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発明の名称 連続真空処理装置
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8−181185
公開日 平成8年(1996)7月12日
出願番号 特願平6−322578
出願日 平成6年(1994)12月26日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】西岡 義明
発明者 岡本 英樹
要約 目的
真空処理装置に設けた基板出入室の蓋を兼ね、真空吸着部材を使用して基板を基板出入室に搬送する基板交換装置を用いて真空処理を行う連続真空処理装置の基板交換装置の真空もれの影響が、真空処理装置におよばないようする。

構成
真空処理装置本体10の基板出入室12を交換アーム51が密封する状態で、吸着部材55a、55bの近傍にバルブ70、71を介して真空配管57、58が接続され、真空ポンプ56側に設けたバルブ59〜62の開閉と同期してバルブ70、71が開閉するようにして、配管57、58の途中で生じる真空もれの影響が基板出入室12を介して真空処理装置10に及ばないようにする。
特許請求の範囲
【請求項1】真空吸着手段により被処理基板を保持し、真空チャンバに接続される基板出入室内に被処理基板を搬送する基板交換装置と、基板出入室に搬送された被処理基板を真空チャンバ内に設けられた搬送手段により真空チャンバを介して基板処理室に送り込んで真空処理を行う真空処理装置本体とを有する連続真空処理装置であって、前記基板交換装置は、真空吸着手段を基板出入室に入れた状態で基板出入室の蓋を形成する交換アームと、交換アームを支持する交換アーム軸と、交換アーム軸を回転昇降駆動する回転昇降駆動手段と、交換アームおよび交換アーム軸に設けられ、前記真空吸着手段を真空排気するための真空配管と、真空配管に接続される真空ポンプと、前記真空配管の真空吸着手段近傍と真空ポンプ近傍との双方に設けたバルブとを備え、真空配管の真空ポンプ近傍のバルブを開閉する際に真空吸着手段側のバルブを同期して動作させるようにしたことを特徴とする連続真空処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は外部から被処理基板を真空室内に順次導入し、蒸着、スパッタリング、CVD、エッチングなどの基板処理を連続して行う連続真空処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ウエハ、コンパクトディスク等の基板に薄膜を形成したり、エッチング処理を行ったりするのに真空装置を用いてドライプロセスにより行うことがなされている。このような処理を行う真空装置の中には、1枚あるいは比較的小数の基板ごとに順次小さな基板処理室に搬送して処理を行い、処理済み基板を取り出すとともに次の被処理基板を導入して連続的に処理を行う方式のものがある。
【0003】図2は、従来からある連続真空処理装置の断面図を示すものである。この装置は、主に、真空処理装置本体10と、基板交換装置50とから構成される。
【0004】真空処理装置本体10は、大きな円筒型の真空チャンバ11と、この真空チャンバ11に接続して設けられる真空チャンバよりも小型の基板出入室12、同じく真空チャンバに接続して設けられる真空処理室13(真空処理室は複数あってもよい)が真空チャンバ11の上壁に設けられ、図示しない高真空排気系により真空排気されるようになっている。なお、基板処理がスパッタリングなど高真空が必要とされる処理のときには真空処理室13ごとに別に図示しない高真空排気系を設けている場合もある。
【0005】真空チャンバ11の内部には回転軸により軸支されるターンテーブル14が設けられ、回転モータ15により回転駆動される。ターンテーブル14のテーブル部分には少なくとも2つのテーブル凹部16が設けられている。
【0006】テーブル凹部16は、各テーブル凹部16の中心がターンテーブル14の回転中心に対して同心円上にくるようにしてあり、各凹部には、凹部内に納まる大きさの基板ホルダ17が載置されている。また、テーブル凹部16の凹部中心部分にはターンテーブル14のテーブル部分を貫通するテーブル孔部18が設けられている。
【0007】基板ホルダ17は、その外寸、厚さともに凹部の内寸、深さよりやや小さめの寸法にしてあり、通常はターンテーブル14の凹部にはまり込んだ状態になっている。基板ホルダ17の上面は滑らかに仕上げられており、後述する昇降ロッドの上昇により基板ホルダ17が上昇して真空チャンバ11の上壁に当接した際にガスケットにより基板ホルダ17が基板出入室12の下面側を密封するようにしてある。基板ホルダ17の上面中央部分には基板が載置されるための凹部が設けられており、この凹部に被処理基板が載置できるようになっている。すなわち、基板ホルダ17が上昇して真空チャンバ11上壁に当接した状態で、基板ホルダ17が基板出入室12の底部を形成することとなり、後述する基板交換装置50によって搬送され、基板出入室12内に搬入された被処理基板が基板ホルダ17上に載置できるようになっている。
【0008】真空チャンバ11の底部の壁面にはターンテーブル14に設けたターンテーブル孔部18と対向する位置、すなわち、ターンテーブル14の回転中心に対してターンテーブル孔部18が設けられたのと同じ同心円上に貫通孔19aが設けられ、昇降ロッド20aがガスケット等により真空を保持した状態で嵌挿されている。この昇降ロッド20aは外部のシリンダ21aにより昇降され、ターンテーブル14のテーブル孔部18のひとつが図示しないターンテーブル回転制御機構(ターンテーブル回転位置検出機構も含む)により対向位置に停止すると、昇降ロッドがテーブル孔部18を通過するように上昇するようになっている。そして、テーブル凹部16に載置されている基板ホルダ17が昇降ロッド20により上昇され、基板ホルダ17が真空チャンバ11の上壁の内壁面に当接される。
【0009】同様に、真空チャンバ11の他の部分にある真空処理室13に対向する位置において、貫通孔19b、昇降ロッド20b、シリンダ21bが設けられており、ターンテーブル14が回転制御されて被処理基板Sを載置した基板ホルダ17が真空処理室13に対向する位置に停止したときに、シリンダ21bの駆動により昇降ロッド20bが上昇し、基板ホルダ17を真空チャンバ上壁に当接することにより、基板を真空処理室13に含んだ状態で真空処理室が密閉されるようにしてある。
【0010】ターンテーブル14上の基板ホルダの数は2つ以上であればよいが、各基板ホルダ17間は等角ごとに配置して、ひとつの基板ホルダ17が基板出入室12に対向しているときは他の基板ホルダ17のひとつが基板処理室13に対向するようにしてある。
【0011】次に、基板交換装置50について説明する。基板交換装置50は主に、上部の交換アーム51、交換アーム51を軸支する交換アーム軸52、交換アーム軸を回転する回転機構を駆動するモータ53、交換アーム軸を昇降するシリンダ54、交換アーム51に設けられた真空吸着部材55a、55b、真空吸着部材55a、55bの真空排気を行う真空ポンプ56とから構成される。
【0012】交換アーム51は昇降と回転とが可能な交換アーム軸52により支持され、この交換アーム軸52に対して対称な位置に前述した2つの吸着部材55a、55bが取り付けられている。そして、一方の吸着部材が図中の位置Aにきたときに他方の吸着部材が位置Bにくるようにしてある。吸着部材55a、55bは交換アーム51の滑らかに仕上げられた下面51a、51bから突出するように取り付けてある。位置Bはちょうど吸着部材55a、55bが基板出入室13に出し入れされる位置であり、また、位置Aは図示しない外部のロボット機構により基板が供給される位置である。つまり、交換アーム51は、一方の吸着部材55aが基板出入室13に挿入されたときに、同時に、他方の吸着部材55bが外部のロボット機構と基板の受け渡しができるように(55aと55bとが逆の場合も同様)設置されている。交換アーム下面51a、51bは吸着部材55a、55bを基板出入室12に入れた状態で基板出入室13の上側を密封する蓋として兼用される。すなわち、位置Bにおいて交換アーム51が降下すると交換アーム下面51aまたは51bが真空チャンバ11の上壁の外壁面に当接し、上壁に設けられたガスケットによって交換アーム下面51aあるいは51bが基板出入室12の上部側を密閉する。これと同時に、位置Aにきた他方の吸着部材55bあるいは55aが、外部ロボット機構により送られてきた基板との交換を行うようになる。
【0013】吸着部材55a、55bは、交換アーム51および交換アーム軸52に設けられた配管57、58、バルブ59、60を介して真空ポンプ56に接続される。なお、交換アーム軸52内では配管57、58は二重配管としてある。また、配管57、58にはベント用のバルブ61、62が設けられている。
【0014】真空ポンプ56はバルブ59、60を介して吸着部材55の真空排気を行うとともに、バルブ63、配管64を介して基板出入室12に接続されており、基板出入室12の排気をも行えるようにされている。配管64には、ベント用のバルブ65も接続されている。
【0015】次に以上のような構成を有する連続真空処理装置における連続処理の動作を説明する。外部のロボット機構などにより位置Aの受け渡し位置に用意された被処理基板Sはバルブ60を開けることにより、吸着部材55aに真空吸着され、シリンダ54により上昇され、さらにモータ53により位置Bの上方にくるまで回転される。位置Bの上方にて回転を停止し、シリンダ54を下降すると、吸着部材55aは被処理基板Sとともに基板出入室12に入れられ、交換アーム下面51aが真空チャンバ11の上壁の外壁面に当接することにより、交換アーム51が蓋となって基板出入室12を密封する。
【0016】真空処理装置本体10側では、予めシリンダ21を上昇させて基板ホルダ17が真空チャンバ11の上壁の内壁面に当接してある。それゆえ、続いてバルブ60を閉、バルブ63を開にすることにより基板出入室12が真空排気され、よって基板Sは重力により吸着部材51aから離れて基板ホルダ17に載せられる。その後、バルブ63を閉、シリンダ21aが下降することにより被処理基板Sは基板ホルダ17ごと真空チャンバ11内のターンテーブル14のテーブル凹部16に納まり、モータ15の回転により真空処理室13に対向する位置まで回転される。そして、シリンダ21bの上昇により真空処理室13に被処理基板Sが対向した状態で基板ホルダ17が真空チャンバ上壁と当接し、この状態で真空処理がなされる。処理後の基板はシリンダ21bの下降、ターンテーブル14の回転、シリンダ21aの上昇により再び基板出入室12に送られる。そして、バルブ65を開くことによって基板出入室12は大気圧に戻され、基板Sはバルブ59を開くことによって吸着部材55bに真空吸着され、交換アーム51がシリンダ54により上昇、モータ53により回転、シリンダ54により下降し、位置Aに運ばれ、バルブ59を閉、バルブ61を開とすることにより吸着部材55bが大気圧に戻され、処理を終えた被処理基板Sを外部ロボットに受け渡す。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】このような連続真空処理装置においては、基板交換装置が基板出入室の蓋としての機能を兼ねている。そのため、基板出入室の真空引きが行われる際に、基板交換装置のうちの基板出入室に入れられる部分については真空漏れがないことが必要である。
【0018】ところで、連続真空処理装置では基板交換装置は回転、昇降運動を頻繁に繰り返すため、微小なもれが生じやすい。特に、交換アーム軸には吸着部材に接続される真空配管の真空度を保つためにいくつかのガスケット、Oリングが使用されているがこれらの部分での真空もれが生じやすい。もしもこれらの部分に真空漏れが生じると基板出入室や真空チャンバの圧力が上昇し、基板連続処理ができなかったり、大気を含んだ状態での真空処理となって悪影響をおよぼすという問題が生じる。
【0019】本発明は以上のような問題を解決するものであり、基板交換装置を有する連続基板処理装置において、真空もれが生じにくく、また微小な漏れが生じても真空処理に影響がないようにすることを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するためになされた本発明にかかる連続真空処理装置は、真空吸着手段により被処理基板を保持し、真空チャンバに接続される基板出入室内に被処理基板を搬送する基板交換装置と、基板出入室に搬送された被処理基板を真空チャンバ内に設けられた搬送手段により真空チャンバを介して基板処理室に送り込んで真空処理を行う真空処理装置本体とを有する連続真空処理装置であって、前記基板交換装置は、真空吸着手段を基板出入室に入れた状態で基板出入室の蓋を形成する交換アームと、交換アームを支持する交換アーム軸と、交換アーム軸を回転昇降駆動する回転昇降駆動手段と、交換アームおよび交換アーム軸に設けられ、前記真空吸着手段を真空排気するための真空配管と、真空配管に接続される真空ポンプと、前記真空配管の真空吸着手段近傍と真空ポンプ近傍との双方に設けたバルブとを備え、真空配管の真空ポンプ近傍のバルブを開閉する際に真空吸着手段側のバルブを同期して動作させるようにしたことを特徴とする。以下、この連続真空処理装置がどのように作用するかを説明する。
【0021】
【作用】本発明の連続真空処理装置では、基板交換装置に設けられた真空配管については真空吸着手段近傍にバルブが設けてあるので、基板交換装置が回転、昇降する際の真空シールのために使用するガスケット、Oリングはこのバルブより真空ポンプ側にくることになる。したがって、真空吸着手段の真空排気を停止するときに真空ポンプ近傍のバルブとともに真空吸着手段近傍に設けたバルブも閉じることにより、たとえ真空シール部分に漏れが生じてもその影響は真空吸着手段を介して真空チャンバ側に及ぶことはない。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。図1は本発明による一実施例を示した連続真空処理装置の断面図である。特に示さないものは従来例である図2と同じ符号を付けることによりその説明を省略する。
【0023】図において、交換アーム51における配管57、配管58の途中にバルブ70、71が設けられている。そして、バルブ70はバルブ60、バルブ62と同期して開閉するようにしてあり、バルブ71はバルブ59、バルブ61と同期して開閉するようにしてある。
【0024】次に本構成の連続真空処理装置の動作について説明する。外部のロボット機構などにより位置Aに用意された被処理基板Sは、バルブ60およびこれに連動するバルブ70を開けることにより吸着部材55aに真空吸着され、交換アーム51がシリンダ54により上昇され、さらにモータ53により吸着部材55aが位置Bの上方にくるまで回転される。位置Bの上方にて回転を停止し、シリンダ54を下降すると、吸着部材55aは被処理基板Sとともに基板出入室12に入れられ、交換アーム下面51aが真空チャンバ11の上壁の外壁面に当接することにより、交換アーム51が蓋となって基板出入室12を密封する。
【0025】真空処理装置本体10側では、予めシリンダ21を上昇させて基板ホルダ17が真空チャンバ11の上壁の内壁面に当接してある。それゆえ、続いてバルブ60とこれに連動するバルブ70を閉、バルブ63を開にすることにより基板出入室12が真空排気され、よって基板Sは重力により吸着部材51aから離れて基板ホルダ17に載せられる。
【0026】その後、バルブ63を閉、シリンダ21aが下降することにより被処理基板Sは基板ホルダ17ごと真空チャンバ11内のターンテーブル14のテーブル凹部16に納まり、モータ15の回転により真空処理室13に対向する位置まで回転される。そして、シリンダ21bの上昇により真空処理室13に被処理基板Sが対向した状態で基板ホルダ17が真空チャンバ上壁と当接し、この状態で真空処理がなされる。処理後の基板はシリンダ21bの下降、ターンテーブル14の回転、シリンダ21aの上昇により再び基板出入室12に送られる。そして、バルブ65を開くことによって基板出入室12は大気圧に戻され、基板Sはバルブ59、バルブ71を開くことによって吸着部材55bに真空吸着され、交換アーム51がシリンダ54により上昇、モータ53により回転、シリンダ54により下降し、吸着部材55bは位置Aに運ばれ、バルブ59を閉にし、バルブ61を開にすることにより吸着部材55bが大気圧に戻され、処理を終えた被処理基板Sは外部ロボットに受け渡される。同様の動作は被処理基板が吸着部材55bによって搬送される場合に、バルブ71とバルブ59、61とを連動することにより行われる。
【0027】このように、バルブ70はバルブ60またはバルブ62が開くときに連動して開き、バルブ60、バルブ62が共に閉じているときに連動して閉じるように制御させる。またバルブ71はバルブ59またはバルブ61が開くときに連動して開き、バルブ59とバルブ61が共に閉じるときに連動して閉じるように制御させる。このようにすることにより、シリンダが21aが下降しているとき、すなわち、真空チャンバ11と基板出入室12とが連通しているときに、たとえ、配管57、配管58に真空もれが生じても基板出入室12、真空チャンバ11はその影響を受けることがなくなる。
【0028】本実施例では、真空チャンバに基板出入室を接続させて基板出入室により基板を出し入れしている。これは、基板出入室をできるだけ小さくして基板の出し入れ時に排気すべき真空領域を小さくし、真空排気時間を短縮化することや、真空処理室が高真空に維持されることが要求される場合に、大気にさらされる基板出入室真空処理室との間に中間室としての真空チャンバ設けることが真空処理室の高真空維持に有利であるからである。
【0029】しかしながら、そのような必要がなく、そのかわりに装置をできるだけ簡単にしたい場合には、基板出入室を設けず、交換アームが直接真空チャンバの搬送手段と受け渡すようにしてもよい。その場合の装置の構成は以下のようになる。真空吸着手段により被処理基板を保持し、真空チャンバ内に被処理基板を搬送する基板交換装置と、真空チャンバ内に搬送された被処理基板を真空チャンバ内に設けられた搬送手段により基板処理室に送り込んで真空処理を行う真空処理装置本体とを有する連続真空処理装置であって、前記基板交換装置は、真空吸着手段を真空チャンバに入れた状態で真空チャンバの蓋を形成する交換アームと、交換アームを支持する交換アーム軸と、交換アーム軸を回転昇降駆動する回転昇降駆動手段と、交換アームおよび交換アーム軸に設けられ、前記真空吸着手段を真空排気するための真空配管と、真空配管に接続される真空ポンプと、前記真空配管の真空吸着手段近傍と真空ポンプ近傍との双方に設けたバルブとを備え、真空配管の真空ポンプ近傍のバルブを開閉する際に真空吸着手段側のバルブを同期して動作させるようにしたことを特徴とする連続真空処理装置。
【0030】
【発明の効果】以上、説明したように本発明にかかる連続真空処理装置では、真空吸着手段近傍にバルブを設けたので、たとえ基板交換装置における真空配管のガスケット、Oリング部分に真空もれがあっても真空処理装置への影響はない。またOリングなどの交換は基板が充分に真空吸着できなくなった時に行うだけでよくOリングなどの交換頻度が大幅に少なくなる。




 

 


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