JP2010167338A - 真空処理装置及び真空処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空処理装置および真空処理方法の省エネルギー化を実現する。
【解決手段】真空処理装置１００は、被処理体が収容される処理容器１０１と、処理容器１０１から被処理体が搬送される搬送容器１０７と、処理容器１０１内を真空排気する、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６（第一のドライポンプ）と、搬送容器１０７内を真空排気するドライポンプ１１０（第二のドライポンプ）と、処理容器１０１、ターボポンプ１０３、及びドライポンプ１０６を、この順で接続する排気ライン１３１（第一の排気ライン）と、搬送容器１０７及びドライポンプ１１０を接続する排気ライン１３２（第二の排気ライン）と、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６の間の部分と、かつ排気ライン１３２とを接続する排気ライン１３３（第三の排気ライン）と、排気ライン１３３に設けられたバルブ１１９と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に関する。

半導体装置や液晶、あるいは太陽電池などの電子デバイスを製造する工程において、被処理体を高真空度化で処理する製造装置が用いられることがある。そのような場合、製造装置の真空度は処理結果に影響することが多いため、対象物の処理を行っていない時でも、処理容器（チャンバー）を一定以上の高真空度に保っておくことが行われる。また、一定時間内での処理数を増やすために、処理容器（チャンバー）と搬送容器（チャンバー）を具える、更には複数の処理容器（チャンバー）や複数の搬送容器（チャンバー）を具える場合もある。このような真空処理装置（製造装置）では、ターボポンプ及びドライポンプを用いた二段構成を備えるものが多い。

処理容器内の真空度を高めるためには、処理を行っていない処理容器内も常にポンプを駆動させて真空排気をする必要があり、ポンプ駆動のために多大なエネルギーを費やしていた。このため、半導体装置の製造工程において、省エネルギーを実現するためにもポンプ駆動に費やされるエネルギーを低減することが求められていた。

このようなエネルギー消費の問題を解決するために、特許文献１には、２段の排気ポンプが直列に接続されている基板処理装置において、基板処理時には主ポンプと副ポンプの両方を駆動して真空排気を行い、非処理時には主ポンプを停止して、副ポンプのみを稼働して真空排気を継続することが提案されている。

また、特許文献２には、ドライポンプ及びターボポンプを備えた真空排気装置において、真空排気を継続する必要のない間、ドライポンプを停止させる技術が記載されている。

特開２００１−１２９３８３号公報 特開平１１−２０４５０８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、非処理時間帯は、ターボポンプに相当する主ポンプを停止させているため、再駆動するために時間がかかるという問題があった。これは、ターボポンプは処理容器内を排気するために高速回転しているため、起動及び停止に時間がかかるためである。そのため、処理容器内の稼働時間のロスが生じ、しいてはエネルギーの浪費に繋がるという問題があった。

また、特許文献２に記載された技術では、非処理時間帯はドライポンプを停止してターボポンプを駆動させているため、ターボポンプの背圧が上昇する場合があった。そこで、背圧が上昇するたびにドライポンプを稼動させて背圧を低減させる必要があった。このため、ドライポンプの起動、停止を繰り返すこととなり、エネルギーの削減量が低下するという問題があった。

本発明による真空処理装置は、
被処理体が収容される処理容器と、
前記処理容器から前記被処理体が搬送される搬送容器と、
前記処理容器内を真空排気する、ターボポンプ及び第一のドライポンプと、
前記搬送容器内を真空排気する第二のドライポンプと、
前記処理容器、前記ターボポンプ、及び前記第一のドライポンプを、この順で接続する第一の排気ラインと、
前記搬送容器及び前記第二のドライポンプを接続する第二の排気ラインと、
前記ターボポンプ及び前記第一のドライポンプの間の部分と、前記第二の排気ラインとを接続する第三の排気ラインと、
前記第三の排気ラインに設けられたバルブと、
を備えることを特徴とする。

また、本発明による真空処理方法は、
被処理体が収容される処理容器と、
前記処理容器から前記被処理体が搬送される搬送容器と、
前記処理容器内を真空排気する、ターボポンプ及び第一のドライポンプと、
前記搬送容器内を真空排気する第二のドライポンプと、
前記処理容器、前記ターボポンプ、及び前記第一のドライポンプを、この順で接続する第一の排気ラインと、
前記搬送容器及び前記第二のドライポンプを接続する第二の排気ラインと、
前記ターボポンプ及び前記第一のドライポンプの間の部分と、前記第二の排気ラインとを接続する第三の排気ラインと、
前記第三の排気ラインに設けられたバルブと、
を備えた真空処理装置を用い、
前記ターボポンプ及び第一のドライポンプにより前記処理容器内を真空排気する工程と、
前記第二のドライポンプにより前記搬送容器内を真空排気する工程と、
前記処理容器内で、前記被処理体を処理する工程と、
処理された前記被処理体を、前記搬送容器内に搬送する工程と、
前記バルブを開けて、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気し、前記第一のドライポンプを停止する工程と、
を含むことを特徴とする。

この真空処理装置においては、被処理体が非処理の時は、第一のドライポンプを停止し、バルブを開けて第二のドライポンプが第三の排気ラインを介して処理容器内を真空排気するように構成されている。かかる構成の真空処理装置によれば、被処理体の処理時は、処理容器内をターボポンプ及び第一のドライポンプを駆動して第一の排気ラインを介して真空排気し、搬送容器内を第二のドライポンプを駆動して第二の排気ラインを介して真空排気する。一方、非処理時は、第一のドライポンプを停止し、ターボポンプ及び第二のドライポンプを継続して駆動させている。このとき、ターボポンプの圧力が上昇すると、バルブを開けて、ターボポンプと第一のドライポンプとの間の部分の第一の排気ラインと第三の排気ラインを接続できるため、第三の排気ラインを介して第二のドライポンプによりターボポンプの圧力上昇を解消できる。そのため、非処理時には、第一のドライポンプを停止しつつ処理容器を真空排気するとともに、第一のドライポンプを駆動させずにターボポンプの圧力上昇を抑制しつつ処理容器内の真空排気を維持できる。これにより、真空処理装置およびこれを用いた真空処理方法の省エネルギー化を実現できる。

本発明によれば、省エネルギー化に適した構造の真空処理装置および真空処理方法が実現される。

第一の実施形態に係る真空処理装置を示す模式図である。 第一の実施形態に係る真空処理方法の一例を示すタイムチャート図である。 第一の実施形態に係る真空処理方法の変形例を示す模式図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明による真空処理装置及び真空処理方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態に係る真空処理装置を示す模式図である。
真空処理装置１００は、被処理体が収容される処理容器１０１と、処理容器１０１から被処理体が搬送される搬送容器１０７と、処理容器１０１内を真空排気する、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６（第一のドライポンプ）と、搬送容器１０７内を真空排気するドライポンプ１１０（第二のドライポンプ）と、処理容器１０１、ターボポンプ１０３、及びドライポンプ１０６を、この順で接続する排気ライン１３１（第一の排気ライン）と、搬送容器１０７及びドライポンプ１１０を接続する排気ライン１３２（第二の排気ライン）と、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６の間の部分と、排気ライン１３２とを接続する排気ライン１３３（第三の排気ライン）と、排気ライン１３３に設けられたバルブ１１９と、を備えている。

被処理体が非処理の時は、ドライポンプ１０６を停止しつつ、バルブ１１９を開けてドライポンプ１１０が排気ライン１３３を介して処理容器１０１内を真空排気するように構成されている。

さらに、真空処理装置１００は、搬送容器１０７に接続された処理容器１１１と、処理容器１１１内を真空排気する、ターボポンプ１１３及びドライポンプ１１６と、処理容器１１１、ターボポンプ１１３、及びドライポンプ１１６、の順に接続された排気ライン１３４と、を備えている。排気ライン１３４は、ターボポンプ１１３とドライポンプ１１６との間の部分と、排気ライン１３２とを接続している。

処理容器１０１及び処理容器１１１は、ゲート１１７及び１１８を介して、搬送容器１０７とそれぞれ接続されている。

排気ライン１３１上には、処理容器１０１とターボポンプ１０３との間にバルブ１０２、ターボポンプ１０３とドライポンプ１０６との間にバルブ１０４、がそれぞれ設けられている。

同様に、排気ライン１３４上には、処理容器１１１とターボポンプ１１３との間にバルブ１１２、ターボポンプ１１３とドライポンプ１１６との間にバルブ１１４、がそれぞれ設けられている。

排気ライン１３２上には、搬送容器１０７とドライポンプ１１０との間にバルブ１０８が設けられている。

排気ライン１３３は、ターボポンプ１０３とドライポンプ１０６との間の部分、すなわちターボポンプ１０３とドライポンプ１０６との間に位置する排気ライン１３１と、接続されている。また、排気ライン１３３は、ターボポンプ１１３とドライポンプ１１６との間の部分、すなわちターボポンプ１１３とドライポンプ１１６との間に位置にする排気ライン１３４と、接続されている。またさらに、排気ライン１３３は、バルブ１０８とドライポンプ１１０との間の部分で排気ライン１３２とも接続されている。また、排気ライン１３３上には、排気ライン１３１と排気ライン１３２との間にバルブ１１９、排気ライン１３２と排気ライン１３４との間にバルブ１２０、がそれぞれ設けられている。

また、ターボポンプ１０３の圧力を測定する圧力計１２１、ターボポンプ１１３の圧力を測定する圧力計１２２、ドライポンプ１０６の圧力を測定する圧力計１０５、ドライポンプ１１０の圧力を測定する圧力計１０９、及びドライポンプ１１６の圧力を測定する圧力計１１５、がそれぞれ設けられている。

次に、図２を参照しつつ、第一の実施形態に係る真空処理方法を説明する。

図２は、第一の実施形態に係る真空処理方法の一例を示すタイムチャート図である。図２では、処理容器１０１（処理容器１１１）、ターボポンプ１０３（ターボポンプ１１３）、ドライポンプ１０６（ドライポンプ１１６）、ドライポンプ１１０、バルブ１０８、バルブ１１９（バルブ１２０）、圧力計１２１（圧力計１２２）による圧力、それぞれについてのタイムチャートが示されている。

なお、真空処理は、処理容器１０１及び処理容器１１１のいずれについても同様にして行うことができるため、以下では、処理容器１０１で真空処理を行う場合について説明する。また、処理容器１０１及び処理容器１１１は、いずれも単独で処理を行うことができる。

まず、処理容器１０１で処理を行う際には、バルブ１０２及び１０４は開け、ゲート１１７、及びバルブ１１９は閉じておく。処理容器１０１内は被処理体を処理するためのガスが流されるため、排気量を多くする必要がある。そこで、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６を同時に駆動させ、処理容器１０１を、排気ライン１３１を介して、ターボポンプ１０３、及びドライポンプ１０６により真空排気する。

一方、搬送容器１０７内は、バルブ１０８を開け、ドライポンプ１１０を駆動させることにより、排気ライン１３２を介して真空排気している。

つづけて、処理容器１０１内で、被処理体を処理する。一方、搬送容器１０７内は、ドライポンプ１１０を継続して駆動させることにより真空排気を維持する。

処理が終わると、ゲート１１７を開け、処理された被処理体を、搬送容器１０７内に搬送する。被処理体を搬送容器１０７へ搬送すると、再びゲート１１７を閉じる。

次に、処理容器１０１が非処理の状態となると、処理容器１０１内にガスが流れ込まなくなるため、排気量を少なくしてもよい。そこで、ドライポンプ１０６を停止し、バルブ１０４を閉じる。一方、ターボポンプ１０３は継続して駆動させることにより、処理容器１０１内の真空排気を維持する。

一方、バルブ１０８は開状態であり、ドライポンプ１１０を継続して駆動させている。

ここで、ターボポンプ１０３の圧力を、圧力計１２１により測定する。ドライポンプ１０６を停止してしばらくすると、ターボポンプ１０３の圧力が上昇し始める。そこで、ターボポンプ１０３の圧力がある程度上昇し、所定の圧力になるとバルブ１１９を開け、バルブ１０８を閉じる。これにより、ドライポンプ１１０が排気ライン１３３を介して処理容器１０１内を真空排気する。そのため、ターボポンプ１０３の背圧の上昇を抑止できる。また上述のバルブ１１９を開ける所定の圧力の値は、装置および処理条件等に応じて適宜設定することができる。

一方、ターボポンプ１０３の圧力が元の状態となると、バルブ１１９を閉めて、バルブ１０８を開ける。これにより、再びターボポンプ１０３のみにより、処理容器１０１内の真空排気を維持する。

処理を再開するときは、停止させていたドライポンプ１０６を再び起動し、バルブ１０４を開けて、処理容器１０１を真空排気する。これにより、処理容器１０１内での被処理体の処理が開始できる。このようにして、真空処理を繰り返し行うことができる。

本実施形態の効果を説明する。
この真空処理装置１００においては、被処理体が非処理の時は、ドライポンプ１０６を停止し、バルブ１１９を開けてドライポンプ１１０が排気ライン１３３を介して処理容器１０１内を真空排気するように構成されている。かかる構成の真空処理装置１００によれば、被処理体の処理時は、処理容器１０１内をターボポンプ１０３及びドライポンプ１０６を駆動して排気ライン１３１を介して真空排気し、搬送容器１０７内をドライポンプ１１０を駆動して排気ライン１３２を介して真空排気する。一方、非処理時は、ドライポンプ１０６を停止し、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１１０を継続して駆動させている。このとき、ターボポンプ１０３の圧力が上昇すると、バルブ１１９を開けて、ターボポンプ１０３とドライポンプ１０６との間の部分の排気ライン１３１と排気ライン１３２を接続できるため、排気ライン１３３を介してドライポンプ１１０によりターボポンプ１０３の圧力上昇を解消できる。そのため、非処理時には、ドライポンプ１０６を停止できるとともに、ドライポンプ１０６を駆動させずにターボポンプ１０３の圧力上昇を抑制しつつ処理容器１０１内の真空排気を維持できる。これにより、真空処理装置１００およびこれを用いた真空処理方法の省エネルギー化を実現できる。

また、真空処理装置１００には、ターボポンプ１０３に圧力計１２１が設けられているため、その圧力が所定の値になるとバルブ１１９を開けることができる。これにより、ターボポンプ１０３の圧力が所定の値以上になるのをより抑制できる。

また、従来の真空処理装置では、搬送容器を介して処理容器を真空排気すると、処理容器内のガス、生成物などが搬送容器に移動して、搬送容器が汚染される場合があった。これに対し、真空処理装置１００では、処理容器１０１は、非処理の時でも、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１１０により、排気ライン１３３を介して真空排気できるため、処理容器１０１から搬送容器１０７へ汚染物が移動することを抑制できる。

また、従来の真空処理装置では、処理容器が非処理の時は、ターボポンプを停止し、ドライポンプのみで排気した場合、ドライポンプのみでは排気力が低下し処理容器内の真空度を低下させるという問題があった。これに対し真空処理装置１００では、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１１０により処理容器１０１を真空排気するため、処理容器１０１の真空度の低下を抑止できる。

上記実施形態では、処理容器１０１を用いて真空処理を行った場合の効果について説明したが、処理容器１１１を用いて真空処理を行った場合についても同様の効果が得られる。またこのような効果は、処理容器１０１及び処理容器１１１を同時に用いても、別々に用いても、同様にして得られる。

本発明による真空処理装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、図３に示すように、上記実施形態において、真空処理装置１００に制御部１５０を設けてもよい。制御部１５０により、圧力計１２１の測定値に基づいて、バルブ１１９を開け、ターボポンプ１０３及びドライポンプ１１０により排気ライン１３３を介して処理容器１０１を真空排気させ、かつドライポンプ１０６を停止させる。一方、ターボポンプ１０３の圧力が下がり所定の測定値になると、バルブ１１９を閉め、ターボポンプ１０３のみにより処理容器１０１を真空排気させる。また、処理容器１１１についても、同様に制御することができる。

例えば、上記実施形態では、圧力計１２１及び１２２を設置した例について説明したが、圧力計の数はこれに限られない。

例えば、上記実施形態では、処理容器１０１及び１１１が搬送容器１０７に接続された例について説明したが、処理容器の数はこれに限られない。また、本発明に係る真空処理装置によれば、真空処理装置が複数の処理容器を有する場合、非処理の処理容器と処理中の処理容器とが同時に存在しても、非処理の処理容器に接続されたドライポンプを停止することができる。

１００ 真空処理装置
１０１ 処理容器
１０２ バルブ
１０３ ターボポンプ
１０４ バルブ
１０５ 圧力計
１０６ ドライポンプ
１０７ 搬送容器
１０８ バルブ
１０９ 圧力計
１１０ ドライポンプ
１１１ 処理容器
１１２ バルブ
１１３ ターボポンプ
１１４ バルブ
１１５ 圧力計
１１６ ドライポンプ
１１７ ゲート
１１８ ゲート
１１９ バルブ
１２０ バルブ
１２１ 圧力計
１２２ 圧力計
１３１ 排気ライン
１３２ 排気ライン
１３３ 排気ライン
１３４ 排気ライン
１５０ 制御部

Claims (6)

1. 被処理体が収容される処理容器と、
   前記処理容器から前記被処理体が搬送される搬送容器と、
   前記処理容器内を真空排気する、ターボポンプ及び第一のドライポンプと、
   前記搬送容器内を真空排気する第二のドライポンプと、
   前記処理容器、前記ターボポンプ、及び前記第一のドライポンプを、この順で接続する第一の排気ラインと、
   前記搬送容器及び前記第二のドライポンプを接続する第二の排気ラインと、
   前記ターボポンプ及び前記第一のドライポンプの間の部分と、前記第二の排気ラインとを接続する第三の排気ラインと、
   前記第三の排気ラインに設けられたバルブと、
   を備えることを特徴とする真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記ターボポンプの圧力を測定する圧力計が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
3. 請求項２に記載の真空処理装置において、
   前記圧力計の測定値に基づいて、前記バルブを開け、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気させ、かつ前記第一のドライポンプを停止させる制御部をさらに備えることを特徴とする真空処理装置。
4. 被処理体が収容される処理容器と、
   前記処理容器から前記被処理体が搬送される搬送容器と、
   前記処理容器内を真空排気する、ターボポンプ及び第一のドライポンプと、
   前記搬送容器内を真空排気する第二のドライポンプと、
   前記処理容器、前記ターボポンプ、及び前記第一のドライポンプを、この順で接続する第一の排気ラインと、
   前記搬送容器及び前記第二のドライポンプを接続する第二の排気ラインと、
   前記ターボポンプ及び前記第一のドライポンプの間の部分と、前記第二の排気ラインとを接続する第三の排気ラインと、
   前記第三の排気ラインに設けられたバルブと、
   を備えた真空処理装置を用い、
   前記ターボポンプ及び第一のドライポンプにより前記処理容器内を真空排気する工程と、
   前記第二のドライポンプにより前記搬送容器内を真空排気する工程と、
   前記処理容器内で、前記被処理体を処理する工程と、
   処理された前記被処理体を、前記搬送容器内に搬送する工程と、
   前記バルブを開けて、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気し、かつ前記第一のドライポンプを停止する工程と、
   を含むことを特徴とする真空処理方法。
5. 請求項４に記載の真空処理方法において、
   前記真空処理装置は、前記ターボポンプの圧力を測定する圧力計を備え、
   前記バルブを開けて、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気し、かつ前記第一のドライポンプを停止する工程は、
   前記圧力計の測定値が所定の圧力になったときに前記バルブを開けることを特徴とする真空処理方法。
6. 請求項５に記載の真空処理方法において、
   前記真空処理装置は、前記圧力計の測定値に基づいて、前記バルブを開け、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気させ、かつ前記第一のドライポンプを停止させる制御部をさらに備え、
   前記バルブを開けて、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気し、かつ前記第一のドライポンプを停止する工程は、
   前記制御部により、前記圧力計の測定値に基づいて、前記バルブを開け、前記第二のドライポンプにより前記第三の排気ラインを介して前記処理容器内を真空排気させ、かつ前記第一のドライポンプを停止させることを特徴とする真空処理方法。

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