JP2008124481A

JP2008124481A - 真空処理装置における処理対象物搬送方法

Info

Publication number: JP2008124481A
Application number: JP2007304437A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Ariga; 芳樹有賀
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2007-11-26
Filing date: 2007-11-26
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【目的】真空処理装置の高速タクトの実現を可能とする処理対象物搬送方法を提供する。
【解決手段】処理対象物が搬入された真空チャンバーは圧力が高真空側へ移行するように排気し、処理対象物が搬出された真空チャンバーは圧力が大気圧側へ移行するようにベントしつつ処理対象物を移送する。
【選択図】図２

Description

この発明は、真空処理装置へ処理対象物を搬入または搬出する為のロードロック装置及び処理対象物の搬送方法に関する。

従来、スパッタリング装置、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空処理装置へ半導体ウエハーその他の処理対象物を搬入または搬出する為に、処理対象物を収容可能とした真空チャンバーを前記真空処理装置へ連設して構成されるロードロック装置が知られている（例えば、特開昭５７−６３６７７号、特開昭６０−２２１５７２号、特開昭６３−１５７８７０号等）。

前記真空チャンバーにはロータリーポンプその他の荒引排気系が接続され、大気圧にされた真空チャンバー内に処理対象物を収容した後、荒引排気し、然る後、該真空チャンバーと真空処理装置を連通状態として、真空チャンバー内の処理対象物を真空処理装置側へ搬送したり、真空チャンバーを荒引排気した後、真空処理装置と連通状態として、処理対象物を真空チャンバー側へ搬送することにより、処理対象物を真空処理装置へ搬入または搬出する都度、該真空処理装置を大気圧にする必要を無くし、生産性の向上等を図ったものである。

前記ロードロック装置を構成した真空チャンバーと真空処理装置の間に、更に別の真空チャンバーを介設し、該真空チャンバーには、油拡散ポンプ、クライオポンプ、分子ポンプ等とロータリーポンプその他のバックアップポンプで構成された高真空排気系を接続して、バッファ室を構成する場合もあった（特開昭６３−１５７８７０号）。

特開昭５７−６３６７７号特開昭６０−２２１５７２号特開昭６３−１５７８７０号特開昭６３−１５７８７０号特開平３−１８３７６７号実公昭４３−２３３６８５号特開平１−１０８３７３号

前記の如くの従来のロードロック装置は１つの真空チャンバーと荒引排気系で構成されていたので、生産性の向上に限界があった。即ち、真空処理装置による処理のタクト時間は、ロードロック装置における真空チャンバーを真空処理装置と連通可能の圧力まで荒引排気系で排気する時間に制限される為である。

荒引排気系による排気時間は、排気系の排気速度と、真空チャンバーの容積で決まるので、荒引排気系のポンプを大きな排気速度のものとする手段があったが、真空チャンバー内の流体移動が急速になり、処理対象物に有害なパーティクルの原因となるダストの舞い上げが生じ、有効ではなかった。

この発明は前記の如くの問題点に鑑みてなされたもので、スパッタリング装置、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空処理装置の高速タクトの実現を可能とするロードロック装置及び処理対象物の搬送方法を提供することを目的としている。

斯る目的を達成するこの発明のロードロック装置は、真空処理装置の処理対象物搬入部または搬出部に連設されるロードロック装置において、少なくとも３個の真空チャンバーが隣接するチャンバーとの間に仕切弁を介して、当該仕切弁を開にしたときに隣接する一方のチャンバーから他方のチャンバーへ処理対象物を搬送可能であるようにして連設されており、当該少なくとも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最も近い真空チャンバーには、ベントガスを導入可能に、ベントバルブを介設したベント配管が接続されていると共に、当該少なくとも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最も近い真空チャンバーと、当該少なくとも３個の真空チャンバー中の中間に配置される真空チャンバーとは、圧力交換バルブと、流量調整用のバルブとが介設されている連通管によって連通可能とされ、当該少なくとも３個の真空チャンバー中の中間に配置される真空チャンバーと、真空処理装置側に最も近い真空チャンバーとには、他端側が共通する荒引ポンプに接続されている荒引配管の一端側がそれぞれ接続されており、当該２本の荒引配管の中間に荒引きバルブが介設されていることを特徴とするものである。

なお、前記において、真空処理装置の処理対象物搬入部とは、図１図示の実施形態でいえば、真空処理装置たるスパッタリングチャンバー１２の図１中、左側のことをいい、真空処理装置の処理対象物搬出部とは、図１図示の実施形態でいえば、真空処理装置たるスパッタリングチャンバー１２の図１中、右側のことをいう。

斯かる目的を達成するこの発明の処理対象物の搬送方法は、複数個の真空チャンバーが隣接するチャンバーとの間に仕切弁を介して当該仕切弁を開にしたときに隣接する一方のチャンバーから他方のチャンバーへ処理対象物を搬送できるようにして連設されてなるロードロック装置が真空処理装置の処理対象物搬入部に連設され、当該ロードロック装置を介して前記真空処理装置に処理対象物を搬送する方法であって、以下のステップからなることを特徴とするものである。

前記複数の真空チャンバー中、大気圧側に最も近い真空チャンバーを大気圧にベントすると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーを荒引排気するステップ。

前記大気圧側に最も近い真空チャンバーの大気圧側の仕切りを開いて処理対象物を搬入した後、当該仕切りを閉じて、当該真空チャンバーを気密状態とするステップ。

前記大気圧側に最も近い真空チャンバーと、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーとを連通管を介して連通することにより、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーを排気すると共に、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーをベントするステップ。

前記両真空チャンバー（大気圧側に最も近い真空チャンバーと、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー）の圧力が同一になった後に、前記連通管を介した両真空チャンバー間の連通を遮断すると共に、前記両真空チャンバー間の仕切りを開いて、前記処理対象物を、前記隣接する真空処理装置側の真空チャンバー内に搬送して、当該仕切りを閉じるステップ。

続いて、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーを大気圧にベントすると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーを、隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーと同じ圧力になるように荒引排気するステップ。

前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーと、隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーとが同じ圧力になった後に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーからの荒引きを中止すると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーと隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーとの間の仕切りを開いて、前記処理対象物を、前記隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー内に搬送して、当該仕切りを閉じるステップ。

この発明のロードロック装置と、搬送方法によれば、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することができる。

そして、各真空チャンバーにおける排気又はベントに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することができる。

更に、各真空チャンバーにおける圧力変動が小さくなるので、前記のように、各真空チャンバーにおける排気又はベントに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮できるだけでなく、ダストの舞い上がりを防止し、処理品質を高く維持することができる。

この発明のロードロック装置と、搬送方法によれば、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）を荒引き排気している一方で、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を大気圧にベントすることができる。

この結果、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）と、これに隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で示されている真空チャンバー）とを同じ圧力になるまで荒引き排気している間に、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を大気圧にベントできるので、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することができる。

また、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を大気圧にベントされた状態にしておくと共に、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）を荒引ポンプによる荒引排気が完了した状態にしておいて、ここで、両者の間に介設されている圧力交換バルブを開にして両者を連通することにより、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）の圧力が平衡するまで、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を排気し、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）をベントすることができる。すなわち、これによって、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）とを連通している連通管と、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）とが、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）に対する荒引排気系を構成するようになる。

そして、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）の圧力が平衡した後、両者の間の連通状態を停止し、前述したように、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）と、これに隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で示されている真空チャンバー）とを同じ圧力になるまで荒引排気する一方で、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を大気圧にベントすることができる。

ここで、前記のように、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）とを連通している連通管と、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）とが、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）に対する荒引排気系を構成し、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）の圧力が平衡した後に、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）とこれに隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で示されている真空チャンバー）との荒引排気、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）の大気圧へのベントが行われるので、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャンバー）を再度、大気圧にベントするのに要する時間を長引かせないようにする一方で、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）と、これに隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で示されている真空チャンバー）とを同じ圧力になるまで荒引き排気する時間が長くかからないようにすることができる。

この結果、各真空チャンバーにおける排気又はベントに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することができる。

更に、以上より、各真空チャンバーにおける圧力変動が小さくなるので、前記のように、各真空チャンバーにおける排気又はベントに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮できるだけでなく、ダストの舞い上がりを防止し、処理品質を高く維持することができる。

以下この発明を実施例に基づいて説明する。

図１はインラインスパッタリング装置に実施したロードロック装置１で、真空チャンバー２、３、４を連設して構成してある。各真空チャンバー間および大気雰囲気に設置されたプラットフォーム５の間並びにバッファ室となるローディングチャンバー６の間に、夫々、処理対象物（例えば半導体ウエハー）の搬送路が形成可能の仕切弁（ゲートバルブ）７、８、９、１０が介設してある。前記ローディングチャンバー６には同様の仕切弁１１を介してスパッタリングチャンバー１２が連設され、更に、このスパッタリングチャンバー１２には、同様のロードロック装置（図示していない）が連設されて、インラインスパッタリング装置が構成される。

前記真空チャンバー２、３は、連通管１３で連通可能としてあり、該連通管１３には圧力交換バルブ１４および流量調整部材としてのオリフィス可変バルブ１５が介設してある。真空チャンバー２には、更に、ベントバルブ１６を介設したベント配管１７が接続してあり、ベントガス（例えば窒素ガス）を導入して大気圧に置換できるようにしてある。

また真空チャンバー３、４には、荒引バルブ１８、１９を介設した荒引配管２０、２１の一端が接続してあり、荒引配管２０、２１の他端は、共通の荒引ポンプ（ロータリーポンプ）２２に接続してある。

前記ローディングチャンバー６は、メインバルブ２３を介して、クライオポンプで構成した高真空排気ポンプ２４が接続してあり、ローディングチャンバー６内を高真空領域まで排気可能としてある。

前記において、各真空チャンバー２、３、４の容積は、仕切弁の動作領域を含めて、夫々８０ｌ、１２０ｌ、１００ｌとした。

上記実施例のロードロック装置１では、半導体ウエハーその他の処理対象物は、支持治具２５により搬送され、ローディング時は、大気圧雰囲気のプラットフォーム５から真空チャンバー２、３、４を経て、ローディングチャンバー６へ搬送され、次いでスパッタリングチャンバー１２へと搬入される。アンローディングは上記と反対で、ローディングチャンバー６と同様に高真空排気可能に構成されたアンローディングチャンバーおよびロードロック装置を経て、大気圧雰囲気のプラットフォームへと搬出される。

以下、図２を参照してローディング時の動作を詳細に説明する。

運転に際し、最初の条件として、真空チャンバー２は大気圧にベントされ、真空チャンバー３、４は荒引配管２０、２１および荒引ポンプ２２による荒引排気が完了していると共に、荒引ポンプ２２は連続運転されているものとする。またローディングチャンバー６は高真空の圧力領域に維持されているものとする。

先ず、仕切弁７を開として支持治具２５ａをプラットフォーム５から真空チャンバー２へ搬送し、次いで仕切弁７を閉として真空チャンバー２を気密状態とする（図２（ａ））。以下の説明においても、各仕切弁は支持治具の通過の直前に開となり、通過の直後には閉となるものとし、この動作は単に「開閉」として説明するものとする。

次に、真空チャンバー２、３を結んだ連通管１３の圧力交換バルブ１４を開とする。圧力交換バルブ１４を開とすると、真空チャンバー２、３は圧力が平衡するまで、真空チャンバー２は排気され、真空チャンバー３はベントされることになる。即ち真空チャンバー３と連通管１３が真空チャンバー２に対する荒引排気系を構成している。平衡する圧力は、真空チャンバー２の圧力が７６０Torr、容積が８０ｌ、真空チャンバー３の圧力が１０Torr、容積が１２０ｌとするとＰ＝（７６０×８０＋１０×１２０）／（８０＋１２０）で求まり、３１０Torrとなる。

この場合、オリフィス可変バルブ１５のオリフィスを設定することによって、各真空チャンバー２、３の圧力変動の速度を調整することができる。

真空チャンバー２、３が同じ圧力になった後、支持治具２５ａを、仕切弁８を開閉して真空チャンバー３に搬送する（図２（ｂ））。搬送完了後、真空チャンバー２は、ベントバルブ１６を開として大気圧とし、次の支持治具２５ｂを受け入れる搬送が可能とする。一方、真空チャンバー３は、荒引バルブ１８を開として、荒引ポンプ２２により所定の圧力まで排気する。所定の圧力とは要求されるタクト時間等により決まる圧力である。

真空チャンバー３が所定の圧力までの荒引を完了したならば、仕切弁９を開閉して、支持治具２５ａを真空チャンバー４へ搬送する（図２（ｃ））。仕切弁９の開閉の際に、真空チャンバー３、４は同じ圧力の平衡状態となる。

搬送完了後、真空チャンバー３は、荒引バルブ１８を閉として、次の支持治具２５ｂを受け入れ可能の状態とする。一方、真空チャンバー４は、荒引バルブ１９を開として荒引ポンプ２２による排気を更に行い、真空チャンバー４の容積とローディングチャンバー５側の高真空排気ポンプ２４の排気能力によって決まる圧力（実施例の場合数１００m Torr）まで荒引きを行う。

前記の荒引バルブ１９を閉とした後、プラットフォーム５と真空チャンバー２の間では、次の支持治具２５ｂを前記と同様の動作で搬送し、かつ真空チャンバー２の荒引きを行う。

一方、真空チャンバー４の荒引きが所定の圧力まで行なわれた後には、荒引バルブ１９を閉とし、仕切弁１０を開閉して、支持治具２５ａをローディングチャンバー６へ搬送する（図２（ａ））。また、これと同時に、真空チャンバー２内の支持治具２５ｂは、仕切弁８を開閉して真空チャンバー３へ搬送すると共に、荒引バルブ１８を開として、前記と同様に、真空チャンバー３内を荒引きする。真空チャンバー２はベント作業を行い、次の支持治具２５ｃの受け入れ動作に移行する。

以上のように、支持治具を搬入された真空チャンバーは圧力が高真空側へ移行するように排気し、支持治具が搬出された真空チャンバーは圧力が大気圧側に移行するようにベントし、支持治具を順次搬送することができる。各真空チャンバーの圧力の変動する幅は、一つの真空チャンバーによるロードロック装置に比べて、小さくできるので、それだけ排気又はベントに要する時間を短縮し、支持治具を介する処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することができる。

図３は実施例のロードロック装置１の排気特性を示したものである。図において四角は真空チャンバー２の圧力、丸は真空チャンバー３の圧力、三角は真空チャンバー４の圧力を夫々示している。

真空チャンバー２は大気圧から数百Torrの領域、真空チャンバー３は数百Torrから約１０Torrの領域、真空チャンバー４は約１０Torrから数百m Torrの領域で、排気およびベントで圧力変動している。真空チャンバー２の容積が８０ｌもあるにも拘わらず、３７秒タクトを実現することができ、従来の一つの真空チャンバーによるロードロック装置に比べて約１／３の時間とすることができた。

図４乃至図６はこの発明の他の実施例のロードロック装置であり、図４は前記真空チャンバー２、３で構成した実施例、図５は前記真空チャンバー３、４で構成した実施例、図６は前記真空チャンバー４を更に１室増設した実施例である。更に真空チャンバーを増設することもタクト時間の短縮に有効であるが、現実に要求されるタクト時間に対しては２〜４室の真空チャンバーで対応することが可能と考えられる。

各実施例において、荒引ポンプ２２は１台として、ロードロック装置の簡素化を図っているが、各真空チャンバーに対して独立した荒引ポンプを接続しても良い。

各真空チャンバーにおける圧力変動幅が小さいので、有害パーティクルの原因となるダストの舞い上りを防止することができ、処理対象物をダストから保護することができる。

尚、真空チャンバー２を大気圧までベントする場合、ベントガスラインの途中に設けたオリフィス可変バルブ（図示していない）によってベントガスの流量を調整し、圧力変化の時間、速度を制御することは勿論である。

この発明の方法が使用されるロードロック装置の一例の構成図である。（ａ）乃至（ｄ）は本発明の方法の各工程を説明する図である。この発明の実施例の排気特性のグラフである。ロードロック装置の構成図である。他のロードロック装置の構成図である。更に他のロードロック装置の構成図である。

符号の説明

１ロードロック装置
２、３、４真空チャンバー
５プラットフォーム
６ローディングチャンバー
７、８、９、１０、１１仕切弁
１２スパッタリングチャンバー
１３連通管
１４圧力交換バルブ
１５オリフィス可変バルブ
１６ベントバルブ
１７ベント配管
１８、１９荒引バルブ
２０、２１荒引配管
２２荒引ポンプ
２３メインバルブ
２４高真空排気ポンプ
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ支持治具

Claims

複数個の真空チャンバーが隣接するチャンバーとの間に仕切弁を介して当該仕切弁を開にしたときに隣接する一方のチャンバーから他方のチャンバーへ処理対象物を搬送できるようにして連設されてなるロードロック装置が真空処理装置の処理対象物搬入部に連設され、当該ロードロック装置を介して前記真空処理装置に処理対象物を搬送する方法であって、
前記複数の真空チャンバー中、大気圧側に最も近い真空チャンバーを大気圧にベントすると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーを荒引排気し、
前記大気圧側に最も近い真空チャンバーの大気圧側の仕切りを開いて処理対象物を搬入した後、当該仕切りを閉じて、当該真空チャンバーを気密状態とし、
前記大気圧側に最も近い真空チャンバーと、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーとを連通管を介して連通することにより、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーを排気すると共に、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーをベントし、
前記両真空チャンバーの圧力が同一になった後に、前記連通管を介した両真空チャンバー間の連通を遮断すると共に、前記両真空チャンバー間の仕切りを開いて、前記処理対象物を、前記隣接する真空処理装置側の真空チャンバー内に搬送して、当該仕切りを閉じ、
続いて、前記大気圧側に最も近い真空チャンバーを大気圧にベントすると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーを、隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーと同じ圧力になるように荒引排気し、
前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーと、隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーとが同じ圧力になった後に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーからの荒引きを中止すると共に、当該大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバーと隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバーとの間の仕切りを開いて、前記処理対象物を、前記隣接する次位の真空処理装置側の真空チャンバー内に搬送して、当該仕切りを閉じる
ことを特徴とする処理対象物の搬送方法。