JPH02207185A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空装置の改良に関するものである。

さらに詳述すれば、清浄な真空雰囲気をうろことの出来
る真空装置に関するものである。

本発明の真空装置は、非常に清浄な雰囲気において、蒸
着、スパッタリング、ＣＶＤ、プラズマ処理など各種真
空処理を行なうことを可能とする装置なので産業上極め
て利用範囲が広くかつ有用である。

〔従来の技術〕

真空室、真空ポンプその他を含めたシステムを真空装置
と呼ぶが、真空を使う目的に応じて真空装置、とくに真
空ポンプの構成が異なってくる。

真空ポンプは、特定の空間（真空室、以下真空容器と呼
ぶ）から気体を排除する装置であって、種々の原理に基
づくポンプが知られている。

ｌ）機械ポンプ 油回転ポンプが代表的なもので、大気圧〜１０−’Ｔｏ
ｒｒが動作圧力範囲である。

２）蒸気噴射ポンプ 油拡散ポンプが代表的なもので、１０−’−１０−’τ
ｏｒｒが動作圧力範囲である。

３）ドライポンプ １）、２）と異なり、油を用いないポンプで、次のよう
なものが知られている。

（１）スパッターイオンポンプ 放電によって作られた気体分子が電場の力で活性金属陰
極に衝突し、活性金属をスパッタし、周囲の壁に清浄な
蒸着膜を形成する。このゲッター作用とイオンの陰極へ
の捕捉により排気する。ｔｏ−’〜１Ｏ−９丁ｏｒｒ以
上で動作する。

（２）チタンサブリメーションポンプ チタンリボンを通電加熱して蒸着したチタンを周囲容器
へ蒸着させる。清浄チタン蒸着面の吸着により排気する
。１０−’〜１０→丁ｏｒｒ以上で動作する。

（３）クライオポンプ 気体を極低温に冷却し、液化凝縮させることで排気する
。１０−１〜１０”Ｔｏｒｒ以上で動作する。

（４）ソープションポンプ 低温冷却された吸着剤（モレキュラージープ）への気体
分子の吸着により排気する。大気圧〜１Ｏ−４τｏｒｒ
で動作する。

（５）ターボ分子ポンプ 高速の回転翼と固定翼の作用により気体分子が一方方向
にしか流れずらくなる原理を利用して排気する。１０−
Ｍ〜１０−’Ｔ酊゛ｒ以上で動作する。

（６）ダイヤフラムポンプ ダイヤフラムの変形で排気する。大気圧〜１τｏｒｒで
動作する。

大気圧から１０−’Ｔｏｒｒ程度の高真空、あるいは１
０−’Ｔｏｒｒ以下の超高真空まで、同一のポンプで動
作するものは一つもなく、上記のポンプを組み合わせて
使用する。組み合わせ方は多いが、代表的なものとして
は、次のようなものがある。

■ウェット系（油を用いるためウェットと呼ばれる） ＠油回転ポンプ十油拡散ポンプ ■ドライ系 ■ソープションポンプ＋スパッタイオンポンプ０ダイヤ
フラムポンプ＋ターボ分子ポンプ■ウェット系とドライ
系を組み合わせる系０油回転ポンプ十油拡散ポンプ＋ス
パッターイオンポンプ、 ■油回転ポンプ＋ターボポンプの系 真空ポンプの選定は、必要とされる到達真空度以外に、
その真空度；；なるまでの所要時間、ポンプ内で使用し
ている物質（とくに油）による真空容器の汚染の影響度
、イニシャルコスト、ランニングコストなども考慮して
おこなわれる。

たとえば、大気圧から１０−Ｉτｏｒｒの真空までは、
油回転ポンプあるいはダイヤフラムポンプまたはソープ
ションポンプが用いうるが、前者は排気速度が早く低コ
ストである半面、油蒸気による真空容器の汚染の問題が
あり、後の２者は油汚染の問題がない代わりに、排気速
度がいずれも遅く、またソープションポンプはランニン
グコストが高いという欠点があるので使い分けが必要と
なる。

第１図に一般的に用いられる真空装置の構成例を示した
。第１図において、真空容器１の中の気体は、油回転ポ
ンプ２．油拡散ポンプ３．スパッターイオンポンプ４に
よって排気される。これらの真空ポンプはパルプ５．６
．７．８．９および１０の操作によって接続・運転され
る。なお１１はポンプの油蒸気の高真空側への逆拡散を
防ぐ液体窒素トラップである。

第１図において、パルプ５，７．８および１０を閉じパ
ルプ６と９を開けて油回転ポンプ２を運転すれば、真空
容器１は容易に１０’−”Ｔｏｒｒ程度の真空度に達す
る。

ここで、パルプ６を閉じパルプ７を開けて油拡散ポンプ
３の真空度を］　Ｏ−”Ｔｏｒｒ以下にしてから油拡散
ポンプ３を運転し、パルプ８を開ければ１０−’丁ｏｒ
ｒの真空度が得られる。また、１０−”Ｔｏｒｒ以下の
真空度はパルプ１０を開けて得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高真空雰囲気においては真空容器内に油汚れの無いこと
が質量分析計などで確認されていることから、真空容器
内は清浄であると、一般に考えられている。

ところが、本発明者は以下の実験を行ない、高真空雰囲
気に置かれた物質は必ずしも清浄でないことを見い出し
た。

清浄なガラスを真空容器にいれ、油回転ポンプ十油拡散
ポンプ（液体窒素トラップ使用）で１０−唱丁ｅｒｒと
したのち、アルゴンガスを導入して常圧に戻し、ガラス
に対する水の接触角を測定したところ、清浄なガラスの
４度に比べ著しく高い２１度を示した。また真空、アル
ゴン置換ののち真空容器を５００℃で３０分加熱してか
ら取り出したサンプルでは接触角が４０度であった。一
方、清浄ガラスに清浄ガラスを重ねてフタとし、真空、
アルゴン置換ののち、フタを取り水の接触角を測定した
ら５度で清浄なガラスとほぼ同じであった。

ガラスに対する水の接触角が小さいことはガラスの表面
が油性の汚れで汚染されていないことを示し、それが大
きいことはガラス表面が油で汚染されていることを示す
ので、上記の結果ば１高真空容器内は清浄である′とい
う常識を覆えしたことを示す。

本発明は上記の問題を解決することを目的としてなされ
たものであり、本発明によれば清浄な真空雰囲気を得る
ことのできる真空装置が提供される。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明者ら
は、液体窒素トラップを備えた真空装置で、真空ポンプ
の組み合わせや真空度を変え、真空容器内の汚染原因に
ついて、清浄ガラスの再汚染を水の接触角から調べると
いう手法を用いて鋭意検討を進めたところ（第１表の結
果参照）、清浄ガラスを真空度の低い真空容器内に置い
てからアルゴン置換して取り出し水の接触角を測定する
と、清浄ガラスと同レベルの値を示すのに対し、真空容
器内で真空度が高まってからアルゴン置換をして取り出
し水の接触角を計ると著しく大きい埴を示していること
から、真空ポンプで真空度があがってきて、真空ポンプ
に使われている油の蒸気圧になったとき、油の拡散が起
こり、真空容器それ自身と真空容器内の物質に付着して
くるため汚染が生ずると理解するに至った。第１表でダ
イヤフラムポンプ＋ターボ分子ポンプを組み合わせたド
ライポンプ系でも再汚染が認められたが、これはターボ
分子ポンプ（１）の回転軸がベアリング式であり、ベア
リングのオイルが汚染源になっていると考えられる。ま
た、ベアリングを用いないで磁気浮上式としたターボ分
子ポンプ（ＩＩ　）でも、油回転ポンプと組み合わせる
と再汚染が避けられないことも明らかである。

このような油汚染を液体窒素トラップで完全に防止する
ことは不可能であることもまた明らかである。

本発明者は、この課題を解決するため、真空ポンプと真
空容器の間に油分解装置を設置することによって解決で
きることを見い出し、本発明をなすに至った。

本発明は、油汚染の原因となる真空ポンプと真空容器の
間に、当該ポンプからの油分子を熱分解する装置を設置
するという簡便な原理であるが、油分子との接触が十分
とれる発熱体構造をとるようにすること、発熱体の温度
が油分子を分解するに十分な温度に達することが要求さ
れるが、触媒などの使用により温度を下げることも可能
である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

本発明の実施例として第２図に示すようなステンレス製
真空装置を組み立てた。ここで真空容器１は、粗排気用
の油回転ポンプ２と油拡散ポンプ３によって排気される
タイプで、真空容器１と真空ポンプ系の間に、液体窒素
トラップ１１と油分解装置１２をパルプ６．７，８．９
および１０をはさんで接続した真空装置である。なお、
パルプ５はリークパルプ、パルプ１３はアルゴンガス導
入用パルプである。

油分解装置はセラミックス多孔質抵抗体で通電により６
００℃に加熱して使用した。

清浄ガラスを真空容器１内に置き、次の手順で実験を行
なった。

■）すべてのパルプを閉じた状態でトラップ１１に液体
窒素を入れ、油回転ポンプ２を運転を開始し、パルプ６
．９および１０を開き真空容器１の排気を開始する ２）真空容器１の真空度が数τｏｒｒになった時、油分
解装置１２を運転する ３）この状態で真空容器ｌの真空度が１Ｏ−１Ｔｏｒｒ
になったら、パルプ６を閉じ、パルプ７、続いてパルプ
８を開けて、油拡散ポンプを動作させる ４）真空度が１０−“τｏｒｒになってから、パルプ９
を閉じ、パルプ１３を開けてアルゴンガスを導入する 以上の操作の後、ガラスサンプルを取り出し水の接触角
を測定したところ、４度であり、上記の真空処理を行な
う前の清浄ガラスの接触角３度とほぼ同じであり、油分
解装置１２を運転しなかった場合の２１度に比べ、本発
明の技術によれば、真空装置内での再汚染を著しく低減
しうろことが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明の真空装置は非常に清浄な真空雰囲気を作ること
が出来るという特徴を有する。したがって、本発明の真
空装置を用いれば、非常に清浄な雰囲気で、非常に清浄
な基板に蒸着、スパッタリング、ｃｖｎ、プラズマ処理
など各種真空処理が可能となり、高品質の処理が出来る
という特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の真空装置、第２図は本発明による真空装
置を示す図である。 図において、１は真空容器、 真空ポンプ、５．６．７．８． ３はバルブ、１１はトラップ、 を示す。 ２．３および４は ９．１０および１ １２は油分解装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 真空容器、真空ポンプ、トラップ、配管などからなる真
   空装置において、真空容器と真空ポンプの間に油分解装
   置を設けることを特徴とする真空処理装置。