(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮性成分を気体流から除去するためのトラップ装置であって、
チャンバと呼ばれる空間を囲み、上流端にある入口開口部と、前記チャンバの出口端にある出口開口部とを有し、着脱可能又は開閉可能な壁を有するハウジングと、
前記チャンバ内の前記入口開口部と前記出口開口部との間に配置された着脱可能で使い捨てのトラップ要素と、を含み、
前記トラップ要素は、前記凝縮性成分が堆積して、前記入口開口部を塞がないように距離を開けて配置されると共に、
前記トラップ要素は、スクリーンカラムと、前記スクリーンカラムを囲む外側トラップ媒体と、を含む第１トラップ段階と、
前記スクリーンカラム内に配置されたコアトラップ媒体と、前記スクリーンカラムと前記外側トラップ媒体との間に配置された環状トラップ媒体と、を含む第２トラップ段階と
を含み、
前記気体流が前記入口開口部、前記第１トラップ段階、前記第２トラップ段階、前記出口開口部の順に通過するトラップ装置。
【請求項２】
前記外側トラップ媒体が金属線メッシュを含み、前記コアトラップ媒体が金属線メッシュを含み、前記環状トラップ媒体が金属線メッシュを含む、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項３】
前記外側トラップ媒体の金属線メッシュがコアトラップ媒体の金属線メッシュより密度が低い、請求項２に記載のトラップ装置。
【請求項４】
前記外側トラップ媒体の金属線メッシュが環状トラップ媒体の金属線メッシュより密度が低い、請求項２に記載のトラップ装置。
【請求項５】
スクリーンカラムが、入口開口部に対し前記コアトラップ媒体よりも近くまで伸びる、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項６】
外側トラップ媒体が、入口開口部に対し前記環状トラップ媒体よりも近くまで伸びる、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項７】
前記環状トラップ媒体が、前記外側トラップ媒体と前記出口開口部との間に配置された、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項８】
前記コアトラップ媒体が、前記環状トラップ媒体と前記出口開口部との間に配置された、請求項７に記載のトラップ装置。
【請求項９】
外側トラップ媒体とハウジングとの間に配置された、気体不透過シールドを含む、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項１０】
入口開口部と外側トラップ媒体との間に配置された外側スクリーンカラムを含む、請求項１に記載のトラップ装置。
【請求項１１】
塩化アルミニウム蒸気と塩素化反応気体分子とを含む廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気をトラップするための塩化アルミニウムトラップであって、
チャンバとよばれる空間を囲み、前記廃気を前記チャンバ内に受け入れるのに適合させた入口開口部と出口開口部とを有するハウジングと、
トラップ媒体を含み、前記チャンバ内の前記入口開口部と前記出口開口部との間に、前記入口開口部を通じて前記チャンバに流入する廃気が、必ず前記トラップ媒体を通って流れ、前記凝縮性塩化アルミニウム蒸気が前記トラップ媒体上に凝縮し、析出し、トラップされ、前記塩素化反応気体分子は前記出口開口部まで通り抜けるような方法で置かれた使い捨て要素であって、この場合、前記チャンバが着脱可能で前記使い捨て要素を保持するのに適合されている使い捨て要素とを含み、
前記使い捨て要素が外側シールドと、
前記外側シールドの中に収容された内側スクリーンカラムであって、前記外側シールドに対し、前記外側スクリーンカラムと内側スクリーンカラムとの間に空間が定められるよう、間隔をあけた関係にあり、前記内側スクリーンカラムにより内側コアが区切られる内側スクリーンカラムと、
前記内側スクリーンカラムの中に配置された第１トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムと前記内側スクリーンカラムとにより定められた前記空間内に配置された第２トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムを囲む第３トラップ媒体と、
を含む、塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１２】
前記トラップ媒体が、メッシュを含む、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１３】
前記メッシュが、金属線を含む、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１４】
前記金属線が、相互に巻き付き又は絡み合って金属布を形成し、前記メッシュが前記金属布の多重層を含む、請求項１２に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１５】
前記金属線が、ステンレス鋼である、請求項１３に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１６】
前記メッシュの表面密度（表面積／単位体積）が、０．８〜５．９ｃｍ２／ｃｍ３の範囲である、請求項１２に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１７】
前記ハウジングが長さを有し、前記第２トラップ媒体の長さが、前記ハウジングの長さの３分の１乃至２分の１である、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１８】
前記内側スクリーンカラムがワイヤスクリーンを含む、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項１９】
前記ワイヤスクリーンが、４×４メッシュ乃至８×８メッシュの目開きを有するスクリーンである、請求項１８に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２０】
前記外側スクリーンカラムが、固体金属である、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２１】
前記ハウジングが、前記使い捨て要素をハウジング内に芯合わせし引き留めるためのガイドをさらに含む、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２２】
前記内側スクリーンカラムが、前記ガイドを覆って置かれた、請求項２１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２３】
前記使い捨て要素が、前記チャンバに着脱可能で、別の使い捨て要素と交換可能である、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２４】
前記ハウジングが、円筒である、請求項１１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項２５】
アルミニウムエッチングシステムにより作られた廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気を除去する方法であって、
前記凝縮性塩化アルミニウム蒸気が、
外側スクリーンカラムと、
前記外側スクリーンカラムと内側スクリーンカラムとの間に空間が定められるよう、間隔をあけた関係にあり、前記内側スクリーンカラムにより内側コアが区切られる内側スクリーンカラムと、
前記内側スクリーンカラムの中に配置された第１トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムと前記内側スクリーンカラムとにより定められた前記空間内に配置された第２トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムを囲む第３トラップ媒体と、を含む使い捨て要素の上で冷却され、凝縮され、凝縮塩化アルミニウムとして固体化されるとき、前記廃気を前記使い捨て要素を通して流すステップ、を含む方法。
【請求項２６】
ハウジングがチャンバと呼ばれる空間を囲み、前記ハウジングが入口開口部と出口開口部とを有するとき、前記使い捨て要素が着脱可能でハウジング内に収容されている、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記トラップ媒体が、メッシュを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記メッシュが、金属線である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属線が、相互に巻き付き又は絡み合って金属布を形成し、前記メッシュが前記金属布の多重層を含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属線が、ステンレス鋼である、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記メッシュの表面密度（表面積／単位体積）が、０．８〜５．９ｃｍ２／ｃｍ３の範囲である、請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記ハウジングが長さを有し、前記第２トラップ媒体の長さが前記ハウジングの長さの３分の１乃至２分の１である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記内側スクリーンカラムがワイヤスクリーンを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３４】
前記ワイヤスクリーンが、４×４メッシュ乃至８×８メッシュの目開きを有するスクリーンである、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記外側スクリーンカラムが、固体金属板である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
前記ハウジングが、前記使い捨て要素を前記チャンバ内に芯合わせし引き留めるためのガイドをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記内側スクリーンカラムが、前記ガイドを覆って置かれた、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記使い捨て要素が、前記チャンバに着脱可能で、別の使い捨て要素と交換可能である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記ハウジングが、円筒である、請求項２５に記載の方法。
【請求項４０】
凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子と塩素化反応気体分子とを含むエッチング廃気を運ぶポンプ管路中で固体塩化アルミニウムの累積を阻止する方法であって、
使い捨て要素が、前記凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子の冷却と、凝縮と、固体化とのためのトラップ媒体を含み、前記トラップ媒体が前記凝縮性塩化アルミニウム蒸気を凝縮塩化アルミニウム固体として凝縮させ、収集するとき、前記廃気を、外側スクリーンカラムと、
前記外側スクリーンカラムと内側スクリーンカラムとの間に空間が定められるよう、間隔をあけた関係にあり、前記内側スクリーンカラムにより内側コアが区切られる内側スクリーンカラムと、
前記内側スクリーンカラムの中に配置された第１トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムと前記内側スクリーンカラムとにより定められた前記空間内に配置された第２トラップ媒体と、
前記スクリーンカラムを囲む第３トラップ媒体と、を含む使い捨て要素を通して流すステップ、を含む方法。
【請求項４１】
ハウジングがチャンバと呼ばれる空間を囲み、前記ハウジングが入口開口部と出口開口部とを有するとき、前記使い捨て要素が着脱可能でハウジング内に収容されている、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記トラップ媒体が、メッシュを含む、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記メッシュが、金属線である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記金属線が、相互に巻き付き又は絡み合って金属布を形成し、前記メッシュが前記金属布の多重層を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記金属線が、ステンレス鋼である、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記メッシュの表面密度（表面積／単位体積）が、０．８〜５．９ｃｍ２／ｃｍ３の範囲である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記ハウジングが長さを有し、前記第２トラップ媒体の長さが前記ハウジングの長さの３分の１乃至２分の１である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記内側スクリーンカラムがワイヤスクリーンを含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
前記ワイヤスクリーンが、４×４メッシュ乃至８×８メッシュの目開きを有するスクリーンである、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記外側スクリーンカラムが、固体金属板である、請求項４０に記載の方法。
【請求項５１】
前記ハウジングが、前記使い捨て要素を前記チャンバ内に芯合わせし引き留めるためのガイドをさらに含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項５２】
前記内側スクリーンカラムが、前記ガイドを覆って置かれた、請求項４１に記載の方法。
【請求項５３】
前記使い捨て要素が、前記チャンバに着脱可能で、別の使い捨て要素と交換可能である、請求項４１に記載の方法。
【請求項５４】
前記ハウジングが、円筒である、請求項４１に記載の方法。
【請求項５５】
凝縮性塩化アルミニウム蒸気をトラップするための使い捨て要素であって、
外側スクリーンカラムと、
前記外側スクリーンカラムと内側スクリーンカラムとの間に空間が定められるよう、間隔をあけた関係にあり、前記内側スクリーンカラムにより内側コアが区切られる内側スクリーンカラムと、
前記内側スクリーンカラムの中に配置された第１トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムと前記内側スクリーンカラムとにより定められた前記空間内に配置された第２トラップ媒体と、
前記外側スクリーンカラムを囲む第３トラップ媒体と、
を含む使い捨て要素。
【請求項５６】
前記第１トラップ媒体がメッシュを含み、前記第２トラップ媒体がメッシュを含み、前記第３トラップ媒体がメッシュを含む、請求項５５に記載の使い捨て要素。
【請求項５７】
前記メッシュが、金属線である、請求項５６に記載の使い捨て要素。
【請求項５８】
前記金属線が、相互に巻き付き又は絡み合って金属布を形成し、前記メッシュが前記金属布の多重層を含む、請求項５７に記載の使い捨て要素。
【請求項５９】
前記金属線が、ステンレス鋼である、請求項５７に記載の使い捨て要素。
【請求項６０】
前記メッシュの表面密度（表面積／単位体積）が、０．８〜５．９ｃｍ２／ｃｍ３の範囲である、請求項５６に記載の使い捨て要素。
【請求項６１】
前記内側スクリーンカラムがワイヤスクリーンを含む、請求項５５に記載の使い捨て要素。
【請求項６２】
前記ワイヤスクリーンが、４×４メッシュ乃至８×８メッシュの目開きを有するスクリーンである、請求項６１に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【請求項６３】
前記外側スクリーンカラムが、固体金属である、請求項５５に記載の塩化アルミニウムトラップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】
本出願は、「真空ポンプ管路に形成された重合ＴＥＯＳの制御に関する方法及び装置」と題する１９９９年２月１８日の米国特許出願０９／２５０，９２８号の一部継続出願である。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的に、ガス流から凝縮性塩化アルミニウム蒸気を収集し除去して、アルミニウムエッチングチャンバから下流の真空ポンプ管路、弁及びその他の部品内の塩化アルミニウム堆積を制御するトラップに関わり、詳細には、アルミニウムエッチングシステムから出る凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物を冷却して凝縮するための使い捨て要素を含み、その凝縮塩化アルミニウム固体を使い捨て要素の中に保持し、その使い捨て要素は、凝縮アルミニウム固体の安全且つ迅速な除去と処分のため、容易且つ迅速に取り外すことの出来る改良塩化アルミニウムトラップに関わる。
【０００３】
【従来の技術】
半導体素子用構成部品製造のための典型的アルミニウムエッチング工程においては、上表面にアルミニウム膜を有するシリコンウエハ又はその他のサブストレートを反応チャンバの中に置き、管路を経由して反応チャンバに連結されたターボポンプ及び機械式ポンプを通じてチャンバを約１０ミリトルの真空まで排気する。特定のパターンを有するフォトレジストをアルミニウム面に置いてアルミニウム膜の一部を保護する。アルミニウム膜のフォトレジストで保護されていない部分は、このとき、塩素（Ｃｌ２）又は３塩化硼素（ＢＣｌ３）など反応の早い塩素含有ガスを利用してエッチングされる。一般的に、エッチング反応はプラズマ強化される。この場合、塩素含有ガスとアルミニウム膜との間の反応は、ＲＦ電力を反応チャンバに加えて反応ガスの構成原子から成る高エネルギ状態のプラズマをチャンバ内に作ることにより強化される。プラズマが発生すると、反応チャンバは、普通１００℃乃至１５０℃の温度まで加熱される。アルミニウム膜と塩素含有反応ガスとの間のプラズマ支援反応はアルミニウム膜の露出された部分からアルミニウムをエッチングし、塩化アルミニウム蒸気（ＡｌＣｌ３）副産物を生じる。余剰塩素含有反応ガスに加えて凝縮性塩化アルミニウム蒸気を含有する反応チャンバ廃気は、次いで真空ポンプから加えられた真空により反応チャンバから除去される。真空ポンプから導かれる排気管路は次いで廃気をスクラバーに向け、ここで凝縮性塩化アルミニウム蒸気及びもし余剰塩化反応ガスがあればこれも破壊される。湿式スクラバーを使用し、廃気を水で処理して凝縮性塩化アルミニウムと余剰塩化反応ガスを廃気から除去することが多い。代替案として、乾式スクラバーを使用して廃気から塩素含有余剰反応ガスを破壊しても良いが、乾式スクラバーでは凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物を破壊することは出来ない。
【０００４】
上述の在来アルミニウムエッチングシステムにおける凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物は、反応チャンバから下流に問題を生じる。これらは、廃棄ガスを反応チャンバから運び出すため使われる真空前管路及び排気管路の冷却された面など、と同時にエッチングシステムの真空導管システムの他の構成部品の中で、冷たい面に接触したとき凝縮して固化し析出するからである。エッチングチャンバから下流における固体塩化アルミニウムのこのような堆積は、部分的に時には全部パイプを閉塞して、真空導電率を低下させ、配管、ポンプ、スクラバーその他エッチングシステムに使われる装置の機能を損じ又は働かなくするので、頻繁な保守が必要となる。固体塩化アルミニウムの堆積はまた配管面から剥落して反応処理チャンバに戻り、半導体素子製造工程における汚染源となることがある。
【０００５】
一般的に、アルミニウムエッチングシステムの前管路における真空は５００ミリトルなので、その結果、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を気相に保って、加わった真空により凝縮性塩化アルミニウム蒸気がチャンバと前管路から除去することが出来るようにするためには、前管路を約７０℃の温度まで加熱する必要がある。しかし、ポンプとスクラバーとの間の排気管路における圧力は一般に７６０トルなので、廃気が排気管路を通るとき凝縮性塩化アルミニウム蒸気を気相に保つためには、もっと高い温度、一般的にはほぼ１０５℃、に加熱する必要がある。前管路、排気管路の何れか又は両方が正しい温度に保たれていないと、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が冷えて凝縮し、固化するので、凝縮性塩化アルミニウム固体が真空導管システムの内面に沿って堆積し、真空源の機能低下若しくは閉塞を生じる。
【０００６】
アルミニウムエッチングシステムの前管路及び排気管路における凝縮性塩化アルミニウム固体の凝縮及び固化並びに堆積を防止するため、当該配管の周りにヒータージャケットを巻いて前管路及び排気管路を高温に保ち、それにより、凝縮性塩化アルミニウム蒸気のこれら配管の内面上での凝縮及び固化を防止する。しかし、エッチングシステムにある前管路と排気管路の長さによっては、加熱ジャケットの使用は極めて高価となる。例えば、あるエッチングシステムにおいては、反応チャンバが建物の１つの階に置かれており真空ポンプとスクラバーが反応チャンバより１階以上上又は下の階に置かれていることがある。その結果、前管路、排気管路、又は両方が１０フィート以上長くなる。このような状態では、加熱ジャケットの使用は費用が法外に高くなる。したがって、もっと費用の掛からない代替案として、前管路と排気管路を加熱するため加熱ジャケットの代わりに加熱テープを使うことが多い。しかし加熱テープの使用にもまた、管路を完全に効果的に巻くのが困難で、加熱テープ各部の間に隙間があくとの欠点がある。巻き方の悪いパイプにある各部の間のこのような隙間は「コールドスポット」を生じ、凝縮性塩化アルミニウム蒸気がパイプの内側に凝縮する。
【０００７】
エッチングシステムの真空システムにある真空前管路及び排気管路における固体塩化アルミニウムの堆積を制御するため使用される追加対策には、廃棄ガス流から塩化アルミニウム蒸気をトラップして除去するため配管の加熱部分の直後にトラップを設置することが含まれうる。その結果、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が配管内で析出して堆積する代わりにトラップ内で凝縮して収集される。トラップは次いで、析出固体塩化アルミニウムの清掃と除去が必要な時はいつでも配管から取り外すことができる。
【０００８】
凝縮性蒸気を配管から除去するためのトラップの使用は、当該技術には衆知である。凝縮性蒸気トラップ用の在来のトラップは、トラップ内の凝縮性蒸気の温度降下が凝縮性蒸気を固体として凝縮させるとの原理に基づいて設計されることが多い。例えばミヤギ他に発行された米国特許５，４２２，０８１は、調節可能な個数の内面を有し、その内面に凝縮性塩化アルミニウム蒸気が接触すると冷えてその面上に凝縮する気相反応装置用のトラップ装置を開示する。然しミヤギ他のトラップは、層に組み立てた複数の板状部材を必要とし、これは製造組立が困難で時間を要する。加えて、多数の部品があることから、ミヤギ他のトラップは凝縮塩化アルミニウム固体を清掃し除去するための分解が困難で時間を要することになる。さらに、板状部材と吸気開口部との間が近いことから、トラップの恒久的な閉塞を起こし、トラップ容積の大部分を無駄にすることがある。
【０００９】
カリフォルニア州ユーレカのＮｏｒ−Ｃａｌ社は、トラップに対する入口ポートとトラップに対する出口ポートとの間に同心で直角の構造を有するトラップを含む水冷式トラップを開発して半導体処理装置用に多数製造した。Ｎｏｒ−Ｃａｌ社の製造するＦＴＷＡ及びＦＴＷＳシリーズのトラップにおいては、円筒形に配置された冷却コイル管の間で邪魔板がガス流の方向を変えて、トラップを通って流れる凝縮性蒸気のための凝縮面積を増加する。トラップに流入するガスは、トラップ内面又はトラップ内に置かれた冷却コイル管の何れかに衝突することにより、９０度又は１８０度の何れかで方向を変える。しかし、Ｎｏｒ−Ｃａｌ社のトラップは、他の多数の在来型トラップと同様に、トラップへの入口パイプ付近で詰まり、容量低下をもたらすので頻繁な保守と清掃が必要である。
【００１０】
グー他の米国特許５，８２０，６４１号は、化学蒸気反応システムにおける凝縮性蒸気を収集するための液体冷却式トラップを開示する。これは、蒸気の凝縮及びその結果のトラップに対する入口を閉塞することのある固体の析出を避けるため、極めて貧弱な熱交換器である第１段階と、良好な熱交換器で冷却コイル管及び冷却コーン又はフィンを含む第２ステップとを含む。しかし、グー他のトラップでは、冷却コイル管と冷却コーンが高価なため、塩化アルミニウム堆積の除去が必要なときトラップを廃棄することが出来ない。したがって、グー他のトラップにおける析出面の清掃には、トラップの再使用が出来るよう、経済的配慮を必要とする。
【００１１】
アルミニウムエッチングシステムの真空導管システム全体の全部品を適切な温度に保つこと即ち在来のトラップを用いて凝縮性塩化アルミニウム蒸気を効率良くトラップすることは困難なので、アルミニウムエッチングシステムの真空導管システム全体に渡って固体塩化アルミニウムの堆積が起こるのは避けられない。したがって、ある時点で、真空導管システムは凝縮塩化アルミニウム個体を除去するための清掃を必要とする。この清掃は水を使っておこなうのが普通だが、水は塩化アルミニウムに接触したときおびただしい量の有毒腐食性塩化水素（ＨＣｌ）煙霧を生じ、大量の熱も発生して、この両者は作業員に対し危険な状態を作る。
【００１２】
したがって、加熱ジャケット、加熱テープ、及び各種の型の塩化アルミニウムトラップを利用することが既に出来るにも拘わらず、アルミニウムエッチングシステムで作られる凝縮性塩化アルミニウム蒸気を効率の良い方法で凝縮させて収集し、析出塩化アルミニウム固体のトラップからの除去と処分がもっと安全、容易、且つ迅速になる改良型トラップに関する需要が依然としてある。このような除去と処分により、固体塩化アルミニウム析出物をそのトラップにある析出面及びアルミニウムエッチングシステムの真空前管路及び排気管路にあるパイプから清掃する必要がなくなるならば、特にそうである。
【００１３】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、本発明の一般的目的は、アルミニウムエッチングシステム用の改良型トラップを提供することにある。そのトラップは、アルミニウムエッチング反応の凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物を当該エッチングシステムから迅速且つ容易に除去し、固体塩化アルミニウム析出物をトラップ内の析出面から清掃することなく安全に廃棄することが出来る。
本発明のいっそう明確な目的は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気をエッチング廃気から除去するためのトラップを提供することにある。このトラップは、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を冷却し、凝縮し、及び保持するための使い捨て要素を含み、この使い捨て要素は、最低の所要時間と労力でトラップから外すのが容易で、交換が廉価である。
【００１４】
本発明の別の明確な目的は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気のトラップ及び収集のための使い捨て要素を有するトラップを提供することにある。その使い捨て要素は、凝縮塩化アルミニウム固体のトラップ内壁上への析出を防止する。
真空ポンプの排気管路下流から及び／又は真空ポンプの前管路上流から凝縮性塩化アルミニウム蒸気を除去するための、改良方法及び改良装置を提供することもまた本発明の目的である。
半導体処理システムの反応チャンバから下流で塩化アルミニウムの除去を扱うのに必要な時間、労力及び費用を軽減することもまた本発明の追加目的である。
【００１５】
アルミニウムエッチング用のトラップを提供することもまた本発明の追加目的である。このトラップは、アルミニウムエッチング反応の凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物を、迅速且つ容易に当該エッチングシステムから除去し、続いて処理することが出来るので、凝縮塩化アルミニウム固体の堆積をアルミニウムエッチングシステムの真空導管システム内部から除去する必要を軽減若しくは解消し、それにより危険で有毒な塩化水素（ＨＣｌ）煙霧に対する人の暴露を軽減又は解消する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の追加の目的、利点、及び新規特徴は、一部は以下の記述において示すが、一部は当業者には、以下の検討により明白に理解され若しくは本発明の実践により習得されるであろう。目的及び利点は、手段及び前記請求の範囲における詳細な指摘の組合せにより実現され達成されるであろう。
【００１７】
前述及びその他の目的を達成するため及び本発明の目的にしたがって、ここに具体化し広く記述した通り、本発明の方法は、反応チャンバ廃気から凝縮性塩化アルミニウム蒸気を塩化アルミニウムトラップにあるトラップ媒体上に凝縮し、固体化し及び保持するステップを含む。本発明の目的にしたがって前述及びその他の目的を達成するための装置は、チャンバ内に収容された使い捨て、交換可能トラップ要素を有し、その使い捨て要素は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を凝縮塩化アルミニウム固体として凝縮しトラップするためのトラップ媒体を含むトラップを含む。このトラップは、凝縮し析出した固体塩化アルミニウムを含む使い捨て要素を、塩化アルミニウム固体の迅速で安全な処理のため容易にトラップから取り外し、続いて新品使い捨て要素と交換することが出来るように設計されている。この使い捨て要素は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を効率良くトラップするので、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が凝縮塩化アルミニウム固体として析出してアルミニウムエッチングシステムの真空導管システム（真空前管路及び排出回路など）の内壁又はトラップチャンバの内壁に堆積するのを防止する。こうして凝縮塩化アルミニウム固体をエッチングシステムの真空導管システム（つまり前管路及び排出回路）の内面から及び／又はトラップの内壁から除去するため、使い捨て要素及びトラップを清掃することに伴う危険な状態を解消する。
【００１８】
図１に、アルミニウムエッチング工程における塩化アルミニウム副産物のトラップに使用するため好適取り付け位置にある本発明にしたがう塩化アルミニウムトラップ１０を図式的に示す。その工程においては、反応炉又はチャンバ１４の中でＲＦプラズマの支援を受けたチャンバ１４の中の塩素化反応ガスに暴露することにより、アルミニウム膜２３の露出面からアルミニウムがエッチングされる。このようなエッチングシステムにおいては、ターボポンプ１３が前管路１１に接続されており、エッチングチャンバ１４を低圧まで真空に引いて、その真空をエッチングチャンバ１４の中で、アルミニウムエッチング工程全体を通じて、一般的に約５乃至１００ミリトル，多くは約１０ミリトルを保つため使用される。半導体素子などを生産するためのエッチング工程においては、アルミニウム膜２３をその面に蒸着したサブストレート２１をチャンバ１４の中に置く。マスク２５（フォトレジストとも言う）を既知の方法により所望のパターンでアルミニウム膜２３の上に形成する。次いで塩素（Ｃｌ ２ ）又は３塩化硼素（ＢＣｌ ３ ）などの塩素化反応（即ちエッチング）ガスを、流れ矢印２７で示すように、ガス供給入口２０を通じて、約１００ミリトルの真空エッチングチャンバ１４に導入する。ＲＦ電場をチャンバ１４に加えて、露出アルミニウム膜２３と塩素化反応ガスとの反応（即ちエッチング）を助けるプラズマを作る。露出アルミニウム膜２３と塩素化反応ガスとの間のこのプラズマ支援エッチング反応は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気（ＡｌＣｌ ３ ）副産物を生じる。この反応は、Ａｌをアルミニウム膜２３、Ｃｌ ２ を塩素化反応ガス、ＡｌＣｌ ３ を凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物とすると、
２Ａｌ＋３Ｃｌ ２   →  ２ＡｌＣｌ ３                   （１）
の化学方程式で表される。凝縮性塩化アルミニウム蒸気は、余剰塩素化反応ガスと共にチャンバ出口２４を通って、流れ矢印２２で示すように、反応チャンバ１４を出る。このとき真空ポンプ１６がチャンバ廃気（即ち凝縮性塩化アルミニウム蒸気及び余剰塩素化反応ガス）を吸引し、前管路１１及び１２を通し次いでトラップ１０を通す。ここで凝縮性塩化アルミニウム蒸気が凝縮し、固体化して使い捨て要素４２の上にトラップされる。その一方、余剰塩素化反応ガスを含む残りの廃気は、流れ矢印８４で示すように、トラップ１０の外に向かい、排気管路１８及び３２に沿ってスクラバー３７に至り、ここで余剰塩素化反応ガスを含む廃気が安全に処分される。
【００１９】
ターボポンプ１３は、連続的に作動してチャンバ１４の中を真空に保たなければならない。新規反応ガスが供給ガス入口２０に入り、エッチング反応で作られた大量の凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物が、流れ矢印２２で示されたように、エッチングチャンバ１４の外に引き出され、真空システムの真空導管前管路部分１１と１２及び真空導管排気管路部分１８と３２に入るからである。凝縮性塩化アルミニウム蒸気は、１５０−２００℃のエッチングチャンバ１４を出た直後、及び真空導管システムの冷却された構成部品（前管路部分１１と１２及び排気管路１８と３２など）に接触したとき、温度が下がり始める。したがって、チャンバ１４の下流の真空導管システムの前管路部分１１と１２及び／又は排気管路部分１８と３２が十分に加熱されていないか、又は凝縮性塩化アルミニウム蒸気が十分にトラップされないと、凝縮性塩化アルミニウム蒸気はチャンバ１４下流の冷却された面に接触して冷やされ、凝縮性アルミニウム蒸気を凝縮させて、固体塩化アルミニウムを前管路部分１１と１２及び排気管路部分１８と３２の内面に沿って析出する。本発明のトラップ１０のエッチングシステム内における位置は、アルミニウムエッチングシステムの真空導管システムに固体塩化アルミニウムが析出するのを防止するため、前管路部分１１と１２及び／又は排気管路部分１８と３２を加熱するのに必要な、加熱ジャケット又は加熱テープなどのヒーター３３と３４の数を決定する。したがって、トラップ１０は、ヒーター３３の必要数を最小にするため、図１に示すように、ターボポンプ１３と真空ポンプ１６との間など、実用的にチャンバ１４に出来るだけ近い位置に置くのが必須ではないが好適である。トラップ１０は、反応チャンバ１４の中で作られた凝縮性塩化アルミニウム蒸気副産物を、４０及び４１に示したように冷却し、凝縮し、固体化してトラップする。こうして、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が真空ポンプ１６の中及び真空導管排気管路部分１８及び３２の中で冷却し、凝縮し、固体化して堆積するのを防止する。
【００２０】
トラップ１０を、図１に示すように、ターボポンプ１３と真空ポンプ１６との間に置いたとき、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が前管路部分１１及び１２の中で凝縮して詰まるのを防ぐには、加熱ジャケット３３及び３４などのヒーターを、通常配管前管路部分１１と１２それぞれを囲んで置き、前管路１１、１２の中の温度を、好適には７０℃を越える温度に、上げて保ち、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を含む廃気がトラップ１０に達する前に、廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気が冷却し、凝縮し、固体化し及び堆積するのを防止する。このような凝縮と固体化は、トラップ１０上流の弁及びその他の構成部品（図示せず）の中でも起こるので、これら構成成分もまた加熱したままにするのはめずらしいことではない。ヒーター３４の使用を通じて、トラップ１０に入るときの廃気温度を制御することが可能で、ヒーター３４はトラップ１０の入口パイプ３０に突き当たるように置いてよいので、ヒーター３４を、トラップ１０の入口パイプ３０の温度制御を助け、固体塩化アルミニウムが入口パイプ３０の内壁に堆積するのを防止するためにも使う。
【００２１】
図１に示した好適実施例においてトラップ１０を置いた結果、凝縮性塩化アルミニウム蒸気は効率良く完全にトラップされるので、出口パイプ１１０又はトラップ１０から真空ポンプ１６に到る排気管路部分１８又は真空ポンプ１６からスクラバー３７に到る排気管路３２は、加熱する必要がない。図１に示す実施例を採用した工業用施設において、トラップ１０の上流に必要なヒーターの数は、エッチングシステムにトラップ１０を採用しない状態で真空導管システム全体を加熱するため必要なヒーターの数に比べ少ない。したがって、トラップ１０は、在来のエッチングシステムでは欠かすことが出来なかったエッチングシステムが有する真空導管システムの長い部分を加熱することに伴う費用を著しく軽減することが出来る。
【００２２】
上述のように、本発明のトラップ１０は、図１に示すように置いたとき、凝縮塩化アルミニウム固体が真空ポンプ１６及び排気管路１８、３２並びにトラップ１０下流の圧力ゲージ、弁、及びその他の構成成分の中に堆積するのを防止する設計となっている。簡単に言うと、トラップ１０は、ハウジング６０の中に収容された使い捨て要素４２を含む。この使い捨て要素４２は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を固体塩化アルミニウムとして凝縮するための理想状態を作り、凝縮性塩化アルミニウム蒸気をトラップ１０の使い捨て要素４２の中に凝縮してトラップするトラップ媒体（以下で詳細に論じる）を含む。それにより、凝縮性塩化アルミニウム蒸気がもっと下流で問題を起こし得る前に、凝縮性塩化アルミニウム蒸気をチャンバ廃気から除去する。トラップ１０を出る残りの廃気には、凝縮性塩化アルミニウム蒸気がほとんど含まれておらず、主として余剰塩素化反応ガスから成る。これは、真空ポンプ１６及び排気管路１８、３２を無害で固体塩化アルミニウムを堆積することなく通過して、この余剰塩素化反応ガスの安全な処理及び処分のためスクラバー３７まで続く。トラップ１０の使い捨て要素４２は、さらに、適切な時間経過の後、容易且つ迅速にトラップ１０が取り外され、使い捨て要素４２の中に集められた固体塩化アルミニウム堆積が安全で迅速に処分され、続いて新品使い捨て要素と交換することが出来る設計となっている。ガスの安全な処理及び処分のためスクラバー３７まで続く。トラップ１０の使い捨て要素４２は、さらに、適切な時間経過の後、容易且つ迅速にトラップ１０取り外され、使い捨て要素４２の中に集められた固体塩化アルミニウム堆積が安全で迅速に処分され、続いて新品使い捨て要素と交換することが出来る設計となっている。
【００２３】
ここで図２−６を参照すると、本発明にしたがう塩化アルミニウムトラップ１０の好適実施例は、金属製ハウジング６０，上流端壁９４及び下流端壁１０８を有する。上流端壁９４は入口開口部３５を有し、下流端壁は出口開口部１１４を有する。端壁９４、１０８うち１つ、上流端壁９４は、着脱可能で、フランジ９８、１００の上にクランプ１０４を用いるなどで、定位置に固定できるのが必須ではないが好適である。図１に示したシステムの前管路１２、１８の中にトラップ１０を着脱可能で固定するため、上流端壁９４はパイプ継ぎ手９６を有し、下流端壁１０８はパイプ継ぎ手１１２を有する。
【００２４】
図２及び６に示すように、トラップ１０のハウジング６０及び端壁９４、１０８が内部チャンバ９０を囲み、チャンバ９０の中には、図１の反応チャンバ１４からの廃気中の塩化アルミニウムを凝縮しトラップするため、着脱可能使い捨てトラップ要素４２が置かれている。トラップ要素４２は、頑丈な円筒形シールド５３で囲まれた円筒形外側トラップ媒体４８、トラップ媒体４８の内側にある小さい径の円筒形スクリーンカラム５２、円筒形スクリーンカラム５２の中に配置されたコアトラップ媒体４４、及びスクリーンカラム５２と外側媒体４８との間の環状空間５４の中に配置された中間トラップ媒体４６を含む。トラップ媒体４４、４６、４８は、メッシュ材を含み、好適には金属製メッシュを含み、このメッシュは気体が通過して流れることも出来るが、多数の面をもまた備えており、この面が図６の塩化アルミニウム４０，４１の凝縮及び析出を促進する。外側円筒形媒体４８と円筒形スクリーンカラム５２、特にコア媒体４４と環状媒体４６の上流側にある外側円筒形媒体４８と円筒形スクリーンカラム５２部分は、着脱可能使い捨てトラップ要素４２の１次即ち第１トラップ段階２００を構成し、コア媒体４４と、環状媒体４６は、使い捨てトラップ要素４２の２次即ち第２段階２０５を構成する。
【００２５】
基本的に、チャンバ９０に、図６の流れ矢印６４，６６で示すように、流入する気体状廃気の塩化アルミニウム成分は、先ず、固体塩化アルミニウム堆積４０で示すように、外側トラップ媒体４８の上部及び、固体塩化アルミニウム堆積４１で示すように、内側スクリーンカラム５２の上端部に凝縮し析出する。廃気中の塩化アルミニウムの大部分（ほぼ９０乃至９５パーセント以上）は、この１次即ち第１トラップ段階２００で凝縮し析出する。この１次即ち又は第１トラップ段階で凝縮し析出しなかった廃気中の塩化アルミニウムの残り（ほぼ５乃至１０パーセント以下）は、２次即ち第２トラップ段階２０５のコア媒体４４及び環状媒体４６の中で凝縮し析出する。外側シールド５３は、気体状塩化アルミニウムが外側媒体４８を通過してトラップ１０のハウジング６０の内面上で凝縮し析出するのを防止する。
【００２６】
第１トラップ段階２００における固体塩化アルミニウム堆積４０、４１及び／又は第２トラップ段階２０５に関するコア媒体４４及び環状媒体４６の中の固体塩化アルミニウム堆積が、廃気流のトラップ１０への流入又は通過を妨げるほど十分に累積されたとき、塩化アルミニウム堆積４０、４１の付いたトラップ要素４２を単体としてチャンバ９０から取り外し、新規トラップ要素４２と交換することが出来る。着脱可能端壁９４がトラップ要素４２のこのような取り外しと交換を便利にする。
【００２７】
一般的に、本発明のトラップ１０を採用したアルミニウムエッチングシステムは、使い捨てトラップ媒体４２の交換が必要になるまで約６乃至１２ヶ月連続して作動させることが出来る。本発明のトラップ１０のこのような仕事量と寿命とは、交換可能使い捨て要素４２の作成に比較的廉価な材料が使用されることと相俟って、以下に詳細を記述するように、トラップ１０を、当該技術において以前に使用された塩化アルミニウムトラップの何れより、遙かに廉価で実用的なものとする。
【００２８】
本発明にしたがい、また図１及び２の好適実施例に示したような、トラップ１０は、アルミニウムエッチングシステムで作られた凝縮性塩化アルミニウム蒸気を効率よく完全にトラップ１０の使い捨て要素４２の上に凝縮させ且つ凝縮塩化アルミニウム固体を使い捨て要素４２の上に保持する設計となっている。塩化アルミニウムのこのようなトラップと容易な処分は、トラップ１０の入口パイプ３０と出口パイプ１１０との間のチャンバ９０に置かれた使い捨て要素４２の新規設計により果たされる。使い捨て要素４２は、図１に堆積４０及び４１により示したようにトラップ媒体面上に凝縮塩化アルミニウム固体として堆積する凝縮性塩化アルミニウム蒸気の効率良い凝縮とトラップのため大きい表面積を与える一方で、廃気中の塩素化反応ガスなどその他の分子は、邪魔されることなく使い捨て要素４２の中を通過することが出来る塩化アルミニウムトラップ媒体（下記に詳細を記述）を含む。凝縮性塩化アルミニウム蒸気を使い捨て要素４２の上に凝縮させるためには、使い捨て要素４２が、凝縮性塩化アルミニウム蒸気の温度を下げなければならない。使い捨て要素４２は、廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気からトラップ媒体４４、４６、４８に熱が伝導される熱交換器として働くトラップ媒体（下記に詳細を論じる）を含む。トラップ１０の使い捨て要素４２の重要な特性は、使い捨て要素４２の中のトラップ媒体４４、４６、４８の物理的形状及び特性が、使い捨て要素４２の中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気の冷却、凝縮及び固体化を最大にするよう、外付け又は内蔵冷却機構を何も必要としないで、最適化することが出来ることである。凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子と使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８との間の熱交換量は、トラップ媒体４４、４６、４８の周囲温度の内面に対する蒸気分子の物理的衝撃又は衝突に大きく左右されるので、使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８の表面積を、トラップ１０を通る廃気流を邪魔することなく、十分な熱交換面積を作る（下記に論じる）ため、最適化する。
【００２９】
凝縮性塩化アルミニウム蒸気の凝縮、析出及びトラップを最大にするには、本発明にしたがう使い捨て要素４２は、特性の組合せを有するのが望ましい。第１に、使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を凝縮し及びトラップするのに十分な表面積を有するのが好適である。第２に、凝縮性塩化アルミニウム蒸気の凝縮及びトラップのため多くの面を備える一方で、使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８は、それでもチャンバ廃気をエッチングチャンバ１４から移動させる真空ポンプの能力を妨げないよう廃気中の塩素化エッチングガス分子に関しては高い流量伝導力を有しなければならない。第３に、使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８はまた、トラップ１０を塞ぐことなく凝縮塩化アルミニウム固体堆積４０を保持する大きい収集能力を有しなければならない。第４に、固体塩化アルミニウム堆積４０及び４１がほんの短時間の間に入口開口部３５を塞がないよう、トラップ入口開口部３５とトラップ媒体４４、４６、４８の上面との間には十分な距離がなければならない。最後に、使い捨て要素４２は、析出塩化アルミニウム固体の安全で迅速な処分のため取り外しが容易でなければならない。
【００３０】
本発明の、好適だが唯一ではない、実施例をここで詳細に記述する。広い意味でのトラップ１０は、ハウジング内の入口と出口のとに間に使い捨て要素４２を含み、この使い捨て要素４２が塩化アルミニウム蒸気分子の全部を面上に凝縮させてトラップするに十分な横断厚さと面密度とを有する構造体である。トラップ１０は、ほぼ円筒形の構造を持つのが好適である。しかし、トラップ１０には、本発明の原理にしたがって使うことの出来る他の多くの形状及び構造体が含まれる。
【００３１】
ここで図２−７を参照すると、本発明のトラップ１０に関する好適実施例は、トラップチャンバ９０を囲む缶の形の、内径がＤのほぼ円筒形の長いハウジング６０を有する。ハウジングの入口端９２は、入口開口部３５の付いた着脱可能入口継ぎ手９４及びポンプ管路１２（図１）にあるパイプ継ぎ手に対する接続に適した適切なフランジ９６により囲われている。続けて図２−７を参照すると、ハウジング６０の入口端９２には適切なフランジ９８が固定されており、入口継ぎ手９４の上の同様のフランジ１００とかみ合って封止する。ガスケット１０２をフランジ対９８、１００の間に置いて真空に耐える密封を作る助けとすることが出来る。普及しており当業者には衆知のように、適切なクランプ１０４又は任意の他の留め具を使って２つのフランジ９８、１００を締め付けて保持することが出来る。ハウジング６０の出口端１０６は、図２−５に示すように、出口パイプ１１０に接続されたパイプ継ぎ手１１２で終わる出口開口部１１４を持つ端壁１０８により囲われている。
【００３２】
続けて図２−７を参照すると、使い捨て要素４２の好適だが唯一ではない構造（下記に詳細を記述）は、高さｈ５、外径ｄ４で内部コア径ｄの円筒形である（図２及び６）。使い捨て要素４２をハウジング６０の中に取り付けるためのガイド１２０が端壁１０８に固定されており、使い捨て要素４２のコア５６の径ｄにほぼ等しいか、やや小さい幅を有する。使い捨て要素４２の下端１２２は、ガイド１２０の周りで滑り、これが使い捨て要素４２をハウジング６０の中で芯合わせして保持し、端壁１０８に当接する。したがって、使い捨て要素４２は、ガイド１２０により挿入されて正しい位置に保たれる。ガイド１２０は、図２−６で良くわかるように、Ｕ型ストラップとするのが好適であるが、トラップ１０の出口開口部１１４を塞がない限り任意の他の構造としてよい。前に論じたように、加熱ジャケット３４又は加熱テープを使って、入口パイプ３０を加熱し反応チャンバ１４からの廃気温度を廃気が入口パイプ３０でトラップ１０に入るとき制御することが出来る（図１参照）。ヒーター３４は入口パイプ３０に当接するので、ヒーター３４は、入口パイプ３０の温度制御を助けるためにもまた使うことが出来る。
本発明のトラップ１０の構造を説明する目的で、だが限定ではなく、ハウジング６０は、約６インチの外径、約５．７５インチ（図６）の内径Ｄ及び約８．５インチの高さを持たせることが出来る。
【００３３】
使い捨て要素４２が凝縮塩化アルミニウム固体で塞がったときなど、使い捨て要素４２をハウジング６０から取り外すには、先ずトラップ１０をポンプ管路１２及び１８から外す（図１参照）。次いで、クランプ１０４を外すと入口継ぎ手９４をハウジング６０の入口端９２から外せるので（図６参照）、使い捨て要素４２をガイド１２０から滑らせてハウジング６０のトラップチャンバ９０から取り出す。新しい使い捨て要素４２は、この逆の手順で装着することが出来る。
【００３４】
言うまでもないが、この記述で使用するとき用語「上」及び「下」又は「頭」及び「底」は便宜上のためのみである。「上」及び「下」又は「頭」及び「底」は、図１及び３に示したトラップ１０の垂直方向を基準とする。明らかに、トラップ１０は、水平、上下逆、又はその中間など、別の取り付け姿勢でも、本発明の実質を変えることなく、使用することが出来る。また、円筒形以外のハウジング６０及びトラップ媒体形状も本発明にしたがって使用することが出来る。さらに、使い捨て要素４２の取り外しと交換を便利にするためトラップ１０を開けるためにも、本発明の範囲内で、開閉可能なハウジング６０、ねじ付き端壁９４又は１０４及び他の多くなど、一旦本発明の原理を理解すると当業者には明らかなように、他の多数の構造がある。
【００３５】
ここでトラップ１０の使い捨て要素４２を詳細に記述する。ここでは主として図６を参照するが、図２−５及び７も補助的に参照する。使い捨て要素４２は、円筒形構造が好適な高さがｈ １ で、横断厚さがｔ １ のトラップ媒体４８、及びこれもまた円筒形中空構造が好適で高さがｈ ２ で、外側トラップ媒体４８の中に収容され、外側トラップ媒体４８に対し間隔をあけ、外側トラップ媒体４８と内側スクリーンカラム５２との間に環状空間５４が定められるようにした内部スクリーンカラム５２を含む。環状空間５４の中には、横断厚さがｔ ２ で高さがｈ ３ の中間トラップ媒体４６がある。内側円筒形スクリーンカラム５２はさらに、横断厚さがｔ ３ で高さがｈ ４ のトラップ媒体４４が中に配置された内側コア５６を定める。高さがｈ ５ の頑丈な保護シールド５３が外側トラップ媒体４８を囲む。任意選択で、形状が円筒形であるのが好適な外側スクリーンカラム５０を、図８に示すように、トラップ媒体４６と４８との間に配置して、使い捨て要素４２に対する追加構造的支持を与えてもよい。トラップ媒体４４、４６、及び４８は、図９に示すように、金属製（好適にはステンレス鋼製）メッシュ１３０で、上述のような好適表面構造及び機能を使い捨て要素４２に与える。この金属製メッシュ１３０は、図９−１３及び１６に示すような、交錯金属線又は繊維１３４で作られた、又は多層の織った金属スクリーンで作られた、金属布の積層又は複合層、若しくは多くの絡み合った又は秩序正しく並んだ金属微細面２１０（図１６）を持つ何か別の材料を含むがこれらに限らない、各種の方法で各種の構造を用いて形成し、反応チャンバ１４（図１）からの廃気が、塩化アルミニウムガス分子すべてを凝縮させトラップするため、通過しなければならない横断厚さと表面積密度を作ることが出来る。
【００３６】
内側円筒形スクリーンカラム５２は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を凝縮し、固体化し及びトラップするためにトラップ媒体として役立つだけでなく、使い捨て要素４２をトラップ１０のチャンバ９０の中に引き留めるためにも役立つ。したがって、内側円筒形スクリーンカラム５２は、トラップ媒体４４、４６、４８よりいくらか固い材料から構成され、４×４メッシュ乃至８×８メッシュの目開きを有するワイヤースクリーンから構成するのが好適である。本発明を通じて使用される用語「スクリーン」は、ワイヤスクリーンに限定されることなく、孔あき材料など別の構造を含む。上述のように、追加の構造支持のため、外側円筒形スクリーンカラム５０（図８）を、任意選択で使い捨て要素４２に組み込んでもよい。任意選択外側円筒形スクリーンカラム５０は、４×４メッシュ乃至８×８メッシュなどの目開きを有するワイヤースクリーンを含むのが好適である。孔あき金属など、その他の材料もまた外側カラム５０として使用される。さらに、円筒形以外の外側スクリーンカラム形状を採用してもよい。
【００３７】
使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８、内側円筒形スクリーンカラム５２、及び頑丈なシールド５３にはすべて、十分大きい体積の凝縮塩化アルミニウム固体に対応するのに十分な高さと寸法を持たせ、塩化アルミニウム蒸気分子を凝縮しトラップするその能力が消滅する程度まで、又は真空導管システムを通す廃気気体の伝導力が消滅する程度まで、使い捨て要素４２が堆積４０、４１で詰まる前に、エッチングチャンバ１４が十分な時間だけ稼働することが出来るようにするのが好適である。このような高さと寸法は、勿論、廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気の量と、保守を要する前にエッチングチャンバ１４を稼働させたい所望時間の長さに左右される。使い捨て要素４２の中の凝縮塩化アルミニウム固体の堆積が、凝縮塩化アルミニウム固体の堆積により使い捨て要素４２の塩化アルミニウム蒸気分子を凝縮させトラップする能力が消滅するか、又は凝縮しなかった気体を伝導する能力が消滅するような体積に累積する前に、前に論じたように、システムを停止して詰まった又は部分的に詰まった使い捨て要素４２をトラップ１０から単に取り外して新品使い捨て要素４２と交換することが出来る。
【００３８】
トラップ媒体４４、４６、４８の主要な機能、及び内側円筒形スクリーンカラム５２と外側（気体不透過性）シールド５３のそれは、ほぼ周囲温度の大きい表面積を提供し、トラップ１０に追加の内蔵又は外付け冷却活動を要しないで、廃気中の塩化アルミニウム蒸気分子が、効率良く冷却され、凝縮され、析出されて、トラップ１０にトラップされることである。本発明のトラップ１０の重要な特徴は、使い捨て要素４２を、使い捨て要素４２の中の凝縮塩化アルミニウム固体の析出プロフィールの操作が出来る方法で設計することが出来るので、エッチング廃気の中に存在する塩化アルミニウム蒸気を凝縮し、固体化し、トラップする効率の良い方法を可能にすることである。析出プロフィールは、トラップ媒体４４、４６、４８、及び内側円筒形スクリーンカラム５２と外側シールド５３の高さと密度を、以下で詳細に述べるように、調節することにより操作する。
【００３９】
使い捨て要素４２の中の塩化アルミニウム蒸気の凝縮過程は、相変化過程である。凝縮性塩化アルミニウム蒸気は、塩化アルミニウム蒸気が使い捨て要素４２を通って流れるとき気相から固相に変化する。気体流中の凝縮性蒸気即ち気体は、気相におけるその分圧が、平衡蒸気圧のそれより大きいとき凝縮する。詳しく言うと、２つ以上の異なる気体状成分（分子種）を含む気体の分圧は、気体中のこのような成分毎の個別圧力の累積和である。したがって、凝縮性塩化アルミニウム蒸気（ＡｌＣｌ３）と塩素（Ｃｌ２）反応ガスを含む反応チャンバ１４（図１）からの廃気など、アルミニウムエッチングシステムの廃気に関しては、２つの成分、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と塩素（Ｃｌ２）、がそれぞれそれ各自の分圧を有する。２つの成分、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と塩素（Ｃｌ２）、の混合から成る気体の全圧は、２つの成分、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）と塩素（Ｃｌ２）、の分圧の和に等しい。塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）に関する平衡蒸気圧は、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）の蒸気から固体への凝縮速度が、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）の固体から気体への昇華即ち気化の速度と等しい圧力である。
【００４０】
凝縮性蒸気の蒸気圧は、凝縮性蒸気の温度に関係し、これは、次の原子方程式によりあらわすことが出来る。
【数１】
0004944331.tif 000002
ここで、Ａ、Ｂ及びＣは定数、ｐはトルで測定した圧力、Ｔは摂氏で測定した温度である。塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）については、Ａは約３１．４３１に等しく、Ｂは約９５０４３６に等しく、Ｃは約２０２．３９に等しい。塩化アルミニウムに関する蒸気圧曲線を図１５に示す。方程式（１）に関連して論じた上述の例を続け、図１５に示した蒸気圧曲線を参照すると、トラップ１０に入る塩化アルミニウム蒸気の温度が１００℃で、塩化アルミニウムの分圧が１００ミリトルであると仮定するとき、約１８℃の初期温度降下が、トラップ１０の使い捨て要素４２を通って流れる廃気中の凝縮性塩化アルミニウム蒸気約９０％の凝縮を生じる。約１６℃の第２の温度降下は、使い捨て要素４２を通って流れる廃気中の残り１０％の塩化アルミニウム蒸気約９０％の凝縮を生じる。このように、前に論じた通り、使い捨て要素４２の物理的プロフィールの制御は（即ち、使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８の密度、及びしたがって利用出来る表面積の量２１０の調節により）、トラップ１０の析出プロフィールを著しく制御する。したがって、合理的な物理的サイズで高いトラップ能力を有し、利用出来るトラップ容積の大部分を使用して、トラップ１０に対する入口開口部３５で恒久的に詰まることのないトラップ１０を得るためには、入口開口部３５を通ってトラップ１０に入る凝縮性塩化アルミニウム蒸気の冷却を制限して、凝縮性塩化アルミニウム蒸気のこれらの位置における凝縮が最小になるようにしなければならない。言い換えると、トラップ１０の使い捨て要素４２のトラップ媒体４４、４６、４８のプロフィールは、以下でさらに詳細に論じるように、トラップ１０が入口開口部３５で恒久的に詰まることのないものでなければならない。
【００４１】
図６を参照して、トラップ１０の使い捨て要素４２における塩化アルミニウム固体の析出及び析出プロフィールの操作を論じる。一般的に、トラップ１０の使い捨て要素４２は、そこで固体塩化アルミニウムの析出が起こる少なくとも２つの析出段階又は領域、第１析出領域２００及び第２析出領域２０５、を含むと考えられる。チャンバ廃気に含まれる凝縮性塩化アルミニウム蒸気の大部分（約９０乃至９５パーセント以上）は、使い捨て要素４２の第１即ち１次析出段階２００に備えられた、外側トラップ媒体４８の上部及びスクリーンカラム５２の上部を含む、トラップ媒体に集められトラップされる。第１析出段階２００の上述のトラップ媒体は、トラップ１０の入口開口部３５から十分に距離を置いて、ほんの僅かの使用時間の後、入口開口部３５が凝縮塩化アルミニウム固体で詰まらないようにするのが好適である。凝縮性塩化アルミニウム蒸気の残り（約５％以下）は、密度が高く効率が極めて良いトラップ媒体を備えた使い捨て要素４２の第２析出段階２０５において凝縮されてトラップされる。使い捨て要素４２の第２析出段階２０５に備えられた密度の高いトラップ媒体は、第１析出段階においてトラップされなかった残りの凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子（約５乃至１０パーセント以下）との分子接触を最大にするため設けられた著しく高い量の表面積を含むので、残り（約５乃至１０パーセント以下）の凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子の熱交換、冷却、凝縮、及びトラップが最大になる。
【００４２】
続けて図６を参照すると、入口開口部３５を通ってトラップ１０に入る廃気中の塩化アルミニウム蒸気分子の一部は、図６の流れ矢印６４及び６６で示したように外側トラップ媒体４８（又は、図８に示すように、外側円筒形スクリーンカラム５０が使い捨て要素に含まれているとき、任意選択の外側円筒形スクリーンカラム５０）に衝突する。塩化アルミニウム分子の衝突は、塩化アルミニウム蒸気分子と外側トラップ媒体４８との間に熱伝導を生じて、塩化アルミニウム蒸気分子の温度を下げ、このことが次ぎに、図６に固体塩化アルミニウム堆積４０により示したように、塩化アルミニウム蒸気分子を外側トラップ媒体４８の上に凝縮させトラップする。アルミニウムエッチングシステムにおける気体体積流速は一般的に全く低く（約１００−２００ｓｃｃｍ）質量流速もまた比較的低い（約０．１２ｇ／分）ので、外側トラップ媒体４８との物理的衝突による塩化アルミニウム蒸気の冷却は、非常に効率が良く、その結果本発明のトラップ１０には外付け又は内蔵冷却機構の必要がない。したがって、塩化アルミニウム蒸気分子が外側トラップ媒体４８に接触するとき、塩化アルミニウム蒸気分子の温度が接触冷却のため降下するので、大量の塩化アルミニウム蒸気分子が凝縮し、固体化し、固体塩化アルミニウム堆積４０として外側トラップ媒体４８の上に累積される。入口開口部３５の早期閉塞を避けるため、外側トラップ媒体４８の上面が、入口開口部３５から十分な距離にあって、外側トラップ媒体４８の上への初期塩化アルミニウム堆積４０が入口開口部３５を塞がないようにするのが好適である。外側トラップ媒体４８の高さｈ１は、少なくとも使い捨て要素４２の高さｈ５より２分の１インチ乃至１インチ低いのが好適である。
【００４３】
凝縮塩化アルミニウムの堆積４０が外側トラップ媒体４８の上部に、図６に示すように、累積するにつれ、この堆積４０に衝突する塩化アルミニウム蒸気分子からの熱伝導は効率が下がる。析出媒体４０自体は金属が好適のトラップ媒体４４ほど良くは熱を伝導しないからである。したがって、外側トラップ媒体４８の上部へのこのような堆積４０とともに、廃気流は次第に流れ矢印６８、７０、及び７２で示す方向に向け直される。本質的に、熱伝導、したがって凝縮は、初期には外側トラップ媒体４８の上の方で効率が良く、外側トラップ媒体４８の上への塩化アルミニウムが凝縮は、上述のように、外側トラップ媒体４８に隣接する分圧を下げ、それにより、塩化アルミニウム蒸気の分圧勾配の減少を起こし、その結果、流れ矢印６４、６６で示すような、外側トラップ媒体４８に向かう塩化アルミニウム蒸気の卓越流を生じる。しかし、固体塩化アルミニウムが外側トラップ媒体４８の上に堆積するにつれ、熱伝導、したがって凝縮、の効率が悪くなり、結果として生じた外側トラップ媒体４８の上の固体塩化アルミニウム堆積４０に隣接する塩化アルミニウムの蒸気分圧が、内側スクリーンカラム５２に隣接する塩化アルミニウムの蒸気分圧よりいくらか多くまで増加する。こうして、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を含む廃気の残りは、真空の影響のため、使い捨て要素４２を通って、流れ矢印６８、７０及び７２で示す方向に引かれ、結果として分圧勾配を生じ、次ぎに、これもまた使い捨て要素４２の第１析出段階２００である内側円筒形スクリーンカラム５２と次第に多く接触し、ここで凝縮性塩化アルミニウム蒸気の２番目に大きい部分が、外側トラップ媒体４８の上の堆積４０について上で述べたのと同様の様態で凝縮し固体塩化アルミニウム堆積４１として析出する。このようにして、廃気気体流は平衡しトラップ１０の全体効率及び寿命が増加する。
【００４４】
廃気が使い捨て要素４２の第１析出段階２００（即ち、外側トラップ媒体４８及び内側円筒形スクリーンカラム５２の上部）に接触し、使い捨て要素４２の外側トラップ媒体４８及び内側円筒形スクリーン要素５２の上部に析出した後は、上述のように、廃気中に存在する元の凝縮性塩化アルミニウム蒸気の９０−９５％が第１析出段階２００における固体塩化アルミニウム堆積４０、４１として析出されている。残りの５乃至１０％の凝縮性塩化アルミニウム蒸気を含む廃気は、使い捨て要素４２の第２析出段階２０５を通って凝縮される。第２析出段階２０５は、内側トラップ媒体４４及び中間トラップ媒体４６を含み、これら各々は、最大熱交換面を与えるため著しく大きい表面積２１０を含む一方で、なおトラップ媒体４４及び４６を通じる、流れ矢印７４、７６、７８及び８０で示すような、真空の影響下での廃気の流れを許す。したがって、トラップ媒体４４及び４６それぞれの密度及び高さｈ４とｈ３は、凝縮性塩化アルミニウム蒸気の効率良いトラップに対し重要である。トラップ媒体４４及び４６が十分な密度のものでないと、廃気の大部分が真空の影響下でトラップ媒体４４及び４６を通って流れ、凝縮性塩化アルミニウム蒸気のトラップが不十分になり、それにより凝縮性塩化アルミニウム蒸気がトラップ１０を通り抜けてトラップ１０下流の廃気管路１８及び３２の中で凝縮し、固体化し、累積させてしまうことになる。以下に詳細に記述するように、トラップ媒体４４の密度は、約１０ｉｎ２／ｉｎ３で、トラップ媒体４６及び４６の密度は約８ｉｎ２／ｉｎ３であるのが好適である。
【００４５】
上述のように、内側円筒形スクリーンカラム５２の高さｈ２は、入口開口部３５から、内側コアが塞がるのを避けるため、最小量の塩化アルミニウムのみが入口開口部３５近傍に析出するような間隔をあけるのが好適である。内側円筒形スクリーンカラム５２の高さｈ２は、ｈ３をハウジング６０の高さとするとき、約０．５ｈ５乃至０．９９ｈ５であるのが望ましく、約２／３ｈ５であるのが好適である。外側トラップ媒体４８は、ハウジング６０の高さｈ５とほとんど等しいか又は僅かに小さい高さｈ５を有するのが好適である。原則的に、保護シールド５３は、ハウジング６０の内面を保護するのには十分であるが、ハウジング６０の閉鎖及び密封を妨げる高さではない高さでなければならない。
【００４６】
上に示したように、第２析出段階２０５のトラップ媒体４４及び４６は、廃気が使い捨て要素４２の第１析出段階２００を通過した後に廃気中に残留する凝縮性塩化アルミニウム蒸気（約５−１０％以下）をトラップするのに十分な表面積を与えるのに十分な密度のものであるが、同時にトラップ媒体４４及び４６は、トラップ媒体４４及び４６を通過する廃気の流れを妨げるほど密ではない。したがって、残留凝縮性塩化アルミニウム蒸気は、流れ矢印７４、７６及び７８で示すように、トラップ媒体４４及び４６の中を通って流れて析出することが出来る。さらに、トラップ媒体４４及び４６は、大きい表面積及びしたがって廃気中の残留凝縮性塩化アルミニウム蒸気（約５−１０％以下）をトラップするための大きい能力を有する。このように、トラップ１０の使い捨て要素４２は、密集したトラップ媒体４４および４６が短時間の後には塞がらないよう、析出の大部分４０及び４１が第１段階で起こし、真空ポンプ１６が、凝縮性塩化アルミニウム蒸気を効率良くトラップしながら、使い捨て要素４２を通って、長時間に渡って真空に引くことが出来るよう、凝縮性塩化アルミニウム蒸気のトラップ効率を最大にする設計とする。加えて、密集したトラップ媒体４４及び４６は、トラップ１０の第１析出段階２００でトラップされなくて廃気中に残る凝縮性塩化アルミニウム蒸気（約５−１０％以下）を効率良くトラップすることが出来るよう、十分に密度が高い。
【００４７】
したがって、トラップ１０の使い捨て要素４２の重大な特徴は、使い捨て要素４２が最早効率良く凝縮性塩化アルミニウム蒸気をトラップすることが出来なくなる前にトラップすることが出来る塩化アルミニウム固体の量を最大にするため、トラップ媒体４４、４６及び４８の高さと密度及び内側円筒形スクリーンカラム５２の高さを変えることにより、塩化アルミニウム固体の析出を操作することが出来ることである。このような次第でエッチングチャンバ１４は、塩化アルミニウム堆積の付いた使い捨て要素４２を新しい使い捨て要素４２と交換することが必要となるまでに、かなりの時間に渡り作動させることが出来る。
【００４８】
トラップ１０の使い捨て要素４２による塩化アルミニウムの効率良いトラップの結果、出口開口部１１４を出る廃気（流れ矢印８４）は、原則的に凝縮性塩化アルミニウム蒸気が皆無である。その結果、トラップ１０下流の真空システムの管路、ポンプ、弁又はその他の部品は何れも、これらの中での塩化アルミニウム蒸気の凝縮を防止するため、加熱する必要がない。
上に簡単に述べたように、トラップ媒体４４、４６、４８は、廃気中の塩化アルミニウム蒸気のほぼ全量を冷却し、凝縮し、固体化するため十分な密度の微小面２１０を含む。同時に、微小面２１０は、反応炉１４の中に必要な真空を保つ真空ポンプの能力を妨げるほど密ではない。言い換えると、Ｃｌ２又はＢＣｌ３などの余剰反応ガス分子は、妨げるものがほぼなくてトラップ媒体４４、４６、４８を通過することが出来る筈である。
【００４９】
トラップ媒体４４、４６、４８の、好適だが不可欠ではない、実施例は、図９−１２及び１６に示し図９に当該トラップ媒体の拡大断面で示したような金属微小面の迷路又は縺れを形成するため、絡み合った又は交錯した金属線１３４で作られた縮れた金属布１層以上のメッシュ１３０を含む。上述のように、トラップ媒体４４及び４６は、トラップ媒体４８より密である。したがって、以下の論説においては、メッシュ１３０の一般的特徴はすべてのトラップ媒体４４、４６、４８に当て嵌まるけれども、トラップ媒体４６の密度はトラップ媒体４４の密度より小さいのが望ましく、トラップ媒体４８の密度はトラップ媒体４６の密度より小さいのが望ましいと了解する。
【００５０】
図９に示すように、トラップ媒体好適実施例を形成するメッシュ１３０は、絡み合った又は交錯した金属線１３４の緩い縺れを含む。ここで使用する用語「縺れ」は、線が秩序正しい方法又はパターンで組み立てられ又は織り合わされていないことを意味するのではなく、凝縮性塩化アルミニウム蒸気がトラップ媒体に接触するとなくトラップ媒体を通り抜けるのを実質的に阻止し、凝縮性塩化アルミニウム蒸気が冷却されトラップ媒体上に固体として凝縮する結果となるように成形し置かれていることだけを意味する。
【００５１】
トラップ媒体４４、４６、４８の好適実施例においては、線１３４の縺れが横断厚さｔの中に十分な表面積を与え、ほぼ全量の塩化アルミニウム蒸気分子が冷却されるだけでなく、固体として凝縮し線１３４の上に保持される。勿論、トラップ媒体の厚さｔの中に線１３４が多過ぎると、塩素化反応気体分子など他の気体分子の流れを妨げて、上述のように、チャンバ内に必要な真空を維持する真空ポンプの能力を妨害する。
したがって、本発明の重要な特徴は、メッシュ１３０の中に十分な線１３４を置いて、約２ｉｎ２／ｉｎ３乃至１５ｉｎ２／ｉｎ３の範囲、８ｉｎ２／ｉｎ３が好適、の密度（表面積／単位体積）を作ることである。言い換えると、メッシュ１３０の体積立方インチ毎に、約８８ｉｎ２の表面積がある。表面積Ａｓは、メッシュ１３０の中の円筒状の線１３４に関し、方程式（３）により定めることが出来る。
Ａｓ  ＝（π）×（ｄｉａ．）×（ｌ）        （３）
ここで、（ｄｉａ．）は線１３４の径で、ｌはメッシュ１３０の中の線１３４の長さである（図１６も参照）。
【００５２】
ステンレス鋼線１３４が好適であるが、他の普通の金属、銅、青銅、及びアルミニウムなどもまた、メッシュ１３０の中のセラミック紐又は糸と同じく、凝縮性塩化アルミニウム蒸気分子の満足な凝縮及びトラップを与える。円形断面の線１３４が、主として入手可能性の理由で、好適であるけれども、平坦その他の断面を持つ線の帯１３４もまた、上述の範囲内の微小面密度を作るため使うことが出来る。
縮れた金属布１４０の単一層のサンプルを図１０に示す。ここでは線１３４の糸を絡み合わせて隙間の多い単一層金属布１４０を形成している。図１１に示すように、金属布１４０の密度は、このような金属布１４０をまとめて積み重ね又は積層して増加させることが出来る。図１２に示すように、金属布１４０の４層を積み重ね又は積層してもっと高い密度を得ることが出来る。
【００５３】
トラップ媒体４４、４６、４８のためのメッシュ１３０の好適実施例は、したがって、金属布１４０の層を、所望の密度に達するまで積み重ねることにより容易に作ることが出来る。限定のためでなく、例として挙げると、金属布１４０の長い帯を、図１３のように、折り曲げて、図１１に示したものと同様の倍密度積層を作ることが出来る。金属布１４０はまた、図１３に縮れた凹凸の屈曲１４１，１４２ととしてそれぞれ示したように、縮らせて布１４０に３次元奥行きを加えることも出来る。さらに、縮れた屈曲１４１、１４２を、図１３に示すように、斜めに形成すると、上層１４３の凹屈曲１４２が下層１４４の凹屈曲１４２に対し橋絡して２層１４３、１４４の複合の３次元奥行きを維持する。これは、２層の金属布を縮らせなかったときより高い表面密度を作る。当然の帰結として、したがって、複合メッシュ１３０の表面密度は、凸屈曲１４１から隣接凹屈曲１４２までの鋭さ又は深さの関数となり得る。図１３の折り畳み複合金属布１４０は、ついで必要巻数だけ巻いて、上述のようなメッシュ１３０トラップ媒体の所望の厚さｔを作る。勿論、完成トラップ媒体には、望むだけきつく巻き付けた金属布１４０を持たせることが出来る。
【００５４】
トラップ媒体４４は、高さｈ４が、約１乃至３インチの範囲、好適には約２インチで、横断厚さｔ３が、約１乃至３インチの範囲、好適には約２インチであるのが望ましい。トラップ媒体４６は、高さｈ３が、約３乃至５インチの範囲、好適には約４インチで、横断厚さｔ２が、約１乃至４インチの範囲、好適には約２．５インチであるのが望ましい。トラップ媒体４８は、高さｈ１が、約６乃至１０インチの範囲、好適には約８インチで、横断厚さｔ１が、約０．１乃至１インチの範囲、好適には約０．５インチであるのが望ましい。トラップ媒体４４、４６、４８のこのような寸法決定は、径ｄ４が、約４乃至８インチの範囲、好適には約４．７５インチの使い捨て要素４２を作る。これは、上述の範囲の微小面密度を持ち、他の気体分子の伝導を許しながら、塩化アルミニウム分子に関するトラップ能力を備え、塩化アルミニウム固体の下流析出を阻止する。使い捨て要素４２をトラップ１０のハウジング６０に合わせるためには、使い捨て要素の径ｄ１がチャンバ９０の内径Ｄより少し小さいことが必要である。その結果、頑丈なシールド５３とハウジング６０の側壁１２４との間に環状空間１４８が存在することがある。環状空間１４８は、１／１６インチの１／８以下であるのが好適である。
【００５５】
さらに、トラップ媒体４４の上面８５のチャンバ入口端９２からの距離は、トラップ媒体４６のチャンバ入口端９２からの距離とほぼ同じであるのが好適である。勿論、トラップ媒体４４の高さｈ４はガイド１２０の寸法に左右される。
頑丈な気体不透過シールド５３は、主としてハウジング６０内面を塩化アルミニウムの析出から防護すると同時に、使い捨て要素４２に対し構造的支持を与える役割を果たす。したがって、これは、廃気分子がハウジング６０の側壁１２４の内面に達するのを実質的に阻止するに十分なだけ高いが、使い捨て部材４２ハウジング６０の中に嵌るのを妨害する高さではない、高さｈ３の頑丈なステンレス鋼であるのが好適である。
【００５６】
トラップ１０がポンプ１６下流の排気管路３２に沿って置かれたトラップ１０の代替取り付け位置を図１５に示す。この実施例においては、前管路１２、ポンプ１６及び、弁などその他すべての構成部品など、トラップ１０上流の構成部品全部を加熱して、このような構成部品への塩化アルミニウム析出を阻止しなければならない。加えて、ポンプ性能改善のため窒素入口１５０を経由して窒素がポンプ１６に添加されるので、塩化アルミニウムの一部が、気相沈殿１６５のせいで微粉として凝縮するが、固体堆積４０よりは扱いやすい。この微粉は、封じ込めるのが困難なので、塩化アルミニウム微粉を収集するため、Ｙ型などのトラップ１６０が必要となる。微粉１６５は、廃気をスクラバー３７に流しながら、トラップ１６０を落下する。
【００５７】
トラップ１０がポンプ後に置かれた図１５に示すような設備は、望ましくはないけれども、図１５に示したような設備は、なお、塩化アルミニウム析出と除去に極めて効果的である。
前記の記述は、本発明の原理の例証のみであると見なす。用語「含むｃｏｍｐｒｉｓｅ」「含んでいるｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」「包含するｉｎｃｌｕｄｅ」「包含しているｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」及び「包含するｉｎｃｌｕｄｅｓ」は、本明細書及び以下の請求項で使用するとき、記載した特徴、完全体、構成部品、又はステップの存在を明確にする意図のものであるが、これらは１つ以上の別の特徴、完全体、構成部品、又はステップ存在又は追加を不可能にするものではない。さらに、当業者には多数の修正及び変更が容易に生じるので、本発明を上に記述したままの構造及び処理に限定することは望まない。したがって、適切な修正及び同等物のすべては、以下の請求項により規定される本発明の範囲内に入ることに助けを求める。
本明細書に合併しその一部を形成する付属図面は、本発明の好適実施例を示し、記述とともに本発明の原理の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】反応チャンバの前管路下流でターボポンプと真空ポンプの間に置かれた本発明のトラップを有する典型的アルミニウムエッチングシステムの代表的な図であって、トラップ及び前管路を断面で示す。
【図２】本発明のトラップの等角図で、ハウジングの一部を切り取ってトラップ媒体を明らかに示し、トラップ媒体の一部を切り取って内部コア及びガイドを明らか示す。
【図３】図１及び２に示すトラップの正面図である。
【図４】図１及び２に示すトラップを、図３に４−４で示す線で切ったときの、頭部平面図である。
【図５】図１及び２に示すトラップを、図３に５−５で示す線で切ったときの、底部平面図である。
【図６】図３の切断線６−６に沿って切った、本発明のトラップの縦方向断面図である。
【図７】図３の切断線７−７に沿って切った、図２及び３に示すトラップの横方向断面図である。
【図８】図６と同様の縦方向断面図であるが、本発明の代替実施例のものであって、使い捨て要素が外側コアを含む。
【図９】本発明にしたがうトラップ媒体好適実施例の一部の等角図である。
【図１０】本発明にしたがうトラップ媒体好適実施例に使用する交錯金属布メッシュの単一層の正面図である。
【図１１】図１０の交錯金属布メッシュを積層した２層の正面図である。
【図１２】図１０の交錯金属布メッシュを積層した４層の正面図である。
【図１３】図１０の交錯金属布メッシュの帯を折り畳んで２層積層にした図である。
【図１４】塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）に関する蒸気圧のグラフである。
【図１５】典型的アルミニウムエッチングシステムの代替の代表的ブロック図であって、反応チャンバ、ターボポンプ、塩化アルミニウムトラップ、真空ポンプ、真空システムの前管路と排気管路、及びスクラバーを示し、トラップは真空ポンプとスクラバーとの間に置かれている。
【図１６】図９に示すメッシュ状トラップ媒体好適実施例にある線の一部の拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１６】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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