JP2023513322A - 湾曲したロータブレード及びステータブレードを有する軸流真空ポンプ - Google Patents

Abstract

半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気するための軸流真空ポンプは、複数のロータブレードを有するロータと、複数のステータブレードを有するステータを備え、ロータブレード及びステータブレードは湾曲した形状を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気するための軸流真空ポンプに関する。また、軸流真空ポンプを備える装置、及び軸流真空ポンプを用いて半導体製造チャンバを排気する方法が提供される。

半導体チャンバを広い圧力範囲（０．００５から５ｍｂａｒ）で非常に速い排気速度で運転することが益々要求されている。
真空ポンプは、通常、特定の圧力範囲で効果的に動作するように設計され構成されている。１つのポンプは、すべての圧力範囲で効果的に動作することはできない。

低圧の分子流領域ではターボ分子ポンプが有効であり、高圧の粘性流領域ではルーツブロアポンプのような粗引ポンプが有効である。分子流と粘性流の両方が発生する過渡的な圧力領域では、ドラッグポンプを適切に使用することができる。

半導体チャンバには、ターボポンプが過熱せずに維持するには高すぎる（通常、０．０５ｍｂａｒより大きい）可能性があるが、接続パイプのコンダクタンスにより、遠く離れて配置されたルーツブロアが有効であるには低すぎる（通常、０．２ｍｂａｒ未満）圧力が益々要求されている。

このことは、チャンバの下の地階に取り付けられた超大型ルーツブロア及びバッキングポンプの使用を必要とする。このことは、これらのポンプのための空間が十分ではなく、配管のコンダクタンス損失がチャンバでの有効なポンピング性能を低下させるので益々問題になっている。この圧力範囲でも高いポンピング速度をもたらすツール取り付け式真空ブースタが必要とされる。

半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気（少なくとも一部を）するための十分大きな容量を有し、従来、ドラッグポンプよってポンプ送給される圧力でのポンピングで有効なポンプを提供することが望ましいことになる。

本発明によれば、半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気するための軸流真空ポンプが提供される。軸流真空ポンプは、複数のロータブレードを有するロータと、複数のステータブレードを有するステータとを備える。ロータブレード及びステータブレードは、湾曲した断面形状を有する。

粘性流領域の圧力、例えば１ｍｂａｒ以上の圧力では、ブレードの湾曲形状により、軸流圧縮機と同様に入口から入ったガスを圧縮することができる。比較的低い圧力、例えば１０^-3mｂａｒ以下の分子流領域では、湾曲したブレードはガスの分子を出口に向かわせるよう作用することもできる。さらに、湾曲したロータブレード及びステータブレードを組み込んだ軸流真空ポンプは、例えば１ｍｂａｒと１０^-3ｍｂａｒとの間の中真空又は遷移領域で驚くべき有効性で動作することが分かっている。出願人は、軸流真空ポンプが異なる流量領域で有効性を示すだけでなく、このようなポンプが比較的小さな占有面積で高いポンプ速度を生じることができ、半導体製造プロセスでの使用にかなりの利点を有するであろうことを見出した。

このような半導体製造プロセスでの使用に特に適しているが、本明細書に記載の軸流真空ポンプは、所定の圧力領域の範囲にわたって動作することが望まれる他の用途でも有用性を見出すことができることを理解されたい。

軸流真空ポンプは、ロータブレード及びステータブレードが延びるステータとロータとの間に環状流路を有し、ガスがその中をロータ軸と実質的に平行に通過するように構成されている。

半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気するのに適するように、真空ポンプは、半導体製造の過酷な環境での使用に適した材料から作られる必要がある。例えば、材料は、１３０℃以上の高温で効果的に動作できる必要がある。実施形態では、ポンプは、１５０℃から２００℃の間の温度で動作するように構成することができる。高温で動作することに加えて、材料は、腐食性化合物の存在下で効果的に動作できることが必要である。実施形態では、ポンプは、フッ素を含むガスをポンプ送給するように構成されている。

軸流真空ポンプは、翼型形状などの湾曲した断面形状を有する複数のロータブレード及びステータブレードを備える。より具体的には、湾曲した形状又は翼型形状は、ブレードの前部、すなわちポンプの入口の方にある前縁と、ブレードの後部、すなわちポンプの出口又は排気口の方にある後縁とを含むことになる。湾曲した正圧面及び湾曲した負圧面は、反対側でブレードの前縁から後縁まで延びている。翼形は、空気力学的な力を生じるように構成されている。本発明者らは、標準的なターボ分子ポンプで使用される真っ直ぐなブレードの代わりに湾曲したブレードを使用することにより、ポンプがより大きな圧力範囲で動作し、従ってターボ分子ポンプよりも高い圧力で効果的であることを見出している。

ロータブレード及びステータブレードは、それぞれのポンピング段に配置することができ、各段は、複数のロータブレードからなるロータ段と、複数のステータブレードからなるステータ段とを含む。従って、軸流真空ポンプは、複数のポンピング段を備えることができる。

ポンプの特定のロータ段のロータブレードは、同じ段の他のロータブレードと同じ形状及び大きさを有することができる。同様に、ステータブレード、ロータブレードは、同じ段の他のロータブレードと同じ形状及び大きさを有することができる。しかしながら、同じ段のロータブレード及びステータブレードは、互いに同じ形状を有する必要はなく、本技術分野で知られているように、異なる形状を有することができる。さらに、１つの段のロータブレードは、別の段のロータブレードと異なる形状を有することができる。同様に、１つのロータ段は異なる形状を有するロータブレードを含むことができる。同じことがステータブレードについても言えるであろう。

実施形態では、全てのロータブレード及び全てのステータブレードは、翼形形状を有することができる。しかしながら、これは必須ではなく、この点に関して様々な構成が可能であろう。例えば、複数の湾曲したロータブレード及びステータブレードと組み合わせて、湾曲したブレードと同じポンピング段に又はポンプの異なる段に、１又は２以上の真っ直ぐなブレードを設けることもできる。

実施形態において、モータは、ロータに結合され、ロータをその軸の周りで駆動するように構成されている。モータは、永久磁石モータなどの電気モータとすることができる。

ロータは、磁気軸受によってステータに対して回転するように支持することができる。磁気軸受は、磁気浮上を利用して荷重を支持するように構成されている。このような軸受は、磁気浮上軸受と呼ばれる場合もある。磁気軸受は、物理的な接触を必要とせずに荷重を支持し、結果として摩擦が少なく、汚染の原因となる潤滑油も不要である。また、磁気軸受は、他の接触型軸受に比べて振動が少なく信頼性が高いであろう。磁気軸受の使用により、真空ポンプを半導体プロセスチャンバ上に又はその間近に配置することが可能になる。ポンプと真空チャンバとの間の長い導管は、排気すると、特に低圧でポンピングする場合に、ポンピング効率が著しく低下する。従って、磁気軸受を使用することで、軸流真空ポンプを分子流領域で効果的に動作させることができる。

ロータは、ステンレス鋼から形成することができる。実施形態では、ステータは、同様にステンレス鋼から形成することができる。ステータ及びロータは、一般に同じ材料から形成すること又は異なる材料で形成することができる。ステンレスを使用することで、例えばアルミニウムと比較してポンプをより高温で使用することができる。高温での動作に起因して半導体製造時に副産物として発生する可能性のある、ポンプ表面に形成される凝縮物のリスクを低減することができる。実施形態では、ロータ及びステータは、高強度ステンレス鋼から形成される。

ロータブレード及びステータブレードの各々は、ロータブレードの場合にはロータからステータに向かって延びる半径方向長さ（この場合、半径方向長さは、ロータとブレードの先端との間の最大の半径方向長さとして測定される）、又はステータブレードの場合にはステータからロータに向かって延びる半径方向長さ（この場合、半径方向長は、最大の半径方向長さとして測定される）を有する。ポンプの入口段は、第１の半径方向長さを有するブレードを備え、ポンプの隣接する下流段は、第２の半径方向長さを有するブレードを備える。実施形態では、入口段のロータブレード及び／又はステータブレードは、ポンプの下流段のロータブレード及び／又はステータブレードよりも大きな半径方向長さを有する。例えば、実施形態では、第１の半径方向長さと第２の半径方向長さの比は、１．５：１以上、例えば、２：１以上である。

ポンプの入口段でより長い半径方向長さを有するブレードの使用は、粘性流の間には有効ではないが、分子流領域で動作する場合にはポンプの性能を最適化する。ポンプの入口段でブレード長を長くすることは、ポンプに入るより多くのガス分子を捕捉し、これをポンプ流路に送り込んでポンプ内を通過させるのを助けることができる。ポンプの入口は、圧力が最も低いと思われ、この点での分子の捕捉が最も難しい。

実施形態では、ポンプは、隣接する段の間の半径方向長さの比が２：１以上、例えば３：１以上である１又は２以上の入口段を有する。また、ポンプは、入口段の下流に複数の圧縮段を有することができ、ここでは、隣接する段の間の比は、１：１と１．５：１との間、例えば１．２：１である。実施形態では、入口段の数は、通常の段の数よりも少ない。例えば、ポンプは、１又は２の入口段及び４以上の通常の圧縮段を有することができる。

軸流真空ポンプは、４から１０の間のポンピング段を備えることができ、各ポンピング段は、ロータブレードの列及びステータブレードの列を備えることができる。

実施形態では、軸流真空ポンプは、６から８の間のポンピング段を含む。ポンピング段の１又は２以上は、粘性流領域で動作する場合は１．１：１と１．５：１の間、例えば１．２：１の圧縮比を達成し、分子流領域で動作する場合は２：１と４：１との間、例えば３：１の圧縮比を達成するように構成することができる。

軸流真空ポンプは、ポンプの出口からポンプの入口に向かってガスの一部を導くためのバイパス導管を備えることができる。バイパス管路は、ポンプの内部とすること又は外部とすることができる。換言すると、バイパス導管は、ポンプの出口又は出口導管に取り付けられ、ポンプの入口に向かって延びる外部パイプで構成することができ、又はバイパス導管は、そのようにガスを導くために、ステータ又はその外側ケーシングに形成された導管などの、ポンプと一体とすることができる。

バイパス導管は、圧力逃がし弁を備えることができる。圧力逃がし弁は、５０ｍｂａｒ以上の圧力、例えば５０ｍｂａｒと２００ｍｂａｒの間、又は８０ｍｂａｒと１２０ｍｂａｒの間、又は約１００ｍｂａｒの圧力で開くように構成することができる。

また、本発明によれば、半導体装置を製造するための装置が提供される。この装置は、半導体装置を製造するためのチャンバと、チャンバから遠く離れたて配置され、チャンバからガスを排気するように構成されたバッキングポンプシステムと、バッキングポンプシステムをチャンバに流体的に接続するためのフォアラインとを備える。装置は、チャンバからガスを排気するように構成された上記の実施形態のいずれかによる軸流真空ポンプをさらに備え、軸流真空ポンプは、チャンバとフォアラインとの間に接続されている。

実施形態では、バッキングポンプシステムは、ルーツブロア及び一次ポンプを備える。ルーツブロア及び一次ポンプなどの追加のポンプシステムによって補助された軸流真空ポンプを含む真空ポンプのセットは、１ｍｂａｒと５Ｘ１０^-2ｍｂａｒとの間の圧力に排気される半導体処理チャンバなどの真空チャンバのための効果的なポンプ構成を提供する。このような圧力は、ＡＬＤ（原子層蒸着）プロセスなどの半導体装置の製造プロセスを含む半導体プロセスに適している。

上記のような軸流真空ポンプは、比較的低い圧力及び比較的高いポンプ速度を提供するが、特にその作動範囲の高い圧力では、適度な圧縮比のみを有する。しかしながら、ルーツブロアポンプと併用することで、この組み合わせは、ルーツブロアと軸流真空ポンプの特性の相補性の結果として、圧力範囲全体にわたって必要な圧縮を可能にすることができる。この点で、半導体真空チャンバの排気においてルーツブロワを有効に活用するための制約は、クリーンルーム内にルーツブロアを取り付けることができないので、所要の管路の長さである。しかしながら、ルーツブロアを、クリーンルーム／半導体製造工場内でチャンバ上に又は少なくともその間近に取り付けることができ、動作範囲の低圧で効果的に排気する軸流真空ポンプと組み合わせて使用すると、１ｍｂａｒから５Ｘ１０^-2ｍｂａｒの全圧力範囲にわたって半導体処理チャンバを効果的に排気できるポンプの組み合わせが提供される。

チャンバは、半導体装置を形成するために使用される１又は２以上のツールを収容することができる。チャンバは、クリーンルーム内に配置することができる。軸流真空ポンプは、チャンバに直接取り付けること又は少なくともチャンバの間近に取り付けることができる。例えば、軸流真空ポンプは、チャンバから２メートル未満、好ましくは１メートル未満に配置することができ、例えば、ポンプはチャンバ上に配置することができる。軸流真空ポンプは、チャンバと同じ部屋に配置することができる。チャンバ及び軸流真空ポンプの両方は、クリーンルーム内に配置することができる。より長い導管は、ルーツブロア及び一次ポンプが半導体処理チャンバから遠く離れて配置されるように、真空ポンプをルーツブロア及び一次ポンプに接続するために使用される。より長い導管は、ルーツブロワポンプが真空チャンバ及びクリーンルームから遠く離れて位置することを可能にするためにそこにある。

バッキングポンプシステムは、チャンバから８ｍを超えて配置することができる。実施形態では、バッキングポンプシステムは、チャンバが配置されている部屋の外部に配置することができる。例えば、バッキングポンプシステムは、チャンバの下のサブファブ又は地階など、チャンバの階とは別の階に配置することができる。実施形態では、軸流真空ポンプ及びチャンバは、同じ階に一緒に配置され、バッキングポンプシステムは、下の階に配置される。

また、本発明によれば、半導体製造チャンバを排気する方法が提供される。本方法は、上記のいずれかの実施形態に記載の軸流真空ポンプを使用してチャンバからガスを排気するステップと、軸流真空ポンプを作動させて１ｍｂａｒ以上の圧力でガスをポンプ送給するステップと、軸流真空ポンプを作動させて１ｍｂａｒと１０^-3ｍｂａｒとの間の圧力でガスをポンプ送給するステップと、軸流真空ポンプを作動させて１０^-3ｍｂａｒ以下の圧力でガスをポンプ送給するステップと、を含む。

本方法は、チャンバからガスを排気するためにバッキングポンプシステムを使用するステップを含むことができ、バッキングポンプシステムは、チャンバ及び軸流真空ポンプから遠く離れて配置されている。

実施形態では、バッキングポンプシステムは、チャンバが配置される部屋の外部に配置することができる。例えば、バッキングポンプシステムは、チャンバの下のサブファブ又は地階など、チャンバの階とは別の階に配置することができる。実施形態では、軸流真空ポンプ及びチャンバは同じ階に一緒に配置され、バッキングポンプシステムは下の階に配置される。

軸流真空ポンプは、チャンバから２ｍ未満に配置することができる。実施形態では、軸流真空ポンプは、チャンバから１メートル未満に配置され、例えば、ポンプは、チャンバ上に配置することができる。軸流真空ポンプは、チャンバと同じ部屋に配置することができる。チャンバ及び軸流真空ポンプの両方は、クリーンルーム内に配置することができる。バッキングポンプシステムは、チャンバから８ｍを超えて配置することができる。

実施形態では、本方法は、１３０℃以上の温度でガスをポンプ送給するように軸流真空ポンプを作動させるステップを含む。
本発明の実施形態は、添付の図面を参照して以下にさらに説明される。

実施形態による半導体製造チャンバ及びチャンバを排気するためのポンプ構成を示す。 本発明の実施形態による真空ポンプの概略断面図を示す。 バイパス構成を備える図２の真空ポンプを示す。 図２のポンプの圧縮段のブレードの断面プロファイルの例を示す。 図２のポンプの圧縮段のブレードの断面プロファイルの別の例を示す。 半導体製造チャンバを排気する方法を示す。

図１は、半導体装置を製造するための装置１０を概略的に示す。図示の装置１０は、２つの階にまたがって配置されている。上階１２は、チャンバ１６及び軸流真空ポンプ１８が配置されるクリーンルームを有し、下階１４には、バッキングポンプシステム２０が配置されている。チャンバ１６及び軸流真空ポンプ１８は、フォアライン２２を介してバッキングポンプシステム２０に接続されている。簡単のために２つの階のみが示されているが、装置１０は、特に排気管理及び温度管理システムなどの追加の装置が必要な場合には、さらなる階にわたって配置できることを理解されたい。さらに、各階は、本技術分野で知られているように、装置の様々な要素を配置することができる複数の部屋を備えることができる。

使用時、半導体装置は、１又は２以上のツール（図示せず）を用いてチャンバ１６内で製造される。半導体装置を効果的に製造するためには、チャンバ内のガス圧は非常に低いことが必要である。例えば、多くの半導体プロセスにおいて、チャンバ１６内の圧力は１０^-2ｍｂａｒ以下である必要がある。そのため、軸流真空ポンプ１８及びバッキングポンプシステム２０は、そのような圧力を実現するために、チャンバ１６からガスを排気するように構成されている。

バッキングポンプシステム２０は、軸流真空ポンプ１８を補助するためのルーツブロア及び一次ポンプ又は他の同様の構成を備える。このようなバッキングポンプシステムは、非常に嵩張り、かなりの騒音を生じる可能性があるので、チャンバ１６内の主要な製造プロセスから切り離して配置され、図示の例では、バッキングポンプシステム２０は、チャンバ１６の下の製造施設のいわゆる「サブファブ」区域の階に配置される。チャンバ１６及びバッキングポンプシステム２０は別々の階にあるため、チャンバ１６とバッキングポンプシステム２０との間にはかなりの距離がある。そのため、フォアライン２２の長さは８メートル以上である。バッキングポンプシステム２０とチャンバ１６の間の長いガス流路は、特に低圧でのバッキングポンプシステム２０のポンピング効果を低下させる。

軸流真空ポンプ１８は、チャンバ１６に直接取り付けられている。軸流真空ポンプ１８は、２メートル未満の短い導管がチャンバ１６と軸流真空ポンプ１８との間に延在すように、チャンバ１６の近くに配置することができることも理解されたい。

チャンバ１６の近くに取り付けられた比較的高いポンピング能力を有する軸流真空ポンプ１８と、有効ポンピング範囲の高圧で効果的にポンプ送給することができるバッキングポンプシステム２０との組み合わせは、既知のシステムと比較して、高いポンピング能力で所望のポンピング範囲にわたって効果的にポンプ送給することができるポンプのセットを提供する。

図２は、図１のポンプ装置１０に用いる軸流真空ポンプ１８の一例を示す断面図である。
軸流真空ポンプ１８は、使用時にポンプ軸３２の周りで回転するように構成され、その上に取り付けられた複数のロータブレード３４を有するロータ３０を備える。ポンプ１８は、ロータ３０を取り囲み、その上に取り付けられた複数のステータブレード３６を有するステータ３８をさらに備える。ロータ３０及びステータ３８は、ポンプの入口４２から出口４４まで延び、その中にロータブレード３４及びステータブレード３６が延びる環状流路４０を画定する。環状流路４０は、入口４２から出口４４まで軸線方向に沿って減少する断面積を有する。

ロータ３０は、磁気軸受４６によってステータ３８に対して回転するように支持されている。図示の実施形態は、ロータ３０の出口端の近くに配置された単一の磁気軸受４６を示しているが、１又は２以上の軸受を含む他の軸受構成を用いることができることを理解されたい。
ロータ３０は、使用時に、１５０℃から１８０℃の範囲の温度で効果的に動作することができる高強度ステンレス鋼から形成されている。

ロータブレード３４及びステータブレード３６は、図２に示されるように、段５０、５２、５４、５６に配置されている。各段５０、５２、５４、５６は、使用時に軸３２の周りを回転するように構成されたロータブレード３４の列と、使用時にステータ３８に固定されて静止しているように構成されたステータブレード３６の列とを備える。図示の真空ポンプ１８は、４つの段５０、５２、５４、５６を有する。入口ロータブレード３４及び入口ステータブレード３６を備える入口段５０は、ポンプ１８への入口４２に配置される。各々がロータブレード３４の列とステータブレード３６の列を備える３つの追加の圧縮段５２、５４、５６は、ポンプ１８の出口４４に向かって入口ステージ４２の下流に配置されている。図２には４つの段が示されているが、ポンプ１８の所望の圧縮特性に応じて、より少ない又はより多い段が存在できることを理解されたい。

ポンプ１８の各段は、上流側の段が下流側の段よりも大きな容積を有するように、入口４２から出口４４に向かって減少する関連した容積を有する。この容積減少は、粘性流領域におけるガスの圧縮を促進する。容積減少は、入口４２から出口４４に向かう方向でポンプ１８の軸３２に沿って、ステータ３８の内径を減少させ、及び／又はロータ３０の外径を増大させることによって達成することができる。図示の例では、ステータ３８の内径は、入口段５０で減少するが、追加の圧縮段５２、５４、５６では概ね一定のままであり、ロータ３０の外径は全ての段を通して増大する。以下により詳細に説明するように、所望の容積減少を達成するステータ３８及びロータ３０の形状の他の構成は、本発明の範囲であることを理解されたい。

従って、各段５０、５２、５４、５６は、隣接する下流段の容積に対するその段の容積の比として定義される圧縮比を有する。追加の圧縮段５２、５４、５６（すなわち、入口段の下流）の圧縮比は、約１．２：１である。段の圧縮比は、隣接する下流段のロータ及びステータブレード３４、３６の長さと比較して、段のロータ及びステータブレード３４、３６の長さに直接影響する。より具体的には、各列のロータブレード３４は、ロータ３０からステータ３８に向かって延びる半径方向長さ６０を有し、ステータブレード３６の各々は、ステータ３８からロータ３０に向かって延びる半径方向長さ６２を有する。圧縮比が約１．２：１である場合、各段の間のロータブレード（又はステータブレード）の半径方向長さの間の比も約１．２：１である。

比較すると、入口段５０は、隣接する段のブレードに比べて非常に長い半径方向長さ６０を有するブレード３４を備え、この比は、粘性流の間に所望の圧力比を達成するために最適であるよりもはるかに大きな比になっている。より具体的には、入口段５０は、約３：１の圧縮比を有し、ロータ及びステータブレード長６０、６２に関して、ポンプ１８の隣接する段５２のブレード長６０、６２に対する入口段５０のブレード長６０、６２の比は、約３：１である。

より長いブレードを有する複数の入口ステージ５０を設けることができるが、このように構成された入口段の数は、通常の圧縮段の数よりも少ないことになることを理解されたい。

図２の軸流真空ポンプは、ポンプ性能を最適化するためのバイパス構成７０を有する。図３は、入口導管７２、出口導管７４、及びバイパス導管７６を示すポンプ１８の概略図である。入口導管７２は、チャンバ（図示せず）からのガスが入口導管７２を介してポンプ１８に導かれるようにポンプ１８の入口４０に取り付けられ、いくつかの例では、入口導管７２は、ポンプ１８がチャンバに直接取り付けられるようにチャンバ自体の一部とすることができる。出口導管７４は、ポンプ１８の出口４４に取り付けられる。出口導管７４は、ポンプシステムのフォアライン（図示せず）にガスを直接供給するか、又は出口導管７４がポンプ１８から８メートル以上離れたバックポンプシステムに向かってガスを導くように、フォアライン自体の一部とすることができる。バイパス導管７６は、ポンプ１８の出口４４で、又はそれに隣接して出口導管７４に取り付けられ、出口導管７４内のガスの一部をポンプ１８の入口４０に向かって戻すように構成されている。

バイパス導管７６は、出口導管７４と入口導管７２との間に配置された圧力逃がし弁７８を含む。圧力逃がし弁７８は、１００ｍｂａｒで開くように構成されている。圧力逃がし弁は、システムの圧力条件に応じて、５０ｍｂａｒ以上の圧力、例えば、５０ｍｂａｒと２００ｍｂａｒの間、又は８０ｍｂａｒと１２０ｍｂａｒの間の圧力で開くように構成することができることを理解されたい。

図２の真空ポンプ１８は、以下の図４及び５により詳細に示されるように、ロータ及びステータブレード３４、３６の各々が実質的に湾曲した断面形状を有する点で標準的なターボ分子ポンプとは異なっている。

図４は、図２のポンプ１８の特定の段のブレード３４，３６の断面形状の例を示す。この段は、ロータブレード３４ａの列と、ステータブレード３６ａの列とを備える。簡単のために、ここでは３枚のロータブレード３４ａ及び３枚のステータブレード３６ａのみが示されているが、各段において４枚以上の多数のブレードをロータ３０の周りに取り付けることができることを理解されたい、

図４の構成において、ブレードは、そのコード長８２ａに沿って概して均一な厚さ８０ａを有しており、ブレードは、湾曲した形状を形作るために曲げられる金属板から作ることができるようになっている。より具体的には、湾曲した形状は、ブレードの前部、すなわちポンプの入口の方にある概して平坦な前縁８４ａと、ブレードの後部、すなわちポンプ又は排口の方にある、同様に概して平坦な後縁８６ａとを含むことになる。湾曲した正圧面８８ａ及び湾曲した負圧面９０ａは、反対側でブレードの前縁８４ａから後縁８６ａまで延びている。

図５の別の構成では、ブレードは、翼形断面形状を形成するように空気力学的に最適化されている。より具体的には、翼形は、概して湾曲しているブレードの前部の前縁８４ｂと、概して尖っているブレードの後部の後縁８６ｂとを含む。湾曲した正圧面８８ｂ及び湾曲した負圧面９０ｂは、反対側でブレードの前縁８４ｂから後縁８６ｂまで延びている。断面形状の厚さ８０ｂは、コード長８２ｂにわたって変化しており、前縁８４ｂに向かってより大きな厚さ８０ｂを有し、後縁８６ｂに向かってより小さな厚さ８０ｂを有するようになっている。

図６は、上述したような装置を用いて半導体製造チャンバを排気する方法１００を示す。具体的には、図１に示すように、半導体チャンバ１６に直接又はその間近に取り付けられた軸流真空ポンプ１８を使用することであり、バッキングポンプシステム２０は、離れた位置から軸流真空ポンプ１８を補助する。

方法１００のステップ１（Ｓ１）は、軸流真空ポンプを作動させて１ｍｂａｒ以上の圧力でガスをポンプ送給するステップからなり、ステップ２（Ｓ２）は、軸流真空ポンプを作動させて１ｍｂａｒと１０^-3ｍｂａｒとの間の圧力でガスをポンプ送給するステップからなり、ステップ３（Ｓ３）は、軸流真空ポンプを作動させて１０^-3ｍｂａｒ以下の圧力でガスをポンプ送給することからなる。このように、軸流真空ポンプは、粘性流領域及び分子流領域、及び２つの領域の間の遷移部にわたってガスをポンプ送給するために使用される。

１０ 装置
１２ 上階
１４ 下階
１６ チャンバ
１８ 軸流真空ポンプ
２０ バッキングポンプシステム
２２ フォアライン
３０ ロータ
３２ 軸
３４ ロータブレード
３６ ステータブレード
３８ ステータ
４０ 環状流路
４２ 入口
４４ 出口
４６ 磁気軸受
５０ 入口段
５２、５４、５６ ポンピングステージ
６０ ロータブレード半径方向長さ
６２ ステータブレード半径方向長さ
７０ バイパス構成
７２ 入口導管
７４ 出口導管
７６ バイパス導管
７８ 圧力逃がし弁
８０ ブレードの厚さ
８２ コード長
８４ 前縁
８６ 後縁
８８ 正圧面
９０ 負圧面
Ｓ１ ステップ１
Ｓ２ ステップ２
Ｓ３ ステップ３

Claims (14)

1. 半導体製造プロセスにおいてチャンバを排気するための軸流真空ポンプであって、
   複数のロータブレードを有するロータと、
   複数のステータブレードを有するステータと、
   を備え、
   前記ロータブレード及び前記ステータブレードは湾曲した断面形状を有する、軸流真空ポンプ。
2. 前記ロータは、磁気軸受によって前記ステータに対して回転するように支持されている、請求項１に記載の軸流真空ポンプ。
3. 前記ロータがステンレス鋼から形成されている、請求項１又は２に記載の軸流真空ポンプ。
4. 前記ポンプの入口段は、第１の半径方向長さを有するブレードを備え、前記ポンプの隣接する下流段は、第２の半径方向長さを有するブレードを備え、前記第１の半径方向長さと前記第２の半径方向長さの比は、２：１以上である、請求項１から３のいずれかに記載の軸流真空ポンプ。
5. ４から１０の間のポンピング段を備え、前記ポンピング段の各々は、ロータブレードの列及びステータブレードの列を備える、請求項１から４のいずれかに記載の軸流真空ポンプ。
6. 前記ポンプの出口から前記ポンプの入口に向かって前記ガスの一部を導くためのバイパス導管を備える、請求項１から５のいずれかに記載の軸流真空ポンプ。
7. 前記バイパス導管は、圧力逃がし弁を備える、請求項６に記載の軸流真空ポンプ。
8. 半導体装置を製造するための装置であって、
   前記半導体装置を製造するためのチャンバと、
   前記チャンバから離れた場所に配置され、前記チャンバからガスを排気するように構成されたバッキングポンプシステムと、
   前記バッキングポンプシステムを前記チャンバに流体的に接続するためのフォアラインと、
   前記チャンバからガスを排気するように構成された、請求項１から７のいずれかに記載の軸流真空ポンプと、
   を備え、
   前記軸流真空ポンプは、前記チャンバと前記フォアラインとの間に接続されている、装置。
9. 前記軸流真空ポンプは、前記チャンバから２メートル未満に配置されている、請求項８に記載の装置。
10. 前記バッキングポンプシステムは、前記チャンバから８ｍを超えて配置されている、請求項８又は９に記載の装置。
11. 半導体製造チャンバを排気する方法であって、
    請求項１から７のいずれかに記載の軸流真空ポンプを使用して、前記チャンバからガスを排気するステップと、
    前記軸流真空ポンプを作動させて、１ｍｂａｒ以上の圧力でガスをポンプ送給するステップと、
    前記軸流真空ポンプを作動させて、１ｍｂａｒと１０^-3ｍｂａｒとの間の圧力でガスをポンプ送給するステップと、
    前記軸流真空ポンプを作動させて、１０^-3ｍｂａｒ以下の圧力でガスをポンプ送給するステップと、
    を含む方法。
12. 前記チャンバからガスを排気するためにバッキングポンプシステムを使用するステップを含み、前記バッキングポンプシステムは、前記チャンバ及び前記軸流真空ポンプから遠く離れて配置されている、請求項１１に記載の方法。
13. 前記軸流真空ポンプは、前記チャンバから２メートル未満に配置されている、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 前記軸流真空ポンプを、１３０℃以上の温度でガスをポンプ送給するように作動させるステップを含む、請求項１１から１３のいずれかに記載の方法。

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