JPH1054355A - 真空排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空チャンバ１の上部にゲートバルブ２を介
してクライオポンプ３が設けられている真空排気装置に
おいて、クライオポンプ３の再生処理中に発生する汚染
物質１２の真空チャンバ１内への侵入を防止する。 【解決手段】 ゲートバルブ２とクライオポンプ３との
間に、蓋部材４ａを開閉駆動する蓋開閉機構４を設け
る。クライオポンプ３の再生中は、蓋部材４ａを閉じて
ゲートバルブ２の上部を覆うと共に、クライオポンプ３
の運転中は、真空排気のコンダクタンスの悪化を招かな
いように蓋部材４ａを開く。

Description

【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
の内部を清浄に保つ必要のある装置に供される真空排気
装置に関し、特に、クライオポンプを使用した真空排気
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置をはじめとする半導体製
造装置では、装置内部を清浄で高真空な状態に保持する
必要があり、従来より高真空ポンプとしてクライオポン
プを使用した真空排気装置が多用されている。その一例
として、イオン注入装置のエンドステーションについて
以下に説明する。

【０００３】図５及び図６に示すように、ウエハ処理室
を形成する真空チャンバ５１には、ゲートバルブ５２を
介してクライオポンプ５３が設置されている。円筒状の
真空チャンバ５１内には、被処理物であるウエハ５５を
保持する保持部材５４が設けられている。また、上記ゲ
ートバルブ５２は、図７に示すように、真空チャンバ５
１とクライオポンプ５３との間の流通路の開閉を行う弁
体５６と、この弁体５６を開閉方向へ駆動するための弁
体駆動部５７と、弁体５６及び弁体駆動部５７を揺動可
能に連結するリンク機構５８と、外部に設けられた図示
しない動力源の動力を弁体駆動部５７へ伝達する動力伝
達機構５９とを備えている。

【０００４】ところで、上記クライオポンプ５３は、極
低温に冷却された吸着面（コールドパネル）を有し、ポ
ンプ本体内に流入した気体分子を上記吸着面で凝縮吸着
し、真空チャンバ５１内を排気するものであるが、その
吸着面への吸着量は、クライオポンプ５３の運転時間と
共に増加し、長時間運転が行われるとポンプの排気性能
が低下する。このため、クライオポンプ５３は、定期的
な再生を必要とする。

【０００５】上記クライオポンプ５３の再生処理は、ゲ
ートバルブ５２を閉じた状態で行われる。この再生処理
は、クライオポンプ５３の吸着面をヒータによって加熱
して常温に戻すと共に、クライオポンプ５３の内部に窒
素ガス等のパージガスを導入し、吸着面に吸着されてい
た物質をパージガスと共に外部へ排出する処理である。
この再生処理が終了すれば、再びクライオポンプ５３を
起動して真空チャンバ５１の真空排気を行うためにゲー
トバルブ５２を開く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゲート
バルブ５２及びクライオポンプ５３の設置スペースを確
保するためのレイアウト上の問題で、図５及び図６に示
すように、真空チャンバ５１の上部に、ゲートバルブ５
２及びクライオポンプ５３をこの順に設置しなければな
らない場合があり、この場合には上記のクライオポンプ
５３の再生処理に伴って、以下のような不都合が生じる
ことがある。

【０００７】すなわち、クライオポンプ５３の再生処理
中はゲートバルブ５２が閉じられているが、クライオポ
ンプ５３の内部で吸着されていた物質が常温に戻された
ときに当該ゲートバルブ５２上に落下することがある。
クライオポンプ５３からの落下物としては、水滴以外に
油状の物質も考えられる。これは、真空チャンバ５１内
に設けられている数本のケーブルから、可塑剤として使
用されているフタル酸エステル等の物質が高真空中に放
出され、これがクライオポンプ５３内に吸着されるため
であり、この物質はクライオポンプ５３の再生処理中に
油滴となって落下する。また、油滴の要因としては、真
空チャンバ５１内の粗引きを行うロータリーポンプの油
等も考えられる。

【０００８】そして、クライオポンプ５３からの落下物
（図７中の汚染物質６０）がゲートバルブ５２に付着す
ると、再生処理の終了後にゲートバルブ５２が開かれた
際に、当該汚染物質６０が端面で擦られて真空チャンバ
５１内に落下することになる。真空チャンバ５１内に
は、ウエハ５５を保持する保持部材５４が設けられてお
り、チャンバ内に落下した物質がウエハ５５を汚染して
製品不良を招来し、歩留りが低下するという問題があ
る。特に、近年は、デバイスの微細化が進み、真空チャ
ンバ５１内の汚染物質を低減することが重要な課題とな
っている。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、クライオポンプの再生処理中に発生す
る汚染物質の真空チャンバ内への侵入を防止することが
できる真空排気装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る真
空排気装置は、真空チャンバの上部に、ゲートバルブを
介してクライオポンプが設けられているものであって、
上記の課題を解決するために、ゲートバルブとクライオ
ポンプとの間の流通路内に進入してゲートバルブの上部
を覆う閉位置と当該流通路から退避した開位置との間を
移動可能に設けられている蓋部材を備えていることを特
徴としている。

【００１１】上記の構成によれば、ゲートバルブとクラ
イオポンプとの間に開閉可能な蓋部材が設けられてい
る。この蓋部材の開閉駆動は、モータ等の駆動源を用い
て自動で行ってもよいし又は操作ハンドルをオペレータ
が手動で操作してもよい。

【００１２】そして、クライオポンプの再生処理時に
は、上記の蓋部材を閉じる（すなわち、蓋部材をゲート
バルブとクライオポンプとの間の流通路内に進入してゲ
ートバルブの上部を覆う閉位置に移動させる）ことによ
って、再生処理中にクライオポンプから落下する汚染物
質を蓋部材の上面で受け止めて、ゲートバルブに汚染物
質が付着することを確実に防止することができる。この
ため、再生処理終了後にゲートバルブを開いても、汚染
物質が真空チャンバ内へ侵入することがなく、真空チャ
ンバ内を清浄に保つことができる。

【００１３】また、クライオポンプの真空排気運転中に
は、上記の蓋部材を開く（すなわち、蓋部材をゲートバ
ルブとクライオポンプとの間の流通路から退避した開位
置に移動させる）ことによって、真空排気時のコンダク
タンスを悪化させることがなく、クライオポンプの真空
排気能力に殆ど影響を及ぼさない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１ないし図４に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。

【００１５】本実施の形態では、本発明の真空排気装置
を、イオン注入装置のエンドステーションに設けられる
ウエハ処理室に適用した場合について説明する。

【００１６】図１及び図３に示すように、ウエハ処理室
を形成する円筒形の真空チャンバ１内には、被処理物で
あるウエハ１３を保持する保持部材１４が設けられてお
り、その上部には、ゲートバルブ２を介してクライオポ
ンプ３が設置されている。そして、ゲートバルブ２とク
ライオポンプ３との間には、再生処理中のクライオポン
プ３からの落下物が真空チャンバ１内へ侵入するのを防
止するための蓋開閉機構４が設けられている。

【００１７】図１に示すように、上記蓋開閉機構４は、
ゲートバルブ２とクライオポンプ３との間の流通路５の
径より若干小さな径を有する円盤状の蓋部材４ａを備え
ている。この蓋部材４ａは、クライオポンプ３の再生中
にゲートバルブ２とクライオポンプ３の間の流通路５内
に進入してゲートバルブ２の上部を覆うためのものであ
る。また、上記蓋部材４ａは、クライオポンプ３の運転
中には、上記の流通路５から退避して当該流通路５と連
通して設けられた蓋用チャンバ６内で待機するようにな
っている。

【００１８】上記蓋部材４ａは、蓋駆動機構７によって
駆動されて進退移動を行う。この蓋駆動機構７は、図１
及び図２に示すように、蓋部材４ａに一体的に取付けら
れたラック８、及びこのラック８と歯合するピニオン９
等から構成される。尚、蓋用チャンバ６内には、蓋部材
４ａの開閉方向の移動を案内する図示しないガイド機構
も設けられている。

【００１９】上記ピニオン９の回転軸９ａは、ベアリン
グやオイルシール等を含む真空フィードスルー１１を通
して蓋用チャンバ６の外部（大気側）に引き出されてい
る。外部に引き出された回転軸９ａの端部には、蓋部材
４ａの開閉をオペレータが手動で操作するための手動ハ
ンドル１０が設けられている。尚、手動ハンドル１０の
代わりに回転軸９ａの端部にギヤを設け、当該ギヤをモ
ータ等の駆動源にて正・逆回転させる構成であってもよ
い。

【００２０】上記蓋開閉機構４の下方に位置するゲート
バルブ２は、従来より用いられている一般的なものを使
用することができ、その一構成例を図４に示している。
このゲートバルブ２は、真空チャンバ１とクライオポン
プ３との間の流通路５の開閉を行う弁体２１と、この弁
体２１を開閉方向へ駆動するための弁体駆動部２２と、
弁体２１及び弁体駆動部２２を揺動可能に連結するリン
ク機構２３と、外部に設けられた図示しない動力源の動
力を弁体駆動部２２へ伝達する動力伝達機構２４とを備
えている。上記動力伝達機構２４は、同図に示すよう
に、真空フィードスルー２７を介して大気側から真空側
へ導入された回転軸２５を中心として水平方向に回動
（スイング）し、その回動端部を弁体駆動部２２に形成
された長溝（開閉方向と直交する方向に延びる溝）２２
ａに遊嵌してなるスイングアーム２６によって構成する
ことができる。

【００２１】上記蓋開閉機構４の蓋部材４ａがゲートバ
ルブ２とクライオポンプ３の間の流通路５内に進入した
場合は、上記ゲートバルブ２の弁体２１の上面全体が、
その上方に位置する蓋部材４ａによって覆われる。

【００２２】上記の構成において、上記クライオポンプ
３の再生処理について以下に説明する。

【００２３】再生処理を行うために、クライオポンプ３
の本体には、吸着面の凝縮吸着物質を加熱して気化させ
るヒータが設けられている。また、その本体には、内部
に窒素ガス等のパージガスを導入するためのパージガス
導入ライン、パージガスを排出するためのパージガス排
出ライン等が設けられている。尚、上記のヒータはクラ
イオポンプ３の再生時間を短縮することを目的として設
けられるものであり、勿論、ヒータを使用せずにパージ
ガスによる再生を行うことも可能である。

【００２４】再生処理の開始に際して、先ず、ゲートバ
ルブ２を閉じると共に、図１に示すように、蓋開閉機構
４の蓋部材４ａを閉方向に駆動し、ゲートバルブ２の上
方を覆う閉位置に蓋部材４ａを配置する。そして、その
後クライオポンプ３の運転を停止する。

【００２５】その後、３０分程度そのまま放置してから
ヒータへの通電を開始すると共に、パージガス導入ライ
ンよりパージガスをクライオポンプ３の本体内に導入
し、パージガス排出ラインよりパージガスを排出する。
そして、クライオポンプ３が常温に戻るまで待つ。

【００２６】この再生処理中に、先述のようにクライオ
ポンプ３内で常温に戻された物質が水滴や油滴となって
落下することがあるが、図１及び図４に示すように、こ
のような落下物（以下、汚染物質）１２は全て蓋部材４
ａの上面で受け止められ、ゲートバルブ２の弁体２１に
付着することはない。

【００２７】尚、上記蓋部材４ａの上面に関しては、周
端部よりも中央部の方が低くなるような受皿状の加工を
施すことが望ましい。これにより、蓋部材４ａの進退移
動時の振動によって蓋部材４ａに付着した物質がその周
端部からこぼれ落ちることを確実に防止できる。

【００２８】上記の再生処理を所望の時間行ってクライ
オポンプ３の再生が完了すれば、パージガスの導入及び
ヒータへの通電を停止し、再生処理を終了する。

【００２９】その後、クライオポンプ３の運転を開始す
る前に、図１に示すように、先ず、上記の汚染物質１２
が付着した蓋部材４ａを開方向へ駆動し、図中に仮想線
で示すように蓋用チャンバ６の内部の開位置へ退避させ
る。その後又は上記の蓋部材４ａの開放動作と略同時に
ゲートバルブ２を開くが、ゲートバルブ２には汚染物質
１２が付着していないので、このバルブ開放時に従来の
ように汚染物質１２が真空チャンバ１内へ落下すること
はない。これにより、真空チャンバ１の内部を清浄に保
つことができる。

【００３０】また、上記のように、クライオポンプ３の
運転中は、蓋部材４ａが、ゲートバルブ２とクライオポ
ンプ３との間の流通路５を塞がない位置に退避している
ので、排気時のコンダクタンスを悪化させることがな
く、クライオポンプ３の真空排気能力に何ら影響を及ぼ
すことはない。

【００３１】尚、蓋部材４ａが閉じていない状態でクラ
イオポンプ３の再生が行われることを防止するために、
蓋部材４ａの閉状態を検知するセンサ（図示せず）がそ
の閉状態を検出していないときにはクライオポンプ３の
再生処理を禁止するインターロック機構を設けることが
望ましい。

【００３２】また、蓋部材４ａが開いていない状態でク
ライオポンプ３の運転が行われることを防止するため
に、蓋部材４ａの開状態を検知するセンサ（図示せず）
がその開状態を検出していないときにはクライオポンプ
３の運転を禁止するインターロック機構を設けることが
望ましい。

【００３３】尚、本実施の形態では、ラック８及びピニ
オン９を用いた蓋駆動機構７によって蓋部材４ａの開閉
を行うようになっているが、これに限定されるものでは
なく、その他の駆動機構、例えば、上記ゲートバルブ２
の弁体駆動部２２を開閉方向に移動させるための機構と
同様の駆動機構を用いることができる。

【００３４】また、本実施の形態では、本発明の真空排
気装置をイオン注入装置のウエハ処理室に適用した例を
示したが、これに限定されるものではない。本発明の真
空排気装置は、特に、上記のイオン注入装置をはじめと
する半導体製造装置に好適に用いることができるが、汚
染物質の侵入によって悪影響が生じるその他の装置にも
適用可能である。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の発明に係る真空排気装置は、
以上のように、ゲートバルブとクライオポンプとの間の
流通路内に進入してゲートバルブの上部を覆う閉位置と
当該流通路から退避した開位置との間を移動可能に設け
られている蓋部材を備えている構成である。

【００３６】それゆえ、クライオポンプの再生処理時に
は、蓋部材を閉位置に移動させることによって、再生処
理中にクライオポンプから落下する汚染物質を蓋部材の
上面で受け止め、汚染物質が真空チャンバ内へ侵入する
ことを確実に防止することができる。したがって、真空
チャンバ内を清浄に保つことができるという効果を奏す
る。また、クライオポンプの真空排気運転中には、蓋部
材を開位置に移動させることによって、真空排気時のコ
ンダクタンスを悪化させることがなく、クライオポンプ
の真空排気能力に殆ど影響を及ぼさないという効果も併
せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す図であり、蓋開閉
機構の構成を示す概略の縦断面図である。

【図２】上記蓋開閉機構の構成を示す概略の横断面図で
ある。

【図３】上記蓋開閉機構を具備したウエハ処理室（真空
排気装置）の概略正面図である。

【図４】上記ウエハ処理室のゲートバルブの構成を示す
概略の縦断面図である。

【図５】従来のウエハ処理室の構成を示す模式図であ
る。

【図６】従来のウエハ処理室の概略正面図である。

【図７】従来のウエハ処理室のゲートバルブの構成を示
す概略の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 真空チャンバ ２ ゲートバルブ ３ クライオポンプ ４ 蓋開閉機構 ４ａ 蓋部材 ５ ゲートバルブとクライオポンプとの間の流通路 ６ 蓋用チャンバ ７ 蓋駆動機構 ８ ラック ９ ピニオン １２ 汚染物質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空チャンバの上部に、ゲートバルブを介
   してクライオポンプが設けられている真空排気装置にお
   いて、 ゲートバルブとクライオポンプとの間の流通路内に進入
   してゲートバルブの上部を覆う閉位置と当該流通路から
   退避した開位置との間を移動可能に設けられている蓋部
   材を備えていることを特徴とする真空排気装置。