JP3026504B2

JP3026504B2 - トラップ装置

Info

Publication number: JP3026504B2
Application number: JP02270893A
Authority: JP
Inventors: 博文北山; 勝彦岩渕
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2015-03-27
Also published as: JPH04150902A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、排気系に設置されるトラップ装置に関す
る。

（従来の技術）従来から、半導体デバイスの製造工程における成膜工
程や熱拡散工程等では、熱処理装置が使用されている。

このような熱処理装置では、真空保持が可能な石英等
からなる反応容器内に複数の半導体ウエハを収容し、反
応容器内を真空ポンプ等によって所定の減圧状態まで排
気した後、反応性ガスや酸化性ガス等を導入すると共
に、所定の反応温度まで昇温することによって、Siエピ
タキシャル成長膜や酸化被膜等の形成が行われる。上記
反応性ガスとしては、例えばSiH₂Cl₂、HCl、H₂等や、こ
れらにヒ素やリンの原料となる化合物を添加したもの等
が用いられている。

ところで、上記熱処理装置からの排気ガス中には、未
反応の成膜用ガスや反応生成物等の有害物質が含まれて
おり、これらがドライポンプ等の真空ポンプまで到達す
ると、吸引能力の低下や各部の腐食等が進行し、また配
管系に反応生成物が付着すると、コンダクタンスが低下
するため、排気経路の途中にトラップ装置を設置するこ
とが一般的に行われている。

上記トラップ装置は、例えば冷却用のフィン等を有し
ており、処理温度近傍の排気ガスをトラップ装置内で冷
却し、排気ガス中の反応生成物を上記冷却フィン等に付
着させたり、また排気ガス中の未反応物質を反応もしく
は凝縮させて冷却フィン等に付着させることによって、
有害物質を除去する装置である。

このようなトラップ装置においては、反応生成物等の
捕獲物質の量が一定量以上となると、排気ガスからの有
害物質の除去効率の低下を招くため、一定期間経過毎に
装置内部のクリーニングを行う必要がある。

上述したトラップ装置のクリーニングは、排気系配管
の途中にフランジ等によって設置されているトラップ装
置を取り外した後、安全性を考慮した場所において内部
クリーニングを実施している。これは、捕獲した物質中
には未反応のひ素等の有毒な物質が含まれているためで
ある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述したようにトラップ装置内部のク
リーニング自体は、人体等に対する安全性等を考慮して
いるものの、排気系配管からトラップ装置を取り外す際
には、フランジ部等から有害な物質が飛散する可能性が
高いという難点があり、この排気系からトラップ装置を
取り外す際の安全性の向上が強く望まれていた。

また、トラップ装置は、熱処理装置と同様に作業領域
に配置されているため、上述したようにトラップ装置を
取り外す際に有害物質が飛散すると、飛散した物質が半
導体デバイス等の製造歩留の低下要因となるという問題
もあった。

一方、排気系にバルブを介してトラップ装置を介挿す
ることも考えられるが、熱処理装置の大型化に伴って、
排気系配管も３インチ程度の大口径配管が使用されてお
り、用いるバルブが大型化することによって、取扱い性
が大幅に悪化するという問題がある。

本発明は、このような課題に対処するためになされた
もので、排気系からトラップ装置を取り外す際に、捕獲
物質が飛散することを防止することによって、安全性を
向上させると共に、歩留低下要因となる塵埃の発生を防
ぐことが可能で、かつ取扱い性に優れたトラップ装置を
提供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明のトラップ装置は、排気系に着脱自在
に介挿され、該排気系内を流通する気体中に含まれる有
害物質の捕獲機構を有するトラップ装置において、前記
排気系への接続部と前記捕獲機構間に、加圧流体により
膨脹する弾性変形体の挿入口を設け、前記膨脹させた弾
性変形体により前記排気系への接続部を遮断させた状態
で、該排気系から取り外せるよう構成したことを特徴と
している。

（作用）本発明のトラップ装置においては、排気系への接続部
と捕獲機構との間に加圧流体により膨脹する弾性変形体
の挿入口を設けている。そして、弾性変形体内に加圧流
体を注入して膨脹させることによって、上記接続部の内
壁に弾性変形体を押しつけ、これにより接続部を気密シ
ールすることができる。この状態で排気系からトラップ
装置を取り外すことにより、捕獲物質が捕獲機構側から
トラップ装置外へ飛散することを防止することができ
る。

（実施例）以下、本発明装置の実施例について、図面を参照して
説明する。

第１図は、本発明を適用したトラップ装置の構成を示
す断面図である。同図に示すトラップ装置１は、気密封
止が可能な筐体形状の装置本体２内に、多数の冷却フィ
ン３が突設された水冷ジャケット４が収納されて構成さ
れている。

上記装置本体２には、上記水冷ジャケット４と対向す
る位置に、排気ガス導入部５が設置されており、また排
気ガス導入部５から直角方向に排気ガス導出部６が設置
されている。つまり、水冷ジャケット４は、上記排気ガ
ス導入部５から吸引された排気ガスの進路を妨害するよ
うに設置されており、また冷却フィン３は、吸引された
排気ガスと十分に接触するように設けられている。

また、上記水冷ジャケット４に接続された冷却水の導
出入管７は、装置本体２の一面に着脱自在に設置された
蓋部2aを貫通して装置本体２外へ導出されている。

上記排気ガス導入部５および排気ガス導出部６は、そ
れぞれ接続用配管８、９を介して排気系配管10とフラン
ジ部11、12等によって着脱可能に接続されている。上記
接続用配管８、９には、それぞれ加圧流体例えば加圧気
体によって膨脹する配管遮断用弾性体、例えば配管遮断
用バルーン13の挿入部14、15が設けられている。

これら配管遮断用バルーン13の挿入部14、15は、第２
図に示すように、挿入ポート16が接続用配管８（９）の
径方向から設置されて構成されており、上記挿入ポート
16は処理時には図示しないプラグ等によって閉状態とさ
れ、また第２図に示す配管遮断用バルーン13の挿入時に
は開状態とされる。なお、トラップ装置１内のクリーニ
ングは、排気系の常圧復帰を行った後に実施するもので
あるが、僅かでも被捕獲物質例えば有害物質がトラップ
装置１から飛散することを防止する必要がある際には、
挿入ポート16にゲートバルブ等を取付け、接続用配管８
（９）が開放状態となることを防止すればよい。

上記配管遮断用バルーン13は、挿入治具17内に収容さ
れた状態で、挿入ポート16内に挿入される。なお、図中
18は固定用プラグである。また、配管遮断用バルーン13
には、加圧気体供給配管19が接続されており、この加圧
気体供給配管19と挿入治具17との取付け部17aは、配管
遮断用バルーン13を接続用配管８（９）内に挿入可能な
ように、摺動可能とされている。

上記配管遮断用バルーン13としては、接続用配管８
（９）内に挿入された際に、バルーンの厚さ方向への膨
脹が抑制されていると共に、径方向へ十分に膨脹するよ
うな形状のものが好ましく、例えば第３図に示すよう
に、円板状のバルーン20を用い、その厚さ方向への膨脹
を抑制するように、数点で溶着（図中、Ａ点で示す）し
たものや、第４図に示すように、ドーナツ形状としたバ
ルーン21等が例示される。

また、配管遮断用バルーン13の材質としては、特に限
定されるものではないが、ゲージ圧力が0.1kg/cm²〜0.5
kg/cm²程度で所定の形状に膨脹し、かつ伸び率、引裂
性、耐摩耗性、耐ガス透過性、耐溶剤性等に優れるもの
が好ましく、例えば合成天然ゴム、ブチルゴム、フッ素
系ゴム等が用いられる。

上述したような構成を有するトラップ装置１は、例え
ば第５図に示すように、例えば熱処理装置30の気体流系
例えば排気系40の途中に介挿される。

すなわち、上記熱処理装置30は、被処理物である複数
の半導体ウエハ31が収容される円筒状の反応容器32と、
その周囲を囲繞する如く配置された加熱ヒータ33とを具
備し、反応容器32内には反応性ガス等のガス導入管34が
設置されている。また、反応容器32の下部には、反応容
器32内を所定の減圧状態まで排気することが可能な排気
系40が接続されている。

上記排気系40は、例えばドライポンプ41等の真空ポン
プと上記反応容器32とを、排気系配管42（10）で接続す
ることにより構成されており、この排気系配管42の途中
に上記トラップ装置１がフランジ11、12等によって設置
されている。また、トラップ装置１の上流側の配管42の
周囲には、この配管42内にトラップ装置１に到達するま
でに排気ガス中に含まれる物質が付着することを防止す
るために、図示しない加熱機構等が設置されている。

次に、上記トラップ装置１のクリーニング方法を、第
６図を参照して説明する。

まず、例えば予備加熱状態にある反応容器32内に複数
の半導体ウエハ31を収容した後、ドライポンプ41により
所定の減圧状態まで反応容器32内を真空排気すると共
に、所定の処理温度まで昇温し、所定の真空度を維持す
るよう排気を継続しながら、処理ガス例えばSiH₂Cl₂、H
Cl、H₂をガス導入管34から反応容器32内に供給して、半
導体ウエハ31のSiエピタキシャル成長等を行う。

この処理の際、トラップ装置１の水冷ジャケット40に
冷却水を供給して、排気ガス中の有害物質を捕獲できる
状態とする。この際、接続用配管８（９）に設けられた
挿入ポート16は、第６図（ａ）に示すように、プラグ22
で閉状態とする。

処理が進行すると、排気系配管42を介してトラップ装
置１に導入された排気ガスは、水冷ジャケット４の多数
の冷却フィン３と接触することにより、排気ガス中に含
まれる未反応物質が反応もしくは凝縮して冷却フィン３
等に付着し、あるいは排気ガス中に直接含まれる反応生
成物等が冷却フィン３に付着して、排気ガス中の有害物
質は捕獲される。

以上のような操作を繰り返し行うと、水冷ジャケット
４に突設された多数の冷却フィン３には、反応生成物等
の捕獲物質が堆積し、冷却フィン３と排気ガスとの接触
面積が減少して捕獲効率が低下するため、トラップ装置
１のクリーニングが必要となる。

トラップ装置のクリーニングは、まず排気系40の常圧
復帰を行った後、第６図（ｂ）に示すように、挿入ポー
ト16からプラグ22を取り外し、挿入ポート16を開状態と
した後、折り畳んだ配管遮断用バルーン13が収容された
挿入治具17を挿入ポート16内に差し込む。

次に、第６図（ｃ）に示すように、加圧気体供給配管
19を配管８（９）の径方向に押し込むことによって、配
管遮断用バルーン13を接続用配管８（９）内に挿入す
る。

そして、第６図（ｄ）に示すように、加圧気体導入配
管19から所定のゲージ圧力例えば0.2kg/cm²〜0.3kg/cm²
程度の加圧気体を配管遮断用バルーン13内に封入し、配
管遮断用バルーン13を膨脹させることによって、接続用
配管８（９）の内壁に配管遮断用バルーン13を密着させ
て気密シールを行う。

以上の操作は、入口側および出口側の接続用配管８、
９それぞれに対して行う。

この後、フランジ部11、12から各接続用配管８、９と
排気系配管10とを分離し、トラップ装置１全体を排気系
配管10から取り外す。この際、接続用配管８、９内は膨
脹した配管遮断用バルーン13によって気密にシールされ
ているため、フランジ部11、12の開放部から捕獲した物
質等が飛散することがない。

なお、上記排気系配管10から取り外したトラップ装置
１は、安全性を考慮した場所まで移送した後に蓋体2aを
開き、水冷ジャケット10や冷却フィン11に付着している
捕獲物質を処理する。

このように、上記実施例においては、トラップ装置１
を排気系配管10に接続するための接続用配管８、９に、
配管遮断用バルーン13の挿入部14、15を設け、排気系配
管10からトラップ装置１を取り外す際には、配管遮断用
バルーン13を上記接続用配管８、９内で膨脹させること
によって、入口側および出口側双方の接続用配管８、９
を気密シールしているため、フランジ部11、12の開放部
等からトラップ装置１内に堆積した有害物質である捕獲
物質が飛散することを防止することができる。よって、
トラップ装置１の取り外しの際の安全性を十分に確保す
ることができる。また、捕獲物質が飛散することがない
ため、半導体ウエハの製造歩留を低下させることもな
い。

また、トラップ装置１には、接続用配管８、９に配管
遮断用バルーン13の挿入部14、15を設けるだけでよいた
め、気密シール機構が小形化でき、よってトラップ装置
１の搬送等を容易に行うことができる等、取扱い性を大
幅に向上させることができる。

なお、上記実施例においては、バッチ式の熱処理装置
の排気系に介挿したトラップ装置に本発明を適用した例
について説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、この遮断用バルーンはトラップのみならず、配
管の任意の位置での遮断にも応用することができる。ま
た、バルーンへの加圧気体の封入圧力を変えることによ
り、異径配管例えば２インチ、３インチ等へ共通バルー
ンを適用できる。また、例えば枚様式CVD装置、レジス
ト塗布装置等の排気系に介挿したトラップ装置にも適用
でき、上記実施例と同様に飛散物質の低減等の効果を得
ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のトラップ装置によれ
ば、容易に捕獲物質の飛散を防止することができること
から、トラップ装置の取り外しの際や捕獲物質の処理の
際の安全性を十分に確保することができ、かつ被処理物
の製造歩留の低下要因となる塵埃等を発生させることも
なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のトラップ装置の構成を示す
断面図、第２図は第１図に示すトラップ装置の要部を拡
大して示す断面図、第３図および第４図は本発明に用い
る配管遮断用バルーンの構成例をそれぞれ示す図、第５
図は第１図に示すトラップ装置の使用例を示す図、第６
図は第１図に示すトラップ装置のクリーニング工程を説
明するための図である。１……トラップ装置、２……装置本体、３……冷却フィ
ン、４……水冷ジャケット、５……排気ガス導入部、６
……排気ガス導出部、８、９……接続用配管、10、42…
…排気系配管、11、12……フランジ部、13……配管遮断
用バルーン、14、15……バルーン挿入部、16……挿入ポ
ート、17……挿入治具、19……加圧気体供給配管、20…
…円板状バルーン、21……ドーナツ状バルーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 8/00 F16L 29/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】排気系に着脱自在に介挿され、該排気系内
を流通する気体中に含まれる有害物質の捕獲機構を有す
るトラップ装置において、前記排気系への接続部と前記捕獲機構間に、加圧流体に
より膨脹する弾性変形体の挿入口を設け、前記膨脹させ
た弾性変形体により前記排気系への接続部を遮断させた
状態で、該排気系から取り外せるよう構成したことを特
徴とするトラップ装置。