JPH0355678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 利用産業分野 この発明は、真空装置の改良に係り、特に、薄
膜製造装置やエツチング装置等のプロセス時にガ
ス負荷のある真空装置において、プロセス用真空
ポンプの他に、大気開放後の再起動時の立上のた
めの空気負荷専用排気ポンプを装備し、稼動率を
向上させた真空装置に関する。

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、スパツタリング等の装置は、不純物の
混入を避けるため、通常、１×10^-7Torr程度の
真空度まで、チヤンバー内の真空度を上げた後、
１×10^-5Torr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。

スパツ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。

従つて、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、クライオポンプのポンプ口径の大きさは
制限されている。

高真空用ポンプは、プロセス条件には最適設計
となつているが、稼働率の点では低いという問題
があつた。

半導体用スパツタリング装置を例に取つて説明
すると、定期的、例えば、数日に１回程度、ター
ゲツ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。

しかも、高真空、プロセス用真空ポンプに、溜
め込み式のクライオポンプを用いた場合には、大
気解放時の空気、水分等がポンプ内に予め溜め込
まれるために、所定の高真空時におけるガス負
荷、例えば、アルゴンガス等の溜め込み能力が減
少しており、クライオポンプの再生インターバル
が短くなる傾向にあり、真空装置の稼動率が低下
する問題があつた。

発明の目的 この発明は、プロセス時にガス負荷のある真空
装置において、大気解放後の再起動時間を短縮で
き、かつプロセス時のガスの溜め込み能力の低下
がなく稼動率の高い真空装置の提供を目的として
いる。

発明の構成 この発明は、 所要プロセス時に所要ガスの負荷を与える真空
装置において、 １つの真空槽に、低レベル排気用の粗引ポンプ
と、粗引ポンプ作動後の槽内空気を排気する空気
負荷専用クライオポンプと、空気負荷専用クライ
オポンプ作動後の高真空排気並びにプロセス用の
クライオポンプあるいはターボ分子ポンプを設
け、大気解放後の再起動時間を短縮したことを特
徴とする真空装置である。

また、この発明において、空気負荷専用クライ
オポンプには、従来の２段型冷凍機構成のクライ
オポンプの他、実施例に示す冷凍機が１段のクラ
イオポンプを用いることができる。

すなわち、この発明は、前記構成において、冷
凍機駆動部の上部に接続したポンプケースに設け
たクライオパネルと、該駆動部に接続された１段
型冷凍機に付設したクライオパネルとにて構成さ
れた１段型クライオポンプを、空気負荷専用クラ
イオポンプとしたことを特徴とする真空装置であ
る。

発明の図面に基づく開示 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図はこの発明による空気負荷用クライオポ
ンプの構成を示す一部縦断説明図である。

真空装置の真空層１には、粗引ポンプ２の吸引
配管３が第１制御弁４を介して接続され、空気負
荷専用クライオポンプ５が第２制御弁６を介して
接続され、さらに、プロセス用クライオポンプ７
が第３制御弁８を介して接続されている。

空気負荷用クライオポンプ５は、凝縮温度の比
較的高い気体、すなわち、冷凍機の能力が40〓程
度が最低であり、これより高い温度で凝縮できる
気体を選択的に排気することを目的とし、ここで
は以下の構成からなる１段型クライオポンプを用
いている。

すなわち、第２図に示す如く、冷凍機駆動部５
１の上部に冷凍機５２が配設され、該駆動部５１
に接続したポンプケース５３に設けたクライオパ
ネル５４と、冷凍機５２に付設したクライオパネ
ル５５とにて構成されている。

なお、上記構成の空気負荷用クライオポンプ５
は、冷凍機５２の温度を制御することにより、排
気する気体の選択を行なうことができる。また、
クライオパネルに活性炭を貼付ければ、Ne、
H₂、He以外の気体も排気できる経済性も有す
る。

高真空排気を行なうプロセス用クライオポンプ
７は、一段目にクライオパネル、二段目に活性炭
等の吸着剤を塗布したクライオパネルを装着し、
全ての気体を排気しようというもので、 円筒状ポンプ本体内に、熱絶縁材からなる円筒
状ピストンのデイスプレイサを嵌入した構成から
なり、外部のコンプレツサにて圧縮されたヘリウ
ムが冷凍機内に導入され、デイスプレイサが下降
することにより、デイスプレイサ内を上昇して膨
脹室に入り、第１ステージ、第２ステージの各々
で、高圧ヘリウムが断熱膨脹して冷熱を発生し、
各ステージに熱伝導的に接続されるクライオパネ
ルが冷却され、また、膨脹するヘリウムはデイス
プレイサが上昇することにより、排出されて再び
コンプレツサ側へ流れ、この循環を繰り返すこと
により、クライオパネルを所要の極低温、すなわ
ち、第１ステージでは77〓以下、第２ステージで
は20〓以下に冷却し、槽１内の気体分子を極低温
に冷却したクライオパネルにて捕捉する作用を有
する構成からなる。

作 用 真空装置は、まず、粗引ポンプ２の第１制御弁
４を開いて排気し、槽１内を１×10^-1Torr程度
となし、第１制御弁４を閉じた後、空気負荷専用
クライオポンプ５を作動させて、 槽１内を１×10^-6Torr程度の真空度までに高
め、さらに、プロセス用クライオポンプ７を作動
させて、槽１内を、例えば１×10^-7Torr程度の
目的真空度となす。

発明の効果 この発明による真空装置は、空気負荷専用のク
ライオポンプ５を装備することにより、大気開放
後の立上りの際に、大幅に時間短縮が図れ、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。

例えば、スパツタリング装置で、真空槽１容量
が50の容積の場合、フランジ口径JIS8Bの空気
負荷専用クライオポンプ５を配設したことによ
り、これを有しない従来の真空装置での立上り時
間が12時間であつたのを、６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図は空気負荷用クライオ
ポンプの構成を示す一部縦断説明図である。 １……真空槽、２……粗引ポンプ、３……吸引
配管、４，６，８……制御弁、５……空気負荷専
用クライオポンプ、７……プロセス用クライオポ
ンプ、５１……冷凍機駆動部、５２……冷凍機、
５４，５５……クライオパネル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所要プロセス時に所要ガスの負荷を与える真
   空装置において、 １つの真空槽に、低レベル排気用の粗引ポンプ
   と、粗引ポンプ作動後の槽内空気を排気する空気
   負荷専用クライオポンプと、空気負荷専用クライ
   オポンプ作動後の高真空排気並びにプロセス用の
   クライオポンプあるいはターボ分子ポンプを設
   け、大気解放後の再起動時間を短縮したことを特
   徴とする真空装置。 ２ 冷凍機駆動部の上部に接続したポンプケース
   に設けたクライオパネルと、該駆動部に接続され
   た１段型冷凍機に付設したクライオパネルとにて
   構成された１段型クライオポンプを、空気負荷専
   用クライオポンプとしたことを特徴とする請求項
   １記載の真空装置。