(57)【要約】【課題】本発明は、フランジが設けられ、且つシール部材が設けられた配管接続部であっても、配管接続部を効率的に加熱して反応ガスによる生成物の堆積を防止することのできる配管接続構造、及びそのような配管接続構造に用いるシール部材を提供することを目的とする。【解決手段】配管部材４ａのフランジ４ｂの間に、配管接続部を気密に保持するためのＯリング３０が設けられる。Ｏリング３０の内部に電熱ヒータ３４が埋め込まれており、リード線３２がＯリング３０の外周から延出する。リード線３２からＯリング内の電熱ヒータ３４に通電することにより、Ｏリング３０の近傍を所定の温度に加熱して維持することができる。【選択図】        図５
2004324723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管接続部の気密を保持するためのシール部材を有する配管接続構造であって、
前記シール部材の内部に電熱ヒータが埋め込まれていることを特徴とする配管接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の配管接続構造であって、
前記シール部材は円環状に形成された弾性部材よりなり、前記電熱ヒータは線状のヒータであって円周に沿って配置された状態で該弾性部材中に埋め込まれ、前記電熱ヒータに接続されたリード線が前記弾性部材の外周から延出することを特徴とする配管接続構造。
【請求項３】
請求項２記載の配管接続構造であって、
前記配管部材は端部にフランジを有し、該フランジ同士を対向させてその間に前記シール部材が配置され、前記リード線は前記フランジの間を延在して配管接続部の外部に導出されることを特徴とする配管接続構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の配管接続構造であって、
前記シール部材は断面が円形のＯリングとして形成され、該Ｏリングの内周側及び外周側に該Ｏリングの潰れ代を調整するための環状部材が設けられることを特徴とする配管接続構造。
【請求項５】
配管接続部の気密を保持するためのシール部材であって、
前記シール部材の内部に電熱ヒータが埋め込まれていることを特徴とするシール部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配管接続構造に係り、より詳細には、Ｏリング等のシール部材を用いて気密な状態で配管を接続する配管接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造設備等において、処理ガスを半導体製造装置に供給したり、半導体製造装置から処理ガスを排気したりするために、処理ガスを流すための配管が半導体製造装置に接続される。
【０００３】
図１は従来の半導体製造設備の一例を示す図である。図１に示す半導体製造設備は、半導体製造装置２を有する。半導体製造装置２は、例えばＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＮＨ３，ＴＥＯＳ，ＴＥＢ，ＴＥＰＯ，ＷＦ６等の反応性ガスをシリコンウェハ等の基板に供給して、基板上に薄膜を形成するための装置である。なお、図１において、反応性ガスや他の処理ガスや不活性ガスの供給系の図示は省略されている。
【０００４】
半導体製造装置２に供給された反応性ガスは、基板の処理に使用された後、大部分はそのまま半導体製造装置２から排気配管４を介して排気される。排気配管４はドライポンプ等の真空排気ポンプ６に接続され、真空排気ポンプ６により半導体製造装置内２のガスを真空排気する。
【０００５】
半導体製造装置２はクリーンルームの床に設置されるが、真空排気ポンプ６は床下のポンプ室に設置されるため、排気配管４はクリーンルームの床上から床下へと延在し、ポンプ室にて真空排気ポンプ６の吸入口に接続される。
【０００６】
真空排気ポンプ６の排気口は、排気配管８を介して除害装置１０に接続される。真空排気ポンプ６からの排気中の処理ガス等の有害なガスは除外装置１０により取り除かれ、大気中に放出できる状態の排気が建屋排気ダクト１２へと送られる。
【０００７】
上述の排気配管４，８は、ある程度の長さが必要であり、一般的に数本の配管部材（直線のパイプ部材や９０度に曲げられたパイプ部材）を繋ぎ合わせて構成される。このため、配管部材の繋ぎ目、すなわち配管接続部４Ａ及び８Ａは、気密性を確保できるような接続構造を有する。
【０００８】
ここで、上述のように、半導体製造装置２においてＳｉＨ４，ＳｉＨ２Ｃｌ２，ＮＨ３，ＴＥＯＳ，ＴＥＢ，ＴＥＰＯ，ＷＦ６等の反応性ガスを用いた処理が行なわれる場合、反応に寄与しなかった反応性ガスは、真空排気ポンプ６により排気されるため、排気配管４及び８を流れることとなる。
【０００９】
上述の反応性ガスは、半導体製造装置内で加熱された状態では気体であるが、排気配管４，８内で室温あるいは室温に近い温度まで冷却されると、昇華により個体（粉体）となる性質を有するものがある。また、排気配管４，８内で反応性ガスと他のガスとが反応して個体が生成される場合もある。
【００１０】
例えば、半導体製造装置２において、反応性ガスとしてＳｉＨ４及びＮＨ３を用いるような処理を行う場合、これらのガスが排気配管４，８内で冷却されると、昇華により生成される粉体及び反応性ガスが互いに反応して生成される粉体（この場合酸化ケイ素が生成される）が、生成された粉体は排気配管４，８の内壁に付着して堆積してしまう。堆積した粉体の量が多くなると排気配管４，８が粉体により閉塞された状態となることもある。
【００１１】
例えば、上述のように反応性ガスとしてＳｉＨ４及びＮＨ３を用いるような処理では、処理時の温度は４００〜８００℃程度であるが、排気配管において反応性ガスの温度が約１２０℃より低くなると、排気配管内に粉体が堆積することが知られている。
【００１２】
このような問題を防止するために、排気配管４，８に電熱線（ヒータ）を巻きつけて排気配管をある程度の温度（上述の場合１２０℃）に加熱し、反応性ガスの昇華及び反応性ガスの反応が生じないようにする。図２おいて、排気配管４，８の加熱範囲を点線で示している。一般的に、加熱範囲において配管に電熱線が巻き付けられ、その外側は断熱材で覆われる。
【００１３】
【特許文献１】
特開平８−１１５８８５号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平１０−１６８５７１号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、排気配管４，８を適切な温度に加熱した場合であっても、配管接続部４Ａ，８Ａの内面付近に粉体が堆積する場合がある。これは、配管接続部４Ａ，８Ａの内部は、構造的にみて外周に巻きつけられたヒータでは十分に加熱できないためである。
【００１６】
すなわち、図３に示すように、配管接続部４Ａの内部は、各配管部材４ａに設けられたフランジ４ｂ同士をカップリング１４により締め付けて繋ぎ合せる構成であり、ヒータ１６と内壁との距離が大きくなってしまうため加熱しにくい。加えて、配管接続部４Ａには、気密性を維持するためにシール部材としてＯリング１８が設けられているが、Ｏリング１８自体は熱伝導性が低いゴムやプラスチックの弾性体により形成されているため、この部分での熱伝導が悪く、配管接続部４Ａの内壁まで十分に熱が伝わらない。
【００１７】
図４は、Ｏリング１８を支持するＯリング座２０の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面側面図である。Ｏリング座２０は、インナリング２０Ａとアウタリング２０Ｂとよりなり、間にＯリング１８が挟まれた状態で支持される。
【００１８】
上述の反応性ガスから生成される粉体は、インナリング２０Ａの内面部及びその近傍に堆積する。なお、排気配管８の配管接続部８Ａも同様な構成であり、同様な問題を有している。
【００１９】
以上のように、従来の配管接続部にはフランジ及びシール部材が設けられるため、配管接続部の温度が低下し、反応性ガスが所定の温度以下となって内面に粉体が堆積してしまうという問題あった。
【００２０】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、フランジが設けられ、且つシール部材が設けられた配管接続部であっても、配管接続部を効率的に加熱して反応ガスによる生成物の堆積を防止することのできる配管接続構造、及びそのような配管接続構造に用いるシール部材を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、配管接続部の気密を保持するためのシール部材を有する配管接続構造であって、前記シール部材の内部に電熱ヒータが埋め込まれていることを特徴とする配管接続構造が提供される。
【００２２】
上述の発明によれば、配管接続構造の内部に設けられるシール部材が内部から加熱されるため、シール部材の近傍を所定の温度に維持することができる。したがって、シール部材の近傍の配管の内面を所定温度に加熱して維持することができる。
【００２３】
上述の発明において、前記シール部材は円環状に形成された弾性部材よりなり、前記電熱ヒータは線状のヒータであって円周に沿って配置された状態で該弾性部材中に埋め込まれ、前記電熱ヒータに接続されたリード線が前記弾性部材の外周から延出することが好ましい。
【００２４】
また、前記配管部材は端部にフランジを有し、該フランジ同士を対向させてその間に前記シール部材が配置され、前記リード線は前記フランジの間を延在して配管接続部の外部に導出されることとしてもよい。
【００２５】
本発明の一実施例では、前記シール部材は断面が円形のＯリングとして形成され、該Ｏリングの内周側及び外周側に該Ｏリングの潰れ代を調整するための環状部材が設けられる。
【００２６】
また、本発明によれば、配管接続部の気密を保持するためのシール部材であって、前記シール部材の内部に電熱ヒータが埋め込まれていることを特徴とするシール部材が提供される。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例による配管接続部の構造について、図５を参照しながら説明する。図５は本発明の一実施例による配管接続構造を示す断面図である。なお、図５に示す配管接続部は、図１に示す半導体製造設備の排気配管に適用される構造である。ただし、本発明による配管接続部は、図１に示す排気配管に限ることなく、半導体製造装置２へのガス供給配管にも適用することができる。また、本発明による配管接続構造を適用可能な配管が接続される装置としては、半導体製造装置に限ることなく、ガスを供給しながら処理を施す処理装置にも本発明による配管接続構造を適用することができる。
【００２７】
図５に示す配管接続構造は、Ｏリング１４の代わりにヒータを内蔵したＯリング３０を設ける他は、図３に示す配管接続構造と同様であり、同等な構成部品には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
Ｏリング３０には、後述するように電熱ヒータが埋め込まれており、Ｏリング３０自体を加熱することができる。したがって、配管接続部の内面（インナリング２０Ａの内面）に非常に近い部分において、配管接続部を加熱することができる。すなわち、Ｏリング３０の温度とインナリング２０Ａの内面の温度はほぼ等しくなるため、Ｏリング３０の温度が例えば１２０℃となるように内部の電熱ヒータに通電して加熱すれば、インナリング２０Ａの内面もほぼ１２０℃となり、反応性ガスにより粉体が生成されないような温度に維持することができる。なお、上述の１２０℃という加熱温度は反応性ガスの種類によって異なるものであり、反応性ガスの種類によって加熱温度を変更する必要がある。
【００２９】
図６は図５に示すＯリング座２０を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は半断面側面図である。本実施例におけるＯリング座２０には、環状のシール部材としてヒータ内蔵Ｏリング３０が組み込まれる。Ｏリング座は、Ｏリング３０を配管部材４のフランジ４ｂの間に挟んで押圧した際に、所定の潰し代を維持するために設けられる環状部材である。
【００３０】
ヒータ内蔵Ｏリング３０の外周面からは、内蔵ヒータに対して通電するためのリード線３２が延出している。リード線３２を配管接続部の外部に引き出すために、アウタリング２０Ｂの一部は切断されており、切断した部分にリード線３２を通してアウタリングの外部に延出させる。アウタリング２０Ｂの切断部を通過したリード線３２は、対向するフランジ４ｂの間の空間を通り、カップリング１４に形成された孔から外部に導出される。
【００３１】
配管部材４ａは、内部を流れるガスにより腐食されないように、例えばＳＵＳ３１６やＳＵＳ３１４のようなステンレス鋼管を用いて形成され、両端に接続用のフランジ４ｂが形成される。本実施例に用いられる配管部材４ａは、従来用いられている配管部材４ａをそのまま使用することができ、特別な加工を施す必要なはい。
【００３２】
Ｏリング座２０は、インナリング２０Ａとアウタリング２０Ｂとに分かれているが、各々はステンレス鋼やアルミニウムにより形成されことが好ましい。特に、インナリング２０Ａには反応性ガスが接触するので、腐蝕しにくい材料で形成されることが好ましく、表面にフッ素コートを施したアルミニウムを用いることとしてもよい。
【００３３】
Ｏリング座２０は、フランジ４ａの間に挟まれてＯリング３０が所定の潰し代を持って変形された状態に維持する機能を果たす。また、インナリング２０Ｂは両側に延在する円筒状の延在部２０Ｂａを有し、この延在部２０Ｂａが両側の配管部材４ａの内周に嵌合することで、配管部材４ａ同士を位置合わせする機能も有する。
【００３４】
次に、本実施例によるシール部材としてのヒータ内蔵Ｏリング３０について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７は図５に示すＯリング３０の平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３５】
上述のように、Ｏリング３０は内部に電熱ヒータ３４を有し、電熱ヒータ３４に接続された例えば被覆銅線よりなるリード線３２が外周の一部からＯリング３０の外部に延出している。電熱ヒータ３４はＯリング３０の断面における中心部分に長手方向に沿ってほぼ全周にわたって設けられる。したがって、リード線３２を介して電熱ヒータ３４に電力を供給することにより、Ｏリング３０は内部から加熱され、Ｏリング３０自体を例えば１２０℃のような所定の温度に維持することができる。
【００３６】
Ｏリング３０は、シリコン系あるいはフッ素系のゴムや弾力性を有するプラスチックを用いて形成される。耐薬品性や耐熱性を考慮すると、例えば、バイトン（登録商標）やカルレッツ（登録商標）などを用いることが好ましい。
【００３７】
電熱ヒータ３４は、例えばニクロム線のような電熱線により形成され、成形時に鋳込むことでＯリング３０の内部に設けることができる。すなわち、リード線３２を接続した略円形のヒータ３４の周囲にＯリングが形成されるように成型時にヒータ３４を型内に配置することで、ヒータ内蔵Ｏリング３０を成形する。
【００３８】
Ｏリング３０の成形の際、図７の拡大部分に示すように、リード線３２の被覆３２ａの先端も、電熱ヒータ３４と共にＯリング３０内に埋め込まれる状態とすることが好ましい。リード線３２のリード３２ｂが被覆無しでＯリング３０の外周から延出すると、この部分で折れ曲がって損傷したり、リード同士が接触するおそれがあるからである。
【００３９】
以上のような構成のＯリング３０は、配管接続部を気密に維持するためだけでなく、内蔵された電熱ヒータ３４に通電することにより、配管接続部（特にインナリング２０Ａの内面）を所定の温度に加熱することができる。したがって、反応性ガスが配管接続部を通過する際でも、反応性ガスを所定の温度に維持することができ、上述のような粉体が生成されることがなく、配管内に粉体が堆積することを防止することができる。
【００４０】
なお、上述の実施例では、断面が円形の環状シール部材としてＯリングが用いられているが、円形断面に限ることなく、シール部材として機能する形状であれば任意の形状とすることができる。
【００４１】
また、上述の実施例では、Ｏリングの潰し代を調整するためにＯリング座を設けているが、例えばフランジの面に所定の深さの溝を形成してその中にＯリングを収容することにより、Ｏリング座を用いなくても所定のＯリングの潰し代を確保することができる。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、配管接続構造の内部に設けられるシール部材が内部から加熱されるため、シール部材の近傍を所定の温度に維持することができる。したがって、シール部材の近傍の配管の内面を所定温度に加熱して維持することができ、反応性ガス等が配管接続部を流れる反応性ガス等の温度を所定の加熱温度に維持しておくことがでできる。これにより、反応性ガスが低温になった際に生成される粉体等が生成されることがなく、配管内に粉体が堆積することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体製造設備を示す図である。
【図２】図１の半導体製造設備において、排気配管の加熱範囲を示す図である。
【図３】図１に示す配管接続部の構造を示す断面図である。
【図４】図３に示すＯリングを支持するＯリング座の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施例による配管接続構造を示す断面図である。
【図６】図５に示すＯリング座の構成を示す図である。
【図７】図５に示すＯリングの平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
２  半導体製造設備
４，８  排気配管
４Ａ，８Ａ  配管接続部
４ａ  配管部材
４ｂ  フランジ
６  真空排気ポンプ
１０  除害装置
１２  建屋排気ダクト
１４  カップリング
１６  ヒータ
１８  Ｏリング
２０  Ｏリング座
２０Ａ  インナリング
２０Ｂ  アウタリング
３０  Ｏリング
３２  リード線
３２ａ  被覆
３２ｂ  リード
３４  電熱ヒータ
【図１】
2004324723.tif 000003
【図２】
2004324723.tif 000004
【図３】
2004324723.tif 000005
【図４】
2004324723.tif 000006
【図５】
2004324723.tif 000007
【図６】
2004324723.tif 000008
【図７】
2004324723.tif 000009
【図８】
2004324723.tif 000010