JP3171593B2 - トラップ装置 - Google Patents

トラップ装置

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【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、所定の真空圧が維持されるように、排気を継
続しながら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。
また、上記熱処理装置から排気された気体中には、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、
有害物質を捕獲、除去する装置である。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上述したようなトラップ装置に捕獲された
反応生成物等の捕獲物質中に、アルコール分のように揮
発性成分が含まれていると、捕獲物質から揮発するガス
によって、真空ポンプの排気能力の低下を招いてしまう
という問題があった。このことは、例えば上述したよう
な熱処理装置の排気系であれば、反応容器内の真空度の
低下につながり、処理不良の発生要因となってしまう。
また、通常、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や排気能力の低下を招くた
め、一定期間経過毎にトラップ装置を排気系から取り外
し、装置内部のクリーニングを行っている。しかし、上
述したように、揮発性成分によって真空ポンプの排気能
力低下が発生すると、上記クリーニングの期間を短縮し
なければならなくなり、クリーニングに伴う装置停止時
間の増大によって、例えば熱処理装置の稼働効率の低下
を招いたり、またひ素生成物等の有害物質のトラップク
リーニング頻度の増加によって安全性が問題視される。
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、捕獲物質中に含まれる揮発性成分による排気能
力の低下を抑制し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、内部に半導体ウエ
ハを収容して処理するための反応容器と、当該反応容器
内から排気を行う真空ポンプとを連通する排気系配管に
着脱自在に介挿され、該排気系配管内を流通する気体を
冷却することにより、該気体中に含まれる有害物質を捕
獲する機構を有するトラップ装置において、 装置本体と、当該装置本体の一端面に着脱自在に設置
された蓋部と、前記装置本体内に収容され冷却水の導入
管および導出管が前記蓋部を介して前記装置本体外部へ
導出された水冷ジャケットと、前記水冷ジャケットと接
触するように一体的に設けられ、前記真空ポンプを作動
させつつ前記捕獲物質を加熱して当該捕獲物質中の揮発
性物質を除去するための加熱用ヒータとを有することを
特徴としている。
(作 用) 本発明のトラップ装置においては、冷却による有害物
質の捕獲機構に、加熱機構を付加しているため、例えば
捕獲物質中に揮発性成分が含まれているような場合に
は、上記加熱機構によって捕獲物質中の揮発性成分を除
去することができる。この揮発性成分の除去は、トラッ
プ装置を排気系から取り外すことなく容易に実施するこ
とができるため、トラップ装置が接続されている、例え
ば半導体製造装置等の稼働効率をあまり低下させること
なく、排気系の能力低下を抑制することが可能となる。
また、捕獲物質中の揮発性成分による排気能力の低下を
抑制することによって、トラップ装置のクリーニング期
間を延長することが可能となり、これによって半導体製
造装置等の稼働効率の向上が図れる。
(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、第2図および第3図に示すように、この実施
例のトラップ装置1は、気密封止が可能な円筒形状の装
置本体2内に、例えばステンレス材等からなる水冷ジャ
ケット3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3と対向す
る位置に、排気ガス導入部4が設置されており、また上
記排気ガス導入部4の直角方向に排気ガス導出部5が設
置されている。つまり、水冷ジャケット3は、排気ガス
導入部4から吸引された排気ガスの進路を妨害するよう
に設置されている。これら排気ガス導入部4および排気
ガス導出部5は、図示を省略した排気系配管にフランジ
等によって着脱可能に接続される。
上記水冷ジャケット3は、上記排気ガス導入部4から
の排気ガスの吸引経路方向に突設された多数の冷却フィ
ン6を有しており、これら冷却フィン6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3の上部には、一端面7aが
開放された凹部7が設けられている。そして、この凹部
7内に加熱用ヒータ8が、該凹部7内の水冷ジャケット
3の上面3aと接触するようにして収容されている。この
加熱用ヒータ8は、装置本体2の一端面に着脱自在に設
置された蓋部2aを貫通して、その一部が装置本体2外へ
導かれている。
なお、上記水冷ジャケット4に接続された冷却水の導
入管9および導出管10も、蓋部2aを貫通して装置本体2
外へ導かれている。
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4図に示すように、熱処理装置20の排気系30の途中
に介挿されて使用される。
すなわち、上記熱処理装置20は、被処理物である複数
の半導体ウエハ21が収容される円筒状の反応容器22と、
その周囲を囲繞する如く配置された加熱ヒータ23とを具
備し、反応容器22内には反応性ガス等のガス導入管24が
設置されている。また、反応容器22の下部には、反応容
器22内を所定の減圧状態まで排気することが可能な排気
系30が接続されている。
上記排気系30は、例えばドライポンプ等の真空ポンプ
31と上記反応容器22とを、排気系配管32で接続すること
により構成されており、この排気系配管32の途中に上記
トラップ装置1がフランジ33、34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32の周囲に
は、この配管32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、図示を省略した加熱機構が設置されている。
次に、上記構成のトラップ装置1の操作方法を説明す
る。
まず、例えば予備加熱状態にある反応容器22内に複数
の半導体ウエハ21を収容した後、ドライポンプ31により
所定の減圧状態まで反応容器22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24から反応容器22内に供給して、半
導体ウエハ21のSiエピタキシャル成長等を行う。
この排気処理の際、トラップ装置1の水冷ジャケット
3には冷却水を供給して、排気ガス中の有害物質を捕獲
できる状態とする。
処理が進行すると、排気系配管32を介してトラップ装
置1内に導入された排気ガスは、水冷ジャケット3や冷
却フィン6と接触し、これ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6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6等に付着して、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
3に突設された多数の冷却フィン6には、反応生成物等
の捕獲物質が堆積する。この際、捕獲物質中にアルコー
ル分のような揮発性成分が含まれていると、捕獲物質か
らの揮発ガスによって真空ポンプ31の排気能力が低下す
る。
そこで、所定の処理期間が経過した後、熱処理装置20
側の処理停止期間に、捕獲物質中の揮発性成分の加熱除
去処理を行う。
この加熱除去処理は、まず水冷ジャケット3への冷却
水の供給を停止すると共に、水冷ジャケット3内に残留
する冷却水を水冷ジャケット3内から排除する。この冷
却水の排除は、例えば冷却水導入管9に加圧気体供給管
等を接続しておくことによって、容易に実施することが
できる。
次いで、真空ポンプ31を動作させて排気を行いなが
ら、加熱用ヒータ8を作動させる。加熱用ヒータ8によ
る加熱温度は、対象とする揮発性成分によって適宜選択
する。例えばアルコール分等を加熱除去される際には、
捕獲された物質が100℃〜130℃程度となるように、加熱
用ヒータ8への電力供給量を調整する。また、加熱対象
となる揮発性成分としては、アルコール等に限られるも
のではなく、例えばひ素等の原料となる有機金属化合物
等を加熱除去することもできる。この際には、250℃〜3
00℃程度に加熱する。
このように加熱用ヒータ8を作動させ、捕獲された物
質を加熱することにより、捕獲物質から揮発性成分が揮
散して除去され、真空ポンプ31の排気能力が正常化され
る。
以上の揮発性成分の加熱除去処理は、トラップ装置1
を排気系配管32から取り外すことなく行えるため、短時
間で安全かつ容易に実施することができる。
なお、上記加熱除去処理では、固体状の捕獲物質自体
を除去することができるわけではないため、有害物質の
捕獲効率が低下したり、また基本的に排気能力が低下し
た際には、トラップ装置1を排気系配管32から取り外
し、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3や冷却フィン6に付着している捕
獲物質を処理して、内部クリーニングを行う。
このように、上記実施例のトラップ装置1において
は、水冷ジャケット3上に加熱用ヒータ8を設置してい
るため、例えば水冷ジャケット3や冷却フィン6等に付
着して捕獲された物質中に、アルコール分等の揮発性成
分が含まれているような場合においても、容易に揮発性
成分を除去することができる。また、この揮発性成分の
加熱除去処理は、短時間で行えるため、熱処理装置の稼
働率の低下も少ない。
そして、このように揮発性成分の加熱除去を行うこと
によって、揮発性成分に起因する排気系の能力低下が抑
制されるため、固体状の捕獲物質量のみによって、トラ
ップ装置のクリーニング期間が設定でき、揮発性成分を
含む場合に比べて、上記クリーニング期間を大幅に延長
することが可能となる。よって、トラップ装置のクリー
ニングに伴う熱処理装置の停止時間が短縮され、熱処理
装置の稼働率の向上が図れると共に、安全性の向上が図
れる。
また、排気系の能力を一定に保つことができるため、
半導体ウエハの処理不良等の発生も防止することができ
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、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等にも適用でき、上記実
施例と同様な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、捕獲物質中に含まれる揮発性成分を短時間で容易に
除去することができるため、揮発性成分に起因する排気
系の能力低下を抑制することが可能となる。よって、ト
ラップ装置が接続される半導体製造装置等の処理品質を
安定に保つことが可能となると共に、トラップ装置のク
リーニングに伴う稼働効率の低下を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のトラップ装置の一実施例を示す横断面
図、第2図は第1図に示すトラップ装置の正面方向縦断
面図、第3図は第1図に示すトラップ装置の側面方向縦
断面図、第4図は第1図に示すトラップ装置の使用例を
示す図である。 1……トラップ装置、2……装置本体、3……冷却ジャ
ケット、4……排気ガス導入部、5……排気ガス導出
部、6……冷却フィン、7……ヒータ収納用凹部、8…
…加熱用ヒータ、9……冷却水導入管、10……冷却水導
出管、20……熱処理装置、30……排気系。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−122904(JP,A) 特開 昭61−2099(JP,A) 特開 昭58−158391(JP,A) 実開 昭59−74803(JP,U) 実開 昭62−187604(JP,U) 実開 昭62−90704(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 8/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に半導体ウエハを収容して処理するた
    めの反応容器と、当該反応容器内から排気を行う真空ポ
    ンプとを連通する排気系配管に着脱自在に介挿され、該
    排気系配管内を流通する気体を冷却することにより、該
    気体中に含まれる有害物質を捕獲する機構を有するトラ
    ップ装置において、 装置本体と、 当該装置本体の一端面に着脱自在に設置された蓋部と、 前記装置本体内に収容され冷却水の導入管および導出管
    が前記蓋部を介して前記装置本体外部へ導出された水冷
    ジャケットと、 前記水冷ジャケットと接触するように一体的に設けら
    れ、前記真空ポンプを作動させつつ前記捕獲物質を加熱
    して当該捕獲物質中の揮発性物質を除去するための加熱
    用ヒータと を有することを特徴とするトラップ装置。
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