JP6522892B2

JP6522892B2 - 真空排気システム

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Publication number: JP6522892B2
Application number: JP2014112480A
Authority: JP
Inventors: 篤志塩川; 哲郎杉浦; 関口　信一; 信一関口; 敬史京谷; 哲夫駒井; 木村　憲雄; 憲雄木村; 敬一石川
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2014-05-30
Filing date: 2014-05-30
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2034-05-30
Also published as: JP2015227618A

Description

本発明は、半導体デバイス製造装置などに使用される複数の処理チャンバから処理ガスを排気するために使用される真空排気システムに関する。

一般的な半導体デバイス製造装置は、特許文献１に示すように、ウェハを処理するための複数の処理チャンバを有している。これらの処理チャンバ内では、化学蒸着（ＣＶＤ），エッチングなどの処理が複数のウェハに行われる。ウェハの処理には原料ガスまたはエッチングガスなどの処理ガスが使用され、真空排気システムによって処理ガスが処理チャンバから排気される。

従来の真空排気システムは、上記特許文献１に示すように、複数の真空ポンプユニットが複数の処理チャンバにそれぞれ接続された構成を有している。最近では、より多くの枚数のウェハを処理するために、処理チャンバの数が増える傾向にある。このような傾向に伴い、真空排気システムに使用される真空ポンプの数も増えてきており、結果として、真空排気システムの設置スペースの増加およびコストが増加している。

特開２００５−２３２９７７号公報特開２００９−１６４２１３号公報

そこで、本発明は、設置スペースおよびコストを削減することができる真空排気システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明の一態様は、複数の処理チャンバから気体を排気するための真空排気システムであって、前記複数の処理チャンバにそれぞれ接続される複数の第１真空ポンプと、前記複数の第１真空ポンプに接続された第１集合管と、前記第１集合管に接続された第２真空ポンプと、前記第２真空ポンプの下流側に配置された複数の第３真空ポンプを備え、前記真空排気システムは、複数の排気ユニットを備え、前記複数の排気ユニットのそれぞれは、前記複数の第１真空ポンプ、前記第２真空ポンプ、および前記第１集合管を有し、前記真空排気システムは、前記複数の排気ユニットに含まれる前記複数の第２真空ポンプを前記複数の第３真空ポンプに連結する複数の第２集合管をさらに備え、前記複数の第３真空ポンプは、並列に配置された前記複数の第２集合管を介して前記複数の第２真空ポンプに連結されており、前記複数の第２集合管のそれぞれは、前記複数の第２真空ポンプにそれぞれ接続された複数の排気管と、前記複数の排気管が接続された連通管と、前記連通管に接続された主管を備え、前記複数の排気管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられており、前記連通管には複数の遮断弁が取り付けられており、前記複数の遮断弁のそれぞれは、前記複数の排気ユニットのうちの隣接する２つの間に位置していることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記複数の第２真空ポンプは、前記複数の第１真空ポンプの近傍に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の排気ユニットのそれぞれには、前記第１集合管および前記第２真空ポンプはそれぞれ複数設けられており、前記複数の第１集合管のいずれも、前記複数の第１真空ポンプに接続されており、前記複数の第２真空ポンプは、前記複数の第１集合管にそれぞれ接続されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記第２真空ポンプは容積型多段真空ポンプであることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記第２集合管は、前記複数の第３真空ポンプにそれぞれ接続される複数の分岐管を有しており、前記複数の分岐管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記複数の第３真空ポンプの数は、前記複数の第２真空ポンプの数よりも少ないことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記複数の第１真空ポンプに接続されたクリーニングガス排出管と、前記クリーニングガス排出管に接続されたクリーニングガス排出用ポンプをさらに備え、前記クリーニングガス排出管と前記第１集合管は、並列に配置されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、クリーニングガスを処理するガス処理装置をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の処理チャンバに連結された大気排出管と、前記大気排出管に接続された粗引きポンプをさらに備え、前記大気排出管と前記集合管は、並列に配置されており、前記粗引きポンプは、大気圧下で動作することが可能であることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の処理チャンバから排気された処理ガスを無害化するガス処理装置をさらに備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様は、複数の処理チャンバから気体を排気するための真空排気システムであって、前記複数の処理チャンバにそれぞれ接続された複数の第１真空ポンプと、前記複数の第１真空ポンプに複数の第１集合管を介して接続された複数の第２真空ポンプと、前記第２真空ポンプの下流側に配置された複数の第３真空ポンプと、前記複数の第２真空ポンプを前記複数の第３真空ポンプに連結する第２集合管を備え、前記複数の第１集合管は並列に配置されており、前記第２集合管は、前記複数の第２真空ポンプにそれぞれ接続された複数の排気管と、前記複数の排気管が接続された連通管と、前記連通管に接続された主管と、前記主管に接続された複数の分岐管とを有し、前記連通管には複数の遮断弁が取り付けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の排気管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の遮断弁のそれぞれは、前記複数の排気管のうちの隣接する２つの間に位置していることを特徴とする。

第２真空ポンプは集合管により複数の第１真空ポンプに接続されているので、第２真空ポンプの数は、第１真空ポンプの数よりも少ない。よって、真空排気システム全体の設置スペースを小さくすることができ、さらに設置コストを下げることができる。

本発明の一実施形態に係る真空排気システムを示す図である。真空排気システムの他の実施形態を示す図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。１つの排気ユニットを立ち上げるときの動作を説明する図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。図６に示す真空排気システムの運転の一例を示す図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。図９に示す真空排気システムの運転の一例を示す図である。真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る真空排気システムを示す図である。この真空排気システムは、ＣＶＤ装置、エッチング装置などの半導体デバイス製造装置に使用される複数の処理チャンバから処理ガスを排気するために使用される。

図１に示すように、真空排気システムは、複数の処理チャンバ１にそれぞれ接続される複数の第１真空ポンプ５と、複数の第１真空ポンプ５に接続された第１集合管７と、第１集合管７に接続された第２真空ポンプ８と、複数の処理チャンバ１から排気された気体を無害化するガス処理装置１０とを備えている。本実施形態では、第１真空ポンプ５として、ターボ分子ポンプなどの高真空ポンプが使用されている。

処理チャンバ１は、搬送チャンバ１２に接続されている。この搬送チャンバ１２には粗引きポンプ１５が接続されており、搬送チャンバ１２内には常に真空が形成されている。搬送チャンバにはロードロックチャンバ１６が接続されており、このロードロックチャンバ１６にも粗引きポンプ１５が接続されている。ロードロックチャンバ１６は、搬送チャンバ１２内の真空を維持しつつ、搬送チャンバ１２内の真空空間と大気圧領域との間でウェハの搬送を可能とするゲートである。搬送チャンバ１２内には図示しない搬送ロボットが配置されており、ウェハはこの搬送ロボットによっていずれかの処理チャンバ１に搬送される。

各処理チャンバ１内には、エッチングガスなどの処理ガスが供給され、ウェハは処理チャンバ１内で処理される。図１に示す処理チャンバ１は、その内部で１枚のウェハが処理される、いわゆる枚葉式処理チャンバである。複数の（図１では５つの）第１真空ポンプ５は、複数の（図１では５つの）処理チャンバ１にそれぞれ隣接し、これら処理チャンバ１にそれぞれ接続されている。各処理チャンバ１内の真空は第１真空ポンプ５の運転によって形成される。１つの処理チャンバ１に複数の第１真空ポンプ５が接続される場合もある。

本実施形態では、１つの第２真空ポンプ８が設けられている。第２真空ポンプ８は第１集合管７に接続されている。第２真空ポンプ８は、第１集合管７を通じて複数の第１真空ポンプ５のすべてに連結されている。第１集合管７は、複数の第１真空ポンプ５にそれぞれ接続された複数の排気管２０と、これら排気管２０が接続された１本の横引き管（連通管）２１と、横引き管２１に接続された１本の主管２２とを備えている。主管２２は第２真空ポンプ８の吸引口に接続されている。第１集合管７の排気管２０には開閉弁２４が取り付けられている。第２真空ポンプ８は第１集合管７により第１真空ポンプ５に接続されているので、第２真空ポンプ８の数は、第１真空ポンプ５の数よりも少ない。

第２真空ポンプ８としては、容積式真空ポンプ（例えば、多段乃至は単段ルーツ型真空ポンプ、多段乃至は単段クロー型真空ポンプ、スクリュー型真空ポンプまたはそれらを複合させたポンプ）が使用されている。第２真空ポンプ８は、第１真空ポンプ５の背圧を数十Ｐａに維持するとともに、数千Ｐａ（例えば１０００〜５０００Ｐａ）にまで処理ガスを圧縮する。

第２真空ポンプ８の下流側には複数の（図１では２つの）第３真空ポンプ２８が並列に配置されている。これらの第３真空ポンプ２８は第２真空ポンプ８に連結されている。第２真空ポンプ８は主管３８に接続されており、主管３８には複数の分岐管３９が接続されている。複数の第３真空ポンプ２８は、複数の分岐管３９にそれぞれ接続されている。各分岐管３９には開閉弁４３が取り付けられている。

本実施形態では、２台の第３真空ポンプ２８が設けられている。２つの第３真空ポンプ２８の両方を運転してもよいし、または２つの第３真空ポンプ２８のうちの一方のみを運転し、他方を予備ポンプとして使用してもよい。２つの第３真空ポンプ２８が同時に運転される場合は両方の開閉弁４３が開かれ、１つの第３真空ポンプ２８のみが運転される場合は一方の開閉弁４３のみが開かれる。このように、２つの第３真空ポンプ２８が並列に配置されているので、一方の第３真空ポンプ２８が故障した場合には、他方の第３真空ポンプ２８に切り替えることで、真空排気システム全体の運転を継続することができる。

複数の第３真空ポンプ２８には不活性ガス供給装置４７が接続されている。この不活性ガス供給装置４７は、窒素ガスなどの不活性ガスを第３真空ポンプ２８に供給することによって、処理ガスを希釈し、第３真空ポンプ２８の腐食を防止するためのものである。従来の真空排気システムでは、処理チャンバ１の数と同じ数の真空ポンプユニットが設けられているため、多量の不活性ガスを真空ポンプユニットに供給する必要があった。これに対し、図１に示す実施形態の真空排気システムは、処理チャンバ１よりも少ない数の第３真空ポンプ２８を備えている。したがって、より少ない量の不活性ガスが処理ガスに注入され、後述する排ガス処理装置１０への負荷を低減することができる。

第３真空ポンプ２８としては、容積式真空ポンプ（例えば、多段乃至は単段ルーツ型真空ポンプ、多段乃至は多段クロー型真空ポンプ、スクリュー型真空ポンプまたはそれらの複合ポンプ）が使用されている。第３真空ポンプ２８は、第２真空ポンプ８の背圧を数千Ｐａ（例えば１０００〜５０００Ｐａ）に維持するとともに、大気圧にまで処理ガスを圧縮する。本実施形態では、複数の第３真空ポンプ２８が設けられているが、１つの第３真空ポンプ２８のみを設けてもよい。

ガス処理装置１０は、第３真空ポンプ２８の下流側に配置されている。処理チャンバ１内で使用される処理ガスは、ＣＶＤに使用される原料ガス、またはドライエッチング処理に使用されるエッチングガスなどの有害ガスであり、このような処理ガスをそのまま大気に放出することはできない。そこで、処理ガスを処理して無害化するためにガス処理装置１０が設けられている。本実施形態では、３つのガス処理装置１０が並列に設けられている。ガス処理装置１０は、集合管５０を介して第３真空ポンプ２８に連結されている。集合管５０は２つの第３真空ポンプ２８に接続される２つの排気管５１を有しており、これらの排気管５１には開閉弁５３が取り付けられている。

各ガス処理装置１０は、上段湿式除害装置６１、触媒式除害装置６２、および下段湿式除害装置６３を備えており、これら３つの除害装置６１，６２，６３はこの順に直列に並んでいる。半導体デバイス製造装置からは、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）などのアルカリ廃水が排出される。通常、このアルカリ廃水は廃棄されるのであるが、本実施形態ではこのアルカリ廃水を利用して処理ガスを処理する。半導体デバイス製造装置から排出されるアルカリ廃水は、上段湿式除害装置６１および下段湿式除害装置６３に供給され、これら湿式除害装置６１，６３は、アルカリ廃水を利用して処理ガスに含まれる臭化水素などの酸性ガスを除去する。このようにアルカリ廃水を使用することにより、湿式除害装置６１，６３でのランニングコストを低減することができる。

湿式除害装置６１，６３は、乾式除害装置に比べて多量のガスの処理ができ、ランニングコストが低いという利点がある。上段湿式除害装置６１は、主に、エッチング処理に使用されるガス、例えば臭化水素（HBr）、臭素（Br₂）、塩素ガス（Cl₂）などを除去する。触媒式除害装置６２は、処理ガスに含まれる有害なＰＦＣｓ（パーフルオロコンパウンズ）ガスを分解するために設けられている。この触媒式除害装置６２は、燃焼式除害装置、プラズマヒータ式除害装置に比べて、低い温度でガスを処理することができるので、ランニングコストが低いという利点がある。ただし、除害装置台数を削減するという目的においては、上段湿式除害装置６１、触媒式除害装置６２、および下段湿式除害装置６３は、燃焼式除害装置、ヒータ式除害装置、プラズマ式除害装置など他処理方式でもよい。

ＰＦＣｓ（パーフルオロコンパウンズ）ガスを分解すると、ＨＦ（フッ化水素）などの酸性ガスが発生する。この酸性ガスを除去するために、触媒式除害装置６２の下流側に下段湿式除害装置６３が設けられている。この下段湿式除害装置６３は、上述したように、半導体デバイス製造装置から排出されるアルカリ廃水を利用して酸性ガスを除去する。下段湿式除害装置６３として水シャワーを使用してもよい。また、酸性ガスの濃度が排出濃度規制値を超過しなければ下段湿式除害装置６３を省略してもよい。

本実施形態では３つのガス処理装置１０が並列に設けられているので、処理すべき処理ガスの流量に基づいて３つすべてのガス処理装置１０を運転してもよいし、１つ、または２つのガス処理装置１０のみを運転してもよい。

上述したように、従来の真空排気システムに比べて、第３真空ポンプ２８の台数は少ないので、第３真空ポンプ２８に供給される不活性ガスの量も少ない。したがって、ガス処理装置１０で処理すべき処理ガスの量が、従来の真空排気システムに比べて少なくできる。結果として、ガス処理装置１０全体としてより小型化することができる。

本実施形態では、処理チャンバ１に直接接続される第１真空ポンプ５は、ターボ分子ポンプなどの高真空ポンプであり、第１真空ポンプ５に連結される第２真空ポンプ８は、容積式多段真空ポンプからなるブースタポンプであり、第２真空ポンプ８に連結される第３真空ポンプ２８は、容積式多段真空ポンプからなるメインポンプである。

図１に示すように、処理チャンバ１、第１真空ポンプ５、および第２真空ポンプ８は、同じ第１の部屋（例えばクリーンルーム）内に配置されている。第３真空ポンプ２８およびガス処理装置１０は、第１の部屋とは離れた別の部屋（第２の部屋）に配置されている。例えば、第１の部屋は階上にあり、第２の部屋は階下にある。第１真空ポンプ５と第２真空ポンプ８は同じ第１の部屋内に配置されているので、第２真空ポンプ８を第１真空ポンプ５に連結する第１集合管７を短くすることができる。第２真空ポンプ８は第１真空ポンプ５の近くに配置されている。好ましくは、第１真空ポンプ５と第２真空ポンプ８との距離は、１ｍ〜５ｍであり、さらに好ましくは１ｍ〜２ｍである。

従来の真空排気システムでは、第１真空ポンプと第２真空ポンプは別々の階に配置され、第１真空ポンプと第２真空ポンプとの距離は約１０ｍであったが、本実施形態では第１真空ポンプ５と第２真空ポンプ８との距離は約２ｍである。結果として配管コンダクタンスが向上し、第２真空ポンプ８に要求される容量を小さくすることができる。したがって、第２真空ポンプの台数を減らすことができる。

上述したように、第２真空ポンプ８はブースタポンプとして機能する。通常、ブースタポンプは容積式単段真空ポンプが使用されるが、本実施形態では、容積式多段真空ポンプが採用されている。容積式多段真空ポンプは、動作可能な圧力範囲が単段真空ポンプに比べて広い。言い換えれば、第２真空ポンプ８が運転できるために必要とされる背圧は、単段真空ポンプに比べて高い。したがって、下流側に連結されるメインポンプである第３真空ポンプ２８として、より小型の真空ポンプを使用することができ、さらには第３真空ポンプ２８の台数を減らすことができる。

複数の処理チャンバ１には、大気排出管３０が接続されている。この大気排出管３０は複数の第３真空ポンプ２８に接続されている。大気排出管３０には、処理チャンバ１に連通する複数の開閉弁３２が取り付けられている。さらに、大気排出管３０には、複数の処理チャンバ１と、大気排出管３０が接続された第３真空ポンプ２８との連通を確立および遮断する開閉弁４０が設けられている。通常の運転時には、これら開閉弁３２，４０は閉じられている。

処理チャンバ１から大気を排出すべきとき、開閉弁３２，４０が開かれる。例えば、複数の処理チャンバ１のうちのある処理チャンバ１のメンテナンスが終了した後、処理チャンバ１を真空引きする必要がある。このとき、処理チャンバ１から大気を第１真空ポンプ５、第２真空ポンプ８、および第３真空ポンプ２８で排気すると、大気が他の処理チャンバ１に侵入するおそれがある。そこで、大気で満たされた処理チャンバ１に連通している開閉弁３２のみを開き、さらに開閉弁４０を開くとともに、２つの開閉弁４３のうちの一方を閉じる。そして、大気排出管３０が接続された第３真空ポンプ２８を始動させる。処理チャンバ１内の大気は大気排出管３０を通じて第３真空ポンプ２８によって排気され、その一方で他の処理チャンバ１ではウェハの処理を継続することができる。

図２は、真空排気システムの他の実施形態を示す図である。本実施形態では、２つの第２真空ポンプ８が設けられている。これら第２真空ポンプ８は並列に配置され、２つの第１集合管７にそれぞれ接続されている。第２真空ポンプ８のそれぞれは、第１集合管７を通じて複数の第１真空ポンプ５のすべてに連結されている。各第１集合管７は、複数の第１真空ポンプ５にそれぞれ接続された複数の排気管２０と、これら排気管２０が接続された１本の横引き管（連通管）２１と、横引き管２１に接続された１本の主管２２とを備えている。主管２２は第２真空ポンプ８の吸引口に接続されている。本実施形態では、２つの第２真空ポンプ８が並列に配置され、これら２つの第２真空ポンプ８にそれぞれ接続された２つの第１集合管７も並列に配置されている。

２つの第２真空ポンプ８のうちの一方は予備ポンプとして機能し、通常は運転されない。したがって、予備ポンプとしての第２真空ポンプ８に連通する開閉弁２４は閉じられている。他方の第２真空ポンプ８が故障した場合は、この故障した第２真空ポンプ８に連通する開閉弁２４が閉じられ、その一方で、予備ポンプとしての第２真空ポンプ８が起動され、これに連通する開閉弁２４が開かれる。

このように、２つの第２真空ポンプ８および２つの第１集合管７が並列に配置されているので、万が一、一方の第２真空ポンプ８が故障した場合であっても、他方の第２真空ポンプ８に切り替えることで、真空排気システム全体の運転を継続することができる。第２真空ポンプ８は第１集合管７により第１真空ポンプ５に接続されているので、第２真空ポンプ８の数は、第１真空ポンプ５の数よりも少ない。

複数の第３真空ポンプ２８は、第２集合管３５を介して複数の第２真空ポンプ８に連結されている。第２集合管３５は、複数の第２真空ポンプ８にそれぞれ接続される複数の排気管３６と、これら排気管３６が接続された１本の横引き管（連通管）３７と、横引き管３７に接続された１本の主管３８と、主管３８に接続された複数の分岐管３９とを有する。複数の第３真空ポンプ２８は、複数の分岐管３９にそれぞれ接続されている。

複数の処理チャンバ１には、大気排出管３０が接続されており、この大気排出管３０には粗引きポンプ３１が接続されている。粗引きポンプ３１は、大気圧下で動作することが可能に構成されている。大気排出管３０には、処理チャンバ１に連通する複数の開閉弁３２が取り付けられている。通常の運転時には、これら開閉弁３２は閉じられており、粗引きポンプ３１は停止している。

粗引きポンプ３１は、処理チャンバ１から大気を排出するために使用される。具体的には、大気で満たされた処理チャンバ１に連通している開閉弁３２のみを開き、粗引きポンプ３１を始動させる。処理チャンバ１内の大気は大気排出管３０を通じて粗引きポンプ３１によって排気され、その一方で他の処理チャンバ１ではウェハの処理を継続することができる。

図３は、真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。図３に示す記号ＴＬは、図１に示す５つの処理チャンバ１、５つの第１真空ポンプ５、搬送チャンバ１２、２つのロードロックチャンバ１６、および粗引きポンプ１５を含む組立体を模式的に表している。言い換えれば、図３に示す各組立体ＴＬは、５つの処理チャンバ１、５つの第１真空ポンプ５、搬送チャンバ１２、２つのロードロックチャンバ１６、および粗引きポンプ１５を含んでいる。

図３に示すように、複数の（図３では６つの）排気ユニット７０が並列に並べられている。各排気ユニット７０は、５つの第１真空ポンプ５、１つの第２真空ポンプ８、１つの第１集合管７、および第１集合管７に取り付けられた開閉弁２４から構成されている。複数の排気ユニット７０に含まれる複数の第２真空ポンプ８は、第２集合管３５を介して複数の第３真空ポンプ２８に連結されている。本実施形態では、３台の第３真空ポンプ２８が並列に配置されている。

第２集合管３５は、複数の排気ユニット７０に含まれるすべての第２真空ポンプ８にそれぞれ接続された複数の排気管３６と、これら排気管３６が接続された１本の横引き管（連通管）３７と、横引き管３７に接続された１本の主管３８と、主管３８に接続された複数の（図３では３本の）分岐管３９とを有する。複数の第３真空ポンプ２８は、複数の分岐管３９にそれぞれ接続されている。各排気管３６には開閉弁４２が取り付けられており、同様に、各分岐管３９にも開閉弁４３が取り付けられている。横引き管３７には、複数の遮断弁７３が取り付けられている。各遮断弁７３は、複数の排気ユニット７０のうちの隣接する２つの間に位置している。

本実施形態では、３台の第３真空ポンプ２８のすべてが運転される。３台の第３真空ポンプ２８のうちの１台が故障またはメンテナンスのために停止した場合には、他の２台の第３真空ポンプ２８によって処理ガスの排気が継続される。このように複数の第３真空ポンプ２８を並列に配置することにより、ポンプ故障またはポンプメンテナンス中にも真空排気システム全体の運転を継続することができる。

本実施形態では、各ガス処理装置１０は、湿式除害装置６１および触媒式除害装置６２を備えている。ガス処理装置１０と第３真空ポンプ２８とを連結する集合管５０は、分岐管５４およびバイパス排気ライン５５を備えている。分岐管５４は、ガス処理装置１０にそれぞれ接続されている。これらの分岐管５４には開閉弁５６が取り付けられており、バイパス排気ライン５５には開閉弁５７が取り付けられている。バイパス排気ライン５５は、通常は開閉弁５７によって閉じられている。

図４は、１つの排気ユニット７０を立ち上げるときの動作を説明する図である。以下の説明では、この排気ユニット７０を排気ユニット７０’と称する。この排気ユニット７０’の第２真空ポンプ８の出口は、立ち上げ配管７２を介して集合管５０に連結される。排気ユニット７０’の立ち上げ運転中は、排気ユニット７０’に連通する開閉弁４２は閉じられる。バイパス排気ライン５５に取り付けられた開閉弁５７は閉じられたままである。立ち上げ配管７２には立ち上げ用ポンプ７４が設置され、この立ち上げ用ポンプ７４によって立ち上げ時の処理ガスが排気ユニット７０’から排気され、集合管５０を通じてガス処理装置１０に送られる。

排気ユニット７０’の立ち上げ運転は、他の排気ユニット７０の排気運転とは独立した排気ルートを通じて行われる。したがって、他の排気ユニット７０の排気運転に影響を与えることなく、排気ユニット７０’の立ち上げ運転を実行することができる。

排気ユニット７０’の立ち上げ運転が終了した後、立ち上げ配管７２および立ち上げ用ポンプ７４が取り外される。次に、粗引きポンプ３１を駆動して排気ユニット７０’に接続された処理チャンバ１（図１参照）を真空排気する。そして排気ユニット７０’に連通する開閉弁４２を開く。このような運転により、排気ユニット７０’から排気されるガスが他の排気ユニット７０に侵入することなく、排気ユニット７０’を他の排気ユニット７０に連結することができる。

図５は、真空排気システムの他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図３に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。各排気ユニット７０は、図２に示す実施形態と同じように、並列に配置された２つの第２真空ポンプ８と、並列に配置された２つの第１集合管７を備えている。すなわち、各排気ユニット７０は、５つの第１真空ポンプ５、２つの第２真空ポンプ８、２つの第１集合管７、および第１集合管７に取り付けられた開閉弁２４から構成されている。複数の排気ユニット７０に含まれる複数の第２真空ポンプ８は、第２集合管３５を介して複数の第３真空ポンプ２８に連結されている。本実施形態では、３台の第３真空ポンプ２８が並列に配置されている。

図６は、真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図５に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、２つの第２集合管３５が並列に配置されている。２つの第２集合管３５のそれぞれは複数の（図６では４つの）排気ユニット７０に含まれるすべての第２真空ポンプ８に接続されている。さらに、２つの第２集合管３５には、それぞれ複数の（図６では２台の）第３真空ポンプ２８が接続されており、さらに第３真空ポンプ２８にはそれぞれ排ガス処理装置１０が連結されている。

各第２集合管３５は、複数の排気ユニット７０に含まれるすべての第２真空ポンプ８にそれぞれ接続された複数の排気管３６と、これら排気管３６が接続された１本の横引き管（連通管）３７と、横引き管３７に接続された１本の主管３８と、主管３８に接続された複数の（図６では２本の）分岐管３９とを有する。複数の第３真空ポンプ２８は、複数の分岐管３９にそれぞれ接続されている。各排気管３６には開閉弁４２が取り付けられており、同様に、各分岐管３９にも開閉弁４３が取り付けられている。横引き管３７には、複数の遮断弁７３が取り付けられている。各遮断弁７３は、複数の排気ユニット７０のうちの隣接する２つの間に位置している。

図６に示す実施形態は、開閉弁４２および遮断弁７３が取り付けられた２つの第２集合管３５と、これら第２集合管３５にそれぞれ連結された２セットの第３真空ポンプ２８と、これら２セットの第３真空ポンプ２８にそれぞれ連結されたガス処理装置１０を有している。このような構成により、複数の排気ユニット７０のうちのある排気ユニット７０をメンテナンスする場合、その排気ユニット７０と他の排気ユニット７０との連通を遮断することができる。

さらに、図７に示すように、ある排気ユニット７０のみを２つの第２集合管３５のうちの一方に連通させ、他の排気ユニット７０を他方の第２集合管３５に連通させることができる。このような場合、ある排気ユニット７０の排気速度を、他の排気ユニット７０の排気速度よりも高くすることができる。さらに、ある排気ユニット７０で排気される処理ガスの種類は、他の排気ユニット７０で排気される処理ガスの種類と異なってもよい。

図８は、真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図１に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。図８に示す処理チャンバ１は、その内部で複数のウェハが処理される、いわゆるバッチ式処理チャンバである。各処理チャンバ１内には、ＣＶＤの原料ガスなどの処理ガスが供給され、複数のウェハは処理チャンバ１内で処理される。

複数の処理チャンバ１には、複数の第１真空ポンプ５がそれぞれ連結されている。これらの第１真空ポンプ５は、例えばターボ分子ポンプ、容積式真空ポンプ（例えば、ルーツ型真空ポンプ、クロー型真空ポンプまたはスクリュー型真空ポンプ）などである。各処理チャンバ１内の真空は第１真空ポンプ５の運転によって形成される。これらの第１真空ポンプ５は、集合管７を介して第２真空ポンプ８に連結されている。

本実施形態では、３つの第２真空ポンプ８が設けられている。これら第２真空ポンプ８は並列に配置され、集合管７にそれぞれ接続されている。第２真空ポンプ８のそれぞれは、集合管７を通じて複数の第１真空ポンプ５のすべてに連結されている。集合管７は、複数の第１真空ポンプ５にそれぞれ接続された複数の排気管２０と、これら排気管２０が接続された１本の横引き管（連通管）２１と、横引き管２１に接続された１本の主管２２と、主管２２に接続された複数の分岐管２３とを有する。複数の第２真空ポンプ８は、複数の分岐管２３にそれぞれ接続されている。各排気管２０には開閉弁２４が取り付けられており、同様に、各分岐管２３にも開閉弁２５が取り付けられている。

第２真空ポンプ８としては、処理ガスに対して耐性を有する真空ポンプが使用される。本実施形態では、３台の第２真空ポンプ８のすべてが運転される。３台の第２真空ポンプ８のうちの１台が故障またはメンテナンスのために停止した場合には、他の２台の第２真空ポンプ８によって処理ガスの排気が継続される。このように複数の第２真空ポンプ８を並列に配置することにより、ポンプ故障またはポンプメンテナンス中にも真空排気システム全体の運転を継続することができる。

ガス処理装置１０は、第２真空ポンプ８の下流側に配置されている。本実施形態では、２つのガス処理装置１０が並列に設けられている。ガス処理装置１０は、集合管５０を介して第２真空ポンプ８に連結されている。各ガス処理装置１０は、燃焼式除害装置１０１と、湿式除害装置１０２とを有している。これら燃焼式除害装置１０１と湿式除害装置１０２は、この順に直列に配置されている。

燃焼式除害装置１０１は、ＣＶＤ（化学蒸着）に使用されるシランガス（SiH₄）を除去するために設けられており、湿式除害装置１０２は、処理ガスの燃焼により生じたSiO₂からなる粉体や酸性ガスを除去するために設けられている。燃焼式除害装置１０１は、ヒータ式除害装置、プラズマ式除害装置でもよい。また、粉体排出量が規定値を超過しない場合や酸性ガスの濃度が排出濃度規制値を超過しなければ湿式除害装置１０２を省略してもよい。

複数の第１真空ポンプ５には、クリーニングガス排出管８０を介して複数のクリーニングガス排出用ポンプ８１が連結されている。本実施形態では、３つのクリーニングガス排出用ポンプ８１が設けられている。クリーニングガス排出管８０は集合管の形状を有している。具体的には、クリーニングガス排出管８０は、複数の第１真空ポンプ５にそれぞれ接続された複数の排気管８４と、これら排気管８４が接続された１本の横引き管（連通管）８５と、横引き管８５に接続された１本の主管８６と、主管８６に接続された複数の分岐管８７とを有する。複数のクリーニングガス排出用ポンプ８１は、複数の分岐管８７にそれぞれ接続されている。各排気管８４には開閉弁９１が取り付けられており、同様に、各分岐管８７にも開閉弁９２が取り付けられている。

処理チャンバ１内でＣＶＤ処理が行われる場合、処理ガスとして使用される原料ガスに含まれる原料が処理チャンバ１の内部に堆積する。そこで、処理チャンバ１の内部をクリーニングするために、クリーニングガスが処理チャンバ１内に供給される。クリーニングガスは、第１真空ポンプ５およびクリーニングガス排出用ポンプ８１により処理チャンバ１から排気される。クリーニングガス排出用ポンプ８１としては、クリーニングガスに対して耐性を有する真空ポンプが使用される。

クリーニングガス排出用ポンプ８１から排気されたクリーニングガスを無害化するための排ガス処理装置１１８が、クリーニングガス排出用ポンプ８１の下流側に設けられている。この排ガス処理装置１１８は、湿式除害装置１１９から構成されている。また、排ガス処理装置１１８は、燃焼式除害装置など他の処理方式でもよい。排ガス処理装置１１８は、集合管１１０を介してクリーニングガス排出用ポンプ８１に連結されている。集合管１１０は複数のクリーニングガス排出用ポンプ８１に接続される複数の排気管１１１を有しており、これらの排気管１１１には開閉弁１１２が取り付けられている。

複数の第１真空ポンプ５には、大気排出管３０を介して複数の粗引きポンプ３１が連結されている。本実施形態では、２つの粗引きポンプ３１が設けられている。大気排出管３０は集合管の形状を有している。具体的には、大気排出管３０は、複数の第１真空ポンプ５にそれぞれ接続された複数の排気管３３と、これら排気管３３が接続された１本の横引き管（連通管）３４と、横引き管３４に接続された１本の主管４１と、主管４１に接続された複数の分岐管４５とを有する。複数の粗引きポンプ３１は、複数の分岐管４５にそれぞれ接続されている。各排気管３３には開閉弁３２が取り付けられており、同様に、各分岐管４５にも開閉弁９５が取り付けられている。

粗引きポンプ３１は、大気圧下で動作することが可能に構成されている。通常の運転時には、大気排出管３０に取り付けられたすべての開閉弁３２，９５は閉じられており、粗引きポンプ３１は停止している。粗引きポンプ３１は、処理チャンバ１から大気を排出するために使用される。例えば、ある処理チャンバ１のメンテナンスが終了した後、大気で満たされた処理チャンバ１に連通している開閉弁３２のみを開くとともに、開閉弁９５を開き、さらに粗引きポンプ３１を始動させる。処理チャンバ１内の大気は大気排出管３０を通じて粗引きポンプ３１によって排気される。粗引きポンプ３１の下流側には、ガス処理装置１０は設けられていない。

上述した集合管７、クリーニングガス排出管８０、および大気排出管３０は、並列に配置されている。処理ガス、クリーニングガス、および大気は、別々のルートを通じて別々の真空ポンプ８，８１，３１により排出される。したがって、第２真空ポンプ８、クリーニングガス排出用ポンプ８１、および粗引きポンプ３１として、排気すべきガスの種類に基づいて最適な真空ポンプを選択することができる。さらに、排気すべきガスの種類に基づいて最適な除害装置を選択することができる。

第１真空ポンプ５は第１の部屋（例えばクリーンルーム）内に配置されており、第２真空ポンプ８、クリーニングガス排出用ポンプ８１、および粗引きポンプ３１は、クリーンルームとは別の部屋（第２の部屋）に配置されている。例えば、第１の部屋は階上にあり、第２の部屋は階下にある。図１に示す実施形態と同じように、第１真空ポンプ５は、処理チャンバ１に隣接して配置されている。

図９は、真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図８に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、２つの集合管７が並列に配置されており、２つの第２真空ポンプ８も並列に配置されている。これらの第２真空ポンプ８は、これらの集合管７を通じて複数の第１真空ポンプ５に連結されている。２つの第２真空ポンプ８には、２つのガス処理装置１０がそれぞれ連結されている。ガス処理装置１０としては、燃焼式除害装置１０１が使用されている。集合管７の横引き管（連通管）２１には、複数の遮断弁１２１が取り付けられている。遮断弁１２１は、各排気管２０と横引き管２１との接続点の両側に配置されている。

同様に、２つのクリーニングガス排出管８０が並列に配置されており、２つのクリーニングガス排出用ポンプ８１も並列に配置されている。これらのクリーニングガス排出用ポンプ８１は、これらのクリーニングガス排出管８０を通じて複数の第１真空ポンプ５に連結されている。クリーニングガス排出管８０の横引き管（連通管）８５には、複数の遮断弁１２２が取り付けられている。遮断弁１２２は、各排気管８４と横引き管８５との接続点の両側に配置されている。

さらに、２つの大気排出管３０が並列に配置されており、２つの粗引きポンプ３１も並列に配置されている。これらの粗引きポンプ３１は、これらの大気排出管３０を通じて複数の第１真空ポンプ５に連結されている。大気排出管３０の横引き管（連通管）３４には、複数の遮断弁１２４が取り付けられている。遮断弁１２４は、各排気管３３と横引き管３４との接続点の両側に配置されている。

図９に示す実施形態は、開閉弁２４および遮断弁１２１が取り付けられた２つの集合管７と、これら集合管７にそれぞれ連結された２つの第２真空ポンプ８と、これら２つの第２真空ポンプ８にそれぞれ連結された２つのガス処理装置１０を有している。このような構成により、複数の排気チャンバ１のうちのある排気チャンバ１をメンテナンスする場合、その排気チャンバ１と他の排気チャンバ１との連通を遮断することができる。

さらに、図１０に示すように、ある排気チャンバ１のみを２つの集合管７のうちの一方に連通させ、他の排気チャンバ１を他方の集合管７に連通させることができる。このような場合、ある排気チャンバ１の排気速度を、他の排気チャンバ１の排気速度よりも高くすることができる。さらに、ある排気チャンバ１で排気される処理ガスの種類は、他の排気チャンバ１で排気される処理ガスの種類と異なってもよい。

図１１は、真空排気システムのさらに他の実施形態を示す図である。特に説明しない本実施形態の構成は、図８に示す実施形態の構成と同じであるので、その重複する説明を省略する。本実施形態では、除害装置１３０が集合管７に取り付けられている。より具体的には、集合管７の複数の排気管２０に、複数の除害装置１３０がそれぞれ取り付けられている。

本実施形態は、シリコン窒化膜を形成する低圧ＣＶＤが処理チャンバ１内で行われる場合に好適である。シリコン窒化膜を形成する低圧ＣＶＤでは、副生成物として塩化アンモニウム（NH₄CL）が生成される。この塩化アンモニウムは、大気圧下で３３０℃程度で昇華する特性を有している。このため、高真空中ではガス状態で存在するが、圧力の上昇により固形化しやすくなる。

塩化アンモニウムのような副生成物が真空ポンプ内で固形化すると、真空ポンプのメンテナンス頻度が高くなる。メンテナンス頻度を増やさないためには、処理ガスを高温に加熱し、副生成物をガス状態に維持する必要がある。しかし、処理ガスの加熱はエネルギー使用量の増大を招き、また、プロセス条件によっては、処理ガスの加熱のみではガス状態を維持できない場合もある。

そこで、本実施形態では、第１真空ポンプ５の出口近傍に除害装置１３０を設置し、当該除害装置１３０で処理ガスの分解（低分子化）を行う。これにより、除害装置１３０の下流側では、塩化アンモニウムとしてのガスは存在しなくなるため、塩化アンモニウムが固形化しない。よって、処理ガスを高温に維持する必要がなくなり、省エネルギー化を達成できる。また、第２真空ポンプ８への負荷を小さく出来るため、第２真空ポンプ８の簡略化、メンテナンス頻度低減が実現できる。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１処理チャンバ
５第１真空ポンプ
７第１集合管
８第２真空ポンプ
１０ガス処理装置
１２搬送チャンバ
１５粗引きポンプ
１６ロードロックチャンバ
２０排気管
２１横引き管（連通管）
２２主管
２４開閉弁
２８第３真空ポンプ
３０大気排出管
３１粗引きポンプ
３２開閉弁
３３排気管
３４横引き管（連通管）
３５第２集合管
３６排気管
３７横引き管（連通管）
３８主管
３９分岐管
４０開閉弁
４２開閉弁
４３開閉弁
４７不活性ガス供給装置
５０集合管
５１排気管
５３開閉弁
６１上段湿式除害装置
６２触媒式除害装置
６３下段湿式除害装置
７０排気ユニット
７２立ち上げ配管
７３遮断弁
７４立ち上げ用ポンプ
８０クリーニングガス排出管
８１クリーニングガス排出用ポンプ
８４排気管
８５横引き管（連通管）
８６主管
８７分岐管
９１開閉弁
９２開閉弁
１０１燃焼式除害装置
１０２湿式除害装置
１１１排気管
１１２開閉弁
１１８排ガス処理装置
１１９湿式除害装置
１２１，１２２，１２４遮断弁
１３０除害装置

Claims

複数の処理チャンバから気体を排気するための真空排気システムであって、
前記複数の処理チャンバにそれぞれ接続される複数の第１真空ポンプと、
前記複数の第１真空ポンプに接続された第１集合管と、
前記第１集合管に接続された第２真空ポンプと、
前記第２真空ポンプの下流側に配置された複数の第３真空ポンプを備え、
前記真空排気システムは、複数の排気ユニットを備え、前記複数の排気ユニットのそれぞれは、前記複数の第１真空ポンプ、前記第２真空ポンプ、および前記第１集合管を有し、
前記真空排気システムは、前記複数の排気ユニットに含まれる前記複数の第２真空ポンプを前記複数の第３真空ポンプに連結する複数の第２集合管をさらに備え、
前記複数の第３真空ポンプは、並列に配置された前記複数の第２集合管を介して前記複数の第２真空ポンプに連結されており、
前記複数の第２集合管のそれぞれは、
前記複数の第２真空ポンプにそれぞれ接続された複数の排気管と、
前記複数の排気管が接続された連通管と、
前記連通管に接続された主管を備え、
前記複数の排気管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられており、
前記連通管には複数の遮断弁が取り付けられており、
前記複数の遮断弁のそれぞれは、前記複数の排気ユニットのうちの隣接する２つの間に位置していることを特徴とする真空排気システム。
前記複数の第２真空ポンプは、前記複数の第１真空ポンプの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
前記複数の排気ユニットのそれぞれには、前記第１集合管および前記第２真空ポンプはそれぞれ複数設けられており、
前記複数の第１集合管のいずれも、前記複数の第１真空ポンプに接続されており、
前記複数の第２真空ポンプは、前記複数の第１集合管にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
前記第２真空ポンプは容積型多段真空ポンプであることを特徴とする請求項３に記載の真空排気システム。
前記第２集合管は、前記複数の第３真空ポンプにそれぞれ接続される複数の分岐管を有しており、
前記複数の分岐管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
前記複数の第３真空ポンプの数は、前記複数の第２真空ポンプの数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
前記複数の第１真空ポンプに接続されたクリーニングガス排出管と、
前記クリーニングガス排出管に接続されたクリーニングガス排出用ポンプをさらに備え、
前記クリーニングガス排出管と前記第１集合管は、並列に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
クリーニングガスを処理するガス処理装置をさらに備えたことを特徴とする請求項７に記載の真空排気システム。
前記複数の処理チャンバに連結された大気排出管と、
前記大気排出管に接続された粗引きポンプをさらに備え、
前記大気排出管と前記集合管は、並列に配置されており、
前記粗引きポンプは、大気圧下で動作することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
前記複数の処理チャンバから排気された処理ガスを無害化するガス処理装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の真空排気システム。
複数の処理チャンバから気体を排気するための真空排気システムであって、
前記複数の処理チャンバにそれぞれ接続された複数の第１真空ポンプと、
前記複数の第１真空ポンプに複数の第１集合管を介して接続された複数の第２真空ポンプと、
前記第２真空ポンプの下流側に配置された複数の第３真空ポンプと、
前記複数の第２真空ポンプを前記複数の第３真空ポンプに連結する第２集合管を備え、
前記複数の第１集合管は並列に配置されており、
前記第２集合管は、前記複数の第２真空ポンプにそれぞれ接続された複数の排気管と、前記複数の排気管が接続された連通管と、前記連通管に接続された主管と、前記主管に接続された複数の分岐管とを有し、
前記連通管には複数の遮断弁が取り付けられていることを特徴とする真空排気システム。
前記複数の排気管には複数の開閉弁がそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の真空排気システム。
前記複数の遮断弁のそれぞれは、前記複数の排気管のうちの隣接する２つの間に位置していることを特徴とする請求項１１または１２に記載の真空排気システム。