JP2913312B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、真空処理装置に関する。

（従来の技術） 一般に半導体製造プロセスにおいて、被処理体である
LCD、半導体ウエハ等をエッチング処理、アッシャー処
理、成膜処理等を行う際に各種真空処理装置が使用され
ている。

上記真空処理装置は、被処理体が収納されたカセット
を収容するカセット収納室と、このカセット収納室から
プロセス室内に少なくとも一枚の被処理体を収容して真
空処理する種類の装置が使用されている。

上述した構成の真空処理装置にあっては、複数枚収容
可能なカセットより１枚の被処理体、例えばLCD基板を
ロードロック室内へ搬送する度に、ゲートバルブを開い
てロードロック室内にLCDを搬入し、ゲートバルブの閉
鎖後にプロセス室の負圧と同程度の真空になるまで真空
引きを行わなければならなかった。この際、ロードロッ
ク室の大きさによっても相違するが、通常ロードロック
室をパージするのに１分程度時間を要し、さらに、LCD
搬入後に大気状態より所定の真空度まで真空引きするの
に１分程度の時間を要し、処理の種類によっては、プロ
セス室でのプロセス時間よりも、このロードロックでの
パージ時間および排気時間に多くの時間を要していた。
このため、処理のスループットが低下するという問題が
あった。

これを解決したものとして、カセット収納室を負圧に
制御して上記問題点を解決した技術が特開昭62−250652
号、米国特許4,558,984号、4,553,069号等の多数の公報
に記載されている。

（発明が解決しようとする課題） 上記公報の真空処理装置は、第６図に示すように、負
圧下で複数枚収納したカセット（１）より１枚の被処理
体、例えばLCD基板（２）をハンドリングアーム（３）
を介してプロセス室（４）内の載置台（５）に載置する
時、上記プロセス室（４）内から排気しきれず溜った反
応ガス等がロードロックバルブを開口されると同時に、
カセット収納室（６）内に流れ出る。このカセット収納
室（６）内に流れ出た反応ガス等がカセット（１）内に
収納されている各LCD基板（２）に触れて微少であるが
反応する。

従って、これを数回続けるとカセット（１）内に収納
されたLCD基板（２）を均等に処理することが困難であ
った。

本発明の目的とするところは、上記問題点に鑑み成さ
れたもので、プロセス室内からの処理ガス等の混入を防
止して、均等な処理をすることが可能な真空処理装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は複数の被処理体が収納されたカセットをカセ
ット収納室に設け、このカセットから被処理体を取り出
し、プロセス室に収容して真空処理する装置において、 上記カセット収納室内のカセットを交換する時、上記
カセット収納室内が常圧に可変され、上記カセットから
取り出した上記被処理体をロードロック室内に搬入出す
る時、負圧に可変されるカセット収納室と、 負圧下で、上記カセット収納室およびロードロック室
との間に設けられた第１ゲートを開口して、少なくとも
一枚の被処理体を上記カセットからロードロック室に収
容すると、上記第１ゲートが閉鎖されるロードロック室
と、 負圧下で、上記ロードロック室および上記プロセス室
との間に設けられた第２ゲートを開口して、上記被処理
体をロードロック室からプロセス室に収容し、上記第２
ゲートを閉鎖して真空処理するプロセス室と を具備したことを特徴とする。

また、上記カセット収納室は、排気口が開口しかつ上
記カセットを上下動可能とするように常設されたベース
部材と、各種サイズの被処理体用カセットの収納に適合
する大きさであって、上記ベース部材に対してシール状
態にて固定でき、かつ、取り外し可能な上蓋部材とから
構成されたことを特徴とする。

さらにまた、上記プロセス室を少なくとも２ケ所設
け、カセット収納室から取り出された被処理体をロード
ロック室内に待機される待機時間、および、プロセス室
内で真空処理される処理時間とを検出し、この検出した
時間を比較し、上記待機時間が処理時間の所定倍になる
と、少なくとも２ケ所の前記プロセス室が稼働するよう
に構成したことを特徴とする。

（作 用） 本発明によればカセット収納室内のカセットからプロ
セス室に被処理体を搬送する搬送は、ロードロック室と
の間の第１ゲートを閉鎖し、カセット収納室内に新たな
カセットを載置する。その後、カセット収納室を密閉
し、大気状態より所定の真空度例えばロードロック室内
の真空度とほぼ同一の真空度まで真空引きする。この真
空引き時間は、比較的多くの時間を要するが、カセット
を交換する回数は、複数枚の被処理体を処理するに対し
て１回のみ行えばよい。カセット収納室が所定の真空度
に到達した後に、予め所定の真空度のプロセス室への被
処理体の搬入が可能となる。このためには、カセット収
納室とロードロック室との第１ゲートを開放し、ロード
ロック室内に設けた例えば搬送アームによって１枚ずつ
カセット内の被処理体を取出しロードロック室内に取り
込み第１ゲートを閉鎖する。即ち、カセット収納室と例
えば１枚取り出した被処理体が気密なロードロック室内
に待機した状態になっている。次に第２ゲートを開口し
てプロセス室に搬入すればよい。この被処理体の搬送に
際しては、プロセス室を開口して、被処理体を収容する
時、直接にプロセス室とカセット収納室とが連通するこ
とがないのでプロセス室内の機体が直接カセット収納室
内に流れ込むことがなくなる。従ってプロセス室内に溜
っている気体でカセット内の被処理体に影響させること
がなくなり、歩留りの向上を確保することが可能とな
る。

本発明の装置を構成するに際しては、請求項（２）に
示すように、カセット収納室のベース部材のみを常設し
ておき、被処理体のサイズが変更される場合には、この
各種サイズの被処理体用カセットに適合する大きさの上
蓋部材を、前記ベース部材に固定するようにしておけ
ば、被処理体サイズが小さい場合には、カセット収納室
の容積も小さくでき、そのパージ時間および真空引き時
間を短縮できる。

しかも、被処理体の処理時間と、ロードロック室内に
待機時間とを比べてプロセス室を稼働させるので、被処
理体を効率よく真空処理させることができ、被処理体の
スループットを向上させることが可能となる。

（第１実施例） 以下、本発明の真空処理装置をLCD基板のプラズマエ
ッチング装置に適用した一実施例について、図面を参照
して説明する。

第１図において、上記エッチング装置は、エッチング
処理を行なうためのプロセス室、例えばプロセス室（又
はプロセスチャンバーともいう）10と、このプロセス室
10へのLCD搬入系としての搬入側ロードロック室、例え
ばロックチャンバー30およびカセット収納室、例えばカ
セット収納チャンバー40と、LCD搬出系としての搬出側
ロードロックチャンバー（以下、搬出側L/Lチャンバー
という）50およびカセット収納チャンバー60とから構成
されている。

前記プロセス室10は、LCD（液晶表示装置）基板12のT
FT回路を構成するパターンをプラズマエッチング処理す
るものである。このプロセス室10は、アルマイト処理を
施した箱型に形成され、このプロセス室10の内部下方に
は図示しない昇降機構に結合された電極例えば下部電極
14が昇降自在に設けられている。LCD基板12を載置固定
する導電板で構成された下部電極14は処理ガスと反応し
ないように例えばアルマイト処理され、LCD基板12の形
状にあった例えば長方形に形成されている。また、プロ
セス室10の内部上方には、下部電極14と対向して平行に
上部電極体16が設けられている。この上部電極体16の下
面には例えばアモルファスカーボン製の上部電極18が電
気的に接続されている。そして、前記上部電極体16には
エッチングガス導入管20が接続され、図示しないバッフ
ル板により拡散された後に上部電極18を通過してLCD基
板12上に均一に上記ガスが供給されるようになってい
る。

また、上部電極体16および下部電極14の間には、高周
波電力を供給するための高周波電源22が接続され、両電
極14,18間にエッチングガスによるプラズマを生成可能
としている。このプロセス室10でのエッチングガスの排
気は、そのガス排気口24を介して行われる。

次に、このプロセス室10へのLCD基板12の搬入系につ
いて説明する。

プロセス室10の側部例えば左側には、第１のゲードバ
ルブ10aが設けられ、このゲートバルブ10aを介して連結
される前記搬入側ロードロックチャンバー（以下、L/L
チャンバーとも言う）30が設けられている。この搬入側
L/Lチャンバー30は、前記カセット収納チャンバー40よ
りプロセス室10にLCD基板12を搬入するための搬送アー
ム32が内蔵されている。ここで、この搬送アーム32とし
ては、基台32aに対して一端が回転自在に支持された第
１のアーム32bと、この第１のアーム32bの他端側にて回
転自在に一端が支持された第２のアーム32cと、この第
２のアーム32cの他端側に固定されたフォーク32dとから
構成されたものを使用しているが、フラグレッグ方式等
他の種々の搬送手段を採用しても良い。

さらに、上記搬入側L/Lチャンバー30の左側面には、
第２のゲートバルブ34が設けられ、このゲートバルブ34
を介して前記カセット収納チャンバー40が連結されてい
る。このカセット収納チャンバー40は、前記LCD基板12
を複数枚平行に配列して収納するカセット42を昇降自在
に配設し、カセット42の交換は右側の第３のゲートバル
ブ44の開放により実現できる。また、カセット交換の際
の大気への開放前にパージを可能とするために、パージ
管46が設けられている。

前記搬入側L/Lチャンバー30とカセット収納チャンバ
ー40とは、共に真空引きが可能であり、本実施例では真
空排気系70を兼用している。すなわち、分岐真空排気管
72の一端が上記チャンバー30,40に接続され、その途中
にはバルブ74a,74bおよび必要に応じてバイパス管76a,7
6bが設けられ、その他端側は共通排気管78と接続されて
いる。この共通排気管78途中には、メカニカルブースタ
ーポンプ（MBP）80、ロータリーポンプ（RP）82が接続
されている。

次に、プロセス室10からのLCD基板12の搬出系につい
て説明すると、プロセス室10の右側には第４のゲートバ
ルブ10bが設けられ、このゲートバルブ10bを介して前記
搬出側L/Lチャンバー50が接続されている。このL/Lチャ
ンバー50内には、搬送アーム52が配置され、さらに、L/
Lチャンバー50の右側には第５のゲートバルブ54を介し
て前記カセット収納チャンバー60が連結されている。カ
セット収納チャンバー60内には、処理の終了したLCD基
板12を配列支持するカセット62が配置され、このカセッ
ト62の交換は右側の第６のゲートバルブ64の開放により
実現できる。なお、この搬出系の構造も、前述した搬入
系の構造と同様であり、カセット収納チャンバー60には
パージ管66が接続され、チャンバー50,60の真空排気系7
0を兼用している。

次に作用について説明する。

まず、カセット収納チャンバー40でのカセット52の交
換について説明する。なお、この動作は、搬出側のカセ
ット収納チャンバー60についても同様である。

カセット収納チャンバー40にセットされているカセッ
ト42が空になった場合には、ゲートバルブ34,44を閉鎖
した状態にて、パージ管46より例えば窒素ガスを導入し
てパージし、このカセット収容チャンバー40を大気に開
放可能な状態となる。

次に、ゲートバルブ44のみを開放し、カセット42の交
換を行なう。ゲートバルブ34は閉鎖したままである。こ
の後ゲートバルブ44を閉鎖し、かつ、真空排気系70のバ
ルブ74bを開放し、ポンプ80または82の駆動により真空
引きを開始する。そして、例えばカセット収納チャンバ
ー40内の真空度が、搬入側L/Lチャンバー30と同程度に
なったところで、カセット収納チャンバー40より搬入側
L/Lチャンバー30へのLCD基板12の搬入が可能となる。な
お、ゲートバルブ10aは閉鎖されたままである。

LCD基板12の搬入は、ゲートバルブ34の開放後、搬入
側L/Lチャンバー30の搬送アーム32を駆動し、カセット4
2より一枚のLCD基板12をフォーク42dにて取り出す。そ
して、このLCD基板12を搬入側L/Lチャンバー30内に移動
し、その後ゲートバルブ34を閉鎖する。そして、搬入側
L/Lチャンバー30内は、プロセスチャンバー10内と同程
度に真空引きする。

次に、ゲートバルブ10aを開放し、この時にプロセス
室10内に排気残溜気体例えば反応ガスが搬入側L/Lチャ
ンバー30に流れ出る。搬送アーム32の駆動により、その
LCD基板12を下部電極14上に受け渡し、搬送アーム32の
みを搬入側L/Lチャンバー30に戻してゲートバルブ10aを
閉鎖する。

この後、プロセス室10内にエッチングガスを導入する
と共に、電極間に高周波電力を供給し、プラズマを生成
することでLCD基板12のプラズマエッチングが行われ
る。この時に上記搬入側L/Lチャンバー30内の気体を排
気する。

このエッチング処理時間を利用して、次のLCD基板12
をカセット収納チャンバー40より搬入側L/Lチャンバー3
0側に移動しておく。この際、カセット42の交換後は、L
CD基板を取り出す度に大気に開放する必要はないので、
搬送アーム32の駆動時間のみでLCD基板12の取り出しが
終了し、プロセス時間内に余裕を持ってLCD基板12をL/L
チャンバー30内に待機させておくことができる。従っ
て、プロセスサイクルは、プロセス時間＋LCD基板12の
搬入出時間となり、ロスタイムなく円滑な処理が実現で
きる。

なお、エッチングの終了したLCD基板12を搬出系を介
してカセット62に収納する動作は、上記搬入動作の逆工
程を実施することで実現できる。カセット収納チャンバ
ー60でのカセット交換も搬入側と同様に実現できる。

このように、本実施例ではカセットからLCD基板をプ
ロセス室内に搬送するとき、直接的にプロセス室とカセ
ット収納室とを連通させていないのでプロセス室からの
反応ガスをカセット収納室内に流れ込むのを防止でき
る。従って歩留まりを向上できる。

なお、カセットをロードロックチャンバー内に配設す
ることも考えられるが、この場合にはカセット交換時
に、カセットの他搬送アームを収容するに足る大きな容
積のチャンバー内をパージし、その後に真空引きしなけ
ればならず、そのために多大な時間を要してしまい、こ
の点で本発明のほうが優れている。また、スループット
を高めるためには、プロセスチャンバーに対して２つの
ロードロックチャンバーを連結することも考えられる
が、カセット設置スペース以外にロードロックチャンバ
ーを１ケ所分増設するための設置スペースを要し、特に
半導体プロセスのようにクリーンルーム内の単位面積あ
たりのコストが高いものには不利となり、装置が大型化
する点でも劣っている。

第２図は、特にサイズの異なるLCD基板12に対しての
汎用性を確保できるカセット収納チャンバーの構造を示
したものである。

同図において、ベース部材90は、装置に常設されるも
ので、前記真空排気系70の排気口92が開口しており、前
記カセット42を昇降可能に支持する昇降台94が設けられ
ている。また、その周辺には、Ｏリングシール96を配設
する溝98が形成されている。このベース部材90には、LC
D基板12のサイズに適合する大きさの各種サイズの上蓋
部材100が着脱自在に配設される。この締結は例えばボ
ルト102などによって行ない、その接合面は前記Ｏリン
グシール96によってシールされる。

このような構成のカセット収納チャンバーによれば、
LCD基板12のサイズが変更される場合には、それに見合
う上蓋部材100を取り付けることで、その内部容積を適
切にセットでき、従ってサイズの小さいLCD基板12の場
合には、真空引きする容積も小さいので、カセット交換
の際のパージ時間、真空引き時間を短縮できるという効
果がある。なお、サイズ変更にともなってフォーク32d
の交換、搬送アーム32のストローク変更等を必要に応じ
て行なえばよい。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。本発明が適用される真空処理装置としては、上記実
施例のようなエッチング装置に限らず、アッシャー装
置、CVD等の成膜装置であっても良く、被処理体として
はLCD基板に限らず、半導体ウエハの他真空処理を要す
るものであればよい。

（第２実施例） 以下、本発明の真空処理装置を２ケ所のプロセス室内
でLCD基板のプラズマエッチングを行う装置に適用した
一実施例について、図面を参照して説明する。

第３図において、上記エッチング装置は２ケ所のプロ
セス室例えば第１プロセスチャンバー（104）第２プロ
セスチャンバー（105）が、ロードロック室例えば、ロ
ードロックチャンバー（106）の直交する二側面に設け
られている。このロードロックチャンバー（106）の他
の直交する二側面に搬入側のカセット収納室（107）お
よび搬出側のカセット収納室（108）が設けられてい
る。

上記ロードロックチャンバー４側面にはそれぞれゲー
トバルブ（108A,108B,108C,108D）が設けられている。

上記エッチング装置には第４図に示すように、ロード
ロック室側えばロードロックチャンバー内に設けられた
搬送機構、例えばハンドリングアーム（109）で、第1,
第２プロセスチャンバー（104,105）にLCD基板を搬入出
させる等の指示系統をCPU（109）によって行われてい
る。

このCPU（109）はキーボード（110）から入力されたL
CD基板の処理時間から、ロードロックチャンバー（10
6）内で待機されているLCD基板の待機時間を算出し、こ
の算出した結果に基づいて、待機時間が処理時間の所定
数倍、例えば1.2倍と判断すると、第１プロセスチャン
バー（104）の他に第２プロセスチャンバー（105）も稼
働するように駆動制御されている。

上記CPU（109）は第２プロセスチャンバー（105）が
稼働する指令をゲートバルブ駆動部（図示せず）に伝達
されると、第２プロセスチャンバー（105）に設けられ
たゲートバルブを開口して、ハンドリングアーム（10
9）を介して、第２プロセスチャンバー（105）にLCD基
板を載置したのち処理する構成になっている。

次に動作について説明する。

先ずLCD基板のエッチングを例えば１分間とすればキ
ーボード（110）にエッチング時間を120秒と設定する。

さらに、待機時間と処理時間との倍数が略1.2倍にな
ると、第２プロセスチャンバー（105）が稼動するよう
に設定する。この設定量はCPU（109）に記憶される。

CPU（109）では予め記憶されているプログラムに従っ
て、カセット（図示せず）からLCD基板をロードロック
チャンバー（106）に格納する時間、例えば50秒を算出
する。すると70秒がロードロックチャンバー（106）に
上記LCD基板が待機される待機時間となる。すると、待
機時間は処理時間の略1.2倍となる。この1.2倍の数値は
設定数値と合致するためCPU（109）は第２プロセスチャ
バー（105）の稼働をするように負圧機構（111）、ゲー
トバルブ（108）、ハンドリングアーム（109A）を駆動
制御して、LCD基板をエッチング処理する。

上記実施例では、プロセスチャンバーを２ケ所で説明
したが、第５図に示すように、上記２ケ所のプロセスチ
ャンバー、例えばエッチング装置Ａ（112）およびエッ
チング装置Ｂ（113）を搬送路例えばフィーダー（114）
で連結するようにしても良い。従って、エッチング装置
Ａのプロセスチャンバーが全部使用中の時、フィーダ
（114）を介して、他のプロセスチャンバーに搬送し
て、エッチング処理をさらに効率よく実行することが可
能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればプロセス室内と
カセット収納室とが直接的に開口されない、言い換えれ
ば被処理体をプロセス室内に搬入出する時、このプロセ
ス室内に残溜した反応気体が、カセット収納室に流れる
ことを防止する構成にしたので、カセット収納室内に載
置されたカセット内の被処理体は残溜気体に影響されな
くなる。従って、カセット内のすべての被処理体は均等
な真空処理が可能となる。

しかも、被処理体のスループットが従来より一段と向
上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したLCD用プラズマエッチング
装置の全体構成を説明するための概略説明図、第２図
は、第１図で用いるカセット収納チャンバーを説明する
説明図、第３図は第１図の発明を２ケ所のプロセス室を
有したエッチン装置に適用した一実施例を説明するため
の配置説明図、第４図は第３図の構造原理を説明するた
めのブロック説明図、第５図は第１図の発明を４ケ所の
プロセス室を有したエッチング装置に適用した一実施例
を説明するための配置説明図、第６図は従来のエッチン
グ装置を説明するための断面説明図である。 10……プロセス室、 10a,10b,34,44,54,64……ゲートバルブ、 12……被処理体（LCD）、 30……搬入側ロードロック室（搬入側L/Lチャンバ
ー）、 32……搬送アーム、40……カセット収納室、 42……カセット、70……真空排気系、 90……ベース部材、100……上蓋部材、 104……第１プロセスチャンバー、 105……第２プロセスチャンバー、 106……ロードロックチャンバー、 107……搬入側のカセット収納室、 108……ゲートバルブ、109……CPU、 109A……ハンドリングアーム、 110……キーボード、114……フィーダー。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の被処理体が収納されたカセットをカ
   セット収納室に設け、このカセットから被処理体を取り
   出し、プロセス室に収容して真空処理する装置におい
   て、 上記カセット収納室内のカセットを交換する時、上記カ
   セット収納室内が常圧に可変され、上記カセットから取
   り出した上記被処理体をロードロック室内に搬入出する
   時、負圧に可変されるカセット収納室と、 負圧下で、上記カセット収納室およびロードロック室と
   の間に設けられた第１ゲートを開口して、少なくとも一
   枚の被処理体を上記カセットからロードロック室に収容
   すると、上記第１ゲートが閉鎖されるロードロック室
   と、 負圧下で、上記ロードロック室および上記プロセス室と
   の間に設けられた第２ゲートを開口して、上記被処理体
   をロードロック室からプロセス室に収容し、上記第２ゲ
   ートを閉鎖して真空処理するプロセス室と を具備したことを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】上記特許請求の範囲第１項記載の真空処理
   装置において、 上記カセット収納室は、排気口が開口しかつ上記カセッ
   トを上下動可能とするように常設されたベース部材と、
   各種サイズの被処理体用カセットの収納に適合する大き
   さであって、上記ベース部材に対してシール状態にて固
   定でき、かつ、取り外し可能な上蓋部材とから構成され
   た真空処理装置。
3. 【請求項３】上記特許請求の範囲第１項記載の真空処理
   装置において、 上記プロセス室を少なくとも２ケ所設け、カセット収納
   室から取り出された被処理体をロードロック室内に待機
   される待機時間、および、プロセス室内で真空処理され
   る処理時間とを検出し、この検出した時間を比較し、上
   記待機時間が処理時間の所定倍になると、少なくとも２
   ケ所の前記プロセス室が稼働するように構成したことを
   特徴とする真空処理装置。