JP2006054284A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空処理装置の基板移送工程の単純化を図ること。
【解決手段】 真空処理装置１０は、ロード／アンロード室１１、真空予備加熱室１２および処理室１３を備える。真空予備加熱室１２には、順移送装置２２、逆移送装置３２および基板Ｗを加熱するヒータＨが設けられている。ヒータＨは、順移送装置２２側に１つ設けられている。順移送装置２１，２２は、順方向へ基板Ｗを移送し、逆移送装置３１，３２は、処理済みの基板Ｗを逆方向へ移送する。ロード／アンロード室１１は、大気開放と真空密閉とを切り換え可能な室であり、ロード／アンロード室１１から基板Ｗを投入し、移送動作ｘ２〜ｘ５を経由して基板Ｗを回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空雰囲気中で薄膜形成、エッチング、熱処理などを行う真空処理装置に関する。

１台の装置で異なる複数の真空処理を順に行う場合、真空中で被処理物を処理室から次の処理室へ搬送する装置として、真空予備加熱室と処理室とを備え、真空予備加熱室に複数の基板搬送手段を設けたロードロック式真空装置が知られている。この装置は、真空予備加熱室に設けられた２つの搬送ラインの各々が処理室との間で基板の授受を行うように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３９１４４号公報（第２頁、図１，２）

特許文献１のロードロック式真空装置では、２つの搬送ラインのいずれもが処理室への基板搬送と処理室からの基板搬入を行うので、搬送ラインの搬送動作が複雑であるという問題がある。

（１）請求項１の真空処理装置は、相互に連結され、被処理物を連続的に真空処理する２以上の第１〜第ｎの処理室と、第１〜第（ｎ−１）の処理室の各々に設けられ、後段の処理室へ前記被処理物をそれぞれ移送する順移送手段と、第１〜第（ｎ−１）の処理室の各々に順移送手段とは別に設けられ、最後に真空処理を行う第ｎの処理室から第（ｎ−１）〜第１の処理室の各々を順次経由して処理済みの被処理物を逆移送する逆移送手段と、第ｎの処理室へ被処理物を順移送するときと第ｎの処理室から処理済みの被処理物を逆移送するときに、第（ｎ−１）の処理室の順移送手段と逆移送手段とを移送可能位置へそれぞれ移動させる駆動手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２の真空処理装置は、請求項１の真空処理装置において、順移送手段により被処理物を移送すると共に、逆移送手段により最後に真空処理を行う第ｎの処理室から処理済みの被処理物を回収することを特徴とする。
（３）請求項３の真空処理装置は、請求項１または２の真空処理装置において、第１〜第ｎの処理室のうち最初に真空処理を行う第１の処理室へ被処理物を移送し、第１〜第ｎの処理室のうち最後に真空処理を行う第ｎの処理室から処理済みの被処理物を回収する、大気開放と真空密閉とを切り換え可能な受け渡し室をさらに備えることを特徴とする。

本発明の真空処理装置には、順移送手段と逆移送手段とを専用に備えているので、基板の移送工程の単純化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態による真空処理装置を図１〜３を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態による真空処理装置の構成を模式的に示す全体構成図である。真空処理装置１０は、ロード／アンロード室１１、真空予備加熱室１２、処理室１３、順移送装置２１，２２および逆移送装置３１，３２を備える。ロード／アンロード室１１は、大気開放と真空密閉とを切り換え可能に構成され、処理前の基板Ｗの真空予備加熱室１２への移送と処理済みの基板Ｗの回収を行う。真空予備加熱室１２と処理室１３は、真空処理装置１０が稼動中は常時、内部が真空に保持される。ロード／アンロード室１１は、排気系１１ａとリーク系１１ｂに接続されており、真空予備加熱室１２、処理室１３は、それぞれ排気系１２ａ，１３ａに接続されている。外部ステーション１００は、真空処理装置１０とは別体のものとして構成され、処理前の基板Ｗを保管して真空処理装置１０へ供給するとともに、処理済みの基板Ｗを回収するための室であり、内部は常時大気圧となっている。

ロード／アンロード室１１には、外部ステーション１００側に面してゲートＧ１が設けられ、ロード／アンロード室１１と真空予備加熱室１２の境界には、ゲートＧ２が設けられ、真空予備加熱室１２と処理室１３の境界には、ゲートＧ３が設けられている。ゲートＧ１は、基板Ｗの装置外部への搬出入のときのみロード／アンロード室１１を開放し、通常は密閉している。ゲートＧ２，Ｇ３は、基板Ｗの処理の際にはそれぞれ室内を密閉し、基板Ｗの搬出入の際にはそれぞれ室内を開放する。矢印ｘ１，ｘ６は、ゲートＧ１を基板Ｗが通過する動作、矢印ｘ２，ｘ５は、ゲートＧ２を基板Ｗが通過する動作、矢印ｘ３，ｘ４は、ゲートＧ３を基板Ｗが通過する動作を表わす。また、矢印ｙは、真空予備加熱室１２内での基板Ｗの昇降動作を表わす。基板Ｗは、真空予備加熱室１２で加熱され、処理室１３でＲＦプラズマによる所定の処理、例えば、成膜、エッチング、スパッタリングが施される被処理物である。

ロード／アンロード室１１内には、順移送装置２１および逆移送装置３１が設けられている。順移送装置２１は、動作ｘ１によりロード／アンロード室１１へ移送された基板Ｗを真空予備加熱室１２へ移送し（動作ｘ２）、逆移送装置３１は、真空予備加熱室１２から処理済みの基板Ｗを搬入する（動作ｘ５）。

真空予備加熱室１２内には、順移送装置２２と、逆移送装置３２と、基板Ｗを予備加熱するためのヒータＨとが設けられている。ヒータＨは、順移送装置２２側に１つ設けられている。順移送装置２２は、昇降機構２２ａにより矢印ｙ方向に移動可能であり、逆移送装置３２は、昇降機構３２ａにより矢印ｙ方向に移動可能である。順移送装置２２は、図示のように、順移送装置２１と同一高さ位置（予備加熱中の位置でもある）を定位置とし、予備加熱が終了すると、昇降機構２２ａにより下降して基板Ｗを処理室１３へ移送する（動作ｘ３）。逆移送装置３２は、逆移送装置３１と同一高さ位置を定位置とし、プラズマ処理が終了すると、昇降機構３２ａにより上昇して処理室１３から真空予備加熱室１２へ処理済みの基板Ｗを搬入する（動作ｘ４）。

すなわち、順移送装置２１，２２により、処理前の基板Ｗを真空予備加熱室１２、処理室１３へ順次移送し、逆移送装置３１，３２により、処理済みの基板Ｗを処理室１３から真空予備加熱室１２を経てロード／アンロード室１１へ逆移送することができる。

処理室１３内には、基板Ｗのプラズマ処理をするためのＲＦ電極Ｐと、基板Ｗを保持する保持部１４とが設けられている。本実施の形態では、保持部１４は、順移送装置２２、逆移送装置３２と基板Ｗの受け渡しをする際に昇降せず固定としているが、順移送装置２２と逆移送装置３２を固定として、保持部１４を昇降させて基板Ｗの受け渡しをするように構成してもよい。

なお、真空処理装置１０には、外部ステーション１００からロード／アンロード室１１へ基板Ｗを搬入（動作ｘ１）する搬入装置と、ロード／アンロード室１１から外部ステーション１００へ基板Ｗを搬出（動作ｘ６）する搬出装置も設けられているが、図示を省略する。これらの装置により、真空処理装置１０への基板Ｗの投入と真空処理装置１０からの基板Ｗの回収ができる。また、基板Ｗ単体の移送だけではなく、基板Ｗをトレーに載置したまま一体で移送する場合には、外部ステーション１００で基板Ｗを回収するとともに、回収したトレーを外部ステーション１００の投入側（図中、上側）へ周回させればよい。

次に、順移送装置２２と逆移送装置３２について説明する。図２は、本実施の形態による真空処理装置の順移送装置２２と逆移送装置３２の構成を模式的に示す斜視図である。
順移送装置２２と逆移送装置３２は、それぞれ昇降可能な筺体２３と３３内に設置され、筺体２３と３３は、それぞれ昇降機構２２ａと３２ａにより真空予備加熱室１２内で昇降する。

順移送装置２２は、複数の搬送部材（搬送ローラ）２２ｂを有する。搬送部材２２ｂは、予備加熱中は基板Ｗを載置し、基板移送時には軸廻りに回転して動作ｘ３に沿って基板Ｗを処理室１３へ移送する回転部材（回転ローラ）である。また、筺体２３には、基板Ｗを通過させるための開口である搬入口２３ａ、搬出口２３ｂが設けられている。

逆移送装置３２も同様に、複数の搬送部材（搬送ローラ）３２ｂを有する。搬送部材３２ｂは、軸廻りに回転して動作ｘ４に沿って、処理室１３でプラズマ処理を終了した基板Ｗを真空予備加熱室１２内へ移送する回転部材（回転ローラ）である。このときの搬送部材３２ｂの回転方向は、搬送部材２２ｂの回転方向と反対である。また、筺体３３には、基板Ｗを通過させるための開口である搬入口３３ａ、搬出口３３ｂが設けられている。

保持部１４は、軸廻りに回転できる搬送部材（搬送ローラ）１４ａを有し、搬送部材１４ａは、順移送装置２２による真空予備加熱室１２から処理室１３への基板移送を補助するとともに、逆移送装置３２による処理室１３から真空予備加熱室１２への基板移送を補助する回転部材（回転ローラ）である。当然ながら、順移送と逆移送では、搬送部材１４ａの回転方向は反対となる。

図２に示される状態は、順移送装置２２の搬送部材２２ｂが保持部１４の搬送部材１４ａと対応する高さ位置、好ましくは両者が同一平面上にあり、予備加熱を終了した基板Ｗを処理室１３へ移送できる状態である。このように、基板Ｗを同一平面上で移送するので、基板Ｗを保持部１４へ移す際の落下などを防止できる。反対に、逆移送装置３２により基板Ｗを処理室１３から真空予備加熱室１２内へ移送する場合は、昇降機構２２ａにより順移送装置２２を上昇させるとともに、昇降機構３２ａにより逆移送装置３２も上昇させ、逆移送装置３２の搬送部材３２ｂが保持部１４の搬送部材１４ａと対応する高さ位置、好ましくは両者が同一平面上になるように位置決めする。これにより、処理済の基板Ｗを水平面上で移送することができる。なお、順移送装置２２と逆移送装置３２を昇降可能な１つの筺体に設置し、昇降機構も１つとする構成でも、上述のような基板Ｗの順位送と逆移送が可能である。

このように、移送の動作ｘ３は順方向であり、動作ｘ４は逆方向であり、それぞれ専用に移送装置が設けられているので、搬送部材２２ｂ，３２ｂの回転方向は、それぞれ所定の一方向のみである。従って、基板Ｗの移送のコントロールは単純化できる。また、図示されるように、順移送装置２２を上段に、逆移送装置３２を下段に配置し、ヒータＨを最上段に配置しているので、ヒータＨによる加熱の影響が逆移送装置３２へ及ぶこともない。つまり、動作ｘ４の逆移送過程にある基板Ｗは、加熱の影響を受けずに回収される。なお、順移送装置２２と逆移送装置３２との配置は、上下２段に限らず、水平方向に２列でもよい。水平方向に２列配置する場合は、ヒータＨを順移送装置２２側に配置する。

次に、図３を参照しながら、基板Ｗの移送動作について説明する。図３は、真空処理装置１０を用いた基板移送のタイミングチャートであり、図３（ａ）〜（ｄ）は、所定時間が経過したときの装置内部の状態を表わす。なお、図面が煩雑になるのを避けるために、図３では基板Ｗとその動きを主体に図示するとともに、構成部品の符号は、図３（ａ）のみに付す。また、基板Ｗには、処理される順番にＷ１，Ｗ２，Ｗ３・・・のように番号を付す。

図３（ａ）を参照すると、動作ｘ１〜ｘ３は、図中、右方へ進む移送動作（順移送）であり、動作ｘ４〜ｘ６は、図中、左方へ進む移送動作（逆移送）である。動作ｘ１では、ロード／アンロード室１１を大気圧に圧力調節した後にゲートＧ１を開いて基板Ｗを搬入し、ゲートＧ１を閉じてロード／アンロード室１１を真空排気する。動作ｘ６でも同様に、ロード／アンロード室１１を大気圧に圧力調節した後にゲートＧ１を開いて基板Ｗを搬出し、ゲートＧ１を閉じてロード／アンロード室１１を真空排気する。動作ｘ２，ｘ３，ｘ４，ｘ５では、ロード／アンロード室１１、真空予備加熱室１２および処理室１３の各室がほぼ同等の真空圧下にあり、圧力調節をせずにゲート開閉が行われる。

本実施の形態では、簡単のために、真空予備加熱室１２が最初に真空処理を行う処理室に相当し、処理室１３が最後に真空処理を行う処理室に相当し、真空予備加熱室１２での予備加熱時間と処理室１３での処理時間が同じであるとする。これらの１サイクルの時間をＴとする。

図３（ａ）は、次のような時系列で移送した後の状態を示す。すなわち、１番目の基板Ｗ１を動作ｘ２によりロード／アンロード室１１から真空予備加熱室１２へ移送する。その移送後にロード／アンロード室１１を大気開放して、２番目の基板Ｗ２を動作ｘ１により外部ステーション１００からロード／アンロード室１１へ移送する。３番目の基板Ｗ３を外部ステーション１００で待機させる。図３（ａ）の状態を初期状態ｔ＝０とする。

図３（ｂ）は、１サイクルの時間Ｔが経過し、ｔ＝Ｔのときの真空処理装置１０の状態を示す。この１サイクルの時間中に、大気開放されていたロード／アンロード室１１の真空排気が完了している。順移送装置２２を定位置からｙ２方向に下降させ、処理室１３の保持部１４と同一高さとした後に、予備加熱処理が終わった基板Ｗ１を動作ｘ３により処理室１３へ移送する。順移送装置２２を定位置に戻し、基板Ｗ２を動作ｘ２によりロード／アンロード室１１から真空予備加熱室１２へ移送し、基板Ｗ３を動作ｘ１により外部ステーション１００からロード／アンロード室１１へ移送し、４番目の基板Ｗ４を外部ステーション１００で待機させる。

図３（ｃ）は、さらに１サイクルの時間が経過し、ｔ＝２Ｔのときの真空処理装置１０の状態を示す。逆移送装置３２を定位置からｙ１方向に上昇させ、処理室１３の保持部１４と同一高さとした後に、プラズマ処理が終わった基板Ｗ１を動作ｘ４により真空予備加熱室１２へ移送する。図３（ｂ）で説明した手順と同様に、基板Ｗ２，Ｗ３を１室づつ右方へ移送し、基板Ｗ４を動作ｘ１により外部ステーション１００からロード／アンロード室１１へ移送し、５番目の基板Ｗ５を外部ステーション１００で待機させる。

図３（ｄ）は、さらに１サイクルの時間が経過し、ｔ＝３Ｔのときの真空処理装置１０の状態を示す。逆移送装置３２を定位置に戻し、基板Ｗ１を動作ｘ５により真空予備加熱室１２からロード／アンロード室１１へ移送する。逆移送装置３２をｙ１方向に上昇させ、処理室１３のステージと同一高さとした後に、プラズマ処理が終わった基板Ｗ２を動作ｘ４により真空予備加熱室１２へ移送する。図３（ｂ）で説明した手順と同様に、基板Ｗ３，Ｗ４を１室づつ右方へ移送し、基板Ｗ５を動作ｘ１により外部ステーション１００からロード／アンロード室１１へ移送し、６番目の基板Ｗ６を外部ステーション１００で待機させる。

以下、上記工程の繰り返しにより、複数の基板Ｗを連続的に処理して回収することができる。本実施の形態の真空処理装置は、順方向の移送を行う順移送装置２１，２２と逆方向の移送を行う逆移送装置２２，３２をそれぞれ専用に設けているので、単純な移送操作（アルゴリズム）で基板Ｗの移送と回収を行うことができ、さらに、基板Ｗの移送と回収を同じタイミングで行うこともできる。従って、図３のタイミングチャートに示されるように、ロード／アンロード室１１、真空予備加熱室１２および処理室１３には常に基板Ｗが存在しており、空き時間が生じない。また、ヒータＨは、逆方向の移送を行う逆移送装置３２には設ける必要がなく、順方向の移送を行う順移送装置２２のみに設けるだけなので、設備費を低減することができる。

また、ロード／アンロード室１１は、基板Ｗの搬出入のために大気開放と真空排気を各サイクルタイムで１回づつ行うが、この動作は基板Ｗの処理中に行われるので、処理の空き時間は全く生じない。従って、複数種類の真空処理を１台の真空処理装置で行う場合にタクトタイムを短縮することができる。

本実施の形態の真空処理装置１０は、ロード／アンロード室１１、真空予備加熱室１２、処理室１３の３室構成であり、ロード／アンロード室１１が処理前の基板Ｗを真空予備加熱室１２へ移送するロード室と処理済みの基板Ｗを処理室１３から回収するアンロード室を兼ねているので、真空処理装置１０全体として小型化を達成できる。

本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、ロード／アンロード室１１を省略し、真空予備加熱室１２と処理室１３の２室構成でも、本発明が適用でき、より一層の小型化を図ることができる。この場合は、真空予備加熱室１２を大気開放と真空排気ができるようにし、外部（例えば、外部ステーション）から直接に真空予備加熱室１２に対する基板Ｗの搬出入を行う。また、最後に真空処理を行う処理室１３の前段に２つ以上の処理室を連結し、３種類以上の処理を連続的に行う真空処理装置にも本発明が適用できる。また、本実施の形態では、真空予備加熱室１２とプラズマ処理を行う処理室１３の組み合わせを例に説明したが、それ以外の真空処理の組み合わせにも本発明が適用できる。

本発明の実施の形態に係る真空処理装置の構成を模式的に示す全体構成図である。 本発明の実施の形態に係る真空処理装置の移送装置を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る真空処理装置を用いた基板移送のタイミングチャートである。

符号の説明

１０：真空処理装置
１１：ロード／アンロード室
１２：真空予備加熱室
１３：処理室
１４：保持部
２１，２２：順移送装置
２２ａ，３２ａ：昇降機構
３１，３２：逆移送装置
１００：外部ステーション
Ｇ１〜Ｇ３：ゲート
Ｈ：ヒータ
Ｗ，Ｗ１〜Ｗ６：基板（被処理物）
ｘ１〜ｘ６：移送動作（動作）
ｙ，ｙ１，ｙ２：昇降動作

Claims (3)

1. 相互に連結され、被処理物を連続的に真空処理する２以上の第１〜第ｎの処理室と、
   前記第１〜第（ｎ−１）の処理室の各々に設けられ、後段の処理室へ前記被処理物をそれぞれ移送する順移送手段と、
   前記第１〜第（ｎ−１）の処理室の各々に前記順移送手段とは別に設けられ、最後に真空処理を行う第ｎの処理室から第（ｎ−１）〜第１の処理室の各々を順次経由して処理済みの被処理物を逆移送する逆移送手段と、
   前記第ｎの処理室へ前記被処理物を順移送するときと前記第ｎの処理室から前記処理済みの被処理物を逆移送するときに、前記第（ｎ−１）の処理室の前記順移送手段と前記逆移送手段とを移送可能位置へそれぞれ移動させる駆動手段とを備えることを特徴とする真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記順移送手段により前記被処理物を移送すると共に、前記逆移送手段により前記最後に真空処理を行う第ｎの処理室から前記処理済みの被処理物を回収することを特徴とする真空処理装置。
3. 請求項１または２に記載の真空処理装置において、
   前記第１〜第ｎの処理室のうち最初に真空処理を行う前記第１の処理室へ前記被処理物を移送し、前記第１〜第ｎの処理室のうち最後に真空処理を行う前記第ｎの処理室から前記処理済みの被処理物を回収する、大気開放と真空密閉とを切り換え可能な受け渡し室をさらに備えることを特徴とする真空処理装置。

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