JP2010520621A - スリットバルブドアの密閉圧力の制御 - Google Patents

Abstract

２つの基板処理チャンバ間のスリットバルブ通路を密閉するための装置及び方法を提供する。処理チャンバの壁の開口部と位置を合わせた２つの開口部と、この２つの開口部の間の通路とを備えた本体は、伸長及び収縮によりこの通路を閉鎖又は開放するように構成された密閉部材を格納している。密閉部材は、一方の開口部を覆う一方の面上のシールと、もう一方の開口部に押し付けられるもう一方の面上の可動式横方向延長部とを備える。延長部を駆動させると本体の壁と接触し、密閉部材のもう一方の面上のシールに突っ張り力又は密閉力が加えられる。密閉力は、処理チャンバの処理条件に基づいて密閉部材にかけるガス圧を変えることにより調節することができる。

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明の実施形態は、一般に、２つの真空チャンバをつなぐスリットバルブに関する。

（関連技術の説明）
半導体、フラットパネルディスプレイ、光起電力／太陽電池パネル及びその他の基板処理システムにおいては、真空チャンバ（すなわち、ロードロックチャンバ、搬送チャンバ、処理チャンバ）をクラスタ配列、インライン配列又はクラスタ／インライン組み合わせ配列に配列して基板を処理するのが一般的である。これらのシステムでは、基板を１枚ずつ又はバッチで処理する。処理中、真空の維持又は確立が必要なチャンバ内外に基板を搬送することがある。チャンバ内部へのアクセス及び真空操作を可能にするために、スリット状の開口部を設けて処理中の基板に対応することが多い。この開口部は通常、ドアによって密閉され、ドアを後退させることでスリットを開放し、スリットを覆う位置にまで移動させることでチャンバを密閉する。

２つの真空チャンバの間の各界面に、スリットバルブアセンブリが存在し得る。スリットバルブドアを移動させることにより、スリットバルブ通路を開閉する。スリットバルブ通路を開放すると、スリットバルブを介して、２つの真空チャンバ間で１枚以上の基板の搬送が可能になる。スリットバルブドアでスリットバルブ通路を閉鎖すると、スリットバルブドア通路を介して２つの真空チャンバ間で基板を搬送できず、２つの真空チャンバは互いに隔離される。例えば、真空チャンバの一方は、その他のチャンバ（その他の処理チャンバであってよい）からの隔離を必要とする処理チャンバ又は搬送チャンバである。

フラットパネルディスプレイを製造するための基板サイズが上がるにつれ、これらの基板用の製造装置のサイズも大きくなる。従って、１つの真空チャンバ（又はロードロックチャンバ）を別のチャンバから隔離するドア又はゲートはより大きく、具体的にはより長くなるが、これは２つのチャンバ間のスロット開口部を、スロット開口部を通過する基板の広い幅にあわせて長くしなければならないからである。ドアが長くなると、ドアとチャンバ壁との間のスロット開口部周囲に配置された弾性シールでの２つのチャンバ間の隔離密閉を良好に維持することが技術的に難しくなる。

従って、大面積基板の処理に使用するチャンバを密閉可能なスリットバルブドアが必要とされている。

本願に記載の実施形態はスリットバルブアセンブリであり、第１壁と第２壁とを備えたスリットバルブ本体と、スリットバルブ本体内に配置されたスリットバルブドアとを備え、スリットバルブドアは、第１壁に面する密閉面と、第２壁に面する、密閉面に実質的に平行であり且つ密閉面とは反対方向に伸び得る突っ張り面（ｂｒａｃｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）と、密閉面にかかる密閉力を変化させるように構成されたガス供給源とを備える。

その他の実施形態は、２つの真空チャンバを連結するための装置であり、この装置は、第１面と第２面とを備えた密閉部材と、第１面に連結されたシールと、第２面に連結された可動式延長部と、密閉部材に連結された、可動式延長部と連通した導管をそれぞれ備える１本以上の昇降ロッドと、１本以上の導管と連通した、圧力が調節可能なガス供給源とを備える。

その他の実施形態は方法であり、この方法は、第１チャンバと第２チャンバとの間に、密閉面と、この密閉面に実質的に平行な突っ張り面とを有するスリットバルブドアを配置し、密閉面と突っ張り面との間にガスを供給してスリットバルブドアを閉鎖し、密閉面と突っ張り面との間の距離を調節して密閉力を制御することを含む。

本発明の上記の構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより詳細な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を限定すると解釈されないことに留意すべきである。
〜 本発明の一実施形態によるスリットバルブアセンブリの概略断面図である。 本発明の一実施形態による概略制御図である。

円滑な理解のために、可能な限り、図に共通する同一の要素は同一の参照番号を用いて表した。一実施形態で開示の要素は、特に記載することなくその他の実施形態で便宜上利用である。

詳細な説明

説明の便宜上、搬送チャンバを含む真空チャンバ１００ａと、処理チャンバを含む真空チャンバ１００ｂとを描いた図１Ａ〜１Ｃに関連させながら本発明の実施形態について記載する。例示的な搬送チャンバ及び処理チャンバは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手可能である。スリットバルブアセンブリは、アプライドマテリアルズ社の米国特許第７０８６６３８号にも開示されており、本開示と矛盾しない範囲で参照により全て援用される。本発明は、その他の製造業者によるものを含むいずれの２つの真空チャンバ間にも等しく応用可能である。

図１Ａ〜１Ｃは、スリットバルブアセンブリ１０２により連結された２つの真空チャンバ１００ａ及び１００ｂの一実施形態の概略断面図である。スリットバルブアセンブリ１０２は、スリットバルブ通路１０６を規定するスリットバルブ本体１１６と、スリットバルブ通路１０６を密閉するための密閉部材１０４とを含む。スリットバルブ本体１１６は、スリットバルブ本体１１６の２つの内部表面となる第１壁１０７Ａと第２壁１０７Ｂとを有する。昇降機構１０８（空気圧式、ベルト駆動型、ネジ駆動型又はその他の適した機構等）を１本以上の昇降ロッド１０９で密閉部材１０４に連結して密閉部材１０４を上昇させることにより、スリットバルブ通路１０６を塞ぐ又は密閉部材１０４を下降させることにより、スリットバルブ通路１０６を開放する。

密閉部材１０４はスリットバルブドアであってよく、第１壁１０７Ａである内部表面に面する密閉面であってよい第１面１１８と、第２壁１０７Ｂである内部表面に面する、第１面１１８に実質的に平行な第２面１２０を更に含む。密閉部材１０４は可動式延長部１１２を更に含んでいてよく、延長部は突っ張り部材であってよく、第２面１２０に連結されている。延長部１１２は、第１面１１８及び第２面１２０に実質的に平行であり且つ第２壁１０７Ｂに面した突っ張り面１２２を有しており、延長部１１２を作動させた場合に、第１面１１８とは反対方向に伸びるように構成されている。突っ張り面１２２は第１面１１８とは反対方向に伸びるため、第２壁１０７Ｂと接触する。突っ張り面１２２を更に伸ばすと、突っ張り面が第１面１１８を第１壁１０７Ａに押し付ける。

第１面１１８が第１壁１０７Ａに接触すると、Ｏリング、密閉パッド又はガスケットであってよいシール１１０がスリットバルブ通路１０６を密閉する。この実施形態において、延長部１１２を横方向に拡張するとシール１１０と第１壁１０７Ａとの間に密閉力がもたらされ、収縮させると第１面１１８と第１壁１０７Ａとの間及び突っ張り面１２２と第２壁１０７Ｂとの間に空間が形成されるため、昇降機構１０８による密閉部材１０４の縦方向の移動が可能になる。

突っ張り面１２２と第１面１１８とが連携して、密閉部材１０４の内側に内部空間（図示せず）が規定される。外部アクチュエータ１１４が可動式延長部１１２に連結されており、延長部１１２を横方向に拡張させたり収縮させることにより突っ張り面１１２を第１面１１８に対して移動させる。一実施形態において、外部アクチュエータは空気圧式アクチュエータであり、密閉部材１０４の内側の内部空間に圧力を加えることにより可動式延長部１１２を拡張し、圧力を解放することにより延長部１１２を収縮させる。ガス等の流体を、１本以上の昇降ロッド１０９内を通り且つ内部空間及び外部アクチュエータ１１４と連通している１本以上の導管１２４を通して内部空間に供給する。別の実施形態において、外部アクチュエータ１１４は液圧式で駆動され、導管１２４を通して液体を内部空間に供給する。

図１Ａにおいては、密閉部材１０４を移動させて下方位置に配置しており、スリットバルブ通路１０６が開放されている。図１Ｂにおいては、密閉部材１０４を移動させて上昇位置に配置しており、延長部材１１２は収縮状態にある。図１Ｃにおいては、密閉部材１０４の延長部１１２は拡張されて、シール１１０とスリットバルブ通路１０６の第１壁１０７Ａとの間に密閉力がかかっている。

場合によっては、様々な圧力でガスを密閉部材に供給することにより、異なるレベルの密閉力を密閉面にかける。密閉対象のチャンバにおける処理条件を変更する際に、異なる密閉力レベルが必要となることがある。密閉力のレベルが低すぎると、スリットバルブ通路を通してガス又は環境からの空気の漏れ（すなわち、点検のためにチャンバを空気に開放した場合）が起こる可能性がある。密閉力レベルが高すぎると、スリットバルブアセンブリを破損する恐れがある。例えば、密閉力レベルが高すぎると、スリットバルブアセンブリの構成部品間で金属同士が接触して粒子が形成される恐れがあり、望ましくない。

典型的には、通常の運転において、基板を処理するために両方の処理チャンバが真空となる。この場合は、「低」密閉力／圧力を横方向部材に加える。時には、メンテナンスのために一方の処理チャンバに大気を通気させ、もう一方のチャンバを真空に維持する必要がある。例えば、搬送チャンバが基板を他のチャンバに搬送する最中にあり、スリットバルブアセンブリを介して搬送チャンバに連結された処理チャンバが大気圧下にあるとする。この場合、「高」密閉力／圧力を横方向部材にかけると、高圧のチャンバから低圧のチャンバへの空気漏れの防止に役立つ。時には、メンテナンスのために搬送チャンバに大気を通気させ、処理チャンバを真空に維持する必要がある。この場合は、「低」密閉力／圧力を横方向部材にかけるが、これは搬送チャンバの圧力が横方向部材の密閉力に加わるからである（即ち、搬送チャンバの大気圧が横方向部材を圧迫し、シールをスリットバルブ通路壁側に押しやるのに役立つ）。

一実施形態において、横方向部材を伸ばすために加える圧力は、処理チャンバが大気圧の場合は常に高圧（約３５ｐｓｉ以上等）に設定される。横方向部材を伸ばすために加える圧力は、処理チャンバが真空圧（３００ｔｏｒｒ以下等）である場合は常に低圧（約２５ｐｓｉ以下等）に設定される。圧力設定を以下の表１にまとめる。

実施形態によっては、処理チャンバの圧力条件を監視して、密閉部材に加える圧力を自動的に調節する。図２は、スリットバルブドアの突っ張り部材に加える圧力を自動的に調節するための制御システム（処理チャンバの圧力に基づいた上記のもの等）を説明する概略制御図である。１つ以上のガスキャニスタを備え得るガス供給源２０４からガスを供給して密閉部材２１４の突っ張り部材を駆動する。圧力レギュレータ２０２を設置して密閉部材２１４に流れるガスの供給圧を下げることにより、低い密閉力を加えることができる。バルブ２０６及び２０８を作動させて、低い又は高い密閉力を加えてもよい。バルブ２０８を閉鎖し、バルブ２０６を開放することで低い密閉力を加えたり、逆にして高い密閉力を加えることができる。圧力センサ２１２ａ及び２１２ｂを用いて、チャンバ２００ａ及び２００ｂ内の圧力をそれぞれ感知させてもよい。セレクタ２１０（制御装置であってよい）により、それぞれのチャンバの圧力に応答してバルブ２０６及び２０８を作動させてもよい。チャンバ２００ａが高圧で、チャンバ２００ｂが低圧の場合、セレクタ２１０は、バルブ２０６を閉鎖しバルブ２０８を開放することより高い密閉力を突っ張り部材に加えてもよい。上の表に記載したようにチャンバ圧力から低い密閉力が必要とされる場合、セレクタ２１０は、バルブ２０６を開放しバルブ２０８を閉鎖することにより低い密閉力を突っ張り部材に加えてもよい。上記のケースに当てはめると、処理チャンバが大気圧下にある場合は、バルブ２０８を開放しバルブ２０６を閉鎖して突っ張り部材に高圧力をかける。処理チャンバが真空下の場合は、バルブ２０６を開放しバルブ２０８を閉鎖して突っ張り部材に低圧力をかける。別の実施形態においては、バルブ２０６及び２０８を、２つの供給源間での切り替えが可能な３方向バルブに置き換える。

搬送チャンバが大気圧下にあり、処理チャンバが真空下にある場合に、突っ張り部材に低圧力をかけると、スリットバルブアセンブリにおける金属同士の接触が軽減される。搬送チャンバが真空下にあり、処理チャンバが大気圧下にある場合に突っ張り部材に高圧力をかけると、シールとスリットバルブ通路壁との間の密閉力が向上し、シールと通路壁との間からの漏れが軽減される。このため、異なる圧力の複数のガス供給源（具体的には、交互に圧力レギュレータで選択的に調節される大気圧のガス又は異なる圧力の複数のガス供給源）及び突っ張り部材内の導管に１度につき１つの供給源を適用するセレクタの使用により、処理条件が変化してもスリットバルブアセンブリのシールを使用し続けることができる。

運転において、本発明の実施形態は、２つの真空チャンバの間の通路（スリットバルブ通路等）の一端の開口部を密閉する方法である。一方の面のシールともう一方の面から突出する横方向部材とを有する、図１Ａ〜１Ｃの密閉部材１０４等の密閉部材を、第１チャンバと第２チャンバとの間のスリットバルブ通路に昇降機構により配置する。横方向部材は、図１Ａ〜１Ｃに図示の上記実施形態において説明されたように構成することができる。密閉面とこの密閉面に実質的に平行な突っ張り面とを有する密閉部材を、密閉面が通路の一端にて第１チャンバの壁の第１開口部を覆い、突っ張り面を有する横方向部材が通路のもう一端にて第２チャンバの壁の第２開口部を覆い、シールが通路のもう一端にて開口部を覆うように位置決めする。横方向部材を伸ばして密閉面と突っ張り面との間の距離を調節すると、突っ張り面が第２開口部を取り巻く壁領域と接触し、密閉面に配置されたシールに突っ張り力又は密閉力を伝える。シールは通路の第１開口部を取り巻く壁領域に突き当たるため、スリットバルブ通路は両端にて密閉される。横方向部材は、横方向部材を外側に押出す、密閉部材内の導管を通して密閉部材内部へと送られる加圧ガスを使用して伸ばすことができる。通路の開放が望ましい場合は、横方向部材を収縮させて、密閉部材を下降させる。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

1. 第１壁と第２壁とを備えたスリットバルブ本体と、
   スリットバルブ本体内に配置されたスリットバルブドアとを備え、
   スリットバルブドアが、
   第１壁に面する密閉面と、
   第２壁に面する、密閉面に実質的に平行であり且つ密閉面とは反対方向に延びるように構成された突っ張り面と、
   密閉面にかかる密閉力を変化させるように構成されたガス供給源とを備えるスリットバルブアセンブリ。
2. 内部空間及びガス供給源と連通する導管をスリットバルブドア内部に更に備える請求項１記載の装置。
3. 突っ張り面は、伸ばすと、第２壁と接触する請求項１記載の装置。
4. 密閉面は、突っ張り面を伸ばすと、第１壁と接触する請求項３記載の装置。
5. ガス供給源は、１つ以上のガス供給源と、選択したガス供給源を導管に適用するための１つ以上のバルブとを備える請求項２記載の装置。
6. 第１面と第２面とを備えた密閉部材と、
   第１面に連結されたシールと、
   第２面に連結された可動式延長部と、
   密閉部材に連結された、可動式延長部と連通した導管をそれぞれ備える１本以上の昇降ロッドと、
   １本以上の導管と連通した、圧力が調節可能なガス供給源とを備える２つの真空チャンバを連結するための装置。
7. ガス供給源が、異なる圧力の複数のガス供給源を含む請求項６記載の装置。
8. シールがＯリングを含む請求項６記載の装置。
9. 第１面に面する第１表面と第２面に面する第２表面とを有するハウジングを更に備える請求項６記載の装置。
10. 可動式延長部は、伸ばすと、第２表面と接触する請求項９記載の装置。
11. 各導管に適用するガス圧を選択するためのセレクタを更に備える請求項６記載の装置。
12. 第１チャンバと第２チャンバとの間に、密閉面と、この密閉面に実質的に平行な突っ張り面とを有するスリットバルブドアを配置し、
    密閉面と突っ張り面との間に圧力が調節可能なガスを供給してスリットバルブドアを閉鎖し、
    密閉面と突っ張り面との間の距離を調節して密閉力を制御することを含む方法。
13. 第１チャンバと第２チャンバとの間の圧力の違いを感知し、第１チャンバと第２チャンバとの間での圧力の違いに基づいてガス圧を調節することを更に含む請求項１２記載の方法。
14. ガスの供給が、異なる圧力の複数のガス供給源と、導管に１度につき１つの供給源を適用するためのセレクタとを設置することを含む請求項１２記載の方法。
15. 第１チャンバの壁の第１開口部を密閉面で密閉し、突っ張り面に密閉力を加えることにより、第１チャンバと第２チャンバとの間の通路を塞ぐことを更に含む請求項１２記載の方法。

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