JPH1133303A

JPH1133303A - トラップ装置

Info

Publication number: JPH1133303A
Application number: JP21134097A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fukunaga; 由紀夫福永; Takeshi Murakami; 武司村上; Hiroyuki Shinozaki; 弘行篠崎; Kiwamu Tsukamoto; 究塚本; Kuniaki Horie; 邦明堀江; Hiroyuki Kamiyama; 浩幸上山; Mitsunao Shibazaki; 光直柴崎
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-07-22
Filing date: 1997-07-22
Publication date: 1999-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的多量のガスのトラップを安定した状態
で行なうことができるトラップ装置を提供する。【解決手段】筒状の密閉されたトラップ容器４８と、
トラップ容器４８の一端側に接続された入口配管５０
と、入口配管５０よりトラップ容器４８内部の他端側に
向けて延び、内部の所定位置で開口する内側管と、トラ
ップ容器４８の上端側に開口する出口配管５２とを備
え、トラップ容器４８内部の他端側に冷却トラップ部を
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラップ装置に係
り、特に、チタン酸バリウム／ストロンチウム等の高誘
電体又は強誘電体薄膜を基板上に気相成長させる薄膜気
相成長装置の原料ガスのトラップに使用して最適なトラ
ップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだＤＲＡＭの研究開
発が行われている。かかるＤＲＡＭの製造のためには、
小さな面積で大容量が得られるキャパシタ素子が必要で
ある。このような大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜
として、誘電率が１０以下であるシリコン酸化膜やシリ
コン窒化膜に替えて、誘電率が２０程度である五酸化タ
ンタル(Ｔa₂Ｏ₅)薄膜、あるいは誘電率が３００程度で
あるチタン酸バリウム(ＢaＴiＯ₃)、チタン酸ストロン
チウム(ＳrＴiＯ₃)又はこれらの混合物であるチタン酸
バリウムストロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望
視されている。

【０００３】このような金属酸化物薄膜を基板上に気相
成長させる際には、例えば、図５に示すような薄膜気相
成長装置が用いられる。ここでは、原料供給ユニット１
０から供給されて気化器１２で気化した原料ガスを、ガ
ス供給配管１４を通して反応室１６の頂部に取付けたガ
ス供給ヘッド１８に導き、一方、反応室１６の内部に配
置したサセプタ２０上に基板２２を載置する。そして、
前記サセプタ２０に内蔵したヒータで基板２２を所定温
度に加熱しつつ、前記ガス供給ヘッド１８から原料ガス
と酸素含有ガスとの混合ガスを前記基板２２に向けて噴
射し、これによって、基板２２上に金属酸化物薄膜を気
相成長させるようにしている。

【０００４】反応室１６には、反応後のガスを排気する
真空ポンプ２４を備えた真空排気ライン２６が接続さ
れ、この真空排気ライン２６にはゲートバルブ２８と圧
力制御器３０が設けられているとともに、反応室１６内
の真空度を計測して前記圧力制御器３０に制御信号を送
る真空計３２が備えられ、これによって、反応室１６内
の真空度を一定に制御するようになっている。上述した
ような素材の原料ガスは、気化後の維持温度範囲が一般
にかなり狭く、気化温度より下がると凝結し、反応温度
より上がると分解してしまうため、気化原料の配管には
温度制御手段４４が設けられている。

【０００５】ところで、次のような状態では、気化原料
は、弁３８，４２を切り換えることにより、薄膜気相成
長装置を通さないバイパスライン３４から真空ポンプ２
４に吸引される。すなわち、気化器の運転開始直後の気
化が安定するまでの過渡的な間、または成膜終了から次
の成膜を開始するまでの間は、気化原料は薄膜気相成長
装置に流さない。このようにバイパスされる原料ガスを
処理するためにバイパスライン３４にはトラップ装置３
６が設けられている。

【０００６】従来、この種のトラップ装置３６は、図６
に示すように、内部に邪魔板４６により螺旋状の流路が
形成されたトラップ容器４８と、このトラップ容器４８
の頂部に接続された入口配管５０と、同じく底部に接続
された出口配管５２とを備え、クイックカップリング５
４ａ，５４ｂを介してバイパス３４と連結されている。
中央の媒体流路５６に冷却媒体が流され、入口配管５０
からトラップ容器４８内に流入した原料ガスの低蒸気圧
成分は、邪魔板４６に沿って流れる間にこの邪魔板４６
等でトラップされて除去され、高蒸気圧成分のみが出口
配管５２から前記真空排気ライン２６の真空ポンプ２４
（図５参照）に導かれるようになっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなトラップ装置にあっては、気化原料がトラップ室内
に流れ込むと急激に冷却され、トラップ室の入口付近で
原料ガスが凝結してトラップ室内流路を閉塞することが
あった。そして、トラップ装置の機能が阻害されるばか
りでなく、気化器の２次側の背圧が異常に上昇して、気
化器の機能にも影響を及ぼしてしまうといった問題があ
った。

【０００８】本発明は、上記に鑑み、比較的多量のガス
のトラップを安定した状態で行なうことができるトラッ
プ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、筒状の密閉されたトラップ容器と、該トラップ容器
の一端側に接続された入口配管と、該入口配管より前記
トラップ容器内部の他端側に向けて延び、内部の所定位
置で開口する内側管と、トラップ容器の上端側に開口す
る出口配管とを備え、前記トラップ容器内部の他端側に
冷却トラップ部を形成したことを特徴とするトラップ装
置である。

【００１０】これにより、気体原料が内側管からトラッ
プ容器の他端側の冷却部で出口配管に向かって反転する
過程で効率的に冷却され、凝結した成分は容積が充分取
れる冷却部で安定的にトラップされる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、前記内側管を前
記冷却トラップ部の温度より高い所定温度に制御する温
度制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の
トラップ装置である。これにより、狭い内側管で凝結し
て詰まりを生じることが防止され、安定なトラップ動作
を継続することができる。

【００１２】一端側を上方に、他端側を下方に位置させ
ることにより、ガスは一端側から下降してから反転して
上昇するので、重力により凝結分が降下してガスからの
分離を促進する。また、前記トラップ容器を、一端側と
他端側に分割し、これらを簡易カップリングで結合して
もよく、これにより、他端側の容器を交換するだけで凝
結成分が溜まったトラップの交換作業が終わり、装置の
停止時間を短縮させることができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、液体原料を気化
する気化器と、前記気化器の下流側に配置された成膜室
と、前記成膜室の下流側に配置された真空ポンプとを備
え、前記気化器と前記真空ポンプとを連絡するバイパス
ラインに請求項１又は２に記載のトラップ装置を配置し
たことを特徴とする薄膜気相成長装置である。

【００１４】請求項４に記載の発明は、前記トラップ装
置を前記気化器の直下に配置したことを特徴とする請求
項３に記載の薄膜気相成長装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態のトラ
ップ装置を、図５に示す薄膜気相成長装置に適用した場
合について、図１ないし図４を参照して説明する。図６
に示す従来例と同一の部材には、同一符号を付して説明
する。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施の形態を示す
もので、この実施の形態のトラップ装置３６は、略円筒
状のトラップ容器４８と、その頂部に接続された入口配
管５０と、トラップ容器４８の上部に設けられた出口配
管５２とを有し、入口配管５０の内端は、トラップ容器
４８の内部に延びて高さ方向の中央より下方に開口する
内側管６６となっている。これにより、入口配管５０か
ら内側管６６へと降下し、トラップ容器４８の底部で反
転して上昇し、出口配管５２に至る原料ガス流路が構成
される。

【００１７】トラップ容器４８は、クイックカップリン
グ６０を介して上下に２分割可能な上部容器６２と下部
容器６４とから構成されている。上部容器６４には、リ
ークバルブ７８を備えたリーク配管８０が接続されてい
る。入口配管５０は、クイックカップリング５４ａを介
してガス供給配管１４（図５参照）に、出口配管５２
は、クイックカップリング５４ｂを介して原料トラップ
ライン３４（図５参照）にそれぞれ連結されている。こ
れらのクイックカップリング６０，５４ａ，５４ｂは、
簡単な操作で着脱可能であり、しかも所定の気密性を維
持することができるようになっている。

【００１８】入口配管５０の内側管６６にはシースヒー
タ６８が巻付けられ、また、所定位置に温度センサ７０
が取付けられている。これらのリード線７２は温度制御
器７４に接続され、温度制御器７４は温度センサ７０の
検出値に基づいてシースヒータ６８への供給電流を制御
するようになっている。これにより、入口配管５０の内
側管６６を気化原料の凝結・分解を抑制する所定の温度
に制御する温度制御手段７６が構成されている。

【００１９】一方、下部容器６４の周囲には冷却液を流
す冷却液配管８２が巻き付けられて、下部容器６４の壁
面を気化温度より低い温度に冷却する冷却部８４が構成
されている。入口配管５０からトラップ容器４８の内部
に入った気化原料は、冷却液配管８２を介して冷却され
た下部容器６４の内壁面に接触して凝結して、ここに堆
積するようになっている。

【００２０】このような構成のトラップ装置において
は、図５に示すように、気化器１２とトラップ容器４８
とを結ぶ配管は、マントルヒータ等で構成される温度制
御手段４４で制御され、入口配管５０のトラップ容器４
８の内部を延びる内側管６６は温度制御手段７６で加熱
制御されて、いずれの箇所においても気化原料が冷却さ
れてしまうことなく、トラップ容器４８の内部まで導か
れるように構成されている。

【００２１】トラップ容器４８に導かれた気化原料は、
気化温度以上に維持されている内側管６６においても凝
結することなく、さらに降下して下部容器６４の冷却部
８４に接触して凝結する。気化原料の凝結分が除去され
た残りのキャリアガス等は、上部の出口配管５２から排
気される。凝結した原料が溜まった下部容器６４は、成
膜処理の合間にクイックカップリング６０を外して交換
したり、凝結原料を除去する等の処理を行なう。

【００２２】この実施の形態においては、ガス流路が、
入口配管５０から内側管６６へと降下し、トラップ容器
４８の底部で反転して上昇するように構成され、その反
転部に冷却部８４が形成されているので、比較的大きい
容積を有する冷却部８４で充分な蓄積量を得ることがで
きる。また、それに至る内側管６６は気化温度以上に制
御されているので、ここに凝結して詰まりを生じること
はない。

【００２３】凝結した原料が溜まった下部容器６４は、
クイックカップリング６０を外すことにより簡単に交換
することができ、操業の停止時間も少なく、下部容器６
４自体の洗浄等も容易である。下部容器６４に溜まった
凝結原料は、適当な方法で再生して再利用を図ることも
できる。

【００２４】図２は、本発明の第２の実施の形態を示す
もので、この実施の形態の図１に示す実施の形態と異な
る点は、内側管６６の周囲に、内側管６６との間に外部
空間に開口する筒状空間Ｒを形成する第２の管５８を設
けている点である。この筒状空間Ｒには、内側管６６を
包囲する面状ヒータ８６と温度センサ７０を配置して、
温度制御手段７６ａが構成されている。このように構成
することにより、ヒータ８６や温度センサ７０への凝結
がなく、温度の制御性の経時的な劣化が防止されるとと
もに、メンテナンスの便宜も図られている。

【００２５】図３は、本発明の第３の実施の形態を示す
もので、この実施の形態が図２に示す第２の実施の形態
と異なる点は、下部容器６４の内側に隔壁８８で区画さ
れた冷却ジャケット９０を形成して冷却部８４ａを構成
した点にある。このように構成した冷却ジャケット９０
に適当な冷却媒体を流通させることにより、冷却部８４
ａでの冷却効率を高めて、トラップ効率を向上させるこ
とができる。

【００２６】図４は、本発明の第４の実施の形態を示す
もので、この実施の形態が図３に示す第３の実施の形態
と異なる点は、入口配管５０の内側管６６の周囲に加熱
媒体を流通させる加熱ジャケット９２を形成した点であ
る。このように構成することにより、入口配管５０の内
側管６６の均熱性を良好にすることができる

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、気体原料が内側管からトラップ容器の他端側の冷却
部で出口配管に向かって反転する過程で効率的に冷却さ
れ、凝結した成分は容積が充分取れる冷却部で安定的に
トラップされ、比較的多量のガスのトラップを安定した
状態で行なうことができる。そして、内側管を冷却トラ
ップ部の温度より高い所定温度に制御することにより、
狭い内側管で凝結して詰まりを生じることが防止され、
安定なトラップ動作を継続することができる。従って、
薄膜気相成長装置等のバイパスライン等に用いることに
より、これらの装置の安定な稼動を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すトラップ装置
の概要図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示すトラップ装置
の概要図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示すトラップ装置
の概要図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示すトラップ装置
の概要図である。

【図５】本発明が適用される薄膜成長装置のシステム図
である。

【図６】従来のトラップ装置を示す概要図である。

【符号の説明】

３６トラップ装置４８トラップ容器５０入口配管５２出口配管６２上部容器６４下部容器６６入口配管の内側管６８シースヒータ７４温度制御器７６，７６ａ温度制御手段８２冷却液配管８４，８４ａ冷却部８６面状ヒータ９０冷却ジャケット９２加熱ジャケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本究東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者堀江邦明東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者上山浩幸東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者柴崎光直東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の密閉されたトラップ容器と、該トラップ容器の一端側に接続された入口配管と、該入口配管より前記トラップ容器内部の他端側に向けて
延び、内部の所定位置で開口する内側管と、トラップ容器の上端側に開口する出口配管とを備え、前記トラップ容器内部の他端側に冷却トラップ部を形成
したことを特徴とするトラップ装置。
【請求項２】前記内側管を前記冷却トラップ部の温度
より高い所定温度に制御する温度制御手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項３】液体原料を気化する気化器と、前記気化
器の下流側に配置された成膜室と、前記成膜室の下流側
に配置された真空ポンプとを備え、前記気化器と前記真
空ポンプとを連絡するバイパスラインに請求項１又は２
に記載のトラップ装置を配置したことを特徴とする薄膜
気相成長装置。
【請求項４】前記トラップ装置を前記気化器の直下に
配置したことを特徴とする請求項３に記載の薄膜気相成
長装置。