JP5728341B2 - 排気トラップ - Google Patents

Description

本発明は、基板に対してガス処理を行う処理装置に用いられる排気トラップに関する。

半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程においては、成膜、熱処理、ドライエッチング、クリーニングといった様々なプロセスが真空処理室の中で所定のガスを用いて行われる。
たとえばＣＶＤ（化学気相堆積）法による成膜が行われる成膜装置は、内部を真空に排気可能な反応室と、この反応室内に配置され、半導体ウエハなどの基板を支持する基板支持部と、基板支持部に支持される基板を加熱する基板加熱部と、所定の排気配管を介して反応室に接続され、反応室を排気する真空ポンプなどの排気装置と、反応室に原料ガスを供給する原料供給系とを有している。このような成膜装置においては、原料供給系から反応室に供給された原料ガスが、基板加熱部により加熱される基板の熱により気相中又は基板面上で熱分解又は化学反応をすることにより、反応生成物が生成され、これが基板に堆積することにより、薄膜が形成される。

ところで、反応室から排気される排ガス中には、生成されても薄膜の成膜に寄与しなかった反応生成物や、反応副生成物が含まれている。そのような反応生成物や、反応副生成物のうちでも凝集して粒子状となるものは、排ガスが排気配管内を流れる際に、排気配管や真空ポンプの内壁に堆積する場合がある。このような堆積性の物質が堆積してしまうと、排気能力の低下や真空ポンプの故障が生じるおそれがある。そのため、排ガス中の堆積性物質を捕集して下流側への流入を防止する排気トラップが用いられるのが通例である（特許文献１及び２）。

排気トラップには、フィン状の多数の板を内部に配置して実質的なガス流路を長くし、長い時間に亘って、その板の面に排ガスを接触させることにより、排ガス中の堆積性物質を捕集するものがある。また、フィン状の板ではなく、開口を有する複数のバッフル板を設けて、バッフル面に排ガスを何度も衝突させることにより、排ガス中の堆積性物質を捕集するものもある。

特開２０００−１１４１８５号公報 特開２００７−２０８０４２号公報

上述の排気トラップでは、基本的に、排ガス中の堆積性物質をバッフル板やフィン状板の面上に堆積させて捕集するため、バッフル板やフィン状板の配置や配置間隔によっては、多量の堆積性物質が面上に堆積して流路が閉塞されたり、逆に、閉塞し難いものの堆積性物質の捕集効率を高くできなかったりする場合がある。

本発明は、上記の事情に照らし、捕集効率の向上と閉塞の低減とを両立可能な排気トラップを提供する。

本発明の一の態様によれば、処理装置からの排ガスを流入させる流入口と、前記流入口から流入した前記排ガスを流出させる流出口と、第１の開口寸法を有する一又は複数の第１の開口部、及び前記第１の開口寸法よりも小さい第２の開口寸法を有する複数の第２の開口部を有し、前記流入口と前記流出口との間において前記流入口から前記流出口へ流れる前記排ガスの流れの方向と交差するように配置される複数のバッフル板とを備え、前記複数のバッフル板のうちの一つのバッフル板の前記第１の開口部と、隣のバッフル板の前記第１の開口部とが前記流れの方向に対して互いにずれており、前記複数のバッフル板における前記複数の第２の開口部が、前記第２の開口寸法以下の間隔で配置され、前記複数のバッフル板のうちの隣り合う２つのバッフル板の間隔が、前記第２の開口寸法の０．５から２倍の範囲にある排気トラップが提供される。

本発明の実施形態によれば、捕集効率の向上と閉塞の低減とを両立可能な排気トラップが提供される。

本発明の実施形態による排気トラップと、この排気トラップが使用される成膜装置とを示す模式図である。 本発明の実施形態による排気トラップを示す概略断面図である。 図２の排気トラップ内に配置されるバッフル板を示す概略上面図である。 バッフル板と、バッフル板を位置決めするロッドと、バッフル板の間隔を調整するスペーサと、の関係を示す模式図である。 隣接する２個のバッフル板の位置関係を説明する上面図である。 図２の排気トラップの上に配置されるフィルターユニットにおけるフィルターの構造を説明する上面図である。 図２の排気トラップにより排ガス中の堆積性物質が除去される原理を説明する説明図である。 図２の排気トラップの好適な間隔のサイズを説明する説明図である。 図２の排気トラップの小口径孔の好適な間隔を説明する説明図である。

以下に、本発明の実施形態による成膜方法及び成膜装置を添付図面に基づいて詳述する。図１は、本発明の実施形態による排気トラップと、この排気トラップが使用される成膜装置とを示す模式図である。図示のとおり、成膜装置２０は、被処理体である半導体ウエハＷを複数枚収容することができる処理容器２２を有している。この処理容器２２は有天井の円筒体形状を有する縦長の内管２４と、有天井の円筒体形状を有する縦長の外管２６とにより構成される。外管２６は、内管２４の外周と外管２６の内周との間に所定の間隔をおいて内管２４を取り囲むように配置されている。また、内管２４と外管２６とは共に例えば石英により形成されている。

外管２６の下端部には、円筒体形状を有する例えばステンレススチール製のマニホールド２８がＯリング等のシール部材３０を介して気密に接続されており、このマニホールド２８により外管２６の下端部が支持されている。尚、このマニホールド２８は、図示しないベースプレートによって支持されている。またマニホールド２８の内壁には、リング形状を有する支持台３２が設けられており、この支持台３２により、内管２４の下端部が支持される。

処理容器２２の内管２４内には、ウエハ保持部としてのウエハボート３４が収容されている。ウエハボート３４には、被処理体としての複数のウエハＷが所定のピッチで保持される。本実施形態では、３００ｍｍの直径を有する、例えば５０〜１００枚程度のウエハＷが略等ピッチでウエハボート３４により多段に保持される。ウエハボート３４は、後述するように昇降可能であり、マニホールド２８の下部開口を通して、処理容器２２の下方から内管２４内へ収容され、内管２４から取り出される。ウエハボート３４は例えば石英より作製される。

またウエハボート３４が収容されているときには、処理容器２２の下端であるマニホールド２８の下部開口は、例えば石英やステンレス板よりなる蓋部３６により密閉される。処理容器２２の下端部と蓋部３６との間には、気密性を維持するために例えばＯリング等のシール部材３８が介在される。ウエハボート３４は、石英製の保温筒４０を介してテーブル４２上に載置されており、このテーブル４２は、マニホールド２８の下端開口を開閉する蓋部３６を貫通する回転軸４４の上端部に支持される。

回転軸４４と、蓋部３６における回転軸４４が貫通する孔との間には、例えば磁性流体シール４６が設けられ、これにより回転軸４４は気密にシールされつつ回転可能に支持される。回転軸４４は、例えばボートエレベータ等の昇降機構４８に支持されたアーム５０の先端に取り付けられており、ウエハボート３４及び蓋部３６等を一体的に昇降できる。尚、テーブル４２を蓋部３６側へ固定して設け、ウエハボート３４を回転させることなく、ウエハＷに対して成膜処理を行うようにしてもよい。
また、処理容器２２の側部には、処理容器２２を取り囲む例えばカーボンワイヤ製のヒータよりなる加熱部（図示せず）が設けられ、これにより、この内側に位置する処理容器２２及びこの中のウエハＷが加熱される。

また、成膜装置２０には、原料ガスを供給する原料ガス供給源５４と、反応ガスを供給する反応ガス供給源５６と、パージガスとして不活性ガスを供給するパージガス供給源５８とが設けられている。
原料ガス供給源５４は、例えばシラン（ＳｉＨ_４）ガスやジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスなどのシリコン含有ガスを貯留し、流量制御器及び開閉バルブ（図示せず）が設けられた配管を介してガスノズル６０に接続されている。ガスノズル６０は、マニホールド２８を気密に貫通し、処理容器２２内でＬ字形状に屈曲して内管２４内の高さ方向の全域に亘って延びている。ガスノズル６０には、所定のピッチで多数のガス噴射孔６０Ａが形成されており、ウエハボート３４に支持されたウエハＷに対して横方向から原料ガスを供給することができる。ガスノズル６０は、例えば石英で作製することができる。

反応ガス供給源５６は、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスを貯留し、流量制御器及び開閉バルブ（図示せず）が設けられた配管を介してガスノズル６４に接続されている。ガスノズル６４は、マニホールド２８を気密に貫通し、処理容器２２内でＬ字形状に屈曲して内管２４内の高さ方向の全域に亘って延びている。ガスノズル６４には、所定のピッチで多数のガス噴射孔６４Ａが形成されており、ウエハボート３４に支持されたウエハＷに対して横方向から反応ガスを供給することができる。ガスノズル６４は、例えば石英で作製することができる。

パージガス供給源５８は、パージガスを貯留し、流量制御器及び開閉バルブ（図示せず）が設けられた配管を介してガスノズル６８に接続されている。ガスノズル６８は、マニホールド２８を気密に貫通し、処理容器２２内でＬ字形状に屈曲して内管２４内の高さ方向の全域に亘って延びている。ガスノズル６８には、所定のピッチで多数のガス噴射孔６８Ａが形成されており、ウエハボート３４に支持されたウエハＷに対して横方向からパージガスを供給することができる。ガスノズル６８は、例えば石英で作製することができる。また、パージガスとしては、例えばＡｒ、Ｈｅ等の希ガスや窒素ガスなどの不活性ガスを用いることができる。

なお、各ガスノズル６０、６４、６８は、内管２４内の一側に集合させて設けられており（図示例ではスペースの関係よりガスノズル６８を他のガスノズル６０、６４に対して反対側に記載している）、この各ガスノズル６０、６４、６８に対して対向する内管２４の側壁には複数のガス流通孔７２が上下方向に沿って形成されている。このため、ガスノズル６０、６４，６８から供給されたガスは、ウエハ間を通って水平方向に流れ、ガス流通孔７２を通って内管２４と外管２６との間の間隙７４に案内される。
また、マニホールド２８の上部側には、内管２４と外管２６との間の間隙７４に連通する排気口７６が形成されており、この排気口７６には処理容器２２を排気する排気系７８が設けられている。

排気系７８は、排気口７６に接続される配管８０を有しており、配管８０の途中には、弁体の開度が調整可能で、その弁体の開度を変えることにより処理容器２２内の圧力を調整する圧力調整弁８０Ｂと、真空ポンプ８２とが順次設けられている。これにより、処理容器２２内の雰囲気を圧力調整しつつ所定の圧力まで排気することができる。また、配管８０には、真空ポンプ８２の下流側において、本発明の実施形態による排気トラップ１０と、排気トラップ１０の上部に結合されたフィルターユニット１４が設けられている。これにより、処理容器２２から真空ポンプ８２により排気され、真空ポンプ８２から排出された排ガスが排気トラップ１０へと流入する。また、フィルターユニット１４の下流側において、配管８０は排気設備（図示せず）に接続されている。これにより、排気トラップ１０において堆積性物質が除去された排ガスが排気設備へ流れ、ここで排ガス中に含まれる例えば未分解のアンモニアガスなどの有毒性のガスが除害されて大気放出される。

次に、図２から図５までを参照しながら、排気トラップ１０を説明する。
図２に示すように、排気トラップ１０は、上端が開口し底部が封止された円筒状の形状を有する本体１１と、本体１１の上端開口を封止する天板１１ａと、本体１１内において高さ方向に所定の間隔で配置される複数のバッフル板１２と、を有している。本体１１の側周部の下方部分にガス流入口１１ｂが設けられ、天板１１ａにガス流出口１１ｃが設けられている。天板１１ａは、Ｏ−リングやメタルシールなどのシール部材（図示せず）を介して、本体１１の上端開口縁に固定され、これにより、本体１１と天板１１ａとの間が密閉される。また、本体１１内には、底部中央から底部に対してほぼ垂直に延びるロッド１１ｅが設けられている。ロッド１１ｅは、後述するようにバッフル板１２を位置決めする機能を有している。

なお、本体１１の側周部には、中央から上方部分にかけて冷却ジャケット１３が設けられている。冷却ジャケット１３の下方部分には流体流入口１３ａが設けられ、上方部分には流体流出口１３ｂが設けられている。チラーユニット（図示せず）により温度調整された流体が、流体流入口１３ａから冷却ジャケット１３内へ供給され、流体流出口１３ｂから流出し、チラーユニットへ戻るように環流させることにより、本体１１を所定の温度に維持することができる。成膜装置２０からの排ガスは高温に加熱されている場合が多く、このため、本体１１やバッフル板１２も加熱される。そうすると、堆積性物質の付着係数が低下することとなる。しかし、チラーユニットにより本体１１を所定の温度に維持することにより、バッフル板１２が加熱されるのを防ぐことができ、よって、付着係数を向上することができる。すなわち、冷却ジャケット１３を設け、チラーユニットにより本体１１の温度を調整することにより、捕集量を増やすことが可能となる。

図３を参照すると、バッフル板１２は、円板状の上面形状を有しており、例えばステンレススチールなどの金属で形成されている。バッフル板１２の厚さは、バッフル板１２に堆積性物質が付着したときに、バッフル板１２が堆積性物質の重量に耐え得るように設定することが好ましい。例えばバッフル板１２の厚さは、例えば０．５ｍｍから５．０ｍｍまでであって良く、本実施形態においては約１ｍｍである。また、バッフル板１２の外径は、バッフル板１２が本体１１内に配置される限りにおいて、本体１１の内径にできるだけ近い値であることが好ましく、本実施形態においては約２００ｍｍである。
バッフル板１２は、４個の大口径孔１２ａと、複数（図示の例では３８個）の小口径孔１２ｂと、中央に位置するガイド孔１２ｃとを有している。４個の大口径孔１２ａは、これらの中心が、バッフル板１２の外周円と同心状の円の円周上に位置し、約９０°の角度間隔で互いに離間している。大口径孔１２ａの内径は、バッフル板１２に例えば４個の大口径孔１２ａを形成できるように設定することが好ましい。例えば大口径孔１２ａの内径は、４２ｍｍから７６ｍｍまでであって良く、本実施形態においては約５０ｍｍである。また、複数の小口径孔１２ｂは、４個の大口径孔１２ａ以外の部分において所定の規則性に沿って又はランダムに配置される。図示の例では、ガイド孔１２ｃの周囲に６０°の角度間隔で６個の小口径孔１２ｂが設けられ、隣接する２つの大口径孔１２ａの間においてバッフル板１２の半径方向にほぼ等間隔で４個の小口径孔１２ｂが設けられている。また、小口径孔１２ｂの内径は、大口径孔１２ａの内径よりも小さく、例えば１０ｍｍから２０ｍｍまでであることが好ましく、本実施形態においては約１２ｍｍである。

ガイド孔１２ｃは、上述のロッド１１ｅの外径よりも僅かに大きい内径を有しており、ガイド孔１２ｃにロッド１１ｅが挿入されることにより、バッフル板１２が位置決めされる。具体的には、図４に示すように、バッフル板１２と、ロッド１１ｅが挿入される円筒状のスペーサ１２ｓとが上下方向に交互にロッド１１ｅに挿入されることにより、バッフル板１２が上下方向及び水平方向に位置決めされる。スペーサ１２ｓの高さにより、バッフル板１２の間隔を適宜調整することができ、本実施形態においては約１０ｍｍである。すなわち、バッフル板１２は約１１ｍｍのピッチ（バッフル板１２の厚さ１ｍｍと間隔１０ｍｍ）で配置されている。

図５は、排気トラップ１０の本体１１内に配置される複数のバッフル板１２のうち、上下方向に互いに隣り合う任意の２個のバッフル板１２を模式的に示す上面図である。図中、上方のバッフル板１２Ｕを実線で示し、下方のバッフル板１２Ｄを破線で示している。図示のとおり、上方のバッフル板１２Ｕの大口径孔１２ａｕは、下方のバッフル板１２Ｄの大口径孔１２ａｄに対して、約４５°の角度でずれて位置している。このような配置により、下方のバッフル板１２Ｄの大口径孔１２ａｄを通り抜けた排ガスは、主として、上方のバッフル板１２Ｕでは小口径孔１２ｂｕを通り抜けることとなる。すなわち、排ガスは、大口径孔１２ａのみを通り抜けることがなく、小口径孔１２ｂを少なくとも一回通り抜けることができる。

後述するように小口径孔１２ｂは、排気トラップ１０内を流れる排ガス中に含まれる堆積性物質を捕集する機能を有している。また、大口径孔１２ａは、小口径孔１２ｂと同様に堆積性物質を捕集する機能と、小口径孔１２ｂが閉塞した場合に排ガス流路を提供する機能とを有している。

再び図２を参照すると、本体１１の天板１１ａの上には、フィルターユニット１４が気密に配置されている。排気トラップ１０の内部空間とフィルターユニット１４の内部空間とは、天板１１ａのガス流出口１１ｃを介して互いに連通している。フィルターユニット１４内には、複数のメッシュプレート１４ａが所定の間隔で上下方向に配置されている。フィルターユニット１４は、排気トラップ１０の本体１１とほぼ等しい内径を有しており、これに合わせて、メッシュプレート１４ａもまた、バッフル板１２とほぼ等しい外径を有している。

図６を参照すると、メッシュプレート１４ａは、円板状の上面形状を有している。また、メッシュプレート１４ａは、十字状の支持部材１４ｂと、支持部材１４ｂに支持されるメッシュ部１４ｃと、メッシュ部１４ｃに形成された開口１４ｄと、中央に形成されたガイド孔１４ｅとを有している。メッシュ部１４ｃは、例えばステンレススチールで作製されており、バッフル板１２の小口径孔１２ｂの内径よりも小さい目開き（開口寸法）を有していることが好ましい。目開きは、例えば５ｍｍから１０ｍｍであると好ましい。メッシュプレート１４ａによれば、排気トラップ１０から流入する排ガスの中に残留する堆積性物質の微小粒子や、排ガス中の反応副生成物等が捕集される。また、開口１４ｄは、メッシュ部１４ｃが閉塞した場合にも、排ガスが流れるようにするために設けられている。また、ガイド孔１４ｅは、ガイドロッド１４ｆ（図２）を挿入することによりメッシュプレート１４ａを位置決めするために設けられている。

次に、本発明の実施形態による排気トラップ１０により、排ガス中の堆積性物質がどのように捕集されるかについて、図１、及び図７から図９までを参照しながら説明する。なお、図７は、図５のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。ただし、上下に配置される４枚のバッフル板１２を示している。
成膜装置２０（図１）から排気され、ガス流入口１１ｂから本体１１内に流入した排ガスは、バッフル板１２のバッフル面（孔１２ａ及び１２ｂのない部分）により流れの方向が僅かに変更されるものの、本体１１内を下から上へと流れる（矢印Ａ参照）。すなわち、本体１１内では、バッフル板１２の面方向に沿った流れよりも、バッフル板１２に向かって流れ、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂを通り抜ける流れが支配的である。大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂを排ガスが通り抜ける際、排ガス中の堆積性物質は、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂの内縁（エッジ）に吸着する。そうすると、エッジに吸着した堆積性物質が核となり、この核に対して排ガス中の堆積性物質が更に吸着し、核を中心として堆積性物質が成長していく。その結果、図７（ｂ）に示すように、ほぼ円形の断面を有する堆積物ＤＰが、孔１２ａ及び１２ｂのエッジを中心として形成される（この堆積物ＤＰは、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂの円形のエッジに沿って成長していくため、リング状の形状を有している）。このようにして、排ガス中から堆積性物質を効率よく捕集することができる。

この堆積物ＤＰが更に成長していくと、図７（ｃ）に示すように、例えば一番下のバッフル板１２において、エッジから成長した堆積物ＤＰにより小口径孔１２ｂが閉塞される事態ともなる。しかし、この場合であっても、そのバッフル板１２の大口径孔１２ａ（図示は省略）は閉塞していないので、排ガスは、大口径孔１２ａを通り抜けて一つ上のバッフル板１２へ向かって流れる（矢印Ｂ参照）。そして、一つ上のバッフル板１２における小口径孔１２ｂを通り抜ける（矢印Ｃ参照）。このときにおいても、上述のように、排ガス中に残る堆積性物質が、小口径孔１２ｂのエッジに堆積し成長していくため、排ガス中から堆積性物質が効率よく捕集される。

なお、図７（ｃ）において堆積性物質が更に捕集されると、下から二番目のバッフル板１２の大口径孔１２ａのエッジに堆積した堆積物が、一番下のバッフル板１２の小口径孔１２ｂのエッジに堆積した堆積物と接触することになる。そうすると、その大口径孔１２ａが堆積物により囲まれて塞がれるようにも思われる。しかし、この場合であっても、その大口径孔１２ａを通して排ガスが流れることができる。これは、図７（ｃ）は、図５のＩ−Ｉ線に沿った断面を示しており、上方のバッフル板１２（１２Ｕ）の大口径孔１２ａ（１２ａｕ）の下方に、下方のバッフル板１２（１２Ｄ）の小口径孔１２ｂ（１２ｂｕ）が位置しているが、Ｉ−Ｉ線からずれた断面では、大口径孔１２ａ（１２ａｕ）のエッジの下方には、小口径孔１２ｂ（１２ｂｕ）はない。したがって、上方のバッフル板１２（１２Ｕ）の大口径孔１２ａ（１２ａｕ）のエッジの堆積物と、下方のバッフル板１２（１２Ｄ）との間には隙間があり、この隙間と上方のバッフル板１２（１２Ｕ）の大口径孔１２ａ（１２ａｕ）とを通して、排ガスは上方へ流れることができる。

また、図８（ａ）から分かるように、小口径孔１２ｂが閉塞したとき、堆積物ＤＰの円形状断面の半径ｒは小口径孔１２ｂの内径ｄの約２分の１にほぼ等しい。換言すると、小口径孔１２ｂのエッジに堆積する堆積物ＤＰの半径ｒが、小口径孔１２ｂの内径ｄの約２分の１になるまで、小口径孔１２ｂのエッジにより堆積性物質を捕集することができる。ここで、図８（ｂ）に示すように、バッフル板１２の間隔ｇが小口径孔１２ｂの内径ｄの２分の１よりも狭く、小口径孔１２ｂが、隣のバッフル板１２のバッフル面に対向している場合には、小口径孔１２ｂのエッジに堆積する堆積物ＤＰが、小口径孔１２ｂが閉塞する前に隣のバッフル板１２のバッフル面に接してしまい、排ガスの流通を阻害する。そうすると、堆積物ＤＰはそれ以上成長できない。すなわち、その小口径孔１２ｂは、排ガス中の堆積性物質を更に捕集し得るにもかかわらず、捕集できないこととなる。このような状況を避けるため、バッフル板１２の間隔ｇは、小口径孔１２ｂの内径ｄの約２分の１よりも大きいことが好ましい。

ただし、捕集量の観点からは、排気トラップ１０の本体１１内に多くのバッフル板１２を配置することが好ましいため、バッフル板１２の間隔ｇを過剰に大きくすることは得策ではない。例えば小口径孔１２ｂが閉塞したときは、その周囲におけるコンダクタンスが小さくなるため、ガスの流速が低下し、捕集効率が低下するおそれがある。バッフル板１２の間隔ｇを小口径孔１２ｂの内径ｄの約２倍とすれば、上下に隣り合う２つのバッフル板１２のそれぞれの小口径孔１２ｂの位置が上下に一致し、それぞれの小口径孔１２ｂが堆積物により閉塞した場合であっても、２つのバッフル板１２の上下方向に十分な間隔が残される。このため、閉塞した小口径孔１２ｂの周囲におけるコンダクタンスの低下を抑えることができる。その結果、捕集効率の低下もまた抑えることが可能となる。

なお、小口径孔１２ｂが堆積物により閉塞したときのその堆積物の半径は、上述のとおり、小口径孔１２ｂの内径ｄの２分の１である。したがって、上下に隣り合う２つのバッフル板１２の間隔が小口径孔１２ｂの内径ｄの約２倍であれば、小口径孔１２ｂが閉塞した場合に、上下に隣り合う２つのバッフル板１２の間に残る間隙（堆積物間の間隔）は、小口径孔１２ｂの内径ｄにほぼ等しい。

また、バッフル板１２の間隔ｇは、小口径孔１２ｂの内径ｄと同等にしても良い。この場合であっても、上下に隣り合う２つのバッフル板１２のそれぞれの小口径孔１２ｂの位置が上下に一致した場合でも、小口径孔１２ｂが閉塞するまでは、これらの２つのバッフル板１２の間に間隙が残され、小口径孔１２ｂを通るガス流路が確保され得る。

また、図９（ａ）に示すように、小口径孔１２ｂが閉塞したときに、一つの小口径孔１２ｂのエッジの堆積物ＤＰと、その隣の小口径孔１２ｂのエッジの堆積物ＤＰとが接するように（図中の矢印Ｅ参照）、これら２つの小口径孔１２ｂを形成することが好ましい。換言すると、小口径孔１２ｂが閉塞したときに、隣り合う２つの小口径孔１２ｂのエッジの堆積物ＤＰの間に隙間Ｇできないように、小口径孔１２ｂの間隔Ｌを調整することが好ましい。具体的には、小口径孔１２ｂが閉塞したときの堆積物ＤＰの半径ｒは小口径孔１２ｂの内径ｄの約２分の１であるから、一つのバッフル板１２において隣り合う２つの小口径孔１２ｂの間隔Ｌは、小口径孔１２ｂの内径ｄ以下であることが好ましい。このようにすれば、小口径孔１２ｂの間隔Ｌを小さくして小口径孔１２ｂを高密度に形成することができ、したがって、捕集量を増やすことも可能となる。

なお、バッフル板１２の厚さとしては、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂのエッジにおいて核化を生じさせ、核を中心にして円形の断面形状を有する堆積物を形成する観点から、バッフル板１２が堆積物の重量に耐え得る強度を有する限りにおいて、薄い方が好ましく、上述のとおり例えば０．５ｍｍから５ｍｍまでであることが好ましい。

次に、成膜装置２０に対して排気トラップ１０を用い、捕集量を求めた結果について説明する。使用した排気トラップ１０においては、
−バッフル板１２の枚数： １９枚
−バッフル板１２の間隔： １０ｍｍ
−大口径孔１２ａの数： ４個
−大口径孔１２ａの内径： ５０ｍｍ
−小口径孔１２ｂの数： ３８個
−小口径孔１２ｂの内径： １２ｍｍ
とした。そして、成膜装置２０を４２日間稼働させて、窒化シリコンがどの程度捕集されるかを求めた（実施例）。シリコン含有ガスとしてＤＣＳガスを使用し、窒化ガスとしてアンモニアを使用した。

また、比較のために、比較例の排気トラップを用意した。この排気トラップは、バッフル板１２と異なるバッフル板を有する点で排気トラップ１０と相違し、他の構成については、排気トラップ１０と同じである。この排気トラップには、内径の等しい４個の孔のみを有する１７枚のバッフル板と、２枚のバッフル板１２とが収容されている。なお、１７枚のバッフル板の内訳は、５０ｍｍの内径を有する孔が形成された３枚のバッフル板、４０ｍｍの内径を有する孔が形成された５枚のバッフル板、及び２０ｍｍの内径を有する孔が形成された９枚のバッフル板である。また、ガス流入口１１ｂからガス流出口１１ｃに向かう方向に、２枚のバッフル板１２、５０ｍｍの内径を有する孔が形成された３枚のバッフル板、４０ｍｍの内径を有する孔が形成された５枚のバッフル板、及び２０ｍｍの内径を有する孔が形成された９枚のバッフル板が順次配置されている。バッフル板の間隔は、ガス流入口１１ｂからガス流出口１１ｃに向かう方向に徐々に狭くなっており、また、ガス流入口１１ｂ側のバッフル板１２の間隔は５０ｍｍである。このような排気トラップを成膜装置２０に接続し、同じ条件で、成膜装置２０を稼働させた。

捕集量は、試験の前後における排気トラップの重量差により求めた。その結果、実施例においては約５，９２０ｇの窒化シリコンが捕集されたのに対して、比較例においては、２，４３０ｇの窒化シリコンが捕集されたに過ぎなかった。また、目視検査の結果、比較例の排気トラップでは、途中のバッフル板が閉塞していた。一方、実施例の排気トラップ１０においては、ガス流入口１１ｂに最も近い（一番下の）バッフル板１２においては、殆どすべての小口径孔１２ｂが閉塞していた一方、大口径孔１２ａの少なくとも中央部は開口しており、更に継続して使用できることが分かった。以上の結果から、実施例の排気トラップ１０は、効率よく捕集できると共に、長期間に亘って閉塞せず使用可能であることが分かった。

以上のとおり、本実施形態による排気トラップ１０によれば、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂを有するバッフル板１２を排ガスの流れを横切るように配置し、排ガス中の堆積性物質を、バッフル板１２の大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂのエッジに積極的に堆積させているため、堆積性物質を効率よく捕集することができる。従来の排気トラップにおいては、フィン状板やバッフル板の面に堆積性物質を堆積させていたが、面ではなく、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂのエッジを利用すれば、核化が容易になり、核を中心に堆積物ＤＰが成長していくため、捕集効率が良いのは明らかである。ただし、バッフル板１２のバッフル面にも堆積性物質が堆積され得ることは勿論である。

また、小口径孔１２ｂが閉塞した場合においても大口径孔１２ａは閉塞していないので、排ガスは、そのバッフル板１２の大口径孔１２ａを通り抜けることができ、そのバッフル板１２の下流側の他のバッフル板１２によって、堆積性物質が捕集される。すなわち、一つのバッフル板１２において小口径孔１２ｂが閉塞しても、大口径孔１２ａを通して排ガスが流れ得るため、排気トラップ１０を継続して使用することができ、より下流側のバッフル板１２によって堆積性物質を捕集することができる。

従来のフィン状板等を用いる排気トラップにおいては、閉塞を避けるため、例えば、排ガス中の堆積性物質の濃度が高い流入口側においてフィン状板の間隔を広くし、排ガス中の堆積性物質の濃度が低下した流出口側においてフィン状板の間隔を狭くするようにしていた。また、バッフル板の間隔を変える場合には、使用するガスや使用条件に応じて例えば実験を行って、どのような間隔とするかを決定する必要があった。

しかし、本実施形態による排気トラップ１０では、小口径孔１２ｂが閉塞した場合であっても、排ガスは大口径孔１２ａを通り抜けられるため、ガス流入口１１ｂの近くでバッフル板１２の間隔を広くすることにより、排ガス流路を確保する必要はない。また、バッフル板１２の間隔は、上述のとおり、小口径孔１２ｂの内径に応じて決定することができ、しかも、上下方向に一定とすることも可能である。このため、バッフル板１２を密に配置することが可能となり、よって捕集効率を更に向上できる。

以上、幾つかの実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変更又は変形が可能である。
例えば、上述の実施形態では、排気トラップ１０には４個の大口径孔１２ａが設けられていたが、大口径孔１２ａの数は１個でも２個でも４個以上でも良い。また、例えば３個の大口径孔１２ａを設けた場合には、上下に隣り合う２つのバッフル板１２は互いに６０°の角度でずれていると好ましい。このようにすれば、これら２つのバッフル板１２において、大口径孔１２ａが上下に重なることがない。

上述の実施形態においては、成膜装置２０の処理容器２２を排気する真空ポンプ８２の下流側に排気トラップ１０が配置されたが、処理容器２２と真空ポンプ８２との間に配置しても良い。この場合においては、圧力調整弁８０Ｂと真空ポンプ８２との間に排気トラップ１０を配置すると更に好ましい。

上述の実施形態においては、排気トラップ１０の上にフィルターユニット１４が配置されていたが、フィルターユニット１４は無くても良い。また、排気トラップ１０のガス流出口１１ｃは、天板１１ａになく、本体１１の側周部の上方部分に設けても良い。

上述の実施形態においては、バッフル板１２の間隔を決定するため、ロッド１１ｅの周囲を囲む円筒状の形状を有するスペーサ１２ｓを用いたが、他の実施形態においては、バッフル板１２の外径と等しい外径を有し、バッフル板１２を支持し得る程度の厚さ（幅）を有する円環状の形状を有するスペーサを用いてもよい。

また、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂの平面形状は、円形に限らず多角形であっても良い。小口径孔１２ｂが多角形の場合には、多角形状孔のエッジから多角形孔の中心までの距離に基づいて、小口径孔１２ｂの寸法や間隔、バッフル板１２の間隔を決定すべきことは明らかである。また、大口径孔１２ａ及び小口径孔１２ｂのエッジを滑らかにではなく粗く形成しても良く、ぎざぎざに形成にしても良い。このようにすれば、核化を促進することができる。

また、上述の実施形態においては、原料ガスとしてのシラン又はＤＣＳと、窒化ガスとしてのアンモニアとを用いた窒化シリコン膜を成膜する成膜装置２０に対し排気トラップ１０を用いる場合を説明したが、窒化シリコン膜の成膜に限らず、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜、アモルファスシリコン膜、アモルファスカーボン膜、ポリイミド膜などの薄膜を成膜する成膜装置に使用しても良い。また、成膜装置にかぎらず、ガスを用いるエッチング装置やクリーニング装置に使用して良いことは勿論である。

２０・・・成膜装置、２２・・・処理容器、２４・・・内管、２６・・・外管、２８・・・マニホールド、３４・・・ウエハボート、５４・・・原料ガス供給源、５６・・・反応ガス供給源、５８・・・パージガス供給源、７６・・・排気口、７８・・・排気系、８０・・・配管、８０Ｂ・・・圧力調整弁、８２・・・真空ポンプ、１０・・・排気トラップ、１１・・・本体、１１ａ・・・天板、１１ｂ・・・ガス流入口、１１ｃ・・・ガス流出口、１１ｅ・・・ロッド、１２・・・バッフル板、１３・・・冷却ジャケット、１４・・・フィルターユニット。

Claims (4)

1. 処理ガスを用いて基板に対して所定の処理を行う処理装置からの排ガスを流入させる流入口と、
   前記流入口から流入した前記排ガスを流出させる流出口と、
   第１の開口寸法を有する一又は複数の第１の開口部、及び前記第１の開口寸法よりも小さい第２の開口寸法を有する複数の第２の開口部を有し、前記流入口と前記流出口との間において、前記流入口から前記流出口へ流れる前記排ガスの流れの方向と交差するように配置される複数のバッフル板と
   を備え、
   前記複数のバッフル板のうちの一つのバッフル板の前記第１の開口部と、隣のバッフル板の前記第１の開口部とが前記流れの方向に対して互いにずれており、
   前記複数のバッフル板における前記複数の第２の開口部が、前記第２の開口寸法以下の間隔で配置され、
   前記複数のバッフル板のうちの隣り合う２つのバッフル板の間隔が、前記第２の開口寸法の０．５から２倍の範囲にある排気トラップ。
2. 前記複数のバッフル板の間隔を調整する調整部材を更に備える、請求項１に記載の排気トラップ。
3. 所定の目開きを有するメッシュ部を有し、互いに間隔をあけて配置されるメッシュプレートを含み、前記流出口と連通するフィルターユニットを更に備える、請求項１又は２に記載の排気トラップ。
4. 前記複数のバッフル板のうちの隣り合う２つのバッフル板の間隔が、前記第２の開口寸法の０．５から１倍の範囲にある、請求項１から３のいずれか一項に記載の排気トラップ。

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