| 【発明の名称】 |
トラップ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】野村 典彦
【氏名】野路 伸治
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| 【要約】 |
【課題】生成物のトラップ効率、あるいは付着した生成物の再生効率の向上を図って装置としての信頼性を向上させることができるようにしたトラップ装置を提供する。
【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、排ガス中の生成物を付着させて除去するトラップ部３６を有するトラップ装置において、トラップ部３６の表面に親水化処理を施した。 |
【特許請求の範囲】
【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、排ガス中の生成物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、前記トラップ部の表面に親水化処理を施したことを特徴とするトラップ装置。
【請求項２】 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、排ガス中の生成物をトラップ部に付着させて除去するトラップ室と、前記トラップ室に隣接して配置され内部に再生液を注入して前記トラップ部を再生する再生室と、前記トラップ部を前記トラップ室と前記再生室との間で切り替える切替機構とを有し、前記トラップ部の表面に撥水化処理を施したことを特徴とするトラップ装置。
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【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、気密チャンバ１０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、この気密チャンバ１０は、排気配管１４を通じて真空ポンプ１２に接続されている。真空ポンプ１２は、気密チャンバ１０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。気密チャンバ１０が必要とする真空度が真空ポンプ１２の到達真空度よりも高い場合には、真空ポンプ１２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。
【０００３】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、そのまま大気に放出できない。そのため、真空ポンプ１２の下流には排ガス処理装置１６が配置されている。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、無害なガスのみが大気に放出される。排気配管１４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１２が排気するので、昇圧途中でガスが固形化し、真空ポンプ１２中に析出して真空ポンプ１２の故障の原因になる欠点がある。例えば、アルミニウムのエッチングを行うために、代表的なプロセスガスであるＢＣｌ３、Ｃｌ２を使用すると、気密チャンバ１０からは、ＢＣｌ３、Ｃｌ２のプロセスガスの残ガスとＡｌＣｌ３の反応副生成物が真空ポンプ１２により排気される。
【０００５】このＡｌＣｌ３は、真空ポンプ１２の吸気側では分圧が低いので析出しないが、加圧排気する途中で分圧が上昇し、真空ポンプ１２内で析出して固形化し、ポンプ内壁に付着して真空ポンプ１２の故障の原因となる。このことは、例えばＳｉＮの成膜を行うＣＶＤ装置から生じる（ＮＨ４)２ＳｉＦ６やＮＨ４Ｃｌ等の反応副生成物の場合も同様である。
【０００６】従来、この問題に対しては、真空ポンプ全体を加熱して真空ポンプ内部で固形化物質が析出しないようにして、ガスの状態で真空ポンプ内を通過させる等の対策が施されてきた。しかし、この対策では真空ポンプ内での析出に対しては効果があるが、その結果として、その真空ポンプの下流に配置される排ガス処理装置で固形化物が析出して、充填層の目詰まりを生じさせる問題があった。
【０００７】このため、真空ポンプの上流に、例えば低温トラップのような適当なトラップ装置を設けて排ガス中の固形化しやすい成分をトラップすることが考えられる。この場合、排気ガス中の大部分の成分がトラップ部に付着することなくそのまま流れてしまうことを防止し、トラップ効率を向上させてトラップ装置としての信頼性を上げることが求められる。
【０００８】また、トラップ装置のトラップ部には捕捉された固形物が蓄積するので、適当な時間経過後に、トラップ部を交換したり、あるいは所定の方法で固形物を除去して再生することが必要となる。前者の場合は、トラップ部を多く用意しなければならず、自動化も難しい。そこで、例えば、トラップ室に隣接して再生室を設け、トラップ部を再生室内に位置させた状態で再生室内に所定の温度に加熱した温水や薬液等の再生液を流通させてトラップ部を再生（洗浄）することにより、自動運転を可能とすることが考えられる。この場合、再生効率を向上させてトラップ装置としての信頼性を上げることが求められる。
【０００９】本発明は上述の事情に鑑みなされたものであり、生成物のトラップ効率、あるいは付着した生成物の再生効率の向上を図って装置としての信頼性を向上させることができるようにしたトラップ装置を提供することを目的とする。
【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、排ガス中の生成物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、前記トラップ部の表面に親水化処理を施したことを特徴とするトラップ装置である。
【００１１】トラップ部の表面に親水化処理を施すことにより、表面エネルギが液体の凝縮力より小さくなり、例えばトラップし難い生成物であっても、生成物がバッフル板の表面に吸着されやすくなって、トラップ効率が向上する。親水化処理としては、例えば親水性イオンを配合したフッ素コーティング等がある。
【００１２】請求項２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、排ガス中の生成物をトラップ部に付着させて除去するトラップ室と、前記トラップ室に隣接して配置され内部に再生液を注入して前記トラップ部を再生する再生室と、前記トラップ部を前記トラップ室と前記再生室との間で切り替える切替機構とを有し、前記トラップ部の表面に撥水化処理を施したことを特徴とするトラップ装置である。
【００１３】バッフル板に撥水化処理を施すことにより、表面エネルギを抑え、液体を凝縮しやすくすることで、表面に広がらず、弾きやすくすることができる。従って、例えトラップ効率を向上させるために複雑な形状のバッフル板を使用したとしても、バッフル板を再生液で再生させる際に再生液をバッフル板の表面から弾きやすくして、洗浄・乾燥の効率つまり再生効率を向上させ、結果として稼動効率を向上させてトラップ率を向上させることができる。撥水化処理としては、例えばフッ素系樹脂のテトラフルオロエチレン重合体等をコーティングする。
【００１４】
【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３に示すのは、この発明のトラップ装置の第１の実施の形態を示すもので、半導体製造装置の一部を構成する気密チャンバ１０を真空ポンプ１２により排気する排気配管１４が設けられ、この真空ポンプ１２の上流側にトラップ装置１８が設けられている。トラップ装置１８は、排気配管１４に連通する吸気口２０と排気口２２を有するトラップ室２４を形成するトラップ容器２６と、再生ガスの注入口２８と排出口３０を有する再生室３２をトラップ室２４に隣接して形成する再生容器３４とを備えている。
【００１５】トラップ部３６を取付けた軸体３８が両容器２６，３４を貫通して配置され、この軸体３８は、切替機構であるエアシリンダ４０で軸方向に往復動して、トラップ部３６がトラップ室２４と再生室３２との間を交互に移動するようになっている。トラップ部３６は、軸体３８の周囲にバッフル板４２が端板４４を介して取り付けられて構成され、軸体３８の内部には、低温の流体を流通させる流路（図示せず）が形成されて、端板４４を介してバッフル板４２を冷却するようになっている。
【００１６】バッフル板４２の表面には、例えば親水性イオンを配合したフッ素コーティングをコーティングすることにより親水化処理が施されている。これにより、表面エネルギが液体の凝縮力より小さくなって、図３に示すように、バッフル板４２の表面と液体Ｌの接触角度αが小さくなり、バッフル板４２の表面と液体Ｌの接触面が大きくなって、液体Ｌがバッフル板４２の表面に付着しやすくなる。
【００１７】軸体３８のトラップ部３６を挟んだ両側には、トラップ部３６と一体に移動する一対の弁体４６，４６がトラップ室２４及び再生室３２内にそれぞれ位置して設けられている。この弁体４６，４６の外周縁部の両側には、シール部材としてのＯリング４８が装着され、このＯリング４８がトラップ容器２６の両端部の内方に突出して設けられた隔壁５０，５０及び再生容器３４の両端部に内方に突出して設けられた隔壁５２，５２の一方に圧接して、トラップ室２４及び再生室３２がシールされるようになっている。
【００１８】次に、前記のような構成のトラップ装置１８の作用を説明する。半導体装置製造時においては、トラップ部３６はトラップ室２４内に位置するように切り替えられ、バッフル板４２は冷媒によって冷却される。これにより、排気配管１４に沿ってトラップ室２４内に流入する排ガスに含まれる特定の成分、例えばアルミニウムの成膜を行う場合には、塩化アルミニウムのような成分が固形分としてトラップされ、排ガスから除去される。この時、トラップ部３６のバッフル板４２には親水化処理が施されており、表面エネルギが液体の凝縮力より小さくなっているので、例えトラップし難いＳｉ等との縮合物のような生成物でもバッフル板４２の表面に確実に吸着させることができ、トラップ効率が向上する。
【００１９】温度センサや圧力センサ等でトラップ量が一定量に達したことを検知すると、処理を一時的に停止し、あるいは他の排気トラップ経路に切り替えてから、トラップ部３６を再生室３２に移動させる。そして、注入口２８から再生室３２内に再生ガスを注入し排出口３０から排出させて、トラップ部３６を再生させる。
【００２０】図４及び図５は、本発明の第２の実施の形態を示すもので、これは、トラップ部３６のバッフル板４２の表面に、例えばフッ素系樹脂であるテトラフルオロエチレン重合体等のコーティングによる撥水化処理を施し、再生室３２内には注入口２８から温水や薬液等の再生液とパージガスを制御しつつ導入することができるようにしたものである。他の構成は、前記第１の実施の形態と同様である。
【００２１】このように、バッフル板４２の表面に撥水化処理を施すと、表面エネルギが抑えられ、液体が凝縮し易くなり、表面に広がらず、弾きやすくなる。これにより、図５に示すように、バッフル板４２の表面と液体Ｌの接触角度βが大きくなり、バッフル板４２の表面と液体Ｌとが点接触となって、液体Ｌがバッフル板４２の表面から弾かれ易くなる。
【００２２】この実施の形態にあっては、トラップ量が一定量に達したことを検知すると、処理を一時的に停止し、あるいは他の排気トラップ経路に切り替えてから、トラップ部３６を再生室３２に移動させる。そして、先ず、注入口２８から再生室３２内に再生液を注入して、トラップ部３６を浸漬させる。これにより、トラップ部３６のバッフル板４２に付着した生成物は再生液に溶解し、再生液の流れの力によってバッフル板４２から離されて再生液中に浮遊する。生成物を溶解又は浮遊させた再生液は、排出口３０から順次排出する。
【００２３】このようにして所定の時間の再生が終了すると、例えば乾燥したＮ２ガス等のパージガスを注入口２８から再生室３２内に流入させ、排出口３０から排出して、トラップ部３６及び再生室３２を乾燥させ、しかる後、トラップ部３６をトラップ室２４に戻す。この時、トラップ部３６のバッフル板４２には撥水化処理が施され、表面エネルギが抑えられて液体が凝縮しやすくなっており、これによって、バッフル板４２を再生液で再生させる場合に再生液がバッフル板４２の表面から弾かれやすくなっており、洗浄・乾燥効率、ひいては再生効率が向上する。
【００２４】この実施の形態は、例えば、トラップし易いが再生し難いＳｉＯ２系の化合物のような生成物をトラップする場合に使用して最適である。なお、トラップ部の形状を複雑化して、バッフル板と排ガスとの接触面積を増やすことにより、トラップ効率の低下を補填することができる。
【００２５】図６は、この実施の形態に使用して最適なトラップ部を示すもので、図６（ａ）は、バッフル板４２ａ，４２ｂ，４２ｃを左右対称に複数（図示例では６枚）配置し、それぞれの間及び軸体３８との間に、トラップ流路６０ａ，６０ｂ，６０ｃを形成したものである。バッフル板４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、同心状の円弧面部６２と直線状に平行に延びる平面部６４とを有しており、また各バッフル板４２ａ，４２ｂ，４２ｃには、排出穴６６が設けられている。
【００２６】図６（ｂ）は、複数の円弧状のバッフル板４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅを軸体３８を取り囲むようにも配置し、これらのバッフル板４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅの間に湾曲したトラップ流路６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄを多層に構成したものである。これらの各流路の上流側の入口の幅は、出口の幅よりも鈍角に開くよう構成され、ここに中央側を流れる気体を周辺の流路に分配する作用をする案内バッフル６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄが設けられている。
【００２７】図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すバッフル板４２ａ，４２ｂ及び４２ｂ，４２ｃ間の上流側にのみに他のバッフル板４２ｄ，４２ｅを配置して、流路６０ａの上流側をバッフル板４２ｄを介して２つの流路６０ａ１，６０ａ２に、流路６０ｂの上流側をバッフル板４２ｅを介して２つの流路６０ｂ１，６０ｂ２にそれぞれ分割したものである。
【００２８】このように複雑な形状を有するトラップ部３６を再生液で再生（洗浄）し、乾燥させようとすると、再生液が各バッフル板の隙間に入り込み乾燥に時間を要するが、バッフル板に撥水化処理を施すことにより、洗浄・乾燥効率を向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、生成物のトラップ効率、あるいは付着した生成物の再生効率の向上を図ることができ、従って、これを半導体処理装置等の排気システムに用いることにより、装置を安定に作動させて信頼性を向上させることができる。従って、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、更には設備や運転コストの低減を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００２３９
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月１０日（１９９９．１１．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１４９８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２６３８（Ｐ２００１−１３２６３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１９３６４ |
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