(57)【要約】【課題】プロセス室内を所望の真空圧に維持した状態で、基板の搬入及び搬出が可能な差動排気シールを備えた真空チャンバーを提供する。【解決手段】真空チャンバー１０は、プロセス室Ｐを基板Ｗが通過するように所定の方向に基板Ｗを搬送可能な基板搬送機構としての浮上チャック４０と、プロセス室Ｐの周囲に配置され、搬送される基板Ｗ、及び該基板Ｗと対向するシール面２１との間の隙間を密封する差動排気シール２０と、を備え、浮上チャック４０は、搬送される基板Ｗの歪みを除去する歪み除去手段としても機能する。【選択図】図１
2010040990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス室を基板が通過するように所定の方向に基板を搬送可能な基板搬送機構と、
前記プロセス室の周囲に配置され、前記搬送される基板、及び該基板と対向するシール面との間の隙間を密封する差動排気シールと、
前記搬送される基板の歪みを除去する歪み除去手段と、
を備えることを特徴とする真空チャンバー。
【請求項２】
前記歪み除去手段は、前記基板と前記シール面との間の隙間が所定の微小隙間となるように、前記基板の歪みを除去することを特徴とする請求項１に記載の真空チャンバー。
【請求項３】
前記歪み除去手段は、前記基板のプロセス室側の表面及び反プロセス室側の裏面における圧力差を変更することで前記基板の歪みを除去することを特徴とする請求項１または２に記載の真空チャンバー。
【請求項４】
前記歪み除去手段は、前記基板の裏面を静電気により引き寄せることで前記基板の歪みを除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空チャンバー。
【請求項５】
プロセス室を基板が通過するように所定の方向に基板を搬送可能な基板搬送機構と、
前記プロセス室の周囲に配置され、前記搬送される基板、及び該基板と対向するシール面との間の隙間を密封する差動排気シールと、
前記基板と前記シール面との間の隙間を所定の微小隙間に保つ隙間調整手段と、
を備えることを特徴とする真空チャンバー。
【請求項６】
前記隙間調整手段は、前記プロセス室を構成する筐体を前記基板の表裏面に垂直な方向に移動可能な駆動機構を有することを特徴とする請求項５に記載の真空チャンバー。
【請求項７】
前記隙間調整手段は、前記基板のプロセス室側の表面及び反プロセス室側の裏面における圧力差を変更することで前記隙間を所定の微小隙間に保つことを特徴とする請求項５または６に記載の真空チャンバー。
【請求項８】
前記隙間調整手段は、前記基板の裏面を静電気により引き寄せることで前記隙間を所定の微小隙間に保つことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の真空チャンバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触シールをなす差動排気シールを備えた真空チャンバーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空や特殊ガス雰囲気に維持したプロセス室内で、基板をステージに載置して移動させ、基板を加工処理することが行なわれている（例えば、特許文献１，２参照。）。特許文献１に記載の装置では、基板を載置するテーブルの移動軸を筐体に対して相対移動させる構成において、移動軸の両面と筐体との間に一対の差動排気シールを設け、テーブルの滑らかな動作を許容しつつ、プロセス室のシール性を図っている。
【０００３】
特許文献２に記載の装置では、電子ビームが出射される中心領域の周囲に環状のアパーチャーを形成し、このアパーチャーからエアを吸引することで、該中心領域を高真空とする。この状態で、半導体ウェハー等のワークを移動させながら、電子ビームによりワークを加工する。
【０００４】
また、真空チャンバーを塗布されたレジストの真空乾燥装置として適用することが種々考案されている（例えば、特許文献３〜５参照。）。特許文献３，４に記載の装置では、カラーフィルタ等のガラス基板に塗布されたレジストを乾燥させる際、真空チャンバーを真空乾燥装置として適用することが記載されている。特許文献３の真空乾燥装置では、プロセス室内を０．００００１気圧〜０．１気圧とすることが記載されており、また、特許文献４の乾燥方法では、プロセス室内を６秒以上かけて１００Ｔｏｒｒとした後、さらに１Ｔｏｒｒ以下で乾燥させることが記載されている。特許文献５に記載の装置では、プリント基板にレジストを塗布した後、プリント基板をローラにて、ラビリンスシールを有する真空乾燥炉に搬送してレジストを乾燥させることが記載されている。
【特許文献１】特許４０１６４１８号公報
【特許文献２】特開昭６０−７１０３８号公報（第１、２図）
【特許文献３】特開２００８−１７０９７２号公報
【特許文献４】特開２０００−２４１６２３号公報
【特許文献５】特開２００６−２９７２４１号公報（第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、差動排気シールを備えた真空チャンバーにおいては、基板の処理時間を短縮するため、プロセス室内を所望の真空圧に保った状態のまま基板をプロセス室内に搬送して基板が処理されることが望ましい。しかしながら、自重や搬送条件等により基板に歪みが生じたまま基板が真空チャンバーに搬送されてくると、差動排気シールのシール面と基板と間の隙間にばらつきが生じてしまい、プロセス室内に所望の真空圧が得られない可能性がある。上述した特許文献１〜５では、上記課題について考慮されておらず、特許文献３〜５では、差動排気シールについて何ら記載されていない。
【０００６】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プロセス室内を所望の真空圧に維持した状態で、基板の搬入及び搬出が可能な差動排気シールを備えた真空チャンバーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  プロセス室を基板が通過するように所定の方向に基板を搬送可能な基板搬送機構と、
前記プロセス室の周囲に配置され、前記搬送される基板、及び該基板と対向するシール面との間の隙間を密封する差動排気シールと、
前記搬送される基板の歪みを除去する歪み除去手段と、
を備えることを特徴とする真空チャンバー。
（２）  前記歪み除去手段は、前記基板と前記シール面との間の隙間が所定の微小隙間となるように、前記基板の歪みを除去することを特徴とする（１）に記載の真空チャンバー。
（３）  前記歪み除去手段は、前記基板のプロセス室側の表面及び反プロセス室側の裏面における圧力差を変更することで前記基板の歪みを除去することを特徴とする（１）または（２）に記載の真空チャンバー。
（４）  前記歪み除去手段は、前記基板の裏面を静電気により引き寄せることで前記基板の歪みを除去することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の真空チャンバー。
（５）  プロセス室を基板が通過するように所定の方向に基板を搬送可能な基板搬送機構と、
前記プロセス室の周囲に配置され、前記搬送される基板、及び該基板と対向するシール面との間の隙間を密封する差動排気シールと、
前記基板と前記シール面との間の隙間を所定の微小隙間に保つ隙間調整手段と、
を備えることを特徴とする真空チャンバー。
（６）  前記隙間調整手段は、前記プロセス室を構成する筐体を前記基板の表裏面に垂直な方向に移動可能な駆動機構を有することを特徴とする（５）に記載の真空チャンバー。
（７）  前記隙間調整手段は、前記基板のプロセス室側の表面及び反プロセス室側の裏面における圧力差を変更することで前記隙間を所定の微小隙間に保つことを特徴とする（５）または（６）に記載の真空チャンバー。
（８）  前記隙間調整手段は、前記基板の裏面を静電気により引き寄せることで前記隙間を所定の微小隙間に保つことを特徴とする（５）〜（７）のいずれかに記載の真空チャンバー。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の真空チャンバーによれば、プロセス室を基板が通過するように所定の方向に基板を搬送可能な基板搬送機構と、プロセス室の周囲に配置され、搬送される基板、及び該基板と対向するシール面との間の隙間を密封する差動排気シールと、搬送される基板の歪みを除去する歪み除去手段を備える。これにより、差動排気シールのシール面と基板との間の隙間のばらつきが抑えられ、プロセス室内を所望の真空圧に維持した状態で、基板の搬入及び搬出を行うことができ、スループットを向上することができる。
また、本発明は、基板とシール面との間の隙間を所定の微小隙間に保つ隙間調整手段を備えることによっても、平行度の調整によって該隙間のばらつきが抑えられ、プロセス室内を所望の真空圧に維持した状態で、基板の搬入及び搬出を行うことができ、スループットを向上することができる。
なお、本発明の真空圧とは、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）より低い圧力を意図しており、例えば、フォトリソグラフィー工程のレジスト乾燥に使用される場合には、好ましくは、レジストの中の溶剤の蒸発速度が速まる圧力以下であればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る真空チャンバーの各実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態の真空チャンバー１０は、下方に略矩形状に開口したプロセス室Ｐとしての凹状ポケット１１ａを中央に有する筐体１１と、該筐体１１の下面と対向してプロセス室Ｐを基板Ｗが通過するように所定の方向に基板Ｗを搬送可能な基板搬送機構としての浮上チャック４０と、プロセス室Ｐの周囲に配置され、搬送される基板Ｗ、及び基板Ｗと対向するシール面２１との間の隙間を密封する差動排気シール２０と、所定の方向における筐体１１の上流側及び下流側に配置され、基板Ｗのプロセス室側の表面（以下、「上面」と称す）の高さを検出可能なセンサ３１，３２と、を備える。
【００１１】
プロセス室Ｐでは、簡略化して示す配管を介してポンプＰ１によりエアを吸引することで、所望の真空圧が与えられる。
【００１２】
差動排気シール２０は、図２及び図３に示すように、筐体１１の下面を、凹状ポケット１１ａを囲う矩形状の溝部２２を備えたシール面２１とし、外部のポンプＰ２によって排気通路２３を介して大気中のエアを吸引する。従って、基板Ｗとシール面２１との間の隙間空間を減圧し、プロセス室Ｐ内と大気圧雰囲気の外部とを密封する。
【００１３】
浮上チャック４０は、複数のエアパッド４１を備えて構成されている。複数のエアパッド４１は、図２に示すように、基板Ｗが搬送される所定の方向、及び、該所定の方向に直交する基板Ｗの幅方向に亘って基板Ｗを浮上保持するように、筐体１１の下方を含め、基板Ｗが搬送される所定の方向、及び基板Ｗの幅方向に亘って載置されている。また、各エアパッド４１には、図３に示すように、複数の吸気孔４２と複数の排気孔４３が形成されており、複数の吸気孔４２には吸気用ポンプＰ３が、複数の排気孔４３には排気用ポンプＰ４がそれぞれ接続されている。
従って、排気孔４３から吐出されたエアを吸気孔４２から吸引することにより、基板Ｗの反プロセス室側の裏面（以下、「下面」と称す）に作用する圧力を調整し、エアパッド４１の支持面４１ａに対する基板Ｗの浮上量を高精度に設定することができ、基板Ｗを安定した高さで水平支持する。
【００１４】
また、基板Ｗの搬送は、各エアパッド４１によって発生する浮上チャック４０の流速によって行なわれてもよいし、基板Ｗの裏面の任意（縁部や中央など）の位置をクランプ或いはチャックして、図示しない駆動機構によって行なわれてもよい。
【００１５】
ここで、プロセス室Ｐ内が所望の真空圧に維持されるためには、基板Ｗとシール面２１との間の隙間が所定の微小隙間Δに厳密に管理・設定される必要がある。一方、浮上チャック４０によって搬送される基板Ｗは、自重や搬送条件等により歪みが生じている場合がある。ここで、本実施形態では、浮上チャック４０によって、基板Ｗの上下面の圧力差は自動的に変化し、基板Ｗの歪みが除去される。従って、基板Ｗとシール面２１との間の隙間が所定の微小隙間Δに保たれ、プロセス室Ｐ内が所望の真空圧に維持される。
【００１６】
なお、基板Ｗの上面の高さをセンサ３１によって予め検出し、この検出結果に基づいて、シール面２１の下方に位置するエアパッド４１のエアの吐出又は吸引を積極的に制御することで、基板Ｗの上下面の圧力差を変化させ、基板Ｗの歪みを除去してもよい。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態の真空チャンバー１０によれば、プロセス室Ｐを基板Ｗが通過するように所定の方向に基板Ｗを搬送可能な基板搬送機構としての浮上チャック４０と、プロセス室Ｐの周囲に配置され、搬送される基板Ｗ、及び該基板Ｗと対向するシール面２１との間の隙間を密封する差動排気シール２０と、を備え、浮上チャック４０は、搬送される基板Ｗの歪みを除去する歪み除去手段としても機能する。これにより、差動排気シール２０のシール面２１と基板Ｗとの間の隙間のばらつきが抑えられ、プロセス室Ｐ内を所望の真空圧に維持した状態で、基板の搬入及び搬出を行うことができ、スループットを向上することができる。
【００１８】
（第２実施形態）
図４及び図５は、本発明の第２実施形態に係る真空チャンバー１０ａを示す、第１実施形態の図３に対応する断面図である。本実施形態は、基板Ｗの下面を静電気により引き寄せる静電チャック５０によって基板Ｗの歪みを除去する歪み除去手段を構成している。
【００１９】
本実施形態において、基板Ｗの裏面（下面）には、導電膜Ｗａが形成されている。静電チャック５０は、浮上チャックの各エアパッド４１が設けられていない位置に点在して配置されている。静電チャック５０は、基台５１の上面に複数の電極５２を設け、電極５２上にセラミック層のような誘電体層５３を設け、各電極５１に電圧を印加することにより、クーロン力によって基板Ｗを吸引する。従って、本実施形態では、基板搬送機構を兼ねる浮上チャック４０によって基板Ｗを浮上させつつ、静電チャック５０によって基板Ｗを吸引して、基板Ｗとシール面２１との間の隙間が所定の微小隙間Δとなるように、基板Ｗの歪みを除去することができる。
【００２０】
なお、本実施形態の第１の変形例として、図５（ａ）に示すように、基板Ｗの裏面に導電膜を設けることなく、イオナイザー（除電器）５４によって−の電荷を吹き付け、基板Ｗの裏面を−の電荷にチャージさせることで、基板Ｗを吸引するようにしてもよい。或いは、第２の変形例として、図５（ｂ）に示すように、電極５２の間隔を狭くしたり、誘電体層５３の厚さを薄くすることで、電位差を与えた際に不均一電界を形成し、この不均一電界によるグラディエント力によって基板Ｗを吸引するようにしてもよい。
また、本実施形態は、基板としてガラス基板に限らず、シリコン（半導体基板）にも適用できる。さらに、図４の構成は、基板Ｗが導体の場合にも適用可能である。
勿論、第１実施形態の浮上チャック４０及び第２実施形態の静電チャック５０は、基板Ｗとシール面２１との間の隙間を所定の微小隙間Δに保つ隙間調整手段を構成する。
【００２１】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る真空チャンバー１０ｂを示す、第１実施形態の図１に対応する断面図である。本実施形態は、ボールねじ機構などの駆動機構８０と、図示しない案内機構とによって筐体１１を上下方向（基板Ｗの表裏面に垂直な方向）に駆動可能に構成することで、基板Ｗとシール面２１との間の隙間を所定の微小隙間Δに保つ隙間調整手段を構成する。
【００２２】
このため、本実施形態では、基板Ｗの上面の高さをセンサ３１によって予め検出し、この検出結果に基づいて、駆動機構８０によって筐体１１を上下方向に移動させて位置制御することで、基板Ｗとシール面２１との間の隙間を所定の微小隙間Δに保つように平行度を調整し、プロセス室Ｐ内を所望の真空圧に維持することができる。
【００２３】
なお、駆動機構８０としては、ボールねじ機構の代わりに、くさび機構を用いてもよいし、リニアモータによって駆動してもよい。また、筐体１１を複数の領域に分割して領域毎に隙間調整手段を設け、基板Ｗの搬送に併せて領域毎に基板Ｗとシール面２１との間の隙間を調整してもよい。
【００２４】
ここで、上記実施形態の真空チャンバー１０，１０ａ，１０ｂは、フォトリソグラフィー等により所望のパターンをガラス基板に形成する際に、塗布されたレジストを乾燥する真空乾燥装置として使用することができる。
【００２５】
例えば、図７に示すように、一般的なフォトリソグラフィー工程では、ガラス基板を洗浄し（ステップＳ１）、ガラス基板を乾燥させた後（ステップＳ２）、ガラス基板にレジスト液を薄く均一に塗布する（ステップＳ３）。そして、塗布されたレジストを本発明の真空チャンバー１０，１０ａ，１０ｂが適用された真空乾燥装置によって乾燥させ（ステップＳ４）、さらに、低い温度で加熱してプリベーク（ステップＳ５）を行い、冷却する（ステップＳ６）。また、露光工程（ステップＳ７）において、レジストに光を照射して、レジストの光化学反応が進んだ後、アルカリ溶液で現像して不要部分を除去し（ステップＳ８）、さらに、ガラス基板を乾燥させてパターンを形成する(ステップＳ９)。
【００２６】
特に、本実施形態の真空チャンバー１０，１０ａ，１０ｂを上記フォトリソグラフィー工程に適用することで、真空乾燥工程Ｓ４で基板を連続的に搬送することが可能となる。図８は、レジスト塗布工程から露光工程までの製造ラインを示す模式図である。コーター６０によってレジストが塗布された基板Ｗは、ローダー６１によって真空乾燥装置１０，１０ａ，１０ｂの搬入位置ＩＮに受け渡され、上述した浮上チャック４０によって搬送されながら真空乾燥が行なわれ、搬出位置ＯＵＴに搬出される。その後、ローダー６２によって、乾燥後の基板Ｗをプリベーク装置６３、冷却装置６４によってプリベーク及び冷却し、倣い露光装置６５に受け渡して、露光工程Ｓ７が行なわれる。
このため、従来、乾燥工程がフォトリソグラフィー工程の律速となっていたため、乾燥装置を２台設けてスループットの向上を図っていたが、本発明では、１台の真空乾燥装置で、前工程のレジスト塗布工程Ｓ３や後工程のプリベーク工程Ｓ５や冷却工程Ｓ６、露光工程Ｓ７との間でガラス基板の受け渡しがスムーズに行なわれ、全体としてのスループットを向上することができる。
【００２７】
また、カラーフィルタ用のガラス基板Ｗを本実施形態の真空チャンバー１０，１０ａ，１０ｂを用いて乾燥する際、基板Ｗと差動排気シール２０のシール面２１との隙間は、数十〜２００μｍの所定の微小隙間に管理し、プロセス室Ｐ内の真空圧を１〜５Ｔｏｒｒ程度としている。その際、ガラス基板Ｗは０．１〜数ｍｍオーダーで歪んだ状態で搬送される場合があるため、本実施形態の浮上チャック４０、静電チャック５０、或いは駆動機構８０を用いて、基板Ｗの歪みを除去したり、隙間を調整する。
【００２８】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
【００２９】
図９は、本発明の変形例に係る真空チャンバー７０を示している。この変形例では、単一の筐体７１に、下面に開口する複数の凹状ポケット７１ａ〜７１ｅが形成されている。そして、各凹状ポケット７１ａ〜７１ｅでは、簡略化して示す配管を介してポンプＰ１ａ〜Ｐ１ｅによりエアが吸引されることで、所望の真空圧を有する複数のプロセス室Ｐａ〜Ｐｅが多段に設けられる。また、筐体７１の下面には、各プロセス室Ｐ１〜Ｐ５の周囲に連続する溝部７２が設けられており、真空ポンプＰ２によって大気中のエアを吸引している。
このような複数のプロセス室Ｐａ〜Ｐｅを備えた真空チャンバーの構成は、基板Ｗの処理長さが長い場合に適用される。
【００３０】
また、この変形例の真空チャンバー７０が真空乾燥装置として適用される場合、入口側のプロセス室Ｐ１ａにおいてレジスト中の溶剤の蒸気圧によって必要な真空圧が得られない場合でも、基板Ｗがプロセス室を通過する毎に溶剤の蒸発が低減され、出口側のプロセス室Ｐ１ｅにおいては所望の真空圧が得られて、レジストを確実に乾燥させることができる。
【００３１】
また、本発明の基板搬送機構は、本実施形態の浮上チャックや静電チャックに限定されるものでなく、基板の下面を密着させて搬送するものやローラによって搬送するものであってもよく、基板の歪みを除去しながら搬送できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る真空チャンバーの正面断面図である。
【図２】図１の筐体及びワークをスケルトンで示す真空チャンバーを上方から見た模式図である。
【図３】図１の差動排気シール近傍を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る真空チャンバーを示す、図３に対応する断面図である。
【図５】（ａ）は、第２実施形態の第１変形例に係る真空チャンバーを示す、図３に対応する断面図であり、（ｂ）は、第２変形例に係る真空チャンバーを示す、図３に対応する断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る真空チャンバーを示す、図１に対応する断面図である。
【図７】フォトリソグラフィーの工程を説明するためのフロー図である。
【図８】本発明の真空チャンバーが真空乾燥装置に適用された製造ラインの模式図である。
【図９】本発明の真空チャンバーの変形例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  真空チャンバー
１１  筐体
２０  差動排気シール
２１  シール面
３１，３２  センサ
４０  浮上チャック（基板搬送機構、歪み除去手段、隙間調整手段）
４１  エアパッド
５０  静電チャック（歪み除去手段、隙間調整手段）
８０  駆動機構（隙間調整手段）
Ｐ  プロセス室
【図１】
2010040990.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010040990.tif 000006
【図５】
2010040990.tif 000007
【図６】
2010040990.tif 000008
【図７】
2010040990.tif 000009
【図８】
2010040990.tif 000010
【図９】
2010040990.tif 000011