一体型高真空ポンピングシステム
【解決手段】本発明は、ＴＭＰを付帯するバイパス管路及び弁類と一体化して、単一のサブアッセンブリが製作されるようにすることに関する。ＴＭＰのハウジングは、高真空システムを構築するのに必要な関連機器を収容するために大幅な改造が施されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な真空の分野又は半導体素子や表示画面の処理における、気体及び蒸気のポンピングの分野に関する。より具体的には、本発明は、一体型高真空ポンピングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や表示画面の製造における様な、気体及び蒸気のポンピングでは、しばしば高真空ポンピングシステムを使用する必要がある。この目的に使用される一般的なポンプは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）である。
【０００３】
ＴＭＰは、様々な種類の半導体及び一般的な用途に使用されているが、このＴＭＰは、回転部材がポンプで送られる気体分子の速度に近い速度で回転することに依存している。この様なポンプの際立った特徴は、排出口圧力対吸込口圧力の圧縮比が非常に高いことである。更に、ＴＭＰの排気部は、一般には、過剰な高圧に曝されてはならない。特に、ポンプの吸込口と排出口の間の差圧は小さく保たれねばならない。
【０００４】
吸込口であろうと排気部であろうと、ポンプが高圧に曝されると、ポンプ内に非常に高い熱と大きな応力が発生する。この熱と圧力で、ポンプが自ら壊れてしまうこともある。この様な事態を避けるため、ＴＭＰは、普通はバイパス管路と或る種の制御論理とを組み込んだ真空システム内で使用され、確実に、吸込口と排気部の両方の圧力が元々低い場合にのみポンプが稼動するようになっている。
【０００５】
代表的な真空システムは、処理又は実験が行われる室と、この室の吸込口付近に弁を設けたバイパス管路と、排気部に弁が接続されているＴＭＰと、ＴＭＰの吸込口と室の間に接続されている弁と、を有している。ＴＭＰの排気部は、弁を介して、バイパス管路の下流側に接続されている。
【０００６】
バイパス管路は、ポンプの吸込口と排気部の両方の弁と連結して使用されるが、このバイパス管路は、ＴＭＰが取り付けられている室を排気するために使用される。二次的なポンプ、即ちバッキングポンプが排気を行う。室の圧力が、ＴＭＰの設計で決められている一定の閾値よりも下がると、バイパス管路を室に接続している弁が閉じられる。次に、ＴＭＰへの排気弁が開かれ、次いでＴＭＰの吸込口への弁が開かれる。これで、ＴＭＰへの吸込弁と、ＴＭＰ本体と、ＴＭＰの排気弁とを介して、室とバッキングポンプの間に流体接続が出来上がる。ＴＭＰは、これで、室の排気を継続的に行う。
【０００７】
ＴＭＰの真空性能に固有の性質のせいで、全てのＴＭＰには、何らかの形態のバイパス管路、パイパス弁、吸込弁、及び排気弁が必要である。一般には、この他にも幾つかゲージが接続されており、例えば、圧力ゲージや真空スイッチが真空システム内の様々な地点に接続され、真空システムの性能を監視し、外部に、遠隔的に、又は近接して取り付けられている、弁を作動させる制御装置への信号を生成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記真空システムは、例えば、空気で作動するソレノイド真空弁、配管類、真空シール、絞り弁、仕切り弁、ＴＭＰなど、様々な構成要素で組み立てられている。このシステムの鍵となる特徴は、多数のシールと接続部を用いて各種構成要素を組み立てる汎用性があることである。従来のやり方では、構成要素の一体化には限界があった。
【０００９】
上記既知の真空システムは、半導体素子の製造、例えば、エッチング工程や高密度プラズマ化学蒸着工程などに、頻繁に使用されているのが見受けられる。上記各工程では、処理ガスを室に導入し、その後この処理ガスを真空システム（ＴＭＰと弁のアッセンブリ）を通して汲み出す。処理工程に使用される真空システムの設計には、真空システムの温度管理、流量コンダクタンスの変動を介した工程制御、構成要素の処理ガスとの適合性、真空システムが物理的に占める総空間量と前記空間の比率、及び真空システムの整備性を含め、考慮すべき重要な観点が幾つかある。
【００１０】
真空システムの温度管理は、或る工程にとっては非常に重要である。或る工程では、真空配管、弁類、及びＴＭＰを或る一定の温度まで加熱して、流体に接する面の腐食、又はその面上への気体の凝結を防止する。凝結が起こると、固形物（定義による）のみならず粒子不純物の源が生じることになる。凝結の成分は、分離し、ポンプで送られている気体流の中に見出されることもある。それら粒子は、処理ガスの流れに逆らって逆流し、処理されているウェーハ基板又は関与する室内の他の物品上に落下し付着することもある。特に半導体処理工程では、ウェーハ上の非常に重要な回路構成要素と接続部の間の分離距離は、素子上に付着する粒子よりも何倍も小さいので、ウェーハ上の素子が使い物にならなくなってしまうこともある。
【００１１】
粒子発生のメカニズムは、半導体処理工程の焦点の中心である。注目されているにも関わらず、粒子発生のメカニズムは完全に解明されているわけではない。それでもなお、温度差、気体流中の可動部品、材料組成、これら全てが、清浄度の問題に悪影響を及ぼす。
【００１２】
今日使用されている真空システムでは、バイパス管路、各種弁、及びＴＭＰに別々の温度管理システムを適用していることにより、温度差が生じる。例えば、ポンプの吸込口への弁、代表的には、仕切り弁、絞り弁、又は両者の組み合わせ弁には、大抵の場合、構成要素の温度を上げるために或る種のヒーターが装着されている。ＴＭＰにも、その内部構成要素を暖かく維持するためヒーターが装着されている。それらの温度が異なり、従って温度勾配が生じるのは極めて普通のことである。また、バイパス弁とＴＭＰ排気弁も加熱される。ここでもやはり、両弁の温度は同じではなく、且つＴＭＰの温度とも異なるはずである。それら温度勾配は、粒子形成の問題に悪影響を与える。
【００１３】
処理工程に使用される真空システムの別の鍵となる要素は、工程制御の方法を有していることである。これは、普通は、ＴＭＰの吸込口に弁を使用することにより達成される。ＴＭＰへの１つ又は複数の吸込弁は、通常、２つの機能、即ち、流量コンダクタンスの隔離と変動を実行する。この様な吸込弁は、それらの機能次第で、仕切り弁又は絞り弁と呼ばれる。上記機能は、１つの弁で行われることもあれば、２つの別々の弁で行われることもある。両方の機能を果たす単一弁を使用する方式も普及しつつある。吸込弁は、別体でもよいが真空システムには必要な構成要素であり、これには様々な型式のものがあり、その内の１つに振り子型がある。この別体の弁は、真空シールとボルトの様な締め付け手段を介してＴＭＰの吸込口に接続される。弁自体は、同様のインターフェースを介して真空処理室に接続される。
【００１４】
弁体自体が様々な機能を果たしている。１つの機能は、ＴＭＰの重量を、室への接続を通して支えることである。別の機能は、ＴＭＰと室の両方に真空シールを提供することであるが、これには、精密機械加工と特別な材料の真空シールの使用が必要である。３番目の機能は、ロータ破壊という最悪の事態が起きた場合に発生する恐れがあるトルクに耐える十分な強度を有することである。
【００１５】
処理工程に使用される真空システムにとって更に重要な要素は、真空システムを構成する適正な構成要素を選択することである。構成要素の仕様を混み入ったものにすると、システムの早すぎる故障を招く恐れがある。例えば、フッ素を基材とした処理に不適切な材料を用いた単一の真空シールを不適正に使用すると、通常は有毒又は腐食性である処理ガスの漏洩を引き起こし、健康に害を及ぼしかねない。また、信頼性を高めるには、仮に不適正な使用と設計の可能性を減らすことができるのであれば、使用されるシールの個数は少ない方が好都合である。組み立ての的確な構成要素と方法を選択するという重責は、設計技術者に課されている。構成要素が多いことから、技術者の責務は複雑且つ時間の掛かるものとなる。
【００１６】
処理工程に使用される真空システムにとって又別の重要な要素は、真空システムが使用する空間の量を節約するということである。全ての処理において、真空処理工具が占める空間と、処理を順調にこなすために必要な補助的な機器が占める空間の量を減らすことは経済的に有益である。半導体処理工程に使用される場合、例えば、処理工具の下の空間、ここは普通は高真空システム（又は少なくともその一部）が配置される空間であるが、大量の機器を処理装置に更に近接して配置すると性能上の利点が生じ得るので、この空間の量は貴重である。真空システムでは、「設置面積」、即ち上下方向の投影による装置が占める面積、の空間量は重要である。例えば、付近の他の装置への妨害を回避するために、真空システム内に真空弁を配置することは重要である。設置面積を最小化するには、バイパス管路をできる限りＴＭＰに接近させておくことも望ましい。
【００１７】
処理工程に使用される真空システムにとって更に別の重要な要素は、修理と保守の費用と時間を最小限にして、利用できる運転時間の量を最大化することである。欠陥のある構成要素（又はアッセンブリ）を新しいものと交換するのに要する時間の量を最小化することも重要である。多数の構成要素を有する今日のＴＭＰ主体の真空システムでは、修理と保守に備えて大量の構成要素を在庫として確保しておくことが求められる。保守、修理及び交換のための在庫量を最小限にするには、真空システムは、できる限り少ない数の構成要素を備えているのが有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングとハウジング内のキャビティとを備えている、気体送出用の一体型真空ポンピングシステムに着眼している。キャビティは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を備えている。ハウジングには、ハウジングに一体化され且つハウジングに可動式に接続されている吸込弁も組み込まれている。吸込弁は、前記キャビティ内のターボ分子ポンプと処理室の間の位置に配置されている。ハウジングには、ハウジング内に一体に配置されたバイパス管路が組み込まれている。バイパス管路は、バイパス管路に沿って複数の位置でキャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は仕切り弁の何れかの側に位置している。バイパス弁は、キャビティと処理室の間のバイパス流を調整するためにバイパス管路内に一体に配置されており、排気弁は、バイパス弁から一定の距離だけ離し且つキャビティに近接して、ハウジング内に一体に配置されている。上記各構成要素を一体化して単一構成体に形成することにより、ハウジング、仕切り弁、バイパス弁、排気弁、及びバイパス管路は、動作中は実質的に同じ温度に保たれる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、バイパス弁は、キャビティと処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、バイパス管路内に配置されており、キャビティからバイパス管路への流れを調整する排気弁は、前記バイパス弁に近接して配置されている。或る好適な実施形態では、バイパス弁と排気弁は、三方弁へと組み合わせられている。
【００２０】
本発明は、更に、供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階を有する、気体を送出する方法に着眼しており、同装置は、処理室へ接続するための一体のフランジを有するハウジングと、ハウジング内に配置されターボ分子ポンプを備えているキャビティと、ハウジングと一体に構成され且つハウジングに可動式に接続された吸込弁であって、キャビティ内のターボ分子ポンプと処理室の間の位置に配置されている吸込弁と、ハウジング内に一体に配置されたバイパス管路であって、バイパス管路に沿って複数の位置でキャビティと弁調整式連通状態にあり、それら複数位置の内の少なくとも１つの位置は仕切り弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、キャビティと処理室の間のバイパス流を調整するためにバイパス管路内に配置されているバイパス弁と、バイパス弁から一定の距離だけ離して且つキャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている。気体流は、キャビティ内で適当な状態に調整され、キャビティから送出される。
【実施例】
【００２１】
本発明は、ＴＭＰを付帯するバイパス管路及び弁類と一体化して、単一のサブアッセンブリを製作することに関する。実際には、ＴＭＰのハウジングは、高真空システムを構築するために必要な付帯する機器を収容するために大幅な改造が施されている。この単体の一体型高真空ポンプシステムは、一般的な真空用、半導体処理工程用、及び平面パネル表示画面製造用の高真空システムの設計及び動作に求められる鍵となる懸案事項に取り組んでいる。
【００２２】
本発明を実施するに当たり、ハウジングの強度とハウジングの設計が、一体化の成功にとって極めて重要である。例えば、ＴＭＰの運転中にロータが破損するような事態になれば、大きな力が、ＴＭＰのハウジングに作用する内部圧力及びトルクとして発生する。ＴＭＰハウジングの設計は、ハウジング内に一体に組み込まれている補助的な真空システム構成要素の完全性を維持することに加えて、上記圧力に耐えねばならない。この改良されたハウジングが、一体化の１つの起点である。
【００２３】
従って、本発明は、半導体及び平面パネルの製造以外にも、ＴＭＰを組み込んだ高真空システムが必要とされる他の用途に、しばしば使用される高真空システムの改良に着眼している。ＴＭＰが関与する全ての用途では、ＴＭＰの物理的特質のために、バイパスシステムが必要とされる。本発明は、バイパス真空システムとこれに付帯する弁類とを単一のユニットに組み込んで、高真空システムの使用と動作に関係する多くの因子の解決と改良を図っている。
【００２４】
図１は、ＴＭＰ１４が処理室１２と流体的に接触している、既知の型式の代表的な高真空システム１０の概略図である。このシステムは、第１吸込弁１１、第２吸込弁１３、排気弁１５、及び前配管１９を更に備えており、最終的にポンプ１７を通して排出される。室１２には、更に、バイパス弁１６とバイパス真空管路１８が接続されている。用途によっては、ポンプで送られる気体の凝結を防止するために、従来から上記要素の全てを加熱することが行われている。しかしながら、ポンプ１４では、主にポンプを稼動させるのに使用されるモーターを冷却するために、冷却処理も行われている。
【００２５】
本発明によれば、弁１１と１３は組み合わせることができる。殆ど全ての場合に、何らかの形態の真空隔離が、弁１１又は弁１３の何れかに必要である。殆どの場合、何らかの形態のコンダクタンス可変弁（絞り弁）が使用される。１２と流体的に接続される弁の順番は、システムを設計する技術者によって選定され、或る程度の任意性がある。但し、吸込弁の２つの機能を組み合わせて１つの弁、例えば振り子弁にすることは既知である。
【００２６】
従来技術の代表的な既知の構造を図２に示している。図２は、単一の絞り／仕切り弁６２を室７２と接続状態に配して使用している例を示している。バイパス弁６８は、シール７１を介してバイパス管路６５に接続されている。バイパス管路には、各種取付具が配置される。このような取付具としては、ＮＷ様式の取付具７１（単数又は複数個）、並びに１つ又は複数のＶＣＲ型取付具６６が考えられる。取付具の個数と型式は、バイパス管路６５に接続される機器の個数と型式に基づいて選択される。
【００２７】
バイパス管路６５は、真空気密シール６９を介してＴ型部品６４に接続されている。このＴ型部品は、更にバイパス弁６３に接続されている。６９、７０、７１で示している真空インターフェース／シールは、高品質のものでなくてはならず、且つ追加のハードウェア（図示せず）、例えばＯリングとクランプ及び／又はボルトを必要とする。
【００２８】
既知の絞り／仕切り弁アッセンブリ６２は、弁自体の重量の他にＴＭＰの重量も支えるように設計されている。或る既知の配置では、バイパス弁６８は、弁体ハウジングに組み入れられている。費用と設置面積の点では節約が実現できる可能性はあるが、真空システムの他の構成要素の必要性を取り除いてはおらず、完全に一体型の解には未だ到らない。
【００２９】
対照的に、本発明の或る実施形態によれば、弁とバイパス要素の全てが、図３に概略的に示すように、単一のハウジングに組み込まれている。このシステムでは、図２の弁６２は、図画的に造形３６として示されている。この弁３６は、ＴＭＰ３４のハウジング４０に組み込まれている。バイパス弁４２は、入口が弁３６の直ぐ上にあり、バイパスキャビティ３８の最上部に配置されている。排気弁４４は、バイパスキャビティ３８の端部に示されており、ＴＭＰの出力側に直接取り付けられる。
【００３０】
本発明の別の実施形態を示す概略図を図４に示している。この構成５０は、バイパス弁４２と排気弁４４が互いに密に近接して配置されていることを示している。各弁の各機能の性質により、弁４２と弁４４は、組み合せて１つの三方弁にすることができる。三方弁の場合、ＴＭＰの排気が真空前配管に接続されるか、バイパスキャビティ３８が前配管に接続されるか、又はＴＭＰとバイパスキャビティの両方が真空前配管から隔離されるか、である。
【００３１】
本発明の別の実施形態を図５の斜視図に示している。構成８０では、室の真空インターフェース７０がはっきりと示されている。二部品のＴＭＰハウジング４０は、吸込弁８２、バイパス弁４２、排気弁４４、を組み合わせ、取付具６６が装着されている。ハウジングは、ＴＭＰ８３の基部に取り付けられている。バイパス管路（キャビティ）の底部が見えるが、これは前配管１９（図１に図示）に接続されることになる。弁アッセンブリ８２は、吸込（絞り／仕切り）弁の整備と保守のためのアクセスカバーの存在も示している。単一アッセンブリは、この様に形成されている。この事例では、吸込（絞り／仕切り）弁６２は、ＴＭＰ３８のハウジングに埋め込まれ、８２として一体化して示されており、これにより、ハウジングは保守の場合の弁６２へのアクセスに対する備えができたことになる。バイパス弁４２と排気弁４４は、図４に示すように互いに密に近接して配置されている。
【００３２】
本発明によれば、ハウジング４０と弁４２と４４とは、互いに熱的に接触している。加熱されると、ここではハウジング４０内にミーリング加工されたバイパス管路３８と、弁ハウジング８２と、弁４２と４４は、同じ温度になる。これは、粒子がこぼれ落ちて処理室に移動して戻るという事態を引き起こす恐れのあるシステム内の温度差を無くすのに役立つ。温度勾配の有無は、ハウジング材料（例えば、アルミニウム合金）の熱伝導と、ハウジング４０と弁４２と４４との熱的接触に依存する。本発明によれば、ハウジング用として好適な有用な合金の１つは、アルミニウム合金である。適正に設計すれば、本発明のアルミニウム合金ハウジングは、アッセンブリに適切な強度を与えると共に、アッセンブリ全体を通して著しい温度差が生じないようにする熱伝達を可能とする、望ましい熱特性を提供する。最も好適な実施形態では、合金の選択と設計は、アッセンブリ全体の温度差を約１℃未満にすることに寄与している。
【００３３】
本発明の或る実施形態の側面図を図６に示している。本図は、切断線Ｎ−Ｎを示している。この断面は、図７に詳しく示されている。この断面図では、バイパスキャビティ３８が、ハウジング４０内にはっきりと示されている。ハウジングには、バイパスキャビティ３８及び弁４２と４４用に、ドリル加工／機械加工により流路が掘り込まれている。室７０へのインターフェースが、図の最上部に示されている。図示のように、複数の取付具６６の在ることが分かる。更に、弁４２と４４は、蛇腹機構を有するように示されている。他の型式の機構を使用してもよい。
【００３４】
図８は、切断線Ｐ−Ｐを示す、図５の異なる平面投影図である。断面Ｐ−Ｐは、図９に詳しく示されている。この図でも、バイパスキャビティ３８は、その弁８２の上部への接続状態と併せて、はっきりと示されている。通路１２２と１２３は、機械加工／ドリル加工で形成されている。これらの通路は、バイパス３８及び弁４２と４４を通る流れを支えている。ＴＭＰの基部は、断面で２１２として示されている。ハウジング４０は、ＴＭＰのステータとロータ要素が嵌め込まれるキャビティ１２２を有している。
【００３５】
図９では、弁ハウジング１２３を示しているが、弁４２と４４は単一のハウジングに組み合わせられている。このハウジングは、ＴＭＰハウジング４０に接続されると共にＴＭＰの排気部にも接続されている。
【００３６】
図１０は、図５の上面全景図を示している。取付具６６を、バイパスキャビティ３８の上面と共に示している。この事例では、バイパスキャビティ３８を容易に機械加工できるようにするため、３８の上面には蓋が装着されている。蓋は真空シールを有している。バイパス３８の位置とバイパス３８のＴＭＰの外側からの伸張分とにより、このシステムの設置面積は、図２のシステムよりも小さくなっている。従って、改良されたコンパクトな設計が実現されている。
【００３７】
ＴＭＰハウジング４０の設計は重要である。ハウジングは、正常な運転中にロータが破裂した場合に生じる破壊力に耐えられるだけの耐久性がなくてはならない。従来の弁ハウジング６２（例えば、図２に図示）は、ハウジングの機能的要件のために、このような破壊力を念頭に置いて設計されているわけではない。対照的に、本発明によれば、単一のハウジングを使用しているため、ロータのバーストに付帯する問題は単一のユニットに絞り込まれる。これにより、上側の室のインターフェースに伝達されるトルクの量に影響する設計を最適化することができる。改良された単一の設計によって、潰れ領域や破断要素の様な他のトルク低減特性を、ハウジング内に組み込めるようになる。更に、ロータが破壊した場合の安全に関する鍵となる要件の１つは、真空の完全性を維持することである。これは、全ての要素を単一のハウジングに組み入れることでより容易に実現されるので、最適設計を追求する上で、全てを考慮に入れることができる。
【００３８】
必要な真空要素を単一の設計に組み合わせることにより、全ての真空構成要素を注意深く選択し、単一のユニットとして簡単に試験することができるようになる。これは、従来の真空構成要素の支給方法では無理である。更に、本発明によれば、故障の場合も、単一の構成要素の診断は、処理に使用されているときに現場で行う必要は無い。代わりに、真空サブアッセンブリ全体を交換することができる。これにより、複雑化したシステムの問題解決に伴う運転停止時間量は小さくなる。代わりに、慎重な問題解決を特別の専用の場所で行うことができ、試験と診断用の特殊な機器を利用することができる。これは、特に半導体処理工程及び平面パネル処理工程での従来の用途を考慮した重要な観点である。上記用途では、問題解決の際に節約される時間は、会社の利益に直結する。既知の優良なサブアッセンブリ／システムと短時間で交換できることは、費用面で非常に好都合である。
【００３９】
先行技術の要素をＴＭＰハウジング／構造に組み合わせることは、一体化せずにＴＭＰハウジングを設計する場合に求められる労力を考えると、自明というわけではない、ということは注目に値する。ハウジングの設計は、専門家によるハウジングの強度の分析と詳細なモデル化が必要とされる専門技能の分野である。それでも、一体化は、高真空システムのユーザーに、小型化と使い易さを提供する。
【００４０】
本発明の別の実施形態では、吸込口（絞り／仕切り）弁アッセンブリ８２は、仕切り機能しか果たさないか、又は全く省かれている。コンダクタンスの変動が必要な場合は、弁アッセンブリ８２を、直径の小さいアッセンブリと交換して、ハウジングの排出点３８に組み込んでもよい。
【００４１】
異なる実施形態では、排気弁４４は、弁４４として可変コンダクタンス弁を使用することにより、弁８２の絞り機能を果たしている。
真空室の制御された排気も、可変コンダクタンス弁をバイパス弁として使用することにより実現される。更に、弁４４は、緩やかに起動できるように非常に小さな追加の弁で補強してもよく、そうすれば、室は、排気弁４４を迂回する追加の低速の狭いバイパス配管を通して排気される。
【００４２】
本発明が属する分野の当業者には、これまでの説明に記載された教示に照らし、本発明の多くの変更、変型、及び他の実施形態が想起されるであろう。従って、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、変更並びに他の実施形態は、特許請求の範囲に記載する内容の範囲に含まれるものと理解されたい。ここでは特定の用語を採用しているが、それらは、一般的及び記述的意味においてのみ使用されており、限定を目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】付帯する弁類とバイパスシステムとを有する既知のＴＭＰシステムの概略図である。
【図２】既知のＴＭＰシステムの概略図であり、半導体処理工程に使用される高真空システムを備えた鍵となる構成要素を示している。
【図３】本発明の或る実施形態の概略図であり、ＴＭＰ本体に一体に組み込まれたバイパス弁と排気弁の存在を示している。
【図４】本発明の或る実施形態の概略図であり、互いに密に近接して配置された排気弁とバイパス弁を示している。
【図５】本発明の或る実施形態の斜視図である。
【図６】図５の側面図であり、図中のＮ−Ｎ線に沿う断面は後で参照する。
【図７】図５のＮ−Ｎ線に沿う断面図である。
【図８】図５の側面図であり、図中のＰ−Ｐ線に沿う断面は後で参照する。
【図９】図８のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。
【図１０】図５の上から見た平面図であり、本発明の一体型システムのコンパクト性を示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的な真空の分野又は半導体素子や表示画面の処理における、気体及び蒸気のポンピングの分野に関する。より具体的には、本発明は、一体型高真空ポンピングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や表示画面の製造における様な、気体及び蒸気のポンピングでは、しばしば高真空ポンピングシステムを使用する必要がある。この目的に使用される一般的なポンプは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）である。
【０００３】
ＴＭＰは、様々な種類の半導体及び一般的な用途に使用されているが、このＴＭＰは、回転部材がポンプで送られる気体分子の速度に近い速度で回転することに依存している。この様なポンプの際立った特徴は、排出口圧力対吸込口圧力の圧縮比が非常に高いことである。更に、ＴＭＰの排気部は、一般には、過剰な高圧に曝されてはならない。特に、ポンプの吸込口と排出口の間の差圧は小さく保たれねばならない。
【０００４】
吸込口であろうと排気部であろうと、ポンプが高圧に曝されると、ポンプ内に非常に高い熱と大きな応力が発生する。この熱と圧力で、ポンプが自ら壊れてしまうこともある。この様な事態を避けるため、ＴＭＰは、普通はバイパス管路と或る種の制御論理とを組み込んだ真空システム内で使用され、確実に、吸込口と排気部の両方の圧力が元々低い場合にのみポンプが稼動するようになっている。
【０００５】
代表的な真空システムは、処理又は実験が行われる室と、この室の吸込口付近に弁を設けたバイパス管路と、排気部に弁が接続されているＴＭＰと、ＴＭＰの吸込口と室の間に接続されている弁と、を有している。ＴＭＰの排気部は、弁を介して、バイパス管路の下流側に接続されている。
【０００６】
バイパス管路は、ポンプの吸込口と排気部の両方の弁と連結して使用されるが、このバイパス管路は、ＴＭＰが取り付けられている室を排気するために使用される。二次的なポンプ、即ちバッキングポンプが排気を行う。室の圧力が、ＴＭＰの設計で決められている一定の閾値よりも下がると、バイパス管路を室に接続している弁が閉じられる。次に、ＴＭＰへの排気弁が開かれ、次いでＴＭＰの吸込口への弁が開かれる。これで、ＴＭＰへの吸込弁と、ＴＭＰ本体と、ＴＭＰの排気弁とを介して、室とバッキングポンプの間に流体接続が出来上がる。ＴＭＰは、これで、室の排気を継続的に行う。
【０００７】
ＴＭＰの真空性能に固有の性質のせいで、全てのＴＭＰには、何らかの形態のバイパス管路、パイパス弁、吸込弁、及び排気弁が必要である。一般には、この他にも幾つかゲージが接続されており、例えば、圧力ゲージや真空スイッチが真空システム内の様々な地点に接続され、真空システムの性能を監視し、外部に、遠隔的に、又は近接して取り付けられている、弁を作動させる制御装置への信号を生成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記真空システムは、例えば、空気で作動するソレノイド真空弁、配管類、真空シール、絞り弁、仕切り弁、ＴＭＰなど、様々な構成要素で組み立てられている。このシステムの鍵となる特徴は、多数のシールと接続部を用いて各種構成要素を組み立てる汎用性があることである。従来のやり方では、構成要素の一体化には限界があった。
【０００９】
上記既知の真空システムは、半導体素子の製造、例えば、エッチング工程や高密度プラズマ化学蒸着工程などに、頻繁に使用されているのが見受けられる。上記各工程では、処理ガスを室に導入し、その後この処理ガスを真空システム（ＴＭＰと弁のアッセンブリ）を通して汲み出す。処理工程に使用される真空システムの設計には、真空システムの温度管理、流量コンダクタンスの変動を介した工程制御、構成要素の処理ガスとの適合性、真空システムが物理的に占める総空間量と前記空間の比率、及び真空システムの整備性を含め、考慮すべき重要な観点が幾つかある。
【００１０】
真空システムの温度管理は、或る工程にとっては非常に重要である。或る工程では、真空配管、弁類、及びＴＭＰを或る一定の温度まで加熱して、流体に接する面の腐食、又はその面上への気体の凝結を防止する。凝結が起こると、固形物（定義による）のみならず粒子不純物の源が生じることになる。凝結の成分は、分離し、ポンプで送られている気体流の中に見出されることもある。それら粒子は、処理ガスの流れに逆らって逆流し、処理されているウェーハ基板又は関与する室内の他の物品上に落下し付着することもある。特に半導体処理工程では、ウェーハ上の非常に重要な回路構成要素と接続部の間の分離距離は、素子上に付着する粒子よりも何倍も小さいので、ウェーハ上の素子が使い物にならなくなってしまうこともある。
【００１１】
粒子発生のメカニズムは、半導体処理工程の焦点の中心である。注目されているにも関わらず、粒子発生のメカニズムは完全に解明されているわけではない。それでもなお、温度差、気体流中の可動部品、材料組成、これら全てが、清浄度の問題に悪影響を及ぼす。
【００１２】
今日使用されている真空システムでは、バイパス管路、各種弁、及びＴＭＰに別々の温度管理システムを適用していることにより、温度差が生じる。例えば、ポンプの吸込口への弁、代表的には、仕切り弁、絞り弁、又は両者の組み合わせ弁には、大抵の場合、構成要素の温度を上げるために或る種のヒーターが装着されている。ＴＭＰにも、その内部構成要素を暖かく維持するためヒーターが装着されている。それらの温度が異なり、従って温度勾配が生じるのは極めて普通のことである。また、バイパス弁とＴＭＰ排気弁も加熱される。ここでもやはり、両弁の温度は同じではなく、且つＴＭＰの温度とも異なるはずである。それら温度勾配は、粒子形成の問題に悪影響を与える。
【００１３】
処理工程に使用される真空システムの別の鍵となる要素は、工程制御の方法を有していることである。これは、普通は、ＴＭＰの吸込口に弁を使用することにより達成される。ＴＭＰへの１つ又は複数の吸込弁は、通常、２つの機能、即ち、流量コンダクタンスの隔離と変動を実行する。この様な吸込弁は、それらの機能次第で、仕切り弁又は絞り弁と呼ばれる。上記機能は、１つの弁で行われることもあれば、２つの別々の弁で行われることもある。両方の機能を果たす単一弁を使用する方式も普及しつつある。吸込弁は、別体でもよいが真空システムには必要な構成要素であり、これには様々な型式のものがあり、その内の１つに振り子型がある。この別体の弁は、真空シールとボルトの様な締め付け手段を介してＴＭＰの吸込口に接続される。弁自体は、同様のインターフェースを介して真空処理室に接続される。
【００１４】
弁体自体が様々な機能を果たしている。１つの機能は、ＴＭＰの重量を、室への接続を通して支えることである。別の機能は、ＴＭＰと室の両方に真空シールを提供することであるが、これには、精密機械加工と特別な材料の真空シールの使用が必要である。３番目の機能は、ロータ破壊という最悪の事態が起きた場合に発生する恐れがあるトルクに耐える十分な強度を有することである。
【００１５】
処理工程に使用される真空システムにとって更に重要な要素は、真空システムを構成する適正な構成要素を選択することである。構成要素の仕様を混み入ったものにすると、システムの早すぎる故障を招く恐れがある。例えば、フッ素を基材とした処理に不適切な材料を用いた単一の真空シールを不適正に使用すると、通常は有毒又は腐食性である処理ガスの漏洩を引き起こし、健康に害を及ぼしかねない。また、信頼性を高めるには、仮に不適正な使用と設計の可能性を減らすことができるのであれば、使用されるシールの個数は少ない方が好都合である。組み立ての的確な構成要素と方法を選択するという重責は、設計技術者に課されている。構成要素が多いことから、技術者の責務は複雑且つ時間の掛かるものとなる。
【００１６】
処理工程に使用される真空システムにとって又別の重要な要素は、真空システムが使用する空間の量を節約するということである。全ての処理において、真空処理工具が占める空間と、処理を順調にこなすために必要な補助的な機器が占める空間の量を減らすことは経済的に有益である。半導体処理工程に使用される場合、例えば、処理工具の下の空間、ここは普通は高真空システム（又は少なくともその一部）が配置される空間であるが、大量の機器を処理装置に更に近接して配置すると性能上の利点が生じ得るので、この空間の量は貴重である。真空システムでは、「設置面積」、即ち上下方向の投影による装置が占める面積、の空間量は重要である。例えば、付近の他の装置への妨害を回避するために、真空システム内に真空弁を配置することは重要である。設置面積を最小化するには、バイパス管路をできる限りＴＭＰに接近させておくことも望ましい。
【００１７】
処理工程に使用される真空システムにとって更に別の重要な要素は、修理と保守の費用と時間を最小限にして、利用できる運転時間の量を最大化することである。欠陥のある構成要素（又はアッセンブリ）を新しいものと交換するのに要する時間の量を最小化することも重要である。多数の構成要素を有する今日のＴＭＰ主体の真空システムでは、修理と保守に備えて大量の構成要素を在庫として確保しておくことが求められる。保守、修理及び交換のための在庫量を最小限にするには、真空システムは、できる限り少ない数の構成要素を備えているのが有利である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングとハウジング内のキャビティとを備えている、気体送出用の一体型真空ポンピングシステムに着眼している。キャビティは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）を備えている。ハウジングには、ハウジングに一体化され且つハウジングに可動式に接続されている吸込弁も組み込まれている。吸込弁は、前記キャビティ内のターボ分子ポンプと処理室の間の位置に配置されている。ハウジングには、ハウジング内に一体に配置されたバイパス管路が組み込まれている。バイパス管路は、バイパス管路に沿って複数の位置でキャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は仕切り弁の何れかの側に位置している。バイパス弁は、キャビティと処理室の間のバイパス流を調整するためにバイパス管路内に一体に配置されており、排気弁は、バイパス弁から一定の距離だけ離し且つキャビティに近接して、ハウジング内に一体に配置されている。上記各構成要素を一体化して単一構成体に形成することにより、ハウジング、仕切り弁、バイパス弁、排気弁、及びバイパス管路は、動作中は実質的に同じ温度に保たれる。
【００１９】
本発明の別の実施形態によれば、バイパス弁は、キャビティと処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、バイパス管路内に配置されており、キャビティからバイパス管路への流れを調整する排気弁は、前記バイパス弁に近接して配置されている。或る好適な実施形態では、バイパス弁と排気弁は、三方弁へと組み合わせられている。
【００２０】
本発明は、更に、供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階を有する、気体を送出する方法に着眼しており、同装置は、処理室へ接続するための一体のフランジを有するハウジングと、ハウジング内に配置されターボ分子ポンプを備えているキャビティと、ハウジングと一体に構成され且つハウジングに可動式に接続された吸込弁であって、キャビティ内のターボ分子ポンプと処理室の間の位置に配置されている吸込弁と、ハウジング内に一体に配置されたバイパス管路であって、バイパス管路に沿って複数の位置でキャビティと弁調整式連通状態にあり、それら複数位置の内の少なくとも１つの位置は仕切り弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、キャビティと処理室の間のバイパス流を調整するためにバイパス管路内に配置されているバイパス弁と、バイパス弁から一定の距離だけ離して且つキャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている。気体流は、キャビティ内で適当な状態に調整され、キャビティから送出される。
【実施例】
【００２１】
本発明は、ＴＭＰを付帯するバイパス管路及び弁類と一体化して、単一のサブアッセンブリを製作することに関する。実際には、ＴＭＰのハウジングは、高真空システムを構築するために必要な付帯する機器を収容するために大幅な改造が施されている。この単体の一体型高真空ポンプシステムは、一般的な真空用、半導体処理工程用、及び平面パネル表示画面製造用の高真空システムの設計及び動作に求められる鍵となる懸案事項に取り組んでいる。
【００２２】
本発明を実施するに当たり、ハウジングの強度とハウジングの設計が、一体化の成功にとって極めて重要である。例えば、ＴＭＰの運転中にロータが破損するような事態になれば、大きな力が、ＴＭＰのハウジングに作用する内部圧力及びトルクとして発生する。ＴＭＰハウジングの設計は、ハウジング内に一体に組み込まれている補助的な真空システム構成要素の完全性を維持することに加えて、上記圧力に耐えねばならない。この改良されたハウジングが、一体化の１つの起点である。
【００２３】
従って、本発明は、半導体及び平面パネルの製造以外にも、ＴＭＰを組み込んだ高真空システムが必要とされる他の用途に、しばしば使用される高真空システムの改良に着眼している。ＴＭＰが関与する全ての用途では、ＴＭＰの物理的特質のために、バイパスシステムが必要とされる。本発明は、バイパス真空システムとこれに付帯する弁類とを単一のユニットに組み込んで、高真空システムの使用と動作に関係する多くの因子の解決と改良を図っている。
【００２４】
図１は、ＴＭＰ１４が処理室１２と流体的に接触している、既知の型式の代表的な高真空システム１０の概略図である。このシステムは、第１吸込弁１１、第２吸込弁１３、排気弁１５、及び前配管１９を更に備えており、最終的にポンプ１７を通して排出される。室１２には、更に、バイパス弁１６とバイパス真空管路１８が接続されている。用途によっては、ポンプで送られる気体の凝結を防止するために、従来から上記要素の全てを加熱することが行われている。しかしながら、ポンプ１４では、主にポンプを稼動させるのに使用されるモーターを冷却するために、冷却処理も行われている。
【００２５】
本発明によれば、弁１１と１３は組み合わせることができる。殆ど全ての場合に、何らかの形態の真空隔離が、弁１１又は弁１３の何れかに必要である。殆どの場合、何らかの形態のコンダクタンス可変弁（絞り弁）が使用される。１２と流体的に接続される弁の順番は、システムを設計する技術者によって選定され、或る程度の任意性がある。但し、吸込弁の２つの機能を組み合わせて１つの弁、例えば振り子弁にすることは既知である。
【００２６】
従来技術の代表的な既知の構造を図２に示している。図２は、単一の絞り／仕切り弁６２を室７２と接続状態に配して使用している例を示している。バイパス弁６８は、シール７１を介してバイパス管路６５に接続されている。バイパス管路には、各種取付具が配置される。このような取付具としては、ＮＷ様式の取付具７１（単数又は複数個）、並びに１つ又は複数のＶＣＲ型取付具６６が考えられる。取付具の個数と型式は、バイパス管路６５に接続される機器の個数と型式に基づいて選択される。
【００２７】
バイパス管路６５は、真空気密シール６９を介してＴ型部品６４に接続されている。このＴ型部品は、更にバイパス弁６３に接続されている。６９、７０、７１で示している真空インターフェース／シールは、高品質のものでなくてはならず、且つ追加のハードウェア（図示せず）、例えばＯリングとクランプ及び／又はボルトを必要とする。
【００２８】
既知の絞り／仕切り弁アッセンブリ６２は、弁自体の重量の他にＴＭＰの重量も支えるように設計されている。或る既知の配置では、バイパス弁６８は、弁体ハウジングに組み入れられている。費用と設置面積の点では節約が実現できる可能性はあるが、真空システムの他の構成要素の必要性を取り除いてはおらず、完全に一体型の解には未だ到らない。
【００２９】
対照的に、本発明の或る実施形態によれば、弁とバイパス要素の全てが、図３に概略的に示すように、単一のハウジングに組み込まれている。このシステムでは、図２の弁６２は、図画的に造形３６として示されている。この弁３６は、ＴＭＰ３４のハウジング４０に組み込まれている。バイパス弁４２は、入口が弁３６の直ぐ上にあり、バイパスキャビティ３８の最上部に配置されている。排気弁４４は、バイパスキャビティ３８の端部に示されており、ＴＭＰの出力側に直接取り付けられる。
【００３０】
本発明の別の実施形態を示す概略図を図４に示している。この構成５０は、バイパス弁４２と排気弁４４が互いに密に近接して配置されていることを示している。各弁の各機能の性質により、弁４２と弁４４は、組み合せて１つの三方弁にすることができる。三方弁の場合、ＴＭＰの排気が真空前配管に接続されるか、バイパスキャビティ３８が前配管に接続されるか、又はＴＭＰとバイパスキャビティの両方が真空前配管から隔離されるか、である。
【００３１】
本発明の別の実施形態を図５の斜視図に示している。構成８０では、室の真空インターフェース７０がはっきりと示されている。二部品のＴＭＰハウジング４０は、吸込弁８２、バイパス弁４２、排気弁４４、を組み合わせ、取付具６６が装着されている。ハウジングは、ＴＭＰ８３の基部に取り付けられている。バイパス管路（キャビティ）の底部が見えるが、これは前配管１９（図１に図示）に接続されることになる。弁アッセンブリ８２は、吸込（絞り／仕切り）弁の整備と保守のためのアクセスカバーの存在も示している。単一アッセンブリは、この様に形成されている。この事例では、吸込（絞り／仕切り）弁６２は、ＴＭＰ３８のハウジングに埋め込まれ、８２として一体化して示されており、これにより、ハウジングは保守の場合の弁６２へのアクセスに対する備えができたことになる。バイパス弁４２と排気弁４４は、図４に示すように互いに密に近接して配置されている。
【００３２】
本発明によれば、ハウジング４０と弁４２と４４とは、互いに熱的に接触している。加熱されると、ここではハウジング４０内にミーリング加工されたバイパス管路３８と、弁ハウジング８２と、弁４２と４４は、同じ温度になる。これは、粒子がこぼれ落ちて処理室に移動して戻るという事態を引き起こす恐れのあるシステム内の温度差を無くすのに役立つ。温度勾配の有無は、ハウジング材料（例えば、アルミニウム合金）の熱伝導と、ハウジング４０と弁４２と４４との熱的接触に依存する。本発明によれば、ハウジング用として好適な有用な合金の１つは、アルミニウム合金である。適正に設計すれば、本発明のアルミニウム合金ハウジングは、アッセンブリに適切な強度を与えると共に、アッセンブリ全体を通して著しい温度差が生じないようにする熱伝達を可能とする、望ましい熱特性を提供する。最も好適な実施形態では、合金の選択と設計は、アッセンブリ全体の温度差を約１℃未満にすることに寄与している。
【００３３】
本発明の或る実施形態の側面図を図６に示している。本図は、切断線Ｎ−Ｎを示している。この断面は、図７に詳しく示されている。この断面図では、バイパスキャビティ３８が、ハウジング４０内にはっきりと示されている。ハウジングには、バイパスキャビティ３８及び弁４２と４４用に、ドリル加工／機械加工により流路が掘り込まれている。室７０へのインターフェースが、図の最上部に示されている。図示のように、複数の取付具６６の在ることが分かる。更に、弁４２と４４は、蛇腹機構を有するように示されている。他の型式の機構を使用してもよい。
【００３４】
図８は、切断線Ｐ−Ｐを示す、図５の異なる平面投影図である。断面Ｐ−Ｐは、図９に詳しく示されている。この図でも、バイパスキャビティ３８は、その弁８２の上部への接続状態と併せて、はっきりと示されている。通路１２２と１２３は、機械加工／ドリル加工で形成されている。これらの通路は、バイパス３８及び弁４２と４４を通る流れを支えている。ＴＭＰの基部は、断面で２１２として示されている。ハウジング４０は、ＴＭＰのステータとロータ要素が嵌め込まれるキャビティ１２２を有している。
【００３５】
図９では、弁ハウジング１２３を示しているが、弁４２と４４は単一のハウジングに組み合わせられている。このハウジングは、ＴＭＰハウジング４０に接続されると共にＴＭＰの排気部にも接続されている。
【００３６】
図１０は、図５の上面全景図を示している。取付具６６を、バイパスキャビティ３８の上面と共に示している。この事例では、バイパスキャビティ３８を容易に機械加工できるようにするため、３８の上面には蓋が装着されている。蓋は真空シールを有している。バイパス３８の位置とバイパス３８のＴＭＰの外側からの伸張分とにより、このシステムの設置面積は、図２のシステムよりも小さくなっている。従って、改良されたコンパクトな設計が実現されている。
【００３７】
ＴＭＰハウジング４０の設計は重要である。ハウジングは、正常な運転中にロータが破裂した場合に生じる破壊力に耐えられるだけの耐久性がなくてはならない。従来の弁ハウジング６２（例えば、図２に図示）は、ハウジングの機能的要件のために、このような破壊力を念頭に置いて設計されているわけではない。対照的に、本発明によれば、単一のハウジングを使用しているため、ロータのバーストに付帯する問題は単一のユニットに絞り込まれる。これにより、上側の室のインターフェースに伝達されるトルクの量に影響する設計を最適化することができる。改良された単一の設計によって、潰れ領域や破断要素の様な他のトルク低減特性を、ハウジング内に組み込めるようになる。更に、ロータが破壊した場合の安全に関する鍵となる要件の１つは、真空の完全性を維持することである。これは、全ての要素を単一のハウジングに組み入れることでより容易に実現されるので、最適設計を追求する上で、全てを考慮に入れることができる。
【００３８】
必要な真空要素を単一の設計に組み合わせることにより、全ての真空構成要素を注意深く選択し、単一のユニットとして簡単に試験することができるようになる。これは、従来の真空構成要素の支給方法では無理である。更に、本発明によれば、故障の場合も、単一の構成要素の診断は、処理に使用されているときに現場で行う必要は無い。代わりに、真空サブアッセンブリ全体を交換することができる。これにより、複雑化したシステムの問題解決に伴う運転停止時間量は小さくなる。代わりに、慎重な問題解決を特別の専用の場所で行うことができ、試験と診断用の特殊な機器を利用することができる。これは、特に半導体処理工程及び平面パネル処理工程での従来の用途を考慮した重要な観点である。上記用途では、問題解決の際に節約される時間は、会社の利益に直結する。既知の優良なサブアッセンブリ／システムと短時間で交換できることは、費用面で非常に好都合である。
【００３９】
先行技術の要素をＴＭＰハウジング／構造に組み合わせることは、一体化せずにＴＭＰハウジングを設計する場合に求められる労力を考えると、自明というわけではない、ということは注目に値する。ハウジングの設計は、専門家によるハウジングの強度の分析と詳細なモデル化が必要とされる専門技能の分野である。それでも、一体化は、高真空システムのユーザーに、小型化と使い易さを提供する。
【００４０】
本発明の別の実施形態では、吸込口（絞り／仕切り）弁アッセンブリ８２は、仕切り機能しか果たさないか、又は全く省かれている。コンダクタンスの変動が必要な場合は、弁アッセンブリ８２を、直径の小さいアッセンブリと交換して、ハウジングの排出点３８に組み込んでもよい。
【００４１】
異なる実施形態では、排気弁４４は、弁４４として可変コンダクタンス弁を使用することにより、弁８２の絞り機能を果たしている。
真空室の制御された排気も、可変コンダクタンス弁をバイパス弁として使用することにより実現される。更に、弁４４は、緩やかに起動できるように非常に小さな追加の弁で補強してもよく、そうすれば、室は、排気弁４４を迂回する追加の低速の狭いバイパス配管を通して排気される。
【００４２】
本発明が属する分野の当業者には、これまでの説明に記載された教示に照らし、本発明の多くの変更、変型、及び他の実施形態が想起されるであろう。従って、本発明は、開示されている特定の実施形態に限定されるものではなく、変更並びに他の実施形態は、特許請求の範囲に記載する内容の範囲に含まれるものと理解されたい。ここでは特定の用語を採用しているが、それらは、一般的及び記述的意味においてのみ使用されており、限定を目的とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】付帯する弁類とバイパスシステムとを有する既知のＴＭＰシステムの概略図である。
【図２】既知のＴＭＰシステムの概略図であり、半導体処理工程に使用される高真空システムを備えた鍵となる構成要素を示している。
【図３】本発明の或る実施形態の概略図であり、ＴＭＰ本体に一体に組み込まれたバイパス弁と排気弁の存在を示している。
【図４】本発明の或る実施形態の概略図であり、互いに密に近接して配置された排気弁とバイパス弁を示している。
【図５】本発明の或る実施形態の斜視図である。
【図６】図５の側面図であり、図中のＮ−Ｎ線に沿う断面は後で参照する。
【図７】図５のＮ−Ｎ線に沿う断面図である。
【図８】図５の側面図であり、図中のＰ−Ｐ線に沿う断面は後で参照する。
【図９】図８のＰ−Ｐ線に沿う断面図である。
【図１０】図５の上から見た平面図であり、本発明の一体型システムのコンパクト性を示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体送出用の一体型真空ポンピングシステムにおいて、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に一体に配置されているバイパス弁と、
前記ハウジング内に一体に、前記バイパス弁から或る一定の距離だけ離して且つ前記キャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている一体型真空ポンピングシステム。
【請求項２】
気体を送出するための装置において、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内に一体化されたキャビティであって、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジング内に一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室との間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記キャビティから前記バイパス管路への流れを調整するための排気弁であって、前記バイパス弁に近接して配置されている排気弁と、を備えている装置。
【請求項３】
前記バイパス弁と前記排気弁は、三方弁へと組み合わせられている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記排気弁は、前記ターボ分子ポンプの排出口に取り付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記ターボ分子ポンプの基部に接続されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングと前記弁は、互いに熱的に接触している、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記バイパス管路は、前記ハウジング内にミーリング加工されている、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記吸込弁は、仕切り弁、絞り弁、及び組み合わせ仕切り／絞り弁から成る群より選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジング、前記吸込弁、バイパス弁、排気弁、及びバイパス管路は、作動中は実質的に同じ温度に維持されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、ポンプが故障した場合には、前記ターボ分子ポンプの破砕片を保有するように寸法が決められ構築されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
気体を送出するための方法において、
供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階であって、前記装置は、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記バイパス弁から或る一定の距離だけ離して且つ前記キャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている、その様な装置に供給源からの流れを向かわせる段階と、
前記キャビティ内で前記流れを適当な状態に調整する段階と、
前記流れを前記キャビティから送出する段階と、を有する方法。
【請求項１２】
気体を送出するための方法において、
供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階であって、前記装置は、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記キャビティから前記バイパス管路への流れを調整するための、前記バイパス弁に近接して配置されている排気弁と、を備えている、その様な装置に供給源からの流れを向かわせる段階と、
前記キャビティ内で前記流れを適当な状態に調整する段階と、
前記流れを前記キャビティから送出する段階と、を有する方法。
【請求項１】
気体送出用の一体型真空ポンピングシステムにおいて、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に一体に配置されているバイパス弁と、
前記ハウジング内に一体に、前記バイパス弁から或る一定の距離だけ離して且つ前記キャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている一体型真空ポンピングシステム。
【請求項２】
気体を送出するための装置において、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内に一体化されたキャビティであって、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジング内に一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室との間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記キャビティから前記バイパス管路への流れを調整するための排気弁であって、前記バイパス弁に近接して配置されている排気弁と、を備えている装置。
【請求項３】
前記バイパス弁と前記排気弁は、三方弁へと組み合わせられている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記排気弁は、前記ターボ分子ポンプの排出口に取り付けられている、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記ハウジングは、前記ターボ分子ポンプの基部に接続されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記ハウジングと前記弁は、互いに熱的に接触している、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記バイパス管路は、前記ハウジング内にミーリング加工されている、請求項２に記載の装置。
【請求項８】
前記吸込弁は、仕切り弁、絞り弁、及び組み合わせ仕切り／絞り弁から成る群より選択される、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ハウジング、前記吸込弁、バイパス弁、排気弁、及びバイパス管路は、作動中は実質的に同じ温度に維持されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、ポンプが故障した場合には、前記ターボ分子ポンプの破砕片を保有するように寸法が決められ構築されている、請求項２に記載の装置。
【請求項１１】
気体を送出するための方法において、
供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階であって、前記装置は、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記バイパス弁から或る一定の距離だけ離して且つ前記キャビティに近接して配置されている排気弁と、を備えている、その様な装置に供給源からの流れを向かわせる段階と、
前記キャビティ内で前記流れを適当な状態に調整する段階と、
前記流れを前記キャビティから送出する段階と、を有する方法。
【請求項１２】
気体を送出するための方法において、
供給源からの流れを気体送出用の装置に向かわせる段階であって、前記装置は、
処理室に接続するための一体のフランジを有するハウジングと、
前記ハウジング内の、ターボ分子ポンプを備えているキャビティと、
前記ハウジングに一体化され且つ前記ハウジングに可動式に接続されている吸込弁であって、前記キャビティ内の前記ターボ分子ポンプと前記処理室の間に配置されている吸込弁と、
前記ハウジング内に一体に配置されているバイパス管路であって、前記バイパス管路に沿って複数の位置で前記キャビティと弁調整式連通状態にあり、前記複数の位置の内の少なくとも１つの位置は前記吸込弁の何れかの側に位置している、バイパス管路と、
前記キャビティと前記処理室の間の前記バイパス管路内のバイパス流を調整するために、前記バイパス管路内に配置されているバイパス弁と、
前記キャビティから前記バイパス管路への流れを調整するための、前記バイパス弁に近接して配置されている排気弁と、を備えている、その様な装置に供給源からの流れを向かわせる段階と、
前記キャビティ内で前記流れを適当な状態に調整する段階と、
前記流れを前記キャビティから送出する段階と、を有する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２００８−５１００９３（Ｐ２００８−５１００９３Ａ）
【公表日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２５６６４（Ｐ２００７−５２５６６４）
【出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２７５９６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２０４７３
【国際公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（５９１０５１１８４）ザ・ビーオーシー・グループ・インコーポレーテッド (38)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＢＯＣ ＧＲＯＵＰ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月３日（２００５．８．３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２７５９６
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２０４７３
【国際公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（５９１０５１１８４）ザ・ビーオーシー・グループ・インコーポレーテッド (38)
【氏名又は名称原語表記】ＴＨＥ ＢＯＣ ＧＲＯＵＰ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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