JP4437743B2 - 真空処理装置用開閉機構及び真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置用開閉機構及び真空処理装置 Download PDF

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Description

本発明は、真空雰囲気下で例えば半導体ウエハ等の被処理物のエッチング処理や成膜処理等の真空処理を行う真空処理装置及び真空処理装置の開口部を開閉するための真空処理装置用開閉機構に関する。
従来から、真空雰囲気下で例えば半導体ウエハ等の被処理物の真空処理、例えば、エッチング処理や成膜処理等を行う真空処理装置が知られている。このような真空処理装置としては、真空チャンバ(真空搬送チャンバ)内に搬送機構を設け、この真空搬送チャンバに複数の真空処理チャンバ(プロセスチャンバ)を接続し、搬送効率を高めて処理を行えるよう構成されたものが知られている。
上記のような真空処理装置では、真空搬送チャンバと真空処理チャンバとを接続した構成となっているため、これらの真空チャンバに夫々被処理物を通過させるための開口部を設け、これらの開口部を対向するように配置する必要がある。また、このような開口部は開閉機構で閉塞可能とする必要があるため、これらの開口部の間に位置するように、真空処理装置用開閉機構(ゲートバルブ)を設けている。このような真空処理装置用開閉機構として、1つのシャフトに2つの弁体を設け、これらの弁体によって、両方の開口部を選択的に閉塞できるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2002−9125号公報
上述した真空処理装置用開閉機構では、1つの開閉機構で、2つの開口部の双方を選択的に閉塞することができ、例えば、一方の真空チャンバや弁体のメンテナンスを行う場合に、他方を真空状態に維持したままメンテナンスを実行することができる。
しかしながら、このような真空処理装置用開閉機構では、弁体を上下動するための駆動機構と、一方の弁体を一方の開口部に押圧するための駆動機構と、他方の弁体を他方の開口部に押圧するための駆動機構の合計3つの駆動機構を必要とする。このため、小形化することに限界が生じるとともに、装置の製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、従来に比べて装置の小形化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることのできる真空処理装置用開閉機構及び真空処理装置を提供しようとするものである。
請求項1記載の真空処理装置用開閉機構は、真空雰囲気下で被処理物に真空処理を施す真空処理装置内に近接対向して配置された第1の開口部と第2の開口部を気密に閉塞可能とされた真空処理装置用開閉機構であって、前記第1の開口部を閉塞するための第1の弁体及び前記第2の開口部を閉塞するための第2の弁体と、前記第1及び第2の弁体が反対方向を向いて先端部に配置された弁体支持部材と、この弁体支持部材の後端部側に回転軸を介して回動自在に取付けられた基端側部材とからなるリンク機構と、前記弁体支持部材の上下動範囲を制限するとともに、前記第1及び第2の弁体が水平に移動する方向に前記弁体支持部材を回動可能に支持するガイド機構と、前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では水平方向に移動させる第1のガイド部材と、前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では前記第1のガイド部材とは反対側の水平方向に移動させる第2のガイド部材と、前記第1のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第1の上下動機構と、前記第2のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第2の上下動機構とを具備したことを特徴とする。
また、請求項2記載の真空処理装置用開閉機構は、請求項1記載の真空処理装置用開閉機構であって、前記第1の上下動機構が、前記基端側部材を前記第1のガイド部材の1/2の速度で上下動させ、前記第2の上下動機構が、前記基端側部材を前記第2のガイド部材の1/2の速度で上下動させることを特徴とする。
また、請求項3記載の真空処理装置用開閉機構は、請求項2記載の真空処理装置用開閉機構であって、前記第1及び第2の上下動機構が、対向するように配置された第1及び第2のラックと、これらの第1及び第2のラックの間にこれらと歯合して配置され前記基端側部材の後端部に回転自在に取付けられたピニオンと、前記第1のラックを上下動させる第1の駆動機構と、前記第2のラックを上下動させる第2の駆動機構とから構成されていることを特徴とする。
また、請求項4記載の真空処理装置は、真空雰囲気下で被処理物に真空処理を施す真空処理装置であって、第1の開口部を有する第1の真空チャンバと、前記第1の開口部と対向するように配置された第2の開口部を有する第2の真空チャンバと、前記第1の開口部を閉塞するための第1の弁体と、前記第2の開口部を閉塞するための第2の弁体と、前記第1の開口部と前記第2の開口部の間に位置するよう設けられ、前記第1の弁体が前記第1の開口部側に、前記第2の弁体が反対の第2の開口部側に向いて先端部に配置された弁体支持部材と、この弁体支持部材の後端部側に回転軸を介して回動自在に取付けられた基端側部材とからなるリンク機構と、前記弁体支持部材の上下動範囲を制限するとともに、前記第1及び第2の弁体が水平に移動する方向に前記弁体支持部材を回動可能に支持するガイド機構と、前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では水平方向に移動させる第1のガイド部材と、前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では前記第1のガイド部材と反対側の水平方向に移動させる第2のガイド部材と、前記第1のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第1の上下動機構と、前記第2のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第2の上下動機構とを具備したことを特徴とする。
また、請求項5記載の真空処理装置は、請求項4記載の真空処理装置であって、前記第1の上下動機構が、前記基端側部材を前記第1のガイド部材の1/2の速度で上下動させ、
前記第2の上下動機構が、前記基端側部材を前記第2のガイド部材の1/2の速度で上下動させることを特徴とする
また、請求項6記載の真空処理装置は、請求項5記載の真空処理装置であって、前記第1及び第2の上下動機構が、対向するように配置された第1及び第2のラックと、これらの第1及び第2のラックの間にこれらと歯合して配置され前記基端側部材の後端部に回転自在に取付けられたピニオンと、前記第1のラックを上下動させる第1の駆動機構と、前記第2のラックを上下動させる第2の駆動機構とから構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、従来に比べて装置の小形化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることのできる真空処理装置用開閉機構及び真空処理装置を提供することができる。
以下、本発明の詳細を、図面を参照して一実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る真空処理装置の全体構成を示すものである。同図に示すように、真空処理装置1の中央部分には、真空搬送チャンバ10が設けられており、この真空搬送チャンバ10に沿って、その周囲には、複数(本実施形態では6個)の真空処理チャンバ(プロセスチャンバ)11〜16が配設されている。
真空搬送チャンバ10の手前側(図中下側)には、2つのロードロック室17が設けられ、これらのロードロック室17のさらに手前側(図中下側)には、大気中で半導体ウエハWを搬送するための搬送チャンバ18が設けられている。また、搬送チャンバ18のさらに手前側(図中下側)には、複数枚の半導体ウエハWを収容可能とされたカセット又はフープが配置される載置部19が複数(図1では3つ)設けられており、搬送チャンバ18の側方(図中左側)には、オリエンテーションフラット或いはノッチにより半導体ウエハWの位置合せを行う位置合せ機構20が設けられている。
上記真空搬送チャンバ10と、真空処理チャンバ11〜16との間には、図2〜4に示すように構成された真空処理装置用開閉機構30が配置されている。この真空処理装置用開閉機構30は、真空処理チャンバ11〜16側の開口部を閉塞するための第1の弁体31と、真空搬送チャンバ10側の開口部を閉塞するための第2の弁体32とを具備している。
上記第1の弁体31と、第2の弁体32とは、長板状に形成された弁体支持部材33の先端部(図2,3中上側)に、夫々反対方向を向くように配置されている。弁体支持部材33は、筐体34の上部からその先端側が突出するように配置されており、筐体34の上面との間には、これらの間を気密に閉塞するためのベローズ35が設けられている。
また、弁体支持部材33の筐体34内に位置する中間部には、図3に示すように、両側に突出する丸棒状のガイド用突起36が設けられている。このガイド用突起36に合せて、筐体34には、長穴状のガイド穴37が設けられたガイド板38が2つ所定間隔を設けて配置されている。そして、このガイド板38のガイド穴37にガイド用突起36が挿入されることによって、弁体支持部材33の上下動範囲を制限するとともに、第1の弁体31及び第2の弁体32が水平に移動する方向に弁体支持部材33を回動可能に支持するガイド機構39が構成されている。
上記弁体支持部材33の後端部側には、回転軸40を介して長板状に形成された基端側部材41の一端が回動自在に係止され、これらの基端側部材41と弁体支持部材33とによってリンク機構が構成されている。また、基端側部材41の他端はピニオン42の中心軸43に回動自在に係止されている。ピニオン42は、その両側に対向するように配置された第1のラック44と第2のラック45との間に挟持されるように、これらと歯合して配置されている。
第1のラック44は、筐体34の内壁に固定された第1のリニアガイド46及び第1のスライダ47と、駆動機構としての第1のエアシリンダ48とによって上下動するよう構成されている。また、第2のラック45も同様に、筐体34の内壁に固定された第2のリニアガイド49及び第2のスライダ50と、駆動機構としての第2のエアシリンダ51とによって上下動するよう構成されている。
上記第1のラック44には、リンク機構の回転軸40をガイドするための第1のガイド部材52が取付けられている。なお、図2には、第1のガイド部材52及び後述する第2のガイド部材54は、重なり合った他の部材の構成を明確にするため、点線で図示してある。
この第1のガイド部材52は、図4に示すように板状に構成されており、前述した回転軸40をガイドするための第1のガイド溝53が形成されている。この第1のガイド溝53は、上部が上下方向に沿った直線状とされており、下端部が水平方向に曲折した形状となっている。そして、前述したガイド機構39によって制限された弁体支持部材33の上下動範囲では、回転軸40を上下方向にガイドし、弁体支持部材33が最上部まで上昇した後、回転軸40を水平方向に移動させるようにガイドする。このように、回転軸40を水平方向に移動させることにより、弁体支持部材33がガイド用突起36を軸として回転し、第1の弁体31及び第2の弁体32が水平方向に移動する構成となっている。図3に示すように、上記第1のガイド部材52は、弁体支持部材33の両側に合計2個設けられており、回転軸40の両側をガイドするようになっている。
また、第2のラック45には、リンク機構の回転軸40をガイドするための第2のガイド部材54が取付けられている。この第2のガイド部材54には、上記した第1のガイド部材52の第1のガイド溝53とは反対方向に曲がった第2のガイド溝55が設けられている。したがって、この第2のガイド部材54は、第1のガイド部材52とは逆方向に弁体支持部材33を回転させ、第1の弁体31及び第2の弁体32を逆方向に水平移動するようになっている。この第2のガイド部材54も、図3に点線で示すように、弁体支持部材33の両側に合計2個設けられており、回転軸40の両側をガイドするようになっている。
上記構成の真空処理装置用開閉機構30は、例えば、図1に示した真空搬送チャンバ10と、真空処理チャンバ11〜16との間に、第1の弁体31側に真空処理チャンバ11〜16の開口部が位置し、第2の弁体32側に真空搬送チャンバ10の開口部が位置するように配置される。そして、第1の弁体31で真空処理チャンバ11〜16側の開口部を閉塞し、第2の弁体32で真空搬送チャンバ10側の開口部を閉塞する。
第1の弁体31で真空処理チャンバ11〜16側の開口部を閉塞する場合、図2に示した状態から、エアシリンダ48によって、第1のラック44を上昇させる。第1のラック44が上昇すると、これに歯合したピニオン42が回転しながら、第1のラック44の1/2の速度で、1/2の距離だけ上昇する。
この時、図5に示すように、リンク機構の回転軸40は、初めに第1のガイド部材52の第1のガイド溝53の直線部分によって直線状にガイドされるので、弁体支持部材33は、直線状に上昇する。また、第1のラック44とともに、第1のガイド部材52も上昇する。
上記のように弁体支持部材33が上昇し、ガイド機構39によって制限された弁体支持部材33の上下動範囲の最上部まで上昇すると、図6に示すように、第1のガイド部材52の第1のガイド溝53の下端側曲折部分によって回転軸40が水平方向(図6中右方向)に移動するようガイドされる。すると、弁体支持部材33がガイド用突起36を軸として回転し、第1の弁体31が水平方向(図6中左方向)に移動して、図示しない真空処理チャンバ11〜16側の開口部を閉塞する。なお、この時、第2のガイド部材54は第2のラック45と共に、下部に位置したままであるので、回転軸40は、第2のガイド部材54の第2のガイド溝55から外れた状態となっている。したがって、第2のガイド溝55が回転軸40の水平方向の移動を妨げることはない。
上記のようにして、第1の弁体31により、真空処理チャンバ11〜16側の開口部が閉塞される。また、真空処理チャンバ11〜16側の開口部を開く際は、第1のエアシリンダ48を収縮させ、第1のラック44を下降させる。これによって、上述した動作とは、反対の動作により、第1の弁体31が水平方向に移動した後、下降して、真空処理チャンバ11〜16側の開口部が開かれる。
真空処理装置1において、通常の真空処理を実施する際は、上述したようにして真空処理チャンバ11〜16側の開口部が第1の弁体31により閉塞され、また、半導体ウエハWの真空処理チャンバ11〜16への搬入、搬出時には開かれる。そして、例えば、真空処理チャンバ11〜16側のメンテナンス、例えば、第1の弁体31のメンテナンス等を行う場合は、第2のエアシリンダ51により、第2のラック45を上昇させる。これによって、上述した第1の弁体31の場合と同様にして、第2の弁体32により、反対側の真空搬送チャンバ10側の開口部が閉塞される。
このようにして、真空搬送チャンバ10側の開口部を閉塞することにより、真空搬送チャンバ10側から、真空処理チャンバ11〜16を切り離した状態で大気開放し、メンテナンスを実行することができる。このメンテナンスの間、真空搬送チャンバ10は大気開放する必要がないので、残りの真空処理チャンバ11〜16を用いた真空処理を行うことができる。これによって、真空処理装置のダウンタイムを削減し、稼働効率を向上させることができる。
また、駆動機構として、第1のエアシリンダ48と、第2のエアシリンダ51の2つのみを使用して、第1の弁体31、第2の弁体32を駆動し、2つの開口部を閉塞することができるので、3つ以上の駆動機構を用いた場合に比べて装置の小形化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。なお、上記したとおり、第2のエアシリンダ51は、通常の真空処理時には使用しないので、第2のエアシリンダ51の換わりに、例えば、捩子を手動で回転させることによって、第2のラック45を上昇させる機構を設けても良い。このようにすれば、駆動機構としてのエアシリンダの数を1つにすることができ、より装置の小形化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
ところで、上記の実施形態では、第1のラック44と、第2のラック45と、ピニオン42によって、第1のガイド部材52を上下動させるとともに、基端側部材41を第1のガイド部材52の1/2の速度で上下動させる上下動機構、及び、第2のガイド部材54を上下動させるとともに、基端側部材41を第2のガイド部材54の1/2の速度で上下動させる上下動機構を構成した場合について説明した。しかし、他の機構によって、上記のような上下動機構を構成しても良い。
例えば、2つのラックとピニオンの換わりに、動滑車のような回転体と、この回転体を駆動するためのベルトを用いることによって、同様な上下動機構を構成することもできる。すなわち、この場合、夫々独立に上下動可能とされ、間隔を設けて配置された第1及び第2の駆動機構と、これらの第1及び第2の駆動機構に夫々一方の端部が接続され、これらの間に懸架されたベルトと、このベルトの間に挟持されて動滑車の如く上下動可能とされ、基端側部材の後端部に回転自在に取付けられた回転体とによって、上下動機構を構成する。このような構成としても、2つのラックとピニオンを用いた場合と同様な動作を実現することができ、同様な効果を奏することができる。さらに、回転体とベルトとの接触部分の面積が、ラックとピニオンとの歯合部分の面積より大きくなるので、駆動力の伝達を円滑に行うことができるという効果もある。
次に、上記構成の本実施形態の真空処理装置1における真空処理の動作について説明する。載置部19にカセット又はフープ載置されると、このカセット又はフープから搬送チャンバ18内に設けられた図示しない搬送機構によって半導体ウエハWを取り出し、位置合せ機構20に搬送して位置合せした後、ロードロック室17内に配置する。
そして、真空搬送チャンバ10内に設けられた図示しない搬送機構により、半導体ウエハWをロードロック室17から各真空処理チャンバ11〜16に搬送して所定の処理を施す。また、処理の終了した半導体ウエハWを、各真空処理チャンバ11〜16から、この搬送機構で搬送して、ロードロック室17内に配置する。
以上のようにして、ロードロック室17内に配置された処理済みの半導体ウエハWは、この後搬送チャンバ18内の搬送機構によってロードロック室17内から取り出され、載置部19に載置されたカセット又はフープに収容される。
上記のような真空処理を行う際に、真空搬送チャンバ10と各真空処理チャンバ11〜16との間の開口部は、前述した真空処理装置用開閉機構30によって開閉される。
以上説明したとおり、本実施形態の真空処理装置用開閉機構及び真空処理装置によれば、従来に比べて装置の小形化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
本発明の一実施形態における真空処理装置の全体概略構成を示す図。 本発明の一実施形態における真空処理装置用開閉機構の側面側の断面構成を示す図。 図2の真空処理装置用開閉機構の正面側の断面構成を示す図。 図2の真空処理装置用開閉機構の要部概略構成を示す図。 図2の真空処理装置用開閉機構の動作を説明するための図。 図2の真空処理装置用開閉機構の動作を説明するための図。
符号の説明
1……真空処理装置、10……真空搬送チャンバ、11〜16……真空処理チャンバ、17……ロードロック室、18……搬送チャンバ、19……載置部、20……位置合せ機構、30……真空処理装置用開閉機構、31……第1の弁体、32……第2の弁体、33……弁体支持部材、34……筐体、35……ベローズ、36……ガイド用突起、37……ガイド穴、38……ガイド板、39……ガイド機構、40……回転軸、41……基端側部材、42……ピニオン、43……中心軸、44……第1のラック、45……第2のラック、46……第1のリニアガイド、47……第1のスライダ、48……第1のエアシリンダ、49……第2のリニアガイド、50……第2のスライダ、51……第2のエアシリンダ、52……第1のガイド部材、53……第1のガイド溝、54……第2のガイド部材、55……第2のガイド溝。

Claims (6)

  1. 真空雰囲気下で被処理物に真空処理を施す真空処理装置内に近接対向して配置された第1の開口部と第2の開口部を気密に閉塞可能とされた真空処理装置用開閉機構であって、
    前記第1の開口部を閉塞するための第1の弁体及び前記第2の開口部を閉塞するための第2の弁体と、
    前記第1及び第2の弁体が反対方向を向いて先端部に配置された弁体支持部材と、この弁体支持部材の後端部側に回転軸を介して回動自在に取付けられた基端側部材とからなるリンク機構と、
    前記弁体支持部材の上下動範囲を制限するとともに、前記第1及び第2の弁体が水平に移動する方向に前記弁体支持部材を回動可能に支持するガイド機構と、
    前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では水平方向に移動させる第1のガイド部材と、
    前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では前記第1のガイド部材とは反対側の水平方向に移動させる第2のガイド部材と、
    前記第1のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第1の上下動機構と、
    前記第2のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第2の上下動機構と
    を具備したことを特徴とする真空処理装置用開閉機構。
  2. 請求項1記載の真空処理装置用開閉機構であって、
    前記第1の上下動機構が、前記基端側部材を前記第1のガイド部材の1/2の速度で上下動させ、
    前記第2の上下動機構が、前記基端側部材を前記第2のガイド部材の1/2の速度で上下動させることを特徴とする真空処理装置用開閉機構。
  3. 請求項2記載の真空処理装置用開閉機構であって、
    前記第1及び第2の上下動機構が、
    対向するように配置された第1及び第2のラックと、これらの第1及び第2のラックの間にこれらと歯合して配置され前記基端側部材の後端部に回転自在に取付けられたピニオンと、前記第1のラックを上下動させる第1の駆動機構と、前記第2のラックを上下動させる第2の駆動機構とから構成されていることを特徴とする真空処理装置用開閉機構。
  4. 真空雰囲気下で被処理物に真空処理を施す真空処理装置であって、
    第1の開口部を有する第1の真空チャンバと、
    前記第1の開口部と対向するように配置された第2の開口部を有する第2の真空チャンバと、
    前記第1の開口部を閉塞するための第1の弁体と、
    前記第2の開口部を閉塞するための第2の弁体と、
    前記第1の開口部と前記第2の開口部の間に位置するよう設けられ、前記第1の弁体が前記第1の開口部側に、前記第2の弁体が反対の第2の開口部側に向いて先端部に配置された弁体支持部材と、この弁体支持部材の後端部側に回転軸を介して回動自在に取付けられた基端側部材とからなるリンク機構と、
    前記弁体支持部材の上下動範囲を制限するとともに、前記第1及び第2の弁体が水平に移動する方向に前記弁体支持部材を回動可能に支持するガイド機構と、
    前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では水平方向に移動させる第1のガイド部材と、
    前記リンク機構の回転軸を、前記ガイド機構によって制限された上下動範囲では上下方向に、かつ、最上部では前記第1のガイド部材と反対側の水平方向に移動させる第2のガイド部材と、
    前記第1のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第1の上下動機構と、
    前記第2のガイド部材を上下動させるとともに、前記基端側部材を上下動させる第2の上下動機構と
    を具備したことを特徴とする真空処理装置。
  5. 請求項4記載の真空処理装置であって、
    前記第1の上下動機構が、前記基端側部材を前記第1のガイド部材の1/2の速度で上下動させ、
    前記第2の上下動機構が、前記基端側部材を前記第2のガイド部材の1/2の速度で上下動させることを特徴とする真空処理装置。
  6. 請求項5記載の真空処理装置であって、
    前記第1及び第2の上下動機構が、
    対向するように配置された第1及び第2のラックと、これらの第1及び第2のラックの間にこれらと歯合して配置され前記基端側部材の後端部に回転自在に取付けられたピニオンと、前記第1のラックを上下動させる第1の駆動機構と、前記第2のラックを上下動させる第2の駆動機構とから構成されていることを特徴とする真空処理装置。
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