(57)【要約】【課題】ロータの回転によって気体を圧縮排気する真空ポンプと高真空ポンプとを多段に直列接続した構成を有し、騒音の大きさを抑制できる真空排気装置を提供する。【解決手段】チャンバーの排気口に連結された排気バルブと、排気バルブに接続された、ロータの回転による圧縮排気によってチャンバーの内部を排気する第１の真空ポンプと、第１の真空ポンプと直列に多段接続されてチャンバーの内部を排気する第２の真空ポンプと、排気バルブの開閉動作及び第１の真空ポンプの電源のオンオフを制御する制御装置とを備え、制御装置が、排気バルブが閉じられ且つ第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプが起動された状態から第１の真空ポンプの電源をオフし、その後一定の停止時間が経過してから排気バルブを開き、更に一定の減圧時間を経過してから第１の真空ポンプの電源をオンする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーの内部を排気する真空排気装置であって、
前記チャンバーの排気口に連結された排気バルブと、
前記排気バルブに接続された、ロータの回転による圧縮排気によって前記チャンバーの内部を排気する第１の真空ポンプと、
前記第１の真空ポンプと直列に多段接続されて前記チャンバーの内部を排気する第２の真空ポンプと、
前記排気バルブの開閉動作及び前記第１の真空ポンプの電源のオンオフを制御する制御装置と
を備え、前記制御装置が、前記排気バルブが閉じられ且つ前記第１の真空ポンプ及び前記第２の真空ポンプが起動された状態から前記第１の真空ポンプの電源をオフし、その後一定の停止時間が経過してから前記排気バルブを開き、更に一定の減圧時間を経過してから前記第１の真空ポンプの電源をオンすることを特徴とする真空排気装置。
【請求項２】
前記一定の停止時間が、前記第１の真空ポンプの電源をオフした後に前記ロータの回転が停止するまでの時間よりも短く設定されている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】
前記一定の減圧時間が、前記第１の真空ポンプの電源をオフした後の前記ロータの回転による排気と前記第２の真空ポンプによる排気によって前記チャンバー内の圧力が一定の圧力よりも低くなるまでの時間に応じて設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空排気装置。
【請求項４】
前記一定の減圧時間を経過して前記チャンバー内の圧力が１×１０4Ｐａ以下になった後に、前記制御装置が前記第１の真空ポンプの電源をオンすることを特徴とする請求項３に記載の真空排気装置。
【請求項５】
前記第１の真空ポンプがメカニカルブースターポンプであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバーの内部を排気する真空排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造などに使用されるチャンバーの内部を高真空まで排気する真空排気装置として、ロータの回転によってチャンバー内の気体をかき出すようにして圧縮排気する（以下において「かき出し型」という。）真空ポンプと高真空ポンプとを多段に直列接続した構成が使用されている（例えば、特許文献１参照。）。かき出し型の真空ポンプは、メカニカルブースターポンプなどである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２１８６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、チャンバーの内部が大気圧に近く背圧が高い状態でかき出し型の真空ポンプでチャンバーの内部を排気すると、真空ポンプで大きな騒音が生じるという問題があった。上記問題点に鑑み、本発明は、ロータの回転によって気体を圧縮排気する真空ポンプと高真空ポンプとを多段に直列接続した構成を有し、騒音の大きさを抑制できる真空排気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、チャンバーの内部を排気する真空排気装置であって、チャンバーの排気口に連結された排気バルブと、排気バルブに接続された、ロータの回転による圧縮排気によってチャンバーの内部を排気する第１の真空ポンプと、第１の真空ポンプと直列に多段接続されてチャンバーの内部を排気する第２の真空ポンプと、排気バルブの開閉動作及び第１の真空ポンプの電源のオンオフを制御する制御装置とを備え、制御装置が、排気バルブが閉じられ且つ第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプが起動された状態から第１の真空ポンプの電源をオフし、その後一定の停止時間が経過してから排気バルブを開き、更に一定の減圧時間を経過してから第１の真空ポンプの電源をオンする真空排気装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ロータの回転によって気体を圧縮排気する真空ポンプと高真空ポンプとを多段に直列接続した構成を有し、騒音の大きさを抑制できる真空排気装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る真空排気装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る真空排気装置の第１の真空ポンプの例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る真空排気装置による排気方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態の変形例に係る真空排気装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【０００９】
本発明の実施形態に係る真空排気装置１０は、チャンバー２０の内部を大気圧から数Ｐａ程度の高真空まで減圧する。図１に示した真空排気装置１０は、チャンバー２０の排気口２１に連結された排気バルブ１３と、排気バルブ１３に接続された第１の真空ポンプ１１と、第１の真空ポンプ１１と直列に多段接続されてチャンバー２０の内部を排気する第２の真空ポンプ１２と、排気バルブ１３の開閉動作及び第１の真空ポンプ１１の電源のオンオフを制御する制御装置１４とを備える。図１に示すように、第１の真空ポンプ１１の吸気口１１１はチャンバー２０の排気口２１に接続され、第１の真空ポンプ１１の排気口１１２は第２の真空ポンプ１２の吸気口１２１に接続されている。
【００１０】
第１の真空ポンプ１１は、ロータの回転による圧縮排気によってチャンバー２０の内部を排気するかき出し型の真空ポンプである。例えば、第１の真空ポンプ１１には、図２に示すような、ケーシング１１３内に２つの繭形状のロータ１１０が配置されたメカニカルブースターポンプなどが採用される。図２に示したメカニカルブースターポンプは、ケーシング１１３内で２つのロータ１１０が矢印のように互いに反対方向に同期回転することによって、チャンバー２０の内部を圧縮排気する。
【００１１】
第２の真空ポンプ１２には、ロータリーポンプやドライポンプなどの、単独に用いた場合に高真空が得られる高真空ポンプが採用される。しかしながら、一般的に、ロータリーポンプやドライポンプを単独で使用してチャンバー２０の内部を大気圧から高真空まで排気するには長い排気時間を要する。
【００１２】
これに対し、メカニカルブースターポンプなどをロータリーポンプやドライポンプと組み合わせることによって、ロータリーポンプやドライポンプの排気速度が遅い圧力領域において排気速度を大きく上げられる。即ち、真空排気装置１０によれば、第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２を同時に排気運転させることによって、チャンバー２０の内部を高速に排気することができる。
【００１３】
しかし、チャンバー２０の内部が大気圧に近い状態で第１の真空ポンプ１１を運転させると、第１の真空ポンプ１１で大きな騒音が発生する。これは、背圧が高いと、チャンバー２０から第１の真空ポンプ１１に移動して第１の真空ポンプ１１内部のロータ１１０に衝突する気体の流れが大きいためである。気体の流れが高速に回転するロータ１１０の負荷となり、騒音が発生する。
【００１４】
これに対し、真空排気装置１０では、制御装置１４が以下のように排気バルブ１３の開閉動作と第１の真空ポンプ１１の電源のオンオフを制御することによって、第１の真空ポンプ１１に発生する騒音が抑制される。以下に、大気圧のチャンバー２０の内部を真空排気装置１０によって排気する方法を、図３を参照して説明する。
【００１５】
図３の時刻ｔ１において、排気バルブ１３が閉じた状態で、第１の真空ポンプ１１及び第２の真空ポンプ１２が起動される。次いで、排気バルブ１３が閉じられ且つ第１の真空ポンプ１１及び第２の真空ポンプ１２が起動された状態から、時刻ｔ２において、制御装置１４が第１の真空ポンプ１１の電源を一旦オフする。
【００１６】
その後、時刻ｔ２から一定の停止時間ｄＴ１を経過した時刻ｔ３において、制御装置１４は排気バルブ１３を開く。更に、時刻ｔ３から一定の減圧時間ｄＴ２を経過した時刻ｔ４において、制御装置１４が第１の真空ポンプ１１の電源を再度オンする。その後、所定の圧力になるまで、第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２によってチャンバー２０を排気する。
【００１７】
上記に説明した真空排気装置１０の排気方法によれば、排気バルブ１３が開かれる時刻ｔ３では、第１の真空ポンプ１１の電源がオフされている。このため、大気圧のチャンバー２０から第１の真空ポンプ１１内部に移動する気体の大きな流れが、第１の真空ポンプ１１の内部で高速回転するロータ１１０に衝突することを防止できる。その結果、第１の真空ポンプ１１で発生する騒音の大きさが抑制される。
【００１８】
これに対し、排気バルブ１３を開く前は第２の真空ポンプ１２のみを動作させ、排気バルブ１３を開いた後に初めて第１の真空ポンプ１１を動作させる方法では、チャンバー２０を大気圧から高真空まで排気する時間が増大する。これは、大気圧に近い状態では、第２の真空ポンプ１２であるロータリーポンプやドライポンプなどの高真空ポンプの排気速度が遅いためである。一方、第１の真空ポンプ１１による排気と第２の真空ポンプ１２による排気を同時に行うことによって、チャンバー２０内を大気圧から数Ｐａ程度の高真空まで高速に排気できる。
【００１９】
図３を参照して説明した真空排気装置１０による排気方法では、排気バルブ１３を開いたタイミングでは第１の真空ポンプ１１の電源はオフである。しかし、排気バルブ１３を開く直前まで第１の真空ポンプ１１の電源がオンされているため、電源オフ後にも第１の真空ポンプ１１の内部でロータ１１０が慣性で回転を続けている。つまり、電源がオフされて減速しつつもロータ１１０が回転することによって、第１の真空ポンプ１１による排気が行われる。このように、第１の真空ポンプ１１の電源がオフである間も、第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２が同時にチャンバー２０の内部を排気する。その結果、排気時間を短縮できる。
【００２０】
上記のように電源がオフされた後に第１の真空ポンプ１１が排気を行うためには、ロータ１１０が完全に停止する前に排気バルブ１３を開く必要がある。したがって、第１の真空ポンプ１１が電源をオフした後にロータ１１０の回転が停止するまでの時間よりも、停止時間ｄＴ１を短く設定する。
【００２１】
一方、過負荷による第１の真空ポンプ１１の騒音を抑制するために、チャンバー２０内が一定の圧力以下になってから第１の真空ポンプ１１を再度オンする必要がある。このため、減圧時間ｄＴ２は、第１の真空ポンプ１１の電源をオフした後のロータ１１０の回転による排気と第２の真空ポンプ１２による排気によってチャンバー２０内の圧力が一定の圧力よりも低くなるまでの時間に応じて設定される。例えば、第２の真空ポンプ１２の排気能力やチャンバー２０のサイズなどに応じて減圧時間ｄＴ２が設定される。本発明者らの検討によれば、チャンバー２０内の圧力が１〜３×１０4Ｐａ以下の状態で第１の真空ポンプ１１の電源をオンすることにより、騒音の大きさを抑制できる。本発明者らの実験では、減圧時間ｄＴ２を例えば３〜５秒に設定した場合に、チャンバー２０の内部が大気圧から１〜３×１０4Ｐａ程度まで排気される。
【００２２】
本発明者らは、第１の真空ポンプ１１にメカニカルブースターポンプを使用し、第２の真空ポンプ１２にドライポンプを使用して、騒音測定の実験を行った。測定は、床に配置した真空排気装置１０から１ｍ離れ、高さ１ｍの位置で行った。第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２が起動した状態で排気バルブ１３を開いた場合には、騒音値は９３ｄＢであった。これに対し、第１の真空ポンプ１１の電源を一時的にオフした後、排気バルブ１３を開いてから３秒後に第１の真空ポンプ１１の電源をオンした場合には、騒音値は９０ｄＢであった。このように、真空排気装置１０によれば騒音の大きさを抑制できることが確認された。
【００２３】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る真空排気装置１０では、ロータ１１０の回転による圧縮排気によってチャンバー２０の内部を排気する第１の真空ポンプ１１の電源を一時的にオフした後に、排気バルブ１３を開く。これにより、第１の真空ポンプ１１で発生する騒音の大きさを抑制できる。このとき、電源をオフした後も、第１の真空ポンプ１１のロータ１１０が減速しながらも回転しているため、第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２とが協働してチャンバー２０の内部を排気する。その結果、真空排気装置１０によれば、高速且つ低騒音でチャンバー２０の内部を排気できる。
【００２４】
＜変形例＞
真空排気装置１０は、例えば図４に示すように、同一の筐体１５に第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２を格納した一体型の構造であってもよい。第１の真空ポンプ１１と第２の真空ポンプ１２とが異なる筐体である場合よりも、搬送や取付が容易である。
【００２５】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２６】
上記では、第１の真空ポンプが繭形状のロータ１１０を有するメカニカルブースターポンプである例を示したが、他の形状のロータを有するかき出し型の真空ポンプであってもよい。
【００２７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００２８】
１０…真空排気装置
１１…第１の真空ポンプ
１２…第２の真空ポンプ
１３…排気バルブ
１４…制御装置
２０…チャンバー
１１０…ロータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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