[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schiebereinrichtung eines Vakuumprozesssystems, ein Halbleiterbearbeitungssystem einschliesslich einer Vielzahl von Prozesskammern und ein Verfahren zur Nutzung des Systems.
[0002] Der Begriff "Schiebereinrichtung" wird hier im Sinne des englischen Fachbegriffs "gate valve" verwendet.
[0003] Der hier benutzte Begriff "Halbleiterbearbeitung" schliesst verschiedene Arten von Prozessen ein, die ausgeführt werden, um ein Halbleiterelement oder eine Struktur, die Verdrahtungsschichten, Elektroden und dergleichen hat, die mit einem Halbleiterelement zu verbinden sind, auf einem Zielobjekt, wie beispielsweise einem Halbleiterwafer oder einem Glassubstrat zur Verwendung für einen Flüssigkristallbildschirm (LCD: Liquid Crystal Display) oder einem Flachbildschirm (FPD: Fiat Panel Display), durch Schaffen von Halbleiterschichten, Isolationsschichten und leitenden Schichten in vorgegebenen Mustern auf dem Zielobjekt herzustellen.
[0004] Der Begriff "Zielobjekt" wird hier im Sinne des englischen Fachbegriffs "target object" verwendet.
[0005] Im Allgemeinen werden in einem Herstellungsprozess für ein Halbleiterelement verschiedene Prozesse, beispielsweise Trockenätzen, Kathodenzerstäubung und chemische Gasphasenabscheidung (CVD: Chemical Vapor Depostion), wiederholt auf einem Halbleiterwafer ausgeführt. Die meisten dieser Prozesse werden in einer Vakuumatmosphäre ausgeführt, und Übergabeanschlüsse zum Laden bzw. Entladen der Wafer in bzw. aus Prozesskammern, die diese Prozesse ausführen, sind durch Schiebereinrichtungen während der Prozesse luftdicht abgedichtet.
[0006] Beispielsweise offenbart Patentdokument 1 (Japanische Patentanmeldung KOKAI Veröffentlichungsnummer 8-60 374) ein Beispiel dieses Typs von Schiebereinrichtung. Ein Übergabeanschluss einer Grösse, die die Passage eines Wafers erlaubt, ist beispielsweise in einer Seitenwand einer Prozesskammer gebildet, die evakuiert werden kann. Der Übergabeanschluss ist mit einer Schiebereinrichtung ausgestattet. Zum Zeitpunkt der Ausführung eines Prozesses ist der Übergabeanschluss luftdicht durch einen Ventilkörper mit beispielsweise einem O-Ring der Schiebereinrichtung abgedichtet.
[0007] Die oben genannten Prozesse schliessen einen Prozess ein, der ein korrosives Gas verwendet. Selbst dann, wenn kein korrosives Gas im Prozess verwendet wird, wird ein Reinigungsprozess regelmässig oder unregelmässig unter Verwendung eines Ätzgases, das ein korrosives Gas ist, ausgeführt, um verschiedene unnötige Schichten oder Verunreinigungen, die am Innern der Prozesskammer anhaften, zu entfernen. In diesem Fall ist ein Dichtungselement der Schiebereinrichtung dem korrosiven Gas ausgesetzt und das Dichtungselement wird zersetzt, obwohl ein solcher Zersetzungsprozess nach und nach fortschreitet. Das Dichtungselement ist ausserdem in Kontakt mit einer Sitzoberfläche oder ist dagegen gepresst, was zu einer physikalischen Zersetzung, wie beispielsweise Abnutzung und Ermüdung, führt. Diese erfordert ein regelmässiges oder unregelmässiges Ersetzen des Dichtungselementes.
[0008] Eine Vielzahl der oben genannten Prozesskammern sind im Allgemeinen um eine einzige, gemeinsame Übergabekammer herum mittels Schiebereinrichtungen gekoppelt, wodurch ein sogenanntes "Cluster Tool" gebildet wird. Arbeiten zum Ersetzen des Dichtungselementes der Schiebereinrichtung werden generell gleichzeitig mit Wartungsarbeiten ausgeführt, die in einem Zustand erfolgen, in dem das Innere der Prozesskammer, das durchgängig zur Schiebereinrichtung ist, für die Aussenluft geöffnet ist. Da jedoch das Innere der Prozesskammer für die Aussenluft geöffnet ist und die Schiebereinrichtung für den Ersatz des Dichtungselementes geöffnet ist, ist das Innere der gemeinsamen Übergabekammer ebenfalls für die Aussenluft geöffnet. Zu diesem Zeitpunkt sind die anderen Prozesskammern durch die verbundenen Schiebereinrichtungen geschlossen.
[0009] In diesem Fall ist, nach Abschluss der Wartungsarbeiten und dem Ersatz des Dichtungselementes, jede der Übergabekammer und der Prozesskammer evakuiert und eine vorherbestimmte Unterdruckatmosphäre wiederhergestellt. Wenn diese Kammern jedoch einmal für die Aussenluft geöffnet sind, haften Feuchtigkeit oder verschiedene unreine Gase in der Luft beispielsweise an der inneren Wandoberfläche. Sehr viel Zeit für die Evakuierung wird benötigt, um die anhaftende Feuchtigkeit und unreinen Gase nahezu vollständig zu entfernen. Demzufolge kommt es zu einem Rückgang der Arbeitsgeschwindigkeit der Einrichtung und des Durchsatzes.
[0010] Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Schiebereinrichtung mit zwei Ventilkörpern vorgeschlagen, die beispielsweise in Patentdokument 2 (PCT Anmeldung Veröffentlichungsnummer 2003 503 844) offenbart ist. Speziell sind zwei, unabhängig voneinander betriebsfähige Antriebsmechanismen in der Schiebereinrichtung angeordnet, und diese Antriebsmechanismen sind mit Ventilkörpern ausgestattet. Wenn die Wartung des Innern der Prozesskammer durchgeführt wird, oder das dem korrosiven Gas ausgesetzte Dichtungselement auf der Seite des Ventilkörpers ersetzt wird, ist die Öffnung auf der Seite der gemeinsamen Übergabekammer durch den anderen Ventilkörper luftdicht abgedichtet. Selbst wenn das Innere der Prozesskammer für die Aussenluft geöffnet wird, kann dadurch das Innere der Übergabekammer in einem Vakuumzustand gehalten werden.
[0011] Bei dieser herkömmlichen Schiebereinrichtung müssen jedoch zwei Sets des Ventilkörpers und Antriebsmechanismus vorhanden sein, woraus eine komplexe Gesamtstruktur und eine Zunahme der Anlagengrösse resultieren. Wenn das Dichtungselement ersetzt wird, ist ausserdem notwendig, das Gehäuse der Schiebereinrichtung etc. zu zerlegen. Infolgedessen wird selbst die Ersatzarbeit ein umfangreiches, zeitaufwändiges Unterfangen. Wenn das Dichtungselement ersetzt werden muss, muss ausserdem das Innere der Schiebereinrichtung für die Aussenluft geöffnet werden. Dies hat zur Folge, dass das Innere der Schiebereinrichtung verunreinigt wird, oder dass die Zeit für die Evakuierung des Innern der Schiebereinrichtung nach der Ersatzarbeit zunimmt. Mit anderen Worten, das Dichtungselement kann nicht ersetzt werden, ohne dass das Innere der Prozesskammer für die Aussenluft geöffnet wird.
[0012] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, es zu ermöglichen, ein Dichtungselement in einer Schiebereinrichtung eines Vakuumprozesssystems zu ersetzen, ohne eine verbundene Prozesskammer für Aussenluft öffnen zu müssen.
[0013] Gemäss einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schiebereinrichtung eines Vakuumprozesssystems geschaffen, die enthält:
eine umgebende Wand, die einen Übergaberaum zum Hindurchführen eines Zielobjekts definiert;
ein in der Wand gebildeter Übergabeanschluss für das hindurchzuführende Zielobjekt;
einen ersten Ventilsitz, der durch einen Teil der Wand gebildet ist, und der den Übergabeanschluss umgibt;
einen Ventilkörper, der so angeordnet ist, dass er innerhalb der Wand beweglich ist und den Übergabeanschluss öffnet und schliesst;
ein erstes Dichtungselement, das am Ventilkörper angeordnet ist, um mit dem ersten Ventilsitz zusammenzuwirken;
einen Wartungsanschluss, der in der Wand gebildet ist, um Wartungsarbeiten am ersten Dichtungselement auszuführen;
einen zweiten Ventilsitz, der durch einen Teil der Wand gebildet ist, und der den Wartungsanschluss umgibt;
ein zweites Dichtungselement, das am Ventilkörper angeordnet ist, um mit dem zweiten Ventilsitz zusammenzuwirken, wobei das zweite Dichtungselement das erste Dichtungselement umgibt;
einen Wartungsdeckel, der abnehmbar an einer Aussenseite der Wand befestigt ist, um den Wartungsanschluss zu schliessen; und
einen Antriebsmechanismus, der den Ventilkörper innerhalb der Wand antreibt.
[0014] Gemäss einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schiebereinrichtung geschaffen, die in" einer umgebenden Wand in einem Vakuumprozesssystem angeordnet ist, die einen Übergaberaum zum Hindurchführen eines Zielobjekts definiert, wobei die Wand enthält:
einen in der Wand gebildeten Übergabeanschluss für das hindurchzuführende Zielobjekt;
einen ersten Ventilsitz, der durch einen Teil der Wand gebildet ist, und der den Übergabeanschluss umgibt;
einen Wartungsanschluss, der in der Wand gebildet ist, um Wartungsarbeiten an der Schiebereinrichtung durchzuführen
einen zweiten Ventilsitz, der durch einen Teil der Wand gebildet ist, und der den Wartungsanschluss umgibt;
und
einen Wartungsdeckel, der abnehmbar an einer Aussenseite der Wand befestigt ist, um den Wartungsanschluss zu schliessen;
wobei die Schiebereinrichtung enthält:
einen Ventilkörper, der so angeordnet ist, dass er innerhalb der Wand beweglich ist und den Übergabeanschluss öffnet und schliesst;
ein erstes Dichtungselement, das am Ventilkörper angeordnet ist, um mit dem ersten Ventilsitz zusammenzuwirken;
ein zweites Dichtungselement, das am Ventilkörper angeordnet ist, um mit dem zweiten Ventilsitz zusammenzuwirken, wobei das zweite Dichtungselement das erste Dichtungselement umgibt; und
einen Antriebsmechanismus, der ausgestaltet ist, um den Ventilkörper innerhalb der Wand anzutreiben.
[0015] Gemäss einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Halbleiterbearbeitungssystem geschaffen, das enthält:
eine druckeinstellbare gemeinsame Übergabekammer, die eine Vielzahl von Seitenoberflächen hat;
druckeinstellbare erste und zweite Prozesskammern, die an zwei der Vielzahl von Seitenoberflächen angeschlossen sind, um am Zielobjekt einen Halbleiterprozess auszuführen;
einen Übergabemechanismus innerhalb der gemeinsamen Übergabekammer, um das Zielobjekt in die erste und zweite Prozesskammer zu laden und daraus zu entnehmen; und
Schiebereinrichtungen, die jeweils zwischen der gemeinsamen Übergabekammer und der ersten Prozesskammer und zwischen der gemeinsamen Übergabekammer und der zweiten Prozesskammer angeordnet sind,
wobei jede der Schiebereinrichtungen eine Schiebereinrichtung gemäss dem oben beschrieben ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist.
[0016] Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich sein, oder können bei der Ausführung der Erfindung erkannt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung können durch die im Folgenden besonders hervorgehobenen Instrumentarien und Kombinationen realisiert und erzielt werden.
[0017] Die beiliegenden Zeichnungen, die hier einbezogen sind und einen Teil der Beschreibung darstellen, illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen, zusammen mit der allgemeinen, oben gegebenen Beschreibung und der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele, zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
<tb>Fig. 1<sep>ist eine Draufsicht, die ein Prozesssystem zeigt, das eine Schiebereinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet;
<tb>Fig. 2<sep>ist eine vergrösserte Ansicht eines Querschnitts, die eine Schiebereinrichtung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
<tb>Fig. 3<sep>ist eine Aufsicht auf die in Fig. 2gezeigte Schiebereinrichtung;
<tb>Fig. 4<sep>ist eine perspektivische Vorderansicht, die einen Ventilkörper und einen Antriebsmechanismus der in Fig. 2 gezeigten Schiebereinrichtung zeigt;
<tb>Fig. 5<sep>ist eine perspektivische Rückansicht, die den Ventilkörper und den Antriebsmechanismus der in Fig. 2gezeigten Schiebereinrichtung zeigt;
<tb>Fig. 6A bis Fig. 6F<sep>sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs der in Fig. 2 gezeigten Schiebereinrichtung;
<tb>Fig. 7<sep>ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ersetzen eines Dichtungselementes der in Fig. 2gezeigten Schiebereinrichtung darstellt;
<tb>Fig. 8A bis Fig. 8F<sep>sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
<tb>Fig. 9<sep>ist eine Ansicht eines Querschnitts, die eine Schiebereinrichtung gemäss einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
<tb>Fig. 10<sep>ist eine Ansicht eines Querschnitts, die eine Schiebereinrichtung gemäss einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
<tb>Fig. 11A bis Fig. 11E<sep>sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
<tb>Fig. 12A bis Fig. 12C<sep>sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
<tb>Fig. 13A bis Fig. 13C<sep>sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
<tb>Fig. 14<sep>ist eine Ansicht eines Querschnitts, die eine Schiebereinrichtung gemäss einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
[0018] Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden die strukturellen Elemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktionen und Strukturen haben, durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet, und eine überlappende Beschreibung ist nur dann gegeben, wenn nötig.
[0019] Fig. 1 ist eine Draufsicht, die ein Prozesssystem zeigt, das eine Schiebereinrichtung gemäss einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet. Wie in Fig. 1gezeigt, hat das Prozesssystem 2 eine hexagonale gemeinsame Übergabekammer 6. Vier Prozesskammern 4A, 4B, 4C und 4D und zwei Kammern 8A und 8B, die beladen und verriegelt werden können, sind mit der gemeinsamen Übergabekammer 6 verbunden.
[0020] Speziell ist jede Prozesskammer 4A bis 4D so ausgestaltet, so dass deren Innendruck durch Gaszufuhr und Gasabzug einstellbar ist. Jede Prozesskammer 4A bis 4D hat eine Halterung 10A, 10B, 10C, 10D, um einen Halbleiterwafer W zu halten, der ein Zielobjekt darstellt. In einem Zustand, in dem der Wafer W auf dem Trägertisch platziert ist, werden verschiedene Prozesse ausgeführt. Im Allgemeinen werden diese Prozesse unter einer Vakuumatmosphäre ausgeführt. In manchen Fällen und abhängig von der Art des Prozesses wird der Prozess jedoch, bei Normaldruck ausgeführt. Die entsprechenden Prozesskammern 4A bis 4D sind durch Schiebereinrichtungen 12A, 12B, 12C und 12D mit den entsprechenden Seiten der Übergabekammer 6 verbunden.
[0021] Die gemeinsame Übergabekammer 6 ist demnach so ausgestaltet, dass ihr Innendruck durch Gaszufuhr und Evakuierung einstellbar ist. Ein Übergabemechanismus 14, der einziehbar, ausziehbar und drehbar ist, um den Wafer W zu überführen, ist in der Übergabekammer 6 angeordnet. Der Übergabemechanismus 14 kann den Wafer W in und aus den Prozesskammern 4A bis 4D via den geöffneten Schiebereinrichtungen 12A bis 12D laden.
[0022] Zwei Kammern 8A und 8B des Laden- und Verriegeln-Typs sind mit der Übergabekammer 6 via Schiebereinrichtungen 16A und 16B verbunden. Die Kammer 8A, 8B ist so ausgestaltet, dass ihr Innendruck durch Gaszufuhr und Evakuierung einstellbar ist. Die Kammer 8A, 8B ist mit einem Lademodul 20 via den Schiebereinrichtungen 18A, 18B verbunden. Das Lademodul 20 ist mit zwei Anschlüssen 22 ausgestattet, in denen Kassetten, die eine Vielzahl von Wafern W enthalten, angeordnet sind. Ein Transferarmmechanismus 24, der einziehbar, ausziehbar und drehbar ist, ist im Lademodul 20 so angeordnet, dass er entlang einer Führungsschiene 26 bewegt werden kann. Der Transferarmmechanismus 24 kann den Wafer W aus der im Anschluss 22 platzierten Kassette nehmen und kann ihn zur Kammer 8A, 8B überführen.
Der Wafer W in der Kammer 8A, 8B wird vom Übergabemechanismus 14 innerhalb der Übergabekammer 6 aufgenommen und, wie oben beschrieben, in die Prozesskammer 4A bis 4D geladen. Wenn der Wafer W herausgenommen werden soll, wird er auf einem dem Ladeweg entgegengesetzten Weg entnommen.
[0023] Als Nächstes werden die Schiebereinrichtungen 12A bis 12D, die zwischen der Übergabekammer 6 und den Prozesskammern 4A bis 4D angeordnet sind, beschrieben. Da die Schiebereinrichtungen 12A bis 12D die gleiche Struktur haben, werden sie vertretungsweise als "Schiebereinrichtung 12" bezeichnet, und die Prozesskammern 4A bis 4D werden vertretungsweise als "Prozesskammer 4" bezeichnet. Fig. 2ist eine vergrösserte Ansicht eines Querschnitts, die eine Schiebereinrichtung gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Fig. 3ist eine Aufsicht auf die in Fig. 2 gezeigte Schiebereinrichtung.
[0024] Wie in Fig. 2 gezeigt, ist ein länglicher Anschluss 30, durch den der Wafer W geladen und entladen wird, in einer Seitenwand 28 gebildet, die die Prozesskammer 4 definiert. Zusätzlich ist ein Anschluss 34 in einer Seitenwand 32 gebildet, die die Übergabekammer 6 definiert. Die Schiebereinrichtung 12 hat ein Gehäuse 36, das eine äussere Hülle bildet, d. h. es definiert einen Übergaberaum, durch den der Wafer W geführt wird. Das Gehäuse 36 ist im Wesentlichen ein würfelartiger Körper, der beispielsweise aus Aluminium ist, und hat im Wesentlichen einen quadratischen Querschnitt. Ein länglicher Übergabeanschluss 37, der mit dem Innern der Prozesskammer 4 kommuniziert, ist an einer Seite des Gehäuses 36 gebildet. Ein länglicher Anschluss 38, der mit dem Innern der Übergabekammer 6 kommuniziert, ist an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 36 gebildet.
O-Ringe 40 und 42 zum luftdichten Abschluss sind an Übergängen zwischen dem Gehäuse 36 und der Prozesskammer 4 und der Übergabekammer 6 vorhanden. Innerhalb des Gehäuses 36 ist ein Ventilkörper 44 zum luftdichten Schliessen des Übergabeanschlusses 37 an einem Antriebsmechanismus 46 befestigt. Da der Übergabeanschluss 37 und der Übergabeanschluss 30 ganz miteinander kommunizieren, wird der Anschluss 30 geöffnet bzw. geschlossen, indem der Anschluss 37 geöffnet bzw. geschlossen wird.
[0025] Fig. 4 ist eine perspektivische Vorderansicht, die den Ventilkörper und den Antriebsmechanismus der in Fig. 2gezeigten Schiebereinrichtung zeigt. Fig. 5 ist eine perspektivische Rückansicht, die den Ventilkörper und den Antriebsmechanismus der in Fig. 2 gezeigten Schiebereinrichtung zeigt. Wie in den Fig. 4 und 5gezeigt, hat der Antriebsmechanismus 46 einen U-förmigen Teil 48. Getriebewellen erstrecken sich von beiden Enden des Basisteils 48 nach aussen. Die Getriebewellen 50 durchdringen luftdicht die Seitenwände in Längsrichtung des Gehäuses 36 und sind drehbar gelagert. Eine magnetische Flüssigkeitsdichtung (nicht gezeigt) ist beispielsweise am eindringenden Teil einer jeden Getriebewelle 50 vorhanden, und ein Drehen der Getriebewelle 50 ist möglich, während Abdichtung gewährleistet ist.
[0026] Zwei Antriebskolben 52, die beispielsweise aus Luftzylindern bestehen, sind parallel zueinander am Basisteil 48 vorhanden. Ein plattenförmiger Ventilkörper 44 ist an entfernten Enden der Antriebskolben 52 befestigt. Durch Aus- und Einfahren der Antriebskolben 52 kann der Ventilkörper 44 vorgeschoben oder zurückgezogen werden. Da der Antrieb für das Aus- und Einfahren mittels Druckluft erfolgt, ist im Basisteil 48 eine Gasflusspassage 56 geformt, die mit den Antriebskolben 52 in Verbindung steht. Die Gasflusspassage 56 ist durch eine der Getriebewellen 50 nach aussen geführt. Ein drehbares Stellglied 58, das durch Druckluft angetrieben ist, ist an derjenigen Getriebewelle 50 befestigt, in der die Gasflusspassage 56 gebildet ist.
Das drehbare Stellglied 58 hat einen Gasanschluss 60 zum Aus- und Einfahren der Antriebskolben 52, und einen Gasanschluss 62 zum Drehen des Basisteils 48 um einen festgelegten Winkel im oder entgegen dem Uhrzeigersinn. Kurzum, das Aus- und Einfahren der Antriebskolben 52 und das Drehen des Basisteils 48 können ausgeführt werden, wenn es notwendig ist.
[0027] Wie unten noch beschrieben wird, wird der Basisteil 48 zwischen einer ersten Position, in der der Ventilkörper 44 dem Übergabeanschluss 37 gegenübersteht, und einer zweiten Position, in der der Ventilkörper 44 einem Wartungsanschluss 72 (weiter unten beschrieben) gegenübersteht, gedreht. Der Basisteil 48 ist so ausgestaltet, dass er in der zweiten Position den Wafer nicht stört, wenn dieser via dem Übergabeanschluss 37 durch den Übergaberaum geführt wird. Ein ausdehnbarer bzw. einziehbarer metallischer Balg 64 ist so angeordnet, dass er jeden Antriebskolben 52 umgibt. Der Balg 64 verhindert, dass Druckluft austritt, erlaubt aber das Aus- und Einfahren der Antriebskolben 52.
[0028] Ein erstes Dichtungselement 66 mit einer dünnen ringartigen Form, das beispielsweise aus einem O-Ring geformt ist, ist an einer vorderen Oberfläche des Ventilkörpers 44 vorhanden, um das Innere der Prozesskammer 4 abzudichten. Das erste Dichtungselement 66 kontaktiert luftdicht einen ersten Ventilsitz 37s, der durch einen inneren Oberflächenteil des Gehäuses 36 definiert ist, der den Übergabeanschluss 37 umgibt, wodurch der Übergabeanschluss 37 sicher abgedichtet ist. Ein zweites Dichtungselement 68, das beispielsweise aus einem O-Ring geformt ist, ist am Ventilkörper 44 vorhanden, um das erste Dichtungselement 66 mit einer vorherbestimmten Distanz L1 zu umgeben. Kurzum, das erste und zweite Dichtungselement 66 und 68 sind konzentrisch doppelspurartig angeordnet. Die vorherbestimmte Distanz L1 ist beispielsweise auf etwa 5 mm bis 20 mm festgelegt.
[0029] Um den ersten Ventilsitz 37s herum ist auf der inneren Oberfläche des Gehäuses 36 in Umfangsrichtung des Übergabeanschlusses 37 ein ausgesparter Bereich 70 ausgeformt, der eine dünne kreisförmige Gestalt hat. Der ausgesparte Bereich 70 ist so geformt, um Kontakt zwischen dem zweiten Dichtungselement 68 und der inneren Oberfläche des Gehäuses 36 zu vermeiden, wenn der Ventilkörper 44 auf dem Übergabeanschluss 37 platziert ist. Dies vermeidet unnötige Zersetzung (Abnutzung oder Ermüdung) des zweiten Dichtungselementes 68.
[0030] Ein länglicher Wartungsanschluss 72 zum Ersetzen des ersten Dichtungselementes 66, das an der Innenseite des Ventilkörpers vorhanden ist, ist in einem Deckenteil des Gehäuses 36 gebildet. Ein zweiter Ventilsitz 72s ist durch einen inneren Oberflächenteil des Gehäuses 36 gebildet, der den Wartungsanschluss 72 umgibt. Wenn der Wartungsanschluss 72 durch den Ventilkörper 44 geschlossen ist, ist nur das zweite Dichtungselement 68 in engem Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 72s Mit anderen Worten, der Wartungsanschluss 72 ist etwas breiter ausgelegt als der Übergabeanschluss 37. Der Wartungsanschluss 72 ist dadurch durch das zweite Dichtungselement 68 luftdicht abgedichtet, während das innere, erste Dichtungselement 66 im Wartungsanschluss 72 freiliegt.
[0031] Der Wartungsanschluss 72 ist durch einen Wartungsdeckel 74 über einen O-Ring 76 luftdicht abgedichtet. Der Wartungsdeckel 74 ist an der Aussenseite des Gehäuses 36 befestigt. Der Wartungsdeckel 74 ist mittels einer Vielzahl von Bolzen 78 abnehmbar befestigt. Der Wartungsdeckel 74 ist aus einer transparenten Platte, beispielsweise einer Acrylharzplatte, oder hat an einer Stelle ein transparentes Sichtfenster. Der Grad der Zersetzung des ersten Dichtungselementes 66 kann dadurch von aussen sichtbar erkannt werden, ohne dass der Wartungsdeckel 74 abgenommen werden muss.
[0032] Ein Gaszufuhrsystem 80 und ein Evakuierungssystem 88 sind mit dem Wartungsanschluss 72 verbunden, um den Druck in einem Raum 82 (s. Fig. 6E) einzustellen, der zwischen dem Wartungsdeckel 74 und dem Ventilkörper 44 definiert ist, wenn das zweite Dichtungselement 68 in engem Kontakt mit dem zweiten Ventilsitz 72s ist. Wie in Fig. 2 gezeigt, hat das Gaszufuhrsystem 80 speziell einen Flusspfad 84, der in einem Wandteil um den Wartungsanschluss 72 herum gebildet ist und den Austausch zwischen dem Raum 82 (der Region des Wartungsanschlusses 72 entsprechend) und aussen erlaubt. Ein Gasspeisesystem (nicht gezeigt), das bei Bedarf via ein (Auf/Zu) Ventil 86 beispielsweise N2 Gas oder saubere Luft zuführt, ist an den Flusspfad 84 angeschlossen.
Alternativ dazu kann beispielsweise ein manuell oder automatisch betriebenes Entlastungsventil am Wartungsdeckel 74 statt des Gaszufuhrsystems 80 vorgesehen sein.
[0033] Das Evakuierungssystem 88 hat einen Flusspfad 90, die in einem Wandteil um den Wartungsanschluss 72 herum gebildet ist und den Austausch zwischen dem Raum 82 und aussen erlaubt. Eine Vakuumabzugspumpe (nicht gezeigt), die bei Bedarf via ein Auf/Zu Ventil 92 eine Atmosphäre im Raum 82 entleert, ist an den Flusspfad 90 angeschlossen. Alternativ dazu kann beispielsweise ein Belüftungsventil, das automatisch öffnet und schliesst, am Wartungsanschluss 72 als das Evakuierungssystem 88 vorgesehen sein, wodurch eine Verbindung zwischen dem Raum 82 und dem Innern des Gehäuses 36 erlaubt wird.
[0034] Alternativ können die zwei Pflusspfade 84 und 90 unter Verwendung eines Dreiwegeventils zusammengelegt werden. Durch das Schalten des Dreiwegeventils können die Zufuhr von N2Gas oder reiner Luft oder der Abzug wahlweise ausgeführt werden.
[0035] Fig. 6A bis 6F sind Ansichten zur Erläuterung eines Betriebs der in Fig. 2gezeigten Schiebereinrichtung. Fig. 6A bis 6Fzeigen nur die hauptsächlichen Teile der oben beschriebenen Schiebereinrichtung 12 in vereinfachter Art.
[0036] Um die Richtung des Ventilkörpers 44 der Schiebereinrichtung 12 zu ändern, wird, wie oben beschrieben wurde, das Basisteil 48 im oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wodurch der Ventilkörper 44 nach oben oder seitwärts gedreht wird, wie in den Fig. 6A bis 6F gezeigt (der in Fig. 5 gezeigte Gasanschluss 62 wird benutzt). Um den Ventilkörper 44 vor oder zurück zu bewegen, werden ausserdem die Antriebskolben 52, die z.B. aus Luftzylindern gebildet sind, aus- und eingefahren (der in Fig. 5 gezeigte Gasanschluss 60 wird benutzt). Der Antriebsmechanismus 46 ist mit einem Verriegelungsmechanismus 51 ausgestattet, um den Basisteil 48 an entsprechenden Haltepositionen zu verriegeln. Der Verriegelungsmechanismus 51 sorgt für Sicherheit, insbesondere zur Zeit des Ersatzes des Dichtungselementes, wie weiter unten beschrieben.
[0037] Wenn der Wafer W von der Übergabekammer 6 in die Prozesskammer 4 geladen wird, oder wenn der Wafer W aus der Prozesskammer 4 in die Übergabekammer 6 entladen wird, wird der Ventilkörper 44 eingefahren und der Basisteil 48 wird in diesem Zustand nach oben gedreht, wie in Fig. 6Dgezeigt. Der Übergabeanschluss 37 wird dabei geöffnet und ein Bewegungspfad 94 des Wafers W wird nicht unterbrochen, so dass der Wafer W entlang des Bewegungspfades 94 geführt werden kann. In diesem Fall wird die Übergabekammer 6 immer unter Vakuum gehalten. Die Übergabekammer 6 und die Prozesskammer 4 können miteinander kommunizieren, nachdem eine Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern auf einen vorherbestimmten Wert, oder darunter, eingestellt ist.
[0038] Wenn ein Prozess, z.B. Schichtbildung, ausgeführt wird, wird der Basisteil 48 seitwärts gedreht, wie in Fig. 6A gezeigt, und der Ventilkörper 44 wird vorwärts bewegt und an den Übergabeanschluss 37 platziert. Das erste Dichtungselement 66 am Ventilkörper 44 kontaktiert demnach den ersten Ventilsitz 37s und der Übergabeanschluss 37 ist luftdicht abgedichtet. Das Innere der Prozesskammer 4 befindet sich dadurch im geschlossenen Zustand, und in diesem Zustand wird ein vorgeschriebener Prozess oder eine Reinigung in der Prozesskammer 4 ausgeführt. Zu dieser Zeit steht das zweite Dichtungselement 68 an der Aussenseite des ersten Dichtungselementes 66 dem ausgesparten Bereich 70 gegenüber, der sich um den ersten Ventilsitz 37s herum in einem berührungslosen Zustand befindet.
Das zweite Dichtungselement 68 wird somit nicht nutzlos deformiert und eine durch Deformierung verursachte Zersetzung des zweiten Dichtungselementes 68 kann vermieden werden. Währenddessen braucht der ausgesperrte Bereich 70 nicht vorgesehen zu sein, und eine im Allgemeinen flache Sitzfläche ohne einen abgestuften Teil kann stattdessen gebildet sein.
[0039] Fig. 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Ersetzen des Dichtungselementes der in Fig. 2 gezeigten Schiebereinrichtung darstellt. Das Verfahren zum Ersetzen des ersten Dichtungselementes 66 der in Fig. 2 gezeigten Schiebereinrichtung 12 wird mit Bezug auf Fig. 6Abis Fig. 6Fbeschrieben.
[0040] Der Ersatz des ersten Dichtungselementes 66 wird zur gleichen Zeit wie die Wartung des Innern der Prozesskammer 4 vorgenommen. In diesem Fall wird auch die Übergabekammer 6 evakuiert und das Innere der Kammer 6 wird auf einer vorherbestimmten druckreduzierten Atmosphäre (in einem Vakuumzustand) gehalten. Zusätzlich wird das Innere der Schiebereinrichtung 12, die immer mit der Übergabekammer 6 kommuniziert, auf einer druckreduzierten Atmosphäre gehalten.
[0041] Anfangs, wie in Fig. 6Agezeigt, wird vor der Wartung der Prozesskammer 4 der Ventilkörper 44 an den Übergabeanschluss 37 platziert und dichtet somit den Übergabeanschluss 37 luftdicht ab (Schritt S1). Dadurch ist die Kommunikation zwischen der Prozesskammer 4 und der Übergabekammer 6 gesperrt. In diesem Zustand wird das Innere der Prozesskammer 4 für Aussenluft geöffnet und notwendige Wartung, wie z.B. Ersatz einer Elektrode oder Ersatz einer inneren Komponente, wird durchgeführt (Schritt S2).
[0042] Nach Abschluss der Wartungsarbeiten wird die Prozesskammer wieder zusammengebaut und mit der Evakuierung der Prozesskammer 4, die unter Atmosphärendruck steht, wird begonnen und der Druck in der Prozesskammer 4 wird schrittweise reduziert (Schritt S3). Während die Prozesskammer 4 evakuiert wird, wird die Druckdifferenz zwischen dem Innern der Prozesskammer 4 und dem Innern der Übergabekammer 6 mit einem Druckmessgerät (nicht gezeigt) gemessen, und es wird bestimmt, ob die Druckdifferenz einen vorherbestimmten Wert, oder darunter, erreicht (Schritt S4).
[0043] Wenn die Druckdifferenz den vorherbestimmten Wert, oder darunter, erreicht (JA in Schritt S4 ), dann sinkt die Möglichkeit, Partikel einzubinden im Wesentlichen auf Null. Der Ventilkörper 44 wird daher zurückgezogen, wie in Fig. 6B gezeigt. Infolge wird der Übergabeanschluss 37 geöffnet und die Prozesskammer 4 und die Übergabekammer 6 werden wieder in den Zustand versetzt, in dem das Innere der Prozesskammer 4 mit dem Inneren der Übergabekammer 6 unter einer druckreduzierten Atmosphäre kommuniziert. Danach wird der Basisteil 48, wie in Fig. 6C und 6Dgezeigt, schrittweise um z.B. 90[deg.] gedreht, und der Ventilkörper 44 wird in Richtung des Wartungsanschlusses 72 gedreht (Schritt S5). In diesem Fall wird auch die Evakuierung der Prozesskammer 4 für eine lange Zeit fortgesetzt, um Feuchtigkeit oder unnötiges, an der Wandoberfläche haftendes Gas zu entfernen.
[0044] Wie in Fig. 6E gezeigt, wird dann der Ventilkörper 44 vorgeschoben und am Wartungsanschluss 72 platziert, um somit den Wartungsanschluss 72 luftdicht abzudichten (Schritt S6). In diesem Fall kontaktiert das äussere zweite Dichtungselement 68 den zweiten Ventilsitz 72s, da der Wartungsanschluss 72 etwas grösser ausgestaltet ist als der Übergabeanschluss 34. Andererseits liegt das innere erste Dichtungselement 66, das zersetzt wird, am Wartungsanschluss 72 frei.
[0045] Zu dieser Zeit ist ein geschlossener Raum 82, obschon klein, zwischen dem Ventilkörper 44 und dem Wartungsdeckel 74 definiert. Wenn der Wartungsdeckel 74 schnell entfernt wird, geht das Vakuum im Raum 82 verloren, was zu einer Verteilung von Partikeln etc. führt. Um das zu vermeiden, wird vor dem Entfernen des Wartungsdeckels 74 das in Fig. 2gezeigte Gaszufuhrsystem 80 aktiviert, um z.B. N2 Gas in den Raum 82 zu leiten, wodurch der Raum 82 in einen atmosphärischen Druckzustand gebracht wird. Im Fall, dass das Entlassungsventil statt des Gaszufuhrsystems 80 vorhanden ist, kann das Entlastungsventil manuell geöffnet werden, um den Raum 82 in den atmosphärischen Druckzustand zu bringen.
[0046] Wenn der Raum 82 in den atmosphärischen Zustand übergegangen ist, werden auf diese Weise die in den Fig. 2 und 3gezeigten Bolzen 78 gelockert und der Wartungsdeckel 74 wird wie in Fig. 6Fgezeigt entfernt (Schritt S7). Dadurch wird der Wartungsanschluss 72 für die Aussenluft geöffnet.
[0047] Ein Wartungsarbeiter ersetzt dann das zersetzte erste Dichtungselement 66, das im Wartungsanschluss 72 frei- liegt, durch ein neues Dichtungselement (Schritt S8). In diesem Fall, wenn der Wartungsarbeiter, das neue Dichtungselement befestigt, drückt der Wartungsarbeiter oder die Wartungsarbeiterin kräftig auf den Ventilkörper 44. Da jedoch der Antriebsmechanismus 46 durch den aktivierten Verriegelungsmechanismus 51 in den verriegelten Zustand gesetzt wird, ist die Sicherheit während der Arbeit gewährleistet.
[0048] Wenn die Prozedur zum Ersetzen des ersten Dichtungselementes 66 abgeschlossen ist, wird der Wartungsdeckel 74 wieder angebracht und durch die Bolzen 78 befestigt (Schritt S9). Der Zustand zu dieser Zeit ist in Fig. 6Egezeigt. Zu dieser Zeit, entgegen dem oben beschriebenen Fall, ist der Raum 82 im atmosphärischen Druckzustand. Wenn der Ventilkörper 44 in diesem Zustand zurückgezogen wird, diffundiert Feuchtigkeit etc. enthaltende Aussenluft, auch wenn die Menge gering ist, in die Prozesskammer 4 oder in die Übergabekammer 6. Wenn also der Ventilkörper 44 zurückgezogen werden soll, wird das in Fig. 2 gezeigte Evakuierungssystem 88 aktiviert und das atmosphärische Druckgas im Raum 82 wird evakuiert. Nachdem die Evakuierung über eine gewisse Zeitdauer ausgeführt wurde, wird der Ventilkörper 44 zurückgezogen und getrennt vom Wartungsanschluss 72 (Schritt S10).
Der Zustand zu dieser Zeit ist in Fig. 6Dgezeigt. Die Arbeit zum Ersetzen des ersten Dichtungselementes 66 ist damit abgeschlossen.
[0049] Wie oben beschrieben, kann die Arbeit zum Ersatz des ersten Dichtungselements 66 ausgeführt werden, während in der Übergabekammer 6 und in der Prozesskammer 4 ein Vakuum aufrecht erhalten wird. In diesem Fall kann die Arbeitsgeschwindigkeit des Prozesssystems deutlich verbessert werden, da in der Übergabekammer 6, die eine grössere Kapazität hat als die Prozesskammer 4, ein Vakuumzustand aufrecht erhalten werden kann.
[0050] Die Arbeit zum Ersatz des ersten Dichtungselements 66 ist in einigen zehn Minuten ausgeführt. Andererseits benötigt das Austreiben durch Evakuation zur Elimination von z.B. Feuchtigkeit in der einmal zur Umgebungsluft geöffneten Prozesskammer 4, das so genannte "depleting driving", mehrere Stunden (bis zu zehn und mehr Stunden). Somit kann die Haltezeit des ganzen Prozesssystems reduziert werden, wenn die Arbeit zum Ersatz des ersten Dichtungselements 66 während dem "depleting driving" durchgeführt wird, und die Betriebsgeschwindigkeit des Prozesssystems kann erhöht werden.
[0051] Weiter ist es nicht nötig, die Schiebereinrichtung in grossem Masse auseinanderzunehmen, wenn das erste Dichtungselement 66 ersetzt wird. Die Arbeit zum Ersatz des ersten Dichtungselements 66 erfordert lediglich das Abmontieren des Wartungsdeckels 74. Somit wird die Arbeitseffizienz verbessert und die Arbeit zum Ersatz kann schneller durchgeführt werden.
[0052] Da nur ein Ventilkörper und nur ein Antriebssystem notwendig sind, wird die Struktur der ganzen Vorrichtung ausserdem vereinfacht und die Grösse der ganzen Vorrichtung reduziert
Zweite Ausführung
[0053] Fig. 8A bis 8F zeigen Ansichten zur Erklärung des Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 8A bis 8Fzeigen nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung.
[0054] In der ersten Ausführung ist ein ausgesparter Bereich 70 um den ersten Ventilsitz 37s des Übergabeanschlusses 37 vorgesehen, und das zweite Dichtungselement 68 wird daran gehindert, die innere Oberfläche des Gehäuses zu kontaktieren, wenn der Ventilkörper 44 aufsitzt. In der zweiten Ausführung ist eine zurückversetzte Stufe 70X, welche zur Erzielung des gleichen Effekts ausgestaltet ist, am Rand des Ventilkörpers 44 ausgeformt, so dass sie das erste Dichtungselement 66 des Dichtungskörpers 44 umgibt. Im Übrigen ist die Struktur der zweiten Ausführung die gleiche wie jene der ersten Ausführung.
[0055] Insbesondere ist die Dicke des Ventilkörpers 44 etwas höher, und ein Randbereich des Ventilkörpers 44 hat Stufenform. So wird die zurückversetzte Stufe 70X am Rand gebildet. Das zweite Dichtungselement 68 ist an der zurückversetzten Stufe 70X angeordnet. Zusätzlich ist das erste Dichtungselement 66 an einem mittleren, vorstehenden Teil des Ventilkörpers 44 vorgesehen. Der vorstehende Teil ist, wie in Fig. 8E und 8Fdargestellt, so geformt, dass er im Wartungsanschluss 72 aufgenommen wird.
[0056] Wenn der Ventilkörper 44 auf dem Übergabeanschluss 37 aufsitzt, wie in Fig. 8A gezeigt, berührt das erste Dichtungselement 66 den ersten Ventilsitz 37s um die Dichtung zu bewirken. Zu dieser Zeit wird das zweite Dichtungselement 68, das an der zurückversetzten Stufe, 70X angeordnet ist, in einem berührungsfreien Zustand gehalten. Andererseits berührt das zweite Dichtungselement 68 den zweiten Ventilsitz 72s und dichtet den Wartungsanschluss 72 ab, wenn der Ventilkörper 44 auf dem Wartungsanschluss 72 sitzt, während das erste Dichtungselement 66 im Wartungsanschluss 72 zugänglich ist.
Dritte Ausführung
[0057] Fig. 9 ist eine Schnittansicht, welche eine Schiebereinrichtung gemäss einer dritten Ausführung der Erfindung zeigt. Fig. 9zeigt nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung.
[0058] In der ersten und der zweiten Ausführung ist der Basisteil 48 des Antriebsmechanismus 46 drehbar. In der dritten Ausführung ist ein Basisteil 98 in Stangenform vorgesehen und so ausgestaltet, dass er vertikal bewegbar ist. Ein ausfahrbarer, beweglicher Ventilkörper 44 ist am distalen Ende des Basisteils 98 vorgesehen. Das Gehäuse 36 ist so ausgeformt, dass es rechteckigen Querschnitt hat und nach oben verlängert ist. Der stabförmige Basisteil 98 durchdringt den Deckenteil des Gehäuses 36 und ist nach aussen geführt. Ein metallischer, verlängerbarer und einfahrbarer Balg 100 ist an diesem Teil des Basisteils 98 vorgesehen, der den Deckenteil des Gehäuses 36 durchdringt. Der Balg 100 hält die Luftdichtigkeit der Schiebereinrichtung aufrecht und erlaubt eine vertikale Bewegung des stabförmigen Basisteils 98.
[0059] Ein Wartungsanschluss 72 und ein Wartungsdeckel 74 sind an einer Seitenwand des oberen Teils des Gehäuses 36 vorgesehen. In dieser Ausführung ist der Wartungsanschluss 72 vertikal zum Übergabeanschluss 37 ausgerichtet.
[0060] In der dritten Ausführung wird der Basisteil 98 vertikal und linear bewegt, so dass der Ventilkörper wahlweise vor dem Übergabeanschluss 37 oder vor dem Wartungsanschluss 72 steht. Wird der Wafer W eingebracht oder herausgenommen, wird das Ventil 44 nach oben in einen Standby-Zustand gebracht. In der dritten Ausführung wird der Drehmechanismus nicht benötigt und es ist nur ein Linearverschiebungsmechanismus notwendig. Dadurch kann die Struktur der Vorrichtung vereinfacht werden.
[0061] Der Grund, wieso der Wartungsanschluss 72 auf der oberen Seite der Prozesskammer 4 angeordnet ist, liegt darin, dass die obere Seite der Prozesskammer generell viel Platz bietet und einen einfachen Austausch des Dichtungselements erlaubt. Abhängig von den Anforderungen kann das Gehäuse 36 auch nach unten verlängert werden und der Wartungsanschluss 72 kann unterhalb der Prozesskammer 4 angeordnet werden.
Vierte Ausführung
[0062] Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer Schiebereinrichtung gemäss einer vierten Ausführung der Erfindung. Fig. 10zeigt nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung.
[0063] In der vierten Ausführung ist das Gehäuse 36 der dritten Ausführung nach Fig. 9 nach unten verlängert, und zwar mindestens um eine Länge, die der Höhe des Ventils 44 entspricht. Der stabförmige Basisteil 98 ist so angeordnet, dass er den Bodenteil des Gehäuses 36 durchdringt. In diesem Fall kann der Ventilkörper 44 an die tiefste Stellung im Gehäuse abgesenkt werden, so dass er den Pfad 94 des Wafers W nicht unterbricht, wenn dieser zwischen der Übergabekammer 6 und der Prozesskammer 4 überführt werden muss.
Fünfte Ausführung
[0064] Fig. 11A bis 11E zeigen Ansichten zur Illustration des Betriebs einer Schiebereinrichtung gemäss einer fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig. 11A bis 11Ezeigen nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung. Die fünfte Ausführung ist eine Modifikation der oben erwähnten ersten und zweiten Ausführungen.
[0065] In der fünften Ausführung hat das Gehäuse 36 einen im Wesentlichen sechseckigen Querschnitt, und nicht einen ungefähr quadratischen Querschnitt. Der drehbare Basisteil 48 hat einen Querschnitt, der im Wesentlichen einem gleichschenkligen Dreieck entspricht. Zwei Ventilkörper, d.h. ein erster und ein zweiter Ventilkörper 44A und 44B, welche unabhängig voneinander ausgefahren und zurückgezogen werden können, sind auf den gleichen Schenkelseiten des Basisteils 48 angeordnet. Ein Winkel [theta] zwischen dem ersten Ventilköper 44A und dem zweiten Ventilkörper 44B in Bezug auf das Drehzentrum beträgt etwa 60[deg.]. Auch in diesem Fall sind individuell steuerbare Antriebskolben 52 für den ersten und den zweiten Ventilkörper 44A bzw. 44B vorgesehen.
[0066] Der Ventilkörper der zweiten Ausführung gemäss Fig. 8A bis 8F, d.h. der Ventilkörper mit der zurückversetzten Stufe 70X, wird für den ersten Ventilkörper 44A sowie den zweiten Ventilkörper 44B verwendet. Ein erster länglicher Wartungsanschluss 72 und ein zweiter länglicher Wartungsanschluss 72B sind an denjenigen Teilen des sechseckigen Gehäuses 36 angeordnet, die beidseits an den Übergabeanschluss 37 angrenzen. Ein erster und ein zweiter Wartungsdeckel 74A und 74B sind mittels Bolzen (nicht gezeigt) entfernbar an den Wartungsanschlüssen 72A und 72B angebracht. Am ersten und am zweiten Wartungsanschluss 72A und 72B sind Systeme zur Evakuation und Gaszufuhr, 80 bzw. 88, wie in Fig. 2 gezeigt, vorgesehen.
[0067] In der fünften Ausführung wird der Basisteil 48 wie in Fig. 11A oder 11D gezeigt positioniert, wenn der Wafer W passieren muss, so dass sein Pfad 94 nicht unterbrochen wird. Insbesondere sind sowohl der erste als auch der zweite Ventilkörper 44A und 44B zurückgezogen und der erste und der zweite Ventilkörper 44A und 44B sind in diesem Zustand nach oben oder nach unten weggedreht. Wird der Basisteil 48 verschwenkt, werden der erste und der zweite Ventilkörper 44A und 44B zurückgezogen, wie in Fig. 11Bgezeigt, so dass sie nicht mit den Innenwänden kollidieren.
[0068] Wird ein Prozessschritt durchgeführt, sitzt der erste oder der zweite Ventilkörper 44A bzw. 44B auf dem Übergabeanschluss 37, wodurch er den Übergabeanschluss 37 abdichtet und das Innere der Prozesskammer 4 in abgedichtetem Zustand hält. Insbesondere haben der erste und der zweite Ventilkörper 44A und 44B äquivalente Funktionen. In Fig. 11Csitzt der erste Ventilkörper 44A auf dem ersten Wartungsanschluss 72A. In Fig. 11Esitzt der zweite Ventilköper 44B auf dem zweiten Wartungsanschluss 72B. Wenn jedoch die Verarbeitung durchgeführt wird, ist es nicht notwendig, den Ventilkörper 44A, 44B auf den Wartungsanschluss zu setzen und die Ventilkörper 44A und 44B werden zurückgezogen.
[0069] Als Nächstes wird das Verfahren zum Ersetzen der inneren Dichtungselemente 66 auf dem ersten und dem zweiten Ventilkörper 44A, 44B beschrieben.
[0070] Zuerst wird, wenn das innere erste Dichtungselement 66 auf dem ersten Ventilkörper 44A ersetzt werden muss, der zweite Ventilkörper 44B auf den Übergabeanschluss 37 gesetzt, wie in Fig. 11C gezeigt, um den Übergabeanschluss 37 abzudichten. Andererseits wird der erste Ventilkörper 44A auf den ersten Wartungsanschluss 72A gesetzt, um den Wartungsanschluss 72A abzudichten. In diesem Zustand wird der erste Wartungsdeckel 74A gelöst, und das erste Dichtungselement 66 des ersten Ventilkörpers 44A wird durch ein neues Dichtungselement ersetzt.
[0071] Wenn dass innere erste Dichtungselement 66 auf dem zweiten Ventilkörper 44b ersetzt werden soll, wird der erste Ventilkörper 44A auf den Übergabeanschluss 37 gesetzt, wie in Fig. 11E gezeigt, um den Übergabeanschluss 37 abzudichten. Andererseits wird der zweite Ventilkörper 44B auf den unteren zweiten Wartungsanschluss 72B gesetzt, um den Wartungsanschluss 72B abzudichten. In diesem Zustand wird der zweite Wartungsdeckel 74B gelöst, und das erste Dichtungselement 66 des zweiten Ventilkörpers 44A wird durch ein neues Dichtungselement ersetzt.
[0072] In der fünften Ausführung kann das erste Dichtungselement 66 ersetzt werden, selbst wenn der Prozess in der Prozesskammer 4 läuft oder wenn Wartungsarbeiten unter Öffnung der Prozesskammer 4 zur Umgebung stattfinden, unabhängig von den Durckverhältnissen in der Prozesskammer 4. Insbesondere um eine gegenseitige Verschmutzung der Prozesskammern 4A bis 4D zu vermeiden, ist es notwendig, eine Situation zu vermeiden, bei welcher eine Mehrzahl von Prozesskammern gleichzeitig zur Übergabekammer 6 hin offen sind. In diesem Fall wird in der fünften Ausführung verhindert, dass die Übergabekammer 6 mit der Prozesskammer 4 kommuniziert, und das ganze System inklusive die Schiebereinrichtung kann unter Vakuum gehalten werden.
Deshalb ist die fünfte Ausführung, welche die zwei Ventilkörper verwendet, mit besonders grossem Vorteil auf den oben beschriebenen Fall anwendbar.
Sechste Ausführung
[0073] Fig. 12A bis 12C sind Ansichten zur Erklärung eines Betriebs der Schiebereinrichtung gemäss einer sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig.12A bis 12Czeigen nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung. Die sechste Ausführung ist eine Modifikation der fünften Ausführung nach Fig. 11Abis 11E.
[0074] In der sechsten Ausführung haben ein erster Ventilkörper 44A und ein zweiter Ventilkörper 44B unterschiedlichen Aufbau. Einer der beiden Ventilkörper, z.B. der erste Ventilkörper 44A, ist mit einem ersten Dichtungselement 66, einer zurückgesetzten Stufe 70X und einem zweiten Dichtungselement 68 versehen. Der andere Ventilkörper, d.h. der zweite Ventilkörper 44B, ist mit einem ersten Dichtungselement 66A versehen, aber nicht mit einer zurückversetzten Stufe 70X oder einem zweiten Dichtungselement 68. Mit anderen Worten ist der zweite Ventilkörper 44B ein Dichtungskörper in Form einer flachen Platte, wie in Fig. 2 gezeigt, jedoch ohne das zweite Dichtungselement 68. Während einem Prozess oder einer Reinigung wird prinzipiell der erste Ventilkörper 44A zum Abdichten des Übergabeanschlusses 37 verwendet.
[0075] Wenn der erste Ventilkörper, wie in Fig.12Cgezeigt, auf dem Wartungsanschluss 72A sitzt um das erste Dichtungselement 66 des ersten Ventilkörpers 44A zu ersetzen, sitzt der zweite Ventilkörper 44B auf dem Übergabeanschluss 37, um diesen abzudichten. In dieser Ausführung wird das erste Dichtungselement 66 des zweiten Ventilkörpers 44B kaum abgenutzt und benötigt keinen Ersatz. Deshalb ist es nicht notwendig, das Gehäuse 36 mit dem zweiten Wartungsanschluss 72B zu versehen, wie dies in der fünften Ausführung nach Fig. 11Abis 11E der Fall war. Wenn der Basisteil 48 gedreht wird, werden sowohl der erste als auch der zweite Ventilkörper 44A und 44B zurückgezogen, wie in Fig. 12Agezeigt. In der sechsten Ausführung können die gleichen vorteilhaften Effekte erzielt werden wie mit der fünften Ausführung.
Siebte Ausführung
[0076] Fig. 13A bis 13C sind Ansichten zur Erklärung eines Betriebs der Scheibereinrichtung gemäss einer siebten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig.13A bis 13Czeigen nur die wichtigsten Teile der Schiebereinrichtung. Die siebte Ausführung im wesentlichen eine Kombination der fünften Ausführung nach Fig. 11A bis 11Eund der sechsten Ausführung nach Fig. 12A bis 12C.
[0077] In der siebten Ausführung ist eine linke Hälfte des Gehäuses 36 direkt und in offenem Zustand mit der Übergabekammer 6 gekoppelt. Der erste und. der zweite Ventilkörper 44A und 44B haben den gleichen Aufbau wie die zwei Ventilkörper 44A und 44B, die in der fünften Ausführung verwendet wurden. Das Gehäuse 36 ist mit dem ersten Wartungsanschluss 74A versehen, aber nicht mit dem zweiten Wartungsanschluss, wie in der sechsten Ausführung nach Fig. 12Abis 12C. In der siebten Ausführung können ebenfalls die gleichen vorteilhaften Effekte erzielt werden wie mit der sechsten Ausführung gemäss Fig. 12Abis 12C.
Achte Ausführung
[0078] Fig. 14 ist eine Schnittansicht, welche eine Schiebereinrichtung gemäss einer achten Ausführung der Erfindung zeigt. In der Schiebereinrichtung gemäss der ersten bis siebten Ausführung sind das Gehäuse 36, der Basisteil 48, der Ventilkörper 44 etc. als Einheit konstruiert, welche als ein Teil abnehmbar am Vakuumprozesssystem angeordnet ist. In der achten Ausführung dient jedoch eine Seitenwand einer benachbarten Kammer gleichzeitig als Teil der umgebenden Wand, die den Übergaberaum der Schiebereinrichtung definiert.
[0079] Wie in Fig. 14 gezeigt, erfüllt beispielsweise ein Teil der Seitenwand der Prozesskammer 4 die Funktion des oben erwähnten Gehäuses 36 auf der Seite des Übergabeanschlusses 37. Zusätzlich erfüllt ein Teil der Seitenwand der Übergabekammer 6 die Funktion der anderen Wand des Gehäuses 36. Insbesondere sind Ventilkörper 44, der Basisteil 48, etc. in einem Endbereich der Übergabekammer 6 angeordnet, und ein distales Ende dieses Endbereichs ist mit der Seitenwand 28 der Prozesskammer 4 gekoppelt. Entsprechend wird ein erster Ventilsitz 37s durch die äussere Oberfläche der Seitenwand 28 definiert, welche den Übergabeanschluss 30 definiert, und der Ventilkörper 44 sitzt direkt auf dem ersten Ventilsitz 37s. Ausserdem ist ein zurückversetzter Bereich 70 als Schutz. für das zweite Dichtungselement 68 in der äusseren Oberfläche der Seitenwand 28 ausgeformt.
[0080] In den oben beschriebenen Ausführungen wurde ein Halbleiterwafer als Beispiel für das Zielobjekt genannt. Die vorliegende Ausführung kann jedoch auch mit Glassubstraten, LCD-Substraten etc. verwendet werden.
[0081] Zusätzliche Vorteile und Varianten werden einem Fachmann klar sein. Deshalb ist die Erfindung in ihren allgemeinen Aspekten nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Details und Ausführungsbeispiele beschränkt. Entsprechend können unterschiedliche Varianten ausgeführt werden, ohne vom Geist oder Schutzbereich des allgemeinen Erfindungsgedankens abzuweichen, wie dieser in den angefügten Ansprüchen definiert ist.
The present invention relates to a slider device of a vacuum process system, a semiconductor processing system including a plurality of process chambers, and a method of using the system.
The term "slider device" is used here in the sense of the English term "gate valve".
The term "semiconductor processing" as used herein includes various types of processes performed to have a semiconductor element or a structure having wiring layers, electrodes and the like to be connected to a semiconductor element on a target object such as a semiconductor wafer or a glass substrate for use with a liquid crystal display (LCD) or a flat panel display (FPD: Fiat Panel Display), by providing semiconductor layers, insulating layers and conductive layers in predetermined patterns on the target object.
The term "target object" is used here in the sense of the English technical term "target object".
In general, in a manufacturing process for a semiconductor element, various processes such as dry etching, sputtering and chemical vapor deposition (CVD) are repeatedly performed on a semiconductor wafer. Most of these processes are carried out in a vacuum atmosphere, and transfer ports for loading and unloading the wafers into and out of process chambers performing these processes are hermetically sealed by slide devices during the processes.
For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application KOKAI Publication No. 8-60374) discloses an example of this type of slider device. A transfer port of a size that allows the passage of a wafer is formed, for example, in a side wall of a process chamber that can be evacuated. The transfer port is equipped with a slider device. At the time of executing a process, the transfer port is hermetically sealed by a valve body having, for example, an O-ring of the slider device.
The above processes include a process using a corrosive gas. Even if no corrosive gas is used in the process, a cleaning process is regularly or irregularly performed by using an etching gas, which is a corrosive gas, to remove various unnecessary layers or contaminants adhering to the inside of the process chamber. In this case, a seal member of the slider device is exposed to the corrosive gas, and the seal member is decomposed although such a decomposition process gradually progresses. The sealing member is also in contact with or pressed against a seat surface, resulting in physical decomposition such as wear and fatigue. This requires a regular or irregular replacement of the sealing element.
A plurality of the above-mentioned process chambers are generally coupled around a single common transfer chamber by means of slide devices, thereby forming a so-called "cluster tool". Works for replacing the seal member of the slider device are generally carried out simultaneously with maintenance work that is performed in a state where the inside of the process chamber that is continuous with the slider device is opened to the outside air. However, since the inside of the process chamber for the outside air is opened and the slide means for replacement of the sealing member is opened, the inside of the common transfer chamber is also open to the outside air. At this time, the other process chambers are closed by the associated slider devices.
In this case, after completion of the maintenance and replacement of the sealing member, each of the transfer chamber and the process chamber is evacuated and restored a predetermined negative pressure atmosphere. However, once these chambers are open to outside air, moisture or various impure gases in the air adhere to the inner wall surface, for example. A lot of evacuation time is needed to almost completely remove the adhering moisture and impure gases. As a result, the speed of operation of the device and throughput decreases.
To solve this problem, a slider device having two valve bodies has been proposed, which is disclosed in Patent Document 2 (PCT Application Publication No. 2003503.844), for example. Specifically, two independently operable drive mechanisms are arranged in the slider device, and these drive mechanisms are equipped with valve bodies. When the maintenance of the inside of the process chamber is performed or the corrosive gas-exposed seal member on the side of the valve body is replaced, the opening on the common transfer chamber side is airtightly sealed by the other valve body. Even if the inside of the process chamber is opened to the outside air, it can keep the inside of the transfer chamber in a vacuum state.
In this conventional slider device, however, two sets of the valve body and drive mechanism must be present, resulting in a complex overall structure and an increase in plant size. When the sealing member is replaced, it is also necessary to disassemble the housing of the slider device, etc. As a result, even replacement work becomes an extensive, time-consuming task. If the sealing element has to be replaced, the interior of the slide device for the outside air must also be opened. As a result, the interior of the slider device becomes contaminated, or the time for evacuation of the interior of the slider device increases after the replacement work. In other words, the sealing member can not be replaced without opening the inside of the process chamber to outside air.
An object of the present invention is to make it possible to replace a sealing element in a slide device of a vacuum process system without having to open a connected process chamber for outside air.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a slider device of a vacuum process system including:
a surrounding wall defining a transfer space for passing a target object;
a transfer port formed in the wall for the target object to be passed;
a first valve seat formed by a part of the wall and surrounding the transfer port;
a valve body arranged to be movable within the wall and to open and close the transfer port;
a first seal member disposed on the valve body to cooperate with the first valve seat;
a service port formed in the wall to perform maintenance on the first seal member;
a second valve seat formed by a part of the wall and surrounding the service port;
a second seal member disposed on the valve body to cooperate with the second valve seat, the second seal member surrounding the first seal member;
a service cover removably attached to an outside of the wall to close the service port; and
a drive mechanism that drives the valve body within the wall.
According to a second aspect of the present invention there is provided a slider device disposed in a surrounding wall in a vacuum process system defining a transfer space for passing a target object, the wall including:
a transfer port formed in the wall for the target object to be passed;
a first valve seat formed by a part of the wall and surrounding the transfer port;
a service port formed in the wall to perform maintenance on the slider device
a second valve seat formed by a part of the wall and surrounding the service port;
and
a service cover removably attached to an outside of the wall to close the service port;
wherein the slider device includes:
a valve body arranged to be movable within the wall and to open and close the transfer port;
a first seal member disposed on the valve body to cooperate with the first valve seat;
a second seal member disposed on the valve body to cooperate with the second valve seat, the second seal member surrounding the first seal member; and
a drive mechanism configured to drive the valve body within the wall.
According to a third aspect of the present invention there is provided a semiconductor processing system comprising:
a pressure-adjustable common transfer chamber having a plurality of side surfaces;
pressure adjustable first and second process chambers connected to two of the plurality of side surfaces for performing a semiconductor process on the target object;
a transfer mechanism within the common transfer chamber for loading and unloading the target object into and from the first and second process chambers; and
Slide devices disposed respectively between the common transfer chamber and the first process chamber and between the common transfer chamber and the second process chamber,
wherein each of the slider devices is a slider device according to the above-described first aspect of the present invention.
Other objects and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be obvious from the description, or may be learned by practice of the invention. The objects and advantages of the invention may be realized and attained by the particularly emphasized below instrumentation and combinations.
The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the general description given above and the following detailed description of the embodiments, serve to explain the principles of the invention.
<Tb> FIG. 1 <sep> is a plan view showing a process system using a slider device according to an embodiment of the present invention;
<Tb> FIG. 2 <sep> is an enlarged view of a cross section showing a slider device according to a first embodiment of the invention;
<Tb> FIG. 3 <sep> is a plan view of the slider device shown in Fig. 2;
<Tb> FIG. 4 <sep> is a front perspective view showing a valve body and a drive mechanism of the slider device shown in Fig. 2;
<Tb> FIG. 5 <sep> is a rear perspective view showing the valve body and the drive mechanism of the slider device shown in Fig. 2;
<Tb> FIG. 6A to 6F <sep> are views for explaining an operation of the slider device shown in Fig. 2;
<Tb> FIG. 7 <sep> is a flow chart illustrating a method of replacing a seal member of the slider device shown in Fig. 2;
<Tb> FIG. 8A to 8F <sep> are views for explaining an operation of a slider device according to a second embodiment of the present invention;
<Tb> FIG. 9 <sep> is a cross-sectional view showing a slider device according to a third embodiment of the invention;
<Tb> FIG. 10 <sep> is a cross-sectional view showing a slider device according to a fourth embodiment of the invention;
<Tb> FIG. 11A to 11E <sep> are views for explaining an operation of a slider device according to a fifth embodiment of the present invention;
<Tb> FIG. 12A to 12C <sep> are views for explaining an operation of a slider device according to a sixth embodiment of the present invention;
<Tb> FIG. 13A to 13C <sep> are views for explaining an operation of a slider device according to a seventh embodiment of the present invention; and
<Tb> FIG. 14 <sep> is a cross-sectional view showing a slider device according to an eighth embodiment of the invention.
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the structural elements having substantially the same functions and structures are denoted by like reference numerals, and an overlapping description is given only when necessary.
FIG. 1 is a plan view showing a process system using a slider device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the process system 2 has a hexagonal common transfer chamber 6. Four process chambers 4A, 4B, 4C and 4D and two chambers 8A and 8B, which can be loaded and locked, are connected to the common transfer chamber 6.
Specifically, each process chamber 4A to 4D is designed so that its internal pressure is adjustable by gas supply and gas extraction. Each process chamber 4A to 4D has a holder 10A, 10B, 10C, 10D for holding a semiconductor wafer W which is a target object. In a state where the wafer W is placed on the stage, various processes are carried out. In general, these processes are carried out under a vacuum atmosphere. In some cases, however, and depending on the nature of the process, the process is run at normal pressure. The respective process chambers 4A to 4D are connected to the corresponding sides of the transfer chamber 6 by slider devices 12A, 12B, 12C and 12D.
The common transfer chamber 6 is therefore designed so that its internal pressure is adjustable by gas supply and evacuation. A transfer mechanism 14, which is retractable, extendible, and rotatable to transfer the wafer W, is disposed in the transfer chamber 6. The transfer mechanism 14 may load the wafer W into and out of the process chambers 4A to 4D via the opened pushers 12A to 12D.
Two loading and locking type chambers 8A and 8B are connected to the transfer chamber 6 via slide devices 16A and 16B. The chamber 8A, 8B is designed so that its internal pressure is adjustable by gas supply and evacuation. The chamber 8A, 8B is connected to a loading module 20 via the pushers 18A, 18B. The loading module 20 is provided with two ports 22 in which cassettes containing a plurality of wafers W are arranged. A transfer arm mechanism 24, which is retractable, extendible and rotatable, is disposed in the loading module 20 so that it can be moved along a guide rail 26. The transfer arm mechanism 24 may remove the wafer W from the cassette placed in port 22 and may transfer it to the chamber 8A, 8B.
The wafer W in the chamber 8A, 8B is received by the transfer mechanism 14 within the transfer chamber 6 and, as described above, loaded into the process chamber 4A to 4D. When the wafer W is to be taken out, it is taken out in a path opposite to the loading path.
Next, the slider devices 12A to 12D disposed between the transfer chamber 6 and the process chambers 4A to 4D will be described. Since the pushers 12A to 12D have the same structure, they are referred to as "pusher means 12", and the process chambers 4A to 4D are referred to as "process chamber 4". FIG. Fig. 2 is an enlarged view of a cross section showing a slider device according to a first embodiment of the invention. FIG. 3 is a plan view of the in Fig. 2 slider device shown.
As shown in FIG. 2, an elongate terminal 30 through which the wafer W is charged and discharged is formed in a sidewall 28 defining the process chamber 4. In addition, a port 34 is formed in a side wall 32 defining the transfer chamber 6. The slider device 12 has a housing 36 which forms an outer shell, i. H. it defines a transfer space through which the wafer W is passed. The housing 36 is essentially a cube-like body made of aluminum, for example, and has a substantially square cross-section. An elongated transfer port 37, which communicates with the interior of the process chamber 4, is formed on one side of the housing 36. An elongated terminal 38, which communicates with the interior of the transfer chamber 6, is formed on the opposite side of the housing 36.
O-rings 40 and 42 for airtight sealing are provided at transitions between the housing 36 and the process chamber 4 and the transfer chamber 6. Within the housing 36, a valve body 44 is attached to a drive mechanism 46 for airtight closure of the transfer port 37. Since the transfer port 37 and the transfer port 30 communicate completely with each other, the port 30 is opened or closed by the terminal 37 is opened or is closed.
FIG. 4 is a front perspective view illustrating the valve body and drive mechanism of FIG. 2 shows slider device shows. FIG. 5 is a rear perspective view illustrating the valve body and drive mechanism of FIG. 2 shows slider device. As in Figs. 4 and 5, the drive mechanism 46 has a U-shaped portion 48. Transmission shafts extend outwardly from both ends of the base member 48. The transmission shafts 50 penetrate the side walls airtight in the longitudinal direction of the housing 36 and are rotatably mounted. For example, a magnetic fluid seal (not shown) is provided on the penetrating part of each transmission shaft 50, and rotation of the transmission shaft 50 is possible while sealing is ensured.
Two drive pistons 52, which consist for example of air cylinders, are present parallel to each other on the base part 48. A plate-shaped valve body 44 is attached to distal ends of the drive pistons 52. By extending and retracting the drive piston 52, the valve body 44 can be advanced or withdrawn. Since the drive for the extension and retraction is effected by means of compressed air, a gas flow passage 56 is formed in the base part 48, which is in communication with the drive piston 52. The gas flow passage 56 is guided by one of the transmission shafts 50 to the outside. A rotatable actuator 58, which is driven by compressed air, is attached to the transmission shaft 50 in which the gas flow passage 56 is formed.
The rotatable actuator 58 has a gas port 60 for extending and retracting the drive pistons 52, and a gas port 62 for rotating the base member 48 by a predetermined angle in the counterclockwise direction. In short, the extension and retraction of the drive pistons 52 and the rotation of the base member 48 can be performed, if necessary.
As will be described below, the base member 48 is rotated between a first position in which the valve body 44 faces the transfer port 37 and a second position in which the valve body 44 faces a service port 72 (described later). The base part 48 is designed so that it does not interfere with the wafer in the second position when it is guided via the transfer port 37 through the transfer room. An expandable or Retractable metallic bellows 64 is arranged to surround each drive piston 52. The bellows 64 prevents compressed air from leaking, but allows the extension and retraction of the drive piston 52.
A first seal member 66 having a thin ring-like shape formed of, for example, an O-ring is provided on a front surface of the valve body 44 to seal the inside of the process chamber 4. The first seal member 66 hugs a first valve seat 37s defined by an inner surface portion of the housing 36 surrounding the transfer port 37, thereby securely sealing the transfer port 37. A second seal member 68 formed of, for example, an O-ring is provided on the valve body 44 to surround the first seal member 66 by a predetermined distance L1. In short, the first and second seal members 66 and 68 are concentrically arranged in a double track. The predetermined distance L1 is set to, for example, about 5 mm to 20 mm.
Around the first valve seat 37s, on the inner surface of the housing 36 in the circumferential direction of the transfer port 37, a recessed portion 70 having a thin circular shape is formed. The recessed portion 70 is shaped to avoid contact between the second seal member 68 and the inner surface of the housing 36 when the valve body 44 is placed on the transfer port 37. This avoids unnecessary decomposition (wear or fatigue) of the second seal member 68.
An elongated service port 72 for replacing the first seal member 66 provided on the inside of the valve body is formed in a ceiling portion of the housing 36. A second valve seat 72s is formed by an inner surface portion of the housing 36 surrounding the service port 72. When the service port 72 is closed by the valve body 44, only the second seal member 68 is in close contact with the second valve seat 72s. In other words, the service port 72 is made slightly wider than the transfer port 37. The service port 72 is thereby hermetically sealed by the second seal member 68, while the inner first seal member 66 is exposed in the service port 72.
The service port 72 is hermetically sealed by a service cover 74 via an O-ring 76. The maintenance cover 74 is attached to the outside of the housing 36. The service cover 74 is removably secured by a plurality of bolts 78. The maintenance cover 74 is made of a transparent plate, such as an acrylic resin plate, or has a transparent viewing window at one point. The degree of decomposition of the first sealing element 66 can be visibly recognized from the outside without the maintenance cover 74 having to be removed.
A gas delivery system 80 and an evacuation system 88 are connected to the service port 72 to control the pressure in a space 82 (see FIG. FIG. 6E) defined between the service cover 74 and the valve body 44 when the second seal member 68 is in close contact with the second valve seat 72s. As shown in FIG. 2, the gas supply system 80 specifically has a flow path 84 formed in a wall portion around the service port 72 and allowing communication between the space 82 (corresponding to the region of the service port 72) and outside. A gas feed system (not shown) that supplies gas or clean air to N 2, as needed, via a (open / close) valve 86, is connected to the flow path 84.
Alternatively, for example, a manually or automatically operated relief valve may be provided on the service cover 74 instead of the gas supply system 80.
The evacuation system 88 has a flow path 90 formed in a wall portion around the service port 72 and allowing communication between the space 82 and exterior. A vacuum exhaust pump (not shown) which, if necessary, empties an atmosphere in the space 82 via an open / close valve 92, is connected to the flow path 90. Alternatively, for example, a vent valve that automatically opens and closes may be provided to the service port 72 as the evacuation system 88, allowing communication between the space 82 and the interior of the housing 36.
Alternatively, the two puddle paths 84 and 90 may be merged using a three-way valve. By switching the three-way valve, the supply of N2 gas or clean air or the trigger can be optionally performed.
FIG. FIGS. 6A to 6F are views for explaining an operation of the device shown in FIG. 2 shown slider device. FIG. 6A to 6F show only the main parts of the above-described slider device 12 in a simplified manner.
In order to change the direction of the valve body 44 of the slider device 12, as described above, the base member 48 is rotated clockwise or counterclockwise, whereby the valve body 44 is rotated upward or sideways, as shown in FIGS. 6A to 6F (shown in FIG. 5, gas port 62 is used). In order to move the valve body 44 forward or back, also the drive piston 52, the z. B. are formed from air cylinders, extended and retracted (the in Fig. 5, gas port 60 is used). The drive mechanism 46 is provided with a lock mechanism 51 for locking the base member 48 at respective holding positions. The locking mechanism 51 provides security, particularly at the time of replacement of the sealing element, as described below.
When the wafer W is loaded from the transfer chamber 6 into the process chamber 4, or when the wafer W is discharged from the process chamber 4 into the transfer chamber 6, the valve body 44 is retracted and the base member 48 is turned up in this state as shown in FIG. 6Dgezeigt. The transfer port 37 is opened and a movement path 94 of the wafer W is not interrupted, so that the wafer W can be guided along the movement path 94. In this case, the transfer chamber 6 is always kept under vacuum. The transfer chamber 6 and the process chamber 4 can communicate with each other after a pressure difference between the two chambers is set to a predetermined value or less.
When a process, e.g. B. Stratification is carried out, the base member 48 is rotated sideways, as shown in FIG. 6A, and the valve body 44 is moved forward and placed on the transfer port 37. The first sealing member 66 on the valve body 44 thus contacts the first valve seat 37s and the transfer port 37 is hermetically sealed. The interior of the process chamber 4 is thereby in the closed state, and in this state, a prescribed process or a cleaning in the process chamber 4 is performed. At this time, the second seal member 68 on the outside of the first seal member 66 faces the recessed portion 70 which is in a non-contact state around the first valve seat 37s.
The second seal member 68 is thus not uselessly deformed, and decomposition of the second seal member 68 caused by deformation can be avoided. Meanwhile, the locked-out portion 70 need not be provided, and a generally flat seat surface without a stepped portion may instead be formed.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of replacing the seal member of FIG. 2 shows slider device. The method of replacing the first sealing member 66 of FIG. 2, the slider device 12 will be described with reference to FIG. 6Abis Fig. 6Fbeschrieben.
The replacement of the first sealing member 66 is made at the same time as the maintenance of the interior of the process chamber 4. In this case, the transfer chamber 6 is also evacuated, and the interior of the chamber 6 is maintained at a predetermined pressure-reduced atmosphere (in a vacuum state). In addition, the interior of the slider device 12, which always communicates with the transfer chamber 6, is maintained in a reduced-pressure atmosphere.
Initially, as in FIG. As shown in FIG. 6A, before the maintenance of the process chamber 4, the valve body 44 is placed on the transfer port 37 and thus airtightly seals the transfer port 37 (step S1). As a result, the communication between the process chamber 4 and the transfer chamber 6 is blocked. In this state, the interior of the process chamber 4 is opened to outside air and necessary maintenance, such. B. Replacement of an electrode or replacement of an internal component is performed (step S2).
After completion of the maintenance, the process chamber is reassembled and the evacuation of the process chamber 4, which is at atmospheric pressure, is started and the pressure in the process chamber 4 is gradually reduced (step S3). While evacuating the process chamber 4, the pressure difference between the inside of the process chamber 4 and the inside of the transfer chamber 6 is measured with a pressure gauge (not shown), and it is determined whether the pressure difference reaches a predetermined value or less (step S4 ).
When the pressure difference reaches the predetermined value or less (YES in step S4), the possibility of incorporating particles substantially to zero decreases. The valve body 44 is therefore withdrawn, as shown in FIG. 6B. As a result, the transfer port 37 is opened, and the process chamber 4 and the transfer chamber 6 are restored to the state where the inside of the process chamber 4 communicates with the inside of the transfer chamber 6 under a reduced-pressure atmosphere. Thereafter, the base part 48, as shown in FIG. FIGS. 6C and 6D show stepwise at z. B. 90 [deg. ], and the valve body 44 is rotated toward the service port 72 (step S5). In this case, the evacuation of the process chamber 4 is also continued for a long time to remove moisture or unnecessary gas adhering to the wall surface.
As shown in FIG. 6E, the valve body 44 is then advanced and placed at the service port 72 so as to airtightly seal the service port 72 (step S6). In this case, the outer second seal member 68 contacts the second valve seat 72s because the maintenance port 72 is made slightly larger than the transfer port 34. On the other hand, the inner first seal member 66 that is decomposed is exposed at the service port 72.
At this time, a closed space 82, though small, is defined between the valve body 44 and the service cover 74. If the maintenance cover 74 is removed quickly, the vacuum in the space 82 is lost, resulting in a distribution of particles, etc. leads. To avoid this, before removing the service cover 74, the one shown in FIG. 2 shown gas supply system 80 is activated to z. B. N2 gas into the space 82, whereby the space 82 is brought into an atmospheric pressure state. In the event that the deflation valve is present instead of the gas supply system 80, the relief valve may be manually opened to bring the space 82 into the atmospheric pressure condition.
When the space 82 has changed to the atmospheric state, in this way, as shown in FIGS. 2 and 3 shown bolts 78 loosened and the maintenance cover 74 is as shown in FIG. 6F removed (step S7). As a result, the service port 72 is opened to the outside air.
A maintenance worker then replaces the decomposed first seal member 66 exposed in the service port 72 with a new seal member (step S8). In this case, when the maintenance worker fastens the new seal member, the maintenance worker pushes the valve body 44 vigorously. However, since the drive mechanism 46 is set in the locked state by the activated lock mechanism 51, safety during work is ensured.
When the procedure for replacing the first seal member 66 is completed, the maintenance cover 74 is replaced and fixed by the bolts 78 (step S9). The state at this time is shown in FIG. 6Egezeigt. At this time, contrary to the case described above, the space 82 is in the atmospheric pressure state. When the valve body 44 is retracted in this state, moisture etc. diffuses. containing outside air, even if the amount is small, in the process chamber 4 or in the transfer chamber. 6 Thus, if the valve body 44 is to be withdrawn, the in Fig. 2 shown evacuation system 88 is activated and the atmospheric pressure gas in the space 82 is evacuated. After the evacuation has been performed for a certain period of time, the valve body 44 is retracted and disconnected from the service port 72 (step S10).
The state at this time is shown in FIG. 6Dgezeigt. The work for replacing the first sealing member 66 is thus completed.
As described above, the work for replacing the first seal member 66 can be performed while maintaining a vacuum in the transfer chamber 6 and in the process chamber 4. In this case, the operating speed of the process system can be significantly improved because in the transfer chamber 6, which has a larger capacity than the process chamber 4, a vacuum state can be maintained.
The work of replacing the first seal member 66 is performed in a few tens of minutes. On the other hand, expelling by evacuation to eliminate z. B. Moisture in the once open to the ambient air process chamber 4, the so-called "depleting driving", several hours (up to ten and more hours). Thus, the hold time of the whole process system can be reduced when the work for replacing the first seal member 66 is performed during "depleting driving", and the operation speed of the process system can be increased.
Further, it is not necessary to disassemble the slider device to a large extent when the first seal member 66 is replaced. The work of replacing the first seal member 66 only requires dismantling the service cover 74. Thus, the work efficiency is improved and the work for replacement can be performed faster.
Since only one valve body and only one drive system are necessary, the structure of the whole device is also simplified and reduces the size of the whole device
Second execution
FIG. 8A to 8F are views for explaining the operation of a slider device according to a second embodiment of the present invention. The Fig. 8A to 8F show only the most important parts of the slider device.
In the first embodiment, a recessed portion 70 is provided around the first valve seat 37s of the transfer port 37, and the second seal member 68 is prevented from contacting the inner surface of the housing when the valve body 44 is seated. In the second embodiment, a recessed step 70X configured to obtain the same effect is formed on the rim of the valve body 44 so as to surround the first seal member 66 of the seal body 44. Incidentally, the structure of the second embodiment is the same as that of the first embodiment.
In particular, the thickness of the valve body 44 is slightly higher, and an edge portion of the valve body 44 has a stepped shape. Thus, the recessed step 70X is formed at the edge. The second seal member 68 is disposed at the recessed step 70X. In addition, the first seal member 66 is provided at a middle protruding part of the valve body 44. The protruding part is, as shown in FIG. 8E and 8F are shown shaped to be received in the service port 72.
When the valve body 44 is seated on the transfer port 37, as shown in FIG. 8A, the first seal member 66 contacts the first valve seat 37s to effect the seal. At this time, the second seal member 68 disposed at the recessed step 70X is kept in a non-contact state. On the other hand, the second seal member 68 contacts the second valve seat 72s and seals the service port 72 when the valve body 44 is seated on the service port 72 while the first seal member 66 is accessible in the service port 72.
Third execution
FIG. 9 is a sectional view showing a slider device according to a third embodiment of the invention. FIG. Figure 9 shows only the most important parts of the slider device.
In the first and second embodiments, the base part 48 of the drive mechanism 46 is rotatable. In the third embodiment, a base part 98 is provided in a bar shape and configured to be vertically movable. An extendable, movable valve body 44 is provided at the distal end of the base part 98. The housing 36 is formed to have a rectangular cross section and extended upward. The rod-shaped base part 98 penetrates the ceiling part of the housing 36 and is guided to the outside. A metallic, extendible and retractable bellows 100 is provided on this part of the base part 98, which penetrates the ceiling part of the housing 36. The bellows 100 maintains the airtightness of the slider device and allows vertical movement of the rod-shaped base part 98.
A service port 72 and a service cover 74 are provided on a side wall of the upper part of the housing 36. In this embodiment, the service port 72 is aligned vertically with the transfer port 37.
In the third embodiment, the base member 98 is moved vertically and linearly, so that the valve body is optionally in front of the transfer port 37 or in front of the service port 72. When the wafer W is inserted or removed, the valve 44 is brought up to a standby state. In the third embodiment, the rotation mechanism is not needed and only one linear displacement mechanism is necessary. Thereby, the structure of the device can be simplified.
The reason why the service port 72 is located on the upper side of the process chamber 4 is that the upper side of the process chamber generally provides much space and allows easy replacement of the seal member. Depending on the requirements, the housing 36 may be extended downwardly and the service port 72 may be located below the process chamber 4.
Fourth version
FIG. 10 is a sectional view of a slider device according to a fourth embodiment of the invention. FIG. Fig. 10 shows only the most important parts of the slider device.
In the fourth embodiment, the housing 36 of the third embodiment of FIG. 9 extended downwards, at least by a length corresponding to the height of the valve 44. The rod-shaped base part 98 is arranged so as to penetrate the bottom part of the housing 36. In this case, the valve body 44 can be lowered to the lowest position in the housing so that it does not interrupt the path 94 of the wafer W when it has to be transferred between the transfer chamber 6 and the process chamber 4.
Fifth version
FIG. 11A to 11E are views illustrating the operation of a slider device according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 11A to 11E show only the most important parts of the slider device. The fifth embodiment is a modification of the above-mentioned first and second embodiments.
In the fifth embodiment, the housing 36 has a substantially hexagonal cross-section, and not an approximately square cross-section. The rotatable base member 48 has a cross section substantially corresponding to an isosceles triangle. Two valve bodies, d. H. first and second valve bodies 44A and 44B, which can be independently extended and retracted, are disposed on the same leg sides of the base member 48. An angle [theta] between the first valve body 44A and the second valve body 44B with respect to the center of rotation is about 60 [deg.]. ]. Also in this case are individually controllable drive piston 52 for the first and second valve body 44A and 44B provided.
The valve body of the second embodiment according to FIG. 8A to 8F, d. H. the valve body with the recessed step 70X is used for the first valve body 44A and the second valve body 44B. A first elongated service port 72 and a second elongated service port 72B are disposed on those portions of the hexagonal housing 36 adjacent to the transfer port 37 on both sides. First and second service covers 74A and 74B are removably attached to service ports 72A and 72B by bolts (not shown). At the first and second service ports 72A and 72B are systems for evacuation and gas supply, 80 and 80, respectively. 88, as shown in FIG. 2 shown provided.
In the fifth embodiment, the base part 48 as shown in FIG. 11A or 11D when the wafer W has to pass so that its path 94 is not interrupted. Specifically, both the first and second valve bodies 44A and 44B are retracted, and the first and second valve bodies 44A and 44B are turned up or down in this state. When the base member 48 is pivoted, the first and second valve bodies 44A and 44B are retracted as shown in FIG. 11B so that they do not collide with the inner walls.
If a process step is performed, the first or the second valve body 44A sits or 44B on the transfer port 37, thereby sealing the transfer port 37 and keeping the interior of the process chamber 4 in a sealed state. In particular, the first and second valve bodies 44A and 44B have equivalent functions. In Fig. 11C, the first valve body 44A is located on the first service port 72A. In Fig. 11, the second valve body 44B is located on the second service port 72B. However, when the processing is performed, it is not necessary to set the valve body 44A, 44B on the service port and the valve bodies 44A and 44B are retracted.
Next, the method of replacing the inner seal members 66 on the first and second valve bodies 44A, 44B will be described.
First, when the inner first seal member 66 on the first valve body 44A needs to be replaced, the second valve body 44B is set on the transfer port 37, as shown in FIG. 11C to seal the transfer port 37. On the other hand, the first valve body 44A is placed on the first service port 72A to seal the service port 72A. In this state, the first service cover 74A is released, and the first seal member 66 of the first valve body 44A is replaced with a new seal member.
When the first inner seal member 66 on the second valve body 44b is to be replaced, the first valve body 44A is placed on the transfer port 37, as shown in FIG. 11E to seal the transfer port 37. On the other hand, the second valve body 44B is placed on the lower second service port 72B to seal the service port 72B. In this state, the second service cover 74B is released, and the first seal member 66 of the second valve body 44A is replaced with a new seal member.
In the fifth embodiment, the first seal member 66 may be replaced even when the process is running in the process chamber 4 or when maintenance work is taking place to open the process chamber 4 to the environment regardless of the pressure ratios in the process chamber 4. In particular, in order to avoid mutual contamination of the process chambers 4A to 4D, it is necessary to avoid a situation in which a plurality of process chambers are simultaneously open to the transfer chamber 6. In this case, in the fifth embodiment, the transfer chamber 6 is prevented from communicating with the process chamber 4, and the whole system including the slider device can be kept under vacuum.
Therefore, the fifth embodiment using the two valve bodies is particularly applicable to the case described above.
Sixth version
FIG. 12A to 12C are views for explaining an operation of the slider device according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 12A to 12C show only the most important parts of the slider device. The sixth embodiment is a modification of the fifth embodiment of FIG. 11A to 11E.
In the sixth embodiment, a first valve body 44A and a second valve body 44B have different structures. One of the two valve body, z. B. The first valve body 44A is provided with a first seal member 66, a recessed step 70X, and a second seal member 68. The other valve body, d. H. the second valve body 44B is provided with a first seal member 66A, but not a recessed step 70X or a second seal member 68. In other words, the second valve body 44B is a sealing body in the form of a flat plate as shown in FIG. 2, but without the second sealing element 68. During a process or cleaning, in principle, the first valve body 44A is used to seal the transfer port 37.
When the first valve body, as shown in FIG. 12C, on which service port 72A is seated to replace the first seal member 66 of the first valve body 44A, the second valve body 44B is seated on the transfer port 37 to seal it. In this embodiment, the first seal member 66 of the second valve body 44B is hardly worn and needs no replacement. Therefore, it is not necessary to provide the housing 36 with the second service port 72B, as shown in the fifth embodiment of FIG. 11A to 11E was the case. When the base member 48 is rotated, both the first and second valve bodies 44A and 44B are retracted as shown in FIG. 12Agezeigt. In the sixth embodiment, the same advantageous effects as those of the fifth embodiment can be obtained.
Seventh version
FIG. 13A to 13C are views for explaining an operation of the disk device according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 13A to 13C show only the most important parts of the slider device. The seventh embodiment is essentially a combination of the fifth embodiment of FIG. 11A to 11E and the sixth embodiment of FIG. 12A to 12C.
In the seventh embodiment, a left half of the housing 36 is coupled directly and in the open state with the transfer chamber 6. The first and. the second valve body 44A and 44B have the same structure as the two valve bodies 44A and 44B used in the fifth embodiment. The housing 36 is provided with the first service port 74A but not with the second service port as in the sixth embodiment of FIG. 12A to 12C. In the seventh embodiment, the same advantageous effects can be achieved as with the sixth embodiment according to FIG. 12A to 12C.
Eighth version
FIG. Fig. 14 is a sectional view showing a slider device according to an eighth embodiment of the invention. In the slider device according to the first to seventh embodiments, the housing 36, the base part 48, the valve body 44, etc. constructed as a unit which is detachably mounted as a part of the vacuum process system. In the eighth embodiment, however, a sidewall of an adjacent chamber simultaneously serves as part of the surrounding wall defining the transfer space of the slider device.
As shown in FIG. 14, for example, a part of the side wall of the process chamber 4 fulfills the function of the above-mentioned housing 36 on the side of the transfer port 37. In addition, a part of the side wall of the transfer chamber 6 fulfills the function of the other wall of the housing 36. In particular, valve body 44, the base part 48, etc. disposed in an end portion of the transfer chamber 6, and a distal end of this end portion is coupled to the side wall 28 of the process chamber 4. Accordingly, a first valve seat 37s is defined by the outer surface of the side wall 28 defining the transfer port 30, and the valve body 44 is seated directly on the first valve seat 37s. In addition, a recessed area 70 is a protection. for the second sealing element 68 in the outer surface of the side wall 28 is formed.
In the embodiments described above, a semiconductor wafer was cited as an example of the target object. However, the present embodiment can also be used with glass substrates, LCD substrates, etc. be used.
Additional advantages and variants will be apparent to one skilled in the art. Therefore, the invention in its general aspects is not limited to the specific details and embodiments described herein. Accordingly, different variants may be made without departing from the spirit or scope of the general inventive concept as defined in the appended claims.