JP4582459B2 - 真空装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば真空を利用する半導体や電子機器・電子部品などの製造装置に用いられる真空装置に関する。

図３は従来例の真空装置の概略図を示している。ロードロックチャンバ１ａ、１ｂはゲートバルブ３ａ、３ｂを介して共通のバッファチャンバ２に接続されている。ロードロックチャンバ１ａ、１ｂは仕込、取出室とも呼ばれるもので、ここに未処理の基板が搬入され、あるいはバッファチャンバ２からゲートバルブ３ａ、３ｂを介して処理済の基板が導入されるようになっている。バッファチャンバ２、ロードロックチャンバ１ａ、１ｂには、それぞれ主バルブ４ａ、４ｂ、４ｃを介して、第１の主ターボ分子ポンプ系５が接続され、本従来例では３個の主ターボ分子ポンプ６ａ、６ｂ、６ｃからなっており、これらの排気口にはそれぞれ補助バルブ７ａ、７ｂ、７ｃが接続されて、これらはそれぞれ配管８ａ、８ｂ及び８ｃを介して第１の補助ポンプ系９に接続されている。本従来例では、この第１の補助ポンプ系９は３個のそれぞれ配管８ａ、８ｂ、８ｃに接続される補助ポンプ９ａ、９ｂ、９ｃ、例えばドライポンプからなっている。

バッファチャンバ２には、それぞれゲートバルブ２０ａ、２０ｂを介してプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂが接続されており、ここでは例えば基板にＣＶＤ法又はスパッタリングによって薄膜を形成するような処理が行われる。そしてこれらプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂにはそれぞれ主バルブ１３ａ、１３ｂを介して第２の主ターボ分子ポンプ系１１に接続されている。本従来例ではこの第２の主ターボ分子ポンプ系１１は２個のそれぞれ上述の主バルブ１３ａ、１３ｂに接続されるターボ分子ポンプ１２ａ、１２ｂからなっている。

以上のような第２の主ターボ分子ポンプ系１１はターボ分子ポンプ１２ａ、１２ｂに接続される補助バルブ１４ａ、１４ｂ及び配管１５ａ、１５ｂを介して第２の補助ポンプ系１６に接続される。本従来例では、この第２の補助ポンプ系１６は上述の配管１５ａ、１５ｂに接続される補助ポンプ１６ａ、１６ｂ（これは例えばドライポンプからなる）からなっている。

従来例の真空装置は以上のように構成される。ロードロックチャンバ１ａ、１ｂは上述したように、ここに薄膜を形成すべき基板を搬入したり、あるいはバッファチャンバ２からすでに薄膜を形成された基板をここに搬出するようにしており、それぞれ第１の主ターボ分子ポンプ系５により、１０^-5〜１０^-6Ｐａに減圧されるようになっている。又バッファチャンバ２は第１の主ターボ分子ポンプ系５における主ターボ分子ポンプ６ａにより１０^-6〜１０^-7にＰａに減圧され、又プロセスチャンバ１０ａ、１０ｂは第２の主ターボ分子ポンプ系１１により１０^-7〜１０^-8Ｐａに減圧される。第１及び第２の補助ポンプ系９、１６は第１、第２の主ターボ分子ポンプ系５、１１の背圧を臨界圧以下にするために用いられており、公知のように装置の使用開始にあたっては、補助ポンプ９ａ、９ｂ及び９ｃを起動し、補助バルブ７ａ、７ｂ、７ｃ１４ａ及び１４ｂを開にして第１、第２の主ターボ分子ポンプ系５、１１の背圧を臨界圧以下にして、第１、第２の主ターボ分子ポンプ系５、１１を起動し定常回転数（ターボ分子ポンプが使える状態）にした後、粗引き終了後のロードロックチャンバ１ａ、１ｂ、バッファチャンバ２及びプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂを主バルブ４ａ、４ｂ、４ｃ、１３ａ及び１３ｂを開にして上述の減圧度に低下させるようにしている。なお、図示せずとも公知の粗引き系のポンプ、これに対する配管、バルブなどが各チャンバ１ａ、１ｂ、２、１０ａ、１０ｂなどに接続されている。他図についても同様である。

図４は他従来例の真空装置を示すものであるが、図３に対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。すなわち本従来例では第１の主ターボ分子ポンプ系５は図３の従来例と同様、３個の主ターボ分子ポンプ６ａ、６ｂ、６ｃからなるが、これらの排気口に接続される補助バブル７ａ、７ｂ、７ｃはそれぞれ共通の配管３０に接続され、これが本従来例では１個の補助ポンプ３１でなる第１の補助ポンプ系に接続される。本従来例ではロードロックチャンバ１ａ、１ｂは第１の主ターボ分子ポンプ系５により排気されるのであるが、その背圧は装置条件によっては１個の補助ポンプ３１により臨界圧にすることができる例である。

特開平２−３０７５９号公報

従来例では以上のように、装置全体で補助ポンプは５個又は３個を必要としており、ロードロックチャンバ１ａ、１ｂ及びプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂの数が増えれば、それだけ補助ポンプの数も増大し、従ってこれらの配置面積が大きくなり、装置コストを大巾に上昇させるという問題があった。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、同じ数のバッファチャンバ、ロードロックチャンバ及びプロセスチャンバに対し装置コストを大巾に低下させ、かつ装置の設置面積を従来より大巾に小とすることのできる真空装置を提供することを課題とする。

以上の課題は、半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、少なくともひとつのロードロックチャンバと、該ロードロックチャンバに、ゲートバルブを介して接続されるバッファチャンバと、該バッファチャンバに、ゲートバルブを介して接続される少なくともひとつの薄膜形成用のプロセスチャンバと、前記ロードロックチャンバ及び前記バッファチャンバに各々主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第１の主ターボ分子ポンプ系と、該第１の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第１の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第１の補助ポンプ系と、前記プロセスチャンバに主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第２の主ターボ分子ポンプ系と、該第２の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第２の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第２の補助ポンプ系とを有し、前記第１、第２の補助ポンプ系を前記第１、第２の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、前記第２の主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々、補助バルブを介して接続される共通の背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置によって解決される。

又以上の課題は、半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、少なくともひとつのロードロックチャンバと、該ロードロックチャンバに、ゲートバルブを介して接続されるバッファチャンバと、該バッファチャンバに、ゲートバルブを介して接続される少なくともひとつの薄膜形成用のプロセスチャンバと、前記ロードロックチャンバ及び前記バッファチャンバに各々主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第１の主ターボ分子ポンプ系と、該第１の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第１の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第１の補助ポンプ系と、前記プロセスチャンバに主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第２の主ターボ分子ポンプ系と、該第２の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第２の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第２の補助ポンプ系とを有し、前記第１、第２の補助ポンプ系を前記第１、第２の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、前記第２の主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々接続される背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置によって解決される。

又以上の課題は、半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、複数の薄膜形成用のプロセスチャンバと、該複数のプロセスチャンバに各々主バルブを介して接続される複数の主ターボ分子ポンプを含む主ターボ分子ポンプ系と、該主ターボ分子ポンプ系に１個又は前記主ターボ分子ポンプの数に対応する数の補助バルブを介して接続され、該主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための補助ポンプ系とを有し、前記補助ポンプ系を前記複数の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、前記主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々、補助バルブを介して接続される共通の背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置によって解決される。

又以上の課題は、半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、複数のプロセスチャンバと、該複数の薄膜形成用のプロセスチャンバに各々主バルブを介して接続される複数の主ターボ分子ポンプを含む主ターボ分子ポンプ系と、該主ターボ分子ポンプ系に１個又は前記主ターボ分子ポンプの数に対応する数の補助バルブを介して接続され、該主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための補助ポンプ系とを有し、前記補助ポンプ系を前記複数の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、前記主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々接続される背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置によって解決される。

主ターボ分子ポンプ系に対し、補助ポンプは１個用いられるだけであるので、真空装置全体の設置面積を大巾に小とし、かつ装置コストも大巾に低下させることができる。

以上述べたように本発明の真空装置によれば、装置の設置面積を大巾に小とし、かつ装置コストを大巾に低下させることができ、また補助ターボ分子ポンプをこれを広域型にした場合は臨界背圧以下の圧力範囲であるかぎり、ターボ分子ポンプと補助ターボ分子ポンプとの接続配管を長くすることができるなどの装置設計のフレキシビリティを与えるものである。各排気系統が異種ガスの場合で、又補助ポンプを用いる場合には、補助ポンプを１台で共通しても充分な圧縮比によってチャンバ間の逆拡散、相互汚染を抑えることができる。

以下、本発明の実施の形態による真空装置について図１及び図２を参照して説明する。なお上記従来例に対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図１は第１の実施の形態の真空装置を示すものである。ロードロックチャンバ１ａ、１ｂはゲートバルブ３ａ、３ｂを介して共通のバッファチャンバ２に接続されている。ロードロックチャンバ１ａ、１ｂは仕込、取出室とも呼ばれるもので、ここに未処理の基板が搬入され、あるいはバッファチャンバ２からゲートバルブ３ａ、３ｂを介して処理済の基板が導入されるようになっている。バッファチャンバ２、ロードロックチャンバ１ａ、１ｂには、それぞれ主バルブ４ａ、４ｂ、４ｃを介して、第１の主ターボ分子ポンプ系５が接続されている。第１の主ターボ分子ポンプ系５は本実施形態では３個の主ターボ分子ポンプ６ａ、６ｂ、６ｃからなっており、これらの排気口にはそれぞれ補助バルブ７ａ、７ｂ、７ｃを介して補助ポンプとしてのドライポンプ５０に接続されている。

バッファチャンバ２には、それぞれゲートバルブ２０ａ、２０ｂを介してプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂが接続されており、ここでは例えば基板にＣＶＤ法又はスパッタリングによって薄膜を形成するような処理が行われる。そしてこれらプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂにはそれぞれ主バルブ１３ａ、１３ｂを介して第２の主ターボ分子ポンプ系６０に接続されている。

本実施の形態では第２の主ターボ分子ポンプ系６０は従来と同様にプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂにそれぞれ主バルブ１３ａ、１３ｂを介して接続される２個の主ターボ分子ポンプ１２ａ、１２ｂを含むが、更にその排気口に補助バルブ１４ａ、１４ｂを介して共通の背圧低下用の補助ポンプとしてのターボ分子ポンプ７０を含んでいる。このようにして構成される第２の主ターボ分子ポンプ系６０に補助バルブ６１及び配管６３を介して、第１の主ターボ分子ポンプ系５と共通の１個のドライポンプ５０に接続される。

本実施の形態では主ターボ分子ポンプ系６０において主ターボ分子ポンプ１２ａ、１２ｂの背圧はこれに接続される共通の補助ターボ分子ポンプ７０の作動により、例えば１０^-1パスカル以下の充分低い圧力に保たれるため、充分な圧縮比によりプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂへの逆拡散を無視できる程度に排気することができる。装置コストを大巾に低下させ、かつ設置面積を大巾に小とすることができる。

図２は本発明の第２の実施の形態の真空装置を示すものである。本実施の形態では第２の主ターボ分子ポンプ系８０は従来と同様にそれぞれプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂに接続される２個の主ターボ分子ポンプ１２ａ、１２ｂを含んでいるが、更にこの排気口に背圧低下用の補助ターボ分子ポンプ７１ａ、７１ｂが接続されており、このようにして構成される第２の主ターボ分子ポンプ系７０に補助バルブ１４ａ、１４ｂを介して、更に共通の配管４０を介してドライポンプ５０に接続されている。

本実施の形態においては、この背圧低下用の補助ターボ分子ポンプ７１ａ、７１ｂとしてガス負荷条件等により広域型のターボ分子ポンプを採用すれば補助ターボ分子ポンプの背圧は４００〜５００Ｐａが可能となり、やはりひとつの補助ポンプ５０で充分に対応できる。装置コストを低下させ、かつ設置面積を小とすることができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。

例えば以上の各実施の形態では、補助ターボ分子ポンプ７０、７１ａ、７１ｂを用いたが、ガス負荷条件によっては、これに代えてブースタポンプ又はねじ溝型ポンプを使用することも可能である。

又プロセスチャンバで１０^-7Ｐａ以下の超高真空性能を必要としない場合において、ガス負荷などの問題から主ターボ分子ポンプの背圧が約３０Ｐａを大きく超える場合には補助ターボ分子ポンプを接続せず、単に主ターボ分子ポンプを 広域型としても問題なく真空作用を行うことができる。

なお以上の実施例ではロードロックチャンバ１ａ、１ｂ及びプロセスチャンバ１０ａ、１０ｂの数は複数個であったが、これらは各々１個であっても本発明は適用可能である。

本発明の第１の実施の形態による真空装置の配管系統図である。 本発明の第２の実施の形態による真空装置の配管系統図である。 従来例の真空装置の配管系統図である。 他従来例の真空装置の配管系統図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ ロードロックチャンバ
２ バッファチャンバ
３ａ，３ｂ ゲートバルブ
４ａ，４ｂ 主バルブ
５ 第１の主ターボ分子ポンプ系
６ａ，６ｂ，６ｃ 主ターボ分子ポンプ
７ａ，７ｂ，７ｃ 補助バルブ
１０ａ，１０ｂ プロセスチャンバ
１２ａ，１２ｂ 主ターボ分子ポンプ
１３ａ，１３ｂ 主バルブ
１４ａ，１４ｂ 補助バルブ
２０ａ，２０ｂ ゲートバルブ
４０ 共通の配管
５０ ドライポンプ
６０ 第２の主ターボ分子ポンプ系
７０ 背圧低下用補助ポンプ
７１ａ，７１ｂ 背圧低下用補助ポンプ
６３ 共通の配管
８０ 第２の主ターボ分子ポンプ系

Claims (4)

1. 半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、
   少なくともひとつのロードロックチャンバと、
   該ロードロックチャンバに、ゲートバルブを介して接続されるバッファチャンバと、
   該バッファチャンバに、ゲートバルブを介して接続される少なくともひとつの薄膜形成用のプロセスチャンバと、
   前記ロードロックチャンバ及び前記バッファチャンバに各々主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第１の主ターボ分子ポンプ系と、
   該第１の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第１の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第１の補助ポンプ系と、
   前記プロセスチャンバに主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第２の主ターボ分子ポンプ系と、
   該第２の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第２の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第２の補助ポンプ系とを有し、
   前記第１、第２の補助ポンプ系を前記第１、第２の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、
   前記第２の主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々、補助バルブを介して接続される共通の背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置。
2. 半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、
   少なくともひとつのロードロックチャンバと、
   該ロードロックチャンバに、ゲートバルブを介して接続されるバッファチャンバと、
   該バッファチャンバに、ゲートバルブを介して接続される少なくともひとつの薄膜形成用のプロセスチャンバと、
   前記ロードロックチャンバ及び前記バッファチャンバに各々主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第１の主ターボ分子ポンプ系と、
   該第１の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第１の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第１の補助ポンプ系と、
   前記プロセスチャンバに主バルブを介して接続される主ターボ分子ポンプを含む第２の主ターボ分子ポンプ系と、
   該第２の主ターボ分子ポンプ系に補助バルブを介して接続され、該第２の主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための第２の補助ポンプ系とを有し、
   前記第１、第２の補助ポンプ系を前記第１、第２の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、
   前記第２の主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々接続される背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置。
3. 半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、
   複数の薄膜形成用のプロセスチャンバと、
   該複数のプロセスチャンバに各々主バルブを介して接続される複数の主ターボ分子ポンプを含む主ターボ分子ポンプ系と、
   該主ターボ分子ポンプ系に１個又は前記主ターボ分子ポンプの数に対応する数の補助バルブを介して接続され、該主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための補助ポンプ系とを有し、
   前記補助ポンプ系を前記複数の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、
   前記主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々、補助バルブを介して接続される共通の背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置。
4. 半導体や電子機器・電子部品などの製造装置用の真空装置であって、
   複数の薄膜形成用のプロセスチャンバと、
   該複数のプロセスチャンバに各々主バルブを介して接続される複数の主ターボ分子ポンプを含む主ターボ分子ポンプ系と、
   該主ターボ分子ポンプ系に１個又は前記主ターボ分子ポンプの数に対応する数の補助バルブを介して接続され、該主ターボ分子ポンプ系の背圧を臨界圧以下にするための補助ポンプ系とを有し、
   前記補助ポンプ系を前記複数の主ターボ分子ポンプ系に対して共通にして１個の補助ポンプとするとともに、
   前記主ターボ分子ポンプ系は更に前記主ターボ分子ポンプの排気口に各々接続される背圧低下用補助ターボ分子ポンプを含むことを特徴とする真空装置。

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