(57)【要約】【課題】クライオパネルの温度をフィードバック制御することで、精密にガス制御を行う真空装置を提供すること。【解決手段】プロセスチャンバーの例えば水素ガス分圧信号をモニター装置６００からモニター信号として、信号処理装置６０２に入力し、また、基準値信号もこの信号処理装置に入力する。これらの入力信号を基に、信号処理装置６０２により、冷凍機５７３に冷凍パワー指令値出し、クライオパネル５７０の温度をフィードバック制御する。これにより、真空チャンバー内の水素ガス分圧を制御することが可能になる。【選択図】図１０
2007231938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置において、
前記真空用チャンバーのうちロードロックチャンバー近辺の床面に真空ポンプを固定し、バルブと機械的振動を減衰吸収するダンパとを一体化してなる部材でロードロックチャンバーの排気口と前記真空ポンプの吸気口とを連通し、
前記真空ポンプは、ターボ分子真空ポンプ機能とドライポンプ機能とを一体化してなるものであることを特徴とする真空装置。
【請求項２】
ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法において、
液体窒素温度付近のフィルタを通過させた超ドライ窒素を真空用チャンバーに流す工程と、
超ドライ窒素の供給を止め、前記排気装置で前記真空用チャンバー内の超ドライ窒素を排出する工程とを有し、これら工程を少なくとも２回以上交互に繰り返すことを特徴とする真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法。
【請求項３】
ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法において、
前記排気装置がガスを排気する際、スターリングサイクルのパルス冷凍機を利用した冷却するフィルターを通過させる工程を有することを特徴とする真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法。
【請求項４】
ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法において、
前記真空用チャンバーのうちロードロックチャンバー内に液体窒素温度付近のフィルタを通過させた超ドライ窒素を大気圧以上にして供給する工程と、
前記超ドライ窒素の供給中にウェハーをロードロックチャンバー内に導入して、ロードロックチャンバー内に大気中の水分が浸入するのを防止する工程と、を備えたことを特徴とするロードロックチャンバー内の水蒸気分圧の上昇防止方法。
【請求項５】
前記超ドライ窒素を大気圧以上にして供給する工程において、
ウエハー導入口付近の上下に、当該ガス流が層流になるように、当該導入口を囲むようにスリット状または多数の穴のガス導入口を設けたことを特徴とする請求項４記載のロードロックチャンバー内の水蒸気分圧の上昇防止方法。
【請求項６】
ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置において、
前記排気装置はターボ分子真空ポンプからなり、前記ターボ分子真空ポンプの翼の中間部分に翼を設けない空間を形成し、当該空間にクライオパネルを配置し、且つ、異方性熱伝導体をポンプケーシングに対して熱絶縁した状態で前記ポンプケーシングの内外に延長し、前記ポンプケーシング内側の異方性熱伝導体を前記クライオパネルに接続し、前記ポンプケーシング外側の前記異方性熱伝導体を冷却してなることを特徴とする真空装置用真空ポンプ。
【請求項７】
前記クライオパネルが、
当該クライオパネルの温度を一定温度に設定できる温度設定手段と、
前記温度設定手段により設定された温度を外部信号によるフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたことを特徴とする請求項６記載の真空装置用真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置、真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法、真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法、及び、真空装置用真空ポンプに関し、特に初期投資を少なくでき、且つ、ランニングコストを少なくできる真空装置、真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法、真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法、および、運転中の高温プラズマからの輻射熱の影響を避けるとともに、水蒸気分圧を所定以下に低下させ、且つ真空チャンバー内のガス分圧比を制御することができる真空装置用真空ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の真空装置は、半導体や液晶ディスプレイの製造分野等多くの産業分野で用いられている。特に、半導体や液晶ディスプレイ製造分野では、真空装置の真空チャンバー内を減圧雰囲気下に維持し、減圧雰囲気下で成膜、エッチングやアッシングなど行われている。このような真空装置は、例えば、複数の真空用チャンバーと、ガス供給装置と、排気装置とから構成されているものが一般的である。ここで、前記真空用チャンバーは、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる真空容器であり、前記ガス供給装置は、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できる装置である。また、前記排気装置は、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ装置である。
前記真空装置において、前記排気装置は真空ポンプから構成されており、この真空ポンプにより、プロセスや計測等を行うための真空チャンバーの内部を減圧状態に保つようになっている。
【０００３】
図１２は、従来の真空装置の一例を示した構成図である。この図１２において、従来の真空装置は、複数の真空用チャンバーと、ガス供給装置と、排気装置とが以下ように配置されている。すなわち、真空用チャンバーは、図１２に示すように、ロードロックチャンバー（ＬＬ）１１１、トランスファーチャンバー（ＴＭ）１１２およびプロセスチャンバー（ＰＣ）１１３が接続された状態で配置されている。
プロセスチャンバー１１３は、図１２では、１機しか表示していないが、実際には、３機程度配置されている。また、ガス供給装置は、図示されていない。排気装置は、ロードロックチャンバー１１１、トランスファーチャンバー１１２およびプロセスチャンバー１１３毎に個々に配置されている。
例えば、ロードロックチャンバー１１１の排気口は、配管１２１を介して排気装置の１種であるメカニカルブースタポンプ（ＭＢ）１３１、１３１の吸気口に連通されている。さらに、メカニカルブースタポンプ１３１、１３１の排気口は、排気装置の１種であるドライポンプ（ＤＰ）１４１に連通されている。これらメカニカルブースタポンプ１３１、１３１およびドライポンプ１４１は、ロードロックチャンバー１１１が設置されている床面の１階下の床面に設置されており、ロードロックチャンバー１１１の排気口とメカニカルブースタポンプ１３１、１３１の吸気口との間を配管１２１で連通するような構造となっている。
【０００４】
また、トランスファーチャンバー１１２の排気口は、配管１２２を介してメカニカルブースタポンプ１３２の吸気口に連通されている。メカニカルブースタポンプ１３２の排気口は、排気装置の１種であるドライポンプ１４２に連通されている。なお、これらメカニカルブースタポンプ１３２およびドライポンプ１４２も、前述同様の階下に設置された構造になっている。
プロセスチャンバー１１３の複数の排気口には、ターボ分子真空ポンプ１５３ａ、１５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ１５３ｂ、１５３ｂ……の吸気口が連通されている。ターボ分子真空ポンプ１５３ａの各排気口は共通にされて、配管１２３ａを介してメカニカルブースタポンプ１３３ａの吸気口に連通されている。ターボ分子真空ポンプ１５３ｂの各排気口は共通にされて配管１２３ｂを介してメカニカルブースタポンプ１３３ｂの吸気口に連通されている。メカニカルブースタポンプ１３３ａの排気口は、ドライポンプ１４３ａの吸気口に連通されている。一方、メカニカルブースタポンプ１３３ｂの排気口は、ドライポンプ１４３ｂの吸気口に連通されている。
【０００５】
ここで、ターボ分子真空ポンプ１５３ａおよびターボ分子真空ポンプ１５３ｂは、プロセスチャンバー１１３と同一建物の同一階に配置されているが、メカニカルブースタポンプ１３３ａ、１３３ｂおよびドライポンプ１４３ａ、１４３ｂは、階下の床面に設置されている。従って、上記各配管１２１、１２２、１２３ａまたは１２３ｂは、例えば真空チャンバーのある部分からメカニカルブースタポンプ１３１、１３２、１３３ａまたは１３３ｂやドライポンプ１４１、１４２、１４３ａまたは１４３ｂまでの長さが２０［ｍ］位を必要とし、且つ、配管径は１００Ａを必要としていた。
【０００６】
上記真空装置によれば、排気装置としてのポンプをチャンバー毎に設ける必要であって、初期投資とランニングコスト等の維持費がかかるという問題があった。
このような問題に対して、真空ポンプの設置台数を減らした装置が提供された（下記、特許文献１）。
この特許文献１に開示された真空装置によれば、ガス導入口と排気口を備える複数の真空容器と、該ガス導入口から該真空容器内に所望のガスを導入するためのガス供給システムと、該真空容器内を減圧に保つための排気システムを備える真空装置において、該排気システムは、初段真空ポンプ、中段真空ポンプおよび終段真空ポンプとが直列に接続されており、終段真空ポンプの排気口圧力は略大気圧であり、該終段真空ポンプ或いはさらに必要により中段の真空ポンプが１台あたり複数の前段真空ポンプからのガスを排気するように構成されたものである。
しかしながら、この特許文献１に記載の真空装置によれば、初段真空ポンプ、中段真空ポンプ、さらに終段真空ポンプを必要とし、ポンプ台数の減少をある程度果たしたものの、さらにポンプ台数を減少させるという課題を解決してはいなかった。
【０００７】
図１３は、従来の真空装置としての他の例として成膜装置を示す構成図である。この図１３において、従来の真空装置は、複数の真空用チャンバーと、ガス供給装置と、排気装置とが以下のように配置されている。すなわち、真空チャンバーは、プロセスチャンバー（ＰＣ）１１４、トランスファーチャンバー（ＴＭ）１１５、ロードロックチャンバー（ＬＬ）１１６およびアニールチャンバー（ＡＣ）１１７が繋がった状態で配置されている。この図１３では、ガス供給装置は図示されていない。また、排気装置は、図１３に示すように、プロセスチャンバー１１４、トランスファーチャンバー１１５、ロードロックチャンバー１１６およびアニールチャンバー１１７毎に個々に配置されている。
【０００８】
例えば、プロセスチャンバー１１４の排気口には、クライオパネル１６４を介してターボ分子真空ポンプ１５４の吸気口が連通されており、ターボ分子真空ポンプ１５４の排気口は、配管１２４を介してドライポンプ１４４の吸気口に連通されている。また、トランスファーチャンバー１１５の排気口には、クライオパネル１６５を介してターボ分子真空ポンプ１５５の吸気口が連通されており、ターボ分子真空ポンプ１５５の排気口は、配管１２５を介してドライポンプ１４５の吸気口に連通されている。また、ロードロックチャンバー１１６の排気口には、ターボ分子真空ポンプ１５６の吸気口が連通されている。ターボ分子真空ポンプ１５６の排気口は、配管１２６を介してドライポンプ１４６に連通されている。
アニールチャンバー１１７の排気口には、クライオポンプ１６７の吸気口が連通されている。クライオポンプ１６７の排気口は、クライオポンプの再生用として配管１２７を介してドライポンプ１４７に連通されている。
なお、ドライポンプ１４４、１４５、１４６および１４７は、ロードロックチャンバー１１６が設置されている床面の一階下の床面に設置されている。
【特許文献１】特許第３５６４０６９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
（１）上記図１２および図１３に示す従来の真空装置によれば、すべての真空チャンバー（プロセスチャンバー、トランスファーチャンバーおよびロードロックチャンバー）に個別に、メカニカルブースタポンプとドライポンプが必要となり、初期投資費およびランニングコスト等の維持費（消費電力等）が大となる欠点がある。
一方、特許文献１記載の真空装置によれば、初段真空ポンプ、次段真空ポンプおよび終段真空ポンプを直列接続し、且つ、複数の初段真空ポンプのうちの数台分の排気を中段真空ポンプが吸引し、そして、複数台の中段真空ポンプの排気を１台の終段真空ポンプで吸引するという構成であって、真空ポンプの数は図１２および図１３に示す真空装置よりは少なくなるものの、複数台の次段真空ポンプが必要となる。この点で、やはり、一定の初期投資費およびランニングコスト等の維持費（消費電力等）がかかるという欠点がある。
また、図１３に示す従来の真空装置にあっては、通常、真空チャンバーに直結されたターボ分子真空ポンプから階下のドライポンプまでの距離が長く、その間の配管にかかる費用と真空排気ロスが大であるという欠点があった。
（２）図１３に示す従来の真空装置にあっては、ロードロックチャンバー１１６の内部の全圧をできるだけ早く所定の圧力（例えば１０［Ｐａ］）にするため、ターボ分子ポンプをロードロックチャンバー１１６に直結し、且つ、ターボ分子ポンプの排気口を配管を介して階下に配置したドライポンプに連通し、ターボ分子ポンプの排気をドライポンプで吸引するという構成にしているため、やはり、その初期投資費が大きくなるという欠点があった。
【００１０】
（３）図１３に示す従来の真空装置によれば、プロセスチャンバー１１４の内部の水蒸気の分圧を所定の圧力（例えば１０［Ｐａ］）にできるだけ早く到達させて、プロセス中もその分圧を維持させるために、水蒸気排気用のクライオパネル１６４をプロセスチャンバー１１４とターボ分子真空ポンプ１５４との間に挿入配置した構成をとっている。しかし、実際は、プロセスチャンバー１１４の内部の表面からの水蒸気発生速度Ｑ［Ｐａ・Ｌ／ｓ］とクライオパネル１６４の水蒸気排気速度Ｓ［Ｌ／ｓ］とがバランスして、圧力Ｐ＝Ｑ／Ｓ（１０［Ｐａ］）になっているだけで、プロセスチャンバー１１４内の水蒸気発生速度はほとんど減少していないという不都合があった。
（４）図１３に示す従来の真空装置によれば、ロードロックチャンバー１１６の内部の圧力をできるだけ早く所定の圧力（例えば１０［Ｐａ］）にするため、ロードロックチャンバー１１６の排気口にターボ分子真空ポンプ１５６を配置し、ターボ分子真空ポンプ１５６の排気口を配管１２６を介してドライポンプ１４６の吸気口に連通したシステム構成をとっている。しかし、実際は、ロードロックチャンバー１１６の内部の表面とウエハー表面からの脱ガス発生速度Ｑ［Ｐａ・Ｌ／ｓ］とターボ分子真空ポンプ１４６の排気速度Ｓ（Ｌ／ｓ）とがバランスして、圧力Ｐ＝Ｑ／Ｓ（１０［Ｐａ］）になっているだけで、チャンバー内の脱ガス発生速度はほとんど減少していないという不都合があった。
（５）また、図１３に示す従来の真空装置によれば、プロセス中は、高温プラズマからの輻射熱のために、クライオパネルの水蒸気排気速度は大きく低下するため、実質上、水蒸気の排気速度はターボ分子真空ポンプで決まっていることになり、そのため、プロセス中の水蒸気の分圧は所定の圧力（１０［Ｐａ］）より大幅に大きくなっているという不都合があった。
（６）また、図１３に示す従来の真空装置によれば、プロセス中のチャンバー内のガス分圧は、ターボ分子真空ポンプの各ガスに対する性能に依存し、各ターボ分子真空ポンプのその性能のバラツキによりコンダクタンスバルブ等でチャンバー内の全圧を制御しても、各ガス分圧は調整できないとの不都合があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した従来技術の欠点を解消し、真空ポンプの設置の仕方を工夫して真空ポンプ設置に要する初期投資を小さくできる真空装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、プロセスチャンバー内の水蒸気発生速度を減少させることができる真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法を提供することを第２の目的とする。
さらに、本発明は、チャンバー内の脱ガス発生速度を抑えることができる真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法を提供することを第３の目的とする。
加えて、本発明は、プロセス中の水蒸気の分圧を所定の圧力以下に保ち、かつチャンバー内のガス分圧も制御可能とする真空装置用真空ポンプを提供することを第４の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１記載の発明は、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置において、前記真空用チャンバーのうちロードロックチャンバー近辺の床面に真空ポンプを固定し、バルブと機械的振動を減衰吸収するダンパとを一体化してなる部材でロードロックチャンバーの排気口と前記真空ポンプの吸気口とを連通し、前記真空ポンプは、ターボ分子真空ポンプ機能とドライポンプ機能とを一体化してなるものであることにより、前記第１の目的を達成する。
前記この真空ポンプ（ターボ分子ポンプとドライポンプが一体化した例）は、例えば、特開平２００６−３４２７９１号（図１）に示すものを利用することで実現可能である。
請求項２記載の発明では、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法において、液体窒素温度付近のフィルタを通過させた超ドライ窒素を真空用チャンバーに流す工程と、超ドライ窒素の供給を止め、前記排気装置で前記真空用チャンバー内の超ドライ窒素を排出する工程とを有し、これら工程を少なくとも２回以上交互に繰り返すことにより、前記第２の目的を達成する。
【００１３】
請求項３記載の発明では、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法において、前記排気装置がガスを排気する際、スターリングサイクルのパルス冷凍機を利用した冷却するフィルターを通過させる工程を有することにより、前記第２の目的を達成する。
請求項４記載の発明では、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法において、前記真空用チャンバーのうちロードロックチャンバー内に液体窒素温度付近のフィルタを通過させた超ドライ窒素を大気圧以上にして供給する工程と、前記超ドライ窒素の供給中にウェハーをロードロックチャンバー内に導入して、ロードロックチャンバー内に大気中の水分が浸入するのを防止する工程と、を備えたことにより、前記第３の目的を達成する。
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明において、前記超ドライ窒素を大気圧以上にして供給する工程において、
ウエハー導入口付近の上下に、当該ガス流が層流になるように、当該導入口を囲むようにスリット状または多数の穴のガス導入口を設けたことにより、前記第３の目的を達成する。
請求項６記載の発明では、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、  前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた真空装置において、前記排気装置はターボ分子真空ポンプからなり、前記ターボ分子真空ポンプの翼の中間部分に翼を設けない空間を形成し、当該空間にクライオパネルを配置し、且つ、異方性熱伝導体をポンプケーシングに対して熱絶縁した状態で前記ポンプケーシングの内外に延長し、前記ポンプケーシング内側の異方性熱伝導体を前記クライオパネルに接続し、前記ポンプケーシング外側の前記異方性熱伝導体を冷却してなることにより、前記第４の目的を達成する。
【００１５】
請求項７記載の発明では、請求項６記載の発明において、前記クライオパネルが、当該クライオパネルの温度を一定温度に設定できる温度設定手段と、前記温度設定手段により設定された温度を外部信号によるフィードバック制御するフィードバック制御手段とを備えたことをにより、前記第４の目的を達成する。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１から請求項５記載の発明によれば、ロードロックチャンバー内を液体窒素温度付近のフィルタを通過させた超乾燥窒素ガスで大気圧以上にしながら、ウエハーを交換することで、ロードロックチャンバー内への大気の水蒸気成分の侵入を極力防ぎ、その後、その圧力から、ターボ分子真空ポンプとドライポンプが一体になった真空ポンプで排気することにより、一時的に真空ポンプのターボ分子真空ポンプの回転速度は低下するものの、急速に、ロードロックチャンバー内の圧力を下げることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、前記クライオパネルより上部のターボ分子真空ポンプの翼が輻射熱を反射し、クライオパネルに輻射熱が伝達しにくくなり、一方クライオパネルを冷却する冷凍機とクライオパネルを連結する異方性熱伝導体は、ケーシングとの熱伝導率が悪いため、ケーシングからの熱流入が防止され、結果として前記クライオパネルは冷凍機で十分に冷却されることにより、プロセス中も高温プラズマからの輻射熱の影響をさけ、ほぼ所定通りの水蒸気排気速度が維持でき、プロセス中の水蒸気の分圧を１０［Ｐａ］あるいはそれ以下に維持することができる利点がある。
請求項７記載の発明では、クライオパネルの温度を制御することにより、分子量の小さいガス（水素やヘリュウム等）と分子量の比較的大きい（窒素、酸素、アルゴン等）との性能比を制御することにより、チャンバー内のガス分圧比もコントロール可能となる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１ないし図  を参照して詳細に説明する。なお、第１の実施の形態から第３の実施の形態は、排気装置である真空ポンプの台数を減らすとともに配管径を細くすることを可能とし、初期投資とランニングコスト等の維持費を少なくできる構成を提供するものである。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置を示した図である。ここに、図１は本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
この図１において、本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置は、ガス導入口と排気口とを有し外気遮断と雰囲気保持できる複数の真空用チャンバーと、前記各真空用チャンバーに所望のガスを導入できるガス供給装置と、前記真空用チャンバー内のガスを排気して所定の雰囲気に保つ排気装置とを備えた構造を有している。すなわち、前記真空用チャンバーは、図１に示すように、ロードロックチャンバー（第１の実施の形態では省略）と、トランスファーチャンバー１２と、プロセスチャンバー１３とが接続された状態で配置されている。プロセスチャンバー１３は、図１では、一台のみ表示しているが、実際には、少なくとも３台程度配置されている。また、この図では、ガス供給装置は図示していない。
【００２０】
前記排気装置は、図１に示すように、トランスファーチャンバー１２およびプロセスチャンバー１３毎に個々に配置されている。
ここで、トランスファーチャンバー１２の排気口１２ａには、初段真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ３２が振動を吸収する部材を介して直接取り付けられている。このメカニカルブースタポンプ３２は、２００〜３００［ｍ３／Ｈ］の吸引能力のあるものを採用している。
また、前記プロセスチャンバー１３の複数の排気口１３ａには、初段真空ポンプとしてのターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の吸気口が連通されている。これらターボ分子真空ポンプ５３ａ〜５３ｂは、図１では、プロセスチャンバー１３から吊り下げられた構造で表示されている。
【００２１】
初段真空ポンプとしてのターボ分子真空ポンプ５３ａの排気口は配管２３ａを介して次段真空ポンプ３１の吸気口に連通されている。
同様に、初段真空ポンプとしてのターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の各排気口は共通にされて配管２３ｂを介して次段真空ポンプ３１の吸気口に連通されている。また、メカニカルブースタポンプ３２の排気口とターボ分子真空ポンプ５３ａの排気口とは、配管２２で共通にされ配管２２を介して次段真空ポンプ３１の吸気口に連通されている。
この次段真空ポンプ３１の排気口は、配管２１を介して終段真空ポンプとしてのドライポンプ４１の吸気口に連通されている。
従って、前記排気装置としては、要するに、前記各真空用チャンバーの排気口にそれぞれ接続された初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２，ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）と、前記初段真空ポンプの排気を吸引する次段真空ポンプ３１と、前記次段真空ポンプ３１の排気を吸気する少なくとも１台の終段真空ポンプ（ドライポンプ４１）とを備えた構成を有している。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置に使用される真空ポンプを示す側面図である。
この図２において、前記次段真空ポンプ３１は、真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ３１１と、このメカニカルブースタポンプ３１１の吸引口に設けられ機械的振動を減衰吸収するダンパ３１２と、このダンパ３１２の吸引口側とは反対側に設けられ前記初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２、ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）の排気口に連通する配管２２、２３ａ、２３ｂの末端を接続できるマルチポート３１３とを備えたものである。
機械的振動を吸収するダンパ３１２を介してマルチポート３１３に接続されている。またダンパ３１２とマルチポート３１３の位置関係が逆でもその機能は同等である。
【００２３】
マルチポート３１３は、配管の末端を連結するための複数の連通孔３１３ａ，…が設けられている。各連通孔３１３ａ，…はダンパ３１２内の空間に連通しており、配管を接続しないときには止め栓等で閉じられている。
【００２４】
次に、本発明の第１の実施形態に係る真空ポンプの接続構造の作用について説明する。
まず、初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２、ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）と、次段真空ポンプ３１と、終段真空ポンプ（ドライポンプ４１）を運転する。
初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプ３２、ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……からの排気は、配管２２、２３ａ、２３ｂを介して次段真空ポンプ３１に吸い込まれる。配管２２、２３ａ、２３ｂにおける圧力は、例えば最大２００［Ｐａ］程度となる。
次段真空ポンプ３１で吸い込まれた排気は、配管２１を介してドライポンプ４１に吸引される。このとき、配管２１における圧力は、３０００［Ｐａ］程度になる。
ドライポンプ４１からの排気は、排気処理施設（図示せず）に送られる。
ここで、次段真空ポンプ３１が発生する振動は、ダンパ３１２に伝わるが、このダンパ
３１２により減衰吸収される。
【００２５】
このような真空装置によれば、次のような利点がある。
（１）次段真空ポンプ３１を１台設置するだけでよいので、初期投資とランニングコスト等の維持費を小さくすることができる。
（２）初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２、ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）を結ぶ配管の内径を、従来より細くすることができる。
（３）真空チャンバーの設置されている階の下の階に設置されているドライポンプ４１までの配管２１の内径を、従来１００Ａだったものを細くすることができる。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
図３および図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる真空装置を示した図である。ここで、図３は本発明の第２の実施の形態にかかる真空装置全体を示す構成図である。この図３において、本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置と同一構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
第２の実施の形態が第１の実施の形態と相違するところは、排気装置の接続配置構成にある。すなわち、排気装置は、図３に示すように、複数の第１の真空用チャンバーであるプロセスチャンバー１３の排気口にそれぞれ接続された第１の初段真空ポンプであるターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……と、第２の真空用チャンバーであるトランスファーチャンバー１２の排気口に接続された第２の初段真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ３２Ａと、前記第１の初段真空ポンプであるターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の排気を吸気する少なくとも１台の終段真空ポンプであるドライポンプ４１とを備えている。そして、前記第１の初段真空ポンプ５３ａ〜５３ｂの少なくとも一は、前記第２の初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプ３２Ａの排気を所定の圧力（２００［Ｐａ］）で吸引可能とする中間ポート５３１を設けたターボ分子真空ポンプ７０から構成したものである。
【００２８】
第１の初段真空ポンプであるターボ分子真空ポンプ５３ａ……の排気口と、ターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の排気口と、中間ポート付きターボ分子真空ポンプ７０の排気口とは、配管２４により共通にされて、配管２５を介して階下の床面に設置されたドライポンプ４１の吸気口に連通されている。また、第２の初段真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ３２Ａの排気口は、配管２６を介してターボ分子真空ポンプ７０の中間ポート５３１に連通されている。
【００２９】
図４は本発明の第２の実施の形態にかかる真空装置に使用される真空ポンプを示した断面図である。
本実施形態に係るターボ分子真空ポンプ７０は、ターボ分子ポンプ部Ｔと、ねじ溝ポンプ部Ｓ、再生ポンプ部Ｒとを備えている。
ターボ分子真空ポンプ７０のポンプ部Ｐの外装体を形成するケーシング５３２は、略円筒状の形状をしており、ケーシング５３２の下部（排気口５３６側）に設けられたベース５３３と共にポンプ部Ｐの筐体を構成している。そして、この筐体の内部には、ターボ分子真空ポンプ７０に排気機能を発揮させる構造物、すなわち、気体移送機構が収納されている。
この気体移送機構は、大きく分けて回転自在に軸支された回転部と筐体に対して固定された固定部から構成されている。
ケーシング５３２の端部には、ターボ分子真空ポンプ７０のポンプ部Ｐへ気体を導入するための吸気口５３４が形成されている。また、ケーシング５３２の吸気口５３４側の端面には、外周側へ張り出したフランジ部５３５が形成されている。
また、ベース５３３には、ターボ分子真空ポンプ７０から気体を排気するための排気口５３６が形成されている。
【００３０】
回転部は、回転軸であるシャフト５３７、このシャフト５３７に配設されたロータ５３８、ロータ５３８に設けられた回転翼５３９、排気口５３６側（ねじ溝ポンプ部Ｓ）に設けられた円筒部材５４０などから構成されている。
回転翼５３９は、シャフト５３７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜してシャフト５３７から放射状に伸びたブレードからなる。
また、円筒部材５４０は、ロータ５３８の回転軸線と同心の円筒形状をした部材からなる。
シャフト５３７の軸線方向中程には、シャフト５３７を高速回転させるためのモータ部５４１が設けられている。本実施の形態では、一例として、モータ部５４１は以下のように構成されたＤＣブラシレスモータであるとする。
モータ部５４１では、シャフト５３７の周囲に永久磁石が固着してある。この永久磁石は、例えばシャフト５３７の周りにＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固定されている。この永久磁石の周囲には、シャフト５３７から所定のクリアランスを経て、例えば６個の電磁石が６０°ごとにシャフト５３７の軸線に対して対称的に対向するように配置されている。
【００３１】
また、ターボ分子真空ポンプ７０には、回転数センサが取り付けられている。制御装置（図示せず）は、この回転数センサの検出信号によりシャフト５３７の回転数を検出することができるようになっている。
さらに、ターボ分子ポンプ７０には、例えば、モータ部５４１の近傍に、シャフト５３７の回転の位相を検出する位相センサが取り付けられている。制御装置は、この位相センサと回転数センサの検出信号を共に用いて永久磁石の位置を検出するようになっている。
制御装置は、検出した磁極の位置に従って、シャフト５３７の回転が持続するように電磁石の電流を次々に切り替える。すなわち、制御装置は、６個の電磁石の励磁電流を切り替えることによりシャフト５３７に固定された永久磁石の周りに回転磁界を生成し、永久磁石をこの回転磁界に追従させることによりシャフト５３７を回転させる。
シャフト５３７のモータ部５４１に対して吸気口５３４側、および排気口５３６側には、シャフト５３７をラジアル方向（径方向）に軸支するための磁気軸受部５４２、５４３、シャフト５３７の下端には、シャフト５３７を軸線方向（アキシャル方向）に軸支するための磁気軸受部５４４が設けられている。
これらの磁気軸受部５４２〜５４４は、いわゆる５軸制御型の磁気軸受を構成している。
【００３２】
シャフト５３７は、磁気軸受部５４２、５４３によってラジアル方向（シャフト５３７の径方向）に非接触で支持され、磁気軸受部５４４によってスラスト方向（シャフト５３７の軸方向）に非接触で支持されている。
また、磁気軸受部５４２〜５４４の近傍には、それぞれシャフト５３７の変位を検出する変位センサ５４５〜５４７が設けられている。
磁気軸受部５４２では、４個の電磁石がシャフト５３７の周囲に、９０°ごとに対向するように配置されている。シャフト５３７は、高透磁率材（鉄など）などにより形成され、これらの電磁石の磁力により吸引されるようになっている。
変位センサ５４５は、シャフト５３７のラジアル方向の変位を所定の時間間隔でサンプリングして検出する。そして制御装置は、変位センサ５４５からの変位信号によってシャフト５３７がラジアル方向に所定の位置から変位したことを検出すると、各電磁石の磁力を調節してシャフト５３７を所定の位置に戻すように動作する。この電磁石の磁力の調節は、各電磁石の励磁電流をフィードバック制御することにより行われる。
制御装置は、変位センサ５４５の信号に基づいて磁気軸受部５４２をフィードバック制御し、これによってシャフト５３７は、磁気軸受部５４２において電磁石から所定のクリアランスを隔ててラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
磁気軸受部５４３の構成と作用は、磁気軸受部５４２と同様である。制御装置は、変位センサ５４６の信号に基づいて磁気軸受部５４３をフィードバック制御し、これによってシャフト５３７は、磁気軸受部５４３でラジアル方向に磁気浮上し、空間中に非接触で保持される。
【００３３】
このように、シャフト５３７は、磁気軸受部５４２、５４３の作用により、ラジアル方向に所定の位置で保持される。
また、磁気軸受部５４４は、円板状の金属ディスク５４８、電磁石５４９、５５０を備え、シャフト５３７をスラスト方向に保持する。
金属ディスク５４８は、鉄などの高透磁率材で構成されており、その中心においてシャフト５３７に垂直に固定されている。金属ディスク５４８の上には電磁石５４９が設置され、下には電磁石５５０が設置されている。電磁石５４９は、磁力により金属ディスク５４８を上方に吸引し、電磁石５５０は、金属ディスク５４８を下方に吸引する。制御装置は、この電磁石５４９、５５０が金属ディスク５４８に及ぼす磁力を適当に調節し、シャフト５３７をスラスト方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
変位センサ５４７は、シャフト５３７のスラスト方向の変位をサンプリングして検出し、これを制御装置に送信する。制御装置は、変位センサ５４７から受信した変位検出信号によりシャフト５３７のスラスト方向の変位を検出する。
シャフト５３７がスラスト方向のどちらかに移動して所定の位置から変位した場合、制御装置は、この変位を修正するように電磁石５４９、５５０の励磁電流をフィードバック制御して磁力を調節し、シャフト５３７を所定の位置に戻すように動作する。制御装置は、このフィードバック制御を連続的に行う。これにより、シャフト５３７はスラスト方向に所定の位置で磁気浮上し、保持されるようになっている。
【００３４】
以上に説明したように、シャフト５３７は、磁気軸受部５４２、５４３によりラジアル方向に保持され、磁気軸受部５４４によりスラスト方向に保持されるため、シャフト５３７の軸線周りに回転するようになっている。
筐体の内周側には、固定部が形成されている。この固定部は、吸気口５３４側（ターボ分子ポンプ部）に設けられた固定翼５５１と、ケーシング５３２の内周面に設けられたねじ溝スペーサ５５２などから構成されている。
固定翼５５１は、シャフト５３７の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して筐体の内周面からシャフト５３７に向かって伸びたブレードから構成されている。
各段の固定翼５５１は、円筒形状をしたスペーサ５５３により互いに隔てられている。
ターボ分子ポンプ部Ｔでは、固定翼５５１が軸線方向に、回転翼５３９と互い違いに複数段形成されている。
ねじ溝スペーサ５５２には、円筒部材５４０との対向面にらせん溝が形成されている。ねじ溝スペーサ５５２は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材５４０の外周面に対面するようになっている。ねじ溝スペーサ５５２に形成されたらせん溝の方向は、らせん溝内をシャフト５３７の回転方向にガスが輸送された場合、排気口５３６に向かう方向である。
【００３５】
また、らせん溝の深さは、排気口５３６に近づくにつれ浅くなるようになっており、らせん溝を輸送されるガスは排気口５３６に近づくにつれて圧縮されるようになっている。
また、再生ポンプ部Ｒは、低真空用ロータとして再生ポンプロータ５６１を有し、この再生ポンプロータ５６１と、再生ポンプステータベース５６２との間に、再生ポンプ段５６が設けられる構造をしている。
また、中間ポート５３１は、前記ねじ溝スペーサ５５２に形成されたらせん溝の所定の位置に連通しており、例えば所定の圧力（２００［Ｐａ］）で吸引可能にできる位置に連通させている。
このように構成されたターボ分子真空ポンプ７０のポンプ部Ｐの吸引口と、ターボ分子真空ポンプ５３ａ……の吸引口と、ターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の吸気口とにより、プロセスチャンバー１３内の真空排気処理を行うようになっている。
【００３６】
また、このように構成されたターボ分子真空ポンプ７０のポンプ部Ｐの中間ポート５３１より、メカニカルブースタポンプ３２Ａの排気を所定の圧力（２００［Ｐａ］）で吸引できる。メカニカルブースタポンプ３２Ａの吸気口により、トランスファーチャンバー１２内の真空排気処理を行うようになっている。
このように構成された第２の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様な作用効果を奏する。
また、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態のような次段真空ポンプ３１を省略することができる。
【００３７】
＜第３の実施の形態＞
図５および図６は、本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置を示した図である。ここで、図５は本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。この図５において、本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置と同一構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
第３の実施の形態が第２の実施の形態と相違するところは、第２の実施の形態が所定の圧力で吸引できる中間ポート５３１を設けてなるターボ分子真空ポンプ７０の中間ポート５３１に、トランスファーチャンバー１２を排気するメカニカルブースタポンプ３２Ａの排気を吸引させるようにしたのに対して、第３の実施の形態では、所定の圧力で吸引できる中間ポート３２１を設けてなるメカニカルブースタポンプ３２Ｂの中間ポート３２１にターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の排気を共通にして吸引させるようにした点にある。
【００３９】
すなわち、第３の実施の形態に係る真空装置における排気装置は、複数の第１の真空用チャンバーであるプロセスチャンバー１３の排気口にそれぞれ接続された第１の初段真空ポンプ（ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）と、第２の真空用チャンバーであるトランスファーチャンバー１２の排気口に接続された第２の初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２Ｂ）と、前記第２の初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２Ｂ）の排気を吸気する少なくとも１台の終段真空ポンプ（ドライポンプ４１）とを備え、第１の初段真空ポンプであるターボ分子真空ポンプ５３ａ……の排気口およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……の排気口を配管２７で共通にし、当該配管２７の末端を第２の初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプ３２Ｂの中間ポート３２１に連通してなるものである。
また、メカニカルブースタポンプ３２Ｂの排気口は、配管２８を介してドライポンプ４１の吸気口に連通されている。
【００４０】
図６は本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置に使用される第２の初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプ３２Ｂｂを示した図である。
図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る真空装置に使用されるメカニカルブースタポンプ３２Ｂを説明するための参考図、図６（ｂ）はそのメカニカルブースタポンプ３２Ｂの略図である。
この図６（ａ）において、メカニカルブースタポンプＭＢＰは、ポンプケーシング３２２と、ポンプロータ３２３Ｘ，３２３Ｙと、ヘッドプレート３２４と、カップリング／タイミングギア３２５Ｘ，３２５Ｙと、Ｘシャフト３２６Ｘと、Ｙシャフト３２６Ｙと、モーターアマチュア３２７と、モータ３２８と、ドライブケース３２９とから構成されている。
このような構造のメカニカルブースタポンプ（ＭＢＰ）３２Ｂを略式に表示すれば、図６（ｂ）に示すように、ポンプケーシング３２２の内部にポンプロータ３２３Ｘ，３２３Ｙが配置されたポンプ部ＰＭＰと、ドライブケース３２９内にモータ３２８が配置されたモータ部ＭＴＲとからなる。
このような略式な表示形式にすると、本発明の第３の実施の形態に係る真空装置に使用されるメカニカルブースタポンプ３２Ｂは、図６（ｃ）に示すような構造となる。
すなわち、図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る真空装置に使用されるメカニカルブースタポンプ３２Ｂを示す略図である。
【００４１】
前記第２の初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプ３２Ｂは、シリンダと第１のロータ３２３Ｌからなる１段目のポンプ部３２Ｂａと、シリンダと第２のローター３２３Ｈからなる２段目のポンプ部３２Ｂｂとした２段構成を備えて２段圧縮可能な真空ポンプで構成されている
前記メカニカルブースタポンプ３２Ｂは、前記１段目ホンプ部３２Ｂａの吸気口を前記第２の真空用チャンバーであるトランスファーチャンバー１２の排気口１２ａに接続するものとし、前記１段目のポンプ部３２Ｂａの排気部と前記２段目のポンプ部３２Ｂｂの吸気部の連通部分に連通する中間ポート３２１を設け、前記中間ポート３２１から前記第１の初段真空ポンプ（ターボ分子真空ポンプ５３ａ……の排気口およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）からの排気を所定の圧力で吸引可能とした構成としてなるものである。なお、ドライブケース３２９の内部には、モータ３２８が配置されたモータ部ＭＴＲが構成されている。また前記メカニカルブースタポンプ３２Ｂを２段構成として説明したが２段以上の構成であっても同様に有効である。
【００４２】
このような第３の実施の形態の作用を説明する。
まず、初段真空ポンプ（メカニカルブースタポンプ３２Ｂ，ターボ分子真空ポンプ５３ａ……およびターボ分子真空ポンプ５３ｂ……）と、終段真空ポンプ（ドライポンプ４１）を運転する。
ターボ分子真空ポンプ５３ａ，５３ａ，５３ａ，５３ａおよびターボ分子真空ポンプ５３ｂ，５３ｂ，５３ｂ，５３ｂからの排気は、配管２７を介してメカニカルブースタポンプ３２Ｂの中間ポート３２１に吸引される。
メカニカルブースタポンプ３２Ｂは、その吸気口からトランスファーチャンバー１２の内部の真空排気処理を行うとともに、前記中間ポート３２１からの吸気も真空排気処理を行う。また、メカニカルブースタポンプ３２Ｂの排気は、配管２８を介してドライポンプ４１に吸い込まれる。
メカニカルブースタポンプ３２Ｂの中間ポート３２１に接続されている配管２７における圧力は、例えば２００［Ｐａ］程度となる。
なお、ドライポンプ４１からの排気は、排気処理施設（図示せず）に送られる。
【００４３】
本発明の第３の実施の形態に係る真空装置によれば、次のような利点がある。
（１）第１の実施の形態と同様の作用効果を奏する。
（２）構造が簡単なメカニカルブースタポンプ３２Ｂで構成できるので、さらに初期投資が少なくて済み、ランニングコスト等の維持費用もそれだけ少なくて済むことになる。
【００４４】
＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置は、この第４の実施の形態のほか、第５、第６ないし第７の実施の形態にも使用される。
ここで、図７および図８は、本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置を示した図である。図７は本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
この図７において、本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置は、複数の真空用チャンバーと、ガス供給装置と、排気装置とが次のように配置されている。すなわち、真空チャンバーは、プロセスチャンバー１４、トランスファーチャンバー１５、ロードロックチャンバー１６およびアニールチャンバー１７が繋がった状態で配置されている。図７では、ガス供給装置は、図示しない。
【００４５】
排気装置は、図７に示すように構成されている。すなわち、プロセスチャンバー１４の排気口には、本発明の第７の実施の形態に係る真空装置における新規のクライオパネルを内蔵した新規のターボ分子真空ポンプ７０Ａの吸気口が連通されている。トランスファーチャンバー１５の排気口には、本発明の第７の実施の形態に係る真空装置における新規のクライオパネルを内蔵した新規のターボ分子真空ポンプ７０Ａの吸気口が連通されている。前記両ターボ分子真空ポンプ７０Ａの排気口は、配管２９で共通にされてメカニカルブースタポンプ３２の吸気口に連通されている。
メカニカルブースタポンプ３２の排気口は、配管２５を介して階下の床面に設置されたドライポンプ４１に連通されている。
【００４６】
アニールチャンバー１７の排気口には、クライオポンプ６７が連通されている。クライオポンプ６７の排気口は、配管２７ａ、配管２７ｂを介してメカニカルブースタポンプ３２の排気口と配管２５の接続部に連通されることにより、配管２５を介してドライポンプ４１に連通されている。なお、配管２７ａには、開閉弁２７ｃが設けられている。
ロードロックチャンバー１６の排気口には、本発明の第４の実施の形態に係る真空装置における新規の真空ポンプ９０の吸気口が連通されている。この真空ポンプ９０は、前記ロードロックチャンバー１６近辺の床面に固定されている。
この真空ポンプ９０は、バルブと機械的振動を減衰吸収するダンパとを一体化してなるダンパ部材９１と、ターボ分子真空ポンプとドライポンプが一体化してなるポンプ部９２とから構成されている。また、ロードロックチャンバー１６の排気口は、当該真空ポンプ９０のダンパ部材９１に連通している。
【００４７】
液体窒素温度付近のフィルタ６０には、供給源から乾燥窒素が供給されるようになっている。
液体窒素温度フィルタ付近の６０は、配管２０ａを介してプロセスチャンバー１４に連通されており、開閉弁２０ｂの開閉によりプロセスチャンバー１４に対して超乾燥窒素の供給・停止が制御できるようになっている。
液体窒素温度付近のフィルタ６０は、配管２０ｃを介してプロセスチャンバー１４に連通されており、開閉弁２０ｄの開閉によりロードロックチャンバー１６に対して超乾燥窒素の供給・停止を制御できるようになっている。
この実施例において、フィルタ６０を冷却するのに、このフィルタ６０に直結してスターリングサイクルの冷凍機３００を設けてある。この冷凍機３００を用いる場合、フィルターの冷却温度は実用的には液体窒素温度より高い１２０Ｋ程度になるが、水蒸気成分の除去には充分な温度である。この温度の場合は導入ガスとしてアルゴンのような希ガスも液化する心配がなくなるので利用可能である。
【００４８】
図８は本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置に使用される新規な真空ポンプ９０を示した構成図である。
この新規な真空ポンプ９０は、図８に示すように、ポンプ部９２と、このポンプ部９２の吸引口に設けられ機械的振動を減衰吸収するダンパ部材９１とからなる。
この新規な真空ポンプ９０は、ターボ分子真空ポンプとドライポンプが一体化してなるポンプ部９２の吸引口に開閉弁等のバルブ９１１が接続され、さらに機械的振動を吸収するダンパ９１２を介してロードロックチャンバー１６の排気口に接続されている。さらに、この新規な真空ポンプ９０において、ポンプ部９２の上端の吸引口フランジ９２１にはバルブ９１１の下端がボルト等により締結固定されている。このバルブ９１１の上端には、ダンパ９１２がその下端のフランジ９１２ａを介して締結固定されている。
このダンパ９１２の上端のフランジ９１２ｂには、ロードロックチャンバー１６の排気口１６ａが接続されている。このバルブ９１１やダンパ９１２などにより、ダンパ部材９１が構成されている。
【００４９】
このような第４の実施の形態にかかる真空装置によれば、次のような利点がある。
（１）ターボ分子真空ポンプ機能とドライポンプ機能が一体化してなるポンプ部９２を有する真空ポンプ９０をロードロックチャンバー１６の近傍の床面に設置し、且つ、真空ポンプ９０の振動を抑えるダンパ部材９１によりロードロックチャンバー１６に直結したため、階下までの配管を省略できるとともに、ロードロックチャンバー１６の内部の全圧を素早く所定の圧力（例えば１０［Ｐａ］）にすることができる。
（２）ターボ分子真空ポンプ機能とドライポンプ機能が一体化してなるポンプ部９２を有する真空ポンプ９０をロードロックチャンバー１６の近傍の床面に設置し、且つ、真空ポンプ９０の振動を抑えるダンパ部材９１によりロードロックチャンバー１６に直結したため、その初期投資費を抑えることができる。
【００５０】
＜第５の実施の形態＞
本発明の第５の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法は、図７に示した真空装置を参照して説明する。
本発明の第５の実施の形態に係る真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法は、バルブ２０ｂを開けることにより、液体窒素温度付近のフィルタ６０を通過させた超ドライ窒素を真空用チャンバー（プロセスチャンバー１４）に流す工程と、バルブ２０ｂを閉じて液体窒素温度付近のフィルタ６０からの超ドライ窒素の供給を止め、前記排気装置（新規のクライオパネルを内蔵した新規のターボ分子真空ポンプ７０Ａ）で前記真空用チャンバー内の超ドライ窒素を排出する工程とを有し、これらの工程を少なくとも２回以上交互に繰り返す方法である。
【００５１】
また、本発明の第５の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法は、液体窒素温度付近のフィルタ６０を通過させた超ドライ窒素をバルブ２０ｄを開けることにより真空用チャンバー（ロードロックチャンバー１６）に流す工程と、バルブ２０ｄを閉じて液体窒素温度付近のフィルタ６０からの超ドライ窒素の供給を止め、前記排気装置（ダンパを設け、且つ、ターボ分子真空ポンプとドライポンプを一体化した新規の真空ポンプ９０）で前記真空用チャンバー内の超ドライ窒素を排出する工程とを有し、これらの工程を少なくとも２回以上交互に繰り返す方法である。
【００５２】
本発明の第５の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の急速低減方法によれば、液体窒素温度（マイナス１９０℃）付近でフィルタを通過させた超乾燥窒素を真空チャンバー（プロセスチャンバー１４またはロードロックチャンバー１６）内に流し、真空チャンバー（プロセスチャンバー１４またはロードロックチャンバー１６）内の水蒸気を、その超乾燥窒素ガス内に取り込みながら、真空ポンプ（ターボ分子真空ポンプ７０または真空ポンプ９０）で真空排気することを２回以上繰り返すことにより、チャンバー表面からの水蒸気発生速度Ｑ［Ｐａ・Ｌ／ｓ］を短時間で減少させることができる。
【００５３】
＜第６の実施の形態＞
本発明の第６の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法は、図７に示した真空装置を参照して説明する。
本発明の第６の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法は、前記真空用チャンバーのうちロードロックチャンバー１６内にバルブ２０ｄを開けることにより液体窒素温度付近のフィルタ６０を通過させた超ドライ窒素を大気圧以上にして、ウエハ導入口付近の上下にその導入口を囲むようにスリット状または多数の穴のガス導入口を設け、そのガス流が層流になることを特徴とする方法で供給する工程と、前記超ドライ窒素の供給中にウェハーをロードロックチャンバー内に導入し、ロードロックチャンバー内に大気中の水分が浸入するのを防止し、ロードロックチャンバー内の水蒸気分圧の上昇を防止する方法である。
図９は、ガス導入部の構成を説明する図であり、（a)が平面図、（b)が側面図である。ウェハを出し入れする箇所で、乱流が発生すると、外部のガスを巻き込んでしまうことがる。そこで、ガスに乱流が発生しないように、層流でガスを流す必要がある。乱流に関しては、レイノルズナンバーと呼ばれる粘性と流す量の関係を示す式があり、一定値以上だと乱流、以下だと層流となる。本実施例では、これを考慮して、乱流が発生しないように設計する。
その具体的方法として、ウエハ導入口７０２付近の上下に、その導入口を囲むようにスリット状または多数の穴のガス導入口を設け、ガス導入口からのガス流れが層流になるようにする。
【００５４】
本発明の第６の実施の形態にかかる真空装置における水蒸気分圧の上昇防止方法によれば、ロードロックチャンバー１６内を液体窒素温度付近のフィルタ６０を通過させた超乾燥窒素ガスで大気圧以上にしながら、ウエハーを交換することで、ロードロックチャンバー１６内への大気の水蒸気成分の侵入を極力防ぎ、その後、その圧力（大気圧＋α）から、ターボ分子真空ポンプ機能とドライポンプ機能が一体になった真空ポンプ９０で排気する。このことにより、一時的に真空ポンプ９０のターボ分子真空ポンプの機能部分の回転速度は低下するものの、急速に、ロードロックチャンバー１６内の圧力を低下させることができる。
【００５５】
＜第７の実施の形態＞
図１０は本発明の第７の実施の形態にかかる真空装置に使用される新規な真空ポンプ７０Ａを示した構成図である。この図１０に示した新規な真空ポンプ７０Ａは、図４に示すターボ分子真空ポンプ７０を改良したものである。ただし、再生ポンプ部Ｒは省略している。よって、図４に示すターボ分子真空ポンプ７０と同一構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
前記排気装置はターボ分子真空ポンプ７０Ａからなり、前記ターボ分子真空ポンプ７０Ａのターボ分子ポンプ部Ｔの回転翼５３９および固定翼５５１の中間部分に回転翼５３９および固定翼５５１を設けない空間Ｄを形成し、当該空間Ｄにクライオパネル５７０を配置し、且つ、異方性熱伝導体５７１をポンプケーシング５３２に対して熱絶縁部材５７２で熱絶縁した状態で前記ポンプケーシング５３２の内外に延長し、前記ポンプケーシング５３２内側の異方性熱伝導体５７１を前記クライオパネル５７０に接続し、前記ポンプケーシング５３２外側の前記異方性熱伝導体５７１を冷凍機５７３で冷却するようになっている。
前記異方性熱伝導体５７１は、図１０の横方向に熱を伝達し、図１０の縦方向にはほとんど熱を伝達しない性質を有している。
従って、本発明の第７の実施の形態にかかる真空装置に使用される新規な真空ポンプ７０Ａによれば、前記クライオパネル５７０より上部のターボ分子真空ポンプの翼５５１が輻射熱を反射し、異方性熱伝導体５７１によりポンプケーシング５３２よりの熱流入を抑えつつ、冷凍機５７３で十分に前記クライオパネル５７０を冷却することにより、プロセス中も高温プラズマからの輻射熱の影響をさけ、ほぼ所定通りの水蒸気排気速度が維持でき、プロセス中の水蒸気の分圧を１０［Ｐａ］あるいはそれ以下に維持することができる。
【００５６】
次に、クライオパネル５７０の温度をフィードバック制御することで、精密にガス制御を行う例を説明する。図１１は、真空ポンプにおける、ガス温度をパラメータにして、ガス分子量とポンプ性能の関係を説明する図である。
一般に、クライオパネル５７０において、ガスの温度が下がると、ガスのスピードは、低下する。図１１に示すように、水素の場合、常温から低温に温度が低下すると、性能が上昇する。一方、例えば、窒素の場合、性能が低下してしまう。
従来の技術では、プロセスチャンバーに水素とアルゴンが入っているとすると、コンダクタンスバルブと呼ばれるバルブで全体の排気速度を調整していた。よって、プロセスチャンバーのトータルの圧力は、このコンダクタンスバルブによって、調整可能であったが、水素とアルゴンの成分の圧力の比率を変えようとしてもできなかった。
そこで、より精密にガス制御を行うために、温度を制御することで、軽い分子と重い分子の比率を調整する調整機構を設けた。
具体的には、図１０に示すように、プロセスチャンバーの例えば水素ガス分圧信号をモニター装置６００からモニター信号として、信号処理装置６０２に入力し、また、基準値信号もこの信号処理装置に入力する。これらの入力信号を基に、信号処理装置６０２により、冷凍機５７３に冷凍パワー指令値出し、クライオパネル５７０の温度をフィードバック制御する。これにより、真空チャンバー内の水素ガス分圧を制御することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる真空装置に使用される真空ポンプを示した側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる真空装置に使用される真空ポンプを示した断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態にかかる真空装置に使用される第２の初段真空ポンプであるメカニカルブースタポンプを示した図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置全体を示した構成図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態にかかる真空装置に使用される新規な真空ポンプを示した構成図である。
【図９】本実施例に係るガス導入部を説明する図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態にかかる真空装置に使用される新規な真空ポンプを示した構成図である。
【図１１】ガス温度をパラメータにして、ガス分子量とポンプ性能の関係を説明する図である。
【図１２】従来の真空装置の一例を示した構成図である。
【図１３】従来の真空装置としての他の例として成膜装置を示した構成図である。
【符号の説明】
【００５８】
１２，１５  トランスファーチャンバー
１３，１４  プロセスチャンバー
１６  ロードロックチャンバー
１７  アニールチャンバー
３２  メカニカルブースタポンプ
３２Ａ  中間ポート付メカニカルブースタポンプ
４１  ドライポンプ
５３ａ，５３ｂ  ターボ分子真空ポンプ
５３Ａ    中間ポート付ターボ分子真空ポンプ
６０  液体窒素温度付近のフィルタ
６７  クライオポンプ
９０  真空ポンプ
３００  冷凍機
６００  モニター装置
６０２  信号処理装置
【図１】
2007231938.tif 000003
【図２】
2007231938.tif 000004
【図３】
2007231938.tif 000005
【図４】
2007231938.tif 000006
【図５】
2007231938.tif 000007
【図６】
2007231938.tif 000008
【図７】
2007231938.tif 000009
【図８】
2007231938.tif 000010
【図９】
2007231938.tif 000011
【図１０】
2007231938.tif 000012
【図１１】
2007231938.tif 000013
【図１２】
2007231938.tif 000014
【図１３】
2007231938.tif 000015