JP2015185568A - 窒素昇温ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】昇華性物質の凝固堆積を防止することができ、かつ、既に稼働中の設備に容易に装着が可能である窒素昇温ユニットを提供すること。【解決手段】希釈用の窒素ガス供給部３０から供給する常温の窒素ガスが導入される第一円筒管１２と、前記第一円筒管と連通するとともに内部空間の軸心位置に発熱体１４を設ける昇温容器１１と、前記昇温容器と連通し昇温後の窒素ガスを排出する第二円筒管１３とからなり、前記窒素ガス供給部からドライ真空ポンプ３１に至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニット１を提供する。【選択図】図５

Description

本願発明は、常温の窒素ガスを所定の容器内に導入することにより、その温度を上昇させ高温の窒素ガスにして排出する窒素昇温ユニットに関するものである。

高真空に保たれているドライエッチング装置の内部では昇華性物質が生成しても気体として存在するが、大気圧へ圧力上昇する排気ガス通路においては、昇華性物質は固形物として堆積すること（特許文献１の０００６段落）及び、前記昇華性物質固形物の堆積により排ガス通路が閉塞に至ることが知られている（特許文献１の０００７段落）。

前記の問題を解決するための手段として、真空補助ポンプの吸気口に加熱された窒素を供給し、加熱窒素と混合され、昇温した排ガスを排ガス通路に排気することによって昇華性物質が、配管内で析出することを防止する手段が開示されている（特許文献１の００１３段落）。

特開２００１−１７６８５４号公報

確かに、特許文献１のドライエッチング排ガス処理装置（設備）を新規導入又は総入れ替えすれば、当該設備内で昇華性物質が凝固堆積することは軽減又は解消するものと思われるが、ドライエッチング排ガス処理装置（設備）等を新規導入又は総入れ替えすることは、少なくともコスト面において使用者の大きな負担となることが想定される。

ところで、排ガス通路に限らず大気圧へ圧力上昇する箇所では同様の現象が生じ得る。

出願人は、大気圧へ圧力上昇するドライ真空ポンプの内部で同様の現象が生じていることを確認した。前記ドライ真空ポンプの内部で凝固堆積した昇華性物質固形物は、前記ドライ真空ポンプの排気配管の閉塞、ロータの回転阻害、前記ポンプ自身のロック（可動停止）、起動不良等の様々な故障の原因となっている。

そこで、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質の凝固堆積を防止でき、かつ、既に稼働中の設備にも装着が可能な窒素昇温ユニットを提供することを課題とする。

本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニットであって、前記窒素ガス供給部と連通する配管と連結する第一円筒管と、前記ドライ真空ポンプと連通する配管と連結する第二円筒管と、前記第一円筒管及び前記第二円筒管と連結することにより連通する円筒形状の昇温容器と、前記昇温容器の軸心位置に設ける発熱体と、からなる窒素昇温ユニットを提供する。

また、本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、前記発熱体が、円筒形状のシーズヒータである窒素昇温ユニットを提供する。

また、本願発明の窒素昇温ユニットは、上述の課題を解決するために、前記第二円筒管の径が、前記第一円筒管の径と同一で、かつ、前記昇温容器の径よりも細い窒素昇温ユニットを提供する。

本願発明の窒素昇温ユニットは、常温の窒素ガスを高温の窒素ガスにできる昇温ユニットであるため、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質の凝固堆積を防止できる。また、その連結が容易であるため、既に稼働中の設備にも装着が可能（容易）である。

また、本願発明の窒素昇温ユニットは、発熱体が昇温容器の軸心位置に設ける円筒形状のシーズヒータであるため、前記昇温容器の内部空間の温度を均一的に上昇させ温度ムラを防止し安定した昇温効果が期待できる。また、耐久性にも優れる。

また、本願発明の窒素昇温ユニットは、第二円筒管の径が昇温容器よりも細いため、前記第二円筒管を流動する窒素の温度が低下し難い。また、前記第二円筒管の径が第一円筒管と同一であるため、前記昇温容器内部の温度が低下し難い。

図１は窒素昇温ユニットの全体構成を示す外観図である。 図２は昇温容器の内部構造を示すイメージ図である。 図３は昇温容器の内部構造（発熱体の配置、形状）を示す切断断面図である。 図４は窒素昇温ユニット取り付け前の半導体製造装置の接続を示すイメージ図である。 図５は窒素昇温ユニット取り付け後の半導体製造装置の接続を示すイメージ図である。

既に稼働中の半導体製造装置の構成中、希釈用の窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に、本願発明の窒素昇温ユニットを装着して使用する。

窒素昇温ユニットの構成について、図１から図３に従い説明する。

窒素昇温ユニット（１）は、一方の端部（図１で示す左側端部）が開放し、他方の端部（図１で示す右側端部）が閉塞した円筒形状で両端部近傍位置の外周側面に２つの貫通孔を有し内部が中空である昇温容器（１１）と、前記昇温容器の一方の端部近傍位置に設ける第１貫通孔（１１１）と連結することにより連通する両端部が開放した円筒形状で内部が中空である第一円筒管（１２）と、前記昇温容器の他方の端部近傍位置に設ける第２貫通孔（１１２）と連結することにより連通する両端部が開放した円筒形状で内部が中空である第二円筒管（１３）と、前記昇温容器の内部空間の軸心位置に設ける発熱体（１４）と、前記昇温容器の内部空間の前記第２貫通孔付近に設ける温度センサ（１５）と、前記昇温容器の開放側端部位置に取り付け固着する封止固定具（１６）と、前記昇温容器の外周側面の大部分を覆う架台（１７）と、前記昇温容器の外周側面に設けるサーモスタット（１８）と、で構成する（図１及び図２）。

前記昇温容器（１１）の内部空間は、他方の端部を前記封止固定具（１６）により溶接固定することにより、密封状態を維持している（図１）。

前記第一円筒管（１２）の径について、前記昇温容器内の温度低下を防止するために前記昇温容器（１１）の径よりも小さく（細く）している。

前記第二円筒管（１３）の径について、前記第二円筒管と連結するドライ真空ポンプの内部まで窒素の温度を低下させないために、前記昇温容器（１１）の径よりも小さく（細く）している。

また、前記第一円筒管（１２）と前記前記第二円筒管（１３）とは、同一径の円筒管を採用している。これは、高温の窒素を排出する前記第二円筒管の径を常温の窒素が流入する前記第一円筒管の径と同一にすることにより、前記昇温容器の内部空間の温度を低下し難くしている。

前記発熱体（１４）について、前記昇温容器の内部空間を一定程度の温度に上昇させることができればいかなる発熱体を利用することも可能であるが、前記昇温容器の内部空間の温度を均一的に上昇させ温度ムラを防止することや耐久性等を考慮すると、円筒形状のシーズヒータを利用することが好ましい（図３）。

前記温度センサ（１５）として、本実施例では熱電対を採用している。

前記架台（１７）について、板状体を組み合わせて前記昇温容器（１１）の大部分を覆う形状としている。これは、前記昇温容器の外周側面の温度が上昇した場合に、近傍の物や保守要員が直接接触をしないように配慮しているとともに、既存設備への取り付けが容易であること及び製造が容易であることにも考慮している。

次に、本願発明の窒素昇温ユニットを既に稼働中の半導体製造装置に装着する手順について図４及び図５に従い説明する。

希釈用の窒素ガス供給部（３０）とドライ真空ポンプ（３１）とをつなぐ窒素供給配管（２２）をいったん切断する（図４）。

前記切断をした窒素供給配管のうち、前記希釈用の窒素ガス供給部側の配管（２２１）の端部と第一円筒管（１２）とを連結する（図５）。

さらに、前記切断をした前記供給配管のうち、前記ドライ真空ポンプ側の配管（２２２）の端部と第二円筒管（１３）とを連結する（図５）。

前記切断及び連結作業により、前記希釈用の窒素ガス供給部（３０）からドライ真空ポンプ（３１）に至るまでの窒素ガス供給路上に、窒素昇温ユニット（１）の装着が完了する（図５の状態）。

次に、昇華性物質が凝固堆積せずにドライ真空ポンプ内部を通過する動作について、図５に従い説明する。なお、窒素ガス供給部からは１５リットル／分の流速で希釈用の窒素ガスが供給されるものとする。

まずは、発熱体（１４）への電源供給を開始し熱伝導により昇温容器（１１）の内部空間の温度を上昇させる。

次に、前記窒素ガス供給部（３０）から、常温の希釈用の窒素ガスを前記窒素ガス配管（２２１）に供給する。

前記常温の窒素ガスは、前記窒素ガス配管（２２１）から前記第一円筒管（１２）を介して前記昇温容器（１１）の内部空間に導入される。

前記昇温容器（１１）の内部に導入された窒素ガスは、当該昇温容器内を流動しながら温度上昇する（１００度から２００度程度を想定）。

前記温度上昇した高温の窒素ガスは、前記昇温容器（１１）から前記第二円筒管（１３）に排出される。

前記第二円筒管（１３）に排出された窒素ガスは、前記ドライ真空ポンプ側の配管（２２２）を介してドライ真空ポンプ（３１）の内部に投入される。

一方、真空チャンバー（３２）から排気される未反応原料ガス及び反応後ガスは、チャンバー排気配管（２０）を介して前記ドライ真空ポンプ（３１）の内部に流入する。

昇華性物質を包含する前記未反応原料ガス及び反応後ガスと前記高温の窒素ガスとが前記ドライ真空ポンプ（３１）の内部で混合され希釈化されるが、前記希釈用の窒素ガスの温度が高温であるため、混合ガスは一定程度の温度を保つことができ、大気圧へ圧力上昇されても昇華性物質は固体化しないまま、前記ポンプ排気配管（２１）を介して当該ドライ真空ポンプ（３１）の外部に排出される。

本願発明の窒素昇温ユニットは、ドライ真空ポンプの内部で昇華性物質が凝固堆積することを防止し、かつ、既に稼働中のドライ真空ポンプにも容易に装着可能である優れた窒素昇温ユニットであるから産業上の利用性を有する。

１ 窒素昇温ユニット
１１ 昇温容器
１２ 第一円筒管
１３ 第二円筒管
１４ 発熱体（シーズヒータ）
１５ 温度センサ（熱電対）
１６ 封止固定具
１７ 架台
１８ サーモスタット
２０ 真空チャンバーの排気配管
２１ ドライ真空ポンプの排気配管
２２ 希釈用の窒素ガス供給部とドライ真空ポンプとの接続配管
２２１ 希釈用の窒素ガス供給部側の配管
２２２ ドライ真空ポンプ側の配管
３０ 希釈用の窒素ガス供給部
３１ ドライ真空ポンプ
３２ 真空チャンバー

Claims (3)

1. 窒素ガス供給部からドライ真空ポンプに至るまでの窒素ガス供給路上に装着する窒素昇温ユニットであって、
   前記窒素ガス供給部と連通する配管と連結する第一円筒管と、
   前記ドライ真空ポンプと連通する配管と連結する第二円筒管と、
   前記第一円筒管及び前記第二円筒管と連結することにより連通する円筒形状の昇温容器と、
   前記昇温容器の軸心位置に設ける発熱体と、
   からなる窒素昇温ユニット。
2. 前記発熱体が、円筒形状のシーズヒータである請求項１に記載の窒素昇温ユニット。
3. 前記第二円筒管の径が、前記第一円筒管の径と同一で、かつ、前記昇温容器の径よりも細い請求項１又は請求項２に記載の窒素昇温ユニット。