JP2005216911A

JP2005216911A - エピタキシャル成長装置の排ガス処理システム

Info

Publication number: JP2005216911A
Application number: JP2004018311A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Sadatomi; 康則定富
Original assignee: Komatsu Electronic Metals Co Ltd
Current assignee: Sumco Techxiv Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】
複数のエピタキシャル成長装置の運転を安全に行う。
【解決手段】
各エピタキシャル成長ユニット１には、エピタキシャル成長装置１０とこのエピタキシャル成長装置１０に対応する酸素濃度計３０が設けられる。酸素濃度計３０には酸素センサ３１が設けられる。チャンバ１３から排出される排ガスの一部は抽出管路４３、抽出ガス制御弁４７、抽出管路４４を介して酸素センサ３１に導入される。酸素センサ３１では排ガス中の酸素濃度が検知される。こうして各チャンバ１３内の酸素濃度は、対応する酸素濃度計３０の酸素センサ３１でそれぞれ検知される。
【選択図】図１

Description

本発明は、チャンバを有する複数のエピタキシャル成長装置と、各チャンバから排出される排ガスを処理する排ガス処理手段と、を備えたエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムに関し、特に各エピタキシャル成長装置における酸素濃度を検知することによってシステムの安全性を向上させるものである。

エピタキシャルウェーハの製造はエピタキシャル成長装置にて行われる。エピタキシャル成長装置には、内部にサセプタやヒータ等を有するチャンバが設けられている。サセプタにウェーハが載置され、チャンバ内への成長ガスの供給とヒータによる加熱が所定条件にて行われると、ウェーハ表面にエピタキシャル層が形成される。使用後のガスは外部のスクラバーに排出され、清浄化・無害化等の排ガス処理をされた後に排気される。図４はこのようなエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムを模式化して示す回路図である。

本システムは、共通管路５が接続された開放系スクラバー３と、共通管路６が接続された密閉系スクラバー４と、複数のエピタキシャル成長ユニット９０とで構成される。

各エピタキシャル成長ユニット９０は、チャンバ１３が設けられたエピタキシャル成長装置１０と、エピタキシャル成長装置１０の動作を制御するコントローラ９１と、チャンバ１３に接続された排出管路１４と、排ガスの排出先（開放系スクラバー３側又は密閉系スクラバー４側）を切り換える切換弁１２とからなる。切換弁１２のガス供給ポートは排出管路１４に接続され、ガス排出ポートは分岐管路７、８に接続される。分岐管路７は共通管路５に接続され、分岐管路８は共通管路６に接続される。したがってチャンバ１３は切換弁１２の切換に応じて開放系スクラバー３又は密閉系スクラバー４と連通する。

エピタキシャル成長装置１０のチャンバ１３には種々のガスが供給される。例えばエピタキシャル成長の際に使用される塩素系ガス（ＨＣＬ、ＴＣＳ）や水素ガス、窒素ガスなどが供給される。チャンバ１３の排ガスに可燃性ガスが含まれない場合は、排出管路１４と分岐管路７とが連通される。したがってチャンバ１３から開放系スクラバー３に排ガスが排出され排ガス処理される。チャンバ１３の排ガスに水素のような可燃性ガスが含まれる場合は、排出管路１４と分岐管路８とが連通される。したがってチャンバ１３から密閉系スクラバー４に排ガスが排出され排ガス処理される。開放系スクラバー３及び密閉系スクラバー４では、各チャンバ１３から集めた排ガスをガス処理部４ａで一括して処理し排気する集合排気が行われる。

エピタキシャル成長の際にチャンバ１３内は、約１００％の水素ガス雰囲気とされ、約１１５０℃まで加熱される。空気中での水素の爆発限界濃度は約４．０〜７５．０vol％で、自然発火温度は約５７１．２℃であるため、チャンバ１３内に空気が混入すると、チャンバ１３内の水素が自然発火する虞がある。

そこで従来はチャンバ１３内の空気をチェックすることを目的として、チャンバ１３から排出される排ガス中の酸素濃度が密閉系スクラバー４で検知されている。密閉系スクラバー４にはガス処理部４ａの下流側には酸素センサを有する酸素濃度計４ｂが設けられており、排ガス処理されたガス中の酸素濃度が検知される。検知結果が所定値以上であると、全エピタキシャル成長ユニット９０のコントローラ９１に停止信号が出力され、全エピタキシャル成長装置１０の運転が停止される。こうしてチャンバ１３への空気の混入による爆発を未然に防止するようにしている。

集合排気の際に排ガス中の酸素濃度を検知し、その検知結果に応じて各エピタキシャル成長装置１０を制御することには次のような問題がある。

例えばあるエピタキシャル成長装置１０からの排ガスに高濃度の酸素が混入していると仮定する。この排ガスは密閉系スクラバー４のガス処理部４ａに排出されるが、同時に他のエピタキシャル成長装置１０からの排ガスもガス処理部４ａに排出される。このためガス処理部４ａで酸素は希釈され、ガス処理部４ａから排気されるガス中の酸素濃度は必然的に低下する。エピタキシャル成長装置１０の数が多くなるほど酸素は希釈されるため酸素濃度の上昇を発見し難くなり、最悪の場合は、酸素濃度が上昇したエピタキシャル成長装置１０での自然発火も考えられる。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、複数のエピタキシャル成長装置の運転を安全に行うことを解決課題とするものである。

第１発明は、
チャンバを有する複数のエピタキシャル成長装置と、各エピタキシャル成長装置のチャンバから排出される排ガスを処理する排ガス処理手段と、を備えたエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムにおいて、
各エピタキシャル成長装置毎に、チャンバから排出される排ガス中の酸素濃度を検知する検知手段を備えたこと
を特徴とする。

第１発明を図１、図２を参照して説明する。なお図２の酸素センサ３１を第１発明の検知手段として説明する。

本システムは、開放系スクラバー３と密閉系スクラバー４と複数のエピタキシャル成長ユニット１とで構成される。

各エピタキシャル成長ユニット１には、エピタキシャル成長装置１０とこのエピタキシャル成長装置１０に対応する酸素濃度計３０が設けられる。エピタキシャル成長装置１０のチャンバ１３には水素ガスや三塩化シランガスやドープガス等が供給されエピタキシャルウェーハが製造される。チャンバ１３に供給されるガスが可燃性ガスでない場合には、その排ガスは排出管路１４、分岐管路７、共通管路５を介して、開放系スクラバー３に排出される。そして開放系スクラバー３で排ガス処理された後に排気される。チャンバ１３に供給されるガスが可燃性ガスである場合には、その排ガスは排出管路１４、分岐管路８、共通管路６を介して、密閉系スクラバー４に排出される。そして密閉系スクラバー４で排ガス処理された後に排気される。

酸素濃度計３０には酸素センサ３１が設けられる。チャンバ１３から排出される排ガスの一部は抽出管路４３、抽出ガス制御弁４７、抽出管路４４を介して酸素センサ３１に導入される。酸素センサ３１では排ガス中の酸素濃度が検知される。こうして各チャンバ１３内の酸素濃度は、対応する酸素濃度計３０の酸素センサ３１でそれぞれ検知される。

第２発明は、第１発明において、
各エピタキシャル成長装置毎に、前記検知手段の検知結果に応じて対応するチャンバ内での自然発火を回避する処理を行う発火回避手段を備えたこと
を特徴とする。

第３発明は、第２発明において、
前記発火回避手段は、前記検知手段の検知結果が所定値を超えた場合に、警告音を発生させること
を特徴とする。

第４発明は、第２発明において、
前記発火回避手段は、前記検知手段の検知結果が所定値を超えた場合に、対応するエピタキシャル成長装置の運転を停止させること
を特徴とする。

第２〜第４発明を図２を参照して説明する。なお図２の酸素検知警報器３２及び図１のコントローラ１１を第２〜第４発明の発火回避手段として説明する。

酸素濃度計３０には酸素センサ３１の検知結果を入力する酸素検知警報器３２が設けられる。また、各エピタキシャル成長ユニット１には、チャンバ１３に対応するコントローラ１１が設けられる。コントローラ１１はエピタキシャル成長ユニット１の各部の動作を制御する。本システムでは、酸素センサ３１の検知結果に応じて、チャンバ１３内の水素が自然発火することを回避するため種々の処理が行われる。

例えば酸素センサ３１の検知結果が第１の所定値を超えた場合に、エピタキシャル成長装置１０は軽度の危険があると考えられる。そこで酸素検知警報器３２は図示しないスピーカから警告音を発生させる。

例えば酸素センサ３１の検知結果が第２の所定値を超えた場合に、エピタキシャル成長装置１０は重度の危険があると考えられる。そこで酸素検知警報器３２はコントローラ１１にインターロック信号を出力する。インターロック信号を入力したコントローラ１１は、エピタキシャル成長装置１０の運転を停止させる。

第５発明は、第１発明において、
各エピタキシャル成長装置毎に、チャンバから排出される排ガスの一部を前記検知手段に導入する排ガス導入管路と、
排ガスが塩素系ガスである場合に、前記排ガス導入管路を遮断する遮断手段と、を備えたこと
を特徴とする。

第５発明を図１を参照して説明する。なお図１の抽出管路４３、４４を第５発明の排ガス導入管路とし、図１の排ガス制御弁４７を遮断手段として説明する。

チャンバ１３内のガスは排出管路１４に排出される。この排出管路１４は抽出管路４３、抽出ガス制御弁４７、抽出管路４４を介して酸素濃度計３０の酸素センサ３１と連通する。抽出管路４３と抽出管路４４の連通又は遮断は抽出ガス制御弁４７によって切り換えられる。抽出ガス制御弁４７の切換はエア源５０からのエアの供給又は停止によって行われる。エア源５０からのエアの供給又は停止は第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４によって切り換えられる。各エア制御弁５２、５４の切換はコントローラ１１からの信号によって行われる。

排出管路１４と酸素センサ３１とが連通する場合、チャンバ１３から排出される排ガスの大部分はスクラバーに排出されるが、排ガスの一部は酸素センサ３１に導入される。こうしてチャンバ１３から排出されるガスの酸素濃度が検知される。

チャンバ１３から排出される排ガスが塩素系ガスである場合は、コントローラ１１によって第１エア制御弁５２及び／又は第２エア制御弁５４が閉位置にされる。すると抽出ガス制御弁４７が閉位置にされるため、酸素センサ３１には排ガスが導入されない。

第６発明は、第５発明において、
さらに、前記排ガス導入管路及び前記検知手段にパージガスを供給すること
を特徴とする。

抽出管路４４は、パージ管路４０、パージガス制御弁４８、パージ管路４１と連通する。パージ管路４１に窒素ガスが供給されると抽出管路４４及び酸素センサ３１がパージされる。

本発明ではエピタキシャル成長装置毎に酸素センサが設けられているので、次のような効果が得られる。
本発明によれば、エピタキシャル成長装置毎に排ガス中の酸素濃度を検知できるため、チャンバ又は管路に空気が混入しているエピタキシャル成長装置を特定することができる。したがって水素の自然発火を未然に防止できる。特に第２〜第４発明のように自然発火回避処理を行うことによって水素の自然発火を確実に防止できる。

また通常は設備の増設等の際にはシステムの動作チェックが行われるが、本発明の場合は増設分の動作チェックを行えば良く、システム全体の動作チェックを行う必要がない。このため動作チェックを短時間で終了させることができる。したがってシステムの停止時間を短縮化でき、エピタキシャルウェーハの製造効率を向上させることができる。

また本発明によれば、酸素センサの故障時には対応するエピタキシャル成長装置のみを停止させればよく、システム全体を停止させる必要がない。このような面でもシステムの停止時間を短縮化でき、エピタキシャルウェーハの製造効率を向上させることができる。

また第５発明によれば、酸素センサには塩素系ガスが導入されない。塩素系ガスは腐食ガスである。この塩素系ガスと酸素センサ内部との接触を防止することで酸素センサ内部の腐食を防止できる。したがって酸素センサの寿命が延長される。

また第６発明によれば、抽出管路及び酸素センサが窒素ガスでパージされる。チャンバからの排出ガスが水素ガスであっても、その中にはチャンバ内に残留する塩素系ガスが含まれる場合がある。このような場合、管路内部やセンサ内部に僅かではあるものの塩素系ガスが付着する可能性がある。このような現象を放置すると時間の経過とともに付着する塩素系ガスが増加し、腐食の原因となる。しかし管路及びセンサのパージによってそのような腐食を防止できる。したがって酸素センサの寿命がさらに延長される。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明は、複数のエピタキシャル成長装置を備えた排ガス処理システムにおいて、エピタキシャル成長装置毎に対応する酸素濃度計を設け、エピタキシャル成長装置のチャンバから排出される排出ガス中の酸素濃度を個々に検知するものである。図１でその一構成例を示す。

図１はエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムを示す回路図である。なお図４に示した従来のシステムと同一の構成要素には同一の符号を付している。また図１では、各弁への信号がオフである状態を示している。

本システムは、開放系スクラバー３と密閉系スクラバー４と複数のエピタキシャル成長ユニット１とで構成される。なお図１には一つのエピタキシャル成長ユニット１が示されている。エピタキシャル成長ユニット１には、エピタキシャル成長装置１０、コントローラ１１、切換弁１２及び酸素濃度計３０が設けられる。

エピタキシャル成長装置１０には石英のチャンバ１３が設けられ、チャンバ１３にはガス供給用の供給管路１５及びガス排出用の排出管路１４が接続される。供給管路１５は、Ｎ2制御弁２１を介して図示しない窒素ガス供給機構と連通自在にされ、Ｈ2制御弁２２を介して図示しない水素ガス供給機構と連通自在にされ、ＨＣＬ制御弁２３を介して図示しない塩化水素ガス供給機構と連通自在にされ、ＴＣＳ制御弁２４を介して図示しない三塩化シランガス供給機構と連通自在にされ、ＤＯＰＥ制御弁２５を介して図示しないドープガス供給機構と連通自在にされている。排出管路１４は開閉弁２６を介して切換弁１２と連通自在にされている。各弁２１〜２６はコントローラ１１からの動作信号に応じて開閉動作する。本実施形態において、開閉弁２６のみが動作信号オンにて閉動作し、他の各弁２１〜２５は動作信号オンにて開動作する。

排出管路１４は抽出管路４３と抽出ガス制御弁４７と抽出管路４４を介して酸素濃度計３０と連通自在にされている。抽出管路４３の一端は排出管路１４に接続され、抽出管路４３の他端は抽出ガス制御弁４７の第１のポートに接続される。また、抽出管路４４の一端は抽出ガス制御弁４７の第２のポートに接続され、抽出管路４４の他端は酸素濃度計３０に接続される。抽出ガス制御弁４７の開閉動作によって排出管路１４と酸素濃度計３０の連通又は遮断が切り換えられる。後述するが、抽出ガス制御弁４７はエア源５０からのエアに応じて開閉動作する。

抽出管路４４はパージ管路４０とパージガス制御弁４８とパージ管路４１とを介して、図示しない窒素ガス供給機構と連通自在にされている。パージ管路４１の一端は図示しない窒素ガス供給機構に接続され、パージ管路４１の他端はパージガス制御弁４８の第１のポートに接続される。またパージ管路４０の一端はパージガス制御弁４８の第２のポートに接続され、パージ管路４０の他端は抽出管路４４に接続される。パージガス制御弁４８の開閉動作によって図示しない窒素ガス供給機構と抽出管路４４の連通又は遮断が切り換えられる。抽出ガス制御弁４７と同様に、パージガス制御弁４８はエア源５０からのエアに応じて開閉動作する。

チェック弁及び開閉弁が設けられた管路４５がパージ管路４０から分岐する。この管路４５は酸素濃度計３０に接続される。

抽出ガス制御弁４７及びパージガス制御弁４８はエア式であって、自身のパイロットポートに供給されるドライエアに応じて開閉動作する。エア源５０からのドライエアが供給されてない場合に、抽出ガス制御弁４７は閉じられ、パージガス制御弁４８は開かれる。エア源５０からのドライエアが供給される場合に、抽出ガス制御弁４７は開かれ、パージガス制御弁４８は閉じられる。

エア源５０と第１エア制御弁５２の第１のポートはエア管路５１で接続される。第１エア制御弁５２の第２のポートと第２エア制御弁５４の第１のポートはエア管路５３で接続される。第２エア制御弁５４の第２のポートと抽出ガス制御弁４７のパイロットポートはエア管路５５で接続される。またエア管路５５とパージガス制御弁４８のパイロットポートはエア管路５６で接続される。第１エア制御弁５２及び第２エア制御弁５４の開閉動作によってエア源５０と抽出ガス制御弁４７のパイロットポート及びエア源５０とパージガス制御弁４８のパイロットポートとの連通又は遮断が切り換えられる。

第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４は電磁式であって、自身のパイロットポートに入力される動作信号に応じて開閉動作する。この動作信号はコントローラ１１から出力される。本実施形態において、第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４は動作信号オンにて開動作する。

切換弁１２はエア式の第１切換弁１２ａと第２切換弁１２ｂとからなる。第１切換弁１２ａと第２切換弁１２ｂのパイロットポートはエア管路５７を介してエア管路５３に連通する。エア源５０からのドライエアが供給されてない場合に、第１切換弁１２ａは開かれ、第２切換弁１２ｂは閉じられる。エア源５０からのドライエアが供給される場合に、第１切換弁１２ａは閉じられ、第２切換弁１２ｂは開かれる。なお本実施形態の切換弁１２は２ポートの二位置切換弁を二つ組み合わせて構成されているが、３ポートの二位置切換弁のみで構成することも可能である。

コントローラ１１は前述した各種弁２１〜２６、５２、５４の開閉動作を制御すると共に、酸素濃度計３０から出力されるインターロック信号を受け取ると、エピタキシャル成長装置１０の運転を停止させる。

図２は酸素濃度計の機能ブロック図である。
酸素濃度計３０には、酸素センサ３１と酸素検知警報器３２とエアエゼクタ３３と流量計３４と圧力調整弁３５が設けられる。

酸素センサ３１は抽出管路４４に連通しており、抽出管路４４から導入されるガスに含まれる酸素濃度を検知する。

酸素検知警報器３２は、酸素センサ３１で検知された酸素濃度が設定された所定値以上である場合に、水素ガスの自然発火を回避する処理を行う。具体的には、酸素センサ３１で検知された酸素濃度が、軽度の危険があると考えられる第１の所定値（例えば０．５％）以上である場合に、酸素検知警報器３２は警告音を発生させる。また酸素センサ３１で検知された酸素濃度が、重度の危険があると考えられる第２の所定値（例えば１．０％）以上である場合に、酸素検知警報器３２はコントローラ１１にインターロック信号を出力する。

エアエゼクタ３３は負圧を発生させてガスを吸引する。エアエゼクタ３３のガス吸引側には酸素センサ３１が接続されているため、抽出管路４４のガスが酸素センサ３１に導入される。エアエゼクタ３３のガス排出側には流量計３４が接続される。流量計３４は管路３６を介して共通管路５に接続される。

次に図１及び図３を参照して本システムにおける処理手順の一例を時系列順に説明する。
図３は各弁の開閉動作を示すタイムチャートであり、１サイクルのエピタキシャル成長処理を示している。同図３において、時間Ｔ1（Ｔ1∋ｔ0〜ｔ4）の間にエピタキシャル成長処理前のリークチェックが行われ、時間Ｔ2（Ｔ2∋ｔ5〜ｔ14）の間にエピタキシャル成長処理が行われる。

［時刻ｔ0〜時刻ｔ1］
コントローラ１１からＮ2制御弁２１への動作信号はオンとされ、Ｎ2制御弁２１は開放される。またコントローラ１１から第１エア制御弁５２への動作信号はオフとされ、第１エア制御弁５２は閉鎖される。またコントローラ１１から開閉弁２６への動作信号はオフとされ、開閉弁２６は開放される。

第１エア制御弁５２の閉鎖によって第１切換弁１２ａのパイロットポート及び第２切換弁１２ｂのパイロットポートにはエアが供給されないため、第１切換弁１２ａは開放され、第２切換弁１２ｂは閉鎖される。また抽出ガス制御弁４７のパイロットポート及びパージガス制御弁４８のパイロットポートにもエアが供給されないため、抽出ガス制御弁４７は閉鎖され、パージガス制御弁４８は開放される。

すると窒素ガスがＮ2制御弁２１、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給される。そしてチャンバ１３から排出されるガスの全てが、排出管路１４、開閉弁２６、第１切換弁１２ａ、分岐管路７、共通管路５を介して、開放系スクラバー３に排出される。また窒素ガスが、パージ管路４１、パージガス制御弁４８、パージ管路４０を介して抽出管路４４及び酸素センサ３１に導入され、抽出管路４４及び酸素センサ３１がパージされる。

［時刻ｔ1〜時刻ｔ4］
時刻ｔ1〜時刻ｔ4でエピタキシャル成長装置１０のガス系統のリークチェックが行われる。
時刻ｔ1の時点でコントローラ１１からＨ2制御弁２２、第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４への動作信号はオンとされ、Ｈ2制御弁２２、第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４は開放される。

第１エア制御弁５２の開放によって第１切換弁１２ａのパイロットポート及び第２切換弁１２ｂのパイロットポートにはエアが供給されるため、第１切換弁１２ａは閉鎖され、第２切換弁１２ｂは開放される。さらに第２エア制御弁５４の開放によって抽出ガス制御弁４７のパイロットポート及びパージガス制御弁４８のパイロットポートにもエアが供給されるため、抽出ガス制御弁４７は開放され、パージガス制御弁４８は閉鎖される。

すると水素ガスがＨ2制御弁２２、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給される。そしてチャンバ１３から排出される水素含有ガスの大部分が、排出管路１４、開閉弁２６、第２切換弁１２ｂ、分岐管路８、共通管路６を介して、密閉系スクラバー４に排出される。また同時にチャンバ１３から排出される水素含有ガスの一部が、排出管路１４、抽出管路４３、抽出ガス制御弁４７、抽出管路４４を介して酸素濃度計３０に導入される。酸素濃度計３０の酸素センサ３１では導入されたガス中に含まれる酸素濃度が検知される。酸素濃度に応じて自然発火回避処理が行われる。酸素濃度系３０の酸素検知警報器３２からインターロック信号が出力された場合は、コントローラ１１はエピタキシャル成長装置１０の動作を停止させる。

［時刻ｔ4〜時刻ｔ5］
時刻ｔ4後、時刻ｔ5前にチャンバ１３内にエピタキシャル成長用のウェーハが収容され、エピタキシャル成長装置１０によるエピタキシャル成長処理が行われる。

［時刻ｔ5〜時刻ｔ7］
チャンバ１３内へのウェーハの収容の際に、チャンバ１３内に空気が混入する場合がある。そこでエピタキシャル成長処理の初期段階、すなわち時刻ｔ5〜時刻ｔ7でチャンバ１３から排出されるガス中の酸素チェックが行われる。

コントローラ１１からＨ2制御弁２２、第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４への動作信号はオンとされ、Ｈ2制御弁２２、第１エア制御弁５２、第２エア制御弁５４は開放される。コントローラ１１からＮ2制御弁２１への動作信号はオフとされ、Ｎ2制御弁２１は閉鎖される。またコントローラ１１から開閉弁２６への動作信号はオフとされ、開閉弁２６は開放される。

なお時刻ｔ6（ｔ5＜ｔ6＜ｔ7）の時点で、エピタキシャル成長装置１０のヒータがオンとされ、ウェーハへの加熱が開始される。

［時刻ｔ7〜時刻ｔ14］
コントローラ１１からＨ2制御弁２２、第１エア制御弁５２への動作信号はオンとされ、Ｈ2制御弁２２、第１エア制御弁５２は開放される。コントローラ１１から第２エア制御弁５４への動作信号はオフとされ、第２エア制御弁５４は閉鎖される。またコントローラ１１から開閉弁２６への動作信号はオフとされ、開閉弁２６は開放される。

第１エア制御弁５２の開放によって第１切換弁１２ａのパイロットポート及び第２切換弁１２ｂのパイロットポートにはエアが供給されるため、第１切換弁１２ａは閉鎖され、第２切換弁１２ｂは開放される。一方第２エア制御弁５４の閉鎖によって抽出ガス制御弁４７のパイロットポート及びパージガス制御弁４８のパイロットポートにはエアが供給されないため、抽出ガス制御弁４７は閉鎖され、パージガス制御弁４８は開放される。

すると水素ガスがＨ2制御弁２２、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給される。そしてチャンバ１３から排出される水素含有ガスの全てが、排出管路１４、開閉弁２６、第２切換弁１２ｂ、分岐管路８、共通管路６を介して、密閉系スクラバー４に排出される。また窒素ガスが、パージ管路４１、パージガス制御弁４８、パージ管路４０を介して抽出管路４４及び酸素センサ３１に導入され、抽出管路４４及び酸素センサ３１がパージされる。

なお時刻ｔ7〜時刻ｔ8（ｔ7＜ｔ8＜ｔ14）の間には、コントローラ１１からＨＣＬ制御弁２３への動作信号はオンとされ、ＨＣＬ制御弁２３は開放される。すると塩化水素ガスがＨＣＬ制御弁２３、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給され、ウェーハのエッチが行われる。

また時刻ｔ9〜時刻ｔ10（ｔ8＜ｔ9＜ｔ10＜ｔ14）の間には、コントローラ１１からＴＣＳ制御弁２４への動作信号はオンとされ、ＴＣＳ制御弁２４は開放される。すると三塩化シランガスがＴＣＳ制御弁２４、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給され、ウェーハのコートが行われる。

また時刻ｔ11〜時刻ｔ12（ｔ10＜ｔ11＜ｔ12＜ｔ14）の間には、コントローラ１１からＴＣＳ制御弁２４、ＤＯＰＥ制御弁２５への動作信号はオンとされ、ＴＣＳ制御弁２４、ＤＯＰＥ制御弁２５は開放される。すると三塩化シランガスがＴＣＳ制御弁２４、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給されると共に、ドープガスがＤＯＰＥ制御弁２５、供給管路１５を介してチャンバ１３に供給され、ウェーハのエピタキシャル成長が行われる。

また時刻ｔ13（ｔ12＜ｔ13＜ｔ14）の時点で、エピタキシャル成長装置１０のヒータがオフとされ、ウェーハへの加熱が終了される。

以上のようにしてエピタキシャル成長処理が行われる。

なお図３において、時刻ｔ7〜時刻ｔ8の間にＨＣＬ制御弁２３が開放されてチャンバ１３内に塩化水素ガスが供給され、ウェーハのエッチが行われている。しかしこの処理が行われない場合もある。このような場合、図面の二点鎖線で示すように、時刻ｔ7〜時刻ｔ9の間には、コントローラ１１から第２エア制御弁５４への動作信号はオンとされ、第２エア制御弁５４は開放される。抽出ガス制御弁４７のパイロットポート及びパージガス制御弁４８のパイロットポートにはエアが供給されるため、抽出ガス制御弁４７は開放され、パージガス制御弁４８は閉鎖される。するとチャンバ１３から排出される水素含有ガスの一部が、排出管路１４、抽出管路４３、抽出ガス制御弁４７、抽出管路４４を介して酸素濃度計３０に導入される。このようにエッチが行われない分、チャンバ１３から排出されるガスの抽出が長く行われる。

なお本実施形態では原料ガスとして三塩化シラン（ＳｉＨＣｌ_３）を使用しているが、モノシラン（ＳｉＨ_４）やジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）や四塩化シラン（ＳｉＣｌ_４）等のガスを用いることも可能である。

本実施形態ではエピタキシャル成長装置毎に酸素センサが設けられているので、次のような効果が得られる。
本実施形態によれば、エピタキシャル成長装置毎に排ガス中の酸素濃度を検知できるため、チャンバ又は管路に空気が混入しているエピタキシャル成長装置を特定することができる。したがって水素の自然発火を未然に防止できる。特に自然発火回避処理を行うことによって水素の自然発火を確実に防止できる。

また本実施形態によれば、酸素センサの故障時には対応するエピタキシャル成長装置のみを停止させればよく、システム全体を停止させる必要がない。このような面でもシステムの停止時間を短縮化でき、エピタキシャルウェーハの製造効率を向上させることができる。

また本実施形態によれば、酸素センサには塩素系ガスが導入されない。塩素系ガスは腐食ガスである。この塩素系ガスと酸素センサ内部との接触を防止することで酸素センサ内部の腐食を防止できる。したがって酸素センサの寿命が延長される。

また本実施形態によれば、抽出管路及び酸素センサが窒素ガスでパージされる。チャンバからの排出ガスが水素ガスであっても、その中にはチャンバ内に残留する塩素系ガスが含まれる場合がある。このような場合、管路内部やセンサ内部に僅かではあるものの塩素系ガスが付着する可能性がある。このような現象を放置すると時間の経過とともに付着する塩素系ガスが増加し、腐食の原因となる。しかし管路及びセンサのパージによってそのような腐食を防止できる。したがって酸素センサの寿命がさらに延長される。

図１はエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムを示す回路図である。図２は酸素濃度計の機能ブロック図である。図３は各弁の開閉動作を示すタイムチャートである。図４は従来のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムを模式化して示す回路図である。

符号の説明

１エピタキシャル成長ユニット
３開放系スクラバー
４密閉系スクラバー
５、６共通管路
７、８分岐管路
１０エピタキシャル成長装置
１１コントローラ
１２切換弁
１３チャンバ
１４排出管路
３０酸素濃度計
３１酸素センサ
３２酸素検知警報器
４０、４１パージ管路
４３、４４抽出管路
４７抽出ガス制御弁
４８パージガス制御弁
５０エア源
５２第１エア制御弁
５４第２エア制御弁

Claims

チャンバを有する複数のエピタキシャル成長装置と、各エピタキシャル成長装置のチャンバから排出される排ガスを処理する排ガス処理手段と、を備えたエピタキシャル成長装置の排ガス処理システムにおいて、
各エピタキシャル成長装置毎に、チャンバから排出される排ガス中の酸素濃度を検知する検知手段を備えたこと
を特徴とするエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。
各エピタキシャル成長装置毎に、前記検知手段の検知結果に応じて対応するチャンバ内での自然発火を回避する処理を行う発火回避手段を備えたこと
を特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。
前記発火回避手段は、前記検知手段の検知結果が所定値を超えた場合に、警告音を発生させること
を特徴とする請求項２記載のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。
前記発火回避手段は、前記検知手段の検知結果が所定値を超えた場合に、対応するエピタキシャル成長装置の運転を停止させること
を特徴とする請求項２記載のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。
各エピタキシャル成長装置毎に、チャンバから排出される排ガスの一部を前記検知手段に導入する排ガス導入管路と、
排ガスが塩素系ガスである場合に、前記排ガス導入管路を遮断する遮断手段と、を備えたこと
を特徴とする請求項１記載のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。
さらに、前記排ガス導入管路及び前記検知手段にパージガスを供給すること
を特徴とする請求項５記載のエピタキシャル成長装置の排ガス処理システム。