JP4508412B2 - 処理チャンバ - Google Patents

Description

【０００１】
【本発明の技術分野】
本発明は基板処理装置に利用する自動扉の封止に関し、特に斯かる装置の無菌処理室に連通する処理対象の供給室へのアクセス扉に関する。
【０００２】
【従来技術】
米国特許第5,013,385号、第5,512,320号、第5,607,276号は、例えば、無菌の雰囲気を有する供給室から中央搬送ステーション及びそれに通ずる通路に、半導体ウエハー若しくはガラス板等の加工対象を自動搬送し、該加工対象を複数の処理ステーションで加工する加工装置を開示している。斯かる加工対象は好ましくは無菌のロードロック室内で垂直方向に積み上げられ、中央搬送ステーションに運ばれ、そしてそこで加工された後に元に戻される。
【０００３】
本発明は、発明者ダグラス R.アダムス(Douglas R.Adams)氏が１９９７年４月２１日に出願した「スモールバッチロードロック付の基板処理装置」と題する、米国仮出願シリアル番号60/044,490に開示された技術的事項を含み、本願の開示内容は斯かる出願内容の全体を含んでいる。斯かる米国仮出願は一般的な自動物質搬送加工装置を開示し、本願に係る自動アクセス扉は有利に適用でき、１つ若しくは複数の処理ステーションまたは処理モジュールにてウエハーを搭載したカセットの挿入若しくは他の物質の搬送のため、供給部品あるいはロードロックへの水平方向のアクセスが可能となる。また、処理後においてもウエハーまたは基板を再び搭載したカセットを水平方向に除去することが許される。
【０００４】
公知の一般的な基板処理装置でも自動アクセス扉は知られている。しかしながら、斯かる公知の扉は１つあるいは複数の不利な点があり、それ故、種々の処理装置へ適切に適用できないものとなっている。最もよく知られた処理装置は搬送ステーション、ロードロック及び処理モジュールを有し、汚染物を除去すべく負圧の下で作動する。これに対し、例えば、不活性ガスを使用する無菌の大気圧の下で濾過システムを使用して汚染物を除去することにより同様の結果を得ることも可能であり、後者の方がより効率が高い。負圧の下で作動する公知の基板処理装置のロードロックの自動アクセス扉は、大気圧または正圧の下で作動させると該装置内に扉を開口部に押圧する押圧手段がないため、効率の高い密封を行うことができない。その代わり、斯かる装置では装置内の負圧力に頼り、それにより前記扉をロードロックの開口部に密着する圧力を確保する。
【０００５】
数々の密封扉のもう一つの不利な点はその扉の巨大さと厚さとにある。例えば、ロードロックと前述の仮出願で開示した供給モジュールまたは他の装置と接近して配置された装置のように、扉の巨大さと厚さは狭い空間での使用を困難にする。
更に公知の基盤処理装置のもう一つの不利な点は、清掃を目的とする内部表面部へのアクセスが、装置の大掛かりな分解をすることなくできない点にある。処理室の雰囲気中はしばしば沈殿物やエッチングガスを含んでおり、斯かるガスはロードロック室に入って密封扉の内側の表面や視界ポートを汚染する。従って、この不利益は重大である。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は新規な垂直方向に摺動する自動扉を有する装置に関し、負圧および正圧いづれの場合であっても供給室またはロードロックと中央搬送ステーションとの間における密着状態を保持する装置を搭載する基板処理装置に関する。本発明である自動扉の重要な特徴は、扉が比較的薄く、垂直方向に移動可能であり、アクセスポートあるいはロードロックへの開口部を完全に開閉できる点にある。また斯かる扉は僅かな距離だけ水平方向に移動可能であり、ロードロックの表面部に対して圧接可能であり、正圧若しくは負圧下でロードロックを封止し、その垂直方向動作の間のロードロック部若しくはアクセスポートを囲む密封ガスケットまたはその開口部と扉との摩擦摺接を回避することも可能である。更に斯かる扉が下がったとき、それらは枢動し、内部表面部への完全なアクセスが可能となり、清掃を容易にする。
【０００７】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１においては、本発明による特徴を有する基板処理装置１０の拡大斜視図が示されている。本発明は図に示した１つの実施例について説明されているが、本発明は多くの変形例によって実施可能であることが理解されるべきである。更に、適切な大きさ、形状または種々の要素または材料の使用も可能である。
【０００８】
装置１０は、主要搬送部１２、複数の基盤処理モジュール１４、及び一対のロードロック供給モジュール１５、１６を有する。主要部１２は、基板処理モジュール１４、１５、１６間で搬送するための基板搬送回動アーム１８を有する。基板搬送回動アーム１８は、PCT特許公開番号 WO 94/23911に記載されたものとほぼ同様のものであり、斯かる出願内容の全体を、本願の開示内容は含んでいる。しかしながら、いづれの適切なタイプのプログラマブルな搬送アームを使用することも可能である。主要部１２によって形成されるチャンバ３０は負圧または不活性ガスの大気圧の下で無菌状態が保たれる。基盤供給モジュールまたはロードロック１５と１６は、主要部１２の前端に結合している。ロードロック１５と１６はハウジング２０及びウエハーまたは物質カセットを保持する手段２２と２４を有する。基板処理モジュール１４は当業界では周知であり、従って、以下では更なる説明を省略する。
【０００９】
主要部１２の前端には２つの供給モジュールすなわちロードロック１５、１６が固定されている。ロードロックはチャンバ３０への若しくはチャンバ３０からの自動個別搬送のため、基板またはウエハーを搭載するカセットの基板供給室として機能する。すなわち、負圧下または不活性ガスを含む大気圧下での処理環境と対応する供給室環境との間の搬送であり、後者は加工のためウエハーを搭載したカセットを搬入し、そして加工済みのウエハーを搭載したカセットを移動する作業を行う周囲環境に開口している。ロードロック１５、１６へのアクセス扉２６、２８は、周囲環境に開口し、水平方向の移動によりカセット２２、２４をロードロックに搬入あるいは搬出する。処理チャンバ回動アーム１８はロードロック１５、１６内のカセットからの基板を処理モジュール１４に、半径方向にそして継続的に搬送する。同様に基板の処理終了後、処理室のロボットアーム１８は基板をモジュール１４からロードロック１５、１６内のカセット２２、２４に搬送する。ロードロック１５、１６をチャンバ３０から封止すべく、バルブ３２、３４が作動し、ロードロック１５、１６は減圧され、且つ周囲の圧力に開口し、チャンバ３０またはモジュール１４を周囲の環境に開口することなくカセット２２または２４を移動させる。開閉する扉２６、２８が開口して基盤カセットがロードロック室１５、１６に搬入された後、扉２６、２８は閉じそして封止される。そして室１５、１６は中央搬送ステーション室３０内の状態に対応するよう真空に排気されるかまたは大気圧または正圧の不活性ガスによって充填される。そしてバルブ３２、３４はロードロック室１５，１６と搬送ステーション室３０との間の搬送ポートを開けるべく作動する。
【００１０】
図２ないし図４は、本発明にかかる新規な扉アセンブリ２６、２８を示している。各アセンブリ２６、２８は床に対して垂直方向に支持できるよう設計され、且つロードロック１５、１６のチャンバ２０にボルトで固定された支持フレーム（すなわち支持手段）３６を有する。支持フレーム３６の上半分３９は図４に開示するガスケット３８によって囲まれた、ロードロック１５，１６へのアクセス通路、すなわち開口部３７を包含する。支持フレーム３６の上半分３９は該フレームの上部そして側部から内方に延出するフランジ４０を有し、支持フレーム３６の上半分３９の開口幅を、支持フレーム３６の下半分４１の開口幅よりも小さく、且つ扉４２の幅よりも小さくなっている。
【００１１】
支持フレーム３６の下半分４１内には垂直方向に摺動自在なドア４２のための支持部が搭載され、上部支柱４４、下部支柱４５、垂直方向に動作する空気圧式アクチュエータシリンダ４６、一対の垂直ガイドロッド４７、取り外し自在な蝶番アセンブリ４９を介して摺動扉４２を固定するための磁気ブロック４８を有する。空気圧式シリンダ４６の作動によりシリンダ４６内の内部ピストンは上下動をし、該シリンダ４６に磁気的に固着された磁気ブロックを上方または下方にシリンダ４６とロッド４７に沿って搬送し、図２に示すように扉４２を上方に且つ閉成状態にしたり、図３に示すように下方に且つ開放状態にするように移動せしめる。
【００１２】
図２に示すように、扉４２が上方位置に上昇せしめられると、支持フレーム３６の上半分３９の開口部幅よりも該扉幅の方が広くてフランジ４０を越える故、支持フレーム３６のフランジ４０の側部と上部の下に、かつ、近接して前記扉が包まれる。
しかしながら、図３に示すように、支持フレーム３６の下半分４１に対して垂直方向に扉４２が移動せしめられると、もはや扉とフランジ４０とは重なり合うことはなく、扉の幅は、支持フレーム３６の下半分４１の開口幅より小さい。これによって図４に示すように扉４２は、上部ヒンジ部をシリンダ部材４９に固着する上部ヒンジボルト４３が取り除かれると、蝶番４９の回りに外方に向かって、清掃位置にまで枢動せしめられる。時間の経過とともに内側の扉の表面に付着してロードロック２２、２４内、そして処理室３０の雰囲気中の清浄度を低下させることとなる沈殿物や汚染物質を除去するために、扉４２の内側表面の清掃は重要である。
【００１３】
本願発明の要素は、垂直方向に摺動自在な自動扉４２が水平方向に少々の距離だけ移動可能、すなわち膨張可能であり、前記扉は係止部材として作用するフランジ４０の内側表面とロードロック２２、２４（図４に示す）への開口部３７を囲むガスケット３８と表面部との間に押圧される。これは、該扉の表面とロードロックのガスケット３８との摩擦力なくして扉４２を上方位置からの位相及び上方位置への移動を可能にする。封止係合は、扉４２が垂直に上方位置にまで上昇した後に膨張するように作動せしめられたときにのみ起きる。
【００１４】
図３と図５に開示した好ましい実施例によれば、扉４２は、内部ドアパネル部５０と、複数の板バネ５２とスプリングバイアスボルト５３によって内部ドアパネル部に柔軟に付着された外部ドアパネル部５１と、図３に明確に示した膨張/収縮可能なブラダー型ガスケット５４とからなるアセンブリを有する。そしてガスケット５４は内部ドア部５０の外側表面にある連続的な窪み部に配置され、ブラダー型ガスケット５４は内部ドアパネル部５０と外部ドアパネル部５１との間にサンドイッチの如く挟まれている。図５に示すように、ブラダー型ガスケット５４は内部ドアパネル部５０の通路を介して、はめ合い部材５５及び自動空気インフレーションホース５６へと連結し、図４に示すように扉４２が上方位置にあるときは、ブラダー型ガスケット５４を膨張させ、内部ドアパネル部と外部ドアパネル部を均等に離し、ロードロック開口部３７を封止する。
【００１５】
４つの短い板バネ５２の各端部はそれぞれ内部ドア部と外部ドア部とに、リベット若しくはボルトの如きもの付着せしめられ、膨張可能なブラダ型ガスケット５４のような膨張手段が圧縮空気により、作動せしめられ、両ドアパネルが必要な僅かな距離だけ分離可能となる。そして、例えばガスケット５４を収縮すべく圧縮空気を抜き、膨張手段が弛緩せしめられたとき、両ドアパネル５０，５１にバイアスをかけて、ほぼ接触する位置に戻らせる。また、板バネ５２は柔軟な支持を提供し、仮に双方が完全に平行でない場合でも、内部ドア部５１をロードロック表面と表面接触可能ならしめている。ドアパネル部５０、５１の隅部付近を貫通する４つのスプリングバイアスボルト５３は、両パネル部が強制的に分離され、そして水平運動により処理室通路と封止状態に入ったり、かかる封止状態が解除する際の表面接触するとき、該パネル部がお互いに整列するのを助ける。該スプリングバイアスボルトはブラダ型ガスケットが膨張したときパネル部５０，５１が必要な短い距離だけ分離することを許容する。そして、ブラダ型ガスケット５４が収縮したときに戻るように若しくは表面が接触するようにパネル部にバイアスをかける。
【００１６】
図２に示されたように、扉４２が上部に位置するとき、扉４２はフランジ４０の上部及び側部と重なり合う。その結果、ブラダ型ガスケット５４の膨張により、内部ドアパネル部５０と外部ドアパネル部５１との間のブラダを圧縮し、外部ドアパネル部５１を、周囲にあるフランジ４０の内側表面に向けて押圧し、内部ドアパネル部５０をロードロック１５、１６とロードロックへの開口部３７を囲む連続するガスケット３８の表面に押圧する。これによってロードロックは与えられた正圧状態のまま封止され、ロードロック内の雰囲気が負圧（真空）であっても正圧（不活性ガスによる大気圧）であってもそれによって最良の封止状態が得られる。
【００１７】
図２から図４までに示すように、且つ外部ドアパネル部５１を外した状態で図３に示したように、内部ドアパネル部５０は連続して封止された扉であって、ガラスでできた視界ポート５７を有し、これによって該装置の作動中に基板カセット２２、２４を見ることが可能となる。かかる理由により、外部ドアパネル部５１はフレーム状のパネルであって、内部ドアパネル部５０の視界ポート５７を覆うことなく、フランジ４０と膨張したブラダ型ガスケット５４との間に周囲に亘る圧縮板を提供する。
【００１８】
本願発明の好適な実施例によれば、扉４２の支持フレーム３６は扉４２を上昇位置に支持する空気圧式作動ロッド４６のためのピボット支持部を有する。なんとなれば、ブラダ型ガスケット５４が両ドア部に挟まれているので、ブラダ型ガスケット５４の膨張によってドア部５０がドア部５１から離れ、そして水平方向に移動するからである。これによりドア部５１、扉４２とその支持磁気ブロック４８が揺動し、即ち僅かな角度だけ枢動し、前記ブロック４８とシリンダ４６との間に応力そして磨耗が発生する要因となる。これはシリンダ支持ブロック６０と支持フレーム４６の下部クロス部材４５との間をピボットで支持することにより回避される。好ましいピボット支持機構は、支持ブロック６０の底部表面に有する複数のノッチ部分６１と、クロス支柱４５の上部表面にその幅方向に窪み部に配置される複数のローラーベアリング６２とを有し、そしてスプリングボルト６３が、ピボットの反対側にある。これによりブラダ型ガスケット５４が膨張したり収縮する毎に起きる扉４２の水平方向の動きに対応するため、ドア支持アセンブリを少しだけ枢動せしめることを可能にする。
【００１９】
前述の説明は本願発明の例示に過ぎず、本願発明から乖離することなく当業者によって種々の代替や修正が可能となる。それ故、本願発明は添付の請求項の範囲に属する代替、修正及び変形をも全て包含する。
【図面の簡単な説明】
本発明の前述した特徴及びその他の特徴は、添付図面を参照しつつ、以下の記載によって説明される。
【図１】 本発明にかかる自動ロードロックアクセス扉を搭載した基板処理装置の全体平面図である。
【図２】 本発明の実施例にかかる自動扉アセンブリの正面図であって、この図においては上昇位置または閉成位置にある扉を示している。
【図３】 図２の自動扉アセンブリの一部正面図であって、この図においては下降位置または開放位置にある扉が示され、更に、図示の都合のため、扉の外部パネルが取りはずされている。
【図４】 図２の装置の正面図であり、この図においては扉が清掃目的のため、下降位置にあってかつ外側に枢動せしめられている。
【図５】 図３の５-５線に沿った断面図である。

Claims (9)

1. 外圧がより高い場合及び内圧がより高い場合のいづれの場合であってもチャンバのポートを封止する小型の自動摺動扉手段を有する処理チャンバであって、
   内部ドアパネル部と、前記内部ドアパネル部に柔軟に付着する外部ドアパネル部と、前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部との間に配置されて前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とを分離せしめるが如く作動可能な膨張手段とからなる扉手段と、
   前記扉手段を摺動自在に支持し、前記扉手段を開放位置から前記内部ドアパネル部が前記ポートから離間する閉成位置にまで摺動させ、前記外部ドアパネル部が前記閉成位置にあるとき、前記外部ドアパネル部の表面とのあいだに隙間をおくように係止手段を支持する支持手段と、
   前記扉手段が前記閉成位置に移動したときに前記外部ドアパネル部を前記係止手段に圧接し、前記内部ドアパネル部を正圧の供給によって処理チャンバのポートに圧接して前記処理チャンバを封止すべく、前記膨張手段を駆動する手段と、を有し、
   前記支持手段はフレームを含み、前記フレームは、細長い垂直な側部と、下部支柱と、前記フレームを下部及び上部に分ける上部支柱と、空気圧式シリンダとを有し、前記空気圧式シリンダは前記下部支柱と上部支柱との間に設けられ、前記下部支柱と前記空気圧式シリンダとは枢動手段によって互いに接続され、それによって前記膨張手段が膨張して前記処理チャンバのポートを封止するために前記処理チャンバのポートに対して前記内部ドアパネル部を圧接した際に、前記空気圧式シリンダ及び前記扉手段が前記下部支柱に対して僅かな角度だけ枢動することを特徴とする処理チャンバ。
2. 請求項１に記載した処理チャンバであって、
   前記支持手段は、前記扉手段を支持して下方の開放位置と上方の閉成位置との間を垂直方向に摺動運動させ、
   前記膨張手段は前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とを水平方向に分離して処理チャンバのポートを封止することを特徴とする処理チャンバ。
3. 請求項１に記載した処理チャンバであって、
   前記膨張手段は、前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部との間に支持された連続した膨張可能なブラダ型ガスケットと、
   前記ブラダ型ガスケットを膨張せしめ、前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とを分離してポートを封止し、更に前記ブラダ型ガスケットを弛緩させて前記ポートの封止を解除する手段と、を有することを特徴とする処理チャンバ。
4. 請求項２に記載した処理チャンバであって、
   前記扉手段の支持手段は、
   上部支持レールと、
   前記下部支柱と前記上部支柱との間に設けられて、前記扉手段を支持して前記上部と前記下部との間を自動的に摺動する手段と、
   前記フレーム上部の前記垂直な側部に設けられて、前記チャンバを封止するために前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とが分離したときに前記扉手段の係止手段を形成するフランジ手段と、
   をさらに有することを特徴とする処理チャンバ。
5. 請求項４に記載した処理チャンバであって、
   前記空気圧式シリンダは、
   磁気ピストンと、
   前記シリンダに支持されて磁気的に前記ピストンに連接して前記ピストンとともに垂直運動をする磁気ブロック手段と、
   前記フレームの前記下部と上部との間を前記扉手段が前記ブロック手段と共に垂直運動するように前記扉手段を前記ブロック手段に連結する手段と、
   を有することを特徴とする処理チャンバ。
6. 請求項５に記載した処理チャンバであって、
   前記扉支持手段は、下部支柱と上部支柱との間に前記空気圧式シリンダと平行に設けられる一対の垂直ガイドロッドをさらに有することを特徴とする処理チャンバ。
7. 請求項５に記載した処理チャンバであって、
   前記扉手段は、上部プレート部分と下部プレート部分とを有するヒンジ手段によって前記磁気ブロックに取り付けられ、前記ヒンジ手段の上部プレート部分は清掃のため前記扉を前記支持フレームから外方に枢動すべく前記ブロックに開放可能に連結されたことを特徴とする処理チャンバ。
8. 請求項１に記載した処理チャンバであって、
   前記扉の外部ドアパネル部が内部ドアパネル部にそれらの間にある複数の板ばねによって柔軟に付着せしめられ、前記板バネの端部はそれぞれ前記内部ドアパネル部及び前記外部ドアパネル部に接合され、前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とを強制的に分離することを許容し、前記膨張手段の作動が解除された場合に前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とをもとの接触状態に戻すように付勢することを特徴とする処理チャンバ。
9. 請求項１に記載した処理チャンバであって、
   前記扉の内部ドアパネル部及び外部ドアパネル部は複数のばね付勢ボルトによって互いに柔軟に取り付けられ、前記ばね付勢ボルトは、前記内部ドアパネル部及び前記外部ドアパネル部の整列を維持しつつ、前記膨張手段によって前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とを強制的に分離することを許容しかつ前記膨張手段の作動が解除された場合に前記内部ドアパネル部と前記外部ドアパネル部とをもとの接触状態に戻すように付勢することを特徴とする処理チャンバ。

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