JP6836911B2 - 仕切弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに連設される第１室と第２室との間に介設されて両室を仕切る仕切弁装置に関する。

従来、処理すべき基板に対し、真空雰囲気下で熱処理、成膜処理やエッチング処理といった複数の処理を施す真空処理装置として、基板を保持した状態で搬送する搬送ロボットが配置される中央の搬送室と、この搬送室を囲うように配置される複数の処理室とを備える所謂クラスターツールが知られている。これら搬送室と各処理室との間には、両室を仕切る仕切弁装置を介設することが一般である。

仕切弁装置としては、搬送室と処理室との連設方向に位置する壁面部分に一対の透孔が開設された弁箱を有し、弁箱内に、一方の透孔の周縁部に圧接するシール部材としてのＯリングを備えて透孔を閉塞する閉弁位置と、透孔から離間して透孔を開放する開弁位置との間で移動自在な弁体が設けられるものが、例えば特許文献１で知られている。

このような仕切弁装置のシール部材としては、フッ素ゴムやパーフルオロエラストマー等のゴム製のＯリングが一般に用いられる。このため、弁体を閉弁位置に移動させると、Ｏリングが透孔の周縁部に圧接して固着する場合がある。Ｏリングが固着した状態で弁体を閉弁位置から移動させると、Ｏリングからパーティクルが飛散して浮遊する虞がある。浮遊したパーティクルが透孔を通って各室へと入り込むと、基板の表面に付着するという問題がある。

特開２０１２−１１４２９３号公報

本発明は、以上の点に鑑み、シール部材から飛散したパーティクルが透孔を通って各室に入り込むことを可及的に抑制することができる仕切弁装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、互いに連設される第１室と第２室との間に介設されて両室を仕切る本発明の仕切弁装置は、第１室と第２室との連設方向に位置する壁面部分に一対の透孔が開設された弁箱を有し、弁箱内に、一方の透孔の周縁部に圧接するシール部材を備えて透孔を閉塞する閉弁位置と、透孔から離間して透孔を開放する開弁位置との間で移動自在な弁体が設けられ、弁箱内に、弁体の連設方向両側に位置させて透孔より大きな面積を持つ一対の遮蔽板を弁体の移動方向と同方向に移動自在に設け、閉弁位置から弁体を移動させるとき、遮蔽板により透孔を遮蔽するように構成し、弁体側に位置する遮蔽板の表面部分に複数の突条が設けられることを特徴とする。

本発明によれば、閉弁位置から弁体を移動させるときに一対の遮蔽板により透孔を遮蔽するため、固着したシール部材から飛散したパーティクルは、一対の遮蔽板の間の空間に閉じこめられて浮遊する。これら遮蔽板の間の空間で浮遊するパーティクルは、遮蔽板に衝突して遮蔽板表面に吸着されたり、遮蔽板への衝突を繰り返した後に落下したりする。従って、シール部材から飛散したパーティクルが透孔を通って各室に入り込むことを可及的に抑制することができる。

本発明においては、前記弁体のシール部材が圧接する前記弁箱の壁面部分に、一方の遮蔽板を格納する格納空間が形成されていることが好ましい。

本発明においては、弁体側に位置する遮蔽板の表面部分に複数の突条を設けて遮蔽板の表面積を増加させることが好ましい。また、少なくとも一方の遮蔽板を多孔質材料で形成することで、遮蔽板表面だけでなく、孔内にもパーティクルを吸着させることができる。

また、本発明においては、少なくとも一方の遮蔽板を絶縁物で覆われる金属板で構成し、前記金属板に電源から電圧を印加して遮蔽板表面を帯電させることで、浮遊するパーティクルをより吸着しやすくできる。

本発明の実施形態の仕切弁装置を適用したクラスターツールを説明する模式図。 図１に示す仕切弁装置ＩＶを示す模式断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、弁体及び遮蔽板の一連の動作を示す図。 本発明の実施形態の変形例に係る遮蔽板を示す模式断面図。 本発明の実施形態の他の変形例に係る遮蔽板を示す模式断面図。

以下、図面を参照して、クラスターツールで構成された真空処理装置に組み付けられたものを例に、本発明の実施形態の仕切弁装置ＩＶについて説明する。図１を参照して、ＳＭは、真空処理装置たるスパッタリング装置である。スパッタリング装置ＳＭは、処理すべき基板Ｗを保持する搬送ロボットＲが配置される中央の搬送室Ｔと、この搬送室Ｔを囲むように配置される処理室Ｃ１，Ｃ２及びロードロック室Ｌ１，Ｌ２とを備える。これら搬送室Ｔ、処理室Ｃ１，Ｃ２及びロードロック室Ｌ１，Ｌ２は、図示省略の真空ポンプにより夫々真空引きできるようになっている。搬送ロボットＲとしては、例えば、ロボットアーム１１と、ロボットアーム１１の先端に取り付けられて基板Ｗを保持するロボットハンド１３とを有する公知のフロッグレッグ式のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。

搬送室Ｔと処理室Ｃ１，Ｃ２及びロードロック室Ｌ１，Ｌ２との間には、本実施形態の仕切弁装置ＩＶが介設され、互いに連設される両室を隔絶できるようになっている。以下、図２及び図３も参照して、第１室を搬送室Ｔ、第２室を処理室Ｃ１とし、搬送室Ｔと処理室Ｃ１との間に介設される仕切弁装置ＩＶについて説明する。仕切弁装置ＩＶは弁箱２０を有し、搬送室Ｔと処理室Ｃ１との連設方向に位置する弁箱２０の壁面部分２０ａ，２０ｂに一対の透孔２１ａ，２１ｂが開設されている。弁箱２０内には弁体２２が設けられ、弁体２２は透孔２１ｂが設けられた壁面部分２０ｂと対向する面２２ａにシール部材２３としてのＯリングを備える。Ｏリング２３は、例えば、弁体２２の面２２ａに設けた図示省略の凹溝に装着される。Ｏリング２３としては、フッ素ゴムやパーフルオロエラストマー等のゴム製の公知のものを用いることができるため、ここでは詳細な説明を省略する。弁体２２の底面２２ｂには、弁箱２０の底壁２０ｃに開設された透孔を貫通する公知の駆動手段２４の駆動軸２４ａが連結されている。駆動手段２４を作動させることにより、弁体２２が、図３（ａ）に示す如くＯリング２３を透孔２１ｂの周縁部に圧接して透孔２１ｂを閉塞する閉弁位置と、図２に示す如く透孔２１ｂから離間して透孔２１ｂを開放する開弁位置との間で移動自在となっている。弁箱２０内には、弁体２２の連設方向両側に位置させて透孔２１ｂより大きな面積を持つ一対の遮蔽板２５を弁体２２の移動方向と同方向に移動自在に設けられている。詳細には、各遮蔽板２５の底面には図示省略する駆動手段の駆動軸２６が連結され、弁体２２を閉弁位置から移動させるとき、遮蔽板２５により透孔２１ｂを遮蔽するようになっている。遮蔽板２５としては、例えば、酸化アルミニウム等の多孔質材料により形成されたものを用いることができる。尚、Ｏリング２３が圧接する弁箱２０の壁面部分２０ｂには格納空間２７が形成され、この格納空間２７に搬送室Ｔ側の遮蔽板２５を格納できるようになっている。

次に、図２を参照して、処理室Ｃ１について説明する。処理室Ｃ１を画成する真空チャンバ３０の底壁には、排気口３０ａが設けられ、この排気口３０ａに図示省略の真空ポンプに通じる排気管が接続され、処理室Ｃ１内を真空引きできるようになっている。真空チャンバ３０の側壁にはガス源に通じるガス管３１が接続され、このガス管３１に介設された図示省略のマスフローコントローラにより、Ａｒ等の希ガスからなるスパッタガスを処理室Ｃ１内に所定流量で導入できる。真空チャンバ３０の天井部には、成膜しようとする薄膜の組成に応じて適宜選択されるターゲット３２が配置され、ターゲット３２の上面には、ボンディング材を介してＣｕ等の金属製のバッキングプレート３３が接合され、成膜時にターゲット３２が冷却される。ターゲット３２には、公知の構造を有するスパッタ電源Ｅ１からの出力が接続され、スパッタリング時、ターゲット３２に直流電力が投入される。バッキングプレート３３の上方には、ターゲット３２の下面（スパッタ面）の下方空間に磁場を発生させる公知構造を有する磁石ユニット３４が配置され、ターゲット３２からスパッタ粒子を効率よくイオン化している。真空チャンバ３０の底部には、ターゲット３２に対向させてステージ３５が配置され、基板Ｗがその成膜面を上側にして位置決め保持されるようにしている。また、処理室Ｃ１内には、上下の防着版３６ｕ，３６ｄが配置され、真空チャンバ３０の内壁面にスパッタ粒子が付着しないようにしている。

上記スパッタリング装置ＳＭは、特に図示しないが、マイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた公知の制御手段を有し、この制御手段により、搬送ロボットＲの作動、スパッタ電源Ｅ１の稼働、後述する電源Ｅ２の稼働、弁体２２用の駆動手段２４の作動、遮蔽板２５用の駆動手段の作動、マスフローコントローラの稼働や真空ポンプの稼働等を統括管理するようになっている。以下、上記スパッタリング装置ＳＭを用いて基板Ｗ表面に薄膜を成膜する成膜方法について説明する。

先ず、大気中でロードロック室Ｌ１に基板Ｗを投入し、ロードロック室Ｌ１を所定圧力まで真空引きした後、搬送ロボットＲによりロードロック室Ｌ１から搬送室Ｔに基板Ｗを搬送する。仕切弁装置ＩＶの弁体２２を開弁位置に移動させて、搬送ロボットＲにより基板Ｗを搬送室Ｔから処理室Ｃ１内のステージ３５上に搬送し、仕切弁装置ＩＶの弁体２２を閉弁位置に移動させる。次いで、処理室Ｃ１内にスパッタガスを導入し、スパッタ電源Ｅ１からターゲット３２に電力投入することでプラズマを発生させ、ターゲット３２からのスパッタ粒子を基板Ｗ表面に付着、堆積させて薄膜を成膜する。

ところで、成膜中、処理室Ｃ１と搬送室Ｔとを隔絶するため、閉弁位置の弁体２２のＯリング２３が透孔２１ｂの周縁部に圧接して固着する場合がある。基板Ｗに対する成膜が終了し、Ｏリング２３が固着した状態で弁体２２を閉弁位置から移動させると、Ｏリング２３からパーティクルが飛散して浮遊する。

そこで、本実施形態では、図３（ａ）に示す閉弁位置から弁体２２を移動させるのに先立ち、図３（ｂ）に示すように透孔２１ａ，２１ｂを遮蔽する位置まで一対の遮蔽板２５，２５を上方に移動させる。このため、図３（ｃ）に示すように弁体２２を閉弁位置から移動させるときに、遮蔽板２５，２５によって透孔２１ａ，２１ｂが遮蔽され、Ｏリング２３から飛散したパーティクルは遮蔽板２５，２５の間の空間に閉じこめられて浮遊する。これら遮蔽板２５，２５の間の空間で浮遊するパーティクルは、遮蔽板２５，２５に衝突して遮蔽板２５，２５の表面に吸着されたり、遮蔽板２５，２５への衝突を繰り返した後に弁箱２０内に落下する。従って、Ｏリング２３から飛散したパーティクルが透孔２１ａ，２１ｂを通って処理室Ｃ１や搬送室Ｔに入り込むことを可及的に抑制することができる。これにより、基板Ｗ表面へのパーティクルの付着を抑制することができる。

尚、弁体２２が開弁位置に移動した後、または開弁位置に移動してから所定時間が経過した後、一対の遮蔽板２５，２５を下方に移動させて、搬送ロボットＲにより基板Ｗを処理室Ｃ１から搬送室Ｔを介してロードロック室Ｌ２に搬送し、ロードロック室Ｌ２を大気圧までベントし、成膜済みの基板Ｗを取り出す。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲であれば、適宜変形が可能である。上記実施形態では、格納空間２７に一方の遮蔽板２５を格納しているが、格納空間を設けずに、搬送室Ｔに一方の遮蔽板２５を設けてもよい。

また、上記実施形態では、弁箱２０の壁面部分２０ｂに格納空間２７を形成しているが、弁箱２０の壁面部分２０ａに格納空間を形成してもよい。この場合、閉弁位置では、壁面部分２０ａに開設された透孔２１ａの周縁部に弁体２２のＯリングが圧接するように構成される。

上記実施形態では、遮蔽板２５として平板を例に説明したが、図４に示すように、弁体２２側に位置する遮蔽板２５，２５の表面部分に複数の突条２５ａを設けてもよい。これによれば、遮蔽板の表面積を増加させることができる。

また、上記実施形態では、遮蔽板２５として多孔質材料により形成されたものを例に説明したが、図５に示す遮蔽板２５０のように、シリコーンラバーや酸化アルミニウム等の絶縁物２５２で覆われた銅板等の金属板２５１で構成してもよい。この場合、金属板２５１に公知の電源Ｅ２からの出力を接続して、金属板２５１に所定の電圧を印加して遮蔽板２５０を帯電させることで、浮遊するパーティクルをより吸着しやすくできる。

上記実施形態では、シール部材２３としてフッ素ゴムやパーフルオロエラストマー等のゴム製のＯリングを例に説明したが、シール部材２３の断面形状は円形に限られず、例えば、矩形やＸ形であってもよく、シール機能を有する公知形状のシール部材を用いることができる。また、シール部材２３が弁体２２に設けた凹溝に装着される場合に限らず、シール部材２３と弁体２２とが加硫接着されていてもよい。

ＩＶ…仕切弁装置、Ｔ…搬送室（第１室）、Ｃ１…処理室（第２室）、２０…弁箱、２１ａ，２１ｂ…透孔、２２…弁体、２３…Ｏリング（シール部材）、２５，２５０…遮蔽板、２５ａ…突条、２５１…金属板、２５２…絶縁物、２７…格納空間、Ｅ２…電源。

Claims (4)

1. 互いに連設される第１室と第２室との間に介設されて両室を仕切る仕切弁装置であって、
   第１室と第２室との連設方向に位置する壁面部分に一対の透孔が開設された弁箱を有し、弁箱内に、一方の透孔の周縁部に圧接するシール部材を備えて透孔を閉塞する閉弁位置と、透孔から離間して透孔を開放する開弁位置との間で移動自在な弁体が設けられるものにおいて、
   弁箱内に、弁体の連設方向両側に位置させて透孔より大きな面積を持つ一対の遮蔽板を弁体の移動方向と同方向に移動自在に設け、閉弁位置から弁体を移動させるとき、遮蔽板により透孔を遮蔽するように構成し、
   弁体側に位置する遮蔽板の表面部分に複数の突条が設けられることを特徴とする仕切弁装置。
2. 前記弁体のシール部材が圧接する前記弁箱の壁面部分に、一方の遮蔽板を格納する格納空間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の仕切弁装置。
3. 少なくとも一方の遮蔽板が、多孔質材料により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の仕切弁装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の仕切弁装置であって、少なくとも一方の遮蔽板が絶縁物で覆われる金属板で構成されるものにおいて、
   前記金属板に電圧を印加する電源を更に備えることを特徴とする仕切弁装置。

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