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
【課題】トラップ機構の回収物の処理を安全かつ迅速に行うことができる成膜装置の排気系構造を提供すること。
【解決手段】成膜装置の排気系構造は、処理容器１１内の排ガスを排出する排気管５１と、排気管５１の処理容器１１の近傍に設けられた自動圧力制御器５２と、排気管５１の自動圧力制御器５２の下流側に設けられた真空ポンプ５４と、排気管５１の自動圧力制御器５２の下流側位置に酸化剤を供給する酸化剤供給部５７と、排気管５１の酸化剤供給位置の下流側に設けられ、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構５３と、排気管５１のトラップ機構５３の下流側に設けられた除害装置５５とを具備する。
【解決手段】成膜装置の排気系構造は、処理容器１１内の排ガスを排出する排気管５１と、排気管５１の処理容器１１の近傍に設けられた自動圧力制御器５２と、排気管５１の自動圧力制御器５２の下流側に設けられた真空ポンプ５４と、排気管５１の自動圧力制御器５２の下流側位置に酸化剤を供給する酸化剤供給部５７と、排気管５１の酸化剤供給位置の下流側に設けられ、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構５３と、排気管５１のトラップ機構５３の下流側に設けられた除害装置５５とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属原料を用いた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エハに対して、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、半導体ウエハを収容したチャンバー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 Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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エハ上で処理ガスを反応させて成膜させるが、この際に処理ガスの全てが反応に寄与するわけではなく、成膜に寄与しなかった原料ガスや反応副生成物が発生する。特に有機金属原料を用いたＣＶＤ装置では、このような成膜に寄与しなかった原料ガスや反応副生成物が大量に発生する。
【０００４】
これらの原料ガスや副生成物は、毒性や発火性等の危険性を有していることが多く、そのまま大気中に放出することができない。そこで、こうした原料ガスや副生成物の大半をトラップ機構によりトラップして回収するとともに、回収しきれなかったガス成分は除害装置で除害してから大気中に放出することが行われている（例えば特許文献１）。トラップ機構は、真空排気系に設置されており、内部に冷却フィンを設けて排ガス（原料ガス、副生成物）の接触を増やすとともに、排ガスの温度を下げて凝集させることにより回収している。
【０００５】
しかしながら、トラップ機構内部で凝集させて回収された回収物は、単に物理吸着しただけであり、化学的には活性を有したままとなっている。このため、トラップ機構の処理には危険をともなうという問題点がある。例えば、トラップ機構を大気圧に戻して真空排気系から切り離す際に内部に大気が混入すると、酸素成分と吸着回収された排ガス成分とが急激に反応して極めて危険である。
【０００６】
特に、有機金属原料を用いた場合には、トラップ機構で回収された回収物の活性が非常に高い場合が多く、例えば、半導体デバイスの分野においてＣｕ配線の拡散防止バリア膜としてＭｎＳｉｘＯｙ自己形成バリア膜が有望視されており、そのシード層であるＣｕＭｎ膜を形成する際に有機Ｍｎ化合物原料が用いられるが、有機Ｍｎ化合物は酸素成分との間の反応が極めて激しく生じる。
【０００７】
このため、有機金属原料を用いた場合のトラップ機構の回収物の処理は極めて慎重に行う必要があり、例えば、回収物を有機溶媒で溶かす等して徐々に失活させる方法が採られるが、極めて手間がかかり、また有機溶媒を使用するためその毒性や可燃性が懸念されるという問題点もある。
【特許文献１】特開平１０−１４０３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、トラップ機構の回収物の処理を安全かつ迅速に行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置とを具備することを特徴とする、成膜装置の排気系構造を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられてもよい。また、 前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられてもよい。さらに、前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられてもよい。
【００１１】
上記第１の観点において、前記酸化剤供給部から供給される酸化剤としては水を好適に用いることができる。また、前記有機金属原料としては、有機Ｍｎ化合物原料を含むものを用いることができ、その場合に、前記膜はＭｎを含むものとなる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、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有機金属原料ガスを含むガスを供給する原料ガス供給機構と、前記有機金属原料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、前記処理容器か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、前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置とを具備することを特徴とする、成膜装置を提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられてもよい。また、 前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられてもよい。さらに、前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられてもよい。
【００１４】
本発明の第３の観点では、処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、前記処理容器に接続された排気管を介して真空ポンプにより処理容器内を排気し、前記排気管の自動圧力制御器の下流側で成膜処理の際の排ガスに酸化剤を供給して排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物をトラップ機構により回収し、生成物が回収された後の排ガスを除害装置により処理することを特徴とする、排ガスの処理方法を提供する。
【００１５】
上記第３の観点において、前記酸化剤としては水を好適に用いることができる。また、前記有機金属原料としては、有機Ｍｎ化合物原料を含むものを用いることができ、その場合に、前記膜はＭｎを含むものとなる。
【００１６】
本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第３の観点の排ガスの処理方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置の排気系を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、成膜装置の排気管における自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給するための酸化剤供給部を設け、さらにその下流側に前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構を設けたので、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物の酸化反応は配管内で緩やかに生じ、かつトラップ機構では失活された状態の酸化物が生成物として回収される。このため、回収物の処理のためトラップ機構を大気圧に戻しても急激な反応が生じず、トラップ機構の回収物の処理を安全かつ迅速に行うことができる。また、トラップ機構で回収された回収物は失活されているので、除害装置への負担が軽くなってその寿命が延び、メンテナンス工数および費用を低減することができる。特に、有機金属原料として有機Ｍｎ化合物原料を用いる場合には、酸化剤との反応性が極めて高いため、本発明が極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
ここでは、被処理基板として半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を用い、その表面にＣＶＤにより、Ｃｕ配線の拡散防止バリア膜としてＭｎＳｉｘＯｙ自己形成バリア膜のシード層として用いられるＣｕＭｎ膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００１９】
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の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。
【００２０】
成膜処理部２００は略円筒状の処理チャンバ１１を有している。処理チャンバ１１内の底部には、被処理基板であるウエハＷを水平に載置するための載置台１２が配置されている。載置台１２にはヒータ１４が埋め込まれており、このヒータ１４は被処理基板であるウエハＷを所定の温度に加熱する。処理チャンバ１１の底壁には、排気口１６が設けられている。また、処理チャンバ１１の側壁にはゲートバルブにより開閉可能なウエハ搬入出口（図示せず）が設けられている。
【００２１】
処理チャンバ１１の上部には、ガス導入部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は円盤状をなし下部に多数のガス吐出孔が形成されている。
【００２２】
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原料ガスおよび還元ガス等を供給するガス供給部４０が接続されている。
【００２３】
ガス供給部４０は、有機金属原料ガスである有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスと、還元ガスであるＨ２ガスをシャワーヘッド２０へ供給する。Ｃｕ原料である有機Ｃｕ化合物およびＭｎ原料である有機Ｍｎ化合物は液体状または固体状をなしており、固体状のものは溶媒に溶解した状態で用いられる。また、液体状のものはそのまま用いることもできるが、粘性を下げて気化性および取り扱い性を向上させる観点から、溶媒に溶解した状態で用いることが好ましい。このような液体状の原料を、気化器等の適宜の手段により気化してシャワーヘッド２０に導入する。なお、シャワーヘッド２０への配管は便宜上１本のみ描いているが、実際には原料ガスと還元ガスとが別個の配管でシャワーヘッド２０へ導入される。シャワーヘッド２０は、原料ガスと還元ガスとが別個の経路を通って吐出され、吐出後にこれらが混合される、いわゆるポストミックスタイプとなっている。
【００２４】
一方、排気系３００は、上記排気口１６に接続された排気管５１を有している。この排気管５１には、上流側から順に、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２、トラップ機構５３、真空ポンプ５４、除害装置５５が設けられている。また、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２とトラップ機構５３との間には、配管５６が接続されており、配管５６の他端には酸化剤供給部５７が接続されている。
【００２５】
処理チャンバ１１内は、真空ポンプ５４により配管５１を介して真空排気されるようになっており、その際の処理チャンバ１１内の圧力は、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２により制御される。自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２は、処理チャンバ１１内の圧力を図示しない圧力計によりモニタし、その圧力が所定の値になるように、バルブの開度を調節して配管５１の排気量を調整するものである。
【００２６】
酸化剤供給部５７は、酸化剤として例えばＨ２Ｏを供給するものであり、排気管５１を流れている排ガスに配管５６を介してＨ２Ｏが供給される。排ガスは、未反応の有機金属原料ガス成分および副生成物を含んでおり、これらが酸化剤であるＨ２Ｏと反応して酸化物系の生成物が生成される。Ｈ２Ｏの供給方式は、バブリング式、加熱蒸発式、液体気化式、液体霧化式、超音波式等、公知の気体供給方式を用いることができる。
【００２７】
トラップ機構５３は、排ガスに酸化剤が供給されて形成された酸化物系の生成物をトラップするもので、このような生成物は通常は粉体状であるので、トラップ機構５３としては粉体回収トラップが用いられる。このような粉体回収トラップとしては、冷却トラップ、さえぎりトラップ、フィルタトラップ、サイクロントラップ、静電トラップ、重力トラップ、慣性トラップ等、従来公知のトラップ機構を用いることが可能である。
【００２８】
真空ポンプ５４としてはドライポンプを用いることができる。より高真空を要求される場合には、ドライポンプの他に、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側であって、酸化剤を供給する配管５６との合流点より上流側ににターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を設置してもよい。
【００２９】
除害装置５５は、トラップ機構５３で生成物をトラップした後の排ガス中の残余の有害成分を無害化するものであり、加熱触媒式、燃焼式、吸着式、プラズマ反応式等、従来公知の方式のものを採用することができる。
【００３０】
なお、ガス供給部４０の配管等はヒータ４２より加熱され、処理チャンバ１１およびシャワーヘッド２０はヒータ１８により加熱され、排気管５１のトラップ機構５３の直前までの部分、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２、配管５６は、ヒータ５８で加熱されるようになっており、これらの加熱により、トラップ機構５３に至るまでの有機金属原料ガスの凝集を防止するようになっている。
【００３１】
成膜装置１００の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えた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。プロセスコントローラ１１０には、オペレータが成膜装置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、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１１１と、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、処理条件に応じて成膜装置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１１２が接続されている。レシピは記憶部１１２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのように固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、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。
【００３２】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース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。
【００３３】
特に、本実施形態では成膜装置１００の排気系３００における排気処理が記憶部１１２に記憶された排気処理レシピに基づいてプロセスコントローラ１１０により制御される。
【００３４】
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の真空ポンプ５４を作動させて処理チャンバ１１内を真空引きし、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２により処理チャンバ１１内を所定の圧力に保持しつつウエハＷを真空雰囲気のままチャンバ１１内に搬入し、サセプタ１２上に載置する。
【００３５】
この状態で、ガス供給部４０から所定の流量で、有機金属原料である有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスをシャワーヘッド２０を介して処理チャンバ１１内に導入するとともに、還元ガスとしてＨ２ガスをシャワーヘッド２０を介して処理チャンバ１１内に導入して、ヒータ１４により例えば１００〜４５０℃の範囲の温度までウエハＷを加熱する。これにより、ウエハＷ上で有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスと還元ガスであるＨ２ガスとが反応してウエハＷ上にＣｕＭｎ膜が成膜される。
【００３６】
この成膜処理の間、処理チャンバ１１から排ガスが排気管５１を通って排出されるが、このような有機金属原料ガスを用いた場合には、有機金属原料ガスの全てが反応に寄与するわけではなく、成膜に寄与しなかった有機金属原料ガスや反応副生成物が大量に発生する。これら有機金属原料ガスや反応副生成物は、活性が高い。特に、ここで用いている有機Ｍｎ化合物ガスは、極めて活性が高く、Ｈ２Ｏのような酸化剤により急激に反応するため、「禁水」扱いとされている。
【００３７】
すなわち、有機金属原料ガス、特に有機Ｍｎ化合物ガスは、従来のようにトラップ機構に単に物理的に吸着させた場合には、極めて高い活性を保ったままであるため、トラップ機構を大気開放する際に急激に反応が生じるおそれがあるため、極めて危険であり、このような危険を回避するためには、トラップ機構の処理に極めて手間がかかってしまう。
【００３８】
そこで、本実施形態では、排気管５１の自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側に、酸化剤供給部５７から配管５６を介して酸化剤としてＨ２Ｏを供給する。これにより、上述したような大気開放した際に生じる酸化反応が排気管５１内で緩やかに生じ、排気管５１内で酸化物系の生成物が生成される。したがって、トラップ機構５３にはこのような酸化物系の生成物がトラップされ回収される。このとき、酸化剤としてのＨ２Ｏが自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側であるため、成膜プロセスには影響を与えない。
【００３９】
このようにして生成される酸化物系の生成物は失活した状態であるため、トラップ機構５３を大気開放しても急激な反応は生じず安全であり、かつ、トラップ機構５３の回収物の処理を迅速に行うことができる。また、トラップ機構５３で回収された回収物は失活されているので、除害装置５５への負担が軽くなってその寿命が延び、メンテナンス工数および費用を低減することができる。
【００４０】
このような酸化剤としてのＨ２Ｏによる失活処理は、特にＨ２Ｏとの反応性の極めて高い有機Ｍｎ化合物に対して有効であるが、もちろん有機Ｃｕ化合物もＨ２Ｏと反応するので有機Ｍｎ化合物ほどではないがある程度の効果は得られる。
【００４１】
本実施形態に好適な有機Ｍｎ化合物としては、（ＥｔＣｐ）２Ｍｎ、（ＭｅＣｐ）２Ｍｎ、（ｉ−ＰｒＣｐ）２Ｍｎ、Ｃｐ２Ｍｎ、（ＭｅＣｐ）Ｍｎ（ＣＯ）３等を挙げることができる。また、本実施形態に用いることができる有機Ｃｕ化合物としては、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ等を挙げることができる。
【００４２】
有機Ｍｎ化合物とＨ２Ｏとの反応は、例えば、有機Ｍｎ化合物が
（ＥｔＣｐ）２Ｍｎの場合には、以下の（１）式に示すようなものであり、その中のＭｎが酸化されてＭｎＯまたはＭｎＯ２となり、有機骨格部分であるＥｔＣｐは、Ｈと結合してＥｔＣｐＨや（ＥｔＣｐＨ）２となって下流に流れて行き除害装置５５において無害化される。
（ＥｔＣｐ）２Ｍｎ＋Ｈ２Ｏ→２ＥｔＣｐＨ＋ＭｎＯ……（１）
【００４３】
次に、第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の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。この第２の実施形態では真空ポンプ５４の配置位置が第１の実施形態とは異なり、酸化剤であるＨ２Ｏの供給位置とトラップ機構５３との間にある。このため、酸化剤供給部５７から配管５６を介して排気管５１にＨ２Ｏが供給された後、真空ポンプ５４を経てからトラップ機構５３に達するので、排気ガスと酸化剤であるＨ２Ｏが真空ポンプ５４でしっかり混ざって完全に反応した後にトラップ機構５３に回収される。この点、上記第１の実施形態では、排気管５１へのＨ２Ｏ供給位置の圧力が低く、かつＨ２Ｏと排ガスが排気管５１に合流してすぐにトラップ機構５３にトラップされるため、排ガス成分とＨ２Ｏとの反応がやや進行しにくい。したがって、反応性の観点からは第２の実施形態のほうが好ましい。
【００４４】
ただし、第２の実施形態では、排ガスがトラップ機構５３に至る前に真空ポンプ５４を通過するため、排ガス中の原料ガスの凝集を防止するための加熱を真空ポンプ５４にも施す必要があり、図示するように、ヒータ５８を真空ポンプ５４にも設けなければならない。また、真空ポンプ５４で排ガスとＨ２Ｏとを混合し酸化物系の生成物が生成されるので、真空ポンプ５４の負担が重くなるという問題もある。これに対し、第１の実施形態では、真空ポンプ５４への負担は軽く、加熱する必要もない。
【００４５】
次に、第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の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。この第３の実施形態では真空ポンプ５４の配置位置が第１および第２の実施形態とは異なり、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２と酸化剤であるＨ２Ｏの供給位置との間にある。このため、真空ポンプ５４を経てから排ガスにＨ２Ｏが供給されることとなるので、高圧にて排ガスとＨ２Ｏとの反応が生じることとなり、反応が進みやすくなる。また、Ｈ２Ｏは真空ポンプ５４を通らないため、真空ポンプ５４内で酸化物系の生成物が生じることはなく真空ポンプ５４への負担は軽い。ただし、第２の実施形態と同様、排ガスがトラップ機構５３に至る前に真空ポンプ５４を通過するため、排ガス中の原料ガスの凝集を防止するための加熱を真空ポンプ５４にも施す必要があり、図示するように、ヒータ５８を真空ポンプ５４にも設けなければならない。
【００４６】
以上の第１〜第３の実施形態は、それぞれ一長一短があり、状況に応じて使い分けることが好ましい。
【００４７】
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、酸化剤としてＨ２Ｏを用いた例を示したが、これに限定されることなく、Ｏ３、Ｏ２、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏやアルコール類、有機溶媒、有機酸、空気等、その成分中に酸素が含まれるものであれば適用可能である。また酸化剤として酸素が含まれるもの以外に、Ｃｌ２などのハロゲンが含まれるものも適用可能である。ただしＣｕＭｎ膜を成膜する際に、還元ガスとしてＨ２を用いる場合には、これと混合禁忌となる酸化剤は使用しないようにする。
【００４８】
また、上記実施形態では、有機金属原料として有機Ｍｎ化合物および有機Ｃｕ化合物を、特に有機Ｍｎ化合物を例にとって説明したが、これに限らず、酸化剤と反応するものであれば適用可能であり、例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｒｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ等の他の金属の有機化合物を適用することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを例示したが、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。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、成膜装置として枚葉式のものを例にとって説明したが、これに限らず、多数の被処理基板を一度に処理するバッチ式のものであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の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】本発明の第２の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３】本発明の第３の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。
【符号の説明】
【００５２】
１１；処理チャンバ
１２；載置台
１４；ヒータ
１６；排気口
２０；シャワーヘッド
４０；ガス供給部
４１；配管
５１；排気管
５２；自動圧力制御器（ＡＰＣ）
５３；トラップ機構
５４；真空ポンプ
５５；除害装置
５６；配管
５７；酸化剤供給部
１００；成膜装置
２００；成膜処理部
３００；排気系
Ｗ；半導体ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属原料を用いた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エハに対して、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、半導体ウエハを収容したチャンバー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 Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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エハ上で処理ガスを反応させて成膜させるが、この際に処理ガスの全てが反応に寄与するわけではなく、成膜に寄与しなかった原料ガスや反応副生成物が発生する。特に有機金属原料を用いたＣＶＤ装置では、このような成膜に寄与しなかった原料ガスや反応副生成物が大量に発生する。
【０００４】
これらの原料ガスや副生成物は、毒性や発火性等の危険性を有していることが多く、そのまま大気中に放出することができない。そこで、こうした原料ガスや副生成物の大半をトラップ機構によりトラップして回収するとともに、回収しきれなかったガス成分は除害装置で除害してから大気中に放出することが行われている（例えば特許文献１）。トラップ機構は、真空排気系に設置されており、内部に冷却フィンを設けて排ガス（原料ガス、副生成物）の接触を増やすとともに、排ガスの温度を下げて凝集させることにより回収している。
【０００５】
しかしながら、トラップ機構内部で凝集させて回収された回収物は、単に物理吸着しただけであり、化学的には活性を有したままとなっている。このため、トラップ機構の処理には危険をともなうという問題点がある。例えば、トラップ機構を大気圧に戻して真空排気系から切り離す際に内部に大気が混入すると、酸素成分と吸着回収された排ガス成分とが急激に反応して極めて危険である。
【０００６】
特に、有機金属原料を用いた場合には、トラップ機構で回収された回収物の活性が非常に高い場合が多く、例えば、半導体デバイスの分野においてＣｕ配線の拡散防止バリア膜としてＭｎＳｉｘＯｙ自己形成バリア膜が有望視されており、そのシード層であるＣｕＭｎ膜を形成する際に有機Ｍｎ化合物原料が用いられるが、有機Ｍｎ化合物は酸素成分との間の反応が極めて激しく生じる。
【０００７】
このため、有機金属原料を用いた場合のトラップ機構の回収物の処理は極めて慎重に行う必要があり、例えば、回収物を有機溶媒で溶かす等して徐々に失活させる方法が採られるが、極めて手間がかかり、また有機溶媒を使用するためその毒性や可燃性が懸念されるという問題点もある。
【特許文献１】特開平１０−１４０３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、トラップ機構の回収物の処理を安全かつ迅速に行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置とを具備することを特徴とする、成膜装置の排気系構造を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられてもよい。また、 前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられてもよい。さらに、前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられてもよい。
【００１１】
上記第１の観点において、前記酸化剤供給部から供給される酸化剤としては水を好適に用いることができる。また、前記有機金属原料としては、有機Ｍｎ化合物原料を含むものを用いることができ、その場合に、前記膜はＭｎを含むものとなる。
【００１２】
本発明の第２の観点では、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有機金属原料ガスを含むガスを供給する原料ガス供給機構と、前記有機金属原料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、前記処理容器か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、前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置とを具備することを特徴とする、成膜装置を提供する。
【００１３】
上記第２の観点において、前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられてもよい。また、 前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられてもよい。さらに、前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられてもよい。
【００１４】
本発明の第３の観点では、処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、前記処理容器に接続された排気管を介して真空ポンプにより処理容器内を排気し、前記排気管の自動圧力制御器の下流側で成膜処理の際の排ガスに酸化剤を供給して排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物をトラップ機構により回収し、生成物が回収された後の排ガスを除害装置により処理することを特徴とする、排ガスの処理方法を提供する。
【００１５】
上記第３の観点において、前記酸化剤としては水を好適に用いることができる。また、前記有機金属原料としては、有機Ｍｎ化合物原料を含むものを用いることができ、その場合に、前記膜はＭｎを含むものとなる。
【００１６】
本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第３の観点の排ガスの処理方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置の排気系を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、成膜装置の排気管における自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給するための酸化剤供給部を設け、さらにその下流側に前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構を設けたので、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物の酸化反応は配管内で緩やかに生じ、かつトラップ機構では失活された状態の酸化物が生成物として回収される。このため、回収物の処理のためトラップ機構を大気圧に戻しても急激な反応が生じず、トラップ機構の回収物の処理を安全かつ迅速に行うことができる。また、トラップ機構で回収された回収物は失活されているので、除害装置への負担が軽くなってその寿命が延び、メンテナンス工数および費用を低減することができる。特に、有機金属原料として有機Ｍｎ化合物原料を用いる場合には、酸化剤との反応性が極めて高いため、本発明が極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
ここでは、被処理基板として半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を用い、その表面にＣＶＤにより、Ｃｕ配線の拡散防止バリア膜としてＭｎＳｉｘＯｙ自己形成バリア膜のシード層として用いられるＣｕＭｎ膜を成膜する場合を例にとって説明する。
【００１９】
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の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。
【００２０】
成膜処理部２００は略円筒状の処理チャンバ１１を有している。処理チャンバ１１内の底部には、被処理基板であるウエハＷを水平に載置するための載置台１２が配置されている。載置台１２にはヒータ１４が埋め込まれており、このヒータ１４は被処理基板であるウエハＷを所定の温度に加熱する。処理チャンバ１１の底壁には、排気口１６が設けられている。また、処理チャンバ１１の側壁にはゲートバルブにより開閉可能なウエハ搬入出口（図示せず）が設けられている。
【００２１】
処理チャンバ１１の上部には、ガス導入部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は円盤状をなし下部に多数のガス吐出孔が形成されている。
【００２２】
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原料ガスおよび還元ガス等を供給するガス供給部４０が接続されている。
【００２３】
ガス供給部４０は、有機金属原料ガスである有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスと、還元ガスであるＨ２ガスをシャワーヘッド２０へ供給する。Ｃｕ原料である有機Ｃｕ化合物およびＭｎ原料である有機Ｍｎ化合物は液体状または固体状をなしており、固体状のものは溶媒に溶解した状態で用いられる。また、液体状のものはそのまま用いることもできるが、粘性を下げて気化性および取り扱い性を向上させる観点から、溶媒に溶解した状態で用いることが好ましい。このような液体状の原料を、気化器等の適宜の手段により気化してシャワーヘッド２０に導入する。なお、シャワーヘッド２０への配管は便宜上１本のみ描いているが、実際には原料ガスと還元ガスとが別個の配管でシャワーヘッド２０へ導入される。シャワーヘッド２０は、原料ガスと還元ガスとが別個の経路を通って吐出され、吐出後にこれらが混合される、いわゆるポストミックスタイプとなっている。
【００２４】
一方、排気系３００は、上記排気口１６に接続された排気管５１を有している。この排気管５１には、上流側から順に、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２、トラップ機構５３、真空ポンプ５４、除害装置５５が設けられている。また、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２とトラップ機構５３との間には、配管５６が接続されており、配管５６の他端には酸化剤供給部５７が接続されている。
【００２５】
処理チャンバ１１内は、真空ポンプ５４により配管５１を介して真空排気されるようになっており、その際の処理チャンバ１１内の圧力は、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２により制御される。自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２は、処理チャンバ１１内の圧力を図示しない圧力計によりモニタし、その圧力が所定の値になるように、バルブの開度を調節して配管５１の排気量を調整するものである。
【００２６】
酸化剤供給部５７は、酸化剤として例えばＨ２Ｏを供給するものであり、排気管５１を流れている排ガスに配管５６を介してＨ２Ｏが供給される。排ガスは、未反応の有機金属原料ガス成分および副生成物を含んでおり、これらが酸化剤であるＨ２Ｏと反応して酸化物系の生成物が生成される。Ｈ２Ｏの供給方式は、バブリング式、加熱蒸発式、液体気化式、液体霧化式、超音波式等、公知の気体供給方式を用いることができる。
【００２７】
トラップ機構５３は、排ガスに酸化剤が供給されて形成された酸化物系の生成物をトラップするもので、このような生成物は通常は粉体状であるので、トラップ機構５３としては粉体回収トラップが用いられる。このような粉体回収トラップとしては、冷却トラップ、さえぎりトラップ、フィルタトラップ、サイクロントラップ、静電トラップ、重力トラップ、慣性トラップ等、従来公知のトラップ機構を用いることが可能である。
【００２８】
真空ポンプ５４としてはドライポンプを用いることができる。より高真空を要求される場合には、ドライポンプの他に、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側であって、酸化剤を供給する配管５６との合流点より上流側ににターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を設置してもよい。
【００２９】
除害装置５５は、トラップ機構５３で生成物をトラップした後の排ガス中の残余の有害成分を無害化するものであり、加熱触媒式、燃焼式、吸着式、プラズマ反応式等、従来公知の方式のものを採用することができる。
【００３０】
なお、ガス供給部４０の配管等はヒータ４２より加熱され、処理チャンバ１１およびシャワーヘッド２０はヒータ１８により加熱され、排気管５１のトラップ機構５３の直前までの部分、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２、配管５６は、ヒータ５８で加熱されるようになっており、これらの加熱により、トラップ機構５３に至るまでの有機金属原料ガスの凝集を防止するようになっている。
【００３１】
成膜装置１００の各構成部は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えた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。プロセスコントローラ１１０には、オペレータが成膜装置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、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１１１と、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、処理条件に応じて成膜装置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１１２が接続されている。レシピは記憶部１１２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのように固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、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。
【００３２】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース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。
【００３３】
特に、本実施形態では成膜装置１００の排気系３００における排気処理が記憶部１１２に記憶された排気処理レシピに基づいてプロセスコントローラ１１０により制御される。
【００３４】
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の真空ポンプ５４を作動させて処理チャンバ１１内を真空引きし、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２により処理チャンバ１１内を所定の圧力に保持しつつウエハＷを真空雰囲気のままチャンバ１１内に搬入し、サセプタ１２上に載置する。
【００３５】
この状態で、ガス供給部４０から所定の流量で、有機金属原料である有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスをシャワーヘッド２０を介して処理チャンバ１１内に導入するとともに、還元ガスとしてＨ２ガスをシャワーヘッド２０を介して処理チャンバ１１内に導入して、ヒータ１４により例えば１００〜４５０℃の範囲の温度までウエハＷを加熱する。これにより、ウエハＷ上で有機Ｃｕ化合物ガスおよび有機Ｍｎ化合物ガスと還元ガスであるＨ２ガスとが反応してウエハＷ上にＣｕＭｎ膜が成膜される。
【００３６】
この成膜処理の間、処理チャンバ１１から排ガスが排気管５１を通って排出されるが、このような有機金属原料ガスを用いた場合には、有機金属原料ガスの全てが反応に寄与するわけではなく、成膜に寄与しなかった有機金属原料ガスや反応副生成物が大量に発生する。これら有機金属原料ガスや反応副生成物は、活性が高い。特に、ここで用いている有機Ｍｎ化合物ガスは、極めて活性が高く、Ｈ２Ｏのような酸化剤により急激に反応するため、「禁水」扱いとされている。
【００３７】
すなわち、有機金属原料ガス、特に有機Ｍｎ化合物ガスは、従来のようにトラップ機構に単に物理的に吸着させた場合には、極めて高い活性を保ったままであるため、トラップ機構を大気開放する際に急激に反応が生じるおそれがあるため、極めて危険であり、このような危険を回避するためには、トラップ機構の処理に極めて手間がかかってしまう。
【００３８】
そこで、本実施形態では、排気管５１の自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側に、酸化剤供給部５７から配管５６を介して酸化剤としてＨ２Ｏを供給する。これにより、上述したような大気開放した際に生じる酸化反応が排気管５１内で緩やかに生じ、排気管５１内で酸化物系の生成物が生成される。したがって、トラップ機構５３にはこのような酸化物系の生成物がトラップされ回収される。このとき、酸化剤としてのＨ２Ｏが自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２の下流側であるため、成膜プロセスには影響を与えない。
【００３９】
このようにして生成される酸化物系の生成物は失活した状態であるため、トラップ機構５３を大気開放しても急激な反応は生じず安全であり、かつ、トラップ機構５３の回収物の処理を迅速に行うことができる。また、トラップ機構５３で回収された回収物は失活されているので、除害装置５５への負担が軽くなってその寿命が延び、メンテナンス工数および費用を低減することができる。
【００４０】
このような酸化剤としてのＨ２Ｏによる失活処理は、特にＨ２Ｏとの反応性の極めて高い有機Ｍｎ化合物に対して有効であるが、もちろん有機Ｃｕ化合物もＨ２Ｏと反応するので有機Ｍｎ化合物ほどではないがある程度の効果は得られる。
【００４１】
本実施形態に好適な有機Ｍｎ化合物としては、（ＥｔＣｐ）２Ｍｎ、（ＭｅＣｐ）２Ｍｎ、（ｉ−ＰｒＣｐ）２Ｍｎ、Ｃｐ２Ｍｎ、（ＭｅＣｐ）Ｍｎ（ＣＯ）３等を挙げることができる。また、本実施形態に用いることができる有機Ｃｕ化合物としては、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ等を挙げることができる。
【００４２】
有機Ｍｎ化合物とＨ２Ｏとの反応は、例えば、有機Ｍｎ化合物が
（ＥｔＣｐ）２Ｍｎの場合には、以下の（１）式に示すようなものであり、その中のＭｎが酸化されてＭｎＯまたはＭｎＯ２となり、有機骨格部分であるＥｔＣｐは、Ｈと結合してＥｔＣｐＨや（ＥｔＣｐＨ）２となって下流に流れて行き除害装置５５において無害化される。
（ＥｔＣｐ）２Ｍｎ＋Ｈ２Ｏ→２ＥｔＣｐＨ＋ＭｎＯ……（１）
【００４３】
次に、第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の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。この第２の実施形態では真空ポンプ５４の配置位置が第１の実施形態とは異なり、酸化剤であるＨ２Ｏの供給位置とトラップ機構５３との間にある。このため、酸化剤供給部５７から配管５６を介して排気管５１にＨ２Ｏが供給された後、真空ポンプ５４を経てからトラップ機構５３に達するので、排気ガスと酸化剤であるＨ２Ｏが真空ポンプ５４でしっかり混ざって完全に反応した後にトラップ機構５３に回収される。この点、上記第１の実施形態では、排気管５１へのＨ２Ｏ供給位置の圧力が低く、かつＨ２Ｏと排ガスが排気管５１に合流してすぐにトラップ機構５３にトラップされるため、排ガス成分とＨ２Ｏとの反応がやや進行しにくい。したがって、反応性の観点からは第２の実施形態のほうが好ましい。
【００４４】
ただし、第２の実施形態では、排ガスがトラップ機構５３に至る前に真空ポンプ５４を通過するため、排ガス中の原料ガスの凝集を防止するための加熱を真空ポンプ５４にも施す必要があり、図示するように、ヒータ５８を真空ポンプ５４にも設けなければならない。また、真空ポンプ５４で排ガスとＨ２Ｏとを混合し酸化物系の生成物が生成されるので、真空ポンプ５４の負担が重くなるという問題もある。これに対し、第１の実施形態では、真空ポンプ５４への負担は軽く、加熱する必要もない。
【００４５】
次に、第３の実施形態について説明する。
図３は、本発明の第３の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。この第３の実施形態では真空ポンプ５４の配置位置が第１および第２の実施形態とは異なり、自動圧力制御器（ＡＰＣ）５２と酸化剤であるＨ２Ｏの供給位置との間にある。このため、真空ポンプ５４を経てから排ガスにＨ２Ｏが供給されることとなるので、高圧にて排ガスとＨ２Ｏとの反応が生じることとなり、反応が進みやすくなる。また、Ｈ２Ｏは真空ポンプ５４を通らないため、真空ポンプ５４内で酸化物系の生成物が生じることはなく真空ポンプ５４への負担は軽い。ただし、第２の実施形態と同様、排ガスがトラップ機構５３に至る前に真空ポンプ５４を通過するため、排ガス中の原料ガスの凝集を防止するための加熱を真空ポンプ５４にも施す必要があり、図示するように、ヒータ５８を真空ポンプ５４にも設けなければならない。
【００４６】
以上の第１〜第３の実施形態は、それぞれ一長一短があり、状況に応じて使い分けることが好ましい。
【００４７】
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、酸化剤としてＨ２Ｏを用いた例を示したが、これに限定されることなく、Ｏ３、Ｏ２、Ｈ２Ｏ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏやアルコール類、有機溶媒、有機酸、空気等、その成分中に酸素が含まれるものであれば適用可能である。また酸化剤として酸素が含まれるもの以外に、Ｃｌ２などのハロゲンが含まれるものも適用可能である。ただしＣｕＭｎ膜を成膜する際に、還元ガスとしてＨ２を用いる場合には、これと混合禁忌となる酸化剤は使用しないようにする。
【００４８】
また、上記実施形態では、有機金属原料として有機Ｍｎ化合物および有機Ｃｕ化合物を、特に有機Ｍｎ化合物を例にとって説明したが、これに限らず、酸化剤と反応するものであれば適用可能であり、例えばＡｌ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｒｕ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ等の他の金属の有機化合物を適用することができる。
【００４９】
また、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを例示したが、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。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、成膜装置として枚葉式のものを例にとって説明したが、これに限らず、多数の被処理基板を一度に処理するバッチ式のものであっても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の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】本発明の第２の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３】本発明の第３の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。
【符号の説明】
【００５２】
１１；処理チャンバ
１２；載置台
１４；ヒータ
１６；排気口
２０；シャワーヘッド
４０；ガス供給部
４１；配管
５１；排気管
５２；自動圧力制御器（ＡＰＣ）
５３；トラップ機構
５４；真空ポンプ
５５；除害装置
５６；配管
５７；酸化剤供給部
１００；成膜装置
２００；成膜処理部
３００；排気系
Ｗ；半導体ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、
前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置と
を具備することを特徴とする、成膜装置の排気系構造。
【請求項２】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられ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。
【請求項３】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられ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。
【請求項４】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられ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。
【請求項５】
前記酸化剤供給部から供給される酸化剤は水であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜装置の排気系構造。
【請求項６】
前記有機金属原料は、有機Ｍｎ化合物原料を含み、前記膜はＭｎを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜装置の排気系構造。
【請求項７】
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有機金属原料ガスを含むガスを供給する原料ガス供給機構と、
前記有機金属原料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、
前記処理容器か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、
前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、
前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置と
を具備することを特徴とする、成膜装置。
【請求項８】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられ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。
【請求項１１】
処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、
前記処理容器に接続された排気管を介して真空ポンプにより処理容器内を排気し、
前記排気管の自動圧力制御器の下流側で成膜処理の際の排ガスに酸化剤を供給して排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させ、
前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物をトラップ機構により回収し、
生成物が回収された後の排ガスを除害装置により処理することを特徴とする、排ガスの処理方法。
【請求項１２】
前記酸化剤は水であることを特徴とする請求項１１に記載の、排ガスの処理方法。
【請求項１３】
前記有機金属原料は、有機Ｍｎ化合物原料を含み、前記膜はＭｎを含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の、排ガスの処理方法。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１１から請求項１３のいずれかの排ガスの処理方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置の排気系を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項１】
処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、
前記処理容器内の排ガスを排出する排気管と、
前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、
前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置と
を具備することを特徴とする、成膜装置の排気系構造。
【請求項２】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられ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。
【請求項３】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられ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。
【請求項４】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられ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。
【請求項５】
前記酸化剤供給部から供給される酸化剤は水であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜装置の排気系構造。
【請求項６】
前記有機金属原料は、有機Ｍｎ化合物原料を含み、前記膜はＭｎを含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜装置の排気系構造。
【請求項７】
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有機金属原料ガスを含むガスを供給する原料ガス供給機構と、
前記有機金属原料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、
前記処理容器か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、
前記排気管の前記処理容器の近傍に設けられた自動圧力制御器と、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側に設けられ、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、
前記排気管の前記自動圧力制御器の下流側位置に、排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させるための酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側に設けられ、前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物を回収するトラップ機構と、
前記排気管の前記トラップ機構の下流側に設けられ、排ガスを無害化するための除害装置と
を具備することを特徴とする、成膜装置。
【請求項８】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記トラップ機構の下流側かつ前記除害装置の上流側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
【請求項９】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の下流側かつ前記トラップ機構の上流側に設けられることを特徴とする請求項７に記載の成膜装置。
【請求項１０】
前記真空ポンプは、前記排気管の前記酸化剤供給位置の上流側に設けられ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。
【請求項１１】
処理容器内に有機金属原料ガスを含む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、
前記処理容器に接続された排気管を介して真空ポンプにより処理容器内を排気し、
前記排気管の自動圧力制御器の下流側で成膜処理の際の排ガスに酸化剤を供給して排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物を酸化させ、
前記排ガス中の有機金属原料ガス成分および副生成物が前記酸化剤と反応して生成された生成物をトラップ機構により回収し、
生成物が回収された後の排ガスを除害装置により処理することを特徴とする、排ガスの処理方法。
【請求項１２】
前記酸化剤は水であることを特徴とする請求項１１に記載の、排ガスの処理方法。
【請求項１３】
前記有機金属原料は、有機Ｍｎ化合物原料を含み、前記膜はＭｎを含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の、排ガスの処理方法。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作し、成膜装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１１から請求項１３のいずれかの排ガスの処理方法が行われるように、コンピュータに前記成膜装置の排気系を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−６２５９９（Ｐ２００９−６２５９９Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３３５３３（Ｐ２００７−２３３５３３）
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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