(57)【要約】【課題】高真空装置において、高真空に至るまでの時間を短縮するとともにクリーン度に影響を与えない真空排気装置を提供すること。【解決手段】真空装置は、真空室１内のガスを排気する高真空ポンプ２とあら引き用の低真空ポンプ３とを備えている。真空室１からの排気ラインは、少なくとも真空室１からバルブを介してあら引きポンプで直接排気する第１の排気ラインａと、真空室１からバルブを介して高真空ポンプ２につながり、高真空ポンプ２からバルブを介してあら引きポンプ３に至る第２の排気ラインｂとを備えている。また、第２の排気ライン２には、真空室１が高真空状態の定常時に使用する第１のラインｃと、この第１のラインｃに並列に配設される第２のラインｄを備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室内のガスを排気する真空排気用の高真空ポンプとあら引き用の低真空ポンプとを備え、
真空室からの排気ラインは少なくとも真空室からバルブを介してあら引きポンプで直接排気する第１の排気ラインと、真空室からバルブを介して高真空ポンプにつながり、高真空ポンプからあら引きポンプに至る第２の排気ラインとを備え、
第１の排気ラインと第２の排気ラインとを選択的に切り替えて使用する真空排気装置において、
上記第２の排気ラインには、
真空室が高真空状態の定常時に使用する主排気ラインとしての第１のラインと、この第１のラインと並列に配設した第２のラインを備えたことを特徴とする真空排気装置。
【請求項２】
上記第２のラインには少なくとも真空室から高真空ポンプヘ流入するガス流量を絞るバルブを備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空排気装置。
【請求項３】
上記第２のラインには、少な＜とも流量を絞る要素とラインの開閉用のバルブ、または絞り要素と開閉バルブを一体化したバルブを備えたことを特徴とする請求項１に記載の真空排気装置。
【請求項４】
上記第１のラインと第２のラインとを選択的に切り替えて使用する切替装置を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空排気装置。
【請求項５】
真空室内のガスを真空排気用の高真空ポンプとあら引き用の低真空ポンプとを備え、
真空室からの排気ラインは少なくとも真空室からバルブを介してあら引きポンプで直接排気する第１の排気ラインと、真空室からバルブを介して高真空ポンプにつながり、高真空ポンプからあら引きポンプに至る第２の排気ラインとを備え、
第１の排気ラインと第２の排気ラインとを選択的に切り替えて使用する真空排気装置おいて、
上記第１の排気ラインは、真空室の圧力を大気圧から約１ｋＰａに真空排気するスロー排気の際に使用するようにしたことを特徴とする真空排気装置。
【請求項６】
真空室内のガスを排気する真空排気用の高真空ポンプとあら引き用の低真空ポンプとを備え、
真空室からの排気ラインは少なくとも真空室からバルブを介してあら引きポンプで直接排気する第１の排気ラインと、真空室からバルブを介して高真空ポンプにつながり、高真空ポンプからあら引きポンプに至る第２の排気ラインとを備え、
第１の排気ラインと第２の排気ラインとを選択的に切り替えて使用する真空排気装置において、
上記第２の排気ラインには、
真空室が高真空状態の定常時に使用する主排気ラインとしての第１のラインと、この第１のラインと並列に配設しガス流量を調整することができる第２のラインを備えた真空排気装置を用い、
上記第２の排気ラインで真空引きする際に、第２のラインにより真空引きし、真空度が任意の圧力値まで低下した時に、上記第２のラインと第１のラインを切り替え、その後第１のラインで真空引きするようにしたことを特徴とする真空排気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空環境下で物品の加工、検査、などの処理を実施する真空装置に関し、特に通常の大気圧環境下と真空圧環境下との間で物品を搬送するために備えるロードロック室の真空引き時間および大気圧に戻す時間の短縮技術と、真空処理室などの真空環境を構築するチャンバ内の真空の質を高める技術とを踏まえた真空排気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空室の真空圧レベルが０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）を超える低い圧力の場合、真空ポンプにあら引きポンプ（例えば、ルーツ型ドライ真空ポンプ）を用いるのみでは達成できない。そのため、図６に示すような、真空室１にターボ分子ポンプ２などの高真空ポンプを真空室１とあら引きポンプ３の間に、バルブＶ１，Ｖ２を直列に配置して気体を排気するシステムが必要になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−８４７７０号公報  （要約参照）
【特許文献２】
特開平１０−２３５１８０号公報  （要約参照）
【特許文献３】
特開平１０−２８８２７７号公報  （要約参照）
【特許文献４】
特開２００２−１４７３６５号公報  （要約参照）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、以下の２つがある。
［第１の課題］
通常、真空装置では、大気圧環境下と真空圧環境下との間で物品を搬送するためにロードロック室を備える。このロードロック室の機能は、物品の処理を行う処置真空室を大気圧環境と遮断した状態で、物品の搬入・搬出を可能とするものである。
【０００５】
このとき、高真空を必要とするロードロック室の場合には、以下の課題が生じる。
例えば、図６の排気システムを備えた場合、一般にはターボ分子ポンプ２のタービン翼つきロータは、大気圧から回転動作が開始できない（理由は省略）。そのため、まずあら引きポンプ（例えば、ルーツ型ドライ真空ポンプ）３を起動させ、ターボ分子ポンプ２内のタービン翼が静止あるいはゆっくりと回転している中を流路として真空室１内のガスを排気する。続いて、真空室１内の圧力が１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１０−３台Ｔｏｒｒ）に入ってからターボ分子ポンプ２を起動させる。通常、ターボ分子ポンプ２の起動スイッチを入れると、徐々にタービン翼つきロータの回転を上げていき、数分〜１０分程度かけて定格回転数である数万ｒｐｍに達する。ロータの回転数が増加していくに従い排気速度が上がり、真空室の圧力は下がっていく（真空度は上がっていく）。つまり、図６のシステムは、真空室を少な＜とも数分かけて所望の圧力に到達できる排気システムである。
【０００６】
真空状態から大気圧状態に移行する場合には、通常のターボ分子ポンプ２は連続動作できる圧力に制約があるため、ターボ分子ポンプ２を停止させながら真空室の圧力を徐々に大気圧に近づけるシーケンスを必要とする。この場合にもターボ分子ポンプ２を停止するには、数分〜１０分レベルの時間が必要となる。つまり、図６のシステムは、真空室を少なくとも数分かけて大気圧に戻すことができる排気システムである。
よって、ロードロック室への物品の出し入れには、数分〜数１０分の時間が必要となり、真空装置の処理能力（スループット［  単位：処理枚数／時間］）を悪化させる。
【０００７】
そのため、従来は図７に示す真空装置１のように、あら引きポンプ３と真空室１との間にバルブＶ３を介在して直接ロードロック室のガスを排気するラインｂを備え、ターボ分子ポンプの吸気側（ロードロック室側）にゲートバルブＶ１を備え、ロードロック室を大気圧に戻す場合には、そのゲートバルブＶ２を閉じ、ターボ分子ポンプの排気側は、あら引きポンプ３で真空排気を継続するシステムを採用することが多かった。
【０００８】
この場合、再びロードロック室を高真空にするとき、ロードロック室内のガスを直接排気するラインで真空引きを開始し、あら引きポンプ３の到達圧１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１×１０−３Ｔｏｒｒ）まで真空度が上がるのを待ってからターボ分子ポンプ２の吸気側ゲートバルブＶ１を開け、ほぼ同時にあら引きポンプ３でロードロック室内のガスを直接排気するラインｂを閉じる切り替え運転をしている。
しかしながら、１〜０．１Ｐａの圧力（１×１０−２〜１×１０−３Ｔｏｒｒの真空度）は、あら引きポンプの到達圧であるため、最終的に到達するまでには時間がかかるという問題があった。またこのとき、粗引きポンプ３〜真空室１に至る排気ライン内は、粘性流領域からはずれ、分子流領域になってしまうため次に述べる課題がある。
【０００９】
［第２の課題］
例えば、図７の排気システムは、図６に対してあら引き時間（ターボ分子ポンプ２を起動できる真空圧になるまでの時間の短縮をするために新たに真空室１とあら引きポンプ３を結ぶ配管を備えたものである。
真空室１のガスを排気する場合に、はじめはバルブＶ３を開けて真空排気を開始し、ターボ分子ポンプ２を起動できる１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１×１０−３台Ｔｏｒｒ）に達してからターボ分子ポンプ２側のバルブＶ１を開ける（このとき、バルブＶ３は閉じる）。図ａでも同じことであるが、あら引きポンプ３の吸気側（真空室側）の圧力が１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１×１０−３台Ｔｏｒｒ）  になるとき、その配管内は粘性流ではなく分子の拡散しやすい分子流領域に入る（正確には、配管の断面形状、断面積、配管長さ、ガスの分子量、温度と圧力、などが関係するが、概ね一般的な排気系での目安である）。
【００１０】
すなわち、配管内面やシール剤、あら引きポンプ３の潤滑材や内壁面に付着あるいは潜伏していた分子の一部が拡散現象により真空室への逆流が生じる。図７の場合には特に排気しやすい分、逆流しやすい。従来は、あら引きポンプ３に油回転ポンプを使っていた。そのため、この逆流汚染現象が顕著に確認され問題になっていた。そこで、あら引きポンプに油を使わない真空ポンプを提供しようという取り組みが行われ、その一つの解がルーツ型ドライポンプとして各社から販売されている。しかし、近年、必要とされるクリーン度が上がり、さらなるクリーン真空排気システムが望まれている。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高真空装置において、高真空に至るまでの真空引きのシーケンスとその装置構成に関して真空装置のスループットとクリーン度に影響を与えない真空排気シーケンスと排気装置構成を提供することを目的とする。
高真空ポンプの吸気側と真空室間に、従来のゲートバルブに加え、このゲートバルブをバイパスする流路の絞られた排気ラインを備える。また、高真空ポンプをバイパスするように、真空室と粗引きポンプ間に備える排気配管は、スロー排気に必要な実効排気速度が得られる程度まで絞られたラインとする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
［第１の課題に対する解決手段］
課題は、ターボ分子ポンプの起動停止時間もしくは、あら引きポンプの到達圧に達するまでの時間がかかることがロードロック室への物品の搬入出に必要な最小時間の律速になっている。
そこで、高真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）を介してあら引きポンプで真空引きするラインに、新たに低真空のあら引きポンプ（ルーツ型ドライ真空ポンプなど）で直接ロードロック室（真空室）からガスを排気するラインを備える。
【００１３】
さらに、ターボ分子ポンプとロードロック室（真空室）との間の排気ラインにおいて、ターボ分子ポンプヘのガス流入量（時間あたりの）を絞る機能を備える。
絞る機能とは、例えば、定常時に主排気ラインとして使用する「第１のライン」とは別に排気ラインを少なくとも１ライン増設し、その「第２のライン」には流量を絞る要素とラインを開閉するバルブとを備え、「第１のライン」と「第２のライン」を切り替え制御する切替え装置を備える。もしくは、「第１のライン」にガス流量を絞る絞りバルブを供え、絞り量を制御する絞り制御装置を備える。
【００１４】
以上の装置を備えることによって、ターボ分子ポンプを常時運転状態に維持でき、かつ、再度ロードロック室（真空室）を真空引きする際には、第１ステップでは、ロードロック室（真空室）の圧力が０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ）になるまであら引きポンプで直接排気し、ロードロック室（真空室）の圧力が０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ）に達した後に高真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）を介して排気するラインに切り替えることができる。
従って、ロードロック室（真空室）の真空引きあるいは大気圧に戻すという操作に必要な時間を短縮できる。
【００１５】
［第２の課題に対する解決手段］
課題は、真空排気システムからの真空室内汚染の低減。
そこで、真空室のガスを直接あら引きポンプで排気する「第１の排気ライン」と高真空ポンプを介してあら引きポンプで排気する「第２の排気ライン」を備え、「第１の排気ライン」から「第２の排気ライン」へ切り替える際には、あら引きポンプの吸気側圧力を０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ）の粘性流領域の圧力とする。
このとき、ターボ分子ポンプは、排気側の圧力が０．数〜１ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）という比較的高い圧力（低い真空度）で使用可能な仕様品を用いる。例えば、（株）荏原製作所製のターボ分子ポンプ（ＥＴＡシリーズ）が好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態の真空排気装置について、図面を参照しながら説明する。
図１に、真空排気装置の第１の実施例を示す。例えば、真空室（ロードロック室）１は、ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２を備え、ＧＶ１で大気圧環境と仕切られ、ＧＶ２で別の真空室１と仕切られている。
この真空室１の真空排気システムは、バルブＶ２を介して、例えば、ルーツ型ドライ真空ポンプなどあら引きポンプ３に至る第１の排気ラインａとバルブＶ４、高真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）２、バルブＶ３を介してあら引きポンプ３に至る第２の排気ラインｂとを備えている。
なお、バルブＶ１は、省略してもよい。排気ラインが長い場合の運用上の対策や、あら引きポンプ３のみ運転させておきたい場合などの都合で備えることが多いからである。
圧力の計測には、真空室１側に真空計ＰＧ１を通常備えている。また、高真空ポンプの排気側圧力が上昇しすぎると、高真空ポンプが過負荷状態になるため、その監視制御のためにＰＧ２を備えるとよい。
【００１７】
真空排気装置は、第１の排気ラインａと、第２の排気ラインｂとの切り替え制御をする排気ライン切り替えコントローラ５，６を備え、このコントローラ５，６には、真空室１の真空圧計測用の真空計ＰＧ１からの値が入力されている。
また、第２の排気ラインｂにあるバルブＶ４には、ガス流入量を絞る機構つきバルブの絞り量を制御する絞り量制御コントローラ５を備え、このコントローラ５には、真空室１の真空圧計測用の真空計ＰＧ１からの値が入力されている。
【００１８】
真空引きを開始する場合は、以下の通りである。
▲１▼    バルブＶ１＝閉にてあら引きポンプの運転開始。この際バルブＶ２、Ｖ３は閉じる。
▲２▼      バルブＶ１＝開、バルブＶ３＝開
▲３▼    ＰＧ２の値が１Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）ぐらいになったら、ターボ分子ポンプ２の運転開始
▲４▼      ターボ分子ポンプ２が定格回転数に達したか、またはターボ分子ポンプ２吸気側にＰＧ３を備えて、このＰＧ３の値が０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）以下になったことを確認する。以上の▲１▼〜▲４▼が準備シーケンスである。
【００１９】
以下、真空室１の真空引きシーケンスを示す。
▲５▼      バルブＶ２＝開（スロー排気シーケンスは略記する。ＰＧ２の値が高真空ポンプの許容値以上になるケースでは、一時的にＶ３を閉じる）。
▲６▼      真空計ＰＧ１の値を監視しながら排気する。
真空計ＰＧ１の値が、０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数十Ｔｏｒｒ）の範囲におけるあらかじめ設定した圧力値に達したら、バルブＶ２を閉じる。望ましくは０．６〜６ｋＰａ（５〜５０Ｔｏｒｒ）。その理由は、圧力が２０〜３０ｋＰａ（２００〜３００Ｔｏｒｒ）の領域では、真空引きによる断熱膨張現象が著しく生じ、真空室１内壁や物品が冷却されやすいからである。そのため、この圧力領域をゆっくりと排気する。この領域の単位時間あたりの圧力変化を抑えた排気モードから、通常の排気モードに切り替える圧力範囲が概ね０．６〜６ｋＰａ（５〜５０Ｔｏｒｒ）であるので、この領域で切り替えられると都合が良い。そして、もっとも望ましい値は約１〜３ｋＰａ（約１０〜２０Ｔｏｒｒ）である。
▲７▼  続いて、バルブ４を絞り量最大の状態で開ける。
▲８▼  真空計ＰＧ１の値が１〜０．１Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ〜１０−３台Ｔｏｒｒ）程度に達するまで、ＰＧｌの値によってバルブ４の絞り量を調節する。
▲９▼  真空計ＰＧ１の値が０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）を超え、望ましくは０．０１Ｐａ（１×１０−４Ｔｏｒｒ）を超えたらバルブＶ４は全開。
【００２０】
真空室（ロードロック室）１の圧力を大気圧に戻す場合、
▲１▼  Ｖ２、Ｖ４＝閉
▲２▼  バルブＶａ１＝開
▲３▼  マスフローコントローラ（ＭＦＣ）でガス流量を制御しながらドライ窒素ガスなどのガスを導入する。（スローベントシーケンスは略記する。）
▲４▼  真空計ＰＧ１の圧力が１０１ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）になるまでＶａ１からガスを導入する。
このとき、ターボ分子ポンプ２は、吸気側のバルブＶ４＝閉、排気側のバルブＶ３＝開の状態である。ターボ分子ポンプ２は、あら引きポンプ３で真空排気を継続しているので、ターボ分子ポンプ２を運転するに差し支えない圧力状態で運転を継続できる。
【００２１】
次に、本発明の真空排気装置における第２の実施の形態を図面を参照しながら説明目する。
図１の実施例と異なる点は、図２に示すように、第２の排気ラインｂ内の高真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）２の吸気側のラインを、定常時に用いる第１のラインｃと真空室１内の圧力が高い（真空度が低い）状態から真空引きするときに一時的に用いる第２のラインｄとを備えた。第２のラインｄには、ゲートバルブＶ５と絞り要素Ｖ６の細い配管から構成するラインを直列に接続している。そして、Ｖ６の絞り要素は、可変コンダクタンスバルブとし、真空室１の圧力に応じて絞り具合をコントロールすることができる。また、使用する第１のラインｃと第２のラインｄとを切り替え制御するライン切り替えコントローラ５，６を備えている。
ＰＧ２の扱いについては、図１の説明で述べたので省略する。
【００２２】
真空引を開始する場合の手順は、以下の通りである。
▲１▼  バルブＶ１＝閉にてあら引きポンプの運転開始。（バルブＶ２、Ｖ３、Ｖ５＝閉）
▲２▼  バルブＶ１＝開、バルブＶ３＝開
▲３▼    ＰＧ２の値が１Ｐａ（１×１０−２Ｔｏｒｒ）ぐらいになったら、ターボ分子ポンプ２の運転開始
▲４▼      ターボ分子ポンプ２が定格回転数に達したか、またはターボ分子ポンプ２吸気側にＰＧ３を備えて、このＰＧ３の値が０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）以下になったことを確認する。以上の▲１▼〜▲４▼が準備シーケンスである。
以下、真空室１の真空引きシーケンスを示す。
▲５▼  バルブＶ２＝開（スロー排気シーケンスは略記。ＰＧ２の値が高真空ポンプの許容値以上になるケースでは、一時的にＶ３を閉じる）。
▲６▼  真空計ＰＧ１の値を監視しながら排気する。真空計ＰＧ１の値が０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒ）の範囲のあらかじめ設定した圧力値に達したら、バルブＶ２を閉じる。バルブＶ３を開ける。望ましくは０．６〜６ｋＰａ（５〜５０Ｔｏｒｒ）。その理由は、圧力が２０〜３０ｋＰａ（２００〜３００Ｔｏｒｒ）の領域では、真空引きによる断熱膨張現象が著しく生じ、真空室１内壁や物品が冷却されやすい。そのため、この圧力領域をゆっくりと排気する。この領域の単位時間あたりの圧力変化を抑えた排気モードから通常の排気モードに切り替える圧力範囲が概ね０．６〜６ｋＰａ（５〜５０Ｔｏｒｒ）であるので、この領域で切り替えられると都合が良い。そして、もっとも望ましい値は約１〜３ｋＰａ（約１０〜２０Ｔｏｒｒ）である。
▲７▼  続いて、バルブＶ５＝開
▲８▼  真空計ＰＧ１の値が１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１×１０−３台Ｔｏｒｒ）程度に達するまで、第２のラインで排気する。
▲９▼  真空計ＰＧ１の値が０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）を超え、望ましくは０．０１Ｐａ（１×１０−４Ｔｏｒｒ）を超えたらバルブＶ４＝開。（Ｖ５＝閉）
【００２３】
真空室（ロードロック室）１の圧力を大気圧に戻す場合、
▲１▼  Ｖ２、Ｖ４、Ｖ５＝閉
▲２▼  バルブＶａ１＝開
▲３▼  マスフローコントローラ（ＭＦＣ）でガス流量を制御しながらドライ窒素ガスなどのガスを導入する。（スローベントシーケンスは略記。）
▲４▼  真空計ＰＧ１の圧力が１０１ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）になるまでＶａ１からガスを導入する。
このとき、ターボ分子ポンプ２は、吸気側のバルブＶ４＝閉、排気側のバルブ＝Ｖ３が開の状態である。ターボ分子ポンプ２は、あら引きポンプ３で真空排気を継続しているので、ターボ分子ポンプ２を運転するに差し支えない圧力状態で運転を継続できる。
【００２４】
図３は、本発明の真空装置における第３の実施の形態を示す。
本実施例は、図２に示した実施例に類似した別の実施例をしめす。上記第２の実施の形態と異なる部分は、真空室１と高真空ポンプ２間に備える第１のラインｃと第２のラインｄである。すなわち、図３に示すように、絞り要素Ｖ６を真空室１から直接接続しないで、ゲートバルブＶ４の配管と共用するように構成すると、実際の装置構造上（施工上）都合が良い。
【００２５】
次に、本発明の真空排気装置における第４の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
各実施例のうち、最もベストな本実施例を図４に示す。真空室からの排気配管は、サイズｄ１の配管１本のみを備え、開口部の大きいゲートバルブＶ４を介して高真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）２につながり、高真空ポンプ２の排気側にバルブＶ３を備える。このラインが第２の排気ラインｂである。第１の排気ラインａは、真空室１とバルブＶ４間の配管から延び、バルブＶ２を介して第２の排気ラインｂと合流する。そして、第１のラインｃは、真空室１からサイズｄ１の配管とバルブＶ４とで高真空ポンプ２に至るラインである。第２のラインｄは、真空室１とバルブＶ４間の配管からサイズｄ２の配管とバルブＶ５、絞り要素Ｖ６を介して、バルブＶ４と高真空ポンプ２との間につながるラインである。
【００２６】
配管サイズは、ｄ１＝数１０〜数１００ｍｍ、ｄ２＝数〜数１０ｍｍ、ｄ３＝０．数〜数ｍｍ（大きくても２０ｍｍ以下）である。
主排気ライン（第１のラインｃ）ａとなるｄ１は、排気抵抗が少ないことが第１条件である。そのため、バルブＶ４も全開時には、ｄ２と同程度の開口部とできるゲートバルブが好適である。
サイズｄ２の配管ライン（第２のラインｄ）は、真空室の圧力が０．数〜数ｋＰａ（数〜数十Ｔｏｒｒ）の状態から高真空ポンプ２で排気するためにガス流量を絞る。そのため、数〜数１０ｍｍの配管サイズで十分である。
サイズｄ３の配管は、従来の排気系では、２５〜５０ｍｍ前後のサイズを使用していた。その理由は、排気抵抗を少なくし、ターボ分子ポンプを起動可能な圧力１〜０．１Ｐａ（１×１０−２〜１×１０−３台Ｔｏｒｒ）に早く真空引きするためである。
【００２７】
しかし、本願では、従来よりも細いサイズでよい。０．数〜数ｍｍ（大きくても２０ｍｍ以下）レベルのサイズでよい。その理由は以下の通りである。
スロー排気時に使うラインであるため、そもそも排気速度を絞って用いるので細いサイズでよい。（先に、第１の排気ラインから第２の排気ラインヘの切り替え圧力を０．数〜数ｋＰａ（数〜１０Ｔｏｒｒ）とすると都合が良いと述べた。圧力が２０〜３０ｋＰａ（２００〜３００Ｔｏｒｒ）の領域では、真空引きによる断熱膨張による真空室壁や被搬送物（物品）の温度低下現象が激しい。そのため、エアロゾルが発生する。エアロゾルは粒子汚染源になる。よって、排気速度を制限してゆっくりと排気する。）細いサイズでよいため、粘性流を示す圧力が低い範囲に伸ばせる。よって、先に述べた拡散による真空室１の汚染を抑制しやすい排気ラインにできる。
【００２８】
さて、以下に図５に示す例題を挙げ、具体的な作用を示す。
スロー排気の必要性は、例えば文献：ｓｏｌｉｄ  ｓｔａｔｅ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／日本版／Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９０／ｐａｇｅ２９〜３４に掲載の「真空プロセス装置の粗引き時における水エーロゾルの生成」に詳しく述べられている。同文献を元に、スロー排気設計をすると以下の通りになる。
2004270653.tif 000003
【００２９】
その後、主排気ラインに切り替え、ファースト排気を実施する。
ファースト排気  １０Ｔｏｒｒから１×１０−６Ｔｏｒｒ
Ｓｅ＝３０［ｌ／ｓｅｃ］（ＴＭＰのＳｏ＝３００［ｌ／ｓｅｃ］と仮定した場合、
2004270653.tif 000004
７６０から１×１０−６Ｔｏｒｒまでかかる時間
Ｚｔ＝（Ｉ）＋（ＩＩ）＝３３＋３＝３６（ｓｅｃ）（ただし、ガス放出の項を含まず）
【００３０】
このように、実効排気速度Ｓｅ＝３０Ｌ／ｓｅｃ実施すると、１．３×１０−４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）までにかかる時間は約３秒である（ただし、真空室内からのガス放出が無い場合）。実際には、真空度が上がる（圧力が下がる）と真空室壁面からの放出ガスの影響が顕著になり、真空室の圧力が実際に１．３×１０−４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ）に達するには＋αの時間を要することが多い。
【００３１】
さて、真空室や配管の内壁からのガス放出の影響を無視したケースで、以下に排気装置構成と排気時間を示す。真空排気対象の真空室は、図５に同じである。
図６に示した構成では、
ステップ１：スロー排気（１０１ｋＰａ（７６０Ｔｏｒｒ）→１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ））にかかる時間：ｔ１＝約３３ｓｅｃ。
ステップ２：粗引きポンプによるファースト排気にかかる時間：ｔ２＝約３．５ｓｅｃ。
ｔ２＝（Ｖ／Ｓｅ）・ｌｎ１×１０−２／１０＝−３．４５
（ただし、粗引きポンプによる実効排気速度：Ｓｅ＝１０Ｌ／ｓｅｃとした。）
ステップ３：高真空ポンプの起動にかかる時間：ｔ３＝約５分＝約３００ｓｅｃ
ステップ４：高真空ポンプによるファースト排気にかかる時間：ｔ４＝約０．１５ｓｅｃ。
ｔ４＝（Ｖ／Ｓｅ）・ｌｎ１×１０−６／１０−２＝−３．４５
Σｔ＝３３６ｓｅｃ
（ただし、高真空ポンプによる実効排気速度：Ｓｅ＝３００Ｌ／ｓｅｃとした。）
合計：Σｔｉ＝約３３６ｓｅｃ（約６分弱）
以下、断りの無い限り、各ポンプの実効排気速度は上記の例に同じである。
【００３２】
図７に示した構成では、
ステップ１：ｔ１＝約３３ｓｅｃ
ステップ２：粗引きポンプによるファースト排気（１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）→０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ））にかかる時間：ｔ２＝約５ｓｅｃ。
ｔ２＝（Ｖ／Ｓｅ）・ｌｎ１×１０−３／１０＝−４．６０５≒４．６ｓｅｃ
（実際には、真空室や配管の内壁からのガス放出の影響があり、より時間がかかることが多い。）
ステップ３：なし
ステップ４：高真空ポンプによるファースト排気にかかる時間：ｔ４＝約０．
１２ｓｅｃ
合計：Σｔｉ＝約３８ｓｅｃただし、ステップ２において逆汚染の可能性高い  。
【００３３】
本願発明の図１の真空排気装置の構成では、
ステップ１：ｔ１＝約３３秒
ステップ２：なし
ステップ３：なし
ステップ４：高真空ポンプヘのガス流入量を１ＳＬＭとし、図１  のＶ４の可変コンダクタンス弁を使用した場合。
説明の容易性のため、圧力を何段階かにわけ、まず１ＳＬＭ以下とする排気速度を求める。
圧力範囲１：１０〜１Ｔｏｒｒでの許容平均排気速度＝７Ｌ／ｓｅｃ
圧力範囲２：１〜０．１Ｔｏｒｒでの許容平均排気速度＝７０Ｌ／ｓｅｃ
圧力範囲３：０．１〜０．０１Ｔｏｒｒでの許容平均排気速度＝７００Ｌ／ｓｅｃ。
３００Ｌ／ｓｅｃ以上のため、この圧力範囲の平均排気速度＝３００Ｌ／ｓｅｃ。
圧力範囲４：０．０１〜１×１０−６Ｔｏｒｒでの許容平均排気速度＝同上。
以上の排気速度になるように図１のＶ４のコンダクタンスを調整制御する。
この排気速度を元に、各圧力範囲でかかる時間を算出すると以下の通りである。
圧力範囲１：ｔ４−１＝１．７ｓｅｃ
圧力範囲２：ｔ４−２＝０．１７ｓｅｃ
圧力範囲３：ｔ４−３＝０．０４ｓｅｃ
圧力範囲４：ｔ４−４＝０．１５ｓｅｃ
よって、ｔ４＝約２．１ｓｅｃ
合計：Σｔｉ＝３３＋２．１＝約３５ｓｅｃ。ステップ２が無いので逆汚染の可能性は極めて低い。
【００３４】
図２〜図４の構成では、
ステップ１：ｔ１＝約３３秒
ステップ２：なし
ステップ３：なし
ステツプ４：「第２のラインｄ」を使用すると（１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）→０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ））：ｔ４−１＝約１．５ｓｅｃ。ただし、実効排気速度：Ｓｅ＝３０Ｌ／ｓｅｃ。
「第１のラインｃ」を使用すると（０．１Ｐａ（１×１０−３Ｔｏｒｒ）→１×１０−４Ｐａ（１×１０−６Ｔｏｒｒ））  ：ｔ４−２＝約０．１２ｓｅｃ。
ただし、実効排気速度：Ｓｅ＝３００Ｌ／ｓｅｃ。
合計：Σｔｉ＝３４ｓｅｃ。ステップ２が無いので逆汚染の可能性は極めて低い。
図１乃至図４、及び従来例の図６、図７に示す真空装置の性能試験を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2004270653.tif 000005
表１に示すように、本願発明の図１乃至図４に示す真空装置は、従来例の図７に示す真空装置よりも、３秒以上も時間が短縮されていることが分かる。実際には、ガス放出の項を含むから、排気速度を早い時期に大きくできる（早い時期に、高真空ポンプへ切替える）本願の真空排気装置の時間短縮効果は大きく、前記３秒程度の差はより大きくなる。逆汚染についても良好であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の真空装置では、高真空度を必要とするロードロック室の真空引き時間の短縮を妨げていた高真空ポンプ（例えば、ターボ分子ポンプ）の起動停止時間、あら引きポンプ（例えば、ルーツ型ドライ真空ポンプ）の到達圧に達するまでの時間に影響を受けずに真空引き時間を設計できる。そのため、スループットの高い高真空装置を実現できる。
また、あら引きポンプの吸気側の圧力を粘性流領域の０．数〜数ｋＰａ（数Ｔｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒ）にて排気ラインの切り替えをするので、真空配管、シール、ポンプ内表面などに付着する分子が放出ガスとして真空室へ拡散しないクリーン真空排気システムを構成できる。そのため、よりクリーンな高真空装置を実現できる。
また、実際の真空排気装置は、ガス放出の項を含むから、本願の真空排気装置によれば、早い時期に排気速度を大きくできる（早い時期に、高真空ポンプへ切替える）ので、排気総時間の短縮効果のある高真空装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空排気装置の第１の実施の形態の概略システム図である。
【図２】本発明の真空排気装置の第２の実施の形態の概略システム図である。
【図３】本発明の真空排気装置の第３の実施の形態の概略システム図である。
【図４】本発明の真空排気装置の第４の実施の形態の概略システム図である。
【図５】スロー排気を行うためのケーススタディーを示すシステム図である。
【図６】従来の真空排気装置の概略システム図である。
【図７】従来の真空排気装置の他の変形例の概略システム図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  高真空ポンプ
３  粗引きポンプ
５  ライン切替コントローラ
６  排気ライン切替コントローラ
ａ  第１の排気ライン
ｂ  第２の排気ライン
ｃ  第１のライン
ｄ  第２のライン
【図１】
2004270653.tif 000006
【図２】
2004270653.tif 000007
【図３】
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【図４】
2004270653.tif 000009
【図５】
2004270653.tif 000010
【図６】
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【図７】
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