JPS6324737B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウエハーのエピタキシー
や、イオン、プロセス、蒸着など、また表面分析
などに用いられる真空装置の真空チエンバーの構
造に関する。

〔従来の技術〕

従来の方法は、第２図に例示する如く、蒸着や
イオンプロセスなどを行なう有効空間のまわりに
１で示したシユラウドを設けて内部気体のトラツ
プを行なうチエンバーである。この方法では、シ
ユラウドがためこみ式であるため、真空チエンバ
ー内に面したシユラウド表面が一様な温度とする
ことができないこと、使用中にためこみ内部に水
分が溜り、これが原因でシユラウドにひびが入
り、シユラウドの破壊に至こと、また、このため
に真空システムがリークしてしまい真空を中断し
なければならぬような事態を発生すること、チエ
ンバー内の真空度を目的に応じて上下させるた
め、シユラウド内の冷却媒体で入れたり出したり
するときに時間がかかり急速な真空度のコントロ
ールができないこと、またシユラウド１を構成す
る部材が重く、熱容量も大きいことなども原因と
なつて、自由な真空度のコントロール（正確には
液体窒素シユラウドの冷却機能と温度コントロー
ル）ができなかつた。またシユラウド１が真空チ
エンバー内で占める体積も大きく、作業をするた
めの空間２が真空チエンバー体３の大きさに比
し、小さくなつてしまうなどの欠点があつた。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこれらの欠点を解消することが目的で
ある。再出すれば、 １ シユラウドの温度コントロールを急速にする
こと、従つてトラツプ効果を急速に加減するこ
とを可能にすること。

２ シユラウドの表面の温度分布を小さくして排
気速度を大きくすること。

３ シユラウドの体積をちゞめ、有効空間（第２
図の記号２で示した部分）を大きくすること。

４ シユラウド内に水分が残ることによる事故を
防ぐこと。

などが本発明の目的である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の構成を第１図に示す。液体窒素などを
循環させる通路８をシユラウド板９の中に、自由
に作りその入口１０からその冷却媒体を通すと、
シユラウド９は冷却される。シユラウド板９を薄
い板で構成し、またシユラウド内に通過滞留する
媒体の量も第２図のシユラウド内のたまつた冷却
媒体の量に比べて、はるかに少ない量にすること
ができる。このように構成すると、冷却媒体を抜
きとつてシユラウドを温めたり、あるいは冷却媒
体を通過させ、シユラウドを冷却し、真空チエン
バー内の気体のトラツプ効果、すなわち排気機能
を一挙に高めることもできる。

このシユラウド９は、２枚の板をはり合わせ、
その間に通路を設けたシユラウド９は一般的には
ロールボンド法にて形成されるものであり、その
方法は２枚のアルミニウム薄板の少なくとも一方
のに完成後ふくらみ（通路）になる部分に剥離材
を印刷しておき、還元性雰囲気中で高温に熱して
重ね合わせた２枚のアルミニウム薄板を一緒に圧
延することにより、剥離材の印刷していないとこ
ろだけが圧着される。剥離材の印刷により圧着さ
れていないところに圧縮空気を吹き込むことによ
りふくらみが形成され、そこが通路となる。

また、シユラウド板を薄くまた自由な形状とす
ることができるために、作業をするための空間２
を大きくすることもこの図の様子から明瞭であ
る。

さらにこのシユラウド板をアルミ合金のような
熱伝導度のよい材料で構成すると、シユラウド板
上での温度分布は非常に小さくすることができ、
たとえば温度差を１℃以下（液体窒素を用いて冷
却した場合）にすることもかなり容易である。

このことは、目的とする作業空間７を大きくす
ることだけでなく、総合的な排気速度を大きくす
ることも効果がある。

本発明の効果はこれだけにとどまらず、チタン
などのゲツター材をこの循環式シユラウドの表面
に行なうことによつて強烈な排気系統とすること
ができる。この効果を以下説明する。

従来のチタン．サブリメーシヨン．ポンプは、
真空チエンバとの結合は、たとえば第３図のよう
であつて、チタン．サブリメーシヨンポンプ１２
（以下はチタサブと略称する）はダクト１３など
によつて目的とする真空チエンバー３の外側に取
付けられるのが普通であつた。この方法はチタサ
ブの排気機能のある活性なチタン１４が排気すべ
き目的の真空の空間２に対して離れて存在し、排
気能力は途中のダクト１３などのコンダクタンス
を介して機能するため、大きな空間に対しては限
度があつた。

第３図は作業をするための有効空間のまわりは
ためこみ式のシユラウド１に囲まれて配置され、
排気系全体のシステムとして理想的な状況とする
には至つていない。これに対し、本発明の薄板の
循環式シユラウドの表面を活性なチタンで覆う事
ができれば、いわばチタサブのポンプそのもの中
に目的とする作業空間２を持ちこむことが可能と
なる。ポンプ系へのコンダクタンスも、もし排気
能力のある活性面を作業空間の全周囲に作れば、
無限大となり得る訳で、これほど理想的な排気系
と作業空間との配置関係はあり得ない。

立体角2πで作業空間をとり囲むことは補助排
気系への導入口や、あるいは目的とする作業のた
めの諸設備、たとえばマニピユレーターやイオン
源、蒸発源、各種の測定ユニツトなどの導入口が
あり単純には不可能と思われるが、シユラウドが
すべて固定ではなく可動部分を持つことにより本
発明により薄板循環式シユラウドの場合は、ある
いは可能性のあることも指摘しておきたい。

第４図は以上述べたチタサブポンプ系と循環式
薄板シユラウドの結合した構造例を示す。

２が目的とする作業空間で、その周囲（円筒面
の側面と天井）をシユラウド９とシユラウド天井
の部分９．２で取り囲んだ例を示す。

円筒形の内面に対してチタンフイラメント支持
可動部材１９の上に乗つたチタンフイラメント１
５が相対しており、チタンフイラメント１５を加
熱してチタンをシユラウド９表面にとばす時、チ
タンフイラメント１５位置を全周に亘つて動かす
事により、シユラウド９の全周囲に活性なチタン
１４を蒸着することができる。

このようにして、作業空間の周囲を活性な排気
能力のある面で取り囲むことができる。

第４図には天井面のシユラウド面に対するチタ
ンフイラメント１５は例示していないがこれらを
設置することも本発明の主旨をさまたげない。

チタンフイラメント１５の移動範囲、設置の位
置、個数などを作業や測定のための設備ユニツト
の関係で選択すれば、大変実用的な排気能力の大
きい、従つて非常に真空度の高いチエンバーを得
ることができる。第４図では、チタンフイラメン
ト１５を可動にすることにより、作業空間を大き
くすることができることを示したが、チタンフイ
ラメント１５の支持方法に工夫をして、たとえば
下方あるいは側方にフイラメント支持部全体を待
避させるなどを行なうと大変効果的な作業空間領
域が得られることになる。

第４図に示した９．３は開閉可能なシユラウド
可動部分であり、はシユラウド面を可動とした例
で、必要のあるときはこれを開けて、設備ユニツ
ト２０を作業空間に向けることができる。

この実施例では先にも例示した如く、アルミニ
ウム合金を使用しているために、温度分布はシユ
ラウド全面に亘つて大変小さくできるので、非常
に高い真空度（backgroundとして）を得ること
ができる。

さらに第５図について説明すれば、第２図、第
４図のシユラウドの展面図に相当するもので、こ
の第５図の場合は２系統の冷却媒体の通路を設け
てある。

このようなシユラウドを第２図、あるいは第４
図に使用すると、第１系統路には液体窒素、第２
系統路には温水あるいは保温油を通すことによ
り、冷却とベーキングなどの加温とを使い分けて
行なう事ができる。こうすることによつて、非常
に短時間の内に真空チエンバー内の真空度の制御
が可能となる。

また、請求範囲第７項に関して説明する。本発
明の構造の中で、冷却板は薄く軽く、また、単に
チエンバー内に屏風のように立つているだけであ
るので、脱着可能とするのは比較的簡単な事で、
支持部材および冷却媒体の入口、出口のパイプを
クイツクカツプリング等で接続しておけば可能と
なる。このようにする事により、蒸着や、各種の
作業によつて発生する冷却板の汚れ対して、取替
えや洗浄などの対策が可能となる。

特に、この冷却板の上に、アルミ箔を覆つて使
用する時は、アルミ箔が熱伝導性がよく、またア
ルミ箔を使い捨てにするなど便利な点が多い。

特に本発明にに実施する時は、目的とする作業
空間を広く取り囲むように排気機能があり、この
作業空間の周囲が直接、蒸着物質によつて汚され
易いから、このアルミ箔の表面を直接排気機能を
もたせて、取替可能とすることは、装置全体のメ
インテナンスを著るしく良好にする効果がある。

〔本発明の効果〕

以上、詳細にのべたごとく、本発明の効果は著
るしい真空度の向上、メインテナンスの向上など
となつて表れるが、基本的な発明の思想として、
従来の排気系は、目的とする空間の外に排気系を
配置せざるを得なかつたのに対し、本発明は排気
系をいわば、作業空間の周囲に配置する手段を提
供することにあるというべきあろう。

目的とする空間を立体角2πで取り囲み、この
すべての視角に排気機能をもたせることが理想で
あるが、本発明は、ほゞこの理想を提供しえたに
近いと思われる。

特に、真の排気機能は付着した活性なチタンな
どのゲツター作用にあり、この部分の必要な膜の
厚さは、真空チエンバーの寸度に比し、余りに小
さい。この支持母材、液体窒素や液体ヘリウムの
温度となし得る面が、またロールボンド法といわ
れる方法による板厚約５ミリ程度に押えることが
でき、これも真空チエンバの寸度に対し、かなり
小さい。加うるに前述したような方法によつて排
気機能をもたせうる面の面積を非常に大きくする
事ができるのである。従つて本発明の方法による
システムの問題点をさらに探せば、チタンなどの
特有の物質を作業空間の周囲に配置するという事
が、半導体のエピタキシなどの場合にその表面の
汚染として影響する事があるかもしれないという
ことであろう。

また本発明の効果のきわだつた点として、最後
につけ加えると、到達真空度を極めて上げる事が
できる点にある。本発明の出願時点で、筆者らは
大きさ580〓×1000のアルミ合金製チエンバーに
て、約７×10^-13torrを本発明の構造によつて達
成した。チエンバーの内面積は約２×10⁴cm²ある
が、この時点では、面積はわずか10³cm²しかない
冷却板、冷却媒体には液体窒素、ゲツタ材にはチ
タンを用いた。前ページにのべた冷却機構の所要
スペースの少なさによつて、チエンバー相応の冷
却、排気機能によつて、おそらく短期間の内に最
高の真空度が本発明によつて得られると推測され
る。今後の超高真空装置に大きな貢献ができると
期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図イは本発明に用いられるシユラウドの展
開図、第１図ロは本発明にかかる真空チエンバー
の断面図である。第２図は従来の真空チエンバー
である。第３図は従来の真空チエンバーにチタン
サブリメーシヨンポンプを付加したものである。
第４図は本発明にかかる真空チエンバーの他の実
施例を示す図である。第５図は本発明に用いるシ
ユラウドの平面図である。 ３……真空チエンバー体、６……排気系、８…
…冷却媒体を通過させる通路、９……シユラウド
板、１０，１１……冷却媒体の入口と出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２枚の板をはり合わせ、その間に通路を設
   け、通路に冷却用媒体を通過させて冷却機能を持
   たせた冷却板を周囲に配置したことを特徴とする
   真空チエンバー。 ２ 冷却板の表面にチタンなどのゲツタ材を付着
   せしめてなる排気機能を合わせ持つて周囲を構成
   する特許請求の範囲第１項記載の真空チエンバ
   ー。 ３ 冷却媒体を通過せしめる経路を複数系統、用
   意してなる特許請求の範囲第１項記載の真空チエ
   ンバー。 ４ チタンなどを蒸着せしめるためのフイラメン
   トとその支持部分を可動となし、冷却板の広い範
   囲を活性な排気機能を持たせること及びチエンバ
   ー内部の作業空間を広く維持することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の真空チエンバー。 ５ チタンなどを蒸着せしめるためのフイラメン
   トを複数個設置して、冷却板の広い範囲を活性な
   排気機能を持たせることを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の真空チエンバー。 ６ 冷却板の一部を可動とした特許請求の範囲第
   １項記載の真空チエンバー。 ７ 冷却板自体を脱着可能とした特許請求の範囲
   第１項記載の真空チエンバー。