JP4592746B2 - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法並びに排気トラップ装置 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体装置の製造方法並びに排気トラップ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP4592746B2
JP4592746B2 JP2007505885A JP2007505885A JP4592746B2 JP 4592746 B2 JP4592746 B2 JP 4592746B2 JP 2007505885 A JP2007505885 A JP 2007505885A JP 2007505885 A JP2007505885 A JP 2007505885A JP 4592746 B2 JP4592746 B2 JP 4592746B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
trap
exhaust
substrate
substrate processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007505885A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2006093037A1 (ja
Inventor
智志 谷山
義和 高島
幹雄 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
Publication of JPWO2006093037A1 publication Critical patent/JPWO2006093037A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4592746B2 publication Critical patent/JP4592746B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/314—Inorganic layers
    • H01L21/318—Inorganic layers composed of nitrides
    • H01L21/3185—Inorganic layers composed of nitrides of siliconnitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Description

本発明はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アモルファスシリコン薄膜などの薄膜を基板の表面に成膜するための半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関し、より詳細には、基板処理済みガスから反応副生成物等を回収する排気トラップを設けた半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
図１１は、従来のこの種、半導体製造装置の解説図である。
図示されるように、この半導体製造装置１の基板処理室３は、石英製の反応管４によって有天筒状に区画されており、この反応管４の下部に接続されたガス供給管１３から基板処理室３に基板処理ガスを導入する。また、反応管４の下部にはガス排出管１４が接続されていて前記基板処理室３内での反応により生成された基板処理済みガス等が排気されるようになっており、ガス排出管１４には、排気管２３１を介して減圧排気装置としての真空ポンプ１１が接続されている。また、排気管２３１には、真空ポンプ１１より上流側に排気トラップ８が設けられていて、この排気トラップ８により、前記反応管４、すなわち、前記基板処理室３から排出される基板処理済みガスから残留成分が除去されるようになっている。前記排気管２３１には、前記排気トラップ８の着脱等のため、排気トラップ８を中心としてその上流側に上流側バルブ９が設けられ、下流側に下流側バルブ１０が設けられている。さらに、ガス排出管１４、排気管２３１には、反応管４より排気される基板処理済みガス中の残留成分、すなわち、反応副生成物等の付着を防止して全量、排気トラップ８に供給するために、配管用ヒータ１６が取り付けられている。この配管用ヒータ１６は、例えば、リボンヒータ等の面状ヒータからなり反応管４との接続部から排気トラップ８までが加熱範囲となるように排気管２３１及びガス排出管１４に巻き付けられる。
前記反応管４内に基板（ウエハ）２３を出し入れする装置は、複数の基板を搭載するボート１２と、このボート１２を反応管４内に出し入れするためのボートエレベータ（図示せず）を主要部として構成されており、ボートエレベータは、前記反応管４の鉛直方向下方に配置され、ボート１２は、ボートエレベータに移載される。前記ボート１２の下部には、反応管４の開口部を開閉するための蓋としてのフランジ（図示せず）が設けられており、フランジには、反応管４の開口周縁部に密着してシールするシール手段としてＯリング（図示せず）が備えられている。
前記半導体製造装置１により、基板２３に成膜する場合、前記ボートエレベータにボート１２が移載され、ボートエレベータの上昇により基板２３がボート１２ごと反応管４内に挿入される。この状態で、基板処理室３内の温度、圧力が調節され、その後、基板処理室３に基板処理ガスが供給される。基板処理ガスは、加熱により反応し、反応により生成された成膜成分は基板２３の表面に堆積する。
例えば、基板処理ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２とＮＨ３との混合ガスを基板処理室３に供給した場合には、基板処理室３内で下式（１）の反応が生じ、基板２３の表面には反応生成物であり成膜成分であるＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）が堆積する。
３ＳｉＨ２Ｃｌ２＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋６ＨＣｌ＋６Ｈ２…（１）
反応により発生したＨＣｌは、下式（２）の二次反応によって、ＮＨ３（アンモニウム）と結合してＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）となり、これが他の反応成分と共に反応生物等としてガス排出管１４から排気管２３１を通じて排気トラップ８へと供給される。排気トラップ８は、反応によって発生した一次成分、一次成分同士の副反応による反応副生成物及び反応に関して余剰な未反応成分（以下、反応副生成物等という）を基板処理済みガスから回収する。
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４Ｃｌ…（２）
排気トラップ８のメンテナンスを実施する際は、上流側バルブ９及び下流側バルブ１０を全閉として、排気管２３１から排気トラップ８を切り離し、洗浄等のメンテナンスを実施する。
図１２乃至図１５に前記排気トラップ８の構造を示す。
図１２に示すように、排気トラップ８のケーシング８ａは、前記排気管２３１の外径よりも径大な外管８ｂと、この外管８ｂ内に二重管的に挿入された内管８ｃと、これら外管８ｂ、内管８ｃの両端部に取り付けられた端板８ｄ，８ｅとで構成される。ケーシング８ａには、外管８ｂと内管８ｃを半径方向に貫通して内管８ｃ内に連通するガス導入管５５が溶接により固着され、端板８ｅにはこれを厚み方向に貫通して内管８ｃ内に連通するガス排出管５６が、溶接により固着されている。
また、排気トラップ８の外管８ｂには、外管８ｂと内管８ｃとの間を冷却室（ジャケット室）８ｆとして内管８ｃの内面に反応副生成物等を析出させるため、外管８ｂに冷却水導入管１９と冷却水排出管２０とが接続されている。
さらに、内管８ｃと同様に冷却面によって反応生成物等を除去するために、トラップ本体１７が内管８ｃ内に内蔵されている。このトラップ本体１７は、図１３に示すように、端板１７ｂに取り付けられており、端板１７ｂの取り付け、取り外しにより、内管８ｃから着脱する構造となっている。
次に、図１２、図１３及び図１４を参照して前記トラップ本体１７の構造を説明すると、トラップ本体１７は、スパイラルチューブ（冷却コイル）１７ａを主要部として構成される。このスパイラルチューブ１７ａの入口部１７ａ１と出口部１７ａ２とは、端板１７ｂを厚み方向に貫通していて、溶接により端板１７ｂに固着されている。
前記端板１７ｂは、カップリング（ＪＩＳ）によって前記排気トラップ８の一端部のテーパーフランジ１８ａに着脱可能なテーパーフランジとなっている。スパイラル形状は、直線な管と比較して表面積が大きく反応副生成物等との接触機会が多いので、冷却による析出により、より多くの反応副生成物等を回収できるという利点がある。
しかし、前記排気トラップ８の内管８ｃにトラップ本体１７を挿入し、スパイラルチューブ１７ａの入口部１７ａ１から出口部１７ａ２に冷却水循環装置の冷却水を通して、実際に、前記半導体製造装置１の反応副生成物等を回収すると、図１２に示すように、反応副生成物等が、排気トラップ８のガス導入管５５のガス導入口付近Ｘと、前記スパイラルチューブ１７ａの一方の端板８ｄ側Ｙとに集中的に堆積することがあり、排気トラップ８の上流側で詰りが生じてしまうことがある。
そこで、排気トラップ８内での基板処理済みガスの流れをシミュレーションし、その原因を分析することとした。結果を図１５に示す。なお、図１５において、矢印の方向はガスの流れ方向を示し、矢印の長さは速さを示している。矢印が長くなるほど基板処理済みガスの流速は速くなり、短くなると遅くなる。
＜シミュレーションの結果＞
（１）ガス導入管５５から排気トラップ８内に基板処理済みガスを導入した場合、基板処理済みガスの流れは、ケーシング８ａの内管８ｃとの接続部近傍でまず一方の端板８ｄ側へ方向を変え、この後、スパイラルチューブ１７ａの入口で反対側へ方向を変えた後、ガス排出管５６との接続部近傍で再び方向を変えて下流側の排気管（以下、下流側排気管という）２３１ｂに排出されていく。
（２）基板処理済みガスの速さは、ガス導入管５５と内管８ｃとの接続部近傍及びスパイラルチューブ１７ａの入口側で遅く、流れとしてはよどんでいる。
このシミュレーションの結果（１）及び（２）と、（ａ）反応副生成物等は、一度、析出するとその析出面により析出しやすいという性質があること、（ｂ）冷却面に対する接触時間（滞留時間）が増加すると、その分、反応副生成物等の析出量が増加し、逆に、接触時間が減少すると反応副生成物等の析出量も減少すること、を合わせて思料すると、従来の排気トラップ８においては、排気トラップ８のガス導入管５５と内管８ｃとの接続部近傍及びスパイラルチューブ１７ａの入口側の流速がかなり遅く接触時間（滞留時間）が長いために、基板処理済みガスに含まれている反応副生成物等の殆どがこの二箇所で析出してしまい、スパイラルチューブ１７ａの下流側では、反応副生成物等を回収する能力があっても反応副生成物等の捕集に対して実質的に関与することができなかったものと推定される。
なお、この種の排気トラップの関連技術としては、水冷管と捕集部材とでカートリッジを構成したものが知られている（特許文献１）。
特開平９−２０２９７２号公報
このように、従来の排気トラップは、反応副生成物等をよく捕集できるが、流れのよどみに起因して反応副生成物等による詰りが生じてしまうという問題がある。
そこで、詰りを生じ難くして排気トラップ全体で反応副生成物等が捕集されるようにするために、解決すべき技術的課題が生じるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
第１の手段は、基板処理室と、前記基板処理室に基板処理ガスを供給するガス供給管と、前記基板処理室から基板処理済みガスを排出する第１の排気管と、前記第１の排気管から導入される基板処理済みガスに含まれる成分を除去する排気トラップと、前記排気トラップから基板処理済みガス中の成分を除去したガスを排気する第２の排気管とを備え、前記排気トラップには、排気トラップへのガス導入方向と略垂直であり、排気トラップのガス導入口側に凹面を有する、冷却された邪魔板を設けた半導体製造装置を提供するものである。
ここで、「基板処理済みガス」とは、基板処理によって生じたガスをいい、基板処理室から第１の排気管を通じて排気トラップに排出されるガスをいう。
「基板処理済みガスに含まれる成分」とは、基板処理の際の反応によって生成された一次成分（一次生成物）と、二次反応によって生成された反応副生成物（二次成分）、及び、反応に直接寄与できなかった余剰の未反応成分をいう。
また、「略垂直」とは、垂直を含むその近傍の角度を意味している。
さらに、「基板処理済みガスを排出する第１の排気管と、前記第１の排気管から導入される基板処理済みガスに含まれる成分を除去する排気トラップと、前記排気トラップから基板処理済みガス中の成分を除去したガスを排気する第２の排気管」という表現には、排気管に排気トラップを介設した形態も含まれるものとする。
さらに、「排気トラップのガス導入口側に凹面を有する、冷却された邪魔板」とは、凹面の底がガス導入口に臨ませられ、凹面に反応副生成物等を回収することができる板状部材を意味している。従って、邪魔板には、一枚の板を湾曲によって形成したもの、厚手の板の表面に、加工により、凹面を形成したもの、湾曲した板を平らな板に固定して一体の板状部材としたものが含まれるものとする。
第１の排気管（上流側排気管）から排気トラップ内に導入される基板処理済みガスは高温でエネルギが高く、また、邪魔板との間には、流速を下げる部材が存在していない。このため、基板処理済みガス中の反応副生成物等は、排気トラップのガス導入口に付着することがない。排気トラップ内において、基板処理済みガスの流れ方向の前方には、流れ方向と略垂直な邪魔板が存在する。邪魔板は冷却されており、邪魔板の凹面はガス導入口側と反対側に窪んでいて基板処理済みガスに含まれている反応副生成物等を溜めるようになっている。このため、反応副生成物等は、この冷却された凹面との接触により冷却され析出して凹面に堆積する。また、凹面は窪んでいて凹面とガス導入口までの距離が増しているので、凹面の反射による反応副生成物等のガス導入口の付着量は大幅に減少する。また、凹面は受け皿となり、ジェル状、タール状の反応副生成物がこの凹面に貯留するので、排気トラップより下流側の機器へのジェル状、タール状の反応副生成物の流出を抑制することができる。
第２の手段は、基板処理室と、前記基板処理室に基板処理ガスを供給するガス供給管と、前記基板処理室から基板処理済みガスを排気する第１の排気管と、前記第１の排気管と接続されたガス導入口から基板処理済みガスが導入され、該基板処理済みガスに含まれる成分を除去する排気トラップと、前記排気トラップから基板処理済みガス中の成分を除去したガスを排気する第２の排気管とを備え、前記排気トラップには、排気トラップへのガス導入方向に略垂直な邪魔板と、前記導入口と前記邪魔板との間に設けられる冷却管であって、前記ガス導入口と前記邪魔板との間の空間において前記邪魔板寄りに設けられている冷却管を有する半導体製造装置を提供するものである。
邪魔板と冷却管とを一体に形成する場合は、邪魔板を厚くしなければならず、また、邪魔板内に冷却水通路を形成しなければならないので、製作コストが高くなるが、このように、邪魔板と冷却管とを別々に形成した方が製作しやすく、コストを低減できる。また、冷却管がガス導入口と邪魔板との間の空間に配置されるので、邪魔板に対して効率的に反応副生成物等を付着させることができるし、例えば、邪魔板や冷却管により形成されるカートリッジとした場合でも取り外して洗浄できるので、メンテナンス性が向上する。また、冷却管は、周囲の空間を冷却して冷却雰囲気を形成し、高温な基板処理済みガスがこの冷却雰囲気を横断しながら冷却されて邪魔板に到達するので、基板処理済みガスに含まれている反応副生成物等の殆どがこの邪魔板に析出する。
さらに、第３の手段は、第１の手段において、排気トラップに導入された基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板を設けたものである。このようにすると、排気トラップに導入された基板処理済みガスを全て邪魔板に流すことできるので、冷却された邪魔板を有効に利用にして基板処理済みガスに含まれる成分を捕捉することができる。
第４の手段は、第１の手段において、前記邪魔板にガス流通口が設けられたものである。
このように邪魔板にガス流通口を設けると、基板処理済みガスが流れやすくなり、反応副生成物等が邪魔板に付着しやすくなる。また、邪魔板で基板処理済みガスの流速が減衰し、また、基板処理済みガスがガス流通口に集中して流れるので、ガス流通口の所で反応副生成物等が最も付着しやすくなる。また、反応副生成物は、既に付着している反応副生成物に、より付着しやすいという性質があるので、ガス流通口の周縁部に対して効果的に付着する結果となる。また、ガス流通口が反応副生成物等によって塞がれた場合でも反応副生成物等は邪魔板及びガス流通口を閉鎖している反応副生成物に捕集される。清浄化されたガスは、ガス流通口以外の別の空間を排気路として第２の排気管に排気される。
第５の手段は、第２の手段において、前記排気トラップに導入された基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板を設けたものである。
このようにすると、排気トラップに導入した基板処理済みガスが、冷却された邪魔板に確実に接触するので、凹部による反応生成物等の捕集効率が向上する。
第６の手段は、第２の手段において、前記邪魔板にガス流通口が設けられたものである。
このように邪魔板にガス流通口を設けると、基板処理済みガスが流れやすくなり、反応副生成物等が邪魔板に付着しやすくなる。また、邪魔板で基板処理済みガスの流速が減衰し、また、基板処理済みガスがガス流通口に集中して流れるので、ガス流通口の所で反応副生成物等が最も付着しやすくなる。また、反応副生成物は、既に付着している反応副生成物に、より付着しやすいという性質があるので、ガス流通口の周縁部に対して効果的に付着する結果となる。また、ガス流通口が反応副生成物等によって塞がれた場合でも反応副生成物等は邪魔板及びガス流通口を閉鎖している反応副生成物に捕集される。清浄化されたガスは、ガス流通口以外の別の空間を排気路として第２の排気管に排気される。
第７の手段は、第１の手段において、前記凹面は、湾曲して形成されているものである。
凹面を湾曲させると、基板処理済みガスが凹面に沿って流れやすくなるので、反応生成物等の捕集効率が向上する。また、凹面上の各点からガス導入口までの距離がほぼ同じになるので、基板処理済みガスのガス導入口への反射量も全体として大幅に減少する。
第８の手段は、第２の手段において、ガス流通口が前記邪魔板の凹面に設けられたものである。邪魔板にガス流通口を設けると、ガス流通口を基板処理済みガスが通過するので、トラップ本体内にガス流通口に向かう基板処理済みガスの流れが生成される。このため、第４の手段と同様、ガス流通口の周縁部、邪魔板によって基板処理済みガス中の反応生成物等が捕捉される。
第９の手段は、第３の手段において、前記凹面に複数の整流板を設けたものである。凹面に複数の整流板を設けると、複数の整流板により、基板処理済みガスが邪魔板に案内されるので、反応生成物等の捕集効率が向上する。
第１０の手段は、第１の手段において、前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板を主要部とするトラップ本体とで形成され、前記トラップ本体が前記ケーシング本体に対して着脱自在に構成されているものである。
このように構成すると、トラップ本体の着脱が容易になり、トラップ本体のメンテナンス性が向上する。
第１１の手段は、第２の手段において、前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板と前記冷却管とを主要部とするトラップ本体とで形成され、前記トラップ本体が前記ケーシング本体に対して着脱自在に構成されているものである。このように構成すると、トラップ本体の着脱が容易になり、トラップ本体のメンテナンス性が向上する。
第１２の手段は、第１０の手段において、前記ケーシング本体は、前記邪魔板より温度が高くなるように設けられているものである。邪魔板は冷却されており、ケーシング本体が冷却されておらず、基板処理済みガスからの伝熱によって暖められているので、ケーシング本体は邪魔板より温度が高くなり、反応生成物は、ケーシング本体やガス導入口に付着せず、冷却された邪魔板に捕集される。
第１３の手段は、第１の手段又は第２の手段において、前記邪魔板の長手方向の一端面に、前記基板処理済みガスが前記第２の排気管へ流れるのを遮るように区画壁を形成したものである。このようにすると、前記基板処理済みガスが前記第２の排気管へ流れるのを区画壁が遮るので、未処理の基板処理済みガスが第２の排気管から直接排気されてしまうことがない。
第１４の手段は、第２の手段において、前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板と前記冷却管とを主要部とするトラップ本体と、前記冷却管を支持することにより前記トラップ本体を支持する端板とで形成されており、前記トラップ本体には、さらに、前記邪魔板の長手方向の一端面に、前記端板との間に、流路を形成するように区画壁が形成されているものである。このようにすると邪魔板の背面に基板処理済みガスを流すことができ、邪魔板の背面を基板処理済みガスに含まれている反応生成物等の捕捉面とすることができる。
第１５の手段は、第３の手段において、前記整流板は少なくとも一部がリング状に形成されており、冷却領域が前記整流板のリング状の部分の内側に形成されているものである。基板処理済みガスは整流板の内側の冷却領域を横断することで予冷却され、さらに、冷却された邪魔板により冷却されるので、反応生成物等に対する邪魔板の捕集性能が実質的に向上する。
第１６の手段は、第２の手段において、前記排気トラップに導入された前記基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板が設けられ、該整流板は、少なくとも一部がリング状に形成されており、前記整流板のリング状の部分の内側に前記冷却管が設けられたものである。このようにすると、基板処理済みガスが冷却雰囲気に向かい、この冷却領域を横断した後に邪魔板に接触するので、基板処理済みガス中の反応生成物等は、邪魔板の凹面に析出する。
第１７の手段は、第１の手段に記載の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、基板処理室に基板処理ガスを供給しながら基板処理室から基板処理済みガスを排気して基板処理室内に収容されている基板を処理し、前記基板処理済みガスは、排気トラップに導入させて排気トラップを通過して基板処理済みガスに含まれる成分を除去するに際し、前記基板処理済みガスを、前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップの導入口側に凹面を有する、冷却された邪魔板に接触させて基板処理済みガス中の成分を除去するようにしたものである。
このようにすると、第１の手段と同様に、基板処理済みガス中の反応副生成物等が凹面に析出する。凹面の容積分、反応副生成物等の捕集容量が増加するので、メンテナンス周期が長くなり半導体製造装置の生産性が向上する。
第１８の手段は、基板処理室に基板処理ガスを供給しながら前記基板処理室から基板処理済みガスを排気して基板処理室内に収容されている基板を処理し、前記基板処理済みガスは、前記排気トラップに導入させて前記排気トラップを通過して基板処理済みガスに含まれる成分を除去するに際し、前記基板処理済みガスを、前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、排気トラップのガス導入口側に凹面を有する、冷却された邪魔板に接触させて基板処理済みガス中の成分を除去するようにしたものである。このようにすると、第１の手段と同様に、基板処理済みガス中の反応副生成物等が凹面に析出する。凹面の容積分、反応副生成物等の捕集容量が増加しているので、メンテナンス周期が長くなる。
以上、要するに、本発明によれば次の如き優れた効果を発揮する。
排気トラップ内でのよどみの発生を防止でき、冷却された邪魔板の少なくとも凹面全面で反応副生成物が回収することができる。また、排気トラップの局部的な詰りを防止することができる。このため、排気トラップのメンテナンス周期が長くなり、半導体製造装置の稼動効率及び半導体装置の生産性の向上に寄与できる。また、排気トラップ内での基板処理済みガスの流れが良好になり、邪魔板全体で反応副生成物を析出させるので反応副生成物の捕集効率が大幅に向上する。さらに、凹面に反応副生成物等が貯留するので、下流への流出を防止することができる。
以下、添付図面を参照して本発明の最適な実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では、基板処理ガスとして、ＳｉＨ２Ｃｌ２とＮＨ３を用い、シリコン基板（以下、ウエハという）の表面にＣＶＤ処理によりＳｉ３Ｎ４膜を成膜するが、本発明は、前記処理により生じる処理済みガスを冷却面に接触させ、反応副生成物等を析出させることによって反応副生成物等を除去する各種の処理装置、方法に適用されるものとする。また、従来技術と同じ構成については同一符号を用い詳細な説明は省略する。
なお、本実施形態において、数量、材質、材料、形状についてはこれによって本発明が特定されない限り単なる例示に過ぎない。
〔実施形態１〕
まず、図１を参照して本発明に係る半導体製造装置の一例として減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。
図１は減圧ＣＶＤ処理炉（以下、処理炉という）の縦断面図である。処理炉２００の外管（以下、アウターチューブ）２０５は、例えば、石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料で構成されており、上端が閉塞され、下端に開口する開口部を有する円筒状に形成されている。また、内管（以下、インナーチューブ２０４という）は、上端及び下端の両端に開口部を有する円筒状に形成され、アウターチューブ２０５内に同心円状に配置される。アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４とは互いに筒状空間２５０を区画する。インナーチューブ２０４の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間２５０を通過して排気管２３１から排気される。
アウターチューブ２０５及びインナーチューブ２０４の下端には、例えば、ステンレス等よりなるマニホールド２０９が係合され、このマニホールド２０９にアウターチューブ２０５及びインナーチューブ２０４が保持される。このマニホールド２０９は、保持手段（以下、ヒータベースという）２５１に固定される。アウターチューブ２０５の下端部及びマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には、気密部材（シール部材）としてＯリング２２０が配置され、両者の間が気密にシールされる。
マニホールド２０９の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下、シールキャップという）２１９がＯリング２２０を介して気密シール可能に着脱自在に取り付けられる。シールキャップ２１９には、ガス供給管２３２が貫通するよう設けられる。これらのガス供給管２３２により、処理用の基板処理ガスがアウターチューブ２０５内に供給される。これらのガス供給管２３２はガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ２４１という））に連結される。ＭＦＣ２４１はガス流量制御部に接続されており、供給するガスの流量を所定量に制御し得る。
前記マニホールド２０９の上部には、圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ２バラスト制御器（以下、ＡＰＣを用いるものとする））２４２及び、減圧排気装置（以下、真空ポンプという）２４６に連結された排気管２３１が接続されており、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４との間の筒状空間２５０を流れるガスを排出し、アウターチューブ２０５内の圧力をＡＰＣ２４２により制御することによって所定の圧力の減圧雰囲気にするため、圧力検出手段（以下、圧力センサという）２４５によって筒状空間２５０の圧力を検出し、圧力制御部により制御する。
シールキャップ２１９には、回転手段（以下、回転軸という）２５４が連結されており、回転軸２５４により、基板保持手段（以下、ボートという）２１７及びボート２１７上に保持された基板（以下、ウエハという）Ｗを回転させる。又、シールキャップ２１９は昇降手段（以下、ボートエレベータという）１１５に連結されていて、ボート２１７を昇降させる。回転軸２５４、及びボートエレベータ１１５が所定のスピードに制御されるようにするため、駆動制御部が設けられる。
アウターチューブ２０５の外周には、加熱手段（以下、ヒータ）２０７が同心円状に形成される。ヒータ２０７は、アウターチューブ２０５内の温度を所定の処理温度とするため温度検出手段（以下熱電対）２６３により温度を検出し、温度制御部（図示せず）により制御される。
図１に示すように、前記処理炉２００による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベータ１１５によりボート２１７を下降させる。ボート２１７に複数枚のウエハＷを保持する。次いで、ヒータ２０７の加熱によりアウターチューブ２０５内の温度を所定の処理温度に昇温する。ガス供給管２３２に接続されたＭＦＣ２４１により予めアウターチューブ２０５内に不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ１１５により、ボート２１７を上昇させてアウターチューブ２０５内にボート２１７を挿入し、アウターチューブ２０５の内部温度を所定の処理温度に維持する。アウターチューブ２０５内を所定の真空度まで排気した後は、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されているウエハＷを回転させる。同時にガス供給管２３２から基板処理ガスを供給する。供給された基板処理ガスは、アウターチューブ２０５内を上昇し、ウエハＷに対して均等に供給される。
減圧ＣＶＤ処理中のアウターチューブ２０５内は、排気管２３１を介して排気され、所定の真空になるようＡＰＣ２４２により圧力が制御され、所定時間、減圧ＣＶＤ処理を行う。なお、前記排気管２３１は、上流側排気管２３１ａと下流側排気管２３１ｂとに分割され、後述する、排気トラップ４９を介して接続されている。
このようにして減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウエハＷの減圧ＣＶＤ処理に移るべく、アウターチューブ２０５内の基板処理済みガスが不活性ガスに置換されると共に、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ１１５によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及び処理済のウエハＷをアウターチューブ２０５から取り出す。アウターチューブ２０５から取り出されたボート２１７上の処理済のウエハＷは、未処理のウエハＷと交換され、再度、前述と同様にしてアウターチューブ２０５内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が実施される。
なお、本実施例の処理炉２００で、直径２００ｍｍのウエハの表面に成膜をする場合の成膜条件を例示すると、
（１）Ｓｉ３Ｎ４膜の成膜においては、
ウエハ温度（６００〜８００ ℃）、
ガス種、供給量は、
ＳｉＨ２Ｃｌ２（流量：０．０５〜０．２ ｌ／ｍｉｎ）、
ＮＨ３（流量：０．５〜２ ｌ／ｍｉｎ）、
処理圧力は（３０〜５００ Ｐａ）であり、
付着物はＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）である。
（２）また、Ｓｉ（Ｏ２ＣＨ）４膜（正珪酸四エチル；ＴＥＯＳ）の成膜においては、
ウエハ温度（６００〜７５０ ℃）、
ガス種、供給量は
Ｏ２（流量：０．００１〜０．０１ ｌ／ｍｉｎ）、
ＴＥＯＳ（流量：０．１〜０．５ ｌ／ｍｉｎ）、
処理圧力は（５０〜２００ Ｐａ）である。
次に、図２乃至図６を参照して本発明の半導体製造装置に係る排気トラップ４９を説明する。なお、この排気トラップ４９は、図１１を用いて説明したように、上流側排気管２３１ａ（第１の排気管）と、下流側排気管２３１ｂ（第２の排気管）との間に介設される。
図２は排気トラップ４９の斜視図であり、符号５０はケーシングを示している。図２に示すように、排気トラップ４９のケーシング本体５２は筒状に形成され、このケーシング本体５２の軸方向の一端部には、複数の爪クランプ６２により端板５３が取り付けられている。また、ケーシング本体５２の他端部には、端板５４を介して基板処理済みガス等の浄化後のガスを排出するためにガス排出管５６が取り付けられ、ケーシング本体５２の外周部略中央部には、基板処理済みガス等を導入するためにガス導入管５５が取り付けられている。ガス導入管５５の上流側の端部には、前記上流側排気管（第１の排気管）２３１ａに接続するためにテーパーフランジ１５が固着され、ガス排出管５６の下流側の端部には前記下流側排気管（第２の排気管）２３１ｂに接続するため、テーパーフランジ１５が固着されている。そして、一方の端板５３には取り扱いを容易にすべく取手６３が設けられている。
図３は前記排気トラップ４９の軸方向に沿った断面斜視図であり、ケーシング本体５２にトラップ本体５７を収容した様子を示す。この図３に示すように、トラップ本体５７は、ケーシング本体５２内の一端部側から他端部側に及んでおり、ガス導入管５５のガス導入口５５ａから導入する基板処理済みガスを横切って反応副生成物等を捕集するようになっている。また、このケーシング本体５２からは、従来技術の欄で説明した冷却室が取り除かれている。
図４は排気トラップ４９の軸方向に沿った断面図であり、図５はトラップ本体５７の外観を示す斜視図である。なお、図４に示すトラップ本体５７の断面は、図３に示したトラップ本体５７の断面に対して円周方向で９０°ずれている。
図４、図５に示すように、トラップ本体５７は、前記一方の端板５３に支持された冷却管５８と、この冷却管５８に支持された邪魔板５９と、複数の整流板６０とで主要部が構成されており、冷却管５８は溶接により一方の端板５３に支持され、邪魔板５９はこの冷却管５８にブラケット６１によって支持されている。
図６はトラップ本体５７の軸方向の断面図である。
図５、図６に示すように、前記冷却管５８は、前記一方の端板５３に並設する二本の配管部材５８ａ，５８ａと、これら配管部材５８ａ，５８ａの内側に且つ所定高さ低位に配置された偶数本の配管部材５８ｂ，５８ｂ，…と、これら配管部材５８ｂ，５８ｂ，…の先端部同士、後端部同士を、邪魔板５９の幅方向において交互に連結し、複数回折り返された一連の冷却管５８を形成する複数の継手管５８ｃ，５８ｃ，…とから構成されている。
なお、継手管５８ｃ，５８ｃ，…には、図３、図５及び図６に示すように二本一組の継手管５８ｃ，５８ｄを用いるがＬ字管を用いるようにしてもよい。
冷却管５８の外側二本の配管部材５８ａ，５８ａのうち一方は、冷却水導入管として、また、他方は冷却水排出管としてそれぞれチラーユニット等の冷却媒体循環装置に接続される。
邪魔板５９は、図３及び図６に示すように、前記ガス導入口５５ａに対峙する凹面５９ａを形成すべく冷却管５８の軸心線を中心とした円弧状に形成されており、その両側には、図６に示すように幅方向に延びたフランジ６５，６５が連接される。
さらに、図５及び図６に示すように、邪魔板５９及びフランジ６５，６５は、配管部材５８ａ，５８ｂに取り付けられた状態でその一端部から他端部に及んでおり、また、邪魔板５９のフランジ６５，６５は、図６に示すように、外側二本の配管部材５８ａ，５８ａと直接接触し、内側の配管部材５８ｂ，５８ｂは、邪魔板５９の凹面５９ａと近接している。そして、この邪魔板５９は、前記ケーシング本体５２に対して、配管部材５８ａを中心にガス導入管５５側と反対側に且つ凹面５９ａがガス導入管５５から半径方向に導入する基板処理済みガスの流れ方向に対して略垂直となるように、前記外側二本の配管部材５８ａ，５８ａに固定されている。
また、前記整流板６０，…は、円周方向の一部を半径方向に沿って切欠いたＣリング状に形成されており、切欠部の両側が邪魔板５９の凹面５９ａに円周方向に沿って係合した状態で溶接によって固定されている。これらの整流板６０，…は、図３、図４及び図５に示すように邪魔板５９の長手方向に所定間隔を隔てて且つ、整流板６０，６０間を通過する基板処理済みガスを所定速度減速できるように配置されている。
さらに、図４に示すように、前記邪魔板５９の長手方向の両端面には、この両端面を底辺とする半円形の区画壁６７，６８が一体に形成されていて一方の区画壁６７と一方の端板５３との間に、流路７２を形成するようになっている。また、ガス排出口５５ｃからガス排出管５６側へのガスの吹き抜けを防止するため、他方の区画壁６８にはガス排出管５６の上半分を覆うように区画壁６９が連接されている。
さらに、ガス排出管５６のケーシング本体５２内貫通部の下半分の切除によりガス排出管５６に連通する流路７０が確保されている。
次に、前記排気トラップ４９の作用について説明する。
減圧ＣＶＤ処理により発生した基板処理済みガスには、反応に関与しなかった未反応成分と、反応によって生成された一次生成物と、一次生成物同士の二次反応（副反応）による反応副生成物等が含まれる。
例えば窒化ケイ素の成膜の場合、反応ガスとしてジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）及びアンモニア（ＮＨ３）の混合ガスを用いた場合には、加熱により下記の反応が起り、窒化ケイ素がウエハＷ表面に堆積する。
３ＳｉＨ２Ｃｌ２＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋６ＨＣｌ＋６Ｈ２
また、窒化ケイ素の生成と同時に塩化水素が生成され、塩化水素は下記の副反応によりアンモニアと結合して反応副生成物としての塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を生成する。
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４Ｃｌ
前記アウターチューブ２０５内は前記真空ポンプ１１により前記下流側排気管２３１ｂを通じて排気されており、塩化アンモニウム等の反応副生成物等を含む基板処理済みガスが上流側排気管２３１ａへと排出される。前記したように排気トラップ８よりも上流側は、配管用ヒータ１６により加熱され（図１１参照）、所定の温度に保温されているため、冷却により塩化アンモニウムが付着してしまうことはない。これらの反応副生成物等を含む高温の基板処理済みガスは、上流側排気管２３１ａを通過して排気トラップ４９のガス導入管５５からケーシング本体５２内に導入される。
図４において、前記ガス導入管５５のガス導入口５５ａからケーシング本体５２内に導入された基板処理済みガスは、相隣接する整流板６０，６０間の流路７１に沿って邪魔板５９側に進入する。この場合、基板処理済みガスは、高温で速度エネルギが高く、整流板６０、冷却管５８、及び邪魔板５９に向かって進入する。前記したように、ガス導入管５５及びケーシング本体５２は、従来のように冷却構造とはなっておらず基板処理済みガスの流速も高いので、ガス導入管５５及びガス導入口５５ａに反応副生成物等による閉塞は発生しない。ケーシング本体５２内において、基板処理済みガスは、隣接する整流板６０，６０の整流によって速度を落としながら邪魔板５９及び冷却管５８周辺の冷却領域（冷却雰囲気）に進入する。冷却領域は、邪魔板５９及び冷却管５８の冷却によって形成される。この場合、整流板６０，６０間の間隔や冷却領域の温度は、基板処理済みガスが邪魔板５９の凹面５９ａや冷却管５８に接触した際に反応副生成物等を析出させる程度に決定されている。また、冷却領域がリング状の整流板６０の内側に形成されると、整流板６０の先端部は、常に、高温の基板処理済みガスに接触することになるので、整流板６０，６０間の流路７１の入口での閉塞は防止される。従って、各整流板６０の先端部には、反応副生成物等が析出することはなく、反応副生成物等は、邪魔板５９の凹面５９ａ寄りで析出することになる。基板処理済みガスは、整流板６０，６０間を通過した後、邪魔板５９の凹面５９ａと衝突し、一部は、ガス導入口５５ａ側に反射するが、凹面５９ａはガス導入口５５ａに臨んでいて、凹面５９ａの深さ分、ガス導入口５５ａまでの距離が長くなっており、また、整流板６０の整流によって基板処理済みガスの速度が落ちているので、基板処理済みガスのガス導入口５５ａへの反射量は大幅に減少する。このため、ガス導入口５５ａに反応副生成物が付着することは殆どない。
基板処理済みガスが邪魔板５９の凹面５９ａに沿って邪魔板５９の幅方向及び長手方向に拡散すると、反応副生成物等が冷却管５８の表面や凹面５９ａ全面に析出する。この場合、凹面５９ａの深さ、幅、長さ（すなわち、容量）は、予め、所定メンテナンス周期までの基板処理済みガスの処理量に基づいて決定されているので、従来よりもメンテナンス周期を長くすることができる。つまり、反応副生成物等の回収量が増加する。反応副生成物等が邪魔板５９側から成長し、各整流板６０，６０の流路７１に経時的な閉塞が発生した場合、基板処理済みガスは、図４に示す一方側の区画壁６７とケーシング本体５２との間の流路７２に沿ってケーシング本体５２内を横断し、さらに、邪魔板５９の背面とケーシング本体５２の内面との間の流路７０に沿ってガス排出管５６から排出される。そしてこのような過程において、一方の区画壁６７、邪魔板５９の裏面が冷却面となって反応副生成物等が析出する。このため、排気トラップ４９としての反応副生成物等に対する捕集機能は保持される。また、ケーシング本体５２は冷却されておらず、基板処理済みガスからの伝熱によって暖められているので、ケーシング本体５２の内面に反応副生成物等が析出してしまうこともない。従って、前記流路７１が反応副生成物等の成長によって閉塞された場合でも反応副生成物等を捕集する排気トラップ４９としての信頼性が保持されることになる。
このように、本実施形態に係る排気トラップ４９は、反応副生成物等の詰りにも対応し、しかも、反応副生成物等の回収量は格段に向上しているので、従来よりもメンテナンス周期は長くなる。また、メンテナンスの手間及びコストが軽減されると共、基板処理済みガス中の塩化アンモニウムが排気トラップ４９により略完全に除去されるので、排気トラップ４９よりも下流側のメンテナンス頻度が著しく低減される。
所定のメンテナンス周期に到達した際は、排気トラップ４９のメンテナンスを実施する。この場合は、まず、上流側バルブ９と下流側バルブ１０とを全閉としてアウターチューブ２０５内と真空ポンプ２４６の吸い込み側を排気系から切り離し（図１参照）、前記爪クランプ６２を取り外して排気トラップ４９を上流側排気管２３１ａと下流側排気管２３１ｂとから切り離す。そして、排気トラップ４９からトラップ本体５７を抜き出し、清掃、洗浄、整備などのメンテナンスを実施する。この場合、トラップ本体５７は、ケーシング本体５２に対して着脱自在なカートリッジであり、形状も直管を用いた冷却管５８や湾曲した邪魔板５９を主要部として構成されているので、洗浄等の清掃が容易である。また、前記したように、反応副生成物等は、着脱が容易なトラップ本体５７で捕集する構成となっており、従来のように、ケーシング本体５２の内面で捕集するという構成ではないので、洗浄や清掃に対してもメンテナンス性が大幅に向上する。また、従来のような二重管構造を廃止したので、製作性に優れ、メンテナンス性に優れる。
なお、半導体製造装置の生産性を維持するため、装置、ガス種等の変更があった場合や冷却管等の排気トラップ４９それ自体のメンテナンスが必要な場合においては、別の排気トラップ４９に交換、変更することは当然になされるものである。
〔実施形態２〕
図７乃至図９に本発明に係る排気トラップの他の実施の形態を示す。なお、前述の実施形態１で説明した構成と同じ構成については同一符号を付し、詳細な説明は省略するものする。
本実施形態の特長は、実施形態１で説明した邪魔板５９に、基板処理済みガスを流通させるためのガス流通口としてスリットを形成した点にある。
図７は排気トラップ４９の軸方向に沿った断面図、図８はトラップ本体５７をガス導入管５５側と反対側から見た斜視図、図９はトラップ本体５７をガス導入管５５側より見た斜視図である。なお、理解を容易にするため、図７では前記整流板６０，６０，…を省略している。
図７乃至図９に示すように、ガス流通口であるスリット７５は、邪魔板５９の長手方向に沿って一端部から他端部に及んで直線状に形成されており、邪魔板５９の幅方向（円周方向）に間隔を隔てて複数形成されている。
各スリット７５の幅は、試験により確認したところ、３〜７ｍｍの範囲が最適である。幅が７ｍｍを超えると、ケーシング本体５２の内面に反応副生成物等が付着してしまう流れとなり、幅が３ｍｍ未満となると、スリット７５の目詰りが早い段階でおきて邪魔板５９への反応副生成物の付着量が少なくなる。基板処理済みガス中の反応副生成物は、邪魔板５９に付着した反応副生成物のところに、促進されて付着される性質があるので、目詰りするまでの反応副生成物が少ないと邪魔板５９での捕集効率が低下する。
このように邪魔板５９にスリット７５を形成すると、ガス導入口５５ａからケーシング本体５２内に流入した基板処理済みガスが邪魔板５９に向かって流れ、邪魔板５９に反応副生成物等が付着しやすくなる。また、スリット７５を通過する基板処理済みガスの反応副生成物等は、スリット７５に接触すると析出するので、スリット７５は、析出した反応副生成物等によって次第に閉塞されてしまうが、前記したように、スリット７５に閉塞が発生した場合でも、基板処理済みガスは、別の流路７０，７２から一方の区画壁６７、邪魔板５９に沿って下流に流れ、基板処理済みガスに含まれる反応副生成物等は一方の区画壁６７、邪魔板５９に反応副生成物等を析出させるため、排気トラップ４９としての機能が保持される。また、反応副生成物の捕集効率を向上させるのに適している。
図１０は、ケーシング本体５２にトラップ本体５７を設置した場合のシミュレーションである。この図１０に示すように、ガス導入管５５から邪魔板５９へ向かう基板処理済みガスの流れは高速でよどみはなく、また、整流板６０によって、基板処理済みガスの速度を減衰されることがわかる。
従って、前記したように、上流側のよどみによるガス導入管５５の出口側に閉塞等の局部的な詰りが防止され、トラップ本体５７全体での回収が可能となる。また、実施形態２の場合は、邪魔板５９の凹面５９ａに衝突した基板処理済みガスは、ガス流通口であるスリット７５に入るので、流れが遅い状態となるが、その後、速度を回復し、ガス排出管５６から排出される。
前記の各実施の形態によれば次の如き優れた効果が発揮される。
（１）基板処理済みガスの流通を妨げるような局部的な閉塞を防止することが可能となり、従来よりも排気トラップのメンテナンス周期を長くすることができる。
（２）メンテナンス周期が長くなるので、半導体装置の生産性を向上することができる。
（３）さらに、冷却管は、ガス導入口から離れた邪魔板寄りに設置されていてガス導入口付近によどみを生じさせることがなく、また、ガス導入管及びケーシング本体は、従来のように冷却されることがないので、ガス導入口に反応副生成物等の析出による詰りが発生することがない。
なお、本発明の半導体製造装置は、上述の実施形態における半導体製造装置に限定されるものではなく、枚葉式の半導体製造装置にも適用が可能である。また、本発明の半導体製造装置は、基板処理済みガス中の反応副生成物が塩化アンモニウム以外の、低温で結晶化又は液状化する基板処理済みガスにも適用できる。また、冷却媒体としてはチラー水などの水以外の冷媒を使用し得ることは勿論である。さらに、前記スリット７５は、邪魔板５９に形成されるガス流通口の態様であるので、スリット７５に代えて大小の孔を形成してもよい。また、スリット７５は邪魔板５９の長手方向に対して斜めに形成してもよいし、直線以外、例えば、ジクザグに形成してもよい。
なお、前記整流板６０，…の数は、基板処理済みガスの流量、流速、反応副生成物等の量に基づいて決定されるが、プロセス条件により、邪魔板５９の凹面５９ａに対して基板処理済みガスの速度が充分遅く整流板６０，…による減速の必要がない場合には、トラップ本体５７を整流板６０，…のないものに交換することも可能である。また、整流板６０は、基板処理済みガスに抵抗を与えて減衰するものであるので、同一面内に平面があり、且つその平面の延長線が邪魔板５９の凹面５９ａに向けられていればよい。
また、前記ケーシング本体５２、邪魔板５９、冷却管５８、整流板６０の材質は、耐食性、熱伝導率、耐熱性のよいＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６で形成するのが好ましい。
このように、本発明は、種々の改変が可能であり、本発明はこの改変された発明に及ぶことは当然である。
本発明に係る半導体製造装置としての減圧ＣＶＤ処理炉の縦断面図である。 本発明の半導体製造装置に係る排気トラップの外観を示す斜視図である。 本発明の半導体製造装置に係る排気トラップの軸方向に沿った断面斜視図である。 本発明の半導体製造装置に係る排気トラップの軸方向の断面図である。 本発明の半導体製造装置に係るトラップ本体の組立て状態を示す斜視図である。 トラップ本体の軸方向の断面図である。 本発明の半導体製造装置に係る排気トラップの軸方向に沿った断面図である。 本発明の半導体製造装置に係るトラップ本体をガス導入管側と反対側から見た斜視図である。 本発明の半導体製造装置に係るトラップ本体をガス導入管側より見た斜視図である。 本発明の半導体製造装置に係る排気トラップのケーシング本体にトラップ本体を設置した状態の流れのシミュレーションの結果を示す図である。 従来の半導体製造装置の解説図である。 従来の半導体製造装置に係る排気トラップの断面図であり、反応副生成物等による詰りの状態を示す図である。 従来の排気トラップのケーシングからトラップ本体を取り出した状態を示す解説図である。 従来の半導体製造装置に係る排気トラップのトラップ本体の構造を示す断面図である。 従来の排気トラップの基板処理済みガスの流れについてのシミュレーション結果を示す図である。
符号の説明
４９ 排気トラップ
５５ａ ガス導入口
５９ａ 凹面
５９ 邪魔板
２３１ａ 上流側排気管（第１の排気管）
２３１ｂ 下流側排気管（第２の排気管）
２３２ ガス供給管
２５０ 筒状空間 （基板処理室）

Claims (20)

  1. 基板処理室と、
    前記基板処理室に基板処理ガスを供給するガス供給管と、
    前記基板処理室から基板処理済みガスを排出する第１の排気管と、
    前記第１の排気管から導入される基板処理済みガスに含まれる成分を除去する排気トラップと、
    前記排気トラップから基板処理済みガス中の成分を除去したガスを排気する第２の排気管と、を備え、
    前記排気トラップには、
    前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップのガス導入口に対峙し前記ガス導入口側と反対側に窪んでいる凹面を有する円弧状の邪魔板を設けた
    半導体製造装置。
  2. 基板処理室と、
    前記基板処理室に基板処理ガスを供給するガス供給管と、
    前記基板処理室から基板処理済みガスを排気する第１の排気管と、
    前記第１の排気管と接続された前記ガス導入口から基板処理済みガスが導入され、該基板処理済みガスに含まれる成分を除去する排気トラップと、
    前記排気トラップから基板処理済みガス中の成分を除去したガスを排気する第２の排気管と、を備え、
    前記排気トラップには、
    前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップの前記ガス導入口に対峙し前記ガス導入口側と反対側に窪んでいる凹面を有する円弧状の邪魔板と、
    前記ガス導入口と前記邪魔板との間に設けられる冷却管であって、前記排気トラップの前記ガス導入口と前記邪魔板との間の空間において前記邪魔板寄りに設けられている前記冷却管と、を設けた
    半導体製造装置。
  3. 前記排気トラップに導入された基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板が設けられた請求項１に記載の半導体製造装置。
  4. 前記邪魔板にガス流通口が設けられた請求項１に記載の半導体製造装置。
  5. 前記排気トラップに導入された基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板が設けられた請求項２に記載の半導体製造装置。
  6. 前記邪魔板にガス流通口が設けられた請求項２に記載の半導体製造装置。
  7. ガス流通口が前記邪魔板の前記凹面に設けられた請求項２記載の半導体製造装置。
  8. 前記凹面には複数の前記整流板が設けられた請求項３に記載の半導体製造装置。
  9. 前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板を主要部とするトラップ本体とで形成され、前記トラップ本体が前記ケーシング本体に対して着脱自在に構成されている請求項１に記載の半導体製造装置。
  10. 前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板と前記冷却管とを主要部とするトラップ本体とで形成され、前記トラップ本体が前記ケーシング本体に対して着脱自在に構成されている請求項２に記載の半導体製造装置。
  11. 前記ケーシング本体は、前記邪魔板より温度が高くなるように設けられている請求項１０に記載の半導体製造装置。
  12. 前記邪魔板の長手方向の一端面に、前記基板処理済みガスが前記第２の排気管へ流れるのを遮るように区画壁が形成されている請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
  13. 前記排気トラップは、少なくとも、ケーシング本体と、前記邪魔板と前記冷却管とを主要部とするトラップ本体と、前記冷却管を支持することにより前記トラップ本体を支持する端板とで形成されており、前記トラップ本体には、さらに、前記邪魔板の長手方向の一端面に、前記端板との間に流路を形成するように区画壁が形成されている請求項２記載の半導体製造装置。
  14. 前記整流板は少なくとも一部がリング状に形成されており、冷却領域が前記整流板のリング状の部分の内側に形成されている請求項３に記載の半導体製造装置。
  15. 前記排気トラップに導入された前記基板処理済みガスが前記邪魔板の方向に流れを形成するように整流板が設けられ、該整流板は、少なくとも一部がリング状に形成されており、前記整流板のリング状の部分の内側に前記冷却管が設けられている請求項２記載の半導体製造装置。
  16. 請求項１に記載の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
    基板処理室に基板処理ガスを供給しながら前記基板処理室から基板処理済みガスを排気して前記基板処理室内に収容されている基板を処理し、前記基板処理済みガスは、排気トラップに導入させて前記排気トラップを通過して前記基板処理済みガスに含まれる成分を除去するに際し、
    前記基板処理済みガスを、前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップのガス導入口に対峙し前記ガス導入口側と反対側に窪んでいる凹面を有する円弧状の邪魔板に接触させて基板処理済みガス中の成分を除去するようにした半導体装置の製造方法。
  17. 基板処理室に基板処理ガスを供給しながら前記基板処理室から基板処理済みガスを排気して前記基板処理室内に収容されている基板を処理し、前記基板処理済みガスは、前記排気トラップに導入させて前記排気トラップを通過して前記基板処理済みガスに含まれる成分を除去するに際し、
    前記基板処理済みガスを、前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップのガス導入口に対峙し前記ガス導入口側と反対側に窪んでいる凹面を有する円弧状の邪魔板に接触させて前記基板処理済みガス中の成分を除去するようにした半導体装置の製造方法。
  18. 基板処理室から第１の排気管に排気された基板処理済みガスを前記第１の排気管から導入してこの基板処理ガスに含まれる成分を除去した後、この基板処理ガスに含まれる成分を除去したガスを第２の排気管に排気する排気トラップであって、
    前記排気トラップには、
    前記排気トラップへのガス導入方向に略垂直であり、前記排気トラップのガス導入口に対峙し前記ガス導入口側と反対側に窪んでいる凹面を有する円弧状の邪魔板を設けた
    半導体製造装置に用いられる排気トラップ装置。
  19. 前記邪魔板にガス流通口が設けられた請求項１９に記載の半導体製造装置に用いられる排気トラップ装置。
  20. 前記邪魔板の長手方向の端面に、前記基板処理済みガスが前記第２の排気管に流れるのを遮るように区画壁が形成されている請求項１９に記載の半導体製造装置に用いられる排気トラップ装置。
JP2007505885A 2005-03-02 2006-02-24 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法並びに排気トラップ装置 Active JP4592746B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005057980 2005-03-02
JP2005057980 2005-03-02
PCT/JP2006/303381 WO2006093037A1 (ja) 2005-03-02 2006-02-24 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2006093037A1 JPWO2006093037A1 (ja) 2008-08-07
JP4592746B2 true JP4592746B2 (ja) 2010-12-08

Family

ID=36941068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007505885A Active JP4592746B2 (ja) 2005-03-02 2006-02-24 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法並びに排気トラップ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8172946B2 (ja)
JP (1) JP4592746B2 (ja)
WO (1) WO2006093037A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007197302A (ja) * 2005-12-28 2007-08-09 Sumitomo Electric Ind Ltd Ｉｉｉ族窒化物結晶の製造方法および製造装置
JP5693042B2 (ja) * 2010-04-27 2015-04-01 キヤノン株式会社 洗浄装置、および洗浄方法
JP5874469B2 (ja) * 2012-03-19 2016-03-02 東京エレクトロン株式会社 トラップ装置及び成膜装置
US9057388B2 (en) * 2012-03-21 2015-06-16 International Business Machines Corporation Vacuum trap
JP6099508B2 (ja) * 2013-07-08 2017-03-22 三菱電機株式会社 ガス捕捉体およびそれを備えた半導体製造装置
CN108701583B (zh) * 2016-04-13 2023-12-01 应用材料公司 用于排气冷却的设备
CN107881482A (zh) * 2017-12-23 2018-04-06 烟台银河新材料有限公司 一种气相沉积炉尾气除焦装置
US11054174B2 (en) * 2019-01-09 2021-07-06 Milaebo Co., Ltd. Semiconductor process by-product collecting device
TWI721594B (zh) * 2019-10-09 2021-03-11 南韓商未來寶股份有限公司 配備冷卻流路的半導體工程反應副產物收集裝置
JP6804611B1 (ja) * 2019-10-11 2020-12-23 ミラエボ カンパニー リミテッド 冷却流路を備えた半導体プロセスの反応副産物捕集装置
KR102228180B1 (ko) * 2021-01-21 2021-03-16 주식회사 미래보 유기막 증착 공정 시 발생하는 반응 부산물 포집 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06295873A (ja) * 1992-11-25 1994-10-21 Tokyo Electron Tohoku Ltd 気相反応装置用トラップ装置
US5820641A (en) * 1996-02-09 1998-10-13 Mks Instruments, Inc. Fluid cooled trap
JPH11195648A (ja) * 1997-12-27 1999-07-21 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JP2004305350A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Samii Kk 弾球遊技機

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4377394A (en) * 1979-05-30 1983-03-22 Texaco Development Corporation Apparatus for the production of cleaned and cooled synthesis gas
US4677863A (en) * 1984-04-12 1987-07-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Sub-micron particle sampler apparatus
US4940213A (en) * 1987-08-24 1990-07-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Exhaust processing apparatus
US5303558A (en) * 1992-07-30 1994-04-19 Vlsi Technology, Inc. Thermal trap for gaseous materials
US5422081A (en) * 1992-11-25 1995-06-06 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Trap device for vapor phase reaction apparatus
JPH09202972A (ja) 1996-01-23 1997-08-05 Kokusai Electric Co Ltd 水冷式ガストラップ装置
JPH09225230A (ja) 1996-02-20 1997-09-02 Kokusai Electric Co Ltd 冷却捕集装置及び半導体製造装置
KR100688900B1 (ko) * 1999-12-15 2007-03-08 캐논 아네르바 가부시키가이샤 배출가스 여과장치, 보조여과장치 및 트랩장치
JP4166005B2 (ja) 2001-08-10 2008-10-15 株式会社荏原製作所 トラップ装置および方法
US6528420B1 (en) * 2002-01-18 2003-03-04 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Double acting cold trap
JP3871202B2 (ja) 2002-01-30 2007-01-24 株式会社日立国際電気 半導体製造装置及びトラップ装置
JP4268429B2 (ja) * 2003-03-17 2009-05-27 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP2004305950A (ja) * 2003-04-09 2004-11-04 Tokyo Electron Ltd 排気トラップ、排気トラップのクリーニング方法、及び、反応処理装置
US20060174611A1 (en) * 2005-02-07 2006-08-10 Dilley Roland L Exhaust gas cooler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06295873A (ja) * 1992-11-25 1994-10-21 Tokyo Electron Tohoku Ltd 気相反応装置用トラップ装置
US5820641A (en) * 1996-02-09 1998-10-13 Mks Instruments, Inc. Fluid cooled trap
JPH11195648A (ja) * 1997-12-27 1999-07-21 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置
JP2004305350A (ja) * 2003-04-04 2004-11-04 Samii Kk 弾球遊技機

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2006093037A1 (ja) 2008-08-07
WO2006093037A1 (ja) 2006-09-08
US8172946B2 (en) 2012-05-08
US20080166881A1 (en) 2008-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4592746B2 (ja) 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法並びに排気トラップ装置
JP4045689B2 (ja) 熱処理装置
EP2013378B1 (en) Exhaust system
KR101662421B1 (ko) 트랩 장치 및 성막 장치
WO2004075272A1 (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
US20130061969A1 (en) Exhaust trap
JP4914085B2 (ja) 基板処理装置、排気トラップ装置及び半導体装置の製造方法
JP2020035779A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US20030015142A1 (en) Apparatus for fabricating a semiconductor device
JP2010062194A (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び排気トラップ
US8597429B2 (en) Manufacturing apparatus and method for semiconductor device
JP6120288B2 (ja) ガス流処理装置
JP2009049067A (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
JP3002649B2 (ja) 真空容器及びこれを用いた成膜装置
JP3871202B2 (ja) 半導体製造装置及びトラップ装置
JP3578258B2 (ja) 熱処理装置
CN112030229B (zh) 尾气净化装置及半导体工艺系统
JP2001015498A (ja) 熱処理装置
JP3611780B2 (ja) 半導体製造装置
JP2004022573A (ja) 半導体製造装置
JPH1050615A (ja) 枚葉式気相成長装置
KR20080112153A (ko) 반도체 제조공정에서 발생하는 폐가스의 후처리장치
JP3959174B2 (ja) 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
JP4502986B2 (ja) 半導体製造装置、トラップ装置、および半導体製造装置のガス排気方法
KR20060067770A (ko) 불순물 흡착 배기관을 구비한 반도체 소자 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A527

Effective date: 20070726

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070726

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100608

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100621

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100902

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100914

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130924

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4592746

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140924

Year of fee payment: 4

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350