JP2010284592A

JP2010284592A - 真空処理装置

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Publication number: JP2010284592A
Application number: JP2009140327A
Authority: JP
Inventors: Shunji Abe; 俊二阿部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2010-12-24

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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。