KR20000005007A - 조합크라이오펌프/게터펌프 및 그 재생방법 - Google Patents

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Abstract

크라이오펌프인렛(76)을 갖는 크라이오펌프부(52)와, 게터펌프인렛(86)을 갖는 게터펌프부(54)와, 크라이오펌프부(52) 및 게터펌프부(54)를 비워질 처리실의 단일포트(58)에 연결하기 위한 기구(60)를 구비하는 조합크라이오펌프/게터펌프(50). 바람직하게는 원통형의 게터펌프부(54)는 원통형의 크라이오펌프부(52)를 둘러싼다. 바람직하게는 크라이오펌프부(52) 및 게터펌프부(54)는 게이트밸브기구(60)에 의해 처리실의 공통포트(58)에 연결된다. 일 구체예에 있어서, 게이트밸브기구(60)는 폐쇄상태에 있을 때 크라이오펌프인렛(76)과 게터펌프인렛(86)을 격리시킨다. 다른 구체예에 있어서, 게이트밸브기구(60)는 폐쇄상태에 있을 때 크라이오펌프인렛(76)과 게터펌프인렛(86)을 격리시키지 않는다. 바람직하게는 게터펌프부(54)와 크라이오펌프부(52)사이에 열적 절연(78)이 제공되어 상기 두 개의 펌프부를 열적으로 격리시킨다. 크라이오펌프부는 바람직하게는 15°K어레이(72)와 80°K어레이(70a-70d)를 구비한다.

Description

조합크라이오펌프/게터펌프 및 그 재생방법
크라이오펌프는 통상 반도체제조장비에서 사용된다. 예를 들어, 물리적증착(PVD)시스템에 있어서, 크라이오펌프는 처리실을 전형적으로 약 10-8torr의 압력으로 낮추는데 사용된다. 크라이오펌프는 이 감압과정을 처리실내로 상당량의 오염물질을 유입시키지 않고 달성할 수 있어야 한다.
도 1에서, 종래기술의 크라이오펌프(10)는 게이트밸브조립체(16)에 의해 처리실(14)의 포트(12)에 결합된다. 처리실(14)은 예를 들어 PVD처리실일 수 있다. 크라이오펌프는 또한 다른 종류의 반도체제조장비의 챔버들을 감압하는데 사용된다. 크라이오펌프(10)는 전형적으로 플랜지(22)에 의해 둘러싸인 인렛(20)을 갖는 거의 원통형의 케이싱(18)을 구비한다.
크라이오펌프(10)에는 흡입관(24)과 배기관(26)이 제공된다. 흡입관(24)은 크라이오펌프(10)의 챔버(28)를 개방하며, 흡입관에는 차단밸브(30)가 구비된다. 배기관(26)도 챔버(28)를 개방하며, 이 배기관은 차단밸브(34)에 의해 기계적펌프(32)에 결합된다. 흡입관(24)은 세정가스(아르곤 등)를 챔버(28)속으로 유입하게 한다. 배기관(26) 및 펌프(32)는 챔버(28)내의 가스가 제거되게 한다.
크라이오펌프(10)의 챔버(28)내에는 다수의 세브론(chevron)(36a, 36b, 36c, 36d)이 배치된다. 이 세브론은 입구(20)속으로 챔버(28)내로 유동하는 가스를 분산시키는데 사용되며, 80°K응축어레이 또는 "80°K어레이"로 구성된다. 80°K어레이의 기능은 이후에 설명할 것이다. 또한 크라이오펌프(10)의 챔버(28)내에는 다수의 반전된 컵(37)이 배치된다. 이들 반전컵은 역시 후술하는 "15°K어레이"로 구성된다. 15°K어레이와 80°K어레이는 원통형의 80°K복사차단막(39)에 의해 둘러 싸이며, 15°K어레이는 냉각헤드실린더(cold-head cylinder)(41)에 의해 지지된다. 냉각헤드실린더(41)에는 인렛(43a)에서 압축헬륨가스가 공급되며 냉각헤드실린더는 헬륨가스를 아웃렛(43b)에서 배출한다. 압축핼륨가스가 공급될 때, 냉각헤드실린더(41)는 15°K어레이를 약 15°K로 냉각시키고, 냉각헤드실린더(41)와 15°K어레이(37)위에 지지되는 80°K를 약 80°K로 냉각시킨다. 즉, 15°K어레이는 액체헬륨의 온도근처까지 냉각되고, 80°K어레이는 액체질소의 온도근처까지 냉각된다.
전술한 바와 같이, 크라이오펌프(10)는 전형적으로 15°K어레이와 80°K어레이를 구비한다. 15°K어레이는 전형적으로 그 하측에 활성숯이 제공된 반전된 컵의 형태를 취해지며, 활성숯이 화학흡착법에 의해 가벼운 가스, 즉 헬륨, 수소 및 네온을 "펌핑"하도록 냉각헤드실린더(41)에 의해 약 15°K까지 과냉된다. 80°K어레이는 전형적으로 동심상태의 금속세브론, 예를들어 세브론(36a-36d)의 형태를 취하며, 화학증착법에 의해 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 등 같은 무거운 가스를 펌핑하도록 작용한다.
새로운, 또는 재생된 크라이오펌프는 매우 능률적이며, 약 10-8torr의 초고순도의 진공을 제공할 수 있다. 크라이오펌프(10)에 의해 얻을 수 있는 최고의 진공레벨은 일반적으로 수소(H2)를 펌핑할 수 있는 능력에 의해 한정된다. 크라이오펌프(10)의 15°K어레이는 수소를 비교적 천천히 펌핑하여, 처리실(14)내의 반도체웨이퍼상에 형성되는 막에 수소자신이 합체되게 한다. 이 것은 대부분 수소가 15°K어레이의 반전컵(37)의 하측의 활성탄까지 만들어야 하는 나선형경로에 기인하여, 결국 숯표면과 처리실(14)사이의 매우 낮은 "컨덕턴스"를 만든다. 수소를 효과적으로 펌핑할 수 없는 것은 H2가 막속으로 "스퍼터링"되어 막질을 열화시킬 수 있는 PVD기계에서 특히 문제가 된다.
수소는 그 중에서도 챔버(14)의 스텐인레스강벽으로부터 알루미늄같은 새롭게 증착된 금속막상의 물의 분해에 의해 배기되기 때문에 처리실(14)내에서 계속적으로 생성된다. 15°K어레이는 이 수소를 제거하는데 비교적 불충분하기 때문에 빠르게 포화되어 "재생"을 필요로 한다. 마찬가지로, 80°K어레이가 무거운 가스로 포화되었을 때 역시 재생될 필요가 있다. 이 것은 전형적으로는 냉각헤드실린더를 탈활성화시키고 크라이오펌프(10)가 실온(대략 25℃)에 도달하게 함으로써 달성된다. 실온에서, 15°K어레이와 80°K어레이내에 포획된 가스는 챔버(28)내로 방출되고 펌프(32)에 의해 챔버로부터 제거된다. 초고순도(UHP)아르곤같은 세정가스는 이 재생공정중에 챔버(28)내에 방출되어 챔버(28)내의 압력을 상승시키므로 펌프(32)내의 열전달을 향상시키고 보다 빠른 재생공정을 제공한다.
크라이오펌프(10)는 전형적으로는 게이트밸브조립체(16)에 의해 처리실(14)의 플랜지(38)에 결합된다. 게이트밸브조립체의 구성과 용도는 당업자에게 잘 알려진 것이므로, 여기서 상세히 설명하지 않겠다. 그러나, 전형적인 게이트밸브조립체(16)는 처리실(14)의 포트(12)와 크라이오펌프(10)의 인렛(20)과 일직선상에 정렬될 수 있는 오리피스(42)를 갖는 본체(40)를 구비한다. 본체(40)에는 적절한 플랜지와 시일이 구비되어 크라이오펌프(10)와 처리실(14)사이를 기밀하게 연결한다. 게이트밸브조립체(16)는 게이트(44)와 게이트(44)를 도시한 "개방"위치로부터 44'로 나타낸 폐쇄위치로 이동시킬 수 있는 게이트이동기구(46)를 구비한다. 게이트(44)가 폐쇄상태(44')에 있을 때 시일(48)에 의해 기밀시일이 제공되어 가스 및 그 외의 재료가 처리실(12)과 크라이오펌프(10)의 챔버사이로 이동하는 것을 방지한다.
PVD스퍼터링공정으로부터 수소와 아르곤같은 그 외의 가스로 크라이오펌프(10)가 신속하게 포화되기 때문에, 크라이오펌프는 아주 자주 재생되어야 한다. 예를들어 PVD기계에 결합된 크라이오펌프는 수시로 재생되어야 할 것이다. 이 것은 반도체제조장비가 "오프라인(off line)"을 취하여 반도체제조공정을 저속화 및 정지시키기 때문에 다소 비용이 드는 절차이다.
비증발성게터(NEG)펌프로 알려진 다른 형태의 펌프가 이 문제를 해결하기 위한 시도에서 크라이오펌프와 함께 사용되는 것이 제시되었다. 예를들어, J. Briesacher 등의 Journal of Ultraclean Technology, vol. 2, no. 1, 1990의 "Non-evaporable Getter Pumps for Semiconductor Processing Equipment"를 참조하라. 그러나, 후술하는 바와 같이, 이런 조합펌프는 종래에 비실용적이라는 것이 발견되었다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 게터(getter)펌프는 특정가스에 대하여 친화력을 갖는 특정 금속합금으로 구성된 "게터링(gettering)"재료를 이용한다. 예를 들어 70%의 Zr, 24.6%의 V, 5.4%의 Fe를 포함하는 금속합금은 불활성가스(noble gase)이외의 대부분의 가스에 대하여 강한 친화력을 갖는다. 그러므로 이들 "게터링"재료는 화학흡착에 의해 수소를 신속하게 "펌핑"하는데 사용될 수 있다.
크라이오펌프와 게터펌프를 결합시키는 것이 이론적으로 바람직하지만 종래기술의 해결로는 덜 바람직한 것이 발견되었다. 예를 들어, 게터펌프는 도 1의 크라이오펌프(10) 및 기계적펌프(32) 다음에 게터펌프를 제공하는 것처럼 크라이오펌프와 함께 제공될 수 있다. 그러나, 이 것은 크라이오펌프 및 게터펌프와 이와 관련된 지지하드웨어를 수용하기 위한 하나의 반도체제조장비주위의 공간이 종종 충분하지 못하기 때문에 "형상인자(form factor)"문제를 유발한다.
제시된 다른 해결책은 크라이오펌프의 챔버내에 게터펌프의 활동요소를 놓는 것이다. 그러나 이런 해결책은 게터펌프 및 크라이오펌프의 양립할 수 없는 동작 및 재생사이클 때문에 실용적이지 못하기 쉽다. 예를 들어, 게터펌프의 활동요소는 대략 실온에서 가장 잘 동작하는 반면, 크라이오펌프의 활동요소는 15°K 및 80°K같은 극저온에서 동작한다. 또한 크라이오펌프요소는 빈번한 재생을 필요로 하기 때문에 게터펌프요소는 같은 주기로 재생되어야 한다. 이 것은 게터펌프요소가 전형적으로는 단지 10회정도 재생될 수 있는 반면, 크라이오펌프요소는 수백회 재생될 수 있기 때문에 문제가 된다. 이 것은 결국 값비싼 게터링재료를 빨리 파괴되게 한다. 다른 방식으로서, 크라이오펌프의 활동요소의 재생전에 크라이오펌프조립체로부터 게터링재료가 제거되었다면, 크라이오펌프는 그 것이 부착된 장치로부터 시간이 들고 시스템을 오염시키는 절차로 제거되어 교체되어야 할 것이다.
Higham의 미합중국특허 제 5,357,760호에는 일체로된 2단계펌프를 갖는 펌핑구조를 갖는 조합크라이오펌프/게터펌프가 제시된다. 제 1단계펌프는 진공실내에 존재하는 주가스의 극저온응축을 위해 익스팬더에 장착된 크라이오어레이와 펌프실을 갖는 극저온(cryogenic)펌프이다. 제 2단계펌프는 실온에서 동작하며, 주기능이 수소분자를 제거하는 하나이상의 게터펌프를 구비한다. 제 1펌핑단계와 제 2펌핑단계를 "단일체로" 둘러싸기 위해 단일하우징이 구비된다. 그러므로, 전술한 바와 같이 게터펌프의 활동요소는 크라이오펌프의 챔버내에 있게 된다.
그러므로 Higham의 펌프는 그 극저온펌프요소 및 게터펌프요소가 동일한 열적 및 대기환경에 노출되는 전술한 문제점을 갖는다. 극저온펌프요소는 극저온에서 동작하고, 게터펌프요소는 실온부근에서 동작하기 때문에 게터펌프요소는 극저온펌프요소로부터 열적으로 차단되어 컨덕턴스를 감소시켜야 한다. 이 컨덕턴스는 또한 펌프의 바닥에 게터재료가 놓이기 때문에 감소된다. 또한 Higham의 펌프는 15°K어레이를 없애므로 네온 또는 헬륨을 펌핑할 수 없음을 알아야 한다. 15°K어레이를 없애는 분명한 이유는 어레이내의 숯에 의해 집적회로제조공정의 오염가능성을 제거하기 위함이다. 또한 극저온펌프요소는 전형적으로 보다 빈번하게 재생되기 때문에 전술한 바와 같이 동일펌핑챔버를 공유함에 의해 필요이상으로 자주 게터요소를 재생할 필요가 있다. 특히 게터재생에 사용되는 고온(예를 들어 >450℃)은 크라이오펌프요소, 특히 크라이오펌프요소가 전형적으로 사용하는 인듐가스켓을 비가역적으로 손상시킬 것이다. 또한 고온은 크라이오펌프의 재생시스템을 손상시킬 수 있다.
그러므로 종래기술은 반도체제조장비와 함께 사용하는데 필요한 형상인자를 만족하고, 쉽게 사용 및 유지되며, 극저온펌프요소와 게터펌프요소의 일정한 동작 및 재생문제를 처리하는 조합크라이오펌프/게터펌프를 제시하지는 않는다.
본 발명은 일반적으로 진공시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체제조장비와 관련하여 사용되는 크라이오펌프(cryopump)진공시스템에 관한 것이다.
도 1은 게이트밸브조립체에 의해 처리실에 결합된 종래기술의 크라이오펌프조립체의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조합크라이오펌프/게터펌프조립체의 단면도이다.
도 3a은 도 2의 선 3-3을 따라서 본 조합크라이오펌프/게터펌프조립체의 도면이다.
도 3b는 게터펌프부의 활동요소의 일부의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 게이트밸브조립체의 게이트부재의 제 1구체예를 나타낸다.
도 4b는 본 발명의 제 2구체예에 따른 게이트밸브조립체의 게이트부재의 제 2구성을 나타낸다.
도 5a는 본 발명의 조합크라이오펌프/게터펌프조립체의 게터요소의 제 1대리구체예를 나타낸다.
도 5b는 본 발명의 조합크라이오펌프/게터펌프조립체의 게터요소의 제 2대리구체예를 나타낸다.
크라이오펌프는 통상 반도체제조장비와 함께 사용된다. 예를들어 물리증착(PVD)시스템에 있어서, 크라이오펌프는 처리실을 전형적으로 약 10-8torr의 압력으로 낮추는데 사용된다. 크라이오펌프는 이 감압과정을 처리실내로 상당량의 오염물질을 유입시키지 않고 달성할 수 있어야 한다.
도 1에서 종래기술의 크라이오펌프(10)는 게이트밸브조립체(16)에 의해 처리실(14)의 포트(12)에 결합된다. 처리실(14)은 예를 들어 PVD처리실일 수 있다. 크라이오펌프는 또한 다른 종류의 반도체제조장비의 챔버들을 감압하는데 사용된다. 크라이오펌프(10)는 전형적으로 플랜지(22)에 의해 둘러싸인 인렛(20)을 갖는 거의 원통형의 케이싱(18)을 구비한다.
크라이오펌프(10)에는 흡입관(24)과 배기관(26)이 제공된다. 흡입관(24)은 크라이오펌프(10)의 챔버(28)를 개방하며, 흡입관에는 차단밸브(30)가 구비된다. 배기관(26)도 챔버(28)를 개방하며, 이 배기관은 차단밸브(34)에 의해 기계적펌프(32)에 결합된다. 흡입관(24)은 세정가스(아르곤 등)를 챔버(28)속으로 유입하게 한다. 배기관(26) 및 펌프(32)는 챔버(28)내의 가스가 제거되게 한다.
크라이오펌프(10)의 챔버(28)내에는 다수의 세브론(chevron)(36a, 36b, 36c, 36d)이 배치된다. 이 세브론은 입구(20)속으로 챔버(28)내로 유동하는 가스를 분산시키는데 사용되며, 80°K응축어레이 또는 "80°K어레이"로 구성된다. 80°K어레이의 기능은 이후에 설명할 것이다. 또한 크라이오펌프(10)의 챔버(28)내에는 다수의 반전된 컵(37)이 배치된다. 이들 반전컵은 역시 후술하는 "15°K어레이"로 구성된다. 15°K어레이와 80°K어레이는 원통형의 80°K복사차단막(39)에 의해 둘러 싸이며, 15°K어레이는 냉각헤드실린더(cold-head cylinder)(41)에 의해 지지된다. 냉각헤드실린더(41)에는 인렛(43a)에서 압축헬륨가스가 공급되며 냉각헤드실린더는 헬륨가스를 아웃렛(43b)에서 배출한다. 압축핼륨가스가 공급될 때, 냉각헤드실린더(41)는 15°K어레이를 약 15°K로 냉각시키고, 냉각헤드실린더(41)와 15°K어레이(37)위에 지지되는 80°K를 약 80°K로 냉각시킨다. 즉, 15°K어레이는 액체헬륨의 온도근처까지 냉각되고, 80°K어레이는 액체질소의 온도근처까지 냉각된다.
전술한 바와 같이, 크라이오펌프(10)는 전형적으로 15°K어레이와 80°K어레이를 구비한다. 15°K어레이는 전형적으로 그 하측에 활성숯이 제공된 반전된 컵의 형태를 취하며, 활성숯이 화학흡착법에 의해 가벼운 가스, 즉 헬륨, 수소 및 네온을 "펌핑"하도록 냉각헤드실린더(41)에 의해 약 15°K까지 과냉된다. 80°K어레이는 전형적으로 동심상태의 금속세브론, 예를들어 세브론(36a-36d)의 형태를 취하며, 화학증착법에 의해 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소 등 같은 무거운 가스를 펌핑하도록 작용한다.
새로운, 또는 개량된 크라이오펌프는 매우 능률적이며, 약 10-8torr의 초고순도의 진공을 제공할 수 있다. 크라이오펌프(10)에 의해 얻을 수 있는 최고의 진공레벨은 일반적으로 수소(H2)를 펌핑할 수 있는 능력에 의해 한정된다. 크라이오펌프(10)의 15°K어레이는 수소를 비교적 천천히 펌핑하여, 처리실(14)내의 반도체웨이퍼상에 형성되는 막에 수소자신이 합체되게 한다. 이 것은 대부분 수소가 15°K어레이의 반전컵(37)의 하측의 활성탄까지 만들어야 하는 나선형경로에 기인하여, 결국 숯표면과 처리실(14)사이의 매우 낮은 "컨덕턴스"를 만든다. 수소를 효과적으로 펌핑할 수 없는 것은 H2가 막속으로 "스퍼터링"되어 막질을 열화시킬 수 있는 PVD기계에서 특히 문제가 된다.
수소는 그 중에서도 챔버(14)의 스텐인레스강벽으로부터 알루미늄같은 새롭게 증착된 금속막상의 물의 분해에 의해 배기되기 때문에 처리실(14)내에서 계속적으로 생성된다. 15°K어레이는 이 수소를 제거하는데 비교적 불충분하기 때문에 빠르게 포화되어 "재생"을 필요로 한다. 마찬가지로, 80°K어레이가 무거운 가스로 포화되었을 때 역시 재생될 필요가 있다. 이 것은 전형적으로는 냉각헤드실린더를 탈활성화시키고 크라이오펌프(10)가 실온(대략 25℃)에 도달하게 함으로써 달성된다. 실온에서, 15°K어레이와 80°K어레이내에 포획된 가스는 챔버(28)내로 방출되고 펌프(32)에 의해 챔버로부터 제거된다. 초고순도(UHP)아르곤같은 세정가스는 이 재생공정중에 챔버(28)내에 방출되어 챔버(28)내의 압력을 증가시키므로 펌프(32)내의 열전달을 향상시키고 보다 빠른 재생공정을 제공한다.
크라이오펌프(10)는 전형적으로는 게이트밸브조립체(16)에 의해 처리실(14)의 플랜지(38)에 결합된다. 게이트밸브조립체의 구성과 용도는 당업자에게 잘 알려진 것이므로, 여기서 상세히 설명하지 않겠다. 그러나, 전형적인 게이트밸브조립체(16)는 처리실(14)의 포트(12)와 크라이오펌프(10)의 인렛(20)과 일직선상에 정렬될 수 있는 오리피스(42)를 갖는 본체(40)를 구비한다. 본체(40)에는 적절한 플랜지와 시일이 구비되어 크라이오펌프(10)와 처리실(14)사이를 기밀하게 연결한다. 게이트밸브조립체(16)는 게이트(44)와 게이트(44)를 도시한 "개방"위치로부터 44'로 나타낸 폐쇄위치로 이동시킬 수 있는 게이트이동기구(46)를 구비한다. 게이트(44)가 폐쇄상태(44')에 있을 때 시일(48)에 의해 기밀시일이 제공되어 가스 및 그 외의 재료가 처리실(12)과 크라이오펌프(10)의 챔버사이로 이동하는 것을 방지한다.
PVD스퍼터링공정으로부터 수소와 아르곤같은 그 외의 가스로 크라이오펌프(10)가 신속하게 포화되기 때문에, 크라이오펌프는 아주 자주 재생되어야 한다. 예를들어 PVD기계에 결합된 크라이오펌프는 수시로 재생되어야 할 것이다. 이 것은 반도체제조장비가 "오프라인(off line)"을 취하여 반도체제조공정을 저속화 및 정지시키기 때문에 다소 비용이 드는 절차이다.
비증발성게터(NEG)펌프로 알려진 다른 형태의 펌프가 이 문제를 해결하기 위한 시도에서 크라이오펌프와 함께 사용되는 것이 제시되었다. 예를들어, J. Briesacher 등의 Journal of Ultraclean Technology, vol. 2, no. 1, 1990의 "Non-evaporable Getter Pumps for Semiconductor Processing Equipment"를 참조하라. 그러나, 후술하는 바와 같이, 이런 조합펌프는 종래에 비실용적이라는 것이 발견되었다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 게터(getter)펌프는 특정가스에 대하여 친화력을 갖는 특정 금속합금으로 구성된 "게터링(gettering)"재료를 이용한다. 예를 들어 70%의 Zr, 24.6%의 V, 5.4%의 Fe를 포함하는 금속합금은 불활성가스(noble gase)이외의 대부분의 가스에 대하여 강한 친화력을 갖는다. 그러므로 이들 "게터링"재료는 화학흡착에 의해 수소를 신속하게 "펌핑"하는데 사용될 수 있다.
크라이오펌프와 게터펌프를 결합시키는 것이 이론적으로 바람직하지만 종래기술의 해결로는 덜 바람직한 것이 발견되었다. 예를 들어, 게터펌프는 도 1의 크라이오펌프(10) 및 기계적펌프(32) 다음에 게터펌프를 제공하는 것처럼 크라이오펌프와 함께 제공될 수 있다. 그러나, 이 것은 크라이오펌프 및 게터펌프와 이와 관련된 지지하드웨어를 수용하기 위한 하나의 반도체제조장비주위의 공간이 종종 충분하지 못하기 때문에 "형상인자(form factor)"문제를 유발한다.
제시된 다른 해결책은 크라이오펌프의 챔버내에 게터펌프의 활동요소를 놓는 것이다. 그러나 이런 해결책은 게터펌프 및 크라이오펌프의 양립할 수 없는 동작 및 재생사이클 때문에 실용적이지 못하기 쉽다. 예를 들어, 게터펌프의 활동요소는 대략 실온에서 가장 잘 동작하는 반면, 크라이오펌프의 활동요소는 15°K 및 80°K같은 극저온에서 동작한다. 또한 크라이오펌프요소는 빈번한 재생을 필요로 하기 때문에 게터펌프요소는 같은 주기로 재생되어야 한다. 이 것은 게터펌프요소가 전형적으로는 단지 10회정도 재생될 수 있는 반면, 크라이오펌프요소는 수백회 재생될 수 있기 때문에 문제가 된다. 이 것은 결국 값비싼 게터링재료를 빨리 파괴되게 한다. 다른 방식으로서, 크라이오펌프의 활동요소의 재생전에 크라이오펌프조립체로부터 게터링재료가 제거되었다면, 크라이오펌프는 그 것이 부착된 장치로부터 시간이 들고 시스템을 오염시키는 절차로 제거되어 교체되어야 할 것이다.
Higham의 미합중국특허 제 5,357,760호에는 일체로된 2단계펌프를 갖는 펌핑구조를 갖는 조합크라이오펌프/게터펌프가 제시된다. 제 1단계펌프는 진공실내에 존재하는 주가스의 극저온응축을 위해 익스팬더에 장착된 크라이오어레이와 펌프실을 갖는 극저온(cryogenic)펌프이다. 제 2단계펌프는 실온에서 동작하며, 주기능이 수소분자를 제거하는 하나이상의 게터펌프를 구비한다. 제 1펌핑단계와 제 2펌핑단계를 "단일체로" 둘러싸기 위해 단일하우징이 구비된다. 그러므로, 전술한 바와 같이 게터펌프의 활동요소는 크라이오펌프의 챔버내에 있게 된다.
그러므로 Higham의 펌프는 그 극저온펌프요소 및 게터펌프요소가 동일한 열적 및 대기환경에 노출되는 전술한 문제점을 갖는다. 극저온펌프요소는 극저온에서 동작하고, 게터펌프요소는 실온부근에서 동작하기 때문에 게터펌프요소는 극저온펌프요소로부터 열적으로 차단되어 컨덕턴스를 감소시켜야 한다. 이 컨덕턴스는 또한 펌프의 바닥에 게터재료가 놓이기 때문에 감소된다. 또한 Higham의 펌프는 15°K어레이를 없애므로 네온 또는 헬륨을 펌핑할 수 없음을 알아야 한다. 15°K어레이를 없애는 분명한 이유는 어레이내의 숯에 의해 집적회로제조공정의 오염가능성을 제거하기 위함이다. 또한 극저온펌프요소는 전형적으로 보다 빈번하게 재생되기 때문에 전술한 바와 같이 동일펌핑챔버를 공유함에 의해 필요한 것보다 자주 게터요소를 재생할 필요가 있다. 특히 게터재생에 사용되는 고온(예를 들어 >450℃)은 크라이오펌프요소, 특히 크라이오펌프요소가 전형적으로 사용하는 인듐가스켓을 비가역적으로 손상시킬 것이다. 또한 고온은 크라이오펌프의 재생시스템을 손상시킬 수 있다.
그러므로 종래기술은 반도체제조장비와 함께 사용하는데 필요한 형상인자를 만족하고, 쉽게 사용 및 유지되며, 극저온펌프요소와 게터펌프요소의 일정한 동작 및 재생문제를 처리하는 조합크라이오펌프/게터펌프를 제시하지는 않는다.
도 1에서 본 명세서의 배경부에서 종래기술의 크라이오펌프와 게이트밸브조립체가 설명되었다. 이하, 도 2 및 그 다음의 도면을 참조하여 본 발명에 따른 조합크라이오펌프/게터펌프를 설명한다.
도 2에서, 본 발명에 따른 조합크라이오펌프/게터펌프(50)는 크라이오펌프부(52)와 게터펌프부(54)를 구비한다. 이 조합펌프(50)는 바람직하게는 게이트밸브조립체(60)에 의해 처리실의 단일공통포트(58)에 이르는 플랜지(56)에 결합되지만, 또한 게터펌프부(54)의 플랜지(62)를 직접 포트(58)의 플랜지(56)에 결합함으로써 포트(58)에 직접 결합될 수 있다. 물론, 조합펌프(50), 게이트밸브(69) 및 플랜지(56)사이에는 그 사이를 기밀밀봉하기 위해 적절한 가스켓(도시하지 않음)이 종종 이용된다. 조합펌프(50), 게이트밸브조립체(60), 및 처리실의 포트(58)는 본 도면에서는 명백히 분리되어 있지만 동작시에는 세 개의 조립체의 플랜지를 결합하는 적절한 파스너(도시하지 않음)에 의해 서로 결합될 것이다.
크라이오펌프부(52)는 스테인레스강 또는 알루미늄같은 적합한 재료로 만들어진 대체로 원통형의 쉘(64)을 구비한다. 쉘(64)은 대체로 원통형의 측벽(66)과 대체로 원형의 바닥벽(68)을 갖는다. 측벽(66)과 바닥벽(68)은 크라이오펌프실(67)을 한정한다. 종래기술에서와 대체로 동일한 방식으로 80°K어레이로 구성되는 챔버(67)내에는 세브론(70a, 70b, 70c, 70d)같은 다수의 세브론이 구비된다. 부호 72로 나타낸 다수의 반전컵은 앞에서 종래기술과 관련하여 설명한 바와 같이 15°K어레이로 구성된다. 냉각헤드실린더(73)은 전술한 바와 같이 15°K어레이와 80°K어레이를 지지하고 냉각한다. 냉각헤드실린더(73)는 헬륨가스인렛(75a) 및 헬륨가스아웃렛(75b)을 갖는다. 전술한 바와 같이 원통형의 80°K복사차단막(77)은 15°K어레이 및 80°K어레이를 둘러싼다. 크라이오펌프부(52)는 처리실의 포트와 동작중에 연통되는 크라이오펌프인렛(76)을 갖는다.
크라이오펌프부(52)는 바람직하게는 단열재료(78)에 의해 게터펌프부(54)로부터 열적으로 절연된다. 바람직하게는 이 단열재료는 역시 원통형이며 크라이오펌프부(52)의 축(A)와 동축상태이다.
게터펌프부(54)도 바람직하게는 원통형이며, 내측벽부(80)와, 외측벽부(82)와, 외측벽부(82)의 상측입술부를 형성하는 전술한 플랜지(62)와, 환형바닥벽(84)을 구비한다. 다시 최고의 구성재료는 스테인레스강 또는 알루미늄이다. 내측벽부(80)와 외측벽부(82)사이에 형성된 "쉘"(79)의 상부는 개방되며, 크라이오펌프부(52)의 인렛(76)과 동일한 처리실의 포트(58)과 동작중에 연통되는 게터펌프인렛(86)을 형성한다. 이 것은 바람직하게는 조합펌프를 대신하는 종래기술의 크라이오펌프의 직경과 대략 같은 조합펌프(50)의 직경을 가짐으로써 달성된다. 다시 말해, 조합펌프(50)의 "형상인자"는 바람직하게는 조합펌프를 대신하는 종래기술의 크라이오펌프와 대략 같다. 물론 이 "형상인자"에서의 약간의 변화를 허용하는 공간도 허용된다.
게터펌프부(54)의 벽(80, 82, 84)는 원통형고리형태로 쉘(79)내에 챔버(88)를 한정한다. 이 챔버(88)내에는 다수의 활동요소(90a, 90b, 90c)가 구비된다. 앞으로 상세히 설명하는 바와 같이, 이들 활동요소(90a-90c)는 바람직하게는 그들 표면에 부착된 게터링재료를 갖는 주름진 지지스트립을 구비한다. 적합한 게터링재료는 이탈리아, 라이네이트의 SAES Getters, Inc.에서 구할 수 있으며 앞으로 상세히 설명할 것이다.
크라이오펌프부(52)의 챔버(67)와 게터펌프부(54)의 챔버(88)에는 기계적펌프(92)가 결합된다. 보다 구체적으로 밸브(96)가 구비된 관(94)이 챔버(67)와 펌프(92)의 "T"핏팅(Fitting)(98)사이에 결합되며, 관(100)은 밸브(102)에 의해 챔버(88)와 "T"핏팅(98)사이에 결합된다. 다수의 상업용공급원에 의해 제공된 아르곤가스같은 초고순도(UHP)가스(104)의 공급원이 챔버(67)와 (88)에 결합된다. 보다 구체적으로, 관(106)이 밸브(107)에 의해 게터펌프부(54)의 챔버(88)와 가스공급원(104)의 "T"기구(108)사이에 결합되며, 밸브(112)를 포함하는 관(110)은 챔버(67)를 "T"핏팅(108)에 결합시킨다.
도 3은 도 2의 선 3-3을 따라서 취한 도면이다. 도 2 및 도 3의 연구에 의해 알 수 있는 바와 같이, 크라이오펌프부(52), 게터펌프부(54) 및 절연재(78)는 대체로 원통형상이다. 도 3의 도면에서, 플랜지(62)에는 다수의 볼트(도시하지 않음)로 플랜지를 대응플랜지에 부착할 수 있게 하는 다수의 볼트공(114)이 구비된다. 활동게터요소(90a)는 바람직하게는 주름져 있으며, 쉘(79)의 외측벽부(82)에 부착되는 고리속으로 형성된다. 게터카트리지단면의 예는 전술한 Journal of Ultraclean Technology의 "반도체처리장비용의 비중발성 게터펌프(Non-evaporable Getter Pumps for Semiconductor Processing Equipment)"에 설명되어 있는데, 여기서는 그 설명을 참고로 인용한다. 단열재(78)는 크라이오펌프부(52)와 게터펌프부(54)사이에 배치된다. 이 단열재는 미리 형성되어 크라이오펌프부(52)와 게터펌프부(54)사이에 끼워지거나, 크라이오펌프부(52)의 외측벽과 게터펌프부(54)의 내측벽사이에 발포단열재를 사출함에 의해 그 자리에 형성될 수도 있다. 세브론(70a-70d)은 쉘(67)의 바닥벽(68)에서 볼 수 있는 것처럼 크라이오펌프부(52)내에서 볼 수 있다.
도 3a에는, 도 2의 선 3a으로 둘러싸여진 활동요소(90b)의 부분이 상세히 도시된다. 활동요소(90b)는 게터링재료입자(118)가 부착된 지지스트립(116)을 구비한다. 당업자라면 이해할 수 있듯이, 적합한 게터링재(118)는 이탈리아, 라이네이트의 SAES Getters, Inc.에서 구할 수 있으며, 바람직하게는 스트립(116)에 부착된다.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 게이트밸브부재(60)의 일부로서 사용되는 두 개의 다른 게이트부재를 도시한다. 도 4a에서, 게이트(120)는 게터펌프부의 플랜지(62)와 접촉하는 단일시일(122)을 갖는다. 이 시일(122)은 "O"링이 될 수 있다. O링으로서 시일(122)은 챔버(67) 및 (88)를 주위환경(124)로부터 충분히 격리시킨다. 그러나 시일(122)은 화살표(G)로 나타낸 바와 같이 가스가 챔버(67)와 (88)사이로 유동하게 한다. 게이트(120)는 화살표(126)로 나타낸 바와 같이 플랜지(62)에 대하여 전후진할 수 있으며, 화살표(128)로 나타낸 바와 같이 측방으로 이동할 수 있다. 화살표(126) 및 (128)로 나타낸 방향으로의 이동은 게이트밸브조립체(60)의 모터기구(도시하지 않음)에 의해 제어된다.
도 4b에서, 게이트(130)에는 한 쌍의 시일(132)(134)이 구비된다. 바람직하게는, 시일(132) 및 (134)은 "O"링이다. O링(132)은 게터펌프부의 외경과 대략 같은 큰 직경을 가지며, 게터펌프부의 플랜지(62)와 접촉한다. O링(134)은 크라이오펌프부(52)의 직경과 대략 같은 작은 직경을 가지며, 크라이오펌프부의 측벽(66)의 상부와 접촉한다. 다시 챔버(67) 및 (88)는 O링시일(132) 및 (134)에 의해 주위환경으로부터 격리된다. 그러나 본 구체예에서는 챔버(67) 및 (88)는 역시 O링(134)에 의해 서로 격리된다. O링(134) 때문에 게이트(130)이 도시된 폐쇄상태에 있을 때 챔버(67)와 (88)사이에는 거의 가스유동이 없게 된다. 게이트(130)는 화살표(126)로 나타낸 바와 같이 플랜지(62)에 대하여 전후진할 수 있으며, 화살표(128)로 나타낸 바와 같이 측방이동이 가능하다.
도 5a에는 게터요소의 제 1대리구체예가 도시되어 있다. 본 구체예에 있어서, 벽(82')이 짧아지고, 게터플레이트(140)는 챔버(88')내에 제공된다. 게터플레이트는 바람직하게는 사각형이고 한 변이 0.5-1인치이며, 인접플레이트사이에 약 0.1인치의 간격으로 제공되며, 적합한 장착조립체(도시하지 않음)에 의해 지지된다. 바람직하게는 플레이트는 이탈리아, 라이네이트의 SAES Getters, SpA에서 구할 수 있는 다공성게터재료로 구성된다. 다공성게터재료는 앞으로 상세히 설명한다. 재생을 위해 게터플레이트(140)를 가열하기 위해서는 석영램프(142)같은 복사히터요소가 사용된다. 재생공정은 반사경(예를 들어, 곡면의 스테인레스강플레이트)(144)에 의해 도움을 받는다.
도 5b에는 게터요소의 제 2대리구체예가 도시되어 있다. 본 제 2구체예에 있어서, 벽(82")과 게터플레이트(146)는 챔버(88")내에 구비된다. 이들 플레이트는 대략 정사각형이며 바람직하게는 각 변이 0.5-1인치인 것으로 나타내어져 있다. 다시 이들 플레이트는 바람직하게는 1인치의 몇분의 1, 예를 들어 0.05-0.25인치의 간격으로, 가장 바람직하게는 약 0.1인치의 간격으로 지지된다. 그러나 이 경우 플레이트(146)는 히팅로드(148)에 의해 지지된다. 그러므로 히팅로드는 게터플레이트를 지지하고 위치고정하며, 또한 재생목적용 히터로서 작용한다. 히팅로드(148)는 바람직하게는 전기저항형 히터이다.
바람직한 시스템조작
본 발명의 조합크라이오펌프/게터펌프를 조작시키기 위하여, 필요에 따라서 게이트(120)(도 4a) 또는 게이트(130)(도 4b)가 개방된다. 이 것은 게이트(120)를 게터펌프부(54)의 플랜지(62)로부터 화살표(126)로 나타낸 방향으로 먼저 이동시킨 후 게이트를 화살표(128)로 나타낸 바와 같이 우측으로 이동시켜 게이트(120) 또는 (130)를 크라이오펌프인렛(76) 및 게터인렛(86)으로부터 당김으로써 달성된다. 다시 게이트밸브조립체내에서 게이트(120) 또는 (130)의 이동을 얻기 위한 기구는 게이트밸브기구의 당업자에게 잘 알려진 것이다.
일단 게이트(120) 또는 (130)가 개방되면, 크라이오펌프부의 인렛(76)과 게터펌프부의 인렛(86)은 모두 처리실의 포트(58)와 직접 연통된다. 이에 따라서 게터펌프부(54)의 개량된 수소펌핑성능과 함께 크라이오펌프부(64)가 정상동작하게 된다. 정상동작중에 밸브(96, 102, 107, 112)가 턴오프된다.
제 1재생방법
도 2, 도 3, 도 3a 및 도 4a를 참고하여 제 1재생방법을 설명한다. 크라이오펌프부(52)는 게터펌프부(54)보다 훨씬 더 자주 재생되어야 하기 때문에, 크라이오펌프부의 재생을 먼저 설명한다. 앞에서 말한 바와 같이, 지나치게 잦은 재생 때문에 게터부(54)의 능력을 너무 이르게 다 쓰지 않게 하게 위해 크라이오펌프부(52)와 게터펌프부(54)가 별도로 재생될 수 있다는 것이 본 발명의 주된 이점이다.
크라이오펌프부(52)를 재생하기 위해 게이트부재(120)는 도 4a에 도시한 바와 같이 폐쇄된다. 밸브(102)와 밸브(112)가 폐쇄된다. 먼저 도 4a에서 화살표(G)로 나타낸 바와 같이 밸브(107)가 개방되어 초고순도의 아르곤이 챔버(88)속으로 그리고 측벽(66)의 입술부위로 챔버(67)속으로 유동하게 한다. 그 후, 밸브(96)가 개방되고 펌프(92)가 동작하여 가스를 챔버(67)로부터 빼낸다.
챔버(88)로부터 챔버(67)속으로의 아르곤가스의 유동은 3가지 주목적을 갖는다. 먼저 가스의 유동은 크라이오펌프부(52)의 활동요소의 재생중에 방출되는 가스가 챔버(88)속으로 유동하고 게터펌프부(54)의 활동요소를 오염시키는 것을 방지한다. 다음으로, 초고순도의 아르곤가스는 챔버(67)내에 부가의 가스압을 제공하여 기계적펌프(92)의 작동을 보다 효율적으로 만든다. 이 것은 챔버(67)내의 압력이 너무 낮을 때 발생할 수 있는 것처럼 오염물이 펌프(92)로부터 챔버(67)속으로 역류하는 것을 방지하는 점이 유리하다.
챔버(67)내의 온도는 정상적인 실온까지 상승하면 크라이오펌프의 활동요소, 즉 15°K어레이와 80°K어레이내에 포획된 그렇지 않으면 챔버(67)내에 포획된 가스가 펌프(92)에 의해 배출된다. 가온공정을 가속시키기 위해 가열기구(도시하지 않음)가 제공될 수 있다. 전술한 바와 같이, 재생사이클의 종료시에 밸브(96, 102, 107, 112)의 전부가 턴오프되며 게이트(120)가 제거된다.
게터펌프부(54)는 먼저 게이트부재(120)를 폐쇄함으로써 재생된다. 그 후 밸브(107)가 개방되어 아르곤이 게터펌프부속으로 유입되게 하며, 크라이오펌프부는 게터펌프부로부터 유출되는 아르곤을 포획하기 위한 펌프로서 작용한다. 그러므로, 초고순도의 아르곤가스는 챔버(88)로부터 챔버(67)속으로, 즉 도 4a에서 화살표(G)로 나타낸 방향으로 유동한다. 크라이오펌프부(52)는 바람직하게는 극저온에서 유지되는 반면, 활동재료(90a-90c)는 전기저항코일(136)에 의해 대략 300℃의 온도로 가열된다.
도 5a 및 도 5b의 대리구체예에 있어서, 게터플레이트는 전기저항코일(136)대신에 각각 석영램프(142) 또는 히팅로드(148)에 의해 가열된다. 아르곤가스가 챔버(67)로부터 챔버(88)로 유동할 때 크라이오펌프부(52)와 게터펌프부(54)사이의 절연재(78)는 열적으로 두 개의 펌프부를 격리시킨다. 게터펌프부(54)의 활동재료(90a-90c)에 대한 재생완료 후에, 밸브(96, 102, 107, 112)가 폐쇄되고, 펌프(92)가 턴오프되며, 게이트(120)가 개방되어 조합펌프(50)가 동작하게 한다.
게터펌프가 크라이오펌프는 게터펌프부로부터 유출되는 아르곤(과 게터펌프부의 재생에 의해 방출된 그 외의 가스)을 펌핑하기 때문에, 제 1방법에 의해 재생될 때마다 크라이오펌프부도 재생되어야 한다는 것을 알야야 한다. 그러나 크라이오펌브는 전형적인 게터펌프보다 훨씬 많은 회수로 재생될 수 있고 조합펌프의 게터펌프부는 아주 드물게만 재생될 필요가 있기 때문에 이 것은 일반적으로 문제가 안된다.
다른 방법으로서, 크라이오펌프는 게터펌프의 재생과 동시에 재생될 수 있다. 이 것은 크라이오펌프요소의 냉각을 턴오프하여 그 요소가 따뜻해지게 하고 그리고 밸브(96)와 작용펌프(92)를 개방시켜 게터펌프챔버(88)로부터 크라이오펌프챔버(67)속으로 유입된 아르곤을 크라이오펌프(67)로부터 뽑아냄으로써 달성될 수 있다. 크라이오펌프부는 게터펌프부로부터 세정가스용펌프로서 작용하는 경우 빨리 포화되기 때문에 이 것은 바람직한 방법이다. 또한 이 다른 방법에 의해 총재생회수가 줄어든다.
제 2재생방법
도 1, 도 3, 도 3a 및 도 4b를 참고하여 제 2재생방법을 설명한다. 다시 크라이오펌프부(52)의 재생을 먼저 설명하며 다음으로 게터펌프부(54)의 재생을 설명한다.
크라오펌프부(52)의 재생을 개시하기 위해 도 4b에 도시한 바와 같이 게이트부재(130)가 폐쇄된다. 이 폐쇄상태에 있을 때, O링(134)은 가스가 챔버(67)와 (88)사이로 유동하는 것을 방지한다. 크라이오펌프부(52)의 챔버(67)내의 온도가 (가능하게는 가열기구에 의해) 실온까지 상승하며, 따라서 활동요소(72) 및 (74)에 의해 포획된 가스를 방출시킨다. 밸브(102) 및 (107)가 폐쇄되고, 밸브(96)가 개방되고, 펌프(92)가 동작된다. 방출된 가스는 펌프(92)에 의해 배출된다. 전술한 바와 같이 밸브(112)가 약간 개방되어 초고순도의 아르곤이 챔버(67)속으로 유입되게 하여 펌프(92)의 작동을 향상시킨다.
제 2방법에 의해 게터펌프부(54)의 재생은 도 4b에 도시한 바와 같이 게이트부재(130)의 폐쇄로 시작된다. 밸브(112) 및 (96)가 폐쇄되고, 밸브(102)가 개방되며, 펌프(92)가 동작된다. 활동요소(90a-90c)는 전기저항코일(136)에 의해 (또는 도 5a의 석영램프나 도 5b의 히팅로드에 의해) 대략 300℃까지 가열되어 활동요소를 재생시킨다. 밸브(107)가 개방되어 초고순도의 아르곤이 챔버(88)속으로 유입되게 하여 펌프(92)의 작동을 돕는다.
전술한 조합펌프(50)를 재생시키기 위한 제 1 및 제 2방법에 있어서, 크라이오펌프부(52)의 챔버(67)와 게터펌프부(54)의 챔버(88)은 적어도 두가지 방식으로 격리되는 것을 알아야 한다. 먼저 두 개의 챔버(67) 및 (88)는 도 4a에서의 가스유동(G)이나 도 4b에서의 시일(134)같은 시일에 의해 격리된다. 이 형태의 격리는 한 챔버의 활동요소의 재생중에 다른 챔버내의 활동요소의 오염을 방지한다. 제 2형태의 격리는 여기서는 주로 단열재료(78)에 의해 제공되는 열적격리이다. 에어갭, 진공갭 또는 워터재킷같은 활성냉각기구를 포함한 다른 형태의 열적격리도 가능하다.
바람직한 게터재료
앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 게터펌프부에서 사용하기 위한 바람직한 게터재료는 이탈리아, 라이네이트의 SAES Getters, SpA에서 구할 수 있는 다공성의 게터재료이다. 간단히 말해서, 다공성 게터를 만들기 위한 방법은 약 70㎛보다 작은 입자크기를 갖는 금속게터요소와 약 40㎛보다 작은 입자크기를 갖는 적어도 하나의 게터합금을 포함하는 분말혼합물을 제공하는 것으로 시작된다. 또한 혼합물내에는, 실온에서 고체이고 혼합물을 형성하는 재료가 소결될 때 금속게터요소나 게터합금의 입자에 잔류물을 거의 남기지 않고 300℃에서 증발하는 특성을 갖는 유기성분이 포함된다. 또한 이 유기분말은 총중량의 대략 절반이 약 50㎛보다 작은 입자로 구성되고, 입자의 나머지는 크기가 약 50㎛내지 약 150㎛인 입경분포를 갖는다. 그 후 분말혼합물은 약 1000kg/cm2이하의 압력으로 압축되어 압축분말혼합물을 형성한다. 압축된 분말혼합물은 약 5분 내지 약 60분동안 약 900℃ 내지 약 1200℃의 온도에서 소결된다. 소결중에 금속게터요소와 게터합금의 입자에 잔류물을 거의 남기지 않고 유기성분이 압축분말혼합물로부터 증발되므로 게터재료내에 크고 작은 기공망을 형성한다.
일 구체예에 있어서, 금속게터요소와 게터합금의 총량의 중량비는 약 1:10 내지 약 10:1이다. 다른 구체예에 있어서, 중량비는 약 1:3 내지 약 3:1이다. 다른 구체예에 있어서, 유기화합물의 중량은 분말혼합물의 종중량의 약 40%까지로 구성된다. 어떤 구체예에 있어서, 사용된 게터합금은 Zr함유 또는 Ti함유의 2원 또는 3원합금이다. 하나의 특정 구체예에 있어서, 게터합금은 Zr70%-V24.6%-Fe5.4%의 중량퍼센트조성을 갖는 Zr-V-Fe의 3원합금이며 금속게터요소는 지르코늄이다. 다른 특정 구체예에 있어서, 강한 수소게터링능력을 갖는 제 2게터합금이 포함된다. 일 구체예에 있어서, 제 2합금은 Zr-Al합금이며, 보다 구체적인 구체예에 있어서 합금은 Zr84%-Al16%의 중량퍼센트조성을 갖는 것이다.
그 후 게터재료는 바람직하게는 본 발명의 게터펌프부에서 사용하기 적합한 게터체로 형성된다. 일 구체예에 있어서, 게터체는 플레이트로 구성되지만, 다른 방식으로 펠릿, 시이트 또는 디스크로 구성된다. 바람직하게는 전술한 바와 같이 플레이트는 분말로부터 압축되어 다공성의 고체의 게터재료를 형성한다.
본 발명의 조합크라이오펌프/게터펌프의 바람직한 용도는 집적회로의 제조용이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 크라이오/게터펌프는 전술한 PVD장비처럼 반도체웨이퍼를 처리하는 반도체제조장비에 부착되어 집적회로의 제조공정을 상당히 개량시킨다.
본 발명에 따른 집적회로의 제조방법은 본 발명의 조합크라이오/게터펌프에 집적회로의 제조에 사용되는 적어도 하나의 반도체제조장치를 제공하는 것이다. 그 후 반도체제조장치는 예를 들어 양자가 모두 미소량의 수소에 의한 오염에 민감한 PVD기계나 이온주입기내에서 반도체웨이퍼를 처리함에 의해 집적회로의 제조의 필수단계로서 크라이오/게터펌프와 함께 동작된다. 본 발명의 크라이오/게터펌프는 표준크라이오펌프와 양립할 수 있기 때문에, 표준집적회로제조방법이 상당히 양호한 결과를 가지고 사용될 수 있다. 크라이오/게터펌프는 전술한 바와 같이 재생된다.
본 발명을 몇 개의 바람직한 구체예에 관하여 설명하였지만, 명세서 및 도면을 보면 본 발명의 개조, 변형, 교환 및 동등물이 당업자에게 명백할 것이라고 생각된다. 또한 특정용어는 본 발명을 한정하는 것이 아니고 명확히 설명하기 위한 목적으로 사용되었다. 그러므로 다음의 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 정신과 범위내의 모든 개조, 변형, 교환 및 동등물을 포함하는 것으로 한다.

Claims (31)

  1. 크라이오펌프챔버에 연결된 크라이오펌프인렛을 갖는 크라이오펌프부와,
    상기 크라이오펌프챔버로부터 격리된 게터펌프챔버에 연결된 게터펌프인렛을 가지며, 상기 크라이오펌프부를 적어도 일부 둘러싸는 게터펌프부와,
    상기 크라이오펌프부와 상기 게터펌프부를 비워질 챔버의 단일포트에 부착하여, 상기 크라이오펌프인렛과 상기 게터펌프인렛이 동시에 상기 포트와 연통되게 하는 거플링기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 게터펌프부는 상기 크라이오펌프부를 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 펌프.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 크라이오펌프부와 상기 게터펌프부는 원통형인 것을 특징으로 하는 펌프.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 게터펌프부는 상기 크라이오펌프부를 둘러싸며 크라이오펌프부와 동축상태인 것을 특징으로 하는 펌프.
  5. 제 1항에 있어서, 또한 상기 포트와 상기 크라이오펌프인렛과 상기 게터펌프인렛사이에 배치된 밸브기구로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 밸브기구는 폐쇄되었을 때 상기 크라이오펌프인렛과 상기 게터펌프인렛을 상기 포트로부터 격리시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 밸브기구는 상기 포트가 폐쇄되었을 때 상기 크라이오펌프인렛을 상기 게터펌프인렛으로부터 격리시키지 않는 것을 특징으로 하는 펌프.
  8. 제 8항에 있어서, 상기 밸브기구는 단일시일을 갖는 게이트밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 밸브기구는 상기 포트가 폐쇄되었을 때 상기 크라이오펌프인렛을 상기 게터펌프인렛으로부터 격리시키는 것을 특징으로 하는 펌프.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 밸브기구는 이중시일을 갖는 게이트밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  11. 제 2항에 있어서, 또한 상기 게터펌프부와 상기 크라이오펌프부사이에 적어도 일부 배치된 열적절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  12. 제 4항에 있어서, 또한 상기 크라이오펌프부와 상기 게터펌프부사이에 동축상태로 배치된 원통형의 열적절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 크라이오펌프부는 15°K어레이와 80°K어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 게터펌프부는 상기 게터펌프부내에 끼워지게 맞추어진 게터링재료를 지지하는 적어도 하나의 지지스트립을 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 지지스트립은 주름져 있으며 적어도 부분적으로 고리형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 지지스트립은 재생용의 외부저항히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 게터펌프부는 다수의 게터플레이트를 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 게터플레이트는 재생용의 복사열램프에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  19. 제 18항에 있어서, 또한 상기 램프로부터의 복사열의 일부를 상기 게터플레이트쪽으로 반사시키기 위하여 배치된 반사경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 게터플레이트는 재생용의 히팅로드에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 펌프.
  21. 일체로 연결된 게터펌프의 게터챔버내의 활동요소로부터 크라이오펌프챔버내의 크라이오펌프의 활동요소를 격리시키는 단계와,
    상기 크라이오펌프 및 상기 게터펌프중의 적어도 하나의 펌프의 활동요소를 재생시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 조합크라이오펌프 및 게터펌프장치의 재생방법.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 격리단계는 상기 게터펌프의 활동요소로부터 상기 크라이오펌프의 상기 활동요소를 열적으로 격리시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 격리단계는 밸브수단에 의해 상기 게터펌프의 상기 활동요소로부터 상기 크라이오펌프의 상기 활동요소를 물리적으로 격리시켜 상기 크라이오펌프의 상기 활동요소와 상기 게터펌프의 상기 활동요소사이의 가스연통을 방지하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  24. 제 21항에 있어서, 상기 격리단계는 상기 게터펌프로부터 상기 크라이오펌프로 불활성가스를 유동시켜 상기 크라이오펌프의 활동요소의 재생중에 상기 크라이오펌프로부터 상기 게터펌프로의 가스유동을 방지하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  25. 제 21항에 있어서, 상기 제생단계는 상기 게터펌프의 상기 활동요소를 가열하여 상기 게터펌프의 게터재료를 재생시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 게터재료는 적어도 약 300℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  27. 제 21항에 있어서, 상기 재생단계는 상기 크라이오펌프의 상기 활동요소를 약 실온에서 재생시키는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  28. 제 21항에 있어서, 또한 일체로 조합된 상기 크라이오펌프 및 상기 게터펌프를 처리실의 단일포트에 연결하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 연결단계는 상기 일체로 결합된 상기 크라이오펌프 및 상기 게터펌프를 게이트밸브기구에 의해 처리실의 상기 단일포트에 연결하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 재생방법.
  30. 액체헬륨의 온도근처까지 냉각된 제 1어레이와 액체질소의 온도근처까지 냉각된 제 2어레이를 구비하는 크라이오펌프챔버를 가지며, 비워질 수 있는 챔버의 포트에 연결되는 크라이오펌프수단과,
    게터펌프챔버를 가지며, 상기 크라이오펌프수단에 연결되며, 상기 비워질 수 있는 챔버의 상기 포트에 연결되는 게터펌프수단으로 구성되어,
    상기 비워질 수 있는 챔버의 상기 포트가 조합크라이오펌프부 및 게터펌프부에 의해 동시에 펌핑될 수 있는 것을 특징으로 하는 진공펌프조립체.
  31. 제 30항의 진공펌프를 반도체제조장치의 포트에 부착하는 단계와,
    집적회로를 만들기 위한 제조공정의 필수부로서 상기 진공펌프를 이용하여 상기 반도체제조장치내에서 반도체웨이퍼를 처리하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 집적회로의 제조방법.
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