JP2555973B2

JP2555973B2 - 超高真空搬送装置

Info

Publication number: JP2555973B2
Application number: JP6070633A
Authority: JP
Inventors: 喜正杉本; 潔浅川
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1996-11-20
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JPH07283286A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置など真
空下での一貫した操作を要する装置において試料を搬送
する際に使用される搬送装置であり、特に超高真空中で
の微細加工装置との試料の搬送に好適な超高真空搬送装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造における、結晶成長、パタ
ーニング、エッチング、ドーピング、再成長、電極形成
などの各プロセスを超高真空中で連続的に行うことによ
り、加工表面の劣化をもたらさずに半導体を製造する真
空一貫プロセスの開発がなされている。この真空一貫プ
ロセスにおいて、各プロセス装置に試料を超高真空下で
搬送する超高真空搬送装置は必要不可欠なものである。

【０００３】従来の超高真空の搬送装置は、真空度を超
高真空領域まで到達させるために、ベイキング（加熱脱
ガス処理）が可能なステンレス製のパイプを、銅等のガ
スケットを介してフランジで接続する方式を取ってい
る。そのため試料搬送路とプロセス装置との間はリジッ
ドに固定された搬送路で接続されている。従来の具体例
を図３を用いて詳細に説明する。図３は従来の超高真空
の搬送装置の構成を示す模式図である。搬送路３１に設
置された試料キャリヤ３７上に、試料３４は設置されて
いる。試料キャリヤ３７は搬送路３１内を移動でき、評
価室や結晶成長室等の各プロセス室に試料３４を搬送す
ることができる。試料キャリヤ３７上の試料３４は、マ
グネット３６で移動可能なトランスファロッド３５で搬
送路３１からプロセス室３２へ搬送される。搬送時には
ゲートバルブ３３を開閉することによりプロセス室と搬
送路との間を開通あるいは遮断する。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、半
導体の製造における真空一貫プロセスではひとつの試料
搬送路に多くの装置が接続されており、従来の搬送装置
では、試料搬送路とプロセス装置あるいは他の装置とが
強固に固定接続されているため、機械的な振動が試料搬
送路を通じてプロセス装置間を互いに伝わりやすいとい
う問題点がある。他のプロセス装置で生じた機械的振動
が、特に微細な電子線を用いる加工や評価の装置に伝わ
ると、機械的振動はそれら加工や評価の分解能を決める
大きな要因であるため、分解能を低下させ悪影響を及ぼ
す。そこで、装置全体を空気ばねによる除震台に乗せた
り、また接続部分をベローズ接続にする等の工夫もされ
ている。しかし、真空一貫プロセス装置全体を除震台に
乗せる方法は、費用の点で高価になることや、装置自体
をコンパクトに作る必要があり発展性が犠牲になる等の
欠点がある。また、ベローズ接続による方法は、他のプ
ロセス装置や搬送路から伝わる機械的振動を低減するこ
とはできても、なくすことはできなかった。

【０００５】本発明の目的は、上記問題点を解決し、超
高真空一貫プロセスにおける各装置で生ずる機械的振動
が、微細加工や微細領域の評価を行う装置などに伝わら
ず、かつ超高真空下での試料の搬送が可能な搬送装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の発明による超高真空搬送装置は、複
数のプロセス装置間を、前記プロセス装置間をつなぐ試
料搬送路により、試料を超高真空下で搬送する超高真空
搬送装置であって、試料搬送路とプロセス装置との間の
区間が２つの開閉バルブで仕切られ、前記２つの開閉バ
ルブを閉じた後の該区間において、前記試料搬送路と前
記プロセス装置の双方あるいはいずれか一方から切り離
せることを特徴とする。

【０００７】第２の発明は、前記２つの開閉バルブで仕
切られた前記区間内を超高真空領域まで短時間で排気で
きる真空排気装置を設けたことを特徴とする第１の発明
に記載の超高真空搬送装置である。

【０００８】

【作用】本発明では、２つの開閉バルブで仕切られた搬
送路とプロセス室との間を機械的に完全に分離できるた
め、電子ビームを用いた微細な加工や評価装置などにお
いて、他の装置で生じた外部からの機械的振動が搬送路
を通じて伝わらず、それら加工や評価の分解能を低下さ
せることがないため、良好な状態での操作が可能とな
る。また、本装置は、この仕切られた区間内を高速で超
高真空領域まで排気可能な排気系を有するため、切り離
したあとに再度、前記区間を接続し超高真空下にするこ
とを短時間で行え、超高真空下で試料を搬送できるた
め、製造過程における半導体の表面汚染等の心配がな
い。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に従って説明
する。

【００１０】図１は本発明の試料搬送装置の全体の構成
を示す概略図である。図１に示すように、本発明の試料
搬送装置の搬送路１１とプロセス室１２との間は２つの
ゲートバルブ１３により仕切られており、その２つのゲ
ートバルブ１３で仕切られた区間には切り離し可能なク
イックカップリング継手１６によって接続された部分が
あり、またその区間内を短時間で超高真空にすることが
できる真空排気装置１７が設置されている。

【００１１】試料１４はトランスファロッド１５によっ
て試料搬送路１１とプロセス室１２との間を行き来す
る。

【００１２】真空排気装置１７は大容量のターボモレキ
ュラポンプ（ＴＭＰ）とイオンポンプ（ＩＰ）との組合
わせから構成され、大気から高速に排気するためにＴＭ
Ｐを使い、超高真空領域で真空度を保持するためにＩＰ
を用いる。これにより、到達真空度を１×１０^-9Ｔｏｒ
ｒ以下にすることができる。

【００１３】クイックカップリング継手１６はＯリング
シールによる超高真空対応のものであり、クイックカッ
プリング継手１６に付随する着脱式のベルトにより、継
手１６における接続部分を簡単に切り離したり、再び接
続できる構造となっている。

【００１４】次に、本発明の装置を用いて試料を搬送す
る工程について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は
試料設置工程を、（ｂ）は試料搬送工程を、（ｃ）は切
り離し工程を示す本発明の装置の構成図である。

【００１５】まず、試料２４を搬送路２１側に設置する
（図２（ａ）試料設置）。この時、２つのゲートバルブ
２３は両方とも閉じた状態となっている。又、搬送路２
１とプロセス室２２とを繋ぐ中間領域はクイックカップ
リング継手２５によって接続されており、真空排気装置
２６によって超高真空領域まで排気され保持されてい
る。

【００１６】次に試料２４を搬送路２１からプロセス室
２２に搬送する（図２（ｂ）試料搬送）。この時には、
２つのゲートバルブ２３を両方とも開け、試料２４をト
ランスファロッド（図示せず）を用いてプロセス室２２
に搬送する。プロセス室２２に試料を搬送した後にトラ
ンスファロッドを搬送路２１側に引戻し、ゲートバルブ
２３を両方とも閉じる。これで試料２４のプロセス室２
２への搬送工程は完了である。

【００１７】この後、他の装置から生ずる機械的振動が
伝わらないようにするため、プロセス室側と搬送路側と
をクイックカップリング継手２５による接続部分で切り
離す作業を行う（図２（ｃ）切り離し）。まず、２つの
ゲートバルブ１３により仕切られた中間領域内を排気し
ていた真空排気装置２６のゲートバルブ（図示せず）を
閉じる。続いて中間領域内に窒素ガスを導入して大気圧
にリークする。そして、クイックカップリング継手２５
を取り外し、プロセス室側と搬送路側とに切り離す。そ
の後、ただちに密閉蓋２７を切り離した部分に取付け真
空排気する。この真空度は超高真空領域まで到達させる
必要はなく１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気する。
このように排気することで、切り離した部分を大気に晒
して置くことなく保持できる。図２のように、クイック
カップリング継手２５は、２つのゲートバルブ２３の内
の一方に近い箇所に設置し、真空排気装置をクイックカ
ップリング継手２５と他方のゲートバルブ２３との間に
設置することが好ましい。

【００１８】この切り離された状態で、プロセス室に搬
送された試料に電子ビームを用いた微細加工などを行
う。搬送路と切り離されているため機械的振動は極めて
小さく、他の装置と搬送路により接続されているときに
は最小加工サイズは１μm 程度であったものが、本発明
の装置により切り離すことで、ほぼビーム径と同程度の
サイズである５０nmの加工が可能となった。又、２次電
子を用いた走査型電子顕微鏡モードでの微細領域の評価
においても、切り離すことで分解能が従来は１μm 程度
であったものが数十nm程度となり、微細加工と同程度に
性能が向上した。

【００１９】以上のように切り離すところまでを詳細に
説明したが、プロセス終了後に再びプロセス装置側と搬
送路側とを接続する方法は、これまでの作業と逆の作業
となる。まず、密閉蓋２７で閉じられた両側を窒素ガス
で大気圧までリークし、素早くクイックカップリング継
手２５で接続する。その後、真空排気装置２６を用いて
超高真空領域まで排気する。１０^-8Ｔｏｒｒ台まで充分
排気した後、ゲートバルブ２３を両方とも開けプロセス
室２２にある試料２４をトランスファロッドで搬送路２
１側に搬送する。搬送終了後、ゲートバルブ２３を両方
とも閉じる。以上の操作によりで、プロセス室２２にあ
った試料を搬送路側に移動することができる。

【００２０】本発明の装置を用いた搬送方法では、一度
搬送経路を大気に晒すことになるが極めて短時間であ
り、かつ直ちに高真空領域まで真空に排気した後に試料
を搬送することから、試料表面に対する大気汚染の影響
は極めて小さいものと考えられる。実際にこのように試
料搬送した試料の表面をオージェ電子分光法で調べたと
ころ、表面に酸素、炭素等の大気汚染が原因と見られる
元素からの信号は見られず極めて清浄な表面が保たれて
いることがわかった。

【００２１】又、搬送経路を一度大気に晒し、それから
真空排気することから試料の搬送に時間がかかると考え
られるが、大容量のＴＭＰを設置することでこの問題は
回避できる。また、半導体製造時の塩素ガスを用いたエ
ッチングプロセスを例とすると、プロセス終了後にプロ
セス室を高真空に排気する時間と、搬送路を高真空に排
気する時間はほぼ同じであり、搬送路を真空にする時間
がスループットに悪影響を及ぼすことはないことがわか
った。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明の超高真空試料搬
送装置を用いることにより、電子ビーム等を用いた微細
加工や微小領域の評価において、他の装置など外部から
の機械的振動の影響を受けないため、高分解能で微細領
域の加工や評価を行うことができ、また超高真空下で試
料を搬送するため、試料表面の大気による汚染の心配が
ない。

【００２３】また、本発明によれば、従来の除震台に装
置全体を乗せる装置と違い、真空一貫プロセスに用いる
装置全体をコンパクトに作る必要はなく、新たにプロセ
ス装置を加える際にも本発明の搬送装置を取り付けるだ
けでよいため、発展性が犠牲になることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の試料搬送装置の全体の構成を示す概略
図である。

【図２】本発明の試料搬送装置を用いた試料搬送各工程
における装置の構成を示す断面図である。（ａ）試料設置工程における本発明の構成図。（ｂ）試料搬送工程における本発明の構成図。（ｃ）切り離し工程における本発明の構成図。

【図３】従来の試料搬送装置の全体を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１１、２１、３１搬送路１２、２２、３２プロセス室１３、２３、３３ゲートバルブ１４、２４、３４試料１５、３５トランスファロッド１６、２５クイックカップリング継手１７、２６真空排気装置２７密閉蓋３６マグネット３７試料キャリヤ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のプロセス装置間を、前記プロセス装
置間をつなぐ試料搬送路により、試料を超高真空下で搬
送する超高真空搬送装置であって、前記試料搬送路と前
記プロセス装置との間の区間が２つの開閉バルブで仕切
られ、前記２つの開閉バルブを閉じた後の該区間におい
て、前記試料搬送路と前記プロセス装置の双方あるいは
いずれか一方から切り離せることを特徴とする超高真空
搬送装置。
【請求項２】前記２つの開閉バルブで仕切られた前記区
間内を超高真空領域まで排気できる真空排気装置を設け
たことを特徴とする請求項１記載の超高真空搬送装置。