JP4584821B2 - 真空処理装置及び帯状気流形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空の処理室内で被処理体に所望の処理を施す真空処理装置に係り、特に真空処理室に減圧下で連通可能なロードロック室を有する真空処理装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造においては、成膜処理、熱処理、ドライエッチング処理、クリーニング処理等の様々なプロセスが真空容器の中で所要の処理ガスを用いて行われる。このような真空プロセスが行われる真空容器または真空処理室を大気に開放することなく室内に被処理体（半導体ウエハ、ガラス基板等）を搬入出するために、室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切換可能なロードロック室がゲートバルブを介して、あるいはゲートバルブおよび真空搬送室を介して真空処理室に接続される（たとえば、特許文献１参照）。

一般に、ロードロック室は、ゲートバルブの反対側に位置するドアバルブを介して大気圧空間と接続され、室内を大気圧状態にしてからドアバルブを開けて大気に開放されるようになっている。こうしてドアバルブが開いているときに、ロードロック室の外に配備されている大気搬送ロボットが、前後方向に進退移動可能な搬送アームを用いて、未処理の被処理体をロードロック室へ搬入し、処理済の被処理体をロードロック室から搬出するようになっている。
特開平３−８７３８６

上記のように、ロードロック室の室内を大気圧状態にしてからドアバルブは開けられる。この時、外の空気がロードロック室内に入り込まないように、ロードロック室内に窒素ガス等のパージガスを供給して大気圧よりも少しだけ高い圧力（陽圧）に調圧することも行われている。しかしながら、そのような圧力調整を行っても、搬送アームや被処理体の出し入れその他の要因によって外の空気が開状態のドアバルブ通路を通ってロードロック室内に入り込むことがある。その場合、外気中のパーティクルだけでなく水分も無視できない異物となる。すなわち、ロードロック室内に外気中の水分が入り込むと、それが被処理体の表面に付着すればプロセスの歩留まりを下げる原因になるだけでなく、搬入時にはその直後の真空引きの際に水分のために所要時間が長びいたり、搬出時には処理済の被処理体あるいはその付近に付着または浮遊している残留ガスと水分が反応して有害または不所望な反応生成物を生じることがある。他方で、ロードロック室の室内を陽圧にしてドアバルブを開けることで、ロードロック室内に浮遊していた残留ガスが外の大気中に拡散するのも、環境面で望ましくない。なお、残留ガスとは、真空処理室から被処理体にくっついて来た未反応処理ガスや反応副生成物のガス、あるいは被処理体表面の反応生成物から放出されたガス等である。

また、従来より、ドアバルブの大気側近傍（上方）にエアシャワーを設置して、開状態のドアバルブ通路を通る被処理体に上から清浄な空気流をダウンフローで吹き付けて被処理体表面に付着している異物を吹き飛ばして除去することも行われている。しかしながら、そのようなエアシャワーを用いると、被処理体表面から吹き飛ばされた異物が周囲つまりロードロック室内や大気中に飛散する結果、ロードロック室内に水分が入り込んだり、大気中に残留ガスが拡散すれば、やはり上記と同様の問題が発生することになる。その上、エアシャワー方式は、ダウンフローの空気流が当たる被処理体の上面から異物を除去することはできても、空気流が当たらない被処理体の下面からは異物を除去することが難しかった。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、ドアバルブを開けた際に外の空気がロードロック室内に入り込むのを確実に防止すると同時にロードロック室内の雰囲気が外の大気中に拡散するのを確実に防止し、さらには開状態のドアバルブの通路を通る被処理体に付着している異物を被処理体の上面からだけでなく被処理体の下面からも効果的に除去できるようにした真空処理装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、被処理体の搬送通路を気体に関して区画する機能および被処理体に付着している異物を取り除く機能を向上させた帯状気流形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の真空処理装置は、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、前記真空処理室にゲートバルブを介して、またはゲートバルブと所定の減圧空間とを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、前記真空処理室と前記大気圧空間との間で被処理体の搬送を行うために室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室と、前記大気圧空間内で前記ドアバルブの近傍に設けられ、前記ドアバルブの通路の上端の高さ位置またはそれより上方の高さ位置からエアまたは不活性ガスを帯状の気流で鉛直下方に吹き出す気流吹出し部と、前記大気圧空間内で前記気流吹出し部と向かい合ってその下方に設けられ、その吸込み口に回転自由に設けられた羽根車を有し、前記気流吹出し部からの前記気流を前記ドアバルブの通路の下端の高さ位置またはそれより下方の高さ位置にてバキューム力により吸い込む気流吸込み部とを有する。

上記の構成においては、気流吹出し部より帯状にダウンフローで吹き下ろされたエアまたは不活性ガス（例えば窒素ガス）の気流は、真下の気流吸込み部より与えられるバキューム力で垂直下方に引かれ、途中に障害物が無ければ、乱流を生じることなく通路の底面まで帯状の層流を保持し、その両側の空間を気体に関して十全に区画することができる。この場合、気流吸込み部のバキューム力を大きめに調整することで、適度に周囲の気体も、つまり大気圧空間の空気や、開状態のドアバルブの通路を介してロードロック室側からの気体も、気流吸込み部に引き込んで外へ排出することができる。

そして、気流吹出し部と気流吸込み部との間に形成される通路を被処理体が通る際には、気流吹出し部よりダウンフローで吹き下ろされたエアまたは不活性ガスの気流が被処理体の上面に当たることにより、被処理体上面にパーティクルや水分が付着していれば、それらのパーティクルや水分は気流の当たる衝撃で吹き飛ばされる。そして、吹き飛ばされたパーティクルや水分は気流のエアまたは不活性ガスや周囲の気体と一緒に被処理体の外側（周囲）を回るようにして下方の気流吸込み部に引かれ、かつ吸い込まれる。この場合、被処理体の下面（裏面）にも気流吸込み部からのバキューム力が及ぶため、被処理体下面にパーティクルや水分が付着していれば、それらの異物も被処理体の下面から離脱して直下の気流吸込み部に吸い込まれる。

上記気流吹出し部と気流吸込み部は常時動作してもよいが、通常は必要な時だけ動作するのが好ましく、本発明の好適な一態様によれば、ドアバルブが開く直前に気流吹出し動作および気流吸込み動作をそれぞれ開始し、ドアバルブが閉じた直後に気流吹出し動作および気流吸込み動作をそれぞれ停止する。

さらに、本発明の真空処理装置においては、気流吸込み部の吸込み口に羽根車が回転自由に設けられる。この羽根車は、バキューム力によって吸込み口に流入してきた気流のエアまたは不活性ガスや外気等の風力で回転運動し、その上方に渦巻状の吸込み気流を形成する。これにより、被処理体から吹き飛ばされたパーティクルや水分を吸い込む集塵力が増すだけでなく、被処理体の下面からパーティクルや水分等の異物を取り除く効果を一層高めることができる。

別の好適な一態様によれば、気流吹出し部に、エアまたは不活性ガスを清浄化および／または加熱するためのフィルタおよび／またはヒータが設けられる。

また、本発明の帯状気流形成装置は、被処理体が水平方向に通り抜ける所定の通路の上に設けられ、エアまたは不活性ガスを帯状の気流で鉛直下方に吹き出す気流吹出し部と、前記気流吹出し部と対向するように前記通路の下に設けられ、その吸込み口に回転自由に設けられた羽根車を有し、前記気流吹出し部からの前記気流をバキューム力により吸い込む気流吸込み部とを有する。この帯状気流形成装置においても、気流吹出し部と気流吸込み部との間に上記と同様に通路の底面まで安定した層流を保持できる帯状気流が形成され、上記と同様の気体的区画効果および異物除去効果が奏される。また、気流吸込み部に羽根車を回転自由に設ける構成により、被処理体から吹き飛ばされたパーティクルや水分を吸い込む集塵力が増すだけでなく、被処理体の下面からパーティクルや水分等の異物を取り除く効果を一層高めることができる。なお、この帯状気流形成装置は、ドアバルブの外隣だけでなく、任意の被処理体搬送通路に設置することができる。

本発明の真空処理装置によれば、上記のような構成および作用により、ドアバルブを開けた際に外の空気がロードロック室内に入り込むのを確実に防止すると同時にロードロック室内の雰囲気が外の大気中に拡散するのを確実に防止することができ、しかも開状態のドアバルブの通路を通る被処理体に付着している異物を被処理体の上面からだけでなく被処理体の下面からも効果的に取り除くことができる。また、本発明の帯状気流形成装置によれば、上記のような構成および作用により、被処理体の搬送通路を気体に関して区画する機能および被処理体に付着している異物を取り除く機能を向上させることができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１に、本発明の一実施形態に係る真空処理装置の全体構成を示す。この真空処理装置は、いわゆるクラスタツールであり、クリーンルーム内に設置され、チャンバ型の真空搬送室１０を有する例えば六角形のトランスファ・モジュールＴＭの周りに複数（たとえば４台）のプロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄と、一対のロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂とをクラスタ状に配置している。

プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄は、室内の圧力が個別に設定ないし制御されるチャンバ型の真空処理室１２を有している。ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂は、後述するように、室内を選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるチャンバ型のロードロック室１４を有している。プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄の真空処理室１２はそれぞれゲートバルブＧＡを介してトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０に連結されている。ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂のロードロック室１４はそれぞれゲートバルブＧＢを介して真空搬送室１０に連結されている。真空搬送室１０の室内には旋回および伸縮可能な一対の搬送アームＦ_A，Ｆ_Bを有する真空搬送ロボットＲＢ₁が設けられている。

プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄は、各々の真空処理室１２内で所定の用力（処理ガス、高周波、熱等）を用いて所要の枚葉処理、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）あるいはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）等の成膜処理、熱処理、半導体ウエハ表面のクリーニング処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。

ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂は、各々のロードロック室１４内の雰囲気を大気圧状態と所定真空度の減圧状態との間で切り換えられるようになっている。各ロードロック室１４は、トランスファ・モジュールＴＭ側からみて反対側の大気圧下にあるローダ・モジュールＬＭの大気搬送室１６にドアバルブＤＶを介して接続されている。

ローダ・モジュールＬＭと隣接してロードポートＬＰおよびオリフラ合わせ機構ＯＲＴが設けられている。ロードポートＬＰは、外部搬送車との間で例えば１バッチ２５枚の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収納可能なウエハカセットＣＲの投入、払出しに用いられる。オリフラ合わせ機構ＯＲＴは、ウエハＷのオリエンテーションフラットまたはノッチを所定の位置または向きに合わせるために用いられる。

ローダ・モジュールＬＭに設けられている大気搬送ロボットＲＢ₂は、一対の伸縮可能な搬送アームを有し、リニアガイド（リニアスライド）ＬＡに沿って水平方向に移動可能であるとともに、昇降・旋回可能であり、ロードポートＬＰ、オリフラ合わせ機構ＯＲＴおよびロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の間を行き来してウエハＷを枚葉単位で搬送する。ここで、大気搬送ロボットＲＢ₂は、ウエハカセットＣＲ前面に設けられているＬＰドア（図示せず）の開状態において半導体ウエハＷをローダ・モジュールＬＭ内に搬入する。リニアガイドＬＡは、例えば永久磁石からなるマグネット、駆動用磁気コイルおよびスケールヘッド等で構成され、コントローラからのコマンドに応じて大気搬送ロボットＲＢ₂の直線運動制御を行う。

ここで、ロードポートＬＰに投入されたウエハカセットＣＲ内の１枚のウエハにこのクラスタツール内で一連の処理を受けさせるための基本的なウエハ搬送動作を説明する。

ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂は、ロードポートＬＰ上のウエハカセットＣＲから１枚のウエハＷを取り出し、このウエハＷをオリフラ合わせ機構ＯＲＴに搬送してオリフラ合わせを受けさせ、それが済んだ後にロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂のいずれか一方（たとえばＬＬＭ₁）に移送する。移送先のロードロック・モジュールＬＬＭ₁は、大気圧状態でウエハＷを受け取り、搬入後に室内を真空引きし、減圧状態でウエハＷをトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送ロボットＲＢ₁に渡す。

搬送ロボットＲＢ₁は、搬送アームＦ_A，Ｆ_Bの片方を用いて、ロードロック・モジュールＬＬＭ₁より取り出したウエハＷを１番目のプロセス・モジュール（たとえばＰＭ₁）に搬入する。プロセス・モジュールＰＭ₁は、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件（ガス、圧力、電力、時間等）で第１工程の枚葉処理を実施する。

この第１工程の枚葉処理が終了した後に、搬送ロボットＲＢ₁は、ウエハＷをプロセス・モジュールＰＭ₁から搬出する。次に、搬送ロボットＲＢ₁は、１番目のプロセス・モジュールＰＭ₁から搬出したウエハＷを次に２番目のプロセス・モジュール（たとえばＰＭ₂）に搬入する。この２番目のプロセス・モジュールＰＭ₂でも、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件で第２工程の枚葉処理を実施する。

この第２工程の枚葉処理が終了すると、搬送ロボットＲＢ₁は、ウエハＷを２番目のプロセス・モジュールＰＭ₂から搬出する。次いで、搬送ロボットＲＢ₁は、プロセス・モジュールＰＭ₂から搬出したウエハＷを、次工程があるときは３番目のプロセス・モジュール（ＰＭ₃もしくはＰＭ₄）に搬入し、次工程がないときはロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の片方に搬送する。３番目以降のプロセス・モジュールで処理が行われた場合も、その後に次工程があるときは後段のプロセス・モジュールに搬入し、次工程がないときはロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の片方に戻す。

こうしてクラスタツール内の複数のプロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂・・で一連の処理を受けたウエハＷがロードロック・モジュールの片方（たとえばＬＬＭ₂）に搬入されると、このロードロック・モジュールＬＬＭ₂の室内は減圧状態から大気圧状態に切り替えられる。しかる後、ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂が、大気圧状態のロードロック・モジュールＬＬＭ₂からウエハＷを取り出して該当のウエハカセットＣＲに戻す。なお、ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂において滞在中のウエハＷに所望の雰囲気下で加熱または冷却処理を施すこともできる。

上記のように、このクラスタツールは、ウエハを複数のプロセス・モジュールに真空中で順次シリアルに搬送して一連の処理を連続的に実施することが可能であり、特に真空薄膜形成加工では複数のプロセス・モジュールに異なる成膜加工を連続的に行わせて所望の薄膜をインラインで積層形成することができる。また、複数のプロセス・モジュールがパイプライン方式でそれぞれの枚葉処理を連続的に繰り返すため、高い稼働率および生産性を可能とする。

このクラスタツールにおいては、ロードロック・モジュールＬＬＭ₁（ＬＬＭ₂）とローダ・モジュールＬＭとの間、より詳細にはドアバルブＤＶとローダ・モジュールＬＭの大気搬送室１６との間に、この実施形態による帯状気流形成部２０が設けられている。

図２に、各ロードロック・モジュールＬＬＭ_j（ｊ＝１，２）のロードロック室１４にドアバルブＤＶおよび帯状気流形成部２０を介してローダ・モジュールＬＭが接続される構成および各室内の要部の構成を略縦断面図で示す。

ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、ロードロック室１４内に、ウエハＷを載置して支持する載置台２２を設けている。この載置台２２の中には、ウエハＷを搬送ロボットＲＢ₁，ＲＢ₂との受け渡しの際に水平姿勢で上げ下げするためのリフトピン機構（図示せず）が設けられている。

また、ロードロック室１４の上部たとえば天井面には給気ポート２４が設けられている。この給気ポート２４にはパージガス供給源２６からの給気管２８が接続されており、この給気管２８には流量制御弁３０と開閉弁３２が並列に設けられている。開閉弁３２は、たとえばエアオペレート・バルブからなり、コントローラ１８により開閉（オン／オフ）制御される。流量制御弁３０は、たとえば比例制御弁からなり、圧力制御部３４によってバルブ開度を制御されるようになっている。ロードロック室１４の天井には室内の圧力を計測する真空計３６も取り付けられており、この真空計３６の出力信号（圧力測定値）はフィードバック信号として圧力制御部３４に与えられる。

ロードロック室１４の室内を減圧状態から大気圧状態に切り換える際には、開閉弁３２を開けてパージガス供給源２６からのパージガスたとえば窒素ガスを開状態の開閉弁３２を介してロードロック室１４内に送り込む。また、ロードロック室１４内を大気圧状態から減圧状態に切り換えた後に室内の真空圧力を一定値に保持するときは、開閉弁３２を閉状態に保ったままでパージガス供給源２６からのパージガスを調圧用ガスとして流量制御弁３０経由でロードロック室１４内に供給し、流量制御弁３０のバルブ開度（ガス供給流量）を真空計３６および圧力制御部３４によってフィードバック制御するようになっている。

ロードロック室１４の底面には排気ポート３８が設けられている。この排気ポート３８は排気管４０を介して真空ポンプ４２に接続されており、排気管４０には開閉弁４４が設けられる。真空ポンプ４２は、粗引き用の低真空ポンプと高真空で動作する高真空ポンプとを有している。開閉弁４４は、たとえばエアオペレート・バルブからなり、コントローラ１８により開閉（オン／オフ）制御される。

ドアバルブＤＶは、ロードロック室１４の大気側搬入出口１４ａを垂直に仕切るように取り付けられ、定常時は閉状態を維持し、ウエハＷまたは大気搬送ロボットＲＢ₂の搬送アームを通す時だけ一時的に開状態となる。このドアバルブＤＶが開くと、ロードロック室１４とローダ・モジュールＬＭの大気搬送室１６とが連通する。ドアバルブＤＶの開閉動作はコントローラ１８によって制御される。

帯状気流形成部２０は、ドアバルブＤＶと大気搬送室１６との間に取り付けられた水平方向に貫通する開口または搬送通路４５を有する矩形枠型の本体４６と、この本体４６の上部に設けられた気流吹出し部（またはフラットエアーノズルあるいはエアーカーテン）４８と、本体４６の下部（気流吹出し部４８の真下）に設けられた気流吸込み部５０とを有している。本体４６の搬送通路４５は、ドアバルブＤＶの通路とほぼ同じか、それよりも大きな開口面積に形成されてよい。

図３に、一実施例による気流形成部２０の要部の構成を示す。この実施例による気流吹出し部４８は、ドアバルブＤＶの通路の上端付近の高さ位置またはそれより上方の高さ位置にたとえばスリット状または多孔状の噴出口５２を設け、この噴出口５２の内側（上）にフィルタ５４を配置し、その内奥（上）に気流用ガス導入室（バッファ室）５６を設けている。そして、外付けの気流用ガス供給源５８よりガス供給管６０を介して好ましくは乾燥した高圧の気流用ガスたとえばエア（窒素ガス等の不活性ガスでもよい）をバッファ室５６に導入し、フィルタ５４を通してから噴出口５２より直下の搬送通路４５に向けて帯状たとえばカーテン状に鉛直下方に吹き出すようになっている（図２、図３）。フィルタ５４は、一定の粒径を超える大きさの粒子を捕集できる通常のフィルタで構成されてよい。なお、エア供給管６０には開閉弁６２を設けている（図２）。この開閉弁６２は、たとえばエアオペレート・バルブからなり、コントローラ１８により開閉（オン／オフ）制御される。

第１の実施例による気流吸込み部５０は、図３に示すように、ドアバルブＤＶの通路の下端付近の高さ位置またはそれより下方の高さ位置にたとえばスリット状または多孔状の吸込み口６４を設け、この吸込み口６４の内側（下）にバッファ室６６を設けている。そして、このバッファ室６６に排気管６８を介して真空源７０を接続し、排気管６８に開閉弁７２を設けている（図２、図３）。この真空源７０は、吸込み口６４に吸込み用のバキューム力を供給するためのものであり、排気能力の非常に大きな低真空ポンプあるいはエジェクタ装置で構成されてよい。なお、真空源７０は、工場用力側に設置されていてもよく、あるいは装置近傍に設置されていてもよい。開閉弁７２は、たとえばエアオペレート・バルブからなり、コントローラ１８により開閉（オン／オフ）制御される。

この実施例において、気流吹出し部４８および気流吸込み部５０がそれぞれの気流吹出し動作および気流吸込み動作を同時に行うときは、図３に示すように、気流吹出し部４８の噴出口５２より帯状にダウンフローで吹き下ろされた乾燥エアの気流Ｊは、真下の気流吸込み部５０より与えられるバキューム力で垂直下方に引かれ、途中で乱流を生じることなく底面の吸込み口６４まで帯状の層流を保持することができる。さらに、気流吸込み部５０のバキューム力を大きめに調整することで、適度に周囲の気体も、つまりローダ・モジュールＬＭ側の空気や、開状態のドアバルブＤの通路を介してロードロック室１４側からの気体も、吸込み口６４に引き込んで排気ライン６８，７０へ排出することができる。

図４および図５に、第２の実施例による帯状気流形成部２０の要部の構成を示す。この実施例の特徴とするところは、気流吸込み部５０の吸込み口６４を好ましくは床面中心部に設け、その吸込み口６４の内側（下）に羽根車７４を回転自由に設けている構成である。この羽根車７４は、上記のような排気ライン６８，７０からのバキューム力によって吸込み口６４に流入してきた乾燥エアや外気等の風力で回転運動し、その上方に渦巻状の吸込み気流Ｊを形成する。こうして、気流吹出し部４８よりダウンフローで帯状に吹き下ろされた乾燥エアの気流Ｊは、搬送通路４５の途中で層流から渦巻流に変わり、周囲の気体を巻き込みながら真下の吸込み部５０側へ垂直下方に流れる。

図２において、図示省略するが、トランスファ・モジュールＴＭも、真空搬送室１０の室内を常時所定の真空度で減圧状態に維持するための排気部やパージガス供給部を備えている。また、各プロセス・モジュールＰＭ_iも、プロセスレシピにしたがって真空処理室１２内を所定の真空圧力まで減圧する排気部や真空処理室１２内に所要の処理ガスを供給する処理ガス供給部等を備えている。

コントローラ１８は、１つまたは複数のマイクロプロセッサで構成され、このクラスタツール内の各部の動作を制御する。特に、ドアバルブＤＶ回りでは、ドアバルブＤＶの開閉動作、帯状気流形成部２０のオン／オフ動作、大気搬送ロボットＲＢ₂の搬送動作、ゲートバルブＧＢの開閉動作、ロードロック・モジュールＬＬＭ_j内のリフトピン昇降動作、ロードロック・モジュールＬＬＭ_j内の圧力切換動作等を制御する。

次に、図２〜図４につき、この実施形態における帯状気流形成部２０の作用を説明する。一例として、１つの未処理のウエハＷをローダ・モジュールＬＭからロードロック・モジュールＬＬＭ_jおよびトランスファ・モジュールＴＭを経由して任意のプロセス・モジュールＰＭ_iに搬入し、処理後にこのプロセス・モジュールＰＭ_iからトランスファ・モジュールＴＭおよびロードロック・モジュールＬＬＭ_jを経由してローダ・モジュールＬＭに戻す場合の帯状気流形成部２０の作用を説明する。

上記したように、ローダ・モジュールＬＭの大気搬送ロボットＲＢ₂は、ロードポートＬＰ上のウエハカセットＣＲから未処理のウエハＷを１枚取り出し、このウエハＷをオリフラ合わせ機構ＯＲＴに搬送してオリフラ合わせを受けさせ、それが済んだ後にロードロック・モジュールＬＬＭ_jに搬入する。ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、この未処理のウエハＷを搬入するに先立ち、開閉弁３２を開けてロードロック室１４内にパージガスを送り込み、室内を実質的な大気圧状態（大気圧または陽圧の状態）にしておく。ドアバルブＤＶは、搬送ロボットＲＢ₂がロードロック・モジュールＬＬＭ_jにアクセスするタイミングに合わせて開く。帯状気流形成部２０は、ドアバルブＤＶの開閉動作と連動し、ドアバルブＤＶが開く直前にオフ状態からオン状態に切り換えられる。コントローラ１８は、帯状気流形成部２０をオンさせるために、気流吹出し部４８および気流吸込み部５０の開閉弁６２，７２を同時にオン（開状態）にする。

帯状気流形成部２０が作動すると、上記のように気流吹出し部４８と気流吸込み部５０との間で搬送通路４５を縦断して空気的に塞ぐ帯状気流が形成される。ここで、気流吸込み部５０は、ドアバルブＤＶが未だ開かないうちは、気流吹出し部４８よりダウンフローで吹き下ろされた乾燥エアを殆ど全部回収するように吸い込むとともに、ローダ・モジュールＬＭの大気搬送室１６内の空気も幾らか引き込む。

ドアバルブＤＶが開くと、開状態のドアバルブＤＶの通路および帯状気流形成部２０の通路４５を介してロードロック室１４とローダ・モジュールＬＭの大気搬送室１６とが連通する。ドアバルブＤＶが開いても、帯状気流形成部２０はドアバルブＤＶが開く前と同じ帯状気流を維持する。これにより、大気搬送室１６内の空気はこの帯状気流によって遮断されるか、あるいは帯状気流の乾燥エアと一緒に底面の気流吸込み部５０に吸い込まれ、ロードロック室１４側に入り込むことはない。また、ロードロック室１４内の気体（たとえば残留ガス）が室外に出たとしても開状態のドアバルブＤＶ通路を過ぎたところで、帯状気流に遮断されるか、あるいは帯状気流の乾燥エアと一緒に底面の気流吸込み部５０の吸込み口６４に吸い込まれる。したがって、ロードロック室１４内の気体（特に残留ガス）が大気搬送室１６側へ流入または拡散するようなこともない。

ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂は、未処理のウエハＷを保持する搬送アームを帯状気流形成部２０の通路４５および開状態のドアバルブＤＶの通路を突っ切るように前進移動させてロードロック室１４内に挿入し、載置台２２の上に突出して待機しているリフトピン（図示せず）に当該ウエハＷを手渡し、空になった搬送アームを行きと同じ通路を通って後退移動させる。

このウエハ搬入動作において、ウエハＷが帯状気流形成部２０の通路４５を通る際には、上方のエア吹出し部４８よりダウンフローで吹き下ろされた乾燥エアがウエハＷの上面に当たることにより、ウエハＷ上面にパーティクルや水分が付着していれば、それらのパーティクルや水分は乾燥エアの当たる衝撃で吹き飛ばされる。そして、吹き飛ばされたパーティクルや水分は乾燥エアや周囲の気体（大気搬送室１６からの空気やロードロック室１４からの気体）と一緒にウエハＷの外側（周囲）を回るようにして下方の気流吸込み部５０側に引き込まれ、吸込み口６４内に吸い込まれる。この場合、ウエハＷの下面（裏面）にも気流吸込み部５０からのバキューム力が及ぶため、ウエハＷ下面にパーティクルや水分が付着していれば、それらの異物もウエハＷの下面から離脱して直下の吸い込み口６４に吸い込まれる。

特に、図４に示すように吸込み口６４に羽根車７４を設ける構成においては、ウエハＷが通路４５を通るときでもウエハＷの下に渦巻状の吸込み気流Ｋが形成されるので、ウエハＷから吹き飛ばされたパーティクルや水分を吸い込む集塵力が増すだけでなく、ウエハＷの下面からパーティクルや水分等の異物を取り除く効果を一層高めることができる。

搬送ロボットＲＢ₂の搬送アームも、帯状気流形成部２０の気流吹出し部４８と気流吸込み部５０との間に形成される帯状気流を潜るようにして通路４５を通るので、上記したウエハＷと同様に、大気搬送室１６側の外気をロードロック室１４内に持ち込むこともなければ、ロードロック室１４の気体を大気搬送室１６側へ持ち帰ることもない。加えて、該搬送アームにパーティクルや水分等の異物が付着していれば、それらの異物も帯状気流のダウンフローＪあるいは渦巻き状の吸込み気流Ｋによって効果的に取り除かれる。

上記のようにして、搬送ロボットＲＢ₂がウエハＷをロードロック・モジュールＬＬＭ₁内に搬入してから搬送アームを引き抜くと、その直後にドアバルブＤＶが閉じる。ドアバルブＤＶが閉じると、帯状気流形成部２０はオフ状態となる。すなわち、開閉弁６２が閉じて気流吹出し部４８の気流吹出し動作が停止するとともに、開閉弁７２が閉じて気流吸込み部５０の気流吸込み動作も停止する。

ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、上記のようにして未処理のウエハＷが搬入されたロードロック室１４の室内を真空引きする。そして、ロードロック室１４内の圧力が所定真空度の設定値に到達すると、ゲートバルブＧＢが開いて、トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送ロボットＲＢ₁が該ウエハＷをロードロック室１４から真空搬送室１０内に取り出す。この直後にゲートバルブＧＢは閉まる。次いで、真空搬送ロボットＲＢ₁が搬入先のプロセス・モジュールＰＭ_iへアクセスすると、そのタイミングに合わせて当該プロセス・モジュールＰＭ_iのゲートバルブＧＡが開く。真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送アーム（例えばＦ_A）は、開状態のゲートバルブＧＡを通って該ウエハＷを当該プロセス・モジュールＰＭ_iの真空処理室１２に搬入し、次いで退出する。この直後にゲートバルブＧＡは閉じる。

当該プロセス・モジュールＰＭ_iは、真空処理室１２内のウエハＷに対して、予め設定されたレシピにしたがい所定の条件（ガス、圧力、高周波電力、時間等）で枚葉プロセスを実施する。

この枚葉プロセスが終了した後に、ゲートバルブＧＡが開いて、トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送ロボットＲＢ₁が処理済のウエハＷを真空処理室１２から搬出する。次いで、ロードロック・モジュールＬＬＭ_j側のゲートバルブＧＢが開いて、真空搬送ロボットＲＢ₁は処理済のウエハＷをロードロック室１４に搬入する。この時、ロードロック室１４内は所定真空度の減圧状態に保たれている。

ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、上記のようにして処理済のウエハＷがロードロック室１４に搬入されると、開閉弁３２を開けてパージガス供給源２６よりパージガスを大流量で室内に送り込む。そして、ロードロック室１４内の圧力が大気圧またはそれより少し高い所定値（陽圧）に到達すると、その直後にドアバルブＤＶが開いて、ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂がロードロック室１４から処理済のウエハＷを大気搬送室１６内に取り出す。

この場合も、ドアバルブＤＶが開く直前に、帯状気流形成部２０がそれまでのオフ状態からオン状態に切り換わる。すなわち、開閉弁６２，７２が開いて気流吹出し部４８および気流吸込み部５０がそれぞれ気流吹出し動作および気流吸込み動作を開始し、搬送通路４５を空気的に塞ぐような帯状気流を形成する。これにより、大気搬送室１６内の空気は帯状気流によって遮断されるか、あるいは帯状気流の乾燥エアと一緒に底面の気流吸込み部５０に吸い込まれ、ロードロック室１４側に入り込むことはない。また、ロードロック室１４内の気体（たとえば残留ガス）が室外に出たとしても開状態のドアバルブＤＶ通路を過ぎたところで、帯状気流に遮断されるか、あるいは帯状気流の乾燥エアと一緒に底面の気流吸込み部５０の吸込み口６４に吸い込まれる。したがって、ロードロック室１４内の気体（特に残留ガス）が大気搬送室１６側へ流入または拡散するようなこともない。

搬送ロボットＲＢ₂は、空の搬送アームを帯状気流形成部２０の通路４５および開状態のドアバルブＤＶの通路を突っ切るように前進移動させてロードロック室１４内に挿入し、載置台２２の上でリフトピン（図示せず）からウエハＷを受け取り、ウエハＷを手にした搬送アームを行きと同じ通路を通って後退移動させる。

このウエハ搬出動作においても、ウエハＷが帯状気流形成部２０の通路４５を通る際には、上方の気流吹出し部４８よりダウンフローで吹き下ろされた乾燥エアがウエハＷの上面に当たることにより、ウエハＷ上面に残留ガスが付着していれば、その残留ガスは乾燥エアの当たる衝撃で吹き飛ばされる。そして、吹き飛ばされた残留ガスは乾燥エアや周囲の気体（大気搬送室１６からの空気やロードロック室１４からの気体）と一緒にウエハＷの外側（周囲）を回るようにして下方の気流吸込み部５０側に引き込まれ、吸込み口６４内に吸い込まれる。この場合、ウエハＷの下面（裏面）にも気流吸込み部５０からのバキューム力が及ぶため、ウエハＷ下面に残留ガスが付着していれば、その残留ガスもウエハＷの下面から離脱して直下の吸込み口６４に吸い込まれる。特に、図４に示すように気流吸込み口６４に羽根車７４を設ける構成においては、ウエハＷが通路４５を通るときでもウエハＷの下に渦巻状の吸い込み気流Ｋが形成されるので、ウエハＷの下面からも残留ガスを効果的に取り除くことができる。

図６に、この実施形態における帯状気流形成部２０の他の変形例を示す。図示の構成には複数の変形例が含まれている。第１の変形例は、気流吹出し部４８に電気モータ７８の駆動力で回転運動する電動式の送風ファン８０を設けている点である。この構成例においては、本体４６の上面に形成した外気導入口８２より送風ファン８０の入側に外気を直接取り入れ、送風ファン８０の出側よりエアをフィルタ５４に通して圧送または吹き下ろすことができる。フィルタ５４は、空気中の微粒子だけでなく汚染物も除去できるケミカルエアフィルタが好ましいが、ＨＥＰＡフィルタや中性能エアフィルタ等でもよい。この構成例によれば、気流用ガス供給源５８、エア供給管６０および開閉弁６２を省くことができる。

第２の変形例は、気流吸込み部５０において、吸込み口６４の内側（下）に電動式の動翼７５を設け、この動翼７５を電気モータ８４で回転駆動するように構成している点である。この構成例においては、吸込み口６４より吸い込んだ気体を動翼７５のポンピングによって排気管６８に送出することができ、真空源７０を省くことができる。

動翼７５の内奥にはこれと対向するように固定翼（図示せず）が備え付けられており、気体分子が逆流しないように動翼７５の翼の向きと該固定翼の翼の向きは逆になっている。動翼７５は、磁気浮上で回転可能に支持されており、緊急停止によって駆動電力の供給が停止しても慣性で回転運動を継続できるので、排ガスの滞留を防止できる。また、動翼７５は、数万回転／分で回転することもできる。帯状気流形成部２０が所定圧力下であれば、分子の運動速度の同程度になるように動翼７５を高速で回転させて、吸気側から通り抜ける分子の数よりも排気側から通り抜ける分子の数を多くすることによって排気することも可能である。

図示省略するが、動翼７５を直列に複数連ねて配置する構成も可能である。その場合、各段の動翼７５が前段からの気体分子を弾いて固定翼に当て、その固定翼から後段の動翼７５へ順に送るというふうに、バケツリレー式（bucket-brigade）で気体分子を複数段で転送し、最終的に排気側へと気体を押しやることが可能である。このような排気方式により、気体の種類に依らない排気速度を実現ないし維持することができる。

図６における第３の変形例は、帯状気流形成部２０と大気室１６との間にもドアバルブＤＭを設けている点である。通常、このドアバルブＤＭは、ロードロック室１４側のドアバルブＤＶと連動して開閉動作する。この場合も、帯状気流形成部２０は上記した片側ドアバルブ（ＤＶ）の場合と全く同じ作用効果を奏することができる。

また、図２に仮想線９０で示すように、気流用ガス供給源５８から気流吹出し部４８に供給するエアまたは不活性ガスを加熱するためのヒータをたとえばガス供給管６０の途中に設ける構成も好ましい。この構成においては、帯状気流形成部２０で形成される帯状気流の温度をたとえば室温よりも高温度にすることで、ウエハ等に付着している異物（特に水分）を除去する効果を一層高めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。たとえば、本発明における帯状気流形成部の各部の構造や形状は上記した実施形態のものに限るものではなく、種々の変形・変更が可能である。また、本体４６を用いずに気流吹出し部４８と気流吸込み部５０とを完全分離して設置することや、ドアバルブの外隣に限らず任意の大気搬送通路に設置することも可能である。本発明はクラスタツール以外の真空処理装置にも適用可能である。本発明における被処理体は、半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の全体構成を示す略平面図である。 上記真空処理装置の要部の構成を示す略側断面図である。 第１の実施例による帯状気流形成装置の要部の構成を示す縦断面図である。 第２の実施例による帯状気流形成装置の要部の構成を示す縦断面図である。 第２の実施例による帯状気流形成装置の気流吸込み部の構成を示す平面図である。 実施形態における帯状気流形成装置の変形例の構成を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ 真空搬送室
１２ 真空処理室
１４ ロードロック室
１６ 大気搬送室
２０ 帯状気流形成部
４８ 気流吹出し部
５０ 気流吸込み部
５２ 噴出口
５４ フィルタ
５８ 気流用ガス供給源
６０ ガス供給管
６２ 開閉弁
６４ 吸込み口
６８ 排気管
７０ 真空源
７２ 開閉弁
７４ 羽根車
７５ 動翼
８０ 送風ファン
７８，８４ 電気モータ
９０ ヒータ
ＬＬＭｊ，ＬＬＭ１，ＬＬＭ２ ロードロック・モジュール
ＬＭ ローダ・モジュール
ＧＡ ゲートバルブ
ＧＢ ゲートバルブ
ＤＶ，ＤＭ ドアバルブ

Claims (8)

1. 減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、
   前記真空処理室にゲートバルブを介して、またはゲートバルブと所定の減圧空間とを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、前記真空処理室と前記大気圧空間との間で被処理体の搬送を行うために室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室と、
   前記大気圧空間内で前記ドアバルブの近傍に設けられ、前記ドアバルブの通路の上端の高さ位置またはそれより上方の高さ位置からエアまたは不活性ガスを帯状の気流で鉛直下方に吹き出す気流吹出し部と、
   前記大気圧空間内で前記気流吹出し部と向かい合ってその下方に設けられ、その吸込み口に回転自由に設けられた羽根車を有し、前記気流吹出し部からの前記気流を前記ドアバルブの通路の下端の高さ位置またはそれより下方の高さ位置にてバキューム力により吸い込む気流吸込み部と
   を有する真空処理装置。
2. 前記気流吹出し部が、前記エアまたは不活性ガスを清浄化するフィルタを有する、請求項１に記載の真空処理装置。
3. 前記気流吹出し部が、前記エアまたは不活性ガスを加熱するためのヒータを有する、請求項１または請求項２に記載の真空処理装置。
4. 前記気流吹出し部および前記気流吸込み部は、前記ドアバルブが開く直前に気流吹出し動作および気流吸込み動作をそれぞれ開始し、前記ドアバルブが閉じた直後に気流吹出し動作および気流吸込み動作をそれぞれ停止する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空処理装置。
5. 被処理体が水平方向に通り抜ける所定の通路の上に設けられ、エアまたは不活性ガスを帯状の気流で鉛直下方に吹き出す気流吹出し部と、
   前記気流吹出し部と対向するように前記通路の下に設けられ、その吸込み口に回転自由に設けられた羽根車を有し、前記気流吹出し部からの前記気流をバキューム力により吸い込む気流吸込み部と
   を有する帯状気流形成装置。
6. 前記気流吹出し部が、前記エアまたは不活性ガスを清浄化するフィルタを有する、請求項５に記載の帯状気流形成装置。
7. 前記気流吹出し部が、前記エアまたは不活性ガスを加熱するためのヒータを有する、請求項５または請求項６に記載の帯状気流形成装置。
8. 前記所定の通路を与える開口を有し、前記開口の上に前記気流吹出し部を取り付け、前記開口の下に前記気流吸込み部を取り付けてなる枠状の本体を有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の帯状気流形成装置。

Images