(57)【要約】  【課題】  最小限の機器を用いてコストの増大を抑えつつ、製造プロセスの圧力条件いかんにかかわらず最適な測定環境圧力のもとで高感度・高精度な分析を実現でき、かつ、分析計自体の耐久性向上も図れるようにする。  【解決手段】  減圧下の製造プロセスを経たプロセスガスを吸引し排気する排気系統２に介在される真空ポンプ３を、ガス排気方向に直列配置して各圧縮室６隔壁９で区画してなる複数段のルーツポンプ３Ａ〜３Ｅから構成し、これら複数段のルーツポンプ３Ａ〜３Ｅにおける圧縮室６の排気口の何れか一つに選択的に接続可能とした赤外線ガス分析計４によりガス成分を測定するように構成している。  【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧よりも低い減圧領域で行われる製造プロセスを経たプロセスガスを真空ポンプにより吸引排気する排気系統に、そのガス成分を測定するための赤外線ガス分析計が設けられている減圧下におけるガス分析システムであって、
前記真空ポンプが、ガス排気方向の上流から下流にかけて直列に配置した複数段の容積移送式ポンプの各圧縮室を隔壁を介して区画するとともに、上流側の圧縮室の排気口とそれに隣接する下流側の圧縮室の吸気口とを順次接続して構成されており、前記赤外線ガス分析計が前記複数段の容積移送式ポンプにおける圧縮室のいずれか一つに選択的に接続可能に構成されていることを特徴とする減圧下におけるガス分析システム。
【請求項２】
前記複数段の容積移送式ポンプが、その圧縮室内に二個の繭型ロータを互いに反対方向に同期駆動回転可能に設けたルーツポンプから構成されている請求項１に記載の減圧下におけるガス分析システム。
【請求項３】
前記赤外線ガス分析計が、複数段の容積移送式ポンプからなる真空ポンプに一体に組み込まれている請求項１または２に記載の減圧下におけるガス分析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造プロセスや液晶製造プロセスのように、環境の清浄化（クリーン化）のために大気圧よりも低い減圧領域で行われる製造プロセスを経てプロセスガスを真空ポンプにより排気する際、その排気ガスの成分を赤外線ガス分析計により測定するように構成されている減圧下におけるガス分析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の減圧下におけるガス分析システムとして、従来は、図４に示すように、クリーンな製造プロセス環境を作るためのターボ分子ポンプ２０がＲＦマッチングボックス２１を介してプロセスチャンバー２２に接続されており、製造プロセスを経たプロセスガスを前記ターボ分子ポンプ２０の下流にバルブ２６を介して接続されたドライポンプ（真空ポンプ）２３により吸引し大気に放出するための排気系統２４中に、フーリエ変換型赤外線ガス分析計（ＦＴＩＲ）あるいは非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）等の赤外線ガス分析計２５を設置することによって、ドライポンプ２３の排気速度のみに依存する環境のもとでガス分析を行うように構成されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような構成の従来の減圧下におけるガス分析システムでは、赤外線ガス分析計２５の設置場所によってガスの測定環境圧力が一義的に決まり、任意の測定環境圧力に調整することができない。そのため、被測定ガスの分圧や測定環境圧力に性能及び耐久性が大きく依存する赤外線ガス分析計２５の測定感度・精度及び耐久性の低下を招きやすい。殊に、製造プロセスにおける圧力条件（減圧の度合い）は、製造技術内容によって種々異なる独自のものであり、製造プロセス毎に異なる種々圧力条件を経た後のプロセスガスを常に赤外線ガス分析計２５による最適測定環境圧力に調整するためには、ポンプ以外に特殊な圧力調整機器を設けたり、あるいは、耐圧性能や耐久性の異なる複数種類の赤外線ガス分析計を準備しておき、それら分析計の中から製造プロセスの圧力条件に応じたものを使用選択したりするといったように、非常にコストのかかる手段を採用しなければならない。しかし、製造プロセスのエンドポイントを測定するための機器等に製造プロセス用の機器類と同等なコストをかけることは実質的に不可能に近く、それゆえに、ガス分析のための測定感度・測定精度の低下及び測定機器の耐久性の低下は避けられないという問題があった。
【０００４】
また、従来のシステムでは、ドライポンプ２３とは別に排気系統２４中に赤外線ガス分析計２５を介在させていたので、その赤外線ガス分析計２５が空間的に邪魔になり、ガス測定のために大きなスペースが費やされるという問題もあった。
【０００５】
本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、最小限の機器を用いてコストの増大を抑えつつ、いかなる圧力条件の製造プロセスであっても、最適な測定環境圧力を現出させて高感度・高精度な分析を実現できるとともに、分析計自体の耐久性向上も図ることができる減圧下におけるガス分析システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る減圧下におけるガス分析システムは、大気圧よりも低い減圧領域で行われる製造プロセスを経たプロセスガスを真空ポンプにより吸引排気する排気系統に、そのガス成分を測定するための赤外線ガス分析計が設けられている減圧下におけるガス分析システムであって、前記真空ポンプが、ガス排気方向の上流から下流にかけて直列に配置した複数段の容積移送式ポンプの各圧縮室を隔壁を介して区画するとともに、上流側の圧縮室の排気口とそれに隣接する下流側の圧縮室の吸気口とを順次接続して構成されており、前記赤外線ガス分析計が前記複数段の容積移送式ポンプにおける圧縮室のいずれか一つに選択的に接続可能に構成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のような特徴構成を有する本発明によれば、製造プロセスチャンバー内からプロセスガスを吸引排気する真空ポンプが、ガス排気方向に直列に配置された複数段の容積移送式ポンプの各圧縮室で、隔壁を介して区画された複数段の圧縮室により形成されるので、この真空ポンプ全体としての圧縮率を十分に大きくとれ、真空ポンプの内部には、製造プロセス圧力（大気圧よりも低い圧力）から大気圧までの広い範囲に亘って階段状の勾配を有する圧力を発生させることが可能である。この広い範囲で発生される圧力のうち、大気圧またはそれに近い圧力を発生する圧縮室に赤外線ガス分析計を選択的に接続することにより、製造プロセスにおける圧力条件の変化にかかわらず、赤外線ガス分析計による測定環境圧力を大気圧または大気圧に近い状態に設定（調整）することができる。したがって、製造プロセス個々で異なる圧力条件に対応して最適測定環境圧力を作り出すための特殊な圧力調整機器を設置したり、耐圧性能や耐久性の異なる複数種類の赤外線ガス分析計を準備しておき、それら分析計の中から製造プロセスの圧力条件に応じたものを使用選択したりする必要がなく、単一の真空ポンプ及び一種類の赤外線ガス分析計という最小限の機器を用いてコストを可及的に削減しつつ、赤外線ガス分析計を常に最適環境圧力下で使用して測定感度・測定精度の向上を実現することができるとともに、赤外線ガス分析計自体の耐久性の向上も達成することができるという効果を奏する。
【０００８】
本発明に係る減圧下におけるガス分析システムにおいて、真空ポンプを構成する複数段の容積移送式ポンプとしては、油回転ポンプやピストンポンプ、エジェクターポンプなどの各種ブースターポンプを用いてもよいが、請求項２に記載のように、圧縮室内に二個の繭型ロータを互いに反対方向に同期駆動回転可能に設けたルーツポンプを用いることが好ましい。このルーツポンプの場合は、オイルフリーな真空排気が可能であるとともに、ロータの高速回転により大きな排気速度を保つことが可能で、排気速度の変化、特に落ち込みによる製造プロセスへの悪影響を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明に係る減圧下におけるガス分析システムにおいて、請求項３に記載のように、前記赤外線ガス分析計を、複数段の容積移送式ポンプからなる真空ポンプに一体に組み込むことにより、システム全体の取り扱い機器数をより少なくしてコストの一層の削減及び機器類の設置スペースの削減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る減圧下におけるガス分析システムの概略構成図であり、クリーンな製造プロセス環境を作るためのターボ分子ポンプ２０がＲＦマッチングボックス２１を介してプロセスチャンバー１に接続されているとともに、このターボ分子ポンプ２０の下流にバルブ２６を介してガス配管からなる排気系統２が接続され、この排気系統２にプロセスガスを吸引し大気に放出するためのドライポンプ（真空ポンプ）３が設けられ、この真空ポンプ３に前記排気ガスの成分を測定するためのフーリエ変換型赤外線ガス分析計（ＦＴＩＲ）あるいは非分散型赤外線ガス分析計（ＮＤＩＲ）等の赤外線ガス分析計４が一体に組み込まれている。
【００１１】
前記真空ポンプ３は、図２に示すように、前記排気系統２におけるガス排気方向（矢印ａ）に沿って５段のルーツポンプ（容積移送式ポンプの一例）３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅを直列に配置するとともに、各隣接ポンプ間にそれぞれ隔壁９を介在させてボルト・ナットの締付け等により一体に固定連結することにより構成されている。前記各ルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅは、図３に明示するように、ケーシング５で囲まれた圧縮室６内に二個の繭型ロータ７，７をそれらの軸端に固定のタイミングギア８，８により互いに反対方向に同期駆動回転可能に構成されており、これによって、真空ポンプ３の内部には、互いに区画された５段の圧縮室６が形成されている。
【００１２】
ここで、前記真空ポンプ３を構成する５段のルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅにおける各昇圧能力が、１００ｍｍ  Ｔｏｒｒと一定で、かつ、１段目のルーツポンプ３Ａにおける圧縮室６での到達圧力が１０-3 ｍｍ  Ｔｏｒｒとすると、２段目のルーツポンプ３Ｂにおける圧縮室６での到達圧力は１０-2 ｍｍ  Ｔｏｒｒ、３段目のルーツポンプ３Ｃにおける圧縮室６での到達圧力は１０-1 ｍｍ  Ｔｏｒｒ、４段目のルーツポンプ３Ｄにおける圧縮室６での到達圧力は１０ ｍｍ  Ｔｏｒｒ、５段目のルーツポンプ３Ｅにおける圧縮室６での到達圧力は１０００ ｍ  Ｔｏｒｒとなる。
【００１３】
前記１段目のルーツポンプ３Ａにおける圧縮室６には、前記排気系統２からガスを吸い込む吸気口３Ａａが形成され、５段目のルーツポンプ３Ｅにおける圧縮室６には、昇圧されたガスを排気系統２に排出する排気口３Ｅｂが形成されている。また、１段目のルーツポンプ３Ａにおける圧縮室６の排気口３Ａｂと２段目のルーツポンプ３Ｂにおける圧縮室６の吸気口３Ｂａ、２段目のルーツポンプ３Ｂにおける圧縮室６の排気口３Ｂｂと３段目のルーツポンプ３Ｃにおける圧縮室６の吸気口３Ｃａ、３段目のルーツポンプ３Ｃにおける圧縮室６の排気口３Ｃｂと４段目のルーツポンプ３Ｄにおける圧縮室６の吸気口３Ｄａ、及び、４段目のルーツポンプ３Ｄにおける圧縮室６の排気口３Ｄｂと５段目のルーツポンプ３Ｅにおける圧縮室６の吸気口３Ｅａとは、各隔壁９に形成したガス流路（図示省略する）を介して接続されている。
【００１４】
また、前記２段目から４段目の各ルーツポンプ３Ｂ〜３Ｄのケーシング５には、それら各ルーツポンプ３Ｂ〜３Ｄにおける圧縮室６の排気口３Ｂｂ，３Ｃｂ，３Ｄｂ側に連通するガス取出口１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが形成されているとともに、３段目から５段目の各ルーツポンプ３Ｃ〜３Ｅのケーシング５には、それら各ルーツポンプ３Ｃ〜３Ｅにおける圧縮室６の吸気口３Ｃａ，３Ｄａ，３Ｅａ側に連通するガス還元口１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅが形成されている。なお、図３は、５段のルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅの基本的な構造とともに、２段目から４段目のルーツポンプ３Ｂ〜３Ｄのケーシング５に設けられたガス取出口１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ及び３段目から５段目各ルーツポンプ３Ｃ〜３Ｅのケーシング５に設けられたガス還元口１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅを同時に示している。
【００１５】
さらに、前記赤外線ガス分析計４の入口側に接続されたガス導入管１０の上流端部には、前記ガス取出口１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄに対する接続用口金１０Ａが取り付けられているとともに、この赤外線ガス分析計４の出口側に接続されたガス導出管１２の下流端部には、前記ガス還元口１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅに対する接続用口金１２Ａが取り付けられており、一方の接続用口金１０Ａを前記ガス取出口１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄの何れか一つに選択的に接続するとともに、他方の接続用口金１２Ａを前記ガス還元口１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅの何れか一つに選択的に接続することによって、２段目から４段目までのルーツポンプ３Ｂ〜３Ｄにおける圧縮室６の排気口３Ｂｂ，３Ｃｂ，３Ｄｂのいずれかから排出されるガスを前記赤外線ガス分析計４に導いて成分測定した後、その測定後のガスを３段目から５段目までのルーツポンプ３Ｃ〜３Ｅにおける圧縮室６の吸気口３Ｃａ，３Ｄａ，３Ｅａのいずれかに還元して排気すべく構成されている。なお、前記赤外線ガス分析計４が接続されないガス取出口１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ及びガス還元口１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅはそれぞれ図示省略した目栓等により閉塞可能とされている。
【００１６】
上記のように構成された減圧下におけるガス分析システムにおいては、真空ポンプ３が、排気方向に直列に配置されたルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅから構成されているので、この真空ポンプ３全体の圧縮率を非常に大きくとれ、真空ポンプ３の内部には、例えば製造プロセスのエンド圧力（大気圧よりも低い圧力）から大気圧までの広い範囲に亘って階段状の勾配を有する圧力が発生されている。この広い範囲で発生される圧力のうち、大気圧またはそれに近い圧力を発生する圧縮室６の排気口３Ｂｂ，３Ｃｂ，３Ｄｂのいずれか一つに赤外線ガス分析計４を選択的に接続して用いることによって、製造プロセスにおける圧力条件の変化にかかわらず、赤外線ガス分析計４による測定環境圧力を大気圧または大気圧に近い状態に容易に調整することが可能である。したがって、製造プロセス個々で異なる圧力条件に応じて最適測定環境圧力を作り出すために特殊な圧力調整機器の設置や耐圧性能や耐久性の異なる複数種類の赤外線ガス分析計の準備及び選択使用が全く不要で、単一の真空ポンプ３及び一種類の赤外線ガス分析計４という最小限の機器を用いてシステムコストの削減を図りつつ、赤外線ガス分析計４を常に最適の測定環境圧力下におき、測定感度・測定精度の向上を実現できるとともに、赤外線ガス分析計４自体の耐久性向上も達成することができる。
【００１７】
また、前記赤外線ガス分析計４を、複数段のルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅからなる真空ポンプ３に一体に組み込むことにより、システム全体の取り扱い機器数が少なくなり、コストの一層の削減及び機器類の設置スペースの削減化を図ることができる。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、真空ポンプ３をガス排気方向に直列に配置した５段のルーツポンプにより構成したものについて説明したが、３段や４段、さらには、６段以上のルーツポンプを直列に配置して真空ポンプ３を構成してもよい。
【００１９】
また、前記ルーツポンプのケーシング５には、二つのロータ７，７の摩擦熱による温度上昇を抑制するために冷却水流路（図示省略する）が形成されており、その冷却水温度を変えてロータ７，７とケーシング５との間の僅かな隙間を調整することにより、各ルーツポンプ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ個々の昇圧能力を変更することが可能である。このようなルーツポンプ個々の昇圧能力変更手段を組み合わせることによって、真空ポンプ３全体としての圧力調整範囲を一層大きく確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る減圧下におけるガス分析システムの概略構成図である。
【図２】同上システムにおける真空ポンプの構成を説明する側面図である。
【図３】同上真空ポンプを構成するルーツポンプの拡大縦断正面図である。
【図４】従来の減圧下におけるガス分析システムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  プロセスチャンバー
２  排気系統
３  ドライポンプ（真空ポンプ）
３Ａ〜３Ｅ  ルーツポンプ（容積移送式ポンプ）
３Ａａ〜３Ｅａ  吸気口
３Ａｂ〜３Ｅｂ  排気口
４  赤外線ガス分析計
６  ポンプケーシング
７  繭型ロータ
【図１】
2006343262.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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