JPH06342785A - 気相成長装置の排気装置とその清浄化方法 - Google Patents

気相成長装置の排気装置とその清浄化方法

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    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CVD装置の排気装置に関し、真空ポンプを
取り外すことなく清浄化することを目的とする。 【構成】 CVD装置の排気系を温度調節装置により加
温状態に保つと共に、真空ポンプの給気側に洗浄液導入
変換フランジを設け、バルブ切り換えによりフランジを
通じて真空ポンプ内に酸水溶液,アルカリ水溶液,純
水,有機溶剤,乾燥用ガスと順次に供給して洗浄し、真
空ポンプ内の析出物を除去することを特徴として排気装
置の清浄化方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は気相成長装置の排気系を
構成する真空ポンプの清浄化方法に関する。ICやLS
Iなどの集積回路や半導体レーザなどの半導体デバイス
はシリコン(Si) で代表される単体半導体やガリウム・
砒素(GaAs)で代表される化合物半導体からなる基板(ウ
エハ) に薄膜形成技術,写真蝕刻技術(フォトリソグラ
フィ),不純物元素注入技術などを用いて製造されてい
る。
【0002】こゝで、薄膜形成技術として物理的な方法
と化学的な方法とがあり、前者は真空蒸着法,スパッタ
法,分子線エピタキシャル法(略称MBE法)などであ
り、後者は気相成長法(略称CVD法)やメッキ法など
であるが、物理的な薄膜形成法が数10〜数1000Åの極め
て薄い薄膜の形成に適しているのに対し、化学的な薄膜
形成法はμm オーダーの比較的厚い薄膜の形成に適して
いる。
【0003】なお、CVD法は化学反応を用いて気相成
長を行なうもので、蒸気圧の高い原料ガスをキャリアガ
スと共に加熱してあるウエハ上に供給し、ウエハ上で反
応させて薄膜を形成するものであり、集積回路の絶縁層
として使用される窒化硅素(Si3N4),二酸化硅素(Si
O2) ,燐硅酸ガラス(略称PSG)などの薄膜の形成に
一般的に使用されている。
【0004】
【従来の技術】半導体集積回路はシリコン(Si) ウエハ
上に微細な半導体領域を作り、この領域を最小線幅がサ
ブミクロン(Sub-micron)の導体線路で回路接続してお
り、多層配線構造が採られているが、この場合に多層配
線を構成する絶縁層の必要条件は耐熱性に優れているこ
とゝ、平坦化作用が優れていることであり、この点から
CVD装置を用いてSi3N4 ,SiO2,PSGなどのCVD
成長が行なわれているが、この原料ガスとして、モノシ
ラン(SiH4),ジ塩化シラン(SiH2Cl2),トリ塩化シラン
(SiHCl3),フォスフィン(PH3),笑気(N20),アンモニア(N
H3),酸素(O2), 水素(H 2)などが使用されている。
【0005】図3は従来のCVD装置を構成している排
気系の構成を示すもので、反応炉1とガストラップ2と
真空ポンプ3を配管4とバルブ5で繋いで構成されてい
る。すなわち、O2やH2などをキャリアガスとして反応炉
1に供給される反応ガス6はヒータ7により加熱されて
いるウエハ8の上で反応し、反応ガスの種類により決ま
る反応生成物がウエハ8の上に成長するが、加熱部分は
ウエハ8のみに限らぬことから、ウエハ8を載置したサ
セプタや反応管の内部にも析出が生じ、また反応炉内の
雰囲気中で反応した反応生成物は真空ポンプ3に吸引さ
れて配管4を通り、一部は配管4や真空ポンプ3の内壁
に析出し、一部は大気中に排出されている。
【0006】また、反応ガスは必ずしも全部が反応する
訳ではなく、かなりの部分は未反応のまゝで配管4を通
って排気されるが、配管4,バルブ5,真空ポンプは常
温に保たれているために、この領域においても反応生成
物の付着と反応ガスの液化が生じている。この対策とし
て従来は液体窒素(N2) などにより周囲を冷却したガス
トラップ2を反応炉1の出口側に挿入することにより未
反応の反応ガス6を液化すると共に反応生成物を付着さ
せ、排気側への流動を防ぐ処置が施されている。然し、
CVD装置において、ガストラップ2だけで反応ガスと
反応生成物を回収することは不可能であって、相当量が
ガストラップ2以降の排気系に流れ、そのまゝ使用する
と真空ポンプ3が故障を生じる。
【0007】すなわち、CVD装置を構成する真空ポン
プ3としては油が逆方向に拡散してウエハに付着し、品
質を損なうのを防ぐ見地から油拡散ポンプや油回転ポン
プは使用されておらず、この代わりにターボポンプ,メ
カニカルブースターポンプ,ドライポンプなどを使用
し、ターボポンプとドライポンプの直列運転,メカニカ
ルブースターポンプとドライポンプとの直列運転,ドラ
イポンプ同士の直列運転などが行なわれている。
【0008】図は二個のドライポンプ9を直列運転して
いる状態を示している。然し、反応生成物や反応ガスの
酸化物がポンプの動翼部,ボデイ内壁部,ローター部な
どに析出する結果として、そのまゝ使用していると回転
が停止してしまう。そこで、定期的に真空ポンプを交換
してオーバーフローすることが行なわれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】CVD装置の反応ガス
として蒸気圧の高い薬品を使用し、ウエハ上で反応させ
反応生成物を析出させていることから、必然的に未反応
の反応ガスと反応生成物は反応炉より配管を通って排気
系に流れているが、ガストラップで全部を捕獲するのは
困難であり、真空ポンプに吸引されてポンプの動翼部,
ボデイ内壁部,ローター部などに析出するために、定期
的に排気系より外して新品と交換する必要があり、作業
能率を損ねている。そこで、排気系より外すことなくオ
ーバーフローできるようにすることが課題である。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題はCVD装置
の排気系を構成する真空ポンプの内壁に析出した反応生
成物を排気系から真空ポンプを取り外すことなく洗浄
し、再使用する方法として、CVD装置の排気系を温度
調節装置により加温状態に保つと共に、真空ポンプの給
気側に洗浄液導入変換フランジを設け、バルブ切り換え
によりフランジを通じて真空ポンプ内に酸水溶液,アル
カリ水溶液,純水,有機溶剤,乾燥用ガスと順次に供給
して洗浄し、真空ポンプ内の析出物を除去する排気装置
の清浄化方法を用いることにより解決することができ
る。
【0011】
【作用】発明者はCVD装置に使用されているターボポ
ンプ,メカニカルブースターポンプ,ドライポンプなど
の真空ポンプは内部潤滑油を必要とせず、ローター部や
動翼部などそのまゝ洗浄できるものから構成されている
ことから、配管を通じてそのまゝ酸洗浄を行なって析出
物を溶解除去することを考えた。なお、CVD装置を用
い半導体集積回路の製造を行なう工程において配管や真
空ポンプの内部に析出する生成物はSiO2,Si3N4 などの
硅素化合物やPSGなどの硅素化合物の固溶体が多い。
【0012】次に、これらの反応生成物の付着は配管や
真空ポンプが反応ガスよりも低温であることも大きな理
由であることから、排気系を可能な限り加熱状態で使用
することにした。すなわち、温度制御装置を新たに設
け、ガストラップやドライポンプを動作させるモータな
ど、加温してはいけない部分を除き、なるべく高温に保
つことにより、反応生成物の微粒子を含む反応ガスをな
るべくストレートに装置外に排出させるようにした。
【0013】また、本発明の特徴は薬液の供給を洗浄液
導入変換フランジを用いて行なうことで、変換フランジ
にシャワー管を備え、薬液を如雨露状に散布することに
より効率よく洗浄を行なうようにしたことである。
【0014】図1は本発明を実施した排気系の構成図で
あって、反応炉1とガストラップ2までの構成は従来と
変わらない。すなわち、未反応の反応ガス6と反応炉1
で生じた噴霧状の反応生成物は液体N2で冷却されている
ガストラップ2を通ることにより大部分が捕獲される
が、かなりのガスが配管4を通って真空ポンプ3に吸引
される。こゝで排気系は真空ポンプ3(この例の場合は
ドライポンプ9)のモータ11を除いて保温構造が採られ
ており、温度調節装置12により加熱可能に設けられてお
り、配管4に使用されているバルブ13,14 も温度制御が
可能なホットバルブを使用する。
【0015】次に、バルブ13と真空ポンプ3との間に設
置し洗浄液を供給するのに使用する洗浄液導入変換フラ
ンジ16も保温構造をとり温度調節装置12により加熱可能
に構成する。このような構造をとることにより、CVD
装置の動作中にガストラップ2での捕獲を免れた反応ガ
スと反応生成物はなるべく配管4と真空ポンプ3に付着
することなく大気中に排出すると共に、真空ポンプ3に
付着した反応生成物はバルブ13を締め、洗浄液導入変換
フランジ16を通じて洗浄液供給部18より洗浄液を供給す
ることにより真空ポンプ3の洗浄を行なうことができ
る。
【0016】
【実施例】図1に示す構成をとる排気系においてガスト
ラップ2としては液体N2を冷媒ととして使用し、配管4
と洗浄液導入変換フランジ16およびドライポンプ9の外
側をヒータテープ20で巻回し、この間に挿入してある熱
電対を温度調節装置12に接続して電流調節を行なうこと
によ各部の温度を80℃に保った。なお、モータ11は水冷
してある。
【0017】次に、洗浄液供給部は同図に示すようにN2
供給部, 純水供給部, アルカリ水溶液供給部, 酸水溶液
供給部および溶剤供給部からなり、洗浄液導入変換フラ
ンジ16を通じて真空ポンプ内に酸, 純水, アルカリ, 純
水, 溶剤の順で供給し、最後にN2で乾燥するようにし
た。
【0018】また、洗浄液導入変換フランジ16としては
図2の(A),(B),(C)で示す三種類のものを使
用した。すなわち、それぞれの変換フランジの外側には
ヒーターテープ21と断熱材22を備えており、また、配管
23をヒータ24で加熱すると共に、その先にシャワー管25
を備え、洗浄液を如雨露状に散布するよう構成した。こ
ゝで、シャワー管25からの矢印は散布方向を示すもの
で、(A),(B),(C)ぞれぞれ散布方法が異なっ
ている。
【0019】次に、反応ガスとしてSiHCl3,NH3およびN2
の三成分ガスを使用し、また、真空ポンプ3として二連
のドライポンプ11を使用した。さて、Siウエハ上にSi3N
4 からなる絶縁層を形成する工程について排気系の洗浄
方法を説明すると、図1においてCVD反応の終了後、
排気系を80℃に加熱してある状態でバルブ13と14を閉
じ、洗浄液導入変換フランジ16より弗酸(HF)水溶液を供
給して二つのドライポンプ9を満たし、10分間放置して
Si3N4 を溶解した後、バルブ14を開けてHF水溶液を除去
し、次に、純水を3リットル/分の流量で1分間洗浄
し、次にアンモニア水溶液(NH4OH)を3リットル/分の
流量で1分間洗浄して中和し、次に、純水を3リットル
/分の流量で1分間洗浄して後、エチルアルコールで洗
浄し、水を置換した後、N2を10リットル/分の流量で20
分間供給して乾燥することにより洗浄が終わった。な
お、三種類の洗浄液導入変換フランジ16については有意
差は認められなかった。
【0020】
【発明の効果】本発明の実施によりCVD装置の排気系
の洗浄回数を減少することができ、また、真空ポンプを
排気系より取り外すことなく洗浄を行なうことができる
ことから半導体集積回路の製造コスト低減に寄与するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るCVD装置の排気装置の構成図
である。
【図2】 洗浄液導入変換フランジの構成を示す断面図
である。
【図3】 従来のCVD装置を構成している排気装置の
構成図である。
【符号の説明】
1 反応炉 2 ガストラップ 3 真空ポンプ 4 配管 5,13, 14 バルブ 6 反応ガス 9 ドライポンプ 11 モータ 12 温度調節装置 16 洗浄液導入変換フランジ 18 洗浄液供給部 20,21 ヒータテープ 25 シャワー管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気相成長装置の排気系が、未反応の反応
    ガスと反応生成物を捕獲するガストラップと真空ポンプ
    のモータを除き保温可能に構成されており、排気系の温
    度調節を行なう温度調節装置と、複数の洗浄液を順次に
    供給可能な洗浄液供給部と、該洗浄液を真空ポンプに供
    給する洗浄液導入変換フランジと、配管の切り換えを行
    なう複数のホットバルブとを新たに備えてなることを特
    徴とする気相成長装置の排気装置。
  2. 【請求項2】 気相成長装置の排気系を構成する真空ポ
    ンプの内壁に析出した反応生成物を該排気系から該真空
    ポンプを取り外すことなく洗浄し、再使用する方法とし
    て、該気相成長装置の排気系を温度調節装置により加温
    状態に保つと共に、該真空ポンプの給気側に洗浄液導入
    変換フランジを設け、バルブ切り換えにより該フランジ
    を通じて真空ポンプ内に酸水溶液,アルカリ水溶液,純
    水,有機溶剤,乾燥用ガスと順次に供給して洗浄し、該
    真空ポンプ内の析出物を除去することを特徴とする排気
    装置の清浄化方法。
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