WO2007114427A1

WO2007114427A1 - 成膜装置の排気系構造、成膜装置、および排ガスの処理方法

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Publication number: WO2007114427A1
Application number: PCT/JP2007/057398
Authority: WO
Inventors: Einosuke Tsuda
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2007-10-11
Also published as: US20090191109A1; US20120031334A1; JP5036354B2; KR20080106566A; CN101356298B; JP2007300074A; TW200806807A; TWI470108B; CN101356298A; US8147786B2

Description

明細書

成膜装置の排気系構造、成膜装置、および排ガスの処理方法

技術分野

[0001] 本発明は、 CVDにより所定の膜を成膜する成膜装置の排気系構造、およびそのような排気系構造を備えた成膜装置、ならびに排ガスの処理方法に関する。

背景技術

[0002] 半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理基板である半導体ウェハに対して、成膜処理、改質処理、酸化拡散処理、エッチング処理等の各種の処理が行われる。

[0003] この中で、成膜処理としては、半導体ウェハを収容したチャンバ一内に所定の処理ガスを導入して化学反応により所定の膜を成膜する CVD (Chemical Vapor Dep osition)法が多用されている。 CVD法においては、被処理基板である半導体ウェハ上で処理ガスを反応させて成膜させるが、この際に反応に寄与する処理ガスは 10% 程度であり、大部分が未反応のままである。

[0004] このような未反応の処理ガスはチャンバ一内で、または排気管にこれと反応するガスを導入することにより排気管を通流する途中で反応して副生成物となり、 TiN生成の際に形成された副生成物とともに流れるが、このような副生成物が冷却されると配管を閉塞させたり、真空ポンプを破損させたりするため、一般的にはチャンバ一から延びる排気管にトラップ機構を設け、これにより副生成物を捕捉している。

[0005] ところで、トラップ機構では、捕捉しやすく比較的構造が安定な化合物の状態でトラップされることが望まれる力成膜処理の際の各処理ガスの流量比では生成する副生成物は必ずしも所望の化合物とはならない。これに対し、特許文献 1には、トラップ機構に直接またはその上流側の配管に、チャンバ一力排出された不純物ガスと反応するガスを導入し、これらを反応させてトラップ可能な副生成物を形成する技術が開示されている。

特許文献 1：特開 2001— 214272号公報

[0006] しカゝしながら、理論的には所定の反応ガスを導入することによりトラップされやすい所望の安定的な副生成物が生成されるような場合でも、実際には、十分な反応が生じず、不安定な副生成物が生成されたり、錯体等の不確定な構造の副生成物が生成される場合が生じる。このような場合には、トラップにて捕捉し難いためトラップを大型化する必要性が生じることや、反応生成物の生成状態 (密度など)のバラツキによるトラップ機構の閉塞時期のバラツキ等の懸念がある。

発明の開示

[0007] 本発明は力かる事情に鑑みてなされたものであって、所望の高密度の副生成物を安定して捕捉することができる、成膜装置の排気系構造、およびそのような排気系構造を有する成膜装置、および排ガスの処理方法を提供することを目的とする。

[0008] 上記課題を解決するため、本発明は、処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより膜を形成する成膜装置の排気系構造であって、前記処理容器に接続され、処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられ、排ガス中の副生成物を捕捉するためのトラップ機構と、前記排ガス中の成分と反応して所定の副生成物を生じさせるための反応ガスを加熱した状態で排ガス中に供給する加熱反応ガス供給機構と、具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0009] 本発明は、処理容器内に処理ガスとして TiClガスおよび NHガスを供給して処理

4 3

容器内に配置された基板上に CVDにより TiN膜を形成するとともに、前記加熱反応ガス供給機構から加熱反応ガスとして NHガスを供給し、前記副生成物として NH C

3 4

1を生成することを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0010] 本発明は、前記加熱反応ガスとしての NHガスは 170°C以上に加熱された状態で

3

供給されることを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0011] 本発明は、前記加熱反応ガス供給機構は、前記排気管の前記トラップ機構の上流側に、配管を介して加熱された反応ガスを供給することを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0012] 本発明は、前記加熱反応ガス供給機構は、前記トラップ機構に、配管を介して加熱された反応ガスを供給することを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0013] 本発明は、前記加熱反応ガス供給機構は、反応ガスを加熱する反応ガス加熱部を含み、前記反応ガス加熱部は、その中で反応ガスが加熱される加熱容器と、前記カロ熱容器内に配置された巻き線加工された発熱体とを有することを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0014] 本発明は、前記処理容器の入口側に、処理ガスを前記処理容器を介さずに排気するバイパス配管を接続したことを特徴とする成膜装置の排気系構造である。

[0015] 本発明は、前記バイパス配管を流れる処理ガスと前記加熱反応ガス供給機構から供給された加熱反応ガスとを加熱混合する加熱混合容器をさらに具備することを特徴とするの成膜装置の排気系構造である。

[0016] 本発明は、基板が配置される処理容器と、基板が配置された処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、前記処理容器力ゝら排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造とを具備し、基板上に膜を形成する成膜装置であって、前記排気系構造は、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられ、排ガス中の副生成物を捕捉するためのトラップ機構と、前記排ガス中の成分と反応して所定の副生成物を得るための反応ガスを加熱した状態で排ガス中に供給する加熱反応ガス供給機構とを有することを特徴とする成膜装置である。

[0017] 本発明は、処理ガス供給機構は、基板が配置された処理容器内に処理ガスとして TiClガスと NHガスとを供給し、処理容器内に配置された基板上で成膜反応を生じ

4 3

させ TiN膜を形成するための基板を加熱する手段が設けられ、前記加熱反応ガス供給機構から加熱反応ガスとして NHガスを供給し、前記副生成物として NH C1を生

3 4 成することを特徴とする成膜装置である。

[0018] 本発明は、処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に C VDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、前記処理容器内の排ガスを処理容器に接続された排気管に排出し、この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスを供給して、排ガス中の所定の成分との間で所定の副生成物を形成する反応を進行させ、形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせることを特徴とする排ガスの処理方法である。

[0019] 本発明は、処理容器内に処理ガスとして TiClガスと NHガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより TiN膜を形成するとともに、この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスとして NHガスを供給して、排ガス中の TiClと

3 4 の間で副生成物としての NH C1を形成する反応を進行させ、形成された副生成物と

4

しての NH C1をトラップ機構にトラップさせることを特徴とする排ガスの処理方法であ

4

る。

[0020] 本発明は、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウェアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、前記処理容器内の排ガスを処理容器に接続された排気管に排出し、この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスを供給して、排ガス中の所定の成分との間で所定の副生成物を形成する反応を進行させ、形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせる排ガスの処理方法が実施されるようにコンピュータに成膜装置を制御させることを特徴とするコンビユータ読取可能な記憶媒体である。

[0021] 本発明は、コンピュータを機能させるコンピュータプログラムにおいて、コンピュータプログラムは処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に C VDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、前記処理容器内の排ガスを処理容器に接続された排気管に排出し、この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスを供給して、排ガス中の所定の成分との間で所定の副生成物を形成する反応を進行させ、形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせる排ガスの処理方法が実施されるようにコンピュータに成膜装置を制御させることを特徴とするコンピュータプログラムである。

[0022] 本発明によれば、排ガス中の成分と反応して所定の副生成物を生じさせるための反応ガスを加熱した状態で排ガス中に供給するので、その副生成物が生成する反応の反応性を高めて十分に進行させることができ、安定した副生成物のみを生成させるトラップ機構に捕捉させることができる。このため、不確定要素の高い副生成物の生成を抑制することができ、トラップ効率を高めることができる。

[0023] 特に、処理ガスとして TiClガスおよび NHガスを用い排気管に加熱反応ガス供給機構として NHガスを供給する場合には、密度が高く安定的な NH C1を副生成物と

3 4

して生成することができる。この副生成物は捕捉しやすぐトラップ機構閉塞時期のバラツキ等も生じ難、ので、トラップ機構を大型化することなく効率良く捕捉することができる。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係る排気系構造を備えた成膜装置を示す模式図

[図 2]図 2は図 1に示す成膜装置の排気系に用いられて!/ヽる加熱反応ガス供給機構を示す模式図。

[図 3]図 3は図 1に示す成膜装置の排気系に用いられているトラップ機構を一部切り欠いて示す斜視図。

圆 4]図 4は図 1に示す成膜装置の排気系における加熱反応ガス供給機構の接続形態の他の例を示す模式図。

[図 5]図 5は図 1に示す成膜装置の排気系においてバイパス配管を流れる処理ガスと加熱反応ガスを加熱混合室で混合した例を示す模式図。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、被処理基板として半導体ウェハ（以下単にウェハと記す)の表面に CVDにより

TiN膜を成膜する装置を例にとって説明する。

[0026] 図 1は、本発明の一実施形態に係る排気系構造を備えた成膜装置を示す模式図である。

この成膜装置 100は、成膜処理部 200と、排気系 300とに大別される。

[0027] 成膜処理部 200は、アルミニウムまたはアルミニウム合金（例え «JIS A5052)力もなる略円筒状のチャンバ一（処理容器） 11を有して!/、る。チャンバ一 11の内部には、被処理基板であるウェハ Wを水平に支持するためのサセプタ 12がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材 13により支持された状態で配置されている。サセプタ 12にはヒーター 14が埋め込まれており、このヒーター 14は被処理基板であるウェハ Wを所定の温度に加熱する。 [0028] チャンバ一 11の上部には、ガス吐出部材であるシャワーヘッド 20が設けられている。このシャワーヘッド 20は円盤状をなし、内部にガス拡散空間 21を有し、下部には多数のガス吐出孔 22が形成されている。また、その上部中央にはガス供給口 23が設けられている。

[0029] チャンバ一 11の底壁の中央部には円形の穴 31が形成されており、チャンバ一 11 の底壁にはこの穴 31を覆うように下方に向けて突出する排気室 32が設けられている。排気室 32の底面には排気口 33が形成されている。また、チャンバ一 11の側壁には、ウェハ Wの搬入出を行うための搬入出口 35が形成されており、この搬入出口 35 はゲートバルブ 36により開閉可能となっている。

[0030] 上記シャワーヘッド 20には、配管 41を介して成膜のための処理ガスを供給する処理ガス供給系 40が接続されており、この配管 41の途中には開閉バルブ 42が設けられている。処理ガス供給系 40は、 TiClガス、 NHガス、 Nガス等をそれぞれ供給す

4 3 2

るための複数のガス供給源を有しておりこれらはマスフローコントローラのような流量制御装置により流量制御されて配管 41およびシャワーヘッド 20を介してチャンバ一 11内に供給可能となっている。なお、配管 41は便宜上 1本で表している力各ガスを個別な配管で供給するようにしてもよい。

[0031] 一方、排気系 300は、上記排気口 33に接続された排気管 51を有している。この排気管 51はステンレス鋼製であり、内径が 5〜10cm程度のものが用いられる。この排気管 51には、上流側力も順に、開閉バルブ 52、圧力調整バルブ 53、排気ガス中の反応副生成物を捕捉するためのトラップ機構 54、チャンバ一 11を排気するための真空ポンプ 55、および排ガス中に残留する不純物を完全に除去する除害装置 56が設けられている。なお、圧力調整バルブ 53は、図 1において、トラップ 54と真空ポンプ 5 5との間に設けても良い。これにより、圧力調整バルブ 53内へ付着する反応副生成物が減るので、圧力調整バルブ 53のメンテナンス周期を延長することが可能となる。

[0032] 前記配管 41における開閉バルブ 42の上流部分と前記排気管 51における圧力調整バルブ 53のすぐ下流の部分とを連結するように、バイパス配管 58が接続されてヽる。このバイパス配管 58には開閉バルブ 59が設けられている。このバイパス配管 58 は、ガス流量を安定ィ匕させる時などに流す処理ガスを、チャンバ一 11を経ることなく直接排気管 51へ排気するためのものである。

[0033] 排気管 51におけるトラップ機構 54の上流側部分には、ノズル 62を介して加熱反応ガス供給機構 60から繋がる配管 61が接続されている。加熱反応ガス供給配管 61には、マスフローコントローラのような流量制御器 63と開閉バルブ 64が設けられている。そして、加熱反応ガス供給機構 60から加熱反応ガス供給配管 61およびノズル 62 を経て、排気管 51を通流する未反応の処理ガスや副生成物に加熱された反応ガスを供給することにより、トラップ機構 54で捕捉しやすぐかつ安定で密度の高い副生物を生成することが可能となっている。本実施形態の場合にはこのような加熱された反応ガスとして、典型的には加熱された NH3ガスが供給されるようになっている。

[0034] この加熱反応ガス供給機構 60は、図 2に示すように、反応ガス供給源 65と、反応ガス加熱部 66とを有しており、反応ガス加熱部 66は反応ガスが加熱されるガス加熱容器 67と、その中に配置された発熱体 68とを有している。この発熱体 68は、特殊形状に巻き線加工して発熱面積を著しく大きくしたものであり、ガス加熱容器 67に供給された反応ガスを瞬時に加熱するようになっている。発熱体 68には電源 69が接続されており、この電源 69の出力を制御することにより、反応ガスを所望の温度に加熱する。この際に、加熱反応ガスの温度は所望の反応を確実に進行させる観点から 170°C 以上が好ましい。また、設備上および安全上等の観点から 400°C以下が好ましい。さらに好ましくは 200〜350°Cである。なお、処理ガス供給系 40に反応ガスが含まれる場合は、反応ガス供給源 65を省略し、処理ガス供給系から反応ガスを供給することも可能である。

[0035] 上記トラップ機構 54は、図 3の拡大図にも示すように、円筒状の筐体 71を有している。筐体 71の側壁上部には排ガス導入部 72と排ガス排出部 73が設けられている。筐体 71の排ガス排出部 73側には筐体 71に対して偏心した状態で円筒状の冷却室 74が形成されており、筐体 71内において冷却室 74とその外側とは筐体 71底部で繋力ている。筐体 71内の冷却室 74の外側部分には多数のガス通過孔 75aを有するトラップ板 75が水平状態で高さ方向に複数取り付けられている。一方、冷却室 74内にも多数のガス通過孔 76aを有するトラップ板 76が水平状態で高さ方向に複数取り付けられている。冷却室 74には複数のトラップ板 76を貫通するように冷却水配管 77 が設けられており、この冷却水配管 77に冷却水を通流することによりトラップ板 76が冷却されるようになっている。なお、筐体 71の外側には冷却水配管 77に接続される冷却水供給管 78aと冷却水排出管 78bが設けられている。

[0036] このトラップ機構 54においては、排ガス導入部 72から筐体 71内に導入された排ガスがトラップ板 75のガス通過孔 75aを通って下方に導かれ、筐体 71の底部において冷却室 74に至り、冷却室 74においては、下方力も冷却されたトラップ板 76のガス通過孔 76aを通って、排ガス排出部 73から排出される。これにより副生成物がトラップ板 75, 76にトラップされることとなる。このとき、トラップ板 76は冷却水により冷却されて!、るのでトラップ効率を高めることができる。

[0037] 配管 41、バイノス配管 58、排気管 51には、それぞれ図中破線で示すように、テープヒーター 81、 82、 83が卷回されており、これによりそれぞれを所定の温度に加熱することによって管内でガス成分が凝縮することを防止している。また、加熱反応ガス供給配管 61にもテープヒーター 84が卷回されており、これにより、加熱反応ガス供給機構 60から供給された加熱反応ガスの温度低下を防止している。

[0038] 成膜装置 100の構成部は、マイクロセッサ（コンピュータ）力もなるプロセスコントローラ 110に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ 110には、工程管理者が成膜装置 100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プロセスコントローラ 110の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等力もなるユーザーインターフェース 111が接続されている。さらに、プロセスコントローラ 110には、成膜装置 100で実行される各種処理をプロセスコントローラ 110の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてエッチング装置 100の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部 11 2が接続されて、る。レシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されて、てもよいし、 CDROM、 DVD等の可搬性の記憶媒体に収容された状態で記憶部 112の所定位置にセットするようになっていてもよい。さらに、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーィンターフェース 111からの指示等にて任意のレシピを記憶部 112から呼び出してプロセスコントローラ 110に実行させることで、プロセスコントローラ 110の制御下で、成膜装置 100での所望の処理が行われる。

[0039] 次に、以上のように構成された成膜装置 100の処理動作について説明する。

まず、排気系 300を作動させてチャンバ一 11内を真空引きし、次に、ウェハ Wをチヤンバー 11内に搬入し、サセプタ 12上に載置する。そして、ヒーター 14によりウェハ Wを所定の温度に加熱する。この状態で、処理ガス供給係 40から、 TiClガス、 NH

4 3 ガス、 Nガスを所定流量で、最初にノィパス配管 58に流してプリフローを行い、流量

2

が安定したら配管 41に切り替え、シャワーヘッド 20を介してチャンバ一 11内に供給するとともに圧力調整バルブ 53を動作させ、チャンバ一 11内を所定圧力に保持する。この状態で、サセプタ 12に載置され、所定温度に保持されたウェハ W上で TiClガ

4 スと NHガスが反応してウェハ W表面に TiN膜が堆積される。

3

[0040] このようにして TiClガス、 NHガス、 Nガスを供給して TiN膜を成膜する場合には

4 3 2

、排ガス力 S排気管 51を通って排気される。この場合に、反応に消費される処理ガスは 10%程度であり、大部分が未反応のままである。このような未反応の処理ガスはチヤンバー 11内で、または排気管にこれと反応するガスを導入することにより排気管 51を通流する途中で反応して副生成物となり、 TiN生成の際に形成された副生成物とともに排気管 51を流れる。

[0041] このとき、チャンバ一 11内および排気管 51においては、以下の（1)式の反応を生じさせて副生成物として NH C1を主に生じさせることができれば、トラップ機構 54によ

4

り捕捉しやすぐ密度が高く安定した副生成物として捕捉することができる。すなわち、 NH C1が本実施形態においてトラップ機構 54で捕捉すべき副生成物である。

4

6TiCl + 32NH → 6TiN+ 24NH C1+N · '· (1)

4 3 4 2

[0042] 一方、 TiN膜の成膜に際しては、処理ガスである TiClガスと NHガスとをほぼ等量

4 3

チャンバ一 11に導入するから、上記（1)の反応を生じさせるためには NHガスが不

3 足することとなる。そこで、本実施形態では、加熱反応ガス供給機構 60から加熱された NHガスを配管 51に供給して NHガスを補い、上記（1)式を生じさせるようにする

3 3

。このときの NHガスの供給量は、（1)式からすると成膜のための NH流量の 4倍程

3 3

度の流量でよい。

[0043] この場合に、 NHガスを常温のまま導入すると、トラップ機構 54でのトラップ率は上昇するものの、上記（1)式の反応が十分に生じず、不確定要素として以下の（2)式により生成される錯体 (TiCl -4NH )が生じる。この TiCl -4NHはトラップ機構 54に

4 3 4 3

捕捉され難いためトラップ機構 54を大型化せざるを得ず、また TiCl -4NHは、密度

4 3 が低く体積が大きいため、これが多く形成されるとトラップ機構 54が早期に閉塞してしまう場合もある。そして、この TiCl -4NHの生成量は不確定であるため、トラップ

4 3

閉塞時期がばらついてしまう。

TiCl +4NH → TiCl ·4ΝΗ · '· (2)

4 3 4 3

[0044] このような不都合が生じる原因について検討を重ねた結果、単に ΝΗガスを排気

3

管 51に導入した場合には、上記（1)の反応を進行させるための熱エネルギーが不足するためであることが判明した。そして、上記（2)式を抑制して（1)式を優勢にするためには、排気管 51に ΝΗガスを加熱して供給すればよいことを見出した。

3

[0045] そこで、本実施形態では、排気管 51に加熱反応ガス供給機構 60から加熱された Ν Ηガスを導入し、上記（2)の反応を抑制しつつ上記（1)に従って生成された NH C1

3 4 を主体とする副生成物をトラップ機構 54に捕捉させる。このときの ΝΗガスの温度は

3

上記（1)式を確実に進行させる観点から 170°C以上が好ましい。また、設備上および安全上等の観点力も 400°C以下が好ましい。トラップ機構 54ではトラップ板 75, 76 に副生成物が捕捉される力冷却室 74においてトラップ 76が冷却されているので、それにより NH C1が冷却されて捕捉効率をより高く維持することができる。

4

[0046] ここで、 TiCl ·4ΝΗは、 TiClに 4つの NHが配位結合した錯体であり、 NH C1は

4 3 4 3 4 化学結合力がより強いイオン結合した塩であるので、不確定要素である TiCl -4NH

4 の生成を抑制して NH C1を主体とする副生成物を生成させることにより、密度が高く

3 4

安定しており、捕捉しやすい副生成物を得ることができる。また、トラップ機構 54の閉塞時期がばらつくおそれも小さい。このため、トラップ機構 54を大型化することなぐ確実にかつ効率良く副生成物を捕捉することができ、トラップ機構のメンテナンス周期を著しく延ばすことができる。また、平均のメンテナンス周期を同等にした場合には、トラップ機構 54をコンパクトィ匕することができる。

[0047] ちなみに、トラップ機構 54として従来使用していたものと同じものを使用して実験を行った結果、副生成物の体積を 1Z3程度にすることができ、トラップ機構 54のメンテナンス周期を 3倍に延ばすことができた。

[0048] 以上のようにしてトラップ機構 54に副生成物が捕捉された後の残余の排ガスは真空ポンプ 55を経て除害装置 56に送られそこで不純物成分が完全に除去されるが、上記（1)式に従って反応を進行させることにより NH C1とともに TiNもトラップ機構 54

4

で捕捉することができ、 Nは無害なガス成分であるから、トラップ機構 54で捕捉され

2

ない有害な不純物成分の量を極めて少なくすることができるので、除害装置 56の負担を軽減することができる。このため、除害装置 56のランニングコストの低減と寿命の長期化を実現することもできる。

[0049] 加熱反応ガス供給機構 60から供給される加熱された NHガスは配管 61により供給

3

されるため、排気管 51に達した際における温度低下が懸念されるが、テープヒーター 84により配管 61を加熱することにより、 NHガスの温度低下を抑制して所望の温度

3

で供給することができる。

[0050] 本実施形態では、このように加熱された NHガスを排気管 51に導入するので反応

3

性が高い。このため、加熱された NHガスを排気管 51に供給する際には、単にノズ

3

ル 62を排気管 51に差し込むだけで十分である。また、このように反応性が高いため、図 4に示すように、トラップ機構 54にガス導入口 79を設け、そこに配管 61を繋いで加熱された NH3ガスを直接トラップ機構 54に導入するようにしてもょヽ。

[0051] また、バイパス配管 58を直接配管 51に繋ぐ代わりに、図 5に示すように、配管 61の途中に加熱混合室 85を設け、そこにバイノス配管 58を繋ぐようにすることもできる。これによりバイパス配管 58を流れてきた処理ガスを加熱された NHガスと加熱混合し

3

て力も排気管 51に流すことができ、これによりバイパス配管 58を流れてきた処理ガスのトラップ効率を一層向上させることができる。

[0052] なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、 TiClガス、 NHガスを用いて TiNを成膜する場合を例にとって

4 3

示したが、これに限らず以下に例示する種々の成膜処理に適用することが可能である。

(l)TiClガス、 Hガスを用いて Ti膜を成膜する際に本発明を適用した場合、 HC1が

4 2

捕捉すべき副生成物であり、排ガス中に加熱反応ガスとして加熱した H2を供給することにより、 HC1を安定的に捕捉することができる。

(2) WFガスと SiHガスを原料として W膜を成膜する際に本発明を適用した場合、 S

6 4

iF、 HFが捕捉すべき副生成物であり、排ガス中に加熱反応ガスとして加熱した SiH

4

ガスを供給することにより、 SiF、 HFを安定的に捕捉することができる。

4 4

(3) WFガスと SiH C1ガスを原料として W膜を成膜する際に本発明を適用した場合

6 2 2

には、 SiF、 HF、 HC1、 CI等が捕捉すべき副生成物であり、排ガス中に加熱反応

4 2

ガスとして加熱した SiH C1ガスを供給することにより、 SiF、 HF、 HC1、 CI等を安

2 2 4 2 定的に捕捉することができる。

(4) Ta (OC H )ガスを用いて、高誘電率材料である Ta O膜を成膜する場合には、

2 5 2 5

排ガス中に加熱反応ガスとして加熱した水蒸気または加熱した Oガスを供給すること

2

により、糸且成は特定できていないが密度の高い固形物を安定的に捕捉することができる。

[0053] また、上記実施形態では反応ガスである NHガスの加熱を、ガス加熱容器 67中に

3

特殊形状に巻き線加工して発熱面積を著しく大きくした発熱体 68を配置してその中に NHガスを通すことにより行う例を示した力これに限らず、従来知られているガス

3

加熱手段を広く用いることができる。

[0054] さらに、トラップ機構 54の構造も特に限定されるものではなぐ従来用いられている構造のトラップ機構であれば適用可能である。

[0055] さらにまた、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウェハを例示したが、これに限らず、液晶表示装置 (LCD)に代表されるフラットパネルディスプレー (FPD) 用のガラス基板等、他の基板にも適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより膜を形成する成膜装置の排気系構造であって、

前記処理容器に接続され、処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管に設けられ、排ガス中の副生成物を捕捉するためのトラップ機構と、前記排ガス中の成分と反応して所定の副生成物を生じさせるための反応ガスを加熱した状態で排ガス中に供給する加熱反応ガス供給機構と、

を具備することを特徴とする成膜装置の排気系構造。

[2] 処理容器内に処理ガスとして TiClガスおよび NHガスを供給して処理容器内に

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配置された基板上に CVDにより TiN膜を形成するとともに、

前記加熱反応ガス供給機構から加熱反応ガスとして NHガスを供給し、前記副生

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成物として NH C1を生成することを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置の排気系

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構造。

[3] 前記加熱反応ガスとしての NHガスは 170°C以上に加熱された状態で供給される

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ことを特徴とする請求項 2に記載の成膜装置の排気系構造。

[4] 前記加熱反応ガス供給機構は、前記排気管の前記トラップ機構の上流側に、配管を介して加熱された反応ガスを供給することを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置の排気系構造。

[5] 前記加熱反応ガス供給機構は、前記トラップ機構に、配管を介して加熱された反応ガスを供給することを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置の排気系構造。

[6] 前記加熱反応ガス供給機構は、反応ガスを加熱する反応ガス加熱部を含み、前記反応ガス加熱部は、その中で反応ガスが加熱される加熱容器と、前記加熱容器内に配置された巻き線加工された発熱体とを有することを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置の排気系構造。

[7] 前記処理容器の入口側に、処理ガスを前記処理容器を介さずに排気するバイパス配管を接続したことを特徴とする請求項 1に記載の成膜装置の排気系構造。

[8] 前記バイパス配管を流れる処理ガスと前記加熱反応ガス供給機構から供給された加熱反応ガスとを加熱混合する加熱混合容器をさらに具備することを特徴とする請求項 7に記載の成膜装置の排気系構造。

[9] 基板が配置される処理容器と、

基板が配置された処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理ガスにエネルギーを与えて基板上で成膜反応を生じさせる手段と、前記処理容器力ゝら排ガスを排出させ、排ガスを処理する排気系構造とを具備し、基板上に膜を形成する成膜装置であって、

前記排気系構造は、

前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、

前記排気管に設けられ、排ガス中の副生成物を捕捉するためのトラップ機構と、前記排ガス中の成分と反応して所定の副生成物を得るための反応ガスを加熱した状態で排ガス中に供給する加熱反応ガス供給機構とを有することを特徴とする成膜装置。

[10] 処理ガス供給機構は、基板が配置された処理容器内に処理ガスとして TiClガスと

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NHガスとを供給し、

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処理容器内に配置された基板上で成膜反応を生じさせ TiN膜を形成するための基板を加熱する手段が設けられ、

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成物として NH C1を生成することを特徴とする請求項 9に記載の成膜装置。

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[11] 処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、

前記処理容器内の排ガスを処理容器に接続された排気管に排出し、

この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスを供給して、排ガス中の所定の成分との間で所定の副生成物を形成する反応を進行させ、

形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせることを特徴とする排ガスの処理方法。

[12] 処理容器内に処理ガスとして TiClガスと NHガスを供給して処理容器内に配置さ

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れた基板上に CVDにより TiN膜を形成するとともに、

この排気管を通流する排ガス中に加熱された反応ガスとして NHガスを供給して、排ガス中の TiClとの間で副生成物としての NH C1を形成する反応を進行させ、

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形成された副生成物としての NH C1をトラップ機構にトラップさせることを特徴とす

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る請求項 11に記載の排ガスの処理方法。

[13] コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウェアが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、

処理容器内に処理ガスを供給して処理容器内に配置された基板上に CVDにより膜を形成する成膜装置における排ガスの処理方法であって、

形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせる排ガスの処理方法が実施されるようにコンピュータに成膜装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。

[14] コンピュータを機能させるコンピュータプログラムにおいて、

コンピュータプログラムは、

形成された副生成物をトラップ機構にトラップさせる排ガスの処理方法が実施されるようにコンピュータに成膜装置を制御させることを特徴とするコンピュータプログラム。