JP4521119B2 - 内部加熱される排気装置 - Google Patents
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Description
(発明の属する技術分野)
本発明は、エレクトロニックデバイスの製造に使用されるリアクタの排気ラインに蓄積される副産物を最小にするか、或いは除去するあための装置に関する。(従来の技術)
今日エレクトロニックデバイすの製造に使用される多くの膜は、図1に示されるリアクタと同様な堆積リアクタ内で形成される。堆積リアクタ100において、ランプ105は回転するサセプタ115によってリアクタ100内に支持されるウエハ110に放射加熱を与える。プロセス及びクリーニングガスがガス入口の導管120及び入口のマニホルド125を通して与えられる。ガスは排気マニホルド130及び排気導管135を通して排気される。排気導管135はリアクタ100及びウエハ製造装置内に配置された残りの排気装置140と連通している。排気装置140はスクラッバー、フィルター装置ばかりでなく他の排気処理装置をも含むことができる。
【0002】
リアクタ100で行なわれる堆積及びクリーニングプロセス中、ランプ105、または他の形式の半導体処理リアクタによって利用される他の加熱源は、回転するサセプタ115及びウエハ110ばかりでなくガス入口125や排気マニホルド130を加熱する。その結果、ランプ105または他のチャンバ加熱源は排気マニホルド130に直接隣接して配置された排気導管135の約2−3cmをも加熱する。
【0003】
さらに、リアクタから排出された熱いガスは導管135も加熱する。一般に、リアクタ100内の処理温度が増大するにしたがって、熱い排出ガスによって加熱される導管の長さも増加する。例えば、600℃の熱CVDによってシリコン膜を堆積する堆積リアクタ100において、導管135の約2−3フィート程度が堆積ガスを排気することによって、室温すなわち70F以上に加熱される。さらに、導管135は、堆積後にリアクタをクリーニングするために行なわれるクリーニングプロセスのために加熱される。上述のシリコン堆積プロセスのための代表的なクリーニングプロセスは、約900℃以上にリアクタ100を上昇し、リアクタ100へHCLを導入する。このような高い温度のクリーングプロセスからの排気は、導管135の約3−6フィート、温度を上昇することが予想される。
【0004】
図1を参照すると、リアクタの加熱源、例えばランプ105と加熱されたリアクタの排気の両方によって加熱される排気導管135の部分が、ゾーンAで示される。ゾーンAは、排気マニホルド130と排気マニホルド130を超えて2−3cmを示す点線間の排気導管135の一部である。この場合、加熱排気ガスばかりでなくチャンバの熱源、例えばランプ105が導管135の加熱に寄与している。
【0005】
点線間で示される図1のゾーンBは、リアクタ100の熱い排気ガスによって加熱される導管135の部分を示す。ソーンB内の導管135の温度は、導管135を取り巻く周囲の温度以上になる。ゾーンBは、数フィート導管135を含み、排気ガスの温度と流速に依存する。ゾーンCは、温度が実質的に周囲の環境条件と同じである導管135の部分を示す。
【0006】
ゾーンB内の導管は、周囲の環境温度以上であるけれども、ある点では、導管135内の温度は、リアクタ100の排気に含まれる蒸気の凝縮点以下に下がる。図1のCRで示されたこの凝縮領域は、ガス状の副産物が導管135の内壁に沿って堆積物を形成するために凝縮する所を点線で描いている。リアクタ100に向かってCRの上流は、殆ど蒸気を含んでおり、一方、CRの下流は、蒸気と凝縮している副産物の混合体を含んでいる。凝縮は、導管135内の温度が副産物145の凝縮温度以下にとどまっている限り、凝縮領域CRを越えて導管135内に連続している。凝縮の後、多くの副産物は、さらに導管135の内壁に沿ってポリマー化する。参照符号145は、導管135の内壁に沿って形成された、凝縮され、ポリマー化された副産物を示している。
【0007】
リアクタ100内で行なわれた堆積プロセスは、基板上に所望の堆積物ばかりでなくリアクタ100の内面及び要素上に望ましくない膜の形成を生じさせる。さらに、ソースガス、例えばSiH、または前の例から塩素化シランが堆積リアクタ100から未反応のまま排気する。未反応のソースガスがリアクタ100を出ると、排気マニホルド130内の温度及びゾーンA内の排気導管135は、十分高いので、未反応のガスは気相のままである。しかし、凝縮領域を越えると、未反応のソースガスも凝縮し、ポリマー化し、そして導管135の内壁に沿って副産物145の堆積に寄与する。
【0008】
クリーニングプロセス中に、クリーニングガスがリアクタ100に導入されて、内部のリアクタ要素から望ましくない堆積物を除去する。これらの堆積物がリアクタ100から除去され、排気マニホルド130を通して排気導管135へ排気されるにしたがって、望ましくない堆積物/クリーニングガスの混合物が、未反応のソースガスに同様に作用する。クリーニング中に使用される高温のため、ゾーンAとゾーンB内の温度は充分高く、リアクタ100から排出する未反応のクリーニングガスは活性化したままである。したがって、未反応のクリーニングガスが活性化したままの領域内で、未反応のクリーニングガスは反応することができ、導管135の活性化したクリーニングガスの領域内で堆積された副産物145を除去するであろう。
【0009】
しかし、堆積プロセスからの排気と同様に、クリーニングプロセスからの排気は、凝縮領域CR内で、多分殆どのクリーニングガスが活性化しない温度へ冷却するであろう。CRを超ると、クリーングガスからの排気は、副産物145の堆積、さらにはポリマー化へ寄与するであろう。従って、ゾーンA内で、リアクタの加熱源及び高い排気ガスの温度は、多分、形成された殆どの堆積物が反応されないが、しかし、依然として活性化したクリーニングガスによって除去されるであろう、導管135内に十分な温度を生じることができる。しかし、ゾーンB内では、温度は残っている未反応のクリーニングガスが活性化するには多分十分高くないであろう。上述のように、凝縮領域の下流では、導管135内の状態は、ゾーンAから除去されたクリーニングガス/副産物の混合体、及びクリーングガス/リアクタ100から除去された副産物の混合物は凝縮し、ポリマー化し、そして導管135内に副産物145の堆積に寄与する。
【0010】
多くの形式のリアクタににおいて、近年直面する問題は、排気導管135の内壁に沿って、非常に粘性のある流体又は固体の副産物145の、一定で、徐々に形成する未反応のソースガスの凝縮及びポリマー化、クリーニングガス/副産物の混合体、およびクリーニングガス/望ましくない堆積の混合体ガ形成することある。この副産物の形成の結果、排気導管135は部分的に阻止され、それによってリアクタの排気流の効率が減少し、減少した圧力装置の場合、真空ポンプの性能を減少する。導管135内の副産物の蓄積は非常に重要である、リアクタ100は生産を中止しなければならないし、排気導管135やその中の阻止部分はリアクタ100及び除去された蓄積副産物から切り離されなければならない。
【0011】
本発明は、従来のこれらの、及び他の欠点を解決し、排気ライン内の副産物の凝縮及びポリマーの形成を防止し、または除去することができる方法及び装置を提供する。本装置は、排気ラインの閉塞を最小にし、リアクタの作動時間を最大にし、且つリアクタの排気装置の運転を長時間可能にする。
(本発明の概要)
本発明は、排気チャネル内に、エネルギー源、例えばヒータまたはUVランプを配置することによって、基板処理領域に取り付けられた流体導管又は排気チャネルからウエハ処理の副産物を除去するための方法及び装置を提供する。このエネルギー源の配置によって、ポリマー化する副産物の粘性が減少されるように排気導管内にエネルギーが与えられ、それによって副産物の物質が流れたり、または部分的または完全に気化し、またはクリーニングガスの存在で再結合又は反応して、ガス状の副産物を形成するのである。従って、生じたガス状の副産物は、ガス状流体の排気装置によって素早く、且つ完全に除去することができる。より正確には、本発明は、堆積物の凝縮及びポリマー化及びクリーニングの副産物を最小にするためばかりでなく、リアクタの排気装置からの堆積及びクリーニング副産物の完全な除去を促進するために、ウエハの処理リアクタの排気導管の内部へエネルギーを加えるための改善された方法及び装置に向けられている。。
【0012】
本発明の他の実施の形態では、ガスの供給形状が排気チャネル内のエネルギー源の近くび流体の導管排気チャネルに設けられ、それによって、クリーニングガスまたはCl2、HCl、ClF3、F2、NF3、又はO3のようなガスの組合せが排気チャンネルに導入される。この方法で、クリーニングガス又はそれらの混合ガスが導管内に存在する副産物と反応又は再結合するか、またはさもなけれは、分解して、排気処理装置によって容易に除去されるガス状の副産物を形成することができる。ガス供給形状の追加によって、内部のエネルギー源によって与えられたエネルギーと共に利用されるクリーニングガス又はクリーニングガスの結合は、排気導管内に存在する副産物と反応し、再結合し、またはさもなければ分解して、ガス状の副産物を形成するために用いることができる追加のプロセスを提供する。
【0013】
本発明の主目的は、本発明の排気導管にあるエネルギー及びクリーニングガスが、固体または高度に粘着のある副産物の形成を減少し、及び副産物をウエハ処理装置のガス状流体の排気導管内に粘性のない、またはガス状の副産物に変換する機会を提供するものである。チャンバ排気装置内での副産物の形成及び蓄積を最小にすることは、副産物の蓄積を壊して、除去し及びチャンバの排気ラインを据付けるために、チャンバの動作を止める必要性を減少または除くことによってウエハのスループットを増大することにつながる。チャンバの排気副産物を除去しかつ正しく処理する、ウエハ製造の排気処理装置の効率及び能力は、ガス状のチャンバ副産物が形成する方法及び装置を提供することによって増大する。
(発明の実施の形態)
図2は、本発明の装置が動作しておらず、排気副産物が蓄積している場合の本発明による排気副産物を除去するための装置の実施の形態を示す。図2を参照すると、本発明の装置の1つの実施の形態は、堆積チャンバ200の排気導管内に設けられた内部エネルギー装置210である。排気導管は、プロセスの副産物及び副産物の残留物を除去するための処理リアクタに結合されたパイプ、通路、または他のチャネルに関係する。本発明の方法及び装置は、副産物を発生するために用いられたリアクタの形式に無関係であるので、リアクタ200は、従来の熱CVDリアクタ100ばかりでなく他の処理リアクタのようないろいろな処理リアクタを含むが、減圧型の単一またはマルチの基板サセプタまたはバッチ炉型、またはプラズマ堆積リアクタに限定されない。エネルギー源255及びケーシング220を含む内部エネルギー装置210が中央の排気導管207内に設けられている。上部の排気導管203はリアクタの排気マニホルド130と中央の排気導管207に結合されている。下部の排気導管335は中央の排気導管207とウエハ製造装置の排気装置140に結合されている。図2に示された排気装置は、ポンプ257が上部の、中央の、及び下部の排気導管203、207及び335を介してそれぞれ連通している減圧半導体処理装置用の代表的な排気構成を示している。当業者は、本発明の方法及び装置が大気圧の半導体処理装置においても実施されることを理解するであろう。大気圧の装置において、ポンプ257は、内部エネルギー装置210とウエハ製造装置の排気装置140間の下部の排気導管335からの取りぞかれるであろう。図3及び図4に示された排気装置は大気圧装置である。
【0014】
追加の導管225が内部のエネルギー源のケーシング220の近傍で、方向性挿入体260の下流にある中央の排気導管207に取りつけられる。下流とはリアクタ200から排気装置140への通常の流れパターンを呼び、一方上流とは反対方向の流れを示す。導管225は中央の排気導管207と連通しており、バルクガス供給源230に結合されている。バルクガス供給源は、排気ラインの副産物と反応し、除去するために使用されるクリーニングガスまたは他の反応性ガスを供給する。このクリーニングガスの1つは塩素(Cl2)である。当業者は、本発明の満足のいく結果が他のクリーニングガスまたは反応性ガス、例えばHCl、ClF3、F2、NF3、又はO3を用いることによって達成されることを理解するであろう。さらに、当業者は、導管225と同様な複数の追加の導管、及びバルクガス供給源230と同様な複数のバルクガス供給源が、本発明の方法によるマルチクリーニングガスを独立に供給するために、内部エネルギー装置210の近傍に取りつけられることを理解するであろう。バルクガス供給源230から供給されるガスは流れ制御装置235によって制御される。1つのこのような流れ制御装置は、マスフローコントローラである。
【0015】
ケーシング220はエネルギー源225に匹敵する材料から作られるべきである。ケーシング用の他の材料の選択基準は酸素が不足した雰囲気及び半導体堆積の大きなボリュームにおいて約25℃程度に低く或いは約1000℃以上の温度に長時間の露出及び半導体処理リアクタ200の排気に期待される雰囲気と同じクリーニングガスに耐える能力を有する。ケーシング220を製造するための1つの代表的な材料は、ステンレススチールである。他の適した材料は、石英、インコネル、ハステロイ、及びヘインズ242のような他の鉄の低含有ステンレススチールを含む。選択された材料に関係なく、ケーシング220の大きさと形状は、中央の排気導管207内でガスの流れの効率への影響を最小にする。ケーシング220は中央の排気導管207の内径より小さな径を有しているが、一方、ケーシング220の外側の面と中央の排気導管207の内壁面間で十分なクリアランスを可能にする。1つの代表的な実施の形態において、中央の排気導管207は、約2.0インチの外径と約0.05インチの壁厚を有する鉄の低含有ステンレススチールから作られる。ケーシング220も、約1.28インチの外径を有する鉄の低含有ステンレススチールから作られる。
【0016】
簡単のために、ケーシング220は円形断面を有するほぼ円筒形で示されている。当業者は、ケーシング220の断面形状は正方形、長方形、8角形またはエネルギー装置255の形状とほぼ一致するあらゆる他の形状であり、排気導管203、207及び335内に流れの効率に悪影響を与えないことを理解するであろう。流れの効率への影響を最小にする1つの方法は、中央の排気導管207と下部の排気導管335間にほぼ等しい流れの断面積を有することである。例えば、代表的な実施の形態において、中央の排気導管207は、約2.0インチの外径を有し、ソースケーシング220を有する0.065インチの壁厚は約1.28インチの外径を有し、約1.46平方インチの中央の排気導管207内に流れの断面積を生じる。約1.5インチ外径及び0.065インチの壁厚を有する代表的な下部の排気導管335は、約1.47平方インチの流れの断面積を生じる。当業者は、排気導管207と335の壁厚を変えることは、これらの排気導管の流れの断面積を変える。例えば、上述の導管の外径及びケーシングの外形が与えられると、0.08インチの壁厚は、中央の導管207に約1.3722平方インチの流れの断面積と下部の導管335に約1.4103平方インチの流れの断面積を生じる。約0.05インチの導管の壁圧は、約1.5485平方インチの中央の排気導管の流れの断面積と約1.5394平方インチの下部の導管の流れの断面積を生じる。当業者は、いろいろな排気導管の外径、壁圧及びソースケーシング220の直径がほぼ等しい流れの断面積を維持するために採用され、その値は、中央と下部の排気導管207と335間で互いに約0.04平方インチ以内である。
【0017】
図2に示されるように、内部のエネルギー源255は、ケーシング220内に囲まれ、導管207の内部に設けられる。エネルギー源255は、副産物145の粘性を減少し、または副産物145の反応、変換または分解を生じるために、エネルギーを周りの要素、特に、導管207の内壁上に形成された副産物に与え、それによって、副産物の残りはより除去可能な形状に変換される。エネルギー源255は、排気導管203、207及び335内に形成された副産物の粘性の減少、またはそれらの副産物の化学的再結合または変換を生じる抵抗性ヒータ、炎、プラズマ発生器、ホトン発生器、UVまたはIRランプ、またはあらゆる他のエネルギー源である。図2の内部のエネルギー源210の特定の実施の形態において、エネルギー源255は抵抗性ヒータである。コントローラ250は、エネルギー源255からのエネルギーの出力レベルを調節するために用いられる。
【0018】
本発明の実施の形態において、エネルギー源のケーシング220、がス供給源の出口245がケーシングの先端240に接近しているように、排気導管207の内部に設けられる。出口245と先端240の接近は、有利である。何故ならば、内部エネルギー装置210が動作しており、排気副産物がケーシング220の上昇した表面温度と直接接触するようになるか、またはさもなければ、内部のエネルギー源255によって与えられたエネルギーと接触すると、副産物は気化するか、さもなければ出口245を介して流体の流れのチャネル225を出るクリーニングガスまたは反応性ガスの近くで反応するからである。クリーニングガスの存在で、内部エネルギー装置によって与えられたエネルギーで反応または再結合する結果、副産物は、除去されやすい形状、例えば、ウエハ製造装置の排気装置140によって除去されるまで、ガス状のまま残る形成される。代わりに、内部エネルギー装置210の単独からのエネルギーは、ウエハ製造装置の排気装置140によって除去されるまで、気相または他の除去されやすい形態のままである副産物の形成を生じるのに十分である。
【0019】
本発明の1つの方法は、副産物145がより迅速に除去でき、しかも所望のガス状の副産物に変換するために、出て行く副産物をクリーニングガスと再結合するようにする。この副産物は、望ましい。何故ならば、副産物は、排気処理装置140によって除去されるまで、内部エネルギー装置210を囲んでいる中央の排気導管207及び下部の排気導管335ばかりでなく、上部の排気導管203の温度と圧力の条件内の蒸気の状態のままであるからである。1つの例として、2A原子は一緒に結合され、3X原子は各A原子に結合される場合、代表的な副産物A2X6が与えられる。蒸気の層の副産物A2X6は、例えば20℃以下で凝縮し、ポリマー化し、且つ(A2X6)nチェンを形成する。したがって、導管135内の温度が200℃以下に下がると、A2X6の副産物は、導管135の壁に沿ってA2X6チェンに凝縮し、ポリマー化する。しかし、クリーニングガスRの存在で、A2X6分子のA−A結合が壊れて、排気導管203、207及び335を囲む周囲の条件、またはそれ以下で気相のままである代わりのAX4を形成する。代表的な周囲の条件は、本発明の方法及び装置が使用中すなわち70Fである場合、ウエハ製造装置の室温であろう。いろいろな形式のシリコン堆積プロセスの結果として生成されるクロロシランのポリマー副産物、例えば(SixCly)nは、クロロシランの副産物が塩素の存在下で上述の代表的な副産物A2X6に同様に作用する。副産物A2X6を再結合するか、さらに反応する結果、上部、中央及び下部の排気導管203、207及び335内の凝縮及びポリマー化は、最小にされ、排気処理装置140によって除去されるまで、排気導管内に形成される副産物が気相のままである可能性が増加した。
【0020】
本発明の他の方法において、内部エネルギー装置によって与えられるエネルギーは、上述のメカニズム、特にウエハ製造装置の排気装置140によって除去されるまで、気相のままであるガス状の副産物の形成を生じる。本発明の更に他の方法において、処理の副産物が内部エネルギー装置210によって与えられるエネルギーの結果、再結合して第2の副産物を形成し、その後、クリーニングガスと反応して第3の副産物を形成する。この第3の副産物は、その後、ウエハ製造装置の排気装置140によって除去されるまで蒸気の状態のままである。本発明の更に他の方法において、処理の副産物はクリーニングガスと再結合して第2の副産物を形成する。この第2の副産物は、内部エネルギー装置210によって与えらえるエネルギーの結果として再結合して、ウエハ製造装置の排気装置140によって除去されるまで気相のままである第3の副産物を形成する。当業者は、クリーニングガスと再結合または反応する副産物の処理、または内部エネルギー装置210のエネルギーが数回の反復を続けることができ、形成された元の副産物の形式、内部エネルギー装置210によって与えられるエネルギーの形式及びレベル、および与えられたクリーニングガスの型及び量に依存して、第4、第5または第6のガス状の副産物、または減少された粘性の副産物を生じることが理解できるであろう。
【0021】
コーン形状の方向性挿入体260も排気導管135の内部に設けられ、また入り口265がチャンバに向かって開口し、頂点270が内部エネルギー装置210に向かって開口するように導管135内に配向される。コーンの挿入体260の状部エッジ25は、直径が約0.5と1.25インチの間であるか、または直径が0.88である。上部エッジ275は、上部の排気導管203内の全ての物質がコーン挿入体260を通って流れるように、上部の排気導管203の内壁にシールを形成する。挿入体260のコーン形状は、コーンの挿入体260の凹状の内面が溶けた排気副産物を集め、頂点270へ向けるので有利である。挿入体260と同様の、コーン形状の方向性挿入体は、長さが約0.25インチと1.25インチのほぼ間である。コーンの固有の頂点270はコーン形状の方向性挿入体を有するという利点がある。凹状の内面280は、頂点270と上部エッジのシール275と共に働き、全ての溶けた副産物が方向性挿入体260を通して流れ、頂点270に集まることを確実にする。頂点270は、直径がほぼ0.5インチの円形開口を有している。代わりに、頂点は、ほぼ同じ直径を有する楕円形状の開口を有することもできる。
【0022】
当業者は、コーン形状の方向性挿入体の利点を認めるであろう、しかし、他の形状も上部の排気導管203内の副産物を集め、指向するための有利な内面を備えることを理解するであろう。例えば、導管203内の長く伸びたシリンダーまたは導管203内の角度を有した半円形形状が同様に有利な結果を与えることができる。さらに、方向性挿入体260は、頂点270が内部エネルギー装置260上に直接位置されるように有利に置かれる。この有利な配置の結果として、頂点270を出る流体は、先端240にあるケーシング220に影響を与えるように向けられる。方向性挿入体260は、導管の材料に匹敵する耐腐食性の材料から形成されることができる。ケーシング220の製造に適した材料は、石英、インコネル、ハステロイ、およびヘインズ242のような他の鉄の低含有ステンレススチールである。挿入体260の製造に対して更に考慮すべきことは、本発明の装置内に用いられるエネルギー源255の形式によって選択される材料の両立性である。例えば、もし、エネルギー源255がUVランプであるなら、ケーシング220と挿入体260は共に、ランプからのUVエネルギーはケーシング220と挿入体260の双方を通して、挿入体260の上流に配置された上部の排気導管203の部分へ送られるように、石英またはUVエネルギーに透明な同様の材料から形成される。リアクタ200からの排気の量および温度などの他のファクタと同様に用いられる内部のエネルギー源255の形式に依存して、内部エネルギー装置210および挿入体260は、凝縮領域、すなわちCRが装置210の挿入体260とケーシング220の間、または挿入体260の近くにあるように、排気導管内に置かれるのが有利である。
【0023】
方向性挿入体260の使用は、上述の利点を有しているけれども、当業者は、本発明の内部エネルギー装置210の方法及び装置の有利な結果は方向性の挿入体260を使用しなくても得られることを理解するであろう。この場合、内部のエネルギー源225のみ、または出口245によって与えられるクリーニングガスとの組合せからのエネルギーが、チャンバの排気装置およびウエハ製造装置の排気装置140によって容易に除去されるガス状の、または粘性のない副産物へ副産物を再結合しまたは反応するのに十分である。
【0024】
図2は、内部エネルギー装置210が動作していないとき、及びクリーニングガスが導管225から流れていないとき、本発明の装置内に形成する副産物を示している。従来技術において説明したように、ゾーンAは、上部の排気導管203がリアクタ200からの加熱源とリアクタ200内で行なわれるプロセスからの高い温度の排気ガスの結合によって加熱される場合、排気マニホルド130を越えて約2−3cmのところにある。ゾーンB内では、上部の排気導管203と中央の排気導管207の一部は、リアクタ200からの排気ガスによって加熱される。図2の点線と矢印間に示されたゾーンBは、排気ガスの温度に依存して、ケーシング及び導管135の内部の温度は導管135を囲む周囲の温度とほぼ同じであるケーシング220に沿う点に対して、リアクタ200によって発生された熱は無視できるゾーンAの下流の境界から伸びている。従来の排気ラインにおけるように、凝縮領域CRは、副産物が排気導管内に形成するところを超えて存在する。内部エネルギー装置210が動作していなとき、副産物145は、挿入体260、ケーシング220及び追加の排気導管335のようなCRの下流より下の導管203と207内の要素上に形成する。
【0025】
図3は、本発明の装置、すなわちエネルギー源255’が動作しているときの本発明の方法及び装置を示す。本発明の実施の形態において、内部エネルギー装置255’は抵抗性のヒータであり、ケーシング220’は、ハステロイのような鉄の低含有量を有する腐食しないステンレススチールから作られる。本発明の特定の実施の形態において、内部エネルギー装置255”は、Watlow社によって製造され、商業的に利用可能な"fire-rod"型のインコネル抵抗ヒータである。本発明の装置によって用いられる抵抗性ヒータ用の代表的な電力定格は約1.0と2.5Wの間である。
【0026】
ゾーンAは、図2について記載したように存在する。同様に、ゾーンBは、ゾーンが抵抗性ヒータ255’によって与えられた追加のエネルギーの結果として導管335へどのように延びているかを示している点線と矢印間に存在する。更に、内部エネルギー装置210’は、エネルギーをケーシング220’を囲むゾーンB内の領域ばかりでなく、先端上へも加える。内部エネルギー装置210’によって与えられたエネルギーの結果として、方向性挿入体260と境界275の近傍の排気導管の温度は十分高く、それによってゾーンA/ゾーンBの境界、及び凝縮領域CR間のゾーンBの蒸気のみの部分は拡張され、それによってCRは入口265の近くに位置される。理想的には、内部エネルギー装置210’、挿入体260及び導管225の出口は有利に配置され、それによって、エネルギー源255’からのエネルギーと結合したリアクタ200の熱い排気ガスからの熱の結合は、入口265に、または入口265の近くに生じ、またはある例では、CRは完全に除去される(図5を参照)。
【0027】
同様に、内部エネルギー装置210’は、導管335の一部が導管335を囲む周囲の温度以上のままであるように、ゾーンB/ゾーンCの境界を移動して、ゾーンBを広げる。内部エネルギー装置210’と排気装置140間の距離も最小にされ、それによってゾーンBが導管335の長さを減少し、排気装置140へ伸びる可能性を増す。代わりに、装置210’のエネルギー出力が上昇され、十分なエネルギーが導管335へ与えられ、従ってゾーンBを導管335へ、または排気処理装置140へ広げる。
【0028】
用いられた内部エネルギー装置255,255’または255”の特定の形式に関係なく、内部エネルギー装置210は排気導管203と207内に十分なエネルギーを与えるように意図され、リアクタ200または同様なリアクタの動作中に形成された堆積及びクリーニング副産物を壊すか、反応する。本発明の装置の有利な配置及び動作によって、これらの副産物は、壊されるか、排気装置140によって除去されるまで気相のままである副産物の第2、第3及び他の結合に反応される。当業者は、いろいろな方法が、本発明のいろいろな実施の形態内で反応、再結合、または除去するために用いられることを理解するであろう。
【0029】
再び、図3を参照すると、副産物の除去の方法及び装置は、内部エネルギー装置210’によって供給されたエネルギーを導管225によって与えられたクリーニングガスと結合する。エネルギー源255’、すなわち抵抗性ヒータは、挿入体260上に堆積された副産物145の粘性を減少する、加熱ケーシング220’、挿入体260及び挿入体260上の導管203を加熱する。その結果、副産物145は、方向性挿入体260に向かって流れ、方向性挿入体260によって集められる。渦270、有利にはケーシングの先端240に配置されたボルテックス(vortex)270は流体または液体副産物、または副産物145の安定した流れ350を先端240にあるケーシング220’の表面へ向ける。内部エネルギー装置255’の結果として、ケーシング220’の温度は、副産物360はケーシング220’の先端240を横切って、横に広がるように、副産物の粘性を更に減少するのに十分である。広がった副産物360の一部は、気化し、出口245によって与えられたクリーニングガスと反応し、及び再結合して、排気処理装置140によって除去されるまで、気相のままである化合物を形成する。
【0030】
本発明の方法及び装置は、排気処理装置140によって設けられるまで、ガス上のままである排気可能な、ガス状の化合物へ望ましくない粘性のある副産物を壊し、再結合し、または反応させるためにエネルギーの使用を行なう。上述のように、ガス状の副産物を達成する方法は、内部エネルギー装置210ばかりでなく、出口245を介して導管225によって供給されたクリーニングガスを利用する。本発明の他の方法は、内部エネルギー装置210によって供給されるエネルギーのみを利用する、排気可能な、ガス状の副産物を形成して、副産物145の再結合と排気可能な気相の副産物を形成する。
【0031】
本発明の他の実施の形態において、副産物145は壊れ、再結合して、出口245によって供給されたクリーニングガスの存在のみの結果として、排気可能な、ガス上の副産物を形成する。本発明の更に他の方法は、副産物は壊れ、再結合して、出口245を介して供給されたクリーニングガスと反応した結果として異なる第2の副産物を形成する。その後、この第2の副産物は、内部エネルギー装置210によって与えら得たエネルギーの結果として第3の副産物を形成して、反応し、再結合する。この第3の副産物は、クリーニングガスと反応し、再結合して、排気処理装置140によって除去されるまで、ガス状のままである所望の、排気可能な、ガス上の副産物を形成する。幾らかの複合副産物が装置210からのエネルギーの結果として反応するか、再結合する上記のサイクルを数回繰返し、ガス状の、排気可能な副産物を形成する前に、クリーニングガスと反応し、または再結合する結果として再結合する。
【0032】
図4は、内部エネルギー装置210”の内部エネルギー源255”が放射エネルギー源、例えば水銀ランプ、石英ハロゲンランプ、カーボンアークランプ、または他のUVまたはIRエネルギー源である場合の本発明の他の装置を示す。ケーシング220”は石英、または放射源255”の放射エネルギーを透過する他の材料から作られる。方向性挿入体260’も挿入体260’上の導管203内の副産物とエネルギー装置210’間でエネルギーの移送を容易にするために放射源255”の放射エネルギーを透過する材料から作られる。内部エネルギー装置210”は、内部エネルギー装置255”、例えば放射またはUVエネルギーによって与えられるエネルギーが単独で、または出口245を介して供給されるクリーニングガスと一緒に、副産物145と反応し、副産物の再結合を排気可能な、ガス状の副産物にするのに十分である点で、上述の装置210及び210’と同様に機能する。又、装置210及び210”と同様に、出口245によって供給されたクリーニングガスは、単独で、排気可能な、ガス状の副産物の形成に十分であることもできる。出口245によって供給されたクリーニングガスは、また、上述のように、クリーニングガス及び内部エネルギー装置210によって与えられた放射エネルギーと更に反応し、再結合して、排気可能な、ガス状の副産物を形成する第2、第3の副産物の形成を生じるさせることもできる。
【0033】
上述したように、CRが除かれるように、内部エネルギー装置210’が排気マニホルド130に十分接近して結合された場合の本発明の実施の形態の断面図を示す図5を参照する。上部の排気導管203の長さは、内部エネルギー装置210’がは域マニホルド130に接近するように最小にされる。その結果、内部エネルギー装置210’からのエネルギーはガス状の副産物が排気マニホルドを出るようにガス状の副産物を形成する排気副産物と再結合または反応する。内部エネルギーケーシングの先端240とチャンバ200間の代表的間隔は、約0.88インチの上流の径と約0.5インチの下流の径を有する約0.62インチの長さである。導管225と同様に、導管225’は、バルクガス供給源が排気ラインの副産物と反応し、それを除去するために用いられるクリーニングがスをを供給する。1つのこのようなクリーニングガスは塩素(Cl2)である。当業者は、本発明の満足のいく結果が他のクリーニングガス、例えばHCl、ClF3、F2、NF3、およびO3を用いることによって達成することができることを理解するであろう。更に、当業者は、本発明の方法による多数のクリーニングガスをどく利して供給するために、導管225’の同様の複数の追加の導管およびバルクガス供給源230と同様な複数のバルクガス供給源が排気マニホルド130に接近して取りつけられることを理解するであろう。導管225と同様に、バルクガス供給源230から導管225’に供給されるガスは、流れ制御装置235によって制御される。このような流れ制御装置は、マスフローコントローラである。方向性挿入体260の上流で、排気マニホルド130に直接銅か225’の出口245’をおくことによって、クリーニングガス、例えば塩素(Cl2)は副産物が排気マニホルド130に入った後、殆ど直ちにクリーニング及び堆積の副産物と混合し、再結合し、または壊すようにする。
【0034】
内部エネルギー210’、中央及び下部の排気導管207と335はガスの流れを妨害し、チャンバ200の過剰なバック圧力を生じないように選択される。ガス流の妨害を最初西、バック圧力を防止する1つの方法は、中央の排気導管207と下部の排気導管335間にほぼ等しい断面積を得ることである。内部エネルギー装置210’のケーシング220’の代表的な大きさは、長さが約14.5インチであり、直径が約1.28インチである。中央の排気導管207は、約2.0インチの外径と約0.065インチの壁厚の代表的な大きさを有している。これらの大きさは、中央排気導管207内に、約1.46平方インチの流れの断面積を生じる。下部の排気導管335の代表的な大きさは、約1.5インチの外径と、約0.065インチの壁厚であり、約1.47平方インチの断面の流れ面積を生じる。したがって、導管207と335、およびケーシング220’の大きさを有利に選択することによって、中央の排気導管207と下部の排気導管335の間にほぼ一定の流れの断面積が得られ、ガスフローとチャンバのバック圧力への悪影響を最小にする。
【0035】
従って、本発明によって、上述の目的および利点に合致するリアクタの排気導管内の副産物の凝縮及びポリマー化の形成を最小にし、または阻止する方法及び装置が提供される。本発明の特定の実施の形態を示し、説明したけれども、他の変形及び改良は当業者に容易であろう。従って、本発明は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、全ての変更をカバーするために、示された特定の形状に限定されるものでなく、請求の範囲によってカバーされるべきであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の堆積装置及び排気導管の概略断面図である。
【図2】 装置が動作していない抵抗性のヒータである場合の本発明の代表的な概略断面図である。
【図3】 装置が動作しているときの、本発明の代表的な装置の概略断面図である。
【図4】 放射性エネルギー源である本発明の装置の実施の形態の概略断面図である。
【図5】 凝縮領域CRを除去した本発明の装置の他の実施の形態の概略断面図である。
Claims (5)
- 排気導管からウエハの処理の副産物を除去するための装置であって、前記装置は、
(a)基板処理チャンバ内の基板処理領域と、
(b)前記基板処理領域と連通している第1の流体導管と、
(c)前記第1の流体導管内に設けられたエネルギー装置と、
(d)前記第1の流体導管内の流体が前記エネルギー装置に向けられるように前記第1の流体導管の内部に設けられた方向性素子と、
(e)前記第1の流体導管と連通する第2の流体導管を備え、前記第2の流体導管は流体源に結合されていることを特徴とする装置。 - 前記第2の流体導管を介して前記流体源によって与えられた前記流体は、前記エネルギー装置の近傍で前記第1の流体導管へ入ることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記基板処理チャンバは、さらに排気マニホルドを有し、前記第2の流体導管を介して前記流体源によって与えられた流体は、前記処理チャンバの排気マニホルドの近傍に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。
- 前記第2の流体導管を介して前記流体源によって与えられた流体は、前記方向性素子の上流で前記第1の流体導管へ与えられることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記第2の流体導管を介して前記流体源によって与えられた流体は、前記方向性素子の下流で前記第1の流体導管へ与えられることを特徴とする請求項1に記載の装置。
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