JP2022018902A - 基板処理システム、メンテナンス方法及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を処理する処理装置に設けられるゲートバルブのメンテナンス性を向上させる。
【解決手段】減圧環境下において基板を処理するシステムであって、第１の真空処理室と、前記第１の真空処理室に隣接して設けられる第２の真空処理室と、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間を仕切る壁部に対して着脱自在に設けられ、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間の前記基板の搬入出口を構成する環状のゲート部材と、前記第２の真空処理室に配置され、前記搬入出口を開閉するゲートバルブと、前記ゲート部材と前記ゲートバルブとの間を封止する第１の封止部材と、前記第２の真空処理室と前記ゲートバルブとの間を封止する第２の封止部材と、前記第１の真空処理室と前記ゲート部材との間を封止する第３の封止部材と、を有する。
【選択図】図６

Description

本開示は、基板処理システム、メンテナンス方法及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、処理室の搬入出口の開閉に用いられるゲートバルブが開示されている。前記ゲートバルブは、前記搬入出口に連通する開口部が形成された壁部と、前記開口部を開閉する弁体と、前記弁体を閉塞位置と退避位置との間で移動させる弁体移動部と、前記壁部の開口部の周囲に設けられた第１のシール部と、前記第１のシール部と協働して前記弁体と前記壁部との間をシールする第２のシール部と、を有する。

特開２０１５－６８４６８号公報

本開示にかかる技術は、基板を処理する処理装置に設けられるゲートバルブのメンテナンス性を向上させる。

本開示の一態様は、減圧環境下において基板を処理するシステムであって、第１の真空処理室と、前記第１の真空処理室に隣接して設けられる第２の真空処理室と、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間を仕切る壁部に対して着脱自在に設けられ、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間の前記基板の搬入出口を構成する環状のゲート部材と、前記第２の真空処理室に配置され、前記搬入出口を開閉するゲートバルブと、前記ゲート部材と前記ゲートバルブとの間を封止する第１の封止部材と、前記第２の真空処理室と前記ゲートバルブとの間を封止する第２の封止部材と、前記第１の真空処理室と前記ゲート部材との間を封止する第３の封止部材と、を有する。

本開示によれば、基板を処理する処理装置に設けられるゲートバルブのメンテナンス性を向上させることができる。

本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。 本実施形態にかかる処理モジュールの構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかるゲートバルブの構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる処理モジュールのメンテナンス方法の主な工程を示すフロー図である。 本実施形態にかかる処理モジュールのメンテナンスの様子を示す説明図である。 本実施形態にかかる処理モジュールのメンテナンスの様子を示す説明図である。 ゲートバルブの他の構成例を示す縦断面図である。 メンテナンスリングの他の構成例を示す縦断面図である。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）に対して処理ガスを供給し、当該ウェハにエッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。これらプラズマ処理は、内部を減圧雰囲気に制御可能な真空処理チャンバの内部において行われる。該真空処理チャンバは、該真空処理チャンバに対してウェハの搬入出を行う搬送チャンバと、搬入出口としての開口部を介して連通しており、該開口部はゲートバルブを用いて開閉される。

上述した特許文献１には、処理室（真空処理チャンバ）の搬入出口の開閉に用いられるゲートバルブが開示されている。特許文献１に記載のゲートバルブによれば、封止部材及びシール面を構成する第１及び第２のシール部を相互に押し付けるように接触させることにより搬入出口を密閉し、処理室と搬送室（搬送チャンバ）との間の気密性を保つことができる。また特許文献１においては、一の搬送室に対して複数の処理室が接続されており、ゲートバルブによりそれぞれの処理室の搬入出口を開閉することにより、各処理室の気密性をそれぞれ独立して制御することができる。

ここで、該ゲートバルブが上述するようなプラズマ処理を行うための真空処理チャンバに設けられる場合、該ゲートバルブに設けられた封止部材（例えばＯリング）には、真空処理チャンバ内において発生するプラズマの影響によりダメージが蓄積される。このため、該ゲートバルブには定期的なメンテナンス、具体的には封止部材の交換、が必要となる。

このメンテナンスに際しては、メンテナンス対象のゲートバルブを介して接続された真空処理チャンバ及び搬送チャンバをそれぞれ大気開放する必要があり、すなわち、真空処理チャンバ及び搬送チャンバにおけるプロセスを一時的に停止させる必要がある。この時、特に特許文献１に開示されるように一の搬送チャンバに対して複数の真空処理チャンバが接続されている場合、メンテナンスが行われない他の真空処理チャンバにおけるプロセスも同時に停止させる必要があり、システム全体における生産性の低下が懸念される。

かかるメンテナンスに際しての生産性の改善手法としては、例えば一の真空処理チャンバに対してゲートバルブを２重に配置し、これにより一の真空処理チャンバの封止部材の交換を、搬送チャンバ及び他の真空処理チャンバとは独立して行うことが検討されている。しかしながら、このようにゲートバルブを２重に配置する場合、メンテナンス頻度に対するゲートバルブの費用対効果が悪く、他の改善手法が求められる。このように、従来のゲートバルブ構造には、メンテナンス性やコストの観点から改善の余地があった。

本開示にかかる技術は、基板を処理する処理装置に設けられるゲートバルブのメンテナンス性を向上させる。以下、本実施形態にかかる基板処理システムとしてのウェハ処理装置及び基板処理方法としてのウェハ処理方法ついて、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜ウェハ処理装置＞
先ず、本実施形態にかかるウェハ処理装置について説明する。図１は、本実施形態にかかるウェハ処理装置１の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理装置１では、基板としてのウェハＷに対して、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などのプラズマ処理を行う。

図１に示すようにウェハ処理装置１は、大気部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０、２１を介して一体に接続された構成を有している。大気部１０は、大気圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う大気モジュールを備える。減圧部１１は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う減圧モジュールを備える。

ロードロックモジュール２０、２１は、それぞれゲートバルブ２２、２３を介して、大気部１０の後述するローダモジュール３０と、減圧部１１の後述するトランスファモジュール５０を連結するように設けられている。ロードロックモジュール２０、２１は、ウェハＷを一時的に保持するように構成されている。また、ロードロックモジュール２０、２１は、内部を大気圧雰囲気と減圧雰囲気（真空状態）とに切り替えられるように構成されている。

大気部１０は、後述するウェハ搬送機構４０を備えたローダモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２とを有している。なお、ローダモジュール３０には、ウェハＷの水平方向の向きを調節するオリエンタモジュール（図示せず）や複数のウェハＷを格納する格納モジュール（図示せず）などが隣接して設けられていてもよい。

ローダモジュール３０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気圧雰囲気に維持されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば５つのロードポート３２が並設されている。ローダモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０、２１が並設されている。

ローダモジュール３０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構４０が設けられている。ウェハ搬送機構４０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム４１と、搬送アーム４１を回転可能に支持する回転台４２と、回転台４２を搭載した回転載置台４３とを有している。また、ローダモジュール３０の内部には、ローダモジュール３０の長手方向に延伸するガイドレール４４が設けられている。回転載置台４３はガイドレール４４上に設けられ、ウェハ搬送機構４０はガイドレール４４に沿って移動可能に構成されている。

減圧部１１は、ウェハＷを内部で搬送するトランスファモジュール５０と、トランスファモジュール５０から搬送されたウェハＷに所望の処理を行う処理モジュール６０を有している。トランスファモジュール５０及び処理モジュール６０の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。なお本実施形態においては、１つのトランスファモジュール５０に対して、複数、例えば８つの処理モジュール６０が接続されている。なお、処理モジュール６０の数や配置は本実施形態に限定されず、任意に設定することができる。

第２の真空処理室としてのトランスファモジュール５０は内部が多角形状（図示の例では五角形状）の筐体からなり、上述したようにロードロックモジュール２０、２１に接続されている。トランスファモジュール５０は、ロードロックモジュール２０に搬入されたウェハＷを一の処理モジュール６０に搬送して所望の処理を施した後、ロードロックモジュール２１を介して大気部１０に搬出する。

第１の真空処理室としての処理モジュール６０は、例えばエッチング処理、成膜処理、拡散処理などのプラズマ処理を行う。処理モジュール６０には、ウェハ処理の目的に応じた処理を行うモジュールを任意に選択することができる。また処理モジュール６０は、開口部６０ａ（図２を参照）を介してトランスファモジュール５０と連通しており、開口部６０ａはゲートバルブ６１を用いて開閉自在に構成されている。なお、処理モジュール６０、及びゲートバルブ６１の詳細な構成は後述する。

トランスファモジュール５０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送機構７０が設けられている。ウェハ搬送機構７０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム７１と、搬送アーム７１を回転可能に支持する回転台７２と、回転台７２を搭載した回転載置台７３とを有している。また、トランスファモジュール５０の内部には、トランスファモジュール５０の長手方向に延伸するガイドレール７４が設けられている。回転載置台７３はガイドレール７４上に設けられ、ウェハ搬送機構７０はガイドレール７４に沿って移動可能に構成されている。

トランスファモジュール５０では、ロードロックモジュール２０に保持されたウェハＷを搬送アーム７１で受け取り、任意の処理モジュール６０に搬送する。また、処理モジュール６０で所望の処理が施されたウェハＷを搬送アーム７１が保持し、ロードロックモジュール２１に搬出する。

本実施形態にかかるウェハ処理装置１は以上のように構成されている。次に、上述した処理モジュール６０の詳細な構成について説明する。図２は、処理モジュール６０の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。

図２に示すように処理モジュール６０は、プラズマ処理装置１００及び制御部１０１を含む。プラズマ処理装置１００は、プラズマ処理チャンバ１１０、ガス供給部１２０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）電力供給部１３０及び排気システム１４０を含む。また、プラズマ処理装置１００は、支持部１１１及び上部電極シャワーヘッド１１２を含む。支持部１１１は、プラズマ処理チャンバ１１０内のプラズマ処理空間１１０ｓの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド１１２は、支持部１１１の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ１１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の一部として機能し得る。

プラズマ処理チャンバ１１０の側壁面には、上述した開口部６０ａが形成されている。開口部６０ａのトランスファモジュール５０側にはゲートバルブ６１が設けられており、該ゲートバルブ６１により開口部６０ａを開閉自在に構成されている。なお、ゲートバルブ６１の詳細な構成については後述する。

支持部１１１は、プラズマ処理空間１１０ｓにおいてウェハＷを支持するように構成される。一実施形態において、支持部１１１は、下部電極１１３、静電チャック１１４、及びエッジリング１１５を含む。静電チャック１１４は、下部電極１１３上に配置され、静電チャック１１４の上面でウェハＷを支持するように構成される。エッジリング１１５は、下部電極１１３の周縁部上面においてウェハＷを囲むように配置される。また、図示は省略するが、一実施形態において、支持部１１１は、当該支持部１１１を貫通し、ウェハＷの下面に当接して昇降自在に構成されたリフタピンを含んでいてもよい。さらに、図示は省略するが、一実施形態において、支持部１１１は、静電チャック１１４及びウェハＷのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。

上部電極シャワーヘッド１１２は、ガス供給部１２０からの１又はそれ以上の処理ガスをプラズマ処理空間１１０ｓに供給するように構成される。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１１２は、ガス入口１１２ａ、ガス拡散室１１２ｂ、及び複数のガス出口１１２ｃを有する。ガス入口１１２ａは、ガス供給部１２０及びガス拡散室１１２ｂと流体連通している。複数のガス出口１１２ｃは、ガス拡散室１１２ｂ及びプラズマ処理空間１１０ｓと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１１２は、１又はそれ以上の処理ガスをガス入口１１２ａからガス拡散室１１２ｂ及び複数のガス出口１１２ｃを介してプラズマ処理空間１１０ｓに供給するように構成される。

ガス供給部１２０は、１又はそれ以上のガスソース１２１及び１又はそれ以上の流量制御器１２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部１２０は、１又はそれ以上の処理ガスを、それぞれに対応のガスソース１２１からそれぞれに対応の流量制御器１２２を介してガス入口１１２ａに供給するように構成される。各流量制御器１２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部１２０は、１又はそれ以上の処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

ＲＦ電力供給部１３０は、ＲＦ電力、例えば１又はそれ以上のＲＦ信号を、下部電極１１３、上部電極シャワーヘッド１１２、又は、下部電極１１３及び上部電極シャワーヘッド１１２の双方のような１又はそれ以上の電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１１０ｓに供給された１又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。したがって、ＲＦ電力供給部１３０は、プラズマ処理チャンバにおいて１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。一実施形態において、ＲＦ電力供給部１３０は、２つのＲＦ生成部１３１ａ、１３１ｂ及び２つの整合回路１３２ａ、１３２ｂを含む。一実施形態において、ＲＦ電力供給部１３０は、第１のＲＦ信号を第１のＲＦ生成部１３１ａから第１の整合回路１３２ａを介して下部電極１１３に供給するように構成される。例えば、第１のＲＦ信号は、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。

また、一実施形態において、ＲＦ電力供給部１３０は、第２のＲＦ信号を第２のＲＦ生成部１３１ｂから第２の整合回路１３２ｂを介して下部電極１１３に供給するように構成される。例えば、第２のＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第２のＲＦ生成部１３１ｂに代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。

さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、ＲＦ電力供給部１３０は、第１のＲＦ信号をＲＦ生成部から下部電極１１３に供給し、第２のＲＦ信号を他のＲＦ生成部から下部電極１１３に供給し、第３のＲＦ信号をさらに他のＲＦ生成部から下部電極１１３に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、ＤＣ電圧が上部電極シャワーヘッド１１２に印加されてもよい。

またさらに、種々の実施形態において、１又はそれ以上のＲＦ信号（すなわち、第１のＲＦ信号、第２のＲＦ信号等）の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、２又はそれ以上の異なるオン状態の間でＲＦ信号振幅をパルス化することを含んでもよい。

排気システム１４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１１０の底部に設けられた排気口１１０ｅに接続され得る。排気システム１４０は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

一実施形態において、制御部１０１は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１００に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部１０１は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１００の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部１０１の一部又は全てがプラズマ処理装置１００に含まれてもよい。制御部１０１は、例えばコンピュータ１５０を含んでもよい。コンピュータ１５０は、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１５１、記憶部１５２、及び通信インターフェース１５３を含んでもよい。処理部１５１は、記憶部１５２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部１５２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース１５３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１００との間で通信してもよい。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

本実施形態にかかる処理モジュール６０は以上のように構成されている。次に、ウェハ処理装置１、及び処理モジュール６０を用いて行われるウェハ処理について説明する。

先ず、複数のウェハＷを収納したフープ３１がロードポート３２に載置され、ウェハ搬送機構４０によってフープ３１からウェハＷが取り出される。次に、ロードロックモジュール２０のゲートバルブ２２が開放され、ウェハ搬送機構４０によってロードロックモジュール２０にウェハＷが搬入される。

ロードロックモジュール２０では、ゲートバルブ２２を閉塞してロードロックモジュール２０内が密閉された後、該ロードロックモジュール２０の内部を所望の真空度まで減圧する。ロードロックモジュール２０の内部が減圧されると、次に、ゲートバルブ２３が開放され、ロードロックモジュール２０の内部とトランスファモジュール５０の内部が連通される。

ゲートバルブ２３が開放されると、ウェハ搬送機構７０によってロードロックモジュール２０内のウェハＷがトランスファモジュール５０に搬送され、ゲートバルブ２３が閉塞される。次に、一の処理モジュール６０のゲートバルブ６１が開放され、ウェハ搬送機構７０によって処理モジュール６０にウェハＷが搬入される。処理モジュール６０にウェハＷが搬入されると、ゲートバルブ６１が閉塞されて処理モジュール６０のプラズマ処理チャンバ１１０内が密閉される。

処理モジュール６０では、先ず、リフタピンの昇降により静電チャック１１４上にウェハＷが載置される。その後、静電チャック１１４の電極に直流電圧を印加することにより、ウェハＷはクーロン力によって静電チャック１１４に静電吸着され、保持される。また、ウェハＷの搬入後、排気システム１４０によってプラズマ処理チャンバ１１０の内部を所望の真空度まで減圧する。

次に、ガス供給部１２０から上部電極シャワーヘッド１１２を介してプラズマ処理空間１１０ｓに処理ガスを供給する。また、ＲＦ電力供給部１３０によりプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを下部電極１１３に供給し、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、ＲＦ電力供給部１３０によりイオン引き込み用の高周波電力ＬＦを供給してもよい。そして、生成されたプラズマの作用によって、ウェハＷに所望のプラズマ処理が施される。

なお、プラズマ処理中、温調モジュールによって静電チャック１１４に吸着保持されたウェハＷの温度を調整する。この際、ウェハＷに熱を効率よく伝達させるために、静電チャック１１４の上面に吸着されたウェハＷの裏面（保持面）に向けて、ＨｅガスやＡｒガス等の伝熱ガスを供給する。

プラズマ処理を終了する際には、先ず、ＲＦ電力供給部１３０からの高周波電力ＨＦの供給およびガス供給部１２０による処理ガスの供給を停止する。また、プラズマ処理中に高周波電力ＬＦを供給していた場合には、当該高周波電力ＬＦの供給も停止する。次いで、ウェハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止し、静電チャック１１４によるウェハＷの吸着保持を停止する。

その後、リフタピンによりウェハＷを上昇させ、静電チャック１１４からウェハＷを離脱させる。この離脱の際には、ウェハＷの除電処理を行ってもよい。そして次に、ゲートバルブ６１が開放され、ウェハ搬送機構７０によって処理モジュール６０からウェハＷを搬出する。処理モジュール６０からウェハＷが搬出されると、ゲートバルブ６１が閉塞される。

次に、ロードロックモジュール２１のゲートバルブ２３が開放され、ウェハ搬送機構７０によってロードロックモジュール２１にウェハＷが搬入される。ロードロックモジュール２１では、ゲートバルブ２３を閉塞してロードロックモジュール２１内が密閉された後、該ロードロックモジュール２１の内部を大気開放する。ロードロックモジュール２１の内部が大気開放されると、次に、ゲートバルブ２２が開放され、ロードロックモジュール２１の内部とローダモジュール３０の内部が連通される。

ゲートバルブ２２が開放されると、ウェハ搬送機構４０によってロードロックモジュール２１内のウェハＷがローダモジュール３０に搬送され、ゲートバルブ２２が閉塞される。その後ウェハＷは、ウェハ搬送機構４０によってロードポート３２に載置されたフープ３１に戻されて収容される。こうして、ウェハ処理装置１における一連のウェハ処理が終了する。

＜ゲートバルブ構造＞
上述した実施形態において、処理モジュール６０においてウェハＷにプラズマ処理を行うと、プラズマ処理チャンバ１１０の内部で発生したプラズマの影響により、ゲートバルブ６１に設けられた封止部材（例えばＯリング）にダメージが蓄積される。このため、ゲートバルブ６１には定期的なメンテナンス（Ｏリングの交換）が必要になるが、ゲートバルブ６１が従来のゲートバルブ構造を有する場合、上述したようにこのメンテナンスに際してトランスファモジュール５０に接続された全ての処理モジュール６０の動作を停止させる必要があり、生産性の低下が懸念される。

そこで以下の説明においては、トランスファモジュール５０、及び他の処理モジュール６０とは独立してメンテナンス（Ｏリングの交換）を行うことができる、本実施形態にかかるゲートバルブ構造について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態にかかるゲートバルブ構造を模式的に示す縦断面図である。

図３に示すように、本実施形態にかかるゲートバルブ構造は、ゲートバルブ６１と、メンテナンスリング２０１とを有している。メンテナンスリング２０１は、処理モジュール６０の側壁面に形成された開口部６０ａと嵌合し、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間のウェハＷの搬入出口を構成する。またゲートバルブ６１は、メンテナンスリング２０１により構成される搬入出口（開口部６０ａ）を開閉する弁体２０２と、弁体２０２を移動させる弁体移動部２０３とを備えている。

ゲート部材としてのメンテナンスリング２０１は、例えば断面視における処理モジュール６０側の端部にフランジ部が形成された環状構造を有しており、図３に示すように該フランジ部がボルトネジ等の締結部材２０１ａにより、処理モジュール６０の側壁面に締結される。また上述したように、該メンテナンスリング２０１の環状構造の中抜き部が、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間のウェハＷの搬入出口を構成する。

弁体２０２の搬入出口（開口部６０ａ）側の面は開口部６０ａよりも大面積の閉塞面となっており、弁体２０２が搬入出口を閉塞する際には、閉塞面が搬入出口、開口部６０ａ及びその周囲を覆うようになっている。

弁体移動部２０３は図示しない駆動機構を有しており、搬入出口を閉塞する閉塞位置と、搬入出口から退避した退避位置との間で弁体２０２を移動させる。なお、駆動機構の構成は特に限定されるものではなく、例えばリンク機構、カム機構、エアシリンダやモータ等から選択される１以上の機構を用いることができる。

また本実施形態にかかるゲートバルブ構造には、図３に示すように、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間の気密性を確保するための、第１の封止部材２１１、第２の封止部材２１２及び第３の封止部材２１３が設けられている。

第１の封止部材２１１は例えば弁体２０２に配置され、搬入出口の閉塞時においてメンテナンスリング２０１と当接する。これにより第１の封止部材２１１は、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間の気密性、より具体的には弁体２０２とメンテナンスリング２０１との間の気密性を確保する。第１の封止部材２１１としては、例えばＯリングを用いることができる。

第２の封止部材２１２は例えば処理モジュール６０の側壁面におけるトランスファモジュール５０側に配置され、搬入出口の閉塞時において弁体２０２と当接する。これにより第２の封止部材２１２は、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間の気密性、より具体的には弁体２０２とトランスファモジュール５０との間の気密性を確保する。第２の封止部材２１２としては、例えばＯリングを用いることができる。

第３の封止部材２１３は例えばメンテナンスリング２０１のフランジ部に配置され、処理モジュール６０の側壁面と当接する。これにより第３の封止部材２１３は、トランスファモジュール５０と処理モジュール６０との間の気密性、より具体的にはメンテナンスリング２０１と処理モジュール６０との間の気密性を確保する。第３の封止部材２１３としては、例えばＯリングを用いることができる。

＜ゲートバルブのメンテナンス方法＞
本実施形態にかかるゲートバルブ構造は、以上のように構成されている。本実施形態にかかるゲートバルブ構造においては、処理モジュール６０の内部におけるプラズマ処理により、第１の封止部材２１１にダメージが蓄積される。そこで次に、このように構成されたゲートバルブ構造における処理モジュール６０（ゲートバルブ６１）のメンテナンス方法、具体的には第１の封止部材２１１の交換方法について説明する。図４は、処理モジュール６０のメンテナンスの主な工程を示すフロー図である。また、図５及び図６は処理モジュール６０メンテナンスの様子を示す説明図である。

処理モジュール６０メンテナンスに際しては、先ず、ゲートバルブ６１により処理モジュール６０の搬入出口を閉塞し、処理モジュール６０の内部を大気開放する（図４のステップＳ１）。この時、ゲートバルブ６１により搬入出口を閉塞しているため、トランスファモジュール５０の内部は減圧状態に保たれる。

処理モジュール６０の内部が大気開放されると、図５（ａ）に示すようにプラズマ処理チャンバ１１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）が取り外される（図４のステップＳ２）。次に、締結部材２０１ａを取り外し、更に、図５（ｂ）に示すようにメンテナンスリング２０１が処理モジュール６０の側壁面から取り外される（図４のステップＳ３）。この時、上述したようにゲートバルブ６１の弁体２０２は開口部６０ａよりも大面積を有しているため、側壁面からメンテナンスリング２０１を取り外した場合であっても適切に開口部６０ａを閉塞でき、トランスファモジュール５０の内部を減圧状態に保つことができる。

メンテナンスリング２０１が取り外されると、図５（ｂ）に示したように第１の封止部材２１１が処理モジュール６０のプラズマ処理空間１１０ｓに露出する。これにより、第１の封止部材２１１に対して処理モジュール６０側からアクセスすることが可能になり、図６に示すように該第１の封止部材２１１の交換（図４のステップＳ４）を行うことができる。

なお、第１の封止部材２１１に加え、第３の封止部材２１３にも交換の必要が生じている場合には、このメンテナンスリング２０１の離脱時において第３の封止部材２１３の交換も同時に行うことができる。

第１の封止部材２１１の交換が完了すると、次に、メンテナンスリング２０１、及びプラズマ処理チャンバ１１０の天部をそれぞれ取り付けて処理モジュール６０の内部を密閉する（図４のステップＳ５、Ｓ６）。その後、処理モジュール６０の内部を減圧（図４のステップＳ７）することで処理モジュール６０のメンテナンスが完了し、その後、ゲートバルブ６１を閉塞位置から退避位置に移動させて搬入出口を開放することで、処理モジュール６０におけるプラズマ処理を再開できる。

以上、本実施形態にかかるゲートバルブ構造によれば、処理モジュール６０側にメンテナンスリング２０１を設け、該メンテナンスリング２０１とゲートバルブ６１の弁体２０２との間にＯリング（第１の封止部材２１１）のシール面を設けている。これにより、処理モジュール６０側からメンテナンスリング２０１を取り外すことで、トランスファモジュール５０の内部、及び他の処理モジュール６０の内部を減圧（真空）状態に保った状態で処理モジュール６０（ゲートバルブ６１）のメンテナンスを行うことができる。

このように、トランスファモジュール５０、及び他の処理モジュール６０における処理とは独立して一の処理モジュール６０（ゲートバルブ６１）のメンテナンスを行うことができる。このため、該メンテナンスに際して他の処理モジュール６０におけるウェハ処理を継続して行うことができ、すなわち、ウェハ処理装置１における生産性を低下させることなく一の処理モジュール６０のメンテナンスを行うことができる。

また本実施形態にかかるゲートバルブ構造によれば、ゲートバルブ６１、メンテナンスリング２０１、及び複数の封止部材からなる構成により、一の処理モジュール６０のメンテナンスを独立して行うことができる。すなわち、従来のように高価なゲートバルブを２重に配置する必要がないため、ゲートバルブ構造の設置にかかるコストを大幅に低減することができる。

また上記実施形態によれば、ゲートバルブ６１の弁体２０２は開口部６０ａよりも大面積を有して搬入出口の閉塞を行うため、メンテナンスリング２０１を側壁部から取り外した場合であっても、適切にトランスファモジュール５０の内部を減圧状態に保つことができる。

なお、本実施形態においては図３に示したように第１～第３の封止部材２１１、２１２、２１３を、それぞれ弁体２０２、トランスファモジュール５０の側壁面、メンテナンスリング２０１のフランジ部にそれぞれ設けたが、封止部材の設置位置はこれに限定されるものではない。すなわち、ゲートバルブ６１とメンテナンスリング２０１（第１の封止部材２１１に相当）、ゲートバルブ６１とトランスファモジュール５０（第２の封止部材２１２に相当）、メンテナンスリング２０１と処理モジュール６０（第３の封止部材２１３に相当）、の間の気密性を保つことができればよい。

具体的には、例えば図７（ａ）に示すように、第１の封止部材２１１がメンテナンスリング２０１側に設けられていてもよい。また例えば図７（ｂ）に示すように、第２の封止部材２１２が弁体２０２側に設けられていてもよい。また例えば図７（ｃ）に示すように、第３の封止部材２１３が処理モジュール６０の側壁面に設けられていてもよい。更に例えば、図７（ｄ）に示すように、第３の封止部材２１３が、メンテナンスリング２０１のフランジ部以外に設けられていてもよい。

なお、以上の実施形態においては、メンテナンスリング２０１が処理モジュール６０側の端部にフランジ部を有するフランジリングにより構成されたが、処理モジュール６０側からアクセスして着脱できる構造であれば、メンテナンスリング２０１の形状も限定されるものではない。例えば、図８に示すメンテナンスリング３０１のように、フランジ部を有さない単純リング形状により構成されていてもよい。

なお、以上の実施形態においては、メンテナンスリング２０１を有するゲートバルブ構造が、内部でプラズマ処理が行われる処理モジュール６０の搬入出口に設けられる場合を例に説明を行ったが、本開示に係るゲートバルブ構造は任意の処理モジュールに対して用いることができる。すなわち、他のモジュールでのウェハ処理を継続しながらメンテナンスを行う必要があれば、内部でプラズマ処理が行われない任意の処理モジュール、例えば本実施形態にかかるロードロックモジュール２０、２１に対しても、本開示に係るゲートバルブ構造を適用できる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ ウェハ処理装置
５０ トランスファモジュール
６０ 処理モジュール
６１ ゲートバルブ
２０１ メンテナンスリング
２１１ 第１の封止部材
２１２ 第２の封止部材
２１３ 第３の封止部材
Ｗ ウェハ

Claims (15)

1. 減圧環境下において基板を処理するシステムであって、
   第１の真空処理室と、
   前記第１の真空処理室に隣接して設けられる第２の真空処理室と、
   前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間を仕切る壁部に対して着脱自在に設けられ、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間の前記基板の搬入出口を構成する環状のゲート部材と、
   前記第２の真空処理室に配置され、前記搬入出口を開閉するゲートバルブと、
   前記ゲート部材と前記ゲートバルブとの間を封止する第１の封止部材と、
   前記第２の真空処理室と前記ゲートバルブとの間を封止する第２の封止部材と、
   前記第１の真空処理室と前記ゲート部材との間を封止する第３の封止部材と、を有する、基板処理システム。
2. 前記第１の封止部材は、前記ゲート部材の前記壁部からの取り外し時において、前記第１の真空処理室の内部空間に露出する位置に設けられる、請求項１に記載に基板処理システム。
3. 前記第１の封止部材は、前記ゲートバルブに配置される、請求項１又は２に記載に基板処理システム。
4. 前記第２の封止部材は、前記第２の真空処理室における前記壁部に配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載に基板処理システム。
5. 前記ゲート部材は、断面視における前記第１の真空処理室側の端部にフランジ部を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
6. 前記第３の封止部材は、前記ゲート部材における前記フランジ部に配置される、請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記第２の真空処理室には、複数の前記第１の真空処理室が隣接して設けられる、請求項１～６のいずれか一項に記載の基板処理システム。
8. 前記第１の真空処理室は前記基板をプラズマ処理するプラズマ処理チャンバである、請求項１～７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
9. 前記第２の真空処理室は前記基板を搬送する搬送チャンバである、請求項１～８のいずれか一項に記載の基板処理システム。
10. 前記第１の封止部材、前記第２の封止部材及び前記第３の封止部材はＯリングである、請求項１～９のいずれか一項に記載に基板処理システム。
11. 減圧環境下において基板を処理する基板処理システムのメンテナンス方法であって、
    前記基板処理システムは、
    第１の真空処理室と、
    前記第１の真空処理室に隣接して設けられる第２の真空処理室と、
    前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間を仕切る壁部に対して着脱自在に設けられ、前記第１の真空処理室と前記第２の真空処理室との間の前記基板の搬入出口を構成する環状のゲート部材と、
    前記第２の真空処理室に配置され、前記搬入出口を開閉するゲートバルブと、
    前記ゲート部材と前記ゲートバルブとの間を封止する第１の封止部材と、
    前記第２の真空処理室と前記ゲートバルブとの間を封止する第２の封止部材と、
    前記第１の真空処理室と前記ゲート部材との間を封止する第３の封止部材と、を有し、
    （ａ）前記ゲートバルブにより前記搬入出口を閉塞する工程と、
    （ｂ）前記第１の真空処理室の内部を大気開放する工程と、
    （ｃ）前記壁部から前記ゲート部材を取り外す工程と、
    （ｄ）前記ゲート部材の取り外しにより露出した前記第１の封止部材を交換する工程と、を含む、メンテナンス方法。
12. 前記第２の真空処理室には、複数の前記第１の真空処理室が隣接して設けられ、
    一の前記第１の真空処理室における前記（ａ）工程、前記（ｂ）工程、前記（ｃ）工程及び前記（ｄ）工程を、前記第２の真空処理室、及び他の前記第１の真空処理室における前記基板への処理とは独立して実行する、請求項１１に記載のメンテナンス方法。
13. 前記第１の真空処理室は前記基板をプラズマ処理するプラズマ処理チャンバであり、
    前記第２の真空処理室は前記基板を搬送する搬送チャンバである、請求項１２に記載のメンテナンス方法。
14. 減圧環境下において基板を処理するシステムを用いた基板処理方法であって、
    前記基板の処理システムは、
    前記基板を処理するための複数の処理チャンバと、
    複数の前記処理チャンバに対して前記基板を搬送するための搬送チャンバと、
    複数の前記処理チャンバと前記搬送チャンバとの間を仕切る壁部に対して着脱自在に設けられ、前記処理チャンバと前記搬送チャンバとの間の前記基板の搬入出口を構成する環状のゲート部材と、
    前記搬送チャンバに配置され、前記搬入出口を開閉するゲートバルブと、
    前記ゲート部材と前記ゲートバルブとの間を封止する第１の封止部材と、
    前記搬送チャンバと前記ゲートバルブとの間を封止する第２の封止部材と、
    前記処理チャンバと前記ゲート部材との間を封止する第３の封止部材と、を有し、
    前記基板処理方法は、
    （Ａ）メンテナンス対象の前記処理チャンバにおいて、当該処理チャンバのメンテナンスを行う工程と、
    （Ｂ）メンテナンス対象以外の前記処理チャンバにおいて、前記基板の処理を行う工程と、
    が並行して行われ、前記（Ａ）工程は、
    （ａ）前記ゲートバルブにより前記搬入出口を閉塞する工程と、
    （ｂ）前記処理チャンバの内部を大気開放する工程と、
    （ｃ）前記壁部から前記ゲート部材を取り外す工程と、
    （ｄ）前記ゲート部材の取り外しにより露出した前記第１の封止部材を交換する工程と、を含む、基板処理方法。
15. 前記処理チャンバは、前記基板をプラズマ処理するプラズマ処理チャンバである、請求項１４に記載の基板処理方法。
    
    

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