【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置の１つに、処理炉に連設される気密室（ロードロック室）を具備するものがあり、該ロードロック室を介して基板を処理炉に装入、払出しすることで基板の自然酸化、パーティクルの付着を防止しているものがある。
【０００３】
斯かる基板処理装置に於いては、ロードロック室への基板の出入れはゲートバルブによって開閉される開口部を介して行われる。斯かるゲートバルブとして、例えば特許文献１に示されるものがある。
【０００４】
図１０により略述する。
【０００５】
処理室Ｃと搬送室Ｔ間に枠体１が設けられ、該枠体１内部に基体２が昇降可能に収納され、該基体２には弁体３が水平方向に出入り自在に嵌合されている。前記基体２は後述するロッド７の上端に固着されている。
【０００６】
前記枠体１の下端よりスリーブ４が垂設され、該スリーブ４に同心に中空のシリンダガイド５が設けられている。該シリンダガイド５と前記スリーブ４との間には筒状の空間が形成されると共に該空間の下端は気密に閉塞されている。
【０００７】
前記シリンダガイド５の下端には昇降駆動機構６が設けられ、該昇降駆動機構６は上方に延出し昇降される前記ロッド７を有し、該ロッド７は前記シリンダガイド５に摺動自在に嵌合され、上述した様に前記ロッド７は前記基体２に固着されている。
【０００８】
前記シリンダガイド５と前記スリーブ４との間には金属製のベローズ８が嵌設され、該ベローズ８の上端は前記基体２に気密に固着され、前記ベローズ８の下端は前記シリンダガイド５の下端に気密に固着されている。又、前記ベローズ８は所要間隔でリング９を有し、該リング９は前記シリンダガイド５に摺動自在に外嵌し、前記ベローズ８は前記シリンダガイド５によりガイドされて伸縮する様になっている。
【０００９】
前記基体２の背面には弁圧室１１が形成され、該弁圧室１１には前記ロッド７に形成された給排気路１２が連通し、該給排気路１２は前記ロッド７と前記シリンダガイド５間に形成された隙間１３、配管１５を介してソレノイドバルブ１４に接続され、該ソレノイドバルブ１４は真空源、大気、加圧源と前記配管１５を介して択一的に接続される様になっている。
【００１０】
上記したゲートバルブに於いて、開口部１６を閉塞する場合、前記昇降駆動機構６を駆動し、前記ロッド７を介して前記弁体３を前記開口部１６と対峙する位置迄上昇させ、前記ソレノイドバルブ１４により配管１５と加圧源とを連通させ、前記給排気路１２を介して前記弁圧室１１に加圧気体を供給し、前記弁体３により前記開口部１６を閉塞する。
【００１１】
又、前記ソレノイドバルブ１４を切替え、前記弁圧室１１内の気体を放出し、更に前記配管１５を真空源に連通し、前記弁圧室１１を真空引することで前記弁体３が前記開口部１６を開放する。前記昇降駆動機構６より前記ロッド７を介して前記基体２を降下させることで、前記開口部１６は完全に解放される。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−３５５７４５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のゲート弁に於いて、前記基体２と前記弁体３の摺動部、或は前記スリーブ４に摺接する可能性がある前記ベローズ８が前記基板の収納される空間に露出する。又、前記基体２と前記弁体３の摺動部を通し、前記隙間１３を通過した加圧気体が漏出する虞れがある。この為、前記摺動部から或は漏出した気体から前記基板にパーティクルが混入する虞れがある。パーティクルが基板に付着すると、歩留り、製品品質に影響を及すという問題がある。
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、パーティクルの発生がなく、大口径で而も構造が簡潔なゲートバルブを具備する基板処理装置を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、開口部を気密に閉塞するゲートバルブを具備する基板処理装置に於いて、前記ゲートバルブが開口面に対して移動可能な弁ユニットを有し、該弁ユニットはバックアッププレートと、該バックアッププレートに対して近接離反可能な弁体と、該弁体と前記バックアッププレート間に気密に設けられたベローズと、該ベローズ内部に形成された背圧室とを有し、該背圧室に圧力流体を供給可能とした基板処理装置に係るものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１〜図３に於いて、基板処理装置の１つである縦型処理炉を具備する基板処理装置について説明する。
【００１８】
基板処理装置は、基板搬送容器授受部２１、該基板搬送容器授受部２１に気密に連設される基板搬送部２２、該基板搬送部２２に気密に連結される基板処理部２３により主に構成され、前記基板搬送容器授受部２１と前記基板搬送部２２間には大気ゲートバルブ２４が設けられ、前記基板搬送部２２と基板処理部２３間には真空ゲートバルブ２５が設けられている。
【００１９】
前記基板搬送容器授受部２１について説明する。
【００２０】
基板は、基板搬送容器２７により収納された状態で搬送される様になっており、図示される該基板搬送容器２７は密閉式となっている。筐体２６の前部には前記基板搬送容器２７の授受テーブル２８が設けられており、前記筐体２６の内部には前記授受テーブル２８に対峙して容器搬送装置２９が設けられ、該容器搬送装置２９は昇降、横行、進退（図１中左右方向）可能な移載部３０を有し、後述する容器蓋開閉装置３１或は搬送容器保管棚（図示せず）に前記基板搬送容器２７を搬送可能となっている。前記筐体２６の前記基板搬送部２２側の壁面には前記容器蓋開閉装置３１が設けられ、該容器蓋開閉装置３１は前記容器搬送装置２９により搬送された前記基板搬送容器２７を受載する容器受け台３２を有し、該容器受け台３２に載置された前記基板搬送容器２７の蓋を開閉する様になっている。
【００２１】
前記基板搬送部２２は気密な搬送室３４及び基板移載装置３５を具備し、該基板移載装置３５は前記搬送室３４内で進退、回転するロボットアーム３６を有し、該ロボットアーム３６はウェーハを載置可能となっている。
【００２２】
前記基板処理部２３は前記基板搬送部２２に前記真空ゲートバルブ２５を介して気密に連設する気密室（ロードロック室）３７及び該ロードロック室３７の上側に立設された熱処理炉３８を有し、該熱処理炉３８と前記ロードロック室３７間には前記熱処理炉３８の炉口を開閉する炉口ゲートバルブ３９が設けられている。
【００２３】
前記ロードロック室３７の内部には基板保持具（ボート）４１を前記熱処理炉３８内に装入、引出するボートエレベータ４２が設けられ、該ボートエレベータ４２に載置される前記ボート４１は基板（ウェーハ）４３を水平姿勢で多段に保持するものである。
【００２４】
前記熱処理炉３８について、図３を参照して説明する。
【００２５】
前記ロードロック室３７の上面に炉口フランジ４４が設けられ、該炉口フランジ４４の上端に有天筒状の外管４５が立設され、該外管４５と同心に上端が開放された内管４６が配設され、該内管４６は下端を前記炉口フランジ４４に支持されている。
【００２６】
炉口蓋５３に処理ガス導入ノズル４７が連通され、該処理ガス導入ノズル４７はガス供給ライン５０を介して処理ガス供給源（図示せず）、或は窒素ガス等不活性ガス供給源（図示せず）に接続されている。又、前記炉口フランジ４４の前記内管４６の下端より上方に排気管４８が連通され、該排気管４８は排気装置（図示せず）に接続されている。
【００２７】
前記外管４５と同心に筒状のヒータユニット４９が配設され、該ヒータユニット４９はヒータベース５１に立設されている。
【００２８】
前記ボートエレベータ４２が支持する昇降台５２には前記炉口蓋５３が設けられ、該炉口蓋５３は前記炉口フランジ４４の下端開口部（炉口部）を気密に閉塞する。前記炉口蓋５３の下面にはボート回転装置５４が設けられ、該ボート回転装置５４の回転軸５５が前記炉口蓋５３を気密に貫通している。前記回転軸５５の上端にボート受台５６が設けられ、該ボート受台５６に前記ボート４１が載置される。
【００２９】
前記熱処理炉３８で処理される前記ウェーハ４３の処理状態は主制御部５７によって制御される。該主制御部５７は、炉内の温度を制御する温度制御部５８、処理ガスの流量を制御するガス流量制御部５９、前記外管４５内の圧力を制御する圧力制御部６１、前記ボート回転装置５４を制御する駆動制御部６２を備えている。
【００３０】
前記内管４６と前記外管４５との間には温度検出器６３が設けられ、該温度検出器６３は前記外管４５内の温度を検出し、前記温度制御部５８には温度検出信号が入力される。前記ガス供給ライン５０にガス流量制御器６４が設けられ、前記ガス流量制御部５９により所要のガス流量に制御される。前記排気管４８には圧力検出器６５が設けられ、前記排気管４８は排気ライン６６を介して図示しない排気装置に接続され、前記排気ライン６６には圧力制御弁６７が設けられている。前記圧力検出器６５により排気圧力が検出される圧力検出信号は前記圧力制御部６１に入力され、該圧力制御部６１は前記圧力制御弁６７を制御して前記外管４５内の圧力の制御を行う。
【００３１】
次に、図４〜図６を参照して前記真空ゲートバルブ２５について説明する。
【００３２】
前記ロードロック室３７の前記基板搬送容器授受部２１（図１参照）に対峙する垂直面にバルブベース６８を固着し、該バルブベース６８に上下に延びるリニアガイド６９，６９を設け、該リニアガイド６９にスライダ７１が摺動自在に設けられ、該スライダ７１に昇降ベース７２が水平に取付けられている。前記バルブベース６８の上部の両幅端部に、一対の流体圧シリンダ、例えばエアシリンダ７３，７３が配設され、該エアシリンダ７３の上端は前記バルブベース６８の上端部に連結され、前記エアシリンダ７３の下端部は前記昇降ベース７２に連結されている。前記エアシリンダ７３には図示しない空圧源が電磁切替弁（図示せず）を介して接続され、該電磁切替弁の操作で前記エアシリンダ７３が伸縮する様になっている。
【００３３】
前記バルブベース６８に沿って垂下する弁体収納ボックス７４が前記搬送室３４（図１参照）の下面に気密に取付けられ、該弁体収納ボックス７４は後述する弁体ユニットを収納可能となっている。
【００３４】
前記昇降ベース７２に弁体支持柱７５が垂直に立設され、該弁体支持柱７５は前記弁体収納ボックス７４の底板を遊貫して前記搬送室３４内部迄延出し、前記弁体支持柱７５の上端には弁ユニット７６が取付けられている。前記弁体支持柱７５と同心に金属製のベローズ７７が配設され、該ベローズ７７の下端は前記昇降ベース７２に気密に取付けられ、上端は前記弁体収納ボックス７４の下面に気密に取付けられている。前記弁体支持柱７５は中空であり、鋼製等の弾性材料からなり、前記弁ユニット７６に水平荷重が作用した場合に前記弁体支持柱７５が弾性の範囲で撓む様になっている。即ち、前記弁ユニット７６は前記弁体支持柱７５により水平方向に弾性変位可能に支持されている。
【００３５】
前記弁ユニット７６はバックアッププレート７８、弁体７９を有し、前記バックアッププレート７８が前記弁体支持柱７５の上端に固着されている。
【００３６】
前記バックアッププレート７８に短筒状の弁体ガイド８１が水平方向に突設されている。前記弁体７９は断面が凸字形状であり、該弁体７９の凸部７９ａが前記弁体ガイド８１に摺動自在に内嵌されている。前記凸部７９ａの周囲にはシール部材であるＯリング８２が設けられ、該Ｏリング８２によって前記弁体ガイド８１と前記凸部７９ａとが気密にシールされている。尚、前記凸部７９ａと前記バックアッププレート７８との間には背圧室８０が形成されている。
【００３７】
前記弁体７９には前記凸部７９ａの周囲に沿って所要数の孔８３が穿設され、該孔８３の前記ロードロック室３７側には前記孔８３と同心に座刳穴８４が穿設されている。前記孔８３を貫通するフランジ付ピン８５が前記バックアッププレート７８に螺着され、前記フランジ付ピン８５のフランジ８５ａと前記座刳穴８４の底面との間には復帰スプリング８６が圧縮状態で設けられている。
【００３８】
前記弁体７９の前記ロードロック室３７側には前記座刳穴８４の全てを覆うカバープレート８７が固着され、該カバープレート８７は前記座刳穴８４を気密に閉塞し、前記カバープレート８７の表面は前記弁体７９の表面と面一となっている。
【００３９】
前記ロードロック室３７のゲート口３７ａの周囲に当接するシール部材８８、例えばＯリングが、前記弁体７９の前記ゲート口３７ａに対峙する面に嵌設されている。
【００４０】
金属製のベローズ８９が前記バックアッププレート７８と前記弁体７９間に気密に設けられ、前記ベローズ８９は前記弁体ガイド８１を囲繞し、該弁体ガイド８１の周囲に密閉された空間９１を形成する。
【００４１】
前記弁体支持柱７５を貫通し、前記バックアッププレート７８の内部を通過し、前記背圧室８０に開口する第１流路９２が形成され、前記弁体支持柱７５を貫通し、前記バックアッププレート７８の内部を通過し、前記空間９１に開口する第２流路９３が形成され、前記第１流路９２は前記電磁切替弁（図示せず）を介して前記空圧源（図示せず）に接続され、前記第２流路９３は例えば大気に開放され、常に大気圧となるように接続されたり基板搬送部と同圧になるように接続されたりする。
【００４２】
前記ロードロック室３７にクランク形状をしたバックアップブロック９４を前記ゲート口３７ａの両側に所要箇所（図示では各箇所）固着する。前記バックアップブロック９４は前記弁ユニット７６が昇降する際には該弁ユニット７６に非接触であり、前記弁体７９が前記ゲート口３７ａを閉塞した状態では前記バックアッププレート７８が前記バックアップブロック９４に当接する様になっている。
【００４３】
以下、作用について説明する。
【００４４】
前記基板搬送容器２７が外部搬送装置（図示せず）により前記授受テーブル２８に搬入されると、前記容器搬送装置２９が前記移載部３０を介して前記容器受け台３２に前記基板搬送容器２７を移載する。前記大気ゲートバルブ２４、前記真空ゲートバルブ２５が開放される。
【００４５】
該真空ゲートバルブ２５が開放される状態では前記ボート４１が前記ボートエレベータ４２により降下され、前記炉口ゲートバルブ３９が閉塞され、前記搬送室３４内部と前記ロードロック室３７内部とは大気圧に同圧化されている。
【００４６】
前記容器蓋開閉装置３１により前記基板搬送容器２７の蓋が開けられ、前記ロボットアーム３６が駆動され、前記基板搬送容器２７から未処理前記ウェーハ４３が前記ゲート口３７ａを通して前記ボート４１に移載される。該ボート４１に所定枚数の前記ウェーハ４３が移載される。前記ボート４１への移載枚数が前記基板搬送容器２７の収納枚数より多い場合は、前記容器搬送装置２９により新しい基板搬送容器２７に交換される。
【００４７】
前記ボート４１への前記ウェーハ４３の移載が完了すると、前記真空ゲートバルブ２５により前記ゲート口３７ａが閉塞され、前記ロードロック室３７内が真空引され、更に窒素ガス等の不活性ガスによりガスパージされ、前記ロードロック室３７内部と前記外管４５内部が同圧化され、前記炉口ゲートバルブ３９が開放される。
【００４８】
前記ボートエレベータ４２により、前記ボート４１が前記外管４５内に装入され、前記炉口蓋５３により炉口部（図示せず）が気密に閉塞され、前記ウェーハ４３の処理が行われる。
【００４９】
前記ヒータユニット４９により前記外管４５内部を加熱し、該外管４５内部が所定の処理温度に維持される様、前記温度制御部５８により前記ヒータユニット４９が制御される。前記排気管４８を介して図示しない排気装置により前記外管４５内部が真空状態迄排気され、前記外管４５内部の圧力は前記圧力検出器６５の検出結果に基づき前記圧力制御部６１によって前記圧力制御弁６７を介して制御される。前記駆動制御部６２により前記ボート回転装置５４が駆動され、前記ボート４１が回転されると共に前記処理ガス導入ノズル４７を介して処理ガスが前記外管４５内に導入される。処理ガスの導入量は前記ガス流量制御器６４を介し、前記ガス流量制御部５９によって制御される。
【００５０】
尚、ウェーハの処理の一例として、ウェーハの成膜を行う場合は、ウェーハ温度５３０℃、処理ガスはＳｉＨ４ 及びＰＨ３ ／Ｈｅ、各ガス流量は８０（ｓｃｃｍ）及び１０（ｓｃｃｍ）、処理圧力は２００Ｐａである。
【００５１】
前記ウェーハ４３の処理が完了すると、前記ボート回転装置５４が停止され、前記外管４５内が窒素ガス等の不活性ガスによりガスパージされ、前記ロードロック室３７内部と同圧化され、前記ボートエレベータ４２により前記ボート４１が前記ロードロック室３７内部に降下される。前記炉口ゲートバルブ３９が閉塞され、前記ボート４１の前記ウェーハ４３が前記ロボットアーム３６により払出され、空の前記基板搬送容器２７に移載される。尚、処理後の前記ウェーハ４３の移載作動については、上述した処理前の移載作動の逆の手順によって行われる。
【００５２】
次に、図５，図７〜図９を参照して前記真空ゲートバルブ２５の作動について詳述する。
【００５３】
図７は、該真空ゲートバルブ２５の開放状態を示しており、前記弁ユニット７６が降下し、前記弁体収納ボックス７４に収納されている。前記背圧室８０には圧縮空気は供給されてなく、前記復帰スプリング８６の反発力で前記弁体７９は前記弁体ガイド８１に当接している。尚、前記凸部７９ａと前記バックアッププレート７８間には上記した様に前記背圧室８０が形成されている。
【００５４】
前記エアシリンダ７３を伸長して前記弁ユニット７６を上昇させ、前記弁体７９を前記ゲート口３７ａに対峙させる。この状態では前記弁体７９は前記ロードロック室３７に当接してなく、前記バックアッププレート７８とバックアップブロック９４とも当接していない（図８参照）。
【００５５】
図示しない電磁切替弁が操作され、前記第１流路９２と空圧源が連通され、前記第１流路９２を通して圧縮空気が前記背圧室８０に供給される。該背圧室８０の圧力が上昇することで、前記弁体７９に背圧が作用し、前記バックアッププレート７８に対して離反する。前記弁体７９が前記バックアッププレート７８に対して離反することで、前記弁体７９が前記ロードロック室３７に当接し、前記弁体７９の変位が拘束される。更に、背圧が上昇することで、前記弁体支持柱７５が水平方向に撓み、前記バックアッププレート７８は前記ロードロック室３７に対して離反方向に変位し、前記バックアップブロック９４に当接する。更に、該バックアップブロック９４が反力受けとなって、前記弁体７９は前記ロードロック室３７に押圧される。前記弁体７９と前記ロードロック室３７間は前記シール部材８８によって気密にシールされ、前記ゲート口３７ａは気密に閉塞される（図９参照）。
【００５６】
而して、前記背圧室８０に供給する圧縮空気の圧力を調整することで、前記弁体７９と前記ロードロック室３７間の押圧力を調整することができる。
【００５７】
前記ゲート口３７ａを開放する場合は、前記電磁切替弁が操作され、前記第１流路９２が例えば大気に開放され、常に大気圧となるように接続されたり、基板搬送部と同圧となるように接続されたりする。背圧が低下し、前記復帰スプリング８６の反発力で前記弁体７９が前記バックアッププレート７８に近接し、前記弁体７９が前記ロードロック室３７から離反すると共に前記弁体支持柱７５の弾性で該弁体支持柱７５の撓みが無くなり、前記バックアッププレート７８が前記バックアップブロック９４から離反する。
【００５８】
又、前記空間９１は前記第２流路９３を介して例えば大気に開放され、常に大気圧となるように接続されたり、基板搬送部と同圧となるように接続されたりするので、前記弁体７９の動作に支障はない。
【００５９】
前記真空ゲートバルブ２５が開放される場合は、前記エアシリンダ７３が短縮される。前記弁ユニット７６が降下し、前記弁体収納ボックス７４に収納され、前記ゲート口３７ａが開放される。
【００６０】
上記した様に、前記弁ユニット７６の昇降動で摺動する部分はなく、又前記凸部７９ａと前記弁体ガイド８１とは前記ベローズ８９により覆われているので、摺動部分から発生するパーティクルは前記搬送室３４内、前記ロードロック室３７内に飛散することはなく、前記真空ゲートバルブ２５の開閉動作で、前記搬送室３４内、前記ロードロック室３７内の清浄雰囲気を損うことがない。
【００６１】
又、前記弁ユニット７６は前記搬送室３４外の前記弁体収納ボックス７４に収納されるので、前記ゲート口３７ａを大口径とすることができる。
【００６２】
尚、上記実施の形態では、前記空間９１を前記第２流路９３を介して大気と連通させたが、前記弁体ガイド８１に通孔等を穿設し、前記背圧室８０と前記空間９１とを連通させてもよい。その際は、前記第２流路９３は省略してもよい。又、前記背圧室８０にガイドピンを立設し、前記弁体７９に摺動自在に嵌合してもよい。更に、前記ベローズ８９の軸心と直交する方向の変位が少ない場合は、前記弁体ガイド８１を省略できる。この場合、前記ベローズ８９で囲繞される空間が背圧室となる。又、上記実施の形態では、真空ゲートバルブとしたが、必ずしも真空下での使用でなければならないことはなく、例えば、大気圧下や過加圧下の使用でも可能であり、使用する圧力に範囲はない。
【００６３】
又、上記実施の形態では、前記弁ユニット７６を開口面と平行の上下方向に移動させたが、前記弁体収納ボックス７４を前記搬送室３４の側方等に設け、前記弁ユニット７６を水平方向等、開口面と平行に移動させる様にしてもよい。又、開口面に対し、徐々に離れるように上下水平方向に移動させてもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、開口部を気密に閉塞するゲートバルブを具備する基板処理装置に於いて、前記ゲートバルブが開口面に対して移動可能な弁ユニットを有し、該弁ユニットはバックアッププレートと、該バックアッププレートに対して近接離反可能な弁体と、該弁体と前記バックアッププレート間に気密に設けられたベローズと、該ベローズ内部に形成された背圧室とを有し、該背圧室に圧力流体を供給可能としたので、前記弁ユニットの前記弁体を支持する機構が前記ベローズ内に収納され、パーティクル飛散が防止され、処理室内の清浄雰囲気を損うことがなく、製品品質の向上が図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の全体を示す側面概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の全体を示す平面概略図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の実施の形態の要部を示す斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】図４のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】本発明の実施の形態に於ける真空ゲートバルブの作動を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態に於ける真空ゲートバルブの作動を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態に於ける真空ゲートバルブの作動を示す説明図である。
【図１０】従来例の断面図である。
【符号の説明】
２１ 基板搬送容器授受部
２２ 基板搬送部
２３ 基板処理部
２５ 真空ゲートバルブ
３４ 搬送室
３５ 基板移載装置
３６ ロボットアーム
３７ ロードロック室
３７ａ ゲート口
７４ 弁体収納ボックス
７５ 弁体支持柱
７６ 弁ユニット
７８ バックアッププレート
７９ 弁体
８０ 背圧室
８１ 弁体ガイド
８６ 復帰スプリング
８８ シール部材
８９ ベローズ
９１ 空間
９２ 第１流路
９４ バックアップブロック[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus for forming a thin film on a substrate such as a silicon wafer or a glass substrate, or for performing processing such as impurity diffusion and etching.
[0002]
[Prior art]
One of the substrate processing apparatuses includes an airtight chamber (load lock chamber) connected to a processing furnace. A substrate is loaded into and discharged from the processing furnace via the load lock chamber, and the substrate is removed. Some prevent natural oxidation and adhesion of particles.
[0003]
In such a substrate processing apparatus, the substrate is moved into and out of the load lock chamber through an opening that is opened and closed by a gate valve. As such a gate valve, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
[0004]
This is briefly described with reference to FIG.
[0005]
A frame 1 is provided between the processing chamber C and the transfer chamber T, and a base 2 is housed inside the frame 1 so as to be able to move up and down, and a valve 3 is fitted to the base 2 so as to freely move in and out in the horizontal direction. I have. The base 2 is fixed to an upper end of a rod 7 described later.
[0006]
A sleeve 4 is suspended from the lower end of the frame 1, and a hollow cylinder guide 5 is provided concentrically on the sleeve 4. A cylindrical space is formed between the cylinder guide 5 and the sleeve 4, and a lower end of the space is hermetically closed.
[0007]
An elevating drive mechanism 6 is provided at a lower end of the cylinder guide 5, and the elevating drive mechanism 6 has the rod 7 extending upward and downward, and the rod 7 is slidably fitted to the cylinder guide 5. The rod 7 is fixed to the base 2 as described above.
[0008]
A metal bellows 8 is fitted between the cylinder guide 5 and the sleeve 4, an upper end of the bellows 8 is hermetically fixed to the base 2, and a lower end of the bellows 8 is a lower end of the cylinder guide 5. It is fixed airtight. The bellows 8 has a ring 9 at a required interval. The ring 9 is slidably fitted on the cylinder guide 5, and the bellows 8 is guided by the cylinder guide 5 so as to expand and contract. I have.
[0009]
A valve pressure chamber 11 is formed on the back surface of the base 2, and a supply / exhaust passage 12 formed in the rod 7 communicates with the valve pressure chamber 11, and the supply / exhaust passage 12 is connected to the rod 7 and the cylinder guide. The solenoid valve 14 is connected to a vacuum source, an atmosphere, and a pressurization source via the pipe 15 through a gap 13 formed between the pipes 5 and a pipe 15. Has become.
[0010]
In the gate valve described above, when closing the opening 16, the elevation drive mechanism 6 is driven to raise the valve 3 through the rod 7 to a position facing the opening 16, and the solenoid The pipe 15 and the pressurizing source are communicated by the valve 14, and pressurized gas is supplied to the valve pressure chamber 11 through the supply / exhaust passage 12, and the opening 16 is closed by the valve 3.
[0011]
Further, the solenoid valve 14 is switched to release the gas in the valve pressure chamber 11, the pipe 15 is connected to a vacuum source, and the valve pressure chamber 11 is evacuated to open the valve body 3. The part 16 is opened. The opening 16 is completely released by lowering the base 2 via the rod 7 from the lifting drive mechanism 6.
[0012]
[Patent Document 1]
JP 2001-355745 A
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described conventional gate valve, the bellows 8 which may slide on the sliding portion between the base 2 and the valve body 3 or the sleeve 4 is exposed to the space where the substrate is stored. Further, there is a possibility that the pressurized gas that has passed through the gap 13 through the sliding portion between the base 2 and the valve body 3 may leak. For this reason, particles may be mixed into the substrate from the sliding portion or from the leaked gas. When the particles adhere to the substrate, there is a problem that the yield is affected and the product quality is affected.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a substrate processing apparatus having a large-diameter gate valve having a simple structure without generating particles.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is directed to a substrate processing apparatus including a gate valve that hermetically closes an opening, wherein the gate valve has a valve unit movable with respect to an opening surface, the valve unit includes a backup plate, A valve body that can approach and separate from the backup plate, a bellows hermetically provided between the valve body and the backup plate, and a back pressure chamber formed inside the bellows; The present invention relates to a substrate processing apparatus capable of supplying a pressure fluid.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
1 to 3, a description will be given of a substrate processing apparatus provided with a vertical processing furnace, which is one of the substrate processing apparatuses.
[0018]
The substrate processing apparatus mainly includes a substrate transfer container transfer unit 21, a substrate transfer unit 22 airtightly connected to the substrate transfer container transfer unit 21, and a substrate processing unit 23 airtightly connected to the substrate transfer unit 22. An atmospheric gate valve 24 is provided between the substrate transfer container transfer unit 21 and the substrate transfer unit 22, and a vacuum gate valve 25 is provided between the substrate transfer unit 22 and the substrate processing unit 23.
[0019]
The substrate transfer container transfer section 21 will be described.
[0020]
The substrate is transported in a state of being stored in the substrate transport container 27, and the illustrated substrate transport container 27 is a closed type. A transfer table 28 for the substrate transfer container 27 is provided at a front portion of the housing 26, and a container transfer device 29 is provided inside the housing 26 so as to face the transfer table 28. The apparatus 29 has a transfer unit 30 capable of moving up and down, traversing, and moving forward and backward (left and right directions in FIG. 1). It can be transported. The container cover opening / closing device 31 is provided on a wall surface of the housing 26 on the substrate transfer unit 22 side, and the container cover open / close device 31 receives the substrate transfer container 27 transferred by the container transfer device 29. It has a container receiving table 32, and the lid of the substrate transfer container 27 placed on the container receiving table 32 is opened and closed.
[0021]
The substrate transfer unit 22 includes an airtight transfer chamber 34 and a substrate transfer device 35. The substrate transfer device 35 includes a robot arm 36 that moves forward and backward in the transfer chamber 34 and rotates. The wafer can be placed.
[0022]
The substrate processing section 23 includes an airtight chamber (load lock chamber) 37 that is air-tightly connected to the substrate transfer section 22 through the vacuum gate valve 25 and a heat treatment furnace 38 erected above the load lock chamber 37. A furnace port gate valve 39 for opening and closing the furnace port of the heat treatment furnace 38 is provided between the heat treatment furnace 38 and the load lock chamber 37.
[0023]
A boat elevator 42 for loading and unloading a substrate holder (boat) 41 into and out of the heat treatment furnace 38 is provided inside the load lock chamber 37, and the boat 41 mounted on the boat elevator 42 includes a substrate ( The wafer 43 is held in multiple stages in a horizontal posture.
[0024]
The heat treatment furnace 38 will be described with reference to FIG.
[0025]
A furnace port flange 44 is provided on the upper surface of the load lock chamber 37, and a topped tubular outer tube 45 is erected at the upper end of the furnace port flange 44, and the upper end is opened concentrically with the outer tube 45. A tube 46 is provided, and the lower end of the inner tube 46 is supported by the furnace port flange 44.
[0026]
A processing gas introduction nozzle 47 is connected to the furnace cover 53, and the processing gas introduction nozzle 47 is connected to a processing gas supply source (not shown) via a gas supply line 50 or an inert gas supply source such as nitrogen gas (not shown). Connected). An exhaust pipe 48 is communicated above the lower end of the inner pipe 46 of the furnace port flange 44, and the exhaust pipe 48 is connected to an exhaust device (not shown).
[0027]
A cylindrical heater unit 49 is disposed concentrically with the outer tube 45, and the heater unit 49 is erected on a heater base 51.
[0028]
The elevator 52 supported by the boat elevator 42 is provided with the furnace cover 53, and the furnace cover 53 hermetically closes the lower opening (furnace opening) of the furnace flange 44. A boat rotation device 54 is provided on the lower surface of the furnace cover 53, and a rotation shaft 55 of the boat rotation device 54 passes through the furnace cover 53 in an airtight manner. A boat support 56 is provided at the upper end of the rotating shaft 55, and the boat 41 is mounted on the boat support 56.
[0029]
The processing state of the wafer 43 processed in the heat treatment furnace 38 is controlled by the main control unit 57. The main control unit 57 includes a temperature control unit 58 for controlling the temperature in the furnace, a gas flow control unit 59 for controlling the flow rate of the processing gas, a pressure control unit 61 for controlling the pressure in the outer pipe 45, and the rotation of the boat. A drive control unit 62 for controlling the device 54 is provided.
[0030]
A temperature detector 63 is provided between the inner pipe 46 and the outer pipe 45. The temperature detector 63 detects the temperature in the outer pipe 45, and the temperature control unit 58 receives a temperature detection signal. Is entered. A gas flow controller 64 is provided in the gas supply line 50, and is controlled to a required gas flow by the gas flow controller 59. The exhaust pipe 48 is provided with a pressure detector 65. The exhaust pipe 48 is connected to an exhaust device (not shown) via an exhaust line 66, and the exhaust line 66 is provided with a pressure control valve 67. A pressure detection signal from which the exhaust pressure is detected by the pressure detector 65 is input to the pressure control unit 61, and the pressure control unit 61 controls the pressure control valve 67 to control the pressure in the outer pipe 45. Do.
[0031]
Next, the vacuum gate valve 25 will be described with reference to FIGS.
[0032]
A valve base 68 is fixed to a vertical surface of the load lock chamber 37 facing the substrate transfer container transfer section 21 (see FIG. 1), and linear guides 69, 69 extending vertically are provided on the valve base 68. A slider 71 is slidably provided on 69, and a lifting base 72 is horizontally mounted on the slider 71. A pair of fluid pressure cylinders, for example, air cylinders 73, 73 are disposed at both width ends on the upper portion of the valve base 68, and the upper end of the air cylinder 73 is connected to the upper end of the valve base 68, The lower end of the cylinder 73 is connected to the lifting base 72. An air pressure source (not shown) is connected to the air cylinder 73 via an electromagnetic switching valve (not shown), and the air cylinder 73 expands and contracts by operating the electromagnetic switching valve.
[0033]
A valve body storage box 74 hanging down along the valve base 68 is airtightly attached to the lower surface of the transfer chamber 34 (see FIG. 1), and the valve body storage box 74 can store a valve body unit to be described later. I have.
[0034]
A valve support column 75 is vertically erected on the elevating base 72, and the valve support column 75 extends through the bottom plate of the valve storage box 74 to the inside of the transfer chamber 34, and the valve support 75. A valve unit 76 is attached to the upper end of the column 75. A metal bellows 77 is disposed concentrically with the valve body support column 75, and the lower end of the bellows 77 is airtightly attached to the elevating base 72, and the upper end is airtightly attached to the lower surface of the valve body storage box 74. ing. The valve body support column 75 is hollow and made of an elastic material such as steel, so that when a horizontal load is applied to the valve unit 76, the valve body support column 75 bends within a range of elasticity. . That is, the valve unit 76 is supported by the valve support column 75 so as to be elastically displaceable in the horizontal direction.
[0035]
The valve unit 76 has a backup plate 78 and a valve body 79, and the backup plate 78 is fixed to an upper end of the valve body support column 75.
[0036]
A short cylindrical valve body guide 81 is provided on the backup plate 78 so as to protrude in the horizontal direction. The valve element 79 has a convex cross section, and a convex portion 79 a of the valve element 79 is slidably fitted in the valve element guide 81. An O-ring 82 as a sealing member is provided around the projection 79a, and the O-ring 82 hermetically seals the valve body guide 81 and the projection 79a. Note that a back pressure chamber 80 is formed between the projection 79a and the backup plate 78.
[0037]
A required number of holes 83 are formed in the valve body 79 along the periphery of the convex portion 79a, and a counterboring hole 84 is formed in the hole 83 on the side of the load lock chamber 37 concentrically with the hole 83. Have been. A flanged pin 85 passing through the hole 83 is screwed to the backup plate 78, and a return spring 86 is provided in a compressed state between the flange 85 a of the flanged pin 85 and the bottom surface of the counterbore 84. ing.
[0038]
A cover plate 87 that covers the whole of the counterbore 84 is fixedly attached to the load lock chamber 37 side of the valve body 79, and the cover plate 87 hermetically closes the counterbore 84. The surface is flush with the surface of the valve body 79.
[0039]
A seal member 88, for example, an O-ring, which comes into contact with the periphery of the gate port 37a of the load lock chamber 37, is fitted on a surface of the valve body 79 facing the gate port 37a.
[0040]
A metal bellows 89 is hermetically provided between the backup plate 78 and the valve body 79, and the bellows 89 surrounds the valve body guide 81 and forms a closed space 91 around the valve body guide 81. I do.
[0041]
A first flow path 92 penetrating through the valve body support column 75, passing through the inside of the backup plate 78, and opening to the back pressure chamber 80 is formed. A second flow passage 93 passing through the interior of the air passage 78 and opening into the space 91 is formed, and the first flow passage 92 is connected to the pneumatic source (not shown) via the electromagnetic switching valve (not shown). The second flow path 93 is open to the atmosphere, for example, and is always connected to the atmospheric pressure or connected to the same pressure as the substrate transfer unit.
[0042]
Crank-shaped backup blocks 94 are fixed to the load lock chamber 37 at required locations (each location in the drawing) on both sides of the gate port 37a. The backup block 94 is not in contact with the valve unit 76 when the valve unit 76 moves up and down, and the backup plate 78 contacts the backup block 94 when the valve body 79 closes the gate port 37a. It comes to touch.
[0043]
Hereinafter, the operation will be described.
[0044]
When the substrate transfer container 27 is carried into the transfer table 28 by an external transfer device (not shown), the container transfer device 29 is transferred to the container receiving table 32 via the transfer unit 30 by the substrate transfer container 27. Transfer. The atmosphere gate valve 24 and the vacuum gate valve 25 are opened.
[0045]
When the vacuum gate valve 25 is open, the boat 41 is lowered by the boat elevator 42, the furnace port gate valve 39 is closed, and the inside of the transfer chamber 34 and the inside of the load lock chamber 37 are brought to atmospheric pressure. It is equalized.
[0046]
The lid of the substrate transport container 27 is opened by the container lid opening / closing device 31, the robot arm 36 is driven, and the unprocessed wafer 43 is transferred from the substrate transport container 27 to the boat 41 through the gate port 37a. You. A predetermined number of the wafers 43 are transferred to the boat 41. When the number of sheets transferred to the boat 41 is larger than the number of sheets stored in the substrate transfer container 27, the container transfer device 29 replaces the substrate transfer container 27 with a new one.
[0047]
When the transfer of the wafer 43 to the boat 41 is completed, the gate port 37a is closed by the vacuum gate valve 25, the inside of the load lock chamber 37 is evacuated, and the gas is purged with an inert gas such as nitrogen gas. Then, the inside of the load lock chamber 37 and the inside of the outer tube 45 are made the same pressure, and the furnace port gate valve 39 is opened.
[0048]
The boat 41 is loaded into the outer tube 45 by the boat elevator 42, a furnace opening (not shown) is hermetically closed by the furnace cover 53, and the processing of the wafer 43 is performed.
[0049]
The temperature control unit 58 controls the heater unit 49 so that the inside of the outer tube 45 is heated by the heater unit 49 and the inside of the outer tube 45 is maintained at a predetermined processing temperature. The inside of the outer pipe 45 is evacuated to a vacuum state by an exhaust device (not shown) through the exhaust pipe 48, and the pressure inside the outer pipe 45 is adjusted by the pressure control unit 61 based on the detection result of the pressure detector 65. It is controlled via a control valve 67. The drive control unit 62 drives the boat rotating device 54 to rotate the boat 41 and introduce the processing gas into the outer pipe 45 via the processing gas introduction nozzle 47. The introduction amount of the processing gas is controlled by the gas flow controller 59 via the gas flow controller 64.
[0050]
As an example of wafer processing, when performing wafer film formation, the wafer temperature is 530 ° C., the processing gas is SiH 4 and PH 3 / He, the respective gas flow rates are 80 (sccm) and 10 (sccm), and the processing pressure is 200 Pa It is.
[0051]
When the processing of the wafer 43 is completed, the boat rotation device 54 is stopped, the inside of the outer tube 45 is purged with an inert gas such as nitrogen gas, and the pressure inside the outer lock 45 is made equal to that of the load lock chamber 37. The boat 41 is lowered into the load lock chamber 37 by 42. The furnace port gate valve 39 is closed, and the wafer 43 of the boat 41 is discharged by the robot arm 36 and transferred to the empty substrate transfer container 27. The transfer operation of the wafer 43 after the processing is performed in the reverse order of the transfer operation before the processing described above.
[0052]
Next, the operation of the vacuum gate valve 25 will be described in detail with reference to FIGS.
[0053]
FIG. 7 shows the open state of the vacuum gate valve 25, wherein the valve unit 76 is lowered and stored in the valve body storage box 74. The compressed air is not supplied to the back pressure chamber 80, and the valve body 79 is in contact with the valve body guide 81 by the repulsive force of the return spring 86. Note that the back pressure chamber 80 is formed between the convex portion 79a and the backup plate 78 as described above.
[0054]
The air cylinder 73 is extended to raise the valve unit 76 so that the valve body 79 faces the gate port 37a. In this state, the valve body 79 is not in contact with the load lock chamber 37 and is not in contact with the backup plate 78 and the backup block 94 (see FIG. 8).
[0055]
An electromagnetic switching valve (not shown) is operated to connect the first flow path 92 with a pneumatic pressure source, and compressed air is supplied to the back pressure chamber 80 through the first flow path 92. When the pressure in the back pressure chamber 80 rises, back pressure acts on the valve body 79 and separates from the backup plate 78. When the valve body 79 separates from the backup plate 78, the valve body 79 comes into contact with the load lock chamber 37, and the displacement of the valve body 79 is restrained. Further, when the back pressure rises, the valve body support column 75 bends in the horizontal direction, and the backup plate 78 is displaced away from the load lock chamber 37 and abuts on the backup block 94. Further, the backup block 94 receives a reaction force, and the valve body 79 is pressed by the load lock chamber 37. The space between the valve body 79 and the load lock chamber 37 is hermetically sealed by the seal member 88, and the gate port 37a is hermetically closed (see FIG. 9).
[0056]
Thus, by adjusting the pressure of the compressed air supplied to the back pressure chamber 80, the pressing force between the valve body 79 and the load lock chamber 37 can be adjusted.
[0057]
When the gate port 37a is opened, the electromagnetic switching valve is operated, and the first flow path 92 is opened to, for example, the atmosphere and is always connected to the atmospheric pressure, or has the same pressure as the substrate transfer unit. And so on. The back pressure decreases, the valve element 79 approaches the backup plate 78 by the repulsive force of the return spring 86, the valve element 79 separates from the load lock chamber 37, and the elasticity of the valve element support column 75 The deflection of the valve body support column 75 is eliminated, and the backup plate 78 separates from the backup block 94.
[0058]
Further, since the space 91 is opened to the atmosphere through the second flow passage 93, for example, and is always connected to the atmospheric pressure or connected to the same pressure as the substrate transfer unit, There is no hindrance to the movement of the body 79.
[0059]
When the vacuum gate valve 25 is opened, the air cylinder 73 is shortened. The valve unit 76 descends, is housed in the valve body housing box 74, and the gate port 37a is opened.
[0060]
As described above, since there is no portion that slides due to the upward and downward movement of the valve unit 76, and the convex portion 79a and the valve body guide 81 are covered by the bellows 89, particles generated from the sliding portion Does not scatter into the transfer chamber 34 and the load lock chamber 37, and the opening and closing operation of the vacuum gate valve 25 may impair the clean atmosphere in the transfer chamber 34 and the load lock chamber 37. Absent.
[0061]
Further, since the valve unit 76 is stored in the valve storage box 74 outside the transfer chamber 34, the gate port 37a can have a large diameter.
[0062]
In the above-described embodiment, the space 91 is communicated with the atmosphere via the second flow passage 93. However, a through hole or the like is formed in the valve body guide 81, and the back pressure chamber 80 and the space are formed. 91 may be communicated. In that case, the second flow path 93 may be omitted. Further, a guide pin may be provided upright in the back pressure chamber 80 and slidably fitted to the valve body 79. Further, when the displacement of the bellows 89 in the direction orthogonal to the axis is small, the valve body guide 81 can be omitted. In this case, the space surrounded by the bellows 89 becomes a back pressure chamber. Further, in the above-described embodiment, the vacuum gate valve is used. However, it is not always necessary to use the device under vacuum. For example, it is possible to use the device under atmospheric pressure or over-pressurization. There is no.
[0063]
In the above-described embodiment, the valve unit 76 is moved in the vertical direction parallel to the opening surface. However, the valve body storage box 74 is provided on the side of the transfer chamber 34 or the like, and the valve unit 76 is moved horizontally. You may make it move in parallel with an opening surface, such as a direction. Further, it may be moved in the vertical and horizontal directions so as to gradually separate from the opening surface.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a substrate processing apparatus including a gate valve that hermetically closes an opening, the gate valve has a valve unit movable with respect to the opening surface, and the valve unit Has a backup plate, a valve body that can approach and separate from the backup plate, a bellows provided airtight between the valve body and the backup plate, and a back pressure chamber formed inside the bellows. Since the pressure fluid can be supplied to the back pressure chamber, a mechanism for supporting the valve element of the valve unit is housed in the bellows, thereby preventing particles from scattering and damaging the clean atmosphere in the processing chamber. And an excellent effect that the product quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing an entire embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing the entire embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view as viewed in the direction of arrows AA in FIG. 1;
FIG. 4 is a perspective view showing a main part of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view taken in the direction of arrows BB in FIG. 4;
FIG. 6 is a view taken in the direction of arrows CC in FIG. 4;
FIG. 7 is an explanatory view showing the operation of the vacuum gate valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing the operation of the vacuum gate valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the operation of the vacuum gate valve in the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a conventional example.
[Explanation of symbols]
21 Substrate transfer container transfer section 22 Substrate transfer section 23 Substrate processing section 25 Vacuum gate valve 34 Transfer chamber 35 Substrate transfer device 36 Robot arm 37 Load lock chamber 37a Gate port 74 Valve body storage box 75 Valve support column 76 Valve unit 78 Backup plate 79 Valve element 80 Back pressure chamber 81 Valve element guide 86 Return spring 88 Seal member 89 Bellows 91 Space 92 First flow path 94 Backup block
