JP2019153695A - 真空処理装置、搬出入室 - Google Patents

Abstract

【課題】 気体の導入速度や排気速度を速くしても基板が浮き上がらない真空処理装置を提供する。【解決手段】 搬出入室２の蓋部材１１に弾性を有する押圧部２０ａ、２０ｂを設け、蓋部材１１と処理対象物４とが接近する際に押圧部材２０ａ、２０ｂが処理対象物４のトレイ２７上に配置された基板１０ａ、１０ｂをトレイ２７に押圧する。その状態で搬出入室２の内部に気体を導入し、又は搬出入室２の内部の気体を排気する際に、気体の流れや圧力差によって基板１０ａ、１０ｂに上向きに力が印加されても基板１０ａ、１０ｂが浮き上がることはない。【選択図】 図１

Description

本発明は大気圧力と真空雰囲気の間で圧力変化させて基板を移動させる技術に関し、特に、圧力変化を高速にしても基板を損傷させない技術に関する。

真空処理装置に基板を搬出入する際には、大気雰囲気と真空雰囲気との間で基板を移動させるための搬出入室が用いられており、基板が配置された大気圧の搬出入室が真空雰囲気にされて搬出入室と真空処理装置とが接続され、また、基板が配置された真空雰囲気の搬出入室が大気圧にされて搬出入室と大気雰囲気とが接続される。

このように、基板の搬出入の度に搬出入室は大気圧と真空雰囲気の間を繰り返し圧力変化するが、搬出入室の圧力変化に要する時間を短縮するために、搬出入室の容積を小さくすると共に、大きな排気速度で搬出入室の内部を真空排気し、また、大きな供給速度で搬出入室の内部に気体を供給することが求められている。

しかしながら基板がトレイ上に配置された処理対象物を搬出入室の内部に配置した場合に排気速度や供給速度を大きくすると、基板がトレイから浮き上がり、その結果、基板の欠け、割れ等の損傷が発生するおそれがある。
また、半導体の基板がトレイに対して摺動すると、半導体の基板の裏面の擦れによってダストが発生する。

ＷＯ２０１７／１４６２０４

本発明は上記従来技術の課題を解決するために創作されたものであり、基板を損傷させずに気体の供給速度や排気速度を大きくすることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、トレイと、前記トレイ上に配置された基板とを有する処理対象物が内部に配置され、真空排気装置によって内部が真空排気される搬出入室と、前記処理対象物が有する前記基板の真空処理を行う処理室と、を有し、前記処理対象物は、前記搬出入室と前記処理室との間を移動される真空処理装置であって、前記搬出入室には、前記処理対象物に対して接近する方向に移動可能な押圧部が設けられ、前記基板は前記押圧部によって押圧されて前記トレイに固定される真空処理装置である。
本発明は、前記押圧部には、前記基板に接触する柔軟性を有する弾性体から成る接触部材が設けられ、前記押圧部が前記処理対象物に接近して接触し、前記押圧部が変形すると、前記押圧部の復元力によって前記基板は前記トレイに押圧される真空処理装置である。
本発明は、前記接触部材はフッ素樹脂が成形された真空処理装置である。
本発明は、前記接触部材はシリコン樹脂が成形された真空処理装置である。
本発明は、前記処理対象物が配置される台と、前記台との間に真空雰囲気が形成される蓋部材と、前記蓋部材を上下移動させる移動装置と、を有し、前記押圧部は前記蓋部材に設けられた真空処理装置である。
本発明は、トレイと、前記トレイ上に配置された基板とを有する処理対象物が内部に配置され、真空排気装置によって内部が真空排気される搬出入室であって、前記搬出入室には、前記処理対象物に対して接近する方向に移動可能な押圧部が設けられ、前記基板は前記押圧部によって押圧されて前記トレイに固定される搬出入室である。
本発明は、前記押圧部には、前記基板に接触する柔軟性を有する弾性体から成る接触部材が設けられ、前記押圧部が前記処理対象物に接近して接触し、前記押圧部が変形すると、前記押圧部の復元力によって前記基板は前記トレイに押圧される搬出入室である。
本発明は、前記接触部材はフッ素樹脂が成形された搬出入室である。
本発明は、前記接触部材はシリコン樹脂が成形された搬出入室である。
本発明は、前記処理対象物が配置される台と、前記台との間に真空雰囲気が形成される蓋部材と、前記蓋部材を上下移動させる移動装置と、を有し、前記押圧部は前記蓋部材に設けられた搬出入室である。

本発明の真空処理装置又は搬出入室では供給速度や排気速度を大きくしても基板のトレイからの脱落は防止され、また、擦れによるダストの発生も防止される。

また、本発明では、基板と接触して押圧する押圧部材が搬出入室に設けられているので、トレイに押圧部材を設けずに済む。
特に、昇降移動する蓋部材に押圧部材が設けられると蓋部材を昇降移動させる移動装置とは別に、押圧部材を移動させる装置を設けなくてもよい。

本発明の搬出入室を説明するための図(１) 本発明の搬出入室を説明するための図(２) 本発明の搬出入室を説明するための図(３) 本発明の搬出入室を説明するための図(４) (ａ)：トレイを説明するための図 (ｂ)：基板が配置されたトレイを説明するための図

図１の符号１は、本発明の真空処理装置であり、搬出入室２と処理室６とを有している。
搬出入室２と処理室６とはそれぞれ真空排気装置３１、３６に接続されており搬出入室２と処理室６とが大気雰囲気と分離された状態で真空排気装置３１、３６を動作させると搬出入室２の内部と処理室６の内部とがそれぞれ真空排気されたときには、真空雰囲気が形成される。

搬出入室２は、台１３と蓋部材１１とを有しており、蓋部材１１は移動装置３８に接続されている。
移動装置３８と、真空排気装置３１、３６と、後述する昇降装置３３等の装置とは制御装置３０に接続され、制御装置３０によって動作が制御されている。

制御装置３０によって移動装置３８が制御された状態で、移動装置３８が動作すると蓋部材１１は静止した台１３に対して、近接する方向又は離間する方向に移動することができる。この例では蓋部材１１は台１３よりも鉛直上方に位置しており、蓋部材１１が台１３に対して離間する方向に移動する際には蓋部材１１は上方に移動し、蓋部材１１が台１３に対して接近する際には蓋部材１１は下方に移動する。

処理室６は、図４に示すように処理槽１２を有している。処理槽１２の天井に槽開口１６が形成されている。処理槽１２の下方の大気雰囲気の中には昇降装置３３が配置されており、処理槽１２の底面には、昇降軸３７が気密に挿通されている。昇降軸３７の下端は昇降装置３３に接続され、上端は台１３に取り付けられており、昇降装置３３によって昇降軸３７が上方又は下方に移動すると、台１３は、処理槽１２の内部で上方又は下方のいずれの方向にも移動することができる。

槽開口１６は台１３が処理槽１２の内部で上昇するときの移動先に位置しており、台１３が上昇すると、台１３は槽開口１６に挿入される。台１３の下端周囲には外方に張り出したフランジ部２２が設けられており、挿入された台１３が上昇すると、フランジ部２２は処理槽１２のうちの槽開口１６の周囲の部分と接触して密着し、図１に示されたように槽開口１６は台１３によって塞がれる。

蓋部材１１は容器形形状であり、容器形形状の開口が下方に向けて、槽開口１６の上方に配置されている。蓋部材１１のうち、容器形形状の底面の部分は槽開口１６よりも大きくされており、容器形形状の開口である蓋開口１７の縁１４は処理槽１２のうちの槽開口１６の周囲の部分の真上に位置している。

蓋部材１１が上方に移動した状態では、蓋部材１１の縁１４と処理槽１２との間は離間しており、蓋部材１１の縁１４と処理槽１２との間には隙間２４が形成されている。隙間２４が形成されているときは、蓋部材１１と台１３との間は大気圧になっている。

この隙間２４から処理対象物を乗せたロボットハンド等を蓋部材１１と台１３との間に挿入し、ロボットハンド上の処理対象物を槽開口１６を塞ぐ台１３の上に乗せる。図２の符号４は台１３上に乗せられた処理対象物を示している。

処理対象物４を説明すると、処理対象物４は、トレイ２７を有している。
トレイ２７は、図５に示すように、１乃至複数個(ここでは２個)の貫通孔２５ａ、２５ｂが設けられており、貫通孔２５ａ、２５ｂの内側には水平方向に突き出された突条３３ａ、３３ｂが設けられている。

図５(ｂ)に示すように、各貫通孔２５ａ、２５ｂには、突条３３ａ、３３ｂに乗せられた基板１０ａ、１０ｂが一枚ずつ配置されており、基板１０ａ、１０ｂの裏面は貫通孔２５ａ、２５ｂの底面に露出されている。基板１０ａ、１０ｂはトレイ２７上に固定されておらず自重によって突条３３ａ、３３ｂ上で静止するようにされている。
この基板１０ａ、１０ｂは、ここではシリコン基板であり、太陽電池を形成するための真空処理が行われる。

蓋部材１１の底面の台１３上の処理対象物４と対面する場所には押圧装置３が設けられている。
押圧装置３は支持板１８ａ、１８ｂを有しており、支持板１８ａ、１８ｂ中の、台１３上の基板１０ａ、１０ｂと対面する場所には、押圧部２０ａ、２０ｂが設けられている。一枚のトレイ２７に複数の基板１０ａ、１０ｂが配置されている場合には、各基板１０ａ、１０ｂと対面する場所にそれぞれ押圧部２０ａ、２０ｂが設けられている。

蓋部材１１のうちの押圧装置３と対面する底面の部分には吸排気口１９が設けられており、吸排気口１９と押圧装置３との間には整流板３４が設けられている。ここでは、整流板３４は整流板取付軸４１によって蓋部材１１の底面に取り付けられ、また、押圧装置３は押圧装置取付軸４２によって整流板３４に取り付けられている。従って、押圧装置３は整流板３４を介して蓋部材１１に取り付けられている。整流板３４と蓋部材１１との間は離間し、また、押圧装置３と蓋部材１１との間も離間しており、整流板３４は、排気・ベント時に基板１０ａ、１０ｂにガスが直進的に当たるのを防ぐ役目、又は処理対象物４の全体にガスが直進的に当たるのを防ぐ役目を有している。つまり、整流板３４は、基板１０ａ、１０ｂの表面、又は、処理対象物４全体の表面に対してガスが平行に流れる経路を作り出している。

仮に、給排気口１９が、蓋部材１１の内部表面のうち、押圧装置３の横方向に位置する壁面に設けられている場合は、押圧装置３と蓋部材１１の壁面との間に整流板を配置して、壁面に位置する給排気口１９から導入される直進的なガスが整流板に当たるようにすればよい。

押圧部２０ａ、２０ｂは、押圧されると変形する柔軟性を有し、また、押圧が解除されると変形が元の形状に戻る弾性を有するゴムから成り、Ｕ字形形状に成形された複数個(ここでは基板１枚あたり３個)の接触部材１５ａ、１５ｂで構成されており、各接触部材１５ａ、１５ｂのＵ字形形状の底面が下方に向けられて上端が支持板１８ａ、１８ｂに固定されている。接触部材１５ａ、１５ｂを構成するゴムは、シリコンゴム又はフッ素樹脂ゴムである。

また、本発明の接触部材１５ａ、１５ｂは、ゴムに限定されず、例えば金属バネ等であっても、押圧されると変形する柔軟性を有し、また、押圧が解除されると変形が元の形状に戻る弾性を有する材料であればよく、金属、硬質樹脂等の硬質材料であっても、渦巻バネや板バネに成形して用いることができる。板バネの表面を樹脂で覆ってもよい。

但し、接触部材１５ａ、１５ｂに用いることができる材料には、真空雰囲気中でガス等を放出せず、蓋部材１１等を汚染させない性質を有することが望ましい。

処理対象物４が台１３上に配置された状態で、蓋部材１１を下方に移動させ、蓋部材１１の蓋開口１７の縁１４を処理槽１２の表面に接触させる。本発明では、蓋部材１１の蓋開口１７の縁１４や処理槽１２の表面には、縁１４や処理槽１２に取り付けられた金属部材やオーリング等、接触して気密にすることができる部材も含まれる。

蓋開口１７の縁１４と処理槽１２の表面との間よりも、押圧部２０ａ、２０ｂの下端と基板１０ａ、１０ｂの表面との間の方が短距離になっており、蓋部材１１の蓋開口１７の周囲の縁１４が処理槽１２に接触する前に、押圧部２０ａ、２０ｂの下端が基板１０ａ、１０ｂの表面に接触し、更に、蓋部材１１と共に押圧部２０ａ、２０ｂが更に降下すると、押圧部２０ａ、２０ｂは変形し、基板１０ａ、１０ｂは押圧部２０ａ、２０ｂによってトレイ２７に押圧される。

このとき、図３に示すように、蓋部材１１の縁１４と処理槽１２の表面とが接触し、搬出入室２が閉じられ、蓋部材１１と台１３とで大気雰囲気から分離された内部空間３９が形成される。押圧部２０ａ、２０ｂが変形しても、接触部材１５ａ、１５ｂの元の形状に戻ろうとする復元力によって、基板１０ａ、１０ｂはトレイ２７に押圧された状態が維持される。

基板１０ａ、１０ｂの表面と支持板１８ａ、１８ｂとの間には変形した接触部材１５ａ、１５ｂが位置しており、基板１０ａ、１０ｂと支持板１８ａ、１８ｂとの間は離間している。
処理対象物４は台１３に設けられた突起２８の上に乗せられており、基板１０ａ、１０ｂの裏面と台１３との間も離間している。

真空排気装置３１と吸排気口１９との間は配管３５によって接続されている。
蓋部材１１が閉じたときの搬出入室２の内部空間３９は大気圧であり、真空排気装置３１が動作し、内部空間３９に充満する気体は吸排気口１９から排気される。

このとき、内部空間３９の気体の一部は、基板１０ａ、１０ｂと支持板１８ａ、１８ｂとの間や基板１０ａ、１０ｂと台１３との間を通過して、吸排気口１９から配管３５に流入し、真空排気装置３１によって排気され、基板１０ａ、１０ｂの表面の圧力と裏面の圧力の差が生じ、また、流れる気体が基板１０ａ、１０ｂと衝突する。その結果、基板１０ａ、１０ｂにトレイ２７に対して動かす力が印加される場合がある。ここでは基板１０ａ、１０ｂは押圧部２０ａ、２０ｂの復元力によってトレイ２７に押圧されており、基板１０ａ、１０ｂがトレイ２７に対して動くようなことは無い。

処理槽１２の内部は真空排気装置３６によって予め真空排気され、真空雰囲気にされており、搬出入室２の内部空間３９が真空雰囲気にされると、台１３は処理対象物４が配置された状態で下方に移動し、台１３のフランジ部２２は処理槽１３から離間する。このとき、処理対象物４が台１３と一緒に下降し、基板１０ａ、１０ｂが押圧部２０ａ、２０ｂから離間すると、押圧部２０ａ、２０ｂは元の形状に復元する。

下降によって台１３が槽開口１６から抜去されると搬出入室２と処理室６とが槽開口１６と蓋開口１７とを介して連通される。その状態では、槽開口１６と蓋開口１７とは蓋部材１１によって塞がれて気体が通過しないようになっており、搬出入室２と処理室６とに大気が侵入することはない。

台１３が所定位置まで下降すると台１３は静止し、処理対象物４は基板移動装置などによって処理槽１２の内部の処理領域へ移動される。
処理領域に移動された処理対象物４に配置された基板１０ａ、１０ｂは処理装置等によって真空処理がされる。

処理装置としては、例えばスパッタリング装置であり、トレイ２７の貫通孔２５ａ、２５ｂの底面に露出する基板１０ａ、１０ｂの裏面に薄膜が形成される。処理装置には、蒸着装置、ＣＶＤ装置、イオン注入装置、エッチング装置や表面改質装置等も含まれる。

真空処理が終了すると処理対象物４は移動され、台１３上に戻された後、台１３は上昇され、台１３が槽開口１６に挿入される
図３に示すように、フランジ部２２が処理槽１２のうちの槽開口１６の周囲の部分と接触して密着されると、槽開口１６が台１３によって塞がれ、搬出入室２と処理室６とは分離される。この場合の図３に示された基板１０ａ、１０ｂは、真空処理が終了している。

このとき、押圧部２０ａ、２０ｂは支持板１８ａ、１８ｂと基板１０ａ、１０ｂとによって押圧されて変形しており、基板１０ａ、１０ｂは押圧部２０ａ、２０ｂの復元力によってトレイ２７に押圧されている。

真空処理された基板１０ａ、１０ｂを大気雰囲気中に取り出すために、供給装置３２から内部空間３９に気体が供給されるときには、供給された気体と基板１０ａ、１０ｂとの衝突や、基板１０ａ、１０ｂの表面の圧力と裏面の圧力との圧力差が生じる場合がある。その結果、基板１０ａ、１０ｂには、トレイ２７に対して動かそうとする力が印加される場合があるが、基板１０ａ、１０ｂが動くようなことは無い。

内部空間３９が圧力上昇し大気圧になったところで蓋部材１１が上方に移動され、隙間２４から処理対象物４が搬出される。

なお、搬出入室２に導入する気体には窒素ガスや大気を用いることができる。
また、上記例では、一つの給排気口１９によって給気と排気とを行っていたが、蓋部材１１の側面に給排気口が設けられる場合は側面に設けられた給排気口と処理対象物４との間に整流板を設け、給排気口から導入される気体が整流板に衝突するようにしてもよい。

また、給気口と排気口を別々に設け、真空排気装置３１と排気口を接続し、供給装置３２と給気口とを接続するようにしてもよい。
その場合、給気口と処理対象物４の間と、排気口と処理対象物４の間とに、整流板をそれぞれ配置するとよい。

なお、上記貫通孔２５ａ、２５ｂ一個の面積と、各貫通孔２５ａ、２５ｂ上に配置される基板１０ａ、１０ｂ一枚の面積の比(貫通孔面積：基板面積)が、３０％以上９８％の範囲で本願発明が有効であることが確認されている。

また、上記接触部材１５ａ、１５ｂが当接する基板１０ａ、１０ｂの部分の真裏位置には、トレイ２７に固定された支持部材が配置されていることが望ましく、例えば支持部材は突条３３ａ、３３ｂであってもよい。

１……真空処理装置
２……搬出入室
４……処理対象物
１０ａ、１０ｂ……基板
１１……蓋部材
１２……処理槽
１３……台
１５ａ、１５ｂ……接触部材
２０ａ、２０ｂ……押圧部

Claims (10)

1. トレイと、前記トレイ上に配置された基板とを有する処理対象物が内部に配置され、真空排気装置によって内部が真空排気される搬出入室と、
   前記処理対象物が有する前記基板の真空処理を行う処理室と、
   を有し、
   前記処理対象物は、前記搬出入室と前記処理室との間を移動される真空処理装置であって、
   前記搬出入室には、前記処理対象物に対して接近する方向に移動可能な押圧部が設けられ、
   前記基板は前記押圧部によって押圧されて前記トレイに固定される真空処理装置。
2. 前記押圧部には、前記基板に接触する柔軟性を有する弾性体から成る接触部材が設けられ、
   前記押圧部が前記処理対象物に接近して接触し、前記押圧部が変形すると、前記押圧部の復元力によって前記基板は前記トレイに押圧される請求項１記載の真空処理装置。
3. 前記接触部材はフッ素樹脂が成形された請求項２記載の真空処理装置。
4. 前記接触部材はシリコン樹脂が成形された請求項２記載の真空処理装置。
5. 前記処理対象物が配置される台と、
   前記台との間に真空雰囲気が形成される蓋部材と、
   前記蓋部材を上下移動させる移動装置と、を有し、
   前記押圧部は前記蓋部材に設けられた請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の真空処理装置。
6. トレイと、前記トレイ上に配置された基板とを有する処理対象物が内部に配置され、真空排気装置によって内部が真空排気される搬出入室であって、
   前記搬出入室には、前記処理対象物に対して接近する方向に移動可能な押圧部が設けられ、
   前記基板は前記押圧部によって押圧されて前記トレイに固定される搬出入室。
7. 前記押圧部には、前記基板に接触する柔軟性を有する弾性体から成る接触部材が設けられ、
   前記押圧部が前記処理対象物に接近して接触し、前記押圧部が変形すると、前記押圧部の復元力によって前記基板は前記トレイに押圧される請求項６記載の搬出入室。
8. 前記接触部材はフッ素樹脂が成形された請求項７記載の搬出入室。
9. 前記接触部材はシリコン樹脂が成形された請求項７記載の搬出入室。
10. 前記処理対象物が配置される台と、
    前記台との間に真空雰囲気が形成される蓋部材と、
    前記蓋部材を上下移動させる移動装置と、を有し、
    前記押圧部は前記蓋部材に設けられた請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載の搬出入室。

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