JPH10176665A - トラップ装置及びその再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラップの再生処理を能率良くかつ迅速に行
って、排気系の真空ポンプや排ガス処理装置の長寿命化
及び運転の信頼性と安全性の向上、さらには、設備や運
転コストの低減を図ることができるトラップ装置及びそ
の再生方法を提供する。 【解決手段】 気密チャンバ１０から真空ポンプ１２に
より排気する排気経路１４に配置され、排ガス中の成分
を付着させて除去するトラップ部１８を有するトラップ
装置において、排気経路に隣接してトラップ部から付着
物を洗浄するための洗浄液を流通させる洗浄経路１６が
設けられ、トラップ部を排気経路と洗浄経路に切り替え
る切替手段３０が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体の真
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、排気中の成分をトラップするトラップ装置及
びその再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空排気システムを、図７を参照
して説明する。ここにおいて、真空チャンバ１０１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１０１は、配管１０２を通じて真空ポン
プ１０３に接続されている。真空ポンプ１０３は、真空
チャンバ１０１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。

【０００３】真空チャンバ１０１が必要とする真空度が
ドライポンプ１０３の到達真空度よりも高い場合には、
ドライポンプ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。真空ポンプ１０３の下流に
は排ガス処理装置１０４が配備されており、プロセスの
種類により毒性や爆発性があってそのまま大気に放出で
きないガス成分は、ここで吸着、分類、吸収等の処理が
行われて無害なガスのみが大気に放出される。なお、配
管１０２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、昇圧途中でガスが固形化し、
真空ポンプ内に析出して真空ポンプの故障の原因になる
欠点がある。従って、例えば排気経路の真空ポンプの上
流（吸気側）にトラップを設けて、析出物をトラップす
る方法が考えられる。

【０００５】この場合、トラップには排気処理量に応じ
た量の析出物が堆積し、この析出物中には、気化すると
有害であるような物質や、高価であるために再利用した
方が良いものが混在する。従って、トラップ自体の再使
用及び、析出物の無毒化処理や、回収して再使用するた
めに、トラップの析出物を分離したり除去する再生処理
を行なう必要が生じる。

【０００６】このような再処理を含め、生成物対策にお
いては、従来、ポンプ及び配管を高温にしてそれらに排
ガス中の物質を析出させないで排出するか、トラップを
移動して別の場所で中和洗浄をしていた。しかし前者の
場合、高温にし排ガス処理装置で除害し除却するだけで
それら排気ガスシステムの各種機器の保護には十分では
なく、再利用についても考慮されていなかった。又排ガ
ス中には、多種の物質が混在しているため、現状の生成
物から特定物質を再利用するには複雑な後工程を必要と
するため困難である。

【０００７】一方、洗浄する方法は、トラップの取り外
し、洗浄位置への移動、取り外したトラップの保管等の
作業が必要となり、作業性が悪い。また、トラップの数
も多くのものが必要となるとういう不具合を有してい
た。

【０００８】本発明は、以上の欠点に鑑みて成されたも
のであり、トラップの再生処理を能率良くかつ迅速に行
って、排気系の真空ポンプや排ガス処理装置の長寿命化
及び運転の信頼性と安全性の向上、さらには、設備や運
転コストの低減を図ることができるトラップ装置及びそ
の再生方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【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、排ガス中の成分を付着させて除去するト
ラップ部を有するトラップ装置において、前記排気経路
に隣接して前記トラップ部から付着物を洗浄するための
洗浄液を流通させる洗浄経路が設けられ、前記トラップ
部を前記排気経路と前記洗浄経路に切り替える切替手段
が設けられていることを特徴とするトラップ装置であ
る。

【００１０】洗浄液としては、トラップされた付着物を
除去するのに好適な適宜のものが選ばれ、酸、アルカ
リ、純水等の水を主成分とするものの他、適宜の有機又
は無機の溶剤を用いることができる。また、このような
洗浄液にトラップを浸漬させるようにしてもよく、ある
いはトラップ部に向けて単に流す、所定圧力で噴射す
る、さらには噴霧する等の方法が採用可能である。トラ
ップする方法としては、化学反応を利用するもの、物理
的な吸着等を用いた方法、低温を用いるいわゆる低温ト
ラップ等があり、本発明は、いずれにも適用できる。低
温トラップは中でも効率が高い。

【００１１】このような本発明では、洗浄液を使用して
再生を行なうので、再生処理を迅速に行なうことがで
き、従って、トラップ部を２つ以上設けて切り替えるこ
とで、トラップ処理と再生処理の時間の均衡を確保し
て、装置の停止やトラップ部の交換作業を伴うことなく
排気系での処理を連続的に継続させることができる。ま
た、再生作業を高温にすることなく行なうことができる
ので、装置の規模を簡略化することができ、設備コスト
をおさえることができるとともに、処理費が安価である
とともに、安全性も高い。さらに、洗浄経路をトラップ
処理位置の近くに設けることで移動やストックのための
ロスを削減することができる。

【００１２】請求項２に記載の発明は、前記トラップ装
置が、前記トラップ部を冷却して前記成分を析出させる
低温トラップであることを特徴とする請求項１に記載の
トラップ装置である。

【００１３】請求項３に記載の発明は、前記トラップ装
置に、トラップ部に付着した洗浄液を除去する洗浄液除
去手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記
載のトラップ装置である。洗浄液除去手段としては、一
般的には、例えば、高温のドライエア等を用いる乾燥処
理が用いられるが、その前にゆすぎ処理を挟む等適宜の
手段が採用可能である。

【００１４】前記切替手段を、トラップ部を移動するこ
とにより切り替えを行なうものとしてもよく、これによ
り、トラップと洗浄の切替が迅速に行われる。また、前
記切替手段を、排気経路と洗浄経路の弁の操作によって
切り替えを行なうものとすれば、機械的な駆動部分がな
く、装置構成が簡単にかつコンパクトになる。

【００１５】請求項４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、排ガ
ス中の成分を付着させて除去するトラップ部を有するト
ラップ装置を再生する方法において、前記排気経路に隣
接して前記トラップ部から付着物を洗浄するための洗浄
液を流通させる洗浄経路を設け、前記トラップ部を前記
排気経路と前記洗浄経路に切り替えることによりトラッ
プ動作と再生動作を並行して行なうことを特徴とするト
ラップ装置の再生方法である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例について説明する。図１ないし図４に示すのは、気密
チャンバ１０を真空ポンプ１２により排気する排気経路
１４の下側に隣接して洗浄経路１６が配置され、この排
気経路１４及び洗浄経路１６に交差する方向（以下、交
差方向という）に直進移動して切替可能に配置された２
つのトラップ部１８が設けられているものである。真空
ポンプ１２は、この例では一段であるが多段としてもよ
い。真空ポンプ１２の後段には排ガスを除害するための
排ガス処理装置２０が設けられている。

【００１７】この、切替式のトラップ装置は、排気経路
１４と洗浄経路１６に跨って配置された直方体状のケー
シング２６と、このケーシング２６を交差方向に貫通す
る２本の軸体２８と、この軸体２８を軸方向に往復移動
させる駆動手段であるエアシリンダ３０を備えている。
ケーシング２６は、仕切壁３２によって交差方向に２つ
の部屋、すなわち、上側のトラップ室３４と下側の再洗
浄室３６に仕切られており、トラップ室３４には排気経
路１４への接続部３４ａが形成されている。

【００１８】洗浄経路１６には、後述するような洗浄液
を貯留する貯液槽２００と、これを圧送するコンプレッ
サまたはポンプ２０２が設けられ、トラップ装置の下流
側には洗浄済みの洗浄液を貯留する回収槽２０４が設け
られている。洗浄経路１６の配管は、この実施の形態に
おいては、洗浄室３６の上部の２ヶ所の流入口３６ａに
接続されており、図示しない切替弁により、洗浄位置に
あるトラップ部に近い方から流入させることができるよ
うになっている。また、下部に設けた流出口３６ｂから
排出させられる。洗浄後乾燥処理するためのガス流入口
として３７ａが左右２ヶ所、排出口が対面に各々２ヶ所
設けられている。

【００１９】軸体２８には、図２に示すように、２枚の
断熱性を有する素材からなる仕切板４０が等間隔に配置
され、その間に複数のバッフル板４２が溶接等により軸
体２８に一体に取り付けられている。ケーシング２６の
仕切壁３２には中央に開口部３３が形成されており、こ
れはバッフル板４２は通過できるが仕切板４０は通過で
きないような大きさになっている。上側の仕切板４０と
ケーシング２６の上側の壁の内面の間にはベローズ４４
が設けられており、洗浄経路１６と外部環境との間の気
密性を維持している。また、仕切壁３２の仕切板４０に
接する箇所にはＯリング４６（図４参照）が配置され
て、トラップ室３４と洗浄室３６の間の気密性を維持し
ている。仕切板４０は断熱性の高い素材で形成されて、
トラップ室３４と洗浄室３６の間の熱移動を阻止するよ
うにしている。

【００２０】軸体２８は、図３（ａ）に示すように、金
属等の熱伝導性の良い材料により形成された円筒体とし
て形成され、その内部空間は中央の仕切板４０により遮
断されている。そして、この軸体２８には両端から内筒
４６がその内端を図３（ｂ）に示すように中央の仕切板
４０に近接させて挿入され、これにより内筒４６の外端
から内端に向かい、反転して軸体２８の外端へと向かう
熱媒体流路４８が形成されている。

【００２１】この熱媒体流路４８には、液体窒素のよう
な液体又は冷却された空気等の冷却用熱媒体が、軸体２
８の両端部に接続した冷却媒体供給ホース５０及び排出
ホース５２から供給され、排出される。三方切替弁５４
の切替により、軸体２８の両側の２つの熱媒体流路４８
のうち、トラップ室３４に位置しているバッフル４２に
通じるもののみに冷却媒体が流通させられるようになっ
ている。洗浄室３６に位置する側には冷却媒体を止める
かあるいは替わりに再生用の加熱媒体を流通させる。な
お、この例では、これらのホース５０，５２をエアシリ
ンダ３０を貫通した端部に接続しているので、エアシリ
ンダ３０とケーシング２６の間に接続するよりもスペー
スが少なくてすむ利点がある。

【００２２】エアシリンダ３０には、エアー源からのエ
アーがレギュレータで減圧され、ソレノイドバルブの開
閉の切替によって制御されてシリンダ３０に送られ、ピ
ストンが前進又は後退をする。ソレノイドバルブは、例
えば、シーケンサ、リレー等からの制御信号により、こ
の例では一定時間毎に切替動作が行われるように制御さ
れる。なお、トラップ部１８のバッフル４２等の所定位
置に温度センサ５８が、また、排気経路１４のトラップ
部１８の前後に圧力センサ６０が設けられ、これにより
温度や差圧を検知することができるようになっている。

【００２３】次に、前記のような構成の発明の実施の形
態のトラップ装置の作用を説明する。図２に示す位置に
おいて、トラップ室３４に位置するトラップ部１８には
供給ホース５０から熱媒体流路４８に液体窒素や冷却空
気等の冷却媒体が流され、これは軸体２８と、これを介
してバッフル４２を冷却する。従って、これに接触した
排ガス中の特定の成分はここで析出してこれらに付着
し、トラップされる。

【００２４】一方、洗浄室３６においては、流入口３６
ａから付着物を溶解させる適当な洗浄液（一例を、表１
に示す）を流出させ、これを流出口３６ｂより排出す
る。必要に応じてこの過程を繰り返したり、洗浄液を噴
霧させたり、洗浄液で洗浄室３６を満たすようにしても
よい。また、洗浄液を変えて前記工程を行ったり、すす
ぎ工程を行ってもよい。洗浄後真空ポンプ前後の機器に
洗浄液が侵入することを防ぐため乾燥気体を供給して乾
燥工程を行う。

【表１】

【００２５】このような洗浄液を用いる再生処理では、
洗浄室３６を高温にする必要がないので、トラップ室３
４への熱影響阻止のための措置を軽減することができ
る。また、析出物を気化させてトラップを再生する場合
に比べて再生能力が高く、処理速度も速い。さらに、気
体として再生する場合よりも一般に後処理が容易であ
り、特に、再生した成分の再利用や貯蔵の場合に便利で
ある。

【００２６】また、図２の構成では、洗浄室３６がトラ
ップ室３４の下側にのみあるので、洗浄液が重力の作用
によりトラップ室３４に流れるおそれが無く、従って、
この実施の形態の装置は洗浄液を用いる再生に好適であ
る。しかしながら、シール構造を確実なものとしておけ
ば、勿論トラップ室３４と洗浄室３６を並列する構成と
してもよい。例えば、洗浄経路を左右に２系統設けて、
２つのトラップ部を並列し、これを１つのエアシリンダ
の動作で切り替えるようにすれば、トラップ装置をコン
パクトに構成することができる。

【００２７】所定時間の経過後にエアシリンダ３０が動
作し、トラップ室３４に有ったトラップ部１８が洗浄室
３６に、他の洗浄室３６に有ったトラップ部１８がトラ
ップ室３４に位置するように切り替えられ、そこでそれ
ぞれ洗浄とトラップが行われる。ここで、仕切板４０が
断熱性を持っていてトラップ室３４と洗浄室３６が相互
にシールされ、断熱されているので、熱エネルギーのロ
スがなく、それぞれトラップと洗浄が効率的に行われ
る。また、洗浄室３６とエアシリンダ３０の間は伸縮す
るベローズ４４により気密を維持されているので、外部
との間の熱移動によるエネルギーロスや処理の効率低下
が抑えられ、安定したトラップと再生処理が行われると
ともに、外部からの汚染要素が排気経路１４に侵入する
ことも防止される。

【００２８】図４（ａ）及び（ｂ）は、仕切壁３２と仕
切板４０の間のシール構造の他の実施の形態を示すもの
で、洗浄液の排気経路への流入を防ぐために気密性を高
めることを目的としている。すなわち、同図（ａ）は、
仕切壁３２の開口部３３の縁部をテーパ面７６に形成
し、仕切板４０にはテーパ面７６に嵌合する形状でかつ
弾性力のある材質からなるパッキン７８を形成したもの
である。これにより、パッキン７８がテーパ面７６に密
着して気密性を高めることができる。この時、シール材
の耐久性を重視する場合は、硬質の物、例えば、メタル
タイプを使用してもよい。同図（ｂ）は、開口部３３の
縁部に段差面８０を形成し、そこにもＯリング４６を配
置して気密性を高めたものである。

【００２９】なお、これらの実施の形態では、トラップ
部１８に設けた温度センサ５８や排気経路１６に設けた
圧力センサ６０の検出値をモニターすることができ、こ
れによりトラップの状態を把握して、異常値が出れば警
報を発して必要な処置を採ることができる。すなわち、
トラップ部１８の温度が異常に上昇したら、析出物が付
着して熱負荷が増えたためと判断され、差圧が上昇した
場合も同様である。これらの異常上昇の際は、例えば、
設定時間前でもトラップを切り替えるように操作する。
勿論、これらのセンサの検出値を基準として、所定の値
になったら切替を行なうようにしてもよい。

【００３０】図２の実施の形態では、複数のトラップ部
１８を排気方向に直列に配置しており、状況に応じて稼
働するトラップ部１８の数を変えることができる柔軟性
がある。例えば、突然排気量や析出量が増加した場合に
は、一時的に再生を中止して２つのトラップともトラッ
プ位置に置くことにより対処することができる。このよ
うな利点は、配置するトラップ部の数を３つ以上にする
ことによりさらに増幅される。トラップ部をトラップ位
置と洗浄位置へ配分する数を状況に応じて適宜変えるこ
とができるからである。ここで、停電等の事故発生時、
バッフルは全て洗浄室に入り、洗浄液をプロセスガス経
路に侵入させないことが必要である。

【００３１】図５及び図６に示す実施の形態では、チャ
ンバ１０と真空ポンプ１２を結ぶ排気経路１４に隣接し
て洗浄経路１６が設けられ、それぞれにトラップ部１８
を内蔵するケーシング８２が三方切替弁８４ａ，８４
ｂ，８４ｃ，８４ｄによってそれぞれ排気経路１４と洗
浄経路１６に切り替え可能に設けられている。洗浄経路
１６には、上下流に三方切替弁８６ａ，８６ｂが設けら
れてそれぞれ洗浄液を流す経路１６ａとブロワ８８から
の乾燥用気体を流す経路１６ｂに分岐している。

【００３２】各トラップ部１８は、図６に示すように、
それぞれ気密のケーシング８２の内部に軸体２８が流れ
に交差するように設けられ、この軸体２８にフィン状の
バッフル（邪魔板）４２が取り付けられて構成されてい
る。ケーシング８２には、排気経路１４の入口９２ａ及
び出口９２ｂと、洗浄経路１６の入口９４ａ、出口９４
ｂとが設けられている。なお、軸体２８、バッフル４２
の構造は先の実施の形態と基本的に同じであるので説明
を省略する。

【００３３】この実施の形態では、トラップと洗浄処理
の切替を三方切替弁８４ａ，８４ｂ，８４ｃ，８４ｄを
連動して操作し、同時に、熱媒体供給配管５０，５２に
流す冷却媒体を選択することにより行なう。洗浄工程
は、三方切替弁８６ａ，８６ｂを最初に洗浄液を流す経
路１６ａ切り替えて貯液槽２００から洗浄液を流して洗
浄を行い、次に、乾燥用の経路１６ｂに切り替えてブロ
ワ８８からの乾燥気体を流して乾燥を行なう。なお、洗
浄液がチャンバ１０や真空ポンプ１２に有害な影響を与
えない場合には、乾燥工程は不要である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、再生
処理を促進するのでトラップ処理と再生処理の時間を均
衡させ、装置の停止やトラップ部の交換作業を伴うこと
なく排気処理を連続的に継続させることができる。ま
た、再生作業を高温にすることなく行なうことができる
ので、装置の規模を簡略化することができ、設備コスト
を抑えることができ、排気系の真空ポンプや排ガス処理
装置の長寿命化及び運転の信頼性と安全性の向上、さら
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】この発明の第１の実施の形態のトラップ装置の
全体の構成を示す図である。

【図２】図１のトラップ装置の要部の構造を示す断面図
を示す図である。

【図３】図２のトラップ装置のトラップ部を示す図であ
る。

【図４】図２のトラップ装置のシール部の構造の他の例
を示す断面図である。

【図５】この発明のトラップ装置の第２の実施の形態の
全体の構成を示す図である。

【図６】図５のトラップ装置の要部の構造を示す図であ
る。

【図７】従来の真空排気装置を示す図である。

【符号の説明】

１０ 気密チャンバ １２ 真空ポンプ １４ 排気経路 １６ 洗浄経路 １６ｂ 乾燥用経路 １８ トラップ部 ３０ エアシリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、排ガス中の成分を付着させて
   除去するトラップ部を有するトラップ装置において、 前記排気経路に隣接して前記トラップ部から付着物を洗
   浄するための洗浄液を流通させる洗浄経路が設けられ、
   前記トラップ部を前記排気経路と前記洗浄経路に切り替
   える切替手段が設けられていることを特徴とするトラッ
   プ装置。
2. 【請求項２】 前記トラップ装置は、前記トラップ部を
   冷却して前記成分を析出させる低温トラップであること
   を特徴とする請求項１に記載のトラップ装置。
3. 【請求項３】 前記トラップ装置には、トラップ部に付
   着した洗浄液を除去する洗浄液除去手段が設けられてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のトラップ装置。
4. 【請求項４】 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、排ガス中の成分を付着させて
   除去するトラップ部を有するトラップ装置を再生する方
   法において、 前記排気経路に隣接して前記トラップ部から付着物を洗
   浄するための洗浄液を流通させる洗浄経路を設け、前記
   トラップ部を前記排気経路と前記洗浄経路に切り替える
   ことによりトラップ動作と再生動作を並行して行なうこ
   とを特徴とするトラップ装置の再生方法。