JP3708322B2

JP3708322B2 - トラップシステム

Info

Publication number: JP3708322B2
Application number: JP05019498A
Authority: JP
Inventors: 典彦野村; 伸治野路
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: JPH11230035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置の真空チャンバを排気する真空排気システムにおいて用いられるトラップシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空排気システムを図５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１２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ガスを大気圧まで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真空ポンプ１２の到達真空度よりも高い場合には、真空ポンプ１２の上流側にさらにターボ分子ポンプ等の超高真空ポンプが配置される。
【０００３】
プロセスの排ガスは、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の下流には排ガス処理装置１６が配置されている。大気圧まで昇圧されたプロセスの排ガスのうち、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、無害なガスのみが大気に放出される。排気配管１４には必要に応じて適所にバルブが設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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１２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。例えば、アルミニウム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、真空チャンバ１０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。
【０００５】
このＡｌＣｌ₃は、真空ポンプ１２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１２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。このことは、例えばＳｉＮの成膜を行うＣＶＤ装置から生じる（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆やＮＨ₄Ｃｌ等の反応副生成物の場合も同様である。
【０００６】
従来、この問題に対しては、真空ポンプ全体を加熱して真空ポンプ内部で固形化物質が析出しないようにして、ガスの状態で真空ポンプ内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ガス処理装置で固形化物が析出して、充填層の目詰まりを生じさせる問題があった。
【０００７】
このため、真空ポンプの上流に、例えば低温トラップのような適当なトラップ装置を設けて排ガス中の固形化しやすい成分をトラップすることが考えられる。この場合、トラップ装置のトラップ部には捕捉された固形物が蓄積するので、適当な時間経過後に、トラップ部を交換したり、あるいは所定の方法で固形物を除去して再生することが必要となる。前者の場合は、トラップ部を多く用意しなければならず、自動化も難しい。
【０００８】
そこで、例えば、排気配管１４に隣接して例えば所定の温度に加熱した温水を流通させる再生経路を設け、トラップ部を排気経路と再生経路に切り替えてトラップ動作と再生動作を交互に行って、自動運転を可能とすることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、このようなトラップ装置においては、洗浄用の温水を得るためヒータ等の独自の加温手段や付帯設備を設ける必要があり、クリーンルームの床を占有するなど設備コストの上昇につながる。また、温水を連続して循環させると、温水（洗浄液）に汚れが生じて洗浄効率が低下してしまうため、常に新しい水を加熱して用いる必要があり、電力消費量の増大やメンテナンス等のためにランニングコストも嵩んでしまう。
【００１０】
本発明は上述の事情に鑑みなされたものであり、設備コスト及びランニングコストを抑制しつつトラップの再生を行うことができるようにしたトラップシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体製造装置の気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に配置され、排ガス中の生成物をトラップ部に付着させて除去するトラップ室と、前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、前記トラップ部を前記トラップ室と前記再生室との間で切り替える切替機構と、前記再生室に前記半導体製造装置の冷却に使用された冷却水を導入する冷却水流路とを有することを特徴とするトラップシステムである。
【００１２】
これにより、半導体製造装置の所定箇所を通過して温度が上昇した冷却水を再生室に供給し、温水によってトラップ部の洗浄を効率良く行なって、トラップ装置の安定した連続運転が可能になる。しかも、新たな熱源や洗浄液を用いていないので、省資源、省エネルギー性を高めることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記半導体製造装置が、気相成長装置であることを特徴とする請求項１に記載のトラップシステムである。
【００１４】
【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ないし図４に示すのは、この発明のトラップシステムの一つの実施の形態を示すもので、半導体製造装置の一部を構成するＣＶＤ反応室（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が設けられ、この真空ポンプ１２の上流側にトラップ装置１８が設けられている。トラップ装置１８は、筒状のケーシング２０の中に、排気配管１４に連通するトラップ室２２と、それに隣接する再生室２４が形成されており、ここに軸体２６に取り付けられたトラップ部２８が、外部の切替機構によってトラップ室２２と再生室２４に交互に移動可能に設けられている。
【００１５】
トラップ部２８は、軸体２６の周囲にバッフル板３０が端板３２を介して取り付けられて構成され、軸体２６には低温の流体を流通させる流路３４が形成されて、端板３２を介してバッフル板３０を冷却するようになっている。この例の各バッフル板３０は、同軸の筒状部３０ａと、排気流路に沿って延びる平板状の導入・導出部３０ｂとから構成され、バッフル板３０の間に軸体２６の周囲を迂回する円弧状の流路３６が形成されている。軸体２６のトラップ部２８の両側には、トラップ室２２と再生室２４の間をシールする塞板３８，３８が設けられている。トラップ室２２や排気配管１４の所定箇所には、トラップ量を間接的に検知する温度センサや圧力センサが設けられている。
【００１６】
図２及び図３に示すように、再生室２４には、下部に洗浄液の注入と排出のための洗浄液注入排出ポート４０、上部に洗浄液を排出するための洗浄液排出ポート４２、及び乾燥用のパージガスの導入及び排出のための３個のガスパージポート４４が設けられている。洗浄液注入排出ポート４０には、図４に示すように、半導体製造装置Ｓの冷却に使用された冷却水の排出流路（洗浄液供給経路）４６がバルブ４８及び３方切替弁５０を介して接続されている。半導体製造装置Ｓが、ＣＶＤ装置の場合、反応チャンバ１０の壁、ガス噴射ヘッド、基板保持台等の冷却水の他、気化器やその他の付随設備の冷却水を適宜に用いることができる。
【００１７】
洗浄液排出ポート４２には、バルブ５２と、洗浄液の排出を促すためのポンプあるいはエジェクタ５４が順次配置された洗浄液排出経路５６が接続されている。この洗浄液排出経路５６には、３方切換弁５０から延びるバイパス経路５８が合流している。一方、各ガスパージポート４４には、バルブ６０を介して例えばＮ₂ガス源に連絡するパージガス経路６２が接続されている。
【００１８】
次に、上記のような構成のトラップ装置１８の作用を説明する。ＣＶＤ処理時においては、トラップ部２８はトラップ室２２に位置するように切り換えられ、バッフル板３０は流路３２を流れる冷媒によって冷却される。これにより、排気配管１４に沿って流入する排ガスに含まれる特定の成分、例えばアルミニウムの成膜を行なう場合には、例えば、塩化アルミニウムのような成分が固形物として付着してトラップされて排ガスから除去される。
【００１９】
温度センサや圧力センサ等でトラップ量が一定量に達したことを検知すると、処理を一時的に停止し、あるいは他の排気トラップ経路に切り替えてから、図２に示すようにトラップ部２８を再生室２４に移動させる。そして、バルブ４８を開とし、３方切替弁５０をポート４０と流路４６が連通するように切り替えて、半導体製造装置Ｓの冷却に使用されて温められた冷却水（洗浄液）を再生室２４内に導入し、同時に洗浄液排出経路５６のバルブ５２を開く。
【００２０】
すると、再生室には４０℃程度に温められた冷却水（洗浄液）が下方のポート４０から流入して充満し、トラップ部２８を浸漬させる。これにより、トラップ部２８に付着した生成物は洗浄液に溶解し、洗浄液の流れの力によってトラップ部２８から離されて洗浄液中に浮遊する。生成物を溶解又は浮遊させた洗浄液は、洗浄液排出口４２から順次排出される。洗浄液は、再生室２４に連続的に流入するので再生室２４は常に新しい洗浄液で満たされる。
【００２１】
このようにして所定の時間の洗浄が終了すると、３方切替弁５０をポート４０とバイパス流路５８が連通するように切り替えて再生室２４内に充満した洗浄液を排出する。次に、パージガス流路６２の弁６０を開として、乾燥したＮ₂ガスをガスパージポート４４から流入させ、これによりトラップ部２８及び再生室２４を乾燥させた後、トラップ部２８をトラップ室２２に戻す。これにより、排気配管１４に水分を導入することなくトラップ動作を再開することができる。バルブ４８，６０は再生工程の時以外は閉じておき、トラップ部２８がトラップ室２２と再生室２４との間を移動する時も排気配管１４に水分が侵入しないようにする。
【００２２】
なお、生成物の付き方や物性等によって付着物が容易に分離しない場合には、ガスパージポート４４を洗浄液注入口として用いて多方向より洗浄液を注入したり、或いは再生室２４に洗浄液が充満してから、各ポート４０，４２，４４よりＮ₂ガス或いはエアーを供給してバブリングさせることにより、洗浄液を流動させて付着物を物理的に剥離させるようにしてもよい。また、洗浄液を適当な方法で加圧してトラップ部２８に向けて噴射するようにしてもよい。
【００２３】
なお、発明者による実施では、ＬＰ−ＣＶＤ装置の反応チャンバの排気経路にトラップ装置１８を設置し、ＮＨ₄Ｃｌをトラップ部２８にトラップさせた時に、２０分の洗浄で洗浄効率１００％（ＮＨ₄Ｃｌ残量０ｇ）を得られることが確かめられている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、半導体製造装置の所定箇所を通過して温度が上昇した冷却水を再生室に供給し、温水によってトラップ部の洗浄を効率良く行なって、トラップ装置の安定した連続運転が可能になる。しかも、新たな熱源や洗浄液を用いていないので、省資源、省エネルギー性を高め、結果として設備コスト及びランニングコストを抑制しつつトラップの再生を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のトラップ装置を備えた真空排気システムを示す系統図である。
【図２】図１のトラップ装置の縦断正面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】トラップ装置の洗浄液及びパージガスの配管を示す図である。
【図５】従来の真空排気システムの系統図である。
【符号の説明】
１０気密チャンバ
１２真空ポンプ
１４排気配管
１８トラップ装置
２２トラップ室
２４再生室
２８トラップ部
４０洗浄液注入排出ポート
４２洗浄液排出ポート
４４ガスパージポート
４６洗浄液供給経路
５６洗浄液排出経路
Ｓ半導体製造装置

Claims

半導体製造装置の気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に配置され、排ガス中の生成物をトラップ部に付着させて除去するトラップ室と、
前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、
前記トラップ部を前記トラップ室と前記再生室との間で切り替える切替機構と、
前記再生室に前記半導体製造装置の冷却に使用された冷却水を導入する冷却水流路とを有することを特徴とするトラップシステム。
前記半導体製造装置は、気相成長装置であることを特徴とする請求項１に記載のトラップシステム。