(57)【要約】【課題】  半導体製造装置の配管経路の全体に亙ってベークアウトに必要な温度まで昇温可能にすると共に、清掃のためのメンテナンス作業を低減し作業効率を向上させる。【解決手段】  両端に連結用のフランジ２を備えた配管モジュール１の中間部４の外周に加熱手段５を設け、配管モジュール１の端部６の外周に冷却手段７を設けると共に、互いに隣接する配管モジュール１の各中間部４の間に、端部６を跨ぎ内周との間に空隙８を形成するライナー９を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に連結用のフランジを備えた配管モジュールの中間部の外周に加熱手段を設け、配管モジュールの端部の外周に冷却手段を設けると共に、互いに隣接する配管モジュールの各中間部の間に、端部を跨ぎその内周との間に空隙を形成するライナーを設けたことを特徴とする半導体製造装置の加熱配管構造。
【請求項２】
加熱手段が電気式ヒーター、冷却手段が水冷ジャケットであって、互いに隣接する配管モジュールの電気式ヒーターの電極同士、及び水冷ジャケットの冷却水配管同士をそれぞれ接続することを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置の加熱配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置の排気経路等に用いられる加熱機能を有する配管構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
化合物半導体の製造に用いるＭＯＣＶＤ装置などの半導体製造装置の排気経路では、未反応の砒素やリンなどがガスの温度の降下に伴って凝結し、配管内壁に付着する。配管内壁に付着物が生じるとガスの流れに変化が生じ、上流側の半導体製造装置に悪影響を及ぼすので、配管を加熱することでガスの温度降下量を抑えて配管内壁への付着物の量を低減し、さらには、付着物の量が一定量まで達したら配管を所定温度以上に加熱し付着物を蒸気にしてキャリアガスで除去する、いわゆるベークアウトを行うことが必要である。
【０００３】
ベークアウトの温度は付着物の組成によるが、例えば付着物が砒素である場合は４００℃以上にしなければならない。
従来の半導体製造装置の排気経路の配管に備えられていた加熱手段としては、ラインヒーターが挙げられるが、一般的なラインヒーターは加熱温度が１００℃程度で砒素が付着した場合に必要となる４００℃には遠く及ばなかった。
【０００４】
近年、配管の周囲にコードヒーターを沿わせ、その外周に均熱層、保温層、及び保護カバーを設けることで４００℃まで昇温可能とした高温対応のラインヒーターが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、半導体製造装置の排気経路の配管は、単位配管を多数連結して構成されており、連結箇所であるフランジ部にはパッキングが設けられている。パッキングの耐熱温度は２００℃程度なので、連結箇所を含む排気経路の配管全体をこの高温対応のラインヒーターで被覆しても、昇温できるのはパッキングの耐熱温度までであり、４００℃でのベークアウトを行うことはできない。
【０００５】
仮に、排気経路の配管の連結箇所を避けて、それ以外の部分のみを高温対応のラインヒーターで被覆し４００℃まで昇温しても、配管全体では均一な温度分布にはならないので、十分なベークアウトはできない。この場合、４００℃まで昇温しない通常の加熱状態においても配管内の温度分布は不均一となり、温度の低い連結箇所には大量の付着物が生じてしまうので、配管の加熱方法としては好ましくない。
【０００６】
以上のように、従来の配管の加熱手段では、４００℃のベークアウトはできないので、頻繁に配管を分解して付着物を除去する必要があり、作業効率を悪化させる原因となっていた。
また、半導体製造装置やその付帯設備である排気経路の配管は、定期的に清掃を行う必要があるが、ラインヒーターで被覆した配管の分解・組み付けは面倒であり、特に、配管経路全体をラインヒーターで被覆した場合の分解・組み付けは非常に複雑で面倒な作業であった。
【特許文献１】特開２００２−２２８０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、半導体製造装置の排気経路の配管における上記問題を解決するものであって、配管経路の全体に亙ってベークアウトに必要な温度まで昇温可能で、清掃のためのメンテナンス作業を低減し作業効率を向上させることができる半導体製造装置の加熱配管構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の半導体製造装置の加熱配管構造では、両端に連結用のフランジを備えた配管モジュールの中間部の外周に加熱手段を設け、配管モジュールの端部の外周に冷却手段を設けると共に、互いに隣接する配管モジュールの各中間部の間に、端部を跨ぎその内周との間に空隙を形成するライナーを設けることにより上記課題を解決している。
この加熱配管構造では、加熱手段とフランジとの間の配管モジュールの端部の外周に冷却手段が設けられているので、加熱手段で配管をベークアウト可能な温度まで加熱しても、フランジの温度がパッキングの耐熱温度を超えて上昇することはない。
【０００９】
また、互いに隣接する配管モジュールの各中間部の間に、端部を跨ぎその内周との間に空隙を形成するライナーが設けられているので、加熱手段で加えられる熱が中間部からライナーへ伝導する。冷却手段で冷却される端部とライナーとの間は空隙で熱的に遮断されているので、ライナーはベークアウト温度まで加熱することが可能となる。
加熱手段を電気式ヒーター、冷却手段を水冷ジャケットとし、互いに隣接する配管モジュールの電気式ヒーターの電極同士、及び水冷ジャケットの冷却水配管同士をそれぞれ接続すると、定期的に行われる清掃のための分解・組み付け作業を単純化することができ、また、配管経路の変更にも柔軟に対応することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体製造装置の加熱配管構造は、配管経路の全体に亙ってベークアウトに必要な温度まで昇温可能で、清掃のためのメンテナンス作業を低減し作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の実施の形態を示す半導体製造装置の加熱配管構造の断面図である。
この加熱配管構造において、配管モジュール１は、両端に連結用のフランジ２を備えており、隣接する配管モジュール１のフランジ２間にはパッキング３が挿着されている。
配管モジュール１の中間部４の外周には加熱手段５、端部６の外周には冷却手段７が設けられている。また、互いに隣接する配管モジュール１の各中間部４の間に、端部６を跨ぎその内周との間に空隙８を形成するライナー９が設けられている。
【００１２】
加熱手段５は、配管モジュール１の中間部４の外周上に螺旋状に設けた電気ヒーター１０、電気ヒーター１０の両端に接続されたヒーター電極１１、及びこれらを覆うカバー１２からなる。この電気ヒーター１０は、配管モジュール１内を４００℃以上の高温まで昇温する加熱能力を有する。
冷却手段７は、加熱手段５とフランジ２との間の端部６に配設されて外周を覆う水冷ジャケット１３、及び冷却水ポンプ（図示略）と冷却水タンク（図示略）に接続され、水冷ジャケット１３に冷却水を供給する冷却水配管１４からなる。
【００１３】
この配管モジュール１を複数連結することで半導体製造装置の排気経路の配管が構成されるが、このとき、互いに隣接する配管モジュール１のヒーター電極１１同士、及び冷却水配管１４同士がそれぞれ接続される。なお、加熱手段５及び冷却手段７には、それぞれ温度を監視するための温度センサー（図示略）が設けられている。
【００１４】
次に、この配管モジュール１で半導体ガスを加熱する場合について説明する。
通常の運転時には、温度センサーの検出値に基づき電気ヒーター１０に通電する電圧を調整し、排ガス中の未反応物が凝結して配管内壁に付着することが少ない温度（２００℃から３００℃程度）になるよう加熱する。
冷却手段７には冷却水ポンプ及び冷却水タンクとの間で冷却水が常に循環しており、温度センサーの検出値に基づき水量を調整する。
【００１５】
加熱手段５で配管を２００℃から３００℃程度まで加熱しても、両端のフランジ２と加熱手段５との間には冷却手段７が設けられているので、フランジ２の温度がパッキング３の耐熱温度まで上昇することはない。互いに隣接する配管モジュール１の各中間部４の間に、端部６を跨ぎその内周との間に空隙８を形成するライナー９が設けられているので、加熱手段５で加えられる熱が中間部４からライナー９へ伝導する。冷却手段７で冷却される端部６とライナー９との間は空隙８で熱的に遮断されているので、内側で排ガスが直接接触するライナー９はパッキング３の耐熱温度を超える２００℃から３００℃程度まで加熱することが可能となる。
【００１６】
上記の加熱条件で半導体製造装置を運転しても、配管内壁への付着物を完全に無くすことは不可能であり、装置の稼働に伴い付着物の量が次第に増加するので、ある程度の量に達したらベークアウトを行う必要がある。
ベークアウト時は、通常運転時と同様に温度センサーの検出値に基づき電気ヒーター１０に通電する電圧を調整し、４００℃以上になるように加熱する。冷却手段７は、温度センサーの検出値に基づき、加熱温度の上昇に伴って冷却水の水量を増加させる。配管内にはＮ2 等のキャリアガスを流す。
【００１７】
加熱手段５で配管を４００℃以上まで加熱しても、両端のフランジ２と加熱手段５との間には冷却手段７が設けられているので、フランジ２の温度がパッキング３の耐熱温度まで上昇することはない。互いに隣接する配管モジュール１の各中間部４の間に、端部６を跨ぎその内周との間に空隙８を形成するライナー９が設けられているので、加熱手段５で加えられる熱が中間部４からライナー９へ伝導する。冷却手段７で冷却される端部６とライナー９との間は空隙８で熱的に遮断されているので、ライナー９はパッキング３の耐熱温度を超えて４００℃以上まで加熱することが可能となる。
【００１８】
配管内壁に付着した砒素やリン等の付着物は４００℃以上に加熱されることで蒸気となり、キャリアガスによって除去される。ベークアウトを行うことができるので、配管を分解して清掃する頻度は従来と比べると著しく低下し、作業能率は大幅に向上する。
なお、上記説明のように、通常の運転時とベークアウト時を異なる加熱条件で制御して運転することも可能であるが、常にベークアウト時の加熱条件で制御して運転してもかまわない。
【００１９】
互いに隣接する配管モジュール１の間では、ヒーター電極１１同士、及び冷却水配管１４同士がそれぞれ接続されており、それらが複雑に交錯することはない。また、ライナー９は、ガス流れに対して上流側が配管モジュール１の内周に締り嵌めの状態で嵌合され、下流側が配管モジュール１の内周に隙間嵌めあるいは中間嵌めの状態で嵌合されており、組み付け性を損なうことなく空隙８内への付着物の侵入を防止できる。従って、配管モジュール１同士の分解・組み付けは容易であり、清掃作業を短時間で行うことができ、また、配管経路の変更にも柔軟に対応することができる。
更に、火傷防止及び加熱効率向上のため、配管モジュール１の管壁を真空断熱構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態を示す半導体製造装置の加熱配管構造の断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１      配管モジュール
２      フランジ
３      パッキング
４      中間部
５      加熱手段
６      端部
７      冷却手段
８      空隙
９      ライナー
１０    電気ヒーター
１１    ヒーター電極
１２    カバー
１３    水冷ジャケット
１４    冷却水配管
【図１】
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