JPH11217670A - 枚葉式ロードロック装置及び基板清浄化方法 - Google Patents
枚葉式ロードロック装置及び基板清浄化方法Info
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- JPH11217670A JPH11217670A JP16521198A JP16521198A JPH11217670A JP H11217670 A JPH11217670 A JP H11217670A JP 16521198 A JP16521198 A JP 16521198A JP 16521198 A JP16521198 A JP 16521198A JP H11217670 A JPH11217670 A JP H11217670A
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Abstract
ことができる枚葉式ロードロック装置の提供。 【解決手段】ノズル付きフランジ25中心から基板1外
周に向かって、ガスを吹き出す噴射ノズル40を有し、
基板1外周部における基板1とノズル付きフランジ内壁
41の隙間は3mm以下であり、基板テーブル24中心
に排気ポート29Aを有している、真空容器21の上部
に設けられた開口部を真空容器21内側から密閉する基
板テーブル24と真空容器21外側から密閉するノズル
付きフランジ25とで形成された小部屋60に基板1を
挿入し、小部屋60を粗引き後基板テーブル24が下降
し本排気を行う、枚葉式ロードロック装置。
Description
陽電池、メモリディスク製造分野で用いられる基板の成
膜装置あるいはクラスタツールにおいて、大気中から高
真空に排気された処理装置への基板の搬入および処理装
置から大気中への搬出を行うためのロードロック装置お
よびその基板の清浄化方法に関する。
装置として、特公昭63−45467号公報がある。ま
た、処理装置から独立したロードロック装置の例として
は特公平10−50798号公報がある。
ク装置に求められる条件は、基板雰囲気を大気から所定
の圧力まで出来るだけ短い時間で粗排気し、また、真空
から大気圧に短時間で昇圧することである。従来から、
前記従来の技術に示したように基板テーブルとノズル付
きフランジで構成される小部屋のみを大気に開放し、基
板テーブル上に基板を搬入後、ノズル付きフランジを降
下させ小部屋60を密閉し、粗排気を行い、小部屋の圧
力が所定の圧力に達した時点で基板テーブルを降下させ
本排気を行う方式のロードロック装置が用いられてい
る。この方式のロードロック装置においては、真空容器
内は常に高真空ポンプにより排気されているため、基板
テーブル降下後は、基板雰囲気は速やかに排気され比較
的短時間で目標の圧力に到達できる。しかし、粗引きの
過程は、単に小部屋内のガスを排出するのみではなく、
基板表面および内壁に吸着している水分を剥離し排出す
る過程である。一般に、真空容器を一度大気中に露出す
ると一瞬の間におよそ100層の水分子を表面に吸着さ
れるといわれる。この容器を真空排気する場合には、水
分子が最表面の1層を残す程度にまで取り除いてしまわ
なければ高真空ポンプに切替え可能な10Pa程度まで
圧力は下がらない。したがって、この排気時間を短縮す
ることは、排気時間全体を短縮する上で重要になる。一
方、排気段階において小部屋内を急激に減圧すると、小
部屋内のガス流が乱流となり小部屋底面や基板裏面に付
着しているパーティクルが巻き上げられ基板上面に付着
してしまう不都合が生じる。また、粗排気段階には小部
屋内のガスは断熱膨張し急激に温度が下がる。その結果
空気中の水分あるいは揮発性有機物が凝結しエアロゾル
を生じ、これが基板上面に落下し電子デバイス特性に悪
影響を及ぼす。また、一般の装置においては、搬入専用
と搬出専用のロードロック装置を設けている。処理装置
に搬入される基板は十分に清浄化されているが、処理装
置の中では反応ガスを流しながら物理的、化学的な反応
により膜付けあるいはエッチングが行われており、反応
ガスや副生成物がパーティクルとして多く基板に付着す
る。1つのロードロック室を用いて基板の搬入と搬出を
行うと、搬出基板に付着しているガスや副生成物がロー
ドロック室を介して搬入基板に悪影響を及ぼす。これが
搬入および搬出用の2個のロードロック装置を設けてい
た理由である。
になされたもので、特に、パーティクルを迅速に除去し
基板を清浄に保つことができる枚葉式ロードロック装置
及び基板清浄化方法を提供することを目的とする。
ドロック装置は、真空容器の上部に設けられた開口部を
前記真空容器内側から密閉する基板テーブルと前記真空
容器外側から密閉するノズル付きフランジとで形成され
た小部屋に基板を挿入し、前記小部屋を粗排気後基板テ
ーブルが下降し本排気を行う枚葉式ロードロック装置に
おいて、前記ノズル付きフランジ中心から前記基板外周
に向かって、ガスを吹き出す噴射ノズルを有し、基板外
周部における基板とノズル付きフランジ内壁の隙間は3
mm以下であり、基板テーブル中心に排気ポートを有し
ている構成であり、また、真空容器の上部に設けられた
開口部を前記真空容器内側から密閉する基板テーブルと
前記真空容器外側から密閉するノズル付きフランジとで
形成された小部屋に基板を挿入し、前記小部屋を粗排気
後基板テーブルが下降し本排気を行う枚葉式ロードロッ
ク装置において、前記小部屋を粗排気する過程におい
て、前記噴射ノズルから一時的にガスパージを行い、基
板の表裏面および小部屋底面に付着しているパーティク
ルを粗引きポンプ側へ排出する構成であり、また、真空
容器の上部に設けられた開口部を前記真空容器内側から
密閉する基板テーブルと前記真空容器外側から密閉する
ノズル付きフランジとで形成された小部屋に基板を挿入
し、前記小部屋を粗排気後基板テーブルが下降し本排気
を行う枚葉式ロードロック装置において、前記小部屋を
粗排気する過程において、前記噴射ノズルから一時的に
乾燥ガスによるパージを行い、基板の表裏面に吸着して
いる水分子を粗引きポンプ側へ排出する方法であり、ま
た、記真空容器の上部に設けられた開口部を前記真空容
器内側から密閉する基板テーブルと前記真空容器外側か
ら密閉するノズル付きフランジとで形成された小部屋に
基板を挿入し、前記小部屋を粗引き後基板テーブルが下
降し本排気を行う枚葉式ロードロック装置において、前
記小部屋をベントする過程で、一時的に排気を行い、基
板に付着しているパーティクルを粗引きポンプ側に排出
する方法であり、また、前記パージガス又は乾燥ガスは
100℃程度に加熱されている方法であり、さらに、前
記パージガス又は乾燥ガスを、噴射ノズルの上流側のイ
オナイザにより噴射直前でイオン化する方法である。
葉式ロードロック装置及び基板清浄化方法の好適な実施
の形態について説明する。図1は本発明による枚葉式ロ
ードロック装置を概略的に示す斜視図であり、図2は図
1の要部を詳細に示す構成図である。図1及び図2にお
いて符号21で示されるものは真空容器であり、この真
空容器21には各々独立した昇降機能である第1、第2
アクチュエータ22により昇降自在に構成された基板テ
ーブル24及びノズル付きフランジ25が設けられてい
る。前記各々アクチュエータ22はベローズ26により
真空が保たれるように構成され、前記真空容器21の底
部には高真空ポンプ用弁板27を有するヘッドバルブ2
8を介して高真空ポンプ4が接続されている。この基板
テーブル24には、図7で示すような円錐状の複数の側
面受け34及び上面が球形の底部受け35が設けられて
いる。
介して接続された搬送チャンバ6の真空搬送ロボット3
8で搬送された半導体基板である基板1は前記底面受け
35上に搬送載置され、処理後は大気搬送ロボット39
により外部へ搬送できるように構成されている。さら
に、前記ノズル付きフランジ25の内面には、基板1及
び基板テーブル24の中心に対応して噴射ノズル40が
形成され、この噴射ノズル40からのガスは、ノズル付
きフランジ25の内面のノズル付きフランジ内壁41を
介して基板1上に供給されるように構成されている。従
って、この噴射ノズル40は基板1及び基板テーブル2
4の中心に対応している。また、他の形態としては、図
4に示されるように、噴射ノズル40の下方に多数の小
孔40aを有する。ノズル板42が設けられ、この各小
孔40aを介して基板1上にガスを供給するように構成
することもできる。
基板テーブル24の上面には、真空容器21と密合する
ためのアリ溝に設けられたOリング50が設けられ、前
記噴射ノズル40の上流側には、パージバルブ51、ガ
スヒータ52及びガスをイオン化するためのイオナイザ
53が設けられている。なお、前述の構成は300mm
のシリコン基板に対応した構造である。さらに、基板1
外周部における基板1とノズル付きフランジ内壁41と
の隙間は3mm以下とし、基板テーブル24中心に排気
ポート29Aを設けた。ノズル付きフランジ25の中央
部の内壁と基板の隙間は、基板周辺より大きくし、ノズ
ルからの基板1上の気流速度をほぼ一定にするようにし
ている。これにより排気およびベントの過程において、
気流がパーティクル70を巻き上げ基板1に付着させる
ことをなくした。すなわち、小部屋60内においてパー
ジガスは、基板1の上面において中心から外周部へ軸対
象の流れとなり、排気ガスは基板1の下面において外周
部から中心部への軸対象な流れとなる。また、基板1の
縁部では小部屋60の内壁と基板1の隙間が狭く、基板
1の外周全体にわたり一定となっているため、気流は上
面から下面へ一様な流れとなる。装置立上げ後の初期の
状態において小部屋60内は、清浄化されている。しか
し、装置が稼働し基板の搬送が始まると、基板1が持ち
込むパーティクル70、基板1と基板受け34,35や
ロホットフィンガ38,39との接触によるパーティク
ル70などが小部屋60内に蓄積する。ただし、これら
のパーティクル70は基板1より低い位置、つまり基板
1の下面側のみに有り、基板1の下面側から上面側への
逆流をなくすことで、基板1の上面へのパーティクルの
付着を避けることができる。
排気ポート29Aから吸込まれたガスは、基板テーブル
内に設けられた排気トンネル33を通り真空容器21に
設けられた排気管32から粗引きバルブ31、フィルタ
30A及び粗引きポンプ30により外部へ排出される。
真空容器21の排気ポート入口へは、排気トンネル33
からのガスのほかに基板テーブル24と真空容器21の
隙間を通り小部屋60から直接流れ込むガスがある。し
かし、基板テーブル24と真空容器21の隙間は狭くし
てあるため、大部分は排気トンネル33からのガスとな
る。すなわち、大方のガスは基板1の上面中心から基板
1の下面中心へ向かって流れる。さらに、小部屋60を
粗引きする過程において、噴射ノズル40から一時的に
短時間のガスパージを行い、パージガスの気流により基
板1の表裏面および小部屋60の底面に付着しているパ
ーティクルを粗引きポンプ30側へ排出する。また、前
記ガスは水分を取り除いた乾燥ガスであり、また、前記
ガスは約100℃に加熱されたガスを使用する。さら
に、小部屋60をベントする過程で、短時間の排気を行
い、基板1に付着しているパーティクル70を粗引きポ
ンプ30側に排出する。さらに、前記基板1表面に付着
したパーティクル70の何れか又は全部を剥離、除去す
るため、前記噴射ノズル40から噴射する高温、乾燥ガ
スを噴射直前でイオン化するイオナイザ53が前記噴射
ノズル40の上流側に設けられている。
の搬入時の手順(図5のA〜D参照) 1. 基板テーブル24は上昇し真空容器21内と大気
側を遮断している。真空容器21は、高真空ポンプ4に
より排気され高真空を維持し、ノズル付きフランジ25
は、上昇位置にある。 2. 大気側から、大気側ロボット39により基板テー
ブル24上に基板1を搬入する。 3. ノズル付きフランジ25が下降し、密閉された小
部屋60を形成する。(図5のB) 4. 粗引きポンプ30により小部屋60を粗排気す
る。粗排気の過程で一時的にパージバルブ51を開き、
小部屋60にガスを導入する。 5. 粗引き完了後、基板テーブル24が下降し、高真
空ポンプ4により本排気される。(図5のC) 6. ゲートバルブ8が開き、搬送チャンバ6に基板1
を搬出する。次に、搬出時の手順(図5のCとD) 1. 上記(6)の状態で、図示しない処理装置側から
搬送チャンバ6を経て基板テーブル24上に基板1を搬
入する(図5のC) 2. 基板テーブル24が上昇しウエハ収納室である小
部屋60を形成する。(図5のD) 3. パージバルブ51が開き小部屋60を大気圧まで
ベントする。このベントの過程で一時的に粗引きバルブ
4aを開き、小部屋を排気する。 4. ノズル付きフランジ25が上昇後、大気側へ大気
側ロボット39で基板1を搬出する。(図5のA) ベントの初期段階において、真空中に大量のガスが放出
される。このガス流が基板1の中心付近に垂直に衝突す
ると基板1にダメージを与え、欠陥発生の原因になる可
能性がある。そのため、図4に示すようなノズル形状に
することによりガス流の方向を変え、基板1へのダメー
ジを減らすことができる。すなわち各ノズル40aはガ
スの流れ方向と一致させて並べているが、少しづつずら
せて配置してもよい。同時にこのノズル40aは、ベン
ト時のガスの流れを整流し、基板1上の流れを均一にす
るのにも役立つ。また、このようなノズルの代わりに周
知の拡散フイルタ(図示せず)を噴射ノズル40位置に
配置しても、同様の効果が得られる。
24の中心付近に開口を持つ粗引き用の排気管32が排
気トンネル33に対応し、粗引き時に大部分のガスがこ
こを通って排気されるようにすることで、基板1上面中
心から裏面の中心まで基板1表面に沿う流れをつくり、
装置内壁に付着したパーティクル70を基板1上面に巻
き上げることなくガスと一緒に速やかに排出する。すな
わち、従来のロードロック装置ではパーティクル70は
チャンバ内に蓄積されるのみであったが、本発明の装置
ではパーティクル70は排気により積極的に排出され、
チャンバ内には蓄積されない。粗引きの過程で一時的に
ガスでパージを行うことにより少なくとも基板1の表裏
面のパーティクル70を図2の粗引きポンプ30側へ排
出できる。また、ベントの過程で一時的に排気を行うこ
とにより少なくとも基板1の表裏面等のパーティクル7
0を粗引きポンプ30側へ排出することができる。
板1の接触位置は、図7のようにロードロック装置7の
中で最もパーティクル70の発生しやすいところの一つ
である。そのため基板1が置かれるときの微妙な位置ズ
レにより接触部で衝突や滑りが生じパーティクル70の
発生は避けられない。そのうえ発生したパーティクル7
0は、基板1近くにあるため、その処理を間違えれば製
品に悪影響を及ぼす。図7に示すように基板1の側面を
円錐状の側面受け34で受けることで気流の流れを乱さ
ず、生じたパーティクル70を基板1の裏面へ速やかに
流し、少なくとも基板1上面への付着は避けることがで
きる。また、枚葉式ロードロック装置では、大気から高
真空までの排気時間をいかに短縮するかがスループット
に大きく影響する。一方、高真空領域での排気速度はポ
ンプの開口面積と流路長さで決まるため、高い排気速度
を得るためには、広い開口面積を取り、かつ流路を短く
することが重要である。真空ポンプの有効排気速度は、 1/S=1/C+1/S0 S :有効排気速度 S0:実排気速度 C :コンダクタンス で表される。一方、円管のコンダクタンスと長さとの関
係は、図11のようになる。従って、排気開口径の長さ
と同じ長さの円管を介して排気する場合でも、ポンプの
有効排気速度は34%に減少してしまう。これらの問題
を回避するために、図2ではヘッドバルブ28を真空容
器21と一体の構造としている。
圧力変化を示したものである。圧力データは小部屋60
内をピラニゲージで、真空容器21内をピラニゲージお
よびB−Aゲージで、さらに搬送チャンバ6内をピラニ
ゲージおよびB−Aゲージで測定した値である。実線
は、大気側から真空へ搬入される基板の雰囲気圧力を、
破線は真空から大気へ搬出される基板の雰囲気圧力を示
している。このデータによると、排気時間は約20秒、
ベント時間は約5秒となっている。ロードロックの通過
基板数は、70〜80枚/時程度が可能であり、1台の
装置に1台のロードロック装置であっても十分に使用す
ることが明らかである。また、基板1を大気状態から真
空状態に搬送する場合、ノズル付きフランジ25を降下
させながら、パージバルブ51を開いて、ガスヒータ5
2で加熱された高温、乾燥ガスをノズル40から基板1
表面に向かって噴射を開始し、粗引き開始後0.5秒か
ら数秒のあいだ噴射を続ける。それによりガスが断熱膨
張して温度がガスの凝縮温度以下まで下がるのを防止
し、高温での基板1の水分を飛ばす効果が得られる。ま
た、前述の小部屋60におけるガス噴流の流れ状態は、
図3の黒矢印で示すように、基板1表面から剥離、除去
された水分 及びパークティクル等の一部もしくは全て
は粗引きポンプ30の手前に設けられた排ガスフィルタ
30Aによって捕集される。また、前記高真空ポンプ4
については、図1及び図2に示す配置例に限らず、図8
及び図9のように配設することもできるが、図8及び図
9の場合は基板テーブル24が障害となってコンダクタ
ンスが減少するため、図2の取付位置が最適である。
置及び基板表面の清浄化方法は、以上のように構成され
ているため、次のような効果を得ることができる。すな
わち、半導体装置分野では基板の大型化と、基板上に形
成する電子デバイスの微細化が進む中で、製品歩留まり
向上と製造装置のスループット(時間あたりの基板処理
枚数)の向上を図る上で基板表面の汚染を除去するため
のより効果的な方法とその装置が求められているが、本
発明の枚数仕込みロードロック装置を用いることによ
り、従来のゆっくりと排気及びベントを行うことでパー
クティクルを巻き上げず基板を清浄に保つという方法に
比べて、格段に早い粗引き、昇圧を行うことが可能とな
る。また、基板が位置する小部屋内は、常時高速のガス
流により清浄化されているため、従来のロードロック装
置のように真空容器内に徐々にパーティクルが蓄積され
て行くことはないため、定期的な容器内のクリーニング
は不要となる。また、パージガスを小部屋内に噴射する
直前にイオン化することにより電荷により付着している
パーティクルを中和し付着力を減少させて気流により取
り除くことが可能になる。
す一部切欠付き概略斜視図である。
圧力変化を示す特性図である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 真空容器(21)の上部に設けられた開口部
を前記真空容器(21)内側から密閉する基板テーブル(24)
と前記真空容器(21)外側から密閉するノズル付きフラン
ジ(25)とで形成された小部屋(60)に基板(1)を挿入し、
前記小部屋(60)を粗引き後基板テーブル(24)が下降し本
排気を行う枚葉式ロードロック装置において、 前記ノズル付きフランジ(25)中心から前記基板(1)外周
に向かって、ガスを吹き出す噴射ノズル(40)を有し、基
板(1)外周部における基板(1)とノズル付きフランジ内壁
(41)の隙間は3mm以下であり、基板テーブル(24)中心
に排気ポート(29A)を有していることを特徴とする枚葉
式ロードロック装置。 - 【請求項2】 真空容器(21)の上部に設けられた開口部
を前記真空容器(21)内側から密閉する基板テーブル(24)
と前記真空容器(21)外側から密閉するノズル付きフラン
ジ(25)とで形成された小部屋(60)に基板(1)を挿入し、
前記小部屋(60)を粗引き後基板テーブル(24)が下降し本
排気を行う枚葉式ロードロック装置において、前記小部
屋(60)を粗排気する過程において、前記噴射ノズル(40)
から一時的にガスパージを行い、基板(1)の表裏面およ
び小部屋(60)底面に付着しているパーティクルを粗引き
ポンプ(30)側へ排出することを特徴とする基板清浄化方
法。 - 【請求項3】 真空容器(21)の上部に設けられた開口部
を前記真空容器(21)内側から密閉する基板テーブル(24)
と前記真空容器(21)外側から密閉するノズル付きフラン
ジ(25)とで形成された小部屋(60)に基板(1)を挿入し、
前記小部屋(60)を粗引き後基板テーブル(24)が下降し本
排気を行う枚葉式ロードロック装置において、前記小部
屋(60)を粗排気する過程において、前記噴射ノズル(40)
から一時的に乾燥ガスによるパージを行い、基板(1)の
表裏面に吸着している水分子を粗引きポンプ(30)側へ排
出することを特徴とする基板清浄化方法。 - 【請求項4】 真空容器(21)の上部に設けられた開口部
を前記真空容器(21)内側から密閉する基板テーブル(24)
と前記真空容器(21)外側から密閉するノズル付きフラン
ジ(25)とで形成された小部屋(60)に基板(1)を挿入し、
前記小部屋(60)を粗引き後基板テーブル(24)が下降し本
排気を行う枚葉式ロードロック装置において、前記小部
屋(60)をベントする過程で、一時的にの排気を行い、基
板に付着しているパーティクルを粗引きポンプ側に排出
することを特徴とする基板清浄化方法。 - 【請求項5】 前記パージガス又は乾燥ガスは100℃
程度に加熱されていることを特徴とする請求項2又は3
記載の基板清浄化方法。 - 【請求項6】 前記パージガス又は乾燥ガスを、噴射ノ
ズル(40)の上流側のイオナイザ(53)により噴射直前でイ
オン化することを特徴とする請求項2,3,5の何れか
に記載の基板清浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16521198A JP4116149B2 (ja) | 1997-11-25 | 1998-06-12 | 枚葉式ロードロック装置 |
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JP32338597 | 1997-11-25 | ||
JP9-323384 | 1997-11-25 | ||
JP32338497 | 1997-11-25 | ||
JP9-323385 | 1997-11-25 | ||
JP16521198A JP4116149B2 (ja) | 1997-11-25 | 1998-06-12 | 枚葉式ロードロック装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11217670A true JPH11217670A (ja) | 1999-08-10 |
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JP16521198A Expired - Fee Related JP4116149B2 (ja) | 1997-11-25 | 1998-06-12 | 枚葉式ロードロック装置 |
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