JP2007027590A

JP2007027590A - 基板処理システム

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Publication number: JP2007027590A
Application number: JP2005210713A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hotta; 英樹堀田; Kazuyuki Toyoda; 一行豊田; Masaru Sugihara; 賢杉原; Takashi Nakagawa; 崇中川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Taisei Giken Co Ltd
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Taisei Giken Co Ltd
Priority date: 2005-07-21
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: JP4580833B2

Abstract

【課題】インレット部と接続するガス経路部の上流部での乱れや滞留をなくし、局部的な詰りをなくす。
【解決手段】基板を処理する基板処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板処理室に所望のガスを供給する供給系と、前記基板処理室内雰囲気を排気する排気系と、前記処理室から排気されたガスを固化して捕獲する、前記排気系に設けられたトラップ装置であって、トラップ本体１０２と、前記トラップ本体１０２に接続されるインレット部１０３を含む前記トラップ装置と、を備え、前記トラップ本体１０２は、その内部に曲率的なガス経路部１０５を含み、前記インレット部１０３の少なくとも一部が前記ガス経路部１０５に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は基板処理装置及び排気ガスとしての基板処理済みガスから残留成分を除去する基板処理装置のトラップ装置に関するものである。

図７は、従来の基板処理室に接続されたトラップ装置の解説図である。
このトラップ装置Ｔ_Ｒは、未反応成分や残留成分等の回収成分を捕獲するフィルタ壁ａと、このフィルタ壁ａを収容するトラップ本体（ケーシング）ｂと、トラップ本体ｂに基板処理室内雰囲気を導入するインレット部ｃと、フィルタ壁ａによって浄化した後の浄化ガスを排出させるアウトレット部ｄとを備えている。
前記フィルタ壁ａは、渦巻き状に形成されていてトラップ本体ｂ内で渦巻き状のガス経路部ｅを形成しており、インレット部ｃの出口は、ガス経路部ｅの上流部に連通し、アウトレット部ｄの導入口（図示せず）は、ガス経路部ｅの下流部に連通している。
また、前記ガス経路部ｅには、流れを遮断するための邪魔板（図示せず）が一周毎に配置されていて、この邪魔板による流れの堰きとめにより、基板処理室内雰囲気がフィルタ壁ａを通過するようになっている。
前記トラップ装置Ｔ_Ｒを、基板処理装置（図示せず）のガス排気管（図示せず）に取付け、基板処理装置のガス排気管からインレット部ｃを通じてトラップ本体ｂ内に基板処理室内雰囲気を導入すると、基板処理室内雰囲気は、フィルタ壁ａに沿ってガス経路部ｅ内を旋回する。そして邪魔板により一周ごとの堰きとめにより、フィルタ壁ａを通過して下流部に到達する。
このように、従来のトラップ装置では、基板処理室内雰囲気がフィルタ壁ａを複数回通過させることによって、基板処理室内雰囲気中の未反応成分、残留成分等の回収成分を捕集して浄化するので、清浄化されたガスがアウトレット部ｄから排出される。
フィルタ壁ａに付着した未反応成分及び残留成分、すなわち、固形分は、所定のメンテナンス周期毎に、回収される。

このように、従来のトラップ装置は、未反応成分、残留成分を層状の固体分としてフィルタ壁に捕獲し、所定のメンテナンス周期毎に回収するが、メンテナンス周期に到達する前に、インレット部の出口に局部的な詰りが発生してしまう場合があり、早期にメンテナンスを実施せざるを得ないことがある。
そこで、従来のトラップ装置のインレット部及びトラップ本体部内の構造と、インレット部及びトラップ本体部内での基板処理室内雰囲気の流れを検討する。
図８は従来のトラップ装置のインレット部の軸方向に沿った断面図であり、トラップ本体を破断して示した一部破断断面図である。
インレット部ｃとトラップ本体ｂ内のガス経路部ｅとは、トラップ本体ｂの厚み方向に沿った直線的な連絡路ｆを通じて互いに連通しているが、インレット部ｃのトラップ本体取付部の少なくとも一がラッパ状となっていて基板処理室内雰囲気が連絡路ｆの内面に衝突するようになっている。
図９は、前記トラップ装置Ｔ_Ｒのインレット部ｃ側の流れをシミュレーションによって解析した解析図である。
この図９に示すように、前記トラップ装置Ｔ_Ｒにおいては、基板処理室内雰囲気が連絡路ｆの内面に衝突し、連絡路ｆ内に大きな乱れＲが発生することが認められる。
従って、従来のトラップ装置においては、連絡路ｆの内面に基板処理室内雰囲気が衝突することによって未反応成分、残留成分が分離され、分離された未反応成分、残留成分が連絡路内の乱れ中Ｒに取り込まれた状態で連絡路ｆの内面やフィルタ壁ａと衝突を繰り返すうちに付着・成長を繰り返し、詰りを発生させていたものと推定される。
そこで、トラップ部及び連絡路での基板処理室内雰囲気の流れをスムーズにするために解決すべき技術的課題が生じるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

第１の手段は、基板を処理する基板処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板処理室に所望のガスを供給する供給系と、前記基板処理室内雰囲気を排気する排気系と、前記処理室から排気されたガスを固化して捕獲する、前記排気系に設けられたトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成される基板処理システムを提供するものである。
このようにすると、トラップ本体内のガス経路部に基板処理室内雰囲気がスムーズに流れるので、乱れに起因した詰りが防止される。

また、第２の手段は、基板処理室に連通する排気系から排気されたガスを固化して捕獲するトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成される基板処理システムのトラップ装置を提供するものである。
このようにすると、第１の手段と同様に、トラップ本体内のガス経路部に基板処理室内雰囲気がスムーズに流れるので、乱れに起因した詰りが防止される。

なお、第１の手段及び第２の手段において、好ましくは、インレット部の曲管を、前記ガス経路部の延長線に沿わせて形成すると流れがよりスムーズなものとなる。

以上、要するに、本発明によれば、基板処理室内雰囲気を乱れなく又よどみなくスムーズに流すことができるのでトラップ装置の詰りを防止することができ、所定のメンテナンス周期でメンテナンスを実施することができるという優れた効果を発揮する。

まず、本発明の実施の形態にて行った、ウエハ等の基板へのプロセス処理例としてＣＶＤ法の中の１つであるＡＬＤ法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。

ＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となるガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。

即ち、利用する化学反応には、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合、ＡＬＤ法では、ＤＣＳ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ジクロルシラン）とＮＨ_３（アンモニア）を用いる。これらの反応ガスは、３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能となる。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。）

以下に本発明にかかる処理装置の１実施の形態を説明する。

図１は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す。図２は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す。
加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒータ２０７、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により基板処理室である処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、前記石英キャップ２１８はボート２１７を保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

そして、処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給するガス供給系としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａからは流量制御手段である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、更に後述する処理室２０１内に形成されたバッファ室２３７を介して処理室２０１に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御手段である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、更に後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されている。

処理室２０１はガスを排気するガス排気系としてのガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気手段である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。トラップ装置１００（後述する）は、このガス排気管２３１の途中に設けられる。

処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本実施の形態において、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、まず、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第２のガス供給孔２４８ｂから噴出するガスをバッファ室２３７に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化を行うこととした。

すなわち、バッファ室２３７において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスはバッファ室２３７で各ガスの粒子速度が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出する。この間に、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができた。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

前記電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハ２００と隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はバッファ室２３７と処理室２０１との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構（図示せず）により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。

制御手段であるコントローラ１２１は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

次にＡＬＤ法による成膜例について、ＤＣＳ及びＮＨ_３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例で説明する。

まず成膜しようとするウエハ２００をボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

［ステップ１］
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ_３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを併行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４１ａにより流量調整されたＮＨ_３ガスをノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してＮＨ_３をプラズマ：励起し、活性種として処理室２０１に供給しながらガス排気管２３１から排気する。ＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａとする。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ_３の供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。ＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７の温度はウエハ２００が３００〜６００℃になるよう設定してある。ＮＨ_３は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ_３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。したがって、ＮＨ_３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ_３はウエハ２００上の下地膜と表面反応する。

［ステップ２］
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ_３の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７にＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ_３を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、更に残留ＮＨ_３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ^３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３の容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管２０３の容積が１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は反応室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。

［ステップ３］
ステップ３では、処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理室２０１に一気に供給される。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ_３の供給時と同じく、３００〜６００℃である。ＤＣＳの供給により、下地膜上のＮＨ_３とＤＣＳとが表面反応して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ２００上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室２０１の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室２０１内を排気してＮＨ_３ガスを除去してからＤＣＳを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ_３とのみ有効に反応させることができる。

図３は被処理基板である直径３００ｍｍのウエハ２００を石英製の反応管２０３に多段に載置してＣＶＤ処理を実施する縦型ＣＶＤシステムとして、前記処理装置（図１及び図２参照）を組み込んだ様子を示す。ウエハ２００を収容したカセット３２は、当該システムの前面に設置されたＩ／Ｏステージ３３と装置外部との間で授受される。Ｉ／Ｏステージ３３の内側にはカセットローダ３５が設置されていて、Ｉ／Ｏステージ３３上のカセット３２をカセット棚３４に搬送できるようになっている。また、カセット棚３４の内側にはウエハ２００をボート２１７に搬送するためのウエハ移載機３８が配置され、カセット棚３４のカセット３２と石英製のボート２１７との間でウエハ２００を搬送できるようになっている。なお、本実施形態にかかるカセット３２には２５枚のウエハ２００を収容でき、ボート２１７には、１００枚のウエハ２００が装填できるので、ウエハ移載機３８の搬送は何度か繰り返される。
前記ボート２１７は、ボートエレベータ３６に設置され、ボートエレベータ３６の昇降機構（図示せず）によるボート２１７の上昇によって反応管２０３内部に装填される。ボート２１７の反応管２０３内への挿入後は、ボート２１７下部のボートエレベータ３６に付属する台座をかねたシールキャップ２１９が反応管２０３に気密部材であるＯリング２２０を介して密着するので気密性が保持される。
ガス排気管２３１には、真空ポンプ２４６（図３参照）より上流側に本実施形態にかかるトラップ装置１００が設けられ、下流側に、除外装置４０が設けられる。

前記ＣＶＤシステムで成膜処理を実施する際は、まず、ウエハ２００を装填したカセット３２がＩ／Ｏステージ３３にセットされる。Ｉ／Ｏステージ３３にカセット３２がセットされると、カセットローダ３５によってカセット３２が順次、カセット棚３４に搬送される。ボート２１７へのウエハ２００の搬送が終了すると、ボートエレベータ３６が作動し、ボート２１７の上昇によってボート２１７が反応管２０３内に挿入される。ボート２１７の挿入が完了すると、ボート２１７下部のシールキャップ２１９によって反応管２０３が閉鎖され気密性が保持される。
この状態を保持しながら反応管２０３内に一定流量のＣＶＤ用の反応性ガスを供給し、反応管２０３内の圧力を一定の圧力に保持する。このとき、反応管２０３及び内部のウエハ２００は、前記ヒータ２０７によって所定温度に保持される。
反応管２０３内の温度を、例えば、７５０℃に保持し、反応管２０３内の圧力を、例えば、１Ｔｏｒｒに保持しながら、前記したように、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン）とＮＨ_３（アンモニア）とを交互に供給するとウエハ２００の表面にＳｉＮ_ｘ膜（窒化膜）が形成される。

図４は前記トラップ装置１００の構造を示す解説図である。なお、この図はトラップ装置１００の上部蓋を取り外した状態を示している。
トラップ装置１００は、前記反応管内雰囲気から未反応成分、残留成分等の回収成分を捕獲するフィルタ壁１０１と、このフィルタ壁１０１を収容するトラップ本体（ケーシング）１０２と、トラップ本体１０２内に前記ガス排気管２３１から反応管内雰囲気（基板処理室内雰囲気）を導入するためのインレット部１０３と、未反応成分、残留成分等の回収成分を捕獲した後の反応管内雰囲気を前記ガス排気管２３１に排気するためのアウトレット部１０４とで構成される。
前記トラップ本体１０２は、両端部が閉塞された円筒状に形成されていて、フィルタ壁１０１はトラップ本体１０２に内蔵されている。
前記フィルタ壁１０１は、図４には詳細に示されていないが、フィルタで構成されており、渦巻き状に成形された後に、トラップ本体１０２に内蔵される。
渦巻き状のフィルタ壁１０１が前記トラップ本体１０２内に内蔵されると、トラップ本体１０２内には、渦巻き状のガス経路部１０５が形成される。
なお、図４には示していないが、ガス経路部１０５には、一周毎に邪魔板が配置されていて、邪魔板がガスの流れを一周毎に遮断するようになっている。基板処理室内雰囲気がフィルタ壁１０１を通過すると、未反応成分、残留成分がフィルタ壁１０１に捕獲される。
前記ガス経路部１０５に、基板処理室内雰囲気を導入するためのインレット部１０３は、トラップ本体１０２に溶接により気密に取付けられており、図５（ａ）に示すように、トラップ本体１０２を厚み方向に貫通する連絡路１０６を通じてガス経路部１０５の上流部に連通している。
アウトレット部１０４はガス経路部１０５の下流部に連通しており、トラップ本体１０２の端部壁を内側から外側に貫通して外部に所定長さ延びている。

図５（ａ）、（ｂ）はインレット部１０３、連絡路１０６及びガス経路部１０５の軸方向に沿った断面図である。図５（ａ）に示されるように、前記連絡路１０６はガス経路部１０５の延長線に沿った曲線的な貫通孔となっており、インレット部１０３は、溶接により、トラップ本体１０２の外面に気密に取付けられている。また、このインレット部１０３は、トラップ本体１０２に対する取付け側が湾曲した曲管となっていて、連絡路１０６に吸入される基板処理室内雰囲気が乱れを起こすことのないように連絡路１０６に対して基板処理室雰囲気を滑らかに案内する曲管となっている。ここで、「滑らかに案内する」という表現には、流れの断面に突起物や凹凸がなく、流体の剥離に起因した乱流を発生させないという形態も含まれるものとする。
図５（ｂ）は、インレット部１０３の曲管をガス経路部１０５側に延ばし連絡路１０６内に挿入した一例を示している。このように、インレット部１０３の曲管の延出部を連絡路１０６に内に挿入し、インレット部１０３の延出部によって連絡路１０６の内面を覆うと、インレット部１０３と連絡路１０６、連絡路１０６とガス経路部１０５との接続に継目がなくなるので、継目による乱流の発生も抑制される。この場合、前記インレット部１０３の延出部を更に延ばしてその先端部をガス経路部１０５の上流部に挿入してもよい。このようにすると、インレット部１０３、連絡路１０６、ガス経路部１０５の上流部が経路部１０５の下流部に対して反応室内雰囲気を乱れなく滑らかに案内する一本の管路を構成するので、ガス経路部１０５内に乱れが生じることなく基板処理室内雰囲気を吸入させることができる。

図６は前記真空ポンプ２４６によって反応管内雰囲気（基板処理室内雰囲気）を吸引したときのインレット部１０３及びガス経路部１０５の流れの状態をシミュレーションによって解析した解析図である。
この解析図に示されるように、インレット部１０３の少なくともトラップ本体側取付部、連絡路１０６を曲管としてこれらをガス経路部１０５の一部として含ませると、インレット部１０３、連絡路１０６及びガス経路部１０５の反応管内雰囲気の流れが上流側から下流側に及んでスムーズになり、乱れやよどみが発生することがない。

図３に示すように、本実施形態にかかるトラップ装置１００を前記システムのガス排気管２３１に組み込み、前記ウエハ２００の成膜を繰り返しても反応管内雰囲気中（基板処理室内雰囲気中）の未反応成分、残留成分等の回収成分がインレット部１０３の内面、連絡路１０６の内面、及びフィルタ壁１０１の上流部に、局部的に付着することはなく、フィルタ壁１０１の上流側から下流側に及んで略均一に且つ層状に付着することが確認された。なお、本実施の形態では、付着物としては、不活性ガスによって反応管２０３から排気されたＮＨ_３の未反応分（残留分）と、反応管２０３から排気されたＤＣＳ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ジクロルシラン）の未反応分（残留分）とが該当する。
従って、本実施形態のトラップ装置１００によれば詰りが防止され、所定のメンテナンス周期でのメンテナンスが可能となる。
トラップ装置１００によって浄化した後の反応室内雰囲気は、図３に示すように、真空ポンプ２４６を通過し、ガス排気管２３１の集合部４５を経て除外装置４０に導入され、ここで、最終の浄化処理を受けて清浄な排気として大気に開放される。

なお、本実施形態では、インレット部１０３の曲管、連絡路１０６の曲率は、ガス経路部１０５に滑らかに接続され、結果的に詰りが生じない限りはどのような曲率であっても構わないが、ガス経路部１０５の延長線方向に沿ったものとする方が流れがスムーズになる。

また、トラップ装置１００は、真空ポンプ２４６と除外装置との間に設置してもよい。

なお、本実施形態においては、縦型のＣＶＤ処理装置を組み込んだシステムを例示したが、横型の処理装置や枚葉式の処理装置を組んだシステムとしてもよい。
さらに、本発明にかかるトラップ装置１００は、排気ガスから微粒子状の成分を捕獲して浄化する他の処理装置への適用が可能である。
このように、本発明は、種々の改変が可能であり、この改変された及ぶことは当然である。

本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示した図である。本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示した図である。本発明の実施の形態にかかる基板処理炉を組み込んだ基板処理システムを示す解説図である。本発明の一実施形態にかかるトラップ装置の構造を示す解説図である。トラップ装置において、インレット部とガス経路部との接続状態を示す拡大図である。真空ポンプによって反応管内雰囲気（基板処理室内雰囲気）を吸引したときのインレット部及びガス経路部の流れの状態をシミュレーションによって解析した解析図である。従来の基板処理室に接続されたトラップ装置の解説図である。従来のトラップ装置のインレット部の軸方向に沿って断面図であり、トラップ本体を破断して示した一部破断断面図である。従来のトラップ装置のインレット部側の流れをシミュレーションによって解析した解析図である。

符号の説明

１００トラップ装置
１０１フィルタ壁
１０２トラップ本体
１０３インレット部
１０５ガス経路部
１０６連絡路

Claims

基板を処理する基板処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板処理室に所望のガスを供給する供給系と、
前記基板処理室内雰囲気を排気する排気系と、
前記処理室から排気されたガスを固化して捕獲する、前記排気系に設けられたトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、
前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成されることを特徴とする基板処理システム。
基板処理室に連通する排気系から排気されたガスを固化して捕獲するトラップ装置であって、
トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、
前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成されることを特徴とする基板処理システムのトラップ装置。