JP2007149948A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空処理室に被処理体を搬入出するためにゲートバルブを開けた際に真空処理室のプロセス雰囲気が隣の搬送室側に拡散または逆拡散するのを確実に防止すること。
【解決手段】ゲートバルブＧＢが開状態となるとき、真空搬送室１０内では当該ゲートバルブＧＡの足元に位置する周辺局所排気ポート４６だけが唯一排気稼動している排気口であることから、真空搬送室１０内の至る所から気体が当該ゲートバルブＧＡないし当該周辺局所排気ポート４６付近に向って流れてくる。このような局所排気により、真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送アームやウエハＷが開状態の当該ゲートバルブＧＡを通っても真空処理室１２内のプロセス雰囲気が真空搬送室１０内に入ってくる確率は非常に低く、たとえプロセス雰囲気が入ってきても直下の周辺局所排気ポート４６へ押し込められて、そこから速やかに排出される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、減圧下で被処理体に所望の処理を施す真空処理装置に係り、特に真空処理室と減圧可能な搬送室とをゲートバルブを介して連結してなる真空処理装置に関する。

半導体デバイスやＦＰＤ（フラット・パネル・ディスプレイ）の製造においては、成膜処理、熱処理、ドライエッチング処理、クリーニング処理等の様々なプロセスが真空容器の中で処理ガスを用いて行われる。このような真空プロセスが行われる真空容器または真空処理室を大気に開放することなく室内に被処理体（半導体ウエハ、ガラス基板等）を搬入出するために、常時減圧状態を保持する（第１）タイプもしくは室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切換可能な（第２）タイプの搬送室がゲートバルブを介して真空処理室に接続され、該搬送室内に搬送ロボットが設けられる（たとえば特許文献１）。

第１タイプの搬送室を用いる場合は、大気圧空間と真空空間との間で転送される被処理体を留め置くために室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切換可能なロードロック室が別のゲートバルブを介して該搬送室に接続され、該ロードロック室は該ゲートバルブの反対側に位置するドアバルブを介して大気圧空間に開放可能となっている。第２タイプの場合は、搬送室がロードロック室によって構成され、やはりゲートバルブの反対側に位置するドアバルブを介して大気圧空間に開放可能となっている。

ゲートバルブは、被処理体の通路を垂直に仕切る開閉バルブであり、定常時は閉状態を保持し、被処理体または搬送ロボットのアームを通す時だけ一時的に開状態となる。真空処理室の搬入出口に設けられるゲートバルブが開くと、真空処理室と搬送室とが連通する。この時、真空処理室のプロセス雰囲気が搬送室内に入って拡散すると、プロセス雰囲気中の残ガスや反応副生成物等により搬送室内で腐食、汚染、パーティクル等が発生する。そこで、ゲートバルブが開いた時に搬送室側の気体が真空処理室内に流入してもその反対つまり真空処理室側の気体が搬送室内に流入するのを防止するように、搬送室内の圧力を真空処理室内の圧力よりも高めに設定する圧力制御の手法が採られている。
特開平３−８７３８６

従来の真空処理装置は、ゲートバルブを介して真空処理室に接続される搬送室を真空排気するために室内の中心部つまり搬送ロボットの本体の近傍に排気ポートを設け、この排気ポートに真空ポンプを接続している。これにより、排気動作が行われている間は、搬送室内の気体が四方から集められるようにして中心部の排気ポートより排出されるようになっている。しかしながら、このような真空処理装置においては、上記のような圧力制御の手法を採っても、ゲートバルブを開けた時に真空処理室のプロセス雰囲気が圧力勾配に逆らって搬送室内に拡散する、つまり逆拡散するのを十全に防止することができず、結果として搬送室内で腐食、汚染、パーティクルを発生させていた。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、真空処理室に被処理体を搬入出するためにゲートバルブを開けた際に真空処理室のプロセス雰囲気が隣の搬送室側に拡散または逆拡散するのを確実に防止し、搬送室内で腐食、汚染、パーティクルが発生するのを効果的に防止ないし低減する真空処理装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の真空処理装置は、室内が減圧状態に保たれ、室内と隣室との間で被処理体の搬送を行う搬送機構が設けられている真空搬送室と、前記真空搬送室に第１のゲートバルブを介して接続され、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、前記第１のゲートバルブに近接して前記真空搬送室の底面に設けられた第１の排気ポートと、前記真空搬送室の室内を真空排気するために前記第１の排気ポートに接続された第１の排気部とを有する。

上記の構成においては、真空処理室内の気体が第１のゲートバルブ付近に集まるようにして室内周辺部の第１の排気ポートから局所的に排出される。真空搬送室と真空処理室との間で被処理体の受け渡しを行うために第１のゲートバルブを開けると、真空搬送室と真空処理室とは連通するが、真空搬送室側の上記局所排気によって真空処理室のプロセス雰囲気が真空搬送室内に入り難く、たとえ入ったとしても直下の足元に位置する第１の排気ポートへ引かれて速やかに排出される。好ましくは、真空搬送室内の圧力が真空処理室内の圧力よりも高めに設定されてよい。

本発明の好ましい一態様によれば、真空搬送室の中心部またはその付近の底面に第２の排気ポートが設けられ、この第２の排気ポートに真空搬送室の室内を真空排気するための第２の排気部が接続される。この場合、好適な一態様として、第１のゲートバルブが閉まっている第１の期間中は少なくとも第２の排気部に排気動作を行わせ、第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第２の期間中は少なくとも第１の排気部に排気動作を行わせてよい。特に、本発明の局所排気の効果を高めるうえで、第２の期間中は第２の排気部を止めておくのが好ましい。このように、第１のゲートバルブを開状態とするときだけ第１の排気部に排気動作を行わせ、それ以外の時は室内中心部の第２の排気ポートに排気動作を行わせることで、第１の排気部による真空処理室のプロセス雰囲気に対する遮断作用と第２の排気部による真空搬送室内の均一な真空排気とをうまく両立させることができる。

また、好適な一態様として、第１の排気部が、第１の排気ポートと真空ポンプとを結ぶ第１の排気路と、この第１の排気路に設けられた第１の開閉弁とを有し、第２の排気部が、第２の排気ポートと真空ポンプとを結ぶ第２の排気路と、第２の排気路に設けられた第２の開閉弁とを有する。この場合、第１および第２の排気部は、排気流量を制御するために第１および第２の排気路にそれぞれ第１および第２の流量制御弁を設けてよい。

さらに、本発明の好ましい一態様によれば、真空搬送室にパージガスを供給するためのパージガス供給部が備えられる。このパージガス供給部は、真空搬送室内で搬送機構よりも高い位置に給気ポートを有し、真空搬送室内の圧力を設定値に保つようにパージガスを供給する。

また、好ましい一態様によれば、真空搬送室に第２のゲートバルブを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、大気圧空間と真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置くために室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室も備えられる。

本発明の第２の真空処理装置は、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、前記真空処理室にゲートバルブを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、室内に前記真空処理室と前記大気圧空間との間で被処理体の搬送を行う搬送機構が設けられ、室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室と、前記ゲートバルブに近接して前記ロードロック室の底面に設けられた第１の排気ポートと、前記ロードロック室の室内を真空排気するために前記第１の排気ポートに接続された第１の排気部とを有する。

上記の構成においては、ロードロック室内の気体がゲートバルブ付近に集まるようにして室内周辺部の第１の排気ポートから局所的に排出される。ロードロック室と真空処理室との間で被処理体の受け渡しを行うために第１のゲートバルブを開けると、ロードロック室と真空処理室とは連通するが、ロードロック室側の局所排気によって真空処理室のプロセス雰囲気がロードロック室に入り難く、たとえ入ったとしても直下の足元に位置する第１の排気ポートへ引かれて速やかに排出される。好ましくは、ロードロック室内の圧力が真空処理室内の圧力よりも高めに設定されてよい。

本発明の好ましい一態様によれば、ロードロック室の中心部またはその付近の底面に第２の排気ポートが設けられ、この第２の排気ポートにロードロック室の室内を真空排気するための第２の排気部が接続される。この場合、第２の排気部の排気能力を第１の排気部の排気能力よりも大きくするのが好ましい。好適な一態様として、ドアバルブを開けている第１の期間中は第１および第２の排気部を止めておき、ドアバルブを閉めてからロードロック室内の圧力を大気圧から真空の設定値まで減圧する第２の期間中は少なくとも第２の排気部に排気動作を行わせ、ロードロック室内の圧力を設定値付近に保持した状態で第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第３の期間中は少なくとも第１の排気部に排気動作を行わせる。特に、本発明の局所排気の効果を高めるうえで、第３の期間中は第２の排気部を止めておくのが好ましい。このように、第１のゲートバルブを開状態とするときだけ第１の排気部に排気動作を行わせ、それ以外の時は室内中心部の第２の排気ポートに排気動作を行わせることで、第１の排気部による真空処理室のプロセス雰囲気に対する遮断作用と第２の排気部による真空搬送室内の均一な真空排気とをうまく両立させることができる。

別の好適な一態様によれば、ロードロック室の室内を真空排気するために第２の排気部よりも排気能力の小さい第３の排気部を第２の排気ポートに接続し、ドアバルブを開けている第１の期間中は第１、第２および第３の排気部を止めておき、ドアバルブを閉めてからロードロック室内の圧力を大気圧から真空の設定値まで減圧する第２の期間中は少なくとも第２の排気部に排気動作を行わせ、ロードロック室内の圧力が設定値に達した後に第１のゲートバルブが閉まっている第３の期間中は少なくとも第３の排気部に排気動作を行わせ、第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第４の期間中は少なくとも第１の排気部に排気動作を行わせる。特に、本発明の局所排気の効果を高めるうえで、第４の期間中は第２の排気部を止めておくのが好ましい。

この第２の真空処理装置においても、好ましくは、ロードロック室にパージガスを供給するためのパージガス供給部が備えられる。このパージガス供給部は、真空搬送室内で搬送機構よりも高い位置に給気ポートを有し、真空搬送室内の圧力を前記設定値に保つようにパージガスを供給する。

本発明の真空処理装置によれば、上記のような構成および作用により、真空処理室に被処理体を搬入出するためにゲートバルブを開けた際に真空処理室のプロセス雰囲気が隣の搬送室側に拡散または逆拡散するのを確実に防止し、搬送室内で腐食、汚染、パーティクルが発生するのを効果的に防止ないし低減することができる。

以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１に、本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の全体構成を示す。この真空処理装置は、いわゆるクラスタツールであり、クリーンルーム内に設置され、チャンバ型の真空搬送室１０を有する例えば六角形のトランスファ・モジュールＴＭの周りに複数（たとえば４台）のプロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄と、一対のロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂とをクラスタ状に配置している。

プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄は、室内の圧力が個別に設定ないし制御されるチャンバ型の真空処理室１２を有している。ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂は、後述するように、室内を選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるチャンバ型のロードロック室１４を有している。プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄の真空処理室１２はそれぞれゲートバルブＧＡを介してトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０に連結されている。ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂のロードロック室１４はそれぞれゲートバルブＧＢを介して真空搬送室１０に連結されている。真空搬送室１０の室内には旋回および伸縮可能な一対の搬送アームＦ_A，Ｆ_Bを有する真空搬送ロボットＲＢ₁が設けられている。

プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄は、各々の真空処理室１２内で所定の用力（処理ガス、高周波、熱等）を用いて所要の枚葉処理、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）あるいはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）等の成膜処理、熱処理、半導体ウエハ表面のクリーニング処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。

ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂は、ロードロック室１４内の雰囲気を大気圧状態と所定真空度の減圧状態との間で切り換えられるようになっている。各ロードロック室１４は、トランスファ・モジュールＴＭ側からみて反対側の大気圧下にあるローダ・モジュールＬＭのウエハ搬送室にドアバルブＤＶを介して接続されている。

ローダ・モジュールＬＭと隣接してロードポートＬＰおよびオリフラ合わせ機構ＯＲＴが設けられている。ロードポートＬＰは、外部搬送車との間で例えば１バッチ２５枚の半導体ウエハＷを収納可能なウエハカセットＣＲの投入、払出しに用いられる。オリフラ合わせ機構ＯＲＴは、半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットまたはノッチを所定の位置または向きに合わせるために用いられる。

ローダ・モジュールＬＭ内に設けられている大気搬送ロボットＲＢ₂は、一対の伸縮可能な搬送アームを有し、リニアガイド（リニアスライド）ＬＡに沿って水平方向に移動可能であるとともに、昇降・旋回可能であり、ロードポートＬＰ、オリフラ合わせ機構ＯＲＴおよびロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の間を行き来して半導体ウエハＷを枚葉単位で搬送する。ここで、大気搬送ロボットＲＢ₂は、ウエハカセットＣＲ前面に設けられているＬＰドア（図示せず）の開状態において半導体ウエハＷをローダ・モジュールＬＭ内に搬入する。リニアガイドＬＡは、例えば永久磁石からなるマグネット、駆動用磁気コイルおよびスケールヘッド等で構成され、コントローラからのコマンドに応じて大気搬送ロボットＲＢ₂の直線運動制御を行う。

ここで、ロードポートＬＰに投入されたウエハカセットＣＲ内の１枚のウエハにこのクラスタツール内で一連の処理を受けさせるための基本的なウエハ搬送動作を説明する。

ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂は、ロードポートＬＰ上のウエハカセットＣＲから１枚のウエハＷを取り出し、このウエハＷをオリフラ合わせ機構ＯＲＴに搬送してオリフラ合わせを受けさせ、それが済んだ後にロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂のいずれか一方（たとえばＬＬＭ₁）に移送する。移送先のロードロック・モジュールＬＬＭ₁は、大気圧状態でウエハＷを受け取り、搬入後に室内を真空引きし、減圧状態でウエハＷをトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送ロボットＲＢ₁に渡す。

搬送ロボットＲＢ₁は、搬送アームＦ_A，Ｆ_Bの片方を用いて、ロードロック・モジュールＬＬＭ₁より取り出したウエハＷを１番目のプロセス・モジュール（たとえばＰＭ₁）に搬入する。プロセス・モジュールＰＭ₁は、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件（ガス、圧力、電力、時間等）で第１工程の枚葉処理を実施する。

この第１工程の枚葉処理が終了した後に、搬送ロボットＲＢ₁は、ウエハＷをプロセス・モジュールＰＭ₁から搬出する。次に、搬送ロボットＲＢ₁は、１番目のプロセス・モジュールＰＭ₁から搬出したウエハＷを次に２番目のプロセス・モジュール（たとえばＰＭ₂）に搬入する。この２番目のプロセス・モジュールＰＭ₂でも、予め設定されたレシピにしたがい所定のプロセス条件で第２工程の枚葉処理を実施する。

この第２工程の枚葉処理が終了すると、搬送ロボットＲＢ₁は、ウエハＷを２番目のプロセス・モジュールＰＭ₂から搬出する。次いで、搬送ロボットＲＢ₁は、プロセス・モジュールＰＭ₂から搬出したウエハＷを、次工程があるときは３番目のプロセス・モジュール（ＰＭ₃もしくはＰＭ₄）に搬入し、次工程がないときはロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の片方に搬送する。３番目以降のプロセス・モジュールで処理が行われた場合も、その後に次工程があるときは後段のプロセス・モジュールに搬入し、次工程がないときはロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂の片方に戻す。

こうしてクラスタツール内の複数のプロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂・・で一連の処理を受けたウエハＷがロードロック・モジュールの片方（たとえばＬＬＭ₂）に搬入されると、このロードロック・モジュールＬＬＭ₂の室内は減圧状態から大気圧状態に切り替えられる。しかる後、ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢ₂が、大気圧状態のロードロック・モジュールＬＬＭ₂からウエハＷを取り出して該当のウエハカセットＣＲに戻す。なお、ロードロック・モジュールＬＬＭ₁，ＬＬＭ₂において滞在中のウエハＷに所望の雰囲気下で加熱または冷却処理を施すこともできる。

上記のように、このクラスタツールは、ウエハを複数のプロセス・モジュールに真空中で順次シリアルに搬送して一連の処理を連続的に実施することが可能であり、特に真空薄膜形成加工では複数のプロセス・モジュールに異なる成膜加工を連続的に行わせて所望の薄膜をインラインで積層形成することができる。また、複数のプロセス・モジュールがパイプライン方式でそれぞれの枚葉処理を連続的に繰り返すため、高い稼働率および生産性を可能とする。

図２に、トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０に各プロセス・モジュールＰＭ_i（ｉ＝１，２，３，４）の真空処理室１２と各ロードロック・モジュールＬＬＭ_j（ｊ＝１，２）のロードロック室１４とが接続される構成および各室内の要部の構成を示す。

トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０の側面には、各プロセス・モジュールＰＭ_iのウエハ搬入出口とゲートバルブＧＡを介して連結される第１のウエハ搬入出口１０ａと、各ロードロック・モジュールＬＬＭ_jのロードロック室１４とゲートバルブＧＢを介して連結される第２のウエハ搬入出口１０ｂが設けられている。また、真空搬送室１０の上部、好ましくは搬送ロボットＲＢ₁よりも高い位置たとえば天井面には給気ポート２０が設けられている。この給気ポート２０にはパージガス供給部２２からの給気管２４が接続されており、この給気管２４には流量制御弁２６と開閉弁２８が並列に設けられている。この流量制御弁２６は、たとえば比例制御弁からなる。

定常時は、パージガス供給部２２よりパージガスまたは調圧ガスとして例えばＮ₂ガスが流量制御弁２６を介して真空搬送室１０内に供給される。真空搬送室１０の天井には室内の圧力を計測する真空計３０が取り付けられており、圧力制御部３２が真空計３０の出力信号（圧力測定値）を設定圧力に一致させるようにフィードバック方式で流量制御弁２６の開度を可変制御する。この設定圧力は、真空処理室１２内の圧力よりも幾らか高い最適値に選ばれる。開閉弁２８は、定常時は閉状態に保持され、メンテナンス作業等で真空搬送室１０をいったん大気に開放した後に室内を減圧状態に戻す粗引き排気の際に開けられる。

一方、真空搬送室１０の底面の中心部またはその付近には１個または複数個の中央排気ポート３４が設けられている。これらの中央排気ポート３４は排気管３６を介して真空ポンプ３８に接続されている。排気管３６には２つの開閉弁４０，４２が並列に設けられるとともに、一方の開閉弁４０側の流路には流量制御弁４４が設けられている。この流量制御弁４４はたとえば絞り弁でよい。これら中央排気ポート３４、排気管３６、真空ポンプ３８、開閉弁４０（４４）、流量制御弁４４によって中央排気部３５が構成されている。

さらに、真空搬送室１０の底面には、各真空処理室１２側の各ゲートバルブＧＡの近傍または足元に周辺局所排気ポート４６が設けられている。この周辺局所排気ポート４６は排気管４８を介して真空ポンプ３８に接続されている。排気管４８には流量制御弁５０および開閉弁５２が設けられている。この流量制御弁５０も、たとえば絞り弁でよい。これら周辺局所排気ポート４６、排気管４８、真空ポンプ３８、流量制御弁５０、開閉弁５２によって周辺局所排気部４５が構成されている。この周辺局所排気部４５は、各ゲートバルブＧＡ毎に、つまり各プロセス・モジュールＰＭ_i（ｉ＝１，２，３，４）に対応して設けられる。

開閉弁４０，４２，５２は、たとえばエア・オペレーション・バルブからなり、排気コントローラ５４により開閉（オン／オフ）制御される。この中で、開閉弁４２は、定常時は閉（オフ）状態に保持され、メンテナンス作業等で真空搬送室１０の室内をいったん大気に開放した後に減圧状態に戻す粗引き排気の際に開（オン）状態になる。

定常時の減圧状態においては、後述するように、各ゲートバルブＧＡの開閉動作に応じて中央排気部３５の排気動作と各周辺局所排気部４５の排気動作が選択的に切り換えられる。各周辺局所排気部４５の排気動作を止めて中央排気部３５に排気動作を行わせるときは、各開閉弁５２を閉じて開閉弁４０だけを開ける。このときは、真空搬送室１０内の気体が四方から中心部に集まるようにして中央排気ポート３４より排出される。中央排気部３５の排気動作を止めて所望の周辺局所排気部４５に排気動作を行わせるときは、この周辺局所排気部４５の開閉弁５２だけを開けて残りの全ての周辺局所排気部４５における開閉弁５２と中央排気部３５の開閉弁４０は閉じておく。このときは、真空搬送室１０内の気体が周辺一箇所つまり当該周辺局所排気部４５と対応するゲートバルブＧＡ付近に集まるようにして当該周辺局所排気ポート４６より排出されるようになっている。

通常は、中央排気部３５の排気流量と周辺局所排気部４５の排気流量とが同程度に調節される。そして、上記したようにパージガス供給機構（２２〜３２）側で真空搬送室１０に供給するＮ₂ガスの流量を可変制御することにより、真空搬送室１０内の圧力が設定値に維持されるようになっている。この設定圧力は、各プロセス・モジュールＰＭ_iの真空処理室１２内の圧力より幾らか高めの最適値に選ばれる。

排気コントローラ５４は、後に詳述するように、真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送動作およびこれに関連してゲートバルブＧＡ，ＧＢの開閉動作を制御する搬送コントローラ５６より所定の制御信号またはタイミング信号を受け取り、所定のタイミングで各開閉弁４０，５２の開閉動作を制御するようになっている。

各プロセス・モジュールＰＭ_iは、真空処理室１２内に、半導体ウエハＷを保持してウエハ温度を制御する載置台またはサセプタ５８を設けている。また、外付けの用力供給機構として、プロセスレシピにしたがって真空処理室１２内を所定の真空圧力まで減圧する排気部６０や真空処理室１２内に所要の処理ガスを供給する処理ガス供給部６２等も備えている。

ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、ロードロック室１４内に、半導体ウエハＷを載置する載置台６４を設けている。この載置台６４の中には、半導体ウエハＷを搬送ロボットとの受け渡しの際に平行姿勢で上げ下げするためのリフトピン機構（図示せず）が設けられている。また、ロードロック室１４内を真空排気するための排気部６６や室内を減圧状態から大気圧状態に切り換える際にパージガスを供給するパージガス供給部６８等も備えている。なお、ロードロック室１４内の減圧状態における圧力は、真空搬送室１０内の圧力よりも幾らか高い値に設定されてよい。

次に、図２および図３につき、この実施形態におけるトランスファ・モジュールＴＭ内の排気ポート切換制御について説明する。一例として、１つのウエハＷをロードロック・モジュールＬＬＭ_jからトランスファ・モジュールＴＭを経由して任意のプロセス・モジュールＰＭ_iに搬入し、処理後にこのプロセス・モジュールＰＭ_iからトランスファ・モジュールＴＭを経由してロードロック・モジュールＬＬＭ_jに戻す場合の排気ポート切換制御を説明する。

上記のように、ロードロック・モジュールＬＬＭ_jは、ローダ・モジュールＬＭの大気搬送ロボットＲＢ₂より大気圧状態で（ドアバルブＤＶを開けて）未処理のウエハＷを受け取り、搬入後にロードロック室１４内を真空引きし、所定真空度の圧力まで減圧してからゲートバルブＧＢを開けて該ウエハＷをトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送ロボットＲＢ₁に渡す。この場合、搬送コントローラ５６の制御の下で、真空搬送ロボットＲＢ₁がロードロック・モジュールＬＬＭ_jへアクセスするタイミングでゲートバルブＧＢが開く。そして、真空搬送ロボットＲＢ₁がロードロック室１４からウエハＷを取り出した直後にゲートバルブＧＢは閉まる。

トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０においては、いずれのプロセス・モジュールＰＭ_i（ｉ＝１〜４）でもウエハＷの搬入または搬出が行われない時は、つまり全てのゲートバルブＧＡが閉じている期間中は、全ての周辺局所排気部４５の排気動作が止められ、中央排気部３５が単独に排気動作を行う。このときは、中心部の中央排気ポート３４に集まるようにして真空処理室１０内の気体が中央排気ポート３４より排出される。

しかし、上記の例で、真空搬送ロボットＲＢ₁がロードロック・モジュールＬＬＭ_jより取り出したウエハＷを目的のプロセス・モジュールＰＭ_iに搬入する場面では、搬送コントローラ５６からのタイミング制御信号に応じて排気コントローラ５４が、当該プロセス・モジュールＰＭ_iのゲートバルブＧＢが開く直前に中央排気部３５の排気動作を止めて、当該ゲートバルブＧＡに対応（近接）する周辺局所排気部４５に排気動作を開始させる。他の全ての周辺局所排気部４５の排気動作は止めたままにしておく。

こうして、当該ゲートバルブＧＢが開くと、トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０と当該プロセス・モジュールＰＭ_iの真空処理室１２とが互いに連通する。ここで、真空搬送室１０内の圧力は上記のように当該真空処理室１２内の圧力よりも高い値に保たれている。さらに、真空搬送室１０内では当該ゲートバルブＧＡの足元に位置する周辺局所排気ポート４６だけが唯一排気稼動している排気口であることから、真空搬送室１０内の至る所から気体が当該ゲートバルブＧＡないし当該周辺局所排気ポート４６付近に向って流れてくる。このような差圧効果と局所排気とが相俟って、真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送アームやウエハＷが開状態の当該ゲートバルブＧＡを通っても当該真空処理室１２内のプロセス雰囲気が真空搬送室１０内に入ってくる確率は非常に低く、図３に示すように、たとえプロセス雰囲気が入ってきても直下の当該周辺局所排気ポート４６へ押し込められて、そこから速やかに排出される。これにより、当該真空処理室１２のプロセス雰囲気が真空搬送室１０内で拡散（逆拡散）するまでには決して至らない。

真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送アーム（例えばＦ_A）がウエハＷを当該プロセス・モジュールＰＭ_iの真空処理室１２に搬入し、次いで退出すると、当該ゲートバルブＧＡは閉まる。そうすると、搬送コントローラ５６からのタイミング信号に応じて排気コントローラ５４が、当該周辺局所排気部４５の排気動作を止めて、中央排気部３５の排気動作を再開させる。こうして、真空処理室１０内の気体は再び中心部に集まるようにして中央排気ポート３４より排出されるようになる。

しかる後、このプロセス・モジュールＰＭ_iにおけるプロセスが終了すると、真空搬送ロボットＲＢ₁が処理済のウエハＷを搬出するためにそこへアクセスし、これに合わせて当該ゲートバルブＧＡが開く。この場面でも、当該ゲートバルブＧＡが開く直前に、搬送コントローラ５６からのタイミング信号に応じて排気コントローラ５４が、中央排気部３５の排気動作を止めると同時に、当該ゲートバルブＧＡに対応（近接）する周辺局所排気部４５に排気動作を開始させる。これにより、真空搬送室１０と真空処理室１２とが連通する状況にあっても、ウエハ搬入時と同様の局所排気効果が真空搬送室１０内で作用することにより、真空処理室１２のプロセス雰囲気が真空搬送室１０内に拡散（逆拡散）するのを確実に防止することができる。

真空搬送ロボットＲＢ₁の搬送アーム（例えばＦ_A）が処理済のウエハＷを当該プロセス・モジュールＰＭ_iの真空処理室１２から搬出すると、当該ゲートバルブＧＡは閉まる。そうすると、排気コントローラ５４が、搬送コントローラ５６からのタイミング信号に応じて当該周辺局所排気部４５の排気動作を止めて中央排気部３５の排気動作を再開させる。この後は、真空搬送ロボットＲＢ₁が該ウエハＷをロードロック室１４内に戻すためにゲートバルブＧＢが開いている時もそのまま中央排気部３５だけに排気動作を行わせる。

上記したロードロック室１４−トランスファ・モジュールＴＭ−プロセス・モジュールＰＭ_i間の往復搬送およびこれに関連する排気ポート切換制御は一例である。特に、このクラスタツールの場合は、複数のプロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄で同時処理やシリアル搬送が行われ、様々な搬送シーケンスや排気ポート切換制御が可能である。もっとも、クラスタ内のいずれかのプロセス・モジュールＰＭ_iでウエハＷの搬入または搬出が行われる動作は、上記した往復搬送の場合の動作と何等異なるところはない。しかも、実際のアプリケーションにおいては、同時に２つのプロセス・モジュール（たとえばＰＭ₁とＰＭ₃）でウエハＷの搬入出が行われること、つまり同時に２つのゲートバルブＧＡが開くことはほとんどない。したがって、各プロセス・モジュールＰＭ_iにおいてウエハ搬入出（ゲートバルブ開閉）が行われる各場面で上記した往復搬送の例と全く同じ排気ポート切換制御が行われる。

仮にクラスタ内で複数のゲートバルブＧＡを同時に開けるアプリケーションがあっても、やはり本発明を適用することができる。この場合は、同時に開くそれら複数のゲートバルブＧＡにそれぞれ対応（近接）する周辺局所排気部４５だけに排気動作を行わせてよい。この場合も、両ゲートバルブＧＡ付近で各々局所排気が行われることにより、各対向する真空処理室１２からプロセス雰囲気が真空搬送室１０内に逆拡散するのを各周辺局所排気部４５で確実に防止することができる。

上記のように、この実施形態の真空処理装置においては、クラスタ内でトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０と各プロセス・モジュールＰＭ₁，ＰＭ₂，ＰＭ₃，ＰＭ₄の真空処理室１２とを接続するゲートバルブＧＡを開けた際に真空処理室１２のプロセス雰囲気が真空搬送室１０に拡散または逆拡散するのを確実に防止できるので、真空搬送室１０内で腐食、汚染、パーティクルが発生するのを効果的に防止ないし低減することができる。

図４に、本発明の適用可能なクラスタツールの別の例を示す。このクラスタツールにおいては、トランスファ・モジュールＴＭ内に長手方向に延びる２本のレール７０が敷設され、搬送ロボットＲＢ₁がレール７０上で直進移動可能なスライダ７２を有しており、トランスファ・モジュールＴＭにプロセス・モジュールＰＭを最大６台まで連結可能となっている。また、この搬送ロボットＲＢ₁は、互いに鋭角（たとえば６０゜）離れた２方向で伸縮可能な一対の搬送アームＦ_A，Ｆ_Bを有しており、各モジュールに対してピック＆プレース動作により両搬送アームＦ_A，Ｆ_Bを交互に出し入れするときなどに旋回角度が小さくて済む構成となっている。このようなクラスタツールにおいても、上記実施形態（図１〜図３）と同様に、トランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０内に、この真空搬送室１０と各プロセス・モジュールＰＭの真空処理室１２とを連結する各ゲートバルブＧＡの近傍または足元に排気ポート４６を設けることができる。また、好ましくは、真空搬送室１０の中央部またはその付近に１つまたは複数の中央排気ポート３４を設けてよい。

図５および図６に、本発明の別の実施形態による真空処理装置の構成を示す。この真空処理装置は、真空処理室７６にゲートバルブＧＡを介して接続される搬送室７８をロードロック室で構成し、このロードロック室７８内に搬送ロボットＲＢ₃を設ける。ロードロック室７８とドアバルブＧＶを介して接続されるカセット室８０には、大気圧下で１バッチ２５枚の半導体ウエハＷを収納可能なウエハカセットＣＲが配置される。

ロードロック室７８内の搬送ロボットＲＢ₃は、大気圧下で（ドアバルブＤＶを開けて）カセット室８０内のウエハカセットＣＲより未処理のウエハＷを一枚取り出す。このウエハＷを取り出した後に、ロードロック室７８の室内が所定の圧力まで真空引きされる。この真空引きが終了すると、所定のタイミングでゲートバルブＧＡが開けられ、搬送ロボットＲＢは減圧状態でウエハＷを真空処理室７６内に搬入する。この場合、ピック＆プレース動作により、真空処理室７６でプロセスが終了した直後のウエハＷを片方のアームで先に取り出してから、もう片方のアームで未処理のウエハＷを搬入することもできる。真空処理室７６へのウエハＷの搬入出が済むと、ゲートバルブＧＡは閉じる。真空処理室７６内では、所定の用力（処理ガス、高周波、熱等）を用いて所望の真空プロセスが行われる。

こうして、ロードロック室７８と真空処理室７６との間では減圧状態でウエハＷの受け渡しが行われる。ロードロック室７８より処理済のウエハＷをカセット室８０内のウエハカセットＣＲに戻すときは、ロードロック室７８内を減圧状態から大気圧に切り換える。それからドアバルブＤＶを開けて、搬送ロボットＲＢが処理済のウエハＷをウエハカセットＣＲ内の所定位置に挿入する。

なお、一変形例として、ロードロック室７８にカセット室８０の代えてローダ・モジュールＬＭ（図１）をドアバルブＤＶを介して接続することも可能である。その場合は、ロードロック室７８内の搬送ロボットＲＢ₃およびローダ・モジュールＬＭの大気搬送ロボットＲＢ₂の双方からアクセス可能なウエハ載置台がロードロック室７８内（ドアバルブＤＶの近く）に設けられる。

このように、ロードロック室７８は、室内を選択的に減圧状態と大気圧状態とに切換可能な点を除いては、上記第１の実施形態におけるトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１０と基本的に同様の構成および機能を有している。

より詳細には、ロードロック室７８の上部たとえば天井面には給気ポート８１が設けられ、この給気ポート８１にパージガス供給機構８２が接続されている。このパージガス供給機構８２は、たとえば上記第１の実施形態におけるパージガス供給機構（２２〜３２）と同様の構成を有している。ただし、定常時に開閉弁（２８）の開閉動作を行う。すなわち、ロードロック室７８の室内を減圧状態から大気圧状態に切り換える際には、開閉弁（２８）を開けてパージガス供給部（２２）からのパージガスを開状態の開閉弁（２８）を介してロードロック室７８内に送り込む。そして、ロードロック室７８内を大気圧状態から減圧状態に切り換えた後室内の圧力を一定値に保つときは開閉弁（２８）を閉状態に保ったまま真空計（３０）、圧力制御部（３２）および流量制御弁（２６）のフィードバックループを働かせる。

ロードロック室７８の底面の中心部またはその付近には１個または複数個の中央排気ポート８４が設けられている。これらの中央排気ポート８４は排気管８６を介して真空ポンプ８８に接続されており、排気管８６には開閉弁９０が設けられる。ここで、中央排気ポート８４、排気管８６、真空ポンプ８８および開閉弁９０は中央排気部８５を構成する。

さらに、ロードロック室７８の底面には、真空処理室７６側のゲートバルブＧＡの近傍または足元に周辺局所排気ポート９２が設けられている。この周辺局所排気ポート９２は排気管９４を介して真空ポンプ８８に接続されており、排気管９４には流量制御弁９６および開閉弁９８が設けられている。ここで、周辺局所排気ポート９２、排気管９４、真空ポンプ８８、流量制御弁９６および開閉弁９８は周辺局所排気部１００を構成する。なお、流量制御弁９６は、たとえば絞り弁でよい。中央排気部８５の排気能力に比して周辺局所排気部１００の排気能力は小さく、たとえば１／２程度に設定される。

中央排気部８５、周辺局所排気部１００の排気動作のオン／オフ制御するための開閉弁９０，９８は、たとえばエア・オペレーション・バルブからなり、上記第１の実施形態における排気コントローラ５４と同様のコントローラ（図示せず）により開閉制御される。

上記のように未処理のウエハＷを搬入したロードロック室７８の室内を大気圧状態から減圧状態に切り換えるときは、パージガス供給機構８２のパージガス供給動作を止めたうえで、排気能力の大きな中央排気部８５に粗引きの排気動作を行わせる。周辺局所排気部１００は、一緒に排気動作を行わせてよいが、通常は止めておく。こうして、ロードロック室７８内の気体は四方から中心部に集まるようにして中央排気ポート８４より排出される。

この真空引きによって設定圧力に達した後は、中央排気部８５を止めて周辺局所排気部１００に排気動作を行わせる。一方で、パージガス供給機構８２にフィードバック制御によるパージガス供給を開始させ、ロードロック室７８内の圧力を設定値に保持する。そして、ロードロック室７４から未処理のウエハＷを真空処理室７６に搬入し、または真空処理室７６から処理済のウエハＷをロードロック室７８へ搬出するときは、ゲートバルブＧＡを開ける。この時、ロードロック室７８と真空処理室７６とが開状態のゲートバルブＧＡを介して連通することになるが、周辺局所排気部１００に排気動作を行わせているので本発明による局所排気作用がロードロック室７８内で働くことにより、真空処理室７６のプロセス雰囲気がロードロック室７８内に拡散（逆拡散）するのを確実に防止することができる。

なお、図７に示すように、中央排気部８５において開閉弁９０と並列にバイパス流路を接続して、このバイパス流路に排気流量の小さい流量制御弁１０２および開閉弁１０４を設け、減圧状態のロードロック室７８においてゲートバルブＧＡを開けるときだけ周辺局所排気部１００に排気動作を行わせ、その時以外は中央排気部８５（流量制御弁１０２および開閉弁１０４）に排気動作を行わせることも可能である。

上記のように、この実施形態においても、ロードロック室７８と真空処理室７６とを接続するゲートバルブＧＡを開けた際に真空処理室７６のプロセス雰囲気がロードロック室７８内に拡散または逆拡散するのを確実に防止できるので、ロードロック室７８内で腐食、汚染、パーティクルが発生するのを効果的に防止ないし低減することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。たとえば、本発明における周辺排気ポート４６，９２の形状は図示のようなスリット形状に限るものではなく、円形、矩形なども可能であり、多孔状のものでもよい。中央排気ポート３４，８４の形状および個数も任意に選択できる。中央排気部３５，８５と周辺局所排気部４５，１００とで真空ポンプを別個にする構成も可能である。パージガス機構８２（２２〜３２）の構成や給気ポート２０，８１の取付位置等も種々の変形が可能である。本発明における被処理体は、半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も含まれる。

本発明の第１の実施形態に係る真空処理装置の全体構成を示す略平面図である。 上記真空処理装置の要部の構成を示す略側断面図である。 上記真空処理装置の作用を示す拡大略断面図である。 第１の実施形態の一変形例による真空処理装置の全体構成を示す略平面図である。 第２の実施形態に係る真空処理装置の構成を示す略平面図である。 第２の実施形態に係る真空処理装置の構成を示す略側断面図である。 第２の実施形態の一変形例による真空処理装置の構成を示す略側断面図である。

符号の説明

１０ 真空搬送室
１２ 真空処理室
１４ ロードロック室
２０ 給気ポート
２２ パージガス供給部
３４，８４ 中央排気ポート
３５，８５ 中央排気部
３６ 排気管
３８ 真空ポンプ
４０，４２ 開閉弁
４４ 流量制御弁
４５，１００ 周辺局所排気部
４６，９２ 周辺局所排気ポート
４８ 排気管
５０ 流量制御弁
５２ 開閉弁
５４ 排気コントローラ
７６ 真空処理室
７８ ロードロック室
８０ カセット室
８２ パージガス供給機構
ＧＡ ゲートバルブ
ＧＢ ゲートバルブ
ＤＶ ドアバルブ

Claims (21)

1. 室内が減圧状態に保たれ、室内と隣室との間で被処理体の搬送を行う搬送機構が設けられている真空搬送室と、
   前記真空搬送室に第１のゲートバルブを介して接続され、減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、
   前記第１のゲートバルブに近接して前記真空搬送室の底面に設けられた第１の排気ポートと、
   前記真空搬送室の室内を真空排気するために前記第１の排気ポートに接続された第１の排気部と
   を有する真空処理装置。
2. 前記真空搬送室の中心部またはその付近の底面に設けられた第２の排気ポートと、
   前記真空搬送室の室内を真空排気するために前記第２の排気ポートに接続された第２の排気部と
   を有する請求項１に記載の真空処理装置。
3. 前記第１のゲートバルブが閉まっている第１の期間中は少なくとも前記第２の排気部に排気動作を行わせ、前記第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第２の期間中は少なくとも前記第１の排気部に排気動作を行わせる請求項２に記載の真空処理装置。
4. 前記第２の期間中は前記第２の排気部を停止させておく請求項３に記載の真空処理装置。
5. 前記第１の排気部が、前記第１の排気ポートと真空ポンプとを結ぶ第１の排気路と、前記第１の排気路に設けられた第１の開閉弁とを有し、
   前記第２の排気部が、前記第２の排気ポートと前記真空ポンプとを結ぶ第２の排気路と、前記第２の排気路に設けられた第２の開閉弁とを有する請求項２〜４のいずれか一項に記載の真空処理装置。
6. 前記第１の排気部が、排気流量を制御するために前記第１の排気路に設けられた第１の流量制御弁を有し、
   前記第２の排気部が、排気流量を制御するために前記第２の排気路に設けられた第２の流量制御弁を有する請求項５に記載の真空処理装置。
7. 前記真空搬送室にパージガスを供給するためのパージガス供給部を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
8. 前記パージガス供給部が、前記真空搬送室内で前記搬送機構よりも高い位置に設けられている給気ポートを有する請求項７に記載の真空処理装置。
9. 前記パージガス供給部が、前記真空搬送室内の圧力を設定値に保つように前記パージガスを供給する請求項７または請求項８に記載の真空処理装置。
10. 前記真空搬送室に第２のゲートバルブを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、大気圧空間と前記真空搬送室との間で転送される被処理体を一時的に留め置くために室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室を有する請求項１〜９のいずれか一項に記載の真空処理装置。
11. 減圧下の室内で被処理体に所定の処理が行われる真空処理室と、
    前記真空処理室にゲートバルブを介して接続されるとともに大気圧空間とドアバルブを介して接続され、室内に前記真空処理室と前記大気圧空間との間で被処理体の搬送を行うための搬送機構が設けられ、室内が選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるロードロック室と、
    前記ゲートバルブに近接して前記ロードロック室の底面に設けられた第１の排気ポートと、
    前記ロードロック室の室内を真空排気するために前記第１の排気ポートに接続された第１の排気部と
    を有する真空処理装置。
12. 前記ロードロック室の中心部またはその付近の底面に設けられた第２の排気ポートと、
    前記ロードロック室の室内を真空排気するために前記第２の排気ポートに接続された第２の排気部と
    を有する請求項１１に記載の真空処理装置。
13. 前記第２の排気部の排気能力が前記第１の排気部の排気能力よりも大きい請求項１２に記載の真空処理装置。
14. 前記第１の排気部が、前記第１の排気ポートと真空ポンプとを結ぶ第１の排気路と、前記第１の排気路に設けられた第１の開閉弁とを有し、
    前記第２の排気部が、前記第２の排気ポートと前記真空ポンプとを結ぶ第２の排気路と、前記第２の排気路に設けられた第２の開閉弁とを有する請求項１２または請求項１３に記載の真空処理装置。
15. 前記ドアバルブを開けている第１の期間中は前記第１および第２の排気部を止めておき、前記ドアバルブを閉めてから前記ロードロック室内の圧力を大気圧から真空の設定値まで減圧する第２の期間中は少なくとも前記第２の排気部に排気動作を行わせ、前記ロードロック室内の圧力を前記設定値付近に保持した状態で前記第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第３の期間中は少なくとも前記第１の排気部に排気動作を行わせる請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の真空処理装置。
16. 前記第３の期間中は前記第２の排気部を止めておく請求項１５に記載の真空処理装置。
17. 前記ロードロック室の室内を真空排気するために前記第２の排気部よりも排気能力の小さい第３の排気部を第２の排気ポートに接続し、
    前記ドアバルブを開けている第１の期間中は前記第１、第２および第３の排気部を止めておき、前記ドアバルブを閉めてから前記ロードロック室内の圧力を大気圧から真空の設定値まで減圧する第２の期間中は少なくとも前記第２の排気部に排気動作を行わせ、前記ロードロック室内の圧力が前記設定値に達した後に前記第１のゲートバルブが閉まっている第３の期間中は少なくとも前記第３の排気部に排気動作を行わせ、前記第１のゲートバルブが開く直前から閉まった直後までの第４の期間中は少なくとも前記第１の排気部に排気動作を行わせる請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の真空処理装置。
18. 前記第４の期間中は前記第２および第３の排気部を止めておく請求項１７に記載の真空処理装置。
19. 前記ロードロック室にパージガスを供給するためのパージガス供給部を有する請求項１１〜１８のいずれか一項に記載の真空処理装置。
20. 前記パージガス供給部が、前記ロードロック室内で前記搬送機構よりも高い位置に設けられている給気ポートを有する請求項１９に記載の真空処理装置。
21. 前記パージガス供給部が、前記ロードロック室内の圧力を前記設定値に保つように前記パージガスを供給する請求項１９または請求項２０に記載の真空処理装置。
    
    
    
    

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