JPH0745545A - 汚染物トラップ装置 - Google Patents

汚染物トラップ装置

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JPH0745545A
JPH0745545A JP6047031A JP4703194A JPH0745545A JP H0745545 A JPH0745545 A JP H0745545A JP 6047031 A JP6047031 A JP 6047031A JP 4703194 A JP4703194 A JP 4703194A JP H0745545 A JPH0745545 A JP H0745545A
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discharge hole
discharge
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trap device
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ジェームス・ポール・ブラネン
Jr Richard R Hansotte
リチャード・レーン・ハンソッテ、ジュニア
Dieter K Neff
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    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/16—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 垂直炉の処理室内の付着粒子を著しく減少す
る汚染物トラップ装置を実現する。 【構成】 この汚染物トラップ３０は、内部ダクトを囲
む下端部及び上端部を有する円筒上の囲い構造即ち、ハ
ウジングである。取付機構がこの囲い構造を処理室の排
出孔に固定し、そしてこのように取り付けられると、処
理室からの副産物は、この囲い構造の回りを通って排出
孔から排出されない。この囲い構造には入口が設けら
れ、そしてこの入口を通って処理室からのガスがこの囲
い構造の内側ダクト内に入り込み、そして囲い構造の出
口から、この囲い構造の内側ダクト内のガスが外部に排
出される。囲い構造が排出孔に取り付けられると、この
囲い構造の下側部分は、この囲い構造の内側ダクト内に
付着していてそしてここからはがれ落ちる副産物の粒子
を収集する。これにより、粒子が垂直炉の処理室内を汚
染することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おいて使用される型の高温拡散炉に関する。更に具体的
に言うならば、本発明は、プロセス室内の汚染物を減少
するためのこのような拡散炉のための排出口の汚染物ト
ラップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水平型の処理炉が半導体装置の製造にお
いて広く使用されてきた。このような炉においては、蒸
気は反応管の一端から導入されそして反対側の端部から
排出される。一般には大量の未反応粒子が反応管の排出
端部の近くに付着されるが、このはがれやすい付着物
は、この水平に配向されたシステムにおいては重要な問
題を生じない。
【０００３】設置床面積の節約及びプロセス動作の制御
の増大等の種々な理由により、半導体業界は、水平型の
炉の代わりに垂直型の炉を使用するようになった。垂直
型の炉においては、例えばＴＥＯＳのような処理ガスは
一般には、反応炉の底部の近くから導入されそして上部
の近くから排出される。水平方向に配向された炉の場合
と同じく、特に液状の源（source）材料がしばしば排出
副産物を生じる低圧化学蒸着（ＬＰＣＶＤ）の場合には
かなりの粒子が反応炉の排出端部に堆積しうる。しかし
ながら、もしもこの付着された副産物が垂直に配向され
た炉においてはがれ落ちると、粒子は、重力により降下
されて、この排出口の直下に配置されている半導体ウエ
ハを汚染する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】かくして、排出口の近
くに付着された未反応粒子がはがれてウエハを汚染する
可能性を最小にする排出システムを垂直配向型の炉に設
けることの必要性がこの分野で存在してきた。本発明は
このような問題点を解決するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】概略的に総括すると、本
発明はその一つの態様において、上端の近くに排出孔を
有しそしてこの排出孔から副産物が排出される処理室を
有する垂直炉のための汚染物トラップを含む。この汚染
物トラップは、内部ダクトを囲む下端部及び上端部を有
する円筒上の囲い構造即ち、ハウジングである。取付機
構がこの囲い構造を処理室の排出孔に固定し、そしてこ
のように取り付けられると、処理室からの副産物は、こ
の囲い構造の回りを通って排出孔から排出されない。こ
の囲い構造には入口が設けられ、そしてこの入口を通っ
て処理室からのガスがこの囲い構造の内側ダクト内に入
り込み、そして囲い構造の出口から、この囲い構造の内
側ダクト内のガスが外部に排出される。囲い構造が排出
孔に取り付けられると、この囲い構造の下側部分は、こ
の囲い構造の内側ダクト内に付着していてそしてここか
らはがれ落ちる副産物の粒子を収集する。これにより、
粒子が垂直炉の処理室内を汚染することを防止する。一
つの実施例において、この囲い構造は、内部ダクトを限
定する少なくとも一つの側壁、連続した底壁（solid bo
ttom wall）及び上壁を有するハウジングである。
【０００６】他の態様において、本発明は、上端の近く
に排出孔を有しこの排出孔を通って排出副産物が排出さ
れる処理室を有する垂直処理炉のための汚染物トラップ
である。この汚染物トラップは、汚染物を堆積させる連
続した（solid）底壁及び少なくとも一つの側壁を有す
るハウジングである。このハウジングは、これの少なく
とも一つの側壁及び底壁の一部分が処理室内に延びるよ
うに、この処理室の排出孔内に配置されるように、寸法
が決められている。ハウジングは、底壁及び少なくとも
一つの側壁により少なくとも部分的に限定される内部区
画を含む。入口が少なくとも一つの側壁を通って延び、
そしてこれを介して処置室からの排出副産物がハウジン
グの内側区画内に入り込む。取付機構がハウジングを処
理室の排出孔に固定し、これによりハウジングは排出孔
に取り付けられると、処理室内の排出副産物はこの処理
室からこのハウジングを通って排出される。排出孔に取
り付けられると、ハウジングの底壁はこのハウジングの
内部区画内に付着してそしてはがれ落ちた排出副産物の
粒子を収集し、これによりこれらの粒子が垂直炉の処理
室内を汚染することを防止する。排出孔は管状の内面を
有し、ハウジングが排出孔に取り付けられたとき、ハウ
ジングの外側表面及び排出孔の内側表面の間にギャップ
が形成され、このギャップは、排出副産物の付着を減少
するために、排出孔のうちハウジングに近い内側表面の
温度が、ハウジングがない場合の温度よりも高くなるよ
うに排出孔の内径よりも小さな幅を有する。本発明に従
う汚染物トラップは、垂直炉の処理室のうち排出孔の近
辺に副産物が付着するのを著しく減少する。処理室内に
粒子が付着することが減少されるので、ここから粒子が
はがれ落ちてこの処理室内のウエハを汚染することが減
少される。本発明の汚染物トラップは製造及び組立が容
易であり、そして既存の垂直処理炉に対して要求される
改造は非常にわずかである。この汚染物トラップを使用
すると、低コストで、更に清浄なプロセスを行うことが
可能となる。
【０００７】
【実施例】図を参照して本発明を説明するが、各図にお
いて同様のコンポーネントに対しては同じ参照番号がつ
けられている。
【０００８】図１は、半導体産業において使用されてい
る型の垂直炉１０を示す。垂直炉１０は、石英で製造さ
れる細長い内側胴部１４内に配置されている処理室１２
を含む。この図１に関して後述するように、垂直炉１０
は、内側胴部１４の縦軸１５がほぼ垂直に延びるように
設計されている。例えば高温の低圧化学蒸着（ＬＰＣＶ
Ｄ）処理を受けるウエハは、処理室１２内に入るような
寸法の細長い石英ボート１６内に支持されている。ボー
ト１６は、ドア２０に取り付けられている石英の加熱バ
ッフル即ちペデスタル１８の上に支持されている。ボー
ト１６、バッフル１８及びドア２０は代表的には、一つ
のユニットとして、このドア２０の取り付けられている
附勢アセンブリ（図示せず）によりボートの縦軸に沿っ
て移動される。
【０００９】又垂直炉１０は、内側胴部１４及び外側胴
部２４の間に位置決めされている加熱素子２２を含む。
加熱素子２２（例えば多重巻きの加熱コイル）は、処理
室２２を例えば３００℃乃至１２００℃のレンジの高温
に維持するように設計されている。処理ガス（例えば、
ＴＥＯＳ）が、処理室１２の底部の近くに位置決めされ
ている入口２６を介してこの処理室１２内に導入され、
そして排出副産物（例えば過剰のＴＥＯＳ）は、処理室
の上部の近くの排出口２８から排出される。以下に説明
するように、排出口２８は、排出キャップに取り付けら
れている（図４を参照）。
【００１０】図２を参照すると、本発明に従う汚染物ト
ラップ３０の一実施例が示されている。例えば石英で作
られる汚染物トラップ３０は、上端３４及び下端３６を
有する円筒状の囲い構造即ちハウジング３２を含む。出
力開口３８が上端３４の近くに位置決めされ、一方複数
個の入力開口４０が下端３６に隣接して配置される。囲
い構造即ちハウジング内に、内部ダクト（即ちコンパー
トメント）４１が規定される。以下に説明するように、
汚染物トラップ３０が垂直炉内に位置決めされるとき、
トラップ３０の周囲に形成されたフランジ４２は、処理
室１２の排出口２８の内壁にはまりこむように寸法が決
められ且つ形が決められている。
【００１１】トラップ３０は、図３において、垂直処理
炉１０’内の動作位置に装着されて示されている。図示
のようにトラップ３０は、排出口２８の管状のネック部
分内にほぼ装着され、そしてフランジ４２は、処理室１
２からの排出副産物がトラップ３０の回りを通って排出
口２８から排出されないように、排出口２８の内壁２９
に対して密着されている。全ての排出副産物は、入り口
４０に入り込み、内側ダクト（このエンクロジャー内に
規定されている）を通って、この円筒状の囲い構造の上
部の近くのトラップ３０の出口３８から排出される。
【００１２】汚染物トラップ３０が垂直炉１０’内に動
作的に位置決めされると、入り口４０の近くのトラップ
３０の外側表面４９及び排出孔２８の内側表面５１の間
に狭窄ギャップ４８が生じる。この狭窄ギャップ４８
は、排出孔の管状ネックの標準的な内径よりも非常にせ
まい幅を有する。ギャップ４８が狭いので、上昇された
表面温度が、トラップの外側表面及び排出孔の内側表面
上に得られ、これにより、未反応蒸気（例えばＴＥＯ
Ｓ）は、粒子の形で固化する前に、この修正された排出
システム内を下方に移動する。副産物がトラップの内壁
に到達するまで固化は遅らされ、そしてこれはトラップ
３０の内面上の粒子５０により示されている。かくし
て、この固化動作を排出システム内で更に下流に移動さ
せることにより、更に清浄なプロセスが得られる。更
に、トラップの内面上の粒子がはげ落ちても、このトラ
ップの底面の壁がこれらの粒子を収集し、粒子が処理室
内に入り込むことを防止する。これがないと粒子は処理
室内に入り込み半導体プロセスを汚染する。
【００１３】図４に示されている汚染物トラップ３０
は、垂直炉の更に詳細に示されている排出システム内に
位置決めされている。特に、ステンレス・スチールの排
出キャップ６０がこの炉の排出孔２８の上にはめ込ま
れ、そして図示のように汚染物トラップは、処理室及び
排出キャップ６０の間のどのような見通し通路をもなく
し、これにより下流に付着された粒子が処理室内に汚染
物として戻る可能性を更に減少する。（従来は、処理室
の真上の排出キャップ６０上に多量の副産物が付着し
た。）トラップ３０は、処理室の真上の領域からの排出
副産物の流れを、この処理室を汚染する付着物の量を減
少するように、下流の排出ラインに逸らす。
【００１４】
【発明の効果】本発明に従う汚染物トラップは、垂直炉
の処理室内の付着粒子を著しく減少することが上述の説
明から明らかである。処理室内における粒子の付着が減
少されることができるので、粒子がはがれ落ちて処理中
のウエハを汚染する可能性が減少される。本発明の汚染
物トラップは製造が簡単で、組立が簡単で、そして既存
の垂直炉をわずかに改造するだけである。本発明のトラ
ップを使用すると、低い動作コストで更に清浄なプロセ
スを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う汚染物トラップを収容する垂直処
理炉の側面の概略的な断面図である。
【図２】図１の垂直炉に対する本発明の汚染物トラップ
の一実施例の透視図である。
【図３】図２に示される汚染物トラップが動作的に装着
された図１の垂直炉の側面の概略的な断面図である。
【図４】垂直炉の排出孔内に動作的に位置決めされた図
２の汚染物トラップの部分的な断面図である。
【符号の説明】
１０・・・垂直炉 １２・・・処理室 １４・・・内側胴部 １６・・・石英ボート ２２・・・加熱素子 ３０・・・汚染物トラップ ３２・・・ハウジング ３４・・・上端 ３６・・・下端 ３８・・・出口 ４０・・・入口 ４２・・・フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・レーン・ハンソッテ、ジュニ ア アメリカ合衆国バーモント州、リッチモン ド、ボックス・101、アール・ディー ２ （無番地) (72)発明者 ダイエタークラウス・ネフ アメリカ合衆国バーモント州、ケンブリッ ジ、ブライス・ロード、ボックス・1180、 ピー・アール １（無番地)

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上端の近くに排出孔を有し、該排出孔を通
    って排出副産物が排出される処理室を有する垂直炉のた
    めの汚染物トラップ装置において、 内部ダクトを限定する下側部分及び上側部分を有する囲
    い構造と、 上記処理室からの排出副産物が上記囲い構造の周囲の上
    記排出孔を介して排出されないように、上記囲い構造を
    上記処理室の上記排出孔に取り付ける手段とを有し、 上記囲い構造は、この中に延びる入口を有し、該入口を
    介して上記処理室からの排出副産物が上記内部ダクト内
    に通過され、上記囲い構造は出口を有し、該出口を介し
    て上記内部ダクト内の排出副産物が排出され、上記囲い
    構造の下側部分は、上位内部ダクト内に付着して落下す
    るする排出副産物の粒子を受けとめることを特徴とする
    上記汚染物トラップ装置。
  2. 【請求項２】上記囲い構造内に延びる入口は、上記囲い
    構造の下側部分に配置され、そして上記囲い構造の上記
    出口は、上記囲い部分の上記上側部分に配置されている
    ことを特徴とする請求項１の汚染物トラップ装置。
  3. 【請求項３】上記入口は、上記囲い構造の上記下側部分
    で上記囲い構造に延びている複数個の入口を有すること
    を特徴とする請求項１の汚染物トラップ装置。
  4. 【請求項４】上記囲い構造の上記下側部分は、上記囲い
    構造の上記内部ダクト内に付着して落下する汚染物の粒
    子を受けとめる底壁を有することを特徴とする請求項１
    の汚染物トラップ装置。
  5. 【請求項５】上記囲い構造は円筒状であり、上記囲い構
    造を上記処理室の上記排出孔に取り付ける手段は、上記
    円筒状の囲い構造を取り囲むフランジを含み、該フラン
    ジの寸法は、上記排出副産物が上記囲い構造の周囲の上
    記排出孔から排出されないように、上記排出孔の内壁に
    密着するように選択されていることを特徴とする請求項
    １の汚染物トラップ装置。
  6. 【請求項６】上記垂直炉は、高温の低圧化学蒸着炉を含
    むことを特徴とする請求項１の汚染物トラップ装置。
  7. 【請求項７】上記処理炉の排出孔は排出キャップを有
    し、上記囲い構造が上記排出孔に取り付けられたとき、
    上記囲い構造の上記上側部分が上記排出孔の上記排出キ
    ャップ内に延び、上記排出キャップ内に延びる上記囲い
    構造の上記上側部分が上記囲い構造の上記出口を含むこ
    とを特徴とする請求項１の汚染物トラップ装置。
  8. 【請求項８】上記排出孔は管状の内面を有し、上記囲い
    構造が上記排出孔に取り付けられたとき、上記囲い構造
    の外側表面及び上記排出孔の内側表面の間にギャップが
    形成され、該ギャップは、上記排出副産物の付着を減少
    するために、上記排出孔の内側表面の温度が、上記囲い
    構造がない場合の温度よりも高くなるように上記排出孔
    の内径よりも小さな幅を有することを特徴とする請求項
    １の汚染物トラップ装置。
  9. 【請求項９】上端の近くに排出孔を有し、該排出孔を通
    って排出副産物が排出される処理室を有する垂直炉のた
    めの汚染物トラップ装置において、 底壁、少なくとも一つの側壁、及び該側壁に設けられた
    入口を有し、上記底壁及び上記側壁により内部区画が規
    定され、上記底壁及び上記側壁の一部分が上記処理室内
    に延びるように上記処理室の上記排出孔内に位置決めさ
    れたハウジングと、 上記処理室からの排出副産物が上記ハウジングの上記少
    なくとも一つの側壁の上記入口を介して排出されるよう
    に、上記ハウジングを上記処理室の上記排出孔に取り付
    ける手段とを有し、 上記ハウジングが上記排出孔に取り付けられたとき、上
    記ハウジングの上記底壁が上記ハウジングの内部区画内
    に付着し落下する排出副産物の粒子を収集することを特
    徴とする、上記汚染物トラップ装置。
  10. 【請求項１０】上記垂直炉は高温の低圧化学蒸着炉を含
    むことを特徴とする請求項９の汚染物トラップ装置。
  11. 【請求項１１】上記ハウジングを上記処理室の上記排出
    孔に取り付ける手段は、上記少なくとも一つの側壁を取
    り囲むフランジを含み、該フランジの寸法及び形状は、
    上記排出副産物が上記ハウジングの周囲の上記排出孔か
    ら排出されないように、上記排出孔の内壁に密着するよ
    うに選択されていることを特徴とする請求項９の汚染物
    トラップ装置。
  12. 【請求項１２】上記ハウジングの上記少なくとも一つの
    側壁は、上記処理室からの排出副産物を上記内部区画に
    通過させる複数個の開口を含むことを特徴とする請求項
    ９の汚染物トラップ装置。
  13. 【請求項１３】上端の近くに排出孔を有し、該排出孔を
    通って排出副産物が排出される処理室を有する垂直炉の
    ための汚染物トラップ装置において、 内側区画を限定する少なくとも一つの側壁、底壁及び上
    壁を有するハウジングと、 上記処理室からの排出副産物が上記ハウジングの周囲の
    上記排出孔を介して排出されないように、上記ハウジン
    グを上記処理室の上記排出孔に取り付ける手段とを有
    し、 上記ハウジングは、上記処理室からの排出副産物を上記
    ハウジングの上記内部区画内に通過させる少なくとも一
    つの入口を上記側壁に有し、上記ハウジングは、上記内
    部区画からの排出副産物を排出するための出口を上記側
    壁及び上記上壁に設けられており、上記ハウジングが上
    記排出孔に取り付けられたとき、上記ハウジングの上記
    底壁は、上記内部区画に付着して落下する排出副産物の
    粒子を受けとめることを特徴とする上記汚染物トラップ
    装置。
  14. 【請求項１４】上記底壁は、上記排出副産物の粒子を受
    けとめる構造であることを特徴とする請求項１３の汚染
    物トラップ装置。
  15. 【請求項１５】上記ハウジングを上記処理室の上記排出
    孔に取り付ける手段は、上記ハウジングを取り囲むフラ
    ンジを含み、該フランジの寸法及び形状は、上記排出副
    産物が上記ハウジングの周囲の上記排出孔から排出され
    ないように、上記排出孔の内壁に密着するように選択さ
    れていることを特徴とする請求項１３の汚染物トラップ
    装置。
  16. 【請求項１６】上記垂直炉は、高温の低圧化学蒸着炉を
    有することを特徴とする請求の範囲第１３項の汚染物ト
    ラップ装置。
  17. 【請求項１７】上記処理室の上記排出孔は、排出キャッ
    プを有し、そして上記ハウジングが上記処理室の上記排
    出孔に取り付けられたとき、上記ハウジングの上壁が上
    記排出孔の上記排出キャップ内に延びることを特徴とす
    る請求項第１３項の汚染物トラップ装置。
  18. 【請求項１８】上記排出孔は管状の内面を有し、上記ハ
    ウジングが上記排出孔に取り付けられたとき、上記ハウ
    ジングの外側表面及び上記排出孔の内側表面の間にギャ
    ップが形成され、該ギャップは、上記排出副産物の付着
    を減少するために、上記排出孔のうち上記ハウジングに
    近い内側表面の温度が、上記ハウジングがない場合の温
    度よりも高くなるように上記排出孔の内径よりも小さな
    幅を有することを特徴とする請求項１３の汚染物トラッ
    プ装置。
  19. 【請求項１９】上記ハウジングは石英で形成されている
    ことを特徴とする請求項１３の汚染物トラップ装置。
  20. 【請求項２０】上端の近くに排出孔を有し、該排出孔を
    通って排出副産物が排出される処理室を有する垂直炉
    と、 該垂直炉のための汚染物トラップ手段とを有し、 該汚染物トラップ手段は、 底壁、少なくとも一つの側壁、及び該側壁に設けられた
    入口を有し、上記底壁及び上記少なくとも一つの側壁に
    より内部区画が規定され、上記底壁及び上記少なくとも
    一つの側壁の一部分が上記処理室内に延びるように上記
    処理室の上記排出孔内に位置決めされる寸法を有するハ
    ウジングと、 上記処理室からの排出副産物が上記ハウジングの上記少
    なくとも一つの側壁の上記入口を介して排出されるよう
    に、上記ハウジングを上記処理室の上記排出孔に取り付
    ける手段とを有し、 上記ハウジングが上記排出孔に取り付けられたとき、上
    記ハウジングの上記底壁が上記ハウジングの内部区画内
    に付着し落下する排出副産物の粒子を収集することを特
    徴とする、半導体ウエハの処理装置。
JP6047031A 1993-07-16 1994-03-17 汚染物トラップ装置 Expired - Lifetime JP2500058B2 (ja)

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US08/093,542 US5312245A (en) 1993-07-16 1993-07-16 Particulate trap for vertical furnace

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