(57)【要約】【課題】真空容器のベーキング時間を短縮させたベーキング方法を提供することを目的とする。【解決手段】真空容器の排気を行う工程と、真空容器に不活性ガスを導入する工程と、を繰り返すサイクルを有する真空容器のベーキング方法であって、前記真空容器の排気は、前記真空容器に設けた排気コンダクタンス可変のスロー排気バルブを介して行い、前記スロー排気バルブの排気コンダクタンスを、前記サイクルの直前のサイクルにおける排気コンダクタンスより大きく設定することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器の排気を行う工程と、真空容器に不活性ガスを導入する工程と、を繰り返すサイクルを有する真空容器のベーキング方法であって、
前記真空容器の排気は、前記真空容器に設けた排気コンダクタンス可変のスロー排気バルブを介して行い、前記スロー排気バルブの排気コンダクタンスを、前記サイクルの直前のサイクルにおける排気コンダクタンスより大きく設定することを特徴とするベーキング方法。
【請求項２】
前記排気コンダクタンスの制御は、真空容器の外部に設けた制御装置によって行うことを特徴とする請求項１に記載のベーキング方法。
【請求項３】
前記サイクルを３回以上行った後、前記スロー排気バルブを介して前記真空容器内の排気を行う工程と、前記スロー排気バルブを閉じ、前記真空容器に設けた粗引きバルブを介して前記真空容器の排気を行う工程と、前記粗引きバルブを閉じゲートバルブを介して真空容器の排気を行う工程と、を有する請求項１または２に記載のベーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空容器のベーキング方法に関する。より詳しくは短時間で高真空度を達成するためのベーキング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高真空装置に対して、スパッタ処理等の半導体処理の前に超高真空装置の真空容器のベーキングを行う事で、真空容器内壁に付着したH2Oや不純物ガスを脱着させて排出し、真空容器内に水分量や不純物ガスの少ない真空状態を作り出すことが行われている。
【０００３】
ベーキング方法としては、真空容器を大気圧から真空状態まで急速に排気後、真空容器の排気を停止してから、不活性ガスを封止して真空容器をベーキングした後、不活性ガスを排気する方法が知られている（特許文献１、２）。
特許文献１には、第一圧力と第一圧力より低い第二圧力との間で、真空システムを循環させる段階と、第二圧力より低い第三圧力まで真空システムを排気する段階と、第三圧力で真空システムを排気する段階とから成る真空システムベークアウトを実施する方法が記載されている。
また、特許文献２には、チャンバを１Ｔｏｒｒを下回る圧力とするステップと、４Ｔｏｒｒを下回る圧力でチャンバに非反応性ガスを流すステップとを繰り返してチャンバから汚染物質を洗い流した後、チャンバ内の圧力を約５０Ｔｏｒｒを下回るように下げて、チャンバからほぼすべての非反応性ガスを除去するステップとを含む方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５６１７６号公報
【特許文献２】特表２００２−５１３０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２のベーキング方法を用いて真空容器の排気を行ったところ、真空容器を大気圧状態から急速に排気されるときに、真空容器内を密閉する際に混入していた大気中の水成分が結露してしまい、真空容器内の壁や部品表面に結露した水成分が吸着してしまう場合があった。
吸着した水成分は極めて脱着しにくいので、吸着した水成分を脱着させるために、真空容器内に不活性ガスを封止してベーキングを行った後、不活性ガスを排気してから再度不活性ガスを導入してベーキングを行う工程の繰り返し回数が増えてしまう。そのため、半導体処理の前に超高真空装置の真空容器を用意するまでに長い時間が掛かかってしまった。
【０００６】
一方、半導体処理の前に超高真空装置の真空容器を早く用意することは、装置のダウンタイムを減らして生産効率をあげる事になるので、真空容器に行うベーキング時間のさらなる短縮が必要である。
そこで、本発明は、真空容器のベーキング時間を短縮させたベーキング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のベーキング方法は、
真空容器の排気を行う工程と、真空容器に不活性ガスを導入する工程と、を繰り返すサイクルを有する真空容器のベーキング方法であって、
前記真空容器の排気は、前記真空容器に設けた排気コンダクタンス可変のスロー排気バルブを介して行い、前記スロー排気バルブの排気コンダクタンスを、前記サイクルの直前のサイクルにおける排気コンダクタンスより大きく設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のベーキング方法によれば、真空容器と粗引きポンプをつなぐ配管に設置しているスロー排気バルブの排気コンダクタンスを調整し、真空容器内の気体の水成分を結露させないで排気させることで真空容器壁に水成分が吸着することを防ぎ、真空容器のベーキング時間を短縮することが出来る。また、ベーキングにより真空容器内の水成分や不純物を排出出来るため、本発明のベーキング方法を用いてベーク処理を行った真空容器内で成膜した場合、良質な特性を有する膜や膜の界面を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用する真空容器の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るベーキング方法の手順を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明を適用する超高真空装置の模式図である。
真空容器１には、排気手段として、ゲートバルブ１０を介して、ターボ分子ポンプ、水吸着ポンプなどの主排気ポンプ７が接続され、主排気ポンプ７はドライポンプなどの粗引きポンプ６に接続されている。また、真空容器１には、コンダクタンス可変のスロー排気バルブ１２と排気コンダクタンスが固定の粗引きバルブ１１が設けられている。真空容器１と粗引きポンプ６とをつなぐ配管の間に、粗引きバルブ１１およびスロー排気バルブ１２からの配管が配置されており、真空容器１内のガスは、スロー排気バルブ１２、粗引きバルブ１１を介して粗引きポンプにて排気される。スロー排気バルブはチャンバ内の気体を徐々に排気する緩速排気機能を備えた排気バルブであり、粗引きバルブより口径が小さく設計されている。スロー排気バルブ１２は、不図示の演算装置に接続されている。
【００１１】
真空容器１には不活性ガスの導入手段として、ガスバルブ１３、ガス流量を調整するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５を介して、ガスボンベ（不図示）が接続されている。
【００１２】
真空容器１内には、加熱手段として、ハロゲンランプ、白熱ランプなどのランプヒーター９が配置されている。ランプヒーター９の配置箇所は1箇所に固定されず、複数箇所設けられても良い。また、真空容器１の壁には、ベークヒーター８が設けられている。ベークヒーターとしては、発熱体としての炭素繊維をセラミックで覆ったカーボンヒーターや、炭素繊維の代わりにニクロム線を用いたニクロム線ヒータなどを用いることができる。
【００１３】
また、真空容器１には、真空容器1内の圧力を測定する圧力計２、真空容器内の温度を測定する温度計３、真空容器内のH2O分圧を測定するイオン測定計が設けられている。
さらに、真空容器１には、スパッタリングなどの半導体処理手段が設けられている。
【００１４】
また、本実施形態の真空容器には、上記したランプヒーター９や主排気ポンプ７、スロー排気バルブ１２などの各構成要素の動作を制御するコントローラ（不図示）が備えられている。
なお、コントローラは、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部などからなるコンピュータを備えて構成されている。ＣＰＵは、プログラムにしたがって、上記各部の制御や各種の演算処理等を行う。記憶部は、予め各種プログラムやパラメータを格納しておくＲＯＭ、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ等からなる。
【００１５】
図２は、本発明に係るベーキング方法の手順を示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートにより示されるアルゴリズムは、コントローラの記憶部に真空排気プログラムとして記憶されており、動作開始の際にCＰUにより読み出されて実行される。
【００１６】
まず、真空容器１を大気圧付近から所定圧力ａ1（例えば、大気圧の１／１０となる１００００Ｐａ）までスロー排気バルブ１２を開にして（Ｓ０１）、粗引きポンプ６で真空容器１を排気する（Ｓ０２）。所定圧力ａ１になったら（Ｓ０４）、スロー排気バルブ１２を閉にして排気を停止する（Ｓ０５）。真空容器１内の圧力は、圧力計２で測定する。
【００１７】
次に、流量調整可能なマスフローコントローラ５を開くとともに、ガスバルブ１５を開き、水成分（H２O）を実質的に含まない不活性ガスを真空容器１に導入する（Ｓ０６）。不活性ガスとしては、窒素ガス（N2）、アルゴンガス（Ａr）が好適に用いられる。不活性ガスに含まれるH２O分圧が１００万分の１以下であることが好ましい。
【００１８】
真空容器１内の圧力が大気圧付近になったら（Ｓ０７）、マスフローコントローラＭＦＣ５およびガスバルブ１３を閉にして、不活性ガスの導入を停止する（Ｓ０８）。
真空容器１内の圧力は、圧力計２にて計測する。
【００１９】
Ｓ０１〜Ｓ０８で一サイクルとなる。
その後すぐにスロー排気バルブ１２を開にして、２回目のサイクルの真空容器１内の排気を行う（Ｓ０１）。このとき、真空容器１内の水分量は１回目のスロー排気を行う前よりも約１／１０の量にまで減少している。そのため、スロー排気バルブの排気コンダクタンスは１回目に行った時より大きくして排気したとしても、真空容器１内の水成分は結露しにくくなる。
【００２０】
そこで、２回目のスロー排気はスロー排気バルブ１２の排気コンダクタンスを大きすることにより、１回目のスロー排気より排気速度を大きくして行う。このとき、スロー排気バルブ１２は真空容器１の外部に設けた不図示の制御装置によって排気コンダクタンスの大きさをコントロールすることで、真空容器１内に含まれている水成分が結露しない最大の排気コンダクタンスでスロー排気を可能とすることができる。
【００２１】
真空容器１に対して、大気圧からのスロー排気と、不活性ガスの導入のサイクル（Ｓ０１〜Ｓ０８）を３回以上繰り返すことで真空容器１内の水分量が約１／１０００になる。そのため、主排気ポンプ７を使用して真空容器１内を急激に排気した場合でも、真空容器１内での水成分の結露が起きにくくなる。
【００２２】
上記サイクル（Ｓ０１〜Ｓ０８）をN回繰り返し、N回スロー排気を実施した後（Ｓ０９）、スロー排気バルブ１２を開とする（Ｓ１０）。繰り返し数Nは、３回以上の数を適宜設定する。到達圧力が所定圧力ａ2（例えば、１００００Ｐａ）に到達したら（Ｓ１１）、スロー排気バルブ１２を閉、粗引きバルブ１１を開にして（Ｓ１２）、粗引きポンプ６にて排気を行う。次に、スロー排気バルブ１２を閉にし（Ｓ１３）、真空容器１に設置されたゲートバルブ１０を開にし、ターボ分子ポンプ（TMＰ）などの主排気ポンプを使用して真空容器１内の圧力を所定圧力ｂ1（例えば、１×１０−４Ｐａ）まで減少させる（Ｓ１５）。
【００２３】
真空容器１の圧力が所定圧力ｂ1に到達したら、真空容器１の圧力がｂ2に達するまで、Ｓ１６〜Ｓ２３を一サイクルとして、サイクルを繰り返し行う。
（Ｓ１６）ゲートバルブ１０を閉じる。
（Ｓ１７）マスフローコントローラ５、ガスバルブ１３を開き、不活性ガスを真空容器１内に導入する。
（Ｓ１８）ベークヒーター８、ランプヒーター９の電源をオン（ON）とし、ベーキングを開始する。
（Ｓ１９、Ｓ２０）真空容器１の圧力が所定圧力ｃ（例えば１３３０Ｐａ）に到達したら（Ｓ１９）、マスフローコントローラ５およびガスバルブ１３を閉じ、不活性ガス導入を停止する（Ｓ２０）。
（Ｓ２１）所定時間（例えば１０分）その状態を保持し、ベーキングを行う。
（Ｓ２２、Ｓ２３）その後、ゲートバルブ１０を開き、真空容器１内の圧力がｂ2（例えば１×１０−５Ｐａ）以下となったら、ベーキングを終了し、ベークヒーター８、ランプヒーター９の電源をオフ（OFF）とする。
ガスバルブ１３を閉じてから（Ｓ２５）、ゲートバルブを開き（Ｓ２６）ベーキングを終了とする。
なお、上記の例では、排気は所定圧力ｂ2まで行っているが、所定圧力に代えて、真空容器内の水分圧、繰り返し回数を排気開始の条件としても良い。
【００２４】
その後、主排気ポンプ７を介して、粗引きポンプ６で排気しつつ、真空容器１を自然冷却させる。
真空容器１の冷却は、ゲートバルブを開かず真空容器１内に不活性ガスを封止した状態で所定圧力ａ1の状態を保持した状態で行うこともできる。これによれば、真空容器１内の部品の熱が早く真空容器外壁に伝わるため、この方法で真空容器１の冷却速度を上げることが出来る。
【００２５】
他の態様として、上記ステップのＳ２０に代えて、真空容器１内に不活性ガスを封止せずに、真空容器１内に自動圧力調整機を取り付けて、真空容器１内の圧力を一定の所定圧力ｃ（例えば１３３０Ｐａ）に保った状態で不活性ガスを連続して流しつづけながら真空容器１をベーキングすることも可能である。本方法においては、不活性ガスを流し続けるので、不純物が不活性ガスにより排出され真空容器１内の真空の質をより向上させることが出来る。
【符号の説明】
【００２６】
１  真空容器
２  圧力計
３  温度計
４  イオン測定器
５  マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
６  粗引きポンプ
７  主排気ポンプ
８  ベークヒーター
９  ランプヒーター
１０  ゲートバルブ
１１  粗引きバルブ
１２  スロー排気バルブ
１３  ガスバルブ
【図１】
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【図２】
2011096797.tif 000004