JP2000087852A - 反応生成物除去機能付き真空装置及びその反応生成物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ポンプのような複雑な形状、構造を持つ機器内
の流路形成面に反応生成物が付着・堆積させず、且つ、
製造プロセスを停止させない。 【解決手段】内部で反応生成物が生成される真空室１内
の蒸気を排出するための排気管７に介設されその蒸気を
吸引するための真空ポンプとからなる。高温のガスを排
気管に供給して反応生成物を気化させる。低圧下で気化
又は昇華しやすい反応生成物は、導入されるガスにより
暖められて容易に気化し、蒸気状態の反応生成物は固体
化する温度まで冷却されることがなく、蒸気状態のまま
でガス流に乗って排気される。ポンプの複雑な構造・形
状の狭い流路に内でも一様な流れを形成し、すべての流
路及びその流路形成面の温度を均一に維持する。このよ
うにガスは、排気用媒体であり、且つ、温度維持用媒体
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応生成物除去機
能付き真空装置及びその反応生成物除去方法に関し、特
に、ガスプラズマのような反応用ガスを用いて製品加工
を行う真空容器の中で生成される反応生成物を真空室、
排気配管、ポンプから円滑に除去する機能を持った反応
生成物除去機能付き真空装置及びその反応生成物除去方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスのような製品を製造する
プロセスには、真空容器中で反応用ガスをプラズマ化し
たプラズマガスを用いて多様な反応を行わせるステップ
がある。このような反応により生成される反応生成物が
真空容器の壁面、排気配管の管面に付着して堆積する。
このような付着・堆積が進むと、背圧が高まる真空ポン
プに故障が生じ、色々な不都合を招く。

【０００３】このような不都合を招かないような配慮が
従来からなされている。図３に示す公知装置は、真空化
室１０１にガス導入口１０２から導入される反応用ガス
と反応して生成される反応生成物を真空ポンプ１０３に
より吸引して除害筒１０４に送る途中の排気配管１０５
の適当な部位から不活性ガスを導入し、その不活性ガス
でその反応生成物１０６を誘引して除害筒まで誘導する
除去手段を備えている。このような公知手段に用いられ
ている不活性ガスは常温で用いられているので、冷却さ
れる反応生成物はやがては管面その他の部位に付着する
ようになり、それが堆積することを回避することができ
ない。

【０００４】そこで、図３に示されるように、テープ状
ヒータ１０７を排気配管１０５の適所に貼りつけて、反
応生成物の温度低下を防止することが考えられる。その
ようなヒータを用いた装置が、特開平９−２７４５８号
で知られている。このようなヒータは、排気配管を局所
的に加熱するが、熱分散を均一化して全面的に均一に加
熱する加熱手段としては適切でない。特に、真空ポンプ
のような複雑な内面形状、構造を持つ機器を均一に加熱
することは困難であり、反応生成物を除去する効率は当
然に悪い。現在は、結局、定期的、高頻度の清掃作業を
強いられている現状である。

【０００５】流路を形成するどのような面にも反応生成
物が付着・堆積しないことが望まれている。特に、ポン
プのような複雑な形状、構造を持つ機器内の流路形成面
に反応生成物が付着・堆積しないことが望まれている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、流路
を形成するどのような面にも反応生成物が付着・堆積し
ない反応生成物除去機能付き真空装置及びその反応生成
物除去方法を提供することにある。本発明の他の課題
は、ポンプのような複雑な形状、構造を持つ機器内の流
路形成面に反応生成物が付着・堆積しない反応生成物除
去機能付き真空装置及びその反応生成物除去方法を提供
することにある。本発明の更に他の課題は、真空ポンプ
の流路形成面への反応生成物の堆積を回避し、且つ、製
造プロセスを停止させない反応生成物除去機能付き真空
装置及びその反応生成物除去方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による反応生成物
除去機能付き真空装置は、内部で反応生成物が生成され
る真空室と、前記真空室内の前記蒸気を排出するための
排気管と、前記排気管に介設され前記蒸気を吸引するた
めの真空ポンプとからなる反応生成物除去機能付き真空
装置において、更に、高温のガスを前記排気管に供給す
るためのガス供給器とからなり、前記ガスは前記反応生
成物を気化させることができる温度を有している。低圧
下で気化又は昇華しやすい反応生成物は、導入されるガ
スにより暖められて容易に気化し、蒸気状態の反応生成
物は固体化する温度まで冷却されることがなく、蒸気状
態のままでガス流に乗って排気される。ガスは、ポンプ
の複雑な構造・形状の狭い流路内でも一様な流れを形成
し、すべての流路及びその流路形成面の温度を均一に維
持する。このようにガスは、排気用媒体であり、且つ、
温度維持用媒体である。

【０００８】ガスは反応生成物に反応しない不活性ガス
であることが好ましい。ガス供給器と排気管との間を接
続してガスをガス供給器から排気管に導入する。このよ
うな排気管は、複数本が設けられることが好ましい。言
い換えれば、排気管の複数部位からガスが排気管に導入
されることが好ましい。真空ポンプの上流側で排気管に
ガスが導入されることが好ましい。ガス配管が排気管に
接続される接続部位と真空室との間に真空ポンプが位置
づけられている場合には、その接続部位は、下流側の真
空ポンプの上流側であることが好ましい。

【０００９】ガス配管が真空室に接続されていることは
特に好ましい。この場合、すべてのポンプは、ガス導入
部位よりも下流側になる。複数のポンプが上流側と下流
側に設けられている場合、下流側のポンプの上流側にも
ガス導入部位が配置されることが好ましい。ガス配管が
真空室に接続されている場合には、ガスは真空室の中で
反応が行われていない時間帯にその真空室に導入され
る。ガスは反応プロセスの間に導入されるので、反応生
成物の除去のために反応プロセスを停止させる必要がな
い。

【００１０】ガスの温度は反応生成物が昇華する昇華温
度であることが特に好ましい。反応生成物を昇華させる
ガスの流れは、昇華し又は固体化しない反応生成物を乗
せて迅速に排気することができる。本発明による反応生
成物除去方法は、言い換えれば、真空化される真空化室
の内部に反応用ガスを導入して加工を行った結果生成さ
れる反応生成物を昇華用ガスで昇華させることによりそ
の反応生成物をポンプで吸引して排除する排除方法であ
る。導入する昇華用ガスの温度を制御することは、更に
好ましい。温度制御は、排気配管の途中の適切な部位に
温度センサーを設置し、検出温度に連動させて昇華用ガ
スの昇温を制御することが好ましい。このような適切な
部位の１つは、排気管の最下流に位置する除害筒の直前
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】図に一致させて本発明の実施の形
態が記述される。図１は、本発明による反応生成物除去
機能付き真空装置の実施の形態を示し、機器配置系統図
である。真空化容器室１は、これに反応用ガスを導入す
るための反応用ガス導入口２が開けられている。真空化
容器室１の内側に電極３が設けられている。電極３は、
電源装置４により高圧化される。反応用ガス導入口２か
ら導入される反応用ガスは、電極３によりプラズマ化さ
れる。プラズマ化された反応用ガスは、真空化容器室１
内の製品材料と反応して、反応生成物を生成する。

【００１２】真空化容器室１の外壁に、上流側真空化ポ
ンプ５が取り付けられている。真空化容器室１内の気体
又は粉体は、直ちに、真空化容器室１の中から上流側真
空化ポンプ５のポンプ室に吸引される。真空化容器室１
の外部に除害筒６が設置されている。除害筒６は、真空
化容器室１の中で生成される反応生成物その他の物質を
無害化するための装置である。除害筒６は、上流側真空
化ポンプ５よりも下流側に配置されている。

【００１３】上流側真空化ポンプ５と除害筒６との間に
は排気管７が介設され、除害筒６は排気配管７を介して
下流側真空化ポンプ８に接続されている。下流側真空化
ポンプ８は排気管７を介して上流側真空化ポンプ５に接
続されている。真空化容器室１の外側に、高温ガス発生
器９が設けられている。高温ガス発生器９は、熱交換器
又は加熱器１０を備えている。昇華用ガスが、高温ガス
発生器９に導入され加熱器１０により暖められる。昇華
用ガスは、反応生成物を昇華させる昇華温度よりも高い
温度まで加熱器により加熱される。

【００１４】高温ガス発生器９の出口には、分配器１１
が接続されている。分配器１１は、多方口を有し、その
各口は独立に流量を制御するための流量制御弁（図示せ
ず）を備えている。排気管７の上流側接続部位１２と分
配器１１の１つの口とは、上流側ガス導入管１３により
接続されている。上流側接続部位１２は、上流側真空化
ポンプ５の下流側で上流側真空化ポンプ５に近接した位
置である。排気管７の下流側接続部位１４と分配器１１
の他の口とは、下流側ガス導入管１５により接続されて
いる。下流側接続部位１４は、下流側真空化ポンプ８の
下流側で下流側真空化ポンプ８に近接した位置である。
上流側ガス導入管１３と下流側ガス導入管１５につい
て、独立した２つの加熱器を用いることができる。

【００１５】反応ガス・ガスプラズマが製品材料と反応
して真空化容器室１の中で生成される反応生成物である
気体（粉体を含むこともある）は、上流側真空化ポンプ
５により吸引される。上流側真空化ポンプ５の内部では
温度降下の程度は低く、反応生成物は気体状態で上流側
真空化ポンプ５を通過する。温度降下し始める反応生成
物は、上流側接続部位１２から導入される昇華用ガスで
加熱され、その気体状態を維持する。昇華用ガスとして
は、反応生成物に反応しないガス特に不活性ガス（Ｈ
ｅ、Ｎ_２、Ａｒ等）が好適である。

【００１６】昇華状態の反応生成物は、排気管７に付着
せず、下流側真空化ポンプ８の中の複雑な狭い流路の内
面にも付着しないで、昇華用ガスの気流に乗って誘引さ
れ下流側真空化ポンプ８を通過することができる。下流
側真空化ポンプ８を通過して部分的に固体化しつつある
反応生成物は、下流側接続部位１４から導入される昇華
用ガスにより再び加熱されその気流に乗って気体状態で
除害筒６に送り込まれ、除害筒６の中の捕獲器（図示せ
ず）に捕獲される。除害筒６は、定期的に交換される。
より下流側の排気管７の管内面に局所的により多く付着
し堆積することがある反応生成物は、上流側接続部位１
２又は下流側接続部位１４から導入される昇華用ガスに
より加熱され昇華して、気体状態で除害筒６に送り込ま
れる。

【００１７】図２は、本発明による反応生成物除去機能
付き真空装置の実施の他の形態を示し、機器配置系統図
である。図２に示される真空化容器室１、反応用ガス導
入口２、電極３、電源装置４、上流側真空化ポンプ５、
除害筒６、排気管７、下流側真空化ポンプ８の機器系統
関係は、図１に示される実施の形態の機器系統関係に全
く同じである。

【００１８】加熱器１０と他の機器との関係は、図１の
実施の形態のその関係と異なる。真空化容器室１に含ま
れる真空化容器側接続部位２１が、加熱器１０の分配器
１１に接続されている。図１に示した他の接続部位１
２，１４を更に設けて、上流側ガス導入管１３及び下流
側ガス導入管１５を追加することができる。

【００１９】加熱器１０で加熱された昇華用ガスは、真
空化容器室１に初期的に導入される。真空化容器室１内
で昇華していない反応生成物は、真空化容器室１内で昇
華用ガスにより加熱され、真空化容器室１内で昇華して
いる反応生成物は、更に加熱され、上流側真空化ポンプ
５を通過する際に温度降下しても、昇華温度以下には温
度降下しない。図２の実施の形態では、図１の実施の形
態に比べて、上流側真空化ポンプ５における付着防止が
より完全に行われる。

【００２０】図２の実施の形態では、真空化容器室１の
中での反応ステップの進行中は、昇華用ガスを真空化容
器室１内には導入できない。その反応ステップ間の合間
に、昇華用ガスを１真空化容器室内には導入する。この
導入のためにそのステップを含むプロセスの進行が遅延
することはない。

【００２１】図１中の下流側部位２２、上流側部位２３
に温度センサー等を配置することが好ましい。最上流側
部位２４に温度センサーを追加することも好ましい。こ
れらの位置の温度センサーと加熱器１０と分配器１１と
をコントローラ（図示せず）に接続して、温度センサー
が常時一定の温度を検出するように加熱器１０の出力と
分配器の弁の開閉度を制御することができる。そのコン
トローラは、昇華用ガスの温度を任意に設定することが
できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明による反応生成物除去機能付き真
空装置及びその反応生成物除去方法は、反応生成物を加
熱しながらその加熱を行うガスの気流に乗せて排出する
ので、流路形成面への付着・堆積を防止する防止率が高
く、安定した真空到達度を得ることができる。内面清掃
のために生産を一時的に停止する必要がない。流路途中
の除去器が不要であり、その除去器を交換する間一時的
に生産を停止する必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による反応生成物除去機能付き
真空装置の実施の形態を示す機器配置系統図である。

【図２】図２は、本発明による反応生成物除去機能付き
真空装置の実施の他の形態を示す機器配置系統図であ
る。

【図３】図３は、公知装置の機器配置系統図である。

【符号の説明】

１…真空化容器室 ５…上流側真空化ポンプ ７…排気管 ８…下流側真空化ポンプ ９…高温ガス発生器 １０…加熱器 １１…分配器 １２…上流側接続部位 １３…上流側ガス導入管 １４…下流側接続部位 １５…下流側ガス導入管

【手続補正書】

【提出日】平成１１年８月２６日（１９９９．８．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部で反応生成物が生成される真空室と、 前記真空室内の前記蒸気を排出するための排気管と、 前記排気管に介設され前記蒸気を吸引するための真空ポ
   ンプとからなる反応生成物除去機能付き真空装置におい
   て、更に、 高温のガスを前記排気管に供給するためのガス供給器と
   からなり、 前記ガスは前記反応生成物を気化させることができる温
   度を有することを特徴とする反応生成物除去機能付き真
   空装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ガスは前記反応生成物に反応しない不活性ガスであ
   ることを特徴とする反応生成物除去機能付き真空装置。
3. 【請求項３】請求項１において、更に、 前記ガス供給器と前記排気管との間を接続して前記ガス
   を前記ガス供給器から前記排気管に導入するためのガス
   配管とからなることを特徴とする反応生成物除去機能付
   き真空装置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記真空ポンプは、前記ガス配管が前記排気管に接続さ
   れる接続部位と前記真空室との間に位置づけられている
   ことを特徴とする反応生成物除去機能付き真空装置。
5. 【請求項５】請求項３において、 前記ガス配管は前記真空室に接続されていることを特徴
   とする反応生成物除去機能付き真空装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記ガスは前記真空室の中で反応が行われていない時間
   帯に前記真空室に導入されることを特徴とする反応生成
   物除去機能付き真空装置。
7. 【請求項７】請求項１において、 前記温度は前記反応生成物が昇華する昇華温度であるこ
   とを特徴とする反応生成物除去機能付き真空装置。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記ガスは前記真空ポンプよりも上流側に導入されるこ
   とを特徴とする反応生成物除去機能付き真空装置。
9. 【請求項９】真空化される真空化室の内部に反応用ガス
   を導入して加工を行った結果生成される反応生成物を昇
   華用ガスで昇華させることにより前記反応生成物をポン
   プで吸引して排除することを特徴とする真空装置の反応
   生成物除去方法。