JPH0728965U - 半導体製造における排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高真空側、即ちウエハ又は基板等のある側
へ、真空ポンプ側から油分の逆拡散、吸着を生じさせな
い排気装置を提供する。 【構成】 密閉室内に多数のシリコン等のウエハを配置
してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な処理
・加工を加える半導体製造装置の排気装置において、上
部に吸気口を持ち下部に排気口を持つチャンバ内に、外
周に角ねじを備えそしてその上端が自由端となっている
片持構造の第１ロータと、同様に形成され前記第１ロー
タ１３と噛み合う第２ロータ１４とを垂直に設けて、前
記各ロータを相互に逆行方向に回転する。ＦＩＬＥ００
１

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は密閉室内に多数のシリコンのウエハ等を配置して、その各ウエハ等 の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える半導体製造装置等で、その雰 囲気ガス、反応ガス等を吸気し排気するために使用する半導体製造における排気 装置に関するもので、特に高真空側、即ちウエハ又は基板等のある側へ真空ポン プ側から油分の逆拡散、逆吸着を生じさせない半導体製造における排気装置に関 するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、密閉室内に多数のシリコン（Ｓｉ）のウエハ等を配置してその各ウエハ 等の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える半導体製造装置等でその処 理・加工の後で不要となりそして加工・処理上においてむしろ有害となった残留 雰囲気ガス、反応副成ガス等の排気方式には例えば、（１）油回転真空ポンプに よる方法、（２）ルーツ型多段ポンプ等による方法がある。 前者の方法はケース内のオイル中に設けられた円形のシリンダ内でこのシリン ダに対して偏心しているロータを回転しそして翼とシリンダとの間をオイルでシ ールし吸気と排気を繰り返して減圧状態を形成するものである。後者の方法は楕 円形のシリンダ内で２個の同形のまゆ形の断面を持つロータを互いに９０゜位相 をずらせて取り付けて回転して通常はこれを多段にして使用する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記前者の方法はシリコン・ウエハの収容されている真空側にシール 用のオイルが著しく逆拡散、吸着してそのままでは正常な半導体製造におけるシ リコン・ウエハの加工・処理操作をすることができず、１０-3Ｔｏｒｒ程度のオ イルフリーの状態を少しも形成することができない欠点があった。後者の方法は 移送・排気されるガスが過度にかつ不必要に断続的に圧縮されてその排気ガスが ロータ中で凝縮して固形化し著しくはロータが目詰まりし運転の中止を余儀なく され、その排気装置の運転が短期間で不能となり前者の方法ほどではないにして も軸受のオイルの逆拡散がやはり認められるという各種の欠点があった。

【０００４】 この考案の目的は上記問題点に鑑み真空側、即ち例えばシリコン・ウエハ等に 対して加工又は反応操作を加える半導体製造装置側へ全くオイルを逆拡散させる ことなく、そして排気装置中においても排気ガスの凝縮が生じない半導体製造に おける排気装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の半導体製造における排気装置は密閉室内に多数のシリコン等のウエ ハを配置してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える 半導体製造装置の排気装置において、上部に吸気口を持ち下部に排気口を持つチ ャンバを有するケーシング部と、前記ケーシング部のチャンバ内にその上部が入 っておりそして垂直に設けられた第１回転軸と、前記ケーシング部のチャンバ内 にその上部が同様に入っておりそして前記第１回転軸に間隔を置いて平行に設け られた第２回転軸と、前記第１回転軸の上部に固定され外周に角ねじを備えそし てその上端が自由端となっている第１ロータと、前記第２回転軸の上部に固定さ れ外周に角ねじを備えそして同様にその上端が自由端となっておりそして前記第 １ロータと噛み合う第２ロータと、前記第１回転軸の下部に間隔を置いて上下に 設けられた第１中部軸受体及び第１下部軸受体と、前記第２回転軸の下部に間隔 を置いて上下に設けられた第２中部軸受体及び第２下部軸受体と、前記第１回転 軸及び第２回転軸を相互に逆行方向に回転する回転駆動手段等を備えることに特 徴を有するものである。

【０００６】

【作用】

この考案の半導体製造における排気装置でそのケーシング部チャンバの上部の 吸気口を半導体製造装置と接続して各装置を稼働する。この場合、以下に述べる 作用が認められた。この考案の排気装置中では排気経路における吸気ガスに対す るガス容積の圧縮及び反復圧縮が全くないので凝縮性のあるガス等でもその凝縮 が生じない。そして、ガス経路は角状をなして広くシンプルで、かつ多段形式の ものに比してもその経路が非常に短いので、この排気装置中においては殆ど温度 変化がなく、よって半導体装置から排気された反応ガス等を凝縮する前にこの排 気装置外に排出することになって、同様にこの真空ポンプ中においてはこの面に おいても凝縮が起こらない。従って、ロータのネジ部に目詰まりが生ずることが なくて長期のメンテナンス・フリーの運転が可能である。 また、垂直に設けられた各ロータの回転軸は吸気側に軸受体のない片持構造と してあるので、真空側に対してさらに高度にオイルの逆方向の拡散が押さえられ る。即ち、油回転ポンプのシール用オイルによる第１のオイルの逆拡散がその構 造上から存在しない上に、さらに軸受のその潤滑用のオイルに起因する第２のオ イルの逆拡散も生じない。したがって、高集積度のＬＳＩ（大規模集積回路）等 の薄膜等の成膜を高精度で遂行することができる。

【０００７】

【実施例】

次に、この考案の半導体製造における排気装置の一実施例をその図面を参照し て以下に詳細に説明する。図１はこの考案に係る半導体製造における排気装置の 一実施例を示す要部断面図、図２はこの考案に係る半導体製造における排気装置 の一実施例のロータ部の状態を示す断面図、図３はこの考案の半導体製造におけ る排気装置の稼働操作の一実施例を示す説明図である。

【０００８】 この考案の半導体製造における排気装置１は、図１及び図２に示すように、例 えばケーシング部２、回転軸部３、ロータ部４、軸受部５、駆動部６から構成さ れる。前記ケーシング部２はチャンバ７、吸気口８及び排気口９を有し、前記チ ャンバ７には後記の２本のロータが垂直に収容され回転して後述のようにして真 空が形成される。前記吸気口８は例えば前記チャンバ７の頂部中央に設けられ、 ここから半導体製造プロセスで生成した反応ガス等が吸気される。前記排気口９ は排気口入口９ａ、排気口通路９ｂ及び排気口出口９ｃからなり、前記排気口入 口９ａは例えば前記チャンバ７の底部中央に設けられ、その下方に続いて前記排 気口通路９ｂが設けられ、排出ガスはこの排気口通路９ｂを経て排気口出口９ｃ から後続する前記ガス等の処理系等に送出される。

【０００９】 前記回転軸部３は第１回転軸１０及び第２回転軸１１から成り、前記第１回転 軸１０及び第２回転軸１１は、望ましくはそれぞれ垂直に間隔を置いて設けられ る。前記第１回転軸１０のその上半部１０ａ及び前記第２回転軸１１の上半部１ ０ｂは前記チャンバ７内で上方に突出している。そして前記第１回転軸１０及び 第２回転軸１１はそれぞれの下半部１０ｂ、１１ｂで前記軸受部５を介してケー シング部下部１２に回転自在に固定される。即ち、こうして前記第１回転軸１０ 及び第２回転軸１１はその下半部１０ｂ及び１１ｂで支持される片持構造で設け られる。このように前記第１回転軸１０及び第２回転軸１１は水平でなく垂直保 持であり、そしてこれらの回転軸を間隔を置いた複数の軸受による支持構造なの で長期に亙って前記回転軸の軸振れは全く生じない。こうして回転軸は垂直片持 構造であるため吸気口側にその軸受を持たない。従って、軸受の潤滑用のオイル に基づく半導体製造装置側へのオイルの逆拡散が全く生起しない。

【００１０】 ロータ部４は第１ロータ１３及び第２ロータ１４で構成される。前記第１ロー タ１３は例えば前記第１回転軸１０のその上半部１０ａにその第１テーパ部１５ を介してその第１回転軸１０の頂部で第１ねじ１６により固定される。そして前 記チャンバ７内に回転可能に収容される。そして第１ロータ１３には図１に示す ように角状の例えば右ねじが形成される。前記第２ロータ１４は例えば前記第２ 回転軸１１のその上半部１１ａにその第２テーパ部１７を介してその第２回転軸 １１の頂部で第２ねじ１８により固定される。そして同様に前記チャンバ７内に 回転可能に収容される。そしてこの第２ロータ１４には図１に示すように前記と は異なり例えば角状の左ねじが形成される。そして前記第１ロータ１３と第２ロ ータ１４は噛み合って相互に逆方向、即ち例えば第１ロータはＡ方向、第２ロー タはＢ方向に回転される。ロータ部４と前記チャンバ７の間には接触しない程度 のクリアランス、例えば約１ｍｍ以下程度が設けられる。

【００１１】 前記軸受部５は第１中部軸受体５ａ、第１下部軸受体５ｂ、第２中部軸受体５ ｃ及び第２下部軸受体５ｄから成る。前記第１中部軸受体５ａ及び第２下部軸受 体５ｂには例えばスラスト軸受が使用される。これらは間隔を置いてケーシング 部下部１２に定置され、前記第１ロータ１３の固定された第１回転軸１０をその 下半部１０ｂで回転自在に片持構造で、しかし軸振れを生じさせることなく堅牢 に支持する。前記第２中部軸受体５ｃ及び第２下部軸受体５ｄにも同様に例えば スラスト軸受が使用される。これらも間隔を置いてケーシング部下部１２に定置 され、前記第２ロータ１４の固定された第２回転軸１１を回転自在に片持構造で 同様に支持する。

【００１２】 前記駆動部６は第１タイミングギヤ１９、第２タイミングギヤ２０、第１従動 ギヤ２１、第２従動ギヤ２２、図示しない駆動ギヤ及び同様に図示しない駆動装 置から成っている。前記第１タイミングギヤ１９は前記第１回転軸１０の下半部 １０ｂに固定される。この第１タイミングギヤ１９は例えば前記第１中部軸受体 ５ａと第１下部軸受体５ｂとの間に設けられる。前記第２タイミングギヤ２０は 前記第２回転軸１１の下半部１１ｂに固定される。この第２タイミングギヤ２０ も例えば前記第２中部軸受体５ｃと第２下部軸受体５ｄとの間に設けられる。前 記第１タイミングギヤ１９と第２タイミングギヤ２０は噛み合って互いに逆方向 に同じ角速度で回転される。第１従動ギヤ２１は前記第２タイミングギヤ２０と 例えば一体に形成され前記第２回転軸１１に同様に固定される。第２従動ギヤ２ ２は上下のベアリングにより垂直に回転自在にケーシング部下部１２に保持され た従動回転軸２３に固定され、前記第１従動ギヤ２１と噛み合わされる。この第 ２従動ギヤ２２は図示しない駆動ギヤと噛み合い、そしてこの駆動ギヤは駆動装 置例えば３相誘導電動機等のシャフトに固定される。以上によって前記電動機の 電源スイッチがＯＮとなると前記第１タイミングギヤ及び第２タイミングギヤ、 即ち第１ロータ及び第２ロータは相互に逆方向に定速度で駆動回転される。

【００１３】 次ぎにこの考案の半導体製造における排気装置の使用操作をその一例で説明す る。この考案の半導体製造における排気装置１は使用操作に当たり図３に示すよ うに例えばその吸気口８は半導体製造装置２４の排出口２５と第１配管２６等を 介して接続される。そして排気口出口９ｃは例えばトラップ装置２７の入口側２ ８と接続する。前記半導体製造装置２４は例えば反応室２９、加工品出入れ口３ ０、ガス送入口３１及び排出口２５等を備える。加工されるウエハ３２はキャリ ア３３上に並べて前記反応室２９に収容される。こうして、この考案の半導体製 造における排気装置１の電源スイッチがＯＮにされる。ガス送入口３１からは反 応ガス３４が送り込まれ、一方排出口２５からは第１配管２６を経て反応副成ガ ス等がこの考案の排気装置１によって吸気される。前記排気装置１において第１ ロータ１３はＡ方向に回転し、第２ロータ１４はＢ方向に回転してガス容積を反 復圧縮することなくそしてロータの目詰まり等による性能の低下を来すことなく 吸気口８から前記ガス等が吸引され排気口出口９ｃから排出される。この考案の 排気装置１の排出するガス等は次いで例えば第２配管３５を経てトラップ装置２ ７に送られて、そこに設けられる水冷装置やバッフル等により凝縮性の固形分等 が除去されその出口側３６から放出される。以後、必要に応じて設けられるガス 等処理設備に送られる。

【００１４】

【考案の効果】

この考案の半導体製造における排気装置は、密閉室内に多数のシリコン等のウ エハを配置してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加え る半導体製造装置の排気装置において、上部に吸気口を持ち下部に排気口を持つ チャンバを有するケーシング部と、前記ケーシング部のチャンバ内にその上部が 入っておりそして垂直に設けられた第１回転軸と、前記ケーシング部のチャンバ 内にその上部が同様に入っておりそして前記第１回転軸に間隔を置いて平行に設 けられた第２回転軸と、前記第１回転軸の上部に固定され外周に角ねじを備えそ してその上端が自由端となっている第１ロータと、前記第２回転軸の上部に固定 され外周に角ねじを備えそして同様にその上端が自由端となっておりそして前記 第１ロータと噛み合う第２ロータと、前記第１回転軸の下部に間隔を置いて上下 に設けられた第１中部軸受体及び第１下部軸受体と、前記第２回転軸の下部に間 隔を置いて上下に設けられた第２中部軸受体及び第２下部軸受体と、前記第１回 転軸及び第２回転軸を相互に逆行方向に回転する回転駆動手段等を備えるもので あるから、排気経路においてガス容積を圧縮せず凝縮性のあるガス等でもその凝 縮が著しく生じない。ガス経路は角状をなして広くシンプルで、かつ非常に短く 温度変化がなく、よって半導体装置から排気された反応ガス等が凝縮する前にこ の排気装置外に排出することになりこの意味でも凝縮現象を生起しない。したが って、ロータのネジ部に目詰まりが生ずることがなく長期のメンテナンス・フリ ーの運転が可能となる。そして垂直に設けられたロータの各回転軸は吸気側に軸 受体のない片持構造としてあるので、真空側に対して更に高度にオイルの逆方向 の拡散が押さえられる。即ち、油回転ポンプのシール用オイルによる第１のオイ ルの逆拡散がない上に、さらに軸受の潤滑油に起因する第２のオイルの逆拡散も 生じない。こうして真空度１０-4Ｔｏｒｒ以下の真空状態が形成される。したが って、高集積度のＬＳＩ（大規模集積回路）等の成膜を高精度で遂行することが できる。また、前記回転軸及び回転軸は水平でなく垂直保持であり、そしてこれ らの回転軸を間隔を置いた複数の軸受による支持構造なので長期に亙って前記回 転軸の軸振れは全く生じない等の産業上において顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の半導体製造における排気装置の一実
施例を示す要部断面図である。

【図２】この考案に係る半導体製造における排気装置の
一実施例のロータ部の状態を示す断面図である。

【図３】この考案の半導体製造における排気装置の稼動
操作の一実施例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体製造における排気装置 ２ ケーシン
グ部 ３ 回転軸部 ４ ロータ部 ５ 軸受部 ６ 駆動部 ７ チャンバ ８ 吸気口 ９ 排気口 １０ 第１回転
軸 １１ 第２回転軸 １２ ケーシ
ング部下部 １３ 第１ロータ １４ 第２ロ
ータ １５ 第１テーパ部 １６ 第１ね
じ １７ 第２テーパ部 １８ 第２ね
じ １９ 第１タイミングギヤ ２０ 第２タ
イミングギヤ ２１ 第１従動ギヤ ２２ 第２従
動ギヤ ２３ 従動回転軸 ２４ 半導体
製造装置 ２５ 排出口 ２６ 第１配
管 ２７ トラップ装置 ２８ 入口側 ２９ 反応室 ３０ 加工品
出入れ口 ３１ ガス送入口 ３２ ウエハ ３３ キャリア ３４ 反応ガ
ス ３５ 第２配管 ３６ 出口側

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/31

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉室内に多数のシリコン等のウエハを
   配置してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な
   処理・加工を加える半導体製造装置の排気装置におい
   て、上部に吸気口を持ち下部に排気口を持つチャンバ内
   に、外周に角ねじを備えそしてその上端が自由端となっ
   ている片持構造の第１ロータと、同様に形成され前記第
   １ロータと噛み合う第２ロータとを垂直に設けて、前記
   各ロータを相互に逆行方向に回転することを特徴とする
   半導体製造における排気装置。