JPH07265685A - 真空排気管及び真空排気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空中に含まれる微量の不純物ガスを取り除
くことのできる真空排気管及び真空排気方法を提供す
る。 【構成】 真空チャンバ１と真空ポンプ３の間に接続さ
れ、真空チャンバ１の真空排気を行う排気管４に、ケミ
カルフィルタ６を取り付け、ケミカルフィルタ６は、真
空排気管４の内周面に取り付けられ、真空排気のコンダ
クタンスを減らさないように中空状となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空チャンバと真空ポン
プの間に接続され、真空チャンバの排気を行う真空排気
管及びその真空排気方法に係り、特に真空チャンバ内か
ら不純物分子を捕集して、真空チャンバ内の被処理物を
分子レベルの汚染から保護することのできる真空排気管
及び真空排気方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体ＬＳＩの製造、あるいは液
晶デバイスの製造等において、真空下において半導体ウ
エハやガラス基板等の被処理物のプロセス処理が行わ
れ、又保管あるいは運搬されている。半導体ＬＳＩの製
造等においては、パターンの微細化等の傾向から、真空
チャンバ内の高度の清浄度が要求される。

【０００３】しかしながら、真空チャンバを真空排気
し、その真空チャンバ内のガス分析を行うと、真空度が
向上するのに従って、全圧に対するＮＨ₃ 、Ｃ₂ Ｈ₆ 、
Ｃ₃ Ｈ₈ 、Ｃ₄ Ｈ₁₀等不純物ガスの占める割合が増加す
る。これらのガスは真空雰囲気下で蒸着等のプロセス処
理による成膜中、あるいは保管中、または運搬中の半導
体ウエハやガラス基板等の表面に付着し、有機膜を形成
する可能性がある。半導体ウエハやガラス基板の表面に
有機膜が付着すると、成膜がうまくいかず耐圧不良が生
じたり、成膜した膜が剥離しやすくなり、製造歩留りの
低下につながる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】真空チャンバ中のこれ
ら不純物ガスを取り除くことができれば、真空下で成膜
中、保管中、あるいは運搬中の半導体ウエハやガラス基
板等を、上述のような分子レベルでの有機物汚染から保
護することができる。

【０００５】本発明は、上述の事情に鑑みて為されたも
ので、真空中に含まれる微量の不純物ガスを取り除くこ
とのできる真空排気管及び真空排気方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の真空排気管は、
真空チャンバと真空ポンプの間に接続され、前記真空チ
ャンバの真空排気を行う排気管に、ケミカルフィルタを
取り付け、このケミカルフィルタは、真空排気管の内周
面に取り付けられ、真空排気のコンダクタンスを減らさ
ないように中空状となっていることを特徴とする。

【０００７】本発明の真空排気方法は、真空排気を行う
真空チャンバ又は排気管内の少なくとも一部分にケミカ
ルフィルタを配置し、該ケミカルフィルタにより前記真
空チャンバ内の不純物ガスを捕集することを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】真空排気を行う排気管にケミカルフィルタを取
り付けたことから、真空チャンバ内に漂う微量の不純物
分子をケミカルフィルタで捕集することができる。従っ
て、真空チャンバ内には、被処理物に分子レベルの有機
物汚染等を引き起こす不純物ガスが除去されるため、真
空チャンバ内の被処理物を分子レベルの汚染から保護す
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。

【００１０】図１は、真空排気系統の説明図である。真
空チャンバ１内を高真空あるいは超高真空空間を作り出
すのには、真空チャンバ１を排気管４，５、バルブ７等
を介して真空ポンプ２，３により排気する。この際、通
常は一種類の真空ポンプで排気することは少なく、図１
に示すように、真空チャンバ１を大気圧から１０^-2Ｔｏ
ｒｒ程度までをルーツポンプ等の補助ポンプ２で排気す
る。その後補助ポンプ２で排気しつつターボ分子ポンプ
３を回転させたり、またはゲッタリングポンプ等を始動
させ、真空チャンバ１を高真空域あるいは超高真空域ま
で排気する。排気管４，５は、真空チャンバ１をターボ
ポンプ３等の真空ポンプに接続する配管であり、この真
空排気管４の一部分に、イオン交換繊維、活性炭または
活性炭素繊維からなるフィルタの一種類もしくは複数の
組み合わせで構成されるケミカルフィルタを取り付け
る。そして、真空チャンバ１の真空度が向上するのに従
って、全圧に対する割合を増加させるアンモニア（ＮＨ
₃ ）ガス等の不純物ガス分子を捕集除去する。

【００１１】図２は、本発明の第１実施例の排気管４の
一部分の拡大断面構成を示す。図２に示すように、ケミ
カルフィルタ６を排気管４の内周面に沿って取り付け
る。ケミカルフィルタ６は中空状となっており、真空排
気時の配管のコンダクタンスが小さくならないようにな
っている。ケミカルフィルタ６の取付位置は、真空チャ
ンバ１及び排気管４内が高真空度に達した場合には、ほ
ぼ同一の真空度になると考えられるため、排気管４内の
どの部分に配置してもよい。また、真空チャンバ１内の
壁面に沿ってケミカルフィルタ６を配置してもよい。

【００１２】図３は、本発明の第２実施例の真空排気管
を示す。排気管４の内周面には、活性炭フィルタまたは
活性炭素繊維フィルタまたはイオン交換繊維フィルタか
らなるケミカルフィルタ６が取り付けられている。そし
て、その内周側には微粒子を除去するＨＥＰＡフィルタ
または金属フィルタ９でケミカルフィルタ６が被覆され
ている。排気管４の内周面に取り付けられているケミカ
ルフィルタ６からの発塵が危惧されるような活性炭また
は活性炭素繊維等のケミカルフィルタを用いた場合に
は、発生する粒子が真空チャンバ１内に舞い込まないよ
うに、ケミカルフィルタ６をＨＥＰＡフィルタまたは金
属性のフィルタ９で覆って、粒子を除去している。本実
施例においては、ケミカルフィルタ６は、活性炭フィル
タまたは活性炭素繊維フィルタ、或いはイオン交換繊維
フィルタを単独で用いている。

【００１３】図４は、本発明の第３実施例の真空排気管
を示す。本実施例においては、ケミカルフィルタはイオ
ン交換繊維フィルタ１０及び活性炭または活性炭素繊維
フィルタ１１の二種類のフィルタの組み合わせから構成
されている。そして、ケミカルフィルタ１０，１１の内
周面には、微粒子を除去するＨＥＰＡフィルタまたは金
属フィルタ９が、ケミカルフィルタ１０，１１からの発
塵を防止するために設けられている。なお、ケミカルフ
ィルタの組み合わせは、図４に示す活性炭または活性炭
素繊維フィルタ１１とイオン交換繊維フィルタ１０と活
性炭または活性炭素フィルタ１１との組み合わせの他
に、イオン交換繊維フィルタ１０と活性炭または活性炭
素繊維フィルタ１１とイオン交換繊維フィルタ１０との
組み合わせとしてもよい。このように活性炭または活性
炭素繊維フィルタ１１とイオン交換繊維フィルタ１０と
の種々の組み合わせが考えられる。活性炭または活性炭
素繊維フィルタ１１、あるいはイオン交換繊維フィルタ
１０を単独で用いるよりも、このように異種のフィルタ
を組み合わせて用いた方が除去される不純物ガスの種類
が増えるので、より効率的に不純物ガスを除去すること
ができる。

【００１４】図５は、本発明の第４実施例の真空排気管
の断面構成を示す。本実施例においては、ケミカルフィ
ルタ６として、イオン交換繊維フィルタ１０を用い、Ｈ
ＥＰＡフィルタ等の粒子除去フィルタを省略した構造と
なっている。イオン交換繊維フィルタからの発塵がない
と考えられる場合には、本実施例のようにＨＥＰＡフィ
ルタ等の粒子除去フィルタを設ける必要はない。

【００１５】次に本発明の真空排気方法について説明す
る。真空ポンプ２，３を始動させ、真空チャンバ１内を
排気すると、排気初期には気体は粘性であり、真空チャ
ンバ１側からポンプ３側に向かう気体分子の数の方がポ
ンプ３側から真空チャンバ１側に向かう気体分子の数よ
りも圧倒的に多い。この状態においては気体分子は気流
方向に運搬され、配管の内周方向に設置したケミカルフ
ィルタ６でトラップされる不純物分子はほとんどない。
すなわち、ケミカルフィルタ６は真空排気管４内におい
て、中空となっているため、排気のコンダクタンスは極
めて大きく、排気管４内周面に配置されたケミカルフィ
ルタ６が真空排気を妨げるという問題を生じない。しか
しながら、粘性流域においては、全圧に対する不純物ガ
スの占める割合は極めて低いうえ、高真空域まで真空排
気を行おうとすればこの領域を通過する時間は数秒から
数十秒の間であるので、ケミカルフィルタでトラップさ
れなくても問題はない。

【００１６】排気をさらに続けると、真空チャンバ１内
の気体状態は分子領域に達し、排気管４内を含めて真空
空間内をランダムに飛び回る。この領域になると、全圧
に対する不純物ガスの割合は増してくる。さらに、真空
ポンプ３の性能の限界である到達真空度に達すると、真
空チャンバ１側からポンプ３側に向かう気体分子の数
と、ポンプ３側から真空チャンバ１側に向かう気体分子
の数とが等しくなる。この状態においても、気体分子は
真空チャンバ１及び排気管４内部をランダムに飛び回
る。不純物ガスの気体分子がランダムに飛び回ると、当
然ながら配管の周方向に取り付けたケミカルフィルタ６
内にも不純物ガスの気体分子は飛び込み、ここで不純物
ガスの気体分子はトラップされる。そして、時間の経過
とともに次第に真空チャンバ１内に存在する気体分子の
中の不純物ガスの気体分子は減少し、より清浄度の高い
真空空間が作り出され、真空度も上昇する。

【００１７】このようなメカニズムにより、真空排気管
４の内周にケミカルフィルタ６を設置することにより、
真空空間に不純物ガスのない、すなわち被処理物に分子
レベルの汚染を生じることのない質の高い真空空間が作
られる。このような良質な真空空間が得られれば、この
空間において成膜、保管、運搬する半導体ウエハやガラ
ス基板等の表面に有機膜等の分子レベルの汚染が形成さ
れることもなく、質の高い製品が製造され製造歩留りの
向上につながる。

【００１８】なお、上述の各実施例においてはケミカル
フィルタとして活性炭または活性炭素繊維、あるいはイ
オン交換繊維を用いた場合について述べたが、真空雰囲
気中の不純物ガス分子を吸着できるものであれば、その
他の種類のケミカルフィルタを用いても何等差し支えな
い。また、本実施例においては、真空排気管の一部にケ
ミカルフィルタを中空状に配置した例について説明した
が、ケミカルフィルタをソリッド状に配置してもよい。
この場合には、排気のコンダクタンスは低減するが、よ
り大きな不純物分子の除去効果が得られる。また、真空
チャンバ内の一部分の壁面にケミカルフィルタ及びＨＥ
ＰＡフィルタを配置しても、上述と同様な不純物ガス分
子の捕集を行うことができる。このように、本発明の趣
旨を逸脱することなく、種々の変形実施例が可能であ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
真空チャンバ内の不純物ガス分子をケミカルフィルタに
より捕集することができ、質の高い清浄真空空間を形成
することができる。これにより、真空チャンバ内で、成
膜、保管、運搬等を行う半導体ウエハ、ガラス基板等の
被処理物の品質を向上させ、且つ製造歩留りを高めるこ
とができる。なお、被処理物としては、半導体ウエハや
ガラス基板等に限られず、食品、バイオ、医薬等の産業
分野にも広く利用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空排気系の説明図。

【図２】本発明の第１実施例の真空排気管の構成を示す
断面図。

【図３】本発明の第２実施例の真空排気管の構成を示す
断面図。

【図４】本発明の第３実施例の真空排気管の構成を示す
断面図。

【図５】本発明の第４実施例の真空排気管の構成を示す
断面図。

【符号の説明】

１ 真空チャンバ ３ 真空ポンプ ４ 真空排気管 ６ ケミカルフィルタ ９ ＨＥＰＡフィルタ又は金属フィルタ １０ イオン交換繊維フィルタ １１ 活性炭又は活性炭素繊維フィルタ

フロントページの続き (72)発明者 関口 英明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空チャンバと真空ポンプの間に接続さ
   れ、前記真空チャンバの真空排気を行う排気管に、ケミ
   カルフィルタを取り付けたことを特徴とする真空排気
   管。
2. 【請求項２】 前記ケミカルフィルタは、真空排気管の
   内周面に取り付けられ、真空排気のコンダクタンスを減
   らさないように中空状となっていることを特徴とする請
   求項１記載の真空排気管。
3. 【請求項３】 前記ケミカルフィルタは、粒子を除去す
   るフィルタにより被覆されていることを特徴とする請求
   項２記載の真空排気管。
4. 【請求項４】 真空排気を行う真空チャンバ又は排気管
   内の少なくとも一部分にケミカルフィルタを配置し、該
   ケミカルフィルタにより前記真空チャンバ内の不純物ガ
   スを捕集することを特徴とする真空排気方法。
5. 【請求項５】 前記ケミカルフィルタは、イオン交換繊
   維よりなるフィルタ、もしくは活性炭または活性炭素繊
   維からなるフィルタ、の一種類もしくは複数の組み合わ
   せで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３記
   載の真空排気管。
6. 【請求項６】 前記ケミカルフィルタは、イオン交換繊
   維よりなるフィルタ、もしくは活性炭または活性炭素繊
   維からなるフィルタ、の一種類もしくは複数の組み合わ
   せで構成されていることを特徴とする請求項４記載の真
   空排気方法。