JPH11336662A - 真空容器および真空容器からの排気方法 - Google Patents

真空容器および真空容器からの排気方法

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JPH11336662A
JPH11336662A JP10175490A JP17549098A JPH11336662A JP H11336662 A JPH11336662 A JP H11336662A JP 10175490 A JP10175490 A JP 10175490A JP 17549098 A JP17549098 A JP 17549098A JP H11336662 A JPH11336662 A JP H11336662A
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JP
Japan
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vacuum vessel
vacuum
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ultraviolet rays
test
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JP10175490A
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English (en)
Inventor
Noburo Goto
信朗 後藤
Ichiro Toyoda
一郎 豊田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大な労力を必要せずに製作でき、内面研磨や
ベーキングなどを行わなくても短時間で簡単に高真空環
境にすることができる真空容器および真空容器からの排
気方法を提供する。 【解決手段】 186nmよりも短い波長の紫外線を照
射する光源5を真空容器1の内部に設け、真空排気主ポ
ンプ2および真空排気粗引きポンプ3を作動して真空容
器1内を吸引排気し、光源5から真空容器1の内面に1
86nmよりも短い波長の紫外線を照射し、真空容器1
の内面に吸着している水分子や機械油などの炭素系分子
や酸素分子などのような気体分子に光エネルギを与え、
当該気体分子を振動励起して当該内面から離脱させて当
該容器1の内部から容易に排出できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空容器および真
空容器からの排気方法に関し、特に、加速器、半導体製
造装置、成膜装置、プラズマ生成装置、分析装置、放射
光設備などのような、超高真空環境を必要とする場合に
適用すると有効である。
【0002】
【従来の技術】従来、加速器、半導体製造装置、成膜装
置、プラズマ生成装置、分析装置、放射光設備などのよ
うな、超高真空環境を必要とする装置において、真空容
器内を排気して超高真空環境(10-5〜10-8Pa程
度)を得ようとする場合には、真空容器の製作の際に切
削装置の機械油などの炭素系分子が当該容器の内面に僅
かでも付着しないように清浄な環境で工程を組んで作業
を行うと共に、最終工程で当該容器内面を研磨して炭素
系分子などの汚染物質を除去した後、真空容器内の排気
の際に当該真空容器全体を加熱(ベーキング)して、当
該容器の内面に吸着している水分子を熱振動で脱離させ
て除去するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようにして真空容器内を超高真空環境にしようとする
場合には、以下のような問題があった。 清浄環境下で真空容器を製作するのに多大な労力を要
してしまう。 真空容器の内面を研磨仕上げした後に当該内面に機械
油などを誤って付着させてしまうと、当該内面を再び研
磨しなければならず、非常に手間がかかってしまう。 水分を加熱して気化させることにより真空容器内面か
ら離脱させるため、すべての水分の除去に時間を要して
しまい、真空容器内を超高真空にするのに時間がかなり
かかり(数日から数週間程度)、効率が非常に悪かっ
た。 真空容器全体を高温にするための加熱装置を用意しな
ければならず、手間がかかってしまう。 真空容器を高温にすると熱歪みを生じてしまい、精度
の低下を引き起こしてしまう。 熱負荷を加えることができない精密計器を備えていた
り、高温に耐えられない材質を用いた真空容器には適用
することができない。
【0004】このようなことから、本発明は、多大な労
力を必要せずに製作でき、内面研磨やベーキングなどを
行わなくても短時間で簡単に高真空環境にすることがで
きる真空容器および真空容器からの排気方法を提供する
ことを目的とした。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明による真空容器は、紫外線を照射する光
源を真空容器内に設けたことを特徴とする。
【0006】上述した真空容器において、前記光源が1
86nmよりも短い波長の紫外線を照射することを特徴
とする。
【0007】また、前述した課題を解決するための、本
発明による真空容器からの排気方法は、真空容器内に紫
外線を照射しながら当該真空容器内の気体分子を排気す
ることを特徴とする。
【0008】上述した真空容器からの排気方法におい
て、前記紫外線が186nmよりも短い波長であること
を特徴とする。
【0009】上述した真空容器からの排気方法におい
て、前記気体分子が、水分子、炭素系分子、水素分子、
酸素分子のうちのいずれか1つまたはこれらを複数組み
合わせたものであることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明による真空容器および真空
容器からの排気方法の実施の形態を図1を用いて説明す
る。なお、図1は、その真空容器の周辺部材を含めた全
体概略構成図である。
【0011】図1に示すように、真空容器1には、真空
排気主ポンプ2が連結されている。真空排気主ポンプ2
には、真空排気粗引きポンプ3が連結されている。真空
容器1には、真空圧力計4が設けられている。真空容器
1の内部には、186nmよりも短い波長の紫外線を照
射する光源5が設けられている。光源5には、電源6が
導入端子1aを介して接続されている。
【0012】このような真空容器1からの排気方法を次
に説明する。真空排気主ポンプ2および真空排気粗引き
ポンプ3を作動して真空容器1内を吸引排気すると共
に、光源5から真空容器1の内面に186nmよりも短
い波長の紫外線を照射すると、真空容器1の内面に吸着
している気体分子(例えば、水分子、機械油などの炭素
系分子、酸素分子など)や真空容器1を構成する材料中
の気体分子(例えば、水素分子など)に光エネルギが与
えられ、当該気体分子が振動励起して真空容器1から離
脱して、当該容器1の内部から排出されるようになる。
【0013】このため、真空容器1の内面を研磨仕上げ
したり、真空容器1を加熱したりしなくても、当該容器
1内の各種気体分子を確実に除去することができる。
【0014】したがって、多大な労力を必要とすること
なく真空容器1を製作することができると共に、内面研
磨やベーキングなどを行わなくても真空容器1内を短時
間で簡単に高真空環境にすることができる。このため、
ステンレス、アルミニウム、チタン、無酸素銅、ガラス
など各種の材質の真空容器1に適用することができる。
【0015】なお、光源5の設置数や配置箇所や出力な
どは、真空容器1の大きさや構造などに応じて、真空容
器1の内壁面に影部分が生じないように適宜選定すれば
よい。具体的には、真空容器の内部に100W程度の光
源を数個から数十個程度設置すれば、真空容器の内壁面
に影部分が発生してしまうことを容易に防ぐことができ
る。
【0016】また、前記光源としては、低圧水銀ランプ
を始めとして、高圧水銀ランプ、水銀キセノンランプ、
エキシマランプ、重水素ランプなど、186nmよりも
短い波長の紫外線を照射することができるものであれば
よい。
【0017】
【実施例】本発明による真空容器および真空容器からの
排気方法の効果を確認するため、次のような確認試験を
行った。
【0018】[確認試験1:水分子の場合]〔ガス放
出率の測定〕 <試験装置および試験方法>ガス放出率の確認試験に用
いた装置の構造概念を図2に示し、その方法を説明す
る。
【0019】図2おいて、10は真空容器、11は試験
室(試料チャンバ)、12は気体組成を調べる分析室、
13はオリフィス、14は真空排気ポンプ、15は試験
室圧力計、16は分析室圧力計、17は光源、18は電
源である。
【0020】真空排気ポンプ14を作動して真空容器1
0内を排気しながら、光源17から186nmよりも短
い波長の紫外線を照射すると、試験室11の内面に吸着
した水分子が離脱して、オリフィス13を介して分析室
12に流入してから外部に排出される。ここで、オリフ
ィス13のコンダクタンスをCとし、試料チャンバ内面
積をSとし、試験室11内の圧力をP1 とし、分析室1
2内の圧力をP2 とすると、試験室11内からの水分子
のガス放出率Qを次の式(1)から求めることができ、
離脱効果を確認することができる。
【0021】
【数1】Q=C(P2 −P1 )/S・・・(1)
【0022】このような確認試験装置および確認試験方
法において、以下のような条件で各実験を行った。
【0023】<試験条件> 《条件1》 ・真空容器−材質:ステンレス 内面処理:機械加工のみ ・真空排気ポンプ−種類:ターボ分子ポンプ 排気速度:300リットル/秒 ・光源−種類:低圧水銀ランプ 発光波長:図3参照(水銀の共鳴線である184.9n
mおよび253.7nmが放射されている。) 出力:100W 照射時間:30分
【0024】《条件2》 ・真空容器−材質:チタン 内面処理:機械加工のみ ・真空排気ポンプ−条件1と同じ ・光源−条件1と同じ
【0025】<試験結果>各条件1,2の結果を図4,
5にそれぞれ示す。図4,5からわかるように、上述し
たようにして排気すると、真空容器の材質に左右される
ことなくガス放出率を10-7〜10-8Pa・m3 /m2
s程度にまで低減でき、超高真空状態での放出率と同等
の値を得られることが確認できた。また、水分子を離脱
させるにあたって上昇する温度が40℃程度で済むの
で、ベーキング方法(200〜300℃)と比べて極め
て低い温度に抑えられることが確認できた。
【0026】〔減圧度の測定〕続いて、前述した実施
の形態で説明した真空容器を実際に用いた場合の減圧度
の確認試験を以下のような条件で行った。
【0027】<試験条件> ・真空容器−材質:チタン 内壁面処理:機械加工のみ ・真空排気主ポンプ−種類:ターボ分子ポンプ 排気速度:300リットル/秒 ・光源−種類:低圧水銀ランプ 発光波長:図3参照(水銀の共鳴線である184.9n
mおよび253.7nmが放射されている。) 出力:100W 照射時間:2時間
【0028】<試験結果>試験結果を図6に示す。図6
からわかるように、大気圧から排気を開始して3〜4時
間後には圧力を10-7Pa程度にまで下げることがで
き、従来のベーキング方法と比べて極めて短時間で超高
真空状態を得られることが確認できた。また、水分子を
離脱させるにあたって上昇する温度が40℃程度で済む
ので、ベーキング方法(200〜300℃)と比べて極
めて低い温度に抑えられることが確認できた。
【0029】したがって、以上の結果から、真空容器の
材質を問わず、真空容器を高温にすることなく数時間程
度で超高真空を得られることが確認できた。
【0030】[確認試験2:炭素系分子の場合] 〔放出量の測定〕 <試験装置および試験方法>前述した確認試験1で用い
た確認試験装置を用いて、排気時間と炭素系分子の放出
量との関係を求めた。以下にその条件を示す。
【0031】<試験条件> ・真空容器−材質:ステンレス 内面処理:機械加工のみ ・真空排気ポンプ−種類:ターボ分子ポンプ 排気速度:300リットル/秒 ・光源−種類:低圧水銀ランプ 出力:250W 照射時間:0分(照射なし),90分の2種類
【0032】<試験結果>紫外線非照射の場合の結果を
図7に示し、紫外線照射の場合の結果を図8に示す。な
お、図7,8中の縦軸のイオン電流値は、放出された炭
素系分子の量に比例する値である。
【0033】図7,8からわかるように、紫外線非照射
の場合には、排気に伴って一酸化炭素および二酸化炭素
が徐々に放出されていくのに対し、紫外線照射の場合に
は、紫外線の照射と同時に一酸化炭素および二酸化炭素
が急激に放出されながら排出される。つまり、真空容器
の内面に付着した機械油などの炭素系分子が紫外線によ
り励起振動して一酸化炭素や二酸化炭素に変換されて、
真空容器の内面から容易に離脱するようになったのであ
る。よって、真空容器の内面に機械油などの炭素系分子
が付着している場合には、紫外線を照射することによ
り、超高真空環境を容易に得られることが確認できた。
【0034】[確認試験3:水素分子の場合] 〔放出量の測定〕 <試験装置および試験方法>前述した確認試験2と同様
にして、排気時間と水素分子の放出量との関係を求め
た。以下にその条件を示す。
【0035】<試験条件> ・真空容器−確認試験2と同一 ・真空排気ポンプ−確認試験2と同一 ・光源−確認試験2と同一 照射時間:0分(照射なし),90分の2種類90分
【0036】<試験結果>試験結果を図9に示す。な
お、図9中の縦軸のイオン電流値は、放出された水素分
子の量に比例する値である。
【0037】図9からわかるように、紫外線非照射の場
合には、排気に伴って水素分子が徐々に排出されていく
のに対し、紫外線照射の場合には、紫外線の照射と同時
に水素分子が急激に放出されながら排出される。つま
り、真空容器を構成する材料中の水素分子が紫外線によ
り振動励起されて、当該材料中から迅速に離脱するよう
になったのである。よって、紫外線を照射することによ
り、真空容器を構成する材料中の水素分子を確実に除去
して、超高真空環境を容易に得られることが確認され
た。
【0038】[確認試験4:酸素分子の場合] 〔ガス放出率の測定〕 <試験装置および試験方法>前述した確認試験1の条件
を一部変えてガス放出率を求めると共に、紫外線照射前
後での酸素分子の放出量を求めた。以下にその条件を示
す。
【0039】<試験条件> ・真空容器−材質:無酸素銅 内面処理:機械加工のみ ・真空排気ポンプ−種類:ターボ分子ポンプ 排気速度:300リットル/秒 ・光源−種類:低圧水銀ランプ 出力:100W 照射時間:2時間
【0040】<試験結果>ガス放出率の結果を図10に
示し、紫外線照射前の酸素分子の放出量を図11に示
し、紫外線照射後の酸素分子の放出量を図12に示す。
【0041】図10からわかるように、無酸素銅を用い
て2時間照射すると、ガス放出率を10-9Pa・m3
2 sにまで低減でき、超高真空状態での放出率と同等
の値を得られることが確認できた。また、図11,12
からわかるように、紫外線照射前よりも紫外線照射後の
方が酸素分子の放出量が少なくなっている。つまり、真
空容器の内面に吸着している酸素分子が紫外線により励
起振動して、真空容器の内面から迅速に離脱していって
いるのである。よって、紫外線を照射することにより、
真空容器の内面に吸着している酸素分子を確実に除去し
て、超高真空環境を容易に得られることが確認された。
【0042】[確認試験5:紫外線照射時間と初期排気
力との関係] <試験装置および試験方法>前述した確認試験1で用い
た確認試験装置を用いて、紫外線照射時間と初期排気力
との関係を求めた。以下にその条件を示す。
【0043】<試験条件> ・真空容器−材質:無酸素銅 内面処理:機械加工のみ ・真空排気ポンプ−種類:ターボ分子ポンプ 排気速度:300リットル/秒 ・光源−種類:低圧水銀ランプ 出力:100W 照射時間:0.5、1、3、4時間の計4種類
【0044】<試験結果>試験結果を図13に示す。
【0045】図13からわかるように、紫外線の照射時
間が長くなると、ガス放出率が低下、すなわち、高い排
気力を得られることが確認できた。つまり、紫外線の照
射時間が長いと、真空容器に吸着等している気体分子の
離脱量を増やすことができ、初期排気力を向上させるこ
とができるのである。よって、紫外線を照射することに
より、初期排気力を向上できることが確認された。
【0046】
【発明の効果】本発明による真空容器は、紫外線を照射
する光源を真空容器内に設けたことから、光源から真空
容器の内面に紫外線を照射すると、真空容器の内面に吸
着している気体分子や真空容器を構成する材料中の気体
分子に光エネルギを与えて、当該気体分子を振動励起さ
せて真空容器から離脱させることができるので、真空容
器の内面を研磨仕上げしたり、真空容器を加熱したりし
なくても、当該容器内の各種気体分子を確実に除去する
ことができる。このため、多大な労力を必要とすること
なく真空容器を製作することができると共に、内面研磨
やベーキングなどを行わなくても真空容器内を短時間で
簡単に高真空環境にすることができる。
【0047】また、前記光源が186nmよりも短い波
長の紫外線を照射すれば、上述した効果をより効率よく
得ることができる。
【0048】また、本発明による真空容器からの排気方
法は、真空容器内に紫外線を照射しながら当該真空容器
内の気体分子を排気することから、真空容器の内面を研
磨仕上げしたり、真空容器を加熱したりしなくても、当
該容器内の各種気体分子を確実に除去することができる
ので、多大な労力を必要とすることなく真空容器を製作
することができると共に、内面研磨やベーキングなどを
行わなくても真空容器内を短時間で簡単に高真空環境に
することができる。
【0049】また、前記紫外線が186nmよりも短い
波長であれば、上述した効果をより効率よく得ることが
できる。
【0050】また、前記気体分子が、水分子、炭素系分
子、水素分子、酸素分子のうちのいずれか1つまたはこ
れらを複数組み合わせたものであれば、上述した効果が
最もよく発現するようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による真空容器の周辺部材を含めた全体
概略構成図である。
【図2】ガス放出確認試験に用いた装置の構造概念図で
ある。
【図3】低圧水銀ランプから放射される光の波長分布を
表すグラフである。
【図4】確認試験1のガス放出率の測定の条件1の結果
を表すグラフである。
【図5】確認試験1のガス放出率の測定の条件2の結果
を表すグラフである。
【図6】確認試験1の減圧度の測定結果を表すグラフで
ある。
【図7】確認試験2の紫外線非照射の場合の結果を表す
グラフである。
【図8】確認試験2の紫外線照射の場合の結果を表すグ
ラフである。
【図9】確認試験3の試験結果を表すグラフである。
【図10】確認試験4のガス放出率の結果を表すグラフ
である。
【図11】確認試験4の紫外線照射前の酸素分子の放出
量を表すグラフである。
【図12】確認試験4の紫外線照射後の酸素分子の放出
量を表すグラフである。
【図13】確認試験5の試験結果を表すグラフである。
【符号の説明】
1 真空容器 2 真空排気主ポンプ 3 真空排気粗引きポンプ 4 真空圧力計 5 光源 6 電源 10 真空容器 11 試験室(試料チャンバ) 12 分析室 13 オリフィス 14 真空排気ポンプ 15 試験室圧力計 16 分析室圧力計 17 光源 18 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/302 B

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 紫外線を照射する光源を内部に備えてい
    ることを特徴とする真空容器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の真空容器において、前
    記光源が186nmよりも短い波長の紫外線を照射する
    ことを特徴とする真空容器。
  3. 【請求項3】 真空容器内に紫外線を照射しながら当該
    真空容器内の気体分子を排気することを特徴とする真空
    容器からの排気方法。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の真空容器からの排気方
    法において、前記紫外線が186nmよりも短い波長で
    あることを特徴とする真空容器からの排気方法。
  5. 【請求項5】 請求項3または4に記載の真空容器から
    の排気方法において、前記気体分子が、水分子、炭素系
    分子、水素分子、酸素分子のうちのいずれか1つまたは
    これらを複数組み合わせたものであることを特徴とする
    真空容器からの排気方法。
JP10175490A 1997-07-16 1998-06-23 真空容器および真空容器からの排気方法 Withdrawn JPH11336662A (ja)

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JP19096997 1997-07-16
JP7533198 1998-03-24
JP9-190969 1998-03-24
JP10-75331 1998-03-24
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009065170A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw 希ガスクリーニングステップの追加によって改善したプラズマチャンバ壁のクリーニング
KR101008065B1 (ko) 2008-09-08 2011-01-13 고병모 복사압을 이용한 진공펌프
TWI815204B (zh) * 2020-11-10 2023-09-11 日商住友重機械工業股份有限公司 低溫泵及低溫泵之再生方法

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