JP2010084181A - Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas - Google Patents
Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010084181A JP2010084181A JP2008253737A JP2008253737A JP2010084181A JP 2010084181 A JP2010084181 A JP 2010084181A JP 2008253737 A JP2008253737 A JP 2008253737A JP 2008253737 A JP2008253737 A JP 2008253737A JP 2010084181 A JP2010084181 A JP 2010084181A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- aqueous solution
- exhaust
- processing
- reaction chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、CVDにより所定の膜を成膜する成膜装置の排気系構造、およびそのような排気系構造を備えた成膜装置、ならびに排ガスの処理方法に関する。 The present invention relates to an exhaust system structure of a film forming apparatus that forms a predetermined film by CVD, a film forming apparatus having such an exhaust system structure, and an exhaust gas processing method.
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウエハに対して、成膜処理、改質処理、酸化拡散処理、エッチング処理等の各種の処理が行われる。 In a semiconductor device manufacturing process, various processes such as a film formation process, a modification process, an oxidation diffusion process, and an etching process are performed on a semiconductor wafer that is a substrate to be processed.
この中で、成膜処理としては、半導体ウエハを収容したチャンバー内に所定の処理ガスを導入して化学反応により所定の膜を成膜するCVD(Chemical Vapor Deposition)法が多用されている。CVD法においては、被処理基板である半導体ウエハ上で処理ガスを反応させて成膜させるが、この際に反応に寄与する処理ガスは10%程度であり、大部分が未反応のままである。 Among these, as a film forming process, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is often used in which a predetermined processing gas is introduced into a chamber containing a semiconductor wafer and a predetermined film is formed by a chemical reaction. In the CVD method, a process gas is reacted on a semiconductor wafer as a substrate to be processed to form a film. At this time, the process gas that contributes to the reaction is about 10%, and most remains unreacted. .
このような未反応の処理ガスはチャンバー内で、または加熱されている排気管を通流する途中で反応して反応副生成物を生成し、未反応のガスとともに流れるが、このような副生成物が冷却されると排気管を閉塞させたり、真空ポンプを破損させたりするため、一般的にはチャンバーから延びる排気管にトラップユニットを設け、これにより副生成物を捕捉している。 Such unreacted processing gas reacts in the chamber or in the course of flowing through the heated exhaust pipe to produce a reaction byproduct, and flows along with the unreacted gas. When an object is cooled, the exhaust pipe is closed or the vacuum pump is damaged. In general, a trap unit is provided in the exhaust pipe extending from the chamber, thereby capturing a by-product.
例えば、原料ガスとしてTiCl4ガスとNH3ガスを用い、これらを反応させてTiN膜を成膜する場合には、未反応のTiCl4ガスとNH3ガスが反応して副生成物としてNH4Cl、TiClx等がトラップユニットに捕捉される。 For example, when a TiN film is formed by using TiCl 4 gas and NH 3 gas as raw material gases and reacting them, unreacted TiCl 4 gas and NH 3 gas react to form NH 4 as a by-product. Cl, TiCl x and the like are captured by the trap unit.
トラップユニットにおいては、捕捉しやすく比較的構造が安定な化合物の状態でトラップすることが望まれる。そのために、排気管に所定の反応ガスを添加して、トラップユニットに所望の形態の副生成物を固体としてトラップする技術が提案されている(例えば特許文献1)。
しかしながら、副生成物がこのような構造が安定な化合物であっても、副生成物はトラップユニットに固体として多量に付着するため、トラップユニットが比較的短期間に閉塞する。そのため、トラップユニットを1ヶ月程度の短周期で定期的にオーバーホールすなわち反応副生成物除去のための洗浄処理を行う必要がある。オーバーホール1回あたりの装置のダウンタイムは、TiN成膜装置を例にとると10時間以上にもなり、結果的にコストオブオーナーシップ(CoO)を悪化させる要因となる。 However, even if the by-product is a compound having such a stable structure, a large amount of the by-product adheres to the trap unit as a solid, so that the trap unit is blocked in a relatively short time. For this reason, the trap unit needs to be periodically overhauled, that is, a cleaning process for removing reaction byproducts in a short cycle of about one month. When the TiN film forming apparatus is taken as an example, the downtime of the apparatus per overhaul is 10 hours or more, and as a result, the cost of ownership (CoO) is deteriorated.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、反応副生成物除去のための洗浄処理の周期を長くすることができる、成膜装置の排気系構造、およびそのような排気系構造を有する成膜装置、および排ガスの処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an exhaust system structure of a film forming apparatus and such an exhaust system structure, which can lengthen the cycle of a cleaning process for removing reaction byproducts. It is an object of the present invention to provide a film forming apparatus and an exhaust gas treatment method.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上にCVDにより膜を形成する成膜装置の排気系構造であって、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられた反応室と、前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記反応室内で水溶液生成反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、前記反応室から前記水溶液を排出する水溶液排出機構とを具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, in a first aspect of the present invention, an exhaust system structure of a film forming apparatus that supplies a processing gas into a processing container and forms a film by CVD on a substrate disposed in the processing container. An exhaust pipe for discharging the exhaust gas in the processing vessel, a reaction chamber provided in the exhaust pipe, and a substance that reacts with a by-product generated in the exhaust gas to generate an aqueous solution. An exhaust system structure for a film forming apparatus is provided, comprising: an aqueous solution generation material supply mechanism for causing an aqueous solution generation reaction in the reaction chamber; and an aqueous solution discharge mechanism for discharging the aqueous solution from the reaction chamber.
本発明の第2の観点では、処理容器内に処理ガスとしてTiCl4ガスおよびNH3ガスを供給して処理容器内に配置された基板上にCVDによりTiN膜を形成する成膜装置の排気系構造であって、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられた反応室と、水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記反応室内でこれらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出する水溶液排出機構とを具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造を提供する。 In a second aspect of the present invention, an exhaust system of a film forming apparatus that forms a TiN film by CVD on a substrate disposed in a processing container by supplying TiCl 4 gas and NH 3 gas as processing gases in the processing container. An exhaust pipe for discharging exhaust gas in the processing vessel; a reaction chamber provided in the exhaust pipe; and supplying water vapor and hydrogen radicals, and these are generated in the exhaust gas in the reaction chamber. An aqueous solution generating substance supply mechanism for causing a reaction to generate an aqueous solution of NH 4 Cl between NH 4 Cl and TiCl x as by-products, and an aqueous solution discharge for discharging the aqueous solution of NH 4 Cl from the reaction chamber An exhaust system structure for a film forming apparatus is provided.
上記第2の観点において、前記反応室において、前記水蒸気と前記水素ラジカルとTiClxとの反応によりTiO2が生成されるようにすることができる。また、前記水溶液生成物質供給機構は、水蒸気を発生する水蒸気発生器と、水素ラジカルを発生させる水素ラジカル発生器とを有する構成とすることができる。この場合に、前記水素ラジカルは、プラズマにより生成されるようにすることができる。 In the second aspect, in the reaction chamber, TiO 2 can be generated by the reaction of the water vapor, the hydrogen radical, and TiCl x . The aqueous solution generating substance supply mechanism may include a water vapor generator that generates water vapor and a hydrogen radical generator that generates hydrogen radicals. In this case, the hydrogen radical can be generated by plasma.
本発明の第3の観点では、基板が配置される処理容器と、基板が配置された処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、前記処理容器から排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造とを具備し、基板上に膜を形成する成膜装置であって、前記排気系構造は、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられた反応室と、前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記反応室内で水溶液生成反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、前記反応室から前記水溶液を排出する水溶液排出機構とを有することを特徴とする成膜装置を提供する。 In a third aspect of the present invention, a processing container in which a substrate is disposed, a processing gas supply mechanism that supplies a processing gas into the processing container in which the substrate is disposed, and energy is applied to the processing gas to form the processing gas on the substrate. A film forming apparatus for forming a film on a substrate, comprising: a means for generating a membrane reaction; and an exhaust system structure for exhausting exhaust gas from the processing container and processing the exhaust gas, wherein the exhaust system structure includes An exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing container; a reaction chamber provided in the exhaust pipe; and a substance that reacts with a by-product generated in the exhaust gas to produce an aqueous solution, The film forming apparatus includes: an aqueous solution generation material supply mechanism that causes an aqueous solution generation reaction; and an aqueous solution discharge mechanism that discharges the aqueous solution from the reaction chamber.
本発明の第4の観点では、基板が配置される処理容器と、基板が配置された処理容器内に処理ガスとしてTiCl4ガスとNH3ガスとを供給する処理ガス供給機構と、基板を加熱することにより処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、前記処理容器から排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造とを具備し、基板上にTiN膜を形成する成膜装置であって、前記排気系構造は、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられた反応室と、 水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記反応室内でこれらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出する水溶液排出機構とを有することを特徴とする成膜装置を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, a processing container in which a substrate is disposed, a processing gas supply mechanism that supplies TiCl 4 gas and NH 3 gas as processing gases in the processing container in which the substrate is disposed, and heating the substrate By forming the TiN film on the substrate, there is provided means for energizing the processing gas to cause a film forming reaction on the substrate and an exhaust system structure for exhausting the exhaust gas from the processing vessel and processing the exhaust gas. The exhaust system structure includes: an exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing container; a reaction chamber provided in the exhaust pipe; and supplying water vapor and hydrogen radicals to the reaction chamber. in an aqueous solution generating material supply mechanism to cause the reaction to produce an aqueous solution of NH 4 Cl with the NH 4 Cl and TiCl x is a by-product produced in these and the flue gas, before the said reaction chamber To provide a film forming apparatus characterized by comprising an aqueous solution discharge mechanism for discharging an aqueous solution of NH 4 Cl.
本発明の第5の観点では、処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上にCVDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、前記処理容器内の排ガスを排気管に排出し、前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記排気管に設けられた反応室内で前記水溶液を生成する物質と前記副生成物との間で水溶液生成反応を生じさせ、前記反応室から前記水溶液を排出することを特徴とする排ガスの処理方法を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas processing method in a film forming apparatus for supplying a processing gas into a processing container and forming a film by CVD on a substrate disposed in the processing container, the processing container A substance that discharges the exhaust gas in the exhaust pipe, supplies a substance that reacts with the by-product generated in the exhaust gas to generate an aqueous solution, and generates the aqueous solution in a reaction chamber provided in the exhaust pipe An exhaust gas treatment method is provided, wherein an aqueous solution generation reaction is caused between the reaction product and the by-product, and the aqueous solution is discharged from the reaction chamber.
本発明の第6の観点では、処理容器内に処理ガスとしてTiCl4ガスとNH3ガスを供給して処理容器内に配置された基板上にCVDによりTiN膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、前記処理容器内の排ガスを排気管に排出し、水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記排気管に設けられた反応室内で、これらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせ、前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出することを特徴とする排ガスの処理方法を提供する。 In a sixth aspect of the present invention, exhaust gas in a film forming apparatus that supplies TiCl 4 gas and NH 3 gas as processing gases into a processing container and forms a TiN film by CVD on a substrate disposed in the processing container. A processing method for exhausting exhaust gas in the processing vessel to an exhaust pipe, supplying water vapor and hydrogen radicals, and by-products generated in the exhaust gas in a reaction chamber provided in the exhaust pipe Provided is an exhaust gas treatment method characterized by causing a reaction to generate an aqueous solution of NH 4 Cl between NH 4 Cl and TiCl x as materials, and discharging the aqueous solution of NH 4 Cl from the reaction chamber To do.
本発明の第7の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第5または第6の観点の方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling the film forming apparatus, wherein the program is executed according to the fifth or sixth aspect. Provided is a storage medium characterized by causing a computer to control the film forming apparatus so that the method is performed.
本発明によれば、排気管を流れる排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記排気管に設けられた反応室内で、前記水溶液を生成する物質と前記副生成物との間で水溶液生成反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構および前記反応室から前記水溶液を排出する水溶液排出機構を設けたので、固体としてトラップされる副生成物を著しく少なくすることができ、オーバーホール周期を著しく延長することができる。 According to the present invention, a substance that generates an aqueous solution by reacting with a by-product generated in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is supplied to generate the aqueous solution in a reaction chamber provided in the exhaust pipe. An aqueous solution generating substance supply mechanism that causes an aqueous solution generation reaction between the reaction product and the by-product and an aqueous solution discharge mechanism that discharges the aqueous solution from the reaction chamber are provided, so that the amount of by-products trapped as solids is significantly reduced. And the overhaul cycle can be significantly extended.
特に、処理ガスとしてTiCl4ガスおよびNH3を用いてCVDによりTiN膜を用いる場合には、水溶液生成物質導入機構を、水蒸気と水素ラジカルを供給して、反応室内でこれらと排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせるものとし、その水溶液を水溶液排出機構から排出するようにしたので、固体としてトラップされる副生成物を著しく少なくすることができ、オーバーホール周期を著しく延長することができる。また、副生成物の中でCl系ガスの発生の要因となるTiClxを人体に無害なTiO2とすることができ、反応副生成物除去のための洗浄処理作業が容易になる。 In particular, when using a TiN film by CVD using TiCl 4 gas and NH 3 as the processing gas, an aqueous solution product introduction mechanism is used to supply water vapor and hydrogen radicals, and these are generated in the exhaust gas in the reaction chamber. It is assumed that a reaction to generate an aqueous solution of NH 4 Cl occurs between NH 4 Cl and TiCl x, which are by-products, and the aqueous solution is discharged from the aqueous solution discharge mechanism, and is trapped as a solid. By-products can be significantly reduced and the overhaul period can be significantly extended. In addition, TiCl x that causes generation of Cl-based gas in the by-product can be made TiO 2 harmless to the human body, and the cleaning treatment work for removing the reaction by-product becomes easy.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、被処理基板として半導体ウエハ(以下単にウエハと記す)の表面にCVDによりTiN膜を成膜する装置を例にとって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a description will be given taking as an example an apparatus for forming a TiN film by CVD on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) as a substrate to be processed.
図1は、本発明の一実施形態に係る排気系構造を備えた成膜装置を示す模式図である。この成膜装置100は、成膜処理部200と、排気系300とに大別される。
FIG. 1 is a schematic view showing a film forming apparatus having an exhaust system structure according to an embodiment of the present invention. The
成膜処理部200は、アルミニウムまたはアルミニウム合金(例えばJIS A5052)からなる略円筒状のチャンバー11を有している。チャンバー11の内部には、被処理基板であるウエハWを水平に支持するためのサセプタ12がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材13により支持された状態で配置されている。サセプタ12にはヒーター14が埋め込まれており、このヒーター14は被処理基板であるウエハWを所定の温度に加熱する。
The
チャンバー11の上部には、ガス吐出部材であるシャワーヘッド20が設けられている。このシャワーヘッド20は円盤状をなし、内部にガス拡散空間21を有し、下部には多数のガス吐出孔22が形成されている。また、その上部中央にはガス供給口23が設けられている。
A
チャンバー11の底壁の中央部には円形の穴31が形成されており、チャンバー11の底壁にはこの穴31を覆うように下方に向けて突出する排気室32が設けられている。排気室32の底面には排気口33が形成されている。また、チャンバー11の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口35が形成されており、この搬入出口35はゲートバルブ36により開閉可能となっている。
A
上記シャワーヘッド20には、配管41を介して成膜のための処理ガスを供給する処理ガス供給系40が接続されており、この配管41の途中には開閉バルブ42が設けられている。処理ガス供給系40は、TiCl4ガス、NH3ガス、N2ガス等の成膜のためのガスや、クリーニングガスであるCF3ガスをそれぞれ供給するための複数のガス供給源を有しておりこれらはマスフローコントローラのような流量制御装置により流量制御されて配管41およびシャワーヘッド20を介してチャンバー11内に供給可能となっている。なお、配管41は便宜上1本で表しているが、実際は各ガス供給源からそれぞれ配管を介して個別に供給されるようになっている。
A processing
一方、排気系300は、上記排気口33に接続された排気管51を有している。この排気管51はステンレス鋼製であり、内径が5〜10cm程度のものが用いられる。この排気管51には、上流側から順に、開閉バルブ52、圧力調整バルブ53、排気ガス中の反応副生成物が導かれる反応室54、チャンバー11を排気するための真空ポンプ55、および排ガス中に残留する不純物を完全に除去する除害装置56が設けられている。そして、チャンバー11内の未反応のTiCl4ガスとNH3ガスが、真空ポンプ55により排気管51を通って排出される。
On the other hand, the
なお、圧力調整バルブ53は、図1において、反応室54と真空ポンプ55との間に設けても良い。これにより、圧力調整バルブ53内へ付着する反応副生成物が減るので、圧力調整バルブ53のメンテナンス周期を延長することが可能となる。
The
前記配管41における開閉バルブ42の上流部分と前記排気管51における圧力調整バルブ53のすぐ下流の部分とを連結するように、バイパス配管58が接続されている。このバイパス配管58には開閉バルブ59が設けられている。このバイパス配管58は、ガス流量を安定化させる時などに流す処理ガスを、チャンバー11を経ることなく直接排気管51へ排気するためのものである。
A
配管41、バイパス配管58、排気管51には、それぞれ図中破線で示すように、テープヒーター81、82、83が巻回されており、これによりそれぞれを所定の温度に加熱することによって管内でガス成分が凝縮することを防止している。
チャンバー11内および排気管51内では、未反応のTiCl4ガスとNH3ガスが反応して反応副生成物であるNH4Cl、TiClx等が生成される。これら副生成物は、テープヒーター83による加熱によって気体状で排気管51を通流する。
In the
反応室54には、排気管51を介して未反応のTiCl4ガスとNH3ガス、および反応副生成物であるNH4Cl、TiClx等が導かれる。また、反応室54には、その上部に、配管61を介して水蒸気発生器62が接続されており、さらに導波管63を介して水素ラジカル発生器64が接続されている。また、反応室54の側面下部には、排液配管57が接続されており、この排液配管57には開閉バルブ57aが接続されている。そして、反応室54内では、NH4Cl、TiClx等の反応副生成物と水蒸気発生器62からの水蒸気および水素ラジカル発生器64からの水素ラジカルとが反応して、NH4Clの水溶液が生成され、この水溶液は排液配管57から排出されるようになっている。これら水蒸気発生器62および水素ラジカル発生器64は、水溶液生成物質供給機構として機能する。また、反応室54内では反応によりTiO2等の安定な固体の副生成物も形成され、したがって、反応室54はトラップユニットとしても機能する。
Unreacted TiCl 4 gas and NH 3 gas, and reaction byproducts such as NH 4 Cl and TiCl x are introduced into the
上記水蒸気発生器62および水素ラジカル発生器64としては、公知のものを用いることができる。具体的には、水蒸気発生器62としては、Water Vapor Generator(WVG;株式会社フジキン製)等を用いることができ、水素ラジカル発生器64としては、リモートプラズマで水素を励起するもの等を好適に用いることができる。なお、これら水蒸気発生機構62および水素ラジカル発生器64の少なくとも一方は、排気管51における反応室54の上流側部分に接続されていてもよい。
As the
成膜装置100の構成部は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなるプロセスコントローラ110に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ110には、工程管理者が成膜装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プロセスコントローラ110の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース111が接続されている。さらに、プロセスコントローラ110には、成膜装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ110の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてエッチング装置100の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部112が接続されている。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよいし、CDROM、DVD等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部112の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース111からの指示等にて任意のレシピを記憶部112から呼び出してプロセスコントローラ110に実行させることで、プロセスコントローラ110の制御下で、成膜装置100での所望の処理が行われる。
The components of the
次に、以上のように構成された成膜装置100の処理動作について説明する。
まず、排気系300を作動させてチャンバー11内を真空引きし、次に、ウエハWをチャンバー11内に搬入し、サセプタ12上に載置する。そして、ヒーター14によりウエハWを所定の温度に加熱する。この状態で、処理ガス供給係40から、TiCl4ガス、NH3ガス、N2ガスを所定流量で、最初にバイパス配管58に流してプリフローを行い、流量が安定したら配管41に切り替え、シャワーヘッド20を介してチャンバー11内に供給するとともに圧力調整バルブ53を動作させ、チャンバー11内を所定圧力に保持する。この状態で、サセプタ12に載置され、所定温度に保持されたウエハW上でTiCl4ガスとNH3ガスが反応してウエハW表面にTiN膜が堆積される。
Next, the processing operation of the
First, the
この際に、成膜に寄与しなかったTiCl4ガス、NH3ガスが、排ガスとして排気管51を通って排気される。このとき、TiCl4ガス、NH3ガスのうち反応に消費される処理ガスは10%程度であり、大部分が未反応のままである。このような未反応の処理ガスはチャンバー11内で、または排気管51を通流する途中で、例えば、以下の(1)式(価数は考慮せず)の反応により副生成物としてNH4ClおよびTiClxを主に生成させる。これらはテープヒーター83による加熱により排気管51を気体状で流れ、反応室54に導かれる。
TiCl4+NH3→TiN+NH4Cl(x)+TiClx …(1)
At this time, TiCl 4 gas and NH 3 gas that have not contributed to the film formation are exhausted through the
TiCl 4 + NH 3 → TiN + NH 4 Cl (x) + TiCl x (1)
反応室54においては、図2に示すように、処理ガスの多くが副生成物であるNH4Cl(x)およびTiClx となって反応室54に導かれるとともに、未反応ガスは反応室54にて上記(1)の反応を生じる。反応室54には、排気管51からの排ガスの他、水蒸気発生器62から配管61を介して水蒸気が導かれ、さらに水素ラジカル発生器64から導波管63を介して水素ラジカルが導かれる。これにより、反応室54内では、副生成物であるNH4Cl(x)およびTiClx が水蒸気および水素ラジカルにより、以下の(2)式(価数は考慮せず)のように反応する。すなわち、NH4Clを添加された水蒸気(H2O)と再反応させ、水溶液にするとともに、TiClxについては、添加水素ラジカルと水蒸気によりTiO2とする。
TiClx+NH4Cl(x)+H2O+H*→TiO2+HCl+(NH4 ++Cl− ) …(2)
In the
TiCl x + NH 4 Cl (x) + H 2 O + H * → TiO 2 + HCl + (NH 4 + + Cl − ) (2)
そして、NH4Clの水溶液は、開閉バルブ57aを開放することにより排液配管57を介して排出され。廃水処理設備で処理される。
Then, the NH 4 Cl aqueous solution is discharged through the
従来は、図3に示すように、排気管51にトラップユニット71を設け、気体状の未反応ガスおよび一部反応して生成された気体状の副生成物ガスをトラップユニット71に導いて、上記(1)に示す反応により、副生成物として固体状のNH4Cl(x)とTiClxを生成させていた。この中で、支配的にトラップされる副生成物はNH4Cl(x)であり、これがトラップユニット71を短期に閉塞させる要因となっていると考えられる。また、不完全なTiClxが含まれるため、トラップユニット71のオーバーホール時にCl系ガスを発生させる要因となっていた。
Conventionally, as shown in FIG. 3, a
これに対し、本実施形態においては、従来、トラップユニットに支配的にトラップされていた固体状の副生成物であるNH4Cl(x)を水溶液とし、排液配管57を介して排出するので、従来のトラップユニットの機能を有する反応室54において、固体としてトラップされる副生成物をTiO2のみとしてその量を著しく少なくすることができる。このため、オーバーホール周期を著しく延長することができる。このため、コストオブオーナーシップ(CoO)を良好にすることができる。
On the other hand, in this embodiment, NH 4 Cl (x), which is a solid by-product that has been dominantly trapped in the trap unit, is made into an aqueous solution and discharged through the
また、従来、Cl系ガスの発生の要因となっていたTiClxを人体に無害なTiO2としたので、オーバーホール(反応副生成物除去のための洗浄処理)作業が容易になる。 In addition, since TiCl x which has conventionally been a cause of generation of Cl-based gas has been changed to TiO 2 that is harmless to the human body, an overhaul (cleaning treatment for removing reaction by-products) is facilitated.
以上のようにして反応室54で反応を生じさせた後の残余の排ガスは真空ポンプ55を経て除害装置56に送られそこで不純物成分が完全に除去される。
The remaining exhaust gas after causing the reaction in the
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、TiCl4ガス、NH3ガスを用いてTiNを成膜する場合を例にとって示したが、これに限らず種々の成膜処理に適用することが可能である。例えば、TiCl4ガス、H2ガスを用いてTi膜を成膜する際に本発明を適用した場合も、上記実施形態のTiN膜を成膜した場合と同様となる。 The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case of forming a TiN film using TiCl 4 gas and NH 3 gas has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various film forming processes. For example, when the present invention is applied when forming a Ti film using TiCl 4 gas or H 2 gas, it is the same as the case where the TiN film of the above embodiment is formed.
また、上記実施形態では、反応室にトラップの機能も持たせたが、これに限らず、例えば反応室の後段に別個にトラップを設けるようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the reaction chamber has a trap function. However, the present invention is not limited to this. For example, a trap may be separately provided at the rear stage of the reaction chamber.
また、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを例示したが、これに限らず、液晶表示装置(LCD)に代表されるフラットパネルディスプレー(FPD)用のガラス基板等、他の基板にも適用可能である。 Moreover, in the said embodiment, although the semiconductor wafer was illustrated as a to-be-processed substrate, it is not restricted to this, Other substrates, such as a glass substrate for flat panel displays (FPD) represented by the liquid crystal display device (LCD), are also shown. Applicable.
11;チャンバー
12;サセプタ
14;ヒーター
20;シャワーヘッド
32;排気室
33;排気口
40;処理ガス供給係
41;配管
51;排気管
54;反応室
55;真空ポンプ
56;除害装置
58;バイパス配管
100;成膜装置
200;成膜処理部
300;排気系
W;半導体ウエハ
11;
Claims (10)
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管に設けられた反応室と、
前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記反応室内でその物質と前記副生成物との間で水溶液生成反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、
前記反応室から前記水溶液を排出する水溶液排出機構と
を具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造。 An exhaust system structure of a film forming apparatus for supplying a processing gas into a processing container and forming a film by CVD on a substrate disposed in the processing container,
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing vessel;
A reaction chamber provided in the exhaust pipe;
An aqueous solution generation material supply mechanism that supplies a substance that reacts with the by-product generated in the exhaust gas to generate an aqueous solution, and causes an aqueous solution generation reaction between the substance and the by-product in the reaction chamber. When,
An exhaust system structure for a film forming apparatus, comprising: an aqueous solution discharge mechanism for discharging the aqueous solution from the reaction chamber.
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管に設けられた反応室と、
水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記反応室内でこれらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、
前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出する水溶液排出機構と
を具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造。 An exhaust system structure of a film forming apparatus for supplying a TiCl 4 gas and an NH 3 gas as processing gases into a processing container and forming a TiN film by CVD on a substrate disposed in the processing container,
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing vessel;
A reaction chamber provided in the exhaust pipe;
An aqueous solution that supplies water vapor and hydrogen radicals to cause a reaction in the reaction chamber to generate an aqueous solution of NH 4 Cl between these and NH 4 Cl and TiCl x that are by-products generated in the exhaust gas. A product supply mechanism;
An exhaust system structure for a film forming apparatus, comprising: an aqueous solution discharge mechanism for discharging the aqueous solution of NH 4 Cl from the reaction chamber.
基板が配置された処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、
前記処理容器から排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造と
を具備し、
基板上に膜を形成する成膜装置であって、
前記排気系構造は、
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管に設けられた反応室と、
前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記反応室内で水溶液生成反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、
前記反応室から前記水溶液を排出する水溶液排出機構と
を有することを特徴とする成膜装置。 A processing vessel in which a substrate is placed;
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into a processing container in which a substrate is disposed;
Means for applying energy to the processing gas to cause a film forming reaction on the substrate;
Exhaust gas is discharged from the processing container, and an exhaust system structure for processing the exhaust gas is provided.
A film forming apparatus for forming a film on a substrate,
The exhaust system structure is
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing vessel;
A reaction chamber provided in the exhaust pipe;
An aqueous solution generating substance supply mechanism for supplying an agent that reacts with a by-product generated in the exhaust gas to generate an aqueous solution and causing an aqueous solution generating reaction in the reaction chamber;
A film forming apparatus comprising an aqueous solution discharge mechanism for discharging the aqueous solution from the reaction chamber.
基板が配置された処理容器内に処理ガスとしてTiCl4ガスとNH3ガスとを供給する処理ガス供給機構と、
基板を加熱することにより処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、
前記処理容器から排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造と
を具備し、
基板上にTiN膜を形成する成膜装置であって、
前記排気系構造は、
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管に設けられた反応室と、
水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記反応室内でこれらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせる水溶液生成物質供給機構と、
前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出する水溶液排出機構と
を有することを特徴とする成膜装置。 A processing vessel in which a substrate is placed;
A processing gas supply mechanism for supplying TiCl 4 gas and NH 3 gas as processing gases into a processing container in which a substrate is disposed;
Means for energizing the processing gas by heating the substrate to cause a film forming reaction on the substrate;
Exhaust gas is discharged from the processing container, and an exhaust system structure for processing the exhaust gas is provided.
A film forming apparatus for forming a TiN film on a substrate,
The exhaust system structure is
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas in the processing vessel;
A reaction chamber provided in the exhaust pipe;
An aqueous solution that supplies water vapor and hydrogen radicals to cause a reaction in the reaction chamber to generate an aqueous solution of NH 4 Cl between these and NH 4 Cl and TiCl x that are by-products generated in the exhaust gas. A product supply mechanism;
A film forming apparatus, comprising: an aqueous solution discharge mechanism for discharging the aqueous solution of NH 4 Cl from the reaction chamber.
前記処理容器内の排ガスを排気管に排出し、
前記排ガス中で生成された副生成物と反応して水溶液を生成する物質を供給して、前記排気管に設けられた反応室内で前記水溶液を生成する物質と前記副生成物との間で水溶液生成反応を生じさせ、
前記反応室から前記水溶液を排出することを特徴とする排ガスの処理方法。 A method for treating exhaust gas in a film forming apparatus for supplying a processing gas into a processing container and forming a film by CVD on a substrate disposed in the processing container,
Exhaust the exhaust gas in the processing vessel to an exhaust pipe,
A substance that reacts with the by-product generated in the exhaust gas to generate an aqueous solution is supplied, and the aqueous solution is formed between the substance that generates the aqueous solution in the reaction chamber provided in the exhaust pipe and the by-product. Cause a production reaction,
A method for treating exhaust gas, wherein the aqueous solution is discharged from the reaction chamber.
前記処理容器内の排ガスを排気管に排出し、
水蒸気と水素ラジカルを供給して、前記排気管に設けられた反応室内で、これらと前記排ガス中で生成された副生成物であるNH4ClおよびTiClxとの間でNH4Clの水溶液を生成する反応を生じさせ、
前記反応室から前記NH4Clの水溶液を排出することを特徴とする排ガスの処理方法。 An exhaust gas treatment method in a film forming apparatus for supplying TiCl 4 gas and NH 3 gas as processing gases into a processing vessel and forming a TiN film on the substrate disposed in the processing vessel by CVD,
Exhaust the exhaust gas in the processing vessel to an exhaust pipe,
An aqueous solution of NH 4 Cl is supplied between NH 4 Cl and TiCl x which are by-products generated in the exhaust gas in a reaction chamber provided in the exhaust pipe by supplying water vapor and hydrogen radicals. Cause the reaction to produce,
An exhaust gas treatment method, wherein the aqueous NH 4 Cl solution is discharged from the reaction chamber.
A storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling the film forming apparatus, wherein the program is stored in the computer so that the method of claim 8 or 9 is performed at the time of execution. A storage medium that controls the film forming apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008253737A JP2010084181A (en) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008253737A JP2010084181A (en) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010084181A true JP2010084181A (en) | 2010-04-15 |
Family
ID=42248430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008253737A Pending JP2010084181A (en) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010084181A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101093131B1 (en) | 2010-07-23 | 2011-12-13 | 코아텍주식회사 | A processing apparatus and a processing method of discharge gas ocurring the led manufacturing process |
CN106575602A (en) * | 2014-08-06 | 2017-04-19 | 应用材料公司 | Post-chamber abatement using upstream plasma sources |
CN109835875A (en) * | 2019-04-08 | 2019-06-04 | 陕西科技大学 | A kind of method that aumospheric pressure cvd method prepares Nano titanium nitride powder |
-
2008
- 2008-09-30 JP JP2008253737A patent/JP2010084181A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101093131B1 (en) | 2010-07-23 | 2011-12-13 | 코아텍주식회사 | A processing apparatus and a processing method of discharge gas ocurring the led manufacturing process |
CN106575602A (en) * | 2014-08-06 | 2017-04-19 | 应用材料公司 | Post-chamber abatement using upstream plasma sources |
JP2017526179A (en) * | 2014-08-06 | 2017-09-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Mitigation after chamber using upstream plasma source |
CN109835875A (en) * | 2019-04-08 | 2019-06-04 | 陕西科技大学 | A kind of method that aumospheric pressure cvd method prepares Nano titanium nitride powder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5036354B2 (en) | Exhaust system structure of film forming apparatus, film forming apparatus, and exhaust gas treatment method | |
KR102423113B1 (en) | Method and system for in situ formation of gas-phase compounds | |
TWI509687B (en) | Method of cleaning a thin film forming apparatus, thin film forming method, and thin film forming apparatus | |
TWI625758B (en) | Remote plasma system, method for providing intermediate reactive species to a reaction chamber of a reactor, and plasma-enhanced chemical vapor deposition system | |
JP5202372B2 (en) | Metal contamination reduction method for film forming apparatus, semiconductor device manufacturing method, storage medium, and film forming apparatus | |
US9512541B2 (en) | Selective growth method and substrate processing apparatus | |
JP5133013B2 (en) | Exhaust system structure of film forming apparatus, film forming apparatus, and exhaust gas treatment method | |
KR20090026186A (en) | Film formation method, cleaning method, and film formation device | |
JP2008288281A (en) | Manufacturing method of semiconductor device and substrate treatment apparatus | |
JP4640800B2 (en) | Processing method of processing object, processing apparatus, thin film forming method, thin film forming apparatus, and program | |
JP2008283126A (en) | Cleaning method for thin film forming apparatus, thin film forming method, and thin film forming apparatus | |
JP2009076542A (en) | Method and apparatus for forming film | |
KR20120098440A (en) | Method of forming titanium nitride film, apparatus for forming titanium nitride film, and storage medium storing program | |
JP2010084181A (en) | Exhaust system structure of film deposition device, film deposition device and method for treating exhaust gas | |
JP2008283148A (en) | Cleaning method for thin film forming apparatus, thin film forming method, and thin film forming apparatus | |
CN107267959A (en) | Film formation device and film build method | |
CN110010465A (en) | Minimizing technology and processing method | |
WO2018181508A1 (en) | Method for producing semiconductor device, cleaning method, substrate processing apparatus and program | |
JP5918423B2 (en) | Thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, and thin film forming apparatus | |
JP5571233B2 (en) | Thin film forming apparatus cleaning method, thin film forming method, and thin film forming apparatus | |
WO2021142028A1 (en) | Ammonia abatement for improved roughing pump performance | |
JP4948490B2 (en) | Cleaning method and substrate processing apparatus | |
JP4515474B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
JP2005129579A (en) | Substrate treatment equipment and manufacturing method for semiconductor device | |
JP2010103561A (en) | Substrate processing apparatus and method for manufacturing semiconductor device |