JP2009206270A

JP2009206270A - ロードロック装置および基板冷却方法

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Publication number: JP2009206270A
Application number: JP2008046405A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Yamazaki; 良二山崎
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-27
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Abstract

【課題】基板を効率良く冷却して基板処理のスループットを高くすることができるロードロック装置を提供すること。
【解決手段】ロードロック装置６，７は、真空の搬送室５に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器３１と、容器３１内の圧力を搬送室５に対応する真空と大気圧に調整する圧力調整機構４９と、容器３１内に相対向して設けられ、ウエハＷを近接または接触することによりウエハを冷却する下部クーリングプレート３２および上部クーリングプレート３３と、ウエハＷを下部クーリングプレート３２の冷却位置に搬送するウエハ昇降ピン５０および駆動機構５３と、ウエハＷを上部クーリングプレート３３の冷却位置に搬送するウエハ支持部材６０および駆動機構６３とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板に真空処理を施す真空処理装置に用いられるロードロック装置およびそのようなロードロック装置における基板冷却方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。

このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。

ところで、このようなマルチチャンバ処理システムを成膜処理のような高温処理に適用する場合には、真空処理ユニットから例えば５００℃程度の高温のまま真空処理ユニットから取り出され、ロードロック室に搬送されるが、このような高温状態でウエハを大気に曝露するとウエハが酸化してしまう。また、このような高温のままウエハを収納容器に収納させると、通常樹脂製である収納容器が溶ける等の不都合が生じる。

このような不都合を回避するため、ロードロック室にウエハを冷却する冷却機構を備えたクーリングプレートを配置し、ウエハをクーリングプレートに載置または近接した状態でロードロック室内を真空から大気圧に戻す間にウエハを冷却することが行われている。

この際に、ウエハが急激に冷却されるとウエハの表裏の熱膨張差に起因してウエハが歪み、冷却効率が低下してしまうため、ウエハが歪まない程度の冷却速度で冷却する必要がある。そのため、ウエハの冷却に長時間を要し、ロードロック室でのウエハの冷却時間が処理システム全体の処理を律速するため、ロードロック室の冷却時間でウエハの処理枚数が制約を受け、スループットが低下してしまう。
特開２０００−２０８５８９号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板を効率良く冷却して基板処理のスループットを高くすることができるロードロック装置を提供することを目的とする。
また、そのような基板の冷却を実現することができるロードロック装置における基板冷却方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に相対向して設けられ、基板が近接または接触することにより基板を冷却する第１および第２の冷却部材と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第１の搬送手段と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第２の搬送手段とを具備することを特徴とするロードロック装置を提供する。

上記第１の観点において、前記第１の搬送手段は、外部の搬送アームとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、前記第１の冷却部材に近接または接触する冷却位置との間で基板を搬送し、前記第２の搬送手段は、外部の搬送アームとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、前記第２の冷却部材に近接または接触する冷却位置との間で基板を搬送するようにすることができる。

また、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段のうちいずれか一方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材のうちいずれか一方に基板を近接または接触させて基板を冷却している間に、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段の他方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材の他方へ基板を搬送するように前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段を制御する制御手段を具備するようにすることができる。

さらに、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段は、基板を支持する基板支持部と、基板支持部を駆動させる駆動機構とを有する構成とすることができる。

さらにまた、前記第１の冷却部材は、前記容器の下部に設けられ、基板を下方から冷却するものであり、前記第２の冷却部材は、前記容器の上部に設けられ、基板を上方から冷却するものである構成とすることができる。この場合に、前記第１の搬送手段は、前記第１の冷却部材に突没自在に設けられた支持ピンと、前記支持ピンを昇降させる駆動機構とを有し、前記第２の搬送手段は、基板を支持して前記第２の冷却部材に接離自在に設けられた基板支持部材と、前記基板支持部材を昇降させる駆動機構とを有する構成とすることができる。

さらにまた、前記第１の搬送手段と、前記第２の搬送手段とは、それぞれ独立した駆動機構を有してもよいし、前記第１の搬送手段と、前記第２の搬送手段とは、共通の駆動機構を有するようにしてもよい。

本発明の第２の観点では、真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に相対向して設けられ、基板が近接または接触することにより基板を冷却する第１および第２の冷却部材と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第１の搬送手段と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第２の搬送手段とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段のうちいずれか一方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材のうちいずれか一方に基板を近接または接触させて基板を冷却している間に、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段の他方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材の他方へ基板を搬送することを特徴とする基板冷却方法を提供する。

本発明によれば、容器内に相対向して第１の冷却部材と第２の冷却部材を設け、各冷却部材でそれぞれウエハＷの冷却を行うことができるので、基板を効率良く冷却することができ、ロードロック装置におけるウエハＷの冷却時間がシステム全体の処理を律速することを回避することができる。このため、ロードロック装置の冷却時間で基板の処理枚数が制約を受けることがなく、高いスループットで基板の処理を行うことができる。

また、一方の冷却部材で基板を冷却している間に、他の冷却部材へ他の基板を搬送するようにすることにより、２つの冷却部材において独立したシーケンスで基板の搬送および冷却を行うことができ、極めて自由度の高い冷却動作を行うことができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。

真空処理システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック装置６、７が設けられている。これらロードロック装置６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック装置６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。

真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック装置６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６，７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。

搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック装置６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。

搬入出室８のウエハ収納容器であるフープ（ＦＯＵＰ；ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦがステージＳに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。

搬入出室８内には、フープＦに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック装置６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。

この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。

また、プロセスコントローラ２０には、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部２２が接続されている。レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。

次に、本実施形態に係るロードロック装置６，７について詳細に説明する。
図２は本実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図、図３はその水平断面図である。ロードロック装置６（７）は、容器３１を有し、容器３１内の下部および上部には、それぞれウエハＷが近接されてウエハＷを冷却する下部クーリングプレート３２および上部クーリングプレート３３が設けられている。

容器３１の一方の側壁には真空に保持された搬送室５と連通可能な開口３４が設けられており、これと対向する側壁には大気圧に保持された搬入出室８と連通可能な開口３５が設けられている。そして、開口３４は第１のゲートバルブＧ１により開閉可能となっており、開口３５は第２のゲートバルブＧ２により開閉可能となっている。

容器３１の底部には、容器３１内を真空排気するための排気口３６が設けられている。排気口３６には排気管４１が接続されており、この排気管４１には、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３および真空ポンプ４４が設けられている。

また、容器３１の内部の中間高さ位置の側壁部近傍には容器３１内にパージガスを導入するための、多孔質セラミックからなるパージガス導入部材３７が設けられている。このパージガス導入部材３７はフィルター機能を有し、容器３１内に緩やかにパージガスを導入する機能を有する。このパージガス導入部材３７には、パージガス供給配管４５が接続されている。このパージガス導入配管４５はパージガス源４８から延びており、その途中には開閉バルブ４６および流量調節バルブ４７が設けられている。

そして、真空側の搬送室５との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４６を閉じ、開閉バルブ４２を開けた状態として、排気速度調整バルブ４３を調節して所定速度で真空ポンプ４４により排気管４１を介して容器３１内を排気し、容器３１内の圧力を搬送室５内の圧力に対応する圧力とし、その状態で第１のゲートバルブＧ１を開けて容器３１と搬送室５との間を連通する。また、大気側の搬入出室８との間でウエハＷの搬送を行う場合には、開閉バルブ４２を閉じ、開閉バルブ４６を開けた状態として、流量調節バルブ４７を調節して容器３１内にパージガス源４８からパージガス導入配管４５を介して窒素ガス等のパージガスを所定流量で導入してその中の圧力を大気圧近傍にし、その状態で第２のゲートバルブＧ２を開けて容器３１と搬入出室８との間を連通する。

容器３１内の圧力は、圧力調整機構４９により大気圧と所定の真空雰囲気との間で調整される。この圧力調整機構４９は、圧力計７３により測定された容器３１内の圧力に基づいて、開閉バルブ４２、排気速度調整バルブ４３、流量調節バルブ４７および開閉バルブ４６を制御することにより容器３１内の圧力を調整する。圧力調整機構４９は後述するユニットコントローラ７０により制御される。

下部クーリングプレート３２には、ウエハ搬送用の３本（図２では２本のみ図示）のウエハ昇降ピン５０が下部クーリングプレート３２の表面（上面）に対して突没可能に設けられ、これらウエハ昇降ピン５０は支持板５１に固定されている。そして、ウエハ昇降ピン５０は、エアシリンダ等の駆動機構５３によりロッド５２を昇降させることにより、支持板５１を介して昇降され、下部クーリングプレート３２の表面（上面）から突出し、搬送室５における搬送装置１２の支持アーム１４ａもしくは１４ｂ、または搬入出室８における搬送装置１６の支持アーム１７が容器３１に挿入された際にこれらとの間でウエハＷを受け渡しする受け渡し位置と、下部クーリングプレート３２内に没し、ウエハＷを下部クーリングプレート３２の表面（上面）に近接させる冷却位置との２ポジションをとるようになっている。下部クーリングプレート３２の表面には、３個（図２では２個のみ図示）のウエハ支持ピン５４が取り付けられており、これらウエハ支持ピン５４により、冷却位置にあるウエハＷが下部クーリングプレート３２と僅かに離隔した位置に位置されるようになっている。なお、下部クーリングプレート３２の表面には、同心円状および放射状に溝５８が形成されている。

下部クーリングプレート３２内には、冷却媒体流路５５が形成されており、この冷却媒体流路５５には冷却媒体導入路５６および冷却媒体排出路５７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて下部クーリングプレート３２に近接されたウエハＷを冷却可能となっている。

容器３１の上部にはウエハ支持アーム６０が昇降可能に設けられている。このウエハ支持アーム６０の上面には３個（図２には２個のみ図示）のウエハ支持ピン６１が設けられている。ウエハ支持アーム６０は、エアシリンダ等の駆動機構６３によりロッド６２を昇降させることにより昇降されるようになっており、下降位置である、搬送室５における搬送装置１２の支持アーム１４ａもしくは１４ｂ、または搬入出室８における搬送装置１６の支持アーム１７が容器３１に挿入された際にこれらとの間でウエハＷを受け渡しする受け渡し位置と、上昇位置である、ウエハＷを上部クーリングプレート３３の表面（下面）に近接させる冷却位置との２ポジションをとるようになっている。冷却位置において、ウエハＷが上部クーリングプレート３３の表面（下面）に接触することを防止するため、ロッド６２にストッパ（図示せず）が設けられている。なお、上部クーリングプレート３３の表面（下面）にも同心円状および放射状の溝が形成されている。

上部クーリングプレート３３内には、冷却媒体流路６５が形成されており、この冷却媒体流路６５には冷却媒体導入路６６および冷却媒体排出路６７が接続されていて、図示しない冷却媒体供給部から冷却水等の冷却媒体が通流されて上部クーリングプレート３３に近接されたウエハＷを冷却可能となっている。

ユニットコントローラ７０は、このロードロック装置６（７）を制御するためのものであり、上記プロセスコントローラ２０の下位コントローラとして機能する。このコントローラ７０は、上記圧力調整機構４９、駆動機構５３，６３、ゲートバルブＧ１，Ｇ２等を制御するようになっている。

次に、以上のように構成されるマルチチャンバタイプの真空処理システムの動作について本実施形態のロードロック装置６、７を中心として説明する。

まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック装置６（または７）の容器３１に搬入する。このとき、ロードロック装置６の容器３１内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。

そして、容器３１内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブＧ１を開放して搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂにより容器３１内からウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して成膜等の高温での真空処理を行う。

真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂが対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをロードロック装置６および７のいずれかの容器３１内に搬入する。

この場合に、容器３１内にウエハＷを載せた支持アーム１４ａ（１４ｂ）を挿入し、最初に、例えば図４に示すように、ウエハ昇降ピン５０を受け渡し位置まで上昇させてウエハＷを受け取る。そして、第１のゲートバルブＧ１を閉じ、パージガス源４８からパージガスとして例えば窒素ガスを伝熱ガスとして導入し、容器３１内の圧力をガス種および上部クーリングプレート３３と下部クーリングプレート３２との距離による適度な値まで上昇させ、ウエハ昇降ピン５０とともにウエハＷを冷却位置に下降させて、下部クーリングプレート３２によりウエハＷの冷却を開始する。

最初のウエハＷの冷却途中で次のウエハＷを冷却する場合には、容器３１内の圧力調整後、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷを支持アーム１４ａまたは１４ｂにより容器３１内に搬入し、図５に示すように、ウエハ支持アーム６０を受け渡し位置まで下降させた状態としてウエハＷを受け取る。そして、第１のゲートバルブＧ１を閉じ、パージガス源４８からパージガスとして例えば窒素ガスを伝熱ガスとして導入して同様の圧力調整を行い、ウエハ支持アーム６０を上昇させて、その上に載せられたウエハＷを上部クーリングプレート３３の下面に近接する冷却位置に上昇させ、上部クーリングプレート３３によりウエハＷの冷却を開始する。この時、図６に示すように、２枚のウエハＷが下部クーリングプレート３２および上部クーリングプレート３３で冷却されることとなる。

最初のウエハＷの冷却終了後、搬出する際には、パージガスの圧力を上昇させて容器３１内を大気圧にし、ゲートバルブＧ２を開けて最初のウエハＷを搬送装置１６の支持アーム１７により大気雰囲気の搬入出室８に取り出し、フープＦに収納する。このとき上部クーリングプレート３３で冷却されているウエハＷは、最初のウエハＷの搬出動作に拘わらず、冷却を継続し、所定時間経過後に同様にしてフープＦに収納する。

他の例として、図７に示すように、上部冷却プレート３３でウエハＷを冷却している途中で、下部クーリングプレート３２により冷却を行うウエハＷを容器３１に搬入するようにすることもできる。この場合には、ウエハ支持アーム６０に保持されたウエハＷを上部クーリングプレート３３に近接した冷却位置に保持したまま、ウエハ昇降ピン５０を受け渡し位置まで上昇させてウエハＷを受け取る。そして、第１のゲートバルブＧ１を閉じ、パージガスを導入して容器３１内の圧力調整を行った後、ウエハ昇降ピン５０とともにウエハＷを冷却位置に下降させて、下部クーリングプレート３２によりウエハＷの冷却を開始する。

以上のように、本実施形態によれば、下部クーリングプレート３２と上部クーリングプレート３３の２つのクーリングプレートを設け、各クーリングプレートでそれぞれウエハＷの冷却を行うことができるので、ウエハＷを効率良く冷却することができ、ロードロック装置６（７）におけるウエハＷの冷却時間がシステム全体の処理を律速することを回避することができる。このため、ロードロック装置６（７）の冷却時間でウエハの処理枚数が制約を受けることがなく、高いスループットでウエハＷの処理を行うことができる。

また、一方のクーリングプレートでウエハＷを冷却している間に、他のクーリングプレートに他のウエハＷを搬送することができるので、２つのクーリングプレートにおいて独立したシーケンスでウエハの搬送および冷却を行うことができ、極めて自由度の高い冷却動作を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、下部クーリングプレート３２と上部クーリングプレート３３にウエハＷを搬送する際に別個の駆動機構５３，６３を用いたが、一つの駆動機構で両方を駆動するようにしてもよい。これにより、駆動系の構造を簡単にすることができる。例えば、駆動機構として一つの２ポジションエアシリンダを用いることができ、その場合には、図８に示す構成とすることができる。

すなわち、ウエハ昇降ピン５０を支持する支持板５１の底面中央に下方に延びるロッド８１が取り付けられ、ロッド８１の下端に容器３１の外方に水平に延びるアーム８２が取り付けられている。一方、ウエハ支持アーム６０の周縁部上面に上方に延びるロッド８３が取り付けられ、ロッド８３の上端に上記アーム８２と同方向にかつ容器３１の外方に水平に延びるアーム８４が取り付けられている。そして、アーム８２の端部には上方に向けて垂直ロッド８５が挿入されており、この垂直ロッド８５はスプリング８６により上方に付勢されている。またアーム８４の端部には下方に向けて垂直ロッド８７が挿入されており、この垂直ロッド８７はスプリング８８により下方に付勢されている。これら垂直ロッド８５および８７は、ピン９０，９１によりバー８９に軸支されている。バー８９はその中間部に設けられた軸９２の周りに鉛直面を揺動するように構成されており、その一方側に隣接した状態で垂直ロッド８５および８７が軸支されており、他方側に２ポジションシリンダ９３のピストン９４がピン９５により軸支されている。ピン９０，９１，９５は、バー８９に形成された長穴９６，９７，９８に挿入されており、リンク機構を構成している。そして、２ポジションシリンダ９３のピストン９４を上下動させることにより、垂直ロッド８５および８７を上下動させ、それにともなって、アーム８２、ロッド８１および支持板５１を介してウエハ昇降ピン５０を上下動させるとともに、アーム８４およびロッド８３を介してウエハ支持アーム６０を上下動させるようになっている。アーム８２の下方には、アーム８２がウエハ昇降ピン５０が所定の下降位置よりも下降しないようにストッパ９９が設けられており、アーム８４の上方には、ウエハ支持アーム６０がウエハＷを支持した状態で上部クーリングプレート３３に近接した冷却位置よりも上昇しないようにストッパ１００が設けられている。

このように構成されるロードロック装置においては、２ポジションシリンダ９３がニュートラル状態の時には、図８に示すように、ウエハ昇降ピン５０が所定の下降位置およびウエハ支持アーム６０が上昇した位置となっている。この状態から２ポジションシリンダ９３が図９の（ａ）に示すような下降した第１ポジションをとると、垂直ロッド８５が上昇し、これにともなってアーム８２、ロッド８１および支持板５１を介してウエハ昇降ピン５０が受け渡し位置まで上昇し、ウエハＷの受け渡しが可能となる。一方、垂直ロッド８７も上昇するが、アーム８４はストッパ１００により上昇を妨げられているため、ウエハ支持アーム６０は図８の位置に留まっている。一方、２ポジションシリンダ９３が図９の（ｂ）に示すような上昇した第２ポジションをとると、垂直ロッド８７が下降し、これにともなってアーム８４およびロッド８３を介してウエハ支持アーム６０が受け渡し位置まで下降し、ウエハＷの受け渡しが可能となる。一方、垂直ロッド８５も下降するが、アーム８２はストッパ９９により下降を妨げられているため、ウエハ昇降ピン５０は図８の位置に留まっている。

したがって、図８の状態から、まず、図９の（ａ）に示す状態としてウエハ昇降ピン５０上にウエハＷを受け取り、再び図８の状態にすることにより、下部クーリングプレート３２のみでウエハＷの冷却を行うことができ、次に、図９の（ｂ）の状態としてウエハ支持アーム６０のウエハ支持ピン６１上にウエハを受け取り、再び図８の状態にすることにより、下部クーリングプレート３２および上部クーリングプレート３３の両方でウエハＷの冷却を行うことができる。

また、上記実施形態では、下部クーリングプレート３２および上部クーリングプレート３３へウエハを近接させて冷却したが、接触させて冷却するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック装置を２つ設けたマルチチャンバタイプの真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。また、本発明のロードロック装置は、このようなマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらにまた、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。

本発明の一実施形態に係るロードロック装置が搭載されたマルチチャンバタイプの真空処理システムを模式的に示す平面図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置を示す水平断面図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置において、下部クーリングプレートにウエハを搬送する状態を示す模式図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置において、下部クーリングプレートでウエハを冷却している間に上部クーリングプレートにウエハを搬送する状態を示す模式図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置において、下部クーリングプレートおよび上部クーリングプレートの両方でウエハを冷却している状態を示す模式図。本発明の一実施形態に係るロードロック装置において、下部クーリングプレートでウエハを冷却している間に上部クーリングプレートにウエハを搬送する状態を示す模式図。本発明の他の実施形態に係るロードロック装置を示す垂直断面図。図８のロードロック室の動作を説明するための概略図。

符号の説明

１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック装置
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
１４ａ，１４ｂ，１７；支持アーム
２０；プロセスコントローラ
３１；容器
３２；下部クーリングプレート
３３；上部クーリングプレート
３６；排気口
３７；パージガス導入部材
４１；排気管
４２；開閉バルブ
４３；排気速度調整バルブ
４４；真空ポンプ
４５；パージガス導入配管
４６；開閉バルブ
４７；流量調節バルブ
４８；パージガス源
４９；圧力調整機構
５０；ウエハ昇降ピン
５３；駆動機構
５５；冷却媒体流路
６０；ウエハ支持アーム
６１；ウエハ支持ピン
６３；駆動機構
６５；冷却媒体流路
７０；ユニットコントローラ
７３；圧力計
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ

Claims

大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置であって、
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、
前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、
前記容器内に相対向して設けられ、基板が近接または接触することにより基板を冷却する第１および第２の冷却部材と、
前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第１の搬送手段と、
前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第２の搬送手段と
を具備することを特徴とするロードロック装置。
前記第１の搬送手段は、外部の搬送アームとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、前記第１の冷却部材に近接または接触する冷却位置との間で基板を搬送し、
前記第２の搬送手段は、外部の搬送アームとの間で基板の受け渡しを行う受け渡し位置と、前記第２の冷却部材に近接または接触する冷却位置との間で基板を搬送することを特徴とする請求項１に記載のロードロック装置。
前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段のうちいずれか一方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材のうちいずれか一方に基板を近接または接触させて基板を冷却している間に、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段の他方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材の他方へ基板を搬送するように前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段を制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項２に記載のロードロック装置。
前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段は、基板を支持する基板支持部と、基板支持部を駆動させる駆動機構とを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロードロック装置。
前記第１の冷却部材は、前記容器の下部に設けられ、基板を下方から冷却するものであり、
前記第２の冷却部材は、前記容器の上部に設けられ、基板を上方から冷却するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロードロック装置。
前記第１の搬送手段は、前記第１の冷却部材に突没自在に設けられた支持ピンと、前記支持ピンを昇降させる駆動機構とを有し、
前記第２の搬送手段は、基板を支持して前記第２の冷却部材に接離自在に設けられた基板支持部材と、前記基板支持部材を昇降させる駆動機構とを有することを特徴とする請求項５に記載のロードロック装置。
前記第１の搬送手段と、前記第２の搬送手段とは、それぞれ独立した駆動機構を有することを特徴とする請求項４または請求項６に記載のロードロック装置。
前記第１の搬送手段と、前記第２の搬送手段とは、共通の駆動機構を有することを特徴とする請求項４または請求項６に記載のロードロック装置。
真空室に対応する圧力と大気圧との間で圧力を変動可能に設けられた容器と、前記容器内が前記真空室と連通する際に、前記容器内の圧力を前記真空室に対応する圧力に調整し、前記容器内が前記大気雰囲気の空間と連通する際に、前記容器内の圧力を大気圧に調整する圧力調整機構と、前記容器内に相対向して設けられ、基板が近接または接触することにより基板を冷却する第１および第２の冷却部材と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第１の搬送手段と、前記容器内に搬送された基板を受け取り、前記第１の冷却部材に近接または接触する位置に基板を搬送する第２の搬送手段とを具備し、大気雰囲気から真空に保持された真空室へ基板を搬送し、前記真空室から高温の基板を前記大気雰囲気に搬送する際に用いられるロードロック装置における基板冷却方法であって、
前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段のうちいずれか一方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材のうちいずれか一方に基板を近接または接触させて基板を冷却している間に、前記第１の搬送手段および前記第２の搬送手段の他方により前記第１の冷却部材および前記第２の冷却部材の他方へ基板を搬送することを特徴とする基板冷却方法。