(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に膜を成膜する反応室と、
前記反応室に接続され、前記反応室から排気される排気ガスを排気する第１の排気管と、
前記排気ガスを排気する第２の排気管と、
前記第１の排気管と前記第２の排気管との間に接続され、前記排気ガスに由来する副生成物を貯留する貯留部と、
バキュームジェネレーターと、
前記バキュームジェネレーターに接続され、前記バキュームジェネレーターに駆動用ガスを供給する駆動用ガス供給管と、
一端が前記貯留部に接続され、他端が前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を吸引する吸引管と、
前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を排出する排出管と、
を備える半導体製造装置。
【請求項２】
前記駆動用ガス供給管の途中に設けられ、前記駆動用ガスを加熱する加熱機構を、更に備える請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記貯留部に接続され、前記貯留部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を、更に備える請求項１又は請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記バキュームジェネレーターに設けられた温度センサと、
前記温度センサの測定値に基づき前記加熱機構を制御する制御部と、
を更に備える請求項１乃至請求項３いずれか一項記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記貯留部を冷却又は加熱する冷却加熱機構を、更に備える請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記第２の排気管に接続される真空ポンプを、更に備える請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の半導体製造装置。
【請求項７】
基板に膜を成膜する反応室に接続可能で、前記反応室から排気される排気ガスに由来する副生成物を貯留する貯留部と、
バキュームジェネレーターと、
前記バキュームジェネレーターに接続され、前記バキュームジェネレーターに駆動用ガスを供給する駆動用ガス供給管と、
一端が前記貯留部に接続され、他端が前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を吸引する吸引管と、
前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を排出する排出管と、
を備える半導体製造装置用除去装置。
【請求項８】
前記駆動用ガス供給管の途中に設けられ、前記駆動用ガスを加熱する加熱機構を、更に備える請求項７記載の半導体製造装置用除去装置。
【請求項９】
前記貯留部に接続され、前記貯留部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を、更に備える請求項７又は請求項８記載の半導体製造装置用除去装置。
【請求項１０】
前記バキュームジェネレーターに設けられた温度センサと、
前記温度センサの測定値に基づき前記加熱機構を制御する制御部と、
を更に備える請求項７乃至請求項９いずれか一項記載の半導体製造装置用除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体製造装置及び半導体製造装置用除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上にシリコン膜を成膜する場合、ソースガスとして、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）のようなシリコン、塩素及び水素を含むガスを反応室に供給する。シリコン膜を成膜した後、反応室から排気される排気ガス中には、未反応のソースガス等が含まれる。そして、反応室に接続される排気管には、排気ガスに由来する副生成物として、液状の塩化シランポリマー（クロロシランポリマー）等が付着する。塩化シランポリマーは、オイリーシラン（Ｏｉｌｙ  Ｓｉｌａｎｅ）とも称される。
【０００３】
塩化シランポリマーは粘性が高いため、放置すると排気管が閉塞し、シリコン膜の成膜に支障が生じるという問題がある。また、塩化シランポリマーは発火性を有するため、除去処理に危険性が伴う。このため、除去処理に時間と手間がかかるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１２５８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、成膜時の副生成物を簡便に除去することを可能とする半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体製造装置は、基板に膜を成膜する反応室と、前記反応室に接続され、前記反応室から排気される排気ガスを排気する第１の排気管と、前記排気ガスを排気する第２の排気管と、前記第１の排気管と前記第２の排気管との間に接続され、前記排気ガスに由来する副生成物を貯留する貯留部と、バキュームジェネレーターと、前記バキュームジェネレーターに接続され、前記バキュームジェネレーターの駆動用ガスを供給する駆動用ガス供給管と、一端が前記貯留部に接続され、他端が前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を吸引する吸引管と、前記バキュームジェネレーターに接続され、前記副生成物を排出する排出管と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の半導体製造装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する。
【０００９】
実施形態の半導体製造装置は、基板に膜を成膜する反応室と、反応室に接続され、反応室から排気される排気ガスを排気する第１の排気管と、排気ガスを排気する第２の排気管と、第１の排気管と第２の排気管との間に接続され、排気ガスに由来する副生成物を貯留する貯留部と、バキュームジェネレーターと、バキュームジェネレーターに接続され、バキュームジェネレーターに駆動用ガスを供給する駆動用ガス供給管と、一端が貯留部に接続され、他端がバキュームジェネレーターに接続され、副生成物を吸引する吸引管と、バキュームジェネレーターに接続され、副生成物を排出する排出管と、を備える。
【００１０】
図１は、実施形態の半導体製造装置の模式図である。
【００１１】
実施形態の半導体製造装置は、基板上に膜を成膜する気相成長装置である。以下、気相成長装置として、単結晶シリコンウェハ上に単結晶シリコン膜を成膜するエピタキシャル成長装置１００を例に説明する。
【００１２】
エピタキシャル成長装置１００は、反応室１０、ソースガス供給管１２、第１の排気管１４、第２の排気管１６、真空ポンプ１８、除去装置（半導体製造装置用除去装置）２０を備える。除去装置２０は、貯留部２２、バキュームジェネレーター２４、駆動用ガス供給管２６、吸引管２８、排出管３０、加熱機構３２、不活性ガス供給管３４、温度センサ３６、制御部３８、冷却加熱機構４０、無害化装置（除害装置）４２を備える。また、除去装置２０は、第１の開閉バルブ４４、第２の開閉バルブ４６、第３の開閉バルブ４８、第４の開閉バルブ５０、第５の開閉バルブ５２を備える。
【００１３】
反応室１０内では、例えば、単結晶シリコンウェハ（基板）上に単結晶シリコン膜を成膜する。
【００１４】
ソースガス供給管１２は、反応室１０に接続される。ソースガス供給管は、反応室に１０に、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）やトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）等の、シリコン、塩素及び水素を含むガスをソースガスとして供給する。
【００１５】
第１の排気管１４は、反応室１０に接続される。第１の排気管１４は、未反応のソースガス等、反応室１０から排気される排気ガスを排気する。第１の排気管１４は、第１の開閉バルブ４４を備える。
【００１６】
第２の排気管１６は、反応室１０から排気される排気ガスをエピタキシャル装置１００外へ排気する。第２の排気管１６は、第２の開閉バルブ４６を備える。
【００１７】
反応室１０に接続される部分の第１の排気管１４、及び、第２の排気管１６は、例えば、水平方向に対して傾斜している。例えば、垂直な方向に伸長している。
【００１８】
真空ポンプ１８は、第２の排気管１６に接続される。真空ポンプ１８は、反応室１０内を減圧する。
【００１９】
除去装置２０は、第１の排気管１４と第２の排気管１６との間に設けられる。除去装置２０は、反応室１０から排気される排気ガスに由来する副生成物５４を除去する機能を備える。
【００２０】
貯留部２２は、第１の排気管１４と第２の排気管１６との間に接続される。貯留部２２は、反応室１０から排気される排気ガスに由来する副生成物５４を貯留する。副生成物５４は、例えば、液状の塩化シランポリマー（クロロシランポリマー）である。塩化シランポリマーは、オイリーシラン（Ｏｉｌｙ  Ｓｉｌａｎｅ）とも称される。
【００２１】
冷却加熱機構４０は、例えば、貯留部２２に接して設けられる。冷却加熱機構４０は、貯留部２２を冷却又は加熱する。冷却加熱機構４０は、貯留部２２を冷却及び加熱することにより、副生成物５４を冷却又は加熱する。冷却加熱機構４０は、例えば、チラーである。
【００２２】
バキュームジェネレーター２４は、駆動ガスを連続的に供給することによって吸引力（真空）を得る機能を備える。
【００２３】
駆動用ガス供給管２６は、バキュームジェネレーター２４に接続される。駆動用ガス供給管２６は、バキュームジェネレーター２４に、バキュームジェネレーター２４の駆動用ガスを供給する。駆動用ガスは、例えば、窒素やアルゴン等の不活性ガスである。駆動用ガス供給管２６は、第３の開閉バルブ４８を備える。
【００２４】
加熱機構３２は、駆動用ガス供給管２６の途中に設けられる。加熱機構３２は、駆動用ガスを加熱する機能を備える。加熱機構３２は、駆動用ガスを副生成物５４の気化温度以上まで加熱することが可能である。塩化シランポリマーを気化させる観点から、駆動用ガスを２６０℃以上まで加熱できることが望ましい。加熱機構３２は、例えば、ヒーターである。
【００２５】
温度センサ３６は、バキュームジェネレーター２４に設けられる。温度センサ３６は、バキュームジェネレーター２４を通るガスの温度を、直接又は間接に測定する。
【００２６】
制御部３８は、温度センサ３６の測定値に基づき、加熱機構３２を制御する。制御部３８は、バキュームジェネレーター２４を通るガスの温度が所望の温度となるように加熱機構３２を制御する。制御部３８は、例えば、制御回路である。制御回路は、例えば、ハードウェア又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせで構成される。
【００２７】
吸引管２８は、一端が貯留部２２に接続され、他端がバキュームジェネレーター２４に接続される。吸引管２８は、貯留部２２に貯留された副生成物５４を吸引する。吸引管２８の貯留部２２側の端部は、副生成物５４を吸引するために、貯留部２２の底部に設けられる。吸引管２８は、第４の開閉バルブ５０を備える。
【００２８】
排出管３０は、バキュームジェネレーター２４に接続される。排出管３０は、吸引管２８により吸引された副生成物５４をエピタキシャル装置１００外へ排出する。
【００２９】
無害化装置４２は、排出管３０に接続される。無害化装置４２は、例えば、副生成物５４を含むガスを無害化する。例えば、副生成物５４を含むガス中の塩素を除外する。無害化装置４２は、例えば、水シャワーを用いる湿式除害装置（スクラバ）である。
【００３０】
不活性ガス供給管３４は、貯留部２２に接続される。不活性ガス供給管３４は、貯留部２２に不活性ガスを供給する。不活性ガス供給管３４は、貯留部２２に不活性ガスを供給することで、貯留部２２を陽圧にする。不活性ガスは、例えば、窒素やアルゴンである。不活性ガス供給管３４は、第５の開閉バルブ５２を備える。
【００３１】
次に、実施形態のエピタキシャル成長装置１００及び除去装置２０の作用・効果について説明する。以下、副生成物５４が塩化シランポリマーの場合を例に説明する。
【００３２】
シリコン膜を成膜した後、反応室１０から排気される排気ガス中には、未反応のソースガス等が含まれる。そして、反応室１０に接続される第１の排気管１４、第２の排気管１６には、排気ガスに由来する副生成物５４として、液状の塩化シランポリマーが付着する。
【００３３】
塩化シランポリマーは粘性が高いため、放置すると第１の排気管１４、第２の排気管１６が閉塞し、シリコン膜の成膜に支障が生じる。そして、塩化シランポリマーは発火性を有するため、除去処理に危険性が伴う。このため、除去処理に時間と手間がかかる。したがって、塩化シランポリマーの除去処理を、例えば、配管の取り外しのような人為的な作業を行わずに実施することが望ましい。
【００３４】
実施形態では、反応室１０内での成膜中に、反応室１０から排気される排気ガスに由来する塩化シランポリマーは貯留部２２に貯留される。塩化シランポリマーは液状であるので貯留部２２の底部に貯留される。
【００３５】
貯留部２２に接続される第１の排気管１４又は第２の排気管１６が、例えば、水平方向に対して傾斜していることが望ましい。水平方向に対して傾斜していることで、内壁に付着した塩化シランポリマーが、重力により第１の排気管１４又は第２の排気管１６内を伝って、貯留部２２に入り貯留部２２に貯留される。
【００３６】
また、貯留部２２が冷却加熱機構４０により、適温に冷却又は加熱されることが望ましい。例えば、貯留部２２が冷却されることで、排気ガス中の塩化シランポリマーの液化が促進される。したがって、塩化シランポリマーの貯留部２２への捕獲効率が向上する。また、例えば、塩化シランポリマーの粘性は温度に依存する。塩化シランポリマーを除去する際に、適切な温度に設定することで粘性を低下させることができる。したがって、塩化シランポリマーの除去が容易になる。
【００３７】
反応室１０内での成膜中以外の時間に、貯留部２２に貯留された塩化シランポリマーを除去する。まず、第１の開閉バルブ４４及び第２の開閉バルブ４６を閉じる。次に、貯留部２２が、塩化シランポリマーの粘性が低下する所望の温度となるよう冷却加熱機構４０により温度調整する。所望の温度は、例えば、室温である。次に、第５の開閉バルブ５２を開いて、不活性ガス供給管３４から貯留部２２に不活性ガスを供給し、貯留部２２を陽圧にする。この時、吸引管２８の第４の開閉バルブ５０は閉ざされている。その後、第５の開閉バルブ５２を閉じて、不活性ガスの供給を停止する。
【００３８】
次に、第３の開閉バルブ４８を開いて、駆動用ガス供給管２６から不活性ガスをバキュームジェネレーター２４に供給する。次に、吸引管２８の第４の開閉バルブ５０を開く。バキュームジェネレーター２４で発生される吸引力により、貯留部２２の底部に溜まった塩化シランポリマーが、吸引管２８を通って吸引される。バキュームジェネレーター２４で発生される吸引力により吸引することで、粘性の高い塩化シランポリマーの除去が可能になる。
【００３９】
吸引された塩化シランポリマーは、排出管３０によりエピタキシャル装置１００外へ排出する。エピタキシャル装置１００外へ排出する前段に、無害化装置４２を設け、塩化シランポリマーを無害化することが望ましい。
【００４０】
駆動用ガスは、加熱機構３２を用いて加熱されることが望ましい。特に、塩化シランポリマーの気化温度以上に加熱されることが望ましい。例えば、２６０℃以上に加熱することが望ましい。
【００４１】
駆動用ガスを加熱することで、吸引管２８で吸引された液状の塩化シランポリマーが、バキュームジェネレーター２４内で気化し駆動用ガスで輸送される。したがって、塩化シランポリマーの輸送が容易になる。また、塩化シランポリマーが気化しているため、無害化装置４２による塩素の除去処理が容易になる。
【００４２】
また、温度センサ３６及び制御部３８を用いることで、バキュームジェネレーター２４を通るガスの温度を塩化シランポリマーの気化温度以上に安定して制御することが可能となる。
【００４３】
貯留部２２に貯留された塩化シランポリマーの除去が完了すると、第４の開閉バルブ５０、第３の開閉バルブ４８を閉じる。
【００４４】
実施形態のエピタキシャル成長装置１００及び除去装置２０によれば、成膜によって生成される排気管内の塩化シランポリマーの除去が可能となる。したがって、排気管が閉塞し、成膜に支障が生じることを抑制できる。
【００４５】
また、塩化シランポリマーの除去処理を、配管を取り外すことなく行うことが可能となる。したがって、塩化シランポリマーの除去処理が容易となる。また、人為的に配管等を取り外して除去処理を行う場合にくらべ、除去処理の安全性が向上する。
【００４６】
実施形態のエピタキシャル成長装置１００及び除去装置２０によれば、成膜時の副生成物５４を簡便に除去することが可能となる。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      反応室
１４      第１の排気管
１６      第２の排気管
１８      真空ポンプ
２０      除去装置（半導体製造装置用除去装置）
２２      貯留部
２４      バキュームジェネレーター
２６      駆動用ガス供給管
２８      吸引管
３０      排出管
３２      加熱機構
３４      不活性ガス供給管
３６      温度センサ
３８      制御部
４０      冷却加熱機構
５４      副生成物
１００    エピタキシャル成長装置（半導体製造装置）
【図１】
0006342370.tif 000002