JP6096025B2 - チャンバーシステム - Google Patents

Description

本発明は、チャンバーシステムに関し、特に、電子部品、半導体素子などを製造する際に用いられる、チャンバーシステムに関する。

従来、複数の真空処理室を直線的に配置した装置にあっては、全体構造が大型化して、製造コストの低減やタクトタイムの短縮が難しいという課題を解決するために、所定間隔で配列した複数の真空チャンバーと、これらの真空チャンバーを移動させるターンテーブルと、ワークを収容した真空チャンバーの内部を真空引きする真空ポンプを備え、各真空チャンバーが、ワークを保持するワーク治具と、スパッタリング用のターゲットと、不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、ターゲットに高電圧を印加する電圧印加手段を備えた構成とし、製造コストの低減やタクトタイムの短縮化を実現した被膜形成装置がある。

特開2012-184490号公報

しかし、従来の被膜形成装置は、ワークを各真空チャンバー間で移動させる際に、各真空チャンバーにおいて、減圧して真空にする工程と、真空状態から大気圧まで戻す工程とがあり、これらの工程がワークに対する処理のスループットを限定的にしていた。

そこで、本発明は、ワークに対して減圧状態で処理する際のスループットを向上させることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のチャンバーシステムは、
ワークが順次収容される複数のチャンバーを有するテーブルと、
前記各チャンバーに対応する複数の開口部が形成されていて前記各チャンバーが順次隣接する前記各開口部と対向していくように前記テーブルとの間で相対移動される部材と、
前記ワークを収容するための開口部の下流に位置する開口部に取り付けられている減圧バルブと、
前記減圧バルブが取り付けられている開口部の下流に位置する開口部に取り付けられている減圧処理室と、
前記テーブルのチャンバー形成面と前記部材との間に位置するシール用流体と備える。

前記テーブルを、その軸心に前記駆動部が取り付けられていて、その上面に前記各チャンバーが形成されたターンテーブルとするとともに、
前記部材を、前記チャンバー形成面に対向配置されたプレートとし、
当該ターンテーブルと当該プレートとの間に前記開口部に対応する開口部が形成されていて、前記シール用流体を受けるシール用プレートを備えるようにしてもよい。

或いは、前記テーブルを、その軸心に前記駆動部が取り付けられていて、その側面に前記各チャンバーが形成されたターンテーブルとするとともに、
前記部材を、前記チャンバー形成面を囲うように取り付けられた周辺部材とし、
当該周辺部材における前記テーブルの側面との対向面に前記各開口部が形成されていて、当該開口部間で前記シール用流体が受けられているようにしてもよい。

また、複数の前記減圧バルブが、前記テーブルにおける対称的な位置の開口部に取り付けられていてもよい。

本発明の実施形態のチャンバーシステムの模式的な構成を示す分解斜視図である。 図１のチャンバーシステムの平面図である。 図２のチャンバーシステムの側面図である。 図１に示すシール用プレート９０の底面図である。 本発明の実施形態２のチャンバーシステムの平面図であり、図２に対応するものである。

１０ ターンテーブル
１１〜１６ チャンバー
２０ プレート
２１〜２６ 開口部
３０，４０ 減圧バルブ
５０ 撮像装置
６０ 減圧処理室
６１ 処理用ロボット
６２ 移動装置
６３ 手動扉
７０ パージバルブ
８０ シール用流体
９０ シール用プレート

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において、同様の部分には同一符号を付している。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１のチャンバーシステムの模式的な構成を示す分解斜視図である。図２は、図１のチャンバーシステムの平面図である。図３は、図２のチャンバーシステムの側面図である。

図１〜図３には、以下説明する、ターンテーブル１０と、プレート２０と、減圧バルブ３０，４０と、撮像装置５０と、減圧処理室６０と、パージバルブ７０と、シール用流体８０と、シール用プレート９０とが示されている。

ターンテーブル１０は、例えば、直径が２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度で、厚さが２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の大きさの、セラミック又は石英ガラスなどからなるテーブルである。ターンテーブル１０は、その軸心には図示しない駆動部が接続されていて、軸心を中心に回転される。また、ターンテーブル１０の上面には、例えば６つのチャンバー１１〜１６が形成されている。

チャンバー１１〜１６の大きさは、処理対象となるワークの大きさに対応させて決定すればよいが、後述する開口部２１〜２６の間隔よりも小さいことが必要である。つまり、各チャンバー１１〜１６が、隣接する二つの開口部に同時に跨るようにならない条件としなければならない。

そうでなく、チャンバー１１が開口部２１，２２に跨るようになってしまう場合には、減圧バルブ３０に接続されている減圧ポンプによって減圧しようとしても、開口部２２、チャンバー１１及び開口部２１が開放状態となるため、チャンバー１１内の減圧ができなくなってしまうからである。

プレート２０は、例えば、各辺が３０ｃｍ〜４０ｃｍ程度で、厚さが２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の大きさの、セラミックなどからなるプレートである。プレート２０は、ターンテーブル１０におけるチャンバー１１等の形成面に対向して配置される。

プレート２０には、チャンバー１１〜１６に対応させた開口部２１〜２６が形成されている。開口部２１等の実際の大きさは、チャンバー１１等の大きさと同程度とすればよい。ターンテーブル１０を回転させると、チャンバー１１〜１６は、例えば、隣接する順次開口部２１，２２に対して対向していくこととなる。

シール用流体８０は、シール用プレート９０とともに、プレート２０とターンテーブル１０との間をシール状態で回転させるための流体である。シール用流体８０は、磁石に反応する磁性流体などを用いることができる。

シール用プレート９０は、プレート２０とターンテーブル１０との間に、これらの各々に対して、０．０３μｍ〜０．０６μｍ程度の隙間を空けて配置されているセラミックなどからなるプレートである。

図４は、図１に示すシール用プレート９０の底面図である。シール用プレート９０の底面には、チャンバー１１〜１６の各々の周囲と、チャンバー１１〜１６全体の周囲と、軸心に接続された駆動部の周囲とに亘る浅溝が設けられていて、当該浅溝にはシール用流体８０が注入される。

また、シール用流体８０として、後述のように、磁性流体を用いる場合には、浅溝に磁性流体を留まらせるための磁石が配置される。なお、シール用プレート９０の上面にも、開口部２１〜２６の周囲に対応する位置に浅溝が設けられていて、当該浅溝にはシール用流体８０が注入される。これにより、プレート２０及びターンテーブル１０とシール用プレート９０との間との密閉性を担保することができる。

減圧バルブ３０，４０は、図示しない減圧ポンプに接続されていて、図１に示す例では、各々、開口部２２，２３の直下に位置することになるチャンバー内を減圧するためのものである。

なお、一例を示すと、本実施形態の場合には、目標とする減圧値の例えば半分程度まで開口部２２の直下のチャンバー内を減圧し、その後、目標とする減圧値まで開口部２３の直下のチャンバー内を減圧するという、２段階での減圧工程を採用している。もっとも、この減圧工程は、１段でもよいし例えば３段であってもよい。そして、複数段の場合には、適宜、段階的に減圧すればよい。

撮像装置５０は、開口部２４の上部に位置していて、開口部２４を密閉する石英ガラスなどの透明窓を介して、開口部２４の直下に位置するチャンバー内を撮影するものである。撮像装置５０による撮像データは、そのチャンバーに対するワークの位置を特定するために用いられる。

具体的には、撮像装置５０による撮像データは、減圧処理室６０において、ワークの所要位置に対して処理を行えるように、ワーク中心とチャンバー中心との平面方向及び回転方向のズレを補完するために用いられる。

減圧処理室６０は、開口部２５の直下に位置するチャンバー内のワークに対して所要の処理をするため処理室である。減圧処理室６０内には、被膜形成或いは油注入などの用途に応じた処理を実行する処理用ロボット６１と、撮像装置５０からの撮像データに基づいて当該処理用ロボットを平面方向及び回転方向に移動させる移動装置６２とが設けられている。また、減圧処理室６０には、処理用ロボット６１等の搬出入用の手動扉６３が設けられている。また、減圧処理室６０内も、図示しない減圧ポンプなどを用いて減圧される。

パージバルブ７０は、減圧処理室６０においてワークが処理された後に、当該ワークが収容されているチャンバーに対して外気を取り込むことで、減圧状態を大気圧まで戻すためのものである。

つぎに、図１に示すチャンバーシステムの動作について説明する。ここでは、理解容易のため、チャンバー１１と開口部２１とが位置合わせされた状態からの動作について説明する。

まず、開口部２２，２３に取り付けられた減圧バルブ３０，４０に対して、図示しない減圧ポンプを接続し、減圧ポンプを駆動させる。この結果、チャンバー２２，２３内が減圧される。また、減圧処理室６０内も減圧しておく。

この状態で、チャンバー２１内にワークを収容させる。その後、図示しない駆動部によってターンテーブル１０が時計回りに回転される。そうすると、チャンバー１１は、プレート２０の開口部２１，２２間を通過して、開口部２１の下流に位置する開口部２２に向けて移動していく。

やがて、チャンバー１１が開口部２２に到達すると、チャンバー１１内が減圧されていくことになる。その後、開口部２１の直下にはチャンバー１６が位置することになるので、それに先立って、チャンバー１６内に次のワークが収容される。

さらにターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２２の下流に位置する開口部２３まで進み、減圧バルブ４０に接続されている減圧ポンプによって更に減圧される。また、チャンバー１６は、開口部２２まで進み、減圧バルブ３０に接続されている減圧ポンプによって減圧される。さらに、開口部２１の直下にはチャンバー１５が位置することになるので、チャンバー１５内に次のワークが収容される。

その後、ターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２４まで進む。このタイミングで撮像装置５０によって開口部２４を撮像する。撮像データを解析することで、チャンバー１１内における、チャンバー１１とワークとの中心軸に対する平面方向及び回転方向のズレを把握することができるので、そのズレ量が減圧処理室６０に出力される。

また、既述の場合と同様に、チャンバー１６は、開口部２３まで進み、減圧バルブ４０に接続されている減圧ポンプによって更に減圧される。チャンバー１５は、開口部２２まで進み、減圧バルブ３０に接続されている減圧ポンプによって減圧されることになる。さらに、開口部２１の直下にはチャンバー１４が位置することになるので、チャンバー１５内に次のワークが収容される。

その後、ターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２５まで進む。ここでは、減圧処理室６０内の処理用ロボットが、位置ズレ補完されたワークに対して、所定の処理を行う。

その後、ターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２６まで進む。ここでは、パージバルブ７０を通じて、チャンバー１１内に外気が取り込まれ、チャンバー１１内が大気圧まで戻される。

その後、ターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部１１まで進む。ここでは、チャンバー１１内のワークが取り出され、次のワークが収容される。以後、同様に、開口部２１の直下に位置するチャンバーに対して新たに処理対象のワークが収容されるとともに、当該チャンバーから処理済みのワークが取り出されていくことになる。

本実施形態では、一つの減圧処理室６０を備える場合を例に説明したが、複数の減圧処理室を備えることもできる。この場合にも、減圧状態のチャンバーは、下流の減圧処理室に移動するまでの間、減圧状態が維持されるので、スループットが大幅に向上することになる。

また、本実施形態では、ターンテーブル１０を用いた例を説明したが、ターンテーブル１０及びプレート２０に代えて、直線上にチャンバーを設けたテーブルと、そのチャンバーに対応させて直線上に設けられた開口部を備えるプレートとを備え、直線上にテーブルとプレートとを相対移動させてもよい。

さらに、本実施形態での説明例では、開口部２２，２３で減圧し、開口部２６で開放することから、開口部２２，２３付近ではターンテーブル１０とプレート２０とが相対的に近づく方向に力が働き、逆に、開口部２６付近ではこれらが相対的に遠ざかる方向に力が働くことになるので、ターンテーブル１０の外周部にのみストレスがかかりやすい。

これを回避するために、例えば、ターンテーブル１０を図１に示すものより大きくし、チャンバー数を２倍にして、開口部２２，２３の対称位置にも減圧バルブ及び減圧ポンプを取り付けて減圧処理を行うともに、開口部２６の対称位置にもパージバルブを取り付けて開放処理を行うようにしてもよい。

また、シール用流体８０は、蒸発等によって減少していくので、チャンバーシステムを作動させていないときに、適宜、補充するとよい。この点を考慮すると、シール用流体８０として磁性流体を用いる場合には、補充が容易となるように、電磁石を採用するとよい。

（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２のチャンバーシステムの平面図であり、図２に対応するものである。図５に示すチャンバーシステムでは、ターンテーブル１０の側面にチャンバー１１〜１４が設けられている。

ここでは理解容易のため、４つのチャンバー１１〜１４を設けた例を示しているが、これらの数は４つに限定されるものではない。また、実施形態１で説明した内容は、適宜、実施形態２のチャンバーシステムにも取り込むことができる。

ターンテーブル１０の周辺には、シール用流体８０を介して、周辺部材２０が取り付けられている。周辺部材２０の側面には、チャンバー１１〜１４に対応する開口部２１〜２４が形成されている。シール用流体８０は、磁性流体を用いる場合には、周辺部材２０側に磁石を用いて吸着するようにしている。

つぎに、図５に示すチャンバーシステムの動作について説明する。ここでは、理解容易のため、チャンバー１１と開口部２１とが位置合わせされた状態からの動作について説明する。

まず、開口部２２に取り付けられた減圧バルブ３０に対して、図示しない減圧ポンプを接続し、減圧ポンプを駆動させる。この結果、チャンバー２２内が減圧される。また、減圧処理室６０内も減圧しておく。

この状態で、チャンバー２１内にワークを収容させる。その後、図示しない駆動部によってターンテーブル１０が時計回りに回転される。そうすると、チャンバー１１は、周辺部材２０の開口部２１，２２間を通過して、開口部２２に向けて移動していく。

やがて、チャンバー１１が開口部２２に到達すると、チャンバー１１内が減圧されていくことになる。その後、開口部２１の対向位置にはチャンバー１４が位置することになるので、それに先立って、チャンバー１４内に次のワークが収容される。

さらにターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２３まで進み、ここでは、減圧処理室６０内の処理用ロボットによって、ワークに対して所定の処理がなされる。

その間、チャンバー１４は、開口部２２を通じて、減圧バルブ３０に接続されている減圧ポンプによって減圧されるとともに、開口部２１を通じてチャンバー１５内に次のワークが収容される。

その後、ターンテーブル１０が回転すると、チャンバー１１は、開口部２４まで進み、パージバルブ７０を通じて、チャンバー１１内に外気が取り込まれ、チャンバー１１内が大気圧まで戻される。以後、実施形態１で説明した通り処理が進行する。

本発明は、電子部品、半導体素子などの製造分野において、好適に用いることができる。

Claims (5)

1. ワークが順次収容される複数のチャンバーを有するテーブルと、
   前記各チャンバーに対応する複数の開口部が形成されていて前記各チャンバーが順次隣接する前記各開口部と対向していくように前記テーブルとの間で相対移動される部材と、
   前記ワークを収容するための開口部の下流に位置する開口部に取り付けられている減圧バルブと、
   前記減圧バルブが取り付けられている開口部の下流に位置する開口部に取り付けられている減圧処理室と、
   前記テーブルのチャンバー形成面と前記部材との間に位置するシール用流体と備えるチャンバーシステム。
2. 前記テーブルを、その軸心に前記駆動部が取り付けられていて、その上面に前記各チャンバーが形成されたターンテーブルとするとともに、
   前記部材を、前記チャンバー形成面に対向配置されたプレートとし、
   当該ターンテーブルと当該プレートとの間に前記開口部に対応する開口部が形成されていて、前記シール用流体を受けるシール用プレートを備える、請求項１記載のチャンバーシステム。
3. 前記テーブルを、その軸心に前記駆動部が取り付けられていて、その側面に前記各チャンバーが形成されたターンテーブルとするとともに、
   前記部材を、前記チャンバー形成面を囲うように取り付けられた周辺部材とし、
   当該周辺部材における前記テーブルの側面との対向面に前記各開口部が形成されていて、当該開口部間で前記シール用流体が受けられている、請求項１記載のチャンバーシステム。
4. 請求項１記載のチャンバーシステムに用いられるシール用流体。
5. 請求項１記載のチャンバーシステムに用いられるテーブル。

Images