JP4270617B2 - 真空搬送装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空搬送装置、特に、真空と大気とを隔離するためのシール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空搬送装置としては、例えばアネルバ社製のマルチチャンバドライエッチングシステムＩＬＤ−４１００（商品名）がある。この装置には、ウエハを装置内に導入するためのロードロック室および搬送室が設けられている。被処理対象のウエハは最初にロードロック室内に搬入される。続いて、ロードロック室内が真空ポンプにより排気された後、ロードロック室および搬送室間を隔離していた弁体が搬送室側へ移動して、ウエハを搬送室内に搬送する。ウエハは、伸縮自在のアームにより搬送室内から所定の処理室へと移送された後、処理が施される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の真空搬送装置には、弁体を駆動する駆動源と搬送室との間を隔離するシール機構に問題があった。以下、図３を参照して、この問題につき説明する。図３は、従来の真空搬送装置の主要構成を示す断面図である。
【０００４】
図３に示すように、真空搬送装置は、ロードロック室１０と、搬送室１２とを具えている。搬送室１２の上部隔壁１２ａに第１開口１４を形成してあり、第１開口１４を塞ぐようにして上蓋１６が上部隔壁１２ａの上に載置されている。また、第１開口１４を含む上部隔壁１２ａの位置には、搬送室１２内側から弁体１８が固定シール材としてのＯリング１９を介して当接している。これら上蓋１６、上部隔壁１２ａおよび弁体１８によりロードロック室１０が画成されている。
【０００５】
上述の上蓋１６は、連結部２０を介して第１アクチュエータ２２に結合されている。この第１アクチュエータ２２は、上蓋１６を開閉するための駆動源である。
【０００６】
また、弁体１８は、シャフト２４を介して第２アクチュエータ２６に結合されている。シャフト２４は円筒形状の部材であり、弁体１８の下面側にその一端が接続されている。一方、シャフト２４の他端は、弁体１８の下方に設置された第２アクチュエータ２６の側に向かって延在して、搬送室１２を画成する下部隔壁１２ｂに形成された第２開口２８を通って第２アクチュエータ２６に結合されている。シャフト２４は、第２アクチュエータ２６によってその延在方向（長手方向。図中、矢印ａで示す方向。）に沿って移動される。従って、弁体１８もシャフト２４と共に図中の上下方向に移動することができる。
【０００７】
また、搬送室１２と第２アクチュエータ２６との間は、可動シール材としてのベローズ３０により隔離されている。ベローズ３０の内側（シャフト２４が位置する側）とベローズ３０の外側とは、異なる気圧に保持することが可能である。ベローズ３０の一端は下部隔壁１２ｂに接続されており、ベローズ３０の他端はシャフト２４の下端（第２アクチュエータ２６に結合する側）に接続されている。ベローズ３０は、シャフト２４の移動に伴い伸縮自在である。
【０００８】
次に、外部からウエハをロードロック室１０に搬入し、そのウエハを搬送室１２側へ搬送する動作につき説明する。
【０００９】
初期状態では、弁体１８が上部隔壁１２ａに当接すなわち着座しており、ロードロック室１０と搬送室１２とは隔離されている。また、ロードロック室１０内は大気圧の状態とし、搬送室１２内は大気圧よりも低い所定の圧力の状態（真空状態）になっている。
【００１０】
先ず、第１アクチュエータ２２を作動させて、上蓋１６を開く。そして、弁体１８の上面に設けられた基板保持部３２にウエハ３４を設置する。次に、上蓋１６を閉じてから荒引用カットバルブ３６を開いて、真空ポンプ３８によりロードロック室１０内の排気を行なう。ロードロック室１０内が所定の圧力以下になったことを確認した後、第２アクチュエータ２６を作動させて、弁体１８をウエハ３４と共に搬送室１２内に引き込ませる。弁体１８が所定の搬送位置まで下降すると、ロボットやアクチュエータにより、処理室または他の搬送室にウエハ３４が搬送される。
【００１１】
また、搬送室１２内のウエハ３４をロードロック室１０側に搬送する場合は、上述の手順と逆の手順で行なえばよい。先ず、第２アクチュエータ２６により、ウエハ３４を載せた弁体１８を上昇させ、上部隔壁１２ａに対し着座させる。そして、ＶＥＮＴ用カットバルブ４０を開けてロードロック室１０内にＶＥＮＴガスを導入する。ロードロック室１０内が大気圧になったことを確認した後、第１アクチュエータ２２により上蓋１６が開けられる。ウエハ３４は、大気側に設置されたロボットやアクチュエータやウエハピンセット等により所定の場所へと搬送される。
【００１２】
以上説明したように、従来の構成では、弁体１８を駆動する駆動源（第２アクチュエータ２６）と搬送室１２との間を隔離するシール機構として、ベローズ３０が用いられている。そして、このベローズ３０の径はシャフト２４の径に合わせて選定されている。一般に、シャフト２４の径は弁体１８の径より小さいので、ベローズ３０の径も弁体１８の径より小さい。さらに言えば、通常、ベローズ３０の径は、弁体１８と上部隔壁１２ａとの間をシールするＯリング１９の径に比べて小さい。従って、この場合に問題なのは、弁体１８、シャフト２４およびベローズ３０に作用する圧力において、正圧に比して逆圧が大きくなってしまうということである。
【００１３】
一般に、上述した初期状態のように、弁体１８が上部隔壁１２ａに着座していてロードロック室１０内が大気圧の場合（搬送室１２内は真空状態の場合）には、弁体１８の着座状態を妨げる方向に逆圧が発生する。一方、ベローズ３０およびシャフト２４の下端側からは、弁体１８の着座状態を保持する方向に正圧が作用している。そして、従来構成では、ベローズ３０の径が弁体１８と上部隔壁１２ａとの間をシールするＯリング１９の径に比べて小さいため、ロードロック室１０側から作用する逆圧の方が第２アクチュエータ２６側から作用する正圧に比べて大きくなる。このため、ロードロック室１０および搬送室１２間のシールが破れてしまうおそれがある。よって、弁体１８を駆動するための第２アクチュエータ２６には比較的大きな駆動力が求められ、必然的に駆動部が大型化してしまうという問題があった。近年のウエハの大口径化に伴い、このような問題が顕著に現れるようになってきている。
【００１４】
従って、従来より、弁体駆動用の駆動源の駆動力の軽減が図れる装置構成を実現することが望まれていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明の真空搬送装置によれば、
互いに隣接しており、境界部に形成された第１開口により連通している搬送室およびロードロック室と、
搬送室内に移動可能に設けられていて、搬送室およびロードロック室間を隔離する弁体と、
第１開口が形成されている隔壁に、第１固定シール材を介して、弁体を当接させる、当該第１固定シール材と、
弁体を駆動する駆動源と、
搬送室を画成する隔壁に形成された第２開口に挿通され、駆動源と弁体との間を結合し、駆動源で発生した駆動力を弁体に伝達するためのシャフトと、
シャフトの周りに設けられていて、弁体と搬送室の内壁との間をシールし、シャフトが位置する側を大気圧状態に保持する可動シール材とを具えており、
可動シール材の径を、弁体が着座したときの第１固定シール材の外径より大きくしてあることを特徴とする。
【００１６】
このように、搬送室内に可動シール材を設けてあり、この可動シール材のシャフトが位置する側を大気圧状態にしてある。そして、この可動シール材の径を、弁体が着座したときの第１固定シール材の外径より大きくしてあるため、ロードロック室側から弁体に作用する逆圧が、駆動源側から弁体に作用する正圧に比べて小さくなる。従って、駆動源の駆動力の軽減が図れるため、駆動源の小型化が実現される。
【００１８】
この発明の真空搬送装置において、好ましくは、可動シール材として、弁体に接続した円筒状プレートを用いており、この円筒状プレートが、弁体の移動方向に対して直交する方向に突出した搬送室内壁の凸部に、第２固定シール材を介して当接した状態で弁体と共に移動可能に支持されていると良い。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態及び参考例につき説明する。尚、図は、この発明が理解できる程度に大きさ、形状および配置関係が概略的に示されているに過ぎない。また、以下に記載される数値条件や材料等は単なる一例に過ぎない。従って、この発明は、この実施の形態及び参考例に何ら限定されることがない。
【００２０】
〔参考例〕
真空搬送装置の第１構成例につき、図１を参照して説明する。図１は、真空搬送装置の第１構成（参考例）を示す断面図である。
【００２１】
図１に主要部が示されているように、この参考例の真空搬送装置は、ロードロック室１０と、搬送室１２とを具えている。これらロードロック室１０および搬送室１２は、互いに隣接しており、これらの境界部に形成された第１開口１４により互いに連通している。すなわち、搬送室１２の上部隔壁１２ａに第１開口１４を形成してあり、第１開口１４を塞ぐようにして上蓋１６が上部隔壁１２ａの上に載置されている。また、第１開口１４を含む上部隔壁１２ａの位置には、搬送室１２内側から弁体１８が第１固定シール材としてのＯリング１９を介して当接している。これら上蓋１６、上部隔壁１２ａおよび弁体１８によりロードロック室１０が画成されている。
【００２２】
上述の上蓋１６は、連結部２０を介して第１アクチュエータ２２に結合されている。この第１アクチュエータ２２は、上蓋１６を開閉するための駆動源である。
【００２３】
また、上述の弁体１８は、搬送室１２内に移動可能に設けられていて、第１開口１４にＯリング１９を介して着座したときに搬送室１２およびロードロック室１０間を隔離するものである。この例では、弁体１８は略円盤形状の板体により構成されている。一般には、弁体１８はステンレスにより形成される。
【００２４】
この弁体１８は、搬送室１２の下側（ロードロック室１０とは反対の側）に設けられた第２アクチュエータ２６を駆動源として、搬送室１２内で上下方向（図１中の矢印ａで示す方向）に移動可能である。このように構成するため、弁体１８と第２アクチュエータ２６とは、シャフト２４により結合されている。
【００２５】
このシャフト２４は、搬送室１２を画成する下部隔壁１２ｂに形成された第２開口２８に挿通される円筒形状の部材である。シャフト２４は、例えばアルミニウムにより形成されている。シャフト２４は、その長手方向が弁体１８の移動方向ａと一致した状態に設けられる。シャフト２４の一端は弁体１８の下面（搬送室１２内に面した面）に接続され、シャフト２４の他端は第２開口２８を経て第２アクチュエータ２６に接続されている。このシャフト２４により、第２アクチュエータ２６で発生した駆動力が弁体１８に伝達される。つまり、第２アクチュエータ２６が作動するとシャフト２４が上下方向ａに沿って動き、弁体１８を上下方向ａに移動させる構成となっている。
【００２６】
次に、搬送室１２内には、搬送室１２と第２アクチュエータ２６との間を隔離するための可動シール材として、ベローズ３０が設けられている。
【００２７】
このベローズ３０は、上述したシャフト２４の周りに設けられていて、弁体１８と搬送室１２の内壁との間をシールし、シャフト２４が位置する側を大気圧状態に保持するものである。ベローズ３０は略円筒形状の部材であり、その延在方向に伸縮自在なシール材である。通常、ベローズ３０はステンレスにより形成されている。このベローズ３０の一端は、弁体１８の下面に、Ｏリングを介して、あるいは、溶接によって、接続されている。一方、ベローズ３０の他端は、下部隔壁１２ｂの内面に接続されている。このように、ベローズ３０によって弁体１８と搬送室１２の内壁との間がシールされる。ベローズ３０は、シャフト２４および弁体１８の運動に伴い伸縮するため、この運動によりシールが破れることはない。よって、シャフト２４が位置する側が搬送室１２内から隔離されるので、シャフト２４が位置する側を大気圧状態に保持し、かつ、他の搬送室１２内部を真空状態に保持することができる。
【００２８】
そして、このベローズ３０の径（図１中の矢印ｂで示される径）を、弁体１８が着座したときのＯリング１９の外径（図１中の矢印ｃで示される径）より大きくしてある。ベローズ３０の径は弁体１８の下面の径と合わせてあるため、弁体１８の下面に作用する正圧は、弁体１８の上面に作用する逆圧に比べて大きくなる。従って、弁体１８が着座状態であり、かつロードロック室１０内が大気圧状態のとき、従来は逆圧が正圧に勝るためＯリング１９によるシール機能が破れるおそれがあったが、このような心配がなくなる。つまり、弁体１８を着座状態に保持する第２アクチュエータ２６の駆動力が従来より小さくて済み、この結果、第２アクチュエータ２６の小型化が期待できる。
【００２９】
一例では、Ｏリング１９の外径が２６０ｍｍであるとき、ベローズ３０の内径を最小部で３００ｍｍ程度とし、最大部で４００ｍｍ程度にすると良い。シャフト２４の径は７０ｍｍ程度であるから、正圧が作用する面の大きさが従来に比べてかなり大きくなる。
【００３０】
尚、この真空搬送装置の動作については、従来と同じであるから説明を省略する。従来構成と同様に、真空ポンプ３８が荒引用カットバルブ３６を介してロードロック室１０に接続されており、ロードロック室１０内の排気が行われる。また、ロードロック室１０に接続されたＶＥＮＴ用カットバルブ４０を開けてロードロック室１０内にＶＥＮＴガスを導入することができる。弁体１８の上面には、ウエハ３４を支持するための基板保持部３２が設置されている。これらの構成により、外部からウエハ３４をロードロック室１０内に搬入し、そのウエハ３４を搬送室１２側へ搬送することができる。あるいは、搬送室１２内のウエハ３４をロードロック室１０側に搬送することができる。
【００３１】
〔実施の形態〕
次に、真空搬送装置の第２構成につき、図２を参照して説明する。図２は、真空搬送装置の実施の形態を示す断面図である。尚、第２構成は可動シール材としてベローズ以外のものを採用した例であり、他の主要構成については第１構成（参考例）と変わりがない。従って、主として、可動シール材近傍の構成について説明を行い、他の重複する構成については説明を省略する。
【００３２】
この構成例では、可動シール材として、プレート４２を用いている。このプレート４２は、円筒形状の部材で構成され、その延在方向（図２中の矢印ａで示す方向）がシャフト２４の長手方向と一致した状態で搬送室１２内に設けられる。プレート４２の一端は弁体１８の下面側に接続されており、プレート４２は弁体１８と共に移動が可能である。一方、プレート４２の他端はフリーにしてある。プレート４２の長さは、弁体１８が搬送位置まで下降したときにフリー状態の端部が下部隔壁１２ｂに接触するか、あるいは接触しないように設計し、弁体１８の上下運動の妨げとならないように構成する。
【００３３】
また、プレート４２は、弁体１８の移動方向ａに対して直交する方向に突出した搬送室１２内壁の凸部４４に当接した状態で弁体１８と共に移動可能に支持されている。この凸部４４は、搬送室１２を画成する側壁１２ｃの内壁に形成されている。この凸部４４の先端が、プレート４２に第２固定シール材としてのＯリング４６を介して常に接触するようにしてある。よって、プレート４２により囲まれる搬送室１２部分が他の搬送室１２部分から隔離されるので、プレート４２がシールとして機能するようになる。また、凸部４４は、弁体１８が上下運動する際に、プレート４２の横ずれを防止するためのガイドとしても機能する。
【００３４】
そして、このプレート４２の径（図２中の矢印ｂで示される径）を、弁体１８が着座したときのＯリング１９の外径（図２中の矢印ｃで示される径）より大きくしてある。プレート４２の径は弁体１８の下面の径と合わせてあるため、弁体１８の下面に作用する正圧は、弁体１８の上面に作用する逆圧に比べて大きくなる。従って、弁体１８が着座状態であり、かつロードロック室１０内が大気圧状態のとき、従来は逆圧が正圧に勝るためＯリング１９によるシール機能が破れるおそれがあったが、このような心配がなくなる。つまり、弁体１８を着座状態に保持する第２アクチュエータ２６の駆動力が従来より小さくて済み、この結果、第２アクチュエータ２６の小型化が期待できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の真空搬送装置によれば、搬送室内に可動シール材を設けてあり、この可動シール材のシャフトが位置する側を大気圧状態にしてある。そして、この可動シール材の径を、弁体が着座したときの第１固定シール材の外径より大きくしてあるため、ロードロック室側から弁体に作用する逆圧が、駆動源側から弁体に作用する正圧に比べて小さくなる。従って、駆動源の駆動力の軽減が図れるため、駆動源の小型化が実現される。よって、コストの低減や装置のメンテナンス効率の向上が可能になる。また、今後ますます進んでいく基板（ウエハ）の大口径化に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 真空搬送装置の第１構成（参考例）を示す図である。
【図２】 真空搬送装置の第２構成（実施の形態）を示す図である。
【図３】 従来の真空搬送装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０：ロードロック室
１２：搬送室 １２ａ：上部隔壁
１２ｂ：下部隔壁 １２ｃ：側壁
１４：第１開口 １６：上蓋
１８：弁体 １９、４６：Ｏリング
２０：連結部 ２２：第１アクチュエータ
２４：シャフト ２６：第２アクチュエータ
２８：第２開口 ３０：ベローズ
３２：基板保持部 ３４：ウエハ
３６：荒引用カットバルブ
３８：真空ポンプ
４０：ＶＥＮＴ用カットバルブ
４２：プレート ４４：凸部

Claims (1)

1. 互いに隣接しており、境界部に形成された第１開口により連通している搬送室およびロードロック室と、
   前記搬送室内に移動可能に設けられていて、前記搬送室およびロードロック室間を隔離する弁体と、
   前記第１開口が形成されている隔壁に、第１固定シール材を介して、前記弁体を当接させる、当該第１固定シール材と、
   前記弁体を駆動する駆動源と、
   前記搬送室を画成する隔壁に形成された第２開口に挿通され、前記駆動源と前記弁体との間を結合し、前記駆動源で発生した駆動力を前記弁体に伝達するためのシャフトと、
   前記シャフトの周りに設けられていて、前記弁体と前記搬送室の内壁との間をシールし、前記シャフトが位置する側を大気圧状態に保持する可動シール材とを具えており、
   前記可動シール材の径を、前記弁体が着座したときの前記第１固定シール材の外径より大きくしてあり、
   前記可動シール材は、前記弁体に接続した円筒状プレートであり、
   該円筒状プレートが、前記弁体の移動方向に対して直交する方向に突出した前記搬送室内壁の凸部に、第２固定シール材を介して当接した状態で前記弁体と共に移動可能に支持されていることを特徴とする真空搬送装置。

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