(57)【要約】【課題】半導体製造装置に於けるガストラップ装置での排気ガス中の反応生成物、反応副生成物の除去を効果的に行い、メンテナンス性の向上、半導体製造装置の稼働率の向上を図る。【解決手段】基板を処理する反応室と、該反応室に接続された排気管と、該排気管途中に設けられたガストラップ装置３０とを具備する半導体製造装置に於いて、前記ガストラップ装置がガス流路中に配設された冷却管１５を具備し、該冷却管の上流にガス流路の一部を遮る邪魔板３２，３３を複数設けた。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応室と、該反応室に接続された排気管と、該排気管途中に設けられたガストラップ装置とを具備する半導体製造装置に於いて、前記ガストラップ装置がガス流路中に配設された冷却管を具備し、該冷却管の上流にガス流路の一部を遮る邪魔板を複数設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハ等の基板から半導体素子を製造する半導体製造装置に関し、特に基板処理中の排気ガスから反応副生成物を分離除去する様にした半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置は、反応室で反応ガス雰囲気の減圧下でウェーハをＣＶＤ処理する等して半導体素子を製造しているが、排気ガス中にはＣＶＤ処理で生成された反応生成物、或は反応副生成物が含まれている。該反応生成物、反応副生成物がそのまま排気ガスと共に排出されない様に、半導体製造装置では反応生成物、反応副生成物を分離除去するガストラップ装置を具備している。
【０００３】
該ガストラップ装置を具備した従来の半導体製造装置について、図３により説明する。
【０００４】
反応室１０を画成する反応管１は有天筒状の石英製の容器であり、該反応管１の周囲には筒状のヒータ２が同心に設けられている。前記反応室１０には図示しないボートエレベータによりボート３が装入、引出し可能となっており、該ボート３にはウェーハ４が水平姿勢で多段に装填される。前記反応管１の下部にガス供給管５が接続され、又排気管６が接続されている。
【０００５】
該排気管６には前記反応管１側から下流に向って、上流側バルブ７、ガストラップ装置８、下流側バルブ９、排気ポンプ１１が順次設けられている。
【０００６】
前記排気管６の前記反応管１からガストラップ装置８迄の範囲には、前記上流側バルブ７部分も含め配管ヒータ１２が設けられている。
【０００７】
前記ガストラップ装置８について説明する。
【０００８】
フランジ１３が固着された上流側端板１４に前記排気管６より大径の内管１５及び該内管１５より大径の外管１６が同心に設けられ、前記内管１５の下流端には下流側内管端板１７が固着され、該下流側内管端板１７にはフランジ１８が固着されている。前記外管１６の下流端と前記内管１５間には下流側外管端板１９が固着されている。
【０００９】
前記内管１５内部には円筒状に巻き成形したスパイラルチューブ２１が前記内管１５と同心に配設され、前記スパイラルチューブ２１の一端部は冷却水導入コマ２２を介して前記内管１５の上流側に固着され、前記スパイラルチューブ２１の他端部は冷却水排出コマ２３を介して前記内管１５の下流側に固着されている。前記冷却水導入コマ２２は前記外管１６を通して外部に露出しており、前記冷却水排出コマ２３は前記内管１５と外管１６によって形成される円筒空間２４に開口している。
【００１０】
前記冷却水導入コマ２２には冷却水供給管２５が接続され、前記外管１６の上流側端部には冷却水排出管２６が接続されている。
【００１１】
前記フランジ１３、フランジ１８と前記排気管６とはクランプにより着脱可能に固定され、前記ガストラップ装置８はカートリッジ式に着脱可能となっている。
【００１２】
前記ウェーハ４が装填された前記ボート３が前記反応室１０に装入され、前記ヒータ２により加熱された状態で、前記ガス供給管５から反応ガスが供給され、前記ウェーハ４はＣＶＤ処理される。例えば、窒化珪素の成膜の場合、反応ガスとしては２塩化珪素水素（ＳｉＨ２Ｃｌ２）及びアンモニア（ＮＨ３　）の混合ガスが用いられ、加熱により下記の反応が起り、窒化珪素が前記ウェーハ４表面に堆積される。
３ＳｉＨ２Ｃｌ２＋４ＮＨ３→Ｓｉ３Ｎ４＋６ＨＣｌ＋６Ｈ２
【００１３】
窒化珪素の生成と同時に塩化水素が生成され、塩化水素は下記の副反応により前記アンモニアと結合して塩化アンモニウム（ＮＨ４　Ｃｌ）が生成される。
ＮＨ３＋ＨＣｌ→ＮＨ４Ｃｌ
【００１４】
前記反応室１０は前記排気管６を通して前記排気ポンプ１１により排気されており、塩化アンモニウム等の反応副生成物を含有する高温排気ガスが前記反応室１０外に排出される。
【００１５】
前記排気管６の前記上流側バルブ７及び該上流側バルブ７前後は前記配管ヒータ１２により加熱され、所定の温度に保温されている為、高温排気ガスから前記塩化アンモニウムが析出することはなく、高温排気ガスが前記ガストラップ装置８内部に流入する。
【００１６】
前記冷却水供給管２５から冷却水が供給され、冷却水は前記スパイラルチューブ２１を流通し、前記冷却水排出コマ２３より前記円筒空間２４に流入し、更に該円筒空間２４を上流に向って流れ、前記冷却水排出管２６より流出する。
【００１７】
冷却水は排水チューブ（図示せず）により図示しない供給源に環流される。冷却水の流通により前記スパイラルチューブ２１が冷却され、又前記内管１５が冷却される。
【００１８】
該内管１５を流通する高温排気ガスが前記スパイラルチューブ２１により冷却され、又は前記内管１５の内周面により高温排気ガスが冷却され、高温排気ガス中の塩化アンモニウムが析出され、該塩化アンモニウムの結晶片（反応副生成物２７）が前記内管１５と上流側端板１４との角部、或は前記スパイラルチューブ２１の上流部に堆積する。
【００１９】
前記ガストラップ装置８は前記塩化アンモニウムによる詰りを防止する為、前記上流側バルブ７及び下流側バルブ９を閉にし、前記ガストラップ装置８を取外し前記塩化アンモニウムを洗浄等により取除いている。斯かるメンテナンス作業は定期的に行われている。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
然し、前記ガストラップ装置８はガス流路中に於けるガスとの接触面積が少ない為、充分に塩化アンモニウムを分離除去することができず、塩化アンモニウムが前記ガストラップ装置８の下流側で析出し、配管を詰らせたり、或は下流側の機器、例えば、前記排気ポンプ１１の故障を引起したりしていた。
【００２１】
又、前記ガストラップ装置８は構造上、前記スパイラルチューブ２１の上流側のみに、塩化アンモニウムの析出が偏り、メンテナンスの周期が短くなり、半導体製造装置の稼働率が低下していた。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を処理する反応室と、該反応室に接続された排気管と、該排気管途中に設けられたガストラップ装置とを具備する半導体製造装置に於いて、前記ガストラップ装置がガス流路中に配設された冷却管を具備し、該冷却管の上流にガス流路の一部を遮る邪魔板を複数設けた半導体製造装置に係るものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１、図２中、図３、図４中で示したものと同一のものには同符号を付してある。
【００２５】
図１はガストラップ装置を具備した本発明の半導体製造装置を示している。
【００２６】
反応室１０を画成する反応管１は有天筒状の石英製の容器であり、該反応管１の周囲には筒状のヒータ２が同心に設けられている。前記反応室１０には図示しないボートエレベータによりボート３が装入、引出し可能となっており、該ボート３にはウェーハ４が水平姿勢で多段に装填される。前記反応管１の下部にガス供給管５が接続され、又排気管６が接続されている。該排気管６の前記上流側バルブ７及び該上流側バルブ７前後は前記配管ヒータ１２により加熱されている。
【００２７】
該排気管６には前記反応管１側から下流に向って、上流側バルブ７、ガストラップ装置３０、下流側バルブ９、排気ポンプ１１が順次設けられている。
【００２８】
前記排気管６の反応管１からガストラップ装置３０迄の範囲には前記上流側バルブ７部分を含め配管ヒータ１２が設けられている。
【００２９】
前記ガストラップ装置３０について説明する。
【００３０】
前記ガス排気管６にクランプ（図示せず）により着脱可能なフランジ１３は、下流側に延出する導管部１３ａを有し、該導管部１３ａに内管１５が同心に固着されている。前記導管部１３ａには流路断面の半分を占める半月状の邪魔板３２，３３が軸心方向にずれた位置で相対向する様に設けられ、該邪魔板３２，３３によりジグザグ状のガス流路が形成される。又、前記導管部１３ａの外周にはトラップヒータ３４が設けられる。
【００３１】
前記内管１５より大径で軸長が短くなっている外管１６が前記内管１５と同心に配設され、前記外管１６の上流端に固着されたリング状の上流側外管端板３１が前記内管１５に液密に固着され、前記外管１６の下流端に固着された下流側外管端板１９が前記内管１５に液密に固着され、該内管１５と前記外管１６間に水密な円筒空間２４が形成される。
【００３２】
前記内管１５の下流端には下流側内管端板１７を介してフランジ１８が液密に固着され、該フランジ１８は図示しないクランプにより前記排気管６に着脱可能となっている。
【００３３】
前記内管１５内部には冷却管として円筒状に巻き成形したスパイラルチューブ２１が前記内管１５と同心に配設され、前記スパイラルチューブ２１の一端部は冷却水導入コマ２２を介して前記内管１５の上流側に液密に固着され、前記スパイラルチューブ２１の他端部は冷却水排出コマ２３を介して前記内管１５の下流側に液密に固着されている。前記冷却水導入コマ２２は前記外管１６を通して外部に露出しており、前記冷却水排出コマ２３は前記内管１５と外管１６によって形成される円筒空間２４に開口している。
【００３４】
前記冷却水導入コマ２２には冷却水供給管２５が接続され、前記外管１６の上流側端部には冷却水排出管２６が接続されている。
【００３５】
尚、上流側に前記冷却水排出コマ２３を設け、下流側に前記冷却水導入コマ２２を設けた場合、前記冷却水排出管２６は前記外管１６の下流側端部に設けられる。要は、前記冷却水排出コマ２３から流入した冷却水が前記円筒空間２４を軸心方向に流れる様になっていればよい。
【００３６】
以下、上記実施の形態の作動について説明する。
【００３７】
尚、基板処理については上記従来例と同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
前記冷却水供給管２５より冷却水が供給され、冷却水は前記スパイラルチューブ２１を流通して前記冷却水排出コマ２３より前記円筒空間２４に流入する。更に、冷却水は該円筒空間２４を下流側に向って流れ、前記冷却水排出管２６より排出され、図示しない給水源に環流される。
【００３９】
前記冷却水の流通により、前記スパイラルチューブ２１、前記内管１５が冷却される。
【００４０】
前記排気管６から前記ガストラップ装置３０に流入した高温排気ガスは、前記邪魔板３２、邪魔板３３に順次衝突しながらジグザグ状に流れて前記内管１５に流入する。該内管１５を通過する過程で、前記スパイラルチューブ２１、前記内管１５により前記高温排気ガスが冷却される。所定温度に冷却された排気ガスは前記排気管６を経てガス排出装置（図示せず）に導かれる。
【００４１】
前記高温排気ガス中の反応副生成物２７ａは前記邪魔板３２，３３に衝突することで析出し、該邪魔板３２，３３及び該邪魔板３２，３３の上流側の導管部１３ａ壁面に堆積する。更に、前記内管１５内で高温排気ガスが該内管１５及び前記スパイラルチューブ２１で冷却されることで、前記内管１５の上流部壁面に反応副生成物２７ｂが、又前記スパイラルチューブ２１の上流部に反応副生成物２７ｃが析出堆積する。
【００４２】
前記邪魔板３２，３３により高温排気ガスが前記内管１５に流入する前に前記反応副生成物２７が析出されることで、前記ガストラップ装置３０内で析出堆積する反応副生成物２７が分散される。従って、堆積物により前記ガストラップ装置３０の流路抵抗が所定値以上となる迄の時間が従来に比べ大幅に長くなる。
【００４３】
前記ガストラップ装置３０の目詰り状態を防止する為、前記上流側バルブ７、下流側バルブ９を閉じ、図示しないクランプを外して前記ガストラップ装置３０を取外し、洗浄する。洗浄後再び該ガストラップ装置３０を前記排気管６に取付ける。
【００４４】
而して、メンテナンス周期を長くすることができ、半導体製造装置の稼働率が向上する。
【００４５】
尚、前記トラップヒータ３４で前記導管部１３ａを加熱することで、前記邪魔板３２，３３に堆積する反応副生成物２７の量を調整することが可能である。又、前記邪魔板３２，３３により積極的に反応副生成物２７を除去したい場合は、前記トラップヒータ３４を冷却器とし、前記邪魔板３２，３３を冷却してもよい。
【００４６】
前記導管部１３ａに前記トラップヒータ３４、或は冷却器等の温度調整手段を設けることで、前記ガストラップ装置３０での堆積物の堆積状態を制御可能となる。
【００４７】
又、排気ガス中に含まれる反応生成物についても同様に除去される。
【００４８】
又、前記邪魔板３２，３３の形状は、排気ガスの流れを偏向し、或は流路抵抗となればよいので、半月状である必要はなく、半リング状等であってもよい。
【００４９】
又、前記邪魔板３２，３３は前記ガストラップ装置３０内に配設するのみならず、前記反応室１０から前記スパイラルチューブ２１間等該スパイラルチューブ２１の上流にあれば良い。
【００５０】
又、本発明は縦型バッチ式の半導体製造装置について説明したが、排気管６途中にガストラップ装置３０が設けられる半導体製造装置については形式の如何に拘らず実施可能であることは言う迄もない。
【００５１】
更に、除去する対象となる反応生成物、反応副生成物についても低温で結晶化、液化するものについて実施可能である。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を処理する反応室と、該反応室に接続された排気管と、該排気管途中に設けられたガストラップ装置とを具備する半導体製造装置に於いて、前記ガストラップ装置がガス流路中に配設された冷却管を具備し、該冷却管の上流にガス流路の一部を遮る邪魔板を複数設けたので、排ガス中の反応生成物、反応副生成物を効果的に除去し得、ガストラップ装置での目詰り状態迄の期間が延長でき、下流側のポンプでの目詰り、下流側での配管の目詰りを防止でき、メンテナンス周期を長くでき、半導体製造装置の稼働率の向上に寄与する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態の要部を示す断面図である。
【図３】従来例の概略構成図である。
【図４】従来例の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　反応管
６　　　　　排気管
７　　　　　上流側バルブ
１２　　　　配管ヒータ
１５　　　　内管
１６　　　　外管
２１　　　　スパイラルチューブ
２４　　　　円筒空間
３０　　　　ガストラップ装置
３２　　　　邪魔板
３３　　　　邪魔板
３４　　　　トラップヒータ
【図１】
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【図２】
2004022573.tif 000004
【図３】
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【図４】
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