KR20230077627A - 배기 배관 장치 - Google Patents

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KR20230077627A
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아키히로 오이시
히로시 마츠바
히로유키 후쿠미즈
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키오시아 가부시키가이샤
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Abstract

실시형태에 따른 배기 배관 장치는 유전체 배관; 고주파 전극; 및 플라스마 생성 회로를 포함한다. 배기 배관 장치는 프로세스 챔버와 프로세스 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치되는 배기 배관의 일부로서 기능한다. 고주파 전극은 유전체 배관의 외주측에 배치된 금속 박판, 금속 박판의 외주측에 배치된 완충 부재, 및 완충 부재의 외주측에 배치된 도전성 중공 구조체를 포함하며, 고주파 전압이 고주파 전극에 인가된다. 플라스마 생성 회로는 유전체 배관 내부에 플라스마를 생성시킨다.

Description

배기 배관 장치{EXHAUST PIPE APPARATUS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 전문이 본 명세서에 참조로 원용되는 2021년 11월 25일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2021-191125호에 기초하여 그 우선권의 이익을 주장한다.
분야
본 명세서에 설명되는 실시형태는 일반적으로 배기 배관 장치에 관한 것이다.
화학 기상 증착(CVD) 장치로 대표되는 성막 장치에서는, 원료 가스를 성막 챔버 내에 도입하여 성막 챔버에 배치되는 기판 상에 원하는 막을 성막한다. 성막 챔버 내에 잔존하는 원료 가스는 배기 배관을 통해서 진공 펌프에 의해 배기된다. 그때, 원료 가스로 인해 배기 배관에 생성물이 퇴적되어 배기 배관이 막히고, 배기 배관의 하류의 진공 펌프에 생성물이 퇴적되어 진공 펌프가 정지되는 등의 바람직하지 않은 상황이 있다. 퇴적물을 제거하기 위해서, 리모트 플라스마 소스(remote plasma source)(RPS) 장치에 의한 클리닝 처리가 실시된다. 그러나, RPS 장치는 일반적으로 성막 챔버 내의 클리닝에 초점이 맞춰지기 때문에, RPS 장치로부터 멀리 있는 진공 펌프 및 진공 펌프 부근의 배기 배관에 퇴적되는 생성물을 클리닝하기에는 클리닝 성능이 불충분했다.
또한, 세라믹 또는 석영 등의 절연 재료의 도관의 외주에 배치된 고주파 전극(radio-frequency electrode)에 고주파 전압을 인가하여 도관 내부에 플라스마를 생성하는 기술이 개시된다. 여기서, 애싱(ashing), 에칭, 증착, 클리닝 및 질화의 단계에서 발생되는 미반응 가스 및 폐가스를 플라스마에 의해 제거한다. 그러나, 도관과 고주파 전극 사이의 접촉이 불충분할 경우, 도관 내부에서의 플라스마 생성이 불균일해지는 문제가 발생할 수 있다.
실시형태에 따른 배기 배관 장치는 유전체 배관; 고주파 전극; 및 플라스마 생성 회로를 포함한다. 배기 배관 장치는 프로세스 챔버와 프로세스 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치되는 배기 배관의 일부로서 기능한다. 고주파 전극은 유전체 배관의 외주측에 배치된 금속 박판, 금속 박판의 외주측에 배치된 완충 부재, 및 완충 부재의 외주측에 배치된 도전성 중공 구조체를 포함하며, 고주파 전압이 고주파 전극에 인가된다. 플라스마 생성 회로는 유전체 배관 내부에 플라스마를 생성시킨다.
또한, 이하, 실시형태는 플라스마 생성을 균일한 상태로 접근시키고 진공 펌프 부근의 배기 배관 내부에 퇴적되는 생성물을 제거할 수 있는 배기 배관 장치를 제공한다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 반도체 제조 장치의 배기 시스템의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 전방측으로부터 본 단면도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 상방측으로부터 본 단면도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 고주파 전극의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 제1 실시형태에서의 고주파 전극을 조립하는 방법의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 제1 실시형태의 비교예 1에서의 플라스마 생성 상태의 일례를 도시하는 상면도이다.
도 7은 제1 실시형태에서의 플라스마 생성 상태의 일례를 도시하는 상면도이다.
도 8은 내부 배관 온도와 클리닝 처리 시간 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 냉각 배관의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 제1 실시형태의 비교예 2에 따른 배기 배관 장치의 일례의 정면도이다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 전방측으로부터 본 단면도이다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 전방측으로부터 본 단면도이다.
(제1 실시형태)
도 1은 제1 실시형태에 따른 반도체 제조 장치의 배기 시스템의 구성의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 1의 예에서는, 반도체 제조 장치로서, 성막 장치, 예를 들어 화학 기상 증착(CVD) 장치(200)를 예시한다. 도 1의 예에서는, 2개의 성막 챔버(202)가 배치되는 멀티 챔버 방식의 CVD 장치(200)가 예시된다. CVD 장치(200)에서는, 원하는 온도로 제어된 성막 챔버(202) 내에, 막이 성막되는 반도체 기판(204)(204a, 204b)을 배치한다. 그리고, 진공 펌프(400)에 의해 배기 배관(150, 152)을 통해서 진공화를 행하고, 압력 조절 밸브(210)에 의해 원하는 압력으로 제어된 성막 챔버(202) 내에 원료 가스를 공급한다. 성막 챔버(202) 내에서는, 원료 가스의 화학 반응에 의해 원하는 막이 기판(204) 상에 성막된다. 예를 들어, 실란(SiH4)-계의 가스를 주 원료 가스로서 도입하여, 실리콘 산화막(SiO 막) 또는 실리콘 질화막(SiN 막)을 성막한다. 대안적으로, 예를 들어, 테트라에톡시실란(TEOS) 가스 등을 주 원료 가스로서 도입하여 실리콘 산화막(SiO 막)을 성막한다. 이들 막을 성막할 때에, 성막 챔버(202) 및 배기 배관(150, 152) 내에는, 이러한 원료 가스에 기인하는 생성물이 퇴적한다. 그 때문에, 성막 프로세스 사이클에서는, 성막 단계 이외에도 클리닝 단계가 실시된다.
클리닝 단계에서는, 성막 챔버(202)의 상류측에 배치되는 리모트 플라스마 소스(RPS) 장치(300)에 클리닝 가스 또는 퍼지 가스를 공급하고, 플라스마에 의해 불소(F) 라디칼을 생성한다. 클리닝 가스의 예는 삼불화 질소(NF3) 가스를 포함한다. 퍼지 가스의 예는 아르곤(Ar) 가스를 포함한다. 그리고, 성막 챔버(202) 내로 및 배기 배관(150)을 행해 F 라디칼을 공급(확산)함으로써, 퇴적되는 생성물이 클리닝된다. 클리닝에 의해 퇴적물을 분해한 후에, 예를 들어, 사불화 규소(SiF4)가 생성된다. 사불화 규소(SiF4)는 휘발성이 높기 때문에, 사불화 규소는 배기 배관(150 및 152)을 통해서 진공 펌프(400)로부터 배기된다.
그러나, F 라디칼은 배기 배관(150, 152) 중 성막 챔버(202)로부터 멀리 떨어진 부분에 도달하기가 어렵다. 따라서, 클리닝 성능이 열화된다. 특히, 진공 펌프(400)의 흡기구에 가까운 위치에서는, 압력이 낮기 때문에 클리닝 속도가 낮다. 그 결과, 배기 배관(150, 152) 내부가 퇴적된 생성물에 의해 막힐 수 있다. 또한, 진공 펌프(400) 내에 퇴적된 생성물에 의해 로터와 케이싱 사이의 간극이 채워져서, 과부하 상태를 야기하여 진공 펌프(400)가 정지될 수 있다. 따라서, 제1 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 성막 챔버(202)보다 진공 펌프(400)의 흡기구에 더 가까운 위치에 배기 배관 장치(100)를 배치한다.
도 1에서, 제1 실시형태에서의 배기 배관 장치(100)는, 성막 챔버(202)(프로세스 챔버의 일례)와 성막 챔버(202)의 내부를 배기하는 진공 펌프(400) 사이에 배치되는 배기 배관(150, 152)을 포함하는 배기 배관의 일부로서 사용된다. 배기 배관 장치(100)는, 외부 배관(102), 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)(유전체 배관), 및 플라스마 생성 회로(106)를 포함한다. 외부 배관(102)에 대해서는, 예를 들어 통상의 배기 배관(150, 152)과 동일한 재료의 배관 재료가 사용된다. 예를 들어, SUS 304 등의 스테인리스강 재료가 사용된다. 그러나, 외부 배관(102)의 재료로서는, 클리닝 가스에 대한 내식성의 관점에서 더 바람직하게는 SUS 316 강 재료가 사용된다. 또한, 외부 배관(102)에 대해서는, 예를 들어 통상의 배기 배관(150, 152)과 동일한 사이즈의 배관 재료가 사용된다. 단, 재료 및 사이즈는 상술한 것에 한정되지 않는다. 배기 배관(150, 152)보다 큰 사이즈를 갖는 배관이 사용될 수 있다. 대안적으로, 더 작은 사이즈를 갖는 배관이 사용될 수 있다.
내부 배관(190)과 외부 배관(102)의 양 단부에는 플랜지가 배치되고, 그 일 단부가 동일한 사이즈의 플랜지를 갖는 배기 배관(150)에 연결되고, 그 다른 단부가 동일한 사이즈의 플랜지를 갖는 배기 배관(152)에 연결된다. 도 1에서, 배기 배관 장치(100)의 플랜지와 배기 배관(150, 152)의 플랜지를 고정하는 클램프 등은 도시되지 않는다. 이하, 각 도면에서 대해서 동일하다. 또한, 배기 배관(150, 152)과의 연결에 사용되는 O-링 등의 시일재는 도시되지 않는다. 이하, 각 실시형태에서는, 배기 배관(152)은 배기 배관 장치(100)와 진공 펌프(400) 사이에 개재되지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니다. 진공 펌프(400)의 흡기구에 직접 배기 배관 장치(100)가 배치될 수 있다. 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)은 외부 배관(102)의 내부에 배치된다. 플라스마 생성 회로(106)는, 내부 배관(190) 외주측에 배치되는 후술하는 전극을 사용하여 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)의 내부에 용량 결합 플라스마(CCP)를 생성시킨다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 전방측으로부터 본 단면도이다. 도 3은 제1 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 상방측으로부터 본 단면도이다. 도 2에서, 단면 구조는, 배기 배관 장치(100)에 대한 것이고, 기타의 구성요소의 단면 구조는 도시되지 않는다. 이하, 전방측으로부터 본 각각의 단면도에 대해서도 마찬가지이다. 도 2 및 도 3에서, 배기 배관 장치(100)는, 외부 배관(102) 및 유전체로 이루어지고 외부 배관(102)의 내측에 배치되는 내부 배관(190)의 이중 배관 구조로 형성된다. 내부 배관(190)은 외부 배관(102)의 형상과 유사한 형상을 갖도록 형성된다. 도 2 및 도 3의 예에서는, 원형 단면(환상)을 갖는 원통형 외부 배관(102)에 대응하여, 외부 배관(102)의 것과 유사한 원형 단면(환상)을 갖는 원통형 내부 배관(190)이 사용된다. 대안적으로, 직사각형 단면을 갖는 원통형 외부 배관(102)에 대응하여, 외부 배관(102)의 것과 유사한 직사각형 단면을 갖는 원통형 내부 배관(190)이 사용될 수 있다.
내부 배관(190)은, 외부 배관(102)의 내벽으로부터 공간(36)만큼 이격되도록 배치된다. 내부 배관(190)이 되는 유전체의 재료는 공기보다 큰 유전 상수를 갖는 임의의 재료일 수 있다. 내부 배관(190)의 재료로서, 예를 들어 석영, 알루미나(Al2O3), 이트리아(Y2O3), 하프니아(HfO2), 지르코니아(ZrO2), 산화마그네슘(MgO), 질화알루미늄(AlN) 등을 사용하는 것이 바람직하다. 배기 성능이 저해되지 않는 한, 내부 배관(190)의 두께는 적절히 설정하면 된다.
외부 배관(102)보다 내측이며 내부 배관(190)의 외주측에는 고주파 전극(104)이 배치된다. 고주파 전극(104)은, 유전체 배관이 되는 내부 배관(190)의 외주측에 배치된 금속 박판(50), 금속 박판(50)의 외주측에 배치된 완충 부재(52), 및 완충 부재(52)의 외주측에 배치된 도전성 중공 구조체(54)를 포함한다. 금속 박판(50)과 중공 구조체(54)는 전기적으로 도전되도록 배치된다.
고주파 전극(104)이 내부 배관(190)의 외주측에 배치되는 상태에서는, 고주파 전극(104)은 내부 배관(190)의 외주 형상에 대응하는 형상으로 형성된다. 예를 들어, 원형 단면을 갖는 원통형(환상) 내부 배관(190)에 대하여, 동일한 유형을 원형 단면을 갖는 원통형(환상) 고주파 전극(104)이 사용된다. 고주파 전극(104)의 길이는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 내부 배관(190)의 길이보다 짧다. 도 2의 예에 나타내는 바와 같이, 내부 배관(190)의 상단측과 하단측 사이에 간극을 남긴 상태에서 높이 방향의 중앙부에 고주파 전극(104)이 배치된다.
내부 배관(190)의 단부측에 플랜지(19)가 배치된다. 도 2의 예에서는, 내부 배관(190)의 양 단부에 배관용의 플랜지(19)가 배치된다. 가스의 흐름에 대하여 상류에 배치되는 플랜지(19)와 배기 배관(150)의 플랜지가 서로 고정된다. 가스의 흐름에 대하여 하류에 배치되는 플랜지(19)와 배기 배관(152)의 플랜지가 서로 고정된다. 양 플랜지(19)에 대해서는, 예를 들어 통상의 배기 배관(150, 152)과 동일한 재료로 이루어지는 배관 재료가 사용된다. 예를 들어, SUS 304 등의 스테인리스강 재료가 사용된다. 단, 플랜지(19)의 재료로서는, 클리닝 가스에 대한 내식성의 관점에서는 SUS 316 강 재료가 사용되는 것이 더 바람직하다.
제1 실시형태에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간은, 내부 배관(190) 및 내부 배관(190)의 외주측을 덮는 외부 배관(102)의 상하 단부에 배치되는 시일 기구(16)에 의해, 대기 및 내부 배관(190) 내의 공간으로부터 차단된다. 시일 기구(16)는, 예를 들어 이하와 같이 구성되는 것이 바람직하다. 각각의 시일 기구(16)는 볼록부(10), O-링 유지장치(11), O-링(12) 및 O-링(14)을 포함한다. 볼록부(10)는, 내부 배관(190)의 양 단부의 각각의 플랜지(19)의 표면 상에 링 형상으로 제공되고, 내부 배관(190)의 외부측에서 각각의 플랜지(19)의 표면으로부터 고주파 전극(104)을 향해 연장된다. 배기 배관(150)에 더 가까운 (상류) O-링(14)은, 배기 배관(150)에 더 가까운 외부 배관(102)의 (상류) 플랜지 표면과 플랜지(19) 사이에 배치된다. 배기 배관(152)에 더 가까운 (하류) O-링(14)은 배기 배관(152)에 더 가까운 외부 배관(102)의 (하류) 플랜지 표면과 플랜지(19) 사이에 배치된다. 이러한 경우, 배기 배관 장치(100)의 상류측에서는, 외부 배관(102)의 플랜지와 배관(150)의 플랜지가 그 사이에 개재된 플랜지(19)에 의해 클램프-연결되는 것이 바람직하다. 배기 배관 장치(100)의 하류측에서는, 외부 배관(102)의 플랜지와 배관(152)의 플랜지가 그 사이에 개재된 플랜지(19)에 의해 클램프-연결되는 것이 바람직하다. O-링(14)은 외부 배관(102) 내측의 분위기를 대기로부터 차폐한다.
각각의 O-링(12)은, 내부 배관(190)의 단부의 외주면과 볼록부(10)의 내주면 사이에 가압되는 상태로 배치된다. 따라서, 볼록부(10)는 내부 배관(190) 외경 사이즈보다 큰 내경 및 외부 배관(102)의 내경 사이즈보다 작은 외경을 갖도록 형성된다. 각각의 O-링(12)은 O-링 유지장치(11)에 의해 가압된다. O-링 유지장치(11)는, 1개의 부재로 형성될 수 있거나, 또는 도 2에 나타내는 바와 같이, 2개의 부재, 즉 내부 배관(190)의 단부의 외주면과 볼록부(10)의 내주면 사이에 배치되는 링 형상 부재와 링 형상 부재를 지지하는 외부 부재의 조합으로서 형성될 수 있다. 이에 의해, O-링(12)을 통해서 내부 배관(190) 내의 분위기를 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간(36)으로부터 차폐한다.
제1 실시형태에서는, 상술한 바와 같은 외부 배관(102)과 내부 배관(190)의 밀봉된 이중 배관 구조를 형성함으로써, 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)이 파손되는 경우에도, 배기 배관을 통해 흐르는 가스가 대기로 누설되는 것을 방지할 수 있다. 마찬가지로, 배기 배관 내로 대기 공기가 침입(유입)하는 것을 방지할 수 있다. 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간이 대기압으로 제어되는 경우에도, 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간의 부피가 작기 때문에, 진공 펌프(400)의 고장이 발생할 만큼의 대기 공기의 유입을 방지할 수 있다.
도 2 및 도 3의 예에서는, 내부 배관(190)의 외측에 외부 배관(102)을 배치하는 이중 배관 구조를 도시하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니다. 외부 배관(102)의 부재가 배제되는 것은 아니다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 고주파 전극의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 상술한 바와 같이, 고주파 전극(104)은 금속 박판(50), 완충 부재(52), 및 중공 구조체(54)를 포함한다.
금속 박판(50)은 중공 구조체(54)보다 얇다. 따라서, 금속 박판은 중공 구조체(54)보다 쉽게 절곡될 수 있다. 구체적으로는, 금속 박판(50)은 금속 박판을 환상 형상, 예를 들어 원형 형상으로 절곡함으로써 형성된다. 예를 들어, 약 0.1 mm 내지 3 mm의 두께를 갖는 박판이 사용된다. 박판을 절곡하는 방향의 양 단부에는 외측으로 접힌 플랜지가 형성된다. 플랜지에는 볼트 구멍이 형성된다. 도 4의 예에서는, 상하 2개의 볼트 구멍이 형성된다. 금속 박판(50)의 재료로서, 저항률이 낮은 유연한 재료가 적합하다. 예를 들어, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)을 사용하는 것이 바람직하다. 저항률이 낮기 때문에, 두께가 작은 경우에도, 전체면이 중공 구조체(54)와 전기적으로 쉽게 동일 전위가 될 수 있다. 또한, 유연하기 때문에 쉽게 절곡될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스 재료보다 유연한 구리 재료를 사용함으로써, 예를 들어 두께가 3 mm인 경우에도 쉽게 절곡할 수 있다.
중공 구조체(54)는, 원통 형상의 원주를 이등분함으로써 얻어지는 하나의 절반 중공 구조체(54-1)와 다른 절반 중공 구조체(54-2)의 조합에 의해 형성된다. 중공 구조체(54) 내에 공동(34)이 형성된다. 구체적으로는, 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2) 각각에 공동(34)이 형성된다. 공동(34)은 중공 구조체(54) 전체에 걸쳐 형성되는 것이 적합하다. 중공 구조체(54)는 도전성 재료로 형성된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 공동(34)에 냉각수를 흘리는 관점에서 예를 들어 전도율이 높은 구리 재료가 사용된다. 대안적으로, 알루미늄 재료 또는 SUS 304 또는 SUS 316 등의 강 재료를 사용할 수 있다. 중공 구조체(54)는, 도입 단자(111)로부터 인가되는 고주파 전위를 금속 박판(50)에 유도하며 냉각 기구의 일부인 열교환기로서 기능한다. 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)의 절반 단부에는 부착용의 플랜지가 형성된다. 플랜지에는 볼트 구멍이 형성된다. 도 4의 예에서는, 상하 2개의 볼트 구멍이 형성된다. 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)의 볼트 구멍은 금속 박판(50)의 볼트 구멍으로부터 변위되도록 형성된다.
완충 부재(52)는, 금속 박판(50)과 중공 구조체(54) 사이에 개재되고, 양자의 완충재로서 기능한다. 완충 부재(52)는, 원통 형상의 원주를 이등분함으로써 얻어지는 하나의 절반 완충 부재(52-1)와 다른 절반 완충 부재(52-2)의 조합으로서 형성된다. 완충 부재(52)는, 유전체 배관이 되는 내부 배관(190)으로부터의 열을 중공 구조체(54)에 효율적으로 전달하기 위해서, 열전도율이 높은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 열전도율은, 예를 들어 약 1 내지 10 W/m·K인 것이 바람직하다. 또한, 유전체에서 발생하는 열에 견딜 수 있는 내열성이 요구된다. 예를 들어, 약 100 내지 150℃의 내열성이 바람직하다. 이들 기능을 갖는 재료로서, 예를 들어, 시트 유사 실리콘 폴리머를 완충 부재(52)로서 사용하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 완충 부재(52)로서, 실리콘 겔 재료를 중공 구조체(54)의 내면에 도포하는 것이 적합할 수 있다. 완충 부재(52)의 두께는, 예를 들어 약 0.1 내지 0.5 mm인 것이 바람직하다.
도 5는, 제1 실시형태에서의 고주파 전극을 조립하는 방법의 일례를 도시하는 도면이다. 먼저, 내부 배관(190)의 외주에 금속 박판(50)을 부착한다. 금속 박판(50)은, 플랜지의 볼트 구멍에 나사(56)를 삽입해서 플랜지를 서로 접근시킴으로써 금속 박판(50)을 내부 배관(190)의 외주면에 밀착 시킬 수 있다.
이어서, 금속 박판(50)은 절반 완충 부재(52-1)를 내면에 배치한 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 완충 부재(52-2)를 내면에 배치한 절반 중공 구조체(54-2) 사이에 개재되도록 외주측으로부터 부착된다. 그리고, 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2) 사이의 플랜지의 볼트 구멍 내로 나사(58)를 삽입해서 플랜지를 서로 접근하도록 체결함으로써, 완충 부재(52)를 통해서 중공 구조체(54)를 금속 박판(50)의 외주측에 부착한다. 이때, 도 3에 도시되는 바와 같이, 금속 박판(50)과 접촉하는 나사(56)의 선단이 중공 구조체(54)에 접촉하도록 조립을 실시한다. 이에 의해, 중공 구조체(54)를 금속 박판(50)에 전기적으로 연결할 수 있다. 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)는 나사(58)를 통해 서로 전기적으로 연결된다는 것에 유의한다.
나사(56)를 사용해서 중공 구조체(54)를 금속 박판(50)에 전기적으로 연결하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 완충 부재(52)가 되는 실리콘 폴리머에 도전성 나노입자를 첨가해도 된다. 이에 의해, 완충 부재(52)가 중공 구조체(54)와 금속 박판(50) 사이를 전기적으로 연결하도록 구성될 수 있다.
도 2 및 도 3의 예에서는, 플라스마 생성 회로(106)에 의해 고주파 전극(104)에 고주파(RF) 전계가 인가된다. 구체적으로는, 외부 배관(102)의 외주면에 연결된 도입 단자 포트(105)로부터 도입 단자(111)(고주파 도입 단자의 일례)를 외부 배관(102) 내로 도입하고, 도입 단자(111)를 고주파 전극(104)에 연결한다. 제1 실시형태에서, 플랜지(19)는 접지 전극으로서 작용한다. 또한, 외부 배관(102)도 접지된다.
그리고, 플라스마 생성 회로(106)는, 고주파 전극(104)과 접지 전극 사이의 용량 결합을 사용하여 내부 배관(190)의 내부에 플라스마를 생성시킨다. 구체적으로는, 플랜지(19)를 접지 전극으로서 접지(접지 전위를 인가)한 상태에서, 플라스마 생성 회로(106)는 도입 단자(111)를 통해서 고주파 전극(104)의 중공 구조체(54)에 고주파(RF) 전압을 인가한다. 이에 의해, 중공 구조체(54)에 전기적으로 연결되는 금속 박판(50)은 중공 구조체(54)와 동일한 전위를 갖는다. 따라서, 고주파 전극(104)(금속 박판(50))과 플랜지(19) 사이의 전위차에 의해 유전체의 내부 배관(190) 내에 용량 결합 플라스마(CCP)가 생성된다. 또한, 클리닝 단계에서는, 상술한 NF3 가스 등의 클리닝 가스가 상류 위치에서 공급되므로, 나머지 클리닝 가스를 이용하여 내부 배관(190)의 내부에 플라스마로 인한 F 라디칼을 생성한다. 그리고, F 라디칼은 내부 배관(190) 내부에 퇴적되는 생성물을 제거한다. 이에 의해, 배기 배관 내에서 높은 클리닝 성능이 발휘될 수 있다.
그 후, F 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 후에 생성되는, 예를 들어 SiF4는, 휘발성이 높기 때문에, 배기 배관(152)을 통해서 진공 펌프(400)에 의해 배기된다. 또한, 배기 배관 장치(100)에서 생성되는 라디칼의 일부가 배기 배관(152)을 통해서 진공 펌프(400)에 진입하고, 진공 펌프(400) 내에 퇴적되는 생성물을 클리닝한다. 이에 의해, 진공 펌프(400) 내에 퇴적되는 생성물의 양을 저감할 수 있다. 예를 들어, 내부 배관(190)의 하단부측의 내벽면의 일부에서 플라스마에 의해 생성된 F 라디칼을, 내부 배관(190) 내부에서의 소비가 적은 상태에서 진공 펌프(400)에 진입시킬 수 있다.
도 6은, 제1 실시형태의 비교예 1에서의 플라스마 생성 상태의 일례를 도시하는 상면도이다. 도 6에 나타내는 비교예 1에서는, 도 2 및 도 3의 예 중, 금속 박판(50)과 완충 부재(52)를 배치하지 않고, 중공 구조체(354)를 직접 내부 배관(190)의 외주에 배치한다. 비교예 1에서는, 중공 구조체(354)를 내부 배관(190)의 주위에 부착할 때에, 중공 구조체(354)의 내주면과 내부 배관(190)의 외주면 사이에 접촉부 및 비접촉부가 발생한다. 중공 구조체(354)에 고주파 전압을 인가하는 경우, 접촉부에서는 고주파 전계가 강하고 플라스마 방출이 강한데 반해, 비접촉부에서는 고주파 전계가 약하고 플라스마 방출이 약하다. 상술한 바와 같이, 비교예 1의 구성에서는, 비접촉부에서 플라스마가 확산되지 않고, 플라스마 생성이 불균일해진다. 그 결과, 클리닝 효과가 저하된다.
도 7은, 제1 실시형태에서의 플라스마 생성 상태의 일례를 도시하는 상면도이다. 제1 실시형태에서는, 중공 구조체(54)보다 두께가 작은 금속 박판(50)을 내부 배관(190)에 밀착시킬 수 있기 때문에, 금속 박판(50)의 내주면과 내부 배관(190)의 외주면 사이에 비접촉부가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 중공 구조체(54)에 고주파 전압을 인가하는 경우, 도전성 금속 박판(50) 전체를 중공 구조체(54)와 전기적으로 실질적으로 동일한 전위로 설정할 수 있다. 그 결과, 도 7에 나타내는 바와 같이, 방출이 약한 부분이 발생하지 않고 둘레 방향에 걸쳐 균일한 플라스마의 생성을 기대할 수 있다.
여기서, 상술한 예에서는, 유전체에 의한 내부 배관(190)의 파손으로 인한 누설 및 대기 공기 침입을 회피하기 위해 이중 배관 구조를 구성했다. 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)의 파손의 원인은 내부 배관(190)의 온도 상승을 포함할 수 있다.
도 8은 내부 배관 온도와 클리닝 처리 시간 사이의 관계를 설명하기 위한 그래프이다. 도 8에서, 종축은 배기 배관에서의 내부 배관의 온도를 나타내며, 횡축은 클리닝 공정에서의 배기 배관에 대한 연속 처리 시간을 나타낸다. 또한, 도 8의 예에 나타내는 그래프는, 내부 배관(190)이 냉각되지 않고 사용되는 경우의 일례를 나타낸다. 클리닝 단계에서는, 고주파 전극(104)에 고주파 전압을 인가한다. 따라서, 고주파 전극(104)의 온도가 상승한다. 이에 따라, 플라스마가 내부에 생성되는 유전체 배관인 내부 배관(190)의 온도가 상승한다. 도 8의 그래프에 나타내는 바와 같이, 냉각 없이 처리가 계속되는 경우, 클리닝 처리 시간이 증가함에 따라 온도가 상승하고, 내부 배관(190)은 결국 파손될 수 있다. 유전체로 이루어지는 내부 배관(190)의 온도 상승으로 인한 파손을 억제하기 위해서는, 내부 배관(190)을 냉각하는 것이 요망된다. 따라서, 제1 실시형태에서, 내부 배관(190)의 온도 상승을 억제할 수 있는 구성에 대해서 이하에서 설명한다.
제1 실시형태에서는, 냉각 기구를 배치한다. 냉각 기구는, 중공 구조체(54) 내의 공간(34)에 냉각수(냉매의 일례)를 도입하고, 완충 부재(52)와 금속 박판(50)을 통해서 내부 배관(190)(유전체 배관)을 냉각한다.
도 9는, 제1 실시형태에 따른 냉각 배관의 레이아웃의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2 및 도 3의 예에 도시되는 바와 같이, 중공 구조체(54) 내에 공동(34)이 형성된다. 공동(34)은 중공 구조체(54) 전체에 걸쳐 형성되는 것이 적합하다. 상술한 바와 같이, 중공 구조체(54)는 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)의 조합으로서 형성된다. 따라서, 절반 중공 구조체(54-1) 내의 공동(34)의 하부에 냉각 배관(30)이 배치된다. 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 상부에 냉각 배관(32)이 배치된다. 절반 중공 구조체(54-1) 내의 공동(34)의 상부와 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 하부 사이에 냉각 배관(37)이 배치된다. 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)의 조립을 용이하게 하기 위해서, 냉각 배관(37)으로서 플렉시블 튜브를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 이것에 한정되는 것은 아니다. 절반 중공 구조체(54-1)와 절반 중공 구조체(54-2)를 조립한 후에, 자유롭게 절곡하기 어려운 고정된 냉각 배관(37)을 부착할 수 있다.
도 2의 예에서, 배기 배관(152) 측(하류측)의 플랜지(19) 내부에 공동(31)이 형성된다. 마찬가지로, 배기 배관(150)에 가까운 (상류) 플랜지(19) 내부에 공동(33)이 형성된다. 공동(31, 33)은 각각의 플랜지(19)의 내부 전체에 또는 그 일부에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어, 각각의 공동은 서로 연결되는 직선적으로 연장되는 2개의 원통형 공동을 포함하는 L 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 공동(31)은, 플랜지(19)의 측면에 형성되는 유입구, 및 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간(36) 측에 형성되는 유출구를 갖는다. 공동(33)은, 외부 배관(102)과 내부 배관(190) 사이의 공간(36) 측에 형성되는 유입구, 및 플랜지(19)의 측면에 형성되는 유출구를 갖는다. 냉각 배관(30)이 공동(31)의 유출구와 중공 구조체(54)(예를 들어, 절반 중공 구조체(54-1)) 내의 공동(34)의 하부를 연결한다. 냉각 배관(37)이 절반 중공 구조체(54-1)의 공동(34)의 상부와 절반 중공 구조체(54-2)의 공동(34)의 하부를 연결한다. 또한, 냉각 배관(32)이 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 상부와 공동(33)의 유입구를 연결한다. 공동(31)이 형성된 플랜지(19), 공동(33)이 형성된 플랜지(19), 냉각 배관(30, 32, 37) 및 공동(34)이 형성된 중공 구조체(54)은 냉각 기구의 일부를 구성한다.
배기 배관(152) 측(하류측)의 플랜지(19)의 측면에 공급된 냉각수는, 배기 배관(152) 측(하류측)의 플랜지(19) 내의 공동(31)을 통과하고, 냉각 배관(30)을 통과하며, 절반 중공 구조체(54-1) 내의 공동(34)의 하부로 진행한다. 절반 중공 구조체(54-1) 내의 공동(34)의 하부에 공급된 냉각수는 상부로부터 상부를 향해 공동(34) 내에 축적된다. 절반 중공 구조체(54-1) 내의 공동(34)의 상부로부터 넘친 냉각수는, 냉각 배관(37)을 통해서 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 하부에 공급된다. 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 하부에 공급된 냉각수는 하부로부터 상부를 향해 공동(34)에 축적된다. 절반 중공 구조체(54-2) 내의 공동(34)의 상부로부터 넘친 냉각수는, 냉각 배관(32)을 통과하며 배기 배관(150) 측(상류측)의 플랜지(19) 내의 공동(33)으로 이동한다. 그리고, 냉각수는 플랜지(19) 내의 공동(33)을 통과하고 플랜지(19) 측면의 유출구로부터 배수된다.
냉각수가 흐르고 있는 상태에서, 플라스마 생성 회로(106)는 고주파 전극(104)을 사용하여 내부 배관(190)의 내부에 플라스마를 생성시킨다. 플라스마 생성 회로(106)는 고주파 전극(104)에 고주파 전압을 인가한다. 이때, 중공 구조체(54) 내를 흐르는 냉각수를 사용하여, 내부에서의 플라스마 생성으로 인해 온도가 상승하는 유전체 배관인 내부 배관(190) 및 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36)을 냉각한다. 이에 의해, 고주파 전압이 인가되고, 온도가 상승하는 고주파 전극(104)을 직접 냉각한다. 제1 실시형태에서는, 중공 구조체(54)와 금속 박막(50) 사이에 열전도율이 높은 완충 부재(52)를 개재하여 간극 없이 서로 밀착시킨다. 따라서, 중공 구조체(54)을 직접 냉각함으로써 금속 박막(50)을 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 금속 박막(50)의 내주면과 밀착하는 내부 배관(190)을 효율적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 내부 배관(190)의 온도 상승을 억제할 수 있다.
도 10은, 제1 실시형태의 비교예 2에 따른 배기 배관 장치의 일례의 정면도이다. 도 10의 비교예 2에서는, 유전체 배관(390)의 외주측의 외부 배관(302)과 유전체 배관(390) 사이의 공간에 고주파 전극(304)이 배치되는 경우를 나타낸다. 유전체 배관(390)의 양 단부에는, 접지 전극으로서 기능하는 배관 플랜지(319)가 배치된다. 그리고, 플랜지(319)를 접지 전극으로서 사용하여 고주파 전극(304)에 고주파(RF) 전압을 인가함으로써 용량 결합 플라스마(CCP)를 생성한다. 이러한 구성에서는, 플랜지(319) 및 고주파 전극(304)은 용량 결합되어 방전을 야기한다.
도 10의 예에서, 유전체 배관(390) 및 고주파 전극(304)의 외주측에 배치된 외부 배관(302)의 외주면을 냉각수의 공급에 의해 냉각하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 외부 배관(302)의 외측을 냉각해도, 외부 배관(302)을 통해서 외부 배관(302)과 유전체 배관(390) 사이의 공간을 충분히 냉각하는 것은 어렵다. 따라서, 외부 배관(302)의 냉각은 유전체 배관(390)의 온도의 상승 및 유전체 배관(390)의 파손을 초래할 수 있다.
한편, 제1 실시형태에서는, 내부 배관(190)의 외주면을 고주파 전극(104)에 의해 직접 냉각하므로, 외부 배관(102)의 외측으로부터의 냉각의 경우에 비하여 내부 배관(190)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 제1 실시형태에서, 내부 배관의 외측에 외부 배관을 배치하는 이중 배관 구조가 형성되지 않을 경우에, 공동(34)이 형성된 중공 구조체(54)를 냉각 기구의 일부로서 냉각함으로써, 내부 배관(190)의 온도 상승을 적절하게 억제할 수 있다.
상술한 바와 같이, 제1 실시형태에 따르면, 플라스마 생성을 균일한 상태에 접근시킬 수 있으며, 진공 펌프 부근의 배기 배관 내부에 퇴적되는 생성물을 제거할 수 있다.
(제2 실시형태)
도 10에 나타낸 비교예 2의 구성에서는, 플랜지(319)와 고주파 전극(304)이 용량 결합되어 방전을 야기한다. 방전은, 유전체 배관(390) 내부뿐만 아니라, 유전체 배관(390) 외부, 예를 들어 대기압이 설정되는 측에서도 발생할 수 있다. 따라서, 플랜지(319)(접지 전극)와 고주파 전극(304) 사이의 거리(L3)를 대기압측이 방전을 야기하지 않는 정도까지 증가시키는 것이 요망된다. 플랜지(319)(접지 전극)와 고주파 전극(304) 사이의 거리(L3)가 큰 경우, 유전체 배관(390) 내의 가스 유량 및 압력이 증가하면 플라스마를 생성하는 것이 곤란해지고, 불안정한 방전을 야기한다. 한편, 고주파 전극(304)의 가스 흐름 방향의 전극 사이즈를 감소시켜 전압을 증가시키고 또는/및 플랜지(319)(접지 전극)와 고주파 전극(304) 사이의 거리(L3)를 감소시킴으로써, 플라스마가 쉽게 생성되지만, 대기압측에서 이상 방전(아킹(arcing))이 발생하기 쉬워진다.
따라서, 제2 실시형태에서는, 고주파 전극(104)까지의 거리가 내부 배관(190)의 외부측보다 내부측에서 더 작도록 접지 전극을 배치한다.
도 11은 제2 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례를 전방측으로부터 본 단면도이다. 제2 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례를 상측으로부터 본 단면도는 제공하지 않는다. 도 11은, 플랜지(19)의 표면으로부터 고주파 전극(104)을 향해 연장되는 링 형상 볼록부(18)가 내부 배관(190)의 내부측에 배치되는 것을 제외하고 도 2와 동일하다.
각각의 볼록부(18)는, 도전성 재료로 구성되며 접지 전극의 일부로서 기능한다. 각각의 볼록부(18)는, 예를 들어 볼록부가 연결되는 플랜지(19)와 일체로 형성된다. 대안적으로, 각각의 볼록부(18)는, 플랜지(19)에 전기적으로 연결되지 않는 한 플랜지(19)와 별개로 형성될 수 있다. 또한, 각각의 O-링 유지장치(11)가 도전성 재료로 형성되는 경우, 각각의 O-링 유지장치(11)는 볼록부(10)와 접촉함으로써 접지 전극의 일부로서 기능한다.
도 11의 예에서는, 내부 배관(190)의 외부측에서는, 볼록부(10)의 선단 또는 O-링 유지장치(11)의 고주파 전극(104) 측의 노출면이 고주파 전극(104)에 가장 가깝기 때문에, 볼록부(18)의 선단과 고주파 전극(104) 사이의 거리(L1)가 내부 배관(190)의 외부측의 볼록부(10)의 선단 또는 O-링 유지장치(11)의 고주파 전극(104) 측의 노출면과 고주파 전극(104) 사이의 거리(L2)보다 작아지도록 볼록부(18)가 형성된다. 볼록부(10)가 없는 경우에는, 볼록부(18)의 선단과 고주파 전극(104) 사이의 거리(L1)가 내부 배관(190)의 외부측의 플랜지 표면과 고주파 전극(104) 사이의 거리보다 작아지도록 볼록부(18)를 배치한다. 이에 의해, 고주파 전극(104)에 고주파 전압을 인가했을 때, 볼록부(18)와 고주파 전극(104) 사이에서 먼저 방전이 발생한다. 따라서, 예를 들어, 대기압 측에서 이상 방전(아킹)을 야기하는 전압을 인가하지 않고, 내부 배관(190) 내부에서 용량 결합에 의한 플라스마를 생성할 수 있다. 진공측의 전극 사이의 거리를 감소시킴으로써, 아킹의 억제 이외에도, 플라스마의 착화성 및 안정성을 더 향상시킬 수 있다.
볼록부(18)의 선단과 고주파 전극(104) 사이의 거리(L1)가 접지된 외부 배관(102)과 고주파 전극(104) 사이의 거리보다 훨씬 더 작아지도록 볼록부(18)가 배치되는 것이 바람직하다는 것에 유의한다.
나머지 구성은 도 2와 유사하다.
상술한 바와 같이, 제2 실시형태에 따르면, 제1 실시형태와 동일한 효과 이외에도, 아킹과 같은 이상 방전을 회피하면서 진공 펌프 부근의 배기 배관 내부에 퇴적되는 생성물을 더 제거할 수 있다.
(제3 실시형태)
상술한 실시형태 각각에서는, 냉각수를 중공 구조체(54) 내의 공동(34) 내로 흘림으로써, 고주파 전극(104)과 밀착하는 내부 배관(190)을 직접 냉각하는 구성에 대해서 설명했다. 제3 실시형태의 냉각 기구가 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36)을 냉각하는 구성에 대해서 더 설명한다.
도 12는 제3 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 전방측으로부터 본 단면도이다. 제3 실시형태에 따른 배기 배관 장치의 일례의 상측으로부터 본 단면도는 제공되지 않는다. 도 12는, 가스 도입구(41), 밸브(40)(또는 체크 밸브(42)), 가스 배출구(43), 및 밸브(44)(또는 체크 밸브(46))가 더 추가되는 것을 제외하고, 도 11과 동일하다. 제3 실시형태에서의 냉각 기구는, 밸브(40)(또는 체크 밸브(42))를 통해 외부 배관(102)의 외주면의 하부측에 배치된 가스 도입구(41)로부터 냉각 가스(냉매의 다른 예)를 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36) 내에 도입한다. 그리고, 외부 배관(102)의 외주면의 상부에 제공된 가스 배출구(43)로부터 밸브(44)(또는 체크 밸브(46))를 통해 냉각 가스를 외부로 배출한다. 냉각 가스를 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36) 내로 흐르게 함으로써, 내부에서의 플라스마 생성으로 인해 온도가 상승하는 유전체 배관인 내부 배관(190) 및 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36)을 냉각한다. 냉각 가스에 의해 내부 배관(190)을 냉각함으로써, 내부 배관(190)의 파손을 억제하는 효과를 더 향상시킬 수 있다. 냉각 가스로서, 예를 들어 공기가 사용된다.
냉각 가스는, 대기압보다 높은 압력에서 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36) 내에 도입된다. 따라서, 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36) 내의 압력은 내부 배관(190) 내부의 공간 내의 압력 및 대기압보다 높은 압력이 되도록 제어된다. 내부 배관(190)과 외부 배관(102) 사이의 공간(36) 내의 압력은, 외부 배관(102)의 외주면에 배치된 통기구(47)를 통해서 압력 센서(48)에 의해 측정되며, 공간(36) 내의 압력의 변동이 모니터링된다. 여기서, 내부에서의 플라스마 생성으로 인해 온도가 상승하는 유전체 배관인 내부 배관(190)이 파손되는 경우, 진공측으로 대량의 냉각 가스가 유입하면 진공 파괴가 발생한다. 따라서, 압력 센서(48)에 의해 내부 배관(190)의 파손을 검지한다.
구체적으로는, 압력 센서(48)에 의해 압력 저하가 검지되었을 경우에, 밸브(40, 44)를 차단하도록 제어를 행한다. 결과적으로, 냉각 가스의 배기 라인으로의 유입을 최소화할 수 있다. 밸브(40) 대신에 체크 밸브(42)가 사용되는 경우, 1차 압력과 2차 압력 사이의 압력차가 0.1MPa보다 높고 냉각 가스의 공급 압력보다 낮을 때 체크 밸브(42)가 차단되도록 크래킹 압력(cracking pressure)이 설정되는 체크 밸브(42)를 사용한다. 냉각 가스의 공급이 공급원에서 정지하면, 1차 압력(체크 밸브의 1차측)이 대기압과 동일해지고, 2차 압력(외부 배관(102) 내부)이 대기압 이하(파손으로 인해 압력이 대기압보다 낮게 저하)가 되며, 차압이 0.1MPa 이하가 된다. 따라서, 0.1MPa < 크래킹 압력 < 공급 압력이 충족되면, 냉각 가스는 흐르지 않는다. 따라서, 내부 배관(190)의 파손의 검지에 응답하여 냉각 가스의 공급이 공급원에서 정지되면, 1차측이 대기 공기로 개방되는 경우에도 대기 공기는 외부 배관(102) 내로 유입되는 것이 방지될 수 있다. 밸브(44) 대신에 체크 밸브(46)를 사용하는 경우, 내부 배관(190)의 파손은 1차 압력이 2차 압력보다 낮아지게 하므로, 유로를 차단할 수 있다. 따라서, 대기 공기가 외부 배관(102) 내로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
나머지 구성은 도 11의 구성과 유사하다.
상술한 바와 같이, 제3 실시형태에 따르면, 제1 및 제2 실시형태와 동일한 효과 이외에도, 내부 배관(190)의 냉각 효과를 더 향상시킬 수 있다.
구체예를 참조하여 실시형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태에서, 에칭 장치 등의 성막 장치 이외의 반도체 제조 장치에 배기 배관 장치가 적용될 수 있다.
또한, 본 발명의 요소를 포함하며 통상의 기술자에 의해 적절히 설계 변경될 수 있는 모든 배기 배관 장치는 본 발명의 범위에 포함된다.
소정의 실시형태를 설명하였지만, 이들 실시형태는 단지 예로서 제공되며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 실제로, 본 명세서에서 설명되는 신규한 방법 및 장치는 다양한 다른 형태로 구현될 수 있으며; 또한 본 명세서에 설명되는 방법 및 장치의 형태의 다양한 생략, 치환 및 변경이 본 발명의 사상 내에서 이루어질 수 있다. 첨부된 청구항 및 그 균등물은 이러한 형태 및 변형을 본 발명의 범위 및 사상 내에 있는 것으로서 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 프로세스 챔버와 상기 프로세스 챔버 내부의 가스를 배기하는 진공 펌프 사이에 배치되는 배기 배관의 일부로서 기능하는 배기 배관 장치이며,
    유전체 배관;
    상기 유전체 배관의 외주측에 배치된 금속 박판, 상기 금속 박판의 외주측에 배치된 완충 부재, 및 상기 완충 부재의 외주측에 배치된 도전성의 중공 구조체를 포함하고, 고주파 전압이 인가되는 고주파 전극; 및
    상기 유전체 배관의 내부에 플라스마를 생성시키는 플라스마 생성 회로를 포함하는, 배기 배관 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중공 구조체 내의 공간 내로 제1 냉매를 도입하고, 상기 완충 부재와 상기 금속 박판을 통해서 상기 유전체 배관을 냉각하도록 구성되는 제1 냉각 기구를 더 포함하는, 배기 배관 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 냉매로서 냉각수가 사용되는, 배기 배관 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박판의 두께는 상기 중공 구조체의 두께보다 얇은, 배기 배관 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속 박판은, 상기 유전체 배관의 상기 외주측에 상기 유전체 배관과 밀착해서 배치되는, 배기 배관 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 전압은 상기 중공 구조체에 인가되고,
    상기 고주파 전압은 상기 중공 구조체를 통해 상기 금속 박판에 인가되며,
    상기 중공 구조체 및 상기 금속 박판은 전기적으로 실질적으로 동일한 전위에 있는, 배기 배관 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 전극의 외부에 배치되는 외부 배관; 및
    상기 유전체 배관과 상기 외부 배관 사이의 공간 내로 제2 냉매를 도입하고, 상기 유전체 배관 및 상기 유전체 배관과 상기 외부 배관 사이의 상기 공간을 냉각하도록 구성되는 제2 냉각 기구를 더 포함하는, 배기 배관 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 냉매로서 냉각 가스가 사용되는, 배기 배관 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 냉각 가스는 대기압보다 높은 압력으로 도입되는, 배기 배관 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 유전체 배관과 상기 외부 배관 사이의 상기 공간 내의 압력을 측정하도록 구성되는 압력 센서를 더 포함하는, 배기 배관 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 중공 구조체는 원통 형상의 원주를 이등분함으로써 얻어지는 하나의 절반 중공 구조체 및 다른 절반 중공 구조체를 포함하며,
    상기 중공 구조체는 상기 하나의 절반 중공 구조체 및 상기 다른 절반 중공 구조체의 조합으로서 형성되는, 배기 배관 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나의 절반 중공 구조체 및 상기 다른 절반 중공 구조체 각각에는 공동이 형성되는, 배기 배관 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 중공 구조체 내의 공간 내로 제1 냉매를 도입하고, 상기 완충 부재 및 상기 금속 박판을 통해서 상기 유전체 배관을 냉각하도록 구성되는 제1 냉각 기구를 더 포함하며,
    상기 제1 냉각 기구는 상기 하나의 절반 중공 구조체의 공동 및 상기 다른 절반 중공 구조체의 공동을 연결하도록 구성되는 배관을 포함하는, 배기 배관 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 하나의 절반 중공 구조체와 상기 다른 절반 중공 구조체는 전기적으로 연결되는, 배기 배관 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 완충 부재는 원통 형상의 원주를 이등분함으로써 얻어지는 하나의 절반 완충 부재 및 다른 절반 완충 부재를 포함하며,
    상기 완충 부재는 상기 하나의 절반 완충 부재 및 상기 다른 절반 완충 부재의 조합으로서 형성되는, 배기 배관 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 완충 부재는, 상기 금속 박판이 상기 하나의 절반 완충 부재 및 상기 다른 절반 완충 부재에 의해 개재된 상태에서 상기 금속 박판과 밀착되도록 배치되는, 배기 배관 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 중공 구조체는 원통 형상의 원주를 이등분함으로써 얻어지는 하나의 절반 중공 구조체 및 다른 절반 중공 구조체를 포함하고,
    상기 하나의 절반 완충 부재는 상기 하나의 절반 중공 구조체의 내면측에 배치되며,
    상기 다른 절반 완충 부재는 상기 다른 절반 중공 구조체의 내면측에 배치되는, 배기 배관 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 전극의 외부에 배치되는 외부 배관; 및
    상기 외부 배관의 외측으로부터 내측으로 도입되며 상기 고주파 전극에 연결되는 도입 단자를 더 포함하며,
    상기 고주파 전압은 상기 도입 단자를 통해 상기 중공 구조체에 인가되는, 배기 배관 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 배관의 단부측에 배치되며 상기 유전체 배관을 고정하도록 구성되는 플랜지를 더 포함하고,
    상기 플랜지는 접지되며,
    상기 플라스마는 상기 고주파 전극과 상기 플랜지 사이의 전위차에 의해 생성되는, 배기 배관 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 플랜지로부터 상기 고주파 전극을 향해 연장되도록 상기 유전체 배관의 내부측에 배치되는 링 형상 볼록부를 더 포함하는, 배기 배관 장치.
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