JPH0266400A - ガス交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は半導体製造における保守作業に係わるもので、
半導体製造装置へ半導体製造用ガスを供給する供給配管
系内部のガスを置換（すなわち交換）するための装置に
関する。

［従来の技術］ 半導体の製造において用いられる半導体製造用ガスは、
毒性、自然発火性、爆発性等の有害な性質を有するもの
が多い。そのため、半導体製造装置は高度な機密構造と
なっている。しかし、保守、点検作業等の際には、半導
体製造装置内部およびこれに接続される配管系を大気に
開放せざるを得ない場合が存在する。また、半導体製造
装置を停止する場合に、配管系内部に半導体製造用ガス
が保留されている状態は極めて危険である。これ等の場
合に対処するため、通常、配管内の半導体製造用ガスを
高純度の不活性ガスに交換し、その後で配管を大気に開
放している。

従来のガス交換システムは、第６図で示すような構造で
あり、このシステムによる半導体製造用ガスの交換には
押出方法と加圧パージ方法の２種類がある。第６図で全
体を符号１で示すシステムにおいて、押出方法の場合に
は、半導体製造用ガスのボンベ２と不活性ガスのボンベ
３とを併せて設置し、半導体製造装置４に接続されたガ
ス配管系５内のガス交換を行う際には、バルブ■を適宜
切替えて、不活性ガスを流すことにより半導体製造用ガ
スを押し出している。一方、加圧パージ方法の場合には
、半導体製造装置４に付属している排気ポンプ６により
、配管系５内の圧力をポンプ到達圧力まで減圧して半導
体製造用ガスを排気し、次いで不活性ガスを所定圧力（
通常２〜３ｋｌｒ／７）まで供給し、以下、減圧操作お
よび供給操作を１０〜３０回繰返してカス交換を行って
いる。ここで、減圧操作においてポンプ到達圧力になっ
たか否かは、半導体製造装置４へ供給される半導体製造
用ガスを測定する流量計の指示値がゼロであるか否かに
より判断される。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、第６図で示すような恒久的に設置されるガス交
換作業専用装置は、相当な設置スペースを必要とするの
で、スペース省略の要請に反する。

また、上述の押出方法を用いた場合には多量の不活性ガ
スを流す必要があり、ガスの消費量が多くなり過ぎてし
まい不経済であるという問題点があっな。また、不活性
ガスを流している状態では、半導体製造用ガスが不活性
ガスによって希釈されてしまうので、不活性ガスの絶対
星が大きいのに濃度が低く検出されてしまうことがある
。そして、実際に押出方法による配管系のガス交換を行
った場合、第７図で示すように、配管系内の半導体製造
用ガスの濃度が規定値以下にならない旨が判明しな。

一方、加圧パージ方法を用いた場合には、半導体製造装
置に接続した配管系は通常その管径が小さく、且つガス
流量を微細制御するための流量計が設けられているので
、半導体製造用ガスを加圧パージするのに充分な流量の
不活性ガスを流すことは困難であった。そのなめ、配管
系内をポンプ到達圧力まで減圧するのに長時間を費して
しまう。

また、半導体製造用ガスの排気、不活性ガスによる加圧
に人手を要し、作業性が良くないという問題を有してい
る。

その他の従来技術としては、加圧パージ方法において半
導体製造用ガスを収容しておくシリンダキャビネット内
部に排気ポンプを設置し、減圧繰作および不活性ガスの
供給操作を自動制御で行うもの、あるいは、排気ポンプ
、排気された半導体製造用ガスの処理塔および不活性ガ
スのボンベを可搬式のユニントに収容し、そして減圧操
作および供給操作を自動で行うものがある。しかし、こ
れ等の従来技術では、前述の加圧パージ方法とは異なり
半導体製造ガスを排気する箇所から不活性ガスを供給す
るので、シリンダキャビネットあるいは可搬式ユニット
から遠く離れた配管系内部の地点における半導体製造用
ガスの濃度を低下せしめるためには、第５図で示すよう
に減圧あるいは供給操作の回数を多くする必要がある。

さらに、一般的に、シリンダキャビネットあるいは可搬
式ユニットから遠く離れた地点の圧力がポンプにより１
０Ｔｏ　ｒ　ｒ以下の値まで減圧されなければその地点
の半導体製造用ガス濃度は規定値以下とはならないが、
従来の技術では、地点の圧力を検出していないのでその
地点の圧力が１０Ｔｏｒｒまで減圧されているか否かの
判断が出来ず、半導体製造ガス濃度が規定値以下となら
ない場合かある。

これに加えて、従来技術において用いられている排気ポ
ンプは水、油等を用いるタイプの真空ポンプなので、高
純度が要求される半導体製造装置およびそれに接続され
る配管系が水、油等の上記の逆流により汚染されてしま
うという問題がある。

本発明は上記した従来技術の問題点に鑑みて提案された
もので、配管系内のガス交換作業を安全で効率良く且つ
短時間で行うことができるガス交換装置を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のガス交換装置は、半導体製造装置へ半導体製造
用ガスを供給する配管系内部に存在する半導体製造用カ
スを不活性ガスに交換するためのガス交換装置において
、ドライポンプ、ＩＪＦ気ガス処理手段および不活性ガ
スのボンベを備える可搬式の排気装置と、ドライポンプ
および不活性ガスのボンベを備える可搬式の不活性ガス
供給装置とを含み、前記排気装置はさらに専用ケーブル
を介して該排気装置側から前記不活性ガス供給装置の動
作を制御する制御装置を備えている。

ここで、ドライポンプとは、水、油等の液体シールを作
用しないで真空引きを行うタイプの真空ポンプを意味し
ている。

本発明のガス交換装置の実施に際して、前記排気装置の
排気ガス処理手段の出口に半導体製造用ガスを検出する
手段を設け、排出ガス中の半導体製造用ガス濃度を測定
して、排気ガス処理手段の保守、点検ができるように構
成するのが好ましい。

また、前記排気ガス処理手段は複数の排気ガス処理塔か
ら構成されるのが好ましい。

さらに、不活性ガス供給装置の不活性カスのボンベは、
半導体製造用ガスの交換と該供給装置内の空気の交換に
使用されるので、比較的大専属のもの（例えば１０ｊ２
ボンベ）が好ましい。これに対して排気装置の不活性ガ
スのボンベは、排気装置内の空気交換に用いるのみなの
で小容量のものく例えば１ｇボンベ）で良い、また、不
活性ガス供給装置のドライポンプは該供給装置内部の空
気を排気するだけなので到達真空度は２０Ｔｏ　ｒ　ｒ
程度で良いが、配管系内部の半導体製造用ガスおよび排
気装置内の空気を排気する排気装置中のドライポンプは
、耐腐蝕性で且つ到達真空度も１０Ｔｏｒｒ以下である
ものが好ましい。

なお、制御装置はガス交換作業を自動制御し、装置の異
常や故障に対して警報を発する機能を有するものが好ま
しく、そして不活性ガス供給装置側からも操作し得るも
のが好ましい。

［作用］ 本発明のガス交換装置により配管系内に残留した半導体
製造用ガスを不活性ガスと交換するに際しては、先ず排
気装置および不活性ガス供給装置をガス交換を行うべき
配管系の半導体製造装置および半導体製造用ガスボンベ
側にそれぞれ接続し、そしてこれ等の装置内の空気を不
活性ガスに交換する。そして、排気装置によって該配管
系内の排気を行い、配管系内の圧力が所定値以下になっ
た時点で排気操作を終了する。次いで、不活性ガス供給
装置により、配管系内の圧力が所定値以上になるまで不
活性ガスの供給操作を行う。そして、排気操作と供給操
作とを設定された回数だけ、繰返してガス交換作業を終
了する。　ここで、本発明によれば、排気装置および不
活性ガス供給装置が何れも可搬式であるので、不使用時
には別の箇所に移動すれば良く、恒久的な設置スペース
を必要としない６ また、配管系内の圧力検出および排気装置、不活性カス
供給装置の作動は、制御装置により自動化される。その
ため、従来技術では人手により行われていた繁雑なバル
ブ開閉操作、ポンプの停止あるいは運転等に関する労力
が大巾に軽減される。

これに関連して、制御装置によって配管系の末端部で排
気操作の際あるいは不活性ガス供給操作の際の圧力が検
出され得るので、ガス交換作業が正常に行われているか
否かが判断される。

さらに、配管系中には流量制御用の流量計を設ける必要
がないので、ガス交換作業に要する時間が短縮される。

そして、配管系内の半導体製造用ガスおよび不活性ガス
の流れは一方向なので、配管末端部における半導体製造
用ガス濃度も低減し且つ排気操作および供給操作の繰返
し回数（ガス交換作業に要する時間）も少なくて済む。

これ等の特徴により、本発明によれば配管系内の半導体
製造用ガスの置換作業を安全且つ速やかで効率良く行う
ことができるのである。

［実施例］ 以下、主として第１図ないし第４図を参照して、本発明
の詳細な説明する。なお、第１図において第５図と同一
の部材には同一の符号を付しである。

第１図は、配管系５の供給配管し１内のガス交換作業を
、本発明のガス交換装置１０を用いて行う状態を示して
いる。そしてガス交換装置１０は、不活性ガス供給装置
１２、排気装置１４、両者を結ぶ専用ケーブル１６より
概略構成されている。

不活性ガス供給装置１２の詳細な！Ｒ遣は第２図に示さ
れている。第２図において、不活性ガス供給装置１２は
キャスタ１５を設けたハウジング１７に収容された可搬
式ユニットとして構成されている。そして、１０１２程
度の容量を有する大型の不活性ガスのボンベ１８と、不
活性カスの圧力を調節するレギュレータバルブ２０と、
不活性ガスの流量を制御するための流量計２２と、排気
操作と不活性ガスの供給操作とを切換えるために開閉さ
れる空気圧式の自動弁２４．２６と、配管系５あるいは
後述する配管し３、Ｌ４内の圧力を検出するための圧力
スイッチ２８と、不活性ガス供給装置１２内の空気を排
気するためのドライポンプ（到達真空度２０Ｔｏｒｒ程
度）３０と、上述の各要素が取付けられている配管し３
およびＬ４と、不活性ガス供給装置１２を配管系５（第
１図）に接続するための接続口３２を有している。

一方、排気装置１４の詳細な構成は第３図に示されてお
り、この排気装置１４もキャスタ３４を設けたハウジン
グ３６に収納されて、可撤式ユニットとして構成される
。そして排気装置１４は、ガス交換を行うべき配管系５
（第１図）へ排気装置１４を接続するための接続口３８
と、排気装置自体の内部配管し５およびＬ６と、容量が
１１２程度の不活性ガスのボンベ４０と、不活性ガスの
圧力を調整するレギュレータバルブ４２と、配管系５（
第１図）あるいは配管し５、Ｌ６内の圧力を検出するた
めの圧力スイッチ４４と、４１Ｆ気および不活性ガスの
供給操作を切換えるなめに開閉される空気圧式の自動弁
４６．４８と、半導体製造用ガスおよび排気装置１４内
の空気を排気するためのものであり且つＷｉ＃腐蝕性材
料製で到達真空度が１０Ｔｏ　ｒ　ｒ以下のドライポン
プ５０と、排気ガス処理手段５２とを含んでいる。ここ
で排気ガス処理手段５２は、乾式の吸着剤を使用し且つ
半導体製造用ガスの種類によって適宜選択される処理塔
５４．５６．５８と、処理塔を選択するためのバルブＶ
Ｍ１ないしＶＭ７と、排気装置１４内の空気を排出する
場合のバイパス６０とを含んでいる。

第３図では明示されていないが、排気装置１４は排気操
作および不活性ガス供給操作を自動制御するための制御
装置が設けられており、該制御装置はケーブル１６（第
１図）を介して不活性ガス供給装置１２を＃Ｉ御してい
る。

再び第１図において、配管系５の配管し２のガス交換を
行うために、バルブ■１を備える配管し７を介して不活
性ガス供給装置１２がガス交換をすべき配管し１に接続
され、バルブＶ２を備える配管し８を介して排気装置１
４が配管し１に接続されている。ここで、配管し２のガ
ス交換を行う場合には、不活性ガス供給装置Ｌ９および
排気袋ｆｆＬ１０はそれぞれ配管Ｌ９　、ＬＩＯを介し
て接続される。そして、配管系５の半導体製造用ガスボ
ンベ２側のバルブＶＢと、半導体製造装置４側のバルブ
ＶＣとを閉鎖して、配管Ｌ１　　（あるいはＬ２　）の
ガス交換を行うのである。なお、第１図中符号ＶＤは流
量制御バルブを示している。

次に、主として第４図のＩおよび第４図の■に示すフロ
ーチャートを参照して、第１図ないし第３図に示す実施
例の作動（図示しない制御装置による制御）について説
明する。

先ず、ガス交換装Ｍｌ　１０をガス交換すべき配管し１
まで移動して接続する（ステップＳ１）。ここで、第１
図のバルブＶＢ、ＶＣ，Ｖ１　、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は閉
鎖された状態となっている０次に、不活性ガス供給装置
１２および排気装置１４内の空気を排気して不活性ガス
と交換する自己交換作業と、配管Ｌ１内のガス交換を行
うメイン交換作業とにおける排気および不活性ガス供給
操作の繰返し回数を設定する（ステップＳ２）、そして
、ガス交換作業を開始する（ステップＳ３）。

この実施例では、繰作時間の短縮のため、不活性ガス供
給装置１２における自己交換作業と排気装置１４におけ
る自己交換作業とが並行して処理されている。

先ず、不活性ガス供給装置１２の自己交換作業（ステッ
プ８４〜Ｓ１４の工程）から説明する。

前記ステップＳ２で設定されな繰返回数はＮ１であり、
実際の繰返回数Ｎｎはゼロにセットされる（ステップＳ
５）。そして自己交換作業を開始しくステップＳ６）、
自動弁２４が閉じられ、自動弁２６が開き、そしてドラ
イポンプ３０により不活性ガス供給装置１２内の空気を
排気する（ステップＳ７）、ドライポンプ３０は事前に
設定された時間ＴＩだけ作動しくステップＳ８）、時間
Ｔ１経過後（ステップＳ８がＹＥＳ）にドライポンプ３
０を停止して自動弁２６を閉じて排気操作を終了する（
ステップＳ９）。

次に不活性ガス供給操作を開始する。先ず、自動弁２４
を開放し、不活性ガスのボンベ１８より不活性ガス供給
装置１２内の配管Ｌ３　、Ｌ４へ不活性ガスを供給する
（ステップ５ＩＯ）、不活性ガスの供給は、圧力スイッ
チ２８によって検出された圧力Ｐが事前に設定された値
以上になるまで行われ（ステップ５１１）、圧力Ｐが設
定値以上になると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、自動弁
２４を閉じる（ステップ５１２）。そして繰返回数ｎが
カウントされ（ステップ５１３）、その値が設定値Ｎ１
よりも小さいと（ステップＳ１４でＮｏ＞ステップＳ７
に戻り、以下排気および不活性ガス供給操作が繰返され
る。繰返回数ｎが設定値Ｎ１になると（ステップＳ１４
がＹＥＳ）、不活性ガス供給装置１２の自己交換作業が
終了する（ステップ５１５）。

一方、排気装置１４の自己交換作業（ステップＳｉ６〜
Ｓ２７の工程）に際しては、先ず排気ガス処理手段５２
のバルブＶＭ７が開かれてバイパス６０が連通ずる（ス
テップ５１７）。ここで、ステップＳ２によって排気お
よび不活性ガス供給作業の繰返回数Ｎ２が設置されてお
り、実際の繰返回数ｎはゼロにセットされている〈ステ
ップ５１８）。

排気装置１４の自己交換が開始するとくステップ５１９
）、自動弁４６が閉鎖し且つ自動弁４８が開放して、ド
ライポンプ５０が排気装置１４内の空気を排気する（ス
テップ５２０）。ドライポンプによる排気は事前に設定
された時間だけ行われ（ステップ５２１）、設定時間経
過後（ステップＳ２１がＹＥＳ）ドライポンプ５０は停
止して自動弁４８は閉鎖する（ステップ＄２２）。なお
、ドライポンプ５０により吸引された空気はバルブＶＭ
７、バイパス６０を介して排気装置１４外に排出される
。

次に、自動弁４６が開放され、ボンベ４０から不活性ガ
スが供給される（ステップ５２３）。不活性ガスの供給
は、圧力スイッチ４４によって検出される配管Ｌ５　、
Ｌ６内の圧力Ｐが設定値以上になるまで継続され（ステ
ップ５２４）、設定値以上になると（ステップＳ２４が
ＹＥＳ）自動弁４６が閉じ（ステップ５２５）。繰返回
数ｎがカウントされる（ステップ３２６＞、そして繰返
回数ｎが設定回数Ｎ２に達していないと再びステップＳ
２０に戻って（ステップＳ２７でＮｏ）排気および不活
性ガスの供給操作を繰返し、設定回数Ｎ２に達すると（
ステップＳ２７がＹＥＳ）排気装置１４の自己交換作業
が終了する（ステップ５１５）。

なお、ステップＳ４ないしＳ１４の工程を終了してから
ステップＳ１６ないしＳ２７の工程を行うことや、その
逆も可能であるが、作業時間が長くなるので好ましくは
ない。

自己交換作業終了後（ステップ５１５）、配管系５（第
１図）ガス交換、すなわちメイン交換が行われる（ステ
ップ３２８以後の工程）。先ず、半導体製造用ガスの種
類に基づいて、処理塔５４．５６．５８の何れを用いる
かが選択され（ステップ３２９）、バルブＶＭ７を閉じ
てバイパス６０を閉値し且つ選択された処理塔に対応す
るバルブが開放される（ステップ５３０）。ここで、前
記ステップＳ２により、配管系５の排気および不活性ガ
ス供給操作の繰返し回数はＮ３に設定されており、実際
の繰返回数ｎはゼロにセットされている（ステップ５３
１）。メイン交換を開始するに際して（ステップ５３２
）、不活性ガス供給装置１２の自動弁２４を閉鎖し且つ
排気装置１４の配管し６に設けられた自動弁４８を開放
し、排気装置１４のドライポンプ５０を作動して（配管
系５中の）配管し１内の半導体製造用ガスを吸引する（
ステップ５３３）、ここで、吸引された半導体製造用ガ
スは選択された処理塔５４．５６．５８の何れか一つに
おいて有害成分を吸着され、無害化されてから排気装置
１４外に排出される。ドライポンプ５０は、不活性ガス
供給装置１２の圧力スイッチ２８が配管Ｌｌ　　（第１
図）内の圧力Ｐ１が所定数値以下になるまで作動しくス
テップ５３４）、所定数値以下になると（ステップＳ３
４がＹＥＳ）ドライポンプ５０は停止し且つ排気装置１
４の自動弁４８か閉鎖する（ステップ５３５）。

次に、不活性カス供給装置１２の配管し３に設けられた
、自動弁２４が開放されてボンベ１８から不活性ガスか
供給される（ステップ５３６）。不活性ガスの供給は、
排気装置１４に設けられた圧力スイッチ４４で検出され
る圧力Ｐ２が所定値以上となるまで行われ（ステップ５
３７）、所定値以上になると（ステップＳ３７がＹＥＳ
）自動弁２４が閉鎖して不活性ガスの供給がストップす
る（ステップ８３８）。そして、配管し１の半導体製造
用カスの排気および不活性ガス供給の繰返回数ｎがカラ
ンＩ〜され（ステップ５３９）、この繰返回数ｎが設定
回数Ｎ３と比較される（ステップ５４０）。

繰返回数ｎが設定回数Ｎ３まで達していないと（ステッ
プＳ４０がＮｏ＞、再びステップＳ３３に戻り、排気お
よび不活性カス供給操作を繰返す、設定回数Ｎ３まで到
達すると（ステップＳ４０がＹＥＳｌ配管Ｌ１　　（第
１図）におけるメイン交換作業は終了する（ステップ５
４１）。

第５図から明らかように、上記実施例によるメイン交換
作業を行うと、配管し１の端部における半導体製造用カ
ス濃度は、少ない操作回数（繰返回数）で従来の加圧パ
ージ方法よりも遥かに低くなる。

その後、装置全体を移動して次にガス交換を行うべき配
管に接続する。全ての配管系のカス交換を終了したら、
邪魔にならない箇所まで移動すれば良い。

［発明の効果］ 以上説明した本発明によると、配管系に対するガス交換
専用装置でありながら移動可能なので、恒久的な設置ス
ペースを必要としない、またガス交換に必要な時間が大
巾に短縮され且つ半導体製造用ガスの濃度がガス交換を
すべき配管全体に亘って低くなり、そしてガス交換作業
の安全性が向上する。しかも、ガス交換の動作が正常に
行われているか否かが正確に判断することができると共
に、自動制御によって省力化が達成される。

さらに、排気装置の排出口に半導体製造用ガスの検知器
を設ければ、排気ガス処理手段の保守、点検ｆヤ業を効
率良く行い得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス交換装置を半導体製造装置の配管
系に取付けた状態を示すブロック図、第２図は本発明で
用いられる不活性ガス供給装置の詳細を示すブロック図
、第３図は本発明で用いられる排気装置の詳細を示すブ
ロック図、第４図のＩおよび第４図の■は本発明の作動
フローチャートを示す図、第５図は本発明の効果を従来
技術と比較して表現した表を示す図、第６図は従来の半
導体製造装置ガス交換システムを示すブロック図、第７
図は従来技術によるガス交換において不活性ガス流量と
半導体製造用ガス濃度との関係を表現した表を示す図で
ある。 ２．１８．４０・・・不活性ガス用ボンベ４・・・半導
体製造装置　　５・・・配管系１０・・・ガス交換装置
　　１２・・・不活性ガス供給装置　　１４・・・排気
装置　　１６・・・専用ケーブル　　３０、うＯ・・・
ドライポンプ　　５２・・・排気ガス処理手段 第１＠ 第 図 第 図 第 因 ７ゲ 第 図 流量（ＳＬＭ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体製造装置へ半導体製造用ガスを供給する配管系内
   部に存在する半導体製造用ガスを不活性ガスに交換する
   ためのガス交換装置において、ドライポンプ、排気ガス
   処理手段および不活性ガスのボンベを備える可搬式の排
   気装置と、ドライポンプおよび不活性ガスのボンベを備
   える可搬式の不活性ガス供給装置とを含み、前記排気装
   置はさらに専用ケーブルを介して該排気装置側から前記
   不活性ガス供給装置の動作を制御する制御装置を備えて
   いることを特徴とするガス交換装置。