JP3521334B2 - ロードロック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、真空処理装置へ処理
対象物を搬入または搬出する為のロードロック装置に関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来、スパッタリング装置、ドライエッ
チング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の真空処理装置へ
半導体ウエハーその他の処理対象物を搬入または搬出す
る為に、処理対象物を収容可能とした真空チャンバーを
前記真空処理装置へ連設して構成されるロードロック装
置が知られている（例えば、特開昭５７−６３６７７
号、特開昭６０−２２１５７２号、特開昭６３−１５７
８７０号等）。 【０００３】前記真空チャンバーにはロータリーポンプ
その他の荒引排気系が接続され、大気圧にされた真空チ
ャンバー内に処理対象物を収容した後、荒引排気し、然
る後、該真空チャンバーと真空処理装置を連通状態とし
て、真空チャンバー内の処理対象物を真空処理装置側へ
搬送したり、真空チャンバーを荒引排気した後、真空処
理装置と連通状態として、処理対象物を真空チャンバー
側へ搬送することにより、処理対象物を真空処理装置へ
搬入または搬出する都度、該真空処理装置を大気圧にす
る必要を無くし、生産性の向上等を図ったものである。 【０００４】前記ロードロック装置を構成した真空チャ
ンバーと真空処理装置の間に、更に別の真空チャンバー
を介設し、該真空チャンバーには、油拡散ポンプ、クラ
イオポンプ、分子ポンプ等とロータリーポンプその他の
バックアップポンプで構成された高真空排気系を接続し
て、バッファ室を構成する場合もあった（特開昭６３−
１５７８７０号）。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】前記の如くの従来のロ
ードロック装置は１つの真空チャンバーと荒引排気系で
構成されていたので、生産性の向上に限界があった。即
ち、真空処理装置による処理のタクト時間は、ロードロ
ック装置における真空チャンバーを真空処理装置と連通
可能の圧力まで荒引排気系で排気する時間に制限される
為である。 【０００６】荒引排気系による排気時間は、排気系の排
気速度と、真空チャンバーの容積で決まるので、荒引排
気系のポンプを大きな排気速度のものとする手段があっ
たが、真空チャンバー内の流体移動が急速になり、処理
対象物に有害なパーティクルの原因となるダストの舞い
上げが生じ、有効ではなかった。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明は前記のごとく
の問題点に鑑みてなされたもので、スパッタリング装
置、ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置、蒸着装置等の
真空処理装置の高速タクトの実現を可能とするロードロ
ック装置を提供することを目的としている。 【０００８】斯かる目的を達成するこの発明のロードロ
ック装置は、真空処理装置の処理対象物搬入部または搬
出部に連設されるロードロック装置において、少なくと
も３個の真空チャンバーが隣接するチャンバーとの間に
仕切弁を介して、当該仕切弁を開にしたときに隣接する
一方のチャンバーから他方のチャンバーへ処理対象物を
搬送可能であるようにして連設されており、当該少なく
とも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最も近い真空
チャンバーには、ベントガスを導入可能に、ベントバル
ブを介設したベント配管が接続されていると共に、当該
少なくとも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最も近
い真空チャンバーと、当該少なくとも３個の真空チャン
バー中の前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接
する真空チャンバーとは、圧力交換バルブと、流量調整
用のバルブとが介設されている連通管によって連通可能
とされ、当該少なくとも３個の真空チャンバー中の中間
に配置される真空チャンバーと、真空処理装置側に最も
近い真空チャンバーとには、他端側が共通する荒引ポン
プに接続されている荒引配管の一端側がそれぞれ接続さ
れており、当該少なくとも２本の荒引配管の前記一端側
と他端側との間に荒引きバルブが介設されていることを
特徴とするものである。なお、前記において、真空処理
装置の処理対象物搬入部とは、図１図示の実施形態でい
えば、真空処理装置たるスパッタリングチャンバー１２
の図１中、左側のことをいい、真空処理装置の処理対象
物搬出部とは、図１図示の実施形態でいえば、真空処理
装置たるスパッタリングチャンバー１２の図１中、右側
のことをいう。 【０００９】 【００１０】 【作用】この発明のロードロック装置によれば、大気圧
側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側
の真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空
チャンバー）を荒引き排気している一方で、大気圧側に
最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されてい
る真空チャンバー）を大気圧にベントすることができ
る。この結果、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣
接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号
３で示されている真空チャンバー）と、これに隣接する
次位の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号
４で示されている真空チャンバー）とを同じ圧力になる
まで荒引き排気している間に、大気圧側に最も近い真空
チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャン
バー）を大気圧にベントできるので、処理対象物の搬送
におけるタクト時間を短縮することができる。また、大
気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示
されている真空チャンバー）を大気圧にベントされた状
態にしておくと共に、大気圧側に最も近い真空チャンバ
ーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１
中、符号３で示されている真空チャンバー）を荒引ポン
プによる荒引排気が完了した状態にしておいて、ここ
で、両者の間に介設されている圧力交換バルブを開にし
て両者を連通することにより、大気圧側に最も近い真空
チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャン
バー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する
真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示
されている真空チャンバー）の圧力が平衡するまで、大
気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示
されている真空チャンバー）を排気し、大気圧側に最も
近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チ
ャンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバ
ー）をベントすることができる。すなわち、これによっ
て、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号
２で示されている真空チャンバー）と大気圧側に最も近
い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャ
ンバー（図１中、符号３で示されている真空チャンバ
ー）とを連通している連通管 と、大気圧側に最も近い真
空チャンバーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバ
ー（図１中、符号３で示されている真空チャンバー）と
が、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号
２で示されている真空チャンバー）に対する荒引排気系
を構成するようになる。そして、大気圧側に最も近い真
空チャンバー（図１中、符号２で示されている真空チャ
ンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接す
る真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で
示されている真空チャンバー）の圧力が平衡した後、両
者の間の連通状態を停止し、前述したように、大気圧側
に最も近い真空チャンバーに隣接する真空処理装置側の
真空チャンバー（図１中、符号３で示されている真空チ
ャンバー）と、これに隣接する次位の真空処理装置側の
真空チャンバー（図１中、符号４で示されている真空チ
ャンバー）とを同じ圧力になるまで荒引排気する一方
で、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号
２で示されている真空チャンバー）を大気圧にベントす
ることができる。ここで、前記のように、大気圧側に最
も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている
真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャンバー
に隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、
符号３で示されている真空チャンバー）とを連通してい
る連通管と、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接
する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３
で示されている真空チャンバー）とが、大気圧側に最も
近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されている真
空チャンバー）に対する荒引排気系を構成し、大気圧側
に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されて
いる真空チャンバー）と大気圧側に最も近い真空チャン
バーに隣接する真空処理装置側の真空チャンバー（図１
中、符号３で示されている真空チャンバー）の圧力が平
衡した後に、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接
する真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３
で示されている真空チャンバー）とこれに隣接する次位
の真空処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で
示されている真空チャンバー）との荒引排気、大気圧側
に最も近い真空チャンバー（図１中、符号２で示されて
いる真空チャンバー）の大気圧へのベントが行われるの
で、大気圧側に最も近い真空チャンバー（図１中、符号
２で示されている真空チャンバー）を再度、大気圧にベ
ントするのに要する時間を長引かせないようにする一方
で、大気圧側に最も近い真空チャンバーに隣接する真空
処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号３で示され
ている真空チャンバー）と、これに隣接する次位の真空
処理装置側の真空チャンバー（図１中、符号４で示され
ている真空チャンバー）とを同じ圧力になるまで荒引き
排気する時間が長くかからないようにすることができ
る。この結果、各真空チャンバーにおける排気又はベン
トに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタ
クト時間を短縮することができる。更に、以上より、各
真空チャンバーにおける圧力変動が小さくなるので、前
記のように、各真空チャンバーにおける排気又はベント
に要する時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタク
ト時間を短縮できるだけでなく、ダストの舞い上がりを
防止し、処理品質を高く維持することができる。 【００１１】 【００１２】 【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。 【００１３】図１はインラインスパッタリング装置に実
施したロードロック装置１で、真空チャンバー２、３、
４を連設して構成してある。各真空チャンバー間および
大気雰囲気に設置されたプラットフォーム５の間並びに
バッファ室となるローディングチャンバー６の間に、夫
々、処理対象物（例えば半導体ウエハー）の搬送路が形
成可能の仕切弁（ゲートバルブ）７、８、９、１０が介
設してある。前記ローディングチャンバー６には同様の
仕切弁１１を介してスパッタリングチャンバー１２が連
設され、更に、このスパッタリングチャンバー１２に
は、同様のロードロック装置（図示していない）が連設
されて、インラインスパッタリング装置が構成される。 【００１４】前記真空チャンバー２、３は、連通管１３
で連通可能としてあり、該連通管１３には圧力交換バル
ブ１４および流量調整部材としてのオリフィス可変バル
ブ１５が介設してある。真空チャンバー２には、更に、
ベントバルブ１６を介設したベント配管１７が接続して
あり、ベントガス（例えば窒素ガス）を導入して大気圧
に置換できるようにしてある。 【００１５】また真空チャンバー３、４には、荒引バル
ブ１８、１９を介設した荒引配管２０、２１の一端が接
続してあり、荒引配管２０、２１の他端は、共通の荒引
ポンプ（ロータリーポンプ）２２に接続してある。 【００１６】前記ローディングチャンバー６は、メイン
バルブ２３を介して、クライオポンプで構成した高真空
排気ポンプ２４が接続してあり、ローディングチャンバ
ー６内を高真空領域まで排気可能としてある。 【００１７】前記において、各真空チャンバー２、３、
４の容積は、仕切弁の動作領域を含めて、夫々８０ｌ、
１２０ｌ、１００ｌとした。 【００１８】上記実施例のロードロック装置１では、半
導体ウエハーその他の処理対象物は、支持治具２５によ
り搬送され、ローディング時は、大気圧雰囲気のプラッ
トフォーム５から真空チャンバー２、３、４を経て、ロ
ーディングチャンバー６へ搬送され、次いでスパッタリ
ングチャンバー１２へと搬入される。アンローディング
は上記と反対で、ローディングチャンバー６と同様に高
真空排気可能に構成されたアンローディングチャンバー
およびロードロック装置を経て、大気圧雰囲気のプラッ
トフォームへと搬出される。 【００１９】以下、図２を参照してローディング時の動
作を詳細に説明する。 【００２０】運転に際し、最初の条件として、真空チャ
ンバー２は大気圧にベントされ、真空チャンバー３、４
は荒引配管２０、２１および荒引ポンプ２２による荒引
排気が完了していると共に、荒引ポンプ２２は連続運転
されているものとする。またローディングチャンバー６
は高真空の圧力領域に維持されているものとする。 【００２１】先ず、仕切弁７を開として支持治具２５ａ
をプラットフォーム５から真空チャンバー２へ搬送し、
次いで仕切弁７を閉として真空チャンバー２を気密状態
とする（図２（ａ））。以下の説明においても、各仕切
弁は支持治具の通過の直前に開となり、通過の直後には
閉となるものとし、この動作は単に「開閉」として説明
するものとする。 【００２２】次に、真空チャンバー２、３を結んだ連通
管１３の圧力交換バルブ１４を開とする。圧力交換バル
ブ１４を開とすると、真空チャンバー２、３は圧力が平
衡するまで、真空チャンバー２は排気され、真空チャン
バー３はベントされることになる。即ち真空チャンバー
３と連通管１３が真空チャンバー２に対する荒引排気系
を構成している。平衡する圧力は、真空チャンバー２の
圧力が７６０Torr、容積が８０ｌ、真空チャンバー３の
圧力が１０Torr、容積が１２０ｌとするとＰ＝（７６０
×８０＋１０×１２０）／（８０＋１２０）で求まり、
３１０Torrとなる。 【００２３】この場合、オリフィス可変バルブ１５のオ
リフィスを設定することによって、各真空チャンバー
２、３の圧力変動の速度を調整することができる。 【００２４】真空チャンバー２、３が同じ圧力になった
後、支持治具２５ａを、仕切弁８を開閉して真空チャン
バー３に搬送する（図２（ｂ））。搬送完了後、真空チ
ャンバー２は、ベントバルブ１６を開として大気圧と
し、次の支持治具２５ｂを受け入れる搬送が可能とす
る。一方、真空チャンバー３は、荒引バルブ１８を開と
して、荒引ポンプ２２により所定の圧力まで排気する。
所定の圧力とは要求されるタクト時間等により決まる圧
力である。 【００２５】真空チャンバー３が所定の圧力までの荒引
を完了したならば、仕切弁９を開閉して、支持治具２５
ａを真空チャンバー４へ搬送する（図２（ｃ））。仕切
弁９の開閉の際に、真空チャンバー３、４は同じ圧力の
平衡状態となる。 【００２６】搬送完了後、真空チャンバー３は、荒引バ
ルブ１８を閉として、次の支持治具２５ｂを受け入れ可
能の状態とする。一方、真空チャンバー４は、荒引バル
ブ１９を開として荒引ポンプ２２による排気を更に行
い、真空チャンバー４の容積とローディングチャンバー
５側の高真空排気ポンプ２４の排気能力によって決まる
圧力（実施例の場合数１００m Torr）まで荒引きを行
う。 【００２７】前記の荒引バルブ１９を閉とした後、プラ
ットフォーム５と真空チャンバー２の間では、次の支持
治具２５ｂを前記と同様の動作で搬送し、かつ真空チャ
ンバー２の荒引きを行う。 【００２８】一方、真空チャンバー４の荒引きが所定の
圧力まで行なわれた後には、荒引バルブ１９を閉とし、
仕切弁１０を開閉して、支持治具２５ａをローディング
チャンバー６へ搬送する（図２（ａ））。また、これと
同時に、真空チャンバー２内の支持治具２５ｂは、仕切
弁８を開閉して真空チャンバー３へ搬送すると共に、荒
引バルブ１８を開として、前記と同様に、真空チャンバ
ー３内を荒引きする。真空チャンバー２はベント作業を
行い、次の支持治具２５ｃの受け入れ動作に移行する。 【００２９】以上のように、支持治具を搬入された真空
チャンバーは圧力が高真空側へ移行するように排気し、
支持治具が搬出された真空チャンバーは圧力が大気圧側
に移行するようにベントし、支持治具を順次搬送するこ
とができる。各真空チャンバーの圧力の変動する幅は、
一つの真空チャンバーによるロードロック装置に比べ
て、小さくできるので、それだけ排気又はベントに要す
る時間を短縮し、支持治具を介する処理対象物の搬送に
おけるタクト時間を短縮することができる。 【００３０】図３は実施例のロードロック装置１の排気
特性を示したものである。図において四角は真空チャン
バー２の圧力、丸は真空チャンバー３の圧力、三角は真
空チャンバー４の圧力を夫々示している。 【００３１】真空チャンバー２は大気圧から数百Torrの
領域、真空チャンバー３は数百Torrから約１０Torrの領
域、真空チャンバー４は約１０Torrから数百m Torrの領
域で、排気およびベントで圧力変動している。真空チャ
ンバー２の容積が８０ｌもあるにも拘わらず、３７秒タ
クトを実現することができ、従来の一つの真空チャンバ
ーによるロードロック装置に比べて約１／３の時間とす
ることができた。 【００３２】図４、図５は参考例としてのロードロック
装置を説明するものである。図４は前記真空チャンバー
２、３で構成した参考例、図５は前記真空チャンバー
３、４で構成した参考例である。図６は前記真空チャン
バー４を更に１室増設した実施例である。更に真空チャ
ンバーを増設することもタクト時間の短縮に有効である
が、現実に要求されるタクト時間に対しては２〜４室の
真空チャンバーで対応することが可能と考えられる。 【００３３】図６図示の実施例において、荒引きポンプ
２２は１台として、ロードロック装置の簡素化を図って
いるが、各真空チャンバーに対して独立した荒引きポン
プを接続しても良い。 【００３４】各真空チャンバーにおける圧力変動幅が小
さいので、有害パーティクルの原因となるダストの舞い
上りを防止することができ、処理対象物をダストから保
護することができる。 【００３５】尚、真空チャンバー２を大気圧までベント
する場合、ベントガスラインの途中に設けたオリフィス
可変バルブ（図示していない）によってベントガスの流
量を調整し、圧力変化の時間、速度を制御することは勿
論である。 【００３６】 【発明の効果】この発明のロードロック装置によれば、
処理対象物の搬送におけるタクト時間を短縮することが
できる。 そして、各真空チャンバーにおける排気又はベ
ントに要する時間を短縮し、処理対象物の搬送における
タクト時間を短縮することができる。更に、各真空チャ
ンバーにおける圧力変動が小さくなるので、前記のよう
に、各真空チャンバーにおける排気又はベントに要する
時間を短縮し、処理対象物の搬送におけるタクト時間を
短縮できるだけでなく、ダストの舞い上がりを防止し、
処理品質を高く維持することができる。 【００３７】

【図面の簡単な説明】 【図１】 この発明の実施例の構成図である。 【図２】 (ａ)乃至（ｄ）は実施例の動作を説明する図
である。 【図３】 この発明の実施例の排気特性のグラフであ
る。 【図４】 参考例の構成図である。 【図５】 他の参考例の構成図である。 【図６】 他の実施例の構成図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 14/56 H01L 21/302

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】真空処理装置の処理対象物搬入部または搬
   出部に連設されるロードロック装置において、 少なくとも３個の真空チャンバーが隣接するチャンバー
   との間に仕切弁を介して、当該仕切弁を開にしたときに
   隣接する一方のチャンバーから他方のチャンバーへ処理
   対象物を搬送可能であるようにして連設されており、 当該少なくとも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最
   も近い真空チャンバーには、ベントガスを導入可能に、
   ベントバルブを介設したベント配管が接続されていると
   共に、 当該少なくとも３個の真空チャンバー中、大気圧側に最
   も近い真空チャンバーと、当該少なくとも３個の真空チ
   ャンバー中の前記大気圧側に最も近い真空チャンバーに
   隣接する真空チャンバーとは、圧力交換バルブと、流量
   調整用のバルブとが介設されている連通管によって連通
   可能とされ、 当該少なくとも３個の真空チャンバー中の中間に配置さ
   れる真空チャンバーと、真空処理装置側に最も近い真空
   チャンバーとには、他端側が共通する荒引ポンプに接続
   されている荒引配管の一端側がそれぞれ接続されてお
   り、当該少なくとも２本の荒引配管の前記一端側と他端
   側との間に荒引きバルブが介設されている ことを特徴
   とするロードロック装置。