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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-161130(P2019-161130A)
(43)【公開日】2019年9月19日
(54)【発明の名称】成膜装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20190823BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20190823BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20190823BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/31 B
C23C16/44 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2018-48682(P2018-48682)
(22)【出願日】2018年3月16日
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】317011920
【氏名又は名称】東芝デバイス＆ストレージ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100119035
【弁理士】
【氏名又は名称】池上 徹真
(74)【代理人】
【識別番号】100141036
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 章
(74)【代理人】
【識別番号】100088487
【弁理士】
【氏名又は名称】松山 允之
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 慎哉
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA03
4K030AA06
4K030BA29
4K030BB02
4K030EA12
4K030LA15
4K030LA18
5F045AA06
5F045AB02
5F045AC03
5F045AC05
5F045AE01
5F045BB08
5F045BB20
5F045DP03
5F045EB05
5F045EC08
5F045EG02
5F045EG04
5F045EG08
5F045EJ09
5F045EK07
(57)【要約】
【課題】排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供する。【解決手段】実施形態の成膜装置は、成膜室と、成膜室の内部を減圧するポンプと、排液を貯留する貯留容器と、第１の端部と第２の端部を有し、第１の端部が成膜室に接続され、第２の端部の近傍において第１の方向に伸長し、第１の方向に対して垂直な面において第１の開口面積を有する第１の配管と、第３の端部と第４の端部を有し、第１の配管とポンプとの間に設けられ、第３の端部の近傍において第１の方向と異なる第２の方向に伸長し、第４の端部がポンプに接続された第２の配管と、第５の端部と第６の端部とを有し、第１の配管と貯留容器との間に設けられ、第５の端部の近傍において第２の方向と異なる第３の方向に伸長し、第５の端部は第２の端部の中心から第１の方向に仮想的に伸びる直線の上に位置し、第６の端部が貯留容器に接続された第３の配管と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
成膜室と、
前記成膜室の内部を減圧するポンプと、
排液を貯留する貯留容器と、
第１の端部と第２の端部を有し、前記第１の端部が前記成膜室に接続され、前記第２の端部の近傍において第１の方向に伸長し、前記第１の方向に対して垂直な面において第１の開口面積を有する第１の配管と、
第３の端部と第４の端部を有し、前記第１の配管と前記ポンプとの間に設けられ、前記第３の端部の近傍において前記第１の方向と異なる第２の方向に伸長し、前記第４の端部が前記ポンプに接続された第２の配管と、
第５の端部と第６の端部とを有し、前記第１の配管と前記貯留容器との間に設けられ、前記第５の端部の近傍において前記第２の方向と異なる第３の方向に伸長し、前記第５の端部は前記第２の端部の中心から前記第１の方向に仮想的に伸びる直線の上に位置し、前記第６の端部が前記貯留容器に接続された第３の配管と、
を備える成膜装置。
前記成膜室の内部を減圧するポンプと、
排液を貯留する貯留容器と、
第１の端部と第２の端部を有し、前記第１の端部が前記成膜室に接続され、前記第２の端部の近傍において第１の方向に伸長し、前記第１の方向に対して垂直な面において第１の開口面積を有する第１の配管と、
第３の端部と第４の端部を有し、前記第１の配管と前記ポンプとの間に設けられ、前記第３の端部の近傍において前記第１の方向と異なる第２の方向に伸長し、前記第４の端部が前記ポンプに接続された第２の配管と、
第５の端部と第６の端部とを有し、前記第１の配管と前記貯留容器との間に設けられ、前記第５の端部の近傍において前記第２の方向と異なる第３の方向に伸長し、前記第５の端部は前記第２の端部の中心から前記第１の方向に仮想的に伸びる直線の上に位置し、前記第６の端部が前記貯留容器に接続された第３の配管と、
を備える成膜装置。
【請求項2】
前記第１の配管の内部に設けられ、前記第１の方向に対して垂直な面において前記第１の開口面積よりも小さい第２の開口面積を有する狭窄部を、更に備える請求項１記載の成膜装置。
【請求項3】
前記第５の端部の第３の開口面積は、前記第２の開口面積よりも大きい請求項２記載の成膜装置。
【請求項4】
前記第３の配管の少なくとも一部が前記第１の方向に対して斜行する請求項１ないし請求項３いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項5】
前記第３の方向は前記第１の方向と異なる請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項6】
前記第３の配管は、前記排液が前記第３の配管の中を重力で流れ前記貯留容器に貯留されるように設置された請求項１ないし請求項５いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項7】
前記第３の配管を冷却する冷却部を、更に備える請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項8】
前記第３の配管の内部に、前記第３の配管の伸長方向に伸びる螺旋状の形状物を有する請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項9】
前記第３の配管の内部に、漏斗状の部材を有する請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項10】
前記第３の配管の内部に、前記第３の配管の伸長方向に対して略垂直な面を有するメッシュ状の部材を有する請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項11】
前記第３の配管の内部に、前記第３の配管の伸長方向に対して略平行な板状の部材を有する請求項１ないし請求項６いずれか一項記載の成膜装置。
【請求項12】
前記第３の配管の長さは２０ｃｍ以上である請求項１ないし請求項１１いずれか一項記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置や液晶装置を製造するための成膜装置では、反応性ガスを用いて基板上に膜の形成を行う。一般に、膜の形成は、基板の温度を上げて成膜室に原料ガスなどの反応性ガスを流し、反応性ガスの流量や圧力を調整して行っている。成膜室で消費されなかった反応性ガスや反応により生じた反応副生成物のガスを含む排出ガスは、成膜室から排気管、排気ポンプ、除害装置などを通って成膜装置外に排出される。
【0003】
排出ガス中の反応副生成物は、成膜室から排気管を通過する際に冷却されることで凝縮して液滴になる。この液滴が、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の原因になるという問題がある。また、排出ガスを除害装置により無害化処理する場合に、生成物として固体粒子が生じ、排気管が閉塞するという問題がある。
【0004】
排気管が閉塞したり、排気ポンプが故障したりすると、成膜装置のメンテナンス作業が必要となり、成膜装置の稼働率が低下する。また、排出ガスに由来する液滴には、有害ガスを発生する物質や、発火性がある物質もあり、メンテナンス作業に危険が伴う場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１６−２２５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一つの実施形態の成膜装置は、成膜室と、前記成膜室の内部を減圧するポンプと、排液を貯留する貯留容器と、第１の端部と第２の端部を有し、前記第１の端部が前記成膜室に接続され、前記第２の端部の近傍において第１の方向に伸長し、前記第１の方向に対して垂直な面において第１の開口面積を有する第１の配管と、第３の端部と第４の端部を有し、前記第１の配管と前記ポンプとの間に設けられ、前記第３の端部の近傍において前記第１の方向と異なる第２の方向に伸長し、前記第４の端部が前記ポンプに接続された第２の配管と、第５の端部と第６の端部とを有し、前記第１の配管と前記貯留容器との間に設けられ、前記第５の端部の近傍において前記第２の方向と異なる第３の方向に伸長し、前記第５の端部は前記第２の端部の中心から前記第１の方向に仮想的に伸びる直線の上に位置し、前記第６の端部が前記貯留容器に接続された第３の配管と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図2】第１の実施形態の成膜装置の一部の拡大図。
【図3】比較形態の成膜装置の模式図。
【図4】液滴の運動エネルギーと風圧との関係の説明図。
【図5】液滴の運動エネルギーと風圧との関係の説明図。
【図6】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図7】第１の実施形態の作用及び効果の説明図。
【図8】第２の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図9】第２の実施形態の成膜装置の一部の拡大図。
【図10】第３の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図11】第４の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図12】第５の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図13】第６の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図14】第７の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図15】第８の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図16】第９の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【図17】第１０の実施形態の成膜装置の一例の模式図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材等には同一の符号を付し、一度説明した部材等については適宜その説明を省略する場合がある。
【0010】
（第１の実施形態）第１の実施形態の成膜装置は、成膜室と、成膜室の内部を減圧するポンプと、排液を貯留する貯留容器と、第１の端部と第２の端部を有し、第１の端部が成膜室に接続され、第２の端部の近傍において第１の方向に伸長し、第１の方向に対して垂直な面において第１の開口面積を有する第１の配管と、第３の端部と第４の端部を有し、第１の配管とポンプとの間に設けられ、第３の端部の近傍において第１の方向と異なる第２の方向に伸長し、第４の端部が前記ポンプに接続された第２の配管と、第５の端部と第６の端部とを有し、第１の配管と貯留容器との間に設けられ、第５の端部の近傍において第２の方向と異なる第３の方向に伸長し、第５の端部は第２の端部の中心から第１の方向に仮想的に伸びる直線の上に位置し、第６の端部が前記貯留容器に接続された第３の配管と、を備える。
【0011】
図１は、第１の実施形態の成膜装置の一例の模式図である。第１の実施形態の一例の成膜装置は、半導体装置の製造用の成膜装置１００である。第１の実施形態の成膜装置１００は、枚葉式のエピタキシャル膜の成膜装置１００である。
【0013】
成膜装置１００は、成膜室１０、ガス供給口１１、ステージ１２、ヒータ１４、排出部１６、圧力調整バルブ１８、排気ポンプ２０（ポンプ）、除害装置２２、第１の排気管２４（第１の配管）、オリフィス２６（狭窄部）、第２の排気管２８（第２の配管）、排液管３０（第３の配管）、排液タンク３２（貯留容器）を備える。
【0014】
成膜室１０内には、ステージ１２及びヒータ１４が設けられる。ステージ１２上にウェハＷが載置される。ヒータ１４はウェハＷを加熱する。
【0015】
成膜室１０の上部にガス供給口１１が設けられる。ガス供給口１１から、原料ガスが成膜室１０内に供給される。
【0016】
成膜室１０の内部は、成膜時には、所望の圧力に減圧される。成膜室１０からは、成膜室１０で消費されなかった原料ガスや反応により生じた反応副生成物を含む排出ガスが排出される。
【0017】
第１の排気管２４は、成膜室１０と排気ポンプ２０との間に設けられる。第１の排気管２４は、成膜室１０と排液タンク３２との間に設けられる。
【0018】
第１の排気管２４は、第１の端部Ｅ１と第２の端部Ｅ２を有する。第１の端部Ｅ１は、成膜室１０に接続される。
【0019】
第１の排気管２４は、少なくとも第２の端部Ｅ２の近傍において、第１の方向Ｄ１に伸長する。第１の排気管２４は、第１の方向Ｄ１に対して垂直な面において、第１の開口面積Ｓ１を有する。例えば、図２に示すように、第２の端部Ｅ２の近傍の位置Ｐ１において、第１の開口面積Ｓ１を有する。
【0020】
成膜装置１００では、第１の方向Ｄ１は重力方向と一致している。第１の排気管２４内の排出ガスの移動方向は、第１の方向Ｄ１と一致する。
【0021】
成膜室１０から排出された排出ガスは、第１の排気管２４を通過する。排出ガス中には、反応副生成物が含まれる。排出ガス中の反応副生成物の一部は、第１の排気管２４内で冷却されて液化し、液滴となる。
【0022】
オリフィス２６は、狭窄部の一例である。オリフィス２６は、第１の排気管２４の内部に設けられる。オリフィス２６は、第１の方向Ｄ１に対して垂直な断面において第２の開口面積Ｓ２を有する。図２に示すように、位置Ｐ２において、オリフィス２６は第２の開口面積Ｓ２を有する。
【0023】
第２の開口面積Ｓ２は第１の開口面積Ｓ１よりも小さい。例えば、第２の開口面積Ｓ２は第１の開口面積Ｓ１の２．５％以上２０％以下である。
【0024】
第１の排気管２４の開口面積がオリフィス２６部分で小さくなるため、成膜室１０から排出された排出ガスはオリフィス２６で加速される。加速された排出ガスは、オリフィス２６から第１の方向Ｄ１に噴出される。
【0025】
第１の排気管２４は、第２の排気管２８と排液管３０とに分岐する。
【0026】
第２の排気管２８は、第１の排気管２４と排気ポンプ２０との間に設けられる。第２の排気管２８は、第３の端部Ｅ３と第４の端部Ｅ４を有する。
【0027】
第２の排気管２８は、少なくとも第３の端部Ｅ３の近傍において第１の方向Ｄ１と異なる第２の方向Ｄ２に伸長する。例えば、第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２とのなす角度は９０度である。第４の端部Ｅ４は、排気ポンプ２０に接続される。
【0028】
排気ポンプ２０は、第２の排気管２８と排出部１６との間に設けられる。排気ポンプ２０は、成膜室１０の内部を減圧する機能を有する。排気ポンプ２０は、例えば、真空ポンプである。
【0029】
圧力調整バルブ１８は、第２の排気管２８と排気ポンプ２０との間に設けられる。圧力調整バルブ１８により、成膜室１０の内部を所望の圧力に調整することが可能である。
【0030】
除害装置２２は、排気ポンプ２０と排出部１６との間に設けられる。除害装置２２は、例えば、燃焼式の除害装置である。
【0031】
除害装置２２は、成膜室１０から排出された排出ガスを無害化する。無害化された排出ガスは、排出部１６から成膜装置１００の外部に排出される。
【0032】
排液管３０は、第１の排気管２４と排液タンク３２との間に設けられる。排液管３０は、第５の端部Ｅ５と第６の端部Ｅ６を有する。
【0033】
排液管３０は、第５の端部Ｅ５の近傍において第２の方向Ｄ２と異なる第３の方向Ｄ３に伸長する。第３の方向Ｄ３は、例えば、第１の方向Ｄ１とも異なる。第６の端部Ｅ６は排液タンク３２に接続される。
【0034】
第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３とのなす角度（図２中のφ）は、例えば、５度以上８５度以下である。
【0035】
第５の端部Ｅ５は第２の端部Ｅ２の中心（図２中のＧ）から第１の方向Ｄ１に仮想的に伸びる直線（図２中のＬ）の上に位置する。言い換えれば、排液管３０の入り口である第５の端部Ｅ５は、第１の排気管２４の延長線上に位置する。第２の端部Ｅ２の中心とは、第２の端部Ｅ２の第１の方向Ｄ１に垂直な断面の幾何学的重心である。例えば、断面が円形の場合は、円の中心である。
【0036】
第５の端部Ｅ５は、第３の開口面積Ｓ３を有する。図２に示すように、位置Ｐ３において、第５の端部Ｅ５は第３の開口面積Ｓ３を有する。第３の開口面積Ｓ３は、第１の方向Ｄ１に対して垂直な面における排液管３０の開口面積である。
【0038】
オリフィス２６と第５の端部Ｅ５との距離をｂ（図２参照）、オリフィス２６から噴出される排出ガスの噴出角度をθ（図２参照）とした場合、例えば、ｃ≧ａ＋２ｂ・ｔａｎθである。また、例えば、第５の端部Ｅ５の径（図２中のｃ）は、例えば、オリフィス２６の径（図２中のａ）の２倍以上である。
【0039】
排液管３０の少なくとも一部は、第１の方向Ｄ１に対して斜行する。排液管３０は、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６に至る全領域において、重力方向に対して水平である、又は、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６に向かって重力方向に傾斜する。言い換えれば、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６に向かって、重力方向に逆らう方向に傾斜することはない。
【0040】
排液管３０の長さは、例えば、２０ｃｍ以上１０ｍ以下である。言い換えれば、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６までの距離は、例えば、２０ｃｍ以上１０ｍ以下である。
【0041】
排液管３０は、排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴を捕捉する機能を有する。捕捉された反応副生成物の液滴（排液）は、排液管３０を通って、排液タンク３２に貯留される。排液管３０は、例えば、排液が排液管３０の中を重力で流れ、排液タンク３２に貯留されるように設置されている。
【0042】
排液タンク３２は、貯留容器の一例である。排液タンク３２は、反応副生成物に由来する排液を貯留する機能を有する。
【0043】
排液タンク３２には、排出ガスの一部を含む排液が貯留される。排液には、排出された排出ガスに由来する液滴が含まれる。排液タンク３２に貯留された排液を除去することにより、成膜装置１００から排出ガスの一部を含む排液が排出されることになる。
【0044】
排液タンク３２には、例えば、排液管３０以外に接続されるガス経路はない。この場合、反応副生成物の液滴が取り除かれた排出ガスは、排液管３０を逆流して、第２の排気管２８へと流れ、最終的に排出部１６から成膜装置１００の外へ排出される。また、排液タンク３２には、例えば、排液管３０以外に接続されるガス経路があっても構わない。具体的には、ガス経路は、圧力調整バルブ１８の手前に接続される。この場合、排液管３０、排液タンク３２、ガス経路を経て、圧力調整バルブ１８の手前に流れるガス流路が出来る。
【0045】
次に、第１の実施形態の成膜装置１００の作用及び効果について説明する。
【0046】
一般的な成膜装置において、反応副生成物のガス、及び、成膜に用いられなかった原料ガスを含む排出ガスは、成膜室から排気管、排気ポンプ、除害装置などを通って成膜装置外に排出される。
【0047】
排出ガス中の反応副生成物は、成膜室から排気管を通過する際に冷却されることで凝縮して液滴になる。この液滴が、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の原因になるという問題がある。また、排出ガスを除害装置により無害化処理する場合に、生成物として固体粒子が生じ、排気管が閉塞するという問題がある。
【0048】
排気管が閉塞したり、排気ポンプが故障したりすると、成膜装置のメンテナンス作業が必要となり、成膜装置の稼働率が低下する。また、排出ガスに由来する液滴には、有害ガスを発生する物質や、発火性がある物質もあり、メンテナンス作業に危険が伴う場合もある。このため、排出ガスに由来する液滴に起因する、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障を抑制することが望まれる。
【0049】
具体的には、例えば、シリコンのエピタキシャル膜を形成する際、反応副生成物として、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）、テトラクロロジシラン（Ｓｉ２Ｈ２Ｃｌ４）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）、オクタクロロトリシラン（Ｓｉ３Ｃｌ８）などのクロロシラン類やクロロシランポリマー類（ＳｉｘＨｙＣｌｚ：ｘは２以上）のガスが生成される。成膜室からの排出ガスの中に、上記の反応副生成物のガスが含まれる。
【0050】
排出ガスが成膜室の外に排出されると、排出ガスが冷却され、反応副生成物のガスが凝縮して液化し液滴を形成する。この液滴が排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の原因になる。
【0051】
図３は、比較形態の成膜装置の模式図である。比較形態の成膜装置は、半導体装置の製造用の成膜装置９００である。比較形態の成膜装置９００は、枚葉式のエピタキシャル膜の成膜装置９００である。
【0052】
比較形態の成膜装置９００は、排液管３０に代えて、捕捉部３４を備える点で第１の実施形態の成膜装置１００と異なっている。捕捉部３４は傾斜面３４ｆを備えている。
【0053】
比較形態の成膜装置９００は、オリフィス２６から噴射され加速された反応副生成物の液滴を、捕捉部３４の傾斜面３４ｆに衝突させる。これにより、液滴を集中的に捕捉し、反応副生成物の液滴を効率的に捕集することを狙っている。捕捉部３４で捕捉された液滴は、傾斜面３４ｆに沿って排液タンク３２に流れ込み貯留される。
【0054】
しかし、液滴の速度が速く液滴の運動エネルギーが大きい場合、液滴が傾斜面３４ｆで跳ね返ることにより、液滴の捕集効率が低下するおそれがある。また、成膜装置９００では、傾斜面３４ｆで反射した排出ガスにより、オリフィス２６からの噴射方向と逆方向の気体の流れが生じる。この逆方向の気体の流れにより生ずる風圧で液滴が押し戻され、液滴の捕集効率が低下するおそれがある。
【0056】
図４に示すように、反応副生成物の液滴の運動エネルギーを、液滴の運動方向と反対方向の気体の風圧（抗力）が上回ると、液滴が押し戻されることになる。例えば、代表として、圧力を１０ｋＰａ、配管温度を３００Ｋ、混合気体の密度（ρ）を０．０３ｋｇ／ｍ３とした場合に、飛来してくる液滴径が１μｍ、１０μｍ、２０μｍ、１００μｍの各場合について、ガス流速に対する液滴の運動エネルギーと風圧（抗力）を計算した結果を図５に示す。
【0057】
例えば、液滴径２０μｍを境としてこれ以下の場合に、液滴の運動方向と反対向きの抗力が液滴の運動エネルギーを超えることが分かる。例えば、シリコンのエピタキシャル成長の場合の排出ガス中の液滴径は、成膜条件や成膜室からの距離、あるいは環境温度によっても変化するが、大凡２０μｍ以下と想定される。このため、傾斜面３４ｆで反射した排出ガスにより、液滴の捕集効率が低下するおそれが十分あると言える。
【0058】
図６は、第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。成膜装置１００での排出ガスの流れを模式的に示す。
【0059】
第１の実施形態の成膜装置１００では、オリフィス２６から第１の方向Ｄ１に噴出された排出ガスは、オリフィス２６の直下に存在する排液管３０に直接流れ込む。排出ガス中の反応副生成物の液滴は、排液管３０の壁面に衝突したり、液滴同士で衝突したりすることにより運動エネルギーを失う。運動エネルギーを失った液滴は、液滴同士が集合した液滴のサイズが大きくなり、排液管３０の壁面に付着する。液滴は排液管３０の壁面に沿って流れ、排液タンク３２に排液として貯留される。
【0060】
第１の実施形態の成膜装置１００では、仮に、排液管３０の壁面で液滴が跳ね返っても、排液管３０の壁面に再度衝突する確率が高くなる。したがって、液滴の跳ね返りによる液滴の捕集効率の低下が抑制される。
【0061】
また、所定の長さを有する排液管３０の中を排出ガスが流れることにより、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が抑制される。したがって、排液管３０を逆流して戻る排出ガスにより、液滴の捕集効率が低下することが抑制される。
【0062】
さらに、排出ガスの噴出方向である第１の方向Ｄ１に対して、排液管３０の第３の方向Ｄ３を傾斜させることにより、排液管３０の内部で旋回流が生じやすくなる。排液管３０の内部で生じた旋回流により、排液管３０の奥へと排出ガスが引き込まれやすくなる。よって、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が抑制され、液滴の捕集効率が低下することが抑制される。
【0063】
また、排液管３０の内部の旋回流により、排出ガス中の液滴が遠心分離され、排液管３０の内壁に付着しやすくなる。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0064】
図７は、第１の実施形態の作用及び効果の説明図である。第１の実施形態の成膜装置１００と、比較形態の成膜装置９００との間の、副生成物捕集量の比較を示す。横軸は排出ガスの積算流量、縦軸は副生成物捕集量である。
【0065】
図７から明らかなように、第１の実施形態の成膜装置１００では、副生成物捕集量が比較形態の成膜装置９００よりも多い。特に、排出ガスの積算流量が増えると、副生成物捕集量が約２倍となる。成膜装置１００では、液滴の跳ね返りや、排出ガスの逆流により液滴の捕集効率が低下することが抑制されると考えられる。
【0066】
成膜装置１００では、第１の排気管２４を流れる排出ガスを効率良く排液管３０に導く観点から、オリフィス２６を設けることが好ましい。しかし、例えば、第１の排気管２４により排出ガスの直進性が十分得られるようであれば、オリフィス２６を省略した構成とすることも可能である。
【0067】
オリフィス２６を設ける場合、第５の端部Ｅ５の第３の開口面積Ｓ３は、オリフィス２６の第２の開口面積Ｓ２よりも大きいことが好ましい。また、第５の端部Ｅ５の径（図２中のｃ）は、オリフィス２６の径（図２中のａ）よりも大きいことが好ましい。上記構成により、オリフィス２６から噴出される排出ガスを効率良く排液管３０に導くことが可能となる。
【0068】
排液管３０の少なくとも一部は、第１の方向Ｄ１に対して斜行することが好ましい。特に、排液管３０が第５の端部Ｅ５の近傍において第１の方向Ｄ１に対して斜行することが好ましい。すなわち、特に、第３の方向Ｄ３が第１の方向Ｄ１と異なることが好ましい。上記構成により、排液管３０の内部で旋回流が生じやすくなる。
【0069】
排液管３０は、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６に至る全領域において、重力方向に対して水平である、又は、第５の端部Ｅ５から第６の端部Ｅ６に向かって重力方向に傾斜することが好ましい。上記構成により、排液管３０の内部に付着した液滴が、排液タンク３２に流れ込みやすくなる。
【0070】
排液管３０の長さは、例えば、２０ｃｍ以上１０ｍ以下であることが好ましく、５０ｃｍ以上２ｍ以下であることがより好ましい。上記範囲を下回ると、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が大きくなるおそれがある。また、上記範囲を上回ると、メンテナンスが困難になるおそれがある。
【0071】
以上、第１の実施形態によれば、排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0072】
（第２の実施形態）第２の実施形態の成膜装置は、第１の方向と第３の方向とが同一である点で、第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0073】
図８は、第２の実施形態の成膜装置の一例の模式図である。第２の実施形態の一例の成膜装置は、半導体装置の製造用の成膜装置２００である。第２の実施形態の成膜装置２００は、枚葉式のエピタキシャル膜の成膜装置２００である。
【0075】
第１の排気管２４は、少なくとも第２の端部Ｅ２の近傍において、第１の方向Ｄ１に伸長する。排液管３０は、第５の端部Ｅ５の近傍において第３の方向Ｄ３に伸長する。
【0076】
第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は同一である。言い換えれば、第１の排気管２４と排液管３０は、同一直線上にある。
【0077】
第２の実施形態の成膜装置２００では、第１の実施形態の成膜装置１００同様、オリフィス２６から第１の方向Ｄ１に噴出された排出ガスは、オリフィス２６の直下に存在する排液管３０に直接流れ込む。排出ガス中の反応副生成物の液滴は、排液管３０の壁面に衝突したり、液滴同士で衝突したりすることにより運動エネルギーを失う。運動エネルギーを失った液滴は、液滴同士が集合した液滴のサイズが大きくなり、排液管３０の壁面に沿って流れ、排液タンク３２に排液として貯留される。
【0078】
第２の実施形態の成膜装置２００では、第１の方向Ｄ１と第３の方向Ｄ３は同一であるため、排液管３０の壁面での液滴の跳ね返り、第２の排気管２８の方に戻ることが、更に抑制される。
【0079】
以上、第２の実施形態によれば、排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0080】
（第３の実施形態）第３の実施形態の成膜装置は、第３の配管を冷却する冷却部を、更に備える点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0082】
第３の実施形態の成膜装置は、排液管３０を冷却する冷却部４０を備える。冷却部４０は、例えば、水冷管である。冷却部４０は、排液管３０の中の排出ガスを冷却する機能を有する。
【0083】
第３の実施形態の成膜装置では、排出ガスを冷却することにより、排出ガス中の副反応生成物の液化、及び、液滴の成長が促進される。したがって、排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。
【0084】
以上、第３の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0085】
（第４の実施形態）第４の実施形態の成膜装置は、第３の配管の内部に、第３の配管の伸長方向に伸びる螺旋状の形状物を有する点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0087】
第４の実施形態の成膜装置は、排液管３０の内部に螺旋状の形状物４２を有する。螺旋状の形状物４２は、排液管３０の伸長方向に伸びる。
【0088】
第４の実施形態の成膜装置では、螺旋状の形状物４２を設けることにより、排液管３０の内部で旋回流が生じやすくなる。このため、排液管３０の内部で生じた旋回流により、排液管３０の奥へと排出ガスが引き込まれやすくなる。したがって、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が抑制される。よって、排出ガスの逆流により液滴の捕集効率が低下することが抑制される。また、旋回流により、排出ガス中の液滴が遠心分離され、排液管３０の内壁に付着しやすくなる。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0089】
以上、第４の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。また、第４の実施形態は、例えば、螺旋状の形状を有するフレキシブル配管を代用しても同様の効果が得られる。
【0090】
（第５の実施形態）第５の実施形態の成膜装置は、第３の配管の内部に、漏斗状の部材を有する点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0092】
第５の実施形態の成膜装置は、排液管３０の内部に、漏斗状の部材４４を有する。複数の漏斗状の部材４４は、排液管３０の内壁に排液管３０の伸長方向に並べて配置される。
【0093】
第５の実施形態の成膜装置では、複数の漏斗状の部材４４を有することにより、排液管３０の内部で液滴が接触する部分の面積が増大する。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0094】
また、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が抑制され、風圧により液滴の捕集効率が低下することが抑制される。
【0095】
以上、第５の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0096】
（第６の実施形態）第６の実施形態の成膜装置は、第３の配管の内部に、第３の配管の伸長方向に対して略垂直な面を有するメッシュ状の部材を有する点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0098】
第６の実施形態の成膜装置は、排液管３０の内部に、排液管３０伸長方向に対して略垂直な面を有する複数のメッシュ状の部材４６を有する。
【0099】
第６の実施形態の成膜装置では、複数のメッシュ状の部材４６を有することにより、排液管３０の内部で液滴が接触する部分の面積が増大する。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0100】
以上、第６の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0101】
（第７の実施形態）第７の実施形態の成膜装置は、第３の配管の内部に、第３の配管の伸長方向に対して略平行な板状の部材を有する点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0103】
第７の実施形態の成膜装置は、排液管３０の内部に、排液管３０の伸長方向に対して略平行な複数の板状の部材４８を有する。
【0104】
第７の実施形態の成膜装置では、複数の板状の部材４８を有することにより、排液管３０の内部で液滴が接触する部分の面積が増大する。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0105】
以上、第７の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0106】
（第８の実施形態）第８の実施形態の成膜装置は、狭窄部の先端が第３の配管の中にある点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0108】
第８の実施形態の成膜装置は、オリフィス２６の先端が排液管３０の中に位置する。
【0109】
第８の実施形態の成膜装置では、オリフィス２６の先端が排液管３０の中に位置することにより、排出ガスの排液管３０への導入効率が向上する。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0110】
以上、第８の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0111】
（第９の実施形態）第９の実施形態の成膜装置は、狭窄部が管状である点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0113】
第９の実施形態の成膜装置は、配管５０を有する。配管５０は狭窄部の一例である。配管５０の形状は、管状である。
【0114】
以上、第９の実施形態によれば、第２の実施形態と同様、排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0115】
（第１０の実施形態）第１０の実施形態の成膜装置は、第３の配管の一部が第１の方向に対して斜行する点で、第２の実施形態と異なっている。以下、第２の実施形態と重複する内容については記述を一部省略する場合がある。
【0116】
図１７は、第１０の実施形態の成膜装置の一例の模式図である。第１０の実施形態の一例の成膜装置は、半導体装置の製造用の成膜装置１０００である。第１０の実施形態の成膜装置１０００は、枚葉式のエピタキシャル膜の成膜装置１０００である。
【0117】
第１０の実施形態の成膜装置は、排液管３０の一部が第１の方向Ｄ１に対して斜行する。排液管３０の途中に屈曲部３０ａが設けられる。
【0118】
第１０の実施形態の成膜装置では、排液管３０の一部が第１の方向Ｄ１に対して斜行することにより、排液管３０の内部で旋回流が生じやすくなる。このため、排液管３０の内部で生じた旋回流により、排液管３０の奥へと排出ガスが引き込まれやすくなる。したがって、排液管３０を逆流して戻る排出ガスの風圧が抑制される。よって、排出ガスの逆流により液滴の捕集効率が低下することが抑制される。
【0119】
また、排液管３０の内部の旋回流により、排出ガス中の液滴が遠心分離され、排液管３０の内壁に付着しやすくなる。したがって、液滴の捕集効率が向上する。
【0120】
以上、第１０の実施形態によれば、第２の実施形態と比較して排出ガスに含まれる反応副生成物の液滴の捕集効率が更に向上する。したがって、排気管の閉塞や、排気ポンプの故障の抑制を可能とする成膜装置を提供することが可能となる。
【0121】
第１ないし第１０の実施形態においては、半導体装置を製造する成膜装置を例に説明したが、本発明は、例えば、液晶装置を製造する成膜装置にも適用することが可能である。
【0122】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、一実施形態の構成要素を他の実施形態の構成要素と置き換え又は変更してもよい。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0123】
１０ 成膜室２０ 排気ポンプ（ポンプ）
２４ 第１の排気管（第１の配管）
２６ オリフィス（狭窄部）
２８ 第２の排気管（第２の配管）
３０ 排液管（第３の配管）
３２ 排液タンク（貯留容器）
４０ 冷却部
４２ 螺旋状の形状物
４４ 漏斗状の部材
４６ メッシュ状の部材
４８ 板状の部材
５０ 配管（狭窄部）
Ｄ１ 第１の方向
Ｄ２ 第２の方向
Ｄ３ 第３の方向
Ｅ１ 第１の端部
Ｅ２ 第２の端部
Ｅ３ 第３の端部
Ｅ４ 第４の端部
Ｅ５ 第５の端部
Ｅ６ 第６の端部
Ｇ 第２の端部の中心
Ｌ 直線
Ｓ１ 第１の開口面積
Ｓ２ 第２の開口面積
Ｓ３ 第３の開口面積
１００ 成膜装置（成膜装置）
２００ 成膜装置（成膜装置）
１０００ 成膜装置（成膜装置）