(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、
該真空チャンバを排気する真空ポンプと、
該真空ポンプの下流側に配置した排ガス処理装置と、
該排ガス処理装置のさらに下流側に配置されて該排ガス処理装置により処理できなかったＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部とを有することを特徴とする真空排気システム。
【請求項２】
前記ガス貯蔵部は、低温によりＰＦＣガスをトラップする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３】
プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、
該真空チャンバを排気する真空ポンプと、
該真空ポンプから排出されたＰＦＣガスを回収し前記真空ポンプ内にパージ用ガスとして戻すパージ用ガスの循環ラインとを有することを特徴とする真空排気システム。
【請求項４】
プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、
該真空チャンバを排気する真空ポンプと、
該真空ポンプから排出され液化させて回収した液化ガスからＰＦＣのみをガス化して再生する再生部と、
前記再生部で再生したＰＦＣガスを前記真空チャンバ内に原料ガスとして戻す原料ガスの循環ラインとを有することを特徴とする真空排気システム。
【請求項５】
前記真空ポンプの下流側に配置した排ガス処理装置を通過したＰＦＣガスを回収するようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の真空排気システム。
【請求項６】
前記排ガス処理装置の下流側に該排ガス処理装置により処理できなかったＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部を配置したことを特徴とする請求項５に記載の真空排気システム。
【請求項７】
前記排ガス処理装置の後段に前記ガス貯蔵部へのＰＦＣガスの貯蔵を促進する圧縮機を設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空排気システム。
【請求項８】
前記循環ラインにＰＦＣガスを加圧するための圧縮機を設けたことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の真空排気システム。
【請求項９】
前記循環ラインに除湿器を設けたことを特徴とする請求項３ないし８のいずれかに記載の真空排気システム。
【請求項１０】
前記循環ラインにフィルタを設けたことを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の真空排気システム。
【請求項１１】
前記真空ポンプの下流側にＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部を配置し、前記ガス貯蔵部と前記真空ポンプとの間のＰＦＣガス及び／または前記ガス貯蔵部に貯蔵されたＰＦＣガスを回収するようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の真空排気システム。
【請求項１２】
前記ガス貯蔵部の前に該ガス貯蔵部へのＰＦＣガスの貯蔵を促進する圧縮機を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の真空排気システム。
【請求項１３】
前記循環ラインにＰＦＣガスを加圧するための圧縮機を設けたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の真空排気システム。
【請求項１４】
前記循環ラインに除湿器を設けたことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の真空排気システム。
【請求項１５】
前記循環ラインにフィルタを設けたことを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか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１０３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】
ところで、例えば半導体製造過程で使用されるＣＦ４  やＣ２Ｆ６などのＰＦＣ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）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（地球温暖化係数が高い）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。しかしながら、上記のような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することができずに大気中に放出しており、この要望に応えることができないのが現状であった。
【０００５】
また、真空ポンプにおいて反応副生成物が固化しないように希釈するため、ポンプ内部へＮ２  ガス等の不活性ガスをパージガスとして噴射しているが、このＮ２ガスもそのまま大気中に排出されるため、省エネルギーの観点から望ましくなかった。
【０００６】
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、パージ用ガスを節約して、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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、該真空チャンバを排気する真空ポンプと、該真空ポンプの下流側に配置した排ガス処理装置と、該排ガス処理装置のさらに下流側に配置されて該排ガス処理装置により処理できなかったＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部とを有することを特徴とする真空排気システムである。
【０００８】
これにより、例えば排ガスに含まれていて排ガス処理装置で処理できないＰＦＣガス等をガス貯蔵部内に貯蔵して、この大気への放出を防止し、しかもこの純度を高くして、この再利用を図ることができる。
【０００９】
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。ガス貯蔵部としては、ボンベのような圧縮容器、あるいは低温で凝縮させて貯蔵させるものや多孔質のガス吸収体のようなものが用いられる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記ガス貯蔵部は、低温によりＰＦＣガスをトラップする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である。これにより、狭い空間を有効に利用して多量のガスを貯蔵でき、また、加熱して再生することも容易である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、該真空チャンバを排気する真空ポンプと、該真空ポンプから排出されたＰＦＣガスを回収し前記真空ポンプ内にパージ用ガスとして戻すパージ用ガスの循環ラインとを有す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、処理が難しいＰＦＣガス等をポンプパージ用ガスとして再利用して、処理コストの低減とパージ用のガスの節約を図ることができる。
請求項４に記載の発明は、プロセスガスとしてＰＦＣガスを用いた真空チャンバと、該真空チャンバを排気する真空ポンプと、該真空ポンプから排出され液化させて回収した液化ガスからＰＦＣのみをガス化して再生する再生部と、前記再生部で再生したＰＦＣガスを前記真空チャンバ内に原料ガスとして戻す原料ガスの循環ラインとを有することを特徴とする真空排気システムである。
請求項５に記載の発明は、前記真空ポンプの下流側に配置した排ガス処理装置を通過したＰＦＣガスを回収するようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の真空排気システムである。
請求項６に記載の発明は、前記排ガス処理装置の下流側に該排ガス処理装置により処理できなかったＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部を配置したことを特徴とする請求項５に記載の真空排気システムである。
請求項７に記載の発明は、前記排ガス処理装置の後段に前記ガス貯蔵部へのＰＦＣガスの貯蔵を促進する圧縮機を設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空排気システムである。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記循環ラインにＰＦＣガスを加圧するための圧縮機を設けたことを特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載の真空排気システムである。
請求項９に記載の発明は、前記循環ラインに除湿器が設けたことを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の真空排気システムである。
請求項１０に記載の発明は、前記循環ラインに固形物を除去するフィルタが設けたことを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載の真空排気システムである。
請求項１１に記載の発明は、前記真空ポンプの下流側にＰＦＣガスを貯蔵するガス貯蔵部を配置し、前記ガス貯蔵部と前記真空ポンプとの間のＰＦＣガス及び／または前記ガス貯蔵部に貯蔵されたＰＦＣガスを回収するようにしたことを特徴とする請求項３または４に記載の真空排気システムである。
請求項１２に記載の発明は、前記ガス貯蔵部の前に該ガス貯蔵部へのＰＦＣガスの貯蔵を促進する圧縮機を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の真空排気システムである。
請求項１３に記載の発明は、前記循環ラインにＰＦＣガスを加圧するための圧縮機を設けたことを特徴とする請求項１１または１２に記載の真空排気システムである。
請求項１４に記載の発明は、前記循環ラインに除湿器を設けたことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の真空排気システムである。
請求項１５に記載の発明は、前記循環ラインにフィルタを設けたことを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の真空排気システムである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１において１０は、例えば、半導体製造の工程において成膜やエッチング等の処理を行なうためのチャンバであり、ここでは、ＣＦ４  やＣ２Ｆ６などのＰＦＣガスがプロセスガスとして用いられる。真空チャンバ１０の排気経路１２には真空ポンプ１４が接続され、この真空ポンプ１４の下流に排ガス処理装置１６が設けられている。真空ポンプ１４には、外部からＮ２等の不活性ガスをパージガスとして供給する外部パージガスラインを設けてもよい。真空ポンプ１４はこの例では一段であるが多段としても良い。
【００１６】
排ガス処理装置１６は、排ガス中の有毒成分を化学的あるいは物理的に処理するものである。例えば、ＣＦ４とＯ２をプロセスガスとして用いたＳｉＯ２のドライエッチングでは、プロセス後にＣＦ４，Ｏ２，ＣＯ，ＣＯ２，Ｆ２，ＳｉＦ４等が生成する。このうち、ＳｉＦ４とＦ２は有毒であるので排ガス処理装置で処理され、排ガス処理装置１６の下流にはＣＦ４，Ｏ２，ＣＯ，ＣＯ２が排出される。該排ガス処理装置１６の下流にはこのような成分、特にＰＦＣガスのような安定なガスを貯蔵するためのガス貯蔵部１８が配置されている。ガス貯蔵部１８としては、ボンベのような高圧容器、あるいは多孔質のガス吸収体のようなものが用いられる。
【００１７】
そして、ガス貯蔵部１８と真空ポンプ１４との間には、ガス貯蔵部１８内に溜まったＰＦＣガス等を真空ポンプ１４内に戻して該ポンプ１４のパージ用ガスとして使用するパージ用ガス循環ライン２０が設けられている。このパージ用ガス循環ライン２０には、除湿器２２と、必要に応じて減圧弁（図示略）が設けられている。
【００１８】
このような構成の真空排気システムにおいては、真空チャンバ１０から排気されたＰＦＣガスを含む排気ガスは排気経路１２に沿って流れて排ガス処理装置１６内に流入し、ここで多くの成分は除害処理されて人間や環境に対して無害な形態に変化する。この排ガス処理装置で処理することができないＣＦ４，Ｏ２，ＣＯ，ＣＯ２等の成分はガス貯蔵部１８内に貯蔵される。なお、貯蔵を促進するために、除害装置１６の後段にさらに圧縮機を設けてもよい。
【００１９】
ガス貯蔵部１８内に溜められたこれらのガスは、排ガス処理装置１６によって不純物が取り除かれた状態になっており、このため、ガス貯蔵部１８内に貯蔵された時点で材料ガスとして再利用することもできる。このようにして、排ガス中に含まれている地球環境に悪影響を及ぼすＰＦＣ等のガスを大気へ放出することを防止するとともに、これを回収して再利用に資することができる。
【００２０】
そして、ガス貯蔵部１８内に溜まったＰＦＣガス等の一部は、除湿器２２の流体抵抗に応じた流量で、あるいは流量調整弁により調整されて、パージ用ガス循環ライン２０及び除湿器２２を介して真空ポンプ１４内の成分が固形化しやすい排気側の箇所に供給される。特にＰＦＣガスは化学的に安定なガスであり、温度や圧力が変化しても析出したり変質したりせず、真空ポンプ１４のパージ用ガスとして使用するには好適である。
【００２１】
パージ用ガス循環ライン２０から供給されるパージガスは除湿器２２により、水分が除去されてドライな状態で真空ポンプ１４に供給される。従って、真空ポンプ１４、除害装置１６、ガス貯蔵部１８等の各部に水分による悪影響を及ぼすことがない。なお、必要に応じて外部パージガスラインを設けて、これからのＮ２等の他の不活性ガスと併用してもよい。このようにガス貯蔵部１８内に貯蔵されたＰＦＣガスをパージ用ガスとして再利用することにより、他の不活性ガスを用意する手間が省け、または軽減される。
【００２２】
図２は、この発明の第２の実施の形態を示すもので、このガス貯蔵部２４は低温を用いてガスを液体又は固体の形でトラップして貯蔵するものである。ここでは、取扱いが容易であるように液化させている。すなわち、貯蔵容器２４ａ内に排ガスの液化温度以下の所定の温度の冷媒を流通させる配管２４ｂが設けられ、貯蔵容器２４ａの底部には、溜まった液化ガスの一部を再生部２５ａの再生容器２５に抜き出す排出ライン２４ｃが設けられている。
【００２３】
再生容器２５ａには再生するガスの気化温度以上の加熱媒体を流す配管２５ｂが設けられ、また、再生したガスを除湿器２２を介して真空ポンプ１４に導く循環ライン２０とが接続されている。循環ライン２０には、必要に応じて、開閉・流量調整弁、抜き出しポンプ、気化用加熱器等を設けてもよい。
【００２４】
この実施の形態の装置において、排ガス処理装置１６の下流にＣＦ４（沸点：１４５゜Ｋ），Ｏ２（９０゜Ｋ），ＣＯ（８２゜Ｋ），ＣＯ２（１９５゜Ｋ）が排出される場合の例について説明する。配管２４ｂに液化窒素を流すかあるいはヘリウム冷凍機を用いる等により、ガス貯蔵部２４を１１０゜Ｋ程度にすると、ＣＦ４とＣＯ２がトラップされ、Ｏ２，ＣＯは図示しない放出口から放出される。液化したＣＦ４とＣＯ２は、その一部が排出ライン２４ｃを介して再生部２５の再生容器２５ａに導かれる。
【００２５】
この液化ガスを再生部２５で１１０゜Ｋ以上の温度で再生し、除湿器２２を介してガス循環ライン２０から真空ポンプ１４に戻すことにより、これをパージガスとして用いることができる。
【００２６】
図３はこの発明のさらに他の実施の形態を示すもので、排気経路１２中、排ガス処理装置１６と貯蔵容器２４ａの間に真空ポンプ１４と接続する循環ライン２０を設けたものである。この循環ライン２０には、除湿器２２、固形物用フィルタ２６、及び圧縮機２８が設けられている。これにより、排ガス処理装置１６を通過したＰＦＣガス等の一部を循環ラインに分岐させ、除湿と固形物の除去を行ってパージ用ガスとして真空ポンプ１４に供給する。溜まった液化ガスは排出ライン２４ｃを介して他の容器等に移して回収する。
【００２７】
図４は、この発明の第４の実施の形態を示すもので、図２の装置の再生容器２５ａを除湿器２２を介して真空チャンバ１０に導く原料循環ライン３０が接続されている。原料循環ライン３０には、必要に応じて、開閉・流量調整弁、抜き出しポンプ、気化用加熱器等を設けてもよい。このような構成においては、液化ガスを再生部２５で１７０゜Ｋ程度で再生することにより、ＣＦ４のみがガス化して再生される。従って、処理の難しいＰＦＣガスを原料として有効利用し、環境への悪影響の防止と、処理コスト、原料コストの低下を図ることができる。
【００２８】
なお、上記においては、この発明の実施の形態の作用をＰＦＣガスを例として説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、排ガス処理装置１６での処理ができない、あるいは難しいようなガス成分であれば何を対象としてもよい。また、上記においては貯蔵部を１つのみ設けたが、２つを並列して切り替え可能に設けることにより、連続的に運転可能としてもよい。
【００２９】
例えば、真空チャンバの処理の内容によってはＰＦＣガスのような排ガス成分は排気されないが、真空ポンプ１４のパージガスとしてＮ２ガスは使用される。このようなＮ２ガスも不活性であり、排ガス処理装置１６を通過する。これは大気中に放出しても害はないが、Ｎ２ガスのコストが嵩み、プロセスのコストを上げる。従って、図１ないし３の実施の形態の装置を、Ｎ２ガスを対象として用いても良い。その場合も、液化温度等が異なるのみで本質的に工程は同じであるので詳しい説明を省略する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＰＦＣガスのように排ガス処理装置で処理することが困難で、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ことができる。また、ガス貯蔵部内に貯蔵したＰＦＣガス等を真空ポンプのパージ用ガスとして再利用したり、純度の高い材料ガスとして再利用することにより、省エネルギー化を図り、運転コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の真空排気システムの構造を示す図である。
【図２】この発明の第２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３】この発明の第３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４】この発明の第４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  排気経路
１４  真空ポンプ
１６  排ガス処理装置
１８  ガス貯蔵部
２０  パージ用ガス循環ライン
２２  除湿器
２４  ガス貯蔵部
３０  原料ガス循環ライン
【図１】
0003553310.tif 000002
【図２】
0003553310.tif 000003
【図３】
0003553310.tif 000004
【図４】
0003553310.tif 000005
【図５】
0003553310.tif 000006