JP5940883B2 - 真空環境対応カメラ及びリークガス検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空環境内に設置して映像出力させることが可能な真空環境対応カメラに関する。

図８には、真空環境にて処理を実施する装置に対する、従来の非真空環境対応カメラの使用例を示してある。
例えば、真空環境にて基板に処理を実施する半導体製造装置などでは、半導体の性能を確保して安定した生産をするために、真空環境となる処理室１０１の内部における処理基板１０２とヒータ（他にはサセプタやマスクなど処理基板と位置合わせが必要なもの）１０３との位置合わせが重要となる。
実際の位置合わせ確認には、大気環境で目視する方法と、真空環境で確認する方法がある。真空環境で確認する場合には、図８に示すように、処理室１０１に対して設けられた位置合わせ映像用カメラ１０４ａをカメラ制御部１０４ｂで制御して処理室１０１の内部を撮影し、位置合わせ映像用カメラ１０４ａからの出力映像に基づき、処理室１０１、処理基板１０２、ヒータ等１０３及び位置合わせ映像用カメラ１０４ａの位置関係で確認することになる。

ここで、従来の位置合わせ映像用カメラ１０４ａは真空環境に対応していないため、真空環境となる処理室１０１の内部には設置できない。なお、処理室１０１に、筒１０５及び窓１０６を設け、筒１０５内に位置合わせ映像用カメラ１０４ａを設置することで、処理室１０１の外部からでも、位置合わせ映像用カメラ１０４ａを処理基板１０２及びヒータ等１０３に或る程度近づけることは可能である。しかしながら、この手法では、位置合わせ映像用カメラ１０４ａから撮影対象までの距離が遠く、更に窓１０６を介した映像となるので、位置合わせ精度には限界がある。
また、今後、半導体などの技術分野では高性能化に伴い微細化が進むことが考えられ、位置合わせ精度の改善が求められる。

ここで、例えば、特許文献１には、成膜装置のアライメントカメラに関する技術として、カメラを気密容器に収めて真空チャンバ内に設置することで、カメラからの発ガスを防止する技術が開示されている。

特開２０１０−２４８５８３号公報

本発明は、真空環境内を撮影して映像出力するカメラに関し、カメラを真空環境内に設置した状態で当該カメラからのリーク（気体の漏れ）の有無をチェックすることが可能な真空環境対応カメラを提供することを目的とする。

本発明に係る真空環境対応カメラは、真空環境内に設置されるカメラであって、耐真空環境の強度を有する気密構造の筐体を備え、前記筐体は、真空環境の外部から当該筐体内にリークチェック用ガスを導入するリークチェック用ポート（ガス導入ポート）を備えたことを特徴とする。
このような構成によれば、真空環境対応カメラにガス導入ポートを接続して、当該ガス導入ポートを通じて真空環境の外部から筐体内にリークチェック用ガス（例えばヘリウムなど）を導入し、真空環境の排気系でリークチェック用ガスの検出を行うことで、カメラを真空環境内に設置した状態で当該カメラからのリークの有無をチェックすることが可能になる。

また、本発明に係る真空環境対応カメラは、真空環境内に設置されるカメラであって、耐真空環境の強度を有する気密構造の筐体を備え、前記筐体は、複数のリークチェック用ポートを備え、前記筐体に取り付けた前記複数のリークチェック用ポートの内の１つを前記筐体内にリークチェック用ガスを導入するガス導入ポートとして用い、他の１つのリークチェック用ポートを前記筐体内部のリークチェック用ガスを含む雰囲気を前記筐体外部へ排出する排気ポートとして用いることを特徴とする。
このような構成によれば、上述したような効果に加え、真空環境対応カメラに排気ポートを接続して、当該排気ポートを通じて筐体内の雰囲気（リークチェック用ガスを含む）を真空環境の外部へ排出することで、カメラ内部へのリークチェック用ガスの導入が不十分となることや、カメラ内部が加圧状態となることを防止することが可能となる。

また、本発明に係る真空環境対応カメラは、更に、前記筐体のリークチェック用ポートは脱着可能であり、前記リークチェック用ポートが装着されない場合においては、リークチェック用ポートフサギイタ（遮蔽部材）を装着して前記筐体の密閉性を確保することを特徴とする。
このような構成によれば、ガス導入ポートや排気ポートの取り付け部を遮蔽部材で塞ぐことで、リークチェックをしない通常運用時におけるカメラの密閉性を確保することが可能となる。

本発明に係る真空環境対応カメラによれば、カメラを真空環境内に設置した状態で当該カメラからのリーク（気体の漏れ）の有無をチェックすることが可能となる。

本発明に係る真空環境対応カメラ（通常運用時）の断面図の例を示す図である。 本発明に係る真空環境対応カメラ（リークチェック運用時）の断面図の例を示す図である。 本発明に係るリークチェック用ポートを複数個備えた真空環境対応カメラ（リークチェック運用時）の断面図の例を示す図である。 本発明に係る真空環境対応カメラ（通常運用時）の使用例を示す図である。 本発明に係る真空環境対応カメラ（リークチェック時）の使用例を示す図である。 本発明に係る真空環境対応カメラのリークチェック時の接続例を示す図である。 本発明に係るリークチェック用ポートを複数個備えた真空環境対応カメラのリークチェック時の接続例を示す図である。 従来の非真空環境対応カメラの使用例を示す図である。

本発明の一実施例に係る真空環境対応カメラについて、図面を参照して説明する。
図１及び図２には、真空環境対応カメラ４ａの断面図の例を示してある。図１は、通常運用時（フサギイタ装着）の例であり、図２は、リークチェック運用時（リークチェック用ポート装着）の例である。

真空環境対応カメラ４ａの筐体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは、アルミニウム等の金属材料で真空（本例では、真空度１０^-9ＰＡ）に耐える強度を持つように構成される。筐体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、ガラス９、コネクタ１４及びリークチェック用ポートフサギイタ１８ａ（又はリークチェック用ポート１９ａ）の組み立て部には、Ｏリング８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅなどの気密部品を使用して、カメラ内部１７の雰囲気が真空環境に放出されないように密閉する。ガラス９は、金属製の筐体７ａ，７ｄと接触して割れが発生しないように、樹脂性のガラスオサエ１５ａ，１５ｂで保護して固定する。
カメラ内部１７には、レンズ１０によって結像した画像を読み取るセンサ１１、データを処理して出力する基板１２ａ，１２ｂ、信号を伝送するケーブル１３ａ，１３ｂ、ガラス９を保護するガラスオサエ１５ａ，１５ｂ、基板１２ａとセンサ１１を固定するカナグ１６ａ，１６ｂなど配置されるが、これらの部品が真空環境に曝されることはない。

このように、本例の真空環境対応カメラ４ａでは、耐真空環境の強度を有する気密構造の筐体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ内に撮影用の各種部品を配置することで、真空環境内での撮影に耐え得るように構成してある。
また、真空環境に曝される筐体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの表面は、アウトガスが発生しにくくなるような表面処理（化学研磨や電解研磨など）を施して、真空雰囲気への放出ガスを低減するようにしてあるので、真空環境に悪影響を及ぼさずに真空環境対応カメラ４ａを設置することが可能である。

真空環境対応カメラ４ａの具体的な使用例を示す図４及び図５を参照して、処理室１、処理基板２、ヒータ等３及び真空環境対応カメラ４ａの位置関係について説明する。図４は、通常運用時の真空環境対応カメラ４ａの使用例であり、図５は、リークチェック時の真空環境対応カメラ４ａの使用例である。

例えば、真空環境にて基板に処理を実施する半導体製造装置などでは、半導体の性能を確保して安定した生産をするために、真空環境となる処理室１の内部における処理基板２とヒータ（他にはサセプタやマスクなど処理基板と位置合わせが必要なもの）３との位置合わせが重要となる。本例の真空環境対応カメラ４ａは、真空環境となる処理室１の内部に設置され、ケーブル等で通信可能に接続された外部のカメラ制御部４ｂから制御することで、処理基板２とヒータ等３などの位置合わせに必要な映像を真空環境内で撮影することが可能なため、位置合わせの効率化を図ることができる。

本例の真空環境対応カメラ４ａは、従来の非真空環境対応カメラ１０４ａを使用した場合（図８参照）と比較して、下記のような有効性がある。
（１）撮影対象までの距離を熱影響の及ばない限界まで近づけることが可能。
（２）窓の影響を受けずに撮影できる。
これらにより、出力される映像の精度向上が図られ、位置合わせ精度の改善が可能となる。また、図８における筒１０５及び窓１０６が不要なため、処理室１の形状を簡素化できるといった利点も挙げられる。なお、真空環境対応カメラ４ａに放熱及び輻射熱対策を施すことで、撮影対象までの距離をより短縮することができる。

ここで、今後、処理基板２の大型化が想定され、その際にも位置合わせ精度を確保するためには、複数の真空環境対応カメラ４ａを設置して、それぞれの真空環境対応カメラ４ａから位置合わせに必要な映像を出力する必要性が生ずる。このとき、万が一、いずれかの真空環境対応カメラ４ａでリークが発生し、処理室１が処理に必要な真空度まで到達できない場合には、その原因を突き止めるべく、複数設置した真空環境対応カメラ４ａの各々についてリークチェックが必要となる。処理室１内に真空環境対応カメラ４ａを設置した状態でリークチェックを行なえないと、各真空環境対応カメラ４ａを設置箇所から外して個別にリークチェックをすることになり、リークの発見が困難になるとともに、対策に長時間を要するという問題を生じてしまう。

そこで、本例の真空環境対応カメラ４ａでは、処理室１（真空環境）の外部からカメラ内部１７（筐体内）にリークチェック用ガス（例えばヘリウムなど）を導入するガス導入ポートであるリークチェック用ポート１９ａを取り付け可能な構造にしてある。
通常運用時には、図１のように、リークチェック用ポート１９ａの接続部を塞ぐ遮蔽部材であるガス導入ポートフサギイタ１８ａを取り付けることで、カメラの密閉性を確保する。一方、リークチェック時には、図２のように、リークチェック用ポート１９ａを取り付けることで、カメラ内部１７は処理室１外部との接続が可能となり、処理室１外部のガス導入部２０からカメラ内部１７へリークチェック用ガスを送り込むことが可能となる。

真空環境対応カメラ４ａの具体的な使用例を示す図４及び図５を参照して、処理室１、処理基板２、ヒータ等３、真空環境対応カメラ４ａ及びリークチェック用ガス導入部２０の位置関係について説明する。

リークチェック時は、真空環境対応カメラ４ａに取り付けたリークチェック用ポート１９ａを、処理室１に取り付けたリークチェック用ポート１９ｂを介して、処理室１外部のリークチェック用ガス導入部２０と接続する（図２、図５参照）。これにより、リークチェック用ガス導入部２０から供給されるリークチェック用ガス（例えばヘリウムなど）をカメラ内部１７に送り込むことができ、真空環境対応カメラ４ａを真空環境に設置した状態でのリークチェックを容易に実施可能となる。

通常運用時は、真空環境対応カメラ４ａに設けたリークチェック用ポート１９ａの取り付け部にリークチェック用ポートフサギイタ１８ａを装着して、真空環境対応カメラ４ａの密閉性を確保し（図１参照）、また、処理室１に設けたリークチェック用ポート１９ｂの取り付け部にリークチェック用ポートフサギイタ１８ｂを装着して、処理室１の密閉性を確保する（図４参照）。もちろん、通常運用時に図２及び図５の状態（リークチェック用ポート１９ａ，１９ｂを取り付けた状態）で運用しても問題ない。

図６には、真空環境対応カメラ４ａのリークチェック時の接続例を示してある。
処理室１は、排気配管２１を通じてポンプ２３やリークチェック用ガス検出器２２などと接続される。
リークチェック時は、真空環境対応カメラ４ａにリークチェック用ポート１９ａを取り付け、処理室１にリークチェック用ポート１９ｂを取り付けて、リークチェック用ポート１９ａ，１９ｂを互いに接続する。そして、リークチェック用ポート１９ｂとリークチェック用ガス導入部２０を接続することで、真空環境対応カメラ４ａのカメラ内部１７にリークチェック用ガスを導入することが可能となる。

すなわち、ポンプ２３を動作させて処理室１を真空環境とし、リークチェック用ガス導入部２０からリークチェック用ガスを真空環境対応カメラ４ａのカメラ内部１７に導入する。真空環境対応カメラ４ａにリーク箇所がある場合には、カメラ内部１７からリークチェック用ガスが処理室１内に拡散し、排気系に接続されるリークチェック用ガス検出器２２にて検出されるので、真空環境対応カメラ４ａを真空環境（処理室１内）に設置した状態でのリークチェックが可能となる。
なお、いずれの真空環境対応カメラ４ａでリークが発生しているかについては、リークチェック用ガスを導入する真空環境対応カメラ４ａを順に切り替えていき、リークチェック用ガス検出器２２にてリークチェック用ガスを検出した際にリークチェック用ガスの導入を行なっていた真空環境対応カメラ４ａを特定することで把握できる。

以上の内容は、リークチェック用ポートを１つ備えた真空環境対応カメラの例であるが、真空環境対応カメラにリークチェック用ポートを複数設ける構成としてもよい。図３には、リークチェック用ポートを複数個備えた真空環境対応カメラ４ａ’の断面図の例を示してある。なお、同図は、リークチェック運用時（リークチェック用ポート装着）の例である。

図３のように、真空環境対応カメラ４ａ’にリークチェック用ポート１９ａを複数個（本例では、１９ａ−１，１９ａ−２の２個）備え、カメラ内部１７へのリークチェック用ガスの導入とカメラ内部１７の雰囲気（リークチェック用ガスを含む）の排出とを別々のリークチェック用ポート１９ａ及び１９ｂで行うことで、カメラ内部１７へのリークチェック用ガスの導入が不十分になることや、カメラ内部１７が加圧状態となることを防止することが可能となる。
図３の例では、真空環境対応カメラ４ａ’に取り付けた一方のリークチェック用ポート１９ａ−１を、処理室１の外部からカメラ内部１７にリークチェック用ガスを導入するガス導入ポートとして用い、他方のリークチェック用ポート１９ａ−２を、カメラ内部１７の雰囲気（リークチェック用ガスを含む）を処理室１の外部へ排出する排気ポートとして用いる。

図７には、リークチェック用ポート１９ａを複数個備えた真空環境対応カメラ４ａ’のリークチェック時の接続例を示してある。
図６と同様に、処理室１は、排気配管２１を通じてポンプ２３やリークチェック用ガス検出器２２などと接続される。
リークチェック時は、真空環境対応カメラ４ａ’にリークチェック用ポート１９ａ−１，１９ａ−２を取り付け、これと同数のリークチェック用ポート１９ｂ−１，１９ｂ−２を処理室１に取り付けて、対応するリークチェック用ポート１９ａ，１９ｂ同士を互いに接続する。すなわち、リークチェック用ポート１９ａ−１と１９ｂ−１を接続し、リークチェック用ポート１９ａ−２と１９ｂ−２を接続する。そして、複数取り付けたリークチェック用ポート１９ｂの内の１つ（本例では、リークチェック用ポート１９ｂ−１）とリークチェック用ガス導入部２０を接続することで、真空環境対応カメラ４ａ’のカメラ内部１７にリークチェック用ガスを導入することが可能となる。

すなわち、ポンプ２３を動作させて処理室１を真空環境とし、リークチェック用ガス導入部２０からリークチェック用ガスを真空環境対応カメラ４ａ’のカメラ内部１７に導入する。真空環境対応カメラ４ａ’にリーク箇所がある場合には、カメラ内部１７からリークチェック用ガスが処理室１内に拡散し、排気系に接続されるリークチェック用ガス検出器２２にて検出されるので、真空環境対応カメラ４ａ’を真空環境（処理室１内）に設置した状態でのリークチェックが可能となる。

このとき、リークチェック用ガス導入部２０を接続しなかった残りのリークチェック用ポート１９ｂ（本例では、リークチェック用ポート１９ｂ−２）を通じてリークチェック用ガスやカメラ内部１７の雰囲気を処理室１の外部へ排出することで、カメラ内部１７へのリークチェック用ガスの導入が不十分になることや、カメラ内部１７が加圧状態となることを防止することが可能となる。

１：処理室、 ２：処理基板、 ３：ヒータ等、 ４ａ，４ａ’：真空環境対応用カメラ、 ４ｂ：カメラ制御部、 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ：筐体、 ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ：Ｏリング、 ９：ガラス、 １０：レンズ、 １１：センサ、 １２ａ，１２ｂ：基板、 １３ａ，１３ｂ：ケーブル、 １４：コネクタ、 １５ａ，１５ｂ：ガラスオサエ、 １６ａ，１６ｂ：カナグ、 １７：カメラ内部、 １８ａ，１８ｂ：リークチェック用ポートフサギイタ、 １９ａ，１９ｂ：リークチェック用ポート、 ２０：リークチェック用ガス導入部、 ２１：排気配管、 ２２：リークチェック用ガス検出器、 ２３：ポンプ、 １０１：処理室、 １０２：処理基板、 １０３：ヒータ等、 １０４ａ：位置合わせ映像出力用カメラ、 １０４ｂ：カメラ制御部、 １０５：筒、 １０６：窓。

Claims (3)

1. リークチェック用ガスの検出により真空環境内への外気の流入を検出するリークチェック用ガス検出部が設けられた真空環境内に設置される真空環境対応カメラであって、
   耐真空環境の強度を有する気密構造の筐体を備え、
   前記筐体は、カメラを制御する為のケーブルを接続するコネクタと、前記真空環境内において外気の流入を検出する為のリークチェック用ガスを前記真空環境の外部から前記筐体内に導入するリークチェック用ポートを備えた、
   ことを特徴とする真空環境対応カメラ。
2. 請求項１に記載の真空環境対応カメラにおいて、
   前記筐体は、複数のリークチェック用ポートを備え、
   前記筐体に取り付けた前記複数のリークチェック用ポートの内の１つを前記筐体内にリークチェック用ガスを導入するガス導入ポートとして用い、他の１つのリークチェック用ポートを前記筐体内部のリークチェック用ガスを含む雰囲気を前記筐体外部へ排出する排気ポートとして用いる
   ことを特徴とする真空環境対応カメラ。
3. リークチェック用ガスの検出により真空環境内への外気の流入を検出するリークチェック用ガス検出部が設けられた真空環境内に設置される真空環境対応カメラの真空環境内へのリークガス検出方法であって、
   耐真空環境の強度を有する気密構造の筐体で前記真空環境対応カメラを覆い、
   前記真空環境内において外気の流入を検出する為のリークチェック用ガスを前記真空環境の外部から前記筐体内に導入し、
   前記リークチェック用ガスが前記筐体外にリークすると前記リークチェック用ガス検出部で検出される
   ことを特徴とする真空環境対応カメラの真空環境内へのリークガス検出方法。

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