JPH0259002A

JPH0259002A - トラップ装置

Info

Publication number: JPH0259002A
Application number: JP21176988A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yokogawa; 横川　修; Eiichiro Takanabe; 高鍋　英一郎
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1990-02-28
Anticipated expiration: 2014-06-28
Also published as: JP2913040B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、ｌ−ラップ装置に関する。

（従来の技術）被処理体例えば半導体ウェハの熱処理工程即ち酸化工程
、拡散工程、ＣＶＤ工程等で、処理容器即ち反応管を備
えた熱処理装置が用いられている。

この熱処理装置は、発熱自在なヒータ線を巻回したヒー
タの中に石英製の反応管をセットし、複数枚のウェハを
配列搭載したボートを上記反応管の開口端から挿入し、
反応管内の予め定められた位置に設定した後、上記開口
端を蓋体により封止し、上記ヒータ線の発熱により上記
ウェハを加熱した状態で所定の処理ガスを導入して熱処
理を行なうものである。このような熱処理技術としては
、例えば特公昭６０−４１８４８号、特開昭６０−１１
９７１６号公報等に開示されている。

このような熱処理においては、反応管内の処理後の排ガ
スは外部に排気されるが、この排ガス中には反応生成物
が含有されており、このまま排気すると上記生成物が真
空ポンプのオイルに混入してこのオイルを劣化させてし
°まう。このオイルの劣化により上記反応管内の排気能
力が低下してしまい、上記反応管内を所望する圧力に設
定できず、所望する熱処理が行なえないため、上記反応
管内の排ガスを排気する排気系には、この排ガス中の反
応生成物をトラップするトラップ装置が備えられている
。このトラップ装置には、例えばメツシュ状フィルター
を設けたガス流路に排ガスを流すことで反応生成物をミ
スト状で付着させて除去する技術等が使用されている。

また、上記排ガス中の未反応ガスを除去する技術が、特
開昭６１−２９１０３３号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記メツシュ状フィルターを使用した技
術では、メツシュの目詰まりが激しく、上記メツシュを
頻繁に交換する必要があり、非常に手間がかかり熱処理
装置の稼働効率を低下させてしまう問題があった。更に
、上記メツシュ状フィルターを設けると排気のコンダク
タンスが低くなり、排気効率が低下してしまう問題があ
った。

また、特開昭６１−２９１０３３号公報に開示された、
排ガスを加熱することにより上記未反応ガスを反応させ
てフィン表面に被着させる技術では、未反応ガスを除去
することは可能であるが、上記反応生成物はほとんど上
記フィンに被着せず、通過してしまう。そのため、反応
生成物は除去できずに排気され、真空ポンプのオイルに
混入してこのオイルを汚染したり、メカニカルブースタ
ーポンプに上記反応生成物が詰まり、ロックｉ像を起こ
して排気を不可能としてしまう問題があった。上記オイ
ルを汚染すると上記真空ポンプの性能が低下する他、オ
イル交換を頻繁に行なうため、上記熱処理装置の稼働率
が低下してしまう問題があった。

更に、排ガスを５００℃以上に加熱するため、高温によ
る危険性があり、そのため真空ポンプ側に高温対策を施
す必要があり、コストが高いものとしていた。

本発明は上記点に対処してなされたもので、精度の高い
反応生成物のトラップを長寿命で行なうことが可能なト
ラップ装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、処理容器から排気する排ガス中に含まれてい
る反応生成物を除去するトラップ装置において、上記排
ガスを冷却する冷却機構と、上記排ガスを壁面に複数回
衝突させる構造のガス流路を備えたことを特徴とするト
ラップ装置を得るものである。

（作用効果）即ち１本発明は、処理室内から排気する排ガスを冷却す
る冷却機構と、上記排ガスを壁面に複数回衝突させる構
造のガス流路を備えたことにより、反応生成物が冷却さ
れてミスト状となり、このミストをガス流路の壁面に付
着させることで上記反応生成物のトラップを可能とする
。この時のガス流路壁面への反応生成物の付着は、上記
ガス流路が排ガスを壁面に複数回衝突させる構造である
ため、上記排ガスを強制的に上記壁面に衝突させて付着
させるものである。このような壁面への排ガスの衝突は
、特にトラップ能力が高く有効に上記反応生成物を付着
することができる。

また、目詰まりはなく、しかも排気コンダクタンスを高
くすることができるため、精度の高い排気及び圧力制御
を可能とすることができる。

更にまた、排ガスを冷却するため、高温による危険も防
止することができる。

（実施例）以下、本発明装置を半導体製造工程におけるエピタキシ
ャル成長処理に適用した一実施例につき。

図面を参照して説明する。

まず、エピタキシャル成長装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図に示すように縦型エピタキシ
ャル成長装置で、軸方向を垂直にした処理容器例えば反
応管■から成る処理部■と、この処理部■に搬入・搬出
される被処理体例えば半導体ウェハ■を上記垂直方向に
複数枚例えば２０〜５０枚程度所定の間隔を設けて積載
した支持体例えばボート（イ）と、このボート（イ）を
、上記反応管■下方の予め定められたボート（イ）受°
け渡し位置から上記反応管■にロード・アンロードする
搬送機構（ハ）とから構成されている。

上記処理部■の上記反応管のは、耐熱性で処理ガスに対
して反応しにくい非金属体例えば石英ガラスにより構成
され、上端が封止された筒状構造となっている。この反
応管■は２重管構造となっており、上記と同様に非金属
体例えば石英ガラスにより構成された上端が封止された
筒状内管（１ａ）が、上記反応管ω内に非接触状態で設
けられている。上記反応管■の内面及び上記内管（１ａ
）の外面との間には、所定の間隔例えば１７ｍｍの隙間
０が設けられており、この隙間■と上記内管（１ａ）内
部との通気を可能とする如く、上記内管（１ａ）側壁の
定められた位置には、複数個のガス通気孔■が設けられ
ている。上記隙間０は、下端部において例えばＳＵＳ製
の管状マニホールド（８）に着脱自在に封止されている
。このマニホールド■は、外側の反応管■を保持する上
側マニホールド（８ａ）と、内側の内管（１ａ）を保持
し、メンテナンスや組み立て時の上記内管（１ａ）の取
付は及び取外しを容易にするための下側マニホールド（
８ｂ）とから構成され、各々の接合部はシール材例えば
０リング（９）により気密保持されている。また、上記
マニホールド（８ｂ）の下端に上記搬送機構０の昇降に
より当接可能とされた板状の例えばＳＵＳ製蓋体（１０
）が設けられている。この蓋体（１０）の上記マニホー
ルド（８ｂ）との当接部には、シール部材例えば０リン
グ０が設けられ、上記内管（１ａ）及び上記反応管ω内
を気密に保持可能となっている。また、上記マニホール
ド（８ｂ）を貫通して上記内管（１ａ）内に延びた処理
ガスやキャリアガスの導入管（１１）が設けられている
。

このガス導入管（１１）は、上記内管（１ａ）内面に沿
って垂直に延び、上記ボート（イ）に積載されている各
ウェハ■に対応する位置に複数の開孔（ｌｌａ）が設け
られており、　この開孔（ｌｌａ）から上記ウェハ■に
処理ガスを供給可能としている。また、上記蓋体（１０
）のほぼ中央部には、表面に非金属体例えば石英ガラス
が被着された支持体（１２）が設けられている。この支
持体（１２）は、保温筒（１３）下面に設けられている
例えばステンレススチール（ＳＯ５）からなる保温筒受
は台（１４）と接続し、上記保温筒（１３）及びボート
に）を支持する如く構成されている。上記保温筒（１３
）は、非金属体例えば石英ガラスよりなる筒状体で、上
記反応管（ト）内の熱を下方に逃がさないために配設さ
れている。この保温筒（１３）上端には、上記ボートＯ
）が連設しており、上記蓋体（１０）の搬送機構■によ
る昇降移動に連動する構造となっている。また、上記反
応管のを同軸的に囲繞する如く筒状加熱機構例えばコイ
ル状に巻回されたヒータ（１５）が設けられ、このヒー
タ（１５）は上記ウェハ■の載置される領域内部を所望
する温度例えば６００〜１４００℃程度に均一加熱する
如く設けられている。このヒータ（１５）による上記ウ
ェハ■の載置される領域の加熱をより均一な温度分布で
加熱する如く、上記ヒータ（１５）及び上記反応管■外
壁との間には、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイト）製
均熱管（図示せず）が配設されている。また、上記マニ
ホールド（８ａ）には、上記隙間０内の雰囲気及び上記
内管（１ａ）内の雰囲気を排気する排気管（１６）が接
続しており、この排気管（１６）はトラップ装！（１７
）を介して真空ポンプ例えばメカニカルブースターポン
プ（１８ａ）及びロータリーポンプ（１８ｂ）に連設し
ている。

上記トラップ装Ｍ　（１７）は第２図に示すように、筒
状構造で内部に排ガスを導入するガス入口（１９）が、
上記排気管（１６）と接続状態で設けられ、更に上記ト
ラップ装置（１７）内部からの排ガスを導出するガス出
口（２０）が上記メカニカルブースターポンプ（１８ａ
）及びロータリーポンプ（１８ｂ）に接続状態で設けら
れている。このトラップ装置（１７）には、内部に導入
された排ガスを冷却する冷却機構と、上記排ガスを壁面
に複数回衝突させる構造のガス流路が設けられている。

これは、例えば筒状トラップ装置（１７）の壁内部に設
けられた隙間（２１）に、所定温度例えば２０℃に温調
した冷却水を循環させることにより、上記排ガスを冷却
可能としている。

即ち、上記隙間（２１）に接続された冷却水導入口（２
２）から所定温度に冷却された冷却水が導入し、循環す
る構造となっている。そして、上記トラップ装置（１７
）の内壁と所定の間例えば３ｍを開けて非接触状態に、
内筒（２３）が設けられている。この内筒（２３）は、
上記トラップ装置（１７）内部に挿入出可能となってお
り、メンテナンス例えば内部洗浄を容易に行なえる構造
となっている。この内筒（２３）を上記トラップ装置（
１７）内部に設置すると、内筒（２３）上端部周囲がシ
ール部材（２４）と当接し、更に、下端部は蓋体（２５
）により全体が封止されていることにより、上記内筒（
２３）及びトラップ装置（１７）内壁の隙間（２６）を
気密に設けている。また、上記内筒（２３）の壁内部に
設けられた隙間（２７）に所定温度例えば２０℃に温調
した冷却水を循環させることにより、上記排ガスを冷却
可能としている６即ち、上記隙間（２７）に接続された
冷却水導入口（２８）及び冷却水導出口（２９）から所
定温度に冷却された冷却水を導入出し、循環する構造と
なっている。このような内筒（２３）には開口（３０）
が設けられており、上記ガス入口（１９）から導入され
、更に隙間（２６）を流導された排ガスが、上記開口（
３０）を通過して内筒（２３）内部に導入される如く構
成されている。この時、上記導入された排ガスを、上記
トラップ装置（１７）壁内部に設けられた隙間（２１）
及び上記内筒（２３）壁内部に設けられた隙間（２７）
に循環させる冷却水により冷却する構造であるが、この
冷却時間即ち上記壁面に排ガスが接触する距離を長くす
るために、例えば上記ガス入口（１９）をトラップ装置
（１７）の側面上方に設け、また、上記開口（３０）を
内筒（２３）の側面下方に設けている。更に、上記排ガ
スが流導される隙間（２６）に仕切り板（３１）を設け
ることで、上記排ガスを螺旋状に流して上記接触距離を
長くしている。また、上記内筒（２３）の土壁中央部か
ら下方に延びた棒体（３２）が設けられ、この棒体（３
２）には夫々所定の間隔例えば５０圃開けて複数枚の円
板（３３ａ）　（３３ｂ）が取付けられている。　この
円板（３３ａ）は、上記内筒（２３）の内径より多少小
口径であり、複数例えば４個の通気口（３４）が設けら
れている。例えば第３図に示すように、角度９０°ピツ
チで直径例えば４０ａｎで形成されている。また、円板
（３３ｂ）は上記円板（３３ａ）より小口径に形成され
、このような円板（３３ａ）及び円板（３３ｂ）が交互
に６個配置されている。更に、上記内筒（２３）の上面
にも上記と同様に複数の開口（３５）が設けられ、この
開口（３５）を通過して上記トラップ装置ｉｔ　（１７
）の上壁に設けられたガス出口（２０）から排ガスが流
出する構造となっている。このようにしてトラップ装！
（１７）及びエピタキシャル成長装置が構成されている
。

次に、上述したエピタキシャル成長装置の動作作用を説
明する。

まず１図示しないウェハ移替え装置によりウェハ■が積
載されたボート（イ）を、受は渡し位置（図示せず）に
設定した保温筒（１３）上に、ハンドラ（図示せず）に
より把持搬送し載置する。そして。

上記ボート（イ）を、搬送機構０により所定量上昇させ
、上記反応管■下端部のマニホールド（８ｂ）と蓋体（
１０）を当接させることにより、自動的にウェハ（３）
を位置決めすると共に、上記反応管■内部を気密にする
。次に、上記反応管σ）内を所望の低圧状態例えば１〜
２０Ｔｏｒｒに保つようにメカニカルブースターポンプ
（１８ａ）及びロータリーポンプ（１８ｂ）で排気制御
し、ヒータ（１５）により所望の温度例えば１０５０℃
程度に設定する。そして、この設定後上記排気制御しな
がらガス供給源から図示しないマスフローコントローラ
等で流量を調節しつつ、処理ガス例えばＳｉＨ，ＣＱ□
（ジクロルシラン）及びＨ２（水素）を反応管■即ち内
管（１ａ）内にガス導入管（１１）を介して複数の開口
（ｌｌａ）から所定時間供給する。すると、反応管の内
に設置されたウェハ０表面には、下式〇に示すＳＬ　（
珪素）膜がエピタキシャル成長する。

５ｉ８２ＣＩ２２＋　Ｈ，→Ｓｉ　＋２Ｈ（ｊ２　　　
　　■そして、このエピタキシャル成長処理中及び処理
後には、上記反応管■内の雰囲気即ち排ガスは上記内管
（ｌａ）の側壁に設けられたガス通気孔■を介して排気
管（１６）から排気される。この排気された排ガスは、
トラップ装置（１７）内で、含有している反応生成物の
除去が行なわれる。即ち、上記排ガスはトラップ装置（
１７）のガス入口（１９）から流入し、隙間（２６）を
通過して開口（３０）から内筒（２３）内に流入される
。この時、上記゛排ガスは、隙間（２６）を通過する際
に冷却され、壁面に多少の反応生成物がミスト状となっ
て付着する。そして、この冷却された排ガスは円板（３
３ａ）の通気口（３４）を通過してガス出口（２０）側
に流れる。この時、上記排ガスは通気口（３４）を通過
して直進するが、この直進側には円板（３３ｂ）が存在
する。そのため、この円板（３３ｂ）壁面に上記排ガス
が衝突し、　この排ガス中の反応生成物が付着する。そ
して、この衝突した排ガスは、円筒（２３）の内壁面に
衝突し、ここでも反応生成物が付着する。更に、この排
ガスは円板（３３ａ）の通気口（３４）を通過して上記
と同様に次の円板（３３ｂ）に衝突する。　このような
排ガスの衝突が複数回行なわれ、上記内筒（２３）の土
壁に設けられた開口（３５）を介してガス出口（２０）
から排気される。この内筒（２３）内部でも、この内筒
（２３）側壁が冷却されていることにより上記排ガスは
冷却される。

このように、冷却による反応生成物のトラップ及び壁面
への衝突による反応生成物のトラップを行なうことがで
きるため、上記排ガス中に含まれている反応生成物のほ
とんどをトラップすることができ、真空ポンプ即ちメカ
ニカルブースターポンプ（１８ａ）及びロータリーポン
プ（１８ｂ）に悪影響を与えることはない。

また、上記トラップ装置（１７）は、定期的に分解洗浄
することで再生することができる。この分解に際しては
、内筒（２３）を取外すことのみで容易に洗浄すること
ができる。

このようなエピタキシャル成長処理後、処理ガスの供給
を停止し、不活性ガス例えばＮ２（窒ｒ７４）ガス或い
はＡｒ　（アルゴン）ガスを上記内管（１ａ）内に導入
することで、上記内管（１ａ）内を常圧に復帰させる。

そして、上記処理後のウェハ（３）を積載したボート（
イ）を受は渡し位置（図示せず）まで搬送機構０により
搬出し、処理が終了する。

上記実施例では冷却水を使用した排ガスの冷却について
説明したが、これに限定するものではなく、例えば気体
或いはペルチェ素子を使用した冷却でも同様な効果が得
られる。また、冷却部を壁内部のみとしたが、例えば円
板（３３ａ）　（３３ｂ）や棒体（３２）を冷却する構
造としてもよい。

また、上記実施例では、トラップ装置を半導体ウェハの
エピタキシャル成長処理に用いた例を説明したが、これ
に限定するものではなく、例えばＣＶＤ処理、エツチン
グ処理、アッシング処理等に用いてもよく、また、半導
体ウェハに限らず、例えば液晶ＴＶなどの画面表示装置
等に用いられるＬＣＤ基板やプリント基板等に適用して
も同様な効果を得ることができる。

以上述べたようにこの実施例によれば、処理室内から排
気する排ガスを冷却する冷却機構と、上記排ガスを壁面
に複数回衝突させる構造のガス流路を備えたことにより
、反応生成物が冷却されてミスト状となり、とのミスト
をガス流路の壁面に付着させることで上記反応生成物の
トラップを可能とする。この時のガス流路壁面への反応
生成物の付着は、上記ガス流路が排ガスを壁面に複数回
衝突させる構造であるため、上記排ガスを強制的に上記
壁面に衝突させて付着させるものである。

このような壁面への排ガスの衝突は、特にトラップ能力
が高く有効に上記反応生成物を付着することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのエピタ
キシャル成長装置の構成図、第２図は第１図のトラップ
装置説明図、第３図は第２図の円板説明図である。１・・・反応管　　　　　３・・・ウェハ１７・・・ト
ラップ装置　　１９・・・ガス入口２０・・・ガス出口
　　　　２３・・・内筒３３・・・円板特許出願人　　チル相模株式会社第図

Claims

【特許請求の範囲】

　処理容器から排気する排ガス中に含まれている反応生
成物を除去するトラップ装置において、上記排ガスを冷
却する冷却機構と、上記排ガスを壁面に複数回衝突させ
る構造のガス流路を備えたことを特徴とするトラップ装
置。