JP2000262841A - トラップ装置及び半導体製造装置 - Google Patents

トラップ装置及び半導体製造装置

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JP2000262841A
JP2000262841A JP11074072A JP7407299A JP2000262841A JP 2000262841 A JP2000262841 A JP 2000262841A JP 11074072 A JP11074072 A JP 11074072A JP 7407299 A JP7407299 A JP 7407299A JP 2000262841 A JP2000262841 A JP 2000262841A
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gas
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trap
reaction
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Yuji Yoshida
祐治 吉田
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Kokusai Electric Corp
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Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストレート型でありながら、排気配管を取り
外すことなく、トラップ装置に付着した反応副生成物除
去のためのメンテナンスができるようにする。 【解決手段】 略方形状のトラップ装置10の一側壁に
開口14を設ける。その開口14には、トラップ装置1
0の軸に対して平行ではなく、直角方向に蓋15を着脱
自在に取り付ける。蓋15には、排気ガス中の反応副生
成物を付着させる冷却水配管17と、トラップ装置10
内にN2 ガスをパージするN2 ガスパージポート20を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はトラップ装置及び半
導体製造装置に係り、特に半導体生成時に生じる反応副
生成物を排気系で捕獲するトラップ装置及び該トラップ
装置を備えた半導体製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4を用いて従来の半導体製造装置の排
気系について説明する。中空のヒータ41内に反応管4
2が設けられ、反応管42内には上端が開放された内管
43が同心に設けられている。内管43の下端部には反
応性ガス供給管44が連通され、反応管42の下端部に
排気配管45が連通され、排気配管45の途中にはトラ
ップ装置46が接続されている。
【0003】内管43内には多数のウェハWが装填され
たボート47が装入されるようになっており、ボート4
7はボートキャップ48、炉口蓋49を介して図示しな
いボートエレベータにより昇降されるようになってい
る。
【0004】ウェハWへの成膜処理は反応管42内が真
空ポンプにより真空引きされ、ヒータ41により所定温
度まで加熱され、反応性ガス供給管44より反応性ガス
が導入されて行われる。処理中、反応後の不要な排気ガ
スは排気配管45を介して排気される。
【0005】反応管42内で行われる処理のうち、特に
反応性ガスとしてSi3 4 、TEOS等を用いる場合
には、反応後のガスが排気配管45内で冷却され、排気
配管45内に反応副生成物として付着しやすい。反応生
成物が付着すると排気抵抗が大きくなる等の不具合が生
じるため、排気配管45の周囲にヒータ(図示せず)を
設ける等して排気ガスが冷却されることによる排気配管
45内への反応副生成物の付着を防止する。さらに排気
配管45の途中にトラップ装置46を設け、トラップ装
置46で反応副生成物を捕獲して、排気ガス中より反応
副生成物を除去し、真空ポンプに反応副生成物が付着す
るのを抑制し、メンテナンス頻度を少なくしている。ま
たトラップ装置46は適宜メンテナンスすることでトラ
ップ装置46を通過する際の排気抵抗が大きくなるのを
防止している。
【0006】ところで排気ガス中に含まれる反応副生成
物を捕獲するトラップ装置には、大きく分けて図5、図
6に示す2種類がある。
【0007】図5に示すトラップ装置は、排気配管に直
状に接続されるストレート型と呼ばれるものである。両
端にフランジ51を有して排気配管の途中に接続する円
筒部52を有し、この円筒部52を水冷ジャケット53
内に納めて冷却するようになっている。円筒部52内に
は水冷ジャケット53と連通する冷却水配管54が取り
付けられ、成膜後の排気ガスを冷却して排気ガス中に含
まれる反応生成物を冷却水配管54に付着させるように
なっている。
【0008】図6に示すトラップ装置は、アングル型ま
たはフィルタ型と呼ばれるものである。円筒部61の側
部に水平排気配管に接続されるフランジを有するガス導
入接続管62を、上部に垂直排気配管に接続されるフラ
ンジを有するガス排出接続管63を備えて排気配管にア
ングルをもって接続される。円筒部61の底部開口に
は、底部開口を塞ぐ底蓋64と円筒部61内に充填され
るフィルタ65とからなるカートリッジ66が着脱自在
に取り付けられる。フィルタ65に反応副生成物を付着
させて排気ガス中の反応副生成物を除去し、カートリッ
ジ66を円筒部61の軸と平行な方向に取り外してフィ
ルタ65を交換できるようになっている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】図5のストレート型で
は、反応副生成物を付着させるための冷却水配管54が
円筒部52の内部に固定されているため、冷却水配管5
4の洗浄が困難である。またトラップ装置自体が排気配
管の一部に組み込まれているため、半導体製造装置を完
全に停止し大気圧に戻し、排気配管全体の危険ガスを除
去してからでないと、トラップ装置を取り外して洗浄す
ることができないので、後述するようにメンテナンスに
非常に時間がかかる。
【0010】図6のアングル型のカートリッジ式のもの
は、図5の型のものと異なり、排気配管にトラップ装置
を接続したままの状態で、反応副生成物の付着したカー
トリッジ66を取り外せるという利点はある。しかし図
7に示す通り、アングル型トラップ装置74(b)は、
トラップ装置74を接続した排気配管75が屈曲してお
り、かつカートリッジを円筒部の底部から円筒部軸方向
に取り出すスペースAを必要とするため、これらを納め
る排気系ボックス76の寸法Dbが、ストレート型トラ
ップ装置71(a)の排気系ボックス73の寸法Daに
比較して大きくなり、半導体製造装置の小形化が困難に
なる。
【0011】つぎにストレート型トラップ装置のメンテ
ナンス工程を説明をする。図8において81は成膜室、
82は反応性ガス導入口、83はN2 ガス導入口、84
は大気圧ベント、85は仕切弁、86は逆止弁、87は
第1開閉弁、88はストレート型トラップ装置、89は
第2開閉弁、90は排気配管である。
【0012】(1)反応性ガス導入口82から成膜室8
1への反応性ガスの導入を止める。
【0013】(2)真空ポンプで成膜室81を含む全て
の排気配管90内をしばらく真空に引く。
【0014】(3)第2開閉弁89を閉じ、N2 ガス導
入口83からN2 ガスパージして成膜室81からトラッ
プ装置88までを大気圧にする。
【0015】(4)上記(2)、(3)のステップを繰
り返してトラップ装置88内から危険ガスを除去してク
リーンにする。
【0016】(5)さらに第2開閉弁89を閉じ、N2
ガス導入口83からN2 ガスパージして成膜室81から
トラップ装置88までを大気圧にする。
【0017】(6)第1開閉弁87を閉じる。
【0018】(7)トラップ装置88を排気配管90か
ら取り外して冷却水配管に付着した反応副生成物を洗浄
する。
【0019】上記工程において、ステップ(2)、
(3)の繰り返し動作が排気配管90に比べて大容積の
成膜室81を真空から大気圧まで高めなければならない
ため、非常に時間がかかった。
【0020】本発明の課題は、ストレート型トラップ装
置を採用しながら、従来未解決であった小形化及び短時
間で容易にメンテナンスを行うという2つの課題を同時
に解消することが可能なトラップ装置及び半導体製造装
置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、一端
にガス導入口を他端にガス排出口を有して内部に排気ガ
スを流す直状の筒体と、前記筒体内を流れる排ガスの流
れ方向に対して略平行な筒体側面に設けた開口と、前記
開口に着脱自在に取り付けられる蓋と、前記蓋に取り付
けられ前記筒体内を流れる排気ガス中の反応副生成物を
捕獲するトラップ手段とを備えたトラップ装置である。
【0022】筒体はガス導入口とガス排出口とが直線状
にあるストレート型であることが、設置面積の上から好
ましい。筒体の一側壁に設けた開口に、これを塞ぐ蓋を
取り外せるように設ける。トラップ手段は、その蓋の内
面に取り付けられたコイル状の冷媒配管を有し、筒体内
を流れる排ガスを冷媒配管と接触させて排ガスを冷却す
る熱交換器で構成することが好ましい。
【0023】メンテナンス時は、トラップ装置を排気系
に接続したままの状態で、蓋をトラップ手段ごと筒体か
ら取り外す。そしてトラップ手段に付着した反応副生成
物を除去するか、蓋をトラップ手段ごと交換する。
【0024】請求項2の発明は、基板に成膜を施す処理
装置の排気系の途中に請求項1に記載のトラップ装置を
接続した半導体製造装置において、前記トラップ装置の
上流側と下流側に開閉弁をそれぞれ設け、これらの開閉
弁の間に不活性ガスを導入するガス導入管を接続した半
導体製造装置である。
【0025】開閉弁はトラップ装置自体に取り付けて
も、あるいはトラップ装置を接続する排気系側に取り付
けてもよい。導入する不活性ガスとしてはN2 ガスが一
般的であるがArガスなどでもよい。両開閉弁を閉じる
ことで、トラップ装置を排気系に接続したまま閉鎖系と
して扱えるので、メンテナンス準備作業が容易になる。
【0026】またトラップ装置を大気圧に戻すとき、両
開閉弁を閉じてガス導入管から不活性ガスを導入すれ
ば、処理装置まで不活性ガスで満たす必要がなくなるの
で、トラップ装置内を少ないガス量で大気圧に戻すこと
ができる。
【0027】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。
【0028】図1の概略斜視図に示すように、トラップ
装置10はストレート型であり、略方形状に形成された
筒体11を有している。この筒体11の上部と下部には
排気配管と接続される接続管12、13がそれぞれ設け
られる。筒体11内を流れる排ガスの流れ方向に対して
平行な筒体側面となる筒体11の一側壁に、開口14が
形成され、その開口14は蓋15により閉塞され、蓋1
5はボルト16により着脱自在に取り付けられる。蓋1
5の内壁には冷却水が通るコイル状に巻回されたトラッ
プ手段としての冷却水配管17が取り付けられ、筒体1
1内を流れる排気ガスと接触して排気ガス中の反応副生
成物を冷却水配管17に付着させて捕獲するようになっ
ている。ストレート型のトラップ装置10であるため、
配管スペースが小さくできるので、施工も楽で、かつ装
置を小さくできる。
【0029】上記トラップ装置10を図2の縦断面図を
用いてより具体的に説明すると、筒体11の前記開口1
4に対向する背面壁11aはジャケット構造18になっ
ており、背面壁11aを冷却水で冷却するようになって
いる。なお、背面壁11aと隣り合う両側壁もジャケッ
ト構造としてもよい。筒体11の上部壁にはガス導入口
22が形成され、そのガス導入口22にフランジを有す
る接続管12が連結されている。また下部壁にはガス排
気口23が形成され、そのガス排気口23にフランジを
有する接続管13が連結されている。筒体11の開口1
4を塞ぐ蓋15は、外部より冷却水の導入と排出が可能
なように両端が蓋15の外側に突出した状態で蓋15の
内側に取り付けられたコイル状の冷却水配管17と、筒
体11内に不活性ガスであるN2 ガスを導入するガス導
入管としてのN2 ガスパージポート20とを備える。前
記開口14には蓋15がOリング21を介してボルト1
6により気密に取り付けられる。
【0030】なお上述した説明では、筒体11の形状を
略方形状としたが、円筒形でも多角形としてもよい。ま
た蓋15をボルト16で取り付けるようにしたが、他の
公知の手段で締め付けるようにしてもよい。要は筒体1
1の一部を着脱自在として、その一部に排気ガスを冷却
する熱交換器が一体に取り付けられていればよい。
【0031】図3に成膜室31とその排気系を示す。成
膜室31には、反応性ガスを導入する反応性ガス導入口
32と、N2 ガスを導入するN2 ガス導入口33とが設
けられる。また成膜室31の排気口に排気配管39が接
続されて、成膜室31内を真空引き可能としている。こ
の排気配管39には、上流側より下流側に向けて、仕切
弁1と逆止弁2を設けた第1大気圧ベント34、第1開
閉弁35、仕切弁3と逆止弁4を設けた第2大気圧ベン
ト36、実施形態のトラップ装置10、第2開閉弁38
等を順次介設している。
【0032】この図3を用いて実施形態のトラップ装置
10のメンテナンス手順を説明する。 (1)反応性ガス導入口32から成膜室31への反応性
ガスの導入を止める。 (2)第1開閉弁35を閉じる。 (3)第2開閉弁38を閉じ、N2 ガスパージポート2
0よりN2 ガスパージでトラップ装置10内を大気圧へ
もっていく。このとき第2大気圧ベント36の逆止弁4
が有効に作用して大気圧が保持される。 (4)上記ステップ(3)を数回繰り返しトラップ装置
10内をクリーンにする。 (5)第2開閉弁38を閉じ、N2 ガスパージポート2
0よりN2 ガスパージでトラップ装置10内を大気圧に
戻し、冷却水配管17ごと蓋15を交換する。
【0033】ここでステップ(3)の繰り返し動作が大
気圧ベント36、N2 ガスパージポート20を設けるこ
とによって非常に早くなる。しかもトラップ装置のメン
テナンスに要する作業項目も、図8で説明したものより
も少なくなる。
【0034】本実施形態によれば、トラップ装置10の
上流側と下流側に第1開閉弁35、第2開閉弁38を設
けたので、排気配管39に接続した状態でトラップ装置
10を孤立させることができる。これにより上流側の第
1開閉弁35を閉じて、トラップ装置10内の危険ガス
を除去した後、下流側の第2開閉弁38を閉じ、トラッ
プ装置10に設けたN2 ガスパージポート20からトラ
ップ装置10内をN2ガスパージして大気圧に戻す手順
にすれば、従来例の図8のように、成膜室内にしかN2
ガスパージ(大気圧ベント含む)を持たない排気配管に
比べ、クリーンにしてからN2 をパージする容積が著し
く減るため、メンテナンスまでにかかる時間、および立
上げ時間が少なくでき、生産性を向上することができ
る。
【0035】また、メンテナンス時に大気圧に戻した
り、トラップ装置内の危険ガスを押し出すのに必要なN
2 ガスの量を少なくできるので経済的である。加えて本
トラップ装置10を用いると、排気配管39を取り外す
ことなく、そのままで新しい冷却水配管17を設けた蓋
15の交換が可能となるので、反応副生成物除去のため
のメンテナンスに要する時間が激減する。さらに蓋15
は筒体軸方向と直角方向に筒体11から取り外すように
したので、アングル型のときのような専用スペースを必
要とするものと比べて、これらを納める排気系ボックス
の寸法が小さくなり、半導体製造装置の小形化が容易に
なる。
【0036】なお実施の形態では冷媒として水を使用し
たが、他の液体または気体を含むその他の流体であって
もよい。またトラップ手段として冷却水配管による熱交
換器を使用したが、フィルタであってもよい。また上記
したN2 ガスパージポートはトラップ装置にではなく、
第1、第2開閉弁の間の排気配管に設けてもよい。
【0037】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、トラップ装置
に形成した開口をトラップ手段を有する蓋で塞ぎ、蓋と
一緒にトラップ手段を取り外せるようにしたので、スト
レート型のトラップ装置でありながら、トラップ装置を
排気配管に接続したままで、トラップ手段のメンテナン
スが容易にできる。したがって、排気配管スペースが小
さくでき、施工も楽で、かつ半導体製造装置を小さくで
きる。
【0038】請求項2の発明によれば、両開閉弁を閉じ
ることで、排気配管に接続した状態でトラップ装置を切
り離すことができ、処理装置等の影響を受けることな
く、トラップ手段の交換が可能となり、メンテナンス時
間を短縮でき、生産性を向上することができる。また、
メンテナンス時に大気圧に戻したり、トラップ装置内の
危険ガスを押出すのに必要な不活性ガスの量を少なくで
きるので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のトラップ装置の概略分解斜視図であ
る。
【図2】実施形態のトラップ装置の具体的な要部の縦断
面図である。
【図3】実施形態のトラップ装置を接続した半導体製造
装置の排気配管図である。
【図4】従来の半導体製造装置とその排気系を示す概略
説明図である。
【図5】従来のストレート型トラップ装置の概略断面図
である。
【図6】従来のアングル型トラップ装置の概略断面図で
ある。
【図7】従来のトラップ装置の排気系における接続図で
あり、(a)はストレート型トラップ装置、(b)はア
ングル型トラップ装置を示す。
【図8】従来のストレート型トラップ装置を接続した半
導体製造装置の排気配管図である。
【符号の説明】
10 トラップ装置 11 筒体 14 開口 15 蓋 17 冷却水配管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端にガス導入口を他端にガス排出口を有
    して内部に排気ガスを流す直状の筒体と、 前記筒体内を流れる排ガスの流れ方向に対して略平行な
    筒体側面に設けた開口と、 前記開口に着脱自在に取り付けられる蓋と、 前記蓋に取り付けられ前記筒体内を流れる排気ガス中の
    反応副生成物を捕獲するトラップ手段とを備えたトラッ
    プ装置。
  2. 【請求項2】基板に成膜を施す処理装置の排気系の途中
    に請求項1に記載のトラップ装置を接続した半導体製造
    装置において、 前記トラップ装置の上流側と下流側に開閉弁をそれぞれ
    設け、 これらの開閉弁の間に不活性ガスを導入するガス導入管
    を接続した半導体製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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