(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器に接続された容積移動型ドライ真空ポンプを主ポンプとし、この主ポンプの吐出側に接続され前記主ポンプから大気側へのガスの流れのみを許容する逆止弁と、前記主ポンプの吐出側に前記逆止弁に対して並列的に配置され、前記主ポンプよりも排気容量の小さい補助ポンプとを備えた真空排気装置によって前記真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際し、前記補助ポンプを最初に起動させ、前記真空容器が所定の真空度に達した後に前記主ポンプを起動させ、定常状態に入った後も前記主ポンプと前記補助ポンプを常時運転させることを特徴とする真空容器のスロー排気方法。
【請求項２】
真空容器に接続された容積移動型ドライ真空ポンプを主ポンプとし、この主ポンプの吐出側に接続され前記主ポンプから大気側へのガスの流れのみを許容する逆止弁と、前記主ポンプの吐出側に前記逆止弁に対して並列的に配置され、前記主ポンプよりも排気容量の小さい補助ポンプとを備えた真空排気装置によって前記真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際し、前記補助ポンプを最初に起動させ、前記真空容器が所定の真空度に達する前に前記主ポンプを排気量の小さい低速回転で起動し、前記真空容器の真空度に応じて回転数を漸次増大させ、定常状態に入った後も前記主ポンプと前記補助ポンプを常時運転させることを特徴とする真空容器のスロー排気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空排気装置の運転方法に関するものであり、更に詳しくは、主ポンプと排気ラインの逆止弁、および逆止弁に並列に取り付けられた補助ポンプからなる省エネ型真空排気装置を用いてスロー排気を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、真空チャンバーの排気に油回転真空ポンプを使用すると、
▲１▼  使用されているガスの中には油と反応性の大きいガスがあり、反応生成物が
ポンプの回転不良を生じたり、油を劣化させたりする。
▲２▼  油の蒸気が拡散、逆流して真空チャンバー内を汚染する。
▲３▼  使用済みの油に砒素化合物、燐化合物等の毒性物質の含まれることが多く、産業廃棄物としての管理、処理に多くの工数と費用を要する。
などの問題があることから、油を使用しないドライ真空ポンプが広く採用されるようになっている。
【０００３】
図２は、従来、半導体装置を製造する真空チャンバーに接続される真空排気装置２を示す代表的な配管図である。図２を参照して、真空チャンバー２０と排気速度１０００Ｌ／ｍｉｎのドライ真空ポンプ２１とを繋ぐ排気管２２に口径の大きいメインバルブ２３を配し、メインバルブ２３と並列に口径の小さいバイパスバルブ２４を取り付け、真空チャンバー２０の真空度を計測するための圧力計２９を排気管２２に取り付けたものである。そして、ドライ真空ポンプ２１の吐出側の排気ライン２５には呼称４０Ａ（口径４０ｍｍ≒１．５インチ）のパイプが使用されている。この配管は、真空チャンバー２０をドライ真空ポンプ２１が有する大きい排気速度で一気に排気する場合に要する口径である。
【０００４】
一般に半導体製造装置では真空チャンバー２０内に存在する微粒子が舞い上がって真空チャンバー２０内に装填されている半導体ウェーハ等に付着し不良品が生ずることがあるので、真空チャンバー２０を大気圧から真空排気する場合には、メインバルブ２３、バイパスバルブ２４を閉じた状態でドライ真空ポンプ２１を起動し、バイパスバルブ２４を開くことによってスロー排気して、真空チャンバー２０が所定の真空度に達したことを確認するか、または所定の排気時間が経過したことを確認した後、メインバルブ２３を開く起動方法が採用されている。
【０００５】
一方、ドライ真空ポンプは油回転真空ポンプと比較して消費電力が大であり、環境保護の観点からエネルギー消費を抑える必要があること、また半導体装置の製造コストの低減が要請されていることから、ドライ真空ポンプの消費電力を抑制することが望まれているが、これに対処するものとして、特開平６−１２９３８４号公報には、図３に示すように、真空チャンバー３０に接続されたドライ真空ポンプ３１の排気ライン３５にバネの付勢によって閉となる制御弁３２を設けると共に、制御弁３２と並列に排気量の小さい補助ポンプ３３を設け、真空チャンバー３０の真空度に応じて、ドライ真空ポンプ３１と補助ポンプ３３とによって、または補助ポンプ３３のみによって排気する真空排気装置３が開示されている。なお図３においては、ドライ真空ポンプ３１は直動式ポンプとして示されており、そのシリンダー３６内には図において左右に往復動するピストン３７が設けられ、排気ライン３５は吸着塔３８を介して工場配管３９に接続されている。
【０００６】
この真空排気装置３の起動は次のようにして行われる。図３は排気開始の直後の状態を示し、制御弁３２は開いている。すなわち、ドライ真空ポンプ３１と補助ポンプ３３が起動され、ドライ真空ポンプ３１の吸入圧が大気圧と同じオーダーにあって排気ガス量が大であり、同時に駆動される補助ポンプ３３によってもドライ真空ポンプ３１の吐出部が大気圧以下にならない間は、排気ガスがバネの付勢に抗して制御弁３２を開き、密度の十分に高いガスがドライ真空ポンプ３１の排気ライン３５と補助ポンプ３３のラインとによって排気される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示す真空排気装置２を用いて真空チャンバー２０のスロー排気を行う場合には、バイパスバルブ２４の設置のほか、真空チャンバー２０の圧力に応じてメインバルブ２３を開とする制御装置を必要とする。また、排気ライン２５は大気圧からの排気を行うために、排気速度１０００Ｌ／ｍｉｎのドライ真空ポンプ２１については呼称４０Ａ（≒口径１．５インチ）のパイプが使用されるが、４０Ａのパイプは配管の施工に際し曲げ加工ができず、ラインを曲げる箇所ではパイプを溶接する配管工事が行われる。そして、溶接箇所にはリークテストも必要であるから、全体として配管の施工費は高くなる。
【０００８】
そのほかのスロー排気を行う方法として、メインバルブ２３、バイパスバルブ２４に換えて、弁体の開度の制御が可能なバタフライ弁を設け、排気の初期には開度を小とし、真空チャンバー２０の真空度の向上に応じて開度を大とする方法もあるが、この場合もバタフライ弁自体および弁体の開度制御装置が高額でありコストを上昇させる。また、図３に示した特開平６−１２９３８４号公報の真空排気装置において、排気開始時にドライ真空ポンプ３１と補助ポンプ３３とによって排気する起動方法も、真空チャンバー３０内に微粒子が存在する場合には、微粒子が舞い上がって半導体ウェーハ等の汚染を招き易い。
【０００９】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、スロー排気のための機器装置を設けることなくスロー排気を行い得る真空排気装置の運転方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、特許請求の範囲に記載された構成によって解決されるが、その解決手段を説明すれば次の如くである。
【００１１】
請求項１に記載された運転方法は、真空容器に接続された容積移動型ドライ真空ポンプを主ポンプとし、この主ポンプの吐出側に接続され前記主ポンプから大気側へのガスの流れのみを許容する逆止弁と、前記主ポンプの吐出側に前記逆止弁に対して並列的に配置され、前記主ポンプよりも排気容量の小さい補助ポンプとを備えた真空排気装置によって前記真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際し、前記補助ポンプを最初に起動させ、前記真空容器が所定の真空度に達した後に前記主ポンプを起動させ、定常状態に入った後も前記主ポンプと前記補助ポンプを常時運転させることを特徴とする真空容器のスロー排気方法である。この方法によれば、まず補助ポンプのみを起動し主ポンプは起動しないので、例えば真空容器内に微粒子が存在している場合であっても微粒子は舞い上がらず、従って真空容器内の基板類に微粒子が付着して汚染するようなことはない。
【００１２】
また、請求項２に記載された運転方法は、真空容器に接続された容積移動型ドライ真空ポンプを主ポンプとし、この主ポンプの吐出側に接続され前記主ポンプから大気側へのガスの流れのみを許容する逆止弁と、前記主ポンプの吐出側に前記逆止弁に対して並列的に配置され、前記主ポンプよりも排気容量の小さい補助ポンプとを備えた真空排気装置によって前記真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際し、前記補助ポンプを最初に起動させ、前記真空容器が所定の真空度に達する前に前記主ポンプを排気量の小さい低速回転で起動し、前記真空容器の真空度に応じて回転数を漸次増大させ、定常状態に入った後も前記主ポンプと前記補助ポンプを常時運転させることを特徴とする真空容器のスロー排気方法である。この方法によれば、請求項１の作用に加え、補助ポンプの負荷にならないように主ポンプを起動でき、主ポンプが定格運転に入るまでの時間を短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の真空排気装置の運転方法は、上述したように、主ポンプの排気ラインに逆止弁が取り付けられており、逆止弁と並列に主ポンプより排気容量の小さい補助ポンプが取り付けられた真空排気装置によって真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際し、補助ポンプを最初に起動し、真空容器が所定の真空度に達した後に主ポンプを起動する方法である。なお、上記のような構成の真空排気装置は、真空容器が十分に排気されて排ガス量が少なくなる定常運転時には逆止弁が閉じて補助ポンプのみによる排気が行われるので消費電力を低下させるという省エネ特性を有している。
【００１４】
本発明における真空排気装置の主ポンプとしては、容積移動型ドライ真空ポンプとして分類されるルーツ型ポンプ、クロー型ポンプ、スクリュー型ポンプの内の何れか１基、または２基以上を直列に配置した組み合せが使用される。例えば、２基または３基のルーツ型ポンプを直列に配置したものであってもよい。また、補助ポンプとしては、消費電力が小さく移送効率のよいもの、圧縮工程において排気ガスの体積が減少する構造のものが好適であり、具体的には回転翼型（ゲ−デ型）ポンプ、ピストン型ポンプ、ダイアフラム型（メンブラン型）ポンプ、スクロール型ポンプがある。そして、補助ポンプの排気速度（Ｌ／ｍｉｎ）は期待する真空排気装置の能力に応じて主ポンプの排気速度の数％から２０％程度までの範囲内で適宜選択される。
【００１５】
また逆止弁には、平板状弁体を例えばその上端部で軸支して弁胴に取り付け、平板状弁体の一方の面側の圧力が高くなると平板状弁体が他方の面側へ扉の様にスイングして開となり、一方の面側の圧力が低くなると平板状弁体が例えば自重で元の位置へ戻ることによって弁を閉じて逆流を阻止する逆止弁や、バネによって弁座へ向かう方向に付勢された弁体を有し、弁体の片側の圧力が高くなるとバネの付勢に抗して弁が開となり、片側の圧力が低くなるとバネの付勢によって弁体が弁座に押圧されることにより弁を閉じて逆流を阻止する逆止弁もあるが、逆止弁を開とするに要する圧力が低いこと、圧力の脈動に追随して正確に開閉すること等において優れたものであることが好ましい。従って本発明においては、弁胴内で浮動し得る球形弁体を有し、主ポンプの吐出部の一定以上の圧力で浮上して弁を開とし、それ以下の圧力では自重によって下方の弁座に着座して弁を閉とする逆止弁が好適に使用される。
【００１６】
そして、真空容器を大気圧またはその近傍から排気するべく真空排気装置を起動するに際しては、先ず補助ポンプのみを起動し、真空容器が所定の真空度に達した後に、主ポンプを起動する。そして主ポンプを起動する時の真空度は１０4 Ｐａ台程度の値に設定される。なお、補助ポンプを起動して得られる真空容器の真空度の計測は、起動されていない主ポンプの吸入側または吐出側の真空度の計測によって代替させることができる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明の真空排気装置の運転方法について図面を参照し具体的に説明する。
【００１８】
（実施例）
図１は真空チャンバー１０に接続した真空排気装置１を概念的に示す配管図である。すなわち、真空排気装置１は、基板への成膜用の真空チャンバー１０と主ポンプである排気速度１０００Ｌ／ｍｉｎの多段型ルーツ真空ポンプ１１を繋ぐ排気管１２に口径の大きいメインバルブ１３と真空度計測用の圧力計１９を取り付け、多段型ルーツ真空ポンプ１１の排気ライン１５には逆止弁３１を取り付けて、逆止弁３１と並列に補助ポンプ１４を配置したものである。補助ポンプ１４には、排気速度が多段型ルーツ真空ポンプ１１の１０％である１００Ｌ／ｍｉｎの回転翼型ドライポンプが使用されており、逆止弁３１には、弁胴内で浮動し得る球形弁体を備え大気圧より約７００Ｐａ高い圧力で浮上して弁を開とし、それより低い圧力では自重によって下方の弁座に着座して弁を閉とするものが取り付けられている。そして、排気ライン１５には、図２に示した従来の排気ライン２５と同様、呼称４０Ａ（口径４０ｍｍ≒１．５インチ）のパイプが使用されている。
【００１９】
上記の真空排気装置１によって真空チャンバー１０を大気圧から真空排気するに際しては、先ず補助ポンプ１４を起動しメインバルブ１３を開とすることによって排気を開始した。そして圧力計１９によって真空チャンバー１０の真空度が１０4 Ｐａに達したことが確認された時点で主ポンプ１１を起動しローター軸の回転数を３６００ｒｐｍとして真空チャンバー１０の真空度が１Ｐａに達するまで排気した。このような起動方法を採用することにより、真空チャンバー１０内における微粒子の舞い上がりを防ぐことができた。すなわち、大気圧からの排気に際し補助ポンプ１４のみを起動することにより、従来のようにメインバルブ２３と並列に口径の小さいバイパスバルブ２４を設けなくともスロー排気が可能であった。また、真空度が１Ｐａに達した後、続いて定常運転に入ったが、この時点では排気量が少なく逆止弁３１が閉じて補助ポンプ１４のみによる排気が行われることから、真空排気装置１の消費電力は低減され、騒音も抑制された。なお、図１の排気ライン１５には呼称４０Ａのパイプを使用したが、補助ポンプ１４による排気、それに続く主ポンプ１１の排気においては排気量が少ないので、例えば呼称１０Ａ（口径１０ｍｍ≒３／8 インチ）のパイプに置き換えることが可能であり、この口径のパイプは曲げ加工が可能であるから配管の施工費を低減させることができる。
【００２０】
以上、本発明の真空排気装置の運転方法を実施例によって説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【００２１】
例えば本実施例においては、補助ポンプの排気によって真空チャンバーが所定の真空度に達した後の主ポンプの起動に際し、ローター軸を３６００ｒｐｍで回転させたが、真空容器が所定の真空度に達する前に主ポンプをインバーター制御して回転数を排気量の小さい低回転数から真空容器の真空度に応じて漸次増大させるようにしてもよく、そのことによって主ポンプの起動時における急激な圧力変化を避け、補助ポンプの負荷にならないように主ポンプを起動することができる。
【００２２】
また本実施例においては、半導体基板への成膜用の真空チャンバーの排気に本発明の真空排気装置の運転方法を適用する場合を例示したが、半導体基板を大気圧と真空系との間で搬入、搬出するためのロードロック室の排気にも同様に適用され得る。
また本実施例においては、半導体基板が装填された真空チャンバーを排気する場合を例示したが、勿論、液晶表示パネルやプラズマ表示パネル用のガラス基板が装填される真空チャンバーを排気する場合にも適用される。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の真空排気装置の運転方法は以上に説明したような形態で実施され、次に述べるような効果を奏する。
【００２４】
請求項１の真空排気装置の運転方法によれば、主ポンプの排気ラインに逆止弁が取り付けられており、逆止弁と並列に主ポンプより排気容量の小さい補助ポンプが取付けられた真空排気装置によって真空容器を大気圧またはその近傍から排気するに際しての真空排気装置の運転方法において、補助ポンプを最初に起動し、真空容器が所定の真空度に達した後に主ポンプを起動するので、スロー排気のための機器装置を設けなくとも真空容器のスロー排気が可能であり、真空容器内に微粒子が存在するような場合にも微粒子は舞い上がらず真空容器内を汚染するようなことは発生しない。また、補助ポンプによるスロー排気の間、それに続く主ポンプの排気による定常運転の間は、排気量が少ないので主ポンプの排気ラインを曲げ加工の可能な口径の小さいパイプに変更することができ、排気ラインの施工費を低減することができる。
【００２５】
請求項２の真空排気装置の運転方法によれば、真空容器が所定の真空度に達する前に主ポンプを排気量の小さい低い回転数で起動し、真空容器の真空度に応じて回転数を漸次増大させるので、補助ポンプの負荷にならないように主ポンプを起動でき、主ポンプが定格運転に入るまでの時間を短くし稼動率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空チャンバーをスロー排気することが可能な実施例の真空排気装置の配管図である。
【図２】真空チャンバーをスロー排気するための従来の真空排気装置の配管図である。
【図３】消費電力を低減し得る従来の真空排気装置を示す図である。
【符号の説明】
１    真空排気装置
１０  真空チャンバー
１１  主ポンプ
１２  排気管
１３  メインバルブ
１４  補助ポンプ
１５  排気ライン
１９  圧力計
３１  逆止弁
【図１】
0003982673.tif 000002
【図２】
0003982673.tif 000003
【図３】
0003982673.tif 000004