KR101874673B1 - 지지 기구 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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히로시 기쿠치
요시유키 고바야시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 덮개의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀(氣密) 유지성을 양립하는 지지 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
승강 수단을 이용한 승강에 의해 열 처리로의 노구(爐口)의 밀봉 또는 상기 밀봉의 해제를 행하는 덮개를 지지하는 지지 기구로서, 상기 지지 기구는, 제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와, 상기 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체를 가지며, 상기 덮개에는, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉할 때에, 상기 제1 탄성체에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉한 후에, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체에 관한 반력이 인가되는 지지 기구.

Description

지지 기구 및 기판 처리 장치{SUPPORT MECHANISM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 지지 기구 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예컨대 반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리체인 기판(예컨대 반도체 웨이퍼: 이하 웨이퍼)에 대하여, 성막 처리, 산화 처리, 확산 처리, 어닐링 처리, 에칭 처리 등의 처리가 실시된다. 일반적으로, 이들 처리는, 복수 매의 웨이퍼를 배치(batch)식으로 처리 가능한, 히터 장치를 갖는 종형(縱型)의 기판 처리 장치에서 실시된다.
기판 처리 장치는, 일반적으로, 전공정으로부터 기판 처리 장치에 반송되는 기판을 수납하는 밀폐형 수납 용기(예컨대, FOUP)와, 처리 중에 웨이퍼가 수납되는 웨이퍼 보트 사이에서 웨이퍼의 이송을 행하는 로딩 에어리어를 갖는다. 이 로딩 에어리어의 상부 공간에는, 프로세스 튜브(처리 용기) 및 히터 장치가 설치되어 있고, 웨이퍼가 수납된 웨이퍼 보트는, 승강 기구를 통해 프로세스 튜브 내에 배치된다.
웨이퍼 보트의 하방에는, 일반적으로, 기판 처리 중인 히터 장치 내의 기밀(氣密)을 유지하기 위해서, 프로세스 튜브의 개구부측에 설치된 매니폴드를 캡(cap)하는 덮개가, 웨이퍼 보트와 일체적으로 형성되어 있다. 덮개에 의해 매니폴드를 캡할 때에는, 캡이 매니폴드에 대하여 탄성적으로 접촉하는 것이 요구된다. 또한, 접촉 후에는, 기밀 유지성의 관점에서, 캡은 미리 정해진 밀착도를 가지고 매니폴드에 밀착시킬 필요가 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제5-21421호 공보
그러나, 특허문헌 1의 방법에서는, 덮개의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립하는 것은 곤란하였다.
상기 과제에 대하여, 덮개의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립하는 지지 기구를 제공한다.
승강 수단을 이용한 승강에 의해 열 처리로의 노구(爐口)의 밀봉 또는 상기 밀봉의 해제를 행하는 덮개를 지지하는 지지 기구로서, 상기 지지 기구는,
제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와,
상기 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체
를 가지며,
상기 덮개에는, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉할 때에, 상기 제1 탄성체에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉한 후에, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체에 관한 반력이 인가되는 지지 기구.
덮개의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립하는 지지 기구를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 구성도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 열 처리로의 일례의 개략 구성도이다.
도 3은 종래의 지지 기구 근방의 개략 구성도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 지지 기구 근방의 개략 구성도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 지지 기구의 효과의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6은 제2 실시형태에 따른 지지 기구의 효과의 일례를 설명하기 위한 개략도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 전체 개략 구성에 대해서, 도 1 및 도 2를 이용하여 설명하고, 그 후, 본 실시형태에 따른 덮개(43) 및 지지 기구(50) 근방의 개략 구성에 대해서, 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 한편, 도 2에서는, 설명의 용이성의 목적으로, 덮개(43) 근방의 구성을 개략적으로 도시하고 있다.
(기판 처리 장치)
도 1에, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 개략 종단면도를 나타낸다. 한편, 도 1에서는, 설명을 위해서, X축 방향을 전후 방향의 전방향으로 하고, z축 방향을 상하 방향(또는 승강 방향)의 상방향으로 하여 설명한다. 또한, 도 2에, 본 실시형태에 따른 열 처리로의 일례의 개략 구성도를 나타낸다.
기판 처리 장치(10)는, 배치대(로드 포트)(20), 케이스(30) 및 제어부(120)를 갖는다.
배치대(20)는, 케이스(30) 내의 전방에 설치되고, 케이스(30) 내로의 웨이퍼(W)의 반입 반출을 행하기 위한 것이다. 배치대(20)는, 복수 매 예컨대 25매 정도의 웨이퍼(W)를 미리 정해진 간격으로 수납 가능한 밀폐형 수납 용기(FOUP, 기판 반송 기기라고도 칭해짐)(21, 22)가, Z축 방향 또는 Y축 방향으로 정렬하여 배치 가능하게 구성된다. 도 1에 도시하는 예에서는, 밀폐형 수납 용기(21, 22)는, Z축 방향으로 2개 설치되어 있는 예를 나타내고 있다.
밀착형 수납 용기(21, 22)는, 전공정으로부터 기판 처리 장치(10)의 후술하는 로딩 에어리어(40)로 웨이퍼(W)를 반입하거나 또는 기판 처리 장치(10)로부터 후공정으로 웨이퍼(W)를 반출하기 위한 수납 용기이며, 전면(前面)에 도시하지 않은 덮개를 착탈 가능하게 구비한다.
또한, 배치대(20)의 하방에는, 후술하는 이송 기구(47)에 의해 이송된 웨이퍼(W)의 외주에 형성된 절결부(예컨대 노치)를 일방향으로 가지런히 하기 위한 정렬 장치(얼라이너)(23)가 설치되어 있어도 좋다.
배치대(20)의 후방 영역에는, 작업 영역인 로딩 에어리어(40)가 형성되어 있다. 로딩 에어리어(40)는, 밀폐형 수납 용기(21, 22)와, 후술하는 웨이퍼 보트(44) 사이에서 웨이퍼(W)의 이송을 행하는 영역이다. 또한, 로딩 에어리어(40)의 상방에는, 웨이퍼 보트(44)에 수납된 웨이퍼(W)에 대하여, 각종 열 처리를 실시하는 열 처리로(60)가 설치되어 있다. 한편, 로딩 에어리어(40)와 열 처리로(60) 사이에는, 베이스 플레이트(31)가 설치되어 있다.
전술한 바와 같이, 로딩 에어리어(40)는, 밀폐형 수납 용기(21, 22)와, 후술하는 웨이퍼 보트(44) 사이에서 웨이퍼(W)의 이송을 행하는 영역이다. 로딩 에어리어(40)는, 도어 기구(41), 셔터 기구(42), 덮개(43), 웨이퍼 보트(44), 이송 기구(47) 및 승강 기구(48) 등이 설치되어 있다.
도어 기구(41)는, 밀폐형 수납 용기(21, 22)의 도시하지 않은 덮개를 떼어내어, 밀폐형 수납 용기(21, 22) 내를 로딩 에어리어(40) 내에 연통(連通) 개방하기 위한 것이다.
셔터 기구(42)는, 로딩 에어리어(40)의 상방 영역이며, 베이스 플레이트(31)의 하방측에 설치되어 있다. 셔터 기구(42)는, 노구(68)로부터 노 내의 열이 로딩 에어리어(40)에 방출되는 것을 제어하기 위해서, 덮개(43)를 개방하고 있는[즉, 덮개(43)가 강하하고 있는) 경우에 노구(68)를 막도록 설치되어 있다.
덮개(43)는, 웨이퍼 보트(44)의 하방측에, 웨이퍼 보트(44)와 일체적으로 설치되어 있다. 보다 구체적으로는, 웨이퍼 보트(44)의 하방측에는, 웨이퍼 보트(44)가 덮개(43)측과의 전열에 의해 냉각되는 것을 방지하기 위해서, 보온통(49)이 설치되어 있다. 그리고, 보온통(49)의 하방에는, 예컨대 스테인리스 스틸로 이루어지는 테이블(92)이 고정되어 있고, 이 테이블(92)의 하방에 설치된 축(90)의 하방에, 덮개(43)가 설치되어 있다.
또한, 덮개(43)의 하방측에는, 덮개(43)를 지지하기 위한 지지 기구(50)가 설치되어 있다. 덮개(43)를 지지하는 지지 기구(50)의 상세에 대해서는, 후술한다. 한편, 덮개(43)의 상방에 배치되어 있는 웨이퍼 보트(44)는, 처리 용기(65) 내에서 웨이퍼(W)를 수평면 내에서 회전 가능하게 유지할 수 있다.
웨이퍼 보트(44)는, 예컨대, 석영제이며, 대구경 예컨대 직경 450 ㎜ 또는 300 ㎜ 등의 웨이퍼(W)를, 수평 상태로 상하 방향으로 미리 정해진 간격으로 탑재하도록 구성되어 있다. 일반적으로, 웨이퍼 보트(44)에 수용되는 웨이퍼(W)의 매수는, 한정되지 않으나, 예컨대 50매∼150매 정도이다. 한편, 도 1에서는, 기판 처리 장치(10)가, 웨이퍼 보트(44)를 하나 갖는 구성에 대해서 나타내었으나, 복수의 웨이퍼 보트(44)를 갖는 구성이어도 좋다.
이송 기구(47)는, 밀폐형 수납 용기(21, 22)와, 웨이퍼 보트(44) 사이에서 웨이퍼(W)의 이송을 행하기 위한 것이다. 이송 기구(47)는, 기대(基臺; 57), 승강 아암(58), 및 복수의 포크(이송판)(59)를 갖는다. 기대(57)는, 승강 및 선회 가능하게 설치되어 있다. 승강 아암(58)은, 승강 가능하게 설치되고, 기대(57)는, 승강 아암(58)에 수평 선회 가능하게 설치되어 있다.
승강 기구(48)는, 예컨대 보트 엘리베이터이며, 웨이퍼(W)가 이송된 웨이퍼 보트(44)를, 로딩 에어리어(40)로부터 열 처리로(60)에 대하여 반입 및 반출할 때에 있어서, 웨이퍼 보트(44)[및 덮개(43)]를 승강 구동한다. 승강 기구(48)는, 지지 기구(50)와 결합되어 있고, 지지 기구(50)를 통해 웨이퍼 보트(44) 및 덮개(43)를 승강 구동할 수 있다. 그리고, 승강 기구(48)에 의해 상승한 덮개(43)는, 후술하는 매니폴드(84)의 하단부의 개구부에 설치된 캡부(86)와 접촉하여, 노구(68)를 밀폐하도록 설치되어 있다. 덮개(43)와 캡부(86) 사이에는, O링 등의 시일 부재(94)가 설치되어 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 각종 처리가 종료된 후에는, 웨이퍼 보트(44)를 로딩 에어리어(40)의 하방 영역으로 하강시킨다. 즉, 승강 기구(48)는, 웨이퍼 보트(44)를, 열 처리로(60) 내에 위치하는 로드 위치[도 2의 웨이퍼 보트(44)의 위치 참조]와, 열 처리로(60) 밖에 위치하며, 로드 위치의 하방에 위치하는 언로드 위치[도 1의 웨이퍼 보트(44)의 위치 참조] 사이에서 승강시킬 수 있다. 한편, 본 실시형태에 따른 덮개(43)에 의한 노구(68)의 밀폐의 상세에 대해서는, 본 실시형태에 따른 지지 기구(50)의 구조와 함께, 후술한다.
열 처리로(60)는, 복수 매의 웨이퍼(W)를 수용하여, 미리 정해진 열 처리를 실시하기 위한 배치형 종형 노이며, 처리 용기(65)를 구비하고 있다. 처리 용기(65)는, 후술하는 매니폴드(84)(도 2 참조)를 통해 베이스 플레이트(31)에 지지되어 있다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 열 처리로(60) 부분의 상세한 구성예에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에 도시하는 예에서는, 종형의 열 처리로(60)는, 길이 방향이 수직인 처리 용기(65)와, 처리 용기(65)의 외주측에 처리 용기(65)를 둘러싸도록 설치된 히터 장치(70)를 갖는다.
처리 용기(65)는, 천장이 있는 외통(80)과, 이 외통(80)의 내주측에 동심적으로 배치된 원통체의 내통(82)을 갖는, 2중관 구조로 구성된다.
외통(80) 및 내통(82)은, 석영 등의 내열성 재료로 형성된다. 또한, 외통(80) 및 내통(82)은, 스테인리스 스틸 등으로 형성되는 매니폴드(84)에 의해, 그 하단부가 유지된다.
매니폴드(84)의 하단부의 개구부에는, 예컨대 스테인리스 스틸 등으로 이루어지는 원환형의 캡부(86)가, O링 등의 시일 부재(88)를 통해 기밀 가능하게 부착되어 있다. 이 원환형의 캡부(86)의 중심의 개구부가, 열 처리로(60)의 노구에 대응한다.
열 처리로(60)에는, 처리 용기(65) 내에 처리 가스를 도입하기 위한, 가스 도입 수단(96)이 설치된다. 가스 도입 수단(96)은, 매니폴드(84)를 기밀하게 관통하도록 설치된 가스 노즐(100)을 갖는다. 한편, 도 2에 도시하는 예는, 가스 도입 수단(96)이 하나 설치되는 구성을 나타내었으나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않는다. 사용하는 가스종의 수 등에 따라, 복수의 가스 도입 수단(96)을 갖는 구성이어도 좋다. 또한, 가스 노즐(100)로부터 처리 용기(65)로 도입되는 가스는, 도시하지 않은 유량 제어 기구에 의해, 유량 제어된다.
또한, 열 처리로(60)에는, 가스 출구(102)가 형성되어 있고, 가스 출구(102)에는, 배기계(104)가 연결된다. 배기계(104)에는, 가스 출구(102)에 접속된 배기 통로(106)와, 배기 통로(106)의 도중에 순차 접속된 압력 조정 밸브(108) 및 진공 펌프(110)를 포함한다. 배기계(104)에 의해, 처리 용기(65) 내의 분위기를 압력 조정하면서 배기할 수 있다.
처리 용기(65)의 외주측에는, 처리 용기(65)를 둘러싸도록 하여, 웨이퍼(W) 등의 피처리체에 열 처리를 실시하는 히터 장치(70)가 설치된다.
히터 장치(70)는, 통체의 단열벽체(72)를 갖는다. 단열벽체(72)는, 예컨대, 열전도성이 낮고, 유연한 무정형의 실리카 및 알루미나의 혼합물 등으로 형성할 수 있다.
단열벽체(72)는, 그 내주면이 처리 용기(65)의 외주면에 대하여 미리 정해진 거리 이격되도록 배치된다. 또한, 단열벽체(72)의 외주에는, 예컨대, 스테인리스 스틸 등으로 형성되는 보호 커버(74)가, 단열벽체(72)의 외주 전체를 덮도록 부착되어 있다.
단열벽체(72)의 내주면측에는, 히터 엘리먼트(76)가 복수 회 권취되어 설치되어 있다. 예컨대, 히터 엘리먼트(76)는, 통체의 단열벽체(72)의 중심축을 축으로 하여, 나선 형상으로 형성되어 있다.
또한, 단열벽체(72)에는, 히터 엘리먼트(76)를 미리 정해진 피치로 유지하기 위해서, 도시하지 않은 유지 부재가, 단열벽체(72)의 축 방향을 따라 설치되어 있어도 좋다. 또는, 단열벽체(72)의 내주측에, 히터 엘리먼트(76)를 유지하기 위한 홈부가 형성되고, 이 홈부에 히터 엘리먼트(76)가 수용되는 구성이어도 좋다.
히터 장치(70)는, 일반적으로, 그 축 방향에 있어서 존 분할되고, 각 존마다 온도 제어할 수 있는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)는, 제어부(120)를 갖는다. 제어부(120)는, 예컨대, 연산 처리부, 기억부 및 표시부를 갖는다. 연산 처리부는, 예컨대 CPU(Central Processing Unit)를 갖는 컴퓨터이다. 기억부는, 연산 처리부에, 각종의 처리를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한, 예컨대 하드 디스크에 의해 구성되는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체이다. 표시부는, 예컨대 컴퓨터의 화면으로 이루어진다. 연산 처리부는, 기억부에 기록된 프로그램을 읽어내고, 그 프로그램에 따라, 기판 처리 장치를 구성하는 각부에 제어 신호를 보내어, 각종 열 처리를 실행한다.
(제1 실시형태)
다음으로, 본 실시형태에 따른 덮개(43) 및 지지 기구(50) 근방의 실시형태예에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
[종래의 지지 기구(450)의 문제점]
먼저, 종래의 지지 기구(450)를 이용한, 덮개에 의한 노구의 밀봉의 문제점에 대해서, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)를 참조하여 설명한다. 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)에, 종래의 지지 기구(450) 근방의 개략 구성도를 나타낸다. 도 3의 (a)는, 승강 기구(48)에 의한 덮개(43)의 상승에 있어서, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉하기 전의 개략도이고, 도 3의 (b)는, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉한 직후의 개략도이며, 도 3의 (c)는, 덮개(43)가 노구(68)를 충분히 밀봉한 상태의 개략도이다.
한편, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)에서는, 설명의 간략화를 위해서, 매니폴드(84)의 캡부(86)보다 상방의 구성, 및 덮개(43)보다 상방의 구성에 대해서는, 생략하여 나타내고 있다.
먼저, 종래의 지지 기구(450)는, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 단부가 덮개(43)에 접하는 스프링 부재 등의 탄성 부재(452a, 452b)와, 각각의 탄성 부재(452a, 452b)의 다른쪽의 단부에 접하는, 탄성 부재(452a, 452b)를 지지하는 지지 부재(454)(캡 베이스라고도 불림)를 갖는다.
탄성 부재(452a, 452b)는, 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)에 도시하는 예에서는, 덮개(43)에 대하여 2개소에 설치되어 있으나, 한정되지 않고, 덮개(43)의 둘레를 따라 예컨대 3개소 또는 그 이상 설치되어 있어도 좋다. 그리고, 각각의 탄성 부재(452a, 452b)는, 탄성 계수가 동일한 것이 사용된다.
지지 부재(454)는, 그 하방측에 반송 기구(48)가 설치되고, 지지 부재(454)를 통해, 덮개(43) 및 탄성 부재(452a, 452b)가 승강된다.
종래의 지지 기구(450)에 있어서는, 덮개(43)에 의해 노구(68)를 확실하게 밀봉하기 위해서, 모든 탄성 부재(452a, 452b)의 탄성 계수는, 시일 부재(94)를 충분히 찌부러뜨리는 압박력에 대응하는 값으로 설계된다. 그 때문에, 도 3의 (a)에 도시하는 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉하기 전의 상태에 있어서도, 덮개(43)에는, 상기 압박력의 반력이 인가되고 있다. 특히, 최근, 직경 450 ㎜ 또는 300 ㎜ 등의 대구경의 웨이퍼가 요구되고 있고, 그 요구에 대응하여, 웨이퍼(W)의 중량도 증대하고 있다. 즉, 덮개(43)의 상방의 부하[웨이퍼(W)가 수납된 웨이퍼 보트(44)의 중량 등]가 커지고 있고, 그에 따라, 덮개(43)에 의해 노구(68)를 확실하게 밀봉하기 위해서, 모든 탄성 부재(452a, 452b)의 탄성 계수는 커지고 있다.
탄성 부재(452a, 452b)의 탄성 계수가, 노구(68)를 확실하게 밀봉할 정도로 큰 상태에서, 덮개(43)를 더욱 상승시켜, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이 덮개(43)를 캡부(86)에 접촉시킨 경우, 덮개(43)를 탄성적으로(또는 소프트 터치로 또는 완만하게) 캡부(86)에 접촉할 수 없다.
덮개(43)를 탄성적으로 캡부(86)에 접촉시키는 안(案)으로서는, 승강 기구(48)의 상승 속도를 느리게 하는 것이 고려되지만, 이 경우, 스루풋(throughput)이 낮아진다. 또한, 탄성 부재(452a, 452b)를 지지 기구(50)에의 편입시에 있어서, 휨량을 적게 하는 것 등도 고려되지만, 이 경우, 덮개(43)의 두께를 크게 할 필요가 있어, 장치 높이가 높아진다. 또한, 덮개(43)에 의한 캡 클로즈에 요하는 시간이 증가하기 때문에, 스루풋이 낮아진다.
한편, 종래의 지지 기구(450)를 사용한 경우라도, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 시일 부재(94)를 충분히 찌부러뜨림으로써, 덮개(43)에 의해 노구(68)를 확실하게 밀봉할 수 있다.
본 발명자들은, 종래 기술에 대한 문제점을 예의 검토한 결과, 제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와, 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체를 포함하는 지지 기구를 사용하고, 각각의 탄성체로부터의 반력이 덮개에 인가되는 타이밍을 제어함으로써, 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립할 수 있는 것을 발견하였다.
즉, 본 실시형태에 따른 지지 기구는,
승강 수단을 이용한 승강에 의해 열 처리로의 노구의 밀봉 또는 상기 밀봉의 해제를 행하는 덮개를 지지하는 지지 기구로서, 상기 지지 기구는,
제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와,
상기 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체
를 가지며,
상기 덮개에는, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉할 때에, 상기 제1 탄성체에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉한 후에, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체에 관한 반력이 인가된다.
본 실시형태에 따른 지지 기구의 상세에 대해서는, 하기에 구체적인 실시형태를 들어, 도면을 참조하여 설명한다.
[제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)의 구성]
제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)의 구성예 및 효과에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4에, 제1 실시형태에 따른 지지 기구 근방의 개략 구성도를 나타낸다.
제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)는, 제1 탄성체와 제2 탄성체가, 승강 방향에 있어서 병렬로 정렬되고, 구체적으로는,
덮개(43)에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 기구의 승강에 대응하여 승강 가능한 제1 지지 부재(202)와,
한쪽의 단부가 상기 덮개(43)에 접하고, 다른쪽의 단부가 상기 제1 지지 부재(202)의 상기 덮개(43)에 대향하는 제1 면(202a)에 접하는, 제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체(204)와,
한쪽의 단부가 상기 제1 지지 부재(202)의 제1 면(202a)에 접하고, 상기 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체(206)
를 갖는다.
그리고, 상기 덮개(43)는, 상기 승강 수단(48)에 의해 상승한 상기 덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉할 때에, 제1 탄성체(204)에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단(48)에 의해 상승한 상기 덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉한 후에, 상기 제2 탄성체(206) 및 상기 제1 탄성체(204)에 관한 반력이 인가된다.
한편, 「상기 승강 수단(48)에 의해 상승한 상기 덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉한 후에, 상기 제2 탄성체(206)에 관한 반력이 덮개에 인가된다」란, 「덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉할 때(또는 그 전)에는, 예컨대 도 4의 클리어런스(D1)에 의해, 덮개(43)에 제2 탄성체(206)에 관한 반력이 인가되지 않는 것을 의미한다.
제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)의 효과에 대해서, 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)를 참조하여 설명한다. 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)에, 제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)의 효과의 일례를 설명하기 위한 개략도를 나타낸다. 도 5의 (a)는, 승강 기구(48)에 의한 덮개(43)의 상승에 있어서, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉하기 전의 개략도이고, 도 5의 (b)는, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉한 후이며, 제2 탄성체(206)가 덮개(43)에 접촉하기 직전의 개략도이고, 도 5의 (c)는, 덮개(43)가 노구(68)를 충분히 밀봉한 상태의 개략도이다.
한편, 도 5의 (a) 내지 도 5의 (c)에서는, 도 4에 도시하는 제1 탄성체(204) 및 제2 탄성체(206)가, 덮개(43)의 둘레 방향을 따라 2개씩 배치되는 예에 대해서 나타내고, 각각, 제1 탄성체(204a, 204b), 제2 탄성체(206a, 206b)라고 나타낸다. 그러나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 도 4에 도시하는 제1 탄성체(204), 제2 탄성체(206)는, 덮개(43)의 둘레 방향을 따라 3개 이상, 예컨대 6개씩 배치되어도 좋다.
도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개(43)가 노구(68)를 밀봉하고 있지 않은 경우에는, 제2 탄성체(206a, 206b)는, 덮개(43)에 대하여 이격되어 있다[클리어런스(D1) 참조]. 즉, 제2 탄성체(206a, 206b)는, 덮개(43)와 접하고 있지 않다. 그 때문에, 도 5의 (a)에 도시하는 상태에서는, 덮개(43)에는, 제1 탄성체(204a, 204b)에 대응하는 반력이 인가되지만, 제2 탄성체(206a, 206b)에 대응하는 반력은 인가되어 있지 않다.
이 도 5의 (a)에 도시하는 상태로부터, 승강 기구(48)에 의해 제1 지지 부재(202) 및 덮개(43)를 상승시키면, 제1 탄성체(204a, 204b)만의 탄성 계수에 대응하여, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉된다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 지지 기구(50a)에 의해, 덮개(43)를, 탄성적으로(또는 소프트 터치로 또는 완만하게) 캡부(86)에 접촉할 수 있다.
덮개(43)가 캡부(86)에 접촉한 상태에서, 승강 기구(48)에 의해 제1 지지 부재(202)를 더 상승시키면, 이 상승폭에 대응하여, 제1 탄성체(204a, 204b)가 휜다. 그리고, 제1 지지 부재(202)가, 클리어런스(D1)와 동일한 상승폭으로 상승한 단계에서, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 제2 탄성체(206a, 206b)가, 덮개(43)에 접한다.
이 도 5의 (b)에 도시하는 상태로부터, 승강 기구(48)에 의해 지지 기구(50a)를 더 상승시키면, 덮개(43)에는, 제1 탄성 계수 및 제2 탄성 계수의 합에 대응하는 반력이 인가된다. 그 결과, 시일 부재(94)를 충분히 찌부러뜨릴 수 있어, 덮개(43)에 의해 노구(68)를 기밀성 좋게 밀봉할 수 있다.
제1 탄성체(204a, 204b)의 제1 탄성 계수로서는, 덮개(43)[및 시일 부재(94)]를, 탄성적으로(또는 소프트 터치로 또는 완만하게) 캡부(86)에 접촉할 수 있으면, 시일 부재(94)의 재료나 승강 기구(48)에 의한 승강 속도에 따라 당업자가 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 덮개(43) 상의 부하가 30 kgf∼300 kgf의 범위 내인 경우, 35 kgf/㎠∼400 kgf/㎠의 범위 내로 할 수 있다.
또한, 제2 탄성체(206a, 206b)의 제2 탄성 계수는, 제1 탄성체(204a, 204b)의 제1 탄성 계수와의 합이, 시일 부재(94)를 충분히 찌부러뜨릴 수 있는 값이면, 특별히 제한은 없고, 시일 부재(94)의 재료나 승강 기구(48)에 의한 승강 속도에 따라 당업자가 선택할 수 있다. 구체적으로는, 예컨대, 덮개(43) 상의 부하가 100 kgf∼1500 kgf의 범위 내인 경우, 예컨대, 150 kgf/㎠∼2000 kgf/㎠의 범위 내로 할 수 있다.
또한, 제1 탄성 계수에 대한 제2 탄성 계수의 비의 값으로서는, 바람직하게는, 2∼5의 범위 내, 보다 바람직하게는 2∼10의 범위 내, 더욱 바람직하게는 2∼20의 범위 내이다.
또한, 제1 탄성체(204a, 204b) 및 제2 탄성체(206a, 206b)는, 바람직하게는 코일형의 스프링 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
클리어런스(D1)로서는, 특별히 제한은 없고, 예컨대 1 ㎜∼20 ㎜의 범위 내로 할 수 있다.
본 실시형태에 따른 지지 기구(50a)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 축(208) 및 부시 가이드(210)를 갖는 것이 바람직하다.
축(208)은, 제1 탄성체(204a, 204b) 및 제2 탄성체(206a, 206b)의, 축 직각 방향으로의 신축을 억제 또는 저감하고, 축 방향으로의 신축을 가이드하는 부재이다.
바람직하게는, 코일형의 스프링 부재의 제1 탄성체(204a, 204b)의 각각의 내주측에, 코일형의 스프링 부재의 제2 탄성체(206a, 206b)가 배치되고, 제2 탄성체(206a, 206b)의 각각의 내주측에, 축(208)이 배치된다.
또한, 부시 가이드(210)는, 축(208)의 외주측에, 축(208)과 접하여 배치되는 부재이고, 축(208)의 축 방향 길이보다 짧게 구성된다. 이에 의해, 축(208)의 축 방향 길이와, 부시 가이드(210)의 상기 축 방향 길이의 차가, 제1 탄성체(204a, 204b) 및 제2 탄성체(206a, 206b)의, 최대 수축량이 된다.
이상, 제1 실시형태에 따른 지지 기구(50a)는, 덮개(43)를 캡부(86)에 탄성적으로 접촉시키기 위한 제1 탄성체(204a, 204b)와, 덮개(43)를 캡부(86)에 기밀적으로 밀봉하기 위한 제2 탄성체(206a, 206b)를 갖는다. 이에 의해, 덮개(43)의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립할 수 있다.
(제2 실시형태)
다음으로, 제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)에 대해서, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)를 참조하여 설명한다. 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)에, 제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)의 효과의 일례를 설명하기 위한 개략도를 나타낸다. 한편, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)에서는, 지지 기구(50b)에 있어서의 필수적인 구성 이외의 구성 요소에 대해서는, 생략하여 나타내고 있다.
제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)는, 탄성 계수가 상이한 2종류의 탄성체가, 승강 방향으로 직렬로 배치되는 점에서, 제1 실시형태와는 상이하다.
보다 구체적으로는, 제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)는,
덮개(43)에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 기구(48)의 승강에 대응하여 승강 가능한 제2 지지 부재(302)와,
상기 제2 지지 부재(302)에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 기구(48)의 승강에 대응하여 승강 가능한 제3 지지 부재(304)와,
상기 제2 지지 부재(302)와 상기 제3 지지 부재(304) 사이에 설치되는 기부(306a)와, 상기 기부(306a)와 상기 덮개(43) 사이의 거리가 미리 정해진 거리가 되도록 상기 기부(306a)와 상기 덮개(43)를 접속하는 접속부(306b)를 갖는, 제4 지지 부재(306)와,
한쪽의 단부가 상기 덮개(43)에 접하고, 다른쪽의 단부가 상기 제2 지지 부재(302)의 상기 덮개에 대향하는 제2 면(302a)에 접하는, 제3 탄성 계수를 갖는 제3 탄성체(308a, 308b)와,
한쪽의 단부가 상기 제3 지지 부재(304)의 상기 기부(306a)와 대향하는 제3 면(304a)에 접하고, 상기 제3 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제4 탄성 계수를 갖는 제4 탄성체(310a, 310b)
를 갖는다.
그리고, 상기 덮개(43)는, 상기 승강 수단(48)에 의해 상승한 상기 덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉할 때에, 제3 탄성체(308a, 308b)에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단(48)에 의해 상승한 상기 덮개(43)가 상기 노구(68)에 접촉한 후에, 상기 제4 탄성체(310a, 310b) 및 상기 제3 탄성체(308a, 308b)에 관한 반력이 인가된다.
제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)의 효과에 대해서, 다시 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)를 참조하여 설명한다. 도 6의 (a)는, 승강 기구(48)에 의한 덮개(43)의 상승에 있어서, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉하기 전의 개략도이고, 도 6의 (b)는, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉하기 직전(또는 직후)의 개략도이며, 도 6의 (c)는, 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉한 후이며, 제4 탄성체(310)가 제2 지지 부재(302)에 접촉하기 직전의 개략도이고, 도 6의 (d)는, 덮개(43)가 노구(68)를 충분히 밀봉한 상태의 개략도이다.
도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 덮개(43)가 노구(68)를 밀봉하고 있지 않은 경우에는, 제4 탄성체(310a, 310b)는, 기부(306a)에 대하여 이격되어 있다[미리 정해진 클리어런스(D2)를 갖고 있다]. 한편, 제3 탄성체(308a, 308b)는, 덮개(43)에 직접 접하고 있다. 그 때문에, 도 6의 (a)에 도시하는 상태에서는, 덮개(43)에는, 제3 탄성체(308a, 308b)에 관한 반력만이 인가된다. 다른 말로 하면, 도 6의 (a)에 도시하는 상태에서는, 덮개(43)에는, 제4 탄성체(310a, 310b)에 관한 반력은 인가되어 있지 않다.
이 도 6의 (a)에 도시하는 상태로부터, 승강 기구(48)에 의해 덮개(43), 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)를 상승시켜 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 덮개(43)를 캡부(86)에 접촉시킨다. 이 도 6의 (b)에 도시하는 상태에서는, 제1 실시형태와 마찬가지로, 덮개(43)에는, 제3 탄성체(308a, 308b)에 관한 반력만이 인가된다. 그 때문에, 덮개(43)의 시일 부재(94)를 통한 캡부(86)에의 접촉은, 탄성적으로(또는 소프트 터치로 또는 완만하게) 실시된다. 즉, 본 실시형태에 따른 지지 기구(50b)에 의해, 덮개(43)를, 탄성적으로(또는 소프트 터치로 또는 완만하게) 캡부(86)에 접촉할 수 있다.
도 6의 (b)에 도시하는 덮개(43)가 캡부(86)에 접촉한 상태에서, 승강 기구(48)에 의해 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)를 더 상승시킨다[덮개(43)는, 시일 부재(94)의 찌부러짐량에 대응하는 분만큼 상승한다]. 제2 지지 부재(302)의 상승에 의해, 이 상승량에 대응하여, 제3 탄성체(308a, 308b)가 휘고, 그리고, 제3 지지 부재(304)의 상승에 의해, 이 상승량에 대응하여, 제4 탄성체(310a, 310b)의 상단이 기부(306a)에 가까워진다. 한편, 제4 지지 부재(306)의 기부(306a)와, 덮개(43) 사이의 거리는, 접속부(306b)의 길이에 대응하여, 항상 일정한 거리로 유지되어 있다.
그리고, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)의 상기 상승량이, 클리어런스(D2)의 길이에 도달한 시점에서, 제4 탄성체(310a, 310b)가 기부(306a)에 접촉한다. 이에 의해, 덮개(43)에는, 제3 탄성체(308a, 308b) 및 제4 탄성체(310a, 310b)의 양방에 관한 반력이 인가된다. 한편, 도 6의 (c)에는, 설명을 위해서, 도 6의 (b)에 있어서의 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)의 위치를, 파선으로 나타내고 있다.
도 6의 (c)에서 도시한 제4 탄성체(310a, 310b)가 기부(306a)에 접촉한 후, 또한, 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)를, 예컨대 폭(D3)[도 6의 (d)]만큼 상승시킨다. 그 결과, 시일 부재(94)를, 제3 탄성체(308a, 308b) 및 제4 탄성체(310a, 310b)의 양방에 관한 반력에 의해, 충분히 찌부러뜨릴 수 있다, 즉, 덮개(43)에 의해 노구(68)를 기밀성 좋게 밀봉할 수 있다. 한편, 도 6의 (d)에는, 설명을 위해서, 도 6의 (c)에 있어서의 제2 지지 부재(302) 및 제3 지지 부재(304)의 위치를, 파선으로 나타내고 있다.
한편, 제3 탄성체(308a, 308b)의 제3 탄성 계수에 관한 바람직한 범위는, 제1 실시형태의 제1 탄성체(204a, 204b)의 제1 탄성 계수와 동일하다. 또한, 제4 탄성체(310a, 310b)의 제4 탄성 계수에 관한 바람직한 범위는, 제1 실시형태의 제2 탄성체(206a, 206b)의 제2 탄성 계수와 동일하다.
또한, 제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)에 있어서도, 도시하지 않은 축 및 부시 가이드를 배치하는 구성이어도 좋다.
클리어런스(D2)로서는, 특별히 제한은 없고, 클리어런스(D1)와 마찬가지로, 예컨대 1 ㎜∼20 ㎜의 범위 내로 할 수 있다.
또한, 도 6에서는, 제3 탄성체(308a, 308b) 및 제4 탄성체(310a, 310b)에 나타나는 바와 같이, 제3 탄성체 및 제4 탄성체가, 각각, 덮개(43)의 둘레 방향을 따라 2개씩 배치되는 예에 대해서 나타내었으나, 본 발명은 이 점에 있어서 한정되지 않고, 예컨대, 덮개(43)의 둘레 방향을 따라, 3개 이상씩, 예컨대 6개씩 배치되는 구성이어도 좋다.
이상, 제2 실시형태에 따른 지지 기구(50b)는, 덮개(43)를 캡부(86)에 탄성적으로 접촉시키기 위한 제3 탄성체(308a, 308b)와, 덮개(43)를 캡부(86)에 기밀적으로 밀봉하기 위한 제4 탄성체(310a, 310b)를 갖는다. 이에 의해, 덮개(43)의 매니폴드에 대한 탄성적인 접촉과, 기밀 유지성을 양립할 수 있다.
10: 기판 처리 장치 20: 배치대
30: 케이스 31: 베이스 플레이트
40: 로딩 에어리어 43: 덮개
44: 웨이퍼 보트 47: 이송 기구
48: 승강 기구 48: 반송 기구
49: 보온통 50: 지지 기구
58: 승강 아암 60: 열 처리로
65: 처리 용기 68: 노구
70: 히터 장치 84: 매니폴드
86: 캡부 88: 시일 부재
90: 축 92: 테이블
94: 시일 부재 120: 제어부
202: 제1 지지 부재 204: 제1 탄성체
206: 제2 탄성체 208: 축
210: 부시 가이드 302: 제2 지지 부재
304: 제3 지지 부재 306: 제4 지지 부재
308: 제3 탄성체 310: 제4 탄성체

Claims (6)

  1. 승강 수단을 이용한 승강에 의해 열 처리로의 노구(爐口)의 밀봉 또는 상기 밀봉의 해제를 행하는 덮개를 지지하는 지지 기구로서, 상기 지지 기구는,
    제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와,
    상기 제1 탄성 계수보다 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체와,
    상기 덮개에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 수단의 승강에 대응하여 승강 가능한 제2 지지 부재와,
    상기 제2 지지 부재에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 수단의 승강에 대응하여 승강 가능한 제3 지지 부재와,
    상기 제2 지지 부재와 상기 제3 지지 부재 사이에 설치되는 기부(基部)와, 상기 기부와 상기 덮개 사이의 거리가 미리 정해진 거리가 되도록 상기 기부와 상기 덮개를 접속하는 접속부를 갖는 제4 지지 부재
    를 가지며,
    상기 제1 탄성체는, 한쪽의 단부가 상기 덮개에 접하고, 다른쪽의 단부가 상기 제2 지지 부재의 상기 덮개에 대향하는 제2 면에 접하며,
    상기 제2 탄성체는, 한쪽의 단부가 상기 제3 지지 부재의 상기 기부와 대향하는 제3 면에 접하고,
    상기 덮개에는, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉할 때에, 상기 제1 탄성체에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉한 후에, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체에 관한 반력이 인가되는 것인, 지지 기구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 탄성 계수는, 35 kgf/㎠∼400 kgf/㎠의 범위 내이고,
    상기 제2 탄성 계수는, 100 kgf/㎠∼1500 kgf/㎠의 범위 내인 것인, 지지 기구.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 탄성 계수에 대한 상기 제2 탄성 계수의 비의 값은, 2∼20의 범위 내인 것인, 지지 기구.
  6. 열 처리로와,
    상기 열 처리로의 노구의 밀봉 또는 상기 밀봉의 해제를 행하는 덮개와,
    상기 덮개를 지지하는 지지 기구와,
    상기 지지 기구를 통해 상기 덮개를 승강하는 승강 수단
    을 가지며,
    상기 지지 기구는,
    제1 탄성 계수를 갖는 제1 탄성체와,
    상기 제1 탄성 계수보다 탄성 계수가 큰 제2 탄성 계수를 갖는 제2 탄성체와,
    상기 덮개에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 수단의 승강에 대응하여 승강 가능한 제2 지지 부재와,
    상기 제2 지지 부재에 대하여 하방에 이격되어 설치되고, 상기 승강 수단의 승강에 대응하여 승강 가능한 제3 지지 부재와,
    상기 제2 지지 부재와 상기 제3 지지 부재 사이에 설치되는 기부(基部)와, 상기 기부와 상기 덮개 사이의 거리가 미리 정해진 거리가 되도록 상기 기부와 상기 덮개를 접속하는 접속부를 갖는 제4 지지 부재
    를 갖고,
    상기 제1 탄성체는, 한쪽의 단부가 상기 덮개에 접하고, 다른쪽의 단부가 상기 제2 지지 부재의 상기 덮개에 대향하는 제2 면에 접하며,
    상기 제2 탄성체는, 한쪽의 단부가 상기 제3 지지 부재의 상기 기부와 대향하는 제3 면에 접하고,
    상기 덮개에는, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉할 때에, 상기 제1 탄성체에 관한 반력이 인가되고, 상기 승강 수단에 의해 상승한 상기 덮개가 상기 노구에 접촉한 후에, 상기 제1 탄성체 및 상기 제2 탄성체에 관한 반력이 인가되는 기판 처리 장치.
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