(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に所定の処理を施す処理室及び高速回転する回転翼を有して前記処理室内のガスを排気する排気ポンプを連通させる排気系において粒子が飛来する空間に晒される粒子捕捉ユニットであって、
前記空間における流れを阻害しないように前記排気系の排気管の内周面に沿って配置され、
複数の第１の繊維状物からなる第１の層と、複数の第２の繊維状物からなる第２の層とを少なくとも備え、
前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高く、
前記第２の層は前記第１の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在し、
前記第１の層及び前記第２の層は互いに接合され、
前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層をさらに備え、
該第３の層は前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置されることを特徴とする粒子捕捉ユニット。
【請求項２】
前記第１の繊維状物の太さは直径で０．２μｍ乃至３μｍであり、前記第２の繊維状物の太さは直径で３μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする請求項１記載の粒子捕捉ユニット。
【請求項３】
前記第３の繊維状物の太さは直径で３０μｍ乃至４００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の粒子捕捉ユニット。
【請求項４】
他の前記第３の層をさらに備え、該他の前記第３の層は前記第２の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子捕捉ユニット。
【請求項５】
前記第１の繊維状物及び前記第２の繊維状物はステンレス綱からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒子捕捉ユニット。
【請求項６】
粒子が飛来する空間に晒される粒子捕捉ユニットの製造方法であって、
複数の第１の繊維状物からなる第１の層及び複数の第２の繊維状物からなる第２の層を形成する層形成ステップと、
前記第１の層及び前記第２の層を重ね、該重ねられた第１の層及び第２の層を、前記第２の層が前記第１の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在するように、所望の形状に成形する成形ステップと、
前記第１の層及び前記第２の層を焼結によって焼き固めて互いに接合させる焼結ステップと、
前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層を前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置する第１の配置ステップと、
基板に所定の処理を施す処理室及び高速回転する回転翼を有して前記処理室内のガスを排気する排気ポンプを連通させる排気系において、粒子が飛来する空間における流れを阻害しないように前記粒子捕捉ユニットを前記排気系の排気管の内周面に沿って配置する第２の配置ステップとを有し、
前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高いことを特徴とする粒子捕捉ユニットの製造方法。
【請求項７】
基板に所定の処理を施す処理室と、高速回転する回転翼を有して処理室内のガスを排気する排気ポンプと、前記処理室及び前記排気ポンプを連通させる排気系とを備える基板処理装置において、
排気系内の空間に晒される粒子捕捉ユニットをさらに備え、
前記粒子捕捉ユニットは、複数の第１の繊維状物からなる第１の層と、複数の第２の繊維状物からなる第２の層と、前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層とを少なくとも有し、
前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高く、
前記第２の層は前記第１の層及び前記排気系内の空間の間に介在し、
前記第１の層及び前記第２の層は互いに接合され、
前記第３の層は前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置され、
前記粒子捕捉ユニットは、少なくとも前記空間における流れを阻害しないように前記排気系の排気管の内周面に沿って配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
前記粒子捕捉ユニットは、前記排気管の内周面に沿って配置される円筒部分と、前記排気ポンプよりも排気に関して上流に配され、且つ前記排気ポンプにおける前記回転翼の回転軸の延長線上において前記回転軸を覆うように配置される板状部分とを有することを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記粒子捕捉ユニットは、前記円筒部分から前記排気管の内側に向けて突出する複数の突出部分をさらに有することを特徴とする請求項８記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置内を移動する不要な粒子を捕捉する粒子捕捉ユニット、該粒子捕捉ユニットの製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体デバイス用のウエハや、液晶等のＦＰＤパネル、太陽電池等を製造するためのガラス基板等の基板に所定の処理を施す基板処理装置は、基板を収容して所定の処理を施す処理室（以下、「チャンバ」という。）を備える。このチャンバ内には、チャンバ内壁のデポや所定の処理において発生した反応生成物に起因するパーティクルが浮遊している。これら浮遊しているパーティクルがウエハ表面に付着すると、該ウエハから製造される製品、例えば、半導体デバイスにおいて配線短絡が発生し、半導体デバイスの歩留まりが低下する。そこで、チャンバ内のパーティクルを、基板処理装置の排気系によるチャンバ内のガスの排気と共にチャンバ内から除去することが行われている。
【０００３】
基板処理装置の排気系は、チャンバと排気プレートを介して連通する排気室（マニホールド）と、高真空を実現可能な排気ポンプであるターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）と、該ＴＭＰ及びマニホールドを連通する連通管とを有する。ＴＭＰは、排気流に沿って配置された回転軸と、該回転軸から直角に突出する複数のブレード状の回転翼とを有し、回転翼が回転軸を中心に高速回転することにより、吸気したガスを高速で排気する。排気系は、ＴＭＰを作動させることによってチャンバ内のパーティクルをチャンバ内のガスと共に排出する。
【０００４】
ところが、ＴＭＰの回転翼に付着したデポが剥離したり、ＴＭＰが吸気したガスに含まれるパーティクルや連通管を介してＴＭＰへ流れ込んだマニホールド内の残渣物がＴＭＰの回転翼と衝突して反跳することがある。回転翼から剥離したデポや回転翼と衝突して反跳したパーティクルは、いずれも高速回転する回転翼によって大きな運動エネルギーを付与されるため、連通管内を逆流してチャンバ内に進入する。
【０００５】
上述したパーティクルの逆流に対応して本発明者等は、ＴＭＰから反跳してきたパーティクルを該ＴＭＰへ向けて反射する反射装置や該パーティクルを捕捉する捕捉機構を開発した（例えば、特許文献１参照。）。該特許文献１に係る反射装置や捕捉機構は、反跳してきたパーティクルの殆どを再びＴＭＰへ向けて反射し、若しくは捕捉することができる。
【特許文献１】特開２００７−１８０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に係る反射装置は排気管内を遮るように配されるため、排気流路のコンダクタンスを低下させて排気効率を低下させる。また、特許文献１に係る捕捉機構は排気管の内面に沿って配置されるが、該捕捉機構に進入したパーティクルを捕捉するためには、進入したパーティクルが捕捉機構の構成材と衝突を繰り返して運動エネルギーを喪失させるために必要な所定の厚さが必要であり、結果として捕捉機構が排気管内へ迫り出すため、やはり、排気流路のコンダクタンスを低下させて排気効率を低下させる。排気効率が低下するとチャンバの真空引きに時間を要し、基板処理装置の稼働率が低下する等の問題が生じる。
【０００７】
また、捕捉機構の構成材として繊維から成る綿状体を使用することが上記特許文献１において開示されているが、綿状体からは繊維が欠落しやすく、該欠落した繊維の一部がＴＭＰに落下した場合、当該ＴＭＰの回転翼等を損傷させる虞があるという問題も生じる。
【０００８】
本発明の目的は、排気効率の低下を防止するとともに、排気ポンプの回転翼等が損傷するのを防止することができる粒子捕捉ユニット、該粒子捕捉ユニットの製造方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の粒子捕捉ユニットは、基板に所定の処理を施す処理室及び高速回転する回転翼を有して前記処理室内のガスを排気する排気ポンプを連通させる排気系において粒子が飛来する空間に晒される粒子捕捉ユニットであって、前記空間における流れを阻害しないように前記排気系の排気管の内周面に沿って配置され、複数の第１の繊維状物からなる第１の層と、複数の第２の繊維状物からなる第２の層とを少なくとも備え、前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高く、前記第２の層は前記第１の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在し、前記第１の層及び前記第２の層は互いに接合され、前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層をさらに備え、該第３の層は前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の粒子捕捉ユニットは、請求項１記載の粒子捕捉ユニットにおいて、前記第１の繊維状物の太さは直径で０．２μｍ乃至３μｍであり、前記第２の繊維状物の太さは直径で３μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の粒子捕捉ユニットは、請求項１又は２記載の粒子捕捉ユニットにおいて、前記第３の繊維状物の太さは直径で３０μｍ乃至４００μｍであることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の粒子捕捉ユニットは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の粒子捕捉ユニットにおいて、他の前記第３の層をさらに備え、該他の前記第３の層は前記第２の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の粒子捕捉ユニットは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の粒子捕捉ユニットにおいて、前記第１の繊維状物及び前記第２の繊維状物はステンレス綱からなることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するために、請求項６記載の粒子捕捉ユニットの製造方法は、粒子が飛来する空間に晒される粒子捕捉ユニットの製造方法であって、複数の第１の繊維状物からなる第１の層及び複数の第２の繊維状物からなる第２の層を形成する層形成ステップと、前記第１の層及び前記第２の層を重ね、該重ねられた第１の層及び第２の層を、前記第２の層が前記第１の層及び前記粒子が飛来する空間の間に介在するように、所望の形状に成形する成形ステップと、前記第１の層及び前記第２の層を焼結によって焼き固めて互いに接合させる焼結ステップと、前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層を前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置する第１の配置ステップと、基板に所定の処理を施す処理室及び高速回転する回転翼を有して前記処理室内のガスを排気する排気ポンプを連通させる排気系において、粒子が飛来する空間における流れを阻害しないように前記粒子捕捉ユニットを前記排気系の排気管の内周面に沿って配置する第２の配置ステップとを有し、前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高いことを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項７記載の基板処理装置は、基板に所定の処理を施す処理室と、高速回転する回転翼を有して処理室内のガスを排気する排気ポンプと、前記処理室及び前記排気ポンプを連通させる排気系とを備える基板処理装置において、排気系内の空間に晒される粒子捕捉ユニットをさらに備え、前記粒子捕捉ユニットは、複数の第１の繊維状物からなる第１の層と、複数の第２の繊維状物からなる第２の層と、前記第２の繊維状物の太さよりも大きい太さの第３の繊維状物からなる第３の層とを少なくとも有し、前記第１の繊維状物の太さは前記第２の繊維状物の太さよりも小さく、前記第１の層における前記第１の繊維状物の配置密度は前記第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高く、前記第２の層は前記第１の層及び前記排気系内の空間の間に介在し、前記第１の層及び前記第２の層は互いに接合され、前記第３の層は前記第１の層を介して前記第２の層と対向するように配置され、前記粒子捕捉ユニットは、少なくとも前記空間における流れを阻害しないように前記排気系の排気管の内周面に沿って配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の基板処理装置は、請求項７記載の基板処理装置において、前記粒子捕捉ユニットは、前記排気管の内周面に沿って配置される円筒部分と、前記排気ポンプよりも排気に関して上流に配され、且つ前記排気ポンプにおける前記回転翼の回転軸の延長線上において前記回転軸を覆うように配置される板状部分とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の基板処理装置は、請求項８記載の基板処理装置において、前記粒子捕捉ユニットは、前記円筒部分から前記排気管の内側に向けて突出する複数の突出部分をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、複数の第１の繊維状物からなる第１の層と、複数の第２の繊維状物からなる第２の層とを少なくとも備え、第１の層を構成する第１の繊維状物の太さは第２の層を構成する第２の繊維状物の太さよりも小さく、第１の層における第１の繊維状物の配置密度は第２の層における第２の繊維状物の配置密度よりも高いので、第１の層は粒子捕捉ユニットに進入して第２の層を通過した粒子を捕捉する。また、第２の層は第１の層及び粒子が飛来する空間の間に介在するので、第１の層で反射した粒子は第２の層における第２の繊維状物と衝突して運動エネルギーを失った上で第１の層へ跳ね返され、粒子が粒子捕捉ユニットから空間へ飛び出すことがない。その結果、粒子捕捉ユニットの厚さを大きくすることなく、粒子捕捉ユニットへ進入した粒子を確実に捕捉することができる。
【００２０】
さらに、第１の層及び第２の層は焼結によって焼き固められて互いに接合しているので、粒子捕捉ユニットは高い剛性を有する。したがって、粒子捕捉ユニットを支持する枠体を設ける必要がないので、粒子捕捉ユニットが空間へ迫り出すのを防止することができる。また、粒子捕捉ユニットは粒子が飛来する空間における流れを阻害しないように排気系の排気管の内周面に沿って配置される。その結果、粒子捕捉ユニットは排気効率の低下を防止することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、第１の層及び第２の層は焼結によって焼き固められて互いに接合しているので、第１の層を構成する第１の繊維状物の一部や第２の層を構成する第２の繊維状物の一部が欠落することがない。その結果、欠落した繊維状物の一部が排気ポンプの回転翼と衝突して反跳することがないので、異物の処理室内への進入を確実に防止することができるとともに、排気ポンプの回転翼等が損傷するのを防止することができる。また、第３の層を構成する第３の繊維状物の太さは第２の層を構成する第２の繊維状物の太さよりも大きく、第３の層は粒子捕捉ユニットの一部を構成するので、第３の層は粒子捕捉ユニットの剛性の向上に寄与し、粒子捕捉ユニットが変形してパーティクル捕捉効率が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る粒子捕捉ユニットが適用される基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の基板処理装置におけるＡＰＣバルブ及びＴＭＰ近傍の拡大断面図である。
【図３】本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットとしてのパーティクルトラップユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３における第１のトラップユニット及び第２のトラップユニットを構成するメッシュ状部材の構造を概略的に示す拡大断面図である。
【図５】本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットとしてのパーティクルトラップユニットにおける第１のトラップユニットの製造方法の工程図である。
【図６】本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットとしてのパーティクルトラップユニットの変形例の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】メッシュ状部材の変形例の構造を概略的に示す拡大断面図である。
【図８】パーティクルトラップユニットが適用される装置の変形例を概略的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットが適用される基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
【００２５】
図１において、半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching）（以下、「ＲＩＥ」という。）処理を施すエッチング処理装置として構成される基板処理装置１０は、金属、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼からなる、大小２つの円筒が重ねられた形状を呈するチャンバ１１（処理室）を備える。
【００２６】
該チャンバ１１内には、ウエハＷを載置し、且つ該載置されたウエハＷと共にチャンバ１１内を上下降するウエハステージとしての下部電極１２と、上下降する下部電極１２の側部を覆う円筒状のカバー１３とが配置される。
【００２７】
下部電極１２の側部には、下部電極１２上方の空間である処理空間Ｓから排気室（以下、「マニホールド」という。）１４を仕切る環状の排気プレート１５が配置され、マニホールド１４は、連通管１６及び可変式スライドバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control）（以下、「ＡＰＣ」という。）バルブ１７を介して真空引き用の排気ポンプであるＴＭＰ１８に連通する。ＴＭＰ１８はチャンバ１１内をほぼ真空状態になるまで減圧し、ＡＰＣバルブ１７はチャンバ１１内の減圧の際にチャンバ１１内の圧力を制御する。排気プレート１５は処理空間Ｓとマニホールド１４を連通する複数のスリット状、若しくは円孔状の通気孔を有する。基板処理装置１０では、マニホールド１４、連通管１６及びＡＰＣバルブ１７が排気系を構成する。
【００２８】
下部電極１２には下部高周波電源１９が下部整合器２０を介して接続されており、下部高周波電源１９は、所定の高周波電力を下部電極１２に印加する。また、下部整合器２０は、下部電極１２からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力の下部電極１２への供給効率を最大にする。
【００２９】
下部電極１２の上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するためのＥＳＣ２１が配置されている。ＥＳＣ２１に内蔵された電極板（図示しない）には直流電源（図示しない）が電気的に接続されている。ＥＳＣ２１は、直流電源から電極板に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってウエハＷをその上面に吸着保持する。また、ＥＳＣ２１の周縁にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング２２が配置され、該フォーカスリング２２の周囲は環状のカバーリング２３によって覆われている。
【００３０】
下部電極１２の下方には、該下部電極１２の下部から下方に向けて延設された支持体２４が配置されている。該支持体２４は下部電極１２を支持し、且つ下部電極１２を昇降させる。また、支持体２４は、周囲をベローズ２５によって覆われてチャンバ１１内やマニホールド１４内の雰囲気から遮断される。
【００３１】
この基板処理装置１０では、チャンバ１１内へウエハＷが搬出入される場合、下部電極１２がウエハＷの搬出入位置まで下降し、ウエハＷにＲＩＥ処理が施される場合、下部電極１２がウエハＷの処理位置まで上昇する。
【００３２】
チャンバ１１の天井部には、チャンバ１１内に後述する処理ガスを供給するシャワーヘッド２６が配置されている。シャワーヘッド２６は、処理空間Ｓに面した多数のガス通気孔２７を有する円板状の上部電極２８と、該上部電極２８の上方に配置され且つ上部電極２８を着脱可能に支持する電極支持体２９とを有する。
【００３３】
上部電極２８には、上部高周波電源３０が上部整合器３１を介して接続されており、上部高周波電源３０は、所定の高周波電力を上部電極２８に印加する。また、上部整合器３１は、上部電極２８からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力の上部電極２８への供給効率を最大にする。
【００３４】
電極支持体２９の内部にはバッファ室３２が設けられ、このバッファ室３２には処理ガス導入管３３が接続されており、処理ガス導入管３３の途中にはバルブ３４が配置されている。バッファ室３２には、処理ガス導入管３３から、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）の単独、又はＣＦ４とアルゴンガス（Ａｒ），酸素ガス（Ｏ２），四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）との組み合わせ等からなる処理ガスが導入され、該導入された処理ガスはガス通気孔２７を介して処理空間Ｓに供給される。
【００３５】
この基板処理装置１０のチャンバ１１内では、上述したように、下部電極１２及び上部電極２８に高周波電力が印加され、該印加された高周波電力によって処理空間Ｓにおいて処理ガスから高密度のプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。これら生成されたラジカルやイオンは、下部電極１２の上面に吸着保持されたウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
【００３６】
図２は、図１の基板処理装置におけるＡＰＣバルブ及びＴＭＰ近傍の拡大断面図であり、図３は、本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットとしてのパーティクルトラップユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【００３７】
図２において、ＴＭＰ１８は、図中上下方向、すなわち排気流の方向に沿って配置された回転軸３５と、該回転軸３５を収容するように回転軸３５と平行に配置される円筒体３６と、回転軸３５から垂直に突出する複数のブレード状の回転翼３７と、円筒体３６の内周面から回転軸３５に向けて突出する複数のブレード状の静止翼３８とを備える。
【００３８】
複数の回転翼３７は回転軸３５から放射状に突出して回転翼群を形成し、複数の静止翼３８は、円筒体３６の内周面の同一円周上において等間隔に配置され、且つ回転軸３５に向けて突出して静止翼群を形成する。ＴＭＰ１８では回転翼群と静止翼群とが複数存在し、各回転翼群は回転軸３５に沿って等間隔に配置され、各静止翼群は隣接する２つの回転翼群の間に配置される。
【００３９】
一般的に、ＴＭＰ１８では最上の回転翼群が最上の静止翼群より図中上方に配置される。すなわち、最上の回転翼群が最上の静止翼群より連通管１６の近くへ配置される。ＴＭＰ１８は、回転翼３７を回転軸３５周りに高速回転させることにより、ガスを連通管１６からＴＭＰ１８の下側へ高速排気する。
【００４０】
また、ＡＰＣバルブ１７及びＴＭＰ１８の間には比較的短い円筒状の排気管３９が設けられ、該排気管３９はＡＰＣバルブ１７及びＴＭＰ１８を連通させ、内部にパーティクルトラップユニット４０（粒子捕捉ユニット）を有する。
【００４１】
図２及び図３において、パーティクルトラップユニット４０は、排気管３９の内周面に沿って配置される円筒状の第１のトラップユニット４０ａ（円筒部分）と、ＴＭＰ１８の回転軸３５の延長線上に配置され、平面視で眺めた場合（図２中の白抜き矢印に沿って眺めた場合）、回転軸３５を覆うように配置される円板状の第２のトラップユニット４０ｂ（板状部分）とを有する。第２のトラップユニット４０ｂは排気管３９内を横切るように配置された棒状のステー４１へキャップねじ４２によって取り付けられる。第１のトラップユニット４０ａ及び第２のトラップユニット４０ｂは、それぞれ３層構造のメッシュ状部材４３（後述）からなり、進入したパーティクルＰを取り込んで捕捉する。
【００４２】
具体的には、ＴＭＰ１８へ流れ込んだパーティクルＰは高速で回転する回転翼３７と衝突する際、回転翼３７の回転の接線方向の運動エネルギーを与えられて排気管３９の内周面に向けて反跳するが、第１のトラップユニット４０ａが排気管３９の内周面に沿って配置されるため、反跳したパーティクルＰは第１のトラップユニット４０ａに進入し、該第１のトラップユニット４０ａは進入したパーティクルＰを取り込んで捕捉する。
【００４３】
また、ＴＭＰ１８の回転軸３５に向けて流れ込むパーティクル（図示しない）はＴＭＰ１８の周りに付着してデポとなり、ＴＭＰ１８から排気管３９等へ向けて逆流するパーティクルの発生要因となるが、第２のトラップユニット４０ｂがＴＭＰ１８よりも排気に関して上流に配されるので、該第２のトラップユニット４０ｂはＴＭＰ１８の回転軸３５に向けて流れ込むパーティクルを取り込んで捕捉する。
【００４４】
なお、本実施の形態では第２のトラップユニット４０ｂをステー４１へキャップねじ４２によって固定したが、第２のトラップユニット４０ｂをステー４１へ固定するための手段はこれに限られず、接着剤等の固定可能な手段であれば他の手段であってもよく、また、ステー４１も、本実施の形態では棒状の部材からなるが、ステーの形態はこれに限られず、網状の部材等の第２のトラップユニット４０ｂを空間に保持可能な部材であれば他の形態からなっていてもよい。
【００４５】
図４は、図３における第１のトラップユニット及び第２のトラップユニットを構成するメッシュ状部材の構造を概略的に示す拡大断面図である。
【００４６】
図４において、メッシュ状部材４３は、太さが直径で０．２μｍ乃至３μｍの繊維状の第１のステンレス鋼４４ａが編み込まれて形成された第１のメッシュ状層４４（第１の層）と、太さが直径で３μｍ乃至３０μｍの繊維状の第２のステンレス鋼４５ａが編み込まれて形成された第２のメッシュ状層４５（第２の層）と、太さが直径で３０μｍ乃至４００μｍの繊維状の第３のステンレス鋼４６ａが編み込まれて形成された第３のメッシュ状層４６（第３の層）とを有する。
【００４７】
第１のメッシュ状層４４では第１のステンレス鋼４４ａが少なくとも二重に重ねられており、第２のメッシュ状層４５では第２のステンレス鋼４５ａが少なくとも二重に重ねられており、第３のメッシュ状層４６では第３のステンレス鋼４６ａが少なくとも二重に重ねられている。図中において、下方から第２のメッシュ状層４５、第１のメッシュ状層４４、第３のメッシュ状層４６の順番で積層され、メッシュ状部材４３全体の厚さは１ｍｍ以下に抑えられる。
【００４８】
第１のトラップユニット４０ａにおいて、メッシュ状部材４３は第２のメッシュ状層４５が第１のメッシュ状層４４及び排気管３９の内部空間、すなわち、パーティクルＰ（粒子）が飛来する空間（以下、「パーティクル飛来空間」という。）の間に介在するように配置されるため、第２のメッシュ状層４５がパーティクル飛来空間に晒される。第３のメッシュ状層４６は第１のメッシュ状層４４を介して第２のメッシュ状層４５と対向するように配置されるため、第３のメッシュ状層４６は排気管３９の内周面と接し、パーティクル飛来空間に晒されない。
【００４９】
また、第２のトラップユニット４０ｂにおいて、メッシュ状部材４３は、第２のメッシュ状層４５が排気管３９を流れるパーティクルＰを含む排気流と対向し且つ該排気流へ晒されるように配置される。第３のメッシュ状層４６は第１のメッシュ状層４４を介して第２のメッシュ状層４５と対向するように配置されるため、第３のメッシュ状層４６はステー４１に接する。このとき、第２のトラップユニット４０ｂはメッシュ状部材を使用し、且つ、厚みが１ｍｍ以下と薄いため、排気管３９における排気コンダクタンスの低下を抑制することができる。
【００５０】
第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂのメッシュ状部材４３では、第２のメッシュ状層４５がパーティクル飛来空間や排気流に晒されるため、パーティクルＰはまず第２のメッシュ状層４５へ進入する。進入したパーティクルＰの幾つかは第２のメッシュ状層４５において第２のステンレス鋼４５ａによって構成された編み目の開口部（隙間）に嵌って捕捉されるが、第２のメッシュ状層４５における第２のステンレス鋼４５ａの太さが大きく、第２のメッシュ状層４５で生じる隙間は大きいため、パーティクルＰの一部は第２のメッシュ状層４５を通過して第１のメッシュ状層４４へ到達する。
【００５１】
第１のメッシュ状層４４における第１のステンレス鋼４４ａの太さは細いので、第１のメッシュ状層４４には小さな隙間しか生じず、第１のメッシュ状層４４へ到達したパーティクルＰは該第１のメッシュ状層４４を通過することができずに第１のメッシュ状層４４に留まり、第１のメッシュ状層４４において第１のステンレス鋼４４ａによって構成された編み目の開口部（隙間）に嵌って捕捉される。
【００５２】
また、第１のメッシュ状層４４へ到達したパーティクルＰのうち幾つかのパーティクルＰは、第１のメッシュ状層４４の隙間に嵌ることなく、第１のステンレス鋼４４ａによって反射されてパーティクル飛来空間へ戻ろうとするが、第１のメッシュ状層４４及びパーティクル飛来空間の間には、第２のメッシュ状層４５が介在するので、反射したパーティクルＰは第２のメッシュ状層４５によって捕捉されるか、若しくは第２のメッシュ状層４５の第２のステンレス鋼４５ａと衝突して運動エネルギーを失った上で第１のメッシュ状層４４へ跳ね返される。該跳ね返されたパーティクルＰは運動エネルギーが小さいため、第１のメッシュ状層４４に到達した後、該第１のメッシュ状層４４から反射することがなく、第１のメッシュ状層４４に留まる。
【００５３】
したがって、メッシュ状部材４３へ進入したパーティクルＰが再びメッシュ状部材４３からパーティクル飛来空間へ戻ることは無く、メッシュ状部材４３は進入したパーティクルＰを確実に捕捉することができる。
【００５４】
また、第３のメッシュ状層４６を構成する第３のステンレス鋼４６ａの太さは、第１のメッシュ状層４４を構成する第１のステンレス鋼４４ａの太さや第２のメッシュ状層４５を構成する第２のステンレス鋼４５ａの太さよりも大きく、第３のメッシュ状層４６はメッシュ状部材４３の一部を構成するので、第３のメッシュ状層４６はメッシュ状部材４３の剛性の向上に寄与し、第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂが変形してパーティクル捕捉効率が低下するのを防止することができる。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットの製造方法について説明する。
【００５６】
図５は、本実施の形態に係る粒子捕捉ユニットとしてのパーティクルトラップユニットにおける第１のトラップユニットの製造方法の工程図である。
【００５７】
図５において、まず、複数の第１のステンレス鋼４４ａを編み込んで帯状の第１のメッシュ状層４４を形成し、複数の第２のステンレス鋼４５ａを編み込んで帯状の第２のメッシュ状層４５を形成し、複数の第３のステンレス鋼４６ａを編み込んで帯状の第３のメッシュ状層４６を形成する（図５（Ａ））（層形成ステップ）。
【００５８】
次いで、帯状の第１のメッシュ状層４４、帯状の第２のメッシュ状層４５及び帯状の第３のメッシュ状層４６をほぼ同じ長さに切断し、第３のメッシュ状層４６に第１のメッシュ状層４４を重ね、さらに該第１のメッシュ状層４４に第２のメッシュ状層４５を重ねてメッシュ状部材４３を形成し、該メッシュ状部材４３を円筒形状へ成形する。このとき、該メッシュ状部材４３から製造される第１のトラップユニット４０ａが排気管３９へ配置された際、第２のメッシュ状層４５がパーティクル飛来空間へ晒されるように、円筒形状の最内周側へ第２のメッシュ状層４５を位置させる（図５（Ｂ））（成形ステップ）。
【００５９】
次いで、円筒形状へ成形されたメッシュ状部材４３を焼結によって焼き固めて互いに接合し、第１のトラップユニット４０ａを製造し、本処理を終了する（図５（Ｃ））。
【００６０】
なお、第２のトラップユニット４０ｂも、帯状ではなく円形状に切断されること、及び円筒形状に成形されないこと以外は、図５の製造方法に従って製造される。
【００６１】
本実施の形態に係るパーティクルトラップユニット４０によれば、第１のトラップユニット４０ａ及び第２のトラップユニット４０ｂを構成するメッシュ状部材４３は、複数の第１のステンレス鋼４４ａからなる第１のメッシュ状層４４と、複数の第２のステンレス鋼４５ａからなる第２のメッシュ状層４５とを備え、第１のステンレス鋼４４ａの太さは第２のステンレス鋼４５ａの太さよりも小さく、第１のメッシュ状層４４における第１のステンレス鋼４４ａの配置密度は第２のメッシュ状層４５における第２のステンレス鋼４５ａの配置密度よりも高いので、第１のメッシュ状層４４はメッシュ状部材４３に進入して第２のメッシュ状層４５を通過したパーティクルＰを捕捉する。
【００６２】
また、第２のメッシュ状層４５は第１のメッシュ状層４４及びパーティクル飛来空間の間に介在するので、第２のメッシュ状層４５を通過して第１のメッシュ状層４４で反射したパーティクルＰは第２のメッシュ状層４５における第２のステンレス鋼４５ａと衝突して運動エネルギーを失った上で第１のメッシュ状層４４へ跳ね返されるため、パーティクルＰがメッシュ状部材４３から空間へ飛び出すことがない。
【００６３】
その結果、メッシュ状部材４３の厚さを大きくすることなく、例えば、メッシュ状部材４３の厚さを１ｍｍ以下に設定してもメッシュ状部材４３へ進入したパーティクルＰを確実に捕捉することができる。
【００６４】
さらに、パーティクルトラップユニット４０の第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂにおいて第３のメッシュ状層４６、第１のメッシュ状層４４及び第２のメッシュ状層４５は焼結によって焼き固められて互いに接合しているので、第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂは高い剛性を有する。したがって、第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂを支持するフレームを設ける必要がないので、パーティクルトラップユニット４０が空間へ迫り出すのを防止することができる。その結果、パーティクルトラップユニット４０は排気効率の低下を防止することができる。
【００６５】
また、メッシュ状部材４３は焼結されるため、第１のメッシュ状層４４を構成する第１のステンレス鋼４４ａの一部、第２のメッシュ状層４５を構成する第２のステンレス鋼４５ａの一部や第３のメッシュ状層４６を構成する第３のステンレス鋼４６ａの一部が欠落することがない。その結果、欠落したステンレス鋼の一部がＴＭＰ１８の回転翼３７と衝突して反跳することがないので、異物の処理室内への進入を確実に防止することができるとともに、ＴＭＰ１８の回転翼３７等が損傷するのを防止することができる。
【００６６】
さらに、第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂではメッシュ状部材４３を所望の形状へ変形させた後、第３のメッシュ状層４６、第１のメッシュ状層４４及び第２のメッシュ状層４５を焼結によって焼き固めるので、所望の形状を容易に実現することができる。
【００６７】
さらに、第１のメッシュ状層４４、第２のメッシュ状層４５及び第３のメッシュ状層４６はステンレス綱からなるので、或る程度の伸びや歪みを許容する。したがって、焼結前においてメッシュ状部材４３を所望の形状に変形させる際、第１のメッシュ状層４４、第２のメッシュ状層４５及び第３のメッシュ状層４６の一部が破断するのを抑制することができ、もって、パーティクルトラップユニット４０の製造を容易にすることができる。
【００６８】
以上、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００６９】
例えば、図６に示すように、パーティクルトラップユニット４０において、メッシュ状部材４３によって構成され、第１のトラップユニット４０ａから排気管３９の内側に向けて第１のトラップユニット４０ａの半径方向に沿って突出する複数の板状の突出部分４０ｃを設けてもよい。各突出部分４０ｃは回転翼３７の回転の接線方向の運動エネルギーを与えられたパーティクルＰの進行を阻害するので、回転翼３７から反跳するパーティクルＰの捕捉効率をより向上することができる。なお、各突出部分４０ｃは排気管３９の中心まで延伸される必要はなく、第１のトラップユニット４０ａからの突出量はパーティクルＰの発生量や回転翼３７の回転速度等に基づいて変更されてもよい。
【００７０】
メッシュ状部材４３は必ずしも第３のメッシュ状層４６を有する必要はなく、少なくとも第１のメッシュ状層４４及び第２のメッシュ状層４５を有し、第２のメッシュ状層４５がパーティクル飛来空間に晒されていればよい。また、メッシュ状部材４３を構成する層の数も３に限られず、例えば、図７に示すように、第２のメッシュ状層４５及びパーティクル飛来空間の間に他の第３のメッシュ状層４６を介在させてもよい。これにより、第１のトラップユニット４０ａや第２のトラップユニット４０ｂの剛性をより向上することができる。
【００７１】
さらに、第１のメッシュ状層４４を２つの第２のメッシュ状層４５で挟む込む構造としてもよく、これにより、一方向のみならず双方向から飛来する粒子を捕捉することができる。この場合においても、補強材としての第３のメッシュ状層４６を第１のメッシュ状層４４及び２つの第２のメッシュ状層４５からなる積層構造の片側に設けてもよく、または、上記積層構造の両側に設けて該積層構造を挟み込むようにしてもよい。
【００７２】
また、第１のメッシュ状層４４、第２のメッシュ状層４５や第３のメッシュ状層４６を構成する繊維状物としては上述したステンレス鋼だけでなく、他の焼結可能な金属を用いることができ、さらに、アルミナ等のセラミックスを用いることもできる。
【００７３】
メッシュ状部材４３からなるパーティクルトラップユニットは、基板処理装置１０において排気管３９だけでなく、排気系を構成する構成要素、例えば、マニホールド１４、連通管１６及びＡＰＣバルブ１７、又はＴＭＰ１８における排気流に晒される箇所であれば、いずれの箇所においても配置することができ、さらに、配置する場所に応じてパーティクルトラップユニットの形状や構成を変更することができる。本実施の形態においてはエッチング処理装置に適用する場合について説明したが、適用される装置はこれに限られず、ＣＶＤ装置やアッシング装置等の他の処理を行う基板処理装置にも適用可能である。
【００７４】
また、基板処理装置１０だけでなく、凡そ減圧空間をパーティクルが飛来する箇所を有する装置であれば、当該装置に適用することができる。例えば、図８に示すように、基板処理装置の処理室４７及び搬送室（トランスファチャンバ）４８を仕切るゲートバルブ４９の近傍においてパーティクルトラップユニット５０をトランスファチャンバ４８の内壁面に沿って配置してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
Ｐ  パーティクル
Ｗ  ウエハ
１１  チャンバ
１８  ＴＭＰ
３７  回転翼
３９  排気管
４０，５０  パーティクルトラップユニット
４０ａ  第１のトラップユニット
４０ｂ  第２のトラップユニット
４０ｃ  突出部分
４４  第１のメッシュ状層
４４ａ  第１のステンレス鋼
４５  第２のメッシュ状層
４５ａ  第２のステンレス鋼
４６  第３のメッシュ状層
４６ａ  第３のステンレス鋼
【図１】
0005865596.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0005865596.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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