JP2010255103A - 処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理体に対して処理を行う処理容器を備えた処理装置において、処理容器及び被処理体の金属汚染を防ぐこと。
【解決手段】被処理体に対して処理を行うための処理容器を備えた処理装置において、少なくとも一部が金属により構成され、ハロゲンを含む腐食性ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給流路と、前記ガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えるように処理装置を構成し、前記化合物が処理容器に供給されることを防ぐ。
【選択図】図１
【解決手段】被処理体に対して処理を行うための処理容器を備えた処理装置において、少なくとも一部が金属により構成され、ハロゲンを含む腐食性ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給流路と、前記ガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えるように処理装置を構成し、前記化合物が処理容器に供給されることを防ぐ。
【選択図】図１
Description
本発明は、被処理体に対して処理を行う処理装置に関する。
例えば半導体装置の製造工程としては、半導体ウエハ（以下ウエハという）にガスを供給して、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により成膜を行う工程や、ウエハにガスを供給し、そのガスによりウエハ表面の膜をエッチングする工程がある。それらのように成膜を行う装置及びエッチングを行う装置は、ウエハを収納する処理容器と、そのような各処理を行うための処理ガスの貯留部と、処理容器内をドライクリーニングするためのクリーニングガスの貯留部と、を備えており、各ガスの貯留部と前記処理容器とが、ガス供給配管やその配管に介設されるバルブなどを備えたガス供給機器により接続されている。
高い耐腐食性を得るために前記ガス供給機器は、例えばＳＵＳ（ステンレス鋼）により構成される。また、前記ガス供給配管にはガス中に含まれる固体及び液体のパーティクル（粒子）を除去するためのフィルタが介設される場合がある。
ところで、これらの成膜装置やエッチング装置では、夫々Ｆ（フッ素）、Ｃｌ（塩素）、Ｂｒ（臭素）を含んだＦ系ガス、Ｃｌ系ガス、Ｂｒ系ガスと呼ばれる、ハロゲンを含む非常に反応性の高いガスが用いられる場合がある。例えば前記Ｆ系ガスは前記成膜装置におけるクリーニング用ガスとして用いられる場合があり、例えばＣｌ系ガス及びＢｒ系ガスは前記エッチング装置においてエッチング用ガスとして用いられる場合がある。
しかし、これらのハロゲンを含むガスは、そのガスを供給するためのガス供給機器を構成するＳＵＳと反応し、ハロゲン、金属及び酸素からなる３元系化合物やハロゲン及び金属からなる２元系化合物が生成し、それらの化合物によるガスの金属汚染が起きてしまう。これらの３元系化合物及び２元系化合物としては蒸気圧が高いものがあり、そのような化合物は配管内を気体の状態で流通するため、前記フィルタに捕捉されずに処理容器内に供給される。そして、これらの３元系化合物及び２元系化合物が処理容器内の雰囲気に曝されて分解して、それらの化合物に含まれる金属が固体となってウエハや処理容器内に付着する場合がある。そうなると、ウエハが正常に処理されなくなり、歩留りが低下してしまうおそれがある。
また、処理容器に供給されたガスは、処理容器を排気するための排気管内の排気路に流入するが、その排気路が気体の圧力が高い低真空域となり、気体分子同士の衝突が、気体分子と排気管の管壁との衝突に比べて優勢であるとき、その排気路において、当該排気路の中心軸における気体の流速が最も早く、その中心軸から当該排気管の管壁へ向かうほどその流速は低くなり、管壁では０になる。そして、流速が０となった管壁に沿ってガスが上流側、つまり処理容器側に拡散してしまう場合がある。そして、そのように処理容器に拡散したときに、上記の気体状態の３元系化合物及び２元系化合物が、固体の金属を含む化合物に変化してウエハや処理容器内に付着し、歩留りが低下するおそれもある。さらに、処理容器には補助流路を介して真空計などの付属機器が取り付けられる場合がある。その場合、その補助流路を構成する配管においても排気管と同様に流速が０になる管壁から処理容器側にガスが拡散することがあるし、またウエハの処理中に処理容器内の圧力の変動によって、ガスが付属機器側から処理容器側に向けて拡散することがある。そのように補助流路からガスが拡散したときにも気体状態の３元系化合物及び２元系化合物が、固体の金属を含む化合物に変化してウエハや処理容器内に付着するおそれがある。
これらの歩留りの低下を防ぐために、上記のハロゲンを含むガスを処理容器内に供給した後は、半導体の製造を目的としないダミーのウエハを処理容器内に搬送し、そのダミーのウエハにエッチングや成膜処理を行い、そのダミーのウエハに前記金属を付着させて処理容器内から除去した後に通常のウエハを処理容器内に搬送して、改めてエッチングや成膜処理を行う場合があった。また、処理容器内に所定のガスを供給し、処理容器の壁面にその金属を覆って当該金属の飛散を抑えるように成膜を行った後、処理容器内にウエハを搬送して処理を行う場合があった。しかし、ダミーのウエハを用いる場合も、処理容器内に成膜する場合もそのように半導体の製造に寄与しない処理が行われる分だけ、夫々スループットが低下することになるし、処理に要するコストも高くなってしまう。
特許文献１にはウエハの金属汚染を抑制するためにクロム酸化物によりガスに接する金属製部材をコーティングすることについて記載されているが、上記のようにハロゲンを含む各ガスは、このようなクロム酸化物と反応してしまうので、特許文献１は、上記の問題を解決できるものではない。
本発明は、上述の事情に基づいてなされたものであり、その課題は、被処理体に対して処理を行うための処理容器を備えた処理装置において、処理容器及び被処理体の金属汚染を防ぐことができる処理装置を提供することである。
本発明の処理装置は、被処理体に対して処理を行うための処理容器を備えた処理装置において、
少なくとも一部が金属により構成され、ハロゲンを含む腐食性ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給流路と、
前記ガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。例えば前記ガス供給流路において、エネルギー供給部によりエネルギーが供給される供給部位またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面は、前記部位の上流側の流路を構成する壁面よりも前記腐食性ガスに対する耐腐食性が高く構成され、その場合前記供給部位の流路を構成する壁面またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面はシリコン、シリカ、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アルミナまたはフッ素樹脂のいずれかにより構成されている。
少なくとも一部が金属により構成され、ハロゲンを含む腐食性ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給流路と、
前記ガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。例えば前記ガス供給流路において、エネルギー供給部によりエネルギーが供給される供給部位またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面は、前記部位の上流側の流路を構成する壁面よりも前記腐食性ガスに対する耐腐食性が高く構成され、その場合前記供給部位の流路を構成する壁面またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面はシリコン、シリカ、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アルミナまたはフッ素樹脂のいずれかにより構成されている。
また、本発明の他の処理装置は、被処理体に対して処理を行うための処理容器を備え、この処理容器にはハロゲンを含む腐食性ガスが供給される処理装置において、
前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された排気流路と、
前記排気流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、排気流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。
前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された排気流路と、
前記排気流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、排気流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明のさらに他の処理装置は、被処理体に対して処理を行うための処理容器を備え、この処理容器にはハロゲンを含む腐食性ガスが供給される処理装置において、
付属機器を取り付けるために前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された補助流路と、
前記補助流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、補助流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。
付属機器を取り付けるために前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された補助流路と、
前記補助流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、補助流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする。
前記エネルギー供給手段は、例えば腐食性のガスが衝突して当該ガスに衝突エネルギーを与えるための、前記流路内に充填された非金属からなる充填物であり、その場合前記充填物は、前記捕捉手段を兼用していてもよい。また、前記充填物は、例えばセラミックスからなる球状体の群であり、前記充填物を加熱するための加熱手段及び前記充填物に光を照射する光照射手段の少なくとも一方を備えていてもよい。前記充填物には、前記化合物を安定化させるための触媒が担持されていてもよい。
本発明の処理装置は、腐食性ガスを処理容器に供給するためのガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガス、処理容器に接続された排気流路における金属部分から処理容器に向けて拡散した前記腐食性のガス、または付属機器を取り付けるための処理容器に接続された補助流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えているため、処理容器及び被処理体の金属汚染を防ぐことができる。
処理装置の一例としてＣＶＤによりポリシリコン（多結晶シリコン）膜をウエハＷに形成する成膜装置１について、その縦断側面図である図１を参照しながら説明する。成膜装置１は処理容器１１を備えており、処理容器１１内には、ウエハＷを水平に載置するための載置台１２が設けられている。載置台１２内にはウエハＷの温調手段をなすヒータ１３が設けられている。更に載置台１２には、昇降機構１４により昇降自在な３本の昇降ピン１４ａ（便宜上２本のみ図示）が設けられており、この昇降ピン１４ａを介して不図示の搬送手段と載置台１２との間でウエハＷの受け渡しが行われる。
処理容器１１の底部の排気口１５ａには排気管１５の一端側が接続され、この排気管１５の他端側には真空ポンプにより構成される排気手段１６が接続されている。排気手段１６は不図示の圧力調整手段を備えており、制御部１００から出力される制御信号に応じて排気量が制御される。また、処理容器１１の側壁には、ゲートバルブＧにより開閉される搬送口１７が形成されている。
さらに処理容器１１の天井部には、載置台１２に対向するようにガスシャワーヘッド２１が設けられている。ガスシャワーヘッド２１は、区画されたガス室２２を備え、ガス室２２に供給されたガスは、ガスシャワーヘッド２１の下面に分散して穿孔された多数のガス供給孔２３から処理容器１１内に供給される。
ガス室２２にはガス供給配管２４の一端が接続されており、ガス供給配管２４の他端は、バルブやマスフローコントローラを備えた流量制御機器群２５を介してポリシリコン膜の原料となるＳｉＨ４（モノシラン）ガスが貯留されたガス供給源２６に接続されている。流量制御機器群２５は、制御部１００から出力される制御信号に従ってガス供給源２６と後述のガス供給源からの各ガスのウエハＷへの給断を制御する。
また、ガス供給配管２４にはガス供給配管３１の一端が接続されており、ガス供給配管３１の他端はフィルタ３２、エネルギー供給部４、前記流量制御機器群２５をこの順に介して、クリーニングガスであるＣｌ２（塩素）ガスが貯留されたガス供給源３３に接続されている。ガス供給配管２４、３１及び流量制御機器群２５により構成されるガス流路はＳＵＳにより構成されている。フィルタ３２は、ガス供給配管３１を流通するＣｌ２ガス中に含まれる固体及び液体のパーティクルを除去する。エネルギー供給部４については後述する。
成膜装置１は、ヒータ１３、排気手段１６及び流量制御機器群２５などの動作を制御する制御部１００を備えている。制御部１００は例えば図示しないＣＰＵとプログラムとを備えたコンピュータからなり、プログラムには当該成膜装置１によってウエハＷへの成膜処理を行うのに必要な動作、例えばヒータ１３によるウエハＷの温度のコントロールや処理容器１１内の圧力調整及び処理容器１１内への各ガスの供給量調整に係る制御等についてのステップ（命令）群が組まれている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて、本発明の要部であるエネルギー供給部４について図２を参照しながら説明する。図２（ａ）はエネルギー供給部４の縦断面を示しており、図２（ｂ）はエネルギー供給部４をその開口方向から見た図である。このエネルギー供給部４は、内管４１とその内管４１を囲う外管４２とを備えており、内管４１はガス供給配管３１に接続されている。そして、ガス供給配管３１の上流側からエネルギー供給部４に供給されたガスは、この内管４１内を通ってガス供給配管３１の下流側へ流通する。内管４１は例えばＳＵＳにより構成されており、内管４１の内周面はシリコン膜４３により被覆されている。
内管４１と外管４２との間の空間には当該内管４１を囲うヒータ４４が設けられており、制御部１００から出力される制御信号に従って内管４１内を通過するガスを任意の温度に加熱することができる。また、内管４１内には多孔質体である多数のボール４５が充填されている。充填物であるボール４５は、後述のようにガスに衝突エネルギーを供給する供給手段と、エネルギー供給が行われて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段とを兼ねている。ボール４５は、その表面をシリコンにより被覆されたセラミックスであるアルミナ（酸化アルミニウム）により構成されている。この例では、このボール４５の直径Ｌ１は例えば３ｍｍである。また内管４１の内径Ｌ２は例えば４．３５ｍｍである。また、内管４１の長さＬ３は例えば３００ｍｍである。
ボール４５の直径Ｌ１は、ガスを効率よくボール４５に衝突させるために、前記内管４１の内径Ｌ２の５０％〜８７％の大きさであることが好ましい。さらに、各ボール４５は、その一部が前記シリコン膜４３に接すると共に、ガスの流方向に対して隣り合うボール４５同士が重なり合わないように配置されることが望ましい。
続いて成膜装置１の作用について説明する。先ず、ゲートバルブＧが開き、ウエハＷが不図示の搬送機構により処理容器１１内に搬送されて、昇降ピン１４ａを介して載置台１２に載置されると共に搬送機構が処理容器１１内から退避する。その後、ゲートバルブＧが閉じられ、ヒータ１３によりウエハＷが所定の温度に加熱され、処理容器１１内が排気されて所定の圧力になった後、所定の流量でＳｉＨ４ガスがウエハＷに供給される。ＳｉＨ４ガスはウエハＷの表面で熱により分解し、ウエハＷ表面にシリコンが堆積して、ポリシリコン膜が形成される。
ＳｉＨ４ガスの供給開始から所定の時間経過後、ＳｉＨ４ガスの供給が停止し、ウエハＷは成膜装置１に搬入されたときとは逆の動作により、不図示の搬送機構に受け渡されて成膜装置１から搬出される。
これ以降、図３の配管内における変化の模式図を参照しながら説明する。ウエハＷ搬出後、エネルギー供給部４のヒータ４４が例えば１５０℃に昇温し、ガス供給源３３からＣｌ２ガスがガス供給配管３１の下流側に向けて供給される。このとき、Ｃｌ２ガスは成膜装置１が据え付けられたクリーンルームの温度である常温になっている。図３（ａ）に示すようにＣｌ２ガスは、流量制御機器群２５及びガス供給配管３１により構成される流路を通流中にこれらガス流量制御機器群２５及びガス供給配管３１を構成するＳＵＳ中のＣｒ（クロム）及びＯ（酸素）と反応し、ＣｒＯ２Ｃｌ２が生成する。
図４にはこのＣｒＯ２Ｃｌ２の蒸気圧曲線を示しているが、この図に示されるようにＣｒＯ２Ｃｌ２の蒸気圧は比較的高い。ガス供給配管３１内の圧力は例えば０ｋＰａ〜３００ｋＰａであり、この圧力及び前記クリーンルームの温度において当該ＣｒＯ２Ｃｌ２は気体の状態であるため、生成したＣｒＯ２Ｃｌ２は、そのように気体の状態でＣｌ２ガスと共にガス供給配管３１を下流側へと流通し、エネルギー供給部４に流れ込む。
そして、エネルギー供給部４に流れ込んだＣｒＯ２Ｃｌ２ガスは、図３（ｂ）に示すようにその内管４１内をボール４５に衝突しながら下流側へ進む。この衝突とヒータ４４からの熱とによりＣｒＯ２Ｃｌ２ガスにエネルギーが供給されて、図３（ｃ）に示すようにＣｒＯ２Ｃｌ２はそれよりも安定なＣｒＣｌ２に還元される。ここで、図４に示したＣｒＣｌ２の蒸気圧曲線から明らかなように、ＣｒＣｌ２の蒸気圧はＣｒＯ２Ｃｌ２の蒸気圧よりも低く、上記のクリーンルームの温度及び上記の配管内の圧力において、還元されたＣｒＣｌ２は固体のパーティクルとなって内管４１の流路に現れる。既述のようにボール４５は多孔質体であるため、その内部にＣｒＣｌ２のパーティクルが入り込み、捕捉され、当該ＣｒＣｌ２のパーティクルの下流側への流通が抑制される。
またボール４５の群を通過したＣｒＣｌ２のパーティクルを含むＣｌ２ガスはエネルギー供給部４から下流側のフィルタ３２に流れ込む。すると、図３（ｄ）に示すようにそのパーティクルがフィルタ３２に捕捉されてＣｌ２ガスから除去される。そして、Ｃｌ２ガスは処理容器１１に供給され、処理容器１１の壁面や載置台１２に付着したＳｉと反応して、そのＳｉが除去される。Ｃｌ２ガスの供給開始から所定の時間経過後、Ｃｌ２ガスの供給が停止され、ヒータ４４が降温する。
上記の説明では、ガス供給配管３１を構成するＣｒ及びＯがＣｌ２ガスと反応し、生成した三元系化合物であるＣｒＯ２Ｃｌ２をＣｒＣｌ２に還元して、このＣｒＣｌ２が除去される工程について示しているが、Ｃｌ２と反応してＣｒＯ２Ｃｌ２以外の蒸気圧の高い不安定な金属化合物が生成しても、蒸気圧の低いより安定な化合物に変換して、ＣｒＣｌ２と同様に除去することができる。具体的に成分構成の変換に関する検証は困難であるが、例えば、ハロゲンと金属との２元系化合物の中には不安定で蒸気圧が高いものがあり、ハロゲン系ガスの配管内の流通によりそのような化合物が生成することがある。それを上述のようにエネルギー供給部４でエネルギーを供給して、エネルギーを供給する前とは金属及びハロゲンの元素比率が異なる、より安定で蒸気圧の低いハロゲンと金属とからなる２元系化合物に変換し、上述のＣｒＣｌ２と同様に除去することができる。その他にもＣｒＯ２Ｃｌ２と同様にハロゲン、金属及び酸素からなる３元系化合物に上述のようにエネルギーを供給し、その３元系化合物よりも蒸気圧が低く、固体である金属及び酸素からなる２元系化合物に変換して、上述のＣｒＣｌ２と同様に除去することができる。後述の実験で示すように、Ｃｒの他にＦｅもエネルギー供給部４により除去されることが証明されている。
この成膜装置１によれば、処理容器１１のクリーニングガスであるＣｌ２が流通するガス供給配管３１において、Ｃｌ２と反応して生成する気体状態の金属化合物に熱エネルギーを供給するヒータ４４と、その金属化合物を衝突させて当該金属化合物に衝突エネルギーを供給するボール４５とを備えたエネルギー供給部４が設けられている。エネルギーが供給された金属化合物は安定化し、固体の状態になってボール４５の群に捕捉されるので、その金属化合物が処理容器１１に供給されることが抑えられ、処理容器１１内及びウエハＷの金属汚染を抑えることができるし、Ｃｌ２ガスを処理容器１１に供給後、ダミーのウエハを処理容器１１に搬入して処理を行ったり、ウエハＷの処理前に金属の飛散を抑えるために処理容器内に成膜を行ったりするような半導体装置の生産に寄与しないプロセスを行う必要が無くなるので、スループットの向上を図ることができる。
また、エネルギー供給部４の下流側にはその固体の状態になった金属化合物を捕捉して、Ｃｌ２ガス中から除去するフィルタ３２が設けられているので、より確実に処理容器１１内及びウエハＷの金属汚染を抑えることができる。
また、上記の例では内管４１の内面がシリコン膜４３に覆われているが、ガス供給配管３１においてエネルギー供給部４の下流側の内面もシリコン膜に覆われるように構成してもよい。このように、エネルギー供給部４及びその下流側の配管の内面を、エネルギー供給部４の上流側の配管の内面に比べてＣｌ２ガスに対して高い耐腐食性を有するように構成することで、これらの各部での腐食を抑え、より確実に処理容器１１内及びウエハＷの金属汚染を抑えることができる。シリコンの代わりに例えばシリカ、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アルミナ及びフッ素樹脂などにより配管の内面が構成されていてもよい。
続いて熱エネルギーの代わりに光エネルギーを供給するエネルギー供給部の例について説明する。図５に示したエネルギー供給部５０は、内管４１の代わりに内管５１を備え、この内管５１は紫外線を透過できるようにシリコンにより構成されている。そして、エネルギー供給部５０においては、ヒータ４４が設けられる代わりに外管４２にＵＶランプ５２が設けられている。Ｃｌ２ガスが処理容器１１に供給されるときには、ＵＶランプ５２から内管５１を通過する当該Ｃｌ２ガスに紫外線が照射される。その紫外線のエネルギーを受けることにより、Ｃｌ２ガスに混入した既述の不安定な蒸気圧の高い化合物が、安定な蒸気圧の低い安定な化合物に変換される。
図６（ａ）は、さらに他のエネルギー供給部の例を示した図である。このエネルギー供給部５３では、ボール４５間に例えばＰｔ（白金）やＮｉ（ニッケル）からなる網状部材５４が担持されている。図６（ｂ）は内管４１の開口方向から見た網状部材５４を示している。この網状部材５４は内管４１を流通するガスに接することで、そのガス中の蒸気圧の高い化合物が既述の蒸気圧の低い化合物に変換されるために要する活性化エネルギーを低下させる触媒の役割を果たす。そして、前記活性化エネルギーが低下した化合物は、ヒータ４４の熱エネルギーとボール４５への衝突エネルギーとが供給されることで、安定な化合物へ変換される。このエネルギー供給部５３によれば、エネルギー供給部４よりも低いエネルギーで既述の化合物の変換を起こすことができるので、より確実に処理容器１１及びウエハＷの金属汚染を抑えることができる。
また、このように触媒を利用する場合、その触媒を網状に形成する代わりにボール状に形成して内管４１内に充填してもよい。図６（ｃ）はそのようにＰｔからなるボール５５を設けた例を示している。この図６（ｃ）においてボール５５はボール４５と区別するために多数の点を付して示している。
図７には成膜装置の他の実施形態を示しており、この図７の成膜装置６について成膜装置１との差異点を中心に説明する。この成膜装置６においては、排気口１５ａにエネルギー供給部４と同様に構成されたエネルギー供給部６０を介して排気管１５が接続されている。また、処理容器１１の側壁に開口部６１が設けられ、この開口部６１にエネルギー供給部４と同様に構成されたエネルギー供給部６２を介して補助流路をなす配管６３の一端が接続されている。配管６３の他端は処理容器１１内の真空度を測定するための付属機器である圧力センサ６４に接続されている。排気管１５及び配管６３は配管３１と同様にＳＵＳにより構成されている。
背景技術の欄で説明したように、排気管１５内の排気路の圧力状態によっては、排気管１５の管壁に沿ってガスが上流側、つまり処理容器側に拡散してしまう場合がある。このように拡散が起こったときに、エネルギー供給部６０を設けることで、その排気管１５を構成する金属が、処理容器１１に供給されてしまうことを防ぐことができる。また、配管６３においても排気管１５と同様に管壁から処理容器１１側にガスが拡散することがあり、またウエハＷの処理中に処理容器１１内の圧力の変動により、ガスが圧力センサ６４側から処理容器１１側に向けて拡散することがあるが、そのように拡散が起きても、エネルギー供給部６２を設けることで、その配管６３を構成する金属が処理容器１１に供給されてしまうことを防ぐことができる。この成膜装置６において、エネルギー供給部６２、エネルギー供給部６０から見て夫々処理容器１１側にフィルタ３２を設けてもよい。また、これらエネルギー供給部６０、６２に代えて既述のエネルギー供給部５０、５３を設けてもよい。
上記のエネルギー供給部の各例では、ハロゲンを含むガスの供給路において熱エネルギーあるいは光エネルギーを供給する箇所と、ボール４５により化合物の捕捉を行う箇所とが共通化されているが、このエネルギー供給を行う箇所と、化合物の捕捉を行う箇所とを別々に設けてもよく、図８（ａ）はそのような例を示している。この図のエネルギー供給部６５は石英により構成された配管６６を備え、配管６６は、既述の配管３１に介設されている。そして、ＵＶランプ５２により、その配管６６の管路を流通するガスに光エネルギーを供給される。そして、配管６６の下流側の配管３１内には網状のグラスファイバーからなるフィルタ６７が設けられており、固体となった金属化合物を捕捉する。
また、ガスに衝突エネルギーを供給するのはボール４５に限られず、図８（ｂ）にはガスに衝突エネルギーを供給するための制御板６８，６９の例を示している。隣り合う制御板６８，６９には互いに重なり合わないように貫通孔６８ａ，６９ａが形成されている。
上記の例では処理装置として、半導体製造装置である成膜装置にエネルギー供給部４を設けているが、半導体製造装置としてはエッチング装置、シリコンウエハなどの表面にガスを供給して、その表面に単結晶層をエピタキシャル成長させるエピウエハ製造装置及びＬＥＤ製造装置なども含まれ、これらの装置にもエネルギー供給部４を設けることができる。また、ここでいう半導体製造装置には、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）製造装置、太陽電池製造装置、有機ＥＬ製造装置も含まれ、これらの装置に既述の各エネルギー供給部を設けることができる。半導体製造装置以外にも、処理容器にガスを供給し、被処理体に対して処理を行う全ての処理装置に各エネルギー供給部を適用することができる。
（実施例１）
既述の処理容器１１に、図９に示す配管系７を接続した。フィルタ３２及びエネルギー供給部４が介設された配管は、フレキシブル配管及び硬質な配管を接続して構成されている。図中７１、７２は配管の接続部を示している。この接続部７１，７２間の配管７３としては、金属汚染の発生源とするために、その内周面がＳＵＳにより構成された新品のフレキシブル配管を使用した。また、接続部７２とエネルギー供給部との間の配管７４としてはその内周面がＳＵＳにより構成された新品のフレキシブル配管を使用した。また、図中のフィルタ３２とバルブＶ１との間の配管７５としては、その内周面がシリカコートにより構成されたフレキシブル配管を使用した。配管７３，７４，７５の長さは夫々３０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍである。また、図中のバルブＶ１と接続部７１との間、エネルギー供給部４とフィルタ３２との間は、夫々硬質な配管７６,７７により接続されており、これら配管７６の内壁面はＳＵＳにより構成され、配管７７の内壁面はシリカコートにより構成されている。各配管の口径は１／４インチ（６．３５ｍｍ）である。配管７５，７７の内周面をシリカコートで構成したのは既述のように、エネルギー供給部４の下流側での腐食を抑えるためであり、シリカ以外にも既述の腐食を抑えることができる各材質により構成してもよい。
既述の処理容器１１に、図９に示す配管系７を接続した。フィルタ３２及びエネルギー供給部４が介設された配管は、フレキシブル配管及び硬質な配管を接続して構成されている。図中７１、７２は配管の接続部を示している。この接続部７１，７２間の配管７３としては、金属汚染の発生源とするために、その内周面がＳＵＳにより構成された新品のフレキシブル配管を使用した。また、接続部７２とエネルギー供給部との間の配管７４としてはその内周面がＳＵＳにより構成された新品のフレキシブル配管を使用した。また、図中のフィルタ３２とバルブＶ１との間の配管７５としては、その内周面がシリカコートにより構成されたフレキシブル配管を使用した。配管７３，７４，７５の長さは夫々３０ｃｍ、３０ｃｍ、５０ｃｍである。また、図中のバルブＶ１と接続部７１との間、エネルギー供給部４とフィルタ３２との間は、夫々硬質な配管７６,７７により接続されており、これら配管７６の内壁面はＳＵＳにより構成され、配管７７の内壁面はシリカコートにより構成されている。各配管の口径は１／４インチ（６．３５ｍｍ）である。配管７５，７７の内周面をシリカコートで構成したのは既述のように、エネルギー供給部４の下流側での腐食を抑えるためであり、シリカ以外にも既述の腐食を抑えることができる各材質により構成してもよい。
このような配管系７と処理容器１１との接続後、各配管に純水を流して洗浄し、続いてエネルギー供給部４のヒータ４４を２００℃にした。そして、バルブＶ１の上流側にＮ２ガスのガスボンベを接続して、配管系７を介して処理容器１１にＮ２ガスの供給を行って純水をパージ（除去）し、乾燥処理を行った。
続いて、前記ガスボンベを取り外し、バルブＶ１の上流側に、ＨＢｒガス供給源と、Ｎ２ガス供給源と、を備えたガス供給系を接続して実験装置を形成した。この実験装置が設けられた室内は常温（２２℃）である。このガス供給系によりＮ２ガスとＨＢｒガスとを夫々配管系７を介して処理容器１１に供給することができる。その供給系においてＨＢｒガス供給源の下流側にはＨＢｒガスの処理容器１１への流量を制御するマスフローコントローラが設けられている。またＮ２ガス供給源は、複数設けられ、処理容器１１に夫々異なる流量でＮ２ガスを供給することができる。
処理容器１１内を５０ｋＰａに維持して、Ｎ２ガス供給源から２．５ｓｌｍで５０分間、Ｎ２ガスの供給を行い、処理容器１１の内容物をパージした。その後、処理容器１１内を５０ｋＰａに維持したまま、ＨＢｒガス供給源から処理容器１１に２００ｓｃｃｍで２５分間、ＨＢｒガスを供給した。このときエネルギー供給部４のヒータ４４の電源はオフにしている。その後、ヒータ４４の温度を１００℃にして２００ｓｃｃｍで５分間、ＨＢｒガスを処理容器１１に供給し、続いてヒータ４４の温度を１５０℃にして２００ｓｃｃｍで５分間ＨＢｒガスを処理容器１１に供給した。然る後、ヒータ４４の温度を１７０℃にして２００ｓｃｃｍで１時間、ＨＢｒガスを処理容器１１に供給した後、ヒータ４４の電源をオフにして２００ｓｃｃｍで２５分ＨＢｒガスを処理容器１１に供給した。
続いて、ＨＢｒガスを供給するための前記マスフローコントローラの流路を５分間かけて開きながらその流路にＮ２ガスを供給し、その後１０分間で５００ｃｃのＮ２ガスを供給して、流路のパージを行った。また、毎分２５００ｃｃでＮ２ガスを３５分間、処理容器１１に供給した後、一晩の間、毎分５００ｃｃでＮ２ガスを処理容器１１に供給して、処理容器１１のパージを行った。
その後、既述の実施形態に従ってウエハ（便宜上、ウエハＷ１とする）を処理容器１１に搬入し、処理容器１１内を真空引きし（このウエハＷ搬入後の真空引きをステップＡとする）、Ｎ２ガス供給源から毎分５００ｃｃでＮ２ガスを処理容器１１に供給した。このときヒータ４４の電源はオフにしており、従ってヒータ４４は前記室温である２２℃になっている。そして、処理容器１１内の圧力を５０ｋＰａに維持した状態で、処理容器１１に供給するガスを５分かけて徐々にＮ２ガスからＨＢｒガスへ切り替え、切り替え後は、ＨＢｒガスを１００ｓｃｃｍで１時間、処理容器１１に供給した。
そして、ＨＢｒガスの供給を停止し、処理容器１１内を５０ｋＰａに維持したまま、Ｎ２ガス供給源から毎分２５００ｃｃでＮ２ガスの供給を行い、処理容器１１をパージし、処理容器１１内を真空雰囲気から大気雰囲気に切り替えた後（ステップＢとする）、ウエハＷ１を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ１に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。
（実施例２）
実施例１で処理容器１１からウエハＷ１を搬出後、前記Ｎ２ガスを供給している間に他のウエハＷ（便宜上ウエハＷ２とする）を搬入し、実施例１のステップＡ〜ステップＢまでの処理を行った。ただし、ＨＢｒガスの供給時にヒータ４４の温度を１５０℃にした。ステップＢの処理容器１１の雰囲気の切り替え後は、ウエハＷ２を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ２に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。
実施例１で処理容器１１からウエハＷ１を搬出後、前記Ｎ２ガスを供給している間に他のウエハＷ（便宜上ウエハＷ２とする）を搬入し、実施例１のステップＡ〜ステップＢまでの処理を行った。ただし、ＨＢｒガスの供給時にヒータ４４の温度を１５０℃にした。ステップＢの処理容器１１の雰囲気の切り替え後は、ウエハＷ２を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ２に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。
（実施例３）
実施例１と同様の配管系７とガス供給系とにより構成された装置を用いて、実施例１と略同様の手順で実験を行った。ただし、この配管系７においてはフィルタ３２を設けていない。
実施例１と同様の配管系７とガス供給系とにより構成された装置を用いて、実施例１と略同様の手順で実験を行った。ただし、この配管系７においてはフィルタ３２を設けていない。
実施例１との差異点を中心に説明すると、装置組み立て後はヒータ４４の温度を３７０℃にして処理容器１１内を５０ｋＰａに維持し、Ｎ２ガス供給源から毎分５００ｃｃで４５分間、Ｎ２ガスの供給を行い、処理容器１１をパージした。その後、ヒータ４４の温度を３００℃にして、引き続き処理容器１１内を５０ｋＰａに維持し、Ｎ２ガス供給源から毎分５００ｓｃｃｍで１５分間、Ｎ２ガスの供給を行い、処理容器１１をパージした。その後、ウエハＷ（便宜上、ウエハＷ３とする）を処理容器１１に搬入し、処理容器１１内を真空引きし、実施例１と同様にステップＡ〜ステップＢまでの処理を行った。ただし、毎分５００ｃｃでＮ２ガスを処理容器１１に供給してから、ＨＢｒガスを処理容器１１に供給するまでの間、ヒータ４４の温度は３００℃である。然る後、ウエハＷ３を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ３に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。また、ヒータ４４の電源はオフにして、当該ヒータ４４の冷却を行った。
（実施例４）
実施例３で処理容器１１からウエハＷ３を搬出後、前記Ｎ２ガスを供給している間に他のウエハＷ（便宜上ウエハＷ４とする）を搬入し、実施例１のステップＡ〜ステップＢまでの処理を行った。ただし、ＨＢｒガスの供給時にヒータ４４の温度を３５℃にした。ステップＢの処理容器１１の雰囲気を切り替え後は、ウエハＷ４を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ４に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。
実施例３で処理容器１１からウエハＷ３を搬出後、前記Ｎ２ガスを供給している間に他のウエハＷ（便宜上ウエハＷ４とする）を搬入し、実施例１のステップＡ〜ステップＢまでの処理を行った。ただし、ＨＢｒガスの供給時にヒータ４４の温度を３５℃にした。ステップＢの処理容器１１の雰囲気を切り替え後は、ウエハＷ４を処理容器１１から取り出し、ＩＣＰ質量分析によりウエハＷ４に付着したＦｅ及びＣｒの量について測定した。
（比較例１）
実施例１と同様の手順で実験を行った。ただし、この比較例１では配管系７にエネルギー供給部４を設けなかった。
実施例１と同様の手順で実験を行った。ただし、この比較例１では配管系７にエネルギー供給部４を設けなかった。
上記の表１は各実施例及び比較例の結果を示す表である。前記ＩＣＰ質量分析を行う装置のＣｒの検出下限は０．０７４×１ｅ１０atoms／cm２であるが、実施例１においてＣｒの検出値は、その下限以下であった。また、実施例１のＦｅの検出値は０．３８×１ｅ１０atoms／cm２である。比較例のＣｒ、Ｆｅの夫々の検出値が１２×１ｅ１０atoms／cm２、５５×１ｅ１０atoms／cm２であり、実施例１のＣｒ、Ｆｅの検出値は比較例１のＣｒ、Ｆｅ検出値よりも低いので、本発明の効果が示された。また、この結果からヒータ４４による熱エネルギーが加えられなくても、ガスのボール４４に対する衝突のエネルギーによって、化合物が安定化され、処理容器１１へ供給されるまでに除去されていることが分かる。また、実施例２においても、比較例１に比べてＣｒ、Ｆｅの検出量が小さかったことから、本発明の効果が証明された。
実施例３においても比較例１に比べて、Ｃｒ及びＦｅの検出量が小さかった。このことから、フィルタ３２が無くてもエネルギー供給部４のボール４５中にＣｒ、Ｆｅにより夫々構成される化合物が捕捉され、これら金属の処理容器１１への供給が抑えられることが示された。また、実施例４においても実施例３と同様に、比較例１に比べてＣｒ及びＦｅの検出量が小さかったので、同様にフィルタ３２が無くても前記化合物を除去できることが示された。
Ｗ 半導体ウエハ
１ 成膜装置
１１ 処理容器
１２ 載置台
２１ ガスシャワーヘッド
３１ ガス供給配管
３２ フィルタ
４ エネルギー供給部
４１ 内管
４４ ヒータ
４５ ボール
１００ 制御部
１ 成膜装置
１１ 処理容器
１２ 載置台
２１ ガスシャワーヘッド
３１ ガス供給配管
３２ フィルタ
４ エネルギー供給部
４１ 内管
４４ ヒータ
４５ ボール
１００ 制御部
Claims (10)
- 被処理体に対して処理を行うための処理容器を備えた処理装置において、
少なくとも一部が金属により構成され、ハロゲンを含む腐食性ガスを前記処理容器に供給するためのガス供給流路と、
前記ガス供給流路における金属部分を通流した前記腐食性のガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、前記腐食性ガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする処理装置。 - 前記ガス供給流路において、エネルギー供給部によりエネルギーが供給される供給部位またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面は、前記部位の上流側の流路を構成する壁面よりも前記腐食性ガスに対する耐腐食性が高いことを特徴とする請求項１記載の処理装置。
- 前記供給部位の流路を構成する壁面またはその供給部位の下流側の流路を構成する壁面はシリコン、シリカ、ダイヤモンド・ライク・カーボン、アルミナまたはフッ素樹脂のいずれかにより構成されていることを特徴とする請求項２記載の処理装置。
- 被処理体に対して処理を行うための処理容器を備え、この処理容器にはハロゲンを含む腐食性ガスが供給される処理装置において、
前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された排気流路と、
前記排気流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、排気流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする処理装置。 - 被処理体に対して処理を行うための処理容器を備え、この処理容器にはハロゲンを含む腐食性ガスが供給される処理装置において、
付属機器を取り付けるために前記処理容器に接続され、少なくとも一部が金属により構成された補助流路と、
前記補助流路における金属部分から処理容器に向けて拡散したガスに光エネルギー、熱エネルギー及び衝突エネルギーの少なくとも一つを供給して、補助流路におけるガス中のハロゲンと前記金属とを含む化合物を安定化させるためのエネルギー供給部と、
このエネルギー供給部によりエネルギーが供給されて安定化した化合物を捕捉する捕捉手段と、を備えたことを特徴とする処理装置。 - 前記エネルギー供給手段は、腐食性のガスが衝突して当該ガスに衝突エネルギーを与えるための、前記流路内に充填された非金属からなる充填物であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の処理装置。
- 前記充填物は、前記捕捉手段を兼用していることを特徴とする請求項６記載の処理装置。
- 前記充填物は、セラミックスからなる球状体の群であることを特徴とする請求項６または７記載の処理装置。
- 前記充填物を加熱するための加熱手段及び前記充填物に光を照射する光照射手段の少なくとも一方を備えていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか一つに記載の処理装置。
- 前記充填物には、前記化合物を安定化させるための触媒が担持されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか一つに記載の処理装置。
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