(57)【要約】    【課題】  主弁を絞ったときの気体捕集パネルの有効面積を広くする。    【解決手段】  主弁２１を絞ったときに形成される気体通路６１の真下位置に散乱部材４１を配置し、気体通路６１を通過した気体分子を散乱部材４１で散乱させる。気体分子が均一に気体捕集パネル３５に到達する。これにより、主弁２１を絞ったときの気体捕集パネル３５の有効面積が広くなる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽と、
前記真空槽にバルブ室を介して接続された溜め込み式の真空ポンプとを有し、
前記真空槽内を高真空状態にするときは、前記バルブ室内の主弁を全開し、前記バルブ室のコンダクタンスを大きくして前記真空槽内の雰囲気を前記真空ポンプで排気し、
前記真空槽内に気体を導入し、前記真空槽内を前記高真空状態よりも圧力の高い低真空状態にするときは、前記バルブ室内に前記全開状態よりもコンダクタンスが小さい気体通路を形成して前記真空槽内の雰囲気を前記真空ポンプで排気する真空装置であって、
前記気体通路を通った気体が前記真空ポンプに到達する前に衝突できる散乱部材が設けられた真空装置。  
【請求項２】
前記バルブ室と前記真空ポンプとの間には散乱室が配置され、前記散乱部材は前記散乱室内に配置された請求項１記載の真空装置。
【請求項３】
前記散乱部材には貫通孔が形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空装置。
【請求項４】
前記気体通路は前記バルブ室の壁面の一部に近傍に偏って形成される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空装置。
【請求項５】
前記散乱部材には貫通孔が形成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空装置の技術分野にかかり、特に、溜め込み型の真空ポンプを使用した真空装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６の符号１０１は従来技術の真空装置(スパッタリング装置)であり、真空槽１１０を有している。
真空槽１１０は、バルブ室１１１を介してクライオポンプ１３０に接続されている。
【０００３】
クライオポンプ１３０の容器１３１の上部には、バッフル１３２が配置されており、その下方位置には冷凍機１３３が配置されている。冷凍機１３３の周囲には気体捕集パネル１３５が配置されている。また、気体捕集パネル１３５の周囲には熱シールド板１３６が配置されている。
【０００４】
符号１５０は冷凍機本体であり、気体捕集パネル１３５を１５Ｋに冷却し、気体捕集パネル１３５に衝突した気体分子を凝集させ、捕集する。
また、冷凍機本体１５０はバッフル１３２、シールド１３１を８０Ｋに冷却し、気体捕集パネル１３５への熱の侵入を防止している。
【０００５】
図７は、クライオポンプ１３０の内部を表すための模式的な断面図であり、バルブ室１１１内の主弁１２１を閉じた状態である。
真空槽１１０を真空排気する場合、主弁１２１を全開し、クライオポンプ１３０と真空槽１１０との間のコンダクタンスを最大にする。
【０００６】
その状態では真空槽１１０からクライオポンプ１３０に向けて多量に気体分子が移動し、バッフル１３２によって分散され、それらは気体捕集パネル１３５に均一に衝突し、捕捉される。
【０００７】
それに対し、スパッタ成膜を行う場合、真空槽１１０内にアルゴンガスを導入し、真空槽１１０の内部を所定圧力に維持するために、図８に示すように、主弁１２１を途中まで閉じ、バルブ室１１１の壁面と主弁１２１の先端との間に図９に示すような三日月型の気体通路１２３を形成し、コンダクタンスを低下させる。
【０００８】
この状態では、気体通路１２３はバルブ室１１１の壁面の一部の位置に偏在しているため、そこを通り抜けた気体分子１２５は、気体捕集パネル１３５の気体通路１２３近くの面にしか衝突できない。
【０００９】
上記のように気体通路１２３がバルブ室１１１内部で偏在していた場合であっても、ターボ分子ポンプのような連続排出型ポンプであれば、気体は大気に排出されるため問題は生じないが、クライオポンプのような溜め込み型のポンプの場合は、ガスは気体捕集パネルに衝突した位置で捕捉されるため、他に気体分子を捕捉できる有効な表面が存在するにもかかわらず、ごく狭い面積しか排気に寄与できなくなる。
即ち、気体分子が到達できる面積が小さいため、気体捕集パネルの有効な排気面積が狭くなってしまうという問題がある。
【００１０】
実際、気体捕集パネル１３５に捕捉される気体の量(溜め込み量)は、主弁１２１を途中まで閉じた場合は、完全に開いた場合の１／３〜１／２程度に達すると、排気速度が低下してポンプの再生操作が必要になる。
【００１１】
溜め込み型のポンプであるクライオポンプは、気体捕集パネル１３５に捕捉された気体の量が一定値に達すると、排気速度が低下するため、ポンプの動作を停止させて室温まで温度を上げ、気体捕集パネル１３５や熱シールド板１３６等に溜め込まれたガスを気化させ、ポンプ外に排出し、その後ポンプ内を４０Ｐａ程度まで真空引きしてからクライオポンプを起動させポンプ内温度が２０Ｋ以下になって再度真空ポンプとして使用可能となる。
【００１２】
有効な排気面積が狭いと上記のような再生作業を頻繁に行わなければならず、装置の稼働率が著しく低下する。
なお、下記のように排気速度を調節するために補助バッフルを設けたクライオポンプもある。
【特許文献１】特開平１−２５３５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、気体捕集パネルに均一に気体分子を到達させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽にバルブ室を介して接続された溜め込み式の真空ポンプとを有し、前記真空槽内を高真空状態にするときは、前記バルブ室内の主弁を全開し、前記バルブ室のコンダクタンスを大きくして前記真空槽内の雰囲気を前記真空ポンプで排気し、前記真空槽内に気体を導入し、前記真空槽内を前記高真空状態よりも圧力の高い低真空状態にするときは、前記バルブ室内に前記全開状態よりもコンダクタンスが小さい気体通路を形成して前記真空槽内の雰囲気を前記真空ポンプで排気する真空装置であって、前記気体通路を通った気体が前記真空ポンプに到達する前に衝突できる散乱部材が設けられた真空装置である。
請求項２記載の発明は、前記バルブ室と前記真空ポンプとの間には散乱室が配置され、前記散乱部材は前記散乱室内に配置された請求項１記載の真空装置である。
請求項３記載の発明は、前記散乱部材には貫通孔が形成された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の真空装置である。
請求項４記載の発明は、前記気体通路は前記バルブ室の壁面の一部に近傍に偏って形成される請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の真空装置である。
請求項５記載の発明は、前記散乱部材には貫通孔が形成された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空装置である。
【００１５】
本発明は上記のように構成されており、散乱部材に衝突した気体分子は散乱され、気体捕集パネルのうちの主弁の陰となる部分にも到達できるようになる。そのため、気体通路を通った気体分子は均一に気体捕集パネルに捕集される。
散乱部材に貫通孔を設けておくと散乱部材の陰となる部分にも到達できる。貫通孔は小さなものを複数個配置するとよい。
【発明の効果】
【００１６】
主弁を絞ったときの気体捕集パネルの有効な排気面積が広くなるため、再生操作が必要になるまでの期間が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１の符号１は本発明の真空装置の一例であり、真空槽１０を有している。真空槽１０内には、ターゲット１５と基板ホルダ１６とが配置されている。
この真空槽１０の底壁又は壁面には、排気孔が形成されており、この排気孔にはバルブ室１１と散乱室１２を介して溜め込み式の真空ポンプ３０が接続されている。バルブ室１１は真空槽側、散乱室１２は真空ポンプ３０側に位置している。この真空ポンプ３０はクライオポンプである。
【００１８】
図２は、真空層１０と真空ポンプ３０との間の気体分子の移動状態を説明するための模式的な断面図であり、符号１９は真空槽１０の排気孔である。
バルブ室１１の主弁２１を全開すると、真空槽１０の内部空間は、排気孔１９とバルブ室１１と散乱室１２とによって、真空ポンプ３０に高コンダクタンスで接続される。
バルブ室１１の主弁２１を閉じると、真空槽１０の内部雰囲気は、真空ポンプ３０や散乱室１２の内部雰囲気から遮断される。
【００１９】
基板ホルダ１６に成膜対象の基板を配置し、真空槽１０内を粗引きした後、主弁２１を全開し、真空槽１０の内部に残留する気体分子をコンダクタンスの大きい状態で、バルブ室１１と散乱室１２をこの順序で通過して真空ポンプ３０に向かって移動させる。
【００２０】
真空ポンプ３０は、容器３１を有しており、該容器３１の散乱室２１に接続された開口側にはバッフル３２が配置され、底壁側には冷凍機３３が配置されている。冷凍機３３の周囲には複数の羽板を有する気体捕集パネル３５が配置されている。
気体捕集パネル３５の周囲や底面は熱シールド板３６によって覆われている。
【００２１】
気体捕集パネル３５は冷凍機本体５０により、１５Ｋ程度に冷却され、バッフル３２と熱シールド板３６は、８０Ｋ程度の低温に冷却されており、それよりも低温の気体捕集パネル３５に熱が侵入しないように構成されている。
【００２２】
真空ポンプ３０に到着した気体分子はバッフル３２で冷却されながら拡散され、気体捕集パネル３５に衝突するとそこで極低温まで冷却され、固体となって捕集される(凝縮)。凝集しにくい種類の気体分子を捕集するため、気体捕集パネル３５に吸着剤を配置することもできる。
真空槽１０内が所定圧力まで真空排気されると、主弁２１を途中まで閉じる。
【００２３】
図３は、主弁２１を途中まで閉じ、主弁２１の先端をバルブ室１１の壁面から少し離した状態を示しており、主弁２１の先端とバルブ室１１の壁面との間には隙間である気体通路６１が形成されている。
【００２４】
気体通路６１のコンダクタンスは、主弁２１を全開にしたときのバルブ室１１のコンダクタンスよりも小さいから、真空槽１０に対する排気速度が低下する。その状態で気体導入系１７からアルゴンガス等のスパッタリングガスを導入すると、真空槽１０内の圧力は上昇し、一定圧力で安定する。そしてターゲット１５に電圧を印加し、スパッタリングすると、成膜対象物表面に薄膜が成長する。
【００２５】
本発明の一例の真空装置１では、バルブ室１１と真空ポンプ３０の間に散乱室１２が設けられており、散乱室１２の内壁面に散乱部材４１が固定されている。
散乱部材４１は、気体通路６１と真空ポンプ３０の間であって、気体通路６１の真下位置に配置されており、気体通路６１を通過した気体分子６２は散乱部材４１に衝突するようになっている。
【００２６】
散乱部材４１は、衝突した気体分子を凝集させる温度にはされておらず、衝突した気体分子は反射又は散乱される。気体分子が主弁２１側に向かった場合、主弁２１の裏面で再度反射又は散乱され真空ポンプ３０側に向かう。
【００２７】
その結果、気体通路６１を通過した気体分子は色々な方向から真空ポンプ３０の内部に入射する。
そのため、気体通路６１を通過した気体分子が直進して真空ポンプ３０内に入射する場合よりも、気体分子が衝突し得る気体捕集パネル３５の面積が大きくなり、その結果、主弁２１を絞ったときの有効な排気面積が大きくなるから、再生作業までの時間を長くすることができる。
【００２８】
ここではバルブ室１１と主弁２１の断面形状は円形であり、気体通路６１の形状は、図４(ａ)に示すように三日月型になる。
図４(ｂ)の符号４１は、三日月型の板で構成された散乱部材である。
【００２９】
三日月型の気体通路６１の幅よりも、散乱部材４１の幅を広くしておくと気体通路６１を真っ直ぐに通過する気体分子の全部が散乱部材４１に衝突し、散乱される。
【００３０】
ただし、この場合は気体捕集パネル３５の表面のうち、散乱部材４１の陰になる部分に気体分子が衝突しにくくなるため、同図(ｃ)の散乱部材４２のように、一乃至複数の貫通孔６４を形成しておき、貫通孔６４を通った気体分子が直進して真空ポンプ３０内に入射し、陰となる部分に捕集されるようにすることができる。
【００３１】
本発明に用いることができる散乱部材は三日月型のものに限定されない。例えば、図５(ａ)、(ｂ)の散乱部材４３のように弦月型であってもよい。また、同図(ｃ)に示す散乱部材４４のように、貫通孔６６を設け、気体捕集パネル３５の散乱部材の陰となる部分にも気体分子が捕集されるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の真空装置の概略図
【図２】その内部を説明するための図面
【図３】散乱部材の機能を説明するための図
【図４】(ａ)：三日月型の散乱部材と気体通路の位置関係を説明するための図  (ｂ)：三日月型の散乱部材の形状を説明するための図  (ｃ)：貫通孔を有する三日月型の散乱部材の例を説明するための図
【図５】(ａ)：弦月型の散乱部材と気体通路の位置関係を説明するための図  (ｂ)：弦月型の散乱部材の形状を説明するための図  (ｃ)：貫通孔を有する弦月型の散乱部材の例を説明するための図
【図６】従来の真空装置の概略図
【図７】その内部を説明するための図
【図８】主弁を絞ったときの気体分子の運動を説明するための図
【図９】気体通路の形状を説明するための図
【符号の説明】
【００３３】
１……真空装置
１０……真空槽
１１……バルブ室
３０……真空ポンプ
２１……主弁
４１〜４４……散乱部材
６１……気体通路
６４、６６……貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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