KR102330414B1

KR102330414B1 - 가열 장치 및 터보 분자 펌프

Info

Publication number: KR102330414B1
Application number: KR1020170047977A
Authority: KR
Inventors: 츠토무 모치즈키; 가즈히로 지바; 료 무라카미; 가즈유키 미우라
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2021-11-23
Also published as: TW201737758A; KR20170117890A; US20170298958A1; JP2017190744A; JP6664269B2; TWI731955B; US10801521B2

Abstract

반도체 장치의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킨다. 가열 장치(30)는 전열관(33)과, 히터(50)와, O링(31)과, 라디칼 트랩 링(32)을 구비한다. 전열관(33)은 TMP의 하부 하우징(21b)의 측벽에 마련된 개구(21c) 내에 배치되고, 일단이 TMP 내의 나사 스테이터(24b)에 고정되며, 타단이 TMP의 외부에 노출된다. 히터(50)는 전열관(33) 내에 마련되며, 전열관(33)을 거쳐서 TMP 내의 나사 스테이터(24b)를 가열한다. O링(31)은 전열관(33)과 TMP의 하부 하우징(21b)과의 사이에 배치된다. 라디칼 트랩 링(32)은 전열관(33)과 TMP의 하부 하우징(21b)과의 사이로서, O링(31)보다 TMP 내의 나사 스테이터(24b)측에 배치된다. 라디칼 트랩 링(32)은 배기되는 가스에 포함된 라디칼이 전열관(33)과 TMP의 하우징(21)과의 사이에 침입하는 것을 억제한다.

Description

가열 장치 및 터보 분자 펌프{HEATING DEVICE AND TURBO MOLECULAR PUMP}

본 발명의 여러 가지의 측면 및 실시형태는 가열 장치 및 터보 분자 펌프에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 공정에는 플라즈마를 이용한 처리 공정이 포함되는 경우가 있다. 플라즈마를 이용한 처리 공정에서는, 진공 챔버 내에 처리 가스의 플라즈마가 생성되고, 플라즈마에 포함된 이온이나 라디칼에 의해, 진공 챔버 내에 배치된 기판에 대해 소정의 처리가 실시된다. 진공 챔버는 소정의 진공도를 얻기 위해 기밀하게 구성된다. 진공 챔버는 일반적으로 복수의 부재로 구성된다. 부재 간에 간극이 존재하는 경우에는, 진공 챔버의 기밀성이 저하된다. 그래서, 부재 간에 간극이 존재하는 경우에는, 고무 등으로 형성된 O링에 의해, 해당 간극이 매립된다. 이에 의해, 진공 챔버의 기밀성이 높아진다.

그러나, 진공 챔버 내에서 플라즈마가 생성되는 경우에는, 플라즈마에 포함된 이온이나 라디칼 등이 O링을 부식시킨다. O링이 부식되면, 진공 챔버의 기밀성이 저하된다. 이것을 회피하기 위해, O링의 근방에 배기구를 배치하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 하기의 특허문헌 1 참조).

또한, 플라즈마 처리에 있어서, 진공 챔버 내의 처리 가스는 터보 분자 펌프 등의 배기 장치에 의해 배기된다. 진공 챔버 내로부터 배기되는 처리 가스에는, 데포라 불리는 반응 부생성물의 입자가 포함된다. 이러한 데포는, 배기되는 과정에서 터보 분자 펌프 내에 부착되면, 터보 분자 펌프의 배기 능력이 저하되어, 진공 챔버 내를 소정의 압력으로 유지하는 것이 곤란해진다. 이것을 회피하기 위해, 터보 분자 펌프 내에서 데포가 부착되기 쉬운 부품을 가열하는 것에 의해, 데포의 부착을 억제하고 있다.

일본 특허 공개 평6-151365호 공보

그런데, 상기한 특허문헌 1의 기술에서는, O링의 근방에 배기구가 배치되는 것에 의해, 라디칼을 포함하는 가스가 배기구로 흐르지만, 배기되는 가스는 O링의 근방을 통과한다. 그 때문에, 배기되는 가스에 노출된 O링은 배기되는 가스에 포함되어 있는 라디칼에 의해 부식된다.

또한, 터보 분자 펌프 내에서 데포가 부착되기 쉬운 부품은, 예컨대, 터보 분자 펌프의 외부로부터 삽입된 가열 장치에 의해 가열된다. 가열 장치와 터보 분자 펌프의 하우징과의 사이에는 간극이 존재하므로, 터보 분자 펌프 내부의 기밀성의 저하를 억제하기 위해, O링이 배치된다. 이 O링은 터보 분자 펌프 내부에 흐르는 가스에 노출되기 때문에, 터보 분자 펌프 내부에 흐르는 가스에 포함되어 있는 라디칼에 의해 부식된다.

O링이 부식되면, 진공 챔버나 터보 분자 펌프의 기밀성이 저하되기 때문에, O링을 교환하게 된다. O링을 교환하기 위해서는, 처리 장치를 정지시킬 필요가 있어서, 반도체 장치의 제조에 있어서의 스루풋이 저하된다.

본 발명의 일 측면은, 플라즈마 처리 장치 내의 가스를 배기하는 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열하는 가열 장치로서, 전열관과, 히터와, 제 1 시일 부재와, 제 2 시일 부재를 구비한다. 전열관은 터보 분자 펌프의 하우징의 측벽에 마련되어 있는 개구 내에 배치되어 있고, 일단이 터보 분자 펌프 내의 부재에 고정되어 있으며, 타단이 터보 분자 펌프의 하우징의 외부에 노출되어 있다. 히터는 전열관의 내부에 마련되어 있으며, 전열관을 거쳐서 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열한다. 제 1 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있다. 제 2 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있으며, 제 1 시일 부재보다 터보 분자 펌프 내의 부재측에 배치되어 있다. 또한, 제 2 시일 부재는, 터보 분자 펌프가 배기하는 가스에 포함된 라디칼이 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 침입하는 것을 억제한다.

본 발명의 여러 가지의 측면 및 실시형태에 의하면, 반도체 장치의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

도 1은 플라즈마 처리 장치의 일 예를 도시하는 도면,
도 2는 TMP(터보 분자 펌프)의 일 예를 도시하는 단면도,
도 3은 가열 장치의 일 예를 도시하는 확대 단면도,
도 4는 O링 및 라디칼 트랩 링이 배치된 전열관의 일 예를 도시하는 사시도,
도 5는 하부 하우징과 전열관 사이의 가스 흐름의 일 예를 설명하는 도면,
도 6은 가열 장치의 다른 예를 도시하는 확대 단면도.

개시되는 가열 장치는 플라즈마 처리 장치 내의 가스를 배기하는 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열하는 장치이다. 해당 가열 장치는, 하나의 실시형태에 있어서, 전열관과, 히터와, 제 1 시일 부재와, 제 2 시일 부재를 구비한다. 전열관은 터보 분자 펌프의 하우징의 측벽에 마련되어 있는 개구 내에 배치되어 있고, 일단이 터보 분자 펌프 내의 부재에 고정되어 있으며, 타단이 터보 분자 펌프의 하우징의 외부에 노출되어 있다. 히터는 전열관의 내부에 마련되어 있으며, 전열관을 거쳐서 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열한다. 제 1 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있다. 제 2 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있으며, 제 1 시일 부재보다, 가열 장치에 의해 가열되는 부재측에 배치되어 있다. 또한, 제 2 시일 부재는, 터보 분자 펌프가 배기하는 가스에 포함된 라디칼이 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 침입하는 것을 억제한다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 제 2 시일 부재는, 표면이 불소 수지로 피복된 O링이어도 좋다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 제 2 시일 부재의 표면을 덮는 불소 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌이어도 좋다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태에 있어서, O링의 표면을 덮는 불소 수지의 두께는 0.2㎜ 내지 0.4㎜의 범위 내의 두께라도 좋다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 제 2 시일 부재는 제 1 시일 부재보다, 가열 장치에 의해 가열되는 부재측에 복수 배치되어 있어도 좋다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태 있어서, 전열관과 하우징의 개구와의 사이에는 간극이 마련되어 있고, 해당 간극은 제 1 시일 부재에 의해 하우징의 외부의 공간으로부터 기밀하게 구획되어 있으며, 히터는 전열관을 거쳐서, 가열 장치에 의해 가열되는 부재를 하우징의 온도보다 높은 온도로 가열해도 좋다.

또한, 개시되는 가열 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 가열 장치에 의해 가열되는 부재는 터보 분자 펌프 내의 나사 스테이터라도 좋다.

또한, 개시되는 터보 분자 펌프는, 플라즈마 처리 장치 내의 가스를 배기하는 펌프로서, 하나의 실시형태에 있어서, 하우징과, 하우징 내에 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수의 회전익을 갖는 로터와, 각각의 회전익과 교대로 배치되어 있는 고정익 및 해당 고정익의 하방에 마련되어 있는 나사 스테이터를 갖는 스테이터와, 나사 스테이터를 가열하는 가열 장치를 구비한다. 해당 가열 장치는, 하나의 실시형태에 있어서, 전열관과, 히터와, 제 1 시일 부재와, 제 2 시일 부재를 구비한다. 전열관은 터보 분자 펌프의 하우징의 측벽에 마련되어 있는 개구 내에 배치되어 있고, 일단이 터보 분자 펌프 내의 부재에 고정되어 있으며, 타단이 터보 분자 펌프의 하우징의 외부에 노출되어 있다. 히터는 전열관의 내부에 마련되어 있으며, 전열관을 거쳐서 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열한다. 제 1 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있다. 제 2 시일 부재는 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 전열관의 외주를 따라서 환상으로 배치되어 있으며, 제 1 시일 부재보다, 가열 장치에 의해 가열되는 부재측에 배치되어 있다. 또한, 제 2 시일 부재는, 터보 분자 펌프가 배기하는 가스에 포함된 라디칼이 전열관과 터보 분자 펌프의 하우징의 개구와의 사이에 침입하는 것을 억제한다.

이하에, 개시되는 가열 장치 및 터보 분자 펌프의 실시형태에 대해 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해, 개시되는 가열 장치 및 터보 분자 펌프가 한정되는 것은 아니다.

[플라즈마 처리 장치(10)의 구성예]

도 1은 플라즈마 처리 장치(10)의 일 예를 도시하는 도면이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대, 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄 등으로 이루어지는 대략 원통 형상의 챔버(C)를 갖는다. 챔버(C)는 접지되어 있다. 챔버(C)의 내부에는 탑재대(12)가 마련되어 있다. 탑재대(12)는 플라즈마 처리의 대상인 반도체 웨이퍼(W)를 탑재한다.

탑재대(12)에는, 정합기(13a)를 거쳐서 플라즈마를 생성하기 위한 고주파 전원(13)이 접속되어 있다. 고주파 전원(13)은 챔버(C) 내에서 플라즈마를 생성하기 위해 적합한 주파수, 예컨대 60㎒의 고주파 전력을 탑재대(12)에 인가한다. 이에 의해, 탑재대(12)는 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하는 동시에, 하부 전극으로서도 기능한다. 정합기(13a)는, 챔버(C) 내에 플라즈마가 생성되고 있을 때 고주파 전원(13)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 겉보기 상 일치하도록 기능한다. 이에 의해, 정합기(13a)는 고주파 전원(13)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다.

챔버(C)의 천정 부분에는 샤워 헤드(11)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(11)는 상부 전극으로서도 기능한다. 샤워 헤드(11)의 가스 도입관(14)에는, 플라즈마 처리에 이용되는 가스를 공급하는 가스 공급원(15)이 접속되어 있다. 가스 공급원(15)으로부터 공급된 가스는 가스 도입관(14)을 거쳐서, 샤워 헤드(11)의 내부에 형성되어 있는 버퍼 공간(11b)에 도입된다. 샤워 헤드(11) 내에 도입된 가스는 샤워 헤드(11) 내를 확산하고, 샤워 헤드(11)의 하면에 형성된 다수의 분사구(11a)를 거쳐서 챔버(C) 내에 분사된다.

챔버(C)의 저면에는 배기관(16)이 마련되어 있다. 배기관(16)에는 TMP(터보 분자 펌프)(20) 등의 배기 장치가 접속되어 있다. TMP(20)의 동작에 의해, 챔버(C) 내의 가스가 배기된다.

고주파 전원(13)으로부터 탑재대(12)에 인가된 고주파 전력에 의해, 탑재대(12)와 샤워 헤드(11) 사이에 고주파 전계가 발생한다. 샤워 헤드(11)의 분사구(11a)로부터 챔버(C) 내에 공급된 가스는 탑재대(12)와 샤워 헤드(11) 사이에 발생한 고주파 전계에 의해 플라즈마화된다. 그리고, 플라즈마에 포함된 활성종에 의해, 탑재대(12)에 탑재된 반도체 웨이퍼(W)의 표면에 에칭이나 성막 등의 소정의 처리가 실시된다.

[TMP(20)의 구성예]

도 2는 TMP(20)의 일 예를 도시하는 단면도이다. TMP(20)는 하우징(21)과, 로터(23)와, 스테이터(24)와, 가열 장치(30)를 구비한다. 하우징(21)은 상부 하우징(21a) 및 하부 하우징(21b)을 갖는다. 하부 하우징(21b)은 저부를 갖고 상방이 개구된 대략 원통 형상이다. 상부 하우징(21a)은 대략 원통 형상을 갖고 하부 하우징(21b)의 상단에 접속되어 있다. 상부 하우징(21a)의 상부에는, 흡기구(22)로서 기능하는 개구가 형성되어 있다. 상부 하우징(21a) 및 하부 하우징(21b)은, 예컨대 알루미늄이나 스테인리스 등으로 구성된다.

로터(23)는 회전익(23a), 원통부(23b) 및 로터축(23c)을 갖는다. 로터축(23c)은 베어링(26a 내지 26d)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 베어링(26a) 및 베어링(26b)은 로터축(23c)의 회전축에 교차하는 방향에서, 로터축(23c)을 예컨대 자력에 의해 비접촉으로 지지한다. 베어링(26c) 및 베어링(26d)은 로터축(23c)의 회전축을 따르는 방향에서, 로터축(23c)을 예컨대 자력에 의해 비접촉으로 지지한다. 회전익(23a)은 흡기구(22)측의 로터축(23c)에 복수단 마련되어 있다. 각각의 회전익(23a)은 로터축(23c)으로부터 로터축(23c)의 회전축을 중심으로 방사상으로 연장된다. 원통부(23b)는 회전익(23a)의 하부에 마련되어 있다.

스테이터(24)는 고정익(24a) 및 나사 스테이터(24b)를 갖는다. 고정익(24a)은 로터(23)의 회전익(23a)과 교대로 복수단 배치된다. 각각의 단의 고정익(24a)은 스페이서(25)를 사이에 두고 상부 하우징(21a)에 수납되어 있다. 나사 스테이터(24b)는 로터(23)의 원통부(23b)를 둘러싸도록 원통부(23b)에 대향하여 마련되며, 원통부(23b)와 대향하는 면에 나사 홈이 형성되어 있다. 나사 스테이터(24b)는 나사 등에 의해 하부 하우징(21b)에 고정되어 있다. 나사 스테이터(24b)는 TMP(20) 내의 부재의 일 예이다.

모터(27)는 로터축(23c)을 회전시킨다. 모터(27)에 의해 로터축(23c)이 고속 회전함으로써, 상부 하우징(21a)의 상부에 마련된 흡기구(22)로부터 가스가 흡인되고, 회전익(23a)과 고정익(24a)에서 가스의 분자가 하방으로 튕겨진다. 그리고, 원통부(23b)와 나사 스테이터(24b)에서 가스가 압축되고, 하부 하우징(21b)의 하부에 마련된 배기관(21d)으로부터 배기된다.

하부 하우징(21b)의 측벽의 하부에는 개구(21c)가 형성되어 있다. 개구(21c) 내에는 가열 장치(30)가 배치되어 있다.

[가열 장치(30)의 구성예]

도 3은 가열 장치(30)의 일 예를 도시하는 확대 단면도이다. 도 4는 O링 및 라디칼 트랩 링이 배치된 전열관의 일 예를 도시하는 사시도이다. 가열 장치(30)는 전열관(33)을 갖는다. 전열관(33)은, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 일단이 나사 스테이터(24b)에 고정되어 있으며, 타단이 하부 하우징(21b)의 외부에 노출되어 있다. 전열관(33)은 알루미늄 등의 열전도율이 높은 금속에 의해 구성되며, 대략 원통 형상의 원통부(34)와, 플랜지(35)를 갖는다.

원통부(34)의 단면(36)에는, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이, 나사(40)를 삽입하기 위한 나사 구멍(36a)이 형성되어 있다. 원통부(34)의 단면(36)은, 예컨대 도 3에 도시하는 바와 같이, 나사(40)에 의해 나사 스테이터(24b)의 하부에 고정된다. 나사(40)를 삽입하기 위한 전열관(33)의 개구는 캡(41)에 의해 폐쇄되어 있다.

전열관(33) 내에는 히터(50)가 마련된다. 히터(50)는 미도시의 제어 장치로부터의 지시에 따라서 발열한다. 히터(50)가 발한 열은 전열관(33)을 거쳐서 원통부(34)의 단면(36)으로부터 나사 스테이터(24b)에 전달된다. 이에 의해, 나사 스테이터(24b)는 소정의 온도까지 가열되어, 나사 스테이터(24b)에의 데포의 부착이 억제된다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 하부 하우징(21b)은 나사 스테이터(24b)보다 낮은 온도가 되도록 제어된다. 그 때문에, 가열 장치(30)가 발하는 열이 하부 하우징(21b)에 전달되지 않게 하기 위해, 가열 장치(30)가 나사 스테이터(24b)를 가열하고 있는 상태에서, 전열관(33)과 하부 하우징(21b) 사이에는 간극이 마련된다. 또한, 해당 간극은 TMP(20)의 내부의 기밀성을 유지하기 위해 O링(31)에 의해 시일된다. O링(31)은, 예컨대 도 4에 도시하는 바와 같이, 전열관(33)과 하부 하우징(21b)의 개구(21c)와의 사이에, 전열관(33)의 외주면을 따라서 환상으로 배치되어 있다. O링(31)은, 예컨대 플루오르화비닐리덴계의 불소 고무로 구성된다. O링(31)은 제 1 시일 부재의 일 예이다.

여기서, 가열 장치(30)의 조립 오차나 치수 오차의 발생에 의해, 원통부(34)의 외주면과 개구(21c)의 내주면과의 사이의 간극의 폭이 장소에 따라서 다른 경우, 해당 간극의 폭이 넓은 장소에서는, TMP(20) 내부의 가스가 해당 간극에 용이하게 침입한다. 플라즈마 처리 장치(10)에 의해 플라즈마 처리가 실행되고 있는 동안에 배기되는 가스에는, 라디칼이 포함되어 있다. 라디칼은 O링(31)에 부딪치면 O링(31)을 부식시킨다.

O링이 부식되면, TMP(20)의 기밀성이 저하되어, 소정의 배기 성능을 얻을 수 없게 된다. 그 때문에, O링이 부식되기 전에, O링을 교환하게 된다. O링을 교환하기 위해서는, 플라즈마 처리 장치(10)를 정지시키고, TMP(20)를 분리할 필요가 있다. 플라즈마 처리 장치(10)를 정지시키면, 반도체 웨이퍼(W)의 처리에 있어서의 스루풋이 저하된다. 또한, 라디칼에 대해 내성이 강한 재질에 의해 구성된 O링을 이용하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 그러한 O링은 고가이기 때문에, TMP(20) 전체의 비용이 상승해 버린다.

그래서, 본 실시형태에서는, 전열관(33)과 하부 하우징(21b)의 개구(21c)와의 사이로서, O링(31)보다 나사 스테이터(24b)측의 위치에, 라디칼 트랩 링(32)이 배치된다. 라디칼 트랩 링(32)은 전열관(33)의 외주면을 따라서 환상으로 배치된다. 라디칼 트랩 링(32)에 의해, TMP(20)가 배기하는 가스에 포함된 라디칼이 전열관(33)과 하부 하우징(21b)의 개구(21c)와의 사이에 침입하는 것이 억제된다. 본 실시형태에 있어서, 라디칼 트랩 링(32)은, 표면이 예컨대 불소 수지로 피복된 O링이다. O링을 피복하는 불소 수지로서는, 예컨대 폴리테트라플루오로에틸렌 등을 생각할 수 있다.

본 실시형태의 라디칼 트랩 링(32)에 있어서, O링을 피복하는 불소 수지의 두께는, 단면의 직경이 예컨대 1.5㎜ 내지 2.5㎜의 범위인 O링에 대하여, 예컨대 0.2㎜ 내지 0.4㎜의 범위의 두께이다. 구체적인 라디칼 트랩 링(32)의 구성으로서는, 예컨대, 단면의 직경이 2㎜인 O링의 표면이 0.3㎜의 두께의 불소 수지로 피복된 것을 들 수 있다. 라디칼 트랩 링(32)은 제 2 시일 부재의 일 예이다.

여기서, 라디칼 트랩 링(32)은, 표면이 불소 수지로 피복되어 있기 때문에, 라디칼을 포함하는 분위기에 노출되어도, 라디칼에 의해 내부의 O링, 즉 라디칼 트랩 링(32)이 부식되는 일은 없다. 그러나, 라디칼 트랩 링(32)은, 표면이 불소 수지로 피복되어 있기 때문에, 표면이 불소 수지로 피복되어 있지 않은 O링(31)보다 시일성이 낮다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, TMP(20) 내부의 기밀성을 유지하기 위해, 원통부(34)와 하부 하우징(21b) 사이의 간극에는, 라디칼 트랩 링(32)과는 별도로 O링(31)이 배치되어 있다.

라디칼 트랩 링(32)은 O링(31)보다 시일성이 낮기 때문에, TMP(20) 내부의 가스가 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 약간 침입하는 경우가 있다. 여기서, TMP(20)의 외부는 대기압이며, TMP(20)의 내부는 대기압보다 훨씬 낮은 압력이다. 또한, O링(31)은 라디칼 트랩 링(32)보다 시일성이 높지만, 리크가 전혀 없는 것이 아니며, TMP(20)의 외부로부터 약간 가스가 유입된다. 그 때문에, 하부 하우징(21b)과 원통부(34) 사이의 간극에는, 예컨대 도 5의 파선 화살표 A로 나타내는 바와 같이, O링(31)으로부터 라디칼 트랩 링(32)을 향하는 방향으로 가스의 근소한 흐름이 생긴다.

그 때문에, TMP(20) 내부로부터 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 누출된 가스는, 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 생긴 가스의 흐름에 의해 라디칼 트랩 링(32)측으로 되밀린다. 이에 의해, TMP(20) 내부로부터 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 누출된 가스는, O링(31)에 도달하는 일 없이, 다시 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 TMP(20) 내로 되돌아간다. 그 때문에, TMP(20) 내부로부터 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 누출된 가스에 포함되어 있는 라디칼은, O링(31)에 도달하는 일 없이, 다시 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 TMP(20) 내로 되돌아간다. 따라서, 라디칼 트랩 링(32)은 TMP(20) 내를 흐르는 가스에 포함된 라디칼에 의해 O링(31)이 부식되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 라디칼 트랩 링(32)과 O링(31) 사이의 거리가 긴 편이, TMP(20) 내부로부터 라디칼 트랩 링(32)을 거쳐서 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 누출된 가스가 O링(31)에 도달하기 어려워진다. 그 때문에, 라디칼에 의한 O링(31)의 부식을 억제한다는 관점에서는, 라디칼 트랩 링(32)과 O링(31) 사이의 거리는 길게 하는 편이 바람직하다.

이상, TMP(20)의 일 실시형태에 대해 설명했다. 본 실시형태의 TMP(20)에 의하면, 반도체 웨이퍼(W)의 제조에 있어서의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

[그 이외]

또한, 개시된 기술은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.

예컨대, 상기한 실시형태에 있어서, 가열 장치(30)의 전열관(33)에는, 원통부(34)의 외주면을 따라서 라디칼 트랩 링(32)이 1개 배치되었지만, 라디칼 트랩 링(32)은 복수 배치되어도 좋다. 다만, 이 경우라도, 복수의 라디칼 트랩 링(32)은 전열관(33)과 하부 하우징(21b)의 개구(21c)와의 사이로서, O링(31)보다 나사 스테이터(24b)측의 위치에 배치된다. 이에 의해, TMP(20) 내부로부터 하부 하우징(21b)과 전열관(33) 사이의 간극에 누출되는 가스가 저감되어, O링(31)에 도달하는 라디칼을 더욱 억제할 수 있다.

또한, 상기한 실시형태에서, 전열관(33)의 원통부(34)의 외주면에는, O링(31) 및 라디칼 트랩 링(32)을 수용하는 홈 이외에는, 단차가 마련되어 있지 않지만, 개시된 기술은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 6에 도시하는 바와 같이, 단면(36)측으로부터 플랜지(35)측으로 나아감에 따라서, 계단 형상으로 직경이 커지도록, 전열관(33)의 원통부(34)의 측면에 단차가 마련되어도 좋다. 이에 의해, TMP(20) 내부로부터 하부 하우징(21b)과 원통부(34) 사이의 간극에 누출된 가스에 포함된 라디칼은, 하부 하우징(21b)과 원통부(34) 사이의 간극을 통과하는 과정에서, 하부 하우징(21b) 또는 원통부(34)에의 충돌을 반복하여, 이윽고 활성 상실된다. 이에 의해, TMP(20) 내부로부터 하부 하우징(21b)과 원통부(34) 사이의 간극에 누출된 가스에 포함된 라디칼이 큰 에너지를 유지한 채 O링(31)에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, O링(31)의 열화를 더욱 저감할 수 있다. 또한, 도 6에서는, 원통부(34)의 측면에 1단의 단차가 마련되어 있지만, 원통부(34)의 측면에 2단 이상의 단차가 마련되어도 좋다.

또한, 상기한 실시형태에서는, TMP(20)의 하부 하우징(21b)과 가열 장치(30) 사이의 간극에 라디칼 트랩 링(32)이 배치되었지만, 개시된 기술은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 라디칼 트랩 링(32)은 플라즈마 처리 장치(10) 내의 부품의 사이의 간극으로서, 라디칼이 침입할 가능성이 있는 간극에 배치되는 O링의 근방에 배치되어도 좋다. 예컨대, 라디칼이 침입할 가능성이 있는 부품 간의 간극에 있어서, 라디칼 트랩 링(32)은 라디칼을 포함하는 가스가 유통하는 공간과 O링 사이에 배치된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)에 이용되는 O링에 대해서, 라디칼에 의한 O링의 열화를 억제할 수 있다.

10: 플라즈마 처리 장치 20: TMP
21: 하우징 21a: 상부 하우징
21b: 하부 하우징 21c: 개구
21d: 배기관 22: 흡기구
23: 로터 23a: 회전익
23b: 원통부 23c: 로터축
24: 스테이터 24a: 고정익
24b: 나사 스테이터 25: 스페이서
26a~26d: 베어링 27: 모터
30: 가열 장치 31: O링
32: 라디칼 트랩 링 33: 전열관
34: 원통부 35: 플랜지
36: 단면 36a: 나사 구멍
40: 나사 41: 캡
50: 히터

Claims

플라즈마 처리 장치 내의 가스를 배기하는 터보 분자 펌프 내의 부재를 가열하는 가열 장치에 있어서,
원통부를 갖는 전열관과,
상기 전열관의 내부에 마련되어 있으며, 상기 전열관을 거쳐서 상기 부재를 가열하는 히터와,
상기 전열관의 상기 원통부의 외주면을 따라서 환상으로 배치되어 있는 제 1 시일 부재와,
상기 전열관의 상기 원통부의 외주면을 따라서 환상으로 배치되어 있으며, 상기 제 1 시일 부재보다 상기 부재측에 배치되어 있는 제 2 시일 부재를 구비하고,
상기 제 2 시일 부재는, 상기 터보 분자 펌프가 배기하는 가스에 포함된 라디칼의 움직임을 억제하고,
상기 원통부는, 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분의 직경은 상기 제 2 부분의 직경보다 커서 상기 원통부의 상기 외주면에 단차가 형성되고, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 상기 부재로부터 더 멀고,
상기 제 1 시일 부재는 상기 제 1 부분의 외주면을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 시일 부재는, 표면이 불소 수지로 피복된 O링인 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 불소 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌인 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 O링의 표면을 덮는 불소 수지의 두께는 0.2㎜ 내지 0.4㎜의 범위의 두께인 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 시일 부재는 상기 제 1 시일 부재보다 상기 부재측에 복수 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 시일 부재는 불소 수지로 피복된 표면을 갖는 반면, 상기 제 1 시일 부재의 표면은 불소 수지로 피복되어 있지 않는 것을 특징으로 하는
가열 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부재는 터보 분자 펌프 내의 나사 스테이터인 것을 특징으로 하는
가열 장치.
플라즈마 처리 장치 내의 가스를 배기하는 터보 분자 펌프에 있어서,
하우징과,
상기 하우징 내에 회전 가능하게 마련되어 있으며, 복수의 회전익을 갖는 로터와,
각각의 상기 회전익과 교대로 배치되어 있는 고정익 및 상기 고정익의 하방에 마련되어 있는 나사 스테이터를 갖는 스테이터와,
상기 나사 스테이터를 가열하는 가열 장치를 구비하고,
상기 가열 장치는,
원통부를 갖는 전열관과,
상기 전열관의 내부에 마련되어 있으며, 상기 전열관을 거쳐서 상기 나사 스테이터를 가열하는 히터와,
상기 전열관과 상기 하우징의 개구와의 사이에 상기 전열관의 상기 원통부의 외주면을 따라서 환상으로 배치되어 있는 제 1 시일 부재와,
상기 전열관과 상기 하우징의 개구와의 사이에 상기 전열관의 상기 원통부의 외주면을 따라서 환상으로 배치되어 있으며, 상기 제 1 시일 부재보다 상기 나사 스테이터측에 배치되어 있는 제 2 시일 부재를 갖고,
상기 제 2 시일 부재는, 배기되는 가스에 포함된 라디칼의 움직임을 억제하고,
상기 원통부는, 제 1 부분 및 제 2 부분을 포함하고, 상기 제 1 부분의 직경은 상기 제 2 부분의 직경보다 커서 상기 원통부의 상기 외주면에 단차가 형성되고, 상기 제 1 부분은 상기 제 2 부분보다 상기 부재로부터 더 멀고,
상기 제 1 시일 부재는 상기 제 1 부분의 외주면을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는
터보 분자 펌프.