JPH01294976A - クライオポンプの操作方法 - 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】 利用産業分野 この発明は、スパッタリング装置等に接続されるクライ
オポンプの改良に係り、開閉可能な大径孔部を有するオ
リフィス板を内蔵することにより、排気系に可変絞りを
有する従来ポンプに比較し、排気時間を大幅に短縮した
クライオポンプの操作方法に関する。

背景技術 真空装置は、半導体の製造や薄膜被着技術など、種々の
分野で使用されている。

例えば、スパッタリング等の装置は、不純物の混入を避
けるため、通常、１　ｘ　１０’Ｔｏｒｒ程度の真空度
まで、チャンバー内の真空度を上げた後、１　ｘ　１０
’Ｔｏｒｒ程度のやや低いレベルに落したり、所要の不
活性ガス雰囲気となして使用される。

スパッタリング装置等に付設させる真空装置は、１つの
真空槽に対して、排気用として低レベル排気用の粗引き
ポンプと、高真空用のポンプ、例えば、クライオポンプ
あるいはターボ分子ポンプ等を使用している。

従って、従来の真空装置の高真空用のポンプは、流量制
御弁の制御性が所要範囲を外れないように、使用するプ
ロセスに適した制御性を確保するため、クライオポンプ
のボンプロ径寸法が制限されている。

また、半導体用スパッタリング装置を例に取って説明す
ると、定期的、例えば、数日に１回程度、ターゲットを
取替えるために装置を停止し、真空槽を大気開放する必
要がある。

そのために、真空槽内が大気にさらされることにより、
水分、空気等のガス負荷が高い状態で、再起動すること
になる。

従来の真空装置ではかかる再起動に際して、大気圧から
所要の高真空度までに排気するのに、長時間を要してい
た。

一般的なスパッタリング装置には、第２図に示す如く、
スパッタ室（２０）との連通を遮断するゲート弁（２１
）を供えた排気系配管（２２）に、クライオポンプ（２
３）を接続するのに際し、ポンプ（２３）の上部と第１
段クライオパネルとゲート弁（２１）との間に可変絞り
弁（２４）を配設し、口径の大きなりライオポンプを接
続使用した構成もの、あるいは同様に、排気系に固定絞
り弁を介して口径の小さなりライオポンプ接続使用した
ものがある。

前者の場合、可変絞りを使用しているために性能の再現
性が悪く、スパッタリング中に不安定な運転となり、ま
たその構造上、コンダクタンスが小さく排気抵抗が大き
いことから立ら上がりの排気時間が長くなる等の問題が
あった。

一方、後者の場合は、スパッタリング中の安定性は良い
が、立ち上がりの排気時間はやはり長く、生産性向上の
重大な障害となる問題があった。

発明の目的 この発明は、スパッタリング装置等に接続されるクライ
オポンプの性能向上を目的とし、再起動等の排気時間を
大幅に短縮したクライオポンプの提供を目的としている
。

発明の構成 この発明は、 最外部の第１段クライオパネルを冷却する第１段冷凍機
と、これより低温に保持する第２段クライオパネルを冷
却する第２段冷凍機を有し、極低温面にガスを選択的に
凝縮または物理吸着させる溜め込み型のクライオポンプ
の操作方法において、第１段目と第２段目のクライオパ
ネル間で、該ポンプのシールド内の横断面に、所要開孔
と開閉可能な大径孔部を有するオリフィス板を設け、始
動後の初期排気時のみ、大径孔部を開放して排気速度を
上げ、かつプロセス中は大径孔部な閉じて、排気速度を
下げ、プロセスに適した流量制御性を安定的に確保する
ことを特徴とするクライオポンプの操作方法である。

この発明によるクライオポンプは、所要の真空室との排
気系に絞り弁を用いることなく、１段目クライオパネル
と２段目クライオパネルの間に所要開孔と開閉可能な大
径孔部を有するオリフィス板を設けることにより、所要
の真空度までの達成時間が大幅に短縮される利点がある
。

オリフィス板は、所要開孔と開閉可能な大径孔部を有す
るオリフィス板であれば、公知のいずれの構成も利用で
き、例えば、跳ね上げ式、スライド式、カメラの絞りや
シャッタ式等の構成を適宜利用できる。

発明の図面に基づく開示 第１図はこの発明によるクライオポンプの構成を示す概
略説明図である。

クライオポンプは、上部に取付フランジ（２）を有する
有底筒状のポンプケース（１）からなり、ポンプケース
（１）の底部にはケース内部へ伝熱部を嵌入した冷凍機
（５）を配設しである。

ポンプケース（１）内には、上部にルーバー状の第１段
クライオパネル（４）を配置した該ケースよりやや小径
の有底筒状のシールド（３）が同軸配置しである。

ポンプケース（１）内に侵入配置される冷凍機（５）は
、第１段シリンダー（６）と第２段シリンダー（７）が
同軸配置され、第１段シリンダー（６）が前記シールド
（３）に接続され第１段クライオパネル（４）を冷却し
、シールド（３）内に侵入配置した第２段シリンダー（
７）の先端に翼状の第２段クライオパネル（８）が接続
されている。

この発明の特徴であるオリフィス板（１０）は、シール
ド（３）内の第１段クライオパネル（４）と第２段クラ
イオパネル（８）との間に、シールド（３）の水平横断
面に配設しである。

オリフィス板（１０）は、その中央部に開閉可能な大径
孔部となるスライドシャッタ（１１）が設けてあり、さ
らにその外周に小孔（１２）を一定間隔で層配置しであ
る。なお、図ではスライドシャッタ（１１）を閉めた状
態を示している。

かかるクライオポンプは、例えば、真空装置の真空室か
らの排気系配管のフランジを前記ポンプケース（１）の
取付フランジ（２）に締結して接続され、排気系には何
らの絞り弁を設けない。

操作 接続された真空装置は、まず、粗引ポンプを作動させて
排気し、室内を低真空となした後、さらに上記クライオ
ポンプを作動させて、室内を目的の高真空度となす。

この際、第１段クライオパネル（４）は主として、水蒸
気や炭酸ガスを凝縮排気し、第２段クライオパネル（８
）にて酸素、窒素、アルゴン等を凝縮排気し、さらに、
１０〜２０にでも凝縮しない水素、ヘリウム、ネオンを
、第２段クライオパネル（８）の裏面に設けた活性炭（
９）にて吸着する。

クライオポンプの作動に際して、初期排気時は、前記オ
リフィス板（１０）のスライドシャッタ（１１）を全開
して大径孔部となし、小孔（１２）と合わせて積極的に
ガスを排気する。

初期排気を完了した後は、スライドシャッタ（１１）を
全閉するか、あるいは所要の小孔（１２）と同様となる
ように開度を調整し、排気を続行する。

発明の効果 ■第１段クライオパネル（４）により捕捉される気体分
子（主に水蒸気）はオリフィス板を通過しにくいため、
安定したアルゴンの流量制御が可能となる。

■排気系に可変絞りを使用しないため、装置の制御系が
簡単になり、再現性が高く安定したプロセス制御が可能
となる。

■従来の絞り弁を設けた排気系を有するクライオポンプ
と比較して、低真空度領域での排気速度が大きく、特に
、ターゲット交換後の立ち上りが早い利点がある。

■冷凍機の冷凍能力が大きいため、クールダウンが早く
、また排気容量も大きい。

■開閉可能な大径孔部を有するオリフィス板を内蔵する
ことにより、大気開放後の立上りの際に、大幅に時間短
縮が計れ、半導体の如き大量生産設備においては、大き
な生産性の向上が見込める。

実施例 スパッタリング装置で、真空室内容量が１００１の容積
の場合、ＪＩ８８Ｂ相当排気能力を有するこの発明によ
るクライオポンプを配設したことにより、これを有しな
い従来のクライオポンプでの立上り時間が、１０〜１５
時間であったのを、３時間に短縮することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による真空装置の構成を示す概略説明
図である。 第２図は従来のスパッタリング装置の構成を示す説明図
である。 １・・・ポンプケース、２・・・取付フランジ、３・・
・シールド、４・・・第１段クライオパネル、５・・・
冷凍機、６・・・第１段シリンダー、７・・・第２段シ
リンダー、計・第２段クライオパネル、９・・・活性炭
、１０・・・オリフィス板、１１・・・スライドシャッ
タ、１２・・・小孔、２０・・・スパッタ室、２１・・
・ゲート弁、２２・・・排気系配管、２３・・・クライ
オポンプ、２４・・・可変絞り弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最外部の第１段クライオパネルを冷却する第１段冷凍機
   と、これより低温に保持する第２段クライオパネルを冷
   却する第２段冷凍機を有し、極低温面にガスを選択的に
   凝縮または物理吸着させる溜め込み型のクライオポンプ
   の操作方法において、第１段目と第２段目のクライオパ
   ネル間で、該ポンプのシールド内の横断面に、所要開孔
   と開閉可能な大径孔部を有するオリフィス板を設け、 始動後の初期排気時のみ、大径孔部を開放して排気速度
   を上げることを特徴とするクライオポンプの操作方法。