JPS63285924A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPS63285924A
JPS63285924A JP12159987A JP12159987A JPS63285924A JP S63285924 A JPS63285924 A JP S63285924A JP 12159987 A JP12159987 A JP 12159987A JP 12159987 A JP12159987 A JP 12159987A JP S63285924 A JPS63285924 A JP S63285924A
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pressure
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上田 新次郎
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、油回転ポンプなどの真空ポンプを設けた半導
体製造装置に係り、特に被排気側の油による汚染を防止
するのに好適な半導体製造装置に関する。
〔従来の技術〕
油を使用する真空ポンプを設けた半導体製造装置におい
て、真空ポンプからの油の逆拡散による真空容器の油の
汚染を防止するパージ方法が、「真空技術」 (共立出
版、1985年7月)のrp、きれいなあらびき系」 
(203〜2o7頁)の項に記載されている。この公知
文献によるパージ方法は、前記油による汚染がパージガ
ス圧力13Pa  (0,ITorr)を境として、そ
れより低圧側では急激に高まるので、油回転ポンプの吸
込口側に乾燥窒素のパージを設けて油回転ポンプの吸込
口圧力が13〜40 P a (Q、1〜0.3Tor
r)より低くならないようにしたものである。
第8図は上述の公知のパージ方法を適用した従来の真空
装置である。まず真空チャンバ50を大気圧状態から排
気するには、粗引バルブ51および油回転ポンプバルブ
52を開いて油回転ポンプ53により粗引を始める。こ
のとき真空チャンバ50に油回転ポンプ53の油が逆拡
散しないように真空チャンバパージバルブ55を開き、
パージガス源(図示せず)からのパージガスを配管56
を通して真空チャンバ50にパージし、真空チャンバ5
0の圧力が40 P a (0,3Torr)以下にな
らないようにする。40Pa近傍の圧力で油回転ポンプ
バルブ52、真空チャンバパージバルブ55を閉じ、ソ
ープションポンプバルブ58を開いてソープションポン
プ59によりさらに低い圧力まで粗引を行なう。
そして配管60により真空チャンバ50に連通ずる主排
気ポンプ(図示せず)の作動圧力領域となったら粗引バ
ルブ51を閉じて配管60を通して主排気ポンプから排
気をするというものである。
さらにバルブ等の誤操作により油回転ポンプ53の油が
逆拡散して真空チャンバ50を汚染しないように、油回
転ポンプパージ配管61よりパージガスを流しておいて
油回転ポンプ53の吸込口圧力が13Pa (0,IT
orr)以上になるようにしておくことが望ましい。な
お第8図において、62はポンプ吐出管である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで近時半導体の高集積度化に伴って半導体製造装
置において、真空チャンバ内の排気に用いる真空ポンプ
の油の逆拡散によるウェハの汚染に起因する不良が問題
になっている。特に到達圧力近傍で作動している油回転
ポンプでは、油の逆拡散が激しく発生している。この油
汚染の発生源である油回転ポンプの油の逆拡散の量を低
減させれば、油汚染による半導体の不良率を低減させる
ことができる。しかし上記従来のパージ方法では、油回
転ポンプ53の油の真空チャンバ50内への逆拡散によ
る油汚染を抑えるということで油回転ポンプ53の吸込
口圧力をパージによ″す13Pa(0、I Torr)
以上と高くしている。これでは半導体製造プロセスにお
いて、不必要なガスを排除した後の真空チャンバ50内
の圧力が高くなり、油回転ポンプ臣3を使用して真空チ
ャンバ50内を13Pa (0,ITorr)より低い
高清浄な環境にすることができないという問題があった
本発明の目的は、油回転ポンプなどの真空ポンプの吸込
口側より微量のパージガスをパージし、油の逆拡散を抑
えるようにした半導体製造装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
かかる目的達成のため1本発明は、油回転ポンプなどの
真空ポンプを真空排気系とする半導体製造装置において
、処理室を到達圧力に排気する過程時に微量のパージガ
スを前記真空ポンプの上流側よりパージするパージガス
微少流量供給機構を設けたものである。
〔作用〕
上述の構成によれば、処理室を油回転ポンプなどの真空
ポンプで到達圧力まで排気する過程時に、真空ポンプに
使われている油の吸込口側への逆拡散を抑えるのに十分
な最小量のパージガスが、真空ポンプ上流側より微少流
量供給機構を通ってパージされる。このときのパージ量
は従来のパージ量の約数十分の一程度となり、真空排気
系の到達圧力にほとんど影響を与えず、清浄な真空が得
られる。これにより被排気系の油の汚染の少ない半導体
製造装置が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明に係る半導体製造装置1をバッチ減圧C
VD装置に適用した第1実施例を示したもので、半導体
製造装置1は、処理室である反応管2と、真空ポンプで
ある油回転ポンプ3と、ガ・ス供給部5と、パージガス
微少流量供給機構6とを備えている。
反応管2は、一端開口部をシール部材8を介してカバー
9により閉塞しており、内部にウェハ10を導入するよ
うに構成されている。油回転ポンプ3は排気管11によ
り反応管2の他端に連結されており、排気管11には上
流側から下流側に向って順次冷却トラップ12.主排気
バルブ13およびメカニカルブースタ15が配置されて
いる。
また冷却トラップ12、主排気バルブ13間の排気管1
1Aから分岐して主排気バルブ13、メカニカルブース
タ15間の排気管11Bに連結された分岐管16には補
助排気バルブ18が配置されている。ガス供給部5は配
管19により反応管2の一端に連結されており、配管1
9にはガスバルブ20が配置されている。
パージガス微少流量供給機構6は、パージガス源21と
、該パージガス源21と排気管11Bとを連結するパー
ジガス配管22と、該パージガス配管22に配置された
微少流量供給流量計23および微少流量供給パージバル
ブ25とからなっている。
なお第1図において、配管11Aには、リークバルブ2
6および圧力計28が連結されており、反応管2の外周
面はヒータ29により被覆されている。また油回転ポン
プ3には希釈ガスライン30および吐出管31がそれぞ
れ連結されている。
つぎに、本発明の第1実施例の作用を説明する。
バッチ式減圧CVDのサイクルは、ウェハ10を反応管
2内に導入した後、まず補助排気バルブ18を開き次い
で主排気バルブ13を開いて、反応管2内の空気を排気
管11および分岐管16を通してメカニカルブースタ1
5および油回転ポンプ3により排気する。つぎにガスバ
ルブ20を開きガス供給部5から窒素ガスを配管19を
通して反応管2内に導入して空気と置換する。そして補
助排気バルブ18のみを閉じてさらに排気を行ない、反
応ガスをガス供給部5から配管19を通して反応管2内
に導入して反応を行なわせ、反応終了後再び窒素ガスを
反応管2内に導入して反応ガスとの置換を行なう。そし
て主排気バルブ13およびガスバルブ20を閉じた後、
リークバルブ26を開き大気を反応管2内に導入して大
気圧状態に戻し、ウェハ1oを反応管2外に搬出すると
いうものである。
ウェハ10を反応管2内に導入後反応管2内を大気圧状
態からメカニカルブースタ15および油回転ポンプ3に
より排気する際、又は反応終了後反応ガスと窒素ガスと
の置換時に反応ガスの供給を停止して反応ガスを反応管
2内より排気する際に、到達圧力近傍で油の逆拡散が急
激に進展して反応管2内を油汚染するため、排気の始め
よりパージガス微少流量供給機構6の微少流量供給パー
ジバルブ25を開きパージガス源21よりパージガス配
管22を通して微少流量供給流量計23によりパージガ
スの流量を確認して微量のパージガスを流す。このとき
パージするガスは、反応に影響を与えることの少ない不
活性ガスが好ましいが、窒素ガスなどでも十分効果があ
り、実験の結果では分子量の大きいガス程効果が大きい
ことが表1で示すように立証されている。
表   1 第2図は窒素ガスをパージしたときの反応管2内の到達
圧力近傍での四重極質量分析器で計測した残留ガススペ
クトルを示したもので、縦軸はイオン電流値、横軸は質
量数である。得られたスペクトルは、空気の残留ガスス
ペクトルで、きわめて清浄な状態が得られたことがわか
る。
第3図は微少流量のパージをやめたときの反応管2内の
残留ガススペクトルである。油回転ポンプ3に使用され
ている油の成分(炭化水素系)によるピークが質量数3
9以上に多数検出されており、反応管2内の油汚染が著
しく進展していることがわかる。
第4図は窒素ガスをパージしたときのパージガスの量と
残留ガス成分の検出ピークの変化、油回転ポンプ吸込口
圧力(以下、単に吸込口圧力という)の変化を示したも
のである。左側の縦軸は残留ガスの検出ピークに対する
イオン電流値で右側の縦軸は吸込口圧力、横軸はパージ
量を表わしている。
以上を比較すると、わずかな量のパージによって油の各
成分ごとにみると微少流量のパージを行なった場合のピ
ークは、パージを行なわない場合の約1/100程度と
なり、十分清浄な真空が得られていることがわかる。こ
のときパージを行なった量と従来のパージ量を比較する
と、本発明のパージ量が極めてわずかの量となることが
わかる。
−例として排気速度が240 Q /winの油回転ポ
ンプ3についてパージ量を従来の方法によるものと本発
明によるものとを比較する。
油回転ポンプ3の排気速度をS、排気量をQ、吸込口圧
力をPとすると、各々の関係は次式で与えられる。
Q=SP    ・・・・・・・・・   (1)S=
240Q/winとし、従来方法によるパージ量Q、は
、P=0.ITorrとすると式(1)よりQ、=0.
4TorrQ/S’q32SCGMとなり、本発明によ
るパージ量Q2は第4図によると0.68CCM (到
達圧カフ X 10−’Torrのとき)でも十分に効
果があることからQ、=0.6SCCMとすると従来の
約1153となる。このため真空排気系の到達圧力は従
来のパージ方法による圧力0.ITorrよりも低くな
り、かつ清浄な真空が得られる。従って本実施例によれ
ば、比較的少ない装置の改造により油汚染の少ない真空
が得られる。
第5図は本発明の第2実施例に係り、半導体製造装置1
をバッチ式減圧CVD装置に適用した他の実施例である
。この実施例では、油回転ポンプ3の上流側の圧力に応
じてパージを行なうパージガス微少流量供給機構6を自
動的に制御する微少流量供給制御機構35を設けである
。この機構35は吸込口圧力をモニタする吸込口圧力モ
ニタ真空計36と、微少流量供給パージバルブ制御信号
線38とからなっている。
そして吸込口圧力が所定の圧力以下になると、吸込口圧
力モニタ真空計36がこれを検出し、微少流量供給パー
ジバルブ25を開くための信号を微少流量供給パージバ
ルブ制御信号線38を通じて微少流量供給パージバルブ
25へ伝達し、該バルブ25は開の状態となりパージが
行なわれる。
また吸込口圧力が所定の圧力より高くなると、吸込口圧
力モニタ真空計36がこれを検出し、微少流量供給パー
ジバルブ25を閉じるための信号を微少流量供給パージ
バルブ制御信号線38を通じて微少流量供給パージバル
ブ25に伝達し、これにより該バルブ25は閉状態とな
る。このように第2実施例では、吸込口圧力に応じてパ
ージを自動的に行なうことができ装置の信頼性および経
済性が向上する。
第6図は本発明の第3実施例に係り、半導体製造装置1
をバッチ減圧CVD装置に適用した他の実施例である。
この実施例ではパージガスをパージする機構において、
パージ用のバルブが反応ガスを供給する機構のうちガス
バルブ20と共有になっている。またこの実施例では、
パージをする機構のうちパージガス源がガス供給部5の
ガスの一部と共有になっている。このように本実施例で
は、パージガス微少流量供給機構6はガスバルブ20お
よびガス供給部5のガスの一部と共有になっており、構
造が簡単となる。
第7図は本発明の第4実施例に係り、半導体製造装置1
をバッチ式減圧CVD装置に適用した他の実施例である
。この実施例ではパージガス微少流量供給機構6の構成
要素のうち、微少流量供給パージバルブ25と微少流量
供給流量計23とを一体化した微少流量供給マスフロー
コントローラ39を用いている(この構造および原理は
「計測技術」86.増刊号55頁〜62頁に記載されて
いる)。これによってパージガス微少流量供給機構6の
構造が簡単になる。
〔発明の効果〕
上述のとおり1本発明によれば、処理室を油回転ポンプ
などの真空ポンプで到達圧力まで排気する過程時、真空
ポンプに使われている油の吸込口側への逆拡散が抑えら
れるので、処理室内は清浄な真空状態となり、これによ
って被排気系の油の汚染の少ない半導体製造装置が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第4図は本発明の第1実施例に係り、第1図
は本発明に係る半導体製造装置をバッチ式減圧CVD装
置に適用した構成図、第2図は反応管内の残留ガススペ
クトル、第3図はパージを行なわないときの反応管内の
残留ガススペクトル、第4図はパージガスの量と残留ガ
スの成分の検出ピークの変化とポンプ吸込口圧力の変化
との関係図、第5図から第7図は本発明の第2実施例か
ら第4実施例に係り、本発明に係る半導体製造装置をバ
ッチ式減圧CVD装置に適用した他の実施例の構成図、
第8図は従来例のパージ方法を適用した真空装置の構成
図である。 1・・・半導体製造装置、 2・・・処理室である反応管、 3・・・真空ポンプの一例である油回転ポンプ、6・・
・パージガス微少流量供給機構。 36・・・圧力検出器である吸込口圧力モニタ真空計。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)油回転ポンプなどの真空ポンプを真空排気系とす
    る半導体製造装置において、処理室を到達圧力に排気す
    る過程時に微量のパージガスを前記真空ポンプの上流側
    よりパージするパージガス微少流量供給機構を設けた半
    導体製造装置。
  2. (2)前記パージガス微少流量供給機構は、前記真空ポ
    ンプの上流側圧力を検出する圧力検出器を有し、該圧力
    検出器により前記真空ポンプの上流側圧力が、所定圧力
    以下になればパージを行ない、所定圧力以上になればパ
    ージを停止する特許請求の範囲第1項記載の半導体製造
    装置。
  3. (3)前記パージガス微少流量供給機構の一部を前記処
    理室に反応ガスを供給する機構と共有した特許請求の範
    囲第1項記載の半導体製造装置。
  4. (4)前記パージを行なうパージガス種が、不活性ガス
    、窒素ガスなどである特許請求の範囲第1項記載の半導
    体製造装置。
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