JPH10266959A

JPH10266959A - 真空排気システム

Info

Publication number: JPH10266959A
Application number: JP8875297A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sugiura; 哲郎杉浦; Norihiko Nomura; 典彦野村; Shinji Nomichi; 伸治野路
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-06
Anticipated expiration: 2017-03-24
Also published as: JP3227104B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＦＣなどのガスの大気への放出を防止する
とともに、排ガス処理装置の負担軽減、真空ポンプの長
寿命化を図って、環境保全、運転の信頼性と安全性の向
上、更には設備や運転コストの低減を図る。【解決手段】真空チャンバ１０と真空ポンプ１２の間
の排気経路１４に、排ガスの成分をトラップ部１８でト
ラップするトラップ室３２ａとトラップされた成分を再
生する再生室３４ａとを有するトラップ装置２０が設け
られ、再生室から延びる再生経路１６には排ガス処理装
置２２と排ガス処理装置で処理できないガスを貯蔵する
ガス貯蔵容器２４が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５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、
そのまま大気に放出できない。そのため、真空ポンプ１
０３の下流には排ガス処理装置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】ここに、例えば半導体
製造過程で使用されるＣＦ₄やＣ₂Ｆ₆などのＰＦＣガス
は、人体には無害であるが、地球環境に対して有害であ
ることが判っており、何らかの手法で大気への放出を防
ぐことが望まれているが、従来の真空排気システムで
は、このＰＦＣガスを排ガス処理装置で処理できずに大
気中に放出されており、この要望に応えることができな
いのが現状であった。

【０００５】しかも、真空ポンプの下流側に排ガス処理
装置が置かれているため、真空ポンプの希釈パージ用Ｎ
₂ガスが排ガスと一緒に排ガス処理装置に流れ込んで、
この大型化に繋がってしまうばかりでなく、ランニング
コストも高くなってしまう。

【０００６】また、真空チャンバ内での反応生成物の中
に昇華温度の高い物質があると、排ガスを真空ポンプで
排気する際に、ポンプ内での昇圧の途中にガスが固形化
し、真空ポンプ内に析出して真空ポンプの故障の原因に
なるといった問題があった。

【０００７】本発明は上述の事情に鑑みなされたもので
あり、ＰＦＣなどのガスの大気への放出を防止するとと
もに、排ガス処理装置の負担軽減、真空ポンプの長寿命
化を図って、環境保全、運転の信頼性と安全性の向上、
更には設備や運転コストの低減を図ることができる真空
排気システムを提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、真空チャンバから排気する排気経路に、排ガスの成
分をトラップ部でトラップするトラップ室と該トラップ
部でトラップされた成分を再生する再生室とを有するト
ラップ装置が設けられ、前記再生室から延びる再生経路
に排ガス処理装置と該排ガス処理装置で処理できないガ
スを貯蔵するガス貯蔵容器が設けられていることを特徴
とする真空排気システムである。

【０００９】これにより、例えばＰＦＣガスを排ガスか
らトラップ装置のトラップ部でトラップし、再生室で再
生した後、ガス貯蔵容器内に貯蔵して、この大気への放
出を防止しつつ、この再利用を図ることができる。しか
も、真空ポンプの上流側にトラップ装置を配置し、これ
で昇華温度の高い反応生成物をトラップして、真空ポン
プ内に固形物が析出することを防止し、更に再生室から
延びる再生経路にガス処理装置を設けて、この小型化を
図ることができる。

【００１０】真空チャンバは、例えば、ＣＦ₄やＣ₂Ｆ₆
などのＰＦＣガスを流す半導体製造装置用のプロセスチ
ャンバである。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。

【００１１】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。

【００１２】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。例えば、トラップ部は、ヘリウム冷凍器等によ
って、−２００℃程度まで冷却される。

【００１３】請求項３に記載の発明は、前記再生室は前
記トラップ室に隣接して配置され、前記トラップ部が前
記トラップ室と再生室との間を切替移動自在に構成され
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、トラップ室内にあったト
ラップ部をトラップ室から再生室に移動させることによ
って、トラップ部を取り外すことなく、トラップと再生
を連続的に繰り返すことができる。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。

【００１４】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。

【００１５】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。排気経路と再生ガス循環経路が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
ップ能力より高めておくのが望ましい。

【００１６】請求項４に記載の発明は、前記再生室内に
洗浄液を循環させる洗浄液経路が付設されていることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空排気
システムである。これにより、再生室の内部を洗浄能力
の高い洗浄液で確実かつ迅速に洗浄することができる。

【００１７】

【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に示すのは、真空チャン
バ１０を真空ポンプ１２により排気する排気経路１４に
隣接して再生経路１６が配置され、この排気経路１４及
び再生経路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１
８を有するトラップ装置２０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
しても良い。排気経路１４には、必要に応じて排ガス処
理装置１９が配置されている。

【００１８】このトラップ装置２０は、以下に詳細に説
明するように、ケーシング２６内に位置してトラップ室
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、排気経路１４はトラップ室３２
ａと、再生経路１６は再生室３４ａとそれぞれ接続され
ている。

【００１９】前記排気経路１４に並列して再生室３４ａ
内を通る洗浄液循環経路７０が付設されている。すなわ
ち、この洗浄液循環経路７０には、循環ポンプ７２と洗
浄液槽７４が設けられ、この循環ポンプ７２の駆動に伴
って、再生室３４ａ内を洗浄液が循環して、この内部に
付着した昇華温度の高い副生成物等を該洗浄液で洗浄す
るようになっている。再生経路１６には、排ガス処理装
置２２と、この下流に位置して該排ガス処理装置２２で
処理できなかったガスを貯蔵するガス貯蔵容器２４が配
置されている。

【００２０】図２及び図３は、トラップ装置２０を示す
もので、これは、排気経路１４と再生経路１６（及び洗
浄液循環経路７０）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
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、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とを
有している。

【００２１】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、再生経路１６に接続されて再生室３４ａ
内に高温の再生用ガスを注入する注入口３４ｂと、この
再生室３４ａ内の再生ガスを排出する排出口３４ｃが設
けられている。

【００２２】この再生容器３４の注入口３４ｂ及び排出
口３４ｃは、図１に示す洗浄液循環経路７０の液注入口
及び液排出口を兼ね、同図に示す循環ポンプ７２の駆動
に伴って、この注入口３４ｂから再生室３４ａの内部に
洗浄液が注入され、排出口３４ｃから洗浄液が排出され
るようになっている。

【００２３】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て前記トラップ部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、排気経路１４及び再生
経路１６と外部環境との間の気密性を維持している。

【００２４】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、及び再生容器３
４の前記開口部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３４
ａ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、横断面円状に形成され、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４０
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。ここに、このシール板収納部４６の内周面は、シー
ル板４０が入り易くなるように、テーパ状に形成されて
いる。

【００２５】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。即ち、シール板４０にあって
は、そ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にあっては、この壁面にリング状
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。

【００２６】このように、シール板４０とケーシング２
６（トラップ容器３２及び再生容器３４）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
と再生経路１６の気密性を維持している。

【００２７】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。

【００２８】エアシリンダ３０の駆動用のエアー配管
は、図４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。

【００２９】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６６が、また、排ガス循環経路
１６のトラップ部１８の前後に圧力センサ６８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。

【００３０】次に、前記のような構成の発明の実施の形
態の真空排気システムの作用を説明する。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ＰＦＣガスや昇華温度の高い副生成物といった
成分は、ここで析出しこれらに付着してトラップされ
る。

【００３１】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にあったト
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、同時にこの内部に高温の再生用ガスが導入され
て、バッフル板４２が昇温させられる。すると、トラッ
プ部１８にトラップされた析出物が再び気化され、この
気化した再生ガスは、再生経路１６に沿って排ガス処理
装置２２に導かれて、ここで除害処理を受ける。この排
ガス処理装置２２で処理できないＰＦＣガス等は、ガス
貯蔵容器２４内に貯蔵される。また、この状態で、必要
により、洗浄液循環経路７０を介して再生室３４ａ内に
洗浄液を注入することにより、この内部に析出した昇華
温度の高い副生成物等を該洗浄液で洗浄する。

【００３２】このようにして、地球環境に悪いＰＦＣガ
スが大気に放出されることを防止し再利用するととも
に、洗浄液循環経路７０を付設することにより、再生室
３４ａの内部を容易且つ迅速に洗浄することができる。

【００３３】ここで、シール板４０は断熱性を持ってい
て、トラップ室３２ａと再生室３４ａが相互に断熱され
ているので、熱エネルギーのロスがなく、それぞれトラ
ップと再生が効率的に行われる。また、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。

【００３４】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。

【００３５】以上の実施の形態では、トラップ部１８は
ケーシング２６内を直線的に移動して切り替えられるよ
うになっているが、ケーシングを環状に形成し、トラッ
プ部をロータリー運動させることによって移動させても
良い。この場合には、１つの排気経路に対してトラップ
部１８を３以上設けて２以上の再生室で同時に再生させ
ることができる。通常、トラップの速度より再生の速度
が遅いので、この点は特に有利である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＰＦＣのような排ガス処理装置で処理できず地球環
境に悪影響を及ぼすガスが大気中に放出されてしまうこ
とを防止するとともに、これを回収し高い純度で再利用
することができる。しかも、排ガス処理装置内に流入す
るガス量を減らして、この小型化を図るとともに、真空
ポンプに流入する副生成物をポンプの前でトラップする
ことにより、この副生成物が真空ポンプ内で固定化する
のを防止して、長期間の安定した運転を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１つの実施の形態の真空排気システ
ム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装置を
一部を破断して示す正面図である。

【図３】図２のトラップ装置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】エアシリンダの駆動系を示す図である。

【図５】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真空ポンプ１４排気経路１６再生経路１８トラップ部２０トラップ装置２２排ガス処理装置２４ガス貯蔵容器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７０洗浄液循環経路７２循環ポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバと真空ポンプの間の排気経
路に、排ガスの成分をトラップ部でトラップするトラッ
プ室とトラップされた成分を再生する再生室とを有する
トラップ装置が設けられ、前記再生室から延びる再生経
路には排ガス処理装置と該排ガス処理装置で処理できな
いガスを貯蔵するガス貯蔵容器が設けられていることを
特徴とする真空排気システム。
【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に記載の真空排気システム。
【請求項３】前記再生室は、前記トラップ室に隣接し
て配置され、前記トラップ部が前記トラップ室と再生室
との間を切替移動自在に構成されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の真空排気システム。
【請求項４】前記再生室内に洗浄液を循環させる洗浄
液経路が付設されていることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の真空排気システム。