JPH09280174A - クライオポンプ再生方法 - Google Patents

クライオポンプ再生方法

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JPH09280174A
JPH09280174A JP11428296A JP11428296A JPH09280174A JP H09280174 A JPH09280174 A JP H09280174A JP 11428296 A JP11428296 A JP 11428296A JP 11428296 A JP11428296 A JP 11428296A JP H09280174 A JPH09280174 A JP H09280174A
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JP
Japan
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gas
cryopump
temperature
regeneration method
ozone
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Pending
Application number
JP11428296A
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English (en)
Inventor
Akihiko Ogura
彰彦 小倉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、クライオポンプ再生方法において、
再生の際の小爆発の発生を有効に抑えるようにする。 【解決手段】任意のガスが急激に発生する温度付近に達
したことを検出したとき、クライオポンプ内に導入する
希釈ガスの導入量を検出温度に基づいて制御して、任意
のガスを小爆発の限界濃度外まで十分に希釈すると共
に、この温度付近を早く通過させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクライオポンプ再生
方法に関し、半導体製造の際に使用するものに適用し得
る。
【0002】
【従来の技術】クライオポンプは、半導体製造の際に吸
着したプロセスガス例えばオゾンガスをある期間毎に定
期的に外部に排出するいわゆる再生する必要がある。再
生の際には、クライオポンプ内に吸着されていたオゾン
ガスが原因で小爆発が起こることがあつた。この小爆発
によつて、クライオポンプ内部に変形が発生することが
あつた。この小爆発を抑制又は防止するには、オゾンガ
ス濃度を許される限り低レベルまで抑えることや可能な
限り頻繁に再生することが考えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の再生
方法においては、オゾンガス濃度のレベルを下げて小爆
発を抑えるに必要な不活性ガスの供給速度が定量的に判
断されていなかつた。オゾンガスをクライオポンプで使
用する際は、一般的に小爆発の発生を抑えることが困難
であつた。
【0004】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、再生の際の小爆発の発生を抑え得るクライオポンプ
再生方法を提案しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、任意のガスを吸着したクライオポ
ンプ内に、任意のガスを希釈する希釈ガスを導入してク
ライオポンプを再生する際のクライオポンプ再生方法に
おいて、任意のガスの温度を測定し、測定結果に基づい
て希釈ガスの導入量を制御する。
【0006】任意のガスが急激に発生する温度付近に達
したことを検出したとき、クライオポンプ内に導入する
希釈ガスの導入量を検出温度に基づいて制御して、任意
のガスを小爆発の限界濃度外まで十分に希釈すると共
に、この温度付近を早く通過させることにより、再生の
際の小爆発の発生を有効に抑えることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。
【0008】図1は全体として半導体を製造するスパツ
タ装置1を示し、検出温度に基づいた所定手順でクライ
オポンプ2を再生して、再生中のクライオポンプ2内で
の小爆発の発生を抑える。スパツタ装置1は、プロセス
チヤンバ3の下方開口にクライオポンプ2が接続されて
いる。真空排気するとき、スパツタ装置1は、プロセス
チヤンバ3及びクライオポンプ2がドライポンプ(又は
ロータリポンプ)4によつて粗く真空排気される。
【0009】続いて、スパツタ装置1は、コンプレツサ
5によつて圧縮ヘリウム又は、液体ヘリウムを供給して
クライオポンプ2内を冷却する。これにより、スパツタ
装置1は、プロセスチヤンバ3内の任意のガスをクライ
オポンプ2内に吸着して、プロセスチヤンバ3内を高度
に真空排気することができる。次に、クライオポンプ2
を再生するとき、スパツタ装置1は、まずクライオポン
プ2上方のゲートバルブ6と、クライオポンプ2底部に
接続された開閉バルブ7とを閉じてクライオポンプ2を
密閉する。
【0010】続いて、スパツタ装置1は、所定圧力に設
定された圧力調整器8と、所定流量に設定された流量調
整器9と、開閉バルブ10と、パージ管11とを順次介
して例えば不活性ガスをクライオポンプ2内の中心部に
導入する。これにより、スパツタ装置1は、クライオポ
ンプ2内のクライオパネルの温度上昇を促し、クライオ
パネルに吸着したガス(以下、吸着ガスという)を放出
すると共に吸着ガスを不活性ガスで希釈する。スパツタ
装置1は不活性ガスで希釈した吸着ガスをクライオポン
プ2底部のリリーフ弁12より排出する。
【0011】スパツタ装置1は、クライオポンプ2内の
吸着ガスの温度をクライオポンプ2内の温度センサ13
で検出し、検出温度に応じた測定結果としての検出信号
S1を流量設定器14に与える。スパツタ装置1は、検
出温度と流量とを対応付けて記憶した吸着ガス毎の流量
設定テーブル(図示せず)が流量設定器14に設けられ
ている。スパツタ装置1は、検出信号S1及びこの流量
設定テーブルに基づいて流量設定器14において制御信
号S2を生成し、この制御信号S2を電源15に与え
る。
【0012】スパツタ装置1は、制御信号S2によつて
電源15の出力電圧S3を制御し、この出力電圧S3を
流量調整器9に与えて不活性ガスの流量を調整する。こ
れにより、スパツタ装置1は、不活性ガスの流量を検出
温度に応じた設定値に調整することができる。因みに、
スパツタ装置1は、流量設定器14によつて設定された
流量を流量表示器16に表示する。
【0013】以上の構成において、まず、再生するとき
のクライオポンプ2の温度と小爆発との関係について説
明する。例えばオゾンとして吸着した酸素量を22.4
〔l〕とし、希釈ガスとしての窒素ガスをベント圧0.8
〔atm 〕でクライオポンプ2に導入して、図2に示す時
間毎のクライオパネルの温度(図中、■で示す)の測定
値を得た。また図2の●は窒素ガスの流量を示す。小爆
発は、このクライオパネルの温度の測定値のうち、温度
が75〜80〔K〕近辺に上昇する過程で発生した。オゾン
の特定の温度としての融点は80.3〔K〕(− 192.7
〔℃〕)であり、小爆発はオゾンの融点と一致すること
になる。
【0014】次に、図3は、クライオパネルの温度(図
中、▲で示す)と、この温度のときのオゾンガス濃度と
を示す。また図3は、スパツタ装置1表側すなわちオペ
レータ側のオゾンガス濃度とスパツタ装置1裏側のオゾ
ンガス濃度とを別個に示している。この図3及び図2に
より、再生開始後、爆発が確認された7分34秒付近の温
度である80〔K〕付近からオゾンガス濃度が急激に増え
ていることが分かる。これにより、クライオポンプ2内
での小爆発の原因は、オゾンの融点付近におけるオゾン
ガスの急激な発生であることが分かる。
【0015】因みに、オゾンガス濃度の最大値は、測定
開始から8分後の90〔K〕において測定装置の測定限界
値である1.015 〔ppm 〕に達した。またリリーフ弁12
付近を検知管によつて測定して得たオゾン濃度の最大値
は 180〔ppm 〕であつた。
【0016】次に、オゾンとしての酸素吸着量と希釈用
窒素ガスの導入量とを可変して、小爆発の発生の有無を
調べ、爆音有りの状態を■で示し、爆音無しの状態を●
で示した図4を得た。この図4の■及び●の分布状態か
ら、小爆発が発生しない境界条件を得ることができる。
すなわち、クライオポンプ2内のオゾンとしての酸素吸
着量をyとし、導入する窒素ガス量をxとして、爆発が
発生しない境界線を導くと、y=0.28x+12となる。
【0017】これにより、オゾン量yのとき必要な窒素
ガス量xは、x≧ 3.5y−43となる。従つて、導入する
窒素ガス量をオゾンガス量に応じて増加することによつ
てクライオポンプ2内の小爆発を抑えることができるこ
とを実験により確認することができた。因みに、クライ
オポンプ2内の酸素吸着量が19〜26〔l〕のとき、窒素
ガスを50〔l/min 〕以上導入すると、クライオポンプ
2内の小爆発の発生が抑えられることを実験によつて確
認することができた。
【0018】上述の実験結果に基づいて、スパツタ装置
1は、例えばオゾンを吸着したクライオポンプ2内の温
度に応じた窒素ガスの導入量が流量設定器14の流量設
定テーブルに設定されており、この流量設定テーブルを
使用して不活性ガスの導入量を調節する。すなわち、ク
ライオポンプ2内の温度が上昇してオゾンの融点付近に
到達すると、スパツタ装置1は、設定流量を流量設定器
14によつて切り換えて、クライオポンプ2内に導入す
る不活性ガスの流量を大幅に増加させる。
【0019】これにより、スパツタ装置1は、オゾンの
融点付近で急増したオゾンガスを爆発限界外まで十分に
希釈することができると共に、オゾンガスを排出中のク
ライオポンプ2内の温度を急速に昇温させて、オゾンの
融点付近を急速に通過することができる。従つて、スパ
ツタ装置1は、クライオポンプ2内での小爆発を有効に
抑えることができる。
【0020】オゾンの融点付近を通過すると、スパツタ
装置1は、設定流量を流量設定器14によつて切り換え
て、クライオポンプ2内に導入する窒素ガスの流量を所
定値に減少させる。これにより、スパツタ装置1は、小
爆発の発生を抑えた状態で窒素ガスの流量を希釈に必要
な最小量に削減することができる。
【0021】以上の構成によれば、オゾンガスが急激に
発生する融点付近に達したことを検出したとき、クライ
オポンプ2内に導入する窒素ガスの導入量を検出温度に
基づいて調整して、オゾンガスの融点付近での窒素ガス
の導入量をこの融点以外の温度での導入量に比して増加
させて、オゾンガスを小爆発の限界濃度外まで十分に希
釈すると共に、この融点付近を早く通過させることによ
り、再生の際の小爆発の発生を有効に抑えることができ
る。
【0022】また爆発し易い任意のガスを吸着したクラ
イオポンプを再生する作業における安全性を向上させる
ことができる。さらに、爆発し易い任意のガスを使用し
て再生するときの安全性を向上させることができること
により、スパツタリング以外の他のプロセスに爆発し易
い任意のガスを広く使用することができる。
【0023】なお上述の実施例においては、オゾンを吸
着したクライオポンプを再生する場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、任意のガス、例えば酸素や
酸素の同素体や水素を吸着したクライオポンプを再生す
る場合にも適用し得る。
【0024】また上述の実施例においては、クライオポ
ンプを再生する際、窒素ガスを導入してオゾンを希釈す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、任意
の希釈用ガス、例えば空気を導入して希釈する場合にも
適用できる。
【0025】さらに上述の実施例においては、融点にお
いて急激に発生するオゾンを希釈する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、クライオポンプ内に吸着
された任意のガスが多く発生する特定の温度付近に達し
たことを検出して、希釈ガスの導入量を制御する場合に
も適用できる。
【0026】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、任意のガ
スが急激に発生する温度付近に達したことを検出したと
き、クライオポンプ内に導入する希釈ガスの導入量を検
出温度に基づいて制御して、任意のガスを小爆発の限界
濃度外まで十分に希釈すると共に、この温度付近を早く
通過させることにより、再生の際の小爆発の発生を有効
に抑え得るクライオポンプ再生方法を実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクライオポンプ再生方法の一実施
例によるスパツタ装置を示す略線図である。
【図2】窒素ガス流量及びクライオパネルの温度の測定
例を示す特性線図である。
【図3】クライオパネルの温度及びオゾン濃度の測定例
を示す特性線図である。
【図4】爆音の有無の分布状態を示す分布図である。
【符号の説明】
1……スパツタ装置、2……クライオポンプ、3……プ
ロセスチヤンバ、4……ドライポンプ(又はロータリポ
ンプ)、5……コンプレツサ、6……ゲートバルブ、
7、10、17……開閉バルブ、8……圧力調整器、9
……流量調整器、11……パージ管、12……リリーフ
弁、13……温度センサ、14……流量設定器、15…
…電源、16……流量表示器、18、19……ヘリウム
チユーブ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】任意のガスを吸着したクライオポンプ内
    に、上記任意のガスを希釈する希釈ガスを導入して上記
    クライオポンプを再生する際のクライオポンプ再生方法
    において、 上記任意のガスの温度を測定し、 上記測定結果に基づいて上記希釈ガスの導入量を制御す
    ることを特徴とするクライオポンプ再生方法。
  2. 【請求項2】上記任意のガスの特定の温度付近における
    上記希釈ガスの導入量を、上記特定の温度付近以外の温
    度における上記希釈ガスの導入量に比して増加させるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ再生方
    法。
  3. 【請求項3】上記特定の温度は、上記任意のガスの融点
    であることを特徴とする請求項2に記載のクライオポン
    プ再生方法。
  4. 【請求項4】上記任意のガスは、酸化ガスであることを
    特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ再生方法。
  5. 【請求項5】上記酸化ガスは、酸素又は酸素の同素体で
    あることを特徴とする請求項4に記載のクライオポンプ
    再生方法。
  6. 【請求項6】上記任意のガスは、可燃性ガスであること
    を特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ再生方
    法。
  7. 【請求項7】上記可燃性ガスは、水素ガスであることを
    特徴とする請求項6に記載のクライオポンプ再生方法。
  8. 【請求項8】上記希釈ガスは、不活性ガスであることを
    特徴とする請求項1に記載のクライオポンプ再生方法。
  9. 【請求項9】上記不活性ガスは、窒素ガスであることを
    特徴とする請求項8に記載のクライオポンプ再生方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004092585A1 (de) * 2003-04-16 2004-10-28 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumkammer
US20240200544A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-20 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Cryopump and cryopump regeneration method

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WO2004092585A1 (de) * 2003-04-16 2004-10-28 Leybold Vakuum Gmbh Vakuumkammer
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