KR100629805B1 - 진공 처리 장치 - Google Patents

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KR100629805B1
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타구치 타츠히로
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시마쯔 코포레이션
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Abstract

[과제] 진공 처리 장치의 장치 정지시간을 단축하는 것이다.
[해결 수단] 진공 처리 장치(100)는 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20)이 연결되어 있고, 플라즈마 처리실(20)은 상면에 개구부(A)를 갖는 진공 용기(20a)와 개구부(A)를 개폐하는 평판 모양의 덮개(30)를 구비하고 있다. 덮개(30)의 하면(진공 용기(20a) 측) 및 상면에는, 각각 동일한 진공 처리용 기기(31a 및 31b)가 표리 대칭적으로 배치되어 있다. 덮개(30)를 승강기구(40)에 의해 상승시키고, 회전 기구(50)에 의해 회전축(54) 회전으로 180° 회전시키고, 승강기구(40)에 의해 하강시키는 것에 의해, 진공 처리용 기기(31a 및 31b)의 위치를 상하 반전하여, 진공 처리용 기기(31a)의 정비와 병행하여 진공 처리용 기기(31b)를 이용한 진공 처리를 수행한다.
진공 처리 장치, 플라즈마, 진공 용기, 덮개, 정비(maintenance)

Description

진공 처리 장치{VACUUM PROCESS APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 처리 장치 주요부의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 진공 처리 장치에 있어서의 덮개의 동작을 설명하는 모식도이다.
(부호의 설명)
10: 로드/언로드실, 11: 반송 로봇,
20: 플라즈마 처리실, 20a: 진공 용기,
21: 히터, 30: 덮개,
31a, 31b: 진고 처리용 기기, 32a, 32b: 회전축,
40: 승강기구, 41: 모터,
42: 마이터 기어 박스(miter gear box), 43: 나사잭,
50: 회전 기구, 51: 웜 감속기 부착 모터,
52: 회전축, 53,54: 축받이부,
60: 승강 프레임, 100: 진공 처리 장치,
A: 개구부, G1, G2: 게이트,
M: 승강동작, R; 회전동작,
W: 기판, x1~x4: 이송동작 (동작)
본 발명은, 진공 분위기 중에서 박막 형성, 에칭, 열처리 등을 행하는 진공 처리 장치에 관한 것이다.
진공 처리 장치에 있어서는, 진공 중에서 피처리물의 처리를 실시하는 진공 용기와 진공 용기에 탈착 가능한 덮개부재가 설치되어 있다. 덮개부재의 진공 용기측 표면에는, 진공 처리에 필요한 부재(예를 들면, 샤워 헤드)가 배치되어 있다. 덮개부재는, 진공 처리 때에는 진공 용기에 밀착하고, 진공 용기 내의 정비(maintenance) 및 덮개부재에 배치된 부재의 정비 때에는, 진공 용기로부터 이탈된다. 덮개부재를 진공 용기에 탈착하는 탈착 기구로서는, 덮개부재를 수평 방향으로 슬라이드하는 슬라이드 기구와 덮개부재를 수평축을 중심으로서 회전시키는 회전기구를 가지는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌1 참조).
[특허 문헌1] 일본특허공개 2001-185534호 공보(2 페이지, 도 6)
특허 문헌1의 진공 처리 장치에서는, 덮개부재의 진공 용기 측 표면에 배치되어 있는 부재의 정비 중에 덮개부재를 진공 용기에 장착할 수 없기 때문에, 진공 처리가 실시되지 못하여 장치 정지시간이 길어진다는 문제가 있다.
청구항 1의 발명에 의한 진공 처리 장치는, 피처리 기판을 진공 처리하는 진공 용기와, 진공 용기의 개구부를 개폐하는 덮개부재와, 덮개부재를 진공 용기에 대해서 탈착 가능하게 병진 이동시키는 승강기구와, 덮개부재에 연결된 회전축을 회전하는 것에 의해 덮개부재의 표리를 반전시키는 회전기구를 구비하고, 덮개부재의 표리 양면에는, 동일한 진공 처리용 기기가 표리 대칭적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명에 의한 진공 처리 장치는, 청구항 1의 진공 처리 장치에 있어서, 덮개부재는 직사각형 평판 모양이며, 회전축은 덮개부재 측면의 중심 축심에 일치하고 있고, 덮개부재의 회전 각도는 180°인 것이 바람직하다.
청구항 3의 발명에 의한 진공 처리 장치는, 청구항 1 또는 2의 진공 처리 장치에 있어서, 피처리 기판을 진공 용기에 투입함과 아울러, 피처리 기판을 진공 용기로부터 처리 완료된 기판으로서 회수하는, 대기 개방과 진공 밀폐로 전환 가능한 수도실(受渡室)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 진공 처리 장치에서는, 덮개부재의 표리 양면에 동일한 진공 처리용 기기가 표리 대칭적으로 배치되어 있으므로, 한쪽의 진공 처리용 기기의 정비 중에도 다른 쪽의 진공 처리용 기기를 이용하여 진공 처리를 수행할 수 있어 장치 정지시간의 단축을 꾀할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 진공 처리 장치에 대해 도 1 내지 3을 참 조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 의한 진공 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 전체 구성도이고, 도 2는 진공 처리 장치 주요부의 외관을 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 의한 진공 처리 장치에 있어서의 덮개부재(덮개(30))의 동작을 설명하는 모식도이다. 도 1 내지 3에 있어서는, 동일 구성부품에는 동일 부호를 붙이고, XYZ 직교좌표로 방향을 나타낸다.
도 1에 있어서, 진공 처리 장치(100)는 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20) 2개의 실(室)이 연결된 구성이다. 로드/언로드실(10)에는, 장치 외부에 면하여 게이트(G1)가 설치되고, 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20)의 경계에 게이트(G2)가 설치되어 있다. 게이트(G1)는, 기판(W)의 장치 외부에의 반출입 때 만 로드/언로드실(10)을 개방하고, 반출입 이외의 때에는 밀폐하고 있다. 게이트(G2)는, 기판(W)의 처리 시에는 양실 내를 밀폐하고, 기판(W)의 반출입 시에는 양실 내를 개방한다.
로드/언로드실(10) 내에는, 기판(W)을 장치 외부로부터 반입하여 플라즈마 처리실(20)에 반송하고, 처리완료된 기판(W)을 플라즈마 처리실(20)로부터 반입하여 장치 외부로 반출하기 위한 반송 로봇(11)이 배치되어 있다. 로드/언로드실(10)은 배기계(12)와 리크계(13)에 배관 접속되어 대기 개방과 진공 밀폐가 전환 가능하게 구성되어 있다.
플라즈마 처리실(20)은, 상면에 개구부(A)를 가지는 진공 용기(20a)와 개구부(A)를 개폐하는 평판 모양의 덮개(30)를 구비하고, 덮개(30)를 진공 용기(20a)의 상면에 밀착시키는 것에 의해 밀폐된 실로 된다. 진공 용기(20a) 내에는, 기판(W)을 가열하기 위한 히터(21)가 설치되어 있다. 덮개(30)의 하면(진공 용기(20a) 측) 및 상면에는, 각각 플라즈마 처리를 위한 진공 처리용 기기(31a 및 31b)가 대칭적으로 배치되어 있다. 즉, 덮개(30)를 상하 반전시켰을 때에, 플라즈마 처리실(20) 내에서 진공 처리용 기기(31a 및 31b)가 같은 위치로 되도록 배치되어 있다. 덮개(30)의 한쪽 측면의 중앙에는, 회전축(32a)이 돌출 설치되고, 다른 쪽 측면 중앙에는, 회전축(32b)이 회전축(32a)과 같은 축이 되도록 돌출 설치되어 있다.
진공 처리용 기기(31a 및 31b)는, 구체적으로는, 플라즈마를 형성하기 위한 RF 전극, 재료 가스 등을 장치 내에 도입하기 위한 가스 도입구, 증착물의 부착을 방지하기 위한 방착판 등이다. 진공 처리용 기기(31a 및 31b)는 동일한 것이지만, 설명의 편의상, 다른 부호를 붙인다. 플라즈마 처리실(20)은 배기계(22)와 가스 도입계(23)에 배관 접속되어 있어, 소정의 가스 압력하에서 기판(W)에 대한 플라즈마 처리, 예를 들면, 성막, 에칭, 스퍼터링이 수행된다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 덮개(30)는, 승강 프레임(60) 상에 설치된 회전기구(50)에 의해 표리가 반전 가능하게 지지되고 있다. 승강 프레임(60)은, 그 네 귀퉁이를 4개의 승강기구(40)에 의해 Z 방향으로 승강 가능하게 지지되고 있다. 승강기구(40)는 각각, 모터(41), 모터(41)의 회전력을 직선 운동의 힘으로 변환하는 마이터 기어 박스(miter gear box, 42), 및 마이터 기어 박스(42)에 의해 승강 운동하는 나사잭(43)을 구비하고 있다. 회전 기구(50)는, 웜 감속기 부착 모터(51), 모터(51)의 출력축의 회전력에 의해 회전하는 회전축(52), 덮개(30)의 회 전축(32a)을 지지하는 축받이부(53), 및 덮개(30)의 회전축(32b)을 지지하는 축받이부(54)를 구비하고 있다.
회전축(52)은 X 방향과 평행한 축선을 가지고, 도시하지 않은 커플링을 개입시켜 회전축(32a)에 연결되어 있다. 회전축(52)이 회전하면, 회전동작(R)으로 나타낸 바와 같이, 덮개(30)도 회전축(52) 회전으로 회전한다. 또, 나사잭(43)이 Z 방향으로 이동하면, 승강동작(M)으로 나타낸 바와 같이, 덮개(30)도 Z 방향으로 이동한다. 즉, 덮개(30)를 병진 이동시켜, 진공 용기(20a)에 대해서 탈착시킬 수 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 승강동작(M)을 알기 쉽게 설명하기 위해, 덮개(30)를 진공 용기(20a)에 밀착시킨 상태와 덮개(30)를 진공 용기(20a)로부터 이탈시킨 상태(파선으로 도시)를 아울러 나타내고 있다.
부호 x1~x4는, 진공 처리 장치(100)가 가동하고 있을 때의 기판(W)의 이송동작을 나타낸다. 동작(x1)은 게이트(G1)를 기판(W)이 통과하는 동작, 즉 반송 로봇(11)에 의해 미처리 기판(W)을 장치 외부로부터 대기 개방된 로드/언로드실(10)로 반입하는 동작이다. 동작(x2)은 게이트(G2)를 기판(W)이 통과하는 동작, 즉 반송 로봇(11)에 의해 미처리 기판(W)을 로드/언로드실(10)로부터 플라즈마 처리실(20)로 반송하는 동작이다. 이때, 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20)의 양쪽 모두를 같은 정도의 진공 또는 감압 분위기로 한다.
동작(x3)은 게이트(G2)를 기판(W)이 통과하는 동작, 즉 반송 로봇(11)에 의해 처리 완료된 기판(W)을 플라즈마 처리실(20)로부터 로드/언로드실(10)로 역반송 하는 동작이다. 이때도, 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20)의 양쪽 모두를 같은 정도의 진공 또는 감압 분위기로 한다. 동작(x4)은 게이트(G1)를 기판(W)이 통과하는 동작, 즉 반송 로봇(11)에 의해 처리 완료된 기판(W)을 대기 개방된 로드/언로드실(10)로부터 장치 외부로 반출하는 동작이다. 이러한 일련의 동작에 의해, 미처리 기판(W)은 처리 완료된 기판(W)으로서 회수된다.
도 3을 참조하면서, 플라즈마 처리실(20)을 정비(maintenance)할 때의 덮개(30)의 동작에 대해 설명한다. 이 정비에는, 진공 용기(20a) 내부의 정비와 덮개(30)의 진공 처리용 기기(31a, 31b)의 정비가 포함된다. 도 3 (a)~(e)의 각 도는, 도 1의 진공 처리 장치(100)를 -X 방향으로 향해서 본 도이며, 승강기구(40) 나 회전기구(50) 등은 도시를 생략하고 있다.
도 3 (a)에서는, 기판(W)의 플라즈마 처리를 이미 종료하여 실외로 반출하고, 실내를 대기압으로 하고 있다. 이때, 덮개(30)의 아래 쪽에 플라즈마 처리로 이용된 진공 처리용 기기(31a)가 위치하고, 덮개(30)의 위쪽에 정비가 끝난 진공 처리용 기기(31b)가 위치하고 있다.
도 3 (b)에서는, 진공 용기(20a)에 밀착하고 있던 덮개(30)를 승강기구(40)에 의한 상승동작(M1)에 의해 +Z 방향으로 병진 이동시켜 진공 용기(20a)로부터 이탈시키고, 개구부(A)를 대기 개방한다. 덮개(30)의 상승 거리는, 다음의 2개의 조건을 만족하도록 설정한다. 하나는, 진공 용기(20a) 내 히터(21)의 정비 작업이나 진공 용기(20a) 내벽에 부착한 증착물의 클리닝 작업에 필요한 거리, 또 하나는, 도 3 (c)에서 설명하지만, 덮개(30)를 표리 반전시키는데 필요한 거리이다.
도 3 (c)에서는, 덮개(30)를 상승시켜 정지시키고, 회전기구(50)에 의한 회 전동작(R)에 의해 X 방향에 평행한 회전축(52) 회전으로 각도 90° 회전시킨다. 즉, 수평 상태에 있는 덮개(30)를 수직 상태로 한다. 전술한 것처럼, 회전축(52)은, 덮개(30)의 측면 중앙에 돌출 설치되어 있는 회전축(32a)과 연결되어 있으므로, 덮개(30)의 상승 거리를 덮개(30)의 Y 방향의 변 길이의 반 이상 취하면, 덮개(30)의 회전동작이 가능해진다. 회전축(52)을 덮개(30)의 측면 중앙의 회전축(32a)과 연결하고 있으므로, 중량 밸런스가 양호하여, 덮개(30)를 순조롭게 회전시킬 수 있다. 또한, 파선으로 나타낸 덮개(30)는, 90° 회전 도중의 상태이다.
도 3 (d)에서는, 덮개(30)의 회전동작(R)을 더 계속해서, 초기의 수평 상태로부터 각도 180°회전시키고, 덮개(30)의 표리 반전 동작을 종료한 후에, 덮개(30)를 하강동작(M2)에 의해 -Z 방향으로 병진 이동시킨다. 이때, 덮개(30)의 아래 쪽에 정비가 끝난 진공 처리용 기기(31b)가 위치하고, 덮개(30)의 위쪽에 플라즈마 처리로 이용된 진공 처리용 기기(31a)가 위치하게 된다. 진공 용기(20a)의 내장부재(히터(21) 등)의 정비 작업이나 진공 용기(20a)의 내벽에 부착한 증착물의 클리닝 작업 등은, 개구부(A)가 개방되어 있는 도 3 (b)~(d)의 어느 타이밍에서도 수행할 수 있다.
도 3 (e)에서는, 진공 용기(20a) 내의 정비 작업이나 클리닝 작업이 종료하고, 덮개(30)를 진공 용기(20a)에 밀착시키고, 진공 용기(20a)와 덮개(30)로 구성된 밀폐된 실 내를 대기압으로부터 소정의 진공 압력으로 배기한다. 이 상태에서는, 상술한 것처럼, 덮개(30)의 아래 쪽에 정비가 끝난 진공 처리용 기기(31b)가 위치하고 있으므로, 기판(W)을 반입하면 즉시 플라즈마 처리를 개시할 수가 있다. 또, 플라즈마 처리와 동시에 덮개(30)의 위쪽에 위치하고 있는 진공 처리용 기기 (31a)의 정비 작업을 실시한다. 이 정비는 클리닝, 부품 교환, 부품 조정 등이다.
본 실시 형태에 의한 진공 처리 장치에서는, 평판 모양의 덮개(30)의 표리 양면에 동일한 진공 처리용 기기(31a, 31b)를 표리 대칭적으로 배치하고, 덮개(30)를 진공 용기(20a)에 대해서 탈착 가능하게 평행이동시키고, 덮개(30)를 그 표면에 평행한 축인 회전축(32a, 32b) 회전으로 회전시키도록 했다. 따라서, 다음과 같은 작용 효과를 갖는다.
첫째, 진공 처리용 기기(31b)를 이용한 플라즈마 처리와 진공 처리용 기기(31a)의 정비 작업을 병행하여 수행하는 것에 의해, 그 시간분만큼 빨리 진공 처리에 착수할 수 있으므로, 처리 시간, 장치 정지시간의 단축을 꾀할 수 있다. 둘째, 덮개(30)의 이동 방향은 상하이고, 진공 처리 장치의 설치 면적 내에서 덮개(30)의 탈착 및 회전을 할 수 있으므로, 정비 작업을 위한 공간은 최소한으로 해결된다.
본 발명은, 다양한 구성의 진공 처리 장치에 적용할 수 있다. 본 실시 형태의 진공 처리 장치(100)는, 로드/언로드실(10)과 플라즈마 처리실(20)의 2개의 실이 연결된 구성이지만, 로드/언로드실(10)을 역할 별로 2실로 나누어, 플라즈마 처리실(20)을 사이에 두고, 미처리 기판(W)을 장치 내에 반입하는 로드실과 처리 완료된 기판(W)을 장치 밖으로 반출하는 언로드실의 2실을 구비하는 진공 처리 장치에도 적용할 수 있다. 또, 덮개(30), 승강기구(40) 및 회전기구(50)는, 플라즈마 처리를 수행하는 실에만 한정하지 않고, 그 외의 진공 처리를 수행하는 챔버에도 설치할 수 있다. 예를 들면, 진공 가열을 실시하는 챔버에 마련했을 경우는, 진공 처리용 기기는, 램프 히터나 플레이트 히터이다.
또, 승강기구(40) 및 회전기구(50)도 본 실시 형태로 한정되지 않는다. 플라즈마 처리실(20)의 개구부(A)에 대해서 승강하고, 개구부(A)가 개방된 상태로 덮개(30)를 회전 또는 표리 반전하는 기구이면, 여러 가지 형태의 것을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 덮개(30)가 덮개부재에 대응한다.
본 발명의 진공 처리 장치에서는, 덮개부재의 표리 양면에 동일한 진공 처리용 기기가 표리 대칭적으로 배치되어 있으므로, 한쪽의 진공 처리용 기기의 정비 중에도 다른 쪽의 진공 처리용 기기를 이용하여 진공 처리를 수행할 수 있어 장치 정지시간의 단축을 꾀할 수 있다.

Claims (3)

  1. 피처리 기판을 진공 처리하는 진공 용기;
    상기 진공 용기의 개구부를 개폐하는 덮개부재;
    상기 덮개부재를 상기 진공 용기에 대해서 탈착 가능하게 병진 이동시키는 승강기구; 및
    상기 덮개부재에 연결된 회전축을 회전하는 것에 의해, 상기 덮개부재의 표리를 반전시키는 회전기구를 구비하고,
    상기 덮개부재의 표리 양면에는, 동일한 진공 처리용 기기가 표리 대칭적으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 덮개부재는 직사각형 평판 모양이고,
    상기 회전축은 상기 덮개부재 측면의 중심 축심에 일치하고 있고,
    상기 덮개부재의 회전 각도는 180°인 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 피처리 기판을 상기 진공 용기에 투입함과 아울러, 상기 피처리 기판을 상기 진공 용기로부터 처리 완료된 기판으로서 회수하는, 대기 개방과 진공 밀폐로 전환 가능한 수도실(受渡室)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.
KR1020050074172A 2004-10-29 2005-08-12 진공 처리 장치 KR100629805B1 (ko)

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