JP6172442B2

JP6172442B2 - ゲートバルブ

Info

Publication number: JP6172442B2
Application number: JP2013095346A
Authority: JP
Inventors: 石垣　恒雄; 恒雄石垣; 洋己下田; 小川　浩司; 浩司小川
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP2014214863A

Description

本発明は、半導体処理装置におけるプロセスチャンバに取り付けられ、該プロセスチャンバと搬送室とを結ぶ開口を開閉するゲートバルブに関するものである。

半導体処理装置は、隔壁で隔てられたプロセスチャンバと搬送室とを有していて、該隔壁には開口が設けられ、前記搬送室から該開口を通じて半導体ウエハなどの被処理物を前記プロセスチャンバ内に搬入したあと、ゲートバルブで該開口を閉鎖し、前記プロセスチャンバ内に処理ガスを供給することにより、前記被処理物に対してフッ素（Ｆ）や酸素（Ｏ）等のラジカルでエッチングなどの処理を行うものである。

また、前記ゲートバルブは、一般に、弁板に取り付けたＯリング等のシール部材を前記開口の回りの弁シート面に接離させて該開口を開閉するように構成されており、発塵を防止するため、前記シール部材を弁シート面に押し付けて前記開口を閉鎖した際に、前記弁板のシール部材以外の部分が前記隔壁に接触しないようになっており、該弁板と隔壁との間には隙間（閉弁隙間）が形成される。
このため、前記半導体処理装置において、前記被処理物の処理時に、前記プロセスチャンバ内のラジカルが前記閉弁隙間を通じてシール部材に作用し、該シール部材を劣化させたり、該シール部材からの発塵を生じさせたりするという問題があった。

そこで、このような問題を解消するため、特許文献１及び特許文献２には、図５に概念的に示すように、開口２２を有する隔壁２０と弁板２１の一方と他方とに、該弁板２１が前記開口２２を閉鎖したとき相互に嵌合し合う凸壁２３と凹溝２４とを、シール部材２５より開口２２側の位置に配置し、該凸壁２３と凹溝２４との間に形成される幅の狭い屈折した隙間（プロテクト用隙間）２６の介在によってプロセスチャンバ内のラジカル等が前記シール部材２５へ到達するのを阻止するようにしている。

しかし、図５の従来例においては、弁板２１が開口２２を閉鎖した際に該弁板２１と隔壁２０との間に形成される閉弁隙間２７が、該開口２２の全周からシール部材２５に向けて真っ直ぐに延び、この隙間２７の途中に前記プロテクト用隙間２６が形成されているため、前記開口２２の全周から多量のラジカルが前記閉弁隙間２７内に直接進入することになり、一部のラジカルが前記プロテクト用隙間２６を通り抜けてシール部材２５に到達し易いという欠点があった。

特開平５−３１５２６２号公報特開２００６−５００８号公報

本発明の目的は、プロセスチャンバ内のラジカルが開口からシール部材に到達するのをより効果的に阻止することができるプロテクト用隙間を備えたゲートバルブを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明によれば、プロセスチャンバと搬送室とを結ぶ開口が形成された隔壁と、前記開口を開閉する弁板とを備えたゲートバルブにおいて、前記隔壁の前記弁板に対面する壁面には、前記開口の回りを取り囲む第１の凸壁と、該第１の凸壁の回りを取り囲む第１の凹溝と、該第１の凹溝の回りを取り囲む弁シート面とが設けられ、前記弁板の前記隔壁に対面する板面には、該弁板が前記開口を閉鎖したとき該開口の内部に嵌入し、該開口の端部内周に沿って狭小隙間を形成する第２の凸壁と、該第２の凸壁の回りを取り囲み、前記弁板が前記開口を閉鎖したとき前記隔壁の第１の凸壁が嵌入する第２の凹溝と、該第２の凹溝の回りを取り囲み、前記弁板が前記開口を閉鎖したとき前記隔壁の第１の凹溝内に嵌入する第３の凸壁と、該第３の凸壁の回りを取り囲み、前記隔壁の弁シート面に接離することにより前記開口を開閉するシール部材とが設けられており、前記隔壁の前記第１の凸壁の先端面と前記弁シート面とは同一面上に位置し、前記弁板の前記第２の凸壁の先端面と前記第３の凸壁の先端面とは同一面上に位置していることを特徴とするゲートバルブが提供される。

本発明において、前記第２の凸壁が前記開口の内部に嵌入したとき該第２の凸壁の外周と前記開口の内周との間に形成される前記狭小隙間の大きさは、前記隔壁の第１の凸壁が前記弁板の第２の凹溝内に嵌合したとき該第１の凸壁の先端と前記第２の凹溝の溝底との間に形成される隙間の大きさに対して同等以下であることが望ましい。

本発明によれば、弁板による開口の閉鎖時に、該弁板に形成した第２の凸壁が前記開口の内部に嵌入することによって該開口の端部に狭小間隙が形成されるようにしたので、該開口からプロテクト用隙間内に進入するラジカルの量をこの狭小間隙によって大幅に減少させることができ、このため、ラジカルに対するプロテクト機能に勝れると共に、プロテクト距離も短くて済むという勝れた特徴がある。

本発明に係るゲートバルブの断面図で、弁板が開口に対向した位置にあるが該開口を閉鎖していない状態の図である。図１の要部拡大図である。図１のゲートバルブにおいて、弁板が開口を閉鎖した状態の断面図である。図３の要部拡大図である。従来のゲートバルブの要部断面図である。

図１−図４は本発明に係るゲートバルブの一実施形態を示すものである。このゲートバルブ１は、半導体処理装置におけるプロセスチャンバ２と搬送室３との間に設置され、該プロセスチャンバ２と搬送室３とを結ぶ開口４を開閉するもので、弁箱５と、該弁箱５内に収容された弁板６とを有している。

前記弁箱５は、四角い箱形をしていて、相対する前後の隔壁５ａ，５ｂに横に長い矩形の前記開口４が形成され、該弁箱５の内部に、前方の隔壁５ａの開口４を開閉する横に長い矩形の前記弁板６が収容されている。
前記前方の隔壁５ａには、前記開口４を取り囲む矩形あるいは長円形の平坦面からなる弁シート面７が形成され、前記弁板６には、前記弁シート面７に接離して前記開口４を開閉する矩形あるいは長円形のＯリングからなるシール部材８が、取付溝８ａ内に嵌合されることにより装着されている。

前記弁板６の中央部には、円柱状をした弁シャフト９の上端が連結され、該弁シャフト９の下端部は、前記弁箱５の底部に気密に固定されたボンネット（不図示）を気密に貫通して前記弁箱５から下向きに延出し、該下端部にエアシリンダ等の駆動機構が連結されている。そして、前記駆動機構で前記弁シャフト９を駆動することにより、前記弁板６が、図１及び図２に示すように、前記開口４に対向しているがシール部材８で該開口４を閉鎖していない対向位置と、図３及び図４に示すように、前記シール部材８を前記弁シート面７に押し付けて前記開口４を閉鎖する閉鎖位置とに変位するようになっている。更に、前記弁板６は、図１の対向位置から前記駆動機構で前記弁シャフト９を軸線Ｌ方向に下降させることにより、前記開口４と非対向の全開位置にも変位することができる。

前記弁箱５の前方の隔壁５ａと前記弁板６とには、該弁板６が前記開口４を閉鎖しているとき、プロセスチャンバ２内のラジカルが前記開口４から前記シール部材８に到達するのを阻止するための屈折したプロテクト用隙間１０が形成されている。

このため、前記隔壁５ａの前記弁板６に対面する壁面には、前記開口４の回りを取り囲む第１の凸壁１１と、該第１の凸壁１１の回りを取り囲む第１の凹溝１２とが一体に形成され、該第１の凹溝１２の回りを取り囲むように前記弁シート面７が形成されている。
前記第１の凸壁１１の先端面と前記弁シート面７とは同一面上に位置し、前記第１の凸壁１１の幅は前記第１の凹溝１２の溝幅より小さい。

一方、前記弁板６の前記隔壁５ａに対面する板面には、該弁板６が前記開口４を閉鎖したとき該開口４の内部に嵌入し、該開口４の端部内周に沿って狭小隙間１４を形成する第２の凸壁１３と、該第２の凸壁１３の回りを取り囲み、前記弁板６が前記開口４を閉鎖したとき前記隔壁５ａの第１の凸壁１１が嵌入する第２の凹溝１５と、該第２の凹溝１５の回りを取り囲み、前記弁板６が前記開口４を閉鎖したとき前記隔壁５ａの第１の凹溝１２内に嵌入する第３の凸壁１６とが一体に形成されると共に、該第３の凸壁１６の回りを取り囲むように前記シール部材８が設けられ、前記第１の凸壁１１と、第１の凹溝１２と、第２の凸壁１３と、第２の凹溝１５と、第３の凸壁１６とにより、屈折した狭小な前記プロテクト用隙間１０が形成されている。前記開口４の端部の前記狭小隙間１４は、実質的に該プロテクト用隙間１０の入口を形成するものである。

前記弁板６における前記第２の凸壁１３の先端面と前記第３の凸壁１６の先端面とは、互いに同一面上に位置すると共に、前記シール部材８の先端とも同一面上に位置していることが望ましく、前記シール部材８が取り付けられたシール部材取付面１７は、前記第２の凸壁１３及び第３の凸壁１６の先端面より一段低い位置にあり、前記第３の凸壁１６の幅は前記第２の凹溝１５の溝幅より小さい。また、前記第２の凸壁１３の外周と前記開口４の内周との間に形成される前記狭小隙間１４の幅は、前記隔壁５ａの第１の凸壁１１の先端と前記弁板６の第２の凹溝１５の溝底１５ａとの間に形成される隙間の大きさと同等かあるいはそれ以下であることが望ましい。

上記ゲートバルブ１はこのように構成されているので、図３及び図４に示すように前記弁板６が開口４を閉鎖しているとき、該開口４内に嵌合する第２の凸壁１３によって該開口４の端部が絞られ、該第２の凸壁１３の周囲の前記狭小隙間１４のみを通じて該開口４が前記プロテクト用隙間１０に連通することになる。このため、該開口４から前記狭小隙間１４を通じて前記プロテクト用隙間１０内に進入できるラジカルは極端に減少し、ごく少数のラジカルだけが前記第２の凹溝１５まで到達できることになる。しかも、該第２の凹溝１５内まで進入したラジカルは、該第２の凹溝１５の溝底１５ａに対する入射角が大きいため、該溝底１５ａで入射角と等しい角度反射されて前記プロテクト用隙間１０の奥部即ち前記第１の凹溝１２及び第３の凸壁１６に向かうラジカルは更に減少し、殆どのラジカルはそれ以上シール部材８に向けて進入するのが防止されることになる。

従って、上記ゲートバルブ１は、従来品に比べてラジカルのプロテクト機能に勝れると共に、プロテクト距離も短くて済み、前記シール部材８及び弁シート面７を前記開口４により近接させて設けることができる。このため、シール面積を減少させることが可能になり、シール側に大気圧が加わり反対側に真空圧が加わる使い方をする場合に圧力負荷が小さくなるので、ゲートバルブの小型化及び軽量化を図ることができる。また、開口４内に嵌合する第２の凸壁１３の分だけ弁板６が厚くなるため、該弁板６の断面２次モーメントが上昇し、該弁板６の撓みが減少して閉弁時のシール性が向上するという利点もある。

１ゲートバルブ
２プロセスチャンバ
３搬送室
４開口
６弁板
７弁シート面
８シール部材
１１第１の凸壁
１２第１の凹溝
１３第２の凸壁
１４狭小隙間
１５第２の凹溝
１５ａ溝底
１６第３の凸壁

Claims

プロセスチャンバと搬送室とを結ぶ開口が形成された隔壁と、前記開口を開閉する弁板とを備えたゲートバルブにおいて、
前記隔壁の前記弁板に対面する壁面には、前記開口の回りを取り囲む第１の凸壁と、該第１の凸壁の回りを取り囲む第１の凹溝と、該第１の凹溝の回りを取り囲む弁シート面とが設けられ、
前記弁板の前記隔壁に対面する板面には、該弁板が前記開口を閉鎖したとき該開口の内部に嵌入し、該開口の端部内周に沿って狭小隙間を形成する第２の凸壁と、該第２の凸壁の回りを取り囲み、前記弁板が前記開口を閉鎖したとき前記隔壁の第１の凸壁が嵌入する第２の凹溝と、該第２の凹溝の回りを取り囲み、前記弁板が前記開口を閉鎖したとき前記隔壁の第１の凹溝内に嵌入する第３の凸壁と、該第３の凸壁の回りを取り囲み、前記隔壁の弁シート面に接離することにより前記開口を開閉するシール部材とが設けられており、
前記隔壁の前記第１の凸壁の先端面と前記弁シート面とは同一面上に位置し、前記弁板の前記第２の凸壁の先端面と前記第３の凸壁の先端面とは同一面上に位置している、
ことを特徴とするゲートバルブ。
前記第２の凸壁が前記開口の内部に嵌入したとき該第２の凸壁の外周と前記開口の内周との間に形成される前記狭小隙間の大きさは、前記隔壁の第１の凸壁が前記弁板の第２の凹溝内に嵌合したとき該第１の凸壁の先端と前記第２の凹溝の溝底との間に形成される隙間の大きさに対して同等以下であることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。