CN110985884A - 真空排气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种真空排气系统，其在对内部存在大气压的气体的处理腔室进行抽真空时，能够抑制其他处理腔室中的压力上升。真空排气系统(1)能够用于从处理腔室(PC1、PC2、PC3)排出处理气体。真空排气系统(1)具备多个第一真空泵(BP1、BP2、BP3)、分别与多个第一真空泵(BP1、BP2、BP3)连结的多个缓冲罐(T1、T2、T3)、第二真空泵(MP)、使多个第一真空泵(BP1、BP2、BP3)与第二真空泵(MP)连通的集合管(20)。

Description

真空排气系统
技术领域
本发明涉及用于从在半导体器件制造装置等中使用的多个处理腔室排出处理气体的真空排气系统。
背景技术
一般的半导体器件制造装置具有用于处理晶片的多个处理腔室。在这些处理腔室内，对多个晶片进行化学蒸镀(CVD)、干式蚀刻等处理。晶片的处理使用原料气体或蚀刻气体等处理气体，处理气体通过真空排气系统从处理腔室排出。
图9是现有的真空排气系统的示意图。如图9所示，半导体器件制造装置100具备多个处理腔室101及多个涡轮分子泵102。多个处理腔室101分别与涡轮分子泵102连接。真空排气系统110与半导体器件制造装置100连结。
真空排气系统110具备分别与涡轮分子泵102连结的多个增压泵111、与这些增压泵111连结的集合管113以及与集合管113连结的主泵112。增压泵111与集合管113的入口连接，主泵112与集合管113的出口连结。半导体器件制造装置100有时也不具备涡轮分子泵102，在该情况下，增压泵111与多个处理腔室101直接连结。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-227618号公报
专利文献2：日本特开2016-183576号公报
在内部使用处理气体的处理腔室101需要定期或不定期的维护。在对某个处理腔室101进行维护时，关闭配置在该处理腔室101的下游侧的阀103，将处理腔室101从半导体器件制造装置100分开。然后，执行处理腔室101的维护。在其他处理腔室101内，继续进行晶片的处理，增压泵111及主泵112从其他处理腔室101排出处理气体。
当维修结束后，将处理腔室101与半导体器件制造装置100连接，打开阀103。存在于实施了维护的处理腔室101内的大气压的气体(通常为清洁空气)由配置在该处理腔室101的下游侧的增压泵111加压后，流入集合管113。因此，集合管113内的压力上升。
增压泵111是在其进气侧与排气侧之间产生差压的设备。因此，若集合管113内的压力、即增压泵111的排气侧的压力上升，则从处理腔室101排出处理气体的增压泵111的进气侧的压力也上升。结果，晶片处理中的处理腔室101内的压力上升，半导体器件制造装置100检测到压力异常而停止其运转。
发明内容
因此，本发明提供一种真空排气系统，该真空排气系统在对内部存在大气压的气体的处理腔室进行抽真空时能够抑制其他处理腔室中的压力上升。
用于解决课题的技术手段
在一个形态中，提供一种真空排气系统，所述真空排气系统用于从多个处理腔室排出气体，具备多个第一真空泵、分别与所述多个第一真空泵连结的多个缓冲罐、第二真空泵、以及使所述多个第一真空泵与所述第二真空泵连通的集合管。
在一个形态中，所述真空排气系统具备多个基座，所述多个第一真空泵分别固定于所述多个基座，所述多个缓冲罐分别固定于所述多个基座，所述多个第一真空泵、所述多个缓冲罐以及所述多个基座构成多个泵单元。
在一个形态中，所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的下游侧。
在一个形态中，所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的下方。
在一个形态中，所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的上游侧。
在一个形态中，所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的上方。
发明效果
根据本发明，从多个处理腔室中的一个处理腔室排出大气压的气体(例如清洁空气)时的真空排气系统内的压力上升(例如集合管内的压力上升)，由形成于多个缓冲罐中的至少一个的真空进行缓和。其结果是，能够防止其他处理腔室内的压力上升。而且，由于多个缓冲罐分别与多个第一真空泵连结，因此能够防止在维护多个第一真空泵中的一个第一真空泵之后与真空排气系统连接时的、处理腔室内的压力上升。
附图说明
图1是示出真空排气系统的一个实施方式的示意图。
图2是示出图1所示的泵单元的一个实施方式的示意图。
图3是从箭头A所示的方向观察图2所示的泵单元的图。
图4是示出泵单元的另一个实施方式的示意图。
图5是示出真空排气系统的另一个实施方式的示意图。
图6是示出真空排气系统的又一个实施方式的示意图。
图7是示出图6所示的泵单元的一个实施方式的示意图。
图8是示出图6所示的泵单元的另一个实施方式的示意图。
图9是示出现有的真空排气系统的一例的示意图。
符号说明
1 真空排气系统
2 半导体器件制造装置
5 涡轮分子泵
6 旁通管
7 旁通阀
8 连结管
11 连结阀
15 移送管
19 基座
20 集合管
20A 入口管
20B 横拉管
20C 出口管
22 脚轮
25 第一开口部
26 第二开口部
31 排气口
32 吸气口
PC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6 处理腔室
BP1、BP2、BP3、BP4、BP5、BP6 第一真空泵
T1、T2、T3、T4、T5、T6 缓冲罐
MP、MP1、MP2 第二真空泵
U1、U2、U3、U4、U5、U6 泵单元
V1、V2、V3、V4、V5、V6 切断阀
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出真空排气系统的一个实施方式的示意图。本实施方式的真空排气系统1用于从半导体器件制造装置2的多个处理腔室PC1、PC2、PC3排出处理气体。真空排气系统1通过多个连结管8与半导体器件制造装置2连结。在处理腔室PC1～PC3内，对多个晶片进行化学蒸镀(CVD)、干式蚀刻等处理。晶片的处理使用原料气体或蚀刻气体等处理气体。处理腔室PC1～PC3内的处理气体由真空排气系统1排气。
在处理腔室PC1～PC3的排气侧分别连结有涡轮分子泵5。多个处理腔室PC1～PC3分别与多个旁通管6连接。旁通管6绕过涡轮分子泵5而延伸。即，旁通管6的一端与处理腔室PC1～PC3连接，旁通管6的另一端与连结管8连接。在多个旁通管6上分别安装有多个旁通阀7。这些旁通阀7在从处理腔室PC1～PC3排出处理气体的期间被关闭。
真空排气系统1具备多个第一真空泵BP1、BP2、BP3、分别与第一真空泵BP1、BP2、BP3连结的多个缓冲罐T1、T2、T3、第二真空泵MP、以及使多个第一真空泵BP1、BP2、BP3与第二真空泵MP连通的集合管20。第一真空泵BP1～BP3的数量与处理腔室PC1～PC3的数量相同。因此，第一真空泵BP1～BP3分别与半导体器件制造装置2的多个处理腔室PC1～PC3连结。
在本实施方式中，第一真空泵BP1～BP3经由连结管8及涡轮分子泵5分别与处理腔室PC1～PC3连结。半导体器件制造装置2有时也不具备涡轮分子泵5、旁通管6、旁通阀7。在这样的结构中，第一真空泵BP1～BP3经由连结管8与多个处理腔室PC1～PC3连结。在连结管8上分别安装有连结阀11。在从处理腔室PC1～PC3排出处理气体时，这些连结阀11被打开。
第二真空泵MP配置于第一真空泵BP1～BP3及缓冲罐T1～T3的下游侧。第一真空泵BP1～BP3是机械增压泵。在本实施方式中，第一真空泵BP1～BP3使用单级容积式真空泵。作为单级容积式真空泵的具体例，可列举罗茨型真空泵、爪型真空泵、螺旋型真空泵。在一个实施方式中，第一真空泵BP1～BP3也可以是多级容积式真空泵。第二真空泵MP是多级容积式真空泵。作为多级容积式真空泵的具体例，可列举罗茨型真空泵、爪型真空泵、螺旋型真空泵、或者将它们组合而成的复合型泵。
多个缓冲罐T1～T3分别与多个第一真空泵BP1～BP3的排气侧连结。各缓冲罐T1～T3的内部为中空。第一真空泵BP1～BP3和对应的缓冲罐T1～T3被单元化，构成多个泵单元U1、U2、U3。即，泵单元U1至少具备第一真空泵BP1和对应的缓冲罐T1，泵单元U2至少具备第一真空泵BP2和对应的缓冲罐T2，泵单元U3至少具备第一真空泵BP3和对应的缓冲罐T3。
集合管20具备多个入口管20A、与这些入口管20A连接的一个横拉管20B以及与横拉管20B连接的一个出口管20C。多个入口管20A分别与缓冲罐T1～T3连接，出口管20C与第二真空泵MP的吸气口连接。第二真空泵MP的排气口与移送管15连接。在多个入口管20A上分别安装有多个截止阀V1、V2、V3。在真空排气系统1的通常运转时，这些截止阀V1、V2、V3打开。
真空排气系统1如以下那样运转。打开旁通阀7，关闭连结阀11。接着，启动第二真空泵MP，接着启动多个第一真空泵BP1～BP3。处理腔室PC1～PC3内的大气压的气体(通常为清洁空气)通过旁通管6而由真空排气系统1的第一真空泵BP1～BP3及第二真空泵MP排气。当处理腔室PC1～PC3内的压力降低至规定的第一压力时，关闭旁通阀7，打开连结阀11，然后起动涡轮分子泵5。当处理腔室PC1～PC3内的压力降低至规定的第二压力时，处理气体被导入处理腔室PC1～PC3内。处理气体通过涡轮分子泵5、第一真空泵BP1～BP3及第二真空泵MP从处理腔室PC1～PC3排气。如上所述，有时也不设置涡轮分子泵5。在这样的情况下，处理气体由第一真空泵BP1～BP3及第二真空泵MP从处理腔室PC1～PC3排出。
处理腔室PC1～PC3需要定期或不定期地进行维修。例如，在要进行处理腔室PC1的维护时，关闭位于处理腔室PC1的下游侧的连结阀11，停止与该处理腔室PC1连结的涡轮分子泵5以及第一真空泵BP1的运转。将处理腔室PC1从半导体器件制造装置2拆下，进行处理腔室PC1的维护。其他的第一真空泵BP2、BP3以及第二真空泵MP保持继续运转，在其他处理腔室PC2、PC3内继续进行晶片的处理。
在维护结束后，将处理腔室PC1连接于半导体器件制造装置2。在实施了维护的处理腔室PC1内存在大气压的气体(通常为清洁空气)。因此，首先，从处理腔室PC1排出大气压的气体。具体而言，启动第一真空泵BP1，打开与处理腔室PC1连结的旁通阀7。大气压的气体(清洁空气)通过第一真空泵BP1从处理腔室PC1排出，通过缓冲罐T1流入集合管20。此时，由于在与集合管20连结的其他缓冲罐T2、T3已经形成有真空，因此集合管20内的压力上升得到缓和。由于第二真空泵MP处于运转中，因此集合管20内的压力迅速下降至原来的压力。
根据本实施方式，通过其他缓冲罐T2、T3内的真空来缓和集合管20内的压力上升。因此，在从处理腔室PC1排出大气压的气体时，能够防止其他处理腔室PC2、PC3内的压力上升。半导体器件制造装置2能够在其他处理腔室PC2、PC3内继续化学蒸镀(CVD)、干式蚀刻等晶片处理。进行处理腔室PC2或处理腔室PC3的维护时以及维护结束后的动作与上述的动作相同，因此省略其重复的说明。
多个缓冲罐T1、T2、T3与多个第一真空泵BP1、BP2、BP3对应地设置。即，缓冲罐T1～T3的数量与第一真空泵BP1～BP3的数量相等。而且，缓冲罐T1～T3分布于集合管20的整体。根据这样的配置，在从多个处理腔室PC1～PC3中的某一个排出大气压的气体时，无论该处理腔室的位置如何，都能够迅速地缓和集合管20内的压力上升。
如上所述，真空排气系统1具备包含多个第一真空泵BP1～BP3以及多个缓冲罐T1～T3的多个泵单元U1～U3。由于这些泵单元U1～U3具有相同的结构，因此以下参照图2及图3说明具有第一真空泵BP1及缓冲罐T1的泵单元U1。
图2是示出包含第一真空泵BP1及缓冲罐T1的泵单元U1的一个实施方式的示意图，图3是从箭头A所示的方向观察图2所示的泵单元U1的图。泵单元U1具备一个第一真空泵BP1、一个缓冲罐T1、共用的基座19。在本实施方式中，基座19由框架构成。第一真空泵BP1固定于基座19的上部，缓冲罐T1固定于基座19的下部。在基座19的底部固定有能够使泵单元U1的整体移动的脚轮22。
第一真空泵BP1配置在缓冲罐T1的下方。缓冲罐T1位于第一真空泵BP1的下游侧。缓冲罐T1在其上部具有第一开口部25，并且在其侧部具有第二开口部26。第二开口部26也可以设置于缓冲罐T1的下部。缓冲罐T1的第一开口部25与第一真空泵BP1的排气口31连接，缓冲罐T1的第二开口部26与集合管20的入口管20A连接。第一真空泵BP1的吸气口32与连结管8连接。缓冲罐T1的第一开口部25也可以与第一真空泵BP1的排气口31直接连接，或者也可以经由挠性管或接头管等配管与第一真空泵BP1的排气口31连接。
缓冲罐T1的容量基于处理腔室PC1及集合管20内的容量、处理腔室PC1的目标真空压力等各要素来决定。在本实施方式中，缓冲罐T1的容量比第一真空泵BP1的容量大，但在一个实施方式中，缓冲罐T1～T3的容量有时也比第一真空泵BP1～BP3的容量小。
根据本实施方式，缓冲罐T1配置在第一真空泵BP1的下方，因此不需要用于缓冲罐T1的设置面积，能够减小真空排气系统1的整体所需的设置面积。如果设置有泵单元U1的地板面积足够大，则缓冲罐T1也可以配置在第一真空泵BP1的旁边。
在一个实施方式中，如图4所示，缓冲罐T1也可以配置在第一真空泵BP1的上方。缓冲罐T1固定于基座19的上部，第一真空泵BP1固定于基座19的下部。图4所示的实施方式在缓冲罐T1配置于第一真空泵BP1的下游侧(排气侧)这一点上与图2及图3所示的实施方式相同，但缓冲罐T1配置于第一真空泵BP1的上方这一点不同。图4所示的实施方式与图2及图3所示的实施方式相同，具有能够减小真空排气系统1的设置面积这样的优点。
在本实施方式中，利用真空排气系统1从处理腔室PC1～PC3排出用于晶片的处理的原料气体、蚀刻气体等处理气体。在利用真空排气系统1对处理气体进行排气时，从处理气体产生的副产物固化，固化后的副产物逐渐堆积在第一真空泵BP1～BP3内。固化后的副产物也有可能侵入缓冲罐T1～T3内。因此，第一真空泵BP1～BP3及缓冲罐T1～T3需要定期或不定期地进行维护。
在本实施方式中，多个第一真空泵BP1～BP3、多个缓冲罐T1～T3以及多个基座19(参照图2至图4)构成多个泵单元U1～U3。根据这样的结构，在进行了这些泵单元U1～U3中的任一个的维护之后，能够从该泵单元排出大气压的气体，并且另一方面在不使其他处理腔室内的压力上升的情况下继续其他泵单元的运转。
例如，在进行泵单元U1的维护时，首先，关闭配置在该泵单元U1的下游侧的截止阀V1。之后，将泵单元U1从真空排气系统1拆下。其他泵单元U2、U3保持继续运转，在处理腔室PC2、PC3内继续晶片的处理。实施泵单元U1的维护，之后，使泵单元U1与真空排气系统1连接。而且，打开截止阀V1。此时，泵单元U1的第一真空泵BP1及缓冲罐T1内的大气压的气体(通常为清洁空气)流入集合管20，集合管20内的压力上升。此时，由于在与集合管20连结的其他缓冲罐T2、T3已经形成有真空，因此集合管20内的压力上升得到缓和。由于第二真空泵MP处于运转中，因此集合管20内的压力迅速下降至原来的压力。
这样，根据本实施方式，能够防止将实施了维护的泵单元U1与真空排气系统1连接时的、与其他泵单元U2、U3连结的处理腔室PC2、PC3内的压力上升。进行泵单元U2或泵单元U3的维护时以及维护结束后的动作与上述的动作相同，因此省略其重复的说明。
在图1所示的实施方式中，真空排气系统1具有三个第一真空泵BP1～BP3以及一个第二真空泵MP，但本发明并不限定于该实施方式。第一真空泵BP1～BP3设置与半导体器件制造装置2的处理腔室PC1～PC3的数量对应的数量。也可以设置多个第二真空泵MP。
例如，如图5所示，真空排气系统1具备与六个处理腔室PC1～PC6对应的六个第一真空泵BP1～BP6以及六个缓冲罐T1～T6(即，六个泵单元U1～U6)、和配置于第一真空泵BP1～BP6及缓冲罐T1～T6的下游侧的两个第二真空泵MP1～MP2。集合管20具备经由缓冲罐T1～T6分别与第一真空泵BP1～BP6连结的六个入口管20A、与六个入口管20A连接的一个横拉管20B以及与横拉管20B连接的两个出口管20C。两个第二真空泵MP1、MP2分别与两个出口管20C连结。第二真空泵MP1～MP2的数量少于第一真空泵BP1～BP6的数量，出口管20C的数量少于入口管20A的数量。没有特别说明的本实施方式的结构及动作与参照图1至图4说明的实施方式相同，因此省略其重复的说明。
图6是示出真空排气系统1的又一个实施方式的示意图。没有特别说明的本实施方式的结构及动作与参照图1说明的实施方式相同，因此省略其重复的说明。在本实施方式中，缓冲罐T1～T3分别配置于第一真空泵BP1～BP3的上游侧。连结管8分别与缓冲罐T1～T3连结。因此，在本实施方式中，第一真空泵BP1～BP3经由缓冲罐T1～T3、连结管8以及涡轮分子泵5分别与处理腔室PC1～PC3连接。有时也不设置涡轮分子泵5。
本实施方式的真空排气系统1也能够一边从多个处理腔室PC1～PC3中的任一个排出大气压的气体(例如清洁空气)，一边防止其他处理腔室中的压力上升。例如，当利用第一真空泵BP1从处理腔室PC1排出大气压的气体时，集合管20内的压力上升。随着该压力上升，其他第一真空泵BP2、BP3的进气侧的压力上升。由于在缓冲罐T2、T3内已经形成有真空，因此第一真空泵BP2、BP3的进气侧的压力上升由这些缓冲罐T2、T3内的真空缓和。其结果是，能够防止位于缓冲罐T2、T3的上游侧的处理腔室PC2、PC3内的压力上升。
根据本实施方式，通过其他缓冲罐T2、T3内的真空来缓和集合管20内的压力上升。因此，在从处理腔室PC1排出大气压的气体时，能够防止其他处理腔室PC2、PC3内的压力上升。半导体器件制造装置2能够在其他处理腔室PC2、PC3内继续化学蒸镀(CVD)、干式蚀刻等晶片处理。
图7是示出图6所示的泵单元U1的一个实施方式的示意图。没有特别说明的本实施方式的结构及动作与图2及图3所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。泵单元U2、U3具有与泵单元U1相同的结构。如图7所示，缓冲罐T1固定于基座19的上部，第一真空泵BP1固定于基座19的下部。
第一真空泵BP1配置在缓冲罐T1的下方。缓冲罐T1位于第一真空泵BP1的上游侧。缓冲罐T1在其上部具有第一开口部25，并且在其下部具有第二开口部26。缓冲罐T1的第一开口部25与连结管8连接，缓冲罐T1的第二开口部26与第一真空泵BP1的吸气口32连接。第一真空泵BP1的排气口31与集合管20的入口管20A连接。缓冲罐T1的第二开口部26可以与第一真空泵BP1的吸气口32直接连接，或者也可以经由挠性管或接头管等配管与第一真空泵BP1的吸气口32连接。
根据本实施方式，缓冲罐T1配置在第一真空泵BP1的上方，因此不需要用于设置缓冲罐T1的占用空间，能够减小真空排气系统1的整体的设置面积。如果泵单元U1的设置面积足够宽，则缓冲罐T1也可以配置在第一真空泵BP1的旁边。
在一个实施方式中，如图8所示，缓冲罐T1也可以配置在第一真空泵BP1的下方。缓冲罐T1固定于基座19的下部，第一真空泵BP1固定于基座19的上部。图8所示的实施方式在缓冲罐T1配置于第一真空泵BP1的上游侧这一点上与图7所示的实施方式相同，但缓冲罐T1配置于第一真空泵BP1的下方这一点不同。图8所示的实施方式与图7所示的实施方式相同，具有能够减小真空排气系统1的设置面积这样的优点。
在本实施方式中，多个第一真空泵BP1～BP3、多个缓冲罐T1～T3、以及多个基座19(参照图7及图8)也构成多个泵单元U1～U3。根据这样的结构，在进行了这些泵单元U1～U3中的任一个的维护之后，能够从该泵单元排出大气压的气体，并且另一方面，能够在不使其他处理腔室内的压力上升的情况下继续其他泵单元的运转。
在图6所示的实施方式中，真空排气系统1具有三个第一真空泵BP1～BP3以及一个第二真空泵MP，但本发明并不限定于该实施方式。图5所示的实施方式也能够应用于图6所示的实施方式。
上述实施方式是以具有本发明所属的技术领域中的通常知识的人能够实施本发明为目的而记载的。上述实施方式的各种变形例只要是本领域技术人员就当然能够进行，本发明的技术思想也能够应用于其他实施方式。因此，本发明并不限定于所记载的实施方式，而应被解释为遵循由请求保护的范围所定义的技术思想的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种真空排气系统，所述真空排气系统用于从多个处理腔室排出气体，其特征在于，具备：
多个第一真空泵；
多个缓冲罐，该多个缓冲罐分别与所述多个第一真空泵连结；
第二真空泵；以及
集合管，该集合管使所述多个第一真空泵与所述第二真空泵连通。
2.根据权利要求1所述的真空排气系统，其特征在于，
所述真空排气系统具备多个基座，
所述多个第一真空泵分别固定于所述多个基座，
所述多个缓冲罐分别固定于所述多个基座，
所述多个第一真空泵、所述多个缓冲罐以及所述多个基座构成多个泵单元。
3.根据权利要求1或2所述的真空排气系统，其特征在于，
所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的下游侧。
4.根据权利要求3所述的真空排气系统，其特征在于，
所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的下方。
5.根据权利要求1或2所述的真空排气系统，其特征在于，
所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的上游侧。
6.根据权利要求5所述的真空排气系统，其特征在于，
所述多个缓冲罐分别配置于所述多个第一真空泵的上方。
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