JPH11111705A

JPH11111705A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH11111705A
Application number: JP27238697A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kyoda; 昌幸経田
Original assignee: Kokusai Electric Co Ltd
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】排気配管の特定箇所で排気ガスを強制的に液
化させることによって、液化箇所の特定を可能とし、メ
ンテナンス時の液化除去を容易にし、装置のダウンタイ
ムを低減する。【解決手段】反応室１に接続される排気配管１０を、
上流側から下流側に向かって、加熱排気配管部５０、冷
却トラップ部５１、非加熱排気配管部５２、ポンプ３、
大気圧排気配管部４で構成する。加熱排気配管部５０で
は排気ガスが液化しないように加熱する。冷却トラップ
部５１ではガスが液化するように加熱して、冷却トラッ
プ部５１のみで液化が生じるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に係
り、特に常温，常圧で液体となる原料をプロセスガスと
して用いた場合に、排気配管内で液化する原料を有効に
排除するための排気システムを備えた装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造装置は、例えば図５に
示すように、プロセスガスを反応させてウェーハに成膜
を施す反応室１と、反応室１にプロセスガスを供給する
ために液体原料を気化する気化器６と、気化器６と反応
室１を結んで反応室１にプロセスガスを供給する供給配
管５と、反応室１を減圧しプロセスガスの流れを作るた
めのポンプ３と、反応室１とポンプ３とを結ぶ排気配管
部２と、ポンプ３以降の大気圧排気配管部４と、反応室
１内にウェーハを搬送するウェーハ搬送部７とから構成
される。

【０００３】この半導体製造装置の反応室１内ではウェ
ーハに成膜させるが、それと同時に反応室１内にも膜が
付着し、成膜処理回数が増す毎にその膜が累積してい
く。膜厚が一定量を超えると、パーティクルの発生が起
きるので、クリーニング用のＣｌＦ₃ガスを流し、反応
室内に付着した累積膜をエッチングする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の半導体製造装置には次のような問題があった。

【０００５】(1) 常温，常圧で液化する原料をプロセス
ガスとして使用する場合、常圧となるポンプ３以降の排
気系のいずれかでガスが液化することになる。液化する
と液化原料によっては、例えばＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）は、
クリーニング用のＣｌＦ₃と発熱反応を起こす場合があ
る。発熱反応が起きると、発熱する箇所によっては損傷
が起こる。例えば配管の継ぎ目をシールするＯリングが
損傷したり、ポンプが損傷したりする。そのため、反応
室１内壁の累積膜をＣｌＦ₃でクリーニングを行う場合
は、液化したガスの除却が事前に必要になるが、液化は
ポンプ３よりも上流側の排気配管部２でも起きる可能性
があり、排気配管の液化箇所の特定ができないため、全
配管を分解して個々に配管部をメンテナンスする必要が
あり、メンテナンス作業が大変で、メンテナンスを必要
としない部分もメンテナンスするため無駄な作業が生じ
る。

【０００６】(2) 通常、配管のメンテナンスを行う際、
排気配管を分解して排気配管を大気に開放するため、大
気中の水分が配管内壁に付着するのが避けられない。配
管内壁に水分が付着したままで配管を組み上げて、クリ
ーニング用のＣｌＦ₃ガスを流すと、ＣｌＦ₃ガスと水
分とが反応し、その反応で配管腐食が起こる。

【０００７】(3) 上記(2) で述べた大気中の水分との反
応を防止するため、配管を組み上げてから無反応ガスな
いし不活性ガスによるパージを数時間行なえばよいが、
そうすると装置全体のダウンタイムが長くなる。

【０００８】本発明の課題は、排気配管の特定箇所で排
気ガスを強制的に液化させることによって、上述した従
来技術の問題点を解消して、液化箇所の特定化が可能
で、配管メンテナンス後の大気中水分とＣｌＦ₃の反応
による配管腐食を防止でき、装置のダウンタイムを低減
することが可能な半導体製造装置を提供することであ
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、常温，常圧で液体となる原料をガス化して反応室で
成膜処理を行い、排気配管から処理済みのガスを排気す
る半導体装置において、前記排気配管の上流側から下流
側にかけて、前記ガスが液体とならない温度または圧力
をかけるガス化領域と、ガスが液体となる温度または圧
力をかける液化領域とを形成して、前記液化領域で集中
的に液化を起こすようにしたものである。排気配管をガ
ス状態を保持するガス化領域と、ガスを液化する液化領
域とに分けたので、排気配管中の液化箇所の特定が可能
となる。

【００１０】請求項２に記載の発明は、常温，常圧で液
体となる原料を気化して発生するガスを反応室に供給す
る供給配管と、供給された前記ガスを反応させて成膜を
行う反応室と、前記反応室を減圧して前記ガスの流れを
作るための排気駆動源と、前記反応室と前記排気駆動源
との間に設けられ、前記反応室から排気される前記ガス
を液体とならない温度にまで加熱する加熱排気配管部
と、前記加熱排気配管部からの加熱ガスを液体となる温
度にまで冷却して、液体となった原料を捕捉する冷却ト
ラップ部とを備えたものである。

【００１１】常温，常圧で液体となる原料は気化されて
ガスとなり、供給配管を介して反応室に供給されて成膜
に寄与する。成膜に寄与しなかった残りのガスは、反応
室から加熱排気配管部を介して排気される。加熱排気配
管部でガスは加熱されるのでガス状態が保たれる。ガス
は加熱排気配管部から冷却トラップ部に流れ、ここで冷
却されて液体となり捕捉される。液体にならなかったガ
スは排気駆動源により吸い上げられる。

【００１２】このように冷却トラップ部でガスを液体と
なる温度にまで冷却して、液体となった原料を捕捉する
と、加熱排気配管部、冷却トラップ部、排気駆動源など
からなる排気配管におけるガスの液化箇所は、冷却トラ
ップ部に特定されるので、冷却トラップ部をメンテナン
スするだけで、液体原料の除却が容易に行なえる。した
がって、ＣｌＦ₃ガスを用いて反応室内に付着した累積
膜のクリーニングを行う場合、排気配管のうち冷却トラ
ップ部のみのメンテナンスを事前に行うだけで、液体原
料がＣｌＦ₃ガスと反応するのを回避でき、発熱反応に
よって排気配管部や排気駆動源に損傷が起こるのを有効
に防止できる。

【００１３】また、排気配管のうち冷却トラップ部のみ
をメンテナンスすればよいので、排気配管の全てをメン
テナンスするときのように、メンテナンスに伴って排気
配管内に付着する大気中の水分とＣｌＦ₃ガスとの反応
で排気配管腐食が起こる危険性がなくなり、それを回避
するための不活性ガスによる排気配管内の長時間パージ
も行う必要もなくなる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記冷却トラップ部が、液体を捕捉す
る面に設けたドレイン配管と、ドレイン配管の途中に設
けた開閉弁とを備えたものである。排気配管にＣｌＦ₃
ガスを流さないときは、冷却トラップ部で捕捉した液体
をドレイン配管に設けた開閉弁を開いて冷却トラップ部
から排出する。排気配管にＣｌＦ₃ガスを流すときは、
開閉弁を閉じてＣｌＦ₃ガスが液体と接触しないように
する。液体はドレイン配管から冷却トラップ部の外に排
出されるので、冷却トラップ部をメンテナンスする必要
もなくなるため、装置のダウンタイムがなくなる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記冷却トラップ部の液体を捕捉する
面に傾斜を付けて前記ドレイン配管に液体が流れ込むよ
うにしたものである。冷却トラップ部の液体を捕捉する
面に傾斜がつけてあるため、面に捕捉された液体は面か
らドレイン配管に流れ込む。したがって液体の回収が確
実になり、ガスとの接触をより一層回避できる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
発明において、前記常温，常圧で液体となる原料にＴａ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₅を使用したものである。原料がＴａ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₅であるとき、これが液化するとＣｌＦ
₃とより一層発熱反応を起こしやすいため、特に有用と
なる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。

【００１８】図１に示す実施形態の半導体製造装置は、
プロセスガスを反応させてウェーハに成膜を施す反応室
１と、反応室１にプロセスガスを供給するために液体原
料を気化する気化器６と、気化器６と反応室１とを結ん
で反応室１にプロセスガスを供給する供給配管５とを備
える。反応室１内にはウェーハ搬送部７からウェーハが
搬送される。

【００１９】また、反応室１を減圧しプロセスガスの流
れを作るための排気駆動源としてのポンプ３と反応室１
との間の排気配管１０には、上流側から下流側に向かっ
て、反応室１から排気される排気ガスを液化しない温度
まで加熱する気化領域としての加熱排気配管部５０と、
加熱排気配管部５０に連なり前記ガスを液体となる温度
にまで冷却して前記液体を捕捉する液化領域としての冷
却トラップ部５１と、必ずしも加熱する必要のない非加
熱排気配管部５２とを備える。

【００２０】なお、ポンプ３以降には圧力が大気圧とな
る大気圧排気配管部４を備える。

【００２１】前記した加熱排気配管部５０を加熱する方
法としては、抵抗加熱法、高周波誘導加熱法、または赤
外線集中加熱法などのいずれを採用してもよい。プロセ
スガスとしてＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅を使用する場合は、
例えば１５０℃に加熱する。この温度だとＴａ（ＯＣ₂
Ｈ₅）₅ガスは液化することはない。

【００２２】冷却トラップ部５１は、例えば図２に示す
ように、トラップ排気配管部６１と、その周囲に設けた
冷媒ジャケット６３と、冷媒ジャケット６３に冷媒を流
入する冷媒供給配管６０と、ジャケット６３から冷媒を
流出する冷媒排出配管６２とで構成し、トラップ排気配
管部６１の周囲に冷媒を流すことで、トラップ排気配管
部６１を流れるガスを常時液化する温度に冷却して、ト
ラップ排気配管部６１に液化した原料を付着ないし溜め
て捕捉する。プロセスガスとしてＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅
を使用する場合は、例えば冷却水を用いて２５℃に冷却
するこの温度だとＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）₅ガスは必ず液化
する。

【００２３】冷却トラップ部５１は、より具体的には次
のように構成することが好ましい。トラップ排気配管部
６１の液体原料が付着ないし溜まると予想される面例え
ば底面７１は、底面中央部が最も低くなるように水平面
に対して傾けてすり鉢状とし、底面７１に付着ないし溜
まった液体原料がすべて底面中央部に集まるようにす
る。底面中央部には、傾斜面７１に沿って流れた液体を
トラップ排気配管部６１から外部に排出するドレイン配
管７２を接続する。ドレイン配管７２には排出された液
体を回収するドレインボックス７４が連結される。ドレ
イン配管７２の途中に開閉弁７３を設けて、トラップ排
気配管部６１とドレインボックス７４と遮断できるよう
にする。このように構成すると、液体を確実に回収する
ことができ、クリーニング用のガスと回収した液体との
接触を確実に断つことができる。

【００２４】図３のトラップ排気配管部６１は１つのド
レインボックス７４を設けた場合を示しているが、図４
に示すように、排気方向に複数個のドレインボックス７
４を設けて冷却トラップ部を重合化させるようにしても
よい。すなわち、直状のトラップ排気配管部６１を数箇
所（図示例では２箇所）上方向にのみ折り曲げて蛇行さ
せ、蛇行開始部６１ａ、蛇行部で最も低くなる折り返し
部６１ｂ、蛇行終了部６１ｃの傾斜面７０が終わる３箇
所にそれぞれドレイン配管７２を接続して、液体を段階
的に回収できるようにする。このように液体を段階的に
回収するので、回収に漏れがなくなり、液体回収がより
一層確実になる。

【００２５】なお、冷却トラップ部の重合化は、上記の
ものに限定されない。図３に示す構造の冷却トラップ部
を多段接続させるようにしても、あるいは図４において
トラップ排気配管部を上下方向に折り曲げて蛇行させる
ようにしてもよい。

【００２６】さて上述したような排気システムにおい
て、成膜時には、加熱排気配管部５０をガスが液化しな
い温度まで加熱し、冷却トラップ部５１をガスが液化す
る温度まで冷却する。このようにして反応室１内でウェ
ーハ上への成膜を繰り返していくと、それに伴って反応
室１内にも膜が付着し、成膜処理回数が増す毎にその膜
が累積していく。そこで、反応室１内にクリーニング用
のガスを流し、反応室１内に付着した累積膜をエッチン
グ除去する。事前に、排気配管１０内に溜まった液体を
除去するために、排気配管１０のメンテナンスを行う。
この際、図２に示すように冷却トラップ部５１を冷やし
て冷却トラップ部５１で集中的に液化を起こすようにし
たので、冷却トラップ部５１を集中的にメンテナンスす
ればよく、排気配管の全てをメンテナンスする場合に比
較してメンテナンスが容易になる。

【００２７】特に、成膜時のプロセスガスとして、クリ
ーニング用のＣｌＦ₃ガスと発熱反応しやすい原料、例
えばＴａ（ＯＣ₂Ｈ₅）を使用する場合、排気配管１０
の一部を構成する冷却トラップ部５１として、図３また
は図４に示す構造のものを用いるとよい。ＣｌＦ₃ガス
を排気配管１０に流さないときはドレイン配管７２に設
けた開閉弁７３を開いて冷却トラップ部５１で液化して
捕捉した原料を、傾斜底面に沿ってドレイン配管７２に
導き、ドレインボックス７４内に回収する。クリーニン
グするためにＣｌＦ₃ガスを排気配管１０に流すとき
は、開閉弁７３を閉じて、ＣｌＦ₃ガスがドレイン配管
７２を通ってドレインボックス７４内に回収された液体
と接触しないようにする。

【００２８】このように実施の形態では、加熱排気配管
部５０を液化しない温度まで加熱するため、加熱排気配
管部５０内部では液化しない。また冷却トラップ部５１
は液化する温度までトラップ排気配管部６１を冷却して
いるので、ここで集中的に液化が起こり、以降の非加熱
排気配管部５２、ポンプ３、および大気圧排気配管部４
では液化が起こらない。したがって排気配管１０中の液
体を除去するには、排気配管１０の冷却トラップ部５１
のみを集中的にメンテナンスすればよい。

【００２９】また、成膜時は開閉弁７３を開いて液体を
ドレインボックス７４内に回収し、クリーニング時はＣ
ｌＦ₃ガスを流す前に開閉弁７３を閉じることでドレイ
ンボックス７４中にＣｌＦ₃が流入するのを防ぐことが
できる。また、液体はすべてドレインボックス７４内に
回収するので、トラップ排気配管部６１内には液体が残
っていないことから、トラップ排気配管部６１のメンテ
ナンスも行う必要がなく、装置のダウンタイムがなくな
る。また、ドレインボックス７４からの液体の除去は、
必ずしもクリーニングの前に行う必要はなく、いつでも
可能であり、クリーニング中に行なってもよい。

【００３０】なお、本発明は縦型炉、枚葉炉に関係なく
全ての半導体製造装置に適用できる。また実施の形態で
は温度をパラメータとして成膜原料の相変化を実現して
いるが、圧力によって実現するようにしてもよい。ま
た、成膜処理する対象基板は、ウェーハに限らず、液晶
ディスプレイ用のガラス基板などであってもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、排気配管をガス化領域
と液化領域とに分けて、液化箇所を特定できるようにし
たので、液体を除却するための排気配管のメンテナンス
が容易になる。

【００３２】また、冷却トラップ部を冷やして冷却トラ
ップ部で集中的に液化を起こすようにしたので、冷却ト
ラップ部を集中的にメンテナンスすればよく、排気配管
の全てをメンテナンスする場合に比較してメンテナンス
が容易になる。

【００３３】また、排気配管の全てをメンテナンスした
場合に、排気配管に大気中の水分が付着しやすくなる
が、この水分とＣｌＦ₃との反応により、排気配管を腐
食させるようなこともなくなる。

【００３４】さらに、冷却トラップ部で液体を捕捉する
ようにしたので、排気配管のメンテナンスが容易とな
り、装置のダウンタイムを低減でき、半導体生産量の向
上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態による半導体製造装置の全体を示す
概略構成図である。

【図２】実施の形態による冷却トラップ部の原理図であ
る。

【図３】実施の形態によるＣｌＦ₃と発熱反応を起こす
液化ガスに対応した冷却トラップ部の基本構成図であ
る。

【図４】冷却トラップ部を重合化させた他の実施の形態
を示す構成図である。

【図５】従来例の半導体製造装置の概略構成図である。

【符号の説明】

１反応室３ポンプ（排気駆動源）１０排気配管５０加熱排気配管部（気化領域）５１冷却トラップ部（液化領域）５２非加熱排気配管部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】常温，常圧で液体となる原料をガス化して
反応室で成膜処理を行い、排気配管から処理済みのガス
を排気する半導体装置において、前記排気配管の上流側から下流側にかけて、前記ガスが
液体とならない温度または圧力をかけるガス化領域と、
ガスが液体となる温度または圧力をかける液化領域とを
形成して、前記液化領域で集中的に液化を起こすように
した半導体製造装置。
【請求項２】常温，常圧で液体となる原料を気化して発
生するガスを反応室に供給する供給配管と、供給された前記ガスを反応させて成膜を行う反応室と、前記反応室を減圧して前記ガスの流れを作るための排気
駆動源と、前記反応室と前記排気駆動源との間に設けられ、前記反
応室から排気される前記ガスを液体とならない温度にま
で加熱する加熱排気配管部と、前記加熱排気配管部からの加熱ガスを液体となる温度に
まで冷却して、液体となった原料を捕捉する冷却トラッ
プ部とを備えた半導体製造装置。
【請求項３】前記冷却トラップ部が、液体を捕捉する面
に設けたドレイン配管と、ドレイン配管の途中に設けた
開閉弁とを備えた請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】前記冷却トラップ部の液体を捕捉する面に
傾斜を付けて前記ドレイン配管に液体が流れ込むように
した請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記常温，常圧で液体となる原料がＴａ
（ＯＣ₂Ｈ₅）₅である請求項１ないし４のいずれかに
記載の半導体製造装置。