JP2004218648A

JP2004218648A - 真空装置

Info

Publication number: JP2004218648A
Application number: JP2004115888A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Masaki Hirayama; 昌樹平山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】装置消費電力および装置専有面積が小さく、不純物ガスが排気系から真空容器内にまわり込むことがなく、大流量ガスを流し得る真空装置を提供する。
【解決手段】ガス導入口と排気口を備える複数の真空容器と、該ガス導入口から該真空容器内に所望のガスを導入するためのガス供給システムと、該真空容器内を減圧に保つための排気システムを備える真空装置において、該排気システムは直列に多段に接続された複数の真空ポンプを有し、該複数の真空ポンプのうち、低真空ポンプが該真空容器直近に設置され、複数の該低真空ポンプから共通の配管で最終段真空ポンプに接続され、該最終段真空ポンプの排気口圧力は、略大気圧であり、該最終段真空ポンプは、１台あたり複数の前段真空ポンプからのガスを排気するように構成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、真空装置に係わり、特に真空ポンプの電力消費量が少なく小型の真空装置に関する。

真空装置は、半導体、液晶ディスプレイ製造分野をはじめとして、多くの産業分野で用いられている。特に半導体、液晶ディスプレイ製造分野では、成膜、エッチングやアッシングなど大半のプロセスは真空装置内の減圧雰囲気下で行われている。真空装置では、プロセスや計測等を行うための真空容器の内部を真空あるいは減圧状態に保つために、真空ポンプが用いられる。

真空ポンプには様々なタイプがあるが、大別して、ポンプの吸気口より吸気したガスを排気口から排気するかき出し型のポンプと、ポンプの吸気口より吸気したガスを内部にため込むため込み式のポンプに分類される。ため込み式のポンプは、一般に単独でも高真空領域まで排気が可能であるが、排気可能なガス量には自ずと限界がある。このため、ガスを常時流しながら減圧下で行うプロセスには、ため込み式のポンプは適さず、かき出し型のポンプが用いられている。

かき出し型のポンプは、一般に到達真空度が高いポンプほど排気速度が大きく、また許容背圧が低い傾向にある。到達真空度が高い１．３３×１０^−４Ｐａ（１０^−６Ｔｏｒｒ）以上分子流領域で動作する真空ポンプには、ターボ分子ポンプ、ねじ溝ポンプ、油拡散ポンプなどがある。これらのポンプは、小型の物でも排気速度が大きいが、許容背圧が１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下と極めて小さい。到達真空度が低く背圧が大気圧程度で動作するポンプには、ルーツポンプ、スクリューポンプ、ロータリーポンプ、ダイアフラムポンプなど多くの種類のものがある。これらの中間に分類される到達真空度が中程度のポンプとして、メカニカルブースターポンプやエグゼクターポンプなどのブースターポンプがある。

真空装置には、必要なガス圧力、ガス清浄度、ガス流量、ガス種、真空容器容積などに応じて、最適な真空ポンプを用いなければならない。一般には、ガス圧力が比較的高い（４０Ｐａ（３００ｍＴｏｒｒ）程度以上）場合には、背圧が大気圧程度で動作するポンプが単独で用いられる。一方、ガス圧力が低い場合には、分子流領域で動作するポンプと背圧が大気圧程度で動作するポンプが直列に接続された排気系が用いられる。ガス流量が多い場合には、これらのポンプ間にブースターポンプを挿入し、３台のポンプを直列に接続して排気を行うこともある。

大半のプロセスが減圧下で行われる半導体や液晶ディスプレイの量産工場では、プロセスが行われる数個の真空容器を１つの装置に集積化することにより、真空容器間の基板の搬送を真空中で行えるようにしたクラスターツールが、複数台隣接して配列されている。すなわち、多数の真空容器が隣接して配置されるのが一般的である。従来の装置では、複数の真空容器が隣接して配置される場合においても、真空容器ごとに独立した排気系を設けていた。すなわち、真空容器とその排気を行う真空ポンプとは１対１に対応しており、各々の真空ポンプは１つの真空容器の排気のみを行う構成になっていた。

背圧が大気圧程度で動作する真空ポンプは、低背圧で動作する同排気速度のポンプと比較してロータ等の回転に大きな動力が必要であり、消費電力が圧倒的に大きい。また、サイズが大きく重量も重い。従来の装置では、このような大型で消費電力の大きな真空ポンプが、真空容器の台数と同じ台数必要であった。このため、ポンプの設置により装置消費電力および装置専有面積が増大し、結果として製品の製造コストを抑えることが困難であった。

さらに、背圧が大気圧程度で動作する真空ポンプは吸気側の到達真空度が低いため、不純物ガスが排気系から真空容器内にまわり込むという問題があった。不純物ガスがウェハ表面や真空容器内面に付着すると、プロセス性能が著しく低下してしまう。また、ポンプが大型のため真空容器近辺に設置することが困難な場合が多く、長い配管を介して接続せざるを得なかった。このため、配管のガスコンダクタンスが小さく、大流量ガスを流す必要があるプロセスではプロセス速度やプロセス性能を低下させる大きな要因となっていた。

また、半導体製造プロセス等に適用された真空容器からの排気ガス中に析出性の成分が含有している場合がある。このような析出性の排気ガスが配管内部に固体成分を付着させると真空装置の排気コンダクタンスを低下させる要因となる。
本発明は、装置消費電力および装置専有面積が小さく、不純物ガスが排気系から真空容器内にまわり込むことがなく、大流量ガスを流し得る真空装置を提供することを主な目的とする。さらに、この主目的と共に、不純物ガスが真空容器内にまわり込むようなことがなく、また析出性の排気ガスが生じるような製造プロセスで使用されても配管の断面積が狭くなり排気コンダクタンスが低下することがない真空装置を提供することも本発明の目的に含む。

本発明は上記の課題を、請求項１に記載したように、
ガス導入口と排気口を備える複数の真空容器と、該ガス導入口から該真空容器内に所望のガスを導入するためのガス供給システムと、該真空容器内を減圧に保つための排気システムを備える真空装置において、
該排気システムは直列に多段に接続された複数の真空ポンプを有し、
該複数の真空ポンプのうち、低真空ポンプが該真空容器直近に設置され、複数の該低真空ポンプから共通の配管で最終段真空ポンプに接続され、
該最終段真空ポンプの排気口圧力は、略大気圧であり、
該最終段真空ポンプは、１台あたり複数の前段真空ポンプからのガスを排気するように構成されていることを特徴とする真空装置により、
また、請求項２に記載したように、
前記低真空ポンプはブースターポンプであることを特徴とする請求項１記載の真空装置により、
また、請求項３に記載したように、
前記最終段真空ポンプはルーツポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の真空装置により、解決する。

本発明の真空装置では、複数の真空装置を同時に排気する共通の補助ポンプを新たに大気側に付加することにより、その前段の真空ポンプの背圧が低く保たれる構成になっている。背圧が大気圧であった従来の構成と比較して、真空ポンプ運転動力が軽減し、真空ポンプの消費電力やサイズが大幅に低減する。結果として、装置全体の消費電力が低減し、装置専有面積が縮小化され、低コスト生産が可能になる。

また、前段の真空ポンプの到達真空度が向上し、真空容器内への不純物ガスのまわり込みを完全に抑制することが可能になる。さらに、前段の真空ポンプが大幅に小型化されたため、このポンプを真空容器近辺に設置できるようになる。結果として、低圧でも大流量ガスを流すことが可能になり、プロセス速度やプロセス性能が大幅に向上する。

さらに、排気ガス中に含有する析出性の排気ガスから固体生成物を有効に取り除く手段を設けることで、長期間に亘り排気コンダクタンスを好ましい状態に維持できる真空装置とすることもできる。

本発明によれば、装置消費電力および装置専有面積が小さく、不純物ガスが排気系から真空容器内にまわり込むことがなく、大流量ガスを流し得る真空装置が実現できる。

さらに、排気ガス中に含有する析出性の副生成物を有効に取り除く手段を設けることで、長期間に亘り排気コンダクタンスを好ましい状態に維持できる真空装置とすることもできる。

以下、図面を参照して本発明の真空装置を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでないことはいうまでもない。

図１は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した実施例を示したものである。

１０１は真空容器、１０２、１０３はそれぞれ真空容器１０１に設けられたガス導入口、ガス排気口である。１０４は真空容器３台が１つのプラットフォームに集積化されたクラスターツールである。１０５はガスコンダクタンスを変えることにより真空容器１０１内のガス圧力を制御するための圧力調節バルブである。１０６は高真空ポンプであり、本実施例ではネジ溝式分子ポンプを用いている。１０７は高真空ポンプ１０６の背圧を低圧力に保つための低真空ポンプであり、本実施例ではメカニカルブースターポンプを用いている。１０８はさらに低真空ポンプ１０７の背圧を低圧力に保つための補助ポンプであり、本実施例ではルーツポンプを用いている。１０９、１１０はバルブであり、本実施例では電磁バルブを用いている。１１１、１１２、１１３はガスを流すための配管である。配管１１３内は、ほぼ大気圧となっている。補助ポンプ１０８から出たガスは、配管１１３を通してガス処理装置まで導かれる。本真空装置は、３３台のクラスターツール、９９個の真空容器が、配管１１２で接続された構成となっているが、図１には簡略化のため２台のクラスターツールのみが記載されている。本実施例では、真空容器は直径２００ｍｍのシリコン基板のエッチング処理またはレジストアッシング処理に用いられる。

直径２００ｍｍの基板の高速高性能エッチング処理では、約４．００Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）の圧力で最大１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎ（大気圧中で換算して１Ｌ／ｍｉｎ、以下同様に示す）のガスを流す。ガス種は、Ａｒ、ＣＯ、Ｃ_２Ｈ_６、Ｏ_２であり、大半はＡｒである。また、高速アッシング処理では、６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）の圧力で最大１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスを流す。ガス種は、Ｏ_２である。これらの条件を満たしうる排気系を構築する必要がある。

まず高真空ポンプ１０６に関しては、１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスを流したときに吸気口圧を４．００Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）以下にするためには、排気速度が１８００Ｌ／ｓｅｃ以上のネジ溝式分子ポンプが必要になるため、本実施例では排気速度が２０００Ｌ／ｓｅｃのネジ溝式分子ポンプを採用した。２０００Ｌ／ｓｅｃクラスのネジ溝式分子ポンプは、背圧が５３．３３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）を越すと圧縮比が大きく減小してポンプとして動作しなくなる。このため、低真空ポンプ１０７に関しては、１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスを流したときに吸気口圧が５３．３３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）を下回るために、排気速度が最低でも１９００Ｌ／ｍｉｎ、余裕を見て２０００Ｌ／ｍｉｎの排気速度が必要になり、本実施例では排気速度が２０００Ｌ／ｍｉｎのメカニカルブースターポンプを採用した。次に補助ポンプ１０８であるが、このポンプには、全ての真空容器で同時にプロセスを行ったと仮定して最大１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎ×９９＝９９ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスが流れ込む。また、メカニカルブースターポンプの許容背圧は６．６７×１０^３（５０Ｔｏｒｒ）である。このため、補助ポンプ１０８に関しては排気速度が１５００Ｌ／ｍｉｎ以上の排気速度が必要になるが、本実施例では配管１１２のガスコンダクタンスも考慮して２０００Ｌ／ｍｉｎのルーツポンプを採用した。

ここで、真空ポンプの消費電力とサイズを従来例と比較してみる。高真空ポンプに関しては、従来例と変わらず、消費電力は１台あたり６８０Ｗで、９９台では６８ｋＷとなる。

低真空ポンプに関しては、従来は背圧が大気圧程度で動作するルーツポンプなどのポンプが用いられていたのに対し、本実施例では１／１０気圧以下で動作するメカニカルブースターポンプが用いられている。２０００Ｌ／ｍｉｎの排気速度をもつルーツポンプとメカニカルブースターポンプについて比較を行ってみる。消費電力は、ルーツポンプが３．７ｋＷ、メカニカルブースターポンプが０．４ｋＷであり、同排気速度であるにも係わらずルーツポンプの方が９倍も大きい。これは、ポンプの背圧が高いほどロータを回転させるためのより大きな動力が必要になるためである。ポンプの体積は、ルーツポンプが０．９５×０．４２×０．５５ｍ^３＝０．２２ｍ^３、メカニカルブースターポンプが０．４８×０．２１×０．１８ｍ^３＝０．０１８ｍ^３であり、ルーツポンプの方が１２倍大きい。また質量は、ルーツポンプが２２３ｋｇ、メカニカルブースターポンプが２２ｋｇであり、ルーツポンプの方が１０倍大きい。すなわち、低背圧で動作するメカニカルブースターポンプの方が桁違いに小型で消費電力が小さい。さらに、メカニカルブースターポンプは構造が単純で価格も安い。

図２は、メカニカルブースターポンプとルーツポンプの排気特性を示す。２０１は排気速度が２０００Ｌ／ｍｉｎのメカニカルブースターポンプの特性、２０２は２０００Ｌ／ｍｉｎのルーツポンプの特性、２０３は２４００Ｌ／ｍｉｎのルーツポンプの特性である。ルーツポンプよりも、メカニカルブースターポンプの方が１桁以上低圧力領域で動作することが分かる。分子ポンプのバックポンプとしては、１３３．３２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の圧力で大きな排気速度を有するポンプが必要である。メカニカルブースターポンプでは４．００Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）程度の低圧力領域まで排気速度が維持されているのに対し、ルーツポンプでは１３３．３２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下の圧力領域において排気速度がかなり劣化している。従って、ルーツポンプにて必要な排気速度を得ようとすると、さらに大型のポンプを選定する必要がある。例えば、ネジ溝式分子ポンプの許容背圧である５３．３３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）において２０００Ｌ／ｍｉｎの排気速度を得るには、図２より２４００Ｌ／ｍｉｎのルーツポンプが必要であることが分かる。２０００Ｌ／ｍｉｎのメカニカルブースターポンプと２４００Ｌ／ｍｉｎルーツポンプの比較を行ってみると、ルーツポンプの方が消費電力が１１倍、体積が１４倍、質量が１２倍大きい。低真空ポンプ９９台分の消費電力は、ルーツポンプでは４４０ｋＷ、メカニカルブースターポンプでは４０ｋＷとなる。

本実施例では、新たに補助ポンプを設けたためこの消費電力が加算されるが、多数の真空容器を１台で同時に排気しているので、全体としてみればわずかな増加でしかない。結局、全ての真空ポンプの消費電力の合計は、従来例では６８＋４４０＝５０８ｋＷ、本実施例では６８＋４０＋３．７＝１１１．７ｋＷとなり、結局、消費電力を２２％に抑制できることが分かる。

次に、真空容器にガスを流していないときの排気系からの真空容器への不純物ガスの回り込みを見積もってみる。図２より、ポンプの到達圧力は、ルーツポンプでは６．００Ｐａ（４５ｍＴｏｒｒ）、メカニカルブースターポンプでは０．５３Ｐａ（４ｍＴｏｒｒ）であることが分かる。ネジ溝式分子ポンプの圧縮比は３０００倍（Ｈｅガスに対して）であり、排気系からの回り込みだけを考慮すると、バックポンプとしてルーツポンプおよびメカニカルブースターポンプを使用したときの真空容器内の不純物ガス分圧は、それぞれ２．００×１０^−３Ｐａ（１．５×１０^−５Ｔｏｒｒ）および約１．７３×１０^−４（１．３×１０^−６Ｔｏｒｒ）となる。従って、従来例と比較して排気系からの真空容器への不純物ガスの回り込みを１桁程度減少できることが分かる。

従来の装置では、低真空ポンプが大型のため真空容器近辺に設置することが困難な場合が多く、高真空ポンプとの間を長い配管を介して接続せざるを得なかった。このため、大流量ガスを流すと配管のガスコンダクタンスの影響で高真空ポンプの背圧が上昇してしまう。例えば、１ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスを流したとき、配管無しでは５３．３３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）であったのが、内径４０ｍｍ、長さが１０ｍの円筒形配管を通すと１１１．９９Ｐａ（０．８４Ｔｏｒｒ）になってしまう。この配管を接続した状態で高真空ポンプの背圧を５３．３３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）以下にするには、ガス流量を０．２５ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎ以下と１／４に制限しなければならない。結果として、大流量ガスを流す必要があるエッチングやプラズマＣＶＤなどのプロセスでは、プロセス速度やプロセス性能を低下させる大きな要因となっていた。一方、本実施例では、低真空ポンプが非常に小型のため真空容器直近に設置することが可能で、高真空ポンプとの間は短い配管で接続すればよく、ガス流量が制限されることがない。

配管１１１には、内径３６ｍｍ、長さ約０．５５ｍのステンレスのフレキシブルチューブを用いた。前述の通り、この配管のガスコンダクタンスは十分大きく、無視できる。配管１１２には、内径４０ｍｍ、長さ４２ｍのステンレスの直管を用いた。特に大口径の配管を使用したわけではないが、最大ガス流量である９９ａｔｍ・Ｌ／ｍｉｎのガスを流したときでも、配管１１２の両端間の圧力差は高々３８６．６３Ｐａ（２．９Ｔｏｒｒ）であり、無視できるレベルである。このように、従来の装置と比較して、特に大口径配管を使用する必要はなく、配管の設置コストが増加することはない。

なお、補助ポンプ１０８と配管１１３は、半導体製造工場のクリーンエリア以外に、その他の部分はクリーンエリア内に設置した。

図３は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第２の実施例を示したものである。

３０１は真空容器、３０２、３０３はそれぞれ真空容器３０１に設けられたガス導入口、ガス排気口である。３０４は真空容器３台が１つのプラットフォームに集積化されたクラスターツールである。３０５はガスコンダクタンスを変えることにより真空容器３０１内のガス圧力を制御するための圧力調節バルブである。３０６は高真空ポンプであり、本実施例ではネジ溝式分子ポンプを用いている。３０７は高真空ポンプ３０６の背圧を低圧力に保つための低真空ポンプであり、本実施例ではメカニカルブースターポンプを用いている。３０８は補助ポンプであり、本実施例ではルーツポンプを用いている。３０９、３１０はバルブであり、本実施例では電磁バルブを用いている。３１１、３１２、３１３はガスを流すための配管である。

実施例１との違いは、１台の低真空ポンプ３０７でクラスターツール内の３台の真空容器を同時に排気することにある。このように低真空ポンプを共通化すると、低真空ポンプ３０７の台数が１／３になり、実施例１の場合と比較してさらに消費電力、装置設置面積が減少し、コストが削減できる。
本実施例では、１台の低真空ポンプで３台の真空容器を同時に排気する構成になっているが、３台に限定されるわけではない。

図４は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第３の実施例を示したものである。

４０１ａ、４０１ｂ、４０１ｃは真空容器、４０２、４０３はそれぞれ真空容器４０１に設けられたガス導入口、ガス排気口である。４０４は真空容器３台が１つのプラットフォームに集積化されたクラスターツールである。４０５はガスコンダクタンスを変えることにより真空容器４０１内のガス圧力を制御するための圧力調節バルブである。４０６は高真空ポンプであり、本実施例ではネジ溝式分子ポンプを用いている。４０７は低真空ポンプであり、本実施例ではメカニカルブースターポンプを用いている。４０８は補助ポンプであり、本実施例ではルーツポンプを用いている。４０９、４１０はバルブであり、本実施例では電磁バルブを用いている。４１１、４１２、４１３、４１４はガスを流すための配管である。

真空容器４０１ａ、４０１ｂはポリシリコンのプラズマＣＶＤ装置であり、５３．３３Ｐａ（４００ｍＴｏｒｒ）以上の比較的高い圧力でプロセスが行われる。４０１ｃはポリシリコンのエッチング装置であり、４．００Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）の低圧力でプロセスが行われる。実施例１との違いは、クラスターツール内の２台の真空容器４０１ａ、４０１ｂには、高真空ポンプが接続されておらず、直接低真空ポンプで排気するようになっていることである。これは、プロセスが５３．３３Ｐａ（４００ｍＴｏｒｒ）以上の比較的高い圧力で行われるため、低真空領域での排気能力が必要ないためである。このように、比較的高い圧力でプロセスが行われる場合は、高真空ポンプを装着しないことにより、実施例１の場合と比較してさらに消費電力、装置設置面積が減少し、コストが削減できる。

図５は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第４の実施例を示したものである。

図５には、実施例１との変更点のみが示されている。５０１は補助ポンプであり、本実施例では実施例１とおなじ２０００Ｌ／ｍｉｎのルーツポンプが２台並列に接続されている。５０２、５０３、５０４はバルブであり、本実施例では５０２は電動バルブ、５０３、５０４は手動バルブである。５０５、５０６は、ガスを流すための配管である。配管５０６内は、ほぼ大気圧となっている。

実施例１〜３では、１台の補助ポンプで多数の真空容器の排気を行っていたため、補助ポンプが故障すると多数の真空容器が同時に使用不能となってしまう問題があった。本実施例では、通常は、バルブ５０３、５０４は常時開いており、２台の補助ポンプで同時に排気を行っている。片方の補助ポンプ５０１が故障した場合は、その前後のバルブ５０３と５０４を閉じて、ポンプ交換作業、または修理を行う。この間は、もう片方の補助ポンプのみで排気を行う。すなわち、片方の補助ポンプが故障しても、全く支障なく装置を使用できる。

図６は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第５の実施例を示したものである。これは、実施例２の装置に、真空容器内を大気圧から減圧に排気する際に使用する粗引排気系を付加したものである。ここでは、実施例２との変更点のみを説明する。

６０１は粗引ポンプであり、本実施例では３６０Ｌ／ｍｉｎのスクロールポンプを用いた。このポンプの消費電力は０．４５ｋＷと小さく、非常に小型である。到達真空度は１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）である。６０２、６０３はバルブであり、本実施例では電動バルブを用いている。６０４は配管であり、本実施例では直径９．５２５ｍｍ（３／８インチ）のステンレス管を用いている。６０５は配管であり、内部はほぼ大気圧となっている。

真空容器内部のメンテナンスなどを行う際には、真空容器内部を大気解放する必要がある。再び真空容器内部を真空引きする際に排気系に大量の大気が流れると、低真空ポンプの背圧が上昇して他の真空容器に影響を及ぼす可能性がある。本実施例では、粗引排気系を新たに付加することにより、この問題を解決している。

真空容器を大気解放している状態では、該当する高真空ポンプは停止しており、該当するバルブ６０２およびバルブ６０３は閉じた状態になっている。真空容器内を真空引きする際には、バルブ６０３が閉じた状態でバルブ６０２を開き、配管６０４を通して粗引ポンプ６０１により大気を排気する。その後、真空容器内部の圧力が２６６６〜７９９９Ｐａ（数１０Ｔｏｒｒ）程度まで減少したら、バルブ６０２を閉じてバルブ６０３を開く。その後、高真空ポンプを起動し、通常の運転状態に復帰する。

また、本実施例においては、クラスターツール内で同時に２台以上の真空容器でプロセスを行わないようにすれば、プロセスを行っていない真空容器のバルブ６０３を閉じて粗引きポンプ６０１を高真空ポンプのバックポンプとして使用することにより、上記実施例２で示した装置よりもガスの回り込みを完全に防止して清浄度を向上させることができる。

なお、本実施例は、粗引排気系を実施例２の装置に付加したものであるが、実施例１〜４の装置に付加しても同様の効果が得られる。また、本実施例では、配管６０４を高真空ポンプの排気側に接続しているが、真空容器に直接接続してもかまわないし、低真空ポンプの排気側に接続してもかまわない。

図７は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第６の実施例を示したものである。これは、実施例２の装置に、真空容器内を大気圧から減圧に排気する際に使用する粗引用排気経路を付加したものである。ここでは、実施例２との変更点のみを説明する。

７０１、７０２はバルブであり、本実施例では電動バルブを用いた。７０３は配管であり、本実施例では直径３．１７５ｍｍ（１／８インチ）のステンレス管を用いている。

真空容器を大気解放している状態では、該当する高真空ポンプは停止しており、該当するバルブ７０１およびバルブ７０２は閉じた状態になっている。真空容器内を真空引きする際には、バルブ７０２が閉じた状態でバルブ７０１を開き、配管７０３を通して低真空ポンプにより大気を排気する。このとき、配管７０３は内径が小さくガスコンダクタンスが小さいため、低真空ポンプに流れ込むガスの流量が抑制され、低真空ポンプの背圧の上昇が抑えられる。その後、真空容器内部の圧力が２６６６〜７９９９Ｐａ（数１０Ｔｏｒｒ）程度まで減少したら、バルブ７０１を閉じてバルブ７０２を開く。その後、高真空ポンプを起動し、通常の運転状態に復帰する。

なお、本実施例は、粗引用排気経路を実施例２の装置に付加したものであるが、実施例１〜４の装置に付加しても同様の効果が得られる。

図８は、本発明の真空装置を半導体プロセス装置に適用した第７の実施例を示したものである。この実施例７は実施例２の装置に、ガスの一部を取り除く手段と、真空容器との間の配管を９０℃以上に加熱する手段を備えたものである。

図８で、８０１、８０２はヒータ付きのバルブであり、８０３、８０４はヒータ付きの配管である。これら配管８０３、８０４はラバーヒータ８０９により覆われており、真空装置を使用するときには常に温度を９０℃以上に保つような構成である。なお、８０５、８０６は通常の配管である。８０７は水冷式トラップである。また、８０８は、上記実施例２について示す図３の補助ポンプ３０８に対応する補助ポンプである。

プラズマＣＶＤ装置やプラズマエッチング装置では、真空容器中での処理の後に発生する排気ガス中に析出性の副生成物などが多く含まれる。これらの物質は真空容器中では気相成分と排気ガス中に含まれるが、配管を経るうちに冷やされ、固相成分に変化して、配管の内部に付着する場合がある。このような付着物は真空ポンプの排気性能低下や装置自体の故障の原因となる。このような付着物は配管の断面積を小さくするので排気のコンダクタンスを小さくしてしまうといった問題も包含しており、付着しないような対策を取ることが望ましい。

本実施例では、この付着の原因となるガス状の成分を取り除くための手段として、水冷式トラップ８０７を備えている。さらに、この水冷式トラップ８０７までの配管を付着物が発生しない程度の温度に加熱しておくことで、水冷式トラップ８０７までの配管内での付着を予防することもできる。

本実施例では、排気ガス中の析出性の成分を取り除く手段として水冷式トラップ８０７を用いて構成したが、これに限定されるものではないことは言うまでもない。また加熱手段についても排気経路で排気ガスと接触する部分を少なくとも９０℃以上に加熱できる手段であればよく、セラミックヒータを用いるなど、実施例のラバーヒータに限定されるものではないことも同様である。

また、本実施例は実施例２の装置に付加したものとして説明したが、前述した他の実施例の装置に付加しても同様の効果が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、装置消費電力および装置専有面積が小さく、不純物ガスが排気系から真空容器内にまわり込むことがなく、大流量ガスを流し得る真空装置が実現できる。

図１は、実施例１に係わる装置の概略図である。図２は、実施例１に係わるメカニカルブースターポンプとルーツポンプの排気特性を比較したグラフである。図３は、実施例２に係わる装置の概略図である。図４は、実施例３に係わる装置の概略図である。図５は、実施例４に係わる装置の概略図である。図６は、実施例５に係わる装置の概略図である。図７は、実施例６に係わる装置の概略図である。図８は、実施例７に係わる装置の概略図である。

Claims

ガス導入口と排気口を備える複数の真空容器と、該ガス導入口から該真空容器内に所望のガスを導入するためのガス供給システムと、該真空容器内を減圧に保つための排気システムを備える真空装置において、
該排気システムは直列に多段に接続された複数の真空ポンプを有し、
該複数の真空ポンプのうち、低真空ポンプが該真空容器直近に設置され、複数の該低真空ポンプから共通の配管で最終段真空ポンプに接続され、
該最終段真空ポンプの排気口圧力は、略大気圧であり、
該最終段真空ポンプは、１台あたり複数の前段真空ポンプからのガスを排気するように構成されていることを特徴とする真空装置。
前記低真空ポンプはブースターポンプであることを特徴とする請求項１記載の真空装置。
前記最終段真空ポンプはルーツポンプであることを特徴とする請求項１または２記載の真空装置。