JP2001219051A - 真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真空バルブ開閉時のOリングからの発塵を低
減する。 【解決手段】 第1の真空チャンバ1と第2の真空チャ
ンバ2と両チャンバ間の隔壁3の開口部4を開閉する真
空バルブとを有し、真空バルブの閉状態ではその弁体6
が第2の真空チャンバ2側からOリング5を介して隔壁
3を押圧する真空処理装置において、両チャンバ間の圧
力差を検出する圧力差検出手段8とこの圧力差により弁
体駆動手段7が弁体6を駆動する力を加減する弁体駆動
力制御手段9とを設ける。両チャンバ共に真空の状態で
この真空バルブを閉じる際にはOリング5の変形が小と
なる力で弁体6が駆動され、その状態で第1の真空チャ
ンバ1の真空を破ると圧力差(第1の真空チャンバ1の
内圧上昇)が検知されて弁体駆動力が大幅に増加し、O
リング5を十分に変形させて気密を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハ等
を真空中で処理する装置に係り、特に真空バルブを介し
て接する複数の真空チャンバを有する真空処理装置に関
する。
【0002】高集積化・微細化された半導体装置等で
は、製造工程でのパーティクルの付着は製造歩留りを低
下させることになるから、これらの製造装置において
は、パーティクルの発生がないことが望まれている。
【0003】
【従来の技術】複数の真空チャンバがそれぞれ真空バル
ブを介して接する構造の真空処理装置としては、マルチ
チャンバ型のスパッタ装置やドライエッチング装置等が
ある。先ず、このような装置の構成の概略を説明する。
図4はマルチチャンバ型真空処理装置の構成を示す模式
図である。搬送用真空チャンバ12の周囲に複数の処理
用真空チャンバ11とロードロックチャンバ13がそれ
ぞれ真空バルブ14を介して接している。
【0004】搬送用真空チャンバ12は中に搬送ロボッ
ト(図示せず)があって、この搬送ロボットがロードロ
ックチャンバ13から被処理物(以下、ウェーハと記
す)を一枚取り出してこれを複数の処理用真空チャンバ
11へ順次搬送し、総ての処理が完了した後、このウェ
ーハをロードロックチャンバ13に戻す。
【0005】真空バルブ14は通常は閉じられており、
ウェーハ搬送時に開く。バルブが開く時、その両側のチ
ャンバは共に真空状態である。搬送用真空チャンバ12
は常時真空状態であるが、処理用真空チャンバ11は比
較的短い周期で定期的に真空を破り、内部の部品交換や
洗浄を行う。
【0006】次に、従来のこの種の真空処理装置におけ
る真空バルブの開閉について説明する。図5は従来の真
空処理装置のバルブ開閉を示す要部断面図である。
(A)図はバルブ開状態、(B)図はバルブ閉状態を示
している。図中、1は第1の真空チャンバ、2は第2の
真空チャンバ、3は隔壁、4はウェーハを通過させる開
口部、5はOリング、6は真空バルブの弁体である。第
1の真空チャンバ1と第2の真空チャンバ2は、それぞ
れ図4における処理用真空チャンバ11と搬送用真空チ
ャンバ12に相当する。隔壁3は開口部4の周囲にOリ
ング5を保持する溝部3aを有する。この溝部3aは多
くの場合、Oリング5の脱落を防ぐためにアリ溝(逆テ
ーパの溝)となっている。
【0007】この真空バルブを閉じる際には、エアシリ
ンダ等のアクチュエータ(図示せず)の駆動力により弁
体6がOリング5を押圧してこれを変形させて、開口部
4の周囲をシールする。第1の真空チャンバ1を大気圧
にした場合でも気密が保たれるように、バルブ閉状態で
は常に弁体6に強い力をかけてOリング5を大きく変形
させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
真空処理装置では、毎回のウェーハ搬送時の真空バルブ
開閉に際してOリングが大きく変形するから、そのたび
にOリングが隔壁の溝部や弁体と局部的に摺動してパー
ティクルを発生する、という問題があった。
【0009】本発明は、このような問題を解決して、真
空バルブ開閉時のOリングからのパーティクルの発生を
抑制することができる真空処理装置を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明の請求項1においては、第1の真空チャンバ
と、開口部を有する隔壁を介して該第1の真空チャンバ
と隣接する第2の真空チャンバと、弁体と弁体駆動手段
とを有して該開口部を開閉する真空バルブとを有し、該
真空バルブの閉状態では該弁体駆動手段の駆動力により
該弁体が該第2の真空チャンバ側からOリングを介して
該隔壁を押圧する真空処理装置において、該第1及び第
2の真空チャンバ間の圧力差を検出する圧力差検出手段
と、該圧力差により該駆動力を加減する弁体駆動力制御
手段とを有し、該真空バルブ閉状態での該駆動力が、該
第1及び第2の真空チャンバがともに真空状態では該O
リングの変形が相対的に小さく、且つ該第1の真空チャ
ンバの内圧上昇により該Oリングの変形が相対的に大き
くなるように制御されることを特徴とする真空処理装置
としている。
【0011】即ち、この真空処理装置では、例えば第1
の真空チャンバが処理用真空チャンバで第2の真空チャ
ンバが搬送用真空チャンバの場合、通常の運転時には真
空バルブ閉状態でのOリングの変形は比較的小さいから
バルブ開閉に伴うパーティクルの発生はほとんどなく、
Oリングを大きく変形させるのはメンテナンスの際だけ
である。従って、この装置での処理においては、真空バ
ルブ開閉に伴って発生するパーティクルに起因する製造
歩留り低下を防ぐことができる。
【0012】また、本発明の請求項1においては、第1
の真空チャンバと、開口部を有する隔壁を介して該第1
の真空チャンバと隣接する第2の真空チャンバと、弁体
と弁体駆動手段とを有して該開口部を開閉する真空バル
ブとを有し、該真空バルブの閉状態では該弁体駆動手段
の駆動力により該弁体がOリングを介して該隔壁を押圧
する真空処理装置において、該Oリングはフラット面を
有し、該フラット面で該隔壁若しくは該弁体のフラット
面に接着されていることを特徴とする真空処理装置とし
ている。
【0013】即ち、この真空処理装置では、Oリングが
大きく変形した場合でも、溝部での摺動がないから、パ
ーティクルの発生はほとんどない。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、前
出の図4のように構成されたマルチチャンバ型スパッタ
装置の例で、図を参照して説明する。図1は本発明の真
空処理装置の構成を示す要部断面図、図2は本発明の真
空処理装置のバルブ開閉を示す要部断面図である。図
中、1は第1の真空チャンバ、2は第2の真空チャン
バ、3は両チャンバ間を仕切る隔壁、4はウェーハを通
過させる開口部、5はOリング、6は弁体、7は弁体駆
動手段、8は圧力差検出手段、9は弁体駆動力制御手段
である。
【0015】第1の真空チャンバ1と第2の真空チャン
バ2は、それぞれ図4における処理用真空チャンバ11
と搬送用真空チャンバ12に相当する。Oリング5は隔
壁3の開口部4の周囲に設けられた溝部3aに保持され
ている。溝部3aは多くの場合、Oリング5の脱落を防
ぐためにアリ溝(逆テーパの溝)となっている。この隔
壁3,Oリング5,弁体6,弁体駆動手段7等が開口部
4を開閉する真空バルブを構成している(図4の真空バ
ルブ14に相当する)。この真空バルブはスパッタ材の
付着を避けて第2の真空チャンバ側に配設されている。
弁体駆動手段7は例えばエアシリンダであり、バルブ閉
状態ではこの駆動力により弁体6がOリング5を介して
隔壁3を押圧する。
【0016】圧力差検出手段8は第1の真空チャンバ1
と第2の真空チャンバ2の各内圧を測定する圧力計(真
空計)8a及び8bを有し、両チャンバの圧力差を検出
して信号を弁体駆動力制御手段9に送出する。弁体駆動
力制御手段9は例えば圧力制御弁であり、圧力差の信号
により弁体駆動手段7の弁体駆動力を加減する。弁体駆
動手段7がエアシリンダの場合には、これに供給される
高圧空気(又は高圧窒素ガス)の圧力を制御する。
【0017】この真空処理装置の運転中、ウェーハ搬送
時には図2(A)のようなバルブ開状態とするが、通常
は図2(B)のようなバルブ閉状態とする。第1の真空
チャンバ1と第2の真空チャンバ2はそれぞれ個別に真
空排気されて共に真空状態となっており、両チャンバ間
には殆ど圧力差はないから、バルブ閉状態に弁体6が受
ける力は僅少である。例えば、第1の真空チャンバ1の
圧力が2×10-3 Torr(0.27 Pa)、第2の真空チャンバ2
の圧力が5×10-8 Torr(7×10-6 Pa)、弁体6の受圧面
積が 3×22=66cm2 とすると、第2の真空チャンバ2の
圧力はゼロと見なせるから弁体6が第1の真空チャンバ
1から受ける力は約 0.2g重となり、弁体6は1kg重程
度の力でOリング5を押圧すればよいことになる。即
ち、エアシリンダの内径が7cmならばガスの圧力は0.0
26 kg/cm2 程度でよい。
【0018】従って、この真空処理装置の運転中のバル
ブ閉状態(バルブ閉状態1)では、弁体駆動力制御手段
9は弁体駆動手段(エアシリンダ)7に供給される高圧
空気(又は高圧窒素ガス)の圧力を低くする。その結
果、Oリング5と隔壁3及び弁体6とはソフトコンタク
トとなり、図2(B)のようにOリング5の変形は小さ
い。
【0019】次に、第2の真空チャンバ2を真空に保っ
たまま第1の真空チャンバ1を大気圧とする場合のバル
ブ閉状態(バルブ閉状態2)を説明する。この場合には
弁体6が第1の真空チャンバ1から受ける力は、弁体6
の受圧面積が前述の 66 cm2ならば 66 Kg重となる。こ
れだけの力に抗して更に気密が保てるようにOリング5
を十分に変形させるには、最低 100kg重程度の力でOリ
ング5 を押圧しなければならない。エアシリンダの内径
が7cmならばガスの圧力は2.6 kg/cm2 程度必要とな
る。
【0020】従って、第1の真空チャンバ1内を大気圧
にする際には、圧力差検出手段8が圧力差を検出して信
号を弁体駆動力制御手段(圧力制御弁)9に送出し、こ
れにより弁体駆動力制御手段9は弁体駆動手段(エアシ
リンダ)7に供給される高圧空気(又は高圧窒素ガス)
の圧力を高める。その結果、Oリング5と隔壁3及び弁
体6とはハードコンタクトとなり、図2(C)のように
Oリング5は変形は大きく変形し、気密が保たれる。
【0021】ところで、この装置は運転中、ウェーハを
搬送するたびにバルブ閉状態1/バルブ開状態の開閉が
繰り返されるが、Oリング5の変形が小さいからOリン
グ5と隔壁3の溝部3aや弁体6との間の摺動に伴うパ
ーティクルの発生はなく、一方、バルブ閉状態1/バル
ブ閉状態2の移行に際してはOリング5の変形が大き
く、Oリング5と隔壁3の溝部3aや弁体6との間の摺
動に伴ってパーティクルの発生があるものの、この移行
の頻度が少ないから(例えば、スパッタのターゲット交
換ではウェーハ数千枚の処理に対して1回程度)、製造
歩留りへの影響はほとんどない。
【0022】尚、隔壁3の溝部3aのエッジにR付けを
施すことにより、バルブ閉状態1/バルブ閉状態2の移
行時におけるパーティクルの発生を減らすことができ
る。次に、本発明の他の実施の形態を説明する。図3は
本発明の他の実施の形態を示す要部断面図である。隔壁
3Aには前述の隔壁3における溝部3aはなく、また、
Oリング5Aはフラット面5aを有し、断面形状が半円
若しくはそれに近い形となっている。このOリング5A
はフラット面5aで接着剤により隔壁3Aのフラットな
面に固着されている。これにより、Oリングが大きく変
形した場合でも、溝部での摺動がないから、パーティク
ルの発生はほとんどない。
【0023】本発明は以上の例に限定されることなく、
更に種々変形して実施することができる。例えば、溝部
3aが隔壁3にではなく、弁体6に設けられる場合で
も、本発明は有効である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空バルブ開閉時のOリングからのパーティクルの発生
を抑制することが可能な真空処理装置を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の真空処理装置の構成を示す要部断面
図である。
【図2】 本発明の真空処理装置のバルブ開閉を示す要
部断面図である。
【図3】 本発明の他の実施の形態を示す要部断面図で
ある。
【図4】 マルチチャンバ型真空処理装置の構成を示す
模式図である。
【図5】 従来の真空処理装置のバルブ開閉を示す要部
断面図である。
【符号の説明】
1 第1の真空チャンバ 2 第2の真空チャンバ 3,3A 隔壁 3a 溝部 4 開口部 5,5A Oリング 5a フラット面 6 弁体 7 弁体駆動手段 8 圧力差検出手段 8a,8b 圧力計 9 弁体駆動力制御手段 11 処理用真空チャンバ 12 搬送用真空チャンバ 13 ロードロックチャンバ 14 真空バルブ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の真空チャンバと、開口部を有する
    隔壁を介して該第1の真空チャンバと隣接する第2の真
    空チャンバと、弁体と弁体駆動手段とを有して該開口部
    を開閉する真空バルブとを有し、該真空バルブの閉状態
    では該弁体駆動手段の駆動力により該弁体が該第2の真
    空チャンバ側からOリングを介して該隔壁を押圧する真
    空処理装置において、該第1及び第2の真空チャンバ間
    の圧力差を検出する圧力差検出手段と、該圧力差により
    該駆動力を加減する弁体駆動力制御手段とを有し、該真
    空バルブ閉状態での該駆動力が、該第1及び第2の真空
    チャンバがともに真空状態では該Oリングの変形が相対
    的に小さく、且つ該第1の真空チャンバの内圧上昇によ
    り該Oリングの変形が相対的に大きくなるように、制御
    されることを特徴とする真空処理装置。
  2. 【請求項2】 第1の真空チャンバと、開口部を有する
    隔壁を介して該第1の真空チャンバと隣接する第2の真
    空チャンバと、弁体と弁体駆動手段とを有して該開口部
    を開閉する真空バルブとを有し、該真空バルブの閉状態
    では該弁体駆動手段の駆動力により該弁体がOリングを
    介して該隔壁を押圧する真空処理装置において、該Oリ
    ングはフラット面を有し、該フラット面で該隔壁若しく
    は該弁体のフラット面に接着されていることを特徴とす
    る真空処理装置。
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KR101279205B1 (ko) 2010-09-28 2013-07-05 (주)엘지하우시스 진공단열재의 진공도 측정 장치 및 이를 이용한 측정방법
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