(57)【要約】【課題】分子ポンプに接続された補助ポンプが高温となっても運転に何ら支障が生ずることがなく、反応生成物の除去が円滑に行われて運転効率が格段に向上する真空排気システムを提供する。【解決手段】吸気側がチャンバーに接続されている分子ポンプ１と、該分子ポンプ１の排気側に吸気側において接続したエゼクター４、５とからなり、該エゼクター４、５が生成物除去手段８ａ、８ｂを介在した循環管路２７に介在され、該循環管路２７内を同伴ガスを強制的に循環して前記エゼクター４、５において補助ポンプの作動をさせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気側がチャンバーに接続されている分子ポンプと、該分子ポンプの排気側に吸引側において接続したエゼクターとからなる真空排気システム。
【請求項２】
前記エゼクターは、生成物除去手段を介在し同伴ガスを強制的に循環する循環管路に介在した請求項１に記載の真空排気システム。
【請求項３】
前記エゼクターの駆動流体は不活性ガスである請求項１又は請求項２に記載の真空排気システム。
【請求項４】
前記生成物除去手段は複数からなり、これら複数の該生成物除去手段を前記循環管路中に並列に接続して交互に運転可能に形成した請求項２又は請求項３に記載の真空排気システム。
【請求項５】
前記循環管路に未反応プロセスガス分離手段を介在した請求項２乃至請求項４のいずれか１に記載の真空排気システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置等のエッチングプロセスにおいて飽和蒸気圧の低い反応生成物が発生するプロセスに好適な真空排気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の真空排気システムとして、吸気側がチャンバーに接続されているターボ分子ポンプと該ターボ分子ポンプの排気側に接続されている補助ポンプとしてのドライポンプとからなるシステムが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の真空排気システムによれば、前記ドライポンプはそのポンプ部において静止部分と回転部分との間隙が狭いので、２００〜３００℃に加熱して使用すると熱膨張により両部材が接触して回転不能になったり破損してしまうか又は軸受の寿命が極めて短くなり、かくて前記真空排気システムにおいてはポンプを１００℃以下にしなければらなず、該ポンプ部の湿度を低くした結果、反応生成物がポンプ部において堆積する。
【０００４】
そこで、短時間の運転後にポンプ部内を清掃して堆積した反応生成物を除去する必要があり作業上の手間がかかって運転効率が低下するとか、除去費用が相当にかかるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解消し作業上の手間がかからず運転効率を向上した真空排気システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すべく本発明は吸気側がチャンバーに接続されている分子ポンプと、該分子ポンプの排気側に吸引側において接続したエゼクターとからなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態を図面に従って説明する。
【０００８】
１はターボ分子ポンプからなる主排気のターボ分子ポンプの分子ポンプを示し、該第１分子ポンプ１の吸気側にチャンバーを接続すると共に該第１分子ポンプ１の排気側に接続した排気管を第１分岐管２ａと第２分岐管２ｂｂに分岐し、該第１分岐管２ａに第１開閉弁Ｖ１を介在すると共に該第１分岐管２ａの先端を例えばドライポンプからなる第１補助ポンプ３に接続し、又前記第２分岐管２ｂに第２開閉弁Ｖ２を介在すると共に該第２分岐管２ｂの先端を第１エゼクター４の吸引側に接続した。
【０００９】
５は第２エゼクターを示し、該第２エゼクター５の吸引側を接続管６を介して前記第１エゼクター４の流出側に接続すると共に、該第２エゼクター５の流出側に接続した第１流出管７を第３分岐管７ａと第４分岐管７ｂに分岐し、該第３分岐管７ａは中間で第３開閉弁Ｖ３を介在すると共に該第３分岐管７ａの先端部を生成物除去手段である第１生成物除去塔８ａの流入口に接続し、又前記第４分岐管７ｂも中間で第４開閉弁Ｖ４を介在すると共に該第４分岐管７ｂの先端部を生成物除去手段である第２生成物除去塔８ｂの流入口に接続し、更に前記第１流出管６に第１逆止弁ＶＲ１を介在した。
【００１０】
ここで、前記生成物除去塔８ａ、８ｂは流路内に冷却された例えば翼体状のトラップが設けられ該流路内を流れるガス中の生成物が該トラップ間を流動中に該トラップの表面に付着するように構成され、該生成物の付着が所定厚さ以上になったときには流動を停止して付着物を前記表面から除去するように形成されている。
【００１１】
９は第１流入管を示し、該第１流入管９の下流側を第５分岐管９ａと第６分岐管９ｂに分岐し、該第５分岐管９ａに第５開閉弁Ｖ５を介在すると共に先端を前記第１エゼクター４の流入側に接続し、又前記第６分岐管９ｂに第６開閉弁Ｖ６を介在すると共に先端を前記第２エゼクター５の流入側に接続した。
【００１２】
又、前記第１流入管９はその根部側をアルゴンガス或いはヘリウムガス等の不活性ガスの第１ガスアキュムレータ１０に接続すると共に先端側より第２流出管１１と第２流入管１２を順次分岐し、該第２流出管１１はその上流側において第７開閉弁Ｖ７を介在すると共に下流端を置換排気系のターボ分子ポンプからなる第２分子ポンプ１３の吸引側に接続し、該第２分子ポンプ１３の排気側に例えばドライポンプからなる第２補助ポンプ１４を接続した。
【００１３】
更に前記第２流入管１２は、アルゴンガス或いはヘリウムガス等の不活性ガスのガス補充用タンク１５にガス補充管１６を介して接続すると共に先端部をコンプレッサー１７の吐出側に接続した。
【００１４】
１８は第３流入管を示し、該第３流入管１８は、その根部を前記コンプレッサー１７の流入口に接続すると共に、先端側を第７分岐管１９と第８分岐管２０と第９分岐管２１に分岐し、該第７分岐管１９が未反応プロセスガス分離手段である第１プロセスガス分離装置２２ａの流入口に、該第８分岐管２０が未反応プロセスガス分離手段である第２プロセスガス分離装置２２ｂの流入側に、該第９分岐管２１が大気圧のアルゴンガス或いはヘリウムガス等の不活性ガスの第２ガスアキュムレータ２３に接続し、そして前記第７分岐管１９に第８開閉弁Ｖ８を介在すると共に、前記第８分岐管２０に第９開閉弁Ｖ９を介在した。
【００１５】
ここで、前記プロセスガス分離装置２２ａ、２２ｂは、管路内に例えば翼体状のトラップを設け、前記エゼクター４、５の駆動ガスであるアルゴンガス或いはヘリウムガス等の不活性ガスが凝縮せずに該不活性ガス以外の他のガスが凝縮して付着するように低温に前記トラップを設定可能に形成したものである。
【００１６】
２４はアルゴンガス或いはヘリウムガス等の不活性ガスのガス置換用タンクを示し、該ガス置換用タンク２４に接続した第３流出管２５の先端側を第１０分岐管２５ａと第１１分岐管２５ｂと第１２分岐管２５ｃと第１３分岐管２５ｄに分岐し、該第１０分岐管２５ａが前記第１生成物除去塔８ａの流出口に、該第１１分岐管２５ｂが前記第２生成物除去塔８ｂの流出口に、該第１２分岐管２５ｃが前記第１プロセスガス分離装置２２ａの流入口に、該第１３分岐管２５ｄが前記第２プロセスガス分離装置２２ｂの流入口にそれぞれ接続した。
【００１７】
又、前記第２流出管１１は前記第２分子ポンプ１３の近傍において第１４分岐管１１ａと第１５分岐管１１ｂと第１６分岐管１１ｃと第１７分岐管１１ｄとに分岐し、該第１４分岐管１１ａが前記第１生成物除去塔８ａの流出口に、該第１５分岐管１１ｂが前記第２生成物除去塔８ｂの流出口に、該第１６分岐管１１ｃが前記第１プロセスガス分離装置２２ａの流入口に、該１７分岐管１１ｄが前記第２プロセスガス分離装置２２ｂの流入口にそれぞれ接続した。
【００１８】
２６は連通管を示し、該連通管２６は第１８分岐管２６ａと第１９分岐管２６ｂと第２０分岐管２６ｃと第２１分岐管２６ｄとに分岐し、該１８分岐管２６ａは前記第１生成物除去塔８ａの流出口に、該第１９分岐管２６ｂは前記第２生成物除去塔８ｂの流出口に、該第２０分岐管２６ｃは前記第１プロセスガス分離装置２２ａの流入口に、該第２１分岐管２６ｄは前記第２プロセスガス分離装置２２ｂの流入口にそれぞれ接続した。
【００１９】
そして、前記第１０分岐管２５ａに第１０開閉弁Ｖ１０を、前記第１１分岐管２５ｂに第１１開閉弁Ｖ１１を、前記第１２分岐管２５ｃに第１２開閉弁Ｖ１２を、第１３分岐管２５ｄに第１３開閉弁Ｖ１３を、第１４分岐管１１ａに第１４開閉弁Ｖ１４を、第１５分岐管１１ｂに第１５開閉弁Ｖ１５を、第１６分岐管１１ｃに第１６開閉弁Ｖ１６を、第１７分岐管１１ｄに第１７開閉弁Ｖ１７を、前記第１８分岐管２６ａに第１８開閉弁Ｖ１８を、前記第１９分岐管２６ｂに第１９開閉弁Ｖ１９を、前記第２０分岐管２６ｃに第２０開閉弁Ｖ２０を、前記第２１分岐管２６ｄに第２１開閉弁Ｖ２１をそれぞれ介在した。
【００２０】
ここで、第１流入管９とその第５分岐管９ａと第６分岐管９ｂ及び第１流出管７とその第３分岐管７ａと第４分岐管７ｂ及び第１８分岐管２６ａと第１９分岐管２６ｂと連通管２６と第２０分岐管２６ｃと第２１分岐管２６ｄ及び第７分岐管１９と第８分岐管２０と第３流入管１８及び第２流入管１２により循環管路２７を形成した。
【００２１】
Ｖ２２は前記ガス補充管１６に介在した第２２開閉弁、Ｖ２３は第３流出管２５の根部側に介在した第２３開閉弁、ＶＲ２は前記第２流入管１２においてコンプレッサー１７の流入口の近傍に介在した逆止弁、２７は前記第２流入管１２と前記第９分岐管２１との間を連結するバイパス管、Ｖ２４は該バイパス管２７に介在したリリーフ弁、Ｖ２５は前記第１流入管９の他の分岐管の先端部に取付けたリリーフ弁を示す。
【００２２】
次に本実施の形態の作用について説明する。
【００２３】
先ず第１ステップとして図２に示す如く第１開閉弁Ｖ１を開弁すると共に第２開閉弁Ｖ２を閉弁し、第１分子ポンプ１と共に補助ポンプ３を運転してチャンバー内の大気の初期排気を行う。この初期排気又はメンテナンス後の排気においては、チャンバー内その他は清掃されていて反応生成物が補助ポンプ３に到達しない。
【００２４】
次の第２ステップとして図３に示す如く第２開閉弁Ｖ２の閉弁を継続し、第３開閉弁Ｖ３〜第２１開閉弁Ｖ２１を開弁すると共に第１開閉弁Ｖ１と第２２開閉弁Ｖ２２と第２３開閉弁Ｖ２３を閉弁する。この状態において第２分子ポンプ１３と第２補助ポンプ１４を運転して、第１〜第３流入管９、１２、１８と第１〜第３流出管７、１１、２５と連通管２６とガス補助管１６とバイパス管２７及び第３分岐管７ａ〜第２１分岐管２６ｄ、更に第１、第２エゼクター４、５と第１、第２ガスアキュムレータ１０、２３と第１、第２生成物除去塔８ａ、８ｂと第１、第２ガス分離装置２２ａ、２２ｂの各内部の大気を真空排気する。
【００２５】
次に第３ステップとして、図４に示す如く第２ステップにおいて開弁している開閉弁中で、第７開閉弁Ｖ７と第１４開閉弁Ｖ１４〜第２１開閉弁Ｖ２１閉弁してその残りの開閉弁は開弁の状態を維持し、第２３開閉弁Ｖ２３を開弁してガス置換用タンク２４内の例えばアルゴンガスを流出し第１０〜第１３分岐管２５ａ〜２５ｄと第１、第２生成物除去塔８ａ、８ｂと第３、第４分岐管７ａ、７ｂと第１、第２エゼクター４、５と第１流入管９とその第５、第６分岐管９ａ、９ｂと、第１、第２ガス分離装置２２ａ、２２ｂと第７〜第９分岐管１９〜２１と第２ガスアキュムレータ２３と、第３流入管１８と、コンプレッサー１７とバイパス管２７とガス補充管１６と第１ガスアキュムレータ１０内をアルゴンガスで充填する。
【００２６】
その後第４ステップとして図５に示す如く第５開閉弁Ｖ５及び第６開閉弁Ｖ６を閉弁すると共に第２２開閉弁Ｖ２２を開弁し、ガス補充タンク１５内のアルゴンガスを流出してガス補充管１６と、第２流入管１２と第１ガスアキュムレータ１０と第１流入管９内においてアルゴンガスを約１０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの圧力に高圧充填して運転準備を完了する。
【００２７】
次に、第５ステップとして、図６に示す如く第６開閉弁Ｖ６と第１８開閉弁Ｖ１８と第２０開閉弁Ｖ２０を開弁すると共に、第４開閉弁Ｖ４と第９開閉弁Ｖ９と第１０開閉弁Ｖ１０〜第１３開閉弁Ｖ１０〜Ｖ１３及び第２２開閉弁Ｖ２２を閉弁し、コンプレッサー１７を運転する。
【００２８】
この運転により、同伴ガスであるアルゴンガスは、第２流入管１２と第１流入管９とその第６分岐管９ｂと第２エゼクター５と第１流出管７と第３分岐管７ａと第１生成物除去塔８ａと第８分岐管２６ａと連通管２６と第２０分岐管２６ｃと第１プロセスガス分離装置２２ａと第７分岐管１９と第３流入管１８を循環すると共に第２エゼクター５を駆動する。
【００２９】
このアルゴンガスの循環において、第１ガスアキュムレータ１０がアルゴンガスの補充の機能を有すると共に第２ガスアキュムレータ２３がガス圧の急激な変動に対してバッファーの機能を有し、又ガス圧が所定の圧力により大となったときにはリリーフ弁２４によりコンプレッサー１７の吸気側に戻し、更に圧力が上昇したときにはリリーフ弁２５によりガスを一部放出するようにしている。
【００３０】
その後第６ステップとして図７に示す如く第５開閉弁Ｖ５を開弁して第１エゼクター４を駆動する。そして第７ステップとして図８に示す如く第２開閉弁Ｖ２を開いて第１分子ポンプ１を運転すると、チャンバー内のガスは該第１分子ポンプ１により吸引されると共に、該第１分子ポンプ１より吐出するガスは前記循環するアルゴンガスにより、第１エゼクター４と第２エゼクター５の２段のエゼクターにおいて吸引され、この吸引されたガス即ち吸引ガスはアルゴンガスと共に循環し、第１生成物除去塔８ａにおいて生成物を除去し、又吸引ガス中の未反応のプロセスガスが第１プロセスガス分離装置２２ａで分離される。
【００３１】
このように補助ポンプとして可動部を有していない２段のエゼクター４、５により第１分子ポンプ１の排出ガスを吸引しているので、排出ガスによりこれらエゼクター４、５が高温になってもポンプとしての機能を保持する。
【００３２】
その後第１生成物除去塔８ａ中の生成物が多くなって該第１生成物除去塔８ａの除去機能が低下したときに、第８ステップとして図９に示すごとく第４開閉弁Ｖ４と第１９開閉弁Ｖ１９を開弁すると共に第３開閉弁Ｖ３と第１８開閉弁Ｖ１８を閉弁して循環ガスと共に吸引ガスを第２生成物除去塔８ｂを通過するようにして生成物を除去する。
【００３３】
この間、閉弁していた第１４開閉弁Ｖ１４を開弁して置換排気系の第２分子ポンプ１３と補助ポンプ１４を運転して第１生成物除去塔８ａ中の生成物を排出除去する。
【００３４】
このようにして、第１生成物除去塔８ａと第２生成物除去塔８ｂを交互に利用し、又、未反応のプロセスガス分圧が大になって分離機能の低下があり、不活性ガスだけの回収ができなくなったときには第１プロセスガス分離装置２２ａと第２プロセスガス分離装置２２ｂを交互に利用することにより長期の運転が可能となり、メインテナンスは第１、第２生成物除去塔８ａ、８ｂと第１、第２プロセスガス分離装置２２ａ、２２ｂについて実施するのみでよい。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明によると、分子ポンプの排気側に補助ポンプとして可動部を有しないエゼクターを接続したので、運転中に該補助ポンプが高温となっても運転に何ら支障が生ずることがなく、反応生成物の除去が円滑に行われて運転効率が格段に向上する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態のシステムの系統図である。
【図２】第１ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図３】第２ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図４】第３ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図５】第４ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図６】第５ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図７】第６ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図８】第７ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【図９】第８ステップの作動状態を示すシステムの系統図である。
【符号の説明】
１              分子ポンプ
４、５          エゼクター
８ａ、８ｂ      生成物除去手段
１７            コンプレッサー
２２ａ、２２ｂ  未反応プロセスガス分離手段
２７            循環管路
【図１】
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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】
2004346901.tif 000009
【図８】
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【図９】
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