(57)【要約】  本発明は半導体処理に使用するためのポンプ装置に関する。装置はほぼ分子圧からほぼ大気圧へ物質流れを移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することができる。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理に使用するための装置において、
約１０−１ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力に移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することを特徴とする装置。
【請求項２】
上記単一のポンプが約１０−３ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力に移行させるように形状づけられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記単一のポンプが物質流れを約１バールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力に移行させるように形状づけられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
上記単一のポンプがたった単一の回転可能なシャフトを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
上記単一のシャフトが実質的に単一の垂直軸を有することを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
上記単一のシャフトが連続的であることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項７】
上記単一のポンプに関連する半導体処理工具を更に有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上記物質流れの流量が毎秒約１，０００リットルから毎秒約１０，０００リットルまでの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
上記物質流れの流量が毎秒約１，６００リットルから毎秒約３，０００リットルまでの範囲にあることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
上記単一のポンプが少なくとも１つの玉軸受を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
少なくとも１つの玉軸受が約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力を有する物質流れを排出する上記単一のポンプの部分に関連することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
上記単一のポンプが少なくとも１つの磁気軸受を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの磁気軸受が約１０−２ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを受け取る上記単一のポンプの部分に関連することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
上記単一のポンプがたった１つのモータを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
上記単一のポンプがたった１つの軸受懸架ユニットを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
上記単一のポンプが少なくとも１つの磁気軸受を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの玉軸受が約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力を有する物質流れを排出する上記単一のポンプの部分に関連することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの磁気軸受が約１０−２ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを受け取る上記単一のポンプの部分に関連することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
半導体処理に使用するための装置において、
およそ分子圧からおよそ大気圧に物質流れを移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することを特徴とする装置。
【請求項２０】
半導体処理に使用するための装置において、
ターボ分子流れから大気流れに物質を移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体処理に使用するためのポンプ装置に関する。装置はほぼ分子圧からほぼ大気圧へ物質を移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することができる。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエファは多数の異なる形式のデバイスを形成するために使用される。例えば、ウエファ又はウエファの一部はメモリーデバイス、マイクロプロセッサユニットデバイス又はこれら２つのデバイスの組合せを形成するために使用することができる。デバイスは極めて小さい（例えばほんの１ミクロン程度）ことがあり、従って、このようなデバイスはしばしば大きなバッチとして製造される。ある場合、単一のウエファはその上に製造された数百のデバイスを有することがある。
【０００３】
ウエファ上にデバイスを製造するため、多数の別個の工程が遂行される。工程の数はデバイスの形式及び複雑さに大いに依存することがあるが、典型的な製造プロセスは初期の基体を提供する最初の工程とウエファから個々のデバイスを引き出し、それをパソコン、電話、携帯電話又は他の電子機器内に設置する最終工程との間に１００個ないし３００個のいずれかの工程を有することがある。
【０００４】
半導体ウエファ処理におけるある工程は選択した材料をエッチングする工程と、選択した材料を蒸着する工程と、シリコンウエファ内に選択的な鉄の移植を遂行する工程とを有することができる。これらの工程の多くは特定の工程のために特殊に設計された工具により遂行されるが、いくつかの工程はまた単一の工具により遂行することができる。このような工程は種々の位置で遂行されるので、ウエファは頻繁に移動されることがある。例えば、ウエファは移植工具に配置されてそこから取り出され、カセットにより移送され、蒸着工具に配置されてそこから取り出され、エッチング工具に配置されてそこから取り出されるようなことがある。
【０００５】
上述のように、エッチングはウエファ上で遂行できる処理の１つの形である。ウエファは多数の異なる理由のために多数の異なるレベルにおいて多数の異なる時間でエッチングされることがある。例えば、１つの形式のエッチング工程はウエファの領域上にフォトレジスト形式の材料を配置する工程を有する。次いで、ウエファ上のフォトレジストを特定の波長及び特定のパターンを備えた光源に曝すことができる。光源によるフォトレジストの露光は、化学物質が適用されたときに「硬化した」フォトレジストが残るようにフォトレジストが「硬化する」か又は化学物質が適用されたときにフォトレジストが除去されるようにフォトレジストが「軟化する」ような態様で、露光領域の化学組成を変更することができる。いずれの場合も、所望のフォトレジストパターンがウエファ上に残る。この残ったフォトレジストをマスクとして使用すると、ウエファの露光された部分をエッチング即ち除去するように化学物質を適用することができる。従って、所望のパターンをシリコンウエファ内に「エッチング」できる。
【０００６】
ウエファ内にエッチングされるデバイス及び（又は）パターンはしばしば１ミクロン程度の寸法を有する。扱われている寸法がそのように小さいので、エッチングプロセスは特に汚染物質に影響されやすい。例えば、異物の分子はウエファ内にエッチングされたチャンネル内に滞留することがあり、このような欠陥の存在は、デバイス又はその一部が適正に働くのを阻止することがある。従って、このような欠陥を最少にするため、特にシステムにおける汚染物質の数を最小化するように作業することにより、エッチングを遂行するような方法に多くの注意が払われる。
【０００７】
エッチングを制御する最も普通の方法は真空室内でのプラズマを使用するエッチングである。定義によれば、真空室は、例えばほぼ１０−３ミリバールの圧力ないしほぼ１０−１ミリバールの圧力の間の低圧力（例えば分子圧）に保たれる。ウエファをエッチングするために使用されるプラズマは過フッ化炭化水素即ちフルオロカーボン又はパーフルオロカーボンのような任意の数の物質の添加を含むことがあり、このような物質は、プラズマ内で、フッ素及びフッ素基のような一層小さな部分に分解することがある。このような一層小さな部分はウエファの露光された部分と反応し、揮発性の反応副産物の形成により、ウエファのその部分を「エッチング除去」する。エッチングすべき基体に応じて他の物質を使用することができる。真空下でのこの手順の遂行は、（存在する化学物質が通常システム内へ特別に導入されたもののみであるので）汚染物質がシステムへ入るのを実質上阻止し、分子密度が低いので反応速度を適度化する。
【０００８】
多数の現代のエッチング手順においては、多量の反応物が例えば毎秒数千リットル程度の高速度でウエファを通過して搬送される。これは、真空室内の圧力を低く保つことにより汚染物質の数を最小化する希望に反することとなる。その結果として、高速ではあるが低圧で真空室を通してエッチング物質を通過させることが望ましく、従って、特殊化したポンプがしばしば望まれる。
【０００９】
現在、低圧での大流量のエッチング物質を提供するために互いに関連して使用される２つの別個の完全に分離した一体化していないポンプが存在する。中でも、ポンプは別個のハウジング、別個のコントローラ、別個の電気接続部及び別個の流体接続部を有し、ウエファ処理設備の異なる室内で互いに長い距離を隔てて位置する。
【００１０】
ある現在の形状においては、第１のポンプの入口は真空室の底部にボルト止めされ、低圧で流れる物質を真空室から受け取る。次いで、第１のポンプは（入口での）分子レベルから（出口での）ほぼ移行レベルへ物質流れの圧力を徐々に増大させる。次いで、物質流れはチューブ又はパイプを通して第２のポンプへ送られる。第２のポンプは典型的には、その最も顕著なものがその寸法、それが発生するノイズの量及びそのメンテナンスであるようないくつかの理由のため、ウエファ処理設備の別の室（例えば地下室）内に配置される。ポンプを接続する流れ経路（例えばチューブ）の長さは典型的には５ないし１５メートルの間であり、最小長さは３メートル、最大長さは２０メートルである。第２のポンプは（入口での）ほぼ移行レベルから（出口での）ほぼ大気圧へ物質流れの圧力を徐々に増大させる。次いで、第２のポンプは物質流れを排出する。
【００１１】
現在の二重ポンプ構成に関連するある欠点が存在する。例えば、第１のポンプとは別の室内に第２のポンプを配置すると、しばしば空間の使用が効率的ではなくなる。更に、ポンプを接続する長いチューブを通して物質を流れさせることに関連する効率損失が存在する。
【特許文献１】米国特許第６，１０９，８６４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，７７８，９６９号明細書
【特許文献３】米国特許第５，７７２，３９５号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２４４，８４１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７０５，８３０号明細書
【特許文献６】米国特許第６，７０９，２２６号明細書
【特許文献７】米国特許第６，７５５，６１１Ｂ１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，１２９，５３４号明細書
【特許文献９】米国特許第６，２００，１１６号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，３７９，１３５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，６７２，８５５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って、複数ポンプの代わりの構成及び（又は）形状が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
次の説明において、本発明のある態様及び実施の形態が明らかとなろう。その広義の意味において、本発明は、これらの態様及び実施の形態の１又はそれ以上の特徴を有することなく、実施できることを理解すべきである。また、これらの態様及び実施の形態は単なる例示であることを理解すべきである。
【００１４】
ここで具体化され、幅広く説明するような１つの態様は半導体処理に使用するための装置に関連することができる。
【００１５】
本発明の例示的な実施の形態は半導体処理に使用するための装置を含むことができる。装置は約１０−１ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きな出力圧力に移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することができる。
【００１６】
本発明の種々の実施の形態は次の態様のうちの１又はそれ以上を含むことができる：単一のポンプは約１０−３ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きな出力圧力に移行させるように形状づけることができる；単一のポンプは物質流れを約１バールに等しいか又はそれよりも大きな出力圧力に移行させるように形状づけることができる；単一のポンプはたった単一の回転可能なシャフトを有することができる；単一のシャフトは実質的に単一の垂直軸を有することができる；単一のシャフトは連続的とすることができる；単一のポンプに関連する半導体処理工具を有することができる；物質流れの流量は毎秒約１，０００リットルから毎秒約１０，０００リットルまでの範囲とすることができる；物質流れの流量は毎秒約１，６００リットルから毎秒約３，０００リットルまでの範囲とすることができる；単一のポンプは少なくとも１つの玉軸受を有することができる；少なくとも１つの玉軸受は１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力を有する物質流れを排出する単一のポンプの部分に関連することができる；単一のポンプは少なくとも１つの磁気軸受を有することができる；少なくとも１つの磁気軸受は約１０−２ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを受け取る単一のポンプの部分に関連することができる；単一のポンプはたった１つのモータを有することができる；単一のポンプはたった１つの軸受懸架ユニットを有することができる；単一のポンプは少なくとも１つの磁気軸受を有することができる；少なくとも１つの玉軸受は１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい出力圧力を有する物質流れを排出する単一のポンプの部分に関連することができる；及び、少なくとも１つの磁気軸受は約１０−２ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい入力圧力を有する物質流れを受け取る単一のポンプの部分に関連することができる。
【００１７】
本発明の別の例示的な実施の形態は半導体処理に使用するための装置を含むことができる。装置はほぼ分子圧からほぼ大気圧へ物質流れを移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することができる。
【００１８】
本発明の更に別の例示的な実施の形態は半導体処理に使用するための装置を含むことができる。装置はターボ分子流れから大気流れへ物質を移行させるように形状づけられた単一のポンプを有することができる。
【００１９】
上述の構造的な関係は別として、本発明は以下に説明するような多数の他の形を含むことができる。上述の説明及び以下の説明の双方は単なる例示であることを理解すべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付図面はこの明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は本発明のいくつかの実施の形態を示し、説明と共に、本発明のある原理を説明するのに役立つ。
【００２１】
ここで、本発明のある可能な実施の形態を詳細に参照し、その例は添付図面に示す。可能な場合は、同じ符号は同じ又は同様の部品を参照するために図面及び説明において使用する。
【００２２】
図１−９は半導体処理に使用するための装置の例示的な実施の形態を示す。装置はターボ分子ステージ１００、引き出し(drag)ステージ２００及び乾燥ステージ３００の各々のうちの１又はそれ以上を備えたポンプ１を有することができる。例えば、ポンプ１はターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００の３つすべてを有することができる。別の例においては、ポンプ１はターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１つのみを有することができる。更なる例においては、図９に示すように、ポンプ１はターボ分子ステージ１００、複数の引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００を有することができる。ある例においては、ポンプ１は、例えば約５×１０−３ミリバールの圧力を有するほぼ分子圧及び毎秒約１６００リットルから毎秒約２０００リットルまでの範囲の流量で物質流れを受け取り、ほぼ大気圧で物質流れを排出するように形状づけることができる。
【００２３】
更に又は代わりに、ポンプ１は約１０−２ミリバールに等しいか又はそれよりも小さい（例えば約１０−３ミリバールの）入力圧力を有する物質流れを約１００ミリバールに等しいか又はそれよりも大きい（例えば約１バールの）出力圧力に移行させるように形状づけることができ及び（又は）毎秒約１，０００リットル（例えば毎秒約１，６００リットル）から毎秒約１０，０００リットル（例えば毎秒約３，０００リットル）までの範囲の物質流れの流量に順応するように形状づけることができる。
【００２４】
ターボ分子ステージ１００は、物質の分子が、他の物質分子内ではなく、ターボ分子ステージ１００の少なくとも１つの内壁と一層衝突し易くなるように、ほぼ分子圧での物質のターボ分子流れを提供するように形状づけられたステージとすることができる。ターボ分子ステージ１００は（例えば半導体処理室から）第１の圧力での物質の流れを受け取るように形状づけられた入口１０２と、第２の圧力での物質流れを例えば引き出しステージ２００、乾燥ステージ３００又は大気中のうちの１又はそれ以上へ排出するための出口１０３とを有することができる。図１に示すように、ターボ分子ステージ１００は、例えば入口１０２を通過する入力流れがエッチング工具からのものである場合に、約１０−３ミリバールの入力圧力から約１０−１ミリバールへ物質流れを移行させるために一緒に回転するように形状づけられたブレード１０４を有することができる。更に又は代わりに、ターボ分子ステージ１００は、入口１０２を通過する入力流れが例えば物理的な蒸気蒸着（「ＰＶＤ」）のようなエッチング以外の応用に関連する工具又は他の構造体からのものである場合に、例えば約１０−８ミリバールほども低い圧力のような低入力圧力で物質流れを移行させるために一緒に回転するように形状づけられたブレード１０４を有することができる。ターボ分子ステージ１００は約１ミリバールないし約１０ミリバールの第２の圧力に物質流れを移行させるように形状づけることができる。ある実施の形態においては、第２の圧力は約１００ミリバールないし約１バールとすることができる。
【００２５】
ブレード１０４は軸受を使用してターボ分子ステージ１００内に位置させることができる。軸受は玉軸受又は中央シャフトのような機械的な軸受とすることができ又はターボ分子ステージ１００内でブレード１０４を磁気的に浮揚させるように形状づけられた磁気軸受とすることができる。ある実施の形態においては、ターボ分子ステージ１００は多数の形式の軸受を有することができる。例えば、入口１０２に近いブレード１０４は、（例えば入口を通る物質流れの流量が毎秒約２００リットルから毎秒約３００リットルまでの範囲にある場合）磁気軸受により懸架することができ、一方、出口１０３に近いブレード１０４は機械的な軸受により懸架することができる。磁気軸受は高速の物質流れにとって望ましいことがある。その理由は、このような軸受が振動を積極的に減少させるからである。
【００２６】
図７、９に示す代わりの例においては、ブレード１０４はシャフト１０６上に配置することができる。入口１０２に近いシャフト１０６の頂部は磁気軸受により懸架することができ、出口１０３に近いシャフト１０６の底部は機械的な軸受により懸架することができる。しかし、種々の実施の形態において、シャフト１０６は任意の形式の任意の数の軸受により及び任意の組み合わせで（例えば２つの機械的な軸受又は２つの磁気軸受により）懸架することができる。
【００２７】
隣接するブレード１０４は介在するステータ１０５により互いに離間させることができる。ステータ１０５は物質のポンピングプロセス中は実質上静止状態に維持することができ、ブレード１０４を取り囲む内壁１０１に固定することができる。
【００２８】
ターボ分子ステージ１００へ入る分子は実質上無秩序な運動を有することができる。これらの分子は、各ブレード１０４を去るときに、分子がブレード１０４の速度と実質上同じ速度を有すると共に、ブレード１０４のものと実質上同様の固有の熱速度を有するように、回転するブレードと衝突し、ブレード１０４の速度を吸収することができる。したがって、ブレード１０４の角度のため上流側ではなく下流側で一層大きな伝達可能性を提供するブレードとブレードの相対速度との組み合わせにより、圧縮を発生させることができる。静止のステータ１０５はまた、ガスの相対速度と、ステータブレードの角度のため上流側に比べて下流側で一層大きな伝達可能性を提供するステータ１０５との組み合わせにより圧縮を発生させるように、形状づけることができる。上流側及び下流側はポンプの出口１０３（例えば排気）に対するガスの運動を参照することができる。例えば、下流側は（例えば高圧領域の方へ移動し及び（又は）圧縮されている）ポンプの排気側へのガスの運動を参照することができ、一方、上流側は（例えば低圧領域の方へ移動し及び（又は）膨張している）ポンプの排気側から離れるようなガスの運動を参照することができる。ステータ１０５は、ステータ１０５及びブレード１０４により等しいポンピングを提供できるように、分子の基準からの相対速度を有することができる。
【００２９】
ブレード１０４、介在するステータ１０５及び（又は）ターボ分子ステージ１００の他の部分のうちの１又はそれ以上は低圧で物質を効率的に移動させるように形状づけることができる。ターボ分子ステージ１００は典型的には、例えばポンプの下流側の流れ及び寸法に応じて、約１０−１ミリバールから約１０−８ミリバール（１０−７ミリバール）までの範囲の入口圧力及び約０．１ミリバールから約１ミリバール又はそれ以下までの対応する出口圧力で、作動することができる。
【００３０】
ブレード１０４及びステータ１０５を備えたターボ分子ステージ１００の例示的な形状及びその種々の素子に関する付加的な詳細は米国特許第６，１０９，８６４号及び同第６，７７８，９６９号各明細書に記載されており、その全体を参照としてここに組み込む。
【００３１】
ポンプ１は引き出しステージ２００を有することができ、その例を図２に示す。引き出しステージ２００は（例えばターボ分子ステージ１００の半導体処理室又は出口１０３からの）第１の圧力での物質の流れを受け取るように形状づけられた入口２０４と、例えばターボ分子ステージ１００、乾燥ステージ３００又は大気中のうちの１又はそれ以上へ第２の圧力で物質流れを排出する出口２０５とを有することができる。第２の圧力はポンプ１により最終的に排気できる圧力に依存することができる。例えば、ある実施の形態においては、ポンプ１は大気圧へ排出せずに、ターボ分子ステージ１００にのみ排出することができ、引き出しステージ２００を使用することができる。
【００３２】
引き出しステージ２００は２又はそれ以上の同軸の中空シリンダ２０１、２０２を有することができる。各シリンダ２０１、２０２は例えば互いに隣接する２又はそれ以上の複数の円筒状部分で構成することができる（例えば、一方の円筒状部分は入口２０４の近くとすることができ、一方、別の円筒状部分は出口２０５に近くすることができ、両方の円筒状部分は実質上同じ寸法及び（又は）形状を有する）。このような円筒状部分は例えば、圧力に応じて異なる効率で引き出しステージ２００の異なる部分を作動させるようにするのが望ましいことがある。
【００３３】
シリンダ２０１、２０２の一方又は双方は他方のシリンダ２０１、２０２に対面するその表面上に設けた螺旋ネジ部２０３を有することができる。例えば、図２は外側のシリンダ２０１の内表面上のネジ部２０３を概略的に示す。更に、シリンダ２０１、２０２の一方又は双方は例えば約２００００ｒｐｍ又はそれ以上までの比較的高速で回転することができる。低圧においては、分子は回転する螺旋ネジ部２０３の表面に衝突し、分子に速度成分を与え、分子がその衝突する表面と同じ運動方向を有するような傾向を与えることができる。分子はこのような方法で引き出しステージ２００を通して押圧することができ、それが進入する圧力よりも大きな圧力で引き出しステージ２００から出る。螺旋ネジ部２０３は、圧力に応じて、例えば約０．１ｍｍないし約０．５ｍｍの間の、シリンダ２０２に対する相対近接クリアランスを有することができる。このような近接クリアランスは入口の方ではなくポンプの出口の方へ移動する分子の一層大きな可能性を提供することができる。
【００３４】
引き出しステージ２００は典型的には、例えば、ポンプの下流側の流れ及び寸法に応じて、約１０−１ミリバールから約１０−７ミリバールまでの範囲の（例えば約１０−６ミリバールの）入口圧力及び約１０ミリバールから約１ミリバール又はそれ以下までの対応する出口圧力で、作動することができる。シリンダ２０１、２０２、螺旋ネジ部２０３及び（又は）引き出しステージ２００の他の部分（例えば出口２０５の近くに位置する部分）のうちの少なくともいくつかは高圧で物質を効率的に移動させるように形状づけることができる。例示的な引き出しステージ及びその種々の素子に関する更なる詳細は米国特許第５，７７２，３９５号明細書で見ることができ、その全体を参照としてここに組み込む。
【００３５】
引き出しステージ２００は例えば図９に示すような代わりの形状を有することができる。引き出しステージ２００は螺旋ネジ部２０３を備えた数個の静止のシリンダ２０１及び数個の回転シリンダ２０２を有することができる。回転シリンダ２０２はブレード１０４と同じシャフト１０６に接続でき、それと実質上同じ回転速度で回転でき及び（又は）その上に位置することができる。各静止のシリンダ２０１及びそれぞれの静止のシリンダに対面する回転シリンダ２０２の表面は別個の引き出しステージ２００を有することができる。ある引き出しステージ２００は半径方向外方に対面し回転シリンダ２０２の実質上平坦な半径方向内向きの表面にも対面する螺旋ネジ部２０３を有する静止のシリンダ２０１の表面を含むことができる。ある引き出しステージ２００は逆の形状を有することができる。各静止のシリンダ２０１はその半径方向外表面及び（又は）その半径方向内表面上に螺旋ネジ部２０３を有することができる。各回転シリンダ２０２はその半径方向外表面及び（又は）その半径方向内表面上に螺旋ネジ部２０３を有する静止のシリンダ２０１の表面に対面することができる。
【００３６】
各引き出しステージ２００は他の引き出しステージ２００と流れ連通することができる。各引き出しステージ２００は他の引き出しステージ２００から半径方向内方又は外方に位置することができる。各引き出しステージ２００は異なる形状を有することができる。例えば、各引き出しステージ２００内の螺旋ネジ部２０３は他の引き出しステージ２００内の螺旋ネジ部２０３とは異なる長さを有することができる。引き出しステージ２００はターボ分子ステージ１００から半径方向外方に位置することができる。各引き出しステージ２００は、物質が引き出しステージ２００を通って流れる間に、物質の圧力を増大させ、次いで、物質が例えばほぼ大気圧又は大気流れで最終の引き出しステージ２００により乾燥ステージ３００へ排出されるまで、一層半径方向外方の引き出しステージ２００へ物質を排出するように形状づけることができる。
【００３７】
ポンプ１は図３に示すような乾燥ステージ３００を有することができる。乾燥ステージ３００は、物質の分子がポンプの少なくとも１つの内壁３０５よりも互いに一層衝突し易くなるように、物質の移行流れ及び（又は）粘性流れを提供するように形状づけられたポンプとすることができる。乾燥ステージ３００は（例えばターボ分子ステージ１００又は引き出しステージ２００の出口から）第１の圧力で物質流れを受け取る入口３０１と、（例えばほぼ大気圧の）第２の圧力で物質流れを排出させる出口３０２とを有することができる。その例を図３に示す１つの例示的な形式の乾燥ポンプ３００は、介在するステータ３０４と共に高圧で作動するのに適するように、典型的にはターボ分子ポンプのものとは異なる幾何学形状を有する回転ブレード３０３を含むことができる。ブレード３０３及びステータ３０４は約１ミリバールないし約１０ミリバール又はそれ以下の入力圧力（例えば約０．１ミリバールほども低い圧力）から約１００ミリバールないし約１バール（例えば大気圧）へ物質流れを移行させるように形状づけることができる。ブレード３０３は軸受（例えば玉軸受、シリンダシャフト及び磁気軸受のうちの１又はそれ以上）を使用して乾燥ステージ３００内に配置することができる。ステータ３０４はブレード３０３を取り囲む円筒状のハウジングに固定することができる。ブレード３０３及びステータ３０４はターボ分子ステージ１００に関して上述したブレード１０３及びステータ１０４と実質上同様に作動でき、この場合、乾燥ステージ３００は、物質が出口３０２を介して乾燥ステージ３００を出る前に、入口３０１を介して乾燥ステージ３００内へ入る物質の圧力を増大させることができる。乾燥ステージ及びその種々の素子の例は米国特許第６，２４４，８４１号、同第６，７０５，８３０号、同第６，７０９，２２６号及び同第６，７５５，６１１Ｂ１号各明細書に開示されており、その全体を参照としてすべてここに組み込む。乾燥ステージの他の適当な例は米国特許第６，１２９，５３４号、同第６,２００,１１６号、同第６，３７９，１３５号及び同第６，６７２，８５５号各明細書に開示されており、その全体を参照としてここに組み込む。
【００３８】
乾燥ステージ３００は例えば図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ及び９に示すような代わりの形状を有することができる。代わりの形状においては、乾燥ステージ３００は再生ロータ３５０及び再生ステータ３７０を含むことができる。
【００３９】
図８Ａに示すように、再生ロータ３５０は再生ロータ３５０の表面から延びる複数の実質上円形の突起３５１を有することができる。突起３５１はそこから延びる複数のブレード３５２を有することができる。突起３５１及びブレード３５２の断面は図８Ｄに示す。
【００４０】
図８Ｂに示すように、再生ステータ３７０はその間で複数のチャンネル３７２を画定する複数の突起３７１を有することができる。隣接するチャンネル３７２は介在するチャンネル３７３を介して接続することができる。突起３７１及びチャンネル３７２の断面は図８Ｄに示す。各チャンネル３７２は第１の部分３７２ａ及び第２の部分３７２ｂを有することができる。第１の部分３７２ａは、例えばその間での物質の流れを阻止するように、突起３５１の幅よりも僅かに小さい幅を有することができる。従って、作動においては、いかなる物質をも第２の部分３７２ｂ内に実質上収容することができる。第２の部分３７２ｂは物質流れを収容するために例えば湾曲形状又は卵形形状のような任意の適当な断面形状を有することができる。
【００４１】
図８Ｃ及び９に示すように、各ブレード３５２は、突起３５１が第１の部分３７２ａ内に位置し、ブレード３５２が第２の部分３７２内へ延びるように、チャンネル３７２の１つ内に配置することができる。各組のブレード３５２及びチャンネル３７２は介在するチャンネル３７３と同じであるか又は同じではない対応する入口３９１及び出口３９２を有することができる。
【００４２】
作動において、ブレード３５２はチャンネル３７２に関して回転することができる。物質は入口３９１を介してチャンネル３７２の第２の部分３７２ｂに入ることができる。次いで、ブレード３５２は、運動量を得て回転ブレード３５２に対して接線方向に運動するがチャンネル３７２により強制されるガスの結果として例えば実質上卵形及び（又は）螺旋形のパターンでのブレード３５２の回転と同じ方向に、物質を流れさせることができる。次いで、物質は出口３９２を介してチャンネル３７２の第２の部分３７２ｂから出ることができる。次いで、物質は別のブレード３５２とチャンネル３７２との組合せへ送ることができるか又はポンプ１から排出させることができる。
【００４３】
図９に示すように、乾燥ステージ３００は複数のブレード３５２とチャンネル３７２との組合せを有することができる。ブレード３５２とチャンネル３７２との各組合せはブレード３５２とチャンネル３７２との他の組合せの半径方向内方及び（又は）外方に位置させることができる。ロータ３５０はブレード３５２及びチャンネル３７２と同じシャフト１０６上に配置することができる。ブレード３５２とチャンネル３７２との各組合せは外方の組み合わせから半径方向内方に位置する組合せへ物質を排出させることができる。最内方の組み合わせはポンプ１から例えば大気中へ物質を排出させることができる。
【００４４】
図４Ａ及び４Ｂに示すように、ターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００は単一のハウジング１０内に配置される。ポンプ１がターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上を有する場合、ステージ間の境界は外から認識できないことがある（すなわち、肉眼だけで装置の外部を見ている人間はターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００間の境界を視認できない）。ポンプはターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００の組をなすブレード、シリンダ又は他の素子を回転させるための単一の駆動モータを有することができる。ある実施の形態では、ポンプ１はターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び（又は）乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上のステージの１又はそれ以上の素子を駆動するように形状づけられた１又はそれ以上のモータを有することができる。
【００４５】
ターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は遷移部分を実質上有することなく互いに接続することができる。たとえば、ターボ分子ステージ１００の出口１０３は引き出しステージ２００の入口２０４と実質上同じにすることができる。別の例においては、引き出しステージ２００の出口２０５は乾燥ステージ３００の入口３０１と実質上同じにすることができる。更なる例においては、ターボ分子ステージ１００の出口１０３は乾燥ステージ３００の入口３０１と実質上同じにすることができる。
【００４６】
ポンプ１のターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は、例えば図５に示すように、半導体処理設備の単一の室３内に配置することができる。ポンプ１の１つの利点は、ポンプが従来のポンプよりも一層小型となることができ、空間を節約し、また、例えば半導体製造プロセスのような特定のプロセスのためのポンプ及び（又は）素子の数を減少させることである。
【００４７】
図６の例に示すように、ポンプ１のターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は、ターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上の各々を制御する共通のコントローラ９０を有することができる。共通のコントローラ９０はコントローラ接続部９１によりターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上に接続することができる。ターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は半導体処理工具２に関連することができる。
【００４８】
ある例においては、ワイヤ接続を有する代わりに、ワイヤレスリンクが共通のコントローラ９０とターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上との間の連通を提供することができる。
【００４９】
ポンプ１のターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は共通の接続部を共有することができる。例えば、ターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上は共通の動力接続部を共有することができる。動力接続部はターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び（又は）乾燥ステージ３００に関連する１又はそれ以上のモータを駆動するようにターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上に電力を提供することができる。この接続部はまた、ポンプ１のターボ分子ステージ１００、引き出しステージ２００及び乾燥ステージ３００のうちの１又はそれ以上に導かれる前に、動力をコンディショニングするように遠隔コントローラ９０を介して給電することができる。種々の実施の形態においては、ポンプ１は例えば窒素接続部、水接続部及び（又は）乾燥空気接続部のような任意の適当な接続部を有することができる。
【００５０】
本発明はいくつかの利点を有することができる。例えば、本発明は特定の範囲で物質流れを移行させるように形状づけられた複数のポンプよりも一層高い効率で作動することができる。別の例においては、複数のポンプの使用中に存在するコンダクタンス損失は、例えば物質流れ経路の長さの減少のため、最少化及び（又は）実質的に排除することができる。別の例では、本発明は複数のポンプよりも一層小さな空間を占めるだけで済み、一層少ないエネルギで済み、これは、空間及び動力消費が貴重であるような産業において重要な利点となる。更なる例においては、装置からの排出は約１００ミリバールに等しいか又はそれ以上になることがあるため、いかなる亜大気漏洩もが内方で生じることができるので、装置の二重の閉じ込め即ち隔離を不要とすることができる。
【００５１】
本発明はいくつかの問題を克服することができる。例えば、従来の機械における各ステージのための各ポンプは別個に配給することができる。配給する場合、これらの各ポンプの室内の圧力は大気圧とすることができる。室を作動させるためには、各室内の圧力は適正な作動圧力に下げることができる。１つのオプションは大きなモータを使用して各室内のロータを最初に駆動することであるが、このようなオプションはロータをオーバーヒートさせることがあるので望ましくない。別のオプションは室の圧力を減少させるために別のポンプ（例えばロックロードポンプ）を少なくとも最初に使用することである。各ポンプの室内の入口圧力が約１００ミリバール以下（例えば約１０ミリバール以下）になった後、ポンプは援助無しに作動することができる。ポンプの種々のステージを単一のポンプ内で一体化することにより、例えばポンプが大気圧中へ排出を既に行った場合に、付加的なポンプの必要性を排除することができ、完全に無援助でポンプを始動及び作動させることができる。代わりに、ポンプが大気圧よりも小さい圧力へ排出を行う場合は、従来の機械の各ステージのための１つのポンプと対照的に、１つの付加的なポンプのみが必要となる。
【００５２】
別の例においては、従来のターボ分子ポンプ、従来の引き出しポンプ及び従来の乾燥ポンプ間の寸法の不一致が単一のポンプ内でのその組合せを妨げていた。例えば、従来のターボ分子ポンプ、従来の引き出しポンプ及び従来の乾燥ポンプ内のシャフトの寸法に大きな差があった。例えば図８Ａ、８Ｂ、８Ｃ及び８Ｄに示す乾燥ステージのような乾燥ステージにおいてなされた進歩はターボ分子ステージ及び（又は）引き出しステージと一層容易に組み合わせられるように形状づけることのできる一層小型の乾燥ステージをもたらした。
【００５３】
当業者なら、ここで説明した構造について種々の修正及び変更を行うことができることは明らかであろう。従って、本発明は明細書で説明し図面に示した要旨に限定されないことを理解すべきである。むしろ、本発明は修正及び変更を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】本発明に係る装置の実施の形態の概略図である。
【図１Ｂ】装置の別の実施の形態の概略図である。
【図２】図１Ｂの装置の一部の概略図である。
【図３】図１Ａの装置の一部の概略図である。
【図４】図１Ａの装置の一部の概略図である。
【図５】半導体処理設備の単一の室内に位置する装置の更なる実施の形態の概略図である。
【図６】半導体処理工具に関連する装置の更に別の実施の形態の概略図である。
【図７】装置の更に別の実施の形態の一部の概略図である。
【図８Ａ】装置の更に他の実施の形態の一部の斜視図である。
【図８Ｂ】装置の更に他の実施の形態の一部の斜視図である。
【図８Ｃ】図８Ａの一部の概略図である。
【図８Ｄ】図８Ｂの一部の概略図である。
【図９】装置の更に別の実施の形態の概略図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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