JP2010144233A - 真空処理装置の脱ガス処理装置および真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空処理装置に機能に影響を及ぼすことなく、脱ガス機能を簡単に附加することができる真空処理装置の脱ガス処理装置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に接続され、真空チャンバ２の内部に吸着した吸着ガスを除去する真空処理装置１の脱ガス処理装置６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３６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２１と、吸着ガスと反応した後のキャリアガスを、真空チャンバ２から吸引し処理するガス処理装置２２と、加熱ガス供給装置２１と真空チャンバ２とを接続するガス供給配管２３と、真空チャンバ２とガス処理装置２２とを接続するガス排気配管２４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チャンバに接続され、真空チャンバの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処理装置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、真空容器の真空化と、真空処理後のプロセスガスの排気と、脱ガス後の不活性ガスおよび吸着ガスの排気と、を同一のガス排気手段で行っているため、真空容器内のゴミや、真空処理時あるいは脱ガス処理時の生成物が、ガス排気手段に付着してしまうという問題があった。よって、ガス排気手段を頻繁にメンテナンスすることが必要になり、各処理を適正に行うことができ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、真空処理装置の機能に影響を及ぼすことなく、脱ガス機能を簡単に附加することができる真空処理装置の脱ガス処理装置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処理装置は、ワークを処理する真空チャンバに接続され、真空チャンバの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処理装置であって、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、吸着ガスと反応した後のキャリアガスを、真空チャンバから吸引し処理するガス処理手段と、加熱ガス供給手段と真空チャンバとを接続するガス供給配管と、真空チャンバとガス処理手段とを接続するガス排気配管と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、加熱ガス供給手段により加熱したキャリアガスを、ガス供給配管を介して真空チャンバに供給して脱ガスを行い、脱ガス後のキャリアガスおよび吸着ガス（排気ガス）を、ガス処理手段によりガス排気配管を介して吸引処理する。これにより、脱ガス処理装置を脱ガス処理専用として用いることができると共に、脱ガス処理のみを行う装置をユニット化することができる。したがって、真空処理装置の機能に影響を及ぼすことなく、脱ガス機能を簡単に附加することができる。

この場合、ガス処理手段は、ガス排気配管に接続され、キャリアガスを冷却するガス冷却手段と、ガス冷却手段の下流側に接続され、キャリアガスを吸引処理する真空吸引処理手段と、を有していることが、好ましい。

この構成によれば、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、真空吸引処理手段に吸引されるため、熱的な影響により真空吸引処理手段の機能が損なわれることがない。

この場合、真空吸引処理手段は、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から成ることが、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により低真空から高真空に真空引きすることで、キャリアガスを適切に処理することができる。

この場合、真空チャンバに対し、ガス供給配管およびガス排気配管は、それぞれワンタッチジョイントを介して離接自在に接続されていることが、好ましい。

この構成によれば、脱ガス処理装置を真空チャンバに簡単にセットすることができると共に、脱ガス処理装置を使用しない場合には、これを取り外しておくことができる。よって、真空処理装置をコンパクトに構成することができる。

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処理装置、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、機能に影響を及ぼすことなく、脱ガス機能を簡単に附加することができる真空処理装置を提供することができる。

以下に、添付した図面を参照して、脱ガス処理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、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内を真空引きする吸引装置３と、真空チャンバ２に成膜処理用のプロセスガスを供給する供給装置４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５と、脱ガス用のキャリアガスを供給すると共に、キャリアガス（不活性ガス）に反応させて吸着ガス（排気ガス）を除去する脱ガス処理装置６と、から構成されている。

吸引装置３は、第１ロータリーポンプ１２および第１クライオポンプ１３からなる真空ポンプ１１を備え、第１ロータリーポンプ１２は、吸引管１４を介して真空チャンバ２に接続され、第１クライオポンプ１３は直接、真空チャンバ２に接続されている。また、第１ロータリーポンプ１２の排気側は、排気管を介して排気処理設備１９に接続されている。この吸引装置３では、真空チャンバ２を所定の高真空にするために、第１ロータリーポンプ１２による真空吸引により先ず低真空を実現し、続いて第１クライオポンプ１３による真空吸引により高真空を実現する。そして、この第１ロータリーポンプ１２と第１クライオポンプ１３との切り替えを行うべく、吸引管１４には、第１低真空バルブ１５が介設され、第１クライオポンプ１３には、真空チャンバ２に添設するように第１高真空バルブ１６が組み込まれている。

真空チャンバ２を所定の高真空とする場合には、まず、第１低真空バルブ１５を「開」とすると共に第１高真空バルブ１６を「閉」とし、第１ロータリーポンプ１２を駆動して真空吸引を行い、真空チャンバ２内を大気圧から低真空にする。続いて、第１低真空バルブ１５を「閉」とすると共に第１高真空バルブ１６を「開」とし、第１クライオポンプ１３を駆動して更に真空吸引を続行し、低真空の真空チャンバ２内を所定の真空度（高真空）にする。この場合、第１ロータリーポンプ１２および第１クライオポンプ１３の駆動および停止のタイミングは、真空計１７の検出結果に基づいて、決定される。

供給装置4は、プロセスガスを貯留しているプロセスガス源２５と、プロセスガス源２５を真空チャンバ２に接続する供給管２６と、供給管２６に介設した供給バルブ２７と、を有している。吸引装置３によって所定の真空度になった状態で、第１高真空バルブ１６を「閉」とする（第１低真空バルブ１５は既に「閉」とされている。）と共に、供給バルブ２７を「開」とすることで、真空チャンバ２内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。

プラズマ発生装置５は、上部電極２８と、下部電極２９と、高周波電圧を印加する高周波電源３０と、を有している。上部電極２８は真空チャンバ２の上部に固定的に配設され、下部電極２９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２９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３５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５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１８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。

脱ガス処理装置６は、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（ガス源）３６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（加熱ガス供給手段）２１と、吸着ガスと反応した後のキャリアガスを、真空チャンバ２から吸引し処理するガス処理装置（ガス処理手段）２２と、加熱ガス供給装置２１と真空チャンバ２とを接続するガス供給配管２３と、真空チャンバ２とガス処理装置２２とを接続するガス排気配管２４と、加熱ガス供給装置２１およびガス処理装置２２を収容するキャビネット（図示省略）と、を備えている。なお、キャリアガス源３６に貯留されているキャリアガスは、窒素やアルゴンなどの不活性ガスであることが好ましい。これにより、高温のキャリアガスにより真空チャンバ２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。

加熱ガス供給装置２１は、キャリアガスのキャリアガス源３６に連通しており、キャリアガス源３６から供給されたキャリアガスを加熱した後、ガス供給配管２３を介して真空チャンバ２に供給する。また、ガス供給配管２３には、真空チャンバ２側に供給配管バルブ３１が介設されると共に、加熱ガス供給装置２１側に供給ワンタッチジョイント３２が介設されている。加熱ガス供給装置２１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。キャリアガス源３６から流入したキャリアガスは、加熱ガス供給装置２１により所定の温度に加熱されて真空チャンバ２に供給される。

供給ワンタッチジョイント３２は、詳細は図示しないが、ソケット部３３およびプラグ部３４から成っており、ガス供給配管２３を真空チャンバ２に対して着脱自在に構成している。そして、供給配管バルブ３１および供給ワンタッチジョイント３２は、真空チャンバ２の近傍に配設されている。

ガス処理装置２２は、脱ガス後のキャリアガスおよび吸着ガス（排気ガス）を冷却するガス冷却装置４１と、冷却後の排気ガスを吸引する真空吸引処理装置４２と、を有している。ガス冷却装置４１は、ガス排気配管２４に介設されており、ガス排気配管２４より細径に形成された複数本の冷却コイル４４と、複数本の冷却コイル４４を介して排気ガスを冷却する冷却水（冷媒）タンク４５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４５に循環するようにして、供給される。真空チャンバ２の排気ガスは、ガス冷却装置４１により冷却された後、真空吸引処理装置４２に吸引される。また、ガス排気配管２４の真空チャンバ２近傍には、ガス供給配管２３と同様の排気配管バルブ４６および排気ワンタッチジョイント４７が介設されている。すなわち、脱ガス処理装置６は、真空チャンバ２に対し、それぞれ供給ワンタッチジョイント３２および排気ワンタッチジョイント４７を介して離接自在に接続されている。

真空吸引処理装置４２は、第２ロータリーポンプ５１および第２クライオポンプ５２から構成されている。第２ロータリーポンプ５１は、ガス排気配管２４の下流側の分岐部５３から分岐したロータリー側分岐配管５４に接続されており、上記の第１ロータリーポンプ１２と同様に排気管を介して排気処理設備１９に連通している。一方、第２クライオポンプ５２は、分岐部５３から分岐したクライオ側分岐配管５６の下流端に接続されている。また、両ポンプ５１，５２は、ロータリー側分岐配管５４に介設した第２低真空バルブ５７、およびクライオ側分岐配管５６に介設した第２高真空バルブ５８により、切替え可能に構成されている。

排気ガスを吸引処理する場合には、先ず排気配管バルブ４６を「開」とし、且つガス冷却装置４１を駆動しておいて、第２低真空バルブ５７を「開」、第２高真空バルブ５８を「閉」として、第２ロータリーポンプ５１により冷却された排気ガスを吸引処理する。次に、ガス冷却装置４１を駆動させた状態で、第２低真空バルブ５７を「閉」、第２高真空バルブ５８を「開」として、第２クライオポンプ５２で高真空に真空引きして、冷却された排気ガスを吸引処理する。この場合も、真空計１７の検出結果に基づいて、第２ロータリーポンプ５１および第２クライオポンプ５２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、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、吸引管１４を介してキャリアガスを吸引すると共に、真空吸引処理装置４２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。

ガス加熱供給工程では、キャリアガス源３６に貯留してあるキャリアガスを加熱ガス供給装置２１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４１により冷却した後、第２ロータリーポンプ５１により吸引する。そして、ガス冷却装置４１を駆動したまま第２クライオポンプ５２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４１により冷却された後に、第２ロータリーポンプ５１および第２クライオポンプ５２に吸引処理される。なお、第２クライオポンプ５２およびガス冷却装置４１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２１により加熱したキャリアガスを、ガス供給配管２３を介して真空チャンバ２に供給して脱ガスを行い、脱ガス後の排気ガスを、ガス処理装置２２によりガス排気配管２４を介して吸引処理することができる。したがって、熱的な影響により第２クライオポンプ５２の機能が損なわれることがない。また、脱ガス処理装置６を脱ガス処理専用として用いることができると共に、脱ガス処理のみを行う装置をユニット化することができ、真空処理装置１の機能に影響を及ぼすことなく、脱ガス機能を簡単に附加することができる。特に、既存の真空処理装置１において、その真空チャンバ２に、給排気用の一対のポートを設ける（簡単な加工）ことで、加熱ガス供給装置２１を簡単に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 ６…脱ガス処理装置 ２１…加熱ガス供給装置 ２２…ガス処理装置 ２３…ガス供給配管 ２４…ガス排気配管 ３２…供給ワンタッチジョイント ４１…ガス冷却装置 ４２…真空吸引処理装置 ４４…冷却コイル ４７…排気ワンタッチジョイント ５１…第２ロータリーポンプ ５２…第２クライオポンプ Ｗ…ワーク

Claims (6)

1. ワークを処理する真空チャンバに接続され、前記真空チャンバの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処理装置であって、
   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、
   前記吸着ガスと反応した後のキャリアガスを、前記真空チャンバから吸引し処理するガス処理手段と、
   前記加熱ガス供給手段と前記真空チャンバとを接続するガス供給配管と、
   前記真空チャンバと前記ガス処理手段とを接続するガス排気配管と、を備えたことを特徴とする真空処理装置の脱ガス処理装置。
2. 前記ガス処理手段は、
   前記ガス排気配管に接続され、前記キャリアガスを冷却するガス冷却手段と、
   前記ガス冷却手段の下流側に接続され、前記キャリアガスを吸引処理する真空吸引処理手段と、を有してい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処理装置。
3. 前記真空吸引処理手段は、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から成ることを特徴とする請求項２に記載の真空処理装置の脱ガス処理装置。
4. 前記真空チャンバに対し、前記ガス供給配管および前記ガス排気配管は、それぞれワンタッチジョイントを介して離接自在に接続され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処理装置。
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処理装置。
6. 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処理装置、を備えたことを特徴とする真空処理装置。

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