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発明の名称 枚葉式真空処理装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97260
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−247633
出願日 平成4年(1992)9月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高田 幸彦
発明者 小川 芳文 / 中田 健二 / 七田 弘之 / 牧野 昭孝 / 田村 直行
要約 目的
枚葉式真空処理装置のロ−ドロック機構において、被搬送物である基板を収納し大気圧と真空間を繰り返す小部屋内の塵埃低減とロ−ドロック動作の高速化を目的とする。

構成
真空中で上下方向に2段階に駆動できるステ−ジ2を動作させ、中間位置でア−ム5から基板10を受取り、ステ−ジ2を最上段まで上昇させて大気圧と真空との状態を繰り返す小部屋8を形成する。この小部屋8の内部にシ−ル機構が存在しないため摺動による塵埃の発生がない。また従来の基板の直下にプシャを設けて基板を持ち上げて搬送する場合に比べて基板直下の気体の流れがスム−になり,より短時間内にリ−クや排気ができる。
特許請求の範囲
【請求項1】ステ−ジが上昇して封止することにより大気と連通させる小部屋を形成するロ−ドロック機構を用い、基板を一枚ずつ搬入して減圧下で処理する枚葉式真空処理装置において、前記ステ−ジを上下方向に2段階駆動するように設け、大気中のロ−ダが上下方向に2段階駆動するように設けたことを特徴とする枚葉式真空処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置や電子部品等の製造装置に係り、特に真空中で基板に対してエッチングやCVD等の処理をする装置の大気中から装置内へ基板を搬入するロ−ドロック機構に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、従来の枚葉式真空処理装置としては、特許公報昭63−45467に示された装置がある。また基板の処理面を反転させてロ−ドロック機構から搬送した特開昭59−94435の装置や、リング状ガスケットを用いて円板を上下させてプラズマ反応室や基板出入室を形成した特許公報63−24412の例がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、上昇して小部屋を形成し、その小部屋を介して大気と真空間で基板を搬出入するロ−ドロック機構において、通常基板を持ち上げて保持するリフトとかプッシャと呼ばれるものを設けている。これは大気中に設けた基板のハンドリング機構との受け渡しや真空中のハンドリング機構との受け渡しの為に必要であった。ところで、本来ロ−ドロック機構に必要なのはこの小部屋に対して短時間のうちに真空排気して短時間のうちに大気圧に戻すかが重要である。基板に処理を施すのに要する時間よりも短時間のうちにこの小部屋の真空排気、ハンドリング、大気開放、ハンドリングの一連のロ−ドロックのための動作が終了しなければ装置全体の生産能力を低下させてしまう。また大気からの真空排気の際に小部屋の表面に付着した水分等の不純ガスを装置内に持ち込まぬためにも小部屋内の表面積を極力小さくすると共に、体積や真空室と連通させるときの到達圧力を小さくすることは、言うまでもない。このために、従来例で示した枚葉式のロ−ドロック機構を用いた場合は異物の巻き上げを起こさない範囲でできるだけ素早く真空排気や大気開放を行う必要がある。この際に前出のプッシャ(リフト)を有するため、真空排気のときに基板が動いたり、大気開放のときに基板が搭載面に吸着されたりする問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】これは基板の下面に収納されたプッシャ部の気体をスム−スに排気できないためや、基板と搭載面の密着性が良すぎることによりリ−クした気体がプッシャ部の空間に入り込めないために起こることである。もちろん一部の装置では基板の搭載面に溝を設けて、気体の流入が少しでもスム−スにいくように工夫した例があるが、前出の表面積を小さくする見地からは好ましくないと共にプッシャのシ−ル部材で発生した塵埃を小部屋内に持ち込むことになり必ずしも良い解決策とはならない。
【0005】このため本発明では基板搭載面の形状を工夫してプッシャそのものを廃止した。真空内での基板の受け渡しにおいては、例えばロ−ドロック部にある基板を装置の真空中に設けたハンドリグのためのア−ム上に移し替える場合には、小部屋を形成していた基板搭載面(ステ−ジ)を下降させる際に中間位置で一旦停止させる。次にア−ムを基板搭載面と干渉しないように基板の下部に挿入してから、改めて基板搭載面を最下段の位置まで下降させる。また逆の方向に基板を搬送する場合にはこれとまったく逆に操作すれば、基板を基板搭載面上に受け取ることが出来る。基板を受け取ったのち、基板搭載面を最上段まで上昇させて小部屋を形成し、この小部屋に対してN2ガス等を導入して大気圧に戻す。次に小部屋の側面に設けたゲ−トバルブを開けて、大気中に設けたロ−ダによって基板を大気中に取り出す。この際はロ−ダ自身に基板下に挿入して上昇する機能を持たすことにより、プッシャを設ける必要を無くした。逆にロ−ダ側から基板を小部屋内に搬入する場合は、ロ−ダが基板搭載面上に侵入した後下降して基板を置いて来るようにすれば良い。また本方式によった場合でも枚葉式真空処理装置に対して、ロ−ドロック部を搬入だけを担当するものと搬出だけを担当するものとを別個に2つもうけたり、1つのロ−ドロック部で搬入も搬出も行えるようにしても何ら差し支えない。
【0006】
【作用】上記に説明した方法によれば、基板下面にア−ムやロ−ダを挿入するための気体が十分に出入り可能な空間を有することにより、真空排気中に基板がずれたり、大気開放後に基板が搭載面に吸着したりすることがない。またプッシャを基板下面、言い替えれば大気真空を繰り返すロ−ドロックのために形成した小部屋の中に設ける必要が無く、摺動部そのものを無くすことができるので塵埃の発生の無い,基板のロ−ドロックに好適な小部屋を形成できる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を用いて説明する。図1は枚葉式真空処理装置のロ−ドロック部の断面を示した略図である。1はロ−ドロックチャンバ、2はステ−ジであり、3のシリンダの軸である3´により上下方向に駆動できる。また、シリンダ3はシリンダ4と筐体どうしを繋がれており、シリンダ4の駆動軸4´を保持して位置を固定している。いわゆる、ダブルロッドシリンダを利用した構成とした。5は真空中の基板を搬送するためのア−ムであり、基板搭載部を旋回する部材の先端の下部に釣上げて持つ形状とした。ア−ム5の旋回の駆動装置が6である。7は搬送チャンバであり、13は搬送チャンバ7のフタである。9は大気中との基板の出し入れをする場合に矩形の開口部を開放できるような構造を有するゲ−トバルブであり、内部の詳細な構造は省略した。10が搬送される基板であり、処理面を上にして水平に搬送される。11はロ−ドロックチャンバ1のメンテナンス用のフタであり、12のノゾキマドを組み込んだ構造とした。19はステ−ジ2を組み込むためのフタであり、駆動軸4´を支持する20のブラケットを取付けた。21、22はそれぞれ直動のためのシ−ル機構と回転シ−ル機構であり、本実施例ではOリングを二重に設けた。また図1のなかで黒点で示したものはシ−ル材であり、特に説明のための番号を付していない。
【0008】ロ−ドロックチャンバ1と搬送チャンバ7とを一体とし、同一部材で形成してもよい。またア−ム5は本実施例の形状に限らず、ステ−ジ2と干渉すること無く基板10の受け渡しができれば、単なる平板構造としてもよい。ステ−ジ2の駆動に本実施例ではダブルロッドシリンダをもちいたが、電動を利用した駆動機構としてもよい。ア−ム5は本実施例では旋回駆動して搬送する方式としたが、複数の節を持つロボットア−ムとしてもよい。さらに、シ−ル機構にベロ−ズや運動導入機を用いた構造としても本発明に何ら変わることはない。
【0009】他の方式としてこの旋回するア−ム自体に上下する機構を追加してステ−ジとの基板の受け渡しを可能とすることもできるが、ア−ムは他の位置に設けたプロセスチャンバへの搬入搬出も担当しており、通常これらプロセスチャンバにおいてはプロセス処理の安定化のために基板搭載面の形状を最適化することをするため、ア−ム5を上下させて基板を受けわたすのに都合のよい基板搭載面の形状とすることはできない。このためプロセスチャンバでの基板の受け渡しでは、プロセス処理への影響を軽微とするため細いピン状の複数のプシャを用いて基板の持ち上げをして搬送するのが普通であり、ア−ムに対しては上下する機構は不要である。さらには水平方向と上下方向にア−ムを駆動すると機構が複雑となり信頼性の点でも不利である。このため本実施例では、ロ−ドロックチャンバ2での基板受け渡しのための上下方向のうごきはステ−ジ2に担当させた。
【0010】つぎに図1〜図3を用いて、真空中のア−ム5に搭載された基板10を大気中に取り出すときの動作を説明する。まず図1のようにア−ム旋回駆動装置6を動作させて、ステ−ジ2の上にア−ム5を挿入する。この際シリンダ3および4に対してそれぞれの駆動軸、3´および4´は引き込んだ状態であり、ステ−ジ2は最下段となっている。つぎに、図2に示すようにシリンダ4を駆動させて駆動軸4´を下方に突き出すことにより、ステ−ジ2を上昇させて上部の基板搭載部に基板10を受け取る。この状態から図3に示すようにア−ム5を退避させて、シリンダ3の駆動軸3´を上方に突き出すことにより、基板搭載面以外の外周部でシ−ルする位置までステ−ジ2を上昇させて小部屋8を形成する。小部屋8には真空から大気圧にもどすためのリ−ク機構(図示せず)や大気圧から真空排気するための排気手段(図示せず)が設けられていることは言うまでもない。図3の状態でこのリ−ク機構を動作させて小部屋8の内部を大気圧に戻す。そののちゲ−トバルブ9を開放し、大気中に設けたロ−ダ14で外に取り出す。ロ−ダ14は水平方向と上下方向の両方に駆動できるようにしたため、基板10の下方へ侵入させ真空チャックを駆動させながら上昇させて基板10を握かみ水平方向移動して取りだすことができる。
【0011】大気中から真空中へ基板を搬入する場合には、ロ−ダ14をまたっく逆に動作させて、基板をステ−ジ2の基板搭載部に乗せたのちゲ−トバルブ9を閉じ、小部屋8を形成し、前出の排気手段を用いて真空排気する。ある決めた圧力(例えば真空から100Pa)まで排気したのちステ−ジ2を中間位置まで下降させてア−ム5を挿入し、ステ−ジ2を最下段まで下降させて、基板をア−ム5に搭載させることが可能である。
【0012】つぎに図4〜図6を用いて第2の実施例を説明する。図4において、図1と同一番号を記入したものについては説明を省略する。3゛はシリンダ3の駆動軸であるが内部を中空としステ−ジ2´の表面まで連続させて貫通させるとともに、下部に16のバルブと連結させた。17はフレキシブルチュ−ブであり、小部屋8の排気配管として駆動軸3゛を設けた。この構造を採用することにより、前出の小部屋8の排気手段の排気口を基板10に対して同軸上直下に配設せつっすることが可能となり、従来の側壁に排気口を設けた場合に比べて小部屋8内の排気による気流の流れがスム−スになり、排気による基板の位置ずれの頻度を低減することができた。また小部屋8の内部を基板10の上方から見た図が図6であり、図6を搬送チャンバ7がわから見た図が図7である。ステ−ジ2´の基板搭載部を15の基板周囲抑えで形成し、文字どうり基板10の周辺を下部で支える構造とした。本実施例では、ステ−ジ2´の基板搭載部を基板周囲抑え15のように突出させて設けたがステ−ジ2´の母材そのものを切削してロ−ダ14の侵入するスペ−スや基板10を乗せた場合の周辺抑え部を形成してもよい。むしろ表面積を低減する見地からはそうした方が好ましい。
【0013】
【発明の効果】本実施例によれば、小部屋8を形成し真空排気や大気圧リ−クする際に基板10の直下にプッシャのような摺動するものが無く、そのための塵埃の発生が無く基板の処理にたいして有利となるとともに、真空排気やリ−ク処理が素早く出来るため生産効率を律速しないメリットがある。




 

 


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