JPH04342123A - 半導体プロセス設備用プロセスガス排気装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大気圧付近で運転される
加熱炉等の半導体プロセス設備からプロセスガスを排気
するためのプロセスガス排気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体プロセス設備は半
導体ウエハに対して不純物拡散処理，酸化膜付け処理、
熱処理等を施すもので、とくに加熱炉設備ではこれらの
処理を高温下のかつ大気圧付近のプロセス条件で施すの
が通例であり、もちろんかかる処理時のふん囲気として
その処理に応じたプロセスガスが設備内に通流される。 このプロセスガスは、半導体ウエハの処理用であるから
非常に清浄に保つ必要があるのはもちろん、処理条件を
正確にするためにその設備内流量や圧力をできるだけ一
定に維持することが大切である。

【０００３】このためには、プロセスガスを正確な流量
で供給するだけでなく、それを設備から供給流量に応じ
た排出流量で排気して設備内のふん囲気の圧力を一定に
保つことが必要であり、本発明はこのように半導体プロ
セス設備からプロセスガスを排気するための装置に関す
る。この排気装置には上述のように設備内ふん囲気の清
浄度を保持しかつその圧力を一定に維持することが要求
されるほか、プロセスガスには人体に有害なものが多い
のでその漏洩を防止する必要がある。しかし、従来から
排気装置には比較的簡単な構成のものが使用されており
、図２と図３を参照してその代表例の概要を以下に説明
する。

【０００４】図２の右上部に簡略に示された半導体プロ
セス設備１０は加熱炉であり、処理を施すべきウエハ１
はボート２に搭載した状態で石英ガラスのプロセスチュ
ーブ１１内に窒素Ｎ等のカーテンガスが流される炉蓋１
２を備える開口端から装入される。プロセスガスＧはプ
ロセスチューブ１１内にその導入口１１ａから導出口１
１ｂに向け通流され、炉本体１３のヒータにより加熱さ
れたウエハ１に所定の処理を施した後にテフロン等の排
気ホース１４を介して排出される。

【０００５】図２の下部に示された排気装置５０は、こ
の排気ホース１４からプロセスガスＧを受けてその圧力
を所定値にするように流量を調整し、かつ大気Ａで希釈
した上で図の左上部に示された排気ガス処理設備２０に
送るものである。

【０００６】この排気装置５０内の流量調整弁５１は、
半導体プロセス設備１０内で施すべき処理プロセスごと
に圧力計５２の指示が所望値になるように排気用の開閉
弁５３を開いた状態でプロセスガスＧの流量を設定した
上で、その弁開度がこの設定位置に固定される。その左
側はプロセスガスＧを安全のため大気Ａにより希釈する
もので、ノズル管５４の先端のノズル５４ａから流出す
るプロセスガスＧにより吸気管５５から大気Ａを吸い込
み、希釈された混合ガスを開閉弁５３と排気管５７を介
して排気ガス処理設備２０に送る。なお、吸気管５５の
入口の調整弁５６はこの大気Ａによる希釈率が所望値に
なる開度に設定される。

【０００７】排気ガス処理設備２０はプロセスガスＧ中
の排出不可な成分を吸収するもので、各種の方式のもの
があるが図には最も簡単なスクラバ形のものが示されて
いる。この設備２０の本体２１は処理水Ｗでガスを洗浄
する部分であり、プロセスガスＧを含む混合ガスは複数
個の排気装置５０からそのヘッダ部２２に弁２３を介し
導入され、吸気弁２４から吸い込んだ大気Ａとさらに混
合された後に強い排気ファン２５による負圧下のこの本
体２１内に吸引される。本体２１は処理水Ｗをポンプ２
６により付勢しスプレー管２７から霧状に噴出させて混
合ガスを洗浄する。

【０００８】図３に別の排気装置６０を図２の半導体プ
ロセス設備１０と排気ガス処理設備２０を省略した形で
示す。 この図３の従来例は、流量調整弁６１の弁開度を圧力セ
ンサ６２の検出信号を受ける圧力調整器６３で制御する
ことにより、半導体プロセス設備１０から排気ホース１
４を介して受けるプロセスガスＧの圧力を一定値に自動
調整するものである。流量調整弁６１から出るプロセス
ガスＧは必要に応じて図２と同様な要領で希釈した上で
開閉弁６４と排気管６５を介して排気ガス処理設備２０
に送られ、流量調整弁６１の入側には圧力監視用に圧力
計６６が設けられる。

【０００９】なお、プロセスガスＧがとくに有害な成分
を含む場合は、排気ガス処理設備２０に混合ガスを送る
前に有害成分を完全に吸収する処理装置が各排気装置５
０や６０に対応して別途に設けられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、集積回路装置
の高集積化等の半導体技術の著しい進展に伴い、最近の
ように半導体プロセスに対しそのプロセス条件の厳密化
が益々要求されるようになって来ると、上述の従来の排
気装置ではとくに半導体プロセス設備内ふん囲気の圧力
の一定維持性能の点で要求を満たすのが困難な問題があ
る。

【００１１】すなわち図２の従来例では、半導体プロセ
ス設備１０により施すウエハプロセスを切り換えるつど
それに流すべきプロセスガスＧの流量に応じて流量調整
弁５１の弁開度を設定する必要があるが、調整が微妙な
ので設定が不正確になりやすい。また、１プロセス内で
もプロセスガスの流量を変化させる必要がある場合それ
に応じ弁開度を一々設定し直すのは不可能である。この
ため、設備内ふん囲気圧力が所望値から常に若干ともず
れ、しかも時間的に変動する条件で処理がなされる結果
を招きやすい。

【００１２】図３の従来例では、プロセスガスＧの圧力
を圧力調整器６３で自動制御し、かつ圧力設定値を容易
に切り換え得るので、原理上は上述の問題は解決される
はずであるが、実際には流量調整弁６１の流量調整可能
範囲が充分でなく、圧力制御上の精度や応答性も必ずし
も良好でないため期待された程の効果が得られていない
。また、圧力の自動制御系が高価につくほか、流量調整
弁６１の動作信頼性にも問題があって保守に非常に手間
が掛かるのが実情である。

【００１３】さらに、いずれの従来例でもプロセスガス
Ｇの大気による希釈が必要な場合、それに含まれる有害
な成分や危険な成分の大気側への漏洩防止が必ずしも万
全でない問題が残っている。

【００１４】本発明の目的はかかる問題点を解決して、
簡単な構成で半導体プロセス設備内のプロセスガスの圧
力を高精度で安定化でき、かつ動作信頼性が高い排気装
置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの目的
は、封止液をその液面を一定に保つように蓄溜し大気の
吸気口と排気口とを備える封止液タンクを設け、その封
止液中にプロセスガスを受ける液封管の下端部を所定深
さだけ浸漬してプロセスガスを封止液中に逸出させるよ
うに排気装置を構成し、設備内ふん囲気を封止液により
大気から液封しながら封止液タンクの排気口からプロセ
スガスを大気で希釈して排出させ、かつふん囲気の圧力
を封止液への液封管の浸漬深さに対応する液柱圧だけ大
気圧より高く安定に維持することによって達成される。

【００１６】なお、上記構成にいう封止液としては理想
的には低蒸気圧の液体を用いるのが半導体プロセス設備
内のふん囲気の清浄度を高く維持する上で最も望ましい
が、通常はこれに純水を用いることで充分である。

【００１７】封止液タンク内の封止液の液面を一定に保
つためには、封止液タンクに封止液補給口と封止液溢流
口とを設けて、封止液を若干ずつ溢流させるようにする
のが最も簡単かつ確実である。また、液封管はその封止
液中への浸漬深さを可調整とするのが実用上有利であり
、さらにはその下端にプロセスガスを気泡の形に分散し
て封止液中に逸出させる小孔を備える分散皿体を取り付
けるのがよい。

【００１８】なお、本発明による排気装置は同じプロセ
スガスを用いる半導体プロセス設備ごとに分離して設け
るのが合理的である。

【００１９】

【作用】上述のように従来はプロセスガスの排出流量を
調整ないし制御することによりその圧力を一定化ないし
安定化していたのであるが、本発明はこのように流量を
介して圧力を制御していた点に問題点の原因がある点に
着目して、プロセスガスの排出圧力を大気圧と液柱圧を
利用して流量を介することなく直接に一定化することに
より問題解決に成功したものである。

【００２０】すなわち、本発明では前項の構成にいうよ
う、プロセスガスを受ける液封管の下端部を封止液タン
ク内に蓄溜した封止液に所定深さだけ浸漬してプロセス
ガスをその下端から封止液に逸出させることにより、プ
ロセスガスの排出圧力である半導体プロセス設備のふん
囲気圧力を大気圧よりこの浸漬深さに対応する液柱圧だ
け常に高く従って安定に維持する。なお、この際にプロ
セスガスの排出流量が増減してもその封止液への逸出量
が増減するだけなので、その流量の調整ないし制御がい
わば自然になされることになる。

【００２１】なお、これにより設備内ふん囲気と繋がっ
た液封管内のプロセスガスが封止液により液封されて大
気から遮断されるので、本発明ではふん囲気の清浄度が
大気から汚染を受けるおそれがなくすことができ、また
液封管から逸出したプロセスガスは封止液の液面上の大
気と直ちに混合するので、本発明では封止液タンクにプ
ロセスガスをその大気吸気口から取り込んだ大気で希釈
する機能を兼ねさせることができる。

【００２２】

【実施例】以下、図１を参照しながら本発明による排気
装置の実施例を説明する。図中の半導体プロセス設備１
０と排気ガス処理設備２０は図２と同じなので説明を省
略し、図の下半分に示された封止液タンク３０と液封管
４０からなる排気装置についてのみ以下に説明すること
とする。

【００２３】封止液タンク３０は封止液Ｌを蓄溜するた
めのタンク本体３１の上部開口に設けたフランジ３１ａ
に蓋３２を取り付けた図示のような簡単な構造のもので
、封止液Ｌの液面上に大気Ａを導入するための吸気口３
３がこの実施例では本体３１側に，大気Ａとプロセスガ
スＧの混合ガスを排出するための排気口３４が蓋３２側
にそれぞれ設けられる。また、この実施例では封止液Ｌ
の液面をそれを少しずつ溢流させることにより一定に保
つので、封止液補給口３５が蓋３２側に，封止液溢流口
３６が本体３１側にそれぞれ設けられる。

【００２４】吸気口３３と封止液溢流口３６はこの実施
例ではタンク本体３１からほぼ水平方向に突設された共
通管に設けられており、吸気口３３はこの共通管の先端
に取り付けた曲管３３ａの下端に吸気管３３ｂを着脱自
在に取り付けてなり、さらに曲管３３ａ内に大気Ａを吸
い込む方向にのみ開き逆流を防止するための簡単なフラ
ッパ弁３３ｃが組み込まれている。大気Ａのこの吸気口
３３からの吸気量によりプロセスガスＧに対する希釈率
が決まるので、これに適した内径の吸気管３３ｂを適宜
選択して取り付け得るようにして置くのが望ましい。な
お、排気口３４は排気管３４ａを介し前述の排気ガス処
理設備２０等と接続される。

【００２５】封止液補給口３５からは弁３５ａを介して
供給される封止液Ｌが封止液タンク３０内に少流量であ
るが絶えず補給される。封止液溢流口３６用の溢流管３
６ａは弁３６ｂを介して排出管３７に接続される。この
排出管３７の下端は適宜な容器等内の封止液Ｌに浸漬さ
れ、これにより封止液タンク３０内のプロセスガスＧが
封止液溢流口３６を介して大気側に漏洩するのが防止さ
れる。なお、上述の補給用にはこの排出管３７が浸漬さ
れている封止液Ｌを循環させてもよい。また、封止液タ
ンク３０の本体３１の底板に封止液Ｌの取り換え用の排
出口３８が設けられ、弁３８ａを介して排出管３７に接
続されている。排気装置の運転時にはもちろんこの弁３
８ａは閉状態，上述の弁３５ａと３６ａは開状態に置か
れる。

【００２６】液封管４０は例えば図のように真っ直ぐな
管本体４１の下端に分散皿体４２を，上端に接続体４３
をそれぞれ取り付けてなり、その下端部を封止液Ｌに浸
漬した状態で封止液タンク３０の蓋３２にねじ４４等の
手段でこの実施例では浸漬深さｄを調整可能に取り付け
られ、その管本体４１と蓋３２との間には適宜な気密パ
ッキン４１ａが介装される。なお、図の例では浸漬深さ
ｄの設定後にねじ４４が固定されるが、半導体プロセス
設備１０内のふん囲気圧力をプロセス中に切り換えたい
場合には、例えばエンコーダ付きモータでねじ４４を随
時に駆動して浸漬深さｄを精密に調整できるようにされ
る。分散皿体４２にはプロセスガスＧを細かな気泡Ｂの
形で封止液Ｌに逸出させる多数の小孔４２ａが設けられ
る。

【００２７】接続体４３は図の例では分岐管状に形成さ
れ、その上端を盲蓋４３ａで閉じた状態で開閉弁４５を
介して半導体プロセス設備１０からの排出ホース１４と
水平方向に接続され、この接続点に設備内ふん囲気圧力
を示す圧力計４６が設けられる。

【００２８】なお、以上のように構成される封止液タン
ク３０と液封管４０は付属弁類を含めて耐食性のよい硬
質塩化ビニール樹脂製とするのがよく、タンク本体３１
と蓋３２には透明な樹脂を用いるのが望ましい。封止液
タンク３０の容量は場合により異なるがふつうは数〜数
十リットルとされる。封止液タンク３０内に蓄溜させる
封止液Ｌは通常は純水でよく、半導体プロセス設備１０
内のふん囲気が水分混入をとくに厳密に嫌う場合には蒸
気圧の低い液体が用いられる。ふつうの半導体プロセス
設備１０ではそのふん囲気圧力が大気圧付近なので、前
述の液封管４０の下端部の封止液Ｌへの浸漬深さｄは数
〜数十ｍｍの範囲に設定することでよい。

【００２９】このように構成された図１の排気装置では
、液封管４０が半導体プロセス設備１０から排出ホース
１４を介してプロセスガスＧを受け、これを分散皿体４
２の小孔４２ａから封止液タンク３０内に蓄溜された封
止液Ｌに気泡Ｂの形で逸出させ、その液面上の吸気口３
３から取り入れた大気ＡでプロセスガスＧを希釈した上
で、この混合ガスを排気口３４から排気ガス処理設備２
０に送る。

【００３０】この際、封止液タンク３０内の封止液Ｌの
液面は封止液溢流口３６により常に一定に維持されてい
るので、液封管４０内のプロセスガスＧの圧力はその封
止液Ｌへの浸漬深さｄに相当する液柱圧だけ大気圧より
高い値に一定に保たれ、半導体プロセス設備１０内のふ
ん囲気圧力も同様に安定化する。プロセスガスＧの流量
が変化してもその液封管４０からの逸出量が変化するだ
けで上述の液柱圧が同じなので、半導体プロセス設備１
０内のふん囲気圧力は変動せず、実際に圧力計４６の指
示にも全く変化は見られない。さらに、液封管４０はプ
ロセスガスＧに対する封止液Ｌによる液封を兼ねている
ので、大気Ａ中の不純物が液封管４０内のプロセスガス
Ｇを介して設備内ふん囲気を汚染するおそれがなくなる
。

【００３１】以上説明した実施例に限らず本発明は種々
の態様で実施をすることができる。例えばプロセスガス
が排気ガス処理設備で処理するに適しない燐化合物等の
有害ないし危険な成分を含む場合、封止液にかかる成分
に対する吸収液を用い、かつ実施例の封止液補給口のか
わりに封止液の噴霧用スプレーを取り付けて、かかる成
分等を吸収した封止液を封止液溢流口から排出するよう
にすれば、有害成分等の処理機能を本発明の排気装置に
兼ねさせることができる。このほか、実施例で述べた各
部の具体構造等はあくまで例示であり、必要ないし場合
に応じて本発明の要旨内で適宜な態様で実施されるべき
ものである。

【００３２】

【発明の効果】以上のとおり本発明の半導体プロセス設
備用排気装置では、大気用の吸気口と排気口を備える封
止液タンク内に液面を一定に保って蓄溜された封止液中
に排気プロセスガスを受ける液封管の下端部を所定の深
さだけ浸漬してプロセスガスを封止液中に逸出させ、こ
れによって半導体プロセス設備内のふん囲気を大気から
液封しながら封止液タンクの排気口からプロセスガスを
大気とともに排出させ、かつふん囲気の圧力を封止液へ
の液封管の浸漬深さに相当する液柱圧だけ大気圧より高
く維持することにより、次の効果を得ることができる。

【００３３】（ａ）　半導体プロセス設備のふん囲気を
封止液タンク内に吸気口から取り入れる大気圧と液封管
の封止液中の浸漬深さに相当する液柱圧の和で決まる圧
力に安定に維持することができる。

【００３４】（ｂ）　プロセスガスの流量が変動しても
液封管から封止液への逸出量が変化するだけでその圧力
は一定に保たれるので、従来より広範囲な流量変化に際
し半導体プロセス設備内ふん囲気圧力を精度よく安定に
維持できる。

【００３５】（ｃ）　封止液タンクと液封管のみからな
る簡単な構成で安価に製作でき、しかも運転信頼性が高
く保守に手間が掛からない。

【００３６】（ｄ）　半導体プロセス設備から排出され
るプロセスガスが下端が封止液中に浸漬される液封管に
より液封されるので、大気中の不純物が液封管内のプロ
セスガスを介して設備内のふん囲気を汚染するおそれが
なく、その清浄度を常に高く維持することができる。

【００３７】（ｅ）　液封管の下端から封止液中に逸出
したプロセスガスはその液面上の大気と混合して排気さ
れるので、排気装置にプロセスガスを大気で希釈する機
能を兼ねさせることができる。

【００３８】（ｆ）　プロセスガス中の有害ないし危険
成分の大気への漏洩を確実に防止でき、さらにかかる成
分を封止液に吸収させることも可能である。

【００３９】かかる特長を備える本発明の排気装置は、
実際の運転経験から半導体プロセス設備内のふん囲気圧
力をプロセスガスの流量変動に際しても非常に速い応答
性で従来より格段に高精度で安定化させ得ることが実証
されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による排気装置の実施例を半導体プロセ
ス設備および排気ガス処理設備の概要とともに示す構造
図である。

【図２】従来の排気装置を半導体プロセス設備および排
気ガス処理設備の概要とともに示す概要構成図である。

【図３】異なる従来の排気装置の要部を示す概要構成図
である。

【符号の説明】

１０　　　　　　半導体プロセス設備ないしは加熱炉２
０　　　　　　排気ガス処理設備 ３０　　　　　　封止液タンク ３３　　　　　　封止液タンクの吸気口３４　　　　　
　封止液タンクの排気口３５　　　　　　封止液タンク
の封止液補給口３６　　　　　　封止液タンクの封止液
溢流口４０　　　　　　液封管 ４２　　　　　　液封管の分散皿体 ４２ａ　　　　分散皿体の小孔 Ａ　　　　　　大気 Ｂ　　　　　　プロセスガスの気泡 Ｇ　　　　　　プロセスガス Ｌ　　　　　　封止液

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気圧付近で運転される半導体プロセス設
   備からプロセスガスを排気するための装置であって、封
   止液をその液面を一定に保つよう蓄溜し大気の吸気口と
   排気口とを備える封止液タンクを設け、その封止液中に
   排気プロセスガスを受ける液封管の下端部を所定深さだ
   け浸漬してプロセスガスを封止液中に逸出させることに
   より、設備内ふん囲気を大気から液封しながら封止液タ
   ンクの排気口からプロセスガスを大気とともに排出させ
   、かつふん囲気の圧力を封止液への液封管の浸漬深さに
   対応する液柱圧だけ大気圧より高く維持するようにした
   ことを特徴とする半導体プロセス設備用プロセスガス排
   気装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、封止液に
   純水を用いることを特徴とする半導体プロセス設備用プ
   ロセスガス排気装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、封止液タ
   ンクに封止液補給口と封止液溢流口を設け、封止液の液
   面を溢流により一定に保つようにしたことを特徴とする
   半導体プロセス設備用プロセスガス排気装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、液封管の
   封止液中浸漬深さを可調整としたことを特徴とする半導
   体プロセス設備用プロセスガス排気装置。
5. 【請求項５】請求項１に記載の装置において、液封管の
   下端にプロセスガスを気泡の形に分散して封止液中に逸
   出させる小孔を備える分散皿体を取り付けたことを特徴
   とする半導体プロセス設備用プロセスガス排気装置。
6. 【請求項６】請求項１に記載の装置において、排気装置
   が同じプロセスガスを取り扱う設備ごとに分離して設け
   られることを特徴とする半導体プロセス設備用プロセス
   ガス排気装置。