JP2001289166A

JP2001289166A - 真空処理装置、及び真空処理方法

Info

Publication number: JP2001289166A
Application number: JP2000108846A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ikeda; 均池田; Yoshio Sunaga; 芳雄砂賀; Masashi Kikuchi; 正志菊池
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】簡便な真空排気系で複数の真空槽を真空排気す
る。【解決手段】複数の真空槽１１〜１３に、それぞれ主真
空ポンプ７１〜７３を接続し、各主真空ポンプ７１〜７
３の背圧を１台の補助真空ポンプ８０で制御する。真空
槽１１〜１３の内、真空槽１１の排気を、粗引きポンプ
４０から主真空ポンプ７１への切り替えは、真空槽１１
内の圧力が、他の真空槽１２、１３を含めた最大プロセ
ス圧力の１０％増しの圧力以下まで低下した後に行う。
他の真空槽１２、１３内が最大プロセス圧力であったと
しても、補助真空ポンプ８０の能力には余裕があるの
で、真空槽１１〜１３内の圧力が不安定になることはな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は真空処理の技術にか
かり、特に、簡単な装置で複数の真空槽の真空排気を行
える技術を提供することにある。

【０００２】

【従来の技術】図３の符号１０１は、従来技術の真空装
置を示している。この真空装置１０１は、スパッタ装
置、ＣＶＤ装置、エッチング装置等から成る複数の真空
槽１１１〜１１３と、ガス排気切替系１２１〜１２３
と、粗引き真空ポンプ１４１〜１４３と、主真空ポンプ
１７１〜１７３と、補助真空ポンプ１８１〜１８３とを
それぞれ複数台ずつ有している。

【０００３】各ガス排気切替系１２１〜１２３内には、
粗引きバルブ１５１〜１５３と、主真空バルブ１６１〜
１６３とが設けられている。

【０００４】粗引きポンプ１４１〜１４３の吸気口と、
主真空ポンプ１７１〜１７３の吸気口は、粗引きバルブ
１５１〜１５３と主真空バルブ１６１〜１６３を介し
て、それぞれ各真空槽１１１〜１１３に接続されてい
る。

【０００５】真空槽１１１〜１１３内部に大気圧程度の
気体が充満している場合には、主真空バルブ１６１〜１
６３を閉じ、粗引きバルブ１５１〜１５３を開け、粗引
きポンプ１４１〜１４３を動作させ、各真空槽１１１〜
１１３内部を真空排気する。真空排気された気体(空気)
は、粗引きポンプ１４１〜１４３の排気口から大気中に
排気される。

【０００６】予め主真空ポンプ１７１〜１７３を動作さ
せておき、真空槽１１１〜１１３内部が１〜数十Ｐａ程
度まで粗引きポンプ１４１〜１４３で真空排気された
後、粗引きバルブ１５１〜１５３を閉じ、主真空バルブ
１６１〜１６３を開けると、真空槽１１１〜１１３内部
に残留していた気体が主真空ポンプ１７１〜１７３によ
って真空排気される。

【０００７】主真空ポンプ１７１〜１７３の排気口は補
助真空ポンプ１８１〜１８３の吸気口に接続されてお
り、主真空ポンプ１７１〜１７３が排気する気体は、補
助真空ポンプ１８１〜１８３によって排気され、排ガス
処理装置１１０に導かれ、除害された後、大気に放出さ
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
真空装置１０１では、各主真空ポンプ１７１〜１７３毎
に補助真空ポンプ１８１〜１８３が接続されているた
め、装置コストが高く、ポンプの守備も面倒である。

【０００９】本発明は上記従来技術の不都合を解決する
ために創作されたものであり、その目的は、簡便な真空
排気系で複数の真空槽を真空排気できる技術を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、複数の真空槽と、前記各真
空槽にそれぞれ接続された主真空ポンプと、前記各主真
空ポンプの排気口に接続された１台の補助真空ポンプと
を有する真空処理装置である。請求項２記載の発明は、
前記各真空槽には粗引き真空ポンプが接続された請求項
１記載の真空処理装置であって、前記各真空槽には真空
計が設けられ、前記各真空槽のうち、前記粗引き真空ポ
ンプによって真空排気している真空槽に設けられた前記
真空計の値が所定圧力以下になった後、該真空槽の真空
排気が、前記粗引き真空ポンプから前記主真空ポンプに
切り替えて行われるように構成された真空処理装置であ
る。請求項３記載の発明は、複数の真空槽と、前記各真
空槽にそれぞれ接続された主真空ポンプと、前記各主真
空ポンプの排気口に接続された１台の補助真空ポンプ
と、前記各真空槽に接続された粗引きポンプとを用い、
前記真空槽内で基板の真空処理を行う真空処理方法であ
って、前記各真空槽内で前記真空処理が行われるときの
最大プロセス圧力を予め求めておき、前記真空槽内を前
記粗引きポンプで真空排気して圧力を低下させ、前記粗
引きポンプから前記主真空ポンプに切り替え、更に圧力
を低下させる際に、該真空槽内の圧力が、前記最大プロ
セス圧力の１０％増しの圧力以下になった後、前記主真
空ポンプに切り替える真空処理方法である。請求項４記
載の発明は、複数の真空槽にそれぞれ主真空ポンプの吸
気口を接続し、前記各主真空ポンプの排気口に１台の補
助真空ポンプを接続し、前記補助真空ポンプによって前
記主真空ポンプの背圧を制御する真空処理装置の、前記
補助真空ポンプの実効排気速度を設定する排気速度設定
方法において、前記各主真空ポンプが接続された前記各
真空槽のうち、真空処理中に最も圧力が高くなるものの
最大プロセス圧力を求め、前記各真空槽内が前記最大プ
ロセス圧力の１０％増の圧力まで上昇した状態で、前記
各主真空ポンプが真空排気した場合であっても、前記補
助真空ポンプの排気能力を超えないように、前記補助真
空ポンプの排気速度を設定する排気速度設定方法であ
る。請求項５記載の発明は、請求項４記載の排気速度設
定方法であって、前記補助真空ポンプに、新たな主真空
ポンプを介して新たな真空槽を増設した場合に、前記新
たな真空槽を含む各真空槽内が、前記最大プロセス圧力
の１０％増の圧力まで上昇した状態で前記各主真空ポン
プが真空排気した場合であっても、前記補助真空ポンプ
の排気能力を超えないように、前記補助真空ポンプの排
気速度を設定する排気速度設定方法である。

【００１１】本発明は上記のように構成されており、１
台の補助真空ポンプの吸気口に、複数台の主真空ポンプ
の排気口を接続し、各主真空ポンプが排気する気体を１
台の補助真空ポンプによって真空排気するようになって
いる。

【００１２】この場合、各主真空ポンプが排気する気体
の量に対し、補助真空ポンプの実効排気速度が低いと、
主真空ポンプの背圧が上昇し、真空槽内の圧力が不安定
になる場合がある。

【００１３】本発明では、主真空ポンプを介して補助真
空ポンプに接続された真空槽のうち、エッチングプロセ
ス等の真空処理を行っている最中に圧力が最大になるも
のを予め調べ、各真空槽内が、その最大プロセス圧力の
１０％の圧力になっても、各主真空ポンプが安定に真空
排気できるように補助真空ポンプの能力(実効排気速度)
を設定している。

【００１４】各真空槽内では異なる真空処理プロセスが
行われる場合があるが、各真空槽内が最大プロセス圧力
になると仮定して補助真空ポンプの能力が決定されてい
るので、将来の増設の可能性も考慮し、増設する真空槽
も含め、全部の真空槽内が、最大プロセス圧力の１０％
の圧力になっても、各主真空ポンプが安定に真空排気で
きるように補助真空ポンプの能力が設定されている。

【００１５】本発明では、増設する真空槽に接続される
主真空ポンプも含め、各主真空ポンプの排気口は１台の
補助真空ポンプの吸気口に接続される。各主真空ポンプ
の背圧をＰ(単位：Ｐａ)、補助真空ポンプの吸気口への
ガス流入量をＱ(単位：Ｐａ・ｍ³／ｓｅｃ)とすると、
必要な排気速度Ｓ(単位：ｍ³／ｓｅｃ) は、Ｓ＞Ｑ／Ｐとなる。

【００１６】図２は、ドライポンプの圧力に対する排気
速度を示すグラフの一例であり(供給電圧５０Ｈｚの場
合)、排気性能曲線Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれ異なるドラ
イポンプの能力を示している。必要な背圧Ｐと各真空槽
から排気される反応ガスの流入量Ｑとから必要な排気速
度Ｓが求められるから、図２のような排気性能曲線Ａ〜
Ｃを見て、用いるドライポンプが決定される。

【００１７】上記のような排気能力の補助真空ポンプが
用いられる結果、真空槽内を粗引きポンプによって真空
排気し、その真空槽内の圧力が、各真空槽の最大プロセ
ス圧力＋１０％の以下になった後、粗引きポンプから主
真空ポンプに切り替えるので、仮に、切り替えに係る真
空槽以外の真空槽内が全て最大プロセス圧力下で真空処
理が行われている場合であっても、各主真空ポンプの背
圧は不安定にならず、各真空槽内の圧力は安定してい
る。

【００１８】なお、各真空槽内で行われる真空処理は異
なる場合があるため、各真空槽内の最大プロセス圧力は
同じ値であるとは限らない。従って、将来増設する真空
槽も含め、各真空槽毎の最大プロセス圧力の平均値の１
０％増しの圧力を目安として補助真空ポンプの能力を設
定することも考えられるが、その場合には、増設する真
空槽の種類や真空処理工程が変更された場合、補助真空
ポンプの能力不足になったり、逆に過剰能力になってし
まうことが予想される。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１の符号１は、本発明の一例の
真空装置である。この真空装置１は、１台の粗引きポン
プ４０と、複数の真空槽１１〜１３と、真空槽１１〜１
３と同数のガス排気切替系２１〜２３及び主真空ポンプ
７１〜７３と、１台の補助真空ポンプ８０とを有してい
る。

【００２０】ここでは、粗引きポンプ４０は、メカニカ
ルブースターポンプと油回転ポンプを組合わせた真空ポ
ンプが用いられている。主真空ポンプ７１〜７３には、
実効排気速度６００ｍ³／時間のメカニカルブースター
ポンプが用いられており、補助真空ポンプ８０には、実
効排気速度１２６ｍ³／時間のドライポンプが用いられ
ている。

【００２１】各ガス排気切替系２１〜２３内には、粗引
きバルブ５１〜５３と、主真空バルブ６１〜６３と、可
変コンダクタンスバルブ６６〜６８とがそれぞれ設けら
れている。

【００２２】粗引きポンプ４０の吸気口は、各ガス排気
切替系２１〜２３内の粗引きバルブ５１〜５３を介し
て、各真空槽１１〜１３にそれぞれ接続されており、主
真空バルブ６１〜６３を閉じ、粗引きバルブ５１〜５３
を開けて粗引きポンプ４０を動作させると、各真空槽１
１〜１３内を真空排気できるように構成されている。複
数の粗引きバルブ５１〜５３のうち、所望のものだけを
開けることで、その粗引きバルブ５１〜５３に対応した
真空槽１１〜１３内だけを真空排気することができる。

【００２３】他方、各主真空ポンプ７１〜７３の吸気口
は、主真空バルブ６１〜６３と、可変コンダクタンスバ
ルブ６６〜６８を介して各真空槽１１〜１３にそれぞれ
接続されている。

【００２４】また、各主真空ポンプ７１〜７３の排気口
は、１台の補助真空ポンプ８０の吸気口に接続されてい
る。補助真空ポンプ８０の排気口は排ガス処理装置１０
に接続されている。

【００２５】補助真空ポンプ８０と各主真空ポンプ７１
〜７３を動作させ、粗引きバルブ５１〜５３を閉じた状
態で、主真空バルブ６１〜６３のうちの所望のものを開
けると、その主真空バルブ６１〜６３に接続された真空
槽１１〜１３内部が低圧力まで真空排気される。この場
合、真空槽１１〜１３内に所定流量の気体を導入しなが
ら、可変コンダクタンスバルブ６６〜６８のコンダクタ
ンスを調整することで、真空槽１１〜１３内部を所望の
圧力に維持できるようになっている。

【００２６】上記真空槽１１〜１３が、エッチング装置
であり、各真空槽１１〜１３内で並行して基板表面の薄
膜をエッチングする場合について説明する。

【００２７】ここでは、２台の真空槽１２、１３内には
反応性ガスが導入されており、基板表面の薄膜のエッチ
ングプロセスが進行中であるものとし、他の１台の真空
槽１１内には基板が搬入され、大気圧下にあるものとす
る。

【００２８】この場合、薄膜のエッチングプロセス進行
中の真空槽１２、１３に接続された粗引きバルブ５２、
５３は閉じられ、主真空バルブ６２、６３は開けられて
おり、真空槽１２、１３内には、薄膜をエッチングする
ための反応性ガスが導入されると共に、この反応性ガス
が、主真空ポンプ７２、７３によって真空排気されてい
る。

【００２９】主真空ポンプ７２、７３から排気された反
応性ガスは、補助真空ポンプ８０によって排ガス処理装
置１０に導かれ、除害処理が行われた後、大気に放出さ
れる。この状態では、主真空ポンプ７２、７３の排気口
側の圧力、即ち、主真空ポンプ７２、７３の背圧は補助
真空ポンプ８０によって一定の圧力に維持されている。

【００３０】基板が搬入された真空槽１１内部は、先ず
大気から遮断し、その真空槽１１に対応するガス排気切
替系２１を操作し、主真空バルブ６１を閉じた状態で粗
引きバルブ５１を開け、真空槽１１内を粗引きポンプ４
０によって真空排気させると、真空槽１１内の圧力は大
気圧から低下する。

【００３１】各真空槽１１〜１３には、真空計８１〜８
３が接続されており、図示しない制御装置によって内部
圧力がモニタされている。

【００３２】薄膜のエッチング処理等の真空処理が行わ
れている真空槽１２、１３内には所定流量で反応性ガス
が導入されており、それらの真空槽１２、１３に接続さ
れた可変コンダクタンスバルブ６７、６８の開度は、真
空槽１２、１３に接続された真空計８２、８３が示す圧
力によって制御されている。具体的には、可変コンダク
タンスバルブ８２、８３の開度により、真空槽１２、１
３内の圧力が一定値に維持されるように主真空ポンプ７
２、７３の排気速度が調節されている。この真空処理装
置１では、薄膜のエッチングプロセス進行中には、真空
槽１１〜１３内の内部圧力は最小で１５Ｐａ、最大でも
４０Ｐａの範囲になるように制御されている。

【００３３】真空排気を開始した真空槽１１内の圧力
は、真空計８１によって監視しておき、真空槽１１内の
圧力が、薄膜エッチングプロセスの最大プロセス圧力＋
１０％(４０Ｐａ＋１０％＝４４Ｐａ)の圧力よりも低下
したら、粗引きバルブ５１を閉じ、主真空バルブ６１を
開ける。

【００３４】この状態では、１台の補助真空ポンプ８０
が複数の主真空ポンプ７１〜７３の排気ガスを真空排気
している。ここでは、補助真空ポンプ８０は、全ての主
真空ポンプ７１〜７３に接続されており、各主真空ポン
プ７１〜７３に接続された真空槽１１〜１３の内部が、
全て最大プロセス圧力＋１０％の圧力下にある場合で
も、補助真空ポンプ８０は、各主真空ポンプ７１〜７３
の排気口から排気されるガスを十分真空排気できるよう
に構成されている。

【００３５】真空槽１１内を真空排気する真空ポンプ
を、粗引きポンプ４０から主真空ポンプ７１に切り替え
た後、一旦０．５Ｐａ〜１．０Ｐａ程度の低圧力まで真
空排気し、次いで真空槽１１内に所定流量の反応性ガス
を導入する。

【００３６】反応性ガスの導入後、真空槽１１内が所定
圧力(１５Ｐａ〜４０Ｐａ)で安定したところで真空槽１
１内の基板表面近傍にプラズマを生成すると、薄膜エッ
チングプロセスが開始される。この段階では全ての真空
槽１１〜１３内で薄膜のエッチングプロセスが進行して
いる。

【００３７】この状態で真空槽１２内で、所定膜厚まで
薄膜がエッチングされたものとすると、その真空槽１２
内への反応ガスの導入を停止させると共にプラズマを消
滅させ、真空槽１２内部に残留する反応性ガスを真空排
気した後、その真空槽１２に接続された主真空バルブ６
２を閉じ、真空槽１２内に大気を導入する。真空槽１２
内部が大気圧になった後、真空槽１２内を大気に開放
し、基板を取り出す。

【００３８】次いで、真空層１２内に未処理の基板を配
置した後、真空槽１２を大気から遮断し、上記と同様の
手順により、先ず、粗引きポンプ４０によって最大プロ
セス圧力±１０％以下まで真空排気した後、主真空ポン
プ７２に切り替え、更に低圧力まで真空排気した後、反
応性ガスを導入し、薄膜エッチングプロセスを開始す
る。

【００３９】以上説明したように、本発明の真空処理装
置１によれば、１台の補助真空ポンプ８０によって複数
の主真空ポンプ７１〜７３を動作させることができるた
め、補助真空ポンプの数が少なくなり、また、配管が簡
潔になる。

【００４０】なお、上記の主真空ポンプ７１〜７３には
メカニカルブースターポンプを用いたが、本発明の主真
空ポンプ７１〜７３はそれに限定されるものではなく、
吸気口から取り込んだ気体を排気口から放出する真空ポ
ンプを広く用いることができる。

【００４１】また、補助真空ポンプ８０は、ドライポン
プに限定されるものではない。本発明の補助真空ポンプ
８０は、各真空槽１１〜１３内が最大プロセス圧力＋１
０％の圧力にあるときでも、それらに接続された主真空
ポンプ７１〜７３の背圧を十分低下させ、各真空槽１１
〜１３内の圧力が不安定にならないようにできる真空ポ
ンプであればよい。上記実施例では、１台の粗引きポン
プで複数の真空槽を粗引きしたが、各真空槽にそれぞれ
粗引きポンプを接続してもよい。

【００４２】また、上記実施例では、各真空槽１１〜１
３内でエッチング法によって薄膜をエッチングする場合
について説明したが、本発明はそれに限定されるもので
はなく、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法によって薄膜を
形成する場合も広く含まれる。要するに、真空槽１１〜
１３内に気体を導入し、真空処理を行う真空処理装置を
広く含む。

【００４３】なお、本発明では、各真空槽１１〜１３内
に供給される気体(反応性ガス)が、主真空ポンプ７１〜
７３を介して、補助真空ポンプ８０によって排気される
際に、補助真空ポンプ８０の排気口側で混じり合うの
で、各真空槽１１〜１３内に、それぞれ異なる気体を導
入する場合には、それらが混じり合っても爆発する危険
性のない気体の組合せを用いる場合に限られる。

【００４４】

【発明の効果】１台の補助ポンプで複数の主真空ポンプ
の排気を行ってプロセス圧力を制御できるので、配管が
簡潔になり、低コストである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空処理装置の一例

【図２】補助真空ポンプの設定方法を説明するためのグ
ラフ

【図３】従来技術の真空処理装置

【符号の説明】

１……真空処理装置１１〜１２……真空槽７１
〜７３……主真空ポンプ８０……補助真空ポンプ４０……粗引きポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菊池正志神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空技術株式会社内Ｆターム(参考） 3H076 AA21 AA38 AA39 BB41 BB43 CC41 CC51 CC94

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の真空槽と、前記各真空槽にそれぞれ接続された主真空ポンプと、前記各主真空ポンプの排気口に接続された１台の補助真
空ポンプとを有する真空処理装置。
【請求項２】前記各真空槽には粗引き真空ポンプが接続
された請求項１記載の真空処理装置であって、前記各真空槽には真空計が設けられ、前記各真空槽のうち、前記粗引き真空ポンプによって真
空排気している真空槽に設けられた前記真空計の値が所
定圧力以下になった後、該真空槽の真空排気が、前記粗
引き真空ポンプから前記主真空ポンプに切り替えて行わ
れるように構成された真空処理装置。
【請求項３】複数の真空槽と、前記各真空槽にそれぞれ接続された主真空ポンプと、前記各主真空ポンプの排気口に接続された１台の補助真
空ポンプと、前記各真空槽に接続された粗引きポンプとを用い、前記真空槽内で基板の真空処理を行う真空処理方法であ
って、前記各真空槽内で前記真空処理が行われるときの
最大プロセス圧力を予め求めておき、前記真空槽内を前記粗引きポンプで真空排気して圧力を
低下させ、前記粗引きポンプから前記主真空ポンプに切
り替え、更に圧力を低下させる際に、該真空槽内の圧力
が、前記最大プロセス圧力の１０％増しの圧力以下にな
った後、前記主真空ポンプに切り替える真空処理方法。
【請求項４】複数の真空槽にそれぞれ主真空ポンプの吸
気口を接続し、前記各主真空ポンプの排気口に１台の補助真空ポンプを
接続し、前記補助真空ポンプによって前記主真空ポンプの背圧を
制御する真空処理装置の、前記補助真空ポンプの実効排気速度を設定する排気速度
設定方法において、前記各主真空ポンプが接続された前記各真空槽のうち、
真空処理中に最も圧力が高くなるものの最大プロセス圧
力を求め、前記各真空槽内が前記最大プロセス圧力の１０％増の圧
力まで上昇した状態で、前記各主真空ポンプが真空排気
した場合であっても、前記補助真空ポンプの排気能力を
超えないように、前記補助真空ポンプの排気速度を設定
する排気速度設定方法。
【請求項５】前記補助真空ポンプに、新たな主真空ポン
プを介して新たな真空槽を増設した場合に、前記新たな
真空槽を含む各真空槽内が、前記最大プロセス圧力の１
０％増の圧力まで上昇した状態で前記各主真空ポンプが
真空排気した場合であっても、前記補助真空ポンプの排
気能力を超えないように、前記補助真空ポンプの排気速
度を設定する請求項４記載の排気速度設定方法。