(57)【要約】【課題】トラップの寿命を長期化することのできる析出物除去用トラップの構造を得る。【解決手段】トラップのハウジング６内にスチールウール７を変位可能に配設すると共に、このスチールウール７を外部から変位操作する操作棒１０を設け、この操作棒１０を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成する。スチールウール７の下方には空隙（下側空間１２）を設ける。【選択図】　　　図１
2004104006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体膜を成長する反応炉の排気系統中に設けられる析出物除去用トラップにおいて、
トラップのハウジング内にスチールウールを変位可能に配設すると共に、
このスチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成したことを特徴とする析出物除去用トラップ。
【請求項２】
半導体膜を成長する反応炉の排気系統中に設けられる析出物除去用トラップにおいて、
上記ハウジング内の中間位置にガスの流下方向に沿って金網から成る受け棚を設け、その下部にガスの流下しない空隙を形成すると共に、受け棚上にスチールウールを変位可能に配設し、
また上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を上記空隙側へ振り落とせるように構成したことを特徴とする析出物除去用トラップ。
【請求項３】
請求項２記載の析出物除去用トラップにおいて、
上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒の代わりに、上記スチールウールを載せている金網から成る受け棚を外部から変位操作する操作棒を設けたことを特徴とする析出物除去用トラップ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の析出物除去用トラップにおいて、
上記スチールウールにおけるガスの流下方向の前後に金網からなる仕切り板を設け、
上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒の代わりに、この仕切り板を外部から変位操作する操作棒を設けたことを特徴とする析出物除去用トラップ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の析出物除去用トラップにおいて、
上記スチールウール代わりにグラスウールを設けたことを特徴とする析出物除去用トラップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化合物半導体の製造装置等に用いられる析出物除去用排気トラップの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成長する気相成長装置の反応室の後段には、析出物除去用トラップが設置される場合がある。
【０００３】
ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）を用いて、半導体膜を製造する装置の構成を図５に示した。このＭＯＶＰＥ装置は、シリンダーキャビネット１と、原料ガスを供給し基板上に半導体膜を成長する反応炉２と、反応炉２の排気側に設けられ反応生成物を回収するトラップ３と、トラップ３の排気側に設けられ反応炉２を減圧にする為の真空ポンプ４と、そして真空ポンプ４の排気側に設けられた除害装置５とによって構成されている。
【０００４】
シリンダーキャビネット１には原料ガスボンベが保管されている。反応炉２にはシリンダーキャビネット１内にある原料ガスボンベから原料ガスが供給される。反応炉２内では基板（半導体を結晶成長させるための板状の結晶）が加熱されており、原料ガスが熱分解して基板上に結晶成長する。トラップ３では成長に寄与しなかった原料ガスの内、熱分解反応した生成物を回収する。真空ポンプ４は反応炉２を成長圧力まで減圧する。除害装置５では末分解の原料ガスが回収される。
【０００５】
ＭＯＶＰＥでは、反応炉２を真空ポンプ４で減圧して半導体膜を成長する。トラップ内部３に大量に生成物が堆積すると、トラップ３の内部で閉塞が生じ、反応炉２内を減圧できなくなり、成長を続けることができなくなる。そのため、トラップ３に閉塞が生じた場合にはトラップ内部を清掃している。
【０００６】
図６に、従来の析出物除去用トラップの構成を示す。従来の析出物除去用トラップ３の構造は、ハウジング６内にスチールウール７を２枚の金網８で挟んで配置した構造となっており、生成物をこのスチールウール７に堆積させることで回収している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の図６の構造の析出物除去用トラップは、生成物をスチールウールに堆積させることで回収するトラップであるため、ＭＯＶＰＥ装置で半導体膜を生産し続けると、比較的早期にトラップ内部に大量に反応生成物が堆積し、トラップが閉塞してしまう。すなわち、成長を続けると、スチールウール７に大量に生成物が堆積してトラップが閉塞してしまい、比較的早期に成長を続けることができなくなってしまう。ＭＯＶＰＥによる半導体膜の成長は反応炉を真空ポンプで排気して減圧状態で行うため、トラップに閉塞が生じると、反応炉内を減圧できなくなり、成長を続けることができなくなってしまう。
【０００８】
図４にトラップの構造とトラップが閉塞するまでに成長可能なエピタキシャル層の膜厚の関係を示す。図中の左側に符号Ｃで示す「スチールウールのみ」の場合、つまり従来技術で使用していたトラップの場合、成長膜厚が６５μｍに達すると閉塞してしまうので、トラップ内部の清掃を行わなければならずトラップの寿命が非常に短かった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トラップの寿命を長期化することのできる析出物除去用トラップの構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１１】
請求項１の発明に係る析出物除去用トラップは、半導体膜を成長する反応炉の排気系統中に設けられる析出物除去用トラップにおいて、トラップのハウジング内にスチールウールを（少なくともガスの流れ方向に）変位可能に配設すると共に、このスチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
これは、上記トラップに挿入した操作棒により、上記ハウジング内のスチールウールを直接に変位させるように構成した析出物除去用トラップである。
【００１３】
請求項２の発明に係る析出物除去用トラップは、半導体膜を成長する反応炉の排気系統中に設けられる析出物除去用トラップにおいて、上記ハウジング内の中間位置にガスの流下方向に沿って金網から成る受け棚を設け、その下部にガスの流下しない空隙を形成すると共に、受け棚上にスチールウールを変位可能に配設し、また上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を上記空隙側へ振り落とせるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
これは、トラップ内のスチールウールの下部に空隙を形成し、広い回収空間を確保した構成の析出物除去用トラップである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２記載の析出物除去用トラップにおいて、上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒の代わりに、上記スチールウールを載せている金網から成る受け棚を外部から変位操作する操作棒を設けたことを特徴とする。
【００１６】
これは、上記トラップに挿入した操作棒により、スチールウールを載せている金網（受け棚）の方を操作するようにして、反応生成物を振り落とせるように構成したものである。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の析出物除去用トラップにおいて、上記スチールウールにおけるガスの流下方向の前後に金網からなる仕切り板を設け、上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒の代わりに、この仕切り板を外部から変位操作する操作棒を設けたことを特徴とする。
【００１８】
これは、スチールウールをガスの流下方向２枚の金網（仕切り板）で挟んで配置した構造において、この仕切り板の方を操作するようにして、反応生成物を振り落とせるように構成したものである。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の析出物除去用トラップにおいて、上記スチールウール代わりにグラスウールを設けたことを特徴とする。
【００２０】
＜発明の要点＞
本発明では、トラップに挿入した操作棒により、ハウジング内のスチールウールを直接に変位させることにより、又は、金網から成る受け棚又は仕切り板の方を変位させることにより、トラップ内部に堆積した生成物をふるい落とせる構造にしたので、このふるい落とし作業を適宜行うことにより、析出物除去用トラップの寿命を長期化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図１に本発明の析出物除去用トラップの第一の実施形態を示す。この析出物除去用トラップは、半導体膜を成長する反応炉の排気系統中に図５のように設けられる析出物除去用トラップであり、使用後のガスを受け入れる入口６ａと、真空ポンプ４へ続く出口６ｂとを備えたハウジング６を有する。このトラップのハウジング６内には、スチールウール７が少なくともガスの流れ方向に変位可能に、好ましくは任意の方向に変位可能に配設されており、そのスチールウール７におけるガスの流下方向の前後には金網からなる仕切り板８が設けられている。
【００２３】
また、このハウジング６内には、胴部中央の挿入口６ｃより操作棒１０が挿入され、その操作棒１０のフォーク状の先端部１０ａはスチールウール７に結合されている。そして、この操作棒１０の外部端１０ｃを操作し、中間部１０ｂを中心として揺動させることにより、スチールウール７を変位操作して、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成されている。
【００２４】
図２に本発明の第二の実施形態を示す。この析出物除去用トラップでは、上記ハウジング６内の中間位置において、ガスの流下方向に沿って横に金網から成る受け棚９が設けられ、これを境にしてハウジング６内が上側空間１１と下側空間１２に区分けされている。
【００２５】
受け棚９の位置は、これより上下に区分けされる空間のうち、上側空間１１の側に入口６ａ及び出口６ｂが来るように設けられている。上側空間１１が入口６ａ及び出口６ｂの径を含むため、ガスは入口６ａより上側空間１１に入って出口６ｂに抜ける。換言すれば、下側空間１２は両端が閉じられており、金網から成る受け棚９の下方にガスの流下しない空隙（下側空間１２）が残る構造となっている。
【００２６】
上記金網から成る受け棚９上の上側空間１１内には、スチールウール７が少なくともガスの流れ方向に変位可能に、好ましくは任意の方向に変位可能に配設され、そのスチールウール７におけるガスの流下方向の前後には金網からなる仕切り板８が設けられている。
【００２７】
また、このハウジング６内には、胴部中央の挿入口６ｃより操作棒１０が挿入され、その操作棒１０のフォーク状の先端部１０ａはスチールウール７に結合されている。そして、この操作棒１０の外部端１０ｃを操作し、中間部１０ｂを中心として揺動させることにより、スチールウール７を前後左右に変位操作して、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成されている。
【００２８】
図３はこの様子を示したもので、操作棒１０の外部端１０ｃを摘んで矢印方向に前後左右に揺さぶることにより、操作棒１０の先端１０ａが中間部１０ｂを中心として矢印方向に振れ、これと一緒にスチールウール７が前後左右に変位する。このため、スチールウール７にトラップされていた反応生成物１３が振り落とされ、受け棚１０の金網を抜けて、下部の空隙（下側空間１２）内に落下する。
【００２９】
上記のように本実施形態のトラップは、トラップの寿命を長期化するため、トラップの構造を内部に堆積した生成物をふるい落とせる構造にした点に特長がある。
【００３０】
図４はトラップが閉塞するまでに成長可能な膜厚（μｍ）を、上記実施形態のトラップと従来技術のトラップの構造とで比較したものである。符号Ａは本発明の第一実施形態（図１）の場合を、Ｂは本発明の第二実施形態（図２）の場合を、そしてＣは単にスチールウールを置いただけの従来のトラップの場合を示す。
【００３１】
図示するように、従来技術で使用していたトラップ（図４のＣ）は、成長膜厚が６５μｍに達するとトラップ内部で閉塞が生じていた。これに対し、本発明の第一実施形態のトラップ（図１）では、トラップに操作棒１０を挿し込み、トラップ内部に設置したスチールウール７を外部からの操作棒１０の操作により揺さ振ることができる構造にしたので、トラップ外部から操作棒１０を操作し、トラップ内部のスチールウール７を揺さ振ることで、スチールウール７に堆積した生成物をふるい落とすことができ、図４のＡに示すように、成長膜厚が１３０μｍに達するまでトラップは閉塞しなくなった。つまり、寿命を従来技術の約２倍に延ばすことができた。
【００３２】
上記効果は次のようにして確認した。まず、上記実施形態のトラップを図５のＭＯＶＰＥ装置に適用し、Ｖ族原料（アルシン、ホスフィン）とＩＩＩ族原料（トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム）の割合を７５としてエピタキシャル成長を行った。
【００３３】
従来技術のトラップ（図６）では、成長を続けると、図６に示したトラップ内のスチールウール７に生成物が堆積し、エピタキシャル層の成長膜厚が約６５μｍになると閉塞してしまう為、成長を続けることができなくなる（図４のＣ参照）。
【００３４】
一方、本発明の第一の実施形態（図１）に係るトラップでは、エピタキシャル層の成長膜厚が３０μｍ増加する度に、トラップに挿入された操作棒１０で、スチールウール７を揺さ振り、スチールウール７に堆積した生成物をふるい落とした。この作業を行う事により、エピタキシャル層の成長膜厚が１３０μｍに達するまでトラップにおける閉塞が生じなくなり（図４のＡ参照）、トラップの寿命を従来技術の約２倍に延ばすことができた。
【００３５】
また、本発明の第二の実施形態（図２）に係るトラップでは、エピタキシャル層の成長膜厚が３５０μｍに達するまでトラップにおける閉塞は生じなくなり（図４のＢ参照）、最適なトラップが得られた。
【００３６】
＜最適条件についての根拠＞
本発明の第二の実施形態（図２）に係るトラップを図５のＭＯＶＰＥ装置に適用した。Ｖ族原料（アルシン、ホスフィン）とＩＩＩ族原料（トリメチルカリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム）の割合を７５としてエピタキシャル成長を行った。
【００３７】
従来技術では成長を続けると、図６に示したトラップ内のスチールウールに生成物が堆積し、エピタキシャル層の成長膜厚が約６５μｍになると閉塞してしまう為、成長を続けることができなくなる（図４のＣ参照）。
【００３８】
本発明の第二の実施形態に係るトラップの構造としては、図２に示すように、スチールウール７を金網の受け棚９上に載せ、スチールウール７の下部に空隙（下側空間１２）を設けた。また、スチールウール７の両側に配置する金網（仕切り板８）は、使用後のガスが、スチールウール部分にのみ流入し、スチールウール下部の空隙（下側空間１２）には通過しないようにするため、上部の上側空間１１内に在るスチールウール７の両側のみを金網とした。
【００３９】
この構造のトラップを用いて操作棒１０の操作を行い、スチールウール７を揺さ振ると、スチールウール７に堆積した生成物１３は、図３のようにスチールウール下部の空隙部分（下側空間１２）に堆積する。それにより、図４のＢに示したように、エピタキシャル層の成長膜厚が３５０μｍに達するまでトラップにおける閉塞が生じなくなり、トラップの寿命を従来技術の約５倍に延ばすことができた。これは操作棒１０の操作により振り落とされた生成物１３がスチールウール７下部の空隙（下側空間１２）に堆積することにより、より閉塞しにくい構造になったためである。
【００４０】
＜実施形態の効果＞
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
【００４１】
従来技術では、半導体膜を生産し続け、エピタキシャル層の成長膜厚が６５μｍに達するとトラップ内部に設置したスチールウールに堆積した反応生成物によりトラップが詰まり、成長を続けることができなくなってしまう。これに対し、本実施形態のトラップによれば、これより長いトラップ寿命を確保することができる。
【００４２】
特に上記した第二の実施形態では、スチールウール７を金網の上に載せ、スチールウール７の下部に空隙（下側空間１２）を設け、また、スチールウール７の両側の金網（仕切り板８）は、使用後のガスがスチールウール部分にのみ流入しスチールウール下部に設けた空隙（下側空間１２）を通過しないように、上部のスチールウールの両側のみを金網としたので、この構造のトラップを用いて操作棒１０の操作を行い、スチールウール７を揺さ振ると、スチールウール７に堆積していた生成物１３が落下し、図３のようにスチールウール下部の空隙部分（下側空間１２）に堆積する。それにより、エピタキシャル層の成長膜厚が３５０μｍに達するまでトラップにおける閉塞は生じなくなり（図４のＢ参照）、トラップの寿命を従来技術の約５倍に延ばすことができる。
【００４３】
上記した第一及び第二の実施形態の利点は、排気系トラップの寿命が長期化することにある。排気系トラップの寿命を長期化することにより、大幅な製品のスループットの向上が期待される。また、トラップ内部の清掃作業の周期も長期化され生産コストの削減も期待できる。
【００４４】
＜他の実施形態、変形例＞
上記実施形態では、トラップに挿入した操作棒により、ハウジング内のスチールウールを直接に変位させるように構成したが、本発明はこれに限られるものではなく、トラップ内の生成物を落下させる為に、スチールウールを載せている金網（受け棚９）を動かすように構成することもできる。また、トラップ内の生成物を落下させる為に、スチールウールの両側に設けられている金網（仕切り板８）を動かすように構成することもできる。さらにまた、スチールウールの代わりにグラスウールを用いることもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【００４６】
請求項１の発明に係る析出物除去用トラップは、トラップのハウジング内にスチールウールを変位可能に配設すると共に、このスチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を振り落とせるように構成したので、トラップの寿命を長期化することができる。
【００４７】
また請求項２の発明に係る析出物除去用トラップは、上記ハウジング内の中間位置にガスの流下方向に沿って金網から成る受け棚を設け、その下部にガスの流下しない空隙を形成すると共に、受け棚上にスチールウールを変位可能に配設し、また上記スチールウールを外部から変位操作する操作棒を設け、この操作棒を操作することにより、トラップ内部に堆積した反応生成物を上記空隙側へ振り落とせるように構成したので、スチールウールの下方に空隙がない形態に比べ、より多くの反応生成物を振り落すことができ、さらにトラップの寿命を長期化することができる。
【００４８】
これらの効果は、スチールウールを載せている金網から成る受け棚を外部から変位させても、或いは、スチールウールにおけるガスの流下方向の前後に設けた金網からなる仕切り板を外部から変位させても、同様に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る析出物除去用トラップの構造を示す図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る析出物除去用トラップの構造を示す図である。
【図３】図２の析出物除去用トラップのスチールウールを変位操作する状態を示した図である。
【図４】本発明の実施形態のトラップ構造と閉塞までの成長可能膜厚の関係を、従来技術と対比しながら示した図である。
【図５】本発明の析出物除去用トラップの適用対象としたＭＯＶＰＥ装置の構成を示す図である。
【図６】従来の析出物除去用トラップの構成を示した図である。
【符号の説明】
３　トラップ
６　ハウジング
７　スチールウール
８　仕切り板（金網）
９　受け棚（金網）
１０　操作棒
１１　上側空間
１２　下側空間（空隙）
１３　反応生成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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