JP2845866B1 - 生成物排出処理装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】ＣＶＤ装置で発生する反応生成物を、装置の停
止を極力小さくし、配管やトラップ７を分解し大気中に
さらして洗浄処理すること無く安全確実に洗浄する。 【解決手段】ドライポンプ５の後段の排気系にて、反応
生成物を析出させ捕獲する。捕獲した析出物を熱にて気
化させ排気し、排気系用ポンプ１６に接続された再凝固
用トラップ２０にて再凝固させ、再凝固させた反応生成
物を水又は温水で溶解処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ装置の生成
物排出装置に関し、特にセルフクリーニング方式のＣＶ
Ｄ装置における反応生成物を排出する生成物排出処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のセルフクリーニング方式の
ＣＶＤ装置を示す図である。このセルフクリーニング方
式のＣＶＤ装置は、半導体集積回路や、液晶ディスプレ
イ等を製造するために、基板上に必要な膜種をＣＶＤ法
にて成膜する装置でる。しかしながら、何回かの成膜に
よって反応ガス導入管１をもつ真空反応室２に膜が厚く
堆積しやがては剥れて基板に付着し基板品質に欠陥をも
たらす。そこで、眞空反応室２に付着した膜をエッチン
グして真空反応室２をクリーニングする必要があった。

【０００３】この余分な膜をエッチングする時に、真空
反応室２からメインバルブ３およびスロットルバルブ４
を経て排出される反応生成物がドライポンプ５の排気側
にて析出し障害となる場合がある。例えば、排気切り替
えバルブ１１，１２，１３に付着した場合には、排気ガ
スが混合する危険性を発生させたり、ドライポンプ５の
排気側を閉塞させ真空ポンプに負荷をかけることにな
り、最終的にはポンプ停止に陥る。

【０００４】この問題を解消するために、排気ラインに
トラップ７，フィルタ９を用いて反応生成物であるケイ
フッ化アンモニウムなどを効率的に析出させ、定期的に
ＣＶＤ装置を停止させて排気配管８を含む排気ラインを
大気中にて分解洗浄する必要があった。そして、反応生
成物は有害であるために、分解、洗浄には、作業者がマ
スクならびに手袋や防護メガネをし分解洗浄を行なって
いた。

【０００５】また、排気ラインを分解せずに、反応生成
物を排出するガス排出装置が、例えば、特開平８−９２
７６３号公報に開示されている。このガス排出装置はア
ルミニウムのドライエッチング装置に適用されている。
真空反応室を真空排気する排気ポンプの後段の排気ダク
トに給水配管と最も低い位置の排気ダクトに排水配管を
設け、真空処理室で生成される反応生成物である三塩化
アルミニウムを水で溶解し排出できることを特徴として
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の生成物
排出処理装置では、真空ポンプの排気ラインにトラップ
及びフィルタで反応生成物を捕獲させているので、捕獲
量が増大すると真空ポンプの背圧が上昇しポンプ稼働が
不可能になる。そのために定期的にトラップ及びフィル
タを大気中にて取り外し、析出物を除去しなければなら
ない。しかしながら、有害物質である反応生成物を大気
中にさらすことになる。

【０００７】また、排気ライン内、トラップ、フィルタ
及び排気切替バルブに付着した反応生成物を定期的に除
去するために、それらの部材を取り外し、洗浄した後、
再組み付けをしなければならない。その為に、ＣＶＤ装
置を長時間停止しなければならず稼働率を低下させると
いう問題がある。

【０００８】一方、特開平８−９２７６３号公報のガス
放出装置をこのＣＶＤ装置に適用したとすると、真空ポ
ンプの後段の排気ダクトに単に水供給配管と水排出管だ
け設けただけでしかもトラップがないので、ＣＶＤ装置
の真空処理室の成膜ガスであるシランガスとクリーニン
グガスである三フッ化窒素ガスとが混合したガスは冷却
されポンプの後段の排気配管に堆積し、結局、前述した
ように、マスクならびに手袋や防護メガネをし分解洗浄
しなければならない。

【０００９】本発明の目的は、装置を停止を極力少なく
し反応生成物の処理・除去を安全に処理できる生成物排
出処理装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、真空反
応室内壁に付着する生成物をクリーニングガスで除去し
その時に発生する反応生成物を装置外に排出する生成物
排出処理装置において、ガス化された前記反応生成物を
真空排気する真空ポンプの後段に設けられているととも
に前記反応生成物を凝固して捕獲する捕獲手段と、捕獲
手段で捕獲した前記反応生成物を昇華させる昇華手段
と、昇華された前記反応生成物を排気する排気用ポンプ
と、この排気用ポンプで排気される前記反応生成物を再
度凝固する再凝固用トラップと、凝固された前記反応生
成物を溶解する水を供給する手段と、溶解された前記反
応生成物を排出する手段とを備える生成物排出処理装置
である。

【００１１】また、前記捕獲手段は、内部に迷路を形成
する隔壁の複数をもつトラップを備えるか、あるいは、
蛇行する湾曲配管を備えることが望ましい。さらに、前
記昇華手段は、前記捕獲手段を構成する部材を加熱する
ヒータであるか、または、前記真空ポンプの後段に設け
られるプラズマ発生室であることが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施の形態における生成
物排出処理装置を示す図である。この生成物排出処理装
置は、図１に示すように、反応ガス導入管１をもつ真空
反応室２をメインバルブ３とスロットルバルブ４を介し
て真空排気するドライポンプ５の後段に接続されるトラ
ップ７と、このトラップと並列に排気配管８を介して接
続されるフィルタ９と、排気配管８を通じドライポンプ
５およびトラップ７ならびにフィルタ９を排気系用メイ
ンバルブ１４および排気系用スロットルバルブ１５を介
して真空排気する排気系用ポンプ１６と、この排気系用
ポンプの後段にヒータ付配管１７を介して接続されると
ともに冷却水配管２２を具備する再凝固用トラップ２０
と、再凝固用トラップ２０に水を供給する給水バルブ１
９と、トラップ７およびフィルタ９ならびに排気配管８
を加熱するヒータ１０とを備えている。

【００１４】また、ドライポンプ５および排気系用ポン
プ１６の背圧を測定する圧力計６および１８とが設けら
れ、成膜ガスの排気切替えバルブ１１とクリーニングガ
スの排気切替バルブ１２と窒素・水素ガスの排気切替バ
ルブ１３の一方の口は配管を介してフィルタ９と接続し
ている。そして、他方の口は、工場の排気ライン（図示
省略）と接続されている。なお、ヒータ１０は、トラッ
プ７，排気配管８，フィルタ９に巻き付けてあり、析出
反応生成物を気化させる。なお、トラップ７は、ハウジ
ング内部に迷路形成する隔離壁が複数段設けられてお
り、これら隔壁に析出反応生成物が堆積される構造にな
っている。

【００１５】図２は図１の再凝固用トラップを説明する
図である。さらに、真空反応室２に導入される成膜時又
はセルフクリーニング時のそれぞれのガス、たとえば、
モノシランガス、三フッ化窒素ガスが混合しないよう
に、排気切替バルブ１１，１２，１３の開閉制御がなさ
れている。再凝固用トラップ２０は、図２に示すよう
に、気化した反応生成物を再び凝固させるものであり排
気系用ポンプ１６に接続したヒータ付き配管１７を介し
工場の排水ライン（図示省略）及び排気ライン（図示省
略）と接続されている。また、再凝固用トラップ２０
は、蛇行する冷却水配管２１を内蔵し、さらに、再凝固
した反応生成物を溶解させる水又は温水を噴出する噴水
口２１ａの複数もつ配管２１とこの配管２１と接続する
給水バルブ１９を有する。

【００１６】次に、この生成物排出処理装置の動作の説
明する。まず、ドライポンプ５の後段のトラップ７，フ
ィルタ９で捕獲された析出物は、トラップ７，排気配管
８，フィルタ９にまかれたヒータ１０によって加熱され
て温度が上昇する。さらに、排気系用ポンプ１６によっ
て、トラップ７およびフィルタ９内は真空度の高い状態
となる。このことによりトラップ７，フィルタ９に捕獲
された析出物は、昇華され、排気系メインバルブ１４，
排気系用圧力調整スロットルバルブ１５，排気系用ポン
プ１６，ヒータ付き配管１７を通過し、再凝固用トラッ
プ２０で冷却水配管２１上に再び析出される。

【００１７】次に、再凝固用トラップ２０に析出した反
応生成物は、給水バルブ１９によって給水され配管２１
の噴水口２１ａから散水される水により溶解され希釈さ
れてから、工場排水ラインへ排出される。発生するガス
は工場の排気ラインにより排気される。

【００１８】図３は図１の生成物排出処理装置の変形例
を示す図である。この生成物排出装置は、図３に示すよ
うに、図１のトラップ７およびフィルタ９の代りに十分
に流量抵抗をもつように複数段に折り曲げ折り曲げ返さ
れ蛇行する湾曲配管２３を設けている。それ以外は図１
の生成物排出処理装置と同じである。この湾曲配管２３
による析出物のトラップは、前述の隔壁が何段か設けら
れているトラップ７に比べ大きくなるものの、湾曲配管
２３の内壁は滑らかなので、ヒータ１０で加熱されたガ
ス化した反応生成物が排除され易いという利点がある。

【００１９】次に、本発明の実施例について図１を参照
して説明する。図３を参照すると、まず、真空反応室２
内にガラス基板（図示省略）を配置しドライポンプ５に
より真空にした後、反応ガス、例えば、モノシランガ
ス、アンモニアガスを反応ガス導入管１から導入し、ガ
ラス基板（図示省略）上にシリコン窒化膜、アモルファ
スシリコン膜、ｎ＋アモルファスシリコン膜を成膜す
る。この時、過剰に導入した反応ガスは、ドライポンプ
５，トラップ７，フィルタ９，排気切替バルブ１１を通
過し工場排気ライン（図示省略）へ排出される。

【００２０】次に、成膜されたガラス基板を真空反応室
２から取り出し、ドライポンプ５により再度真空反応室
２を真空にした後、反応ガス、例えば、三フッ化窒素ガ
スを反応ガス導入管１から導入し、真空反応室２内壁面
に成膜された不要なシリコン窒化膜、アモルファスシＲ
コン膜、ｎ＋アモルファスシリコン膜をエッチングし除
去する。

【００２１】この時、シリコン窒化膜、アモルファスシ
リコン膜、ｎ＋アモルファスシリコン膜と三フッ化窒素
ガスとの反応生成物であるケイフッ化アンモニウムと過
剰に導入した三フッ化窒素ガスがドライポンプ５，トラ
ップ７，フィルタ９，排気切替バルブ１１を通過し工場
排気ライン（図示省略）へ排出される。

【００２２】このケイフッ化アンモニウムは、真空度が
高かったり、温度が高いと気体であるが、真空度が低か
ったり、温度が低いと析出して固体になる。この為、真
空度が高く温度の高い真空反応室２とドライポンプ５間
は、ケイフッ化アンモニウムの析出は少ない。しかしド
ライポンプ５，排気切替バルブ１１，１２，１３間は、
ほぼ大気圧であり、また温度も低いためケイフッ化アン
モニウムは多量に析出する。

【００２３】そこで、ガスの流れ方向に抵抗がつくフィ
ルタ９にケイフッ化アンモニウムが析出し捕獲される。
また、ドライポンプ５の排出口に取り付けられている圧
力計６の読みにより捕獲物の量を把握できる。そして、
ヒータ１０の加熱により捕獲たケイフッ化アンモニウム
を再び気化させ、再凝固用トラップ２０にて再び捕獲す
る。

【００２４】ここで、捕獲されたケイフッ化アンモニウ
ムを溶解除去する為に、メインバルブ３を閉じて、ドラ
イポンプ５を停止させ、排気切替バルブ１１，１２，１
３を閉じる。そして、メインバルブ３から排気切替バル
ブ１１，１２，１３までの排気系統を閉状態にする。次
に、排気系用ポンプ１６を起動し、しかる後、ヒータ１
０をさせ温度を上昇させる。そして、トラップ７，フィ
ルタ３に析出したケイフッ化アンモニウムを気化させ
る。

【００２５】なお、排気系圧力調整用スロットルバルブ
１５で排気系の圧力を調整する。排気系の圧力調整に必
要なガスは、ケイフッ化アンモニウムが気化されたガス
成分のみでもよいし、ドライポンプ５に使用されている
希釈用窒素（図示省略）を使用してもかまわない。ヒー
タ設定温度及び圧力はトラップ７、フィルタ９に析出
し、捕獲されたケイフッ化アンモニウムが気化しやす
い、２００℃、１５０Ｐａ程度に設定する。排気系の真
空度上昇及び温度上昇に伴い、トラップ７，フィルタ９
にて捕獲されたケイフッ化アンモニウムは気化される。

【００２６】そして、気化されたケイフッ化アンモニウ
ムは、排気系用メインバルブ１４，排気系用スロットル
バルブ１５，排気系用ポンプ１６，ヒータ付き配管１７
を通過する。通過したケイフッ化アンモニウムは、再凝
固用トラップ２０にて、再び凝固する。ケイフッ化アン
モニウムガスは排気系用ポンプ１６から排出された段階
で、ほぼ大気圧になる。

【００２７】なお、ヒータ付き配管１７は、温度約３０
０℃に設定し、ヒータ付き配管１７に、再凝固し付着し
ないようにする。その結果、ケイフッ化アンモニウムガ
スは、再凝固用トラップ２０にて再凝固する。ケイフッ
化アンモニウムの溶解液はフッ酸を発生するので、再凝
固用トラップ２０はフッ酸に耐えうる材質を用いる。再
凝固用トラップ２０はケイフッ化アンモニウムガスをよ
り効果的に付着させる為に、図２のように構成されてい
る。再凝固用トラップ２０に導入されたケイフッ化アン
モニウムガスは、循環式の冷却水配管２２に接すること
により、冷却され冷却水配管２２上に析出する。

【００２８】析出されたケイフッ化アンモニウムは、給
水バルブ１９から注入された水又は温水が噴水口２１ａ
より噴射されることにより、溶解され工場の排水ライン
へ排水される。なお、再凝固物の溶解のタイミングは、
再凝固用トラップ２０の入り口に接続した圧力計１８の
増大により決定し給水バルブを操作する。

【００２９】図４は本発明の他の実施の形態における生
成物排出処理装置を示す図である。この生成物排出処理
装置は、図４に示すように、ドライポンプ５の後段の排
気ラインに対向電極付きトラップ２４を設けたことであ
る。それ以外は、図１と同じである。

【００３０】このように対向電極付きトラップ２４でガ
スの流れ方向に抵抗をつけ、反応生成物を析出させる方
法である。そして、析出させた反応生成物を分解気化さ
せる為、高周波電源２５とアース２６を用いて対向電極
付きトラップ２４内でプラズマを発生させる。このプラ
ズマで分解気化された反応生成物は、前述したように、
再凝固用トラップ２０にて再び捕獲、溶解除去する。

【００３１】勿論、ドライポンプ５の後段の排気ライン
より、排気切替バルブ１１，１２，１３までの間に、反
応生成物が析出し、かつ析出物の気化温度、圧力、プラ
ズマに耐えうる構造にすることにより適用できる。

【００３２】また、真空反応装置はドライエッチ装置で
もよく、例えばアルミニウムドライエッチ工程で、排気
系に生成析出する塩化アルミニウム等にも適用できる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、真空処理
室より排出される生成物となるガスを一時トラップなど
の捕獲手段で凝結させ、しかる後凝結した生成物を昇華
させてから真空排気させ再び凝結し、凝結した生成物を
水で溶解させ排出することによって、トラップやポンプ
の後段の排気配管などを分解洗浄することなく生成物を
排除できるので、安全で確実に危険物を排出できるとい
う効果がある。

【００３４】また、生成物を昇華し再び凝固するのに装
置を停止するものの、長期間要する分解洗浄が無くな
り、その結果、装置の稼働率が向上するという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態における生成物排出処理
装置を示す図である。

【図２】図１の再凝固用トラップを説明する図である。

【図３】図１の生成物排出処理装置の変形例を示す図で
ある。

【図４】本発明の他の実施の形態における生成物排出処
理装置を示す図である。

【図５】従来のセルフクリーニング方式のＣＶＤ装置を
示す図である。

【符号の説明】

１ 反応ガス導入管 ２ 真空反応室 ３ メインバルブ ４ スロットルバルブ ５ ドライポンプ ６，１８ 圧力計 ７ トラップ ８ 排気配管 ９ フィルタ １０ ヒータ １１，１２，１３ 排気切替バルブ １４ 排気系用メインバルブ １５ 排気系用スロットルバルブ １６ 排気系用ポンプ １７ ヒータ付き配管 １９ 給水バルブ ２０ 再凝固用トラップ ２１ 配管 ２１ａ 噴水口 ２２ 冷却水配管 ２３ 湾曲配管 ２４ 対向電極付きトラップ ２５ 高周波電源 ２６ アース

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空反応室内壁に付着する生成物をクリ
   ーニングガスで除去しその時に発生する反応生成物を装
   置外に排出する生成物排出処理装置において、ガス化さ
   れた前記反応生成物を真空排気する真空ポンプの後段に
   設けられているとともに前記反応生成物を凝固して捕獲
   する捕獲手段と、捕獲手段で捕獲した前記反応生成物を
   昇華させる昇華手段と、昇華された前記反応生成物を排
   気する排気用ポンプと、この排気用ポンプで排気される
   前記反応生成物を再度凝固する再凝固用トラップと、凝
   固された前記反応生成物を溶解する水を供給する手段
   と、溶解された前記反応生成物を排出する手段とを備え
   ることを特徴とする生成物排出処理装置。
2. 【請求項２】 前記捕獲手段は、内部に迷路を形成する
   隔壁の複数をもつトラップを備えることを特徴とする請
   求項１記載の生成物排出処理装置。
3. 【請求項３】 前記捕獲手段は、蛇行する湾曲配管を備
   えることを特徴とする請求項１記載の生成物排出処理装
   置。
4. 【請求項４】 前記昇華手段は、前記捕獲手段を構成す
   る部材を加熱するヒータであることを特徴とする請求項
   １および請求項２ならびに請求項３のいずれか記載の生
   成物排出処理装置。
5. 【請求項５】 前記昇華手段は、前記真空ポンプの後段
   に設けられるプラズマ発生室であることを特徴とする請
   求項１および請求項２ならびに請求項３のいずれか記載
   の生成物排出処理装置。