JPWO2014156317A1 - 基板処理装置及び基板処理装置用連結部材 - Google Patents

Abstract

搬送室内部の汚染を抑制すると共に処理室側から搬送室側への熱伝導を簡単な構造で抑制し、コストダウンを実現することができる基板処理装置を提供する。基板処理装置１０は、真空雰囲気に保持されてウエハＷをプラズマ処理するプロセスモジュール１２と、真空雰囲気に保持されてプロセスモジュール１２に対してウエハＷを搬入出するトランスファモジュール１１と、プロセスモジュール１２とトランスファモジュール１１とを連結する連結部材３０を備える。連結部材３０は、プロセスモジュール１２の真空チャンバ１２ａとトランスファモジュール筐体部１１ａとに挟持され、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気と基板処理装置１０外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材３１と、フレーム部材３１の内部にフレーム部材３１の内面と当接するように配置される複数の球状部材３２とを有する。

Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理装置用連結部材に関し、特に、真空雰囲気において半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置及び基板処理装置用連結部材に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）にプラズマエッチング等の処理を施す基板処理装置は、ウエハを所定の真空度の真空雰囲気において高温で処理する処理室を備える。このような処理室と連結され、処理室に対してウエハの搬入出を行うためのウエハ搬送ロボットが配置される搬送室も所定の真空度の真空雰囲気に保持される。

ここで、処理室からの熱伝導によって搬送室が高温になってしまうと、搬送ロボットの摺動部に塗布されたグリスが蒸発してしまい、搬送ロボットの動きに支障が出るだけでなく、摩耗による劣化が進むと共に、パーティクルが発生するという問題が生じる。そこで、熱伝導率の小さい樹脂材料（例えば、非晶性熱可塑性ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂等）からなる連結部材を処理室と搬送室との間に介在させて、処理室から搬送室への熱伝導を抑制する構造が用いられている。また、内部が真空に保持された連結部材を処理室と搬送室との間に介在させて、処理室から搬送室への熱伝導を抑制する構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１９１４９４号公報

しかしながら、連結部材にＰＥＩ樹脂等の耐熱性樹脂材料を用いた場合、樹脂材料の吸湿性に依存して樹脂材料から放出される水分等の放出ガスが搬送室や処理室を汚染するという問題や、耐熱性が必ずしも十分ではないという問題がある。また、ＰＥＩ樹脂等の耐熱性樹脂材料は高価であるという問題や、機械的強度が小さいために薄肉部で処理室或いは搬送室に固定する等の形状設計の自由度が小さいという問題がある。

一方、内部が真空に保持された連結部材を用いる場合、連結部材の強度を確保するためには、一定の厚さを有する金属材料を使用することが必要となる。しかし、金属材料は一般的に熱伝導性に優れるため、連結部材の内部を真空にしても、連結部材を構成する金属材料自体を通じた熱伝導によって、処理室側から搬送室側への伝熱量を十分に小さく抑えることは難しい。

本発明の目的は、搬送室内部の汚染を抑制すると共に処理室側から搬送室側への熱伝導を簡単な構造で抑制し、コストダウンを実現することができる基板処理装置及び基板処理装置用連結部材を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、真空雰囲気に保持されて基板を処理する処理室と、真空雰囲気に保持されて前記処理室に対して基板を搬入出する搬送室と、前記処理室と前記搬送室とを連結する連結部材とを備える基板処理装置であって、前記連結部材は、前記処理室の筐体部と前記搬送室の筐体部とに挟持され、前記搬送室内部の真空雰囲気と前記基板処理装置外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材と、金属又はセラミックスからなり、前記フレーム部材の内部に前記フレーム部材の内面と当接するように配置される複数の球状部材とを有する基板処理装置が提供される。

本発明において、前記処理室は、常温よりも高温であることが好ましい。

本発明において、前記フレーム部材は、板厚が０．５ｍｍ〜１ｍｍのステンレス鋼からなることが好ましい。

本発明において、前記球状部材は、ジルコニアボール又はステンレスボールであることが好ましい。

本発明において、前記フレーム部材において、前記搬送室内部の真空雰囲気に晒される面は鏡面であることが好ましい。

本発明において、前記連結部材では、前記球状部材が前記搬送室内部の真空雰囲気に晒されていることが好ましい。

本発明において、前記連結部材では、前記球状部材が前記基板処理装置外部の大気雰囲気に晒されていることが好ましい。

本発明において、前記連結部材は、前記球状部材を内包するように前記フレーム部材に取り付けられる蓋部材を有し、前記フレーム部材は、前記球状部材を内包する空間の排気を行うための排気口を有し、前記球状部材を内包する空間が所定の真空度に維持されることが好ましい。

本発明において、前記フレーム部材は、前記処理室及び前記搬送室にボルトによって固定される鍔部を有することが好ましい。

上記目的を達成するために、本発明によれば、真空雰囲気に保持されて基板を処理する処理室と、真空雰囲気に保持されて前記処理室に対して基板を搬入出する搬送室とを備える基板処理装置において前記処理室と前記搬送室とを連結する基板処理装置用連結部材であって、前記処理室の筐体部と前記搬送室の筐体部とに挟持され、前記搬送室内部の真空雰囲気と前記基板処理装置外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材と、前記フレーム部材の内部に前記フレーム部材の内面と当接するように配置される複数の球状部材とを有する基板処理装置用連結部材が提供される。

本発明において、前記フレーム部材の板厚は０．５ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい。

本発明において、前記球状部材は、ジルコニアボール又はステンレスボールであることが好ましい。

本発明に係る基板処理装置は、処理室と搬送室とを連結する連結部材が、処理室の筐体部と搬送室の筐体部とに挟持されて搬送室内部の真空雰囲気と基板処理装置外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材と、フレーム部材の内部にフレーム部材の内面と当接するように配置されると共に金属又はセラミックスからなる複数の球状部材とを有する。

そのため、フレーム部材を薄肉の金属部材で構成しても、連結部材全体の機械的強度を確保することができる。また、処理室から搬送室へは主にフレーム部材を通じて熱伝導が行われることになるが、フレーム部材が薄肉であるために、処理室から搬送室への伝熱量を小さく抑えることができ、これにより、搬送室の温度上昇を抑制することができる。さらに、搬送室の温度上昇が抑制されると搬送室内部に配置される搬送装置の摺動部に塗布されるグリス等の蒸発が抑制されるため、搬送室内部の汚染を抑制し、且つ摺動部の摩耗を防止して搬送装置をスムーズに動作させると共に摺動部品の寿命を伸ばすことができ、同時に、パーティクルの発生を抑制することができる。

連結部材を構成するフレーム部材及び／又は金属又はセラミックスからなる球状部材は搬送室内部の真空雰囲気に晒される構成となり、樹脂材料と比べて吸着水分量等が少ない金属部材及びセラミックス部材からなるフレーム部材及び球状部材から搬送室内部の真空雰囲気へ放出される水分等の放出ガス量を小さく抑えることができ、これにより、搬送室内部の汚染を抑制することができる。また、フレーム部材には加工が容易で安価な金属材料を用い、球状部材には既製品を使用することができるため、従来の樹脂材料（ＰＥＩ樹脂等）からなる連結部材に対してコストダウンが可能となる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。 図１の基板処理装置が備えるトランスファモジュールとプロセスモジュールとの間の連結部の構造を概略的に示す断面図である。 図２Ａに示す領域Ａの拡大図である。 図２Ａ及び図２Ｂに示される連結部材の構造を概略的に示す斜視図である。 図２Ａ及び図２Ｂに示される連結部材を構成するフレーム部材を概略的に示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る連結部材の第１の変形例に係る連結部材の部分斜視図と側面図である。 本発明の実施の形態に係る連結部材の比較例に係る連結部材の部分斜視図と側面図である。 本発明の実施の形態に係る連結部材の第２の変形例の部分斜視図である。 本発明の実施の形態に係る連結部材の第３の変形例の部分断面図である。 本発明の実施の形態に係る連結部材の第４の変形例の部分断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ここでは、基板として半導体ウエハ（ウエハ）を取り上げ、ウエハに対して真空雰囲気下で行われる処理の一例であるプラズマ処理を施す基板処理装置を取り上げることとする。

図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す平面図である。基板処理装置１０は、ウエハＷを枚葉で（１枚ずつ）プラズマ処理を施すように構成されている。詳しくは、基板処理装置１０は、平面視略五角形状のトランスファモジュール１１（基板搬送室）と、トランスファモジュール１１の周りに放射状に配置されてトランスファモジュール１１に接続された６つのプロセスモジュール１２（基板処理室）と、トランスファモジュール１１に対向して配置されたローダーモジュール１３と、トランスファモジュール１１とローダーモジュール１３との間に介在する２つのロードロックモジュール１４（大気／真空切替室）とを備える。

プロセスモジュール１２は真空チャンバ１２ａ（図２Ａ参照）を有し、真空チャンバ１２ａ内にはウエハＷを載置する載置台としての円柱状のステージ１５が設けられている。プロセスモジュール１２では、ステージ１５にウエハＷが載置された後に、真空チャンバ１２ａ内を所定の真空度とし、処理ガスを導入すると共に真空チャンバ１２ａ内に高周波電力を印加してプラズマを生成させ、生成したプラズマによってウエハＷにエッチング処理等のプラズマ処理を施す。プロセスモジュール１２とトランスファモジュール１１とは、開閉自在なゲートバルブ１６で仕切られる。

プロセスモジュール１２が備えるステージ１５には、ステージ１５の上面から突出自在に、複数（ここでは３本）の細棒状の昇降ピン１５ａが設けられている。これらの昇降ピン１５ａは、平面視において同一円周上に配置されており、ステージ１５の上面から突出することによってステージ１５に載置されたウエハＷを支持して持ち上げ、ステージ１５内へ退出することによって支持したウエハＷをステージ１５へ載置する。

トランスファモジュール１１は、所定の真空度の真空雰囲気に維持されており、その内部には、２つのスカラアームタイプの２本の搬送アーム１７ａを有する第１搬送装置１７が配置されている。２本の搬送アーム１７ａはそれぞれ、旋回自在かつ伸縮自在に構成されており、その先端にはウエハＷが載置される載置部としてのフォーク（エンドエフェクタ）１７ｂが取り付けられている。第１搬送装置１７は、トランスファモジュール１１内に設けられた不図示のガイドレールに沿って移動自在であり、各プロセスモジュール１２及び各ロードロックモジュール１４の間でウエハＷを搬送する。

ロードロックモジュール１４は、真空雰囲気と大気圧雰囲気とに切り換え可能な内圧可変室として構成されている。ロードロックモジュール１４のトランスファモジュール１１側には、ロードロックモジュール１４におけるトランスファモジュール１１側のウエハ搬入出口を開閉するゲートバルブ１９が設けられている。なお、ロードロックモジュール１４のローダーモジュール１３側には、ロードロックモジュール１４におけるローダーモジュール１３側のウエハ搬入出口を開閉する不図示のゲートバルブが設けられている。ロードロックモジュール１４の内部には、ウエハＷを載置する載置台としての円柱状のステージ１８が配置されており、ステージ１８には、昇降ピン１５ａと同等の昇降ピン１８ａが、ステージ１８の上面から突出自在に設けられている。

ロードロックモジュール１４は、ウエハＷをローダーモジュール１３からトランスファモジュール１１へ搬送する際には、先ず、内部を大気圧に維持してローダーモジュール１３からウエハＷを受け取り、次いで、内部を真空まで減圧してトランスファモジュール１１へウエハＷを受け渡す。逆に、ウエハＷをトランスファモジュール１１からローダーモジュール１３へ搬送する際には、先ず、内部を真空に維持してトランスファモジュール１１からウエハＷを受け取り、次いで、内部を大気圧へと昇圧してローダーモジュール１３へウエハＷを受け渡す。

ローダーモジュール１３は、直方体状の大気搬送室として構成されており、長手方向の一方の側面にロードロックモジュール１４が接続され、長手方向の他方の側面には、複数のウエハＷを収容する容器である不図示のフープを載置するための複数（ここでは３つ）のフープ載置台２１が接続されている。

ローダーモジュール１３の内部には、ウエハＷを搬送する第２搬送装置２０が配置されており、第２搬送装置２０は、スカラアームタイプの搬送アーム２０ａを有する。搬送アーム２０ａは、不図示のガイドレールに沿って移動自在であり、また、旋回自在かつ伸縮自在に構成されている。第１搬送装置１７と同様に、搬送アーム２０ａの先端にはウエハＷを載置するためのフォーク２０ｂが取り付けられている。ローダーモジュール１３では、第２搬送装置２０が、フープ載置台２１に載置されたフープと各ロードロックモジュール１４との間でウエハＷを搬送する。基板処理装置１０の運転制御は、制御装置２２によって行われる。

次に、トランスファモジュール１１とプロセスモジュール１２との連結構造について説明する。図２Ａは、図１の基板処理装置が備えるトランスファモジュール１１とプロセスモジュール１２との間の連結部の構造を概略的に示す断面図である。図２Ｂは、図２Ａに示す領域Ａの拡大図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、熱の流れを矢印で示している。

プロセスモジュール１２を構成する真空チャンバ１２ａには、処理ガスの反応生成物やウエハＷの処理で生じたデポが真空チャンバ１２ａに付着するのを防止する等のために、真空チャンバ１２ａの温度を一定に保持するヒータ２５が埋設されている。前述の通り、トランスファモジュール１１とプロセスモジュール１２との間には、ゲートバルブ１６が配置されている。ゲートバルブ１６は、真空チャンバ１２ａに連結される筒状の筐体部１６ａ（以下「ゲートバルブ筐体部１６ａ」と記す）と、真空チャンバ１２ａのウエハ搬入出口を開閉する蓋部１６ｂとを有する。蓋部１６ｂは、ウエハ搬入出口を開放する位置とウエハ搬入出口を閉塞する位置との間を昇降装置２６によって移動できる。

ヒータ２５が真空チャンバ１２ａを加熱、保温するための熱の一部は、ゲートバルブ筐体部１６ａを通じて、トランスファモジュール１１を構成している筐体部１１ａ（以下「トランスファモジュール筐体部１１ａ」と記す）に向かって伝熱する。なお、ゲートバルブ筐体部１６ａから蓋部１６ｂへと伝わる熱の殆どは昇降装置２６へ伝わるため、プロセスモジュール１２の真空チャンバ１２ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの伝熱は、実質的に、ゲートバルブ筐体部１６ａを通じて行われると考えることができる。

ゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの伝熱を抑制するために、ゲートバルブ筐体部１６ａとトランスファモジュール筐体部１１ａとの間には連結部材３０が配置されている。図３Ａは、図２Ａ及び図２Ｂに示される連結部材３０の構造を概略的に示す斜視図である。また、図３Ｂは、図２Ａ及び図２Ｂに示される連結部材３０を構成するフレーム部材３１を概略的に示す分解斜視図である。

連結部材３０は、ゲートバルブ筐体部１６ａとトランスファモジュール筐体部１１ａとの突き合わせ面の形状に合わせたフレーム形状を有する。連結部材３０は、フレーム形状（枠形状）のフレーム部材３１と、フレーム部材３１内に配置された球状部材３２と、球状部材３２を保持するリテーナ３３とによって構成されている。

図３Ａに示すＬ１〜Ｌ６は、フレーム部材３１の形状を示す寸法パラメータであり、ウエハＷの直径がφ３００ｍｍの場合、例えば、フレーム部材３１に設けられている内穴の長辺長さＬ１＝３２０ｍｍ、内穴の短辺長さＬ２＝１００ｍｍ、外形高さＬ３＝２００ｍｍ、外形幅Ｌ４＝４００ｍｍとすることができる。また、フレーム部材３１の外形厚さ（連結部材３０の厚み）Ｌ５は必要とされる断熱性を考慮して定められ、板厚Ｌ６は必要とされる機械的強度や製造条件（製造の容易さ）等を考慮して定められる。なお、近年では、直径がφ４５０ｍｍのウエハＷも半導体装置の製造に用いられている。フレーム部材３１の形状は、ウエハＷの形状に合わせて設計される。

フレーム部材３１は、ステンレス（ＳＵＳ３０４等）等の金属材料からなり、図３Ｂに示すように、主面にゲートバルブ筐体部１６ａとトランスファモジュール筐体部１１ａの側面形状に合わせた穴部を有する同形状の２つの板金部材５５で構成されている。フレーム部材３１は、２つの板金部材５５の開口面を突き合わせた状態で、その当接部をレーザ・アークハイブリッド溶接等によって強固に接合することにより構成される。板金部材５５の板厚、つまり、フレーム部材３１の板厚Ｌ６は、具体的には、０．５ｍｍ〜１ｍｍ程度である。

フレーム部材３１の内面は、トランスファモジュール１１の内部雰囲気である真空雰囲気に晒される。そのため、フレーム部材３１の内面からの水分等の放出ガスの発生を抑制するように、フレーム部材３１の内面は鏡面に仕上げられていることが好ましい。また、板金部材５５の内面を鏡面に仕上げることにより、熱輻射を抑制することができ、これによりトランスファモジュール１１の内部温度の上昇を抑制することができる。なお、板金部材５５の内面に対しては、接合前の状態において、鏡面仕上げを容易に行うことができる。

球状部材３２は、フレーム部材３１の機械的強度を高める。その際に、球状部材３２を介したゲートバルブ筐体部１６ａ側からトランスファモジュール筐体部１１ａ側への熱伝達が抑制されるように、球状部材３２には、高い剛性を有し、且つ、熱伝導率が小さい材料からなるもの、例えば、ジルコニアボールが好適に用いられる。但し、これに限定されるものではなく、熱伝導率の小さい金属、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ４４０Ｃ等）からなるものを用いることもできる。

球状部材３２は、リテーナ３３に保持されると共に、フレーム部材３１の内面と点接触して摩擦保持されている。フレーム部材３１の内面と球状部材３２との接触面積が小さいために、ゲートバルブ筐体部１６ａ側から球状部材３２への熱伝達及び球状部材３２からトランスファモジュール筐体部１１ａ側への熱伝達が抑えられる。これによりトランスファモジュール筐体部１１ａの温度上昇を抑制することができる。

リテーナ３３は、球状部材３２を脱落しないように保持することができれば、その構造は問わない。例えば、リテーナ３３として、球状部材３２の直径よりも若干短い直径を有する金属リングを対向するように並行に配置することで球状部材３２を保持することができるように構成されたものを球状部材３２の配置に合わせて繋ぎ合わせた構造を有するもの（図２Ｂ）を用いることができる。また、フレーム部材３１内に収容可能なフレーム状の金属製の板材に球状部材３２を摩擦保持する穴部を設けたものを用いることができる。

連結部材３０は、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気（以下の説明ではゲートバルブ筐体部１６ａ内部の真空雰囲気を含むものとする）と基板処理装置１０外部の大気雰囲気とを隔離するように、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａとによって挟持されている。図２Ｂに示すように、連結部材３０は、フレーム部材３１において対向している２つの主面部３１ａの一方がゲートバルブ筐体部１６ａの側面に当接すると共にゲートバルブ筐体部１６ａの側面に配置されたＯリング２７を圧縮するようにＯリング２７と接し、主面部３１ａの他方がトランスファモジュール筐体部１１ａの側面に当接すると共にトランスファモジュール筐体部１１ａの側面に配置されたＯリング２８を圧縮するようにＯリング２８と当接している。これにより、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気と基板処理装置１０の外部の大気雰囲気とが隔離されている。

連結部材３０では、フレーム部材３１の側面部３１ｃを通してゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの熱伝導が生じる。ここで、フレーム部材３１が薄肉の金属部材で構成されているため、ゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへのフレーム部材３１を介した伝熱量を小さく抑えることができる。また、連結部材３０は、フレーム部材３１の側面部３１ｃがゲートバルブ筐体部１６ａとトランスファモジュール筐体部１１ａの外側に位置するように配置されており、これにより、側面部３１ｃからの基板処理装置１０外部の大気雰囲気へ放熱が行われるため、トランスファモジュール筐体部１１ａへの伝熱量を低減させることができ、よって、トランスファモジュール１１内部の温度上昇を抑制することができる。

連結部材３０では、フレーム部材３１を薄肉の金属部材で形成することによって生じる機械的強度の不足を球状部材３２によって補っている。つまり、連結部材３０は、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａとによって圧縮応力を受けた状態で挟持されており、球状部材３２は連結部材３０を構成するフレーム部材３１の内面と点接触している。ここで、球状部材３２が高い圧縮強度を有することは周知である。よって、フレーム部材３１を介して球状部材３２が連結部材３０に掛かる圧縮応力を受けたときに連結部材３０に必要とされる機械的強度（圧縮強度）が球状部材３２によって確保されている。

また、球状部材３２をフレーム部材３１の内面と点接触させることにより、フレーム部材３１から球状部材３２への伝熱量を小さく抑えることができる。さらに、球状部材３２は真空雰囲気に晒されており、球状部材３２の周囲において対流が生じないようにしているため、球状部材３２からの放熱の影響を小さく抑えることができる。また、球状部材３２に熱伝導率の小さい材料を用いることによって、ゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの球状部材３２を介した伝熱量を小さく抑えることができ、これによりトランスファモジュール筐体部１１ａの温度上昇を抑制することができる。

連結部材３０は複数の球状部材３２を備えるため、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気に晒されることとなる球状部材３２の全表面積とフレーム部材３１の内面積とを足した面積は、従来のＰＥＩ樹脂バルクを用いた連結部材においてトランスファモジュール１１内部の真空雰囲気に晒される面の面積よりも広くなる。しかし、材料の熱輻射率の違いから、フレーム部材３１と球状部材３２からの輻射熱は、ＰＥＩ樹脂バルクを用いた連結部材からの輻射熱よりも小さく、よって、連結部材３０を用いることにより、従来のＰＥＩ樹脂バルクからなる連結部材を用いた場合よりも、トランスファモジュール１１内部の温度上昇を抑制することができる。

また、連結部材３０は、ＰＥＩ樹脂ではなくステンレス鋼やジルコニアボール等によって構成されるため、水分等の放出ガスの発生量がＰＥＩ樹脂よりも少なく、トランスファモジュール１１内部の汚染を防止することができる。さらに、連結部材３０は、高価なＰＥＩ樹脂ではなく、安価なステンレス鋼や安価な市販品であるジルコニアボールを用いることができるため、連結部材３０のコストダウンを図ることができる。

なお、Ｏリング２７，２８は、フレーム部材３１の主面部３１ａを挟んで球状部材３２と対向する位置に配置されている。このように、連結部材３０において高い圧縮強度を示す部分に対してＯリング２７，２８を当接させることにより、Ｏリング２７，２８によるシール性を高めることができる。ここで、図２Ａ及び図２Ｂ並びに図３Ａ及び図３Ｂに示す連結部材３０では球状部材３２を２列縦列で配置しているのに対して、Ｏリング２７，２８をそれぞれ内側の球状部材３２と対向するように１つずつのみを配置しているが、Ｏリング２７，２８の配置形態はこれに限定されるものではなく、Ｏリング２７，２８を外側の球状部材３２と対向するように配置してもよい。また、内側と外側の両方の球状部材３２に合わせて、Ｏリング２７，２８を内側リングと外側リングからなる２重リングとしてもよい。球状部材３２は１列で配置してもよく、その場合には、１列の球状部材３２と対向するようにＯリング２７，２８を配置すればよい。

ここで、従来のＰＥＩ樹脂（バルク）で構成された連結部材と連結部材３０の伝熱量を、φ４５０ｍｍのウエハＷを通過させることができる形状に設定して、以下に比較する。図３Ａに示した長さＬ１〜Ｌ４を、内穴の長辺長さＬ１＝５００ｍｍ、内穴の短辺長さＬ２＝６３ｍｍ、外形高さＬ３＝１６２ｍｍ、外形幅Ｌ４＝６００ｍｍとする。また、フレーム部材３１の板厚（肉厚）Ｌ６＝０．５ｍｍとする。なお、球状部材３２による伝熱量は、フレーム部材３１による伝熱量に対して無視することができるものとする。

ＰＥＩ樹脂で構成された連結部材の伝熱面積Ｓ１は、“Ｓ１＝６００×１６２−５００×６３＝６５７００”となり、連結部材３０の伝熱面積Ｓ２は、“Ｓ２＝６００×１６２−５９９×１６１＝７６１”となる。ＰＥＩ樹脂の熱伝導率Ｋ１は、Ｋ１＝０．２２Ｗ／ｍ・Ｋである。フレーム部材３１をＳＵＳ３０４で構成するとして、ＳＵＳ３０４の熱伝導率Ｋ２は、Ｋ２＝１６．２Ｗ／ｍ・Ｋである。

伝熱量Ｑは、“Ｑ＝Ｋ×Ｓ×ｔ×（Ｔ０−Ｔ１）／Ｌ５（但し、Ｋ：熱伝導率、Ｓ：伝熱面積、ｔ＝時間、Ｔ０：伝熱上流側温度、Ｔ１：伝熱下流側温度、Ｌ５：連結部材の厚み（図３Ａ参照））”で表される。ＰＥＩ樹脂で構成された連結部材と連結部材３０とでは、“Ｋ×Ｓ”の値以外は同じ値であるので、“Ｋ×Ｓ”の値が小さければ、伝熱量が小さいと言える。ＰＥＩ樹脂では“Ｋ×Ｓ＝Ｋ１×Ｓ１＝１４４５４”となり、連結部材３０では“Ｋ×Ｓ＝Ｋ２×Ｓ２＝１２３２８”となる。よって、連結部材３０によれば、ＰＥＩ樹脂で構成された連結部材と比較して、伝熱量を小さく抑えることが可能となる。

次に、連結部材３０の変形例について説明する。以下の変形例については、連結部材３０を構成する部材と同等のものについては同じ符号を付するものとする。

図４Ａは、本発明の実施の形態に係る連結部材３０の第１の変形例に係る連結部材３０Ａの部分斜視図と側面図である。連結部材３０Ａは、連結部材３０の主面部３１ａを外周部へ向けて延ばすことによって形成された鍔部３１ｂを有しており、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａに対して連結部材３０Ａ全体をボルト４５によって取り付け可能なフランジ構造を呈する。

連結部材３０Ａは、フランジ構造とすることにより、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａに対する連結部材３０Ａの位置決めが容易となる。また、ボルト４５によりトランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａに対して強固に連結を行うことができるため、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気と基板処理装置１０の外部の大気雰囲気との隔離をより確実に行うことができる。さらに、連結部材３０と同様に、従来のＰＥＩ樹脂からなる連結部材と比較して伝熱量を低減してトランスファモジュール１１内部の温度上昇を抑制することができ、且つ安価な製造が可能である。

図４Ｂには、本発明の実施の形態に係る連結部材３０の比較例として、フランジ構造を有し、ＰＥＩ樹脂からなる連結部材９０の部分斜視図と側面図を示す。連結部材９０では、フレーム形状のＰＥＩ樹脂バルクの外表面に凹部９１を設け、凹部９１からボルト９２をトランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａに設けたネジ穴と螺合させる構造としている。しかし、ＰＥＩ樹脂バルクにおいてボルト９２が挿通する部分の厚みが薄いために、強固にボルト９２を締結することはできず、連結部材３０Ａのようにトランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａに対して強い連結を確保することはできない。

なお、ＰＥＩ樹脂からなる連結部材に連結部材３０Ａの鍔部３１ｂと同様の鍔部を設けた場合には、鍔部の機械的強度が小さいために、鍔部（の付け根部分）が破損しやすいという問題があるため、ＰＥＩ樹脂からなる連結部材では、フランジ構造の採用は難しい。

図５は、本発明の実施の形態に係る連結部材３０の第２の変形例である連結部材３０Ｂの部分斜視図である。連結部材３０Ｂでは、連結部材３０Ａが有する鍔部３１ｂに切り欠き２９を設けて、鍔部３１ｂを放熱フィンとして用いている。こうして、連結部材３０Ｂは、ゲートバルブ１６側からトランスファモジュール１１側へ移動する熱を基板処理装置１０の外部の大気雰囲気へ放出しやすい構造となっている。したがって、連結部材３０Ｂによれば、連結部材３０Ｂにおけるゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの伝熱量を減少させることができ、これにより、トランスファモジュール１１内部の温度上昇を抑制することができる。勿論、連結部材３０Ｂにも、連結部材３０，３０Ａと同様に、従来のＰＥＩ樹脂からなる連結部材と比較して、安価に製造することができるという利点もある。

図６Ａは、本発明の実施の形態に係る連結部材３０の第３の変形例である連結部材３０Ｃの部分断面図であり、図２Ｂに相当する。連結部材３０〜３０Ｂでは、球状部材３２がトランスファモジュール１１内部の真空雰囲気に晒されるようにした。これに対して、連結部材３０Ｃは、球状部材３２を基板処理装置１０外部の大気雰囲気に晒されるように配置される構造を有する。

連結部材３０Ｃでは、フレーム部材３１において熱伝導路となる側面部３１ｃが、ゲートバルブ筐体部１６ａとトランスファモジュール筐体部１１ａの内側に位置するように配置されている。このように、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気に晒される連結部材３０Ｃの面積を小さくすることにより、放出ガスの発生量を極めて少なくすることができる。なお、側面部３１ｃの真空雰囲気側の表面は鏡面とすることが好ましい。

また、連結部材３０Ｃでは、フレーム部材３１において大気雰囲気に晒される面積が広く、且つ、球状部材３２が大気雰囲気に晒されるため、フレーム部材３１及び球状部材３２から大気雰囲気への放熱量が多くなり、これにより、フレーム部材３１の側面部３１ｃにおける伝熱量を低減して、トランスファモジュール１１内部の温度上昇を抑制することができる。

連結部材３０Ｃは、構造上製造が容易であると共に、フレーム部材３１の主面部３１ａを連結部材３０Ａの鍔部３１ｂのように用いる（不図示）ことによってトランスファモジュール筐体部１１ａ及びゲートバルブ筐体部１６ａに対するボルトによる強固な組み付けを行うことができる。また、連結部材３０Ｃは、連結部材３０Ｂのように主面部３１ａに切り欠きを設けて放熱フィンを形成することも容易であり、これにより、放熱効率を高めることができる。なお、連結部材３０Ｃは、連結部材３０〜３０Ｂと同様に、従来のＰＥＩ樹脂からなる連結部材と比較すると、伝熱量を低減してトランスファモジュール１１内の温度上昇を抑制することができ、且つ、安価に製造することができる。

図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る連結部材３０の第４の変形例である連結部材３０Ｄの部分断面であり、図２Ｂに相当する。連結部材３０Ｄは、連結部材３０における真空雰囲気側の開口面を蓋部材３４によって閉塞して、球状部材３２を内包する構造を有する。また、連結部材３０Ｄでは、蓋部材３４と対向する大気雰囲気側の側面部３１ｃに排気口３５を設けて、排気口３５から球状部材３２が配置された空間の排気を行うことにより、この空間を所定の真空度で保持することができる構造となっている。

連結部材３０Ｄでは、蓋部材３４と側面部３１ｃとがゲートバルブ筐体部１６ａからトランスファモジュール筐体部１１ａへの伝熱ルートとなるが、球状部材３２が配置された空間内の真空度を制御することにより、又は、トランスファモジュール１１内部の真空雰囲気に晒される蓋部材３４の面を鏡面とすることにより、熱輻射を制御することができる。

また、連結部材３０Ｄでは、連結部材３０〜３０Ｂと比較して、真空雰囲気に晒される面積が蓋部材３４の面積のみとなるため、放出ガスを少なくすることができ、連結部材３０〜３０Ｃと同様に従来のＰＥＩ樹脂からなる連結部材と比較すると安価に製造することができる。また、伝熱量を低減してトランスファモジュール１１内の温度上昇を抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、上記形態を組み合わせた構造とすることができる。また、例えば、上記の実施の形態では、連結部材３０等に機械的強度を持たせるために球状部材３２を用いたが、これに限られず、円柱や四角柱等の柱状部材、ハニカム、円錐状部材や四角柱状部材を用いてもよい。また、球状部材３２はフレーム部材３１と点接触するために、球状部材３２とフレーム部材３１との間の熱伝達が抑制されることや汎用品を使用することでコストを抑えることが可能であることを考慮すると、球状部材３２として、アルミナ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ＳＵＪ（クローム鋼材）等を用いることもできる。

上記実施の形態では、真空チャンバ１２ａとゲートバルブ筐体部１６ａとを構造上区別したが、ゲートバルブ筐体部１６ａは真空チャンバ１２ａの一部として構成されていてもよく、その場合、連結部材３０等は、真空チャンバ１２ａとトランスファモジュール筐体部１１ａとを連結する。また、上記実施の形態では、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａとの間に１つの連結部材３０〜３０Ｄを配置したが、トランスファモジュール筐体部１１ａとゲートバルブ筐体部１６ａとを連結する方向に複数の連結部材３０〜３０Ｄが並べて配置された構成とすることもできる。

また、上記の実施の形態では、基板処理装置としてプラズマ処理装置を取り上げたが、これに限られず、常温よりも高温となる処理室と、この処理室に対して基板を搬入出する搬送室を備える種々の装置に本発明を適用することができる。さらに、上記実施の形態では、基板として半導体ウエハを取り上げたが、これに限定されず、搬送対象は、その他の基板、例えば、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用のガラス基板或いはセラミックス基板等であってもよい。

本出願は、２０１３年３月２７日に出願された日本出願第２０１３−０６６１０４号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本出願に記載された全内容を本出願に援用する。

１０ 基板処理装置
１１ トランスファモジュール
１１ａ トランスファモジュール筐体部
１２ プロセスモジュール
１２ａ 真空チャンバ
１４ ロードロックモジュール
１６ ゲートバルブ
１６ａ ゲートバルブ筐体部
１７ 第１搬送装置
２７，２８ Ｏリング
２９ 切り欠き
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 連結部材
３１ フレーム部材
３１ａ 主面部
３１ｂ 鍔部
３１ｃ 側面部
３２ 球状部材（ジルコニア製ボール）
３３ リテーナ
５５ 板金部材

Claims (12)

1. 真空雰囲気に保持されて基板を処理する処理室と、真空雰囲気に保持されて前記処理室に対して基板を搬入出する搬送室と、前記処理室と前記搬送室とを連結する連結部材とを備える基板処理装置であって、
   前記連結部材は、
   前記処理室の筐体部と前記搬送室の筐体部とに挟持され、前記搬送室内部の真空雰囲気と前記基板処理装置外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材と、
   金属又はセラミックスからなり、前記フレーム部材の内部に前記フレーム部材の内面と当接するように配置される複数の球状部材とを有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記処理室は、常温よりも高温であることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記フレーム部材は、板厚が０．５ｍｍ〜１ｍｍのステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 前記球状部材は、ジルコニアボール又はステンレスボールであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
5. 前記フレーム部材において、前記搬送室内部の真空雰囲気に晒される面は鏡面であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
6. 前記連結部材では、前記球状部材が前記搬送室内部の真空雰囲気に晒されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
7. 前記連結部材では、前記球状部材が前記基板処理装置外部の大気雰囲気に晒されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. 前記連結部材は、前記球状部材を内包するように前記フレーム部材に取り付けられる蓋部材を有し、
   前記フレーム部材は、前記球状部材を内包する空間の排気を行うための排気口を有し、
   前記球状部材を内包する空間が所定の真空度に維持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. 前記フレーム部材は、前記処理室及び前記搬送室にボルトによって固定される鍔部を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. 真空雰囲気に保持されて基板を処理する処理室と、真空雰囲気に保持されて前記処理室に対して基板を搬入出する搬送室とを備える基板処理装置において前記処理室と前記搬送室とを連結する基板処理装置用連結部材であって、
    前記処理室の筐体部と前記搬送室の筐体部とに挟持され、前記搬送室内部の真空雰囲気と前記基板処理装置外部の大気雰囲気とを隔離する金属製のフレーム部材と、
    前記フレーム部材の内部に前記フレーム部材の内面と当接するように配置される複数の球状部材とを有することを特徴とする基板処理装置用連結部材。
11. 前記フレーム部材は、板厚が０．５ｍｍ〜１ｍｍのステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１０記載の基板処理装置用連結部材。
12. 前記球状部材は、ジルコニアボール又はステンレスボールであることを特徴とする請求項１０又は１１記載の基板処理装置用連結部材。

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