(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理を行うためのガスを前記真空処理が行われる処理室にノーマルクローズ型のエアー駆動バルブを用いて供給するガス供給部を備える真空処理装置において、前記ガス供給部は、前記エアー駆動バルブを駆動するためのエアーを制御するエアー回路を具備し、一対の前記エアー駆動バルブの一方が開の場合、前記一対のバルブの他方が閉となるインターロック機能を有し、前記エアー回路は、３位置バネ復帰センター排気型５ポート電磁弁を用いて構成されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置において、前記一対のエアー駆動バルブの一方は可燃性ガスの供給に用いられ、前記一対のエアー駆動バルブの他方は支燃性ガスの供給に用いられることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の真空処理装置において、前記ガス供給部は、電気回路によるインターロック機能をさらに有することを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
真空処理を行うためのガスを前記真空処理が行われる処理室にノーマルクローズ型のエアー駆動バルブを用いて供給し、前記エアー駆動バルブを駆動するためのエアーを制御するエアー回路を具備するガス供給部を備える真空処理装置において、前記エアー回路は、前記エアー駆動バルブの開閉条件となる論理回路のＯＲまたはＡＮＤを構成する論理エアー回路部を具備することを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の真空処理装置において、前記ガス供給部は、前記論理エアー回路部から供給されたエアーを信号とするパイロット弁を介して前記エアー駆動バルブを開閉することを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
請求項４に記載の真空処理装置において、前記ガス供給部は、前記論理エアー回路部から供給されたエアーを前記エアー駆動バルブを駆動するためのエアーとして前記エアー駆動バルブを開閉することを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスガスを用いてエッチング、Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ(以下、ＣＶＤと称する)、アッシング、表面改質等の処理を被処理物に行う真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体素子製造や、液晶、太陽電池といった電気素子の製作に、プロセスガスと呼ばれる高純度なさまざまな性質のガスを用いて、ウエハ等の被処理材料に処理を施す製造装置は今や欠くことのできない重要な産業機械である。これらプロセスガスの制御は、処理のレシピのステップの情報に従って、マス・フロー・コントローラなどの流量制御器を介してマス・フロー・コントローラの下流側に設けたストップバルブやガスバルブなどと呼ばれるバルブを開閉制御することで実現される。【０００３】
実際の処理は、処理室や反応リアクタ（チャンバー）に導入されたプロセスガスをプラズマ化したり、高温で反応させたりして、被処理材料にエッチング、ＣＶＤ、アッシング、表面改質、拡散等の処理を施す。これらガス供給系を構成するストップバルブやガスバルブなどには、数立方ｃｍ／分から数リットル／分のプロセスガスが流され、複雑なレシピのステップ構成に従い開閉するので、耐久性や信頼性、更に被加工物への異物の付着を抑制するための清浄性が要求される。【０００４】
バルブにはシリンダがあり、０．３ＭＰａ〜０．６５ＭＰａ程度のエアー圧をかけることで動作させ、バルブを開ける。エアーの供給を止め、シリンダ内のエアー圧を逃がすと閉動作となる通常ノーマルクローズ型のバルブが用いられる。バネの押し付け力でバルブは閉まる。接ガス部にダイヤフラムやベローズを可動部として用いていて外部へのプロセスガスの漏洩を防止している。安全のため装置通電がＯｆｆした場合、ガス供給を停止させるためにバルブを閉とするノーマルクローズ型バルブがガス供給系で多用される。【０００５】
これらバルブに開動作をさせるためのエアー信号の供給には、電磁弁(ソレノイドバルブ)が用いられる。電気信号のＯｎ／Ｏｆｆに従ってエアー信号を発生させる。一方、制御の対象であるプロセスガスには、可燃性や支燃性、さらには毒性や腐食性を持つガスがあり、これらを安全に使用、混合、反応させるためにはさまざまなインタ-ロック機能を装置に持たせて、安全に処理、加工できるように配慮されている。【０００６】
また、バルブ開閉を制御するエアー圧をコントロールする回路で、インターロック機能を持たせた例としては、特許文献１に開示された手段がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−７７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常誤動作を防止するインターロックにはフールプルーフ機能としてハードの2重の仕掛けが要求される。これらプロセスガスのバルブの開閉動作においては、電気的なリレー回路等を用いて、圧力信号や事前に検討された回路に従い、異なるバルブ間の相互の開閉動作を制御して、異常な反応や、ガスの漏洩、ガス源の汚染（他のガスとの混合）が発生しないように工夫される。【０００９】
もちろん装置を制御するソフトウエアにも、間違って、または故意に入力された危険な操作を回避するための制御がインターロック思想で構築されてはいるが、多くの場合ソフトインターロックはフールプルーフ機能としては不十分とされる。このため、電気的なインターロックに加えてさらにもうひとつの別の仕掛けが要求される。そのひとつの方法は、異常が発生した場合、または異常操作が指示された場合に、直ちにガスの供給を停止させることがある。【００１０】
室内に設けたガス漏洩センサーがガスを検知した場合には、例えば、上述の電磁弁への供給を電気的に断つことで全てのエアー信号が発生しないようにして、プロセスガスのバルブを閉じる。同時にエネルギーとしての電磁弁へのエアーの供給を断つ機能を持つことで、バルブを開けるエネルギーそのものを配管内から無くすことを試みる。これで、電気的及びメカニカル的に2重でプロセスガスの供給を停止できる。【００１１】
ところで、上述のようにガス漏洩に対する全停止のインターロックのみでなく、実際のプロセスガスを用いているときのインターロックも必要である。通常は、ガスが流される下流側の処理室や反応リアクタ（チャンバー）側で一定圧力（例えば500Pa）以下を真空計が検知した場合、可燃性ガスと支燃性ガスを混合して流して、たとえ急激に反応が起こっても問題ないように装置が作られている。【００１２】
この装置に対しては、この真空計の信号を可燃性ガスバルブ開と支燃性ガスバルブ開の電気的なインターロックに用いる。更に腐食性のガスを用いる装置（例えばエッチング装置）においては、メンテナンス等で大気下に暴露されるプロセスガス配管を極力減らして、錆等の異物発生を抑制するために、処理室や反応リアクタ（チャンバー）の間近に最終段のバルブが設けられる。【００１３】
真空でないと開しない（流せない）という上述の信号だけでなく、この最終段のバルブが開いているときにだけ可燃性や支燃性のガスの出口バルブが開けられるようにしないといけない。そうでないと、配管を通じて供給圧の高い方のガスが低い方のガスへ流れて可燃性ガスと支燃性ガスとは混合して高圧となり、非常に危険な状態になる。【００１４】  また、マス・フロー・コントローラやこれらガスバルブをメンテナンスで交換する場合には、毒性や腐食性のガスを追い出したりする目的で配管内を安全なガスで満たすために反応性の低い窒素ガス源からのN2パージラインがマス・フロー・コントローラの上流側に設けてある。プロセスガスがN2パージラインの配管内に逆流しないように通常、逆止弁が設けてあり、N2パージ3圧は、プロセスガスの圧力より高く設定して逆流を防止している。【００１５】
それだけでなく、このパージN2のガス供給のためのバルブと、プロセスガスの供給元バルブが同時に開かないようにするインターロックが必要である。通常、この二つのバルブが同時に故障する確率は極めて低くなるように信頼性を高めたバルブが使用される。従ってフールプルーフ機能として、真空で無いと開とさせない電気的なインターロック以外にこの２つのバルブが同時に開とならないようなインターロックを別に設ける必要がある。【００１６】
更に、ガス供給系においては、処理するために処理室や反応リアクタ（チャンバー）内の被処理物に接触するように最終段のバルブを介して流す通常のガスラインと排気の下流側にガスを捨てるためのラインを設けている装置もある。この場合、圧縮性のターボモレキュラーポンプの前後にガス配管が接続されていることになるが、例えば、最終段のバルブとガスを捨てる配管のバルブが同時に開となると、ターボモレキュラーポンプの下流の圧縮されたガスがガス配管を介して最終段バルブから処理室や反応リアクタ（チャンバー）内に気体を逆流することになる。安全上は問題が無い場合があるかもしれないが、処理室や反応リアクタ（チャンバー）内には下流の汚染された雰囲気や成分、異物が供給されて、処理自体ができなくなってしまう。【００１７】
以上のような課題を鑑みて本発明は、一対のガスバルブのハードインターロックを有するガス供給手段を備える真空処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】  本発明は、真空処理を行うためのガスを前記真空処理が行われる処理室にノーマルクローズ型のエアー駆動バルブを用いて供給するガス供給部を備える真空処理装置において、前記ガス供給部は、前記エアー駆動バルブを駆動するためのエアーを制御するエアー回路を具備し、一対の前記エアー駆動バルブの一方が開の場合、前記一対のバルブの他方が閉となるインターロック機能を有し、前記エアー回路は、３位置バネ復帰センター排気型５ポート電磁弁を用いて構成されていることを特徴とする。【００１９】  また、本発明は、真空処理を行うためのガスを前記真空処理が行われる処理室にノーマルクローズ型のエアー駆動バルブを用いて供給し、前記エアー駆動バルブを駆動するためのエアーを制御するエアー回路を具備するガス供給部を備える真空処理装置において、前記エアー回路は、前記エアー駆動バルブの開閉条件となる論理回路のＯＲまたはＡＮＤを構成する論理エアー回路部を具備することを特徴とする。 
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、一対のガスバルブのハードインターロックを構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るプロセスガスを用いる真空処理装置の構成概略図である。
【図２】本発明に係るエアー信号の制御系統図である。
【図３】論理回路を構成するエアー信号の制御系統図である。
【図４】本発明に係るエアー信号の制御系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の各実施形態を図１ないし図４を用いて説明する。
【００２３】
本発明に係るプロセスガスを用いる真空処理装置について説明する。図１は、本発明に係るプロセスガスを用いる真空処理装置の構成概略図である。AAで囲われた範囲は、ガス供給系（マス・フロー・コントローラユニット：以下、MFCと称する）を示す。図示以外のプロセスガスや、圧力検知部や供給圧を調整するガスレギュレータ等が内部に構成されていても良い。BBで囲われた範囲は、ガス排気系で、これより下流にドライポンプや排ガス処理装置等（図示せず）を具備している。
【００２４】
処理室１の内部に被処理体であるウエハ等（図示せず）が載置される。メインバルブ２は、メンテナンス等で処理室1を大気に暴露する際、排気系を大気中の酸素や水分から保護する目的で設けてある。圧力調整弁３は、その内部のコンダクタンスを変化させることにより処理室1に所望の圧力を得るためのものである。ターボモレキュラーポンプ４は、処理室1に供給されたプロセスガスを高圧縮させて排気する目的で配置されている。ターボモレキュラーポンプ４の下流には、排気系停止時にターボモレキュラーポンプ4を真空に保つためのアングルバルブ５が用いられている。
【００２５】
圧力計６は処理室用圧力計で、圧力計７は排気ライン用圧力計である。ガス供給系AA内のプロセスガスは、使用時それぞれのMFCで流量制御されて、プロセスガスの集合配管８で混合される。この混合ガスは、ある時は処理室１へのガス供給配管９を経て最終段バルブＶ０を介して処理室1に導かれる。また、ある時は、排気系のガス排気管１０を経て捨てガス用バルブＶ００を介して排気系BBへと捨てられる。
【００２６】
バルブV1は、可燃性ガスのMFCの出口（下流）のバルブであり、バルブV2は、支燃性ガスのMFCの出口（下流）のバルブである。また、バルブV11は、可燃性ガスのプロセスガス供給（上流）用バルブであり、バルブV21は、支燃性ガスのプロセスガス供給（上流）用バルブである。それぞれのMFCの下流には可燃性ガス用パージN2を供給するためのN2パージ用バルブV12と支燃性ガス用パージN2を供給するためのN2パージ用バルブV22がそれぞれ、バルブV11、バルブV21のプロセスガス供給（上流）バルブと共に配管接続されている。
【００２７】
本真空処理装置において、同時に開くことのできないプロセスガスバルブの組み合わせは、まず最終段バルブV0と捨てガス用バルブV00である。この２つのバルブが同時に開くと、処理室１にアングルバルブ5の下流のより高い圧力（ターボモレキュラーポンプ4により圧縮されている）が処理室1に逆流する。次に可燃性ガスのプロセスガス供給（上流）バルブであるバルブV11とN2パージ用バルブV12の組み合わせおよび支燃性ガスのプロセスガス供給（上流）バルブであるバルブV21とN2パージ用バルブV22の組み合わせである。
【００２８】
さらにプロセスガス供給（上流）バルブであるバルブV11とバルブV21は、ガスが下流側へ流れていくことによるガスの混濁を発生させないために最終段バルブV0と捨てガス用バルブV00とのどちらかが開状態でないと開くことができないようにする必要がある。
【００２９】
図2は、図1に示した真空処理装置のエアー信号の制御系統図である。エアー供給ライン15は、エアー源から加圧空気が供給されている。エアー排出ライン16は、バルブ駆動後のシリンダ内のエアーがこのラインから排出される。ソレノイドコイル用励起素子S0〜S22は、それぞれのプロセスガスバルブの開駆動用のエアーを発生させるためのソレノイドコイル用励起素子である。
【００３０】
システム制御系では、それぞれのガスバルブの開の指令に従って、(同じ番号で表記された）それぞれのソレノイドコイルを励起してエアー信号（エアー供給）で加圧され、開状態になる。3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁21、24及び25は、ソレノイドコイルが励起されない場合、エアーが供給されず、エアー排出ライン16でエアー抜きの状態になっている。
【００３１】
2位置バネ復帰型電磁弁22及び23は、ソレノイドコイル用励起素子S1とS2を励起する開指令に従ってそれぞれ可燃性ガスMFC出口（下流）バルブであるバルブV1と支燃性ガスMFC出口（下流）バルブであるバルブV2の開駆動用のエアーを発生させる。パイロット弁P1は、エアー信号形成用パイロット弁であり、パイロットエアー信号ライン17を形成する。パイロットエアー信号ライン17によって駆動するパイロット弁P2〜P5はパイロット弁である。
【００３２】  3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁21の両端にソレノイドコイル用励起素子S0とS00が配置されているため、必ず励起された側だけエアー信号が形成され、最終段バルブV0と捨てガス用バルブV00の両方が同時に開となることを防止できる。同様に、3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁24によりバルブV11とN2パージ用バルブV12の両方が同時に開となることを防止し、3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁25によりバルブV21とN2パージ用バルブV22の両方が同時に開となることを防止している。
【００３３】
図２において、ソレノイドコイル用励起素子S00が励起されると、捨てガス用バルブV00が開くと同時に、エアー信号形成用パイロット弁であるパイロット弁P1を通過して、パイロットエアー信号ライン17を形成する。このため、パイロット弁P2〜P5が駆動されてパイロット弁内部が通過可能になる。この時ソレノイドコイル用励起素子S1、S2、S11、S21が励起されていれば、それぞれの対応したバルブ、バルブV1、V2、V11、V21が開となる。次にソレノイドコイル用励起素子S00がOffすると、捨てガス用バルブV00が閉じ、パイロットエアー信号ライン17のエアーも抜けるため、例えば、ソレノイドコイル用励起素子S1、S2、S11、S21が励起されてエアーを供給されていてもそれぞれのパイロット弁P2〜P5によって遮断され、バルブV1、V2、V11、V21のそれぞれは閉じる。
【００３４】
また、ソレノイドコイル用励起素子S0が励起されると、最終段バルブV0が開く。同時に、エアー信号形成用パイロット弁であるパイロット弁P1が駆動して、パイロットエアー信号ライン17にエアー信号を発生させ、パイロット弁P2〜P5が駆動されてパイロット弁内部が通過可能になる。ソレノイドコイル用励起素子S0がOffされた時の各バルブの動作もソレノイドコイル用励起素子S00がOFFした場合と同様に各バルブが動作するので省略する。このように最終段バルブV0または捨てガス用バルブV00のどちらかが開いている状態でしか、バルブV1、V2、V11、V21を開けることのできないエアー回路が形成できている。
【００３５】
窒素のパージラインであるN2パージ用バルブV12とV22については、AAのガス供給系内のバルブやマス・フロー・コントローラ等の機器の交換、メンテナンス作業時にN2パージを実施する必要がある。このため、最終段バルブV0または捨てガス用バルブV00のどちらも開いて無い状態でも開となり、N2パージができないといけないため、パイロットエアー信号ライン17を用いたパイロット弁を介さず、直接、N2パージ用バルブV12、V22がソレノイドコイル用励起素子S12、S22のONでそれぞれ直接、開けられるようになっている。
【００３６】
上述のように本発明が目的とする同時に開としてはならないインターロック、どちらかが開いてないと開けることができないインターロックが本エアー回路で形成できている。
尚、本実施例においては、どちらかのバルブが開いていることを条件としたOR(オア)の論理回路による制御例を示したが、下流側に複数のバルブがシリーズに配置されている構成ではAND(アンド)の論理回路のエアー回路を形成することは言うまでもない。
【００３７】
例えば、図3(a)に示したのは、バルブDは、下流側にシリーズに配置されたバルブA、バルブB、バルブCの全てが開状態でないと開いてはいけないバルブである。すなわち、１バルブ駆動制御例である図３（a）のエアー回路によりANDの論理回路のインターロック機能を持たすことができる。また、2バルブ駆動制御例である図３（b）では、バルブDとバルブEの双方が上記のバルブA、バルブB、バルブCの全てが開状態でないと開いてはいけないバルブの場合であり、制御用パイロット信号（エアー圧）を形成する図３(b)の手段の方がトータルのパイロットバルブの数、制御要素を減らせるメリットがある。このようにAND(アンド)の論理回路でエアー回路を組んでも良い。
【００３８】他の実施例について図4を用いて説明する。図2の構成との違いは、パイロットエアー信号ライン17のエアー圧を直接、バルブV1とV2の開動作をさせる駆動用エアーとして用いたことである。パイロットエアー信号ライン17にエアー圧が供給された状態、すなわち、最終段バルブV0または捨てガス用バルブV00のいずれかが開の状態の時にソレノイドコイル用励起素子S1およびソレノイドコイル用励起素子S2がONすると、それぞれバルブV1およびV2が開の状態にできる。さらに図4の構成では、3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁21、24、25をマニホールドタイプで空間配置良く並べることができる利点もある。
【００３９】
本発明は、以上のような構成を有するため、以下のような効果を奏することができる。
【００４０】
先ず、同時に双方のバルブを開とすることができないバルブ対については、同時開にできないバルブ対のエアー供給を同一電磁弁の左右のソレノイドの励起に割り当てることによりバルブ対が同時に開となることを物理的に防止できる。
【００４１】
また、本発明は、下流側に設けたバルブが開いた状態でしか開くことのできないバルブについては、下流側バルブが開けているエアー信号自体をパイロット信号として用いたパイロットバルブを介して供給することにしているため、先に下流側バルブが閉じた場合には、自動的に上流側の供給バルブも閉じるので、配管内でプロセスガス同志が混合しつづけることを防止できる。
【００４２】
さらに本発明は、これらのメカニカルなインターロックと電気的に真空で無いと流れないリレー回路をソレノイドの励起に施して２重のインターロックとしても良い。さらに本発明は、ソフトウエア的にもこれらハードインターロックに重ねて設けても良い。
【００４３】
以上、本発明により、電気的なインターロックに併せてメカニカルなエアー信号のインターロックを併設して２重に設けることが可能となり、フールプルーフ機能を持たせることができる。このため、真空処理装置の信頼性、安全性を確保できる。
【符号の説明】
【００４４】
１  処理室
２  メインバルブ
３  圧力調整弁
４  ターボモレキュラーポンプ
５  アングルバルブ
６  圧力計
７  圧力計
８  集合配管
９  ガス供給配管
10  ガス排気管
V0  最終段バルブ
V00  捨てガス用バルブ
V1、V2、V11、V21  バルブ
V12、V22  N2パージ用バルブ
15  エアー供給ライン
16  エアー排出ライン
17  パイロットエアー信号ライン
21、24、25  3位置バネ復帰センター排気型5ポート電磁弁
22、23  2位置バネ復帰型電磁弁
S0、S00、S1、S2、S11、S12、S21、S22  ソレノイドコイル用励起素子
P1、P2、P3、P4、P5  パイロット弁
【要約】
本発明は、一対のガスバルブのハードインターロックを有するガス供給手段を備える真空処理装置を提供する。
本発明は、ノーマルクローズ型のエアー駆動バルブを用いて真空処理を行うためのガスを前記真空処理が行われる処理室に供給するガス供給部を備える真空処理装置において、前記ガス供給部は、一対の前記エアー駆動バルブの一方が開の場合、前記一対のバルブの他方が閉となるインターロック機能を有し、前記エアー駆動バブルを駆動するためのエアーを制御するエアー回路を具備し、前記エアー回路は、前記一対のエアー駆動バルブの各々に対応するソレノイドコイルを有する電磁弁を用いて構成されていることを特徴とする。【図１】
0006047672.tif 000002
【図２】
0006047672.tif 000003
【図３】
0006047672.tif 000004
【図４】
0006047672.tif 000005