JPH0466120A - 真空容器のベント方法 - 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、真空容器のベント方法に関し、詳細には、真
空蒸着、スパッタリング、イオンブレーティング等の処
理（以降、真空処理という）の際に、真空容器内に処理
物体をローディングし、真空容器内を真空にして処理物
体を処理した後、処理物体をアンローディングする前に
、真空容器内に気体を導入して真空容器内の圧力を大気
圧に復元させる真空容器のベントの方法に関する。

（従来の技術〉 バッチ式の真空処理装置により真空処理する際には、第
２図の真空処理サイクルに示す如く、処理物体を装入（
ローディング）し、真空容器内を真空にして真空蒸着等
の真空処理をした後、処理物体を取出しくアンローディ
ング）するため、アンローディングする前に、真空容器
内に気体を導入して真空容器内の圧力を大気圧に復元さ
せる真空容器のベント操作が必要である。

従来、上記真空容器のベントは、真空容器に管接続され
たベントバルブを開き、真空容器内に大気、あるいは一
定圧力の乾燥Ｎ２（窒素）ガス等を導入する方法により
行われる。

例えば、第３図の真空処理装置に示す如く、真空容器（
１）にベント管（４）により一端か接続され、大気に開
放している管に他端か接続されたベントバルブ（５）を
開にし、真空容器（１）内に大気を導入する方法により
、真空容器のベントか行われる。尚、第３図において、
（２）は排気口バルブ、（３）は真空排気システムを示
すものである。

即ち、真空容器（１）の開口部（図示していない）から
容器（１）内に処理物体をローディングし、ベントバル
ブ（５）を閉じ、排気口バルブ（２）を開いて真空排気
システム（３）を作動させ、真空排気→真空処理の操作
を行う。該処理か終了すると、排気口バルブ（２）を閉
じ、ベントバルブ（５）を開いて大気を導入しベントを
行う。ベント終了後、処理物体をアシロ−ディングして
真空処理サイクルを終了する。

尚、上記処理中の容器（１）内の圧力は、通常１０−’
〜１Ｏ−７Ｔｏｒｒ、大気を導入するベント初期の圧力
差は約７６０　Ｔｏｒｒある。ベント管（４）の内径は
、一般にφ５〜φ１０ｍｍ程度である。

（発明か解決しようとする課題） 気体か導管を通して該気体の圧力より低圧の空間に噴出
するとき、空間の圧力か高い場合には、導管内の流れは
ポアジエユの流れであり、気体分子は熱運動の他に全体
としての集団運動を行い、これか流れとなる。該流れは
、導管の出口より広い空間に放出された後もそのまま持
続するか、周囲の静止している気体との間に働く粘性力
によって次第に流れは減衰し、気体分子の方向分布か前
方で横方向に拡かる流れ（粘性流）になり、そのため流
れは遠方まで届かない。

これに対し、気体を真空中に導入するベントの初期段階
の場合の如く、気体が導管を通して圧力が極めて低い空
間に噴出する場合には、導管内での気体の分子条件が成
立し、気体分子は各々が自由分子となり、空間への噴出
後の減衰が小さいので、上記粘性流に比して気体分子の
方向分布か前方に鋭く絞られる流れ（非粘性流）となり
、そのため流れは遠方にまで到達する。この到達距離は
上記気体の圧力と空間の圧力との差か大きい程、大きく
なる。尚、気体の流れの状態は、粘性流中間領域流１分
子流の３種類に分けられる。非粘性流とは、上記３種類
の中の中間領域流又は／及び分子流の流れ、即ち粘性流
以外の流れ（以降、非粘性流という）を指すものである
。

前記従来の真空容器のベント方法においては、ベントバ
ルブを開いて直接大気、或いは一定圧力の窒素ガス等を
導入しているので、非粘性流となるベント初期には真空
容器内へ導入する気体（大気あるいは窒素ガス等）の圧
力Ｐ、（大気圧あるいは窒素ガス圧等）と真空容器内の
圧力Ｐ２との差ΔＰが７６０Ｔｏｏｒ或いはそれ以上と
大きい。故に、ベント管から真空容器内への気体の流れ
が遠方にまで到達し、この到達距離は大きくなる。その
ため、該気体の流れが、処理工程中に発生して容器の底
や壁面に堆積しているダストや異物等を舞上がらせ、そ
れらが処理物体の表面に付着して処理面に悪影響を及ぼ
すという問題点がある。

真空容器内への大気あるいは窒素ガス等の導入により真
空容器内の圧力Ｐ２が上昇し、ベント管から真空容器内
への気体の流れが粘性流となるベント後期には、上記の
如きダスト等の舞上がりは生じなくなる。しかし、真空
容器内の圧力Ｐ、か大気圧に近づくにつれ、圧力差ΔＰ
が小さくなり、気体の流入量か次第に減少して来るので
、容器内の圧力Ｐ２を大気圧まで復元させるのに長時間
を要するという問題点かある。これは、処理サイクルに
長時間を要し、生産性の低下という問題点に繋がる。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は従来のものかもつ以上のような問題点を解
消し、ベント初期における真空容器底や壁面のダストや
異物等の舞上がりの程度を減少し、ベント後期における
真空容器内の大気圧への復元時間を短縮し得る真空容器
のベント方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成
の真空容器のベント方法としている。

即ち、本発明に係る真空容器のベント方法は、真空容器
内に処理物体をローディングし、真空容器内を真空にし
て処理物体を処理した後、処理物体をアンローディング
する前に、真空容器にベント管及びベントバルブを介し
て管接続された気体供給源より真空容器内に気体を導入
して真空容器内の圧力を大気圧に復元させる真空容器の
ベント方法において、上記ベントバルブの気体供給源側
の気体圧力を、真空容器内の圧力が小さくてベント管か
ら真空容器内への気体の流れか非粘性流となるベント初
期には７６０Ｔｏｒｒより低く調整し、ベント管から真
空容器内への気体の流れが粘性流となるベント後期には
７６０Ｔｏｒｒ以上に調整して、前記真空容器内への気
体の導入を行うことを特徴とする真空容器のベント方法
である。

（作用） 本発明に係る真空容器のベント方法は、以上説明したよ
うに、真空容器にベント管及びベントバルブを介して管
接続された気体供給源より真空容器内に気体を導入する
に際し、真空容器内の圧力が小さくてベント管から真空
容器内への気体の流れか非粘性流となるベント初期には
、上記ベントバルブの気体供給源側の気体圧力を７６０
Ｔｏｒｒより低く調整するようにしているので、真空容
器内へ導入する気体の、圧力Ｐ１と真空容器内の圧力Ｐ
２との差ΔＰか７６０Ｔｏｏｒより低くなる。そのため
、ベント管から真空容器内への気体の流れの到達距離を
小さくし得る。即ち、気体かベントバルブの小さい管径
を通って広い真空容器内に流入しても、通常の粘性流の
場合に似た状態になり、気体分子の方向分布が円形に近
くなり、気体の流れか真空容器の底まて強く吹きつける
ことなく、真空容器内の圧力Ｐ２を上昇させ得る。従っ
て、ベント初期における真空容器底や壁面のダストや異
物等の舞上がりの程度を減少し得るようになる。尚、こ
の減少程度は、前記圧力差ΔＰを小さくする程、小さ（
し得る。

真空容器内の圧力か少し上昇し、例えばｌ　Ｔｏｒｒ程
度の圧力になると、ベント管から真空容器内への気体の
流れは粘性流となるので、真空容器底のダストや異物等
の舞上がりは生じなくなる。かかる粘性流となるベント
後期には、前記ベントバルブの気体供給源側の気体圧力
を７６０ＴＯｒｒ以上に調整して、真空容器内への気体
の導入を行うようにしているので、前記従来法の場合に
比し、真空容器内へ導入する気体の圧力ＰＩと真空容器
内の圧力Ｐ、との差ΔＰを大きくし得、そのため気体の
流入量を大幅に増大し得る。故に、真空容器底や壁面の
ダストや異物等の舞上がりを生じることなく、ベント後
期における真空容器内の大気圧への復元時間を短縮し得
るようになる。その結果、処理サイクルの所要時間の短
縮化、生産性の向上か図れるようになる。

（実施例） 本発明の実施例を、第１図の真空処理装置に基づいて以
下に説明する。

真空容器（１）に排気ロバルプ（２）を介して真空排気
システム（３）を取り付け、又、真空容器（１）の壁に
ベント管（４）を介してベントバルブ（５）を取り付け
ている。ベントバルブ（５）の−次側にはＴ継手を介し
て２つの真空バルブ（６）（９）を接続し、真空バルブ
（６）の−次側には圧力調節弁（７）を介して圧縮空気
や窒素ガス等の気体供給源（８）（圧カニ　４〜６　ｋ
ｇｆ／ａｎ　２Ｇ）を接続し、真空バルブ（９）の−次
側には真空排気システムα０）を接続する。

圧力測定ゲージとして、真空容器Ｔｌ）には７６０〜１
０−’Ｔｏｒｒの圧力を測定する熱線真空計等の高圧力
測定ゲージαＤ、及び、１０−”Ｔｏｒｒ以下の圧力（
真空度）を測定する電離真空計等の低圧力測定ゲージα
２を接続し、ベントバルブ（５）の−次側Ｔ継手部には
７６０Ｔｏｒｒ以上の圧力を測定するブルドン管等の高
圧力測定ゲージα３、及び、７６０−１０”Ｔｏｒｒの
圧力を測定する熱線真空計等の低圧力測定ゲージ側を接
続する。４つの圧力測定ゲージはそれぞれ電気出力信号
に変換され、該信号を２つづつ組み合わせて３つの減算
器α５αθα力に加え、その出力を３つの比較器０８　
Ｑ９）■に加えてそれぞれの設定値と比較し、その出力
を切換器（２１）を介して制御器（２２）に加え、その
出力で圧力調節弁（７）のバネ圧を調節する。

以上の構成機器の動作を、第２図の真空排気→処理→ベ
ントの工程について述べる。真空排気の工程においては
、ベントバルブ（５）を閉じ排気口バルブ（２）を開い
て、真空排気システム（３）を作動させ、真空容器（１
１内を高真空（例えば１０−’　〜１０−”Ｔｏｒｒ以
下）まで排気する。このとき、同時に真空バルブ（６）
を閉じ真空バルブ（９）を開いて、ベントバルブ（５）
の−次側Ｔ継手部を低真空（例えばＩ　Ｔｏｒｒ）まで
真空排気システムα０）で排気する。真空容器（１）内
が所定の真空に到達すれば、真空容器（１）内に予めロ
ーディングされた処理物体の表面に蒸着などの処理を行
う。該処理が終了すれば、真空容器（１）内を大気圧に
ベントする工程に移る。

ベント工程では、先ず、排気口バルブ（２）及び真空バ
ルブ（９）を閉じ、ベントバルブ（５）及び真空バルブ
（６）を開いて、圧力調節弁（７）によりベントバルブ
（５）の−次側圧力ＰＩを１００Ｔｏｒｒ程度に調整し
た状態で、気体供給源（８）の気体を真空容器（１）内
に導入する。尚、前述の如くベントバルブ（５）の−次
側Ｔ継手部を真空排気システムα０）で低真空に排気し
ているため、圧力ｌ１ｍ弁（７）が正常に作動するまで
の間に過渡的な高圧力の気体が真空容器ｆｌｌ内に流入
するのを確実に防止できる。

上記気体の導入により真空容器（１）内の圧力Ｐ２が上
昇してくる。ベント管から真空容器内への気体の流れが
非粘性流となっているベント初期の間、即ち、真空容器
（１１内の圧力か圧力ｐｔになる迄の間は、前記圧力Ｐ
、を１００Ｔｏｒｒ程度に調整した状態で気体の導入を
続ける。更に、上記圧力調整の状態で真空容器（１）内
の圧力がＰｔよりも少し高い圧力Ｐｖになるまて気体の
導入を続ける。尚、上記圧力Ｐｔ−Ｐｖの間ではベント
管から真空容器内への気体の流れか粘性流となっている
。

ここで、粘性流となるのは、管内の気体の平均自由行路
ｌと管の直径ｄの比か一定値以下の場合である。この比
が一定値以上の場合には、粘性力による流れの減衰がな
く、自由分子流（非粘性流）となる。実施例の装置では
ベントバルブ（５）の配管（４）の直径ｄが５〜１ＯＩ
ｌｕｎであり、差圧ΔＰか１００Ｔｏｒｒ程度であるの
で、非粘性流から粘性流になる圧力ｐｔは０．Ｉ　Ｔｏ
ｒｒぐらいとなる。従って、前記圧力Ｐ　、　：　１０
０Ｔｏｒｒ調整は、差圧ΔＰを１００Ｔｏｒｒ程度に制
御していることに等しい。

上記ベント初期での圧力測定はＰ　２　＜　１０−’Ｔ
ｏｒｒのとき圧力測定ゲージαｚ（１４を用い、ＰＶ　
＞Ｐ２　＞１Ｏ−３Ｔｏｒｒのとき圧力測定ゲージαＤ
α４を用いる。

Ｐ、　＜１ｏ−２Ｔｏｒｒにおいては、圧力測定ゲージ
αＺ（１４）の出力信号Ｐ　Ｌｌ、ＰＬＩＩの出力から
減算器αηて差圧ΔＰＬを求め、差圧ΔＰの目標１００
Ｔｏｒｒに相当する指令値ΔＰＬＣと比較器（イ）て比
較し、その偏差ｅＬか切換器（２Ｉ）を介して制御器（
２２）に入力信号として送られ、差圧ΔＰを目標の１０
０Ｔｏｒｒに制御するよう圧力調整器（７）の開度を制
御する。

Ｐｖ　＞Ｐ２　＞１０−’Ｔｏｒｒにおいても、圧力測
定ゲージａυα４の出力信号Ｐ　Ｌｌ、Ｐ□２の出力か
ら減算器αｅて差圧ΔＰＩｌを求め、差圧ΔＰを目標１
００Ｔｏｒｒに圧力調整器（７）の開度を制御する。

前記気体の導入ＣＰ’、がＰｖになるまでの気体導入）
後はベント後期に相当し、真空容器（１）内、ベント管
（４）内とも、気体の流れか充分粘性流状態になるので
、真空容器（１１内の圧力Ｐ、が大気圧になるまで差圧
ΔＰを大きくして、気体の導入速度を上げても、気体分
子の方向分布は分子流の状態はと鋭くなく、真空容器（
１１底や壁面のダストなとを群上からせることもない。

そこで、ベントバルブ（５）の−次側圧力Ｐ１を７６０
ＴＯｒｒ以上に調整した状態で、気体供給源（８）の気
体を真空容器（１）内に導入する。このとき、圧力測定
ゲージαυα３の出力信号Ｐ　Ｍ！及びＰ□２の出力か
ら減算器α９て差圧ΔＰ。

を求め、圧力調整器（７）の開度を制御し、差圧ΔＰを
５００Ｔｏｒｒに制御した。

その結果、真空容器底や壁面のダストや異物等の群上が
りを生じることなくベントし得、又、従来法の場合に比
し、ベント時間を大幅に短縮し得た。

（発明の効果） 本発明に係る真空容器のベント方法によれば、ベント初
期における真空容器底や壁面のダストや異物等の群上が
りの程度を減少し得、又、ベント後期における真空容器
内の大気圧への復元時間を短縮し得るようになる。その
ため、上記ダスト等の付着による処理物体の表面品質低
下を生じなくし得、又、真空処理サイクル時間の短縮化
、生産性の向上か図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例に係る真空処理装置の概要を示す図、
第２図は、真空処理サイクルのフローを示す図、第３図
は、従来の真空処理装置の概要を示す図である。 ｍ−一真空容器　　　　　（２１−真空排気口バルブ（
３）αα−真空排気システム　（４）−ベント管（５１
−−ベントパルプ　　　　（６）（９１−真空バルブ（
７）−一圧力調節器　　　　　＋８１−ベント用気体源
αＤ〜α４−・−圧力測定ゲージ　αＳ〜αη−減算器
αε〜■−・比較器　　　　　（２１）−切換器（２２
）−・−制御器 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　弁理士　　金丸　章− 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器内に処理物体をローディングし、真空容
   器内を真空にして処理物体を処理した後、処理物体をア
   ンローディングする前に、真空容器にベント管及びベン
   トバルブを介して管接続された気体供給源より真空容器
   内に気体を導入して真空容器内の圧力を大気圧に復元さ
   せる真空容器のベント方法において、上記ベントバルブ
   の気体供給源側の気体圧力を、真空容器内の圧力が小さ
   くてベント管から真空容器内への気体の流れが非粘性流
   となるベント初期には７６０Ｔｏｒｒより低く調整し、
   ベント管から真空容器内への気体の流れが粘性流となる
   ベント後期には７６０Ｔｏｒｒ以上に調整して、前記真
   空容器内への気体の導入を行うことを特徴とする真空容
   器のベント方法。