JPH1050791A - 改良スリットバルブドア - Google Patents

改良スリットバルブドア

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JPH1050791A
JPH1050791A JP8079084A JP7908496A JPH1050791A JP H1050791 A JPH1050791 A JP H1050791A JP 8079084 A JP8079084 A JP 8079084A JP 7908496 A JP7908496 A JP 7908496A JP H1050791 A JPH1050791 A JP H1050791A
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wall
ring
seal
recess
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JP8079084A
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Fred Freerks
ダブリュー. フルークス フレデリック
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 堆積チャンバ等の壁に設けられた開口を封止
する効果的なシールを形成する。 【解決手段】 本発明は、半導体プロセスチャンバの壁
に設けらたれ開口をシールするための改良スリットバル
ブドアである。このスリットバルブドアは、脱着可能な
インサートを収容するための凹部を備えた開口カバープ
レートから構成されている。Oリングシールは、このイ
ンサートを取り巻くように設置され、インサートが開口
カバープレートの凹部にはめ込まれたときに、Oリング
が開口カバープレートのOリング受座内へ移動する。イ
ンサートが凹部に収容され、凹部の底から突出したネジ
によってカバープレートに固定されるにつれて、Oリン
グを保持するばち形溝が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造に使
用される真空プロセスチャンバの改良に関し、特に、こ
のようなチャンバの壁に形成された封止用開口のための
改良スリットバルブドアに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
の製造中は、半導体ウェハ上に種々の材料からなる層を
堆積あるいはエッチングする必要がある。これは、通
常、プロセス装置の堆積チャンバあるいはエッチチャン
バ内で行われる。なお、プロセス装置が行う作業は、添
付図面の図1に示されている。
【0003】典型的なプロセス装置では、多数のシリコ
ンウェハ10がウェハ昇降機12内に積み重ねられてい
る。個々のウェハ14は、ロボットアーム16によって
昇降機から連続的に取り出され、開口、すなわちスリッ
ト19を通じて特定のチャンバ18内に挿入される。こ
のスリットは、通常は方形であり、ウェハ14を運搬す
るロボットのブレードがかろうじて通れるようになって
いる。
【0004】この図では、4個の独立したチャンバ1
8、18.1、18.2及び18.3が示されている。
各チャンバは、それぞれ各自のスリット19、19.
1、19.2及び19.3を有しており、ロボットアー
ム16は、四つのチャンバの全てにウェハを供給する。
ひとたびウェハ14がチャンバ内に挿入されると、開口
19は、スリットバルブ閉鎖機構20と一般的に呼ばれ
る機構によって閉じられる。なお、簡単のため、図に
は、一つの閉鎖機構しか示していない。しかし、実際に
は、各スリット19、19.1、19.2及び19.3
は、各自が閉鎖機構を有している。スリット19が閉じ
られた後、組立工程が始まる。この組立工程には、通
常、減圧圧力になるまでチャンバを排気する工程、又は
チャンバ内に反応性プロセスガスを導入する工程、或い
はこれらを組み合わせた工程が含まれる。このため、チ
ャンバは隔離した環境におく必要があり、上記のスリッ
トは、真空封止可能なようにしておく必要がある。上記
の組立工程がひとたび完了すると、閉鎖機構20は、ス
リット19を開くように作動する。この後、ウェハ14
は、ロボットアーム16によってチャンバ18から取り
出され、別のプロセスチャンバ18.1に挿入される
か、あるいはラック12に戻される。
【0005】図2は、スリットバルブドア21を開放及
び閉鎖するための一つの実現可能な機構を示している。
但し、この他の機構も存在している。米国特許5,27
5,303号には、二つの例が説明されている。なお、
同公報の開示内容は、参照文献として本明細書に取り入
れられている。図2(a)に示される閉鎖機構20は、
開口カバープレート22及びシール30を備えたスリッ
トバルブドア21を含んでいる。この閉鎖手段は、図2
(a)及び(b)に示されるように、リンク機構28を
一つしか有していないように見える。これは、精密な図
示の結果として描かれたものであり、通常、閉鎖手段
は、スリットバルブドア21の向かい合う端にそれぞれ
平行に配置された同一のリンク機構を少なくとも二つ含
んでいる。しかしながら、図2(b)のリンク機構28
は、空気作動式ロッドであっても良い。
【0006】図2(a)において、スリットバルブドア
21は、半導体反応チャンバ18の側壁24中に設けら
れた開口19を閉鎖し、封止するように示されている。
図示しない軸ピンと協同するリンク機構28は、チャン
バ側壁24から遠い開放位置(破線で図示)21′か
ら、実線で示される封止位置21へドア21を移動させ
る。ドア21及びチャンバ壁24間の封止を高めるため
に、周形状がO形のリング30が、ドア21の表面26
に設けられた溝40内にはめ込まれている。通常、この
Oリングは、弾性で圧縮性の耐熱材料から作られる。工
業上、最も良く使用されるOリングは、エラストマー材
料から構成されている。
【0007】図3に示されるように、このOリング30
は、通常、ドア21の壁対向面26に形成されたばち形
(Z形)溝40中に保持される。このOリング30は、
溝40内に圧入される。図から明らかなように、溝40
の側面42は、内側に傾斜しながら面26に向かって上
向きに延び、面26に絞り46を形成している。この絞
りは、Oリング30の直径よりも狭くなっている。Oリ
ング30は、ひとたび絞り46を通過させて押し込んで
しまえば、絞り46及び溝40の底面44間に保持され
る。
【0008】チャンバの内部雰囲気の汚染は堆積及びそ
の関連作業にとって有害であり、製造される半導体ウェ
ハに欠陥を生じさせることから、プロセス中のこのよう
な汚染を最小限に抑えなければならないことは、半導体
製造工業において周知となっている。上記のOリングシ
ールは、プロセスガスがスリット19を通じてプロセス
チャンバ外に漏出すること、及び雰囲気が流出すること
を防止して、そこからの汚染を低減することを目的とし
ている。
【0009】残念なことに、上述した従来技術の装置
は、望まれているほどスリット19を封止していない。
絞り46がOリング30よりも狭いため、Oリング30
に力を加えて絞り46を通さなければならず、これによ
って、Oリング30の封止面が傷つき、反応チャンバの
内外にガスを漏出させてしまう場合がある。また、Oリ
ング30が装着時にねじれたり、装着後に不均一な張り
が加えられる場合もある。いずれの場合でも、Oリング
30は均一な寸法を有さず、ばち形溝40内に適切に収
まらない。これでは、もっと効果の少ないシールを用い
た場合と同様に、性能が悪く、寿命が短くなってしま
う。
【0010】次に、図4(a)及び図4(b)には、他
の問題点が示されている。ここで、図4(a)は、ばち
形溝40を備えた従来技術のスリットバルブドアの表面
26の関連部分を示す平面図である。図3に示されるよ
うに、このばち形溝40は、自身の開口部41の方が自
身の底面44よりも狭くなっている。このため、溝40
は、その全長にわたって均一となり、かつ、面26の縁
から始まらないように、あるいは面26の縁で終わらな
いように機械加工することが困難となっている。均一な
ばち形溝は、溝40を面26の縁から出発させることに
より得ることができるが、これは、単純にルータービッ
トを面26に押し込むことによって溝40を出発させる
のに比べて、一般的にあまり理想的でないと考えられて
いる。ルータービットによる場合、このルータービット
は、ばち形溝40を切削しながら閉ループ内を進行した
後、その出発点で停止する。この作業によれば、溝の開
口41より幅が広く、溝の底面44(図3に示されてい
る)ほどの幅を有する穴48が出発点に形成されること
になる。穴48の周辺には、図3の絞り46を設けるこ
とはできず、このため、この箇所でOリング30を保持
することはできない。このことは、Oリング30の封止
能力に悪影響を与える。
【0011】Oリング30を保持するばち形溝40から
のOリング30の取り外しを容易にするためには、小溝
50を、溝40と直交し、溝の底面44と一平面をなす
下面を有するように面26内に切削する。これにより、
Oリング30は、Oリング30の下方に位置する小溝5
0に小さな道具を挿入することによってこじり出せるよ
うになる。しかし、これは、二つの問題点を生じさせ
る。第一に、Oリング30が、ばち形溝40の側面42
によって支持されなくなることである。第二に、小さな
道具を使ってOリング30を取り外すと、ばち形溝の底
40を小溝50との交差点付近で傷つける場合があるこ
とである。これらの問題点は、いずれも、Oリングシー
ル30の効果を低減させてしまう。
【0012】従って、堆積チャンバやその他同種類のも
のの壁に設けられた開口を封止(シール)する手段であ
って、より効果的なシールを形成し、プロセスチャンバ
内部の汚染をさらに低減でき、このシールを交換するた
めの作業中止時間を削減できるように長い寿命を有し、
好ましくは現存のバルブ閉鎖機構に最小限の労力で簡単
に取り付けられるような手段を実現する必要が生じてい
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
プロセスチャンバの壁に設けられた開口を封止するため
の改良されたスリットバルブドアが提供される。このド
アは、開口カバープレートと、この開口カバープレート
の凹部と嵌合する取り外し可能なインサートと、この開
口カバープレート及びインサート間に保持されるOリン
グシールと、を含んでいる。このインサートが開口カバ
ープレートの凹部にはめ込まれると、略均一な面(a ge
nerally uniform face)が画定される。この面は、スリ
ットバルブドアが閉じられたときに、前記壁の開口と対
向する。
【0014】上記の開口カバープレートは、肩部及び内
側に傾いた壁により画定されるOリング受座を備えた上
記のインサートを収容するための凹部を有している。こ
のインサートは、このインサートが前記凹部に収容され
たときに肩部及び傾斜壁と組み合わさって、ばち形溝を
画定するような傾斜面を有している。このばち形溝は、
カバープレート及びインサート間にOリングシールを保
持するようになっている。上記のインサートは、ネジに
よってカバープレートに固定される。このネジは、カバ
ープレートの背面から上記凹部内に通され、インサート
にねじ込まれる。Oリングは、インサートの下部を取り
巻くように設置され、この下部によって保持される。こ
の後、この下部は、上記の凹部に挿入される。ネジが締
められるにつれて、Oリングは、Oリング受座の肩部に
接触するまでインサートとともに上記凹部内に移動す
る。Oリング受座の肩部は、Oリングが上記凹部内にそ
れ以上移動しないようにする。さらにネジを締めると、
インサートの傾斜面がOリングと接触するようになり、
この傾斜面は、OリングをOリング受座の内側傾斜壁に
押し当てる。こうして、Oリングは、肩部、内側傾斜壁
及び傾斜面によって所定の位置に保持される。Oリング
の一部分は、カバープレート及びインサートによって画
定される前記略均一面から突出しており、このOリング
の突出部は、スリットバルブドアが閉じられたときにチ
ャンバ壁と接触するようになっている。
【0015】副次的なOリングシールは、ネジが通る穴
のまわりに形成された溝の中に配置されて、これらの穴
を封止し、スリットバルブドア自体からの漏出防止を補
助する。本発明を改良した態様では、Oリング受座は、
肩部と内側傾斜壁との間に、丸みを帯びたかどを有して
いる。この丸みかどは、鋭い角度を有する尖ったかどよ
りも機械加工が容易であるという利点を有している。こ
れによって、Oリング、肩部及び内側傾斜壁の間に存在
するポケットの容積が減って、OリングがOリング受座
に収容されたときにポケットに閉じ込められる空気の量
が低減され、所定の位置にOリングが保持されるように
して取り外しを困難にしている真空が減少する。
【0016】本発明の一つの利点は、より効果的なシー
ルを設けることでチャンバ内部の汚染が低減されること
である。これは、スリットバルブドアに設置されたOリ
ングのねじれや不均一な張りや不均一な配置を抑えるこ
とにより達成される。
【0017】さらに、本発明は、Oリングシールの取り
外しを容易にする。本発明によれば、スリットバルブド
アの保持溝の表面に傷をつけてシールの効果を減らすこ
とがあるこじり具(prying tool)を使用する必要はな
くなる。
【0018】また、本発明は、Oリングシールがスリッ
トバルブドアに装着されるときにOリングシールに加わ
る圧迫を少なくし、Oリングに損傷を与える可能性を低
減して、その寿命を延ばすという利点を有する。これ
は、Oリングを頻繁に交換する必要がなくなり、Oリン
グの交換のための作業中止時間を削減できることを意味
する。
【0019】さらに、本発明は、現存のプロセス装置に
取り付けて、図2(a)に示される従来技術のスリット
バルブドアと交換することができるという利点をも有し
ている。
【0020】
【発明の実施の形態】図5には、Oリング30を保持し
た本発明に係るスリットバルブドアが示されており、こ
れは符号51によって全体的に示されている。図示のよ
うに、このスリットバルブドアは、開口カバープレート
52(しばしば、ドアと呼ぶ)という形態の第1の部分
を、インサート54という形態の第2の部分と複合させ
た状態で備えている。このカバープレート52は、イン
サート54を収容するために面58に形成された凹部5
6を有しており、このインサート54は、受座面60を
有している。この受座面60は、カバープレート52と
インサート54を複合させたときに凹部56の底面90
と隣接する。カバープレート52は、さらにOリング受
座62を含んでいる。このOリング受座62は、内側に
傾斜した壁66と、Oリング30を支持するための肩部
64を形成する階段構造とを含んでいる。壁66及び肩
部64間の開先角度は、通常、60〜63度である。壁
66及び肩部64は、ばち形(Z形)Oリング保持装置
の3個の主側面のうちの2個を画定している。インサー
ト54は、傾斜面70を含む上部突出リップを有してい
る。この傾斜面70は、インサート54が凹部56に収
容されたときに肩部64の上に突出し、この結果生じた
ばち形溝に対して内側に傾斜するように形成されてい
る。このようにして、ばち形Oリング保持装置の第三の
主側面が画定される。
【0021】Oリング30をはめ込むため、このOリン
グ30は、インサート54がカバープレート52内へ押
し下げられる前に、まず、インサート54の下部63を
取り巻くように設置される。この下部63は、弾性のO
リング30がその上に張られた状態で保持されるような
大きさを有している。この後、インサート54の下部6
3は、カバープレートに形成された凹部56に挿入され
る。これに伴って、Oリング30は、まず、カバープレ
ート壁66の先端を通過し、それから肩部64に支えら
れて、凹部56の内部へこれ以上移動できないようにさ
れる。しかし、インサート54は、凹部56内に押し込
まれ続け、これに伴って、Oリング30は傾斜面70に
向かって上昇し、その後、傾斜面70を覆いながら広が
る。また、これにより、Oリング30はOリング受座6
2に押し込まれ、傾斜壁66と接触するようになる。こ
のとき、インサート54の下面60は、凹部56の底面
90の付近に位置する。インサート54がカバープレー
ト52の凹部56に収容されると、傾斜面70、壁66
及び肩部64の組み合わせは、ばち形のOリング保持装
置を画定する。このばち形Oリング保持装置は、Oリン
グ30を保持するのに役立つ絞り(restriction)72
を通じて外に口を開けている。Oリング30は、インサ
ート54をカバープレート52と複合させることによっ
て絞り72が形成される前にOリング受座62に収容さ
れるため、Oリングシール30を装着するために力を加
えてやる必要はほとんどない。これにより、Oリング3
0を均一に張った状態で設置できるようになり、Oリン
グに絞りを通過させる必要から生じていたOリング30
の損傷が防止されて、より好適なシールが形成される。
さらに、Oリングシール30は、問題なく取り外して交
換することができる。
【0022】カバープレート52は、自身の背面80か
ら凹部56の内部に延びる、二つの対称に配置された穴
76を有している。インサート54は、ネジ74によっ
てカバープレート52に接合される。このネジ74は、
穴76を通ってカバープレート52を貫通し、インサー
ト54の受座面60に雌ねじを切って設けられた穴78
にねじ込まれる。ネジ74を適切に締めることにより、
インサート54の上壁は、カバープレート52の面58
の近傍に引き込まれる。ネジ74を締めるにつれて、イ
ンサート54を取り巻くように設置されたOリング30
は、肩部64に押し当てられる。肩部64は、Oリング
30が凹部56の内部へそれ以上移動するのを防ぎ、O
リング30を傾斜面70に向かって強制的に持ち上げ
る。これにより、Oリング30は、壁66に接するよう
に押し込まれる。ネジ74をさらに締めると、傾斜面7
0、壁66及び肩部64からOリング30に加えられる
圧迫力が大きくなり、これによって、カバープレート5
2及びインサート54間のシールが高まる。
【0023】次に、本発明を改良した形態には、カバー
プレート52及びインサート54間に複数の副シール8
6が含まれている。複数の溝88は、凹部56内に、穴
76のまわりを完全に一周するように形成されている。
それぞれの副Oリングシール86は、溝88内に設置さ
れており、溝88内に設置されたときに凹部56の底面
90の上に突出するような寸法を有している。インサー
ト54がカバープレート52の凹部56に収容される
と、受座面60は副Oリングシール86と接触するよう
になり、これによって穴74が封止されるようになって
いる。これは、カバープレート52及びインサート54
間における空気の漏出を一層防ぐという利点を有してい
る。インサート54は簡単に取り外すことができ、これ
によってこれらの副Oリングシール86に作業の手が届
くようになるので、本構造のスリットバルブドアにおい
て副Oリングシール86を着脱することは容易である。
そして、装着が容易であることから、Oリングシールに
損傷を与える可能性を低減して、より好適なシールを設
けることができる。
【0024】本発明をさらに改良した形態には、図6に
示されるように、壁66及び肩部64間に、丸みを帯び
たかど82が設けられている。この丸みかど82は、鋭
い角度を有する尖ったかどよりも機械加工が容易である
という利点を有している。この特徴は、Oリング30、
肩部64及び壁66の間に画定されるポケット84内に
閉じ込められた空気の容積を低減するという利点も有し
ている。これにより、ネジ74を締めてOリング30を
圧縮したときに、傾斜面70がOリング30をポケット
内にさらに押し込んでポケット84の容積を低減するの
で、シールがより好適なものとなる。Oリング30は、
既に壁66及び肩部64に接触して、ポケット84を効
果的にシールしている。閉じ込められた空気は、真空応
用分野で通常行われているように、壁及び肩部に計画的
に設けられた通気孔を通じて逃がすことができる。
【0025】以上、本発明を好適な実施形態と関連づけ
て詳細に図示及び説明してきたが、ここで形式において
も細部においても種々の変更や変形が可能であること
は、当業者であれば理解できるであろう。従って、特許
請求の範囲は、本発明の真の趣旨と範囲に包含される前
記の変更や変形を全てカバーすることを意図している。
【0026】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明によ
れば、堆積チャンバ等の壁に設けられた開口を封止する
従来よりも効果的なシールを形成することができ、これ
によって、チャンバの内部汚染を低減することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】4個の半導体反応チャンバを有する半導体プロ
セス装置を上方から示す図である。
【図2】図2(a)は、反応チャンバ壁に設けられた開
口を覆うのに使用されるスリットバルブドアを示す側立
面図であり、図2(b)は、チャンバ壁に設けられた開
口を覆うのに使用されるインライン活性化システムを備
えたスリットバルブドアを示す側立面図である。
【図3】従来技術のスリットバルブドアの詳細な断面図
であり、シール及びシール保持用手段を示している。
【図4】図4(a)は、図3の従来技術のスリットバル
ブドアの縦断面図であり、図4(b)は、図4(a)の
ライン4−4に沿った横断面図である。
【図5】本発明に係るスリットバルブドアの縦断面図で
あり、反応チャンバに設けられた開口を覆っているとこ
ろを示している。
【図6】図5のスリットバルブドアの詳細な断面図であ
り、主シール及び主シール保持用手段を示している。
【符号の説明】
19…スリット、24…チャンバ壁、30…Oリング、
51…スリットバルブドア、52…カバープレート、5
4…インサート、56…凹部、60…受座面、62…O
リング受座、63…インサートの下部、64…肩部、6
6…傾斜壁、70…傾斜面、72…絞り、86…副Oリ
ングシール、88…溝。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体反応チャンバの壁に形成された開
    口を封止するためのスリットバルブドアであって、 (i)前記壁と係合して前記開口を封止するための主シー
    ルと、 (ii)互いに着脱可能なように固定され、複合したときに
    前記主シール用の保持装置を画定する第一及び第二の部
    分を少なくとも含む開口カバープレートと、 を備えるスリットバルブドア。
  2. 【請求項2】 前記開口カバープレートが壁対向面を含
    み、前記第一及び第二の部分の複合体がシール保持装置
    を画定しており、このシール保持装置は、側面及び底
    面、並びに前記主シールの少なくとも一部が前記壁対向
    面から突出するようにこの主シールを保持するための、
    前記壁対向面上の開口を有している請求項1記載のド
    ア。
  3. 【請求項3】 前記複数の側面は絞りを画定し、これら
    の側面及び前記底面の間に前記シールの大部分が保持さ
    れる請求項2記載のドア。
  4. 【請求項4】 一つの側面と前記底面との交差部が、く
    ぼんでいる請求項3記載のドア。
  5. 【請求項5】 前記第一の部分は、凹部を含んでおり、
    この凹部は、前記第二の部分を収容するための壁と、こ
    の凹部の壁に形成され、前記第二の部分が前記凹部に収
    容されたときに自身と前記第二の部分との間に前記主シ
    ールを保持するための肩部と、を有している請求項2記
    載のドア。
  6. 【請求項6】 前記第一及び第二の部分は、それぞれ、
    前記反応チャンバの壁の外面と接触すべき面を含んでい
    る請求項5記載のドア。
  7. 【請求項7】 前記第一及び第二の部分の前記各面は、
    前記第二の部分が前記凹部に収容されたときに前記壁対
    向面を画定する請求項6記載のドア。
  8. 【請求項8】 前記肩部は、前記第二の部分が前記凹部
    に収容されたときにほぼ台形の主シール保持装置の底面
    を画定する請求項5記載のドア。
  9. 【請求項9】 前記第一及び第二の部分間に設置された
    副シールをさらに備える請求項2記載のドア。
  10. 【請求項10】 前記凹部が、側面及び底面を含み、前
    記副シールがこの底面に設置されている請求項9記載の
    ドア。
  11. 【請求項11】 前記底面は、前記副シールを保持する
    ために形成された溝を有している請求項10記載のド
    ア。
  12. 【請求項12】 周壁の開口を封止するためのスリット
    バルブであって、 (i)前記開口よりも大きな面積の凹部を有し、前記開口
    を覆うように形成されたドア部と、 (ii)前記ドア部の前記凹部内に着脱可能に固定すること
    ができ、前記壁に隣接する前記ドア部の一部分と協同し
    て自己の周囲に溝を形成するインサートと、 (iii)前記溝内に配置することのできるエラストマーシ
    ール部材(elastomericsealing member)と、 を備えるスリットバルブ。
  13. 【請求項13】 前記開口が、ほぼ方形である請求項1
    2記載のスリットバルブ。
  14. 【請求項14】 前記ドア部及びインサートのそれぞれ
    が、前記周壁に向かって内側に傾斜している前記溝を画
    定している請求項12記載のスリットバルブ。
  15. 【請求項15】 前記ドア部が、前記周壁とほぼ平行な
    肩部であって前記溝の一部を形成する肩部をさらに備え
    ている請求項14記載のスリットバルブ。
  16. 【請求項16】 前記ドア部は、前記凹部にはめ込むこ
    とのできる突出物をさらに備えており、前記エラストマ
    ーシール部材は、この突出物の周囲に保持できるように
    なっている請求項14記載のスリットバルブ。
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