気相成長装置
【課題】黄燐を含む付着物を成膜構成部材から確実に除去し、大気に暴露しても発火することがない安全な物質に確実に変化させることができる気相成長装置を提供する。
【解決手段】反応炉１２をグローブボックス１１内に収納するとともに、グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計１５と、グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路１６と、酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器１６Ｖと、グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路１７と、グローブボックス内からガスを排気する排気経路１８とを備えている。
【解決手段】反応炉１２をグローブボックス１１内に収納するとともに、グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計１５と、グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路１６と、酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器１６Ｖと、グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路１７と、グローブボックス内からガスを排気する排気経路１８とを備えている。
【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、グローブボックスを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。
【０００６】
そこで本発明は、黄燐を含む付着物を成膜構成部材から確実に除去し、大気に暴露しても発火することがない安全な物質に確実に変化させることができる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半導体製造装置において、前記反応炉をグローブボックス内に収納するとともに、該グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、該グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路と、該酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器と、前記グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路と、前記グローブボックス内からガスを排気する排気経路とを備えている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、グローブボックス内で反応炉を構成する各部材を分解し、グローブを介して手作業により各部材から付着物を確実に除去することができ、また、除去した付着物を細分化することができるので、酸素導入経路から導入した所定量の酸素によって付着物中の黄燐を確実に五酸化燐等の安全な物質に変化させることができる。したがって、メンテナンス等で反応炉を大気に暴露する前に、グローブボックス内で成膜構成部材から付着物を除去するとともに、所定量の酸素をグローブボックス内に導入することにより、付着物中の黄燐が大気暴露時に発火することを確実に防止することができ、メンテナンス等の作業を大気中で安全に行うことができる。
【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には、複数のグローブ１３と覗き窓１４とが設けられている。さらに、グローブボックス１１内には、酸素濃度計１５が設けられるとともに、グローブボックス１１内に酸素含有ガスを導入するための酸素導入経路１６と、不活性ガスガスを導入するための不活性ガス導入経路１７と、グローブボックス１１内からガスを排気するための排気経路１８とが設けられている。また、前記酸素導入経路１６及び不活性ガス導入経路１７には、各経路から導入するガス量を調整するための弁１６Ｖ，１７Ｖがそれぞれ設けられている。
【００１１】
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、フローライナー２１内に原料ガスを導入し、サセプタ２２に基板ホルダー２５を介して載置した基板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。
【００１２】
また、サセプタ２２は、基板２６に形成する薄膜の均一性を図るために回転軸２７により回転駆動されており、基板２６は、サセプタ２２の裏面に配置したヒーター２３によりサセプタ２２を介して所定温度に加熱され、ヒーター２３の外周及び裏面は、ヒーター２３の発熱を有効に利用するためのリフレクター２４で覆われている。
【００１３】
通常の成膜操作を行うときには、前記不活性ガス導入経路１７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１８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。
【００１４】
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、グローブボックス１１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を開放する。そして、前記酸素濃度計１５の測定値を確認しながら、前記酸素導入経路１６から所定量の酸素含有ガス、例えば空気をグローブボックス１１内に導入する。
【００１５】
このとき、酸素濃度計１５の測定値が数％程度となるように酸素含有ガスを導入することにより、付着物の表面に露出した黄燐を少量の酸素と緩やかに反応させることができるので、発火させることなく黄燐を徐々に酸化して五酸化燐等の安全な物質に変化させることができる。
【００１６】
さらに、グローブボックス１１内で成膜構成部材に付着した付着物を剥離し、剥離面に露出した黄燐も少量の酸素で緩やかに反応させて安全な物質に変化させる。成膜構成部材からの付着物の剥離は、グローブボックス１１内にあらかじめブローノズルを設けておき、このブローノズルから付着物に向けて窒素ガス等を高速で噴射したり、グローブボックス１１内にあらかじめ収納しておいたスクレーパーで削ぎ落としたりすることで行うことができる。
【００１７】
また、ブローノズルから付着物に向けて窒素ガス等に同伴させた微細な固体粒を高速で噴射することによって付着物を除去することもでき、ブローノズルから酸素を低濃度で含んだ不活性ガスを噴射して剥離と反応とを同時に行うことも可能である。
【００１８】
さらに、剥離した付着物が塊状である場合には、付着物を適宜な手段により砕いて付着物中の黄燐を表面に露出させ、これらの黄燐も低濃度の酸素で安全な物質に変化させる。この作業と並行して、あるいは、大部分の黄燐が安全な物質に変化したと思われた後、酸素導入経路１６からの酸素含有ガスの導入量を徐々に増加させ、最終的にはグローブボックス１１内を大気と同等の酸素濃度にする。
【００１９】
グローブボックス１１内が大気と同等の酸素濃度になったら、グローブボックス１１及び反応炉１２を大気に開放しても黄燐が発火することはなく、成膜構成部材を外部に取り出して点検や清掃等の作業を安全に行うことができる。
【００２０】
さらに、前記グローブボックス１１に、黄燐と酸素とが反応する際の温度上昇を検出する温度測定手段を設けておき、この温度測定手段の測定値があらかじめ設定した温度を超えないようにして剥離作業や破砕作業を進めたり、酸素含有ガスの導入量を調整することもできる。
【００２１】
また、グローブボックス１１内に導入する酸素含有ガスは、空気の使用が簡便で最適であるが、酸素ボンベ等からの酸素をそのまま、あるいは、窒素等の不活性ガスで希釈して使用することもでき、酸素導入経路１６と不活性ガス導入経路１７とを合流させてグローブボックス１１に接続し、両経路１６，１７のガス流量を調整しながらグローブボックス１１に導入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】
【００２３】
１１…グローブボックス、１２…反応炉、１３…グローブ、１４…覗き窓、１５…酸素濃度計、１６…酸素導入経路、１７…不活性ガス導入経路、１８…排気経路、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
【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、グローブボックスを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。
【０００６】
そこで本発明は、黄燐を含む付着物を成膜構成部材から確実に除去し、大気に暴露しても発火することがない安全な物質に確実に変化させることができる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半導体製造装置において、前記反応炉をグローブボックス内に収納するとともに、該グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、該グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路と、該酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器と、前記グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路と、前記グローブボックス内からガスを排気する排気経路とを備えている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、グローブボックス内で反応炉を構成する各部材を分解し、グローブを介して手作業により各部材から付着物を確実に除去することができ、また、除去した付着物を細分化することができるので、酸素導入経路から導入した所定量の酸素によって付着物中の黄燐を確実に五酸化燐等の安全な物質に変化させることができる。したがって、メンテナンス等で反応炉を大気に暴露する前に、グローブボックス内で成膜構成部材から付着物を除去するとともに、所定量の酸素をグローブボックス内に導入することにより、付着物中の黄燐が大気暴露時に発火することを確実に防止することができ、メンテナンス等の作業を大気中で安全に行うことができる。
【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には、複数のグローブ１３と覗き窓１４とが設けられている。さらに、グローブボックス１１内には、酸素濃度計１５が設けられるとともに、グローブボックス１１内に酸素含有ガスを導入するための酸素導入経路１６と、不活性ガスガスを導入するための不活性ガス導入経路１７と、グローブボックス１１内からガスを排気するための排気経路１８とが設けられている。また、前記酸素導入経路１６及び不活性ガス導入経路１７には、各経路から導入するガス量を調整するための弁１６Ｖ，１７Ｖがそれぞれ設けられている。
【００１１】
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、フローライナー２１内に原料ガスを導入し、サセプタ２２に基板ホルダー２５を介して載置した基板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。
【００１２】
また、サセプタ２２は、基板２６に形成する薄膜の均一性を図るために回転軸２７により回転駆動されており、基板２６は、サセプタ２２の裏面に配置したヒーター２３によりサセプタ２２を介して所定温度に加熱され、ヒーター２３の外周及び裏面は、ヒーター２３の発熱を有効に利用するためのリフレクター２４で覆われている。
【００１３】
通常の成膜操作を行うときには、前記不活性ガス導入経路１７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１８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。
【００１４】
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、グローブボックス１１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を開放する。そして、前記酸素濃度計１５の測定値を確認しながら、前記酸素導入経路１６から所定量の酸素含有ガス、例えば空気をグローブボックス１１内に導入する。
【００１５】
このとき、酸素濃度計１５の測定値が数％程度となるように酸素含有ガスを導入することにより、付着物の表面に露出した黄燐を少量の酸素と緩やかに反応させることができるので、発火させることなく黄燐を徐々に酸化して五酸化燐等の安全な物質に変化させることができる。
【００１６】
さらに、グローブボックス１１内で成膜構成部材に付着した付着物を剥離し、剥離面に露出した黄燐も少量の酸素で緩やかに反応させて安全な物質に変化させる。成膜構成部材からの付着物の剥離は、グローブボックス１１内にあらかじめブローノズルを設けておき、このブローノズルから付着物に向けて窒素ガス等を高速で噴射したり、グローブボックス１１内にあらかじめ収納しておいたスクレーパーで削ぎ落としたりすることで行うことができる。
【００１７】
また、ブローノズルから付着物に向けて窒素ガス等に同伴させた微細な固体粒を高速で噴射することによって付着物を除去することもでき、ブローノズルから酸素を低濃度で含んだ不活性ガスを噴射して剥離と反応とを同時に行うことも可能である。
【００１８】
さらに、剥離した付着物が塊状である場合には、付着物を適宜な手段により砕いて付着物中の黄燐を表面に露出させ、これらの黄燐も低濃度の酸素で安全な物質に変化させる。この作業と並行して、あるいは、大部分の黄燐が安全な物質に変化したと思われた後、酸素導入経路１６からの酸素含有ガスの導入量を徐々に増加させ、最終的にはグローブボックス１１内を大気と同等の酸素濃度にする。
【００１９】
グローブボックス１１内が大気と同等の酸素濃度になったら、グローブボックス１１及び反応炉１２を大気に開放しても黄燐が発火することはなく、成膜構成部材を外部に取り出して点検や清掃等の作業を安全に行うことができる。
【００２０】
さらに、前記グローブボックス１１に、黄燐と酸素とが反応する際の温度上昇を検出する温度測定手段を設けておき、この温度測定手段の測定値があらかじめ設定した温度を超えないようにして剥離作業や破砕作業を進めたり、酸素含有ガスの導入量を調整することもできる。
【００２１】
また、グローブボックス１１内に導入する酸素含有ガスは、空気の使用が簡便で最適であるが、酸素ボンベ等からの酸素をそのまま、あるいは、窒素等の不活性ガスで希釈して使用することもでき、酸素導入経路１６と不活性ガス導入経路１７とを合流させてグローブボックス１１に接続し、両経路１６，１７のガス流量を調整しながらグローブボックス１１に導入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【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】
【００２３】
１１…グローブボックス、１２…反応炉、１３…グローブ、１４…覗き窓、１５…酸素濃度計、１６…酸素導入経路、１７…不活性ガス導入経路、１８…排気経路、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
【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半導体製造装置において、前記反応炉をグローブボックス内に収納するとともに、該グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、該グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路と、該酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器と、前記グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路と、前記グローブボックス内からガスを排気する排気経路とを備えている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半導体製造装置において、前記反応炉をグローブボックス内に収納するとともに、該グローブボックス内の酸素濃度を測定する酸素濃度計と、該グローブボックス内に酸素含有ガスを導入する酸素導入経路と、該酸素導入経路から導入する酸素含有ガスの流量を調整する流量調整器と、前記グローブボックス内に不活性ガスガスを導入する不活性ガス導入経路と、前記グローブボックス内からガスを排気する排気経路とを備えている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２００７−２０８０９７（Ｐ２００７−２０８０９７Ａ）
【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２００６−２６６８９（Ｐ２００６−２６６８９）
【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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