JPH0499264A

JPH0499264A - 真空装置

Info

Publication number: JPH0499264A
Application number: JP21243790A
Authority: JP
Inventors: Tatsu Yamamoto; 達山本; Kazuo Kondo; 和夫近藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-08-10
Publication date: 1992-03-31

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】〔概要〕超高真空で連続して使用する真空装置に関し、装置の稼
動率を向上することを目的とし、超高真空排気系を有す
る第１の真空室と、該第１の真空室内に移動可能な機構
部を備えると共に粗排気系を有する第２の真空室が、ゲ
ートバルブを介して隣接して設けられているエアロツク
機構付きの真空装置において、前記機構部を備えて移動
する移動部に第１の真空室と第２の真空室を遮蔽する蓋
部を、またゲートバルブの近傍の真空室の内壁に封止枠
体を設け、第２の真空室にある機構部を第１の真空室に
移動し、位置決めした状態で、前記蓋部と封止枠体とが
シール材を介して密着して真空遮蔽することを特徴とし
て真空装置を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は稼動率を向上した真空装置特に超高真空装置の
構成に関する。

超高真空装置は薄膜材料の形成装置、例えば分子線結晶
成長装置や材料の評価装置、例えば電子線回折装置やオ
ージェ電子分光装置などに使用されている。

これらの装置の中には半導体デバイスの量産に使われて
いるものもある。

例えば、分子線結晶成長装置はレーザダイオードや高電
子移動度トランジスタなどのためのエピタキシャル成長
に使われている。

そのため、これらの装置に対して装置の稼働率を高める
ことが要求されている。

〔従来の技術〕

これらの超高真空装置は真空室に各種の機構部を取りつ
けたものである。

例えば、分子線結晶成長装置においては、分子線を発生
する分子線源セルや結晶成長を行う基板を回転・加熱す
る基板マニピュレータが取り付けである。

分子線源セルは結晶成長を行うにつれて、その中のソー
ス（蒸発材料）が減少するので、ソースを補充する必要
が生ずる。

また、基板マニピュレータは故障を起こすときがある。

このような場合は、装置内部を超高真空から大気に戻し
、ソースの補充や修理を行っている。

このように、超高真空装置においては、装置内部を大気
に戻すことをしばしば行っている。

ところで、このように装置を大気に戻した場合、真空室
の内壁面には、湿気（Ｈ２Ｏ）　、酸素（０２）　。

窒素（Ｎ２）　、炭酸ガス（ＣＯ２）など大気中のガス
成分の吸着が起こる。

そのため、真空装置内を完全に大気に戻した後ｉ：：１
０−”　〜１０−”Ｔｏｒｒ程度の超高真空に戻ｔ＋：
、　は装置を約２００°Ｃでベーキングしながら一週間
程度に亙って排気することが必要である。

このことから、稼働率を向上するために、第３図に示す
ようなエアーロック機構付きの真空装置が実用化されて
いる。

すなわち、第３図（Ａ）に示すように真空装置において
、超高真空排気系１を有する第１の真空室２と、分子線
源セルなど第１の真空室２の中に移動が可能な機構部３
を備えると共に、例えばターホ分子ポンプ４と油回転ポ
ンプ５などからなる粗排気系６を備えた第２の真空室７
をゲートバルブ８を介して隣接して設けた構成になって
いる。

また、粗排気系６と第２の真空室７との間にもゲートバ
ルブ９が設けられている。

そして、動作として、まず装置を通常に使用している場
合は、ゲートバルブ９を閉じ、ゲートバルブ８を開けた
状態で、例えばイオンポンプからなる超高真空排気系Ｉ
を働かせて第１の真空室２をｌｏ−９〜ｌＯ−”　Ｔｏ
ｒｒ程度の超高真空に維持している。

そして、この場合は、同図（Ｂ）に示すようにヘローズ
１０を備えた移動機構１１により機構部３を第１の真空
室２にまで移行させてあり、分子線発生などの動作を行
わせている。

次に、ソースの補給などで機構部３を大気に曝す必要が
生した場合は、超高真空排気系１を動作させたま５で、
移動機構１１により機構部３を第２の真空室７にまで移
行させ、ゲートバルブ８を閉じた後、第２の真空室７を
大気に戻す。

また、機構部３を第１の真空室２に戻すには、ケートバ
′ルブ９を開き、粗排気系６を動作させて第２の真空室
７を真空排気した後、ゲートバルブ・９を閉じ、ゲート
バルブ８を開いて移動機構ＩＩにより機構部３を第１の
真空室２に移行させる。

このようにして、再び機構部３に分子線発生などの動作
を行わせ得る状態となる。

然し、このようなエアーロック機構付きの真空装置では
、第２の真空室７を大気に戻した状態で、第２の真空室
７の内壁に大気中のガス成分が吸着していることから、
充分に排気しない状態でゲートバルブ８を開けると第２
の真空室７の内壁に吸着しているガスが放出して第１の
真空室２に入り込み第１の真空室２の圧力を上昇させて
しまう。

そのため、第２の真空室７の吸着ガスを充分に除去して
後、ケートバルブ８を開ける必要があり、このために第
２の真空室７を約２００℃の温度でベーキングしながら
半日〜１日間排気し、少なくともｌｏ−８〜１Ｏ−９Ｔ
ｏｒｒの真空度にする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように超高真空装置の稼動率を向上するためにエア
ーロック機構付きの装置が実用化されている。

然し、量産工程で使用するためには更に稼動率の向上が
必要であり、この対策が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は超高真空排気系を有する第１の真空室と、
該第１の真空室内に移動可能な機構部を備えると共に粗
排気系を有する第２の真空室が、ゲートバルブを介して
隣接して設けられているエアロツク機構付きの真空装置
において、前記機構部を備えて移動する移動部に第１の
真空室と第２の真空室を遮蔽する蓋部を、またゲートバ
ルブの近傍の真空室の内壁に封止枠体を設け、第２の真
空室にある機構部を第１の真空室に移動し、位置決めし
た状態で、前記蓋部と封止枠体とがシール材を介して密
着して真空遮蔽することを特徴とした真空装置を構成す
ることにより解決することができる。

〔作用〕

本発明は第１の真空室内へ機構部を移動した状態におい
て、第１の真空室へ影響を与える第２の真空室の内壁の
表面積を実質的に縮小することにより第１の真空室への
ガスの流入を減らし、これにより真空装置の稼動率を向
上させるものである。

第１図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　（Ｃ）は本発明の原理
図を示すもので、同図（Ａ）に示すように機構部３を保
持して移動する移動部１２に板状の蓋部１３を設け、ま
たゲートバルブ８の近傍の第２の真空室７か或いは第１
の真空室２にシール材１５の付いた封止枠体１４を設け
、同図（Ｂ）、（Ｃ）に示すように機構部３を第１の真
空室２内に移行させて位置決めした状態で、蓋部１３が
封止枠体１４にシール材１５を介して圧着し、真空遮蔽
するものである。

こ＼て、シール材１５は一般にはＯリングであり、蓋部
１３に付けておいてもよい。

なお、同図（Ｂ）はシール材１５の付いた封止枠体１４
を第２の真空室７に設けた場合であり、また同図（Ｃ）
は第１の真空室２に設けた場合である。

このような方法をとると、ゲートバルブ８を開けて機構
部３を第１の真空室２へ移行させた場合、従来は第２の
真空室７の内壁の全域に亙って吸着していたガスが第１
の真空室２へ移り、超高真空排気系１により吸引排気さ
れていたが、本発明に係り板状の蓋部１３を用いて真空
遮蔽する構造にすると、第２の真空室７に吸着している
カスの影響を最小限度に抑制できるので、機構部３を第
２の真空室７に移行し、大気に戻して後、再排気する時
間を従来より短縮することができ、これにより真空装置
の稼動率を向上することができる。

〔実施例〕

第２図は分子線結晶成長装置の分子線源セルに本発明を
適用した例である。

すなわち、第２図の状態はゲートバルブ１７を開け、分
子線源セル１８をセル収容室１９より被処理基板が設置
しである成長室２ｏの方向に移動して位置決めした状態
を示している。

成長室２０の内面はシュラウド２１て覆われていて液体
窒素（ＬＮ２）が充填されており、図示を省略したが、
開口部を通じてイオンポンプで排気することにより１０
−’〜１Ｏ−１０Ｔｏｒｒの真空度を得ることが可能で
ある。

次に、セル収容室１９にはターボ分子ポンプ２２と油回
転ポンプ２３があってセル収容室１９を排気するために
使用し、またリークバルブ２４がある。

また、分子線源セル１８の先端方向にはソース２５があ
ってヒータ２６により加熱されるよう構成されている。

分子線源セル１８は第１の円盤２９により保持されてい
て、第１のロッド２８をカイトとして図の上下方向に移
動することができる。

また、ヒータ２６に連なるリード線２７は第１の円板２
９に電流導入端子３０により絶縁して取り付けである。

また、セル収容室１９と第１の円板２９とはベローズ３
１により連結されており、このベローズ３１の伸長によ
り、分子線源セル１８はセル収容室１９にまで後退し、
ケートバルブ１７を閉じることにより分子線源セル１８
は成長室２０より遮断されるよう構成されている。

か＼る構成をとる分子線源セルにおいて、本発明に係る
真空遮蔽機構として、ゲートバルブ１７に接近したセル
収容室１９にステンレス製のリング状部材３２を溶接す
ると共にバイトンゴム製のＯリングからなるシール材３
３を設けた。

また、第１の円板２９の上に第２のロッド３４を設け、
この上に円板状の蓋部３５を設けた。

なお、蓋部３５にはリード線２７を通すために電流導入
端子３６が設けである。

このような構造をとったうえで、分子線源セル１８をセ
ル収容室１９に移動し、ゲートバルブ１７を閉し、リー
クバルブ２４を開けてセル収容室１９を大気圧に戻した
。

続いて分子線源セル１８にソース２５を充填し、リーク
バルブ２４を閉めて油回転ポンプ２３とターボ分子ポン
プ２２を動作させ、３時間排気して１Ｏ−７ｔｏｒｒの
真空度とした後、ゲートバルブ１７を開け、蓋部３５が
リンク状部材３２のシール材３３と密着するまで分子線
源セルＩ８を移動させた。

そして、成長室２０の圧力は、分子線源セルを移動中は
上昇するが、真空遮蔽機構が作用した後は超高真空排気
系により１０’−９Ｔｏｒｒにまで低下して再び分子線
を発生できる状態となった。

この方法をとることにより、今まで成長室２０（＝分子
線源セル１８を移動させるまで半日〜１日の排気が必要
であったが、上記のように３時間程度に短縮することが
可能となった。

〔発明の効果〕

本発明の実施によりエアーロック機構付きの真空装置に
おいて、機構部を大気にさらしてから、再び真空中で使
用するまでの時間を短縮することができ、これにより稼
動率の向上が達成できる。

である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す断面図、第２図は本発明を実施した分子線源セルの断面図、第３図は従来のエアーロック機構付きの真空装置の断面
図、である。図において、１は超高真空排気系、　　　２は第１の真空室、３は機
構部、　　　　　　　６は粗排気系、７は第２の真空室
、　　　　８，９はゲートバルブ、１０はベローズ、　
　　　　ｌｌは移動機構、１３は蓋部、　　　　　　　
１４は封止枠体、１５はシール材、米発帆乏剣充しＦ分吾蔑源仁ルｎ断面図第（′Ｂ）寝来ハエ７０ツク磯゛′＃右き／）ゑ富Ｋｉｔ）ｒ面図宅　３　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超高真空排気系（１）を有する第１の真空室（２
）と、該第１の真空室（２）内に移動可能な機構部（３
）を備えると共に粗排気系（６）を有する第２の真空室
（７）が、ゲートバルブ（８）を介して隣接して設けら
れているエアーロック機構付きの真空装置において、前
記機構部（３）を備えて移動する移動部（１２）に第１
の真空室（２）と第２の真空室（７）とを遮蔽する蓋部
（１３）を、またゲートバルブ（８）の近傍の真空室の
内壁に封止枠体（１４）を設け、第２の真空室（７）に
ある機構部（３）を第１の真空室（２）に移動し、位置
決めした状態で、前記蓋部（１３）と封止枠体（１４）
とがシール材（１５）を介して密着し、真空遮蔽するこ
とを特徴とする真空装置。
（２）前記記載の封止枠体（１４）がゲートバルブ（８
）の近傍の第２の真空室（７）の内壁に設けられている
請求項１記載の真空装置。
（３）前記記載の封止枠体（１４）がゲートバルブ（８
）の近傍の第１の真空室（２）の内壁に設けられている
請求項１記載の真空装置。