JP2001015571A

JP2001015571A - ゲートバルブ

Info

Publication number: JP2001015571A
Application number: JP18914099A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sasaki; 義明佐々木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】真空処理室下部あるいは上部のメンテナンス
空間を広げることが可能なゲートバルブを提供する。【解決手段】処理装置１００の第１ロードロック室１
０６の大気側開口部１０６ａは，第７ゲートバルブＧ７
を構成する第１弁体１２０により開成および閉成され
る。第１弁体１２０は，エアシリンダ１２２の伸縮によ
り開口部１０６ａに対して離間あるいは密着する。開成
時には，第１弁体１２０は，第１ロードロック室１０６
の側壁に設けられた回動機構１２４により，エアシリン
ダ１２２を介して開口部１０６ａと対向する開成位置と
第１ロードロック室１０６上方の待避位置との間を回動
する。第１弁体１２０の駆動機構が第１ロードロック室
１０６の側壁あるいは側壁近傍に配されるので，第１ロ
ードロック室１０６の下方あるいは上方のスペースを広
げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，ゲートバルブに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来，被処理体の汚染防止やスループッ
トの向上などの観点から，図６に示すように，一の装置
内で複数の処理を行うことが可能な，いわゆるクラスタ
装置化されたマルチチャンバ型処理装置１０が使用され
ている。該装置１０は，被処理体を搬送する搬送アーム
を備えた真空搬送室１２と，該真空搬送室１２を中心と
してその周囲に配置される，被処理体を処理する複数の
真空処理室（図示せず。），真空搬送室１２と外部との
間での被処理体の搬入搬出経路となり，室内を大気圧雰
囲気または減圧雰囲気に相互に設定可能なロードロック
室１４から構成されている。また，ロードロック室１４
と真空搬送室１２との間，およびロードロック室１４の
大気側開口部には，それぞれロードロック室１４内を開
閉自在に密閉可能なゲートバルブ１６，１８が設けられ
ている。なお，図６は，処理装置１０から真空処理室を
取り外した状態を示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記各
ゲートバルブ１６，１８は，各ゲートバルブ１６，１８
を構成する弁体の上下動により開閉動作を行うために，
弁体を駆動させる駆動機構１６ａ，１８ａを，弁体下方
に設けている。その結果，各駆動機構１６ａ，１８ａに
よりロードロック室１４の下方空間が狭められ，例えば
ロードロック室１４の下部に配置されたロードロック室
１４内の圧力を調整する圧力調整機構１４ａのメンテナ
ンスが困難になったり，あるいはロードロック室１４下
部に配置される装置の大きさが制限されるという問題点
がある。

【０００４】また，各ゲートバルブ１６，１８は，弁体
の上下動により弁体を開口部に密着させ，あるいは離脱
させるために，弁体がロードロック室１４の開口部形成
面や開口部周囲に設けられた気密部材と擦れ合う。その
結果，パーティクルが発生して被処理体に付着し，歩留
りが低下したり，あるいは気密部材や，弁体や，開口部
形成面が消耗してメンテナンスサイクルが短くなるとい
う問題点がある。

【０００５】本発明は，従来の技術が有する上記問題点
に鑑みて成されたものであり，本発明の目的は，上記問
題点およびその他の問題点を解決することが可能な，新
規かつ改良されたゲートバルブを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の第１の観点によれば，請求項１に記載の発
明のように，真空処理室の開口部の開成および閉成を行
う弁体を備えたゲートバルブであって，開口部の開成方
向または閉成方向に弁体を駆動する伸縮機構と，伸縮機
構とともに弁体を回動する回動機構とを備えたことを特
徴とするゲートバルブが提供される。

【０００７】かかる構成によれば，伸縮機構により弁体
を開成方向に移動させ，回動機構により弁体を支持する
伸縮機構を回動させることにより，弁体が開口部から待
避して開口部を開成させることができる。また，待避し
ている弁体を伸縮機構とともに回動機構により回動さ
せ，伸縮機構により弁体を閉成方向に移動させることに
より，弁体が開口部に密着して開口部を閉成することが
できる。かかる構成により，弁体を駆動する機構を弁体
の下方または上方に配置する必要がないので，真空処理
装置の下方および上方空間を広げることができ，真空処
理室のメンテナンスを容易に行うことができる。さら
に，真空処理室の下部や上部に設けられる各種装置の大
きさの制約を緩和することができる。

【０００８】また，ゲートバルブの下方および上方空間
をより有効的に活用するためには，例えば請求項２に記
載の発明のように，伸縮機構および回動機構の駆動機構
を真空処理室の側壁に配置することが好ましい。

【０００９】さらに，開口部の開成時に，弁体が配され
る側の空間をより有効的に活用するためには，例えば請
求項３に記載の発明のように，開口部の開成時に，弁体
を回動機構により真空処理室の外壁部近傍の待避位置に
まで回動させることが好ましい。

【００１０】また，本発明の第２の観点によれば，請求
項４に記載の発明のように，真空処理室の開口部の開成
および閉成を行う弁体を備えたゲートバルブであって，
弁体と真空処理室との間に磁気反発力を選択的に形成す
る磁力発生手段を備えたことを特徴とするゲートバルブ
が提供される。

【００１１】本発明によれば，磁気反発力を生じさせる
ことにより，弁体と真空処理室の開口部形成面との接触
を防止できる。その結果，例えば請求項５に記載の発明
のように，磁気反発力を弁体の駆動時に形成すれば，弁
体が開口部形成面や，弁体と弁体の当接部との間に配さ
れる気密部材と擦れ合うことがないので，パーティクル
が発生せず，歩留りを向上させることができる。

【００１２】また，本発明の第３の観点によれば，請求
項６に記載の発明のように，真空処理室の開口部の開成
および閉成を行う弁体を備えたゲートバルブであって，
弁体と真空処理室との間に磁気吸引力を選択的に形成す
る磁力発生手段を備えたことを特徴とするゲートバルブ
が提供される。

【００１３】本発明によれば，弁体と真空処理室との間
に磁気吸引力を生じさせることができる。その結果，例
えば請求項７に記載の発明のように，磁気吸引力を開口
部の閉成時に形成すれば，機械的な駆動機構によらず，
弁体を開口部形成面に同時かつ均一に密着させることが
でき，開口部の閉成を確実に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しながら
本発明にかかるゲートバルブを，マルチチャンバ型処理
装置のゲートバルブに適用した好適な実施の一形態につ
いて，詳細に説明する。

【００１５】（１）処理装置の全体構成まず，処理装置１００の構成について概略すると，図１
に示すように，被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，
「ウェハ」と称する。）Ｗを搬送する搬送アーム１０２
を備えた真空搬送室１０４の周囲には，本実施の形態の
特徴である第１〜第６ゲートバルブＧ１〜Ｇ６を介し
て，後述の第１および第２ロードロック室１０６，１０
８と，ウェハＷに各種処理を施すための第１〜第４真空
処理室１１０，１１２，１１４，１１６が配置されてい
る。なお，第１〜第６ゲートバルブＧ１〜Ｇ６の構成
は，後述する。

【００１６】第１および第２ロードロック室１０６，１
０８は，真空搬送室１０４内の減圧雰囲気を維持しなが
ら，真空搬送室１０４と大気圧雰囲気の真空搬送室１０
４外部との間でウェハＷを搬入搬出するためのもので，
第１および第２ロードロック室１０６，１０８の下部に
設けられている真空ポンプおよびガス供給系から成る圧
力調整機構１１８（図２を参照。）により，第１および
第２ロードロック室１０６，１０８内の圧力を適宜設定
可能に構成されている。また，第１および第２ロードロ
ック室１０６，１０８の大気側開口部１２６（図３
（ｂ）を参照。）は，それぞれ本発明の特徴である第７
および第８ゲートバルブＧ７，Ｇ８により開閉自在に密
閉されている。なお，第７および第８ゲートバルブＧ
７，Ｇ８の構成については，後述する。また，図２は，
処理装置１００から第１〜第４真空処理室１１０，１１
２，１１４，１１６を取り外した状態を示している。

【００１７】（２）第７および第８ゲートバルブの構成次に，図３および図４を参照しながら，本実施の形態の
特徴である第７および第８ゲートバルブＧ７，Ｇ８の構
成について，第７ゲートバルブＧ７を例に挙げて説明す
る。第７ゲートバルブＧ７を構成する第１弁体１２０
は，図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように，第１ロ
ードロック室１０６の大気側開口部１０６ａの閉成およ
び開成を行うためのもので，開口部１０６ａを密閉可能
な大きさおよび形状に形成された，例えばアルミニウム
製の板状部材から構成されている。なお，図３（ａ）は
開口部１０６ａの閉成時の状態を示し，図３（ｂ）は開
口部１０６ｂの開成時の状態を示している。

【００１８】また，第１弁体１２０の幅は，第１ロード
ロック室１０６の開口部１０６ａ形成面の長手方向幅よ
りも大きく設定されており，第１ロードロック室１０６
の外部側壁よりも突出した両端部に伸縮機構としてのエ
アシリンダ１２２の駆動軸１２２ａが接続されている。
かかる構成により，エアシリンダ１２２を駆動し，駆動
軸１２２ａを伸縮させれば，第１弁体１２０を開口部１
０６ａに対して平行かつ直線的に離間および密着させる
ことができる。

【００１９】また，エアシリンダ１２２には，第１ロー
ドロック室１０６の外部側壁に設けられたロータリーア
クチュエータやモータなどの回動機構１２４が接続され
ている。かかる構成により，回動機構１２４を作動させ
ると，エアシリンダ１２２が回動機構１２４との接続部
を回転中心として時計回りあるいは反時計回りに回転
し，同時に第１弁体１２０を開口部１０６ａとの対向位
置と第１ロードロック室１０６上方の待避位置との間で
回動させることができる。なお，エアシリンダ１２２と
回動機構１２４は，それぞれ不図示の制御器により適宜
制御されている。

【００２０】また，第１ロードロック室１０６の開口部
１０６ａ形成面には，開口部１０６ａの周囲を囲うよう
に，気密部材としてのＯリング１２６が設けられてい
る。かかる構成により，開口部１０６ａの閉成時に，Ｏ
リング１２６が第１弁体１２０と密着し，第１弁体１２
０と開口部１０６ａ形成面との間の気密性を高めること
ができる。

【００２１】次に，図４を参照しながら，第７ゲートバ
ルブＧ７の動作について説明する。なお，図４（ａ）は
第１弁体１２０の開口部１０６ａとの離間および密着時
の状態を示し，図４（ｂ）は第１弁体１２０の回動時の
状態を示している。開口部１０６ａを開放する場合に
は，図４（ａ）に示すように，まずエアシリンダ１２２
により駆動軸１２２ａを延伸させ，同図中実線で示す第
１弁体１２０を開口部１０６ａから離間させ，さらに同
図中破線で示す後述の回動時に第１弁体１２０が第１ロ
ードロック室１０６に接触しない開成位置まで移動させ
る。

【００２２】次いで，図４（ｂ）中破線で示すように，
回動機構１２４により第１弁体１２０をエアシリンダ１
２２とともに第１ロードロック室１０６上部方向に移動
させる。第１弁体１２０を第１ロードロック室１０６上
方に配置した後，エアシリンダ１２２により駆動軸１２
２ａを収縮させ，第１弁体１２０を第１ロードロック室
１０６上壁部近傍の同図中実線で示す待避位置に配置さ
せる。かかる構成により，開口部１０６ａを介して第１
ロードロック室１２０内と外部との間でウェハＷを搬入
搬出することができる。

【００２３】一方，開口部１０６ａを閉じる場合には，
上記とは逆順に，まずエアシリンダ１２２により，回動
時に第１弁体１２０が第１ロードロック室１０６に接触
しない位置まで移動させた後，回動機構１２４により第
１弁体１２０が開口部１０６ａと対向する位置まで第１
弁体１２０を移動させる。次いで，エアシリンダ１２２
により，第１弁体１２０が開口部１０６ａ全体を塞ぎ，
かつ第１弁体１２０によりＯリング１２６が押し潰され
るように，第１弁体１２０を移動させる。かかる構成に
より，開口部１０６ａが気密に閉成され，第１ロードロ
ック室１０６内を大気側から隔離することができる。

【００２４】以上のように，第１弁体１２０を駆動する
エアシリンダ１２２と回動機構１２４を第１ロードロッ
ク室１０６の側壁あるいは側壁近傍に配置したので，図
２に示すように，第１ロードロック室１０６の下方に上
記各機構を設ける必要がない。さらに，開口部１０６ａ
の開成時には，第１弁体１２０が第１ロードロック室１
０６の上方に配置される。その結果，第１ロードロック
室１０６の下方のスペースが制限されないので，例えば
圧力調整機構部１１８や第１ロードロック室１０６のメ
ンテナンスを容易に行うことができる。

【００２５】また，開口部１０６ａの開成時および閉成
時に，第１弁体１２０を第１ロードロック室１０６の開
口部１０６ａ形成面に対して平行移動させるので，第１
弁体１２０が上記形成面やＯリング１２６と擦れあうこ
とがない。その結果，パーティクルが生じないので，ウ
ェハＷの汚染を防止できる。

【００２６】（３）第１〜第６ゲートバルブの構成次に，図５を参照しながら，本実施の形態の特徴である
第１〜第６ゲートバルブＧ１〜Ｇ６の構成について，第
１ゲートバルブＧ１を例に挙げて詳細に説明する。第１
ゲートバルブＧ１を構成する第２弁体１２８は，図５
（ａ）および図５（ｂ）に示すように，第２弁体１２８
を収容する弁体収容室１３０内の真空搬送室１０４側開
口部１３０ａの閉成および開成を行うためのもので，開
口部１３０ａを密閉可能な大きさおよび形状に形成され
た，例えばアルミニウム製の板状部材から構成されてい
る。なお，図５（ａ）は開口部１３０ａの開成時の状態
を示し，図５（ｂ）は開口部１３０ｂの閉成時の状態を
示している。

【００２７】また，弁体収容室１３０内の開口部１３０
ａ形成面には開口部１３０ａを囲うように永久磁石１３
２が設けられ，第２弁体１２８には永久磁石１３２に対
応して電磁石１３４が内装されている。かかる構成によ
り，電磁石１３４に印加する電流の向きを変え磁界の極
性を変えることにより，第２弁体１２８と開口部１３０
ａとの間に磁気反発力または磁気吸引力を選択的に発生
させることができる。その結果，磁気反発力を生じさせ
れば，後述の駆動時に，第２弁体１２８が弁体収容室１
３０内壁面や，開口部１３０ａの周囲に設けられたＯリ
ング１３６と擦れ合うことが防止され，パーティクルの
発生を防止できる。また，磁気吸引力を生じさせれば，
機械的な駆動機構の力によらず，第２弁体１２８を開口
部１３０ａに対して平行かつ直線的に均一に密着させる
ことができる。

【００２８】また，第２弁体１２８は，弁体支持機構１
３８を構成する弁体支持部１３８ａにより支持されてい
る。弁体支持部１３８ａは，弁体支持部１３８ａを駆動
する駆動軸１３８ｂとリンク部１４２を介してリニアガ
イド１４０に回転自在に接続されている。リニアガイド
１４０は，第２弁体１２８を上下動させるためのもの
で，リニアガイド１４０を収容する駆動機構収容室１４
４内部側壁に設けられたリニアガイドレール１４６に移
動自在に取り付けられている。かかる構成により，不図
示の駆動機構により，リニアガイド１４０をリニアガイ
ドレール１４６に沿って平行移動させれば，第２弁体１
２８を弁体支持機構１３８を介して，開口部１３０ａを
密閉可能な閉成位置とウェハＷの搬送の妨げにならない
開成位置との間で昇降させることができる。

【００２９】また，弁体支持機構１３８を構成する駆動
軸１３８ｂの側部には，突起部１３８ｃが形成されてい
る。また，リニアガイド１４０には，突起部１３８ｃを
挿入可能な穴部１４０ｂが設けられた張り出し部１４０
ａが形成されている。穴部１４０ｂの突起部１３８ｃと
の接触部には，突起部１３８ｃを移動自在に所定位置で
固定可能な凸部１４０ｃが形成されている。かかる構成
により，開口部１３０ａの開成時に，第２弁体１２８と
弁体支持機構１３８とを弁体収容室１３０の内壁面や駆
動機構収容室１４４の内壁面に接触しない位置で固定で
きるので，第２弁体１２８の昇降時にパーティクルが発
生せず，かつ第２弁体１２８と弁体支持機構１３８の摩
耗を防止できる。さらに，第２弁体１２８と弁体支持機
構１３８の水平方向への移動範囲を必要最小限に止める
ことができるので，弁体収容室１３０の水平方向の幅を
狭くでき，処理装置１００のフットプリントを小さくで
きる。

【００３０】次に，第１ゲートバルブＧ１の動作につい
て説明する。開口部１３０ａを開放する場合には，図５
（ａ）に示すように，まず電磁石１３４から生じる磁界
の極性を永久磁石１３２の磁界の極性と同一にして磁気
反発力を発生させ，第２弁体１２８を開口部１３０ａか
ら離間させる。次いで，不図示の駆動機構によりリニア
ガイド１４０を下方に移動させ，第２弁体１２８を開口
部１３０ａよりも下方の待避位置に移動させる。かかる
構成により，ウェハＷを開口部１３０ａを介して，第１
ロードロック室１０６内と真空搬送室１０４内との間で
搬入搬出することができる。

【００３１】一方，開口部１３０ａを閉じる場合には，
図５（ｂ）に示すように，上記とは逆順に，リニアガイ
ド１４０の駆動により，第２弁体１２８を開口部１３０
ａと対向する位置まで上昇させる。次いで，電磁石１３
４の磁界の極性を永久磁石１３２の磁界の極性と逆の極
性にして磁気吸引力を発生させ，Ｏリング１３６が押し
潰されるように，第２弁体１２８を弁体収容室１３０内
の開口部１３０ａ形成面に密着させる。かかる構成によ
り，開口部１３０ａが気密に閉成され，第１ロードロッ
ク室１０６内と真空搬送室１０４内とが気密に分離され
る。

【００３２】以上，本発明の好適な実施の一形態につい
て，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり，そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。

【００３３】例えば，上記実施の形態において，第１弁
体をエアシリンダで駆動する構成を例に挙げて説明した
が，本発明はかかる構成に限定されず，油圧シリンダな
どの伸縮機構を用いて弁体を駆動しても本発明を実施す
ることができる。

【００３４】また，上記実施の形態において，第１弁体
を第１ロードロック室の上方に回動させる構成を例に挙
げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されず，弁
体を真空処理室の下方に回動させても本発明を実施する
ことができる。

【００３５】また，上記実施の形態において，第２弁体
に電磁石を設け，開口部の周囲に永久磁石を設ける構成
を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定さ
れず，電磁石と永久磁石とを上記とは逆に設けたり，あ
るいは電磁石を両方に採用しても本発明を実施すること
ができる。

【００３６】また，上記実施の形態において，第２弁体
により弁体収容室の開口部の開成および閉成を行う構成
を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定さ
れず，各種開口部の開成および閉成にも本発明を適用す
ることができる。

【００３７】また，上記実施の形態において，Ｏリング
を開口部の形成面に設ける構成を例に挙げて説明した
が，本発明はかかる構成に限定されず，気密部材を弁体
に設けたり，あるいは気密部材を採用しなくても本発明
を実施することができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば，弁体の駆動機構が真空
処理室の側壁に配されるので，真空処理室の下方あるい
は上方の空間を有効的に活用することができる。また，
弁体が開口部の形成部に擦れ合わないので，パーティク
ルの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な処理装置を示す概略的な平
面図である。

【図２】図１に示す処理装置を表す概略的な側面図であ
る。

【図３】図１に示す第１ロードロック室の大気側開口部
を示す概略的な斜視図である。

【図４】図１に示す第７ゲートバルブの動作を説明する
ための概略的な説明図である。

【図５】図１に示す第１ゲートバルブを表す概略的な断
面図である。

【図６】従来の処理装置を示す概略的な側面図である。

【符号の説明】

１００処理装置１０４真空搬送室１０６第１ロードロック室１０６ａ開口部１０８第１ロードロック室１２０第１弁体１２２エアシリンダ１２４回動機構１２８第２弁体１３０弁体収容室１３０ａ開口部１３２永久磁石１３４電磁石１３８弁体支持機構１４０リニアガイド１４６リニアガイドレールＧ１〜Ｇ８第１〜第８ゲートバルブＷウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理室の開口部の開成および閉成を
行う弁体を備えたゲートバルブであって：前記開口部の
開成方向または閉成方向に前記弁体を駆動する伸縮機構
と，前記伸縮機構とともに前記弁体を回動する回動機構
とを備えたことを特徴とする，ゲートバルブ。
【請求項２】前記伸縮機構および前記回動機構の駆動
機構は，前記真空処理室の側壁に配されることを特徴と
する，請求項１に記載のゲートバルブ。
【請求項３】前記開口部の開成時に，前記弁体は前記
回動機構により前記真空処理室の外壁部近傍の待避位置
にまで回動されることを特徴とする，請求項１または２
に記載のゲートバルブ。
【請求項４】真空処理室の開口部の開成および閉成を
行う弁体を備えたゲートバルブであって：前記弁体と前
記真空処理室との間に磁気反発力を選択的に形成する磁
力発生手段を備えたことを特徴とする，ゲートバルブ。
【請求項５】前記磁気反発力は，前記弁体の駆動時に
形成されることを特徴とする，請求項４に記載のゲート
バルブ。
【請求項６】真空処理室の開口部の開成および閉成を
行う弁体を備えたゲートバルブであって：前記弁体と前
記真空処理室との間に磁気吸引力を選択的に形成する磁
力発生手段を備えたことを特徴とする，ゲートバルブ。
【請求項７】前記磁気吸引力は，前記開口部の閉成時
に形成されることを特徴とする，請求項６に記載のゲー
トバルブ。