JP2004087781A - 真空処理装置及び真空処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置に対する基板の搬出入時における基板の清浄度は維持した上で、フットプリント及びコストを低減させる真空処理装置及び真空処理方法を提供すること。
【解決手段】真空処理装置1は、基板Wを収納した密閉容器5が搬出入されるロードロック室2と真空搬送室3と真空処理室4とを備え、ロードロック室2には密閉容器5の蓋5aを開閉する蓋開閉手段12が設けられ、真空搬送室3にはロードロック室2内の密閉容器5と真空処理室4との間で基板Wを受け渡しする基板搬送手段14が設けられ、密閉容器5がロードロック室2内に搬入されると、ロードロック室2内が真空にされ、密閉容器5の蓋5aが蓋開閉手段12によって開けられ、更に、第1の仕切弁13が開けられ、密閉容器5内の基板Wは基板搬送手段14によって、真空下にある真空搬送室3に取り出される。
【選択図】 図1
【解決手段】真空処理装置1は、基板Wを収納した密閉容器5が搬出入されるロードロック室2と真空搬送室3と真空処理室4とを備え、ロードロック室2には密閉容器5の蓋5aを開閉する蓋開閉手段12が設けられ、真空搬送室3にはロードロック室2内の密閉容器5と真空処理室4との間で基板Wを受け渡しする基板搬送手段14が設けられ、密閉容器5がロードロック室2内に搬入されると、ロードロック室2内が真空にされ、密閉容器5の蓋5aが蓋開閉手段12によって開けられ、更に、第1の仕切弁13が開けられ、密閉容器5内の基板Wは基板搬送手段14によって、真空下にある真空搬送室3に取り出される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空下で基板に各種処理を行う真空処理装置及び真空処理方法に関し、更に詳しくは、基板を収納した密閉容器ごとロードロック室内に取り入れ、そのロードロック室内を真空にした清浄な雰囲気中で密閉容器の蓋を開けて基板を取り出したり、処理の終わった基板を密閉容器内に戻したりする真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置は、真空処理室以外にも、その真空処理室を大気中に開放せずに基板の出し入れを行うためのロードロック室や、ロードロック室と真空処理室との間で基板の受け渡しを行う基板搬送手段が設けられた真空搬送室を備えて構成される。
【0003】
更には、局所的に清浄度を高めたクリーンブースをロードロック室に接続させた構成の装置もある。図12にその真空処理装置の模式平面図を示す。
【0004】
真空搬送室45には、図示しない仕切弁を介して複数(図示では3つ)の真空処理室47a、47b、47cが接続されている。更に、真空搬送室45には、それぞれ仕切弁44b、49bを介して2つのロードロック室43、48が接続されている。ロードロック室43、48は、それぞれ仕切弁44a、49aを介してクリーンブース41に接続されている。クリーンブース41はロードポート40に接続されている。
【0005】
真空搬送室45には真空ロボット46が設置されている。クリーンブース41は、この真空処理装置全体が設置されているクリーンルームよりも更に高い清浄度に維持され、内部には大気ロボット42が設置されている。ロードポート40上には、複数枚の基板Wを収納した密閉容器5が載置され、その密閉容器5の蓋がクリーンブース41内に臨むようにしてセットされる。クリーンブース41及びロードポート40は常時、大気圧下にある。
【0006】
例えば、SMIF(Standard Mechanical Interface)やFOUP(Front Opening Unified Pod)式の密閉容器5がロードポート40上にセットされて、クリーンブース41に接続されると、スライド式の蓋がクリーンブース41内で開けられて、大気ロボット42によって、基板Wが密閉容器5内からクリーンブース41へと取り出される。
【0007】
その後、仕切弁44aが開けられ、基板Wは大気圧下にあるロードロック室43内に搬入される。そして、仕切弁44a、44bが閉じられた気密の状態で、ロードロック室43内を真空排気した後、仕切弁44bが開けられ、真空ロボット46によって、基板Wはロードロック室43から、真空下にある真空搬送室45へと取り出される。
【0008】
真空搬送室45内に取り出された基板Wは、真空ロボット46によって各真空処理室47a〜47cへと搬送される。真空処理室47a〜47cにて処理の終わった基板Wは、真空ロボット46によって、開状態の仕切弁49bを通って真空下にあるロードロック室48内へと搬送される。
【0009】
そして、仕切弁44a、44bが閉じられた気密の状態で、ロードロック室48内に不活性ガスなどを導入して大気圧に復帰させた後、仕切弁49aを開けて、処理済みの基板Wを大気ロボット42によって、クリーンブース41へと搬出し、更に密閉容器5内に戻す。
【0010】
密閉容器5内の全ての基板Wについて処理が済んで、その処理済みの基板Wが全て密閉容器5内に戻されると、蓋が閉められて、密閉容器5はクリーンブース41から外され次工程へと進む。
【0011】
上述したような構成では、クリーンルーム内において、基板Wは密閉容器5内に収納されて清浄に保たれているので、広いクリーンルーム全体を高い清浄度に保つ必要はない。クリーンルームと真空処理装置との間で基板Wの受け渡しを行う局所的な部分(クリーンブース41)のみを高い清浄度に維持すればよいため、コストを削減することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クリーンブース41の存在は、真空処理装置全体として見た場合には、フットプリント(装置を平面上に設置した場合、真上から投影した総設置面積)を増大させる。また、クリーンブース41を高い清浄度で稼働させるためのコストもかかり、更には、クリーンブース41内に設けられた大気ロボット42も含めたメンテナンスも必要となってくる。
【0013】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、装置に対する基板の搬出入時における基板の清浄度は維持した上で、フットプリント及びコストを低減させる真空処理装置及び真空処理方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するにあたり、本発明の真空処理装置は、基板を収納した密閉容器が搬出入されるロードロック室と、ロードロック室と第1の仕切弁を介して接続された真空搬送室と、真空搬送室と第2の仕切弁を介して接続された真空処理室とを備え、ロードロック室には密閉容器の蓋を開閉する蓋開閉手段が設けられ、真空搬送室には、ロードロック室内の密閉容器と真空処理室との間で基板を受け渡しする基板搬送手段が設けられ、密閉容器がロードロック室内に搬入されると、ロードロック室内が真空にされ、密閉容器の蓋が蓋開閉手段によって開けられ、更に、第1の仕切弁が開けられ、密閉容器内の基板は基板搬送手段によって、真空下にある真空搬送室に取り出されることを特徴としている。
【0015】
また、以上の課題を解決するにあたり、本発明の真空処理方法では、基板を収納した密閉容器をロードロック室内に搬入し、ロードロック室内を真空にして、密閉容器の蓋を開け、ロードロック室と真空搬送室とを気密に仕切っている第1の仕切弁を開けて、密閉容器内の基板を、真空搬送室に設けられた基板搬送手段によって、真空下にある真空搬送室に取り出し、真空搬送室と真空処理室とを気密に仕切っている第2の仕切弁を開けて、基板搬送手段によって、基板を真空搬送室から真空下にある真空処理室に搬送することを特徴としている。
【0016】
基板は密閉容器に収納された状態でロードロック室に搬入される。そして、真空下のロードロック室内で密閉容器の蓋が開けられて、基板は真空下の清浄な雰囲気中に取り出される。以後、基板は常に真空下の清浄な雰囲気中で、真空搬送室を介して真空処理室と密閉容器との間を移動する。ロードロック室から搬出されるときにも、基板は密閉容器に収納された状態で搬出される。すなわち、真空処理装置の外にあるときには基板は密閉容器内に収納されて清浄な状態を維持しており、真空処理装置中では真空下の清浄な雰囲気中にある。
したがって、真空処理装置外部の雰囲気(クリーンルーム)はそれほど高い清浄度に維持する必要はなく、更に、大気圧下で密閉容器とロードロック室との間の基板の受け渡しを行うための局所的に高い清浄度に保たれたクリーンブースの設置も不要である。
【0017】
また、真空搬送室内に設置された基板搬送手段で、密閉容器内の基板を取り出す、あるいは密閉容器内に基板を戻す動作に際しては、密閉容器側はその位置を固定させたままで、基板搬送手段の方を基板収納位置に応じて移動させる構成とすれば、密閉容器がロードロック室内で動くことによるロードロック室内での塵や埃などの異物の舞い上がり及びその舞い上がった異物が基板に付着するのを抑制することができる。
【0018】
更に、ロードロック室内を真空排気する際に、密閉容器の蓋を少し開けて密閉容器内も同時に真空排気を行いつつ、段階的に蓋を全開状態に移行させるようにすることも、ロードロック室内の気流の乱れを抑制して、異物の舞い上がりの抑制に有効である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
図1〜図10は、第1の実施の形態による真空処理装置1の断面図を示す。
真空処理装置1は、ロードロック室2と、このロードロック室2と第1の仕切弁13を介して接続された真空搬送室3と、この真空搬送室3と第2の仕切弁15を介して接続された真空処理室4とを備えている。
【0021】
ロードロック室2、真空搬送室3、真空処理室4のそれぞれには、何れも図示は省略するが、排気口が設けられ、この排気口に真空排気手段(真空ポンプなど)が接続され、各室2、3、4は個別に真空排気される。第1及び第2の仕切弁13、15が閉じた状態では各々独立した気密室となる。
【0022】
次に、各構成部分ごとに具体的に説明する。
【0023】
ロードロック室2は、固定壁部2bに対して可動する可動壁部2aを備えている。可動壁部2aはロードロック室開閉機構によって、固定壁部2bに対して上下動される。図1、2に示されるように、ロードロック室開閉機構は、例えば空圧式のシリンダ装置10と、このシリンダ装置10の駆動ロッド11と、駆動ロッド11の先端に固定され、更に可動壁部2aにも固定された取付部11aとから構成される。駆動ロッド11の上下動に伴って、可動壁部2aも上下動する。
【0024】
また、ロードロック室2には、密閉容器昇降機構が設けられている。密閉容器昇降機構は、例えばベローズ等の真空シールを介して大気側に設置した空圧式のシリンダ装置6と、このシリンダ装置6の駆動ロッド7と、駆動ロッド7の先端に固定された容器載置部7aとから構成される。
【0025】
更に、ロードロック室2には、蓋開閉機構12が設けられている。蓋開閉機構12は、スライド式に開閉する密閉容器5の蓋5aに対して機械的にクランプしたり係合するなどして蓋5aをスライドさせて開閉を行う。蓋開閉機構12は、例えば空気圧、油圧、モータなどを動力源として動作する。
【0026】
ロードロック室2の側方には密閉容器載置台8が配置されている。この密閉容器載置台8上には、ロードロック室2への搬入に備えた密閉容器5が、あるいはロードロック室2から搬出された密閉容器5が一時的に載置される。
【0027】
真空処理装置1全体は、常時大気圧下のクリーンルーム内に設置され、密閉容器載置台8も真空処理装置1とは別体としてクリーンルーム内に設置されている。
【0028】
密閉容器5は、例えばプラスチック製のFOUP(Front Opening Unified Pod)である。あるいは、金属製のポッドでもよい。この密閉容器5内には、1ロット分に相当する複数の基板Wが清浄にされた状態を維持して収納されている。基板Wは、例えば直径が300mmの半導体ウェーハである。
【0029】
真空搬送室3内には基板搬送手段14が設置されている。基板搬送手段14は、具体的には自動制御で動作するハンドリングアームであり、ロードロック室2と真空処理室4との間を往復自在となっている。この基板搬送手段14によって、ロードロック室2内の密閉容器5と、真空処理室4との間で基板Wが受け渡しされる。
【0030】
真空処理室4は真空下で基板Wに各種処理を行う部屋であり、基板Wの支持手段や、その他行うべき処理に応じて、基板Wの加熱手段、プラズマ生成手段、プロセスガス導入手段などが設けられている。
【0031】
以上のように構成される真空処理装置1において、次にその処理工程について順を追って説明する。
【0032】
先ず、図1に示すように、シリンダ装置10の駆動ロッド11を上昇させて、ロードロック室2の可動壁部2aを上昇させる。これにより、ロードロック室2内はクリーンルーム(大気)側と連通する。第1の仕切弁13は閉じている。そして、密閉容器載置台8上から、この密閉容器載置台8に設けられたハンドリングアーム9によって、密閉容器5がロードロック室2内に搬入される。その後、図2に示すように、ハンドリングアーム9が密閉容器載置台8に戻されて、密閉容器5は密閉容器昇降機構の容器載置部7a上に支持される。
【0033】
次いで、シリンダ装置10の駆動ロッド11が下降して、ロードロック室2の可動壁部2aも下降し、シール材を介して固定壁部2bと合わせられ、ロードロック室2内は気密空間となる(図3の状態)。
【0034】
次いで、ロードロック室2内を真空排気する。このとき、図4に示すように、蓋開閉手段12が密閉容器5の蓋5aに対して係合あるいはクランプして、蓋開閉手段12の下降により蓋5aを下方にスライドさせて蓋5aを少し開ける(図5の状態)。真空排気は、ロードロック室2内における塵や埃などのパーティクルの舞い上がりを抑制するため、小さな実効排気速度でのゆるやかなスロー排気にて行う。このとき、蓋5aが少し開けられた部分を通じて、密閉容器5内も同時に真空排気される。
【0035】
ロードロック室2内の圧力が、パーティクルの舞い上がりを生じさせない程度まで下がった時点で、蓋開閉手段12を更に下方にスライドさせて、密閉容器5の蓋5aを全開にする(図6の状態)。密閉容器5内とロードロック室2内の両空間がほぼ同程度の圧力とされた状態で、蓋5aが全開されるので、密閉容器5とロードロック室2との間での気流の発生を抑制できる。これにより、ロードロック室2内におけるパーティクルの舞い上がり、及びそのパーティクルが密閉容器5内に巻き込まれて基板Wに付着するのを防げる。
【0036】
更に、ロードロック室2内の圧力が、真空搬送室3内との間の第1の仕切弁13を開けても問題ない(気流の乱れを生じない)程度まで下がった時点で、第1の仕切弁13を開ける。これによって、共にほぼ同程度の真空下にあるロードロック室2と真空搬送室3とが連通する。
【0037】
次いで、図7に示すように、真空搬送室3内に設けられたハンドリングアーム14を動作させて、そのハンドリングアーム14の先端のハンド部14aを密閉容器5内に移動させる。そして、処理すべき1枚の基板Wをハンド部14aに載せて、真空搬送室3内に取り出す。
【0038】
次いで、図8に示すように、第1の仕切弁13を閉じ、第2の仕切弁15を開けて、ハンドリングアーム14のハンド部14aを、真空搬送室3と同程度の真空下にある真空処理室4内に移動させて、基板Wを真空処理室4内に搬入する。
【0039】
真空処理室4内の基板支持手段(図示せず)に基板Wが支持されると、ハンドリングアーム14のハンド部14aを真空搬送室3に戻し、更に第2の仕切弁15を閉じて、真空処理室4内で、基板Wにイオン注入、スパッタリング、CVD、ドライエッチングなどの各種処理が行われる。
【0040】
基板Wの処理が終了すると、第2の仕切弁15を開けて、ハンドリングアーム14のハンド部14aを真空処理室4内に移動させて、真空処理室4から基板Wを真空搬送室3に取り出す。その後、図9に示すように、第2の仕切弁15を閉じ、第1の仕切弁13を開けて、処理済みの基板(図において網掛けで示す)Wを保持したハンド部14aをロードロック室2に移動させて、基板Wを密閉容器5内に戻す。
【0041】
続いて、図10に示すように、シリンダ装置6の駆動ロッド7を上昇させて、次に処理すべき基板Wの位置を、ハンド部14aの高さに合わせる。そして、その未処理の基板Wを、ハンド部14aに載せて、密閉容器5内から真空搬送室3へと取り出す。以下同様にして、基板Wは真空処理室4に送り込まれて処理が行われ、処理が終わると密閉容器5内に戻される。
【0042】
密閉容器5内の全ての基板Wについて処理が終了すると、第1の仕切弁13及び密閉容器5の蓋5aを閉じる。そして、ロードロック室2内の真空排気を停止すると共に、ロードロック室2内に、(図示しないガス導入管を通じて)不活性ガスを大気圧になるまで導入して真空破壊を行う。
【0043】
次いで、ロードロック室2の可動壁部2aを上昇させて、密閉容器載置台8に設けられたハンドリングアーム9によって、密閉容器5はロードロック室2から密閉容器載置台8上へと搬出され、次工程へと送られる。真空処理装置1においては、引き続き、次に処理すべきロット分の基板Wを収納した別の密閉容器5がロードロック室2内に搬入され、上記一連の工程と同様な工程が行われる。
【0044】
以上述べたように、本実施の形態によれば、クリーンルーム側からロードロック室2内に基板Wを取り込むのに際して、基板Wを収納した密閉容器5ごとロードロック室2内に搬入して、外部とは遮断された真空下のロードロック室2内で密閉容器5の蓋5aが開けられる。よって、密閉容器5に収納されていない状態では、基板Wは常に真空下の清浄な雰囲気中にあり、一方、真空処理装置1の外部にあるときには、蓋5aが閉じられた密閉容器5内に収納されて清浄に保たれている。
【0045】
したがって、真空処理装置1が設置される広いクリーンルーム全体の清浄度をそれほど高く維持しなくても、更に、従来のように、クリーンルーム側と真空処理装置1との間で基板Wの受け渡しを行う局所クリーンブースを設けなくても、処理の前後を通じて基板Wは清浄な雰囲気中におくことができる。局所クリーンブースを設置しなくて済む分、装置全体のフットプリントを小さくすることができる。更に、局所クリーンブース内の大気ロボットも不要となり、局所クリーンブースが不要であることと合わせてコストを低減できる。
【0046】
また、従来のように、基板1枚ごとについて、ロードロック室2を真空排気したり大気圧復帰させるという繰り返しの操作を行う必要はなく、密閉容器5に収納された1ロット分の複数枚の基板単位で、ロードロック室2内の真空排気及び大気圧復帰を繰り返せばよいので、処理の効率化が図れる。
【0047】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図11は第2の実施の形態による真空処理装置30の断面図を示す。なお、上記第1の実施の形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0048】
本実施の形態では、ロードロック室2内で密閉容器5を支持する支持手段7’は、上記第1の実施の形態のように、密閉容器5を載せた状態で昇降しない。そして、密閉容器5が支持手段7’に支持された状態で、ロードロック室2の可動壁部2aに形成された開口2aa、固定壁部2bに形成された開口2ba、及び真空搬送室3に形成された開口3aの高さが、密閉容器5の高さ以上となるように設計されている。もちろん、これら開口2aa、2ba、3aの幅は、基板Wが通過できる大きさとなっている。
【0049】
すなわち、ロードロック室2内で密閉容器5はその位置を固定される。密閉容器5は、位置決めされて支持手段7’上に載置された後は、昇降されずにその位置を保持する。そして、密閉容器5から基板Wを取り出す、あるいは密閉容器5に基板Wを戻す際には、ハンドリングアーム14の方が、対象となる基板Wの収納位置に応じて水平方向及び上下方向に変位して、位置を固定された密閉容器5に対して移動する。
【0050】
このように、ロードロック室2内で密閉容器5が上下動しないので、ロードロック室2におけるパーティクルの舞い上がりを防いで、基板Wへのパーティクルの付着を防ぐことができる。その他の作用及び効果は上記第1の実施の形態と同じである。
【0051】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0052】
上記実施の形態では、ロードロック室2内の真空排気時には、密閉容器5の蓋5aを少し開けた状態を経て、その後全開にするという2段階の過程にて蓋5aを全開状態に移行させたが、2段階に限らず、3段階以上の過程にて蓋5aを全開状態に移行させてもよい。
【0053】
密閉容器5内は常に真空が保たれるようにしてもよい。このことで、ロードロック室2内における蓋5a開閉時の基板Wの汚染をより効果的に防げる。
【0054】
密閉容器5をロードロック室2内に搬入する前、あるいは搬入した時点で、エアフィルタ等でろ過した清浄空気をロードロック室2内にブローさせてロードロック室2内を清浄にし、この後真空引きを行い、密閉容器5の蓋5aを開けるようにしてもよい。
【0055】
密閉容器5に清浄空気のみを通過させるエアフィルタ等を取り付け、このフィルタを介して、密閉容器5内を真空引きしたり、大気圧に戻すようにする方法も考えられる。
【0056】
ロードロック室2の壁部自体が上下動して密閉容器5を搬出入する構成に代えて、ロードロック室2の壁部は固定させ、その壁部に部分的に形成した扉が開閉して密閉容器5を搬出入する構成としてもよい。
【0057】
真空搬送室3に対して、複数の真空処理室4が接続される構成としてもよい。同様に、真空搬送室3に対して、複数のロードロック室2を接続させた構成としてもよい。また、基板搬送手段14も、複数設けてもよい。
【0058】
基板Wは、半導体ウェーハに限らず、ガラス基板、セラミック基板などであってもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板を収納した密閉容器ごとロードロック室内に入れて、ロードロック室内を真空にした状態で密閉容器の蓋を開閉するようにしたので、局所的に清浄度を高めた局所クリーンブース及びこの内部に設置される大気ロボットが不要であり、装置全体のフットプリント及びコストの低減が図れる。更に、局所クリーンブースが不要であるにもかかわらず、クリーンルーム全体の清浄度を必要以上に確保する必要もなく、真空処理装置の内外において、更に真空処理装置に対する基板の搬出入作業時において、基板の清浄度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による真空処理装置の断面図であり、ロードロック室内への密閉容器の搬入工程を示す。
【図2】図1に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図3】図2に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図4】図3に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図5】図4に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図6】図5に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図7】図6に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図8】図7に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図9】図8に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図10】図9に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図11】第2の実施の形態による真空処理装置の断面図である。
【図12】従来例の真空処理装置の模式平面図である。
【符号の説明】
1…真空処理装置、2…ロードロック室、2a…可動壁部、2b…固定壁部、3…真空搬送室、4…真空処理室、5…密閉容器、5a…蓋、12…蓋開閉手段、13…第1の仕切弁、14…基板搬送手段、15…第2の仕切弁、30…真空処理装置、W…基板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空下で基板に各種処理を行う真空処理装置及び真空処理方法に関し、更に詳しくは、基板を収納した密閉容器ごとロードロック室内に取り入れ、そのロードロック室内を真空にした清浄な雰囲気中で密閉容器の蓋を開けて基板を取り出したり、処理の終わった基板を密閉容器内に戻したりする真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体製造装置は、真空処理室以外にも、その真空処理室を大気中に開放せずに基板の出し入れを行うためのロードロック室や、ロードロック室と真空処理室との間で基板の受け渡しを行う基板搬送手段が設けられた真空搬送室を備えて構成される。
【0003】
更には、局所的に清浄度を高めたクリーンブースをロードロック室に接続させた構成の装置もある。図12にその真空処理装置の模式平面図を示す。
【0004】
真空搬送室45には、図示しない仕切弁を介して複数(図示では3つ)の真空処理室47a、47b、47cが接続されている。更に、真空搬送室45には、それぞれ仕切弁44b、49bを介して2つのロードロック室43、48が接続されている。ロードロック室43、48は、それぞれ仕切弁44a、49aを介してクリーンブース41に接続されている。クリーンブース41はロードポート40に接続されている。
【0005】
真空搬送室45には真空ロボット46が設置されている。クリーンブース41は、この真空処理装置全体が設置されているクリーンルームよりも更に高い清浄度に維持され、内部には大気ロボット42が設置されている。ロードポート40上には、複数枚の基板Wを収納した密閉容器5が載置され、その密閉容器5の蓋がクリーンブース41内に臨むようにしてセットされる。クリーンブース41及びロードポート40は常時、大気圧下にある。
【0006】
例えば、SMIF(Standard Mechanical Interface)やFOUP(Front Opening Unified Pod)式の密閉容器5がロードポート40上にセットされて、クリーンブース41に接続されると、スライド式の蓋がクリーンブース41内で開けられて、大気ロボット42によって、基板Wが密閉容器5内からクリーンブース41へと取り出される。
【0007】
その後、仕切弁44aが開けられ、基板Wは大気圧下にあるロードロック室43内に搬入される。そして、仕切弁44a、44bが閉じられた気密の状態で、ロードロック室43内を真空排気した後、仕切弁44bが開けられ、真空ロボット46によって、基板Wはロードロック室43から、真空下にある真空搬送室45へと取り出される。
【0008】
真空搬送室45内に取り出された基板Wは、真空ロボット46によって各真空処理室47a〜47cへと搬送される。真空処理室47a〜47cにて処理の終わった基板Wは、真空ロボット46によって、開状態の仕切弁49bを通って真空下にあるロードロック室48内へと搬送される。
【0009】
そして、仕切弁44a、44bが閉じられた気密の状態で、ロードロック室48内に不活性ガスなどを導入して大気圧に復帰させた後、仕切弁49aを開けて、処理済みの基板Wを大気ロボット42によって、クリーンブース41へと搬出し、更に密閉容器5内に戻す。
【0010】
密閉容器5内の全ての基板Wについて処理が済んで、その処理済みの基板Wが全て密閉容器5内に戻されると、蓋が閉められて、密閉容器5はクリーンブース41から外され次工程へと進む。
【0011】
上述したような構成では、クリーンルーム内において、基板Wは密閉容器5内に収納されて清浄に保たれているので、広いクリーンルーム全体を高い清浄度に保つ必要はない。クリーンルームと真空処理装置との間で基板Wの受け渡しを行う局所的な部分(クリーンブース41)のみを高い清浄度に維持すればよいため、コストを削減することができる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クリーンブース41の存在は、真空処理装置全体として見た場合には、フットプリント(装置を平面上に設置した場合、真上から投影した総設置面積)を増大させる。また、クリーンブース41を高い清浄度で稼働させるためのコストもかかり、更には、クリーンブース41内に設けられた大気ロボット42も含めたメンテナンスも必要となってくる。
【0013】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、装置に対する基板の搬出入時における基板の清浄度は維持した上で、フットプリント及びコストを低減させる真空処理装置及び真空処理方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するにあたり、本発明の真空処理装置は、基板を収納した密閉容器が搬出入されるロードロック室と、ロードロック室と第1の仕切弁を介して接続された真空搬送室と、真空搬送室と第2の仕切弁を介して接続された真空処理室とを備え、ロードロック室には密閉容器の蓋を開閉する蓋開閉手段が設けられ、真空搬送室には、ロードロック室内の密閉容器と真空処理室との間で基板を受け渡しする基板搬送手段が設けられ、密閉容器がロードロック室内に搬入されると、ロードロック室内が真空にされ、密閉容器の蓋が蓋開閉手段によって開けられ、更に、第1の仕切弁が開けられ、密閉容器内の基板は基板搬送手段によって、真空下にある真空搬送室に取り出されることを特徴としている。
【0015】
また、以上の課題を解決するにあたり、本発明の真空処理方法では、基板を収納した密閉容器をロードロック室内に搬入し、ロードロック室内を真空にして、密閉容器の蓋を開け、ロードロック室と真空搬送室とを気密に仕切っている第1の仕切弁を開けて、密閉容器内の基板を、真空搬送室に設けられた基板搬送手段によって、真空下にある真空搬送室に取り出し、真空搬送室と真空処理室とを気密に仕切っている第2の仕切弁を開けて、基板搬送手段によって、基板を真空搬送室から真空下にある真空処理室に搬送することを特徴としている。
【0016】
基板は密閉容器に収納された状態でロードロック室に搬入される。そして、真空下のロードロック室内で密閉容器の蓋が開けられて、基板は真空下の清浄な雰囲気中に取り出される。以後、基板は常に真空下の清浄な雰囲気中で、真空搬送室を介して真空処理室と密閉容器との間を移動する。ロードロック室から搬出されるときにも、基板は密閉容器に収納された状態で搬出される。すなわち、真空処理装置の外にあるときには基板は密閉容器内に収納されて清浄な状態を維持しており、真空処理装置中では真空下の清浄な雰囲気中にある。
したがって、真空処理装置外部の雰囲気(クリーンルーム)はそれほど高い清浄度に維持する必要はなく、更に、大気圧下で密閉容器とロードロック室との間の基板の受け渡しを行うための局所的に高い清浄度に保たれたクリーンブースの設置も不要である。
【0017】
また、真空搬送室内に設置された基板搬送手段で、密閉容器内の基板を取り出す、あるいは密閉容器内に基板を戻す動作に際しては、密閉容器側はその位置を固定させたままで、基板搬送手段の方を基板収納位置に応じて移動させる構成とすれば、密閉容器がロードロック室内で動くことによるロードロック室内での塵や埃などの異物の舞い上がり及びその舞い上がった異物が基板に付着するのを抑制することができる。
【0018】
更に、ロードロック室内を真空排気する際に、密閉容器の蓋を少し開けて密閉容器内も同時に真空排気を行いつつ、段階的に蓋を全開状態に移行させるようにすることも、ロードロック室内の気流の乱れを抑制して、異物の舞い上がりの抑制に有効である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0020】
(第1の実施の形態)
図1〜図10は、第1の実施の形態による真空処理装置1の断面図を示す。
真空処理装置1は、ロードロック室2と、このロードロック室2と第1の仕切弁13を介して接続された真空搬送室3と、この真空搬送室3と第2の仕切弁15を介して接続された真空処理室4とを備えている。
【0021】
ロードロック室2、真空搬送室3、真空処理室4のそれぞれには、何れも図示は省略するが、排気口が設けられ、この排気口に真空排気手段(真空ポンプなど)が接続され、各室2、3、4は個別に真空排気される。第1及び第2の仕切弁13、15が閉じた状態では各々独立した気密室となる。
【0022】
次に、各構成部分ごとに具体的に説明する。
【0023】
ロードロック室2は、固定壁部2bに対して可動する可動壁部2aを備えている。可動壁部2aはロードロック室開閉機構によって、固定壁部2bに対して上下動される。図1、2に示されるように、ロードロック室開閉機構は、例えば空圧式のシリンダ装置10と、このシリンダ装置10の駆動ロッド11と、駆動ロッド11の先端に固定され、更に可動壁部2aにも固定された取付部11aとから構成される。駆動ロッド11の上下動に伴って、可動壁部2aも上下動する。
【0024】
また、ロードロック室2には、密閉容器昇降機構が設けられている。密閉容器昇降機構は、例えばベローズ等の真空シールを介して大気側に設置した空圧式のシリンダ装置6と、このシリンダ装置6の駆動ロッド7と、駆動ロッド7の先端に固定された容器載置部7aとから構成される。
【0025】
更に、ロードロック室2には、蓋開閉機構12が設けられている。蓋開閉機構12は、スライド式に開閉する密閉容器5の蓋5aに対して機械的にクランプしたり係合するなどして蓋5aをスライドさせて開閉を行う。蓋開閉機構12は、例えば空気圧、油圧、モータなどを動力源として動作する。
【0026】
ロードロック室2の側方には密閉容器載置台8が配置されている。この密閉容器載置台8上には、ロードロック室2への搬入に備えた密閉容器5が、あるいはロードロック室2から搬出された密閉容器5が一時的に載置される。
【0027】
真空処理装置1全体は、常時大気圧下のクリーンルーム内に設置され、密閉容器載置台8も真空処理装置1とは別体としてクリーンルーム内に設置されている。
【0028】
密閉容器5は、例えばプラスチック製のFOUP(Front Opening Unified Pod)である。あるいは、金属製のポッドでもよい。この密閉容器5内には、1ロット分に相当する複数の基板Wが清浄にされた状態を維持して収納されている。基板Wは、例えば直径が300mmの半導体ウェーハである。
【0029】
真空搬送室3内には基板搬送手段14が設置されている。基板搬送手段14は、具体的には自動制御で動作するハンドリングアームであり、ロードロック室2と真空処理室4との間を往復自在となっている。この基板搬送手段14によって、ロードロック室2内の密閉容器5と、真空処理室4との間で基板Wが受け渡しされる。
【0030】
真空処理室4は真空下で基板Wに各種処理を行う部屋であり、基板Wの支持手段や、その他行うべき処理に応じて、基板Wの加熱手段、プラズマ生成手段、プロセスガス導入手段などが設けられている。
【0031】
以上のように構成される真空処理装置1において、次にその処理工程について順を追って説明する。
【0032】
先ず、図1に示すように、シリンダ装置10の駆動ロッド11を上昇させて、ロードロック室2の可動壁部2aを上昇させる。これにより、ロードロック室2内はクリーンルーム(大気)側と連通する。第1の仕切弁13は閉じている。そして、密閉容器載置台8上から、この密閉容器載置台8に設けられたハンドリングアーム9によって、密閉容器5がロードロック室2内に搬入される。その後、図2に示すように、ハンドリングアーム9が密閉容器載置台8に戻されて、密閉容器5は密閉容器昇降機構の容器載置部7a上に支持される。
【0033】
次いで、シリンダ装置10の駆動ロッド11が下降して、ロードロック室2の可動壁部2aも下降し、シール材を介して固定壁部2bと合わせられ、ロードロック室2内は気密空間となる(図3の状態)。
【0034】
次いで、ロードロック室2内を真空排気する。このとき、図4に示すように、蓋開閉手段12が密閉容器5の蓋5aに対して係合あるいはクランプして、蓋開閉手段12の下降により蓋5aを下方にスライドさせて蓋5aを少し開ける(図5の状態)。真空排気は、ロードロック室2内における塵や埃などのパーティクルの舞い上がりを抑制するため、小さな実効排気速度でのゆるやかなスロー排気にて行う。このとき、蓋5aが少し開けられた部分を通じて、密閉容器5内も同時に真空排気される。
【0035】
ロードロック室2内の圧力が、パーティクルの舞い上がりを生じさせない程度まで下がった時点で、蓋開閉手段12を更に下方にスライドさせて、密閉容器5の蓋5aを全開にする(図6の状態)。密閉容器5内とロードロック室2内の両空間がほぼ同程度の圧力とされた状態で、蓋5aが全開されるので、密閉容器5とロードロック室2との間での気流の発生を抑制できる。これにより、ロードロック室2内におけるパーティクルの舞い上がり、及びそのパーティクルが密閉容器5内に巻き込まれて基板Wに付着するのを防げる。
【0036】
更に、ロードロック室2内の圧力が、真空搬送室3内との間の第1の仕切弁13を開けても問題ない(気流の乱れを生じない)程度まで下がった時点で、第1の仕切弁13を開ける。これによって、共にほぼ同程度の真空下にあるロードロック室2と真空搬送室3とが連通する。
【0037】
次いで、図7に示すように、真空搬送室3内に設けられたハンドリングアーム14を動作させて、そのハンドリングアーム14の先端のハンド部14aを密閉容器5内に移動させる。そして、処理すべき1枚の基板Wをハンド部14aに載せて、真空搬送室3内に取り出す。
【0038】
次いで、図8に示すように、第1の仕切弁13を閉じ、第2の仕切弁15を開けて、ハンドリングアーム14のハンド部14aを、真空搬送室3と同程度の真空下にある真空処理室4内に移動させて、基板Wを真空処理室4内に搬入する。
【0039】
真空処理室4内の基板支持手段(図示せず)に基板Wが支持されると、ハンドリングアーム14のハンド部14aを真空搬送室3に戻し、更に第2の仕切弁15を閉じて、真空処理室4内で、基板Wにイオン注入、スパッタリング、CVD、ドライエッチングなどの各種処理が行われる。
【0040】
基板Wの処理が終了すると、第2の仕切弁15を開けて、ハンドリングアーム14のハンド部14aを真空処理室4内に移動させて、真空処理室4から基板Wを真空搬送室3に取り出す。その後、図9に示すように、第2の仕切弁15を閉じ、第1の仕切弁13を開けて、処理済みの基板(図において網掛けで示す)Wを保持したハンド部14aをロードロック室2に移動させて、基板Wを密閉容器5内に戻す。
【0041】
続いて、図10に示すように、シリンダ装置6の駆動ロッド7を上昇させて、次に処理すべき基板Wの位置を、ハンド部14aの高さに合わせる。そして、その未処理の基板Wを、ハンド部14aに載せて、密閉容器5内から真空搬送室3へと取り出す。以下同様にして、基板Wは真空処理室4に送り込まれて処理が行われ、処理が終わると密閉容器5内に戻される。
【0042】
密閉容器5内の全ての基板Wについて処理が終了すると、第1の仕切弁13及び密閉容器5の蓋5aを閉じる。そして、ロードロック室2内の真空排気を停止すると共に、ロードロック室2内に、(図示しないガス導入管を通じて)不活性ガスを大気圧になるまで導入して真空破壊を行う。
【0043】
次いで、ロードロック室2の可動壁部2aを上昇させて、密閉容器載置台8に設けられたハンドリングアーム9によって、密閉容器5はロードロック室2から密閉容器載置台8上へと搬出され、次工程へと送られる。真空処理装置1においては、引き続き、次に処理すべきロット分の基板Wを収納した別の密閉容器5がロードロック室2内に搬入され、上記一連の工程と同様な工程が行われる。
【0044】
以上述べたように、本実施の形態によれば、クリーンルーム側からロードロック室2内に基板Wを取り込むのに際して、基板Wを収納した密閉容器5ごとロードロック室2内に搬入して、外部とは遮断された真空下のロードロック室2内で密閉容器5の蓋5aが開けられる。よって、密閉容器5に収納されていない状態では、基板Wは常に真空下の清浄な雰囲気中にあり、一方、真空処理装置1の外部にあるときには、蓋5aが閉じられた密閉容器5内に収納されて清浄に保たれている。
【0045】
したがって、真空処理装置1が設置される広いクリーンルーム全体の清浄度をそれほど高く維持しなくても、更に、従来のように、クリーンルーム側と真空処理装置1との間で基板Wの受け渡しを行う局所クリーンブースを設けなくても、処理の前後を通じて基板Wは清浄な雰囲気中におくことができる。局所クリーンブースを設置しなくて済む分、装置全体のフットプリントを小さくすることができる。更に、局所クリーンブース内の大気ロボットも不要となり、局所クリーンブースが不要であることと合わせてコストを低減できる。
【0046】
また、従来のように、基板1枚ごとについて、ロードロック室2を真空排気したり大気圧復帰させるという繰り返しの操作を行う必要はなく、密閉容器5に収納された1ロット分の複数枚の基板単位で、ロードロック室2内の真空排気及び大気圧復帰を繰り返せばよいので、処理の効率化が図れる。
【0047】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。図11は第2の実施の形態による真空処理装置30の断面図を示す。なお、上記第1の実施の形態と同じ構成部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0048】
本実施の形態では、ロードロック室2内で密閉容器5を支持する支持手段7’は、上記第1の実施の形態のように、密閉容器5を載せた状態で昇降しない。そして、密閉容器5が支持手段7’に支持された状態で、ロードロック室2の可動壁部2aに形成された開口2aa、固定壁部2bに形成された開口2ba、及び真空搬送室3に形成された開口3aの高さが、密閉容器5の高さ以上となるように設計されている。もちろん、これら開口2aa、2ba、3aの幅は、基板Wが通過できる大きさとなっている。
【0049】
すなわち、ロードロック室2内で密閉容器5はその位置を固定される。密閉容器5は、位置決めされて支持手段7’上に載置された後は、昇降されずにその位置を保持する。そして、密閉容器5から基板Wを取り出す、あるいは密閉容器5に基板Wを戻す際には、ハンドリングアーム14の方が、対象となる基板Wの収納位置に応じて水平方向及び上下方向に変位して、位置を固定された密閉容器5に対して移動する。
【0050】
このように、ロードロック室2内で密閉容器5が上下動しないので、ロードロック室2におけるパーティクルの舞い上がりを防いで、基板Wへのパーティクルの付着を防ぐことができる。その他の作用及び効果は上記第1の実施の形態と同じである。
【0051】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【0052】
上記実施の形態では、ロードロック室2内の真空排気時には、密閉容器5の蓋5aを少し開けた状態を経て、その後全開にするという2段階の過程にて蓋5aを全開状態に移行させたが、2段階に限らず、3段階以上の過程にて蓋5aを全開状態に移行させてもよい。
【0053】
密閉容器5内は常に真空が保たれるようにしてもよい。このことで、ロードロック室2内における蓋5a開閉時の基板Wの汚染をより効果的に防げる。
【0054】
密閉容器5をロードロック室2内に搬入する前、あるいは搬入した時点で、エアフィルタ等でろ過した清浄空気をロードロック室2内にブローさせてロードロック室2内を清浄にし、この後真空引きを行い、密閉容器5の蓋5aを開けるようにしてもよい。
【0055】
密閉容器5に清浄空気のみを通過させるエアフィルタ等を取り付け、このフィルタを介して、密閉容器5内を真空引きしたり、大気圧に戻すようにする方法も考えられる。
【0056】
ロードロック室2の壁部自体が上下動して密閉容器5を搬出入する構成に代えて、ロードロック室2の壁部は固定させ、その壁部に部分的に形成した扉が開閉して密閉容器5を搬出入する構成としてもよい。
【0057】
真空搬送室3に対して、複数の真空処理室4が接続される構成としてもよい。同様に、真空搬送室3に対して、複数のロードロック室2を接続させた構成としてもよい。また、基板搬送手段14も、複数設けてもよい。
【0058】
基板Wは、半導体ウェーハに限らず、ガラス基板、セラミック基板などであってもよい。
【0059】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板を収納した密閉容器ごとロードロック室内に入れて、ロードロック室内を真空にした状態で密閉容器の蓋を開閉するようにしたので、局所的に清浄度を高めた局所クリーンブース及びこの内部に設置される大気ロボットが不要であり、装置全体のフットプリント及びコストの低減が図れる。更に、局所クリーンブースが不要であるにもかかわらず、クリーンルーム全体の清浄度を必要以上に確保する必要もなく、真空処理装置の内外において、更に真空処理装置に対する基板の搬出入作業時において、基板の清浄度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による真空処理装置の断面図であり、ロードロック室内への密閉容器の搬入工程を示す。
【図2】図1に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図3】図2に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図4】図3に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図5】図4に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図6】図5に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図7】図6に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図8】図7に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図9】図8に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図10】図9に続く動作状態の真空処理装置の断面図である。
【図11】第2の実施の形態による真空処理装置の断面図である。
【図12】従来例の真空処理装置の模式平面図である。
【符号の説明】
1…真空処理装置、2…ロードロック室、2a…可動壁部、2b…固定壁部、3…真空搬送室、4…真空処理室、5…密閉容器、5a…蓋、12…蓋開閉手段、13…第1の仕切弁、14…基板搬送手段、15…第2の仕切弁、30…真空処理装置、W…基板。
Claims (5)
- 基板を収納した密閉容器が搬出入されるロードロック室と、
前記ロードロック室と第1の仕切弁を介して接続された真空搬送室と、
前記真空搬送室と第2の仕切弁を介して接続された真空処理室とを備えた真空処理装置であって、
前記ロードロック室には前記密閉容器の蓋を開閉する蓋開閉手段が設けられ、
前記真空搬送室には、前記ロードロック室内の前記密閉容器と前記真空処理室との間で前記基板を受け渡しする基板搬送手段が設けられ、
前記密閉容器が前記ロードロック室内に搬入されると、前記ロードロック室内が真空にされ、前記密閉容器の前記蓋が前記蓋開閉手段によって開けられ、
更に、前記第1の仕切弁が開けられ、前記密閉容器内の前記基板は前記基板搬送手段によって、真空下にある前記真空搬送室に取り出されることを特徴とする真空処理装置。 - 前記密閉容器は前記ロードロック室内で位置を固定されて配置され、前記真空搬送室に設けられた前記基板搬送手段が、前記密閉容器内の前記基板の収納位置に合わせて移動することを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。
- 基板を収納した密閉容器をロードロック室内に搬入し、
前記ロードロック室内を真空にして、前記密閉容器の蓋を開け、
前記ロードロック室と真空搬送室とを気密に仕切っている第1の仕切弁を開けて、前記密閉容器内の前記基板を、前記真空搬送室に設けられた基板搬送手段によって、真空下にある前記真空搬送室に取り出し、
前記真空搬送室と真空処理室とを気密に仕切っている第2の仕切弁を開けて、前記基板搬送手段によって、前記基板を前記真空搬送室から真空下にある前記真空処理室に搬送することを特徴とする真空処理方法。 - 前記密閉容器は前記ロードロック室内で位置を固定させて配置し、前記真空搬送室に設けられた前記基板搬送手段を、前記密閉容器内の前記基板の収納位置に合わせて移動させることを特徴とする請求項3に記載の真空処理方法。
- 前記ロードロック室内を真空にする際に、前記密閉容器の前記蓋は段階的に全開状態に移行させることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の真空処理方法。
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