JP3188235B2 - トラップ装置 - Google Patents

トラップ装置

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JP3188235B2
JP3188235B2 JP36552297A JP36552297A JP3188235B2 JP 3188235 B2 JP3188235 B2 JP 3188235B2 JP 36552297 A JP36552297 A JP 36552297A JP 36552297 A JP36552297 A JP 36552297A JP 3188235 B2 JP3188235 B2 JP 3188235B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置の真空チャンバを真空にするために用いる真空排気
システムにおいて用いられるトラップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の真空排気システムを図4を参照し
て説明する。ここにおいて、真空チャンバ10は、例え
ばエッチング装置や化学気相成長装置(CVD)等の半
導体製造工程に用いるプロセスチャンバであり、この真
空チャンバ10は、排気配管14を通じて真空ポンプ1
2に接続されている。真空ポンプ12は、真空チャンバ
10からのプロセスの排気を大気圧に昇圧するためのも
ので、従来は油回転式ポンプが、現在はドライポンプが
主に使用されている。真空チャンバ10が必要とする真
空度がドライポンプ12の到達真空度よりも高い場合に
は、ドライポンプの上流側にさらにターボ分子等の超高
真空ポンプが配置されていることもある。
【0003】プロセスの排気は、プロセスの種類により
毒性や爆発性があるので、そのまま大気に放出できな
い。そのため、真空ポンプ12の下流には排気処理装置
20が配置されている。大気圧まで昇圧されたプロセス
の排気のうち、上記のような大気に放出できないもの
は、ここで吸着、分解、吸収等の処理が行われて無害な
ガスのみが大気に放出される。なお、配管14には必要
に応じて適所にバルブが設けられている。
【0004】以上のような従来の真空排気システムにお
いては、反応副生成物の中に昇華温度の高い物質がある
場合、そのガスを真空ポンプが排気するので、昇圧途中
でガスが固形化し、真空ポンプ中に析出して真空ポンプ
の故障の原因になる欠点がある。
【0005】例えば、アルミのエッチングを行うため
に、代表的なプロセスガスであるBCl3,Cl2を使用
すると、プロセスチャンバからは、BCl3,Cl2のプ
ロセスガスの残ガスとAlCl3の反応副生成物が真空
ポンプにより排気される。このAlCl3は、真空ポン
プの吸気側では分圧が低いので析出しないが、加圧排気
する途中で分圧が上昇し、真空ポンプ内で析出して固形
化し、ポンプ内壁に付着して真空ポンプの故障の原因と
なる。これは、SiNの成膜を行うCVD装置から生じ
る(NH42SiF6やNH4Cl等の反応副生成物の場
合も同様である。
【0006】従来、この問題に対して、真空ポンプ全体
を加熱して真空ポンプ内部で固形物質が析出しないよう
にし、ガスの状態で真空ポンプを通過させる等の対策が
施されてきた。しかし、この対策では真空ポンプ内での
析出に対しては効果があるが、その結果として、その真
空ポンプの下流に配置される排気処理装置で固形化物が
析出し、充填層の目詰まりを生じさせる問題があった。
【0007】そこで、ポンプの上流、あるいは下流にト
ラップ装置を取り付けて生成物を付着させ、固形化物を
生成する成分を先に除去して排気配管に備えられた各種
機器を保護することが考えられる。このようなトラップ
装置100として、図5又は図6に示すように、排気配
管中にその一部を形成する気密容器102を配置して、
その中に例えば板状のバッフル104(トラップ部)を
設ける構成が考えられる。バッフル104に一定量の析
出物が付着した時は、排気流路を切り換えてトラップの
洗浄や交換を行い、処理を継続させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トラップ装置はトラップ効率が悪く、排気中の成分のお
よそ60%がトラップ部に付着することなくそのまま流
れて、下流の配管や各種機器に付着していた。これは、
バッフル104の構成が平行板状であるので排気とトラ
ップ部の接触が充分図られていないこと、及び、例えば
容器102壁とバッフルの間の隙間等の気密容器内のト
ラップ効率の悪い部分に排気が流れて処理されずに通過
してしまうこと等の理由によると考えられる。
【0009】容器壁とバッフルの間の隙間を縮小するこ
とはできるが、あまり小さくすると部分的にコンダクタ
ンスが低下し、そこでトラップされた固形物により詰ま
りを生じて排気の流れが不安定になったり、トラップ部
の交換や切り換えが円滑に行えないなどの不具合が生じ
る。
【0010】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、成膜処理等において、真空チャンバの許容する
コンダクタンスを満たしながらトラップ効率を上げるこ
とができ、真空ポンプの性能に影響すること無く、真空
ポンプの長寿命化、除害装置の保護を行って運転の信頼
性の向上を図り、さらに設備や運転コストの低減を図る
ことができるトラップ装置を提供することを目的として
いる。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、気密なチャンバから真空ポンプにより排気する排気
配管に配置されるトラップ装置において、前記排気配管
の一部を構成する気密な容器と、該容器中に配置されて
排気中の生成物を付着させて除去するトラップ部とを備
え、前記容器には、排気の流れが前記トラップ部に向か
うのを促進するようにフローコントロールガスを流すフ
ローコントロールガスポートが設けられていることを特
徴とするトラップ装置である。
【0012】これにより、トラップ容器の内部の空間を
ある程度確保して、コンダクタンスを過度に下げずに安
定な動作を確保しつつ、トラップ効率を向上させること
ができる。フローコントロールガスは、トラップ部のト
ラップ動作や排気の後処理工程に影響を与えないような
成分、温度のものが好ましく、窒素ガス等の不活性ガス
が用いられる。
【0013】請求項2に記載の発明は、前記フローコン
トロールガスポートは、前記容器の内壁面に沿って前記
フローコントロールガスを流すように設けられているこ
とを特徴とする請求項1に記載のトラップ装置である。
容器の内壁面に沿った空間は、トラップ流路の中心から
外れた部分であり、容器の内壁面自体はトラップ効率が
低いあるいはトラップ面ではない場合が多いので、この
部分を排気が流れないようにすればトラップ効率が向上
する。また、処理ガスが外部に漏れにくくなるので、シ
ール性も向上する。
【0014】請求項3に記載の発明は、前記トラップ部
は、曲面状のトラップ面を持つバッフルを有することを
特徴とする請求項1に記載のトラップ装置である。これ
により、曲がったトラップ流路が形成されて、ガス分子
がトラップ面に衝突する確率が上がり、トラップ効率が
上昇する。
【0015】請求項4に記載の発明は、前記トラップ面
は、軸線が排気流路に交差する円弧面状に形成されてい
ることを特徴とする請求項3に記載のトラップ装置であ
る。これにより、比較的簡単な構成で曲面状のトラップ
面を持つバッフルを実現することができる。
【0016】請求項5に記載の発明は、前記トラップ部
は、前記容器に対して出し入れ可能に設けられているこ
とを特徴とする請求項1に記載のトラップ装置である。
これにより、トラップの交換や再生などを容易に行うこ
とができる。出し入れする機構には、シール構造や駆動
機構を設けるのが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。図1及び図2に示すのは、こ
の発明のトラップ装置の第1の実施の形態を示すもの
で、これは、図4に示す気密チャンバ10を真空ポンプ
12により排気する排気配管14に隣接して再生配管1
6が配置され、この排気配管14及び再生配管16に交
差する方向(以下、交差方向という)に直進移動して切
替可能に配置されたトラップ部18が設けられている切
替式トラップ装置である。
【0018】この切替式トラップ装置は、排気配管14
と再生配管16に跨って配置された円筒状の容器22
と、この容器22を交差方向に貫通する軸体24と、こ
の軸体24を軸方向に往復移動させる駆動手段であるエ
アシリンダ26を備えている。容器22は、中央が開口
する隔壁27及び軸体24に取り付けられた仕切板28
によってトラップ室30と再生室32に仕切られてお
り、各部屋にはそれぞれ排気配管14又は再生配管16
が接続されている。
【0019】エアシリンダ26と容器22の間にはベロ
ーズ34が設けられてこれらの間の気密性を維持してい
る。また、隔壁27と仕切板28が接する箇所にはOリ
ング35が配置されて、トラップ室30と再生室32の
間の気密性を維持している。仕切板28は断熱性の高い
素材で形成されて、トラップ室30と再生室32の間の
熱移動を阻止するようにしている。
【0020】トラップ部18は、軸体24に軸方向に対
向して取り付けられた一対の端板36と、これら端板の
間に渡って設けられたバッフル板38a,38b,38
cとから構成されている。バッフル板38a,38b,
38cは左右対称に複数(図示例では6枚)が配置さ
れ、それぞれの間及び軸体24又は容器壁との間にトラ
ップ流路40a,40b,40c,40dを形成してい
る。バッフル板38a,38b,38cは、この例で
は、円弧面部42と、上下の連絡部を形成する平面部4
4を必要に応じて有している。バッフル板38a,38
b,38c及び端板36はそれぞれ熱伝導性の良い材質
から形成されており、バッフル板38a,38b,38
cは端板36を介して軸体24との間の熱伝導により冷
却されるようになっている。
【0021】軸体24は、金属等の熱伝導性の良い材料
により形成され、内部に冷却用の熱媒体流路46が形成
されている。この熱媒体流路46には、液体窒素のよう
な液体又は冷却された空気又は水等の冷却用熱媒体が供
給される。
【0022】トラップ室30の入口近傍には、容器22
の左右の壁に開口し、排気流に対して直交する方向にフ
ローコントロールガスを供給するフローコントロールガ
スポート48が設けられている。フローコントロールガ
スポート48は、例えば窒素などの不活性なガスを所定
の圧力、流量で供給するフローコントロールガス源に接
続されている。このフローコントロールガスポート48
から供給されるフローコントロールガスの圧力又は流量
は、フローコントロールガスが最も外側のトラップ流路
40dのみを流れる程度に設定される。
【0023】以上のように構成されたトラップ装置の作
用を説明する。真空ポンプ12の作動により、チャンバ
10から排出された気体は排気配管14を介してトラッ
プ容器22に導入される。トラップ容器22の入口で
は、左右のフローコントロールガスポート48から所定
の圧力及び流量のフローコントロールガスが流入してお
り、従って、排気は中央側のトラップ流路40a,40
b,40cを流れ、最も外側のトラップ流路40dには
ほとんど流れない。また、フローコントロールガスは最
も外側のトラップ流路40dを流れ、内側のトラップ流
路40a,40b,40cには流れない。
【0024】排気は、バッフル板38a,38b,38
cの間の湾曲したトラップ流路40a,40b,40c
に沿って流れ、バッフル板38a,38b,38cに当
たって冷却される。冷却された排気中の凝結しやすい成
分はそこで析出し、析出した固形物は、これらバッフル
板の内外面に付着する。
【0025】このように、トラップ作用をほとんど持た
ない容器22の壁との間の最も外側のトラップ流路40
dには排気がほとんど流れないので、トラップ効率が低
下することが防止される。発明者による実験例による
と、最も外側の流路40dの幅tが19mmである場
合、フローコントロールガス吹き込み無しの場合にはト
ラップ効率が60%であったのに対して、フローコント
ロールガスを10SCCM吹き込んだ場合には85%まで向
上した。
【0026】この実施の形態では、トラップ流路40
a,40b,40c,40dが湾曲して形成されている
ので、排気中のガス分子がトラップ面に当たる確率が高
くなり、冷却されてトラップされる効率も向上する。こ
れは、冷却によるトラップだけでなく、例えば粒子をト
ラップ面に吸着させるトラップでも同様である。所定量
の固形物が付着したトラップ部18は、エアシリンダ2
6の動作により再生室32に切り換えられて再生処理を
受ける。
【0027】図3は、この発明の他の実施の形態を示す
もので、フローコントロールガスポート48が、フロー
コントロールガスを排気の方向に沿って供給するように
設けられているものである。基本的な作用は先の実施の
形態の場合と同様であるので、説明を省略する。
【0028】なお、上述した実施の形態では、トラップ
容器22及びバッフル板を湾曲面を有する形状に構成し
たが、図5及び図6に示すような従来型のバッフル板や
矩形のトラップ容器を有するトラップ装置にフローコン
トロールガスポートを設けて、排気がトラップ部に流れ
るのを促進するようにしてもよい。また、この実施の形
態では、再生処理のための再生室を設けてトラップ部を
機械的に切り替えるようにしたが、トラップ部を外して
他の場所で再生を行なうようにしてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、成膜処理等において、トラップ容器の内部の空間を
ある程度確保して、コンダクタンスを過度に下げずに安
定な動作を確保しつつ、トラップ効率を向上させること
ができる。従って、このようなトラップ装置を用いた真
空処理システムにおいて、真空ポンプの性能に影響する
こと無く、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護を行
って運転の信頼性の向上を図り、システム全体としての
設備や運転コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態のトラップ装置の
正面断面図である。
【図2】この発明の第1の実施の形態のトラップ装置の
側面断面図である。
【図3】この発明の第2の実施の形態のトラップ装置の
側面断面図である。
【図4】トラップ装置が設けられる真空排気系を示す図
である。
【図5】従来のトラップ装置の一例を示す図である。
【図6】従来のトラップ装置の他の例を示す図である。
【符号の説明】
10 真空チャンバ 12 真空ポンプ 14 排気配管 22 トラップ容器 26 エアシリンダ 30 トラップ室 32 再生室 38a,38b,38c バッフル板 40a,40b,40c,40d トラップ流路 48 フローコントロールガスポート

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気密なチャンバから真空ポンプにより排
    気する排気配管に配置されるトラップ装置において、 前記排気配管の一部を構成する気密な容器と、 該容器中に配置されて排気中の生成物を付着させて除去
    するトラップ部とを備え、 前記容器には、排気の流れが前記トラップ部に向かうの
    を促進するようにフローコントロールガスを流すフロー
    コントロールガスポートが設けられていることを特徴と
    するトラップ装置。
  2. 【請求項2】 前記フローコントロールガスポートは、
    前記容器の内壁面に沿って前記フローコントロールガス
    を流すように設けられていることを特徴とする請求項1
    に記載のトラップ装置。
  3. 【請求項3】 前記トラップ部は、曲面状のトラップ面
    を持つバッフルを有することを特徴とする請求項1に記
    載のトラップ装置。
  4. 【請求項4】 前記トラップ面は、軸線が排気流路に交
    差する円弧面状に形成されていることを特徴とする請求
    項3に記載のトラップ装置。
  5. 【請求項5】 前記トラップ部は、前記容器に対して出
    し入れ可能に設けられていることを特徴とする請求項1
    に記載のトラップ装置。
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