TWI592212B - Vacuum processing equipment - Google Patents

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TWI592212B
TWI592212B TW104143367A TW104143367A TWI592212B TW I592212 B TWI592212 B TW I592212B TW 104143367 A TW104143367 A TW 104143367A TW 104143367 A TW104143367 A TW 104143367A TW I592212 B TWI592212 B TW I592212B
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磯崎真一
布村暢英
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日立全球先端科技股份有限公司
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Description

真空處理裝置
本發明係關於使用製程氣體而對被處理物進行蝕刻、Chemical Vapor Deposition(以下，稱為CVD)、灰化、表面改質等之處理的真空處理裝置。
例如半導體元件製造或如液晶、太陽電池之電器元件之製作使用被稱為製程氣體之高純度之各種性質的氣體，對晶圓等之被處理材料施予處理的製造裝置為至今不可欠缺的重要產業機構。該些製程氣體之控制係藉由依照處理之配方之步驟的資訊，經由質量流量控制器等之流量控制器對設置在質量流量控制器之下游側的被稱為停止閥或氣閥等之閥進行開關控制而實現。
實際的處理係使被導入處理室或反應器(腔室)之製程氣體予以電漿化，或在高溫使反應，而對被處理材料施予蝕刻、CVD、灰化、表面改質、擴散等之處理。因在構成該些氣體供給系統之停止閥或氣閥等，流動從數立方cm/分鐘至數公升/分鐘之製程氣體，且隨著複雜之配方之步驟構成而進行開關，故要求耐久性或可靠性，還有用 以抑制異物附著於被加工物的清淨性。
閥具有汽缸，藉由施加0.3MPa~0.65MPa左右的空氣壓進行動作，開啟閥。使用當停止空氣之供給，釋放汽缸內之空氣壓時成為關閉動作之一般常閉型之閥。藉由彈簧之推壓力，使得閥關閉。氣體接合部使用膜片或波紋管以當作可動部，防止製程氣體洩漏至外部。氣體供給系統中常使用常閉型閥，其係為了安全裝置通電Off之時，為了使氣體供給停止，將閥設成關閉。
供給用以使該些閥進行開啟動作之空氣訊號使用電磁閥(螺線管閥)。隨著電訊號之On/Off而產生空氣訊號。另外，作為控制之對象的製程氣體有可燃性或助燃性，還有持有毒性或腐蝕性之氣體，為了使該些使安定地使用、混合、反應，考慮使裝置持有各種的連鎖功能，以使可以安全地進行處理、加工。
再者，在對用以控制閥開關之空氣壓進行控制的回路中，以持有連鎖功能之例而言，有專利文獻1所揭示之手段。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平5-7763號公報
通常防止錯誤動作之連鎖要求硬體之雙重機關以作為防呆功能。在該些製程氣體之閥之開關動作中，改良設計成使用電性中繼回路等，隨著壓力訊號或事先討論的回路，控制不同閥之間的互相開關動作，而不會產生異常反應或氣體之洩漏、氣體源之污染(與其他氣體之混合)。
當然控制裝置之軟體也係以連鎖思想來建構用以迴避錯誤或故意輸入的危險操作之控制，但是在許多情況下，當作軟體連鎖不足以作為防呆功能。因此，除了電性連鎖之外，還要求一個另外的機關。其一之方法於產生異常之時，或指示異常操作之時，立即停止氣體供給。
於設置在室內之氣體洩漏感測器檢測到氣體之時，例如藉由電性切斷對上述電磁閥之供給，使不會產生所有的空氣訊號，而關閉製程氣體之閥。同時，藉由持有切斷對電磁閥供給當作能源的空氣的功能，嘗試從配管內消除開啟閥之能源本身。在此，可以電性及機械性地雙重停止供給製程氣體。
然而，不僅如上述般對氣體洩漏之全停止的連鎖，也需要使用實際之製程氣體之時的連鎖。通常，以在流通氣體之下游側之處理室或反應器(腔室)側以真空計檢測出一定壓力(例如500Pa)以下之時，混合可燃性氣體和助燃性氣體而流通，即使迅速引起反應也不會引起問題之方式，製作裝置。
針對該裝置，可燃性氣閥開啟和助燃性氣閥 開啟之電性連鎖使用該真空計之訊號。而且，在使用腐蝕性之氣體之裝置(例如，蝕刻裝置)中，為了極力減少在維修等時曝露於大氣下之製程氣體配管，以抑制生鏽等之異物產生，在貼近處理室或反應器(腔室)設置最終段的閥。
不僅如非在真空時不開啟(不流動)的上述訊號，也必須設成僅在該最終段之閥開啟之時，開啟可燃性或助燃性之氣體的出口閥。若非如此之時，通過配管，供給壓高之一方的氣體流向低之一方的氣體，可燃性氣體和助燃性氣體混合而成為高壓，成為非常危險之狀態。
再者，於在維修之時更換質量流量控制器或該些氣閥之時，在以排出毒性或腐蝕性之氣體為目的下，為了以安全氣體填滿配管內，在質量流量控制器之上游側設置從反應性低之氮氣源而來的N2沖洗管線。以製程氣體不會逆流至N2沖洗管線之配管內之方式，通常設置有止回閥，N2沖洗壓係設定成較製程氣體之壓力高以防止逆流。
不僅如此，需要用以供給該沖洗N2之氣體的閥，和不會使製程氣體之供給源閥同時開啟的連鎖。通常，使用提升可靠性之閥，以使該兩個閥同時故障的機率變得極低。因此，就以防呆功能而言，除了非在真空下不開啟的電性連鎖之外，必須另外設置該兩個閥不會同時開啟之連鎖。
而且，在氣體供給系統中，也有設置有為了進行處理以接觸於處理室或反應器(腔室)內之被處理物之 方式，透過最終段之閥而流通的通常之氣體管線，和將氣體捨棄至排氣之下游側之管線的裝置。此時，雖然在壓縮性之渦輪分子泵之前後連接氣體配管，但是例如當最終段之閥和捨棄氣體之配管之閥同時開啟時，渦輪分子泵之下游之被縮壓的氣體透過氣體配管從最終段閥氣體逆流至處理室或反應器(腔室)內。雖然在安全上可能無問題，但是在處理室或反應器(腔室)內被供給下游之被污染的氛圍或成分、異物，而處理本身無法進行。
鑒於上述般之課題，本發明係提供具備有氣體供給手段之真空處理裝置，且該氣體供給手段具有一對氣閥的硬體連鎖。
本發明係一種真空處理裝置，其具備氣體供給部，且該氣體供給部係使用常閉型之空氣驅動閥將用以進行真空處理之氣體供給至進行上述真空處理的處理室中，其特徵在於：上述氣體供給部具備空氣回路，該空氣回路具有於一對上述空氣驅動閥之一方開啟時，上述一對閥之另一方關閉的連鎖功能，控制用以驅動上述空氣驅動閥之空氣，上述空氣回路係使用具有與上述一對空氣驅動閥分別對應之螺旋管線圈的電磁閥而構成。
再者，本發明係一種真空處理裝置，其係使用常閉型之空氣驅動閥將用以進行真空處理之氣體供給至進行上述真空處理的處理室中，且具備控制用以驅動上述 空氣驅動閥之空氣的空氣回路，其特徵在於：上述空氣回路具備邏輯空氣回路部，其係構成成為上述空氣驅動閥之開關條件的邏輯回路之OR或AND。
藉由本發明，可以構成一對氣閥之硬體連鎖。
1‧‧‧處理室
2‧‧‧主閥
3‧‧‧壓力調整閥
4‧‧‧渦輪分子泵
5‧‧‧角閥
6‧‧‧壓力計
7‧‧‧壓力計
8‧‧‧集合配管
9‧‧‧氣體供給配管
10‧‧‧氣體排氣管
V0‧‧‧最終段閥
V00‧‧‧捨棄氣體用閥
V1、V2、V11、V21‧‧‧閥
V12、V22、N2‧‧‧沖洗用閥
15‧‧‧空氣供給管線
16‧‧‧空氣排出管線
17‧‧‧引導空氣訊號管線
21、24、25‧‧‧三位彈簧復位中心排氣型5口電磁閥
22、23‧‧‧二位彈簧復位型電磁閥
S0、S00、S1、S2、S11、S12、S22‧‧‧螺線管線圈用激勵元件
P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧導閥
圖1為本發明之使用製程氣體之真空處理裝置之構成概略圖。
圖2為本發明之空氣訊號之控制系統圖。
圖3為構成邏輯回路之空氣訊號之控制系統圖。
圖4為本發明之空氣訊號之控制系統圖。
以下，使用圖1至圖4說明本發明之各實施型態。
針對本發明之使用製程氣體之真空處理裝置進行說明。圖1為本發明之使用製程氣體之真空處理裝置之構成概略圖。以AA所包圍之範圍表示氣體供給系統(質量流量控制器單元：以下，稱為MFC)。即使在內部構成圖示以外之製程氣體，或調整壓力檢測部或調整供給壓 之氣體調整器等亦可。以BB所包圍之範圍係氣體排氣系統，在較此更下游具備有乾式泵或排氣處理裝置等(無圖示)。
在處理室1之內部載置作為被處理體之晶圓等(無圖示)。主閥2係於在維修等之狀況下處理室1曝露於大氣之時，以保護排氣系統防止大氣中之氧或水分為目的而被設置。壓力調整閥3係藉由使其內部之傳導性變化，在處理室1取得期待之壓力。渦輪分子泵4係以使被供給至處理室1之製程氣體進行高壓縮且排氣為目的而被配置。渦輪分子泵4之下游，使用排氣系統停止時用以將渦輪分子泵4保持在真空的角閥5。
壓力計6為處理室用壓力計，壓力計7為排氣管線壓力計。氣體供給系統AA內之製程氣體係於使用時分別被MFC控制流量，在製程氣體之集合配管8被混合。該混合氣體有時經由朝向處理室1之氣體供給配管9透過最終段閥V0而被導引至處理室1。再者，有時經由排氣系統之氣體排氣管10而透過捨棄氣體用閥V00而被捨棄至排氣系統BB。
閥V1為可燃性氣體之MFC之出口(下游)之閥，閥V2為助燃性氣體之MFC之出口(下游)之閥。再者，閥V11為可燃性氣體之製程氣體供給(上游)用閥，閥V21為助燃性氣體之製程氣體供給(上游)用閥。在分別的MFC之下游，用以供給可燃性氣體用沖洗N2之N2沖洗用閥V12和用以供給助燃性氣體用沖洗N2之N2沖洗用 閥V22，分別與閥V11、閥V21之製程氣體供給(上游)閥同時被配管連接。
在本真空處理裝置中，同時無法開啟之製程氣體閥之組合首先為最終段閥V0和捨棄氣體用閥V00。當該兩個閥同時開啟時，在處理室1較角閥5之下游高的壓力(藉由渦輪分子泵4被壓縮)逆流至處理室1。接著，為作為可燃性氣體之製程氣體供給(上游)閥的閥V11和N2沖洗用閥V12之組合，及作為助燃性氣體之製程氣體供給(上游)閥的閥V21和N2沖洗用閥V22之組合。
並且，作為製程氣體供給(上游)閥的閥V11和閥V21為了不使產生由於氣體流至下游側而導致的氣體混濁，需要設成當最終段閥V0和捨棄氣體用閥V00中之任一非開啟狀態時，成為無法開啟。
圖2為圖1所示之真空處理裝置之空氣訊號之控制系統圖。空氣供給管線15係從空氣源供給加壓空氣。空氣排出管線16係從該管線排出閥驅動後之汽缸內之空氣。螺線管線圈用激勵元件S0~S22為用以產生分別之製程氣體閥之開啟驅動用之空氣的螺線管線圈用激勵元件。
在系統控制系統中，隨著分別的氣體閥之開啟之指令，激勵(以相同號碼表示)分別的螺線管線圈而以空氣訊號(空氣供給)被加壓，成為開啟狀態。三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥21、24及25在螺線管線圈不被激勵之時，不供給空氣，在空氣排出管線16成為抽空氣 之狀態。
二位彈簧復位型電磁閥22及23係隨著激勵螺線管線圈用激勵元件S1和S2之開啟指令，分別產生作為可燃性氣體MFC出口(下游)閥的閥V1，和作為助燃性氣體MFC出口(下游)閥的閥V2之開啟驅動用之空氣。導閥P1為空氣訊號形成用導閥，形成導閥空氣訊號管線17。藉由導閥訊號管線17而驅動之導閥P2~P5為導閥。
因在三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥21之兩端配置有螺線管線圈用激勵元件S0和S00，故僅在一定被激勵之側形成空氣訊號，可以防止最終段閥V0和捨棄氣體用閥V00之雙方同時開啟。同樣，藉由三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥24，防止閥V11和N2沖洗用閥V12之雙方同時開啟，藉由三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥25，防止閥V21和N2沖洗用閥V22之雙方同時開啟。
在圖2中，當螺線管線圈用激勵元件S00被激勵時，捨棄氣體用閥V00開啟，同時通過作為空氣訊號形成用導閥之導閥P1，形成引導空氣訊號管線17。因此，導閥P2~P5被驅動而可通過導閥內部。此時螺線管線圈用激勵元件S1、S2、S11、S12若被激勵時，分別對應的閥、閥V1、V2、V11、V21開啟。接著，因當螺線管線圈用激勵元件S00成為Off時，捨棄氣體用閥V00關閉，也抽出引導氣體訊號管線17之空氣，故例如即使螺線管線圈用激勵元件S1、S2、S11、S21被激勵而供給空 氣，也分別藉由導閥P2~P5而被截斷，閥V1、V2、V11、V21分別關閉。
再者，當螺線管線圈用激勵元件S0被激勵時，最終段閥V0開啟。同時，作為空氣訊號形成用導閥之導閥P1驅動，在引導空氣訊號管線17產生空氣訊號，導閥P2~P5被驅動而可通過導閥內部。因螺線管線圈用激勵元件S0成為Off之時的各閥之動作也與螺線管線圈用激勵元件S00成為OFF之時相同進行各閥的動作，故省略。如此一來，可以形成僅在最終段閥V0或捨棄氣體用閥V00中之哪一個開啟的狀態下開啟閥V1、V2、V11、V21的空氣回路。
針對作為氮之沖洗管線的N2沖洗用閥V12和V22，於AA之氣體供給系統內之閥或質量流量控制器等之機器更換、維修作業時，必須實施N2沖洗。因此，因即使在最終段閥V0或捨棄氣體用閥V00都無開啟之狀態下，也成為開啟，且不可不進行N2沖洗，故不經使用引導空氣訊號管線17之導閥，直接使N2沖洗用閥V12、V22以螺線管線圈用激勵元件S12、S22之ON分別被直接開啟。
如上述般，可以以本空氣回路以形成本發明為目的的不會同時開啟之連鎖、哪一個不開啟時則無法開啟之連鎖。
並且，在本實施例中，雖然表示以哪一個閥開啟之情形作為條件之OR(或)之邏輯回路的控制例，但是在下游 側配置串聯配置複數閥之構成中，形成AND(和)之邏輯回路的空氣回路當然亦可。
例如，圖3(a)所示的係閥D為串聯配置在下游側之閥A、閥B、閥C之所有非開啟狀態時不得開啟之閥。即是，藉由作為1閥驅動控制例之圖3(a)之空氣回路，可以持有AND之邏輯回路之連鎖功能。再者，在2閥驅動控制例的圖3(b)中，閥D和閥E之雙方為當上述閥A、閥B、閥C之所有非開啟狀態時不得開啟之閥的情況，形成控制用引導訊號(空氣壓)之圖3(b)之手段一方具有刪減全部導閥的數量、控制要素的優點。如此一來，即使以AND(和)之邏輯回路組合空氣回路亦可。
針對其他實施例使用圖4進行說明。與圖2之構成不同的係使用引導空氣訊號管線17之空氣壓當作直接進行導閥V1和V2之開啟動作的驅動用空氣。於引導空氣訊號管線17被供給空氣壓之狀態，即是最終段閥V0或捨棄氣體用閥V00中之任一者為開啟之狀態之時，當螺線管線圈用激勵元件S1及螺線管線圈用激勵元件S2成為ON時，閥V1及V2分別可以成為開啟狀態。而且，在圖4之構成中，也有可以以歧管型空間配置佳地排列三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥21、24、25之優點。
本發明因具有上述般之構成，故可以達到下述般之效果。
首先，針對無法同時使雙方之閥開啟的閥對，藉由將無法同時開啟之閥對之空氣供給分配給相同電 磁閥之左右的螺線管之激勵，物理性地防止閥對同時開啟。
再者，本發明因係針對只能在設置在下游側之閥開啟狀態下開啟的閥，透過當下游側閥開啟之空氣訊號本身當作引導訊號使用之導閥而供給，故於先在下游側閥先關閉之時，由於上游側之供給閥也自動性地關閉，所以可以防止在配管內製程氣體彼此持續混合。
並且，本發明即使為該些機械性連鎖，和對電性上若非在真空就不流動的中繼回路施予螺線管之激勵的雙重連鎖亦可。並且，本發明即使設置成在軟體上也和該些硬體連鎖重疊亦可。
以上，藉由本發明可與電性之連鎖一起合併設置機械之空氣訊號的連鎖而雙重設置，可以持有防呆功能。因此，可以確保真空處理裝置之可靠性、安全性。
1‧‧‧處理室
2‧‧‧主閥
3‧‧‧壓力調整閥
4‧‧‧渦輪分子泵
5‧‧‧角閥
6‧‧‧壓力計
7‧‧‧壓力計
8‧‧‧集合配管
9‧‧‧氣體供給配管
10‧‧‧氣體排氣管
V0‧‧‧最終段閥
V00‧‧‧捨棄氣體用閥
V1、V2、V11、V21‧‧‧閥
V12、V22‧‧‧沖洗用閥

Claims (4)

  1. 一種真空處理裝置，其具備氣體供給部，該氣體供給部使用常閉型之空氣驅動閥將用以進行真空處理之氣體供給至進行上述真空處理的處理室中，該真空處理裝置之特徵在於：上述氣體供給部具備控制用以驅動上述空氣驅動閥之空氣的空氣回路，同時具有於一對上述空氣驅動閥之一方開啟時，上述一對閥之另一方關閉的連鎖功能，上述空氣電路係使用三位彈簧復位中心排氣型五口電磁閥而構成。
  2. 一種真空處理裝置，其具備氣體供給部，該氣體供給部使用常閉型之空氣驅動閥將用以進行真空處理之氣體供給至進行上述真空處理的處理室中，該真空處理裝置之特徵在於：上述氣體供給部具備控制用以驅動上述空氣驅動閥之空氣的空氣回路，同時具有於一對上述空氣驅動閥之一方開啟時，上述一對閥之另一方關閉的連鎖功能，上述空氣回路係使用具有與上述一對空氣驅動閥分別對應之螺線管線圈的電磁閥而構成，上述一對空氣驅動閥之一方係用於供給可燃性氣體的閥，上述一對空氣驅動閥之另一方係用於供給助燃性氣體的閥。
  3. 一種真空處理裝置，其具備氣體供給部，該氣體供 給部使用常閉型之空氣驅動閥將用以進行真空處理之氣體供給至進行上述真空處理的處理室中，該真空處理裝置之特徵在於：上述氣體供給部具備控制用以驅動上述空氣驅動閥之空氣的空氣回路，同時具有於一對上述空氣驅動閥之一方開啟時，上述一對閥之另一方關閉的連鎖功能，和電路所產生的連鎖功能，上述空氣回路係使用具有與上述一對空氣驅動閥分別對應之螺線管線圈的電磁閥而構成。
  4. 如請求項1或2所記載之真空處理裝置，其中上述氣體供給部又具有藉由電路所產生的連鎖功能。
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