(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器の内部空間に、第１冷却ステージおよび第２冷却ステージを有する２段式冷凍機と、一端面側に排気対象の真空槽に開口された吸気口を有し、他端面側が第１冷却ステージに熱接触したシールド部と、該吸気口側にシールド部と熱接触したバッフルと、該シールド部およびバッフルに囲まれた空間に、第２冷却ステージに熱接触したクライオパネルと、該クライオパネルを第２冷却ステージに固定する固定部材とを備え、
前記クライオパネルは、前記第２冷却ステージに接すると共に前記固定部材により固定された頂上部を有し、
前記頂上部が前記固定部材の頭部の全部を収容可能な厚さを有し、前記頂上部の表面がバッフル面と略平行な平坦面であり、
前記固定部材の前記頭部の前記バッフル面側の表面は、前記平坦面と同程度の高さであることを特徴とするクライオポンプ。
【請求項２】
前記固定部材は、前記平坦面よりもバッフル面側に突出しないように設けられてなることを特徴とする請求項１記載のクライオポンプ。
【請求項３】
前記クライオパネルは、前記頂上部の外側に、バッフル面と略平行な他の平坦面がさらに延在することを特徴とする請求項１又は２記載のクライオポンプ。
【請求項４】
前記頂上部の表面と、他の平坦面が同一面を形成することを特徴とする請求項３記載のクライオポンプ 。
【請求項５】
前記他の平坦面の周縁部がバッフル面から離れる方向に屈曲されてなることを特徴とする請求項３又は４記載のクライオポンプ。
【請求項６】
真空槽と、
前記真空槽の内部に基板に成膜あるいは処理を行なう手段と、
前記真空槽内を排気する請求項１乃至５のうち、いずれか一項記載のクライオポンプとを備える半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クライオポンプおよびこれを備える半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体産業や、液晶表示装置やプラズマ表示装置等のフラットパネル産業では、真空槽内で真空あるいはアルゴンガスや窒素ガス等の雰囲気下で薄膜形成や熱処理、ドライエッチング等の工程が行われている。これらの工程では不純物の混入を回避するためクリーンな真空ポンプが求められている。クライオポンプは、回転動作等の動きを伴う機構を用いず、静的にガス分子を凝縮あるいは吸着して真空槽内のガス分子を減少させるので、真空層内を汚染することなく高真空が得られるという特長を有する。
【０００３】
図１に示すように、クライオポンプ１００は、真空容器１０１中に、極低温冷凍機１０２と、シールド部１０３と、真空槽１１０と接続された吸入口１０１ａに設けられたバッフル１０４と、クライオパネル１０８等から構成される。シールド部１０３とバッフル１０４は、極低温冷凍機１０２の第１冷却ステージ１０５により８０Ｋ程度に冷却され、クライオポンプ１００の内部を室温の輻射熱から遮断する。また、バッフル１０４は真空槽１１０のＨ2Ｏを凝縮して排気する。
【０００４】
さらに、クライオパネル１０８は第２冷却ステージ１０６に取付けられており、２０Ｋ以下の極低温に冷却されている。クライオパネル１０８では、バッフル１０４を通過した窒素ガス、酸素ガス、アルゴンガス等が凝縮される。これらのガスはクライオパネル１０８の表面で凝縮して、図２に示すようにフロスト（霜や氷）１１２を形成する。クライオポンプ１００の排気運転を継続するにつれて、フロスト１１２は次第に成長してバッフル１０４に近接する。
【特許文献１】特開昭６３−２９０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クライオポンプ１００は、シールド部１０３の内部では、クライオパネル１０８によりガスの凝縮が行われるため、バッフル１０４の直下では圧力が高く、クライオパネル１０８に近づくにつれて圧力が低くなる。
【０００６】
また、クライオパネル１０８の頂上部１０８ａは第２冷却ステージ１０６にボルト１０９等によって固定されている。図２に示すように、ボルト１０９の頭部は、クライオパネル１０８の金属板よりもバッフル１０４側に突出している。そのため、ボルト１０９の頭部表面１０９ａが接触するガスの圧力は、クライオパネル１０８の頂上部１０８ａが接触するガスの圧力よりも高い。そのため、頭部表面１０９ａの方が頂上部１０８ａよりもフロスト１１２の成長が速い。その結果、フロスト１１２は、頭部表面１０９ａ上の厚さＡが、頂上部１０８ａ上の厚さＢよりも著しく大きくなる。このようになると、フロスト１１２の表面温度が不均一になり、排気容量が低下してしまうという問題が生じる。さらには、フロスト１１２がバッフル１０４に接触したり、フロスト１１２の表面温度が過度に不均一になると、それ以上排気できないという問題が生じる。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、大型化することなく排気容量を増加可能なクライオポンプおよびこれを備える半導体製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、真空容器と、前記真空容器の内部空間に、第１冷却ステージおよび第２冷却ステージを有する２段式冷凍機と、一端面側に排気対象の真空槽に開口された吸気口を有し、他端面側が第１冷却ステージに熱接触したシールド部と、該吸気口側にシールド部と熱接触したバッフルと、該シールド部およびバッフルに囲まれた空間に、第２冷却ステージに熱接触したクライオパネルと、該クライオパネルを第２冷却ステージに固定する固定部材とを備え、前記クライオパネルは、前記第２冷却ステージに接すると共に前記固定部材により固定された頂上部を有し、前記頂上部が前記固定部材の頭部の全部を収容可能な厚さを有し、前記頂上部の表面がバッフル面と略平行な平坦面であり、前記固定部材の前記頭部の前記バッフル面側の表面は、前記平坦面と同程度の高さであることを特徴とするクライオポンプが提供される。
【０００９】
本発明によれば、クライオポンプは、バッフルに最も近接するクライオパネルの頂上面が、バッフル面と略平行な平坦面を形成している。頂上部は極低温冷凍機の第２冷却ステージに固定部材、例えばねじやボルトにより固定されており、その固定部材が頂上面から突出しないように設けられている。したがって、バッフルから流入したガスが頂上面に凝縮するフロスト（霜や氷）は頂上面に均一な厚さで堆積する。その結果、フロストの表面温度が均一になり、フロストのバッフルへの接触を抑制できる。さらにはフロストが固定部材上に異常堆積してバッフルに接触する問題を回避できる。その結果、大型化することなく排気容量を増加可能なクライオポンプを提供できる。
【００１０】
なお、上記バッフル面は、例えばバッフルを構成する複数の部材の下端部に接触する仮想面とする。バッフル面は必ずしもバッフルの下端部とする必要はなく、バッフルの上端部（吸気口側の端部）でもよい。また、バッフル面の代わりに真空容器が真空槽に開口する開口面を基準としてもよい。
【００１１】
また、排気容量は、クライオポンプが排気可能な量、すなわち、クライオポンプがため込み可能なガスの量であり、より具体的には、ガス導入停止後所定時間内に所定の真空度に到達しなくなった場合、再生処理後からそれまでに導入したガス量が排気容量である。なお、再生処理は、クライオポンプの運転を停止し、クライオポンプを窒素ガスでパージするとともに室温まで上昇させて、ため込んだガスを外部に放出する処理である。
【００１２】
本発明の他の観点によれば、真空槽と、前記真空槽の内部に基板に成膜あるいは処理を行なう手段と、前記真空槽内を排気する上記のクライオポンプとを備える半導体製造装置が提供される。
【００１３】
本発明によれば、クライオポンプは、大型化することなく排気容量を増加可能であるので、半導体製造装置の全体の大きさを維持しつつ、クライオポンプを再生後、次に再生するまでの運転時間を延長できる。したがって、半導体製造装置は稼働率を向上でき、ひいては、この半導体製造装置により製造された半導体装置の製造コストを低減できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大型化することなく排気容量を増加可能なクライオポンプおよびこれを備える半導体製造装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係るクライオポンプの概略構成図である。
【００１７】
図３を参照するに、第１の実施の形態に係るクライオポンプ１０は、概略、排気対象の真空槽３０に吸気口１２ａを介して接続されたクライオポンプ本体部１１を有する。クライオポンプ本体部１１は、真空容器１２と、その内部に、シールド部１４、２段式の極低温冷凍機２０、バッフル１５、およびクライオパネル１６等が配置された構成を有する。なお、図示を省略しているが、真空容器１２には、シールド部１４や、バッフル１５、クライオパネル１６の温度を測定するための温度計、真空容器１２の内圧が過度に上昇したときにガスを真空容器１２外に逃がすための安全弁等が設けられる。
【００１８】
真空容器１２は、ステンレス等の金属材料からなる。真空容器１２の一端が開放端となっており、この開放端が真空槽３０に対する吸気口１２ａになっている。また、真空容器１２の他端も開放端１２ｂとなっており、この開放端１２ｂは動力室２１のフランジに固着されている。
【００１９】
極低温冷凍機２０はギフォード・マクマーン（ＧＭ）式の２段式冷凍機である。極低温冷凍機２０は、第１段冷却部２２、第２段冷却部２３、および圧縮された作動流体を生成する圧縮器２８から構成される。第１段冷却部２２および第２段冷却部２３には、圧縮器２８から供給管２９ａおよび回収管２９ｂを介して供給される作動流体を断熱膨張させて冷却する膨張器や蓄冷器（いずれも不図示）がそれぞれ設けられている。第１段冷却部２２にはその先端に８０Ｋ以下に冷却可能な第１冷却ステージ２４が設けられている。第２段冷却部２３にはその先端に２０Ｋ以下、例えば１０Ｋ〜２０Ｋに冷却可能な第２冷却ステージ２５が設けられている。さらに、極低温冷凍機２０は、作動流体を給排気するディスプレーサ（不図示）を動作させる動力室２１が設けられている。なお、極低温冷凍機２０は、ＧＭ式の２段式冷凍機の代わりにモディファイドソルベー（Ｍ−Ｓｏｌｖａｙ）式の２段式冷凍機を用いてもよい。なお、第１冷却ステージ２４や第２冷却ステージ２５は、ステンレス等の金属材から形成されている。
【００２０】
シールド部１４は、極低温冷凍機２０の第２段冷却部２３と略同軸に配置された円筒状部材１４ａと、円筒状部材１４ａの第１冷却ステージ２４側の端部を径方向内向きに屈曲されてなるフランジ１４ｂからなる。フランジ１４ｂの内周縁が第１冷却ステージ２４に固定される。これにより、フランジ１４ｂは、第１冷却ステージ２４に熱接触し、フランジ１４ｂおよび円筒状部１４ａが冷却され、第１冷却ステージ２４と同等の温度に保持される。
【００２１】
バッフル１５は、シールド部１４の吸気口１２ａ側に配置される。バッフル１５は、上端および下端が開口され、内部が中空の台錐形状部材からなり、内径を異ならせた複数の台錐形状部材が組み合わされて構成される。それぞれの台錐形状部材は、第２段冷却部２３の中心軸と同軸状に配置される。バッフル１５の側面は、シールド部１４の円筒状部材１４ａの側面に対して所定の角度、例えば３５度程度で傾斜している。
【００２２】
また、バッフル１５は、図示されない梁材等によりシールド部１４と熱接触するように組み合わされる。シールド部１４は第１冷却ステージ２４と熱接触しているので、バッフル１５には第１冷却ステージ２４の寒冷が伝えられ、８０Ｋ程度まで冷却される。バッフル１５は、クライオポンプ本体部１１の内部へ流れるガスの方向を調整すると共に、ガスを冷却する。バッフル１５は主にガスに含まれる水蒸気を凝縮し、クライオパネル１６への熱輻射を低減する働きをする。なお、バッフル１５は図３に示された形態に限定されない。
【００２３】
シールド部１４およびバッフル１５は、熱伝導が良好な金属材料、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属材料からなる。さらに、シールド部１４およびバッフル１５の表面に耐蝕性を向上させるためにＮｉめっき膜（不図示）が形成されること好ましい。
【００２４】
クライオパネル１６は、その頂上部１６ａが第２冷却ステージ２５上に固定され、その頂上部１６ａ自体、および頂上部１６ａから下方に延びる円筒状部１６ｂに、笠状に形成された金属板が複数、互いに離隔して配設された構成からなる。クライオパネル１６は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良好な金属材料からなる。クライオパネル１６は、頂上部１６ａが第２冷却ステージ２５と熱接触しているので、第２冷却ステージ２５と略同等の温度、例えば１０Ｋから２０Ｋに保たれる。なお、クライオパネル１６は、その表面に耐蝕性を向上させるためにＮｉめっき膜（不図示）が形成されていてもよい。
【００２５】
クライオパネル１６の裏面には、吸着パネル１８が形成されている。吸着パネル１８は、熱伝導性の良好なエポキシ樹脂によって活性炭等の吸着剤を固着してなり、クライオパネル１６で凝縮されないような水素、ネオン、ヘリウム等を吸着する働きを有する。なお、吸着パネル１８が形成する箇所は図３に示すクライオパネル１６の裏面に限定されない。
【００２６】
図４は、クライオパネルを拡大して示す斜視図であり、図５は、図３に示すクライオパネルの頂上部付近を拡大して示す断面図である。
【００２７】
図４および図５を参照するに、クライオパネル１６はその頂上部１６ａが第２冷却ステージ２５にねじ止めされている。ねじ止めにより、クライオパネル１６を強固に第２冷却ステージ２５に強固に固定可能となり、クライオポンプ１０の稼働時にクライオパネルと第２冷却ステージ２５との接触が不安定になる等の障害を回避できる。クライオパネル１６の固定方法として溶接法も考えられるが、溶接法に比べねじ止めの方が、溶接容易性を考慮した第２冷却ステージ２５やクライオパネルの材料よりも材料選択の幅が広がるという点や、クライオパネルの交換が容易である点等の利点がある。なお、ねじ止めにはボルトおよびナット固定方法も含まれる。
【００２８】
この例では、第２冷却ステージ２５にめねじが形成されており、頂上部１６ａにはおねじ１９が挿入されると共におねじ１９の頭部が頂上部１６ａを押さえ可能な形状の貫通孔が形成されている。さらに頂上部１６ａは、おねじ１９を完全に収容可能な程度の厚さ、つまり、おねじ１９の頭部が頂上面１６ａ−１から突出しない程度の厚さを有している。すなわち、おねじ１９の頭部の表面１９ａは頂上面１６ａ−１と同程度かそれよりも低く設定される。
【００２９】
すなわち、第１例のクライオポンプ１０では、クライオパネル１６のうち頂上面１６ａ−１が最もバッフル１５に近接した構成を有し、頂上面１６ａ−１はバッフル面ＢＳと略平行に、すなわち、バッフル面ＢＳから距離Ｌ2の等距離の平坦面を形成している。クライオパネル１６は、頂上面１６ａ−１がバッフル面ＢＳに最も近接している。
【００３０】
なお、バッフル面ＢＳは、図５に示すように、バッフル１５を構成する複数の台錐形状部材の下端部１５ａに接する仮想面である。但し、下端部１５ａが上下に配置され、同一平面を形成し得ない場合は、頂上部１６ａ側に最も近接する下端部が接触する仮想面をバッフル面ＢＳとしてもよく、さらに、頂上面との距離の基準としては、真空容器の開口面１２ａをバッフル面の代わりに用いてもよい。
【００３１】
図６は、図５に示すクライオパネルの頂上部にフロストが堆積した様子を示す図であり、第１例のクライオポンプの効果を説明するための図である。図６を先の図３と共に参照するに、クライオポンプ１０は、極低温冷凍機２０が稼動すると真空槽３０から真空容器１２内にガスが流入する。ガスに含まれる水蒸気はバッフル１５で凝縮する。水蒸気が除かれたガスのうち、ヘリウム、ネオン、水素は、吸着パネル１８に吸着する。また、窒素、酸素、アルゴン等はクライオパネル１６によって凝縮して表面にフロスト３１を形成する。
【００３２】
クライオパネル１６は、頂上面１６ａ−１が平坦で最もバッフル１５に近接しているので、フロスト３１は頂上面１６ａ−１上が最も厚く、かつ均一に形成される。したがって、第１例のクライオポンプ１０は、図２に示した従来のクライオポンプのように、フロスト３１がボルトの頭部上に選択的に堆積してバッフルの下端部に接触するような問題を抑制できる。よって、第１例のクライオポンプ１０は、大型化することなく排気容量を増加できる。
【００３３】
第１例のクライオポンプ１０は、バッフル１５に最も近接するクライオパネル１６の頂上面１６ａ−１が、バッフル面ＢＳと略平行の平坦面を形成している。頂上部１６ａは極低温冷凍機２０の第２冷却ステージ２５におねじ１９により固定されており、そのおねじ１９の頭部が頂上面１６ａ−１から突出しないように設けられている。したがって、バッフル１５から流入したガスは頂上面１６ａ−１で一様に凝縮し、フロスト３１が頂上面１６ａ−１に均一な厚さで堆積する。その結果、フロスト３１の表面温度が均一になり、フロスト３１のバッフル１５への接触を抑制できる。さらにフロスト３１の一部が異常堆積してバッフル１５に接触する問題を回避できる。その結果、第１例のクライオポンプ１０は、大型化することなく排気容量を増加できる。
【００３４】
なお、上記の頂上部１６ａの第２冷却ステージ２５への固定方法は、頂上部１６ａ側にめねじを形成し、第２冷却ステージ２５の下側からおねじ１９を挿入して固定し、おねじ１９の先端が頂上面１６ａ−１から突出しないようにしてもよい。
【００３５】
（第２例のクライオポンプ）
第２例のクライオポンプは、図３等に示した第１例のクライオポンプの変形例であり、クライオパネルの形状が異なる以外は、第１例のクライオポンプと同様の構成を有する。
【００３６】
図７は、第１の実施の形態に係る第２例のクライオポンプを概略構成図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
図７を参照するに、第２例のクライオポンプ４０は、バッフル１５側に最も近接したクライオパネル４１がその頂上部４１ａから径方向外向きに平坦面４１ｃを形成しつつ延在し、さらに外周側で下向きに屈曲された形状を有する。クライオポンプ４０は、クライオパネル４１のこの部分の形状が異なる以外は、図３等に示す第１例のクライオポンプ１０と同様の構成を有する。
【００３８】
クライオパネル４１の頂上部４１ａは、図４および図５に示す頂上部１６ａと同様の構成を有している。すなわち、頂上部４１ａは、おねじ１９の頭部を完全に収容可能、つまり、おねじ１９の頭部が頂上面４１ａ−１から突出しない程度の厚さを有している。
【００３９】
さらに、クライオパネル４１は、頂上部４１ａの表面（頂上面４１ａ−１）から連続して平坦面が径方向外向きに延在し、頂上面４１ａ−１および平坦面４１ｃはバッフル面ＢＳと略平行に、すなわち、バッフル面ＢＳから等距離に形成されている。したがって、クライオパネル４１は、頂上面４１ａ−１に加え平坦面４１ｃがバッフル面ＢＳにもっとも近接した面を形成しているので、第１例のクライオポンプよりもバッフル面ＢＳにもっとも近接した面の面積が大きい。したがって、クライオポンプ４０の排気容量が第１例のクライオポンプよりも増加可能である。
【００４０】
また、平坦面４１ｃを形成する金属板は、平坦面４１ｃの外周側で屈曲部により下向きに屈曲された形状を有する。これは、クライオパネル４１の外周端を頂上面４１ａ−１と同一平面で形成すると外周端にフロスト３１が堆積し易くなりフロスト３１の厚さが他よりも厚くなり、表面温度の不均一性やバッフル１５やシールド部１４への接触、ひいては排気不能という問題が生じる。そこで、屈曲部を設けて金属板を下向きにすることでかかる問題を回避できる。なお、クライオポンプ４０の動作は第１例と同様であるので、その説明を省略する。
【００４１】
第２例のクライオポンプ４０は、バッフル１５に最も近接するクライオパネル４１の頂上面４１ａ−１およびそれに連続する平坦面４１ｃが、バッフル面ＢＡと略平行に形成されている。したがって、フロスト３１は頂上面４１ａ−１および平坦面４１ｃに均一な厚さで堆積する。その結果、第１例のクライオポンプと同様の作用により、第２例のクライオポンプ４０は、大型化することなく排気容量を増加できる。さらに、第２例のクライオポンプ４０は、第１例のクライオポンプよりもバッフル面ＢＳにもっとも近接した面４１ａ−１および４１ｃの面積が大きいので、第１例のクライオポンプよりも排気容量を増加できる。
【００４２】
なお、図示は省略するが、クライオパネル４１は、上述したように、頂上面４１ａ−１と平坦面４１ｃとが同一面を形成している方が好ましいが、頂上面４１ａ−１と平坦面４１ｃと間に段差が形成され、頂上面４１ａ−１あるいは平坦面４１ｃのいずれか一方がバッフル面ＢＳにより近接するように形成されていてもよい。この場合、頂上面４１ａ−１と平坦面４１とで面積のより大きい方がバッフル面ＢＳに近接する方が好ましい。
【００４３】
（第１の比較例のクライオポンプ）
第１の比較例のクライオポンプは、図７に示した第２例のクライオポンプのクライオパネルの形状およびクライオパネルの第２冷却ステージへの固定方法が異なる構成を有する。
【００４４】
図８は、第１の比較例のクライオポンプの概略構成図、図９は、図８に示すクライオパネルの頂上部付近を拡大して示す断面図である。
【００４５】
図８および図９を参照するに、第１の比較例のクライオポンプ５０は、第２冷却ステージ２５に固定される中央部分（頂上部５１ａ）が凹形状となっており、その外周側が頂上面５１ｃを形成して径方向外向きに延在し、さらに外周側で下向きに屈曲された形状を有する。頂上部５１ａは、その厚さがそれ以外のクライオパネル５１の部分の厚さと略同等となっている。
【００４６】
頂上面５１ｃは、バッフル面ＢＳと略平行に、すなわち、バッフル面ＢＳから距離Ｌ2の等距離の平坦面を形成している。クライオパネル５１は、頂上面５１ｃがバッフル面ＢＳに最も近接している。
【００４７】
頂上部５１ａは、第２冷却ステージ２５にボルト５２およびナット５３により固定されており、ボルト５２の頭部は頂上面５１ｃよりも低くなっている。
【００４８】
頂上部５１ａの厚さは、クライオパネル５１の他の部分と略同様であり、図３および図７に示すクライオパネル１６，４１の頂上部１６ａ，４１ａよりも薄くなっている。
【００４９】
また、頂上面５１ｃを形成する金属板は、頂上面５１ｃの外周側で屈曲部により下向きに屈曲された形状を有する。
【００５０】
図１０は、図９に示すクライオパネルの頂上部にフロストが堆積した様子を示す図である。
【００５１】
図１０を参照するに、極低温冷凍機２０が稼動によって、クライオパネル５１の表面には、窒素、酸素、アルゴン等が凝縮してフロスト３１が形成される。頂上面５１ｃがバッフル面ＢＳに最も近接して設けられているので、フロスト３１は、頂上面５１ｃ上にもっとも厚く堆積する。
【００５２】
第１の比較例のクライオポンプ５０は、バッフル１５に最も近接するクライオパネル５１の頂上面５１ｃが、バッフル面ＢＳと略平行な平坦面を形成している。頂上部５１ａは極低温冷凍機２０の第２冷却ステージ２５にボルト５２により固定されており、そのボルト５２の頭部が頂上面５１ｃからバッフル１５側に突出しないように設けられている。
【００５３】
［実施例］
第１の実施の形態に係る実施例は、先の図８に示す構造を有し、８インチのサイズのクライオポンプを用いて、アルゴンガスおよび窒素ガスについて排気容量を測定した。なお、比較のため、図８に示すクライオパネル５１の最もバッフルに近い金属板の形状を図１の構成にしたクライオポンプについても、同様にして排気容量を測定した。排気容量は、測定対象のガスを流量１００ｓｃｃｍにて真空槽（容積１０Ｌ）中に供給し、供給量２５ＳＬ毎に３０秒間供給を停止し、その停止時の真空槽内の圧力が１．３３×１０-5Ｐａ以下を満たすことができるガスの総供給量を排気容量とした。
【００５４】
図１１は、実施例および第２の比較例のクライオポンプの特性図である。
【００５５】
図１１を参照するに、アルゴンガスについては、実施例は第２の比較例よりも１．２５倍の排気容量を有することが分かる。また、窒素ガスについては、実施例は第２の比較例よりも１．５０倍の排気容量を有することが分かる。このことから、クライオポンプを大型化せずに排気容量を増加させることができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置は、第１の実施の形態に係る第１例のクライオポンプを備える。ここでは、半導体製造装置としてスパッタ装置を例に説明する。
【００５７】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置の概略構成図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図１２を参照するに、半導体製造装置６０は、スパッタ装置本体部６１と、スパッタ装置本体部６１の真空槽６２内部を排気するクライオポンプ１０等からなる。スパッタ装置本体部６１は、ウェハ６４を載置すると共に加熱する載置台６３と、載置台６３と対向して配置された成膜材料のターゲットを有するマグネトロン電極６５と、マグネトロン電極６５に電力を供給する電源６６と、大気圧からクライオポンプ１０が動作する所定の真空度まで真空槽６２内部を排気する粗引きポンプ６９および粗引きバルブ６８等から構成される。
【００５９】
クライオポンプ１０は、図３に示す第１の実施の形態に係る第１例のクライオポンプ１０と同様の構成からなる。なお、クライオポンプ１０は、図７に示す第２例のクライオポンプ４０でもよい。
【００６０】
なお、真空層６２内にアルゴンガス等の不活性ガスや窒素ガスを供給するガス供給機構や、真空計、半導体製造装置６０全体を制御する制御装置等の図示を省略している。
【００６１】
半導体製造装置６０は、粗引きポンプ６９およびクライオポンプ１０により所定の高真空に真空槽６２内部を排気する。次いで、例えばアルゴンガスを導入してクライオポンプ１０を稼働しつつ、マグネトロン電極６５に電力を投入して放電させ、ターゲットをアルゴンガスのイオンによりスパッタしてターゲット材料の原子や粒子をウェハ表面に堆積させる。
【００６２】
第２の実施の形態によれば、クライオポンプ１０は、大型化することなく排気容量を増加可能であるので、半導体製造装置６０の全体の大きさを維持しつつ、クライオポンプ１０を再生後、次に再生するまでの運転時間を延長できる。したがって、半導体製造装置６０は稼働率を向上でき、ひいては、半導体製造装置６０により製造された半導体装置の製造コストを低減できる。
【００６３】
なお、半導体製造装置６０は、第２の実施の形態ではスパッタ装置を例に説明したが、それに限定されず、例えば、不純物注入装置、熱処理装置、化学的気相成長装置、エッチング装置でもよく、さらには、複数の半導体製造装置間を真空下、基板を搬送するロードロック室でもよい。
【００６４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００６５】
例えば、図３、図７および図１２にそれぞれ示す第１の実施の形態に係る第１例、第２例および第２の実施の形態を構成するクライオパネル１６，４１において、頂上部１６ａ，４１ａに連続して斜め方向や横方向に延在する金属板以外のクライオパネルの部分の形状は特に限定されない。例えば、円筒状部１６ｂに固着された笠状に形成された金属板の形態は特に限定されず、例えば、平板状でもよく、円筒状部１６ｂに複数のフィンを設けてもよい。
【００６６】
また、第１および第２の実施の形態では、縦型のクライオポンプを例に説明したが、横型のクライオポンプにも適用できることはいうまでもない。横型のクライオポンプは、極低温冷凍機の長手方向と排気対象のガスが真空槽から流入する方向とが略直交するが、バッフルとクライオパネルとの位置関係は、図３等に示す縦型のクライオポンプと同様であり、本発明を適用できる。
【００６７】
また、本発明のクライオポンプは、半導体製造装置に限らず、ハードディスクや蒸着型の磁気テープ等の磁気記録媒体やフラットディスプレイ等の真空中で処理を行う製造装置に適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来のクライオポンプの概略構成を示す図である。
【図２】従来のクライオポンプの問題点を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る第１例のクライオポンプの概略構成図である。
【図４】第１例のクライオポンプを構成するクライオパネルを拡大して示す斜視図である。
【図５】図３に示すクライオパネルの頂上部付近を拡大して示す断面図である。
【図６】図５に示すクライオパネルの頂上部にフロストが堆積した様子を示す図である。
【図７】第１の実施の形態に係る第２例のクライオポンプの概略構成図である。
【図８】第１の比較例のクライオポンプの概略構成図である。
【図９】図８に示すクライオパネルの頂上部付近を拡大して示す断面図である。
【図１０】図９に示すクライオパネルの頂上部にフロストが堆積した様子を示す図である。
【図１１】実施例および第２の比較例のクライオポンプの特性図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体製造装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０，４０，５０  クライオポンプ
１１    クライオポンプ本体部
１２    真空容器
１２ａ  吸気口
１４    シールド部
１４ａ    円筒状部材
１４ｂ    フランジ
１５    バッフル
１６，４１，５１    クライオパネル
１６ａ，４１ａ，５１ａ    頂上部
１６ａ−１，４１ａ−１，５１ｃ    頂上面
１８    吸着パネル
１９    おねじ
２０    極低温冷凍機
２１    動力室
２２    第１段冷却部
２３    第２段冷却部
２４    第１冷却ステージ
２５    第２冷却ステージ
２８    圧縮器
２９ａ    供給管
２９ｂ    回収管
３０，６２    真空槽
３１    フロスト
４１ｃ    平坦面
５２    ボルト
５３    ナット
６０    半導体製造装置
６１    スパッタ装置本体部
６３    載置台
６４    ウェハ
６５    マグネトロンスパッタ電極（兼ターゲット）
６６    電源
６８    粗引きバルブ
６９    粗引きポンプ
ＢＡ    バッフル面
【図１】
0004430042.tif 000002
【図２】
0004430042.tif 000003
【図３】
0004430042.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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