(57)【要約】【課題】過加圧発生時や不活性ガスにより反応室内雰囲気を排気する際、ガスに含まれる反応生成物等を除去する。【解決手段】  基板処理室と、該基板処理室にガスを供給するガス供給ラインと、前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を減圧排気する減圧排気ラインと、前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を常圧排気する減圧排気ラインと、前記常圧排気ラインに設けられ、前記ガスに含まれる成分を除去する排気トラップ（常圧排気ライン用排気トラップ１４６）とを備え、前記排気トラップには、排気トラップへのガス導入方向と略垂直であり、排気トラップのガス導入口１３側に凹面３を有する邪魔板４と凹面３内に配置された冷却管５とを設ける。【選択図】  図２
2008066676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理室と、
該基板処理室にガスを供給するガス供給ラインと、
前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を減圧排気する減圧排気ラインと、
前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を常圧排気する常圧排気ラインと、
前記常圧排気ラインに設けられ、前記ガスに含まれる成分を除去する排気トラップとを備え、
前記排気トラップには、該排気トラップへのガス導入方向と略垂直であり、排気トラップのガス導入口側に凹面を有する邪魔板と前記凹面内に配置された冷却管とを設けたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、アモルファスシリコン薄膜などの薄膜を基板の表面に成膜するための半導体製造装置に関するものであり、特に、基板処理済みガスから反応副生成物等を排気トラップにより回収するようにした基板処理装置ないし半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体製造装置として、縦型、横型、枚葉式の半導体製造装置が知られている。この種、半導体製造装置の基板処理室としての反応室には反応室内雰囲気を排気するための減圧排気ラインと、基板処理ガス（原料ガス）や不活性ガスを供給するためのガス供給ラインと、反応室の圧力が所定圧力を超えたときに過加圧分を排気させるための常圧排気ラインとが設けられている。
常圧排気通路を開閉する圧力制御弁の開弁圧は大気圧を基準に設定されており、一般に、不活性ガスによるアフターパージの際の圧力で開弁する。基板処理の際に、反応室の圧力が圧力制御弁の開弁圧を超えたときは、過加圧分の反応室の雰囲気が常圧排気ラインを通じて排出される。
減圧排気ラインには、減圧排気のための真空ポンプと、反応室から排気する排気ガスから基板処理によって発生した反応副生成物を捕捉するための排気トラップが設けられており、清浄化したガスを排気する。
例えば、基板の表面にＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）を成膜する場合、基板処理ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２とＮＨ３の混合ガスを、所定圧力、所定温度の下で反応室に供給すると下式（１）の反応によって反応生成物であり成膜成分であるＳｉ３Ｎ４（窒化珪素）が基板の表面に堆積する。二次反応によって発生したＨＣｌは、下式（２）の二次反応によってＮＨ３（アンモニウム）と結合して二次反応物ＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）となり、Ｓｉ３Ｎ４、ＨＣｌ、ＮＨ３（アンモニウム）、ＮＨ４Ｃｌが反応副生成物等となり、前記排気トラップに捕集される。なお、排気トラップの関連技術には、ガスが通流する筒状の装置本体と、装置本体に着脱自在に挿入されたカートリッジとを備え、カートリッジが、装置本体の内部を流れるガスを冷却する水冷パイプと、このガスを冷却することによって生成物を捕集する捕集部材と、を有する水冷式トラップ装置が開示されている（特許文献１）。
【０００３】
３ＳｉＨ２Ｃｌ２＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋６ＨＣｌ＋６Ｈ２…（１）
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４Ｃｌ…（２）
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２０２９７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来の基板処理装置では反応副生成物を排気トラップにより捕捉するので、排気ガスの清浄化が達成されるが、不活性ガスの供給の際、又は基板処理の際、又は反応室の圧力が異常に上昇したときに、不活性ガスや反応室内雰囲気が常圧排気ラインに排気されるので、成膜の種別によっては、微量の反応副生成物が排気され、常圧排気ラインの内面に付着してしまうことがある。
【０００６】
そこで、本発明は、常圧排気ラインから排気するガスから反応副生成物を捕捉できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の手段は、基板処理室と、該基板処理室にガスを供給するガス供給ラインと、前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を減圧排気する減圧排気ラインと、前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を常圧排気する常圧排気ラインと、前記常圧排気ラインに設けられ、前記ガスに含まれる成分を除去する排気トラップとを備え、前記排気トラップには、排気トラップへのガス導入方向と略垂直であり、排気トラップのガス導入口側に凹面を有する邪魔板と前記凹面内に配置された冷却管とを設けたものである。
ここで、「ガス供給ライン」とは、基板処理室に対し基板処理ガス又は不活性ガス等の置換ガスを供給するラインのことであり、ガスに含まれる成分とは、反応室での反応によって生成された反応副生成物等のことをいう。
また、「凹面を有する邪魔板」とは、「平面に対して少なくとも一部に窪みを有する邪魔板」のことをいう。
したがって、邪魔板の態様には、邪魔板それ自身の湾曲によって凹面が形成されたもの、凹面を形成する部材を板状部材に固設したもの、板状部材に加工によって凹部を窪ませて設けたものが含まれる。
また、「略垂直」とは、垂直を含むその近傍の角度を含むものとする。
【０００８】
アフターパージ等不活性ガスにより反応室内を置換する場合や反応室の圧力が異常に上昇する過加圧時には、不活性ガスや不活性ガスの押し出しによる反応室雰囲気、基板処理ガス又は基板処理済みガス（以下、押し込みガスという）が常圧排気ラインに押し出され、排気トラップのガス導入口を通じて排気トラップ内に導入される。排気トラップの入口圧力と出口圧力とが同じで差がないことから押し込み圧力の流速は、減圧排気の場合と比較して小さいので、邪魔板の凹面上を流下する押し込みガスの流速も小さい。凹面及び凹面の周囲においては、凹面内に配置された冷却管によって邪魔板の凹面が優先的に冷却されており、凹面の周囲の雰囲気も冷却されている。また、邪魔板上を凹面に沿って流下する押し込みガスの流速も小さく凹面との接触時間も長くなるので、押し込みガスに含まれている反応副生成物等は、上流から下流に流下し、排気トラップより排出される間に、冷却雰囲気と凹面の冷却によって凹面上に析出し、邪魔板に捕捉される。反応副生成物は、析出した反応副生成物に析出しやすいという性質があるので、一旦、凹面に反応副生成物が析出した後は、排気トラップの反応生成物に対する捕捉能力が増加する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、常圧排気ラインから排出する基板処理済ガス、基板処理室雰囲気、置換ガスに含まれる反応副生成物等を排気トラップにより除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の最適な実施の形態を説明する。
なお、以下の実施の形態では、基板処理ガスとして、ＳｉＨ２Ｃｌ２とＮＨ３を用い、シリコン基板（以下、ウエハという）の表面に熱化学反応によりＳｉ３Ｎ４膜を成膜するが、本発明では前記処理により生じる処理済みガスを冷却面に接触させ、反応副生成物等を析出させることによって反応副生成物等を除去する各種の処理装置、方法に適用されるものとする。また、従来技術と同じ構成については同一符号を用い詳細な説明は省略するものとする。
なお、本実施形態において、数量、材質、材料、形状についてはこれによって本発明が特定されない限り単なる例示に過ぎない。
【００１１】
まず、図１０を参照して本発明の一実施の形態に係る半導体製造装置（基板処理装置）の一例として減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。
図９は減圧ＣＶＤ処理炉（以下、処理炉という）２０２の縦断面図である。基板処理室（以下、反応室）２００の外管（以下、アウターチューブ）２０５は、例えば、石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料で構成されており、上端において閉塞され、下端に開口する開口部を有する円筒状に形成されている。また、内管（以下、インナーチューブという）２０４は、上端及び下端の両端に開口部を有する円筒状に形成されており、アウターチューブ２０５内に同心円状に配置されている。アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４とは互いに筒状空間２５０を区画しており、インナーチューブ２０４の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間２５０を通過して排気管２３１から排気される。
【００１２】
アウターチューブ２０５及びインナーチューブ２０４の下端には、例えば、ステンレス等よりなるマニホールド２０９が係合され、このマニホールド２０９にアウターチューブ２０５及びインナーチューブ２０４が保持される。
このマニホールド２０９は、保持手段（以下、ヒータベースという）２５１に固定される。アウターチューブ２０５の下端部及びマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間に、気密部材（シール部材）としてそれぞれＯリング２２０ａが配置され、両者の間が気密にシールされる。
【００１３】
マニホールド２０９の下端開口部（炉口）には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下、シールキャップという）２１９がＯリング２２０を介して気密シール可能に且つ着脱自在に取り付けられる。
シールキャップ２１９にはガス供給管２３２が貫通するように設けられる。これらのガス供給管２３２により、処理用の基板処理ガス又は不活性ガスがアウターチューブ２０５内に供給される。このガス供給管２３２はガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（以下、ＭＦＣ２４１という））に連結される。
ＭＦＣ２４１はガス流量制御部に接続されており、供給するガスの流量を所定量に制御し得る。
【００１４】
前記マニホールド２０９の上部には、圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ２バラスト制御器（以下、ＡＰＣを用いるものとする））２４２及び、減圧排気装置（以下、真空ポンプという）２４６に連結された排気管２３１が接続されており、アウターチューブ２０５とインナーチューブ２０４との間の筒状空間２５０を流れるガスを排出し、アウターチューブ２０５内の圧力をＡＰＣ２４２により制御することによって所定の圧力の減圧雰囲気にするため、圧力検出手段（以下、圧力センサという）２４５によって筒状空間２５０の圧力を検出し、圧力制御部により制御するようにしている。
【００１５】
シールキャップ２１９には回転手段（以下、回転軸という）２５４が連結されており、回転軸２５４により、基板保持手段（以下、ボートという）２１７及びボート（図示せず）２１７上に保持された基板（以下、ウエハという）Ｗを回転させる。又、シールキャップ２１９は昇降手段（以下、ボートエレベータという）２１５に連結されていて、ボート２１７を昇降させる。
回転軸２５４、及びボートエレベータ２１５が所定のスピードに制御されるようにするため、駆動制御部が設けられる。
【００１６】
アウターチューブ２０５の外周に、加熱手段（以下、ヒータ）２０６が同心円状に形成される。
ヒータ２０６は、アウターチューブ２０５内の温度を所定の処理温度とするため、温度検出手段（以下、熱電対）２６３により温度を検出し、温度制御部（図示せず）により制御される。
【００１７】
次に、前記反応室２００による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベータ２１５によりボート２１７を下降させる。
ボート２１７に複数枚のウエハＷを保持する。次いで、ヒータ２０６の加熱によりアウターチューブ２０５内の温度を所定の処理温度に昇温する。
ガス供給管２３２に接続されたＭＦＣ２４１により予めアウターチューブ２０５内に不活性ガスを充填しておき、ボートエレベータ２１５により、ボート２１７を上昇させてアウターチューブ２０５内にボート２１７を挿入し、アウターチューブ２０５の内部温度を所定の処理温度に維持する。
アウターチューブ２０５内を所定の真空度まで排気した後は、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されるウエハＷを回転させる。同時にガス供給管２３２から基板処理ガスを供給する。
供給された基板処理ガスは、アウターチューブ２０５内を上昇し、ウエハＷに対して均等に供給される。
【００１８】
減圧ＣＶＤ処理中のアウターチューブ２０５内の雰囲気は、排気管２３１を通じて排気され、所定の真空になるようＡＰＣ２４２により圧力が制御され、所定時間、減圧ＣＶＤ処理が行われる。なお、前記排気管２３１には減圧排気ライン用排気トラップ１４３が介挿されており、減圧ＣＶＤによって発生した反応副生成物等はこの減圧排気ライン用排気トラップ１４３に捕捉される。
【００１９】
図５は前記半導体製造装置の装置構成を簡略化し、ガス供給ライン、減圧排気ライン、常圧排気ライン等の配管ラインを反応室に接続した半導体製造装置のフロー図の一例である。
図示されるように、反応室２００には、反応室２００の内部に原料ガス又は不活性ガスを供給するための複数のガス供給ライン１１１、１１３、１１４が接続され、それぞれ反応室２００内に連通している。
各ガス供給ライン１１１、１１３、１１４は、基板処理ガス（原料ガスともいう）又は不活性ガスのガス源（図示せず）に接続されたガス管１１５、１１６、１１８から、途中、種々の弁１２０を経由してそれぞれ所定のガスを反応室２００内へ供給する。因みに、この例では、ガス管１１５は窒素ガス（Ｎ２）を、ガス管１１６はジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）のガスを、ガス管１１８はアンモニア（ＮＨ３）のガスを所定の圧力で供給する。なお、図５において、２４１はマスフローコントローラであり、１２２は圧力センサである。
【００２０】
反応室２００には、排気管２３１を主要部とする減圧排気ラインが接続される。減圧排気ラインは、排気管２３１と、排気管２３１に接続された真空ポンプ２４６と、減圧排気ライン用排気トラップ１４３とで構成されており、排気管２３１は、減圧排気装置としての真空ポンプ２４６によって真空吸引することによって、反応室２００内を減圧する。
排気管２３１の途中からは、常圧排気ラインの主要部としての大気側排気管１３２と、スロー排気のためのスロー排気管１３３とが分岐している。そして、排気管２３１には、メイン用弁１４１、圧力調整器２４２及び減圧排気ライン用排気トラップ１４３が介装される。メイン用弁１４１は、圧力調整器２４２によって開閉制御される。減圧排気ライン用排気トラップ１４３は、前記真空ポンプ２４６による減圧排気の際、前記反応室２００から排気される基板処理済みガスの反応副生成物等を除去する。
【００２１】
常圧排気ラインは、大気側排気管１３２、大気側用弁１４４、圧力制御弁としての逆止弁１４５及び常圧排気ライン用排気トラップ１４６とで構成され、常圧排気ライン用排気トラップ１４６は、逆止弁１４５よりも下流側に設けられる。
【００２２】
スロー排気管１３３は、排気管２３１の雰囲気の流れをバイパスするため、メイン用弁１４１を迂回させて設けられる。なお、本実施の形態では、図４に示すように、メイン用弁１４１の上流側において排気管２３１に接続されたスロー排気管１３３にはスロー排気用弁１４９が介装されている。
【００２３】
メイン用弁１４１の上流側、すなわち反応室２００側の排気管２３１には、炉内圧力計として前記圧力センサ２４５が、センサ用弁１５２を介して設けられている。なお、大気側排気管１３２と排気管２３１の下流側には図示しない除害装置を設けてもよい。
【００２４】
さらに、処理炉２０２には制御装置１８１が備えられる。
制御装置１８１は、ガス供給ライン１１１、１１３、１１４を介して反応室２００の内部に各種ガスを供給するための種々の弁１２０の開閉制御、反応室２００の内部の温度制御のためのヒータ２０６の制御、反応室２００内の雰囲気を排気するためのメイン用弁１４１、大気側用弁１４４の開閉制御等、各種制御を実行する。
制御装置１８１には、指示信号、各種センサからの計測信号が入力されたとき、それらの信号に基づいて各種制御を行う。図５では、制御装置１８１との信号の接続関係は、本実施の形態に係るセンサと弁との接続のみが点線で示されている。
【００２５】
次に、図１乃至図４を参照して常圧排気ライン用排気トラップ１４６について説明する。参照する図面において、図１は常圧排気ライン用排気トラップ１４６の構成を示す解説図、図２は常圧排気ライン用排気トラップ１４６の断面図、図３は邪魔板と冷却管の配置関係を示す解説図、図４は邪魔板の構造及び冷却管の取り付け状態を示す解説図である。
【００２６】
図１乃至図３に示されるように、常圧排気ライン用排気トラップ１４６のケーシング２は直線的に延びた筒体状に形成されており、反応副生成物等を捕捉するための凹面３を有する邪魔板４と、邪魔板４を冷却する冷却管５とを内蔵している。
【００２７】
ガス導入口１３は、ケーシング２の外周部に形成された開口で構成されており、ガス導入口１３が邪魔板４の凹面３に略直角に臨ませられている。ガス導入口１３には、ケーシング２に対してＴ字状にガス導入管１４が取り付けられている。ガス導入管１４の軸芯線は、邪魔板４の凹面３の幅方向の中心上に存在し、凹面３と略直角に交差する。
冷却管５はＵ字型に屈曲しており、屈曲部を中心として一方の配管部と他方の配管部とがチラー水等の冷却媒体供給ユニットに接続されることにより、冷却媒体が循環する。冷却管５は凹面３内に収納されている。冷却管５の一方の配管部と他方の配管部の先端部は、ケーシング２の開口６を開閉するための端板７を、端板の内側面より外側面方向に貫通する状態で端板７に固着される。冷却管５の屈曲した先端部は、ケーシング２内を区画するためのケーシング内区画壁８に取付けられ、ケーシング内区画壁８の下部には、邪魔板のガス排出口側端部が接続されている。このように、邪魔板４は、冷却管５、ケーシング内区画壁８を介して端板７に支持されていて、端板７、冷却管５、ケーシング内区画壁８とともに、ケーシング２から挿抜するカートリッジを構成している。ケーシング２の他方の開口は、ガス排出口１９を構成している。ケーシング内区画壁８は、ケーシング２の一方の開口６からケーシング２内に挿入されるときに、ケーシング２の内面に対して摺動自在に嵌合してガイドとなり、また、端板７により開口６が閉鎖されたときは、ガス導入口１３とガス排出口１９との間に位置してガス導入口１３からガス排出口１９への押し込みガスの吹き抜けを防止する。
そして、前記邪魔板４には、図４に示すように、複数のスリット９が形成される。各スリット９は凹面３の幅方向に互いに間隔を隔てて配置されていて、凹面３の一端部から他端部に直線的に延びており、両端部がそれぞれ凹面３の両端部付近に及んでいる。
図３に示すように、好ましくは、スリット９はガス導入管１４の軸芯線に対し、少なくとも１つ以上は凹面３の冷却管５の略中心に存在している。さらに、好ましくは、スリット９は、凹面３内に収納されるＵ字型の冷却管５の一本一本それぞれに沿ってその両側に且つ凹面３内に設けるようにすると、反応副生成物が凹面３に効率よく捕捉される。
また、邪魔板４の開口６側である上流側端面は端板７の内面から所定距離離間している。
複数のスリット９が凹面３に設けられると、押し込みガス、すなわち、基板処理済みガス又は置換ガスとしての不活性ガスがケーシング２内に押し込まれたときの押し込み圧によって、押し込みガスの一部がスリット９を通過し、押し込みガスに含まれていた反応福生成物等が、各スリット９のスリット周縁部、凹面３に析出する。反応生成物等は、既に析出した反応生成物等に対して優先的に析出する性質があるので、各スリット９のスリット周縁部に反応生成物等が一度析出すると、押し込みガス中の反応生成物を捕捉する排気トラップ装置としての捕捉能力が増加する。
邪魔板４、冷却管５、ケーシング内区画壁８を主要部として構成されたカートリッジがケーシング２内に挿入され、端板７がケーシング２の開口６を閉鎖されると、ケーシング２内には、邪魔板４を中心としてガス導入口１３側と、その反対側にそれぞれ通路（以下、上流側通路、下流側通路という）１１，１２が形成されるとともに、端板７の内側面と邪魔板４の上流側端面との間に、上流側通路１１と下流側通路１２とを連通する連通口１０が形成される。
なお、この実施の形態では、ケーシング２の両端部及びガス導入管１４の端部は、それぞれクイックカップリング１７を介して前記排気管２３１に接続するテーパフランジとなっている。クイックカップリング１７は、センタリング１５及びクランプ１６からなる。なお、端板７は、クイックカップリング１７で取り付ける関係から、クイックカップリング１７の寸法、形状に対応している。
また、図２に示されるように、ケーシング２と排気管２３１との接続及びガス導入管１４と大気側排気管１３２との接続には、それぞれシール性や着脱性から、周知のＶＣＲ（商標）１８を用いるようにしてもよい。
【００２８】
以下、図６ないし図８に示すシミュレーション図も参照して本発明の一実施の形態に係る常圧排気ライン用排気トラップ１４６からカートリッジを取り除いた状態、常圧排気ライン用排気トラップ１４６を減圧排気ライン、常圧排気ラインに設置した場合のガスの流れを比較することにより、本実施形態に係る減圧排気ライン用排気トラップ１４６の作用について説明する。なお、シミュレーション図においては、矢印の方向はガスの流れ方向を示し、矢印の明度が速さの大きさを示している。
図６は邪魔板４、冷却管５、端板７からなるカートリッジを取り外した常圧排気ライン用排気トラップ１４６のケーシング２を大気側排気管１３２に介挿し、ガス管１１５からガス供給ライン１１１を通じて反応室２００に押し込みガスとして不活性ガスを押し込んだときのガス導入管１４及びケーシング２内の流れの様子を示す。この図６から、ケーシング２内に不活性ガスを押し込んだときの流れの様子を知ることができる。なお、ケーシング２の開口６は、クイックカップリング１７によって閉鎖され、減圧排気ラインはメイン用弁１４１、スロー排気弁１４９により閉鎖されている。
大気側排気管１３２を通じて圧力制御弁としての逆止弁１４５の開弁圧を超える圧力の不活性ガスが常圧排気ライン用排気トラップ１４６のガス導入管１４に押し込まれると、ケーシング２内の入口圧力と出口圧力とは一定となる。ケーシング２内では、排気抵抗による背圧によって、ケーシング２内に押し込まれた不活性ガスはガス導入口１３を通過した直後、ガス導入管１４の軸芯線方向からガス排出口１９方向に方向を変え、ケーシング２を斜めに横断する。そして斜め前方のケーシング２内の内面と接触しながらケーシング２の内面に沿って下流側へと進み、ガス排出口１９より排出される。
このとき、ケーシング２は背圧による圧力の分布により、不活性ガスの流速は、ガス導入管１４内が遅く、ケーシング２内面との接触領域が速い。
これにより、ケーシング２だけの常圧排気ライン用排気トラップ１４６では、ガス導入管１４の内面と、ガス排出口１９の上流側の二領域で反応副生成物等が析出しやすくなり、この領域に反応副生成物等が局部的に析出しやすいことが分かる。
図７は減圧用排気管としての排気管２３１に、前記常圧排気ライン用排気トラップ１４６を介挿し、真空ポンプ２４６の吸引によって反応室２００から不活性ガスを常圧排気ライン用排気トラップ１４６に導入した場合のケーシング２内での流れの様子を示す。この図７により、常圧排気ライン用排気トラップ１４６が減圧排気ライン用排気トラップとして適するかどうかが分かる。
ケーシング２内に、邪魔板４、冷却管５、端板７、ケーシング内区画壁８を主要部とするカートリッジを取り付けた状態ではケーシング２内が邪魔板４とケーシング内区画壁８によって上流側通路１１、下流側通路１２に分割される。
不活性ガスを排気すると、不活性ガスは上流側通路１１から連通口１０に、連通口１０から下流側通路１２を通ってガス排出口１９から排出される。邪魔板４は、冷却管５によって冷却されているので、不活性ガスに反応室２００の反応副生成物等が含まれている場合、反応副生成物等は冷却された邪魔板４の凹面３に析出する。
しかし、減圧排気では吸引によって排気するので、押し込みの場合（図８）とは異なった結果となり、不活性ガスは、上流側と下流側との差圧が大きく流速が速いものの押し込み圧がないので、スリット９が凹面３に形成されていても、スリット９を通過する際の不活性ガスの流速が速く、通過量も大幅に減少する。このため、スリット９が反応副生成物等によって閉塞されるまでの時間は押し込みの場合と比べて長く掛かり、スリット９を閉塞する反応生成物等が捕捉されるまでに相当の時間が掛かってしまう。
【００２９】
図８は常圧排気ラインとしての大気側排気管１３２に常圧排気ライン用排気トラップ１４６を介挿し、ガス供給ライン１１１から反応室２００に不活性ガスを押し込んだ場合の常圧排気ライン用排気トラップ１４６内のガスの流れの様子を示し、図９はスリット９が反応副生成物等によって閉塞されたときの不活性ガスの流れを示す。図８及び図９により、常圧排気ライン用排気トラップ１４６が常圧排気ラインの排気トラップとして適しているかどうかが分かる。
大気側排気管１３２を通じて常圧排気ライン用排気トラップ１４６に不活性ガスを押し込むと、不活性ガスは、邪魔板４の凹面３の上流側領域に垂直に衝突し、凹面３に沿って連通口１０に向かい、連通口から下流側通路１２に進んでガス排出口１９から大気側排気管１３２に排気される。
このとき、ガス導入口１３とガス排出口１９の圧力は同圧であり、上流側通路１１、下流側通路１２間に大きな流速の変化はない。ケーシング２だけの場合と比較すると、押し込みガスである不活性ガスが上流側通路１１に衝突し、減衰するので、この分、流速が低下し、凹面３に対する接触時間が増加する。これにより、反応室（基板処理室）２００内から排出され、ガス導入口１３から排出されたガスは、上流側通路１１から下流側通路１２に凹面３に沿って流下しながら冷却管５によって冷却された凹面３と接触するので、ガスに含まれる反応副生成物は、凹面３全体に析出することが分かる。また、このとき、凹面３に析出した反応副生成物等は、剥離、脱落の虞がないので、下流側に、除害装置等の機器が設けられた場合でも機器に支障を与えてしまうことはない。なお、冷却管５は、凹面３内に配置されているので、凹面３が優先的に冷却され、ガス導入管１４と直角な邪魔板４の周縁部（フランジ）３ａは、冷却管５によって直接冷却されていないので、邪魔板４の周縁部３ａには反応生成物が析出し難い。
凹面３に複数のスリット９が設けられていると、押し込み圧によって不活性ガスが各スリット９を通過する。各スリット９を通過する不活性ガスの流速は、減圧排気の場合と比較して遅いが、押し込み圧によって押し出されるので、各スリット９を通過する不活性ガスの流量は、減圧排気の場合と比較して増加する。これにより、各スリット９のスリット周縁部３ａに対する反応副生成物等の接触時間が長くなり、各スリット９の周縁部１３ａに、比較的に早い時期に反応副生成物等が析出し、各スリット９が反応生成物等により閉鎖されるまでの時間が短縮されることが分かる。
図９に示すシミュレーション図は、スリット９が反応副生成物等に閉塞された場合を示している。不活性ガスは、上流側通路１１、特に、凹面３に沿って流れ、連通口１０、下流側通路１２を順次通過する流れとなる。これにより、反応室２００（基板処理室）内から排出され、ガス導入口１３から排出されたガスは、凹面３に沿って流下しながら冷却管５によって冷却された凹面３と接触するのでガスに含まれる反応副生成物は凹面３全体に析出することが分かる。なお、各スリット９を閉塞している反応生成物等の表面には、ガス中の反応副生成物等が析出するので、スリット９の反応副生成物等を中心として反応副生成物等が捕捉されるのでより一層凹面３内に捕捉されることになる。
すなわち、各スリット９を凹面３の上流側端部近傍から下流側近傍に及んで複数形成しておくと、ガス導入口１３付近からガス排出口１９付近までの広い範囲で反応副生成物等の捕捉が行われるため、不活性ガスに反応副生成物等が含まれている場合や、基板処理ガス中の反応副生成物等が残さず捕捉され、清浄な排気ガスとして大気側排気管１３２に排出されていく。
なお、常圧排気ライン用排気トラップ１４６は、基板処理ガスの圧力変動による過加圧の防止や、不活性ガスによる置換の際に使用されるものであり、使用頻度や回収すべき反応副生成物等の量が少ないので、小型として廉価に形成することが可能である。
【００３０】
次に、図１および図２を参照して常圧排気ライン用排気トラップ１４６のメンテナンスについて説明する。
常圧排気ライン用排気トラップ１４６のメンテナンスの際は、まず、蝶ナット２０を緩め、クランプ１６を取り外す。端板７は単に嵌合しているだけでＯリング２１によりシールする構造なので、大気側排気管１３２から常圧排気ライン用排気トラップ１４６を切り離し、メンテナンス済みの常圧排気ライン用排気トラップ１４６と交換する。
邪魔板４、冷却管５および端板７はカートリッジ化されており、冷却管５は、直線部と屈曲部とからなっていて洗浄が容易であるので、短時間でのメンテナンスが可能である。また、ケーシング２は、冷却管５によって冷却されず、むしろ、ケーシング２に導入される反応室雰囲気の熱によって加熱されるので、反応副生成物等は殆ど付着していない。このため邪魔板４のような洗浄が不要となるので、装置全体としてのメンテナンス性が向上する。
【００３１】
次に、図１０、図１１を参照して、前記半導体装置の製造装置を用いて、成膜等の工程を行う場合の処理の流れを説明する。図１１は１つの成膜工程における詳細な処理内容を説明するための解説図である。図１１において、下部には、工程における処理内容が示され、上部には、反応室２００内の温度変化の様子が示されている。
この工程が開始されると、半導体装置としてのウエハＷをボート２１７に載置する（Ｓ１）。炉口のシールキャップ２１９（図９参照）を開き、ボート２１７をロードする（Ｓ２）。
次に、シールキャップ２１９を閉めた後、反応室２００内の雰囲気を排気ポンプ２４６により真空吸引する（Ｓ３）。真空吸引を開始すると同時に、ヒータ２０６により反応室２００の内部の加熱も開始される。
所定の圧力になった時点で、漏れチェックを行う（Ｓ４）。漏れがないときは、さらに、反応室２００内の雰囲気を排気ポンプ２４６により真空吸引する（Ｓ５）。
反応室２００内の温度が成膜処理を行うための成膜温度に、かつ反応室２００内の圧力が成膜処理を行うための成膜圧力に安定するまで待つ安定化処理を行い（Ｓ６）、その後、ガス供給ライン１１３、１１４より、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等の原料ガスを反応室２００に供給し、減圧ＣＶＤによって絶縁膜等の成膜処理が行われる（Ｓ７）。反応室２００内の温度ｔは成膜処理後に降温させるよう、ヒータ２０６によって加熱させず、温度ｔを低下させる。なお、減圧ＣＶＤの場合は、成膜処理を行っているときは、反応室２００内は大気圧よりも低い。
【００３２】
成膜後、置換ガスとしてガス供給ライン１１１、１１３、１１４より、窒素ガス等の不活性ガスを反応室２００内に供給することによって内部の反応室雰囲気ガスを排気する（Ｓ８）。その後、反応室２００内を不活性ガスにより加圧していき、反応室２００内が大気圧にまで至ったら大気開放処理を行い（Ｓ９）、反応室２００の内部圧が大気圧に戻った後、シールキャップ２１９を開き、ボート２１７をアンロードし（Ｓ１０）、所定の工程を終了する。
【００３３】
大気開放処理Ｓ１３では、反応室２００内の圧力を大気圧に戻すために排気管２３１のメイン用弁１４１を閉じ、大気側排気管１３２の大気側用弁１４４を開け、圧力制御弁としての逆止弁１４５を介して、大気への開放を行う。このとき、圧力センサ２４５の計測した圧力が予め決められた値、例えば０．５ＫＰａ（キロパスカル）以上であって、スロー排気用弁１４９及びメイン用弁１４１が閉じると、大気側用弁１４４が開き、反応副生成物等が常圧排気ライン用排気トラップ１４６に捕捉される。
次に、ボートエレベータ２１５によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及び処理済のウエハＷをアウターチューブ２０５から取り出す。アウターチューブ２０５から取り出されたボート２１７上の処理済のウエハＷは、未処理のウエハＷと交換され、再度、前述と同様にしてアウターチューブ２０５内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が実施される。
【００３４】
なお、本実施例に係る反応室２００で、直径２００ｍｍのウエハの表面に成膜をする場合の成膜条件を例示すると、
（１）Ｓｉ３Ｎ４膜の成膜においては、
ウエハ温度（６００〜８００  ℃）、
ガス種、供給量は、
ＳｉＨ２Ｃｌ２（流量：０．０５〜０．２  ｌ／ｍｉｎ）、
ＮＨ３（流量：０．５〜２  ｌ／ｍｉｎ）、
処理圧力は（３０〜５００  Ｐａ）であり、
付着物はＮＨ４Ｃｌ（塩化アンモニウム）である。
（２）また、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５)４膜（正珪酸四エチル；ＴＥＯＳ）の成膜においては、
ウエハ温度（６００〜７５０  ℃）、
ガス種、供給量は
Ｏ２（流量：０．００１〜０．０１  ｌ／ｍｉｎ）、
ＴＥＯＳ（流量：０．１〜０．５  ｌ／ｍｉｎ）、
処理圧力は（５０〜２００  Ｐａ）である。
【００３５】
以下に、本発明の実施形態にかかる基板処理装置の態様を記載する。
（実施態様１）
基板処理室と、
該基板処理室（反応室２００）にガスを供給するガス供給ライン（１１１、１１３、１１４）と、
前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を減圧排気する減圧排気ライン（排気管２３１）と、
前記基板処理室内のガスを排気し、前記基板処理室内を常圧排気する常圧排気ライン（大気側排気管１３２）と、
該常圧排気ラインに設けられ、前記ガスに含まれる成分を除去する排気トラップ（常圧排気ライン用排気トラップ１４６）とを備え、
前記排気トラップには、
前記排気トラップへのガス導入方向と略垂直であり、排気トラップのガス導入口１３側に凹面３を有する、冷却された邪魔板４と、
該邪魔板４に連結され、前記排気トラップのガス排出口１９側に設けられた区画壁（ケーシング内区画壁８）と、
前記凹面３に非接触であって、前記区画壁にて連結された冷却管５を有する半導体製造装置。
区画壁（ケーシング内区画壁８）が設けられると、ケーシング２内に、基板処理ガス又は不活性ガスを案内するための通路（上流側通路１１、下流側通路１２）が形成され、導入口側に設けられた区画壁によりガス排出口１９側へのガスの吹き抜けが防止される。不活性ガス、又は反応室雰囲気は、凹面３に沿って全体一様に接触するので、これらに含まれている反応副生成物等は凹面３に析出し、凹面３に捕捉される。
【００３６】
（実施態様２）
実施態様１に記載の半導体製造装置において、
前記区画壁と前記邪魔板４が、邪魔板４を中心として一方側と他方側とに通路（上流側通路１１、下流側通路１２）を区画するように排気トラップのケーシング２内に配置され、前記ガス導入口１３が前記区画壁側の通路（上流側通路１１）を通じて前記邪魔板４の凹面３に臨ませられ、前記邪魔板４とケーシング２の内面との間に、前記区画壁側の通路同士を連通する連通口１０が形成された半導体製造装置。
このようにすると、ガス導入口１３とガス排出口１９とを連絡する通路同士が連通口１０によって連通され、邪魔板４の凹面３全体で反応副生成物等を捕捉することができる。
【００３７】
（実施態様３）
実施態様１又は実施態様２記載の半導体製造装置において、
前記邪魔板４の一端部から他端部の間に、前記ガスを通過させるためのスリット９が少なくとも１以上設けられた半導体製造装置。
邪魔板４にスリット９を設けると、スリット９にも反応生成物が析出する。反応副生成物等によりスリット９が閉塞されると、スリット９を閉塞している反応生成物等を中心として反応副生成物等が捕捉される。
【００３８】
（実施態様４）
実施態様１ないし実施態様２のいずれかに記載の半導体製造装置において、
前記ケーシング２に、これを加熱するヒータ（図示せず）が設けられたことを特徴とする半導体製造装置。
ケーシング２は、ガス導入口１３により導入される基板処理室内雰囲気（反応室内雰囲気）又は置換用の不活性ガスによる熱により加熱されるので、ケーシング２の内面に付着し難いが、このようにヒータでケーシング２を加熱し、邪魔板４、スリット９に反応副生成物等を捕捉させると、ケーシングのメンテナンスが容易になり、反応副生成物等を全量捕捉することが可能になる。
【００３９】
（実施態様５）
実施態様１ないし実施態様４のいずれかに記載の半導体製造装置において、
前記常圧排気ラインが、前記基板処理室に連通する排気管（大気側排気管１３２）と、該排気管に介挿され、基板処理室内圧が規定圧力を超えたとき開弁する圧力制御弁とが設けられた半導体製造装置。
圧力制御弁が規定圧力を超えたとき開弁するので、反応室が過加圧から保護される。反応室から排気された反応室内雰囲気、基板処理済みガス又は不活性ガスに含まれる反応副生成物等は、前記排気トラップに捕捉され、清浄化される。
【００４０】
（実施態様６）
実施態様１ないし実施態様５のいずれかに記載の半導体製造装置において、
前記圧力制御弁が逆止弁又は圧力に基づいて開閉する開閉弁からなる半導体製造装置。
【００４１】
（実施態様７）
実施態様１ないし実施態様６のいずれかに記載の半導体製造装置において、
前記減圧排気ラインが基板処理室（反応室２００）に連通する排気管２３１と、該排気管２３１を通じて反応室内雰囲気を排気する減圧排気装置（真空ポンプ２４６）とを備えて構成された半導体製造装置。
【００４２】
（実施態様８）
実施態様１ないし実施態様７のいずれかに記載の半導体製造装置において、
前記区画壁が前記ガス排出口へのガス吹き抜けを遮断すべく区画壁の外面がケーシング内面に嵌合する半導体製造装置。
【００４３】
（実施態様９）
実施態様１ないし実施態様７のいずれかに記載の半導体製造装置において、
ケーシング２、ガス導入管１４、ガス排出口１９の管径は、常圧排気ラインを形成している排気管（大気側排気管１３２）と略同じ管径である半導体製造装置。
【００４４】
このようにすると、コンパクト化も可能となる。
【００４５】
以上、前記した実施形態によれば次の如き優れた効果が発揮される。
【００４６】
なお、本発明に係る半導体製造装置は、上述の実施形態における半導体製造装置に限定されるものではなく、枚葉式の基板処理装置にも適用が可能である。また、本発明に係る半導体製造装置は、基板処理済みガス中の反応副生成物等が塩化アンモニウム以外の、低温で結晶化又は液状化する基板処理済みガスにも適用できる。また、冷却媒体としてはチラー水などの水以外の冷媒を使用し得ることは勿論である。
【００４７】
また、本実施の形態では、前記反応副生成物等を捕捉するためのスリット９の一本一本が凹面３の長手方向の一端部から他端部に直線状に及んで形成される説明をしたが、複数のスリット９を凹面３の一端部から他端部の間に千鳥状に配置して反応副生成物等を捕捉するようにしてもよい。この場合、スリット９は、直線的に限らずジグザグ状としてもよいし、丸孔又はそれ以外の形状としてもよい。
このように、本発明は、種々の改変が可能であり、本発明はこの改変された発明に及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る常圧排気ライン用排気トラップの構成を示すため一部を破断した解説図である。
【図２】常圧排気ライン用排気トラップの内部構造を断面で示した解説図である。
【図３】図３は邪魔板と冷却管の配置関係を平面的に理解するための解説図である。
【図４】邪魔板の構造及び冷却管の取り付け状態を示した解説図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る半導体製造装置の装置構成を簡略化し、ガス供給ライン、減圧排気ライン、常圧排気ライン等の配管ラインを表示した半導体製造装置のフロー図の一例である。
【図６】邪魔板、冷却板、端板からなるカートリッジを取り外した常圧排気ライン用排気トラップのケーシングを大気側排気管に介挿し、ガス管からガス供給ラインを通じて反応室に不活性ガスを押し込んだときのガス導入管及びケーシング内の流れの様子を示すシミュレーション図である。
【図７】減圧用排気管としての排気管に常圧排気ライン用排気トラップを介挿し、真空ポンプの吸引によって不活性ガスを常圧排気ライン用排気トラップに導入した場合のケーシング内での流れの様子を示すシミュレーション図である。
【図８】大気側排気管に常圧排気ライン用排気トラップを介挿し、ガス供給ラインから反応室に不活性ガスを押し込んだ場合の常圧排気ライン用排気トラップ内のガスの流れの様子を示すシミュレーション図である。
【図９】スリットが反応副生成物等によって閉塞されたときの不活性ガスの流れを示すシミュレーション図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る半導体製造装置の一例としての減圧ＣＶＤ処理炉の断面図である。
【図１１】１つの成膜工程における詳細な処理内容を説明するための解説図である。
【符号の説明】
【００４９】
２      ケーシング
３      凹面
４      邪魔板
５      冷却管
６      開口
７      端板
８      ケーシング内区画壁
９      スリット
１０    連通口
１１    上流側通路
１２    下流側通路
１３    ガス導入口
１４    ガス導入管
１１１  ガス供給ライン
１１５  ガス管
１１６  ガス管
１１８  ガス管
１３２  大気側排気管
１４３  減圧排気ライン用排気トラップ
１４５  逆止弁（圧力制御弁）
１４６  常圧排気ライン用排気トラップ
２００  反応室
２０２  処理炉
２３１  排気管
２３２  ガス供給管
２４６  真空ポンプ
【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１０】
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【図１１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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