JP2013236033A - 真空処理装置及び試料の搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の搬送中への粒子の付着を低減する。
【解決手段】真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に前記試料を収納可能に構成されたロック室と、このロック室に連結された大気搬送室と、前記真空搬送室と前記ロック室との間及び前記ロック室と大気搬送室との間を連通する２つのゲートを各々開閉するゲートバルブと、前記ロック室の内部の圧力を増加するためにガス源から供給されるパージ用ガスが通流するガス供給経路とを備え、前記ロック室内に前記パージ用ガスを供給してその内部の圧力を大気圧に近い所定の圧力まで上昇させた状態で前記ガス管路を通して前記ガス源からの前記パージ用ガスとともに前記ロック室内のガスを前記大気搬送室に導入し、前記ガス管路を通した前記ロック室内部からのガスの通流を止めた後、前記ロック室と前記大気搬送室との間のゲートを開放する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空容器内部の処理室内に搬送した試料を処理室内で処理する真空処理装置に係り、半導体ウエハ等の基板状の試料に付着するパーティクル等の粒子の量を低減する真空処理装置、及び、試料の搬送方法に関する。

従来より、ＤＲＡＭやマイクロプロセッサ等の半導体デバイスを製造する工程において、半導体ウエハの表面にプラズマを用いて薄膜を形成するプラズマＣＶＤや半導体ウエハ表面の膜をプラズマを用いてエッチングするプラズマエッチングが広く用いられている。これらのプラズマエッチングやプラズマＣＶＤ等を用いて半導体デバイスを製造する半導体製造装置における課題として、試料に付着する粒子等の異物の数を低減することが要求されている。

例えば、プラズマを用いたエッチング処理中や当該エッチング処理の前に、半導体デバイスの配線を形成するために半導体ウエハ等の試料表面に予め配置された微細パターン上に上記の粒子が落下すると、異物となってその表面が汚染されてしまい当該箇所は局所的にエッチング処理が阻害される。その結果、その箇所でエッチング処理されて形成された配線はその形状が所期のものから大きく異なったものとなり、断線などの不良が生じて歩留まりが低下してしまうという問題が生じる。

半導体製造装置においてこのような原因となる粒子が試料の表面に付着する原因として、減圧されまたは真空にされたその内側に試料が配置される処理室において、処理の枚数が多くなるにつれて処理中に形成された生成物が処理室の内壁に付着して堆積した結果、処理中に形成されるプラズマとの相互作用によって堆積した生成物が剥離してしまい、処理室内をその剥離した物質の微粒子や破片が遊離、飛遊して試料の表面に再度付着してしまうことが考えられている。また、半導体製造装置に内部に試料を収納した状態で圧力を大気圧と所定の真空度の圧力との間で増減させるロック室を備えたものでは、ロック室の内壁の表面にも付着物が堆積した場合に当該ロック室でのリーク（大気圧までの昇圧）や真空排気といった圧力の増減の動作のためのロック室内の気流の動きによって室内に舞い上がった粒子が試料に付着してしまうこと、さらには、試料が搬送されて処理される処理室とロック室との間でこれらが連結されて内部の真空に減圧された空間を試料が搬送される真空搬送室とこれら処理室、ロック室との間での搬送中、あるいはまたロック室と大気圧にされた大気側の搬送室との間のバルブを開けた際に生じる気流の動きによって舞い上がった粒子が付着する等が考えられる。

これらのうち、連結された２つの室の間の搬送中に生じる気流の動きによって付着が生じるものは、これら２つの室の間の圧力に所定の大きさ以上の差が有る場合に、一方から他方に圧力差に起因して気体の移動が短期間に生じることによって生起されると考えられる。そこで、このような差圧による粒子の舞い上がりを防止するには、このような差圧を防止あるいは圧力差を低減させることが求められる。

このような課題を解決する従来の技術としては、例えば特開平１１−１８６３６３号公報（特許文献１）のものが従来より知られている。この従来技術は、上記の２つの室間の圧力差を緩和するため当該２室間を連結してこれらの間でガスが通流可能に連通したバイパスラインを備えたものが開示されている。

特開平１１−１８６３６３号公報

上記の従来技術では以下の点について考慮が不十分であるため問題が生じていた。すなわち、特許文献１のように、２つの真空容器の内部のチャンバ間をバイパスラインで連結したとしても、これらの室内の圧力差が生じると、一方から他方にガスが流れることによりガスが流れ込む側のバイパスラインの出口近傍のチャンバ内で微粒子が巻き上げられて内部を飛遊することは避けられなかった。

本発明の目的は、試料への粒子の付着を抑制して試料の処理の歩留まりを向上させる真空処理装置または試料の搬送方法を提供することに有る。

上記の目的は、減圧された内部を試料が搬送される真空搬送室と、この真空搬送室に連結されたロック室と、このロック室に連結され大気圧にされた内部を前記試料が搬送される大気搬送室と、前記真空搬送室と前記ロック室との間及び前記ロック室と大気搬送室との間のゲートを各々開閉するゲートバルブと、前記ロック室に供給されるパージ用ガスが通流するガス供給経路と、このガス供給経路に連結されて前記大気搬送室内部と連通したガス管路とを備えて、前記ロック室内に前記パージ用ガスを供給してその内部の圧力を大気圧に近い所定の圧力まで上昇させた状態で前記ガス管路を通して前記ガス源からの前記パージ用ガスとともに前記ロック室内のガスを前記大気搬送室に導入して調圧した後前記ロック室と前記大気搬送室との間のゲートを開放することにより達成される。

本発明によれば、差圧を低減した状態で２つのチャンバ間のゲートバルブを開けるようにしたため、チャンバ内における試料への粒子の付着を抑制し歩留まりを向上させることができる。

本発明の第１の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。 図１に示す実施例に係る真空処理装置の構成の概略を模式的に示す平面図である。 ロック室にパージガスを供給して内部の圧力を上昇させた場合の内部の圧力の時間に伴う変化であって当該圧力が大気圧に到達してから僅かに遅れてパージガスの供給を止める場合のものを示すグラフである。 ロック室にパージガスを供給して内部の圧力を上昇させた場合の内部の圧力の時間に伴う変化であって当該圧力が大気圧に到達する直前にパージガスの供給を止める場合のものを示すグラフである。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ａ以前における動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ａにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｂにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｃにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｃにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｄにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｅにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｅにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｅの終端または期間ｆの開始時におけるゲートの開放の動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｆにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｇにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｈにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３の期間ｉにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｊにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図４の期間ｉ−２における動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ｋにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間Ｌにおける動作を模式的に示す縦断面図である。 図１の実施例に係る真空処理装置において真空搬送室にロック室へのガス供給ラインからのガスを導入する動作を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

従来の技術のように、２つの真空容器の内部のチャンバ間をバイパスラインで連結したとしても、これらの室内の圧力差が生じると、一方から他方にバイパスラインを通ってガスが流れることによりガスが流れ込む側のバイパスラインの出口近傍のチャンバ内で微粒子が巻き上げられて内部を飛遊することは避けられなかった。特に、バイパスラインの内部とチャンバ内部との間に圧力差が生じる場合には、出口でのガスの噴き出し速度が大きくなり、チャンバ内部での粒子の飛散の量が大きくなる。

さらに、バイパスラインの各室内の出口近傍にラインから流出するガスを拡散してその流速を低減する機能を有するディフューザを配置したとしても場合、ガスディフューザの設置個数が増加しコストが増大する。また、バイパスラインに差圧によって自動的に機能する逆止弁のようなものを用いたとしても、半導体製造装置として現実的に用いられるガスの圧力差、例えば１００Pa以下で動作するものは入手が難しい。また、ガスディフューザーを設置した場合や、バイパスラインの配管の径が小さい場合は、コンダクタンスが小さいために差圧の低減に時間がかかる場合があり、試料の単位時間あたりの搬送枚数が減少し、結果として量産性が低下する問題も生じる。

本発明の実施の形態は、上記課題を解決する手段であり、連結された２つの真空容器内部の室の間を連通して試料が搬送されるゲートがゲートバルブにより開閉される真空処理装置において、各々の真空容器内部の室内を排気する複数の排気経路と、これらの室内の各々にキャリアガスを供給する複数のガス供給経路と、これらのガス供給経路を連通した連通路上に配置されたバルブとを備えて、ゲートバルブを閉じて２つの室の間の圧力差が所定値より小さい状態で連通路上のバルブを開いた後にゲートバルブを開放する真空処理装置、または試料の搬送方法に係るものである。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１、図２を用いて、本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を説明する。図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１に示す実施例に係る真空処理装置の構成の概略を模式的に示す上面図である。

図１においては、図２に示す真空処理装置の、真空搬送室、ロック室、大気搬送室が連結された箇所を拡大して示し、これらの内部にガスを供給するラインと内部を排気するラインとの接続を模式的に示している。また、図２では、図１の実施例に係る真空処理装置として、装置の後方（図上奥側）に４つの処理室が真空搬送室の周囲に連結されて配置され、真空処理装置の前方側（図上下方側）の部分であって真空搬送室の前面側に水平方向（図上左右方向）に並列に配置された２つのロック室を挟んで配置された大気搬送室を備えた真空処理装置の平面的な配置を示した模式図である。図２において、上下方向に延びて紙面に垂直な面に沿った断面を横方向から見た構成の一部が図１と同等になっている。

本実施例の真空処理装置１は、その内部が減圧されて真空にされてその内部を半導体ウエハ等の基板状の試料が搬送される真空容器である真空搬送室６１の周囲であって後方の側壁に真空容器の内部に配置された処理室を有するユニットであって処理室内に配置された試料をその内部で形成されたプラズマを用いて処理するプラズマ処理ユニット６０（６０−１〜６０−４）が、着脱可能に連結されて接続されている。これらのプラズマ処理ユニット６０−１〜６０−４が備える真空容器には内部の処理室内を減圧するために排気する真空ポンプが連結されている。

真空搬送室６１内部には、そのアームの先端部に試料を載せて保持した状態でアームを伸張、または収縮させて試料を所定の目的の箇所に搬送するロボットアームである真空搬送ロボット６２が配置されている。真空搬送室６１は、その前方側において大気搬送室６３とロック室６５を介して連結されている。

大気搬送室６３は、内部を大気圧またはこれより僅かに高い圧力にされた室を備える直方体かこれと見なせる程度に類似した形状を備えた筐体である。その内部の室内には、大気圧下でロック室６５及び内部に試料が収納されたカセットであって大気搬送室６３の前面に配置されたフープステーション６７上に置かれたフープ６８、あるいは試料の中心や試料の周縁の特定の箇所の中心周りの位置方向を調節するアライナーとの間で試料を搬送するためのロボットアームである大気搬送ロボット６４が配置されている。

水平方向に併設された２つのロック室６５（６５−１，６５−２）は、その前後端部にゲートバルブによって開閉されるゲートを有し試料を内部に収納した状態で大気圧と所定の真空圧との間で内部の圧力を可変に調節可能に構成されている。ロック室６５の前端部のゲートはロック室６５内を大気圧かこれに近似した圧力の値に調節された後に当該ゲートを開閉するゲートバルブを開放した状態でその内部が大気搬送室６３内に開放されて、大気搬送ロボット６４により大気搬送室６３との間で試料のやり取りが可能となる。さらに、後端部に配置されたゲートはロック室６５内を真空搬送室６１内の圧力と同じかこれに近似した圧力に調節された後、真空搬送ロボット６２により真空搬送室６１との間で試料のやり取りが可能に構成されている。

本実施例では、２つのロック室６５−１，６５−２は、未処理の試料を収納してゲートを閉塞して内部を密封し大気圧から所定の真空度まで排気するロードロック動作及び処理後の試料を収納してゲートを閉塞し所定の真空度から大気圧かこれに近似した圧力まで昇圧させるアンロードロック動作の何れも行うことが可能に構成されているが、各室をいずれか一方の動作のみに固定して、真空処理装置１を運転しても良い。例えば、ロック室６５−１はロードロック専用のロック室として、ロック室６５−２はアンロードロック専用の室として使用しても良い。

ここでロードロック室は処理前の試料２を大気搬送室６３から真空搬送室６１に搬入する際に用いられ、アンロードロック室はプラズマ処理ユニット６０−１〜６０−４の何れかで処理された後の試料２を真空搬送室６１から大気搬送室６３へ搬出する際に用いられる。もちろん、ロック室６５−１，６５−２のいずれもロードロックとアンロードロックの動作を行うように設定して真空処理装置１を運転しても良い。

真空搬送室６１に、真空搬送室内に主に窒素やアルゴン等の不活性ガスをその主な成分として含むキャリアガスを供給するためのガス供給系４６−１が連結されている。このガス供給系４６−１は、そのガスが流れる経路であるガス供給ライン５７−１上を流れるキャリアガスの流量を調整するためのガス流量調節器５３−１とバルブ５２−１を含んでいる。

また、真空搬送室６１には、その内部の室内を減圧するための排気手段である真空排気系４５−１が連結されて配置されている。この真空排気系４５−１は、排気が流れる経路である真空排気ライン５８−１とこの真空排気ライン５８−１上に配置されて経路を開閉するバルブ５２−２と排気の流量（速度）を調節するコンダクタンス調整バルブ５６とを有し、さらにその下流に連結された真空ポンプ４２とを備えている。真空搬送室６１では、その内部にキャリアガスを流しつつ真空排気系４５−１により内部を排気して減圧することにより、内部を特定の圧力の範囲に保ちつつ所定の気流分布が実現される。

ロック室６５は真空度の圧力と大気圧またはこれに近い圧力との間で内部の圧力を調節する真空容器内部のチャンバである。ロック室６５には、内部を主に減圧された状態から大気圧に昇圧するために供給される窒素やアルゴン等の不活性ガスで所定の値以下の湿度にされたパージガスを供給するガス供給系４６−２が連結されている。

このガス供給系４６−２には、そのパージガスが通流するガス供給ライン５７−２上に通流を開閉するバルブ５２−４とその流量の調節を行うガス流量調節器５３−２とが備えられている。また、ロック室６５内の空間にパージガスが導入されるガス供給ライン５７−２の導入端部に相当する部分にはガスの流速を低減するためのガスディフューザー８４−２が配置されている。

また、ロック室６５内を減圧するための真空排気系４５−２が設置されている。排気が内部を通流する経路である真空排気ライン５８−２上には経路を開閉するバルブ５２−３が配置されその端部はロータリーポンプ等の粗引きポンプである真空ポンプ４２−２に連結されている。本実施例では、バルブ５２−３としてコンダクタンス可変バルブや排気コンダクタンスを２値で選択可能な２段排気バルブ等を用いている。

真空搬送室６１のロック室６５との間、及びロック室６５と大気搬送室６３との間は連結されて、内部を試料が通過する通路であるゲートにより内部同士が連通されている。ロック室６５の前後端部に配置されたこれらのゲートは、その端部の開口を開閉するゲートバルブ７０−１及び７０−２により開放または気密に閉塞され、一方と他方との間で大気圧またはこれに近似した圧力の差に対しても気密を維持できるように構成されている。

本実施例では、真空搬送室６１にキャリアガスを供給するガス供給ライン５７−１はバルブ５２−１とガスディフューザー８４−１との間の所定の箇所においてが分岐され、分岐されたガスラインであるガス配管５９−１はロック室６５へパージガスを供給するためのガス供給ライン５７−２上においてガスディフューザー８４−２とバルブ５２−４の間に連結されている。また、ガス配管５９−１上にこれを開閉するバルブ５２−５が設置されている。

また、ロック室６５へ主にパージガスを供給するためのガス供給ライン５７−２においてガスディフューザー８４−２とバルブ５２−４の間の所定の箇所において分岐され、分岐されたガスラインであるガス配管５９−２は大気搬送室６３に連結されその内部と連通されている。このガス配管５９−２の大気搬送室６３内の先端部にはガスディフューザー８４−３が設置されている。

なお、本実施例のガス供給ライン５７−１，５７−２の各々の下端側には、各々のキャリアガス、あるいはパージガスが高い圧力で貯留された貯留部を有してその内部からこれらのガスが各ガス供給ラインに供給されるガス源に連結されている。真空排気ライン５８−１，５８−２に連結された真空ポンプ４２−１，４２−２は、その真空排気ライン５８−１，５８−２の開閉やこれらが連結された真空搬送室６１、ロック室６５あるいは大気搬送室６３内へのパージガスの導入の有無、その流量やこれらの間のゲートバルブの開閉に無関係に、真空処理装置１の運転中は、制御コンピューター３９によって異常が検出された場合を除き、運転が継続されており、上記バルブの開放後直ちに排気動作の開始が可能に構成されている。

さらに、本実施例の真空処理装置１の上記ガス供給系や真空排気系及びこれの上に設けられたバルブやガス流量調節器、あるいはゲートバルブ、搬送用のロボット、排気用のポンプ等各部位の動作は、図１に示す制御装置である制御コンピューター３９により調節される。この制御コンピューター３９は、内部に演算のアルゴリズムや演算に用いられるデータが記憶されたＲＡＭやＲＯＭ或いはハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶器と演算を行う演算器と制御コンピューター３９の外部の真空処理装置１の上記各部位及び真空処理装置１に複数配置されて温度や電流、電圧の値、上記各部位の動作の状態を検知するセンサ等との間を通信可能に接続する通信手段との間のインターフェースとを備えており、さらにこれら記憶器、演算器、インターフェースとの間が通信可能な通信手段で連結されている。制御コンピューター３９は、各センサからの出力を受信して、演算器が記憶器に予め格納されたソフトウェアを読み出して得られた手順に従い検出した結果に基づいて、各部位に動作の指令を発信する。

次に、図３乃至図２２を用いて、本実施例に係る真空処理装置における真空排気及び大気へのリーク（昇圧）の動作について説明する。図３は、ロック室にパージガスを供給して内部の圧力を上昇させた場合の内部の圧力の時間に伴う変化であって当該圧力が大気圧に到達してから僅かに遅れてパージガスの供給を止める場合のものを示すグラフである。図４は、ロック室にパージガスを供給して内部の圧力を上昇させた場合の内部の圧力の時間に伴う変化であって当該圧力が大気圧に到達する直前にパージガスの供給を止める場合のものを示すグラフである。

図３、図４の横軸には時間、縦軸は圧力を示しており、実線Ａはロック室６５内の、実線Ｂは真空搬送室６１内の圧力の値を示している。以下、上記の時間の変化に伴う本実施例の動作を、図３、図４の横軸の下に示した期間ａ〜Ｌとこれらの各期間での動作を示す図５乃至２２を用いて説明する。

図５は、図１の実施例に係る真空処理装置の図３、図４の期間ａ以前における動作を模式的に示す縦断面図である。以下、図６〜図２２では、図１の実施例に係る真空処理装置の真空搬送室６１、ロック室６５、大気搬送室６３およびこれらの間に配置されたゲートバルブ７０−１，７０−２、これらに連結されたガス供給系、真空排気系の各期間ａ〜Ｌにおける動作の状態が模式的に示され、符号は図１と共通の箇所に引用されており、不要な場合にはその説明が省略される。これらの図において、ロック室６５は内部が大気圧またはこれと見なせる程度に近似した圧力の値（図上１００kPa）、真空搬送室６１は所定の真空度の圧力（約３０Pa）にされた状態である。

真空搬送室６１内には、キャリアガスが供給されて所定のガス流分布がその内部に形成されており、このガス流れにより例え内部に発生した粒子が搬送される試料に付着することを抑制している。図６は、図３、図４の期間ａにおける動作の状態を模式的に示す縦断面図である。

図６においては、大気搬送室６３を介して半導体ウエハ等の基板状の試料２をロック室６５内に搬入するための動作を示している。まず、制御コンピューター３９からの指令信号に応じて、バルブ５２−６が開けられてガス供給系４６−２からパージガスがロック室６５内に供給される。

この際、バルブ５２−６を開放してガス配管５９−２を介してパージガスを大気搬送室６３内にも併せて導入しても良い。この際、真空排気ライン５８−２が閉じられた状態でロック室６５内は大気圧またはこれに近似した値の圧力であって、大気搬送室６３内部では真空処理装置１の運転中はその上部から下部に向けて下降して室外に排出される大気の流れが形成されているため、パージガスはすべて大気搬送室６３側へ供給される。

次に、図７（図３、図４の期間ｂの動作に相当）に示すように、制御コンピューター３９からの指令信号に応じて、ゲートバルブ７０−２を動作させて大気搬送室６３とロック室６５との間のゲートを開放しこれらの間を連通させ、大気搬送ロボット６４により試料２がロック室６５内に搬入される。この際、バルブ５２−６が閉じられてガス配管５９−２が閉塞され、パージガスはロック室６５内のみに供給される。

次に、試料２がロック室６５内に搬入され大気搬送ロボット６４が退出し終えた状態で、バルブ５２−６が開けられゲートバルブ７０−２が閉じられる（図８、図３、図４の期間ｃに相当）。この際、図６で示された動作と同様に、パージガスは大気搬送室６３内に流れることになる。パージガスをガス供給ライン５７−２及びガス配管５９−２に供給することにより、大気搬送室６３内の水分を含んだ空気がロック室６５内にこれらの経路を通り侵入することが抑制される。

なお、図８において、ゲートバルブ７０−２を閉塞する際にバルブ５２−６を開けた状態としているが、この場合、ガス供給系４６−２から供給されたパージガスはロック室６５と大気搬送室６３の双方に供給されている。これらの両室に供給される割合は、ガスディフューザー８４−２，８４−３及びガス配管５９−２の途中に設置されたコンダクタンス調整器７６における動作によって決定される。

もちろん、図７の状態においてロック室６５側に供給するパージガスの流量の方が大気搬送室６３に供給されるパージガスの流量よりも多い方が望ましい。一方で、大気搬送室６３にパージガスを供給するガス配管５９−２のコンダクタンスが小さ過ぎると、図６の状態においてロック室６５内の圧力が大気搬送室６３に対して十分に高くならない状態となる虞があるので、両方の室において適切な圧力値が実現されるようにガスディフューザー８４−２，８４−３及びコンダクタンス調整器７６の動作が設定される。

次に、図９に示すように期間ｃの終端において、制御コンピューター３９からの指令信号に応じて、ガス供給系４６−２のバルブ５２−４を閉塞してパージガスの供給が停止されるとともにロック室６５と大気搬送室６３との間の連通が閉じられる。さらに、図１０（期間ｄに相当）に示すようにロック室６５の真空排気ラインのバルブ５２−３が開放されてロック室６５内部の真空排気が実施される。

次に、図１１に示すように、真空排気の動作中で内部の圧力が所定の真空度の圧力、例えば１kPa程度まで低下したことが検出されると、バルブ５２−５が開放され、ロック室６５と真空搬送室６１との間がガスディフューザー８４−２、ガス配管５９−１、ガス供給ライン５７−１、ガスディフューザー８４−１を介して連通される。この状態では、これらの室間の圧力の大小により、ロック室６５内が真空排気されつつ、ロック室６５内のガスの一部が真空搬送室６１内に上記の経路を通り流れ込む。この状態は図３、図４の期間ｅに相当し図中の矢印に示される。

この期間ｅにおいて、ロック室６５内のガスは真空搬送室６１を通しても排気される。これによって、真空搬送室６１内の圧力は若干上昇するとともに、ロック室６５内の圧力の現象の割合は、図１０の実線Ａに示すように、期間ｄにおいてバルブ５２−５が開けられていない場合を示す図３中の破線Ｘのものと比べて大きくなる。また、この際真空搬送室６１の圧力を上げて、ロック室６５内部の圧力との差をより早く低減させるために、図１２に示すように、期間ｅにおいて真空排気ライン５８−１上のバルブ５２−２を閉じても良い。

次に、期間ｅにおいてロック室６５内の圧力と真空搬送室６１内の圧力の差が所定の範囲、例えば２０Pa以下になったことが検出されると、図１３に示すように制御コンピューター３９からの指令信号に応じて、ゲートバルブ７０−１が動作されてゲートが開放される（図１３）。

この際、ガス配管５９−１上のバルブ５２−５が閉じられる。さらに、制御コンピューター３９からの指令信号に基づいた真空搬送ロボット６２の動作により、試料２が真空搬送室６１内に搬入される（図１４、図３、図４の期間ｆの動作に相当）。また、図１２の状態を経由した場合は、ゲートバルブ７０−１を開けた後に、真空排気ライン５８−１上のバルブ５２−２を開放して真空搬送室６１内の排気を再開する。

期間ｆの途中において、真空搬送室６１内の圧力が所定の値（例えば、期間ａでの圧力と同じ３０Pa）に減少したことが検出された場合には、図１５に示すように、バルブ５２−３を閉じてロック室６５からの排気を停止し、真空搬送室６１内の圧力を所定の値以上のものに維持するようにする。この状態は、図３、図４の期間ｇでの動作に相当する。

すなわち、ゲートバルブ７０−１を開ける前は、真空搬送室６１内の圧力を期間ａ，ｂのものよりも上昇させて、ロック室６５との間の圧力の差を早期に低減させたが、試料２の搬送中に、速やかに真空搬送室６１内部の圧力を下げるため、この期間の動作では真空搬送室６１の真空排気ライン５８−１とともにロック室６５を介してその真空排気ライン５８−２から真空搬送室６１内部を排気することにより、真空搬送室６１の圧力が所定の値まで低減される。また、本図においては、未処理の試料２をロック室６５から真空搬送室６１内に搬入した後、処理後の別の試料２を大気搬送室６３前面に配置されたフープステーション上の元のフープ６８内の元の位置に搬送して戻すために、当該試料２を真空搬送室６１からロック室６５に搬出する動作を行っている状態を示している。

ロック室６５内に処理後の試料２が格納された後に、ゲートバルブ７０−１が閉じられロック室６５内が密封される。この状態で、制御コンピューター３９からの指令に応じてガス供給ライン５７−２上のバルブ５２−４が開放されて、ロック室６５内へパージガスが供給されて内部の圧力を大気圧まで上昇させるリーク（ベント）動作が行われる（図１６、期間ｈに相当）。そして、本実施例のロック室６５のベント動作は、内部の圧力は大気圧よりも僅かに高い値になったことが検出されるまで継続される。

この期間ｈでの動作において、本実施例では、図１７に示すように、ロック室６５内の圧力が大気圧より低い近い値に到達したことが検出された際にバルブ５２−６を開放してガス供給ライン５７−２及びガス配管５９−２を介してパージガスを大気搬送室６３内に導入させる（図３の期間ｉに相当）。次に、ガス供給ライン５７−２上のガス流量調節器５３−２の動作を調節してガス供給ライン５７−２上のパージガスの供給を低減させて、ロック室６５内部に供給された過剰なパージガスを、ガスディフューザー８４−２及びガス供給ライン５７−２、ガス配管５９−２及びガスディフューザー８４−３を介して大気搬送室６３内部に移動させる（図１８、期間ｊに相当）。

一方、図４の期間ｉ−２の動作のように、ロック室６５内の圧力が大気圧より低い近い値に到達したことが検出された際にバルブ５２−４を閉じてガス供給ライン５７−２を閉塞しロック室６５内部へのガス供給ライン５７−２を介したパージガスの供給を停止すると、図１９に示すように、ロック室６５及び大気搬送室６３の各々の内部の圧力の差に応じて、ガス配管５９−２及びガス供給ライン５７−２を介して連通した大気搬送室６３内の湿気を含む大気がロック室６５内に流入する虞が有る。この結果、両者が均等になり、ゲートバルブ７０−２の開放の際にもロック室６５内での粒子の飛遊やこれに起因する試料の異物の生起は低減する可能性が有るものの、ロック室６５内に進入した水分によるロック室内に残留したガスや付着物との化合とこれによる試料やロック室内壁面の腐食を生じる虞が有る。

本実施例では、上記期間ｊの動作により、ロック室６５内部の圧力の上昇が抑制され、ロック室６５から大気搬送室６３へのガスの通流により、ロック室６５内部の圧力が大気搬送室６３内部のものと同じ値になったことが制御コンピューター３９により検出されると、図２０に示されるように、指令信号に応じてゲートバルブ７０−２が駆動されてロック室６５と大気搬送室６３との間のゲートが開放されて、両者が連通される。この状態で、大気搬送ロボット６４が駆動されてロック室６５内の処理後の試料２が大気搬送室６３内部に搬出される（図３、図４中の期間ｋに相当）。本実施例のこのような構成では、大気搬送室６３内からロック室６５内への大気の進入が抑制され腐食や汚染の生起が低減される。なお、ロック室６５内から大気搬送室６３内へのガスの通流は、ガス供給ライン５７−２からガス配管５９−２を通したガス源からのパージガスとガス配管５９−２内で混合されてガスディフューザー８４−３から導入されても良く、バルブ５２−４あるいは５２−６またはガス流量調節器５３−２の動作の調節により両者が所定の期間ずつ前後に分けられて行われても、これらの交互の供給を複数回繰り返しても良い。

試料２が搬出された後、ロック室６５内に未処理の別の試料２が搬入されるか、搬入されない場合には別の処理後の試料２を真空搬送室６１から大気搬送室６３に搬出するためにロック室６５を減圧するために、パージガスの供給を継続したままゲートバルブ７０−２が駆動されてゲートが閉塞され（図２１、図３、図４の期間Ｌに相当）、最初の図５の状態に戻る。

なお、図４に示すように、ロック室の大気へのリークの際に大気圧へのリークが不完全な状態であっても、ゲートバルブ７０−２を開けることによって大気搬送室との差圧を低減することができる。本実施例では、上記のような動作を行うことによって、大気搬送室６３とロック室６５との間、ロック室６５と真空搬送室６１との間の圧力差を低減して、これらの間のゲートの開放の際に生じるガスの流れによる粒子の試料への付着と汚染の生起とを低減している。

また、一般に、真空搬送室６１へのガス供給ライン５７−１上には、例えば最大流量が１Ｌ／min程度のガス流量調節器５３−１を設置することが多い。一方で、メンテナンス時に真空搬送室６１を開放するために、このガス流量調節器５３−１を介してパージガスを供給する場合、例えば容積が５０Ｌある場合、大気までのリークに５０分かかることになる。そのため、ガス流量調節器５３−１について、大流量対応のものを並列に設置するか、あるいは、別のガス供給ラインを設ける必要がある。しかし、図１に示した構成の場合、例えば図２２に示すように、ロック室６５を高速でリークするためのガス供給系４６−２を用いて、真空搬送室６１内を高速に昇圧することが可能となる。この図においては真空排気ライン５８−１上のバルブ５２−２は閉じられて当該ラインは閉塞されており、ガス供給ライン５７−１も閉じられている状態を示している。

１ 真空処理装置
２ 試料
３９ 制御コンピューター
４２ 真空ポンプ
４５ 真空排気系
４６ ガス供給系
５２−１，５２−２，５２−３，５２−４，５２−５，５２−６ バルブ
５３−１，５３−２ ガス流量調節器
５６ コンダクタンス調整バルブ
５７−１，５７−２ ガス供給ライン
５８−１，５８−２ 真空排気ライン
５９−１，５９−２ ガス配管
６０−１，６０−２，６０−３，６０−４ プラズマ処理ユニット
６１ 真空搬送室
６２ 真空搬送ロボット
６３ 大気搬送室
６４ 大気搬送ロボット
６５ ロック室
６６ アライナー
６７ フープステーション
６８ フープ
７０−１，７０−２ ゲートバルブ

Claims (7)

1. 減圧されて所定の真空度にされた内部を処理対象の試料が搬送される真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に前記試料を収納可能に構成され大気圧と前記所定の真空度の圧力との間で内部の圧力を増減するロック室と、このロック室に連結され大気圧にされた内部を前記試料が搬送される大気搬送室と、前記真空搬送室と前記ロック室との間及び前記ロック室と大気搬送室との間を連通して前記試料が内側を搬送される２つのゲートを各々開閉するゲートバルブと、前記ロック室の内部の圧力を増加するためにガス源から供給されるパージ用ガスが通流するガス供給経路と、このガス供給経路に連結されて前記大気搬送室内部と連通したガス管路上に配置されてこのガス管路を開閉するバルブとを備え、前記ロック室内に前記パージ用ガスを供給してその内部の圧力を大気圧に近い所定の圧力まで上昇させた状態で前記ガス管路を通して前記ガス源からの前記パージ用ガスとともに前記ロック室内のガスを前記大気搬送室に導入し、前記ガス管路を通した前記ロック室内部からのガスの通流を止めた後、前記ロック室と前記大気搬送室との間のゲートを開放する真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置であって、前記ロック室内に前記ガス源からの前記パージ用ガスを供給して実現される前記ロック室内の前記所定の圧力は大気圧または前記大気搬送室内の圧力よりより低い値である真空処理装置。
3. 請求項２に記載の真空処理装置であって、前記ガス供給経路上の前記ガス管路との連結部の前記パージ用ガスの流れ方向上流側に配置されこのパージ用ガスの流量を調節する調節器を備え、前記ロック室内部の圧力を前記所定の圧力まで上昇させた後に前記パージ用ガスの流量を低減させて前記ガス管路を通した前記大気搬送室へのパージ用ガスの供給を開始する真空処理装置。
4. 請求項３に記載の真空処理装置であって、前記ガス供給経路の前記ロック室側の端部であってこのロック室内に前記パージ用ガスが流入する流入部及び前記ガス管路の前記大気搬送室側の端部であってこの大気搬送室内に前記パージ用ガスまたは前記ロック室内からのガスが流入する流入部にこれらのガスの流速を低減する手段を配置した真空処理装置。
5. 減圧されて所定の真空度にされた内部を処理対象の試料が搬送される真空搬送室と、この真空搬送室に連結されてその内部に前記試料を収納可能に構成され大気圧と前記所定の真空度の圧力との間で内部の圧力を増減するロック室と、このロック室に連結され大気圧にされた内部を前記試料が搬送される大気搬送室と、前記真空搬送室と前記ロック室との間及び前記ロック室と大気搬送室との間を連通して前記試料が内側を搬送される２つのゲートを各々開閉するゲートバルブと、前記ロック室の内部の圧力を増加するためにガス源から供給されるパージ用ガスが通流するガス供給経路と、このガス供給経路に連結されて前記大気搬送室内部と連通したガス管路上に配置されてこのガス管路を開閉するバルブとを備えた真空処理装置の試料の搬送方法であって、
   前記ロック室内に前記パージ用ガスを供給してその内部の圧力を大気圧に近い所定の圧力まで上昇させる工程と、前記ガス管路を通して前記ガス源からの前記パージ用ガスとともに前記ロック室内のガスを前記大気搬送室に導入する工程と、前記ガス管路を通して前記ロック室内部からガスを導入する工程を止める工程と、前記ガス管路を通した前記ロック室と前記大気搬送室との間の連通を閉じた後に前記ロック室と前記大気搬送室との間のゲートを開放する工程とを備えた試料の搬送方法。
6. 請求項５に記載の試料の搬送方法であって、前記所定の圧力は前記大気圧または前記大気搬送室内の圧力より低い値である試料の搬送方法。
7. 請求項６に記載の試料の搬送方法であって、前記ロック室内部の圧力を前記所定の圧力まで上昇させた後に前記パージ用ガスの流量を低減させて前記ガス管路を通した前記大気搬送室へのパージ用ガスの供給を開始する試料の搬送方法。