KR101084493B1

KR101084493B1 - 게이트 밸브 및 반도체 제조 장치

Info

Publication number: KR101084493B1
Application number: KR1020090019837A
Authority: KR
Inventors: 신지 고모토; 토시히사 노자와
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2011-11-17
Also published as: CN101533762A; TW201005861A; JP2009218477A; KR20090097802A; US20090230342A1; JP5000555B2; TWI401762B; US8091863B2; CN101533762B

Abstract

(과제) 봉지 부재(sealing member)의 열화에 의한 시일성(sealability)의 저하 및 파티클의 발생을 방지하여, 가동률을 유지할 수 있는 게이트 밸브 및 반도체 제조 장치를 제공한다.

(해결 수단) 반도체 제조 장치의 프로세스 처리가 행해지는 처리 유닛(10)과 프로세스 처리가 행해지는 웨이퍼를 반송하는 반송실(8)과의 사이에 형성되는 게이트 밸브(20)로서, 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)와, 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)에 구비한 O링(34a)과, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)와, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)에 구비한 O링(34b)과, 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)와 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)와의 사이에 단열재(30)를 구비한다.

게이트 밸브, 봉지 부재, O 링

Description

게이트 밸브 및 반도체 제조 장치 {GATE VALVE AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}

본 발명은, 게이트 밸브 및 반도체 제조 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 프로세스 처리 장치에 기판을 출입시키는 개구를 봉지(seal)하는 게이트 밸브와, 그것들을 구비하는 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

집적 회로나 액정, 태양 전지 등 많은 반도체 디바이스에 플라즈마 기술은 널리 이용되고 있다. 플라즈마 기술은 반도체 제조 과정의 박막의 퇴적이나 에칭 공정 등으로 이용되고 있지만, 보다 고(高)성능 그리고 고기능의 제품을 위해, 예를 들면 초미세 가공 기술 등 고도의 플라즈마 처리가 요구된다. 특히, 마이크로파대(band)의 플라즈마를 이용하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다.

플라즈마 처리를 행할 때, 플라즈마 처리를 행하는 실내는 고온 진공 상태로 유지된다. 기판을 출입시키는 반송실과 플라즈마 처리실은 게이트 밸브로 구분된다. 게이트 밸브에 구비한 O링은 플라즈마 분위기에 의한 열화가 눈에 띄지만, 내(耐)플라즈마성과 시일성(sealability)을 겸비한 O링은 존재하지 않는다. 플라 즈마 분위기 등으로 O링이 열화된 것이 원인인 파티클의 발생이나 시일성의 저하에 의해, 처리 기판의 불량이 발생하는 것을 예방하기 위해, 정기적으로 O링의 교환을 행하는 일이 많다. 그것은 O링 교환 횟수를 늘리는 등의 메인터넌스(maintenance) 시간의 증가, 그에 수반되는 장치 가동 시간의 감소로 연결된다.

특허문헌 1에는, O링의 열화에 의한 파티클 발생을 방지하고, 그리고 시일성 저하를 방지한 플라즈마 프로세스 장치가 기재되어 있다. 특허문헌 1의 기술은, 반응실과 반송실의 사이에 2개의 게이트 밸브를 형성하고, 반응실측에 금속 메시(mesh) 형상의 O링, 반송실측에 불소 수지계의 O링을 형성하여 플라즈마 분위기를 차단한다.

[특허문헌 1] 일본공개특허공보 2004-141803호

플라즈마 처리는 고온에서 행하기 때문에, 연결한 게이트 밸브도 고온하에 놓여진다. 게이트 밸브에 구비한 봉지 부재는, 고온 혹은 빈번히 온도를 오르내리게 하는 조건하에서 사용한 경우, 상온에서 사용한 경우에 비하여 열화되기 쉬워, 파티클의 발생으로 연결되거나 내구 기간이 짧아져 교환 빈도가 높아진다. 또한, 시일성의 신뢰도도 낮아지는 경우가 있다.

또한, 내플라즈마성을 갖는 봉지 부재는, 시일성을 갖는 봉지 부재에 비하여 내구 기간이 짧고 교환 횟수가 많지만, 그때마다 플라즈마 프로세스 장치를 정지, 혹은 대기 개방 등을 행하기 때문에 작업 효율이 떨어진다.

본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 봉지 부재의 열화에 의한 시일성의 저하 및 파티클의 발생을 방지하여, 가동률을 유지할 수 있는 게이트 밸브 및 반도체 제조 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따른 게이트 밸브는,

반도체 제조 장치의 프로세스 처리가 행해지는 프로세스 처리실과, 상기 프로세스 처리가 행해지는 기판을 반송하는 반송실과의 사이에 형성되는 게이트 밸브로서,

상기 프로세스 처리실측의 개구부를 개폐하는 프로세스 처리실측 게이트 밸브와,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성되어, 상기 프로세스 처리실의 개구부와 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브의 밸브체와의 틈을 밀봉하는 봉지 부재(sealing member)와,

상기 반송실측의 개구부를 개폐하는 반송실측 게이트 밸브와,

상기 반송실측 게이트 밸브에 형성되어, 상기 반송실의 개구부와 상기 반송실측 게이트 밸브의 밸브체와의 틈을 밀봉하는 봉지 부재와,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브와 상기 반송실측 게이트 밸브와의 사이의 열전도를 억제하는 단열재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도, 상기 프로세스 처리의 분위기에 대한 내성을 가져도 좋다.

특히, 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 시일성을 가져도 좋다.

또한 특히, 프로세스 처리는 플라즈마 처리이며, 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 내플라즈마성을 가져도 좋다.

바람직하게는, 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 프로세스 처리실측에 접하도록 놓여진 내측의 봉지 부재와, 상기 내측의 봉지 부재를 둘러싸도록 놓여진 외측의 봉지 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내측의 봉지 부재와 상기 외측의 봉지 부재는 각각, 열, 마이크로파 및, 플라즈마(라디칼(radical))의 적어도 하나에, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 내성을 갖고, 상기 내측의 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도, 상기 프로세스 처리의 분위기에 대한 내성을 가져도 좋다.

추가로 또한, 상기 내측의 봉지 부재는 상기 외측의 봉지 부재보다도 플라즈마(라디칼) 내성을 갖고, 상기 외측의 봉지 부재는 상기 내측의 봉지 부재보다도 시일성을 가지며, 그 시일성은 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재와 동등해도 좋다.

본 발명의 제2 관점에 따른 반도체 제조 장치는,

프로세스 처리가 행해지는 프로세스 처리실과,

상기 프로세스 처리가 행해지는 기판을 반송하는 반송실과,

상기 프로세스 처리실과 상기 반송실을 연결하는, 본 발명의 제1 관점에 따른 게이트 밸브를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 2이상의 상기 프로세스 처리실과,

상기 2이상의 프로세스 처리실의 각각과 상기 반송실을 연결하는 복수의 게이트 밸브를 구비하고,

상기 2이상의 프로세스 처리실과 상기 반송실을 연결하는 게이트 밸브의 적어도 1개는, 본 발명의 제1 관점에 따른 게이트 밸브인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 게이트 밸브 및 반도체 제조 장치에 의하면, 봉지 부재의 열화에 의한 시일성의 저하 및 파티클의 발생을 방지하여, 가동률을 유지할 수 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

(실시 형태)

이하, 본 발명의 제1 관점에 따른 게이트 밸브에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙여, 그 설명은 반복하지 않는다. 도1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다. 예를 들면 반도체 제조 장치(1)는, 플라즈마 처리를 포함하는 반도체 제조 공정의 웨이퍼 제조에 사용되는 장치이다.

반도체 제조 장치(1)는, 처리 스테이션(2)과, 카세트 스테이션(3)으로 구성된다. 처리 스테이션(2)은, 유닛 반송 기구(7)와, 반송실(8)과, 임시 재치대(temporary holding stage; 9)와, 처리 유닛(10, 11, 12, 13)이 형성된다. 반송실(8)과 처리 유닛(10, 11, 12, 13)은 게이트 밸브(20, 21, 22, 23)로 연결하고 있다.

카세트 스테이션(3)은, 카세트 재치대(4)가 형성되어, 외부로부터 웨이퍼 카세트 단위로 공급되는 웨이퍼(W)를 카세트(5)로부터 반도체 제조 장치(1)로 반입하고, 또한, 처리 후의 웨이퍼(W)를 반도체 제조 장치(1)로부터 카세트(5)로 반출한다. 카세트 재치대(4)에서의 웨이퍼(W)의 반송은, 스테이션 반송 기구(6)에 의해 행해진다. 스테이션 반송 기구(6)는, 카세트 재치대(4) 상에 복수로 올려놓여진 카세트(5)에 액세스 가능하도록, 수평 방향(실선 화살표 방향)으로 이동 가능하며, 그리고, 승강(昇降)(지면 수직 방향으로 이동) 가능하다. 또한, 처리 스테이션(2)으로부터 카세트 재치대(4)로 웨이퍼(W)를 반송할 수 있도록, 회전(파선 화살표 방향으로 이동) 가능하다.

처리 스테이션(2)으로 반입된 웨이퍼(W)는 임시 재치대(9)에 놓여지고, 반송 기구가 스테이션 반송 기구(6)로부터 유닛 반송 기구(7)로 전환된다. 유닛 반송 기구(7)도 스테이션 반송 기구(6)와 마찬가지로, 수평 방향으로 이동 가능하며, 승강이나 회전도 가능하다. 유닛 반송 기구(7)에 의해, 웨이퍼(W)는 반송실(8)로 보내진다. 반송실(8)로부터 처리 유닛(10, 11, 12, 13)으로 반입될 때에, 반송실(8)과 처리 유닛(10, 11, 12, 13)의 사이에 있는 게이트 밸브(20, 21, 22, 23)가 열려진다. 게이트 밸브(20, 21, 22, 23)의 칸막이는 상하로 슬라이드하여 개폐한다.

웨이퍼(W)를 순서대로 각 처리 유닛을 이동시키면서 처리를 행한다. 제어부는 처리 프로그램 등을 기억하고 있는 ROM 등으로 구성되고, 반도체 제조 장치(1) 전체와, 구성하고 있는 개개의 처리 유닛(10, 11, 12, 13)의 시스템을 제어한다. 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는 재차, 임시 재치대(9)에 놓여지고, 스테이션 반송 기구(6)에 의해 처리 스테이션(2)으로부터 반출된다.

도2 는 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치(1)의 게이트 밸브의 단면도이다. 도3 은, 반도체 제조 장치(1)의 일부로, 플라즈마 처리할 수 있는 유닛의 단면도이다. 게이트 밸브(20, 21, 22, 23)는, 처리 유닛(10, 11, 12, 13)으로부터의 분위기를 차단하여, 반송실(8)로의 누출을 방지한다.

게이트 밸브(20)는, 게이트 밸브(20a)와, 게이트 밸브(20b)와, 게이트 밸 브(20a)와 게이트 밸브(20b)의 사이의 단열재(30)를 구비한다. 게이트 밸브(20a)는, 밸브상자(31a)와, 밸브체(32a)와, 스템(stem; 33a)과, 밸브체(32a)에 형성한 O링(34a)을 구비한다. 게이트 밸브(20b)는, 밸브상자(31b)와, 밸브체(32b)와, 스템(33b)과, 밸브체(32b)에 형성한 O링(34b)을 구비한다. 밸브상자(31a, 31b), 밸브체(32a, 32b), 스템(33a, 33b)은, 전파 실드 효과가 있는 소재, 예를 들면 알루미늄 등으로 형성된다.

게이트 밸브(20a)는 처리 유닛(10)측에 있고, O링(34a)은 처리 유닛(10)의 분위기를 밀봉한다. O링(34a)은, 처리 유닛(10)의 분위기에 내성이 있는 것으로, 예를 들면, 내플라즈마성 및, 내열성이 있는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로비닐에테르계(FFKM) 등이 있다.

게이트 밸브(20b)는 반송실(8)측에 있고, O링(34b)은 반송실(8)과 처리 유닛(10)을 구분하는 역할을 가진다. O링(34b)은, 시일성이 높은 것으로, 예를 들면, 불소 고무 등이 있다.

처리 유닛(10)은, 플라즈마 처리를 할 수 있는 유닛으로, 플라즈마 처리실(반응실)(40)과, 도파관(41)과, 안테나(42)와, 천판(top plate; 43)과, 가스 도입구(44)와, 기판 지지대(45)로 구성된다. 반응실(40)은 천판(43)에 의해 막혀져 있다. 이때 반응실(40) 내는, 진공 펌프로 10mPa∼수 10Pa 정도의 비교적 압력이 낮은 고(高)진공 상태로 해둔다. 천판(43) 상에는, 안테나(42)가 결합되어 있다. 안테나(42)에는, 도파관(41)이 접속되어 있다. 안테나(42)는 마이크로파를 지름방향으로 퍼지게 하는 RLSA(라디칼 슬롯 안테나)와, 마이크로파 파장을 압축하는 지 파판(wavelength-shortening plate)으로 이루어지고, 천판(43)은 유전체로 형성된다. 마이크로파원으로부터 도파관(41)을 통과하여 마이크로파를 공급하고, 안테나(42)로부터 방사된다. 마이크로파는 천판(43)을 전파하여 편파면(plane of polarization)을 가지며, 전체로서 원편파(circulary polarized wave)를 형성한다.

반응실(40) 내에 마이크로파가 급전되어 플라즈마를 방사할 때, 가스 도입구(44)로부터, 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 및, 질소(N₂) 등의 불활성 가스를, 필요에 따라 수소 등의 프로세스 가스와 함께 도입함으로써, 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 플라즈마를 형성한다. 형성한 플라즈마로, 기판 지지대(45)에 설치한 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

플라즈마를 형성하고 있는 사이, 처리 유닛(10)의 반응실(40)은, 고(高)진공 상태 그리고, 플라즈마 발생에 최적인 높은 온도로 유지된다. 게이트 밸브(20)는 2단계의 밸브의 사이에 구비한 단열재(30)로 열전도를 억제하면서, 처리 유닛(10)과 반송실(8)을 차단할 수 있다. 그 때문에 반도체 제조 장치(1)의 다른 처리 유닛(11, 12, 13) 및 반송실(8)에 온도의 영향을 주는 일 없이, 플라즈마 처리를 할 수 있다.

플라즈마 처리 전후의 게이트 밸브(20)에 있어서의 조작을 설명한다. 게이트 밸브(20)의 2개의 밸브체(32a, 32b)를 하강시켜 게이트 밸브(20)를 개방하고, 유닛 반송 기구(7)로 웨이퍼(W)를 처리 유닛(10)으로 반입한다. 반응실(40)의 기판 지지대(45)에 플라즈마 처리를 행하는 웨이퍼(W)를 올려놓는다. 반송실(8)측의 밸브체(32b)를 상승시켜 게이트 밸브(20b)를 닫고, 반응실(40) 및 게이트 밸브(20) 내를 진공 펌프로 진공 흡인한다. 그 후, 처리 유닛(10)측의 밸브체(32a)를 상승시켜 게이트 밸브(20a)를 닫고, 반응실(40)에서 플라즈마 처리를 행한다.

O링(34a)은 플라즈마 분위기에 노출되기 때문에, 내플라즈마(라디칼)성이 있는 것을 선택한다. 처리 유닛(10)은, 플라즈마 발생에 최적인 온도에서 유지된다. 처리 유닛(10)에 연결한 게이트 밸브(20a)는 대략 150도 내지 200도에서 유지되고 있기 때문에, 게이트 밸브(20a)에 구비하는 O링(34a)은 내열성도 아울러 가질 필요가 있다.

O링(34b)은 처리 유닛(10)의 분위기를 차단하고, 반송실(8)측으로의 누출 및, 반송실(8)측의 분위기의 처리 유닛(10)으로의 침입을 방지할 수 있도록, 시일성이 높은 것을 이용한다. 반응실(40) 내의 플라즈마 분위기는, 게이트 밸브(20a)에 구비한 O링(34a)에 의해 억제되기 때문에, 게이트 밸브(20) 내 및 반송실(8) 내로 도달할 수 없다. 그 때문에, 게이트 밸브(20b)에 구비한 O링(34b)은 플라즈마 분위기에 노출되지 않아 열화되기 어려워져, 시일성의 저하 및 파티클 발생을 방지할 수 있다.

또한, 게이트 밸브(20) 내의 단열재(30)로 열전도가 차단되기 때문에, 게이트 밸브(20b)의 온도를 반송실(8)(통상 실온임)과 동일한 온도로 유지할 수 있다. O링(34b)은 고온이나 온도 변화의 영향을 받지 않기 때문에 열화되기 어려워져, 시일성의 신뢰도를 유지할 수 있다. 온도를 고려하지 않아도 좋기 때문에, 보다 시일성을 갖는 O링(34b)을 선택하는 것도 가능하다. 파티클의 발생이나 시일성의 저 하에 의한 문제가 적어지고, O링(34b)의 교환 횟수도 줄어, 메인터넌스에 드는 시간이 적어진다.

플라즈마 처리를 끝낸 웨이퍼(W)는, 반입과 역수순으로 반출이 행해진다. 우선 게이트 밸브(20a)의 밸브체(32a)를 하강시켜 게이트 밸브(20a)를 열고, 진공 흡인을 멈춘다. 다음으로 게이트 밸브(20b)의 밸브체(32b)를 하강시켜 게이트 밸브(20b)를 연다. 처리 유닛(10)과 반송실(8)의 사이를 개방한 후에, 유닛 반송 기구(7)에 의해 웨이퍼(W)는 처리 유닛(10)으로부터 반출된다. 처리 유닛(10)은 고온이라도, 단열재(30)에 의해 처리 유닛(10)측으로부터의 열전도가 차단되기 때문에, 게이트 밸브(20b)를 반송실(8)(통상 실온임)과 동일한 온도로 유지할 수 있다. 처리 유닛(10) 내나 게이트 밸브(20) 내에서 파티클이 발생한 경우, 열영동(thermophoresis) 현상에 의해, 온도가 급격히 내려가는 부분 부근의 게이트 밸브(20b) 내벽에 파티클이 부착된다. 그 결과, 파티클의 부유(floating)가 적어, 웨이퍼(W)나 처리 유닛(10)을 깨끗한 채로 유지할 수 있다.

처리 유닛(10)에 연결한 게이트 밸브(20a)의 O링(34a)에, 내플라즈마(라디칼)성 및 내열성이 있는 것을 이용했다고 해도, 반송실(8)에 연결한(온도가 낮은) 게이트 밸브(20b)의 O링(34b)과 비교하면 내구 기간이 짧다. 그 때문에 처리 유닛(10)측의 쪽이 교환 빈도가 높아, 게이트 밸브(20a)의 O링(34a)만을 소정 기간 경과후에 교환하는 일이 있다. 그때는, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)를 닫음으로써, 처리 유닛(10)을 반송실(8)로부터 차단한 공간으로 하여, 반도체 제조 장치(1)의 다른 처리 유닛(11, 12, 13)을 정지하는 일 없이 O링(34a)을 교환할 수 있 다.

또한, 처리 유닛(10)의 플라즈마 처리 온도가 높아, O링(34a)이 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로비닐에테르계(FFKM) 등의 수지제의 O링에서는 내열성이 불충분할 때, 금속제의 O링이 사용된다. 금속제의 O링은 압축한 상태로 유지하면 소성 변형하기 때문에 정기적으로 교환할 필요가 있지만, 게이트 밸브(20)를 이용함으로써, 다른 처리 유닛(11, 12, 13)을 정지하는 일 없이 O링(34a)을 교환할 수 있어, 반도체 제조 장치(1)의 가동률을 유지할 수 있다.

도4(a) 는, 본 발명의 실시 형태의 변형예를 나타내는 게이트 밸브의 단면도이다. 도4(b) 는, 게이트 밸브의 밸브체의 부분 평면도이다. 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)에 구비한 O링(34a)의 외측에 O링(35a)을 형성하고 있는 것 이외는, 도2 와 동일하다. 내측이 되는 O링(34a)쪽이 외측의 O링(35a)과 비교하여, 처리 유닛(10)의 분위기에 노출된다. O링(34a)과 O링(35a)은, 아주 근소하지만 떨어져 있어, 간극(clearance)이 있다.

처리 유닛(10)으로부터의 열전도는, 게이트 밸브(20a)와 게이트 밸브(20b)의 사이에 있는 단열재(30)를 이용하여 차단하고 있어, 반송실(8)측과 게이트 밸브(20b)의 온도가 상승하지 않도록 하고 있다. 게이트 밸브(20a)의 O링(34a, 35a)은 내열성을 가질 필요가 있지만, 게이트 밸브(20b)의 O링(34b)은 내열성을 가질 필요는 없다.

1개의 봉지 부재로 시일성, 내플라즈마(라디칼)성, 내열성 및, 마이크로파 차단성 모두를 만족시키는 것은 곤란하다. 본 실시 형태에 따른 게이트 밸브(20) 에서는, 다른 특성을 갖는 O링을 조합함으로써 효과적으로 플라즈마 분위기를 차단하고 있지만, 게이트 밸브(20a)에 구비하는 O링을 2중으로 함으로써, 보다 효과를 높이는 것이 가능하다. 플라즈마 분위기의 차단뿐만 아니라, 기능성이나 내성의 조합에 의해 O링(34a, 35a, 34b)의 각각의 열화를 최소한으로 그치게 하여, 파티클 발생의 방지나, O링(34a, 35a, 34b)의 교환 빈도를 적게 할 수 있다.

예를 들면, 내측의 O링(34a)은 내플라즈마(라디칼)성과 내열성이 있는 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로비닐에테르계(FFKM)로, 외측의 O링(35a)은 마이크로파를 차단할 수 있는 도전성이 있고, 내열성을 갖는 것으로 구성할 수 있다. 외측의 O링(35a)으로 마이크로파를 방지함으로써, O링(34a)만의 경우와 비교하여, 보다 O링 열화 요인으로부터 반송실(8)측의 O링(34b)을 보호하는 것이 가능해진다.

또한, 반송실(8)측의 O링(34b)은, O링(34a, 35a)에 비하여 시일성이 높은 것을 구비하고 있으면 좋고, 내플라즈마성이나 내열성 등에 대해서는 고려하지 않아도 좋다. O링(34b)은 플라즈마 분위기 등의 열화 요인에 노출되기 어려워, 온도 변화나 고온에 의한 영향도 없기 때문에, 시일성의 신뢰도는 높고, 교환도 적어진다.

처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)의 외측의 O링(35a)에, 반송실(8)측의 O링(34b)과 동등한 높은 시일성을 갖게 해도 좋다. 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)를 개폐하는 것만으로 처리 유닛(10)과 반송실(8)을 차단할 수 있다. 이때, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)는 시일성을 높이기 위해 이용해도 좋고, 통상은 사용하지 않고 O링(34a, 35a)을 교환할 때에만 이용하는 방법도 있다. 반도체 제조 장치(1)의 다른 처리 유닛(11, 12, 13)을 가동시킨 채로 O링(34a, 35a, 34b)의 교환을 할 수 있어, 보다 가동률을 유지할 수 있다.

내측의 O링(34a)과 외측의 O링(35a)과의 간극에 불활성 가스를 도입함으로써, O링(35a)을 플라즈마(라디칼)로부터 보호할 수 있다. 또한, 간극으로 도입하는 가스량 혹은 간극의 압력을 측정하여, 소정의 값을 초과한 것에 의해, O링(34a)의 열화를 검출할 수도 있다. 단, 이들을 실시하려면, 불활성 가스를 간극에 도입하는 수단을 형성할 필요가 있고, 또한 O링의 열화를 검출하려면, 가스량 측정 수단 혹은 압력 측정 수단이 별도로 필요해진다.

O링의 기능성의 조합이나 소재는, 처리 내용에 맞추어 임의로 선택이 가능하다. 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)의 O링을 2중으로 구비했지만, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)의 O링을 2중으로 해도 좋고, 양쪽의 게이트 밸브(20a, 20b)의 O링을 2중으로 해도 좋다. 실시 형태의 예에 한정되지 않고, 임의로 선택할 수 있다.

본 발명의 제2 관점에 따른 반도체 제조 장치에 대하여 설명한다. 반도체 제조 장치는, 예를 들면, 플라즈마 처리할 수 있는 유닛을 구비한 장치이다. 반도체 제조 장치(1) 및 플라즈마 처리 유닛을 행하는 처리 유닛(10)은, 도1 및 도3 에서 설명한 것과 동일하다. 또한, 반도체 제조 장치(1)에 있는 반송실(8)과 처리 유닛(10)과의 사이에 있는 게이트 밸브(20)는, 도2 에서 설명한 것과 동일하다.

반도체 제조 장치(1)의 처리 스테이션(2)에 있어서, 카세트 단위로 운반된 웨이퍼(W)는, 처리 유닛(10, 11, 12, 13)을 순번으로, 반송실(8)과 각 처리 유 닛(10, 11, 12, 13)간을 교대로 이동하면서 모든 처리가 행해진다. 반송실(8) 및 각 처리 유닛(10, 11, 12, 13)은, 웨이퍼 표면의 자연 산화막을 방지하기 위해 질소 등의 불활성 가스를 퍼지(purge)한 공간이거나, 깨끗한 워크 에어리어(work area)이거나, 일반 분위기와 다른 분위기의 에어리어인 경우가 많다. 특히, 처리에 플라즈마 처리를 포함하는 경우, 각 처리 유닛(10, 11, 12, 13) 및 반송실(8)은, 대기압보다도 진공 상태에 있는 경우가 많다.

처리 유닛(10)에서는, 플라즈마 처리가 행해진다. 처리 유닛(10)과 반송실(8)을 연결하고 있는 게이트 밸브(20)는, 처리 유닛(10)측에 게이트 밸브(20a), 반송실(8)측에 게이트 밸브(20b)의 2단계의 게이트 밸브로 구성되고, 게이트 밸브(20a)와 게이트 밸브(20b)와의 사이는 단열재(30)가 구비된다.

플라즈마 형성시, 처리 유닛(10)은 고온으로 되어, 처리 유닛(10)에 연결한 게이트 밸브(20)에 열전도가 일어난다. 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)는 고온으로 되지만, 단열재(30)에 의해 열전도가 차단된다. 게이트 밸브(20b)는 반송실(8)과 동일한 온도이며, 반송실(8)측으로의 열전도가 없고, 다른 처리 유닛(11, 12, 13)으로 온도의 영향도 없다. 게이트 밸브(20b)는 고온으로 되지 않고, 또한, 온도 변화의 영향도 받지 않기 때문에, 게이트 밸브(20b)에 형성한 O링(34b)은 내열성을 고려하지 않고, 시일성을 중시하여 O링을 선택할 수 있다.

게이트 밸브(20a)에 형성한 O링(34a)은, 내플라즈마성, 내열성의 기능을 갖는 O링을 선택함으로써, 열화를 방지하면서 처리 유닛(10)의 플라즈마 분위기가 반송실(8)측으로 이동하는 것을 방지한다. O링(34b)은, O링(34a)에 의해 플라즈마 분위기로부터 보호되고, 그리고, 단열재(30)에 의해 온도에 따른 영향도 받지 않아, O링 열화 요인에 노출되기 어렵기 때문에, 시일성의 신뢰도가 높고, 교환 빈도도 적어진다.

플라즈마 처리 후는, 웨이퍼(W)를 반출입하기 위해 게이트 밸브(20)를 개방하면, 고온인 반응실(40)과 저온인 반송실(8)의 사이에서 열전도가 일어나지만, 단열재(30)에 의해 억제되어, 반송실(8)측의 게이트 밸브(20b)는 반송실(8)과 동일한 온도, 통상은 실온으로 된다. 처리 유닛(10) 내(內)나 게이트 밸브(20) 내에서 파티클이 발생한 경우, 열영동 현상에 의해 파티클은 게이트 밸브(20b)의 내벽 부근에 부착되기 때문에, 파티클의 부유가 적어, 웨이퍼(W)나 처리 유닛(10)을 깨끗한 채로 유지할 수 있다.

처리 유닛(10)측의 O링(34a)은, 내플라즈마성, 내열성을 구비하지만, O링(34b)에 비하여 교환 빈도는 높다. 게이트 밸브(20b)를 닫아 처리 유닛(10)과 반송실(8)을 차단하여, 처리 유닛(10)을 독립한 공간으로서 취급하기 때문에, O링(34a)의 교환뿐만 아니라, 처리 유닛(10)의 메인터넌스를 행하고 있는 때라도, 처리 유닛(11, 12, 13)을 가동할 수 있다.

또한, 게이트 밸브(20)의 처리 유닛(10)측의 게이트 밸브(20a)를, 처리 유닛(10)의 분위기에 접하도록 놓여진 내측의 O링(34a)과, 그것을 둘러싸도록 놓여진 외측의 O링(35a)의 2중 구조로 하여, 각각에 기능을 갖게 하는 것도 할 수 있다. 내플라즈마(라디칼)성, 내열성, 마이크로파 차단 효과 중 어느 하나의 기능을 구비한 O링을 조합하여 사용함으로써, 효과적으로 플라즈마 분위기를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에서는, 처리 유닛에서 행하는 처리를 플라즈마 처리로서 설명했지만, 특별히 한정하지 않는다. 단 플라즈마 CVD 처리, 스퍼터링 처리 등, 특히 고온 진공 상태의 처리를 행하는 경우에 유용하다. 또한, 반송실의 주변에 있는 처리 유닛의 수는 몇개라도 좋고, 처리 유닛과 반송실의 사이에 있는 게이트 밸브는 적어도 1개를 본 발명에 따른 게이트 밸브를 이용하면 좋으며, 모두 본 발명에 따른 게이트 밸브를 이용해도 상관없다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서는, 게이트 밸브에 형성한 봉지 부재를 O링으로 하여 설명하고 있지만, 환상(ring-shaped)의 시일 부재이면 좋고, 그 단면 형상은, 예를 들면, 중공(hollow)의 원형, D형, 모서리가 둥근 사각형, 타원형 등이 있다. 또한, 봉지 부재의 소재에 대해서도, 실시 형태에서 거론한 것에 한정하지 않고 이용할 수 있다.

도1 은 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.

도2 는 본 발명의 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치의 게이트 밸브의 단면도이다.

도3 은 반도체 제조 장치의 일부로, 플라즈마 처리할 수 있는 유닛의 단면도이다.

도4(a) 는 본 발명의 실시 형태의 변형예를 나타내는 게이트 밸브의 단면도이다. 도4(b) 는 게이트 밸브의 밸브체의 부분 평면도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 반도체 제조 장치

8 : 반송실

10, 11, 12, 13 : 처리 유닛

20, 20a, 20b, 21, 22, 23 : 게이트 밸브

30 : 단열재

34a, 34b, 35a : O링

40 : 플라즈마 처리실(반응실)

Claims

반도체 제조 장치의 프로세스 처리가 행해지는 프로세스 처리실과, 상기 프로세스 처리가 행해지는 기판을 반송하는 반송실과의 사이에 형성되는 게이트 밸브로서,

상기 프로세스 처리실측의 개구부를 개폐하는 프로세스 처리실측 게이트 밸브와,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성되어, 상기 프로세스 처리실의 개구부와 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브의 밸브체와의 틈을 밀봉하는 봉지 부재(sealing member)와,

상기 반송실측의 개구부를 개폐하는 반송실측 게이트 밸브와,

상기 반송실측 게이트 밸브에 형성되어, 상기 반송실의 개구부와 상기 반송실측 게이트 밸브의 밸브체와의 틈을 밀봉하는 봉지 부재와,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브와 상기 반송실측 게이트 밸브와의 사이의 열전도를 억제하기 위해 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브와 상기 반송실측 게이트 밸브와의 사이에 배치되는 단열재를 구비하고,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재와 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 시일성 및 상기 프로세스 처리의 분위기에 대한 내성에 대해 서로 다른 특성을 갖는 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제1항에 있어서,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도, 상기 프로세스 처리의 분위기에 대한 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제1항에 있어서,

상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 시일성(sealability)을 갖는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제1항에 있어서,

상기 프로세스 처리는 플라즈마 처리이며, 상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 내(耐)플라즈마성을 갖는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제1항에 있어서,

상기 프로세스 처리실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재는, 상기 프로세스 처리실측에 접하도록 놓여진 내측의 봉지 부재와, 상기 내측의 봉지 부재를 둘러싸도록 놓여진 외측의 봉지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제5항에 있어서,

상기 내측의 봉지 부재와 상기 외측의 봉지 부재는 각각, 열, 마이크로파 및, 플라즈마(라디칼)의 하나 이상에, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도 내성을 갖고,

상기 내측의 봉지 부재는, 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재보다도, 상기 프로세스 처리의 분위기에 대한 내성을 갖는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
제5항에 있어서,

상기 내측의 봉지 부재는 상기 외측의 봉지 부재보다도 플라즈마(라디칼) 내성을 갖고,

상기 외측의 봉지 부재는 상기 내측의 봉지 부재보다도 시일성을 가지며, 그 시일성은 상기 반송실측 게이트 밸브에 형성된 봉지 부재와 동등한 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
프로세스 처리가 행해지는 프로세스 처리실과,

상기 프로세스 처리가 행해지는 기판을 반송하는 반송실과,

상기 프로세스 처리실과 상기 반송실을 연결하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 게이트 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
프로세스 처리가 행해지는 2이상의 프로세스 처리실과,

상기 프로세스 처리가 행해지는 기판을 반송하는 반송실과,

상기 2이상의 프로세스 처리실의 각각과 상기 반송실을 연결하는 복수의 게이트 밸브를 구비하고,

상기 2이상의 프로세스 처리실과 상기 반송실을 연결하는 게이트 밸브 중 1개 이상은, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 게이트 밸브인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.