[发明专利]化学气相沉积的排气处理回收的方法及装置

说明书

                        发明领域

本发明是关于化学气相沉积(CVD)排气的处理回收方法及装置，详细的说，是关于在半导体制造过程中，使用氢卤化硅气体形成硅的晶体取向膜(外延膜-epitaxial film)、多晶膜或非晶膜，对由化学气相沉积(CVD)装置排出的排气进行处理回收的方法及装置。

                        发明背景

硅的化学气相沉积方法之一是为晶体取向生成(单晶生长)方法，是使用制作场效型金氧半电晶体(Field Effect Metal Oxide Semiconductortransistor)(金属-氧化膜-硅)的基板或形成双载子电晶体(bipolar transistor)的射极层。晶体取向生成方法通常是使用三氯硅烷(TCS)或二氯硅烷(DCS)等的氢卤化硅气体作为原料气体，并于氢的稀释下导入处理室中，将该室内所设置的基板上加热至摄氏1100底左右以使原料气体发生热分解，而于基板上进行硅的堆积。此时该处理的条件通常为在一大气压至100Pa左右的压力范围内进行。

另一方面，多晶成长方法是使用形成场效型金氧半电晶体的门电极或电容器的底层。多晶成长方法通常是将使用三氯硅烷或二氯硅烷等的氢卤化硅气体用氢稀释后，导入设置于处理室内的基板上并加热至摄氏800度左右，使原料气体进行热分解而堆积于基板上。此时的处理条件通常在100Pa左右的压力下进行。

另外，在上述方法中，由于在晶片放入取出处理室的过程中同时要进行晶片吸附水分的控制，因此在排气管路系统中设有水分测定装置，例如安装有傅立叶变换红外线(FT-IR)分光仪等。

在上述的结晶成长方法中，实际上有助于硅堆积的气体量约为全部导入量的5％左右，剩余的大部分原料气体对堆积并无任何帮助，中间产物(全部量的百分之几左右)与排气一同自室中排出。由室内排出的气体在经由除害装置去除原料气体或中间产物而无害化之后，利用载气的氢或清除气体的氮气排出至大气中。

此时，在晶体取向生长方法中，存在此方法产生的中间产物(副产物)附着和堆积于排气管路内的问题，导致堆积物堵塞排气管路。此中间产物，包括硅与氯的化合物或是硅与氢的化合物，于常温下在排气管路内形成聚合物。所形成的聚合物是与大气中的水分反应性(自燃性或爆炸性)高的物质，例如，生成聚硅氧烷。因此，为了去除附着于排气管路内的聚合物，由排气管路分解至开放的大气时，必须采取各式各样的准备与措施，这就降低了化学气相沉积装置的工作效率。

而且，为去除聚合堆积物使用三氟化氯等的腐蚀气体进行排气管路的通气，以此方法可以去除于管路内表面所堆积的中间产物或聚合物，然而由于强烈的腐蚀性导致排气管路受到腐蚀，且在此情形下存在管路产生孔洞的问题。另外，三氟化氯的腐蚀气体与晶体取向生长方法所使用的原料气体通常无法仅使用一个除害装置处理，必须在各自的气体流通的情形下交替使用各自对应的除害装置。

另一方面，为了防止中间产物附着和堆积于排气管路中，通常提出将管路加热至摄氏150度左右的温度。但在此方法下，当一部分的管路温度较低的情形时，中间产物会选择性地堆积于低温部分。通常，位于除害装置与化学气相沉积装置之间的管路，会因为降低设置面积的要求而形成复杂的弯曲部分，进而使管路系统难以均一地加热和保温，且实际上，在前面的叙述中，是取下管路再去除堆积于低温部分的中间产物来进行保养维修。

又，在进行三氯硅烷或二氯硅烷无害化的情形下，大多使用水洗涤器(scrubber)，利用水与三氯硅烷或二氯硅烷反应生成固体的二氧化硅，在洗涤器中设有使用循环水去除二氧化硅的装置。但去除二氧化硅时，由于其内部含有氢，因此在原有的排出过程中，二氧化硅会与氟化氢产生反应。此作业由于需对除害装置进行定期的保养维修，而导致降低化学气相沉积装置的工作效率、且由于去除所产生的二氧化硅的药品费用或人工费用，因而产生额外的成本。

本发明的目的是提供一种化学气相沉积排气的处理回收方法及装置，包括在结晶成长过程中将所使用的原料气体或于此方法中所产生的具高挥发性的卤化物的中间产物进行转化反应，以使到分离回收装置的排气不会附着和堆积于排气系统管路上，从而得到具有再利用价值的资源与分离回收物，并可使排气管路或除害装置的定期保养次数减少或变成不必要。

                        发明概述