JP2010284592A - 真空処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポンプの故障が生じても反応室の排気を継続することができる真空処理装置を提供する。
【解決手段】第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aは、反応室12を排気するためのものであり、互いに並列接続されている。第1バルブ31Aは第1ポンプ41Aと反応室12との間に設けられている。第2バルブ32Aは第2ポンプ42Aと反応室12との間に設けられている。
【選択図】図1

Description

本発明は、真空処理装置に関し、特に、ポンプを有する真空処理装置に関するものである。
真空処理装置の中には、たとえばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置のように、成膜室としての反応室をポンプで排気しながら成膜を行なう成膜装置がある。たとえばシランガスのように高い反応性を有するガスが排気される場合、この排気は、工場の一般排気系へと排出される前に、通常、除害装置を通される(たとえば、特許文献1参照)。これにより排気中から反応性の高いガスが除去される。
特開平6−47269号公報
上記のように反応室からの排気が高い反応性を有する場合、排気から反応生成物が生じることによって、排気配管の内面に生成物が堆積することがある。この生成物がポンプへ侵入することでポンプが故障してしまうことがある。この結果、故障したポンプが修理または交換されるまでの間、反応室を排気することができなくなるという問題がある。
それゆえ本発明の目的は、ポンプの故障が生じても反応室の排気を継続することができる真空処理装置を提供することである。
本発明の真空処理装置は、反応室と、第1および第2ポンプと、第1および第2バルブとを有する。第1および第2ポンプは、反応室を排気するためのものであり、互いに並列接続されている。第1バルブは第1ポンプと反応室との間に設けられている。第2バルブは第2ポンプと反応室との間に設けられている。
本発明の真空処理装置によれば、第1ポンプに対して第2ポンプが並列に設けられている。よって第1ポンプが故障しても、反応室の排気を第2ポンプによって継続することができる。
また第1および第2バルブのそれぞれが、第1および第2ポンプと反応室との間に設けられている。よって第1ポンプが故障した際に、第1バルブを閉じ、かつ第2バルブを開けることで、排気が第1ポンプを逆流しないようにしつつ、反応室の排気を第2ポンプによって継続することができる。
好ましくは、真空処理装置は、化学気相成長法によって成膜を行なうためのものである。
これにより化学気相成長法によって成膜を行なうことができる。また化学気相成長法において用いられる材料ガスから生じた反応生成物によって第1ポンプが故障しても、排気が第1ポンプを逆流しないようにしつつ、反応室の排気を第2ポンプによって継続することができる。
好ましくは、真空処理装置は、第1および第2ポンプの各々からの排気を合流させる合流部をさらに有する。
よって、通常運転時は、第1および第2ポンプの各々からの排気をまとめて取り扱うことができる。
また第1ポンプが故障した時は、第2バルブと第2ポンプと合流部と第1ポンプとを有する経路が環状の流路を形成しないように、第1バルブを閉じることができる。よって環状の流路を反応生成物が循環することを防止できる。また排気の循環にともなう排気能力の損失の発生を防止できる。
好ましくは、真空処理装置は、合流部に接続された除害装置をさらに有する。
よって、反応性の高いガスを排気中から除去することができる。また除害装置によるコンダクタンスの低下に起因してより増大しやすくなる上記の環状の流路の流れを、第1バルブを閉じることで遮断することができる。
好ましくは、第1ポンプは第1ポンプが故障した際に故障信号を出力する第1出力部を有する。また第1バルブは、第1出力部と接続され、かつ第1出力部からの故障信号が入力されると閉じるように構成されている。
よって、第1ポンプが故障した際に第1バルブを自動的に閉じることができる。
好ましくは、第2ポンプは、第2ポンプが故障した際に故障信号を出力する第2出力部を有する。また第2バルブは、第2出力部と接続され、かつ第2出力部からの故障信号が入力されると閉じるように構成されている。
よって第2ポンプが故障した際に第2バルブを自動的に閉じることができる。
好ましくは第2バルブは、第1出力部と接続され、かつ第1出力部からの故障信号が入力されると開くように構成されている。
よって第1ポンプが故障した際に第2バルブを自動的に開けることができる。これにより、通常時は第1ポンプによって反応室の排気を行い、第1ポンプが故障した時は第2バルブが開くことで反応室を第2ポンプによって排気することができる。
好ましくは第2ポンプは、第1出力部と接続され、かつ第1出力部からの故障信号が入力されると起動するように構成されている。
よって第1ポンプが故障した際に第2ポンプを自動的に起動することができる。これにより、通常時は第1ポンプによって反応室の排気を行い、第1ポンプが故障した時は第2ポンプを起動することで反応室を第2ポンプによって排気することができる。
好ましくは真空処理装置は、反応室に接続された第3バルブをさらに有する。また第1および第2バルブの各々は、第3バルブを介して反応室に接続されている。
よって第3バルブを閉めるだけで第1および第2ポンプの各々と反応室との間を遮断することができる。
好ましくは第3バルブは第1および第2バルブの各々の気密性に比して高い気密性を有する。
よって第1および第2バルブの各々の気密性が低くても第1および第2ポンプの各々と反応室との間を第3バルブによって高い気密性で遮断することができる。
以上説明したように、本発明によれば、ポンプの故障が生じても反応室の排気を継続することができる。
本発明の実施の形態1における真空処理装置としての成膜装置の構成を概略的に示すブロック図である。 比較例の真空処理装置としての成膜装置の構成を概略的に示すブロック図である。 本発明の実施の形態2における真空処理装置としての成膜装置の構成を概略的に示すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1を参照して、本実施の形態の成膜装置101(真空処理装置)は、CVD法によって成膜を行なうための装置(CVD成膜装置)であり、ガス供給源11と、成膜室12(反応室)と、第1バルブ31Aと、第2バルブ32Aと、第3バルブ33と、第1ポンプ41Aと、第2ポンプ42Aと、除害装置13と、分配部83と、合流部84とを有する。第1ポンプ41Aは第1出力部51を有する。第2ポンプ42Aは第2出力部52を有する。第1バルブ31Aは第1入力部71を有する。第2バルブ32Aは第2入力部72を有する。
ガス供給源11は、CVD用の原料ガスを供給するためのものであり、たとえばガスボンベである。この原料ガスは、目的のCVDを行なうのに十分な程度に高い反応性を有するものであり、たとえばシランガスである。またガス供給源11は、成膜室12のガス導入口に接続されている。
成膜室12は、CVDが行なわれるチャンバーである。具体的には成膜室12内において、たとえば基板(図示せず)が載置され、この基板上において原料ガスを用いた成膜が行なわれる。また成膜室12のガス排気口は第3バルブ33に接続されている。
第3バルブ33は、ガスの流れを遮断することができるバルブであり、たとえば手動式のゲートバルブである。また第3バルブ33は、分配部83に接続されている。好ましくは第3バルブ33は第1バルブ31Aおよび第2バルブ32Aの各々の気密性に比して高い気密性を有する。
分配部83は、第3バルブからの流路を複数の流路に分配する構成を有する。分配された流路のそれぞれは第1バルブ31Aおよび第2バルブ32Aに接続されている。
第1バルブ31Aは、第1ポンプ41Aの吸気側への流路を開閉するために第1ポンプ41Aと第3バルブ33との間に設けられている。すなわち第1バルブ31Aは第3バルブ33を介して成膜室12に接続されている。また第1バルブ31Aの第1入力部71は、第1ポンプ41Aの第1出力部51からの故障信号61を受けることができるように第1出力部51と接続されている。また第1バルブ31Aは、第1入力部71に故障信号61が入力されると閉じるように構成されている。
第2バルブ32Aは、第2ポンプ42Aの吸気側への流路を開閉するために第2ポンプ42Aと第3バルブ33との間に設けられている。すなわち第2バルブ32Aは第3バルブ33を介して成膜室12に接続されている。また第2バルブ32Aの第2入力部72は、第2ポンプ42Aの第2出力部52からの故障信号62を受けることができるように第2出力部52と接続されている。また第2バルブ32Aは、第2入力部72に故障信号62が入力されると閉じるように構成されている。
第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aは、成膜室12を排気するためのものである。また第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aのそれぞれは第1バルブ31Aおよび第2バルブ32Aに接続されている。すなわち第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aは互いに並列接続されている。なお第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aが互いに並列接続されているとは、第1ポンプ41Aが第2ポンプ42Aを介さずに排気動作することができ、かつ第2ポンプ42Aが第1ポンプ41Aを介さずに排気動作することができることをいう。
第1ポンプ41Aの第1出力部51は、第1ポンプ41Aが故障した際に故障信号を出力するためのものである。また第2ポンプ42Aの第2出力部52は、第2ポンプ42Aが故障した際に故障信号を出力するためのものである。
合流部84は第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの各々からの排気を合流させるものである。また合流部84は除害装置13の入口に接続されている。
除害装置13は排気中における反応性の高いガスを除去するためのものである。たとえばガス供給源11からシランガスが供給される場合、成膜室12で反応しなかったシランガスは除害装置13によって除去される。除害装置13を経た排気は、図中矢印で示すように、除害装置13の出口から一般排気系へ排出される。
次に成膜装置101の通常時の動作について説明する。
第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aが起動される。また第1バルブ31A、第2バルブ32Aおよび第3バルブ33が開けられる。これにより成膜室12が第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの両方によって並行して排気される。
次にガス供給源11から成膜室12へ原料ガスが供給されることで、CVD法による成膜が行なわれる。成膜室12からの排気は第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aによって合流部84を介して除害装置13へと排気される。
除害装置13は、排気中の反応性の高いガスを除去した後、排気を排出する。
以上により成膜装置101による成膜が行なわれる。
次に成膜中に第1ポンプ41Aが故障した場合の成膜装置101の動作について説明する。第1ポンプ41Aが故障すると、第1ポンプ41Aの第1出力部51から第1バルブ31Aの第1入力部71へ故障信号61が伝達されることで第1バルブ31Aが自動的に閉じる。このように第1バルブ31Aが閉じた後も、第2ポンプ42Aは成膜室12を排気し続ける。このように、第1ポンプ41Aが故障しても成膜室12の排気は継続される。
なお第1ポンプ41Aが故障した際に、第2バルブ32Aまたは第3バルブ33がより大きく開放されてもよい。これにより第1ポンプ41Aの故障にともなう排気能力の低下に起因して成膜室12の圧力が所望の値よりも大きくなってしまうことを抑制できる。このためには、第2バルブ32Aまたは第3バルブ33が第1出力部51と接続されていることが好ましい。これにより、第1ポンプ41Aが故障した際に発生する故障信号によって自動的にバルブの開放度を調整することができる。
次に成膜中に第2ポンプ41Aが故障した場合の成膜装置101の動作について説明する。第2ポンプ42Aが故障すると、第2ポンプ42Aの第2出力部52から第2バルブ32Aの第2入力部72へ故障信号62が伝達されることで、第2バルブ32Aが自動的に閉じる。このように第2バルブ32Aが閉じた後も、第1ポンプ41Aは成膜室12を排気し続ける。このように、第2ポンプ42Aが故障しても成膜室12の排気は継続される。
なお第2ポンプ42Aが故障した際に、第1バルブ31Aまたは第3バルブ33がより大きく開放されてもよい。これにより第2ポンプ42Aの故障にともなう排気能力の低下に起因して成膜室12の圧力が所望の値よりも大きくなってしまうことを抑制できる。このためには、第1バルブ31Aまたは第3バルブ33が第2出力部52と接続されていることが好ましい。これにより、第2ポンプ42Aが故障した際に発生する故障信号によって自動的にバルブの開放度を調整することができる。
次に比較例の成膜装置について説明する。
図2を参照して、比較例の成膜装置901において、互いに並列接続された第1ポンプ941および第2ポンプ942のうち第1ポンプ941が故障すると、図中矢印Cで示すように、第2ポンプ942、合流部84、第1ポンプ941、および分配部83からなる環状の経路が形成される。すると第2ポンプ942の排気の一部が第2ポンプの吸気側に戻ることで反応生成物が循環してしまう。第2ポンプ942の排気が第2ポンプ942の吸気側に戻る割合は、除外装置13のコンダクタンスが低い場合に特に顕著となる。この場合、排気経路中を循環する反応生成物が増大するので、第1ポンプ941に加えて第2ポンプ942まで故障してしまうことがある。また排気の循環にともなう排気能力の損失が発生する。
再び図1を参照して、本実施の形態によれば、第1ポンプ41Aに対して第2ポンプ42Aが並列に設けられている。よって第1ポンプ41Aが故障しても、成膜室12の排気を第2ポンプ42Aによって継続することができる。
また第1バルブ31Aおよび第2バルブ32Aのそれぞれが、第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aと成膜室12との間に設けられている。よって第1ポンプ41Aが故障した際に、第1バルブ31Aを閉じ、かつ第2バルブ32Aを開けることで、排気が第1ポンプ41Aを逆流しないようにしつつ、成膜室12の排気を第2ポンプ42Aによって継続することができる。
なお本実施の形態においては、第1バルブ31Aは、第1ポンプ41Aと合流部84との間に配置されるのではなく、第1ポンプ41Aと成膜室12との間に配置されている。いずれの配置によっても、第1ポンプ41Aの故障時に第1バルブ31Aを閉じることで、排気が第1ポンプ41Aを逆流することを防止することができる。しかし第1バルブ31Aは、図1に示すように第1ポンプ41Aと成膜室12との間に配置される方が、第1ポンプ41Aと合流部84との間に配置されるよりも好ましい。この理由について、以下に説明する。
第1ポンプ41Aが故障したとき、その排気動作は、すぐに停止するわけではなく、故障直後も幾分継続する。このため第1ポンプ41Aの故障に対処するために第1バルブ31Aが閉じられると、第1バルブ31Aが、第1ポンプ41Aと合流部84との間、すなわち第1ポンプ41Aの排気側に配置されている場合は、故障直後の第1ポンプ41Aから排気される気体の行き場がなくなることになる。この結果、第1ポンプ41Aの排気側の流路の圧力が過度に上昇してしまうことがある。
これに対して本実施の形態のように、第1ポンプ41Aと成膜室12との間、すなわち第1ポンプ41Aの吸気側に第1バルブ31Aが配置されている場合、第1バルブ31Aによって第1ポンプ41Aの排気側が遮断されることがないので、第1ポンプ41Aの排気側における上記のような圧力上昇を避けることができる。
以上の理由により、第1バルブ31Aは第1ポンプ41Aと成膜室12との間に配置されることが好ましい。また第1ポンプ41Aよりも先に第2ポンプ42Aが故障する可能性を考慮すれば、上記と同様の理由により、第2バルブ32Aは第2ポンプ42Aと成膜室12との間に配置されることが好ましい。
また本実施の形態によれば、成膜装置101は、CVD法によって成膜を行なうためのものである。これによりCVD法を用いて成膜を行なうことができる。またCVD法において用いられる材料ガスから生じた反応生成物によって第1ポンプ41Aが故障しても、排気が第1ポンプ41Aを逆流しないようにしつつ、成膜室12の排気を第2ポンプ42Aによって継続することができる。
また成膜装置101は、第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの各々からの排気を合流させる合流部84を有する。よって、通常運転時は、第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの各々からの排気をまとめて取り扱うことができる。また第1ポンプ41Aが故障した時は、第2バルブ32Aと第2ポンプ42Aと合流部84と第1ポンプ41Aとを有する経路が環状の流路(図2の矢印Cと類似の流路)を形成しないように、第1バルブ31Aを閉じることができる。これにより、流路が環状となることに起因して排気の流量が増大してしまうことを防止できる。よって流量の増大にともなう反応生成物の巻き上げを防止できる。
また成膜装置101は、合流部84に接続された除害装置13を有する。よって、反応性の高いガスを排気中から除去することができる。また除害装置13が設けられた場合、除害装置13によるコンダクタンスの低下に起因してより増大しやすくなる上記の環状の流路(図2の矢印C)の流れを、第1バルブ31Aを閉じることで遮断することができる。
また第1ポンプ41Aが故障した際に、故障信号61の発生によって第1バルブ31Aを自動的に閉じることができる。また第2ポンプ42Aが故障した際に、故障信号62の発生によって第2バルブを自動的に閉じることができる。
また第3バルブ33を閉めるだけで第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの各々と成膜室12との間を遮断することができる。
また第1バルブ31Aおよび第2バルブ32Aの各々の気密性が低くても、第1ポンプ41Aおよび第2ポンプ42Aの各々と成膜室12との間を第3バルブ33によって高い気密性で遮断することができる。なおこのような遮断は、たとえば成膜室12のリークテストにおいて必要となることがある。
なお、上記の故障信号61、62は、ポンプが正常に運転しているか否かを判別することができる信号であればよい。すなわち故障信号は、故障時に発生する信号に限定されるものではなく、故障時に消失する信号であってもよい。またこの故障信号は、信号線を通る電気信号に限定されるものではなく、たとえばチューブを通る気体の圧力によって伝達される信号、または無線信号であってもよい。
また第1ポンプ41Aは、複数のポンプが直列接続されて構成されていてもよい。たとえば第1ポンプ41Aは、上流側および下流側のそれぞれに配置されたブースターポンプおよびドライポンプによって構成されてもよい。第2ポンプ42Aの構成も同様である。
また互いに並列接続された2つのポンプが用いられる場合について説明したが、互いに並列接続された3つ以上のポンプが用いられてもよい。
(実施の形態2)
主に図3を参照して、本実施の形態における成膜装置102(真空処理装置)は、実施の形態1における成膜装置101(図1)の第2バルブ32Aおよび第2ポンプ42Aのそれぞれの代わりに、第2バルブ32Bおよび第2ポンプ42Bを有する。第2バルブ32Bは第3入力部74を有し、第2ポンプ42Bは第4入力部75を有する。
第2バルブ32Bの第3入力部74は、第1ポンプ41Aの第1出力部51からの故障信号64を受けることができるように第1出力部51と接続されている。また第2バルブ32Bは、第1出力部51から第3入力部74に故障信号64が入力されると開くように構成されている。
第2ポンプ42Bの第4入力部75は、第1ポンプ41Aの第1出力部51からの故障信号65を受けることができるように第1出力部51と接続されている。また第2ポンプ42Bは、第1出力部51から第4入力部75に故障信号65が入力されると起動するように構成されている。
本実施の形態によれば、第1ポンプ41Aが故障した際に第2バルブ32Bを自動的に開けることができる。これにより、通常時は第1ポンプ41Aによって成膜室12の排気を行い、第1ポンプ41Aが故障した時は第2バルブ32Bが開くことで成膜室12を第2ポンプ42Bによって排気することができる。
また第1ポンプ41Aが故障した際に第2ポンプ42Bを自動的に起動することができる。これにより、通常時は第1ポンプ41Aによって成膜室12の排気を行い、第1ポンプ41Aが故障した時は第2ポンプ42Bを起動することで成膜室12を第2ポンプ42Bによって排気することができる。
なお上記各実施の形態においては真空処理装置としてCVD装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば他の方式の成膜装置、またはエッチング装置であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、ポンプを有する真空処理装置に特に有利に適用することができる。
11 ガス供給源、12 成膜室(反応室)、13 除害装置、31A 第1バルブ、32A,32B 第2バルブ、33 第3バルブ、41A 第1ポンプ、42A,42B 第2ポンプ、51 第1出力部、52 第2出力部、61,62,64,65 故障信号、71 第1入力部、72 第2入力部、74 第3入力部、75 第4入力部、83 分配部、84 合流部、101,102 成膜装置(真空処理装置)。

Claims (10)

  1. 反応室と、
    前記反応室を排気するための互いに並列接続された第1および第2ポンプと、
    前記第1ポンプと前記反応室との間に設けられた第1バルブと、
    前記第2ポンプと前記反応室との間に設けられた第2バルブとを備えた、真空処理装置。
  2. 前記真空処理装置は、化学気相成長法によって成膜を行なうためのものである、請求項1に記載の真空処理装置。
  3. 前記第1および第2ポンプの各々からの排気を合流させる合流部をさらに備えた、請求項1または2に記載の真空処理装置。
  4. 前記合流部に接続された除害装置をさらに備えた、請求項3に記載の真空処理装置。
  5. 前記第1ポンプは、前記第1ポンプが故障した際に故障信号を出力する第1出力部を有し、
    前記第1バルブは、前記第1出力部と接続され、かつ前記第1出力部からの故障信号が入力されると閉じるように構成されている、請求項1〜4のいずれかに記載の真空処理装置。
  6. 前記第2ポンプは、前記第2ポンプが故障した際に故障信号を出力する第2出力部を有し、
    前記第2バルブは、前記第2出力部と接続され、かつ前記第2出力部からの故障信号が入力されると閉じるように構成されている、請求項5に記載の真空処理装置。
  7. 前記第2バルブは、前記第1出力部と接続され、かつ前記第1出力部からの故障信号が入力されると開くように構成されている、請求項5に記載の真空処理装置。
  8. 前記第2ポンプは、前記第1出力部と接続され、かつ前記第1出力部からの故障信号が入力されると起動するように構成されている、請求項5に記載の真空処理装置。
  9. 前記反応室に接続された第3バルブをさらに備え、
    前記第1および第2バルブの各々は、前記第3バルブを介して前記反応室に接続されている、請求項1〜8のいずれかに記載の真空処理装置。
  10. 前記第3バルブは、前記第1および第2バルブの各々の気密性に比して高い気密性を有する、請求項9に記載の真空処理装置。
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