JP5482500B2

JP5482500B2 - 基板処理装置

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Publication number: JP5482500B2
Application number: JP2010140909A
Authority: JP
Inventors: 善嗣田中; 一成羽鳥; 稔大笠原
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: KR101241644B1; KR20110139111A; JP2012004502A; TW201214607A; CN102290327A; CN102290327B

Description

本発明は、基板に対して処理を行うための処理室を真空搬送室に複数接続した基板処理装置に関する。

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ；Flat Panel Display）に使用されるガラス基板や半導体デバイスが形成される半導体基板（半導体ウエハ）などの被処理体に対して、エッチング処理、アッシング処理、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの成膜処理を行う基板処理装置として、共通の真空搬送室に処理室を複数台接続したいわゆるマルチチャンバー方式の基板処理装置が知られている。
この処理室は、内部に基板が収納されると共に上方側が開口する容器本体と、当該容器本体の開口部を気密に塞ぐ蓋体とにより構成されており、処理室の内部あるいは蓋体に設けられたガスシャワーヘッドのメンテナンスを行う時などには、蓋体が容器本体から取り外される。

このように容器本体に対して蓋体を開閉（着脱）するにあたり、特許文献１に記載されているように、容器本体から蓋体を上昇させて当該容器本体の側方側にスライドさせると共に、当該側方側にて蓋体を反転させる開閉機構を処理室毎に設ける技術が知られている。
しかしながら、処理室毎に開閉機構を設けるためには、開閉機構に加えて蓋体をスライドさせるスペースも各処理室毎に確保しておく必要があるため、装置のフットプリント（設置面積）が大きくなってしまう。特に、ＦＰＤ基板は数ｍ角程度の大きさであるため、処理室の蓋体をスライドさせるスペースについても、例えば各々３．０ｍ×３．５ｍ程度もの広い領域が必要になってしまう。また、この装置では、処理室の個数の分だけ開閉機構を設ける必要があるため、コストアップに繋がってしまう。

特開２００７−６７２１８号公報（図1、図１９参照）

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、基板に対して処理を行うための処理室を真空搬送室に複数接続した基板処理装置において、処理室の蓋体の着脱に伴う装置の大型化を抑えてフットプリントの増大を抑制できる技術を提供することにある。

本発明の基板処理装置は、
予備真空室と、各々容器本体の上に蓋体を設けて構成され、基板に対して処理を行うための複数の処理室とを、内部に基板搬送機構が設けられた真空搬送室の周囲に接続した基板処理装置において、
前記真空搬送室の上に形成された支持面上に前記真空搬送室の中心部を回転中心として鉛直軸周りに回転自在に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに設けられた旋回アームと、
この旋回アームの先端部に設けられ、前記容器本体に対して蓋体を着脱するために蓋体を保持して昇降すると共に蓋体を保持した状態で前記処理室の上方を通過するように構成された蓋体保持機構と、を備えたことを特徴とする。

前記基板処理装置の具体的な態様としては、以下のように構成しても良い。
前記回転テーブルを回転させるために、前記支持面及び前記回転テーブルの一方に設けられ、回転テーブルの周方向に沿って設けられたラックギヤと、
前記支持面及び前記回転テーブルの他方に設けられ、前記ラックギヤと歯合しながら回転するピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤを回転駆動する駆動部と、を備えている構成。
前記予備真空室は、容器本体の上に蓋体を設けて構成され、この蓋体は前記蓋体保持機構により当該容器本体に対して着脱される構成。
前記蓋体の上面には、先端部が当該上面から上方側に伸びると共に横方向に屈曲して係止部をなす被保持部が設けられ、
前記蓋体保持機構には、前記旋回アームの旋回によって水平方向に移動しながら前記係止部の下方側に進入し、その後上昇して前記係止部を介して前記蓋体を持ち上げる保持部が設けられている構成。
前記真空搬送室は平面形状が多角形に形成され、
前記真空搬送室の側面のうち、１つの側面の外方側には蓋体をメンテナンスするためのメンテナンス領域が設けられ、残りの側面には、前記予備真空室と処理室とが夫々接続されている構成。
前記メンテナンス領域には、前記蓋体保持機構から受け渡された蓋体を保持して反転させる蓋体反転機構が設けられている構成。
前記真空搬送室は六つの側面を有し、該側面に一つの前記予備真空室と四つの処理室が接続されている構成。

本発明によれば、真空搬送室の周囲に沿って配置された複数の処理室において、蓋体を保持して着脱（開閉）するための蓋体保持機構を共通化している。そして、真空搬送室上の回転テーブルから伸びる旋回アームの先端側に蓋体保持機構を設けて、処理室の並びよりも上方側において処理室から取り外した蓋体を通過できるように構成している。そのため、処理室毎に蓋体を載置するスペースを確保しておく必要がないので、装置の大型化が抑えられ、設置面積（フットプリント）の増大を抑制できる。

実施の形態に係る基板処理装置の外観構成を示す斜視図である。前記基板処理装置の平面図である。前記基板処理装置の処理室の一例を示す縦断面である。前記処理室を示す斜視図である。前記基板処理装置の蓋体反転冶具の一例を示す斜視図である。前記基板処理装置の蓋体搬送機構の一例を示す斜視図である。前記蓋体搬送機構を示す縦断面である。前記蓋体搬送機構が旋回する様子を示す平面図である。前記蓋体搬送機構の蓋体保持機構の一例を示す斜視図である。前記処理室の蓋体が蓋体保持機構によって支持される様子を示す斜視図である。前記基板処理装置を横に展開して複数の処理室を示す展開図である。前記蓋体搬送機構により蓋体を取り外す様子を模式的に示す側面図である。前記蓋体搬送機構により蓋体を取り外す様子を模式的に示す側面図である。前記蓋体搬送機構により蓋体を蓋体反転冶具に搬送する様子を模式的に示す側面図である。前記蓋体搬送機構により蓋体を取り外す様子を模式的に示す側面図である。真空搬送室の基板搬送機構を搬出する様子を模式的に示す側面図である。真空搬送室の基板搬送機構を搬出する様子を模式的に示す平面図である。前記基板処理装置の他の例を示す平面図である。前記基板処理装置の他の例を示す断面図である。前記基板処理装置の他の例を示す断面図である。前記基板処理装置の他の例を示す断面図である。前記基板処理装置の他の例を示す断面図である。前記基板処理装置の他の例を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係るマルチチャンバー型の基板処理装置の一例として、ＦＰＤ（Flａt Panel Display）用のガラス基板（以下、単に基板という）Ｓに対して処理（この例ではエッチング処理）を行う装置の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は基板処理装置の概観を示す斜視図、図２はその内部を示す横断平面図である。図１において左手下（後述の大気ローダー部２）側を手前側、右手上（メンテナンス領域６）側を奥側と呼ぶと、この基板処理装置には、手前側から奥側に向かって大気ローダー部２、ロードロック室３、真空搬送室４及びメンテナンス領域６がこの順番で設けられている。この真空搬送室４の周囲には、複数例えば４つの処理室５が各々気密に接続されている。

大気ローダー部２は、多数枚の基板Ｓが収容されたキャリアＣとロードロック室３との間で大気雰囲気において基板Ｓの搬入出を行うための領域であり、キャリアＣを載置するキャリア載置部２００と、このキャリア載置部２００と予備真空室であるロードロック室３との間で基板Ｓを搬送する大気側基板搬送機構２３と、を備えている。この例では、キャリア載置部２００は手前側から見て互いに左右に離間するように２箇所に設置されており、これらキャリア載置部２００、２００間に大気側基板搬送機構２３が設けられている。大気側基板搬送機構２３は、上下２段に連設された搬送アーム２３１と、これら搬送アーム２３１を進退自在、昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在に支持する基台部２３２とを備えている。図１中２１は、キャリアＣを昇降させるために各キャリア載置部２００に設けられた昇降機構であり、２２は大気側基板搬送機構を下方側から支持する支持台である。

大気ローダー部２の奥側に設けられたロードロック室３は、基板Ｓが置かれる雰囲気を常圧（大気）雰囲気と真空雰囲気との間で切り替え可能に構成されており、この例では上下２段に積層されている。これらロードロック室３は、図２の平面図に示すように基板Ｓを下方側から支持するバッファラック３２と、基板Ｓの載置位置をガイドするポジショナー３１とを各々備えている。このロードロック室３は、上面側が開口する概略箱型の容器本体（ロードロック室３の下部分）５１ａと、この容器本体５１ａの開口部を気密に塞ぐ蓋体（上部分）５２ａと、を備えており、この蓋体５２ａの上面には当該蓋体５２ａを昇降（着脱）させる被保持部５３が設けられている。これらの蓋体５２ａや被保持部５３については、処理室５と併せて説明する。尚、図２では、ロードロック室３の蓋体５２ａ及び真空搬送室４の天板を取り外してこれらロードロック室３及び真空搬送室４の内部領域を示している。

図２に示すように、真空搬送室４は平面形状が多角形状、例えば正六角形状になるように構成されており、この真空搬送室４の６つの側面のうちロードロック室３及びメンテナンス領域６が設けられた側面以外の側面には、これらロードロック室３及びメンテナンス領域６に対して周方向に離れると共に互いに周方向に離間するように、複数の処理室５が気密に接続されている。本実施例では、４個の処理室５が気密に接続されている。この真空搬送室４内には、ロードロック室３と各処理室５との間において基板Ｓを搬送するために、昇降自在及び鉛直軸周りに回転自在に構成された基板搬送機構４１が設けられている。この基板搬送機構４１には、基板Ｓを下方側から保持するピック部４１２が進退自在に構成されている。

処理室５は、内部において基板Ｓに対して真空処理この例ではエッチング処理を行うための直方体形状の処理容器であり、一辺が２．２ｍ、他辺が２．５ｍ程度の大きさの角型の基板Ｓを収納するために、例えば横断平面の一辺が３．０ｍ、他辺が３．５ｍ程度の大きさに構成されている。
この処理室５は、既述の図１に示すように、上面側が開口する概略箱型の容器本体（処理室５の下部分）５１ｂと、この容器本体５１ｂの開口部を気密に塞ぐ蓋体５２（上部分）ｂと、を備えている。そして、処理室５の内部領域が減圧されると、図３に示すように、容器本体５１ｂの上面の周縁部に設けられた樹脂などからなるシール部材５０１を介して蓋体５２ｂが容器本体５１ｂ側に気密に引きつけられる。また、処理室５の内部領域が大気雰囲気に戻されると、あるいは僅かに陽圧となるように加圧されると、蓋体５２ｂが容器本体５１ｂから着脱自在になる。

この蓋体５２ｂの上面における中央部には、当該蓋体５２ｂを容器本体５１ｂに対して昇降（着脱）させるために、図１〜図４に示すように、先端部が上方側に伸び出すと共に横方向に向かって水平に屈曲して係止部５０２をなす被保持部５３が２箇所に設けられている。これらの被保持部５３、５３は、互いの係止部５０２、５０２が背を向けるように配置されている。各々の被保持部５３、５３は、図２に一点鎖線で示す後述の旋回アーム７（詳しくは蓋体保持機構７４１、７４１）の旋回ラインＬ１、Ｌ２に各々沿うように円弧状に形成されている。この係止部５０２の上端位置から蓋体５２ｂの下端位置までの高さ寸法は、２５０〜３５０ｍｍ程度となっている。既述のロードロック室３の蓋体５２ａについても、この処理室５と同様の構成の被保持部５３、５３が設けられている。

蓋体５２ｂ及び容器本体５１ｂの外壁面には、図３及び図４に示すように、容器本体５１ｂに対して蓋体５２ｂを取り付ける時に用いられる位置決め機構５１０、５１０が夫々設けられている。この例では、位置決め機構５１０は、真空搬送室４から処理室５を見た時の左右両側において、２組ずつ前後方向に互いに離間するように設けられている。容器本体５１ｂの位置決め機構５１０には、蓋体５２ｂの昇降動作をガイドするために鉛直方向に伸びるガイド軸（位置決めシャフト）５１１が設けられており、蓋体５２ｂの位置決め機構５１０には、このガイド軸５１１を内部に収納して垂直に昇降するためのリング部材（位置決めブロック）５１２が設けられている。そして、容器本体５１ｂの上方側から蓋体５２ｂが下降して当該容器本体５１ｂに取り付けられる時には、水平方向においてリング部材５１２とガイド軸５１１とが互いに重なり合うように蓋体５２ｂが位置決めされ、次いでガイド軸５１１を内部に収納した状態でこのガイド軸５１１に沿ってリング部材５１２が下降することになる。尚、図３の右側の位置決め機構５１０、５１０については、ガイド軸５１１を描画するために一部を切り欠いて示している。また、図４においてはシール部材５０１及び処理室５内の各部材などの記載を省略している。既述のロードロック室３の蓋体５２ａ及び容器本体５１ａについても、これら位置決め機構５１０、５１０が設けられている。ここで、以後の説明においては、これら容器本体５１ａ、５１ｂ及び蓋体５２ａ、５２ｂを纏めて夫々「５１」、「５２」の符号を付して説明する場合がある。

続いて、この処理室５の内部構成について、図３を参照して簡単に説明する。処理室５は、平面形状が四角形状となるように形成されており、基板Ｓを載置するために容器本体５１ｂの下方側に設けられた下部電極をなす載置台８１と、この載置台８１上の基板Ｓに対して処理ガス（エッチングガス）を供給するための上部電極をなすガスシャワーヘッド８２とを備えている。載置台８１には、基板Ｓを静電吸着するための図示しない静電チャックが設けられている。ガスシャワーヘッド８２は蓋体５２ｂの内周壁に絶縁部材８３を介して接続されている。図３中、８５は真空排気管８４を介して処理室５の内部雰囲気を真空排気するための真空ポンプ、８６はガス供給管８７からガスシャワーヘッド８２の下面に形成されたガス吐出孔８８を介して処理室５の内部に処理ガスを供給するための処理ガス源である。尚、８９は高周波電源、９０は絶縁部材であり、９１は基板Ｓの搬送口である。また、この処理室５には、載置台８１と既述の基板搬送機構４１との間で搬送口９１を介して基板Ｓの受け渡しを行うために、この載置台８１上の基板Ｓに対して裏面側から昇降自在に突没する図示しない昇降ピンが設けられている。

そして、高周波電源８９から整合器８９ａを介して高周波電圧をガスシャワーヘッド８２に印加して塩素ガスなどの処理ガスをプラズマ化し、このプラズマにより、当該基板Ｓ上に形成されたアルミニウム膜などのエッチング処理が行われる。また、容器本体５１ｂの内部領域やガスシャワーヘッド８２のメンテナンスを行う時には、蓋体５２ｂが取り外されることになる。尚、図１、図２においては図示の便宜上、処理室５を模式的に示している。図１中Ｇは、大気ローダー部２とロードロック室３との間、ロードロック室３と真空搬送室４との間及び真空搬送室４と各処理室５との間に気密に設けられた開閉可能なゲートバルブである。

真空搬送室４の側面のうちロードロック室３に対向する側面には、処理室５やロードロック室３から取り外した既述の蓋体５２をメンテナンスするためのメンテナンス領域６が配置されており、このメンテナンス領域６は４つの処理室５及びロードロック室３に共通の領域として設けられている。メンテナンス領域６には、図５にも示すように、蓋体５２を保持して反転させるための蓋体反転冶具６１が設けられている。この蓋体反転冶具６１は、蓋体５２の外周側底面部を保持する枠体部６１１と、真空搬送室４側から見て枠体部６１１の左右両側の二辺の各々における長さ方向の中央部を水平軸周りに回転可能に支持する回転支持部６１３とからなる蓋体反転機構を備えており、回転支持部６１３を介して支柱部材６１２によって支持されている。蓋体反転冶具６１は、支柱部材６１２の下端に設けられた後述の台車部６１４によって走行できるように構成されている。

図５中６２１は回転支持部を水平軸周りに回転させるモータなどの回転機構、６２２は蓋体５２の位置決め機構５１０におけるリング部材５１２の内部領域に入り込んで蓋体５２の昇降動作をガイドするガイド軸である。このガイド軸６２２が設けられた位置決め機構６２３には、蓋体５２の位置決め機構５１０との間でボルト締めすることによって枠体部６１１と蓋体５２とを固定するためのボルト孔６２４が設けられている。尚、蓋体反転冶具６１及び処理室５の位置決め機構５１０については、図３、図４及び図５以外では描画を省略している。

また、メンテナンス領域６は、真空搬送室４から基板搬送機構４１を取り出すための領域を兼用しており、このメンテナンス領域６側における真空搬送室４の側壁には、当該真空搬送室４の内部領域である搬送空間４０１から基板搬送機構４１を取り出すための開口部４３１が形成されている。この開口部４３１は、図示しない開閉部材により開閉自在に気密に閉じられている。
この例では、ロードロック室３、４つの処理室５及びメンテナンス領域６は、後述の旋回アーム７により蓋体５２の受け渡しの行われる各々の位置が真空搬送室４の中央部から見て一つの円周上に並ぶように、真空搬送室４から放射状に配置されている。

また図６に示すように、この基板処理装置は、真空搬送室４の上方に設けられた回転テーブル７２１と、基端側がこの回転テーブル７２１に固定され、他端側（先端部）が真空搬送室４の外方まで伸び出す旋回アーム７と、この旋回アーム７の先端部に設けられ、処理室５の蓋体５２を着脱して搬送するための蓋体保持機構７４１とからなる蓋体搬送機構を備えている。これら各部について説明すると、真空搬送室４の上には支持面が形成されている。この支持面は真空搬送室４の天井面の上面を兼用していても良いし、あるいは床面から伸びる支持部材を介して真空搬送室４の上方に支持板を設けて、この支持板の上面により構成されるものでも良い。本実施の形態では、真空搬送室４の天井部の上面（詳しくは、真空搬送室４の上に設けた板状体）を支持面とした例とし、前記支持板を用いた例については後述する。

真空搬送室４の天井面を構成する天板７０１の上面（支持面）には、真空搬送室４の中心部を中心とする円に沿ってリング状に形成されたガイド部材であるガイドレール７０２が設けられている。尚、この天板７０１は、複数枚のプレートを積層したものも含む。このガイドレール７０２上には、前記円と同心円の回転テーブル７２１が設けられている。この回転テーブル７２１は、図７に示すように、ガイドレール７０２に嵌合した状態で当該ガイドレール７０２にガイドされる被ガイド部材７０３の上にネジ７０５により固定されている。被ガイド部材７０３は、ガイドレール７０２の周方向に亘って等間隔に複数設けられており、その設置数は限定されるものではないが、例えば１２個以上であることが好ましい。

回転テーブル７２１の外周側における天板７０１上には、前記円と同心円状であって、全周に亘って外側面にギヤ部７２３が形成されたリング状のラック部７２２が設けられている。一方、回転テーブル７２１におけるラック部７２２の外方側部位には、ラック部７２２と歯合する、鉛直軸周りに回転自在なピニオン部（遊星ギヤ）７３３が回転テーブル７２１の下方側に突出して設けられている。このピニオン部７３３の回転軸７３０は、回転テーブル７２１上の駆動部をなすモータ７３６により減速機７３５を介して回転するように構成されている。従って、モータ７３６によってピニオン部７３３を回転させると、回転テーブル７２１が回転することとなる。モータ７３６には、図示しないエンコーダが取り付けられており、このエンコーダのエンコーダ値により、真空搬送室４上における回転テーブル７２１の回転位置、即ち蓋体保持機構７４１の位置が制御できるように構成されている。尚、図６では、基板処理装置の一部を切り欠いて描画している。

旋回アーム７は、長さ方向に沿って互いに離間する２枚の梁板７１２、７１２と、これら梁板７１２、７１２間を複数箇所において連結する連結部材７１１と、を備えている。尚、これら梁板７１２、７１２は、先端部に保持される蓋体５２のカウンターウェイトとなるように、基端側（真空搬送室４側）が太く、先端側が細く形成されている。

ここで、図６及び図８（ａ）に示すように、真空搬送室４の天板７０１には、基板搬送機構４１を搬入出するための開口部を塞ぐ矩形の蓋７１０が設けられている。一方、回転テーブル７２１には、蓋７１０よりも大きい矩形の切り欠き部７００が設けられると共に、旋回アーム７における梁板７１２、７１２及び連結部材７１１により囲まれる底板の領域には、蓋７１０よりも大きい矩形の切り欠き部７２０が前記切り欠き部７００に対応して形成されている。このように構成すれば、切り欠き部７００、７２０の中に蓋７１０が収まる回転位置に回転テーブル７２１の停止させることにより、蓋７１０を取り外して基板搬送機構４１を搬入出するなどの作業を行うことができる。尚、この図８（ａ）では、２枚の梁板７１２、７１２間の離間寸法については模式的に示している。

蓋体保持機構７４１は、図１及び図９に示すように、既述の蓋体５２の被保持部５３を保持する保持部７４３と、この保持部７４３を昇降自在に支持する昇降機構７４２と、を備えている。この例では、旋回アーム７の長さ方向に互いに対向するように、一対の保持部７４３、７４３が設けられている。これら保持部７４３は、各々下方側に垂直に伸びる垂直片７４４の先端を互いに向き合うように屈曲されてＬ字状に形成されており、真空搬送室４の中心から見て内側の垂直片７４４及び外側の垂直片７４４は、図２に一点鎖線で示したラインＬ１、Ｌ２に夫々沿うように円弧状に形成されている。そして、これら垂直片７４４、７４４は、蓋体５２上の係止部５０２、５０２と係止するように位置設定されると共に、これら係止部５０２、５０２の先端部に沿うように当該垂直片７４４、７４４の下端部が円弧状に形成されている。

保持部７４３、７４３は、昇降機構７４２であるジャッキ機構７５１により昇降自在に設けられている。このジャッキ機構７５１は、保持部７４３と螺合する垂直なネジ軸７５２を昇降モータ７５４により回転させることにより、保持部７４３がガイド部材７５３にガイドされながら昇降できるように構成されている。

従って、この蓋体保持機構７４１により蓋体５２を持ち上げる時には、図１０（ａ）に示すように、垂直片７４４の上端面が係止部５０２の下端面よりも下になるようにジャッキ機構７５１を駆動させ、この垂直片７４４が係止部５０２の下側の領域に入り込むように回転テーブル７２１を回転させる。次いで、同図（ｂ）に示すように、ジャッキ機構７５１を駆動して蓋体保持機構７４１を上昇させることによって、容器本体５１から蓋体５２が取り外される。蓋体５２の取り外しは、処理室５やロードロック室３の内部雰囲気が大気雰囲気または僅かに加圧雰囲気に設定されて行われる。尚、図１０では蓋体５２を切り欠いて示している。

一方、容器本体５１または蓋体反転冶具６１に蓋体５２を取り付ける時には、蓋体５２を持ち上げる時と逆の順序で蓋体保持機構７４１を動作させる。即ち、蓋体５２を保持した蓋体保持機構７４１が容器本体５１または蓋体反転冶具６１の上方位置に位置するように回転テーブル７２１を回転させ、次いでジャッキ機構７５１を駆動して蓋体５２を下降させる。この時、既述のように位置決め機構５１０によって、蓋体５２が取り付け位置に向かって垂直に下降するようにガイドされる。そして、容器本体５１または蓋体反転冶具６１に蓋体５２を載置した後、係止部５０２と垂直片７４４との係止が外れるように蓋体保持機構７４１を更に下降させ、次いで回転テーブル７２１を回転させて蓋体保持機構７４１を当該蓋体５２から側方側に外れた領域に退避させる。こうして処理室５やロードロック室３においては、内部の雰囲気を減圧することにより蓋体５２が容器本体５１に対して気密に接続される。また、蓋体反転冶具６１においては、ボルト孔６２４を介して枠体部６１１と蓋体５２とが固定され、次いで蓋体５２が反転される。

ここで、ジャッキ機構７５１によって蓋体保持機構７４１が昇降する昇降ストロークＺは、図１１に示すように、保持部７４３が一の処理室５またはロードロック室３から取り外した蓋体５２を、他の処理室５またはロードロック室３の蓋体５２に干渉せずに旋回できる寸法例えば１０００ｍｍ程度に設定されている。尚、図１１は、回転テーブル７２１の回転方向に沿って真空搬送室４を切断し、この切断面に沿ってロードロック室３、４つの処理室５及びメンテナンス領域６を左右に展開させて模式的に示した展開図である。この図１１においては、蓋体保持機構７４１及び被保持部５３の向きについては、模式的に９０°向きを変えて描画している。また、既述の蓋体反転冶具６１において蓋体５２が載置される高さ位置は、処理室５やロードロック室３において蓋体５２が取り付けられる高さ位置と同じ高さに設定されている。

また、基板処理装置は、図２に示すように、制御部８を備えている。この制御部８は、図示しないＣＰＵや記憶部などを備えたコンピュータからなり、記憶部には基板処理装置にて基板Ｓのエッチング処理等のプロセスを行う際の動作、並びに既述の蓋体５２を搬送する動作に係わる制御を行うためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、この記憶媒体からコンピュータにインストールされる。

以下、図１２〜図１６を参照して本実施の形態の基板処理装置の作用について説明する。先ず、この基板処理装置において、基板Ｓに対して通常のエッチング処理を行う場合について簡単に説明する。始めに、大気側基板搬送機構２３を用いてキャリア載置部２００上のキャリアＣから基板Ｓを取り出し、ロードロック室３に搬入する。このロードロック室３から大気側基板搬送機構２３を退避させた後、ロードロック室３内を真空排気する。次いで、基板搬送機構４１により基板Ｓを処理室５に搬入し、基板搬送機構４１を処理室５から退避させる。そして、処理室５においては、既述のように、基板Ｓの上方空間にプラズマを形成することにより、当該基板Ｓに対してエッチング処理を行う。その後、この基板Ｓは処理室５に搬入された順序とは逆の順序でキャリアＣに戻される。このような一連の処理を行っている時、蓋体保持機構７４１は、蓋体５２の被保持部５３に干渉しない位置例えばメンテナンス領域６の上方領域において、蓋体５２の係止部５０２の高さレベルよりも上方側にて待機している。

次に、ロードロック室３や処理室５の内部領域や蓋体５２のメンテナンスを行う場合について説明する。この例では、これらのロードロック室３及び４つの処理室５のうち、ロードロック室３から反時計回り方向に隣接する処理室５をメンテナンスする場合を例に挙げて説明する。先ず、この処理室５の蓋体５２ｂに接続された配線（高周波電源８９からの給電線）やガス供給管８７などの用力線を予め外しておく。また、当該処理室５と真空搬送室４との間のゲートバルブＧを閉じて、この処理室５の内部雰囲気を大気雰囲気または僅かに加圧雰囲気に設定する。

そして、図１２（ａ）に示すように、メンテナンスを行う処理室５の被保持部５３から側方側にずれた領域の上方側に蓋体保持機構７４１が位置するように、回転テーブル７２１（詳しくはモータ７３６）を回転させる。図１２及び後述の図１３においても、既述の図１１と同様に蓋体保持機構７４１及び保持部７４３については向きを９０°変えて描画している。

次いで、図１２（ｂ）に示すように、ジャッキ機構７５１を駆動して蓋体保持機構７４１を下降させる。続いて、蓋体保持機構７４１（垂直片７４４）の上面と係止部５０２の下端面との間に隙間が形成される高さ位置において、回転テーブル７２１を回転させて蓋体保持機構７４１を水平方向に旋回させる。そして、既述の図１０及び図１２（ｃ）に示すように、係止部５０２の下方側に保持部７４３を位置させると共に蓋体保持機構７４１を上昇させて、これら係止部５０２と保持部７４３とを係合させる。続いて、図１３（ａ）のように保持部７４３（蓋体保持機構７４１）を更に上昇させると、蓋体５２ｂは、保持部７４３により係止部５０２が保持されているので、蓋体保持機構７４１と共に上昇していく。

そして、蓋体保持機構７４１により取り外した蓋体５２ｂが他の蓋体５２と干渉（衝突）しない高さ位置において、図１３（ｂ）に示すように、当該蓋体５２ｂを他の蓋体５２の上方領域を介してメンテナンス領域６に向かって搬送する。その後、図１３（ｃ）及び図１４（ａ）に示すように、このメンテナンス領域６の上方位置から蓋体５２ｂを下降させ、この蓋体５２ｂの位置決め機構５１０と蓋体反転冶具６１の位置決め機構５１０との協働作用により、当該蓋体５２ｂを蓋体反転冶具６１上に設置する。続いて、係止部５０２と垂直片７４４との係止を解除するために蓋体保持機構７４１を僅かに下降させると共に、この蓋体保持機構７４１をメンテナンス領域６から側方側に退避させる。その後、この蓋体保持機構７４１は他の蓋体５２を取り外すために、被保持部５３と干渉（衝突）しない高さ位置例えば蓋体５２の上方側まで上昇した後、水平に旋回していく。

この蓋体反転冶具６１では、既述のようにボルト孔６２４を介して当該蓋体反転冶具６１と蓋体５２ｂとが固定され、図１４（ｂ）に示すように蓋体５２ｂを反転して既述のガスシャワーヘッド８２のメンテナンスを行う。また、この蓋体５２ｂを取り外した容器本体５１ｂについてもメンテナンスを行う。この蓋体５２ｂのメンテナンスは、同図（ｃ）に示すように、台車部６１４を介して蓋体反転冶具６１をメンテナンス領域６から外れた領域に搬送して行うようにしても良い。メンテナンス終了後、蓋体５２ｂが元の向きに戻されて、蓋体反転冶具６１に搬送された順序と逆の順序で容器本体５１ｂに蓋体５２ｂが搬送される。

この時、一の蓋体５２を蓋体反転冶具６１に搬送した後、他の蓋体５２を取り外すと共に当該他の蓋体５２については蓋体保持機構７４１により保持したまま、当該一及び他の容器本体５１、５１についてメンテナンスするようにしても良い。このような場合の具体的な例として、図１５にはロードロック室３の時計回り方向に隣接する蓋体５２ｂをメンテナンス領域６に搬送した後、ロードロック室３の蓋体５２ａについても取り外して、これら２つの容器本体５１ａ、５１ｂのメンテナンスを行う場合について示している。

次に、基板搬送機構４１を取り外す際の動作について説明する。この場合には、蓋体反転冶具６１をメンテナンス領域６から退避させると共に、真空搬送室４を大気雰囲気に設定した後、既述の開口部４３１を気密に塞いでいる開閉部材４２１を取り外す（図１６（ａ）、図１７（ａ））。そして、基板搬送機構４１とこの基板搬送機構４１の下方側に設けられた駆動機構４１１とを切り離し、基板搬送機構４１を開口部４３１から基板処理装置の外部に搬出する（図１６（ｂ）、図１７（ｂ））。また、駆動機構４１１を取り出す際も同様に、駆動機構４１１が設けられた機械室４０２の側方側の開口部４３２を覆う開閉部材４２２を取り外し、当該開口部４３２から駆動機構４１１を搬出する（図１６（ｃ））。尚、図１６中４４は、搬送空間４０１と機械室４０２とを気密に区画する床面であり、４１３は床板４４と基板搬送機構４１との間に気密に設けられたベローズである。

上述の実施の形態では、真空搬送室４の周囲に沿って配置された複数の処理室５において、蓋体５２を保持して着脱（開閉）するための蓋体保持機構７４１を共通化している。そして、真空搬送室４上の回転テーブル７２１から伸びる旋回アーム７に蓋体保持機構７４１を設け、処理室５またはロードロック室３の蓋体５２を保持した状態で真空搬送室４の周方向に沿って処理室５の上方領域を蓋体保持機構７４１が通過して旋回できるように構成している。そのため、処理室５やロードロック室３毎に蓋体５２を載置するスペースを確保しておく必要がないので、装置の大型化が抑えられ、設置面積（フットプリント）の増大を抑制できる。また、処理室５毎やロードロック室３に蓋体５２の着脱機構を設ける構成に比べて、装置のコストを低減できる。更にまた、一の処理室５について蓋体５２ｂを取り外した状態であっても、他の処理室５では基板Ｓの処理を続けることができる。そして、回転テーブル７２１の上に旋回アーム７を設け、ラック部７２２とピニオン部７３３とにより回転テーブル７２１を回転させているので、基板Ｓの大型化に起因して旋回アーム７、蓋体５２及び蓋体保持機構７４１が大重量化しても安定した駆動を行うことができる。

更に、蓋体５２を着脱するにあたって、係止部５０２の下方側に垂直片７４４が水平に移動し、これら係止部５０２と垂直片７４４とを係合させているので、係止部５０２、５０２を挟み込むように対向する保持部７４３を動かす機構が不要であり、そのため装置の簡略化及び低コスト化を図ることができる。更に、蓋体５２、容器本体５１及び蓋体反転冶具６１に位置決め機構５１０を設けているので、蓋体５２を簡単に着脱することができる。

また、蓋体５２を着脱する旋回アーム７に加えて、蓋体５２のメンテナンスを行うメンテナンス領域６もロードロック室３及び４つの処理室５において共通化しているので、装置の省スペース化及び低コスト化を更に図ることができる。更にまた、メンテナンス領域６側における真空搬送室４の側壁から基板搬送機構４１を取り出すことができるので、クレーンなどを用いて真空搬送室４の天井面を介して持ち上げる場合に比べて、クレーンを設けておく必要がないし、また簡単に基板搬送機構４１を搬出できる。

また、真空搬送室４の上面に旋回アーム７を設けるにあたって、梁板７１２、７１２を用いて真空搬送室４の天井面の蓋７１０を塞がないようにしているので、基板搬送機構４１の取り出しを行うことができる。更に、真空搬送室４と処理室５との間に設けられたゲートバルブＧのメンテナンスを行う時には、当該処理室５から離れた領域に蓋体保持機構７４１を退避させるように旋回アーム７を旋回させることにより、この旋回アーム７によってメンテナンス作業が妨げられない。

旋回アーム７の構成は、図１に示した片持ち梁式の旋回アーム７の例に限られるものではなく、図１８に示すように、真空搬送室４の中央部を基点として両側に旋回アーム７を伸張させ、これら旋回アーム７、７の先端部に蓋体保持機構７４１、７４１を設けても良い。

また、ラック部７２２及びピニオン部７３３の位置関係については、先の実施の形態の構成に限られるものではなく、図１９に示すように、内周側にギヤ部７２３が形成されたラック部７２２を外周側に配置し、ピニオン部７３３を内側に配置する構成であっても良い。更に、図２０に示すように、ラック部７２２の上面にギヤ部７２３を形成して、このラック部７２２上に水平軸周りに回転するようにピニオン部７３３を設けても良い。更にまた、図２１に示すように、ラック部７２２を回転テーブル７２１の周縁部に形成すると共に、ピニオン部７３３を支持面上に設けても良い。また、回転テーブル７２１を円形状とする代わりに、図２２に示すように、ラック部７２２を囲むようにリング状に形成しても良い。尚、ラック部７２２を支持面に配置する構成においては、ピニオン部７３３を旋回アーム７に設けても良い。この場合であっても、ピニオン部７３３を回転テーブル７２１を介して旋回アーム７に設けた構成と言うことができ、特許請求の範囲における「回転テーブルに設けた」構成に相当する。

また、回転テーブル７２１や旋回アーム７を真空搬送室４の天井面に設けずに、床面から伸びる支持部材を介して真空搬送室４の上方領域に設けても良いことは既に述べたが、このような構成について図２３を参照して説明する。この図２３中、８０１は真空搬送室４の周囲における床面から真空搬送室４の天井面の高さ位置よりも上方側に垂直に伸びる支持部材であり、この支持部材８０１は当該真空搬送室４の周囲に複数箇所に等間隔に設けられている。そして、これら支持部材８０１の上端側には、真空搬送室４を上方側から覆うように支持板８０２が水平に設けられている。この支持板８０２上には、既述の回転テーブル７２１、ガイドレール７０２及び旋回アーム７が設けられている。このように支持板８０２を設けた場合には、旋回アーム７や蓋体５２の荷重が真空搬送室４に加わらないので、基板処理装置に対しての改造や工事などを行う必要がない。尚、図２３では基板処理装置の記載を簡略化して示している。

以上において、本発明はラック部７２２及び支持面の一方及び他方に夫々ピンチローラとこのピンチローラに圧接されるリング上のガイドとを設け、ピンチローラの回転により回転テーブル７２１を回転させても良い。この場合のピンチローラ及びガイドは夫々本発明で言うピニオン部７３３及びラック部７２２に相当するものとする。

蓋体５２を着脱する機構として、蓋体保持機構７４１を水平にスライド（旋回）させることにより、保持部７４３が係止部５０２の下方側に位置するようにしたが、蓋体保持機構７４１に駆動機構を設けて、被保持部５３、５３を挟むように保持部７４３を駆動させても良い。また、水平方向における真空搬送室４の中央部に回転テーブル７２１の回転中心を位置させたが、この真空搬送室４の中央部とは、当該真空搬送室４の中心位置だけを意味しているものではなく、ロードロック室３、４つの処理室５及びメンテナンス領域６における各々の中央位置を結ぶ円に対して、蓋体保持機構７４１の旋回ラインＬが偏心している場合も含まれる。

ジャッキ機構７５１としては、各々のネジ軸７５２を上下２つに分割し、当該ジャッキ機構７５１の高さ寸法を抑えるようにしても良い。更に、蓋体反転冶具６１を設けずに、蓋体保持機構７４１によって持ち上げた状態でガスシャワーヘッド８２のメンテナンスを行うようにしても良い。更にまた、蓋体反転冶具６１と蓋体５２とを固定する機構としては、蓋体反転冶具６１に蓋体５２を載置すると自動で固定される機構であっても良い。また、基板Ｓに対してエッチング処理を行っている時の蓋体保持機構７４１の待機位置としては、メンテナンス領域６の上方位置以外にも、基板Ｓの処理や搬送に干渉しない位置であれば処理室５やロードロック室３の上方位置などであっても良い。また、この蓋体保持機構７４１が待機する時の高さ位置としては、係止部５０２の下方側に垂直片７４４が位置するようにしても良い。更に、旋回アーム７を伸縮させることにより、一の処理室５から真空搬送室４の上方領域を介してメンテナンス領域６に蓋体５２を搬送するようにしても良い。この場合には、旋回アーム７は、既述のようにピニオン部７３３及びラック部７２２により旋回すると共に、旋回アーム７の長さ方向に沿って蓋体保持機構７４１が進退できるように、梁版７１２、７１２の長さ方向における途中部位にて屈曲する多関節のアームとして構成されても良い。

また処理室５としては、基板Ｓのエッチング処理に限られず、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの成膜処理やアッシング処理などの真空処理を行うためのものであってもよい。更に、処理室５の数は２個〜３個あるいは５個以上であっても良い。従って、上方側から真空搬送室４を見た時の形状は多角形例えば三角形や四角形あるいは七角形などであっても良いし、円形であっても良い。そして、基板処理装置において処理を行う基板Ｓとしては、角型のガラス基板Ｓ以外にも半導体ウエハなどの円形基板であっても良い。

Ｓ基板
４真空搬送室
５処理室
７旋回アーム
５１容器本体
５２蓋体
５３被保持部
７２１回転テーブル
７２２ラック部
７３０回転軸
７３３ピニオン部
７４１蓋体保持機構

Claims

予備真空室と、各々容器本体の上に蓋体を設けて構成され、基板に対して処理を行うための複数の処理室とを、内部に基板搬送機構が設けられた真空搬送室の周囲に接続した基板処理装置において、
前記真空搬送室の上に形成された支持面上に前記真空搬送室の中心部を回転中心として鉛直軸周りに回転自在に設けられた回転テーブルと、
この回転テーブルに設けられた旋回アームと、
この旋回アームの先端部に設けられ、前記容器本体に対して蓋体を着脱するために蓋体を保持して昇降すると共に蓋体を保持した状態で前記処理室の上方を通過するように構成された蓋体保持機構と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
前記回転テーブルを回転させるために、前記支持面及び前記回転テーブルの一方に設けられ、回転テーブルの周方向に沿って設けられたラックギヤと、
前記支持面及び前記回転テーブルの他方に設けられ、前記ラックギヤと歯合しながら回転するピニオンギヤと、
前記ピニオンギヤを回転駆動する駆動部と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記予備真空室は、容器本体の上に蓋体を設けて構成され、この蓋体は前記蓋体保持機構により当該容器本体に対して着脱されることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
前記蓋体の上面には、先端部が当該上面から上方側に伸びると共に横方向に屈曲して係止部をなす被保持部が設けられ、
前記蓋体保持機構には、前記旋回アームの旋回によって水平方向に移動しながら前記係止部の下方側に進入し、その後上昇して前記係止部を介して前記蓋体を持ち上げる保持部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記真空搬送室は平面形状が多角形に形成され、
前記真空搬送室の側面のうち、１つの側面の外方側には蓋体をメンテナンスするためのメンテナンス領域が設けられ、残りの側面には、前記予備真空室と処理室とが夫々接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
前記メンテナンス領域には、前記蓋体保持機構から受け渡された蓋体を保持して反転させる蓋体反転機構が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。
前記真空搬送室は六つの側面を有し、該側面に一つの前記予備真空室と四つの処理室が接続されることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。