JPH07208332A - スパッタリング装置におけるクライオポンプ再生方法 - Google Patents

スパッタリング装置におけるクライオポンプ再生方法

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JPH07208332A
JPH07208332A JP47594A JP47594A JPH07208332A JP H07208332 A JPH07208332 A JP H07208332A JP 47594 A JP47594 A JP 47594A JP 47594 A JP47594 A JP 47594A JP H07208332 A JPH07208332 A JP H07208332A
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JP
Japan
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cryopump
gas
temperature
pump
sputtering
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JP47594A
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English (en)
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Masahiko Kobayashi
正彦 小林
Hisashi Yamamoto
久 山本
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Canon Anelva Corp
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Anelva Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B37/00Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00
    • F04B37/06Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means
    • F04B37/08Pumps having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B35/00 for evacuating by thermal means by condensing or freezing, e.g. cryogenic pumps
    • F04B37/085Regeneration of cryo-pumps

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 メインポンプをクライオポンプとしたスパッ
タリング装置のクライオポンプの再生時間を短縮できる
方法を提供することを目的としている。またクライオポ
ンプを再生中、スパッタリング室を真空保管できる方法
を提供することも目的としている。 【構成】 メインポンプをクライオポンプとしたスパッ
タリング装置のクライオポンプを再生する方法であっ
て、前記クライオポンプの第2段熱負荷ステージを加熱
しながら、クライオポンプ容器内を、スパッタリングで
使用されたプロセスガスの三重点圧力以下の圧力に排気
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、メインポンプをクラ
イオポンプとしたスパッタリング装置のクライオポンプ
を再生する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、真空室内に、油蒸気のない清浄な
真空を得る手段として、クライオポンプを使用すること
が知られており、スパッタリング装置でもメインポンプ
をクライオポンプで構成したものが知られている。
【0003】前記クライオポンプは図3に示したような
構成で、ポンプ容器1内に、第1段熱負荷ステージ2お
よび第2段熱負荷ステージ3が配置され、冷凍機4を介
して第1段熱負荷ステージ2を約50〜80K、第2段
熱負荷ステージを約10〜20Kに冷却して、ポンプ容
器1内の気体を、輻射シールド5、クライオソープショ
ンパネル6、クライオコンデンセーションパネル7に凝
縮および吸着させて排気を行うものである。従って、こ
のクライオポンプの排気性能を維持するためには、凝縮
および吸着によりたまった気体分子を定期的に放出させ
て再生する必要がある。
【0004】再生は、前記冷凍機4の運転を停止すると
共に、第1段および第2段熱負荷ステージ2、3並び
に、輻射シールド5、ルーバー8、クライオソープショ
ンパネル6、クライオコンデンセーションパネル7を温
度上昇させて行っていた。
【0005】
【発明により解決すべき課題】クライオポンプを、メイ
ンポンプとしたスパッタリング装置においては、クライ
オポンプの再生と関連して以下のような問題点があっ
た。
【0006】即ち、約10〜20Kに冷却される第2段
熱負荷ステージに設けられたクライオソープションパネ
ル、クライオコンデンセーションパネルを常温まで温度
上昇させるのに約2時間を要すると共に、ポンプの再起
動時に、ポンプ内を粗引きし、ポンプ内の残留気体によ
る熱伝導が充分小さくなる圧力とし、ポンプを起動可能
とするまでに数分〜十数分を要し、さらに常温から10
〜20Kまで温度降下させるのに約1時間を要するた
め、ポンプ再生に最低3時間以上という長時間を要し、
その間、スパッタリング作業を停止しなければならない
問題点があった。
【0007】熱負荷ステージにヒータ等の加熱手段を設
けたものもあったが、温度上昇に要する時間を約20分
に短縮できるだけであった。
【0008】ポンプ容器内の水分を完全に除去するため
には、常温までの温度上昇後、窒素ガスその他の不活性
ガスで延長パージを行う必要があるが、このために更に
再生時間が長期化し、トータル3〜5時間を要するに至
っていた。
【0009】また、前記のようなクライオポンプの再生
中、ポンプ容器内は大気圧になることから、スパッタリ
ング装置においては、スパッタリング室となる真空室内
が真空保管できないという不都合があった。即ち真空室
とクライオポンプの間に設けられる仕切弁は、通常、真
空室側が大気圧となってもクライオポンプ側は真空を維
持できる構造であって、この逆の圧力関係では、仕切弁
に特別のロック機構が無いことから、リークを生ずるた
めである。
【0010】スパッタリング室が大気圧となると、内壁
または内壁に沿って設置されたシールド板に堆積したス
パッタ膜に応力が加わって剥離を生ずるようになり、ス
パッタ成膜に有害なパーティクルが多量に発生して、成
膜製品の歩留まりが悪くなるという問題点があった。
【0011】パーティクル発生を防ぐためには、スパッ
タリング室が大気圧となる度に、即ちクライオポンプの
再生の度に、前記シールドを新品と交換し、かつスパッ
タリング室内のクリーニングをする方法があるが、シー
ルド交換、チャンバークリーニングを終えて、生産(ス
パッタリング)開始ができるまでに16〜20時間を要
し、量産装置としては適当ではなかった。
【0012】この発明は以上のような問題点に鑑みてな
されたもので、メインポンプをクライオポンプとしたス
パッタリング装置のクライオポンプの再生時間を短縮で
きる方法を提供することを目的としている。またクライ
オポンプを再生中、スパッタリング室を真空保管できる
方法を提供することも目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するこ
の発明のスパッタリング装置におけるクライオポンプ再
生方法は、メインポンプをクライオポンプとしたスパッ
タリング装置のクライオポンプを再生する方法であっ
て、前記クライオポンプの第2段熱負荷ステージをヒー
ターにより加熱しながら、クライオポンプ容器内を、ス
パッタリングで使用されたプロセスガスの三重点圧力以
下の圧力に排気することを特徴としている。プロセスガ
スをアルゴンガスとすると、アルゴンガスの三重点圧力
は515Torrであるので515Torrより低い圧
力に排気するものである。
【0014】前記第2段熱負荷ステージの加熱は、プロ
セスガスの臨界温度(例えばアルゴンガスの場合151
K)をやや上回った温度までとすることができ、また、
273K(0℃)より高い温度までとすることができ
る。
【0015】
【作用】この発明によれば、クライオポンプ容器内を三
重点圧力以下の圧力に排気するので、スパッタリング室
との仕切弁にリークを生ずることが無く、スパッタリン
グ室を真空状態に維持してパーティクルの発生を防ぎ、
結果的にクライオポンプの再生時間を短縮することがで
きる。
【0016】また、クライオポンプ容器内を三重点圧力
以下の圧力に排気するので、ポンプ内に凝縮および吸着
されたガス(主としてプロセスガス)は、固体(氷)か
ら液体を経て気体となって放出されるのではなく、固体
から昇華により直接気体となって放出される。この結
果、 a.ガスが液化ガスの状態でポンプ容器内を流れること
がないので、ポンプの取付け方向が制限されることな
く、かつ、同じポンプ構成で同じ再生を再現性良く行う
ことができる。
【0017】b.ポンプ容器内が真空のため、ポンプ容
器と冷凍機との間で熱交換が行われにくく、また液化ガ
スがポンプ容器に溜るようなことがなく、ポンプ容器壁
が冷却されて、外壁に大気中の水分が結露したり、結露
によりポンプの構成部品が腐食するのを防ぐことができ
る。
【0018】以下、この発明の実施例を説明する。
【0019】
【実施例1】プロセスガスがアルゴンガスの場合。
【0020】スパッタリング装置のプロセスガスとして
アルゴンガスのみが使用される場合には、アルゴンの三
重点圧力は515Torrであるので、ポンプ容器内を
515Torr以下の圧力に排気しながら行う。
【0021】再生において、例えば第2段熱負荷ステー
ジに100Wのヒーターを装着し、加熱する場合には、
アルゴンガスの蒸発量は50l/minとなるので、こ
れを上回り、ポンプ容器内を、高くても515Torr
以下の圧力とするために、100l/m以上の排気速度
を有する粗引きポンプで、ポンプ容器内を真空排気しな
がら再生する(突発的に蒸発量が多くなる場合があるの
で排気速度はやや大きめでなければならない。)。使用
する粗引きポンプは、クライオポンプに対し油分を蒸発
させないもの、すなわち、真空シールに油を使用しない
粗引きポンプ(いわゆるドライポンプ)を使用するのが
望ましい。
【0022】図1は第2段熱負荷ステージの再生時の温
度変化を示したグラフである。
【0023】再生開始と共にクライオポンプを停止(即
ち冷凍機を停止)し、第2段熱負荷ステージに装着した
ヒータに通電を開始する。同時に、スパッタリング室と
の仕切弁を閉じると共に、粗引きポンプの運転を開始
し、ポンプ容器内を515Torr以下に維持する。
【0024】第2段熱負荷ステージは直ちに昇温を開始
するが、図中、a部は約30Kまで温度上昇する期間
で、スパッタリングにより発生した水素ガスが排出され
る。
【0025】b部では固体アルゴンを昇華させ、気体と
して排出される。昇華時の温度としてはアルゴンの臨界
温度151Kが目安となるが、実際に昇華する部分の温
度と第2段熱負荷ステージの温度は必ずしも同一ではな
いため、第2段熱負荷ステージの温度は151Kを一度
越え、その後、アルゴンの昇華量が多くなると、気化熱
を多く奪われるようになり、一旦151Kより低い温度
に低下する。
【0026】固体アルゴンの残量が少なくなり、蒸発量
が少なくなると、ヒータの供給熱量が上回り、再び15
1K以上に温度が上昇して行く。
【0027】273Kを越えると、氷が融解するので、
c部では、ここから10l/m程度の不活性ガス(例え
ば窒素ガス)でガスパージを行い、水を排出させる、こ
の間、水分の排出が充分行えるように、310K程度で
温度コントロールを行う。水分の排出を終了後、不活性
ガスのパージを止め、クライオポンプの起動に支障がな
い圧力まで粗引きを行い(d部)。次いでクライオポン
プを起動し冷却を開始する(e部)。
【0028】第2段熱負荷ステージの温度が20Kを切
ったところで、クライオポンプの再生は完了で、約14
0分で再生を終えることができる。この再生時間は、一
見従来のものとあまり変わらないと考えられがちである
が、クライオポンプ内を真空のまま再生するので、仕切
弁が開かず、スパッタリング装置としては大きな意味が
ある。
【0029】
【実施例2】プロセスガスのみの放出で再生を終了する
実施例である。プロセスガスはアルゴンガスとする。
【0030】図2が実施例2のグラフである。前記実施
例1のb部までは同様である。第2段熱負荷ステージの
温度は、アルゴンの臨界温度151Kが目安となるが、
第2段熱負荷ステージの温度シフトや、アルゴンの完全
排出を行いたいことから、180Kを目安とし、第2段
熱負荷ステージが180Kとなったところで、ヒータの
通電を停止し、クライオポンプの再起動を開始する。ポ
ンプ容器内の圧力は図示のように変化し、結局、再生に
要する時間は約60分に短縮することができる。
【0031】
【実施例3】プロセスガスが窒素ガスの場合。
【0032】プロセスガスに窒素を使用すると、窒素の
三重点圧力は94Torrであるので、ポンプ容器内を
94Torr以下に排気する必要がある。このために
は、約600l/m以上の排気速度を有するドライ粗引
きポンプを使用する。また窒素の臨界温度は126Kで
あるので、実施例2のように再生時間を短縮する場合
は、150K程度を第2段熱負荷ステージの加熱温度の
目安とする。
【0033】尚、プロセスガスとしての窒素ガスは、通
常アルゴンガスとの混合ガスとして使用される場合が多
いので、このような場合には実施例2と同様に180K
程度を目安として行う。
【0034】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ばクライオポンプの再生に要する時間を短縮したので、
スパッタリング装置としての稼動率を向上し、量産性を
改良できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例における第2段熱負荷ス
テージの温度変化を示したグラフである。
【図2】この発明の第2実施例における第2段熱負荷ス
テージの温度変化と、ポンプ容器内の圧力変化を示した
グラフである。
【図3】クライオポンプの構成図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メインポンプをクライオポンプとしたス
    パッタリング装置のクライオポンプを再生する方法であ
    って、前記クライオポンプの第2段熱負荷ステージを加
    熱しながら、クライオポンプ容器内を、スパッタリング
    で使用されたプロセスガスの三重点圧力以下の圧力に排
    気することを特徴とするスパッタリング装置におけるク
    ライオポンプ再生方法。
  2. 【請求項2】 第2段熱負荷ステージの加熱は、プロセ
    スガスの臨界温度をやや上回った温度までとする請求項
    1記載のスパッタリング装置におけるクライオポンプ再
    生方法。
  3. 【請求項3】 第2段熱負荷ステージの加熱は、273
    Kより高い温度まで行う請求項1記載のスパッタリング
    装置におけるクライオポンプ再生方法。
JP47594A 1994-01-07 1994-01-07 スパッタリング装置におけるクライオポンプ再生方法 Pending JPH07208332A (ja)

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