JP3273560B2 - マルチチャンバロードロック装置のシール機構 - Google Patents

マルチチャンバロードロック装置のシール機構

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JP3273560B2
JP3273560B2 JP24359899A JP24359899A JP3273560B2 JP 3273560 B2 JP3273560 B2 JP 3273560B2 JP 24359899 A JP24359899 A JP 24359899A JP 24359899 A JP24359899 A JP 24359899A JP 3273560 B2 JP3273560 B2 JP 3273560B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造用の真空
チャンバに関し，特にロードロックチャンバのシール機
構に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置の装置面積を縮小化する
ために，トランスファチャンバに対して，ロードロック
チャンバ若しくはリアクタチャンバを立体的に構成した
ものが登場した。これらは，例えばウエハトランスファ
チャンバ内部に上下移動可能に設けられたプレートがウ
エハトランスファチャンバ上部に配置されたロードロッ
クチャンバまたはリアクタチャンバの開口部を封止し，
両者を非通気状態とするものである。
【０００３】ウエハ交換時にロードロックチャンバは大
気圧となりトランスファチャンバは真空状態であるた
め，両者の圧力差よりプレートはトランスファチャンバ
側に大きな力で吸引される。直径200mmのウエハを処理
する場合，プレートの直径が300mm程度であるとき，こ
の吸引力は約700Kg程度である。
【０００４】通常，この吸引力に対抗してプレートを保
持するために，電磁ブレーキが使用される。これは摩擦
を利用しているため徐々に磨耗し，定期的なメンテナン
スが必要となる。
【０００５】今後，直径300mmのウエハが実現された場
合，プレートの直径は400mm程度に大型化し，吸引力は
約1300Kgに達する。それに従い電磁ブレーキも大型化し
メンテナンスの頻度も多くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】また，ロードロックチ
ャンバがプレートの上下移動により２つに分割構成され
るマルチチャンバロードロック装置においては，上下２
カ所のシール位置においてプレートは逆方向の吸引力を
受けることになる。その結果ブレーキ再調整などのメン
テナンス回数が増加する。
【０００７】さらに，プレートは，生産性向上のために
はすばやく移動する必要があるが，封止時にはＯリング
シールからのパーティクル汚染を防止するためにシール
位置直前で減速する必要がある。プレートがシールから
離れる時もゆっくり動かし，完全に離れた後に移動速度
を増加させる。
【０００８】このように，マルチチャンバロードロック
装置において，移動速度の変化，ブレーキの作動，メン
テナンス等，複雑な動作管理が必要になる。
【０００９】したがって，本発明の目的は，構造が単純
でメンテナンスの不要なプレートの自動動作管理機構を
有するマルチチャンバロードロック装置を与えることで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明は以下の手段から成る。本発明に係る装置
は，半導体ウエハを収納するウエハカセットを配置する
ロードステーションと，前記半導体ウエハを搬送するト
ランスファチャンバとの間に配置され，プレートの上下
移動でチャンバ空間が２つに分割されるマルチチャンバ
ロードロック装置であって，プレートと接触することで
前記チャンバ空間が選択的に２つに分割され，非通気状
態となるところのシール手段と，前記チャンバの軸と同
軸に配置された円筒カムと，前記円筒カムに動的に接続
されたロータリーアクチュエータと，から成り，前記円
筒カムにより，前記ロータリーアクチュエータの回転力
が前記軸の上下方向の推進力に変換され，前記プレート
が上昇または下降することを特徴とする。
【００１１】好適には，前記溝は前記プレートが前記シ
ール面に接触する直前で移動速度が減速し当接したとき
静止状態にロックされるように螺刻されている，ところ
の装置。
【００１２】具体的にはシール手段はＯリングである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，図面を参照しながら，本発
明を説明する。
【００１４】図１は本発明に係るマルチチャンバ型ロー
ドロック装置の部分断面図である。
【００１５】本願発明の装置は，半導体ウエハ9を収納
するウエハカセットを配置するロードステーション（図
示せず）と，前記半導体ウエハ9を搬送するトランスフ
ァチャンバ（図示せず）との間に配置され，プレート2
の上下移動でチャンバ空間が２つに分割されるロードロ
ックチャンバ1において，前記プレート2の前記上下移動
の限界点に設けられ，プレートと接触することでロード
ロックチャンバが選択的に２つに分割され，非通気状態
となるところのシール手段(12,13)と，前記ロードロッ
クチャンバ1の軸7と同軸下方部にあって，所定の角度で
螺刻された溝17を有する円筒カム3と，前記ロードロッ
クチャンバの軸7に結合され，前記円筒カム3を包囲する
円筒4と，前記円筒4の下方端部付近に固定され，前記溝
17に嵌合されたカムフォロア5と，前記円筒カム3に接続
されたロータリーアクチュエータ6と，から成り，前記
ロータリーアクチュエータ6の回転により前記円筒カム3
が回転し，前記カムフォロア5が前記溝17に沿って摺動
しながら上方または下方に移動し，それにしたがって前
記プレート2も上昇または下降することを特徴とする。
【００１６】ロードロックチャンバ1の外側にある軸7の
周囲にはベローズ8が設けられ外気からのパーティクル
汚染を防止する。プレート2の表裏面には半導体ウエハ9
を積載するための保持手段14が設けられている。
【００１７】図１(a)はプレート2が下限位置にあってシ
ール面13にシールされている状態を示している。ロード
ロックチャンバ1は２つのチャンバ(15,16)に分割されて
いる。２つのチャンバは非通気状態である。半導体ウエ
ハ9はロードステーションからゲートバルブ11を介して
第２チャンバ16に搬入される。このとき，第２チャンバ
16内の圧力は大気圧である。一方第１チャンバ15のゲー
トバルブ10は閉じられ真空ポンプ（図示せず）によって
排気される。このとき２つのチャンバの圧力差により生
じる力は第２チャンバ方向から第１チャンバ方向へ働
く。第１チャンバ15はトランスファチャンバ（図示せ
ず）に接続されている。図に示されるように，第１チャ
ンバの体積は第２チャンバの体積より大きい。
【００１８】図１(b)はプレート2が上限位置にあってシ
ール面12にシールされている状態を示している。その結
果ロードロックチャンバ1は２つのチャンバ(15,16)に分
割されている。２つのチャンバは非通気状態である。半
導体ウエハ9はロードステーションからゲートバルブ10
を介して第１チャンバ15に搬入される。このとき，第１
チャンバ16内の圧力は大気圧である。一方第２チャンバ
16のゲートバルブ11は閉じられ真空ポンプ（図示せず）
によって排気される。このとき２つのチャンバの圧力差
により生じる力は第１チャンバから第２チャンバ方向へ
働く。第２チャンバ16はトランスファチャンバ（図示せ
ず）に接続されている。図に示されるように，第２チャ
ンバの体積は第１チャンバの体積より大きい。
【００１９】シール面(12,13)には，好適にはＯリング
が使用されているがそれ以外のシール手段を使用しても
よい。
【００２０】図１(c)は円筒カム3に螺刻された溝の展開
図である。溝は５つの部分から構成されている。すなわ
ち，当該溝は平坦なセルフロック範囲a，傾斜が変化す
る加速若しくは減速する範囲b，所定の傾斜で一定速度
で移動する範囲c，傾斜が変化する減速若しくは加速す
る範囲d，及びセルフロック範囲eから成る。該溝にはカ
ムフォロア5の一端が嵌合している。カムフォロア5は円
筒4の下端付近に固定されている。ロータリーアクチュ
エータ6によって，円筒カム3が回転し，カムフォロア5
は該溝内を摺動もしくは回転しながら移動する。
【００２１】カムフォロア5の軌跡とプレート2の上下移
動は連係している。カムフォロア5が範囲aにあるときプ
レート2は下限位置においてシールされている（図１
(a)）。この状態でゲートバルブ11が開き処理済みウエ
ハと未処理ウエハの入れ替えが行なわれる。このとき，
カムフォロア5はセルフロック範囲aにあり圧力差によっ
てプレート2に係る力に対抗している。ロータリーアク
チュエータ6により円筒カム3が回転するに従いカムフォ
ロア5が範囲bを通過して徐々に上昇を開始しプレート2
も徐々にシール面13を離れ上昇を始める。次にカムフォ
ロアは範囲cにあって一定の速度で上昇を続けプレート2
も一定の速度で上昇する。カムフォロアが範囲dにさし
かかるときプレート2は上限シール面12の直前にあって
ゆっくり減速する。カムフォロアが範囲e達した時，プ
レート2はシール面12に接触しセルフロックされる（図
１(b)）。この状態でゲートバルブ10が開き処理済みウ
エハと未処理ウエハの入れ替えが行なわれる。このと
き，カムフォロア5はセルフロック範囲eにあり圧力差に
よってプレート2に係る力に対抗している。
【００２２】プレート2が上限位置から下降する時は上
記した動作と全く逆の動作となる。
【００２３】カムフォロア5が範囲eにあるときプレート
2は上限位置においてシールされている（図１(b)）。こ
の状態でゲートバルブ10が開き処理済みウエハと未処理
ウエハの入れ替えが行なわれる。このとき，カムフォロ
ア5はセルフロック範囲eにあり圧力差によってプレート
2に係る力に対抗している。ロータリーアクチュエータ6
により円筒カム3が回転するに従いカムフォロア5が範囲
dを通過して徐々に下降を開始しプレート2も徐々にシー
ル面12を離れ下降を始める。次にカムフォロアは範囲c
にあって一定の速度で下降を続けプレート2も一定の速
度で下降する。カムフォロアが範囲bにさしかかるとき
プレート2は下限シール面13の直前にあってゆっくり減
速する。カムフォロアが範囲a達した時，プレート2はシ
ール面13に接触しセルフロックされる（図１(a)）。こ
の状態でゲートバルブ11が開き処理済みウエハと未処理
ウエハの入れ替えが行なわれる。このとき，カムフォロ
ア5はセルフロック範囲aにあり圧力差によってプレート
2に係る力に対抗している。
【００２４】
【発明の効果】ロータリーアクチュエータの回転運動を
円筒カムによってプレートの上下運動に変換する機構に
おいて，円筒カムに螺刻された溝の形状を最適化するこ
とによって，複雑な速度管理若しくはブレーキ再調整が
不要となった。
【００２５】また，プレートのシール位置においてチャ
ンバ間の圧力差によって生じる力に対抗してプレートを
静止状態に保持する機構を与えることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a)(b)は，本発明のロードロック装置の部
分断面図であり，(c)はカム溝の展開図である。
【符号の説明】
1 ロードロックチャンバ 2 プレート 3 円筒カム 4 円筒 5 カムフォロア 6 ロータリ−アクチュエータ 7 軸 8 ベローズ 9 半導体ウエハ 10 ゲートバルブ 11 ゲートバルブ 12 シール面 13 シール面 14 ウエハ保持手段 15 第１チャンバ 16 第２チャンバ 17 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 B65G 49/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体ウエハを収納するウエハカセットを
    配置するロードステーションと、前記半導体ウエハを搬
    送するトランスファチャンバとの間に配置され、プレー
    トの上下移動でチャンバ空間が２つに分割されるマルチ
    チャンバロードロック装置において、 プレートと接触することで前記チャンバ空間が選択的に
    ２つに分割され、非通気状態となるところのシール手段
    であって、プレートの上限位置と下限位置とにそれぞれ
    設けられたシール手段と、 前記チャンバの軸と同軸に配置され表面に溝を有する円
    筒カムと、前記円筒カムの下方に位置し円筒カムを直接回転するよ
    うに接続された ロータリーアクチュエータと、 から成り、 前記円筒カムにより、前記ロータリーアクチュエータの
    回転力が前記軸の上下方向の推進力に変換され、前記プ
    レートが上昇または下降し、前記溝は、前記プレートが上下方向に等速度運動する部
    分(c)と、上下いずれかの前記シール手段のシール面に
    接触する直前で前記プレートの移動速度が徐々に減速す
    る部分(b,d)と、上下いずれかのシール面にプレートが
    当接したとき２つのチャンバ空間による圧力差によって
    生じる力に対抗してシールを完全にするべくロックされ
    る部分(a,e)とから成ること を特徴とする装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のシール手段がOリングで
    ある、ところの装置。
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