(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な真空容器であって、
容器本体と、シリコンからなる被膜とを有し、
前記被膜は、前記容器本体内部の真空雰囲気に接する全面に配置されたことを特徴とする真空容器。
【請求項２】
前記被膜は、５μｍ以下の厚みであることを特徴とする請求項１記載の真空容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料等からなり、真空排気可能な真空容器に関し、特に真空排気に要する時間を短縮することができる真空容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３(ａ)において符号１００は従来の真空容器である。この真空容器１００は半導体装置の製造装置等の真空処理装置に用いられ、ステンレス鋼等の腐食しにくい材料で構成されている。
【０００３】
この真空容器１００を真空処理装置に用いてスパッタリングやエッチング等の真空処理を行う際には、まず不図示の排気系などで真空容器１００の内部を真空排気し、内部が所望の真空状態に到達した後、真空状態を維持しながら処理対象となる半導体基板などを真空容器１００内に搬入し、成膜処理やエッチング処理を開始する。従って、真空状態に到達するまでの排気時間や、プロセスガス導入後に真空状態まで回復する排気時間は、処理能力に大きな影響を与えるためできるだけ排気時間を短縮したいという要求がある。
【０００４】
一般に、真空容器１００の内壁の表面には、通常図３(ｂ)に示すような凹凸１０２があるので、内壁の表面積は大きく、表面には多量のガス分子が吸着する。また、凹凸１０２の凹部内に入り込んだ吸着したガス分子は真空排気の際に排出されにくくなるため、所定の真空状態に到達するまでの排気時間が長くなってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで図３(ｃ)に示すように、内壁の表面に電解研磨や、バフ研磨等の研磨処理を施して平坦化するという対処法が行われている。この対処法によると内壁の表面にあった凹部が減ってガスが排出されやすくなり、また表面積も小さくなるため内壁表面に吸着するガスの量が減るので、目的とする圧力までの排気時間を短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、このような研磨処理によっても、真空状態に到達するまでの排気時間を充分には短縮できないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するために創作されたもので、その目的は、従来の真空容器に比して、真空排気に要する時間を短縮することができる技術を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者等は、真空容器に研磨処理を施しても、所定の真空状態に到達するまでの排気時間を充分に短縮できない原因を考えたところ、水分の存在に思い当たった。
【０００９】
一旦容器の内壁表面に吸着した水分の表面からの放出速度は、凹凸などのような表面の形状よりも、表面の材質によるものが大きく、ステンレス鋼等のように水分を吸着しやすい物質の表面に水分が吸着した場合には、いかに研磨によって表面を平坦にしても、真空排気の際に排出されにくいので、排気時間が充分には短縮できない。
【００１０】
かかる知見に基づいてなされた本発明は、請求項１に記載するように、真空排気可能な真空容器であって、容器本体と、シリコンからなる被膜とを有し、前記被膜は、前記容器本体内部の真空雰囲気に接する全面に配置されたことを特徴とする真空容器である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の真空容器であって、前記被膜は、５μｍ以下の厚みであることを特徴とする真空容器である。
【００１１】
シリコンやゲルマニウムのような半導体材料は水の初期付着確率が低く、又これらの半導体材料は、大気中の水及び酸素により自然酸化されて表面が安定な酸化物あるいは水酸化物になる。こうしてできた酸化物や水酸化物は不活性であり、通常真空容器の材料として用いられるステンレス鋼やアルミニウム合金などよりも水が吸着しにくいという性質がある。
【００１２】
被膜としてシリコンやゲルマニウムを用いた場合でも、これらは自然酸化されてシリコンやゲルマニウムの酸化物となるので、これらの酸化物からなる被膜が形成されることになる。かかる酸化物からなる被膜で覆われた容器の内壁には水が吸着しにくくなるので、真空排気の際に容器内の水が排出されやすくなり、目的とする真空状態に到達するまでの排気時間を短縮することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の効果を定量的に検証するための実施例について図面を参照しながら説明する。
図１の符号１０は本発明の実施例に係る真空容器である。この真空容器１０は、ステンレス鋼からなる容器本体１１の内壁が、シリコンからなる膜厚０．４μｍの被膜１２で被覆されることによって構成されている。この真空容器１０の容積は２×１０-2 ｍ3であり、内表面積は０．４ｍ2である。
【００１４】
本実施例の被膜１２は、アルゴン圧力０．６Ｐａ、ＲＦ電力８００Ｗ、成膜レート１５nm/分の条件下でのＲＦマグネトロンスパッタリング法によって容器本体１１の内壁の全面に形成された。
【００１５】
本発明の発明者等は、このような真空容器１０を真空排気しながら容器内部の圧力を測定した。図１において符号３０はこの測定で用いられた測定装置である。
この測定装置３０は、排気系２０、Ｂ−Ａ真空計１及びピラニー真空計２を有する。排気系２０は、直列に接続されたオリフィス３、ターボ分子ポンプ４、油回転ポンプ５を有し、オリフィス３で排気速度の調整をしながら真空排気ができるように構成されている。ここでは、排気コンダクタンスが６×１０-2 ｍ3／秒のオリフィス３を用いた。また、ターボ分子ポンプ４及び油回転ポンプ５の排気速度はそれぞれ、０．３ ｍ3／秒、０．３ ｍ3／分である。
【００１６】
Ｂ−Ａ真空計１は電離真空計の一種であって、高〜超高真空状態での圧力を測定するものである。ピラニー真空計２は大気圧付近等の比較的高い圧力を測定するものである。
【００１７】
本実施例では、真空容器１０に排気系２０と、Ｂ−Ａ真空計１及びピラニー真空計２を取り付けた後に、油回転ポンプ５を起動して真空容器１０を真空排気し、ピラニー真空計２で真空容器１０の内部圧力の測定を開始した。
【００１８】
そして真空容器１０の内部圧力が低下し、ピラニー真空計２の測定値が１０Ｐａに到達した後にターボ分子ポンプ４を起動させた。ターボ分子ポンプ４が定常運転になった後、Ｂ−Ａ真空計１を点灯して真空容器１０内の圧力を測定した。
【００１９】
このようにしてなされた測定結果を図３の曲線(Ａ)に示す。図３はＢ−Ａ真空計１の測定値の経時変化を示すグラフであって、横軸が排気時間を、縦軸が内部圧力をそれぞれ示し、油回転ポンプ５で排気を開始した時点を０時間としている。
【００２０】
この曲線(Ａ)には、排気時間が１０時間になった時点ですでに内部圧力が１０-7Ｐａ以下に低下し、ほとんど１０-8Ｐａ近くの超高真空状態に到達していることが示されている。
【００２１】
本実施例の真空容器１０の測定が終わったらこれを取り外し、比較の目的で、従来の電解研磨がなされた真空容器についても同様の測定を行った。ここでは、ステンレス鋼よりなり、容積及び内表面積が真空容器１０と同じ真空容器を用いた。かかる従来の真空容器による測定結果を図３の曲線(Ｂ)に示す。
【００２２】
この曲線(Ｂ)には、排気時間が１０時間になった時点で内部圧力はまだ１０-7Ｐａ以下に低下していないことが示されている。この時点で曲線(Ａ)では内部圧力がすでに１０-8Ｐａ近くまで達しているので、容器の圧力降下速度は曲線(Ａ)に示す本実施例の真空容器の方が大きいことがわかる。
【００２３】
また、曲線(Ａ)では内部圧力が１０-7Ｐａに到達するまでおよそ２時間を要しているのに対し、曲線(Ｂ)では２０時間以上を要していることが図３より読みとれる。従って、本実施例の真空容器１０では、同じ圧力に到達するまでの時間が従来の真空容器の１／１０程度に短縮されていることがわかった。
【００２４】
ところで、容器の圧力降下速度を大きくする目的で、容器の内壁にＴｉＮを成膜するという真空容器があるが、本発明の発明者等はこのような容器についても同様の圧力降下速度の測定を行った。
【００２５】
ここでは、真空容器の材料として本実施例の真空容器１０と同じステンレス鋼を用い、容積、内表面積ともに真空容器１０と同じにした。このような真空容器の内壁に、ホロカソード放電を用いた反応性蒸着法により、アルゴン圧力０．１Ｐａ、窒素圧力０．１Ｐａ、バイアス電圧−１００Ｖ、成膜レート８０nm/分の条件で膜厚０．５μｍのＴｉＮ膜を成膜した。
【００２６】
ＴｉＮ膜で内壁が被覆された真空容器の圧力降下速度の測定結果を図３の曲線(Ｃ)に示す。この曲線(Ｃ)をみると、確かに従来の容器の測定結果である曲線(Ｂ)に比べると排気時間が若干短縮されていることがわかるが、排気時間が１０時間になった時点で内部圧力はまだ１０-7Ｐａ以下に低下していないことについては曲線(Ｂ)と同様であり、曲線(Ａ)の容器の圧力降下速度には及ばない。
また、内部圧力が１０-7Ｐａに到達するまでの時間もおよそ２０時間を要し、曲線(Ａ)の２時間と比べると相当の差がある。
【００２７】
このようにＴｉＮ膜を内部に成膜した真空容器に比しても、本実施例の真空容器１０の圧力降下速度は大きいことがわかり、容器の圧力降下速度が大きくなるという本発明の効果が実証された。
【００２８】
なお、本実施形態では、被膜１２の材料としてシリコンを用いたが、材料はこれに限らず、水が吸着しにくいシリコン酸化物、ゲルマニウム、ゲルマニウム酸化物のいずれかの膜を用いてもよい。
【００２９】
また、被膜１２を形成するのにスパッタ法を用いたが、例えば真空蒸着法や、化学蒸着法等を用いてもよい。さらに、容器本体１１の材料としてステンレス鋼を用いたが、アルミニウム合金、チタニウム合金などのような腐食しにくい金属材料を用いてもよい。
【００３０】
さらに、被膜１２の厚さを０．４μｍとしたが、表面を完全に被覆できる厚さであれば０．００５μｍ以上であってもよい。また被膜１２が応力で剥離しないようにするには、５μｍ以下であればよい。
【００３１】
また、容器内に部品が設けられているときにはその部品の表面に被膜を形成してもよい。この場合には、例えば容器本体１１の内壁にはシリコン酸化膜を形成し、部品にはゲルマニウム酸化膜を形成するというように、異なる材料の被膜を形成してもよい。
【００３２】
さらに、本実施形態では被膜１２は容器本体１１の内壁全面を被覆しているが、必ずしも全面を被覆しなくともよく、容器本体１１の内壁のうち大部分の面積を被膜１２が被覆していれば、従来に比して容器の圧力降下速度を大きくすることはできる。
【００３３】
【発明の効果】
従来の真空容器に比して排気時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の真空容器の真空排気に要する時間を測定する測定装置の構成を説明する図
【図２】本実施例の真空容器と従来の真空容器について、排気時間と内部圧力との関係を示すグラフ
【図３】(ａ)：従来の真空容器の構造を示す断面図
(ｂ)：従来の真空容器の内壁の表面状態を説明する図
(ｃ)：電解研磨が内壁になされた真空容器の表面状態を説明する図
【符号の説明】
１…Ｂ−Ａ真空計    ２…ピラニー真空計    ３…オリフィス  ４…ターボ分子ポンプ    ５…油回転ポンプ    １０…真空容器    １１…容器本体    １２…被膜  ２０…排気系  ３０…測定装置
【図１】
0003989083.tif 000002
【図２】
0003989083.tif 000003
【図３】
0003989083.tif 000004