JPWO2010016484A1 - 真空処理装置、真空処理方法 - Google Patents

真空処理装置、真空処理方法 Download PDF

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Abstract

大型の真空排気装置を必要としない脱ガス室を有する真空処理装置を提供する。脱ガス室内で処理対象物を加熱して脱ガスし、バッファ室を介して処理室内に搬入し、真空処理を行う際に、脱ガス室に排気速度が小さい真空排気系を接続し、１〜１００Ｐａの真空雰囲気で脱ガス処理を行い(時刻０〜ｔ2)、次いで、処理対象物をバッファ室に移動させ、バッファ室内の圧力を処理室の圧力と同程度まで低下させ(時刻ｔ2〜ｔ3)、バッファ室と処理室とを接続し、処理対象物を処理室内に搬入する。圧力変化の推移を比較すると、排気速度が大きな真空排気装置によって脱ガス室を高真空雰囲気にしていた従来技術の場合(曲線群Ｂ)と、本発明の場合(曲線群Ａ)とを比べると、処理時間に差がない。

Description

本発明は、脱ガス室を有する真空処理装置に関し、特に、基板の脱ガス後、高真空雰囲気で処理を行う真空処理装置に関する。
大気雰囲気から基板を搬入する真空処理装置では、処理室の前段に脱ガス室を設け、脱ガス室の内部で基板を加熱し、吸着ガスを放出させた後、処理室内に搬入して薄膜形成や表面処理などの真空処理を行っている。
特に、真空処理装置が基板表面にＭｇＯ薄膜を形成するＭｇＯ成膜装置の場合には、基板は大気中でキャリアに装着されて搬入室内に配置されるため、キャリアには多量のガスが吸着している。そこで搬入室から処理室内に基板を移動する際に、基板やキャリアから放出される吸着ガス量を少なくするために、脱ガス室内に搬入し、真空排気しながらできるだけ長時間加熱し、脱ガス室の内部が高真空雰囲気になった後、処理室に移動させている。
このため、処理室の他、搬入室、脱ガス室、バッファ室等にもできるだけ排気量が大きな真空ポンプを接続し、高真空雰囲気まで真空排気している。
しかし、搬入室を高真空排気する場合、２０インチ以上のバルブを介して高真空排気ポンプ(ターボ分子ポンプやクライオポンプ)を搬入室に接続する必要があり、８０秒タクトで基板を処理する場合、１ヶ月に２７０００回以上の開閉頻度となるため、約３ヶ月に１回のオーバーホールが必要になり、バルブのオーバーホール及び故障が装置ダウンタイムの大きな原因になっていた。
また、複数の脱ガス室を直列に接続し、各脱ガス室に、高真空排気ポンプ(コールドトラップとターボ分子ポンプの組み合わせ、又はクライオポンプ)を接続していた(高真空排気ポンプには、更にバックポンプが接続される)。
特に、取り扱う基板が大型化し、コンタミネーション低減の要求などから、真空排気系は大型化しつつある。
従って、ＭｇＯ成膜装置の価格やランニングコストは高価になり、また、広い設置スペースや設備を必要としており、解決が望まれていた。
フラットパネルディスプレイ大事典，工業調査会，２００１年１２月２５日，第１版，ｐ２６９，ｐ６８３−６８４，ｐ６８８ー６８９，ｐ７３７−７３８ 新版真空ハンドブック，(株)オーム社，平成１４年７月１日，ｐ５(１、２項 真空用語)
本発明は、大型の真空ポンプを必要とせず、低コストで高真空雰囲気の処理が行える真空処理装置を提供する。
本発明の動作原理について説明する。
高真空雰囲気では、圧力Ｐ(Ｐａ)、放出ガス量Ｑ(Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃ)、有効排気速度Ｓ(ｍ3／ｓｅｃ)の間には、Ｐ＝Ｑ／Ｓ の関係がある。放出ガス量Ｑは、キャリアと基板から放出される吸着ガスの量であるとすると、キャリアと基板を真空雰囲気中で一定温度に加熱して脱ガスした場合、放出ガス量Ｑの値は時間のみの関数になるとみなしてよい。即ち、加熱脱ガス時の放出ガス量Ｑは、加熱脱ガス中の周囲の真空雰囲気の圧力には依存しない。
そうであれば、プロセスを行う処理室には高真空雰囲気にできる真空排気装置を接続する必要があっても、加熱脱ガスを行う脱ガス室には、処理室に接続された真空排気装置よりも到達真空度が低い真空排気装置を接続し、従来よりも高い圧力中で加熱脱ガスを行うことができることになる。
本発明は、上記知見に基づいて創作されたものであり、基板加熱機構を有する脱ガス室と、基板の真空処理を行う処理室とを有し、前記脱ガス室と前記処理室とは真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置の到達圧力は、前記処理室用真空排気装置の到達圧力よりも高い真空ポンプが用いられた真空処理装置である。
また、本発明は、前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される真空処理装置である。
また、本発明は、複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記処理室に移動される真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、前記処理室用真空排気装置は前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空排気速度を有する真空処理装置である。
また、本発明は、基板加熱機構を有する脱ガス室と、前記脱ガス室に接続されたバッファ室と、前記バッファ室に接続された処理室とを有し、前記脱ガス室と前記バッファ室と前記処理室は真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記バッファ室を通って前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記バッファ室に接続されたバッファ室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置の到達圧力は、前記バッファ室用真空排気装置の到達圧力よりも高い真空ポンプが用いられた真空処理装置である。
また、本発明は、前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される真空処理装置である。
また、本発明は、複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記バッファ室に移動される真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、前記バッファ室用真空排気装置は前記バッファ室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空排気速度を有する真空処理装置である。
また、本発明は、処理対象物をキャリアに装着して搬送ユニットとし、前記搬送ユニットを大気雰囲気中から真空雰囲気中に搬入し、前記搬送ユニットを脱ガス室内で加熱して脱ガス処理した後、バッファ室内に搬入し、バッファ室内の圧力を低下させた後、前記バッファ室と処理室とを接続し、前記搬送ユニットを前記処理室内に搬入し、前記搬送ユニット内の前記処理対象物を真空処理する真空処理方法であって、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にし、前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空処理方法である。
また、本発明は、前記処理室内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記処理対象物表面にＭｇＯ薄膜を形成する真空処理方法である。
脱ガス雰囲気を高真空にする必要が無いので真空排気系が低コストになり、装置の設置スペースも少なくなる。
搬入室を高真空雰囲気にする必要が無いので、搬入室の真空排気系に大型のバルブを設ける必要がない。
図４のグラフから、処理室の前のバッファ室で、処理室に接続できる圧力まで真空排気を行えば、真空排気した搬入室の圧力や、脱ガス室での脱ガスを行う際の圧力は従来の約３倍以上でもよいことがわかる。
この結果、本発明は真空排気系を大幅に削減することが可能になり、装置コストを約５％〜１０％削減することができた。また、設備電力、装置運転時の電力量、冷却水は約５％削減できた。さらに設置スペースは約３％削減できた。これらに加え、必要ではない真空排気装置を削減することにより、装置全体の信頼性がアップすると同時に定期メンテナンスコストの削減もできる。
本発明の真空処理装置の一例 搬送ユニットを説明するための図 本発明の他の例を説明するための図 搬送ユニットの周囲雰囲気の圧力の時間変化を示すグラフ (ａ)：本発明の一例の枚葉式真空処理装置 (ｂ)：従来技術の枚葉式真空処理装置
５……搬送ユニット
７……キャリア
１０、２０……真空処理装置
１１、１２、２１、２２……脱ガス室
１３……バッファ室
１４、２４……処理室
１７……冷却室
１８……処理対象物
３１、３２……基板加熱機構
３３……バッファ室用加熱機構
３５……ＭｇＯ蒸着源
６１、６２、７１、７２……脱ガス室用真空排気装置
６３……バッファ室用真空排気装置
図１を参照し、符号１０は、本発明の一例の真空処理装置を示している。
この真空処理装置１０は、搬入室１５と、第一の脱ガス室１１と、第二の脱ガス室１２と、バッファ室１３と、処理室１４と、冷却室１７と、搬出室１６とを有している。 各室１５、１１〜１４、、１７、１６は、この順序で配置され、ゲートバルブ５１〜５６によって直列に接続されている。
第一、第二の脱ガス室１１、１２には第一、第二の脱ガス室用真空排気装置６１、６２がそれぞれ接続され、バッファ室１３にはバッファ室用真空排気装置６３が接続され、処理室１４には処理室用真空排気装置６４が接続されている。冷却室１７には、冷却室用の真空排気装置６７が接続されている。
各ゲートバルブ５１〜５６を閉じ、真空排気装置６１〜６４、６７を動作させ、第一、第二の脱ガス室１１、１２とバッファ室１３と処理室１４と冷却室１７の内部を予め真空排気しておき、真空処理作業を開始する。
開始後は、各真空排気装置６１〜６４、６７を動作させておき、第一、第二の脱ガス室１１、１２とバッファ室１３と処理室１４と冷却室１７は真空排気を継続して行う。
図２に示すように、ガラス基板などの処理対象物１８を枠体１９によってキャリア７上に設置して運搬ユニット５を構成させ、搬入室１５と大気雰囲気との間の扉５７を開け、運搬ユニットを搬入室１５内に搬入する。
搬送ユニット５が所定枚数搬入室１５内に搬入されると扉５７を閉じ、搬入室用真空排気装置６５によって搬入室１５の内部を真空排気する。
搬入室１５の内部が約１００Ｐａの所定圧力に到達したところで、ゲートバルブ５１を開けて一枚の搬送ユニット５を搬入室１５から第一の脱ガス室１１の内部に移動させる。
第一、第二の脱ガス室１１、１２の内部には、第一、第二の加熱機構３１、３２がそれぞれ設けられており、予め第一の加熱機構３１に通電して発熱させておき、第一の加熱機構３１に搬送ユニット５を対向させ、搬入室１５との間のゲートバルブ５１を閉じて搬送ユニット５を加熱すると、昇温した搬送ユニット５から、搬送ユニット５に吸着されていた吸着ガスが第一の脱ガス室１１の内部に放出される。
搬送ユニット５から放出された吸着ガスは、第一の真空排気装置６１によって真空排気される。第一の脱ガス室１１の内部を第一の真空排気装置６１で継続して真空排気し、脱ガス処理の時間経過によって放出ガス量Ｑ1が低下すると、第一の脱ガス室１１の内部圧力も低下する。
第一の真空排気装置６１の有効排気速度Ｓ1は、予め設定された第一の脱ガス処理時間の間だけ脱ガス処理を行うと、第一の脱ガス室１１内の圧力Ｐ1が１〜１００Ｐａの範囲の圧力に到達できる程度の大きさであり、第一の脱ガス処理時間の経過により、ゲートバルブ５２が開けられ、搬送ユニット５が第一の脱ガス室１１から第二の脱ガス室１２に移動される。
搬送ユニット５は、第二の加熱機構３２に対向している。ゲートバルブ５２を閉じ、第二の脱ガス室１２の内部を第二の真空排気装置６２によって真空排気しながら搬送ユニット５を加熱する。
ここでは、搬送ユニット５を、予め設定された第二の脱ガス処理時間の間、第二の脱ガス室１２の内部で脱ガス処理を行う。
第二の真空排気装置６２の有効排気速度Ｓ2は、第一の真空排気装置６１の有効排気速度Ｓ1と同様に、予め設定された第二の脱ガス処理時間の間だけ脱ガス処理を行うと、第二の脱ガス室１２内の圧力Ｐ2が１〜１００Ｐａの範囲の圧力に到達できる程度の大きさである。
ここでは第二の真空排気装置６２の有効排気速度Ｓ2は第一の真空排気装置６１の有効排気速度Ｓ1と同じ大きさであるが、搬送ユニット５の第二の脱ガス室１２の内部での吸着ガスの放出ガス量Ｑ2は、第一の脱ガス室１１での放出ガス量Ｑ1よりも少なくなっており、第二の脱ガス室１２内部での脱ガス処理が進行すると、第二の脱ガス室１２の内部圧力Ｐ2は第一の脱ガス室１１の内部圧力Ｐ1よりも低圧になる。
設定された第二の脱ガス処理時間の経過後、ゲートバルブ５３を開け、搬送ユニット５をバッファ室１３内に移動させる。
バッファ室用真空排気装置６３は高真空排気ポンプであり、その排気速度Ｓ3は、第一、第二の真空排気装置６１、６２の真空排気速度Ｓ1、Ｓ2よりも大きく、ゲートバルブ５３を閉じ、バッファ室用真空排気装置６３によって真空排気すると、バッファ室１３内の圧力は急速に低下する。
ここでは、バッファ室１３にはバッファ室用加熱機構３３が設けられており、搬送ユニット５を、バッファ室用加熱機構３３に対向させ、第一、第二の脱ガス室１１、１２内での温度と同程度の温度に昇温させ、脱ガスを行いながらバッファ室１３の圧力を低下させる。
処理室１４の内部は予め高真空雰囲気まで真空排気されており、バッファ室１３の内部圧力が処理室１４の内部圧力と同程度まで低下した後、ゲートバルブ５４を開け、搬送ユニット５を処理室１４の内部に移動させ、ゲートバルブ５４を閉じる。
処理室用真空排気装置６４は高真空排気ポンプであり、その真空排気速度Ｓ4は、バッファ室用真空排気装置６３の排気速度Ｓ3以上であり、処理室１４の内部はバッファ室１３の圧力よりも低圧にすることができる。
この処理室１４の内部にはＭｇＯ蒸着源３５が配置されている。搬送ユニット５は、処理対象物１８の表面がＭｇＯ蒸着源３５に向けられて配置されており、ＭｇＯ蒸着源３５からＭｇＯ蒸気を放出させるとＭｇＯ蒸気は処理対象物１８の表面に到達し、ＭｇＯ薄膜が成長する。
所定膜厚のＭｇＯ薄膜が形成された後、ゲートバルブ５５を開けて搬送ユニット５を冷却室１７に移動させ、冷却した後、搬出室１６に移動させる。
処理室１４内に未処理の搬送ユニットを順次搬入すると、複数の処理対象物に、連続的に真空処理(ＭｇＯ薄膜の形成)を行うことができる。
搬出室１６内に真空処理済みの搬送ユニット５が所定枚数配置された後、ゲートバルブ５６を閉じた状態で大気との間の扉５８を開け、搬送ユニット５を大気に取り出す。
図４は、真空処理装置１０内での経過時間と搬送ユニット５の周囲雰囲気の圧力との関係を示すグラフであり、横軸は経過時間、縦軸は圧力(任意単位)を示している。
横軸の原点０は、第一の脱ガス室１１内で脱ガス処理を開始した時刻を示しており、符号ｔ1は、搬送ユニット５を第一の脱ガス室１１から第二の脱ガス室１２に移動させた時刻を示し、符号ｔ2は第二の脱ガス室１２からバッファ室１３に移動させた時刻を示し、符号ｔ3は、バッファ室１３から処理室１４に移動させた時刻を示している。
符号Ａで示した曲線群は本発明を適用した場合の圧力変化を示しており、符号Ｂで示した曲線群は従来技術の場合の圧力変化を示している。
脱ガスの際に搬送ユニット５を同じ温度に加熱する場合は、吸着ガスの放出速度は脱ガス時間に依存し、放出速度が同じ場合の真空雰囲気の圧力は真空排気系の有効排気速度の大きさに依存するから、高い圧力で脱ガスを行う本発明の場合も、高真空雰囲気で脱ガスを行う従来技術の場合も、バッファ室１３内での圧力は同じになる。
上記真空処理装置１０では、真空排気装置６１〜６７を個別に設けたが、例えば、一乃至複数個を共用してもよい。例えば搬入室１５と搬出室１６の真空排気装置６５、６６を共用することもできる。
以上、脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にし、バッファ室内の圧力を１Ｐａ未満にする実施例について説明したが、本発明は、脱ガス室内の圧力を０．１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にし、バッファ室内の圧力を０．１Ｐａ未満にする真空処理装置にも適用できる。
次に、本発明方法の他の例について説明する。
図３の符号１１０は、本発明方法に用いることができる真空処理装置であり、真空槽１１４を有している。
真空槽１１４の内部には基板加熱機構１１７が配置されており、基板加熱機構１１７には処理対象物１１８が対向して設置されている。
真空槽１１４には真空排気装置ｃ、１６４がバルブを介して接続されている。符号ｃの真空排気装置は粗引き用であり、符号１６４の真空排気装置は高真空用である。粗引き用の真空排気装置ｃによって真空槽１１４の内部を真空排気しながら基板加熱機構１１７によって処理対象物１１８を加熱し、処理対象物１１８の吸着ガスを放出させ、脱ガス処理を行う。放出された吸着ガスは、粗引き用の真空排気装置ｃによって大気雰囲気に排出する。
高真空用の真空排気装置１６４にはクライオポンプが設けられているが、脱ガス処理の際には、高真空用の真空排気装置１６４と真空槽１１４との間のバルブａは閉じ、脱ガス処理は粗引き用の真空排気装置ｃで行う。クライオポンプは真空槽１１４の内部雰囲気に接続されないので、クライオポンプにはガスが吸着しない。
脱ガスの際にクライオポンプを使用しない状態では、真空槽１１４の内部は１Ｐａ以上１００Ｐa以下の圧力が維持される。その圧力範囲で処理対象物１１８の脱ガス処理を所定時間行った後、クライオポンプを真空槽１１４の内部雰囲気に接続し、クライオポンプが有する大きな有効排気速度Ｓ5によって真空槽１１４の内部を真空排気すると、真空槽１１４の内部は、脱ガス後の放出ガス量Ｑ5と、クライオポンプの有効排気速度Ｓ5で決まる圧力Ｐ5(＝Ｑ5／Ｓ5 )に低下する。
真空槽１１４の下部にはＭｇＯ蒸着源１３５が配置されており、この低い圧力Ｐ5に到達した後、ＭｇＯ蒸着源１３５からＭｇＯ蒸気を放出させると、処理対象物１１８表面に高品質のＭｇＯ薄膜が形成される。
脱ガス中の放出ガスはクライオポンプに吸着しないから、クライオポンプを使用して脱ガス処理中も高真空にしていた従来技術の場合に比べ、処理時間を長くすることなく、クライオポンプの再生間隔を長くすることができる。
上記実施例の真空処理装置１０に使用する具体的な真空ポンプを説明する。
図１の真空処理装置１０の、各真空排気装置６１〜６３、６５の構成と、それら真空排気装置６１〜６３、６５の排気速度と、搬送ユニット５を次の真空槽に移動させるときの真空槽内部の圧力とを次の表１に示す。
Figure 2010016484
搬入室１５以外の各室１１〜１４、１６、１７は予め真空排気されている。処理室１４で処理対象物１８の真空処理を行うときの圧力は１０-2Ｐａ台である。
搬入室用真空排気装置６５は、ドライポンプとメカニカルブースタポンプとから成り、合計排気速度Ｓ1が０．５ｍ3／ｓｅｃである排気ユニットである。
この搬入室用真空排気装置６５を動作させ、搬送ユニット５を搬入した搬入室１５の圧力を大気圧から１０〜１０2Ｐａ台まで真空排気し、１０〜１０2Ｐａ台の圧力で第一の脱ガス室１１と接続し、搬送ユニット５を第一の脱ガス室１１に移動させた。
第一の真空排気装置６１と第二の真空排気装置６２は、それぞれ排気速度Ｓ2、Ｓ3が約１．０ｍ3／ｓｅｃの中・高真空排気用広域型のターボ分子ポンプ(及び背圧ポンプ)を使用した真空排気系であり、第一の真空排気装置６１で第一の脱ガス室１１内を真空排気しながら搬送ユニット５を加熱して吸着ガスを放出させ、所定時間の脱ガスを行い、第一の脱ガス室１１の圧力が１〜１０Ｐａ台まで真空排気された状態で、第一の脱ガス室１１を第二の脱ガス室１２と接続し、搬送ユニット５を第二の脱ガス室１２に移動させた。
第二の脱ガス室１２内は、第二の真空排気装置６２によって真空排気して１〜１０Ｐａ台の圧力を維持しながら搬送ユニット５を加熱し、吸着ガスを放出させ、所定時間の脱ガスを行った後、１〜１０Ｐａ台の圧力でバッファ室１３と接続し、搬送ユニット５をバッファ室１３に移動させた。
バッファ室用真空排気装置６３は合計排気速度Ｓ3が約８０ｍ3／ｓｅｃであるターボ分子ポンプとコールドトラップ(及び背圧ポンプ)を使用した高真空排気系であり、バッファ室用高真空排気装置６３によってバッファ室１３内を真空排気しながら搬送ユニット５を加熱して吸着ガスを放出させ、所定時間の脱ガスを行い、１０-3Ｐａ台までバッファ室１３の圧力が低下した後、バッファ室１３を処理室１４と接続し、処理室１４内に搬送ユニット５を移動させた。なお、処理室にプロセスガスを導入して処理を行う場合、バッファ室の圧力が低下した後、バッファ室にプロセスガスを導入して、処理室と接続してもよい。
処理室用真空排気装置６４は、バッファ室用高真空排気装置６３と同じ真空ポンプを用いており、高真空排気した状態でＭｇＯ薄膜の成膜を行うことができる。
上記実施例とは真空排気装置が異なる他は同じ構成の比較例の真空処理装置を用いたときの手順を説明する。
第一、第二の脱ガス室１１、１２とバッファ室１３では、搬送ユニット５の加熱による脱ガスを行う点は上記実施例と同じである。各室１１から１３、１５に接続された真空排気装置の構成と、次の真空槽に移動させるときの圧力を、次の表２に示す。
Figure 2010016484
比較例の真空処理装置では、搬入室１５には、ドライポンプとメカニカルブースタポンプとから成り、合計排気速度が４．５ｍ3／ｓｅｃである排気ユニットと、排気速度が６．０ｍ3／ｓｅｃであるターボ分子ポンプ(及び背圧ポンプ)とが接続されており、先ず、内部に搬送ユニット５が搬入された搬入室１５内を、排気ユニットを用いて真空排気し、搬入室１５内の圧力を大気圧から１０Ｐａまで低下させ、次いで、排気動作をターボ分子ポンプに切り替え、ターボ分子ポンプによって搬入室１５を真空排気し、搬入室１５の圧力を１０Ｐａから１０-1Ｐａに低下させ、その圧力で搬送ユニット５を第一の脱ガス室１１に移動させた。
第一、第二の脱ガス室１１、１２には、ターボ分子ポンプとコールドトラップ(及び背圧ポンプ)とから成り、合計排気速度が約８０ｍ3／ｓｅｃの高真空排気系がそれぞれ接続されており、第一の脱ガス室１１では、高真空排気系によって真空排気しながら搬送ユニット５を加熱・脱ガスさせ、第一の脱ガス室１１の圧力が１０-2Ｐａ台まで低下した後、第一、第二の脱ガス室１１、１２を接続し、搬送ユニット５を第二の脱ガス室１２内に移動させた。
第二の脱ガス室１２でも高真空排気系によって真空排気し、１０-2Ｐａ台の圧力を維持しながら加熱・脱ガスを行い、１０-2Ｐａ台の圧力でバッファ室１３に接続した。
バッファ室１３にも、第一、第二の脱ガス室１１、１２と同じ高真空排気系(合計排気速度約８０ｍ3／ｓｅｃのターボ分子ポンプとコールドトラップ(及び背圧ポンプ)を使用した高真空排気系)が接続されており、この高真空排気系によって真空排気しながら加熱・脱ガスを行い、バッファ室１３の圧力を１０-3Ｐａ台まで低下させた状態で、処理室１４に接続し、搬送ユニット５を移動させた。
以上のように、大気圧から真空排気し、搬送ユニット５を加熱・脱ガスして高真空状態の処理室内に搬入する場合は、本発明の真空処理装置と比較例の真空処理装置とでは、同じ時間で大気圧から１０-3Ｐａ台まで圧力を低下させることができた。
比較例と比べた場合、本発明の第一、第二の真空排気系６１、６２の真空ポンプの動作圧力範囲は、バッファ室用真空排気装置６３と処理室用真空排気装置６４の真空ポンプの動作圧力範囲よりも高圧側であり、動作圧力の範囲の最低の圧力値を到達圧力とすると、第一、第二の真空排気系６１、６２の到達圧力は、バッファ室用真空排気装置６３と処理室用真空排気装置６４の到達圧力よりも高圧である。
従って、本発明は、搬入室１５にはターボ分子ポンプを接続しなくてもよく、第一、第二の脱ガス室１１、１２には、コールドトラップが不要であるから、装置コストが低く、メンテナンスも容易になっている。
なお、本実施例では、第一、第二の脱ガス室１１、１２を、ターボ分子ポンプから成る第一、第二の脱ガス室用真空排気装置６１、６２で真空排気したが、ターボ分子ポンプに替え、ドライポンプとルーツブロアポンプ(メカニカルブースタポンプ)とで排気してもよい。また、本発明はインライン式の真空成膜装置に限らず、枚葉式装置、ロードロック装置及びハッチ式装置にも適用できる。
図５(ａ)は、その場合の本発明の実施例であり、この真空処理装置２０では、基板搬送ロボットが配置された搬送室２９に、搬送ユニット５の搬入と搬出を行う搬入搬出室２５と、それぞれ加熱装置が配置された第一、第二の脱ガス室２１、２２と、搬送ユニット５の処理対象物に真空処理を行う処理室２４とが接続されている。ここでは、処理室２４は真空雰囲気中でＭｇＯ薄膜等の薄膜を形成したり、真空雰囲気中でのエッチング等の真空処理を行う装置であり、搬入搬出室２５以外の各室２１、２２、２４及び２９は予め真空排気されている。
搬入搬出室２５と、第一、第二の脱ガス室２１、２２に接続された真空排気系７５、７１、７２は、ドライポンプ７５ａ、７１ａ、７２ａとメカニカルブースタポンプ７５ｂ、７１ｂ、７２ｂとが接続されており、大気圧から真空排気する場合はドライポンプ７５ａ、７１ａ、７２ａで直接真空排気し、ドライポンプ７５ａ、７１ａ、７２ａの排気速度が低下する圧力では、ドライポンプ７５ａ、７１ａ、７２ａがメカニカルブースタポンプ７５ｂ、７１ｂ、７２ｂの背圧を真空排気しながら、メカニカルブースタポンプ７５ｂ、７１ｂ、７２ｂが各室２５、２１、２２を真空排気する(搬送室２９には不図示の高真空排気系が接続され、真空雰囲気に置かれている)。
第一、第二の脱ガス室２１、２２内で、１Ｐａ以上の圧力中で順次脱ガスが行われ、放出ガス量が減少した後、搬送室２９を経由して、処理室２４内に搬入される。
処理室２４にはターボ分子ポンプから成る真空排気系７３が接続されており、処理室２４内が１０-3Ｐａに真空排気された後、真空処理が開始され、処理後、搬入搬出室２５から大気中に取り出される。
ターボ分子ポンプは処理室２４にだけ設けられているので、低いコストの真空排気系で、処理室２４を高真空雰囲気にできる。
同図(ｂ)は、従来技術の真空処理装置１２０であり、搬送室１２９に、搬入搬出室１２５と、第一、第二の脱ガス室１２１、１２２と、処理室１２４とが接続されている。搬入搬出室１２５以外の各室１２１、１２２，１２４及び１２９は予め真空排気されている。また、処理室１２４と第一、第二の脱ガス室１２１、１２２には、ターボ分子ポンプから成る真空排気系１７３、１７１、１７２がそれぞれ接続されており、高真空に真空排気できるようにされている。
搬入搬出室１２５に接続された真空排気系は、ドライポンプ１７５ａとメカニカルブースタポンプ１７５ｂとターボ分子ポンプ１７５ｃとを有しており、搬入搬出室１２５内は、先ず、ドライポンプ１７５ａによって大気雰囲気から真空排気し、次いで、ドライポンプ１７５ａで背圧を真空排気しながらメカニカルブースタポンプ１７５ｂによって真空排気してターボ分子ポンプ１７５ｃが動作可能な圧力まで低下させた後、ターボ分子ポンプ１７５ｃによる真空排気を開始する。
その状態で搬送対象物５を第一の脱ガス室１２１に移動させ、真空排気系１７１、１７２で真空排気しながら順次第一、第二の脱ガス室１２１、１２２内で脱ガスを行い、処理室１２４で圧力を真空処理をする圧力まで低下させる。
本発明の真空処理装置２０は、この比較例の真空処理装置１２０と大気圧から真空排気し、加熱・脱ガス後、真空処理を開始できる圧力まで真空排気する時間が同じであり、比較例の真空処理装置１２０は、処理室１２４の他、搬入搬出室１２５と第一、第二の脱ガス室１２１、１２２にもターボ分子ポンプが接続されているため、本発明の真空処理装置２０の方がコストが低く、メンテナンスも容易である。
本発明は、上記知見に基づいて創作されたものであり、基板加熱機構を有する脱ガス室と、基板の真空処理を行う処理室とを有し、前記脱ガス室と前記処理室とは真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置には、到達圧力が、前記処理室用真空排気装置の到達圧力よりも高い圧力である真空ポンプが用いられた真空処理装置である。
また、本発明は、前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される真空処理装置である。
また、本発明は、複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記処理室に移動される真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、前記処理室用真空排気装置は前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする排気速度を有する真空処理装置である。
また、本発明は、基板加熱機構を有する脱ガス室と、前記脱ガス室に接続されたバッファ室と、前記バッファ室に接続された処理室とを有し、前記脱ガス室と前記バッファ室と前記処理室は真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記バッファ室を通って前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記バッファ室に接続されたバッファ室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置には、到達圧力が、前記バッファ室用真空排気装置の到達圧力よりも高い圧力である真空ポンプが用いられた真空処理装置である。
また、本発明は、前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される真空処理装置である。
また、本発明は、複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記バッファ室に移動される真空処理装置である。
また、本発明は、前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、前記バッファ室用真空排気装置は前記バッファ室内の圧力を１Ｐａ未満にする排気速度を有する真空処理装置である。
また、本発明は、処理対象物をキャリアに装着して搬送ユニットとし、前記搬送ユニットを大気雰囲気中から真空雰囲気中に搬入し、前記搬送ユニットを脱ガス室内で加熱して脱ガス処理した後、バッファ室内に搬入し、バッファ室内の圧力を低下させた後、前記バッファ室と処理室とを接続し、前記搬送ユニットを前記処理室内に搬入し、前記搬送ユニット内の前記処理対象物を真空処理する真空処理方法であって、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にし、前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空処理方法である。
また、本発明は、前記処理室内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記処理対象物表面にＭｇＯ薄膜を形成する真空処理方法である。
バッファ室用真空排気装置６３は合計排気速度Ｓ3が約８０ｍ3／ｓｅｃであるターボ分子ポンプとコールドトラップ(及び背圧ポンプ)を使用した高真空排気系であり、バッファ室用真空排気装置６３によってバッファ室１３内を真空排気しながら搬送ユニット５を加熱して吸着ガスを放出させ、所定時間の脱ガスを行い、１０-3Ｐａ台までバッファ室１３の圧力が低下した後、バッファ室１３を処理室１４と接続し、処理室１４内に搬送ユニット５を移動させた。なお、処理室にプロセスガスを導入して処理を行う場合、バッファ室の圧力が低下した後、バッファ室にプロセスガスを導入して、処理室と接続してもよい。
処理室用真空排気装置６４は、バッファ室用真空排気装置６３と同じ真空ポンプを用いており、高真空排気した状態でＭｇＯ薄膜の成膜を行うことができる。
上記実施例とは真空排気装置が異なる他は同じ構成の比較例の真空処理装置を用いたときの手順を説明する。

Claims (13)

  1. 基板加熱機構を有する脱ガス室と、基板の真空処理を行う処理室とを有し、
    前記脱ガス室と前記処理室とは真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、
    前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置。
  2. 前記脱ガス室用真空排気装置の到達圧力は、前記処理室用真空排気装置の到達圧力よりも高い真空ポンプが用いられた請求項１記載の真空処理装置。
  3. 前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される請求項１記載の真空処理装置。
  4. 複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記処理室に移動される請求項１記載の真空処理装置。
  5. 前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、
    前記処理室用真空排気装置は前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空排気速度を有する請求項１記載の真空処理装置。
  6. 基板加熱機構を有する脱ガス室と、前記脱ガス室に接続されたバッファ室と、前記バッファ室に接続された処理室とを有し、前記脱ガス室と前記バッファ室と前記処理室は真空雰囲気に置かれ、前記脱ガス室内で加熱されて脱ガス処理された処理対象物が前記バッファ室を通って前記処理室内に搬入され、前記処理室内で真空処理される真空処理装置であって、
    前記脱ガス室に接続された脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記バッファ室に接続されたバッファ室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた真空処理装置。
  7. 前記脱ガス室用真空排気装置の排気速度は、前記処理室に接続された処理室用真空排気装置の排気速度よりも小さくされた請求項６記載の真空処理装置。
  8. 前記脱ガス室用真空排気装置の到達圧力は、前記バッファ室用真空排気装置の到達圧力よりも高い真空ポンプが用いられた請求項６記載の真空処理装置。
  9. 前記処理室にはＭｇＯ蒸着源が配置され、前記ＭｇＯ蒸着源からＭｇＯ蒸気が放出され、前記処理対象物の表面にＭｇＯ薄膜が形成される請求項６記載の真空処理装置。
  10. 複数の前記脱ガス室を有し、前記各脱ガス室は直列に接続され、前記処理対象物は前記各脱ガス室で脱ガス処理された後、前記バッファ室に移動される請求項６記載の真空処理装置。
  11. 前記脱ガス室用真空排気装置は、前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にする排気速度を有し、
    前記バッファ室用真空排気装置は前記バッファ室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空排気速度を有する請求項６記載の真空処理装置。
  12. 処理対象物をキャリアに装着して搬送ユニットとし、前記搬送ユニットを大気雰囲気中から真空雰囲気中に搬入し、前記搬送ユニットを脱ガス室内で加熱して脱ガス処理した後、バッファ室内に搬入し、バッファ室内の圧力を低下させた後、前記バッファ室と処理室とを接続し、前記搬送ユニットを前記処理室内に搬入し、前記搬送ユニット内の前記処理対象物を真空処理する真空処理方法であって、
    前記脱ガス室内の圧力を１Ｐａ以上１００Ｐａ以下の圧力雰囲気にし、前記処理室内の圧力を１Ｐａ未満にする真空処理方法。
  13. 前記処理室内でＭｇＯ蒸気を発生させ、前記処理対象物表面にＭｇＯ薄膜を形成する請求項１２記載の真空処理方法。
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