JP4452345B2 - 金属・有機ガススクラバー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属・有機プロセス（metal-organic process)の単一または数種類の廃棄ガスから金属成分を除去する装置に関し、より詳しくは、半導体製造プロセスからの廃棄ガスの金属成分と反応して該金属成分を分離させる真空システムに組み込まれる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体製造工業では、シリコンウェーハ上に金属層間配線またはバリヤ層を化学気相成長（chemical vapour deposition; ＣＶＤ）するのに、種々の金属・有機前駆物質が使用されている。これらの金属・有機前駆物質の好ましい２つの特徴は、ａ）製造装置への前駆物質の正確かつ反復可能な供給を可能にする合理的な蒸気圧と、ｂ）低温での高い金属蒸着速度とにある。これらのＣＶＤ技術は低圧で遂行され、従って真空システムを効率的にさせる必要がある。設計により、一般的な用途では金属・有機プロセスガスの一部のみを消費する。未反応ガスおよび他のプロセス副生物は、製造装置に連結された真空システムによりポンプ排出されなくてはならない。
【０００３】
或る状況下では、プロセス廃棄ガスが製造装置および真空装置と反応して、これらの製造装置および真空装置の種々の表面上に蒸着してしまう。真空システム内での金属蒸着の主な悪影響は、コンダクタンスの損失および回転機構への干渉である。また、未反応金属・有機ガスは、大気中への排出を許容される場合でも金属汚染を引き起こす。
この問題の１つの解決法は、製造装置と真空装置との間に配置される低圧サーマルリアクタ内で廃棄ガスを完全に反応させることである。
低圧サーマルリアクタの最も重要な必要条件は、高い反応効率と、サーマルリアクタ内部に金属が蒸着するときに高いコンダクタンスを維持できることである。このようなリアクタのコンダクタンスは、リアクタ内部に金属が蒸着するにつれて低下する。また、一例として、連続流をなす長い円筒状チューブの場合には、コンダクタンスは、チューブの直径の４乗に比例しかつチューブの長さに反比例する。金属蒸着によりチューブ直径が縮小すると、コンダクタンスの急激な損失を引き起こす。長さに比べて直径が非常に小さく、高い体積対表面積比をもつリアクタの場合には、コンダクタンスの急激な損失という犠牲を払って高い効率が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、金属・有機プロセスで金属・有機ガスを使用した後にあらゆる未反応の金属・有機ガスから金属成分を除去する装置であって、プロセス装置と真空装置との間に取り付けることができかつ装置の設計に取り入れられる金属収集パターンが、コンダクタンスを最大にすると同時に大きな収集容量を維持できる装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、金属・有機ガス蒸着プロセスでの金属・有機ガスの使用後にあらゆる未反応金属・有機ガスから金属成分を除去する装置は、入口および該入口から間隔を隔てた出口を備えた主本体と、該主本体内に配置された要素と、該要素の外面と主本体の内面との間に延びかつ前記内面および外面と協働して入口と出口との間に未反応金属・有機ガスの曲りくねった通路のための１つ以上のチャンネルを形成する１つ以上のベーンと、管状要素の温度を制御する手段とを有している。
好ましくは、要素は中空管状要素であり、該中空管状要素には複数のベーンが取り付けられており、該ベーンは中空管状要素の外面から半径方向外方に延びかつ主本体の内面と接触しており、ベーンは管状要素の長さ方向に沿って延びかつ相互連通する複数の長手方向チャンネルを形成している。
【０００６】
好ましくは、装置は使い捨て可能な物として設計される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
最初に図１を参照すると、ここには、低圧（真空）金属・有機化学気相成長プロセスに使用するための、単一または複数のウェーハを収容する真空プロセスチャンバ２が示されている。使用に際し、例えば、Cu(hfac)(vtms)のような銅前駆物質と不活性キャリヤガスとのガス混合物は、ウェーハ上に銅成分を蒸着するため、プロセスチャンバ２に通される。未反応銅前駆物質、反応した銅前駆物質副生物および不活性キャリヤガスは、廃棄ガスがフォアライン（fore-line)４および真空ポンプ６を通って排気ライン８に流入するとき、真空プロセスチャンバ２を出る。
【０００８】
ここで図２および図３を参照すると、これらの図面には、金属・有機蒸着プロセスに使用後にあらゆる未反応金属・有機ガスの金属成分を除去するための本発明による装置１０が示されている。装置１０は、フォアライン４内すなわち真空ポンプ６の前に挿入され、かつ例えばステンレス鋼で作られた主本体１２を有している。該主本体１２は、入口１４と、これから間隔を隔てた出口１６とを有している。図示のように、主本体１２、入口１４および出口１６の各々は円形の断面形状を有し、入口１４と出口１６とは隣接して配置されている。
細長い中空チューブの形態をなす要素１８が、主本体１２内でその長手方向軸線に沿って、主本体１２と同心状に取り付けられている。要素１８の断面形状は、主本体１２の断面形状よりかなり小さい。管状要素１８は、例えばステンレス鋼で作られる。管状要素１８内には、該要素１８の温度を制御するためのヒータ１９の形態をなす手段（図示せず）が配置される。要素１８には、該要素１８に対して平行に配置された複数の短ベーン２２が取り付けられており、１つ以上の長ベーン２４も要素１８に対して平行に配置されている。ベーン２２、２４は、例えばステンレス鋼のような金属材料で作られ、かつこれらのベーンの長さに沿う全ての点で主本体１２の内面に接触するように管状要素１８から半径方向に配置される寸法的構成を有している。管状要素１８には、例えばステンレス鋼で作られた１つ以上の板２８も取り付けられている。図示のように、板２８は、入口１４および出口１６に隣接して、１つの短ベーン２２および１つの長ベーン２４に取り付けられている。図示のように、短ベーン２２および長ベーン２４は、短ベーンと長ベーンとが管状要素１８の回りで交互に配置された構成を有している。
【０００９】
主本体１２の各端部に設けられたそれぞれの端板２６には、管状要素１８の内部へのヒータ１９の挿入を可能にするアクセス開口２０が設けられている。各端板２６は、例えばステンレス鋼のような金属材料で作られている。
また、図４から、両ベーン２２、２４は、管状要素１８の外面および主本体１２の内面と協働して複数のチャンネル３０、３４、３８、４２を形成しており、これらのチャンネルは、入口１４と出口１６との間の廃棄ガスの流れのための曲がりくねった流路を形成すべく相互連通している。
使用に際し、装置１０は、真空フォアライン４の所定位置に、フランジ（図示せず）を介して着脱可能に取り付けられる。次に、管状要素１８の内部に配置されたヒータ１９が付勢される。管状要素１８は、ベーン２２、２４および板２８と一緒に温度制御され、装置１０を通って流れる廃棄ガスから、単一または数種類の金属成分が蒸着できる温度調節可能な反応表面を形成する。単一または数種類の金属成分は最初はベーン２２、２４の根元部に蒸着され、従って、フォアライン４を通る廃棄ガスの流れに殆ど抵抗を及ぼさない。装置１０の作動中の全ての時点で、主本体１２の温度は大気温度、すなわち、管状要素１８およびベーン２２、２４に比べて比較的低い温度に維持される。上記実施形態で説明したベーン２２、２４の特定形態は、入口１４と出口１６との間に長い流路を形成し、このため廃棄ガスがかなり長い滞留時間を有し、廃棄ガスの金属成分の蒸着を増進させる。上記特定構造は、多量の金属成分の蒸着を可能にする大きい内部体積を形成すると同時に、装置１０を通る廃棄ガスの流れに対する抵抗を最小にすることが判明している。
【００１０】
上記実施形態では中空管状要素について説明したが、ベーンが直接取り付けられた任意の形式または形状の温度制御要素を使用できることは明らかである。
ここで図５を参照すると、ここには、プロセス条件に従って選択できる、装置１０内に種々の流路長さおよび体積を与える種々の構造のベーンが示されている。
上記実施形態は低圧金属・有機化学気相成長プロセスに関連して説明したが、上記説明に係る装置は、他のプロセス、例えば、可変温度で金属成分の除去を行なう装置１０の中を廃棄ガスが流れる形式のプラズマ増強形化学気相成長プロセスにも同様に有効であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】低圧金属・有機蒸着プロセス用の真空プロセスチャンバおよび補助装置を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明による図１の真空プロセスチャンバ内のガスの使用後にあらゆる未反応の金属・有機ガスから金属成分を除去する装置の一部を破断した斜視図である。
【図３】図２に示した装置の細部を示す斜視図である。
【図４】未反応金属・有機ガスが図２の装置を通る流れを示す図面である。
【図５】図２に示した装置に使用できるベーン構造のセレクションを示す図面である。
【符号の説明】
２ 真空プロセスチャンバ
４ フォアライン
６ 真空ポンプ
１２ 主本体
１８ 管状要素
１９ ヒータ
２２ 短ベーン
２４ 長ベーン
２６ 端板
２８ 板
３０、３４、３８、４２ チャンネル

Claims (4)

1. 入口および該入口から間隔を隔てた出口を備えた主本体と、該主本体内に配置された中空管状要素と、中空管状要素に取り付けられるとともに、該中空管状要素から半径方向外方に延びて主本体の内面と接触している複数のベーンであって、入口と出口との間に未反応金属・有機ガス用の曲りくねった通路を設けるために、中空管状要素の長さ方向に沿って延びて相互連通する複数の長手方向チャンネルを形成している複数のベーンと、中空管状要素内に配置される着脱可能なヒータであって、使用時に、中空管状要素およびベーンの温度を上昇させ、主本体の温度を大気温度に維持するヒータとを有することを特徴とする金属・有機ガス蒸着プロセスでの金属・有機ガスの使用後にあらゆる未反応金属・有機ガスから金属成分を除去する装置。
2. 前記中空管状要素には、長手方向チャンネルを通る未反応金属・有機ガスを主本体の長手方向に沿う複数の通路内で案内する板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 装置を真空ラインに取り付けるためのフランジが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 使い捨て可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。

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