JPH0230128A - 基板移送及び冷却方法、並びにその方法を実施するための装置 - Google Patents

基板移送及び冷却方法、並びにその方法を実施するための装置

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JPH0230128A JP1125467A JP12546789A JPH0230128A JP H0230128 A JPH0230128 A JP H0230128A JP 1125467 A JP1125467 A JP 1125467A JP 12546789 A JP12546789 A JP 12546789A JP H0230128 A JPH0230128 A JP H0230128A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、基板処理システムにおいてウェーハ状基板
を移送し、かつ冷却するための装置及び方法に関するも
のである。より特定すれば、この発明は自由対流及び強
制対流により基板を冷却するとともに、処理位置への搬
入及び取出しを行うための装置及び方法に関するもので
ある。
従来の技術 従来より多くの基板処理工程においては、基板ヲ真空チ
ャンバ内でイオンビームに対してｉｔ出し、これによっ
て基板に熱吸収を生ずるものである。しかしながら、基
板はそれが熱破壊を生ずるまでに、所定の熱量を吸収し
、又は所定温度に達することのみが可能であるため、処
理中のウェーハを如何にして冷却するかという共通の問
題があった。典型的な処理工程は基板温度が感光材に害
を与えないような１００℃以下に維持されるべきことを
要求する。
大気圧に近い圧力を用いる処理工程の場合、基板に近接
した気体原子の密度は基板から熱吸収するに十分なもの
である。しかしながら、圧力が低下すると、処理チャン
バ内のガスを介してはわずかな熱量しか除去できない。
圧力が約１０　’Ｔｏｒｒのアルゴンガスによれば、ア
ルゴン分子の平均自由行程は典型的な処理チャンバの物
理的寸法（すなわち、１５０ｃｍ）にほぼ等しい。この
ような条件下においては、損傷を受けない程度の短時間
だけウェーハをイオンビーム中に露出するということは
、目的とする処理自体が行えないことを意味する。
処理チャンバ内が基板の冷却を行えない程度に低圧であ
る場合には、必然的に他の熱移動技術が要求される。ま
た、１００℃程度の温度の場合、それは効果的な放射冷
却にとって極めて低い温度である。ウェーハ表面は典型
的にはその表面積の１５％以下しか冷却支持面との接触
に用いることができないため、いわゆる固体−固体間伝
導を効果的に行うことも不可能である。
イオンビームを用いた基板処理工程の場合、基板冷却は
極めて重要な問題である。そのような基板冷却に対する
初期の試みは、ウェーハをクランプして基板の背面と基
板ホルダ、すなわち冷却プラテンとの間の接触面積率を
改善するものであった。この面積率の改善は基板とプラ
テンとの間に好ましい熱伝導物質を配置することであっ
た。別の方法は、基板をビームの内側及び外側に移動さ
せて熱の蓄積を減少させるようなビーム分割技術を採用
することである。しかしながら、これによる処理スルー
プットの増大は、処理工程においてより大きいビーム電
流及び電力密度を要求することになる。このような電力
密度の増大は、それ自体がまた別の冷却技術を要求する
ものである。さらに、直径の大きい基板、及び粒子汚染
に対して十分保護された設備を用いる場合には、やはり
それに伴う余分の冷却機構を要することになる。
イオンビームによるエツチング技術分野において、冷却
技術は熱伝導性ゴムパッド及び静電保持板に対するグリ
ースから発展した。これらの技術は約５００ｍＷ／ｃ＋
ｌの電力密度において効果的であるが、オペレータは信
頼性ある結果を得るため、きわめて注意深く作業しなけ
ればならない。
一つの改良は、固体−固体間伝導を分子状ガスの熱移動
からなる熱伝導により高めるため、基板と冷却された基
板支持体との間に含まれるガスを採用することである。
熱伝導において、基板の背面と接触する気体分子は熱を
吸収してから冷却支持体に衝突することなく進行してそ
の吸収熱の部を冷却支持体に伝達する。このような収容
ガスによる問題は、そのガスが時間経過に伴って加熱さ
れ、イオンビームエツチング工程のような長時間処理工
程の実行を不可能にするということである。
延長された基板処理工程に対して効果的なガス冷却を行
うに当たり、この発明の目的はガス圧を高めることによ
りガス分子数を増大させるとともに、ガス分子の平均自
由行程を基板と支持体との間隔より小さい値まで減少さ
せて、自由対流により冷却が達せられるようにすること
である。
この発明の別の目的は、ガスを基板と冷却された支持体
との間の空間中に流通させて強制対流による熱移動を生
せしめることである。
この発明のさらに別の目的は、信頼性あるモジュラ−型
基板固定機構に対する、基板の信頼性ある搬入及び取出
しを実施上真空条件下において行うことである。
この発明のさらに別の目的は、イオンビームエツチング
処理中において、傾動及び回転し、かつ基板の放熱手段
として作用するとともに、自動化機構による基板の搬入
及び取出し工程とよく調和した基板冷却用固定機構を提
供することである。
この発明のさらに別の目的は、基板冷却用固定機構とロ
ードロック（受入−係止）真空チャンバ、及びそれらの
間においてウェーハを移送するためのシステムを提供す
ることにより、イオンビーム処理における高いスループ
ット特性を達することである。
この発明のさらに別の目的は、低い粒子発生により加工
基板の収率を改善することである。
この発明のさらに別の目的は、カセットー力セント動作
と両立し得る基板受入ステーションを提供することであ
る。
この発明のいま一つの目的は、自動的な材料移送システ
ムと両立し得る基板処理システムを提供することである
。
発明の要約 本発明について上述した目的及びその他の目的は、基板
冷却用装置及び方法、並びに基板搬入及び取出し用装置
及び方法により達せられる。基板冷却用固定機構は基板
を支持し、これを次の手順により冷却する。すなわち、
（ｉ）基板と固定機構との間の固体−固体間伝導、（ｉ
ｆ）約１０Ｔｏｒｒ　〜７６０Ｔｏｒｒの圧力（基板の
材質及び厚さに応じた圧力）のガスを用いた基板と固定
機構との間の自由対流による熱移動、（ｉｉｉ）基板と
固定機構との間の空間にガスを流通させて強制対流を生
ずることによる熱移動、である。基板に隣接した固定機
構の表面はその熱吸収性を改善するために黒化もしくは
陽極化処理される。固定機構、及びウェーハをその固定
機構に対して加圧するクランプは、それらの構造内にお
いて冷却液を循環させるための流路を有する。
基板を固定機構に対してクランプし、かつ基板の外周に
近接した固定機構の表面においてＯリングを含むことに
よりシールが形成される。ガスは前記０リングシールに
より限界された領域内における基板と固定機構との間の
部分に流入する。その結果、ガスは処理チャンバに入る
ことを実質的に制限される。
ガスは基板処理中において、基板と固定機構との間の領
域を流通してウエーノ１背面からエネルギを吸収する。
このガス流はガスが、まず前記の領域に流入して基板の
背後を流れてから流出するように強制される。このよう
なガス流は強制対流によるエネルギ移動を生ずる。
ガス圧は１０ＴＯｒｒ　〜７６０ＴＯｒｒであれば、基
板を撓ませるに十分な強さとなり、そのガス分子の平均
自由行程を基板と冷却用固定機構との間の間隔より短く
するものである。このようなガス圧及びガスの粘性に基
づいて基板背面と冷却用固定機構との間でさらに熱移動
が発生する。このような熱移動は自由対流によるもので
ある。
０リングシールの外側におけるウェーハの外周領域は、
ウェーハと冷却用循環液を含むクランプとの間の固体−
固体間伝導により冷却される。
固定機構への基板搬入及び取出し用装置とその方法は、
基板をほぼ大気圧の環境から実質的な真空圧環境へ移送
し、かつ実質上真空圧下において基板を固定機構内へ搬
入し、もしくはそこからの取出しを行うものである。基
板はロードロックボリュームを含む受入ステーションに
おいてシステム内に入れられ、又は回収される。基板は
ほぼ大気圧下においてシステム内に入り、次いでロード
ロックボリュームが排気減圧されるとともに、その受入
ステーションの真空チャンバ内に下降させられる。ここ
で、移送アームが基板を受入ステーションから処理チャ
ンバにおける冷却用固定機構に移送する。システムはイ
オンビームエツチングなどのような基板処理工程の実施
中において、固定機構を傾動及び回転駆動するための装
置を具備している。
実施例の説明 第１図を参照すると、基板処理システム（１０）は受入
ステーション（１２）、冷却用固定機構（１４）、移送
アーム（１６）、イオン源（１８）及び処理チャンバ（
２０）を含んでいる。基板（Ｓ）は受入ステーション（
１２）に受入れられてから、移送アーム（１６）により
処理チャンバ（２０）内の冷却用固定機構（１４）に移
される。処理中において、処理チャンバの気圧は実質上
真空状態に置かれる（すなわち、０．０００９Ｔｏｒｒ
以下）。イオン源（１８）はイオンビームを基板上に照
射することによりその表面処理（すなわち、イオンビー
ムエツチング、反応イオンビームエツチング、補助化学
反応を伴うイオンビームエツチング、又は他の何らかの
基板処理工程を含む）を行う。冷却用固定機構（１４）
は処理中のウェーハを固体−固体間伝導、及び自由対流
又は強制対流により冷却するものである。
第１図を参照すると、ロードロックボリューム（２２）
をほぼ大気圧に維持した状態において受入ステーション
カバー（２４）が持ち上げられる。手動方式においては
、オペレータが基板ホルダ（２８）上に基板を挿入する
。また、自動化方式においては、カセット自動供給器又
は他の適当な自動搬送装置が基板挿入のために用いられ
る。基板が挿入されると、カバー（２４）はアクチュエ
ータ（２６）により下降させられる。受入ステーション
（１２）内の基板はカバー（２４）に形成された監視窓
（３０）を通して観察可能である。カバー（２４）が下
降すると、０リング（３２）はロードロツタボリューム
（２２）と外部環境との間をシールする。
基板ホルダ（２８）は上下動可能なロードロックフラッ
トホーム（３６）に連結されている。プラットホームの
上部位置において、ポペット型Ｏリングシールはロード
ロックボリューム（２２）金受入ステーションチャンバ
（５２）に対してシールする。このシールはロードロッ
クボリュームに（１２）が大気圧に維持され、他方、受
入ステーションチャンバ（５２）が実質上真空圧に維持
されるようにするものである。基板が挿入されると、カ
バー（２４）が閉じられるとともに、プラットホーム（
３６）が上部位置に持ち上げられ、ロードロツタポリニ
ーム（２２）の圧力は実質上大気圧より低い値に低下す
る。気圧が約Ｉ　Ｔｏｒｒよりも低くなると、プラット
ホーム（３６）は下降して基板を受入ステーションチャ
ンバ（５２）内にもたらし、これによってロードロック
ボリューム（２２）とチャンバ（５２）との間のシール
を解除するものである。
プラ、ットホーム（３６）の位置を変化するためにはブ
レーキ（３８）が消勢され、これによって駆動シャフト
（４０）の回転を許容する。駆動シャフトが回転すると
、共に回転するロードロックボールねじ（４２）がプラ
ットホーム（３６）を上昇又は下降させる。
ほぼ大気圧下に置かれた駆動シャフト（４０）は、ダイ
ナミックシール（４４）を介して回転モーメントを伝達
することにより、ほぼ真空圧下に置かれたボールねじ（
４２）を駆動する。ダイナミックシール（４４）は外側
Ｏリング（４８）及び内側Ｏリング（５０）を包囲する
２個のシールリング（４６）を含んでいる。
０リング（４８）はシールとしても作用するが、ンヤフ
ト（４０）の偏心動作を吸収するクツションとしても作
用する。これらシールリング間の容積はポンプ吸引によ
り種々に変更される。内側Ｏリング（５０）は真空領域
を大気圧領域から隔離するものである。このような構造
はシャフト（４０）とダイナミックシールリング（５０
）との間の摩擦トルクを低くするものである。
受入ステージジンチャンバ（５２）は処理チャンバ（２
０）に対して開放している。プラットホーム（３６）が
低位置にある状態で、移送アーム（１６）が処理チャン
バ（２０）内の定常位置から基板に接近することができ
る。第２図を参照すると、移送アーム（１６）は基板を
受入ステーション（１２）から冷却用固定機構（１４）
に移動させるものであることがわかる。
第５ａ及び５ｂ図を参照すると、移送アーム（１６）は
４素子スライダ一リンク機構に連結されたへら又はハン
ド部材（６０）を有する。このリンク機構はクランク（
６２）、スライダブロック（６４）、ベース（６６）及
びロッド（６８）を備えている。
へら（６０）は基板に接近するため、基板面の下方でそ
゛の基板に平行した水平面内において受入チャンバ（５
２）に進入する。へら（６０）が基板の直下に位置する
ようになると、へら（６０）は垂直に持ち上げられ、し
たがって、基板を基板ホルダ（２８）から持ち上げる。
次に、へらは水平面内において冷却用固定機構（１４）
に向かって移動し、基板を固定機構（１４）内において
基板キャリヤ（７０）とクランプ（７２）の下面との間
に搬入する。第３図を参照すると、基板キャリヤ（７０
）及びクランプ（７２）はその下降位置において示され
ている。クランプ（７２）はクランプアクチュエータ（
８４）に制御されて垂直移動することができる。基板を
搬入するとき、基板キャリヤ（７０）及びクランプ（７
２）の両者は上部位置にあり、その垂直レベルは基板シ
ート（８６）の面よりも高い。基板はキャリヤ（７０）
及びクランプ（７２）の間を自由に移動し得る。ここで
、移送アーム（１６）は下降し、これによって基板は基
板キャリヤ（７０）上に載置される。
移送アームは基板をへらにクランプもしくは固定支持さ
せることなくこれを固定機構（１４）に移動させるもの
である。移送アーム（１６）の水平動作は四素子スライ
ダーリンク機構により達せられる。
好ましい実施例において、リンク機構はピンもしくはス
ライダジヨイントを採用する。リンク機構の自由度は次
の式により決定される。
Ｆ＝３　（ｎ−１）　２ｆ ここに、ｎ＝リンク数 ｆ−ジヨイント数、である。
図示の４リンク及び４ジヨイント方式の場合、自由度は
１（すなわち、水平）である。すなわち、第５ｂ図を参
照すると、第１の回転入力シャフト（７４）は水平出力
動作をもたらす。この第１回転入力シャフト（７４）は
かさ歯車又は他の角度伝導機構（７６）を介してリニヤ
カップラ（７８）を駆動するようになっている。リニヤ
カップラ（７８）はクランク（６２）をその枢軸点のま
わりで回転駆動する。クランク回転はロッド（６８）及
びスライダブロック（６４）を介してへら（’６０　）
の水平面内における並進及び回転変位を生ずる。スライ
ダブロック（６４）はロッド（６８）に関するプリズム
運動及びベース（６６）に関する枢軸運動を呈する。ス
ライダブロック（６４）のこのようなプリズム運動及び
枢軸運動により、へら（６０）は単一の回転入力で基本
的に受入ステーション（１２）と冷却用固定機構（１４
）との間の直線通路を移動するものである。
第２の回転入力シャフト（８０）はパワースクリュー又
は他の適当な回転軸−直線運動装置（８２）を駆動する
ことにより、リンク機構及びへらの垂直運動を提供する
。リニヤカップラ（７８）はクランク（６２）の回転軸
に干渉することなくリンク機構の垂直変位を生ずるもの
である。
中央制御用コンピュータの指令に基づいて第１及び第２
の回転シャフト入力を提供するためには、常套的な閉ル
ープサーボモータ駆動サブシステムが用いられる。コン
ピュータ制御を用いることにより、へら（６０）及び基
板の位置に関する情報を容易に取出すことができる。第
１及び第２の回転入力シャフトに入力を提供するために
は、さらに別の入力制御装置を選択的に用いることがで
きる。
基板が冷却用固定機構（１４）内に搬入された後、移送
アーム（１６）はその定常位置に復帰する。移送アーム
がウェーハをロードロックプラットホーム（３６）の垂
直通路から取出した後、基板処理が行われるまでの何れ
かの時点において、プラットホーム（３６）は上部位置
に持ち上げられ、これによってロッドロックボリューム
（２２）内の圧力を受入ステーションチャンバ（５２）
から遮蔽し、その結果、ロードロックボリュームが処理
ガスに対して露出しないようにするものである。
基板が冷却用固定機構（１４）の基板キャリヤ（７０）
上にｉｔされると、クランプアクチュエータ（８４）が
駆動されて、基板クランプ（７２）及び基板キャリヤ（
７０）を下降させる。第３図を参照すると、基板は基板
シート（８６）上に載置され、さらにそのシート（８６
）に対して加圧される。Ｏリング（８８）　（すなわち
、エラストマ４０〜７０デユ一口メータ）又はシート（
８６）の外周近傍における他の適当な真空／ガスシール
は基板（Ｓ）及びシート（８６）間の実質的な真空タイ
トシールを提供する。基板クランプ（７２）は基板の材
料及び厚さに応じて変化し得る調整可能な押し上げ力に
よって基板をシート（８６）上に固く保持するものであ
る。基板材料としては、例えばシリコン、ＧａＡｓ、フ
ェライト、ＡＩＳｉＭａｇ、及びガラスなどを適用する
ことができる。
基板サイズは種々であり得るが、例えば直径２〜６イン
チの円板又は１×１〜６×６インチの正方形板を用いる
ことができる。しかしながら、基板は必ずしも隣接ウェ
ーハ状固体である必要はなく、キャリヤ上に断片的に支
持されるものであってもよい。基板の厚さは例えば０．
２５ｍｔａ　（０，０１インチ）〜４．Ｏｍｍの範囲内
のものを用いることができる。しかしながら、本発明に
おいて基板のサイズ、材料、及び厚さ等はこれらの範囲
に限られるものではない。
処理中において基板を冷却すると、何らかのガス供給源
（９０）から冷却用固定機構（１４）内のガス入口流路
（９２）を介して板（Ｓ）及びシート（８６）間の領域
（９３）内に冷却用ガスが供給される。ガスはＯリング
（８８）の内側におけるシート周辺領域に流入してその
周辺から半径方向に沿って領域の中心に進行し、さらに
出口流路（９４）を通して放出される。
ガス入口及び出口は種々の材質及び厚みを採用し、かつ
互いに置換することができる。他の実施例において、入
口及び出口位置は設計に応じて変化するものである。
ガス流はスロットルバルブやオリフィス、もしくは質量
流量制御器などのような制御装置（９６）により制御さ
れる。基板及びシート（８６）間の領域におけるガス圧
は基板材料及び厚さに応じて約１０〜７５ＱＴｏｒｒ、
そしてなるべくなら、２０〜７６０Ｔｏｒｒの範囲内で
変化させることができる。ガスはその供給源（９０）か
ら制御装置（９６）、遮断弁（９８）及びガス入口流路
（９２）を介して基板（Ｓ）及びシート（８６）間の領
域に流入する。入口流路（９２）を通過する間において
、ガスは固定機構の壁面により約１０℃に冷却される。
冷却用固定機構（１４）はガスを冷却するために水、そ
の他の冷却液循環機構を有する。ガスは領域（９３）か
ら出口流路（９４）を通じて別の遮断弁（１００）及び
制御装置（１０２）に供給され、そこから排出される。
このようなガス流はガスポンプ（１０４）により強制さ
れる。このガス流のガス圧は圧力計（１０６）により測
定される。
ガスが領域（９３）の外周部から中心部に流入するとき
、ガス分子は、（ｉ）基板の背面から、及び、（ｉｉ）
他のガス分子との衝突により熱エネルギを吸収する。こ
の熱エネルギは出口流路（９４）に流入するガス分子の
流れにより領域の外側に伝達される。このような熱伝達
は強制対流による熱移動である。
ガスを、そのガス分子の平均自由行程が基板とシート（
８６）との間の間隔より小さくなるに十分な圧力で流通
させるこ止により、気体分子の衝突はそのガス流に直交
した方向において生ずることになる。その結果、基板の
背面からシート（８６）への熱移動もまた自由対流によ
って発生することになる。シート（８６）はその熱移動
係数を増大させるため、黒化又は陽極化処理される。適
用される圧力は基板をシートから持ち上げる（すなわち
、上向きの凸となるように撓ませる）のに十分な高さで
ある。
第６図は窒素、アルゴン、水素、及びヘリウムガスのそ
れぞれについての平均自由行程と圧力との関係を示すグ
ラフである。例えば、圧力２５Ｔｏｒｒにおけるアルゴ
ンの平均自由行程は約０．００００７６インチである。
冷却用固定機構（１４）及びクランプ（７２）は循環冷
却液により冷却される。基板からクランプには固体−固
体間伝導により熱エネルギが伝達される。
冷却用固定機構（１４）は基板処理中において回転アク
チュエータ（１０６）により傾けられ、かつ回転駆動さ
れる。イオンビームエツチングの場合、処理工程時間は
１分〜２時間以上の間で調整される。処理後において、
固定機構（１４）は搬入位置に置かれ、遮断弁（９８）
は閉じられる。これによりガスポンプ（１０４）は流路
（９２）及び（９４）並びに基板及びシート間の領域内
におけるガス容積からガスを排出させる。ガス圧モニタ
（１０６）が中位真空度を検出すると、遮断弁（１００
）が閉じられる。ガス排出を停止させる前の真空度は種
々に変化し得る。
遮断弁（９８）及び（１００）が閉じられて、それらの
中間に存在するガスが実質的に排出されると、クランプ
アクチュエータ（８４）は基板クランプ（７２）を上昇
させる。したがって、クランプ（７２）に連結された基
板キャリヤ（７０）により、基板はシート（８６）から
持ち上げられる。移送アーム（１６）は次に基板面と平
行し、かつこれより低い水平面内において冷却用固定機
構（１４）に向かって進行する。へら（６０）が基板の
下側に来ると、リンク機構及びへらは上昇してその基板
を基板キャリヤから持ち上げる。
基板を取出すためには、基板処理後においてロードロッ
クボリューム（２２）が実質上真空状態まで減圧され、
次いで、冷却用固定機構（１４）の領域から受入ステー
ションチャンバ（５２）への基板の移動が行われる。ロ
ードロックボリュームが実質上真空状態まで減圧された
後、ロードロックプラットホーム（３６）はその下部位
置まで降下する。プラットホーム（３６）がその下部位
置に置かれている間、移送アーム（１６）はへらを基板
とともに受入ステーションチャンバ（５２）内に移動さ
せる。次いで、リンク機構及びへらが降下して基板を基
板ホルダ（２８）上に載置する。ここで、移送アーム（
１６）は定常位置に戻るべく移動する。
ロードロックプラットホーム（３６）は次に上部位置に
移動して、ロードロックボリュームのガス圧を受入ステ
ーションチャンバ（５２）から遮蔽する。
ロードロツタボリュームは、ここで不都合な乱流等を生
ずることなくほぼ大気圧となるまで通気される。これに
よりカバーアクチュエータ（２６）はカバー（２４）を
持ち上げることができ、オペレータ又は自動フィーダ装
置による処理済基板の取出しが行われる。
【図面の簡単な説明】
第１図は基板受入ステーション、基板冷却用固定機構、
イオン源及び移送アームを示す基板処理システムの縦断
面図、 第２図は、受入ステーション位置（実線）及び冷却用固
定機構位置（破線）における移送アームを示すために破
断して描いた処理チャンバ及び受入ステーションハウジ
ングからなる処理システム部分を示す平面図、 第３図は基板が固定機構にクランプされ、かつその基板
と固定機構との間にガス粒子を生ずる対応を示す基板冷
却用固定機構の断面図、第４図はカバー及びカバアクチ
ュエータを除外して示した受入ステーションの断面図、
第５ａ図は基板移送機構の平面図、 第５ｂ図は基板移送機構の断面図、 第６図は窒素、アルゴン、水素、及びヘリウムガスの圧
力と平均自由行程との関係を示す対数−対数グラフであ
る。 （１０）・・・・・・・・・・・・・・・基板処理シス
テム（１２）・・・・・・・・・・・・・・・受入ステ
ーション（１４）・・・・・・・・・・・・・・・冷却
用固定機構（１６）・・・・・・・・・・・・・・・移
送アーム（１８）・・・・・・・・・・・・・・・イオ
ン源（２０）・・・・・・・・・・・・・・・処理チャ
ンバ（２２）・・・・・・・・・・・・・・・ロードロ
ックボリューム（２４）・・・・・・・・・・・・・・
・カバー（２６）・・・・・・・・・・・・・・・アク
チュエータ（２８）・・・・・・・・・・・・・・・基
板ホルダ（３０）・・・・・・・・・・・・・・・監視
窓（３６）・・・・・・・・・・・・・・・ロードロッ
クフラットホーム（３８）・・・・・・・・・・・・・
・・ブレーキ（４０）・・・・・・・・・・・・・・・
駆動シャフト（４２）・・・・・・・・・・・・・・・
ボールねじ（４４）・・・・・・・・・・・・・・・ダ
イナミックシール（４８）・・・・・・・・・・・・・
・・外側Ｏリング（５０）・・・・・・・・・・・・・
・・内側Ｏリング（５２）・・・・・・・・・・・・・
・・受入ステーションチャンバ（６０）・・・・・・・
・・・・・・・・へら又はハンド部材（Ｓ）・・・ ・・・・・・・・・・・基板

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）真空チャンバ内においてウェーハ状物品を冷却す
    るための方法であって、 前記物品を冷却用シートに対して加圧する段階と、 前記物品とシートとの間の領域中に加圧ガスを流通させ
    て、前記物品から強制対流による熱移動を生じさせる段
    階とを含み、 前記領域内におけるガス圧を自由対流によって前記物品
    からシートへの熱移動が生じるに十分な高さとすること
    を特徴とする方法。
  2. （２）前記物品を冷却用クランプによって加圧し、さら
    に前記物品をその物品と前記冷却用クランプとの間の固
    体−固体間伝導により冷却する段階を含むことを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  3. （３）前記冷却用クランプを冷却用循環液により冷却す
    ることを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. （４）ガスが前記物品とシートとの間の領域に流入する
    までに、前記冷却用シートにより冷却されることを特徴
    とする請求項１記載の方法。
  5. （５）ガスを前記シートの外周と中心との間において半
    径方向に流通させることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  6. （６）ガス圧を、前記物品の撓みもしくは持ち上げを生
    じるに十分な高さとすることを特徴とする請求項１記載
    の方法。
  7. （７）前記物品の前記シートへの加圧が停止する前に、
    前記物品とシートとの間の領域からガスを排出する段階
    を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. （８）ガス圧を物品の材質、サイズ、及び厚さに応じて
    １０Ｔｏｒｒ〜７６０Ｔｏｒｒの範囲内から選択された
    実質上一定の値に設定したことを特徴とする請求項１記
    載の方法。
  9. （９）真空チャンバ内においてウェーハ状物品を冷却す
    るための装置であって、 ガス入口流路及びガス出口流路を有する冷却用プラテン
    と、 前記物品を前記プラテンに対して加圧するための垂直移
    動可能なクランプと、 前記クランプによる加圧下において、前記物品とプラテ
    ンとの間のシールを形成するために前記プラテンに設け
    られたシール装置とを備え、 前記入口流路から前記物品とプラテンとの間の空間を通
    り、さらに前記出口流路を流通する加圧ガス流を適用し
    て前記物品を強制対流により冷却するとともに、 前記物品をその物品から冷却用プラテンへの自由対流に
    よる熱移動で冷却できるようにしたことを特徴とする装
    置。
  10. （１０）前記クランプが物品を固体−固体間伝導により
    冷却するための冷却用クランプであることを特徴とする
    請求項９記載の装置。
  11. （１１）前記装置がさらに、前記入口流路から前記物品
    とプラテンとの間の領域及び前記出口流路にかけてガス
    流を強制するためのポンプを含むことを特徴とする請求
    項９記載の装置。
  12. （１２）前記装置がさらに、前記入口流路から前記物品
    とプラテンとの間の領域に流入するガス流を停止させる
    ために前記入口流路に関連装備された遮断弁を含むこと
    を特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. （１３）前記装置がさらに、前記物品とプラテンとの間
    の領域を流通するガス流量を制御するための流量制御装
    置を含むことを特徴とする請求項９記載の装置。
  14. （１４）前記冷却用プラテンが熱伝達係数を改善するた
    めの黒化及び陽極化処理された表面を有することを特徴
    とする請求項９記載の装置。
  15. （１５）ウェーハ状物品を、受入ステーションにおける
    物品ホルダから処理チャンバにおける物品シートに移送
    するための方法であって、 隔離チャンバ内でほぼ大気圧環境下に置かれた第１の位
    置にある前記物品ホルダに物品を載置する段階と、 前記隔離チャンバ内の圧力を実質上大気圧より低くする
    段階と、 前記物品ホルダを第２の位置へ移動することにより前記
    隔離チャンバを、前記処理チャンバと連通した前記受入
    ステーションにおける真空チャンバに対して開放する段
    階と、 前記物品を前記物品ホルダから前記物品シート上へ移送
    する段階を含むことを特徴とするウェーハ状物品の移送
    方法。
  16. （１６）前記物品の移送段階が、 前記物品を前記物品ホルダから前記物品シートに近接し
    た第１の位置にある物品キャリヤに移送する段階と、 前記物品キャリヤを第２の位置に移動させ、その間にお
    いて物品を前記物品シート上に載置し、さらにそのシー
    トに対して物品を加圧する段階とからなることを特徴と
    する請求項１５記載の方法。
  17. （１７）受入ステーションへの物品受入後の各段階にお
    いて、前記物品を実質上水平面内に維持するとともに、
    全移動領域を通じて水平変位もしくは垂直変位のみを適
    用することを特徴とする請求項１５記載の方法。
  18. （１８）ウェーハ状物品を処理チャンバ内における物品
    シート上に搬入するための装置であって、受入ステーシ
    ョンと、 移送アームと、 前記処理チャンバ内の物品固定機構とを備 え、 前記受入ステーションが、 第１の位置と第２の位置との間において移動可能な物品
    支持用プラットホームと、 開放位置と閉止位置との間で移動可能な受入ステーショ
    ンカバーであって、前記カバーが開放位置にあるとき、
    前記物品が前記受入ステーションに挿入されて、前記プ
    ラットホーム上に支持されるようにしたものと、 受入ステーションハウジングとを含むことにより、 前記閉止位置にあるカバーと前記第１位置にあるプラッ
    トホームとの間において、実質的な気密状態に維持され
    た隔離チャンバを形成し、前記第１位置にあるプラット
    ホームと前記受入ステーションハウジングとの間におい
    て受入ステーションチャンバを形成するとともに、この
    受入ステーションチャンバを前記処理チャンバに対して
    開放し、さらに、 前記プラットホームが第２の位置にあると き、前記移送アームが前記物品に接近し、かつこの物品
    を前記処理チャンバ内の固定機構に移送できるようにし
    たことを特徴とするウェーハ状物品の搬入装置。
  19. （１９）前記移送アームが前記プラットホームと物品と
    の間に嵌合する偏平なハンド部材を含むことを特徴とす
    る請求項１８記載の装置。
  20. （２０）前記物品固定機構が物品を受容してその位置か
    ら傾動及び回転駆動される起点となる搬入位置を有する
    ことを特徴とする請求項１８記載の装置。
  21. （２１）物品固定機構がクランプと物品キャリヤ及び物
    品シートを含み、前記物品キャリヤは前記物品を前記移
    送アームから受取るものであって、前記物品を前記物品
    シート上に配置すべく垂直移動可能となっており、前記
    クランプは前記物品を前記シートに対して加圧するよう
    に垂直変位可能であることを特徴とする請求項１８記載
    の装置。
  22. （２２）前記装置がさらに、前記プラットホームを前記
    第１及び第２の位置間において移動させるための駆動機
    構を含み、前記駆動機構が、 その軸線のまわりに回転可能であって、ほぼ大気圧にさ
    れた環境に対して露出した駆動シャフトと、 前記駆動シャフトから回転モーメントを受けて前記プラ
    ットホームの位置を変化させるための機構であって、前
    記受入ステーションチャンバの圧力に対して露出したポ
    ールねじ機構と、前記ボールねじ機構を前記駆動シャフ
    トから実質的に圧力遮断するための可動シールとからな
    ることを特徴とする請求項１８記載の装置。
  23. （２３）前記可動シールが、 前記ボールねじ機構の前記圧力を実質上一定に維持する
    ために前記駆動シャフトに近接して設けられた内側Ｏリ
    ングと、 補助的なシール機能を提供するとともに、前記駆動シャ
    フトの偏心運動を吸収するための外側Ｏリングと、 前記内側及び外側Ｏリングを包囲するためのシールリン
    グとからなることを特徴とする請求項２２記載の装置。
  24. （２４）前記プラットホームが、 プレートと、 前記プレートの上方において物品を支持するための物品
    ホルダと、 前記プラットホームが前記第１位置にあるとき、前記プ
    レートと前記受入ステーションハウジングとの間の実質
    的な真空気密シールを提供するための手段とからなるこ
    とを特徴とする請求項１８記載の装置。
  25. （２５）前記移送アームが、 偏平なハンド部材と、 水平面内において回転可能なりランク、前記クランクに
    前記ハンド部材を連結するためのロッド状機構、及び水
    平面内において移動可能な前記ロッド状機構のためのガ
    イドからなるリンク機構と、 前記クランクを回転させて、前記ハンド部材を水平面内
    において移動させるための第１駆動機構と、 前記ハンド部材及びリング機構の垂直位置を変化させる
    ための第２駆動機構とを含むものであることを特徴とす
    る請求項１８記載の装置。
  26. （２６）前記第１駆動機構が回転入力を受けてクランク
    の回転を制御するものであり、前記第２駆動機構が回転
    入力を受けて前記ハンド部材及びリンク機構の垂直位置
    を制御するものであることを特徴とする請求項２５記載
    の装置。
  27. （２７）移送アームのハンド部材によりウェーハ状物品
    を実質上水平に維持しつつ処理チャンバ内に搬入するた
    めの方法であって、 前記物品を第１及び第２の位置間で移動可能なプラット
    ホームの上方においてそのプラットホームと連結された
    物品ホルダ上に配置するために、ほぼ大気圧下において
    隔離チャンバ内に前記物品を挿入する段階と、 前記隔離チャンバ内の圧力を実質上大気圧よりも低い値
    まで降下させる段階と、 前記プラットホームを、前記物品を実質上水平に維持し
    た状態において前記処理チャンバに対して開放した受入
    ステーションチャンバ内まで下降させる段階と、 前記移送アームのハンド部材を前記受入ス テーションチャンバ内において前記プラットホームと物
    品との間に位置付ける段階と、 前記ハンド部材を垂直に上昇させて、前記物品を実質上
    水平に維持しつつ前記物品ホルダから持ち上げる段階と
    、 前記ハンド部材を前記受入ステーションチャンバから前
    記処理チャンバ内における処理用固定機構に向けて水平
    面内において移動させる段階と、 前記ハンド部材を前記処理用固定機構のクランプと物品
    キャリヤとの間に位置付ける段階と、 前記ハンド部材を垂直降下させて、前記物品を実質上水
    平に維持しつつ前記物品キャリヤ上に降ろす段階と、 前記ハンド部材を前記処理用固定機構に近接した位置か
    ら移動させる段階と、 前記物品キャリヤを下降させることにより物品を実質上
    水平な物品シート上に降ろす段階と、 前記クランプを下降させることにより前記物品を前記物
    品シートに対して加圧する段階とを含むことを特徴とす
    るウェーハ状物品の処理チャンバへの搬入方法。
  28. （２８）ウェーハ状物品を移送アームのハンド部材によ
    り実質上水平に維持しつつ処理チャンバ内における物品
    固定機構の物品シートから取出すための方法であつて、 前記物品固定機構のクランプ及び物品キャリヤを上昇さ
    せることにより、前記物品を実質上水平に維持しつつ前
    記物品シートから持ち上げる段階と、 前記移送アームのハンド部材を前記物品シートと物品と
    の間に位置付ける段階と、 前記ハンド部材を垂直に上昇させることにより前記物品
    を実質上水平に維持しつつ前記物品キャリヤから持ち上
    げる段階と、 前記ハンド部材を前記処理用固定機構に近接した位置か
    ら前記処理チャンバに対して開放した受入ステーション
    チャンバに向けて水平面内において移動させる段階と、 前記ハンド部材を垂直降下させることによ り、前記物品を実質上水平に維持しつつ前記プラットホ
    ームに連結された物品ホルダ上に降ろす段階と、 前記ハンド部材を前記プラットホームに近接した位置か
    ら移動させる段階と、 前記物品を実質上水平に維持した状態において、前記プ
    ラットホームを隔離チャンバ内へ上昇させる段階と、 前記隔離チャンバ内の圧力をほぼ大気圧まで高める段階
    を含むことを特徴とするウェーハ状物品を処理チャンバ
    から取出す方法。
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