気相成長装置
【課題】黄燐を含む付着物が付着した成膜構成部材を分解して安全にかつ容易に運搬することができ、成膜構成部材の清掃を安全に行うことが可能な気相成長装置を提供する。
【解決手段】反応炉１２を収納するグローブボックス１１と、該グローブボックスに連設した容器収納ボックス１４と、該容器収納ボックス内に収納される部材容器１７とを備え、グローブボックスと容器収納ボックスとの間に成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段１５を設け、容器収納ボックスに部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段１６を設けるとともに、容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路１４ａ，１４ｂを設け、部材容器を成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成した。
【解決手段】反応炉１２を収納するグローブボックス１１と、該グローブボックスに連設した容器収納ボックス１４と、該容器収納ボックス内に収納される部材容器１７とを備え、グローブボックスと容器収納ボックスとの間に成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段１５を設け、容器収納ボックスに部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段１６を設けるとともに、容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路１４ａ，１４ｂを設け、部材容器を成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、リンを含む原料ガスを用いて基板面に半導体薄膜を成膜する気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リンを含む半導体薄膜、例えばＩｎＰ（燐化インジウム）等を成膜する半導体製造装置では、成膜に使用する原料の分解生成物が反応炉の成膜構成部材に付着する。通常、この付着物は黄燐を多く含んでおり、大気に暴露すると容易に酸化し、付着量が多いと酸化反応が激化して発火に至る。さらに、同じ反応炉でヒ素を含む材料を成膜した場合、分解生成物にもヒ素が含まれるため、燐を含む分解生成物が発火すると、非常に毒性の強い三酸化ヒ素を生成することがあり、危険性が非常に高くなる。
【０００３】
通常、定期的なメンテナンスの際には、反応炉の成膜構成部材を分解して前記分解生成物を除去するが、メンテナンスの際には反応炉内を大気に暴露する必要があり、発火の危険性が非常に高くなっていた。
【０００４】
このため、反応炉内を大気に暴露する前に、反応管の内壁面に付着した堆積物（付着物）を剥離してから反応管内に酸素含有ガスを導入し、付着物表面の黄燐を酸化して五酸化燐等の安全な物質に変化させてから反応管を取り外す方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、成膜室にグローブボックスを連設し、成膜構成部材からの付着物の除去を大気に接触させずに行えるようにした気相成長装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８３４２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法では、反応管を取り外す前に堆積物を剥離するため、反応管を含む成膜構成部材の形状によっては、堆積物を完全に剥離することが困難であった。また、特許文献２に記載された装置では、黄燐を含む付着物を成膜構成部材から除去したときには、大きなグローブボックスを密閉した状態で安全な場所に移動させてからグローブボックス内に大気を導入しなければならなかった。また、グローブボックス内で黄燐を処理するため、黄燐の処理が終了するまではグローブボックスを大気に開放することができなかった。
【０００６】
そこで本発明は、黄燐を含む付着物が付着した成膜構成部材を分解して安全にかつ容易に運搬することができ、成膜構成部材の清掃を安全な場所で行うことが可能な気相成長装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、成膜構成部材を組み合わせた反応炉に原料ガスを導入し、前記反応炉内に加熱状態で保持された基板面に半導体薄膜を成膜する際に、前記成膜構成部材の少なくとも一つに発火性を有する反応生成物が付着する半導体製造装置において、前記反応炉を収納するグローブボックスと、該グローブボックスに連設した容器収納ボックスと、該容器収納ボックス内に収納される部材容器とを備え、前記グローブボックスと容器収納ボックスとの間に前記反応生成物が付着した成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段を設け、前記容器収納ボックスに前記部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段を設けるとともに、該容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路を設け、前記部材容器を前記反応生成物が付着した成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の気相成長装置によれば、成膜構成部材のメンテナンスを行う際には、内部側開閉手段を閉じた状態で、水を張った部材容器を容器収納ボックス内に設置して外部側開閉手段を閉じた後、該容器収納ボックス内を不活性ガス雰囲気としてから内部側開閉手段を開き、グローブを介して手作業で成膜構成部材を分解し、発火性を有する反応生成物が付着した成膜構成部材を部材容器の水中に投入することにより、反応生成物の発火を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図、図２はグローブボックス内に収納される反応炉の要部を示す断面図である。
【００１０】
この気相成長装置は、グローブボックス１１内に、基板上に薄膜を形成するための反応炉１２を収納したものであって、グローブボックス１１の側壁には複数のグローブ１３と覗き窓（図示せず）とが設けられ、グローブ１３側の底壁には容器収納ボックス１４が連設されている。
【００１１】
また、グローブボックス１１には、該グローブボックス１１内に窒素等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入経路１１ａと、グローブボックス１１内のガスを排気するための排気経路１１ｂとが設けられており、グローブボックス１１内を不活性雰囲気にできるようにしている。
【００１２】
前記容器収納ボックス１４には、グローブボックス１３内と容器収納ボックス１４内とを気密に仕切ることが可能な内部側開閉手段１５が設けられるとともに、外部（大気側）と容器収納ボックス１４内とを気密に仕切ることが可能な外部側開閉手段１６が設けられている。この容器収納ボックス１４は、前記反応炉１２を構成する成膜構成部材の中で、発火性を有する反応生成物が付着する可能性がある成膜構成部材を収容可能な部材容器１７を収納可能な大きさに形成されており、前記外部側開閉手段１６は、前記部材容器１７が通過可能な大きさの開口を有している。また、前記内部側開閉手段１５は、分解した成膜構成部材をグローブボックス１１内から容器収納ボックス１４内に収納された部材容器１７内に投入可能な大きさの開口を有している。
【００１３】
さらに、容器収納ボックス１４には、該容器収納ボックス１４内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路として、不活性ガス導入経路１４ａと排気経路１４ｂとが設けられており、外部側開閉手段１６を開いたときに容器収納ボックス１４内に流入した大気を、不活性ガス導入経路１４ａから導入される不活性ガスによって排気経路１４ｂから排気し、容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気に置換できるように形成されている。
【００１４】
前記部材容器１７は、内部に水Ｗを貯留することが可能な有底筒状の容器であって、メンテナンス時に分解した成膜構成部材を水中に沈めた状態で清掃作業場所に搬送できるように形成されている。また、この部材容器１７には、搬送中に部材容器１７から水がこぼれることを防止するための蓋や、部材容器１７を持ち運ぶ際に使用するための把手等を必要に応じて設けておくことができる。
【００１５】
前記反応炉１２は、例えば図２に示すように、フローチャンネル２１、サセプタ２２、ヒーター２３、リフレクター２４等の成膜構成部材を組み合わせたものであって、回転軸２７により回転駆動されるサセプタ２２に基板ホルダー２５を介して基板２６を載置し、該基板２６をヒーター２３によりサセプタ２２を介して所定温度に加熱するとともに、フローチャンネル２１内に気相原料を導入することにより、前記基板２６上に所定の半導体薄膜を形成する。なお、フローチャンネル２１の上流側及び下流側には、原料導入管及び排気管（いずれも図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００１６】
通常の成膜操作を行うときには、前記内部側開閉手段１５を閉じた状態で、前記不活性ガス導入経路１１ａからグローブボックス１１内に不活性ガス、例えば窒素ガスを導入して排気経路１１ｂから排気することにより、グローブボックス１１内は不活性ガス雰囲気に保たれている。
【００１７】
反応炉１２でリンを含む半導体薄膜を成膜した後、フローチャンネル２１等の成膜構成部材のメンテナンスを行う際には、まず、水Ｗを入れた部材容器１７を用意し、外部側開閉手段１６を開いて容器収納ボックス１４内に収納した後、外部側開閉手段１６を閉じて大気が容器収納ボックス１４内に侵入しないようにする。次に、前記不活性ガス導入経路１４ａから容器収納ボックス１４内に不活性ガス、例えば窒素ガスを導入して排気経路１４ｂから排気することにより、容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気とする。なお、容器収納ボックス１４内への部材容器１７の収納や容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気とする操作は、あらかじめ成膜中に行っておいてもよい。
【００１８】
次に、グローブボックス１１内及び容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気に保った状態のまま、グローブ１３に手を挿入してグローブボックス１１内で反応炉１２を各成膜構成部材に分解するとともに内部側開閉手段１５を開き、成膜構成部材の中で黄燐が付着する可能性のある成膜構成部材、あるいは、全ての成膜構成部材を部材容器１７の水中に投入する。これにより、大気との接触で発火する危険性を有する黄燐を水中に封じ込めて発火の危険性を解消することができる。
【００１９】
このようにして成膜構成部材を水中に沈めた状態の部材容器１７は、外部側開閉手段１６を開いて容器収納ボックス１４から取り出し、安全に清掃作業を行える場所に運搬することにより、各成膜構成部材の清掃作業を安全かつ確実に行うことができる。なお、成膜構成部材の清掃作業は水中で行うことができ、また、適当な薬品によって黄燐を安全な物質に変化させてから大気中で行ってもよい。
【００２０】
また、メンテナンス開始時には、分解した成膜構成部材を水中に投入するだけでよく、グローブボックス１１内で黄燐を燃焼させる場合に比べてグローブボックス１１の大気への開放を短時間で行うことができるので、メンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。
【図２】グローブボックス内に収納される反応炉の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…グローブボックス、１１ａ…不活性ガス導入経路、１１ｂ…排気経路、１２…反応炉、１３…グローブ、１４…容器収納ボックス、１４ａ…不活性ガス導入経路、１４ｂ…排気経路、１５…内部側開閉手段、１６…外部側開閉手段、１７…部材容器、２１…フローチャンネル、２２…サセプタ、２３…ヒーター、２４…リフレクター、２５…基板ホルダー、２６…基板、２７…回転軸、Ｗ…水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置に関し、詳しくは、リンを含む原料ガスを用いて基板面に半導体薄膜を成膜する気相成長装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リンを含む半導体薄膜、例えばＩｎＰ（燐化インジウム）等を成膜する半導体製造装置では、成膜に使用する原料の分解生成物が反応炉の成膜構成部材に付着する。通常、この付着物は黄燐を多く含んでおり、大気に暴露すると容易に酸化し、付着量が多いと酸化反応が激化して発火に至る。さらに、同じ反応炉でヒ素を含む材料を成膜した場合、分解生成物にもヒ素が含まれるため、燐を含む分解生成物が発火すると、非常に毒性の強い三酸化ヒ素を生成することがあり、危険性が非常に高くなる。
【０００３】
通常、定期的なメンテナンスの際には、反応炉の成膜構成部材を分解して前記分解生成物を除去するが、メンテナンスの際には反応炉内を大気に暴露する必要があり、発火の危険性が非常に高くなっていた。
【０００４】
このため、反応炉内を大気に暴露する前に、反応管の内壁面に付着した堆積物（付着物）を剥離してから反応管内に酸素含有ガスを導入し、付着物表面の黄燐を酸化して五酸化燐等の安全な物質に変化させてから反応管を取り外す方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、成膜室にグローブボックスを連設し、成膜構成部材からの付着物の除去を大気に接触させずに行えるようにした気相成長装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平６−２８３４２９号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６０９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された方法では、反応管を取り外す前に堆積物を剥離するため、反応管を含む成膜構成部材の形状によっては、堆積物を完全に剥離することが困難であった。また、特許文献２に記載された装置では、黄燐を含む付着物を成膜構成部材から除去したときには、大きなグローブボックスを密閉した状態で安全な場所に移動させてからグローブボックス内に大気を導入しなければならなかった。また、グローブボックス内で黄燐を処理するため、黄燐の処理が終了するまではグローブボックスを大気に開放することができなかった。
【０００６】
そこで本発明は、黄燐を含む付着物が付着した成膜構成部材を分解して安全にかつ容易に運搬することができ、成膜構成部材の清掃を安全な場所で行うことが可能な気相成長装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置は、成膜構成部材を組み合わせた反応炉に原料ガスを導入し、前記反応炉内に加熱状態で保持された基板面に半導体薄膜を成膜する際に、前記成膜構成部材の少なくとも一つに発火性を有する反応生成物が付着する半導体製造装置において、前記反応炉を収納するグローブボックスと、該グローブボックスに連設した容器収納ボックスと、該容器収納ボックス内に収納される部材容器とを備え、前記グローブボックスと容器収納ボックスとの間に前記反応生成物が付着した成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段を設け、前記容器収納ボックスに前記部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段を設けるとともに、該容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路を設け、前記部材容器を前記反応生成物が付着した成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の気相成長装置によれば、成膜構成部材のメンテナンスを行う際には、内部側開閉手段を閉じた状態で、水を張った部材容器を容器収納ボックス内に設置して外部側開閉手段を閉じた後、該容器収納ボックス内を不活性ガス雰囲気としてから内部側開閉手段を開き、グローブを介して手作業で成膜構成部材を分解し、発火性を有する反応生成物が付着した成膜構成部材を部材容器の水中に投入することにより、反応生成物の発火を確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図、図２はグローブボックス内に収納される反応炉の要部を示す断面図である。
【００１０】
この気相成長装置は、グローブボックス１１内に、基板上に薄膜を形成するための反応炉１２を収納したものであって、グローブボックス１１の側壁には複数のグローブ１３と覗き窓（図示せず）とが設けられ、グローブ１３側の底壁には容器収納ボックス１４が連設されている。
【００１１】
また、グローブボックス１１には、該グローブボックス１１内に窒素等の不活性ガスを導入する不活性ガス導入経路１１ａと、グローブボックス１１内のガスを排気するための排気経路１１ｂとが設けられており、グローブボックス１１内を不活性雰囲気にできるようにしている。
【００１２】
前記容器収納ボックス１４には、グローブボックス１３内と容器収納ボックス１４内とを気密に仕切ることが可能な内部側開閉手段１５が設けられるとともに、外部（大気側）と容器収納ボックス１４内とを気密に仕切ることが可能な外部側開閉手段１６が設けられている。この容器収納ボックス１４は、前記反応炉１２を構成する成膜構成部材の中で、発火性を有する反応生成物が付着する可能性がある成膜構成部材を収容可能な部材容器１７を収納可能な大きさに形成されており、前記外部側開閉手段１６は、前記部材容器１７が通過可能な大きさの開口を有している。また、前記内部側開閉手段１５は、分解した成膜構成部材をグローブボックス１１内から容器収納ボックス１４内に収納された部材容器１７内に投入可能な大きさの開口を有している。
【００１３】
さらに、容器収納ボックス１４には、該容器収納ボックス１４内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路として、不活性ガス導入経路１４ａと排気経路１４ｂとが設けられており、外部側開閉手段１６を開いたときに容器収納ボックス１４内に流入した大気を、不活性ガス導入経路１４ａから導入される不活性ガスによって排気経路１４ｂから排気し、容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気に置換できるように形成されている。
【００１４】
前記部材容器１７は、内部に水Ｗを貯留することが可能な有底筒状の容器であって、メンテナンス時に分解した成膜構成部材を水中に沈めた状態で清掃作業場所に搬送できるように形成されている。また、この部材容器１７には、搬送中に部材容器１７から水がこぼれることを防止するための蓋や、部材容器１７を持ち運ぶ際に使用するための把手等を必要に応じて設けておくことができる。
【００１５】
前記反応炉１２は、例えば図２に示すように、フローチャンネル２１、サセプタ２２、ヒーター２３、リフレクター２４等の成膜構成部材を組み合わせたものであって、回転軸２７により回転駆動されるサセプタ２２に基板ホルダー２５を介して基板２６を載置し、該基板２６をヒーター２３によりサセプタ２２を介して所定温度に加熱するとともに、フローチャンネル２１内に気相原料を導入することにより、前記基板２６上に所定の半導体薄膜を形成する。なお、フローチャンネル２１の上流側及び下流側には、原料導入管及び排気管（いずれも図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００１６】
通常の成膜操作を行うときには、前記内部側開閉手段１５を閉じた状態で、前記不活性ガス導入経路１１ａからグローブボックス１１内に不活性ガス、例えば窒素ガスを導入して排気経路１１ｂから排気することにより、グローブボックス１１内は不活性ガス雰囲気に保たれている。
【００１７】
反応炉１２でリンを含む半導体薄膜を成膜した後、フローチャンネル２１等の成膜構成部材のメンテナンスを行う際には、まず、水Ｗを入れた部材容器１７を用意し、外部側開閉手段１６を開いて容器収納ボックス１４内に収納した後、外部側開閉手段１６を閉じて大気が容器収納ボックス１４内に侵入しないようにする。次に、前記不活性ガス導入経路１４ａから容器収納ボックス１４内に不活性ガス、例えば窒素ガスを導入して排気経路１４ｂから排気することにより、容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気とする。なお、容器収納ボックス１４内への部材容器１７の収納や容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気とする操作は、あらかじめ成膜中に行っておいてもよい。
【００１８】
次に、グローブボックス１１内及び容器収納ボックス１４内を不活性ガス雰囲気に保った状態のまま、グローブ１３に手を挿入してグローブボックス１１内で反応炉１２を各成膜構成部材に分解するとともに内部側開閉手段１５を開き、成膜構成部材の中で黄燐が付着する可能性のある成膜構成部材、あるいは、全ての成膜構成部材を部材容器１７の水中に投入する。これにより、大気との接触で発火する危険性を有する黄燐を水中に封じ込めて発火の危険性を解消することができる。
【００１９】
このようにして成膜構成部材を水中に沈めた状態の部材容器１７は、外部側開閉手段１６を開いて容器収納ボックス１４から取り出し、安全に清掃作業を行える場所に運搬することにより、各成膜構成部材の清掃作業を安全かつ確実に行うことができる。なお、成膜構成部材の清掃作業は水中で行うことができ、また、適当な薬品によって黄燐を安全な物質に変化させてから大気中で行ってもよい。
【００２０】
また、メンテナンス開始時には、分解した成膜構成部材を水中に投入するだけでよく、グローブボックス１１内で黄燐を燃焼させる場合に比べてグローブボックス１１の大気への開放を短時間で行うことができるので、メンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の気相成長装置の一形態例を示す説明図である。
【図２】グローブボックス内に収納される反応炉の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１…グローブボックス、１１ａ…不活性ガス導入経路、１１ｂ…排気経路、１２…反応炉、１３…グローブ、１４…容器収納ボックス、１４ａ…不活性ガス導入経路、１４ｂ…排気経路、１５…内部側開閉手段、１６…外部側開閉手段、１７…部材容器、２１…フローチャンネル、２２…サセプタ、２３…ヒーター、２４…リフレクター、２５…基板ホルダー、２６…基板、２７…回転軸、Ｗ…水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜構成部材を組み合わせた反応炉に原料ガスを導入し、前記反応炉内に加熱状態で保持された基板面に半導体薄膜を成膜する際に、前記成膜構成部材の少なくとも一つに発火性を有する反応生成物が付着する半導体製造装置において、前記反応炉を収納するグローブボックスと、該グローブボックスに連設した容器収納ボックスと、該容器収納ボックス内に収納される部材容器とを備え、前記グローブボックスと容器収納ボックスとの間に前記反応生成物が付着した成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段を設け、前記容器収納ボックスに前記部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段を設けるとともに、該容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路を設け、前記部材容器を前記反応生成物が付着した成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成したことを特徴とする気相成長装置。
【請求項１】
成膜構成部材を組み合わせた反応炉に原料ガスを導入し、前記反応炉内に加熱状態で保持された基板面に半導体薄膜を成膜する際に、前記成膜構成部材の少なくとも一つに発火性を有する反応生成物が付着する半導体製造装置において、前記反応炉を収納するグローブボックスと、該グローブボックスに連設した容器収納ボックスと、該容器収納ボックス内に収納される部材容器とを備え、前記グローブボックスと容器収納ボックスとの間に前記反応生成物が付着した成膜構成部材が通過可能な内部側開閉手段を設け、前記容器収納ボックスに前記部材容器を出し入れ可能な外部側開閉手段を設けるとともに、該容器収納ボックス内の雰囲気を不活性ガス雰囲気に置換するためのガス経路を設け、前記部材容器を前記反応生成物が付着した成膜構成部材を収容可能で、かつ、貯水可能に形成したことを特徴とする気相成長装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−２０８０９６（Ｐ２００７−２０８０９６Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６６８８（Ｐ２００６−２６６８８）
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月３日（２００６．２．３）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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