JPH0824503A - コールドトラップ及び半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コールドトラップを備えた半導体装置の製造
装置の稼働率の向上及び安全性の確保を図る。 【構成】 両端部に開口面を備えた円筒形状の容器1Sの
内部に該容器の中心軸を中心として該中心軸に沿って延
在する螺旋状冷却フィン11を有し、且つ該容器1Sの両端
部の近傍にそれぞれ該容器1Sの内部に通ずる洗浄液流通
口7A、7Bを有してなるコールドトラップ１、及び前記コ
ールドトラップ１が、反応室２と該反応室２を排気する
真空装置４との間に挿入されている半導体装置の製造装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコールドトラップ及び該
コールドトラップが反応室と該反応室を排気する真空装
置との間に挿入された半導体装置の製造装置に関する。

【０００２】低圧化学気相成長（ＣＶＤ）装置等の半導
体製造装置においては、反応室内に反応ガスを導入し、
且つ真空排気装置で該反応室内を所定の圧力に減圧し、
反応室内に配置した被処理基板を加熱し、該被処理基板
の表面上で化学反応を起こさせ、該被処理基板上に反応
生成物の膜の堆積がなされる。そしてその際、反応副生
成物や未反応の反応ガスが反応室から真空排気装置に向
かって排出されるので、前記反応副生成物や未反応の反
応ガスに汚染されて真空排気装置の能力が低下し、それ
に伴って真空装置側から反応室内へのガスの逆拡散が起
こって成膜の特性が悪くなるという問題を生ずる。

【０００３】そこで、反応室と真空排気装置との間には
前記反応副生成物や未反応の反応ガスを捕捉するための
コールドトラップが挿入される。このコールドトラップ
は排気能力を低下させないために、捕捉された反応副生
成物や未反応の反応ガスによる堆積物を頻繁に洗浄除去
する必要があり、前記堆積物の洗浄除去を短時間で容易
に且つ安全になし得る構造が望まれている。

【０００４】

【従来の技術】図６は従来の枚葉式化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）装置の要部を示す模式構成図である。同図におい
て、２は反応室（成長室）、３はゲートバルブ、51はコ
ールドトラップ、４はドラッグポンプ、５はドライポン
プ、６は真空配管を示す。

【０００５】上記構成を有する従来の枚葉式ＣＶＤ装置
は、図示しないガス導入口から反応室２内に原料ガス
（反応ガス）を導入し、且つゲートバルブ３を開いてド
ラッグポンプ４及びドライポンプ５で真空排気を行って
反応室２内を所定圧力に減圧した状態において反応室２
内に挿入されている図示しない被処理基板を所定の温度
に昇温させ、該被処理基板の表面上で原料ガス（反応ガ
ス）を反応させ、該基板の表面上に所定の被膜を化学気
相成長させる。

【０００６】そしてその際、前記反応によって反応室２
内で生成される反応副生成物や、反応に寄与しなかった
未反応の反応ガスは、コールドトラップ51を通りそこで
前記反応副生成物や未反応反応ガスの捕捉除去がなされ
た後に、ドラッグポンプ４及びドライポンプ５を経て大
気中に排出される。

【０００７】このような従来のＣＶＤ装置に具備せしめ
られた従来のコールドトラップ51は、通常、図７の模式
図に示すように、上面と下面が開口しそれぞれ真空配管
６に接続しているトラップ容器52の全面にフランジ53が
設けられ、そのフランジ53上に蓋板54が固定されてな
り、この蓋板54に該蓋板54を貫通しトラップ51の内部で
折り返してくる冷媒流通管55の入口と出口が突出して設
けられ、該冷媒流通管55のトラップ51の内部に位置する
部分に、複数枚の冷却フィン56が、熱伝導性の優れた鑞
付け手段により、ガスの流れ方向に対してやや傾斜した
状態で立設固定された構造を有していた。（57は真空パ
ッキン） そして上記構造の従来のコールドトラップ51は、ＣＶＤ
処理中、冷媒流通管55内に供給される冷媒（例えばエチ
レングリコール等）により冷媒流通管55に傾斜下状態に
立設固定されている冷却フィン56が−５〜−10℃程度の
低温に冷やされ、この低温の冷却フィン56上に反応室で
生成した反応副生成物や反応室を経てきた未反応の反応
ガスが析出堆積され、それによって前記反応副生成物や
未反応ガスがドラッグポンプ４やドライポンプ５内に到
達するのが防止される。

【０００８】かかる従来のコールドトラップ51において
は、反応室で1000枚程度の被処理基板に対してＣＶＤ処
理を行った場合、前記反応副生成物や未反応反応ガスか
ら析出する堆積物が冷却フィン56上に多量に堆積蓄積さ
れてガスの通路を塞ぎ、前記ドラッグポンプ及ドライポ
ンプによる排気能力が低下する。そしてそれに伴ってガ
スの逆拡散による堆積膜の膜質の低下が生ずる。

【０００９】その場合、全面のフランジ53部から蓋板54
を外し、蓋板54と共に蓋板に固定されている冷媒流通管
55及びそれに固定されている堆積物が付着した冷却フィ
ン56を引出し、純水によるブラッシングにより堆積物の
洗浄除去を行う。また同時にコールドトラップ容器52内
壁の純水による清拭を行う。

【００１０】そして、上記洗浄を終わった冷媒流通管55
及び冷却フィン56をコールドトラップ容器52内に挿入
し、該容器52のフランジ53に蓋板54を気密に固定した
後、ドラッグポンプ及びドライポンプを稼働し、ゲート
バルブを開いて、反応室から排気されてくる余熱された
パージガス(N₂)によりコールドトラップの内部即ちコー
ルドトラップ容器52の内壁及び冷媒流通管55、冷却フィ
ン56を十分に乾燥することによりコールドトラップ53の
洗浄乾燥処理を完了し、ＣＶＤ処理が再開される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように従来コール
ドトラップ51においては、コールドトラップ51内に蓄積
された堆積物を洗浄除去する方法が、コールドトラップ
51の蓋板54を開け、蓋板54に固定されている冷媒流通管
55及びそれに固定されている冷却フィン56をコールドト
ラップ容器52から引出して純水によるブラッシング洗浄
を行い、且つコールドトラップ52内を純水で清拭した
後、再びコールドトラップ容器52内に挿入し蓋板54を固
定する方法のため、蓋板を開放した際、有毒あるいは有
害な未反応ガスや反応副生成物を人間が吸い込むことに
なって安全衛生上好ましくなく、また洗浄に３時間程度
の長時間を要し、更に上記洗浄後の乾燥が、前記のよう
に反応室内で余熱されたパージガスに流通によってなさ
れるので乾燥にも２時間程度の長時間を要して、装置の
稼働率が大幅に低下するという問題があった。

【００１２】そこで本発明は、洗浄及び乾燥によるコー
ルドトラップ再生処理を、開封せずに自動的に行うこと
が可能なコールドトラップを提供し、コールドトラップ
の再生処理に際しての有害物質による人体への悪影響を
回避すると共に、再生時間の短縮を図って該コールドト
ラップを具備する半導体装置の製造装置の稼働率を向上
させることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、両端
部に開口面を備えた円筒形状の容器の内部に該容器の中
心軸を中心として該中心軸に沿って延在する螺旋状冷却
フィンを有し、且つ該容器の両端部の近傍にそれぞれ該
容器の内部に通ずる洗浄液流通口を有してなる本発明に
よるコールドトラップ、若しくは、前記コールドトラッ
プが、反応室と該反応室を排気する真空装置との間に挿
入されている本発明による半導体装置の製造装置によっ
て達成される。

【００１４】

【作用】図１は本発明の原理説明図である。図中の、１
は本発明に係るコールドトラップ、1Sは円筒形状を有す
るコールドトラップの容器、２は反応室、3Aは第１のゲ
ートバルブ、3Bは第２のゲートバルブ、４はドラッグポ
ンプ、５はドライポンプ、６は真空配管、7Aは洗浄液導
入口、7Bは洗浄液排出口、9A、9Bはストップバルブ、10
は支軸、11は螺旋状冷却フィン、12は反応室からポンプ
に向かうガス（反応副生成物及び未反応ガス）の流通方
向を示す。

【００１５】同図に示すように本発明に係るコールドト
ラップ１は、円筒形の容器1Sの内部に、例えばこの容器
1Sの中心軸上に設けられた支軸10に固定されることによ
って該容器1Sの中心軸を中心にし該中心軸の方向即ちガ
スの流通方向12に沿って螺旋状に延在せしめられた螺旋
状冷却フィン11を有し、且つ容器1Sの一端部側に開閉手
段のストップバルブ9Aを備えた洗浄液導入口7Aが設けら
れ、他端部側に同じく開閉手段のストップバルブ9Bを備
えた洗浄液排出口7Bが設けられた構造を有し、本発明に
係る半導体装置の製造装置は上記本発明に係るコールド
トラップが反応室２と真空排気装置の例えばドラッグポ
ンプ４との間に挿入されてなっている。

【００１６】そして、コールドトラップ１内に蓄積され
た堆積物の洗浄に際しては、例えば第１、第２のゲート
バルブ3A、3Bを閉じてコールドトラップ１を製造装置の
前後から遮断した状態で、容器1S内に洗浄液導入口7Aか
ら洗浄液を流入し、容器1S内を螺旋状冷却フィン11に沿
い洗浄液排出口7Bに向かって螺旋状に流通させる。

【００１７】そのため、洗浄液は冷却フィン11の全域及
び容器1Sの内壁全域に行き渡ってその表面を摩擦しなが
ら流通するので、堆積物の洗浄は手作業を伴わずに自動
的に短時間で完了する。また上記洗浄はコールドトラッ
プ１が密閉された状態のままで行われるので、有害物質
の大気中への飛散もなく人体に対する悪影響も生じな
い。

【００１８】更に、冷却フィンにシーズヒータ等の絶縁
された加熱手段を背負わせておけば洗浄後の乾燥を短時
間で行うことが可能になる。以上により上記本発明に係
るコールドトラップを用いた本発明に係る半導体装置の
製造装置においては、コールドトラップの洗浄再生に際
しての安全性の確保及び再生時間の短縮が図れる。

【００１９】

【実施例】以下本発明を、実施例について、図１の原理
説明図、図２のコールドトラップの第１の実施例の模式
図、図３のコールドトラップの第２の実施例の模式図、
図４のコールドトラップの第３の実施例の模式図、及び
図５の冷却フィン形状の一実施例の模式平面図を参照し
て具体的に説明する。なお全図を通じ同一対象物は同一
符合で示す。

【００２０】本発明に係る半導体製造装置の枚葉式ＣＶ
Ｄ装置は、例えば図１に示すように、化学気相成長が行
われる反応室２（反応ガス導入管、基板加熱機構、被処
理基板等は省略されている）と、該反応室２を所定の低
圧状態に排気する真空装置（ドラッグポンプ４とドライ
ポンプ５とで構成される）の例えばドラッグポンプ４と
の間にゲートバルブ3A、3Bを介して、円筒形の容器1Sか
らなり、内部に例えば該容器1Sの中心軸上に設けられた
支軸10に固定され、ガスの流通方向12即ち支軸の延在方
向に沿って延在する容器の中心軸を中心にした螺旋状冷
却フィン11を有する本発明に係るコールドトラップ１が
挿入される。そして、このコールドトラップ１は容器1S
の例えば上端部側にストップバルブ9Aを具備する洗浄液
導入口7Aが設けられ、下端部側に同様ストップバルブ9B
を具備する洗浄液排出口7Bが設けられた構造を有し、洗
浄液導入口7A及び排出口7Bのストップバルブ9A、9Bを閉
じ、第１のゲートバルブ3A及び第２のゲートバルブ3Bを
開き、ドラッグポンプ４とドライポンプ５とで反応室２
内を排気した状態で反応室２内に反応ガスを導入し、多
数枚の被処理基板上に連続して順次例えば絶縁膜等の化
学気相成長がなされる。そして例えば1000枚程度の処理
がなされてコールドトラップ１内に反応副生成物や未反
応ガスが堆積蓄積されて前記ポンプ４、５等の排気能力
が低下してきたならば、反応室２内への反応ガスの供給
を停止し、上下のゲートバルブ3A、3Bを閉じてＣＶＤ処
理を中止する。そして、ストップバルブ9Aと9Bを開き、
前記ゲートバルブ3Aと3Bにより上下の部分から遮断され
たコールドトラップ１内に洗浄液導入口7Aから洗浄液を
流入し、該洗浄液を容器1S内に螺旋状冷却フィン10に沿
い螺旋状に流通させ、洗浄液排出口7Bから排出させてコ
ールドトラップ１内の洗浄を行う。

【００２１】従って上記洗浄に際し、螺旋状冷却フィン
10の表面及びコールドトラップ容器1Sの内壁面の全域は
洗浄液流によって満遍なく摩擦洗浄されるので、コール
ドトラップ１内の反応副生成物や未反応ガスによる堆積
物は１〜２時間程度の短時間で容易に除去される。ま
た、この洗浄は手洗い操作を用いずにコールドトラップ
１を密封した状態のまま自動的に行えるので、洗浄に際
しての有害物質による人体への悪影響は除かれる。

【００２２】図２は、上記原理説明図に示した半導体製
造装置に用いた本発明に係るコールドトラップの第１の
実施例の模式図で、(a) は平面図、(b) は断面図であ
る。このコールドトラップ１は円筒形の容器1Sを有し、
容器1Sの開口端面にはフランジ1FA と1FB とが設けられ
ており、このフランジ1FA と1FB がそれぞれ上下のゲー
トバルブ3Aと3Bとに気密に接続されている。

【００２３】そして、上部のゲートバルブ3Aから下部の
ゲートバルブ3Bに向かうガスの流通方向12に沿う方向に
延在する円筒形容器1Sの中心軸を中心とする螺旋状冷却
フィン11は、支持腕13によってコールドトラップ容器1S
の中心に保持された金属パイプの支軸10に鑞付けにより
低熱抵抗で固着されており、この冷却フィン11は、支軸
10内に冷媒導入管14A 及び冷媒排出管14B を介して冷媒
を流通させ支軸10を冷却することにより該支軸10を介し
て冷却される。冷媒には通常エチレングリコールが用い
られ、冷却温度は−５〜−10℃である。また冷却フィン
11には、加熱手段であるシーズヒータ等の絶縁被覆され
たヒータ15がその表面に沿って直に被着されている。そ
して更に、容器1Sにはストップバルブ9Cを有するパージ
ガス流入口8Aとストップバルブ9D有するパージガス排出
口8Bが設けられている。

【００２４】この実施例のコールドトラップにおいて
は、コールドトラップ１内に蓄積された反応副生成物等
の堆積物を洗浄除去するに際して、上下のゲートバルブ
3A及び3Bを閉じて該コールドトラップ１をＣＶＤ装置か
ら遮断し、冷媒の流通を停止した後、ストップバルブ9A
と9Bを開き、例えば上部の洗浄液導入口７からコールド
トラップ１内に洗浄液を16を流入し、洗浄液排出口８か
ら排出してコールドトラップ１の内部の洗浄がなされ
る。その際、コールドトラップ１の内部にトラップの中
心軸を中心とする螺旋状冷却フィン11が配設されている
ために、流入された洗浄液はこの螺旋状冷却フィン11に
沿って螺旋状に回転しながら下部に到り洗浄液排出口８
から外部に排出される。従って、螺旋状冷却フィン11及
びコールドトラップ１の内壁面は万遍なく速い流速を有
する洗浄液で摩擦されて洗われるので、堆積物の除去は
１〜２時間程度の短時間で完全になされる。

【００２５】そして、上記洗浄が完了したならば、スト
ップバルブ9Aを閉じて洗浄液の供給を停止し、コールド
トラップ１内の洗浄液をほぼ完全に排出した後、ストッ
プバルブ9Bを閉じ、パージガス流入口8A及び排出口8Bの
ストップバルブ9C及び9Dを開き、容器内にパージガスの
例えば窒素(N₂)を流通させた状態で冷却フィン11上のヒ
ータ15に通電して該冷却フィン11を例えば 100〜150 ℃
程度に加熱し、該冷却フィン11及びコールドトラップ１
内部の乾燥を行う。

【００２６】そして、上記乾燥を１時間程度行い、ヒー
タ15の通電を止め、パージガス流入口8A及び排出口8Bの
ストップバルブ9C及び9Dを閉じてコールドトラップ１内
の洗浄乾燥が完了する。

【００２７】そして、冷却フィン11の支軸10に冷媒を流
して冷却フィンを所定の温度に冷やした状態でゲートバ
ルブ3B、3Aを順次開き、前記半導体製造装置における例
えばＣＶＤ処理を再開する。

【００２８】上記実施例のコールドトラップ１において
は、上記のように冷却フィン11自体にヒータ15が背負わ
されておりこのヒータ15で冷却フィン11が直に加熱さ
れ、且つ蒸発した洗浄液の蒸気がパージガスにより容器
1S外に速やかに排出されるので、コールドトラップ内部
の洗浄後の乾燥時間が１時間以内程度と従来に比べ大幅
に短縮される。

【００２９】図３に示したのはコールドトラップの第２
の実施例である。この実施例の構造が前記第１の実施例
と異なる点は、螺旋状冷却フィン11（11a 、11b 、11c
、11d 、11e は支軸10´の回りを廻って螺旋状に連続
している）の冷却が支軸10′によってなされずに冷却フ
ィン11上に背負わせて配設した冷媒の流通する冷却パイ
プ17によってなされる点であり、その他の構造は第１の
実施例と同様である。また効果も第１の実施例と同様で
ある。

【００３０】図４に示したのはコールドトラップの第３
の実施例である。この実施例の構造においては、容器11
S の中心軸上に支持が設けられず、螺旋状冷却フィン11
（11a 、11b 、11c 、11d 、11e ）がコールドトラップ
容器1Sの内壁に鑞付け等により固持される点が第１、第
２の実施例と異なり、その他は点は全て前記実施例と同
様の構造を有する。

【００３１】図５は冷却フィン形状の一実施例の平面形
状を模式的に示したもので、この図に示すように、螺旋
状冷却フィン11には任意の形状を有する開孔18を設け
て、ガスの排気抵抗を減少させることが望ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明のように本発明に係るコールド
トラップ並びにそれを用いた本発明に係る半導体装置の
製造装置においては、反応室と真空排気装置との間に挿
入するコールドトラップの洗浄及び乾燥を、該コールド
トラップを開封せずに自動的に、且つ従来より短時間で
行うことができる。

【００３３】従って、洗浄時間の短縮が図れると共に、
コールドトラップ洗浄に際しての大気中への有害物質の
飛散は回避され、人体に及ぼす安全衛生面での悪影響が
防止される。また、冷却フィン上にシーズヒータ等の絶
縁された加熱手段が固着され該加熱手段により冷却フィ
ンが直に加熱されるので、洗浄後の乾燥時間も従来に比
べ大幅に短縮される。

【００３４】以上により本発明は半導体製造装置の稼働
率の向上及び安全管理に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明図

【図２】 本発明に係るコールドトラップの第１の実施
例の模式図

【図３】 本発明に係るコールドトラップの第２の実施
例の模式図

【図４】 本発明に係るコールドトラップの第３の実施
例の模式図

【図５】 冷却フィン形状の一実施例の模式平面図

【図６】 従来の枚葉式ＣＶＤ装置の要部模式構成図

【図７】 従来のコールドトラップの模式図

【符号の説明】

１ コールドトラップ ２ 反応室 3A 第１のゲートバルブ 3B 第２のゲートバルブ ４ ドラッグポンプ ５ ドライポンプ ６ 真空配管 7A 洗浄液導入口 7B 洗浄液排出口 8A パージガス流入口 8B パージガス排出口 9A、9B、9C、9D ストップバルブ 10 支軸 11 螺旋状冷却フィン 12 ガスの流通方向

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部に開口面を備えた円筒形状の容器
   の内部に該容器の中心軸を中心として該中心軸に沿って
   延在する螺旋状冷却フィンを有し、且つ該容器の両端部
   の近傍にそれぞれ該容器の内部に通ずる洗浄液流通口を
   有してなることを特徴とするコールドトラップ。
2. 【請求項２】 前記冷却フィンが前記容器の中心軸上に
   設けた支軸に固持されていることを特徴とする請求項１
   記載のコールドトラップ。
3. 【請求項３】 前記冷却フィンが前記容器の内壁に固持
   されていることを特徴とする請求項１記載のコールドト
   ラップ。
4. 【請求項４】 前記冷却フィンに加熱装置が具備せしめ
   られ、且つ前記容器にパージガスの流入口及び排出口が
   設けられていることを特徴とする請求項１、２または３
   記載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のコールドトラップが、反
   応室と該反応室を排気する真空装置との間に挿入されて
   いることを特徴とする半導体装置の製造装置。