JP3979458B2 - Trap device - Google Patents
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Description
【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5を参照して説明する。ここにおいて、気密チャンバ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、この気密チャンバ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、気密チャンバ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。気密チャンバ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12中に析出して真空ポンプ12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、気密チャンバ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12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12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NH4CI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、トラップ室に隣接して再生室を設け、トラップ部を再生室内に位置させた状態で再生室内に所定の温度に加熱した温水や薬液等の再生液あるいはガスを流通させてトラップ部を再生(洗浄)することで、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、トラップと再生を切り替える上でトラップ室と再生室のシール性が問題となる。例えば、一般的なOリングによってトラップ室と再生室とを互いに隔離させてトラップと再生の連続運転を行った場合のシールへの影響は、LP−CVD装置において膜厚1500Åを40RUNで漏れ量1×E5が実績として報告されている。
【0010】
本発明は上述の事情に鑑みなされたものであり、トラップ時あるいは再生時におけるシール性を向上させて、信頼性のある排気系ラインを構成できるようにしたトラップ装置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、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たトラップ室と、前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、前記トラップ室と前記再生室との間を移動して排ガス中の生成物のトラップと再生を行うトラップ部と、前記トラップ部と一体に移動して前記トラップ室と前記再生室とをシール部材を介して交互にシールする弁体とを備え、前記シール部材は、前記弁体の外周縁部の両側に形成されたテーパ状の面取り部に設けられた溝内に装着され、テーパ面で構成されたシール面に該シール部材を圧接してシールするよう構成さ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、弁体を移動させてトラップ室と再生室をシール部材を介して交互にシールする際、シール部材はテーパ面で構成されたシール面で潰されることでシール性が向上する。また、テーパ面に対しくい込める為、軸シールに近くなり複数の弁の平行度のずれを吸収できる。
【0013】
請求項2に記載の発明は、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たトラップ室と、前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、前記トラップ室と前記再生室との間を移動して排ガス中の生成物のトラップと再生を行うトラップ部と、前記トラップ部と一体に移動して前記トラップ室と前記再生室とをシール部材を介して交互にシールする弁体とを備え、前記再生室をシールする時に互いに近接する前記弁体または前記トラップ室及び前記再生室を構成する容器の少なくとも一方に、撥水化処理が施されたシール面が形成されていることを特徴とするトラップ装置である。
【0014】
これにより、再生室をシールした状態で再生室内に温水や薬液等の再生液を流通させてトラップ部を再生(洗浄)する際、撥水処置が施されたシール面で液体を弾くことで、再生室内の液体が再生室から外部に流出することが防止される。
【0015】
【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、半導体製造装置の一部を構成する気密チャンバ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、排気配管14に連通する吸気口20と排気口22を有するトラップ室24を形成するトラップ容器26と、再生液あるいはガスの注入口28と排出口30を有する再生室32をトラップ室24に隣接して形成する再生容器34とを備えている。
【0016】
トラップ部36を取付けた軸体38が両容器26,34を貫通して配置され、この軸体38は、駆動手段であるエアシリンダ40で軸方向に往復動して、トラップ部36がトラップ室24と再生室32との間を交互に移動するようになっている。トラップ部36は、軸体38の周囲にバッフル板42が端板44を介して取り付けられて構成され、軸体38の内部には、低温の流体を流通させる流路(図示せず)が形成されて、端板44を介してバッフル板42を冷却するようになっている。
【0017】
軸体38のトラップ部36を挟んだ両側には、トラップ部36と一体に移動する一対の弁体46a,46bがトラップ室24及び再生室32内にそれぞれ位置して設けられている。この弁体46a,46bの外周縁部の両側には、テーパ状の面取り部48が形成され、この各面取り部48に設けられた溝内にシール部材としてのOリング50が装着されている。
【0018】
トラップ容器26の両端部には、内方に突出した隔壁52a,52bが設けられ、この隔壁52a,52bの内壁面にテーパ面で構成されたシール面54a,54bが設けられている。再生容器34も同様に、両端部に内方に突出した隔壁56a,56bが設けられ、この隔壁56a,56bの内壁面にテーパ面で構成されたシール面58a,58bが設けられている。
【0019】
これにより、図2において、トラップ容器26の左側のシール面54aに弁体46aの左側に装着したOリング50が、再生容器34の左側のシール面58aに弁体46bの左側に装着したOリング50が互いに圧接することでトラップ室24をシールし、トラップ容器26の右側のシール面54bに弁体46aの右側に装着したOリング50が、再生容器34の右側のシール面58bに弁体46bの右側に装着したOリング50が互いに圧接することで再生室32をシールするようになっている。この時、Oリング50はテーパ面で構成されたシール面54a,54b,58a,58bで潰され、潰された面積が増えることでシール性が向上し、トラップ室24及び再生室32が高い精度でシールされる。しかも、シール面積を減らし、その分、トラップ部36の外径を大きくして、トラップ面積を増やしトラップ効率を向上させることが可能となる。
【0020】
次に、前記のような構成のトラップ装置18の作用を説明する。半導体装置製造時においては、トラップ部36はトラップ室24内に位置するように切り替えられ、バッフル板42は冷媒によって冷却される。これにより、排気配管14に沿ってトラップ室24内に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う場合には、塩化アルミニウムのような成分が固形分としてトラップ部36でトラップされ排ガスから除去される。
【0021】
温度センサや圧力センサ等でトラップ部36の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、トラップ部36を再生室32に移動させる。そして、注入口28から再生室32内に再生液あるいはガスを注入し、排出口30から排出させて、トラップ部36を再生させる。これらの過程において、Oリング50とシール面54a,54b,58a,58bとが密着しているため、トラップ室24及び再生室32は高い精度にシールされており、排ガスや、再生液あるいはガスが外部に漏れることはない。
【0022】
図3は、本発明の第2の実施の形態を示すもので、これはトラップ室24を区画形成するトラップ容器26の両側に再生室32a,32bを区画形成する再生容器34a,34bを配置している。そして、2個のトラップ部36a,36bが取付けられた軸体38を、トラップ室24と再生室32a,32bを貫通して摺動可能に設け、一方のトラップ部36aが一方の再生室32aとトラップ室24との間を、他方のトラップ部36bが他方の再生室32bとトラップ室24との間を移動可能に構成したものである。
【0023】
この実施の形態によれば、排気配管14に連通するトラップ室24内に常に一方のトラップ部36aまたは36bが位置するようにして、他方のトラップ部36aまたは36bを再生室32aまたは32bで再生させつつ、処理を連続して行うことができる。
【0024】
図4は、本発明の第3の実施の形態を示すもので、これは、再生室32内に再生液を導入するよう構成するとともに、図4において、再生室32をシールする際にトラップ容器26の右側のシール面54bと近接する弁体46aの右側の面取り部48のOリング装着部の内側、及び再生容器34の右側のシール面58bに近接する弁体46bの右側の面取り部48のOリング装着部の内側に、例えばテトラフルオロエチレン重合体等をコーティングして撥水化処理を施したシール面60a,60bを形成したものである。他の構成は、図2に示すものと同様である。
【0025】
この実施の形態によれば、再生室32内にトラップ部を位置させ温水や薬液等の再生液を注入して再生させる際、撥水処置が施されたシール面60a,60bで再生液を弾くことで、再生室32内の再生液が再生室32から外部に流出することが防止される。これにより、フッ酸等の薬液による洗浄も安全に行える。しかも、例えば180℃より昇華温度の低い生成物ができるプロセスにおいても、付着対策としてシール面60a,60bをヒータ等により加温させることで対応できる。
【0026】
なお、この例では、弁体46a,46b側に撥水化処理を施したシール面60a,60bを形成した例を示しているが、トラップ容器26の隔壁52b及び再生容器34の隔壁56b側に撥水化処理を施したシール面を形成するようにしていも良い。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、弁体を移動させてトラップ室と再生室をシール部材を介して交互にシールする際、シール部材のシール性を向上させて、トラップ室及び再生室を高い精度でシールすることができる。これにより、トラップ部の再生のために装置を止めたり、交換用のトラップを用意する必要がなく、気密チャンバにおいて安定した処理を行うことができる。また、適当な切替えタイミング判定手段を用いて安全な自動化を図ることも容易である。従って、真空ポンプの長寿命化、除害装置の保護、ロスタイム削減による運転の信頼性の向上、更には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】本発明の第1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】本発明の第2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4】本発明の第3の実施の形態のトラップ装置を示す縦断正面図である。
【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
24 トラップ室
26 トラップ容器
32,32a,32b 再生室
34,34a,34b 再生容器
36,36a,36b トラップ部
46a,46b 弁体
50 Oリング(シール部材)
52a,52b 隔壁
54a,54b シール面
56a,56b 隔壁
58a,58b シール面
60a,60b シール面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a trap device used in, for example, an evacuation system used for evacuating a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
A conventional evacuation system will be described with reference to FIG. Here, the
[0003]
The exhaust gas from a process is toxic or explosive depending on the type of the process and cannot be released into the atmosphere as it is. Therefore, an exhaust
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional vacuum evacuation system as described above, when a substance having a high sublimation temperature is present in the reaction by-product, the gas is exhausted by the
[0005]
This AlCl 3 does not precipitate because the partial pressure is low on the intake side of the
[0006]
Conventionally, countermeasures have been taken against this problem, such as heating the entire vacuum pump to prevent the solidified material from depositing inside the vacuum pump and allowing the gas to pass through the vacuum pump. However, this measure has an effect on the precipitation in the vacuum pump, but as a result, the solidified material is deposited in the exhaust gas treatment device arranged downstream of the vacuum pump, and the packed bed is clogged. There was a problem to cause.
[0007]
For this reason, it is conceivable to provide an appropriate trap device such as a low temperature trap upstream of the vacuum pump to trap components that are easily solidified in the exhaust gas. In this case, since the trapped solid matter accumulates in the trap part of the trap device, it is necessary to replace the trap part after an appropriate period of time or to regenerate by removing the solid substance by a predetermined method. Become. In the former case, many trap sections must be prepared, and automation is difficult.
[0008]
Therefore, for example, a regeneration chamber is provided adjacent to the trap chamber, and a regeneration solution or gas such as warm water or a chemical solution heated to a predetermined temperature is circulated in the regeneration chamber with the trap portion positioned in the regeneration chamber. It is conceivable that automatic operation is possible by regenerating (cleaning).
[0009]
However, in such a trap device, sealing between the trap chamber and the regeneration chamber becomes a problem when switching between trapping and regeneration. For example, when the trap chamber and the regeneration chamber are separated from each other by a general O-ring and the trap and the regeneration are continuously operated, the influence on the seal is as follows. × E 5 has been reported as a track record.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a trap apparatus that can improve the sealing performance at the time of trapping or regeneration, and can configure a reliable exhaust system line. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a trap chamber disposed in an exhaust path for exhausting from an airtight chamber by a vacuum pump, a regeneration chamber disposed adjacent to the trap chamber, and the trap chamber and the regeneration chamber. A trap portion that moves between and traps the product in the exhaust gas and regenerates, and a valve body that moves integrally with the trap portion and seals the trap chamber and the regeneration chamber alternately via a seal member; The seal member is mounted in a groove provided in a tapered chamfered portion formed on both sides of the outer peripheral edge of the valve body , and the seal member is pressed against the seal surface constituted by a tapered surface. The trap device is configured to be sealed.
[0012]
Thereby, when the valve body is moved and the trap chamber and the regeneration chamber are alternately sealed via the seal member, the seal member is crushed by the seal surface constituted by the tapered surface, thereby improving the sealing performance. Further, since it can be inserted into the tapered surface, it becomes close to the shaft seal and can absorb the deviation in parallelism of the plurality of valves.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a trap chamber disposed in an exhaust path for exhausting from an airtight chamber by a vacuum pump, a regeneration chamber disposed adjacent to the trap chamber, and the trap chamber and the regeneration chamber. a trap unit for reproducing the trap of the product in the exhaust gas to move between a valve body for sealing alternately through the sealing member and the reproduction chamber and the trap chamber and moves together with the trap portion And at least one of the valve body or the trap chamber and the container constituting the regeneration chamber, which are close to each other when sealing the regeneration chamber, is formed with a water-repellent sealing surface. It is a characteristic trap device.
[0014]
Thereby, when circulating the regenerating liquid such as warm water or chemical liquid in the regenerating chamber in a state where the regenerating chamber is sealed, and regenerating (cleaning) the trap part, by repelling the liquid on the sealing surface subjected to the water repellent treatment, The liquid in the regeneration chamber is prevented from flowing out of the regeneration chamber.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a first embodiment of the trap apparatus of the present invention. An
[0016]
A
[0017]
A pair of
[0018]
At both ends of the
[0019]
2, the O-
[0020]
Next, the operation of the
[0021]
When it is detected by a temperature sensor, a pressure sensor, or the like that the trap amount of the
[0022]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which
[0023]
According to this embodiment, one
[0024]
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention, which is configured to introduce a regenerating liquid into the regenerating
[0025]
According to this embodiment, when the trap portion is positioned in the
[0026]
In this example, the sealing surfaces 60a and 60b subjected to the water repellency treatment are formed on the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the valve body is moved and the trap chamber and the regeneration chamber are alternately sealed via the seal member, the sealing performance of the seal member is improved, and the trap chamber and the regeneration chamber are improved. Can be sealed with high accuracy. Thereby, it is not necessary to stop the apparatus for regeneration of the trap part or prepare a trap for replacement, and stable processing can be performed in the airtight chamber. It is also easy to achieve safe automation using appropriate switching timing determination means. Accordingly, it is possible to extend the life of the vacuum pump, protect the abatement device, improve the operation reliability by reducing the loss time, and further reduce the equipment and operation costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing an evacuation system including a trap device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal front view of the trap device of FIG. 1;
FIG. 3 is a system diagram showing an evacuation system including a trap device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a longitudinal front view showing a trap device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a system diagram of a conventional evacuation system.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
52a,
Claims (2)
前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、
前記トラップ室と前記再生室との間を移動して排ガス中の生成物のトラップと再生を行うトラップ部と、
前記トラップ部と一体に移動して前記トラップ室と前記再生室とをシール部材を介して交互にシールする弁体とを備え、
前記シール部材は、前記弁体の外周縁部の両側に形成されたテーパ状の面取り部に設けられた溝内に装着され、テーパ面で構成されたシール面に該シール部材を圧接してシールするよう構成されていることを特徴とするトラップ装置。A trap chamber disposed in an exhaust path for exhausting from the airtight chamber by a vacuum pump;
A regeneration chamber disposed adjacent to the trap chamber;
A trap unit that moves between the trap chamber and the regeneration chamber to trap and regenerate the product in the exhaust gas;
A valve body that moves integrally with the trap portion and seals the trap chamber and the regeneration chamber alternately via a seal member;
The seal member is mounted in a groove provided in a tapered chamfered portion formed on both sides of the outer peripheral edge of the valve body , and is sealed by pressing the seal member against a seal surface constituted by a tapered surface. A trap device characterized by being configured to do.
前記トラップ室に隣接して配置された再生室と、
前記トラップ室と前記再生室との間を移動して排ガス中の生成物のトラップと再生を行うトラップ部と、
前記トラップ部と一体に移動して前記トラップ室と前記再生室とをシール部材を介して交互にシールする弁体とを備え、
前記再生室をシールする時に互いに近接する前記弁体または前記トラップ室及び前記再生室を構成する容器の少なくとも一方に、撥水化処理が施されたシール面が形成されていることを特徴とするトラップ装置。A trap chamber disposed in an exhaust path for exhausting from the airtight chamber by a vacuum pump;
A regeneration chamber disposed adjacent to the trap chamber;
A trap unit that moves between the trap chamber and the regeneration chamber to trap and regenerate the product in the exhaust gas;
A valve body that moves integrally with the trap portion and seals the trap chamber and the regeneration chamber alternately via a seal member;
At least one of the valve body or the trap chamber and the container constituting the regeneration chamber, which are close to each other when sealing the regeneration chamber, is formed with a water-repellent sealing surface. Trap device.
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