JPS58696Y2 - 試料処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、試料処理装置に係り、特に真空または雰囲気
ガス中で、蒸着、スパッタリング、イオンエツチングな
どの処理を行なう試料処理装置に関する。

この種の試料処理装置においては、試料がシリコンウェ
ハー等のように外形が必ずしも一定でなく、薄くて破損
し易くかつ表面に微細なパターンが刻まれていて直接接
触できない種類のものである場合、従来、試料の移動の
ためには、その側面をプッシャーなどで押して摺動によ
り搬送する方法がとられていたが、この方法では、試料
の破損が多くかつ試料の上下の移動に困難を伴うことが
多がった。

本考案は、試料処理室と試料挿入取出室とにわたる試料
の移送の際に試料の下面のみに接するだけでよく、シか
も、単一の試料挿入取出室内へ未処理試料を支持するキ
ャリアを挿入しておくのみで同じ室内の空の試料キャリ
アに自動的に処理ずみ試料が収納され、また、操作、制
御、保守等の点で簡単な試料処理装置を提供するもので
ある。

以下、図面を参照して本考案の一実施例を説明する。

第１図において、１は試料処理室であって、これは図示
の場合には高真空スパッタリング室である。

なお、試料処理室１は真空蒸着室、イオンエツチング室
など他の種類の試料処理室であってもよい。

試料処理室１内には、回転軸２によって支持された試料
載置台３が設けられており、この載置台３は図示しない
モータにより縦方向の回転軸２を介して間欠回転および
連続回転しうるようになっている。

載置台３には、第２図に示すように、回転軸２を中心と
する円に沿って一連の孔４が設けられている。

この孔４は処理すべき試料Ｍ、例えばシリコンウェハー
、の寸法より小さく形成されており、これによって、試
料Ｍは孔４の位置で試料載置台３の表面に支持されうる
ようになる。

試料処理室１にはスパッタリング用ターゲット５が設け
られている。

公知のように、試料処理室１には、その内部を真空にす
るための高真空ポンプ系６が弁７を介して接続されてい
る。

試料処理室１の上部には、試料挿入取出室１０が設けら
れており、試料挿入取出室１０と試料処理室１との間に
は、画室を連通させることのできる開口１１が設けられ
ている。

試料挿入取出室１０の上部には油圧シリンダ１２が固設
されており、このシリンダのピストンロッドの下端には
、開口１１を閉鎖可能の弁体１３が取付けられている。

油圧シリンダ１２のピストンロッドが下降して、弁体１
３が第１図で仮想線で示す位置に達すると、開口１１は
閉じられて上下の室１０，１の連通は遮断される。

試料挿入取出室１０も、その内部を真空にしうるように
真空ポンプ１４に弁１５を介して接続されている。

試料処理室１の下方には、試料搬送装置を構成する油圧
シリンダ２０が設けられており、このシリンダのピスト
ンロッド２１の上端には試料支持部材２２が取付けられ
ている。

この試料支持部材２２は孔４より小さく、シたがって試
料Ｍよりは勿論小さい。

油圧シリンダ２０のピストンロッド２１が最も伸長した
位置では、試料支持部材２２は、その真上にある孔４お
よび開口１１を経て、第１図の実線位置にある弁体１３
の直下まで達する。

このように弁体１３の直下まで上昇した試料支持部材２
２に対する試料の授受のために、試料挿入取出室１０の
両側に１、対の試料移送用コンベヤ２５．２６が設けら
れている。

これらのコンベヤのうち、右方のコンベヤ２５は試料挿
入用コンベヤで、左方のコンベヤ２６は試料取出用コン
ベヤであり、両者は実線で示す位置と仮想線で示す位置
の間で揺動変位する。

また、右方のコンベヤ２５の側には挿入試料キャリア２
７が、左方のコンベヤ２６の側には取出試料キャリア２
８がいずれも後述のように上下に移動自在に設けられて
いる。

同様に後述のように、試料キャリア２７は、処理を受け
るべき試料を満載して、蓋２９付き開口３１を経て試料
挿入取出室１０内へ挿入され、また、試料キャリア２８
は、処理を受けた試料を満載して蓋３０付き開口３２を
経て試料挿入取出室１０から取出される。

第３図には、第１図の右側にある試料キャリア２７およ
びコンベヤ２５の詳細を示す。

試料キャリア２７は、対向する２枚の上下方向側壁板３
４．３４を有し、これらの側壁板の上端どうしは２本の
連結部材３５．３５により、下端どうしは１本の連結部
材３６により一体的に連結されて剛体構造をなしている
。

両側壁板３４．３４の内面には、上下方向に一定の間隔
をおいて多数の試料支承板３７が取付けられており、水
平方向に対向する１対の試料支承板３７．３７は仮想線
で示す薄板状の試料Ｍの両端部を支承するようになって
いる。

したがって、支承板３７の水平方向に対向する対の数と
等しい数の試料Ｍが試料キャリア２７内に上下方向に一
定の間隔をおいて収納されうろことになる。

なお、試料キャリア２７の側壁板３４．３４以外の側壁
部は開放されている。

試料キャリア２７は、前述のように蓋２９を開けて開口
３１を経て試料挿入取出室１０内へ入れたりまたは試料
挿入取出室１０外へ出したりするものであって、試料挿
入取出室１０へ挿入されて装着された後は第１図の仮想
線位置へ向って順次下降させられるようになっている。

試料キャリア２７の装着下降装置としては、例えば第３
図に示すように、試料キャリア２７の下端部を着脱自在
にはめ込むことのできるガイド片３８．３８を昇降台３
９の上面に固定し、昇降台３９を図示しない案内により
上下方向に案内しつつ図示しない駆動手段により間欠的
に昇降させるようにした装置を用いることができる。

昇降台３９は欠除部４０を有し、この欠除部４０の位置
に前述のコンベヤ２５が設けられている。

すなわち、このコンベヤ２５は昇降台３９およびその上
に支持される試料キャリア２７の昇降を妨げないように
設けられている。

コンベヤ２５は１対の間隔をおいた平行な無端コンベヤ
ベル） ４２．４２を備えており、各コンベヤベルト４
２の両端はプーリ４３゜４４に掛は渡されている。

プーリ４３．４４は、コンベヤベルト４２に沿って設け
られた腕４６の両端に支持されており、腕４６のプーリ
４４側の端は、枢軸となる回転軸４７に支持されている
。

回転軸４７は、固定軸受４８に回転自在に支持されてお
り、その両端に前述のプーリ４４が取付けられている。

また、回転軸４７の一方の先端には、伝動装置４９を介
して図示しない駆動源に連なる駆動輪５０が取付けられ
ている。

したがって、駆動輪５０が駆動されると、その回転はプ
ーリ４４．４４を介してコンベヤベルト４２．４２に伝
えられ、コンベヤベルトは矢印方向に駆動される。

コンベヤベルト４２．４２によって構成されるコンベヤ
２５の揺動運動は、回転軸４７を枢軸として行なわれる
。

コンベヤベルト２５の第１図の実線位置と仮想線位置と
の間の揺動すなわち回動は、例えば、コンベヤ２５の腕
４６の下面と試料挿入取出室１０の底壁との間に介在す
る伸縮自在のシリンダ装置などによって行なうことかで
゛きるが、この回動は他の任意の方法で行なってよい。

第３図から明らかなように、前述の搬送用油圧シリンダ
２０のピストンロッド２１の上端の試料支持部材２２は
、その最も上昇した位置では、水平位置におけるコンベ
ヤ２５のベル） ４２，４２の上面とほぼ等しい高さに
あり、しかも両ベル） ４２．４２の先端側の間にある
。

反対側にある試料キャリア２８およびコンベヤ２６も、
以上に説明した試料キャリア２７およびコンベヤ２５と
実質的に同一の構成および関係を有しているので、それ
らについての説明は省略する。

次に、以上に説明した試料処理装置の作用を説明する。

いま、試料載置台３のすべての孔４の上に載置されてい
る試料Ｍのスパッタリング処理が完了したと仮定する。

この状態で、これから処理しようとする試料Ｍを満載し
た試料キャリア２７を蓋２９を開いて開口３１から室１
０内に挿入し昇降台３９（第３図）上に装着する。

この時、昇降台３９は上昇位置にある。

一方、蓋３０を開いて開口３２から空の試料キャリア２
８を室１０内に挿入し他方の昇降台３９上に装着する。

この側の昇降台は下降位置にある。以上の作業が終った
後、蓋２９および３０を閉じて試料挿入取出室１０を密
閉状態にする。

この時、弁体１３は下降位置にあって開口１１を塞いで
いる。

以上のようにして得られた状態は第４図に示す通りであ
り、コンベヤ２５．２６はいずれも下方に回動した位置
にあり、試料キャリア２７の下端部はコンベヤ２５の回
動枢軸近くにあり、試料キャリア２８の上端部はコンベ
ヤ２６の回動枢軸近くにある。

次に、弁１５を開き真空ポンプ１４を運転して、試料挿
入取出室１０内の空気の荒技排気をし、室１０と室１内
の圧力がかなり近づいた時点で弁１５を閉じる。

ついで、シリンダ１２を作動させて弁体１３を上昇させ
ることにより開口１１を開き、室１０，１を連通させ、
同時に弁７を開いて高真空ポンプ系６を作動させ室１０
を高真空に排気する。

室１０を高真空に排気した後、シリンダ２０を作動させ
てそのピストンロッド２１および試料支持部材２２を上
昇させる。

試料支持部材２２は、試料載置台３の孔４内を上方へ移
動しつつその孔上の処理ずみ試料Ｍを下方から持上げて
第５図に示す位置まで搬送する。

この時、試料支持部材２２は試料Ｍより小さいから試料
の下面の一部分（中央部分）のみに接している。

次に、左側のコンベヤ２６がその枢軸を中心として上方
へ回動して第６図に示す水平位置に達し、かつ矢印方向
に駆動される。

コンベヤ２６の走行ベルトは、第３図に示す反対側のコ
ンベヤ２５の構造から想像できるように上昇した試料支
持部材２２とほは゛同じ高さの位置をとるから、コンベ
ヤ２６の１対の走行ベルトは、試料支持部材２２からは
み出ている試料Ｍの下面部分に接し、試料を第６図にお
いて左方へ移送する。

コンベヤ２６の左端には、それとほぼ同高をなして試料
キャリア２８の最上段の試料支承板３７（第３図参照）
が位置しており、コンベヤ２６により運ばれてきた試料
は、第６図に仮想線で示す位置で試料キャリア２８内の
最上段の試料支承板３７上に載置される。

ついで、コンベア２６は第７図に示すように枢軸を中心
として下方へ回動し、代りに同図に示すように右側のコ
ンベヤ２５がその枢軸のまわりに上方へ回動して水平位
置をとる。

この状態は第３図に示す状態である。

コンベヤ２５のベル）−４２，４２は、試料キャリア２
７の最下段試料載置板３７と同高をなしているから、コ
ンベヤベル） ４２．４２が駆動されると、最下段試料
載置板３７上の試料Ｍはベルｌ−４２，４２に運ばれて
試料支持部材２２の位置に達し、第７図に仮想線で示す
ようにその上に載置される。

以上の操作完了後、コンベヤ２５は第８図に示すように
下方位置へ回動し、シリンダ２０の操作によって、試料
支持部材２２は試料を支持したまま下方へ移動して第８
図の位置に達する。

その移動の過程で、試料Ｍは試料載置台３の孔４の上に
残され、試料支持部材２２のみが孔４より下方へ移動す
る。

以上のようにして、試料載置台３の一つの孔４上の処理
ずみ試料Ｍが試料キャリア２８に移され、新しい試料Ｍ
が試料キャリア２７から孔４上へ載置されたわけである
が、同じ操作は、試料載置台３を孔４間の角度に等しい
角度にわたって順次インデックス回転させつつすべての
試料Ｍについて行なわれる。

そして、一つの孔４上の試料の交換が行なわれる度ごと
に、試料キャリア２７は、その昇降台３９が試料支承板
３７の一つ分の間隔に等しい距離だけ下降することによ
って第８図に示すように下降し、また試料キャリア２８
は同様に試料支承板３７の一つ分の間隔だけ上昇する。

このようにして、試料キャリア２７内の試料がすべて試
料載置台３上に移され、試料載置台３上の処理ずみ試料
がすべて試料キャリア２８内に移されると交換作業は完
了し、シリンダ１２の操作により弁体１３を下降させて
開口１１を閉じ、試料処理室１内で載置台３を連続回転
させて試料の処理、例えばスパッタリングを行ないつつ
、図示しないノークバルブを開いて試料挿入取出室１０
内の圧力を高めた後、蓋２９．３０を開いて試料キャリ
アの交換を行なう。

以上の操作は自動的に行なうのが好ましい。

本考案では、試料の交換にあたって試料の側縁や表面に
一切触れることがない。

したがって、試料の破損および表面や側縁の汚れを伴う
ことなく試料の交換および処理を行なうことができる。

また、本考案では、同じ１つの試料挿入取出室内に、未
処理試料のみを支持するキャリアと、処理ずみ試料のみ
を受けるキャリアの２種類のキャリアを収容することに
よって試料処理室のほかに単一の収容室を設けるのみで
よいため、装置の制御、操作、保守が簡単になり、また
、未処理試料および処理ずみ試料は必ず別々のキャリア
に収容されることになり、両者の混在による問題が生じ
ることがない。

よって、本考案によれば、未処理試料を挿入試料キャリ
アに入れて試料挿入取出室内へ入れ、別に空のキャリア
をも同室に挿入しておくことによって、処理された多数
の試料が空のキャリア内に自動的に収納されるので、運
転完了後それを取出すのみでよく能率がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の試料処理装置の概略を示す縦断面図、
第２図は試料載置台の斜視図、第３図は試料キャリアお
よびコンベヤの詳細斜視図、第４図乃至第８図は試料処
理装置の作用を順次示す説明図である。 Ｍ・・・・・・試料、１・・・・・・試料処理室、３・
・・・・・試料載置台、４・・・・・・孔、５・・・・
・・スパッタリング用ターゲット、６・・・・・・真空
ポンプ系、１０・・・・・・試料挿入取出室、１１・・
・・・・開口、１３・・・・・・弁体、１４・・・・・
・真空ポンプ、２０・・・・・・搬送シリンダ、２２・
・・・・・試料支持部材、２５゜２６・・・・・・試料
移送用コンベヤ、２７，２８・・・・・・試料キャリア
、２９．３０・・・・・・蓋、３７・・・・・・試料支
持板、３８・・・・・・ガイド片、３９・・・・・・昇
降台、４２・・・・・・ベルト、４７・・・・・・回転
軸（枢軸）、４９・・・・・・伝動装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．試料処理室１と、この試料処理室内部に水平方向に
   設けられて縦軸線まわりに回転自在とされかつ周縁沿い
   に試料より小さい一連の孔４を有する試料載置台３と、
   試料処理室１の上部に隣接して設けた単一の試料挿入取
   出室１０と、上記画室の間にあって画室の連通、遮断を
   行なう開閉自在の開口１１と、試料処理室１の内部にお
   ける試料載置台３の下側の下降位置および試料挿入取出
   室１０の内部の上方における上昇位置の間で試料載置台
   ３の孔４の１つと前記開口１１を経て直線的に上下方向
   に往復変位自在で、試料の下面の中央寄り部分に接して
   それを下方から支持する試料支持部材２２を有する試料
   搬送装置２０と、試料挿入取出室１０の内部における試
   料支持部材２２の軌跡の両側位置に上下に移動自在に設
   けられ、かつ複数枚の試料の端縁部を上下方向に間隔を
   おいて水平に支持する１対の挿入試料キャリア２７およ
   び取出試料キャリア２８と、試料挿入取出室１０内の上
   昇位置にある試料支持部材２２上へそれに対応する高さ
   にある挿入試料キャリア２７内の試料を搬送する挿入コ
   ンベヤ２５と、試料挿入取出室１０内の上昇位置にある
   試料支持部材２２上の処理ずみ試料を取出試料キャリア
   ２８内の対応する高さ位置に搬送する取出コンベヤ２６
   とを備えた試料処理装置。 ２、挿入および取出コンベヤ２５．２６がコンベヤベル
   トよりなり、挿入コンベヤベルト２５の一端は挿入試料
   キャリア２７の移動通路に固定位置で枢着され、この挿
   入コンベヤベルト２５は、その他端部が上昇位置にある
   試料支持部材２２の近傍位置にあって水平状態をとる試
   料搬入位置と他端部が試料支持部材２２の軌跡からはず
   れる下降位置との間で前記一端を中心にして揺動変位自
   在とされ、また、取出コンベヤベルト２６の一端は取出
   試料キャノア２８の移動通路に固定位置で枢着され、こ
   の取出コンベヤベルト２６は、その他端部が上昇位置に
   ある試料支持部材２２の近傍位置にあって水平状態をと
   る試料搬出位置と他端部が試料支持部材２２の軌跡から
   はずれる下降位置との間で前記一端を中心にして揺動変
   位自在とされている実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の試料処理装置。