JPH10266958A - トラップ装置及びその再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラップ部の再生処置を能率良く、且つ迅速
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を図り、更に設備
や運転コストの低減を図る。 【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、前記排気経路１４に隣接して前記トラッ
プ部１８に付着した付着物を減圧下でガス化させて排出
する再生ガス排出経路１６が設けられ、前記トラップ部
１８を前記排気経路１４と再生ガス排出経路１６に切替
える切替手段がそれぞれ設けられていることを特徴とす
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、例えば半導体製造
装置等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及びその再
生方法に関するものである。

【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こともある。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、
真空ポンプ１０３の下流にはこれを処理するための排ガ
ス処理装置１０４が配備されている。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、そのガスを真空ポンプで排気
するので、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。こ
のため、排気経路の真空ポンプの上流（吸気側）に水冷
のトラップ部を設けて析出物をトラップすることが考え
られる。

【０００５】この場合、トラップ部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、高価であるため再利用した
方が良いものが混在する。従って、トラップ部自体の再
使用及び析出物の無毒化処理や回収を行って再使用する
ために、トラップ部の析出物を分離したり除去する再生
処置を行うことが望まれている。

【０００６】従来、このような排ガスの再生処理は、ト
ラップ部を高温にして該トラップ部の析出物をガス化し
て再生するか、またはトラップ部を別の場所に移動し
て、ここで中和洗浄することによって一般に行われてい
た。

【０００７】しかし、前者の場合、昇華温度の高いもの
については、トラップ部をこの昇華温度以上の高温にし
なくてはならず、条件によっては非常に危険を伴うばか
りでなく、トラップする位置の近くでこれを行うと、低
温部と高温部が隣接することになって、大幅なエネルギ
のロスに繋がってしまう。更に、トラップ処置よりも昇
華による再生処理の方が一般に長い時間を要し、このた
め、作業能率が悪く、また気化させた後の再生ガスを再
利用するには、貯蔵のための大きな容器が必要となって
しまう。

【０００８】一方、後者にあっては、トラップ部を取外
して洗浄位置へ移動させる必要があるばかりでなく、取
外したトラップ部の保管等の作業が別途必要となって、
作業性がかなり悪い。しかも、多数のトラップ部を予め
用意して、これを交換する必要があるといった問題があ
った。

【０００９】本発明は上述の事情に鑑みなされたもので
あり、トラップ部の再生処置を能率良く、且つ迅速に行
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を図り、更に設備や運
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。

【００１０】

【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に付着した付着物を減圧下で
ガス化させて排出する再生ガス排出経路が設けられ、前
記トラップ部を前記排気経路と再生ガス排出経路に切替
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。

【００１１】これにより、トラップ部を高温にしたり洗
浄したりせずに、トラップされた付着物を減圧雰囲気下
に置くことでガス化させて再生することができ、装置の
規模を簡略化するとともに、設備コストを抑え、しかも
安全性を高めることができる。また、適当な切替タイミ
ング判定手段を用いて完全な自動化を図ることも容易で
ある。

【００１２】気密チャンバは、例えば、半導体装置のプ
ロセスチャンバであり、必要に応じて、プロセスガスを
除害化する排ガス処理装置を設ける。真空ポンプとして
は、油による逆拡散によるチャンバの汚染を防ぐために
潤滑油を用いないドライポンプを用いるのが好ましい。

【００１３】トラップ部の切替駆動は、エアーシリンダ
で行なうようにしてもよい。その場合は、ソレノイドバ
ルブ、スピードコントローラで構成されたエアー駆動制
御機器により制御するようにしてもよく、さらに、エア
ー駆動制御機器を、シーケンサあるいは、リレーによる
制御信号により、制御するようにしてもよい。

【００１４】トラップ部の切替を人手を介することなく
完全に自動的に行なうことができる方法としては、例え
ば、トラップ部の前後の差圧を検出するセンサを設けて
これの検出値が所定値になったときに切替を行なう方
法、あるいはより実用的な方法として予め適当な切替時
間を設定しておく方法がある。排ガス循環経路と再生物
排出経路が１対１である場合には、トラップと再生の時
間は同一となるので、再生終了時間の方が短くなるよう
に再生能力をトラップ能力よりも高めておくのが好まし
い。

【００１５】請求項２に記載の発明は、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
真空排気システムである。

【００１６】トラップ部を低温トラップとして構成する
場合、外部から温度媒体をトラップ部に流通させる方法
があり、液化ガスの気化熱（例えば液体窒素）、あるい
は冷却水、冷媒などがある。また、熱電素子（ペルチェ
素子）や、パルスチューブ冷凍機などを用いて温度媒体
そのものを流さずにトラップ部で低温を発生させる方法
もある。

【００１７】請求項３に記載の発明は、前記再生ガス排
出経路に、該経路を流れる再生ガスの成分を再度析出さ
せてトラップする再生ガストラップ容器が接続されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載のトラップ
装置である。これにより、再生ガスを再生ガストラップ
容器内に析出させて貯蔵するとともに、再生用真空ポン
プを保護することができる。

【００１８】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
ラップ装置で捕捉した前記成分を再生するガス再生方法
において、前記トラップ部に付着した付着物を減圧によ
ってガス化し、このガス化した成分を再生ガストラップ
容器に移送し該容器内で再度析出させることを特徴とす
るトラップ装置の再生方法である。

【００１９】

【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乃至図５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に隣接して再生ガス排出経路１６が配置され、こ
の排気経路１４及び再生ガス排出経路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
配置されたトラップ部１８を有するトラップ本体２０が
備えられているものである。

【００２０】このトラップ本体２０は、以下に詳細に説
明するように、ケーシング２６内にトラップ室３２ａと
再生室３４ａとを有し、このトラップ室３２ａと再生室
３４ａとの間をトラップ部１８が移動するようになって
いる。そして、前記排ガス排出経路１６にこの再生室３
４ａが連通し、再生用真空ポンプ１３の吸引によって、
再生室３４ａ内が減圧されるようになっているととも
に、この再生真空ポンプ１３上流（吸引側）には、再生
ガストラップ容器２２が設けられている。一方、排気経
路１４の真空ポンプ１２の後段には、排ガスを除害する
ための排ガス処理装置２４が設けられている。

【００２１】これにより、気密チャンバ１０から排気さ
れた排気ガスは、排気経路１４に沿って流れて、トラッ
プ本体２０のトラップ室３２ａ内に流入し、ここでトラ
ップ部１８に排ガスの特定成分、例えばアルミニウムの
エッチングを行う半導体装置においては、気密チャンバ
１０内に反応によって生成される塩化アルミ等の副生成
部がトラップされて除去される。

【００２２】このトラップ部１８による副生成物等の特
定成分のトラップは、例えば、液体窒素の循環やヘリウ
ム冷凍機等によって、トラップ部１８の温度を−２００
℃程度まで下げ、ここに接触する排ガス中の成分をここ
に析出させて付着させることによって行う。

【００２３】図２及び図３は、トラップ本体２０を示す
もので、これは、排気経路１４と再生ガス排出経路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軸体２８と、この
軸体２８を軸方向に往復移動させる切替手段であるエア
シリンダ３０を備えている。ケーシング２６は、内部を
トラップ室３２ａとしたトラップ容器３２と、内部を再
生室３４ａとした再生容器３４とから主に構成されてい
る。

【００２４】トラップ容器３２には、排気経路１４に接
続されてトラップ室３２ａ内に排ガスを導入する排ガス
導入口３２ｂと、このトラップ室３２ａ内の排ガスを排
出する排ガス排出口３２ｃが設けられている。また再生
容器３４には、この内部の圧力を開放する開放口３４ｂ
と、この再生室３４ａ内を吸引する吸引口３４ｃが設け
られている。

【００２５】軸体２８には、断熱性を有する素材からな
る一対のシール板４０が配置され、その間に複数のバッ
フル板４２が熱伝導を良くするために溶接等により軸体
２８に一体に取付けられた前記トラップ部１８が構成さ
れている。トラップ容器３２と再生室３４との隣接側に
は、バッフル板４２は通過できるがシール板４０は通過
できないような大きさの開口部３６が設けられている。
更に、軸体２８のケーシング２６からの両突出部には、
ベローズ４４が設けられており、排ガス循環経路１６及
び再生物排出経路２２と外部環境との間の気密性を維持
している。

【００２６】トラップ容器３２の前記開口部３６を挟ん
だ両側と該開口部３６と対面する内面、及び再生室３４
前記開口部３６と対面する内面の合計４カ所には、シー
ル板４０の外形に沿った形状に形成されたシール板収納
部４６が設けられている。シール板４０は断熱性の高い
素材で形成されて、トラップ室３２ａと再生室３４ａの
間の熱移動を阻止するようにしているとともに、この外
周端面は外に張り出す円弧状に形成され、ここにシール
部４８が設けられている。このシール部４８は、シール
板４０の外周端面に設けた凹部４０ａ内にシール材とし
てのＯリング５０を嵌着して構成され、このシール板４
０がシール板収納部４６内に位置した時、Ｏリング５０
がシール板収納部４６の内周面に圧接するようになって
いる。このシール板収納部４６の内周面は、シール板４
０が入り易くなるように、テーパ状に形成されている。

【００２７】更に、シール板４０の側端面または該側端
面が当接するシール板収納部４６の壁面の一方には、第
２のシール部５２が設けられている。この例では、１枚
のシール板４０の１側端面に第２のシール部５２を、３
つのシール板収納部４６に第２のシール部５２をそれぞ
れ設けた例を示している。すなわち、シール板４０の側
端面にリング状の凹部４０ｂを設け、この凹部４０ｂ内
にＯリング５４を嵌着することによって、またシール板
収納部４６の壁面にリング状の凹部４６ａを設け、この
凹部４６ａ内にＯリング５４を嵌着することによって、
第２のシール部５２が構成されている。このように、シ
ール板４０とケーシング２６との間をシール板４０の外
周端面と側端面で二重にシールすることにより、ここで
のシールの完全性を図って、排気経路１４と再生ガス排
出経路１６の気密性を維持している。

【００２８】軸体２８は、金属等の熱伝導性の良い材料
により形成された２重円筒体として形成され、冷媒供給
管５６から供給された冷媒が軸体２８の内側の管の内部
を通った後、両管の間の隙間を流れて冷媒排出管５８か
ら排出され、これによって、バッフル板４２が冷却され
るようになっている。ここにこの冷媒としては、例えば
液体窒素のような液体又は冷却された空気又は水等が使
用される。なお、再生の際には、この冷媒の供給を停止
するとともに、冷媒の替わりに再生用の加熱用熱媒体を
流通させることもできる。

【００２９】再生ガストラップ容器２２は、図４に示す
ようになっている。すなわち、比較的大容量に構成さ
れ、再生ガス排出経路１６（図１参照）に連通して内部
に再生ガスを導入する再生ガス導入口６０と、再生用真
空ポンプ１３（図１参照）に連通する排気口６２とが設
けられ、底部には、移動用のキャスタ６４が取り付けら
れている。更に、内部に液体窒素等の冷媒を流す中空の
冷却パイプ６６が配置され、この冷却パイプ６６にこの
軸方向に沿った所定のピッチで多数のバッフル板６８が
溶接等によって一体に取り付けられている。これによっ
て、冷却パイプ６６に液体窒素等の冷媒を流すことによ
り、冷却パイプ６６からこれを介してバッフル板６８を
冷やし、このバッフル板６８に再生ガスの成分を析出さ
せてトラップするようになっている。

【００３０】このように、比較的大容量の再生ガストラ
ップ容器２２内に再生ガスをトラップして貯蔵すること
により、この交換周期を長くするとともに、例えば排ガ
ス成分で一杯になった再生ガストラップ容器２２を廃棄
物処理業者に引き渡すこと等により、再利用等、この処
理を容易に行うことができる。

【００３１】なお、前記液体窒素等の冷媒を流す代わり
に、図６に示すように、例えば冷却パイプ６６をヘリウ
ム冷凍機等の冷凍機７０で冷やし、この冷却パイプ６６
に熱的に結合されたバッフル板６８を冷却するようにし
ても良い。

【００３２】エアシリンダ３０の駆動用のエアー配管
は、図５に示すようになっている。すなわち、エアー源
からのエアーはレギュレータ８０で減圧され、ソレノイ
ドバルブ８２に送られ、これの電磁信号による開閉の切
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。この時のシリンダ３０の駆動速
度はスピードコントローラ８４で制御される。ソレノイ
ドバルブ８２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。

【００３３】なお、トラップ部１８のバッフル板４２等
の所定位置に温度センサ９０が、また、再生ガス排出経
路１６のトラップ部１８の前後に圧力センサ９２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。

【００３４】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３２ａ内に位置するトラップ部１８
には冷媒供給管５６から液体窒素や冷却空気又は水等の
冷媒が供給され、これは軸体２８と、これを介してバッ
フル板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。

【００３５】所定時間の経過後にエアシリンダ３０が動
作し、図３に示すように、トラップ室３２ａに有ったト
ラップ部１８が再生室３４ａ内に位置するように切り替
えられ、同時に再生用真空ポンプ１３により再生室３４
ａ内が減圧される。するとトラップ部１８でトラップさ
れた析出物が再生室３４ａ内で気化され、この気化した
再生ガスは、再生ガス排出経路１６から再生ガストラッ
プ容器２２内に導かれる。

【００３６】再生ガスは、この再生ガストラップ容器２
２内で冷却されたバッフル板６４で再度トラップされ、
このトラップ後のガスが再生用真空ポンプ１３から外部
に排出される。この再生ガストラップ容器２２は、排ガ
スの成分で一杯になった時に新たなものと交換され、こ
の排ガスの成分で一杯になった再生ガストラップ容器２
２は、廃棄物処置業者等に引き渡されて、再利用等の処
理に付される。

【００３７】ここで、軸体２８の両突出部は、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。

【００３８】なお、トラップのための冷却手段として、
熱電効果により冷却を行なう熱電素子（ペルチェ素子）
を用いた冷却器を使用しても良いことは勿論である。こ
の種の冷却器は、２枚の金属板の間に熱電素子を間隔を
置いて配置することによって構成される。また、再生室
３４ａでの再生をより効率的に行なうために、有る程度
の加温を行っても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、トラップ部でトラップした成分を該トラップを加熱
したり洗浄液を使用することなく、減圧することによっ
てガス再生することができ、これによって、装置の規模
を簡略化するとともに、設備コストのコストダウンを図
ることができる。しかも、適当な切替タイミング判定手
段を用いて完全な自動化を図ることも容易で、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を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態のトラップ装置の
構造を示す図である。

【図２】図１の実施の形態で使用されるトラップ本体を
一部を破断して示す正面図である。

【図３】図２のトラップ本体の切替後の状態を一部を破
断して示す正面図である。

【図４】図１の実施の形態で使用される再生ガストラッ
プ容器の断面図である。

【図５】エアシリンダの駆動系を示す図である。

【図６】再生ガストラップ容器の別の例を示す断面図で
ある。

【図７】従来の真空排気システムの構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 真空チャンバ １２，１３ 真空ポンプ １４ 排気経路 １６ 再生ガス排出経路 １８ トラップ部 ２０ トラップ本体 ２２ 再生ガストラップ容器 ２６ ケーシング ２８ 軸体 ３０ エアシリンダ（駆動手段） ３２ トラップ容器 ３２ａ トラップ室 ３４ 再生容器 ３４ａ 再生室 ４２ バッフル板 ４６ シール板収納部 ４８，５２ シール部 ６６ 冷却パイプ ６８ バッフル板

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に付着した付着
   物を減圧下でガス化させて排出する再生ガス排出経路が
   設けられ、前記トラップ部を前記排気経路と再生ガス排
   出経路に切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】 前記再生ガス排出経路に、該経路を流れ
   る再生ガスの成分を再度析出させてトラップする再生ガ
   ストラップ容器が接続されていることを特徴とする請求
   項１または２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で捕捉した前
   記成分を再生する再生方法において、 前記トラップ部に付着した付着物を減圧によってガス化
   し、このガス化した成分を再生ガストラップ容器に移送
   し該容器内で再度析出させることを特徴とするトラップ
   装置の再生方法。