JP2001144161A - 真空処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】枚葉式真空処理装置のロードロック機構におい
て、被搬送物である基板を収納し大気圧と真空間を繰り
返す小部屋内の塵埃低減とロードロック動作の高速化を
目的とする。 【構成】真空中で上下方向に２段階に駆動できるステー
ジ２を動作させ、中間位置でアーム５から基板１０を受
け取り、ステージ２を最上段まで上昇させて大気圧と真
空との状態を繰り返す小部屋８を形成する。この小部屋
８の内部にシール機構が存在しないため摺動による塵埃
の発生がない。また従来の基板の直下にプッシャを設け
て基板を持ち上げて搬送する場合に比べて基板直下の気
体の流れがスムースになり、より短時間内にリークや排
気ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置や電子部品等
の製造装置に係り、特に真空中で基板に対してエッチン
グやＣＶＤ等の処理をする装置の大気中から装置内へ基
板を搬入するロードロック機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、従来の枚葉式真空処理装置とし
ては、特許公報昭６３−４５４６７号に示された装置が
ある。また基板の処理面を反転させてロードロック機構
から搬送した特開昭５９−９４４３５号の装置や、リン
グ状ガスケットを用いて円板を上下させてプラズマ反応
室や基板出入室を形成した特許公報昭６３−２４４１２
号の例がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上昇して
小部屋を形成し、その小部屋を介して大気と真空間で基
板を搬出入するロードロック機構において、通常基板を
持ち上げて保持するリフトとかプッシャと呼ばれるもの
を設けている。これは大気中に設けた基板のハンドリン
グ機構との受け渡しや真空中のハンドリング機構との受
け渡しの為に必要であった。ところで、本来ロードロッ
ク機構に必要なのはこの小部屋に対して短時間のうちに
真空排気して短時間のうちに大気圧に戻すかが重要であ
る。基板に処理を施すのに要する時間よりも短時間のう
ちにこの小部屋の真空排気，ハンドリング，大気開放、
ハンドリングの一連のロードロックのための動作が終了
しなければ装置全体の生産能力を低下させてしまう。ま
た大気からの真空排気の際に小部屋の表面に付着した水
分等の不純ガスを装置内に持ち込まぬためにも小部屋内
の表面積を極力小さくすると共に、体積や真空室と連通
させるときの到達圧力を小さくすることは言うまでもな
い。このために、従来例で示した枚葉式のロードロック
機構を用いた場合は異物の巻き上げを起こさない範囲で
できるだけ素早く真空排気や大気開放を行う必要があ
る。この際に前出のプッシャ（リフト）を有するため、
真空排気のときに基板が動いたり、大気開放のときに基
板が搭載面に吸着されたりする問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】これは基板の下面に収納
されたプッシャ部の気体をスムースに排気できないため
や、基板と搭載面の密着性が良すぎることによりリーク
した気体がプッシャ部の空間に入り込めないために起こ
ることである。もちろん一部の装置では基板の搭載面に
溝を設けて、気体の流入が少しでもスムースにいくよう
に工夫した例があるが、前出の表面積を小さくする見地
からは好ましくないと共にプッシャのシール部材で発生
した塵埃を小部屋内に持ち込むことになり必ずしも良い
解決策とはならない。

【０００５】このため本発明では基板搭載面の形状を工
夫してプッシャそのものを廃止した。真空内での基板の
受け渡しにおいては、例えばロードロック部にある基板
を装置の真空中に設けたハンドリングのためのアーム上
に移し替える場合には、小部屋を形成していた基板搭載
面（ステージ）を下降させる際に中間位置で一旦停止さ
せる。次にアームを基板搭載面と干渉しないように基板
の下部に挿入してから、改めて基板搭載面を最下段の位
置まで下降させる。また逆の方向に基板を搬送する場合
にはこれとまったく逆に操作すれば、基板を基板搭載面
上に受け取ることが出来る。基板を受け取ったのち、基
板搭載面を最上段まで上昇させて小部屋を形成し、この
小部屋に対してＮ₂ ガス等を導入して大気圧に戻す。次
に小部屋の側面に設けたゲートバルブを開けて、大気中
に設けたローダによって基板を大気中に取り出す。この
際はローダ自身に基板下に挿入して上昇する機能を持た
すことにより、プッシャを設ける必要を無くした。逆に
ローダ側から基板を小部屋内に搬入する場合は、ローダ
が基板搭載面上に侵入した後下降して基板を置いて来る
ようにすれば良い。また本方式によった場合でも枚葉式
真空処理装置に対して、ロードロック部を搬入だけを担
当するものと搬出だけを担当するものとを別個に２つ設
けたり、１つのロードロック部で搬入も搬出も行えるよ
うにしても何ら差し支えない。

【０００６】

【作用】上記に説明した方法によれば、基板下面にアー
ムやローダを挿入するための気体が十分に出入り可能な
空間を有することにより、真空排気中に基板がずれた
り、大気開放後に基板が搭載面に吸着したりすることが
ない。またプッシャを基板下面、言い替えれば大気真空
を繰り返すロードロックのために形成した小部屋の中に
設ける必要が無く、摺動部そのものを無くすことができ
るので塵埃の発生の無い、基板のロードロックに好適な
小部屋を形成できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。図１は枚葉式真空処理装置のロードロック部の断
面を示した略図である。１はロードロックチャンバ、２
はステージであり、３のシリンダの軸である３′により
上下方向に駆動できる。また、シリンダ３はシリンダ４
と筐体どうしを繋がれており、シリンダ４の駆動軸４′
を保持して位置を固定している。いわゆる、ダブルロッ
ドシリンダを利用した構成とした。５は真空中の基板を
搬送するためのアームであり、基板搭載部を旋回する部
材の先端の下部に釣上げて持つ形状とした。アーム５の
旋回の駆動装置が６である。７は搬送チャンバであり、
１３は搬送チャンバ７のフタである。９は大気中との基
板の出し入れをする場合に矩形の開口部を開放できるよ
うな構造を有するゲートバルブであり、内部の詳細な構
造は省略した。１０が搬送される基板であり、処理面を
上にして水平に搬送される。１１はロードロックチャン
バ１のメンテナンス用のフタであり、１２のノゾキマド
を組み込んだ構造とした。１９はステージ２を組み込む
ためのフタであり、駆動軸４′を支持する２０のブラケ
ットを取付けた。２１，２２はそれぞれ直動のためのシ
ール機構と回転シール機構であり、本実施例ではＯリン
グを二重に設けた。また図１のなかで黒点で示したもの
はシール材であり、特に説明のための番号を付していな
い。

【０００８】ロードロックチャンバ１と搬送チャンバ７
とを一体とし、同一部材で形成してもよい。またアーム
５は本実施例の形状に限らず、ステージ２と干渉するこ
と無く基板１０の受け渡しができれば、単なる平板構造
としてもよい。ステージ２の駆動に本実施例ではダブル
ロッドシリンダを用いたが、電動を利用した駆動機構と
してもよい。アーム５は本実施例では旋回駆動して搬送
する方式としたが、複数の節を持つロボットアームとし
てもよい。さらに、シール機構にベローズや運動導入機
を用いた構造としても本発明に何ら変わることはない。

【０００９】他の方式としてこの旋回するアーム自体に
上下する機構を追加してステージとの基板の受け渡しを
可能とすることもできるが、アームは他の位置に設けた
プロセスチャンバへの搬入搬出も担当しており、通常こ
れらプロセスチャンバにおいてはプロセス処理の安定化
のために基板搭載面の形状を最適化することをするた
め、アーム５を上下させて基板を受け渡すのに都合のよ
い基板搭載面の形状とすることはできない。このためプ
ロセスチャンバでの基板の受け渡しでは、プロセス処理
への影響を軽微とするため細いピン状の複数のプッシャ
を用いて基板の持ち上げをして搬送するのが普通であ
り、アームに対しては上下する機構は不要である。さら
には水平方向と上下方向にアームを駆動すると機構が複
雑となり信頼性の点でも不利である。このため本実施例
では、ロードロックチャンバ２での基板受け渡しのため
の上下方向の動きはステージ２に担当させた。

【００１０】つぎに図１〜図３を用いて、真空中のアー
ム５に搭載された基板１０を大気中に取り出すときの動
作を説明する。まず図１のようにアーム旋回駆動装置６
を動作させて、ステージ２の上にアーム５を挿入する。
この際シリンダ３および４に対してそれぞれの駆動軸、
３′および４′は引き込んだ状態であり、ステージ２は
最下段となっている。つぎに、図２に示すようにシリン
ダ４を駆動させて駆動軸４′を下方に突き出すことによ
り、ステージ２を上昇させて上部の基板搭載部に基板１
０を受け取る。この状態から図３に示すようにアーム５
を退避させて、シリンダ３の駆動軸３′を上方に突き出
すことにより、基板搭載面以外の外周部でシールする位
置までステージ２を上昇させて小部屋８を形成する。小
部屋８には真空から大気圧に戻すためのリーク機構（図
示せず）や大気圧から真空排気するための排気手段（図
示せず）が設けられていることは言うまでもない。図３
の状態でこのリーク機構を動作させて小部屋８の内部を
大気圧に戻す。そののちゲートバルブ９を開放し、大気
中に設けたローダ１４で外に取り出す。ローダ１４は水
平方向と上下方向の両方に駆動できるようにしたため、
基板１０の下方へ侵入させ真空チャックを駆動させなが
ら上昇させて基板１０を握かみ水平方向移動して取りだ
すことができる。

【００１１】大気中から真空中へ基板を搬入する場合に
は、ローダ１４をまったく逆に動作させて、基板をステ
ージ２の基板搭載部に乗せたのちゲートバルブ９を閉
じ、小部屋８を形成し、前出の排気手段を用いて真空排
気する。ある決めた圧力（例えば真空から１００Ｐａ）
まで排気したのちステージ２を中間位置まで下降させて
アーム５を挿入し、ステージ２を最下段まで下降させ
て、基板をアーム５に搭載させることが可能である。

【００１２】つぎに図４〜図６を用いて第２の実施例を
説明する。図４において、図１と同一番号を記入したも
のについては説明を省略する。３″はシリンダ３の駆動
軸であるが内部を中空としステージ２′の表面まで連続
させて貫通させるとともに、下部に１６のバルブと連結
させた。１７はフレキシブルチューブであり、小部屋８
の排気配管として駆動軸３″を設けた。この構造を採用
することにより、前出の小部屋８の排気手段の排気口を
基板１０に対して同軸上直下に配設することが可能とな
り、従来の側壁に排気口を設けた場合に比べて小部屋８
内の排気による気流の流れがスムースになり、排気によ
る基板の位置ずれの頻度を低減することができた。また
小部屋８の内部を搬送チャンバ７側から見た図が図５で
あり、基板１０の上方から見た図が図６である。ステー
ジ２′の基板搭載部を１５の基板周囲抑えで形成し、文
字どうり基板１０の周辺を下部で支える構造とした。本
実施例では、ステージ２′の基板搭載部を基板周囲抑え
１５のように突出させて設けたがステージ２′の母材そ
のものを切削してローダ１４の侵入するスペースや基板
１０を乗せた場合の周辺抑え部を形成してもよい。むし
ろ表面積を低減する見地からはそうした方が好ましい。

【００１３】

【発明の効果】本実施例によれば、小部屋８を形成し真
空排気や大気圧リークする際に基板１０の直下にプッシ
ャのような摺動するものが無く、そのための塵埃の発生
が無く基板の処理に対して有利となるとともに、真空排
気やリーク処理が素早く出来るため生産効率を律速しな
いメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の枚葉式真空処理装置の要部
の縦断面図である。

【図２】図１において、基板をステージが受取った状態
の縦断面図である。

【図３】図１において、アームを退避させた後、ステー
ジが上昇して小部屋を形成した状態の縦断面図である。

【図４】本発明の他の実施例の枚葉式真空処理装置の要
部の縦断面図である。

【図５】図４のステージの側面図である。

【図６】図４のステージの平面図である。

【符号の説明】

１…ロードロックチャンバ、２…ステージ、３，４…シ
リンダ、５…アーム、６…アーム旋回駆動装置、７…搬
送チャンバ、８…小部屋、９…ゲートバルブ、１０…基
板、１１，１３，１９…フタ、１２…ノゾキマド、１４
…ローダ、１５…基板周囲抑え、１６…バルブ、１７…
フレキシブルチューブ、１８…継手、２０…ブラケッ
ト、２１…シール機構、２２…回転シール機構。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月１２日（２０００．１０．
１２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 真空処理方法

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空処理方法に係り、特
に大気中から装置内へ基板を搬入し真空中で基板を処理
するものに好適な真空処理方法に関する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 七田 弘之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 牧野 昭孝 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 田村 直行 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ステージが上昇して封止することにより大
   気と連通させる小部屋を形成するロードロック機構を用
   い、基板を一枚ずつ搬入して減圧下で処理する枚葉式真
   空処理装置において、前記ステージを上下方向に２段階
   駆動するように設け、大気中のローダが上下方向に２段
   階駆動するように設けたことを特徴とする枚葉式真空処
   理装置。