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特開2024-86076クライオポンプシステム、半導体製造装置、クライオポンプの再生方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024086076
(43)【公開日】2024-06-27
(54)【発明の名称】クライオポンプシステム、半導体製造装置、クライオポンプの再生方法
(51)【国際特許分類】
F04B 37/08 20060101AFI20240620BHJP
【ＦＩ】
F04B37/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022200969
(22)【出願日】2022-12-16
(71)【出願人】
【識別番号】302054866
【氏名又は名称】日新イオン機器株式会社
(72)【発明者】
【氏名】田中 浩平
(72)【発明者】
【氏名】海勢頭 聖
(72)【発明者】
【氏名】川村 昌充
【テーマコード（参考）】
3H076
【Ｆターム（参考）】
3H076AA26
3H076BB11
3H076BB28
3H076BB33
3H076BB43
3H076CC42
3H076CC54
(57)【要約】
【課題】爆発性ガスの安全かつ容易な排出を実現するクライオポンプシステムを提供する。
【解決手段】クライオポンプシステムＣＳ１は、クライオポンプＣＰ１と、クライオポンプＣＰ１の冷却運転停止後に、第１パージガスをクライオポンプＣＰ１へ供給する第１パージガス供給ラインＬ１と、クライオポンプＣＰ１内に溜め込まれたガスを、クライオポンプＣＰ１外に排気する排気ラインＬ３と、排気ラインＬ３に、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインＬ４と、第１パージガスと第２パージガスの供給量を制御する制御装置Ｃとを備え、クライオポンプＣＰ１から排気されるガスが爆発性ガスであるとき、制御装置Ｃは、第１パージガスの供給量を、第２パージガスの供給量に比べて少なくする。
【選択図】 図１
【解決手段】クライオポンプシステムＣＳ１は、クライオポンプＣＰ１と、クライオポンプＣＰ１の冷却運転停止後に、第１パージガスをクライオポンプＣＰ１へ供給する第１パージガス供給ラインＬ１と、クライオポンプＣＰ１内に溜め込まれたガスを、クライオポンプＣＰ１外に排気する排気ラインＬ３と、排気ラインＬ３に、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインＬ４と、第１パージガスと第２パージガスの供給量を制御する制御装置Ｃとを備え、クライオポンプＣＰ１から排気されるガスが爆発性ガスであるとき、制御装置Ｃは、第１パージガスの供給量を、第２パージガスの供給量に比べて少なくする。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
クライオポンプと、
前記クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給する第１パージガス供給ラインと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外に排気する排気ラインと、
前記排気ラインに、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインと、
前記第１パージガスと前記第２パージガスの供給量を制御する制御装置とを備え、
前記クライオポンプから排気される前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記制御装置は、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくする、クライオポンプシステム。
前記クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給する第１パージガス供給ラインと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外に排気する排気ラインと、
前記排気ラインに、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインと、
前記第１パージガスと前記第２パージガスの供給量を制御する制御装置とを備え、
前記クライオポンプから排気される前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記制御装置は、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくする、クライオポンプシステム。
【請求項2】
前記排気ラインは、前記クライオポンプの内部圧力に応じて開閉するリリーフバルブを有する、請求項１記載のクライオポンプシステム。
【請求項3】
前記クライオポンプから排気される前記ガスが非爆発性ガスであるとき、前記制御装置は、前記第２パージガスの供給を停止する、請求項１記載のクライオポンプシステム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記クライオポンプから排気される前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記ガスの排気開始から排気完了までの間に、前記第１パージガスの供給量を変更する、請求項１記載のクライオポンプシステム。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のクライオポンプシステムを有する、半導体製造装置。
【請求項6】
クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給することと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外の排気ラインに排気することと、
第２パージガスを前記排気ラインに供給することと、
前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくすることと、を備えるクライオポンプの再生方法。
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外の排気ラインに排気することと、
第２パージガスを前記排気ラインに供給することと、
前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくすることと、を備えるクライオポンプの再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、爆発性ガスを貯蔵するクライオポンプの再生に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造装置では、処理内容に応じて、メタン、エタン、プロパン、水素、一酸化炭素等のガスが使用されている。これらのガスは、所定濃度範囲にあるとき、剥き出しの電気導通線といった発火源に触れることで爆発を引き起こすことから、爆発性ガスとして知られている。
【0003】
半導体製造装置の内部を真空排気する際、爆発性ガスの排気にあたり、クライオポンプが使用されている。
クライオポンプは、溜め込み型の真空ポンプであり、一定量のガスを溜め込むと、溜め込んだガスをクライオポンプ外に排出する再生作業を必要としている。
クライオポンプは、溜め込み型の真空ポンプであり、一定量のガスを溜め込むと、溜め込んだガスをクライオポンプ外に排出する再生作業を必要としている。
【0004】
安全上、爆発性ガスをクライオポンプ外に排出する際には、爆発性ガスの濃度が爆発限界以下となるように、窒素に代表される不活性ガスを用いて爆発性ガスの希釈が行われており、これまでに様々な手法が提案されてきた。
【0005】
特許文献１では、窒素ガスの高いパージ圧により、クライオポンプとポンプが取り付けられる半導体製造装置の真空容器との間に設けられたゲートバルブが押し開けられて、爆発性ガスである水素ガスが真空容器内部に流入する問題に対し、爆発性ガスをパージするための特別な部屋として、クライオポンプの容器外にガス分離容器を設けることが提案されている。
【0006】
具体的には、クライオポンプの容器と真空状態にあるガス分離容器とを連結することで、クライオポンプ内の爆発性ガスの一部をガス分離容器へ移した後、ガス分離容器をクライオポンプの容器から切り離す。その後、ガス分離容器へ窒素ガスを供給し、ガス分離容器内の水素ガスを希釈して除外装置へ排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０００－２７４３５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
１回の希釈操作で、より多くの水素ガスを排出する場合、ガス分離容器の容積を増大することが必要となるが、ガス分離容器の大型化は、場所の制約上、装置構成によっては採用することが困難であり、汎用性を欠くものであった。
【0009】
そこで、爆発性ガスの安全かつ容易な排出を実現するクライオポンプシステムの提供を主たる目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
クライオポンプシステムは、
クライオポンプと、
前記クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給する第１パージガス供給ラインと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外に排気する排気ラインと、
前記排気ラインに、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインと、
前記第１パージガスと前記第２パージガスの供給量を制御する制御装置とを備え、
前記クライオポンプから排気される前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記制御装置は、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくする。
クライオポンプと、
前記クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給する第１パージガス供給ラインと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外に排気する排気ラインと、
前記排気ラインに、第２パージガスを供給する第２パージガス供給ラインと、
前記第１パージガスと前記第２パージガスの供給量を制御する制御装置とを備え、
前記クライオポンプから排気される前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記制御装置は、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくする。
【0011】
クライオポンプの再生方法は、
クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給することと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外の排気ラインに排気することと、
第２パージガスを前記排気ラインに供給することと、
前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくすることと、を備える。
クライオポンプの冷却運転停止後に、第１パージガスを前記クライオポンプへ供給することと、
前記クライオポンプ内に溜め込まれたガスを、前記クライオポンプ外の排気ラインに排気することと、
第２パージガスを前記排気ラインに供給することと、
前記ガスが爆発性ガスであるとき、前記第１パージガスの供給量を、前記第２パージガスの供給量に比べて少なくすることと、を備える。
【発明の効果】
【0012】
第２パージガスの供給量に比べて第１パージガスの供給量を少なくすることで、クライオポンプから排気ラインに押し出される少量の爆発性ガスを大量の第２パージガスで希釈して、爆発限界以下の濃度で爆発性ガスを安全かつ容易に排気することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】クライオポンプシステムの概略を示す模式的平面図
【図2】クライオポンプシステムの再生方法に係るフローチャート
【図3】別のクライオポンプシステムの概略を示す模式的平面図
【図4】別のクライオポンプシステムの再生方法に係るフローチャート
【図5】他のクライオポンプシステムの概略を示す模式的平面図
【図6】他のクライオポンプシステムの再生方法に係るフローチャート
【図7】他のクライオポンプシステムの別の再生方法に係るフローチャート
【図8】他のクライオポンプシステムの概略を示す模式的平面図
【図9】他のクライオポンプシステムの概略を示す模式的平面図
【図10】流量調整バルブの使用例に係るフローチャート
【発明を実施するための形態】
【0014】
図１は、クライオポンプシステムＣＳ１の概略を示す模式的平面図である。図に示す白抜き矢印は、後述するパージガスやクライオポンプから排出されるガスの流れを表す。
クライオポンプシステムＣＳ１は、クライオポンプＣＰ１、クライオポンプＣＰ１に接続された第１パージガス供給ラインＬ１、粗引きラインＬ２、排気ラインＬ３、および、排気ラインＬ３に接続された第２パージガス供給ラインＬ４を有している。
クライオポンプシステムＣＳ１は、クライオポンプＣＰ１、クライオポンプＣＰ１に接続された第１パージガス供給ラインＬ１、粗引きラインＬ２、排気ラインＬ３、および、排気ラインＬ３に接続された第２パージガス供給ラインＬ４を有している。
【0015】
第１パージガス供給ラインＬ１のＸで示す端部には、パージガス供給源が接続されている。パージガス供給源は、クライオポンプ再生時に、ポンプ内のガスを排気ラインＬ３に押し出すパージガスを供給する。供給されるガスは、窒素ガスに代表される不活性ガスであり、窒素ガスの他、ヘリウムガスやネオンガス、アルゴンガス等が使用される。
第１パージガス供給ラインＬ１は、第１パージガスの流量を測定する流量計Ｆと第１パージバルブ３を備えている。クライオポンプＣＰ１の再生時、第１パージバルブ３は開状態となり、第１パージガスをクライオポンプＣＰ１に供給する。クライオポンプＣＰ１の冷却運転時、第１パージバルブ３は閉状態となり、第１パージガスのクライオポンプＣＰ１への供給が停止される。
第１パージガス供給ラインＬ１は、第１パージガスの流量を測定する流量計Ｆと第１パージバルブ３を備えている。クライオポンプＣＰ１の再生時、第１パージバルブ３は開状態となり、第１パージガスをクライオポンプＣＰ１に供給する。クライオポンプＣＰ１の冷却運転時、第１パージバルブ３は閉状態となり、第１パージガスのクライオポンプＣＰ１への供給が停止される。
【0016】
粗引きラインＬ２は、ラフバルブ４を備えている。クライオポンプＣＰ１の再生後、クライオポンプＣＰ１の冷却運転を開始する前に、ポンプ内の真空度を所定のものにするために、ラフバルブ４を開状態とし、粗引きラインＬ２に接続されているドライポンプでクライオポンプＣＰ１を真空排気する。
クライオポンプＣＰ１の再生時、ラフバルブ４は閉状態となり、第１パージガスやクライオポンプに蓄えられているガスのドライポンプ側への流出が停止される。
クライオポンプＣＰ１の再生時、ラフバルブ４は閉状態となり、第１パージガスやクライオポンプに蓄えられているガスのドライポンプ側への流出が停止される。
【0017】
排気ラインＬ３は、クライオポンプＣＰ１内の圧力を計測する圧力計Ｐとベントバルブ５を備えている。排気ラインＬ３のＹで示す先は、不図示の除害装置に接続されている。
クライオポンプＣＰ１の再生時、クライオポンプＣＰ１に蓄えられた爆発性ガスと第１パージガスを除害装置へ送気するために、ベントバルブ５は開状態となる。一方、クライオポンプＣＰ１の冷却運転時には、ベントバルブ５は閉状態となる。
クライオポンプＣＰ１の再生時、クライオポンプＣＰ１に蓄えられた爆発性ガスと第１パージガスを除害装置へ送気するために、ベントバルブ５は開状態となる。一方、クライオポンプＣＰ１の冷却運転時には、ベントバルブ５は閉状態となる。
【0018】
ベントバルブ５は、圧力計Ｐでの計測結果に基づいて、開状態にしてもよい。また、第１パージガスを流してからの経過時間に応じて、開状態にしてもよい。さらに、安全面を考慮する場合、ベントバルブ５をリリーフバルブとして構成し、クライオポンプＣＰ１の内部圧力が所定圧力以上となった際に、自動的に開状態となり、排気ラインＬ３へ第１パージガス等を流すように構成してもよい。
【0019】
本発明では、排気ラインＬ３に追加のパージガスを供給する第２パージガス供給ラインＬ４が接続されている。第２パージガス供給ラインＬ４のＸで示す端部には、パージガス供給源が接続されており、パージガス供給源から第２パージガスが供給される。
パージガス供給源は、第１パージガス供給ラインＬ１に接続されたパージガス供給源と共用としてもよいが、各ラインに個別のパージガス供給源を接続してもよい。また、各パージガス供給ラインから供給される第１パージガスと第２パージガスは、同一のガスとしてもよいが、異なるガスとしてもよい。さらに、複数ガスからなる混合ガスをパージガスとして使用してもよく、供給するガスの温度も低温、高温等、様々な温度のガスも使用できうる。
パージガス供給源は、第１パージガス供給ラインＬ１に接続されたパージガス供給源と共用としてもよいが、各ラインに個別のパージガス供給源を接続してもよい。また、各パージガス供給ラインから供給される第１パージガスと第２パージガスは、同一のガスとしてもよいが、異なるガスとしてもよい。さらに、複数ガスからなる混合ガスをパージガスとして使用してもよく、供給するガスの温度も低温、高温等、様々な温度のガスも使用できうる。
【0020】
第２パージガス供給ラインＬ４は、第２パージガスの流量を測定する流量計Ｆと第２パージバルブ６を備えている。クライオポンプＣＰ１の再生時、第２パージバルブ６が開状態となり、排気ラインＬ３に第２パージガスが供給される。
第２パージバルブ６は、ベントバルブ５や第１パージバルブ３が開状態になるのに連動して、開状態にしてもよい。一方で、各バルブの開閉制御は独立されていてもよい。
第２パージバルブ６は、ベントバルブ５や第１パージバルブ３が開状態になるのに連動して、開状態にしてもよい。一方で、各バルブの開閉制御は独立されていてもよい。
【0021】
これらのバルブの開閉操作は、装置のオペレータが手動で行ってもよいが、クライオポンプシステムＣＳ１に備えられた制御装置Ｃによって自動制御されてもよい。制御装置Ｃは、圧力計Ｐや流量計Ｆでの測定結果や装置のオペレータによる設定等を入力信号ＳＩとし、各バルブの開閉制御を行う出力信号ＳＯを送信する。また、入力信号ＳＩとは別に、予め設定された情報を制御装置Ｃの内部に記録しておき、適宜、情報を読み出し、読み出した情報に基づいて出力信号ＳＯを生成してもよい。さらに、制御装置Ｃは、各バルブの開閉操作以外を制御する機能を有していてもよい。
排気ラインＬ３に第２パージガスが供給されることで、クライオポンプＣＰ１から排気ラインＬ３に放出された爆発性ガスを希釈する。この希釈によって、対象となる爆発性ガスの濃度を爆発限界以下にして、爆発性ガスを安全な状態で除害装置へ流している。
排気ラインＬ３に第２パージガスが供給されることで、クライオポンプＣＰ１から排気ラインＬ３に放出された爆発性ガスを希釈する。この希釈によって、対象となる爆発性ガスの濃度を爆発限界以下にして、爆発性ガスを安全な状態で除害装置へ流している。
【0022】
第１パージガスの流量に応じて、クライオポンプＣＰ１内の爆発性ガスが排気ラインＬ３側に押し出されることになるが、第１パージガスの流量に比べて第２パージガスの流量が少ない場合には、排気ラインＬ３に大量の爆発性ガスが流れ出るため、これを少量のパージガスで爆発限界以下の濃度に希釈することは困難となる。
【0023】
そこで、本発明では、第１パージガスと第２パージガスの流量を比較した際、第１パージガスに比べて第２パージガスの流量が多くしている。
第２パージガスの供給量に比べて第１パージガスの供給量を少なくすることで、クライオポンプＣＰ１から排気ラインＬ３に押し出される爆発性ガスが少量となる。排気ラインＬ３では、クライオポンプＣＰ１から押し出された少量の爆発性ガスを大量の第２パージガスで希釈しているため、爆発性ガスを爆発限界以下の濃度に希釈することが容易となる。
この構成であれば、特許文献１に挙げられるガス分離容器が不要であり、爆発性ガスの安全かつ容易な排出が可能となる。
なお、第２パージガスでの希釈にあたり、必ずしも爆発限界値そのものを目標値に設定する必要はない。爆発限界値を下回る数値を目標値として定め、設定された目標値以下となるように爆発性ガスの濃度を希釈してもよい。
第２パージガスの供給量に比べて第１パージガスの供給量を少なくすることで、クライオポンプＣＰ１から排気ラインＬ３に押し出される爆発性ガスが少量となる。排気ラインＬ３では、クライオポンプＣＰ１から押し出された少量の爆発性ガスを大量の第２パージガスで希釈しているため、爆発性ガスを爆発限界以下の濃度に希釈することが容易となる。
この構成であれば、特許文献１に挙げられるガス分離容器が不要であり、爆発性ガスの安全かつ容易な排出が可能となる。
なお、第２パージガスでの希釈にあたり、必ずしも爆発限界値そのものを目標値に設定する必要はない。爆発限界値を下回る数値を目標値として定め、設定された目標値以下となるように爆発性ガスの濃度を希釈してもよい。
【0024】
図２は、図１のクライオポンプシステムＣＳ１を用いたクライオポンプＣＰ１の再生例を示すフローチャートである。ここでは、第１パージガスと第２パージガスを窒素ガスとし、爆発性ガスを水素ガスとしている。
最初に、排気ラインＬ３に第２パージガスを導入する（処理Ｓ１）。これは排気ラインＬ３に残留している酸素を取り除くために実施される。処理Ｓ１を実施する際のパージガスは、第２パージガスと同じガスでもいいが、異なる不活性を使用してもよい。
第２パージバルブ６を開状態にし、ベントバルブ５を閉状態にした状態で、第２パージガス供給ラインＬ４から排気ラインＬ３へ窒素ガスが供給される。第２パージバルブ６は、処理Ｓ１の完了後、閉状態に戻してもいいが、開状態を維持しておき、第２パージガス供給ラインＬ４への窒素ガスの供給を継続してもよい。
最初に、排気ラインＬ３に第２パージガスを導入する（処理Ｓ１）。これは排気ラインＬ３に残留している酸素を取り除くために実施される。処理Ｓ１を実施する際のパージガスは、第２パージガスと同じガスでもいいが、異なる不活性を使用してもよい。
第２パージバルブ６を開状態にし、ベントバルブ５を閉状態にした状態で、第２パージガス供給ラインＬ４から排気ラインＬ３へ窒素ガスが供給される。第２パージバルブ６は、処理Ｓ１の完了後、閉状態に戻してもいいが、開状態を維持しておき、第２パージガス供給ラインＬ４への窒素ガスの供給を継続してもよい。
【0025】
処理Ｓ１で、排気ラインＬ３の酸素除去が行われた後、クライオポンプＣＰ１の冷却運転を停止する（処理Ｓ２）。具体的には、クライオパネルの低温維持機能を停止する。その後、クライオポンプＣＰ１に溜め込まれた爆発性ガスの種類に応じ、場合によってはクライオパネルを昇温する等して、爆発性ガスを気体に戻す。
【0026】
次に、クライオポンプＣＰ１に窒素ガスを流し、クライオポンプＣＰ１内の水素ガスをパージする（処理Ｓ３）。
この際、第１パージバルブ３は開状態であり、ラフバルブ４はクライオポンプＣＰ１の冷却運転時に引き続き閉状態にある。ベントバルブ５は、第１パージバルブ３が開状態になるのと同時に開状態となる。あるいは、クライオポンプＣＰ１の内圧が所定圧力となった時点で、ベントバルブ５が開状態となる。
処理Ｓ１での酸素除去の後、第２パージバルブ６を閉状態に戻している場合、第１パージバルブ３やベントバルブ５が開状態となるのに連動して、第２パージバルブ６を開状態にする。
この際、第１パージバルブ３は開状態であり、ラフバルブ４はクライオポンプＣＰ１の冷却運転時に引き続き閉状態にある。ベントバルブ５は、第１パージバルブ３が開状態になるのと同時に開状態となる。あるいは、クライオポンプＣＰ１の内圧が所定圧力となった時点で、ベントバルブ５が開状態となる。
処理Ｓ１での酸素除去の後、第２パージバルブ６を閉状態に戻している場合、第１パージバルブ３やベントバルブ５が開状態となるのに連動して、第２パージバルブ６を開状態にする。
【0027】
処理Ｓ３で窒素ガスによるパージが開始されてから水素ガスの排気が完了するまで、窒素ガスによるパージを継続する（処理Ｓ４）。
処理Ｓ４での窒素ガスによるパージの完了は、排気ラインＬ３に水素ガス濃度を測定する濃度計を取り付けておき、測定濃度をもとに判断してもよい。一方、予め実験により水素ガスの排気完了までに要する追い出し時間を求めておき、パージ開始からの経過時間に基づいて、パージの完了を判断してもよい。
処理Ｓ３、処理Ｓ４では、第１パージガスの流量を、第２パージガスの流量に比べて少なくしている。具体的には、第１パージガスの供給量は、第２パージガスの供給量の１／２００～１／１０程度に設定する。
なお、各パージガスの供給量は、装置構成に応じて変更されるものであり、ここに示す数値は一例に過ぎない。
処理Ｓ４での窒素ガスによるパージの完了は、排気ラインＬ３に水素ガス濃度を測定する濃度計を取り付けておき、測定濃度をもとに判断してもよい。一方、予め実験により水素ガスの排気完了までに要する追い出し時間を求めておき、パージ開始からの経過時間に基づいて、パージの完了を判断してもよい。
処理Ｓ３、処理Ｓ４では、第１パージガスの流量を、第２パージガスの流量に比べて少なくしている。具体的には、第１パージガスの供給量は、第２パージガスの供給量の１／２００～１／１０程度に設定する。
なお、各パージガスの供給量は、装置構成に応じて変更されるものであり、ここに示す数値は一例に過ぎない。
【0028】
図３は、別のクライオポンプシステムＣＳ２の概略を示す模式的平面図である。図１のクライオポンプシステムＣＳ１との違いは、第１パージガス供給ラインＬ１を部分的に複数化している点にある。
図３や後述する他の図面で、図１と共通した符号が付けられている部材は、図１と同じ部材であることから、詳細な説明は省略する。
図３や後述する他の図面で、図１と共通した符号が付けられている部材は、図１と同じ部材であることから、詳細な説明は省略する。
【0029】
第１パージガス供給ラインＬ１は、切替バルブ１を有している。切替バルブ１は、複数あるパージガスの供給経路を切替えるためのバルブである。図３では、上下に配置された２つのバルブのうちいずれか一方のバルブを開状態にし、他方を閉状態にする。また、切替バルブ１のうち、図中下側にあるバルブの下流側には、流量調整バルブ２が設けられている。
【0030】
流量調整バルブ２は、全開よりも狭く、全閉よりも広い、所定開度が設定されたバルブである。流量調整バルブ２により、第１パージガスの流量が制限されて、切替バルブ１の下側のバルブを通過する第１パージガスの流量は、切替バルブ１の上側のバルブを通過する第１パージガスの流量に比べて少なくなる。
なお、流量調整バルブ２の開度は、特定のものに固定されていてもいいが、手動あるいは自動で適宜変更できるようにしてもよい。
なお、流量調整バルブ２の開度は、特定のものに固定されていてもいいが、手動あるいは自動で適宜変更できるようにしてもよい。
【0031】
クライオポンプＣＰ１に溜め込まれるガスが、複数のガスであり、爆発性ガスと非爆発性ガスを含む場合には、クライオポンプＣＰ１の温度を調整し、各ガスを個別に気化した上で、排気ラインＬ３から個別に排気する。
排気の順序は、クライオポンプＣＰ１に溜め込まれたガスの気化温度が低い順である。爆発性ガスの気化温度が、非爆発性ガスの気化温度よりも低い場合には、爆発性ガスが気化される間に、非爆発性ガスが気化されないように、クライオポンプＣＰ１でガスの溜め込みを行うクライオパネルやクライオパネルに取り付けられている吸着材などの温度調整が行われる。
排気の順序は、クライオポンプＣＰ１に溜め込まれたガスの気化温度が低い順である。爆発性ガスの気化温度が、非爆発性ガスの気化温度よりも低い場合には、爆発性ガスが気化される間に、非爆発性ガスが気化されないように、クライオポンプＣＰ１でガスの溜め込みを行うクライオパネルやクライオパネルに取り付けられている吸着材などの温度調整が行われる。
【0032】
爆発性ガスの排気に続いて、非爆発性ガスの排気が実施されるクライオポンプＣＰ１の再生処理において、第１パージガスの流量が、常に爆発性ガスを押し出す程度に少量であれば、クライオポンプＣＰ１の再生時間が長期化することが懸念される。
非爆発性ガスの排気にあたっては、爆発限界以下に希釈する等の制約はない。クライオポンプＣＰ１の再生時間を短縮するには、非爆発性ガスの排気時に使用する第１パージガスの流量を、爆発性ガスの排気時に使用する第１パージガスの流量に比べて、増加させておくことが望ましい。
非爆発性ガスの排気にあたっては、爆発限界以下に希釈する等の制約はない。クライオポンプＣＰ１の再生時間を短縮するには、非爆発性ガスの排気時に使用する第１パージガスの流量を、爆発性ガスの排気時に使用する第１パージガスの流量に比べて、増加させておくことが望ましい。
【0033】
図３のクライオポンプシステムＣＳ２では、第１パージガスの流量を可変にすべく、切替バルブ１と流量調整バルブ２を採用している。
この構成において、爆発性ガスを排気する場合には、切替バルブ１で図示される下側のバルブを開状態にし、上側のバルブを閉状態にする。これより、クライオポンプＣＰ１に流入する第１パージガスの流量は少量となる。一方、非爆発性ガスを排気する場合には、切替バルブ１で図示される上側のバルブを開状態とし、下側のバルブを閉状態にする。これより、大量の第１パージガスをクライオポンプＣＰ１に供給することが可能となる。
また、非爆発性ガスを排気する場合、爆発限界以下への希釈は不要となることから、第２パージバルブ６は閉状態となり、排気ラインＬ３への第２パージガスの供給は停止されていてもよい。
切替バルブ１と流量調整バルブ２の開閉操作は、装置のオペレータによる手動操作でもよいが、図１の構成例と同じく、制御装置Ｃで自動制御してもよい。
この構成において、爆発性ガスを排気する場合には、切替バルブ１で図示される下側のバルブを開状態にし、上側のバルブを閉状態にする。これより、クライオポンプＣＰ１に流入する第１パージガスの流量は少量となる。一方、非爆発性ガスを排気する場合には、切替バルブ１で図示される上側のバルブを開状態とし、下側のバルブを閉状態にする。これより、大量の第１パージガスをクライオポンプＣＰ１に供給することが可能となる。
また、非爆発性ガスを排気する場合、爆発限界以下への希釈は不要となることから、第２パージバルブ６は閉状態となり、排気ラインＬ３への第２パージガスの供給は停止されていてもよい。
切替バルブ１と流量調整バルブ２の開閉操作は、装置のオペレータによる手動操作でもよいが、図１の構成例と同じく、制御装置Ｃで自動制御してもよい。
【0034】
図３の構成では、切替バルブ１と流量調整バルブ２を用いて、排気対象とするガスに応じて、第１パージガスの流量を変更する構成について説明したが、別の構成を採用してもよい。
例えば、流量調整バルブ２の開度を、全開から爆発性ガスの排気に適した開度にまで調整できる場合、第１パージガス供給ラインＬ１を１本のガス供給ラインで構成してもよい。
具体的には、第１パージガス供給ラインＬ１から切替バルブ１を取り去り、第１パージガス供給ラインＬ１の構成を、流量調整バルブ２を備えた１本のガス供給ラインとし、排気対象とするガスに応じて、流量調整バルブ２の開度を適宜変更して第１パージガスの流量を変更する。
例えば、流量調整バルブ２の開度を、全開から爆発性ガスの排気に適した開度にまで調整できる場合、第１パージガス供給ラインＬ１を１本のガス供給ラインで構成してもよい。
具体的には、第１パージガス供給ラインＬ１から切替バルブ１を取り去り、第１パージガス供給ラインＬ１の構成を、流量調整バルブ２を備えた１本のガス供給ラインとし、排気対象とするガスに応じて、流量調整バルブ２の開度を適宜変更して第１パージガスの流量を変更する。
【0035】
図４は、図３のクライオポンプシステムＣＳ２を用いたクライオポンプＣＰ１の再生例を示すフローチャートである。
図４や後述する他のフローチャートで、図２のフローチャートと同一の符号が使用されている処理は、図２で説明した処理と同一の処理が実施されるため、詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。
図４や後述する他のフローチャートで、図２のフローチャートと同一の符号が使用されている処理は、図２で説明した処理と同一の処理が実施されるため、詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【0036】
処理Ｓ２でクライオポンプＣＰ１の冷却運転を停止した後、切替バルブ１で第１パージガスを流す経路の選択を行う（処理Ｓ１１）。
図４のフローチャートでは、爆発性ガスである水素ガスを排気し、その後に、非爆発性ガスを排気する。また、第１パージガス、第２パージガスは、窒素ガスである。処理Ｓ１１では、切替バルブ１で図３記載のクライオポンプシステムＣＳ２の下側の経路が選択される。
図４のフローチャートでは、爆発性ガスである水素ガスを排気し、その後に、非爆発性ガスを排気する。また、第１パージガス、第２パージガスは、窒素ガスである。処理Ｓ１１では、切替バルブ１で図３記載のクライオポンプシステムＣＳ２の下側の経路が選択される。
【0037】
処理Ｓ１１での経路選択の後、第１パージガス供給ラインＬ１のＸで示す端部からパージガス供給源より窒素ガスを供給する。窒素ガスの供給と同時かそれよりも前のタイミングで、第１パージバルブ３を開状態にする（処理Ｓ１２）。
処理Ｓ４で水素ガスの排気が完了すると、パージガス供給源からの窒素ガスの供給を停止し、第１パージバルブ３を閉状態にした上で、切替バルブ１にて経路の再選択を実施する（処理Ｓ１３）。
処理Ｓ１３では、切替バルブ１で図３記載のクライオポンプシステムＣＳ２の上側の経路が選択される。これにより、第１パージガスの流量が増加し、非爆発性ガスを短時間で排気することが可能となる。
処理Ｓ４で水素ガスの排気が完了すると、パージガス供給源からの窒素ガスの供給を停止し、第１パージバルブ３を閉状態にした上で、切替バルブ１にて経路の再選択を実施する（処理Ｓ１３）。
処理Ｓ１３では、切替バルブ１で図３記載のクライオポンプシステムＣＳ２の上側の経路が選択される。これにより、第１パージガスの流量が増加し、非爆発性ガスを短時間で排気することが可能となる。
【0038】
半導体製造装置によっては、複数台のクライオポンプを有している。図５は、３台のクライオポンプＣＰ１～ＣＰ３に対応したクライオポンプシステムＣＳ３の構成例である。同図において、圧力計Ｐ、流量計Ｆ等の計器類の記載は省略している。
図示される第１パージガス供給ユニットＡ１と第２パージガス供給ユニットＢ１は、図３に破線で描かれる部位に相当する。
図示される第１パージガス供給ユニットＡ１と第２パージガス供給ユニットＢ１は、図３に破線で描かれる部位に相当する。
【0039】
複数台のクライオポンプの再生処理は、１台ずつ順番に行ってもいいが、再生処理の時間短縮を考慮し、クライオポンプと除外装置が１対１で対応しているならば、全てのクライオポンプの再生処理を並行実施してもいい。
一方、除外装置につながる配管を各クライオポンプで共通化している場合には、同配管を流れる爆発性ガスの濃度を爆発限界以下の濃度にすることが必要となることから、爆発性ガスの排気は１台ずつ行われることが望ましい。
除外装置につながる配管を共通化した構成で、複数台のクライオポンプの再生処理時間を短縮する構成例について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。
一方、除外装置につながる配管を各クライオポンプで共通化している場合には、同配管を流れる爆発性ガスの濃度を爆発限界以下の濃度にすることが必要となることから、爆発性ガスの排気は１台ずつ行われることが望ましい。
除外装置につながる配管を共通化した構成で、複数台のクライオポンプの再生処理時間を短縮する構成例について、図６および図７のフローチャートを用いて説明する。
【0040】
図６は、３台のクライオポンプＣＰ１～ＣＰ３の再生方法に関する一例である。後述する図７と同じく、図の上下方向は時間軸を表し、横方向に並記される処理は、同時刻に実施される。図示される処理Ｓ１０で示す水素希釈処理は、図４のフローチャートに示す処理Ｓ１１、処理Ｓ１２、処理Ｓ４、処理Ｓ１３からなる一連の処理に相当する。また、クライオポンプＣＰ２、ＣＰ３に対する処理の一部である、処理Ｓ１と処理Ｓ２は、図の簡略化のため、その記載を省略している。
【0041】
図６のフローチャートにおいて、クライオポンプＣＰ１に対し、処理Ｓ１４で非爆発性ガスの排気処理である標準再生処理を開始する。このタイミングで、クライオポンプＣＰ２に対する水素希釈処理を開始する。同様に、クライオポンプＣＰ２に対する標準再生処理とクライオポンプＣＰ３に対する水素希釈処理を並行して実施する。
【0042】
図７は、３台のクライオポンプＣＰ１～ＣＰ３を再生方法に関する別の例である。
クライオポンプＣＰ１、クライオポンプＣＰ２、クライオポンプＣＰ３に対して、処理Ｓ１０の水素希釈処理を順番に実施し、クライオポンプＣＰ３の水素希釈処理が終了した後で、３台のクライオポンプに対して一斉に標準再生処理を実施する。
図６、図７のように、一部処理を並行して実施すれば、各クライオポンプを順番に再生処理する場合に比べ、再生処理に要する時間が短縮できる。
クライオポンプＣＰ１、クライオポンプＣＰ２、クライオポンプＣＰ３に対して、処理Ｓ１０の水素希釈処理を順番に実施し、クライオポンプＣＰ３の水素希釈処理が終了した後で、３台のクライオポンプに対して一斉に標準再生処理を実施する。
図６、図７のように、一部処理を並行して実施すれば、各クライオポンプを順番に再生処理する場合に比べ、再生処理に要する時間が短縮できる。
【0043】
図８は、クライオポンプシステムＣＳ４の概略を示す模式的平面図である。図３に示すクライオポンプシステムＣＳ２との違いは、第１パージガス供給ユニットＡ２にある。図８では、切替バルブ１で３つの供給経路を切換える。３つの供給経路のうち、図示される下側２つの経路には、流量調整バルブ２ｘ、２ｙが設けられている。各バルブは、制限される流量が異なっていて、流量調整バルブ２ｘの流量制限は、流量調整バルブ２ｙの流量制限よりも小さい。つまり、流量調整バルブ２ｘを流れるガス流量は、流量調整バルブ２ｙを流れるガス流量に比べて多くなる。流量調整バルブ２ｘ、２ｙを設け、段階的に第１パージガスの流量制限を行い、爆発性ガスのパージを実施してもよい。
切替バルブ１で切り替える供給経路の数は、３本に限らず、４本以上であってもよく、供給経路の本数に応じて流量調整バルブの数を増やしてもよい。
また、１つの経路に流れるガス流量を段階的に変更すべく、開度が複数段階に切替可能な流量調整バルブを使用してもよい。
切替バルブ１で切り替える供給経路の数は、３本に限らず、４本以上であってもよく、供給経路の本数に応じて流量調整バルブの数を増やしてもよい。
また、１つの経路に流れるガス流量を段階的に変更すべく、開度が複数段階に切替可能な流量調整バルブを使用してもよい。
【0044】
図８のクライオポンプシステムＣＳ４を変形し、図９のクライオポンプシステムＣＳ５を採用してもよい。
図９のクライオポンプシステムＣＳ５では、図８のクライオポンプシステムＣＳ４の切替バルブ１で切り替える供給経路のうち、流量調整バルブがない経路が独立している。
具体的には、第１パージガス供給ラインＬ１を２本に分け、それぞれ、第１パージ供給ラインＬ１ａ、第１パージ供給ラインＬ１ｂとする。第１パージ供給ラインＬ１ａには、切替バルブ１で切替可能な２本の供給経路を設け、一方の経路に流量調整バルブ２ｘを配置し、他方の経路に流量調整バルブ２ｙを配置する。また、第１パージ供給ラインＬ１ａのクライオポンプＣＰ１につながる端部には、第１パージバルブ３ａを配置する。第１パージ供給ラインＬ１ｂには、第１パージバルブ３ｂのみを配置する。
図９のクライオポンプシステムＣＳ５では、図８のクライオポンプシステムＣＳ４の切替バルブ１で切り替える供給経路のうち、流量調整バルブがない経路が独立している。
具体的には、第１パージガス供給ラインＬ１を２本に分け、それぞれ、第１パージ供給ラインＬ１ａ、第１パージ供給ラインＬ１ｂとする。第１パージ供給ラインＬ１ａには、切替バルブ１で切替可能な２本の供給経路を設け、一方の経路に流量調整バルブ２ｘを配置し、他方の経路に流量調整バルブ２ｙを配置する。また、第１パージ供給ラインＬ１ａのクライオポンプＣＰ１につながる端部には、第１パージバルブ３ａを配置する。第１パージ供給ラインＬ１ｂには、第１パージバルブ３ｂのみを配置する。
【0045】
図１０は、図８、図９で紹介した２つの流量調整バルブの使用例に係るフローチャートである。
処理Ｓ２でクライオポンプの冷却運転を停止した後、切替バルブ１で流量調整バルブ２ｘが設けられる経路を選択し、相対的に多い流量で第１パージガスを流し、爆発性ガスの排気を開始する（処理Ｓ１５）。その後、ベントバルブ５がクライオポンプの内圧により開状態になる前に、切替バルブ１で流量調整バルブ２ｙが設けられる経路に切り替え、相対的に少ない流量で第１パージガスを流し、爆発性ガスの排気を実施する（処理Ｓ１６）。
なお、切替バルブ１による供給経路の切替にあたり、第１パージバルブ３ａを一旦閉状態とし、供給経路の切替後に、開状態に戻す。
処理Ｓ２でクライオポンプの冷却運転を停止した後、切替バルブ１で流量調整バルブ２ｘが設けられる経路を選択し、相対的に多い流量で第１パージガスを流し、爆発性ガスの排気を開始する（処理Ｓ１５）。その後、ベントバルブ５がクライオポンプの内圧により開状態になる前に、切替バルブ１で流量調整バルブ２ｙが設けられる経路に切り替え、相対的に少ない流量で第１パージガスを流し、爆発性ガスの排気を実施する（処理Ｓ１６）。
なお、切替バルブ１による供給経路の切替にあたり、第１パージバルブ３ａを一旦閉状態とし、供給経路の切替後に、開状態に戻す。
【0046】
切替バルブ１による供給経路の切替は、圧力計Ｐの実測値にもとづいて実施してもいいが、実験データから予想時間を求めておき、パージ開始後の経過時間にもとづいて実施してもよい。
上述したように、爆発性ガスをパージする時の第１パージガスの流量を、パージの途中で変更し、パージ時間の短縮を図るようにしてもよい。
一方、クライオポンプの内圧を測定する圧力計がない場合、安全面を考慮すれば、爆発性ガスをパージする時の第１パージガスの流量は少量であることが望ましい。このことから、爆発性ガスをパージする際、切替バルブ１による供給経路の切り替えを行わず、流量調整バルブ２ｙが設けられる経路が常に選択されてもよい。
上述したように、爆発性ガスをパージする時の第１パージガスの流量を、パージの途中で変更し、パージ時間の短縮を図るようにしてもよい。
一方、クライオポンプの内圧を測定する圧力計がない場合、安全面を考慮すれば、爆発性ガスをパージする時の第１パージガスの流量は少量であることが望ましい。このことから、爆発性ガスをパージする際、切替バルブ１による供給経路の切り替えを行わず、流量調整バルブ２ｙが設けられる経路が常に選択されてもよい。
【0047】
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【0048】
除害装置へつながる排気ラインＬ３は、クライオポンプ以外のポンプ（例えば、ドライポンプ）とも共通化されている場合が多い。
クライオポンプの排気とドライポンプの排気とが同じタイミングで実施された場合、ドライポンプからの排気流がクライオポンプ側に流れ込むことが懸念される。
この対策として、爆発性ガスを希釈するときのクライオポンプの最小排気圧力を実験データから求めておき、この圧力未満となるようにドライポンプの排気を実施する。
クライオポンプの排気とドライポンプの排気とが同じタイミングで実施された場合、ドライポンプからの排気流がクライオポンプ側に流れ込むことが懸念される。
この対策として、爆発性ガスを希釈するときのクライオポンプの最小排気圧力を実験データから求めておき、この圧力未満となるようにドライポンプの排気を実施する。
【0049】
【0050】
上記実施形態で紹介した計測器の配置場所は、一例であり、クライオポンプ内の内圧測定、各流路での流量測定といった目的が達成できるならば、その配置場所に制限はない。また、上記実施形態では、圧力計の測定値やパージガスを流してからの経過時間に応じて、バルブを開状態にする構成例を説明したが、クライオポンプに温度計を取り付け、温度計での測定値にもとづいて任意のバルブを開状態にすることや切替バルブによる流路切替を実施してもよい。
もちろん、圧力、経過時間、温度などのパラメーターに応じて、任意のバルブを閉状態にしてもよい。
もちろん、圧力、経過時間、温度などのパラメーターに応じて、任意のバルブを閉状態にしてもよい。
【0051】
上記実施形態に挙げるクライオポンプシステムＣＳ１～ＣＳ５は、イオン注入装置やスパッタリング装置等の半導体製造装置に搭載することができる。
【符号の説明】
【0052】
１ 切替バルブ
２、２ｘ、２ｙ 流量調整バルブ
３、３ａ、３ｂ 第１パージバルブ
４ ラフバルブ
５ ベントバルブ
６ 第２パージバルブ
ＣＳ１－５ クライオポンプシステム
ＣＰ１－３ クライオポンプ
Ｌ１ 第１パージガス供給ライン
Ｌ３ 排気ライン
Ｌ４ 第２パージガス供給ライン
Ｃ 制御装置
２、２ｘ、２ｙ 流量調整バルブ
３、３ａ、３ｂ 第１パージバルブ
４ ラフバルブ
５ ベントバルブ
６ 第２パージバルブ
ＣＳ１－５ クライオポンプシステム
ＣＰ１－３ クライオポンプ
Ｌ１ 第１パージガス供給ライン
Ｌ３ 排気ライン
Ｌ４ 第２パージガス供給ライン
Ｃ 制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】