JPH04362284A - 真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造装置
等において真空室の真空引きを行なうために使用される
、真空装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の真空装置について、イオン注入装
置のロードロック室の真空引きを行うための真空装置を
例に採って説明する。

【０００３】図３において、半導体ウエハ２０に対する
イオン注入を行うためのメインチャンバ１２は、クライ
オポンプ１４で高真空状態に維持されている。このため
、メインチャンバ内へ半導体ウエハ２０を搬入するため
には、まず、ロードロック室２内に半導体ウエハ２０を
搬入し、このロードロック室２内を真空引きした後に、
メインチャンバ１２内への半導体ウエハの移送を行うの
が一般的である。

【０００４】ここで、ロードロック室２は、バルブ４が
設けられた配管１６を介して、ロータリーポンプ６に連
通されている。かかる構成により、このロードロック室
２に１枚の半導体ウエハ２０を搬入した後、ゲート８を
閉じ、続いてバルブ４を開くことにより、ロードロック
室２内を大気圧から高真空まで真空引きすることができ
る。

【０００５】その後、バルブ４を閉じるとともにゲート
１０を開き、半導体ウエハ２０をメインチャンバ１２内
へ移送する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３に示したようなロ
ードロック室２においては、上述のように、半導体ウエ
ハ２０を１枚づつ搬入し、その度に大気圧から高真空ま
での真空引きを行わなければならない。したがって、イ
オン注入装置の処理能力を向上させるためには、ロード
ロック室２内の真空引きに要する時間を短縮させること
が要求される。

【０００７】ここで、ロードロック室２内の真空引きに
要する時間を短縮させる方法としては、ロータリーポン
プ６として、排気能力の大きいものを使用することが考
えられる。

【０００８】しかしながら、現状では、ロータリーポン
プ６の排気能力は１０００リットル／分程度が限界であ
り、ロードロック室２内の真空引きに要する時間の短縮
という観点からすれば、不十分である。

【０００９】また、ロータリーポンプ６は排気能力を大
きくするほど大型化し、また、高価格となるので、排気
能力の大きいロータリーポンプ６を使用する場合には、
その分、装置全体が大型化且つ高価格化してしまうとい
う課題も生じる。

【００１０】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みて試されたものであり、小型で且つ真空引きに要する
時間を短縮することができる真空装置を安価に提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の真空装置は、真
空室の真空引きを行なう真空装置であって、真空ポンプ
と、この真空ポンプと前記真空室とを連通する配管と、
この配管に設けられたバルブと、このバルブと前記真空
ポンプとの間の前記配管途中に設けられた真空タンクと
、　　を具備することを特徴とする

【００１２】

【作用】予め、バルブを閉じまま真空ポンプを駆動させ
て真空タンク内の真空引きを行っておき、その後、バル
ブを開く。

【００１３】このとき、真空室内のガスは、瞬間的に真
空タンク内にも拡散するとともに、真空ポンプで排気さ
れる。

【００１４】これにより、非常に短い時間で真空室内を
真空引きすることが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について、図１
を用いて説明する。

【００１６】図１において、ロードロック室２は、バル
ブ２６が設けられた配管３２を介して、ロータリーポン
プ６に連通されている。また、バルブ２６とロータリー
ポンプ６との間には、真空タンク２２が設けられてる。 さらに、このロードロック室２は、バルブ２８が設けら
れた配管３４により、クライオポンプ２４にも連通され
ている。

【００１７】なお、本実施例では、ロードロック室２の
容積を０．３リットル、真空タンク２２の容積を１５リ
ットルとし、また、ロータリーポンプ６の排気能力を１
０リットル／秒、クライオポンプの排気能力を１０００
リットル／秒とする。ただし、これらの値は、特に限定
されるものではない。

【００１８】かかる構成によれば、以下のような手順に
より、短時間でロードロック室２内の真空引きを行うこ
とができる。

【００１９】■まず、バルブ２６，２８，３０を閉じた
状態で、ロータリーポンプ６を駆動させ、真空タンク２
２内のガス（ここでは空気）を排気する。

【００２０】■真空タンク２２内の真空引きが終了する
と、ロードロック室２に１枚の半導体ウエハ２０を搬入
した後、ゲート８を閉じる。

【００２１】■次に、ロータリーポンプ６を駆動させた
ままの状態でバルブ２６を開き、さらに、例えば０．５
秒後に再びバルブ２６を閉じる。これにより、ロードロ
ック室２内の荒引きを行なうことができる。

【００２２】すなわち、バルブ２６を開くことにより、
ロードロック室２内の空気は、瞬間的に真空タンク２２
内にまで拡散する。すなわち、ロードロック室２内の空
気は急激に排気される。

【００２３】ここで、上述したように、ロードロック室
２の容積は０．３リットルであり、また、真空タンク２
２の容積は１５リットルである。したがって、バルブ２
６を開いたとき、ロードロック室２内の空気の量は、０
．３／（１５＋０．３）、すなわち、約５０分の１まで
一気に減少する。近似的には、ロードロック室２内から
１５リットルの排気が行われたことになる。

【００２４】さらに、このとき、ロータリーポンプ６は
駆動状態のままであるので、バルブ２６を閉じるまでの
０．５秒間に、１０リットル／秒×０．５秒＝５リット
ルの排気を行なう。

【００２５】すなわち、バルブ２６を開いてから再び閉
じるまでの０．５秒間に、２０リットルの排気が行われ
る。

【００２６】このようにして、ロードロック室２内を大
気圧から数Ｔｏｒｒ〜十数Ｔｏｒｒ程度まで荒引きする
ことができる。

【００２７】なお、ここではバルブ２６を開く時間を０
．５秒間としたが、この時間に限定されるものではなく
、真空タンク２２の容量や配管の大きさ等、種々の条件
に応じて決定すればよい。

【００２８】■続いて、バルブ２８を開き、クライオポ
ンプ２４を用いて、高真空まで真空引きを行なう。本発
明者の検討によれば、この真空引きに要する時間は、０
．５〜１秒である。

【００２９】■ロードロック室２内が十分な真空度に達
すると、バルブ２８を閉じるとともにゲート１０を開き
、半導体ウエハ２０をメインチャンバ１２内へ移送する
。

【００３０】このように、本実施例の真空装置によれば
、ロードロック室２内の真空引きを、１〜１．５秒程度
で行なうことができた。これに対して、従来の真空装置
（図３参照）を用いた場合の所用時間は、ロードロック
室２の容積およびロータリーポンプ６の排気能力を同じ
とした場合、２．５〜３秒であった。すなわち、本実施
例の真空装置によれば、ロードロック室２内の真空引き
に要する時間を１〜１．５秒短縮することができた。

【００３１】従来、通常のイオン注入装置では、メイン
チャンバ１２内で処理することができる半導体ウエハ２
０の枚数は、１時間につき２００〜２３０枚程度であっ
た。換言すれば、一枚の半導体ウエハ２０の処理に要す
る時間は、１６〜１８秒であった。

【００３２】これに対して、ロードロック室２内の真空
引きに本実施例の真空装置を使用することした場合、上
述のように、ロードロック室２内の真空引きに要する時
間を１〜１．５秒短縮することができるので、一枚の半
導体ウエハ２０の処理に要する時間を６〜９％短縮する
ことができることになる。

【００３３】なお、本実施例では真空タンク２２の容積
を１５リットルとしたが、上述したように、かかる容積
は特に限定されるものではない。但し、以下の条件を満
たすように決定することが望ましい。

【００３４】真空タンク２２とロータリーポンプ６とバ
ルブ２６とを用いてロードロック室２の荒引きを行う際
には、荒引き後の真空度が、少なくとも、その後クライ
オポンプ２４を使用することができる値に達しているこ
とが必要である。

【００３５】上述のように、バルブ２６を開くことによ
る荒引きは、ロードロック室２内の空気を瞬間的に真空
タンク２２内にまで拡散させることと、ロータリーポン
プ６による排気とによって行なわれが、この荒引きに要
する時間を最小限に抑えるためには、真空タンク２２に
よる排気のみによって、ロードロック室２内の真空度を
クライオポンプ２４を使用することができる値にまで低
下させることが望ましい。

【００３６】ここで、クライオポンプ２４を使用するこ
とができるか否かの条件は、ロードロック室２内の真空
度とロードロック室２の容積との積によって与えられる
。ここでは、この値をｘ［Ｔｏｒｒ・ｌ］とする。

【００３７】今、ロードロック室２の容積をｍ［ｌ］、
真空タンク２２の容積をＭ［ｌ］とし、ゲートバルブ２
６を開く直前の真空タンク２２内の真空度を０［Ｔｏｒ
ｒ］と近似すると、ロードロック室２内の空気が真空タ
ンク２２内にまで拡散した後のロードロック室２内の真
空度は、７６０×｛ｍ／（ｍ＋Ｍ）｝［Ｔｏｒｒ］であ
る。したがって、真空タンク２２のみによってロードロ
ック室２内の真空度をクライオポンプ２４を使用するこ
とができる値にまで低下させるためには、 　　７６０×｛ｍ／（ｍ＋Ｍ）｝［Ｔｏｒｒ］×ｍ［ｌ
］≦ｘ［Ｔｏｒｒ・ｌ］を満たさなければならない。よ
って、真空タンク２２の容積Ｍは、 Ｍ≧ｍ｛（７６０ｍ／ｘ）−１｝ とすることが望ましい。

【００３８】一方、この真空タンク２２の容積Ｍが大き
いほど荒引きの能力は向上し、荒引き後のクライオポン
プ２４による真空引きの時間を短縮することができる。 したがって、真空タンク２２の容積Ｍは、イオン注入装
置全体の大きさや、この真空タンク２２をロータリーポ
ンプ６で真空引きする際の所要時間等を考慮しつつ、可
能なかぎり大きくすることが望ましい。

【００３９】なお、真空タンク２２の種類や形状等も特
に限定されるものではない。バルブ２６とロータリーポ
ンプ６との間に、ある程度の体積の真空状態の空間を提
供することができるものであれば、本発明の目的を達成
することができる。本願では、このような空間を提供す
る手段のすべてを、「真空タンク」と総称することとす
る。

【００４０】次に、本発明の第２の実施例について、図
２を用いて説明する。

【００４１】図２において、ロードロック室２，２´は
、それぞれ、バルブ４０，５０が設けられた配管３６お
よびバルブ４２，４８が設けられた配管３８を介して、
ロータリーポンプ６に連通されている。また、バルブ４
０とロータリーポンプ６との間およびバルブ４２とロー
タリーポンプ６との間には、それぞれ、真空タンク４４
，４６が設けられてる。さらに、配管３６のゲート４０
とゲート５０との間の部分、および、配管３８のゲート
３８とゲート４８との間の部分は、配管５２によって、
互いに連通されている。

【００４２】なお、本実施例でも、上述の第１の実施例
と同様、ロードロック室２の容積を０．３リットル、真
空タンク４４，４６の容積をそれぞれ１５リットルとし
、また、ロータリーポンプ６の排気能力を１０リットル
／秒とする。

【００４３】以下、本実施例の真空装置を用いてロード
ロック室内の真空引きを行なう手順について、図２に示
したロードロック室２内の真空引きを行なう場合を例に
採って説明する。

【００４４】■まず、バルブ４８，５０を閉じ、配管３
６，３８内および真空タンク４４，４６内を真空排気す
る。

【００４５】■真空タンク４４，４６内の真空引きが終
了すると、バルブ４０，４２は閉じておくいた状態で、
ロードロック室２に１枚の半導体ウエハ２０を搬入した
後、ゲート８を閉じる。

【００４６】■次に、ロータリーポンプ６を駆動させた
ままの状態でバルブ４０を開き、同時にバルブ４８を開
く。さらに、例えば０．５秒後に再びバルブ４０を閉じ
る。これにより、ロードロック室２内の空気の量は、上
述の第１の実施例と同様、約５０分の１まで一気に減少
するので、ロードロック室２内の荒引きを行なうことが
できる。

【００４７】■続いて、バルブ４２を開き、例えば０．
５秒後に再びバルブ４２とバルブ４８を同時に閉じる。 これにより、ロードロック室２内の空気の量は、さらに
５０分の１となり、ロードロック室２内の高真空引きを
行なうことができる。

【００４８】■その後、ゲート１０を開き、半導体ウエ
ハ２０をメインチャンバ１２内へ移送する。

【００４９】なお、ロードロック室２´についても、ま
ったく同じ手順によって真空引きを行なうことができる
。

【００５０】このように、本実施例の真空装置によれば
、ロードロック室２内の真空引きを、クライオポンプを
使用することなく、且つ、非常に短時間（約１秒）で行
なうことができた。

【００５１】また、２つのロードロック室２，２´を１
系統の真空装置で真空引きすることができるので、非常
に安価であり、且つ、装置の小型化に効果的である。

【００５２】ただし、それぞれのロードロック室２，２
´について、別々にこのような真空装置を設けてもよい
ことはもちろんである。

【００５３】加えて、それぞれの真空タンク４４，４６
に、別々にロータリーポンプを連通させることとしても
よい。この場合には、真空タンク４４，４６の排気に要
する時間を短縮することができる。

【００５４】さらに、真空タンク４４，４６の容量・形
状や、ロータリーポンプ６の排気能力等が特に限定され
るものでないのは、上述の第１の実施例と同様である。

【００５５】以上、本発明の真空装置について、イオン
注入装置ののロードロック室の真空引きを行うための真
空装置を例に採って説明したが、本発明の真空装置はか
かる用途に限定されるものでなく、他の目的で使用され
る真空室の真空引きに使用しても同様の効果を得ること
ができるのはもちろんである。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、小型で、且つ、真空引きに要する時間を短縮する
ことが可能な真空装置を、安価に提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わる真空装置を概略
的に示す構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係わる真空装置を概略
的に示す構成図である。

【図３】従来の真空装置の１例を概略的に示す構成図で
ある。

【符号の説明】

２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ロードロ
ック室６　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ロ
ータリーポンプ８，１０　　　　　　　　　　　　　　
ゲート１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
メインチャンバ１４，２４　　　　　　　　　　　　　
　クライオポンプ２２，４４，４６　　　　　　　　真
空タンク３２，３４，３６，３８　　配管 ２６，２８，３０，４０，４２，４８，５０　　バルブ
２０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　半導体
ウエハ　　　　　　　　　　　　　　　　ＴＥ０３７５
０１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空室の真空引きを行なう真空装置で
   あって、真空ポンプと、この真空ポンプと前記真空室と
   を連通する配管と、この配管に設けられたバルブと、こ
   のバルブと前記真空ポンプとの間の前記配管途中に設け
   られた真空タンクと、　　を具備することを特徴とする
   真空装置。