JP4728602B2 - 真空室に基板を装填するためのロードロック装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空室に基板を装填するためのロードロック装置に関し、該ロードロック装置は、その前面に位置する外気領域からロードロック室内側の内部空間に基板を導入するための少なくとも一つの入口開口と、前記ロードロック室内部空間と真空室の内部空間とをバルブを介して接続するための少なくとも一つの出口開口とを有するロードロック室と、入口開口と協働する少なくとも一つの真空ドアとからなり、該真空ドアは、少なくとも一つの支持ロッドを介して駆動装置と連結し、入口開口が開く位置とロードロック室の接触面に接して入口開口を閉じる位置との間を前記駆動装置により制御される閉塞部材を有する。

上述した形式のロードロック装置は知られている。かかる形式のロードロック装置は、特に、半導体の製造プラントにおいて使用されている。これらのロードロック装置は外気領域から装置の真空領域へ基板（ワークピース）を導入するために用いられている。半導体技術分野においては、これら基板は、特に、ウェファー、例えばシリコンウェファーである。

慣用的なスライドバルブやプレートバルブの種々の形式のものが、ロードロック室の出口開口と真空室との間に配設されている。

ロードロック室は入口開口を閉塞する真空ドアを備えている。この種の真空ドアは、例えば特許文献１又は特許文献２に知られている。前者引用例の装置においては、二つのピストン‐シリンダユニットにより弁プレートのＬ型作動シーケンスが実行される。後者引用例の装置においては、開口が配置された壁部に対してハウジングが旋回可能に支持されている。該ハウジングに第１の複数シリンダボアが形成され、ピストンロッドが弁プレートを支持する複数の流体ピストンが移動可能に装着されている。弁プレートはこれらピストンにより、開口が開放される開放位置と開口が覆われるが壁面から離間している位置との間を移動する。更に、第２の複数のシリンダボアがハウジングに設けられており、ハウジングを揺動する流体ピストンが移動可能に装着されている。これらの流体ピストンの作動により、ハウジングが揺動し、弁プレートが壁面に押圧され、開口が真空的密に閉塞される。

壁面の開口を真空閉塞する他の閉塞装置が特許文献３により知られる。この閉塞装置は、特に、複数のスロット状開口を開放及び閉塞するのに適している。閉塞プレートは、開放位置と閉塞位置との間をＬ型作動を行う。

例えば、半導体技術においては、基板が真空室に導入されるときに、できる限り粒子付着による汚染のないことがしばしば要求される。かかる目的のためには、入口側開口の前面における外気領域はできる限り粒子のない大気で満たされていなければならない。そのために、真空装置はクリーンルーム中に配置されている。更に、入口側開口の軸に垂直な濾過空気の空気流が、入口側開口の前面の外気領域に流入するように案内される。

従来のロードロック装置においては、入口開口の前面領域に配置される真空ドア部材が、この領域に流入する空気流の層流と比較的激しく干渉し、過流及び／又は阻止状態を形成して、基板表面をクリーンに維持するための空気流の効果を減少させる不利益を有していた。更にまた、真空ドアの相互に移動する駆動装置の部材によって（二つの部材間の摩擦によって）粒子がこの領域中に発生し、これら粒子が基板上に定着する。真空ドアの駆動装置は、通常、気体ピストン‐シリンダユニットを有する。これらはリークする可能性があり、粒子を含む気体が漏出して、基板上に不都合な粒子を付着させる可能性がある。
ＵＳ６０５６２６６Ａ ＤＥ１９６３３７９８Ａ１ ＵＳ６４２７９７３Ｂ１

本発明の主要な目的は、入口開口の前面領域に案内流入される空気流との干渉を少なくし、空気流ができる限り好ましい層流であるロードロック装置を提供するにある。本発明の他の目的は、入口開口の前面に位置する外気領域において発生する粒子をできる限り少なくするロードロック装置を提供するにある。

本発明によれば、真空室に基板を導入するためのロードロック装置において、当該入口開口の前面に位置する外気領域から当該ロードロック室の内方に位置する内部空間に基板を導入するための少なくとも一つの入口開口と、当該真空室の内部空間と当該ロードロック室の内部空間とをバルブを介して接続するための少なくとも一つの出口開口とを備えるロードロック室を有し、入口開口のそれぞれと協働するとともに、少なくとも一つの支持ロッドを介して駆動装置と連結し、該駆動装置により当該入口開口を開放する位置と当該ロードロック室の接触面に接触して当該入口開口を閉塞する位置との間で位置制御されロードロック室の接触面に接触する閉塞部材を有する、少なくとも一つの真空ドアとを備え、当該入口開口の前面に位置する外気領域を考慮して、当該駆動装置が当該ロードロック室の接触面を通って延出し、当該入口開口の軸に垂直な平面の後方に配置されていることを特徴とする。

本発明による駆動装置の構成により、入口開口の前部に位置する外気領域における構造的構成部材がより少なくなり、この領域に案内流入する空気流との干渉が少なくなる。かかる目的のため、入口開口の前面に配置される構造的構成部材、特に、少なくとも一つの閉塞部材および該閉塞部材を支持する少なくとも一つの支持ロッドの端部は空気力学的に有利な構造とすることができる。

本発明による駆動装置の構成により、相互に移動する部材による粒子の発生は、基板が案内される入口開口の前部に位置する外気領域から離れた領域で起こり、基板に付着する危険性は減少する。

このことは、駆動装置を構成する気体ピストン‐シリンダユニットの気体漏れから発生する粒子を含む気体についてもいえる。更に加えて、本発明の有利な実施例においては、少なくとも部分的空間における少なくとも一つのカバープレートにより行うことができる。

本発明の詳細と更なる利点とを、図に示す好ましい実施例を参照して以下に説明する。以下の記載から本発明の更なる目的が明らかとなるであろう。

〔実施例〕図１乃至図４は、バルブによって真空室１に結合された状態の本発明によるロードロック装置を示す。ロードロック装置は、入口開口４と出口開口５とを備える内部空間３と、入口開口４と協働する真空ドア６とからなる。

出口開口５と真空室１の内部空間７の開口部との間にバルブ８を配置する。バルブ８は従来の真空バルブの形式、特に、プレートバルブまたはスライドバルブに構成することができ、したがって、本出願において詳細に記載する必要はない。

真空ドア６はプレート状の閉塞部材９を有し、その両側端部に支持ロッド１０を配設する。支持ロッド１０は閉塞部材９からロードロック室２の出口開口５の方向、あるいは真空室１の方向に延出している。本実施例においては、支持ロッド１０は入口開口４の軸１１と平行に延びている。支持ロッド１０は、プレート状の閉塞部材９から隔離した端部において、駆動ユニット１５における第１ピストン‐シリンダユニットのピストンロッド１３に連結されている。二つの駆動ユニット１５が共同して真空ドア６の駆動装置を構成している。各駆動ユニット１５は、第１ピストン‐シリンダユニット１４と二つの第２ピストン‐シリンダユニット１６とを有する。

第２ピストン‐シリンダユニット１６は、入口開口の周囲に配置されるロードロック室２の接触面１２に閉塞部材９を押圧し、また、ロードロック室２から閉塞部材９を離間させる。第２ピストン‐シリンダユニット１６のピストンロッド１７は、駆動ユニット１５のハウジング１８から僅かな距離だけ突出し、比較的大きな直径を有する前端部１９を備える。第２ピストン‐シリンダユニット１６のピストン２０は、反対側に同様に短いピストンロッド２１を有し、ピストンロッド１７と同様にハウジング１８に対しシールされている。ピストンロッド１７、２１及びピストン２０には通孔が設けられ、固定ボルト２２が貫通し突出している。駆動ユニット１５は、これら固定ボルト２２によりロードロック室２に固定されている。

真空ドア６の駆動装置は入口開口４の前面の外気領域２３を考慮した平面２４（図3）の後方に配置される。この平面２４は、閉塞部材９がロードロック室２に接する接触面１２（図7）を通って延びており、入口開口４の軸１１に垂直に延出している。駆動装置の駆動ユニット１５は、入口開口４の前面に位置する外気領域２３から見て、カバープレート２５により部分的に隠蔽される。図示の実施例においては、カバープレート２５はロードロック室２と一体に形成されている。そのため、ロードロック室２の底部及び／又は上部に開口する凹部２６がロードロック室２に設けられ、該凹部２６に駆動ユニット１５が挿入され、各駆動ユニット１５のハウジング１８におけるピストンロッド１３の出口に隣接する領域が凹部２６内に配置される。支持ロッド１０が挿通する長孔２７がカバープレート２５に設けられている。

特に、入口開口４が本実施例のように幅広くない場合は、１個の駆動ユニットのみを中央に配置することも考えられ、原理的に可能である。この場合、１個の支持ロッドの一方に第１ピストン‐シリンダユニット１４のピストンロッドが設けられ、他方に閉塞部材９が設けられる。支持ロッドは閉塞部材９の中央に係合する。最初に平面２４に平行に延びる部分を、ついで平面２４に垂直に延びる部分を有し、前者部分の遠隔端にピストンロッドが固定される。

図７に示す閉塞部材９の位置から開始して真空ドア６を閉塞するためには、駆動ユニット１５の第１ピストン‐シリンダユニット１４が最初に圧縮空気により作動し、図１６に示す状態から図１５に示す状態に変化する。そのとき、閉塞部材９は図８に示す位置を占め、入口開口４に対向してはいるがロードロック室２の接触面１２から隔離している。次いで、第２ピストン‐シリンダユニット１６が圧縮空気により作動し、図１４に示す状態から図１３に示す状態に変化する。閉塞部材９はロードロック室２の接触面１２に抗して押圧され、入口開口４は図９に示すように真空的密に閉塞される。

カバープレート２５の長孔２７に隣接して孔３４を形成し、該孔３４に駆動ユニット１５の固定ボルト２２を挿入してロードロック室２に固定する。

更に、図３に、例えばウェファーなどの基板２８を有する箱２９と操作ロボット３０を概略的に示す。操作ロボット３０は箱２９から基板２８を取り出して、閉塞部材９が開放時にロードロック室２の入口開口４に導入する。真空ドア６は閉塞され、バルブ８が開放する。それから、把持手段が真空室１からロードロック室２の内部空間に移動し、基板２８を運び込む。

僅かな量の空気が真空室１に流入する可能性のある場合は、ロードロック室２に相応するポンプに接続された脱気路を設けてもよい。

フィルタ装置３２を備えるブロワー３１が図３に概略的に示されている。入口開口４の前面に位置する外気領域２３に、矢印３３で概略的に示す空気流が形成される。この空気流はできる限り層流であり、すなわち、いかなる過流もない。閉塞部材９及び支持ロッド１０は、少なくとも閉塞部材９と平面２４との間に存在する部分は空気力学的形状を有する。閉塞部材９と支持ロッド１０の閉塞部材９に続く部分は、入口開口４の前面に位置する外気領域中に、すなわち、平面２４の真空室１から離れた側に配置される真空ドア６の唯一の部分である。

支持ロッド１０がカバープレート２５の周りを案内され、平面２４を通ってカバープレート２５の側方に移動する場合は、長孔２７は省略することも考えられ、可能である。更に、駆動ユニット１５を凹部２６ではなく、ロードロック室２に置くことも考えられ、可能である。この場合、カバープレートを設けることが好ましく、入口開口４の前面に位置する外気領域２３を考慮して駆動ユニットを少なくとも部分的に隠蔽することが好ましい。

本発明によるロードロック装置は、ロードロック室２が複数の入口開口４を有することも可能である。この場合、対応する数の出口開口を設けることが好ましい。またこの場合、対応する数に内部空間を分割し、本実施例の如く入口開口４と出口開口５との間を連続したスロットに形成することが好ましい。入口開口４が複数の場合、分離した真空ドア６により閉塞することが好ましい。入口開口が二つの場合、二つの真空ドア６を水平面に対して対称に構成できる。この場合、上方の真空ドアは、図２を上方からの斜視図として見た形に配置する。駆動ユニット１５を軸１１の方向に前後に配置することも可能である。平面２４から離れて配置された駆動ユニット１５に結合される支持ロッド１０は相応するように長く構成される。前後に配置された駆動ユニットと面対称に配置された駆動ユニットとを組合せれば、入口開口４の数に対応して４個あるいは６個の真空ドア６を構成することができる。

駆動ユニットは気体ピストン‐シリンダユニットを備えることが好ましいが、他の形式の駆動ユニット、例えば、電気機械的に作動する駆動ユニットも原理的に使用可能である。

閉塞部材９のＬ型作動は、他のピストン‐シリンダユニットの構成、例えば、本明細書の導入部に記載した特許文献１に開示する構成によっても達成することができる。

駆動ユニットを唯一つのピストン‐シリンダユニットに構成して閉塞部材のＬ型作動を達成することも考えられ、原理的に可能である。このためには、例えば、相応するガイドリンクが使用できる。そのように構成された駆動ユニットを備えた真空バルブは知られている。

本実施例においては、ロードロック室２は全体が一体に形成されている。このようにすれば簡単且つ製造上有利であるが、多くの部分に分割して構成することも考えられ、可能である。

以上の記載から理解できるように、ここに示す実施例は本発明の技術範囲を制限するものではなく、本技術分野の技術者にとっては、本発明の技術範囲を逸脱することなく種々の変更案が可能である。

上記の記述及び図面は本発明を説明するものであるが、当分野の技術者が本発明の真の思想及び技術範囲を逸脱せずに種々の変更を行えることは明らかであろう。

本発明の一実施例であるロードロック装置の上面からの斜視図で、ロードロック装置はバルブを介して真空室に連結している。 本発明の一実施例であるロードロック装置と真空室の底面からの斜視図で、真空ドアが閉塞状態を示す。 本発明の一実施例であるロードロック装置と真空室の概略的側面図で、ロードロック室及び真空室の内壁は破線で示してあり、ロードロック室の前部に配置された真空装置の一部と本発明によるロードロック装置との関連を示している。 図１に示すロードロック装置の前方からの側面図で、真空ドアが開放状態を示す。 図４のA−Aに沿った部分断面図である。 図４のB−Bに沿った部分断面図である。 図４のC−Cに沿った部分断面図である。 図７に対応する断面図で、閉塞部材が入口側開口と対向した位置でロードロック室から離間している状態を示す。 図７に対応する断面図で、真空ドアが完全に閉塞状態を示す。 本発明による実施例である支持ロッド及び支持ロッドに結合された駆動装置の駆動ユニットを備えた閉塞部材の斜視図である。 図１０の駆動ユニットと支持ロッドの拡大側面図である。 図１０に示す駆動ユニットと支持ロッドの反対側を示す側面図である。 図１１のE−Ｅ線に沿った断面図である。 図１３に対応する断面図で、閉塞部材がロードロック室から離間している位置の駆動ユニットの状態を示す。 図１１のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図１５に対応する断面図で、閉塞部材が完全に開放位置の駆動ユニットの状態を示す。

符号の説明

１ 真空室、２ ロードロック室、３ 内部空間、４ 入口開口、
５ 出口開口、６ 真空ドア、７ 内部空間、８ バルブ、
９ 閉塞部材、１０ 支持ロッド、１１ 軸、１２ 接触面、
１３ ピストンロッド、１４ 第１ピストン‐シリンダユニット、
１５ 駆動ユニット、１６ 第２ピストン‐シリンダユニット、
１７ ピストンロッド、１８ ハウジング、２０ ピストン、
２１ ピストンロッド、２２ 固定ボルト、２３ 外気領域、
２４ 平面、２５ カバープレート、２６ 凹部、２７ 長孔、
２８ 基板、３０ 操作ロボット、３１ ブロワー、
３２ フィルター装置

Claims (4)

1. 真空室に基板を導入するためのロードロック装置において、
   内部空間と、外気領域から前記内部空間に基板を導入するための少なくとも１つの入口開口と、前記内部空間と前記真空室の内部空間とをバルブを介して接続するための少なくとも１つの出口開口とを備えるロードロック室と、
   前記ロードロック室の前記入口開口が設けられている端面に接触することにより前記入口開口を閉塞する閉塞部材と、
   前記入口開口から前記ロードロック室の内部空間に向かう方向を後方として、前記ロードロック室を前側から見た場合に前記入口開口から外れており、かつ、前記端面よりも後方に配置されているハウジングと、
   前記入口開口から前記外気領域に向かう方向を前方として、前記ハウジングの前方を少なくとも部分的に隠すように前記ロードロック室に対して固定されている少なくとも１つのカバープレートと、
   前記カバープレートの前方において前記閉塞部材に接続されている少なくとも１つの支持ロッドと、
   前記ハウジングの第１の内部空間から上方または下方に突出するとともに、前記カバープレートの後方において前記少なくとも１つの支持ロッドに接続されている第１ロッドを有し、前記ハウジングに対して前記第１ロッドを上下方向に動かすことにより、前記支持ロッドを上下方向に動かすとともに、前記閉塞部材を、前記入口開口を開放している位置と、前記入口開口に対向する一方で前記ロードロック室から離れている位置との間で駆動する第１駆動手段と、
   前記ハウジングの第２の内部空間から後方に突出するとともに、前記カバープレートの後側において前記ロードロック室に固定されている第２ロッドを有し、前記第２ロッドに対して前記ハウジングを前後方向に動かすことにより、前記閉塞部材を、前記入口開口に対向する一方で前記ロードロック室から離れている位置と、前記ロードロック室に接触して前記入口開口を完全に塞ぐ位置との間で駆動する第２駆動手段とを備えていることを特徴とするロードロック装置。
2. 請求項１記載のロードロック装置において、
   前記少なくとも１つのカバープレートに上下方向にのびる長孔が開設され、
   前記支持ロッドは軸方向を前後方向とした姿勢で前記長孔に通され、前記第１駆動手段により前記長孔に沿って上下方向に動かされることを特徴とするロードロック装置。
3. 請求項１または２記載のロードロック装置において、
   前記少なくとも１つのカバープレートと前記ロードロック室とは一体に形成されていることを特徴とするロードロック装置。
4. 請求項３記載のロードロック装置において、
   前記ロードロック室に前記端面よりも後方において上方または下方に開口しており、かつ、前記第１駆動手段の前記ハウジングにおける前記第１ロッドの出口に隣接する領域と、前記第２駆動手段の前記ハウジングにおける前記第２ロッドの出口に隣接する領域とが配置される少なくとも１つの凹部が形成され、前後方向について前記凹部および前記外気領域を区分する前記ロードロック室の部分が、前記少なくとも１つのカバープレートとして形成されていることを特徴とするロードロック装置。

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