JPH054034A - 真空排気装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所要の高真空度を短時間で達成できる真空排
気装置および真空排気方法を提供する。 【構成】 第１クライオパネル１および第２クライオパ
ネル２の少なくとも一方をポンプケース６とチャンバ５
間を伸縮自在な構成にし、チャンバ５内の排気対象気体
をクライオパネル上に吸着またはトラップし、排気す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空排気装置に関し、
特に、半導体製造技術で使用されるプラズマＣＶＤ装
置、ドライエッチング装置等の高真空を要求される装置
に接続される真空排気装置および真空排気方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造技術においては、半導体ウエ
ハの表面に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置や薄膜を
エッチングするドライエッチング装置等が使用されてい
る。これらの装置において、半導体ウエハを処理するチ
ャンバ（真空槽）はバルブを介して真空排気装置に接続
されている。上記真空排気装置としては、一つのチャン
バに対して、低レベル排気用のロータリーポンプ、メカ
ニカルブースターポンプ等の粗引きポンプと、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
ポンプ等が使用されている。

【０００３】図３は、真空排気系統の一例を示す図であ
る。この図に示すように、真空排気系統はチャンバ３
２、クライオポンプ３１およびロータリーポンプ３３か
ら構成されており、チャンバ３２は、粗引きバルブ３４
を介して粗引き用のロータリーポンプ３３に接続される
とともに、本引きバルブ３５を介して本引きポンプであ
るクライオポンプ３１に連結されている。チャンバ３２
内を高真空にするには、まず、ロータリーポンプ３３を
用いて１００〜２００ｍｍＴｏｒｒまで粗引きした後、
クライオポンプ３１に切り換えて本引きを行う。クライ
オポンプの真空引きの原理は、真空中で数十ケルビンま
で冷却されたクライオパネルにクライオポンプとチャン
バとの接続口を通過したチャンバ内の排気されるべき気
体分子を吸着あるいはトラップし、これによって、チャ
ンバ内から気体分子を排除するようにしたものである。

【０００４】図４は、従来の真空排気装置におけるクラ
イオポンプ部の概略部分断面図である。このクライオポ
ンプは、上部にチャンバ４５に接続するための接続口４
４を有する有底筒状のポンプケース４３と、このポンプ
ケース４３の底部に配設され、ポンプケース４３の内部
を冷却する冷凍機４８とからなっている。ポンプケース
４３内には、コールドヘッド第１段４６により冷却され
る第１クライオパネル４１が設けられており、この第１
クライオパネル４１の内側にはコールドヘッド第２段４
７によって前記第１クライオパネル４１よりさらに低温
に保持される第２クライオパネル４２が配設されてい
る。前記コールドヘッド第１段４６、コールドヘッド第
２段４７は、同軸上に配置されている。チャンバ４５を
所要の高真空にするには、バルブ、例えばハイバックバ
ルブを開け、クライオポンプを作動させることにより、
チャンバ４５内の気体分子を接続口４４からクライオパ
ネル側に排出させる。第１クライオパネル４１は主とし
て、水蒸気や炭酸ガスを吸着またはトラップし、第２ク
ライオパネルは酸素、窒素、アルゴン、水素、ヘリウ
ム、ネオン等を吸着またはトラップする。これらの作用
により、チャンバ４５内の排気が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
クライオポンプを用いた真空排気方法では、クライオポ
ンプとチャンバの接続口の大きさが一定、すなわちその
コンダクタンスが一定であるため、チャンバ内の分子が
狭い接続口を通過し、クライオパネルに到達するまでに
時間がかかってしまう。このため、所要の高真空度を達
成するには時間がかかりすぎるという問題があった。

【０００６】本発明は、上記問題を解決し、短時間で所
要の高真空度を達成できる真空排気装置および真空排気
方法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】本発明の真空排気装置は
上記問題点を解決するため、コールドヘッド第１段によ
り冷却される第１クライオパネルと、この第１クライオ
パネルの内側に設置され、コールドヘッド第２段によっ
て前記第１クライオパネルよりさらに低温に保持される
第２クライオパネルと、これらクライオパネルを収納す
るポンプケースと、このポンプケースの底部に配設さ
れ、前記ポンプケースの内部を冷却する冷凍機とからな
り、チャンバ内を高真空にするための真空排気装置にお
いて、前記ポンプケース内に収納された前記第１クライ
オパネルおよび第２クライオパネルのうち少なくとも一
方を、前記ポンプケース内と前記チャンバ内との間を伸
縮し得るように構成し、チャンバ内に伸びたこのクライ
オパネルの極低温冷却面に排気対象気体を吸着またはト
ラップすることによって前記チャンバ内の排気を行うよ
うにしたものである。また、本発明の真空排気方法は、
粗引き用ポンプを使ってチャンバ内を低真空にした後、
クライオポンプとチャンバを接続しているバルブを開
け、クライオパネルを前記チャンバ内に挿入し、このク
ライオパネルの極低温冷却面に排気対象気体を吸着また
はトラップさせることによりチャンバを高真空状態に導
いた後、前記クライオパネルをクライオポンプ内に戻す
ようにしている。

【０００８】

【作用】本発明によれば、以上のように前記第１クライ
オパネルおよび第２クライオパネルのうち少なくとも一
方を前記ポンプケースからチャンバ内に伸ばせる構成と
したため、チャンバ内の排気すべき気体分子をチャンバ
内においてクライオパネル面にトラップすることが可能
になる。排気すべき気体分子をトラップしたクライオパ
ネルは真空排気装置内に戻され、チャンバ内を所要の高
真空度とすることができる。

【０００９】

【実施例】図１および図２は、本発明の真空排気装置の
クライオポンプ部の概略部分断面図である。これらの図
において、１は第１クライオパネル、２は第２クライオ
パネル、３はクライオポンプ、４は接続口、５はチャン
バ、６はポンプケース、７は冷凍機である。前記第１ク
ライオパネル１および第２クライオパネル２の材料は、
銅、アルミニウム、ステンレス等である。クライオポン
プ３は、ポンプケース６内にコールドヘッド第１段（図
示せず）により冷却される第１クライオパネル１と、こ
の第１クライオパネル１の内側にコールドヘッド第２段
（図示せず）により前記第１クライオパネル１よりさら
に低温に保持される第２クライオパネル２を備えてい
る。このクライオポンプ３には、ポンプケース６の内部
を冷却する冷凍機７がその底部に配設されている。そし
て、クライオポンプ３は接続口４を介してチャンバ５に
接続されており、ハイバックバルブを開き前記クライオ
ポンプ３を動作させることによってチャンバ３の真空排
気がなされるようになっている。

【００１０】第２クライオパネル２は径の異なる連続し
た円筒状パネルを同軸上に数枚重ねて構成されたもので
あり、図示していない駆動手段によって、ポンプケース
６内とチャンバ５内との間を伸縮できるようになってい
る。図１はこの第２クライオパネル２をチャンバ５内ま
で伸ばした状態を示す図であり、図２は第２クライオパ
ネル２を縮めポンプケース６内に戻した状態を示す図で
ある。

【００１１】次に、本発明による真空排気方法を説明す
る。まず、粗引きバルブを開放し粗引き用のロータリー
ポンプを作動させ、チャンバ５内を１００〜２００Ｔｏ
ｒｒ程度の低真空とする。その後、本引き用のハイバッ
クバルブを開き前記クライオポンプ３を作動させて、チ
ャンバ内を所要の高真空（１×１０^-7Ｔｏｒｒ）にす
る。この際、第１クライオパネルは、その極低温冷却面
に主として水蒸気や炭酸ガスを吸着またはトラップし、
排気する。次に、図１に示されているように、ポンプケ
ース６内の第２クライオパネル２をチャンバ５とクライ
オポンプの接続口４を通してチャンバ５内まで伸ばして
動作させ、酸素、窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、ネ
オン等を第２クライオパネル２の極低温冷却面に吸着ま
たはトラップし、排気する。このようにして、チャンバ
５内を高真空にした後、第２クライオパネル２をポンプ
ケース６内まで縮め、図２に示されている状態に戻す。
以上のように、第２クライオパネル２をポンプケース６
からチャンバ５内に伸ばす構造としては、例えば、図示
していない駆動手段によって最小径の円筒状パネルを持
ち上げ、この上昇に伴って、より大きな径の円筒状パネ
ルを引き上げるような機構が考えられる。

【００１２】以上、本発明を実施例に基いて具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能
であることはいうまでもない。

【００１３】たとえば、上記実施例においては、第２ク
ライオパネルを伸縮自在な構成とした場合のみを示した
が、第１クライオパネルを伸縮自在な構成にしてもよい
し、第１クライオパネルおよび第２クライオパネルの両
方を伸縮自在な構成にしてもよい。しかしながら、クラ
イオパネルの極低温冷却面にトラップされるのに時間が
かかる酸素、窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、ネオン
等の排気のための第２クライオパネルを伸縮自在な構成
にすれば、排気時間の短縮に大いに寄与できる。また、
ポンプケースからチャンバ内に伸縮可能なクライオパネ
ルの構造については、実施例に限定されない。

【００１４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
真空排気装置は、クライオパネルをチャンバ内に伸ばし
て、チャンバ内の排気対象気体をトラップし排気するよ
うにしたため、短時間で所要の高真空度が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空排気装置におけるクライオポンプ
部の概略部分断面図であり、クライオパネルをチャンバ
内に伸ばした状態を示す。

【図２】本発明の真空排気装置におけるクライオポンプ
部の概略部分断面図であり、クライオパネルをポンプケ
ース内に戻した状態を示す。

【図３】図３は、真空排気系統の一例を示す図である。

【図４】図４は、従来の真空排気装置におけるクライオ
ポンプ部の概略部分断面図である。

【符号の説明】

１ 第１クライオパネル ２ 第２クライオパネル ３ クライオポンプ ４ 接続口 ５ チャンバ ６ ポンプケース ７ 冷凍機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コールドヘッド第１段により冷却される
   第１クライオパネルと、この第１クライオパネルの内側
   に設置され、コールドヘッド第２段によって前記第１ク
   ライオパネルよりさらに低温に保持される第２クライオ
   パネルと、これらクライオパネルを収納するポンプケー
   スと、このポンプケースの底部に配設され、前記ポンプ
   ケースの内部を冷却する冷凍機とからなり、チャンバ内
   を高真空にするための真空排気装置において、前記ポン
   プケース内に収納された前記第１クライオパネルおよび
   第２クライオパネルのうち少なくとも一方を、前記ポン
   プケース内と前記チャンバ内との間を伸縮し得るように
   構成し、チャンバ内に伸びたこのクライオパネルの極低
   温冷却面に排気対象気体を吸着またはトラップすること
   によって前記チャンバ内の排気を行うようにしたことを
   特徴とする真空排気装置。
2. 【請求項２】 チャンバ内の空気を粗引き用ポンプを用
   いて排気し低真空とした後、クライオポンプで引いて前
   記チャンバ内をより高真空にする真空排気方法におい
   て、粗引き用ポンプを用いてチャンバ内を低真空とした
   後、前記クライオポンプとチャンバを接続しているバル
   ブを開け、クライオパネルを前記チャンバ内に挿入し、
   このクライオパネルの極低温冷却面に排気対象気体を吸
   着またはトラップさせることによりチャンバ内を高真空
   状態に導いた後、前記クライオパネルをクライオポンプ
   内に戻すことを特徴とする真空排気方法。