(57)【要約】【課題】  半導体製造装置の運転を停止することなく、さらに塩素やフッ化水素等が含まれるプロセス排ガス等をトラップに流す際に、トラップのプロセス反応副生成物捕捉部の腐食を防止できる構造のデュアルトラップ装置及びその再生方法を提供する。【解決手段】  気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に配置され、排ガス中の成分を付着させて除去するトラップ部を有するトラップ装置において、前記トラップ部がデュアルトラップであり、前記トラップ部に、前記排ガスに含まれる生成物の捕獲手段と、洗浄液として該捕獲手段に付着した前記生成物を除去するアルカリ性溶液の供給手段及び水の供給手段と、前記生成物の前記洗浄液による中和溶解液を排出する排水管とを具備することを特徴とするトラップ装置。及びその再生方法。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に配置され、排ガス中の成分を付着させて除去するトラップ部を有するトラップ装置において、前記トラップ部がデュアルトラップであり、前記トラップ部に、前記排ガスに含まれる生成物の捕獲手段と、洗浄液として該捕獲手段に付着した前記生成物を除去するアルカリ性溶液の供給手段及び水の供給手段と、前記生成物の前記洗浄液による中和溶解液を排出する排水管とを具備することを特徴とするトラップ装置。
【請求項２】
前記トラップ装置には、市水又は純水ラインとアルカリ性溶液ラインを備えた洗浄液導入ラインと、排水のｐＨモニタ用センサと、ライン切替え手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のトラップ装置。
【請求項３】
前記デュアルトラップが３室切換え型のデュアルトラップであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のトラップ装置。
【請求項４】
気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に設置され、排ガス中の生成物を付着させて排除するトラップ部を有するトラップ装置の再生方法において、前記トラップ部がデュアルトラップであり、前記トラップ部の洗浄時に、洗浄液としてアルカリ性溶液を流すことにより、生成物中に含まれる酸性成分を中和して腐食を防止することを特徴とするトラップ装置の再生方法。
【請求項５】
洗浄液導入ラインに、市水又は純水ラインとアルカリ性溶液ラインを準備し、排水のｐＨをモニタし、規定のｐＨ値を超えた時点で前記ラインを切替えることにより、薬液の節減を行うことを特徴とする請求項４記載のトラップ装置の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種金属薄膜を形成する気相成長装置、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の半導体製造装置の排気系に凝縮する未反応の原料、反応生成物または不純物等をトラップ手段で効率良く捕集し、装置の運転を停止することなく、また、大気に開放して捕集物を汚染することなく、該捕集物から高価な原料物質等を回収し、かつ有害物質を除去することができる構造の半導体製造装置に係わり、特に半導体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おいて、排気中の成分をトラップするトラップ装置及びその再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
気相成長装置においては、化学反応による成膜に伴い副生成物が発生し、この副生成物が真空配管やポンプやトラップ等に蓄積され、この副生成物により配管やポンプやトラップが詰まる障害が発生している。
このため、定期的に配管やトラップを洗浄したり、ポンプを交換したりしているが、当然のことながら、この洗浄作業や交換作業中は気相成長装置を停止しなければならず、半導体装置の稼働率を低下させている。
以上のような状況から、交換作業を不要にし、半導体装置の製造装置を停止させないようにすることが可能な排気システムが要望されている。
【０００３】
従来の真空排気システムを、図３を参照して詳細に説明する。図３において、真空チャンバ３０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３０は、配管３１を通じて真空ポンプ３２に接続されている。真空ポンプ３２は、真空チャンバ３０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。
【０００４】
真空チャンバ３０が必要とする真空度がドライポンプ３２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。真空ポンプ３２の下流には排ガス処理装置３３が配備されており、プロセスの種類により毒性や爆発性があってそのまま大気に放出できないガス成分は、ここで吸着、分類、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３１には必要に応じて適所にバルブが設けられている（例えば、特許文献１の段落［０００２］〜［０００３］参照）。
【０００５】
以上のような従来の真空排気システムにおいては、反応副生成物の中に昇華温度の高い物質がある場合、昇圧途中でガスが固形化し、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欠点がある。従って、例えば排気径路の真空ポンプの上流（吸気側）にトラップを設けて、析出物をトラップする方法が行なわれる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上説明した従来の排気システムにおいては、半導体装置の製造装置における副生成物の流出を防止するためのドライポンプにフランジによりトラップを接続し、排気中に含まれている副生成物をトラップの内部に設けたバッフルに付着させており、このバッフルに付着した副生成物を除去するため定期的にドライポンプを停止させ、トラップをフランジから取り外し、このバッフルに付着させた副生成物を洗浄して除去しているので、このトラップの洗浄作業を行うためには多くの工数が必要であり、この洗浄作業中は半導体装置の製造装置の運転を停止しなければならないという問題点があった。
【０００８】
さらに、従来構造のトラップでは、成膜装置の排気系の配管等の内部に排ガス中の副生生物を凝縮させる場合に、例えば、塩素（Ｃｌ）やフッ化水素（ＨＦ）等が含まれているガスを凝縮させると、トラップ内の捕集物（凝集物）に強酸性もしくは強腐食性を有する酸性成分が含まれるという問題もあり、この酸性成分が、トラップのプロセス反応副生物捕捉部（バッフル）は耐食性に優れたステンレス材を使用しているものの、強酸性下にバッフルに腐食を発生してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、半導体製造装置の運転を停止することなく、さらに塩素（Ｃｌ）やフッ化水素（ＨＦ）等が含まれるプロセス排ガス等をトラップに流す際に、トラップのプロセス反応副生成物捕捉部（バッフル）の腐食を防止できる構造のデュアルトラップ装置及びデュアルトラップ洗浄時の腐食防止方法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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は下記の構成からなる。
（１）気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に配置され、排ガス中の成分を付着させて除去するトラップ部を有するトラップ装置において、前記トラップ部がデュアルトラップであり、前記トラップ部に、前記排ガスに含まれる生成物の捕獲手段と、洗浄液として該捕獲手段に付着した前記生成物を除去するアルカリ性溶液の供給手段及び水の供給手段と、前記生成物の前記洗浄液による中和溶解液を排出する排水管とを具備することを特徴とするトラップ装置。
（２）前記トラップ装置には、市水又は純水ラインとアルカリ性溶液ラインを備えた洗浄液導入ラインと、排水のｐＨモニタ用センサと、ライン切替え手段が設けられていることを特徴とする前記（１）記載のトラップ装置。
（３）前記デュアルトラップが３室切換え型のデュアルトラップであることを特徴とする前記（１）又は（２）記載のトラップ装置。
【００１１】
（４）気密チャンバから真空ポンプにより排気する排気経路に設置され、排ガス中の生成物を付着させて排除するトラップ部を有するトラップ装置の再生方法において、前記トラップ部がデュアルトラップであり、前記トラップ部の洗浄時に、洗浄液としてアルカリ性溶液を流すことにより、生成物中に含まれる酸性成分を中和して腐食を防止することを特徴とするトラップ装置の再生方法。
（５）洗浄液導入ラインに、市水又は純水ラインとアルカリ性溶液ラインを準備し、排水のｐＨをモニタし、規定のｐＨ値を超えた時点で前記ラインを切替えることにより、薬液の節減を行うことを特徴とする前記（４）記載のトラップ装置の再生方法。
【００１２】
本発明のポイントは、デュアルトラップにて捕捉するプロセス反応副生成物中には酸性成分が含まれており、この酸性成分がトラップ捕捉部（金属製）の腐食要因となるので、トラップ装置を再生するにためにデュアルトラップを洗浄水で洗浄するに際して、この酸性成分を洗浄時にアルカリ性溶液を流すことにより中和し、腐食を防止することができることである。
【００１３】
本発明に用いる洗浄液としては、トラップされた排気ガス中の生成物の付着物を除去するとともに、付着物である酸性成分を中和するのに好適なものとして、アルカリ性溶液を用いることができる。また、このような洗浄液をトラップ部に向けて単に流す、所定圧力で噴射する、さらには噴霧する等の方法が採用可能である。トラップする方法としては、低温を用いるいわゆる低温トラップが効率が高く、好ましい。
【００１４】
このような本発明では、アルカリ性洗浄液を使用して洗浄を行うので、洗浄再生処理を迅速に行うことができ、従って、トラップ部を２つ以上設けて切替えることで、トラップ処理と洗浄再生処理の時間の均衡を確保して、装置の停止やトラップ部の交換作業を伴うことなく、排気系での処理を連続的に継続させることができる。
前記切換手段を、トラップ部を移動することにより切り替えを行うものとしてもよく、これにより、トラップと洗浄の切り替えが迅速に行われる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、トラップ捕捉部（バッフル）に付着したプロセス反応副生生物中に含まれる酸性成分の洗浄時に、アルカリ性溶液を流すことにより、中和によってバッフルの腐食を防止できるとともに、酸性物質をアルカリ性溶液により溶解することにより洗浄処理を促進できるので、トラップ処理と洗浄処理の時間を均衡させて、装置の停止やトラップ部の交換作業を伴うことなく、排気処理を連続的に継続することができる。また、洗浄作業をトラップの洗浄室を高温にすることなく行うことができるので、装置の規模の簡略化が可能で、設備コストの節減ができ、排気系の真空ポンプや排ガス処理装置の長寿命化及び運転の信頼性と安全性の向上、さらには、運転コストの低減も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明に用いるデュアルトラップは、先に特許文献１として記述した、特開平１０−１７６６６号公報に記載されている切替式のトラップ装置、特にその図２及び段落［００２６］の後半に記載されている、トラップ室と洗浄室を並列構成とした、例えば、洗浄経路を左右に２系統設けて、２つの洗浄室とトラップ室を並列し、これを１つのエアシリンダの動作で切替えるようにした、トラップ装置をコンパクトに構成したものである。
【００１７】
先ずデュアルトラップ機構について、図１を参照して説明する。図１では４つの工程が順次行なわれて、矢印のように切換えられる。図１のデュアルトラップは、３室型で、両端の室１１及び１３が洗浄室で、中央の室がトラップ１２であり、内部には中央にバッフル１４ａと１４ｂとが隔壁１５ａ、１５ｂ、１５ｃの間に設けた移動可能なバッフル体が設けられていて、これが例えば（ａ）工程では図示の位置にあり、トラップ１２と右側の洗浄室１３を形成している。
図１の（ａ）トラップ・洗浄開始（プロセス開始）工程においては、中央の位置（トラップ室）に排ガス１８が流入して、排ガス１８中の凝縮成分（酸性成分）がトラップ室１２内のバッフル１４ａに付着されて、生成物付着状態になり、精製した排ガス１９は排出される。一方、右側の位置の洗浄室１３では、生成物付着状態のバッフル１４ｂには洗浄液（アルカリ性溶液）２０が噴射され、酸性成分がアルカリ性溶液で溶解、中和された溶解液２１が排出される状態になっている。
【００１８】
工程（ａ）が十分に進行すると、図１の（ｂ）トラップ・洗浄完了（プロセス終了）工程に見るように、トラップ部内の中央の位置（トラップ室１２）では、バッフル１４ａは排ガス中の酸性成分を含む凝縮成分が付着された状態になっており、一方、右側の位置（洗浄室１３）で、バッフル１４ｂは排ガス中のプロセス反応副生成物が十分に溶解、除去されて、初期状態に復元している。この段階で洗浄室１３の洗浄を終了し、トラップ室１２への排ガスの導入を停止する。
【００１９】
このあと、エアシリンダの動作により図１の（ｃ）トラップ・洗浄開始（プロセス開始）工程に示されるように、バッフル体全体を図上の左側に示される位置にシフトさせ、デュアルトラップの左側の位置（洗浄室１１）で、生成物付着状態のバッフル１４ａには洗浄液２０が噴射され、酸性成分を含む付着物がアルカリ性溶液で溶解、中和された溶解液２１が排出されることになる。一方、中央の位置（トラップ室１２）で、排ガス１８中の酸性成分を含む凝縮成分がトラップ室１２内のバッフル１４ｂに付着されて、生成物の付着を開始する。
【００２０】
工程（ｃ）が進行すると、図１の（ｄ）トラップ・洗浄完了（プロセス終了）工程においては、トラップ部内の左側の位置（洗浄室１１）で、バッフル１４ａは排ガス中のプロセス反応副生成物が溶解、除去された初期状態に復元しており、一方、トラップ部内の中央の位置（トラップ室１２）で、バッフル１４ｂは排ガス中の酸性成分を含む凝縮成分が付着された状態になっている。
このあと、再びエアシリンダの動作により、図１の（ａ）トラップ・洗浄開始（プロセス開始）工程に戻される。このようなデュアルトラップを用いるときには、排ガスの流入の停止は各工程の切換え時のみに必要であるため、半導体装置の製造を連続的に製造する上には特に支障がないものである。
【００２１】
次に、上記の構成を有して動作を行う本発明で使用するデュアルトラップでの作用効果について説明する。
（１）図１のトラップ動作において、一般に洗浄液には市水もしくは純水を用いている。このとき、洗浄開始直後で排水がｐＨ１以下の酸性になるケースがある。
（２）バッフル（プロセス反応副生生物捕捉部）は耐腐食性に優れたステンレス材を使用しているが、強酸性下では腐食が発生してしまう。
（３）そこで図１の洗浄水にアルカリ性溶液を使用することにより、酸性成分を中和し、腐食環境外にし、金属部材の腐食を防止する。
【００２２】
以下、本発明に係る洗浄時の腐食防止機能を有するトラップ装置の構成を説明する。
図２に示すように、本発明に係るトラップ装置は、上記の説明した構成、動作及び作用を有するデュアルトラップ１と、下方側にアルカリ溶液ライン２と市水又は純水ライン３を切替え可能に接続した洗浄液供給ライン４と、上方側に中和溶解液の排水ライン５と、この排水ライン５の排水のｐＨをモニタするｐＨセンサ６と、このｐＨセンサ６からの信号により、洗浄液供給ライン４のアルカリ溶液ライン２と市水又は純水ライン３とを切替えるための制御を行うコントロールボックス７とから構成される。
トラップ部に設けた温度センアや排気経路に設けた圧力センサの検出値をモニターすることができ、これによってトラップの状態を把握して、異常値が出れば警報を発して必要な処置を取ることができる。すなわち、トラップ部の温度が異常に上昇したら、析出物が付着して熱負荷が増えたためと判断され、差圧が上昇した場合も同様でありうる。これらの異常上昇の際は、例えば、設定時間前でもトラップを切り替えるように操作する。勿論、これらのセンサの検出値を基準として、所定の値を基準として、所定の値になったら、所定の値になったら切替を行うようにしてもよい。
また、トラップ部の洗浄室のうちバッフル１４ａ、１４ｂがトラップ室と反対側の洗浄室に存在している時に洗浄室の洗浄、隔壁の洗浄を適宜行うことも可能である。
【００２３】
次に、本発明に係るデュアルトラップの動作、作用について説明する。
図２に示すように排水のｐＨをｐＨセンサによりモニタし、規定のｐＨを超えたところで洗浄水をアルカリ溶液から市水又は純水に切替え、薬液の節約を行う。もしくは、使用プロセス毎に導入初期排水のサンプリング・分析を行い、ｐＨが安全域に入るタイミングを調べ、実際の運用時はそれをベースとした洗浄シーケンスを行うことにより、モニタ用のセンサ６等を省くこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明によれば、トラップ捕捉部（バッフル）に付着した酸性のプロセス反応副生成物の洗浄時に、アルカリ性溶液を流すことにより中和させ、腐食を防止できるとともに、半導体製造装置の停止を伴うことなく、排気処理を連続的に継続することができるので、半導体装置の製造装置、特に、各種の金属薄膜を形成するＣＶＤ装置等の気相成長装置の排気システムにおけるトラップ及び洗浄装置の改良技術として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に使用する従来のデュアルトラップの作動機構を説明する工程説明図である。
【図２】本発明に係るトラップ装置の概略的構成原理を示すブロック図である。
【図３】従来の真空排気装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    デュアルトラップ
２    アルカリ溶液ライン
３    市水又は純水ライン
４    洗浄液供給ライン
５    中和溶解液排水ライン
６    ｐＨセンサ
７    コントロールボックス
１１    洗浄室
１２    トラップ室
１３    洗浄室
１４ａ、ｂ  バッフル
１５ａ、ｂ、ｃ  隔壁
１６    入口
１７    出口
１８    排ガス
１９    精製ガス
２０    洗浄液
２１    中和溶解液
３０    真空チャンバ
３１    配管
３２    真空（ドライ）ポンプ
３３    排ガス処理装置
【図１】
2005264851.tif 000003
【図２】
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【図３】
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