JP2018190776A

JP2018190776A - ウエハの真空加工装置

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Publication number: JP2018190776A
Application number: JP2017089900A
Authority: JP
Inventors: 勇也宮園; Yuya Miyazono
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: JP6819450B2

Abstract

【課題】設備の小型化が可能なウエハの真空加工装置を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るウエハの真空加工装置１は、開口部３ａを開閉する内蓋３ｂを有する真空室３と、ウエハ７を搬送するロボット４と、ウエハ７を保持した状態でロボット４を収納可能であり、真空室３側に移動させた状態で内蓋３ｂによって覆われる開口部５ａを有するケース５と、内蓋３ｂとケース５との密閉空間内を真空引きする真空ポンプと、真空室３に接続されており、ウエハ７が載置されるステージ６ａによって真空室３と遮られる加工室６と、内蓋３ｂの動作、ロボット４の動作、ケース５の動作、真空ポンプの動作、及びステージ６ａの動作を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハの真空加工装置に関する。

一般的なウエハの真空加工装置は、加工室を大気と分離するためにロードロック室などの前室が設置されている。このような真空加工装置は、例えば、特許文献１に開示されているように、第１のロボットを用いてウエハを大気から前室に搬送し、前室を真空状態にした後に、第２のロボットを用いてウエハを前室から加工室に搬送している。

特開平１０−３２１６０９号公報

特許文献１の真空加工装置は、ウエハを大気から前室に搬送する第１のロボットと、ウエハを前室から加工室に搬送する第２のロボットと、が必要であり、設備が大型化する課題を有する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、設備の小型化が可能なウエハの真空加工装置を実現する。

本発明の一態様に係るウエハの真空加工装置は、
開口部を開閉する内蓋を有する真空室と、
ウエハを搬送するロボットと、
前記ウエハを保持した状態で前記ロボットを収納可能であり、前記真空室側に移動させた状態で前記内蓋によって覆われる開口部を有するケースと、
前記内蓋と前記ケースとの密閉空間内を真空引きする真空ポンプと、
前記真空室に接続されており、前記ウエハが載置されるステージによって前記真空室と遮られる加工室と、
前記内蓋の動作、前記ロボットの動作、前記ケースの動作、前記真空ポンプの動作、及び前記ステージの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記内蓋によって前記真空室の開口部が閉鎖され、且つ前記ステージによって前記真空室と前記加工室とが遮られた状態で、前記ウエハを保持した前記ロボットを前記ケース内に収納し、前記ケースを前記真空室側に移動させて当該ケースと前記内蓋とで形成された密閉空間内を真空引きし、前記密閉空間内が真空状態になった後に、前記内蓋によって閉鎖された前記真空室の開口部を開放して前記ケースと前記真空室とを連通させ、前記ロボットを前記真空室内に進入させ、予め設定されたウエハの受け取り位置に移動させた前記ステージに前記ロボットで前記ウエハを載置し、再び、前記真空室と前記加工室とが遮られるように前記ステージを移動させて前記ウエハを前記加工室内に搬送する。
このような構成により、ウエハを加工室のステージの上面まで搬送する工程を一台のロボットで実現することができる。そのため、設備の小型化に寄与することができる。

本発明によれば、設備の小型化が可能なウエハの真空加工装置を実現することができる。

実施の形態１のウエハの真空加工装置において、ロボットによってウエハ搬送室のウエハ載置部にウエハを受け取りに行く様子を模式的に示す図である。実施の形態１のウエハの真空加工装置において、ウエハを保持したロボットがケース内に収納された様子を模式的に示す図である。実施の形態１のウエハの真空加工装置において、ロボットによってウエハが加工室のステージに搬送される様子を模式的に示す図である。実施の形態２のウエハの真空加工装置を模式的に示す図である。実施の形態２の他のウエハの真空加工装置を模式的に示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態のウエハの真空加工装置（以下、単に真空加工装置と省略する場合がある。）の構成を説明する。図１は、本実施の形態のウエハの真空加工装置において、ロボットによってウエハ搬送室のウエハ載置部にウエハを受け取りに行く様子を模式的に示す図である。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、図１の上下左右方向に基づいて説明する。

真空加工装置１は、図１に示すように、ウエハ搬送室２、真空室３、ロボット４、ケース５及び加工室６を備えている。ウエハ搬送室２は、設備の外部で受け取ったウエハ７を設備の内部に搬送する。ウエハ搬送室２は、例えば、真空室３に隣接するように配置されており、カバー２ａ及びウエハ載置部２ｂを備えている。

カバー２ａは、設備の外部に配置されている。ウエハ載置部２ｂは、第１のアクチュエータ８によって真空加工装置１の上下方向に移動可能であり、設備の開閉窓が閉鎖された状態では、設備の内部に配置されている。そして、ウエハ７を受け取るために、設備の開閉窓からウエハ載置部２ｂが真空加工装置１の上方に移動した状態で、ウエハ載置部２ｂがカバー２ａによって覆われる。

真空室３は開口部３ａを備えており、当該開口部３ａは内蓋３ｂによって開閉可能である。内蓋３ｂは、第２のアクチュエータ（図示を省略）によって動作可能である。このような真空室３は、第１の真空ポンプ（図示を省略）によって、常に略真空状態に維持されている。

ロボット４は、例えば、多関節ロボットであって、ウエハ７を保持可能な保持部を備えている。ロボット４は、真空室３の開口部３ａの下方に配置されている。このようなロボット４は、第３のアクチュエータ９によって真空加工装置１の上下方向に移動可能である。

ケース５は、ウエハ７を保持した状態で関節部が折り畳まれたロボット４を収納可能な内部空間を有し、当該ケース５の上面に開口部５ａが形成されている。ケース５は、ロボット４と連動するように真空加工装置１の上下方向に移動し、内部にロボット４を収納しつつ、真空加工装置１の上方に移動した状態で、開口部５ａが真空室３の内蓋３ｂによって覆われる。これにより、ケース５と真空室３の内蓋３ｂとで密閉空間が形成される。また、ケース５の上端外周部は、真空室３の開口部３ａと対応する形状に形成されており、ケース５が真空加工装置１の上方に移動した状態で、シール部材を介してケース５の上端外周部と真空室３の開口部３ａとが密接状態になる。このようなケース５は、第２の真空ポンプ（図示を省略）に接続されている。

加工室６は、例えば、ウエハ７に対してスパッタリングやエッチング加工などを行う。加工室６は、真空室３に接続されており、ステージ６ａによって真空室３と遮ることが可能な構成とされている。加工室６は、例えば、真空加工装置１の上下方向から見て、真空室３の開口部３ａと重ならない位置に配置されており、真空室３から上方に突出している。

ステージ６ａの上面には、ウエハ７が載置（例えば、吸着）される。そして、ステージ６ａは、第４のアクチュエータ１０によって真空室３の内部で真空加工装置１の上下方向に移動可能であり、真空加工装置１の上方に移動した状態で、加工室６の下面に形成された開口部６ｂ（図３）を塞ぐ。これにより、真空室３と加工室６との連通路が塞がれ、加工室６が密閉状態になる。また、真空室３の内蓋３ｂ及び加工室６のステージ６ａが閉鎖した状態で、真空室３が密閉状態になる。ちなみに、本実施の形態のステージ６ａは、弾性部材１１によって真空加工装置１の上方に向かって付勢されている。

これらの設備の開閉窓、ロボット４、第１のアクチュエータ８、第２のアクチュエータ、第３のアクチュエータ９、第４のアクチュエータ１０、第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプは、制御部（図示を省略）によって制御される。

次に、本実施の形態の真空加工装置１を用いたウエハ７の真空加工方法を説明する。図２は、本実施の形態のウエハの真空加工装置において、ウエハを保持したロボットがケース内に収納された様子を模式的に示す図である。図３は、本実施の形態のウエハの真空加工装置において、ロボットによってウエハが加工室のステージに搬送される様子を模式的に示す図である。ちなみに、図２では、ウエハ７はロボット４に隠れて表されていない。

図１に示すように、内蓋３ｂ及びステージ６ａが閉鎖して真空室３が密閉状態にされ、当該真空室３は第１の真空ポンプによって略真空状態に維持されている。このような状態で、先ず、制御部は、設備の開閉窓を開放させ、第１のアクチュエータ８を制御して、ウエハ載置部２ｂを真空加工装置１の上方に移動させる。ウエハ載置部２ｂは、カバー２ａによって覆われ、当該ウエハ載置部２ｂの上面にウエハ７が載置（例えば、吸着）される。

次に、制御部は、第１のアクチュエータ８を制御して、ウエハ載置部２ｂを真空加工装置１の下方に移動させて設備の内部に配置する。ウエハ載置部２ｂが設備の内部に配置されると、制御部は、設備の開閉窓を閉鎖する。

次に、図１に示すように、制御部は、ロボット４を制御して、ロボット４によってウエハ載置部２ｂの上面に載置されたウエハ７を保持させる。そして、図２に示すように、制御部は、ロボット４を制御して、ウエハ７を保持した状態で関節部を折り畳んだロボット４をケース５の内部に収納する。

次に、制御部は、第３のアクチュエータ９を制御して、ロボット４及びケース５を真空加工装置１の上方に移動させ、ウエハ７を保持したロボット４をケース５の内部に収納した状態で、真空室３の内蓋３ｂとケース５とで密閉空間を形成する。このとき、ケース５の上端外周部と真空室３の開口部３ａとはシール部材を介して密接される。

次に、制御部は、第２の真空ポンプを制御して、真空室３の内蓋３ｂとケース５との密閉空間内を略真空状態にする。そして、真空室３の内蓋３ｂとケース５との密閉空間内が略真空状態になると、制御部は、第２のアクチュエータを制御して真空室３の内蓋３ｂを動作させて当該真空室３の開口部３ａを開放する。これにより、真空室３とケース５とが連通され、真空室３及びケース５の内部が略真空状態になる。その後、制御部は、第４のアクチュエータ１０を制御して、加工室６のステージ６ａを真空加工装置１の下方に移動させて予め設定されたウエハ７の受け取り位置に配置する。このとき、第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプによる真空引きは継続される。

次に、図３に示すように、制御部は、第１の真空ポンプ及び第２の真空ポンプによる真空引きを継続させつつ、ロボット４を制御して真空室３の内部に進入させ、ウエハ７を加工室６のステージ６ａの上面に載置する。そして、制御部は、第４のアクチュエータ１０を制御して、加工室６のステージ６ａを真空加工装置１の上方に移動させ、加工室６の開口部６ｂを塞ぐ。これにより、加工室６のステージ６ａは予め設定されたウエハ７の加工位置に配置され、その結果、ウエハ７は加工室６の内部に搬送される。また、ステージ６ａによって真空室３と加工室６とは仕切られ、加工室６が略真空状態の密閉空間になる。

その後、加工室６の内部では、ウエハ７に加工を施す。このとき、例えば、制御部は、ロボット４を制御して真空室３から退避させ、さらに第３のアクチュエータ９を制御して、ロボット４及びケース５を真空加工装置１の下方に移動させる。また、制御部は、第２のアクチュエータを制御して内蓋３ｂで真空室３の開口部３ａを閉鎖する。

このような真空加工装置１は、上述のように、ウエハ７をウエハ載置部２ｂからケース５の内部に搬送するロボットと、ウエハ７をケース５の内部から加工室６のステージ６ａの上面に搬送するロボットと、を一台のロボット４で機能させることができる。そのため、本実施の形態の真空加工装置１は、設備の小型化に寄与することができる。

しかも、一般的な真空加工装置は、大気から前室の置台にウエハを載置した後に、前室の置台から加工室にウエハを搬送しているため、ロボットによってウエハを前室の置台で持ち替える際に発塵するが、本実施の形態の真空加工装置１は、ケース５の内部でウエハ７の持ち替えがないので、発塵を低減することができる。

また、ケース５と加工室６との間に常に略真空状態に維持された真空室３が設置されているので、加工室６を高真空状態に維持することができる。

＜実施の形態２＞
図４は、本実施の形態の真空加工装置を模式的に示す図である。本実施の形態の真空加工装置２１は、実施の形態１の真空加工装置１と略等しい構成とされているため、重複する説明は省略し、等しい部材には等しい符号を用いて説明する。

本実施の形態の真空加工装置２１は、真空室３の内蓋３ｂの上方にランプヒーター２２が配置されている。そして、内蓋３ｂは、ランプヒーター２２からの出射光を透過可能な透明な部材で形成されている。

このような真空加工装置２１は、ケース５の内部にウエハ７を保持したロボット４を収納した状態で、ランプヒーター２２からの出射光を真空室３の内蓋３ｂを介してウエハ７に照射して当該ウエハ７を加熱することができる。これにより、ウエハ７に含まれるガスを除去することができる。しかも、ウエハ７の加熱処理と共に、ケース５と真空室３の内蓋３ｂとの密閉空間の真空引きを行うことができ、ウエハ７の加工時間を短縮することができる。また、ウエハ７から除去されたガスは、真空引きによってケース５と真空室３の内蓋３ｂとの密閉空間から排気することができ、当該ガスが真空室３の内部に進入することを抑制できる。

なお、図４の真空加工装置２１は、真空室３の内部にランプヒーター２２を配置したが、図５に示すように、真空室３の内蓋３ｂの下面に設けてもよい。また、真空室３の外部にランプヒーター２２を配置してもよい。この場合、ランプヒーター２２の出射光を透過する透過窓を真空室３に形成するとよい。

本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１真空加工装置
２ウエハ搬送室、２ａカバー、２ｂウエハ載置部
３真空室、３ａ開口部、３ｂ内蓋
４ロボット
５ケース、５ａ開口部
６加工室、６ａステージ、６ｂ開口部
７ウエハ
８第１のアクチュエータ
９第３のアクチュエータ
１０第４のアクチュエータ
１１弾性部材
２１真空加工装置
２２ランプヒーター

Claims

開口部を開閉する内蓋を有する真空室と、
ウエハを搬送するロボットと、
前記ウエハを保持した状態で前記ロボットを収納可能であり、前記真空室側に移動させた状態で前記内蓋によって覆われる開口部を有するケースと、
前記内蓋と前記ケースとの密閉空間内を真空引きする真空ポンプと、
前記真空室に接続されており、前記ウエハが載置されるステージによって前記真空室と遮られる加工室と、
前記内蓋の動作、前記ロボットの動作、前記ケースの動作、前記真空ポンプの動作、及び前記ステージの動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記内蓋によって前記真空室の開口部が閉鎖され、且つ前記ステージによって前記真空室と前記加工室とが遮られた状態で、前記ウエハを保持した前記ロボットを前記ケース内に収納し、前記ケースを前記真空室側に移動させて当該ケースと前記内蓋とで形成された密閉空間内を真空引きし、前記密閉空間内が真空状態になった後に、前記内蓋によって閉鎖された前記真空室の開口部を開放して前記ケースと前記真空室とを連通させ、前記ロボットを前記真空室内に進入させ、予め設定されたウエハの受け取り位置に移動させた前記ステージに前記ロボットで前記ウエハを載置し、再び、前記真空室と前記加工室とが遮られるように前記ステージを移動させて前記ウエハを前記加工室内に搬送する、ウエハの真空加工装置。