KR20110025233A - 진공 처리 장치, 진공 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

대형의 진공 배기 장치를 필요로 하지 않는 탈가스실을 갖는 진공 처리 장치를 제공한다. 탈가스실 내에서 처리 대상물을 가열하여 탈가스하고, 버퍼실을 통하여 처리실 내에 반입하여 진공 처리를 행할 때에, 탈가스실에 배기 속도가 작은 진공 배기계를 접속하여, 1 ∼ 100 ㎩ 의 진공 분위기에서 탈가스 처리를 행하고 (시각 0 ∼ t2), 이어서, 처리 대상물을 버퍼실로 이동시켜, 버퍼실 내의 압력을 처리실의 압력과 동일한 정도까지 저하시키고 (시각 t2 ∼ t3), 버퍼실과 처리실을 접속하여, 처리 대상물을 처리실 내에 반입한다. 압력 변화의 추이를 비교하면, 배기 속도가 큰 진공 배기 장치에 의해 탈가스실을 고진공 분위기로 했었던 종래 기술의 경우 (곡선군 B) 와, 본 발명의 경우 (곡선군 A) 를 비교하면, 처리 시간에 차이가 없다.

Description

진공 처리 장치, 진공 처리 방법{VACUUM TREATMENT APPARATUS AND VACUUM TREATMENT METHOD}
본 발명은 탈가스실을 갖는 진공 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 기판의 탈가스 후, 고진공 분위기에서 처리를 행하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
대기 분위기로부터 기판을 반입하는 진공 처리 장치에서는, 처리실의 전단에 탈가스실을 형성하고, 탈가스실의 내부에서 기판을 가열하고 흡착 가스를 방출시킨 후 처리실 내에 반입하여 박막 형성이나 표면 처리 등의 진공 처리를 행하고 있다.
특히, 진공 처리 장치가 기판 표면에 MgO 박막을 형성하는 MgO 성막 장치인 경우에는, 기판은 대기중에서 캐리어에 장착되어 반입실 내에 배치되기 때문에, 캐리어에는 다량의 가스가 흡착되어 있다. 그래서 반입실로부터 처리실 내로 기판을 이동할 때에, 기판이나 캐리어로부터 방출되는 흡착 가스량을 적게 하기 위해서, 탈가스실 내에 반입하여 진공 배기하면서 가능한 한 장시간 가열하고, 탈가스실의 내부가 고진공 분위기가 된 후 처리실로 이동시키고 있다.
이 때문에, 처리실 외에 반입실, 탈가스실, 버퍼실 등에도 가능한 한 배기량이 큰 진공 펌프를 접속하여, 고진공 분위기까지 진공 배기하고 있다.
그러나, 반입실을 고진공 배기하는 경우, 20 인치 이상의 밸브를 개재하여 고진공 배기 펌프 (터보 분자 펌프나 크라이오 펌프) 를 반입실에 접속할 필요가 있어, 80 초 택트로 기판을 처리하는 경우, 1 개월에 27000 회 이상의 개폐 빈도가 되기 때문에, 약 3 개월에 1 회의 오버홀이 필요하게 되어, 밸브의 오버홀 및 고장이 장치 다운 타임의 큰 원인이 되었다.
또한, 복수의 탈가스실을 직렬로 접속하고, 각 탈가스실에 고진공 배기 펌프 (콜드 트랩과 터보 분자 펌프의 조합, 또는 크라이오 펌프) 를 접속하고 있었다 (고진공 배기 펌프에는 추가로 백 펌프가 접속된다).
특히, 취급하는 기판이 대형화되고, 컨태미네이션 저감의 요구 등에 의해 진공 배기계는 대형화되고 있다.
따라서, MgO 성막 장치의 가격이나 러닝 코스트는 고가가 되고, 또한 넓은 설치 스페이스나 설비를 필요로 하고 있어, 해결이 요망되고 있었다.
플랫 패널 디스플레이 대사전, 공업 조사회, 2001년 12월 25일, 제 1 판, p269, p683-684, p688-689, p737-738 신판 진공 핸드북, (주) 오움사, 2002년 7월 1일, p5 (1, 2항 진공 용어)
본 발명은, 대형의 진공 펌프를 필요로 하지 않고, 저비용으로 고진공 분위기의 처리를 행할 수 있는 진공 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 동작 원리에 대하여 설명한다.
고진공 분위기에서는, 압력 (P) (㎩), 방출 가스량 (Q) (㎩·㎥/sec), 유효 배기 속도 (S) (㎥/sec) 사이에는, P = Q/S 의 관계가 있다. 방출 가스량 (Q) 은 캐리어와 기판으로부터 방출되는 흡착 가스의 양인 것으로 하면, 캐리어와 기판을 진공 분위기중에서 일정 온도로 가열하여 탈가스한 경우, 방출 가스량 (Q) 의 값은 시간만의 함수가 되는 것으로 간주해도 된다. 즉, 가열 탈가스시의 방출 가스량 (Q) 은, 가열 탈가스 중의 주위의 진공 분위기의 압력에는 의존하지 않는다.
그렇다면, 프로세스를 실시하는 처리실에는 고진공 분위기로 할 수 있는 진공 배기 장치를 접속할 필요가 있어도, 가열 탈가스를 행하는 탈가스실에는, 처리실에 접속된 진공 배기 장치보다 도달 진공도가 낮은 진공 배기 장치를 접속하여, 종래보다 높은 압력 중에서 가열 탈가스를 행할 수 있게 된다.
본 발명은, 상기 지견에 기초하여 창작된 것으로서, 기판 가열 기구를 갖는 탈가스실과, 기판의 진공 처리를 행하는 처리실을 갖고, 상기 탈가스실과 상기 처리실은 진공 분위기에 놓여지고, 상기 탈가스실 내에서 가열되어 탈가스 처리된 처리 대상물이 상기 처리실 내에 반입되어, 상기 처리실 내에서 진공 처리되는 진공 처리 장치로서, 상기 탈가스실에 접속된 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 처리실에 접속된 처리실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 탈가스실용 진공 배기 장치의 도달 압력은, 상기 처리실용 진공 배기 장치의 도달 압력보다 높은 진공 펌프가 사용된 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 처리실에는 MgO 증착원이 배치되고, 상기 MgO 증착원으로부터 MgO 증기가 방출되어, 상기 처리 대상물의 표면에 MgO 박막이 형성되는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 복수의 상기 탈가스실을 갖고, 상기 각 탈가스실은 직렬로 접속되며, 상기 처리 대상물은 상기 각 탈가스실에서 탈가스 처리된 후, 상기 처리실로 이동되는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 탈가스실용 진공 배기 장치는 상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하는 배기 속도를 갖고, 상기 처리실용 진공 배기 장치는 상기 처리실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 진공 배기 속도를 갖는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 기판 가열 기구를 갖는 탈가스실과, 상기 탈가스실에 접속된 버퍼실과, 상기 버퍼실에 접속된 처리실을 갖고, 상기 탈가스실과 상기 버퍼실과 상기 처리실은 진공 분위기에 놓여지고, 상기 탈가스실 내에서 가열되어 탈가스 처리된 처리 대상물이 상기 버퍼실을 통과하여 상기 처리실 내에 반입되어, 상기 처리실 내에서 진공 처리되는 진공 처리 장치로서, 상기 탈가스실에 접속된 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 버퍼실에 접속된 버퍼실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 처리실에 접속된 처리실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 탈가스실용 진공 배기 장치의 도달 압력은, 상기 버퍼실용 진공 배기 장치의 도달 압력보다 높은 진공 펌프가 사용된 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 처리실에는 MgO 증착원이 배치되고, 상기 MgO 증착원으로부터 MgO 증기가 방출되어, 상기 처리 대상물의 표면에 MgO 박막이 형성되는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 복수의 상기 탈가스실을 갖고, 상기 각 탈가스실은 직렬로 접속되며, 상기 처리 대상물은 상기 각 탈가스실에서 탈가스 처리된 후, 상기 버퍼실로 이동되는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 상기 탈가스실용 진공 배기 장치는 상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하는 배기 속도를 갖고, 상기 버퍼실용 진공 배기 장치는 상기 버퍼실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 진공 배기 속도를 갖는 진공 처리 장치이다.
또한 본 발명은, 처리 대상물을 캐리어에 장착하여 반송 유닛으로 하고, 상기 반송 유닛을 대기 분위기중으로부터 진공 분위기중으로 반입하고, 상기 반송 유닛을 탈가스실 내에서 가열하여 탈가스 처리한 후, 버퍼실 내에 반입하고, 버퍼실 내의 압력을 저하시킨 후, 상기 버퍼실과 처리실을 접속하여, 상기 반송 유닛을 상기 처리실 내에 반입하고, 상기 반송 유닛 내의 상기 처리 대상물을 진공 처리하는 진공 처리 방법으로서, 상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하고, 상기 처리실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 진공 처리 방법이다.
또한 본 발명은, 상기 처리실 내에서 MgO 증기를 발생시켜, 상기 처리 대상물 표면에 MgO 박막을 형성하는 진공 처리 방법이다.
탈가스 분위기를 고진공으로 할 필요가 없기 때문에 진공 배기계가 저비용이 되고, 장치의 설치 스페이스도 적게 된다.
반입실을 고진공 분위기로 할 필요가 없기 때문에 반입실의 진공 배기계에 대형의 밸브를 형성할 필요가 없다.
도 4 의 그래프로부터, 처리실 전의 버퍼실에서, 처리실에 접속할 수 있는 압력까지 진공 배기를 실시하면, 진공 배기한 반입실의 압력이나, 탈가스실에서의 탈가스를 행할 때의 압력은 종래의 약 3 배 이상이어도 되는 것을 알 수 있다.
이 결과, 본 발명은 진공 배기계를 대폭 삭감할 수 있게 되어, 장치 비용을 약 5 ％ ∼ 10 ％ 삭감할 수 있었다. 또한, 설비 전력, 장치 운전시의 전력량, 냉각수는 약 5 ％ 삭감할 수 있었다. 게다가 설치 스페이스는 약 3 ％ 삭감할 수 있었다. 이들에 추가하여, 필요하지 않은 진공 배기 장치를 삭감함으로써, 장치 전체의 신뢰성이 높아짐과 동시에 정기 메인터넌스 비용의 삭감도 할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 진공 처리 장치의 일례이다.
도 2 는 반송 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 는 반송 유닛의 주위 분위기의 압력의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5 의 (a) 는 본 발명의 일례의 매엽식 진공 처리 장치, (b) 는 종래 기술의 매엽식 진공 처리 장치이다.
부호의 설명
5 : 반송 유닛
7 : 캐리어
10, 20 : 진공 처리 장치
11, 12, 21, 22 : 탈가스실
13 : 버퍼실
14, 24 : 처리실
17 : 냉각실
18 : 처리 대상물
31, 32 : 기판 가열 기구
33 : 버퍼실용 가열 기구
35 : MgO 증착원
61, 62, 71, 72 : 탈가스실용 진공 배기 장치
63 : 버퍼실용 진공 배기 장치
도 1 을 참조하고, 부호 10 은 본 발명의 일례의 진공 처리 장치를 나타내고 있다.
이 진공 처리 장치 (10) 는, 반입실 (15) 과 제 1 탈가스실 (11) 과 제 2 탈가스실 (12) 과 버퍼실 (13) 과 처리실 (14) 과 냉각실 (17) 과 반출실 (16) 을 갖고 있다. 각 실 (15, 11 ∼ 14, 17, 16) 은 이 순서대로 배치되고, 게이트 밸브 (51 ∼ 56) 에 의해 직렬로 접속되어 있다.
제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 에는 제 1, 제 2 탈가스실용 진공 배기 장치 (61, 62) 가 각각 접속되고, 버퍼실 (13) 에는 버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 가 접속되며, 처리실 (14) 에는 처리실용 진공 배기 장치 (64) 가 접속되어 있다. 냉각실 (17) 에는 냉각실용 진공 배기 장치 (67) 가 접속되어 있다.
각 게이트 밸브 (51 ∼ 56) 를 닫고, 진공 배기 장치 (61 ∼ 64, 67) 를 동작시켜, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 과 버퍼실 (13) 과 처리실 (14) 과 냉각실 (17) 의 내부를 미리 진공 배기해 두고, 진공 처리 작업을 개시한다.
개시 후에는 각 진공 배기 장치 (61 ∼ 64, 67) 를 동작시켜 두어, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 과 버퍼실 (13) 과 처리실 (14) 과 냉각실 (17) 은 진공 배기를 계속해서 실시한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 유리 기판 등의 처리 대상물 (18) 을 프레임체 (19) 에 의해 캐리어 (7) 상에 설치하여 운반 유닛 (5) 을 구성시키고, 반입실 (15) 과 대기 분위기 사이의 문 (57) 을 열고, 운반 유닛을 반입실 (15) 내에 반입한다.
반송 유닛 (5) 이 소정 장 수 반입실 (15) 내에 반입되면 문 (57) 을 닫고, 반입실용 진공 배기 장치 (65) 에 의해 반입실 (15) 의 내부를 진공 배기한다.
반입실 (15) 의 내부가 약 100 ㎩ 의 소정 압력에 도달한 시점에서, 게이트 밸브 (51) 를 열어 1 장의 반송 유닛 (5) 을 반입실 (15) 로부터 제 1 탈가스실 (11) 의 내부로 이동시킨다.
제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 의 내부에는, 제 1, 제 2 가열 기구 (31, 32) 가 각각 형성되어 있고, 미리 제 1 가열 기구 (31) 에 통전하여 발열시켜 두고, 제 1 가열 기구 (31) 에 반송 유닛 (5) 을 대향시키고, 반입실 (15) 과의 사이의 게이트 밸브 (51) 를 닫고 반송 유닛 (5) 을 가열하면, 승온된 반송 유닛 (5) 으로부터, 반송 유닛 (5) 에 흡착되어 있던 흡착 가스가 제 1 탈가스실 (11) 의 내부로 방출된다.
반송 유닛 (5) 으로부터 방출된 흡착 가스는, 제 1 진공 배기 장치 (61) 에 의해 진공 배기된다. 제 1 탈가스실 (11) 의 내부를 제 1 진공 배기 장치 (61) 로 계속해서 진공 배기하여, 탈가스 처리의 시간 경과에 따라 방출 가스량 (Q1) 이 저하되면, 제 1 탈가스실 (11) 의 내부 압력도 저하된다.
제 1 진공 배기 장치 (61) 의 유효 배기 속도 (S1) 는, 미리 설정된 제 1 탈가스 처리 시간동안만큼 탈가스 처리를 행하면, 제 1 탈가스실 (11) 내의 압력 (P1) 이 1 ∼ 100 ㎩ 범위의 압력에 도달할 수 있는 정도의 크기이고, 제 1 탈가스 처리 시간의 경과에 따라 게이트 밸브 (52) 가 열리고, 반송 유닛 (5) 이 제 1 탈가스실 (11) 로부터 제 2 탈가스실 (12) 로 이동된다.
반송 유닛 (5) 은 제 2 가열 기구 (32) 에 대향하고 있다. 게이트 밸브 (52) 를 닫고, 제 2 탈가스실 (12) 의 내부를 제 2 진공 배기 장치 (62) 에 의해 진공 배기하면서 반송 유닛 (5) 을 가열한다.
여기서는, 반송 유닛 (5) 을, 미리 설정된 제 2 탈가스 처리 시간동안 제 2 탈가스실 (12) 의 내부에서 탈가스 처리를 행한다.
제 2 진공 배기 장치 (62) 의 유효 배기 속도 (S2) 는, 제 1 진공 배기 장치 (61) 의 유효 배기 속도 (S1) 와 마찬가지로, 미리 설정된 제 2 탈가스 처리 시간동안만큼 탈가스 처리를 행하면, 제 2 탈가스실 (12) 내의 압력 (P2) 이 1 ∼ 100 ㎩ 범위의 압력에 도달할 수 있는 정도의 크기이다.
여기서는 제 2 진공 배기 장치 (62) 의 유효 배기 속도 (S2) 는 제 1 진공 배기 장치 (61) 의 유효 배기 속도 (S1) 와 동일한 크기이지만, 반송 유닛 (5) 의 제 2 탈가스실 (12) 의 내부에서의 흡착 가스의 방출 가스량 (Q2) 은, 제 1 탈가스실 (11) 에서의 방출 가스량 (Q1) 보다 적게 되어 있어, 제 2 탈가스실 (12) 내부에서의 탈가스 처리가 진행되면, 제 2 탈가스실 (12) 의 내부 압력 (P2) 은 제 1 탈가스실 (11) 의 내부 압력 (P1) 보다 저압이 된다.
설정된 제 2 탈가스 처리 시간의 경과 후, 게이트 밸브 (53) 를 열고, 반송 유닛 (5) 을 버퍼실 (13) 내로 이동시킨다.
버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 는 고진공 배기 펌프로서, 그 배기 속도 (S3) 는 제 1, 제 2 진공 배기 장치 (61, 62) 의 진공 배기 속도 (S1, S2) 보다 커서, 게이트 밸브 (53) 를 닫고 버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 에 의해 진공 배기하면, 버퍼실 (13) 내의 압력은 급속히 저하된다.
여기서는, 버퍼실 (13) 에는 버퍼실용 가열 기구 (33) 가 형성되어 있고, 반송 유닛 (5) 을 버퍼실용 가열 기구 (33) 에 대향시키고, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 내에서의 온도와 동일한 정도의 온도로 승온시켜, 탈가스를 행하면서 버퍼실 (13) 의 압력을 저하시킨다.
처리실 (14) 의 내부는 미리 고진공 분위기까지 진공 배기되어 있고, 버퍼실 (13) 의 내부 압력이 처리실 (14) 의 내부 압력과 동일한 정도까지 저하된 후, 게이트 밸브 (54) 를 열고, 반송 유닛 (5) 을 처리실 (14) 의 내부로 이동시키고, 게이트 밸브 (54) 를 닫는다.
처리실용 진공 배기 장치 (64) 는 고진공 배기 펌프로서, 그 진공 배기 속도 (S4) 는 버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 의 배기 속도 (S3) 이상이고, 처리실 (14) 의 내부는 버퍼실 (13) 의 압력보다 저압으로 할 수 있다.
이 처리실 (14) 의 내부에는 MgO 증착원 (35) 이 배치되어 있다. 반송 유닛 (5) 은, 처리 대상물 (18) 의 표면이 MgO 증착원 (35) 을 향하여 배치되어 있고, MgO 증착원 (35) 으로부터 MgO 증기를 방출시키면 MgO 증기는 처리 대상물 (18) 의 표면에 도달하여 MgO 박막이 성장한다.
소정 막두께의 MgO 박막이 형성된 후, 게이트 밸브 (55) 를 열어 반송 유닛 (5) 을 냉각실 (17) 로 이동시키고, 냉각시킨 후, 반출실 (16) 로 이동시킨다.
처리실 (14) 내에 미처리된 반송 유닛을 순차적으로 반입하면, 복수의 처리 대상물에 연속적으로 진공 처리 (MgO 박막의 형성) 를 행할 수 있다.
반출실 (16) 내에 진공 처리가 완료된 반송 유닛 (5) 이 소정 장 수 배치된 후, 게이트 밸브 (56) 를 닫은 상태에서 대기와의 사이의 문 (58) 을 열고, 반송 유닛 (5) 을 대기로 꺼낸다.
도 4 는, 진공 처리 장치 (10) 내에서의 경과 시간과 반송 유닛 (5) 의 주위 분위기의 압력의 관계를 나타내는 그래프로서, 가로축은 경과 시간, 세로축은 압력 (임의 단위) 을 나타내고 있다.
가로축의 원점 (0) 은, 제 1 탈가스실 (11) 내에서 탈가스 처리를 개시한 시각을 나타내고 있으며, 부호 t1 은 반송 유닛 (5) 을 제 1 탈가스실 (11) 로부터 제 2 탈가스실 (12) 로 이동시킨 시각을 나타내고, 부호 t2 는 제 2 탈가스실 (12) 로부터 버퍼실 (13) 로 이동시킨 시각을 나타내며, 부호 t3 은 버퍼실 (13) 로부터 처리실 (14) 로 이동시킨 시각을 나타내고 있다.
부호 A 로 나타낸 곡선군은 본 발명을 적용한 경우의 압력 변화를 나타내고 있으며, 부호 B 로 나타낸 곡선군은 종래 기술의 경우의 압력 변화를 나타내고 있다.
탈가스시에 반송 유닛 (5) 을 동일한 온도로 가열하는 경우에는, 흡착 가스의 방출 속도는 탈가스 시간에 의존하고, 방출 속도가 동일한 경우의 진공 분위기의 압력은 진공 배기계의 유효 배기 속도의 크기에 의존하기 때문에, 높은 압력에서 탈가스를 행하는 본 발명의 경우도, 고진공 분위기에서 탈가스를 행하는 종래 기술의 경우도, 버퍼실 (13) 내에서의 압력은 동일하게 된다.
상기 진공 처리 장치 (10) 에서는 진공 배기 장치 (61 ∼ 67) 를 개별적으로 형성했는데, 예를 들어 1 내지 복수 개를 공용해도 된다. 예를 들어 반입실 (15) 과 반출실 (16) 의 진공 배기 장치 (65, 66) 를 공용할 수도 있다.
이상, 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하고, 버퍼실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 실시예에 대하여 설명했는데, 본 발명은, 탈가스실 내의 압력을 0.1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하고, 버퍼실 내의 압력을 0.1 ㎩ 미만으로 하는 진공 처리 장치에도 적용할 수 있다.
다음으로, 본 발명 방법의 다른 예에 대하여 설명한다.
도 3 의 부호 110 은 본 발명 방법에 사용할 수 있는 진공 처리 장치로서, 진공조 (114) 를 갖고 있다.
진공조 (114) 의 내부에는 기판 가열 기구 (117) 가 배치되어 있고, 기판 가열 기구 (117) 에는 처리 대상물 (118) 이 대향하여 설치되어 있다.
진공조 (114) 에는 진공 배기 장치 (c, 164) 가 밸브를 개재하여 접속되어 있다. 부호 c 의 진공 배기 장치는 조(粗)배기용이고, 부호 164 의 진공 배기 장치는 고진공용이다. 조배기용 진공 배기 장치 (c) 에 의해 진공조 (114) 의 내부를 진공 배기하면서 기판 가열 기구 (117) 에 의해 처리 대상물 (118) 을 가열하고, 처리 대상물 (118) 의 흡착 가스를 방출시켜 탈가스 처리를 행한다. 방출된 흡착 가스는, 조배기용 진공 배기 장치 (c) 에 의해 대기 분위기로 배출한다.
고진공용 진공 배기 장치 (164) 에는 크라이오 펌프가 형성되어 있는데, 탈가스 처리시에는, 고진공용 진공 배기 장치 (164) 와 진공조 (114) 사이의 밸브 (a) 는 닫고, 탈가스 처리는 조배기용 진공 배기 장치 (c) 로 행한다. 크라이오 펌프는 진공조 (114) 의 내부 분위기에 접속되지 않기 때문에, 크라이오 펌프에는 가스가 흡착되지 않는다.
탈가스시에 크라이오 펌프를 사용하지 않는 상태에서는, 진공조 (114) 의 내부는 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력이 유지된다. 그 압력 범위에서 처리 대상물 (118) 의 탈가스 처리를 소정 시간 행한 후, 크라이오 펌프를 진공조 (114) 의 내부 분위기에 접속하고, 크라이오 펌프가 갖는 큰 유효 배기 속도 (S5) 에 의해 진공조 (114) 의 내부를 진공 배기하면, 진공조 (114) 의 내부는, 탈가스 후의 방출 가스량 (Q5) 과, 크라이오 펌프의 유효 배기 속도 (S5) 로 정해지는 압력 (P5) (= Q5/S5) 으로 저하된다.
진공조 (114) 의 하부에는 MgO 증착원 (135) 이 배치되어 있고, 이 낮은 압력 (P5) 에 도달한 후, MgO 증착원 (135) 으로부터 MgO 증기를 방출시키면, 처리 대상물 (118) 표면에 고품질의 MgO 박막이 형성된다.
탈가스 중의 방출 가스는 크라이오 펌프에 흡착되지 않기 때문에, 크라이오 펌프를 사용하여 탈가스 처리 중에도 고진공으로 했던 종래 기술의 경우에 비해, 처리 시간을 길게 하지 않고 크라이오 펌프의 재생 간격을 길게 할 수 있다.
실시예
상기 실시예의 진공 처리 장치 (10) 에 사용하는 구체적인 진공 펌프를 설명한다.
도 1 의 진공 처리 장치 (10) 의 각 진공 배기 장치 (61 ∼ 63, 65) 의 구성과, 그들 진공 배기 장치 (61 ∼ 63, 65) 의 배기 속도와, 반송 유닛 (5) 을 다음 진공조로 이동시킬 때의 진공조 내부의 압력을 다음의 표 1 에 나타낸다.
Figure pct00001
반입실 (15) 이외의 각 실 (11 ∼ 14, 16, 17) 은 미리 진공 배기되어 있다. 처리실 (14) 에서 처리 대상물 (18) 의 진공 처리를 행할 때의 압력은 10-2 ㎩ 대이다.
반입실용 진공 배기 장치 (65) 는, 드라이 펌프와 메카니컬 부스터 펌프로 이루어지고, 합계 배기 속도 (S1) 가 0.5 ㎥/초인 배기 유닛이다.
이 반입실용 진공 배기 장치 (65) 를 동작시켜, 반송 유닛 (5) 을 반입한 반입실 (15) 의 압력을 대기압으로부터 10 ∼ 102 ㎩ 대까지 진공 배기하고, 10 ∼ 102 ㎩ 대의 압력에서 제 1 탈가스실 (11) 과 접속하여, 반송 유닛 (5) 을 제 1 탈가스실 (11) 로 이동시켰다.
제 1 진공 배기 장치 (61) 와 제 2 진공 배기 장치 (62) 는, 각각 배기 속도 (S2, S3) 가 약 1.0 ㎥/초인 중·고진공 배기용 광역형 터보 분자 펌프 (및 배압 펌프) 를 사용한 진공 배기계이고, 제 1 진공 배기 장치 (61) 로 제 1 탈가스실 (11) 내를 진공 배기하면서 반송 유닛 (5) 을 가열하여 흡착 가스를 방출시켜, 소정 시간의 탈가스를 행하고, 제 1 탈가스실 (11) 의 압력이 1 ∼ 10 ㎩ 대까지 진공 배기된 상태에서 제 1 탈가스실 (11) 을 제 2 탈가스실 (12) 과 접속하여, 반송 유닛 (5) 을 제 2 탈가스실 (12) 로 이동시켰다.
제 2 탈가스실 (12) 내는, 제 2 진공 배기 장치 (62) 에 의해 진공 배기하여 1 ∼ 10 ㎩ 대의 압력을 유지하면서 반송 유닛 (5) 을 가열하고, 흡착 가스를 방출시켜, 소정 시간의 탈가스를 행한 후, 1 ∼ 10 ㎩ 대의 압력에서 버퍼실 (13) 과 접속하여, 반송 유닛 (5) 을 버퍼실 (13) 로 이동시켰다.
버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 는 합계 배기 속도 (S3) 가 약 80 ㎥/초인 터보 분자 펌프와 콜드 트랩 (및 배압 펌프) 을 사용한 고진공 배기계이고, 버퍼실용 고진공 배기 장치 (63) 에 의해 버퍼실 (13) 내를 진공 배기하면서 반송 유닛 (5) 을 가열하여 흡착 가스를 방출시켜, 소정 시간의 탈가스를 행하고, 10-3 ㎩ 대까지 버퍼실 (13) 의 압력이 저하된 후, 버퍼실 (13) 을 처리실 (14) 과 접속하여, 처리실 (14) 내로 반송 유닛 (5) 을 이동시켰다. 또한, 처리실에 프로세스 가스를 도입하여 처리를 행하는 경우, 버퍼실의 압력이 저하된 후, 버퍼실에 프로세스 가스를 도입하고, 처리실과 접속해도 된다.
처리실용 진공 배기 장치 (64) 는, 버퍼실용 고진공 배기 장치 (63) 와 동일한 진공 펌프를 사용하고 있어, 고진공 배기한 상태에서 MgO 박막의 성막을 실시할 수 있다.
상기 실시예와는 진공 배기 장치가 상이한 것 외에는 동일한 구성인 비교예의 진공 처리 장치를 사용하였을 때의 순서를 설명한다.
제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 과 버퍼실 (13) 에서는, 반송 유닛 (5) 의 가열에 의한 탈가스를 행하는 점은 상기 실시예와 동일하다. 각 실 (11 내지 13, 15) 에 접속된 진공 배기 장치의 구성과 다음 진공조로 이동시킬 때의 압력을 다음의 표 2 에 나타낸다.
Figure pct00002
비교예의 진공 처리 장치에서는, 반입실 (15) 에는, 드라이 펌프와 메카니컬 부스터 펌프로 이루어지고, 합계 배기 속도가 4.5 ㎥/초인 배기 유닛과, 배기 속도가 6.0 ㎥/초인 터보 분자 펌프 (및 배압 펌프) 가 접속되어 있고, 먼저, 내부에 반송 유닛 (5) 이 반입된 반입실 (15) 내를 배기 유닛을 사용하여 진공 배기하여, 반입실 (15) 내의 압력을 대기압으로부터 10 ㎩ 까지 저하시키고, 이어서, 배기 동작을 터보 분자 펌프로 전환하여, 터보 분자 펌프에 의해 반입실 (15) 을 진공 배기하고, 반입실 (15) 의 압력을 10 ㎩ 로부터 10-1 ㎩ 로 저하시키고, 그 압력에서 반송 유닛 (5) 을 제 1 탈가스실 (11) 로 이동시켰다.
제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 에는, 터보 분자 펌프와 콜드 트랩 (및 배압 펌프) 으로 이루어지고, 합계 배기 속도가 약 80 ㎥/초인 고진공 배기계가 각각 접속되어 있고, 제 1 탈가스실 (11) 에서는, 고진공 배기계에 의해 진공 배기하면서 반송 유닛 (5) 을 가열·탈가스시켜, 제 1 탈가스실 (11) 의 압력이 10-2 ㎩ 대까지 저하된 후, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 을 접속하여, 반송 유닛 (5) 을 제 2 탈가스실 (12) 내로 이동시켰다.
제 2 탈가스실 (12) 에서도 고진공 배기계에 의해 진공 배기하고, 10-2 ㎩ 대의 압력을 유지하면서 가열·탈가스를 행하고, 10-2 ㎩ 대의 압력에서 버퍼실 (13) 에 접속하였다.
버퍼실 (13) 에도 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 과 동일한 고진공 배기계 (합계 배기 속도 약 80 ㎥/초의 터보 분자 펌프와 콜드 트랩 (및 배압 펌프) 을 사용한 고진공 배기계) 가 접속되어 있고, 이 고진공 배기계에 의해 진공 배기하면서 가열·탈가스를 행하여, 버퍼실 (13) 의 압력을 10-3 ㎩ 대까지 저하시킨 상태에서 처리실 (14) 에 접속하여, 반송 유닛 (5) 을 이동시켰다.
이상과 같이, 대기압으로부터 진공 배기하고, 반송 유닛 (5) 을 가열·탈가스하여 고진공 상태의 처리실 내에 반입하는 경우에는, 본 발명의 진공 처리 장치와 비교예의 진공 처리 장치에서는, 동일한 시간으로 대기압으로부터 10-3 ㎩ 대까지 압력을 저하시킬 수 있었다.
비교예와 비교한 경우, 본 발명의 제 1, 제 2 진공 배기계 (61, 62) 의 진공 펌프의 동작 압력 범위는, 버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 와 처리실용 진공 배기 장치 (64) 의 진공 펌프의 동작 압력 범위보다 고압측이어서, 동작 압력 범위의 최저의 압력값을 도달 압력으로 하면, 제 1, 제 2 진공 배기계 (61, 62) 의 도달 압력은, 버퍼실용 진공 배기 장치 (63) 와 처리실용 진공 배기 장치 (64) 의 도달 압력보다 고압이다.
따라서, 본 발명은, 반입실 (15) 에는 터보 분자 펌프를 접속하지 않아도 되고, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 에는 콜드 트랩이 불필요하기 때문에 장치 비용이 낮고, 메인터넌스도 용이하게 되어 있다.
또한 본 실시예에서는, 제 1, 제 2 탈가스실 (11, 12) 을, 터보 분자 펌프 로 이루어지는 제 1, 제 2 탈가스실용 진공 배기 장치 (61, 62) 로 진공 배기했지만, 터보 분자 펌프 대신에, 드라이 펌프와 루트 블로어 펌프 (메카니컬 부스터 펌프) 로 배기해도 된다. 또한, 본 발명은 인라인식의 진공 성막 장치에 한정되지 않고, 매엽식 장치, 로드 로크 장치 및 해치식 장치에도 적용할 수 있다.
도 5(a) 는, 그 경우의 본 발명의 실시예로서, 이 진공 처리 장치 (20) 에서는, 기판 반송 로봇이 배치된 반송실 (29) 에, 반송 유닛 (5) 의 반입과 반출을 행하는 반입 반출실 (25) 과, 각각 가열 장치가 배치된 제 1, 제 2 탈가스실 (21, 22) 과, 반송 유닛 (5) 의 처리 대상물에 진공 처리를 행하는 처리실 (24) 이 접속되어 있다. 여기서는, 처리실 (24) 은 진공 분위기중에서 MgO 박막 등의 박막을 형성하거나, 진공 분위기중에서의 에칭 등의 진공 처리를 행하는 장치이며, 반입 반출실 (25) 이외의 각 실 (21, 22, 24 및 29) 은 미리 진공 배기되어 있다.
반입 반출실 (25) 과, 제 1, 제 2 탈가스실 (21, 22) 에 접속된 진공 배기계 (75, 71, 72) 는, 드라이 펌프 (75a, 71a, 72a) 와 메카니컬 부스터 펌프 (75b, 71b, 72b) 가 접속되어 있고, 대기압으로부터 진공 배기하는 경우에는 드라이 펌프 (75a, 71a, 72a) 로 직접 진공 배기하고, 드라이 펌프 (75a, 71a, 72a) 의 배기 속도가 저하되는 압력에서는, 드라이 펌프 (75a, 71a, 72a) 가 메카니컬 부스터 펌프 (75b, 71b, 72b) 의 배압을 진공 배기하면서, 메카니컬 부스터 펌프 (75b, 71b, 72b) 가 각 실 (25, 21, 22) 을 진공 배기한다 (반송실 (29) 에는 도시가 생략된 고진공 배기계가 접속되어 진공 분위기에 놓여져 있다).
제 1, 제 2 탈가스실 (21, 22) 내에서, 1 ㎩ 이상의 압력 중에서 순차적으로 탈가스가 실시되고, 방출 가스량이 감소한 후, 반송실 (29) 을 경유하여 처리실 (24) 내에 반입된다.
처리실 (24) 에는 터보 분자 펌프로 이루어지는 진공 배기계 (73) 가 접속되어 있고, 처리실 (24) 내가 10-3 ㎩ 로 진공 배기된 후, 진공 처리가 개시되고, 처리 후, 반입 반출실 (25) 로부터 대기중으로 꺼내어진다.
터보 분자 펌프는 처리실 (24) 에만 형성되어 있기 때문에, 낮은 비용의 진공 배기계에 의해 처리실 (24) 을 고진공 분위기로 할 수 있다.
도 5(b) 는, 종래 기술의 진공 처리 장치 (120) 로서, 반송실 (129) 에, 반입 반출실 (125) 과 제 1, 제 2 탈가스실 (121, 122) 과, 처리실 (124) 이 접속되어 있다. 반입 반출실 (125) 이외의 각 실 (121, 122, 124 및 129) 은 미리 진공 배기되어 있다. 또한, 처리실 (124) 과, 제 1, 제 2 탈가스실 (121, 122) 에는, 터보 분자 펌프로 이루어지는 진공 배기계 (173, 171, 172) 가 각각 접속되어 있어, 고진공으로 진공 배기할 수 있도록 되어 있다.
반입 반출실 (125) 에 접속된 진공 배기계는, 드라이 펌프 (175a) 와 메카니컬 부스터 펌프 (175b) 와 터보 분자 펌프 (175c) 를 갖고 있으며, 반입 반출실 (125) 내는, 먼저, 드라이 펌프 (175a) 에 의해 대기 분위기로부터 진공 배기하고, 이어서, 드라이 펌프 (175a) 로 배압을 진공 배기하면서 메카니컬 부스터 펌프 (175b) 에 의해 진공 배기하여 터보 분자 펌프 (175c) 가 동작 가능한 압력까지 저하시킨 후, 터보 분자 펌프 (175c) 에 의한 진공 배기를 개시한다.
그 상태에서 반송 대상물 (5) 을 제 1 탈가스실 (121) 로 이동시키고, 진공 배기계 (171, 172) 로 진공 배기하면서 순차적으로 제 1, 제 2 탈가스실 (121, 122) 내에서 탈가스를 행하고, 처리실 (124) 에서 압력을 진공 처리하는 압력까지 저하시킨다.
본 발명의 진공 처리 장치 (20) 는, 이 비교예의 진공 처리 장치 (120) 와 대기압으로부터 진공 배기하고, 가열·탈가스 후, 진공 처리를 개시할 수 있는 압력까지 진공 배기하는 시간이 동일하고, 비교예의 진공 처리 장치 (120) 는, 처리실 (124) 외에, 반입 반출실 (125) 과, 제 1, 제 2 탈가스실 (121, 122) 에도 터보 분자 펌프가 접속되어 있기 때문에, 본 발명의 진공 처리 장치 (20) 쪽이 비용이 낮고, 메인터넌스도 용이하다.

Claims (13)

  1. 기판 가열 기구를 갖는 탈가스실과, 기판의 진공 처리를 행하는 처리실을 갖고,
    상기 탈가스실과 상기 처리실은 진공 분위기에 놓여지고, 상기 탈가스실 내에서 가열되어 탈가스 처리된 처리 대상물이 상기 처리실 내에 반입되어, 상기 처리실 내에서 진공 처리되는 진공 처리 장치로서,
    상기 탈가스실에 접속된 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 처리실에 접속된 처리실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된, 진공 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈가스실용 진공 배기 장치에는, 도달 압력이 상기 처리실용 진공 배기 장치의 도달 압력보다 높은 진공 펌프가 사용된, 진공 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리실에는 MgO 증착원이 배치되고, 상기 MgO 증착원으로부터 MgO 증기가 방출되어, 상기 처리 대상물의 표면에 MgO 박막이 형성되는, 진공 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 탈가스실을 갖고, 상기 각 탈가스실은 직렬로 접속되며, 상기 처리 대상물은 상기 각 탈가스실에서 탈가스 처리된 후, 상기 처리실로 이동되는, 진공 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탈가스실용 진공 배기 장치는 상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하는 배기 속도를 갖고,
    상기 처리실용 진공 배기 장치는 상기 처리실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 진공 배기 속도를 갖는, 진공 처리 장치.
  6. 기판 가열 기구를 갖는 탈가스실과, 상기 탈가스실에 접속된 버퍼실과, 상기 버퍼실에 접속된 처리실을 갖고, 상기 탈가스실과 상기 버퍼실과 상기 처리실은 진공 분위기에 놓여지고, 상기 탈가스실 내에서 가열되어 탈가스 처리된 처리 대상물이 상기 버퍼실을 통과하여 상기 처리실 내에 반입되어, 상기 처리실 내에서 진공 처리되는 진공 처리 장치로서,
    상기 탈가스실에 접속된 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 버퍼실에 접속된 버퍼실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된, 진공 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 탈가스실용 진공 배기 장치의 배기 속도는, 상기 처리실에 접속된 처리실용 진공 배기 장치의 배기 속도보다 작게 된, 진공 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 탈가스실용 진공 배기 장치에는, 도달 압력이 상기 버퍼실용 진공 배기 장치의 도달 압력보다 높은 진공 펌프가 사용된, 진공 처리 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리실에는 MgO 증착원이 배치되고, 상기 MgO 증착원으로부터 MgO 증기가 방출되어, 상기 처리 대상물의 표면에 MgO 박막이 형성되는, 진공 처리 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    복수의 상기 탈가스실을 갖고, 상기 각 탈가스실은 직렬로 접속되며, 상기 처리 대상물은 상기 각 탈가스실에서 탈가스 처리된 후, 상기 버퍼실로 이동되는, 진공 처리 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 탈가스실용 진공 배기 장치는 상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하는 배기 속도를 갖고,
    상기 버퍼실용 진공 배기 장치는 상기 버퍼실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는 진공 배기 속도를 갖는, 진공 처리 장치.
  12. 처리 대상물을 캐리어에 장착하여 반송 유닛으로 하고, 상기 반송 유닛을 대기 분위기중으로부터 진공 분위기중으로 반입하고, 상기 반송 유닛을 탈가스실 내에서 가열하여 탈가스 처리한 후, 버퍼실 내에 반입하고, 버퍼실 내의 압력을 저하시킨 후, 상기 버퍼실과 처리실을 접속하여, 상기 반송 유닛을 상기 처리실 내에 반입하고, 상기 반송 유닛 내의 상기 처리 대상물을 진공 처리하는 진공 처리 방법으로서,
    상기 탈가스실 내의 압력을 1 ㎩ 이상 100 ㎩ 이하의 압력 분위기로 하고, 상기 처리실 내의 압력을 1 ㎩ 미만으로 하는, 진공 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 처리실 내에서 MgO 증기를 발생시켜, 상기 처리 대상물 표면에 MgO 박막을 형성하는, 진공 처리 방법.
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