KR20140021566A - 게이트 밸브 장치 및 기판 처리 장치 및 그 기판 처리 방법 - Google Patents

게이트 밸브 장치 및 기판 처리 장치 및 그 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20140021566A
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마사미치 하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

온도가 상온보다도 높아지는 측벽과, 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와, 상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구와, 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치를 구비한 기판 처리 장치. 상기 게이트 밸브 장치는 연통 구멍과, 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고, 상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통한다.

Description

게이트 밸브 장치 및 기판 처리 장치 및 그 기판 처리 방법{GATE VALVE UNIT,SUBSTRATE PROCESSING DEVICE AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD THEREOF}
본 발명은 반도체 웨이퍼, 액정 기판, 태양 전지 패널용 기판 등의 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버와의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치 및 이를 구비한 기판 처리 장치 및 그 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정에 있어서는, 진공도가 다른 압력 분위기의 챔버간에서 반도체 웨이퍼 등의 기판을 반송할 필요가 있다. 이러한 기판 반송은 각 챔버의 압력차를 적게 하는 압력 조정을 한 후에 챔버의 측벽에 마련된 기판 반출입구를 거쳐서 행해진다. 이 기판 반송의 전후에 있어서 기판 반출입구를 기밀하게 봉지하기 위하여, 이들 챔버간에 게이트 밸브 장치가 마련되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1에는 기판의 처리를 행하는 프로세스 챔버와, 기판의 반출입을 행하는 트랜스퍼 챔버와의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치가 개시되어 있다. 이러한 게이트 밸브에서는, 각 챔버와 게이트 밸브 장치와의 사이에는 하나의 시일(seal) 부재가 기판 반출입구를 둘러싸도록 마련되고, 대기가 들어가지 않도록 기밀하게 시일되어 있다.
그러나, 이러한 게이트 밸브 장치에 마련되는 시일 부재는, 예를 들면, 불소계 수지로 이루어지는 O링으로 구성되므로, 가열되면 시일 기능이 저하하여 대기를 투과시켜 버린다. 특히 프로세스 챔버 내에서 기판을 가열해서 성막 처리나 어닐링을 행하는 경우와 같이 챔버 측벽이 가열되는 핫 월 챔버(hot wall chamber)에서는 그 열이 게이트 밸브 장치에도 전열하므로, 프로세스 챔버측의 시일 부재뿐만아니라 트랜스퍼 챔버측의 시일 부재까지 가열되어서 시일 기능이 저하해버린다.
이와 같이 시일 부재가 대기를 투과시켜 버리면, 그 대기는 기판 반출입구로부터 챔버내에 들어가기 때문에, 그 챔버내의 압력이 높아져서 목표의 진공도를 유지할 수 없게 되어 버린다는 문제가 있다. 이러한 경우, 챔버내 압력의 진공도가 낮은 경우(압력이 높은 경우)에는 그 압력 변동도 무시할 수 있는 정도이지만, 예를 들면, 10-6Torr 위수(位數)(order) 보다 낮은 압력에서는 그 진공도가 높아질수록(압력이 낮아질수록) 시일 부재로부터 침입하는 대기도 많아지고, 그 챔버내의 압력 변동도 무시할 수 없게 된다. 게다가, 10-7 Torr 위수보다 낮은 압력에서는 가열되는 O링의 온도가 상온을 넘으면 100℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서도 챔버내의 압력을 유지할 수 없게 된다.
그런데, 특허 문헌 2에는 부식성 가스를 도입하는 밀폐된 처리 용기와 이를 개폐 가능한 커버와의 사이에 적용되는 시일 구조로서, 하나의 시일 부재로는 부식성 가스에 의해 열화되기 쉬워지므로, 금속면으로 덮힌 제 1 시일과 그 외측의 고무제 O링으로 이루어지는 제 2 시일로 2겹으로 시일하고, 이들 사이의 극간을 처리 용기 내와 연통하는 연통 구멍을 마련하는 것에 의해 시일 부재의 열화를 적게 하는 것이 기재되어 있다.
그러나, 이 특허 문헌 2는 밀폐된 하나의 처리 용기(프로세스 챔버)와 커버에 적용되는 것으로, 특허 문헌 1과 같은 두 개의 챔버 간에 마련되는 게이트 밸브 장치와는 구성이나 상황이 달라서 그대로 적용할 수 있는 것이 아니다. 혹시 가령 프로세스 챔버에 적용한다고 해도, 프로세스 챔버의 열에 의해 트랜스퍼 챔버측의 시일 부재가 가열되면 그 시일 기능이 저하되므로 트랜스 챔버로의 대기의 침입은 여전히 막을 수 없다. 게다가, 특허 문헌 2의 제 1, 제 2 시일간에 마련된 연통 구멍은, 단순하게 제 1, 제 2 시일간의 압력을 처리 용기 내와 동일 압력으로 함에 의하여 처리 용기 내의 부식성 가스가 제 1, 제 2 시일간에 들어가서 제 1, 제 2 시일을 열화시키는 것을 막는 것으로, 처리 용기 자체의 압력을 유지하기 위한 것이 아니다.
(선행 기술 문헌)
특허 문헌 1: 일본 특허 공개 공보 제 2001-324032호
특허 문헌 2: 일본 특허 공개 공보 평성 제 06-247460호
본 발명은, 이러한 문제에 비추어서 이루어진 것으로, 그 목적은 기판 반출구를 시일하는 시일 부재가 가열되어도, 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 쪽의 챔버 내에는 그 시일 부재로부터 대기가 침입하지 않도록 하는 것에 의해, 그 챔버내의 소정의 진공 압력을 유지할 수 있도록 한 기판 처리 장치 등을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽과, 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와, 상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구와, 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치를 구비한 기판 처리 장치로서, 상기 게이트 밸브 장치는, 연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고, 상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽 및 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와 상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구 및 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치로서, 연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고, 상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치가 제공된다.
상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구를 상기 밸브체로 폐색하고, 다른 쪽의 챔버와의 기판 반출입구는 개성한 채 상기 다른 쪽의 챔버를 감압하는 것으로, 상기 시일 부재간의 극간을 상기 연통 구멍을 거쳐서 상기 다른 쪽의 챔버에 의해 진공 배기해도 좋다.
상기 밸브체에 장착된 승강축과, 상기 승강축의 하방을 덮도록 마련되고, 상기 승강축의 승강 동작에 따라 신축이 자유롭게 구성된 벨로즈와, 상기 벨로즈를 가열하는 벨로즈 히터를 마련해도 좋다.
상기 연통 구멍을 막지 않는 위치에 배치된 밸브체 규제 부재를 더 가지고, 상기 밸브체는, 밸브체 본체와, 이 밸브체 본체를 링크 기구에 의해 지지하고, 상기 승강축이 장착되는 밸브체 지지부로 이루어지고, 상기 밸브체 규제 부재는, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구에 대향하는 위치에서 상기 밸브체의 승강 동작을 규제하고, 상기 링크 기구를 거쳐서 상기 밸브체 본체를 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구에 밀어서 닿게 하는 방향으로 이동시켜도 좋다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 복수의 게이트 밸브 장치와, 제 1 기판 반출입구를 가지고, 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 복수의 프로세스 챔버와, 제 2 기판 반출입구를 가지고, 상기 복수의 게이트 밸브 장치 을 거쳐서 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 접속되어, 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 대하여 상기 기판을 반출입하는 반송 아암 기구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버를 구비한 기판 처리 장치로서, 상기 복수의 프로세스 챔버는, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽을 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와, 고진공 분위기에서 상기 프로세스 처리를 행하는 감압 가능한 고진공 챔버를 포함하고, 상기 복수의 게이트 밸브 장치 중, 적어도 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버와의 사이의 게이트 밸브 장치는, 연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고, 상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 트랜스퍼 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고, 상기 트랜스퍼 챔버의 제 2 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 복수의 게이트 밸브 장치와, 제 1 기판 반출입구를 가지고, 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 복수의 프로세스 챔버와, 제 2 기판 반출입구를 가지고, 상기 복수의 게이트 밸브 장치 을 거쳐서 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 접속되어, 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 대하여 상기 기판을 반출입하는 반송 아암 기구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버를 구비한 기판 처리 장치로서, 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각은, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽을 가지고, 고진공 분위기에서 상기 프로세스 처리를 행하는 감압 가능한 핫 월 챔버이며, 상기 복수의 게이트 밸브 장치의 각각은, 연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고, 상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 기판 반출구를 시일하는 시일 부재가 가열되어도, 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 쪽의 챔버 내에는 대기가 침입하지 않도록 할 수 있고, 이에 의해 그 챔버 내의 진공 압력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 높은 진공도를 유지하고 싶은 챔버를 감압할 때에는, 그 챔버측의 기판 반출입구를 밸브체로 폐색한다. 이 때, 다른 쪽의 챔버측의 기판 반출입구는 개방된 채 게이트 밸브 장치와 연통하고 있다. 이 때문에, 가령 제 1, 제 2 시일 부재가 핫 월 챔버로부터의 열에 의해 가열되어서 시일 기능이 저하하여 대기를 투과시켜도, 그 대기는 연통 구멍으로부터 게이트 밸브 장치내에 들어가고, 기판 반출입구로부터 다른 쪽의 챔버에 흐르고, 그 챔버에 의해 배기할 수 있다. 이에 따라, 외측의 제 2 시일 부재를 투과해서 들어간 대기가, 높은 진공도를 유지하고 싶은 쪽의 챔버측에 들어가지 않도록 할 수 있으므로, 그 챔버의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 소정의 진공 압력을 유지할 수 있다.
이와 같이, 제 1, 제 2 시일 부재간의 극간을 다른 쪽의 챔버에 의해 진공 배기하는 것에 의해, 예를 들어 외측의 제 2 시일 부재를 대기가 투과해도, 제 1 시일 부재를 투과하여 높은 진공도를 유지하고 싶은 쪽의 챔버내에 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 예를 들면, 핫 월 챔버에서 기판을 처리하기 위해서 공급되는 처리 가스가 그 챔버의 기판 반출입구로부터 게이트 밸브 장치내에 들어가도, 벨로즈의 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 파티클(particle)의 발생을 방지할 수 있다.
이에 따르면, 밸브체 규제 부재에 의해 연통 구멍이 막히는 일도 없으므로, 그러한 연통 구멍으로부터 대기를 효율적으로 프로세스 챔버측에 배기시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 높은 진공도를 유지하고 싶은 트랜스퍼 챔버를 감압할 때에는, 그 트랜스퍼 챔버측의 기판 반출입구를 밸브체로 폐색한다. 이 때, 핫 월 챔버측의 기판 반출입구는 개방된 채 게이트 밸브 장치와 연통하고 있다. 이 때문에, 가령 제 1, 제 2 시일 부재가 핫 월 챔버로부터의 열에 의해 가열되어서 시일 기능이 저하하여 대기를 투과시켜도, 그 대기는 연통 구멍으로부터 게이트 밸브 장치내에 들어가고, 기판 반출입구로부터 핫 월 챔버에 흐르고, 그 챔버에 의해 배기할 수 있다. 이에 따라, 외측의 제 2 시일 부재를 투과해서 들어간 대기가, 높은 진공도를 유지하고 싶은 트랜스퍼 챔버측에 들어가지 않도록 할 수 있으므로, 트랜스퍼 챔버의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 소정의 진공 압력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 트랜스퍼 챔버에 고진공 핫 월 챔버가 접속되어 있는 경우에, 그 사이에 마련하는 게이트 밸브 장치에 대해서는, 상기와 같이 구성하는 것에 의해, 높은 진공도를 유지하고 싶은 챔버를 감압할 때에는, 그 챔버측의 기판 반출입구를 밸브체로 폐색한다. 이 때, 다른 쪽의 챔버측의 기판 반출입구는 개방된 채 게이트 밸브 장치와 연통하고 있다. 이 때문에, 가령 제 1, 제 2 시일 부재가 고진공 핫 월 챔버로부터의 열에 의해 가열되어서 시일 기능이 저하하여 대기를 투과시켜도, 그 대기는 연통 구멍으로부터 게이트 밸브 장치내에 들어가고, 기판 반출입구로부터 다른 쪽의 챔버에 흐르고, 그 챔버에 의해 배기할 수 있다. 이에 따라, 외측의 제 2 시일 부재를 투과해서 들어간 대기가, 높은 진공도를 유지하고 싶은 쪽의 챔버측에 들어가지 않도록 할 수 있으므로, 그 챔버의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 소정의 진공 압력을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치를 적용 가능한 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치에 있어서 핫 월 챔버(hot wall chamber)를 구비하는 챔버 구성예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 콜드 월 챔버(cold wall chamber)에 접속되는 게이트 밸브에 적용되는 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)를 핫 월 챔버에 접속되는 게이트 밸브에 적용한 경우의 구성과 작용을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 불소계 고무(FKM)로 이루어지는 O링(O-ring)의 온도와 그 때에 유지 가능한 챔버내 압력을 그래프로 한 것이다.
도 6은 핫 월 챔버에 접속되는 게이트 밸브에 적용되는 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 게이트 밸브 장치(GV1)의 작용 설명도이다.
도 8은 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)의 효과를 확인한 실험 결과를 그래프로 한 도이며, 프로세스 챔버의 측벽 온도와 트랜스퍼 챔버내 압력과의 관계를 도시하는 것이다.
도 9는 본 실시 형태의 변형예에 관한 게이트 밸브 장치(GV2)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV2)의 작용 설명도이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 트랜스퍼 챔버에 있어서의 게이트 밸브 장치(GV1)와의 접속면의 정면도이다.
도 13a는 도 11에 도시된 게이트 밸브 장치(GV1)의 동작 설명도이며, 밸브체를 대기 위치까지 하강시킨 경우를 도시하는 것이다.
도 13b는 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)의 동작 설명도이며, 밸브체를 상승시켜서 밸브체 규제 부재에 접촉한 경우를 도시하는 것이다.
도 13c는 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)의 동작 설명도이며, 밸브체가 기판 반출입구를 폐색한 경우를 도시하는 것이다.
도 14는 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)에 있어서, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)가 적용되는 챔버 구성의 구체예를 도시하는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시하는 CVD-Ru막 성막 챔버의 개략 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 16은 도 14에 도시하는 게이트 밸브(200B)에 도 6에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)를 적용한 경우의 작용을 설명하기 위한 단면도이며, 벨로즈 히터를 더 마련한 경우이다.
도 17은 도 14에 도시하는 게이트 밸브(200B)에 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)를 적용한 경우의 작용을 설명하기 위한 단면도이며, 벨로즈 히터를 더 마련한 경우이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서중 1 Torr는 101325/760 Pa로 한다.
(기판 처리 장치의 구성예)
우선, 본 발명의 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치를 적용 가능한 기판 처리 장치의 구성예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 프로세스 처리(예를 들면, 성막 처리, 어닐링(annealing) 처리 등)를 행하는 복수(예를 들면, 4개)의 프로세스 챔버(200A ~ 200D)를 트랜스퍼 챔버(공통 반송실)(300)의 주위에 게이트 밸브(400A ~ 400D)를 거쳐서 접속해서 이루어지는 프로세스 모듈(진공 처리 유닛)(110)과, 이 프로세스 모듈(110)에 대하여 웨이퍼(W)를 로드(load) 또는 언로드(unload)하는 로더 모듈(반송 유닛)(120)을 구비한다. 또한, 프로세스 챔버의 수는, 도 1에 도시된 경우에 한정되는 것은 아니다.
각 프로세스 챔버(200A ~ 200D)와 트랜스퍼 챔버(300)는 그 내부를 소정의 진공 압력으로 감압할 수 있게 구성되어 있고, 로더 모듈(120)은 대기압 분위기의 로더 챔버(130)에 의해 구성되어 있다.
게이트 밸브(400A ~ 400D)는, 트랜스퍼 챔버(300)의 측벽에 형성된 기판 반출입구(도 1에서는 도시 생략)와, 각 프로세스 챔버(200A ~ 200D)의 측벽에 형성된 기판 반출입구(도 1에서는 도시 생략)와의 사이를 개폐하는 것이다. 게이트 밸브(400A ~ 400D)와 각 챔버(200A ~ 200D, 300)의 측벽과의 사이는 감압시에 각 기판 반출입구로부터 대기가 침입하지 않도록 O링 등의 시일 부재(도 1에서는 도시 생략)로 기밀하게 시일되어 있다. 이들 기판 반출입구와 그 시일 구조에 대해서는 후술한다.
트랜스퍼 챔버(300)에는, 진공 분위기의 프로세스 모듈(110)과 대기압 분위기의 로더 모듈(120)과의 사이의 압력 조정을 행하는 두 개의 로드 록 챔버(140)가 각각 게이트 밸브(142)를 거쳐서 접속되어 있다. 각 로드 록 챔버(140)는 각각, 로더 챔버(130)에 게이트 밸브(144)를 거쳐서 접속되어 있다.
트랜스퍼 챔버(300)내에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 트랜스퍼 아암 기구(304)가 마련되어 있다. 트랜스퍼 아암 기구(304)는 선회 및 신축이 자유로운 두 개의 트랜스퍼 아암(306)을 구비하고, 처리 완료 웨이퍼(W)와 처리전 웨이퍼(W)를 교환하도록 반출입할 수 있다. 이러한 트랜스퍼 아암 기구(304)에 의해, 각 로드 록 챔버(140) 및 프로세스 챔버(200A ~ 200D)에 대하여 웨이퍼(W)를 반출입한다.
로더 챔버(130)에는, 복수(예를 들면, 25매)의 웨이퍼(W)가 수용된 카세트 용기(122A ~ 122C)를 세트하는 복수의 카세트대(124A ~ 124C)와, 웨이퍼(W)의 위치 결정 장치(pointing device)로서의 오리엔터(프리얼라이먼트 스테이지)(126)가 마련되어 있다.
로더 챔버(130)내에는, 웨이퍼(W)를 반송하는 로더 아암 기구(132)가 마련되어 있다. 로더 아암 기구(132)는, 선회 및 신축이 자유로운 두 개의 로더 아암(134)을 구비하고, 처리 완료 웨이퍼(W)와 처리전 웨이퍼(W)를 교환하도록 반출입할 수 있다. 또한, 로더 아암 기구(132)는, 로더 챔버(130) 내를 수평 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 로더 아암 기구(132)에 의해, 각 카세트 용기(122A ~ 122C)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반출입함과 함께, 오리엔터(126) 및 각 로드 록 챔버(140)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반출입한다.
기판 처리 장치(100)에는, 제어부(전체 제어 장치)(150)가 접속되어 있고, 이 제어부(150)에 의해 각 프로세스 챔버(200A ~ 200D), 트랜스퍼 챔버(300), 각 로드 록 챔버(140), 로더 챔버(130), 각 게이트 밸브(400A ~ 400D, 142, 144) 등이 제어되도록 되어 있다.
또한, 제어부(150)에는, 기판 처리 장치(100)에서 행해지는 각종 처리(웨이퍼(W)에 대한 성막 처리 등의 프로세스 처리, 웨이퍼(W)의 반송 제어등)를 제어부(150)의 제어로 실현하기 위한 프로그램이나 프로그램을 실행하기 위해서 필요한 처리 조건(레시피) 등이 기억된 도시하지 않은 기억부가 접속되어 있다.
이들의 프로그램이나 처리 조건은 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있어도 좋고, 또한 CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 기억부가 소정 위치에 세트하도록 되어 있어도 좋다. 제어부(150)는, 소망하는 프로그램, 처리 조건을 상기 기억부에서 판독해서 각 부를 제어하는 것으로, 기판 처리 장치(100)에서의 소망하는 처리를 실행한다.
이러한 기판 처리 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(W)의 프로세스 처리를 행할 때는, 로더 아암 기구(132)에 의해 카세트 용기(122A ~ 122C)중 어느 하나로부터 웨이퍼(W)가 반출되어서 오리엔터(126)까지 반송된다. 그리고, 오리엔터(126)에서 위치 결정된 웨이퍼(W)는, 오리엔터(126)로부터 반출되어서 한 쪽의 로드 록 챔버(140)에 반입된다. 이 때, 그 로드 록 챔버(140)에 필요한 모든 처리가 완료된 처리 완료 웨이퍼(W)가 있으면, 그 처리 완료 웨이퍼(W)를 반출하고 나서, 미처리 웨이퍼(W)를 반입한다.
로드 록 챔버(140)에 반입된 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 아암 기구(304)에 의해 로드 록 챔버(140)로부터 반출되고, 프로세스 챔버(200A ~ 200D) 중 그 웨이퍼(W)를 처리하는 챔버에 반입되어서 소정의 프로세스 처리가 행해진다. 그리고, 그 프로세스 챔버에서의 처리가 완료된 처리 완료 웨이퍼(W)는 트랜스퍼 아암 기구(304)에 의해 반출된다. 이 때, 그 웨이퍼(W)가 연속해서 다른 프로세스 챔버에서의 처리가 필요한 경우에는, 다음 처리를 행하는 프로세스 챔버에 웨이퍼(W)를 반입하고, 다음 프로세스 처리가 실행된다.
그리고, 필요한 모든 프로세스 처리가 완료된 처리 완료 웨이퍼는 다른 쪽의 로드 록 챔버(140)에 되돌려진다. 로드 록 챔버(140)에 되돌려진 처리 완료 웨이퍼(W)는 로더 아암 기구(132)에 의해 원래의 카세트 용기(122A ~ 122C)에 되돌려진다.
이러한 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 게이트 밸브(400A ~ 400D)는 폐성(閉成)하고 있고, 프로세스 챔버(200A ~ 200D)중 어느 하나와 트랜스퍼 챔버(300)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반출입을 행할 경우에 그 프로세스 챔버의 게이트 밸브만 개성(開成)하도록 되어 있다.
게이트 밸브(400A ~ 400D)중 어느 하나를 개성하는 경우에는, 파티클이 일어남을 방지하는 것 등을 이유로, 각 프로세스 챔버(200A ~ 200D)와 트랜스퍼 챔버(300)와의 사이에서 큰 압력차가 발생하지 않도록 할 필요가 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(400A ~ 400D)를 개성하기 전에, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 진공 압력이 웨이퍼(W)를 반출입하는 프로세스 챔버의 진공 압력과 거의 동일해지도록 조정한다. 예를 들면, 프로세스 챔버(200A)가 고진공으로 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 고진공 챔버의 경우에는, 그 프로세스 챔버(200A)와 웨이퍼(W)의 반출입을 행할 경우에는 트랜스퍼 챔버(300)도 고진공으로 유지할 필요가 있다.
그러나, 프로세스 챔버(200B ~ 200D)의 적어도 하나가, 챔버 측벽이 상온(거의 25도)보다도 높아지는 핫 월 챔버(hot wall chamber)인 경우에는, 그 열이 게이트 밸브(400B ~ 400D)까지 전달되므로, 기판 반출입구를 시일하는 시일 부재까지 가열되어 버린다. 이 시일 부재가 불소계 고무 등의 O링으로 구성되므로, 시일 효과가 저하해서 대기를 투과시켜버릴 우려가 있다.
이 때, 시일 구조나 게이트 밸브의 구성에 따라서는 시일 부재를 투과한 대기가 기판 반출입구로부터 침입하고, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 진공 압력이나 프로세스 챔버(200A ~ 200D)의 진공 압력이 상승하여, 소정의 진공 압력을 유지할 수 없게 되는 문제가 발생할 우려가 있다.
(핫 월 챔버를 포함하는 챔버 구성예)
상술한 바와 같이 프로세스 챔버(200B ~ 200D)의 적어도 하나가 핫 월 챔버인 경우에 발생하는 불량에 대하여, 구체적인 챔버 구성예를 들어서, 보다 상세하게 설명한다. 여기에서는, 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)의 프로세스 챔버에 있어서, 챔버 측벽이 상온(대략 25도)보다 높아지는 핫 월 챔버와, 챔버 측벽이 상온 또는 그보다 낮은 온도가 되는 콜드 월 챔버(cold wall chamber)가 혼재하는 경우의 챔버 구성예를 든다.
도 2는 핫 월 챔버를 포함하는 챔버 구성예를 설명하기 위한 도이며, 도 1에 도시하는 프로세스 챔버(200A)를 고진공의 압력 분위기에서 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 콜드 월 챔버로 하고, 프로세스 챔버(200B)를 프로세스 챔버(200A)보다도 낮은 진공도의 압력 분위기에서 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 핫 월 챔버로 한 경우이다.
도 2에 도시하는 프로세스 챔버(200A)는 고진공도, 예를 들면, 1×10-9 ~ 1×10-7 Torr 정도의 도달 압력이 요구되는 물리 기상 성장법(PVD: Physical Vapor Deposition) 처리를 행하는 고진공 PVD 챔버로서 구성된다. 이러한 PVD 처리로서는, 예를 들면, Ti막, Cu막 등을 웨이퍼(W)상에 성막하는 성막 처리를 들 수 있다.
도 2에 도시하는 프로세스 챔버(200B)는 그보다도 낮은 진공도, 예를 들면, 1×10-6 ~ 1×10-3 Torr 정도의 도달 압력이 요구되는 화학 기상 성장법(CVD: Chemical Vapor Deposition)에 의한 CVD 챔버로서 구성된다. 이러한 CVD 처리로서는, 예를 들면, Ru, Hf 등을 웨이퍼(W)상에 성막하는 성막 처리를 들 수 있다.
이러한 프로세스 챔버(200A, 200B)의 가스 도입계 및 배기계의 배관 구성에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 프로세스 챔버(200A, 200B)에는 각각, 각 챔버(200A, 200B) 내에 성막 가스 등의 처리 가스 외에, 예를 들면, Ar 가스, Ne 가스, He 가스, N2 가스, H2 가스, CO 가스 등 웨이퍼(W)의 프로세스 처리에 따라 필요한 가스를 도입 가능한 가스 도입계(210A, 210B), 및 각 챔버(200A, 200B) 내를 배기하기 위한 배기계(220A, 220B)가 마련되어 있다.
가스 도입계(210A, 210B)는 각각, 예를 들면, 가스 공급원(212A, 212B)을 매스 플로우 컨트롤러(214A, 214B)와 가스 도입 밸브(216A, 216B)를 거쳐서 프로세스 챔버(200A, 200B)에 접속해서 구성된다. 가스 공급원(212A)으로부터 프로세스 챔버(200A)에 도입되는 가스로서는, Ti막 성막의 경우에는 TiCl4 가스, Ar 가스 등을 들 수 있다.
가스 공급원(212B)으로부터 프로세스 챔버(200B)에 도입되는 가스로서는, Ru막 성막의 경우에는 상온에서 고체의 Ru 착체(예를 들면 Ru3(CO)12: 루테늄 카르보늄)를 가열 기화시킨 가스, 이를 기화시킬 때에 이용하는 캐리어 가스(예를 들면, CO 가스), 희석 가스(예를 들면, Ar 가스, N2 가스)등을 들 수 있다. 또한, 가스 도입계(210A, 210B)는 도 2에 도시하는 구성에 한정되는 것은 아니다.
배기계(220A, 220B)는 각각, 예를 들면, 진공 펌프(222A, 222B)를 압력 조정 밸브(224A, 224B)를 거쳐서 프로세스 챔버(200A, 200B)에 접속해서 구성된다. 진공 펌프(222A, 222B)는, 예를 들면, 터보 분자 펌프 등의 주 펌프와 이 주 펌프의 배기측에 접속되는 드라이 펌프 등의 보조 펌프로 구성된다. 예를 들면, 보조 펌프에 의해 챔버(200A, 200B) 내를 일정한 진공도까지 배기하는 러프 펌핑(rough pumping) 배기를 행하고, 주 펌프에 의해 챔버(200A, 200B) 내를 더 높은 진공도까지 배기하는 파인 펌핑(fine pumping) 배기를 행한다.
또한, 압력 조정 밸브(224A, 224B)는 APC(Auto Pressure Controller)밸브로 구성해도 좋다. 이에 따르면, 프로세스 챔버(200A, 200B)의 내부에 가스 도입계(210A, 210B)로부터 소정의 가스가 도입되었을 때에 그 내부의 압력이 목표의 레벨에 유지되도록, 자동적으로 밸브의 개방도를 변화시켜서 배기 콘덕턴스를 조정할 수 있다.
또한, 고진공도의 압력이 요구되는 프로세스 챔버(200A)의 진공 펌프(222A)에 대해서는 크라이오 펌프(cryo-pump)를 내장하도록 해도 좋다. 주 펌프 및 보조 펌프와 함께 크라이오 펌프를 작동시키는 것에 의해, 챔버(200A) 내를 보다 높은 진공도로 조정할 수 있다.
도 2에 도시하는 트랜스퍼 챔버(300)는, 높은 진공도가 요구되는 PVD챔버인 프로세스 챔버(200A)가 접속되어 있으므로, 이와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반출입할 때는, 프로세스 챔버(200A)의 압력에 맞춰서 높은 진공도의 압력을 유지하는 것이 요구된다.
이러한 트랜스퍼 챔버(300)의 가스 도입계 및 배기계에 관한 배관 구성에 대해서 설명한다. 챔버(300) 내에 퍼지 가스 등 소정의 가스를 도입 가능한 가스 도입계(310), 챔버(300) 내를 배기하기 위한 배기계(320)가 마련되어 있다.
가스 도입계(310)는, 예를 들면, 가스 공급원(312)을 매스 플로우 컨트롤러(314)와 가스 도입 밸브(316)를 거쳐서 트랜스퍼 챔버(300)에 접속해서 구성된다. 가스 공급원(312)으로부터 트랜스퍼 챔버(300)에 도입되는 가스의 예로서는, 퍼지 가스나 압력 조정 가스로서 이용되는 Ar 가스, Ne 가스, He 가스, N2 가스 등 불활성 가스를 들 수 있다. 또한, 가스 도입계(310)는 도 2에 도시하는 구성에 한정되는 것은 아니다.
배기계(320)는, 예를 들면, 진공 펌프(322)를 압력 조정 밸브(324)를 거쳐서 트랜스퍼 챔버(300)에 접속해서 구성된다. 진공 펌프(322)는, 예를 들면, 터보 분자 펌프 등의 주 펌프와, 이 주 펌프의 배기측에 접속되는 드라이 펌프 등의 보조 펌프로 구성된다. 예를 들면, 보조 펌프에 의해 트랜스퍼 챔버(300) 내를 일정한 진공도까지 배기하는 러프 펌핑 배기를 행하고, 주 펌프에 의해 트랜스퍼 챔버(300) 내를 또한 높은 진공도까지 배기하는 파인 펌핑 배기를 행한다. 이에 따르면, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력은, 예를 들면, 1×10-9 ~ 1×10-6 Torr 정도의 높은 진공 압력까지도 감압할 수 있다.
또한, 이러한 고진공도의 압력이 요구되는 트랜스퍼 챔버(300)의 진공 펌프(222A)에 대해서도, 상기 프로세스 챔버(200A)의 경우와 같이 크라이오 펌프를 내장하도록 해도 좋다. 주 펌프 및 보조 펌프와 함께 크라이오 펌프를 작동시키는 것에 의해, 챔버(200A) 내를 보다 높은 진공도로 조정할 수 있다.
이러한 프로세스 챔버(200A)에서, 예를 들면, PVD에 의한 Ti막 성막 처리 또는 Cu막 성막 처리를 행할 경우에는, 챔버내를 예를 들면, 1×10-8 Torr의 고진공 분위기로 하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 성막 가스를 공급해서 PVD-Ti막 또는 PVD-Cu막을 성막한다. 또한, 프로세스 챔버(200B)에서, 예를 들면, CVD에 의한 Ru막 성막 처리를 행할 경우에는 챔버내를, 예를 들면, 1×10-6 Torr의 고진공 분위기로 하고, 웨이퍼(W)를 가열하면서 성막 가스를 공급해서 CVD-Ru막을 성막한다.
이와 같이 프로세스 챔버(200A, 200B)는 함께 웨이퍼(W)를 가열해서 처리를 행하는 것이기 때문에, 모든 챔버 측벽이 가열되게 된다. 그런데, 프로세스 챔버(200A)에서는, 상온에서 고체가 아닌 성막 원료를 이용하므로, 챔버 벽을 20℃정도로 냉각하는 것으로 콜드 월 챔버로 할 수 있다.
이에 대하여, 프로세스 챔버(200B)에서는, 상온에서 고체의 성막 원료(Ru3(CO)12)를 기화시켜서 이용하므로, 챔버 벽을 냉각해버리면, 그 내측에 성막 원료가 응고해서 부착되어 버릴 우려가 있기 때문에, 챔버 측벽을 냉각할 수 없다. 이 때문에, 예를 들면, 챔버 측벽은 80℃ 이상의 온도로 가열되므로 핫 월 챔버가 된다.
여기서, 이들 프로세스 챔버(200A, 200B)에 접속되는 게이트 밸브(400A, 400B)와 그 시일 구조에 대해서 비교예를 들어서 설명한다. 도 3, 도 4는 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 도 3은 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)를 콜드 월 챔버의 게이트 밸브(400A)에 적용한 경우이며, 도 4은 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)를 핫 월 챔버의 게이트 밸브(400B)에 적용한 경우이다.
비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)는, 예를 들면, 도 3에 도시하는 바와 같이 구성된다. 즉, 도 3에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV0)는 알루미늄 등의 금속으로 구성된 대략 상자 형상의 하우징체(하우징)(402)를 구비하고, 한 쪽의 측벽은 프로세스 챔버(200A)의 측벽에 접속되고, 다른 쪽의 측벽은 트랜스퍼 챔버(300)의 측벽에 접속되어 있다. 하우징체(402)의 측벽에는 프로세스 챔버(200A)의 측벽과 트랜스퍼 챔버(300)의 측벽에 각각 형성된 기판 반출입구(203, 303)와 거의 동일한 형상의 기판 반출입구(404, 406)가 형성되어 있다.
게이트 밸브 장치(GV0)에 있어서는, 트랜스퍼 챔버(300)와 하우징체(402)와의 사이에 기판 반출입구(303, 406)를 둘러싸도록 O링 등의 시일 부재(330)가 마련되고, 프로세스 챔버(200A)쪽의 기판 반출입구(203, 404)를 밸브체(410)로 개폐하게 되어 있다. 또한, 프로세스 챔버(200A)와 하우징체(402)와의 사이에도 기판 반출입구(203, 404)를 둘러싸도록 O링 등의 시일 부재(230)가 마련된다.
밸브체(410)는 기판 반출입구(404)의 주연의 측면을 밸브 시트로 하여 이 밸브 시트에 접촉 이탈이 자유롭고(개폐가 자유로움), 승강이 자유롭게 구성되어 있다. 이에 따라, 기판 반출입구(404)를 닫을 때에는 밸브체(410)를 기판 반출입구(404)의 주연의 측면에 접촉시키면서, 기판 반출입구(404)를 폐색하여 시일할 수 있다. 또한, 기판 반출입구(404)의 주연의 측면과 밸브체와의 사이에는 O링 등의 시일 부재를 개재시켜도 좋다.
밸브체(410)는 승강이 자유로운 승강축(420)의 선단에 장착되고, 승강축(420)의 기단측은 하우징체(402)의 하방으로 돌출해서 마련된 승강 안내 프레임(430) 내를 통하여 하방의 밸브체 구동부(432)에 접속되어 있다.
밸브체 구동부(432)는 밸브체(410)를 승강 구동 및 개폐 구동(기판 반출입구(404)에 관한 접촉 이탈 구동)하도록 구성한다. 예를 들면, 기판 반출입구(404)를 폐색하는 경우에는, 밸브체(410)를 하우징체(402)의 측벽 내측과 접촉하지 않는 정도의 극간을 비우고 기판 반출입구(404)의 대향 위치까지 상승시킨 후, 기판 반출입구(404)를 폐색하는 방향으로 이동하도록 구동한다. 이에 비하여, 기판 반출입구(404)를 개성하는 경우에는, 밸브체(410)를 하우징체(402)의 측벽 내측과 접촉하지 않는 정도의 극간이 생길 때까지 기판 반출입구(404)로부터 이간하는 방향으로 이동시킨 후, 기판 반출입구(404)를 통해서 행해지는 웨이퍼(W)의 반출입 동작에 방해되지 않는 하방의 대기 위치까지 하강시킨다.
여기서 밸브체 구동부(432)는, 예를 들면, 승강축(420)을 승강 구동시키는 에어 실린더와, 밸브체(410)가 상술한 승강 구동 및 개폐 동작하도록 승강축(420)을 안내하는 캠 기구로 구성할 수 있다. 이러한 경우, 예를 들면, 승강축(420)에 돌기를 마련하고, 그 돌기를 안내하는 캠 구멍의 형상을 밸브체(410)가 상술한 승강 구동 및 개폐 구동하도록 형성한다. 또한, 밸브체 구동부(432)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 밸브체 구동부(432)는 파티클 발생의 오염원이 되므로, 청정도가 요구되는 하우징체(402)의 내부 공간과는 격리할 필요가 있다. 이 때문에, 승강 안내 프레임(430)내에는 승강축(420)을 덮도록 벨로즈(440)가 배치되어 있다. 벨로즈(440)는, 예를 들면, 스테인레스 등 내식성을 가지는 기밀한 주름관 형상 부재로 구성된다.
벨로즈(440)는 승강 동작에 따라 신축이 자유롭게 구성되어 있다. 여기에서 벨로즈(440)는 그 상단이 하우징체(402)의 바닥부에 형성된 구멍 둘레에 장착되고, 하단이 승강축(420)의 하방에 장착되어 있다. 이에 따라, 벨로즈(440)의 내부 공간은 하우징체(402)의 내부 공간과 연통하고, 벨로즈(440)의 외측 공간과는 격리된다.
이러한 게이트 밸브 장치(GV0)에 의하면, 도 3에 도시하는 바와 같이 프로세스 챔버(200A)쪽의 기판 반출입구(404)를 밸브체(410)로 폐성하고, 트랜스퍼 챔버(300)쪽의 기판 반출입구(406)를 개방한 상태에서 트랜스퍼 챔버(300)를 높은 진공 압력(예를 들면, 1×10-8 Torr)까지 감압하여 유지한다. 그 상태에서, 기판 반출입구(404)로부터 밸브체(410)를 이간시켜서 퇴피 위치까지 하강시키는 것에 의해 기판 반출입구(404)를 개성한다. 이에 따라, 트랜스퍼 챔버(300)와 프로세스 챔버(200A)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 반출입을 할 수 있게 된다.
프로세스 챔버(200A)와 같은 콜드 월 챔버에 접속되는 게이트 밸브(400A)에 있어서는, 프로세스 챔버(200A)로부터 열에 의해 O링의 시일 효과가 저하하는 일은 없으므로, 도 3에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV0)를 적용해서 트랜스퍼 챔버(300)쪽의 기판 반출입구(406)를 개방한 채 감압해도, 트랜스퍼 챔버(300)의 압력이 변동하는 일은 없고, 높은 진공도를 유지할 수 있다.
이에 대하여, 만약 도 4에 도시하는 바와 같이, 프로세스 챔버(200B)와 같은 핫 월 챔버에 접속되는 게이트 밸브(400B)에 대해서도, 도 3에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV0)를 적용하고, 트랜스퍼 챔버(300)쪽의 기판 반출입구(406)를 개방한 채 감압하면, 트랜스퍼 챔버(300)의 진공 압력을 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
즉, 프로세스 챔버(200B)와 같은 핫 월 챔버에서는 그 측벽이 상온보다도 높은 온도(예를 들면, 80℃ 이상)가 되므로, 그 열이 게이트 밸브(400B)까지 전달되어, 프로세스 챔버(200B)측의 시일 부재(230)뿐만 아니라, 트랜스퍼 챔버(300)의 시일 부재(330)까지 가열되어 버린다.
이러한 시일 부재(230, 330)는 불소계 고무(FKM, FPM, FFKM, FEPM 등) 또는 불소계 수지(FEP, PFA 등)에 의해 구성되므로, 그 가열된 시일 부재(230, 330)의 온도에 따라서는 이들의 시일 효과가 저하해서 대기를 투과시켜버린다.
예를 들면, 시일 부재(330)가 가열되어서 대기를 투과시키게 되면, 도 4에 도시하는 바와 같이 시일 부재(330)를 투과한 대기는 기판 반출입구(406, 303)에 침입해서 트랜스퍼 챔버(300)내까지 들어가고, 이에 의해 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력이 상승해버리므로, 높은 진공도를 유지할 수 없게 될 우려가 있다.
이와 같이, 핫 월 챔버에 접속되는 게이트 밸브(400B)에 있어서는, 그 트랜스퍼 챔버(300)측의 시일 구조로서 하나의 시일 부재(330)를 마련한 것 만으로는 트랜스퍼 챔버(300)로의 대기의 침입을 완전히 막을 수 없다. 또한 그 시일 부재(330)의 외측을 둘러싸도록 동일한 시일 부재를 하나 더 마련해서 2겹 시일 구조로 한다고 해도, 이들 시일 부재는 양쪽 모두 가열되므로, 양쪽의 시일 기능이 저하해버린다. 따라서, 단지 2겹 시일 구조로 한 것 만으로는, 트랜스퍼 챔버(300)로의 대기의 침입을 완전히 막을 수 없고, 압력 상승도 피할 수 없다.
이러한 경우, 트랜스퍼 챔버(300)에 요구되는 목표 압력의 진공도가 높으면, 가열된 시일 부재의 온도가 100℃ 이하의 비교적 낮은 온도라도 상온보다 높은 온도로 가열되면, 그 목표 압력의 진공도가 높을수록(압력이 낮을수록) 시일 부재로부터 침입하는 대기의 양도 많아지고, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력을 유지할 수 없게 된다.
여기서, 이러한 시일 부재로서 O링의 온도와 이에 의해 시일되는 챔버내의 압력과의 관계에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 5은 불소계 고무(FKM)로 이루어지는 O링의 온도와 그 때에 유지 가능한 챔버내 압력을 그래프로 한 것이다. 이는 O링이 같은 온도에서는, 이 그래프보다도 높은 압력이면 유지할 수 있지만, 그보다도 낮은 압력은 유지할 수 없는 것을 나타내고 있다.
예를 들면, O링의 온도가 거의 80℃인 경우는, 그 때에 유지 가능한 챔버내 압력은 대략 1×10-7 Torr다. 따라서, 이러한 경우는 대략 1×10-7 Torr 이상의 챔버내 압력이면 유지할 수 있지만, 그보다도 낮은 압력은 유지할 수 없다는 것을 알 수 있다.
도 5의 그래프는 오른쪽으로 갈수록 올라가기 때문에, O링의 온도가 높아질수록, 대기의 투과량도 많아져서 그 때에 유지할 수 있는 챔버내 압력도 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5를 챔버내 압력쪽에서 보면, 1×10-8 ~ 1×10-7 Torr의 비교적 높은 진공도의 압력 범위에서는, 100℃ 이하의 비교적 낮은 온도에서도 유지할 수 없게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 도 5에 도시하는 그래프는 O링의 재질에 의해 변하므로, 챔버내 압력을 유지할 수 있을지 아닐지는, 그 목표 압력뿐만아니라, O링의 재질도 포함하여 판단해야 한다.
도 5에 도시하는 그래프에 기초하여 고찰해 보면, O링의 온도가 상온(대략 25℃)을 넘으면, 100℃ 이하의 비교적 낮은 온도라도, 1×10-8 ~ 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공도의 압력은 유지할 수 없는 경우가 있지만, 그보다도 낮은 진공도, 예를 들면, 1×10-6 Torr 이상의 압력이면 유지 가능하다.
도 4에 도시하는 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)의 측벽 온도가 80℃정도가 되고, 그 압력이 1×10-6 Torr 이상의 낮은 진공도이면, 가령 시일 부재(230)가 가열되어서 대기를 투과시켜도 그 양은 적고, 프로세스 챔버(200B)의 압력은 상승하지 않고, 목표의 진공 압력을 유지할 수 있다.
이에 비하여, 트랜스퍼 챔버(300)의 압력이 1×10-7 Torr 이하의 높은 진공도이며 이를 유지하고 싶은 경우에는, 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)의 측벽 온도가 80℃정도라도, 시일 부재(330)가 가열되어서 대기를 투과시키면, 트랜스퍼 챔버(300)의 압력이 상승하고, 목표의 진공 압력을 유지할 수 없게 된다.
또한, 대기에는 산소가 포함되므로, 대기와 함께 산소가 트랜스퍼 챔버(300) 내에 들어가면, 트랜스퍼 챔버(300)의 진공도가 높을수록 산소의 분압도 높아진다. 이 때문에, 트랜스퍼 챔버(300) 내에, 예를 들면, Ru 등의 금속막을 성막하기 전의 웨이퍼(W)가 존재하면, 그 하지막(下地膜)이 산화되고, 금속막의 밀착성에도 영향을 미칠 우려가 있다. 이에 비하여, 프로세스 챔버(200B)의 진공도가 낮으면, 대기가 들어갔다고 해도 그 양은 적고 산소의 분압도 낮으므로, 특별한 문제는 발생하지 않는다.
여기서, 본 실시 형태에서는, 트랜스퍼 챔버와 핫 월 챔버와의 사이에 접속되는 게이트 밸브 장치에 대해서는, 이들의 챔버 중 보다 높은 진공 압력을 유지하고 싶은 챔버측의 시일 구조를 고안함과 함께, 그 챔버에는 대기가 들어가지 않도록 하는 구성으로 하는 것에 의해, 그 챔버의 진공 압력을 유지할 수 있도록 하고 있다.
(게이트 밸브 장치의 구성예)
이하, 이러한 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)의 구성예를 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 도 6은, 이러한 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)의 개략 구성을 도시하는 단면도이며, 이 게이트 밸브 장치(GV1)를 도 2에 도시하는 핫 월 챔버측의 게이트 밸브(400B)에 적용한 것이다. 도 7은 게이트 밸브 장치(GV1)의 작용 설명도이다.
도 6에 도시하는 바와 같이 게이트 밸브 장치(GV1)는, 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)의 압력(예를 들면, 10-6 Torr 위수)보다도 높은 진공도의 압력(예를 들면, 10-8 Torr 위수)을 유지하고 싶은 트랜스퍼 챔버(300)의 측벽과 게이트 밸브 장치(GV1)의 하우징체(402)의 측벽의 사이에 기판 반출입구(303, 406)를 둘러싸도록 내측의 제 1 시일 부재(330A)를 마련함과 함께, 이를 둘러싸도록 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 마련해서 2겹 시일 구조로 한다.
또한, 게이트 밸브 장치(GV1)의 하우징체(402)의 측벽에, 이들 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)의 극간을 게이트 밸브 장치(GV1)의 내부 공간과 연통하는 연통 구멍(408)을 마련하고, 밸브체(410)에 의해 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)를 개폐하도록 구성하고, 프로세스 챔버(200B)측의 기판 반출입구(203, 404)는 개방 상태로 한다. 이들 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)는, 예를 들면, 불소계 고무(FKM, FPM, FFKM, FEPM 등) 또는 불소계 수지(FEP, PFA 등)로 이루어지는 O링으로 구성된다.
또한, 여기에서는 프로세스 챔버(200B)가 트랜스퍼 챔버(300)보다도 압력이 높으므로, 이러한 경우의 프로세스 챔버(200B)측의 시일 구조에 대해서는, 가열된다고 해도 투과하는 대기는 그렇게 많지 않고, 압력 상승 등의 영향도 적다. 이 때문에, 프로세스 챔버(200B)측은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 하나의 시일 부재(230)로 충분하지만, 2겹 시일 구조로 해도 좋다. 이 시일 부재(230)에 대해서도 상기 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)와 동일한 재질로 구성된다.
이러한 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)에 의하면, 트랜스퍼 챔버(300)를 감압할 때에는, 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)를 밸브체(410)로 폐색한다. 이 때, 프로세스 챔버(200B)측의 기판 반출입구(203, 404)는 개방되어 있으므로, 게이트 밸브 장치(GV1)내는 기판 반출입구(203, 404)를 거쳐서 프로세스 챔버(200B)에만 연통한다.
이 때문에, 프로세스 챔버(200B)의 배기계(220B)를 구동해 두면, 가령 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)가 가열되어서 시일 기능이 저하하여 대기를 투과시켰다고 해도, 도 7에 도시하는 바와 같이 그 대기는 연통 구멍(408)으로부터 게이트 밸브 장치(GV1) 내에 들어가고, 기판 반출입구(203, 404)로부터 프로세스 챔버(200B)에 흐르고, 프로세스 챔버(200B)의 배기계(220B)에 의해 배기할 수 있다.
이와 같이, 내측의 제 1 시일 부재(330A)와 외측의 제 2 시일 부재(330B)와의 극간을 연통 구멍(408)을 거쳐서 프로세스 챔버(200B)의 배기계(220)에 의해 적극적으로 진공 배기하는 것에 의해, 예를 들어 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 대기가 투과해도, 제 1 시일 부재(330A)는 투과하지 않는다. 이에 의해, 높은 진공도를 유지하고 싶은 트랜스퍼 챔버(300)내에는 대기가 들어가지 않도록 할 수 있다.
또한, 이 때 게이트 밸브 장치(GV1) 내의 압력은 프로세스 챔버(200B) 내의 압력과 동일, 즉 트랜스퍼 챔버(300)의 압력(예를 들면, 10-8 Torr 위수)보다도 높은 압력(예를 들면, 10-6 Torr 위수)으로 되어 있다. 이 때문에, 가령 대기가 프로세스 챔버(200B)쪽에 흘러 들어와도, 그 양은 적고 프로세스 챔버(200B)에의 영향도 적다.
이렇게 해서, 본 실시 형태에 의하면, 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)로부터의 열에 의해 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)가 가열되어도, 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 투과해서 들어간 대기가 트랜스퍼 챔버(300)측에 들어가지 않도록 할 수 있으므로, 그에 의한 트랜스퍼 챔버(300)의 압력 상승을 피할 수 있고, 높은 진공도의 압력을 유지할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)를 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)에 접속한 경우(도 6)의 효과를 확인하는 실험을 행한 결과에 대하여, 비교예에 관한 게이트 밸브 장치(GV0)를 접속한 경우(도 4)와 비교하여 설명한다.
도 8은 그 실험 결과를 도시하는 도면으로, 프로세스 챔버(200B)의 측벽 온도와 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력과의 관계를 도시하는 것이다. 이 실험에서는, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력의 소정의 진공 압력(5.0×10-8 Torr)을 목표 압력으로 유지하도록 감압했을 때에, 프로세스 챔버(200B)의 측벽 온도를 바꾸어서 트랜스퍼 챔버(300) 내의 실제의 압력을 검출해서 그래프로 한 것이다.
도 8에 있어서, 가로축에는 프로세스 챔버(200B)의 측벽 온도를 취하고, 세로축에는 트랜스퍼 챔버(300) 내의 압력을 취하고 있다. 도 8에 있어서, 하얀 사각형으로 나타낸 그래프는 비교예의 게이트 밸브 장치(GV0)(도 4)를 이용한 경우의 실험 결과이며, 하얀 동그라미로 나타낸 그래프는 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)(도 6)를 이용한 경우의 실험 결과이다.
도 8에 의하면, 하얀 사각형으로 도시하는 그래프를 보면, 비교예의 경우(도 4)에는 프로세스 챔버(200B)의 측벽 온도가 높아질수록, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 실제의 압력은 상승해서 목표 압력을 유지할 수 없는 것을 알 수 있다.
이에 대하여, 하얀 동그라미로 도시하는 그래프를 보면, 본 실시 형태의 경우(도 6)에는 프로세스 챔버(200B)의 측벽 온도가 높아져도, 트랜스퍼 챔버(300) 내의 실제의 압력은 변하지 않고, 목표 압력을 유지할 수 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)에 의하면, 실험 결과로부터도 트랜스퍼 챔버(300)의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 소정의 진공 압력을 유지할 수 있는 효과를 확인할 수 있었다.
또한, 상술한 본 실시 형태에서는, 트랜스퍼 챔버(300)측의 진공도를 높게 유지하고 싶은 경우로서, 도 2에 도시하는 바와 같이, 트랜스퍼 챔버(300)에 핫 월 챔버(프로세스 챔버(200B))와, 그보다도 높은 진공도를 필요로 하는 챔버(프로세스 챔버(200A))를 접속하는 경우를 예로 들었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 핫 월 챔버 자체가 높은 진공도를 필요로 하는 프로세스 챔버라도 좋다. 이러한 경우에도, 트랜스퍼 챔버(300)측의 진공도를 높게 유지하고 싶은 경우에는 도 6에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)를 적용할 수 있다.
또한, 트랜스퍼 챔버(300)의 진공도보다도 핫 월 챔버의 진공도를 높게 유지하고 싶은 경우(또는 핫 월 챔버측의 청정도를 유지하고 싶은 경우)에는, 후술의 변형예에 도시하는 바와 같이 핫 월 챔버측의 시일 구조를 고안함과 함께, 그 챔버에는 대기가 들어가지 않도록 구성하는 것에 의해, 그 챔버의 진공 압력을 유지하도록 해도 좋다.
(게이트 밸브 장치의 변형예)
여기서, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치의 변형예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 도 9는 변형예에 관한 게이트 밸브 장치(GV2)의 개략 구성을 설명하기 위한 단면도이며, 도 10은 그 작용 설명도이다. 여기에서는, 트랜스퍼 챔버(300)의 진공도보다도 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)의 진공도쪽이 높고, 그 프로세스 챔버(200B)측의 압력을 유지하고 싶은 경우를 예로 든다. 여기에서의 프로세스 챔버(200B)는 예를 들면, 10-7 Torr 위수 이하의 높은 진공도에서 CVD 처리를 행하는 고진공 CVD 챔버로 구성된다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 게이트 밸브 장치(GV2)는, 도 6의 경우와는 반대측, 즉 프로세스 챔버(200B)(핫 월 챔버)의 측벽과 게이트 밸브 장치(GV2)의 하우징체(402)의 측벽의 사이에 기판 반출입구(203, 404)를 둘러싸도록 내측의 제 1 시일 부재(230A)를 마련함과 함께, 이를 둘러싸도록 외측의 제 2 시일 부재(230B)를 마련해서 2겹 시일 구조로 한다.
또한, 게이트 밸브 장치(GV2)의 하우징체(402)의 측벽에, 이들 제 1, 제 2 시일 부재(230A, 230B)의 극간을 게이트 밸브 장치(GV2)의 내부 공간과 연통하는 연통 구멍(408)을 마련하고, 도 6의 경우와는 반대측, 즉 밸브체(410)에 의해 프로세스 챔버(200B)측의 기판 반출입구(203, 404)를 개폐하도록 구성하고, 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)는 개방 상태로 한다. 이들 제 1, 제 2 시일 부재(230A, 230B)는, 도 6에 도시하는 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)와 동일한 재료로 구성된다.
또한, 여기에서는 트랜스퍼 챔버(300)가 프로세스 챔버(200B)보다도 압력이 높으므로, 이러한 경우의 트랜스퍼 챔버(300)측의 시일 구조에 대해서는, 가열된다고 해도 투과하는 대기는 그렇게 많지 않고, 압력 상승 등의 영향도 적다. 이 때문에, 트랜스퍼 챔버(300)측은, 도 9에 도시하는 바와 같이, 하나의 시일 부재(330)로 충분하지만, 2겹 시일 구조로 해도 좋다. 이 시일 부재(330)에 대해서도 상기 제 1, 제 2 시일 부재(230A, 230B)와 동일한 재질로 구성된다.
이러한 본 실시 형태의 변형예에 관한 게이트 밸브 장치(GV2)에 의하면, 트랜스퍼 챔버(300)를 감압할 때에는, 프로세스 챔버(200B)측의 기판 반출입구(203, 404)를 밸브체(410)로 폐색한다. 이 때, 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)는 개방되어 있으므로, 게이트 밸브 장치(GV2)내는 기판 반출입구(303, 406)를 거쳐서 트랜스퍼 챔버(300)에만 연통한다.
이 때문에, 트랜스퍼 챔버(300)의 배기계(320)를 구동해 두면, 가령 제 1, 제 2 시일 부재(230A, 230B)가 가열되어서 시일 기능이 저하하여 대기가 투과한다고 해도, 도 10에 도시하는 바와 같이, 그 대기는 연통 구멍(408)으로부터 게이트 밸브 장치(GV2) 내에 들어가고, 기판 반출입구(303, 406)로부터 트랜스퍼 챔버(300)에 흐르고, 트랜스퍼 챔버(300)의 배기계(320)에 의해 배기할 수 있다.
이와 같이, 내측의 제 1 시일 부재(230A)와 외측의 제 2 시일 부재(230B)와의 극간을 연통 구멍(408)을 거쳐서 트랜스퍼 챔버(300)의 배기계(320)에 의해 적극적으로 진공 배기하는 것에 의해, 예를 들어, 외측의 제 2 시일 부재(230B)를 대기가 투과해도, 제 1 시일 부재(230A)는 대기가 투과하지 않는다. 이에 의해, 높은 진공도를 유지하고 싶은 프로세스 챔버(200B)내에는 대기가 들어가지 않도록 할 수 있다.
(게이트 밸브 장치의 다른 구성예)
다음에, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치의 다른 구성예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 여기에서는, 프로세스 챔버(200B)보다도 트랜스퍼 챔버(300)측의 압력을 높은 진공도로 유지하고 싶은 경우에 이용되는 게이트 밸브 장치(GV1)에 대해서, 밸브체 구동부(432)를 밸브체(410)의 승강 동작 및 개폐 동작을 행하도록 구성하는 대신에, 밸브체 구동부(432)를 승강 동작만을 행하도록 구성하고, 밸브체(410)를 크랭크 기구에 의해 기판 반출입구(406)에 가압하여 개폐 동작을 행하도록 구성한 경우를 예로 든다. 도 11은, 게이트 밸브 장치(GV1)의 다른 구성예를 도시하는 단면도이다. 도 12는, 도 11에 도시하는 트랜스퍼 챔버(300)에 있어서의 게이트 밸브 장치(GV1)와의 접속면의 정면도이다.
도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)는, 예를 들면, 알루미늄으로 구성된 대략 상자 형상의 하우징체(402)를 구비하고, 한 쪽의 측벽은 프로세스 챔버(200B)에 접속되고, 다른 쪽의 측벽은 트랜스퍼 챔버(300)와 접속되어 있다. 하우징체(402)에 있어서, 프로세스 챔버(200B)측의 측벽과 트랜스퍼 챔버(300)측의 측벽에는 각각, 반출입하는 웨이퍼(W)를 통과시키기 위해서, 기판 반출입구(203, 303)에 대향하는 위치에 그 기판 반출입구(203, 303)와 거의 동일한 형상의 기판 반출입구(404, 406)가 마련되어 있다.
그리고, 각 챔버(200B, 300)와 게이트 밸브 장치(GV1)와의 사이의 시일 구조는 도 6의 경우와 동일하다. 즉, 여기에서는 프로세스 챔버(200B)보다도 트랜스퍼 챔버(300)의 진공도를 높게 유지하고 싶은 경우이므로, 프로세스 챔버(200B)와 게이트 밸브 장치(GV1)와의 사이는 하나의 시일 부재(230)를 마련하지만, 트랜스퍼 챔버(300)와 게이트 밸브 장치(GV1)와의 사이는 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)를 마련해서 2겹 시일 구조로 하고 있다. 이들 각 시일 부재(330A, 330B, 230)의 구성은 각각, 도 6에 도시하는 것과 동일하다.
그리고, 하우징체(402)의 트랜스퍼 챔버(300)측의 측벽에는 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)의 사이의 극간과 하우징체(402)의 내부 공간을 연통하는 복수의 연통 구멍(408)을 마련하고 있다.
여기서 연통 구멍(408)은, 예를 들면, 도 12에 도시하는 위치에 배치된다. 즉, 도 12에서는, 4개의 원형의 연통 구멍(408)을 각각, 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)의 사이에 상하 좌우로 배치한 것이다. 또한, 연통 구멍(408)의 형상은 도 12에 도시하는 것에 한정되는 것은 아니고, 슬릿이라도, 긴 구멍이라도 좋다. 또한, 연통 구멍(408)의 수도 도 12에 도시하는 것에 한정되는 것은 아니고, 5개 이상으로 해도 좋고, 또한 3개 이하로 해도 좋다.
도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)는 밸브체(410)를 승강, 진퇴시키는 것에 의해 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)를 개폐한다. 기판 반출입구(406)를 닫을 때에는 기판 반출입구(406)를 가압하면서 폐색한다. 구체적으로는 밸브체(410)를 기판 반출입구(406)의 주위의 벽면에 접촉시키면서, 기판 반출입구(406)를 폐색해서 시일한다.
여기서 밸브체(410)는 밸브체 지지부(412)에 링크 기구(414)에 의해 기판 반출입구(406)를 개폐하는 방향으로 진퇴가 자유롭게 지지되어 있다. 밸브체 지지부(412)에는 밸브체(410)를 기판 반출입구(406)로부터 이간하는 방향에 바이어스하는 바이어스 부재(예를 들면, 스프링)(416)가 마련되어 있다.
밸브체 지지부(412)는 밸브체 구동부(432)에 의해 밸브체(410)를 지지한 채 승강이 자유롭게 구성되어 있다. 구체적으로는, 밸브체 지지부(412)는 승강이 자유로운 승강축(420)의 선단에 장착되고, 승강축(420)의 기단측은 하우징체(402)의 하방으로 돌출해서 마련된 승강 안내 프레임(430) 내를 통하여, 하방의 밸브체 구동부(432)에 접속되어 있다. 밸브체 구동부(432)는, 예를 들면, 승강축(420)을 공기 압력 실린더 등의 액추에이터에 의해 구성되고, 승강축(420)을 승강할 수 있도록 되어 있다.
이러한 밸브체 구동부(432)는 파티클 발생의 오염원이 되므로, 청정도가 요구되는 하우징체(402)의 내부 공간과는 격리할 필요가 있다. 이 때문에, 승강 안내 프레임(430)내에는 승강축(420)을 덮도록 벨로즈(440)가 배치되어 있다. 또한, 벨로즈(440)는 도 6의 경우와 같이, 예를 들면, 스테인레스 등 내식성을 가지는 기밀인 주름관 형상 부재로 구성된다.
벨로즈(440)는 승강 동작에 따라 신축이 자유롭게 구성되어 있다. 여기에서 벨로즈(440)는 도 6의 경우와 달리, 그 상단이 승강축(420)에 장착되고, 하단이 밸브체 구동부(432)에 장착된다. 이에 따라, 벨로즈(440)의 외부 공간은 하우징체(402)의 내부 공간과 연통하고, 벨로즈(440)의 내부 공간과는 격리된다.
하우징체(402)내에는, 그 트랜스퍼 챔버(300)측의 측벽의 상방에, 밸브체(410)의 상승 동작을 규제해서 기판 반출입구(406)측에 안내하기 위한 밸브체 규제 부재(418)를 마련한다. 또한, 밸브체 규제 부재(418)는 연통 구멍(408)을 막지 않도록, 도 12에 점선으로 도시하는 위치에 부분적으로 마련한다. 도 12에서는, 두 개의 밸브체 규제 부재(418)를 상부에 위치하는 연통 구멍(408)의 양측에 마련한 경우를 나타내고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 밸브체(410)의 상면에는, 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 밸브체 규제 부재(418)와의 접촉 부위에 수지 등으로 이루어지는 완충 부재(411)를 마련하도록 해도 좋다. 이에 따라, 밸브체 규제 부재(418)와 접촉한 후, 밸브체(410)를 기판 반출입구(406)측에 스무스하게 안내시킬 수 있다.
다음에, 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)의 동작을 도면을 참조하여 설명한다. 도 13a, 도 13b, 도 13c는 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)의 동작 설명도이다. 도 13a는 밸브체(410)를 대기 위치까지 하강시킨 경우를 도시하는 것이다. 도 13b는 밸브체(410)를 상승시켜서 밸브체 규제 부재(418)에 접촉한 경우를 도시하는 것이다. 도 13c는 밸브체(410)가 기판 반출입구(406)를 폐색한 경우를 도시하는 것이다.
우선, 기판 반출입구(406)를 개성해서 웨이퍼(W)의 반출입 동작을 행하는 경우에는, 도 13a에 도시하는 것 같은 웨이퍼(W)의 반송 동작의 방해가 되지 않는 대기 위치까지 밸브체(410)를 하강시킨다. 그리고, 기판 반출입구(406)를 폐색할 경우에는, 승강축(420)을 상승시키는 것에 의해 밸브체 지지부(412)를 밸브체(410)와 함께 상승시킨다.
그리고, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 밸브체(410)가 밸브체 규제 부재(418)에 접촉하면, 밸브체(410)는 그 이상의 상승이 규제된다. 또한 밸브체 지지부(412)를 상승시키면, 링크 기구(414)에 의해 밸브체(410)는 바이어스 부재(416)의 가압력에 저항하여 기판 반출입구(406)쪽으로 이동하고, 도 13c에 도시하는 바와 같이 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(406)를 폐색한다.
그리고, 트랜스퍼 챔버(300)측을 소정의 진공 압력까지 감압할 때에는, 밸브체(410)에서 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(406)를 닫는다. 이 때, 혹시 프로세스 챔버(200B)로부터의 열에 의해 제 1, 제 2 시일 부재(330A, 330B)가 가열되어서 그 시일 기능이 저하하고 있어, 도 13c에 도시하는 바와 같이, 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 대기가 투과한다고 해도, 내측의 제 1 시일 부재(330A)까지 투과해서 트랜스퍼 챔버(300)에 들어가는 일은 없다.
즉, 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 투과한 대기는 연통 구멍(408)으로부터 게이트 밸브 장치(GV1) 내에 들어 가고, 기판 반출입구(404)로부터 프로세스 챔버(200B)를 향해서 흐르므로, 프로세스 챔버(200B)의 배기계(220B)에 의해 배기할 수 있다. 이렇게 해서, 내측의 제 1 시일 부재(330A)와 외측의 제 2 시일 부재(330B)와의 극간을 연통 구멍(408)을 거쳐서 프로세스 챔버(200B)의 배기계(220B)에 의해 진공 배기할 수 있다.
이와 같이, 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)에 대해서도, 도 6에 도시하는 것와 같이, 예를 들어, 외측의 제 2 시일 부재(330B)를 대기가 투과해도, 트랜스퍼 챔버(300)측에는 들어가지 않도록 할 수 있으므로, 트랜스퍼 챔버(300)의 압력이 높아지는 것을 방지할 수 있고, 소정의 진공 압력을 유지할 수 있다.
또한, 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)에서는, 밸브체(410)를 크랭크 기구에 의해 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(406)에 가압하여 폐색하는 타입의 게이트 밸브 장치에 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 밸브체(410)를 피스톤 기구에 의해 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(406)에 가압하여 폐색하는 타입의 게이트 밸브 장치에 적용해도 좋다.
(게이트 밸브 장치가 적용되는 챔버 구성의 구체적인 예)
다음에, 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)에 있어서, 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)가 적용되는 챔버 구성의 구체예에 대해서 도 14을 참조하여 설명한다. 여기에서는, 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)를 Cu 배선의 하지(下地)로서 이용하는 CVD-Ru막을 웨이퍼(W) 상에 형성하는 장치로서 구성한 경우를 예로 든다.
도 14에 도시하는 챔버 구성에서는, 프로세스 챔버(200A, 200B, 200C)를 각각, PVD에 의해 Ti막을 배리어 막으로서 형성하는 PVD-Ti막 성막 챔버, 그 Ti막 상에 CVD에 의해 하지(下地)의 Ru막을 형성하는 CVD-Ru막 성막 챔버, CVD-Ru막을 수소 함유 분위기에서 어닐링하는 어닐링 챔버로서의 기능을 가지도록 구성한 것이다. 이에 따르면, Ti막 성막, CVD-Ru막에서 어닐링 처리까지 웨이퍼(W)를 대기에 노출하는 일 없이 연속해서 처리할 수 있다.
또한, 프로세스 챔버(200D)는 어떻게 구성하여도 좋다. 예를 들면, 어닐링후의 CVD-Ru막 상에 Cu막을 성막하는 Cu막 성막 챔버로서의 기능을 가지도록 구성해도 좋다. 이에 따르면, Cu막 성막까지 웨이퍼(W)를 대기에 노출하는 일 없이 연속으로 행할 수 있다.
또한, 프로세스 챔버(200D)는 CVD-Ru막 상에 Cu 시드막을 성막하는 Cu 시드막 성막 챔버로서의 기능을 가지도록 구성해도 좋다. 이에 따르면, Cu 시드막 성막까지 웨이퍼(W)를 대기에 노출하는 일 없이 연속으로 행하고, 그 웨이퍼(W)를 기판 처리 장치(100)로부터 반출해서 카세트 용기에 수용하고, 별도의 장치에 의해 Cu 도금을 행할 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 챔버 구성에 한정되는 것은 아니고, 각 챔버의 기능은 프로세스 챔버(200A ~ 200D)의 어느 것에 할당해도 좋다.
이러한 도 14에 도시하는 챔버 구성에 있어서, PVD-Ti막 성막 챔버는 1×10-8 Torr 정도의 높은 진공도가 요구되고, 웨이퍼(W)를 상온에서 고체가 아닌 성막 가스(예를 들면, TiCl4 가스(상온에서 액체))를 이용하기 때문에 챔버 측벽은 냉각 가능하며 20℃정도의 온도가 되기 때문에, 고진공의 콜드 월 챔버에 해당한다.
CVD-Ru막 성막 챔버는 1×10-6 Torr 정도의 낮은 진공도이며 웨이퍼(W)를 150 ~ 250℃로 가열해서 행하지만, 상온에서 고체의 성막 가스를 이용하므로 챔버 측벽은 냉각할 수 없고 80℃정도의 상온보다도 높은 온도가 되므로 핫 월 챔버에 해당한다. 어닐링 챔버는 1.0 ~ 10 Torr로 높은 압력이지만, 웨이퍼(W)를 150℃ ~ 400℃의 고온에서 가열해서 처리를 행하므로, 핫 월 챔버에 해당한다.
또한, 이들이 접속되는 트랜스퍼 챔버(300)는 1×10-8 Torr 정도의 높은 진공도와 청정도가 요구되는 챔버이므로, 트랜스퍼 챔버(300)측의 압력을 높은 진공도로 유지하고 싶은 경우이다.
따라서, PVD-Ti막 성막 챔버와 트랜스퍼 챔버(300) 사이의 게이트 밸브(400A)는 게이트 밸브 장치(GV0)(도 3)로 구성하면 충분하지만, CVD-Ru막 성막 챔버와 트랜스퍼 챔버(300) 사이 및 어닐링 챔버와 트랜스퍼 챔버(300) 사이는 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)(도 6 또는 도 11)로 구성한다. 이렇게 함에 의해, 프로세스 챔버(200B)의 온도가 상승해도, 트랜스퍼 챔버(300)에서는 소정의 진공 압력을 유지할 수 있다.
이러한 핫 월 챔버로서, 도 14에 도시하는 CVD-Ru막 성막 챔버(프로세스 챔버(200B))의 구체적인 구성예를 도 15을 참조하여 설명한다. 이 CVD-Ru막 성막 챔버(프로세스 챔버(200B))는 기밀하게 구성된 대략 원통 형상의 용기(202)를 가지고 있고, 그 내부에는 웨이퍼(W)를 탑재하는 서셉터(250)가 그 중앙 하부에 마련된 원통 형상의 지지 부재(252)에 의해 지지된 상태로 배치되어 있다.
서셉터(250)에는 히터(254)가 매립되어 있고, 이 히터(254)에는 히터 전원(256)이 접속되어 있다. 그리고, 서셉터(250)에 마련된 열전대(도시하지 않음)의 검출 신호에 기초하여 히터 컨트롤러(도시하지 않음)에 의해 히터 전원(256)을 제어하고, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하도록 되어 있다. 또한, 서셉터(250)에는, 웨이퍼(W)를 지지해서 상승시키기 위한 3개의 웨이퍼 승강 핀(도시하지 않음)이 서셉터(250)의 표면에 대하여 돌출 함몰이 자유롭게 마련되어 있다.
용기(202)의 천벽에는, CVD 성막을 위한 소정의 가스를 용기(202) 내에 도입하기 위한 샤워헤드(260)가 서셉터(250)와 대향하도록 마련되어 있다. 샤워헤드(260)는 후술하는 가스 공급 기구(280)로부터 공급된 성막 가스를 용기(202) 내에 토출하기 위한 것이다. 샤워헤드(260)의 상부에는 성막 가스를 도입하는 가스 도입구(262)가 마련되어 있다. 또한, 샤워헤드(260)내에는 가스 확산 공간(264)이 형성되어 있고, 그 저면에는 다수의 가스 토출 구멍(266)이 형성되어 있다.
용기(202)의 저벽에는, 하방을 향해서 돌출하는 배기실(270)이 마련되어 있다. 배기실(270)의 측면에는 배기 배관(272)이 접속되어 있고, 이 배기 배관(272)에는 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 가지는 배기 장치(274)가 접속되어 있다. 그리고이 배기 장치(274)를 작동시키는 것에 의해 용기(202) 내를 소정의 진공 압력(예를 들면, 1×10-6 Torr 정도)으로 할 수 있다.
가스 공급 기구(280)는 상온에서 고체의 성막 원료(S)로서 루테늄 카보닐(Ru3(CO)12)을 수용하는 성막 원료 용기(281)를 가지고 있다. 성막 원료 용기(281)의 주위에는 히터(282)가 마련되어 있다. 성막 원료 용기(281)에는, 상방으로부터 캐리어 가스 공급 배관(283)이 삽입되고, 캐리어 가스 공급원(284)으로부터 캐리어 가스 공급 배관(283)을 거쳐서 캐리어 가스로서, 예를 들면, CO 가스를 성막 원료 용기(281) 내에 투입하게 되어 있다.
또한, 성막 원료 용기(281)에는, 가스 공급 배관(285)이 삽입되어 있다. 이 가스 공급 배관(285)의 타단은 샤워헤드(260)의 가스 도입구(262)에 접속되어 있다. 이에 따르면, 캐리어 가스 공급 배관(283)을 거쳐서 성막 원료 용기(281) 내에 캐리어 가스를 공급하는 것에 의해, 성막 원료 용기(281)내에서 승화한 루테늄 카보닐(Ru3(CO)12) 가스를 캐리어 가스에 반송시킨 상태에서 가스 공급 배관(285) 및 샤워헤드(260)를 거쳐서 용기(202) 내에 공급할 수 있다.
캐리어 가스 공급 배관(283)에는 유량 제어용의 매스 플로우 컨트롤러(286)와 그 전후의 밸브(287a, 287b)가 마련되어 있다. 또한, 가스 공급 배관(285)에는, 루테늄 카보닐(Ru3(CO)12)의 가스량을 검출하기 위한 유량계(288)와 그 전후의 밸브(289a, 289b)가 마련되어 있다.
가스 공급 배관(285)의 도중에는, 성막 가스를 적당하게 희석하기 위한 가스를 공급하는 희석 가스 공급 배관(290)이 접속되어 있다. 희석 가스 공급 배관(290)에는, Ar 가스, N2 가스 등의 불활성 가스로 이루어지는 희석 가스를 공급하는 희석 가스 공급원(291)이 접속되어 있고, 이 희석 가스 공급원(291)으로부터 희석 가스 공급 배관(290)을 거쳐서 희석 가스를 공급하는 것에 의해, 원료 가스가 적당한 농도로 희석된다.
희석 가스 공급원(291)으로부터의 희석 가스는, 가스 공급 배관(285), 용기(202) 내의 잔류 가스를 퍼지하는 퍼지 가스로서도 기능하게 되어 있다. 또한, 희석 가스 공급 배관(290)은 유량 제어용의 매스 플로우 컨트롤러(292)와 그 전후의 밸브(293a, 293b)를 가지고 있다. 또한 희석 가스 공급 배관(290)에는 다른 가스, 예를 들면, CO 가스나 H2 가스 등이 별도로 접속되어 있어도 좋다.
이러한 CVD-Ru막 성막 챔버에서는, PVD-Ti막 성막 챔버에 의해 배리어 막(여기서는 Ti막)을 성막한 후의 웨이퍼(W)에 대하여 CVD-Ru막의 성막 처리를 행한다. 서셉터(250)상에 탑재된 웨이퍼(W)를 히터(254)에 의해 서셉터(250)를 거쳐서 150 ~ 250℃로 가열한다. 그리고, 배기 장치(274)의 진공 펌프에 의해 용기(202) 내를 배기하고, 용기(202) 내를 1×10-6 Torr 정도의 진공 압력으로 조정한다.
다음으로, 밸브(287a, 287b)를 열고 캐리어 가스 공급 배관(283)을 거쳐서 성막 원료 용기(281)에 캐리어 가스로서, 예를 들면, CO 가스를 투입하고, 성막 원료 용기(281)내로 히터(282)의 가열에 의해 승화해서 생성된 Ru3(CO)12 가스를 캐리어 가스에 의해 캐리어시켜서 가스 공급 배관(285) 및 샤워헤드(260)를 거쳐서 용기(202) 내에 도입한다.
이 때, 웨이퍼(W)의 표면에서는, Ru3(CO)12 가스가 열분해해서 생성된 Ru가 웨이퍼(W)의 Ti막 상에 퇴적하고, 소정의 막두께를 가지는 CVD-Ru막이 성막된다. 또한, 이 때의 Ru3(CO)12 가스의 유량은, 예를 들면, 1 ~ 5 mL/min(sccm) 정도가 바람직하다. 또한, 소정 비율로 희석 가스를 도입해도 좋다.
웨이퍼(W) 상에 소정의 막두께의 CVD-Ru막이 형성되면, 밸브(287a, 287b)를 닫아서 Ru3(CO)12 가스의 공급을 정지하고, 희석 가스 공급원(291)으로부터 희석 가스를 퍼지 가스로서 용기(202) 내에 도입해서 Ru3(CO)12 가스를 퍼지한다. 이에 따라, 웨이퍼(W)를 용기(202)로부터 반출할 수 있다.
그런데, 이러한 CVD-Ru막 성막 챔버(프로세스 챔버(200B))에 접속되는 게이트 밸브(400B)를, 예를 들면, 도 6에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)에 의해 구성한 경우에는, Ru의 성막 처리를 행하고 있는 사이에는, 도 16에 도시하는 바와 같이, 트랜스퍼 챔버(300)측의 기판 반출입구(303, 406)가 밸브체(410)에 의해 폐색되어 있다. 이 때문에, Ru의 성막 처리중에 트랜스퍼 챔버(300)측에 성막 가스(여기서는 Ru3(CO)12 가스 등)가 들어가는 일은 없다.
그러나, 프로세스 챔버(200B)측의 기판 반출입구(203, 404)는 개방된 채이기 때문에, 도 16의 화살표에 도시하는 바와 같이, 그 성막 가스가 기판 반출입구(203, 404)를 통하여 게이트 밸브 장치(GV1) 내에 들어가기 때문에, 승강 안내 프레임(430)내에도 들어가버릴 우려가 있다.
이 때, 벨로즈(440)는 알루미늄제의 하우징체(402)에 비해서 전열성이 낮은 스테인레스 등으로 구성되므로, 주위보다도 낮은 온도가 되기 쉽다. 이 때문에, 상술한 Ru3(CO)12 가스와 같이 상온에서 고체의 성막 원료를 승화시킨 성막 가스가 승강 안내 프레임(430)내(여기서는 벨로즈(440)의 내측)에 들어가면, 벨로즈(440)의 내측 표면에서 차가워져서 응고해서 부착되어버릴 우려가 있다. 이렇게 벨로즈(440)에 부착물이 부착된 채 밸브체(410)를 승강시키면, 벨로즈(440)가 신축할 때에 그 표면으로부터 부착물이 떨어져서 파티클 발생이나 고장의 요인이 될 수 있다.
여기서, 이러한 경우에는, 예를 들면, 도 16에 도시하는 바와 같이, 벨로즈 히터(450)를 마련하고, 벨로즈(440)를 가열한다. 도 16은 벨로즈 히터(450)를 승강 안내 프레임(430)의 주위에 마련하는 것에 의해, 벨로즈(440)를 가열할 경우를 예로 든 것이다. 이에 따르면, 벨로즈 히터(450)에 의해 벨로즈(440)를 가열해서 벨로즈(440)의 온도 저하를 막을 수 있다. 이에 의해, 가령 처리 가스가 승강 안내 프레임(430) 내에 들어갔다고 해도, 벨로즈(440)의 표면에 부착되는 것을 방지할 수 있으므로, 파티클 발생을 방지할 수 있다.
또한, 게이트 밸브(400B)를 도 11에 도시하는 게이트 밸브 장치(GV1)에 의해 구성한 경우에도 같은 문제가 발생할 우려가 있다. 구체적으로는 도 17에 도시하는 바와 같이, 성막 가스가 승강 안내 프레임(430)내(여기서는 벨로즈(440)의 외측)에 들어가면, 벨로즈(440)의 외측 표면에서 차가워져서 응고해서 부착되어버릴 우려가 있다. 이러한 경우는, 예를 들면, 도 17에 도시하는 바와 같이, 벨로즈 히터(450)를 승강 안내 프레임(430)의 주위에 마련하도록 해도 좋다.
이러한 벨로즈 히터(450)로서는 도 16, 도 17에 도시하는 바와 같이, 벨로즈(440)를 그 외측에서 가열하는 것에 한정되는 것은 아니고, 벨로즈 히터(450)를 벨로즈(440)의 내측에 배치하도록 해도 좋다.
또한, 도 1 또는 도 14에 도시하는 트랜스퍼 챔버(300)와 각 로드 록 챔버(140)와의 사이의 게이트 밸브(142)는, 각 로드 록 챔버(140)에서 온도를 상승시키도록 하는 처리를 행하지 않는 경우는, 반드시 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)와 같이 구성할 필요는 없다. 이에 대하여, 각 로드 록 챔버(140)에서 온도를 상승시키도록 하는 처리를 행하는 경우는, 각 게이트 밸브(142)에 대해서도 본 실시 형태에 관한 게이트 밸브 장치(GV1)와 같이 구성하는 것이 바람직하다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 일실시예는, 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 프로세스 챔버와 트랜스퍼 챔버와의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치 및 기판 처리 장치 및 그 기판 처리 방법에 적용 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 관련되는 예에 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 도달할 수 있는 것은 명확하고, 그들에 관해서도 당연하게 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
본 국제 출원은 2011년 3월 18일에 출원된 일본 특허 출원 제2011-061636호에 기초하는 우선권을 주장하는 것으로, 제2011-061636호의 모든 내용을 본 국제 출원에 원용한다.
(부호의 설명)
100: 기판 처리 장치 110: 프로세스 모듈
120: 로더 모듈 122A ~ 122C: 카세트 용기
124A ~ 124C: 카세트대 126: 오리엔터
130: 로더 챔버 132: 로더 아암 기구
134: 로더 아암 140: 로드 록 챔버
142, 144: 게이트 밸브 150: 제어부
200A ~ 200D: 프로세스 챔버 202: 용기
203, 404: 기판 반출입구 210A, 210B: 가스 도입계
212A, 212B: 가스 공급원 214A, 214B: 매스 플로우 컨트롤러
216A, 216B: 가스 도입 밸브 220A, 220B: 배기계
222A, 222B: 진공 펌프 224A, 224B: 압력 조정 밸브
230: 시일 부재 250: 서셉터
252: 지지 부재 254: 히터
256: 히터 전원 260: 샤워헤드
262: 가스 도입구 264: 가스 확산 공간
266: 가스 토출 구멍 270: 배기실
272: 배기 배관 274: 배기 장치
280: 가스 공급 기구 281: 성막 원료 용기
282: 히터 283: 캐리어 가스 공급 배관
284: 캐리어 가스 공급원 285: 가스 공급 배관
286: 매스 플로우 컨트롤러 287a, 287b: 밸브
288: 유량계 289a, 289b: 밸브
290: 희석 가스 공급 배관 291: 희석 가스 공급원
292: 매스 플로우 컨트롤러 293a, 293b: 밸브
300: 트랜스퍼 챔버 303, 406: 기판 반출입구
304: 트랜스퍼 아암 기구 306: 트랜스퍼 아암
310: 가스 도입계 312: 가스 공급원
314: 매스 플로우 컨트롤러 316: 가스 도입 밸브
320: 배기계 322: 진공 펌프
324: 압력 조정 밸브 330: 시일 부재
400A ~ 400D: 게이트 밸브 402: 하우징체
404, 406: 기판 반출입구 408: 연통 구멍
410: 밸브체 411: 완충 부재
412: 밸브체 지지부 414: 링크 기구
416: 바이어스 부재 418: 밸브체 규제 부재
420: 승강축 430: 승강 안내 프레임
432: 밸브체 구동부 440: 벨로즈
450: 벨로즈 히터 GV0: 게이트 밸브 장치
GV1: 게이트 밸브 장치 GV2: 게이트 밸브 장치
W: 웨이퍼

Claims (8)

  1. 온도가 상온보다도 높아지는 측벽과, 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와,
    상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구와, 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와,
    상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치를 구비한 기판 처리 장치로서,
    상기 게이트 밸브 장치는,
    연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와,
    상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와,
    제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고,
    상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고,
    상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고,
    상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구를 상기 밸브체로 폐색하고, 다른 쪽의 챔버와의 기판 반출입구는 개성한 채 상기 다른 쪽의 챔버를 감압하는 것으로, 상기 시일 부재간의 극간을 상기 연통 구멍을 거쳐서 상기 다른 쪽의 챔버에 의해 진공 배기 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 밸브 장치는 상기 밸브체에 장착된 승강축과, 상기 승강축의 하방을 덮도록 마련되고, 상기 승강축의 승강 동작에 따라 신축이 자유롭게 구성된 벨로즈와, 상기 벨로즈를 가열하는 벨로즈 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 게이트 밸브 장치는 상기 연통 구멍을 막지 않는 위치에 배치된 밸브체 규제 부재를 더 가지고, 상기 밸브체는, 밸브체 본체와, 이 밸브체 본체를 링크 기구에 의해 지지하고, 상기 승강축이 장착되는 밸브체 지지부로 이루어지고, 상기 밸브체 규제 부재는, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구에 대향하는 위치에서 상기 밸브체의 승강 동작을 규제하고, 상기 링크 기구를 거쳐서 상기 밸브체 본체를 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구에 접촉하게 하는 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 복수의 게이트 밸브 장치와,
    제 1 기판 반출입구를 가지고, 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 복수의 프로세스 챔버와,
    제 2 기판 반출입구를 가지고, 상기 복수의 게이트 밸브 장치를 거쳐서 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 접속되고, 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 대하여 상기 기판을 반출입하는 반송 아암 기구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버를 구비한 기판 처리 장치로서,
    상기 복수의 프로세스 챔버는, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽을 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와, 고진공 분위기에서 상기 프로세스 처리를 행하는 감압 가능한 고진공 챔버를 포함하고,
    상기 복수의 게이트 밸브 장치 중, 적어도 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버와의 사이의 게이트 밸브 장치는, 연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와, 상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와, 제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고,
    상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고,
    상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 트랜스퍼 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고,
    상기 트랜스퍼 챔버의 제 2 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 복수의 게이트 밸브 장치와,
    제 1 기판 반출입구를 가지고, 기판에 대하여 프로세스 처리를 행하는 복수의 프로세스 챔버와,
    제 2 기판 반출입구를 가지고, 상기 복수의 게이트 밸브 장치를 거쳐서 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 접속되어, 상기 복수의 프로세스 챔버의 각각에 대하여 상기 기판을 반출입하는 반송 아암 기구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버를 구비한 기판 처리 장치로서,
    상기 복수의 프로세스 챔버의 각각은, 온도가 상온보다도 높아지는 측벽을 가지고, 고진공 분위기에서 상기 프로세스 처리를 행하는 감압 가능한 핫 월 챔버이며,
    상기 복수의 게이트 밸브 장치의 각각은,
    연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와,
    상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와,
    제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고,
    상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고,
    상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고,
    상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 온도가 상온보다도 높아지는 측벽 및 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와 상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구 및 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치로서,
    연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와,
    상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와,
    제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고,
    상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고,
    상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고,
    상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고, 상기 밸브체에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브 장치.
  8. 온도가 상온보다도 높아지는 측벽과, 상기 측벽에 마련된 제 1 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 핫 월 챔버와,
    상기 핫 월 챔버에 대하여 기판을 반출입하는 반송 아암 기구와, 제 2 기판 반출입구를 가지는 감압 가능한 트랜스퍼 챔버와,
    상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 사이에 마련되는 게이트 밸브 장치를 구비한 기판 처리 장치를 사용한 기판 처리 방법으로서,
    상기 게이트 밸브 장치는,
    연통 구멍과, 상기 제 1 기판 반출입구에 대응하는 제 1 하우징체 기판 반출입구와, 상기 제 2 기판 반출입구에 대응하는 제 2 하우징체 기판 반출입구가 마련된 측벽을 가지는 하우징체와,
    상기 하우징체의 내부를 자유롭게 승강할 수 있는 밸브체와,
    제 1 시일 부재와, 상기 제 1 시일 부재의 외측에 마련된 제 2 시일 부재를 가지는 2중 시일 구조를 구비하고,
    상기 연통 구멍은, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재와의 사이의 극간을 상기 하우징체의 내부 공간과 연통하고,
    상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재는, 상기 핫 월 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버 중 보다 높은 진공도를 유지하는 것이 요구되는 한 쪽의 챔버의 측벽과 상기 하우징체의 상기 측벽과의 사이에 마련되고,
    상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구는, 상기 제 1 시일 부재와 상기 제 2 시일 부재에 둘러싸이고,
    상기 한 쪽의 챔버를 고진공 분위기에 유지할 때, 상기 한 쪽의 챔버의 기판 반출입구를 상기 밸브체에 의해 폐색하고, 다른 쪽의 챔버의 기판 반출입구는 개성한 상태에서, 상기 다른 쪽의 챔버를 감압하는 것으로, 상기 시일 부재간의 극간을 상기 연통 구멍을 거쳐서 상기 다른 쪽의 챔버에 의해 진공 배기 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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