JPH04363127A - 真空排気装置 - 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、例えば半導体ウエハの
真空処理時に用いられる真空排気装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハに対してイオン注入などの
真空処理を行う場合、広い真空処理室内に大気が混入す
ると、再び高真空状態とするのに長い時間を要すること
から、通常ロードロック室を介して真空処理室と外部（
大気圧雰囲気）との間で、ウエハの搬入、搬出を行って
いる。このロードロック室では、真空室内にウエハを搬
入するときには、ロードロック室内を大気圧雰囲気にし
てウエハを取り込み、その後真空引きして真空室側を開
放し、外部にウエハを搬出するときには、ロードロック
室内を大気圧雰囲気に戻してから大気に開放している。

【０００３】ここで、ロードロック室は、真空引きに要
する時間をできるだけ短かくするために必要最小限の大
きさとされているが、更に真空引きに要する時間を決定
する大きな要因として、ロードロック室内の器壁に吸着
する水分が挙げられる。何故ならこの水分量が多いと、
真空排気時に水分が脱離し、所定の真空度に達する時間
が長くなるからである。

【０００４】そしてロードロック室内の器壁に吸着する
水分のほとんどは、大気中に含まれていた水分であるか
ら、ロードロック室を開放したときに大気の混入を抑え
ることが必要であり、このため従来では、ロードロック
室を開放する際に、ロードロック室内を窒素ガスなどに
より不活性ガス雰囲気にし、かつ大気側よりも陽圧にし
て、ロードロック室内から大気側に向かって窒素ガスを
吹き出すようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでロードロック
室内から外部に向かって窒素ガスを吹き出すようにした
場合、窒素ガスの流速分布は、図４に示すように表され
る。この図からわかるように流速は、ロードロック室の
開口部（ウエハの搬出入口）１００の中心部付近にて最
大であり、周縁部に向かうにつれて小さくなり、周縁部
、即ち開口部１００を取り囲む壁面１０１においては、
零となる。従って大気側からみると、大気成分は開口部
１００の周縁部において拡散スピードが最大となり、前
記壁面１０１に沿ってロードロック室内に侵入する。上
述の流速分布はロードロック室内においてもほとんど同
じであり、このため大気成分はロードロック室の内壁面
に沿って奥へ侵入していく。

【０００６】従って大気成分中に含まれる水分がロード
ロック室の内壁面に吸着し、大気に開放している時間に
応じて水分の吸着量が増加していく。この結果上述した
ように真空排気時に水分が脱離するのでロードロック室
内を所定の真空度まで真空引きするのに長い時間を要し
、処理システムのスループットの低下の一因となってい
る。

【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、ロードロック室などの真空室
の内壁面に吸着する水分の吸着量を抑え、これにより真
空排気の高速化を図ることのできる真空排気装置を提供
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、真空室の開口
部を開いて当該真空室を大気に開放した後、前記開口部
を閉じて真空排気する真空排気装置において、前記真空
室内に乾燥ガスを導入するためのガス導入部と、前記開
口部の全周縁部に形成され、当該開口部の内方側に向っ
て乾燥ガスを吹き出すためのガス吹き出し口と、を設け
、真空室を大気に開放しているときには、前記ガス導入
部より乾燥ガスを真空室内に導入して真空室内を大気圧
よりも陽圧にすると共に、前記ガス吹き出し口より乾燥
ガスを吹き出させることを特徴とする。

【０００９】

【作用】真空室の開口部を開いて大気に開放するとき、
真空室内を例えば乾燥した不活性ガスにより大気圧より
も陽圧にしておくと、真空室内より開口部を通って大気
側に不活性ガスが吹き出す。このとき開口部と壁面との
境界部分では不活性ガスの流速が零となるが、ガス吹き
出し口より例えば乾燥した不活性ガスを開口部の内方に
向かって吹き出すことにより、上記の流速の零の部分に
沿った大気の拡散を阻止する。そして真空室内は乾燥し
た不活性ガスで満たされていることから、この中は非常
にクリーンな状態であり次の真空排気に要する時間が短
くなる。

【００１０】

【実施例】以下本発明を、半導体ウエハの真空処理装置
に用いられるロードロック装置に適用した実施例につい
て説明する。

【００１１】図１及び図２は夫々本発明の実施例を示す
縦断側面図及びその要部を示す正面図であり、図中１は
、例えばイオン注入などを行う真空処理室と大気側との
間に介在して、これらの間でウエハを搬出入するための
真空室であるロードロック室である。このロードロック
室１には、不活性ガス例えば窒素ガスを導入してロード
ロック室１内を大気側よりも陽圧にするためのガス導入
管２と、図示しない真空ポンプに接続された排気管３と
が連結されており、前記ガス導入管２は、バルブＶ１、
Ｖ２、及び水分を除去するためのトラップ装置４を介し
て図示しない窒素ガス供給源に接続されている。なおこ
の例では、ガス導入管２とトラップ装置４により、ガス
導入部が構成されている。

【００１２】前記トラップ装置４は、冷却液が貯留され
た冷却槽４１と、この冷却槽４１内に設けられ、入口及
び出口側が夫々窒素ガス供給源及びロードロック室１に
ガス導入管２を介して接続されたトラップ室４２と、こ
のトラップ室４２内にて窒素ガスの通路を塞ぐように配
置された例えばＳＵＳ焼結体よりなるフィルタ部４３と
を備えている。

【００１３】前記冷却槽４１内においては、例えば冷却
液としてのエタノール溶液４１ａをトラップ室４２の上
端付近まで満たすと共に、このエタノール溶液４１ａの
上に液体窒素４１ｂを入れて、エタノール溶液４１ａが
凍結せずに−１００℃程度の温度に維持されるようにし
ておく。

【００１４】このようなトラップ装置によれば。−１０
０℃付近に冷却されたフィルタ部４３内を窒素ガスが通
過するときに窒素ガス中に含まれる水分が結露して除去
され、水分含有量がｐｐｂオーダの非常に乾燥した窒素
ガスが得られる。

【００１５】更に前記ロードロック室１の側壁には、大
気側及び真空処理室側に夫々ウエハの搬出入口である例
えば長方形状の開口部５、６が形成されると共に、これ
ら開口部５、６を夫々開閉するためのゲートバルブ５１
、６１が設けられており、ロードロック室１の底部には
前記ウエハを載置するための載置台１１が配設されてい
る。

【００１６】前記大気側の開口部５を取り囲むロードロ
ック室１の壁部の周端面（壁部の切欠面）１２には、開
口部５の軸方向と直交する方向に伸びる例えば幅０、１
ｍｍ程度のスリット状のガス吹き出し口７が開口部５の
全周に亘って形成されており、このガス吹き出し口７は
、ロードロック室１の壁部内にて開口部５を取り囲むよ
うに形成された、断面が１ｃｍ角程度の通気室８に、開
口部５の軸線ｌ方向と直交する方向に伸びて連通してい
る。前記通気室８の左右両側部には、図２に示すように
壁部内に形成されたガス導入路８１、８２が接続されて
おり、これらガス導入路８１、８２は、前記ガス導入管
２からバルブＶ３を介して分岐された分岐管８３、８４
に夫々接続されていて、ガス導入管２よりの窒素ガスを
前記通気室８に導入するようになっている。

【００１７】次に上述実施例の作用について述べる。今
未処理のウエハＷがロードロック室１内の載置台１１上
から真空処理室側に搬入され、その後真空処理室側のゲ
ートバルブ６１が閉じられて、次のウエハについて大気
側からの搬入工程に移ろうとしているとする。先ずバル
ブＶ１〜Ｖ３を開くと、先述したようにトラップ装置４
にて水分が除去されて非常に乾燥した窒素ガス（水分含
有量がｐｐｂオーダ）ガス導入管２を介してロードロッ
ク室１内に導入されると共に、分岐管８３、８４及びガ
ス導入管８１、８２を介して大気側の開口部５のまわり
の通気室８内に導入され、更にガス吹き出し口７を通じ
て開口部５の内方に吹き出す。そしてロードロック室１
内に窒素ガスが充満して大気圧よりも陽圧になった時に
大気側のゲートバルブ５１を開いてロードロック室１を
大気雰囲気に開放する。

【００１８】このときロードロック室１内の窒素ガスが
開口部５を通って大気側に吹き出し、その流速分布は図
３に示すように表されるが、ガス吹き出し口７を介して
開口部５の全周から内方に向けて窒素ガスが吹き出すた
め、窒素ガスの流速が零である開口部５の周端面１２に
沿って、大気がロードロック室１内に拡散しようとして
も、ガス吹き出し口７よりの窒素ガス吹き出し流に遮ら
れ、かつこの吹き出し流により開口部５の内方側に巻き
込まれ、ロードロック室１内から大気側へ向かうガス流
に乗って大気側に戻される。

【００１９】そして次に処理すべきウエハＷが大気側か
ら開口部５を通ってロードロック室１内に搬入され、そ
の後ゲートバルブ５１が閉じられるが、ゲートバルブ５
１が開いていても上述のようにロードロック室１内への
大気の侵入が抑えられる。更にゲートバルブ５１を閉じ
た後バルブＶ１〜Ｖ３を閉じ、図示しない真空ポンプに
より排気管３を通じてロードロック室１内を所定の真空
雰囲気にした後、ゲートバルブ６１を通じて真空処理室
側へウエハＷが搬出される。

【００２０】このような実施例によれば、水分含有量が
ｐｐｂオーダである非常に乾燥した窒素ガスをロードロ
ック室１内に導入しているため、ロードロック室内の水
分量は極めて少なく、しかも前記窒素ガス吹き出し流に
より大気のロードロック室１内への拡散を抑えているた
め、大気成分、特に水分の侵入を抑えることができ、こ
の結果ロードロック室１の内壁面は非常にクリーンな状
態に維持される。従ってロードロック室１を密閉して真
空排気を行うとき、所定の真空度に短時間で到達するこ
とができる。

【００２１】以上において大気側のゲートバルブ５１に
ついては、実施例のように開口部５に対してロードロッ
ク室１側に設ければ、ゲートバルブ５１を閉じている間
においてもガス吹き出し口７から窒素ガスを吹き出して
おくことができるので望ましい。これに対し、ゲートバ
ルブ５１を開口部５に対して大気側に設けた場合には、
窒素ガスの吹き出しの前にゲートバルブ５１を開き、ま
たその吹き出しを止めた後にゲートバルブ５１を閉じな
ければならないので、その間に壁面に沿って大気が侵入
してしまう。

【００２２】ここで本発明では、不活性ガスとして窒素
ガスの代わりにアルゴンガスなどを用いてもよく、また
不活性ガスとしては乾燥しているものを用いることが必
要であるが、水分含有量についてはｐｐｂオーダに限定
されるものではなく、真空ポンプの排気性能やロードロ
ック室１内の壁面の状態などに応じて、実質的効果が得
られるように許容範囲が決められる。なお不活性ガスの
代わりに乾燥空気などを用いることができる。

【００２３】また開口部の壁面に沿った大気の拡散侵入
を抑えるためには、ガス吹き出し口を開口部の全周縁部
に形成することが必要であるが、その具体的構成につい
ては、実施例のようなスリット状のガス吹き出し口と通
気室とを含む空洞部を開口部の周方向に沿って複数に区
画し、その各々にガス導入路を接続したり、あるいは多
数のガス吹き出し口としての吹き出し孔を例えば複数列
並べて形成し、これにより実質的効果が得られるもので
あれば本発明に含まれる。

【００２４】そしてまたガス吹き出し口の吹き出し方向
は、開口部の軸線（図１の「ｌ」に相当する）に対して
直交する方向でなくとも、開口部の内方側に向いた方向
であればいずれの方向でもよいし、更にガス吹き出し口
の位置については、例えばロードロック室の正面側の外
壁面であって、開口部を取り囲む部分に設けることもで
きる。

【００２５】更にまた本発明では、ロードロック室内に
ウエハを搬入して真空排気するときに、ウエハの表面に
プラズマや紫外線などにより、付着成分の脱離に相当す
る活性化エネルギー以上のエネルギーを与え、これによ
りウエハ表面に付着している水分などの付着成分の脱離
を行うようにすれば、真空排気に要する時間をより一層
短縮できる。

【００２６】なお本発明の真空装置は、ロードロック装
置に限定されるものではなく、一時的に大気に解放し、
その後真空雰囲気とする装置であれば適用することがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、真空室を
大気に解放しているときには、乾燥ガス例えば乾燥した
不活性ガスにより真空室内を大気圧よりも陽圧にすると
共に、開口部の全周縁部から当該開口部の内方に向けて
例えば乾燥した不活性ガスを吹き出すようにしているた
め、開口部の全面に亘って真空室内への大気成分特に水
分の侵入を極力抑えることができる。従って真空室の内
壁面は非常にクリーンな状態に維持されるので、真空排
気を短時間で行うことができ、例えば真空処理を行うに
あたってのスループットを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断側面図である。

【図２】図１に示す実施例の要部を示す正面図である。

【図３】図１に示す実施例のガス吹き出しの状態を示す
説明図である。

【図４】従来の真空排気装置のガスの流れを示す説明図
である。

【符号の説明】

１　　ロードロック室 ２　　ガス導入管 ４　　トラップ装置 ５、６　　開口部 ５１、６１　　ゲートバルブ ７　　ガス吹き出し口 ８　　通気室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空室の開口部を開いて当該真空室を
   大気に開放した後、前記開口部を閉じて真空排気する真
   空排気装置において、前記真空室内に乾燥ガスを導入す
   るためのガス導入部と、前記開口部の全周縁部に形成さ
   れ、当該開口部の内方側に向って乾燥ガスを吹き出すた
   めのガス吹き出し口と、を設け、真空室を大気に開放し
   ているときには、前記ガス導入部より乾燥ガスを真空室
   内に導入して真空室内を大気圧よりも陽圧にすると共に
   、前記ガス吹き出し口より乾燥ガスを吹き出させること
   を特徴とする真空排気装置。