JP4071047B2 - 加熱冷却装置、真空処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板保持装置の技術分野にかかり、特に、真空処理の前処理を行う加熱冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7の符号101は従来の真空処理装置の全体像を示している。この真空処理装置101は、大気側搬送室111と、加熱冷却装置110と、真空側搬送室112と、処理室114とを有している。
【0003】
大気側搬送室111と加熱冷却装置110との間は基板搬送装置123によって接続されている。大気側搬送室111内には、不図示の搬送ロボットが配置されており、その搬送ロボットによって処理対象の基板が基板搬送装置123上に載置されると、基板搬送装置123が動作し、その基板は加熱冷却装置110内に搬入される。
【0004】
加熱冷却装置110の内部構造を図8に示す。
【0005】
加熱冷却装置110は二室構造になっており、加熱室131と冷却室132が上下二段に配置されている。
【0006】
蓋160は、加熱室131の上部に取り付けられている。図8は蓋160を本体161から跳ね上げた状態である。未処理の基板は、加熱室131に設けられたバルブ135を開けて加熱室131内に搬入され、ピン146上に乗せられる。符号105はその状態の基板を示している。
【0007】
蓋160の本体内部に面する面、及び、加熱室131の底壁上の両方の位置に赤外線ランプヒータ141、142がそれぞれ配置されている。
【0008】
バルブ135を閉じ、加熱室131内を真空排気した後、赤外線ランプヒータ141、142に通電すると基板105は加熱される。
【0009】
符号172は、真空側搬送室112内に配置された基板搬送ロボットのアームであり、符号173はそのアーム172先端に取り付けられたハンドを示している。
【0010】
基板105が所定温度まで昇温すると、加熱室131内での処理は終了し、ハンド173上に乗せて加熱冷却室110から取り出される。符号106は取り出された基板を示しており、この基板106は、次に処理室114内に搬入され、真空処理が行われる。
【0011】
ここでは処理室114はスパッタリング装置であり、その真空槽131に接続された複数のカソード室1321〜1323によって、基板106表面に複数層の薄膜が順次積層される。
【0012】
処理室114内での処理が終了した基板は、ハンド173上に乗せて取り出される。この基板搬送ロボットのアーム172は上下移動可能に構成されており、アーム172の上下移動により、ハンド172が、下段位置の冷却室132と同じ高さまで上下移動し、基板を乗せた状態で、ハンド172が冷却室132内に挿入され、載置される。
【0013】
冷却室132内に載置された基板は所定温度まで冷却された後、冷却室132と大気との間に設けられたバルブ136を開け、基板搬送装置123によって取り出し、ストッカに戻す。
【0014】
上記のような従来技術の加熱冷却装置110は、加熱室131と冷却室132とを別々に持ち、搬出入口も別個なため、搬出入を行う際には、基板搬送装置123や基板搬送ロボットのハンド172の高さを上下移動させる等、周囲の装置の構造が複雑且つ高価になるという欠点がある。
【0015】
また、加熱室131内に配置された基板が破損した場合、その破片の落下により本体161の赤外線ランプヒータ142が破壊するという問題があり、しかも、破片を取り出しにくいため、対策が求められている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、周辺の装置の構成を簡単にでき、また、破片の取り出しを簡単に行える加熱冷却装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、容器状の本体と、前記本体上部の容器開口を閉塞する蓋と、前記蓋の前記容器状の本体の内部に面する位置に設けられた赤外線ランプヒータと、本体内部に配置され、密着された基板を冷却可能に構成された下側冷却板と、前記下側冷却板と前記蓋の間に配置された上側冷却板と、前記上側冷却板上に配置され、前記赤外線ランプヒータから射出された赤外線を反射し、前記赤外線の前記下側冷却板への照射を遮蔽する反射板と、前記反射板と前記蓋の間に搬入された基板を前記反射板上で支持し、昇降移動可能な上側ピンと、前記反射板と前記下側冷却板の間に搬入された基板を前記下側冷却板上で支持し、前記上側ピンとは独立に昇降移動可能な下側ピンと、前記本体側面に設けられ、前記基板が通過する通過口とを有し、前記反射板と前記上側冷却板と前記下側冷却板が一緒に昇降移動することにより、前記下側冷却板を前記通過口よりも下方に位置させながら、前記反射板と前記上側冷却板が前記通過口よりも上方に位置する下側搬出入状態と、前記反射板と前記上側冷却板と前記下側冷却板が前記通過口よりも下側に位置する上側搬出入状態を採れるように構成された加熱冷却装置である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の加熱冷却装置であって、前記上側ピンは前記上側冷却板に設けられ、前記反射板を挿通された加熱冷却装置である。
請求項3記載の発明は、請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の加熱冷却装置であって、前記反射板と前記上側冷却板は四辺形であり、その一辺を軸にして所定角度回転可能に構成され、前記蓋と前記上側冷却板及び前記反射板を跳ね上げると、前記下側冷却板上で破損した基板を前記本体の上部から取り出せるように構成された加熱冷却装置である。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の加熱冷却装置と、基板搬送ロボットが配置された真空側搬送室と、基板を処理する真空処理室とを有する真空処理装置であって、前記真空側搬送室と前記加熱冷却装置とは前記通過口によって接続され、前記下側搬出入状態と前記上側搬出入状態では、前記基板搬送ロボットのハンドを前記通過口から前記加熱冷却装置内に挿入し、前記下側搬出入状態では前記下側ピンと前記ハンドの間、前記上側搬出入状態では前記上側ピンと前記ハンドの間で前記基板の受渡を行なえるように構成された真空処理装置である。
請求項5記載の発明は、内部にストッカが設けられた大気側搬送室を有する請求項4記載の真空処理装置であって、前記本体には、バルブによって開閉可能な搬出入口が設けられ、前記大気側搬送装置と前記加熱冷却装置とは前記搬出入口によって接続された真空処理装置である。
【0018】
本発明は上記のように構成されており、本体に設けられた通路をバルブで塞ぎ、蓋を閉じると、加熱冷却装置の内部を真空排気できるようになっている。
【0019】
上側及び下側の冷却板とピン、及び反射板は、加熱冷却装置の真空雰囲気を維持した状態で上昇と下降、即ち昇降移動ができるように構成されている。
【0020】
下側ピンは、下側冷却板に対して独立に昇降移動可能に構成されているから、下側ピン上に基板を乗せた状態で下側ピンを下側冷却板に対して降下させると基板は下側冷却板上に移載される。
【0021】
また、本発明では、下側ピンは上側ピンに対して独立に昇降移動可能に構成されているから、上側ピン上に基板を配置した状態で下側ピンを昇降移動させ、基板の搬出入や、下側冷却板上への基板の着脱を行えるようになっている。
【0022】
また、本発明では下側及び上側冷却板内には冷却水等の冷媒が循環されており、熱伝導によって基板を冷却するように構成されている。
【0023】
蓋に設けられた赤外線ランプヒータから赤外線を照射し、上側ピン上に載置した基板に照射すると、その基板は加熱される。基板を透過した赤外線は反射板によって基板側に戻され、再照射されるので、基板が効率よく加熱される。
【0024】
反射板によって赤外線が遮られ、下側冷却板や、その上に配置された基板には照射されず、基板の冷却が妨害されないようになっている。
【0025】
反射板の下方に上側冷却板を配置し、反射板と上側冷却板は間隔を開けておくと、反射板が昇温する場合でも、上側冷却板によって反射板の熱が、下側冷却板の方には伝わらないようにすることができ、反射板による基板昇温の障害もなくなる。
【0026】
また、本発明では反射板と上側冷却板は四辺形であり、その一辺を軸にして所定角度回転可能に構成されている。従って、蓋を開け、且つ、上側冷却板と反射板を下側冷却板上から跳ね上げておくと、下側冷却板上に落下した基板の破片を簡単に除去することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1の符号1は、本発明の加熱冷却装置10を有する真空処理装置の全体像を示している。
【0028】
この真空処理装置1は、大気側搬送室11と、加熱冷却装置10と、真空側搬送室13と、真空処理室14とを有している。
【0029】
大気側搬送室11内には、基板ストッカ21と、基板搬送装置23とが配置されており、基板ストッカ21内には、複数枚の基板22が配置されている。これらの基板22のうち未処理の基板は、後述するように、基板搬送装置23によって1枚ずつ取り出され、加熱冷却装置10内に搬入され、所定温度に加熱される。
【0030】
真空側搬送室13内には、図2や図3の符号70で示すような基板搬送ロボットが配置されており、加熱冷却装置10内で所定温度に加熱された基板は、基板搬送ロボット70によって取り出され、真空処理室14内に搬入される。
【0031】
真空処理室14は、この実施例ではスパッタリング装置であり、真空槽31の側面に、複数のカソード室311〜313が取り付けられて構成されている。加熱冷却装置10内から取り出された基板は真空槽31内に搬入され、各カソード室311〜313内に設けられたターゲットにより、複数層の薄膜が積層される。ここでは各カソード室311〜313内のターゲットは鉛直に配置されており、真空槽31内に水平に搬入された基板は鉛直に起立させられた後、各ターゲットと対面して順次スパッタリングが行われる。
【0032】
上記のような成膜処理が終了した基板は、基板搬送ロボット70によって真空槽31から取り出され、加熱冷却装置10に戻される。
【0033】
そして、加熱冷却室10内で冷却された後、基板搬送装置23によって取り出され、基板ストッカ21に戻される。
【0034】
加熱冷却装置10の内部構造を図2に示す。
【0035】
加熱冷却装置10は、長方形の蓋60と、外形が直方体形状であって容器状の本体61とを有しており、蓋60を本体61の上部の開口に密着させると、本体61の開口は閉塞され、本体61内部は蓋60によって密閉されるようになっている。
【0036】
本体61は、一側面が大気側搬送室11内の基板搬送装置23に接続され、その側面と対向する側面が真空側搬送室13に接続されている。その両方の側面(基板搬送装置23に接続された側面と、真空側搬送室13に接続された側面)には、それぞれ通路が形成されている。
【0037】
各通路はバルブによって閉塞される構造になっており、蓋60と各バルブを閉じると、本体61の内部雰囲気は周囲の雰囲気から遮断される。図2や図3では、基板搬送装置23に接続された側面の通路は、バルブ31によって塞がれた状態になっており、真空側搬送室13側の通路だけが符号32によって示されている。
【0038】
バルブ31で塞がれる通路及び、真空側搬送室13に接続される通路32は水平方向に伸びる横長状に形成されており、ガラス基板やシリコンウェハー等の基板が水平な状態で各通路を通過できるようになっている。
【0039】
本体60の内部には、二枚の冷却板45a、45bが、上下方向に間隔を開けて互いに平行に配置されている。符号45aは上側の冷却板を示しており、符号45bは下側の冷却板を示している。
【0040】
上側冷却板45aと下側冷却板45bには孔が穿設されており、上側冷却板45aの孔と、下側冷却板45bの孔には、上側ピン46aと下側ピン46bとが鉛直に挿通されている。上側ピン46aと下側ピン46bとは、それぞれ複数本設けられ、その上部に基板を乗せられるように構成されている。
【0041】
符号72、73は、真空側搬送室12内に配置された基板搬送ロボットのアームとハンドを示している。アーム72の伸縮と回転により、ハンド73は水平面内を移動可能に構成されている。ハンド73は、通路32と同じ高さに配置されており、通路32を通って加熱冷却装置10内に挿入できるように構成されている。符号6は、ハンド73上に乗せられた基板を示している。
【0042】
図3に示すように、下側冷却板45bの四隅位置には、支柱49が立設されており、上側冷却板45aは、その一辺が二本の支柱49に回動可能に取り付けられている。従って、上側冷却板45aは二本の支柱49で支持されており、且つ、その二本の支柱49によって下側冷却板45bに取り付けられていることになる。
【0043】
また、他の二本の支柱49の上部は、上側冷却板45aの一辺を係止可能に形成されており、上側冷却板45aが水平な状態になったときに、上側冷却板45aは、四本の支柱49によって支持されるように構成されている。
【0044】
下側冷却板45bは、不図示の昇降機構に接続されており、その昇降機構を動作させると、上側冷却板45aも、支柱49と共に、下側冷却板45bと一緒に加熱冷却装置10内を上下方向に昇降移動する。
【0045】
図3は、下側冷却板45b上で基板8が破損したときの様子を示している。破損した基板8は、蓋60と上側冷却板45aを跳ね上げると、本体61の上部から取り出すことができる。
【0046】
同図の符号20は、上側冷却板45aの上部表面に取り付けられた反射板を示している。蓋60には、赤外線ランプヒータ41が設けられており、上側冷却板45aを水平にし、蓋60を閉じた状態にして赤外線ランプヒータ41に通電した場合、赤外線ランプヒータ41から放射される赤外線は、反射板20によって反射され、上側冷却板45aには照射されないようになっている。
【0047】
また、反射板20は、上側冷却板45aに固定されており、上下の冷却板45a、45bの昇降移動と一緒に昇降移動するように構成されている。
【0048】
上側のピン46aと下側のピン46bとは、上側と下側冷却板45a、45b及び反射板20に対して相対的に上下方向に昇降移動可能に構成されている。
【0049】
また、上側のピン46aと下側のピン46bとは、別個に昇降移動可能に構成されている。
【0050】
図2は上側ピン46aが上方位置に移動し、静止した状態で上端部分に基板5が配置され、且つ、下側のピン46bが下方位置に移動し、基板7が下側冷却板45b上に配置された状態を示している。
【0051】
上記のような加熱冷却装置10内への基板の搬出入手順を説明すると、先ず、図4(a)に示したように、上側のピン46aを上昇させ、その上端部分を上側冷却板45aよりも上方に突き出させ、未処理基板34を乗せておき、加熱冷却装置10内を真空排気しながら赤外線ランプヒータ41に通電し、赤外線ランプヒータ41から赤外線を放出させる。赤外線は上側のピン46a上の未処理基板34に照射され、未処理基板34が加熱される。
【0052】
図4〜図6では、反射板20は省略してあるが、上側のピン46aは反射板20上に突き出されている。赤外線ランプヒータ41から放出された赤外線の一部は未処理基板34に吸収される。他の一部は未処理基板34を透過し反射板20によって反射され、未処理基板34に再照射され、再吸収される。このように、未処理基板34を透過した赤外線は反射板20によって反射されるため、上側及び下側冷却板45a、45bには到達せず、上側及び下側冷却板45a、45bは輻射熱では加熱されないようになっている。
【0053】
図4(a)の符号35は、真空処理室14内で薄膜が形成され、基板搬送ロボット70のハンド73上に乗せられた状態の処理済み基板を示している。
【0054】
未処理基板34が所定温度まで昇温されると、通路32を塞いでいたバルブが移動し、通路32によって加熱冷却装置10内と真空側搬送室13内とが接続される。
【0055】
また、上側及び下側冷却板45a、45bは、反射板20と共に一緒に上方に移動し、上側冷却板45a及び反射板20を通路32よりも上方、且つ、下側冷却板45bを通路32よりも下方に位置させる。
【0056】
このとき、下側のピン46bは予め降下させておき、ハンド73を通路32を通し、加熱冷却装置10内に挿入すると、処理済み基板35は加熱冷却装置10内に搬入され、図4(b)に示すように上側冷却板45aと下側冷却板45bの間で静止する。
【0057】
次いで、図4(c)に示すように、下側のピン46bを上方に移動させると、処理済み基板35は、ハンド73上から持ち上げられ、下側のピン46bの上部に移載される。
【0058】
そして、図5(d)に示すように、ハンド73を加熱処理室10内から抜去した後、同図(e)に示すように、下側ピン46bを降下させ、処理済み基板35を下側冷却板45b上に移載すると、処理済み基板35は下側冷却板45b表面に密着される。
【0059】
処理済み基板35は、成膜処理によって温度が100℃以上に上昇しているが、下側冷却板45bの内部には水等の冷媒が循環されており、処理済み基板35は下側冷却板45bの表面に密着されると熱伝導によって冷却される。
【0060】
また、上側冷却板45a内部にも冷媒が循環されており、赤外線ランプヒータ41によって未処理基板34を加熱するときに反射板20が昇温してしまっても、反射板20の裏面から放射される熱は、上側冷却板45aによって遮蔽され、下側冷却板45b上の処理済み基板35には熱は伝わらないようになっている。
【0061】
次に、未処理基板34は上側ピン46aによって持ち上げた状態で、図5(f)に示すように、上側及び下側冷却板45a、45bを上側及び下側ピン46a、46bと共に降下させ、上側冷却板45aがハンド73よりも下方で、且つ、未処理基板34がハンド73よりも上方に位置したところで静止させる。
【0062】
次いで、図6(g)に示すように、ハンド73を加熱冷却装置10内に挿入すると、ハンド73は、上側冷却板45aと未処理基板34の間の挿入される。
【0063】
この加熱冷却装置10では、上側ピン46aは、上側冷却板45aに固定されており、次いで、上側ピン46aを、上側及び下側冷却板45a、45bと共に更に降下させると、同図(h)に示すように、未処理基板34はハンド73上に移載される。
【0064】
そして、同図(i)に示すように、ハンド73を加熱冷却室10内部から抜去すると、未処理基板34は真空側搬送室13内に搬入される。
【0065】
そして、真空側搬送室13との間の通路32をバルブで塞ぎ、下側ピン46bを、下側冷却板45bに対して相対的に上昇させ、処理済み基板35を下側ピン46bによって持ち上げる。次いで、上側及び下側冷却板45a、45bを昇降移動させ、大気側搬送室11内の基板搬送装置23に対する高さを適合させた後、基板搬送装置23に接続された通路のバルブを開け、処理済み基板35を搬出し、ストッカ21に納める。
【0066】
上記のように、加熱冷却室10内への未処理基板の搬入と、処理済み基板の搬出とを繰り返し行い、基板ストッカ21に装着された未処理基板を順次処理する。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱冷却装置10では、上下の冷却板45a、45bが、上下のピン46a、46bや基板34、35と共に昇降移動するので、基板搬送ロボットのハンド73や基板搬送装置23が昇降移動しなくても、加熱冷却装置10内への基板の搬出入が行える。従って、真空処理装置1全体のコストが低下する。
【0068】
赤外線ランプヒータが射出する赤外線は反射板によって遮蔽され、下側冷却板45b上で冷却される基板には照射されないので、冷却効率が低下することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の真空処理装置の一例
【図2】その加熱冷却室の内部を説明するための図(1)
【図3】その加熱冷却室の内部を説明するための図(2)
【図4】(a)〜(c):加熱冷却室への基板の搬出入方法を説明するための図(1)
【図5】(d)〜(f):加熱冷却室への基板の搬出入方法を説明するための図(2)
【図6】(g)〜(i):加熱冷却室への基板の搬出入方法を説明するための図(3)
【図7】従来技術の加熱冷却装置を有する真空処理装置
【図8】従来技術の加熱冷却装置
【符号の説明】
6、8、34、35……基板
20……反射板
41……赤外線ランプヒータ
45a……上側冷却板
45b……下側冷却板
46a……上側ピン
46b……下側ピン
60……蓋
61……本体
70……基板搬送ロボット
73……ハンド
Claims (5)
- 容器状の本体と、前記本体上部の容器開口を閉塞する蓋と、
前記蓋の前記容器状の本体の内部に面する位置に設けられた赤外線ランプヒータと、
本体内部に配置され、密着された基板を冷却可能に構成された下側冷却板と、
前記下側冷却板と前記蓋の間に配置された上側冷却板と、
前記上側冷却板上に配置され、前記赤外線ランプヒータから射出された赤外線を反射し、前記赤外線の前記下側冷却板への照射を遮蔽する反射板と、
前記反射板と前記蓋の間に搬入された基板を前記反射板上で支持し、昇降移動可能な上側ピンと、前記反射板と前記下側冷却板の間に搬入された基板を前記下側冷却板上で支持し、前記上側ピンとは独立に昇降移動可能な下側ピンと、
前記本体側面に設けられ、前記基板が通過する通過口とを有し、
前記反射板と前記上側冷却板と前記下側冷却板が一緒に昇降移動することにより、前記下側冷却板を前記通過口よりも下方に位置させながら、前記反射板と前記上側冷却板が前記通過口よりも上方に位置する下側搬出入状態と、前記反射板と前記上側冷却板と前記下側冷却板が前記通過口よりも下側に位置する上側搬出入状態を採れるように構成された加熱冷却装置。 - 前記上側ピンは前記上側冷却板に設けられ、前記反射板を挿通された請求項1記載の加熱冷却装置。
- 前記反射板と前記上側冷却板は四辺形であり、その一辺を軸にして所定角度回転可能に構成され、
前記蓋と前記上側冷却板及び前記反射板を跳ね上げると、前記下側冷却板上で破損した基板を前記本体の上部から取り出せるように構成された請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の加熱冷却装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の加熱冷却装置と、
基板搬送ロボットが配置された真空側搬送室と、基板を処理する真空処理室とを有する真空処理装置であって、
前記真空側搬送室と前記加熱冷却装置とは前記通過口によって接続され、
前記下側搬出入状態と前記上側搬出入状態では、前記基板搬送ロボットのハンドを前記通過口から前記加熱冷却装置内に挿入し、前記下側搬出入状態では前記下側ピンと前記ハンドの間、前記上側搬出入状態では前記上側ピンと前記ハンドの間で前記基板の受渡を行なえるように構成された真空処理装置。 - 内部にストッカが設けられた大気側搬送室を有する請求項4記載の真空処理装置であって、
前記本体には、バルブによって開閉可能な搬出入口が設けられ、前記大気側搬送室と前記加熱冷却装置とは前記搬出入口によって接続された真空処理装置。
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