JP3097636B2 - 真空ロック室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は所定真空下で被処理
物体に所定の処理を施すための真空処理室に対し該被処
理物体を搬入及び（又は）搬出するための該真空処理室
に連設された真空ロック室に関する。

【０００２】

【従来の技術】所定真空下で被処理物体に所定の処理を
施すための真空処理室としては、半導体デバイス基板、
液晶表示装置のためのガラス基板等の基板などにインオ
注入したり、イオンドーピングしたりするためのイオン
注入処理室、プラズマＣＶＤ法等によりかかる基板等上
に所定の薄膜を形成する膜形成処理室、かかる基板等上
に形成されている膜を所定パターンに従って例えばプラ
ズマのもとでエッチングするエッチング処理室等があ
る。

【０００３】このような真空処理室に対し被処理物体を
搬入及び（又は）搬出するには、物体搬入に用いるとき
はロードロック室、物体搬出に用いるときはアンロード
ロック室と呼ばれる真空ロック室が採用されている。そ
の１例を図７を参照して説明する。図７には真空処理室
１に連設された真空ロック室２’が示されている。

【０００４】真空ロック室２’は通常、図示のとおりロ
ック室を構成する天井壁２４’が真空ロック室側壁２５
の上端面２５１に設置されてボルトＢ等にて取外し可能
に接続されている。天井壁２４’と側壁上端面２５１と
の間は、該上端面に無端リング状に形成された溝中のオ
ーリング等のシールリングＳにより気密にシールされて
いる。

【０００５】側壁２５は真空処理室１と連通するための
ゲート開口２１を有しているとともに外部と連通するゲ
ート開口２２を有している。開口２１は真空処理室１と
真空ロック室２’との境界部分に設けられたゲート弁３
１により開閉され、開口２２は真空ロック室２’の外側
に配置したゲート弁３２により開閉される。

【０００６】真空ロック室２’には被処理物体Ｗの支持
部材２３が設けられており、これは必要に応じ昇降され
る。また、真空処理室１内には被処理物体搬送のための
図示を省略した搬送ロボットが設置されている。この搬
送ロボットは、真空処理室１内の物体処理部位（図示省
略）との間で被処理物体Ｗをやり取りできる位置と前記
物体支持部材２３との間で被処理物体Ｗをやり取りでき
る位置との間を往復動する。

【０００７】また外部と連通する開口２２を開けた状態
で図示を省略した外部ロボットが真空ロック室２’内の
物体支持部材２３との間で被処理物体Ｗをやり取りす
る。被処理物体Ｗを真空ロック室２’と真空処理室１と
の間でやり取りするときは、真空処理室１内を所定の真
空度に維持しておくために真空ロック室２’内がこれに
接続された排気装置４により排気され、真空処理室１内
と同程度の真空度に定される。

【０００８】かかる真空ロック室２’は、真空処理室１
内へ被処理物体Ｗを搬入するロードロック室としても、
真空処理室１内から処理済の物体Ｗを外部へ取り出すた
めのアンロードロック室としても使用できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空ロック室には次の問題がある。すなわち、図７に示
すように、真空ロック室２’は通常、ロック室を構成す
る天井壁２４’が側壁２５の上端面２５１に設置されて
ボルトＢ等にて取外し可能に接続されている。真空ロッ
ク室２’内の点検、清掃等のときは、天井壁２４’を外
すことができる。

【００１０】一方、真空ロック室２’は真空処理室１と
真空ロック室２’との間で被処理物体Ｗをやり取りする
とき、既述のとおり真空ロック室２’内は排気装置４に
て排気され、真空処理室１内と同程度の真空状態にされ
る。また、真空ロック室２’と外部との間で被処理物体
をやり取りするときは真空ロック室２’内はリーク弁５
を開いて窒素ガス等を導入することで略外部気圧に戻さ
れる。

【００１１】このように真空ロック室２’内が真空状態
とされるとき天井壁２４’は図７に点線で誇張して示す
ように室内側へ外部気圧の作用で撓み、室内が外部気圧
に戻されると該撓みから解放されて弾性復元する。な
お、このような撓みは、例えば被処理物体が液晶表示装
置に使用するガラス基板のように大面積のときにおいて
真空ロック室２’の内容積が大きくなり、それに伴って
天井壁２４’が大面積になるときに特に著しい。

【００１２】そして、既述のとおり天井壁２４’が側壁
２５の上端面２５１に設置されてネジ留めされている状
態でこのように天井壁２４’が繰り返し撓むことで、天
井壁２４’の内側下面２４１’と、側壁２５の上端面２
５１の室内側の内周縁部２５１ａとが互いに擦れ合い、
これにより該擦れ合い部分から室内に、いわゆるパーテ
ィクルと称されている微細な塵埃が降り、真空ロック室
２’内に配置される被処理物体Ｗ上に該パーティクルが
降り注ぐ恐れがある。

【００１３】かかる物体Ｗが回路の高密度化、高集積化
が要求される半導体デバイス基板や液晶表示装置におけ
るガラス基板等であるときには、それにパーティクルが
付着すると、高品質の製品が得られなくなるばかりか、
極端な場合には、使いものにならない製品が発生するこ
とにもなる。そこで本発明は、所定真空下で被処理物体
に所定の処理を施すための真空処理室に対し該被処理物
体を搬入及び（又は）搬出するための該真空処理室に連
設された真空ロック室であって、該真空ロック室内に配
置される被処理物体上にパーティクルが降り注ぐことを
防止又は十分抑制できる真空ロック室を提供することを
課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の真空ロック室は、所定真空下で被処理物体に所定の
処理を施すための真空処理室に対し該被処理物体を搬入
及び（又は）搬出するための該真空処理室に連設された
真空ロック室であり、該真空ロック室を構成している天
井壁が該真空ロック室の側壁の上端面に取外し可能に接
続されており、該天井壁の内側下面と前記側壁上端面の
室内側の内周縁部（換言すれば内周エッジ部）とが互い
に接触しないように形成されていることを特徴としてい
る。

【００１５】本発明の真空ロック室によると、真空ロッ
ク室内が真空状態とされるとき天井壁が室内側へ外部気
圧で撓み、室内が外部気圧に戻されると該撓みから解放
されて弾性復元することが繰り返される。従って天井壁
と側壁上端面との相互接触部は擦れ合い、その部分から
若干のパーティクルが発生することもある。しかし、該
相互接触部分は側壁上端面の、天井壁とは接触していな
い内周縁部より外側にあるため、発生したパーティクル
は室内へ直接落下せず、上端面のうち天井壁に接触して
いない領域に落下する。従って、天井壁が側壁上端面に
設置されてボルト等にて取外し可能に接続されているに
もかかわらず、真空ロック室内に配置される被処理物体
Ｗ上にはパーティクルは降り注がないか、たとえ落下し
ても無視できる程度に抑制される。

【００１６】前記天井壁の内側下面と前記側壁上端面の
室内側の内周縁部とが互いに接触しないように形成され
ている真空ロック室のより具体的な態様として次の二つ
を代表例として挙げることができる。 （１）前記天井壁の内側下面のうち少なくとも前記側壁
上端面の室内側の内周縁部に臨む部分が該内周縁部に接
触しないように上方へ凹み形成されている真空ロック
室。 （２）前記側壁上端面の室内側の内周縁部が、前記天井
壁の内側下面に接触しないように下方へ後退形成されて
いる真空ロック室。

【００１７】かかる（１）及び（２）の構成を組み合わ
せた真空ロック室でもよい。前記（１）の真空ロック室
のさらに具体例として次の〜の態様を例示できる。 前記天井壁の内側下面のうち前記側壁上端面の室内
側の内周縁部に臨む部分に該内周縁部に沿って上方へ凹
んだ溝が形成されている。 前記天井壁の内側下面のうち前記側壁上端面の室内
側の内周縁部に臨む部分及び該部分に囲まれた部分が中
ぐりされている。 前記天井壁の周縁部下面と前記側壁上端面の周縁部
との間に無端リング部材が介在せしめられ、これにより
該天井壁の内側下面と該側壁上端面の室内側の内周縁部
とが互いに離れている。

【００１８】なお、これらからの態様においては、
前記側壁の上端面のうち天井壁と接触しない部分に下方
へ凹んだパーティクル収集用の溝（例えば無端リング状
の溝）を形成したり、該天井壁と接触しない部分を外側
へ向け下り傾斜面に形成して、パーティクルが室内へ落
下することを防止乃至抑制するようにしてもい。 前記
側壁上端面の室内側の内周縁部が、前記天井壁の内側下
面に接触しないように下方へ後退形成されている真空ロ
ック室の場合にも、該側壁の上端面のうち天井壁と接触
しない部分に下方へ凹んだパーティクル収集用の溝（例
えば無端リング状の溝）を形成したり、該天井壁と接触
しない部分を外側へ向け下り傾斜面に形成して、パーテ
ィクルが室内へ落下することを防止乃至抑制するように
してよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係る真空ロック室
の１例とその周辺部分の断面図である。図２は図１に示
す真空ロック室の平面図である。図示の真空ロック室２
は真空処理室１と連通するためのゲート開口２１を有し
ているとともに外部と連通するゲート開口２２を有して
いる。真空ロック室２は天井壁２４を側壁２５の上端面
２５１上に設置してボルトＢにて取外し可能に接続した
ものである。天井壁２４と側壁上端面２５１との間は、
該上端面に形成した溝中のオーリング等のシールリング
Ｓにて気密にシールされている。ゲート開口２１、２２
は該側壁２５に形成されている。天井壁２４については
後ほど詳しく説明する。

【００２０】開口２１は真空処理室１と真空ロック室２
との境界部分に設けられたゲート弁（弁体）３１により
開閉され、開口２２は真空ロック室２の外側に配置した
ゲート弁（弁体）３２により開閉される。真空ロック室
２にはさらに被処理物体の支持部材２３が設けられてお
り、これは必要に応じ昇降駆動される。

【００２１】また、真空処理室１内には被処理物体搬送
のための図示を省略した搬送ロボットが設置されてい
る。該搬送ロボットは、真空処理室１内の物体処理部位
（図示省略）との間で被処理物体Ｗをやり取りできる位
置と前記物体支持部材２３との間で被処理物体Ｗをやり
取りできる位置との間を往復動できる。開口２２はゲー
ト弁３２により開閉されるが、この開口２２を開けた状
態で図示を省略した外部ロボットが真空ロック室２内の
物体支持部材２３との間で被処理物体Ｗをやり取りでき
る。

【００２２】以上説明した真空ロック室２を真空処理室
１内へ被処理物体Ｗを搬入するロードロック室として使
用するときは、当初、図示を省略した排気装置により真
空処理室１内が所定真空状態に設定される。さらに真空
ロック室２の開口２１がゲート弁３１で閉じられる。次
に被処理物体Ｗを真空処理室１内の物体処理部位へ搬入
するために、まず開口２１がゲート弁３１で閉じられた
状態とされ、ゲート弁３２が開かれた状態とされる。か
くして外部搬送ロボットに支持された被処理物体Ｗが開
口２２から真空ロック室２内へ搬入され、物体支持部材
２３上に載置される。その後ゲート弁３２は閉じられ、
真空ロック室２内がこれに接続された排気装置４にて排
気され、真空処理室１内と同等の真空状態に設定され
る。

【００２３】真空ロック室２内が所定の真空状態に設定
されると、ゲート弁３１が開かれる。ここで内部の搬送
ロボットが該物体Ｗを保持し、物体処理部位へ搬送し、
そこに設置する。内部ロボットが物体Ｗを保持して物体
処理部位へ移動すると、ゲート弁３１を閉じる。次いで
真空ロック室２内気圧がリーク弁５の開成による窒素ガ
ス等の導入により大気圧と同程度に戻され、ゲート弁３
２が開かれ、次の被処理物体Ｗが物体支持部材２３へ搬
入され、再びゲート弁３２が閉じられ、真空ロック室２
内が真空処理室１内と同等の真空状態に設定され、該物
体Ｗは真空処理室１内への搬入のため待機する。

【００２４】また真空ロック室２を真空処理室１内から
処理後の物体Ｗを搬出するアンロードロック室として使
用するときは、内部搬送ロボットが物体処理部位から処
理済の物体Ｗを保持して真空ロック室２の方へ移動す
る。それに先立ってゲート弁３１が開かれる。かくして
物体支持部材２３が該ロボットから処理済物体Ｗを受け
取る。この状態ではゲート弁３２は閉じられており、真
空ロック室２内は真空処理室１内と同等の真空状態にお
かれている。次いで内部ロボットは待機位置に戻され、
ゲート弁３１が開口２１を閉じる。次いで真空ロック室
２内がリーク弁５の開成による窒素ガス等の導入により
略大気圧程度に戻され、ゲート弁３２が開かれ、外部搬
送ロボットが真空ロック室２内の処理済物体Ｗを外部へ
取り出す。

【００２５】その後はゲート弁３２が再び閉じられ、真
空ロック室２内が次の物体取り出しに備えて排気装置４
にて所定真空状態に設定される。ここで真空ロック室
２、特に天井壁２４とそれより下側の部分の側壁２５と
についてさらに詳しく説明する。該天井壁２４は、その
内側下面２４１と側壁２５の上端面２５１の室内側の内
周縁部（内周エッジ部）２５１ａとが互いに接触しない
ように形成されている。すなわち天井壁内側下面２４１
の内周縁部２５１ａに臨む部分が、該内周縁部に沿っ
て、上方へ凹む、全体的に無端リング状の溝２４１ｇに
形成されている。

【００２６】溝２４１ｇの深さは真空ロック室２内が真
空状態にされたり大気圧に戻されたりして撓みを繰り返
すときでも、側壁上端面２５１の内周縁部２５１ａが天
井壁２４の下面２４１に接触しないものであればよいの
であるが、いたずらに深く形成しても天井蓋の強度を低
下させることになる。図３は溝２４１ｇの深さの決定方
法の１例を示している。すなわち、天井壁２４が従来ど
おり側壁２５の上端面２５１に位置Ａ、Ａ’でボルト留
めされているとしたとき、該上端面２５１上のボルト位
置Ａ、Ａ’を連ねる無端リングラインを支点ラインとし
て天井壁２４が支持されていると仮定する。なお、ボル
ト位置Ａ、Ａ’は図中左右対象位置にある。

【００２７】そして天井壁２４がかかる支点ラインを外
輪郭とする一定厚さｈの円形板又は矩形板と考える。な
お、実際のところ天井壁２４は円形板か矩形板であるこ
とが多い。円形板と考えるときの半径をａとし、矩形板
と考えるときの直交する２辺の長さのそれぞれの１／２
をａ（長辺の１／２）、ｂ（短辺の１／２）とする。す
ると、該板体が大気圧Ｐのもとに下方へ撓むとき、最大
撓みＷｍａｘは板体の中央点Ｏに発生し、その撓みＷｍ
ａｘは、円形板のとき、Ｗｍａｘ＝Ｐａ⁴ ／６４Ｄとな
る。

【００２８】Ｐ：等分布荷重〔１ｋｇ／ｃｍ² 〕 ａ：半径 Ｄ：Ｅｈ³ ／１２（１−ν² ） 〔Ｅは板体のヤング率、ｈは板厚、νはポアソン比〕 ここで円形板が例えば金属板であるとして、ν＝０．３
を代入すると、Ｗｍａｘ＝０．１７１Ｐａ⁴ ／Ｅｈ³ と
なる。

【００２９】矩形板のときは、 Ｗｍａｘ＝12.8×ａ² ｂ² Ｐ／｛〔20.8（ａ⁴ ＋ｂ⁴ ）
／ａ² ｂ² 〕＋11.9｝Ｅｈ³ となる。（ａは長辺の１／２、ｂは短辺の１／２） ここで撓み係数をαで表すと、Ｗｍａｘ＝αＰｂ⁴ ／Ｅ
ｈ³ となる。

【００３０】そして、図３に示すように、Ａ点と、板体
中心ＯからＷｍａｘ下方へ下がったＣ点と、Ａ点と対称
位置のＡ’点の３点をとおる円ＣＬを描き、この円ＣＬ
が真空ロック室２の側壁上端面２５１の内周縁部２５１
ａをとおる側壁内面に相当する縦座標を切る点Ｂｘから
Ａ点までの高さをＹとする。このとき溝深さを Ｙ＜溝
深さ の条件を満たすように決定する。但し溝深さは天
井壁の必要強度を損なわない範囲で定める。

【００３１】ここで例えば天井壁２４がアルミニウム製
矩形板のものであり、寸法が６００ｍｍ×７００ｍｍ
（厚さ２０ｍｍ）、ポアソン比νが略０．３（実際には
０．３３）、ヤング率Ｅが７５００ｋｇ／ｍｍ² とする
と、 最大撓みＷｍａｘ＝α・Ｐｂ⁴ ／Ｅｈ³ ＝α×０．０１×３００⁴ ／７５００×２０³ ＝０．２８７×０．０１×３００⁴ ／７５００×２０³ ＝０．３８７４５ｍｍ となる。

【００３２】従って、この最大撓み点Ｃを通る円ＣＬを
描いて前記Ｙ値を求め、溝深さを決定すればよい。Ｙ値
は０．３８７４５ｍｍより小さい値となるが、実際に
は、天井壁２４を側壁上端面２５１上に接続するとき、
若干のずれが発生することもあり得るので、そのような
ずれがあっても、側壁上端面２５１の内周縁部２５１ａ
が天井壁下面２４１に接触しないように溝深さを１〜３
ｍｍ程度に定めるとよい。

【００３３】この真空ロック室２でも、真空ロック室２
内が真空状態とされるとき天井壁２４が室内側へ外部気
圧で撓み、室内が外部気圧に戻されると該撓みから解放
されて弾性復元することが繰り返される。図１には天井
壁２４が撓む様子を誇張して点線で示してある。従って
天井壁２４と側壁上端面２５１との相互接触部２００は
擦れ合い、その部分２００からパーティクルが発生する
こともある。しかし、該部分２００は側壁上端面の内周
縁部２５１ａより外側にあるため、発生したパーティク
ルは室内へ直接落下せず、上端面２５１のうち天井壁２
４に接触しない領域２５１αに落下する。従って、真空
ロック室２内に配置される被処理物体Ｗ上にはパーティ
クルは降り注がないか、たとえ落下しても無視できる程
度に抑制される。これらにより真空処理製品の歩留りが
向上する。

【００３４】以上、１実施形態について説明したが、次
に説明する実施形態等も採用できる。以下の説明に参照
する各図面において、図１に示す部品、部分と同じもの
については同じ参照符号を付してある。図４は本発明に
係る真空ロック室の他の例の一部の概略断面図である。
この真空ロック室２Ａでは、天井壁２４の内側下面２４
１のうち側壁２５の上端面２５１の室内側の内周縁部２
５１ａに臨む部分及び該部分に囲まれた部分が中ぐり２
４２されている。これにより、天井壁下面２４１は内周
縁部２５１ａから離されている。中ぐり部分２４２は図
１に示す真空ロック室２における天井壁２４の溝２４１
ｇと同様に被処理物体へのパーティクル降り注ぎを抑制
できる。また、側壁上端面２５１のうち天井壁下面２４
１と接触しない領域２５１αに下方へ凹んだパーティク
ル収集用の無端リング状の溝２５１ｇが形成されている
ので、領域２５１αから室内へのパーティクルの落下は
一層確実に抑制されている。

【００３５】図５は本発明に係る真空ロック室のさらに
他の例の一部の概略断面図である。この真空ロック室２
Ｂでは、天井壁２４の内側下面２４１は平坦に形成され
ており、天井壁２４の周縁部下面と側壁上端面２５１の
周縁部との間に無端リング部材２４３が介在している。
リング部材２４３は予め天井壁２４に溶接等にて固定さ
れている。このリング部材２４３により天井壁の内側下
面２４１と側壁上端面の室内側内周縁部２５１ａとが互
いに離されている。そのため、図１に示す真空ロック室
２の場合と同様に被処理物体へのパーティクルの降り注
ぎが抑制される。また、側壁上端面２５１のうち内周縁
部２５１ａより外側の、天井壁下面２４１と接触しない
領域２５１αは外側へ向かって下り傾斜面に形成されて
いる。これにより一層確実に被処理物体へのパーティク
ル降り注ぎが抑制される。

【００３６】図６は本発明に係る真空ロック室のさらに
他の例の一部の概略断面図である。この真空ロック室２
Ｃでは、天井壁２４の内側下面２４１は平坦に形成され
ており、側壁２５の上端面２５１の室内側内周縁部２５
１ａが、天井壁内側下面２４１に接触しないように下方
へ後退形成されている。換言すれば、側壁上端面２５１
のうち内周縁部２５１ａを含む一部領域２５１βが天井
壁下面２４１に接触しない凹み段部に形成されている。
この真空ロック室２Ｃでも、天井壁２４と側壁２５との
擦れ合いで発生するパーティクルは室内に直接落下せ
ず、領域２５１βに落下する。従って被処理物体へのパ
ーティクルの落下は抑制される。領域２５１βについて
も図４に示すようなパーティクル収集溝を形成してもよ
いし、該領域２５１βを外側に向かって傾斜する傾斜面
に形成してもよい。

【００３７】以上説明した真空処理室１は半導体デバイ
ス基板、液晶表示装置のためのガラス基板等の基板など
にインオ注入したり、イオンドーピングしたりするため
のイオン注入処理室、プラズマＣＶＤ法等によりかかる
基板等上に所定の薄膜を形成する膜形成処理室、かかる
基板等上に形成されている膜を所定パターンに従って例
えばプラズマのもとでエッチングするエッチング処理室
等の何であってもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、所
定真空下で被処理物体に所定の処理を施すための真空処
理室に対し該被処理物体を搬入及び（又は）搬出するた
めの該真空処理室に連設された真空ロック室であって、
該真空ロック室内に配置される被処理物体上にパーティ
クルが降り注ぐことを防止又は十分抑制できる真空ロッ
ク室を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空ロック室の１例の断面図であ
る。

【図２】図１に示す真空ロック室の平面図である。

【図３】真空ロック室の天井壁に設ける溝の深さを決定
する方法の１例を説明する図である。

【図４】本発明に係る真空ロック室の他の例の一部の概
略断面図である。

【図５】本発明に係る真空ロック室のさらに他の例の一
部の概略断面図である。

【図６】本発明に係る真空ロック室のさらに他の例の一
部の概略断面図である。

【図７】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ 真空処理室 ２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 真空ロック室 ２１ 真空ロック室の真空処理室に通じるゲート開口 ２２ 真空ロック室の外部に通じるゲート開口 ２３ 物体支持部材 ２４ 天井壁 ２４１ 天井壁の内側下面 ２４１ｇ 溝 ２４２ 中ぐり部分 ２４３ リング部材 ２５ 側壁 ２５１ 側壁上端面 ２５１ａ 側壁上端面の内周縁部 ２５１α、２５１β 側壁上端面のうち天井壁下面に接
触しない部分 ２５１ｇ 溝 ３１ ゲート弁 ３２ ゲート弁 ４ 排気装置 ５ リーク弁 Ｂ ボルト Ｗ 被処理物体

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定真空下で被処理物体に所定の処理を施
   すための真空処理室に対し該被処理物体を搬入及び（又
   は）搬出するための該真空処理室に連設された真空ロッ
   ク室であり、該真空ロック室を構成している天井壁が該
   真空ロック室の側壁の上端面に取外し可能に接続されて
   おり、該天井壁の内側下面と前記側壁上端面の室内側の
   内周縁部とが互いに接触しないように形成されているこ
   とを特徴とする真空ロック室。
2. 【請求項２】前記天井壁の内側下面のうち少なくとも前
   記側壁上端面の室内側の内周縁部に臨む部分が該内周縁
   部に接触しないように上方へ凹み形成されている請求項
   １記載の真空ロック室。
3. 【請求項３】前記側壁上端面の室内側の内周縁部が、前
   記天井壁の内側下面に接触しないように下方へ後退形成
   されている請求項１記載の真空ロック室。