JP3959174B2 - 半導体製造装置及びこれを用いた半導体装置の製造方法、水冷トラップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、特に排気系に設けられた水冷トラップ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＣｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（以下ＣＶＤという）装置は、基板上に成膜をするための部屋（以下反応室という）、反応室に反応ガスを導入するガスライン、反応室を排気するための排気装置、反応室と排気装置とを接続する排気管等から構成される。
【０００３】
ＣＶＤ装置を用いた基板上の成膜は、反応ガスをガスラインより基板上に送り、基板表面での反応あるいは気相中で反応した分子の基板表面への拡散を利用して行われる。しかし、反応室で反応しなかった反応ガス（以下未反応ガスという）が排気管等にてＮＨ₄Ｃｌを主成分とする反応副生成物（以下「副生成物」とする）として堆積される。
【０００４】
図５は、従来の水冷トラップ装置を設けたＣＶＤ装置を示す図である。反応室１、ガスライン２、排気管３、水冷トラップ装置４、排気管５、排気装置６、メインバルブ８からなり、水冷トラップ装置４には常に水で冷却されている水冷配管９を設置し、排気管３にはヒータ７が設けてある。排気管３は、ヒータ７で常に加熱されているので、副生成物の付着を防止できる。一方、水冷トラップ装置４は、水冷配管９が常に水で冷却されているので、未反応ガスが反応を起こして、副生成物が水冷トラップ装置４内に堆積される。
【０００５】
副生成物が多量に水冷トラップ装置４内に堆積した場合、副生成物を除去しなければならない。副生成物を除去する方法には、ブラシ等により洗浄する方法、又は副生成物エッチング除去する方法等がある。
【０００６】
ブラシ等により洗浄する方法は、まず水冷トラップ装置４を排気管３、５から取外し、ブラシ等に副生成物を洗浄する。その後、水冷トラップ装置４を乾燥させて、排気管３、５に取り付ける。
【０００７】
また、エッチング除去する方法は、まず反応室１よりウェハを取出し、排気装置６により真空引する。ガスライン２より反応室１へＣｌＦ₃を導入する。副生成物とＣｌＦ₃との反応を利用してエッチング除去する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシ等にて副生成物を除去する方法は、まず水冷トラップ装置を排気管から取り外した後、ブラシ等にて水冷トラップを洗浄することで副生成物を除去する。さらに、その後乾燥させ、水冷トラップ装置を排気管に取り付ける作業を必要とする。これらの作業は時間を多く要し、かつ作業性に関してもブラシ洗浄を十分に行わなければ除去不可能な点などの簡便性に欠けるという問題があった。
【０００９】
また、ＣｌＦ₃をガスラインより水冷トラップ装置へ流し、副生成物をエッチングで除去する方法は、水冷トラップ装置の水冷配管部は常に冷却されており、そのため副生成物のエッチングレートが低く、効率性が悪いという問題があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために、水冷トラップ装置に副生成物を加熱するための加熱装置を設けた。水冷トラップ装置内に付着した副生成物をエッチング除去する際には、水冷配管に流れる冷却水を止め、副生成物を加熱装置により加熱する。副生成物を加熱することにより、副生成物のエッチングレートを高くする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施例を示す装置構成図である。反応室１には、ガスライン２、排気管３がそれぞれ接続されている。また、排気管３は、水冷トラップ装置１０を介して、排気管５に接続されいる。反応室１の排気は、排気管３、５、水冷トラップ装置１０を介して排気装置により行う。ヒータ７は排気管３、メインバルブ８は、排気管５にそれぞれ設けられている。水冷トラップ装置１０は、水冷配管１１が設けてある。
【００１２】
次に水冷トラップ装置１０の拡大図を図２に示す。水冷トラップ装置１０の水冷配管１１は、石英管１２内部にヒータ１４のまかれた冷却水チューブ１３を備えた構造を持つ。また、水冷トラップ装置１０内部と外気を遮断するためにシールを設けてある。
【００１３】
図１及び図２を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。第１の実施例の装置おいて窒化膜を成膜する場合、反応ガスとしてＳｉＨ₂Ｃｌ₂とＮＨ₃とを反応室１内に導入し、ウェハ上に窒化膜を堆積する。その際に、ヒータ７を作動させ、水冷トラップ装置１０の冷却水チューブ１３に冷却水を流すことで副生成物は水冷トラップ装置１０、特に石英管１２表面に集中的に堆積される。成膜時には、ヒータ１４は動作していない。
【００１４】
水冷トラップ装置１０内に付着した副生成物を除去する場合、ウェハを反応室１から取出し、冷却水チューブ１３内部の水を抜く。次にヒータ１４を作動させ、水冷トラップ装置１０内部、特に石英管１２を加熱する。その後、反応室１を真空引きし、ガスライン２よりＣｌＦ₃を流し、副生成物をエッチング除去する。
【００１５】
水冷トラップ装置１内は、ヒータ１４により加熱されているので、水冷トラップ装置１内に付着した副生成物のエッチングレートを向上することができる。さらに石英は、エッチングガスであるＣｌＦ₃対してほとんどエッチングされない物質なので、石英管１２内部の水冷チューブ１３、ヒータ１４は常に保護される。
【００１６】
加えて第１の実施例において、石英管１２の表面形状を図３のようにフィン型構造にする。石英管１２の表面をフィン型構造にすると、石英管１２の表面積が増加するので副生成物の石英管１２への付着効果が向上する。
【００１７】
また、水冷トラップ装置１０内に堆積した副生成物を水冷トラップ装置１０を排気管３、５から取外し、ブラシ等で除去する方法は、ブラシ等による洗浄が可能なようにフィンの間隔を考慮する必要があった。しかし、本実施例は、副生成物をＣｌＦ₃でエッチング除去する方法なので、フィンの間隔を考慮する必要がなく、ブラシ等で洗浄する水冷トラップ装置に比べてフィン間隔を小さくすることできる。これにより石英管１２の表面積はさらに大きくなり、副生成物の付着効果も大きくなる。
【００１８】
また、本実施例では水冷トラップの装置構成として、水冷チューブにヒータを巻き付けて石英管で覆った例を示したが、水冷チューブ自身を石英で形成したり、ヒータを水冷チューブ内部に設けてもよい。また、本実施例では、ヒータは石英管のみに設けるとしたが、副生成物のエッチングレート向上させればよいので、石英管のみに限られるものではない。本実施例の水冷配管は、水冷トラップ装置内に設けられているが、水冷トラップ装置の外側を取り囲むように設けてもよい。
【００１９】
図４に第２の実施例の装置構成図を示す。第１の実施例と同じ部分の説明は省略する。図４のようにガスライン１５を水冷トラップに接続し、排気管３にバルブ１６を設ける。
【００２０】
次に水冷トラップ装置１０内に付着した副生成物をエッチング除去する場合の動作原理について説明する。冷却水チューブ１３に流れる水を抜く。ヒータ１４を作動させ、水冷トラップ装置１０、特に石英管１２を加熱する。その後バルブ１６を閉め、メインバルブ８を空けて水冷トラップ装置１０内部を真空引する。ガスライン１５よりＣｌＦ₃を水冷トラップ装置１０内に導入し、副生成物をエッチング除去する。
【００２１】
副生成物除去終了後、ＣｌＦ₃の供給を止め、ＣｌＦ₃を真空排気した後にメインバルブ８を閉じる。次にＮ₂をガスライン１５より導入し、バルブ１６とメインバルブ８との間を常圧に戻す。常圧に達した後はＮ₂を止め、バルブ８を開ける。
【００２２】
排気管３にバルブ１６を設け、水冷トラップ装置１０にＣｌＦ₃とＮ₂とのガスライン１５を接続したので、副生成物を除去する際の反応室１の真空引が不要となる。このため例えばバッチ式のＬＰＣＶＤ装置の場合、装置のスタンバイ状態やウェハのボード移動処理中においても副生成物除去が実施可能となり、装置の稼働率向上やメンテ時間の短縮が期待される。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明よれば、水冷トラップ装置内部に付着した副生成物をエッチング除去する際に副生成物を加熱する加熱装置を水冷トラップ装置に設けたので、副生成物のエッチング効率が向上する。また、水冷トラップ装置の冷却水配管の表面をフィン型構造にすることにより、副生成物の付着面積を増加できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の水冷トラップ装置の拡大図である。
【図３】石英管の表面がフィン型形状した水冷トラップ装置の図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図５】従来の水冷トラップ装置を備えたＣＶＤ装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 反応室
３ 排気管
４ 水冷トラップ装置
５ 排気管
７ ヒータ
８ メインバルブ
１０ 水冷トラップ装置
１２ 石英管
１３ 水冷チューブ
１４ ヒータ
１５ ガスライン
１６ バルブ

Claims (12)

1. 反応室と、該反応室に排気管を介して接続された排気装置とからなり、副生成物を堆積するための水冷トラップ装置を該排気管に有する半導体製造装置において、
   前記副生成物を加熱するための加熱装置を前記水冷トラップ装置に設け、該水冷トラップ装置には、石英管と、該石英管内に設けられた水冷チューブとを有する水冷配管とが内在し、前記加熱装置は該石英管と該水冷チューブとの間に設け、該水冷トラップ装置は、前記副生成物を除去するための反応ガスを導入するガス導入口を有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記反応室と前記水冷トラップ装置とを接続する排気管に設けられたバルブと、前記副生成物を除去するための反応ガスを導入する、前記水冷トラップ装置に接続されたガスラインとを有することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
3. 前記加熱装置は、前記副生成物の除去時のみに作動することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体製造装置。
4. 前記石英管の表面には複数のフィンがあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体製造装置。
5. 反応室と、該反応室に排気管を介して接続された排気装置とからなり、副生成物を堆積するための水冷トラップ装置を該排気管に有する半導体製造装置において、前記副生成物を加熱するための加熱装置を前記水冷トラップ装置に設け、該水冷トラップ装置には、石英管と、該石英管内に設けられた水冷チューブとを有する水冷配管が内在し、前記加熱装置は該石英管と該水冷チューブとの間に設けた半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方法であって、
   前記半導体製造装置の前記反応室に反応ガスを供給することによりウェハに所望の処理を施す工程と、
   前記加熱装置を作動し、前記水冷トラップ装置内にＣｌＦ₃を導入して前記処理にて該水冷トラップ装置に堆積された副生成物を除去する工程と、
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記副生成物を除去する工程において、前記水冷チューブ内の水は抜くものとすることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記反応室と前記水冷トラップ装置とを接続する排気管に設けられたバルブと、前記副生成物を除去するための反応ガスを導入する、前記水冷トラップ装置に接続されたガスラインとを有することを特徴とする請求項５または請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記加熱装置は、前記副生成物の除去時のみに作動することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記石英管の表面には複数のフィンがあることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
10. 副生成物を堆積するためのＣＶＤ装置用の水冷トラップ装置において、
    前記副生成物を除去するための反応ガスを導入するガス導入口を有し、該水冷トラップ装置には、石英管と、該石英管内に設けられた水冷チューブとを有する水冷配管が内在し、前記副生成物を加熱するための加熱装置を該石英管と該水冷チューブとの間に設けたことを特徴とする水冷トラップ装置。
11. 前記加熱装置は、前記副生成物の除去時のみに作動することを特徴とする請求項１０記載の水冷トラップ装置。
12. 前記石英管の表面には複数のフィンがあることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の水冷トラップ装置。

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