JP4871452B2 - 両面スロットバルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
一般には、本発明は半導体処理装置のモジュール用のバルブに関し、より詳細には、２つのクレードル板に取り付けられ、複スロットバルブを支える単一軸アクチュエータと、半導体処理装置の別々のチャンバの間にそのようなバルブを実装する方法に関し、その方法においては、スロットのシール面に対してそのバルブが閉じる際に、少なくともひとつのクレードルのひとつの回動軸がそのバルブの取り付け面と垂直に一直線上に配置されることで、そのバルブがシール面に対して直角に動き、一方のチャンバの修理中に他方のチャンバ内で動作を継続することが可能である。半導体処理装置は複数チャンバ真空システムでもよい。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、複数のプロセスチャンバを連結し、例えば連結されたチャンバの間で基板もしくはウェーハの移動を可能にする。そのような移動は、例えば連結されたチャンバの隣接した壁に備えつけられたスロットもしくはポートを通してウェーハを移動させる搬送モジュールを経由して行われる。例えば、搬送モジュールは一般に、半導体エッチングシステム、物質蒸着システム、およびフラットパネル・ディスプレイ・エッチングシステムなど様々な基板処理モジュールと組み合わせて用いられる。清浄さと処理精度の高さへの要求が高まるにつれて、処理工程中および工程間での作業員との相互作用の量を減少させる必要性が高まってきた。この要求は、（通常、減圧状態、例えば真空状態に保たれた）中間操作装置として働く搬送モジュールの実現により部分的に満たされた。一例として、搬送モジュールは、基板が貯蔵されている１つ以上のクリーンルーム格納設備と、基板が実際に処理される、例えば、エッチングもしくはその直後に蒸着が行われる多数の基板処理モジュールとの間に物理的に配置させることができる。この様に、基板の処理が必要な際には、搬送モジュール内に配置されたロボットアームを用いて、格納庫から選択された基板を取り出し、多数の処理モジュールのひとつに送り込むことも可能である。
【０００３】
当業者によく知られているように、多数の格納設備と処理モジュールの間で基板を「搬送する」搬送モジュールの配列は、「クラスタツール構造」システムと呼ばれることが多い。図１は、搬送モジュール１０６に連結する様々なチャンバを示す典型的な半導体処理クラスタツール構造１００を表している。搬送モジュール１０６が、個々に最適化されて様々な製造処理を実行できる３つの処理モジュール１０８ａ−１０８ｃに連結されているのが示されている。一例として、処理モジュール１０８ａ−１０８ｃは、変成器結合プラズマ（ＴＣＰ）基板エッチング、層の蒸着および／またはスパッタリングを実行するために実装することができる。
【０００４】
搬送モジュール１０６には、搬送モジュール１０６に基板を送り込むために実装することのできるロードロック１０４が連結されている。ロードロック１０４は、基板が格納されているクリーンルーム１０２に連結してもよい。ロードロック１０４は、取り出しおよび配送装置として機能するとともに、搬送モジュール１０６とクリーンルーム１０２との間の圧力変化インターフェースとしても機能する。従って、クリーンルーム１０２を大気圧に保つ一方で、搬送モジュール１０６を一定気圧(例えば、真空)に保つことができる。圧力の変わり目でモジュール間の漏れを防ぐ、または処理中に搬送モジュール１０６から処理モジュールを密封するために、様々な種類のゲートドライブバルブが、様々なモジュールの隔離に用いられている。
【０００５】
ゲートドライブバルブに関する詳しい情報については、米国特許番号４，７２１，２８２を参照することができ、それは参照によりここに組み入れられる。そのようなゲートドライブバルブは米国特許番号５，６６７，１９７でも開示されている。その特許においては、２つのポート開口部と、２つのポート開口部のうちひとつに対してひとつのバルブのみを有する従来技術のバルブハウジングが開示されている。従って、バルブを持たないポートを閉じるのは不可能である。また、‘２８２特許のゲートプレートバルブは、隣接した搬送チャンバと処理チャンバの間のポートを閉じるために開示されており、中間バルブハウジングは提供されていない。ゲートプレート用の駆動装置は、内部ポートに向かって垂直軌道および回動円弧軌道の一連の動作でゲートプレートを動かし、内部ポートの密閉もしくは閉鎖の効果を生じる。
【０００６】
米国特許５，１５０，８８２は、減圧チャンバとエッチングチャンバを含めた様々な処理システムチャンバ間のひとつのバルブを開示している。そのバルブは、ストッパプレートがかなりの衝撃でローラに衝突するように、空気シリンダとトグルの配列によってゲート開口部と接合および離脱するよう動かされる。ゲートがゲート開口部に向かって動くように、フィッティングプレートの初期の垂直運動が、反時計回りに回転するリンクによって水平運動に変えられる。従来技術の問題を防ぐために‘８８２特許では、二ホウ化物硬合金からストッパプレートが作られている。更に、そのひとつの空気シリンダの単一の動きは、止められることなく、ローラとストッパプレートの接合後にも動作を継続する。このように、特別な材料を必要とすることに加え、‘８８２特許は、隣接した処理チャンバ間に２つのバルブを提供していない。
【０００７】
クラスタツール構造システム用の他のバルブには、２つのバルブそれぞれに対して別々のアクチュエータが含まれているが、そのために、バルブ作動ハウジングの幅を増加させたり、もしくはその幅を減少させようという試みがなされている場合には、アクチュエータがバルブに力を掛ける位置を制限したりする傾向がある。更に、そのようなバルブには、２つの別々のアクチュエータそれぞれに対して別々のベローズが必要になる。そのようなベローズの価格がかなりの額(例えば、２０００年の米ドルで８００．００ドルから１０００．００ドルの範囲)であるため、ベローズが２つ必要であると多大な費用が掛かる。更に一般的には、そのような別々のアクチュエータはそれぞれ、別々の空気シリンダによって動かされ、２つのバルブそれぞれに対して１つずつ別々のアクチュエータが必要な場合には、それによっても費用が高くなる。
【０００８】
更に別のクラスタツール構造システム用バルブは、アクチュエータを取り付けるための回動軸を１つ備えたクレードルを１つ含むが、回動軸はアクチュエータによって運ばれる２つのバルブ両方のバルブシール面と一列に並ぶように移動できない。
【０００９】
上述の観点から、隣接した処理もしくは搬送チャンバの間のバルブアセンブリが要望されている。そのバルブアセンブリは複バルブに対して１本のシャフトを持っており、このため、ベローズを１つ省くことによりアセンブリの費用が削減される。１本のシャフトが２個の回動可能に取り付けられたクレードルに取り付けられ、スロットのシール面に対してそのバルブが閉じる際に１個のクレードルの少なくとも１個の回動軸がバルブの取り付け面と垂直方向に一直線に並ぶことにより、そのバルブがシール面に垂直に運動するようになっている。また、２アクチュエータ複バルブの空気駆動装置が１つ省略でき、例えば他のチャンバで修理が実行されている場合にも、そのようなチャンバ内の動作を継続することができる。
【００１０】
【発明の概要】
概して、本発明は、搬送チャンバと処理チャンバのように、隣接したチャンバもしくはモジュールの間のハウジングに両面スロットバルブを支える単一シャフトを設けることによりこれらの要求を満たす。例えば、他のポートが開いたままの状態で、処理チャンバに隣接した１つのハウジングポート、もしくは搬送チャンバに隣接した１つのハウジングポートを選択的に閉じられるように、２つのバルブハウジングのポートもしくはスロットそれぞれに対して、選択的に閉じたり開いたりすることができる別々のバルブが提供されている。例えば、バルブを選択的に閉じることにより、隣接した処理チャンバが大気に開放されていて修理が実行できるようになっている間、例えば搬送チャンバを真空に保つのが容易になる。その結果、処理チャンバの修理後に搬送チャンバを所望の真空状態にするためのポンプダウンサイクルが不要となり、処理チャンバの修理のために搬送チャンバに対してその他の操作を行う必要がなくなるため、かなりの休止時間を削減することができる。
【００１１】
更に、搬送チャンバが真空になるように搬送チャンバへのバルブを閉じた状態では、開いている処理チャンバから（砕けたウェーハのような）破片が通過するのを処理チャンバへの開いているバルブによって防ぎ、その破片が搬送チャンバに混入しないようにすることが可能である。それ故一般に、腐食した後に修理で交換する必要があるのは処理チャンバに近接したバルブドアだけで、搬送チャンバは交換中も真空のままでよい。
【００１２】
更に、両面スロットバルブにはこれらの利点があると同時に、開いているバルブで修理実行中に一方もしくは両方の開いているバルブに簡単にアクセスすることが可能である。第１のクレードルに取り付けられた第１駆動装置によって動かされるとともに、第２のクレードルに取り付けられた第２と第３駆動装置によっても動かされる単一シャフトにより、そのような簡単なアクセスが提供される。１つのバルブを閉じるために、第１駆動装置が収縮されて第１のクレードルを回転させ、第２ドライブが伸長されて第１のクレードル上で第２のクレードルを回転させる。一方のバルブが閉じて、他方のバルブがそのポートに対して開いているが横方向に離れていない（すなわち垂直方向に離れていない）位置にくると、第１および第２駆動装置が停止する。両方のバルブが修理される際には、第１および第２駆動装置は、単一シャフトを開シャフト位置の中心に保ち、それぞれのバルブの開位置を維持するような位置に、両方のクレードルをストッパまで伸長する。この開シャフト位置では、修理作業員は手袋をはめて開バルブに手を伸ばすことができる。
【００１３】
第３駆動装置は、単一シャフトを動かし、それによって両方のバルブを開位置から離れる方向、かつ、それぞれのポートから離れる方向に、横（例えば下）に動かす役割も果たすことが可能である。開バルブが下方向に動かされることにより、ポート周辺のシール面を露出するので、例えば、シール面の清掃が可能になる。下方向に動かされたバルブと点検口(通常は蓋で閉じられている)の間の垂直距離のために、一般に、垂直に動かした後に作業員が修理のために保護手袋を着用した手をバルブに伸ばすのは困難である。しかしながら、下方向に動かされた位置では、バルブは、ドアが密閉する面を含め、バルブドア周辺の清掃の妨げとならない。
【００１４】
更に、両方のスロットバルブドアに設けられるシャフトを１本のみにすることにより、例えば、隣接した搬送チャンバと処理チャンバの間のバルブハウジングが占めるクリーンルーム内の実際の空間を削減する。また、そのような１本のシャフトは、スロットバルブドアそれぞれの中心に力を掛けるため、スロットバルブドアを閉じておくのに必要な力が少なくて済む。更に、２つのアクチュエータを備えるために２つのベローズを要するバルブアセンブリとは対照的に、１本のシャフトと１つのベローズしか必要ではない。
【００１５】
更に、２つのクレードル板に取り付けられ、両面スロットバルブを支える単一シャフトにより、スロットのシール面に対してそのバルブが閉じる際に、少なくとも１つのクレードルの１つの回動軸がそのバルブの取り付け面と垂直方向に一直線上に配置されていることによって、そのバルブがシール面に向かって垂直に動くようになっている。
【００１６】
このように、２つの隣接したチャンバのうち１つのチャンバで通常動作が継続している間に、２つのチャンバのうち他方のチャンバで多くの種類の修理を実行可能であることが理解できるだろう。例えば、そのような修理には、チャンバもしくはバルブハウジングからウェーハの破片を取り除いたり、ポートのシール面を清掃したり、チャンバ内部を清掃したり、シールの表面に影響するバルブの部材（例えば、ドアやＯ―リング）を取り除いたり交換したりする作業が含まれる。例えば、半導体処理の通常運転を行うそのようなチャンバを維持するためのこれらの作業およびその他の作業を、ここでは「修理」と呼ぶ。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の説明は、他方のモジュールの修理中に、半導体処理クラスタツール構造の１つのモジュールで動作を継続することができることを保証することに関してなされている。本発明は、半導体処理装置のモジュール用バルブ、より詳細には両面スロットバルブの単一バルブシャフトに関し、また、半導体処理装置の別々のモジュール間にそのようなバルブを実装する方法に関して説明されている。しかしながら、当業者にとっては、本発明がこれらの具体的な詳細の一部もしくはすべてがなくとも実行可能であることは明白であろう。その他にも、本発明を分かりにくくしないように、よく知られたプロセスの動作は詳細に説明していない。
【００１８】
図２によると、本発明は一般に、搬送モジュール２０２および処理モジュール２０６を有し、搬送モジュールと２０２と処理モジュール２０６のうち隣接するモジュール間に両面スロットバルブが位置する半導体処理クラスタツール構造２００を含むと説明されている。図２を平面図として見ると、搬送モジュール２０２と、処理モジュール２０６と、両面スロットバルブ２０４の合計床面積によって構造の占有面積が決まっている。モジュール２０２、２０４および２０６を稼動するために一緒に密閉する方法を考慮せずに、搬送モジュール２０２および処理モジュール２０６の床面積を第１に決定できることが理解できるだろう。個々の両面スロットバルブ２０４が、モジュール２０２，２０６を稼動するために一緒に密閉する方法を規定するため、それぞれ個々の両面スロットバルブ２０４の占有面積が、クラスタツール構造２００の占有面積を減少させようとする場合に重要になる。従って、それぞれ個々の両面スロットバルブ２０４の占有面積を減少させるには、個々の両面スロットバルブ２０４それぞれの幅Ｗをできる限り減少させることが重要である。
【００１９】
図３は、本発明の両面スロットバルブ２０４のひとつがクラスタツール構造２００の２つのモジュール間に位置するバルブ真空容器（もしくはハウジング）２１２を含むことを示している。示されているように、２つのモジュールは、搬送モジュール２０２と処理モジュール２０６のうちの１つであり、バルブ真空容器２１２がクラスタツール構造２００の任意の２モジュール間に設置可能なことが理解される。バルブ真空容器２１２は、対向した壁２１４によって規定される幅Ｗを有する。処理モジュール２０６に最も近いそれぞれの壁２１４の側面は、「ＰＭ側面」と呼ぶことができ、搬送モジュール２０２に最も近いそれぞれの壁２１４の側面は、「ＴＭ側面」と呼ぶことができる。バルブ真空容器２１２は、対向した端壁２１６によって規定される長さＬを有し、幅Ｗと長さＬを乗じることにより、個々の両面スロットバルブ２０４の占有面積が決定される。
【００２０】
ポート(もしくはスロットもしくは開口部)２１８は、それぞれの壁２１４に設けられておりて、例えば１つのモジュールと他のモジュールの間でウェーハ（示されていない）を搬送できるようになっている。図３に示すように、一方のそのようなモジュールは搬送モジュール２０２で、他方のそのようなモジュールは処理モジュール２０６であり、スロット２１８Ｐが処理モジュール２０６に隣接し、スロット２１８Ｔが搬送モジュール２０６に隣接している。スロット２１８はそれぞれ、概ね長方形の形状で、それぞれのスロット２１８を閉じるために備えられているドア（もしくは側方ドア）２２２の概ね長方形の形状よりも各辺が短い。ドア２２２とスロット２１８では、角が丸いので、それぞれの長方形の形状を「概ね長方形である」と呼ぶ。ドア２２２はそれぞれ、真空容器２１２の対向した壁２１４の対向したシール面２２６に重なるシール周辺部２２４を有する。後述のようにドア２２２が閉位置にある際に、シール面２２６に対して押し付けられ耐真空もしくは耐ガス密閉を提供するＯ−リング２２８などのシールデバイスをシール周辺部２２４に設けてもよい。代わりに、ドア２２２に対してシールデバイスの加硫を行ってもよいし、交換可能なシール有するほかの種類のシールデバイスを用いてもよい。壁２１４のドア２２２−２は、搬送モジュール２０２と処理モジュール２０６の間に圧力シールとして機能する。この様に、例えばＰＭ側面は、ＴＭ側面が標準真空レベル（例えば、８０〜１００ｍＴｏｒｒ）状態である間に、外気に対して通気してもよい。更に、バルブ２０４は、処理モジュール２０６が真空である間に搬送モジュール２０２を通気し、搬送モジュール２０２が真空レベルにある間に処理モジュール２０６を通気できるように設計されている。
【００２１】
ドア２２２−１と記され、図３の右側に示されているドア２２２の１つに関しては、それぞれのスロット２１８Ｐは、単一シャフトアセンブリ２３２の動作により選択的に閉じることができる。例えば、処理モジュール２０６が修理されている間、単一シャフトアセンブリ２３２を用いることにより、例えば、搬送モジュール２０２内で作業を継続することが可能である。それ故、搬送モジュール２０２と処理モジュール２０６のうち選択した方だけを停止させれば、選択したモジュールの修理が可能になる。単一シャフトアセンブリ２３２の作動結果の１つとして、図３に示すようにドア２２２が閉位置もしくは開位置に配置される。Ｘ軸は、ゆるいアーチ形を示し、その軌道に沿ってドア２２２が閉位置から開位置まで動く。開位置においては、ドア２２２はいずれも、ドア２２２と壁２１４の間の空間２３４を規定している。アクチュエータ２３２の他の作動様式では、図３に示すＺ軸に沿った下もしくは上位置にドア２２２を配置させる。
【００２２】
図４Ａは、搬送モジュール２０２、処理モジュール２０６、および１つの両面スロットバルブ２０４を示している。制御装置４０２は、バルブ２０４に接続されており、ドア２２２−１，２２２−２を制御するための単一シャフトアセンブリ２３２の動作を含むバルブ２０４の動作を制御している。制御装置４０２は、コンピュータワークステーション、すなわちツール組み込み式制御装置４０４に接続されている。制御装置４０２は、電子装置４０６を介してバルブ２０４に接続している。図４Ｂは、一連のスイッチ４０８，４１０および４１２を備えた電子装置４０６の上部を示している。 スイッチはそれぞれ、開位置と閉位置へのドア２２２の動作制御用、下位置と上位置へのドア２２２の動作制御用、モジュール２０２と２０６のどちらを修理するかの選択用（例えば、処理モジュール２０６が「ＰＭ」で、搬送モジュール２０２が「ＴＭ」）である。制御装置４０２とスロットバルブ２０４の間に送信される信号４１４の例は、「ドア開」と「ドア閉」である。
【００２３】
図５および図６Ａ〜６Ｄには、以下の動作に対して２つのドア２２２−１，２２２−２を支援する単一シャフトアセンブリ２３２が示されている。図６Ｂによると、閉じたドア２２２−１は、図６Ａに示されている開位置に向かって左に動くようになっている。図６Ｄに示されるように、閉じたドア２２２−２は、図６Ａに示されている開位置に向かって右に動くようになっている。それぞれのドア２２２のシール周辺部２２４が、真空容器２１２のシール面２２６に近づきそれぞれのスロット２１８を閉じる際には、閉じられつつあるドア２２２の取り付け面２２２Ｍは、シール面２２６に向かって基本的に垂直に動く。それ故、Ｘ軸は一般に、壁２１４の面、シール面２２４、取り付け面２２２Ｍに垂直に示されている。後述のように、単一シャフトアセンブリ２３２は、そのように基本的に垂直に動くようにドア２２２に対して設置されたクレードル軸ＣＬ，ＣＲに取り付けられている。図６Ａ〜６Ｄには、ドア２２２−１，２２２−２の軌道がクレードル軸ＣＬ，ＣＲに対して幾分アーチ形であるにもかかわらず、ドア２２２の開位置が真空容器２１２の側壁２１４に垂直でそこから離れているといえる程、アーチの半径が大きいことが示されている。開位置においては、ドア２２２がそれぞれのドア２２２とそれぞれの壁２１４の間の空間２３４を規定している。ドア２２２が開位置にある際には、上述のように、修理を行うバルブ２０４へ簡単にアクセスできる。垂直下方の（すなわち、横方向に空間のあいた）位置ではなく、図６Ａに示した開かつ上位置にあるバルブ２０４に初めに簡単にアクセスできることの利点は、蓋２３６が真空容器２１２から外される際に、開かつ上位置で修理作業員が手袋をはめた手（示されていない）でバルブ２０４のドア２２２に届くことができることである。
【００２４】
Ｚ軸は、上述の垂直もしくは横方向もしくは空間配置に関係し、図５および図６Ａ〜６Ｄにも示されている。Ｚ軸は、単一シャフトアセンブリ２３２の軸で、ドア２２２は、その軸に沿ってスロット２１８に対して上位置と下位置の間を動く。図６Ａと図６Ｂを比較すると、Ｚ軸が動いて、特に、クレードルの軸ＣＬ，ＣＲを中心に、垂直方向（図６Ａ）から図６Ｂおよび図６Ｄに示すような方向のいずれかに、例えば垂直から角ＴＲもしくはＴＬ傾けられた方向のいずれかにまで回転することが分かるだろう。クレードル軸を中心とした方向の変化、およびクレードル軸からドア２２２の中心までの距離Ａ(図６Ｄ)により、ドア２２２が、図６Ｂに示す閉位置（Ｏ−リング２２８がシール面２２６に接している）から図６Ａに示す開位置（ドア２２２が空間２３４によって壁２１４から隔てられている）に向かってＸ軸の方向に動く。これらの説明から理解できるように、Ｘ軸に沿った軌道が「第１の軌道」に相当し、Ｚ軸に沿った軌道が「第２の軌道」に相当する。
【００２５】
単一シャフトアセンブリ２３２は、底板３０２の上部に取り付けられた上部バルブ真空容器２１２に入れられている。真空容器２１２は、Ｘ軸と一直線に配置されたスロット２１８Ｐ，２１８Ｔを有し、蓋２３６による密閉に適合した上部開口部を有する。ベローズ３０６の下端３０４は、密閉して底板３０２に取り付けられている。ベローズ３０６の上端３０８は、密閉した状態で上部ベローズ板に取り付けられている。底板３０２および上部ベローズ板３１０に対して密閉されており、また、蓋２３６はバルブ真空容器２１２の上部に対して密閉されており、真空容器２１２は、例えば、スロット２１８Ｐを通して掛けられる真空の圧力に耐えられる程強くなっている。ベローズ３０６は、中空の円筒形をしており、空洞３１２を規定している。
【００２６】
図５は、主ピボット枠３１８の互いに離れた２つの枠部材３１６に固定した底板３０２を示している。枠部材３１６は、底板３０２から下向きに延びており、クラスタツール構造２００の基部（示されていない）に取り付けることができる。枠部材３１６の下部には、枠部材３１６に第１モータ３２０を取り付けるために、ブリッジ３１９が設けられている。モータ３２０は、例えば第1クレードル３２４に連結したピストンロッド３２２を有する単動式空気モータでもよい。第１クレードル３２４は、右側の軸ＣＲを中心に回転するために間隔をおいた２つの枠部材３１６の間の上方に取り付けられる。右側のクレードル軸ＣＲと同軸にある対向する２つの第１クレードル回動軸３２６は、枠部材３１６から第１クレードル３２４に回動軸を提供する。図５には、左側の部材３１６の回動軸（ピボット）３２６が、部材３１６および第１クレードル３２４の両方にわたって延びているのが示されており、右側の部材３１６の回動軸３２６が、図解のために断面図で示されている。図６Ａ〜６Ｄには、対向する２つの第１クレードルの回動軸３２６が、第１クレードル３２４の右上に示されている。
【００２７】
図６Ａ、６Ｃ、および６Ｄに示すように、第１モータ３２０は第１の位置、すなわち伸長位置を有しており、この位置では、ピストンロッド３２２が第１クレードル３２４を、ドアの開動作（図６Ａおよび６Ｃ）もしくは左のドア２２２−２の閉動作（図６Ｄ）ための位置におく。第１モータ３２０はまた、第２の位置、すなわち収縮位置を有しており、この位置では、ピストンロッド３２２が第１クレードル３２４を、右のドア２２２−１の閉動作（図６Ｂ）のための位置におく。
【００２８】
図６Ａ〜６Ｄは、第１クレードル３２４に設置されたクレードル軸ＣＬを示している。図５は、左側のクレードル軸ＣＬと同軸にある対向する２つの第２クレードル回動軸３３０を示しており、これらの回動軸は、第２クレードル３３２の間隔を置いた複数のアーム３３１に対して第１クレードル３２４からの回動支持を提供する。図５には、右側のアーム３３１用の旋回軸３３０がアーム３３１と第１クレードル３２４の両方に伸びている様子が示されている。枠３１８の右側の部材３１６と第１クレードル３２４の右側部分の間にある旋回軸３２６は、図解のために断面図で示されている。
【００２９】
図６Ａ〜６Ｄには、対向する第２クレードル旋回軸３３０が、第２クレードル３３２の左上に示されている。このように、第２クレードル３３２は、第１クレードル３２４に関する軸ＣＬを中心に回動可能である。その回動は、第１クレードル３２４に取り付けられ、それと共に移動する第２モータ３３４によって引き起こされる。第２モータ３３４は、例えば第２クレードル３３２に連結されたピストンロッド３３６を有する単動式空気モータでもよい。図５は、第１クレードル３２４および第２クレードル３３２に固定された第２モータ３３４を示しており、第２クレードル３３２は、左のクレードル軸ＣＲおよび旋回軸３３０を中心に第２クレードル３３２を回動させるためのピン３３８に、ロッド３３６を取り付けられるように設けられた切欠き部３３７で切断されている。
【００３０】
第２モータ３３４は、第１位置すなわち伸長位置を有しており、この位置では、第１モータ３２０が第１（伸長）位置にあるときに、ピストンロッド３３６が第２クレードル３３２を、ドアの開動作（図６Ａおよび６Ｃ）のための位置におく。第２モータ３３４はまた、第１モータ３２０が収縮位置にある際には、右のドア２２２−１の閉動作（図６Ｂ）のために、この第１（伸長）位置を用いる。第２モータ３３４はまた、第２位置すなわち収縮位置を有しており、この位置では、第１モータ３２０が伸長位置にあるときに、ピストンロッド３３６が第２のクレードル３３２を、左のドア２２２−２の閉動作（図６Ｄ）のための位置におく。
【００３１】
ピストンロッド３２２，３３６の同時伸長位置は、ドア２２２の開位置に対応しており、第１および第２モータがそれぞれのピストンロッド３２２，３３６をそれぞれのストッパ３５０−１，３５０−２に押し付けることによって実現される。各ストッパは、それぞれのピストンロッド３２２，３３６とそれぞれのクレードル３２４，３３２の可動範囲を制限している。
【００３２】
第２クレードル３３２はまた、第３モータ、すなわち上下動モータ３５６も支えている。第２クレードル３３２に固定された上下動モータ３５６により、ピストンロッド３５８は伸長もしくは収縮可能であり、第２クレードル３３２の開口部３６２に備えられたベアリング３６０を通って滑動する。ベローズ３０６は、ピストンロッド３５８のドア取り付け部３６４を収納するための中空な円筒形の空洞３１２を有する。図６Ａ〜６Ｃに示すように、そのようなベアリング３６０により、第３モータ（上下動）モータ３５６のピストンロッド３５８が伸長もしくは収縮することを許容し、それによってベローズ板３１０を上下動させる。ベローズ板３１０は、２つのドア２２２−１，２２２−２が蝶番のピン３６６を中心に回動するのを支えるドア取り付け部３６４を支持する。ドア取り付け部３６４が、それぞれのドア２２２の中点の中心においてドア２２２に取り付けられており、それぞれのドア２２２の長辺（もしくはＹ軸方向）の中心に位置する取り付け部３６４によってそれぞれのドア２２２が支えられるようになっている。ドア２２２の中心がドア取り付け部３６４に取り付けられている結果として、ドア取り付け部３６４によってそれぞれのドア２２２にかかるＸ軸方向の閉じる力Ｆ（図６Ａ）が、それぞれのドア２２２に一様にかかる。また、１つの単一シャフトアセンブリ２３２により、バルブ本体に２つの別々のアクチュエータを備えるバルブの幅よりも、真空容器２１２の幅Ｗをかなり削減することができる。実際、真空容器２１２の幅Ｗは、例えば約６．５インチしか必要ない。
【００３３】
図６Ａおよび６Ｃから、上下動モータ３５６のピストンロッド３５８が伸長されている時には、ドア２２２が上方位置（図６Ａ、６Ｂおよび６Ｄ）にあると共に、ベローズ３０６が伸長していることが理解できる。上下動モータ３５６のピストンロッド３５８が収縮されている時には、ドア２２２が下方位置（図６Ｃ）に動かされると同時に、ベローズ３０６が折りたたまれ、その結果、スロット２１８Ｔ，２１８Ｐの間が一直線に開放され、モジュール２０２，２０６の間のウェーハ（示されていない）の搬送が可能になる。次に、単一シャフトアセンブリ２３２が、別々のモータ３２０，３３４を用いて、真空容器２１２のそれぞれ第１および第２の壁２１４−１，２１４−２にほぼ直交するＸ軸の第１の方向に沿って、ドア２２２を同時に動かすように動作することが理解できる。ドア２２２が開位置にある場合には、アセンブリ２３２が真空容器２１２の壁２１４にほぼ平行な第２の（横もしくは垂直の）方向にドア２２２を動かす。
【００３４】
上述のように、単一シャフトアセンブリ２３２は、２つのドア２２２−１，２２２−２を支え、Ｘ軸は、ゆるいアーチ形を示し、その軌道に沿ってドア２２２が閉位置から開位置まで動く。閉じたドア２２２−１は、図６Ａに示された開位置に向かって左方向に動くと述べたが、図６Ｄに示すように、閉じたドア２２２−２は図６Ａに示す開位置に向かって右方向に動く。
【００３５】
第１クレードル３２４が右側の軸ＣＲを中心に図６Ｂにおいて時計回りに回動すると、例えば、左側のクレードル軸ＣＬが第１クレードル軸ＣＲに対して上方に動く。それ故、第２クレードル軸ＣＬは、右のドア２２２−１が閉じている際には、第１クレードル軸ＣＲよりも上方に位置することになる。第１クレードル３２４が、図６Ｂに示す右のドアの閉位置から図６Ｄに示す左のドアの閉位置に向かって反時計回りに回転すると、クレードル軸ＣＬは、第１クレードル軸ＣＲに対して下方に動き、左のドア２２２−２が閉じられ、軸ＣＲ，ＣＬはＺ軸に沿って同じ高さになる。Ｘ軸方向の軸ＣＲ，ＣＬの間隔と、軸ＣＲに対する軸ＣＬのこのような動きにより、以下の利点があると考えられる。それぞれのドア２２２のシール周辺部２２４が、真空容器２１２のシール面２２６に近づきそれぞれのスロット２１８を閉じると、そのように閉じている時のそれぞれのクレードル軸ＣＬ，ＣＲの位置により、閉じられつつあるドア２２２の取り付け面２２２Ｍに所望の動作をさせることが可能になる。クレードル軸ＣＬ，ＣＲの間隔および位置と、両面スロットバルブ２０４を支える２つのクレードル３２４，３３２に取り付けられた単一軸アセンブリ２３２により、スロット２１８のシール面２２６に対してドア２２２が閉じる際に、１つのクレードル３２４もしくは３３２の少なくとも１つの旋回軸（すなわち軸ＣＬもしくはＣＲ）が、そのドア２２２の取り付け面２２２Ｍと垂直方向に一直線に配置され（例えば、図６Ｂおよび６Ｄの垂直の矢印Ｃを参照）、そのドア２２２がシール面２２６に向かって垂直に動くようになっている。そのような取り付け面２２２Ｍの動きは、基本的にシール面２２６に垂直であるのが望ましい。そのような垂直の動きによって、より確実にシール面２２６にＯ−リング２２８が適切に着座する。
【００３６】
従来技術のクラスタツール構造１００で満たされていない要求が、搬送モジュール２０２および処理モジュール２０６のような隣接したモジュール２０６および２０２の間の真空容器２１２内にある上述の両面スロットバルブ２０４によって満足されている。別々のドア２２２が２つのバルブハウジングポート２１８のそれぞれに対して単一シャフトアセンブリ２３２上に設けられているので、例えば、処理モジュール２０６に隣接する１つのハウジングポート２１８Ｐと搬送モジュール２０２に隣接する１つのハウジングポート２１８Ｔは、他方のポートが開放している間も、選択的に閉じることが可能である。例えば、選択的に閉じることにより、隣接した処理モジュール２０６が大気に開放されていて修理が実行できるようになっている間、搬送モジュール２０２を真空に保つのが容易になる。その結果、処理モジュール２０６の修理後に搬送モジュール２０２を所望の真空状態にするためのポンプダウンサイクルが不要となり、処理モジュール２０６の修理のために搬送モジュール２０２に対してその他の操作を行う必要がなくなるため、かなりの休止時間を削減することができる。更に、搬送モジュール２０２を真空に保つことにより、１つの処理モジュール２０６の修理が行われている間に搬送モジュール２０２を用いて生産を継続することができるため、クラスタツール構造２００の総生産性が上がる。
【００３７】
また、搬送モジュールが真空になるように搬送モジュール２０２へのドアバルブ２２２−２を閉じた状態では、開いている処理モジュール２０６から（示されていないが、砕けたウェーハのような）破片が通過するのを処理モジュール２０６につながる開放ドアバルブ２２２−１によって防ぎ、その破片が搬送モジュール２０２に混入しないようにすることができる。それ故一般に、腐食して修理で交換する必要があるのは処理モジュール２０６に近接したバルブドア２２２−１だけであり、搬送モジュール２０２は交換中も真空のままでよい。
【００３８】
更に、両面スロットバルブ２０４にはこれらの利点があると同時に、開放ドアバルブ２２２で修理を行う際に、一方もしくは両方の開放ドアバルブ２２２に簡単にアクセスできる。そのような簡単なアクセスは、第１、第２、および第３駆動装置３２０，３３４および３５６によって動かされる単一シャフトアセンブリ２３２によって提供される。
【００３９】
図５に示すように、（左のドア２２２−２のような）１つのドアバルブ２２２を閉じるために、第３モータ３５６がストッパ３５０−３に向かって伸長する。第１モータ３２４が、それぞれのストッパ３５０−１に向かって作動され（伸長され）、静止した状態に保たれる。このように、第１モータ３２４が第１クレードル３２４を垂直位置（図６Ａ）に保ち、第２モータ３３４が図６Ｄに示されたドア閉位置に作動し（収縮し）、第２クレードル３３２を傾けて、左のドアバルブ２２２−２を閉位置にするとともに、右のドア２２２−１を開位置に、また、両方のドアバルブ２２２を上方位置にする。
【００４０】
両方のバルブ２２２が修理される場合には、第１モータ３２０および第２モータ３３４が作動され（伸長され）、それぞれのストッパ３５０−１，３５０−２に向かって動かされる。このとき、クレードル３２４，３３２が垂直に保たれ（図６Ａ）、ドア２２２が中心の開位置に保たれる。この開位置では、修理作業員は手袋をはめて開放ドアバルブ２２２に手を伸ばすことができる。次に第３モータ３５６は、単一シャフトアセンブリ２３２のドア取り付け部３６４を動かし、それによって両方のドアバルブ２２２を開位置から離し、それぞれのポート２１８から離して図６Ｄに示す下方位置へと横に（すなわち下向きに）動かし、ポート２１８の周囲のシール面２２６を露出させることが可能である。その露出により、例えば、シール面２２６の清掃が可能になる。
【００４１】
横方向に動かされたドアバルブ２２２と点検口２６２(通常は蓋２３６で閉じられている)の間の垂直距離のために、一般に、垂直下向きに動かした後に作業員が修理のためにドアバルブ２２２に手を伸ばすのは困難である。しかしながら、横方向下向きに動かされた位置では、ポート２１８Ｔ，２１８Ｐの間が完全に開放されているので、ドアバルブ２２２は、ドアバルブ２２２が密閉する面２２６を含むドアバルブ２２２の周囲を作業員が清掃する妨げにならず、１つのモジュールから次のモジュールへのウェーハ（示されていない）の搬送が可能である。
【００４２】
更に、両方のスロットバルブドア２２２には、幅Ｗを削減するために１つの単一ドア取り付け部のみが設けられており、例えば、隣接した搬送モジュール２０２と処理モジュール２０６の間のバルブハウジング２１２が占めるクリーンルーム内の実際の空間を削減する。また、そのような単一ドア取り付け部３６４は、スロットバルブドア２２２それぞれの中心に力Ｆを掛けるため、スロットバルブドア２２２を閉じておくのに必要な力Ｆが少なくて済む。更に、２つのアクチュエータを備えるために２つのベローズを要する他のバルブアセンブリと異なり、１つの単一ドア取り付け部３６４と１つのベローズ３０６しか必要ではない。
【００４３】
そして、２つの隣接したモジュール２０２，２０６のうち１つのモジュール（例えば２０２）で通常動作が継続している間に、２つのモジュールの他方のモジュール（例えば隣接した処理モジュール２０６）で多くの種類の修理を行うことができることが理解できるだろう。例えば、そのように通常動作を継続できることで、搬送モジュール２０２に隣接したもう１つの処理モジュール２０６と共にその搬送モジュール２０２を用いて、クラスタツール構造２００の総生産性もしくは全体の生産性を高めることが可能になる。例えば、１つの処理モジュール２０６のそのような修理には、その１つの処理モジュール２０６もしくはバルブハウジング２１２からウェーハの破片を取り除いたり、ポート２１８のシール面２２６を清掃したり、処理モジュール内部を清掃したり、バルブ２０４の部材（例えば、ドア２２２やＯ―リング２２８）を取り除いたり交換したりする作業が含まれる。
【００４４】
これらの利点が得られると同時に、取り付け面２２２Ｍに所望の動作をさせることができる。それ故、それぞれのドア２２２のシール周辺部２２４が、真空容器２１２のシール面２２６に近づいてそのスロット２１８を閉じると、そのように閉じている時のそれぞれのクレードル軸ＣＬおよびＣＲの位置により、閉じられつつあるドア２２２の取り付け面２２２Ｍを基本的にシール面２２６と垂直に動かすことが可能になる。そのような垂直の動きによって、より確実にシール面２２６にＯ−リング２２８が適切に着座する。
【００４５】
理解を深めるために従来技術をある程度詳しく説明したが、明らかに、いくらかの変更と修正が添付の特許請求の範囲内で行われる可能性がある。従って、本実施形態は、例示的なもので、制限的なものではないと考えられ、本発明は、ここに示した詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲および等価物の範囲内で修正可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送モジュールに連結する様々な処理モジュールを示す典型的な従来技術の半導体処理クラスタツール構造を示す図であり、１つの処理もしくは搬送モジュール内のドアバルブが１つであるため、モジュールのいずれかの修理を可能にするためには処理および搬送モジュールそれぞれを停止する必要があることを示す図である。
【図２】搬送モジュールと処理モジュールのうち隣接した２モジュール間に位置した本発明の両面スロットバルブを示す図であり、搬送モジュールと処理モジュール間のバルブハウジングのバルブ真空容器に２つのドアバルブがあるため、モジュールのうち選択した一方を修理するのに選択したモジュールのみを停止すればよいことを示す図である。
【図３】対向した壁によって限定された幅を有するバルブ真空容器と、ウェーハを搬送モジュールから処理モジュールへ移動させるための各壁のスロットを示す本発明の両面スロットバルブの平面図であり１つのシャフトの動きにより２つのドアバルブのうち１つで選択的に１つのスロットを閉じて、選択されたモジュールの修理中に他方のモジュール内で作業を継続することが可能であることを示す図である。
【図４Ａ】バルブのそれぞれの第１ドアおよびそれぞれの第２ドアの動作制御を行うための制御装置の略図であり、制御装置が両面スロットバルブの操作に用いられるコンピュータワークステーションに接続されていることを示す図である。
【図４Ｂ】バルブの第１のドアおよび第２のドアの動作制御を容易にするための制御装置に入力を行う３つのスイッチを示す図である。
【図５】第２のクレードルに取り付けられた１本のシャフトと第１のクレードルに取り付けられた第２のクレードルを示す本発明の両面スロットバルブの縦断面図であり、それぞれ第１および第２のクレードル上の第１および第２モータがドアを開くもしくは閉位置に動かすことを示す図である。
【図６Ａ】開かつ上方位置にある本発明の２つのバルブドアと、２つのドアを支える単一シャフトとを示す略縦断面図である。
【図６Ｂ】他方のバルブドアの修理を容易にするために閉かつ上方位置にある本発明の左側バルブドアを示す図６Ａと同様の縦断面図である。
【図６Ｃ】バルブスロットの修理を容易にするために、下方かつ開位置にある本発明の２つのバルブドアを示す図６Ａおよび図６Ｂと同様の縦断面図である。
【図６Ｄ】他方のバルブドアの修理を容易にするために、閉かつ上方位置にある本発明の右側バルブドアを示す略図である。

Claims (6)

1. 半導体処理クラスタツール構造の配列内で用いる両面スロットバルブであって、
   第１の面および第２の面を有するハウジングであって、前記第１の面に第１のスロットおよび前記第２の面に第２のスロットを有し、前記ハウジングの第１の面に連結された第１のモジュールと前記ハウジングの第２の面に連結された第２のモジュールとの間の基板の搬送を可能にするハウジングと、
   前記ハウジング内で動くように取り付けられ、前記第１のスロットを閉じることを可能にする第１のドアと、
   前記ハウジング内で動くように取り付けられ、前記第２のスロットを閉じることを可能にする第２のドアと、
   前記第１および第２のドアのそれぞれに連結した単一シャフトであって、前記単一シャフトは中心位置を有し、前記単一シャフトが前記中心位置にある際に、前記第１のドアおよび前記第２のドアのそれぞれが、前記第１のスロットと前記第２のスロットのそれぞれから離れてそれらの間に位置する開位置にある、単一シャフトと、
   前記第１および第２のドアの一方を選択的にそれぞれの閉位置に移動させて、それぞれのスロットを閉じるための前記単一シャフトを支える複クレードルアセンブリと、
   を備え、
   前記複クレードルアセンブリは、
   第１および第２のクレードルと、
   各クレードルのための個別の駆動装置であって、それぞれが伸長位置を有し、それぞれの伸長位置にある際に、前記第１のドアおよび前記第２のドアが開位置に保たれるように前記単一シャフトを中心位置に保つ駆動装置と、
   を備え、
   前記第１のクレードルは、前記ハウジングに対して回動可能に取り付けられて前記第２のクレードルを支えており、前記第２のクレードルは、前記単一シャフトを支え、前記第１のクレードルに対して回動可能に取り付けらており、各駆動装置はそれぞれ収縮位置も有する、両面スロットバルブ。
2. 請求項１記載の両面スロットバルブであって、更に、
   前記個別の駆動装置を操作するための制御装置であって、前記個別の駆動装置の一方を伸長位置に置き、前記個別の駆動装置の他方を収縮位置に置き、前記第１および第２のドアの一方を選択的にそれぞれの閉位置に移動させて前記スロットを閉じるために、前記第１および第２のドアをバルブ開閉軌道に沿ってそれぞれの開および閉位置から閉および開位置へ移動させる制御装置を備える、両面スロットバルブ。
3. 半導体処理クラスタツール構造の配列内で用いる両面スロットバルブであって、
   第１の面および第２の面を有するハウジングであって、前記第１の面に第１のスロットおよび前記第２の面に第２のスロットを有し、前記ハウジングの第１の面に連結された第１のモジュールと前記ハウジングの第２の面に連結された第２のモジュールとの間の基板の搬送を可能にするハウジングと、
   前記ハウジング内で動くように取り付けられ、前記第１のスロットを閉じることを可能にする第１のドアと、
   前記ハウジング内で動くように取り付けられ、前記第２のスロットを閉じることを可能にする第２のドアと、
   前記第１と第２のドアのそれぞれに連結した単一シャフトと、
   前記第１および第２のドアの一方を選択的にそれぞれの閉位置に移動させて、それぞれのスロットを閉じるための前記単一シャフトを支える複クレードルアセンブリと、
   を備え、
   前記複クレードルアセンブリは、
   前記ハウジングを支持する枠と、
   前記ハウジングに対して動くように前記枠に取り付けられた第１のクレードルと、
   前記ハウジングに対して動くように前記第１のクレードルに取り付けられた第２のクレードルと、
   を備え、
   前記単一シャフトは、前記第１および第２のクレードルのそれぞれが前記ハウジングに対して動くことにより、前記ハウジング内の前記単一シャフトの位置が変化して、前記スロットの選択された一方が開または閉となるように、前記第２のクレードルに取り付けられている、両面スロットバルブ。
4. 請求項３記載の両面スロットバルブであって、
   前記複クレードルアセンブリは、更に、
   各クレードルを第１の共通の方向に移動させ、前記単一シャフトを移動させて前記スロットの一方を閉じるための駆動装置を含む、両面スロットバルブ。
5. 請求項３記載の両面スロットバルブであって、
   前記複クレードルアセンブリは、更に、
   各クレードルを第１の共通の方向に移動させ、前記単一シャフトを移動させて前記スロットの一方を閉じるとともに、各クレードルを第２の共通の方向に移動させ、前記単一シャフトを移動させて前記スロットの他方を閉じるための駆動装置を含む、両面スロットバルブ。
6. 処理モジュールと搬送モジュールを備えた半導体処理クラスタツール構造の配列内で用いる両面スロットバルブであって、
   第１の処理モジュール側および第２の搬送モジュール側を有する真空容器であって、第１の壁面を有する前記第１の側に取り付けられた処理モジュール用のスロットと、第２の壁面を有する前記第２の側に取り付けられた搬送モジュール用のスロットを有することによって、前記処理モジュールと前記搬送モジュール間の基板の搬送を可能にする前記真空容器と、
   第１の軌道に沿って前記処理モジュールおよび前記搬送モジュールそれぞれに対して近づく方向と離れる方向に前記真空容器内で動くことが可能なドア取り付け端として、前記第１の軌道にほぼ垂直である第２の軌道に沿って前記真空容器から離れる方向に動き、前記処理モジュールスロットと前記搬送モジュールとの間を直線的に開放することが可能なドア取り付け端を有する単一シャフトと、
   前記第１の軌道に沿って動くように前記単一シャフトの前記ドア取り付け端に取り付けられ、前記処理モジュール用スロットを開閉する第１のドアと、
   前記第１の軌道に沿って動くように前記単一シャフトの前記ドア取り付け端に取り付けられ、前記搬送モジュール用スロットを開閉する第２のドアと、
   上方位置と、前記直線的な開放路から離れて前記２つのスロットと各スロットの壁へのアクセスを可能にする下方位置との間の前記第２の軌道に沿って動くように、前記単一シャフトに取り付けられた前記第１および第２のドアと、
   前記ドア取り付け端が前記第２の軌道および前記第１の軌道に沿って動くように、前記単一シャフトを運ぶための複クレードルアセンブリであって、第１の軸を中心に回動するように前記第２のクレードルに取り付けられた第１のクレードルと、第２の軸を中心に回動するように前記真空容器に取り付けられた第２のクレードルとを有する、複クレードルアセンブリと、
   前記複クレードルアセンブリ上の軸駆動機構であって、前記第１の軌道に沿って前記処理モジュールと前記搬送モジュールのそれぞれに対して近づく方向と離れる方向に前記真空容器内で前記単一シャフトの前記ドア取り付け端を動かすために前記複クレードル上に設けられた第１の駆動機構と、前記第２の軌道に沿って前記真空容器に対して近づく方向と離れる方向に前記ドア取り付け端を動かすための第２の駆動機構とを有する軸駆動機構と、
   を備え、
   前記単一シャフトは前記第１のクレードルに取り付けられており、
   前記第１の駆動機構は、前記第１および第２のクレードルを回動させて、前記真空容器内で前記アクチュエータの前記ドア取り付け端を前記第１の軌道に沿って前記処理モジュールスロットおよび前記搬送モジュールスロットに対して近づく方向と離れる方向に動かすように前記第１および第２のクレードルに取り付けられており、
   前記第２の駆動機構は、前記ドア取り付け端を前記第２の軌道に沿って前記真空容器に対して近づく方向と離れる方向に動かすように前記第１のクレードルに取り付けられている、
   両面スロットバルブ。

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