JP2007281106A - 基板収容ケース及び基板真空処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来に比べて簡易に、真空処理装置で真空処理した基板を大気に晒すことなくその測定を行うことを可能とし、従来に比べて作業効率の向上を図ることのできる基板収容ケース及び基板真空処理システムを提供する。
【解決手段】真空処理装置の真空搬送チャンバ１０から半導体ウエハＷを取り出し可能とする基板収容ケース３０であって、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部３１と、 半導体ウエハＷの搬入出用の開口部３２と、開口部３２を気密に閉塞可能とされた開閉機構３３と、真空搬送チャンバ１０に脱着するための脱着機構としてのねじ３７等と、開閉機構３３と真空搬送チャンバ１０との間に開口し、これらの間を真空及び大気圧に設定可能とする通気ポート３９とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空処理した半導体ウエハ等の基板を真空雰囲気のまま搬送する基板収容ケース及び基板真空処理システムに関する。

従来から、真空雰囲気下で例えば半導体ウエハ等の基板の真空処理（例えば、成膜処理やエッチング処理）を行う真空処理装置が使用されている。また、内部に搬送機構を収容した真空搬送チャンバの周囲に複数の真空処理チャンバを設け、真空搬送チャンバを介して各真空処理チャンバに基板を搬送し、真空処理を行えるようにした所謂マルチチャンバ型の真空処理装置も知られている。

上記のような真空処理装置において、基板に例えば成膜等の真空処理を行った後、大気に晒すことなく真空雰囲気のまま成膜された膜の膜厚や成分を測定する必要性が生じる場合がある。すなわち、一旦大気中に晒すと、大気中の酸素により酸化される等して、形成した膜の膜厚や成分に変化が生じてしまうからである。このような場合、上記した真空搬送チャンバに、測定装置を接続し、同じ真空搬送チャンバに接続された真空処理チャンバで真空処理した基板をこの測定装置に搬送して測定を行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−１０６０２６号公報

上述した従来の技術では、真空処理装置の真空搬送チャンバに測定装置を接続するため、真空搬送チャンバに測定装置を取り付けるという大掛かりな改造作業を必要とし、多大な時間と改造費用とを必要とするという問題があった。

上記のような問題は、例えば、複数の真空処理装置があり、これらの真空処理装置の夫々について、１又は数枚の基板の測定を行う場合等に顕著になる。すなわち、このような場合は、夫々の真空処理装置に同じような改造作業を繰り返して行わなければならないため、非常に費用と時間がかかる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、従来に比べて簡易に、真空処理装置で真空処理した基板を大気に晒すことなくその測定を行うことを可能とし、従来に比べて作業効率の向上を図ることのできる基板収容ケース及び基板真空処理システムを提供しようとするものである。

請求項１記載の基板収容ケースは、搬送機構を収容し真空雰囲気下で基板を搬送する真空搬送チャンバと、前記真空搬送チャンバに接続され前記基板に真空処理を施す真空処理チャンバとを具備した真空処理装置の前記真空搬送チャンバから前記基板を取り出し可能とする基板収容ケースであって、前記基板を収容し、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部と、前記基板収容部に設けられた基板の搬入出用の開口部と、前記開口部を気密に閉塞可能とされた開閉機構と、前記真空搬送チャンバに脱着するための脱着機構と、 前記開閉機構と前記真空搬送チャンバとの間に開口し、これらの間を真空及び大気圧に設定可能とする通気ポートと、を具備したことを特徴とする。

また、請求項２記載の基板収容ケースは、請求項１記載の基板収容ケースであって、前記基板収容部に１枚の前記基板を載置可能な載置台が設けられ、この載置台の下側には、前記搬送機構のアームが下降可能な凹部が設けられていることを特徴とする。

また、請求項３記載の基板収容ケースは、請求項１又は２記載の基板収容ケースであって、前記基板収容部内に収容された前記基板を押圧保持する保持機構を具備したことを特徴とする。

また、請求項４記載の基板収容ケースは、請求項１記載の基板収容ケースであって、 前記基板収容部内に、棚状の載置台が設けられ、複数枚の前記基板を収容可能とされていることを特徴とする。

また、請求項５記載の基板収容ケースは、請求項４記載の基板収容ケースであって、 前記載置台が上下に移動可能とされていることを特徴とする。

また、請求項６記載の基板真空処理システムは、搬送機構を収容し真空雰囲気下で基板を搬送する真空搬送チャンバと、前記真空搬送チャンバに接続され前記基板に真空処理を施す真空処理チャンバとを具備した真空処理装置と、前記真空搬送チャンバから前記基板を取り出し可能とする基板収容ケースであって、前記基板を収容し、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部と、前記基板収容部に設けられた基板の搬入出用の開口部と、前記開口部を気密に閉塞可能とされた開閉機構と、前記真空搬送チャンバに脱着するための脱着機構と、前記開閉機構と前記真空搬送チャンバとの間に開口し、これらの間を真空及び大気圧に設定可能とする通気ポートと、を具備した基板収容ケースと、前記基板収容ケースを取り付け可能とされ、当該基板収容ケース内の前記基板を真空雰囲気中で搬送して真空雰囲気の測定部に搬送可能とされた基板測定装置と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べて簡易に、真空処理装置で真空処理した基板を大気に晒すことなくその測定を行うことを可能とし、従来に比べて作業効率の向上を図ることのできる基板収容ケース及び基板真空処理システムを提供することができる。

以下、本発明の詳細を、図面を参照して一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る基板真空処理システムの全体構成を示すものである。同図において、１は真空処理装置、３０は基板収容ケース、５０は基板測定装置である。

まず、真空処理装置１の構成について説明する。真空処理装置１の中央部分には、真空搬送チャンバ１０が設けられており、この真空搬送チャンバ１０に沿って、その周囲には、複数（本実施形態では５個）の真空処理チャンバ（プロセスチャンバ）１１〜１５が配設されている。

図中点線で示すように、真空搬送チャンバ１０には、さらにもう１つ（合計６つ）の真空処理チャンバを接続可能となっており、この点線で示す部分は空きポートとなっている。そして、この空きポートが、後述する基板収容ケース３０を接続する基板収容ケース接続ポート１６となっている。

真空搬送チャンバ１０の手前側（図中下側）には、２つのロードロックチャンバ１７が設けられ、これらのロードロックチャンバ１７のさらに手前側（図中下側）には、大気中で基板（本実施形態では半導体ウエハＷ）を搬送するための搬送チャンバ１８が設けられている。また、搬送チャンバ１８のさらに手前側（図中下側）には、複数枚の半導体ウエハＷを収容可能とされたカセット又はフープが配置される載置部１９が複数（図１では３つ）設けられており、搬送チャンバ１８の側方（図中左側）には、オリエンテーションフラット或いはノッチにより半導体ウエハＷの位置合せを行う位置合せ機構２０が設けられている。

ロードロックチャンバ１７と搬送チャンバ１８との間、ロードロックチャンバ１７と真空搬送チャンバ１０との間、真空搬送チャンバ１０と真空処理チャンバ１１〜１５との間、及び真空搬送チャンバ１０の基板収容ケース接続ポート１６には、夫々ゲートバルブ２１が設けられ、これらの間を気密に閉塞及び開放できるようになっている。また、真空搬送チャンバ１０内には図示しない搬送機構が設けられている。この搬送機構は、１又は２枚の半導体ウエハＷを支持可能に構成されており、各真空処理チャンバ１１〜１５、ロードロック室１７及び基板収容ケース３０に、半導体ウエハＷを搬入、搬出できるよう構成されている。

上記構成の真空処理装置１における真空処理の動作について説明する。載置部１９にカセット又はフープが載置されると、このカセット又はフープから搬送チャンバ１８内に設けられた図示しない搬送機構によって半導体ウエハＷを取り出し、位置合せ機構２０に搬送して位置合せした後、ロードロック室１７内に配置する。

そして、真空搬送チャンバ１０内の搬送機構により、半導体ウエハＷをロードロック室１７から各真空処理チャンバ１１〜１５に搬送して所定の処理を施す。また、処理の終了した半導体ウエハＷを、各真空処理チャンバ１１〜１５から、真空搬送チャンバ１０内の搬送機構で搬送して、ロードロック室１７内に配置する。

以上のようにして、ロードロック室１７内に配置された処理済みの半導体ウエハＷは、この後搬送チャンバ１８内の搬送機構によってロードロック室１７内から取り出され、載置部１９に載置されたカセット又はフープに収容される。

次に基板測定装置５０について説明する。基板測定装置５０は、真空雰囲気で基板の測定（例えば、膜厚測定、膜質測定等）を行う測定部５１と、基板収容ケース３０を取り付け可能とされた基板収容ケース接続ポート５２と、この基板収容ケース接続ポート５２に取り付けられた基板収容ケース３０から半導体ウエハＷを取り出して真空雰囲気中で搬送して測定部５１に配置することのできる搬送部５３とを具備している。また、基板収容ケース接続ポート５２と搬送部５３との間には、ゲートバルブ５４が設けられている。

次に、基板収容ケース３０について説明する。図２、３に示すように、基板収容ケース３０は、樹脂等の比較的軽量な材料から外形が略矩形容器状に形成されており、その内部は、半導体ウエハＷを収容し、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部３１とされている。この基板収容部３１内には、半導体ウエハＷを載置するための載置台４０が設けられている。この載置台４０には、真空搬送チャンバ１０内の搬送機構の搬送アーム１０ａが、載置台４０に半導体ウエハＷを載置し、下方に降下して逃げるための凹部４１が形成されている。また、基板収容部３１の上部には、載置台４０に載置された半導体ウエハＷを載置台４０に押圧保持するための保持機構として、ウエハ押さえ４２が複数設けられている。これらのウエハ押さえ４２は、外部から操作可能とされ、かつ、ウエハ押さえ４２と基板収容ケース３０との間は気密にシールされている。

基板収容部３１の一側面側（図中右側）には、半導体ウエハＷの搬入出用の開口部３２が設けられており、この開口部３２には、当該開口部３２を気密に閉塞可能とされた開閉機構３３が設けられている。この開閉機構３３は、図３に矢印で示すように、回転軸３４によって回動することにより開閉する構造となっており、この回転軸３４に接続されたつまみ３５を回転させることにより、外部から開閉できるようになっている。なお、回転軸３４は、磁性流体シール等の真空シール３６によってシールされている。

上記の開閉機構３３の側方には、真空搬送チャンバ１０の基板収容ケース接続ポート１６に脱着するための脱着機構として、複数のねじ３７、真空シール部材３８等が設けられている。すなわち、この真空シール部材３８が設けられた面を真空搬送チャンバ１０の基板収容ケース接続ポート１６に当接させ、複数のねじ３７を基板収容ケース接続ポート１６に締め付けることによって、気密に基板収容ケース３０を基板収容ケース接続ポート１６に装着できるようになっている。なお、着脱機構としては、上記したねじ３７に限られず他の機械的な嵌合機構を用いることができる。

上記の開閉機構３３と真空搬送チャンバ１０との間には、通気ポート３９が開口している。この通気ポート３９は、基板収容ケース３０内を真空引き及び大気開放するためのものである。

上記構成の基板収容ケース３０を用いて、真空処理装置１の真空搬送チャンバ１０から半導体ウエハＷを取り出す場合、まず、内部が大気圧の状態の基板収容ケース３０を基板収容ケース接続ポート１６に当接させ、ねじ３７を締め付けることによって、基板収容ケース３０を取り付ける。この後、開閉機構３３を開いた状態で、通気ポート３９から真空引きすることによって、基板収容ケース３０内全体を所定の真空雰囲気とする。この後、基板収容ケース接続ポート１６のゲートバルブ２１を開き、真空雰囲気の真空搬送チャンバ１０内から搬送アーム１０ａによって、所定の真空処理、例えば成膜処理を施した半導体ウエハＷを基板収容部３１内に搬入し、載置台４０に載置する。この際、搬送アーム１０ａがＺ軸方向の駆動機構（上下動機構）を有していない場合には、載置台４０を基板収容ケース３０の外部から上下動可能に構成し、載置台４０を上下動させることによって、半導体ウエハＷを搬送アーム１０ａから載置台４０に受け渡す。

搬送アーム１０ａを真空搬送チャンバ１０内に戻した後、ゲートバルブ２１を閉じ、開閉機構３３を閉じる。この後、通気ポート３９から空気を導入して、開閉機構３３と真空搬送チャンバ１０との間を大気圧とする。しかる後、ねじ３７を取り外して基板収容ケース３０を真空搬送チャンバ１０の基板収容ケース接続ポート１６から取り外す。この時、開閉機構３３が閉じているため、基板収容部３１内は、真空雰囲気に維持されている。

そして、上記の半導体ウエハＷが収容された基板収容ケース３０を、基板測定装置５０に搬送し、基板収容ケース接続ポート５２に取り付ける。そして、通気ポート３９から真空引きして開閉機構３３と基板収容ケース接続ポート５２との間を所定の真空雰囲気とした後、開閉機構３３及びゲートバルブ５４を開いて、基板収容部３１内の半導体ウエハＷを搬送部５３内の搬送機構によって測定部５１に搬送し、測定を行う。

以上のとおり、本実施形態によれば、基板収容ケース３０を用いることによって、従来に比べて簡易に、真空処理装置１で真空処理した半導体ウエハＷを大気に晒すことなく、基板測定装置５０に搬送してその測定を行うことができる。したがって、従来に比べて作業効率の向上を図ることができると同時に、この構成を適用すれば多種の計測装置に半導体ウエハＷを大気に晒すことなく移載可能となる。

図４は、他の実施形態に係る基板収容ケース３０ａの構成を示すものである。この実施形態の基板収容ケース３０ａでは、基板収容部３１ａ内に、複数枚（図４では３枚）の半導体ウエハＷを棚状に載置する載置台４３が設けられている。この載置台４３の下部には、基板収容部３１ａの外部にまで導出され、外部から操作可能とされた載置台４３の昇降機構４４が設けられている。この昇降機構４４は、外部から載置台４３を上下動させ、各棚の部分を所定高さ位置、つまり図４に示す開口部３２ａの高さの位置に停止させてそこに半導体ウエハＷを搬入出できるようにするものである。また、この昇降機構４４は、ベローズ４５によって、気密封止されている。なお、開口部３２ａには、前述した実施形態の場合と同様に、開閉機構３３ａが設けられ、この開閉機構３３ａの外側には、真空搬送チャンバ１０の基板収容ケース接続ポート１６に脱着するための脱着機構としてのねじ及び真空シール部材等（いずれも図示せず。）が設けられている。上記の基板収容ケース３０ａのように、複数枚の半導体ウエハＷ収容できるようにし、複数枚の半導体ウエハＷを、一度に大気に晒すことなく基板測定装置５０に搬送して測定できるようにすることもできる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の変形を行えることは勿論である。例えば、半導体ウエハＷの収容枚数は何枚でも良く、また、収容部の形状や、開閉機構の構造等はどのようなものを採用しても良い。

本発明の一実施形態における真空処理システムの全体概略構成を示す図。 図１の基板収容ケースの概略水平断面構成を示す図。 図１の基板収容ケースの概略垂直断面構成を示す図。 他の実施形態の基板収容ケースの概略垂直断面構成を示す図。

符号の説明

１……真空処理装置、１０……真空搬送チャンバ、１１〜１５……真空処理チャンバ、１６……基板収容ケース接続ポート、３０……基板収容ケース、５０……基板測定装置、５１……測定部、５２……基板収容ケース接続ポート、５３……搬送部。

Claims (6)

1. 搬送機構を収容し真空雰囲気下で基板を搬送する真空搬送チャンバと、前記真空搬送チャンバに接続され前記基板に真空処理を施す真空処理チャンバとを具備した真空処理装置の前記真空搬送チャンバから前記基板を取り出し可能とする基板収容ケースであって、
   前記基板を収容し、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部と、
   前記基板収容部に設けられた基板の搬入出用の開口部と、
   前記開口部を気密に閉塞可能とされた開閉機構と、
   前記真空搬送チャンバに脱着するための脱着機構と、
   前記開閉機構と前記真空搬送チャンバとの間に開口し、これらの間を真空及び大気圧に設定可能とする通気ポートと、
   を具備したことを特徴とする基板収容ケース。
2. 請求項１記載の基板収容ケースであって、
   前記基板収容部に１枚の前記基板を載置可能な載置台が設けられ、この載置台の下側には、前記搬送機構のアームが下降可能な凹部が設けられていることを特徴とする基板収容ケース。
3. 請求項１又は２記載の基板収容ケースであって、
   前記基板収容部内に収容された前記基板を押圧保持する保持機構を具備したことを特徴とする基板収容ケース。
4. 請求項１記載の基板収容ケースであって、
   前記基板収容部内に、棚状の載置台が設けられ、複数枚の前記基板を収容可能とされていることを特徴とする基板収容ケース。
5. 請求項４記載の基板収容ケースであって、
   前記載置台が上下に移動可能とされていることを特徴とする基板収容ケース。
6. 搬送機構を収容し真空雰囲気下で基板を搬送する真空搬送チャンバと、前記真空搬送チャンバに接続され前記基板に真空処理を施す真空処理チャンバとを具備した真空処理装置と、
   前記真空搬送チャンバから前記基板を取り出し可能とする基板収容ケースであって、
   前記基板を収容し、内部を気密に閉塞可能に構成された基板収容部と、
   前記基板収容部に設けられた基板の搬入出用の開口部と、
   前記開口部を気密に閉塞可能とされた開閉機構と、
   前記真空搬送チャンバに脱着するための脱着機構と、
   前記開閉機構と前記真空搬送チャンバとの間に開口し、これらの間を真空及び大気圧に設定可能とする通気ポートと、
   を具備した基板収容ケースと、
   前記基板収容ケースを取り付け可能とされ、当該基板収容ケース内の前記基板を真空雰囲気中で搬送して真空雰囲気の測定部に搬送可能とされた基板測定装置と、
   を具備したことを特徴とする基板真空処理システム。

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