JP2010142765A - 真空処理装置の脱ガス装置、真空処理装置の脱ガス方法および真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正に脱ガス処理を行うことができる真空処理装置の脱ガス装置、真空処理装置の脱ガス方法および真空処理装置を提供することである。
【解決手段】ワークＷを処理する真空チャンバ２が真空配管３２を介して真空吸引装置３１に接続された真空処理装置１に組み込まれ、真空吸引装置３１と協働して、真空処理装置１の装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置１の脱ガス装置であって、吸着ガスを除去するためのキャリアガスのキャリアガス源１６に連通し、キャリアガスを加熱して真空チャンバ２に供給する加熱ガス供給装置１２と、真空吸引装置３１の上流側近傍の真空配管３２に介設され、真空吸引装置３１に吸引されるキャリアガスを冷却するガス冷却装置３３と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークを処理する真空処理装置に組み込まれ、真空処理装置の真空吸引手段と協働して装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置の脱ガス装置、真空処理装置の脱ガス方法および真空処理装置に関するものである。

従来、このような真空装置（真空処理装置）として、加熱した不活性ガスにより、吸着ガスを除去するものが知られている（特許文献１参照）。
この真空装置は、ワークを処理する真空容器と、プロセスガスを供給するプロセスガス供給手段と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、不活性ガスを加熱するガス加熱手段と、真空処理後のプロセスガス、不活性ガスおよび吸着ガスを排気するガス排気手段と、を有している。
この場合、プロセスガスを導入して真空処理を行い、プロセスガスを排気した後、不活性ガスを供給し、ガス加熱手段により不活性ガスを加熱することで、脱ガス処理を行い、ガス排気手段により脱ガス処理後の不活性ガスおよび吸着ガスを排気する。
特開昭６０−８７８４０号公報

しかしながら、このような真空装置では、脱ガス後の高温の不活性ガスおよび吸着ガス（排ガス）をそのまま排気しているため、ガス排気手段に高温の排気ガスが流れ込む。すなわち、ガス排気手段は、排気ガスの熱によって加熱されることで負荷がかかり、その機能を十分発揮することができない。よって、排気ガスの排気処理が不十分となり、結果的に脱ガス処理がうまく行われないという問題があった。また、真空容器内にガス加熱手段を設ける必要があり、既存の装置に脱ガス機能を簡単に組み込むことができなかった。

本発明は、適正に脱ガス処理を行うことができる真空処理装置の脱ガス装置、真空処理装置の脱ガス方法および真空処理装置を提供することをその課題としている。

本発明の真空処理装置の脱ガス装置は、ワークを処理する真空チャンバが真空配管を介して真空吸引手段に接続された真空処理装置に組み込まれ、真空吸引手段と協働して、真空処理装置の装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置の脱ガス装置であって、吸着ガスを除去するためのキャリアガスのガス源に連通し、キャリアガスを加熱して真空チャンバに供給する加熱ガス供給手段と、真空吸引手段の上流側近傍の真空配管に介設され、真空吸引手段に吸引されるキャリアガスを冷却するガス冷却手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明の真空処理装置の脱ガス方法は、ワークを処理する真空チャンバが真空配管を介して真空吸引手段に接続された真空処理装置に組み込まれ、真空吸引手段と協働して、真空処理装置の装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置の脱ガス方法であって、真空チャンバに、吸着ガスを除去するためのキャリアガスを加熱して供給するガス加熱供給工程と、真空配管を介してキャリアガスを吸引すると共に、真空吸引手段の上流側近傍でキャリアガスを冷却するガス冷却吸引工程と、を備えたことを特徴とする。

これらの構成によれば、加熱ガス供給手段により加熱したキャリアガスを真空チャンバに供給して脱ガスを行い、ガス冷却手段により脱ガス後のキャリアガスおよび吸着ガス（排気ガス）を冷却した後に、真空吸引手段により真空引きして排気するようになっている。すなわち、加熱された高温の排気ガスが、ガス冷却手段により冷却された後に、真空吸引手段に吸引されるため、真空吸引手段に熱的負荷がかかることがなく、その機能が損なわれることがない。よって、適正に脱ガス処理を行うことができる。また、脱ガス機能を簡単に附加することができる。

この場合、加熱ガス供給手段は、真空チャンバに処理ガスを供給する処理ガス配管に接続され、当該処理ガス配管を介してキャリアガスを真空チャンバに供給することが、好ましい。

この構成によれば、加熱ガス供給手段が処理ガス配管に接続されているため、新たに真空チャンバにキャリアガス供給用の供給口を加工する必要がない。

この場合、真空配管は、介設したバイパス配管および迂回配管と、バイパス配管と迂回配管とを流路切り替えする流路切替え手段と、を有し、ガス冷却手段は、迂回配管に介設されていることが、好ましい。

この構成によれば、ガス冷却手段を排気ガスの排気処理時にのみ駆動させることができるため、真空処理後の処理ガスがガス冷却手段に触れることがない。また、真空配管を介してガス冷却手段を簡単に附加することができる。

この場合、真空吸引手段は、低真空用のロータリーポンプと、高真空用のクライオポンプと、を有していることが、好ましい。

この構成によれば、ロータリーポンプにより大気圧から低真空に真空引きし、続いてクライオポンプで低真空から高真空に真空引きすることで、脱ガス後の排ガスを適切に排気することができる。すなわち、真空吸引手段を利用して、脱ガス後の排ガスを吸引処理することができる。なお、定期的に行うクライオポンプのクライオ再生の直前に、脱ガス処理を行うことが好ましい。

この場合、キャリアガスが、不活性ガスであることが、好ましい。

この構成によれば、高温のキャリアガスにより真空チャンバ内が高温に達しても、生成物が生じることがないため、適正に脱ガス処理を行うことができる。

本発明の真空処理装置は、上記した真空処理装置の脱ガス装置、を備えたことが、好ましい。

この構成によれば、適正に脱ガス処理を行うことができる真空処理装置を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、脱ガス装置を搭載した真空処理装置について説明する。この真空処理装置は、ワークを収容した真空チャンバ内に供給したプロセスガス（処理ガス）をイオン化・ラジカル化して、ワーク表面に成膜処理等を行うものであると共に、キャリアガスを供給して真空チャンバの真空度に影響を及ぼす吸着ガスを脱ガスする機能を有するものである。

図１に示すように、真空処理装置１は、金属の素材で気密に構成され、ワークＷを処理する真空チャンバ２と、真空チャンバ２にプロセスガスあるいはキャリアガスを供給するガス供給装置３と、真空チャンバ２内にプラズマを発生させ、プロセスガスをイオン化・ラジカル化するプラズマ発生装置４と、真空チャンバ２の真空化および脱ガスした吸着ガスを吸引排気するガス排気装置５と、から構成されている。

ガス供給装置３は、プロセスガスを貯留しているプロセスガス源１５および真空チャンバ２を連通する処理ガス配管１１と、処理ガス配管１１に接続された加熱ガス供給装置１２と、処理ガス配管１１に介設された処理ガスバルブ１３および共通バルブ１４を備えている。真空チャンバ２にプロセスガスを供給する場合には、処理ガスバルブ１３および共通バルブ１４を「開」とすることで、真空チャンバ２が所定のプロセスガス濃度になるようにプロセスガスを供給する。

加熱ガス供給装置１２は、上流側がキャリアガスを貯留しているキャリアガス源１６に連通し、下流側がキャリアガス配管１７を介して処理ガス配管１１に接続されている。また、キャリアガス配管１７には、キャリアガスバルブ１８が介設されている。加熱ガス供給装置１２は、キャリアガスが流れる内部流路に、例えばヒーターや赤外線ランプ等の加熱装置を臨ませて構成されている。真空チャンバ２にキャリアガスを供給する場合には、加熱ガス供給装置１２を駆動すると共に、処理ガスバルブ１３を「閉」とし、キャリアガスバルブ１８および共通バルブ１４を「開」とすることで、真空チャンバ２が所定のキャリアガス濃度になるようにキャリアガスを供給する。なお、処理ガスバルブ１３およびキャリアガスバルブ１８に換えて、処理ガス配管１１およびキャリアガス配管１７の接続部に設けたいわゆる三方弁で構成してもよい（図示省略）。

プラズマ発生装置４は、上部電極２１と、下部電極２２と、高周波電圧を印加する高周波電源２３と、を有している。上部電極２１は真空チャンバ２の上部に固定的に配設され、下部電極２２は真空チャンバ２の下部に固定的に配設されている。下部電極２２は、成膜処理の対象物であるワークＷの載置板を兼ねており、固定治具２４によってワークＷを固定するようになっている。真空チャンバ２にプロセスガスが導入された状態で、プラズマ発生装置４を駆動することで、真空チャンバ２内にプラズマが発生し、プラズマによりイオン化・ラジカル化したプロセスガスがワークＷに作用することで成膜処理を行う。そして、成膜処理終了後、プロセスガスを排気する。

大気開放バルブ２５は、いわゆる開閉バルブで構成されており、プロセスガスの排気後、大気を開放することで、真空チャンバ２内の圧力を大気圧に戻す。この状態で、ワークＷの搬入搬出が行われると共に、必要に応じて後述する脱ガス処理が行われる。また、脱ガス処理後の真空チャンバ２内の圧力を大気圧に戻す際にも使用される。

ガス排気装置５は、真空チャンバ２を真空吸引する真空吸引装置３１と、真空チャンバ２および真空吸引装置３１を連通する真空配管３２と、真空配管３２に介設され、キャリアガスを冷却するガス冷却装置３３と、から構成されている。

真空配管３２は、上流側が真空チャンバ２に接続されている上流側真空配管３４と、下流側が真空吸引装置３１に接続されている下流側真空配管３５と、上流側真空配管３４の下流端で分岐し下流側真空配管３５の上流端で合流するバイパス配管３６および迂回配管３７と、から構成されている。バイパス配管３６には、バイパス開閉バルブ３８が介設され、迂回配管３７には、迂回開閉バルブ３９およびガス冷却装置３３が介設されている。真空処理後のプロセスガスを排気する場合には、バイパス開閉バルブ３８を「開」、迂回開閉バルブ３９を「閉」とした状態で、真空吸引装置３１により吸引排気する。なお、請求項にいう流路切替え手段は、バイパス開閉バルブ３８および迂回開閉バルブ３９から構成されている。また、流路切替え手段を、分岐部分に設けたいわゆる三方弁で構成してもよい。

ガス冷却装置３３は、真空吸引装置３１の上流側近傍に位置するように、迂回配管３７における迂回開閉バルブ３９の下流側に介設されている。また、ガス冷却装置３３は、迂回配管３７より細径に形成された複数本の冷却コイル４１と、複数本の冷却コイル４１を介して排気ガスを冷却する冷却水（冷媒）タンク４２と、からなっている。そして、冷却水は、図外のチラーユニット等から冷却水タンク４２に循環するようにして、供給される。脱ガス後のキャリアガスおよび吸着ガス（排気ガス）を排気する場合には、迂回開閉バルブ３９を「開」、バイパス開閉バルブ３８を「閉」とした状態で、ガス冷却装置３３により排気ガスを冷却した後、真空吸引装置３１により排気する。これにより、上流側真空配管３４をキャリアガスが流れることにより、上流側真空配管３４を脱ガスすることができるようになっている。

真空吸引装置３１は、低真空用のロータリーポンプ４３および高真空用のクライオポンプ４４から構成されている。ロータリーポンプ４３は、下流側真空配管３５の下流側で分岐した一方のロータリー側分岐配管４５に接続されており、排気管を介して排気処理設備４６に連通している。一方、クライオポンプ４４は、下流側真空配管３５の下流側で分岐した他方のクライオ側分岐配管４７の下流端に接続されている。また、両ポンプ４３，４４は、ロータリー側分岐配管４５に介設した低真空用バルブ４８、およびクライオ側分岐配管４７に介設した高真空用バルブ４９により、切替え可能に構成されている。

すなわち、真空チャンバ２の真空化を行う場合には、バイパス開閉バルブ３８および低真空用バルブ４８を「開」（迂回開閉バルブ３９は「閉」）とした状態で、ロータリーポンプ４３により吸引して低真空にする。続いて、低真空用バルブ４８を「閉」とすると共に高真空用バルブ４９を「開」として、クライオポンプ４４により吸引して高真空にすることで行われる。一方、上述のように、脱ガス後の排気ガスの排気を行う場合には、迂回開閉バルブ３９を「開」とし、且つガス冷却装置３３を駆動しておいて、低真空用バルブ４８を「開」として、ロータリーポンプ４３によりガス冷却装置３３によって冷却された排気ガスを吸引処理する。続いて、低真空用バルブ４８を「閉」とすると共に高真空用バルブ４９を「開」として、クライオポンプ４４により吸引して高真空にすることで行われる。なお、いずれの場合においても、真空計５１の検出結果に基づいて、ロータリーポンプ４３およびクライオポンプ４４が制御される。

次に、真空処理装置１を用いた一連の処理動作について説明する。この処理操作は、上記したように、ワークＷ表面に成膜処理を施した後に行われ、真空チャンバ２に、吸着ガスを除去するためのキャリアガスを加熱して供給するガス加熱供給工程と、真空配管３２を介してキャリアガスを吸引すると共に、真空吸引装置３１の上流側近傍でキャリアガスを冷却するガス冷却吸引工程と、からなっている。なお、脱ガス処理は、定期的に行うクライオポンプ４４のクライオ再生の直前に行うことが好ましい。

ガス加熱供給工程では、キャリアガス源１６に貯留してあるキャリアガスを加熱ガス供給装置１２により加熱して真空チャンバ２に供給する。これにより、加熱された高温のキャリアガスが真空チャンバ２全体に行き渡り、真空チャンバ２内に付着している吸着ガスと反応して、脱ガスが行われる。

ガス冷却吸引工程では、排気ガスをガス冷却装置３３により冷却した後、ロータリーポンプ４３により吸引する。そして、ガス冷却装置３３を駆動したままクライオポンプ４４に切り替えて、さらに真空引きする。これにより、加熱された高温の排気ガスが、ガス冷却装置３３により冷却された後に、ロータリーポンプ４３およびクライオポンプ４４に吸引処理される。なお、クライオポンプ４４およびガス冷却装置３３の使用状態になるまでに時間がかかる場合には、キャリアガスの供給直後に、排気ガスの排気が行えるように、これら装置を予め駆動させておくことが好ましい。

以上の構成によれば、加熱ガス供給装置１２により加熱したキャリアガスを真空チャンバ２に供給して脱ガスを行い、ガス冷却装置３３により脱ガス後の排気ガスを冷却した後に、真空吸引装置３１により排気するようになっている。すなわち、真空吸引装置３１に熱的負荷がかかることがなく、その機能が損なわれることがない。よって、適正に脱ガス処理を行うことができる。また、脱ガス機能を簡単に附加することができる。

なお、上記の実施形態では、加熱ガス供給装置１２およびガス冷却装置３３を組み込んだ真空処理装置１について説明したが、このような装置を搭載していない既存の真空処理装置１に、これら加熱ガス供給装置１２およびガス冷却装置３３を組み込むことも可能である。係る場合に、加熱ガス供給装置１２は、既存の処理ガス配管１１を改造してこれに接続され、ガス冷却装置３３は、既存の真空配管３２を改造してこれに接続されることになる。このように、簡単な改造により既存の真空処理装置１に、脱ガス装置である加熱ガス供給装置１２およびガス冷却装置３３を附加することができる。

真空処理装置の模式図である。

符号の説明

１…真空処理装置 ２…真空チャンバ １１…処理ガス配管 １２…加熱ガス供給装置 ３１…真空吸引装置 ３２…真空配管 ３３…ガス冷却装置 ３４…上流側真空配管 ３５…下流側真空配管 ３６…バイパス配管 ３７…迂回配管 ３８…バイパス開閉バルブ ３９…迂回開閉バルブ ４３…ロータリーポンプ ４４…クライオポンプ ４８…低真空用バルブ ４９…高真空用バルブ Ｗ…ワーク

Claims (7)

1. ワークを処理する真空チャンバが真空配管を介して真空吸引手段に接続された真空処理装置に組み込まれ、
   前記真空吸引手段と協働して、前記真空処理装置の装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置の脱ガス装置であって、
   前記吸着ガスを除去するためのキャリアガスのガス源に連通し、前記キャリアガスを加熱して前記真空チャンバに供給する加熱ガス供給手段と、
   前記真空吸引手段の上流側近傍の前記真空配管に介設され、前記真空吸引手段に吸引される前記キャリアガスを冷却するガス冷却手段と、を備えたことを特徴とする真空処理装置の脱ガス装置。
2. 前記加熱ガス供給手段は、前記真空チャンバに処理ガスを供給する処理ガス配管に接続され、当該処理ガス配管を介して前記キャリアガスを前記真空チャンバに供給することを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置の脱ガス装置。
3. 前記真空配管は、介設したバイパス配管および迂回配管と、
   前記バイパス配管と前記迂回配管とを流路切り替えする流路切替え手段と、を有し、
   前記ガス冷却手段は、前記迂回配管に介設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置の脱ガス装置。
4. 前記真空吸引手段は、低真空用のロータリーポンプと、高真空用のクライオポンプと、を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の真空処理装置の脱ガス装置。
5. 前記キャリアガスが、不活性ガスであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の真空処理装置の脱ガス装置。
6. ワークを処理する真空チャンバが真空配管を介して真空吸引手段に接続された真空処理装置に組み込まれ、
   前記真空吸引手段と協働して、前記真空処理装置の装置内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置の脱ガス方法であって、
   前記真空チャンバに、前記吸着ガスを除去するためのキャリアガスを加熱して供給するガス加熱供給工程と、
   前記真空配管を介して前記キャリアガスを吸引すると共に、前記真空吸引手段の上流側近傍で前記キャリアガスを冷却するガス冷却吸引工程と、を備えたことを特徴とする真空処理装置の脱ガス方法。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の真空処理装置の脱ガス装置、を備えたことを特徴とする真空処理装置。

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