JP3368018B2 - 減圧処理方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、減圧処理方法および装
置に関し、特に、拡散、酸化、アニール、成膜等に用い
られる熱処理装置での減圧処理方法および装置での排気
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、減圧処理装置のひとつで
ある熱処理装置では、熱処理部内を真空雰囲気下に設定
したうえで、拡散、酸化、アニールあるいは成膜等の熱
処理が半導体ウェハ等の被処理体に対して行われる。こ
のような真空雰囲気の設定は、大気中の酸素や水分等の
不純物が被処理体上に付着するのを防止するための処置
である。このため、熱処理部の排気系には排気ポンプが
設けられるとともに、排気ポンプと熱処理部との間に接
続されている排気経路にはトラップが配置されている。
このトラップでは、熱処理部からの不純物や反応生成物
を凝着させることで捕集し、熱処理部からの不純物や反
応生成物が排気ポンプ内へ取込まれるのを防止するよう
になっている。

【０００３】そして、このような排気系の構造には、例
えば、図６に示す構造がある。

【０００４】図６において、排気系は、熱処理部１０と
排気ポンプ１２との間に接続されている排気通路１４を
備え、この排気通路１４により形成される排気経路に
は、熱処理部１０からの排気方向に沿ってトラップ手段
１６、メインバルブ１８、排気ポンプ１２がそれぞれ配
置されている。このような構造では、排気行程が設定さ
れると、排気ポンプ１２が作動し、メインバルブ１８が
開かれることで熱処理部１０内の真空排気が行なわれ、
トラップ手段１６によって不純物や反応生成物が捕集さ
れる。

【０００５】ところで、上記した排気系には、メインバ
ルブ１８が一瞬にして開放された場合の不具合を解消す
るための構造が設けられている。つまり、排気時に、メ
インバルブ１８が一瞬にして開放した場合には、熱処理
部１０内の圧力が急変してしまうことになる。このた
め、熱処理部内に配置されている被処理体が動いてしま
ったり、あるいは、内部でパーティクルを巻上げてしま
う虞れがある。

【０００６】そこで、排気通路中でメインバルブ１８を
迂回するバイパス路２２が設けられており、このバイパ
ス路２２には、バイパス路２２を開閉するサブバルブ２
４が配置されている。そして、バイパス路２２は、例え
ば、メインバルブ１８により開閉される排気通路１４よ
りも少量のガスを流すことができる流路面積が設定され
ている。このようなバイパス路２２を設けた構造は、少
量のガスがバイパス路２２を流動できることによって、
排気初期時、熱処理部１０からの排気を徐々に行うスロ
ー排気のために用いられる。

【０００７】従って、バイパス路２２は、排気行程が設
定された時点でメインバルブ１８よりも先にサブバルブ
２４が開かれることにより、熱処理部１０からの排気を
徐々に行なうことで、熱処理部内での急激な圧力変動を
発生させないようになっている。なお、サブバルブ２４
は、排気行程設定当初で熱処理部１０内に発生する過渡
的な圧力変化を防止するものであるので、排気が進行し
て被処理体の動きやパーティクルの巻上げが起こらない
状況になった時点で閉じられるか、あるいは閉じられな
いでメインバルブ１８の開放と協働して主排気が行なわ
れる。そして、メインバルブ１８およびサブバルブ２４
は、熱処理部１０での処理が行なわれている間、開放さ
れ、ロード／アンロード時に行なわれる常圧への切り換
え時には閉じられるようになっている。従って、熱処理
部１０は、処理が行われている間、排気されており、こ
れによって、熱処理部１０からの生成物やガスは、トラ
ップ手段１６に向け導入される。なお、メインバルブ１
８には、例えば、加熱手段を備えたものもあり、この構
造では、バルブ自体に生成物が付着するのを防止するよ
うになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した減
圧処理装置においては、熱処理部からの不純物や反応生
成物を捕集するトラップのメンテナンスが必要となる。
つまり、このトラップは、熱処理部からの不純物や反応
生成物の堆積量が増加した場合には、排気コンダクタン
スが低下する。そこで、いままで捕集した不純物や反応
生成物を除去することが必要となる。このため、従来で
は、排気経路に配置されているトラップを排気経路から
取り外したうえで堆積した不純物や反応生成物が除去さ
れるようになっている。

【０００９】しかし、トラップを排気経路から取り外す
場合には、熱処理工程を中断しなければならない。この
ため、半導体等の被処理体の製造工程でのスループット
が悪化する虞れがある。

【００１０】そこで、熱処理部からの不純物や反応生成
物の捕集量を増加させて、所謂、メンテナンスを必要と
するサイクルを長くするために、トラップ自体の大きさ
を大型にすることも考えられるが、このような方法で
は、熱処理装置の構造が大型になってしまうことは否め
ない。

【００１１】そこで、本発明の目的とするところは、上
記した従来の熱処理装置、特に、熱処理工程を中断する
ことなく、トラップに堆積した不純物や反応生成物の除
去が可能な方法および構造を備えた減圧処理方法および
それを用いた装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、減圧雰囲気下で加熱され、
反応ガスが供給されて、被処理体を処理する処理部と、
前記処理部から排気するための排気経路と、 前記排気経
路中に設けられ、前記反応ガスおよび反応生成物をトラ
ップするトラップ手段と、 前記トラップ手段は、対向電
極を備え、プラズマＣＶＤ処理およびプラズマエッチン
グ処理が行える構造に形成されていることを特徴として
いる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、前記トラップ手段の対向電極は、複数並列する電極
板を備え、それら複数の電極板の間を処理部から排出さ
れたガスが通過するように形成されていることを特徴と
している。 請求項３記載の発明は、請求項１または請求
項２において、前記トラップ手段に連通可能に形成さ
れ、前記トラップ手段内の反応生成物あるいは不純物を
回収する回収部をさらに有することを特徴としている。
請求項４記載の発明は、請求項３において、前記回収部
は、対向電極を備え、プラズマＣＶＤ処理およびプラズ
マエッチング処理が行える構造に形成されていることを
特徴としている。

【００１４】請求項５記載の発明は、請求項１または請
求項２において、前記トラップ手段は複数並列して設け
られ、使用する前記トラップ手段を選択する方向切り換
え弁をさらに有することを特徴としている。

【００１５】請求項６記載の発明は、請求項１ないし請
求項５のいずれかに記載の減圧処理装置を用いた減圧処
理方法であって、前記トラップ手段内に反応生成物や不
純物をプラズマＣＶＤ処理によって堆積させる堆積工程
と、前記トラップ手段内から前記反応生成物や不純物を
プラズマエッチング処理によって除去する除去工程と、
を有することを特徴としている。請求項７記載の発明
は、請求項６において、前記除去工程が、前記処理部に
対する被処理体の搬出入時に行われることを特徴として
いる。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の発明では、排気経路に設けら
れているトラップ手段が、プラズマＣＶＤ処理およびプ
ラズマエッチング処理が行える構造に形成されているた
め、トラップ手段をその経路から取り外すことなく、不
純物や反応生成物の除去が行える。しかも、トラップ手
段は、ＣＶＤ処理により不純物や反応生成物を堆積させ
る一方、エッチング処理によって堆積した不純物や反応
生成物を除去することが可能であるので、効率良く堆積
物の除去回収が行える。請求項２に記載の発明では、ト
ラップ手段の複数並列する電極板の間を処理部から排出
されたガスが通過するように形成されているため、効率
的なＣＶＤ処理を行うことができる。

【００１７】請求項３に記載の発明では、トラップ手段
に連通可能な回収部によって、トラップ手段中に堆積し
ている不純物や反応生成物を回収除去することができ
る。したがって、トラップ手段の大きさをさほど大きく
しなくても、効率的な処理を行うことができる。 請求項
４に記載の発明では、回収部が、プラズマＣＶＤ処理お
よびプラズマエッチング処理が行える構造に形成されて
いるため、ＣＶＤ処理により不純物や反応生成物を堆積
させ、エッチング処理によって堆積した不純物や反応生
成物を除去することによって、効率良く堆積物の除去回
収を行うことができる。 請求項５に記載の発明では、複
数並列に設けられたトラップ手段を方向切り換え弁によ
って切り換えて、トラップ手段を交互に用いることで、
堆積物などの除去作業のために被処理体の処理を中断す
る必要がない。 請求項６に記載の発明では、トラップ手
段内にＣＶＤ処理により不純物や反応生成物を堆積さ
せ、プラズマエッチング処理によって堆積した不純物や
反応生成物を除去することによって、トラップ手段をそ
の経路から取り外すことなく、不純物や反応生成物を除
去でき、効率良く堆積物の除去回収が行える。 請求項７
に記載の発明では、回収部によるトラップ手段からの不
純物や反応生成物の回収時期が処理部での被処理体の搬
出入時であるので、トラップ手段からの不純物や反応生
成物を除去するための特別な期間を設定する必要がな
い。このため、例えば、半導体製造において、トラップ
手段からの不純物や反応生成物を除去のためにスループ
ットを低下させないですむ。

【００１８】

【実施例】以下、図面に示した実施例により本発明の詳
細を説明する。

【００１９】図１は、本発明実施例による減圧処理装置
の一例である熱処理装置に用いられる排気構造を模式的
に示す図６相当の配管図である。なお、図１において、
図６に示したものと同じ構成部品については同符号によ
り示してある。

【００２０】図１において、熱処理部１０の排気側に
は、排気ポンプ１２との間に排気通路１４が接続されて
いる。

【００２１】排気通路１４には、熱処理部１０から排気
ポンプ１２に向けたガスの流動方向（図示矢印方向）に
沿ってトラップ手段１６およびメインバルブ１８が配置
されている。そして、トラップ手段１６の前方には、バ
タフライバルブ２０が設けられている。

【００２２】バタフライバルブ２０は、排気通路１４を
開閉することにより、トラップ手段１６側の負圧化を向
上させる排気コンダクタンス手段である。このため、バ
タフライバルブ２０は、通常、開放されており、減圧さ
れた熱処理部内が常圧に復帰した後に閉じる。

【００２３】また、メインバルブ１８を跨いだ位置に
は、図６に示した構造と同様に、排気通路１４にそれぞ
れ端部を接続されているバイパス路２２が設けられ、ま
た、このバイパス路２２の途中には、このバイパス路２
２を開閉するためのサブバルブ２４が配置されている。

【００２４】一方、本実施例におけるトラップ手段１６
は、プラズマを生成することで反応生成物や不純物をデ
ポジットすることのできるＣＶＤ処理が可能な構造とさ
れている。

【００２５】このため、トラップ手段１６の内部には、
一例として対向電極を備えたＣＶＤ構造が設けられてお
り、その電極板２６は、図２に示すように、リング状に
形成されたディスクをトラップ手段１６の縦方向に沿っ
て水平状態で複数並列させてある。従って、処理部から
排出された反応ガスは、図３に示すように、各電極間を
通過し、電極の開口から上に向け流動することができ
る。また、熱処理部１０を通過した反応ガスの流動方向
における下流側には、図示しないクリーニングガスの供
給パイプが連結されている。

【００２６】そして電極板２６は、複数のうち、奇数番
目の電極板２６Ａは、図２に示すように、例えば、半円
で仕切る線上の一方側に小径孔２８が、他方側に大径孔
３０がそれぞれ形成され、逆に、偶数番目の電極板２６
Ｂは、図２に示すように、他方側に小径孔２８が、一方
側に大径孔３０それぞれ形成されている。このような電
極板２６は、裏返しにすれば互いに逆の電極板として用
いられるので、奇数番目あるいは偶数番目のいずれか１
種類のみを用意し、交互に裏返しにすれば、いずれの場
合にも兼用することができる。

【００２７】このような電極板２６の配列としては、奇
数の使用態様にある電極板２６Ａと、偶数の使用態様に
ある電極板２６Ｂとをそれぞれ交互に配列し、かつ、上
記小径孔２８にのみ接触する外径を有する第１、第２の
電極ロッド３２、３４を、図３に示すように各電極板に
挿通する。なお、本実施例の場合、一方の電極ロッドが
ＲＦ電源５４側に、そして他方の電極ロッドが接地側に
それぞれ接続されている。

【００２８】上記第１、第２の電極ロッド３２、３４に
は、各電極板の大径孔３０に対しての接触を確実に防止
して絶縁するために、例えば、図４，５に示すように、
セラミックス等の絶縁部材で形成されたセパレータ３６
が用いられている。

【００２９】このセパレータ３６は、中空円筒状に形成
され、その外径は上記大径孔３０に挿通される程度のも
のとし、かつ、その内径は上記第１、第２の電極ロッド
３２、３４が挿通可能になっている。

【００３０】そして、このセパレータ３６は、図３中、
符号Ａで示す部分の拡大図を示す図４において、例え
ば、奇数番目の２枚の電極板２６Ａとこの間に位置する
電極板２６Ｂとの絶縁を確保するために、電極ロッド３
２を挿通されるとともに、電極板２６Ｂの大径孔３０内
に挿入されている。これにより電極ロッドを介した奇数
番目の電極板２６Ａと偶数番目の電極板２６Ｂとの直接
接触が防止され、しかも、電極板２６Ａ間の距離が所定
寸法に設定される。このようなセパレータ３６を電極ロ
ッド３２、３４の長手方向に沿って連続して挿入するこ
とにより、電極板２６Ａ、２６Ｂ同士の平行ピッチを等
間隔に維持することができる。また、偶数番目の電極板
２６Ｂ間にも同様に、奇数番目の電極板２６Ａの大径孔
３０を通してセパレータ３６を配置している。なお、図
４中、符号３８は、セパレータ３６の内周面および端面
に被覆されたアルミニュウム等の導電層を示している。
この導電層３８は、単に、電極ロッド３２、３４と電極
板２６の小径孔との接触のみによる導電路を形成するだ
けでなく、セパレータ３６の端面とこれに対面する電極
板２６上下面との接触を可能にして導電路を確保するた
めに設けられている。

【００３１】一方、図１において、バタフライバルブ２
０の後方でトラップ手段１６の前方位置には、バルブ３
８を介在させた回収通路４０が連結されている。この回
収通路４０は、トラップ手段１６によって捕集された反
応生成物や不純物を回収する際に用いられる通路であ
り、その端部には後述する回収部と連結可能なコネクタ
４２が設けられている。

【００３２】回収部４４は、本実施例での特徴の一つで
あり、移動可能な車台４４Ａを備え、この車台４４Ａに
排気ポンプ４６に接続された回収部本体４８が設けられ
ている。回収部本体４８は、バルブ５０を介在させた回
収パイプ５２を備え、この回収パイプ５２が回収通路４
０のコネクタ４２に接続されるようになっている。そし
て、この回収部本体４８は、上記したトラップ手段１６
よりも大容量を有するＣＶＤトラップ機構によって構成
されている。つまり、この回収部本体４８においても、
上記したトラップ手段１６と同じ構造のプラズマＣＶＤ
装置が装備されている。このため、本実施例において
は、トラップ手段１６および回収部本体４８へのＲＦ電
源５４が設けられ、分配器５６を介して電力の分配供給
が行なわれるようになっている。また、排気ポンプ４６
には、パイプ５８が設けられ、このパイプ５８は、コネ
クタ６０を介して排ガス処理装置６２に接続されてい
る。

【００３３】次に作用について説明する。

【００３４】熱処理部１０は、排気ポンプ１２による真
空排気が行なわれるとともに周囲に位置するヒータによ
って内部温度を３００〜４００度に設定された上で反応
ガスを供給され、内部に位置する半導体ウェハ等の被処
理体への成膜処理が実行される。

【００３５】一方、熱処理部内に供給された未反応ガス
および反応による生成物や不純物は、熱処理部１０から
トラップ手段１６に導入される。トラップ手段１６で
は、ＲＦ電源５４から一方の電極ロッドに給電されるこ
とで反応ガスのプラズマを形成して電極板２６上に反応
生成物や不純物の成膜を行なう。したがって、熱処理部
１０から排出された反応生成物や不純物は、トラップ手
段１６中の電極板に堆積していくと、図５に示すよう
に、反応生成物によって電極板の間隙が閉塞されること
になるが、図中、矢印で示すように、トラップ手段１６
内に流入した排気ガスが閉塞されていない電極板間の間
隙を通過することになるので、最終的には、電極板の全
体に反応生成物不純物が堆積することになる。

【００３６】そこで、トラップ手段１６の内部に堆積し
た反応生成物や不純物を除去する場合には、回収部４４
における回収パイプ５２を回収通路４０のコネクタ４２
に接続する。回収通路４０と連通した回収部４４では、
排気ポンプ４６が駆動されるとともに、回収部本体４８
におけるプラズマＣＶＤ処理のための準備が行なわれ
る。そして、トラップ手段１６では、クリーニングガス
を供給するとともに電極ロッドへの給電を行なうことで
プラズマエッチングが実行されて、堆積した反応生成物
や不純物が剥離除去される。このような処理は、熱処理
部１０でのロード／アンロード工程時に実行するように
して、他の工程実行期間に堆積物の除去工程期間をオー
バーラップさせて製造工程でのスループットを悪化させ
ないようにすることが好ましい。

【００３７】なお、トラップ手段１６においてプラズマ
エッチングすることで堆積した反応生成物や不純物を除
去する場合には、回収部４４を単なる排気構造とするだ
けで、トラップ手段１６内で浮遊している反応生成物や
不純物を吸引除去するようにしてもよい。

【００３８】また、上記トラップ手段１６の容積として
は、１日分の反応生成物や不純物の収容が可能な容積と
し、これに対して回収部４４での容積はそれ以上のもの
とすることで、回収部４４による回収率を向上させるこ
とができる。

【００３９】以上のように本実施例によれば、トラップ
手段において、反応生成物や不純物を捕集するためにＣ
ＶＤ処理を実行するとともに、この処理に用いられる電
極板を利用することでプラズマエッチングをも実行する
ことが可能になる。このため、トラップ手段本来の捕集
動作に加え、自浄動作も兼用することができるので堆積
した反応生成物や不純物の除去のために特別な構造を必
要としないですむ。

【００４０】また、回収部は可搬型であるので、各熱処
理装置間で流用することができ、これによって、回収部
材を各熱処理装置毎に設ける必要がない。

【００４１】なお、本発明は、上記した実施例に限るも
のではなく、例えば、トラップ手段の数もひとつに限定
されるものではない。つまり、排気通路１４に対してト
ラップ手段１６を並列に配置し、これらトラップ手段１
６に対する排気ガスの流動方向を方向切り換え弁によっ
て切り換えるようにしてもよい。このようにすること
で、トラップ手段を交互に用いることで、トラップ作業
を中断する必要がなく、連続した熱処理が可能になる。

【００４２】また、トラップ手段１６に堆積した反応生
成物の除去に加えて、回収部本体４４での堆積物の除去
を同時に行うようにしてもよい。

【００４３】また、上記実施例において真空排気するた
めの構成として、バタフライバルブ２０を設けた場合を
説明したが、このバルブを用いないで真空排気すること
も可能である。つまり、図１において、符号６４および
６６で示す開閉キャップあるいはオートシャッターを閉
じることにより、真空排気系を閉空間とすることにより
トラップ手段１６に対する真空排気を行うようにしても
よい。このような構造においては、例えば、被処理体を
積載したボードのアンロード後にオートシャッター６６
（この場合のオートシャッターはＯリング付きのものが
好ましい）によって熱処理部内を閉空間とし、その状態
で真空排気すればよい。このような方式では、例えば、
ベーキングによりガス出しが行われる場合、あるいは、
ＴＥＯＳ等の吸湿性の生成物をトラップ手段１６に向け
排出する場合、大気中の水分侵入防止を行う上で有効と
されている。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明では、トラップ手段
のメンテナンスを行なう際に、トラップ手段を熱処理装
置の排気経路から取り外す必要がない。このため、特
に、トラップ手段内に堆積した反応生成物や不純物を除
去する工程を熱処理装置でのロード／アンロード時に実
行すれば、熱処理工程を中断することがない。

【００４５】また、本発明では、回収部によってトラッ
プ手段内に堆積した反応生成物や不純物を回収すること
ができるので、トラップ手段の容積を大きくしなくて
も、トラップ手段を再生することで永続的に使用するこ
とができる。しかも、このようなトラップ手段の再生処
理を、熱処理装置のロード／アンロード時のように、熱
処理が行なわれていない時期に行なうことで、トラップ
手段の再生工程を改めて設定する必要がなく、製造工程
でのスループットを低減させないですむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による減圧処理装置の要部を模式
的に示す配管図である。

【図２】図１に示した減圧処理装置に用いられるトラッ
プ手段の構成部品を示す斜視図である。

【図３】図１に示した減圧処理装置に用いられるトラッ
プ手段の内部を示す断面図である。

【図４】図３中、符号Ａで示した箇所の拡大断面図であ
る。

【図５】図２に示したトラップ手段における作用を説明
するための模式図である。

【図６】減圧処理装置の従来例を示す模式図である。

【符号の説明】 １０ 減圧処理装置の一つである熱処理装置 １２ 排気手段をなす排気ポンプ １４ 排気通路 １６ トラップ手段 ２６ 電極板 ４４ 回収部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/22 H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 減圧雰囲気下で加熱され、反応ガスが供
   給されて、被処理体を処理する処理部と、 前記処理部から排気するための 排気経路と、 前記排気経路中 に設けられ、前記反応ガスおよび反応生
   成物をトラップするトラップ手段と、 前記トラップ手段は、対向電極を備え、プラズマＣＶＤ
   処理およびプラズマエッチング処理が行える構造に形成
   されている ことを特徴とする減圧処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記トラップ手段の対向電極は、複数並列する電極板を
   備え、それら複数の電極板の間を処理部から排出された
   ガスが通過するように形成されていることを特徴とする
   減圧処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２において、 前記トラップ手段に連通可能に形成され、前記トラップ
   手段内の反応生成物あるいは不純物を回収する回収部を
   さらに有することを特徴とする減圧処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記 回収部は、対向電極を備え、プラズマＣＶＤ処理お
   よびプラズマエッチング処理が行える構造に形成されて
   いることを特徴とする減圧処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２において、 前記トラップ手段は複数並列して設けられ、 使用する前記トラップ手段を選択する方向切り換え弁を
   さらに有することを特徴とする減圧処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載の減圧処理装置を用いた減圧処理方法であって、 前記トラップ手段内に反応生成物や不純物をプラズマＣ
   ＶＤ処理によって堆積させる堆積工程と、 前記トラップ手段内から前記反応生成物や不純物をプラ
   ズマエッチング処理によって除去する除去工程と、 を有することを特徴とする減圧処理方法。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記除去工程は、前記 処理部に対する被処理体の搬出入
   時に行われることを特徴とする減圧処理方法。