JP2007162108A - Vacuum treatment equipment and trap device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空処理室内で被処理体に所定の処理ガスを用いて真空処理を施す真空処理装置に係り、より詳細には、真空処理室から排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を排気ラインの途中で捕集するトラップ装置およびこれを備える真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus that performs vacuum processing on a target object using a predetermined processing gas in a vacuum processing chamber, and more specifically, a depositing substance contained in exhaust gas discharged from the vacuum processing chamber. The present invention relates to a trap device that collects gas in the middle of an exhaust line and a vacuum processing apparatus including the same.
半導体デバイスやFPD(フラット・パネル・ディスプレイ)の製造においては、成膜処理、熱処理、ドライエッチング処理、クリーニング処理等の様々なプロセスが真空チャンバまたは真空処理室の中で所要の処理ガスを用いて行われる。その際、真空処理室内で発生したガスは真空ポンプに引かれて排気ラインへ排出される。たとえば、ドライエッチングでは、被処理体表面の被加工物質が処理ガスとの化学反応により蒸発して取り除かれる。その際、蒸発した物質つまり気相の反応生成物は排ガスとして排気ラインへ送られる。また、CVD(化学気相成長)では、処理ガスまたは原料ガスの気相または被処理体表面上での熱分解や化学反応により固体の薄膜物質が反応生成物として生成されるのに付随して気相の反応副生成物も生成される。この反応副生成物は排ガスとして排気ラインへ送られる。また、真空処理室に導入された処理ガスの一部が未反応のまま排気ラインへ送られることもある。このように、真空プロセスが行われる真空処理室からプロセスの種類に応じた一定の反応生成物、反応副生成物あるいは未反応ガス等が排ガスとして排気ラインへ送られる。 In the manufacture of semiconductor devices and FPDs (flat panel displays), various processes such as film formation, heat treatment, dry etching, and cleaning are performed using a required processing gas in a vacuum chamber or vacuum processing chamber. Done. At that time, the gas generated in the vacuum processing chamber is drawn by the vacuum pump and discharged to the exhaust line. For example, in dry etching, a material to be processed on the surface of an object to be processed is evaporated and removed by a chemical reaction with a processing gas. At that time, the evaporated substance, that is, the reaction product in the gas phase is sent as exhaust gas to the exhaust line. In CVD (Chemical Vapor Deposition), a solid thin film substance is produced as a reaction product by a gas phase of a processing gas or a raw material gas or a thermal decomposition or a chemical reaction on the surface of an object to be processed. Gas phase reaction by-products are also produced. This reaction by-product is sent to the exhaust line as exhaust gas. In addition, part of the processing gas introduced into the vacuum processing chamber may be sent to the exhaust line without being reacted. In this way, a certain reaction product, reaction by-product, unreacted gas, or the like corresponding to the type of process is sent to the exhaust line as exhaust gas from the vacuum processing chamber in which the vacuum process is performed.
排気系においては、上記のような排ガスが排気ラインを流れる途中に凝固して配管や真空ポンプ等の内壁に堆積すると、排気能力の低下や真空ポンプの故障を来たすおそれがある。そこで、排ガス中に堆積性の物質が含まれる場合は、そのような物質を積極的に凝固堆積させて下流側への流入を防止するようにしたトラップ装置を排気ラインの途中に設けるのが通例となっている(たとえば、特許文献1参照)。 In the exhaust system, if the exhaust gas as described above is solidified in the middle of flowing through the exhaust line and accumulates on the inner wall of a pipe or a vacuum pump, the exhaust capacity may be reduced or the vacuum pump may be damaged. Therefore, if the exhaust gas contains sedimentary substances, it is common to provide a trap device in the middle of the exhaust line that actively solidifies and deposits such substances to prevent inflow to the downstream side. (For example, refer to Patent Document 1).
従来のトラップ装置は、一定温度に冷却したフィンやラビリンスの表面に排ガスを凝固堆積させるものや、排ガスを金属メッシュのフィルタに通してそこで凝固堆積させるものなどである。
しかしながら、従来のトラップ装置はメンテナンス性に難点がある。フィン方式やラビリンス方式のものは流路が煩雑でありそこに付着する堆積物を洗浄除去するのに多くの手間を要し、メッシュ型のものも金属メッシュの中から堆積物を除去するのは容易ではない。さらに、メッシュ型のものは目詰まりを起こして排気ラインの排気能力を下げる原因になりやすいという欠点もある。 However, the conventional trap apparatus has a difficulty in maintainability. The fin type or labyrinth type has a complicated flow path, and it takes a lot of work to clean and remove deposits adhering to it, and the mesh type also removes deposits from the metal mesh. It's not easy. Further, the mesh type has a drawback that it is likely to cause clogging and to reduce the exhaust capacity of the exhaust line.
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、メンテナンス性の向上および捕集性能の安定化を実現するトラップ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a trap device that realizes improvement in maintainability and stabilization of collection performance.
また、本発明は、排気ラインの排気性能およびメンテナンス性の向上を実現する真空処理装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a vacuum processing apparatus that can improve exhaust performance and maintainability of an exhaust line.
上記の目的を達成するために、本発明のトラップ装置は、減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と前記真空処理室を真空に排気するための真空ポンプとの間の排気路に設けられ、前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するトラップ装置であって、逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入部と、前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続されたトラップ排気管とを有する。 In order to achieve the above object, the trap apparatus of the present invention evacuates a vacuum processing chamber in which a predetermined vacuum processing is performed on a target object using a predetermined processing gas under reduced pressure and the vacuum processing chamber. A trap device for collecting a depositing substance contained in an exhaust gas discharged from the vacuum processing chamber, which is provided in an exhaust passage between a vacuum pump and an inner wall surface having an inverted conical shape or a cylindrical shape An airtight main body, an exhaust gas introduction part provided at the upper part of the main body for introducing exhaust gas from the vacuum processing chamber into the main body, and from a gas phase to a solid phase while descending the main body A deposit reservoir provided at the bottom of the main body to store the changed depositing substance, and a trap exhaust pipe having an inlet disposed near the bottom of the main body and an outlet connected to the vacuum pump. Have.
上記の構成においては、排ガス導入部より本体の上部より導入された排ガスは本体内の空間を降下する間に冷やされ、排ガスに含まれている堆積性の物質が凝固して気相から固相に変わり、排ガス中の固相に変わった堆積性物質とそれ以外の物質とが固体と気体とに分離する。そして、本体の底付近で気体はトラップ排気管に吸い込まれ、固体は堆積物溜め部の中に回収される。 In the above configuration, the exhaust gas introduced from the upper part of the main body from the exhaust gas introduction part is cooled while descending the space in the main body, and the sedimentary substance contained in the exhaust gas is solidified to solidify from the gas phase to the solid phase. Instead, the sedimentary substance changed to the solid phase in the exhaust gas and the other substance are separated into solid and gas. In the vicinity of the bottom of the main body, the gas is sucked into the trap exhaust pipe, and the solid is collected in the deposit reservoir.
本発明の好適な一態様によれば、排ガス導入部が、真空処理室からの排ガスを本体の内壁面に沿って斜め下向きに導入するように構成される。かかる構成によれば、本体内に導入された排ガスを本体の内壁面に沿ってスパイラル状にスムースに降下させることができ、トラップ内の排ガスの流れ(排気コンダクタンス)を高められる。さらに好適な一態様として、本体の内壁面に、真空処理室からの排ガスを案内するためにスパイラル状に形成された案内溝部が設けられる。このような案内溝部により、排ガスの流れをスパイラル状に整流して、乱流の発生を少なくし、排気コンダクタンスを一層高めることかできる。 According to a preferred aspect of the present invention, the exhaust gas introduction unit is configured to introduce the exhaust gas from the vacuum processing chamber obliquely downward along the inner wall surface of the main body. According to such a configuration, the exhaust gas introduced into the main body can be smoothly lowered spirally along the inner wall surface of the main body, and the flow (exhaust conductance) of the exhaust gas in the trap can be increased. As a more preferable aspect, a guide groove formed in a spiral shape is provided on the inner wall surface of the main body to guide the exhaust gas from the vacuum processing chamber. By such a guide groove portion, the flow of exhaust gas can be rectified in a spiral shape to reduce the generation of turbulent flow and further increase the exhaust conductance.
また、別の好適な一態様によれば、堆積物溜め部に、堆積性の物質が気相から固相へ変わるのを促進し、かつ堆積性物質の固相状態を保つための冷却手段が設けられる。この冷却手段により、本体内の空間を降りてくる排ガスを下から上に向って効率よく冷やすことができ、堆積性物質の凝固を促進し、かつ堆積性物質の固相状態を安定に保つことができる。さらに、本体が導熱性材料からなり、熱伝導によって堆積物溜め部の冷却手段によって冷却される構成においては、本体の内壁面からも下から上に向って排ガスを冷やすことができ、堆積性物質の凝固ないし捕集を一層促進することができる。 According to another preferred aspect, the deposit reservoir has a cooling means for promoting the change of the depositing substance from the gas phase to the solid phase and maintaining the solid state of the depositing substance. Provided. By this cooling means, the exhaust gas coming down the space in the main body can be cooled efficiently from the bottom to the top, promoting the solidification of the sedimentary substance, and keeping the solid state of the sedimentary substance stable Can do. Further, in the configuration in which the main body is made of a heat conductive material and is cooled by the cooling means of the deposit reservoir by heat conduction, the exhaust gas can be cooled from the bottom to the top also from the inner wall surface of the main body. It is possible to further promote the coagulation or collection of the material.
また、別の好適な一態様によれば、本体の下端に開口が形成され、堆積物溜め部がその開口を気密に塞ぐように着脱可能に本体に取り付けられる。この構成においては、堆積物溜め部を本体から取り外すことで、このトラップ装置内に蓄積された堆積性物質を回収除去することができる。 Moreover, according to another suitable one aspect | mode, an opening is formed in the lower end of a main body, and it attaches to a main body so that a deposit reservoir part can block | close the opening airtightly. In this configuration, the depositing substance accumulated in the trap device can be recovered and removed by removing the deposit reservoir from the main body.
本発明の真空処理装置は、減圧下で被処理体に所定の処理ガスを用いて所定の真空処理が行われる真空処理室と、前記真空処理室を真空に排気するための第1の真空ポンプと、前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するために前記真空処理室と前記第1の真空ポンプとの間の排気路に設けられるトラップ装置とを備え、前記トラップ装置が、逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入口と、前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管とを有する。 A vacuum processing apparatus of the present invention includes a vacuum processing chamber in which a predetermined vacuum processing is performed on a target object using a predetermined processing gas under reduced pressure, and a first vacuum pump for evacuating the vacuum processing chamber And a trap device provided in an exhaust passage between the vacuum processing chamber and the first vacuum pump for collecting sedimentary substances contained in the exhaust gas discharged from the vacuum processing chamber. The trap device has an airtight main body having an inverted conical or cylindrical inner wall surface, and an exhaust gas inlet provided at an upper portion of the main body for introducing the exhaust gas from the vacuum processing chamber into the main body. A deposit reservoir provided at the bottom of the main body and an inlet are disposed near the bottom of the main body to store the depositing substance changed from a gas phase to a solid phase while descending the main body. The outlet was connected to the vacuum pump And a trachea.
上記の構成においては、排気ラインの途中に本発明のトラップ装置を備えることにより、真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質をトラップ装置で安定した性能で効率よく捕集できるため、排気ラインの排気能力の低下や真空ポンプの故障を防止することができる。 In the above configuration, by providing the trap device of the present invention in the middle of the exhaust line, the sedimentary substance contained in the exhaust gas discharged from the vacuum processing chamber can be efficiently collected with stable performance by the trap device. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the exhaust capacity of the exhaust line and a failure of the vacuum pump.
本発明の好適な一態様によれば、トラップ装置と第1の真空ポンプとの間の排気路に第2の真空ポンプが設けられる。この場合、トラップ装置により堆積性物質が捕集されるので、第2の真空ポンプにおいて堆積防止用の加熱手段を設ける必要がなくなる。もっとも、真空処理室とトラップ装置との間の排気路に第2の真空ポンプを設ける構成も可能である。 According to a preferred aspect of the present invention, the second vacuum pump is provided in the exhaust path between the trap device and the first vacuum pump. In this case, since the depositing substance is collected by the trap device, it is not necessary to provide a heating means for preventing deposition in the second vacuum pump. However, a configuration in which a second vacuum pump is provided in the exhaust path between the vacuum processing chamber and the trap device is also possible.
また、好適な一態様として、真空処理室の排気口からトラップ装置の容器の排ガス導入口に到るまでの排気路内で堆積性の物質を気相状態に保つために排気路内の排ガスを所定温度に加熱する加熱手段が設けられる。 Further, as a preferred embodiment, in order to keep the depositing substance in a gas phase in the exhaust path from the exhaust port of the vacuum processing chamber to the exhaust gas inlet of the trap device container, A heating means for heating to a predetermined temperature is provided.
本発明のトラップ装置によれば、上記のような構成および作用により、メンテナンス性の向上と捕集性能の安定化を実現することができる。本発明の真空処理装置によれば、上記のような構成および作用により、排気ラインの排気性能およびメンテナンス性の向上を実現することができる。 According to the trap device of the present invention, improvement in maintainability and stabilization of collection performance can be realized by the configuration and operation as described above. According to the vacuum processing apparatus of the present invention, the exhaust performance and maintenance performance of the exhaust line can be improved by the configuration and operation as described above.
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に、本発明の一実施形態に係る真空処理装置の構成を示す。この真空処理装置は、減圧CVD装置として構成されており、気密構造の真空処理室または真空チャンバ10を有する。
FIG. 1 shows a configuration of a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This vacuum processing apparatus is configured as a low pressure CVD apparatus, and has a vacuum processing chamber or
真空処理室10の中央部には、被処理体たとえば半導体ウエハWを水平に載置して支持する載置台12が配置されている。載置台12と対向して処理室10の上部には多数のガス噴出口を有する多孔板またはシャワーヘッド14が設けられ、このシャワーヘッド14の上にバッファ室16が形成されている。原料ガス供給源(図示せず)から複数の原料ガスが処理ガスとして供給管18を介してバッファ室16に送りこまれ、ここで混合されてからシャワーヘッド14より載置台12上の半導体ウエハWに向けて吐出されるようになっている。載置台12の内部には、CVD反応の励起エネルギーを熱として与えるためのたとえば抵抗発熱体からなるヒータ20が設けられている。
In the central portion of the
シャワーヘッド14より半導体ウエハWの表面(被処理面)に供給された原料ガスは、気相あるいはウエハ表面上で熱分解または化学反応を起こし、固体の反応生成物として薄膜を形成する。その際、気相の反応副生成物も生成される。真空処理室10の底には排気口22が形成され、この排気口22には真空処理室10の室内を真空に排気するための後述する排気ライン24が接続されている。真空処理室10内で行われるCVDプロセスで発生した反応副生成物や未反応の原料ガスは排気口22から排気ライン24へ排出される。なお、真空処理室10の側壁にはウエハ搬入出口26を開閉するためのゲートバルブ26が取り付けられている。
The source gas supplied from the
排気ライン24は、粗引き用と低圧真空引き用の2段の真空ポンプたとえばドライポンプ30およびターボ分子ポンプ(Turbo Molecular Pump:TMP)32と、真空処理室10の排気口22をこれらの真空ポンプ30,32に接続するための主排気管34および分岐排気管36と、主排気管34の途中に設けられた本実施形態のトラップ36とを有している。ここで、主排気管34の始端(真空処理室10の排気口22)からトラップ38までの区間にはテープヒータ40が巻かれている。このテープヒータ40は、トラップ38よりも上流側の配管内で排ガスが凝固するのを防止するためのものであり、排ガス中に含まれる所定の堆積性物質の昇華温度よりも高い温度で排ガスを加熱する。なお、真空処理室10の壁面も、排ガスの凝固堆積を防ぐために適当な加熱手段(図示せず)によって所定温度に加熱される。
The
分岐排気管36は、主排気管34の始端付近から分岐し、トラップ38およびターボ分子ポンプ32をバイパスしてドライポンプ30の手前で主排気管34に合流する。この分岐排気管36は、真空処理室10を大気圧からたとえば0.1〜1Pa程度まで排気するときだけ開閉弁41をオン(開)状態にして使用されるものであり、CVDプロセスを実行するときは使用されない。CVDプロセスで生じる堆積性の物質を含む排ガスが分岐排気管36の中を流れることはないので、分岐排気管36にテープヒータ40を施す必要はない。
The
トラップ38は、真空処理室10の排気口22に比較的近い場所で主排気管34の開閉弁またはAPC(Adaptive Pressure Controller)45とターボ分子ポンプ32との間に設けられる。APC45は、分岐排気管36で粗引きする時だけオフ(閉)状態に切り換えられ、定常時はオン(開)状態に保持される。トラップ38は、後述するように、真空処理室10からの排ガスを導入し、導入した排ガスに含まれる堆積性の物質(反応副生成物や未反応ガス)をトラップ内で凝固堆積させ、残りのガスを下流側に送る。このため、トラップ38より下流側で主排気管34、ターボ分子ポンプ32およびドライポンプ30の排気路に堆積性の物質が付着するおそれは少なく、テープヒータ40等の加熱手段も不要となっている。
The
図2および図3はトラップ38の上面図および縦断面図である。以下、これらの図を参照してトラップ38の構成および作用を詳細に説明する。
2 and 3 are a top view and a longitudinal sectional view of the
このトラップ38は、漏斗状つまり逆さ円錐状に形成された内壁面42aを有する中空の気密なハウジングまたは本体42と、この本体42の上部に設けられた排ガス導入部44と、本体42の下端部に設けられた堆積物溜め部46と、本体42の中に上から垂直に挿入されたトラップ排気管48とを有している。
The
本体42は、たとえばステンレス鋼(SUS)からなり、上面が閉塞し、下面が開口している。排ガス導入部44は、上流側の主排気管34に接続され、主排気管34の中を流れてくる排ガスGを本体42の内壁面42aに沿って斜め下の向きに導入するように形成されている。なお、本体42の好ましい材質は導熱性材料であり、さらに好ましくは1.0W/mk以上の熱伝導率を有する導熱性材料(金属、導熱性高分子、導熱性セラミックス、カーボン等)である。
The
堆積物溜め部46は、上面の開口した有底の筒状容器として構成され、容器42の下端開口を気密に塞ぐように容器42の下端部に嵌合してボルト50等で着脱可能に取付される。堆積物溜め部46には、たとえば水冷式の冷却ジャケット52が一体的に結合される。この冷却ジャケット52は、熱伝導性の良い材質たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼(SUS)からなり、内部に一定温度に温調された冷却水を流す通路52aを設けている。堆積物溜め部46の材質も好ましくは熱伝導性の良い材質たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼(SUS)でよく、これによって冷却ジャケット52の冷気を堆積物溜め部46に伝導し、さらには堆積物溜め部46を介して本体42の内壁にも伝導することができる。トラップ排気管48は、その先端の開口または入口48aが本体42の底部付近に位置するように本体42の中心軸線に沿って上から差し込まれている。本体42の外で、トラップ排気管48の他端または出口48bはターボ分子ポンプ32に通じる主排気管34に接続されている(図1)。
The
かかる構成のトラップ38において、排ガス導入部44より導入された排ガスGは、本体42の内壁面42aに沿って斜め下向きに進むことにより、本体42内で回転半径を次第に狭めながらスパイラル状に降下する。この時、下からの冷気によって、つまり冷却ジャケット52からの冷気によって、さらには本体42の内壁面からの冷気によって、排ガスGに含まれている堆積性の物質(反応副生成物や未反応ガス)が凝固して気相から固相に変わり、排ガスG中の堆積性物質とそれ以外の物質とが固体と気体とに分離しながらスパイラル状に降下する。そして、本体42の底付近で気体はトラップ排気管48に吸い込まれ、固体は堆積物溜め部46の中に落ちる。堆積物溜め部46は冷却ジャケット52によって冷やされているので、いったん堆積物溜め部46の中に入った固体または堆積物Sは固相状態を保ち、再び気相に変わることはない。
In the
こうして、堆積物溜め部46の中には、真空処理室10で行われるCVDプロセスの累積時間に比例して堆積物Sの蓄積量が増大する。この間、本体42で排ガスGの流れる通路または排気路が狭まって目詰まりを生ずることはなく、堆積物捕集率を一定に維持することができる。さらに、堆積物溜め部46に溜まった堆積物Sは、堆積物溜め部46を本体42からいったん取り外すことで、除去することが可能であり、メンテナンスは至って簡単である。なお、本体42の内壁面に堆積物が付着する場合は、本体42の上面を気密に閉塞できる蓋体に構成することで、本体42の内壁面から堆積物を簡単に洗浄除去することができる。
Thus, the accumulation amount of the deposit S increases in the
上記のように、この実施形態では、減圧CVDが行われる真空処理室10より排出される排ガスに含まれる堆積性の物質をトラップ38で効率よく安定した捕集率で捕集するので、排気ライン24においてトラップ38より下流側に位置する主排気管34、ターボ分子ポンプ32、ドライポンプ30には堆積性物質が取り除かれた排ガスを送ることが可能であり、堆積防止用の加熱手段を要することなく安定した排気能力およびポンプ機能を保つことができる。
As described above, in this embodiment, the sedimentary substance contained in the exhaust gas discharged from the
図4〜図6に、この実施形態におけるトラップ38の配置構成に関する他の実施例を示す。図4に示す実施例は、排気ライン24の排気路に複数たとえば2つのトラップ38,38を並列に設ける。このような並列方式は、真空処理室10より排出される排ガスから堆積性の物質を捕集する能力またはレートが倍増するので、排ガス中に堆積性物質が多量に含まれるアプリケーションに好適に適用することができる。
4 to 6 show other examples relating to the arrangement of the
図5の実施例は、排気ライン24の排気路に複数たとえば2つのトラップ38,38を直列多段に設ける。このような直列方式は、真空処理室10からの排ガスに含まれる堆積性の物質を初段のトラップ38で完全に捕集できなくとも、後段のトラップ38で残りを捕集するので、捕集率を高めるのに有利である。
In the embodiment shown in FIG. 5, a plurality of, for example, two
図6の実施例は、排気ライン24においてトラップ38をドラッグポンプ32の下流側に設けるものである。この場合は、トラップ38の上流側に位置する主排気管34にテープヒータ40を施すだけでなく、ターボ分子ポンプ32にも堆積性物質の凝着を防ぐための加熱手段を備えるのが望ましい。真空処理室10からの排ガスに含まれる堆積性の物質は、主排気管34およびターボ分子ポンプ32を気相状態で素通りしてトラップ38に導入され、上記のようにしてトラップ38の中で捕集されることになる。
In the embodiment of FIG. 6, a
図7および図8に、この実施形態におけるトラップ38自体の構造に関する他の実施例を示す。図7に示す実施例は、本体42内に排ガスGを案内または整流するためのスパイラル状に形成された溝部54を有する略漏斗状の案内板56を設ける。この構成においては、排ガス導入口44より導入された排ガスGが、案内板56の溝部54に案内されながら斜め下向きに進むので、乱流を起こさずに層流でスムースにスパイラル状に降下する。これにより、トラップ38内の排気コンダクタンスを一層向上させ、排気ライン24の排気能力を下げずに堆積性物質の捕集を効率よく行うことができる。
7 and 8 show another example relating to the structure of the
図8に示す実施例は、本体42を略円筒状の形体とするものである。排ガス導入部44は、上記した実施例と同様に、主排気管34の中を流れてくる排ガスGを本体42の内壁面42aに沿って斜め下向きに導入するように形成されるのが好ましい。また、トラップ排気管48の下端開口または入口48aの回りに傘状のバッフルを設け、逆流または乱流を少なくしている。その他の構成は、上記した実施例と同じである。なお、この円筒型においても、スパイラル案内溝を有する略円筒状の案内板56を設けることができる。
In the embodiment shown in FIG. 8, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。本発明の真空処理装置およびトラップ装置は、上述した減圧CVDに限らず、ドライエッチングや他の種類の真空処理にも適用可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the above-described embodiments do not limit the present invention. Those skilled in the art can make various modifications and changes in specific embodiments without departing from the technical idea and technical scope of the present invention. The vacuum processing apparatus and trap apparatus of the present invention are not limited to the above-described reduced pressure CVD, but can be applied to dry etching and other types of vacuum processing.
図9に、本発明のトラップ装置を適用したドライエッチング装置の一例を示す。このプラズマエッチング装置は、平行平板型電極構造の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、内壁の表面がアルミナ膜あるいはイットリウム酸化(Y2O3)膜で覆われたアルミニウムからなる円筒形の真空チャンバ(処理容器)110を有している。真空チャンバ110は保安接地されている。
FIG. 9 shows an example of a dry etching apparatus to which the trap apparatus of the present invention is applied. This plasma etching apparatus is configured as a capacitively coupled plasma etching apparatus having a parallel plate type electrode structure, and has a cylindrical shape made of aluminum whose inner wall surface is covered with an alumina film or an yttrium oxide (Y 2 O 3 ) film. A vacuum chamber (processing vessel) 110 is provided. The
チャンバ110の底部にはセラミックなどの絶縁板112を介して円柱状のサセプタ支持台114が配置され、このサセプタ支持台114上にたとえばアルミニウムからなるサセプタ116が設けられている。サセプタ116は平行平板型電極構造の下部電極を構成し、この上に被処理基板としてたとえば半導体ウエハWが載置される。
A
サセプタ116の上面には半導体ウエハWを静電吸着力で保持するための静電チャック118が設けられている。この静電チャック118は導電膜からなる電極120を一対の絶縁層または絶縁シートの間に挟みこんだものであり、電極120には直流電源122が電気的に接続されている。直流電源からの直流電圧により、半導体ウエハWがクーロン力で静電チャック118に吸着保持されるようになっている。静電チャック118の周囲でサセプタ116の上面には、エッチングの均一性を向上させるためのたとえばシリコンからなるフォーカスリング124が配置されている。サセプタ116およびサセプタ支持台114の側面にはたとえば石英からなる円筒状の内壁部材126が貼り付けられている。
On the upper surface of the
サセプタ支持台114の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒室128が設けられている。この冷媒室128には、外付けのチラーユニット(不図示)より配管130a、130bを介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によってサセプタ116上の半導体ウエハWの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給機構(不図示)からの伝熱ガスたとえばHeガスがガス供給ライン132を介して静電チャック118の上面と半導体ウエハWの裏面との間に供給される。
Inside the
サセプタ116の上方には、このサセプタ116と平行に対向して上部電極134が設けられている。平行平板型電極構造を構成する両電極116,134の間の空間はプラズマ生成空間PSである。上部電極134は、サセプタ(下部電極)116上の半導体ウエハWと対向してプラズマ生成空間PSと接する面つまり対向面を形成する。
An
上部電極134は、サセプタ116と所望の間隔を置いて対向配置されているリング形状またはドーナツ形状の外側(outer)上部電極136と、この外側上部電極136の半径方向内側に絶縁して配置されている円板形状の内側(inner)上部電極138とで構成される。これら外側上部電極136と内側上部電極138とは、プラズマ生成に関して、前者(136)が主で、後者(138)が補助の関係を有している。
The
内側上部電極138は、多数のガス噴出孔160aを有する、たとえばSi、SiCなどの半導体材料からなる電極板160と、この電極板160を着脱可能に支持する導電材料たとえば表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極支持体162とを有する。
The inner
内側上部電極138は、後述する上部ガス導入機構の一部ともなっており、電極支持体162の内部にたとえばOリングからなる環状隔壁部材164で分割された2つの上部バッファ室つまり上部中心バッファ室166と上部周辺バッファ室168とが設けられている。そして、上部中心バッファ室166とその下面に設けられている多数のガス噴出孔160aとで上部中心シャワーヘッド166aが構成され、上部周辺バッファ室168とその下面に設けられている多数のガス噴出孔160aとで上部周辺シャワーヘッド168aが構成されている。これら上部中心シャワーヘッド166aおよび上部周辺シャワーヘッド168aは互いに独立的にガス種、ガス混合比、ガス流量等を選択ないし制御できるようになっている。
The inner
上部電極134の電極板160はプラズマに曝されて消耗する交換部品である。また、電極板160およびガス噴出孔160aの表面には反応生成物が付着するので、それらを除去するためのメンテナンス作業も必要である。このため、チャンバ110が図9に記すX1−X1で上下に分割可能に構成されており、上部のアッセンブリを開けて外すと内部の部材が取り出せるようになっている。
The electrode plate 160 of the
内部上部電極138の電極支持体162には、整合器146、上部給電棒148、コネクタ150および下部給電筒170を介して第1の高周波電源154が電気的に接続されている。下部給電棒170の途中には、キャパシタンスを可変調整できる可変コンデンサ172が設けられている。
A first high-frequency power source 154 is electrically connected to the
可変コンデンサ172は、外側上部電極136直下の外側電界強度(または外側上部電極136側への投入電力)と内側上部電極138直下の内側電界強度(または内側上部電極138側への投入電力)との比率つまりバランスを調整するためのものである。この可変コンデンサ172のキャパシタンスC172を変えることにより、下部給電筒170側の導波路(内側導波路)のインピーダンスまたはリアクタンスを増減させ、給電筒152側の導波路(外側導波路)の電圧降下と内側導波路の電圧降下との相対比率を変えることができ、ひいては外側電界強度(外側投入電力)と内側電界強度(内側投入電力)との比率を調整することができる。
The variable capacitor 172 has an outer electric field strength directly below the outer upper electrode 136 (or input power to the outer
また、外側上部電極136および内側上部電極138の上部には、冷媒室または冷媒通路(不図示)が設けられており、外部のチラーユニットにより冷媒通路に冷媒を流して上部電極134の温度を一定に制御できるようになっている。
Further, a refrigerant chamber or a refrigerant passage (not shown) is provided above the outer
真空チャンバ110の底部には排気口174が設けられ、この排気口174に排気管176を介して真空ポンプ178が接続されており、排気管176の途中に開閉弁またはAPC175および本実施形態のトラップ38が設けられている。真空ポンプ178は、たとえばターボ分子ポンプを含んでおり、真空チャンバ110内のプラズマ処理空間を所望の真空度まで減圧し、エッチングプロセスの際にはエッチングガスとウエハW表面の被エッチング材料との化学反応によって生じた気相の反応生成物をチャンバ110から排気口174を介して排気管176へ排出するように機能する。
An
このプラズマエッチング装置では、平行平板型電極構造の下部電極であるサセプタ116に整合器180を介して第2の高周波電源182が電気的に接続されている。この第2の高周波電源182は、2MHz〜20MHzの範囲内の周波数、たとえば2MHzの高周波電圧を出力する。ここで、第2の高周波電源182は半導体ウエハW側に高密度プラズマからイオンを引き込む役割を有する。
In this plasma etching apparatus, a second high-
内側上部電極138には、第1の高周波電源154からの高周波(60MHz)を通さずに第2の高周波電源182からの高周波(2MHz)をグランドに通すためのローパスフィルタ(LPF)184が電気的に接続されている。このローパスフィルタ(LPF)184は、好適にはLRフィルタまたはLCフィルタで構成されてよいが、1本の導線だけでも第1の高周波電源154からの高周波(60MHz)に対して十分に大きなリアクタンスを与えることができるので、それで済ますこともできる。一方、サセプタ116には、第1の高周波電源154からの高周波(60MHz)をグランドへ通すためのハイパスフィルタ(HPF)186が電気的に接続されている。
The inner
このプラズマエッチング装置においてチャンバ110内に処理ガス(エッチングガス)を導入するためのガス導入機構は、真空チャンバ110内のプラズマ生成空間PSにエッチング用のガスを導入するためのガス導入部として、上記のように上部電極138側からガスを導入する上部ガス導入部(上部中心シャワーヘッド166aおよび上部周辺シャワーヘッド168a)を備えるとともに、真空チャンバ110の側壁側からガスを導入する側部ガス導入部204を備えている。図示のように、側部ガス導入部204は、真空チャンバ110の側壁に取り付けられる側部シャワーヘッド208を有している。
In this plasma etching apparatus, a gas introduction mechanism for introducing a processing gas (etching gas) into the
処理ガス供給源188は、ガス供給管190にエッチャント系のガスを所望の流量で送出し、ガス供給管194に希釈系のガスを所望の流量で送出する。ガス供給管190は上部周辺シャワーヘッド168aに通じており、途中に開閉弁192が設けられている。さらに、処理ガス供給源188は、ガス供給管194a,194bにそれぞれ希釈系のガスを所望の流量で送出する。一方のガス供給分岐管194aは上部中心シャワーヘッド166aに通じ、他方のガス供給分岐管194bは側部シャワーヘッド208に通じている。ガス供給管194aの途中にはMFC(マスフローコントローラ;流量制御装置)196と開閉弁198が設けられている。ガス供給管194bの途中にもMFC200と開閉弁202が設けられている。
The processing
かかる構成のガス導入機構によれば、チャンバ110内のプラズマ生成空間PSに向けて上部周辺シャワーヘッド168aよりエッチャント系のガスが吐出(導入)されると同時に上部中心シャワーヘッド166aと側部シャワーヘッド208とから希釈系のガスが吐出(導入)され、プラズマ生成空間PSにおいてエッチャント系のガスと希釈系のガスとが混合して混合ガスのプラズマが生成されるようになっている。
According to the gas introduction mechanism having such a configuration, the upper
ガス制御部206は、MFC196,200の制御を通じて、上部中心シャワーヘッド166aおよび側部シャワーヘッド208における希釈系ガスの流量および流量比を任意に制御できるようになっている。また、ガス制御部206は、処理ガス供給源188内の流量調整部の制御も行うようになっている。
The
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行うには、先ずゲートバルブ(不図示)を開状態にして加工対象の半導体ウエハWをチャンバ側壁の搬入出口(不図示)より真空チャンバ110内に搬入して、サセプタ116の上に載置する。次いで、直流電源122より直流電圧を静電チャック118の電極120に印加して、半導体ウエハWをサセプタ116に固定する。
In order to perform etching in this plasma etching apparatus, first, a gate valve (not shown) is opened, and a semiconductor wafer W to be processed is loaded into the
そして、上部電極134(136,138)とサセプタ(下部電極)116間のプラズマ生成空間PSに、上記のようなガス導入機構により3系統のシャワーヘッド166a,168a,208からエッチング用のガスをそれぞれ所定の流量で導入する。すなわち、上部中心シャワーヘッド166aからは添加ガスを含む希釈系のガスを、上部周辺シャワーヘッド168aからはエッチャント系のガスを、側部シャワーヘッド208からは添加ガスを含む希釈系のガスをそれぞれ所定の流量で導入する。プラズマ生成空間PSに導入された3系統のガスは互いに混り合って混合ガスとなる。一方、排気機構の真空ポンプ178およびAPC175により真空チャンバ110内の全圧を設定値(たとえば10-1Pa〜102Pa)まで減圧する。さらに、第1の高周波電源154よりプラズマ生成用の高周波(60MHz)を所定のパワーで上部電極134(136,138)に印加するとともに、第2の高周波電源182より高周波(2MHz)を所定のパワーでサセプタ116に印加する。
Gases for etching are respectively supplied from the three showerheads 166a, 168a, 208 to the plasma generation space PS between the upper electrode 134 (136, 138) and the susceptor (lower electrode) 116 by the gas introduction mechanism as described above. Introduce at a predetermined flow rate. That is, the upper
上記のような各種用力の供給により、真空チャンバ110内では、上部電極134(136,138)とサセプタ116(下部電極)間のグロー放電でエッチングガスがプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンにより半導体ウエハWの被処理表面がエッチングされる。
By supplying various powers as described above, in the
このプラズマエッチング装置において、トラップ38は、上記のようなプラズマエッチングが行われる際に真空チャンバ110から排気管176を通って流れてくる排ガス中の堆積性物質(主として反応生成物)を上記した減圧CVD装置の場合と全く同じ作用によって捕集する。
In this plasma etching apparatus, the
10 真空処理室
24 排気ライン
30 ドライポンプ
32 ドラッグポンプ
34 主排気路
38 トラップ
40 テープヒータ
42 本体
42a 内壁
44 排ガス導入部
46 堆積物溜め部
48 トラップ排気管
52 冷却ジャケット
54 スパイラル溝部
56 案内板
110 真空チャンバ
176 排気管
178 真空ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、
前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入部と、
前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、
入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管と
を有するトラップ装置。 Provided between a vacuum processing chamber in which a predetermined vacuum processing is performed on a target object using a predetermined processing gas under reduced pressure and a vacuum pump for exhausting the vacuum processing chamber to a vacuum, from the vacuum processing chamber A trap device for collecting sedimentary substances contained in discharged exhaust gas,
An airtight body having an inverted conical or cylindrical inner wall;
An exhaust gas introduction part provided at an upper part of the main body for introducing the exhaust gas from the vacuum processing chamber into the main body;
A deposit reservoir provided at the bottom of the main body for accumulating the depositing substance that has changed from a gas phase to a solid phase while descending the main body;
A trap apparatus having an inlet disposed near a bottom of the main body and an exhaust pipe connected to the vacuum pump at an outlet.
前記真空処理室を真空に排気するための第1の真空ポンプと、
前記真空処理室より排出される排ガス中に含まれる堆積性の物質を捕集するために前記真空処理室と前記第1の真空ポンプとの間の排気路に設けられるトラップ装置と
を備え、
前記トラップ装置が、
逆さ円錐状または円筒状の内壁面を有する気密な本体と、
前記真空処理室からの排ガスを前記本体内に導入するために前記本体の上部に設けられた排ガス導入口と、
前記本体内を降下する間に気相から固相に変わった前記堆積性の物質を溜めるために前記本体の底に設けられた堆積物溜め部と、
入口が前記本体の底付近に配置され、出口が前記真空ポンプに接続された排気管と
を有する真空処理装置。 A vacuum processing chamber in which a predetermined vacuum processing is performed using a predetermined processing gas on a target object under reduced pressure;
A first vacuum pump for evacuating the vacuum processing chamber;
A trap device provided in an exhaust path between the vacuum processing chamber and the first vacuum pump in order to collect sedimentary substances contained in the exhaust gas discharged from the vacuum processing chamber;
The trap device is
An airtight body having an inverted conical or cylindrical inner wall;
An exhaust gas inlet provided in the upper part of the main body for introducing the exhaust gas from the vacuum processing chamber into the main body;
A deposit reservoir provided at the bottom of the main body for storing the depositing substance that has changed from a gas phase to a solid phase while descending the main body;
A vacuum processing apparatus comprising: an exhaust pipe having an inlet disposed near the bottom of the main body and an outlet connected to the vacuum pump.
The exhaust gas in the exhaust passage is heated to a predetermined temperature in order to keep the depositing substance in a gas phase in the exhaust passage from the exhaust port of the vacuum processing chamber to the exhaust gas inlet of the trap device body. The vacuum processing apparatus as described in any one of Claims 8-14 which has a heating means to do.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
US20160348238A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Film forming apparatus |
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-
2005
- 2005-12-16 JP JP2005363029A patent/JP2007162108A/en active Pending
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