JP4502411B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板や液晶表示器製造用ガラス基板などの基板にＲＴＰ、ＣＶＤ、熱処理などの処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板に所定の処理を施す基板処理装置の中には、処理中の雰囲気を適正に維持するため、基板を一旦格納室に搬入し、この格納室内部を所定の雰囲気にしてから基板を処理室に搬送するものがある。図９はこのような基板処理装置１０１の一例を示す側面図である。この基板処理装置１０１では、格納室１０２と搬送室１０３とは開閉自在なゲート弁１５１を介して接続されており、搬送室１０３と処理室１０４もゲート弁１５２を介して接続されている。
【０００３】
基板Ｗは、まず、カセットＣに複数枚セットされた状態で格納室１０２に搬入される。次に、搬送室１０３内に設けられた搬送ロボット（図示省略）が基板Ｗを１枚ずつ矢印Ｍ１およびＭ２に示すように処理室１０４へと搬送し、処理が完了すると基板Ｗを格納室１０２に戻す。そして、全ての基板Ｗについて処理が完了するとカセットＣにセットされた状態のままで装置外部へと搬出されるようになっている。
【０００４】
また、このような基板処理装置では格納室１０２や搬送室１０３を処理室１０４内部と同様の圧力の雰囲気に維持する必要があり、このために格納室１０２や搬送室１０３にはガス供給管１６１、１７１や排気管１６２、１７２が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、基板処理装置１０１では、格納室１０２には基板Ｗの搬出入の際に直接外気が侵入するため、酸素などの活性ガスの処理室への拡散を防止するために格納室１０２内部の活性ガスの除去を行う必要がある。
【０００６】
しかし、格納室内部の基板はカセット等により複数の基板が基板の大きさに比較して小さなピッチ（基板の代表寸法の１／３０程度）で多段に積み重ねて配置されているため基板に対して不活性なガス（所定のガス）を導入してもガスの置換が十分に行われず、活性なガス濃度を所定濃度以上に出来なかったり、非常に長い時間を要することになり、処理済基板に悪影響（主に酸化）を与えたり、スループットの低下を招く。これらを防止する手段として、活性ガスの除去のために格納室１０２を一度真空にしてから不活性ガスを常圧となるまで充填するようにする方法もあるが、格納室１０２は真空に耐え得る構造としなければならず、また、排気管１６２も真空発生装置に接続する必要がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記課題に鑑みなされたもので、格納室１０２内部を短時間に活性ガスを所定濃度以下にし、処理済基板への悪影響やスループットの低下を抑え、又、格納室１０２を真空にすることなく格納室１０２内部の適切なガス置換を行うことにより、格納室１０２を真空に耐えうる構造にする必要がなく、また、真空発生装置も不要とし、その結果、コスト削減を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、前記受渡し部に接続された本体部と、前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、前記受渡し部内のガスを排気する排気手段とを備え、前記受渡し部が、外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁とを有し、前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、前記気流は、前記格納室内の前記ゲート弁に対向する壁面から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記壁面から前記ゲート弁へ向かう方向に発生する。
請求項２の発明は、基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、前記受渡し部に接続された本体部と、前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、前記受渡し部内のガスを排気する排気手段とを備え、前記受渡し部が、外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁とを有し、前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、前記格納室は、前記ゲート弁に対向するように配置された開閉自在な扉をさらに備え、前記気流は、前記格納室内の前記扉から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記扉から前記ゲート弁へ向かう方向に発生する。
請求項３の発明は、請求項２記載の基板処理装置であって、前記扉は、前記ガス供給手段に接続されている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記本体部が、前記格納室に前記ゲート弁を介して接続されると共に、前記基板の搬送を行う搬送手段を内部に有する搬送室と、前記搬送室に接続され、前記基板に前記所定の処理を施す処理室とを備えている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２または３に記載の基板処理装置であって、前記扉に複数の細孔を分布形成した細孔板が取り付けられており、前記所定のガスが前記細孔板の前記複数の細孔から噴出される。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記排気手段が前記ゲート弁の弁箱に接続されている。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記排気手段が、前記受渡し部に接続された第１排気管と、前記第１排気管に取り付けられた開閉自在な弁と、前記本体部に接続された第２排気管と、前記第１排気管と前記第２排気管とに接続された主排気管と、前記主排気管内部のガスを排気する手段とを有し、前記主排気管に外気を流入させる外気吸込部が設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１はこの発明の第１の実施の形態である基板処理装置１の構造の概略を示す平面図である。
【００１５】
この基板処理装置１は基板Ｗが搬送される搬送室２の周囲に基板Ｗを一時的に格納しておく搬入出用格納室３、４、および、基板Ｗに所定の処理を施す処理室５がそれぞれ開閉自在なゲート弁５３、５４、５５を介して接続されており、さらに、ガス供給系６および排気系７が所定位置に接続される構成となっている。
【００１６】
また、図２は搬入出用格納室３やゲート弁５３を示す斜視図であり、図３は搬入出用格納室３やゲート弁５３の縦断面図である。
【００１７】
搬入出用格納室３は扉３１を介して装置外部から搬出入される基板Ｗを一時的に格納しておく格納室であり、このとき、基板Ｗは図３に示すようにカセットＣに複数枚セットされた状態で装置外部から搬入される。なお、搬入出用格納室４も同様の構造となっている。
【００１８】
搬送室２内部には図１に示すように基板Ｗを搬送する搬送ロボット２１が設けられており、搬入出用格納室３、４、および、処理室５相互間において基板Ｗを搬送するようになっている。
【００１９】
また、ゲート弁５３は図３に示すように弁箱５３１内部に弁体５３２を有しており、弁体５３２が軸５３３を介してシリンダ５３４に連結されている。これにより、シリンダ５３４が軸５３３を矢印Ｓ１に示すように上下に移動させると弁体５３２が搬送室２の開口２３を開閉して、搬送室２内部と搬入出用格納室３内部とを接続したり隔離したりするようになっている。なお、図３においては弁体５３２を搬送室２側に押さえつける機構を省略して図示している。また、他のゲート弁５４や５５も同様の構造となっている。
【００２０】
ガス供給系６は図１に示すように、流量調整可能なガス供給装置６１およびこれに接続された供給管６２、６３、６４を有しており、供給管６２、６３、６４はそれぞれ搬送室２、搬入出用格納室３の扉３１、および、搬入出用格納室４の扉４１に接続されている。これらの供給管６２ないし６４を用いて搬送室２、搬入出用格納室３、４には窒素ガスなどの不活性ガスが供給されるようになっている。また、供給管６２ないし６４にはそれぞれ開閉自在な弁７６が取り付けられている。
【００２１】
排気系７は排気装置７１、排気管７２、７３、７４、外気吸込管７７、これらに接続された主排気管７８、および、圧力計７９から構成されており、排気管７２、７３、７４はそれぞれ搬送室２、ゲート弁５３、および、ゲート弁５４に接続されて搬送室２、搬入出用格納室３、および、搬入出用格納室４を排気するようになっている。また、排気管７３、７４には弁７６が取り付けられており、さらに、排気装置７１の直前では外気吸込管７７から調整ダンパで調整し、外気が主排気管７８に流れ込むようにされているとともに、外気と合流直前の主排気管７８の圧力が圧力計７９を用いて計測されるようになっている。
【００２２】
ガス供給系６および排気系７の接続形態を一般的に換言するならば、搬入出用格納部３、４やゲート弁５３、５４からなる受渡し部と、搬送室２や処理室５などのその他の部分である本体部とのそれぞれにガス供給系６および排気系７が接続されている形態となっている。
【００２３】
以上がこの基板処理装置１の構成であるが、次に、この基板処理装置１の動作の概略について説明する。
【００２４】
まず、ゲート弁５３が閉じた状態で搬入出用格納室３へのガスの供給および排気を停止し、扉３１を開ける。そして、基板Ｗを複数枚カセットＣにセットした状態で装置外部より搬入出用格納室３に搬入し、扉３１を閉じる。この状態を示した図が図２および図３である。
【００２５】
次に、供給管６３および排気管７３の弁７６を開け、不活性ガスを扉３１を介して供給し、搬入出用格納室３内部のガスをゲート弁５３に取り付けられた排気管７３から排気する。これにより搬入出用格納室３内部が不活性ガスに置換される。なお、この置換動作の詳細については後述する。
【００２６】
搬入出用格納室３内部のガス置換が完了すると図３に示すようにシリンダ５３４を用いて弁体５３２を下降させてゲート弁５３を開く。そして、開口２３を介して図１に示す搬送ロボット２１が基板Ｗを１枚だけ搬送室２へと取り出す。さらに、ゲート弁５５を開いて搬送ロボット２１が基板Ｗを処理室５へと搬送し、ゲート弁５５を閉じて基板Ｗに所定の処理が施される。
【００２７】
基板Ｗへの処理が完了すると、ゲート弁５５を開け、搬送室２に設けられた図示しないクーリングユニットで所定温度になるまで基板を冷却してから搬送ロボット２１が基板Ｗを搬入出用格納室３へと搬送する。このような処理を繰り返し、格納室のすべての基板の処理が終了するとゲート弁５３を閉じ、さらに搬入出用格納室３へのガスの供給および排気を停止して扉３１を開けて基板ＷをカセットＣにセットした状態で装置外部へと取り出す。なお、基板Ｗの装置外部への搬出が完了すると新たな基板を入れたカセットをセットし扉３１を閉じて、内部のガス置換が行われ、不活性ガスが充填される。
【００２８】
以上が、この基板処理装置１の動作の概略であるが、次に、この基板処理装置１の搬入出用格納室３、４にて行われるガス置換動作について搬入出用格納室３を例に詳説する。
【００２９】
図４は搬入出用格納室３の扉３１を示す斜視図であり、搬入出用格納室３内部側から見たものとなっている。
【００３０】
扉３１が閉じた状態では、Ｏリング３１２を介して搬入出用格納室３を密閉するようになっているが、Ｏリング３１２で囲まれる領域には多数の細孔を均一に分布形成させたフィルタプレート３１１が取り付けられており、フィルタプレート３１１の裏側（装置外部側）には空間３１３が形成されている。この空間３１３には供給管６３が接続されており、不活性ガスが供給されるようになっている。空間３１３に不活性ガスが供給されるとフィルタプレート３１１の多数の細孔から不活性ガスが噴き出すこととなるが、この噴き出した不活性ガスの気流は図３の矢印Ｇ１に示すようにフィルタプレート３１１の面にほぼ垂直に（すなわち、ほぼ水平方向に）一様に生じることとなる。
【００３１】
一方、ゲート弁５３の弁箱５３１には排気管７３が取り付けられており、ここから搬入出用格納室３内部のガスを排気している。したがって、フィルタプレート３１１から水平に一様に生じる不活性ガスの気流は、複数の基板Ｗの隙間を通り抜けて弁体５３２に向かって流れ、その後、矢印Ｇ２およびＧ３に示すように弁箱５３１内部を下降して排気管７３から排気されることとなる。なお、カセットＣは矢印Ｇ１の気流を乱さないように扉３１側および弁体５３側が開口しており、また、このようなカセットＣの形状および載置姿勢は一般的なものでもある。
【００３２】
以上のように、搬入出用格納室３の扉３１に供給管６３を接続し、フィルタプレート３１１を介して不活性ガスを搬入出用格納室３内部に供給し、また、ゲート弁５３の弁箱５３１に排気管７３を接続して排気を行うことにより、搬入出用格納室３内部ではほぼ水平方向に層状の気流が発生し、複数の基板Ｗの隙間までガス置換を行うことができる。さらに、図３に示すように排気管７３を弁箱５３１の下部に接続することにより弁箱５３１の内部も余すところなくガス置換が行われる。これにより、搬入出用格納室３および弁箱５３１内部を真空とすることなく適切なガス置換が実現される。その結果、搬入出用格納室３を真空に耐えうる構造とする必要がなく、また、高価な真空発生装置なども不要となり、コストの削減を図ることができる。また、短時間に活性ガス濃度を所定濃度以下にできる。
【００３３】
この基板処理装置１では、さらに、排気系７においても簡易な構成にて排気処理を実現している。次に、この排気系７の構成について詳説する。
【００３４】
上述の通り、この基板処理装置１では高価な真空発生装置を必要とせず、通常の排気設備７１を用いて排気を実現しているが、さらに、簡易な構造にて搬送室２の排気と搬入出用格納室３および４の排気とを１つの排気設備７１を用いて行っている。
【００３５】
図１に示すように搬送室２、搬入出用格納室３、４はそれぞれ排気管７２、７３、７４に接続されているが、これらの排気管は途中で１つの主排気管７８となって排気設備７１と接続されている。主排気管７８にはさらに吸入量を可変できる手段をもった外気吸込管７７が接続されており、所定の流量の外気が流れ込むようになっている。そして、外気が流れ込む直前の主排気管７８の圧力が圧力計７９において計測されて管理されるようになっている。
【００３６】
以上の構成により、排気管７３や７４に設けられた弁７６を開閉しても排気設備７１が排気すべきガスの量は大きな変化を生じない。その結果、主排気管７８内部の圧力の変動が抑えられることとなる。すなわち、搬入出用格納室３や搬入出用格納室４における基板Ｗの搬出入の際に排気管７３や７４の弁７６が閉じられることとなるが、その際に主排気管７８の圧力は大きな変化をすることはなく、搬送室２に接続された排気管７２から急激にガスが排気されるということはない。
【００３７】
以上のように、主排気管７８に外気吸込管７７を設けることにより、簡単な構造にて搬送室２、搬入出用格納室３、および、搬入出用格納室４の排気を１つの排気設備７１にて実現することができ、搬送室、搬入出用格納室を同じ圧力に保つことが可能でゲート弁５３、５４開閉時の急激なガスの移動をなくし、パーティクルの巻き上げによるウエハへの付着を抑制できる。
【００３８】
＜２． 第２の実施の形態＞
図５はこの発明の第２の実施の形態である基板処理装置の搬入出用格納室３およびゲート弁５３を示す断面図であり、搬入出用格納室３の構造が第１の実施の形態と異なる点を除いてはほぼ第１の実施の形態と同様であり、同様の符号を付している。
【００３９】
この基板処理装置の搬入出用格納室３では、カセットＣが昇降台３２上に載置されるようになっており、昇降軸３３が矢印Ｓ２に示すように昇降することによりカセットＣが昇降するようになっている。したがって、搬入出用格納室３は第１の実施の形態に比べて上下方向に大きくなっている。そこで、この基板処理装置では、扉３１の上方の搬入出用格納室３内部壁面に扉３１と同様の構造を設けて不活性ガスを供給するようになっている。
【００４０】
すなわち、扉３１の上方の搬入出用格納室３内部壁面にフィルタプレート３１１ａを取り付け、フィルタプレート３１１ａの背後に空間３１３ａを形成している。そして、扉３１と同様にこの空間３１３ａに供給管６３ａを接続して不活性ガスを供給するようにしている。
【００４１】
このように、扉３１の上方にてフィルタプレート３１１ａを介して不活性ガスを供給することにより、搬入出用格納室３の扉３１側の壁面全面から水平を向く一様な気流が矢印Ｇ４およびＧ５に示すように発生する。したがって、第１の実施の形態と同様、搬入出用格納室３内部を真空とすることなく適切なガス置換が可能となり、コスト削減を図ることができ、さらに短時間で活性ガス濃度を所定濃度以下にできる。
【００４２】
なお、この基板処理装置では、さらに、搬入出用格納室３下部の昇降軸３３近傍に供給管６３ｂを接続し、昇降軸３３のガイドなどに滞留するガスも置換されるようになっている。これにより、さらに適切なガス置換を実現している。また、以上の構造は搬入出用格納室４においても同様のものとすることができる。
【００４３】
＜３． 変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４４】
上記実施の形態では扉３１にフィルタプレート３１１を設け、フィルタプレート３１１を介して不活性ガスを供給するようにしているが、基板Ｗの主面に平行に一様に不活性ガスが供給されるのであるならばどのような形態であってもよい。
【００４５】
例えば、図６に示すように、フィルタプレート３１１に代えて複数の細孔３１４ａを設けた管３１４を扉３１に張り巡らし、同様の効果を得るようにしてもよいし、図７に示すようフィルタプレートをフィルタプレート３１１ｂおよび３１１ｃのように２つ設け、これらの背後の空間を接続管３１５を介して接続することにより両フィルタプレート３１１ｂ、３１１ｃから水平方向を向く一様な不活性ガスの気流を発生するようにしてもよい。これにより、両フィルタプレート３１１ｂ、３１１ｃの間に覗窓Ｅを設けることができるようになる。
【００４６】
また、ゲート弁５３に取り付けられる排気管７３も弁箱５３１の下部であればどこに取り付けてもよい。図８はその一例を示す図であり、搬送室２側からゲート弁５３を見た図である。図示するようにこの例では排気管７３をシリンダ５３４の側方に位置させ、弁箱５３１の最下部に接続している。これにより、弁箱５３１内のガスをより適切に排気するようにしている。
【００４７】
なお、以上の例は搬入出用格納室４についてももちろん同様のことがいえる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、扉側からガスを供給してゲート弁側からガスを排気しているが、基板Ｗの主面に平行に気流を発生するのであるならば（搬入出用）格納室の他の壁面からガスを供給し排気するようにしてもよいし、格納室内部にガスの供給口および排気口を別途設けるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、各格納室にて複数の基板Ｗを格納するようにしているが、単数の基板であってもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では搬送室２を有する基板処理装置であるがこれは一例に過ぎず、処理室と格納室のみを有する基板処理装置であっても格納室において同様の構造とすることにより同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記実施の形態でのガスの供給においてガスの供給を断続的に行う回分パージ操作をするようにしてもよい。これにより、各格納室や弁箱に滞留するガスをさらに効率よく排気することができる。
【００５２】
また、上記実施の形態における格納室の扉をシリンダを用いた自動扉としてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施の形態における処理室は常圧の雰囲気であるものに限定されるわけではなく、減圧や真空の雰囲気であっても格納室が常圧で問題が生じない装置であれば上記実施の形態と同様の格納室を用いることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から７までに記載の発明では、格納室内部において基板の主面にほぼ平行に気流を生じさせるので、小さなピッチで多段に積み重ねて配置された基板間や基板とカセットとそれを設置する格納室の台の間も効率よくガスの入れ替えが可能となり、短時間で存在ガスの濃度を十分に低くする事ができ、又、ガスの乱れが少なく格納室底面にあるパーティクルを巻き上げ難い。
【００５５】
特に、請求項２記載の発明では、格納室の扉から一様に所定のガスを噴出させるので、さらに効率的なガスの置換が格納室において可能となる。
【００５６】
特に、請求項５記載の発明では、格納室の扉に細孔板を設け、細孔板より所定のガスを噴出させるので、細孔板全面より一様に格納室内部へとガスを供給することができる。これにより効率的なガスの置換が格納室において可能となる。
【００５７】
特に、請求項６記載の発明では、排気手段がゲート弁の弁箱に接続されているので、弁箱内部のガスの置換も効率的に行うことができる。
【００５８】
特に、請求項７記載の発明では、本体部と受渡し部とを排気手段に接続し、主排気管に外気吸込部を設けているので、受渡し部と外部との基板の受渡の際に受渡し部の排気を停止しても本体部の排気流量が大きく変動することはない。これにより、本体部と受渡し部とを１つの排気手段により排気することが可能となり、効率のよいガスの入替えが可能となり、さらに短時間でガスの濃度を所定濃度以下にでき、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の基板処理装置の構造を示す平面図である。
【図２】搬入出用格納室およびゲート弁を示す斜視図である。
【図３】搬入出用格納室およびゲート弁を示す縦断面図である。
【図４】搬入出用格納室の扉を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態の基板処理装置の搬入出用格納室およびゲート弁を示す縦断面図である。
【図６】扉の他の形態を示す斜視図である。
【図７】扉の他の形態を示す斜視図である。
【図８】ゲート弁の他の形態を示す斜視図である。
【図９】従来の基板処理装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
２ 搬送室
３、４ 搬入出用格納室
５ 処理室
６ ガス供給系
７ 排気系
２１ 搬送ロボット
５３、５４ ゲート弁
６１ ガス供給装置
６３、６３ａ、６４ 供給管
７１ 排気装置
７２、７３、７４ 排気管
７６ 弁
７７ 外気吸込管
７８ 主排気管
３１１、３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ フィルタプレート
３１４ 管
３１４ａ 細孔
５３１ 弁箱
Ｇ１〜Ｇ５ 矢印
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体基板や液晶表示器製造用ガラス基板などの基板にＲＴＰ、ＣＶＤ、熱処理などの処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板に所定の処理を施す基板処理装置の中には、処理中の雰囲気を適正に維持するため、基板を一旦格納室に搬入し、この格納室内部を所定の雰囲気にしてから基板を処理室に搬送するものがある。図９はこのような基板処理装置１０１の一例を示す側面図である。この基板処理装置１０１では、格納室１０２と搬送室１０３とは開閉自在なゲート弁１５１を介して接続されており、搬送室１０３と処理室１０４もゲート弁１５２を介して接続されている。
【０００３】
基板Ｗは、まず、カセットＣに複数枚セットされた状態で格納室１０２に搬入される。次に、搬送室１０３内に設けられた搬送ロボット（図示省略）が基板Ｗを１枚ずつ矢印Ｍ１およびＭ２に示すように処理室１０４へと搬送し、処理が完了すると基板Ｗを格納室１０２に戻す。そして、全ての基板Ｗについて処理が完了するとカセットＣにセットされた状態のままで装置外部へと搬出されるようになっている。
【０００４】
また、このような基板処理装置では格納室１０２や搬送室１０３を処理室１０４内部と同様の圧力の雰囲気に維持する必要があり、このために格納室１０２や搬送室１０３にはガス供給管１６１、１７１や排気管１６２、１７２が接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
また、基板処理装置１０１では、格納室１０２には基板Ｗの搬出入の際に直接外気が侵入するため、酸素などの活性ガスの処理室への拡散を防止するために格納室１０２内部の活性ガスの除去を行う必要がある。
【０００６】
しかし、格納室内部の基板はカセット等により複数の基板が基板の大きさに比較して小さなピッチ（基板の代表寸法の１／３０程度）で多段に積み重ねて配置されているため基板に対して不活性なガス（所定のガス）を導入してもガスの置換が十分に行われず、活性なガス濃度を所定濃度以上に出来なかったり、非常に長い時間を要することになり、処理済基板に悪影響（主に酸化）を与えたり、スループットの低下を招く。これらを防止する手段として、活性ガスの除去のために格納室１０２を一度真空にしてから不活性ガスを常圧となるまで充填するようにする方法もあるが、格納室１０２は真空に耐え得る構造としなければならず、また、排気管１６２も真空発生装置に接続する必要がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記課題に鑑みなされたもので、格納室１０２内部を短時間に活性ガスを所定濃度以下にし、処理済基板への悪影響やスループットの低下を抑え、又、格納室１０２を真空にすることなく格納室１０２内部の適切なガス置換を行うことにより、格納室１０２を真空に耐えうる構造にする必要がなく、また、真空発生装置も不要とし、その結果、コスト削減を図ることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、前記受渡し部に接続された本体部と、前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、前記受渡し部内のガスを排気する排気手段とを備え、前記受渡し部が、外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁とを有し、前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、前記気流は、前記格納室内の前記ゲート弁に対向する壁面から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記壁面から前記ゲート弁へ向かう方向に発生する。
請求項２の発明は、基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、前記受渡し部に接続された本体部と、前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、前記受渡し部内のガスを排気する排気手段とを備え、前記受渡し部が、外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁とを有し、前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、前記格納室は、前記ゲート弁に対向するように配置された開閉自在な扉をさらに備え、前記気流は、前記格納室内の前記扉から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記扉から前記ゲート弁へ向かう方向に発生する。
請求項３の発明は、請求項２記載の基板処理装置であって、前記扉は、前記ガス供給手段に接続されている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記本体部が、前記格納室に前記ゲート弁を介して接続されると共に、前記基板の搬送を行う搬送手段を内部に有する搬送室と、前記搬送室に接続され、前記基板に前記所定の処理を施す処理室とを備えている。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２または３に記載の基板処理装置であって、前記扉に複数の細孔を分布形成した細孔板が取り付けられており、前記所定のガスが前記細孔板の前記複数の細孔から噴出される。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記排気手段が前記ゲート弁の弁箱に接続されている。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記排気手段が、前記受渡し部に接続された第１排気管と、前記第１排気管に取り付けられた開閉自在な弁と、前記本体部に接続された第２排気管と、前記第１排気管と前記第２排気管とに接続された主排気管と、前記主排気管内部のガスを排気する手段とを有し、前記主排気管に外気を流入させる外気吸込部が設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
＜１． 第１の実施の形態＞
図１はこの発明の第１の実施の形態である基板処理装置１の構造の概略を示す平面図である。
【００１５】
この基板処理装置１は基板Ｗが搬送される搬送室２の周囲に基板Ｗを一時的に格納しておく搬入出用格納室３、４、および、基板Ｗに所定の処理を施す処理室５がそれぞれ開閉自在なゲート弁５３、５４、５５を介して接続されており、さらに、ガス供給系６および排気系７が所定位置に接続される構成となっている。
【００１６】
また、図２は搬入出用格納室３やゲート弁５３を示す斜視図であり、図３は搬入出用格納室３やゲート弁５３の縦断面図である。
【００１７】
搬入出用格納室３は扉３１を介して装置外部から搬出入される基板Ｗを一時的に格納しておく格納室であり、このとき、基板Ｗは図３に示すようにカセットＣに複数枚セットされた状態で装置外部から搬入される。なお、搬入出用格納室４も同様の構造となっている。
【００１８】
搬送室２内部には図１に示すように基板Ｗを搬送する搬送ロボット２１が設けられており、搬入出用格納室３、４、および、処理室５相互間において基板Ｗを搬送するようになっている。
【００１９】
また、ゲート弁５３は図３に示すように弁箱５３１内部に弁体５３２を有しており、弁体５３２が軸５３３を介してシリンダ５３４に連結されている。これにより、シリンダ５３４が軸５３３を矢印Ｓ１に示すように上下に移動させると弁体５３２が搬送室２の開口２３を開閉して、搬送室２内部と搬入出用格納室３内部とを接続したり隔離したりするようになっている。なお、図３においては弁体５３２を搬送室２側に押さえつける機構を省略して図示している。また、他のゲート弁５４や５５も同様の構造となっている。
【００２０】
ガス供給系６は図１に示すように、流量調整可能なガス供給装置６１およびこれに接続された供給管６２、６３、６４を有しており、供給管６２、６３、６４はそれぞれ搬送室２、搬入出用格納室３の扉３１、および、搬入出用格納室４の扉４１に接続されている。これらの供給管６２ないし６４を用いて搬送室２、搬入出用格納室３、４には窒素ガスなどの不活性ガスが供給されるようになっている。また、供給管６２ないし６４にはそれぞれ開閉自在な弁７６が取り付けられている。
【００２１】
排気系７は排気装置７１、排気管７２、７３、７４、外気吸込管７７、これらに接続された主排気管７８、および、圧力計７９から構成されており、排気管７２、７３、７４はそれぞれ搬送室２、ゲート弁５３、および、ゲート弁５４に接続されて搬送室２、搬入出用格納室３、および、搬入出用格納室４を排気するようになっている。また、排気管７３、７４には弁７６が取り付けられており、さらに、排気装置７１の直前では外気吸込管７７から調整ダンパで調整し、外気が主排気管７８に流れ込むようにされているとともに、外気と合流直前の主排気管７８の圧力が圧力計７９を用いて計測されるようになっている。
【００２２】
ガス供給系６および排気系７の接続形態を一般的に換言するならば、搬入出用格納部３、４やゲート弁５３、５４からなる受渡し部と、搬送室２や処理室５などのその他の部分である本体部とのそれぞれにガス供給系６および排気系７が接続されている形態となっている。
【００２３】
以上がこの基板処理装置１の構成であるが、次に、この基板処理装置１の動作の概略について説明する。
【００２４】
まず、ゲート弁５３が閉じた状態で搬入出用格納室３へのガスの供給および排気を停止し、扉３１を開ける。そして、基板Ｗを複数枚カセットＣにセットした状態で装置外部より搬入出用格納室３に搬入し、扉３１を閉じる。この状態を示した図が図２および図３である。
【００２５】
次に、供給管６３および排気管７３の弁７６を開け、不活性ガスを扉３１を介して供給し、搬入出用格納室３内部のガスをゲート弁５３に取り付けられた排気管７３から排気する。これにより搬入出用格納室３内部が不活性ガスに置換される。なお、この置換動作の詳細については後述する。
【００２６】
搬入出用格納室３内部のガス置換が完了すると図３に示すようにシリンダ５３４を用いて弁体５３２を下降させてゲート弁５３を開く。そして、開口２３を介して図１に示す搬送ロボット２１が基板Ｗを１枚だけ搬送室２へと取り出す。さらに、ゲート弁５５を開いて搬送ロボット２１が基板Ｗを処理室５へと搬送し、ゲート弁５５を閉じて基板Ｗに所定の処理が施される。
【００２７】
基板Ｗへの処理が完了すると、ゲート弁５５を開け、搬送室２に設けられた図示しないクーリングユニットで所定温度になるまで基板を冷却してから搬送ロボット２１が基板Ｗを搬入出用格納室３へと搬送する。このような処理を繰り返し、格納室のすべての基板の処理が終了するとゲート弁５３を閉じ、さらに搬入出用格納室３へのガスの供給および排気を停止して扉３１を開けて基板ＷをカセットＣにセットした状態で装置外部へと取り出す。なお、基板Ｗの装置外部への搬出が完了すると新たな基板を入れたカセットをセットし扉３１を閉じて、内部のガス置換が行われ、不活性ガスが充填される。
【００２８】
以上が、この基板処理装置１の動作の概略であるが、次に、この基板処理装置１の搬入出用格納室３、４にて行われるガス置換動作について搬入出用格納室３を例に詳説する。
【００２９】
図４は搬入出用格納室３の扉３１を示す斜視図であり、搬入出用格納室３内部側から見たものとなっている。
【００３０】
扉３１が閉じた状態では、Ｏリング３１２を介して搬入出用格納室３を密閉するようになっているが、Ｏリング３１２で囲まれる領域には多数の細孔を均一に分布形成させたフィルタプレート３１１が取り付けられており、フィルタプレート３１１の裏側（装置外部側）には空間３１３が形成されている。この空間３１３には供給管６３が接続されており、不活性ガスが供給されるようになっている。空間３１３に不活性ガスが供給されるとフィルタプレート３１１の多数の細孔から不活性ガスが噴き出すこととなるが、この噴き出した不活性ガスの気流は図３の矢印Ｇ１に示すようにフィルタプレート３１１の面にほぼ垂直に（すなわち、ほぼ水平方向に）一様に生じることとなる。
【００３１】
一方、ゲート弁５３の弁箱５３１には排気管７３が取り付けられており、ここから搬入出用格納室３内部のガスを排気している。したがって、フィルタプレート３１１から水平に一様に生じる不活性ガスの気流は、複数の基板Ｗの隙間を通り抜けて弁体５３２に向かって流れ、その後、矢印Ｇ２およびＧ３に示すように弁箱５３１内部を下降して排気管７３から排気されることとなる。なお、カセットＣは矢印Ｇ１の気流を乱さないように扉３１側および弁体５３側が開口しており、また、このようなカセットＣの形状および載置姿勢は一般的なものでもある。
【００３２】
以上のように、搬入出用格納室３の扉３１に供給管６３を接続し、フィルタプレート３１１を介して不活性ガスを搬入出用格納室３内部に供給し、また、ゲート弁５３の弁箱５３１に排気管７３を接続して排気を行うことにより、搬入出用格納室３内部ではほぼ水平方向に層状の気流が発生し、複数の基板Ｗの隙間までガス置換を行うことができる。さらに、図３に示すように排気管７３を弁箱５３１の下部に接続することにより弁箱５３１の内部も余すところなくガス置換が行われる。これにより、搬入出用格納室３および弁箱５３１内部を真空とすることなく適切なガス置換が実現される。その結果、搬入出用格納室３を真空に耐えうる構造とする必要がなく、また、高価な真空発生装置なども不要となり、コストの削減を図ることができる。また、短時間に活性ガス濃度を所定濃度以下にできる。
【００３３】
この基板処理装置１では、さらに、排気系７においても簡易な構成にて排気処理を実現している。次に、この排気系７の構成について詳説する。
【００３４】
上述の通り、この基板処理装置１では高価な真空発生装置を必要とせず、通常の排気設備７１を用いて排気を実現しているが、さらに、簡易な構造にて搬送室２の排気と搬入出用格納室３および４の排気とを１つの排気設備７１を用いて行っている。
【００３５】
図１に示すように搬送室２、搬入出用格納室３、４はそれぞれ排気管７２、７３、７４に接続されているが、これらの排気管は途中で１つの主排気管７８となって排気設備７１と接続されている。主排気管７８にはさらに吸入量を可変できる手段をもった外気吸込管７７が接続されており、所定の流量の外気が流れ込むようになっている。そして、外気が流れ込む直前の主排気管７８の圧力が圧力計７９において計測されて管理されるようになっている。
【００３６】
以上の構成により、排気管７３や７４に設けられた弁７６を開閉しても排気設備７１が排気すべきガスの量は大きな変化を生じない。その結果、主排気管７８内部の圧力の変動が抑えられることとなる。すなわち、搬入出用格納室３や搬入出用格納室４における基板Ｗの搬出入の際に排気管７３や７４の弁７６が閉じられることとなるが、その際に主排気管７８の圧力は大きな変化をすることはなく、搬送室２に接続された排気管７２から急激にガスが排気されるということはない。
【００３７】
以上のように、主排気管７８に外気吸込管７７を設けることにより、簡単な構造にて搬送室２、搬入出用格納室３、および、搬入出用格納室４の排気を１つの排気設備７１にて実現することができ、搬送室、搬入出用格納室を同じ圧力に保つことが可能でゲート弁５３、５４開閉時の急激なガスの移動をなくし、パーティクルの巻き上げによるウエハへの付着を抑制できる。
【００３８】
＜２． 第２の実施の形態＞
図５はこの発明の第２の実施の形態である基板処理装置の搬入出用格納室３およびゲート弁５３を示す断面図であり、搬入出用格納室３の構造が第１の実施の形態と異なる点を除いてはほぼ第１の実施の形態と同様であり、同様の符号を付している。
【００３９】
この基板処理装置の搬入出用格納室３では、カセットＣが昇降台３２上に載置されるようになっており、昇降軸３３が矢印Ｓ２に示すように昇降することによりカセットＣが昇降するようになっている。したがって、搬入出用格納室３は第１の実施の形態に比べて上下方向に大きくなっている。そこで、この基板処理装置では、扉３１の上方の搬入出用格納室３内部壁面に扉３１と同様の構造を設けて不活性ガスを供給するようになっている。
【００４０】
すなわち、扉３１の上方の搬入出用格納室３内部壁面にフィルタプレート３１１ａを取り付け、フィルタプレート３１１ａの背後に空間３１３ａを形成している。そして、扉３１と同様にこの空間３１３ａに供給管６３ａを接続して不活性ガスを供給するようにしている。
【００４１】
このように、扉３１の上方にてフィルタプレート３１１ａを介して不活性ガスを供給することにより、搬入出用格納室３の扉３１側の壁面全面から水平を向く一様な気流が矢印Ｇ４およびＧ５に示すように発生する。したがって、第１の実施の形態と同様、搬入出用格納室３内部を真空とすることなく適切なガス置換が可能となり、コスト削減を図ることができ、さらに短時間で活性ガス濃度を所定濃度以下にできる。
【００４２】
なお、この基板処理装置では、さらに、搬入出用格納室３下部の昇降軸３３近傍に供給管６３ｂを接続し、昇降軸３３のガイドなどに滞留するガスも置換されるようになっている。これにより、さらに適切なガス置換を実現している。また、以上の構造は搬入出用格納室４においても同様のものとすることができる。
【００４３】
＜３． 変形例＞
以上、この発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００４４】
上記実施の形態では扉３１にフィルタプレート３１１を設け、フィルタプレート３１１を介して不活性ガスを供給するようにしているが、基板Ｗの主面に平行に一様に不活性ガスが供給されるのであるならばどのような形態であってもよい。
【００４５】
例えば、図６に示すように、フィルタプレート３１１に代えて複数の細孔３１４ａを設けた管３１４を扉３１に張り巡らし、同様の効果を得るようにしてもよいし、図７に示すようフィルタプレートをフィルタプレート３１１ｂおよび３１１ｃのように２つ設け、これらの背後の空間を接続管３１５を介して接続することにより両フィルタプレート３１１ｂ、３１１ｃから水平方向を向く一様な不活性ガスの気流を発生するようにしてもよい。これにより、両フィルタプレート３１１ｂ、３１１ｃの間に覗窓Ｅを設けることができるようになる。
【００４６】
また、ゲート弁５３に取り付けられる排気管７３も弁箱５３１の下部であればどこに取り付けてもよい。図８はその一例を示す図であり、搬送室２側からゲート弁５３を見た図である。図示するようにこの例では排気管７３をシリンダ５３４の側方に位置させ、弁箱５３１の最下部に接続している。これにより、弁箱５３１内のガスをより適切に排気するようにしている。
【００４７】
なお、以上の例は搬入出用格納室４についてももちろん同様のことがいえる。
【００４８】
また、上記実施の形態では、扉側からガスを供給してゲート弁側からガスを排気しているが、基板Ｗの主面に平行に気流を発生するのであるならば（搬入出用）格納室の他の壁面からガスを供給し排気するようにしてもよいし、格納室内部にガスの供給口および排気口を別途設けるようにしてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態では、各格納室にて複数の基板Ｗを格納するようにしているが、単数の基板であってもよい。
【００５０】
また、上記実施の形態では搬送室２を有する基板処理装置であるがこれは一例に過ぎず、処理室と格納室のみを有する基板処理装置であっても格納室において同様の構造とすることにより同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、上記実施の形態でのガスの供給においてガスの供給を断続的に行う回分パージ操作をするようにしてもよい。これにより、各格納室や弁箱に滞留するガスをさらに効率よく排気することができる。
【００５２】
また、上記実施の形態における格納室の扉をシリンダを用いた自動扉としてもよい。
【００５３】
さらに、上記実施の形態における処理室は常圧の雰囲気であるものに限定されるわけではなく、減圧や真空の雰囲気であっても格納室が常圧で問題が生じない装置であれば上記実施の形態と同様の格納室を用いることができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１から７までに記載の発明では、格納室内部において基板の主面にほぼ平行に気流を生じさせるので、小さなピッチで多段に積み重ねて配置された基板間や基板とカセットとそれを設置する格納室の台の間も効率よくガスの入れ替えが可能となり、短時間で存在ガスの濃度を十分に低くする事ができ、又、ガスの乱れが少なく格納室底面にあるパーティクルを巻き上げ難い。
【００５５】
特に、請求項２記載の発明では、格納室の扉から一様に所定のガスを噴出させるので、さらに効率的なガスの置換が格納室において可能となる。
【００５６】
特に、請求項５記載の発明では、格納室の扉に細孔板を設け、細孔板より所定のガスを噴出させるので、細孔板全面より一様に格納室内部へとガスを供給することができる。これにより効率的なガスの置換が格納室において可能となる。
【００５７】
特に、請求項６記載の発明では、排気手段がゲート弁の弁箱に接続されているので、弁箱内部のガスの置換も効率的に行うことができる。
【００５８】
特に、請求項７記載の発明では、本体部と受渡し部とを排気手段に接続し、主排気管に外気吸込部を設けているので、受渡し部と外部との基板の受渡の際に受渡し部の排気を停止しても本体部の排気流量が大きく変動することはない。これにより、本体部と受渡し部とを１つの排気手段により排気することが可能となり、効率のよいガスの入替えが可能となり、さらに短時間でガスの濃度を所定濃度以下にでき、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の基板処理装置の構造を示す平面図である。
【図２】搬入出用格納室およびゲート弁を示す斜視図である。
【図３】搬入出用格納室およびゲート弁を示す縦断面図である。
【図４】搬入出用格納室の扉を示す斜視図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態の基板処理装置の搬入出用格納室およびゲート弁を示す縦断面図である。
【図６】扉の他の形態を示す斜視図である。
【図７】扉の他の形態を示す斜視図である。
【図８】ゲート弁の他の形態を示す斜視図である。
【図９】従来の基板処理装置を示す側面図である。
【符号の説明】
１ 基板処理装置
２ 搬送室
３、４ 搬入出用格納室
５ 処理室
６ ガス供給系
７ 排気系
２１ 搬送ロボット
５３、５４ ゲート弁
６１ ガス供給装置
６３、６３ａ、６４ 供給管
７１ 排気装置
７２、７３、７４ 排気管
７６ 弁
７７ 外気吸込管
７８ 主排気管
３１１、３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ フィルタプレート
３１４ 管
３１４ａ 細孔
５３１ 弁箱
Ｇ１〜Ｇ５ 矢印
Ｗ 基板
Claims (7)
- 基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、
前記受渡し部に接続された本体部と、
前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、
前記受渡し部内のガスを排気する排気手段と、
を備え、
前記受渡し部が、
外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、
前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁と、
を有し、
前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、
前記気流は、前記格納室内の前記ゲート弁に対向する壁面から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記壁面から前記ゲート弁へ向かう方向に発生することを特徴とする基板処理装置。 - 基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、
外部と前記基板の受渡を行う受渡し部と、
前記受渡し部に接続された本体部と、
前記受渡し部に所定のガスを供給するガス供給手段と、
前記受渡し部内のガスを排気する排気手段と、
を備え、
前記受渡し部が、
外部より受け入れた前記基板を格納する格納室と、
前記格納室と前記本体部との間に介在する開閉自在なゲート弁と、
を有し、
前記受渡し部への前記所定のガスの供給と前記受渡し部内のガスの排気とにより前記格納室内部に生じる気流の向きが、前記格納室に格納される前記基板の主面にほぼ平行であり、
前記格納室は、前記ゲート弁に対向するように配置された開閉自在な扉をさらに備え、
前記気流は、前記格納室内の前記扉から前記所定のガスが一様に噴出されて生じ、前記扉から前記ゲート弁へ向かう方向に発生することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項２記載の基板処理装置であって、
前記扉は、前記ガス供給手段に接続されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記本体部が、
前記格納室に前記ゲート弁を介して接続されると共に、前記基板の搬送を行う搬送手段を内部に有する搬送室と、
前記搬送室に接続され、前記基板に前記所定の処理を施す処理室と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項２または３に記載の基板処理装置であって、
前記扉に複数の細孔を分布形成した細孔板が取り付けられており、
前記所定のガスが前記細孔板の前記複数の細孔から噴出されることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記排気手段が前記ゲート弁の弁箱に接続されていることを特徴とする基板処理装置。 - 請求項１ないし６のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記排気手段が、
前記受渡し部に接続された第１排気管と、
前記第１排気管に取り付けられた開閉自在な弁と、
前記本体部に接続された第２排気管と、
前記第１排気管と前記第２排気管とに接続された主排気管と、
前記主排気管内部のガスを排気する手段と、
を有し、
前記主排気管に外気を流入させる外気吸込部が設けられていることを特徴とする基板処理装置。
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