(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、
ガス入口とガス出口とを有する筐体と、
前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、
前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、
前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、
前記第１の冷却ジャケットは、前記第１の滞留空間と前記第２の滞留空間とを連通する第１の連通路を内部に有すると共に、前記筐体内を上部の第１の滞留空間と下部の第２の滞留空間とに区画する前記区画部材を兼用しており、
前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁は、前記ガス入口に臨ませて設けられていると共に前記ガス入口には、前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁に対して延在されてその先端部が前記天井区画壁に接近して前記天井区画壁との間で前記第１の滞留空間に連通する連通隙間を形成するガス導入筒が設けられていることを特徴とするトラップ機構。
【請求項２】
前記第１の連通路は複数設けられていることを特徴とする請求項１記載のトラップ機構。
【請求項３】
前記第２の冷却ジャケットは、前記第２の滞留空間内に設けられており、内部に前記第３の滞留空間を有すると共に外周に前記第２の滞留空間と前記第３の滞留空間とを連通する第２の連通路が形成されて前記区画部材を兼用することを特徴とする請求項１又は２記載のトラップ機構。
【請求項４】
被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、
ガス入口とガス出口とを有する筐体と、
前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、
前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、
前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、
前記第１の冷却ジャケットは、前記第１の滞留空間と前記第２の滞留空間とを連通する第１の連通路を内部に有すると共に、前記筐体内を上部の第１の滞留空間と下部の第２の滞留空間とに区画する前記区画部材を兼用しており、前記第１の連通路は屈曲されていることを特徴とするトラップ機構。
【請求項５】
前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁は、前記ガス入口に臨ませて設けられていることを特徴とする請求項４記載のトラップ機構。
【請求項６】
前記ガス入口には、前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁に対して延在されてその先端部が前記天井区画壁に接近して前記天井区画壁との間で前記第１の滞留空間に連通する連通隙間を形成するガス導入筒が設けられていることを特徴とする請求項５記載のトラップ機構。
【請求項７】
前記第１の連通路は複数設けられていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載のトラップ機構。
【請求項８】
被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、
ガス入口とガス出口とを有する筐体と、
前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、
前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、
前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、
前記第２の冷却ジャケットは、前記第２の滞留空間内に設けられており、内部に前記第３の滞留空間を有すると共に外周に前記第２の滞留空間と前記第３の滞留空間とを連通する第２の連通路が形成されて前記区画部材を兼用することを特徴とするトラップ機構。
【請求項９】
前記第２の冷却ジャケットは、
所定の幅の冷却空間部を隔てて同心状に配置されて前記冷却空間部に冷媒を流すようにした２つのジャケット筒体を有する筒体状のジャケット本体と、
前記ジャケット本体の外周に、この外周より前記第２の連通路となる所定の隙間を隔てて同心状に配置された有天井の外側筒体とを有し、
前記筒体状のジャケット本体の内側空間と前記外側筒体内の上部空間とで前記第３の滞留空間を形成するようにしたことを特徴とする請求項８記載のトラップ機構。
【請求項１０】
前記外側筒体の側面には、前記第２の滞留空間と前記第２の連通路とを連絡する複数の連絡孔が形成されていることを特徴とする請求項９記載のトラップ機構。
【請求項１１】
前記第３の滞留空間には、上端部のガス吸入口が前記第３の滞留空間内の上部に位置され、下端部が前記ガス出口に連通されたガス排出路が設けられていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のトラップ機構。
【請求項１２】
前記第１から第３の滞留空間内では、前記排気ガスの断熱膨張が行われるようになされていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のトラップ機構。
【請求項１３】
被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体からの排気ガスを流す排気系において、
前記成膜装置本体の排気口に接続された排気通路と、
前記排気通路の途中に介設された真空ポンプと、
前記真空ポンプよりも上流側の前記排気通路の途中に介設された請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のトラップ機構と、
前記トラップ機構を迂回するように前記排気通路の途中に接続されたバイパス通路と、
前記トラップ機構のガス入口と前記バイパス通路の上流側の接続部との間の前記排気通路内と前記トラップ機構のガス出口と前記バイパス通路の下流側の接続部との間の前記排気通路内とに、前記バイパス通路に排気ガスを流す時に前記排気ガスの圧力よりも高い不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする排気系。
【請求項１４】
前記バイパス通路の上流側の接続部には、前記排気通路側と前記バイパス通路側との間で排気ガスの流れを切り替えるための切り替え弁機構が設けられていることを特徴とする請求項１３記載の排気系。
【請求項１５】
前記切り替え弁機構は、前記排気通路に設けられた第１の開閉弁と前記バイパス通路に設けられた第２の開閉弁とよりなることを特徴とする請求項１４記載の排気系。
【請求項１６】
前記バイパス通路の下流側の接続部よりも上流側の前記排気通路の途中には流入防止用の開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか一項に記載の排気系。
【請求項１７】
前記不活性ガス供給手段は、
前記ガス入口と前記上流側の接続部との間の前記排気通路に接続された第１の加圧用ガス通路と、
前記ガス出口と前記下流側の接続部との間の前記排気通路に接続された第２の加圧用ガス通路と、
前記第１及び第２の加圧用ガス通路に前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
を有していることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか一項に記載の排気系。
【請求項１８】
前記第１の加圧用ガス通路の途中には、前記不活性ガスを供給する時に開状態になされ、それ以外の時には閉状態になされるガス供給用開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１７記載の排気系。
【請求項１９】
前記第１の加圧用ガス通路と前記第２の加圧用ガス通路とは連通されていることを特徴とする請求項１７又は１８記載の排気系。
【請求項２０】
前記第１の加圧用ガス通路の前記排気通路に対する接続部より下流側の排気通路の途中と、前記第１の加圧用ガス通路の前記排気通路に対する接続部より上流側の排気通路の途中とには、それぞれ逆流防止用の開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載の排気系。
【請求項２１】
前記排気通路の途中には、圧力調整弁と除害装置とが設けられていることを特徴とする請求項１３乃至２０のいずれか一項に記載の排気系。
【請求項２２】
被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
真空排気が可能になされた処理容器を有する成膜装置本体と、
前記被処理体を載置するための載置台構造と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
前記ガス導入手段に接続されてガスを供給するガス供給系と、
前記処理容器内の雰囲気を排気するために請求項１３乃至２１のいずれか一項に記載の排気系と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に原料ガスを用いて成膜する際の成膜装置、排気系及びこれに用いるトラップ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣなどの集積回路や論理素子を形成するためには、半導体ウエハ、ＬＣＤ基板等の表面に、所望の薄い成膜を施す工程やこれを所望のパターンにエッチングする工程が繰り返して行なわれる。
【０００３】
ところで、成膜装置にて行われる成膜工程を例にとれば、この工程においては、所定の処理ガス（原料ガス）を処理容器内にて反応させることによってシリコンの薄膜、シリコンの酸化物や窒化物の薄膜、或いは金属の薄膜、金属の酸化物や窒化物の薄膜等を被処理体の表面に形成する。そして、この成膜反応と同時に余分な反応副生成物が発生して、これが排気ガスと共に排出されてしまったり、または未反応の処理ガスが排気ガスと共に排出されたりする。
【０００４】
この排気ガス中の反応副生成物や未反応の処理ガスは、そのまま大気中に放出されると環境汚染等の原因になることから、これを防止するために一般的には処理容器から延びる排気系にトラップ機構を介設し、これにより排気ガス中に含まれている反応副生成物や未反応の処理ガス等を捕獲して除去するようになっている。
【０００５】
このトラップ機構の構成は、捕獲除去すべき反応副生成物等の特性に応じて種々提案されているが、例えば常温で凝縮（液化）又は凝固（固化）する反応副生成物を除去する場合には、このトラップ機構はその一例として排気ガスの導入口と排出口を有する筐体内に多数のフィンを設けて構成されている。そして、このフィンは、排気ガスの流れる方向に対して、順次配列してこれらのフィン間を排気ガスが通過する時に排気ガス中の反応副生成物等をフィン表面に付着させて捕獲するようになっている。また、このフィンを冷却媒体等により冷却して捕獲効率を上げることも行なわれている（例えば特許文献１、２）。
また、排気ガスを第１トラップの螺旋管内に流しつつ冷却し、液状の反応生成物を冷却フィン付きの第２トラップで捕集するようにしたトラップ機構も知られている（特許文献３）。
【０００６】
更に、最近にあっては、配線抵抗やコンタクト抵抗の低減化等の目的のために銀、金、ルテニウム等の貴金属を含む有機金属化合物等の原料（ソースガス）を用いて薄膜を成膜装置で形成することも行われており、この場合にも排気ガスを冷却してガスを凝縮等して未反応の原料を含む副生成物を回収し、更に、この副生成物を精製することにより未反応な原料を得る回収方法も提案されている（例えば特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−０８３７７３号公報
【特許文献２】特開平０８−１７２０８３号公報
【特許文献３】特開２００１−２９７９８８号公報
【特許文献４】特開２００１−３４２５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したようなトラップ機構にあっては、蒸気圧が高くて液化、或いは固化し易い物質を捕集する場合には比較的効率的に捕集することができる。しかしながら、蒸気圧が低くて比較的液化し難い材料に対しては捕集対象ガスを効率的に捕集可能な温度まで十分に冷却することが難しくなり、捕集対象物を効率的に捕集することが困難になる、といった問題があった。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解消すべく創案されたものである。本発明は、排気ガスを冷却しつつ排気コンダクタンスを変化させて断熱膨張させることにより、捕集対象ガスを効率的に冷却して液化させて捕集対象物を効率的に捕集することができるトラップ機構、排気系及び成膜装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、ガス入口とガス出口とを有する筐体と、前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、前記第１の冷却ジャケットは、前記第１の滞留空間と前記第２の滞留空間とを連通する第１の連通路を内部に有すると共に、前記筐体内を上部の第１の滞留空間と下部の第２の滞留空間とに区画する前記区画部材を兼用しており、前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁は、前記ガス入口に臨ませて設けられていると共に前記ガス入口には、前記第１の冷却ジャケットの天井区画壁に対して延在されてその先端部が前記天井区画壁に接近して前記天井区画壁との間で前記第１の滞留空間に連通する連通隙間を形成するガス導入筒が設けられていることを特徴とするトラップ機構である。
請求項４に係る発明は、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、ガス入口とガス出口とを有する筐体と、前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、前記第１の冷却ジャケットは、前記第１の滞留空間と前記第２の滞留空間とを連通する第１の連通路を内部に有すると共に、前記筐体内を上部の第１の滞留空間と下部の第２の滞留空間とに区画する前記区画部材を兼用しており、前記第１の連通路は屈曲されていることを特徴とするトラップ機構である。
請求項８に係る発明は、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体から排出される排気ガスを流す排気通路の途中に介設されて前記排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを冷却して液化することにより回収するトラップ機構において、ガス入口とガス出口とを有する筐体と、前記筐体内を第１と第２と第３の３つの滞留空間に区画する区画部材と、前記３つの滞留空間同士を順次直列に連通する連通路と、前記排気ガスを冷却するために前記連通路を冷却する第１と第２の冷却ジャケット部とを有し、前記第２の冷却ジャケットは、前記第２の滞留空間内に設けられており、内部に前記第３の滞留空間を有すると共に外周に前記第２の滞留空間と前記第３の滞留空間とを連通する第２の連通路が形成されて前記区画部材を兼用することを特徴とするトラップ機構である。
【００１１】
このように、排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを、ガス入口とガス出口とを有する筐体と、筐体内を複数の滞留空間に区画する区画部材と、滞留空間同士を連通する連通路と、排気ガスを冷却するために連通路を冷却する冷却ジャケット部とを備え、排気ガスを連通路を介して各滞留空間に順次流すことによって排気ガスを冷却しつつ排気コンダクタンスを変化させて断熱膨張させ、これにより捕集対象ガスを効率的に冷却して液化させて捕集対象物を効率的に捕集することが可能となる。
【００１２】
請求項１３に係る発明は、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体からの排気ガスを流す排気系において、前記成膜装置本体の排気口に接続された排気通路と、前記排気通路の途中に介設された真空ポンプと、前記真空ポンプよりも上流側の前記排気通路の途中に介設された請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のトラップ機構と、前記トラップ機構を迂回するように前記排気通路の途中に接続されたバイパス通路と、前記トラップ機構のガス入口と前記バイパス通路の上流側の接続部との間の前記排気通路内と前記トラップ機構のガス出口と前記バイパス通路の下流側の接続部との間の前記排気通路内とに、前記バイパス通路に排気ガスを流す時に前記排気ガスの圧力よりも高い不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする排気系である。
【００１３】
このように、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体からの排気ガスを流す排気系において、バイパス通路内へ排気ガスを流すときにトラップ機構の上流側と下流側とに排気ガスよりも圧力の高い不活性ガスを供給して封入するようにしたので、トラップ機構に僅かでも例えばクリーニングガス等が流入することを防止することが可能となる。
【００１４】
請求項２２に係る発明は、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、真空排気が可能になされた処理容器を有する成膜装置本体と、記被処理体を載置するための載置台構造と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、前記ガス導入手段に接続されてガスを供給するガス供給系と、前記処理容器内の雰囲気を排気するために請求項１３乃至２１のいずれか一項に記載の排気系と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るトラップ機構、排気系及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１、４、８及びこれらを引用する請求項に係る発明によれば、排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを、ガス入口とガス出口とを有する筐体と、筐体内を複数の滞留空間に区画する区画部材と、滞留空間同士を連通する連通路と、排気ガスを冷却するために連通路を冷却する冷却ジャケット部とを備え、排気ガスを連通路を介して各滞留空間に順次流すことによって排気ガスを冷却しつつ排気コンダクタンスを変化させて断熱膨張させ、これにより捕集対象ガスを効率的に冷却して液化させて捕集対象物を効率的に捕集することができる。
【００１６】
請求項１３及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置本体からの排気ガスを流す排気系において、バイパス通路内へ排気ガスを流すときにトラップ機構の上流側と下流側とに排気ガスよりも圧力の高い不活性ガスを供給して封入するようにしたので、トラップ機構に僅かでも例えばクリーニングガス等が流入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係るトラップ装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】トラップ装置の第１の冷却ジャケットを示す平面図である。
【図４】トラップ装置の第２の冷却ジャケットを示す分解斜視図である。
【図５】トラップ機構に貯留液が貯って行く状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る排気系を有する成膜装置全体を示す概略構成図である。
【図７】排気系内を流れるガスの流れを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係るトラップ機構、排気系及び成膜装置の好適な一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る成膜装置の一例を示す概略構成図、図２は本発明に係るトラップ装置の一例を示す縦断面図であり、部分拡大図を併記している。図３はトラップ装置の第１の冷却ジャケットを示す平面図、図４はトラップ装置の第２の冷却ジャケットを示す分解斜視図である。ここでは原料として、Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２、ＲｕＣｐＢｕＣｐ、ＲｕＣｐＰｒＣｐ、Ｒｕ（ｎｂｄ）（ｉＨＤ）２等の  室温で液体の有機金属化合物を用いてこれをガス化して原料ガスを形成し、この原料ガスで金属Ｒｕの薄膜を成膜し、排気ガス中から捕集対象ガスとして未反応の原料ガスを液化して回収する場合を例にとって説明する。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る成膜装置２は、被処理体としての円板状の半導体ウエハＷに対して成膜処理を施す成膜装置本体４と、この成膜装置本体４に対して成膜用の原料ガスを含む必要なガスを供給するガス供給系６と、上記成膜装置本体４からの排気ガスを排出する排気系８と、この排気系８に設けられる本発明に係るトラップ機構１０とにより主に構成されている。
【００２０】
まず、上記成膜装置本体４について説明する。この成膜装置本体４は、例えばアルミニウム合金等よりなる筒体状の処理容器１２を有している。この処理容器１２内には、被処理体である半導体ウエハＷを載置して保持する載置台構造１４が設けられる。この載置台構造１４は、全体が例えば円板状に成形されており、この上面側に半導体ウエハＷを載置するようになっている。そして、この載置台構造１４は、処理容器１２の底部より起立された例えばアルミニウム合金等よりなる金属製の支柱１６の上端部に取り付け固定されている。
【００２１】
この載置台構造１４中にはその上部側に加熱手段として例えばタングステンワイヤヒータやカーボンワイヤヒータ等よりなる加熱ヒータ１８が埋め込むようにして設けられて上記半導体ウエハＷを加熱するようになっており、上記加熱ヒータ１８の下方にはこの載置台構造１４の下部や側部を冷却して温度調整する冷媒を流すための冷媒通路２０が設けられている。また、この載置台構造１４には、半導体ウエハＷの搬出入時に昇降されて搬送アームとの間で半導体ウエハＷの受け渡しを行う図示しないリフタピンが設けられている。
【００２２】
上記処理容器１２の底部には、排気口２２が設けられ、この排気口２２には上記排気系８が接続されて、処理容器１２内の雰囲気を真空排気できるようになっている。この排気系８については後述する。この処理容器１２の側壁には、半導体ウエハＷを搬出入する開口２４が形成されており、この開口２４には、これを気密に開閉するためのゲートバルブ２５が設けられている。
【００２３】
そして、この処理容器１２の天井部には、例えばシャワーヘッド２６よりなるガス導入手段３０が設けられており、下面に設けたガス噴出孔３１より処理容器１２内へ必要なガスを供給するようになっている。そして、上記処理容器１２の側壁やシャワーヘッド２６にはそれぞれヒータ３２、３４が設けられており、これらを所定の温度に維持することにより原料ガスが液化することを防止するようになっている。そして、このシャワーヘッド２６のガス入口２６Ａに、上記ガス供給系６が接続されている。
【００２４】
図示例では原料を供給するガス供給系のみを記載しているが、他に必要なガス、例えばパージガスが必要ならばパージガス供給系も接続され、更に他に必要なガスがある場合には、そのガス供給系が接続される。用いるガス種によっては、このシャワーヘッド２６内で原料ガスと他のガスが混合されるプリミックスタイプを用いる場合と、シャワーヘッド２６内が分割され原料ガスと他のガスが別々に処理容器１２内へ導入された後に混合されるポストミックスタイプを用いる場合がある。ここでは、ガス導入手段３０としてシャワーヘッド２６を用いているが、これに代えて単なるノズル等を用いてもよいし、そのガス導入形態は特に限定されない。
【００２５】
次に、上記ガス供給系６について説明する。まず、このガス供給系６は、固体原料又は液体原料を貯留する原料タンク３６を有している。ここでは、この原料タンク３６内には、有機金属化合物の原料である例えば液体原料３８が貯留されており、この液体原料３８としては、前述したようにＲｕ（ＥｔＣｐ）２、Ｒｕ ＣｐＢｕＣｐ、ＲｕＣｐＰｒＣｐ、Ｒｕ（ｎｂｄ）（ｉＨＤ）２等が用いられて いる。この液体原料３８は、一般的には蒸気圧が非常に低くて蒸発し難い特性を有している。
【００２６】
そして、この原料タンク３６の天井部に設けたガス出口４０に一端を接続し、上記成膜装置本体４のシャワーヘッド２６のガス入口２６Ａに他端を接続して原料通路４２が設けられており、上記原料タンク３６にて発生した原料ガスを供給できるようになっている。そして、上記原料通路４２の原料タンク３６に近い部分には開閉弁４４が介設されている。
【００２７】
更に、上記原料タンク３６の天井部には、上記原料タンク３６にキャリアガスを供給するためのキャリアガス管４６が接続されており、このキャリアガス管４６の先端のガス入口４８は、原料タンク３６内に挿通されて、上部空間部５０に位置されている。このキャリアガス管４６の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器５２とキャリアガス開閉弁５４とが順次介設されており、キャリアガスを流量制御しつつ供給して上記液体原料３８を加熱することにより、この液体原料３８を気化させて原料ガスを形成するようになっている。上記キャリアガスとしてここではＮ２ ガスが用いられている。このキャリアガスとしてはＡｒ等の希ガスを用いてもよい。
【００２８】
そして、上記原料タンク３６には、これを加熱するためのタンク加熱手段５６が設けられており、液体原料３８の気化を促進させるようになっている。この場合、上記原料タンク３６の加熱温度は、液体原料３８の分解温度以下の温度である。また、上記原料通路４２には、テープヒータのような通路加熱ヒータ５８が設けられており、これを液化温度以上に加熱して原料ガスが再液化することを防止するようになっている。
【００２９】
次に排気系８について説明する。この排気系８は上記処理容器１２の排気口２２に接続された排気通路６０を有しており、この排気通路６０に沿って処理容器１２内の雰囲気を排気するようになっている。具体的には、この排気通路６０には、その上流側から下流側に向けて圧力調整弁６２、本発明に係るトラップ機構１０、真空ポンプ６４及び除害装置６６が順次介設されている。そして、上記トラップ機構１０の両側にはこのトラップ機構１０を排気通路６０から取り外す時に排気通路６０側を密閉するための手動で動作する開閉弁６８がそれぞれ設けられている。
【００３０】
上記圧力調整弁６２は例えばバタフライ弁よりなり、上記処理容器１２内の圧力を調整する機能を有している。上記真空ポンプ６４は、例えばドライポンプよりなり、処理容器１２内の雰囲気を真空引きできるようになっている。そして、上記処理容器１２の排気口２２からトラップ機構１０までの排気通路６０及びその途中に介設された各部材にはテープヒータ等の通路加熱ヒータ７０が設けられており、排気ガスを所定の温度に加熱して排気ガス中の捕集対象ガスが途中で液化することを防止するようになっている。
【００３１】
次にトラップ機構１０について説明する。このトラップ機構１０は、ここでは前述したように排気ガス中から未反応の原料ガスを再液化して回収するものである。図２乃至図４にも示すように、このトラップ機構１０は、全体の外殻を形成する筐体７２と、この筐体７２内を複数の滞留空間７４に区画する区画部材７６と、上記複数の滞留空間７４同士を連通する連通路７８と、排気ガスを冷却するために上記連通路７８を冷却する冷却ジャケット部８０とにより主に構成されている。
【００３２】
ここでは上記滞留空間７４は、第１の滞留空間７４Ａと第２の滞留空間７４Ｂと第３の滞留空間７４Ｃの３つの空間よりなり、各滞留空間７４Ａ〜７４Ｃは上記順序で連通路７８により直列に連通されている。また、上記冷却ジャケット部８０は、筐体７２内の上部に設けられる第１の冷却ジャケット８０Ａと筐体７２内の中央部に設けられる第２の冷却ジャケット８０Ｂとを有しており、これら第１及び第２の冷却ジャケット８０Ａ、８０Ｂは例えば共にステンレススチールにより形成されている。
【００３３】
具体的には、まず、上記筐体７２は、例えばステンレススチール等により円筒体状に成形されている。この筐体７２の天井部の中央には、ガス入口７２Ａが形成され、このガス入口７２Ａに、上記排気通路６０の上流側が接続されている。また筐体７２の底部の中央には、ガス出口７２Ｂが形成され、このガス出口７２Ｂに上記排気通路６０の下流側が接続されている。尚、上記ガス入口７２Ａ及びガス出口７２Ｂには、このトラップ機構１０を排気通路６０から取り外す時に、この筐体７２内を完全に密封するための手動で動作する図示しない開閉弁がそれぞれ設けられている。
【００３４】
上記筐体７２の大きさは、直径が例えば２０〜４０ｃｍ程度、高さが例えば２０〜５０ｃｍ程度であるが、これらの数値は特に限定されるものではない。上記第１の冷却ジャケット８０Ａは、第１の滞留空間７４Ａと第２の滞留空間７４Ｂとを区画する区画部材７６を兼用するものであり、上述のように筐体７２内の上部に水平方向全体に亘って設けられており、その上方に第１の滞留空間７４Ａを区画形成し、その下方に第２の滞留空間７４Ｂを区画形成している。
【００３５】
この第１の冷却ジャケット８０Ａは、周辺部に円環状に成形された中空リング部８２と、その上部を円板状に連通する中空平面部８４とよりなり、この第１の冷却ジャケット８０Ａの下部に冷媒入口８８を設けると共に上部に冷媒出口９０を設けて、内部に冷媒８６を流すようになっている。ここで、上記第１の冷却ジャケット８０Ａの中空平面部８４の天井面を区画する天井区画壁９２は筐体７２のガス入口７２Ａに臨ませて設けられており、このガス入口７２Ａには、このガス入口７２Ａから上記天井区画壁９２に対して延在させて筒体状のガス導入筒９４が設けられている。
【００３６】
このガス導入筒９４の先端部は上記天井区画壁９２に接近して、このガス導入筒９４の先端と上記天井区画壁９２との間で僅かなリング状の間隔となる連通隙間９６を形成している。従って、このガス導入筒９４内の空間である導入空間９８とその外周側の空間である第１の滞留空間７４Ａは上記連通隙間９６を介して連通された状態となっている。換言すれば、上記導入空間９８から第１の滞留空間７４Ａに通ずる通路の有効開口面積、すなわち連通隙間９６の開口面積は狭くなされて排気コンダクタンスが小さくなって圧力損失が生ずるように設定されているので、この連通隙間９６を通る排気ガスは天井区画壁９２により冷却されつつ第１の滞留空間７４Ａにて断熱膨張をするようになっている。ここで排気通路６０（ガス導入筒９４）の内径は、例えば４０〜６０ｍｍ程度、連通隙間９６の間隔Ｌ１は、例えば２〜１０ｍｍ程度の範囲内である。
【００３７】
そして、上記第１の冷却ジャケット８０Ａの中空リング部８２には、第１の滞留空間７４Ａと第２の滞留空間７４Ｂとを連通する連通路７８として第１の連通路７８Ａが設けられている。具体的には、この第１の連通路７８Ａは、上記円環状の中空リング部８２に、上下方向に沿って貫通するように設けられている。また、この第１の連通路７８Ａは、図３にも示すように周方向に沿って複数個等間隔で配置されている。図３では第１の連通路７８Ａは８個配置されているが、この数は特に限定されず、例えば第１の連通路７８Ａの内径にもよるが、４〜２０個程度の範囲内である。この第１の連通路７８Ａは、金属、例えばステンレススチールにより形成されている。
【００３８】
ここでは、上記第１の連通路７８Ａは下方向へ直線状に延びているが、排気コンダクトを調整するために直線状ではなくて曲線状、例えば蛇行状、或いはサイン曲線状に屈曲形成してもよい。この第１の連通路７８Ａの内径は、例えば２〜１０ｍｍ程度である。これにより、この第１の連通路７８Ａは、この第１の冷却ジャケット８０Ａにより十分に冷却されているので、この中を通る排気ガスを十分に冷却できるようになっている。従って、第１の滞留空間７４Ａから第２の滞留空間７４Ｂに通じる通路の有効開口面積、すなわち第１の連通路７８Ａの全体の流路断面積は狭くなされて排気コンダクタンスが小さくなって圧力損失が生ずるように設定されているので、この第１の連通路７８Ａを通る排気ガスは冷却されつつ第２の滞留空間７４Ｂにて断熱膨張するようになっている。
【００３９】
一方、上記第２の冷却ジャケット８０Ｂは、上記第２の滞留空間７４Ｂ内に設けられており、この第２の冷却ジャケット８０Ｂには、上記第２の滞留空間７４Ｂと第３の滞留空間７４Ｃとを連通する第２の連通路７８Ｂが形成されて、上記区画部材７６を兼用している。具体的には、この第２の冷却ジャケット８０Ｂは、所定の幅の冷却空間部１００を隔てて同心状に配置された２つのジャケット筒体１０２、１０４よりなる筒体状のジャケット本体１０６と、このジャケット本体１０６の外周に、この外周より上記第２の連通路７８Ｂとなる所定の隙間を隔てて同心状に配置された有天井の外側筒体１０８とを有している。
【００４０】
そして、この筒体状のジャケット本体１０６の内側空間１１０と上記外側筒体１０８の上部空間１１２とで上記第３の滞留空間７４Ｃを形成している。ここでは、図４にも示すように上記両ジャケット筒体１０２、１０４及び外側筒体１０８は、それぞれステンレススチールよりなり、共に円筒体状に成形されている。
【００４１】
上記両ジャケット筒体１０２、１０４の上端部同士及び下端部同士は連結されて密閉されてその内部が円環状になされた上記冷却空間部１００となって内部に冷媒１１４を流すようになっている。上記ジャケット本体１０６の内側のジャケット筒体１０４は、外側のジャケット筒体１０２よりも下側に長く延び、ブラケット１０４Ａで筐体７２の底部に固定されている。また、外側筒体１０８の下端部もブラケット１０８Ａで筐体７２の底部に固定されている。
【００４２】
上記ジャケット本体１０６の底部には、外部よりこれに冷媒を導入する冷媒導入ノズル１１６と冷媒を外部へ排出する冷媒排出ノズル１１８とが設けられている。そして、冷媒導入ノズル１１６の先端は、ジャケット本体１０６内の下端部に位置され、冷媒排出ノズル１１８の先端は、ジャケット本体１０６内の上端部に位置されており、冷媒１１４をこのジャケット本体１０６に満杯にした状態で排出できるようになっている。尚、この冷媒排出ノズル１１８から排出された冷媒１１４を図示しない流路を介して上記第１の冷却ジャケット８０Ａの冷媒入口８８へ導いて冷媒を循環使用するようにしてもよい。
【００４３】
上述のように、ジャケット本体１０６の外周に、所定の隙間を隔てて同心状に有天井の外側筒体１０８を配置することにより、このジャケット本体１０６の外周と外側筒体１０８の内周との間に流路断面積の小さな円環状の第２の連通路７８Ｂが形成される。この第２の連通路７８Ｂの幅Ｌ２は、例えば１〜５ｍｍ程度である。そして、この外側筒体１０８の側面には、上記第２の滞留空間７４Ｂと上記第２の連通路７８Ｂとを連絡する複数の連絡孔１２０が形成されている。
【００４４】
このように、連絡孔１２０が外側筒体１０８の側面に形成されているため、連絡孔１２０から流入した排気ガスの流れ方向にジャケット本体１０６の外周面が存在するので、排気ガスを積極的にジャケット本体１０６の外周面に衝突させることができる。ここでは、上記連絡孔１２０は、外側筒体１０８の高さ方向に関して中段、下段、最下端の３つのグループ、すなわち中段連絡孔１２０Ａ、下段連絡孔１２０Ｂ及び最下端連絡孔１２０Ｃに分けられて形成されている。
【００４５】
そして、中段、下段及び最下端の各連絡孔１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、外側筒体１０８の周方向に沿って等間隔で複数個、例えばそれぞれ１０個程度設けられている。従って、第２の滞留空間７４Ｂより各連絡孔１２０Ａ〜１２０Ｃを介して第２の連通路７８Ｂ内へ流れ込んだ排気ガスは、この第２の連通路７８Ｂを上方に向けて流れて第３の滞留空間７４Ｃ内へ導かれることになる。上記各連絡孔１２０Ａ〜１２０Ｃの直径は、例えば２〜５ｍｍ程度であるが特に限定されない。
【００４６】
従って、第２の滞留空間７４Ｂから第３の滞留空間７４Ｃに通じる通路の有効開口面積、すなわち第２の滞留空間７４Ｂの全体の流路断面積は狭くなされて排気コンダクタンスが小さくなって圧力損失が生ずるように設定されているので、この第２の連通路７８Ｂを通る排気ガスは冷却されつつ第３の滞留空間７４Ｃにて断熱膨張するようになっている。このとき、外側筒体１０８の高さ方向に関して位置の異なる連絡孔１２０のグループを設けることで筐体７２内の貯留液１４０の量が増大して液面レベルが上昇するに伴い第２の連通路７８Ｂの排気コンダクタンスが段階的に変化減少する。このため、トラップ機構１０の排気コンダクタンスも段階的に減少する。この排気コンダクタンスの段階的な変化は圧力調整弁６２の開度や処理容器１２内の圧力値に段階的に影響を与えるので、これらの値を監視することで、筐体７２内の貯留液１４０の量を間接的に検出することができる。これにより、トラップ機構１０の交換の必要性を検出することができる。
【００４７】
尚、上記ジャケット本体１０６の内側のジャケット筒体１０４の下端部には、第３の滞留空間７４Ｃ内と第２の滞留空間７４Ｂ内とを底部同士で連通して回収された貯留液を通す液流通孔１２２が形成されているが、この液流通孔１２２は回収された貯留液の液面が少し上昇するだけでこの液流通孔１２２は直ちに貯留液１４０で満たされて、第２と第３の滞留空間７４Ｂ、７４Ｃとは排気ガスの移動が分断されることになる。また、貯留液の収容量は減少するが、この液流通孔１２２を設けないようにしてもよい。
【００４８】
そして、上記第３の滞留空間７４Ｃ内には、上下方向に延びるガス排出路１２４が設けられている。このガス排出路１２４は例えばステンレススチール等により形成されている。このガス排出路１２４の上端部のガス吸入口１２４Ａがこの第３の滞留空間７４Ｃ内の上部に位置され、下端部のガス排出口１２４Ｂが、筐体７２のガス出口７２Ｂに連通されており、上記第３の滞留空間７４Ｃ内の排気ガスを筐体７２の外へ排出するようになっている。ここではガス排出路１２４は排気コンダクタンスを小さくするために螺旋状に屈曲巻回されて通路長を長く設定しているが、これを直線状に形成してもよい。このガス排出路１２４の内径は、例えば２〜１０ｍｍ程度である。
【００４９】
従って、第３の滞留空間７４Ｃから筐体７２の外側の真空ポンプ６４（図１参照）側に通じる通路の有効開口面積、すなわちガス排出路１２４の流路断面積は狭くなされて排気コンダクタンスが小さくなって圧力損失が生ずるように設定されている。そして、図２に示すように、この筐体７２の底部には、回収した貯留液を筐体７２の外へ排出するために開閉弁１２８が介設された排出ノズル１３０が設けられている。
【００５０】
そして、図１へ戻って、このように構成された成膜装置２の全体の動作、例えばガスの供給の開始、停止、プロセス温度、プロセス圧力、トラップ機構１０における冷媒の供給、冷媒の循環等の制御は、例えばコンピュータよりなる装置制御部１３２により行われることになる。
【００５１】
この制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは記憶媒体１３４に記憶されており、この記憶媒体１３４としては、フレキシブルディスク、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等を用いることができる。
【００５２】
＜成膜方法とトラップ機構の動作＞
次に、以上のように構成された成膜装置２を用いて行われる成膜方法とトラップ機構の動作について図５も参照して説明する。図５はトラップ機構に貯留液が貯って行く状態を示す断面図である。まず、図１に示すように、この成膜装置２の成膜装置本体４においては、排気系８の真空ポンプ６４が継続的に駆動されて、処理容器１２内が真空引きされて所定の圧力に維持されており、また載置台構造１４に支持された半導体ウエハＷは加熱ヒータ１８により所定の温度に維持されている。また処理容器１２の側壁及びシャワーヘッド２６もそれぞれヒータ３２、３４により所定の温度に維持されている。この温度は原料ガスの液化温度以上の温度範囲である。
【００５３】
また、ガス供給系６の全体は、タンク加熱手段５６や通路加熱ヒータ５８によって予め所定の温度に加熱されている。そして、成膜処理が開始すると、ガス供給系６においては、原料タンク３６内へはキャリアガス管４６を介して流量制御されたキャリアガスを供給することにより、原料タンク３６内の上部空間部５０に気化して飽和状態になっている原料ガスは、キャリアガスと共に原料通路４２内を下流側に向けて流れて行く。
【００５４】
この原料ガスは、成膜装置本体４のシャワーヘッド２６から減圧雰囲気になされている処理容器１２内へ導入され、この処理容器１２内で例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により半導体ウエハＷ上にＲｕ金属の薄膜が成膜されることになる。この時のプロセス条件は、プロセス圧力が５０Ｔｏｒｒ（６６６５Ｐａ）程度である。
【００５５】
ここで処理容器１２内で未反応の液体原料３８がキャリアガスと共に排気系８の排気通路６０内を流下して行く。この排気通路６０も通路加熱ヒータ７０によって加熱されて原料ガスが再液化することを防止してガス状態を維持している。上記排気通路６０を流下する排気ガスは、圧力調整弁６２、トラップ機構１０、真空ポンプ６４及び除害装置６６を順次経由した後に大気中に放散される。
【００５６】
ここで上記トラップ機構１０において捕集対象ガスである未反応の原料ガスを液化して回収する操作について説明する。このトラップ機構１０の第１及び第２の冷却ジャケット８０Ａ、８０Ｂ内には冷媒として例えば冷却水が流されて冷却されている。この冷媒は冷却水に限定されず、どのような冷媒を用いてもよい。
【００５７】
まず、排気通路６０内を流れる排気ガスは、筐体７２の上部に設けたガス入口７２Ａから筐体７２内に取り込まれ、この排気ガスはガス入口７２Ａの直下の導入空間９８からガス導入筒９４と第１の冷却ジャケット８０Ａの天井区画壁９２との間に形成された狭い環状の連通隙間９６を介して第１の滞留空間７４Ａ内へ拡散して流れて行く。この際、連通隙間９６を流れる排気ガスは、天井区画壁９２と効率良く接触乃至衝突して十分に冷却され、更に第１の滞留空間７４Ａ内に流入するときに断熱膨張することになって排気ガスの温度が低下するので、排気ガス中に含まれる一部の原料ガスが液化される。
【００５８】
更に、この第１の滞留空間７４Ａ内の排気ガスは、第１の冷却ジャケット８０Ａに複数本形成されている第１の連通路７８Ａ内に入り、この中を冷却されつつ下方に向けて流れて第２の滞留空間７４Ｂ内に流れ込む。この第１の連通路７８Ａ内を流れる排気ガスは、ここで冷却されている第１の連通路７８Ａの壁面と効率良く接触して十分に冷却され、更に第２の滞留空間７４Ｂ内に流入するときに再度、断熱膨張することになって排気ガスの温度が低下するので、一部の原料ガスが液化される。
【００５９】
更に、この第２の滞留空間７４Ｂ内の排気ガスは、第２の冷却ジャケット８０Ｂの外側筒体１０８に形成されている各連絡孔１２０から環状に形成されている幅の狭い第２の連通路７８Ｂ内に入り、この中を冷却されつつ上方に向けて流れて第３の滞留空間７４Ｃ内に流れ込む。
【００６０】
この第２の連通路７８Ｂ内を流れる排気ガスは、ジャケット本体１０６の外側のジャケット筒体１０２の外側壁面と効率良く接触して十分に冷却され、更に第３の滞留空間７４Ｃ内に流入するときに３度目の断熱膨張をすることになって排気ガスの温度が低下するので、ここで排気ガス中に含まれるほとんどの原料ガスが液化される。
【００６１】
そして、第３の滞留空間７４Ｃ内の排気ガスは、この第３の滞留空間７４Ｃ内の上部に位置されているガス吸入口１２４Ａよりガス排出路１２４内に流れ込み、この中を下方に向けて流れてガス排出口１２４Ｂよりガス出口７２Ｂ内へ排出され、この際、排気ガスは断熱膨張することになる。そして、この排気ガスは更に排気通路６０の下流側へ流れて行くことになる。上記第１〜第３の滞留空間７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ内で冷却により液化した原料は、第１及び第２の連通路７８Ａ、７８Ｂを区画する壁面に沿って流下し、筐体７２の底部に貯留液１４０（図５参照）として少しずつ貯って行き、この貯留液１４０の液面が少しずつ上昇して行く。
【００６２】
この場合、第２の滞留空間７４Ｂと第３の滞留空間７４Ｃとは、外側筒体１０８の下端に設けた最下端連絡孔１２０Ｃ及び内側のジャケット筒体１０４の下端に設けた液流通孔１２２を介して連通されているので、貯留液１４０は相互間で流通して両滞留空間７４Ｂ、７４Ｃ内に貯り、また貯留液１４０は互いに同一水平レベルを維持しつつ上昇して行くことになる。
【００６３】
尚、筐体７２内の貯留液１４０がほとんどゼロの時には、上述のように第２の滞留空間７４Ｂと第３の滞留空間７４Ｃとは、最下端連絡孔１２０Ｃ及びジャケット筒体１０４の液流通孔１２２を介して連通されているので、第２の滞留空間７４Ｂ内の一部の排気ガスは、第２の連通路７８Ｂを通ることなく第３の滞留空間７４Ｃ内へ流入するが、貯留液１４０が上記液流通孔１２２を塞ぐことができる程度の僅かな量だけ貯ることで、上記第２の滞留空間７４Ｂと第３の滞留空間７４Ｃとは完全に区画されることになるので、特に、問題が生じることはない。
【００６４】
そして、筐体７２内の貯留液１４０の量が増大して液面レベルが、図５中の一点鎖線１４２に示すように外側筒体１０８に形成した連絡孔１２０の内の最上位に位置する中段連絡孔１２０Ａが塞がれる液面レベルに到達すると、排気ガスが流れなくなって捕集が止まる。このとき、ガス排出路１２４の上端部のガス吸入口１２４Ａが、外側筒体１０８に形成した連絡孔１２０の内の最上位に位置する中段連絡孔１２０Ａよりも上方に位置するので、貯留液１４０が排気ガス流の下流側に流れることもない。
【００６５】
このように、この実施例では連通隙間９６、第１の連通路７８Ａ及び第２の連通路７８Ｂのように複数段階で排気コンダクタンスが小さくなる部分を設けて圧力損失を発生させ、各部分で複数段階、例えば３段階で排気ガスを冷却された壁面に接触させることで排気ガスを効率的に冷却し、更に各段階でこの排気ガスを断熱膨張させて捕集対象ガスである原料ガスを液化させるようにしているので、効率的に原料を回収することができる。
【００６６】
ここで上記連通隙間９６、第１の連通路７８Ａ、第２の連通路７８Ｂ及びガス排出路１２４では、それぞれ１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）以上の圧力損失が生ずるように通路長さ（隙間の幅）や通路個数を変えて排気コンダクタンスを調整するのが好ましい。
【００６７】
以上のように、本発明によれば、排気ガス中に含まれる捕集対象ガスを、ガス入口とガス出口とを有する筐体７２と、筐体内を複数の滞留空間７４Ａ〜７４Ｃに区画する区画部材７６と、滞留空間同士を連通する連通路７８（７８Ａ、７８Ｃ）と、排気ガスを冷却するために連通路を冷却する冷却ジャケット部８０とを備え、排気ガスを連通路を介して各滞留空間に順次流すことによって排気ガスを冷却しつつ排気コンダクタンスを変化させて断熱膨張させ、これにより捕集対象ガスを効率的に冷却して液化させて捕集対象物を効率的に捕集することができる。
【００６８】
尚、上記実施例にあっては、ガス入口７２Ａにガス導入筒９４を設けたが、これを設けないで省略してもよい。更に、上記実施例では、第１の冷却ジャケット８０Ａと第２の冷却ジャケット８０Ｂとを設けたが、第１の冷却ジャケット８０Ａ（第１の連通路７８Ａを含む）を設けないようにし、第１の滞留空間７４Ａと第２の滞留空間７４Ｂとを一体的な滞留空間となるようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施例において、第１の冷却ジャケット８０Ａのみに冷媒を流し、第２の冷却ジャケット８０Ｂに冷媒を流さないようにしてもよい。また、本実施例では、捕集対象ガスとして原料ガスを捕集して未反応の原料を回収する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、液状の原料、或いは液状の反応副生成物を捕集する場合には全てに適用することができる。
【００７０】
＜排気系の具体的説明＞
次に、本発明に係る排気系の具体的な構成について説明する。実際には、上記処理容器内へはクリーニングガスやパージガス等が必要に応じて導入される。そのため、排気系にはクリーニング時にクリーニングガスがトラップ機構１０内を通ることなく迂回して流すためのバイパス通路が設けられており、ガスの流れを開閉弁の操作によって切り替えるようになっている。
【００７１】
この場合、特にクリーニングガスは捕集対象ガスやトラップ機構１０内の捕集対象物と極めて容易に反応するので、少しの量でもクリーニングガスがトラップ機構１０内へ侵入することを阻止しなければならないが、上記した開閉弁は、実際には非常に僅かではあるが、漏れが生ずる可能性がある。そのため、開閉弁を漏れ出た僅かなクリーニングガスが少しずつ拡散してトラップ機構１０内へ侵入する危惧が生ずる。ここでの排気系では、クリーニングガスが開閉弁を僅かに漏れ出てもこのクリーニングガスがトラップ機構１０内へ侵入することを確実に防止するような構成となっている。
【００７２】
図６はこのような排気系を有する成膜装置全体を示す概略構成図、図７は排気系内を流れるガスの流れを説明するための説明図である。図６においては、排気系８以外は図１に示す成膜装置と全く同様に形成されており、ここでは概略的に示されている。また図１に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符合を付してある。
【００７３】
まず、ここでの成膜装置本体４の処理容器１２にあっては、そのシャワーヘッド２６にガス供給系６の一部として、パージガスを供給するパージガス供給系１５０とクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給系１５２とが設けられており、それぞれのガス通路には開閉弁１５４、１５６が介設されている。これにより、必要に応じてパージガスやクリーニングガスを流量制御しつつシャワーヘッド２６へ供給できるようになっている。ここでパージガスとしては、例えばＮ２ ガスが用いられるが、これに限定されず、Ａｒ等の希ガスを用いてもよい。またクリーニングガスとしては、例えばＣｌＦ３ ガスが用いられる。
【００７４】
そして、排気系８にあっては、まず上記トラップ機構１０を迂回するようにして排気通路６０の途中にバイパス通路１５８が接続されている。このバイパス通路１５８は、上記トラップ機構１０の上流側と下流側において排気通路６０に接続されている。このバイパス通路１５８の上流側の接続部１６０には、排気通路６０側とバイパス通路１５８側との間で排気ガスの流れを切り替えるための切り替え弁機構１６２が設けられている。
【００７５】
この切り替え弁機構１６２は、上記接続部１６０よりも下流側の排気通路６０に設けた第１の開閉弁１６４とバイパス通路１５８に設けた第２の開閉弁１６６とを含み、両開閉弁１６４、１６６の開閉状態を切り替えることにより上述のように排気ガスの流れを切り替えるようになっている。尚、上記第１及び第２の開閉弁１６４、１６６に替えて三方弁を設けるようにしてもよい。
【００７６】
またバイパス通路１５８の下流側の接続部１６８よりも上流側の排気通路６０の途中にはクリーニングガスの逆流を防止する流入防止用の開閉弁１７０が設けられている。そして、トラップ機構１０のガス入口７２Ａとバイパス通路１５８の上流側の接続部１６０との間の排気通路６０内と、トラップ機構１０のガス出口７２Ｂとバイパス通路１５８の下流側の接続部１６８との間の排気通路６０内とにバイパス通路１５８に排気ガスを流す時に上記排気ガスの圧力よりも高い圧力の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段１７２が設けられている。
【００７７】
具体的には、上記不活性ガス供給手段１７２は、上記ガス入口７２Ａと上流側の接続部１６０との間であって上記第１の開閉弁１６４の下流側の排気通路６０に接続された第１の加圧用ガス通路１７４と、上記ガス出口７２Ｂと下流側の接続部１６８との間であって流入防止用の開閉弁１７０の上流側の排気通路６０に接続された第２の加圧用ガス通路１７６と、上記第１と第２の加圧用ガス通路１７４、１７６内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部１７８とを有している。
【００７８】
そして、上記第１の加圧用ガス通路１７４の途中には、不活性ガスを供給する時に開状態になされ、それ以外の時には閉状態になされるガス供給用開閉弁１８０が設けられている。ここでは上記第１と第２の加圧用ガス通路１７４、１７６とは互いに連通されて一本の共通ガス通路１８２になされている。そして、この共通ガス通路１８２に上記不活性ガス供給部１７８が接続されて共用されている。
【００７９】
この不活性ガス供給部１７８のガス供給通路１８４には開閉弁１８６が設けられ、必要に応じて不活性ガスを供給できるようになっている。ここで、この不活性ガスとしてはＮ２ ガスが用いられるが、これに替えてＡｒ等の希ガスを用いてもよい。ここで排気通路６０内の圧力は、処理態様によって異なるが、例えば最大４００Ｔｏｒｒ（５３３２８．９Ｐａ）程度であり、これに対して上記不活性ガスの圧力は５００Ｔｏｒｒ（６６６６１．２Ｐａ）程度に高く設定されている。
【００８０】
また、上記第１の加圧用ガス通路１７４の排気通路６０に対する接続部１８８より下流側の排気通路６０の途中と、第２の加圧用ガス通路１７６の排気通路６０に対する接続部１９０より上流側の排気通路６０の途中とには、それぞれ逆流防止用の開閉弁１９２、１９４が設けられている。
【００８１】
このような構成により、上記バイパス通路１５８に例えば排気されるクリーニングガスを流す時には、上記共用ガス通路１８２、すなわち第１と第２の加圧用ガス通路１７４、１７６に排気ガスよりも圧力の高い例えば５００Ｔｏｒｒ（６６６６１．２Ｐａ）の不活性ガスを供給して、トラップ機構１０よりも上流側の第１の開閉弁１６４と一方の逆流防止用の開閉弁１９２との間及びトラップ機構１０よりも下流側の逆流防止用の開閉弁１９４と流入防止用の開閉弁１７０との間に、上記圧力の高い不活性ガスを導入して封入し、ここにクリーニングガスが僅かでも流入又は拡散してこないようにしている。
【００８２】
また上記共用ガス通路１８２には、圧力計１９６が設けられており、共用ガス通路１８２内の圧力変動を監視することで不活性ガスのリークの有無を確認するようになっている。上記各開閉弁の開閉制御は、例えば装置制御部１３２からの指示で行われることになる。
【００８３】
次に、上記排気系の動作について図７も参照して説明する。図７（Ａ）は成膜時の排気ガスの流れを示し、図７（Ｂ）はクリーニング時の排気ガスの流れを示している。図７中において各開閉弁の図形が白抜きの場合は”開状態”を示し、黒塗りの場合は”閉状態”を示している。
【００８４】
まず、薄膜を形成する成膜時には、図７（Ａ）に示すようにトラップ機構１０に排気ガスを流し、バイパス通路１５８には流さないようにする。この場合、不活性ガス供給手段１７２は動作させない。すなわち、切り替え弁機構１６２の第２の開閉弁１６６、第１の加圧用ガス通路１７４のガス供給用開閉弁１８０及び不活性ガス供給部１７８の開閉弁１８６を共に閉状態にする。これに対して、切り替え弁機構１６２の第１の開閉弁１６４、トラップ機構１０の上下流側の逆流防止用の開閉弁１９２、１９４及び流入防止用の開閉弁１７０を共に開状態にする。
【００８５】
これにより、矢印２００に示すように成膜時の排気ガスは、排気通路６０に沿って流れてトラップ機構１０内に流入し、このトラップ機構１０内にて前述したように排気ガス中から捕集対象ガスが冷却されて捕集対象物が除去される。このトラップ機構１０を流出した排気ガスはそのまま下流側に流れて行くことになる。
【００８６】
これに対して、処理容器１２内をクリーニング処理する時には、図７（Ｂ）に示すように上記とは逆にトラップ機構１０には排気ガスを流さないようにし、バイパス通路１５８に排気ガスであるクリーニングガスを流すようにする。この場合、不活性ガス供給手段１７２は動作させる。すなわち、切り替え弁機構１６２の第２の開閉弁１６６、第１の加圧用ガス通路１７４のガス供給用開閉弁１８０及び不活性ガス供給部１７８の開閉弁１８６を共に開状態にする。これに対して、切り替え弁機構１６２の第１の開閉弁１６４、トラップ機構１０の上下流側の逆流防止用の開閉弁１９２、１９４及び流入防止用の開閉弁１７０を共に閉状態にする。
【００８７】
これにより、矢印２０２に示すようにクリーニング処理時のクリーニングガスを含む排気ガスは、排気通路６０からバイパス通路１５８に沿って流れることになり、トラップ機構１０内には流入しない。この際、上述のように不活性ガス供給部１７８からは矢印２０４に示すように上記クリーニングガスを含む排気ガスよりも圧力の高いＮ２ ガスが供給され、このＮ２ ガスは第１及び第２の加圧用ガス通路１７４、１７６、すなわち共通ガス通路１８２を介して排気通路６０側へ導入される。
【００８８】
この結果、トラップ機構１０よりも上流側の第１の開閉弁１６４と一方の逆流防止用の開閉弁１９２との間の排気通路６０の部分及びトラップ機構１０よりも下流側の逆流防止用の開閉弁１９４と流入防止用の開閉弁１７０との間の排気通路６０の部分に、不活性ガスを導入してここにクリーニングガスを含む排気ガスよりも圧力が高い状態で封入される。
【００８９】
従って、第１の開閉弁１６４や流入防止用の開閉弁１７０に僅かなリークが生じても、このリークは不活性ガス供給部１７８より供給されるＮ２ ガスが圧力が低い排気ガス側に流れ込むことで解消されてしまう。この結果、トラップ機構１０内へクリーニングガスがリークして拡散し、混入することを確実に防止することができる。また、トラップ機構１０側に近い逆流防止用の開閉弁１９２や流入防止用の開閉弁１９４に僅かなリークが生じても、不活性ガスであるＮ２ ガスがトラップ機構１０内に僅かに流入するだけであり、特に大きな問題が生じることはない。ここで上記Ｎ２ ガスの圧力は例えば５００Ｔｏｒｒ（６６６６１．２Ｐａ）であるのに対して、クリーニングガスを含む排気ガスの圧力は５０〜４００Ｔｏｒｒ（６６６６．１２〜５３３２８．９Ｐａ）程度である。
【００９０】
このように、バイパス通路１５８に排気ガスを流すのは、クリーニング処理時だけではなく、例えば処理容器１２内にウエハＷを搬出入する際にも処理容器１２内へパージガスが供給されるので、このパージガスを排気する際にも上記バイパス通路１５８が用いられてもよい。また、ここでは共用ガス通路１８２に５００Ｔｏｒｒ（６６６６１．２Ｐａ）の不活性ガスを供給したが、共用ガス通路１８２に供給される不活性ガスの圧力は、バイパス通路１５８を流れる排気ガスの圧力よりも高ければよく、上記５００Ｔｏｒｒ（６６６６１．２Ｐａ）に限定されない。
【００９１】
また、ここでは第１及び第２の加圧用ガス通路１７４、１７６を連通した共通ガス通路１８２を用い、これに１つの不活性ガス供給部１７８を共用されるように接続したが、上記第１及び第２の加圧用ガス通路１７４、１７６を別個独立させて設け、それぞれに上記不活性ガス供給部を設けるようにしてもよい。
【００９２】
また、上記クリーニングガスとしてここではＣｌＦ３ ガスを用いたが、これに限定されず、他の塩素系ガス、ＮＦ３ ガス等のフッ素系ガス、或いはオゾンを用いる場合にも本発明を適用することができる。また、ここではガス供給用開閉弁１８０と逆流防止用の開閉弁１９２とを別々に設けたが、これらを一体化して三方弁を用いるようにしてもよい。
【００９３】
尚、以上の実施例では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
２  成膜装置
４  成膜装置本体
６  ガス供給系
８  排気系
１０  トラップ機構
１２  処理容器
１４  載置台構造
２６  シャワーヘッド
３０  ガス導入手段
６０  排気通路
７２  筐体
７２Ａ  ガス入口
７２Ｂ  ガス出口
７４  滞留空間
７４Ａ  第１の滞留空間
７４Ｂ  第２の滞留空間
７４Ｃ  第３の滞留空間
７６  区画部材
７８  連通路
７８Ａ  第１の連通路
７８Ｂ  第２の連通路
８０  冷却ジャケット部
８０Ａ  第１の冷却ジャケット
８０Ｂ  第２の冷却ジャケット
８６，１１４  冷媒
９２  天井区画壁
９４  ガス導入筒
１００  冷却空間部
１０２，１０４  ジャケット筒体
１０６  ジャケット本体
１０８  外側筒体
１１０  内側空間
１１２  上部空間
１２０  連絡孔
１２０Ａ  中段連絡孔
１２０Ｂ  下段連絡孔
１２０Ｃ  最下端連絡孔
１２４  ガス排出路
１２４Ａ  ガス吸入口
１２４Ｂ  ガス排出口
１４０  貯留液
１５２  クリーニングガス供給系
１６２  切り替え弁機構
１６４  第１の開閉弁
１６６  第２の開閉弁
１７０  流入防止用の開閉弁
１７２  不活性ガス供給手段
１７４  第１の加圧用ガス通路
１７６  第２の加圧用ガス通路
１７８  不活性ガス供給部
１８０  ガス供給用開閉弁
１８２  共通ガス通路
１９２，１９４  逆流防止用の開閉弁
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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