专利名称：真空处理装置、真空处理方法
技术领域：
本发明涉及一种具有脱气室的真空处理装置，特别涉及一种在基板的脱气后在高 真空环境下进行处理的真空处理装置。
背景技术：
在从大气环境下运入基板的真空处理装置中，在处理室的前段设置脱气室，在脱 气室的内部将基板加热并放出吸附气体，之后运入处理室内而进行薄膜形成及表面处理等
的真空处理。特别是在真空处理装置为在基板表面形成MgO薄膜的MgO成膜装置时，基板在大 气中被安装在托架上而配置在运入室内，所以在托架上吸附有大量的气体。因此，在从运入 室向处理室内移动基板时，为了减少从基板以及托架放出的吸附气体量，运入脱气室内，一 边进行真空排气一边尽可能长时间地加热，在脱气室内部变为高真空环境后，向处理室移 动。因此，除了处理室，运入室、脱气室、缓冲室等也与排气量尽量大的真空泵连接，进 行真空排气直到变为高真空环境。但是，在对运入室进行高真空排气时，需要经由20英寸以上的阀将高真空排气泵 (涡轮分子泵及低温泵)与运入室连接，在以80秒间歇处理基板时，一个月中为27000次以 上的开闭频度，所以大约三个月就需要进行一次大修，阀的大修以及故障成为装置停机时 间的重要原因。此外，多个脱气室直列地连接，并且各脱气室与高真空排气泵(冷槽和涡轮分子 泵的组合、或者低温泵)连接(在高真空排气泵上还连接有背压泵)。特别是由于处理基板大型化、降低污染等的要求，真空排气系统变得大型化。因此，MgO成膜装置的价格及运转成本变高，此外，需要较大的设置空间以及设备， 期望得以解决。非专利文件1 平模板显示器大事典，工业调查会，2001年12月25日，第1版， p269, p683 684, p688 689, p737 738非专利文件之新版真空手册，(株)才一 A社，平成14年7月1日，p5(l、2项真空 用语)
发明内容
本发明提供一种真空处理装置，不需要大型的真空泵，能够以低成本进行高真空 环境的处理。说明本发明的动作原理。在高真空环境下，在压力P(Pa)、放出气体量QO^a · m3/sec)、有效排气速度S(m3/ sec)之间，存在P = Q/S的关系。若令放出气体量Q为从托架和基板放出的吸附气体的量， 则对托架和基板在真空环境下加热到一定温度而脱气时，放出气体量Q的值可以看作仅是时间的函数。即，加热脱气时的放出气体量Q不依存于加热脱气中的周围的真空环境的压 力。若这样，则即便对于进行工艺的处理室需要连接能够产生高真空环境的真空排气 装置，对于进行加热脱气的脱气室，能够连接到达真空度比与处理室相连的真空排气装置 还低的真空排气装置，在比以往还高的压力中进行加热脱气。本发明基于上述认知而完成，为一种真空处理装置，具有具有基板加热机构的脱 气室、进行基板的真空处理的处理室，上述脱气室和上述处理室处于真空环境，在上述脱气 室内被加热而被脱气处理后的处理对象物被运入上述处理室内，在上述处理室内被进行真 空处理，其中，与上述脱气室连接的脱气室用真空排气装置的排气速度比与上述处理室连 接的处理室用真空排气装置的排气速度小。此外，本发明为一种真空处理装置，使用上述脱气室用真空排气装置的到达压力 比上述处理室用真空排气装置的到达压力高的真空泵。此外，本发明为一种真空处理装置，在上述处理室中配置MgO蒸镀源，从上述MgO 蒸镀源放出MgO蒸汽而在上述处理对象物的表面上形成MgO薄膜。此外，本发明为一种真空处理装置，具有多个上述脱气室，上述各脱气室直列地连 接，上述处理对象物在上述各脱气室中被脱气处理后被移动到上述处理室。此外，本发明为一种真空处理装置，上述脱气室用真空排气装置具有令上述脱气 室内的压力变为IPa以上IOOPa以下的压力环境的排气速度，上述处理室用真空排气装置 具有令上述处理室内的压力变为不足IPa的真空排气速度。此外，本发明为一种真空处理装置，具有具有基板加热机构的脱气室、与上述脱 气室连接的缓冲室、与上述缓冲室连接的处理室，上述脱气室、上述缓冲室、上述处理室处 于真空环境，在上述脱气室内被加热而被脱气处理的处理对象物通过上述缓冲室而被运入 上述处理室内，在上述处理室内被真空处理，其中，与上述脱气室连接的脱气室用真空排气 装置的排气速度比与上述缓冲室连接的缓冲室用真空排气装置的排气速度小。此外，本发明为一种真空处理装置，上述脱气室用真空排气装置的排气速度比与 上述处理室连接的处理室用真空排气装置的排气速度小。此外，本发明为一种真空处理装置，使用上述脱气室用真空排气装置的到达压力 比上述缓冲室用真空排气装置的到达压力高的真空泵。此外，本发明为一种真空处理装置，在上述处理室中配置MgO蒸镀源，从上述MgO 蒸镀源放出MgO蒸汽而在上述处理对象物的表面上形成MgO薄膜。此外，本发明为一种真空处理装置，具有多个上述脱气室，上述各脱气室直列地连 接，上述处理对象物在上述各脱气室中被脱气处理后，被移动到上述缓冲室。此外，本发明为一种真空处理装置，上述脱气室用真空排气装置具有令上述脱气 室内的压力变为IPa以上IOOPa以下的压力环境的排气速度，上述缓冲室用真空排气装置 具有令上述缓冲室内的压力不足IPa的真空排气速度。此外，本发明为一种真空处理方法，将处理对象物安装在托架上而成为运送单元， 将上述运送单元从大气环境中运入真空环境中，将上述运送单元在脱气室内加热而进行脱 气处理，之后运入缓冲室内，在令缓冲室内的压力降低后，连接上述缓冲室与处理室，将上 述运送单元运入上述处理室内，对上述运送单元内的上述处理对象物进行真空处理，其中，令上述脱气室内的压力为IPa以上IOOPa以下的压力环境，令上述处理室内的压力为不足 lPa。此外，本发明为一种真空处理方法，在上述处理室内产生MgO蒸汽而在上述处理 对象物的表面上形成MgO薄膜。本发明的效果无需令脱气环境变为高真空，所以真空排气系统成本降低，装置的设置空间也减 少。无需令运入室为高真空环境，所以无需在运入室的真空排气系统中设置大型的 阀。从图4的图表可知，若在处理室前的缓冲室中进行真空排气直到变为能够与处理 室连接的压力，则真空排气后的运入室的压力、脱气室中的脱气进行时的压力能够为以往 的大约3倍以上。其结果，本发明能够大幅削减真空排气系统，能够将装置成本减少大约5% 10%。此外，设备电力、装置运转时的电力量、冷却水能够削减大约5%。进而，设置空间大 约能够削减大约3%。此外，通过削减不必要的真空排气装置，能够在提高装置整体的可靠 性的同时降低定期维护的成本。
图1是本发明的真空处理装置的一例。图2是用于说明运送单元的图。图3是用于说明本发明的另一例的图。图4是表示运送单元的周围环境的压力的时间变化的图表。图5(a)是本发明的一例的单张式真空处理装置，图5(b)是现有技术的单张式真 空处理装置。附图标记说明5运送单元7 托架10、20真空处理装置11、12、21、22 脱气室13缓冲室14、24 处理室17冷却室18处理对象物31、32基板加热机构33缓冲室用加热机构35 MgO 蒸镀源61、62、71、72脱气室用真空排气装置63缓冲室用真空排气装置
具体实施例方式参照图1，附图标记10表示本发明的一例的真空处理装置。该真空处理装置10具有运入室15、第一脱气室11、第二脱气室12、缓冲室13、处 理室14、冷却室17、运出室16。各室15、11 14、17、16以该顺序配置，利用闸阀51 56 直列地连接。第一、第二脱气室11、12分别与第一、第二脱气室用真空排气装置61、62连接，缓 冲室13与缓冲室用真空排气装置63连接，处理室14与处理室用真空排气装置64连接。冷 却室17与冷却室用真空排气装置67连接。关闭各闸阀51 56而令真空排气装置61 64、67动作，将第一、第二脱气室11、 12和缓冲室13和处理室14和冷却室17的内部预先真空排气，开始真空处理作业。开始后，令各真空排气装置61 64、67动作，第一、第二脱气室11、12和缓冲室13 和处理室14和冷却室17继续进行真空排气。如图2所示，利用框体19将玻璃基板等的处理对象物18设置在托架7上而构成 运送单元5，打开运入室15与大气环境之间的门57，将运送单元运入至运入室15内。若将既定张数的运送单元5运入到运入室15内部，则门57关闭，利用运入室用真 空排气装置65将运入室15的内部真空排气。运入室15的内部到达大约IOOPa的既定压力时，打开闸阀51而将一张运送单元 5从运入室15移动到第一脱气室11的内部。在第一、第二脱气室11、12的内部，分别设置有第一、第二的加热机构31、32，预先 对第一加热机构31通电而使其发热，令运送单元5与第一加热机构31对置，若关闭与运入 室15之间的闸阀51而对运送单元5加热，则令吸附于运送单元5的吸附气体从升温后的 运送单元5放出到第一脱气室11的内部。从运送单元5放出的吸附气体利用第一真空排气装置61被真空排气。将第一脱 气室11的内部利用第一真空排气装置61继续真空排气，若脱气处理经过一定时间从而放 出气体量A降低，则第一脱气室11的内部压力也降低。第一真空排气装置61的有效排气速度S1为，若仅在预先设定的第一脱气处理时 间之间进行脱气处理，则第一脱气室11内的压力P1能够到达1 IOOPa的范围的压力的 程度的大小，通过经过第一脱气处理时间，间阀52打开，运送单元5从第一脱气室11被移 动到第二脱气室12。运送单元5与第二加热机构32对置。一边关闭闸阀52而利用第二真空排气装置 62对第二脱气室12的内部进行真空排气，一边加热运送单元5。在此，在预先设定的第二脱气处理时间之间，在第二脱气室12的内部对运送单元 5进行脱气处理。第二真空排气装置62的有效排气速度&与第一真空排气装置61的有效排气速 度S1相同，为若仅在预先设定的第二脱气处理时间之间进行脱气处理，则第二脱气室12内 的压力P2能够到达1 IOOPa的范围的压力的程度的大小。在此，第二真空排气装置62的有效排气速度&与第一真空排气装置61的有效排 气速度S1为相同大小，但运送单元5的第二脱气室12的内部中的吸附气体的放出量％比 第一脱气室11中的放出气体量兑少，若在第二脱气室12内部中进行脱气处理，则第二脱气室12的内部压力P2变为比第一脱气室11的内部压力P1还低的压力。在经过设定的第二脱气处理时间后，闸阀53打开，令运送单元5向缓冲室13内移动。缓冲室用真空排气装置63是高真空排气泵，其排气速度&比第一、第二真空排气 装置61、62的真空排气速度SpS2大，若关闭闸阀53而利用缓冲室用真空排气装置63进行 真空排气，则缓冲室13内的压力快速地下降。在此，在缓冲室13中设置有缓冲室用加热机构33，令运送单元5与缓冲室用加热 机构33对置，令温度上升为与第一、第二脱气室11、12内的温度相同程度的温度，一边进行 脱气一边令缓冲室13的压力降低。处理室14的内部预先被真空排气为高真空环境，在缓冲室13的内部压力降低到 与处理室14的内部压力相同程度之后，打开闸阀M，令运送单元5向处理室14的内部移 动，关闭闸阀讨。处理室用真空排气装置64为高真空排气泵，其真空排气速度、为缓冲室用真空 排气装置63的排气速度&以上，处理室14的内部能够为比缓冲室13的压力还低的低压。在该处理室14的内部配置有MgO蒸镀源35。运送单元5将处理对象物18的表面 配置为朝向MgO蒸镀源35，从MgO蒸镀源35放出MgO蒸汽，则MgO蒸汽到达处理对象物18 的表面，成长为MgO薄膜。在形成既定膜厚的MgO薄膜后，打开闸阀55而令运送单元5向冷却室17移动，冷 却后，令其移动到运出室16。若向处理室14内顺次运入未处理的运送单元，则能够对多个处理对象物连续地 进行真空处理(MgO薄膜的形成)。当在运出室16内配置了既定张数的真处理后的运送单元5后，在关闭闸阀56的 状态下打开与大气之间的门58，将运送单元5取出到大气中。图4是表示真空处理装置10内的经过时间与运送单元5的周围环境的压力的关 系的图表，横轴表示经过时间，纵轴表示压力(任意单位)。横轴的原点0表示在第一脱气室11内开始脱气处理的时刻，符号、表示令运送 单元5从第一脱气室11向第二脱气室12移动的时刻，符号t2表示从第二脱气室12向缓 冲室13移动的时刻，符号t3表示从缓冲室13向处理室14移动的时刻。符号A所表示的曲线组表示应用本发明时的压力变化，符号B表示的曲线组表示 现有技术的情况下的压力变化。在脱气时将运送单元5加热到相同温度时，吸附压力的放出速度依赖于脱气时 间，放出速度相同时的真空环境的压力依赖于真空排气系统的有效排气速度的大小，所以 在高压力下进行脱气的本发明的情况下，在高真空环境下进行脱气的现有技术的情况下， 缓冲室13内的压力相同。在上述真空处理装置10中，分别设置真空排气装置61 67，但也可以例如共用一 个乃至多个。例如，能够将运入室15和运出室16的真空排气装置65、66共用。以上，说明了令脱气室内的压力为IPa以上100 以下的压力环境、令缓冲室内的 压力不满IPa的实施例，但本发明也可以应用于令脱气室内的压力为0. IPa以上IOOPa以 下的压力环境、令缓冲室内的压力为不满0. IPa的真空处理装置。
接着，说明本发明方法的其他例子。图3的符号110是能够使用于本发明方法的真空处理装置，具有真空槽114。在真空槽114的内部配置有基板加热机构117，处理对象物118与基板加热机构 117对置地配置。真空槽114经由阀而连接真空排气装置C、164。符号c的真空排气装置为粗吸用， 符号164的真空排气装置为高真空用。利用粗吸用的真空排气装置c将真空槽114的内部 真空排气，同时利用基板加热机构117对处理对象物118进行加热，令处理对象物118的吸 附气体放出，进行脱气处理。放出的吸附气体被粗吸用真空排气装置c排出的大气环境中。在高真空用的真空排气装置164中设置有低温泵，在脱气处理时，关闭高真空用 的真空排气装置164与真空槽114之间的阀a，脱气处理由粗吸用的真空排气装置c进行。 低温泵与真空槽114的内部环境没有连接，所以气体不会吸附于低温泵。在脱气时在不使用低温泵的状态下将真空槽114的内部维持为IPa以上100 以 下的压力。在该力范围内进行既定时间的处理对象物118的脱气处理后，将低温泵与真空 槽114的内部环境连接，利用低温泵所具有的较大的有效排气速度&将真空槽114的内部 真空排气，则真空槽114的内部降低到由脱气后的放出气体量％和低温泵的有效排气速度 S5决定的压力P5 ( = Q5/S5) 0在真空槽114的下部配置有MgO蒸镀源135，在到达该低压力P5后，从MgO蒸镀源 135放出MgO蒸汽，则在处理对象物118的表面形成高品质的MgO薄膜。由于脱气中的放出气体没有吸附于低温泵，所以与使用低温泵令脱气处理中也为 高真空的现有技术相比，处理时间不会变长，能够延长低温泵的再生间隔。实施例说明上述实施例的真空处理装置10中使用的具体的真空泵。图1的真空处理装置10的各真空排气装置61 63、65的构成、这些真空排气装 置61 63、65的排气速度、运送单元5向下一个真空槽移动时的真空槽内部的压力如下述 表1所示。[表1]本发明的真空处理装置的排气系统
运入室用真空排气第一真空排气装笫二真空排气装缓冲室用真空排气装置65置61置62系统63构成无油真空泵 机械增压泵涡轮分子泵涡轮分子泵涡轮分子泵 冷槽合计排气速度(m3/ 秒)0. 51. 01. 080压力(Pa)“IO-IO2Pa 台1~IOPa 台1 ~IOPa 台KT3Pa 台*1 令运送单元向下一个真空槽移动时的压力(Pa)
运入室15之外的各室11 14、16、17被预先真空排气。在处理室14中进行处理 对象物18的真空处理时的压力为KT2I3a台。运入室用真空排气装置65由无油真空泵和机械增压泵构成，合计排气速度S1为 0. 5m3/sec ο令该运入室用真空排气装置65动作，将运入了运送单元5的运入室15的压力从 大气压真空排气到10 102 台，在10 102 台的压力下与第一脱气室11连接，令运送 单元5向第一脱气室11移动。第一真空排气装置61与第二真空排气装置62是使用各自的排气速度S2、S3为大 约1.0m7sec的中、高真空排气用广域型的涡轮分子泵(以及背压泵)的真空排气系统，利 用第一真空排气装置61将第一脱气室11内真空排气，同时加热运送单元5而令吸附气体 放出，进行既定时间的脱气，在第一脱气室11的压力被真空排气到1 10 台的状态下， 将第一脱气室11与第二脱气室12连接，令运送单元5向第二脱气室12移动。第二脱气室12内，利用第二真空排气装置62进行真空排气而维持1 10 台的 压力，同时加热运送单元5而令吸附气体放出，进行既定时间脱气后，在1 10 台的压力 下与缓冲室13连接，令运送单元5向缓冲室13移动。缓冲室用真空排气装置63是使用合计排气速度&为大约80m7seC的涡轮分子泵 和冷槽(以及背压泵)的高真空排气系统，利用缓冲室用真空排气装置63将缓冲室13内真 空排气，同时加热运送单元5而令吸附气体放出，进行既定时间的脱气，在缓冲室13的压力 降低到10_3Pa台后，将缓冲室13与处理室14连接，令运送单元5向处理室14内移动。另 外，在向处理室内导入工艺气体而进行处理时，可以在缓冲室的压力下降后，将工艺气体导 入缓冲室而与处理室连接。处理室用真空排气装置64可以与缓冲室用真空排气装置63同样使用真空泵，在 高真空排气后的状态下进行MgO的薄膜的成膜。说明使用与上述实施例相比真空排气装置不同的其他相同构成的比较例的真空 处理装置时的顺序。在第一、第二脱气室11、12和缓冲室13中，进行基于加热的运送单元5的脱气这 一点与上述实施例相同。与各室从11到13、15连接的真空排气装置的构成、向下一个真空 槽移动时的压力如下述表2所示。[表2]比较例的真空处理装置的排气系统
权利要求
1.一种真空处理装置，具有具有基板加热机构的脱气室、进行基板的真空处理的处理室，上述脱气室和上述处理室处于真空环境，在上述脱气室内被加热而被脱气处理后的处 理对象物被运入上述处理室内，在上述处理室内被进行真空处理，其中，与上述脱气室连接的脱气室用真空排气装置的排气速度比与上述处理室连接的处理 室用真空排气装置的排气速度小。
2.如权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，上述脱气室用真空排气装置中使用到达压力为比上述处理室用真空排气装置的到达 压力高的压力的真空泵。
3.如权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，在上述处理室中配置MgO蒸镀源，从上述MgO蒸镀源放出MgO蒸汽而在上述处理对象 物的表面上形成MgO薄膜。
4.如权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，具有多个上述脱气室，上述各脱气室直列地连接，上述处理对象物在上述各脱气室中 被脱气处理后被移动到上述处理室。
5.如权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于，上述脱气室用真空排气装置具有令上述脱气室内的压力变为1 以上100 以下的压 力环境的排气速度，上述处理室用真空排气装置具有令上述处理室内的压力变为不足IPa的排气速度。
6.一种真空处理装置，具有具有基板加热机构的脱气室、与上述脱气室连接的缓冲 室、与上述缓冲室连接的处理室，上述脱气室、上述缓冲室、上述处理室处于真空环境，在上 述脱气室内被加热而被脱气处理的处理对象物通过上述缓冲室而被运入上述处理室内，在 上述处理室内被真空处理，其中，与上述脱气室连接的脱气室用真空排气装置的排气速度比与上述缓冲室连接的缓冲 室用真空排气装置的排气速度小。
7.如权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，上述脱气室用真空排气装置的排气速度比与上述处理室连接的处理室用真空排气装 置的排气速度小。
8.如权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，上述脱气室用真空排气装置中，使用到达压力为比上述缓冲室用真空排气装置的到达 压力高的压力的真空泵。
9.如权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，在上述处理室中配置MgO蒸镀源，从上述MgO蒸镀源放出MgO蒸汽而在上述处理对象 物的表面上形成MgO薄膜。
10.如权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，具有多个上述脱气室，上述各脱气室直列地连接，上述处理对象物在上述各脱气室中 被脱气处理后，被移动到上述缓冲室。
11.如权利要求6所述的真空处理装置，其特征在于，上述脱气室用真空排气装置具有令上述脱气室内的压力变为IPa以上100 以下的压力环境的排气速度，上述缓冲室用真空排气装置具有令上述缓冲室内的压力不足IPa的排气速度。
12.—种真空处理方法，将处理对象物安装在托架上而成为运送单元，将上述运送单元 从大气环境中运入真空环境中，将上述运送单元在脱气室内加热而进行脱气处理，之后运 入缓冲室内，在令缓冲室内的压力降低后，连接上述缓冲室与处理室，将上述运送单元运入 上述处理室内，对上述运送单元内的上述处理对象物进行真空处理，其中，令上述脱气室内的压力为IPa以上IOOPa以下的压力环境，令上述处理室内的压力为 不足lPa。
13.如权利要求12所述的真空处理方法，其特征在于，在上述处理室内产生MgO蒸汽而在上述处理对象物的表面上形成MgO薄膜。
全文摘要
提供一种具有不需要大型的真空排气装置的脱气室的真空处理装置。在脱气室内对处理对象物进行加热脱气，经由缓冲室运入处理室内并进行真空处理时，脱气室与排气速度小的真空排气系统连接，在1～100Pa的真空环境下进行脱气处理(时刻0～t2)，接着令处理对象物向缓冲室移动，令缓冲室内的压力降低到与处理室内的压力相同程度(时刻t2～t3)，将缓冲室与处理室连接，将处理对象物运入处理室内。若比较压力变化的推移，将利用排气速度大的真空排气装置将脱气室形成为高真空环境的现有技术的情况(曲线组B)和本发明的情况(曲线组A)相比，处理时间没有差别。
文档编号H01L21/677GK102112646SQ20098013082
公开日2011年6月29日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月5日
发明者池田裕人, 箱守宗人, 饭岛荣一 申请人:株式会社爱发科