JPS6327426B2 - - Google Patents
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- JPS6327426B2 JPS6327426B2 JP60193419A JP19341985A JPS6327426B2 JP S6327426 B2 JPS6327426 B2 JP S6327426B2 JP 60193419 A JP60193419 A JP 60193419A JP 19341985 A JP19341985 A JP 19341985A JP S6327426 B2 JPS6327426 B2 JP S6327426B2
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- cooling gas
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- inner bell
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、気相成長装置に係り、特に反応室の
少なくとも上部をインナベルジヤとアウタベルジ
ヤとによつて二重壁構造とし、この二重壁間に冷
却ガスを流してインナベルジヤを冷却するように
した気相成長装置におけるインナベルジヤの効果
的な冷却に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and in particular, the present invention relates to a vapor phase growth apparatus, and in particular, at least the upper part of a reaction chamber has a double wall structure with an inner bell gear and an outer bell gear, and there is a gap between the double walls. The present invention relates to effective cooling of an inner bell gear in a vapor phase growth apparatus in which the inner bell gear is cooled by flowing cooling gas.
例えば縦型気相成長装置は、第2図に示すよう
に、ステンレス製のベースプレート1と石英製の
インナベルジヤ2とによつて反応室3を形成し、
インナベルジヤ2の外側をステンレス製のアウタ
ベルジヤ4で覆うようになつており、アウタベル
ジヤ4は図示を省略したジヤケツト内に冷却水を
流して冷却すると共に、アウタベルジヤ4の頂部
に設けた冷却ガス供給口5からN2ガスや空気な
どの冷却ガスを供給すると共にアウタベルジヤ4
の下方寄りに設けた複数の排気口6から排気する
ことによつて、両ベルジヤ2,4間の間隙7内に
冷却ガスを流してインナベルジヤ2を冷却してい
た。
For example, in a vertical vapor phase growth apparatus, as shown in FIG. 2, a reaction chamber 3 is formed by a base plate 1 made of stainless steel and an inner bell gear 2 made of quartz.
The outside of the inner bell gear 2 is covered with an outer bell gear 4 made of stainless steel, and the outer bell gear 4 is cooled by flowing cooling water into a jacket (not shown), and is also cooled through a cooling gas supply port 5 provided at the top of the outer bell gear 4. In addition to supplying cooling gas such as N2 gas and air, the outer bell gear 4
The inner bell gear 2 is cooled by causing cooling gas to flow into the gap 7 between the two bell gears 2 and 4 by exhausting air from a plurality of exhaust ports 6 provided at the lower side of the inner bell gear.
なお、第2図において、8はサセプタ、9はワ
ークコイル、10はウエハ、11は中空回転軸、
12はノズル、13は排気口、14は観察窓、1
5はサセプタ8の温度コントロール用のホトセン
サであり、ワークコイル9によりサセプタ8とウ
エハ10を加熱して、ノズル12から半導体材料
ガスを噴出させてウエハ10の表面に半導体の結
晶を成長させる。 In addition, in FIG. 2, 8 is a susceptor, 9 is a work coil, 10 is a wafer, 11 is a hollow rotating shaft,
12 is a nozzle, 13 is an exhaust port, 14 is an observation window, 1
Reference numeral 5 denotes a photosensor for controlling the temperature of the susceptor 8, which heats the susceptor 8 and the wafer 10 with a work coil 9, and blows out semiconductor material gas from the nozzle 12 to grow semiconductor crystals on the surface of the wafer 10.
前記冷却ガス供給口5からの冷却ガスによるイ
ンナベルジヤ2の冷却は、このインナベルジヤ2
が高温になると、ノズル12から反応室3内に供
給された半導体材料ガスがインナベルジヤ2の内
表面で熱分解を起こして付着することを防止する
ために行なうものである。 The inner bell gear 2 is cooled by the cooling gas from the cooling gas supply port 5.
This is done to prevent the semiconductor material gas supplied from the nozzle 12 into the reaction chamber 3 from thermally decomposing and adhering to the inner surface of the inner bell gear 2 when the temperature becomes high.
ところで、前記間隙7は比較的狭いため、従来
は、冷却ガス供給口5を第2図に示すように、間
隙隙7に対して開口する単なる穴とし、例えば60
/mmのような所定流量の冷却ガスを供給して間
隙7内に冷却ガスの流れを生じさせ、これによつ
てインナベルジヤ2を冷却するようにしていた。 By the way, since the gap 7 is relatively narrow, conventionally the cooling gas supply port 5 has been formed as a simple hole opening to the gap 7, as shown in FIG.
By supplying cooling gas at a predetermined flow rate such as /mm, a flow of cooling gas is generated within the gap 7, thereby cooling the inner bell gear 2.
しかしながら、冷却ガス供給口5を単なる穴と
した場合には、60/mmのN2ガスを流し、かつ
比較的分解温度が高い半導体材料ガスである四塩
化シリコン(SiCl4)であつても、気相成長時間
を例えば1時間のような長時間にすると、インナ
ベルジヤ2の頂部内表面にシリコンが付着してし
まう。付着したシリコンは、サセブタ8から発す
る赤外線を吸収するため、温度が上がつてポリシ
リコンを生成する。このポリシリコンの生成は速
く、インナベルジヤ2の頂部一面に拡がり、ホト
センサ15による温度計測を不可能にしたり、気
相成長中にウエハ10上に落下付着して結晶欠陥
を誘発したりするなど、種々の問題を生ずる。前
記ポリシリコンは、塩化水素によるガスエツチン
グや沸酸と硝酸の混合液による洗浄によつて除去
しているが、この除去のため生産性が落ち、また
前記混合液による洗浄ではその濃度管理を適確に
行なわないと石英が失透してしまうなどの問題を
生ずるため、インナベルジヤ2への半導体材料の
付着をより少なく押える必要がある。このために
は、前記間隙7への冷却ガスの供給流量を増加さ
せ、インナベルジヤ2をより低温に保つようにす
ればよいが、ランニングコストが上昇すると共
に、間隙7が反応室3に通じている構造の気相成
長装置では、反応室3内の半導体材料ガスの流れ
に悪影響を及ぼすため、供給流量の増加には限界
がある等の問題があつた。
However, if the cooling gas supply port 5 is a simple hole, even if N 2 gas is passed at 60/mm and silicon tetrachloride (SiCl 4 ), which is a semiconductor material gas with a relatively high decomposition temperature, is used, If the vapor phase growth time is set to a long time, such as one hour, silicon will adhere to the inner surface of the top of the inner bell gear 2. The attached silicon absorbs infrared rays emitted from the susceptor 8, so its temperature rises and polysilicon is produced. This polysilicon is generated quickly and spreads over the entire top of the inner bell gear 2, making it impossible to measure the temperature with the photo sensor 15, or falling onto the wafer 10 during vapor phase growth and causing crystal defects. This will cause problems. The polysilicon is removed by gas etching with hydrogen chloride or cleaning with a mixture of boiling acid and nitric acid, but productivity decreases due to this removal, and cleaning with the mixture requires proper concentration control. If this is not done properly, problems such as devitrification of the quartz will occur, so it is necessary to suppress the adhesion of the semiconductor material to the inner bell gear 2 as much as possible. For this purpose, the flow rate of cooling gas supplied to the gap 7 may be increased to keep the inner bell gear 2 at a lower temperature, but this increases running costs and also causes the gap 7 to communicate with the reaction chamber 3. In the vapor phase growth apparatus of this structure, there is a problem that there is a limit to the increase in the supply flow rate because it adversely affects the flow of the semiconductor material gas in the reaction chamber 3.
本発明は、反応室の少なくとも一部を前述した
インナベルジヤとアウタベルジヤからなる二重壁
構造とし、この二重壁間に冷却ガスを流してイン
ナベルジヤを冷却するようにした気相成長装置に
おいて、アウタベルジヤの頂部に設けられた冷却
ガスノズルと、この冷却ガスノズルに放射状に複
数設けられインナベルジヤの上部外表面に対して
鋭角をなすように向けられているノズル孔を有
し、かつノズル孔の断面積の総和を冷却ガスノズ
ルの元部側流路の断面積より小さく設定したもの
である。
The present invention provides a vapor phase growth apparatus in which at least a part of the reaction chamber has a double-walled structure consisting of the above-mentioned inner bell gear and outer bell gear, and the inner bell gear is cooled by flowing cooling gas between the double walls. A cooling gas nozzle provided at the top, and a plurality of nozzle holes provided radially in the cooling gas nozzle and oriented at an acute angle with respect to the upper outer surface of the inner bell gear, and the total cross-sectional area of the nozzle holes is This is set smaller than the cross-sectional area of the flow path on the base side of the cooling gas nozzle.
本発明は、上記のようにアウタベルジヤの頂部
に設けられ、かつ上記のようなノズル孔を有する
冷却ガスノズルから二重壁間へ冷却ガスを噴射す
るようにしたため、冷却ガスの流量を増加させな
くても、冷却ガスがより広い範囲まで比較的高速
で流れ、特に半導体材料の付着が起こり易いイン
ナベルジヤ上部の冷却が効果的に行なわれる。
In the present invention, the cooling gas is injected between the double walls from the cooling gas nozzle provided at the top of the outer bell gear and having the nozzle hole as described above, so that the flow rate of the cooling gas does not have to be increased. Also, the cooling gas flows over a wider area at a relatively high speed, and the upper part of the inner bell gear, where semiconductor material is particularly likely to adhere, is effectively cooled.
以下本発明の一実施例を示す第1図について説
明する。2は第2図に示したインナベルジヤ2と
同じ石英製のインナベルジヤであり、4は後述す
る冷却ガスノズル20の取付部が異なるほかは第
2図に示したアウタベルジヤ4と同じものであ
る。アウタベルジヤ4の頂部には、穴21を有す
るフランジ22が設けられている。フランジ22
には、冷却ガスノズル20が押え板23、ボルト
24により取付けられている。冷却ガスノズル2
0とフランジ22との間はOリンング25により
シールされている。冷却ガスノズル20は、流路
26を有し、その元端にはホース27により図示
しない冷却ガス供給源が接続されている。冷却ガ
スノズル20の先端は円錐状に形成され、前記流
路26から先端の円錐面に開口するノズル孔28
が放射状に複数個明けられている。これらのノズ
ル孔28は、流路断面積の合計が流路26の流路
断面積より小さくなるように設定され、冷却ガス
供給源に圧力を持たせることにより、ノズル孔2
8から冷却ガスを比較的高速度で噴射するように
なつている。
FIG. 1 showing one embodiment of the present invention will be described below. Reference numeral 2 is an inner bell gear made of quartz, which is the same as the inner bell gear 2 shown in FIG. 2, and reference numeral 4 is the same as the outer bell gear 4 shown in FIG. 2, except that the mounting portion of a cooling gas nozzle 20, which will be described later, is different. A flange 22 having a hole 21 is provided at the top of the outer bell gear 4. Flange 22
A cooling gas nozzle 20 is attached to the holding plate 23 and bolts 24. Cooling gas nozzle 2
0 and the flange 22 are sealed by an O-ring 25. The cooling gas nozzle 20 has a flow path 26, and a cooling gas supply source (not shown) is connected to the base end of the flow path 26 through a hose 27. The tip of the cooling gas nozzle 20 is formed into a conical shape, and a nozzle hole 28 opens from the flow path 26 to the conical surface of the tip.
There are multiple radial openings. These nozzle holes 28 are set so that the total cross-sectional area of the flow paths is smaller than the flow path cross-sectional area of the flow path 26, and by applying pressure to the cooling gas supply source, the nozzle holes 28 are
8, the cooling gas is injected at a relatively high speed.
前記ノズル孔28は、インナベルジヤ2の外表
面に対し比較的小さな鋭角αをなすように向けら
れ、冷却ガスをインナベルジヤ2の外表面に積極
的に接触させ、かつこの外表面に沿つて流れるよ
うにしてある。 Said nozzle holes 28 are oriented at a relatively small acute angle α with respect to the outer surface of the inner bell gear 2 to bring the cooling gas into positive contact with and flow along the outer surface of the inner bell gear 2. There is.
本装置は以上述べたように構成したので、冷却
ガスは符号Fで示すようにノズル孔28から勢い
よく噴射され、間隙7内をより遠くまで高速で流
れ、インナベルジヤ2に対する接触度が高まり、
熱交換効率が高まる。また、冷却ガスが高速で流
れる範囲が広がるため、効果的に熱交換が行なわ
れる範囲が拡大する。ノズル孔28の数は、それ
ぞれのノズル孔28からの冷却ガスが互いにあま
り強く接触しないようにするため、噴射の開き角
を考慮して定めることが好ましく、本実施例のよ
うにベルジヤ2,4の頂部から全周に流す場合に
も4個程度で足りる。 Since the present device is configured as described above, the cooling gas is vigorously injected from the nozzle hole 28 as shown by the symbol F, flows further within the gap 7 at high speed, and the degree of contact with the inner bell gear 2 increases.
Heat exchange efficiency increases. Furthermore, since the range in which the cooling gas flows at high speed is expanded, the range in which heat exchange can be performed effectively is expanded. The number of nozzle holes 28 is preferably determined in consideration of the injection opening angle in order to prevent the cooling gas from each nozzle hole 28 from coming into too strong contact with each other. Even when flowing from the top to the entire circumference, about 4 pieces are sufficient.
次いで本発明の効果を明確にするため、従来装
置と本発明による装置について行なつた冷却ガス
の流れに関する実験結果を示す。 Next, in order to clarify the effects of the present invention, experimental results regarding the flow of cooling gas conducted using a conventional device and a device according to the present invention will be shown.
従来装置としては、第2図に示す冷却ガス供給
口5の直径が10mmで単にインナベルジヤ2の外表
面に向つて開いているものを用い、冷却ガスには
N2ガスを使用し、流量を60/mmとした。 In the conventional device, the cooling gas supply port 5 shown in Fig. 2 has a diameter of 10 mm and simply opens toward the outer surface of the inner bell gear 2, and the cooling gas
N2 gas was used at a flow rate of 60/mm.
他方、本発明の装置としては、ノズル孔28の
直径を4mmとして4つ等配に設け、角度αを約
37゜とし、冷却ガスには同じN2ガスを使用し、流
量を50/mmとした。なお、上記の条件以外は両
者とも全く同じである。 On the other hand, in the device of the present invention, four nozzle holes 28 having a diameter of 4 mm are provided at equal intervals, and the angle α is approximately 4 mm.
The angle was 37°, and the same N 2 gas was used as the cooling gas, with a flow rate of 50/mm. Note that both conditions are exactly the same except for the above conditions.
インナベルジヤ2の外表面に、第3図に示すよ
うに、風によつてなびくタフト30をインナベル
ジヤ2の頂点を中心にして適宜な間隔で多数取付
け、これらのタフト30の挙動から間隙7内にお
ける冷却ガスの流れの状態を調べたところ、従来
装置においてタフト30の倒れが認められた範囲
は、第4図に示すAの範囲であつたのに対し、本
発明の装置ではBの範囲まで大巾に拡大され、イ
ンナベルジヤ2の上方のほぼ全体にわたることが
確認された。 As shown in FIG. 3, a large number of tufts 30 that are blown by the wind are attached to the outer surface of the inner bell gear 2 at appropriate intervals around the apex of the inner bell gear 2, and cooling within the gap 7 is determined based on the behavior of these tufts 30. When the gas flow condition was investigated, it was found that in the conventional device, the range where the tuft 30 was observed to fall was in the range A shown in Fig. 4, whereas in the device of the present invention, it was found that the range B was wide. It was confirmed that the area was expanded to cover almost the entire area above the inner bell gear 2.
また、半導体材料ガスを四塩化シリコン、気相
成長速度を0.8μm/mm、1回の気相成長時間を60
mmとし、上記の従来装置と本発明の装置により、
実際に気相成長を行なつたところ、従来装置では
インナベルジヤ2の頂部内表面にポリシリコンが
堆積し、20チヤージくらいで使用限界がきたのに
対し、本発明の装置では40チヤーージ続けても失
透原因となるポリシリコンの発生がほとんど見ら
れなかつた。 In addition, the semiconductor material gas was silicon tetrachloride, the vapor phase growth rate was 0.8 μm/mm, and the time for one vapor phase growth was 60 μm/mm.
mm, and with the above conventional device and the device of the present invention,
When vapor phase growth was actually performed, polysilicon was deposited on the inner surface of the top of the inner bell gear 2 in the conventional equipment, and the usability limit was reached after about 20 charges, whereas the equipment of the present invention failed even after 40 charges. There was almost no occurrence of polysilicon, which is a cause of leakage.
以上述べたように本発明によれば、比較的少な
い流量の冷却ガススによりインナベルジヤの上部
を広範囲にわたつて効果的に冷却することがで
き、これにより反応室内表面への半導体材料の付
着を大巾に減少させることができ、より品質の高
い気相成長ができると共に生産性を向上させるこ
とができ、また分解温度が低いモノシラン
(SiH4)のような半導体材料ガスの使用を容易に
するなどの効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the upper part of the inner bell gear can be effectively cooled over a wide range with a relatively small flow rate of cooling gas, thereby greatly reducing the adhesion of semiconductor material to the surface of the reaction chamber. This makes it possible to achieve higher quality vapor phase growth, improve productivity, and facilitate the use of semiconductor material gases such as monosilane (SiH 4 ), which have a low decomposition temperature. Effects can be obtained.
第1図は本発明の一実施例の要部を示す部分拡
大断面図、第2図は従来装置の一例を示す概要断
面図、第3図は冷却ガスの流れの観察に用いたタ
フトを示すための部分拡大断面図、第4図は従来
装置と本発明の装置による冷却ガスの流れの強さ
を示す図である。
2……インナベルジヤ、3……反応室、4……
アウタベルジヤ、20……冷却ガスノズル、28
……ノズル孔、30……タフト。
Fig. 1 is a partially enlarged sectional view showing the main parts of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a schematic sectional view showing an example of a conventional device, and Fig. 3 shows a tuft used for observing the flow of cooling gas. FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing the strength of the cooling gas flow in the conventional device and the device of the present invention. 2...Inner bell gear, 3...Reaction chamber, 4...
Outer bell gear, 20...Cooling gas nozzle, 28
... Nozzle hole, 30 ... Tuft.
Claims (1)
アウタベルジヤとによつて二重壁構造とし、二重
壁間に冷却ガスを流して前記インナベルジヤを冷
却するようにした気相成長装置において、前記ア
ウタベルジヤの頂部に設けられた冷却ガスノズル
と、同冷却ガスノズルに放射状に複数設けられ前
記インナベルジヤの上部外表面に対して鋭角をな
すように向けられているノズル孔とを有し、かつ
前記ノズル孔の断面積の総和が前記冷却ガスノズ
ルの元部側流路の断面積より小さく設定されてい
ることを特徴とする気相成長装置。1. In a vapor phase growth apparatus in which at least the upper part of the reaction chamber has a double wall structure with an inner bell gear and an outer bell gear, and the inner bell gear is cooled by flowing cooling gas between the double walls, a vapor phase growth apparatus is provided at the top of the outer bell gear. and a plurality of nozzle holes provided radially in the cooling gas nozzle and oriented at an acute angle with respect to the upper outer surface of the inner bell gear, and the total cross-sectional area of the nozzle holes is A vapor phase growth apparatus characterized in that the cross-sectional area of the cooling gas nozzle is smaller than that of the flow path on the base side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19341985A JPS6254081A (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Vapor growth device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19341985A JPS6254081A (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Vapor growth device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6254081A JPS6254081A (en) | 1987-03-09 |
| JPS6327426B2 true JPS6327426B2 (en) | 1988-06-02 |
Family
ID=16307650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19341985A Granted JPS6254081A (en) | 1985-09-02 | 1985-09-02 | Vapor growth device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6254081A (en) |
Families Citing this family (4)
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067364U (en) * | 1983-10-13 | 1985-05-13 | 富士通株式会社 | Reaction tube cleaning adapter |
-
1985
- 1985-09-02 JP JP19341985A patent/JPS6254081A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6254081A (en) | 1987-03-09 |
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