JP2003224120A - 二重作用冷却トラップ - Google Patents
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Abstract
と共に、洗浄間の時間を増加させてシステムの休止時間
を減少させる、半導体材料蒸着システムで使用すること
のできる冷却トラップを提供する。 【解決手段】 本発明の二重作用冷却トラップは、ガス
入口ポート22及び出口ポート24が90°の角度をな
すように配列された柱状ハウジング20を組み込む。柱
状ハウジングの内部には、1組の凝結フィン34と、1
組の凝結プレート36とが存在する。排気ガスをこれら
の凝結表面に亘って直列態様で差し向ける偏向プレート
26が、凝結フィン34と、凝結プレート36との間に
組み込まれる。冷却流体用の入口及び出口の備品がステ
ンレス鋼製ハウジングに組み込まれ、流体ループが、閉
循環ループ内の凝結フィン及び凝結プレートに流体を提
供するように配列される。これは、望ましくない粒子の
収集の効率を増大させる。
Description
蒸着フィルム製造プロセスの排気ガス内の望ましくない
副産物を効果的に収集するための半導体製造プロセスで
使用される装置に関する。
らの源材料を減少させるための冷却トラップに関する。
−フィング・リーらによる米国特許番号6,24,79
3b1は、曲線状冷却プレートを備えた冷却トラップを
開示している。
イ−ファーン・リンらによる米国特許番号6,107,
198号は、冷却トラップの排気回路を使用し、構成部
品を加熱及び冷却することによりプロセス固化成長(pr
ocess solid buildup)を減少させるための装置及び方
法を開示している。
ェイ−ジェン・リンらによる米国特許番号6,165,
272号は、真空ポンプに接続されたバルブ付きの排出
開口を使用することによりLPCVDチャンバーへの汚
染を防止するための装置を開示している。
ェッセ・C・ラモスらによる米国特許番号6,139,
640号は、反応チャンバーから真空ポンプまで流れる
ガスのための流量率コントローラを利用したLPCVD
システムを記載している。
ルムを蒸着させるため使用される方法である。窒化シリ
コンは、拡散、不動態化のためのマスクとして、又は、
記憶素子における誘電性ゲート(gate dielectric)と
して広範囲に使用されている。窒化シリコンは、通常、
図1に示されたものに類似した蒸着備品(従来技術)で
LPCVD法により形成される。
ルのチャンバー圧力で700℃から800℃まの温度で
高壁LPCVD垂直炉ユニット10内においてアンモニ
アとの反応ガスとしてジクロロシラン(dichlorosilan
e)を使用する。上述された方法を使用した窒化シリコ
ン蒸着の間に、反応の副産物が形成される。この副産物
は、通常、細粒粉末の形態にある塩化アンモニウムであ
る。この粉末は、LPCVDシステムの導管内の冷たい
表面上に沈着されるか、又は、フィルム蒸着プロセスの
間に反応チャンバーに戻るように吸引され得る。上記の
結果は、システムの配管系統は、残存物を洗浄するため
頻繁なメンテナンスを必要とするということである。よ
り重要なことは、それは生産物の欠陥密度を増大させ、
プロセスの生産物産出能力を減少させるということであ
る。
ための方法は、LPCVDシステムにおいて、塩化アン
モニウム粉末を凝結させるため内側に冷たい表面領域を
提供する冷却トラップを備えるということである。図1
は、典型的なLPCVDシステムの概略図である。典型
的なシステムは、排出出口14、メイン圧力バルブ2
3、冷却トラップ11、及び、メイン真空ポンプ21を
有するLPCVD反応器10を備える。炉10内に配置
された半導体ウェーハ上の窒化シリコンフィルムの蒸着
の間、未反応ガス及び反応副産物の塩化アンモニウム粉
末を含んだ炉排気ガス20Aが、冷却トラップ11を通
して送られ、次に工場排出システム22Aに解放され
る。冷却トラップ11の能力及び効率は、それが、プロ
セスの欠陥密度に影響を及ぼし、これにより生産物産出
能力及びメンテナンスの頻度に影響を及ぼすため、シス
テムの重要な特徴となっている。
されている(従来技術)。冷却トラップは、通常、ガス
入口ポート及び出口ポート22、24が図2に示される
ように配列された柱状ハウジング20から構成される。
ハウジングは、冷却プレート34も支持する。冷却プレ
ートは、フィンを通って循環する冷却流体を含む中空フ
ィンから構成される。冷却流体ラインは、冷却トラップ
ハウジングによって、提供され、支持される。冷却フィ
ンは、塩化アンモニウム粉末の沈着及び収集のため大き
な冷たい表面を提供する。この作用は、塩化アンモニウ
ム粉末が反応チャンバー内に逆流して生産物ウェーハー
上に欠陥を作ることを防止する。図2に示された冷却ト
ラップの現在の構成では、冷却トラップは、作業の20
〜25時間毎に、内側表面から塩化アンモニウム粉末を
洗浄することを必要とする。この洗浄の要求は、システ
ムの休止時間を必要とする。
の冷却トラップが実行することができるよりも更に効率
的に望ましくない粒子を収集するように半導体製造プロ
セスで使用することができる冷却トラップを提供するこ
とである。
洗浄間の時間を増加させ、従ってシステムの休止時間を
減少させる、半導体材料蒸着システムで使用することの
できる冷却トラップを提供することである。
沈着のための冷却された表面積が増大された、冷却トラ
ップを提供することである。本発明の追加の目的は、望
ましくない粒子の沈着のためより大きい面積を可能とす
るため、第2の組の冷却フィンに亘ってガスを差し向け
るガス偏向プレートを提供することである。
の沈着のため追加の冷たい表面積を提供するように形成
された、第2の組の冷却フィンを提供することである。
また、本発明の目的は、ガスの流れに対するインピーダ
ンスを最小にするように形成された冷却フィンを提供す
ることである。
いて、ガス入口ポート及び出口ポートが90°の角度を
なすように配列された柱状ハウジングを組み込んだ二重
作用冷却トラップを設けることにより達成される。柱状
ハウジングの内部には、1組の凝結フィンと、1組の凝
結プレートとが存在する。排気ガスをこれらの凝結表面
に亘って直列態様で差し向ける偏向プレートが、凝結フ
ィンと、凝結プレートとの間に組み込まれる。冷却流体
のための入口及び出口の備品がステンレス鋼製ハウジン
グに組み込まれ、流体ループが、閉循環ループ内の凝結
フィン及び凝結プレートに流体を提供するように配列さ
れる。
ウェーハプロセス工程で幅広く使用されている。LPC
VDシステムは、窒化シリコンフィルムを蒸着させるた
めの好ましい方法である。当該プロセスの化学反応の
間、例えば塩化アンモニウム粉末等の望ましくない粒子
が、反応チャンバー内で形成される。これらの汚染物質
の有害な効果、即ち、生産物で増加した欠陥密度、LP
CVDシステムの増加した洗浄頻度を最小にするため、
図1のユニット11のように、冷却トラップが、システ
ム内に組み込まれる。
ンモニウムの望ましくない粒子を収集するための二重作
用冷却トラップを開示する。本発明の二重作用冷却トラ
ップでは、柱状ハウジングが、偏向プレート及び2つの
組の冷却フィンを支持するため使用される。このハウジ
ングは、ハウジングの柱状表面にあるガス入口ポート
と、ガス入口ポートに垂直なガス出口ポートと、を更に
含んでいる。このハウジングは、冷却フィンを通って流
れる冷却水のための入口及び出口接続部を提供する、ガ
ス出口ポートの反対側端部に形成された密封プレートを
組み込んでいる。
の断面図である。二重作用冷却トラップは、柱状ハウジ
ング20を使用して構成される。ハウジング20は、ガ
ス入口ポート22、該ガス入口ポート22に垂直なガス
出口ポート24と、が備え付けられている。
たい凝結プレートに亘って排気ガスを差し向けるガス偏
向プレート26が取り付けられている。ガス出口の反対
側端部に取り付けられているものは、冷却水入口30及
び冷却水出口32を支持するプレート28である。冷却
水パイプの入口及び出口は、冷却水を支持し排気ガスの
流れに平行な複数の第1の冷却フィン34に該冷却水を
提供すると共に、冷却水を支持し該排気ガスの流れに垂
直な複数の冷却プレート36に該冷却水を提供するよう
に設計されている。
8、40の構成を示す二重作用冷却トラップの底面図で
ある。図3bのアイテム38は、望ましくない粒子の凝
結及び収集のため大きな面積を提供する1組の冷却フィ
ン34を組み込んでいる、第1の排気ガス凝結冷却プレ
ートである。図3bのアイテム40は、ガスの流れを可
能にするため孔を備えた一連の冷却プレートを組み込ん
だ第2の排気ガス凝結冷却プレートである。これらの冷
却プレートは、望ましくない粒子の凝結及び収集のため
の追加の面積を提供する。図3cは、ハウジングが第1
の組の冷却フィンアイテム38から取り外された状態の
平面図である。
は、排気ガスにさらされた複数の凝結冷却プレートフィ
ン及びプレート34、38は、生産物の欠陥密度の低下
並びに必要となる主要な予防メンテナンスの間のより長
い期間を結果として生じさせるため示された。
説明され、図示されたが、本発明は、これら図示の実施
形態に限定されるものではない。当業者は、本発明の精
神から逸脱することなく、様々な変形及び変更をなすこ
とができることを認めるであろう。従って、請求の範囲
及びその均等物内に属する全ての変形及び変更が、本発
明内に網羅されている。
図である。
る。
るような二重作用冷却トラップの断面図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 低圧化学蒸着システムの排気ガスにおい
て望ましくない副産物、反応物及び粒子を収集するため
の二重作用冷却トラップであって、 柱状ステンレス鋼のハウジングと、 前記柱状ステンレス鋼のハウジングの側部に形成された
ガス入口ポートと、 前記ハウジングの底部に形成されたガス出口ポートと、 冷却液体用の入口及び出口の備品、ガスの流れに平行な
凝結フィン、並びに、該ガスの流れに垂直な凝結プレー
トを備えたガス凝結装置と、 を含む、二重作用冷却トラップ。 - 【請求項2】 前記凝結フィン及び凝結プレートは、排
気ガスが、最初に該凝結フィンを通り、次に該凝結プレ
ートを通過することを可能にするように配列されてい
る、請求項1に記載の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項3】 前記凝結フィン及び凝結プレートは、排
気ガスに与えられる凝結表面積を最大にするように配列
されている、請求項1に記載の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項4】 前記凝結フィン及び凝結プレートは、同
じ冷却液体用の入口及び出口の備品を利用するように配
列されている、請求項1に記載の二重作用冷却トラッ
プ。 - 【請求項5】 直列態様で、排気ガスの流れを前記凝結
フィンに亘って差し向け、次に前記凝結プレートに亘っ
て差し向ける、偏向プレートを更に含む、請求項1に記
載の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項6】 前記プレートは、排気ガスの自由な流れ
を可能にするように配列された孔が形成されている、請
求項1に記載の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項7】 前記プレートは、排気ガスと接触する前
記凝結プレートの表面積を最大にするように、プレート
間でジグザグに配置された孔を備える、請求項6に記載
の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項8】 前記ガス入口ポート及び出口ポートは、
二重組の凝結フィン及びプレートが排気ガス経路内で配
列されることを可能にするように、90°の角度をなす
ように配列されている、請求項1に記載の二重作用冷却
トラップ。 - 【請求項9】 前記排気ガスの入口ポート及び出口ポー
トは、LPCVDシステム全体に統合を提供するように
90°の角度をなして配列されている、請求項1に記載
の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項10】 前記中空凝結フィン及びプレートは、
前記冷却流体のための閉じた回路経路を提供する、請求
項6に記載の二重作用冷却トラップ。 - 【請求項11】 低圧CVDシステムの排気ガス内の望
ましくない副産物、反応物及び粒子を収集する方法であ
って、 柱状鋼鉄製ハウジングを用意し、 前記柱状鋼鉄製ハウジングの側部にガス入口ポートを設
け、 前記柱状鋼鉄製ハウジングの底部にガス出口ポートを設
け、 冷却液体用の入口及び出口の備品、ガスの流れに平行な
凝結フィン、並びに、該ガスの流れに垂直なプレートを
備えたガス凝結装置を設け、 前記排気ガスを前記フィン及びプレートに亘って流し込
む、各工程を含む方法。 - 【請求項12】 前記凝結フィン及びプレートは、排気
ガスが最初に該凝結フィンプレートを通過し、次に、該
凝結プレートを通過することを可能にする、該凝結フィ
ン及び凝結プレートを利用した二重作用冷却トラップを
使用することによる、請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 前記二重作用冷却トラップは、排気ガ
スに与えられた凝結表面積を最大にするように配列され
た、前記凝結フィン及び凝結プレートを利用する、請求
項12に記載の方法。 - 【請求項14】 前記凝結フィン及び凝結プレートは、
共通の液体入口及び出口の備品の利用を可能とするよう
に接続され、配列されている、請求項12に記載の方
法。 - 【請求項15】 前記排気ガスを前記凝結フィンに亘っ
て差し向け、次に、LPCVD冷却トラップの凝結プレ
ートに亘って差し向ける、偏向プレートが利用される、
請求項11に記載の方法。 - 【請求項16】 前記排気ガスの流れに対する抵抗を最
小にすると共に、該排気ガスと接触する凝結プレートの
表面積を最大にするように該凝結プレート内に孔を配列
する工程を更に含む、請求項11に記載の方法。
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