(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバ（１０）と該チャンバを排気するための真空ポンプ（１２）とを連通する排気配管（１４）に、該プロセスチャンバからの排ガスの所定の活性成分と反応してこれを不活性化する犠牲材料（２６，６２）を配し、前記犠牲材料が通気性を有し、前記排気配管の途中に配された反応トラップ（１６）に収容され、前記犠牲材料と真空ポンプの間に、前記所定の活性成分と犠牲材料の反応による生成物を排ガス中から低温により凝結して除去する低温トラップ（７０，７２）を設けたことを特徴とする真空排気システム。
【請求項２】
前記真空ポンプは排気経路に潤滑油を用いないドライポン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】
前記反応トラップが前記排気配管中に着脱自在に取り付けら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】
前記反応トラップが前記排気配管中に２系統並列にかつ選択的に導通可能に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空排気システム。
【請求項５】
前記反応トラップには、犠牲材料の残存量を示すセンサが設けら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６】
前記反応トラップの前後の差圧を検出するセンサ（７４）が設けら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７】
前記犠牲材料は、Ｃ，Ｓｉ，Ｓからなるグループの少なくとも１つを含むもの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８】
前記犠牲材料は、金属であ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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造用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。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空排気システムを図８を参照して説明する。
真空チャンバ１０は、例えばエッチング装置や化学気相成長装置（ＣＶＤ）等の半導体製造装置のプロセスチャンバであり、この真空チャンバ１０は、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、真空チャンバ１０からのプロセス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１０が必要とする真空度が、ドライポンプ１２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備されることもある。プロセス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１２の下流には排ガス処理装置２２が配備されている。大気圧まで昇圧されたプロセスガスのうち、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、吸収等の処理を行い、無害なガスのみが放出される。なお、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、以下のような欠点がある
▲１▼  プロセスガス又は反応副生成物のガス中に腐食性がある場合には、そのガスによって真空ポンプが腐食し、寿命が短縮されるという欠点がある。
例えば、Ｓｉをエッチングする場合に、代表的なプロセスガスであるＣＦ４  とＯ２  を使用すると、プロセスチャンバからは、ＣＦ４  とＯ２  の残ガスとともにＳｉＦ４  ，Ｆ２  ，ＣＯ，ＣＯ２  の副生成物が真空ポンプにより排出される。このうち、特にＦ２  が強い腐食性があり（プロセス上の理由からＦラジカルが含まれている）、真空ポンプを腐食する。
【０００５】
▲２▼  また、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が排気するので、昇圧途上でガスが固形化し、真空ポンプ内に析出して故障の原因になる。
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、プロセスチャバからは、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により排気される。このＡｌＣｌ３  は、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の分圧が上昇し、真空ポンプ内で析出して真空ポンプの故障の原因となる。これは、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】
▲３▼  さらに、反応副生成物の中に、高温で反応性のあるガスが含まれている場合に、そのガスが真空ポンプ内で反応して、真空ポンプの故障の原因になる。
例えば、タングステンの成膜を行うプラズマＣＶＤ装置において、代表的なプロセスガスであるＷＦ６  ，ＳｉＨ４  を用いると、プロセスチャンバからは、ＷＦ６  ，ＳｉＨ４  の残ガスとＨＦ，Ｈ２  の生成副産物が排出される。真空ポンプの中において圧力と温度が上昇するに伴い、ＷＦ６  とＳｉＨ４  が反応してＷが析出し、真空ポンプの故障の原因となる。
【０００７】
▲４▼  トラップされたプロセスガスが、再利用されずに捨てられるのでランニングコストが高い。特に、ＳｉＨ４  のようなガスは高価であり、再利用するのが望ましいが、前記従来の方法では、トラップ中に複数種類のガスが混在するので、分離する作業に多くの手間を要する。
【０００８】
▲５▼  すべてのガスを排ガス処理装置に導入して処理を行なうので、処理装置の規模が大きくなり、膨大な設備コストが必要となるとともに、処理工程も複雑になり、ランニングコストも高くなる。
【０００９】
これらのうち、▲１▼については耐腐食性の真空ポンプの開発、▲２▼については、真空ポンプの温度を上げる、或いはポンプ内に不活性気体を注入し分圧を下げて析出しないようにする等の対策が施されているが、これらの改善策は、真空ポンプ側のみの改良であり、真空排気システム全体として捉えていないので、充分な効果を奏していない。また▲４▼、▲５▼については全く考慮すらされていない。
【００１０】
本発明は以上の欠点に鑑みてなされたものであり、真空ポンプの長寿命化、排ガス処理装置の小容量化によって、運転の信頼性の向上、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。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、プロセスチャンバと該チャンバを排気するための真空ポンプとを連通する排気配管に、該プロセスチャンバからの排ガスの所定の活性成分と反応してこれを不活性化する犠牲材料を配した反応トラップ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。
これにより、排ガス中に存在する活性成分が真空ポンプに流入する前に犠牲材料と反応し、より不活性な物質に変換されるので、この成分が真空ポンプを腐食させたり、真空ポンプ中で他の成分と反応して詰まりを生じるなどの事態が防止される。
【００１２】
そして、前記犠牲材料が通気性を有して形成され、該通気性を持つ犠牲材料が上記排気配管の流路を塞ぐように配されていることを特徴とするものである。この場合、犠牲材料は真空ポンプの上流側に配置されており、気体の流速が大きいので、通気性をある程度大きくする必要がある。
【００１３】
そして、前記犠牲材料と真空ポンプの間に、上記所定の活性成分と犠牲材料の反応による生成物を排ガス中から除去する除去機構を設けたことを特徴とするものである。これにより、犠牲材料との反応による生成物が真空ポンプに到達する前に除去されるので、真空ポンプが清浄な状態で維持される。
また、この真空排気システムは、前記除去機構が低温トラップであることを特徴とするものである。これにより、凝固点が比較的高い反応生成物が凝結してトラップされ、除去される。
【００１４】
また、前記真空ポンプは、排気経路に潤滑油を用いないドライポンプであることが好ましい。このような真空ポンプは、構成部材が潤滑油で覆われておらず、露出しているので、排ガスに含まれる腐食性成分の影響を受けやすいので、本発明が特に有用である。
【００１５】
また、前記反応トラップが前記排気配管中に着脱自在に取り付けられていることが好ましい。これにより、反応トラップの交換が容易であり、また、犠牲材料の補給作業を反応トラップを排気配管から外した状態で行なうことができる。
【００１６】
また、前記反応トラップが前記排気配管中に２系統並列にかつ選択的に導通可能に接続されていることが好ましく、これを切り換えて用いることにより、犠牲材料の補給や交換の作業を排気ラインを停止させることなく行なうことができる。
【００１７】
また、前記反応トラップの前後の差圧を測定するセンサが設けられていることが好ましく、このセンサの指示によって、反応トラップ中の犠牲材料の減少度合いや、あるいは詰まりの状態などを判断することができる。
【００１８】
また、前記犠牲材料がＣ，Ｓｉ，Ｓからなるグループの少なくとも１つを含むものであることが好ましく、前記犠牲材料が金属であることが好ましい。
【００１９】
【実施例】
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は本発明に関連する基本的な実施例であって、真空チャンバ１０と真空ポンプ１２を繋ぐ排気配管１４に反応トラップ１６がバルブ１８，２０を介して設けられている。真空ポンプ１２の下流側には、排ガス処理装置２２が設けられている。
【００２０】
反応トラップ１６は、図２に示すように、筒状構造のケーシング２４の内側に、犠牲材料２６を収容する容器２８が設けられて構成されており、天板３０に流入口３２が、ケーシング２４外面に流出口３４が設けられている。この容器２８は、図３（ａ）に示すように、通気性を有するようにメッシュ状素材から構成された２つの筒３６，３８と、これらの間の空間の上面を覆う天板４０と、容器の下側全面を覆う底板４２からなっている。
【００２１】
犠牲材料２６は、やはり、通気性を有するように、粒状、粉体状、針状、不定形の塊状、繊維状、あるいは焼結体として形成されている。犠牲材料の素材は、排ガス中の処理したい成分と反応性が高く、しかも安定で加工が容易であるような素材を選択する。半導体製造工程において問題となるのは処理対象のガスがフッ素を含む場合が多いが、この場合は、Ｃ，Ｓｉ，Ｓあるいはこれらの混合物が挙げられる。また、真空ポンプを構成する素材と同一又は類似の金属は、犠牲材料として有用である。
【００２２】
流入口３２と流出口３４には、それぞれ排気配管接続用のフランジ４４，４６が設けられており、容器２８の内側空間には流入口３２が連通し、これはバルブ１８を介して真空チャンバ１０に接続されている。また、容器２８の外側空間、つまりケーシング２４の内側空間は上記の流出口３４に連通しており、これはバルブ２０を介して真空ポンプ１２に接続されている。また、ケーシング２４の天板３０は取り外し可能になっており、これにより犠牲材料２６の補給や交換、又はケーシング２４内部の洗浄等が容易になっている。
【００２３】
図３（ｂ）及び（ｃ）は、犠牲材料２６を収容する容器の他の例を示すもので、（ｂ）は内側の筒３８を短くして底部４８，５０もメッシュで構成している。従って、容器２８を通気する面積が大きいので、反応効率も高く、圧力損失も少ない。図３（ｃ）は、外側の筒３６の上側部分を通気性の無い筒板５２で形成して、下方側のみガスを流通させるようにしている。これにより、犠牲材料２６が排ガスとの反応によって容器から失われてしまう場合に、容器２８の上部の犠牲材料が降下して順次下部に供給され、反応が続行される。
【００２４】
図４は、他の実施例であって、ケーシング２４の下部に下側が細いテーパ部５４が設けられている。これは、犠牲材料２６と排ガスとの反応で固体の生成物ができる場合に、これをテーパ部５４に落として適宜下部の排出口５６より排出するものである。この場合、生成物の捕捉率を向上させるためには、ガスの下降流れを利用することが好ましく、従って、図３（ｃ）の形式の犠牲材料容器２８と組み合わせることが有利である。
【００２５】
図５（ａ）は、さらに他の実施例を示すもので、筒状のケーシング６０の内部に、通気性を有するように板状に成形した犠牲材料６２を取り付けたものである。この板状犠牲材料６２は、メッシュ状のものを一層あるいは複数層重ねたもの、粒状、粉体状、針又は棒状の部材を焼結等させたもの、板状部材に穴を形成したもの等が、状況に応じて適宜選択可能である。また、図５（ｂ）は、板状の犠牲材料６２を間にガス流路となる隙間６４を形成して層状に配置したものである。これは、上記のような加工が難しい場合に好適に用いられる。
【００２６】
図６は、この発明の基本的な実施例であり、図１の実施例の下流に低温トラップ７０，７２を設けたものである。これにより、排ガス中の成分が犠牲材料と反応してできた生成物及び／又は犠牲材料と反応せずに残存する成分を真空ポンプ１２の前に除去するものである。この例では、温度の異なる２つのトラップ７０，７２を設けているので、凝固点の異なる元素を分離してトラップすることができ、これを再生して用いる場合には便利である。
【００２７】
図７は、他の実施例であり、それぞれバルブ１８，２０を有する反応トラップ１６を２系統設けることにより、反応トラップ１６の交換や犠牲材料の補給を、排気ラインを止めることなく行なうことができるようにしたものである。また、この例では反応トラップ１６の前後に差圧センサ７４を設け、このセンサ７４の指示によって、反応トラップ中の犠牲材料の減少度合いや、あるいは詰まりの状態などを判断することができるようになっている。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、排ガス中に存在する活性成分を、これが真空ポンプに流入する前に犠牲材料と反応させ、より不活性な物質に変換するので、この成分が真空ポンプを腐食させたり、真空ポンプ中で他の成分と反応して詰まりを生じるなどの事態が防止される。従って、真空ポンプの長寿命化、排ガス処理装置の省容量化によって、運転の信頼性の向上、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】この発明に関連する一実施例の真空排気システムの全体構成を示す図である。
【図２】この発明の要部である反応トラップの具体的構成を示す図である。
【図３】犠牲材料容器の構成例を示す図である。
【図４】反応トラップの他の実施例を示す図である。
【図５】反応トラップのさらに他の実施例を示す図である。
【図６】この発明の真空排気システムの基本的な実施例を示す図である。
【図７】  真空排気システムのさらに他の実施例を示す図である。
【図８】従来の真空排気システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０    プロセス（真空）チャンバ
１２    真空ポンプ
１４    排気配管
１６    反応トラップ
２６，６２  犠牲材料
７４    差圧センサ
【図１】
0003617575.tif 000002
【図２】
0003617575.tif 000003
【図３】
0003617575.tif 000004
【図４】
0003617575.tif 000005
【図５】
0003617575.tif 000006
【図６】
0003617575.tif 000007
【図７】
0003617575.tif 000008
【図８】
0003617575.tif 000009