JP3919490B2 - 真空排気システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空排気システム、特に半導体製造装置等の真空チャンバを真空に排気するために用いる真空排気システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の真空排気システムを示すもので、例えば、エッチング装置や化学気相成長装置（ＣＶＤ）等の半導体製造工程に用いる真空チャンバ２１０を排気するために使用される。図６に示すように、この真空チャンバ２１０は、配管２１２を通じて真空ポンプ２２０に接続されている。真空ポンプ２２０は、真空チャンバ２１０からのプロセスの排ガスを大気圧まで昇圧するためのもので、以前は油回転式ポンプが、現在はドライポンプが主に使用されている。
【０００３】
真空チャンバ２１０が必要とする真空度が真空ポンプ２２０の到達真空度よりも高い場合には、真空ポンプ２２０の上流側に更にターボ分子ポンプ等の超高真空ポンプが配置されることがあり、また、プロセスの排ガスの種類により、そのまま大気に放出できない場合には、排気配管２３０に排ガス処理装置が配備される。
【０００４】
ポンプの始動時や大気導入時に大量のガスが流れた場合には、真空ポンプ２２０の背圧が上昇し、その結果、過負荷となって運転不能に陥ってしまうおそれがある。これを防止するため、従来から、真空ポンプ２２０の下流側の排気配管２３０に圧力センサ２５０を設置して真空ポンプ２２０の圧力を監視することがなされている。
【０００５】
ところで、このような真空排気システムにおいては、反応副生成物の中に昇華温度の高い物質がある場合、その反応副生成物を含んだガスをドライ真空ポンプが排気するので、昇圧途中でガスが固形化しドライ真空ポンプ中に析出して、ドライ真空ポンプの故障の原因になる欠点がある。
【０００６】
例えば、アルミニウムのエッチングを行うために、代表的なプロセスガスであるＢＣｌ_３，Ｃｌ_２を使用すると、プロセスチャンバからは、ＢＣｌ_３，Ｃｌ_２のプロセスガスの残ガスとＡｌＣｌ_３の反応副生成物がドライ真空ポンプにより排気される。このうち、ＡｌＣｌ_３は、ドライ真空ポンプの吸気側では分圧が低いので析出しないが、加圧排気する途中で分圧が上昇し、ドライ真空ポンプ内で析出してポンプ内壁に付着し、ドライ真空ポンプの故障の原因となる。これは、ＳｉＮの成膜を行うＣＶＤ装置から生じる（ＮＨ_４)_２ＳｉＦ_６やＮＨ_４Ｃｌ等の反応副生成物の場合も同様である。
【０００７】
この問題に対して、ドライ真空ポンプ全体を加熱してドライ真空ポンプ内部で固形化物質が析出しないようにし、ガスの状態でドライ真空ポンプを通過させる等の対策がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように、ドライ真空ポンプ全体を加熱してドライ真空ポンプ２２０の内部で固形化物質が析出しないようにしても、その結果として、ドライ真空ポンプ２２０の下流側の排気配管２３０で固形化物質が析出するという問題がある。
【０００９】
上述した圧力センサ２５０は、排気配管２３０に直接取付けられているため、反応副生成物が圧力センサ２５０のダイアフラム面に固着する場合がある。このように圧力センサ２５０のダイアフラム面に反応副生成物が固着すると、圧力センサ２５０が誤作動して圧力上昇を検知することが考えられる。このような場合には、半導体製造装置などのシステム全体を停止する必要が生じ、これにより歩留まりが低下し、システムの稼働率が下がってしまう。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、圧力センサの誤動作によるシステムの停止を防止し、歩留まりを向上して稼働率を上げることができる真空排気システムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術における問題点を解決するために、本発明の一態様は、真空チャンバに接続された真空ポンプと、ガス供給源からのパージガスを上記真空ポンプの排気配管に導入するパージガス導入配管と、上記パージガス導入配管に設置された圧力センサとを備えたことを特徴とする真空排気システムである。この場合において、上記パージガス導入配管を介して導入されるパージガスの流量を上記排気配管を介して上記真空ポンプにより排気されるガスの流量よりも多くする。あるいは、上記パージガス導入配管を介して導入されるパージガスの圧力を上記排気配管を介して上記真空ポンプにより排気されるガスの圧力よりも高くする。
【００１２】
このような構成により、真空ポンプからの排気ガスがパージガス導入配管に流れ込むことがなくなるので、反応副生成物が圧力センサのダイアフラム面に固着することがなくなる。従って、圧力センサの誤動作によるシステムの停止を防止することができるので、歩留まりを向上し、システムの稼働率を上げることが可能となる。
【００１３】
好ましくは、上記圧力センサと上記パージガス導入配管との間にバルブを設ける。上記圧力センサを交換する必要が生じた場合には、このバルブを閉じることによって、システム全体を停止することなく、システムのメンテナンスを行うことができる。このようにシステム全体を停止することなく、システムのメンテナンスを行うことができるので、歩留まりを向上し、稼働率を上げることが可能となる。
【００１４】
また、上記圧力センサを上記パージガス導入配管の中心よりも上方の位置に設置するのが好ましい。圧力センサをパージガス導入配管の中心よりも上方の位置に配置すれば、たとえ真空ポンプからの排気ガスがパージガス導入配管に流れ込んで固着したとしても、固着した反応副生成物は自身の重力により落下するので、圧力センサに反応副生成物が固着しにくい構造とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る真空排気システムの一実施形態について図１を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態における真空排気システムを示す概略図である。
【００１６】
真空チャンバ１０は、例えばエッチング装置や化学気相成長装置（ＣＶＤ）等の半導体製造工程に用いるプロセスチャンバである。この真空チャンバ１０は、配管１２を通じてドライ真空ポンプ２０に接続されている。ドライ真空ポンプ２０は、真空チャンバ１０からのプロセスの排ガスを大気圧に昇圧するためのものである。なお、真空チャンバ１０が必要とする真空度がドライ真空ポンプ２０の到達真空度よりも高い場合には、ドライ真空ポンプ２０の上流側に更にターボ分子ポンプなどの超高真空ポンプが配置される。
【００１７】
真空ポンプ２０は駆動用のモータ２２を有しており、このモータ２２としては、例えばインバータ（周波数変換回路）などの回転数制御部２４を有する直流モータが使用され、好ましくはブラシレス直流モータが使用される。
【００１８】
ドライ真空ポンプ２０の下流側には排気配管３０が接続されている。この排気配管３０の途中には、ガス供給源４０からのパージガス導入配管４２が合流している。これによって、ガス供給源４０からパージガス導入配管４２を通って排気配管３０にＮ_２などの不活性ガスや空気が導入される。
【００１９】
パージガス導入配管４２には、パージガス導入配管４２の内部の圧力、即ち真空ポンプ２０の背圧を常時検知する圧力センサ５０が取付けられている。圧力センサ５０からの出力信号はモータ２２の回転数制御部２４に入力され、検知された真空ポンプ２０の圧力に応じて真空ポンプ２０の回転数が制御される。
【００２０】
ここで、パージガス導入配管４２を流れるパージガスの流量ｖｐは、真空ポンプ２０によって排気されるガスの流量ｖｄよりも大きくなっている。このようにｖｐ＞ｖｄとすることで、真空ポンプ２０からの排気ガスがパージガス導入配管４２に流れ込むことがなくなるので、上述した反応副生成物が圧力センサ５０のダイアフラム面に固着することもなくなる。従って、圧力センサ５０の誤動作によるシステムの停止を防止することができるので、歩留まりを向上し、システムの稼働率を上げることが可能となる。
【００２１】
上述したように、本実施形態では、パージガス導入配管４２を流れるパージガスの流量を真空ポンプ２０によって排気されるガスの流量よりも多くしているが、圧力の観点からも同様に考えることができる。即ち、パージガス導入配管４２を流れるパージガスの圧力を真空ポンプ２０によって排気されるガスの圧力よりも高くすれば、真空ポンプ２０からの排気ガスがパージガス導入配管４２に流れ込むことがなくなり、反応副生成物が圧力センサ５０のダイアフラム面に固着することを防止することができる。
【００２２】
また、圧力センサ５０とパージガス導入配管４２との間にはバルブ５２が設けられている。圧力センサ５０を交換する必要が生じた場合には、このバルブ５２を閉じることによって、システム全体を停止することなく、システムのメンテナンスを行うことができる。従って、歩留まりを向上し、稼働率を上げることが可能となる。
【００２３】
図１に示す例では、圧力センサ５０がパージガス導入配管４２の下側（配管中心よりも下方の位置）に配置されているが、圧力センサ５０をパージガス導入配管４２の上側（配管中心よりも上方の位置）に配置できることは言うまでもない。図２に示すように、圧力センサ５０をパージガス導入配管４２の配管中心よりも上方の位置に配置すれば、たとえ真空ポンプ２０からの排気ガスがパージガス導入配管４２に流れ込んで固着したとしても、固着した反応副生成物は自身の重力により落下するので、圧力センサに反応副生成物が固着しにくい構造とすることができる。即ち、図３に示すように、パージガス導入配管４２の中心Ｏを通る水平線Ｈよりも上側の配管面に圧力センサ５０を取付ければ、固着した反応副生成物は自身の重力により落下するので、圧力センサに反応副生成物が固着しにくい構造とすることができる。例えば、圧力センサ５０を図３のＡ，Ｂ，Ｃのいずれの位置に取付けてもよく、好ましくは圧力センサ５０のダイアフラム面が下方を向いているのがよい。
【００２４】
また、図４に示すように、反応副生成物がある程度の粒径を持っている場合には、排気配管１３０に直接圧力センサ１５０を取付け、この排気配管１３０の取付部分にフィルタ５４を設置してもよい。このフィルタ５４により反応副生成物が圧力センサ５０のダイアフラム面に固着することが防止される。なお、この場合においても、図５に示すように、圧力センサ１５０のダイアフラム面を下方に向けるのが好ましい。
【００２５】
これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、真空ポンプからの排気ガスがパージガス導入配管に流れ込むことがなくなるので、反応副生成物が圧力センサのダイアフラム面に固着することがなくなる。従って、圧力センサの誤動作によるシステムの停止を防止することができるので、歩留まりを向上し、システムの稼働率を上げることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における真空排気システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施形態における真空排気システムの全体構成を示す図である。
【図３】本発明に係る真空排気システムにおける圧力センサの取付位置を説明する図である。
【図４】 真空排気システムの参考例を示す図である。
【図５】 真空排気システムの参考例を示す図である。
【図６】従来の真空排気システムの全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 真空チャンバ
１２ 配管
２０ ドライ真空ポンプ
２２ モータ
２４ 回転数制御部
３０、１３０ 排気配管
４０ ガス供給源
４２ パージガス導入配管
５０、１５０ 圧力センサ
５２ バルブ
５４ フィルタ

Claims (6)

1. 真空チャンバに接続された真空ポンプと、
   ガス供給源からのパージガスを前記真空ポンプの排気配管に導入するパージガス導入配管と、
   前記パージガス導入配管に設置された圧力センサとを備えたことを特徴とする真空排気システム。
2. 前記パージガス導入配管を介して導入されるパージガスの流量が前記排気配管を介して前記真空ポンプにより排気されるガスの流量よりも多いことを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
3. 前記パージガス導入配管を介して導入されるパージガスの圧力が前記排気配管を介して前記真空ポンプにより排気されるガスの圧力よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の真空排気システム。
4. 前記圧力センサと前記パージガス導入配管との間にバルブを設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の真空排気システム。
5. 前記圧力センサを前記パージガス導入配管の中心よりも上方の位置に配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空排気システム。
6. 前記圧力センサのダイアフラム面を下方に向けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空排気システム。

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