JP2002273198A - 真空排気装置のガス循環量調整方法及び装置 - Google Patents

真空排気装置のガス循環量調整方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単でガス循環ライン部の差圧がガス
フローメータの作動圧以下（５０ｋＰａ以下）でも該ガ
ス流量循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循環
流量を容易に調整できる真空排気装置のガス循環量調整
方法及び装置を提供すること。 【解決手段】 ガスを導入する真空チャンバー１と、真
空チャンバー１内を所望の圧力に減圧する第１真空ポン
プ５と、該第１真空ポンプ５の背圧を許容背圧以下に排
気する第２真空ポンプ７と、第１真空ポンプ５から排気
されたガスの一部を再び真空チャンバー１内に戻すガス
循環ライン８とを備えた真空排気装置のガス循環量調整
方法において、ガス循環ライン８を通り真空チャンバー
１に戻るガス循環流量をＱ2、真空チャンバー内圧力を
Ｐｃ、ガス循環ライン上流部の圧力をＰｄ、該ガス循環
ラインのコンダクタンスをＣとしたとき下式の関係を用
い、第２真空ポンプ７の実効排気速度を変化させること
により、ガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整し、
ガス循環流量Ｑ2を調整する。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）

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
の真空チャンバー内にプロセスガスを導入し、排気する
真空排気装置において、真空チャンバーから排気しガス
循環ラインを通して真空チャンバーに戻すガスの循環流
量を調整するガス循環量調整方法及び装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】エッチングやＣＶＤプロセス等の半導体
製造装置は、真空チャンバー内にガスを導入し、真空ポ
ンプにより該真空チャンバー内圧力を所望の圧力に減圧
し排気している。今後、半導体ウエハの大口径化に伴い
多量のガスを使用する傾向にあるが、導入されるガス
は、その一部が反応に寄与しているだけであり、残りの
大部分は未反応のまま排出されている。そこで、真空チ
ャンバーから排出されるガスの一部を再び真空チャンバ
ーに戻して、未反応ガスの利用効率を高めることを目的
としたガス循環プロセスが実施されている。このガス循
環プロセスの循環するガス流量（循環率）を調整するに
は、マスフローコントローラ等を用いガス循環ラインを
通るガス流量を直接測定しながら調整している。
【０００３】図１は上記マスフローコントローラを用い
循環ガス流量を直接測定しながらガス循環量を調整する
真空排気装置の構成例を示す図である。１はガスを導入
する真空チャンバー、２はシャワーヘッド、３はアダプ
ティブプレッシャーコントロールバルブ、４は第１真空
ポンプ吸気側ゲートバルブ、５は第１真空ポンプ、６は
第２真空ポンプ吸気側ゲートバルブ、７は第２真空ポン
プ、８はガス循環ライン、９はガス循環ラインゲートバ
ルブ（開閉弁）、１０はマスフローコントローラ、１１
は真空チャンバー１内の圧力を検出する第１圧力セン
サ、１２はガス循環ライン８の上流部の圧力を検出する
第２圧力センサである。
【０００４】上記構成の真空排気装置において、真空チ
ャンバー１内にシャワーヘッド２を通して流量Ｑ1のガ
スＧ1を導入し、第１真空ポンプ５でこの導入ガスを排
気し、真空チャンバー１内を所望の圧力に減圧する。第
１真空ポンプの背圧を第２真空ポンプ７で許容背圧以下
に排気し、第１真空ポンプ５から排気されたガスの一部
Ｇ2をガス循環ライン８を通して再び真空チャンバー１
内に戻す。真空チャンバー１内に戻されるガス循環流量
Ｑ2の調整はガス循環ライン８に設けられたマスフロー
コントローラで測定し、第１真空ポンプ５及び第２真空
ポンプ７の実効排気速度等を調整して行っている。
【０００５】上記のようにマスフローコントローラを用
い循環するガスＧ2の流量を直接測定する方法では、マ
スフローコントローラの動作差圧が約５０ｋＰａ以上必
要であるが、適用される真空排気装置によっては、ガス
循環ライン８部の差圧が５０ｋＰａ以下であり、ガス循
環流量の調整にマスフローコントローラを使用すること
ができない場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点に鑑
みてなされたもので、構成が簡単でガス循環ライン部の
差圧がマスフローコントローラの作動圧以下（５０ｋＰ
ａ以下）でも該ガス流量循環ラインを通り真空チャンバ
ーに戻るガス循環流量を容易に調整できる真空排気装置
のガス循環量調整方法及び装置を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、ガスを導入する真空チャンバ
ーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所
望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポン
プの背圧を許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、
第１真空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チ
ャンバー内に戻すガス循環ラインとを備えた真空排気装
置のガス循環量調整方法において、ガス循環ラインを通
り真空チャンバーに戻るガス循環流量をＱ2、真空チャ
ンバー内圧力をＰｃ、ガス循環ライン上流部の圧力をＰ
ｄ、該ガス循環ラインのコンダクタンスをＣとしたとき
下式の関係を用い、第２真空ポンプの実効排気速度を変
化させることにより、ガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐ
ｃを調整し、ガス循環流量Ｑ2を調整することを特徴と
する。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
【０００８】真空排気装置のガス循環量調整方法に上記
構成を採用することにより、第２真空ポンプの実効排気
速度を調整してガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐｃを調
整するのみで、ガス循環流量Ｑ2を調整することができ
る。
【０００９】請求項２に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一部
を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインとを備え
た真空排気装置のガス循環量調整方法において、ガス循
環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循環流量をＱ
2、第２真空ポンプの上流側若しくは該第２真空ポンプ
の内部に導入する真空チャンバーに導入されたガス成分
の少なくとも一種であるパージガス流量をＱ3、真空チ
ャンバー内圧力をＰｃ、ガス循環ライン上流部の圧力を
Ｐｄ、該ガス循環ラインのコンダクタンスをＣとしたと
き下式の関係を用い、パージガス流量Ｑ3を変化させる
ことにより、ガス循環流量Ｑ2を調整することを特徴と
する。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
【００１０】真空排気装置のガス循環量調整方法に上記
構成を採用することにより、第２真空ポンプの上流側若
しくは該第２真空ポンプの内部に導入するパージガス流
量Ｑ 3により調整してガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐ
ｃを調整するのみで、ガス循環流量Ｑ2を調整すること
ができる。
【００１１】請求項３に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一部
を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインとを備え
た真空排気装置のガス循環量調整方法において、下記
乃至の調整手順によりガス循環ラインを通り真空チャ
ンバーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整することを特徴と
する。 非循環状態にて真空チャンバー内に任意の流量Ｑｔの
ガスを導入し、該真空チャンバー内圧力Ｐｃを所望の圧
力Ｐ1にするために、第１真空ポンプの実効排気速度を
調整し固定する。 真空チャンバーに導入するガス流量を任意のガス循環
率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝
Ｑｔ×（１００−Ａ）／１００に変更すると共に、第１
真空ポンプの実効排気速度は手順の時と同じ状態に固
定する。 ガス循環ラインを開き、ガス循環状態にて、真空チャ
ンバー内圧力Ｐｃが手順にて得られた圧力Ｐ1になる
ように第２真空ポンプの実効排気速度を調整する。
【００１２】真空排気装置のガス循環量調整方法に上記
構成を採用することにより、総ガス流量Ｑｔのガス導
入、第１真空ポンプの実効排気速度の調整、導入ガスの
調整、第２真空ポンプの実効排気速度の調整のみで、ガ
ス循環流量Ｑ2を調整することができる。
【００１３】請求項４に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、前記第１真空ポンプから排気されたガスの
一部を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインとを
備えた真空排気装置のガス循環量調整方法において、下
記乃至の調整手順により前記ガス循環ラインを通り
真空チャンバーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整すること
を特徴とする真空排気装置のガス循環量調整方法。 非循環状態にて、前記真空チャンバー内に任意の流量
Ｑｔのガスを導入し、該真空チャンバー内圧力Ｐｃを所
望の圧力Ｐ1にするために、前記第１真空ポンプの実効
排気速度を調整し固定する。 真空チャンバーに導入するガス流量を任意のガス循環
率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝
Ｑｔ×（１００−Ａ）／１００に変更すると共に、第１
真空ポンプの実効排気速度は手順の時と同じ状態で固
定する。 ガス循環ラインを開き、ガス循環状態にて、真空チャ
ンバー内圧力Ｐｃが手順にて得られた圧力Ｐ1になる
ように第２真空ポンプの上流側若しくは該第２真空ポン
プの内部に導入する真空チャンバーに導入されたガス成
分の少なくとも一種であるパージガス流量をＱ3を調整
する。
【００１４】真空排気装置のガス循環量調整方法に上記
構成を採用することにより、総ガス流量Ｑｔのガス導
入、第１真空ポンプの実効排気速度の調整、パージガス
流量Ｑ 3の調整のみで、ガス循環流量Ｑ2を調整すること
ができる。
【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１又は３
記載の真空排気装置のガス循環量調整方法において、第
２真空ポンプの実効排気速度を該第２真空ポンプ上流側
に設けたコンダクタンス調整手段により調整することを
特徴とする。
【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１又は３
に記載の真空排気装置のガス循環量調整方法において、
第２真空ポンプの実効排気速度を該第２真空ポンプの回
転数を変化させることにより調整することを特徴とす
る。
【００１７】請求項７に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一部
を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインと、真空
チャンバー内圧力を検出する第１圧力センサと、ガス循
環ライン上流部の圧力を検出する第２圧力センサとを備
えた真空排気装置のガス循環量調整装置において、ガス
循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循環流量を
Ｑ2、第１圧力センサの検出圧力をＰｃ、第２圧力セン
サの検出圧力をＰｄ、ガス循環ラインのコンダクタンス
をＣとしたとき下式の関係を用い、第２真空ポンプの実
効排気速度を変化させ、ガス循環ラインの差圧Ｐｄ−Ｐ
ｃを調整してガス循環流量Ｑ2を調整するガス循環流量
調整手段を設けたことを特徴とする。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
【００１８】真空排気装置のガス循環量調整装置に上記
構成を採用することにより、ガス循環流量調整手段は、
第２真空ポンプの実効排気速度を調整して第１圧力セン
サ及び第２圧力センサで検出するガス循環ライン部の差
圧Ｐｄ−Ｐｃを調整するのみで、ガス循環流量Ｑ2を調
整することができる。
【００１９】請求項８に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一部
を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインと、真空
チャンバー内圧力を検出する第１圧力センサと、ガス循
環ライン上流部の圧力を検出する第２圧力センサとを備
えた真空排気装置のガス循環量調整装置において、ガス
循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循環流量を
Ｑ2、第２真空ポンプの上流側若しくは該第２真空ポン
プの内部に導入する真空チャンバーに導入されたガス成
分の少なくとも一種であるパージガス流量をＱ3、真空
チャンバー内圧力をＰｃ、ガス循環ライン上流部の圧力
をＰｄ、該ガス循環ラインのコンダクタンスをＣとした
とき下式の関係を用い、パージガス流量Ｑ3を変化させ
ることにより、ガス循環流量Ｑ2を調整するガス循環量
調整手段を設けたことを特徴とする。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
【００２０】真空排気装置のガス循環量調整装置に上記
構成を採用することにより、ガス循環流量調整手段は、
パージガス流量Ｑ3を変化させ第１圧力センサ及び第２
圧力センサで検出するガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐ
ｃを調整するのみで、ガス循環流量Ｑ2を調整すること
ができる。
【００２１】請求項９に記載の発明は、ガスを導入する
真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チャ
ンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、該
第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２真
空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一部
を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインと、真空
チャンバー内圧力を検出する第１圧力センサと、ガス循
環ライン上流部の圧力を検出する第２圧力センサと、該
ガス循環ラインを開閉する開閉弁を備えた真空排気装置
のガス循環量調整装置において、開閉弁を閉じ前記真空
チャンバー内に任意の流量Ｑｔのガスを導入し、第１圧
力センサの検出圧力を所望の圧力Ｐ1にするために、第
１真空ポンプの実効排気速度Ｖを調整してＶ1に固定
し、真空チャンバーに導入するガス流量を任意の循環率
Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝Ｑ
ｔ×（１００−Ａ）／１００に変更すると共に、第１真
空ポンプの実効排気速度Ｖは前記Ｖ1に固定し、開閉弁
を開き、第１圧力センサの検出圧力Ｐｃが圧力Ｐ1にな
るように第２真空ポンプの実効排気速度を調整する操作
を行い、ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガ
ス循環流量Ｑ2を調整するガス循環流量調整手段を設け
たことを特徴とする。
【００２２】真空排気装置のガス循環量調整装置に上記
構成を採用することにより、ガス循環流量調整手段は、
開閉弁の開閉操作、第１圧力センサの検出圧力の監視、
真空チャンバーに導入するガス流量を調整、第１真空ポ
ンプ及び第２真空ポンプの実効排気速度を調整するのみ
で、ガス循環流量Ｑ2を調整することができる。
【００２３】請求項１０に記載の発明は、ガスを導入す
る真空チャンバーと、該導入ガスを排気し且つ該真空チ
ャンバー内を所望の圧力に減圧する第１真空ポンプと、
該第１真空ポンプの背圧を許容背圧以下に排気する第２
真空ポンプと、第１真空ポンプから排気されたガスの一
部を再び真空チャンバー内に戻すガス循環ラインと、真
空チャンバー内圧力を検出する第１圧力センサと、ガス
循環ライン上流部の圧力を検出する第２圧力センサと、
該ガス循環ラインを開閉する開閉弁を備えた真空排気装
置のガス循環量調整装置において、開閉弁を閉じ真空チ
ャンバー内に任意の流量Ｑｔのガスを導入し、第１圧力
センサの検出圧力を所望の圧力Ｐ1にするために、第１
真空ポンプの実効排気速度Ｖを調整してＶ1に固定し、
真空チャンバーに導入するガス流量を任意の循環率Ａ
｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝Ｑｔ
×（１００−Ａ）／１００に変更すると共に、第１真空
ポンプの実効排気速度Ｖは前記Ｖ1に固定し、開閉弁を
開き、第１圧力センサの検出圧力Ｐｃが圧力Ｐ1になる
ように第２真空ポンプの上流側若しくは該第２真空ポン
プの内部に導入する真空チャンバーに導入されたガス成
分の少なくとも一種であるパージガス流量Ｑ3を調整
し、ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循
環流量Ｑ2を調整するガス循環流量調整手段を設けたこ
とを特徴とする。
【００２４】真空排気装置のガス循環量調整装置に上記
構成を採用することにより、ガス循環流量調整手段は、
開閉弁の開閉操作、第１圧力センサの検出圧力の監視、
真空チャンバーに導入するガス流量を調整、第１真空ポ
ンプ及びパージガス流量Ｑ3を調整するのみで、ガス循
環流量Ｑ2を調整することができる。
【００２５】請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至
１０のいずれか１項に記載の真空排気装置のガス循環量
調整装置において、ガス循環流量調整手段は前記ガス循
環流量調整のための操作を自動的に行う機能を具備する
ことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態例を図面
に基いて説明する。図２は本発明に係るガス循環量調整
装置を具備する真空排気装置の構成を示す図である。図
２において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相
当部分を示すのでその説明は省略する。１３は第２真空
ポンプの上流側に設けたコンダクタンス調整手段であ
り、１４はシャワーヘッド２に導入されるガスの流量を
調整するマスフローコントローラである。
【００２７】２０はガス循環ライン８を通って真空チャ
ンバー１に戻る循環ガス流量を調整するガス循環流量調
整手段である。該ガス循環流量調整手段２０には第１圧
力センサ１１及び第２圧力センサ１２の出力信号が入力
されるようになっている。また、ガス循環流量調整手段
２０は、マスフローコントローラ１４、ガス循環ライン
ゲートバルブ９、アダプティブプレッシャーコントロー
ルバルブ３、第１真空ポンプ吸気側ゲートバルブ４、第
１真空ポンプ５、コンダクタンス調整手段１３、第２真
空ポンプ吸気側ゲートバルブ６及び第２真空ポンプ７を
それぞれドライバー２１〜２８を介して駆動制御するよ
うになっている。
【００２８】図２に示す構成の真空排気装置において、
ガス循環ライン８を通り真空チャンバー１に戻るガス循
環流量をＱ2、第１圧力センサ１１で検出する真空チャ
ンバー内圧力をＰｃ、第２圧力センサ１２で検出するガ
ス循環ライン８の上流部の圧力をＰｄ、ガス循環ライン
８のコンダクタンスをＣとすると、ガス循環流量Ｑ2と
ガス循環ライン８部の差圧Ｐｄ−Ｐｃとの間には下式
（１）が成立する。
【００２９】 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ） （１） ここで、ガス循環流量調整手段２０は第１圧力センサ１
１の検出圧力Ｐｃ及び第２圧力センサ１２の検出圧力Ｐ
ｄを監視しながら、第２真空ポンプ７の実効排気速度を
変化させ、差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整することにより、ガス
循環流量Ｑ2を調整することができる。
【００３０】次に、ガス循環流量Ｑ2を調整する手順
を、具体的条件例により説明する。 ［条件例］ ガス総流量Ｑｔ：１０００ｓｃｃｍ Ｑｔ＝Ｑ1＋Ｑ2
（Ｑ1：真空チャンバー１内に外部から導入するガス流
量） ガス循環率：８０％（導入ガス流量Ｑ1：２００ｓｃｃ
ｍ、ガス循環流量Ｑ2：８００ｓｃｃｍ） 真空チャンバー１内のプロセス圧力Ｐｃ：１０ｍＴｏｒ
ｒ 上記条件で下記の調整手順でガス循環流量Ｑ2を調整す
る。
【００３１】［調整手順］ 第１真空ポンプ吸気側ゲートバルブ４及び第２真空ポ
ンプ吸気側ゲートバルブ６を開き、ガス循環ラインゲー
トバルブ９を閉じる（非循環状態）。 シャワーヘッド２にマスフローコントローラ１４を介
して流量Ｑ＝Ｑ1＝Ｑｔ＝１０００ｓｃｃｍのガスＧ1を
外部から導入する。 第１圧力センサ１１の検出圧力値ＰｃがＰｃ＝１０ｍ
Ｔｏｒｒになるようにアダプティブプレッシャーコント
ロールバルブ３の開度を調整し固定する（第１真空ポン
プ５の実効排気速度ＶをＶ1に固定）。
【００３２】マスフローコントローラ１４を制御して
シャワーヘッド２に外部から導入するガス流量ＱをＱ＝
Ｑ1＝２００ｓｃｃｍに変更する。ここでＱ1＝２００ｓ
ｃｃｍは上記ガス循環率８０％から下式により求められ
る。 ２００ｓｃｃｍ＝１０００×（１００−８０）／１００
ｓｃｃｍ ガス循環ラインゲートバルブ９を開く（ガス循環開
始）。 第１圧力センサ１１の検出圧力値ＰｃがＰｃ＝１０ｍ
Ｔｏｒｒになるように第２真空ポンプ７の実効排気速度
を調整する。 この時、第２圧力センサ１２でガス循環ライン８の上
流側の検出圧力値Ｐｄ＝Ｐ2を取得する。 アダプティブプレッシャーコントロールバルブ３の開
度固定を解除し、第１圧力センサ１１の検出圧力値Ｐｃ
がＰｃ＝１０ｍＴｏｒｒになるように自動調圧を開始す
る。
【００３３】これで、外部からシャワーヘッド２に導入
するガス流量Ｑ1＝２００ｓｃｃｍ、ガス循環量Ｑ2＝８
００ｓｃｃｍとなっており、ガス循環率８０％が達成さ
れている。ここで得られたガス循環ライン８の上流側検
出圧力Ｐ2と、真空チャンバー１内の検出圧力値Ｐｃ＝
Ｐ1と、ガス循環流量Ｑ2は、ガス循環ライン８のコンダ
クタンスＣにより式（１）の関係で表される。ここで、
上記ガス循環率８０％の状態を一旦解除（変更）して
も、以下の再現手順で、上記ガス循環率８０％（Ｑ2＝
８００ｓｃｃｍ）を再現することができる。
【００３４】［再現手順］ 第１真空ポンプ吸気側ゲートバルブ４、第２真空ポン
プ吸気側ゲートバルブ６及びガス循環ラインゲートバル
ブ９を開く。 マスフローコントローラ１４を介してシャワーヘッド
２に外部から導入されるガスＧ1の流量Ｑ1をＱ1＝２０
０ｓｃｃｍとする。 第２圧力センサ１２でガス循環ライン８の上流側の検
出圧力値Ｐｄを上記調整手順ので取得したＰｄ＝Ｐ2
になるように第２真空ポンプ７の実効排気速度を調整す
る。 アダプティブプレッシャーコントロールバルブ３を制
御して第１圧力センサ１１の検出圧力ＰｃがＰｃ＝１０
ｍＴｏｒｒになるようにする。
【００３５】上記再現手順では項目を〜に挙げた
が、この順序で行ってもよく、〜を同時に行って
も、もちろん構わない。順序は対象となる真空排気装置
にとって最も短時間で再現が得られる手順で行うのが望
ましいことは言うまでもない。
【００３６】第２真空ポンプ７の実効排気速度は、第２
真空ポンプ７の上流側に設けたコンダクタンス調整手段
１３で調整することができ（請求項５のガス循環量調整
方法）、また第２真空ポンプ７の回転数を変化させるこ
とによっても調整できる（請求項６のガス循環量調整方
法）。
【００３７】図３は本発明に係るガス循環量調整装置を
具備する真空排気装置の構成を示す図である。ここで
は、第１真空ポンプ５とコンダクタンス調整手段１３の
間にマスフローコントローラ１５を介してパージガスＧ
3を供給できるように構成し、該パージガスＧ3の供給量
を調整することによりガス循環流量Ｑ2を調整するもの
である（請求項２のガス循環量調整方法）。パージガス
Ｇ3のガス流量Ｑ3はガス循環流量調整手段２０によりド
ライバ２９を介して行われる。
【００３８】上記例においては、第２真空ポンプ７の実
効排気速度を低下させ、その結果、ガス循環ライン８の
上流側の圧力Ｐｄ（第２圧力センサの検出圧力）を上昇
させることにより、ガス循環流量Ｑ2を調整するように
している。よって、第２真空ポンプ７の排気速度は、余
裕のあるものを選定しておく必要がある。また、例えば
ガス循環ライン８に任意の機器が設置されたとしても、
それはガス循環ライン８のコンダクタンスとして含まれ
るだけであり、本発明のガス循環流量調整方法になんら
影響を与えるものではない。パージガス流入口は、第２
真空ポンプ７の上流部又は第２真空ポンプ７の内部に設
ける。ここでパージガスＧ3には、真空チャンバー１に
導入されるガス成分の少なくとも一種のガスを用いる。
【００３９】なお、上記の例では、ガス循環流量調整方
法をガス循環流量調整手段２０で自動的に行う例を示し
たが、このガス循環流量調整方法は上記調整手順に基づ
き手動で行ってもよい。
【００４０】次に、上記調整手順でガス循環率を調整し
た例を図４に示す。ここで、装置構成は、真空チャンバ
ー１の容積：４Ｌ、第１真空ポンプ５の排気速度：１３
００Ｌ／ｓｅｃ、第２真空ポンプ７の排気速度：３００
０Ｌ／ｍｉｎ、フォアライン長：５ｍ、フォアライン内
径：φ４０ｍｍ、ガス循環ライン長：１．５ｍ、ガス循
環ライン内径：φ１０ｍｍであり、排気条件は、ガス
種：空気、真空チャンバー１の内圧Ｐｃ：５０ｍＴｏｒ
ｒとしている。
【００４１】総ガス流量Ｑｔ（Ｑ1＋Ｑ2）を２５０ｓｃ
ｃｍ、５００ｓｃｃｍ、７５０ｓｃｃｍと変化させ、そ
の時ガス循環ラインゲートバルブ９を閉じた場合（循環
なし）と開いた場合（循環率８０％）とした場合のガス
循環ライン上流側圧力Ｐｄ（第２圧力センサ１２の検出
圧力）の変化を示す。図示するように、循環なしの場合
はＰｄが０．２６Ｔｏｒｒ、０．３６Ｔｏｒｒ、０．４
５Ｔｏｒｒと変化するのに対して、循環あり（循環率８
０％）の場合はＰｄが２．５Ｔｏｒｒ、３．８Ｔｏｒ
ｒ、４．７Ｔｏｒｒと変化する。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように各請求項に記載の発
明によれば下記のような優れた効果がえられる。
【００４３】請求項１乃至６に記載の発明によれば、第
２真空ポンプの実効排気速度を調整してガス循環ライン
部の差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整又は第２真空ポンプの上流側
若しくは第２真空ポンプの内部に導入するパージガス流
量を調整するのみで、ガス循環流量Ｑ2を調整すること
ができるから、排出されたガスの一部を再び真空チャン
バーに戻して、未反応のガスの利用率を高める循環プロ
セスにおいて、ガス循環ラインの差圧の大きさに関係な
く、任意のガス循環流量（循環率）の調整を行うことが
できるガス循環量調整方法を提供できる。
【００４４】請求項７乃至１１に記載の発明によれば、
ガス循環流量調整手段は、第２真空ポンプの実効排気速
度を調整して第１圧力センサ及び第２圧力センサで検出
するガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整するのみ
で、ガス循環流量Ｑ2を調整することができるから、排
出されたガスの一部を再び真空チャンバーに戻して、未
反応のガスの利用率を高める循環プロセスにおいて、ガ
ス循環ラインの差圧に関係なく、任意のガス循環流量
（循環率）の調整を行うことができるガス循環量調整装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のガス循環量調整方法を実施する真空排気
装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係るガス循環量調整装置を具備する真
空排気装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明に係るガス循環量調整装置を具備する真
空排気装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明に係るガス循環量調整方法でガス循環率
を調整した例を示す図である。
【符号の説明】
１ 真空チャンバー ２ シャワーヘッド ３ アダプティブプレッシャーコントロールバ
ルブ ４ 第１真空ポンプ吸気側ゲートバルブ ５ 第１真空ポンプ ６ 第２真空ポンプ吸気側ゲートバルブ ７ 第２真空ポンプ ８ ガス循環ライン ９ ガス循環ラインゲートバルブ １０ マスフローコントローラ １１ 第１圧力センサ １２ 第２圧力センサ １３ コンダクタンス調整手段 １４ マスフローコントローラ １５ マスフローコントローラ ２０ ガス循環流量調整手段 ２１〜２９ ドライバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大岩 徳久 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 酒井 伊都子 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA14 JA05 JA09 5F004 AA16 BB28 BC04 5F045 BB08 EG09

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインとを備えた真空排気装置のガ
    ス循環量調整方法において、 前記ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循
    環流量をＱ2、前記真空チャンバー内圧力をＰｃ、前記
    ガス循環ライン上流部の圧力をＰｄ、該ガス循環ライン
    のコンダクタンスをＣとしたとき下式の関係を用い、前
    記第２真空ポンプの実効排気速度を変化させることによ
    り、前記ガス循環ライン部の差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整し、
    前記ガス循環流量Ｑ2を調整することを特徴とする真空
    排気装置のガス循環量調整方法。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
  2. 【請求項２】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインとを備えた真空排気装置のガ
    ス循環量調整方法において、 前記ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循
    環流量をＱ2、前記第２真空ポンプの上流側若しくは該
    第２真空ポンプの内部に導入する前記真空チャンバーに
    導入されたガス成分の少なくとも一種であるパージガス
    流量をＱ3、前記真空チャンバー内圧力をＰｃ、前記ガ
    ス循環ライン上流部の圧力をＰｄ、該ガス循環ラインの
    コンダクタンスをＣとしたとき下式の関係を用い、前記
    パージガス流量Ｑ3を変化させることにより、前記ガス
    循環流量Ｑ2を調整することを特徴とする真空排気装置
    のガス循環量調整方法。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
  3. 【請求項３】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインとを備えた真空排気装置のガ
    ス循環量調整方法において、 下記乃至の調整手順により前記ガス循環ラインを通
    り真空チャンバーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整するこ
    とを特徴とする真空排気装置のガス循環量調整方法。 非循環状態にて、前記真空チャンバー内に任意の流量
    Ｑｔのガスを導入し、該真空チャンバー内圧力Ｐｃを所
    望の圧力Ｐ1にするために、前記第１真空ポンプの実効
    排気速度を調整し固定する。 前記真空チャンバーに導入するガス流量を任意のガス
    循環率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当する
    Ｑ1＝Ｑｔ×（１００−Ａ）／１００に変更すると共
    に、前記第１真空ポンプの実効排気速度は手順の時と
    同じ状態で固定する。 前記ガス循環ラインを開き、ガス循環状態にて、前記
    真空チャンバー内圧力Ｐｃが手順にて得られた圧力Ｐ
    1になるように第２真空ポンプの実効排気速度を調整す
    る。
  4. 【請求項４】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインとを備えた真空排気装置のガ
    ス循環量調整方法において、 下記乃至の調整手順により前記ガス循環ラインを通
    り真空チャンバーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整するこ
    とを特徴とする真空排気装置のガス循環量調整方法。 非循環状態にて、前記真空チャンバー内に任意の流量
    Ｑｔのガスを導入し、該真空チャンバー内圧力Ｐｃを所
    望の圧力Ｐ1にするために、前記第１真空ポンプの実効
    排気速度を調整し固定する。 前記真空チャンバーに導入するガス流量を任意のガス
    循環率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／Ｑｔ×１００）｝％に相当する
    Ｑ1＝Ｑｔ×（１００−Ａ）／１００に変更すると共
    に、前記第１真空ポンプの実効排気速度は手順の時と
    同じ状態で固定する。 前記ガス循環ラインを開き、ガス循環状態にて、前記
    真空チャンバー内圧力Ｐｃが手順にて得られた圧力Ｐ
    1になるように前記第２真空ポンプの上流側若しくは該
    第２真空ポンプの内部に導入する前記真空チャンバーに
    導入されたガス成分の少なくとも一種であるパージガス
    流量Ｑ3を調整する。
  5. 【請求項５】 請求項１又は３記載の真空排気装置のガ
    ス循環量調整方法において、 前記第２真空ポンプの実効排気速度を該第２真空ポンプ
    上流側に設けたコンダクタンス調整手段により調整する
    ことを特徴とする真空排気装置のガス循環量調整方法。
  6. 【請求項６】 請求項１又は３に記載の真空排気装置の
    ガス循環量調整方法において、 前記第２真空ポンプの実効排気速度を該第２真空ポンプ
    の回転数を変化させることにより調整することを特徴と
    する真空排気装置のガス循環量調整方法。
  7. 【請求項７】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインと、前記真空チャンバー内圧
    力を検出する第１圧力センサと、前記ガス循環ライン上
    流部の圧力を検出する第２圧力センサとを備えた真空排
    気装置のガス循環量調整装置において、 前記ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循
    環流量をＱ2、前記第１圧力センサの検出圧力をＰｃ、
    前記第２圧力センサの検出圧力をＰｄ、前記ガス循環ラ
    インのコンダクタンスをＣとしたとき下式の関係を用
    い、前記第２真空ポンプの実効排気速度を変化させ、前
    記ガス循環ラインの差圧Ｐｄ−Ｐｃを調整して前記ガス
    循環流量Ｑ2を調整するガス循環流量調整手段を設けた
    ことを特徴とする真空排気装置のガス循環量調整装置。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
  8. 【請求項８】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインと、前記真空チャンバー内圧
    力を検出する第１圧力センサと、前記ガス循環ライン上
    流部の圧力を検出する第２圧力センサとを備えた真空排
    気装置のガス循環量調整装置において、 前記ガス循環ラインを通り真空チャンバーに戻るガス循
    環流量をＱ2、前記第２真空ポンプの上流側若しくは該
    第２真空ポンプの内部に導入する前記真空チャンバーに
    導入されたガス成分の少なくとも一種であるパージガス
    流量をＱ3、前記真空チャンバー内圧力をＰｃ、前記ガ
    ス循環ライン上流部の圧力をＰｄ、該ガス循環ラインの
    コンダクタンスをＣとしたとき下式の関係を用い、パー
    ジガス流量Ｑ3を変化させることにより、前記ガス循環
    流量Ｑ2を調整するガス循環量調整手段を設けたことを
    特徴とする真空排気装置のガス循環量調整装置。 Ｑ2＝Ｃ×（Ｐｄ−Ｐｃ）
  9. 【請求項９】 ガスを導入する真空チャンバーと、該導
    入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力に
    減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧を
    許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１真
    空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャンバ
    ー内に戻すガス循環ラインと、前記真空チャンバー内圧
    力を検出する第１圧力センサと、前記ガス循環ライン上
    流部の圧力を検出する第２圧力センサと、該ガス循環ラ
    インを開閉する開閉弁を備えた真空排気装置のガス循環
    量調整装置において、 前記開閉弁を閉じ前記真空チャンバー内に任意の流量Ｑ
    ｔのガスを導入し、前記第１圧力センサの検出圧力を所
    望の圧力Ｐ1にするために、前記第１真空ポンプの実効
    排気速度Ｖを調整してＶ1に固定し、前記真空チャンバ
    ーに導入するガス流量を任意の循環率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／
    Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝Ｑｔ×（１００−
    Ａ）／１００に変更すると共に、前記第１真空ポンプの
    実効排気速度Ｖは前記Ｖ1に固定し、前記開閉弁を開
    き、前記第１圧力センサの検出圧力Ｐｃが前記圧力Ｐ1
    になるように前記第２真空ポンプの実効排気速度を調整
    する操作を行い、前記ガス循環ラインを通り真空チャン
    バーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整するガス循環流量調
    整手段を設けたことを特徴とする真空排気装置のガス循
    環量調整装置。
  10. 【請求項１０】 ガスを導入する真空チャンバーと、該
    導入ガスを排気し且つ該真空チャンバー内を所望の圧力
    に減圧する第１真空ポンプと、該第１真空ポンプの背圧
    を許容背圧以下に排気する第２真空ポンプと、前記第１
    真空ポンプから排気されたガスの一部を再び真空チャン
    バー内に戻すガス循環ラインと、前記真空チャンバー内
    圧力を検出する第１圧力センサと、前記ガス循環ライン
    上流部の圧力を検出する第２圧力センサと、該ガス循環
    ラインを開閉する開閉弁を備えた真空排気装置のガス循
    環量調整装置において、 前記開閉弁を閉じ前記真空チャンバー内に任意の流量Ｑ
    ｔのガスを導入し、前記第１圧力センサの検出圧力を所
    望の圧力Ｐ1にするために、前記第１真空ポンプの実効
    排気速度Ｖを調整してＶ1に固定し、前記真空チャンバ
    ーに導入するガス流量を任意の循環率Ａ｛Ａ＝（Ｑ2／
    Ｑｔ×１００）｝％に相当するＱ1＝Ｑｔ×（１００−
    Ａ）／１００に変更すると共に、前記第１真空ポンプの
    実効排気速度Ｖは前記Ｖ1に固定し、前記開閉弁を開
    き、前記第１圧力センサの検出圧力Ｐｃが前記圧力Ｐ1
    になるように前記第２真空ポンプの上流側若しくは該第
    ２真空ポンプの内部に導入する前記真空チャンバーに導
    入されたガス成分の少なくとも一種であるパージガス流
    量Ｑ3を調整し、前記ガス循環ラインを通り真空チャン
    バーに戻るガス循環流量Ｑ2を調整するガス循環流量調
    整手段を設けたことを特徴とする真空排気装置のガス循
    環量調整装置。
  11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０のいずれか１項に記
    載の真空排気装置のガス循環量調整装置において、 前記ガス循環流量調整手段は前記ガス循環流量調整のた
    めの操作を自動的に行う機能を具備することを特徴とす
    る真空排気装置のガス循環量調整装置。
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