JP2009224799A - 基板処理装置およびそれを用いた基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 雰囲気汚損防止用のバッファチャンバーを備えた実用的な基板処理装置を提供する。
【解決手段】第一のチャンバーと、第二のチャンバーと、前記第一のチャンバーと前記第二のチャンバーとの間に設けられたバッファチャンバーと、前記第二のチャンバー内に設けられ、前記第二のチャンバーと前記バッファチャンバーとの間で基板を搬送する第一の搬送機構とを有し、前記バッファチャンバー内には、前記バッファチャンバーと前記第一のチャンバーとの間で基板を搬送する第二の搬送機構と、基板を複数枚係留することが可能な係留具と、該係留具を移動させて基板の受け渡しを行わせる移動機構とが設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本願の発明は、基板に対し所定の処理を施す装置、特に、雰囲気汚染の防止を主な目的として設けられるバッファチャンバーを備えた基板処理装置およびそれを用いた基板処理方法に関するものである。

基板に対し所定の処理を施す装置は、スパッタリング装置や化学蒸着（ＣＶＤ）装置等の薄膜作成装置、エッチング装置、表面酸化装置、表面窒化装置等として知られている。
このような基板処理装置は、所定の雰囲気中で基板の処理を行うため、気密な処理チャンバーを備えている。そして、基板処理装置は、異なる処理を連続的に行ったり、生産性を高めたりする目的から、複数の処理チャンバーを備えることが多い。

また、処理チャンバー内が周囲の雰囲気に直接開放されることなく基板の搬入搬出を可能にするため、ロードロックチャンバーが設けられることも多い。ロードロックチャンバーは、処理チャンバーに対して気密に接続され、基板は、ロードロックチャンバーを経由して、大気側と処理チャンバー内との間を搬送される。
このような基板処理装置において、処理チャンバー内をその処理に応じた所定の雰囲気にするため、所定のガスを処理チャンバー内に導入するガス導入系や、処理チャンバー内を排気する排気系が設けられる（例えば、特許文献１参考）。

特開平１１−２６９６４４号公報

上述したような基板処理装置では、処理チャンバー内の雰囲気の汚損を防止することが重要な課題となっている。処理チャンバー内の雰囲気の汚損とは、処理チャンバー内のガス成分が望ましいものになっていない場合を広く意味し、例えば基板の表面を汚損するガス分子や微粒子が処理チャンバー内に混入するような場合をいう。雰囲気の汚損が発生すると、処理の品質が損なわれたり、または、処理前又は処理後に基板が汚損されることにより、基板から産出される製品の歩留まりを低下させたりする問題が生ずる。

処理チャンバーの雰囲気の汚損を防止する効果的な構成として、処理チャンバー同士を直接接続せずに、バッファチャンバーを介して接続する構成が挙げられる。バッファチャンバーは、内部を排気する排気系を備え、ゲートバルブを介して処理チャンバーに気密に接続される。処理チャンバー内のガスは、バッファチャンバーを経由しなければ他の処理チャンバーに到達しないので、他の処理チャンバーの雰囲気が汚損されることが抑制される。

しかしながら、従来、バッファチャンバーを備えた実用的な基板処理装置の構成が提供されていなかった。例えば、バッファチャンバーがあるために基板の搬送に要する時間が長くなって生産性が低下したり、雰囲気汚損防止効果が充分に得られなかったりすることがあった。
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、雰囲気汚損防止用のバッファチャンバーを備えた実用的な基板処理装置を提供する技術的意義を有する。

本発明に係る基板処理装置は、第一のチャンバーと、第二のチャンバーと、前記第一のチャンバーと前記第二のチャンバーとの間に設けられたバッファチャンバーと、前記第二のチャンバー内に設けられ、前記第二のチャンバーと前記バッファチャンバーとの間で基板を搬送する第一の搬送機構とを有し、前記バッファチャンバー内には、前記バッファチャンバーと前記第一のチャンバーとの間で基板を搬送する第二の搬送機構と、基板を複数枚係留することが可能な係留具と、該係留具を移動させて基板の受け渡しを行わせる移動機構とが設けられていることを特徴とする。
また、本発明に係る基板の処理方法は、上記基板処理装置を用意する工程、前記移動機構が前記係留具を回転させ第一の位置に移動させる工程、前記第一の搬送機構に未処理の基板を載置する工程、前記第一の搬送機構が前記係留具に該基板を載置する工程、前記移動機構が前記係留具を前記回転と逆向きに回転させ第二の位置に移動させる工程、前前記第二の搬送機構が前記係留具から該基板を受け取る工程、該基板を第一のチャンバーに移動する工程とを有する。

また、本発明は以下の態様を含む。
第１の態様は、内部で基板を処理する複数の処理チャンバーが搬送チャンバーを介して気密に接続された基板処理装置であって、
搬送チャンバーと一つの処理チャンバーとの間には、排気系を備えたバッファチャンバーが気密に設けられており、搬送チャンバー内には、搬送チャンバーとこのバッファチャンバーとの間で基板を搬送する主搬送機構が設けられているとともに、バッファチャンバー内には、バッファチャンバーと前記一つの処理チャンバーとの間で基板を搬送する副搬送機構が設けられており、さらに、前記バッファチャンバー内には、基板を二枚以上係留することが可能な係留具が設けられているという構成を有する。
第２の態様は、内部で基板を処理する複数の処理チャンバーが搬送チャンバーを介して気密に接続された基板処理装置であって、搬送チャンバーと一つの処理チャンバーとの間には、排気系を備えたバッファチャンバーが気密に設けられており、搬送チャンバー内には、搬送チャンバーとこのバッファチャンバーとの間で基板を搬送する主搬送機構が設けられているとともに、バッファチャンバー内には、バッファチャンバーと前記一つの処理チャンバーとの間で基板を搬送する副搬送機構が設けられており、
さらに、前記バッファチャンバー内には、基板を係留することが可能な係留具と、係留具を移動させて基板の受け渡しを行わせる移動機構が設けられているという構成を有する。
第３の態様は、内部で基板を処理する複数の処理チャンバーが搬送チャンバーを介して気密に接続された基板処理装置であって、搬送チャンバーと一つの処理チャンバーとの間には、排気系を備えたバッファチャンバーが気密に設けられており、搬送チャンバー内には、搬送チャンバーとこのバッファチャンバーとの間で基板を搬送する主搬送機構が設けられているとともに、バッファチャンバー内には、バッファチャンバーと前記一つの処理チャンバーとの間で基板を搬送する副搬送機構が設けられており、
前記バッファチャンバー内を排気する前記排気系は、水を吸着排気するクライオポンプを備えているという構成を有する。
第４の態様は、内部で基板を処理する複数の処理チャンバーが搬送チャンバーを介して気密に接続された基板処理装置であって、搬送チャンバーと一つの処理チャンバーとの間には、排気系を備えたバッファチャンバーが気密に設けられており、搬送チャンバー内には、搬送チャンバーとこのバッファチャンバーとの間で基板を搬送する主搬送機構が設けられているとともに、バッファチャンバー内には、バッファチャンバーと前記一つの処理チャンバーとの間で基板を搬送する副搬送機構が設けられており、前記バッファチャンバー内には、前記一つの処理チャンバーで処理された後の基板を加熱して基板の表面に付着したガスを脱離させる加熱機構が設けられているという構成を有する。
第５の態様は、前記第４の態様において、前記バッファチャンバー内には、前記加熱機構による加熱の後に基板を冷却する冷却機構が設けられているという構成を有する。
第６の態様は、前記いずれかの構成において、前記バッファチャンバー内を排気する前記排気系は、前記搬送チャンバーより圧力が低くなるよう排気するものであるという構成を有する。

以上説明した通り、本願の発明によれば、バッファチャンバー内に基板を二枚以上係留することが可能な係留具が設けられているので、基板の搬送に要する時間が全体として短くでき、このため、生産性の向上に寄与できる。
また、係留具を移動させて基板の受け渡しを行わせる移動機構が設けられているので、主搬送機構又は副搬送機構の可動範囲が比較的小さくて済み、機構が大がかりなることがない。このため、装置全体も小型化される。
また、第３の態様によれば、バッファチャンバー内を排気する排気系が、水を吸着排気するクライオポンプを備えているので、基板の表面に水分子が付着することにより生ずる問題が抑制される。
また、第４の態様によれば、処理チャンバーで処理された後の基板を加熱して基板の表面の吸着ガスを脱離させる加熱機構が設けられているので、基板の表面を経由した雰囲気の汚損が効果的に抑制される。また、バッファチャンバー内に加熱機構が設けられているので、他に加熱用のチャンバーを設ける必要がなく、装置の大型化等が抑制できる。
また、第５の態様によれば、上記第４の態様の効果に加え、加熱後に基板を冷却できるので、その後の基板の取り扱いが容易になる。また、バッファチャンバー内に冷却機構が設けられているので、他に冷却用のチャンバーを設ける必要がなく、装置の大型化等が抑制できる。
また、第６の態様によれば、上記各請求項の効果に加え、バッファチャンバー内が搬送チャンバーより圧力が低くなるよう排気されるので、搬送チャンバー内のガスやパーティクルが搬送チャンバーに到達するのが抑制される。このため、バッファチャンバーを経由した他の処理チャンバーの雰囲気の汚損を抑制する効果がさらに高く得られる。

本願発明の実施形態に係る基板処理装置の平面図である。 図１に示す装置の側面断面概略図である。 バッファチャンバー５を経由した基板９の搬送動作について説明する図である。 バッファチャンバー５を経由した基板９の搬送動作について説明する図である。 バッファチャンバー５を経由した基板９の搬送動作について説明する図である。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係る基板処理装置の平面図、図２は、図１に示す装置の側面断面概略図である。
図１に示す装置は、クラスターツール型のマルチチャンバー基板処理装置になっている。即ち、中央に搬送チャンバー１が配置され、その周囲に複数の処理チャンバー２及びロードロックチャンバー３が配置されている。複数の処理チャンバー２及びロードロックチャンバー３は、ゲートバルブ４を介して搬送チャンバー１に気密に設けられている。各チャンバー１，２，３は、気密な真空容器であり、内部を排気する排気系１１，２１，３１を備えている。

図１に示すように、本実施形態では、平面視が方形の搬送チャンバー１が設けられており、その三辺に処理チャンバー２が接続され、残りの一辺にロードロックチャンバー３が接続されている。
また、搬送チャンバー１内には、主搬送機構としての第一ロボット１２が設けられている。第一ロボット１２は、多関節型のロボットであり、上面に基板９を載せて保持するエンドエフェクタ１３を先端に備えたアーム１４を有する。第一ロボット１２は、アーム１４の伸縮運動、回転運動、上下運動をそれぞれ行って基板９を所定の位置に搬送するようになっている。

本実施形態の装置の大きな特徴点の一つは、三つの処理チャンバー２のうちの一つが、バッファチャンバー５を介して搬送チャンバー１に接続されている点である。図１及び図２に示す通り、バッファチャンバー５の両側には、ゲートバルブ４がそれぞれ設けられており、ゲートバルブ４を介して搬送チャンバー１及び処理チャンバー２に接続されている。
バッファチャンバー５は、排気系５１を備えた気密な真空容器である。図２に示すように、バッファチャンバー５内には、副搬送機構としての第二ロボット５２と、基板９を二枚係留することが可能な係留具５３と、上面に基板９が載置される基板ステージ５４とが設けられている。

第二ロボット５２は、第一ロボット１２と同様に、多関節型のロボットであり、アーム５２２の伸縮、回転、上下運動を行って基板９を搬送する。尚、第二ロボット５２は第一ロボット１２より可動範囲が狭くて良い場合があり、このような場合には第一ロボット１２より小型のものが第二ロボット５２として使用されることがある。

係留具５３は、図２に示すように棚状の部材であり、上棚板５３１と、下棚板５３２と、上棚板５３１と下棚板５３２とをつなぐ端板５３３とから成っている。上棚板５３１及び下棚板５３２には、図２に示すような切り欠きが設けられている。切り欠きは、前述した第一ロボット１２及び第二ロボット５２のエンドエフェクタ１３，５２１の先端部とほぼ同じ形状になっている。後述するように、第一ロボット１２又は第二ロボット５２と係留具５３との間で基板９の受け渡しを行う場合、エンドエフェクタ１３，５２１は、その先端部が、上棚板５３１又は下棚板５３２の切り欠きを通過して上下動するようになっている。

上記係留具５３には、移動機構５５が付設されている。移動機構５５は、係留具５３を支持する支柱５５１と、支柱５５１を回転及び上下させる駆動部５５２とから主に構成されている。駆動部５５２は、バッファチャンバー５の外に配置されており、支柱５５１は、バッファチャンバー５の器壁を気密に貫通している。貫通部分には、支柱５５１の回転及び上下動を許容ししつ真空封止するメカニカルシール等の封止部材が設けられている。

また、基板ステージ５４には、加熱機構５６及び冷却機構５７が設けられている。基板ステージ５４は、銅などの熱伝導性の良い部材で形成されており、内部に空洞が設けられている。加熱機構５６は、基板ステージ５４内の空洞に熱媒を流通させて基板ステージ５４を加熱し、これによって基板ステージ５４上の基板９を加熱する構成となっている。また、冷却機構５７は、基板ステージ５４内の空洞に冷媒を流通させて基板ステージ５４を冷却し、これによって基板ステージ５４上の基板９を冷却する構成となっている。
加熱機構５６の配管と、冷却機構５７の配管とは、切り替え弁５８を介して接続され、接続部分から基板ステージ５４に向かって主配管が延びている。切り替え弁５８の切り替えにより、基板ステージ５４内の空洞に熱媒を流通させるのか、冷媒を流通させるのかを切り替えるようになっている。

バッファチャンバー５内を排気する排気系５１の構成も、本実施形態の装置の大きな特徴点となっている。本実施形態では、排気系５１は、水クライオポンプ５１１と、ターボ分子ポンプ５１２とを組み合わせた構成となっている。ターボ分子ポンプ５１２は、バッファチャンバー５内を排気する役割と、水クライオポンプ５１１に対して適切な背圧を与える役割がある。水クライオポンプ５１１は、クライオポンプの一種であるが、水を効率良く吸着排気できるよう、バッフル又はクライオパネルは、１５０Ｋ以下に冷却される。このような水クライオポンプ５１１としては、アネルバ株式会社製ＲＤ−１３０等が使用できる。尚、水クライオポンプ５１１と組み合わせる真空ポンプとしては、ターボ分子ポンプ５１２の他、メカニカルポンプ等でもよい。

また、バッファチャンバー５は、内部にガスを導入するガス導入系５９を備えている。ガス導入系５９は、Ａｒ等のような基板９を汚損しないガスを導入するようになっている。

次に、処理チャンバー２の構成について説明する。
処理チャンバー２の構成は、処理の内容によることは言うまでもない。図２には、一例としてプラズマＣＶＤを行う場合の構成が示されている。図２に示す処理チャンバー２は、処理チャンバー２内に所定のプロセスガスを導入するガス導入系２２と、上面に基板９を載置して保持する基板ホルダー２３と、基板ホルダー２３に対向するようにして設けた高周波電極２４と、高周波電極２４に高周波電圧を印加して高周波放電を生じさせプロセスガスのプラズマを形成する高周波電源２５とを備えている。
例えば、アモルファスシリコン膜を作成する処理を行う場合、シランと水素の混合ガスをプロセスガスとして導入してプラズマを形成する。プラズマ中でシランが分解し、基板９の表面に水素化アモルファスシリコン膜が作成される。

また、エッチングを行う場合、図２に示す構成において、ガス導入系２２の構成を、フッ素系ガス等のエッチング作用のあるガスを導入するよう変更する。必要に応じて基板９にバイアス電圧を与えてフッ素系イオンを基板９に入射させ、反応性イオンエッチングを行う場合もある。

さらに、スパッタリングを行う場合、図２に示す構成において、ガス導入系２２がアルゴン等のスパッタ率の高いガスを導入するようにするとともに、高周波電極２４に変え、スパッタリングカソードを設ける。スパッタリングカソードは、作成する薄膜の材料から成るターゲットと、ターゲットの背後に位置するマグネトロン放電用の磁石とから構成される。

ロードロックチャンバー３は、一時的に基板９を保持する基板保持台３２とを備えている。基板保持台３２は、昇降ピン等の受け渡し機構３３を備えている。
また、本実施形態の装置は、装置の各部を制御する不図示の主制御部が設けられている。主制御部は、制御プログラムを記憶した記憶部、記憶部に記憶された制御プログラムに従い各部に制御信号を送る出力部、各部の動作を監視する不図示の各モニタの信号を受け取って各部の動作を監視する監視部等から構成されている。

次に、本実施形態の装置の全体の動作について説明する。
未処理の基板９は、大気側に配置された不図示のカセット（以下、外部カセット）に収容されている。不図示のオートローダは、外部カセットから未処理の基板９を取り出し、ロードロックチャンバー３に搬入する。基板９は、受け渡し機構３３によって基板保持台３２に保持される。
この基板９は、搬送チャンバー１内の第一ロボット１２によってロードロックチャンバー３から取り出され、いずれかの処理チャンバー２に送られて処理される。その処理チャンバー２での処理が終了すると、第一ロボット１２が基板９をその処理チャンバー２から取り出し、次の処理を行う処理チャンバー２に送る。
このようにして順次基板９に対して処理を行い、最後の処理が終了した基板９は、再びロードロックチャンバー３に搬送される。そして、不図示のオートローダによって外部カセットに戻される。

上記動作において、バッファチャンバー５が介在された処理チャンバー２には、バッファチャンバー５を経由して基板９が搬送される。この処理チャンバー（以下、バッファ経由チャンバーと呼ぶ）２と搬送チャンバー１との間の基板９の搬送動作は、本実施形態の装置の技術的意義と密接な関連を有する。以下、この点について図３から図５を使用して説明する。
図３から図５は、バッファチャンバー５を経由した基板９の搬送動作について説明する図である。図３から図５において、ａ〜ｉのアルファベットの順で動作が進行する。尚、各ａ〜ｉにおいて、（１）は平面概略図、（２）は側面概略図である。各ａ〜ｉの（２）の側面概略図では、第二ロボット５２の図示は省略されている。

まず、図３（ａ）に示すように、バッファ経由チャンバー２内には基板９が配置されおらず、バッファチャンバー５内の係留具５３にも基板９が全く係留されていない状態を初期状態とする。尚、図３中の点線は、搬送基準ラインの高さを示している。搬送基準ラインは、各ゲートバルブ４が開閉する基板通過用の開口が位置する高さに相当している。説明の都合上、係留具５３の上棚板５３１がこの搬送基準ラインの高さになるような位置を下限位置、下棚板５３２がこの搬送基準ラインの高さになるような位置を上限位置と呼ぶ。初期状態では、係留具５３は下限位置にある。
初期状態において、移動機構５５は、係留具５３を全体に回転させ、バッファチャンバー５と搬送チャンバー１との間のゲートバルブ４の付近に位置させる。この際、第二ロボット５２は、回転する係留具５３に干渉しないような姿勢とされる。

図３（ａ）に示すように、第一ロボット１２は、未処理の基板９を係留具５３の上棚板５３１に載せる。この際、第一ロボット１２は、基板９を保持したエンドエフェクタ１３を上棚板５３１の上方に位置させた後、エンドエフェクタ１３の先端部が上棚板５３１の切り欠きを通過するようにしてエンドエフェクタ１３を下降させる。これにより、基板９が上棚板５３１に載る。その後、図３（ｂ）に示すように、移動機構５５は、係留具５３を反対向きに回転させ、バッファチャンバー５の側壁付近に位置させる。

次に、図３（ｃ）に示すように、第二ロボット５２が係留具５３の上棚板５３１から受け取る。この際、第二ロボット５２のエンドエフェクタ５２１を上棚板５３１の下方に進入させ、上棚板５３１の切り欠きを丁度通過するようにしてエンドエフェクタ５２１を上昇させる。これにより、エンドエフェクタ５２１の上に基板９が載る。その後、第二ロボット５２は、図３（ｄ）に示すように、基板９をバッファ経由チャンバー２に搬送する。

バッファ経由チャンバー２内での処理の間、次の未処理の基板９をバッファチャンバー５内に係留する作業を行う。即ち、図４（ｅ）に示すように、移動機構５５によって係留具５３を回転させ、第一ロボット１２が次の未処理の基板９を上棚板５３１に載せる。その後、移動機構５５は、係留具５３を逆向きに回転させ、元の姿勢に戻す。

次に、バッファ経由チャンバー２内での処理が終了すると、図４（ｆ）に示すように、第二ロボット５２がこの処理済みの基板９を取り出す。そして、第二ロボット５２は、この処理済みの基板９を基板ステージ５４（図３から図５中不図示）に載置する。
基板ステージ５４は加熱機構５６によって所定の温度に加熱されており、基板ステージ５４に載置された処理済みの基板９は所定の温度まで加熱される。その後、前述したように、切り替えバルブによって冷却機構５７に切り替えられ、基板９は室温程度の温度まで冷却される。冷却された基板９は、第二ロボット５２により、係留具５３の下棚板５３２に載せられる。

そして、図４（ｈ）に示すように、移動機構５５が係留具５３を下降させ、下限位置に位置させる。次に、図５（ｉ）に示すように、第二ロボット５２が上棚板５３１にある未処理の基板９を受け取り、図５（ｊ）に示すようにバッファ経由チャンバー２に搬送する。

バッファ経由チャンバー２での処理の間、処理済みをバッファチャンバー５から取り出す作業が行われる。即ち、図５（ｋ）に示すように、移動機構５５が係留具５３を上限位置まで上昇させた後に回転させ、搬送チャンバー１との境界部分のゲートバルブ４の付近に位置させる。そして、ゲートバルブ４が開いて第一ロボット１２が処理済みの基板９を搬送チャンバー１に取り出す。そして、前述したように、次の処理チャンバー２又はロードロックチャンバー３にこの基板９を搬送する。尚、処理済みの基板９を基板ステージ５４に載置して加熱及び冷却する動作は、未処理の基板９をバッファ経由チャンバー２に搬送した後の処理中の時間を利用して行われる場合もある。

さらに、図５（ｌ）に示すように、係留具５３を下限位置に位置させた後に回転させ、搬送チャンバー１との境界部分のゲートバルブ４の付近に位置させる。その後、第一ロボット１２が次の未処理の基板９を上棚板５３１に載せる。以後の手順は、前述した（ｂ）〜（ｋ）に示すものと同様である。

上記説明から解る通り、本実施形態では、係留具５３の上棚板５３１で未処理の基板９を係留し、下棚板５３２で処理済みの基板９を係留している。このため、生産性の向上が図られている。係留具５３が一枚の基板９のみを係留する構成であると、処理済みの基板９をバッファチャンバー５を経由して搬送チャンバー１に戻してから次の未処理の基板９を同じくバッファチャンバー５を経由して搬送チャンバー１に送るようにせざるを得ない。この構成では、搬送に要する時間が長くなる。本実施形態の構成では、搬送動作の一部を、バッファ経由チャンバー２での処理時間内に行うので、時間が節約でき、生産性が向上している。

上記構成において、係留具５３を、三枚又はそれ以上の基板９を係留する構成としてもよい。但し、バッファ経由チャンバー２が枚葉式、即ち、基板９を一枚ずつ搬入して処理する構成である場合、バッファチャンバー５での係留数を多くしても、徒に構造が複雑になるだけであまり意味がない。二枚の基板９を係留できる構造が、必要充分であり、構造的にもシンプルにできる。
また、上記動作において、搬送チャンバー１とバッファチャンバー５との境界部分のゲートバルブ４が開閉する基板通過用の開口の高さ方向の幅が大きければ、係留具５３の上下動が不要な場合もある。

上記動作において、バッファチャンバー５内の圧力は、搬送チャンバー１内の圧力よりも常に低くなるよう制御されている。主制御部は、各排気系１１，５１を制御し、バッファチャンバー５内が搬送チャンバー１内より常に低い圧力になるようにしている。また、必要に応じてガス導入系５９を動作させ、バッファチャンバー５内が搬送チャンバー１内より低圧になるようにする。他の構成として、差動排気によってバッファチャンバー５を搬送チャンバー１内より低圧にしてもよい。即ち、バッファチャンバー５の排気系５１の排気速度が、搬送チャンバー１の排気系１１の排気速度より常に高くなるようにしても良い。

搬送チャンバー１及びバッファチャンバー５には、それぞれ不図示の真空計が設けられており、その計測値が主制御部に送られる。主制御部は、各真空計の計測値から、バッファチャンバー５内が搬送チャンバー１内より圧力が低くなっているかどうかを監視する。これを確認した上で、バッファチャンバー５と搬送チャンバー１との間のゲートバルブ４を開ける。このように、バッファチャンバー５内を搬送チャンバー１内より低圧に維持する構成は、バッファチャンバー５から搬送チャンバー１へのプロセスガスやパーティクル（基板を汚損する微粒子の総称）の進入を抑制する技術的意義を有する。

上記本実施形態の動作において、処理後に基板９を加熱する構成は、本実施形態の別の大きな特徴点となっている。処理後に基板９を加熱する構成は、バッファ経由チャンバー２内のプロセスガスが他の処理チャンバー２に運ばれてその処理チャンバー２の雰囲気を汚損するのを、効果的に防止している。
即ち、バッファ経由チャンバー２内に存在するプロセスガス分子は基板９の表面に付着することがあり、そのようなプロセスガス分子が付着した基板９がバッファ経由チャンバー２から搬出されると、他の処理チャンバー２の雰囲気を汚損することがある。つまり、そのようなプロセスガス分子が付着した基板９が当該他の処理チャンバー２に搬送されて当該他の処理チャンバー２内でガス分子が脱離したり、搬送チャンバー１内で脱離したガス分子が当該他の処理チャンバー２に移動した場合には、そのガス分子により当該他の処理チャンバー２内の雰囲気が汚損されることになる。
本実施形態では、上述したように処理済みの基板９を加熱するので、付着したガス分子の脱離が促進される。このため、上述したような雰囲気汚損が防止される。加熱の温度は、付着しているガスの種類や圧力にもよるが、例えば２００〜２５０℃程度である。加熱時間は、０．５〜１分程度である。

尚、バッファチャンバー５内に加熱機構５６が設けられている点は、処理チャンバー２の数を節約したり装置の大型化を抑制したりする技術的意義がある。即ち、バッファチャンバー５内に加熱機構５６が無い場合、バッファ経由チャンバー２以外の処理チャンバー２を加熱チャンバーとして上記処理後の加熱工程を行うことになり、処理チャンバー２を一つ余計に使うことになってしまう。処理チャンバー２の数が限られている場合には他の処理が行えなくなる問題が生じるし、さらに処理チャンバー２の数を増やすと、装置が大型化する問題が生ずる。バッファチャンバー５内に加熱機構５６を設ければ、このような問題は無い。

また、他の処理チャンバー２で脱ガスを行うと、少なくとも搬送チャンバー１にはプロセスガスが運ばれてしまう恐れがある。しかし、バッファチャンバー５内で脱ガスを行うと、プロセスガスはバッファチャンバー５の排気系５１によって排出されるので、搬送チャンバー１や他の処理チャンバー２にプロセスガスが運ばれるのが未然に防止される。

冷却機構５７によって冷却する構成は、その後の基板９の取り扱いを容易にする技術的意義がある。即ち、基板９が冷却されると、第一ロボット１２のエンドエフェクタ１３等の基板９を保持する部材の耐熱性が低い場合でも、すぐに基板９の保持動作を行うことができる。
尚、バッファ経由チャンバー２の次に基板９が搬送される処理チャンバー２で基板９を室温より高くして処理する場合や、装置外に取り出されるまでの過程で充分に自然冷却される場合、前述した冷却機構５７による冷却は省略されることがある。

また、水クライオポンプ５１１を使用することは、バッファチャンバー５の採用をより効果的にする技術的意義がある。前述したように、バッファチャンバー５は、処理チャンバー２内の雰囲気の相互汚損の防止という技術的意義を有する。ここで、処理チャンバー２内のプロセスガスは、前述したように、スパッタリングであれば例えばアルゴンや窒素、アモルファスシリコンＣＶＤであれば例えばシラン系ガス、エッチングであれば例えばフッ素系ガスである。このようなプロセスガスは、それぞれの処理チャンバー２内の排気系でも排気される上、搬送チャンバー１やバッファチャンバー５の排気系によっても排気される。バッファチャンバー５の排気系では、特にターボ分子ポンプ５１２がこれらプロセスガスの排気に重要な役割を果たす。

一方、基板９を汚損する恐れのあるガスには、これらのプロセスガスの他、水（水蒸気）が挙げられる。水分子は、大気に開放されるロードロックチャンバー３を経由して装置内に取り込まれたり、基板９の表面に付着して装置内に持ち込まれたりすることがある。このような水分子が基板９の表面に付着した状態で加熱等を行うと、基板９の表面が酸化され、導通性の悪化等の問題が生じる。また、基板９の表面に絶縁膜が存在している場合、その絶縁膜に水分子が取り込まれて絶縁性が低下するという問題が生じることもある。
本実施形態の装置では、バッファチャンバー５に水クライオポンプ５１１が設けらており、水分子が効率良く排気されるようになっている。このため、上述したような水分子が基板９に付着することによる問題が抑制される。

上述した構成及び動作に係る本実施形態の装置では、バッファチャンバー５内に基板９を二枚係留することが可能な係留具５３が設けられているので、基板９の搬送に要する時間が全体として短くでき、このため、生産性の向上に寄与できる。
また、係留具５３を移動させて基板９の受け渡しを行わせる移動機構５５が設けられているので、第一ロボット１２及び第二ロボット５２の可動範囲が小さくて済み、機構が大がかりなることがない。このため、装置全体も小型化される。

尚、前述した実施形態では、クラスターツール型のチャンバーレイアウトであったが、チャンバーを搬送ラインに沿って縦設するインライン型の装置であっても良い。さらに、バッファチャンバー５は、一つの処理チャンバー２と搬送チャンバー１との間に介在されたのみであったが、他の処理チャンバー２との間にも設けるようにしても良い。

１ 搬送チャンバー
１２ 主搬送機構としての第一ロボット
２ 処理チャンバー
３ ロードロックチャンバー
４ ゲートバルブ
５ バッファチャンバー
５１ 排気系
５１１ 水クライオポンプ
５１２ ターボ分子ポンプ
５２ 副搬送機構としての第二ロボット
５３ 係留具
５４ 基板ステージ
５５ 移動機構
５６ 加熱機構
５７ 冷却機構

Claims (5)

1. 第一のチャンバーと、第二のチャンバーと、前記第一のチャンバーと前記第二のチャンバーとの間に設けられたバッファチャンバーと、前記第二のチャンバー内に設けられ、前記第二のチャンバーと前記バッファチャンバーとの間で基板を搬送する第一の搬送機構とを有し、前記バッファチャンバー内には、前記バッファチャンバーと前記第一のチャンバーとの間で基板を搬送する第二の搬送機構と、基板を複数枚係留することが可能な係留具と、該係留具を移動させて基板の受け渡しを行わせる移動機構とが設けられていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第二のチャンバーは搬送チャンバーであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記基板処理装置は複数の複数の処理チャンバーを有し、前記第一のチャンバーは該複数の処理チャンバーのうちのひとつであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記係留具は、切り欠き部を有する複数の棚板を有する部材であることを特徴する請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置。
5. 請求項１ないし４の何れかの基板処理装置を用意する工程、前記移動機構が前記係留具を回転させ第一の位置に移動させる工程、前記第一の搬送機構に未処理の基板を載置する工程、前記第一の搬送機構が前記係留具に該基板を載置する工程、前記移動機構が前記係留具を前記回転と逆向きに回転させ第二の位置に移動させる工程、前前記第二の搬送機構が前記係留具から該基板を受け取る工程、該基板を第一のチャンバーに移動する工程とを有する基板の処理方法。