JPH0653793U - 半導体製造用の排気系装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 真空側へ全くオイルを逆拡散させることな
く、そして排気装置中においてその排出ガスの凝縮が生
じて、その性能が低下する場合でも、その洗浄のために
例えば真空ポンプを製造ラインから取り外すことなく短
時間でその洗浄をなし凝縮物等を除去することのできる
半導体製造用の排気系装置を提供する。 【構成】 半導体製造装置の排気装置１において、上部
に吸気口９を持ち下部に排気口１０を持つチャンバ８内
に、外周に角ねじを備えそしてその上端が自由端となっ
ている片持構造の第１ロータ１７と、同様に形成され前
記第１ロータと噛み合う第２ロータ１８とを垂直に設け
て、前記各ロータを相互に逆行方向に回転すると共に排
気路と洗浄路に接続される分岐路を前記チャンバの吸気
口に接続し、前記排気路に排気系バルブ１２を設けそし
て前記洗浄路に洗浄系バルブ１３を設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は密閉室内に多数のシリコンのウエハ等を配置して、その各ウエハ等 の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える半導体製造装置等で、その不 要ガス、反応副成ガス等を吸気し排気するために使用する半導体製造用の排気系 装置に関するもので、特に真空ポンプ側から高真空側、すなわち、ウエハ又は基 板等のある側へ、油分の逆拡散、逆吸着を生じさせることなく、そしてその真空 ポンプの性能を常時高く維持することのできる半導体製造用の排気系装置に関す るものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、密閉室内に多数のシリコン（Ｓｉ）のウエハ等を配置してその各ウエハ 等の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える半導体製造装置等でその処 理・加工の後で不要となり、そして加工・処理においてむしろ有害となった残留 ガス、反応副成ガス等の排気方式には例えば、（１）油回転真空ポンプによる方 法、（２）ルーツ型多段ポンプ等による方法がある。 前者の方法はケース内のオイル中に設けられた円形のシリンダ内でこのシリン ダに対して偏心しているロータを回転しそして翼とシリンダとの間をオイルでシ ールし吸気と排気を繰り返して減圧状態を形成するものである。後者の方法は楕 円形のシリンダ内で２個の同形のまゆ形の断面を持つロータを互いに９０゜位相 をずらせて取り付けて回転して通常はこれを多段にして使用する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上記前者の方法はシリコン・ウエハの収容されている真空側にシール 用のオイルが著しく逆拡散、吸着してそのままでは正常な半導体製造におけるシ リコン・ウエハの加工・処理操作をすることができず、１０-3Ｔｏｒｒ程度のオ イルフリーの状態を少しも形成することができない欠点があった。後者の方法は 移送・排気されるガスが過度にかつ不必要に断続的に圧縮されてその排気ガスが ロータ中で凝縮して固形化し著しくはロータが目詰まりし運転の中止を余儀なく された。この様な場合に採られた方法は前記真空ポンプをラインから取外りし真 空ポンプを分解してその内部の前記凝縮物、付着物を洗浄して除去するが、この 作業はかなり手間が掛かり少なくとも数日を要して、その間のライン稼働停止は 製造ラインの生産効率を著しく低下させた。更に前者の方法ほどではないにして も軸受のオイルの逆拡散がやはり認められるという各種の欠点があった。

【０００４】 この考案の目的は上記問題点に鑑み真空側、即ち例えばシリコン・ウエハ等に 対して加工又は反応操作を加える半導体製造装置側へ全くオイルを逆拡散させる ことなく、そして排気装置中においてその排出ガスの凝縮が生じて、その性能が 低下する場合でも、その洗浄のために例えば真空ポンプを製造ラインから取り外 すことなく短時間でその洗浄をなし凝縮物等を除去することのできる半導体製造 用の排気系装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の半導体製造用の排気系装置は、密閉室内に多数のシリコンのウエハ 等を配置してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な処理・加工を加える 半導体製造装置等の排気装置において、上部に吸気口を持って下部に排気口を持 つケーシング部チャンバと、前記ケーシング部チャンバの吸気口に接続されそし て排気路と洗浄路に接続される分岐路と、前記排気路に設けられる排気系バルブ と、前記洗浄路に設けられる洗浄系バルブと、前記ケーシング部チャンバ内にそ の上部が入っておりそして垂直に設けられた第１回転軸と、前記ケーシング部チ ャンバ内にその上部が同様に入っておりそして前記第１回転軸に間隔を置いて平 行に設けられた第２回転軸と、前記第１回転軸の上部に固定され外周に角ねじを 備えそしてその上端が自由端となっている第１ロータと、前記第２回転軸の上部 に固定され外周に角ねじを備えそして同様にその上端が自由端となっておりそし て前記第１ロータと噛み合う第２ロータと、前記第１回転軸の下部に間隔を置い て上下に設けられた第１中部軸受体及び第１下部軸受体と、前記第２回転軸の下 部に間隔を置いて上下に設けられた第２中部軸受体及び第２下部軸受体と、前記 第１回転軸及び第２回転軸を相互に逆行方向に回転する回転駆動手段等を備える ことに特徴を有するものである。

【０００６】

【作用】

この考案の半導体製造用の排気系装置でそのケーシング部チャンバの上部の吸 気口を半導体製造装置及びクリーニング流体源と分岐路を介して接続して通常の 稼働時では前記クリーニング流体源を洗浄系バルブで遮断する。一方洗浄時では 半導体製造装置を排気系バルブで遮断する。この場合、以下に述べる作用が認め られた。この考案の排気系装置中では通常の稼働時は排気経路における吸気ガス に対するガス容積の圧縮及び反復圧縮が全くないので凝縮性のあるガス等でもそ の凝縮が生じない。そして、ガス経路は角状をなして広くシンプルで、かつ多段 形式のものに比してもその経路が非常に短いので、この排気装置中においては殆 ど温度変化がなく、よって半導体装置から排気された反応ガス等を凝縮する前に この排気装置外に排出することになって、同様にこの真空ポンプ中においてはこ の面においても凝縮が起こらない。従って、ロータのネジ部に目詰まりが生ずる ことがなくて長期のメンテナンス・フリーの運転が可能である。しかし、ガスの 性質によってはその凝縮を避けられないこともあり、そして長期間の稼働によっ ても僅かずつの堆積もある。この場合は前記洗浄処理がなされるが、排気系バル ブを閉鎖し洗浄系バルブを開放してクリーニング流体をこの考案の排気装置のチ ャンバに流して洗浄する。この時、前記チャンバのある排気系装置を製造ライン から取り外さないでよい。そして左右のロータは垂直で、かつ前記クリーニング 流体の流入側には軸受体がない自由端となっているので著しく洗浄がし易い。 また、上述のように垂直に設けられた各ロータは吸気側に軸受体のない片持構 造としてあるので、真空側に対してさらに高度にオイルの逆方向の拡散が押さえ られる。即ち、油回転ポンプのシール用オイルによる第１のオイルの逆拡散がそ の構造上から存在しない上に、さらに軸受のその潤滑用のオイルに起因する第２ のオイルの逆拡散も生じない。従って、高集積度のＬＳＩ（大規模集積回路）等 の薄膜等の成膜を高精度で遂行することができる。

【０００７】

【実施例】

次に、この考案の半導体製造用の排気系装置の一実施例をその図面を参照して 以下に詳細に説明する。図１はこの考案に係る半導体製造用の排気系装置の一実 施例を示す説明図、図２はこの考案に係る半導体製造用の排気系装置の排気装置 の一実施例を示す要部断面図、図３はこの考案に係る半導体製造用の排気系装置 の排気装置の一実施例のロータ部を示す断面図、図４はこの考案に係る半導体製 造用の排気系装置の使用操作の一実施例を示す説明図、図５はこの考案の半導体 製造用の排気系装置の洗浄操作の一実施例を示すフローチャートである。

【０００８】 この考案の半導体製造用の排気系装置１は、図１及び図２に示すように、例え ばケーシング部２、切替え部３、回転軸部４、ロータ部５、軸受部６、駆動部７ から構成される。 前記ケーシング部２はチャンバ８、吸気口９及び排気口１０を有し、前記チャ ンバ８には後記の２本のロータが垂直に収容され回転して後述のようにして真空 が形成される。前記吸気口９は例えば前記チャンバ８の頂部中央に設けられ、こ こから半導体製造プロセスで生成した反応ガス等が吸気される。前記排気口１０ は排気口入口１０ａ、排気口通路１０ｂ及び排気口出口１０ｃからなり、前記排 気口入口１０ａは例えば前記チャンバ８の底部中央に設けられ、その下方に続い て前記排気口通路１０ｂが設けられ、排出ガスはこの排気口通路１０ｂを経て前 記排気口出口１０ｃから、後続する前記ガス等の処理系等に送出される。 切替え部３は分岐路１１、排気系バルブ１２及び洗浄系バルブ１３からなり、 前記分岐路１１は前記ケーシング部２のチャンバ８の吸気口９に接続されそして 後記排気路と洗浄路に分岐する。前記排気系バルブ１２は半導体製造装置のある 排気路側に設けられ、手動で又は電磁的に開閉される。前記洗浄系バルブ１３は クリーニング流体源と接続される洗浄路側に設けられ同様に開閉される。

【０００９】 前記回転軸部４は第１回転軸１４及び第２回転軸１５から成り、前記第１回転 軸１４及び第２回転軸１５は、望ましくはそれぞれ垂直に間隔を置いて設けられ る。前記第１回転軸１４のその上半部１４ａ及び前記第２回転軸１５の上半部１ ５ｂは前記チャンバ８内で上方に突出している。そして前記第１回転軸１４及び 第２回転軸１５はそれぞれの下半部１４ｂ、１５ｂで前記軸受部６を介してケー シング部下部１６に回転自在に固定される。即ち、こうして前記第１回転軸１４ 及び第２回転軸１５はその下半部１４ｂ及び１５ｂで支持される片持構造で設け られる。このように前記第１回転軸１４及び第２回転軸１５は水平でなく垂直保 持であり、そしてこれらの回転軸を間隔を置いた複数の軸受による支持構造なの で長期に亙って前記回転軸の軸振れは全く生じない。こうして回転軸は垂直片持 構造であるため吸気口側にその軸受を持たない。従って、軸受の潤滑用のオイル に基づく半導体製造装置側へのオイルの逆拡散が全く生起しない。

【００１０】 ロータ部５は第１ロータ１７及び第２ロータ１８で構成される。前記第１ロー タ１７は例えば前記第１回転軸１４のその上半部１４ａにその第１テーパ部１９ を介してその第１回転軸１４の頂部で第１ねじ２０により固定される。そして前 記チャンバ８内に回転可能に収容される。そして第１ロータ１７には図１に示す ように角状の例えば右ねじが形成される。前記第２ロータ１８は例えば前記第２ 回転軸１５のその上半部１５ａにその第２テーパ部２１を介してその第２回転軸 １５の頂部で第２ねじ２２により固定される。そして同様に前記チャンバ８内に 回転可能に収容される。そしてこの第２ロータ１８には図１に示すように前記と は異なり例えば角状の左ねじが形成される。そして前記第１ロータ１７と第２ロ ータ１８は噛み合って相互に逆方向、即ち例えば第１ロータはＡ方向、第２ロー タはＢ方向に回転される。ロータ部５と前記チャンバ８の間には接触しない程度 のクリアランス、例えば約１ｍｍ以下程度が設けられる。

【００１１】 前記軸受部６は第１中部軸受体６ａ、第１下部軸受体６ｂ、第２中部軸受体６ ｃ及び第２下部軸受体６ｄから成る。前記第１中部軸受体６ａ及び第２下部軸受 体６ｂには例えばスラスト軸受が使用される。これらは間隔を置いてケーシング 部下部１６に定置され、前記第１ロータ１７の固定された第１回転軸１４をその 下半部１４ｂで回転自在に片持構造で、しかし軸振れを生じさせることなく堅牢 に支持する。前記第２中部軸受体６ｃ及び第２下部軸受体６ｄにも同様に例えば スラスト軸受が使用される。これらも間隔を置いてケーシング部下部１６に定置 され、前記第２ロータ１７の固定された第２回転軸１７を回転自在に片持構造で 同様に支持する。

【００１２】 前記駆動部７は第１タイミングギヤ２３、第２タイミングギヤ２４、第１従動 ギヤ２５、第２従動ギヤ２６、図示しない駆動ギヤ及び同様に図示しない駆動装 置から成っている。前記第１タイミングギヤ２３は前記第１回転軸１４の下半部 １４ｂに固定される。この第１タイミングギヤ２３は例えば前記第１中部軸受体 ６ａと第１下部軸受体６ｂとの間に設けられる。前記第２タイミングギヤ２４は 前記第２回転軸１５の下半部１５ｂに固定される。この第２タイミングギヤ２４ も例えば前記第２中部軸受体６ｃと第２下部軸受体６ｄとの間に設けられる。前 記第１タイミングギヤ２３と第２タイミングギヤ２４は噛み合って互いに逆方向 に同じ角速度で回転される。第１従動ギヤ２５は前記第２タイミングギヤ２４と 例えば一体に形成され前記第２回転軸１５に同様に固定される。第２従動ギヤ２ ６は上下のベアリングにより垂直に回転自在にケーシング部下部１６に保持され た回転軸２７に固定され、前記第１従動ギヤ２５と噛み合わされる。この第２従 動ギヤ２６は図示しない駆動ギヤと噛み合い、そしてこの駆動ギヤは駆動装置例 えば３相誘導電動機等のシャフトに固定される。以上によって前記電動機の電源 スイッチがＯＮとなると前記第１タイミングギヤ２３及び第２タイミングギヤ２ ４、即ち第１ロータ１７及び第２ロータ１８は相互に逆方向に定速度で駆動回転 される。

【００１３】 この考案の半導体製造用の排気系装置の使用操作の一例を説明する。この考案 の半導体製造用の排気系装置１は使用操作に当たり図４に示すように例えばその 吸気口９は分岐路１１及び排気系バルブ１２を経て、半導体製造装置２８の排出 口２９と排気路３０等を介して接続され、例えば通常ここに圧力計３１が設けら れる。そして排気口出口１０ｃは排出バルブ３２を経て例えばトラップ装置３３ の入口側３４と接続する。また、排液タンク３５とも接続する。前記半導体製造 装置２８は例えば反応室３６、加工品出入れ口３７、ガス送入口３８及び排出口 ２９等を備える。加工されるウエハ３９はキャリア４０上に並べて前記反応室３ ６に収容される。こうして、この考案の半導体製造用の排気系装置１の電源スイ ッチがＯＮにされる。ガス送入口３８からは反応ガス４１が送り込まれ、一方排 出口２９からは排気路３０を経て反応副成ガス等がこの考案の排気系装置１によ って吸気される。前記排気系装置１において第１ロータ１７はＡ方向に回転し、 第２ロータ１８はＢ方向に回転してガス容積を反復圧縮することなくそしてロー タの目詰まり等による性能の低下を来すことなく吸気口９から前記ガス等が吸引 され排気口出口１０ｃから排出される。この考案の排気系装置１の排出するガス 等は次いで例えば配管４２を経てトラップ装置３３に送られて、そこに設けられ る水冷装置やバッフル等により凝縮性の固形分等が除去されその出口側４３から 放出される。以後、必要に応じて設けられるガス等処理設備、排液タンク３５等 に送られる。 次にクリーニング操作の一実施例を図４及び図５により説明する。圧力計３１ をモニターしてその表示から真空系の負荷の増大が検出されることによってクリ ーニング処理が進行する。即ち、排気系バルブ１２を閉止し洗浄系バルブ１３を 開放する。こうしてクリーニング流体源、例えば水、湯又はアルコール等が洗浄 路４４を経てチャンバ８及びそこにあるローに供給され、浸透され、洗い流され て乾燥される。洗浄後、洗浄系バルブを閉止し排気系バルブを開放して洗浄処理 が完了する。上記において前記排気系装置を製造ラインから取り外さないでよい 。そして左右のロータは垂直で、かつ前記洗浄液又はクリーニング流体の流入側 には軸受体がない自由端となっているので著しく洗浄がし易い。

【００１４】

【考案の効果】

この考案の半導体製造用の排気系装置は以上のように構成されるものであるか ら、排気経路においてガス容積を圧縮させず凝縮性のあるガス等でもその凝縮が 生じにくい。ガス経路は角状をなして広くシンプルで、かつ非常に短く温度変化 がなく、よって半導体装置から排気された反応ガス等が凝縮する前にこの排気装 置外に排出することになりこの意味でも凝縮現象を生起しにくい。したがって、 ロータのネジ部に目詰まりが殆ど生ずることがなく長期のメンテナンス・フリー の運転が可能となる。しかし反応ガスによって排気系装置のチャンバ中において その凝縮が生じて、その性能が低下する場合があるが、この場合でもその洗浄の ために例えば真空ポンプ又は排気系装置を製造ラインから取り外すことなく短時 間例えば２時間程度でその洗浄をなし凝縮物等を除去することができる。そして 垂直に設けられたロータの各回転軸は吸気側に軸受体のない片持構造としてある ので、真空側に対して更に高度にオイルの逆方向の拡散が押さえられる。即ち、 油回転ポンプのシール用オイルによる第１のオイルの逆拡散がない上に、更に軸 受の潤滑油に起因する第２のオイルの逆拡散も生じない。こうして１０-4Ｔｏｒ ｒ以下の真空が得られる。したがって、高集積度のＬＳＩ（大規模集積回路）等 の成膜を高精度で遂行することができる。また、前記第１回転軸及び第２回転軸 は水平でなく垂直保持であり、そしてこれらの回転軸を間隔を置いた複数の軸受 による支持構造なので長期に亙って前記回転軸の軸振れが全く生じない等の産業 上において顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の一
実施例を示す説明図である。

【図２】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の排
気装置の一実施例を示す要部断面図である。

【図３】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の排
気装置の一実施例のロータ部を示す断面図である。

【図４】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の使
用操作の一実施例を示す説明図である。示す断面図であ
る。

【図４】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の使
用操作の一実施例を示す説明図である。

【図５】この考案の半導体製造用の排気系装置の洗浄操
作の一実施例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 半導体製造用の排気系装置 ２ ケーシング
部 ３ 切替え部 ４ 回転軸部 ５ ロータ部 ６ 軸受部 ７ 駆動部 ８ チャンバ ９ 吸気口 １０ 排気口 １１ 分岐路 １２ 排気系バ
ルブ １３ 洗浄系バルブ １４ 第１回転
軸 １５ 第２回転軸 １６ ケーシン
グ部下部 １７ 第１ロータ １８ 第２ロー
タ ２３ 第１タイミングギヤ ２４ 第２タイ
ミングギヤ ２５ 第１従動ギヤ ２６ 第２従動
ギヤ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月１２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の一
実施例を示す説明図である。

【図２】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の排
気装置の一実施例を示す要部断面図である。

【図３】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の排
気装置の一実施例のロータ部を示す断面図である。

【図４】この考案に係る半導体製造用の排気系装置の使
用操作の一実施例を示す説明図である。示す断面図であ
る。

【図５】この考案の半導体製造用の排気系装置の洗浄操
作の一実施例を示４フローチャートである。

【符号の説明】 １ 半導体製造用の排気系装置 ２ ケーシング
部 ３ 切替え部 ４ 回転軸部 ５ ロータ部 ６ 軸受部 ７ 駆動部 ８ チャンバ ９ 吸気口 １０ 排気口 １１ 分岐路 １２ 排気系バ
ルブ １３ 洗浄系バルブ １４ 第１回転
軸 １５ 第２回転軸 １６ ケーシン
グ部下部 １７ 第１ロータ １８ 第２ロー
タ ２３ 第１タイミングギヤ ２４ 第２タイ
ミングギヤ ２５ 第１従動ギヤ ２６ 第２従動
ギヤ ２７ 回転軸 ２８ 半導体製
造装置 ２９ 排出口 ３０ 排気路 ３１ 圧力計 ３２ 排出バル
ブ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉室内に多数のシリコン等のウエハを
   配置してその各ウエハ等の表面等に物理的又は化学的な
   処理・加工を加える半導体製造装置の排気装置におい
   て、上部に吸気口を持ち下部に排気口を持つチャンバ内
   に、外周に角ねじを備えそしてその上端が自由端となっ
   ている片持構造の第１ロータと、同様に形成され前記第
   １ロータと噛み合う第２ロータとを垂直に設けて、前記
   各ロータを相互に逆行方向に回転すると共に排気路と洗
   浄路に接続される分岐路を前記チャンバの吸気口に接続
   し、前記排気路に排気系バルブを設けそして前記洗浄路
   に洗浄系バルブを設けたことを特徴とする半導体製造用
   の排気系装置。