JP4580833B2 - Substrate processing system and trap apparatus - Google Patents

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Description

本発明は基板処理装置及び排気ガスとしての基板処理済みガスから残留成分を除去する基板処理装置のトラップ装置に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a trap apparatus for a substrate processing apparatus that removes residual components from a substrate processed gas as an exhaust gas.

図7は、従来の基板処理室に接続されたトラップ装置の解説図である。
このトラップ装置Tは、未反応成分や残留成分等の回収成分を捕獲するフィルタ壁aと、このフィルタ壁aを収容するトラップ本体(ケーシング)bと、トラップ本体bに基板処理室内雰囲気を導入するインレット部cと、フィルタ壁aによって浄化した後の浄化ガスを排出させるアウトレット部dとを備えている。
前記フィルタ壁aは、渦巻き状に形成されていてトラップ本体b内で渦巻き状のガス経路部eを形成しており、インレット部cの出口は、ガス経路部eの上流部に連通し、アウトレット部dの導入口(図示せず)は、ガス経路部eの下流部に連通している。
また、前記ガス経路部eには、流れを遮断するための邪魔板(図示せず)が一周毎に配置されていて、この邪魔板による流れの堰きとめにより、基板処理室内雰囲気がフィルタ壁aを通過するようになっている。
前記トラップ装置Tを、基板処理装置(図示せず)のガス排気管(図示せず)に取付け、基板処理装置のガス排気管からインレット部cを通じてトラップ本体b内に基板処理室内雰囲気を導入すると、基板処理室内雰囲気は、フィルタ壁aに沿ってガス経路部e内を旋回する。そして邪魔板により一周ごとの堰きとめにより、フィルタ壁aを通過して下流部に到達する。
このように、従来のトラップ装置では、基板処理室内雰囲気がフィルタ壁aを複数回通過させることによって、基板処理室内雰囲気中の未反応成分、残留成分等の回収成分を捕集して浄化するので、清浄化されたガスがアウトレット部dから排出される。
フィルタ壁aに付着した未反応成分及び残留成分、すなわち、固形分は、所定のメンテナンス周期毎に、回収される。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a trap apparatus connected to a conventional substrate processing chamber.
This trap device T R is introduced and the filter walls a capturing the recovered components such as unreacted components and residual components, and the trap body (casing) b for accommodating the filter wall a, a substrate processing chamber atmosphere trap body b And an outlet portion d for discharging the purified gas after being purified by the filter wall a.
The filter wall a is formed in a spiral shape and forms a spiral gas path portion e in the trap body b, and an outlet of the inlet portion c communicates with an upstream portion of the gas path portion e. An inlet (not shown) of the part d communicates with the downstream part of the gas path part e.
Further, a baffle plate (not shown) for interrupting the flow is disposed in the gas path portion e every round, and the flow of the baffle plate prevents the flow of the substrate processing chamber from the filter wall a. Is supposed to pass through.
The trap device T R, attached to a gas exhaust pipe of a substrate processing apparatus (not shown) (not shown), the substrate is treated room atmosphere through the gas exhaust pipe of the substrate processing apparatus in the trap body b through the inlet section c Then, the atmosphere in the substrate processing chamber turns in the gas path part e along the filter wall a. And it passes through the filter wall a and reaches a downstream part by damming every round by a baffle plate.
Thus, in the conventional trap apparatus, the substrate processing chamber atmosphere passes through the filter wall a a plurality of times, thereby collecting and purifying recovered components such as unreacted components and residual components in the substrate processing chamber atmosphere. The cleaned gas is discharged from the outlet part d.
Unreacted components and residual components adhering to the filter wall a, that is, solid components are collected at every predetermined maintenance cycle.

このように、従来のトラップ装置は、未反応成分、残留成分を層状の固体分としてフィルタ壁に捕獲し、所定のメンテナンス周期毎に回収するが、メンテナンス周期に到達する前に、インレット部の出口に局部的な詰りが発生してしまう場合があり、早期にメンテナンスを実施せざるを得ないことがある。
そこで、従来のトラップ装置のインレット部及びトラップ本体部内の構造と、インレット部及びトラップ本体部内での基板処理室内雰囲気の流れを検討する。
図8は従来のトラップ装置のインレット部の軸方向に沿った断面図であり、トラップ本体を破断して示した一部破断断面図である。
インレット部cとトラップ本体b内のガス経路部eとは、トラップ本体bの厚み方向に沿った直線的な連絡路fを通じて互いに連通しているが、インレット部cのトラップ本体取付部の少なくとも一がラッパ状となっていて基板処理室内雰囲気が連絡路fの内面に衝突するようになっている。
図9は、前記トラップ装置Tのインレット部c側の流れをシミュレーションによって解析した解析図である。
この図9に示すように、前記トラップ装置Tにおいては、基板処理室内雰囲気が連絡路fの内面に衝突し、連絡路f内に大きな乱れRが発生することが認められる。
従って、従来のトラップ装置においては、連絡路fの内面に基板処理室内雰囲気が衝突することによって未反応成分、残留成分が分離され、分離された未反応成分、残留成分が連絡路内の乱れ中Rに取り込まれた状態で連絡路fの内面やフィルタ壁aと衝突を繰り返すうちに付着・成長を繰り返し、詰りを発生させていたものと推定される。
そこで、トラップ部及び連絡路での基板処理室内雰囲気の流れをスムーズにするために解決すべき技術的課題が生じるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
In this way, the conventional trap device captures unreacted components and residual components as layered solids on the filter wall and collects them every predetermined maintenance cycle, but before reaching the maintenance cycle, the outlet of the inlet section In some cases, local clogging may occur, and maintenance may have to be performed at an early stage.
Therefore, the structure in the inlet part and the trap body part of the conventional trap apparatus and the flow of the atmosphere in the substrate processing chamber in the inlet part and the trap body part are examined.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the axial direction of the inlet portion of the conventional trap apparatus, and is a partially cut-away cross-sectional view showing the trap body in a broken state.
The inlet part c and the gas path part e in the trap body b communicate with each other through a linear communication path f along the thickness direction of the trap body b, but at least one of the trap body attachment parts of the inlet part c. Has a trumpet shape so that the atmosphere in the substrate processing chamber collides with the inner surface of the communication path f.
Figure 9 is an analysis diagram analyzed by simulation flow inlet portion c side of the trap device T R.
As shown in FIG. 9, in the trap device T R impinges on the inner surface of the substrate processing chamber atmosphere communicating passage f, a large disturbance R is observed to occur in the communication path f.
Therefore, in the conventional trap apparatus, the unreacted component and the remaining component are separated when the atmosphere in the substrate processing chamber collides with the inner surface of the communication path f, and the separated unreacted component and the remaining component are disturbed in the communication path. It is presumed that clogging occurred due to repeated adhesion and growth while repeatedly colliding with the inner surface of the communication path f and the filter wall a while being taken into R.
Therefore, a technical problem to be solved in order to make the flow of the atmosphere in the substrate processing chamber in the trap portion and the communication path smooth, and the present invention aims to solve this problem.

第1の手段は、基板を処理する基板処理室と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板処理室に所望のガスを供給する供給系と、前記基板処理室内雰囲気を排気する排気系と、前記処理室から排気されたガスを固化して捕獲する、前記排気系に設けられたトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成される基板処理システムを提供するものである。
このようにすると、トラップ本体内のガス経路部に基板処理室内雰囲気がスムーズに流れるので、乱れに起因した詰りが防止される。
The first means includes a substrate processing chamber for processing the substrate, a heating means for heating the substrate, a supply system for supplying a desired gas to the substrate processing chamber, and an exhaust system for exhausting the atmosphere in the substrate processing chamber. A trap device provided in the exhaust system for solidifying and capturing the gas exhausted from the processing chamber, the trap body including the trap body and an inlet portion connected to the trap body. The trap body includes a curved gas path portion therein, and at least a part of the inlet portion is formed by a curved pipe that smoothly guides the atmosphere in the substrate processing chamber to the gas path portion. A system is provided.
In this way, the atmosphere in the substrate processing chamber flows smoothly to the gas path portion in the trap body, so that clogging due to disturbance is prevented.

また、第2の手段は、基板処理室に連通する排気系から排気されたガスを固化して捕獲するトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記トラップ本体は、その内部に曲率的なガス経路部を含み、前記インレット部の少なくとも一部が前記ガス経路部に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成される基板処理システムのトラップ装置を提供するものである。
このようにすると、第1の手段と同様に、トラップ本体内のガス経路部に基板処理室内雰囲気がスムーズに流れるので、乱れに起因した詰りが防止される。
The second means is a trap device that solidifies and traps gas exhausted from an exhaust system communicating with the substrate processing chamber, and includes the trap body and the trap portion including the inlet portion connected to the trap body. The trap body includes a curved gas path portion therein, the trap body includes a curved gas path portion therein, and at least a part of the inlet portion includes the gas. The present invention provides a trap apparatus for a substrate processing system, which is formed by a curved pipe that smoothly guides an atmosphere in a substrate processing chamber to a path portion.
In this way, as in the first means, the atmosphere in the substrate processing chamber flows smoothly through the gas path in the trap body, so that clogging due to turbulence is prevented.

なお、第1の手段及び第2の手段において、好ましくは、インレット部の曲管を、前記ガス経路部の延長線に沿わせて形成すると流れがよりスムーズなものとなる。   In the first means and the second means, preferably, if the bent pipe of the inlet portion is formed along the extension line of the gas path portion, the flow becomes smoother.

以上、要するに、本発明によれば、基板処理室内雰囲気を乱れなく又よどみなくスムーズに流すことができるのでトラップ装置の詰りを防止することができ、所定のメンテナンス周期でメンテナンスを実施することができるという優れた効果を発揮する。   As described above, according to the present invention, the atmosphere in the substrate processing chamber can be smoothly and smoothly flowed, so that the trap apparatus can be prevented from being clogged, and maintenance can be performed at a predetermined maintenance cycle. Exhibits an excellent effect.

まず、本発明の実施の形態にて行った、ウエハ等の基板へのプロセス処理例としてCVD法の中の1つであるALD法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。   First, a film forming process using an ALD method, which is one of the CVD methods, will be briefly described as an example of a process processing on a substrate such as a wafer performed in the embodiment of the present invention.

ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となるガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。   In the ALD method, under one film formation condition (temperature, time, etc.), two kinds (or more) of raw material gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one, and one atomic layer unit. In this method, the film is adsorbed by using a surface reaction to form a film.

即ち、利用する化学反応には、例えばSiN(窒化珪素)膜形成の場合、ALD法では、DCS(SiHCl、ジクロルシラン)とNH(アンモニア)を用いる。これらの反応ガスは、300〜600℃の低温で高品質の成膜が可能となる。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを1種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。(例えば、成膜速度が1Å/サイクルとすると、20Åの膜を形成する場合、処理を20サイクル行う。) That is, for the chemical reaction used, for example, in the case of forming a SiN (silicon nitride) film, DCS (SiH 2 Cl 2 , dichlorosilane) and NH 3 (ammonia) are used in the ALD method. These reaction gases enable high-quality film formation at a low temperature of 300 to 600 ° C. Further, the gas supply alternately supplies a plurality of types of reactive gases one by one. And film thickness control is controlled by the cycle number of reactive gas supply. (For example, assuming that the film formation rate is 1 mm / cycle, the process is performed 20 cycles when a film of 20 mm is formed.)

以下に本発明にかかる処理装置の1実施の形態を説明する。   An embodiment of a processing apparatus according to the present invention will be described below.

図1は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示す。図2は本実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す。
加熱手段であるヒータ207の内側に、基板であるウエハ200を処理する反応容器として反応管203が設けられ、この反応管203の下端開口は蓋体であるシールキャップ219により気密部材であるOリング220を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒータ207、反応管203、及びシールキャップ219により基板処理室である処理室201を形成している。シールキャップ219には石英キャップ218を介して基板保持手段であるボート217が立設され、前記石英キャップ218はボート217を保持する保持体となっている。そして、ボート217は処理室201に挿入される。ボート217にはバッチ処理される複数のウエハ200が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ207は処理室201に挿入されたウエハ200を所定の温度に加熱する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, and shows a processing furnace part in a longitudinal section. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, and shows the processing furnace part in a cross section.
A reaction tube 203 is provided as a reaction vessel for processing the wafer 200 as a substrate inside a heater 207 as a heating means, and the lower end opening of the reaction tube 203 is an O-ring as an airtight member by a seal cap 219 as a lid. The processing chamber 201 which is a substrate processing chamber is formed by at least the heater 207, the reaction tube 203, and the seal cap 219. A boat 217 as a substrate holding means is erected on the seal cap 219 via a quartz cap 218, and the quartz cap 218 serves as a holding body for holding the boat 217. Then, the boat 217 is inserted into the processing chamber 201. A plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked on the boat 217 in a horizontal posture in multiple stages in the tube axis direction. The heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing chamber 201 to a predetermined temperature.

そして、処理室201へは複数種類、ここでは2種類のガスを供給するガス供給系としての2本のガス供給管232a、232bが設けられる。ここでは第1のガス供給管232aからは流量制御手段である第1のマスフローコントローラ241a及び開閉弁である第1のバルブ243aを介し、更に後述する処理室201内に形成されたバッファ室237を介して処理室201に反応ガスが供給され、第2のガス供給管232bからは流量制御手段である第2のマスフローコントローラ241b、開閉弁である第2のバルブ243b、ガス溜め247、及び開閉弁である第3のバルブ243cを介し、更に後述するガス供給部249を介して処理室201に反応ガスが供給されている。   The processing chamber 201 is provided with two gas supply pipes 232a and 232b as gas supply systems for supplying a plurality of types, here two types of gases. Here, from the first gas supply pipe 232a, a buffer chamber 237 formed in the processing chamber 201 described later is further passed through a first mass flow controller 241a that is a flow rate control means and a first valve 243a that is an on-off valve. Through the second gas supply pipe 232b, a second mass flow controller 241b as a flow rate control unit, a second valve 243b as an on-off valve, a gas reservoir 247, and an on-off valve are supplied. The reaction gas is supplied to the processing chamber 201 through a third valve 243c, which is a gas supply unit 249 described later.

処理室201はガスを排気するガス排気系としてのガス排気管231により第4のバルブ243dを介して排気手段である真空ポンプ246に接続され、真空排気されるようになっている。尚、この第4のバルブ243dは弁を開閉して処理室201の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。トラップ装置100(後述する)は、このガス排気管231の途中に設けられる。   The processing chamber 201 is connected to a vacuum pump 246 which is an exhaust means via a fourth valve 243d by a gas exhaust pipe 231 as a gas exhaust system for exhausting gas, and is evacuated. The fourth valve 243d is an open / close valve that can open and close the valve to stop evacuation / evacuation of the processing chamber 201, and further adjust the valve opening to adjust the pressure. A trap device 100 (described later) is provided in the middle of the gas exhaust pipe 231.

処理室201を構成している反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間には、反応管203の下部より上部の内壁にウエハ200の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室237が設けられており、そのバッファ室237のウエハ200と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第1のガス供給孔248aが設けられている。この第1のガス供給孔248aは反応管203の中心へ向けて開口している。この第1のガス供給孔248aは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。   The arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200 is a gas dispersion space along the loading direction of the wafer 200 on the inner wall above the lower part of the reaction tube 203. A buffer chamber 237 is provided, and a first gas supply hole 248 a that is a supply hole for supplying a gas is provided at the end of the wall adjacent to the wafer 200 in the buffer chamber 237. The first gas supply hole 248 a opens toward the center of the reaction tube 203. The first gas supply holes 248a have the same opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch.

そしてバッファ室237の第1のガス供給孔248aが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル233が、やはり反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル233には複数のガスを供給する供給孔である第2のガス供給孔248bが設けられている。この第2のガス供給孔248bの開口面積は、バッファ室237と処理室201の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。   At the end of the buffer chamber 237 opposite to the end where the first gas supply hole 248a is provided, a nozzle 233 is also disposed along the stacking direction of the wafer 200 from the bottom to the top of the reaction tube 203. Has been. The nozzle 233 is provided with a second gas supply hole 248b which is a supply hole for supplying a plurality of gases. When the differential pressure between the buffer chamber 237 and the processing chamber 201 is small, the second gas supply hole 248b may have the same opening area and the same opening pitch from the upstream side to the downstream side. When the pressure is large, the opening area is increased from the upstream side toward the downstream side, or the opening pitch is reduced.

本実施の形態において、第2のガス供給孔248bの開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、まず、第2の各ガス供給孔248bよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各第2のガス供給孔248bから噴出するガスをバッファ室237に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化を行うこととした。   In the present embodiment, by adjusting the opening area and the opening pitch of the second gas supply holes 248b from the upstream side to the downstream side, first, there is a difference in gas flow velocity from each of the second gas supply holes 248b. The gas whose flow rate is almost the same is ejected. Then, the gas ejected from each of the second gas supply holes 248b is ejected into the buffer chamber 237 and once introduced, and the flow velocity difference of the gas is made uniform.

すなわち、バッファ室237において、各第2のガス供給孔248bより噴出したガスはバッファ室237で各ガスの粒子速度が緩和された後、第1のガス供給孔248aより処理室201に噴出する。この間に、各第2のガス供給孔248bより噴出したガスは、各第1のガス供給孔248aより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができた。   That is, in the buffer chamber 237, the gas ejected from each second gas supply hole 248b is ejected from the first gas supply hole 248a to the processing chamber 201 after the particle velocity of each gas is reduced in the buffer chamber 237. During this time, the gas ejected from each of the second gas supply holes 248b could be a gas having a uniform flow rate and flow velocity when ejected from each of the first gas supply holes 248a.

さらに、バッファ室237に、細長い構造を有する第1の電極である第1の棒状電極269及び第2の電極である第2の棒状電極270が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管275に保護されて配設され、この第1の棒状電極269又は第2の棒状電極270のいずれか一方は整合器272を介して高周波電源273に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間のプラズマ生成領域224にプラズマが生成される。 Further, in the buffer chamber 237, the first rod-shaped electrode 269 that is a first electrode having an elongated structure and the second rod-shaped electrode 270 that is a second electrode are electrodes that are protective tubes that protect the electrode from the top to the bottom. One of the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 is connected to a high-frequency power source 273 via a matching device 272, and the other is grounded as a reference potential. It is connected to the. As a result, plasma is generated in the plasma generation region 224 between the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270.

前記電極保護管275は、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270のそれぞれをバッファ室237の雰囲気と隔離した状態でバッファ室237に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管275の内部は外気(大気)と同一雰囲気であると、電極保護管275にそれぞれ挿入された第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270はヒータ207の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管275の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第1の棒状電極269又は第2の棒状電極270の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。   The electrode protection tube 275 has a structure in which each of the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 can be inserted into the buffer chamber 237 while being isolated from the atmosphere of the buffer chamber 237. Here, if the inside of the electrode protection tube 275 has the same atmosphere as the outside air (atmosphere), the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 inserted into the electrode protection tube 275 are oxidized by heating of the heater 207. Will be. Therefore, the inside of the electrode protection tube 275 is filled or purged with an inert gas such as nitrogen to keep the oxygen concentration sufficiently low to prevent oxidation of the first rod-shaped electrode 269 or the second rod-shaped electrode 270. A gas purge mechanism is provided.

さらに、第1のガス供給孔248aの位置より、反応管203の内周を120°程度回った内壁に、ガス供給部249が設けられている。このガス供給部249は、ALD法による成膜においてウエハ200へ、複数種類のガスを1種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室237とガス供給種を分担する供給部である。   Further, a gas supply unit 249 is provided on the inner wall of the reaction tube 203 that is rotated about 120 ° from the position of the first gas supply hole 248a. The gas supply unit 249 is a supply unit that shares the gas supply species with the buffer chamber 237 when a plurality of types of gases are alternately supplied to the wafer 200 one by one in the film formation by the ALD method.

このガス供給部249もバッファ室237と同様にウエハ200と隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第3のガス供給孔248cを有し、下部では第2のガス供給管232bが接続されている。   Similarly to the buffer chamber 237, the gas supply unit 249 also has third gas supply holes 248c, which are supply holes for supplying gas at the same pitch, at a position adjacent to the wafer 200, and a second gas supply pipe 232b at the bottom. Is connected.

第3のガス供給孔248cの開口面積はバッファ室237と処理室201との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。   When the differential pressure between the buffer chamber 237 and the processing chamber 201 is small, the third gas supply hole 248c may have the same opening area and the same opening pitch from the upstream side to the downstream side. When is large, it is preferable to increase the opening area or reduce the opening pitch from the upstream side toward the downstream side.

反応管203内の中央部には複数枚のウエハ200を多段に同一間隔で載置するボート217が設けられており、このボート217は図中省略のボートエレベータ機構(図示せず)により反応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート217を回転するための回転手段であるボート回転機構267が設けてあり、ボート回転機構267を回転することにより、石英キャップ218に保持されたボート217を回転するようになっている。   A boat 217 for mounting a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided at the center of the reaction tube 203. This boat 217 is a reaction tube by a boat elevator mechanism (not shown) not shown. 203 can be entered and exited. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 267 that is a rotation means for rotating the boat 217 is provided. By rotating the boat rotation mechanism 267, the boat 217 held by the quartz cap 218 is removed. It is designed to rotate.

制御手段であるコントローラ121は、第1、第2のマスフローコントローラ241a、241b、第1〜第4のバルブ243a、243b、243c、243d、ヒータ207、真空ポンプ246、ボート回転機構267、図中省略のボート昇降機構、高周波電源273、整合器272に接続されており、第1、第2のマスフローコントローラ241a、241bの流量調整、第1〜第3のバルブ243a、243b、243cの開閉動作、第4のバルブ243dの開閉及び圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構267の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源273の電力供給制御、整合器272によるインピーダンス制御が行われる。   The controller 121, which is a control means, includes first and second mass flow controllers 241a and 241b, first to fourth valves 243a, 243b, 243c, and 243d, a heater 207, a vacuum pump 246, a boat rotation mechanism 267, and are omitted in the drawing. Connected to the boat lifting mechanism, the high frequency power supply 273, and the matching unit 272, the flow rate adjustment of the first and second mass flow controllers 241a, 241b, the opening / closing operation of the first to third valves 243a, 243b, 243c, 4 valve 243d opening and closing and pressure adjustment operation, heater 207 temperature adjustment, vacuum pump 246 activation / deactivation, boat rotation mechanism 267 rotation speed adjustment, boat elevating mechanism elevating operation control, high frequency power supply 273 power supply control, Impedance control is performed by the matching unit 272.

次にALD法による成膜例について、DCS及びNHガスを用いてSiN膜を成膜する例で説明する。 Next, an example of film formation by the ALD method will be described using an example of forming an SiN film using DCS and NH 3 gas.

まず成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理室201に搬入する。搬入後、次の3つのステップを順次実行する。   First, a wafer 200 to be deposited is loaded into the boat 217 and loaded into the processing chamber 201. After carrying in, the following three steps are sequentially executed.

[ステップ1]
ステップ1では、プラズマ励起の必要なNHガスと、プラズマ励起の必要のないDCSガスとを併行して流す。まず第1のガス供給管232aに設けた第1のバルブ243a、及びガス排気管231に設けた第4のバルブ243dを共に開けて、第1のガス供給管232aから第1のマスフローコントローラ241aにより流量調整されたNHガスをノズル233の第2のガス供給孔248bからバッファ室237へ噴出し、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加してNHをプラズマ:励起し、活性種として処理室201に供給しながらガス排気管231から排気する。NHガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第4のバルブ243dを適正に調整して処理室201内圧力を10〜100Paとする。第1のマスフローコントローラ241aで制御するNHの供給流量は1000〜10000sccmである。NHをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207の温度はウエハ200が300〜600℃になるよう設定してある。NHは反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
[Step 1]
In Step 1, NH 3 gas that requires plasma excitation and DCS gas that does not require plasma excitation are caused to flow in parallel. First, the first valve 243a provided in the first gas supply pipe 232a and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are both opened, and the first mass flow controller 241a is operated from the first gas supply pipe 232a. The NH 3 gas whose flow rate has been adjusted is jetted from the second gas supply hole 248 b of the nozzle 233 to the buffer chamber 237, and the high frequency power supply 273 is passed through the matching unit 272 between the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270. Then, high frequency power is applied to plasma: excite NH 3 and exhaust from the gas exhaust pipe 231 while supplying it as an active species to the processing chamber 201. When flowing NH 3 gas as active species by plasma excitation, the fourth valve 243d is appropriately adjusted so that the pressure in the processing chamber 201 is 10 to 100 Pa. The supply flow rate of NH 3 controlled by the first mass flow controller 241a is 1000 to 10,000 sccm. The time for which the wafer 200 is exposed to the active species obtained by plasma excitation of NH 3 is 2 to 120 seconds. The temperature of the heater 207 at this time is set so that the wafer 200 has a temperature of 300 to 600 ° C. Since NH 3 has a high reaction temperature, it does not react at the above-mentioned wafer temperature. Therefore, the NH 3 is flowed as an active species by plasma excitation, so that the wafer temperature can be kept in a set low temperature range.

このNHをプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第2のガス供給管232bの上流側の第2のバルブ243bを開け、下流側の第3のバルブ243cを閉めて、DCSも流すようにする。これにより第2、第3のバルブ243b、243c間に設けたガス溜め247にDCSを溜める。このとき、処理室201内に流しているガスはNHをプラズマ励起することにより得られた活性種であり、DCSは存在しない。したがって、NHは気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったNHはウエハ200上の下地膜と表面反応する。 When this NH 3 is supplied as an active species by plasma excitation, the second valve 243b on the upstream side of the second gas supply pipe 232b is opened, the third valve 243c on the downstream side is closed, and the DCS Also let it flow. As a result, DCS is stored in a gas reservoir 247 provided between the second and third valves 243b and 243c. At this time, the gas flowing in the processing chamber 201 is an active species obtained by plasma-exciting NH 3 , and DCS does not exist. Therefore, NH 3 does not cause a vapor phase reaction, NH 3 became active species excited by plasma is base film and the surface reaction on the wafer 200.

[ステップ2]
ステップ2では、第1のガス供給管232aの第1のバルブ243aを閉めて、NHの供給を止めるが、引続きガス溜め247へ供給を継続する。ガス溜め247に所定圧、所定量のDCSが溜まったら上流側の第2のバルブ243bも閉めて、ガス溜め247にDCSを閉じ込めておく。また、ガス排気管231の第4のバルブ243dは開いたままにし真空ポンプ246により、処理室201を20Pa以下に排気し、残留NHを処理室201から排除する。また、この時にはN等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留NHを排除する効果が高まる。ガス溜め247内には、圧力が20000Pa以上になるようにDCSを溜める。また、ガス溜め247と処理室201との間のコンダクタンスが1.5×10−3m/s以上になるように装置を構成する。また、反応管203の容積とこれに対する必要なガス溜め247の容積との比として考えると、反応管203の容積が100l(リットル)の場合においては、100〜300ccであることが好ましく、容積比としてはガス溜め247は反応室容積の1/1000〜3/1000倍とすることが好ましい。
[Step 2]
In Step 2, the first valve 243a of the first gas supply pipe 232a is closed to stop the supply of NH 3 , but the supply to the gas reservoir 247 is continued. When a predetermined pressure and a predetermined amount of DCS accumulate in the gas reservoir 247, the second valve 243b on the upstream side is also closed, and the DCS is confined in the gas reservoir 247. Further, the fourth valve 243 d of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and residual NH 3 is excluded from the processing chamber 201. At this time, if an inert gas such as N 2 is supplied to the processing chamber 201, the effect of eliminating residual NH 3 is further enhanced. DCS is stored in the gas reservoir 247 so that the pressure is 20000 Pa or more. In addition, the apparatus is configured such that the conductance between the gas reservoir 247 and the processing chamber 201 is 1.5 × 10 −3 m 3 / s or more. Considering the ratio between the volume of the reaction tube 203 and the volume of the necessary gas reservoir 247, the volume of the reaction tube 203 is preferably 100 to 300 cc when the volume of the reaction tube 203 is 100 l (liter). The gas reservoir 247 is preferably 1/1000 to 3/1000 times the reaction chamber volume.

[ステップ3]
ステップ3では、処理室201の排気が終わったらガス排気管231の第4のバルブ243dを閉じて排気を止める。第2のガス供給管232bの下流側の第3のバルブ243cを開く。これによりガス溜め247に溜められたDCSが処理室201に一気に供給される。このときガス排気管231の第4のバルブ243dが閉じられているので、処理室201内の圧力は急激に上昇して約931Pa(7Torr)まで昇圧される。DCSを供給するための時間は2〜4秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を2〜4秒に設定し、合計6秒とした。このときのウエハ温度はNHの供給時と同じく、300〜600℃である。DCSの供給により、下地膜上のNHとDCSとが表面反応して、ウエハ200上にSiN膜が成膜される。成膜後、第3のバルブ243cを閉じ、第4のバルブ243dを開けて処理室201を真空排気し、残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはN等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを処理室201から排除する効果が高まる。また第2のバルブ243bを開いてガス溜め247へのDCSの供給を開始する。
[Step 3]
In step 3, when the exhaust of the processing chamber 201 is completed, the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed to stop the exhaust. The third valve 243c on the downstream side of the second gas supply pipe 232b is opened. As a result, the DCS stored in the gas reservoir 247 is supplied to the processing chamber 201 at once. At this time, since the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed, the pressure in the processing chamber 201 is rapidly increased to about 931 Pa (7 Torr). The time for supplying DCS was set to 2 to 4 seconds, and then the time for exposure to the increased pressure atmosphere was set to 2 to 4 seconds, for a total of 6 seconds. The wafer temperature at this time is 300 to 600 ° C. as in the case of supplying NH 3 . By supplying DCS, NH 3 and DCS on the base film react with each other to form a SiN film on the wafer 200. After the film formation, the third valve 243c is closed, the fourth valve 243d is opened, and the processing chamber 201 is evacuated to eliminate the gas after contributing to the film formation of the remaining DCS. In addition, if an inert gas such as N 2 is supplied to the processing chamber 201 at this time, the effect of removing the remaining gas after contributing to the film formation of DCS from the processing chamber 201 is enhanced. Also, the second valve 243b is opened to start supplying DCS to the gas reservoir 247.

上記ステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ200上に所定膜厚のSiN膜を成膜する。   Steps 1 to 3 are defined as one cycle, and a SiN film having a predetermined thickness is formed on the wafer 200 by repeating this cycle a plurality of times.

ALD装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第4のバルブ243dを閉めたうえで、ガス溜め247内に溜めたDCSを瞬間的に供給しているので、処理室201内のDCSの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。   In the ALD apparatus, the gas is adsorbed on the surface of the base film. The amount of gas adsorption is proportional to the gas pressure and the gas exposure time. Therefore, in order to adsorb a desired amount of gas in a short time, it is necessary to increase the gas pressure in a short time. In this regard, in the present embodiment, the DCS stored in the gas reservoir 247 is instantaneously supplied after the fourth valve 243d is closed, so the DCS pressure in the processing chamber 201 is rapidly increased. The desired amount of gas can be instantaneously adsorbed.

また、本実施の形態では、ガス溜め247にDCSを溜めている間に、ALD法で必要なステップであるNHガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室201の排気をしているので、DCSを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室201内を排気してNHガスを除去してからDCSを流すので、両者はウエハ200に向かう途中で反応しない。供給されたDCSは、ウエハ200に吸着しているNHとのみ有効に反応させることができる。 Further, in the present embodiment, while DCS is stored in the gas reservoir 247, NH 3 gas, which is a necessary step in the ALD method, is excited as a plasma to be supplied as active species and the processing chamber 201 is exhausted. As a result, no special steps are required to store the DCS. Further, since DCS is flowed after exhausting the inside of the processing chamber 201 and removing NH 3 gas, both do not react on the way to the wafer 200. The supplied DCS can be effectively reacted only with NH 3 adsorbed on the wafer 200.

図3は被処理基板である直径300mmのウエハ200を石英製の反応管203に多段に載置してCVD処理を実施する縦型CVDシステムとして、前記処理装置(図1及び図2参照)を組み込んだ様子を示す。ウエハ200を収容したカセット32は、当該システムの前面に設置されたI/Oステージ33と装置外部との間で授受される。I/Oステージ33の内側にはカセットローダ35が設置されていて、I/Oステージ33上のカセット32をカセット棚34に搬送できるようになっている。また、カセット棚34の内側にはウエハ200をボート217に搬送するためのウエハ移載機38が配置され、カセット棚34のカセット32と石英製のボート217との間でウエハ200を搬送できるようになっている。なお、本実施形態にかかるカセット32には25枚のウエハ200を収容でき、ボート217には、100枚のウエハ200が装填できるので、ウエハ移載機38の搬送は何度か繰り返される。
前記ボート217は、ボートエレベータ36に設置され、ボートエレベータ36の昇降機構(図示せず)によるボート217の上昇によって反応管203内部に装填される。ボート217の反応管203内への挿入後は、ボート217下部のボートエレベータ36に付属する台座をかねたシールキャップ219が反応管203に気密部材であるOリング220を介して密着するので気密性が保持される。
ガス排気管231には、真空ポンプ246(図3参照)より上流側に本実施形態にかかるトラップ装置100が設けられ、下流側に、除外装置40が設けられる。
FIG. 3 shows the processing apparatus (see FIGS. 1 and 2) as a vertical CVD system for performing CVD processing by placing wafers 200 having a diameter of 300 mm, which are substrates to be processed, on quartz reaction tubes 203 in multiple stages. The state of incorporation is shown. The cassette 32 containing the wafer 200 is exchanged between the I / O stage 33 installed on the front surface of the system and the outside of the apparatus. A cassette loader 35 is installed inside the I / O stage 33 so that the cassette 32 on the I / O stage 33 can be conveyed to the cassette shelf 34. A wafer transfer machine 38 for transferring the wafers 200 to the boat 217 is arranged inside the cassette shelf 34 so that the wafers 200 can be transferred between the cassette 32 of the cassette shelf 34 and the quartz boat 217. It has become. Since the cassette 32 according to the present embodiment can accommodate 25 wafers 200 and the boat 217 can be loaded with 100 wafers 200, the transfer of the wafer transfer device 38 is repeated several times.
The boat 217 is installed in the boat elevator 36, and is loaded into the reaction tube 203 as the boat 217 is lifted by a lifting mechanism (not shown) of the boat elevator 36. After the boat 217 is inserted into the reaction tube 203, the seal cap 219 that also serves as a base attached to the boat elevator 36 below the boat 217 is in close contact with the reaction tube 203 via an O-ring 220 that is an airtight member. Is retained.
The gas exhaust pipe 231 is provided with the trap device 100 according to the present embodiment on the upstream side of the vacuum pump 246 (see FIG. 3), and the exclusion device 40 is provided on the downstream side.

前記CVDシステムで成膜処理を実施する際は、まず、ウエハ200を装填したカセット32がI/Oステージ33にセットされる。I/Oステージ33にカセット32がセットされると、カセットローダ35によってカセット32が順次、カセット棚34に搬送される。ボート217へのウエハ200の搬送が終了すると、ボートエレベータ36が作動し、ボート217の上昇によってボート217が反応管203内に挿入される。ボート217の挿入が完了すると、ボート217下部のシールキャップ219によって反応管203が閉鎖され気密性が保持される。
この状態を保持しながら反応管203内に一定流量のCVD用の反応性ガスを供給し、反応管203内の圧力を一定の圧力に保持する。このとき、反応管203及び内部のウエハ200は、前記ヒータ207によって所定温度に保持される。
反応管203内の温度を、例えば、750℃に保持し、反応管203内の圧力を、例えば、1Torrに保持しながら、前記したように、SiHCl(ジクロロシラン)とNH(アンモニア)とを交互に供給するとウエハ200の表面にSiN膜(窒化膜)が形成される。
When performing the film forming process by the CVD system, first, the cassette 32 loaded with the wafer 200 is set on the I / O stage 33. When the cassette 32 is set on the I / O stage 33, the cassette 32 is sequentially conveyed to the cassette shelf 34 by the cassette loader 35. When the transfer of the wafer 200 to the boat 217 is completed, the boat elevator 36 is operated, and the boat 217 is inserted into the reaction tube 203 by the ascent of the boat 217. When the insertion of the boat 217 is completed, the reaction tube 203 is closed by the seal cap 219 at the bottom of the boat 217 and the airtightness is maintained.
While maintaining this state, a reactive gas for CVD at a constant flow rate is supplied into the reaction tube 203, and the pressure in the reaction tube 203 is maintained at a constant pressure. At this time, the reaction tube 203 and the internal wafer 200 are held at a predetermined temperature by the heater 207.
As described above, while maintaining the temperature in the reaction tube 203 at, for example, 750 ° C. and maintaining the pressure in the reaction tube 203 at, for example, 1 Torr, SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane) and NH 3 (ammonia Are alternately supplied, a SiN x film (nitride film) is formed on the surface of the wafer 200.

図4は前記トラップ装置100の構造を示す解説図である。なお、この図はトラップ装置100の上部蓋を取り外した状態を示している。
トラップ装置100は、前記反応管内雰囲気から未反応成分、残留成分等の回収成分を捕獲するフィルタ壁101と、このフィルタ壁101を収容するトラップ本体(ケーシング)102と、トラップ本体102内に前記ガス排気管231から反応管内雰囲気(基板処理室内雰囲気)を導入するためのインレット部103と、未反応成分、残留成分等の回収成分を捕獲した後の反応管内雰囲気を前記ガス排気管231に排気するためのアウトレット部104とで構成される。
前記トラップ本体102は、両端部が閉塞された円筒状に形成されていて、フィルタ壁101はトラップ本体102に内蔵されている。
前記フィルタ壁101は、図4には詳細に示されていないが、フィルタで構成されており、渦巻き状に成形された後に、トラップ本体102に内蔵される。
渦巻き状のフィルタ壁101が前記トラップ本体102内に内蔵されると、トラップ本体102内には、渦巻き状のガス経路部105が形成される。
なお、図4には示していないが、ガス経路部105には、一周毎に邪魔板が配置されていて、邪魔板がガスの流れを一周毎に遮断するようになっている。基板処理室内雰囲気がフィルタ壁101を通過すると、未反応成分、残留成分がフィルタ壁101に捕獲される。
前記ガス経路部105に、基板処理室内雰囲気を導入するためのインレット部103は、トラップ本体102に溶接により気密に取付けられており、図5(a)に示すように、トラップ本体102を厚み方向に貫通する連絡路106を通じてガス経路部105の上流部に連通している。
アウトレット部104はガス経路部105の下流部に連通しており、トラップ本体102の端部壁を内側から外側に貫通して外部に所定長さ延びている。
FIG. 4 is an explanatory view showing the structure of the trap device 100. This figure shows a state in which the upper lid of the trap device 100 is removed.
The trap apparatus 100 includes a filter wall 101 that captures recovered components such as unreacted components and residual components from the atmosphere in the reaction tube, a trap body (casing) 102 that accommodates the filter wall 101, and the gas in the trap body 102. The inlet 103 for introducing the atmosphere in the reaction tube (substrate processing chamber atmosphere) from the exhaust pipe 231 and the atmosphere in the reaction pipe after capturing the recovered components such as unreacted components and residual components are exhausted to the gas exhaust pipe 231. And an outlet unit 104 for the purpose.
The trap body 102 is formed in a cylindrical shape with both ends closed, and the filter wall 101 is built in the trap body 102.
Although not shown in detail in FIG. 4, the filter wall 101 is configured by a filter, and is formed in a spiral shape and then incorporated in the trap body 102.
When the spiral filter wall 101 is built in the trap body 102, a spiral gas path 105 is formed in the trap body 102.
Although not shown in FIG. 4, a baffle plate is arranged in the gas path portion 105 every round, and the baffle plate blocks the gas flow every round. When the atmosphere in the substrate processing chamber passes through the filter wall 101, unreacted components and residual components are captured by the filter wall 101.
An inlet portion 103 for introducing the atmosphere in the substrate processing chamber into the gas passage portion 105 is hermetically attached to the trap body 102 by welding, and the trap body 102 is disposed in the thickness direction as shown in FIG. It communicates with the upstream part of the gas path part 105 through the connecting path 106 penetrating the gas channel.
The outlet portion 104 communicates with the downstream portion of the gas path portion 105 and extends through the end wall of the trap body 102 from the inside to the outside to extend to the outside by a predetermined length.

図5(a)、(b)はインレット部103、連絡路106及びガス経路部105の軸方向に沿った断面図である。図5(a)に示されるように、前記連絡路106はガス経路部105の延長線に沿った曲線的な貫通孔となっており、インレット部103は、溶接により、トラップ本体102の外面に気密に取付けられている。また、このインレット部103は、トラップ本体102に対する取付け側が湾曲した曲管となっていて、連絡路106に吸入される基板処理室内雰囲気が乱れを起こすことのないように連絡路106に対して基板処理室雰囲気を滑らかに案内する曲管となっている。ここで、「滑らかに案内する」という表現には、流れの断面に突起物や凹凸がなく、流体の剥離に起因した乱流を発生させないという形態も含まれるものとする。
図5(b)は、インレット部103の曲管をガス経路部105側に延ばし連絡路106内に挿入した一例を示している。このように、インレット部103の曲管の延出部を連絡路106に内に挿入し、インレット部103の延出部によって連絡路106の内面を覆うと、インレット部103と連絡路106、連絡路106とガス経路部105との接続に継目がなくなるので、継目による乱流の発生も抑制される。この場合、前記インレット部103の延出部を更に延ばしてその先端部をガス経路部105の上流部に挿入してもよい。このようにすると、インレット部103、連絡路106、ガス経路部105の上流部が経路部105の下流部に対して反応室内雰囲気を乱れなく滑らかに案内する一本の管路を構成するので、ガス経路部105内に乱れが生じることなく基板処理室内雰囲気を吸入させることができる。
5A and 5B are cross-sectional views along the axial direction of the inlet portion 103, the connecting passage 106, and the gas passage portion 105. As shown in FIG. 5A, the communication path 106 is a curved through hole along the extended line of the gas path 105, and the inlet 103 is formed on the outer surface of the trap body 102 by welding. Installed airtight. In addition, the inlet portion 103 is a curved tube with a curved attachment side with respect to the trap body 102, and the substrate processing chamber atmosphere sucked into the communication path 106 is prevented from being disturbed. It is a curved pipe that smoothly guides the processing chamber atmosphere. Here, the expression “smoothly guide” includes a form in which there is no protrusion or unevenness in the cross section of the flow, and a turbulent flow due to fluid separation is not generated.
FIG. 5B shows an example in which the curved pipe of the inlet portion 103 is extended to the gas passage portion 105 side and inserted into the communication passage 106. As described above, when the extended portion of the bent pipe of the inlet portion 103 is inserted into the communication path 106 and the inner surface of the communication path 106 is covered by the extended portion of the inlet portion 103, the inlet portion 103 and the communication path 106 are connected. Since there is no joint in the connection between the path 106 and the gas path portion 105, the occurrence of turbulence due to the joint is also suppressed. In this case, the extension part of the inlet part 103 may be further extended and the tip part may be inserted into the upstream part of the gas path part 105. In this case, the upstream portion of the inlet portion 103, the connecting passage 106, and the gas passage portion 105 constitutes a single conduit that smoothly guides the reaction chamber atmosphere to the downstream portion of the passage portion 105 without being disturbed. The atmosphere in the substrate processing chamber can be sucked without causing any disturbance in the gas path portion 105.

図6は前記真空ポンプ246によって反応管内雰囲気(基板処理室内雰囲気)を吸引したときのインレット部103及びガス経路部105の流れの状態をシミュレーションによって解析した解析図である。
この解析図に示されるように、インレット部103の少なくともトラップ本体側取付部、連絡路106を曲管としてこれらをガス経路部105の一部として含ませると、インレット部103、連絡路106及びガス経路部105の反応管内雰囲気の流れが上流側から下流側に及んでスムーズになり、乱れやよどみが発生することがない。
FIG. 6 is an analysis diagram analyzing the flow state of the inlet portion 103 and the gas path portion 105 by simulation when the atmosphere in the reaction tube (substrate processing chamber atmosphere) is sucked by the vacuum pump 246.
As shown in the analysis diagram, when at least the trap body side attachment portion of the inlet portion 103 and the connecting passage 106 are included as a curved pipe and these are included as a part of the gas passage portion 105, the inlet portion 103, the connecting passage 106, and the gas The flow of the atmosphere in the reaction tube of the passage portion 105 becomes smooth from the upstream side to the downstream side, and turbulence and stagnation do not occur.

図3に示すように、本実施形態にかかるトラップ装置100を前記システムのガス排気管231に組み込み、前記ウエハ200の成膜を繰り返しても反応管内雰囲気中(基板処理室内雰囲気中)の未反応成分、残留成分等の回収成分がインレット部103の内面、連絡路106の内面、及びフィルタ壁101の上流部に、局部的に付着することはなく、フィルタ壁101の上流側から下流側に及んで略均一に且つ層状に付着することが確認された。なお、本実施の形態では、付着物としては、不活性ガスによって反応管203から排気されたNHの未反応分(残留分)と、反応管203から排気されたDCS(SiHCl、ジクロルシラン)の未反応分(残留分)とが該当する。
従って、本実施形態のトラップ装置100によれば詰りが防止され、所定のメンテナンス周期でのメンテナンスが可能となる。
トラップ装置100によって浄化した後の反応室内雰囲気は、図3に示すように、真空ポンプ246を通過し、ガス排気管231の集合部45を経て除外装置40に導入され、ここで、最終の浄化処理を受けて清浄な排気として大気に開放される。
As shown in FIG. 3, the trap apparatus 100 according to the present embodiment is incorporated into the gas exhaust pipe 231 of the system, and even if the film formation of the wafer 200 is repeated, unreacted in the atmosphere in the reaction tube (in the atmosphere in the substrate processing chamber) Collected components such as components and residual components do not adhere locally to the inner surface of the inlet portion 103, the inner surface of the communication path 106, and the upstream portion of the filter wall 101, and extend from the upstream side to the downstream side of the filter wall 101. Thus, it was confirmed that the film adheres substantially uniformly and in layers. In the present embodiment, the adhering substances include an unreacted portion (residual portion) of NH 3 exhausted from the reaction tube 203 by an inert gas, and DCS (SiH 2 Cl 2 , exhausted from the reaction tube 203, This corresponds to the unreacted portion (residual portion) of (dichlorosilane).
Therefore, according to the trap device 100 of the present embodiment, clogging is prevented, and maintenance at a predetermined maintenance cycle becomes possible.
As shown in FIG. 3, the atmosphere in the reaction chamber after purification by the trap device 100 passes through the vacuum pump 246 and is introduced into the exclusion device 40 via the collecting portion 45 of the gas exhaust pipe 231, where the final purification is performed. It is treated and released to the atmosphere as clean exhaust.

なお、本実施形態では、インレット部103の曲管、連絡路106の曲率は、ガス経路部105に滑らかに接続され、結果的に詰りが生じない限りはどのような曲率であっても構わないが、ガス経路部105の延長線方向に沿ったものとする方が流れがスムーズになる。   In this embodiment, the curvature of the bent pipe of the inlet portion 103 and the curvature of the connecting path 106 may be any curvature as long as the curvature is smoothly connected to the gas path portion 105 and no clogging occurs as a result. However, the flow is smoother when the gas path portion 105 extends along the extended line direction.

また、トラップ装置100は、真空ポンプ246と除外装置との間に設置してもよい。   The trap device 100 may be installed between the vacuum pump 246 and the exclusion device.

なお、本実施形態においては、縦型のCVD処理装置を組み込んだシステムを例示したが、横型の処理装置や枚葉式の処理装置を組んだシステムとしてもよい。
さらに、本発明にかかるトラップ装置100は、排気ガスから微粒子状の成分を捕獲して浄化する他の処理装置への適用が可能である。
このように、本発明は、種々の改変が可能であり、この改変された及ぶことは当然である。
In the present embodiment, a system incorporating a vertical CVD processing apparatus is illustrated, but a system incorporating a horizontal processing apparatus or a single wafer processing apparatus may be used.
Furthermore, the trap apparatus 100 according to the present invention can be applied to other processing apparatuses that capture and purify particulate components from exhaust gas.
As described above, the present invention can be modified in various ways, and it is natural that the modified scope extends.

本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示した図である。It is a schematic structure figure of a vertical type substrate processing furnace concerning an embodiment of the invention, and is a figure showing a processing furnace part with a vertical section. 本発明の実施の形態にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示した図である。It is a schematic structure figure of a vertical type substrate processing furnace concerning an embodiment of the invention, and is a figure showing a processing furnace part in a cross section. 本発明の実施の形態にかかる基板処理炉を組み込んだ基板処理システムを示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the substrate processing system incorporating the substrate processing furnace concerning embodiment of this invention. 本発明の一実施形態にかかるトラップ装置の構造を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the trap apparatus concerning one Embodiment of this invention. トラップ装置において、インレット部とガス経路部との接続状態を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the connection state of an inlet part and a gas path part in a trap apparatus. 真空ポンプによって反応管内雰囲気(基板処理室内雰囲気)を吸引したときのインレット部及びガス経路部の流れの状態をシミュレーションによって解析した解析図である。It is the analysis figure which analyzed by the simulation the state of the flow of an inlet part and a gas path part when the atmosphere in a reaction tube (substrate processing room atmosphere) was sucked with a vacuum pump. 従来の基板処理室に接続されたトラップ装置の解説図である。It is explanatory drawing of the trap apparatus connected to the conventional substrate processing chamber. 従来のトラップ装置のインレット部の軸方向に沿って断面図であり、トラップ本体を破断して示した一部破断断面図である。It is sectional drawing along the axial direction of the inlet part of the conventional trap apparatus, and is a partially broken sectional view which fractured | ruptured and showed the trap main body. 従来のトラップ装置のインレット部側の流れをシミュレーションによって解析した解析図である。It is the analysis figure which analyzed the flow by the side of the inlet part of the conventional trap apparatus by simulation.

符号の説明Explanation of symbols

100 トラップ装置
101 フィルタ壁
102 トラップ本体
103 インレット部
105 ガス経路部
106 連絡路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Trap apparatus 101 Filter wall 102 Trap body 103 Inlet part 105 Gas path part 106 Connection path

Claims (2)

基板を処理する基板処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記基板処理室に所望のガスを供給する供給系と、
前記基板処理室内雰囲気を排気する排気系と、
前記処理室から排気されたガスを固化して捕獲する、前記排気系に設けられたトラップ装置であって、トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、
前記トラップ本体は、前記トラップ本体を厚み方向に貫通し、前記インレット部が接続される連絡路と、前記連絡路と接続される渦巻き状のガス経路部とを有し、
前記連絡路は、前記ガス経路部の延長線に沿った曲線的な貫通孔であり、
前記インレット部の少なくとも一部が前記連絡路に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成されることを特徴とする基板処理システム。
A substrate processing chamber for processing the substrate;
Heating means for heating the substrate;
A supply system for supplying a desired gas to the substrate processing chamber;
An exhaust system for exhausting the atmosphere in the substrate processing chamber;
A trap device provided in the exhaust system that solidifies and captures gas exhausted from the processing chamber, the trap device including a trap body and an inlet portion connected to the trap body. ,
The trap body passes through the trap body in the thickness direction, and has a communication path to which the inlet part is connected, and a spiral gas path part connected to the communication path,
The communication path is a curved through hole along an extension line of the gas path part,
At least a part of the inlet portion is formed by a curved pipe that smoothly guides the atmosphere in the substrate processing chamber to the communication path .
基板処理室に連通する排気系から排気されたガスを固化して捕獲するトラップ装置であって、
トラップ本体と、前記トラップ本体に接続されるインレット部を含む前記トラップ装置と、を備え、
前記トラップ本体は、その内部に渦巻き状のガス経路部と、前記ガス経路部の延長線に沿った曲線的な貫通孔とを含み、前記インレット部は、前記貫通孔に接続され、前記インレット部の少なくとも一部が前記連絡路に基板処理室内雰囲気を滑らかに案内する曲管にて形成されることを特徴とする基板処理システムのトラップ装置。
A trap device that solidifies and captures gas exhausted from an exhaust system communicating with a substrate processing chamber,
A trap body, and the trap device including an inlet portion connected to the trap body,
The trap body includes a spiral gas path portion therein and a curved through hole along an extension line of the gas path portion, and the inlet portion is connected to the through hole, and the inlet portion A trap apparatus for a substrate processing system, wherein at least a part of the trap is formed by a curved pipe that smoothly guides the atmosphere in the substrate processing chamber to the communication path .
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