JP2006167666A

JP2006167666A - 排ガストラップ装置および排ガストラップ方法

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Publication number: JP2006167666A
Application number: JP2004366893A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Hara; 義仁原
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】半導体素子の製造工程において生じる排ガスを効率よく冷却することができ、メンテナンス周期を長くすることにより、設備の稼動率の低下を防止することができる。
【解決手段】半導体素子の製造工程において発生する排ガスがトラップ本体部１１に供給されると、トラップ本体部１１に不活性ガス供給手段４０から不活性ガスが供給されて、トラップ本体部１１の内部を通流する排ガスが冷却される。トラップ本体部１１は、一方の端部に、排ガスをトラップ本体部１１の内部に流入させる排ガス流入口部１２と、不活性ガスをトラップ本体部の内部に流入させる不活性ガス流入口部１３とが設けられており、他方の端部に、トラップ本体の内部を通流した排ガスおよび不活性ガスを流出させる流出口部１４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハーを用いた半導体素子の製造設備、あるいは、ＴＦＴ液晶表示装置、プラズマ表示装置、ＥＬ表示装置等に設けられる半導体素子の製造設備において、半導体素子の製造工程において発生する排ガスを冷却して反応副生成物を捕集する排ガストラップ装置および排ガストラップ方法に関する。

半導体ウェハーを使用した半導体素子の製造設備、ＴＦＴ液晶表示装置等の表示装置における半導体素子の製造設備では、通常、半導体素子の製造工程において各種の材料ガスが使用され、半導体ウェハー内、マザーガラス基板上に半導体素子が形成されるようになっている。半導体素子の製造工程において発生する排ガスには、有害成分が含まれているおそれがあるために、排ガスを除害設備において清浄化する必要がある。

図６は、半導体素子製造設備の概略構成を示すブロック図である。図６に示す半導体素子製造設備は、例えば、ＴＦＴ液晶表示装置におけるマザーガラスに多数の半導体素子であるＴＦＴを製造する設備であり、マザーガラス基板に多数のＴＦＴを製造するためのＣＶＤチャンバー３１が設けられている。このＣＶＤチャンバー３１には、開閉バルブ３２を介して真空ポンプ３３が接続されており、また、真空ポンプ３３には、開閉バルブ３４を介して排ガストラップ装置２０が接続されている。排ガストラップ装置２０には、開閉バルブ３６および配管３７を介して、排ガスにおける有害成分を除去するための除害設備３６が接続されている。

ＣＶＤチャンバー３１内では、２００〜３００℃程度、あるいは３００〜４００℃程度の高温になった各種材料ガスによって半導体ウェハ上、マザーガラス基板上等に半導体層が堆積される。半導体層の堆積が終了すると、開閉バルブ３２、３４、３６がそれぞれ開放されて、真空ポンプ３３が駆動されることによって、ＣＶＤチャンバー３１の内部に残留する材料ガス（排ガス）が吸引される。排ガスには、未反応の反応性ガスが含まれており、反応性ガスを含む排ガスが、排ガストラップ装置２０および配管３７を介して、除害設備３８に供給される。そして、除害設備３８によって有害成分が除去される。

近年、半導体ウェハーの大口径化、表示装置の製造に使用されるマザーガラスの大型化に伴い、ＣＶＤチャンバー３１内における材料ガスの使用量が増加しており、除害設備３８において処理する排ガス量も増加している。排ガス量の増加に伴って、除害設備３８も大型になっており、その結果、大型の除害設備３６は、ＣＶＤチャンバー３１から離れた屋外等の場所に設置されるようになっている。これにより、排ガスを除害設備３８に供給するための配管３７を長く形成する必要がある。

このような長い配管３７内を高温の排ガスが流れると、配管３７内を通流する間に排ガスが冷却され、排ガスに含まれる未反応ガスが反応して副生成物を生じ、この反応副生成物が配管３７の内部に付着するおそれがある。排ガス量が増加している近年、配管３７の内部に多量の反応副生成物が付着すると、配管３７が閉塞するおそれがあり、配管３７が閉塞することにより、半導体製造設備を稼動させることができなくなるという問題がある。また、配管３７自体が長くなっていることにより、メンテナンス作業が容易でなく、配管３７の内部に付着した反応副生成物を除去するために長時間を要するという問題もある。

このような配管３７の閉塞を防止するためには、配管３７内を流れる排ガスが冷却されないように保温あるいは加熱することが考えられる。しかしながら、前述したように、配管３７が長く形成されているために、長い配管３７の全体に対して保温あるいは加熱手段を設けることは容易ではなく、また、経済性が損なわれるおそれがある。

このために、図６に示すように、配管３７に供給される排ガスを、排ガストラップ装置２０によって冷却して反応副生成物を捕集する構成が採用されている。

図７は、従来の排ガストラップ装置２０の構成を示す概略図である。この排ガストラップ装置２０は、円筒状に形成されたトラップ本体部２１と、このトラップ本体部２１内に配置された冷却用配管２２とを備えている。トラップ本体部２１は垂直状態で配置されており、トラップ本体部２１の下端部には、排ガスが流入する流入口部２１ａが外側に向かって突出するように設けられている。また、トラップ本体部２１の上端面の中央部には、トラップ本体部２１の内部を通流した排ガスが流出する流出口部２１ｂが上方に向かって突出するように設けられている。この流出口部２１ｂは、図６に示すように、開閉バルブ３６を介して配管３７に接続されている。

トラップ本体部２１内に配置された冷却用配管２２は、トラップ本体部２１内において上下方向に沿った螺旋状に形成されており、螺旋状の上側に位置する配管部分および下側に位置する配管部分が、トラップ本体部２１の周面をそれぞれ貫通して外部に延出している。冷却用配管２２内には、上側の配管部分から冷却水が供給されて、トラップ本体部２１の螺旋状部分の内部を流れた後に、下側の配管部分からトラップ本体部２１の外部に排出される。

このような排ガストラップ装置２０では、トラップ本体部２１の下部の流入口部２１ａからトラップ本体部２１内に流入した排ガスは、トラップ本体部２１の内部を上方に向かって通流して、上部の流出口部２１ｂから開閉バルブ３６を介して配管３７に供給される。この場合、トラップ本体部２１内に設けられた冷却用配管２２の螺旋状部分には、冷却水が上側から下側に向かって流れている。従って、トラップ本体部２１内を下側から上側に向かって流れる排ガスが、冷却水によって冷却された冷却用配管２２によって冷却され、排ガスに含まれる未反応の反応性ガス等が固体化されて反応副生成物としてトラップ本体部２１内に捕集される。その結果、トラップ本体部２１から配管３７に供給される排ガスが配管３７の内部において冷却されることにより反応副生成物量が減少し、配管３７が閉塞することを防止することができる。

また、特開２０００−２６２８４１号公報には、このような排ガストラップ装置２０において、トラップ本体部２１内に捕集された反応副生成物を除去する際に、トラップ本体部２１内の排ガスをＮ_２ガスによってパージする構成が開示されている。
特開２０００−２６２８４１号公報

排ガストラップ装置２０は、ＣＶＤチャンバー３１から供給される高温の排ガスを効率よく常温にまで冷却する必要がある。排ガストラップ装置２０による冷却効果が不十分な場合には、後段の配管３７の内部に反応副生成物が付着して、排気抵抗が増加し、最終的には配管３７が閉塞するおそれがある。このように、排ガストラップ装置２０による冷却能力の低下が、配管３７の閉塞に繋がるために、後段の配管３７のメンテナンス周期を長くする必要がある。このためには、排ガストラップ装置２０は、常に高い冷却能力を維持して、反応副生成物を常に効率よく捕集する必要がある。

しかしながら、図７に示す排ガストラップ装置２０および特許文献１に開示された排ガストラップ装置では、トラップ本体部２１内に配置された冷却用配管２２に排ガスが接触することによって、排ガスを冷却して反応副生成物を形成しているために、処理の開始当初は、排ガスを効率よく冷却することができるものの、冷却用配管２２に反応副生成物が付着すると、排ガスの冷却効率が著しく低下することになる。冷却効率が低下すると、トラップ本体部２１内の反応副生成物の除去等のメンテナンスが必要になるが、冷却用配管２２の全体に反応副生成物が付着することによって冷却効率が低下するために、頻繁に冷却用配管２２に付着した反応副生成物を除去する必要がある。

前記特許文献１に記載された排ガストラップ装置では、メンテナンスに際して、トラップ装置の内部をＮ_２ガスパージによって大気圧に戻すようになっているが、排ガスの冷却自体は、冷却水によって実施されており、やはり、冷却用配管に付着した反応副生成物を頻繁に除去する必要がある。

このように、従来の排ガストラップ装置では、冷却水によって排ガスを冷却する構成であるために、後段の配管３７の閉塞を防止するためには、頻繁にメンテナンスを実施する必要があり、メンテナンス周期が非常に短くなり、半導体素子の製造設備自体の稼働率が低下する大きな要因になっている。

本発明は、このような問題を解決するものであり、その目的は、排ガスを効率よく冷却することができて、メンテナンス周期を長くすることにより、半導体素子の製造設備の稼動率の低下を防止することができる排ガストラップ装置および排ガストラップ方法を提供することにある。

本発明の排ガストラップ装置は、半導体素子の製造工程において発生する排ガスが内部を通流した後に排出されるようになったトラップ本体部と、該トラップ本体部内を通流する排ガスを冷却するように、該トラップ本体部の内部を排ガスが通流している間に、該トラップ本体部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を具備する。

前記トラップ本体部は、一方の端部に、前記排ガスを該トラップ本体部の内部に流入させる排ガス流入口部と、前記不活性ガスを該トラップ本体部の内部に流入させる不活性ガス流入口部とが設けられており、他方の端部に、該トラップ本体の内部を通流した排ガスおよび不活性ガスを流出させる流出口部が設けられていてもよい。

前記トラップ本体部は、円筒状に形成されており、該トラップ本体の内部が、開口部を有する隔壁部によって、該開口部によって相互に連通する下部空間と上部空間とに分割されており、該下部空間に前記排ガス流入口部および前記不活性ガス流入口部が連通し、該上部空間に前記ガス流出口部が連通していてもよい。

前記トラップ本体部の前記上部空間には、前記排ガスの冷却によって生じる反応副生成物を捕集する捕集機構が設けられていてもよい。

前記捕集機構は、前記トラップ本体部の前記上部空間に流入した排ガスおよび不活性ガスを該トラップ本体部の外周部から内周部にかけて渦巻き状に通流させる流路が形成されていてもよい。

前記捕集機構の前記流路内には、該流路に沿ってメッシュ部材が配置されていてもよい。

前記トラップ本体部の前記下部空間には、該下部空間内に流入した排ガスを冷却水によって冷却する冷却機構が設けられていてもよい。

前記不活性ガス供給手段には、前記不活性ガスを常温以下に冷却する熱交換器が設けられていてもよい。

本発明の排ガストラップ方法は、半導体素子の製造工程において発生する排ガスを不活性ガスによって冷却して、該排ガスの冷却によって生じる反応副生成物を捕集することを特徴とする。

本発明の排ガストラップ装置では、半導体素子の製造工程において発生する排ガスを不活性ガスによって効率よく冷却することができ、しかも、不活性ガスによって冷却される排ガスから生じる反応副生成物は、粉体状になっているために、効率よく捕集することができる。その結果、反応副生成物の捕集のためのメンテナンス作業を頻繁に実施する必要がなく、メンテナンス作業の周期を長期化することができ、従って、半導体素子の製造設備における稼働率が低下することを防止することができる。

図１（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置の概略構成を示す斜視図、図１(ｂ)は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。この排ガストラップ装置１０は、図６に示す半導体素子の製造設備において、真空ポンプ３３に対して開閉パルプ３４を介して接続されるとともに、除害設備３８に接続された配管３７に対して、開閉パルプ３６を介して接続されている。排ガストラップ装置１０は、垂直状態で配置される円筒状のトラップ本体部１１を有しており、トラップ本体部１１の下端面は閉鎖されている。

トラップ本体部１１の周面における下端部には、ＣＶＤチャンバー３１内において半導体素子の製造工程にて発生した排ガスをトラップ本体１０の内部に流入させるための排ガス流入口部１２がトラップ本体部１１の周面から外方に水平状態で突出するように設けられている。排ガス流入口部１２は、半導体素子製造設備における真空ポンプ３３に対して、開閉バルブ３４を介して接続されており、この排ガス流入口部１２には、真空ポンプ３３にて吸引されるＣＶＤチャンバー３１内の排ガスが、開閉バルブ３４を介して供給される。

トラップ本体部１１の周面における排ガス流入口部１２の上側には、不活性ガスをトラップ本体部１１の内部に流入させるための不活性ガス流入口部１３が設けられている。不活性ガス流入口部１３は、排ガス流入口部１２と同様に、トラップ本体部１１の周面から外方に水平状態で突出するように形成されている。不活性ガス流入口部１３には、加熱されていない常温（２０〜２５℃程度）のＮ_２、Ａｒ等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段４０が接続されており、この不活性ガス供給手段４０から供給される不活性ガスが不活性ガス流入口部１３からトラップ本体部１１の内部に流入する。不活性ガス供給手段４０は、トラップ本体部１１に供給される排ガスの流量の２０〜３０倍程度の流量で、トラップ本体部１１に不活性ガスを供給するようになっている。

トラップ本体部１１の上端面における中心部には、トラップ本体部１１内に流入した排ガスおよび不活性ガスを、開閉バルブ３６および配管３７を介して除害設備３８に供給するガス流出口部１４が設けられている。ガス流出口部１４は、トラップ本体部１１内の排ガスおよび不活性ガスがトラップ本体部１１から容易に流出するように、下側になるにつれて口径が大きくなった円錐台形状に形成されている。

トラップ本体部１１における上下方向の中央部に対して下方寄りの位置には、トラップ本体部１１の内部を上下方向に二分する隔壁部１５が水平状態で設けられており、この隔壁部１５によって、トラップ本体部１１の内部が上部空間と、この上部空間よりも小さな容積の下部空間とに分割されている。

隔壁部１５とトラップ本体部１１の下端面との間の下部空間には、垂直状態になった仕切り板１６が設けられている。この仕切り板１６は、排ガス流入口部１２および不活性ガス流入口部１３が設けられたトラップ本体部１０の周面部分に近接した内周面部分から、トラップ本体部１０の半径方向に沿って垂直状態で延出しており、トラップ本体部１１の軸心部を越えた位置にまで達している。従って、仕切り板１６は、トラップ本体部１１の下部空間を、排ガス流入口部１２および不活性ガス流入口部１３に連通する断面半円形状の流入側空間と、この流入側空間に連通する断面半円形状の流出側空間とに二等分している。

トラップ本体部１１の周面に設けられた排ガス流入口部１２および不活性ガス流入口部１３から流入する排ガスおよび冷却用の不活性ガスは、この仕切り板１６によってトラップ本体部１１の半径方向に沿って案内されるとともに、流入側空間を囲むトラップ本体部１１の内周面によって円弧状に案内されて、仕切り板１６が設けられていない流入側空間と流出側空間との連通部から流出側空間に流動する。従って、この下部空間では、排ガス流入口部１２から流入する排ガスが不活性ガス流入口部１３から流入する不活性ガスによって効率よく冷却される冷却空間になっている。

隔壁部１５には、トラップ本体部１１の下部空間における流出側空間と上部空間とを連通する開口部１５ａが設けられており、下部空間における流出側空間内に流動した排ガスおよび冷却用の不活性ガスは、隔壁部１５に設けられた開口部１５ａを通って、上部空間内に流入し、トラップ本体部１１の上端面に設けられたガス流出口部１４を通って外部に排出される。上部空間内に不活性ガスとともに流入した排ガスには、不活性ガスによって冷却されることによって生じる粉体状の反応副生成物が含まれており、この粉体状の反応副生成物が上部空間内において自重によって落下することによって、隔壁部１５上に捕集される。

このような構成の排ガストラップ装置１０では、ＣＶＤチャンバー３１の内部に残留する高温の排ガスが、真空ポンプ３３によって吸引されて、排ガス流入口部１２に供給されると、この排ガス流入口部１２からトラップ本体部１１の下部空間内に導入される。このとき、トラップ本体部１１の下部に設けられた不活性ガス流入口部１３には、不活性ガス供給手段４０から不活性ガスが供給されており、この不活性ガスがトラップ本体部１１の下部空間内に導入される。そして、トラップ本体部１１内部に導入された排ガスは、トラップ本体部１１内部に導入された不活性ガスとともに、流入側空間から流出側空間内に流動し、流出側空間から、隔壁部１５に設けられた開口部１５ａを通って、上部空間内に流入する。そして、排ガスおよび不活性ガスは、トラップ本体部１１の上部空間を上方に通流して、上端面のガス流出口部１４から排出される。

この場合、トラップ本体部１１の内部に流入した高温の排ガスは、トラップ本体部１１の下部空間を通過する間に、トラップ本体部１１の内部に供給される常温の不活性ガスに接触することによって冷却され、排ガスに含まれる未反応ガスが、反応副生成物として固体化される。そして、固体化された反応副生成物は、隔壁部１５上の上部空間内を下方から上方に向かって通流する間に、自重によって落下し、隔壁部１５上に捕集される。

このように、本発明の排ガストラップ装置１０は、トラップ本体部１１の内部が、隔壁部１５によって、上部空間と、この上部空間よりも容積が小さな下部空間とに分割されており、しかも、下部空間は、仕切り板１６によって、流入側空間と流出側空間とに分割されているために、トラップ本体部１１の内部における排ガスおよび冷却用の不活性ガスが通流する流路が長く形成されている。従って、高温の排ガスは、トラップ本体部１１の内部を通流する間に、不活性ガスと確実に接触し、不活性ガスによって確実に冷却される。

このように、本発明の排ガストラップ装置１０は、常温の不活性ガスによって、高温の排ガスを確実に冷却することができ、排ガスに含まれる未反応ガスを粉体状の反応副生成物とすることができる。また、トラップ本体部１１の内部に供給される排ガスに対して、トラップ本体部１１に供給される不活性ガスを、直接、接触させて冷却しているために、供給される排ガスに対する冷却効率が経時的に低下するおそれがなく、常時、一定の効率で排ガスを冷却することができる。さらに、粉体状の反応副生成物は、トラップ本体部１０の上部空間内を下方から上方に向かって通流する間に自重によって落下して隔壁部１５上に捕集されることから、隔壁部１５上に捕集された反応副生成物を容易に回収することができる。また、隔壁部１５上に捕集される反応副生成物は多量に蓄積されない限り、排ガスおよび不活性ガスの通流を妨げるおそれがないために、反応副生成物の回収作業を頻繁に実施する必要がない。その結果、後段の配管３７において、反応副生成物が固定化して配管３７内周面に付着することを確実に防止することができる。

図５は、図１に示す本発明の排ガストラップ装置によって捕集された単位時間当りの反応副生成物の量を示す。比較のために、図７に示す排ガストラップ装置によって捕集された単位時間当りの反応副生成物の量を示す。図７に示す排ガストラップ装置による単位時間当たりの反応副生成物の捕集量は１．５ｋｇ程度であったが、本発明の排ガストラップ装置によって、単位時間当たり２．２ｋｇ程度の反応副生成物を捕集することができ、しかも、このような多量の反応副生成物は、頻繁に回収する必要がない。

なお、トラップ本体部１１の上部空間内に、金属、樹脂等の材料によって構成されるメッシュ部材を配置して、このメッシュ部材によって、反応副生成物を付着させるようにしてもよい。この場合、シート状のメッシュ部材を、トラップ本体部１１の上部空間に垂直状態で配置する構成、シート状のメッシュ部材を円筒状あるいは渦巻き状に巻回した状態でトラップ本体部１１の上部空間に垂直状態で配置する構成等とすることができる。このようなメッシュ部材を設けることによって、反応副生成物をさらに効率よく捕集することができる。

さらに、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、トラップ本体部１１の下部空間に、冷却水が通流される冷却水用配管１９を配置するようにしてもよい。この場合、冷却水用配管１９は、トラップ本体部１１の下部空間の内部において水平方向に沿った螺旋状に形成されており、螺旋状の各端部にそれぞれ連続する配管部分が、トラップ本体部１１の下部空間を形成する周面をそれぞれ貫通して外部に延出している。冷却用配管１９内には、一方の端部から冷却水が供給されて、トラップ本体部１１の下部空間内の螺旋所部分を通流した後に、他方の配管部分からトラップ本体部１１の外部に排出される。このような冷却水による冷却機構を設けることにより、より一層効率よく排ガスを冷却することができる。

なお、不活性ガス供給手段４０に、不活性ガスを、５〜６℃程度になるように冷却する熱交換器を設けて、５〜６℃程度にまで冷却された不活性ガスをトラップ本体部１１に供給するようにしてもよい。これにより、さらに一層効率よく排ガスを冷却することができる。

図３（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置１０の他の例を示す概略構成図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。この排ガストラップ装置１０では、トラップ本体部１１における下部空間の容積を、図１に示す排ガストラップ装置１０のトラップ本体部１１における下部空間の容積よりも小さくなるように、開口部１５ａが設けられた隔壁部１５を配置している。さらに、トラップ本体部１１の上部に、水平状態になった第２隔壁部１７を配置して、隔壁部１５と、第２隔壁部１７との間に中央部空間を形成するとともに、第２隔壁部１７とトラップ本体部１１の上端面との間に上端部空間を形成している。そして、中央部空間内に、反応副生成物を捕集するための捕集機構１８が設けられている。この捕集機構１８は、隔壁部１５の開口部から中央部空間内に流入する排ガスおよび冷却用の不活性ガスをトラップ本体部１１の外周側から内周側にかけて渦巻き状に通流させる流路を内部に有している。

捕集機構１８は、中央部空間における下側の隔壁部１５と、上側の第２隔壁部１７とにわたって、トラップ本体部１１の内周面に対して全周にわたって一定の間隔が形成されるように同心状態で配置された円筒状の外部円筒部材１８ａと、この外部円筒部材１８ａの内周面に対して全周にわたって一定の間隔が形成されるように、外部円筒部材１８ａの内部に同心状態で配置された内部円筒部材１８ｂと、内部円筒部材１８ｂの内周面に対して全周にわたって一定の間隔が形成されるように、内部円筒部材１８ｂの内部に同心状態で配置された円筒状の円筒状の流路部材１８ｃとを有している。

トラップ本体部１１と外部円筒部材１８ａとの間の空間は、下側の隔壁部１５と上側の第２隔壁部１７との間、および外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間にわたって垂直に配置された第１遮蔽板１８ｄによって、周方向に排ガスおよび不活性ガスが通流しないように遮蔽されている。この第１遮蔽板１８ｄは、下側の隔壁部１５に設けられた開口部１５ａに対して、排ガス流入口部１２および不活性ガス流入口部１３側に近接した周方向位置に設けられている。従って、下側の隔壁部１５の開口部１５ａから、中央部空間に配置された捕集機構１８の外部円筒部材１８ａの外周面とトラップ本体部１１内周面との間隙である流路内に流入した排ガスおよび不活性ガスは、その流路内を、図２（ｂ）に矢印Ｘで示す周方向に通流する。

また、外部円筒部材１８ａには、第１遮蔽板１８ｄに対して前記矢印Ｘで示す方向とは反対方向であって、この第１遮蔽板１８ｄに近接した位置に、上下方向に沿った第１スリット部１８ｅが、下側の隔壁部１５に近接した下端部位置から第２隔壁部１７に近接した上端部位置にわたって垂直状態で形成されている。外部円筒部材１８ａ外周面とトラップ本体部１１内周面との流路内に流入した排ガスおよび不活性ガスは、第１遮蔽板１８ｄに衝突した後に、外部円筒部材１８ａに形成された第１スリット部１８ｅを通って、外部円筒部材１８ａの内部に流入する。

外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間の空間は、下側の隔壁部１５と上側の第２隔壁部１７との間、および、外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間にわたって垂直に配置された第２遮蔽板１８ｆによって、周方向に排ガスおよび不活性ガスが通流しないように遮蔽されている。この第２遮蔽板１８ｆは、外部円筒部材１８ａに設けられた第１スリット部１８ｅに対して、前記矢印Ｘで示す方向とは反対方向であって、この第１スリット部１８ｅに近接した位置に、下側の隔壁部１５から第２隔壁部１７にわたって垂直状態で設けられている。

また、内部円筒部材１８ｂには、第２遮蔽板１８ｆに対して前記矢印Ｘで示す方向とは反対方向であって、この第２遮蔽板１８ｆに近接した位置に、上下方向に沿った第２スリット部１８ｇが、下側の隔壁部１５に近接した下端部位置から第２隔壁部１７に近接した上端部位置にわたって垂直状態で形成されている。外部円筒部材１８ａ内周面と内部円筒部材１８ｂ外周面との間の流路内に流入した排ガスおよび不活性ガスは、前記矢印Ｘで示す方向に沿って通流した後に、第２遮蔽板１８ｄに衝突して、内部円筒部材１８ｂに形成された第２スリット部１８ｇを通って、内部円筒部材１８ｂの内部に流入する。

内部円筒部材１８ｂと流路部材１８ｃとの間の空間は、下側の隔壁部１５と上側の第２隔壁部１７との間、および内部円筒部材１８ｂと流路部材１８ｃとの間にわたって垂直に配置された第３遮蔽板１８ｈによって、周方向に排ガスおよび不活性ガスが通流しないように遮蔽されている。この第３遮蔽板１８ｈは、内部円筒部材１８ｂに設けられた第２スリット部１８ｇに対して、前記矢印Ｘで示す方向とは反対方向であって、この第２スリット部１８ｇに近接した位置に、下側の隔壁部１５から第２隔壁部１７にわたって垂直状態で設けられている。

また、流路部材１８ｃには、第３遮蔽板１８ｈに対して前記矢印Ｘで示す方向とは反対方向であって、この第３遮蔽板１８ｈに近接した位置に、上下方向に沿った第３スリット部１８ｉが、下側の隔壁部１５に近接した下端部位置から第２隔壁部１７に近接した上端部位置にわたって垂直状態に形成されている。内部円筒部材１８ｂ内周面と流路部材１８ｃ外周面との間の流路内に流入した排ガスおよび不活性ガスは、前記矢印Ｘで示す方向に沿って通流した後に、第３遮蔽板１８ｈに衝突して、流路部材１８ｃに形成された第３スリット部１８ｉを通って、流路部材１８ｃの内部に流入する。

流路部材１８ｃの上端面は、上側の第２隔壁部１７の軸心部から上方に向かって開口しており、従って、この流路部材１８ｃの内部と、第２上側の第２隔壁部１７の上方の上端部空間とは連通状態になっている。従って、流路部材１８ｃの内部に流入した排ガスおよび不活性ガスは、流路部材１８ｃの内部を上方へと通流して、トラップ本体部１１内の上部空間内に流入した後に、トラップ本体部１１の上端面に設けられた流出口部１４から外部に排出される。

トラップ本体部１１と外部円筒部材１８ａとの間の空間である流路には、金属、樹脂等によって形成されたシート状のメッシュ部材１８ｊが、その流路に沿った円弧状に湾曲した状態で配置されている。同様に、外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間の空間である流路にも、金属、樹脂等によって形成されたシート状のメッシュ部材１８ｋが、その流路に沿った円弧状に湾曲した状態で配置されている。さらに、同様に、内部円筒部材１８ｂと流路部材１８ｃとの間の空間である流路にも、金属、樹脂等によって形成されたシート状のメッシュ部材１８ｍが、その流路に沿った円弧状に湾曲した状態で配置されている。

このような構成の排ガストラップ装置１０では、排ガス流入口部１２からトラップ本体部１１の下部空間内に導入される排ガスと、不活性ガス流入口部１３からトラップ本体部１１の下部空間内に導入される不活性ガスとが、トラップ本体部１１の下部空間における内周面に沿って流入側空間から流出側空間へと流動し、流出側空間から、隔壁部１５に設けられた開口部１５ａを通って、中央部空間内に流入する。そして、排ガスおよび不活性ガスは、トラップ本体部１１の中央部空間内に設けられた捕集機構１８における外部円筒部材１８ａとトラップ本体部１１との間の流路内を矢印Ｘ方向に沿って通流した後に、外部円筒部材１８ａに設けられた第１スリット部１８ｅを通って、外部円筒部材１８ａの内部に流入し、外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間の流路内を矢印Ｘ方向に沿って通流した後に、内部円筒部材１８ｂに設けられた第２スリット部１８ｅを通って、内部円筒部材１８ｂ内に流入する。さらにその後に、内部円筒部材１８ｂ内に流入した排ガスおよび不活性ガスは、内部円筒部材１８ｂと流路部材１８ｃとの間の流路内を矢印Ｘ方向に沿って通流した後に、流路部材１８ｃに設けられた第３スリット部１８ｉを通って、流路部材１８ｃ内に流入する。そして、流路部材１８ｃ内を上方へと通流した後に、トラップ本体部１１の上部空間を通って、流出口部１４から外部に流出する。

このように、排ガスは、不活性ガスとともに、トラップ本体部１１の中央部空間において、渦巻き状に通流することにより、高温の排ガスは、常温の不活性ガスと長時間にわたって接触して確実に冷却される。これにより、粉体状の反応副生成物が生じる。

この場合、トラップ本体部１１と外部円筒部材１８ａとの間の流路、外部円筒部材１８ａと内部円筒部材１８ｂとの間の流路、および、内部円筒部材１８ｂと流路部材１８ｃとの間の流路に、金属、樹脂等によって形成されたシート状のメッシュ部材１８ｊ、１８ｋ、１８ｍが、それぞれの流路に沿った円弧状に湾曲した状態で配置されているために、それぞれの流路内を通流する排ガスは、各メッシュ部材１８ｊ、１８ｋ、１８ｍに付着して捕集される。その結果、粉体状の反応副生成物が後段の配管に供給されることを確実に防止することができる。

なお、このような構成の排ガストラップ装置１０において、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、トラップ本体部１１の下部空間に、冷却水が通流される冷却水用配管１９を配置するようにしてもよい。この場合、冷却水用配管１９は、トラップ本体部１１の下部空間の内部において水平方向に沿った螺旋状に形成されており、螺旋状の各端部にそれぞれ連続する配管部分が、トラップ本体部１１の下部空間を形成する周面をそれぞれ貫通して外部に延出している。冷却用配管１９内には、一方の端部から冷却水が供給されて、トラップ本体部１１の下部空間内の螺旋所部分を通流した後に、他方の配管部分からトラップ本体部１１の外部に排出される。このような冷却水による冷却機構を下部空間内に設けることによって、より一層効率よく排ガスを冷却することができる。

なお、図３および図４に示す排ガストラップ装置１０のそれぞれにおいても、不活性ガス供給手段４０に、不活性ガスを５〜６℃程度に冷却する熱交換器を設けて、５〜６℃程度にまで冷却された不活性ガスをトラップ本体部１１に供給するようにしてもよい。これにより、さらに一層効率よく排ガスを冷却することができる。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

半導体素子の製造工程において発生する排ガスを冷却して反応副生成物を捕集する排ガストラップ装置および排ガストラップ方法において、排ガスを効率よく冷却することができ、メンテナンス周期を長くすることにより、半導体素子の製造設備の稼動率の低下を防止することができる。

（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置の概略構成を示す斜視図、(ｂ)は、（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置の他の例における概略構成を示す斜視図、(ｂ)は、（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置のさらに他の例における概略構成を示す斜視図、(ｂ)は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。（ａ）は、本発明の排ガストラップ装置のさらに他の例における概略構成を示す斜視図、(ｂ)は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図、（ｃ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。図１の排ガストラップ装置による単位時間当たりの反応副生成物の捕集量を示すグラフである。半導体製造設備の概略構成を示すブロック図である。従来の排ガストラップ装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０排ガストラップ装置
１１トラップ本体部
１２排ガス流入口部
１３不活性ガス流入口部
１４ガス流出口部
１５隔壁部
１５ａ開口部
１６仕切り板
１７第２隔壁部
１８捕集機構
１８ａ外部円筒部材
１８ｂ内部円筒部材
１８ｃ流路部材
１８ｄ第１遮蔽板
１８ｅ第１スリット部
１８ｆ第２遮蔽板
１８ｇ第２スリット部
１８ｈ第３遮蔽板
１８ｉ第３スリット部
１９冷却水用配管
４０不活性ガス供給手段

Claims

半導体素子の製造工程において発生する排ガスが内部を通流した後に排出されるようになったトラップ本体部と、
該トラップ本体部内を通流する排ガスを冷却するように、該トラップ本体部の内部を排ガスが通流している間に、該トラップ本体部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を具備する排ガストラップ装置。
前記トラップ本体部は、一方の端部に、前記排ガスを該トラップ本体部の内部に流入させる排ガス流入口部と、前記不活性ガスを該トラップ本体部の内部に流入させる不活性ガス流入口部とが設けられており、他方の端部に、該トラップ本体の内部を通流した排ガスおよび不活性ガスを流出させる流出口部が設けられている、請求項１に記載の排ガストラップ装置。
前記トラップ本体部は、円筒状に形成されており、該トラップ本体の内部が、開口部を有する隔壁部によって、該開口部によって相互に連通する下部空間と上部空間とに分割されており、該下部空間に前記排ガス流入口部および前記不活性ガス流入口部が連通し、該上部空間に前記ガス流出口部が連通している、請求項２に記載の排ガストラップ装置。
前記トラップ本体部の前記上部空間には、前記排ガスの冷却によって生じる反応副生成物を捕集する捕集機構が設けられている、請求項３に記載の排ガストラップ装置。
前記捕集機構は、前記トラップ本体部の前記上部空間に流入した排ガスおよび不活性ガスを該トラップ本体部の外周部から内周部にかけて渦巻き状に通流させる流路が形成されている、請求項４に記載の排ガストラップ装置。
前記捕集機構の前記流路内には、該流路に沿ってメッシュ部材が配置されている、請求項５に記載の排ガストラップ装置。
前記トラップ本体部の前記下部空間には、該下部空間内に流入した排ガスを冷却水によって冷却する冷却機構が設けられている、請求項２〜６のいずれかに記載の排ガストラップ装置。
前記不活性ガス供給手段には、前記不活性ガスを常温以下に冷却する熱交換器が設けられている請求項１〜７のいずれかに記載の排ガストラップ装置。
半導体素子の製造工程において発生する排ガスを不活性ガスによって冷却して、該排ガスの冷却によって生じる反応副生成物を捕集することを特徴とする排ガストラップ方法。