JP4521119B2

JP4521119B2 - 内部加熱される排気装置

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Publication number: JP4521119B2
Application number: JP2000574746A
Authority: JP
Inventors: ポールビーコミタ; レカーランガナサン; デヴィッドケイカールソン; デールアールダボイオス; ハリジェイエルフォーストナー
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-10-07
Also published as: WO2000020655A1; JP2002526660A; US6368567B2; EP1129235A1; US20010008618A1

Description

【０００１】
（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Ｃｌ_２、ＨＣｌ、ＣｌＦ_３、Ｆ_２、ＮＦ_３、又はＯ_３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（Ｃｌ_２）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、ＣｌＦ_３、Ｆ_２、ＮＦ_３、又はＯ_３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Ａ_２Ｘ_６が与えられる。蒸気の層の副産物Ａ_２Ｘ_６は、例えば２０℃以下で凝縮し、ポリマー化し、且つ（Ａ_２Ｘ_６）_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、Ａ_２Ｘ_６の副産物は、導管１３５の壁に沿ってＡ_２Ｘ_６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、Ａ_２Ｘ_６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（Ｓｉ_ｘＣｌ_ｙ）_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（Ｃｌ_２）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、ＣｌＦ_３、Ｆ_２、ＮＦ_３、およびＯ_３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（Ｃｌ_２）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

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。