JP4432728B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空雰囲気中で薄膜形成、エッチング、熱処理などを行う真空処理装置に関する。

真空処理装置においては、真空中で被処理物の処理を行う真空容器と、真空容器に着脱自在な蓋部材とが設けられている。蓋部材の真空容器側の表面には、真空処理に必要な部材（例えば、シャワーヘッド）が配置されている。蓋部材は、真空処理のときには真空容器に密着し、真空容器内のメンテナンスおよび蓋部材に配置された部材のメンテナンスのときには、真空容器から離脱される。蓋部材を真空容器に着脱する着脱機構としては、蓋部材を水平方向にスライドするスライド機構と、蓋部材を水平軸を中心として回転させる回転機構とを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１８５５３４号公報（第２頁、図６）

特許文献１の真空処理装置では、蓋部材の真空容器側の表面に配置されている部材のメンテナンス中は、蓋部材を真空容器に装着できないので、真空処理が行えず、装置停止時間が長くなるという問題がある。

（１）請求項１の発明による真空処理装置は、被処理基板を真空処理する真空容器と、真空容器の開口部を開閉する蓋部材と、蓋部材を真空容器に対して着脱自在に並進移動させる昇降機構と、蓋部材に連結された回転軸を回転することにより、蓋部材の表裏を反転させる回転機構とを備え、蓋部材の表裏両面には、同一の真空処理用機器が表裏対称に配置されていることを特徴とする。
（２）請求項２の発明による真空処理装置は、請求項１の真空処理装置において、蓋部材は、矩形状平板であり、回転軸は、蓋部材の側面の中心軸心に一致しており、蓋部材の回転角度は、１８０°であることが好ましい。
（３）請求項３の発明による真空処理装置は、請求項１または２の真空処理装置において、被処理基板を真空容器へ投入するとともに、被処理基板を真空容器から処理済みの基板として回収する、大気開放と真空密閉とを切り換え可能な受け渡し室をさらに備えることを特徴とする。

本発明の真空処理装置では、蓋部材の表裏両面に同一の真空処理用機器が表裏対称的に配置されているので、一方の真空処理用機器のメンテナンス中でも他方の真空処理用機器を用いて真空処理を行うことができ、装置停止時間の短縮を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態による真空処理装置について図１〜３を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態による真空処理装置の構成を模式的に示す全体構成図であり、図２は、真空処理装置の主要部の外観を模式的に示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態による真空処理装置における蓋部材（上蓋３０）の動作を説明する模式図である。図１〜３においては、同じ構成部品には同一符号を付し、ＸＹＺ直交座標で方向を表す。

図１において、真空処理装置１００は、ロード／アンロード室１０とプラズマ処理室２０の２つの室が連結された構成である。ロード／アンロード室１０には、装置外部に面してゲートＧ１が設けられ、ロード／アンロード室１０とプラズマ処理室２０の境界には、ゲートＧ２が設けられている。ゲートＧ１は、基板Ｗの装置外部への搬出入のときのみロード／アンロード室１０を開放し、搬出入以外のときには密閉している。ゲートＧ２は、基板Ｗの処理の際には両室内を密閉し、基板Ｗの搬出入の際には両室内を開放する。

ロード／アンロード室１０内には、基板Ｗを装置外部から搬入してプラズマ処理室２０へ搬送したり、処理済みの基板Ｗをプラズマ処理室２０から搬入して装置外部へ搬出するための搬送ロボット１１が配置されている。ロード／アンロード室１０は、排気系１２とリーク系１３に配管接続され、大気開放と真空密閉とが切り換え可能に構成されている。

プラズマ処理室２０は、上面に開口部Ａを有する真空容器２０ａと開口部Ａを開閉する平板状の上蓋３０とを備え、上蓋３０を真空容器２０ａの上面に密着させることにより密閉された室となる。真空容器２０ａ内には、基板Ｗを加熱するためのヒータ２１が設置されている。上蓋３０の下面（真空容器２０ａ側）および上面には、それぞれプラズマ処理のための真空処理用機器３１ａおよび３１ｂが対称的に配置されている。すなわち、上蓋３０を上下反転させたときに、プラズマ処理室２０内で真空処理用機器３１ａおよび３１ｂが同じ位置になるように配置されている。上蓋３０の一方の側面の中央には、回転軸３２ａが突設され、他方の側面の中央には、回転軸３２ｂが回転軸３２ａと同軸となるように突設されている。

真空処理用機器３１ａおよび３１ｂは、具体的には、プラズマを形成するためのＲＦ電極、材料ガスなどを装置内に導入するためのガス導入口、蒸着物の付着を防止するための防着板などである。真空処理用機器３１ａおよび３１ｂは、同一のものであるが、説明の便宜上、異なる符号を付す。プラズマ処理室２０は、排気系２２とガス導入系２３に配管接続されており、所定のガス圧力下で基板Ｗに対するプラズマ処理、例えば、成膜、エッチング、スパッタリングが行われる。

図１および図２に示されるように、上蓋３０は、昇降フレーム６０上に設けられた回転機構５０により表裏反転可能に支持されている。昇降フレーム６０は、その四隅を４つの昇降機構４０によりＺ方向に昇降可能に支持されている。昇降機構４０は、それぞれ、モータ４１と、モータ４１の回転力を直線運動の力に変換するマイタギアボックス４２と、マイタギアボックス４２により昇降運動するネジシャッキ４３とを備えている。回転機構５０は、ウォーム減速機付きモータ５１と、モータ５１の出力軸の回転力により回転する回転軸５２と、上蓋３０の回転軸３２ａを軸支する軸受部５３と、上蓋３０の回転軸３２ｂを軸支する軸受部５４とを備えている。

回転軸５２は、Ｘ方向と平行な軸線を有し、不図示のカップリングを介して回転軸３２ａに連結されている。回転軸５２が回転すると、回転動作Ｒで示すように、上蓋３０も回転軸５２廻りに回転する。また、ネジシャッキ４３がＺ方向に移動すると、昇降動作Ｍで示すように、上蓋３０もＺ方向に移動する。すなわち、上蓋３０を並進移動させ、真空容器２０ａに対して着脱させることができる。なお、図１においては、昇降動作Ｍを分かり易く説明するために、上蓋３０を真空容器２０ａに密着させた状態と、上蓋３０を真空容器２０ａから離脱させた状態（破線で図示）とを併せて示している。

符号ｘ１〜ｘ４は、真空処理装置１００が稼動しているときの基板Ｗの移送動作を表す。動作ｘ１は、ゲートＧ１を基板Ｗが通過する動作、すなわち、搬送ロボット１１により未処理の基板Ｗを装置外部から大気開放されたロード／アンロード室１０へ搬入する動作である。動作ｘ２は、ゲートＧ２を基板Ｗが通過する動作、すなわち、搬送ロボット１１により未処理の基板Ｗをロード／アンロード室１０からプラズマ処理室２０へ搬送する動作である。このとき、ロード／アンロード室１０とプラズマ処理室２０の両方を同程度の真空または減圧雰囲気とする。

動作ｘ３は、ゲートＧ２を基板Ｗが通過する動作、すなわち、搬送ロボット１１により処理済みの基板Ｗをプラズマ処理室２０からロード／アンロード室１０へ逆搬送する動作である。このときも、ロード／アンロード室１０とプラズマ処理室２０の両方を同程度の真空または減圧雰囲気とする。動作ｘ４は、ゲートＧ１を基板Ｗが通過する動作、すなわち、搬送ロボット１１により処理済みの基板Ｗを大気開放されたロード／アンロード室１０から装置外部へ搬出する動作である。このような一連の動作により、未処理の基板Ｗは、処理済みの基板Ｗとして回収される。

図３を参照しながら、プラズマ処理室２０をメンテナンスする際の上蓋３０の動作について説明する。このメンテナンスには、真空容器２０ａ内部のメンテナンスと上蓋３０の真空処理用機器３１ａ，３１ｂのメンテナンスとが含まれる。図２（ａ）〜（ｅ）の各図は、図１の真空処理装置１００を−Ｘ方向に向かって見た図であり、昇降機構４０や回転機構５０などは図示を省略している。

図３（ａ）では、基板Ｗのプラズマ処理を既に終了して室外に搬出し、室内を大気圧としている。このとき、上蓋３０の下側にプラズマ処理で用いられた真空処理用機器３１ａが位置し、上蓋３０の上側にメンテナンス済みの真空処理用機器３１ｂが位置している。

図３（ｂ）では、真空容器２０ａに密着していた上蓋３０を昇降機構４０による上昇動作Ｍ１により＋Ｚ方向に並進移動させて真空容器２０ａから離脱させ、開口部Ａを大気開放する。上蓋３０の上昇距離は、次の２つの条件を満足するように設定する。１つは、真空容器２０ａ内のヒータ２１のメンテナンス作業や真空容器２０ａの内壁に付着した蒸着物のクリーニング作業に必要な距離、もう１つは、図３（ｃ）で説明するが、上蓋３０を表裏反転させるのに必要な距離である。

図３（ｃ）では、上蓋３０を上昇させて停止させ、回転機構５０による回転動作ＲによりＸ方向に平行な回転軸５２廻りに角度９０°回転させる。すなわち、水平状態にあった上蓋３０を垂直状態とする。前述したように、回転軸５２は、上蓋３０の側面中央に突設されている回転軸３２ａと連結されているので、上蓋３０の上昇距離を上蓋３０のＹ方向の辺の長さの半分以上とれば、上蓋３０の回転動作が可能となる。回転軸５２を上蓋３０の側面中央の回転軸３２ａと連結しているので、重量バランスが良く、上蓋３０をスムーズに回転させることができる。なお、破線で示す上蓋３０は、９０°回転の途中の状態である。

図３（ｄ）では、上蓋３０の回転動作Ｒをさらに続け、初期の水平状態から角度１８０°回転させ、上蓋３０の表裏反転動作を終了した後に、上蓋３０を下降動作Ｍ２により−Ｚ方向に並進移動させる。このとき、上蓋３０の下側にメンテナンス済みの真空処理用機器３１ｂが位置し、上蓋３０の上側にプラズマ処理で用いられた真空処理用機器３１ａが位置することになる。真空容器２０ａの内蔵部材（ヒータ２１など）のメンテナンス作業や真空容器２０ａの内壁に付着した蒸着物のクリーニング作業などは、開口部Ａが開放されている図３（ｂ）〜（ｄ）のいずれのタイミングでも行うことができる。

図３（ｅ）では、真空容器２０ａ内のメンテナンス作業やクリーニング作業が終了し、上蓋３０を真空容器２０ａに密着させ、真空容器２０ａと上蓋３０とで構成される密閉された室内を大気圧から所定の真空圧力へ排気する。この状態では、上述したように、上蓋３０の下側にメンテナンス済みの真空処理用機器３１ｂが位置しているので、基板Ｗを搬入すると直ちにプラズマ処理を開始することができる。また、プラズマ処理と同時に上蓋３０の上側に位置している真空処理用機器３１ａのメンテナンス作業を行う。このメンテナンスとは、クリーニング、部品交換、部品調整などである。

本実施の形態による真空処理装置では、平板状の上蓋３０の表裏両面に同一の真空処理用機器３１ａ，３１ｂを表裏対称的に配置し、上蓋３０を真空容器２０ａに対して着脱自在に平行移動させ、上蓋３０をその表面に平行な軸である回転軸３２ａ，３２ｂ廻りに回転させるようにした。従って、次のような作用効果を奏する。

第１に、真空処理用機器３１ｂを用いたプラズマ処理と真空処理用機器３１ａのメンテナンス作業を並行して行うことにより、その時間分だけ早く真空処理に着手することができるので、処理時間、装置停止時間の短縮を図ることができる。第２に、上蓋３０の移動方向は上下であり、真空処理装置の据付面積内で上蓋３０の着脱および回転ができるので、メンテナンス作業のためのスペースは最小限で済む。

本発明は、様々な構成の真空処理装置に適用できる。本実施の形態の真空処理装置１００は、ロード／アンロード室１０とプラズマ処理室２０の２つの室が連結された構成であるが、ロード／アンロード室１０を役割ごとに２室に分け、プラズマ処理室２０を挟んで、未処理の基板Ｗを装置内に搬入するロード室と、処理済の基板Ｗを装置外に搬出するアンロード室との２室を備える真空処理装置にも適用できる。また、上蓋３０、昇降機構４０および回転機構５０は、プラズマ処理を行う室のみに限らず、その他の真空処理を行うチャンバにも設置できる。例えば、真空加熱を行うチャンバに設けた場合は、真空処理用機器は、ランプヒータやプレートヒータである。

また、昇降機構４０および回転機構５０も本実施の形態に限定されない。プラズマ処理室２０の開口部Ａに対して昇降し、開口部Ａが開放された状態で上蓋３０を回転または表裏反転する機構であれば、種々の形態のものを用いることができる。なお、上蓋３０が蓋部材に対応する。

本発明の実施の形態に係る真空処理装置の構成を模式的に示す全体構成図である。 本発明の実施の形態に係る真空処理装置の主要部の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る真空処理装置における上蓋の動作を説明する模式図である。

符号の説明

１０：ロード／アンロード室
１１：搬送ロボット
２０：プラズマ処理室
２０ａ：真空容器
２１：ヒータ
３０：上蓋
３１ａ，３１ｂ：真空処理用機器
３２ａ，３２ｂ：回転軸
４０：昇降機構
４１：モータ
４２：マイタギアボックス
４３：ネジシャッキ
５０：回転機構
５１：ウォーム減速機付きモータ
５２：回転軸
５３，５４：軸受部
６０：昇降フレーム
１００：真空処理装置
Ａ：開口部
Ｇ１，Ｇ２：ゲート
Ｍ：昇降動作
Ｒ：回転動作
Ｗ：基板
ｘ１〜ｘ４：移送動作（動作）

Claims (3)

1. 被処理基板を真空処理する真空容器と、
   前記真空容器の開口部を開閉する蓋部材と、
   前記蓋部材を前記真空容器に対して着脱自在に並進移動させる昇降機構と、
   前記蓋部材に連結された回転軸を回転することにより、前記蓋部材の表裏を反転させる回転機構とを備え、
   前記蓋部材の表裏両面には、同一の真空処理用機器が表裏対称に配置されていることを特徴とする真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記蓋部材は、矩形状平板であり、
   前記回転軸は、前記蓋部材の側面の中心軸心に一致しており、
   前記蓋部材の回転角度は、１８０°であることを特徴とする真空処理装置。
3. 請求項１または２に記載の真空処理装置において、
   前記被処理基板を前記真空容器へ投入するとともに、前記被処理基板を前記真空容器から処理済みの基板として回収する、大気開放と真空密閉とを切り換え可能な受け渡し室をさらに備えることを特徴とする真空処理装置。

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