JPH0992589A - 真空装置及び真空排気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速の真空排気が可能であると共に、装置の
小型化を可能にする。 【解決手段】 アイソレーションバルブ４は真空容器１
の真空排気孔２を開閉する。アイソレーションバルブ４
には小径の貫通孔６が穿孔され、この貫通孔６には多孔
式積層管７が嵌合されている。アイソレーションバルブ
４が真空排気孔２を閉止した状態で、真空排気ポンプ１
０は多孔式積層管７を介して真空容器１を真空排気す
る。真空容器１の圧力が所定の値に低下した時に、アイ
ソレーションバルブ４が開弁され、この開弁の後は真空
排気ポンプ１０は真空排気孔２を介して真空容器１を真
空排気する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空装置及び真空
排気方法に係り、特に真空容器を高速に真空排気するこ
とができ、半導体製造装置に使用されるのに好適な真空
装置及びそれの真空排気方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空装置は種々の産業分野で使用され、
近年は特に半導体製造分野で広く使用されている。真空
装置は通常、真空ポンプを使用して真空容器の真空排気
を行っている。ところが、常圧状態の真空容器を真空ポ
ンプによって急速に真空排気すると、真空容器内が急激
に減圧されるため内部に結露が発生し、真空排気効率が
大幅に低下してしまう。

【０００３】この結露の発生を防止するためには、排気
速度を非常に遅くすればよいが、しかしながら、これは
真空排気に長時間を要するため実用的でない。また、真
空容器を加熱して結露を除去することも行われるが、し
かしながら、この真空容器の加熱も加熱装置を必要とす
ることに加え、加熱時間及びその後の冷却時間を要し、
真空排気時間を短縮するものではない。

【０００４】そこで、真空排気時間の短縮を図るために
二つの排気系統を有する真空装置が開発されている。こ
の真空装置は、細い排気管と太い排気管とを具備し、常
圧から所定の低圧までは細い排気管を使用して、結露が
発生しないような遅い排気速度で排気を行い、所定の低
圧に達した後は太い排気管を使用して早い排気速度で真
空排気を行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の二つ
の排気系統を有する真空装置は、二つの排気系統の存在
のため構造が複雑化し装置全体が大型化するといった問
題が存在すると共に、真空排気時に急激な圧力変化や乱
気流等が発生するといった問題も存在する。このような
装置の複雑化・大型化及び急激な圧力変化や乱気流の発
生は、枚葉式の半導体製造装置に使用される真空装置に
とって極めて大きな問題を招来する。即ち、枚葉式の半
導体製造装置は、処理室の前後にロードロック室と称す
る搬入及び搬出用の予備室を設け、ウエハを搬入用予備
室を介して処理室に搬入し、処理済のウエハを処理室か
ら搬出用の予備室を介して外部に搬出する。搬入及び搬
出用の予備室をウエハの搬入及び搬出の都度、真空排気
することによって、処理室の真空度を保持した状態で処
理室へのウエハの搬入及び搬出が可能となり、枚葉式の
半導体製造装置のスループットが向上する。ところが、
搬入及び搬出用の予備室に夫々二つの排気系統を設置す
ることは、枚葉式の半導体製造装置全体の大型化を招来
し、クリーンルームの面積を拡大しなければならず好ま
しくない。また、真空排気の際に急激な圧力変化や乱気
流が発生すると、搬入及び搬出用の予備室内の塵が舞い
上がり、ウエハ表面に付着して半導体素子の歩留まりを
悪化させる。

【０００６】そこで、請求項１及び５に記載された発明
の目的は、高速の真空排気が可能であると共に、装置の
小型化を可能にする真空装置及び真空排気方法を提供す
ることにある。

【０００７】また、請求項２及び６に記載された発明の
目的は、上述の目的に加え、更に真空容器内での急激な
圧力変化や乱気流等の発生を十分に抑制することができ
る真空装置及び真空排気方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項１に記載された発明は、真空排気孔を有する真
空容器と、上記真空排気孔を介して上記真空容器に連通
された排気室と、上記真空排気孔を開閉するアイソレー
ションバルブと、上記アイソレーションバルブの閉弁時
にも上記真空容器と上記排気室とを連通するように上記
アイソレーションバルブに穿孔された小径の貫通孔と、
上記排気室を介して上記真空容器を真空排気する真空排
気バルブとを具備し、上記真空排気バルブは、上記アイ
ソレーションバルブの閉弁時に上記貫通孔を介して真空
排気し、その後に上記アイソレーションバルブの開弁時
に上記真空排気孔を介して真空排気することを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項２に記載された発明は、請求項１の
構成において上記貫通孔には多孔式積層管が嵌合されて
いることを特徴とするものである。

【００１０】請求項３に記載された発明は、請求項１の
構成において上記貫通孔には多孔付きの直管が嵌合され
ていることを特徴とするものである。

【００１１】請求項４に記載された発明は、請求項１の
構成において上記貫通孔には直管が嵌合されていること
を特徴とするものである。

【００１２】請求項５に記載された発明は、真空排気孔
を有する真空容器と、上記真空排気孔を開閉するアイソ
レーションバルブと、上記真空容器と上記排気室とを連
通するように上記アイソレーションバルブに穿孔された
小径の貫通孔とを具備する真空装置の真空排気方法であ
って、上記アイソレーションバルブの閉弁時に上記貫通
孔を介して上記真空容器を所定の圧力まで真空排気し、
上記真空容器が上記所定の圧力に達した後に上記アイソ
レーションバルブを開弁して上記真空排気孔を介して上
記真空容器を真空排気することを特徴とするものであ
る。

【００１３】請求項６に記載された発明は、上記貫通孔
には多孔式積層管が嵌合されており、上記所定の圧力ま
では上記多孔式積層管を介して真空排気することを特徴
とするものである。

【００１４】請求項１及び請求項５に記載された発明の
作用は、以下の通りである。アイソレーションバルブが
真空排気孔を閉止した状態では、真空容器は貫通孔を介
して真空排気される。この時の真空排気は、貫通孔が小
径であり比較的遅い速度で行われるので、結露を発生す
ることがない。

【００１５】真空容器が低圧になると、アイソレーショ
ンバルブが開弁され、真空容器は真空排気孔を介して真
空排気される。この時の真空排気は、真空排気孔が貫通
孔に比べて大径であるので、比較的早い速度で行われ
る。こうして、比較的小径の貫通孔を介した真空排気と
比較的大径の真空排気孔を介した真空排気との組合わせ
によって、結露を発生することなく真空排気を短時間で
行うことができる。更に、貫通孔はアイソレーションバ
ルブに穿孔されており、排気系統が単一であるため、構
成が単純となり装置を小型化することができる。

【００１６】請求項２及び請求項６に記載された発明の
作用は、以下の通りである。貫通孔には多孔式積層管が
嵌合されているため、貫通孔からの真空排気は多孔式積
層管を介した排気となり、単位面積当りの排気速度を抑
制する。これによって、急激な圧力変化及び乱気流の発
生を防止することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明による真空装置及び
真空排気方法の実施の形態を図１乃至図４を参照して説
明する。

【００１８】図１において、真空容器１には、比較的大
径の真空排気孔２が穿孔され、この真空排気孔２を介し
て排気室３が連通している。真空排気孔２はアイソレー
ションバルブ４によって開閉され、このアイソレーショ
ンバルブ４は本実施例ではエアー駆動式バルブが使用さ
れ、駆動部５によって開閉制御される。アイソレーショ
ンバルブ４の中央部には、真空排気孔２の口径に比べて
十分小径の貫通孔６が穿孔され、この貫通孔６には多孔
式積層管７が嵌合されている。また、排気室３には真空
排気管８が接続され、この排気管８には真空排気バルブ
９を介して真空排気ポンプ１０が接続されている。真空
容器１には大気解放用の窒素ガス供給ライン１１が接続
され、この窒素ガス供給ライン１１には手動式バルブ１
２が設置されている。また、真空容器１にはこの真空容
器１内の圧力を測定する容量型真空計１３が設置されて
いる。

【００１９】次に、この実施の形態の作用を説明する。
アイソレーションバルブ４及び真空排気バルブ９が夫々
閉弁された状態で、手動式バルブ１２が開弁されて真空
容器１内の圧力が常圧に設定される。この後に手動式バ
ルブ１２が閉弁されると共に、アイソレーションバルブ
４が閉弁状態のまま真空排気バルブ９が開弁される。こ
うして、真空排気ポンプ１０は点線の矢印で示したよう
に、真空排気管８と排気室３と多孔式積層管７とを介し
て真空容器１を真空排気する。この真空排気は、小径の
貫通孔２に嵌合された多孔式積層管７を介して行われる
ため排気速度が比較的遅く、従って結露を発生すること
がない。更に、多孔式積層管７は単位面積当りの流量が
抑えられるため、急激な圧力変化や乱気流の発生が抑制
され、塵の舞い上がり等が実質的に発生しない。

【００２０】容量型真空計１３は真空容器１内の圧力を
検出し、この圧力が所定の低圧に達した時に、図示を省
略した制御装置が容量型真空計１３の検出出力に基づ
き、開弁信号を駆動部５に送出し、これによって、駆動
部５は図２に示したようにアイソレーションバルブ４を
開弁する。このアイソレーションバルブ４の開弁によっ
て、真空容器１は真空排気孔２を介して真空排気され、
真空排気孔２が貫通孔５に比べて大径であるので、排気
が早い速度で行われる。

【００２１】こうして、小径の貫通孔６に嵌合された多
孔式積層管７を介した真空排気と比較的大径の真空排気
孔２を介した真空排気との組合わせによって、結露を発
生することなく真空排気を短時間で行うことができる。
以上の実施の形態では、上述のようにアイソレーション
バルブ４は、容量型真空計１３の検出出力に基づき真空
容器１内の圧力が所定の値に達した時点で開弁された。
しかしながら、真空排気開始からの真空容器１内の圧力
変化は時間の関数であるので、容量型真空計１３の代り
に真空排気開始からの時間を計時するタイマーを用意し
て、このタイマーが所定時間を計時したときに、アイソ
レーションバルブ４を開弁するように構成することもで
きる。

【００２２】また、図２の例では、アイソレーションバ
ルブ４の開弁時にアイソレーションバルブ４と多孔式積
層管７とが分離している、即ちアイソレーションバルブ
４の貫通孔６と多孔式積層管７との嵌合が解除されてい
る。しかしながら、多孔式積層管７が貫通孔６に嵌合し
た状態のまま、アイソレーションバルブ４を開弁するよ
うな構成とすることもできる。更に、小径の貫通孔６に
は多孔式積層管７を嵌合したが、本発明はこれに限るこ
となく、多孔式積層管７の代りに直管や多孔付き直管を
貫通孔６に嵌合することもできる。

【００２３】図３は貫通孔６に同一コンダクタンスの多
孔式積層管７と多孔付き直管と直管とを夫々嵌合した時
の排気時間と真空容器の圧力変化との関係を示したグラ
フである。曲線ａは多孔式積層管７を嵌合した場合であ
り、曲線ｂは多孔付き直管を嵌合した場合であり、曲線
ｃは直管を嵌合した場合である。

【００２４】これらの曲線ａ、ｂ、ｃから、多孔式積層
管は多孔付き直管及び直管に比べて排気直後の減圧速度
が極めて緩やかになっているにもかかわらず、排気能力
は多孔付き直管及び直管とほぼ同等であることが分か
る。多孔式積層管を使用すると排気直後の減圧速度が極
めて緩やかになる理由は、多孔式積層管の単位面積当り
の流速が均一的に抑制されているためである。また、多
孔付き直管及び直管は共に真空排気開始と同時に圧力が
急激に減少するが、多孔付き直管の方が直管に比べて排
気直後の減圧速度が緩和されている。これは、多孔付き
直管は直管に比べてコンダクタンスが分散され、孔１個
当りの流速が低下しているためである。

【００２５】図４は真空排気時の差圧及び乱気流によっ
て舞い上がる塵の量を測定した実験結果を示したグラフ
であり、多孔式積層管と多孔付き直管と直管とを夫々使
用した場合の塵の量を示している。このグラフから、多
孔式積層管は多孔付き直管と直管に比べて塵の舞い上が
り量が極めて少ないことが分かる。これは、多孔式積層
管が排気速度を抑え、急激な圧力変化及び乱気流の発生
を抑制しているためである。このように、多孔式積層管
は多孔付き直管と直管に比べて排気速度を抑制できる点
で効果的であるが、スリット型積層管やスチールウール
も同様の効果を奏することができる。また、アイソレー
ションバルブ４は上述の実施例ではエアー駆動式バルブ
が使用されたが、電磁バルブや手動式バルブなどを使用
することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように請求項１
及び請求項５に記載された発明によれば、比較的小径の
貫通孔を介した真空排気と比較的大径の真空排気孔を介
した真空排気との組合わせによって、結露を発生するこ
となく真空排気を短時間で行うことができる。更に、貫
通孔はアイソレーションバルブに穿孔されており、排気
系統が単一であるため、構成が単純となり装置を小型化
することができる。

【００２７】また、請求項２及び請求項６に記載された
発明によれば、貫通孔には多孔式積層管が嵌合されてい
るため、貫通孔からの真空排気は多孔式積層管を介した
排気となり、単位面積当りの排気速度を抑制することが
でき、急激な圧力変化や乱気流の発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による真空装置及び真空排気方法の実施
例を示した概略図。

【図２】実施例のアイソレーションバルブを開弁した状
態を示した概略図。

【図３】真空排気時間と真空容器内の圧力変化との関係
を示したグラフ。

【図４】真空排気に伴い舞い上がる塵の量を示したグラ
フ。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 真空排気孔 ３ 排気室 ４ アイソレーションバルブ ６ 貫通孔 ７ 多孔式積層管 ９ 真空排気バルブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空排気孔を有する真空容器と、上記真空
   排気孔を介して上記真空容器に連通された排気室と、上
   記真空排気孔を開閉するアイソレーションバルブと、上
   記アイソレーションバルブの閉弁時にも上記真空容器と
   上記排気室とを連通するように上記アイソレーションバ
   ルブに穿孔された小径の貫通孔と、上記排気室を介して
   上記真空容器を真空排気する真空排気バルブとを具備
   し、上記真空排気バルブは、上記アイソレーションバル
   ブの閉弁時に上記貫通孔を介して真空排気し、その後に
   上記アイソレーションバルブの開弁時に上記真空排気孔
   を介して真空排気することを特徴とする真空装置。
2. 【請求項２】上記貫通孔には多孔式積層管が嵌合されて
   いることを特徴とする請求項１に記載の真空装置。
3. 【請求項３】上記貫通孔には多孔付きの直管が嵌合され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の真空装置。
4. 【請求項４】上記貫通孔には直管が嵌合されていること
   を特徴とする請求項１に記載の真空装置。
5. 【請求項５】真空排気孔を有する真空容器と、上記真空
   排気孔を開閉するアイソレーションバルブと、上記真空
   容器と上記排気室とを連通するように上記アイソレーシ
   ョンバルブに穿孔された小径の貫通孔とを具備する真空
   装置の真空排気方法であって、上記アイソレーションバ
   ルブの閉弁時に上記貫通孔を介して上記真空容器を所定
   の圧力まで真空排気し、上記真空容器が上記所定の圧力
   に達した後に上記アイソレーションバルブを開弁して上
   記真空排気孔を介して上記真空容器を真空排気すること
   を特徴とする真空排気方法。
6. 【請求項６】上記貫通孔には多孔式積層管が嵌合されて
   おり、上記所定の圧力までは上記多孔式積層管を介して
   真空排気することを特徴とする請求項５に記載の真空排
   気方法。