JPS62174367A - 高真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、蒸着装置、スパッタリング装置等高真空下で
各種処理を行う高真空装置に関し、とくに真空容器から
高真空ポンプに通じる排気通路におけるす１気抵抗可変
４Ｍ造に開方る。

［従来の技術］ 蒸着装置、スパッタリング装置、ドライエツチング装置
、イオンブレーティング装置、プラズマ装置等の高真空
下で各種処理を行う高真空装置では、内部が高真空に保
たれる真空容器と、真空容器内部のガスを吸引すること
により真空容器内を高真空にする高真空ポンプとが備え
られ、この間か排気通路によって接続される。これら高
真空装置においては、運転中真空容器内は、たとえば１
Ｏ−３Ｔｏｒｒ　（ＩＴｏｒｒ＝１／７６０気圧）以下
の高真空状態に設定される。このような高真空状態は、
今日油拡散ポンプ等の高真空ポンプにより容易に作り出
せるので必るが、１１’−ｏｒｒ以下の高真空下ではガ
スは粘性流領域から分子流領域に入るので、運転中にあ
る一定の高真空値を維持しようとづる場合、単に高真空
ポンプの作動制御だけに頼ることは通常知しい。しかも
上記のような各種処理にＪ３いては、真空＠器内にはア
ルゴンカス等の不活性ガスがチψ−ジされ不活性カス雰
囲気下における高真空状態とされるので、チャージガス
を真空容器内から均一に吸引しなければならない分ざら
に高真空ポンプの作動制御だけで一定の高真空値を＠［
持することが難しくなる。そのため、通常、運転中の高
真空制御には、真空容器から高真空ポンプへの排気通路
における排気抵抗を調節する方法がとられる。

従来この排気抵抗の可変調節が可能な可変抵抗手段とし
ては、Ｌ型バルブ、Ｓ型バルブ、ゲートバルブ等が用い
られ、排気通路を管路に構成して該管路にこれらバルブ
を設置する方法によっていた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、上記のようなバルブによる方法では、排気抵
抗をパル１聞度に比例させて調整することはできず、排
気抵抗とバルブ開度が複雑な関係になるので、真空容器
内を目標とする真空度に正確に調節することが困難であ
るという問題がおる。

つまり、上記のような各バルブは、基本的に開口部が１
箇所でおり、その開口部の間口面積を調整するものであ
るため、開度によって、開口部の位置する領域の真空容
器全体に対する割合か変化する。真空容器内のチャージ
ガスは高真空下で分子流領域にあるから、パル１開口部
領域の真空容器仝休に対ブる割合が小さくなると、真空
容器内の開口部近傍の領域からは分子が効率よく排出さ
れるが、開口部から離れた真空容器内のガス分子は内壁
面に当たる確率が高くなって排出されにくくなり、真空
容器内に真空度の分イ５が生じて目標とする高真空度が
安定して得られにくくなる。換言すれば、バルブ開度が
小さくなる程真空容器内部に対する高真空ポンプによる
吸引が不均一になり、その分真空容器内真空度が不均一
になり、安定した高真空度が得られにくくなる。

また、高真空装置が小型である場合には上記形式のバル
ブを安価に適用可能であるが、工業的に使用される蒸着
装置、スパッタリング装置、ドライエツチング装置、イ
オンブレーティング装置、プラズマ装置等の高真空装置
は通常相当大型の〜ｂのであるので、排気通路も相当大
きな通路径にせざるを１７ない。たとえば通常１ＴｒＬ
ないし２ｍの径または角形に構成される。このような大
型の排気通路になると、上記形式のバルブは製作不可能
ではないが市販以外の特別製作のものになり、装置全体
が著しく高価になるという問題を招く。したがって、こ
のような大型装置ではバルブを設けずに、対象とする運
転条件に応じて当初から排気通路の通路径をある値に設
定しておく方法もとられる。

しかしながら、すＩ見通路の通路径をある値に設定して
しまうと、つぎのような問題が生じる。

高真空装置ではスタート時に高真空ポンプによって到達
した高真空度を運転中もそのまま維持することは通常困
難であるので、スタート時に高真空に到達させ、運転時
には若干それよりも真空度を下げて不活性ガスをチャー
ジしつつ高真空状態が保たれる。たとえばある高真空装
置６では、スタートＲに５Ｘ１０−５−１ｏｒｒにする
のに６０分で到達し、ぞの後１０　　”Ｔｏｒｒで運転
するのに、不活性ガスとしてのアルゴンガスを２．５Ｎ
１／分チＡｌ−ジする必要があった。同じ装置で排気通
路の径を１／４にすると、運転中に真空容器内を１Ｏ−
３Ｔｏｒｒに維持するのに１．８ＮｌＺ分のアルゴンガ
スチャージ量ですんだが、スタート時に５Ｘ１０　　”
’Ｔｏｒｒにするのに１２０分もかかった。すなわら、
一旦排気通路の大きざを設定してしまうと、装置スター
ト時の運転準備時間のりρ縮化と運転中のガスチＶ−ジ
量の低減との両立はできないという問題がある。

なお、ゲートバルブの場合には、大型の装置でおっても
比較的製作しやすいのであるが、ゲート挿入口部のシー
ルが難しく高真空を得にくいという難点があり、しかも
全開時に装置外に突出するゲー］・のスペースを確保し
なければならないため、装置設置スペース以外に相当大
きなスペースが必要になるという問題もあり、適用し１
１１１い。

本発明は、上記のような種々の問題点に名目し、大型の
ものでも比較的容易に製作でき、開度を変更しても真空
容器内に対づる開口部の位置する領域を変化させなくて
すみ、しかも排気通路内に設置可能で外部とのシールが
容易な排気通路にお【ノる排気抵抗可変構造を提供し、
高真空度の正ＵｉＣな制御および真空容器内の真空度分
布の均一化をはかるとともに、排気抵抗の制御によりス
タート時準備時間の短縮と運転時のがスヂレージ量の低
減を両立させることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この［１的に沿う本発明の高真空装置は、真空容器と、
該真空容器内を高真空に保つ高真空ポンプと、真空容器
から高真空ポンプへの排気通路に設けられ排気抵抗の可
変調節が可能な可変抵抗手段とを備え、真空容器内に不
活性ガスをチャージしつつ真空容器内を高真空に保つ高
真空装置において、前記可変抵抗手段を、同時に開度調
整可能な多段の開度可変シレッタを有する可変ルーバ装
置から構成したものからなっている。

ここで、開度可変シャッタの開度調整作動は、真空容器
内の真空度に連動させ、該真空度に応じて制御されるこ
とが好ましい。

［作用］ このような高真空装置においては、開度可変シャッタの
開度調整により排気通路における真空容器から高真空ポ
ンプへの排気抵抗か可変される。

開度可変シャッタは多段に構成されているので、各開度
可変シＶツタを同時に開度調整しても、個々の開度可変
シレッタの真空容器に対する位置白身は変化しない。そ
のため、可変ルーバ装置における開度可変シャッタ部の
面積を大きくとっておけば、分子流状態下にある真空容
器のガスの分子は近くにある開度可変シャツタ開口部に
容易に到達できることになり、開度可変シャッタ間度調
整の効果は、その開度にかかわらず真空容器内全体に対
して作用し、真空容器内から均一にチＶ−ジガスが吸引
されて真空容器内が均一な真空度分布に保たれる。した
がって目標とする高真空度への制御も容易にかつ正確に
行われ、しかもその状態が安定して維持される。

また、開度可変シャッタ自体は排気通路内に設けられる
ものであり、各開度可変シャッタは連動されて同時に作
動されるので、排気通路外部に設けられる駆動装置とは
一箇所で連結するだけでよく、排気通路の外部に対する
シールも容易である。

そしてこのような多段のシャッタを有するルーバ装置自
体は一般的なものであり、大型装置であっても簡単にか
つ安価に製作可能でおる。

このように真空度分布等の問題を解消しつつ排気通路に
おける排気抵抗の可変制御が可能になるので、可変ルー
バ装置の開度可変シャッタの開度を、装置運転前には仝
聞に、運転中には適当に絞ることにより、上記の如く良
好な高真空度を保らつつ、スタート時準備時間の短縮と
ガスチャージ量の低減の両方が達成される。

［実施例］ 以下に本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例に係る高真空
装置を示している。図において、１は真空容器を示して
おり、真空容器１は、蒸着、スパッタリング、ドライエ
ツチング、イオンプレーテインク、プラズマ処理等の各
種処理装置として用いられる。この真空容器１は、容器
内をたとえば１０−５丁ｏｒｒ以上の高真空に保つこと
が可能に構成されており、その容積も工業的に使用可能
なようにたとえば１５ＴｒＬ３程度の大ぎなものに構成
されている。

真空容器１は、排気通路２を介して高真空ポンプ３に接
続されており、高真空ポンプ３によって真空容器１内の
ガスが吸引され、真空容器１内を高真空状態にすること
が可能となっている。高真空ポンプ３は、たとえば油拡
散ポンプからなっており、上述の１０　　”’Ｔｏｒｒ
以上の高真空を容易に現出できるようになっている。

排気通路２には、切換え弁４が設けられており、切換え
弁４は、真空容器１からの排気ガスの通路を、高真空ポ
ンプ３に接続された通路６と高真空ポンプ３をバイパス
する通路５とに切換える。通路５と通路６にもそれぞれ
開閉弁７．８が設けられており、通路５と通路６は開閉
弁７．８下流側で合流している。合流後には通路９とな
り、通路９はメカニカルブースタ１０を介して粗真空ポ
ンプ１１に接続されている。粗真空ポンプ１１は、真空
容器１からガスを相引きするしのであり、高真空ポンプ
３に比べ大容量のポンプが設置されている。

排気通路２には、該排気通路２を真空容器１　ｈ）らガ
スが吸引される際の排気抵抗を調節可能な可変抵抗手段
か設けられている。この可変抵抗手段か、本発明では可
変ルーバ装置１２から構成される。可変ルーバ装置１２
には、同時に開ｊ哀調整可能な多段の開度可変シャッタ
１３が設けられている。各開度可変シャッタ１３は、連
接部材１４、リンク１５を介して互いに連結されており
、同時に同一量だけ作動可能となっている。可変ルーバ
装置１２の開度可変シャッタ１３部は、大口径の排気通
路２に対し極力広い面積を占めるよう大型のものに構成
されている。排気通路２の断面形状は円形で・し角形で
もよいが、円形のものに角形の可変ルーバ装置１２を組
合せる場合にも、第３図に示すにうに排気通路２に対し
開度可変シャッタ１３部か極力広い面積を占めるように
構成される。

したがって、開度可変シトツタ１３部は真空容器１内に
対しても大きな領域を占めている。

連接部材１４は、ウオームギヤ装置１６を介して回転駆
動装置１７に連結されており、回転駆動装置１７は、本
実施例では回転角制御が可能なパルスモータからなって
いる。パルスモータ１７の回転角と開度可変シャッタ１
３の開度は１：１に対応しており、外部からの信号に基
づきパルスモータ１７を制御することによって、排気通
路２内に位置する開度可変シャッタ１３の開度を調整で
きるようになっている。なお、ウオームギヤ装置１６と
パルスモータ１７との間は、取付ｔブの簡略化のため第
３図に示すようなフレキシブルシャフト１８により連結
することが好ましく、このフレキシブルシャフト１８は
、ウオームギヤ装置１６等を設けずに直接連接部材１４
に接続し、パルスモータ１７からの駆動力を直接伝達で
きるようにしてもよい。

真空容器１には、供給管１９を介してガス供給装置２０
が接続されており、ガス供給装置２０から流量制御され
た不活性ガス（たとえばアルゴンガス）が連続的に真空
容器１内に供給可能となっている。また、真空容器１に
は、真空容器１内の真空度を検出する圧力訓２１が設け
られている。

圧力計２１、ガス供給装置２０およびパルスモータ１７
は、それぞれ制御装置２２に接続されており、制御装置
２２では、圧力計２１からの信号、すなわら真空容器１
内の真空度に応じて、パルスモータ１７およびガス供給
装置２０への出力信号を発するようになっている。

上記のように構成された実施例装置の作用について説明
する。

まず本高真空装置の運転についてであるが、最初に開閉
弁７が開かれて通路５が聞かれ、メカニカルブースタ１
０を介して粗真空ポンプ１１にて真空容器１内のガスが
吸引される。このとぎ、開閉弁８か聞かれ、高真空ポン
プ３か運転されていてもよい。真空容器１内がたとえば
５Ｘ１０−２Ｔ　ｏ　ｒ　ｒになると、開閉弁７か閉じ
られ、真空容器１内からの吸引回路は高真空ポンプ３を
通る回路のみとされる。高真空ポンプ３により、真空容
器１内はたとえば１Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度の高真空に到達
する。ガス供給装置２０からは不活［生ガスが供給され
始めており、やがて高真空ポンプ３により到達した真空
度Ｊ：りは低い真空度（たとえば１０　　”Ｔｏｒｒ、
）にて平衡状態に達し、この状態から所定の蒸着等の処
理が開始される。

運転準備および運転中には高真空ポンプ３が運転され、
真空容器１内にチＶ−ジされたガスは常時吸引排出され
るのであるが、高真空ポンプ３の運転条件はほぼ一定に
保たれるので、真空容器１内からのガス排出速度および
量は、排気通路２のＪＪｔ気抵抗抵抗配され、したがっ
て真空容器１内の真空度も排気通路２の排気抵抗によっ
て制御される。

排気通路２の排気抵抗は、排気通路２のガス流れ方向に
おける排気通路２通路面積により可変され、通路面積は
可変ルーバ装置１２の開度可変シャッタ１３の開度によ
って調整される。この調整においては、開度可変シレツ
タ１３が多段に構成されているので、個々の開度可変シ
レツタ１３はその開度が変っても真空容器１内に対する
位置関係は変化しない。真空容器１内のガスは、前述の
如き高真空状態では分子流領域におり、近傍に壁面があ
ると移動は妨げられやすいが近傍に開口部があると容易
に飛び出ける状態にあるので、各開度可変シャッタ１３
の開口部が真空容器１に対し広い領域にわたって分布す
る上記状態下では、開度可変シャッタ１３の開度に応じ
た排気抵抗は、真空容器１内のガスのほぼ仝休に均一に
作用する。

したがって、真空容器１内からは均一にガスが吸引され
、真空容器１内における真空度も均一な状態になる。真
空容器１内における真空度が均一な状態になれば、それ
だけ目標とする高真空度にも正確に制御しやすくなり、
しかも制御すべき高真空度を安定した平衡状態に維持で
きる。

また、可変ルーバ装置１２は図示の如く排気通路２内に
完全に収まり、回転駆動装置としてのパルスモータ１７
部は完全なシールが可能であるから、高真空条件下にお
いてもシール性は全く問題ない。

また、本実施例装置のように真空容器１内の真空度に応
じて開度可変シャッタ１３の開度を制御できるようにす
れば、排気抵抗およびガスチャージ量を運転条件に対応
さＵて最適な値に制御することが可能となる。たとえば
前）ホしたように、装置の運転準備中には排気抵抗を小
にして短時間で運転準備完了状態にし、運転後には排気
抵抗を大にしてガスチャージ量を小に絞ることができる
。

ざらに、上記のようなルーバ装置では、その開度、つま
りシャッタの開き角θと、排気抵抗の逆数であるコンダ
クタンスＣとが、はぼ比例関係の式で表せることが一般
に知られている。たとえば図示した実施例装置等では、 Ｃ＝１１６Ａθ で表せる。

ここで、１１６は分子流領域での空気定数であり、Ａは
可変ルーバ装置１２の通路断面積である。

開度可変シ！・ツタ１３の開度θの値は、聞き角が９０
度すなわら仝開のとき１であり、微小角度の場合０．１
程度であり、その間はほぼ比例関係にある。したがって
排気抵抗の演算制御も容易であり、制御装置２２での圧
力計２１からの信号、すなわち真空容器１内の真空度の
信号に応じて、パルスモータ１７およびガス供給装置２
０か容易に最適制御される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の高真空装置によるとぎは
、つぎのような種々の効果が得られる。

まず、ルーバ型の可変抵抗手段を排気通路内に設置した
ので、大型の排気通路に対しても比較的簡単にかつ安価
に製作でき、大型の高真空装置の排気通路の排気抵抗を
可変制御することが現実化される。しかも可変ルーバ装
置は完全に排気通路内に収めることができるので、高真
空下におけるシール性も十分に確保できる。

また、可変ルーバ装置は開度可変シャッタの開度を調整
しても各開度可変シｔ・ツタの真空容器内に対する位置
が変化しないので、常に真空容器内の広い領域からガス
を吸引排出でき、真空容器内の真空度を均一な状態に保
って、目標とする高真空度への正確な制御および運転中
の安定した高真空度の維持を達成できる。

ざらに、真空度の高い制御精度を確保しながら排気抵抗
を可変できるので、スター］・時に排気抵抗を小に運転
中には大に制御することにより、容易にスタート準備時
間の短縮と運転時のガスチャージ量の低減を両立ざぜる
ことがてぎる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る高真空装置の全体構成
図、 第２図は第１図の装置の可変ルーバ装置部の断面図、 第３図は第２図の装置の正面図、 である。 １・・・・・・真空容器 ２・・・・・・排気通路 ３・・・・・・高真空ポンプ ４・・・・・・切換え弁 ５．６．９・・・・・・通路 ７．８・・・・・・開閉弁 １０・・・・・・メカニカルブースタ １１・・・・・・粗真空ポンプ １２・・・・・・可変ルーバ装置 １３・・・・・・開度可変シ（・ツタ １４・・・・・・連接部材 １５・・・・・・リンク １６・・・・・・ウオームギヤ装置 １７・・・・・・回転駆動装置 １８・・・・・・フレキシブルシャフト１９・・・・・
・供給管 ２０・・・・・・ガス供給装置 ２１・・・・・・圧力計 ２２・・・・・・制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器と、該真空容器内を高真空に保つ高真空
   ポンプと、真空容器から高真空ポンプへの排気通路に設
   けられ排気抵抗の可変調節が可能な可変抵抗手段とを備
   え、真空容器内に不活性ガスをチャージしつつ真空容器
   内を高真空に保つ高真空装置において、前記可変抵抗手
   段を、同時に開度調整可能な多段の開度可変シャッタを
   有する可変ルーバ装置から構成したことを特徴とする高
   真空装置。
2. （２）前記開度可変シャッタの開度調整作動を真空容器
   内の真空度に連動させた特許請求の範囲第１項記載の高
   真空装置。