DE10136022B4

DE10136022B4 - Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage

Info

Publication number: DE10136022B4
Application number: DE10136022A
Authority: DE
Inventors: Bernd Kutsch; Franz Dr. Laermer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2006-01-12
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: GB0216888D0; US20030019506A1; DE10136022A1; US6874511B2; GB2382788B; GB2382788A

Abstract

Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich (27) einer Vakuumanlage (5), bei der aus einer Vakuumkammer (10), die über eine Gasleitung (11) mit einer Vakuumpumpe (12) in Verbindung steht, zumindest zeitweise ein Gas abgepumpt wird, das in dem Abgasbereich (27) abscheidbare Bestandteile enthält, und wobei dem Gas vor oder innerhalb der Vakuumpumpe (12) zumindest zeitweise ein Reaktivgas zugemischt wird, das Ausscheidungen aus dem Gas innerhalb der Vakuumpumpe (12) und/oder dieser nachgeschalteter Baugruppen verhindert und/oder dort bereits gebildete Ausscheidungen vermindert oder beseitigt, wobei als Reaktivgas ein Stickoxid, Fluor, Chlor, Chlortrifluorid, eine Mischung mit mindestens zwei dieser Gase oder eine Mischung von mindestens einem dieser Gase mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon eingesetzt wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage gemäß Anspruch 1 beziehungsweise nach den Oberbegriffen der Ansprüche 2 bis 3 insbesondere bei der Plasmaätzung von Silizium mit alternierenden Ätz- und Polymerisationsschritten.

Bei der anisotropen Plasmaätzung von Silizium nach Art des in DE 42 41 045 C1 beschriebenen Verfahrens kommt es in den Vakuumkomponenten der Ätzanlage, d.h. insbesondere den eingesetzten Turbopumpen, Abgasleitungen und Vorpumpen, teilweise zu schädlichen Polymerausscheidungen und/oder Schwefelausscheidungen. Dies resultiert aus dem Abbau des eingesetzten Prozessgases Schwefelhexafluorid (SF₆) unter Plasmaanregung und Fluorfreisetzung bis hin zum elementaren Schwefel bzw. aus der Bildung von polymerisationsfähigen Monomeren aus dem Prozessgas C₄F₈ oder C₃F₆, welches vorzugsweise zur Seitenwandpassivierung eingesetzt wird, und dabei teflonartige Filme bildet.

Zur Vermeidung von Abscheidungen im Abgasbereich wurde in DE 198 26 382 A1 bereits vorgeschlagen, während der Ätzschritte bei dem Verfahren gemäß DE 42 41 045 C1 dem Ätzgas Schwefelhexafluorid lediglich während der Ätzschritte, d.h. nicht während der Depositionsschritte bzw. Polymerisations schritte, einen Anteil von 5 Vol.% bis 40 Vol.% Sauerstoff zuzusetzen. Dadurch wird erreicht, dass einerseits die Ausscheidung von beispielsweise Schwefel im Abgasbereich und insbesondere der dort befindlichen Turbopumpe unterbleibt, und dass andererseits der anisotrope Plasmaätzprozess nicht nennenswert beeinträchtigt wird.

Das Verfahren gemäß DE 198 26 382 A1 hat jedoch den Nachteil, dass neben Schwefel andere, bei dem Prozess gemäß DE 42 41 045 C1 im Abgas auftretende Ausscheidungen, beispielsweise Polymere, nicht unterdrückt werden können, da der Sauerstoffzusatz nur während der Ätzschritte, nicht aber während der Polymerisationsschritte erfolgen darf, während derer die die Polymere im Abgasbereich bildenden Verbindungen eingesetzt werden. Insofern gelingt es gemäß der Lehre von DE 198 26 38 A1 zwar, Schwefelausscheidungen im Abgasbereich zu unterdrücken, nicht jedoch unerwünschte Polymerausscheidungen.

In einigen speziellen Anwendungen hat sich im Übrigen, abweichend von der allgemeinen Regel, dass Sauerstoff in den Polymerisationsschritten vermieden werden muss, gezeigt, dass eine geringe Sauerstoffzugabe auch dort von Vorteil sein kann. So wird in anisotropen Hochratenätzprozessen mit einer keramischen ICP-Prozesskammer (ICP = „inductively coupled plasma") durch Zusatz von 3 bis 10 sccm O₂, vorzugsweise 5 sccm O₂, zu 200 sccm C₄F₈ die Bildung von Kohlenstoffmikromasken erheblich unterdrückt. Werden Quarzglaskammern. eingesetzt, ist dieser Zusatz entbehrlich, da dann die Wandung aus SiO₂ bereits aus sich heraus eine geringe aber ausreichende Menge an Sauerstoff in dieser Größenordnung durch Reaktion mit Fluorradikalen zu SiF₄ freisetzt. Es sei jedoch betont, dass die Zugabe von 10 sccm O₂ zu beispielsweise 200 sccm C₄F₈ das Äußerste ist, was in den Polymerisationsschritten tolerierbar ist, ohne dass schädliche Nebenwirkungen für die Qualität der erzeugten Ätzprofile auftreten.

Diese Menge ist in jedem Fall zur Unterdrückung von Ausscheidungen im Abgasbereich der Vakuumanlage nicht ausreichend.

Eine andere bekannte Lösung zur Unterdrückung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage sieht vor, eine Turbopumpe mit einem sogenannten „Temperaturmanagement" zu versehen und eine Kältefalle („Kryofalle") hinter der Turbopumpe anzuordnen. Im Einzelnen bedeutet dies, dass die Turbopumpe bei Betrieb der Vakuumanlage auf eine relativ hohe Betriebstemperatur von 70 °C bis 100 °C aufgeheizt wird, so dass innerhalb dieser zunächst keine schädlichen polymeren Ausscheidungen bzw. Schwefelausscheidungen auftreten. Dies setzt jedoch voraus, dass die Turbopumpe über magnetische Lager verfügt, da übliche Kugellager für diese Temperaturen nicht mehr zugelassen sind und durch Lagerverschleiß sehr schnell zerstört würden. Insofern ist man auf eine spezielle und sehr teure Ausführungsform einer Turbopumpe festgelegt.

Weiter verhindert das Beheizen der Turbopumpe die Ausscheidung der polymerisationsfähigen Spezies nur innerhalb der Pumpe, so dass das Problem nur auf den der Turbopumpe nachgeordneten Abgasstrang und insbesondere die dort befindlichen Vorpumpen verlagert wird, sofern man nicht unmittelbar hinter der Turbopumpe eine zusätzliche Kältefalle zur Bindung der schädlichen Spezies anordnet, in der die Polymerbildner abgeschieden und damit dem Abgas entzogen werden. Diese Kältefalle ist jedoch in Verbindung mit der ohnehin schon teuren, speziellen Turbopumpe ein zusätzlicher Kostenfaktor. Zudem muß die Kältefalle regelmäßig entleert und ihr Inhalt entsorgt werden, was angesichts der häufig giftigen ausgefällten Verbindungen nicht unproblematisch ist.

Aus DE 34 32 033 C2 ist ein Verfahren und eine Anordnung zur Entgiftung von F-kohlenstoffhaltigen Gasen, insbesondere von solchen aus Plasmaprozessen, die ungesättigte F-kohlenstoff haltige Verbindungen enthalten, unter Zuhilfenahme einer Feststoffreaktion bekannt. Die Entgiftung erfolgt dadurch, dass eine Hochtemperaturreaktion eines Oxids, beispielsweise SiO₂, mit dem Abgas über einen längeren Zeitraum erfolgt. Es wird in der oben genannten Schrift darauf hingewiesen, dass der Zusatz von O₂ oder Luft zum Abgas im Überschuß den Ablauf der Reaktion begünstigt.

Schließlich wird in der US 4,556,584 ein weiteres Verfahren zur Beseitigung von Abgasen in CVD-Prozessen beschrieben. Dabei wird durch Zumischen von sensibilisiertem Sauerstoff unter speziellen Reaktionsbedingungen in einer der eigentlichen Prozesskammer nachgeschalteten zweiten Reaktionskammer, die unmittelbar vor der Vakuumanlage angeordnet ist, das verbleibende Reaktionsgas vollständig auf Wegwerfsubstraten abgelagert und so aus dem Prozess herausgeschleust. Das in die Vakuumanlage gelangende Abgas ist dadurch frei von schädlichen, die Vakuumanlage beeinträchtigenden Substanzen.

Wie oben dargelegt, sind Verfahren aus dem. Stand der Technik bekannt, bei denen Luft, Sauerstoff oder sauerstoffhaltige Gase dem Abgas als Reaktivgase zugesetzt werden. Weitere mögliche Gase sind nicht vorgesehen. Auch ist es nicht vorgeschlagen worden, das Reaktivgas innerhalb der Vakuumpumpe dem Abgas beizumischen. Schließlich ist keine Vorgehensweise bekannt, durch die eine Rückdiffusion des Reaktivgases in die Vakuumkammer zumindest weitgehend verhindert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war, ausgehend von bekannten Vorgehensweisen aus dem Stand der Technik, diese zu erweitern und/oder zu modifizieren, so dass alternative Verfahren bereitgestellt werden, mit denen neben beispielsweise Schwefelausscheidungen auch Polymerausscheidungen im Abgasbereich der Vakuumanlage in optimierter Weise unterdrückt bzw. beseitigt werden können.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 beziehungsweise mit den Merkmalen der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 2 bis 3 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich einer Vakuumanlage hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen optimiert wird. Die Optimierung kann durch eine gezielte Auswahl von Reaktivgasen, Beimischung der Reaktivgase innerhalb der Vakuumpumpe und/oder Verhinderung einer Rückdiffusion der Reaktivgase in die Vakuumkammer erreicht werden.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass bei den Verfahren auf die Verwendung einer Kältefalle oder „Kryofalle" verzichtet werden kann, und dass auch keine giftigen bzw. festen Abfälle anfallen, die entsorgt bzw. aufwendig beseitigt werden müssten.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das dem abzuführenden Gas zugemischte Reaktivgas an mehreren, alternativ oder gleichzeitig einsetzbaren Stellen im Abgasbereich der Vakuumpumpe zugeführt werden kann, so dass die optimale Zufuhr des Reaktivgases in einfacher Weise auf den Bedarf im Einzelfall abstimmbar ist.

Insbesondere ist vorteilhaft, dass nicht nur Schwefelausscheidungen im Abgasbereich der Vakuumanlage unterdrückt werden können, sondern auch ein Niederschlag bzw. eine Ausscheidung von polymerisationsfähigen Bestandteilen im Abgasbereich vermeidbar ist. Zudem können damit auch bereits gebildete Ausscheidungen im Abgasbereich nachträglich wieder beseitigt oder zumindest erheblich reduziert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So eignet sich zur Zufuhr des dem Abgas zuzumischenden Reaktivgases im Fall der Verwendung einer Turbomolekularpumpe als Vakuumpumpe vor allem die bei derartigen, insbesondere chemiefesten Turbomolekularpumpen ohnehin vorhandene Lagerspüleinrichtung, über die ansonsten bei Betrieb der Turbomolekularpumpe ein Sperrgasstrom von Stickstoff zugeführt wird, der dem Eintritt von korrosiven Prozessgasen in Lager- und Motorblock der Turbomolekularpumpe entgegenwirkt bzw. diesen verhindert. Das der Lagerspüleinrichtung zugeführte Reaktivgas tritt somit im hinteren Bereich der Turbomolekularpumpe, d.h. vorzugsweise im Bereich des letzten Rotor-/Stator-Paketes, in diese ein.

Alternativ oder zusätzlich ist es weiter möglich, das Reaktivgas auch an anderer Stelle in die Turbomolekularpumpe einzulassen, wozu sich beispielsweise Gaseinlässe im Bereich der Rotor-/Stator-Anordnung der Turbomolekularpumpe eignen, wie sie zur Analyse des Druckverlaufs in derartigen Pumpen vielfach werksseitig bereits vorgesehen sind. Im Einzelnen wird dazu über die Gaseinlässe im Bereich der Rotor-/Stator-Anordnung der Turbomolekularpumpe dieser ein Reaktivgas zugeführt, das sich dann innerhalb der Turbomolekularpumpe mit dem abgepumpten, die ausscheidbaren Bestandteile enthaltenden Gas vermischt.

Eine dritte vorteilhafte Möglichkeit zur Zumischung des Reaktivgases unter das abgepumpte Gas besteht schließlich darin, das Reaktivgas unmittelbar vor der Eintrittsöffnung der Turbomolekularpumpe dieser zuzuführen, wobei jedoch sicherzustellen ist, dass eine Rückdiffusion des zugeführten Reaktivgases in die mit der Turbomolekularpumpe in Verbindung stehende Vakuumkammer unterbleibt.

Da die unerwünschte Ausscheidung von Polymerisaten oder Schwefel praktisch nur im hinteren Bereich der Turbomolekularpumpe, d.h. auf der Hochdruckseite, auftritt, ist davon vor allem das letzte Stator-/Rotor-Paket betroffen. Somit wird selbst durch die Zufuhr von Reaktivgas über die Lagerspüleinrichtung der Turbomolekularpumpe durch stets auftretende Rückdiffusion noch ein ausreichender Schutz der Pumpe über das aus der Lagerspüleinrichtung austretende Reaktivgas erreicht.

Darüber hinaus ist vorteilhaft, dass das die Ausscheidungen beseitigende oder vermeidende Reaktivgas nach Wahl permanent oder lediglich zeitweise vor oder innerhalb der Vakuumpumpe zugeführt werden kann, d.h. die Zufuhr des Reaktivgases muss nun nicht mehr zwingend während der Polymerisationschritte eines Prozesses nach Art der DE 42 41 045 C1 abgeschaltet werden. Damit ist nun in jedem Verfahrensschritt eine polymerisationsunterdrückende Wirkung gegeben.

Andererseits ist es je nach Prozessführung nun auch vorteilhaft möglich, das die Polymerisation und/oder Ausscheidung von Schwefel unterdrückende Reaktivgas nur dann zuzumischen, wenn gerade ein Siliziumsubstrat in der Vakuumkammer geätzt wird, und ansonsten, d.h. bei vor allem Leerlauf der Vakuumanlage, kein Gas oder beispielsweise ein über die Lagerspüleinrichtung der Turbopumpe zugeführtes Inertgas wie Stickstoff einzusetzen. So wird die Turbomolekularpumpe beispielsweise zunächst mit einem Sperrgasstrom von Stickstoff gespült, mit dem Einsetzen des Ätzens von Silizium in der Vakuumkammer dann aber auf Reaktivgas als Sperrgas umgeschaltet, der eine sehr hohe polymerisationshemmende Wirkung hat, was zu einem sehr effektiven Abbau von Schadstoffen durch Oxidation zu gasförmigen, flüchtigen Endprodukten in der Turbomolekularpumpe führt. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Stickstoff, der bei üblichen Installationen aus einem praktisch unerschöpflichen Flüssigkeitstank bereitgestellt wird, billig zu erwerben ist.

Sofern das Reaktivgas nicht durch die Lagerbereiche der Turbomolekularpumpe, d.h. nicht über die Sperrgaszuführung zugemischt wird, ist es weiterhin vorteilhaft möglich, ein hochwirksames, die Polymerisation unterdrückendes Reaktivgas einzusetzen, das wegen seiner korrosiven Eigenschaften ansonsten nicht in den Lagerbereich der Turbomolekularpumpe gelangen darf. Insbesondere kann damit dem abzupumpenden Gas Stickoxid, Fluor, Chlor, Chlortrifluorid oder eine Mischung von mindestens zwei dieser Gase als Reaktivgas zugemischt werden.

Besonders Chlortrifluorid besitzt bei höheren Drücken (> 1 mbar), wie sie im Abgasbereich einer Vakuumanlage bzw. im Bereich der hinteren Stator- und Rotorblätter einer Turbomolekularpumpe auftreten, eine sehr ausgeprägte, spontane Reinigungswirkung, d.h. es verhindert sehr effektiv eine Polymerisation und trägt bereits vorhandene Verunreinigungen mit hoher Rate aktiv ab.

Insofern ist es mit einem derartigen Reaktivgas nun auch möglich, dieses lediglich von Zeit zu Zeit, insbesondere periodisch, innerhalb von Reinigungszyklen dem abzupumpenden Gas zuzumischen und damit die Turbomolekularpumpe durchzuspülen, um so dort akkumulierte Polymere und andere Depositionen wie Schwefel wieder zu entfernen. Außerdem können auf diese Weise auch bereits stark verschmutzte und mit Polymeren bedeckte Turbomolekularpumpen wieder regeneriert werden, bevor es zu einem die Pumpe endgültig zerstörenden Kontakt zwischen Rotor- und Statorblättern kommt. Besonders vorteilhaft arbeitet man in diesem Fall zunächst eine gewisse Zeit ganz ohne oder nur mit einer ungenügenden Menge an Reaktivgas, beispielsweise Druckluft, so dass sich eine gewisse Menge von Ausscheidungen im Abgasbereich der Vakuumanlage und insbesondere innerhalb der Turbomolekularpumpe ansammelt, bevor dann innerhalb eines Regenerationszyklus eine Zumischung von Chlortrifluorid zu dem Reaktivgas erfolgt. Das Regenerationsintervall ist dabei je nach Bauart der Vakuumpumpe und Neigung der innerhalb der Vakuumkammer durchgeführten Prozesse zur Ablagerung von Kontamination im Abgasbereich zu ermitteln.

Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 eine Prinzipskizze einer Vakuumanlage mit Vakuumkammer und Abgasbereich als erstes Ausführungsbeispiel, 2 eine alternative Ausführungsform zu 1, und 3 eine weitere alternative Ausführungsform zu 1.
Ausführungsbeispiele
Das erläuterte Ausführungsbeispiel geht zunächst von einem Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silizium aus, wie es aus DE 42 41 045 C1 bekannt ist. Insbesondere wird dabei innerhalb einer Vakuumkammer 10 eine anisotrope Plasmaätzung von einer mit einer Ätzmaske definierten Strukturen, insbesondere lateral exakt definierten Ausnehmungen, in Silizium vorgenommen, wobei der anisotrope Ätzprozess in separaten, jeweils alternierend aufeinander folgenden Ätzschritten und Polymerisationsschritten durchgeführt wird, die unabhängig voneinander gesteuert sind. Insbesondere wird während der Polymerisationsschritte auf eine durch die Ätzmaske definierte laterale Begrenzung der Strukturen ein Polymer aufgebracht, das während des nachfolgenden Ätzschrittes wieder abgetragen wird.
Weiter werden der Vakuumkammer 10 während der Polymerisationsschritte Fluorkohlenwasserstoffe mit vorzugsweise niedrigem Fluor-zu-Kohlenstoff-Verhältnis zugeführt, beispielsweise C₄F₈, C₃F₆ oder CHF₃, die mit Argon versetzt sein können. Während der Ätzschritte wird Schwefelhexafluorid eingesetzt, dem ebenfalls Argon zugemischt sein kann.
Insgesamt wird das Plasmaätzverfahren im Rahmen der im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiele somit zunächst, abgesehen von den beschriebenen Maßnahmen zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich der Vakuumanlage 10, entsprechend der Lehre von DE 42 41 045 C1 durchgeführt, und es wird auch die dort beschriebene Vakuumkammer eingesetzt. Details zu dem durchgeführten Plasmaätzverfahren sind zudem auch aus DE 198 26 382 A1 zu entnehmen, die besonders den Reaktionsmechanismus und die Verfahrensparameter während der Ätzschritte und der Polymerisationsschritte sowie auch den Zusatz von 3 Vol.% bis 40 Vol.% Sauerstoff zu dem Ätzgas im Detail beschreibt.
Die 1 erläutert ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dazu ist eine Vakuumanlage 5 in Form einer Plasmaätzanlage vorgesehen, die eine Vakuumkammer 10 aufweist, der ein Abgasbereich 27 nachgeordnet ist.
Der Abgasbereich 27 weist weiter eine mit der Vakuumkammer 10 in Verbindung stehende Gasleitung 11 auf, die mit einer Turbomolekularpumpe 12 verbunden ist. Die Turbomolekularpumpe 12 dient als Vakuumpumpe dazu, in der Vakuumkammer 10 vorhandene Gase abzupumpen, wobei zwischen der Turbomoleku larpumpe 12 und der Vakuumkammer 10 bevorzugt noch ein Druckregelventil 20 vorgesehen ist.
Die Turbomolekularpumpe 12 ist im erläuterten Beispiel eine handelsübliche, chemiefeste Turbomolekularpumpe mit einem Lager- und Motorblock 15 und einer darüber angeordneten Rotor-/Stator-Anordnung 16 mit einer Vielzahl von Rotor-/Stator-Paketen.
Das aus der Vakuumkammer 10 abgepumpte Gas tritt über die Gasleitung 11 in einen Eintrittsbereich 22 bzw. im Bereich der Einlassöffnung 22 der Turbomolekularpumpe 12 in diese ein, und wird dort von einem vorderen Pumpenbereich 17 zu einem hinteren Pumpenbereich 18 befördert, wo es über eine Austrittsöffnung bzw. Gasabfuhr 13 dann weiteren, der Turbomolekularpumpe 12 nachgeschalteten Anlagekomponenten, beispielsweise einer Vorpumpe, zugeführt wird.
Die Turbomolekularpumpe 12 weist gemäß 1 weiter eine übliche Sperrgaszufuhr 14 auf, die zu einer Lagerspüleinrichtung 19 der Turbomolekularpumpe 12 führt. Diese Sperrgaszufuhr 14 ist daneben mit einem üblichen Sperrgasventil 21 mit einem Massenflussregler versehen, so dass über die Sperrgaszufuhr 14 bzw. die Lagerspüleinrichtung 19 dem hinteren Bereich 18 der Turbomolekularpumpe 12 als Reaktivgas Sauerstoff oder Druckluft oder Stickoxid, Chlor, Fluor oder bevorzugt Chlortrifluorid oder eine Mischung von mindestens einem dieser Gase mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon zuführbar ist, das im Bereich des letzten Rotor-/Stator-Paketes der Turbomolekularpumpe 12 in diese eintritt und dort in dem abgepumpten Gas enthaltene polymerisationsfähige Bestandteile oder Bestandteile wie Schwefel, Schwefelverbindungen, in einem Plasma entstehende Zersetzungsprodukte von Schwefel sowie Fluor enthaltende Verbindungen wie Schwefelfluoride, insbesondere SF₆, oder in einem Plasma entstehende Zersetzungsprodukte von Kohlenstoff und Fluor enthaltenden Verbindungen wie C_xF_y, insbesondere C₄F₈ oder C₃F₆, oxidiert und damit unschädlich macht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erläuterten Ausführungsbeispiels sieht vor, dass die Zufuhr des Reaktivgases lediglich zeitweise erfolgt, nämlich insbesondere dann, wenn tatsächlich ein Siliziumwafer in der Vakuumkammer 10 prozessiert wird, und ansonsten, d.h. bei Leerlauf der Plasmaätzanlage, wie üblich, Stickstoff als Sperrgas über die Lagerspüleinrichtung 19 der Turbomolekularpumpe 12 zugeführt wird. Die Menge an zuzuführendem Reaktivgas ergibt sich im Einzelfall anhand einfacher Vorversuche.
Die 2 erläutert ein zu 1 alternatives Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren, wobei der Turbomolekularpumpe 12 zunächst über die Lagerspüleinrichtung 19 in üblicher Weise Stickstoff zugeführt wird. Zur Reaktivgaszufuhr ist in 2 vorgesehen, dieses über einen ersten Gaseinlass 24 und ein vorgeschaltetes erstes Gaseinlassventil 23 mit Massenflussregler innerhalb des Bereiches der Rotor-/Stator-Anordnung 16 der Turbomolekularpumpe 12 zuzuführen. Entsprechende Gaseinlässe 24 sind bei handelsüblichen Turbomolekularpumpen zur Analyse des Druckverlaufes vielfach vorhanden. Dadurch wird erreicht, dass auch die im vorderen Pumpenbereich 17 befindlichen Stator- bzw. Rotorblätter wirksam vor Ausscheidungen geschützt bzw. gereinigt werden, wenngleich diese dort auch eine geringere Rolle spielen als in dem hinteren Pumpenbereich 18.
Die 3 erläutert ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei möglichst jede Rückdiffusion des zugemischten Reaktivgases in die Vakuumkammer 10 verhindert werden kann. Das Reaktivgas wird unmittelbar vor der Turbomolekularpumpe 12, d. h. vor dem Eintrittsbereich 22 mit der Einlassöffnung und nach dem Druckregelventil 20, zugeführt. Das Druckregelven til 20 ist beispielsweise ein Butterflyventil oder ein Lamellenventil.
Konkret erfolgt die Zufuhr des Reaktivgases gemäß 3 über einen zweiten Gaseinlass 25 mit einem vorgeschalteten zweiten Gaseinlassventil 26 mit Massenflussregler, wobei der zweite Gaseinlass 25 möglichst nahe an der Einlassöffnung 22 angeordnet sein sollte, um möglichst jede Rückdiffusion des zugemischten Reaktivgases in die Vakuumkammer 10 zu verhindern, da dieses die dort ablaufenden Prozesse stören kann.
In Weiterführung der Ausführungsbeispiele gemäß den 2 und 3 ist schließlich vorgesehen, an Stelle von Druckluft oder Sauerstoff als Reaktivgas zumindest zeitweise dem abgepumpten Gas über den ersten Gaseinlass 24 bzw. den zweiten Gaseinlaß 25 ein anderes, die Bildung von Ausscheidungen wie Polymerisaten wirksam unterdrückendes Gas zuzumischen, das wegen seiner korrosiven Eigenschaften der Lagerspüleinrichtung 19 nicht zugeführt werden darf. Ein derartiges Gas ist beispielsweise ein Stickoxid, Chlor, Fluor oder bevorzugt Chlortrifluorid.
Die Zumischung eines Reaktivgases zu dem im Abgasbereich 27 aus der Vakuumkammer 10 abgepumpten Gas kann im Übrigen auch an verschiedenen Stellen gleichzeitig erfolgen, d.h. die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar.

Claims

Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich (27) einer Vakuumanlage (5), bei der aus einer Vakuumkammer (10), die über eine Gasleitung (11) mit einer Vakuumpumpe (12) in Verbindung steht, zumindest zeitweise ein Gas abgepumpt wird, das in dem Abgasbereich (27) abscheidbare Bestandteile enthält, und wobei dem Gas vor oder innerhalb der Vakuumpumpe (12) zumindest zeitweise ein Reaktivgas zugemischt wird, das Ausscheidungen aus dem Gas innerhalb der Vakuumpumpe (12) und/oder dieser nachgeschalteter Baugruppen verhindert und/oder dort bereits gebildete Ausscheidungen vermindert oder beseitigt, wobei als Reaktivgas ein Stickoxid, Fluor, Chlor, Chlortrifluorid, eine Mischung mit mindestens zwei dieser Gase oder eine Mischung von mindestens einem dieser Gase mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon eingesetzt wird.
Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich (27) einer Vakuumanlage (5), bei der aus einer Vakuumkammer (10), die über eine Gasleitung (11) mit einer Vakuumpumpe (12) in Verbindung steht, zumindest zeitweise ein Gas abgepumpt wird, das in dem Abgasbereich (27) abscheidbare Bestandteile enthält, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gas innerhalb der Vakuumpumpe (12) zumindest zeitweise ein Reaktivgas zugemischt wird, das Ausscheidungen aus dem Gas innerhalb der Vakuumpumpe (12) und/oder dieser nachgeschalteter Baugruppen verhindert und/oder dort bereits gebildete Ausscheidungen vermindert oder beseitigt.
Verfahren zur Vermeidung oder Beseitigung von Ausscheidungen im Abgasbereich (27) einer Vakuumanlage (5), bei der aus einer Vakuumkammer (10), die über eine Gasleitung (11) mit einer Vakuumpumpe (12) in Verbindung steht, zumindest zeitweise ein Gas abgepumpt wird, das in dem Abgasbereich (27) abscheidbare Bestandteile enthält, und wobei dem Gas vor der Vakuumpumpe (12) zumindest zeitweise ein Reaktivgas zugemischt wird, das Ausscheidungen aus dem Gas innerhalb der Vakuumpumpe (12) und/oder dieser nachgeschalteter Baugruppen verhindert und/oder dort bereits gebildete Ausscheidungen vermindert oder beseitigt, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgas dem Gas derart zugemischt wird, dass keine oder nur eine vernachlässigbare Rückdiffusion des Reaktivgases in die Vakuumkammer (10) auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Vakuumpumpe (12) eine Turbomolekularpumpe (12) eingesetzt wird, der das Reaktivgas über eine einer Sperrgaszuführung dienenden Lagerspüleinrichtung (19) in einem hinteren Bereich (18) der Turbomolekularpumpe (12) zugeführt wird und/oder der das Reaktivgas über einen im Bereich der Rotor/Stator-Anordnung (16) der Turbomolekularpumpe (12) vorgesehenen Gaseinlass (24) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Vakuumpumpe (12) eine Turbomolekularpumpe (12) eingesetzt wird, der das Reaktivgas unmittelbar vor deren Eintrittsöffnung in einem Eintrittsbereich (22) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas polymerisationsfähige Bestandteile, Schwefel, Schwefelverbindungen, in einem Plasma entstehende Zersetzungsprodukte von Schwefel und Fluor enthaltenden Verbindungen wie SF6 oder SF₄ oder in einem Plasma entstehende Zersetzungsprodukte von Kohlenstoff und Fluor enthaltenden Verbindungen wie C₄F₈ oder C₃F₆ oder Mischungen dieser Bestandteile enthält.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reaktivgas Sauerstoff, Luft, ein sauerstoffhaltiges Gas, ein Stickoxid, Fluor, Chlor, Chlortrifluorid, eine Mischung mit mindestens zwei dieser Gase oder eine Mischung von mindestens einem dieser Gase mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vakuumkammer (10) eine anisotrope Plasmaätzung von Silizium mit alternierenden Ätzschritte und Polymerisationsschritten vorgenommen wird, wobei der Vakuumkammer (10) während der Ätzschritte ein schwefelhaltiges Ätzgas und während der Polymerisationsschritte ein einen Polymerbildner enthaltendes Gas zugeführt wird, und wobei diese während und/oder nach dem betreffenden Ätzschritt oder Polymerisationsschritt zugeführten Gase und/oder ihre Reaktions- oder Zersetzungsprodukte über die in dem Abgasbereich (27) der Vakuumanlage (5) befindliche Vakuumpumpe (12) aus der Vakuumkammer (10) abgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuumkammer (10) zur Durchführung eines Ätzprozesses in der Vakuumkammer (10) zumindest zeitweise ein Ätzgas und/oder ein Passiviergas zugeführt wird, und dass das Reaktivgas dem abgeführten Gas lediglich während oder zeitweise während der Zufuhr des Ätzgases und/oder des Passiviergases zugemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem abgeführten Gas vor und/oder nach der Durchführung des Ätzprozesses kein Gas oder ein Inertgas wie Stickstoff zugesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgas dem Gas derart zugemischt wird, dass keine oder nur eine vernachlässigbare Rückdiffusion des Reaktivgases in die Vakuumkammer (10) auftritt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktivgas, insbesondere Chlortrifluorid, dem Gas periodisch innerhalb von Regenerationszyklen zugemischt wird, in deren Verlauf zuvor in dem Abgasbereich (27) gebildete Ausscheidungen zumindest teilweise wieder entfernt werden.