JP7316189B2

JP7316189B2 - 気相成長装置用部品の洗浄装置

Info

Publication number: JP7316189B2
Application number: JP2019194170A
Authority: JP
Inventors: 忠信有村
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: JP2021065851A

Description

本発明は、気相成長装置用部品の洗浄装置に関し、詳しくは、気相成長装置の反応炉内の部品を洗浄する装置に関する。

気相成長装置では、サセプタに設置した基板を反応炉内で高温に加熱するとともに、その表面に原料ガスを流して分解・化学反応させ、基板表面に半導体結晶の薄膜を生成させている。反応炉内では、基板周辺の部品にも原料ガスの反応生成物が付着するので、定期的に気相成長装置を分解して反応炉の各部品を洗浄し、付着した反応生成物を除去する必要がある。

そこで、反応炉の各部品を洗浄容器に収容したものを洗浄炉に入れて加熱し、そこに洗浄ガスを流して付着した反応生成物を除去するドライ洗浄式の洗浄装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１７－２０９５９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された洗浄装置では、被洗浄物を洗浄炉外に搬出して冷却する際に、洗浄容器に内包された状態で搬出されるために冷却に時間がかかり、洗浄から再使用可能になるまでの時間が長くなっているという問題があった。

そこで本発明は、洗浄の工程で加熱された被洗浄物の冷却時間を短縮可能な気相成長装置用部品の洗浄装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の気相成長装置用部品の洗浄装置は、被洗浄物に付着した反応生成物を洗浄ガスとともに加熱して除去する洗浄炉を備えた気相成長装置用部品の洗浄装置において、前記洗浄炉は、被洗浄物を収容する収容器と、該収容器を内部に囲うチャンバーと、該チャンバーの内周面に沿って立設された支持部材とを有し、前記洗浄炉の底部は、前記収容器の底部を支持し、前記洗浄炉の外部から洗浄ガスの供給が可能なガス供給経路と、前記洗浄炉の外部へ洗浄排ガスの排出が可能なガス排出経路とを有する底蓋によって開閉可能に形成されており、前記収容器は、天面及び側面を構成する収容器上部と、底面を構成する収容器下部と、該収容器下部に載置されて被洗浄物を支持する被洗浄物支持体とを備え、前記収容器上部と前記収容器下部とは分離可能に形成されており、前記収容器上部には、側面から外周に沿って水平方向に突き出た鍔部が設けられ、前記収容器下部には、前記ガス供給経路に接続する給気口と、前記ガス排出経路に接続する排気口とが設けられており、前記洗浄炉の下方には、前記底蓋を昇降する底蓋昇降手段を備え、前記底蓋が前記底蓋昇降手段によって上昇して前記洗浄炉の底部が閉じられると、前記収容器下部が前記洗浄炉内で前記収容器上部を支持部材よりも上方に押し上げ、前記底蓋が前記底蓋昇降手段によって下降して前記洗浄炉の底部が開かれると、前記支持部材が前記収容器上部の前記鍔部に下方から当接して前記収容器上部を前記洗浄炉内に支持することを特徴としている。

本発明の気相成長装置用部品の洗浄装置によれば、被洗浄物を洗浄炉で洗浄した後に、収容器の天面及び側面を構成する収容器上部を洗浄炉内に残置したまま、収容器の底部を構成する収容器下部を収容器上部から分離して下降させることで、洗浄炉から被洗浄物を搬出できるので、被洗浄物を、共に加熱された収容器で覆った状態で冷却せずに済み、また、被洗浄物を外気や冷媒に当てて速やかに放熱できるから、被洗浄物の冷却時間を大きく短縮することができる。

本発明の、気相成長装置用部品の洗浄装置の一形態例を示す正面断面図である。洗浄炉と収容器との関係を示す正面断面図である。接合部材と底蓋との関係を示す要部断面図である。収容器の内部構造を示す要部断面図である。

図１乃至図４は、本発明の気相成長装置用部品の洗浄装置の形態例を示している。洗浄装置１１は、被洗浄物１２に付着した反応生成物を洗浄ガスとともに加熱して除去する洗浄炉１３を備えている。

洗浄炉１３は、被洗浄物１２を収容する収容器１４と、収容器１４を囲うチャンバー１５と、チャンバー１５内を外側から加熱するヒーター１６と、チャンバー１５及びヒーター１６を覆って、内側に断熱材１７ａが取り付けられたケース部材１７とを備えている。洗浄炉１３の底部は開口していて、底蓋１８によって開閉可能に形成されている。

収容器１４は、天面及び側面を構成する収容器上部１９と、底面を構成する収容器下部２０とからなる円筒形の容器であり、収容器上部１９と収容器下部２０とは分離可能に形成されている。

収容器上部１９には、側面の下端部から外周に沿って水平方向に突き出た鍔部１９ａが設けられている。また、収容器下部２０の中央には、円形に開口した給気口２０ａと、給気口２０ａの外周に沿って開口した複数の排気口２０ｂとが設けられている。

収容器１４の内部には、収容器下部２０に載置されて被洗浄物１２を支持する被洗浄物支持体２１が設けられている。被洗浄物支持体２１は、支持円盤２１ａを複数段重ねて構成されている。支持円盤２１ａは、扁平円筒状の円筒部２１ｂと、円筒部２１ｂを中心として水平方向に延びて、被洗浄物１２を載置可能に形成された円盤状の棚部２１ｃとを備えている。

円筒部２１ｂは、下端部が、収容器下部２０の給気口２０ａの周縁の上部と嵌合可能に形成されており、内周の径が給気口２０ａよりもわずかに狭まっている。また、円筒部２１ｂは、上端部と下端部とが互いに嵌合して積層可能に形成されている。

円筒部２１ｂの側面には、それぞれ、通気可能な貫通孔であるガス導入孔２１ｄが複数箇所、周方向に対して等間隔に設けられている。

チャンバー１５は、洗浄ガスや反応生成物に対して耐食性があり、ヒーター１６からの輻射熱を透過可能な材料（例えば、石英ガラス等）によってドーム状に形成されている。チャンバー１５の下端部と、ケース部材１７の下端部との間は、金属製の接合部材２２により気密に閉じられている。

接合部材２２は、内周面がチャンバー１５の下端部の内周よりも狭まった接合部材上部２２ａと、内周面がチャンバー１５の下端部の内周よりも広まった接合部材下部２２ｂとを備えている。

接合部材下部２２ｂの一カ所には、接合部材下部２２ｂの内周面と外周面とを貫通するシールガス供給経路２４が設けられており、外周面側からシールガス（例えば、窒素ガス）の供給源（図示せず）と接続されて、内周面側にシールガスを供給可能に構成されている。

接合部材上部２２ａの内周縁上部には、チャンバー１５の内周面に沿って上方に延びた、断熱性を有する円筒状の支持部材２３が立設されている。支持部材２３の上端部には、内側に向けて水平方向に延びたリング状の受け部２３ａが設けられている。

ここで、受け部２３ａの内周は、収容器下部２０が通過できるように、収容器下部２０の外周よりも径が広くなっている。

底蓋１８は、円盤状の蓋板１８ａと、蓋板１８ａの上部に設けられた断熱性のある扁平円柱状の台座部１８ｂとを備えている。蓋板１８ａは、接合部材下部２２ｂの内径に対応していて、わずかに狭まった外径を有し、チャンバー１５内を閉塞可能に形成されている。台座部１８ｂは、支持部材２３の内径及び高さのそれぞれに対応していて、わずかに狭まった外径及び同程度の高さを有し、上部外縁が受け部２３ａに当接可能に形成されている。

また、台座部１８ｂには、中央から上方に突出していて収容器下部２０を下方から支持する収容器下部支持部１８ｃが設けられている。蓋板１８ａには、外周縁下部から外側に広がって接合部材下部２２ｂの底部と当接可能に形成され、上面に弾性部材である内外一対のＯリングがはめ込まれた外縁部１８ｄが設けられている。

収容器下部支持部１８ｃの内部及びその下方は中空に形成されていて、台座部１８ｂ及び蓋板１８ａの内部を鉛直方向に貫く通気管２５になっている。通気管２５の下部は、蓋板１８ａの下方まで延びて、ガスを吸引する真空ポンプ（図示せず）を備えた排気管２６と接続されている。

また、収容器下部支持部１８ｃの上面には、収容器１４を支持した状態で、収容器下部２０の給気口２０ａと接続して通気可能に形成されたガス供給孔１８ｅと、排気口２０ｂと接続して通気可能に形成されたガス排出孔１８ｆとがそれぞれ設けられている。収容器下部支持部１８ｃの側面にも、通気可能に形成された炉内ガス排出孔１８ｇが設けられており、チャンバー１５内と通気管２５内とが連通されている。

ガス供給孔１８ｅの通気管２５側には、洗浄ガス（例えば、塩素ガスと窒素ガスの混合ガス）の供給源（図示せず）と繋がった管状のガス供給経路２７が接続されており、このガス供給経路２７を通じて収容器１４の内部へと洗浄ガスを供給可能に形成されている。

一方、ガス排出孔１８ｆ及び炉内ガス排出孔１８ｇから通気管２５を通って排気管２６に至る経路が、洗浄炉１３の外部へと洗浄排ガスやシールガスを排出するガス排出経路２８となっている。

また、洗浄炉１３の下方には、底蓋１８を昇降する底蓋昇降手段２９が設けられている。底蓋昇降手段２９は、底蓋１８の外縁部１８ｄが接合部材に圧接する位置、すなわち、洗浄炉１３の底部が底蓋１８によって閉じられる位置まで底蓋１８を上昇させることができ、収容器１４上端の高さ位置が接合部材２２の下端部より下方になる位置まで底蓋１８を下降させることができる。

洗浄工程では、まず、底蓋昇降手段２９によって、被洗浄物１２を載せた被洗浄物支持体２１を支持した底蓋１８が上昇して洗浄炉１３の底部が閉じられる。

このとき、接合部材上部２２ａと接合部材下部２２ｂとがなす段差部分に蓋板１８ａの上面が嵌まり込み、接合部材下部２２ｂの底面に外縁部１８ｄの上面が圧接するとともに、台座部１８ｂの上部周縁が受け部２３ａに当接することで、チャンバー１５内が閉塞される。

また、収容器上部１９は、収容器下部支持部１８ｃに支持された収容器下部２０によって支持部材２３の受け部２３ａよりも上方に押し上げられているので、収容器１４が閉じられた状態になっている。

洗浄炉１３が閉じられると、排気管２６の真空ポンプによってガス排出経路２８を通じて炉内ガス排出孔１８ｇから空気が吸引されてることで洗浄炉１３内が真空引きされ、ヒーター１６によって洗浄炉１３内が加熱される。

そして、ガス供給経路２７から洗浄ガスが、収容器下部２０の給気口２０ａ及び収容器下部支持部１８ｃのガス供給孔１８ｅを介して収容器１４内に送り込まれ、被洗浄物支持体２１の円筒部２１ｂ内及びガス導入孔２１ｄを通じて各棚部２１ｃに載置された被洗浄物１２が洗浄ガスに晒される。

このとき、シールガス供給経路２４から洗浄炉１３内にシールガスが供給されて、収容器１４から漏出した洗浄ガス又は洗浄排ガスが、底蓋１８と接合部材２２との隙間に流れることが防止される。

洗浄中は、洗浄炉１３内が所定の圧力まで達するとシールガス供給経路２４からの洗浄ガスの供給が停止されるとともに、洗浄炉１３内が再度真空引きされて、洗浄炉１３内の圧力が十分に低下すると洗浄ガスの供給が再開されるプロセスが繰り返される。

このプロセスにおいて、洗浄炉１３内に残留するシールガス、洗浄ガス及び洗浄排ガスは、炉内ガス排出孔１８ｇからガス排出経路２８を通じて排気管２６に吸引される。また、収容器１４内に残留する洗浄ガス及び洗浄排ガスは、収容器下部支持部１８ｃのガス排出孔１８ｆ及び収容器下部２０の排気口２０ｂからガス排出経路２８を通じて排気管２６に吸引される。

洗浄後は、底蓋昇降手段２９によって底蓋１８が下降して洗浄炉１３の底部が開かれた状態になる。底蓋１８が下降すると、収容器１４も下降するが、支持部材２３の受け部２３ａが鍔部１９ａに下方から当接して収容器上部１９が支持されるので、収容器上部１９はチャンバー１５内に残る一方で、収容器下部２０は収容器上部１９から分離して底蓋１８とともに下降する。

したがって、収容器下部２０上の被洗浄物支持体２１、及び、被洗浄物支持体２１が支持する被洗浄物１２も下降するので、被洗浄物１２は、収容器上部１９に覆われていない状態で洗浄炉１３の外に運び出される。

このように、本発明の気相成長装置用部品の洗浄装置１１によれば、被洗浄物１２を洗浄炉１３で洗浄した後に、収容器１４の天面及び側面を構成する収容器上部１９を洗浄炉１３内に残置したまま、収容器１４の底面を構成する収容器下部２０を収容器上部１９から分離して下降させることで、洗浄炉１３から被洗浄物１２を搬出できるので、被洗浄物１２を、共に加熱された収容器１４で覆った状態で冷却せずに済み、また、被洗浄物１２を外気や冷媒に当てて速やかに放熱できるから、被洗浄物１２の冷却時間を大きく短縮することができる。

なお、本発明は、以上の形態例に限定されることなく、発明の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、本形態例では、収容器は円筒形に形成されているが、収容器上部を洗浄炉内に残し、被洗浄物を載せた収容器下部を洗浄炉外に搬出できれば、収容器の形状は円筒形に限られず、ドーム状や多角柱状の形状にしてもよい。

１１…洗浄装置、１２…被洗浄物、１３…洗浄炉、１４…収容器、１５…チャンバー、１６…ヒーター、１７…ケース部材、１７ａ…断熱材、１８…底蓋、１８ａ…蓋板、１８ｂ…台座部、１８ｃ…収容器下部支持部、１８ｄ…外縁部、１８ｅ…ガス供給孔、１８ｆ…ガス排出孔、１８ｇ…炉内ガス排出孔、１９…収容器上部、１９ａ…鍔部、２０…収容器下部、２０ａ…給気口、２０ｂ…排気口、２１…被洗浄物支持体、２１ａ…支持円盤、２１ｂ…円筒部、２１ｃ…棚部、２１ｄ…ガス導入孔、２２…接合部材、２２ａ…接合部材上部、２２ｂ…接合部材下部、２３…支持部材、２３ａ…受け部、２４…シールガス供給経路、２５…通気管、２６…排気管、２７…ガス供給経路、２８…ガス排出経路、２９…底蓋昇降手段

Claims

被洗浄物に付着した反応生成物を洗浄ガスとともに加熱して除去する洗浄炉を備えた気相成長装置用部品の洗浄装置において、
前記洗浄炉は、被洗浄物を収容する収容器と、該収容器を内部に囲うチャンバーと、該チャンバーの内周面に沿って立設された支持部材とを有し、
前記洗浄炉の底部は、前記収容器の底部を支持し、前記洗浄炉の外部から洗浄ガスの供給が可能なガス供給経路と、前記洗浄炉の外部へ洗浄排ガスの排出が可能なガス排出経路とを有する底蓋によって開閉可能に形成されており、
前記収容器は、天面及び側面を構成する収容器上部と、底面を構成する収容器下部と、該収容器下部に載置されて被洗浄物を支持する被洗浄物支持体とを備え、前記収容器上部と前記収容器下部とは分離可能に形成されており、
前記収容器上部には、側面から外周に沿って水平方向に突き出た鍔部が設けられ、前記収容器下部には、前記ガス供給経路に接続する給気口と、前記ガス排出経路に接続する排気口とが設けられており、
前記洗浄炉の下方には、前記底蓋を昇降する底蓋昇降手段を備え、前記底蓋が前記底蓋昇降手段によって上昇して前記洗浄炉の底部が閉じられると、前記収容器下部が前記洗浄炉内で前記収容器上部を支持部材よりも上方に押し上げ、前記底蓋が前記底蓋昇降手段によって下降して前記洗浄炉の底部が開かれると、前記支持部材が前記収容器上部の前記鍔部に下方から当接して前記収容器上部を前記洗浄炉内に支持することを特徴とする気相成長装置用部品の洗浄装置。