JPH1027790A - Cvd設備における排ガス流路内の固形物付着防止方法 - Google Patents

Cvd設備における排ガス流路内の固形物付着防止方法

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JPH1027790A
JPH1027790A JP18254196A JP18254196A JPH1027790A JP H1027790 A JPH1027790 A JP H1027790A JP 18254196 A JP18254196 A JP 18254196A JP 18254196 A JP18254196 A JP 18254196A JP H1027790 A JPH1027790 A JP H1027790A
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JP
Japan
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valve
temperature
cvd
ammonium chloride
pressure
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JP18254196A
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Katsuyuki Sato
克幸 佐藤
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UMC Japan Co Ltd
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Nippon Steel Semiconductor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CVD設備における圧力調整バルブ内に塩化
アンモニウム固形物が付着するのを防止する方法を提供
する。 【解決手段】 CVD設備17内の圧力調整バルブ26
にバルブ内部の温度を制御するためのヒーター31を設
け、バルブ内部の雰囲気温度が100〜150℃の範囲
となるように制御する。これにより、弁開度を小さくし
て例えば雰囲気内圧力が100mmHg程度に低下した場合
でも、塩化アンモニウムの固化が生じることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CVD設備におけ
る排ガス流路内の固形物付着防止方法に関し、特に、シ
リコン窒化膜を成膜するCVD装置からの排ガス中に含
まれる塩化アンモニウムが固化し、流路内に付着するこ
とを防止する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】CVD(Chemical Vapor Deposition,化
学的気相成長)は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等
の誘電体薄膜やポリシリコン等の成膜に広く用いられて
いる成膜技術である。従来、半導体製造プロセスの中で
CVD装置は、例えば半導体基板上にシリコン窒化膜を
形成する際に用いられ、その場合、CVD装置内を減圧
しながら反応ガスとしてジクロルシランとアンモニアガ
スを導入し、成膜を行っている。そして、この際、成膜
と同時に未反応のジクロルシランやアンモニアガス、あ
るいは反応の副生成物である塩化アンモニウムが排ガス
として装置外に排出される。この反応は下記のように表
される。 3SiH2Cl2+10NH3 → SiH34+6NH4
Cl+6H2
【0003】 副生成物である塩化アンモニウムは、排気
系内を流れるうちに冷却されて固化し、数nmから数μ
m程度の大きさの粒子となる。そして、生成された塩化
アンモニウム粒子は、一部は配管に付着し、その多くは
排気用の真空ポンプ内に入り込む。すると、粒子は真空
ポンプのケーシングや回転翼に付着して摩擦やかじり等
の原因となり、真空ポンプによる真空度調整が困難とな
る。
【0004】そこで、この副生成物としての塩化アンモ
ニウム粒子を除去するために、特開平7−111260
号公報には、CVD装置と真空ポンプとの間の排気系配
管の部分で生成された粒子を吸収、固化、付着させるト
ラップを設けることにより、粒子が真空ポンプ内に入る
ことを防止する技術が開示されている。この種のCVD
設備について図4を用いて説明する。
【0005】図4(a)はCVD設備全体の概略構成を
示す図であって、この図に示すように、CVD装置1の
外枠は炉2で密封されており、炉2の内部にはヒーター
3とチューブ4が設置され、チューブ4内にウェハ5が
装入されるようになっている。ヒーター3はチューブ4
内の温度制御を行うもの、チューブ4は反応ガスを導入
し、ウェハ5上で反応を生じさせるためのものである。
また、CVD装置1はその内部の圧力が真空ポンプ6に
よって制御される構成となっており、CVD装置1と真
空ポンプ6は配管7で接続され、配管7の途中にはトラ
ップ8と圧力調整バルブ9が設置されている。トラップ
8内の管路には冷却管(図示せず)が巻回されており、
塩化アンモニウムが冷却、固化されるようになってい
る。
【0006】図4(b)、(c)は圧力調整バルブ9の
断面図であるが、これらの図に示すように、圧力調整バ
ルブ9は、外管10内で平板状のスロットルバルブ11
が回転軸12を中心としてモーター13により回動する
構成となっている。図3(a)〜(d)はスロットルバ
ルブ11が回動する様子を示す図であるが、図3(a)
は、スロットルバルブ11が排ガスの流れ14に対して
平行で、真空ポンプ6の真空能力を最大に作用させた状
態である。この状態を弁開度100%という。図3
(b)、(c)、(d)は、それぞれ弁開度80%、6
0%、40%の状態であり、スロットルバルブ11が排
ガスの流れ14に対して傾斜し、弁開度の低下に伴って
その傾斜は増大する。
【0007】図2はCVD装置から真空ポンプに至るま
での排ガスの雰囲気温度を示すものである。図2では一
例としてCVD装置内の雰囲気温度を700℃とした
が、通常、500〜900℃の温度範囲内で処理が行わ
れている。そして、CVD装置とトラップ間の配管で
は、配管の外面が大気中に晒されているため、雰囲気温
度は200℃程度にまで下がる。次に、トラップ内で
は、排ガスが冷却管によって冷却され、雰囲気温度は4
0℃程度にまで下がる。この部分では、通常、常温〜1
00℃未満の温度範囲までの冷却が行われる。以降、ト
ラップと圧力調整バルブ間の配管、圧力調整バルブ、真
空ポンプまでに至る排ガスの雰囲気温度は、若干下がる
可能性はあるものの、ほぼトラップ内部と同じである。
その一方、圧力調整バルブの弁開度を100%に固定し
た場合、CVD装置から真空ポンプまでに至る排ガスの
雰囲気内圧力(mmHg)はほぼ300mmHgで一定である。
【0008】一般に、副生成物である塩化アンモニウム
は、CVD装置内部では高温であるために気体の状態で
ある。雰囲気内圧力が一定の場合、温度が下がるにつれ
て塩化アンモニウムが固化し、固化した粒子は周囲に付
着しやすくなる。特に、塩化アンモニウムの場合、雰囲
気内圧力300mmHgでは184℃以下になると固化が始
まる。この固化が始まる温度のことを飽和温度(または
臨界温度)という。つまり、飽和温度では排ガス中にあ
る塩化アンモニウムの気体濃度は飽和状態にある。
【0009】そこで、CVD装置からCVD装置〜トラ
ップ間の配管までの間では雰囲気温度が700℃から2
00℃までにしか下がらないため、塩化アンモニウムは
固化しない。ところが、トラップ内では雰囲気温度が2
00℃から40℃近くまで下がるため、塩化アンモニウ
ムが固化し始める。雰囲気温度が184℃から40℃近
くまで下がる過程で塩化アンモニウム(気体状態)の飽
和濃度は雰囲気温度の低下につれて下がるため、雰囲気
温度が40℃近くになるまで塩化アンモニウムの固化が
進んでいく。そして、トラップより下流側では雰囲気温
度がそれ以上下がらないため、塩化アンモニウムの固化
は起こらないはずである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、圧力調整バ
ルブにおける弁開度は、固定されているわけではなく、
真空ポンプの能力やCVD処理条件の一つである装置内
の目標雰囲気内圧力の違い(100〜500mmHgの範
囲)等によって、0〜100%の範囲で自在に調整され
るものである。そこで、圧力調整バルブによって排ガス
の流量を絞る方向、すなわち弁開度を80%、60%、
40%と小さくする方向で圧力調整すると、圧力調整バ
ルブ内の流量断面積が縮小する。そして、流量断面積が
縮小すると圧力調整バルブ内の流速が速くなるため、こ
の部分の圧力が低下する。すると、例えば雰囲気内圧力
が300mmHgから100mmHgまで低下した場合、塩化ア
ンモニウムの飽和濃度も下がり、雰囲気温度が0℃近く
になるまで塩化アンモニウムの固化が進むことになる。
したがって、圧力調整バルブ内では雰囲気内圧力の低下
に伴って、雰囲気温度がたとえトラップ内と同じ40℃
であっても、図4(b)、(c)に示すように、実際に
は塩化アンモニウムが固化し、固形物15が内壁に付着
することになる。
【0011】図3(e)〜(h)はスロットルバルブ1
1周辺での塩化アンモニウム固形物15の付着の様子を
示す図であって、この図に示すように、弁開度が60%
(図3(g))、40%(図3(h))の場合、塩化ア
ンモニウムの固化が始まり、外管10の内面とスロット
ルバルブ11の表面に塩化アンモニウムの微粉15が付
着、堆積する。特に、弁開度40%の状態では、スロッ
トルバルブ11表面の塩化アンモニウムの微粉15と外
管10内面の塩化アンモニウムの微粉15とが一体とな
って流路を塞ぐため、CVD装置内の圧力を適切に制御
することができなくなる。このため、CVD設備では、
例えば1ヶ月に数回程度の割でCVD装置の運転を停止
して圧力調整バルブの交換やバルブ内のメンテナンスを
行う作業が必要となっていた。そして、この圧力調整バ
ルブの交換、メンテナンス作業がCVD設備の稼働率を
下げ、製品のスループットの低下にもつながっていた。
【0012】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、CVD設備における排ガス流路
内、特に圧力調整バルブ内の塩化アンモニウムによる固
形物の付着を防止する方法を提供することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のCVD設備における排ガス流路内の固形
物付着防止方法は、圧力調整バルブにバルブ内部の温度
を制御するための温度制御手段を設け、バルブ内部の温
度を100℃以上に制御することを特徴とするものであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
1を参照して説明する。図1(a)は本実施の形態のC
VD設備全体の概略構成を示す図であって、本CVD設
備17はシリコン窒化膜を成膜するための低圧CVD装
置本体とその周辺設備とから構成されている。
【0015】この図に示すように、CVD装置18の外
枠は炉19で密封されており、炉19の内部には高温処
理を行うためのヒーター20と、反応ガスを内部に取り
込んで成膜処理を行うためのチューブ21が設置されて
いる。そして、チューブ21内には4〜8インチ径のウ
ェハ22が装入されるようになっている。ヒーター20
はチューブ21内のウェハ22に対して500〜900
℃の範囲で温度制御を行うもの、チューブ21はジクロ
ルシランとアンモニアガスの混合ガスを反応ガスとして
導入し、ウェハ22上で反応を生じさせるためのもので
ある。
【0016】また、CVD装置18はその内部が真空ポ
ンプ23によって100〜500mmHg程度の低圧で圧力
制御される構成となっており、したがって、CVD装置
18と真空ポンプ23は配管24(排ガス流路)で接続
され、配管24の途中にはトラップ25と圧力調整バル
ブ26が設置されている。トラップ25内の管路は屈曲
するとともに、その内壁は表面積が大きくなっており、
管路には冷却管(図示せず)が巻回されている。これら
の構成によって、塩化アンモニウムが固化しやすく、か
つ、固化した粒子が除去しやすくなっている。
【0017】図1(b)は圧力調整バルブ26の断面図
であるが、これらの図に示すように、圧力調整バルブ2
6は、外管27の内部で平板状のスロットルバルブ28
が回転軸を中心としてモーター29によって回動する構
成となっている。そして、外管27の周囲には樹脂性部
材30とともにヒーター31(温度制御手段)が巻回さ
れている。そして、このヒーター31によって外管27
内を流れる排ガスの雰囲気温度が100〜150℃に制
御される構成となっている。
【0018】既に述べたように、図2はCVD装置から
真空ポンプに至るまでの排ガスの雰囲気温度を示すもの
であり、従来のCVD設備においてはトラップの部分で
雰囲気温度が40℃にまで下がった後、トラップと圧力
調整バルブ間の配管、圧力調整バルブ、真空ポンプに至
る排ガスの雰囲気温度はほぼトラップ内部と同じ温度で
推移する(破線で示す)。それに対して、本実施の形態
のCVD設備の場合、トラップの下流側における排ガス
の雰囲気温度は、圧力調整バルブの位置でヒーターの作
用によって100〜150℃に上昇する(実線で示
す)。
【0019】そこで、本実施の形態のCVD設備17に
よれば、圧力調整バルブ26の弁開度を小さくすること
によって圧力調整バルブ26位置での雰囲気内圧力が例
えば300mmHgから100mmHg程度に低下したとして
も、圧力調整バルブ26内の雰囲気温度が40℃から1
00〜150℃に上昇しているために、塩化アンモニウ
ムの固化が生じることがない。なお、圧力調整バルブ2
6内の雰囲気温度が100℃未満では塩化アンモニウム
の固化が始まるため、温度範囲の下限を100℃とす
る。また、150℃を超えると、150℃以下の場合に
は不要である圧力調整バルブ26の外界に対する断熱構
造が必要となるので、断熱構造のない圧力調整バルブを
使用する限りにおいては、温度範囲の上限を150℃と
する。
【0020】したがって、従来のCVD設備における圧
力調整バルブのようにスロットルバルブ周辺に塩化アン
モニウム固形物が付着、堆積することがほとんどなく、
堆積した固形物が排ガス流路を塞いでCVD装置内の圧
力の制御ができなくなる、という不具合をなくすことが
できる。その結果、従来から行っていた圧力調整バルブ
の交換、メンテナンス作業の頻度を低くすることができ
るため、CVD設備の稼働率を上げ、製品のスループッ
トを向上させることができる。
【0021】なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態
に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない
範囲において種々の変更を加えることが可能である。例
えば本実施の形態では圧力調整バルブ内の雰囲気温度の
上限を150℃としたが、この値は本実施の形態のCV
D設備の使用上の都合によるものであるため、雰囲気温
度の上限については必ずしも150℃でなくてもよい。
また、圧力調整バルブの温度制御手段であるヒーター等
の具体的な構成についても適宜変更が可能である。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
CVD設備における排ガス流路内の固形物付着防止方法
によれば、圧力調整バルブにバルブ内の温度を制御する
ための温度制御手段を設け、バルブ内部の温度を100
℃以上に制御することにより、たとえ弁開度を小さくし
て圧力調整バルブ位置での雰囲気内圧力が低下したとし
ても、塩化アンモニウムの固化が生じることがない。し
たがって、従来のCVD設備における圧力調整バルブの
ようにバルブ内に塩化アンモニウム固形物が付着、堆積
することがほとんどなく、堆積した固形物が排ガス流路
を塞いでCVD装置内の圧力の制御ができなくなる、と
いう不具合をなくすことができる。その結果、従来から
行っていた圧力調整バルブの交換、メンテナンス作業の
頻度を低くすることができるため、CVD設備の稼働率
を上げ、製品のスループットを向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態であるCVD設備を示
す、(a)全体の概略構成図、(b)圧力調整バルブの
断面図、である。
【図2】 CVD設備内の各部位における雰囲気温度を
示す図である。
【図3】 同、CVD設備内の圧力調整バルブの各弁開
度におけるスロットルバルブの状態を示す図である
【図4】 従来のCVD設備を示す、(a)全体の概略
構成図、(b)圧力調整バルブの断面図、(c)(b)
のA−A’線に沿う断面図、である。
【符号の説明】
17 CVD設備 18,1 CVD装置 19,2 炉 20,3 ヒーター 21,4 チューブ 22,5 ウェハ 23,6 真空ポンプ 24,7 配管(排ガス流路) 25,8 トラップ 26,9 圧力調整バルブ 27,10 外管 28,11 スロットルバルブ 29,13 モーター 30 樹脂性部材 31 ヒーター(温度制御手段) 14 排ガスの流れ 15 塩化アンモニウム固形物

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CVD装置からの排ガスを流す流路内に
    前記CVD装置内の圧力を調整するための圧力調整バル
    ブが設置されたCVD設備において、前記排ガス中の成
    分が固化することにより生成される固形物が前記流路内
    に付着するのを防止する方法であって、 前記圧力調整バルブに該バルブ内部の温度を制御するた
    めの温度制御手段を設け、バルブ内部の温度を100℃
    以上に制御することを特徴とするCVD設備における排
    ガス流路内の固形物付着防止方法。
JP18254196A 1996-07-11 1996-07-11 Cvd設備における排ガス流路内の固形物付着防止方法 Pending JPH1027790A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352935B1 (ko) * 2000-06-14 2002-09-16 이혁수 휘발유 유해가스 청정용 첨가제

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352935B1 (ko) * 2000-06-14 2002-09-16 이혁수 휘발유 유해가스 청정용 첨가제

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Effective date: 20040323

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