专利名称：气相生长装置的构成部件的清洗装置和清洗方法
技术领域：
本发明涉及用于高效地去除在气相生长时附着于气相生长装置(M0CVD装置)的构成部件上的反应物的清洗装置和清洗方法。
背景技术：
有机金属化合物气相生长法(M0CVD法)常用于分子束外延法(MBE法)与氮化物半导体的晶体生长。特别是MOCVD法的晶体生长速度快于MBE法，另外，也不必像MBE法那样要求高真空装置等，故MOCVD法广泛地用于产业界的化合物半导体量产装置。近年，伴随蓝色或紫外线LED、以及蓝色或紫外线激光二极管的普及，为了提高涉及氮化镓、氮化铟镓、氮化铝镓的晶体生长的量产性，对构成MOCVD法的对象的基板的大尺寸化、多片化的方面进行了大量的研究。作为这样的气相生长装置，例如，如专利文献f 5所示的那样，可以列举出下述的气相生长装置，其包括保持基板(基板架)的托盘；托盘的相对面；用于加热基板的加热器；由托盘和托盘的相对面的间隙形成的反应炉；将原料气体从反应炉的中心部供给到反应炉的周边部的原料气体导入部；以及反应气体排出部。在这些气相生长装置中的托盘上设置了多个基板架，构成了下述结构，该结构为通过电动机等驱动机构与旋转传动机构使托盘自转，同时基板架自转并公转。另外，作为气相生长装置的形式，主要提出有两种类型，该两种类型为使晶体生长面朝上的类型(朝上型)与使晶体生长面朝下的类型(朝下型)。在使用这样的气相生长装置进行气相生长时，各种原料气体在于高温下被加热并保持的基板表面上分解而晶体化，但是，由于加热器导致基板架与托盘的基板保持部附近也被加热，在这些表面处原料气体发生反应，反应物附着而堆积，随着生长时间或生长次数的增加，附着量或堆积量增加。其结果为由于给下一次的基板上的晶体生长以不良影响，有必要适当地将这些部件从气相生长装置上拆卸下来，对各部件分别进行清洗。这些基板架、托盘等气相生长装置构成部件的清洗，如专利文献6、7所示的那样，在专用的清洗装置内中的加热条件下，通过与清洗气体接触而进行。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2002-175992号公报专利文献2 日本特开2007-96280号公报专利文献3 :日本特开2007-243060号公报专利文献4 :日本特开2009-99770号公报专利文献5 :日本特愿2011-91388号申请专利文献6 :日本特开2006-332201号公报专利文献7 :日本特开2007-109928号公报
发明内容
发明要解决的课题但是，如专利文献I那样，将托盘或基座内置构成气相生长装置，该托盘是通过轴承将多个基板架以可自由旋转的方式保持的，该基座是通过轴承将托盘以可自由旋转的方式保持的，在该场合下，在对部件分别地进行清洗的现有方法中，由于有多个作为构成部件之一的轴承，在从托盘上拆卸下基板架、向托盘上安装基板架等时，产生费时间这样的不便。因此，本发明要解决的课题在于提供一种清洗装置与清洗方法，其中，在像上述那样的气相生长装置中，高效地去除附着于气相生长后的基板架与托盘等上的气相生长装置构成部件的附着物或堆积物(以下称为“反应物”)。用于解决课题的技术方案本发明者们为了解决这些问题进行了精心研究，结果发现在像上述那样的气体生长装置的构成部件的清洗装置中，设置有使托盘旋转的机构与使基板架旋转的机构，在使托盘和基板旋转的同时通过导入清洗气体，在不从基座上拆卸下托盘、或不从托盘上拆卸下基板架的状态下，可高效且容易的去除附着于托盘、基板架以及轴承等上的反应物，实现了本发明的气相生长装置的构成部件的清洗装置与清洗方法。S卩，本发明涉及一种气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，内置有托盘，通过利用轴承的旋转机构，该托盘以可自由旋转的方式保持多个基板架，其特征在于，具有托盘与基板架的收纳部；使托盘旋转的机构和/或使基板架旋转的机构；加热器；清洗气体导入部；以及清洗气体排出部。另外，本发明也是一种气相生长装置的构成部件的清洗方法，其特征在于，在上述清洗装置中，收纳在气相生长时使用过的保持有基板架的托盘，使托盘和/或基板架旋转的同时导入清洗气体， 去除在气相生长时附着的反应物。在本发明中，由于不需要托盘、基板架以及轴承等构成部件在清洗前的分解、拆卸以及这些构成部件在清洗后的组装，所以可缩短清洗前后的操作时间。另外，上述操作通常通过手工进行，但是，在本发明中由于可省略上述操作，可通过自动控制进行清洗流程，而且，由于可在不与空气接触的情况下清洗构成部件，可高效地去除反应物。本发明适用于具有托盘的气相生长装置的构成部件的清洗装置与清洗方法，所述托盘通过轴承将多个基板架以可自由旋转的方式保持。作为本发明的气相生长装置，可列举出下述气相生长装置，用于进行例如，镓、铟、铝中选出的一种或两种以上的金属与氮构成的化合物构成的氮化物半导体的晶体生长。本发明特别适用于具有旋转机构的气相生长装置，所述旋转机构是一种如果托盘旋转，则所述基板架与其连动进行旋转的机构，而且本发明特别适用于反应物难以堆积在托盘的相对面表面而容易堆积于托盘的表面，气相生长面朝下的气相生长装置的构成部件的清洗装置。
图1为表示本发明的清洗装置(托盘收纳前)的例子的剖视图；图2为表示本发明的清洗装置(托盘收纳后)的例子的剖视图；图3为表示本发明的图1以外的清洗装置(托盘收纳前)的例子的剖视图；图4为表示本发明的图1、图3以外的清洗装置(托盘收纳前)的例子的剖视图；图5为表示本发明中托盘与托盘旋转板形态的例子的俯视图6为表示本发明中基板架与基板架旋转板形态的例子的俯视图。
具体实施例方式下面，关于本发明的清洗装置与清洗方法，参照图广图6进行详细说明，但本发明并不限于这些说明。另外，图1为表示本发明的清洗装置(托盘收纳前)的例子的剖视图；图2为表示本发明的清洗装置(托盘收纳后)的例子的剖视图；图3、图4为表示本发明的图1以外的清洗装置(托盘收纳前)的例子的剖视图；图5为表示本发明中托盘与托盘旋转板形态的例子的俯视图；图6为表示本发明中基板架与基板架旋转板形态的例子的俯视图。本发明的气相生长装置的构成部件的清洗装置为下述构成的装置，在收纳清洗对象的托盘之前如图1所示，在收纳清洗对象的托盘之后如图2所示。即，一种气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，内置有如图5所示的托盘，通过利用轴承的旋转机构，该托盘将多个基板架以可自由旋转的方式保持，如图1所示，清洗装置具有托盘与基板架的收纳部I ;使托盘旋转的机构(托盘旋转板5，托盘旋转轴6，旋转电动机等旋转驱动机构)和/或使基板架旋转的机构(基板架旋转板7、基板架旋转轴8、旋转电动机等的旋转驱动机构)；加热器2 ;清洗气体导入部3 ;清洗气体排出部4。下面，对于本发明的清洗装置中使托盘旋转的机构进行说明。在通常的气相生长装置中，通过利用轴承的旋转机构，将多个基板架以可自由旋转的方式保持的托盘按下述方式构成，该方式为例如，如专利文献I所记载的那样，在托盘下方处以被装置固定的方式设置了基座，通过轴承将托盘以可自由旋转的方式保持。进一步按照下述方式而构成，该方式为通过来自于外部的旋转驱动机构，托盘外周侧的驱动齿轮旋转，通过互相的齿轮使托盘旋转。另外，以其他的气相生长装置为例，如专利文献4所记载的那样，也存在具有旋转驱动轴的气相生长装置，所述旋转驱动轴用于在中央部使托盘旋转。在本发明中，如专利文献I所记载的那样的清洗气相生长装置的托盘等的场合，如图1、图3所示，可使用具有基座保持板9 (通常为环状)的清洗装置，其中，所述基座保持板9保持基座。在此种情况下，如图2所示，不从基座10上拆卸下托盘11、不分解含有轴承的构成部件，将它们设置于基座保持板9上。另外，如图5所示，外周具有齿轮的托盘11与托盘旋转板5啮合，所述托盘旋转板5的外周上具有与托盘11的齿轮啮合的齿轮。在清洗时由旋转电动机等的旋转驱动机构(图中未示出)而来的旋转力，经由托盘旋转轴6与托盘旋转板5传动使得托盘11旋转。另外，在仅基板架旋转、托盘的下部处没有轴承机构的构成的场合，也可以将托盘直接设置于基座保持板9。下面， 对于本发明的清洗装置中使基板架旋转的机构进行说明。作为通过利用轴承的旋转机构，将多个基板架以可自由旋转的方式保持的托盘，例如，如专利文献5所记载的那样，存在下述构成，该构成是在多个基板架下方处设置托盘，通过轴承将基板架以可自由旋转的方式构成。在本发明中，在清洗像这样的气相生长装置的基板架等的场合，如图2所示，不从托盘11上拆卸下基板架12、不分解包含轴承的构成部件地将托盘设置于基座保持板9上，其中，所述托盘将基板架以可自由旋转的方式保持。此时，如图5所示，在外周上具有齿轮的基板架12，与在外周上具有和上述齿轮啮合的齿轮的基板架旋转板7啮合。在清洗时，来自于旋转电动机等的旋转驱动机构(图中未示出)的旋转力，经由基板架旋转轴8与基板架旋转板7传动，使得基板架12旋转。另外，专利文献I所记载的那样的气相生长装置是一种具有旋转机构的气相生长装置，所述旋转机构是一种如果托盘旋转，则与该托盘连动，使基板架发生旋转的机构。因此，在清洗这样的气相生长装置的托盘时，不需要基板架旋转板7、基板架旋转轴8以及用于将它们旋转的旋转驱动机构。但是，需要下述部件，该部件是用于产生基板架(基板盘)的自转的固定齿轮或能发挥这样的效果的部件。另外，专利文献4所记载的那样的气相生长装置是一种在中央部具有托盘旋转板与托盘旋转轴的气相生长装置。在这样的气相生长装置中清洗托盘时，如图3所示，可将图1中本发明的清洗装置的基板架旋转板7与基板架旋转轴8，作为托盘旋转板5与托盘旋转轴6而使用。在此场合，不需要图1中的托盘旋转板5、托盘旋转轴6以及用于使它们旋转的旋转驱动机构。如图4所示，本发明的清洗装置可进一步具有位于托盘(基板架)的收纳位置和加热器2之间的透光性陶瓷板13。作为透光性陶瓷板13的材料，可列举出石英、蓝宝石等。设置透光性陶瓷板的目的是用于保护加热器，使加热器免受高温的清洗气体的损害。另外，向位于加热器2和透光性陶瓷板13之间的空间导入氮气等不活泼气体，也可用于强化加热器2的保护。另外，在图1、图3中，清洗气体导入部3设置在清洗装置的中央部、清洗气体排出部4设置在清洗装置的周边部，但不限定在这些位置。本发明的气相生长装置的构成部件的清洗方法是一种在上述清洗装置中，收纳在气相生长中使用过的保持有基板架的托盘，使托盘和/或基板架旋转的同时导入清洗气体，去除在气相生长时附着的反应物的清洗方法。作为在本发明的清洗方法中使用的清洗气体的种类，并没有特别的限制，例如，可列举出含有0. l 5vol%氯或氯化氢的氢气、含有0. l 5vol%氯或氯化氢的不活泼气体等。在进行了氮化物半导体的晶 体生长的场合，清洗时的托盘、基板架的温度通常为90(Tl20(rC。下面，通过实施例具体地说明本发明，但本发明并不限于这些内容。实施例1(气相生长)使用专利文献5所记载的那样的气相生长装置，在3英寸大小的由蓝宝石制成的5枚基板的表面上进行氮化镓(GaN)的生长，所述气相生长装置内置了呈圆板状的托盘(涂敷SiC的碳制,直径为600mm,厚度为20mm),该托盘通过利用轴承的旋转机构将5个基板架以可自由旋转的方式保持。最初一边流通氢气一边将基板的温度升至1050°C，在进行了基板清洁之后降低基板温度至510°C，使用三甲基镓(TMG)和氨作为原料气体，使用氢作为载气，使蓝宝石基板上生长出由GaN形成的约20nm膜厚的缓冲层。在生长出缓冲层之后，仅停止供给TMG，上升温度至1050°C。之后，将作为原料气体的三甲基镓(TMG)和氨、作为载气的氢等(包含氮气)通入反应炉，使氮化镓生长3小时。另外，含有缓冲层的所有的生长均在基板的旋转速度是IOrpm、托盘的旋转速度是Irpm的旋转速度下进行的。像上述这样生长了氮化物半导体之后，降低温度，从反应容器中取出保持基板架的托盘，取下5枚基板。
(清洗装置的制造)制造一种如图1所示的清洗装置，可收纳呈圆板状的托盘(涂敷SiC的碳制，直径为600mm,厚度为20mm)与5个基板架,该5个基板架可载置尺寸为3英寸的基板。另外,托盘旋转板5的直径为80mm,基板架旋转板7的直径为200mm。而且,基座保持板9呈内径为500mm、外径为700mm的环状。这些材料均为碳制。托盘旋转板5与基板架旋转板7有下述构造来自旋转电动机的旋转力经由托盘旋转轴6传动，从而使托盘旋转板5旋转；来自另一个旋转电动机的旋转力经由基板架旋转轴8传动，从而使基板架旋转板7旋转。(托盘与基板架的清洗)下面，将保持上述的气相生长后的基板架的托盘收纳于清洗装置的规定处，在加热托盘的表面至1050°C的同时，从清洗气体导入部供给含有lvol%氯化氢的氢气，并以100L/min的流量供给,进行7小时的托盘与基板架的清洗。在此期间，基板以IOrpm的旋转速度旋转，托盘以Irpm的旋转速度旋转。在进行了上述那样的托盘与基板架的清洗之后，降低温度，将托盘与基板架从清洗装置中取出。在托盘的表面不能确认到反应物，另外，分解托盘与基板架而进行评价的结果是它们的内部与轴承处也不能确认到反应物。实施例2进行了与实施例1相同的气相生长。下面，在实施例1的托盘与基板架的清洗中，除设定基板架的旋转速度为5rpm、托盘的旋转速度为0. 5rpm以外,进行了与实施例1相同的托盘与基板架的清洗。此后，降低温度，将托盘与基板架从清洗装置中取出。在托盘的表面不能确认到反应物。另外，分解托盘与基板架而进行评价的结果是它们的内部与轴承处也不能确认到反应物。实施例3
进行了与实施例1相同的气相生长。下面，在实施例1的托盘与基板架的清洗中，除设托盘与基板架的清洗时间为4小时以外，进行了与实施例1相同的托盘与基板架的清洗。此后，降低温度，将托盘与基板架从清洗装置中取出。在托盘的表面不能确认到反应物。另外，分解托盘与基板架而进行评价的结果是在它们的内部与轴承处确认了少许反应物。比较例I进行了与实施例1相同的气相生长。下面，假设使用了一种清洗装置，该清洗装置不具有使托盘旋转的机构与使基板架旋转的机构，在实施例1的托盘与基板架的清洗中，除不使基板架与托盘旋转，进行了与实施例1相同的托盘与基板架的清洗。在托盘的表面不能确认到反应物。另外，分解托盘与基板架而进行评价的结果是在它们的内部与轴承处确认了大量的反应物。如上所述，在本发明的清洗装置和清洗方法中，确认有可不分解、拆卸托盘、基板架以及轴承等的构成部件而将它们高效地清洗。符号说明I托盘与基板架的收纳部2加热器3清洗气体导入部4清洗气体排出部
5托盘旋转板6托盘旋转轴7基板架旋转板8基板架旋转轴9 基座保持板10 基座11 托盘 12基板架13透光性陶瓷板14用于载置基板架的孔
权利要求
1.一种气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，内置有托盘，通过利用轴承的旋转机构，该托盘以能自由旋转的方式保持多个基板架，其特征在于，具有上述托盘与上述基板架的收纳部；使上述托盘旋转的机构和/或使上述基板架旋转的机构；加热器；清洗气体导入部；以及清洗气体排出部。
2.根据权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，使上述托盘旋转的机构包括托盘旋转板、托盘旋转轴以及旋转驱动机构。
3.根据权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，使上述基板架旋转的机构包括在中央部设置的基板架旋转板、基板架旋转轴以及旋转驱动机构。
4.根据权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，进一步地在上述托盘的收纳部和上述加热器之间具有透光性陶瓷板。
5.根据权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，上述气相生长装置具有旋转机构，在该旋转机构中，如果使上述托盘旋转，则上述基板架与其连动进行旋转。
6.根据权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置，其中，上述气相生长装置为使气相生长面朝下的气相生长装置。
7.一种气相生长装置的构成部件的清洗方法，其特征在于，在权利要求1所述的气相生长装置的构成部件的清洗装置中，收纳在气相生长时使用过的保持有上述基板架的上述托盘，使该托盘和/或该基板架旋转的同时导入上述清洗气体，去除在气相生长时附着的反应物。
全文摘要
本发明涉及一种气相生长装置的构成部件的清洗装置和清洗方法。其中，所述清洗装置内置有托盘，通过利用轴承的旋转机构，该托盘以可自由旋转的方式保持多个基板架，还包括托盘与基板架的收纳部；使托盘旋转的机构和/或使基板架旋转的机构；加热器；清洗气体导入部；以及清洗气体排出部。所述清洗方法为在上述清洗装置中，收纳在气相生长中使用过的保持基板架的托盘，使托盘和/或基板架旋转的同时导入清洗气体，去除在气相生长时附着的附着物或堆积物。该清洗装置和清洗方法能高效地去除附着于气相生长后的基板架与托盘等的气相生长装置构成部件上的附着物或堆积物。
文档编号C23C16/44GK103031536SQ201210363669
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月26日 优先权日2011年9月28日
发明者秋山敏雄, 森勇次 申请人:日本派欧尼株式会社