JPS62141718A - シラン系ガス分解反応による半導体製造における副生粉体除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は、半導体製造における副生物の除去装置に関す
る。

〔従来技術の説明〕

従来、半導体ディバイス、電子写真用感光ディバイス、
画像入力用ラインセンサー、撮像ディバイス、光起電力
素子等に使用する素子部材としては、アモルファスシリ
コン例えば水素又は／及びノ・ロゲン（例えばフッ素、
塩素等）で補償されたアモルファスシリコン（以後「ａ
−８ｉ（Ｈ，Ｘ）Ｊと記す。）膜等が提案されていて、
その中のいくつかは実用に付されている。

そしてそうしたａ−８ｉ（Ｈ，Ｘ）膜等の形成法及びそ
の方法を実施する装置についてもいくつか提案されてい
て、それらは真空蒸着法によるもの、イオンブレーティ
ング法によるもの、いわゆる熱ＣＶＤ法によるもの、プ
ラズマＣＶＤ法によるもの、光ＣＶＤ法によるもの等で
あり、中でもプラズマＣＶＤ法によるものが至適なもの
として実用に付されている。

ところでａ−８ｉ（Ｈ，Ｘ）系の半導体製造にあっては
、ＳｉＨ４等のシラン系ガスが成膜原料に使用されると
ころ、成膜操作時に不可避的に粉状のポリシラン［（５
ｉＨ２）ｎ　］等の副生物が生成し、それらが反応容器
内部に沈積することのある他、その沈積は排気系配管内
そして排気系真空ポンプ内迄にも及ぶことがしばしばあ
り、装置機能を低下させてしまうことはもとより、所望
の半導体を得るについて支障をきたしてしまう。ところ
で、反応容器内部でのポリシラン沈積については、成膜
操作が終了する毎に反応容器内部をドライエツチング等
の手段により清浄することにより問題を排除することが
できるが、排気系配管内、排気系真空ポンプ内でのポリ
シランの沈積については単純な操作で・は問題を簡単に
排除することはできなく、時にはそれらを交換しなくて
はならない場合もあり、適当な解決策が望まれていると
ころである。

もつともこうした問題点についての解決策がないわけで
はなく、排気系管の途中にメツシュ等のフィルターを設
置する提案があって実用されてもいるが、付着した粉体
の除去、フィルターの再生が煩雑であることもあって問
題解決に十分なものではない。

〔発明の目的〕

本発明は、ａ−８ｉ（Ｈ，Ｘ）系半導体製造装置におけ
る上述の問題点を排除して、排気系の排気コンダクタン
スを減少しないようにし、それにより反応容器内が所望
の真空度に維持されて常時安定して所望のａ−８ｉ（Ｈ
，Ｘ）系半導体が製造できる装置を提供することを主た
る目的とするものである。

本発明の他の目的は、ａ−３ｉ（Ｈ，Ｘ）系半導体の製
造において副生ずるポリシラン等の副生物を効率よく補
集し、簡便にして安全に回収することのできる装置を提
供することにある。

〔発明の構成、効果〕

本発明者らは、ａ−８ｉ（Ｈ，Ｘ）系半導体製造装置に
おける上述の問題点を排除し、前記本発明の目的を達成
すべく鋭意研究した結果、上述する知見を得、該知見に
基いて更に研究を重ねて本発明を完成せしめた。

即ち、本発明者らは、問題点が排気系即ち真空系にあり
、問題発生が主としてポリシランからなる取扱いが難し
く公害問題発生のおそれのある粉状物であることから、
装置の真空系の装置機能に支障を与えることなく該粉状
物を液体に溶解させて取り除き、それにより前記装置機
能を向上せしめると共に公害間頂をなくす観点に立って
研究を進めた。その結果、排気管系に前記ポリシラン等
の粉状物を溶解し、真空ポンプに何らの障害を及ぼさな
い液体、特に該真空ポンプに用いる高沸点油を貯溜した
トラップを設け、排気管からの排気流を該トラップを通
過するようにしたところ、ポリシラン等の粉状物は前記
油に溶解し、それにより排気流はポリシラン等の粉状物
を含まないものとなり、排気装置機能の減退の問題が解
消され、排気による公害問題発生のおそれをなくすこと
ができる知見を得た。

即ち本発明は、系内に、＋Ｏ＋）シラン等の粉状物を溶
解する液体を貯溜していて気流の流入口と排出口を有す
るトラップを半導体製造用反応容器の排気系に配設して
なることを特徴とする半導体製造装置を提供するもので
ある。

本発明の半導体製造装置の内容を以下に図面の実施例に
より説明するが、該装置はこれにより何ら限定されるも
のではない。

第１乃至２図は、本発明の半導体製造装置における、ポ
リシラン等の粉状物を除去するだめのトラップの模式断
面図である。

第１（Ａ）図及び第１（Ｂ）図は、筒形トラップの模式
図であり、第１（Ａ）図において、】０１はトラップ容
器であり、１０２ａは排気系から連通ずる流体流入管で
あり、先端がトラップ容器の空間Ａ内に延長して開口１
０２ａ’している。１０３ば、ボ゛リシラン等の粉状物
が除去されたいわゆるｍ浄化流体（気体）の排気管であ
る。１０・［は、図示しない供給源からバルブ１０５′
を備えた導管１０５を介して導入された、ホリシラ／等
の粉状物を含有する流体（以下、「ポリシラン流体」と
いう。）中のポリシラン等の粉状物を溶解せし二・−）
る液体（以下、「ポリシラン溶媒」という。）である。

ポリシラン溶媒１０４は、所定準位計１０７により所定
準位に自動的に保持される。即ち準位計１０７は、バル
ブ１０５′に回路接続（図示せず）していて１．Ｎ　Ｉ
Ｊシラン溶媒が所定準位に達しない場合、バルブ１０５
′が開になり、供給源からポリシラン溶媒が導管１０５
を介してトラップ容器１０１内に導入され、それが所定
準位に達するとノζルプ１０５′が閉になるようにされ
ている。

まだ１．ｔ？　ＩＪシラン溶媒が老化するか又は汚濁し
てその取り換えが必要な場合、バルブ１０６′を開いて
排出管１０６を介してそれを系外に排出し、次いで新だ
なポリシラン溶媒が前述と同様にしてトラップ容器１０
１内に導入される。

第１（Ｂ）図に図示の装置例は、第１（Ａ）図に図示の
装置の変形であって、第１（Ａ）図に図示のものと異る
ところは、流体流入管１０２ｂ（第１　（Ａ）図の場合
１０２ａ）がポリシラン溶媒１０４中で先端開口１０２
ｂ’している点である。

第１（Ａ）図に図示の装置例においては、図示しない半
導体製造装置の反応容器から排出されて来るホリシラン
流体が流入管１０２ａを介してトラップ容器１０１の空
間Ａに入り、一時滞溜し、その際流体中のポリシラン等
の粉状物が落下してポリシラン溶媒中に入り、該溶媒に
溶解されるなどし、一方ホリシラン等の粉状物が除かれ
たものは清浄化流体（気体）流となって排気管１０３を
介して図示しない真空ポンプに入り、次いで系外に排気
される。

第１（Ｂ）図に図示の装置例においては１．ｔ？　ＩＪ
シラン流体は、流入管１０２ｂを介し、その先端開口部
１０２１）’からポリシラン溶媒１０４中に放出され、
その際流体圧でバブリングが生じ、ポリシラン流体中の
、ｔ？　ＩＪシラン等の粉状物は全て、！＜　ＩＪシラ
ン溶媒と効率的に接触して溶解されるなどし、残る清浄
化気体は空間Ａに出て排気管１０３を介して前述の場合
と同様にして系外に排気される。

第２（Ａ）図及び第２（Ｂ）図は、処理容器部が円形断
面のものであって、撹拌手段を内蔵する形式の、本発明
の半導体製造装置における１、ｔ？　ＩＪシラン等の粉
状物を除去するためのトラップの模式断面図である。

第２（Ａ）図において、２０１はトラップ容器部であっ
て円形断面を有している。２０１′は該容器部の延長部
であって、長方形断面を有している。

２０２は、排気系から連通する。ｔ？　ＩＪシラン流体
の流入管であり、容器部２０１の空間Ａに開口している
。２０３は、ポリシラン流体が容器部２０１中の、ｆ　
リシラン溶媒２０４により清浄化された、清浄化気体流
の排気管である。２０４は、ポリシラン流体中の、＋Ｏ
＋）シラン等の粉状物を溶解せしめる。Ｐ　ＩＪシラン
溶媒であり、図示しない供給源から、バルブ２０５′を
備えた導管２０５を介して導入される。容器部２０１中
のポリシラン溶媒は、準位計２１１により所定準位に自
動的に保持される。

即ち準位計２１１は、第１（Ａ）乃至第１（Ｂ）図の場
合と同様に、バルブ２０５′に回路接続していて、ポリ
シラン溶媒２０４が所定準位に達しない場合、バルブ２
０５′が開になり、供給源から導入管２０５を介して導
入され、それが所定準位に達するとバルブ２０５′が閉
になるようにされている。２０６は、バルブ２０６′を
備えた排出管である。ポリシラン溶媒が老化するか又は
汚濁してその取り換えが必要な場合、バルブ２０６′を
開いて排出管２０６を介してそうした溶媒が系外に排出
され、次いで新たなポリシラン溶媒が前記と同様にして
容器部２０１内に導入される。２０７は回転羽根であり
、回転軸２０８に撹拌羽根２０８’、　２０８’・−・
が設けられてなるものであり、該回転羽根は、その軸芯
がポリシラン溶媒２０４の所定準位よシ下方の位置であ
って、好ましくはそれが回転する際少くとも１つの撹拌
羽根の先端部分が空間Ａに突出するような位置に設けら
れる。回転羽根２０７の回転は、図示しない駆動装置に
より行われる。

第２（Ｂ）図に図示の装置例は、第２（Ａ）図に図示の
装置例の変形で、あって、第２（Ａ）図に図示のものと
異るところは、撹拌手段が回転バレル２０９であり、容
器部２０１が下方突出した液溜部２０１“を有していて
、排出管２０６が該液溜部に配管されている点である。

回転バレル２０９は、格子、網目又は多穴壁画転円筒中
に球体２１０　、２１０　、・・・を存在せしめてなる
ものであシ、２（Ａ）図に図示の装置の場合と同様で１
．ｌ　＋Ｊシラン溶媒２０４の所定準位より下方の位置
であって、好ましくは回転する際前記回転円筒壁の一部
が空間Ａ内に露突出するような位置に設けられる。回転
バレル２０９の回転は、図示しない駆動装置により行わ
れる。

なお、第２（Ａ）図に図示の装置例にあっては、容器部
２０１に第２（Ｂ）図におけるような液溜部（２旧“）
を有さないが、該例においても液溜部を有するものにす
ることは勿論可能である。

第２（Ａ）図に図示の装置例においては、図示しない半
導体製造装置の反応容器から排出されて来るポリシラン
流体が、流入管２０２を介して空間Ａに入り、一時滞溜
し、その際流体中のポリシラン等の粉状物は、回転する
回転羽根２０７により撹拌されている。ｌ”　ＩＪシラ
ン溶媒中に落下し、効率的に溶解されるなどし、一方、
ｄ　＋）シラン等の粉状物が除かれたものは清浄化流体
（気体）となって排出管２０３を介して図示しない真空
ポンプに入り、次いで系外に排気される。

第２（Ｂ）図に図示の装置例の操作も第２（Ａ）図に図
示の場合と同様で、ホリンラン流体中のポリシラン等の
粉状物は、回転する回転バレル２０９により撹拌されて
いる。ＩＪシラン溶媒中に落下し、効率的に溶解などさ
れる。第２（Ｂ）図に図示の装置例においては、液溜部
２０１″を有することから、比重の大きくなったポリシ
ラン溶媒部分、そして不溶の固形分は該液溜部に沈降乃
至沈澱するところとなるので、ポリシラン流体に接触す
る位置のポリ７ラン溶媒は、汚濁のない状態のものに保
持される。

上記トラップ（第１乃至２図に図示）は、半導体製造装
置の排気系の任意の位置に付設することにより所望の効
果が得られるが、その付設位置の好しい例を第３図に示
す。

半導体製造装置の従来の排気系は、反応容器（１）→バ
ルブ（２）→８空ポンプｌ　［ＭＢＰ　（メカニカルブ
ースターポンプ）又はＲＰ（ロータリーポンプ）］（］
３１−真空ポンプ２ＣＲＰロータリーポンプ）］（４）
→系外排気というものであるが、前述したように、ポリ
シラン流体中のポリシラン等の粉状物による装置汚染は
（４）に迄及び、ために排気系の装置機能が減退し、結
局は半導体製造に支障を来たしてしまうところ、上記ト
ラップを第３図に示すように前記排気系に付設すること
により前記の問題は著しく排除されて、連続して所望品
質の半導体を製造することを可能にする。

即ち、第３（Ａ）図の場合は、反応容器（１）とバルブ
（２）の間に、第３（Ｂ）図の場合は、バルブ（２）と
真空ポンプ１（３）の間に、そして第３（Ｃ）図の場合
は、真空ポンプ１（３）と真空ポンプ（４）の間に、そ
れぞれ上記トラップを付設した例である。

以下本発明の装置の作用、効果を以下の実施例により説
明するが、本発明はそれらの実施例により限定されるも
のではない。

実施例１ 上述の従来装置（以下、「従来型」という。）、第３（
Ａ）図の装置（以下、「本発明装置ｌ」という。）、第
３（Ｂ）図の装置（以下、「本発明装置２」という。）
、第３（Ｃ）図の装置（以下、「本発明装置３」という
。）について、成膜原料にＳｉＨ，ガスを使用し、５０
０ＳＣＣＭ、　Ｑ、５’ｒｏｒｒ　（内圧）、５ＱＱ　
Ｗ　（ＲＦ　ｐＯＷｅｒ　）の尚初操作条件で成膜を行
った。なお、それぞれの装置にあって、真空ポンプ１と
してメカニカルブースター！ン−）ｆ、真空ポンプ２と
してロータリー　ポンプを用いた。まだ本発明装置１乃
至３においては、第２（Ａ）図に図示のトラップを付設
した。

各装置について、一定時間操作後、反応容器の内圧を測
定した他、まだ連続操作の限界時間を測定した。その結
果は下表に示すとおりでちった。

従来型については、排気配管内及び真空ポンプ内に蓄積
してし甘う粉体により反応容器の真空度が安定しなくな
り、連続操作では５時間のところでロータリー　ポンプ
の過負荷（オイル劣化）によりポンプ停止に到った。本
発明装置１乃至３については、いずれも長時間操作して
も反応容器内圧は安定していて、配管、真空ポンプのい
ずれにも支障は出なく、所望の成膜を行うことができた
。

実施例２ 上述の従来装置と本発明装置２（第２（Ｂ）図に図示の
トラップを使用）について、実施例１と同様の原料を使
用し、同様の操作条件で成膜操作を行い、操作を１時間
単位とし、そのくり返し回数と、真空ポンプ２（ロータ
リーポンプ）のオイル劣化度（粉体による粘度上昇）の
関係を調べだ。その結果は、第４図に示すとおりであっ
た。

第４図に示す結果から明らかなように、本発明装置２の
真空ポンプ２のオイル劣化は、従来装置のそれに比べて
極めて少く、したがって本発明の装置が極めて優れたも
のであることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第２図は、本発明の半導体製造装置における
粉状物除去トラップの模式断面図であり、第３図は本発
明の半導体製造装置の説明図である。第４図は、本発明
の半導体製造装置と従来の半導体製造装置のオイル劣化
度の関係を示すグラフである。 第１（Ａ）乃至（Ｂ）図について、 １０１・・・トラップ容器、１０２ａ　、　１０２ｂ　
　・・・流体流入管、１０３・・・排気管、１０４・・
・溶媒、１０５・・・溶媒導入管、１０６・・・溶媒排
出管、１０７・・・準位計第２（Ａ）乃至（Ｂ）図につ
いて、 ２０１・・・トラップ容器部、２０２・・・流体流入管
、２０３・・・排気管、２０１１・・溶媒、２０５・・
・溶媒導入管、２０６・・・溶媒排出管、２０７・・回
転羽根、２０８・・・回転軸、２０９・・・回転バレル
、２１０・・・球体図面の浄替（内容に変更なし） １すＯ 手　　続　　補　　ｉＥ　　　書　（方　式）昭和６１
年２月２５日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シラン系ガス分解反応により半導体を製造する装
   置において、バルブ手段と二種の真空ポンプ手段を備え
   た排気系に、ポリシラン等の副生粉状物を溶解などして
   取り除く溶媒を内蔵するトラップ手段を介在せしめたこ
   とを特徴とする半導体製造装置。
2. （２）溶媒が高沸点油である特許請求の範囲（１）項に
   記載の半導体製造装置。
3. （３）トラップ手段が溶媒の撹拌手段を備えたものであ
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の半導体製造装置。