JP5128168B2

JP5128168B2 - 排気装置

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Publication number: JP5128168B2
Application number: JP2007110264A
Authority: JP
Inventors: 毅池田; 一夫小泉; 浩之武田; 哲男小山; 恵一渡部
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-19
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-04-19
Also published as: WO2007127294A9; US20080072585A1; EP2013378A4; WO2007127294A3; EP2013378A2; WO2007127294A2; US8915775B2; TWI404839B; JP2007318100A; TW200817538A; EP2013378B1

Description

本発明は、半導体ウェーハの処理装置の反応室などからの排気ガスを排出する排気装置に関し、特に排気ガス中の未反応ガスにより生成する固形物を捕集する排気トラップ装置の改良に関する。

一般に、半導体素子の製造時に、例えばＣＶＤ（化学的気相蒸着）法による成膜装置や、半導体ウェーハ表面を処理する酸化・拡散装置や、得られた薄膜に配線パターンを形成させるドライエッチング装置などの処理装置では、反応室内に反応性ガスを導入して所定の処理が行われる。例えば、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ，ＳｉＯ_２，Ｓｉ_２Ｎ_４などの成膜の場合にはＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＮＨ_３，ＰＨ_３，Ｎ_２Ｏ，ＴＥＯＳなどの反応性ガスが反応室に導入され、熱処理により半導体基板上に各種膜が生成される。

ところで、これらの装置の処理では、反応性ガスの利用効率は数パーセント程度と低く、反応性ガスの大半が未反応ガスとして排出される。この未反応ガスを含む排気ガスが排気経路を通過する際に、温度の低下による未反応ガスの凝集作用により反応生成物や成膜ガスの液化物などからなる固形物（例えばＮＨ_４Ｃｌ，ＡｌＣｌ_３）が析出して、配管内などに付着する。そして、反応室内を減圧雰囲気から大気圧雰囲気に変化させるなどの反応室内の圧力変動によって、排気経路上の固形物が反応室内へ飛散（逆流）して、半導体ウェーハに付着してしまい半導体素子の歩留りが低下することになる。

そこで、上記のような排気装置においては、反応室と真空ポンプとの間に、真空排気による過剰圧力の低減などを行う排気圧力調整装置が設置されている。そして、ここから不活性ガスの導入による残留成膜成分の希釈や真空排気による過剰圧力の低減を行っている。この排気圧力調整装置には、ガスの導入・排気による調整に対応する他、不活性ガスの導入による残留成膜成分の希釈などを行うため、排気管に通常複数個（例えば３〜５個）の配管継手が接続されたものがあり、各配管継手には、導入配管，流量調節器，レギュレーター，ガスボンベなどから構成される不活性ガス供給装置や、真空ポンプなどが接続されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１７２８７号公報

上述の排気圧力調整装置は、処理装置の運転中には、排気ガスに含まれる残留成膜成分やそれにより生成される固形物が排気管の内壁面に付着しないように、排気管全体がテープヒーターなどで加熱されるが、図１８に示すように、排気管（短管体）４３の配管継手４４の付設部分にはテープヒーターなどを巻設しにくく、特に、配管継手４４と連通する排気管４３のポート４５やその近傍を十分に加熱することが難しい。そのため、排気管４３内を通過する排気ガスに含まれる未反応ガスが、ポート４５に接触して温度が低下し凝集作用を起こしてポート４５やその近傍に固形物（デポジション）Ｄとして析出して付着し易く、この固形物Ｄが次第に堆積するとポート４５が目詰まりを起こし、不活性ガスの導入や過剰圧力の排気が困難になる。したがって、洗浄作業（メンテナンス）のサイクルが短期化し、その結果、半導体素子の処理装置の稼働率が低下することになる。

そこで、本発明は、排気ガスが通過する管体の側周壁に少なくとも１つのポートを有し、排気ガスの圧力変動を緩和する排気圧力調整装置を具備する排気装置において、上記ポートが、排気ガスに含まれる残留成膜成分やそれにより生成される固形物により目詰まりするのを防止し、これによって排気圧力調整装置のメンテナンスのサイクルを長期化し、もって、半導体素子の処理装置などの稼働率の向上を実現することができる排気装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明では、排気経路上に介設された管体と、該管体の側周壁に設けられた少なくとも１つのポートとを備えた排気圧力調整装置を具備する排気装置として、上記管体内に上流から流れてくる排気ガスを上記ポートおよびその近傍に直接接触せずに下流へ通り過ぎるように誘導するガス誘導壁を配設して該ガス誘導壁の一面と上記側周壁の内面との間に圧力調整用流路を形成し、上記ガス誘導壁の他面側を上記排気ガスが通り過ぎる排気ガス流路に対面させる一方、上記ポートを上記圧力調整用流路に開口連通するように配設し、上記ポートより下流にて上記圧力調整用流路を上記排気ガス流路に連通させるようにした。

また、排気圧力調整装置を、上記管体の上流端内縁に該管体に対し脱着自在に取着されたリング部材と、このリング部材の外周に装着されて上記管体の上流端部と該管体の上流に位置する排気管との間に介装される環状のシール材とを備えるものとし、上記ガス誘導壁の上流端部を上記リング部材に固着させるようにする。

さらに、上記排気圧力調整装置に加え、該排気圧力調整装置の下流に配置された排気ガス中の未反応ガスを凝集させて捕捉する排気トラップ装置と、該排気トラップ装置の下流に配置された真空排気装置と、を具備し、その排気トラップ装置を、排気経路上に介設された凝集管を備えるものとした上で、その凝集管内に一対の第一凝着板を上記凝集管の軸心を含む縦断面を挟んで対向するように配設して、該一対の第一凝着板間に第一流路を形成し、さらに、上記凝集管内に帯状の第二凝着板を、上記軸心方向に見て上記第一流路に対応するように、かつ、上記凝集管の内面を橋絡するように、上記第一流路の下流に配設して、上記第二凝着板と上記凝集管の内面との間に上記縦断面を挟んで対向する一対の第二流路を形成し、上記一対の第一凝着板の上流面部および上記第二凝着板の上流面部に、それぞれ複数のフィンを立設するようにする。

また、上記第一凝着板の上流面部上において隣接するフィン同士の高さ寸法を互いに異ならせたり、上記凝集管の側周壁内に、冷却媒体が導入される冷却筒状空間部を設けたり、各フィンの表面をブラスト処理したり、凝集管を該凝集管の上流端部および下流端部においてそれぞれ上流側排気管および下流側排気管に脱着自在に設けたり、凝集管内において、上記第二凝着板の下流に上記一対の第一凝着板と略同一形状寸法をなす一対の第三凝着板を軸心方向に見て第二凝着板と重なり合うように配設し、さらに、上記第三凝着板の下流に第二凝着板と略同一形状寸法の第四凝着板を軸心方向から見て第二凝着板と交差するように配設したりすることができる。

さらに、上記排気圧力調整装置に加え、排気ガス通過方向において相隣る排気管同士の接続部に配設されたセンターリングを具備する場合には、そのセンターリングを、上記相隣る排気管の間に挟持された環状のリング部材と、このリング部材の外周に装着された環状のシール材と、上記リング部材に一体に設けられていて、上記相隣る２つの排気管のうちの少なくとも一方の排気管内に配置されたスリーブとを備え、上記スリーブ内に一対の第一凝着板を該スリーブの軸心を含む縦断面を挟んで対向するように配設して該一対の第一凝着板間に第一流路を形成し、さらに、上記スリーブ内における上記一対の第一凝着板の下流に上記軸心方向に見て上記第一流路に対応するように、かつ、上記スリーブの内面を橋絡するように第二凝着板を配設して該第二凝着板と上記スリーブの内面との間に上記縦断面を挟んで対向する一対の第二流路を形成し、上記一対の第一凝着板の上流面部と上記第二凝着板の上流面部のそれぞれに複数のフィンを立設したものとすることができる。

また、上記センターリングに加え、排気ガス中の未反応ガスを除去する排気ガス除害装置とを具備する場合には、上記センターリングを、上記排気ガス除害装置の上流に配置することができる。

本発明は、次のような著大な効果を奏する。

本発明に係る排気装置の排気圧力調整装置では、排気ガス中の未反応ガスによって生成される固形物がポートおよびその近傍に付着（凝着）するのを防止することができるので、そのような固形物が付着し堆積することによるポートの目詰まりを防止することができ、これにより、上記の固形物を除去するために行うメンテナンスのサイクルを長期化することができる。よって、例えば、半導体素子を製造する際の成膜工程，酸化・拡散工程，ドライエッチング工程などにおいて反応室の排気側に接続して使用される場合には、メンテナンスサイクルが長期化する分だけ、半導体素子の処理装置の稼働率の向上に寄与することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る排気装置の全体構成を模式的に示す側面図であり、この排気装置は、半導体ウェーハ４０の処理装置（例えば、縦型ホットウォール式の減圧ＣＶＤ装置（ＬＰ−ＣＶＤ））の反応室４１に接続されている。本実施形態では、反応室４１からの排気ガスを外部に導く排気経路上に、真空排気装置４２と、排気ガスを無害化する排気ガス除害装置４７とが介設されている他、反応室４１と真空排気装置４２との間には、排気ガスの圧力変動の緩和などを行う排気圧力調整装置３０が配置されており、この排気圧力調整装置３０と真空排気装置４２との間には、排気ガスに含まれる未反応ガスを凝集させて回収する排気トラップ装置１００が配置されている。また、真空排気装置４２の下流側接続部４２ｂに接続された排気管２５０と排気ガス除害装置４７の上流側接続部４７ａとの間の継手部分には、トラップ機構付のセンターリング２００が介装されている。なお、真空排気装置４２は、一例として、メカニカルブースタポンプと油回転ポンプ（又は水封式ポンプ）とが組み合わされてなっている。

図２〜図４は、上記排気圧力調整装置３０の全体構成を示しており、図２は縦断面図、図３は横断面図、図４は分解斜視図である。

図２において、この排気圧力調整装置３０は、排気経路の途中に脱着自在に介設された円筒状の短管体１を備えている。具体的には、この短管体１は、反応室４１に接続された短寸の排気管１１と、後述する排気トラップ装置１００の凝集管１０７との間に配設されている。また、短管体１の外周壁５には、給気用・排気用および／又は不活性ガス導入用のポート３が複数個（図示する例では、４個）配設されている。

短管体１内には、上流から流れてくる排気ガスをポート３およびその近傍に接触せずに下流へ通り過ぎるように誘導するガス誘導壁２を備えている。具体的には、ガス誘導壁２の一面２１と外周壁５の内面６との間には圧力調整用流路７が形成され、ガス誘導壁２の他面２２側を排気ガスが通り過ぎる排気ガス流路４に対面させて配置している。図３に示すように、このガス誘導壁２は、（外側の）圧力調整用流路７と（内側の）排気ガス流路４とを仕切る円筒状の部材である。さらに、ポート３は圧力調整用流路７に開口連通するように配設されており、この圧力調整用流路７は、全てのポート３よりも下流において排気ガス流路４に連通するようになっている。一方、ガス誘導壁２の上流端部１３と外周壁５の内面６との間は気密状に閉鎖されている。

具体的には、ガス誘導壁２の下流端部１２と外周壁５の内面６との間は開口されている。また、排気圧力調整装置３０は、短管体１の上流端内縁に脱着自在に取着された金属製のリング部材９と、このリング部材９の外周面に装着された環状の弾性シール材８とを備えており、弾性シール材８は短管体１の上流端部と上流側の排気管１１との間に介装されている。そして、ガス誘導壁２の上流端部１３は、リング部材９の内周面に固着されている。即ち、リング部材９がガス誘導壁２の上流端部１３と外周壁５の内面６との間を閉鎖しており、このように、圧力調整用流路７は、リング部材９にて閉鎖された上流閉鎖端部１９と、ガス誘導壁２の下流端部１２と内面６との間に円環状に形成された下流開口端部２０とを有している。

さらに、下流開口端部２０の開口面積は、全てのポート３の開口面積に比べて非常に大きくされており、これにより、排気ガス中の未反応ガスから生成される固形物がガス誘導壁２などに付着した場合であっても、目詰まりしにくい。

なお、ガス誘導壁２はリング部材９（および弾性シール材８）と共に、短管体１に対し脱着自在に設けられている（図４参照）。また、排気ガス中の未反応ガスが析出した固形物が付着しないように、ガス誘導壁２の内周面はバフ研磨加工されている。その際には、ガス誘導壁２の内周面・外周面を共にバフ研磨加工することが好ましい。

また、外周壁５の外面１４には、一端が図示省略の不活性ガスボンベや吸引ポンプなどに接続された配管の他端を各ポート３に繋ぐための複数の継手部材１０が付設されている。さらに、外周壁５の外面１４には、テープヒーターなどの発熱部材が付設（巻設）されているが、図示は省略する。

ここで、上述した排気圧力調整装置３０の作用について説明する。図１に示すように、半導体ウェーハ４０の処理装置の排気経路の途中に、短管体１が介設されており、短管体１の各ポート３には、それぞれ、一端に活性ガスボンベや吸引ポンプなどを接続された配管の他端が継手部材１０により連結されている。半導体ウェーハ４０の処理装置を稼動させると、反応室４１から排出された排気ガスが、排気管１１を経由して短管体１内に送られる。

図２において、上流から短管体１へ流れてくる排気ガスは、ガス誘導壁２の内方（排気ガス流路４）を流れ、ポート３およびその近傍に直接接触せずに下流へ通り過ぎる。つまり、上流から流れてくる排気ガスは、ガス誘導壁２の上流端部１３において、ガス誘導壁２と内面６との間がリング部材９にて閉鎖されているため、圧力調整用流路７内には入り込まない。

この排気圧力調整装置３０において排気ガスを希釈する場合は、図２において、例えば、左上の継手部材１０の上流側に不活性ガスボンベが接続されているとすると、開閉弁を開いて左上のポート３から不活性ガスを圧力調整用流路７へ導入する。そして、不活性ガスは圧力調整用流路７内に充填されると共に、ガス誘導壁２に沿って下流へ流れ、圧力調整用流路７の下流開口端部２０から流れ出て、上流から流れてくる排気ガスと合流して排気ガスは希釈され、下流側へと流れていく。

また、排気ガスの圧力を上昇させる場合は、希釈する場合と同様に下流開口端部２０を経由して不活性ガスを供給し、一方、排気ガスの圧力を低下させる場合は、該排気ガスの一部を下流開口端部２０から圧力調整用流路７およびポート３を経由して排出する。

そして、ガス誘導壁２の内面などに、排気ガス中の未反応ガスが析出した固形物が付着してメンテナンスが必要となったときは、まず、短管体１を上流の排気管１１および下流の凝集管１０７から外し、次に、図４に示すように、短管体１内からガス誘導壁２をリング部材９（および弾性シール材８）と共に引き抜き、その後、超音波洗浄することとなる。

図５および図６は、上記排気圧力調整装置３０の変形例を示しており、図５は縦断面図、図６は横断面図である。

図５において、短管体１内には、上流から流れてくる排気ガスをポート３およびその近傍に接触せずに下流へ通り過ぎるように誘導するガス誘導壁２が左右両側に２つ配置されている。

本実施形態の場合、図５の左側の１つのポート３に対応（対面）するガス誘導壁２ａと、右側の３つのポート３に対応（対面）するガス誘導壁２ｂとを有している。即ち、各ガス誘導壁２ａ，２ｂの一面２１と外周壁５の内面６との間には、圧力調整用流路７ａ，７ｂが形成され、左側のポート３は圧力調整用流路７ａに開口連通するように配設され、右側のポート３は圧力調整用流路７ｂに開口連通するように配設されている。また、各ガス誘導壁２ａ，２ｂの他面２２，２２側は排気ガス流路４と対面している。さらに、左側の圧力調整用流路７ａは、左側のポート３よりも下流において排気ガス流路４に連通し、一方、右側の圧力調整用流路７ｂは、右側の最下流のポート３よりも下流において排気ガス流路４に連通している。

短管体１の上流端内縁には、外周面に環状の弾性シール材８を装着したリング部材９が脱着自在に取着されており、このリング部材９の内周面に、各ガス誘導壁２ａ，２ｂの上流端部１３，１３が固着されている。このように、圧力調整用流路７ａ，７ｂは、それぞれリング部材９にて閉鎖された上流閉鎖端部１９と、各ガス誘導壁２ａ，２ｂの下流端部１２と外周壁５の内面６との間に形成される下流開口端部２０とを有している。

さらに、図６に示すように、各ガス誘導壁２ａ，２ｂの周方向両端部は半径方向外方に折り曲がっており、その先端面は、外周壁５の内面６に閉鎖状に当接する当接端面１５，１５となっている。詳しくは、ガス誘導壁２ａ，２ｂは、外周壁５の内面６に沿って配設された円弧部１６と、この円弧部１６の（短管体１の軸心方向に伸びる）両端から半径方向外方に向かって延伸したストレート短辺部１７，１７とから成っている。即ち、ガス誘導壁２ａ，２ｂと内面６との間に形成される圧力調整用流路７ａ，７ｂは、その上流側および周方向両端側において閉鎖状となっており、下流側のみ開口状となっている。なお、図５および図６において、図２および図３と同一の符号は図２および図３と同様の構成であるので説明を省略する。

本実施形態に係る排気圧力調整装置３０は設計変更自由であり、例えば、図２において、ガス誘導壁２の上流端部１３を半径方向外方に折り曲げて外鍔部を形成し、その外鍔部を外周壁５の内面６に直接溶接などで固着してもよい。さらに、ポート３の配設位置などに応じて、ガス誘導壁２の長さ寸法を延長・短縮するのも自由である。

また、ガス誘導壁２の形状を、多角形筒形のもの、截頭円錐又は截頭多角錘の略コーン形などの形状に形成してもよい。

また、図５および図６に示す変形例のガス誘導壁２を、ポート３の数や配設位置に応じて１個又は３個以上配設してもよく、周方向寸法（円弧部１６の寸法）や長さ寸法を拡大又は縮小しても自由である。

さらに、短管体１の形状については、例えばＬ字形のパイプを用いてＬ字状とするなど、適宜設計することができる。

次に、上記の排気トラップ装置１００について説明する。図７〜図１０は、本実施形態における排気トラップ装置１００の構成を示しており、図７は断面正面図、図８は断面平面図、図９は断面側面図、図１０は説明用の簡略斜視図である。

図７に示すように、本実施形態の排気トラップ装置１００は、排気ガス流路１１０を有する凝集管１０７を備えている。この凝集管１０７内には、凝集管１０７の軸心Ｌを含む縦断面Ｚに対して、略半円状の一対の第一凝着板１０１，１０１が対称に配設されている（図１０参照）。そして、一対の第一凝着板１０１，１０１のストレート状の各内端縁１１７，１１７の間には、第一流路１１１が形成されている。

さらに、凝集管１０７内の第一流路１１１の下流には、帯状の第二凝着板１０２が配設されている。この第二凝着板１０２は、軸心Ｌの方向に見て第一流路１１１に対応する（重なる）ように（図８参照）、かつ、凝集管１０７の内面１１９を径方向に橋絡するように設けられている。そして、第二凝着板１０２の幅方向（図８の左右方向）の両端縁１１８，１１８と凝集管１０７の内面１１９との間に、一対の第二流路１１２，１１２が上記縦断面Ｚを挟んで対称に位置する状態に形成されている（図１０参照）。なお、第二凝着板１０２の幅寸法は、第一流路１１１の幅寸法よりも大きく形成されている。

また、図７に示すように、各第一凝着板１０１の上流面部１２０上には、略Ｌ字状（エルボ状）の多数（図示する例では１１）のフィン１０８が立設されており、第二凝着板１０２の上流面部１２１上には、長方形（帯状）の多数（図示する例では６）のフィン１０９が立設されている。

第一凝着板１０１のフィン１０８は、図９に示すように、高さ寸法（同図の上下方向寸法）の異なる２種類のフィン１０８ａ，１０８ｂからなっており、低いフィン１０８ａと高いフィン１０８ｂとが交互に等ピッチで配設されている。これに対し、第二凝着板１０２のフィン１０９は全て同じ高さ寸法であり、第一凝着板１０１のフィン１０８ａ，１０８ｂよりも広いピッチでもって配設されている。また、第一凝着板１０１のフィン１０８ａ，１０８ｂと第二凝着板１０２のフィン１０９とは、互いに平行に配置されており、上記縦断面Ｚに対しては直交して配置されている。なお、第一凝着板１０１のフィン１０８ａ，１０８ｂの表面は、ブラスト処理（例えば、ガラスビーズブラスト処理）されていることが望ましい。

図７および図８に示すように、凝集管１０７は、外周壁部１２２内に冷却水などの冷却媒体を導入するための冷却筒状空間部１２３を有している。言い換えれば、外周壁部１２２は内壁部１２８と外壁部１２９とからなっており、これら内壁部１２８と外壁部１２９との間に冷却筒状空間部１２３が形成されている。そして、外壁部１２９には、給水チューブを取り付けるための給水チューブアダプター１３０と、排水チューブを取り付けるための排水チューブアダプター１３１とが、半径方向外方に向かって突出するように設けられている。

凝集管１０７は、その上流端部１２６および下流端部１２７において、それぞれ上流側の排気管（図示する例では、排気圧力調整装置３０の短管体１）および下流側の排気管１２５に対し脱着自在となっている。図７に示すように、凝集管１０７は、上流端部１２６および下流端部１２７にそれぞれフランジ部１３２，１３３を有し、それらフランジ部１３２，１３３が短管体１および排気管１２５のフランジ部（端部）に接合されて（図示省略の）ビクトリックジョイントなどで締結されることで連通連結されている。また、凝集管１０７内の排気ガス流路１１０を十分確保するために、凝集管１０７の内面１１９の径寸法は、排気圧力調整装置３０の短管体１および下流側の排気管２５の内径寸法よりも大きく形成されている。

ここで、上述した排気トラップ装置１００の作用について説明する。半導体ウェーハ４０の処理装置の作動に伴い、未反応ガスを含む排気ガスが反応室４１から排出されて凝集管１０７内に送られてくる。一方、凝集管１０７の冷却筒状空間部１２３には、冷却水が注入され、凝集管１０７内の凝着板１０１，１０２や立設されたフィン１０８，１０９は冷却されている。上流の短管体１から凝集管１０７内に流れてきた排気ガスは、まず、第一凝着板１０１の上流面部１２０やその上流面部１２０上のフィン１０８と接触することで温度が低下し、排気ガス中の未反応ガスの一部が凝集作用により析出してその固形物が第一凝着板１０１の上流面部１２０やフィン１０８に付着（凝着）する。

そして、次に、排気ガスは第一凝着板１０１，１０１間の第一流路１１１を通って下流の第二凝着板１０２の上流面部１２１やその上流面部１２１上のフィン１０９と接触する。第二凝着板１０２やフィン１０９と接触した排気ガスはさらに冷却され、排気ガス中に残った未反応ガスの固形物が凝集作用により析出して第二凝着板１０２の上流面部１２１やフィン１０９に付着（凝着）する。その後、排気ガスは第二流路１１２を通って下流の排気管１２５へと流れていく。

このように、排気ガス中の未反応ガスは凝集管１０７内で凝集して固形物となり、その状態で回収される。また、凝集管１０７内の凝着板１０１，１０２やフィン１０８，１０９に、固形物が付着してメンテナンス（洗浄）が必要となったときは、凝集管１０７を排気圧力調整装置３０の短管体１および排気管１２５から取り外し、超音波洗浄することとなる。

図１１〜図１３は、上記排気トラップ装置１００の第１変形例を示しており、図１１は断面正面図、図１２は断面平面図、図１３は断面側面図である。なお、上記構成の場合（図７〜図９）と同じ部分には同じ符号を付して示している。この排気トラップ装置１００は、該排気トラップ装置１００における排気ガス流路１１０がストレート状となるように形成されたものであるのに対し、第１変形例の排気トラップ装置１００は、その排気ガス流路１１０がＬ字状となるように形成されているものである。

この第１変形例の排気トラップ装置１００も、上記の排気トラップ装置１００の場合と同様に、凝集管１０７内に上流側から略半円状の一対の第一凝着板１０１，１０１と帯状の第二凝着板１０２とが順に配設され（図１３参照）ており、第一凝着板１０１の上流面部１２０および第二凝着板１０２の上流面部１２１には、それぞれ多数のフィン１０８，１０９が立設されている。また、第一凝着板１０１および第二凝着板１０２は、凝集管１０７の下流側開口部１２７よりも上流側（上側）に配設されており、このことで、凝集管１０７内を排気ガスが略確実に第一凝着板１０１および第二凝着板１０２に接触してから下流へ流れるようになっている。また、第一凝着板１０１上のフィン１０８は、図７〜図９に示す場合と同じく、略Ｌ字状（エルボ状）に形成されている（図１３参照）と共に、高さ寸法の異なるフィン１０８ａ，１０８ｂが交互に配設されている（図１１参照）。なお、その他の部分については、図７〜図９の場合と略同じであるので説明は省略する。

また、図１４および図１５は、それぞれ、上記排気トラップ装置１００の第２変形例および第３変形例の説明の簡略斜視図である。

第２変形例（図１４）では、凝集管１０７内には、上流から順に、一対の第一凝着板１０１，１０１および第二凝着板１０２が配設されていることに加え、一対の第三凝着板１０３，１０３および第四凝着板１０４が配設されている。第三凝着板１０３は、第一凝着板１０１と同一ないし略同一形状寸法に形成されており、第四凝着板１０４は、第二凝着板１０２と同一ないし略同一形状寸法に形成されている。さらに、凝集管１０７の軸心Ｌの方向に見て、両第三凝着板１０３，１０３はそれぞれ第二凝着板１０２の長さ方向両端部に重なり合うように配置されており、第四凝着板１０４は第二凝着板１０２の長さ方向に交差する方向に延びるように配置されている。言い換えれば、図１０に示すように配設された一対の第一凝着板１０１，１０１と第二凝着板１０２とを１組の凝着板ユニットＵとすると、第２変形例では、２組の凝着板ユニットＵが、凝集管１０７内において軸心Ｌの周りに９０°づつずれながら（回転しながら）、軸心Ｌに沿って連続するように配置されている。

第３変形例（図１５）では、第四凝着板１０４の下流に、第一凝着板１０１と同一ないし略同一形状寸法をなす一対の第五凝着板１０５，１０５と、第二凝着板１０２と同一ないし略同一形状寸法をなす第六凝着板１０６とが順に配設されている。言い換えれば、各々、一対の第一凝着板１０１，１０１および第二凝着板１０２からなる３組の凝着板ユニットＵが、軸心Ｌの周りに９０°づつずれながら軸心Ｌに沿って連続するように配置されている。なお、第２および第３変形例における各凝着板１０１〜１０６上のフィンや、凝集管１０７の外周壁部の内外二重構造は、図１０の場合と同様であるので図示も省略している。

本実施形態の排気トラップ装置１００についても、設計変更は自由であり、例えば、図１０に示す凝着板ユニットＵを、凝集管１０７内に周方向に任意の角度ずつ回転させて４組以上連続して配設するようにしてもよい。

また、凝集管１０７内における固形物の付着状態などを外側から確認できるように、凝集管１０７の外周壁部１２２に覗き窓（ビューイングポート）を設けるようにしてもよい。このようにすれば、メンテナンス（洗浄）の時期の特定が容易となる。

また、メンテナンス（洗浄作業）をし易くするために、各凝着板１０１，１０２，…を凝集管１０７の内面１１９に対し脱着自在に設けるようにすることも自由である。

また、本実施形態の排気トラップ装置１００は、その凝集管１０７の軸心Ｌが水平方向に延びる状態や鉛直方向に延びる状態、さらには任意の角度でもって傾いた状態に配設するようにしても構わない。

図１６および図１７は、本実施形態に係る排気装置のセンターリング２００を示しており、図１６は縦断面図、図１７は平面図である。

センターリング２００は、環状をなすリング部材２３１を備える。このリング部材２３１の外周には溝２３２が形成されており、この溝２３２内には、シール材としてのＯリング２３３が装着されている。また、リング部材２３１には、該リング部材２３１の上流に位置する排気管２５０および下流に位置する排気ガス除害装置４７の上流側接続部４７ａのうちの少なくとも一方（図示する例では、排気管２５０）内に配置された断面円形状のスリーブ２３４が一体に設けられている。このスリーブ２３４は、排気ガス流路２１０を有する。

上記スリーブ２３４内には、該スリーブ２３４の軸心Ｌ′を含む縦断面Ｚ′を挟んで対向するように一対の第一凝着板２０１，２０１が配設されており、これら第一凝着板２０１，２０１の両内端縁２１７，２１７間には、第一流路２１１が形成されている。さらに、スリーブ２３４内の第一流路２１１の下流には、上記軸心Ｌ′の方向に見て第一流路２１１に対応するように、かつ、スリーブ２３４の内面を橋絡するように第二凝着板２０２が配設されており、この第二凝着板２０２の幅方向両端縁２１８，２１８とスリーブ２３４の内面との間には、上記縦断面Ｚ′を挟んで対向する一対の第二流路２１２，２１２が形成されている。また、各第一凝着板２０１の上流面部２２０および第二凝着板２０２の上流面部２２１のそれぞれには、複数のフィン２０８，２０９（図示する例では、各第一凝着板２０１の上流面部２２０上には３枚のフィン２０８、第二凝着板２０２の上流面部２２１上には２枚のフィン２０９）が上流に向かって突出するように立設されている。

なお、センターリング２００の具体的な態様は必要に応じて適宜設定することができ、例えば、排気ガス除害装置４７の上流側接続部４７ａ（一般的には、リング部材２３１の下流側の接続部）がスリーブ２３４を収容可能な場合には、スリーブ２３４を上記の場合とは逆に下流側に配置するようにしてもよいし、上流側および下流側の両方に配置するようにしてもよい。

また、スリーブ２３４内の凝着板２０１，２０２の形状や個数も、排気トラップ装置１００の場合と同様に設計変更自由である。

以上のように、本実施形態に係る排気装置の排気圧力調整装置３０は、外周壁５に設けられた給気用・排気用および／又は不活性ガス導入用のポート３を有すると共に排気経路の途中に脱着自在に介設された短管体１を具備し、この短管体１内に上流から流れてくる排気ガスをポート３およびその近傍に直接接触せずに下流へ通り過ぎるように誘導するガス誘導壁２を配設してガス誘導壁２の一面２１と外周壁５の内面６との間に圧力調整用流路７を形成する一方、ガス誘導壁２の他面２２側を排気ガスが通り過ぎる排気ガス流路４に対面させてポート３を圧力調整用流路７に開口連通するように配設し、ポート３よりも下流において圧力調整用流路７を排気ガス流路４に連通させるようにしたので、排気ガス中の未反応ガスによって生成される固形物がポート３やその近傍に付着し堆積することによるポート３の目詰まりを防止することができる。よって、排気圧力調整装置３０のメンテナンス（洗浄）のサイクルを長期化することができ、その分だけ半導体ウェーハ４０の処理装置の稼働率の向上に寄与することができる。

また、排気圧力調整装置３０を排気経路から取り外すことができるので、短管体１の内部を簡単に洗浄することができる。

また、ガス誘導壁２の上流端部１３を短管体１の上流端内縁に脱着自在に取着されたリング部材９に固着するようにしたので、そのリング部材９と共に短管体１からガス誘導壁２を簡単に取り外すことができ、ガス誘導壁２および短管体１内の洗浄作業が容易である。

また、共通のリング部材９に、ガス誘導壁２と弾性シール材８とを一体化するようにしたので、メンテナンス終了後のガス誘導壁２、リング部材９および弾性シール材８の取付作業を簡単かつ迅速に行うことができる。

さらに、ガス誘導壁２を外周壁５の内面６に沿うように配置される形状に形成するようにしたので、簡単な構造でありながら、排気ガスのポート３およびその近傍への接触の防止を確実化することができる。

本実施形態に係る排気装置の排気トラップ装置１００は、排気ガスに含まれる未反応ガスを凝集させて回収する排気トラップ装置において、排気ガス流路１１０を有する凝集管１０７内に一対の第一凝着板１０１，１０１を凝集管１０７の軸心Ｌを含む縦断面Ｚに対し対称に配設して両第一凝着板１０１，１０１間に第一流路１１１を形成し、さらに、その第一流路１１１の下流に帯状の第二凝着板１０２を、軸心Ｌの方向に見て第一流路１１１に対応するように、かつ、凝集管１０７の内面１１９を径方向に橋絡するように配設して第二凝着板１０２と凝集管１０７の内面１１９との間に縦断面Ｚに対し対称となる一対の第二流路１１２，１１２を形成し、さらに、第一凝着板１０１の上流面部１２０および第二凝着板１０２の上流面部１２１のそれぞれに多数のフィン１０８，１０９を立設するようにしたので、排気ガスに含まれる未反応ガスを凝集させてそれにより生じる固形物（デポジション）を効率よく回収することができる。

つまり、反応室４１から排出される排気ガス中の未反応ガスを、排気トラップ装置１００において凝集させ、固形物にして回収するので、排気管１１内や真空排気装置４２内などにおける固形物の付着を抑えることができる。そして、例えば、特開２０００−１１４１８５号公報，特開平９−７２２９１号公報，特開２０００−７０６６４号公報などに記載されている従来の場合に比べると、固形物が反応室４１へ飛散（逆流）して半導体ウェーハ４０に付着するのを未然に防止し、歩留りを向上させることができる。また、固形物が付着することによる真空排気装置４２の詰まりや故障などについても未然に防止することができる。

具体的には、第一凝着板１０１の上流面部１２０および第二凝着板１０２の上流面部１２１に多数のフィン１０８，１０９を立設しているので、多くの未反応ガスを固形物にしてフィン１０８，１０９に付着させることができる。そして、排気経路上における排気ガスの圧力変動による排気ガスの逆流に対しては、逆流した排気ガスの影響を受けにくい上流面部１２０，１２１にフィン１０８，１０９が配置されているので、フィン１０８，１０９に付着した固形物が剥落するのを防止することができる。

また、従来の場合とは異なり、小スペースに配設された多数のフィン１０８，１０９に多くの固形物を付着させることができるので、排気トラップ装置１００の全体をコンパクト化することができると共に、蛇行した複雑な流路を有していないので、排気ガスを流れ易くして（排気容量を確保して）圧力変動自体を緩和することができると共に、メンテナンス（洗浄作業）もし易い。

また、本実施形態の排気トラップ装置１００は、特に、排気ガス中の未反応ガスにより生成する固形物が付着し易いので、縦型ホットウォール式減圧ＣＶＤ装置（ＬＰ−ＣＶＤ）の他、半導体の基板表面にシリコン窒化膜を形成する場合などの処理装置の排気装置として使用すると上記効果を十分に発揮することができて望ましい。

また、第一凝着板１０１の上流面部１２０にそれぞれ高さ寸法の異なるフィン１０８ａ，１０８ｂを交互に立設するようにしたので、それら高さの異なるフィン１０８ａ，１０８ｂにより排気ガスに乱流を生じさせることができ、それにより、フィン１０８ａ，１０８ｂに固形物がさらに付着し易くなる。

また、凝集管１０７の外周壁部１２２内に、冷却媒体を導入する冷却筒状空間部１２３を有するので、凝集管１０７内の凝着板１０１，１０２やフィン１０８，１０９を冷却して、多くの固形物を付着させることができる。即ち、冷却された凝着板１０１，１０２やフィン１０８，１０９に排気ガスが接触すると、排気ガスの温度を速く低下させて、排気ガス中の未反応ガスの凝集作用を促進させることができ、凝着板１０１，１０２やフィン１０８，１０９に多くの固形物を付着させることができる。

また、多数のフィン１０８，１０９の表面をブラスト処理するようにしたので、フィン１０８，１０９の表面が粗くなり、固形物が付着し易くなる。また、付着した固形物が剥落しにくくなる。

また、凝集管１０７がその上流端部１２６および下流端部１２７において排気圧力調整装置３０の短管体１および排気管１２５に対し脱着自在であるので、排気トラップ装置１００全体を排気経路から取り外して洗浄することができ、簡単に洗浄作業を行えるようになりメンテナンス性が向上する。

さらに、凝集管１０７内において、第二凝着板１０２の下流に一対の第一凝着板１０１，１０１と同一ないし略同一形状寸法の第三凝着板１０３を軸心Ｌの方向に見て第二凝着板１０２と重なり合うように配設し、さらに、第三凝着板１０３の下流に第二凝着板１０２と同一ないし略同一形状寸法の第四凝着板１０４を軸心Ｌの方向に見て第二凝着板１０２と交差するように配設する場合には、凝集管１０７内で回収できる固形物の量を容易に増加させることができ、排気トラップ装置１００よりも下流の排気管内や真空排気装置４２などにおける固形物の付着防止を確実化することができる。

本実施形態に係る排気装置のセンターリング２００は、真空排気装置４２から排出された排気ガス中に残留するパーティクル成分を凝集させるので、該センターリング２００の後段に位置する排気ガス除害装置４７の劣化・故障を未然に防止するとともに、排気ガス除害装置４７のメンテナンス頻度を激減させ、排気装置の稼働率の向上、延いては反応室４１を用いて行われる半導体ウェーハ４０の生産性の向上に寄与することができる。

なお、上記の実施形態では、半導体素子の処理装置の排気装置について説明しているが、本発明は、固形物の生成成分を含有する排気ガスを排出する種々の排気装置に適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る排気装置の全体構成図である。図２は、排気装置が具備する排気圧力調整装置の構成を示す縦断面図である。図３は、排気圧力調整装置の横断面図である。図４は、排気圧力調整装置の分解斜視図である。図５は、排気圧力調整装置の変形例を示す縦断面図である。図６は、変形例の横断面図である。図７は、排気装置が具備する排気トラップ装置の構成を示す断面正面図である。図８は、排気トラップ装置の断面平面図である。図９は、排気トラップ装置の断面側面図である。図１０は、排気トラップ装置の説明用の簡略斜視図である。図１１は、排気トラップ装置の第１変形例を示す断面正面図である。図１２は、第１変形例の断面平面図である。図１３は、第１変形例の断面側面図である。図１４は、排気トラップ装置の第２変形例を示す説明用の簡略斜視図である。図１５は、排気トラップ装置の第３変形例を示す説明用の簡略斜視図である。図１６は、排気装置が具備するセンターリングの構成を示す縦断面図である。図１７は、センターリングの平面図である。図１８は、従来の排気装置における排気圧力調整装置の縦断面図である。

符号の説明

１短管体（管体）
２ガス誘導壁
３ポート
４排気ガス流路
５外周壁（側周壁）
６内面
７圧力調整用流路
８弾性シール材（シール材）
９リング部材
１１排気管
１２下流端部
１３上流端部
２１一面
２２他面
３０排気圧力調整装置
１００排気トラップ装置
１０１第一凝着板
１０２第二凝着板
１０３第三凝着板
１０４第四凝着板
１０７凝集管
１０８（第一凝着板の）フィン
１０９（第二凝着板の）フィン
１１１第一流路
１１２第二流路
１１９内面
１２０上流面部
１２１上流面部
１２２外周壁部（側周壁）
１２３冷却筒状空間部
１２５排気管
１２６上流端部
１２７下流端部
Ｌ軸心
Ｚ縦断面
２００センターリング
２０１第一凝着板
２０２第二凝着板
２０８フィン
２０９フィン
２１０排気ガス流路
２１１第一流路
２１２第二流路
２２０上流面部
２２１上流面部
２３１リング部材
２３３Ｏリング（シール材）
２３４スリーブ
Ｌ′ 軸心
Ｚ′ 縦断面

Claims

排気経路上に介設された管体と、該管体の側周壁に設けられた少なくとも１つのポートとを備えた排気圧力調整装置を具備する排気装置であって、
上記管体内に上流から流れてくる排気ガスを上記ポートおよびその近傍に直接接触せずに下流へ通り過ぎるように誘導するガス誘導壁を配設して、上記ガス誘導壁の一面と上記側周壁の内面との間に圧力調整用流路を形成し、上記ガス誘導壁の他面側を上記排気ガスが通り過ぎる排気ガス流路に対面させ、上記ポートを上記圧力調整用流路に開口連通するように配設し、上記ポートより下流において上記圧力調整用流路を上記排気ガス流路に連通し、
上記排気圧力調整装置は、上記管体の上流端内縁に該管体に対し脱着自在に取着されたリング部材と、該リング部材の外周に装着されて上記管体の上流端部と該管体の上流に位置する排気管との間に介装される環状のシール材とを備え、上記ガス誘導壁の上流端部を上記リング部材に固着し、
上記排気圧力調整装置に加え、該排気圧力調整装置の下流に配置された排気ガス中の未反応ガスを凝集させて捕捉する排気トラップ装置と、該排気トラップ装置の下流に配置された真空排気装置と、を具備し、
上記排気トラップ装置は、排気経路上に介設された凝集管を備え、該凝集管内に一対の第一凝着板を上記凝集管の軸心を含む縦断面を挟んで対向するように配設して、該一対の第一凝着板間に第一流路を形成し、さらに、上記凝集管内に帯状の第二凝着板を、上記軸心方向に見て上記第一流路に対応するように、かつ、上記凝集管の内面を橋絡するように、上記第一流路の下流に配設して、上記第二凝着板と上記凝集管の内面との間に上記縦断面を挟んで対向する一対の第二流路を形成し、上記一対の第一凝着板の上流面部および上記第二凝着板の上流面部に、それぞれ複数のフィンを立設したことを特徴とする排気装置。
上記第一凝着板の上流面部上において隣接する上記フィン同士の高さ寸法を互いに異ならせた請求項１記載の排気装置。
上記凝集管の側周壁内に、冷却媒体が導入される冷却筒状空間部を有する請求項１記載
の排気装置。
上記複数のフィンの表面をブラスト処理した請求項１記載の排気装置。
上記凝集管は、該凝集管の上流端部および下流端部においてそれぞれ上流側排気管および下流側排気管に脱着自在となっている請求項１記載の排気装置。
上記凝集管内において、上記第二凝着板の下流に上記一対の第一凝着板と略同一形状寸法をなす一対の第三凝着板を上記軸心方向に見て上記第二凝着板と重なり合うように配設し、さらに、上記第三凝着板の下流に上記第二凝着板と略同一形状寸法の第四凝着板を上記軸心方向から見て上記第二凝着板と交差するように配設した請求項１記載の排気装置。
上記排気圧力調整装置に加え、排気ガス通過方向において相隣る排気管同士の接続部に配設されたセンターリングを具備し、
上記センターリングは、
上記相隣る排気管の間に挟持された環状のリング部材と、上記リング部材の外周に装着された環状のシール材と、上記リング部材に一体に設けられ、上記相隣る２つの排気管のうちの少なくとも一方の排気管内に配置されたスリーブとを備え、上記スリーブ内に一対の第一凝着板を該スリーブの軸心を含む縦断面を挟んで対向するように配設して該一対の第一凝着板間に第一流路を形成し、さらに、上記スリーブ内における上記一対の第一凝着板の下流に上記軸心方向に見て上記第一流路に対応するように、かつ、上記スリーブの内面を橋絡するように第二凝着板を配設して該第二凝着板と上記スリーブの内面との間に上記縦断面を挟んで対向する一対の第二流路を形成し、上記一対の第一凝着板の上流面部と上記第二凝着板の上流面部のそれぞれに複数のフィンを立設した請求項１記載の排気装置。
上記排気圧力調整装置および上記センターリングに加え、排気ガス中の未反応ガスを除去する排気ガス除害装置とを具備し、
上記センターリングを、上記排気ガス除害装置の上流に配置した請求項７記載の排気装置。