(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、
前記配管を外筒と内筒を有する２重構造とし、該外筒と内筒の間に該内筒内の空間に連通する空隙を形成すると共に、前記外筒と内筒の一端部を断熱材を介在させて結合し、前記内筒内を排気し、該排気状態の内筒を加熱手段で該内筒内面を前記反応副生成物が付着しない温度に加熱すると共に、該内筒の内壁面に沿って不活性ガスや窒素ガスの流れ層を形成したことを特徴とする反応副生成物の配管内付着防止装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反応副生成物の配管内付着防止装置において、
前記配管の内筒と外筒の間に不活性ガスや窒素ガスを導入し、前記加熱手段により昇温した不活性ガスや窒素ガスの流れ層を該内筒内壁面に沿って形成したことを特徴とする反応副生成物の配管内付着防止装置。
【請求項３】
反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、
前記配管を外筒と内筒を有する２重構造とし、該外筒と内筒の間に空隙を形成し、該内筒を多孔質体で構成すると共に、前記内筒内を排気し、該排気状態の内筒を加熱手段で該内筒内面を前記反応副生成物が付着しない温度に加熱し、
該配管の内筒と外筒の間に不活性ガスや窒素ガスを導入し、昇温した該不活性ガスや窒素ガスを該内筒の多孔を通して内壁面に噴出させることを特徴とする反応副生成物の配管内付着防止装置。
【請求項４】
反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止方法であって、
プロセス前に前記配管を冷却すると共に、該配管内にアンモニアガスを導入し、その内壁面に該アンモニアガスを凝結させ、プロセス中に反応副生成物を凝縮させ、プロセス終了後、前記冷却を停止し、前記プロセス前に凝縮させたガスを気化させることにより、前記凝縮させた反応副生成物も一緒に排出させることを特徴とする反応副生成物の配管内付着防止方法。
【請求項５】
反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、
前記配管は外筒と内筒を有する２重構造にすると共に、該外筒と内筒の間に冷媒を導入する冷媒導入手段と、該配管の内管内にアンモニアガスを導入するガス導入手段を設け、
プロセス前に前記配管の外筒と内筒の間に前記冷媒導入手段で冷媒を導入して該内筒を冷却すると共に、該内筒内に前記ガス導入手段でアンモニアガスを導入し、その内壁面に該アンモニアガスを凝結させ、プロセス中には反応副生成物を凝縮させ、プロセス終了後、冷却を停止し、前記内筒内壁面に凝結させたアンモニアガスを気化させると共に、前記凝縮させた反応副生成物も一緒に排出させることを特徴とする反応副生成物の配管内付着防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置等の真空チャンバーを真空にするための真空排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置及び付着防止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
減圧化学気相成長装置（ＣＶＤ）は、石英管の反応炉（真空チャンバー）を具備し、該反応炉に金属製排気ラインを介して真空ポンプが接続されている。このような、減圧化学気相成長装置において、酸化膜、窒化膜の形成プロセスは特に反応副生成物が多量に発生し、真空ポンプの短期間での停止や配管の定期的な洗浄による装置の稼動率の低下が問題になっている。
【０００３】
反応副生成物による真空ポンプの停止を防ぐために、反応炉と真空ポンプの間に設置する様々なタイプのトラップが開発され、販売され、それぞれ効果をあげている。しかしながら、反応炉とトラップ間の配管には、依然として反応副生成物が流れ込み、配管内壁面に付着堆積するという問題がある。この対策として配管外表面に加熱用ヒータを巻き付け、配管を加熱することにより、反応副生成物の凝結・堆積を防止している。
【０００４】
上記従来の方法では、大気側にヒータの熱が逃げるため、配管温度が十分に上がらないという問題があった。特に酸化膜の形成プロセスでは、反応副生成物の昇華温度が高くさらに反応副生成物の量も多いため、十分な効果が得られなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、真空チャンバーと該真空チャンバーを排気する真空ポンプの間を接続する配管内に反応副生成物が付着堆積することなく、定期的メンテナンスによる半導体製造装置の稼動率を低下させることのない反応副生成物の配管内付着防止装置及び付着防止方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、配管を外筒と内筒を有する２重構造とし、該外筒と内筒の間に該内筒内の空間に連通する空隙を形成すると共に、外筒と内筒の一端部を断熱材を介在させて結合し、内筒内を排気し、該排気状態の内筒を加熱手段で該内筒内面を反応副生成物が付着しない温度に加熱すると共に、該内筒の内壁面に沿って不活性ガスや窒素ガスの流れ層を形成したことを特徴とする。
【０００７】
上記のように配管を２重構造とし、該外筒と内筒の間に該内筒内の空間に連通する空隙を形成すると共に、外筒と内筒の一端部を断熱材を介在させて結合したことにより、内筒の熱は外筒に伝わり難くなり、加熱手段で内筒を反応副生成物が付着しない温度に加温することが容易で、且つ配管の内筒の内壁面に沿って不活性ガスや窒素ガスの流れ層を形成するから、真空チャンバーからの反応副生成物が付着するのを防止できる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の反応副生成物の配管内付着防止装置において、配管の内筒と外筒の間に不活性ガスや窒素ガスを導入し、加熱手段により昇温した不活性ガスや窒素ガスの流れ層を該内筒内壁面に沿って形成したことを特徴とする。
【０００９】
上記のように配管の内筒と外筒の間に不活性ガスや窒素ガスを導入することにより、このガスは内筒を加熱する加熱手段の熱により加熱され昇温するから、この昇温した不活性ガスや窒素ガスを該内筒内に導入し、該内壁面に該昇温したガスの流れ層を形成することにより、反応副生成物の付着を更に効果的に防止できる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、配管を外筒と内筒を有する２重構造とし、該外筒と内筒の間に空隙を形成し、該内筒を多孔質体で構成すると共に、内筒内を排気し、該排気状態の内筒を加熱手段で該内筒内面を反応副生成物が付着しない温度に加熱し、該配管の内筒と外筒の間に不活性ガスや窒素ガスを導入し、昇温した該不活性ガスや窒素ガスを該内筒の多孔を通して内壁面に噴出させることを特徴とする。
【００１１】
上記のように内筒の多孔を通して内壁面に昇温した該不活性ガスや窒素ガスを噴出するので、該内壁面に不活性ガスや窒素ガスの噴出が形成され、反応副生成物の内壁面への付着を防止する。また、付着した反応副生成物を吹き飛ばす。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止方法であって、プロセス前に配管を冷却すると共に、該配管内にアンモニアガスを導入し、その内壁面に該アンモニアガスを凝結させ、プロセス中に反応副生成物を凝縮させ、プロセス終了後、冷却を停止し、プロセス前に凝縮させたガスを気化させることにより、凝縮させた反応副生成物も一緒に排出させることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、反応真空チャンバーを排気する排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止する反応副生成物の配管内付着防止装置であって、配管は外筒と内筒を有する２重構造にすると共に、該外筒と内筒の間に冷媒を導入する冷媒導入手段と、該配管の内管内にアンモニアガスを導入するガス導入手段を設け、プロセス前に配管の外筒と内筒の間に冷媒導入手段で冷媒を導入して該内筒を冷却すると共に、該内筒内にガス導入手段でアンモニアガスを導入し、その内壁面に該アンモニアガスを凝結させ、プロセス中には反応副生成物を凝縮させ、プロセス終了後、冷却を停止し、内筒内壁面に凝結させたアンモニアガスを気化させると共に、凝縮させた反応副生成物も一緒に排出させることを特徴とする。
【００１４】
上記のようにプロセス前に配管を冷却し、該配管の内に導入したアンモニアガスを内壁面に凝結させ、プロセス中に内筒内を通る反応副生成物を凝縮させ、プロセス終了後、冷却を停止し、プロセス前に凝縮させたアンモニアガスを気化させ、凝縮させた反応副生成物も一緒に排出させるので、プロセス終了毎に内筒内壁面に付着した反応副生成物を排出することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。図１において、１０は反応真空チャンバーを真空ポンプで排気する排気系の配管であり、該配管１０の左端側は図示しない反応真空チャンバーに接続され、右端側は図示しない真空ポンプ又は図示しないトラップに接続されている。
【００１６】
配管１０は内筒１１と外筒１２を有する２重構造である。内筒１１の外周には該内筒１１を加熱するための加熱手段１３が設けられている。内筒１１と外筒１２は、例えば金属材料で構成され、ガス流入側（反応真空チャンバー側）の端部でセラミック材等の断熱材１７を介在させて結合されている。また、配管１０のガス流入側の端部には不活性ガス（例えばアルゴンガス）や窒素（Ｎ2）ガスを内筒１１内に導入するガス導入口１６が設けられている。
【００１７】
上記構成の反応副生成物の配管内付着防止装置において、図示しない真空ポンプで図示しない反応真空チャンバーを排気すると、反応真空チャンバーからのガスは矢印１４に示すように流れる。配管１０内は真空状態となる。配管１０内を真空状態にすることにより、内筒１１の内部空間に連通する内筒１１と外筒１２の間（実際には加熱手段１３の外周面と外筒１２の内周面）の空隙１５も真空状態となり、内筒１１は真空断熱状態となる。該真空断熱状態となった内筒１１は加熱手段１３により、容易に高温（３００℃以上）となる。また、内筒１１と外筒１２の間に真空状態の空隙１５があるので、外筒１２は高温とならない。
【００１８】
上記のように内筒１１が加熱手段１３により加熱され、その内壁面が高温に維持されているため、反応副生物は凝結することなく、内壁面に付着・堆積しない。また、ガス導入口１６から内筒１１の内壁面に沿って不活性ガスや窒素ガスを導入して、該内壁面に沿ってガス流層１８を形成する。これにより反応副生成物の内壁面への付着を防止できる。なお、上記加熱手段１３としては、電気加熱ヒータやオイル加熱ヒータ等内筒１１を高温に加熱できるものであればよい。
【００１９】
また、配管１０の内壁面（内筒１１の内壁面）に形成される不活性ガスや窒素ガスのガス流層１８の剥離を防止するため、上記構成の配管１０を直列に接続して、反応副生成物の配管内付着防止装置を構成してもよい。
【００２０】
図２は本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。図２において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。また、他の図面においても同様とする。内筒１１と外筒１２はガス流出側（真空ポンプ側）の端部でセラミック材等の断熱材１７を介在させて結合されている。また、配管１０のガス流出側の端部には不活性ガス（例えばアルゴンガス）や窒素（Ｎ2）ガスを内筒１１内に導入するガス導入口１６が設けられている。
【００２１】
上記構成の反応副生成物の配管内付着防止装置において、図示しない真空ポンプで図示しない反応真空チャンバーを排気すると、反応真空チャンバーからのガスは矢印１４に示すように流れ、配管１０内は真空状態となる。配管１０内を真空状態にすることにより、内筒１１の内部空間に連通する内筒１１と外筒１２の間の空隙１５も真空状態となり、内筒１１は真空断熱状態となる。該真空断熱状態となった内筒１１は加熱手段１３により容易に高温（３００℃以上）となる。
【００２２】
上記のように内筒１１が加熱手段１３により加熱され、その内壁面が高温に維持されているため、反応副生物は凝結することなく、内壁面に付着・堆積しない。また、ガス導入口１６から内筒１１と外筒１２の間の空隙１５に導入された不活性ガスや窒素ガスは加熱手段１３に加熱されて昇温し、空隙１５と内筒１１の内部空間を連通する連通口１９を通って、該内壁面に沿ってガス流層１８を形成する。これにより内筒１１の内壁面には高温のガス流層１８が形成されることにより、よりいっそう反応副生成物の内壁面への付着を防止できる。
【００２３】
また、図２に示す配管内付着防止装置も配管１０の内壁面（内筒１１の内壁面）に形成される不活性ガスや窒素ガスのガス流層１８の剥離を防止するため、図１の場合と同様、配管１０を直列に接続して、反応副生成物の配管内付着防止装置を構成してもよい。
【００２４】
図３は本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。本配管内付着防止装置の配管１０は内筒１１と外筒１２の２重構造であり、内筒１１は多数の孔１１ａを有する多孔質体（多数の孔１１ａを形成したもの或いは多孔質セラミック体）で構成され、加熱手段１３も同様に多孔１３ａを有する多孔質体で構成している。
【００２５】
上記構成の反応副生成物の配管内付着防止装置において、図示しない真空ポンプで図示しない反応真空チャンバーを排気すると、反応真空チャンバーからのガスは矢印１４に示すように流れ、配管１０内は真空状態となる。この状態でガス導入口１６から不活性ガスや窒素ガスを導入すると、該ガスは内筒１１と外筒１２の空隙１５に流れ込み、加熱手段１３により加熱され高温に昇温する。また、内筒１１は加熱手段１３により加熱され、その内壁面が高温に維持される。
【００２６】
また、上記昇温されたガスは加熱手段１３の多数の孔１３ａ及び内筒１１の多数の孔１１ａを通ってその内壁面に噴出し、該内壁面に高温の不活性ガスや窒素ガスの噴出層２０を形成する。このように内筒１１の内壁面は加熱され、更に高温に昇温されたガスの噴出層２０で覆われているので、反応副生成物は、内壁面に付着・堆積しない。なお、ガス導入口１６から不活性ガスや窒素ガスを断続的に噴出させることにより、内筒１１の内壁面に付着した反応副生成物を吹き飛ばすようにしてもよい。
【００２７】
図４は本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。本配管内付着防止装置の配管１０は内筒１１と外筒１２の２重構造であり、外筒１２の内壁面と外筒１２と内筒１１の両端の間に断熱材２１を設け、該断熱材２１と内筒１１の外周の間の空隙１５に液体窒素等の冷媒を導入する冷媒導入口２２と導出する冷媒導出口２３を設けている。
【００２８】
上記構成の反応副生成物の配管内付着防止装置において、図示しない真空ポンプで、図示しない反応真空チャンバーを排気し、反応真空チャンバー内で反応プロセスを行う前に空隙１５に液体窒素の冷媒を供給し、内筒１１を冷却する。この状態で配管１０内にアンモニアガスを導入し、内筒１１の内面にこのガスを凝縮させ、凝結膜（固体膜）２４を形成する。そして反応真空チャンバー内で反応プロセス中は反応副生成物（ガス）を凝結膜２４上面に凝縮（液体及び固体状態）させる。
【００２９】
反応プロセス終了後は、空隙１５に供給する冷媒を停止すると共に内部の冷媒を排出し、内筒１１の冷却を停止する。これにより、反応プロセス前に凝結された凝結膜２４は気化すると共に、凝縮した反応副生成物も該気化により剥離され、排出される。
【００３０】
上記配管内付着防止装置は配管１０の内筒１１の内壁面に反応副生成物が付着するのを防止することができるから、配管１０内の清掃等のメンテナンスが不要となり、半導体製造設備に用いれば、設備の稼動率を大幅に向上させることが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、各請求項に記載の発明によれば下記のような優れた効果が得られる。
【００３２】
排気系の配管内に反応副生成物が付着するのを防止することができるから、配管の定期的なメンテナンスが必要なくなり、反応真空チャンバーの稼動率を大幅に向上させることができる。
【００３３】
また、本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置及び付着防止方法は、ＡｓＳｇ（砒素ガラス）膜の成膜プロセスにも容易に適用でき、この場合は配管のメンテナンス時に作業者がＡｓ（砒素）に曝される恐れがなく（従来は作業者がＡｓに曝される恐れがあった）、作業の安全性を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係る反応副生成物の配管内付着防止装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０            配管
１１            内筒
１２            外筒
１３            加熱手段
１５            空隙
１６            ガス導入口
１７            断熱材
１８            ガス流層
１９            連通口
２０            不活性ガスや窒素ガスの噴出層
２１            断熱材
２２            冷媒導入口
２３            冷媒導出口
２４            凝結膜
【図１】
0004252702.tif 000002
【図２】
0004252702.tif 000003
【図３】
0004252702.tif 000004
【図４】
0004252702.tif 000005