CN106029214A - 真空处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具备具有一对气阀的硬件互锁的气体供给单元的真空处理装置。本发明的真空处理装置具备气体供给部，该气体供给部使用常闭型的空气驱动阀来将用于进行真空处理的气体供给到进行所述真空处理的处理室中，该真空处理装置的特征在于，所述气体供给部具有在一对所述空气驱动阀中的一方开启的情况下一对所述空气驱动阀中的另一方关闭的互锁功能，且具备对用于驱动所述空气驱动阀的空气进行控制的空气电路，使用具有与一对所述空气驱动阀分别对应的螺线管的电磁阀来构成所述空气电路。

Description

真空处理装置
技术领域
本发明涉及使用工艺气体(process gas)对被处理物进行蚀刻、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下称作CVD)、灰化(ashing)、表面改性等处理的真空处理装置。
背景技术
例如，在半导体元件制造、液晶、太阳能电池这样的电气元件的制作中，使用被称作工艺气体的高纯度的各种性质的气体来对晶片等被处理材料实施处理的制造装置是当今不可或缺的重要的工业设备。根据处理配方的步骤的信息，经由质量-流量控制器等流量控制器，对设置于质量-流量控制器的下游侧的被称作截止阀或气阀等的阀门进行开闭控制，从而实现这些工艺气体的控制。
实际的处理是将导入到处理室或反应器(腔室)中的工艺气体等离子化，或者使它们在高温下进行反应，从而对被处理材料实施蚀刻、CVD、灰化、表面改性、扩散等处理。在这些构成气体供给系统的截止阀或气阀等中，由于流动着数立方cm/分至数升/分的工艺气体，并按照复杂的配方的步骤构成进行开闭，因此要求耐久性、可靠性以及用于抑制异物对被加工物的附着的洁净性。
阀中有气缸(cylinder)，通过施加0.3MPa～0.65MPa程度的气压来使其工作，开启阀。可以使用停止空气的供给并释放气缸内的气压时变成关闭动作的一般的常闭型(normal close type)的阀。通过弹簧的推压力来关闭阀。在接气部使用隔膜(diaphragm)、风箱(bellows)作为可动部，从而防止工艺气体向外部的泄露。在为了安全而断开了对装置的通电的情况下，在气体供给系统中大多使用为了停止气体供给而关闭阀的常闭型阀。
为了供给用于使这些阀执行开启动作的空气信号，可以使用电磁阀(Solenoidvalve)。根据电信号的接通/断开(On/Off)来产生空气信号。另一方面，在作为控制对象的工艺气体中，存在具有可燃性、助燃性而且还具有毒性、腐蚀性的气体，为了安全地使用、混合它们并使它们产生反应，需要使装置具有各种各样的互锁(interlock)功能，从而能够安全地进行处理、加工。
此外，作为通过对控制阀的开闭的气压进行控制的电路而具有互锁功能的例子，有专利文献1公开的手段。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平5-7763号公报
发明内容
发明要解决的问题
对于防止常见误动作的互锁而言，作为防止错误功能而要求硬件的双重策略。在这些工艺气体的阀的开闭动作中，使用电气的继电器电路等，根据压力信号或事先研究的电路，对不同的阀间的相互的开闭动作进行控制，设法不会发生异常反应、气体的泄露、气体源的污染(与其他气体的混合)。
当然，在控制装置的软件中也按照互锁思想构筑有用于避免错误地或故意地输入的危险操作的控制，但大多情况下软件互锁作为防止错误功能是不充分的。因此，在电互锁的基础上还需要另一个其他的策略。一种方法是在发生了异常的情况下或指示了异常操作的情况下，立即停止气体的供给。
在设置于室内的气体泄露传感器探测到气体的情况下，例如通过电断开对上述电磁阀的供给，从而不产生任何空气信号，关闭工艺气体的阀。通过同时具有断开作为能量的向电磁阀的空气供给的功能，从而尝试在配管内消除开启阀的能量本身。由此，能够以电方式和机械方式双重地停止工艺气体的供给。
但是，不仅需要如上述那样针对气体泄露的全部停止的互锁，还需要使用实际的工艺气体时的互锁。通常，制作如下的装置，即，在气体流动的下游侧的处理室或反应器(腔室)侧由真空计探测到一定压力(例如500Pa)以下的情况下，将可燃性气体与助燃性气体混合后使其流动，从而即使急剧地发生反应也没有问题。
对于该装置而言，将该真空计的信号用于可燃性气阀开启与助燃性气阀开启的电互锁。在还使用腐蚀性气体的装置(例如蚀刻装置)中，为了尽可能减少由于维护等而暴露在大气下的工艺气体配管，且抑制锈等异物的产生，在临近处理室或反应器(腔室)处设置最终级的阀。
除了要有非真空时不开启(不使气体流动)的上述的信号外，只有在该最终级的阀开启时才能开启可燃性、助燃性的气体的出口阀。若不这样，则供给压较高的一方的气体会通过配管流向供给压较低的一方的气体侧，可燃性气体与助燃性气体被混合后变成高压，会变成非常危险的状态。
此外，在通过维护更换质量-流量控制器或这些气阀的情况下，出于清除毒性、腐蚀性气体的目的，为了用安全的气体充满配管内，在质量-流量控制器的上游侧设有反应性低的来自氮气源的N2吹扫线(purge line)。为了防止工艺气体逆流到N2吹扫线的配管内，通常设有止回阀，将N2吹扫压力设定成高于工艺气体的压力来防止逆流。
不仅如此，还需要用于使该吹扫N2的气体供给的阀与工艺气体的供给源阀不会同时开启的互锁。通常，使用提高了可靠性的阀，使得这两个阀同时发生故障的概率极低。因此，作为防止错误功能，需要非真空时不使阀开启的电互锁以外，还需要另行设置这两个阀不会同时开启的互锁。
进而，在气体供给系统中，也有设置了经由最终级的阀流动使得为了进行处理而与处理室或反应器(腔室)内的被处理物相接触的通常的气体线路、以及用于在排气的下游侧废弃气体的线路的装置。在该情况下，会在压缩性的涡轮分子泵的前后连接气体配管，但是，例如若最终级的阀与废弃气体的配管的阀同时开启，则涡轮分子泵的下游的被压缩的气体会使气体经由气体配管后从最终级阀逆流到处理室或反应器(腔室)内。这有可能在安全上没有问题，但是下游的受到了污染的气体或成分、异物被供给到处理室或反应器(腔室)内，导致无法进行处理本身。
鉴于以上这样的问题，本发明提供一种具备有一对气阀的硬件互锁的气体供给单元的真空处理装置。
用于解决问题的手段
本发明是一种真空处理装置，具备气体供给部，所述气体供给部使用常闭型的空气驱动阀，将用于进行真空处理的气体供给到进行所述真空处理的处理室中，特征在于，所述气体供给部具有在一对所述空气驱动阀中的某一方开启的情况下一对所述空气驱动阀中的另一方关闭的互锁功能，且具备对用于驱动所述空气驱动阀的空气进行控制的空气电路，使用具有与一对所述空气驱动阀分别对应的螺线管的电磁阀来构成所述空气电路。
此外，本发明是一种真空处理装置，其具备气体供给部，所述气体供给部使用常闭型的空气驱动阀，将用于进行真空处理的气体供给到进行所述真空处理的处理室中，且具备对用于驱动所述空气驱动阀的空气进行控制的空气电路，特征在于，所述空气电路具备构成成为所述空气驱动阀的开闭条件的逻辑电路的OR或AND的逻辑空气电路部。
发明效果
根据本发明，能够构成一对气阀的硬件互锁。
附图说明
图1是本发明所涉及的使用工艺气体的真空处理装置的构成示意图。
图2是本发明所涉及的空气信号的控制系统图。
图3是构成逻辑电路的空气信号的控制系统图。
图4是本发明所涉及的空气信号的控制系统图。
具体实施方式
以下，使用图1至图4来说明本发明的各实施方式。
对本发明所涉及的使用工艺气体(process gas)的真空处理装置进行说明。图1是表示本发明所涉及的使用工艺气体的真空处理装置的构成示意图。被AA包围的范围表示气体供给系统(质量-流量控制单元：以下称作MFC)。也可以在内部构成图示以外的工艺气体、压力探测部、调整供给压力的气体调节器等。被BB包围的范围是排气系统，在该排气系统的更下游侧，具备干泵(dry pump)、废气处理装置等(未图示)。
在处理室1的内部搭载作为被处理体的晶片等(未图示)。为了因维护等而使处理室1暴露于大气时，从大气中的氧气、水分中保护排气系统，设置了主阀2。压力调整阀3通过改变内部的电导而在处理室1中得到期望的压力。为了对供给到处理室1的工艺气体进行高压缩后进行排放，配置了涡轮分子泵4。在涡轮分子泵4的下游，使用了用于在排气系统停止时使涡轮分子泵4保持真空的角阀(angle valve)5。
压力计6是处理室用压力计，压力计7是排气线路用压力计。气体供给系统AA内的工艺气体在使用时由各个MFC对其进行流量控制，在工艺气体的集合配管8中被混合。混合气体有时经过朝向处理室1的气体供给配管9后经由最终级阀V0而被导入处理室1中。此外，有时经过排气系统的气体排气管10后经由废弃气体用阀V00而丢弃到排气系统BB中。
阀V1是可燃性气体的MFC的出口(下游)的阀，阀V2是助燃性气体的MFC的出口(下游)的阀。此外，阀V11是可燃性气体的工艺气体供给(上游)用阀，阀V21是助燃性气体的工艺气体供给(上游)用阀。在各个MFC的下游，用于供给可燃性气体用吹扫N2的N2吹扫用阀V12、用于供给助燃性气体用吹扫N2的N2吹扫用阀V22分别通过配管与阀V11、阀V21的工艺气体供给(上游)阀连接。
在本真空处理装置中，不能同时开启的工艺气阀的组合首先是最终级阀V0与废弃气体用阀V00。若这两个阀同时开启，则角阀5的下游的更高压力(被涡轮分子泵4压缩)会逆流到处理室1中。其次是可燃性气体的工艺气体供给(上游)阀即阀V11与N2吹扫用阀V12的组合、以及助燃性气体的工艺气体供给(上游)阀即阀V21与N2吹扫用阀V22的组合。
进而，对于作为工艺气体供给(上游)阀的阀V11和阀V21而言，为了不发生气体向下游侧流动而引起的气体的混浊，若最终级阀V0和废弃气体用阀V00中的某一方不是开启状态，则阀V11和阀V21不能被开启。
图2是图1所示的真空处理装置的空气信号的控制系统图。从空气源向空气供给线路15供给加压空气。空气排出线路16将阀驱动后的气缸内的空气从该线路排出。螺线管用激励元件S0～S22是用于产生各个工艺气阀的开启驱动用的空气的螺线管用激励元件。
在系统控制系中，根据各个气阀的开启的指令，激励(用相同编号标记的)各个螺线管，以空气信号(空气供给)进行加压，变成开启状态。三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀21、24以及25在螺线管未被激励的情况下，不供给空气，在空气排出线路16中处于抽出空气的状态。
二位弹簧复位型电磁阀22以及23根据激励螺线管用激励元件S1与S2的开启指令，分别产生可燃性气体MFC出口(下游)阀即阀V1、和助燃性气体MFC出口(下游)阀即阀V2门的开启驱动用的空气。先导阀(pilot valve)P1是空气信号形成用先导阀，形成先导空气信号线路17。由先导空气信号线路17驱动的先导阀P2～P5是先导阀。
由于在三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀21的两端配置有螺线管用激励元件S0与S00，因此肯定只在被激励的一侧形成空气信号，能够防止最终级阀V0与废弃气体用阀V00这两者同时开启。同样地，通过三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀24来防止阀V11与N2吹扫用阀V12这两者同时开启，通过三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀25来防止阀V21与N2吹扫用阀V22这两者同时开启。
在图2中，若螺线管用激励元件S00被激励，则废弃气体用阀V00开启，同时通过空气信号形成用先导阀、即先导阀P1，形成先导空气信号线路17。因此，先导阀P2～P5被驱动，能够通过先导阀内部。此时，若螺线管用激励元件S1、S2、S11、S21被激励，则各自所对应的阀、阀V1、V2、V11、V21开启。接着，若螺线管用激励元件S00断开(Off)，则废弃气体用阀V00关闭，先导空气信号线路17的空气也消失，因此，例如，即使激励螺线管用激励元件S1、S2、S11、S21来供给空气，由于被各个先导阀P2～P5阻断，各个阀V1、V2、V11、V21被关闭。
此外，若螺线管用激励元件S0被激励，则最终级阀V0开启。同时，驱动空气信号形成用先导阀、即先导阀P1，使先导空气信号线路17产生空气信号，先导阀P2～P5被驱动，能够通过先导阀内部。螺线管用激励元件S0被断开时的各阀的动作也与螺线管用激励元件S00被断开的情况下的各阀的动作相同，故省略说明。由此，能够形成只有在最终级阀V0或废弃气体用阀V00中的某一方处于开启的状态下才能够开启阀V1、V2、V11、V21的空气电路。
关于作为氮吹扫线的N2吹扫用阀V12与V22，需要在AA的气体供给系统内的阀、质量-流量控制器等设备的更换、维护作业时实施N2吹扫。因此，即使在最终级阀V0或废弃气体用阀V00中的任一方都没有开启的状态下，也必须要处于开启状态，以便能够进行N2吹扫，因而不借助使用了先导空气信号线路17的先导阀，而是直接通过螺线管用激励元件S12、S22的接通(ON)来分别直接开启N2吹扫用阀V12、V22。
如上所述，本发明能够利用该空气电路来形成作为目的的不能同时开启的互锁、某一方没有开启时不能开启的互锁。
另外，在本实施例中，示出了基于以某一个阀开启为条件的OR(或)逻辑电路的控制例，但对于在下游侧串联地配置有多个阀的构成而言，当然也可以形成AND(与)逻辑电路的空气电路。
例如，图3(a)示出的是，阀D为串联地配置于下游侧的阀A、阀B、阀C全都不是开启状态时不能开启的阀。即，通过作为一阀驱动控制例的图3(a)的空气电路，能够具有AND逻辑电路的互锁功能。此外，在作为二阀驱动控制例的图3(b)中，是阀D与阀E这两者在上述的阀A、阀B、阀C全都不是开启状态时不能开启的阀的情况，形成控制用先导信号(气压)的图3(b)的手段具有可减少总先导阀的数量和控制要素的优点。也可以这样利用AND(与)逻辑电路来组成空气电路。
使用图4来说明其他实施例。与图2的构成的不同之处在于，将先导空气信号线路17的气压直接用作使阀V1与V2进行开启动作的驱动用空气。在向先导空气信号线路17供给了气压的状态、即最终级阀V0或废弃气体用阀V00中的任意阀处于开启状态时，若螺线管用激励元件S1以及螺线管S2接通，则能够分别使阀V1以及V2变成开启的状态。另外，对于图4的构成而言，还有能够将三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀21、24、25按多管类型排列成空间配置良好的优点。
本发明由于具有以上的构成，因此能够取得以下效果。
首先，对于不能同时使双方阀开启的阀对，通过将不能同时开启的阀对的空气供给分配给同一电磁阀的左右螺线管的激励，从而能够以物理方式防止阀对同时开启的情况。
此外，在本发明中，对于只有在设置于下游侧的阀处于开启的状态下才能够开启的阀而言，由于借助将下游侧阀开启的空气信号本身用作先导信号的先导阀来进行供给，因此在下游侧阀先关闭的情况下，上游侧的供给阀也会自动关闭，因而能够防止在配管内工艺气体彼此继续混合的情况。
进而，本发明也可以实施螺线管的激励来将这些机械互锁和在电结构上不是真空时就不流动的继电器电路作为双重互锁。另外，本发明也可以以软件的方式与这些硬件叠加地设置。
以上，根据本发明，能够同时设置电互锁和机械的空气信号的互锁，从而设置成双重互锁，能够具有防止错误功能。因此，能够确保真空处理装置的可靠性、安全性。
符号说明
1 处理室
2 主阀
3 压力调整阀
4 涡轮分子泵
5 角阀
6 压力计
7 压力计
8 集合配管
9 气体供给配管
10 气体排气管
V0 最终级阀
V00 废弃气体用阀
V1、V2、V11、V21 阀
V12、V22N2 吹扫用阀
15 空气供给线路
16 空气排出线路
17 先导空气信号线路
21、24、25 三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀
22、23 二位弹簧复位型电磁阀
S0、S00、S1、S2、S11、S12、S21、S22 螺线管用激励元件
P1、P2、P3、P4、P5 先导阀

Claims (7)

1.一种真空处理装置，具备气体供给部，该气体供给部使用常闭型的空气驱动阀来将用于进行真空处理的气体供给到进行所述真空处理的处理室中，所述真空处理装置的特征在于，
所述气体供给部具有在一对所述空气驱动阀中的一方开启的情况下一对所述空气驱动阀中的另一方关闭的互锁功能，且具备对用于驱动所述空气驱动阀的空气进行控制的空气电路，
使用电磁阀来构成所述空气电路，该电磁阀具有与一对所述空气驱动阀分别对应的螺线管。
2.根据权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，
所述电磁阀是三位弹簧复位中心排气型五口电磁阀。
3.根据权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，
一对所述空气驱动阀中的一方被用于可燃性气体的供给，一对所述空气驱动阀中的另一方被用于助燃性气体的供给。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的真空处理装置，其特征在于，
所述气体供给部还具有基于电气电路的互锁功能。
5.一种真空处理装置，具备气体供给部，该气体供给部使用常闭型的空气驱动阀来将用于进行真空处理的气体供给到进行所述真空处理的处理室中，且具备对用于驱动所述空气驱动阀的空气进行控制的空气电路，所述真空处理装置的特征在于，
所述空气电路具备构成成为所述空气驱动阀的开闭条件的逻辑电路的OR或AND的逻辑空气电路部。
6.根据权利要求5所述的真空处理装置，其特征在于，
所述气体供给部借助将从所述逻辑空气电路部供给的空气作为信号的先导阀，对所述空气驱动阀进行开闭。
7.根据权利要求5所述的真空处理装置，其特征在于，
所述气体供给部将从所述逻辑空气电路部供给的空气作为用于驱动所述空气驱动阀的空气，从而对所述空气驱动阀进行开闭。
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