(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気で処理対象物を処理する処理チャンバーと、前記処理対象物を前記処理チャンバーの中へ搬入するときに一時的に滞留させられる第一のロードロックチャンバーと、処理を終えた前記処理対象物を前記処理チャンバーの室外へ搬出するときに一時的に滞留させられる第二のロードロックチャンバーと、を備えた真空処理装置において、
前記第一のロードロックチャンバーと前記第二のロードロックチャンバーを繋ぐバルブ付き配管が、少なくとも二つ以上設けられたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記第一のロードロックチャンバーに接続される一つの前記バルブ付き配管の接続口が前記第一のロードロックチャンバーの底面に向けられており、
前記第二のロードロックチャンバーに接続される他の一つの前記バルブ付き配管の接続口が前記第二のロードロックチャンバーの底面に向けられていることを特徴とする、請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記第一のロードロックチャンバーの底面及び前記第二のロードロックチャンバーの底面は、排気ポンプと連通する排気系が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記第一のロードロックチャンバーと前記第二のロードロックチャンバーとを含む複数のロードロックチャンバーが前記処理対象物の搬入及び搬出時のどちらにも使えるものとして備えられたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の真空処理装置。
【請求項５】
真空雰囲気で処理対象物を処理する処理チャンバーと、前記処理対象物を前記処理チャンバーの中へ搬入するときに一時的に滞留させられる第一のロードロックチャンバーと、処理を終えた前記処理対象物を前記処理チャンバーの室外へ搬出するときに一時的に滞留させられる第二のロードロックチャンバーと、前記第一のロードロックチャンバーと前記第二のロードロックチャンバーを繋ぐ少なくとも二つ以上のバルブ付き配管と、を備えた真空処理装置を用いる真空処理方法であって、
前記第一のロードロックチャンバーと前記第二のロードロックチャンバーの真空度を比較し、この結果に応じて所定の前記バルブ付き配管のバルブを操作して前記第一のロードロックチャンバーと前記第二のロードロックチャンバーを連通させる真空処理方法。
【請求項６】
真空状態にある前記第一のロードロックチャンバーを大気に開放する際、前記バルブ付き配管を使って、該真空状態にある第一のロードロックチャンバーを大気圧に近い状態にある前記第二のロードロックチャンバーと連通させることを特徴とする請求項５に記載の真空処理方法。
【請求項７】
大気開放されている前記第一のロードロックチャンバーを排気して減圧する際、前記バルブ付き配管を使って、該大気開放されている第一のロードロックチャンバーを真空状態にある前記第二のロードロックチャンバーと連通させることを特徴とする請求項５に記載の真空処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の処理対象物を処理チャンバーへ搬入または搬出するためのロードロックチャンバーまたはアンロードロックチャンバーを備えた真空処理装置、及び該真空処理装置を用いた真空処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の種々の表示装置の製造においては、表示装置のベース部になる板状物（以下、基板と総称する）に対して表面処理等の処理を施すことが必要である。
【０００３】
例えば、液晶ディスプレイでは、ガラス製の基板の板面（端面でない面）に透明電極を形成する処理が必要となる。
【０００４】
このような処理に用いられる真空処理装置は、所定の雰囲気で基板を処理するため、内部を真空に排気したり又は内部に所定のガスを導入したりすることができるように構成されたチャンバーを備えている。そして、異なる処理を連続して行ったり、装置内部の圧力を大気圧から徐々に下げたりする必要から、複数のチャンバーが備えられている（特許文献１参照）。
【０００５】
このような従来の真空処理装置は、チャンバーのレイアウトの考え方から、大きく二つに分けられる。一つはインライン型と呼ばれるものであり、もう一つは、クラスターツール型と呼ばれるものである。
【０００６】
図３は、従来の代表的な真空処理装置の一例として、インライン型の装置概略構成を示したものである。
【０００７】
インライン型は、一直線上に複数のチャンバーを並べて接続した構成である。この構成では、複数のチャンバーを貫くようにして、基板９を搬送させる搬送系が設けられる。また、隣接するチャンバー間には、ゲートバルブ１０が設けられる。
【０００８】
基板９は、例えば、トレイ９１に載せられた状態で搬送系によって各チャンバーに順次搬送され、処理が行われる。
【０００９】
一直線に並んだ複数のチャンバーのうち、一方の端に配置されたチャンバーは、基板９の搬入の際に大気に開放されるロードロックチャンバー１１である。もう一方の端に配置されたチャンバーは、基板９の搬出の際に大気に開放されるアンロードロックチャンバー１２である。
【００１０】
これらを除いた残りのチャンバーのうちの幾つかは、処理用のチャンバー（以下、処理チャンバー）２である。
【００１１】
また、ロードロックチャンバー１１と当該チャンバーに最も近い処理チャンバー２との間、及び、アンロードチャンバー１２と当該チャンバーに最も近い処理チャンバー２との間には、予備室としての中間チャンバー３が設けられている。
【００１２】
図３に示すように、各チャンバーに基板９を搬送する搬送系は、例えば基板９を載せたトレイ９１を搬送コロ４１により移動させる構成である。搬送コロ４１は、搬送方向に垂直で且つ水平な方向に延びる回転軸の両端に設けられた一対の小さな円盤状の部材である。
【００１３】
回転軸及び一対の搬送コロ４１の組を、基板９の搬送方向に所定間隔をおいて多数設けることにより、搬送系は構成される。図３から分かるように、基板９は水平な姿勢で搬送され、処理される。
【００１４】
一方、図４は、従来の代表的な真空処理装置の別の例として、クラスターツール型の装置の概略構成を示したものである。クラスターツール型では、内部に方向回転機構８０が設けられた方向転換チャンバー８の周囲に、ロードロックチャンバー１１や複数のチャンバー２が配置される。
【００１５】
図４に示す例では、三つの方向転換チャンバー８が相互接続されており、各方向転換チャンバー８の周囲に複数の処理チャンバー２が接続されている。また、三つの方向転換チャンバー８のうちの一つに予備室としての中間チャンバー７が接続され、中間チャンバー７に二つのロードロックチャンバー１１が接続されている。
【００１６】
さらに、各方向転換チャンバー８と当該チャンバーに接続される各処理チャンバー２との間、中間チャンバー７と当該チャンバーに接続される方向転換チャンバー８との間、及び、中間チャンバー７と各ロードロックチャンバー１１との間に、ゲートバルブ１０が配設されている。
【００１７】
中間チャンバー７内部には搬送ロボット（不図示）が設けられており、搬送ロボットは、一方のロードロックチャンバー１１から基板を取り出して方向転換チャンバー８の方向回転機構８０に受け渡す。そして、方向回転機構８０は基板を各処理チャンバー２又は隣りの方向転換チャンバー８に順次搬送する。そして、基板への処理終了後、中間チャンバー７内の搬送ロボットは、隣りの方向転換チャンバー８の方向回転機構８０から処理済みの基板を受け取って、一方又は他方のロードロックチャンバー１１に戻す。
【００１８】
前記搬送ロボットは、多関節型のロボットであり、そのアームの先端に基板を載せて搬送できるように構成されている。この搬送ロボットは、アームの伸縮、回転、上下の各運動を行って基板を所定の位置まで搬送する。基板は、水平な姿勢でアームに載せられて搬送される。また、処理チャンバー２内でも、基板９は水平な姿勢を維持して処理される。
【特許文献１】特開２００２−１５８２７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述のような真空処理装置では、処理される基板の大型化が顕著な傾向となっている。
【００２０】
例えば、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイの技術はコンピュータの表示部のみならず、壁掛けテレビにも本格的に導入され、本格的な普及が始まっている。こうした状況において壁掛けテレビの場合、コンピュータ用のディスプレイ等に比べて表示面積が大きくなる。このため、基板も大型化する。また、一般的な傾向として、一つの基板から二以上の製品を製造するようにして生産性を向上させたり製造コストを低減させたりすることが多くなっており、これに伴い基板は大型化している。
【００２１】
このような基板の大型化を背景として、上述した従来の真空処理装置は、次のような課題を現状抱えている、あるいは、将来抱えると予想される。
【００２２】
それは、ロードロックチャンバーは、往々にして排気系によって大気圧から真空に排気する必要があるが、基板の大型化に伴いロードロックチャンバーが大型化すると、所定の真空に排気するまでに長時間を要するという課題である。
【００２３】
即ち、排気時間は一般に排気系の排気速度と排気される容積で決まるので、ロードロックチャンバーの大型化は排気時間の長時間化に繋がる。その上、基板の搬入から処理を経て搬出までのタクト時間は、基板の搬入口部であるロードロックチャンバー内の雰囲気が処理チャンバーと連通可能な圧力に達するまでの排気時間、即ちロードロックチャンバーの排気時間に大きく左右されることになる。
【００２４】
したがって、基板の大型化に際してロードロックチャンバーの排気時間の短縮が必要であった。
【００２５】
本発明は、基板の大型化を背景とした上記課題を解決できる真空処理装置及び真空処理方法を提供することを目的とする。その目的の一例は、基板の搬入から処理を経て搬出までにかかるタクト時間の短縮を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様は、真空雰囲気で処理対象物を処理する処理チャンバーと、処理対象物を処理チャンバーの中へ搬入するときに一時的に滞留させられる第一のロードロックチャンバーと、処理を終えた処理対象物を処理チャンバーの室外へ搬出するときに一時的に滞留させられる第二のロードロックチャンバーと、を備えた真空処理装置である。
【００２７】
そして、第一のロードロックチャンバーと第二のロードロックチャンバーを繋ぐバルブ付き配管が、少なくとも二つ以上設けられている。
【００２８】
また本発明の他の態様は、真空雰囲気で処理対象物を処理する処理チャンバーと、処理対象物を処理チャンバーの中へ搬入するときに一時的に滞留させられる第一のロードロックチャンバーと、処理を終えた処理対象物を処理チャンバーの室外へ搬出するときに一時的に滞留させられる第二のロードロックチャンバーと、第一のロードロックチャンバーと第二のロードロックチャンバーを繋ぐ少なくとも二つ以上のバルブ付き配管と、を備えた真空処理装置を用いる真空処理方法である。
【００２９】
そして、第一のロードロックチャンバーと第二のロードロックチャンバーの真空度を比較し、この結果に応じて所定のバルブ付き配管のバルブを操作して第一のロードロックチャンバーと第二のロードロックチャンバーを連通させる方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、基板の搬入から処理を経て搬出までにかかるタクト時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は、本発明の第一の実施形態による真空処理装置の全体構成を示す平面概略図である。
【００３３】
この図に示される形態の真空処理装置は、処理対象物である基板に真空雰囲気で所定の処理を施す処理チャンバー２１，２２，２３，２４を含む複数の真空チャンバーを気密に接続した構造を持つ。さらに、この装置は各真空チャンバーに順次、基板を搬送する搬送系（不図示）を有している。
【００３４】
前記複数の真空チャンバーのうちの一つは、例えば、基板の搬送方向を転換する方向転換機構８０を備えた方向転換チャンバー８となっている。方向転換チャンバー８の周囲には四つの処理チャンバー２１，２２，２３，２４が接続されている。
【００３５】
さらに方向転換チャンバー８には予備室としての中間チャンバー７が接続され、中間チャンバー７にはロードロックチャンバー１１Ｌ，１１Ｒが接続されている。
【００３６】
本例では一方のロードロックチャンバー１１Ｌは基板の搬入口部であると同時に、該チャンバー１１Ｌの室外から所定の処理チャンバーに向けて基板を搬入する際に基板を一時的に滞留する場所である。
【００３７】
そして、他方のロードロックチャンバー１１Ｒは基板の搬出口部であると同時に、処理済みの基板を処理チャンバーから該チャンバー１１Ｒの室外へ搬出する際に基板を一時的に滞留する場所である。
【００３８】
これらのチャンバー１１Ｌ，１１Ｒ，２１，２２，２３，２４，７，８は、チャンバー内を排気する排気系（不図示）を備えている。
【００３９】
排気系は、例えばターボ分子ポンプやクライオポンプ等の排気ポンプと連通し、チャンバー内を所定の圧力領域まで排気できる配管やバルブ等を含めた構成からなるものである。このような排気ポンプは各チャンバーの底面に開けられた排気口に接続される。
【００４０】
各方向転換チャンバー８と当該チャンバーに接続される各処理チャンバー２１，２２，２４との間、処理チャンバー２２，２３の間、及び中間チャンバー７と当該チャンバーに接続される方向転換チャンバー８との間にゲートバルブ１０が配設されている。
【００４１】
また同様に、中間チャンバー７と各ロードロックチャンバー１１Ｌ，１１Ｒとの間にそれぞれゲートバルブ１０２Ｌ，１０２Ｒが配設されている。ロードロックチャンバー１１Ｌの基板搬入口とロードロックチャンバー１１Ｒの基板搬出口にもそれぞれゲートバルブ１０１Ｌ，１０１Ｒが配設されている。
【００４２】
また、ロードロックチャンバー１１Ｌとロードロックチャンバー１１Ｒは、図１に示すように、少なくとも二つのバルブ付き配管６ａ及び６ｂで繋がれている。バルブ付き配管６ａ及び６ｂは、例えばロードロックチャンバー１１Ｌ及び１１Ｒにそれぞれ設置されている圧力センサ（不図示）の検出圧力の差分に応じてバルブ開閉を制御されるものである。
【００４３】
ここで、図２にロードロックチャンバー１１Ｌとロードロックチャンバー１１Ｒを装置横側から見た図を示し、バルブ付き配管６ａ及び６ｂの接続構成について述べる。
【００４４】
図２に示すように、一方のバルブ付き配管６ａは、基板の搬入口部となるロードロックチャンバー１１Ｌの天井面と、基板の搬出口部となるロードロックチャンバー１１Ｒの底面とを接続するように設けられている。そして、他方のバルブ付き配管６ｂは、ロードロックチャンバー１１Ｌの底面とロードロックチャンバー１１Ｒの天井面とを接続するように設けられている。
【００４５】
このように、各チャンバーと接続する配管６ａ及び６ｂの両端の接続口のうちの一方が、各チャンバーの排気系が配置される底面に向いて設置されることが好ましい。後述するような基板搬入でのベント又は基板搬出での排気の際に、各ロードロックチャンバー内でのダストの舞い上がりを抑制するためである。
【００４６】
以上説明したような真空処理装置は、処理される基板を例えば垂直又は垂直に近い角度で保持して搬送及び処理するように構成されている。具体的には、搬送系は、基板９をその板面が水平に対して４５度以上９０度以下の保持角度になるよう立てて保持する基板保持具と、基板保持具を水平方向に移動させて基板９を搬送する水平移動機構とを有している。
【００４７】
また、ロードロックチャンバー１１Ｌ，１１Ｒの外側には、基板保持具に未処理の基板を搭載したり、処理済みの基板を基板保持具から回収したりする場所であるロードステーション（不図示）が設けられている。
【００４８】
次に、本実施形態の真空処理装置を用いた基板処理での基板の搬入搬出動作について、バルブ付き配管６ａ，６ｂの動作と合わせて説明する。
【００４９】
まず、ゲートバルブ１０１Ｌが開けられて大気開放されている第一のロードロックチャンバー１１Ｌの中に複数枚の基板が搬入される。そして、ゲートバルブ１０１Ｌが閉じられ、ロードロックチャンバー１１Ｌが排気ポンプ等によって所定の真空度に減圧される。
【００５０】
このとき、第二のロードロックチャンバー１１Ｒの基板搬出口に設けられているゲートバルブ１０１Ｒも閉じられているが、ロードロックチャンバー１１Ｒ内は大気圧が維持されている。また、バルブ付き配管６ａ及び６ｂのそれぞれのバルブは閉じている状態（以下、閉の状態といい、開いている状態を開の状態という。）である。
【００５１】
次に、所定の真空度に達したロードロックチャンバー１１Ｌにおいては、中間チャンバー７との間にあるゲートバルブ１０２Ｌが開けられて基板の全てが中間チャンバー７に搬送され、再びゲートバルブ１０２Ｌが閉じられる。
【００５２】
ここで、バルブ付き配管６ａを閉の状態から開の状態に操作して、真空状態にあるロードロックチャンバー１１Ｌと大気圧に近い真空度にあるロードロックチャンバー１１Ｒとを連通させることで、両チャンバー内の圧力が同じ圧力になるように調整される。
【００５３】
上記の操作でロードロックチャンバー１１Ｌ及び１１Ｒの圧力が等しくなったら、バルブ付き配管６ａは再び閉の状態に戻る。
【００５４】
その後、ロードロックチャンバー１１Ｌに設けられているベント用バルブ（不図示）が開の状態に操作され、ロードロックチャンバー１１Ｌ内の真空度が大気圧になるまで外部との通気（ベント）が継続される。これにより、ロードロックチャンバー１１Ｌ内へ次の基板を搬入する準備が出来る。
【００５５】
本発明では、このベント操作の前に、バルブ付き配管６ａを使って、真空状態にあったロードロックチャンバー１１Ｌの圧力を大気圧側へ戻せるため、次の基板を搬入するロードロックチャンバー１１Ｌのベント時間を短縮することができる。バルブ付き配管６ａは必要に応じて二つ以上備えられていても良い。
【００５６】
尚、ゲートバルブ１０１Ｌは基板搬入用の開口部の開け閉めが主な機能であり、圧力を適切に調節する機能が十分でない。よって、上記ベント用バルブの操作をとらずに、真空状態にあるロードロックチャンバー１１Ｌのゲートバルブ１０１Ｌを開けると、装置外の空気が基板搬入口からロードロックチャンバー１１Ｌ内に一気に流れ込んでしまう。そのため、上記ベント用バルブの操作が必要であり、このときのベント時間を短縮できる手段が上述したバルブ付き配管６ａのバルブ操作である。
【００５７】
また、上述したようにバルブ付き配管６ａのバルブを開けたとき、ロードロックチャンバー１１Ｒ内の大気圧に近い真空度のガスが、真空状態にあるロードロックチャンバー１１Ｌ内へ高速に流れ込み、チャンバー内のダストを舞い上げる虞がある。そのため、図２に示したとおり、ロードロックチャンバー１１Ｌに接続されるバルブ付き配管６ａの接続口が、ロードロックチャンバー１１Ｌの、排気系が配置される底面に向けられている。これにより、排気と同じように該チャンバー１１Ｌの天井側から底面側へガスを送れるのでダストの舞い上がりを抑えられる。
【００５８】
一方、基板搬出側について述べると、基板の搬出口部であるロードロックチャンバー１１Ｒにおいて、処理チャンバー２１，２２，２３，２４での処理を終えた複数枚の基板を回収するため、所定の真空度に達するまで排気が実施される。勿論、ロードロックチャンバー１１Ｒのゲートバルブ１０１Ｒは閉じられている。
【００５９】
ロードロックチャンバー１１Ｒ内が所定の真空度に達したら、中間チャンバー７との間にあるゲートバルブ１０２Ｒが開けられる。そして、ロードロックチャンバー１１Ｒには処理済みの基板の全てが中間チャンバー７を経て搬出され、再びゲートバルブ１０２Ｒが閉じられる。
【００６０】
その後、第一のロードロックチャンバー１１Ｌの真空度が第二のロードロックチャンバー１１Ｒの真空度と比較される。その結果、ロードロックチャンバー１１Ｒの方が低圧であれば、バルブ付き配管６ｂを閉から開の状態に操作して、ロードロックチャンバー１１Ｒとロードロックチャンバー１１Ｌとを連通させることで、両チャンバー内の圧力が同じ圧力になるように調整される。バルブ付き配管６ｂは必要に応じて二つ以上備えられていても良い。
【００６１】
このとき、第一のロードロックチャンバー１１Ｌ内のガスが第二のロードロックチャンバー１１Ｒ内へ流れ込み、チャンバー内のダストを舞い上げる虞がある。そのため、図２に示したとおり、ロードロックチャンバー１１Ｒに接続されるバルブ付き配管６ｂの接続口が、ロードロックチャンバー１１Ｒの、排気系が配置される底面に向けられている。つまり、排気と同じように該チャンバー１１Ｒの天井側から底面側へガスを送れるのでダストの舞い上がりを抑えられる。
【００６２】
また、このようなバルブ付き配管６ｂの操作によれば、ロードロックチャンバー１１Ｒより高圧にあったロードロックチャンバー１１Ｌについて排気速度を加速させることが出来る。
【００６３】
即ち、大気開放されているロードロックチャンバー１１Ｌに次の基板が搬入されゲートバルブ１０１Ｌが閉まり、そのチャンバー１１Ｌを排気して所定の真空度にしようとする際、他方のチャンバー１１Ｒの真空度を利用して排気時間を短縮することが出来る。
【００６４】
尚、操作されるバルブ付き配管６ａ又は６ｂの選択、及び、そのバルブの閉状態又は開状態の選択は、検出されたロードロックチャンバー１１Ｌ，１１Ｒの真空度の大小比較、及びそれらの真空度、並びに、基板処理の工程の状態によって適切に行われる。
【００６５】
また上記実施形態では、第一のロードロックチャンバー１１Ｌは処理対象物を処理チャンバーの中へ搬入するときのものに、第二のロードロックチャンバー１１Ｒは処理チャンバーで処理を終えた処理対象物を大気側へ搬出するときのものに固定して説明した。しかし本発明は、第一のロードロックチャンバー１１Ｌと第二のロードロックチャンバー１１Ｒとを含む複数のロードロックチャンバーが処理対象物の搬入及び搬出時のどちらにも使えるものとして備えられた真空処理装置にも適用できる。
【００６６】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、基板搬入側のロードロックチャンバーにおけるベント又は基板搬出側のロードロックチャンバーにおける排気に要する時間を短縮し、基板の処理におけるタクト時間を短縮できるという顕著な効果が得られる。
【００６７】
また本実施形態によれば、基板搬入側のロードロックチャンバー又は基板搬出側のロードロックチャンバー内部でのダストの舞い上がりを防止し、処理品質を高く維持することができる。
【００６８】
また、本実施形態の装置で処理される基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウェーハ、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の表示装置用の基板、ハードディスク等の情報記録媒体用の基板、プリント配線板用の基板等が挙げられる。しかし本発明は、このような基板の処理に限られず、真空雰囲気での処理が必要な処理対象物であれば、どのような物にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一の実施形態による真空処理装置の全体構成を示す平面概略図である。
【図２】本発明に係るバルブ付き配管で繋がった二つのロードロックチャンバーを装置横側から見た概略図である。
【図３】従来の代表的な真空処理装置の一例として、インライン型の装置の概略構成を示した図である。
【図４】従来の代表的な真空処理装置の別の例として、クラスターツール型の装置の概略構成を示した図である。
【符号の説明】
【００７０】
６ａ、６ｂ    バルブ付き配管
７    中間チャンバー
８    方向転換チャンバー
８０    方向転換機構
１０、１０１Ｌ、１０１Ｒ、１０２Ｌ、１０２Ｒ      ゲートバルブ
１１Ｌ    ロードロックチャンバー（基板の搬入口部）
１１Ｒ    ロードロックチャンバー（基板の搬出口部）
２１、２２、２３、２４    処理チャンバー
【図１】
0004472005.tif 000002
【図２】
0004472005.tif 000003
【図３】
0004472005.tif 000004
【図４】
0004472005.tif 000005