JP2006314864A - Trapping apparatus for exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は排気トラップ装置に関し、特に半導体製造装置から排出される未反応ガスを除去する排気トラップ装置に関する。 The present invention relates to an exhaust trap apparatus, and more particularly to an exhaust trap apparatus that removes unreacted gas discharged from a semiconductor manufacturing apparatus.
半導体装置の製造において、InP(インジウムリン)やAlGaInP(アルミガリウムインジウムリン)などの膜は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置により成膜される。上記の膜を成膜する際、CVD装置の反応炉から排気ガスが排出される。この排気ガスは、フォスフィン等の未反応ガスを含んでいる。この未反応ガスは、排気トラップ装置により捕集される。 In the manufacture of semiconductor devices, films such as InP (indium phosphide) and AlGaInP (aluminum gallium indium phosphide) are formed by a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus. When forming the above film, exhaust gas is discharged from the reactor of the CVD apparatus. This exhaust gas contains unreacted gas such as phosphine. This unreacted gas is collected by an exhaust trap device.
図5に、従来の排気トラップ装置の断面図を示す。
この排気トラップ装置は、ハウジング31を有している。ハウジング31は、排気ガスの導入口32と、排気ガスの導出口33とを備えている。ハウジング31の内部には、排気ガスを冷却するための冷却コイル34が設けられている。
CVD装置(図示しない)から排出される排気ガスは、導入口32から導入され、導入口直下領域35、上流領域36、下流領域37を経由して、導出口33から排出される。この間、排気ガスは排気トラップ装置内部で冷却される。排気ガスの温度が所定温度まで下がると、未反応ガスの一部が凝固して排気トラップ装置内に堆積物として蓄積される。そして、排気ガスは未反応ガスの濃度を十分に低くした状態で排気トラップ装置から排出される(例えば、特許文献1参照)。
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a conventional exhaust trap apparatus.
The exhaust trap device has a
Exhaust gas discharged from a CVD apparatus (not shown) is introduced from the
上記従来の排気トラップ装置において、排気ガスの通過する経路は直列的な構造であった。このため、排気ガスが上記経路を通過する際、上記経路は堆積物により局所的に閉塞されやすい。そうすると、上記経路の閉塞されていない部分は未反応ガスを捕集する能力があるにも関わらす、排気トラップ装置を交換する必要があった。 In the conventional exhaust trap device, the path through which the exhaust gas passes has a serial structure. For this reason, when the exhaust gas passes through the route, the route is likely to be locally blocked by deposits. As a result, the exhaust trap device had to be replaced even though the non-blocked portion of the path had the ability to collect unreacted gas.
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、排気トラップ装置において、排気ガスの通過する経路が局所的に閉塞することを抑制し、排気トラップ装置の寿命を長くすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to suppress the local blockage of a path through which exhaust gas passes in an exhaust trap apparatus and to extend the life of the exhaust trap apparatus. .
本発明に係る排気トラップ装置は、円筒状のハウジングと、前記ハウジングに設けられた排気ガス導入口と、前記ハウジング内部で前記排気ガス導入口と対向するように設けられ、前記ハウジングの内壁と間隙を有し、前記排気ガス導入口の開口断面より大きい板と、前記ハウジングの内部で、前記ハウジングの中心軸の周りに設けられた冷却手段と、前記冷却手段に接続された冷媒供給手段と、前記冷却手段の内側から前記ハウジングの外部に至る管路とを備えたことを特徴とする。
本発明のその他の特徴については、以下において詳細に説明する。
An exhaust trap apparatus according to the present invention is provided with a cylindrical housing, an exhaust gas inlet provided in the housing, and opposed to the exhaust gas inlet inside the housing, and a gap between the inner wall of the housing and the gap A plate larger than the opening cross section of the exhaust gas inlet, a cooling means provided around the central axis of the housing inside the housing, and a refrigerant supply means connected to the cooling means, And a conduit extending from the inside of the cooling means to the outside of the housing.
Other features of the present invention are described in detail below.
本発明によれば、排気トラップ装置において、排気ガスの通過する経路が局所的に閉塞することを抑制し、排気トラップ装置の寿命を長くすることができる。 According to the present invention, in the exhaust trap apparatus, it is possible to suppress the local passage of the path through which the exhaust gas passes and to extend the life of the exhaust trap apparatus.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明を簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る排気トラップ装置、およびこれを含む半導体製造装置の全体を示す図である。
図1に示す半導体製造装置は、InP(インジウムリン)やAlGaInP(アルミガリウムインジウムリン)などの膜を成膜するためのMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)装置である。このCVD装置は、反応炉1を有している。反応炉1には、排気トラップ装置2が接続されている。排気トラップ装置2には、スロットルバルブ3が接続されている。スロットルバルブ3には、減圧ポンプ4が接続されている。
上述したInP、AlGaInP等の膜は、反応炉1で成膜される。すると、反応炉1から排気トラップ装置2へ排気ガスが排出される。この排気ガスには、反応炉1で生成された反応生成物や、反応炉1で成膜に寄与しなかった未反応ガス等が含まれている。これらの反応生成物および未反応ガス等(以下、単に「未反応ガス」という)は、排気トラップ装置2で捕集される。さらに、排気ガスはスロットルバルブ3、減圧ポンプ4を経由して、CVD装置の外部へ排出される。
FIG. 1 is a diagram showing an entire exhaust trap apparatus according to the present embodiment and a semiconductor manufacturing apparatus including the exhaust trap apparatus.
The semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1 is a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) apparatus for forming a film such as InP (indium phosphide) or AlGaInP (aluminum gallium indium phosphide). This CVD apparatus has a
The above-described films such as InP and AlGaInP are formed in the
上述した未反応ガスを捕集する方法について説明する。図1に示した反応炉1から排出された排気ガスは、排気トラップ装置2に導入される。この排気ガスは、排気トラップ装置2の内部で冷却される。排気ガスの温度が所定温度以下になると、未反応ガスの一部が堆積物となって装置内部に堆積する。このようにして、排気ガスは、未反応ガスの濃度を下げながら排気トラップ装置2の内部を通過する。そして、未反応ガスの濃度を十分に小さくした状態でCVD装置の外部に排出される。
A method for collecting the above-mentioned unreacted gas will be described. The exhaust gas discharged from the
図2(a)は、図1に示した排気トラップ装置2の断面図である。まず、この装置の構成について説明する。
この排気トラップ装置は、ハウジング5を有している。ハウジング5は、A−A’を中心軸とする円筒形状である。ハウジング5の両端には、それぞれフランジ6、7が設けられている。ハウジング5の中央部の側面には、B−B’を中心軸として、導出口8が設けられている。ハウジング5の内部でA−A’を中心軸として、導出口8に導出管9が接続されている。フランジ6と対向するように、導出管9の一方の開口端9aが配置されている。フランジ7と対向するように、導出管の他方の開口端9bが配置されている。フランジ6には、A−A’を中心軸とする導入口10が設けられている。また、フランジ6に冷却水導入口11、冷却水導出口12が設けられている。ハウジング5の内部で、冷却水導入口11、冷却水導出口12に拡散板13が接続されている。拡散板13の端部は、フランジ7の方向に折り曲げられている。拡散板13は、導入口10と対向している。拡散板13の導入口10と対向する部分は導入口10の開口断面より大きく、ハウジング5の開口断面よりも小さい。フランジ7に冷却水導入口14、冷却水導出口15が設けられている。ハウジング5の内部で、フランジ7に整流板16が設けられている。
拡散板13の端部に接触するように、冷却コイル17が固定されている。冷却コイル17は、中心軸A−A’を囲むように円筒状に配置されている。冷却コイル17の内側で、中心軸A−A’を囲むように、冷却コイル18が円筒状に配置されている。冷却コイル18の内側で、中心軸A−A’を囲むように、冷却コイル19が円筒状に配置されている。冷却コイル17、18、19は互いに接続されている。中心軸B−B’を挟んで、冷却コイル17、18、19と対称の位置に、それぞれ冷却コイル20、21、22が円筒状に配置されている。冷却コイル20は、整流板16の端部に接触するように固定されている。冷却コイル20、21、22は、互いに接続されている。
FIG. 2A is a cross-sectional view of the exhaust trap device 2 shown in FIG. First, the configuration of this apparatus will be described.
The exhaust trap device has a
A
上述した冷却コイル17、18、19の配置について詳細に説明する。
図2(b)は、図2(a)に示した冷却コイル17、18、19の一部を拡大した図である。ハウジング5−冷却コイル17間の間隔をd1、冷却コイル17−18間の間隔をd2、冷却コイル18−19間の間隔をd3、冷却コイル19−導出管9間の間隔をd4とする。例えば、d1>d2=d3>d4となるように配置する。
このように、ハウジング5と冷却コイル17との間隔d1が、上記d2、d3、d4よりも相対的に大きくなるように配置されている。
The arrangement of the cooling coils 17, 18, and 19 will be described in detail.
FIG. 2B is an enlarged view of a part of the cooling coils 17, 18 and 19 shown in FIG. The interval between the
Thus, the space | interval d1 of the
次に、上記排気トラップ装置の内部を冷却するための冷却ユニットについて説明する。冷却ユニットは、上述した複数の冷却コイルと、これらを冷却するための循環系統からなっている。循環系統は冷却水導入口11、冷却水導出口12、および拡散板13からなる。冷却水導入口11から冷却水が導入されると、拡散板13の内部、冷却水導出口12を経由して排出される。上述したように、拡散板13は冷却コイル17に接触し、冷却コイル17、18、19は互いに接続されている。このため、冷却水が拡散板13の内部を通過する際に、冷却コイル17、18、19を冷却することができる。このようにして、冷却コイル17、18、19、冷却水導入口11、冷却水導出口12、および拡散板13が、1系統の冷却ユニットで構成されている。同様に、冷却コイル20、21、22、冷却水導入口14、冷却水導出口15、および整流板16が、1系統の冷却ユニットで構成されている。
これらの冷却ユニットにより、排気トラップ装置内部の温度を低くすることができる。
Next, a cooling unit for cooling the inside of the exhaust trap device will be described. The cooling unit includes the above-described plurality of cooling coils and a circulation system for cooling them. The circulation system includes a cooling
With these cooling units, the temperature inside the exhaust trap device can be lowered.
次に、図2(a)に示した排気トラップ装置を用いて、排気ガスに含まれる未反応ガスを捕集する過程を説明する。
まず、図1に示した反応炉1から、排気トラップ装置2に排気ガスが排出される。次に、図2(a)に示すように、導入口10から、排気ガス23が導入口直下領域Cに導入される。このガスは中心軸A−A’から離れるように、拡散板13の外側方向に向かって、円錐状に分散して流れる。この間、排気ガス23の一部は導入口直下領域Cで冷却され、堆積物となる。
このとき、排気ガス23は導入口直下領域Cから広い領域に分散しながら冷却される。これにより、堆積物が導入口直下領域Cに集中して生成されるのを防ぐことができる。従って、この領域に蓄積される堆積物により導入口10が局所的に閉塞されるのを防ぐことができる。
Next, a process of collecting unreacted gas contained in the exhaust gas using the exhaust trap device shown in FIG. 2A will be described.
First, exhaust gas is discharged from the
At this time, the
次に、排気ガス23はフランジ7に向かって、冷却コイル17とハウジング5との間、冷却コイル20とハウジング5との間(以下、「上流領域D」という)を分散して流れる。
排気ガス23は上流領域Dを流れる間に、冷却コイル17、20により冷却される。そして、未反応ガスの一部は堆積物となり、ハウジング5の内壁や冷却コイル17、20の表面に蓄積される。このとき、排気ガス23はハウジング5の内壁に沿って分散して流れるため、上流領域Dが局所的に閉塞することを抑制できる。
また、図2(b)で示したように、ハウジング5−冷却コイル17間の間隔d1は、d2、d3、d4よりも相対的に大きくなるように配置されている。このため、上流領域Dに蓄積できる堆積物の量を多くすることができる。これにより、上流領域Dが局所的に閉塞することを、さらに効果的に抑制できる。
Next, the
The
Further, as shown in FIG. 2B, the interval d1 between the
次に、排気ガス23は、整流板16に設けられたホール16aを経由して、整流板16と中心軸A−A’との間の領域(以下、「下流領域E1」という)を流れる。そして排気ガス23は開口端9bから導出管9、導出口8を経由して排出される。また、上流領域Dを流れる排気ガス23の一部は、中心軸B−B’付近で分岐する。さらにその一部は冷却コイル20−21間、冷却コイル21−22間、冷却コイル22−導出管9間の領域(以下、「下流領域E2」という)に分散して流れる。これらの排気ガスは下流領域E1を経由して開口端9b、導出管9、導出口8を経由して排出される。また、中心軸B−B’付近で分岐した排気ガス23のうち、下流領域E2側に分岐しない残りの分は、冷却コイル17−18間、冷却コイル18−19間、冷却コイル19−導出管9間の領域(以下「下流領域E3」という)に流れる。これらの排気ガスは、拡散板13の両端部と中心軸A−A’との間の領域(以下、「下流領域E4」という)を経由して開口端9a、導出管9、導出口8を経由して排出される。
排気ガス23は、下流領域E1〜E4を流れる間に、冷却コイル18、19、21、22により冷却される。そして、未反応ガスの一部は堆積物となり、これらの冷却コイルや導出管9の表面に蓄積される。このとき、排気ガス23はE1〜E4の各領域に分散して流れる。さらにそれらの排気ガスは、各領域の冷却コイル間、冷却コイル−導出管9間を分散して流れる。これにより、下流領域E1〜E4に蓄積される堆積物を分散させることができる。従って、下流領域E1〜E4が局所的に閉塞することを抑制できる。
Next, the
The
以上説明した排気トラップ装置の構成によれば、排気ガスがこの装置内部を通過する経路を分散させることができ、上記経路が局所的に閉塞することを抑制できる。これにより、排気トラップ装置の寿命を長くすることができる。 According to the configuration of the exhaust trap apparatus described above, it is possible to disperse the path through which the exhaust gas passes through the inside of the apparatus, and to suppress the local blockage of the path. Thereby, the lifetime of the exhaust trap device can be extended.
なお、図2(a)に示した排気トラップ装置は、ハウジング5からフランジ6、7を脱着して、冷却コイル17〜22を容易に取り出すことができる。これにより、排気トラップ装置の冷却コイルに生成された堆積物の洗浄やメンテナンスを容易に行うことができる。
The exhaust trap device shown in FIG. 2A can easily take out the cooling coils 17 to 22 by detaching the
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
図2(a)に示した排気トラップ装置の冷却コイル17、18、19は互いに接続され、これらを含む冷却ユニットは1系統で構成されている。また、冷却コイル20、21、22が互いに接続され、これらを含む冷却ユニットは1系統で構成されている。これに対して、冷却コイル17、18、19を互いに独立させ、各冷却コイルがそれぞれ独立した冷却ユニットに含まれるようにしても良い。同様に、冷却コイル20、21、22を互いに独立させ、各冷却コイルがそれぞれ独立した冷却ユニットに含まれるようにしても良い。
上記構成とすることにより、図2(a)に示した上流領域D、下流領域E1〜E4の温度をそれぞれ独立に制御することができる。これにより、排気トラップ装置の内部における排気ガス23のコンダクタンス(流れやすさ)を、それぞれの領域ごとに制御することができる。従って、排気ガスの種類、未反応ガス濃度により各冷却ユニットに最適な温度を与えて、排気トラップ装置の寿命を長くすることができる。
Next, a modification of the present embodiment will be described.
The cooling coils 17, 18, and 19 of the exhaust trap apparatus shown in FIG. 2 (a) are connected to each other, and the cooling unit including these is constituted by one system. Moreover, the cooling coils 20, 21, and 22 are connected to each other, and the cooling unit including these is configured as one system. On the other hand, the cooling coils 17, 18, and 19 may be made independent from each other so that each cooling coil is included in an independent cooling unit. Similarly, the cooling coils 20, 21, and 22 may be made independent from each other, and each cooling coil may be included in an independent cooling unit.
By setting it as the said structure, the temperature of the upstream area | region D and downstream area | region E1-E4 shown to Fig.2 (a) can each be controlled independently. Thereby, the conductance (ease of flow) of the
実施の形態2.
図3は、本実施の形態に係る排気トラップ装置の断面図である。ここでは、実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
図3に示すように、冷却コイル17の直径が、フランジ6から離れるに従い大きくなるように、テーパー状に配置されている。冷却コイル17の内側で、A−A’を中心軸として、冷却コイル18がテーパー状に配置されている。冷却コイル18の内側で、A−A’を中心軸として、冷却コイル19がテーパー状に配置されている。それぞれの冷却コイルは、ハウジング5との間隔が、中心軸B−B’に近いほど狭くなっている。
中心軸B−B’を挟んで、冷却コイル17、18、19と対称の位置に、それぞれ冷却コイル20、21、22が配置されている。それぞれの冷却コイルは、ハウジング5との間隔が、中心軸B−B’に近いほど狭くなっている。
その他の構成については、実施の形態1と同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the exhaust trap apparatus according to the present embodiment. Here, the configuration different from that of the first embodiment will be mainly described.
As shown in FIG. 3, the cooling
Cooling coils 20, 21, and 22 are arranged at positions symmetrical to the cooling coils 17, 18, and 19 with the central axis BB 'in between. Each cooling coil becomes narrower as the distance from the
Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
上記構成の排気トラップ装置によれば、上流領域Dにおける排気ガス23のコンダクタンスが減少する。このため、上流領域Dにおいて、冷却コイルに接触させる時間を長くすることができる。これにより、排気ガス23に含まれる未反応ガスの凝固点が低い場合や、未反応ガスの濃度が低い場合に、堆積物が下流領域E1〜E4に集中して生成されるのを防ぐことができる。従って、排気トラップ装置の寿命を長くすることができる。
According to the exhaust trap device having the above configuration, the conductance of the
実施の形態3.
図4(a)は、本実施の形態に係る排気トラップ装置の断面図である。また、図4(b)は、図4(a)の中心軸A−A’の方向からの側面図である。ここでは、実施の形態1と異なる構成を中心に説明する。
本実施の形態に係る排気トラップ装置は、図4(a)に示すように、ハウジング5の側面で、B−B’を挟んで対称の位置に、導入口10a、10bが設けられている。図4(b)に示すように、導入口10a、10bは、それぞれの開口部の中心軸がハウジング5の中心軸A−A’と交わらないように設けられている。なお、本実施の形態に係る排気トラップ装置には、図2に示した導入口10、即ちフランジ6に位置する導入口10は設けられていない。その他の構成については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4A is a cross-sectional view of the exhaust trap apparatus according to the present embodiment. FIG. 4B is a side view from the direction of the central axis AA ′ in FIG. Here, the configuration different from that of the first embodiment will be mainly described.
As shown in FIG. 4A, the exhaust trap apparatus according to the present embodiment is provided with
次に、上記排気トラップ装置を用いて排気ガスを捕集する方法について説明する。
まず、排気トラップ装置の導入口10a、10bから排気ガスが導入される。すると、図4(a)に示すように、排気ガスの渦対流24が発生する。この渦対流24は、渦巻き状に上流領域Dを循環する。そして、上流領域Dを循環する排気ガスの一部は、下流領域E1〜E4、導出管9、および導出口8を経由して排出される。
排気ガスを上記のように通過させることにより、図2で示した場合と比較して、上流領域Dにおいて排気ガスが冷却コイルと接触する時間を長くすることができる。これにより、排気ガスに含まれる未反応ガスの凝固点が低い場合や、未反応ガスの濃度が低い場合には、堆積物が下流領域E1〜E4に集中して生成されるのを防ぐことができる。従って、排気トラップ装置の寿命を長くすることができる。
Next, a method for collecting exhaust gas using the exhaust trap device will be described.
First, exhaust gas is introduced from the
By passing the exhaust gas as described above, it is possible to lengthen the time for the exhaust gas to contact the cooling coil in the upstream region D as compared with the case shown in FIG. Thereby, when the freezing point of the unreacted gas contained in the exhaust gas is low, or when the concentration of the unreacted gas is low, it is possible to prevent the deposit from being concentrated in the downstream regions E1 to E4. . Therefore, the life of the exhaust trap device can be extended.
1 反応炉、2 排気トラップ装置、3 スロットルバルブ、4 減圧ポンプ、5 ハウジング、6,7 フランジ、8 導出口、9 導出管、10導入口、11,14 冷却水導入口、13 拡散板、12,15 冷却水導出口、16 整流板、17〜22 冷却コイル、23 排気ガス、24 (排気ガスの)渦対流。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ハウジングに設けられた排気ガス導入口と、
前記ハウジング内部で前記排気ガス導入口と対向するように設けられ、前記ハウジングの内壁と間隙を有し、前記排気ガス導入口の開口断面より大きい板と、
前記ハウジングの内部で、前記ハウジングの中心軸の周りに設けられた冷却手段と、
前記冷却手段に接続された冷媒供給手段と、
前記冷却手段の内側から前記ハウジングの外部に至る管路と、
を備えたことを特徴とする排気トラップ装置。 A cylindrical housing;
An exhaust gas inlet provided in the housing;
A plate provided inside the housing so as to face the exhaust gas inlet, having a gap with the inner wall of the housing, and having a larger opening cross section than the exhaust gas inlet;
Cooling means provided around the central axis of the housing within the housing;
Refrigerant supply means connected to the cooling means;
A conduit from the inside of the cooling means to the outside of the housing;
An exhaust trap device comprising:
前記ハウジングの側面に、開口部の中心軸が前記ハウジングの中心軸と交わらないように設けられた排気ガス導入口と、
前記ハウジングの一方の底面と他方の底面との間で、前記ハウジングの中心軸の周りに設けられた冷却手段と、
前記冷却手段に接続された冷媒供給手段と、
前記冷却手段の内側から前記ハウジングの外部に至る管路と、
を備えたことを特徴とする排気トラップ装置。 A cylindrical housing;
An exhaust gas inlet provided on a side surface of the housing so that the central axis of the opening does not intersect the central axis of the housing;
A cooling means provided around a central axis of the housing between one bottom surface and the other bottom surface of the housing;
Refrigerant supply means connected to the cooling means;
A conduit from the inside of the cooling means to the outside of the housing;
An exhaust trap device comprising:
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