KR20190002318A - 배기계 설비 시스템 - Google Patents

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KR20190002318A
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gas
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vacuum pump
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게이지 마이시기
데츠로 스기우라
루 시양 황
미노루 하라다
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가부시키가이샤 에바라 세이사꾸쇼
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Abstract

[과제] 배기계 설비의 내부에 있어서의 부생성물의 잔류량을 저감시켜, 배기계 설비의 가동률을 더욱 향상시킨 배기계 설비를 제공한다.
[해결 수단] 반도체 제조 장치(12)의 챔버(14) 내를 배기하기 위해서, 챔버(14)의 하류에 진공 펌프(10)를 설치한다. 가스 공급 장치(18)는 진공 펌프(10)에 접속되어, 할로겐화수소와 질소를 포함하는 가스를 진공 펌프(10)에 공급한다.

Description

배기계 설비 시스템{FACILITY SYSTEM FOR EXHAUST SYSTEM}
본 발명은 배기계 설비 시스템에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 액정 패널, LED, 태양 전지 등을 제조하는 제조 장치에 있어서는, 진공으로 배기된 프로세스 챔버 내에 프로세스 가스를 도입하여 성막 처리나 에칭 처리 등의 각종 처리를 행하고 있다. 제조 장치의 챔버 내를 배기하기 위해서, 제조 장치의 챔버 하류에 배기계 설비가 설치된다. 배기계 설비에는, 진공 펌프, 제해 장치, 이들을 서로 접속하는 배관, 챔버와 진공 펌프 또는 제해 장치를 접속하는 배관 등이 있다.
진공 펌프는, 성막 처리나 에칭 처리 등의 각종 처리를 행하는 프로세스 챔버를 진공 배기한다. 프로세스 가스는 실란계 가스(SiH4, TEOS 등) 등을 포함하고, 인체에 악영향을 미치거나, 지구 온난화의 원인이 되는 등의 지구 환경에 악영향을 미치므로, 대기에 그대로 방출하는 것은 바람직하지 않다. 그래서, 이들 배기 가스를 진공 펌프의 하류측에 설치된 제해 장치에 의해 무해화 처리를 행한 후에 대기에 방출하고 있다.
진공 펌프는, 반도체 제조 장치의 챔버를 진공 상태로 유지하기 위해서, 챔버 내부의 가스를 배기한다. 챔버 내부에 공급되는 성막용 가스는, 부생성물을 생성하는 가스가 포함되기 때문에, 배기 가스와 함께 부생성물이 진공 펌프 등에 유입되거나, 또는 펌프 내부 등에서 부생성물의 발생이 일어난다. 진공 펌프 내부로 들어오게 되는 부생성물 또는 펌프 내부에서 생성하는 부생성물이, 진공 펌프의 로터사이 또는 로터와 로터를 수납하는 케이싱의 간극 등에 끼인다. 이 때문에, 부생성물은 진공 펌프의 정상적인 회전을 저해한다.
부생성물을 생성하는 가스는 반도체 제조 장치의 목적인 웨이퍼 성막 공정(제조 공정) 등에 필요한 가스이다. 진공 펌프의 기능은, 제조 장치에 공급되는 모든 가스를 배기하는 것이 전제로써, 부생성물의 생성을 회피할 수는 없다. 반도체 제조 장치의 유저는, 반도체 제조 장치가 제품을 제조할 때(성막 공정 중)에 진공 펌프가 정지하지 않을 것을 요망하고 있다. 성막 공정 중에 진공 펌프가 정지하면, 제조 중의 제품을 모두 폐기하지 않으면 안되어, 바람직하지 않은 비용이 발생하기 때문이다. 또한, 유저는, 제조 장치의 가동률을 향상시키기 위해서, 펌프 메인터넌스 시기(예를 들어, 진공 펌프의 정기 교환 시기)까지 진공 펌프를 정지하지 않도록, 진공 펌프의 연속 운전 시간의 연장을 바라고 있다.
일본 특허 제5562144호에 기재된 기술에서는, 프로세스 가스의 부생성물이 로터의 회전을 저해할 때까지 퇴적되어버리는 것을 방지하기 위해서, 퇴적물을 긁어 떨어뜨리는 생성물 대책 운전을 행하는 것을 제안하고 있다.
별도의 방지책으로서, 펌프의 저온화 또는 고온화에 의해, 부생성물의 생성 억제 또는 부생성물의 고체화 방지를 행하고 있다. 구체적으로는 진공 펌프가 생성하는 압축열, 진공 펌프에 설치한 히터, 진공 펌프 외부를 순환하는 냉각수를 이용하여, 생성물의 저감을 행하고 있다. 이 경우, 생성물 고유의 온도(반응 온도나 승화 온도)를 고려하여, 펌프의 저온화 또는 고온화를 행한다. 이상의 종래 기술에 있어서는, 펌프의 저온화 또는 고온화로는 고형화를 방지하지 못하는 부생성물이 잔류되어 있어, 잔류량을 저감시켜, 진공 펌프 등의 가동률을 더욱 향상시킬 것이 요망되고 있다.
일본 특허 제5562144호
본 발명의 일 형태는 이러한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 진공 펌프의 로터 또는 케이싱 표면에 퇴적한 부생성물의 퇴적량을 저감시켜, 배기계 설비의 가동률을 더욱 향상시킨 배기계 설비를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 제1 형태에서는, 제조 장치의 챔버 내를 배기하기 위해서, 상기 챔버의 하류에 설치 가능한 배기계 설비와, 상기 배기계 설비에 접속되어, 할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소, 불소 라디칼 중 적어도 하나를 포함하는 가스를 상기 배기계 설비에 공급 가능한 가스 공급 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
본 실시 형태에서는, 배기계 설비에 잔류하는 부생성물 중, 그 대부분을 차지하는 이산화규소(SiO2)를 할로겐화수소, 불소, 3불화염소 중 적어도 하나를 포함하는 가스에 의해 분해한다. 예를 들어, 불화수소(HF)를 사용하여, 이하의 반응을 일으키게 한다.
SiO2+4HF → SiF4+2H2O
생성되는 불화규소(SiF4)는, 비점이 낮고, -95.5℃에서 승화되기 때문에, 상온에서는 기체로서, 용이하게 제거할 수 있다. 따라서, 배기계 설비의 내부에 있어서의 부생성물의 잔류량을 저감시켜, 배기계 설비의 가동률을 더욱 향상시킬 수 있다.
실험에 의하면, 배기계 설비의 하나인 진공 펌프 내에 잔량하고 있던 이산화규소의 대부분이, 불화수소에 의해 불화규소가 되어, 진공 펌프로부터 제거할 수 있었다. 여기서, 할로겐화수소란, 수소와 할로겐(주기율표 제17족 원소, 즉, 불소 F, 염소 Cl, 브롬 Br, 요오드 I, 아스타틴 At)의 화합물이다. 할로겐화수소의 일반식은 HX(X는 할로겐)이다.
배기계 설비 시스템에는, 진공 펌프, 가스 공급 장치, 제해 장치, 이들을 서로 접속하는 배관, 챔버와 진공 펌프 또는 제해 장치를 접속하는 배관 등이 있다. 진공 펌프, 가스 공급 장치, 제해 장치의 조합으로서는, (1) 가스 공급 장치+진공 펌프+제해 장치, (2) 가스 공급 장치+진공 펌프, (3) 가스 공급 장치+제해 장치 등이 있다.
할로겐화수소 가스 등을 사용한 진공 펌프의 클리닝에 의한 부생성물의 제거는, 클리닝용 가스와의 화학 반응에 의해, 예를 들어 로터의 회전을 저해하는 생성물의 제거를 행하는 것이다. 부생성물의 제거는, 부생성물의 생성을 저감시키거나 생성을 억제하는 것은 아니고, 「생성된 부생성물의 제거」이다. 부생성물의 제거는, 클리어런스부(즉, 펌프 본체와 회전체의 간극)를 부생성물의 제거에 의해 확보하는 것이다. 또한, 클리어런스부를 확보할 수 있으면, 모든 부생성물을 분해 또는 제거할 필요는 없다. 상기 배기계 설비에 관한 부대 기기나, 배기계 배관 내의 메인터넌스는 기본적으로 불필요하다.
제2 형태에서는, 상기 배기계 설비는 상기 제조 장치와의 접속부를 가지고, 상기 가스 공급 장치는 상기 접속부에 있어서 상기 배기계 설비에 접속되는 것을 특징으로 하는 제1 형태의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제3 형태에서는, 상기 가스 공급 장치는, 할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소 중 적어도 하나가 충전된 봄베를 갖는 것을 특징으로 하는, 제1 또는 제2 형태의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제4 형태에서는, 상기 가스의 온도를 제어하는 가스 온도 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제3 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제5 형태에서는, 상기 가스 온도 제어 장치는, 상기 가스의 온도를 50℃ 내지 250℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는, 제4 형태의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제6 형태에서는, 상기 배기계 설비는 복수개이며, 하나의 상기 가스 공급 장치로부터 상기 복수의 배기계 설비에 상기 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제5 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제7 형태에서는, 상기 배기계 설비 시스템은, 기체 또는 미스트인 물을 상기 가스에 공급하는 물 공급 장치를 가지고, 상기 물과 상기 가스의 혼합물이 상기 배기계 설비에 공급되는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제6 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다. 여기서, 미스트란, 기체 중에 분산된 액체의 미립자를 가리키고, 안개·액적이라고도 불린다.
제8 형태에서는, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 제조 장치가 출력하는 상기 제조 장치의 동작 상태를 나타내는 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제9 형태에서는, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고,
상기 배기계 설비의 하류에 설치되어, 상기 배기계 설비로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해 장치에 대하여, 상기 제조 장치는 상기 제조 장치의 동작 상태를 나타내는 상태 신호를 출력하고,
상기 제어부는 상기 상태 신호를 상기 제해 장치로부터 수신하고, 수신한 상기 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제10 형태에서는, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 배기계 설비가 출력하는 상기 배기계 설비의 동작 상태를 나타내는 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제7 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제11 형태에서는, 상기 배기계 설비는, 상기 챔버로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제8, 및 제10 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제12 형태에서는, 상기 배기계 설비는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제11 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
할로겐화수소 가스 등을 사용한 클리닝에 의한 부생성물의 제거는, 진공 펌프 이외에도, 진공 펌프와, 진공 펌프의 하류에 설치한 제해 장치를 접속하는 배기 배관 내부의 부생성물의 제거에도 적용할 수 있다. 이에 의해, 진공 펌프의 배압 상승 방지를 위한 배관 메인터넌스가 불필요해지거나 또는 메인터넌스 빈도가 저감된다.
할로겐화수소 가스 등을 사용한 클리닝에 의한 생성물의 제거는, 진공 펌프 이외에도, 진공 펌프의 배기측에(하류에) 설치되는 제해 장치 내부의 부생성물의 제거에도 적용할 수 있다. 이에 의해, 제해 장치의 구성 부품에 부착된 부생성물을 제거하기 위한 메인터넌스가 불필요해지거나 또는 메인터넌스 빈도가 저감된다.
제13 형태에서는, 상기 제조 장치는 반도체를 제조하기 위한 반도체 제조 장치인 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제12 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제14 형태에서는, 상기 가스 공급 장치는 플라스마 발생기를 가지고, 상기 불소 라디칼은 상기 플라스마 발생기에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는, 제1 내지 제13 형태 중 어느 하나의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
불소 라디칼을 사용한 실시 형태에서는, 배기계 설비에 잔류하는 부생성물 중, 그 대부분을 차지하는 이산화규소(SiO2)를, 불소 라디칼을 포함하는 가스에 의해 분해한다. 예를 들어, 이하의 반응을 일으키게 한다. 다음 식에서는, 불소 라디칼 1 분자를 FR로 나타낸다.
SiO2+4FR → SiF4+O2
불화수소(HF) 가스를 사용한 경우와, 불소 라디칼을 3불화질소(NF3) 가스로부터 생성한 경우를 비교하면 이하의 상이점이 있다. 가스 사용량에 대해서는, 1 분자의 HF 중에 F는 1 원자이며, 1 분자의 NF3 중에 F는 3 원자 있기 때문에, 3불화질소를 사용한 경우의 쪽이, 등량의 부생성물을 제거하기 위해 필요한 가스량은 적다. 달리 표현을 하면, 3불화질소를 사용한 경우의 쪽이, 동일한 가스량으로 보다 많은 부생성물을 제거할 수 있다. 에칭 효율(즉, 동 체적의 가스에 의한 부생성물의 제거 효율)에 대해서는, 불화수소(HF)를 사용한 경우, 이론 반응량의 5배의 가스가 필요했지만, 3불화질소를 사용한 경우에는, 라디칼 분자를 사용하고 있기 때문에, 가스의 필요량은 더 적어 양호하였다.
불화수소(HF)를 사용한 가스 클리닝(즉, 부생성물의 제거)이 적합한 프로세스는 이하와 같다. 불화수소 가스의 공급 수단은 가스 봄베 등이며, 불소 라디칼의 공급 수단보다 간편한 반면, 에칭 효율이 낮기 때문에, 불화수소(HF)를 사용한 가스 클리닝은, 1) 불화수소 가스를 공급할 수 있는 시간이 긴(공급할 수 있는 시간에 여유가 있는) 뱃치 프로세스나, 2) 펌프 내부의 부생성물의 생성물량이 적은 프로세스 등에 적합하다.
한편, 불소 라디칼을 사용한 가스 클리닝이 적합한 프로세스는 이하와 같다. 불소 라디칼을 사용한 가스 클리닝은, 에칭 효율이 높은 반면, 플라스마 발생 장치가 필요하기 때문에, 1) 클리닝용 가스를 공급할 수 있는 시간이 짧은(공급할 수 있는 시간에 여유가 없는) 매엽 프로세스나 2) 펌프 내부의 부생성물의 생성물량이 많은 프로세스 등에 적합하다.
제15 형태에서는, 상기 불소 라디칼은 상기 플라스마 발생기에 있어서 3불화질소 또는 4불화탄소로부터 생성되는 것을 특징으로 하는, 제14 형태의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제16 형태에서는, 상기 가스 공급 장치는, 3불화질소, 4불화탄소 중 적어도 하나가 충전된 봄베를 갖는 것을 특징으로 하는, 제15 형태의 배기계 설비 시스템이라는 구성을 취하고 있다.
제17 형태에서는, 제조 장치의 챔버 내를 배기하기 위해서, 상기 챔버의 하류에 설치 가능한 배기계 설비의 클리닝 방법이며,
할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소, 불소 라디칼 중 적어도 하나를 포함하는 가스를 공급 가능한 가스 공급 장치를 설치하는 스텝과,
상기 가스 공급 장치를 상기 배기계 설비에 접속하는 스텝과,
상기 가스 공급 장치로부터, 상기 가스를 상기 배기계 설비에 공급하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 방법이라는 구성을 취하고 있다.
제18 형태에서는, 상기 배기계 설비는 진공 펌프 및/또는 제해 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제17 형태의 클리닝 방법이라는 구성을 취하고 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배기계 설비 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 진공 펌프의 단면도이다.
도 3은, 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는, 가스의 온도를 제어하는 가스 온도 제어 장치를 갖는 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는, 기체 또는 미스트인 물을 가스에 공급하는 물 공급 장치를 갖는 배기계 설비 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은, 진공 펌프 내의 고형의 부생성물에 포함되는 성분과, 진공 펌프 내의 고형의 부생성물의 전체 중량에 대한 각 성분의 중량비를 나타낸다.
도 7은, 진공 펌프 내의 고형의 부생성물에 포함되는 성분과, 진공 펌프 내의 고형의 부생성물의 전체 중량에 대한 각 성분의 중량비를 나타낸다.
도 8은, 복수의 배기계 설비로서의 복수의 진공 펌프를 갖는 일 실시 형태의 블록도이다.
도 9는, 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정을 반도체 제조 장치가 반복할 때의 상태 신호를 나타낸다.
도 10의 표는, 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정과, 밸브의 개폐의 관계를 나타낸다.
도 11은, 반도체 제조 장치가 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정에 있을 때의 진공 펌프의 구동 전류값을 나타낸다.
도 12는, 진공 펌프의 구동 전류값의 크기와, 각 공정과, HF 가스의 공급의 유무의 관계를 나타낸다.
도 13은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배기계 설비 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 14는, 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 15는, 플라스마 발생기의 구성을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 이하의 각 실시 형태에 있어서, 동일하거나 또는 상당하는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 중복된 설명을 생략한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 배기계 설비 시스템을 나타내는 블록도이다. 본 실시 형태에서는, 배기계 설비 시스템은, 진공 펌프, 가스 공급 장치, 제해 장치, 이들을 서로 접속하는 배관, 및 챔버와 진공 펌프를 접속하는 배관 등을 포함한다. 배기계 설비는 진공 펌프, 제해 장치, 이들을 서로 접속하는 배관, 및 챔버와 진공 펌프를 접속하는 배관 등을 포함한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제조 장치는 반도체를 제조하기 위한 반도체 제조 장치이다.
도 1에서는, 진공 펌프(10)를 반도체 제조 장치(12)의 진공 챔버(14)에 접속한 예를 나타낸다. 배기계 설비 시스템(16)은, 반도체 제조 장치(12)의 진공 챔버(14) 내를 배기하기 위해서, 진공 챔버(14)의 하류에 설치 가능한 진공 펌프(10)와, 진공 펌프(10)에 접속되어, 할로겐화수소를 포함하는 가스를 진공 펌프(10)에 공급 가능한 가스 공급 장치(18)를 갖는다.
도 1에는, 도시하지 않지만, 진공 챔버(14)의 상류측에는 진공 챔버(14)에 프로세스 가스를 공급하는 프로세스 가스 공급원이 배치되어 있다. 진공 챔버(14)는 배관(22)에 의해 진공 펌프(10)에 접속되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 진공 펌프(10)의 예로서, 부스터 펌프로서의 제1 진공 펌프(30)와, 메인 펌프로서의 제2 진공 펌프(32)와, 제1 진공 펌프(30) 및 제2 진공 펌프(32)를 수용하는 하우징(34)을 구비하고 있다. 진공 펌프(10)의 상세에 대해서는 후술한다.
도 1에 있어서, 진공 펌프(10)의 하류측에는 배기 가스(20)(프로세스 가스)를 무해화하기 위한 배기 가스 제해 장치(24)(제해 장치)가 배치되어 있다. 이 배기 가스 제해 장치(24)에는, 건식 흡착 방식, 습식 흡수(또는 용해) 방식, 및 연소 분해 방식 및 촉매식 등의 타입이 있다. 촉매식은, 건식 흡착 방식, 습식 흡수(또는 용해) 방식 및 연소 분해 방식 중 어느 방식에도, 제해 효율을 높이기 위해 적용 가능하다. 다른 예로서는, 가열식(히터식) 분해와 플라스마에 의한 분해가 있다. 배기 가스 제해 장치로서는, 이들 중 어느 하나의 방식을 선택할 수도 있지만, 조합하여 사용해도 된다. 예를 들어 촉매식은, 건식 흡착 방식, 습식 흡수(또는 용해) 방식 및 연소 분해 방식 중 어느 방식과 조합하는 것이어도 제해 효율을 높이는 것이 가능하다. 제해 장치에 어떤 방식을 채용할 지는, 예를 들어 처리 대상 가스의 종류나 양, 사용할 수 있는 유틸리티를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 진공 챔버(14)에는 제1 제어부(26)가 접속되어 있고, 이 제1 제어부(26)에 의해, 진공 챔버(14)에 있어서의 기판 처리(이하, 본 프로세스라고 함)의 프로세스 조건이 제어된다. 프로세스 조건으로서는, 예를 들어 진공 챔버(14)에 공급되는 프로세스 가스의 통기 시간, 종류나 온도 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 제1 제어부(26)의 운전 제어 항목으로서는, 가스종을 정한 경우, 가스를 흘리는 타이밍, 가스의 유량, 온도 등이다. 본 실시 형태에서는, 특히 가스의 유량, 온도 등을 고정하고 있기 때문에, 제어에 필요한 정보는, 가스를 흘리는 타이밍이다.
제2 제어부(28)는 진공 펌프(10) 및 밸브(82)에 접속되어 있고, 제2 제어부(28)에 의해 진공 펌프(10)의 운전 조건 및 밸브(82)의 개폐가 제어된다. 진공 펌프(10)의 운전 조건으로서는, 예를 들어 펌프 로터의 회전 속도나 제1 진공 펌프(30) 및 제2 진공 펌프(32)의 기동 타이밍 등을 들 수 있다.
또한, 반도체 제조 장치, 진공 펌프, 제해 장치는 독립적으로 운전 가능하다. 장치간의 연계가 필수적이지는 않다. 펌프와 제해 장치를 일단 기동하면, 반도체 제조 장치는 단독으로 운전하는 것이 가능하다. 단, 표준적인 반도체 공장에서는 에너지 절약, 성능 향상, 기기 보호의 관점에서 운전 신호에 의한 연계 운전을 행하는 케이스가 있다. 그 경우, 신호(제어)의 기점이 되는 것은 반도체 제조 장치이다. 반도체 제조 장치의 명령에 의해 진공 펌프, 제해 장치는 운전 상태를 변경한다. 또한 진공 펌프, 제해 장치로부터의 신호(이상, 고장 신호 등)에 의해 반도체 제조 장치는 운전을 변경한다. 그 의미에서 통신 신호는, 일반적으로는 쌍방향 신호이다.
본 실시 형태에서는, 제2 제어부(28)를 진공 펌프(10)와는 별개로 독립적으로 되어 있지만, 제2 제어부(28)는, 진공 펌프(10)가 갖고 있는 제어 장치, 또는 가스 공급 장치(18)에 포함된 제어부로 해도 된다. 제2 제어부(28)는 별도로 배치한 장치일 필요는 없다.
제2 제어부(28)는 제1 제어부(26)에 접속되어 있고, 제1 제어부(26)로부터 프로세스 조건이 상태 신호로서 제2 제어부(28)로 보내지게 되어 있다. 제2 제어부(28)는 상태 신호에 기초하여 진공 펌프(10) 및 밸브(82)를 제어한다. 본 실시 형태에서는, 제2 제어부(28)는, 진공 펌프(10)의 상위에 있는 제어 장치가 아니라, 진공 펌프(10)의 하위에 있는 제어부이다. 즉, 가스 공급 장치(18)는 진공 펌프(10)의 부대 설비라는 위치에 있고, 가스 공급 장치(18)의 제어부인 제2 제어부(28)는 진공 펌프(10)의 하위 제어부로 된다.
도 2에 있어서, 제1 진공 펌프(30)는 한 쌍의 루트형 펌프 로터(36)(도 2에서는 하나의 펌프 로터만을 나타냄)를 갖는 루트형 진공 펌프의 예이며, 제2 진공 펌프(32)는 한 쌍의 루트형 펌프 로터(38)(도 2에서는 하나의 펌프 로터만을 나타냄)를 갖는 루트형 진공 펌프이다. 제1 진공 펌프(30) 및 제2 진공 펌프(32)는 다른 단수(段數)의 펌프 로터를 각각 갖고 있다. 제1 진공 펌프(30)와 제2 진공 펌프(32)는 하우징(34) 내에서 서로 평행으로 설치되고, 제1 진공 펌프(30)는 제2 진공 펌프(32)의 상방에 배치되어 있다.
제1 진공 펌프(30)의 흡기구에는 흡기 배관(40)이 설치되어 있고, 이 흡기 배관(40)은 배관(22)을 통해 진공 챔버(14)에 접속되어 있다. 또한, 반도체 제조 장치(12)로서는, 반도체 웨이퍼나 액정 패널 등의 기판에 성막 처리나 에칭 처리를 실시하는 성막 장치나 에칭 장치 등을 들 수 있다. 제1 진공 펌프(30)의 하부에는 배기구가 설치되어 있고, 이 배기구는 접속 배관(42)을 통해 제2 진공 펌프(32)의 흡기구에 접속되어 있다. 제2 진공 펌프(32)의 배기구에는 배기 배관(44)이 접속되고, 이 배기 배관(44)을 통해 기체(프로세스 가스 등)가 외부로 배기된다. 기체에는, 프로세스 가스 이외에도 클리닝 가스, 희석용 불활성 가스가 포함된다. 이와 같이, 제1 진공 펌프(30)와 제2 진공 펌프(32)는 직렬로 접속되고, 제2 진공 펌프(32)는 제1 진공 펌프(30)보다도 하류측에 배치되어 있다. 즉, 제1 진공 펌프(30)는 제2 진공 펌프(32)보다도 진공측에 배치되고, 제2 진공 펌프(32)는 대기측에 배치되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 진공 펌프(30)는 서로 대향하는 한 쌍의 다단 펌프 로터(36)를 구비하고 있다. 각각의 펌프 로터(36)는, 흡기측에 배치되는 1단째의 루트 로터(36a)(흡기측 로터)와, 배기측에 배치되는 2단째의 루트 로터(36b)(배기측 로터)와, 이들 루트 로터(36a, 36b)가 고정되는 회전축(46)을 구비하고 있다. 제1 진공 펌프(30)를 구동하는 모터(M1)는, 회전축(46)의 단부에 고정되어 있다.
제2 진공 펌프(32)는, 5단의 펌프 로터를 구비한다는 점에서 제1 진공 펌프(30)와 상이하다. 그 밖의 제2 진공 펌프의 구성은 제1 진공 펌프와 마찬가지이며, 그 중복되는 설명을 생략한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 진공 펌프(32)는 서로 대향하는 한 쌍의 다단 펌프 로터(38)를 구비하고 있다. 각각의 펌프 로터(38)는, 흡기측으로부터 배기측을 향해 순서대로 배치되는 1단째의 루트 로터(38a)와, 2단째의 루트 로터(38b)와, 3단째의 루트 로터(38c)와, 4단째의 루트 로터(38d)와, 5단째의 루트 로터(36e)와, 이들 루트 로터가 고정되는 회전축(50)을 구비하고 있다. 제2 진공 펌프(32)를 구동하는 모터(M2)는, 회전축(50)의 단부에 고정되어 있다.
펌프 로터(36, 38) 사이, 및 펌프 로터(36, 38)와 로터 케이싱(34)의 내면 사이에는 미소한 간극이 형성되어 있고, 이에 의해 펌프 로터(36, 38)가 로터 케이싱(34) 내에서 비접촉으로 회전 가능하게 되어 있다. 미소한 간극에 SiO2 등의 부생성물이 끼이면, 펌프 로터(36, 38)의 회전이 불량해지거나 또는 정지한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 로터로서 루트형을 사용하고 있지만, 이에 한정되지 않고 스크류형이나 클로형 등을 사용해도 된다. 어느 경우에도, 복수단의 로터가 축방향으로 배열된 다단형 펌프 로터가 사용된다. 또한, 펌프 로터(36, 38)의 단수는 2단, 5단에 한정되지 않고, 각각 3단 이상, 또는 5단 이상 또는 5단 이하여도 된다.
배기계 설비 시스템(16)은 반도체 제조 장치(12)와의 접속부인 흡기 배관(40)을 갖는다. 가스 공급 장치(18)는 흡기 배관(40)에 있어서 배기계 설비 시스템(16)에 접속된다. 흡기 배관(40)에 접속하는 이유는, 흡기 배관(40)은 진공 펌프(10)의 상류에 위치하므로, 흡기 배관(40)으로부터 HF 가스를 공급하면, 진공 펌프(10)의 전체를 클리닝할 수 있기 때문이다.
HF 가스를 공급하는 장소로서는, 제1 진공 펌프(30)와 제2 진공 펌프(32)를 연결하는 접속 배관(42)으로부터 HF 가스를 공급해도 된다. 또한, 메인 펌프인 제2 진공 펌프(32)의 임의의 장소로부터 HF 가스를 공급해도 된다. 제2 진공 펌프(32)에만 HF 가스를 공급하는 이유는, 제2 진공 펌프(32)는 제1 진공 펌프(30)보다도 내부 압력 및 내부 온도가 높고, 생성물이 생성되기 쉬운 경우가 있기 때문이다. 또한, 반도체 제조 장치(12)의 제조 프로세스 등에 의존하여, 부생성물이 끼기 쉬운 장소 또는 부생성물이 생성하기 쉬운 장소는 변화한다.
이어서, 도 3에 의해 가스 공급 장치(18)에 대하여 설명한다. 도 3은, 가스 공급 장치(18)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 3의 (a)는, 가스 공급 장치(18)에, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 HF 가스 및 N2 가스가 공급되는 경우를 나타낸다. HF 가스는 배관(56)을 통해, N2 가스는 배관(58)을 통해 공급된다. 도 3의 (b)는, 가스 공급 장치(18)가 할로겐화수소가 충전된 봄베(54)을 가지고, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 N2 가스가 공급되는 경우를 나타낸다.
N2 가스는 HF 가스의 농도를 조정하기 위해 사용된다. HF 가스 공급 장치(18)는, 가스 공급 장치(18)에 공급된 HF 가스 및 N2 가스를, 최적의 HF 농도, 유량, 최적의 공급 타이밍에, 진공 펌프(10)에 HF 가스를 공급한다. HF 가스와 N2 가스는 혼합된 후에, 진공 펌프(10)에 보내진다. 도면 중의 MFC는 매스 플로우 컨트롤러이다. MFC의 전후에는, 배관을 개폐하기 위한 밸브(90)를 설치한다. MFC 대신에, 동일한 기능을, 매스 플로우미터 및 원격 조작되는 전자기 밸브 등의 ON OFF 밸브와 유량 조정 밸브를 사용하여 실현해도 된다. 봄베(54)를 이용하는 경우, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 HF 가스를 공급하는 것이 불필요해져, 외부로부터 HF 가스를 공급하기 위한 긴 배관이 불필요해진다. 이 때문에, 설치 공사가 용이해지고, 또한 비용이 저감된다.
이어서, 도 4에 의해, 가스 공급 장치(18)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 4는, 가스의 온도를 제어하는 가열용 히터(60)(가스 온도 제어 장치)를 갖는 가스 공급 장치(18)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 4의 (a)는, 가스 공급 장치(18)에, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 HF 가스 및 N2 가스가 공급되는 경우를 나타낸다. 도 4의 (b)는, 가스 공급 장치(18)가 할로겐화수소가 충전된 봄베(54)를 가지고, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 N2 가스가 공급되는 경우를 나타낸다.
가열용 히터(60)는, HF 가스를 클리닝에 최적의 온도로, 자동으로 가열 제어한다. 클리닝에 최적의 온도란, 이미 설명한 이산화규소로부터 불화규소를 생성하는 반응의 경우, 50℃ 내지 250℃이다. 이 온도 범위보다도 낮으면, 반응이 약하고, 이 온도 범위보다도 높으면, 장치의 운전에 영향을 준다. 반응이 약하면, 이산화규소를 충분히 제거하지 못한다. 장치에 대한 영향이란, 장치의 각 부가, 국소적으로 가열되는 것에 의한 변형이나 부식에 의한 손상을 받을 가능성이 있음을 의미한다.
가열용 히터(60)는 배관(62)의 외주에 감는다. HF 가스 온도를 온도 센서에 의해 측정하고, 제2 제어부(28)는 측정 온도에 기초하여, 가열용 히터(60)의 출력을 제어한다. 가스 온도 제어 장치는, 가스 공급 장치(18)에 배치하는 이외에, 진공 펌프(10)에 배치해도 된다.
이어서, 도 5에 의해, 배기계 설비 시스템(16)의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 5는, 기체 또는 미스트인 물을 가스에 공급하는 물 공급 장치를 갖는 배기계 설비 시스템(16)의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 배기계 설비 시스템(16)에서는, 물과 가스의 혼합물이 진공 펌프(10)에 공급된다. 진공 펌프(10)에 공급하는 HF 가스에 물을 동반시켜, 진공 펌프(10)의 내부의 부생성물을, 물을 이용하여 HF 가스와 반응시킨다. 적당한 양의 수분에 의해, 이미 설명한 이산화규소로부터 불화규소를 생성하는 반응의 효율이 개선된다.
도 5의 (a)에서는, 가스 공급 장치(18)와 진공 펌프(10)를 접속하는 배관(62)에, 미스트인 물을 방출하는 스프레이 노즐(64)을 배치한다. 물 공급 장치는, 스프레이 노즐(64)과, 스프레이 노즐(64)로부터 방출하는 수량을 조절하는 유량 컨트롤러(74)(FIC)와 밸브(76)를 갖는다. 물은 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 유량 컨트롤러(74)에 공급된다. 스프레이 노즐(64)은, HF 가스가 흐르는 방향(66)과 반대인 방향(68)을 향해, 물을 방출한다. 반대 방향(68)을 향해 물을 방출하는 이유는, HF 가스와 물을 잘 혼합시키기 위함이다.
도 5의 (b)에서는, 물 공급 장치는, 가열 장치(70)을 구비한 수조(72)를 갖는다. 물은 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 수조(72)에 공급된다. 가스 공급 장치(18)와 진공 펌프(10)를 접속하는 배관(62)에, 가열 장치(70)를 구비한 수조(72)의 상부로부터 나오는 배관(88)을 접속한다. 진공 펌프(10)에 의해, 배관(62) 내가 진공이 되기 때문에, 수조(72)의 내부는 진공으로 유지된다. 이 때문에, 수조(72) 내에서는 수증기가 발생하고, 증발열에 의해 수조(72) 내는 저온으로 된다. 물이 얼음으로 변화될 때까지 물이 저온화되는 것을 방지하기 위해, 가열 장치(70)를 설치한다. 수증기는, HF 가스와 함께 진공 펌프(10)의 내부의 부생성물에 공급된다.
이어서, 본 실시 형태에 있어서, 할로겐화수소를 포함하는 가스를 진공 펌프(10)에 공급했을 때, 진공 펌프(10)의 내부에 잔류하고 있는 부생성물이 할로겐화수소에 의해, 어느 정도 제거될 지를 시험에 의해 확인한 결과를 도 6에 나타낸다. 이 시험에서는, 실제로 사용되고 있던 진공 펌프(10)의 내부로부터, 잔류하고 있던 고형의 부생성물을 용기 내에 수집하였다. 용기 내의 부생성물에, 할로겐화수소를 포함하는 가스를 공급하였다. 용기 내의 고형의 부생성물의 중량을, 가스를 공급하기 전과, 시험이 종료된 후에 측정하였다. 시험에서는, 설정된 시간에 걸쳐, 할로겐화수소를 포함하는 가스를 공급하였다.
도 6에, 가스를 공급하기 전의, 용기 내의 고형의 부생성물에 포함되는 성분과, 용기 내의 고형의 부생성물의 전체 중량에 대한 각 성분의 중량비를 나타낸다. 가스를 공급하기 전에는, 이산화규소가 95％를 차지하고 있었다. 가스와의 반응이 종료된 후에, 이산화규소의 중량을 측정한 결과, 이산화규소의 중량은, 검지 가능한 중량 이하로 대폭 저하되어 있었다. 용기 내의 고형의 부생성물은, 눈으로 볼 때 대부분 소멸되어 있었다. 고체의 이산화규소의 대부분은, 기체의 불화규소(SiF4)와 규불화암모늄((NH4)2SiF6)으로 변화되었다고 생각된다.
도 6과는 다른 프로세스에 관한 시험 결과를 도 7에 나타낸다. 이 시험은, 도 6과는 다른 반도체 제조 프로세스에 사용되고 있던 진공 펌프(10)의 내부에 잔류하고 있던 고형의 부생성물을 사용한 시험이다. 도 6과는 다른 반도체 제조 프로세스에 사용되고 있던 진공 펌프(10)의 내부에 잔류하고 있던 고형의 부생성물을 용기 내에 수집하였다. 용기 내에, 할로겐화수소를 포함하는 가스를 공급하고, 용기 내의 고형의 부생성물의 중량을, 가스를 공급하기 전과, 가스와의 반응이 종료된 후에 측정하였다.
도 7에, 가스를 충전하기 전의, 유리 용기 내의 고형의 부생성물에 포함되는 성분과, 용기 내의 고형의 부생성물의 전체 중량에 대한 각 성분의 중량비를 나타낸다. 가스를 공급하기 전에는, 이산화규소가 71％를 차지하고 있었다. 가스와의 반응이 종료된 후에, 이산화규소의 중량을 측정한 결과, 이산화규소의 중량은, 검지 가능한 중량 이하로 대폭 저하되어 있었다. Si, F, O 함유물은 17％를 차지하고 있었다. 가스와의 반응이 종료된 후에, Si, F, O 함유물의 중량을 측정한 결과, Si, F, O 함유물의 중량은, 검지 가능한 중량 이하로 대폭 저하되어 있었다. 용기 내의 고형의 부생성물은, 눈으로 볼 때 대부분 소멸되어 있었다. 고체의 이산화규소 및 Si, F, O 함유물의 대부분은, 기체의 불화 규소(SiF4) 등으로 변화되었다고 생각된다.
이어서, 하나의 가스 공급 장치로부터 복수의 배기계 설비에 가스를 공급하는 배기계 설비 시스템의 실시 형태에 대해서, 도 8에 의해 설명한다. 도 8은, 복수의 배기계 설비로서 복수의 진공 펌프(10)를 갖는 실시 형태의 블록도이다. 1대의 HF 가스 공급 장치(18)로부터 복수대의 진공 펌프(10)에 HF 가스를 공급한다. 진공 펌프(10)는 HF 가스를 받아들이기 때문에, 배관(62)과의 접속부를 갖는다. 접속부는 나사식 커넥터 등이다.
이어서, 가스 공급 장치로부터 배기계 설비에 가스를 공급할 때의 제어 방법에 대해서, 도 1에 의해 설명한다. 배기계 설비 시스템(16)은, 가스 공급 장치(18)로부터 진공 펌프(10)에 대한 가스의 공급을 제어하는 제2 제어부(28)를 갖는다. 제2 제어부(28)는, 반도체 제조 장치(12)가 출력하는 반도체 제조 장치(12)의 동작 상태를 나타내는 상태 신호(78)에 기초하여, 제어를 행한다.
반도체 제조 장치(12)의 동작 상태를 나타내는 상태 신호(78)에 대해서, 이하 설명한다. 예를 들어, 웨이퍼 상에 성막을 행하는 반도체 제조 장치(12)가 행하는 공정에는, 성막을 행하는 「프로세스 공정」과, 「프로세스 공정」에 의해 오염된 반도체 제조 장치(12) 내의 환경을, 청정한 상태로 복귀시키기 위해 실시하는 「클리닝 공정」, 및 그들 이외의 대기 상태인 「아이들 공정」이 있다. HF 가스에 의한 진공 펌프(10) 내부의 부생성물의 제거는, 반도체 제조 장치(12)의 운전 상태에는 영향을 받지 않는다. 진공 펌프(10) 내부의 부생성물의 제거는, 상기 어느 공정에 있어서도 가능하다. 그러나, 프로세스 공정 중에는, 진공 펌프(10) 내부의 부생성물의 제거가, 반도체 제조 장치(12)의 운전 상태에(성막 품질에) 영향을 줄 가능성을 배제할 필요가 있다. 이 때문에, 진공 펌프(10)로부터 반도체 제조 장치(12)에 대한 HF 가스의 혼입을 방지할 필요가 있다. 프로세스 공정 중에는, HF 가스에 의한 진공 펌프(10)의 클리닝을 실시하는 것은 바람직하지 않다. 그래서, 반도체 제조 장치(12)가 프로세스 공정일 때의 진공 펌프(10)에 대한 HF 가스 공급을 피하기 위해서, 프로세스 공정 이외에서, 진공 펌프(10)의 HF 가스에 의한 클리닝을 실시하는 것이 바람직하다. 프로세스 공정인지 여부를 판단하기 위해서, 반도체 제조 장치(12)의 동작 상태를 나타내는 상태 신호(78)를 사용한다.
그런데, 상태 신호(78)에 대해서는, 이하와 같은 사용 방법도 가능하다. 반도체 제조 장치(12)에 있어서 사용되는 가스종, 가스 유량은, 「프로세스 공정」, 「클리닝 공정」, 「아이들 공정」에 따라서 상이하다. 가스종, 가스 유량에 따라서 배기 가스 제해 장치(24), 특히 연소식 제해 장치의 경우는, 최적의 연소 조건에서 연소를 행할 필요가 있다. 즉, 배기 가스 제해 장치(24)에 있어서의 처리 대상 가스의 제거 효율을 최적화할 필요가 있다. 따라서 배기 가스 제해 장치(24)는, 반도체 제조 장치(12)의 제1 제어부(26)로부터, 반도체 제조 장치(12)가 어느 공정을 실시하고 있는지를 나타내는 상태 신호(78)가 입력되어, 반도체 제조 장치(12)의 운전 상태를 파악하고, 거기에 따른 연소 조건을 실현하고 있다.
상태 신호(78)의 예를 도 9에 나타낸다. 도 9의 (a)는, 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정을 이 순서대로 반도체 제조 장치(12)가 반복할 때의 상태 신호(78)를 나타낸다. 상태 신호(78)는, 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정을 식별하기 위해서, 예를 들어 디지털 신호의 「0」, 「1」, 「2」로 할 수 있다. 또한, 상태 신호(78)를 아날로그 신호로 하고, 아날로그 신호의 신호 레벨을 3단계의 신호로 할 수 있다. 도 9의 (b)에서는, 프로세스 공정과 아이들 공정을 복수회(도 9의 (b)에서는, 4회의 경우를 나타냄) 반복한 후에, 반도체 제조 장치(12)는 클리닝 공정을 행한다. 반도체 제조 장치(12)가 이 순서를 반복할 때의 상태 신호(78)를 도 9의 (b)는 나타낸다. 도 9의 (c)는, 프로세스 공정과 아이들 공정만을, 이 순서대로 반도체 제조 장치(12)가 반복할 때의 상태 신호(78)를 나타낸다.
반도체 제조 장치(12)가 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정 각각을 행하고 있을 때, 진공 펌프(10)에 HF 가스를 공급할지 여부를, 도 10에 나타내는 표에 의해 설명한다. 도 10의 표는, 각 공정과, HF 가스의 공급의 유무와, 밸브(82)의 개폐의 관계를 나타낸다. 도 10의 표에 나타내는 바와 같이, 프로세스 공정에서는, HF 가스를 공급하지 않는다. 클리닝 공정과 아이들 공정에서는, HF 가스를 공급한다. 각 공정에서는, 제2 제어부(28)는, HF 가스를 공급하는 밸브인 밸브(82)의 개폐를 제어하는 신호(86)를 밸브(82)로 출력한다. 제2 제어부(28)는, 신호(86)에 의해, 프로세스 공정에서는 밸브(82)를 폐쇄로 하고, 클리닝 공정과 아이들 공정에서는 개방으로 한다.
제2 제어부(28)는 상태 신호(78)를 제1 제어부(26)로부터 수신하지만, 제2 제어부(28)는 별도의 경로로 상태 신호(78)를 수신할 수도 있다. 즉, 배기 가스 제해 장치(24)는 제1 제어부(26)로부터 상태 신호(78)를 수신하고 있기 때문에, 제2 제어부(28)는 배기 가스 제해 장치(24)로부터, 상태 신호(78)와 동일한 상태 신호(84)를 수신할 수 있다. 제2 제어부(28)는, 배기 가스 제해 장치(24)가 출력하는 상태 신호(84)에 기초하여, 도 10에 도시한 바와 같이 밸브(82)의 제어를 행한다.
이어서, 제2 제어부(28)에 의한 제어 방법의 다른 실시 형태에 대하여 도 11에 의해 설명한다. 이 실시 형태에서는, 가스 공급 장치(18)로부터 HF 가스를 진공 펌프(10)에 공급 또는 정지하는 제어는, 반도체 제조 장치(12)의 운전 상태를 진공 펌프(10)의 상태 신호로부터 판단하여 행한다. 제2 제어부(28)는, 배기계 설비, 예를 들어 진공 펌프(10)가 출력하는 진공 펌프(10)의 동작 상태를 나타내는 상태 신호(88)에 기초하여, HF 가스의 공급 제어를 행한다. 도 11은, 반도체 제조 장치(12)가 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정에 있을 때의 진공 펌프(10)의 구동 전류값을 나타낸다. 도면의 횡축은 시간, 종축은 구동 전류값(A: 암페어)이다. 본 실시 형태에서는, 구동 전류값이 진공 펌프(10)의 상태 신호(88)이다.
진공 펌프(10)의 구동 전류값의 크기는, 프로세스 공정에서는 A3, 클리닝 공정에서는 A2, 아이들 공정에서는 A1이며, 본 실시 형태에서는 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정의 순서대로 작아진다. 반도체의 제조 공정과 펌프 전류의 관계는, 도 11에 있어서 개념적으로 나타나 있다. 실제로는, 도 11에 나타내는 단순한 펄스 파형으로 반드시 되는 것은 아니다. 그러나, 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정을, 진공 펌프(10)의 구동 전류값의 크기에 따라서 구별하는 것은 가능하다.
반도체 제조 장치(12)가 프로세스 공정, 클리닝 공정, 아이들 공정 각각을 행하고 있을 때, 진공 펌프(10)에 HF 가스를 공급할지 여부를, 도 12에 나타내는 표에 의해 설명한다. 도 12의 표는, 진공 펌프(10)의 구동 전류값의 크기와, 각 공정과, HF 가스의 공급의 유무와, 밸브(82)의 개폐의 관계를 나타낸다. 도 12의 표에 나타내는 바와 같이, 프로세스 공정에서는 HF 가스를 공급하지 않는다. 클리닝 공정과 아이들 공정에서는 HF 가스를 공급한다. 각 공정에서는, 제2 제어부(28)는 밸브(82)의 개폐를 제어하는 신호(86)를 밸브(82)로 출력한다. 제2 제어부(28)는 신호(86)에 의해, 프로세스 공정에서는 밸브(82)를 폐쇄로 하고, 클리닝 공정과 아이들 공정에서는 개방으로 한다.
도 1에 나타내는 배기계 설비 시스템(16)에 있어서, 반도체 제조 장치(12)의 챔버(14) 내를 배기하기 위해서, 챔버(14)의 하류에 설치 가능한 진공 펌프(10)의 클리닝 방법은, 다음과 같다. 할로겐화수소를 포함하는 가스를 공급 가능한 가스 공급 장치(18)를 배기계 설비 시스템(16)에 설치한다. 가스 공급 장치(18)를 진공 펌프(10)에 접속한다. 가스 공급 장치(18)로부터, 가스를 진공 펌프(10)에 공급한다.
이어서, 가스 공급 장치가 플라스마 발생기를 가지며, 불소 라디칼은, 플라스마 발생기에 의해 생성되는 실시 형태에 대하여 도 13 내지 15에 의해 설명한다. 불소 라디칼은, 플라스마 발생기에 있어서 예를 들어 3불화질소 또는 4불화탄소로부터 생성된다. 도 13에 있어서, 배기계 설비 시스템(16)은, 불소 라디칼을 포함하는 가스를 진공 펌프(10)에 공급 가능한 가스 공급 장치(118)를 갖는다.
이어서, 도 14에 의해, 가스 공급 장치(118)에 대하여 설명한다. 도 14는, 가스 공급 장치(18)의 구성을 나타내는 블록도이다. 가스 공급 장치(118)에, 배기계 설비 시스템(16)의 외부로부터 NF3 가스 및 N2 가스(및 또는 Ar 가스)가 공급되는 경우를 나타낸다. NF3 가스는 배관(156)을 통해, N2 가스는 배관(58)을 통해 공급된다. N2 가스는 NF3 가스의 농도를 조정하기 위해 사용된다.
가스 공급 장치(18)에 공급된 NF3 가스 및 N2 가스를, 최적의 NF3 농도, 유량, 최적의 공급 타이밍에, 플라스마 발생기(92)에 NF3 가스를 공급한다. NF3 가스와 N2 가스는 혼합된 후에, 플라스마 발생기(92)에 보내진다. 플라스마 발생기(92)는 불소 라디칼 가스(94)를 생성하여, 진공 펌프(10)에 불소 라디칼 가스(94)를 공급한다.
이어서, 플라스마 발생기(92)에 대하여 도 15에 의해 설명한다. 플라스마를 발생하는 방식은 다양하다. 임의의 플라스마를 발생하는 방식을 본 실시 형태에 적용할 수 있다. 플라스마를 발생하는 방식으로서는, 예를 들어 배리어 방전 방식, 연면 방전 방식, 고주파 방전 방식 등이 있다. 도 15는 배리어 방전 방식의 일종이다. 플라스마 발생기(92)는, V형 트렌치 홈(102)을 설치한 고압 전극(96)과, 유전판(98)과, 접지 전극(100)을 갖는다. 고압 전극(96)의 트렌치 홈(102)과, 유전판(98)의 사이에는 미소한 간극(갭)을 마련하여, 방전 공간(104)을 형성한다. 트렌치 홈(102) 내에는 유전체가 충전되어 있다. 방전 공간(104)에는, NF3 가스와 N2 가스가 공급된다.
고압 전극(96)과 접지 전극(100)의 사이에 고압 교류 전원(106)에 의해 고주파 고전압을 인가한다. 고주파 고전압을 인가하면, 방전 공간(104) 내에 코로나 방전(무성 방전)이 일어난다. 방전 공간(104)으로 유도된 NF3 가스는, 방전 에너지에 의해, 불소가 불소 라디칼이 된다. 배리어 방전 방식은, 방전 개시 전압이 낮고, 불소 라디칼의 발생량이 많아, 불소 라디칼의 농도가 높다는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태의 예에 대하여 설명해왔지만, 상기한 발명의 실시 형태는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않고 변경, 개량될 수 있음과 함께, 본 발명에는 그 균등물이 포함되는 것은 물론이다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위, 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에 있어서, 특허 청구 범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
10…진공 펌프
12…반도체 제조 장치
14…진공 챔버
16…배기계 설비 시스템
18…가스 공급 장치
20…배기 가스
22…배관
24…배기 가스 제해 장치
26…제1 제어부
28…제2 제어부

Claims (18)

  1. 제조 장치의 챔버 내를 배기하기 위해서, 상기 챔버의 하류에 설치 가능한 배기계 설비와,
    상기 배기계 설비에 접속되어, 할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소, 불소 라디칼 중 적어도 하나를 포함하는 가스를 상기 배기계 설비에 공급 가능한 가스 공급 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배기계 설비는 상기 제조 장치와의 접속부를 가지고,
    상기 가스 공급 장치는 상기 접속부에 있어서 상기 배기계 설비에 접속되는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소 중 적어도 하나가 충전된 봄베를 갖는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스의 온도를 제어하는 가스 온도 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가스 온도 제어 장치는, 상기 가스의 온도를 50℃ 내지 250℃의 범위로 제어하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비는 복수개이고, 하나의 상기 가스 공급 장치로부터 상기 복수의 배기계 설비에 상기 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는, 배기계 설비 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비 시스템은, 기체 또는 미스트인 물을 상기 가스에 공급하는 물 공급 장치를 가지고, 상기 물과 상기 가스의 혼합물이 상기 배기계 설비에 공급되는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 제조 장치가 출력하는 상기 제조 장치의 동작 상태를 나타내는 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고,
    상기 배기계 설비의 하류에 설치되어, 상기 배기계 설비로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해 장치에 대하여, 상기 제조 장치는 상기 제조 장치의 동작 상태를 나타내는 상태 신호를 출력하고,
    상기 제어부는 상기 상태 신호를 상기 제해 장치로부터 수신하고, 수신한 상기 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비 시스템은, 상기 가스 공급 장치로부터 상기 배기계 설비에 대한 상기 가스의 공급을 제어하는 제어부를 가지고, 상기 제어부는, 상기 배기계 설비가 출력하는 상기 배기계 설비의 동작 상태를 나타내는 상태 신호에 기초하여, 상기 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비는, 상기 챔버로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배기계 설비는 진공 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제조 장치는 반도체를 제조하기 위한 반도체 제조 장치인 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는 플라스마 발생기를 가지고, 상기 불소 라디칼은 상기 플라스마 발생기에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 불소 라디칼은 상기 플라스마 발생기에 있어서 3불화질소 또는 4불화탄소로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 배기계 설비 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 가스 공급 장치는, 3불화질소, 4불화탄소 중 적어도 하나가 충전된 봄베를 갖는 것을 특징으로 하는, 배기계 설비 시스템.
  17. 제조 장치의 챔버 내를 배기하기 위해서, 상기 챔버의 하류에 설치 가능한 배기계 설비의 클리닝 방법이며,
    할로겐화수소, 불소, 염소, 3불화염소, 불소 라디칼 중 적어도 하나를 포함하는 가스를 공급 가능한 가스 공급 장치를 설치하는 스텝과,
    상기 가스 공급 장치를 상기 배기계 설비에 접속하는 스텝과,
    상기 가스 공급 장치로부터, 상기 가스를 상기 배기계 설비에 공급하는 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 배기계 설비는 진공 펌프, 및/또는 상기 챔버로부터 배출된 배기 가스를 처리하여 무해화하는 제해 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 클리닝 방법.
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