KR20160035982A - 게이트 밸브 및 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR20160035982A
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shaft
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gate valve
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신지 와카바야시
게이스케 곤도
노리히코 츠지
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기계적 강도를 유지하면서, 파티클의 발생을 방지하는 게이트 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상하 방향으로 배치된 복수 매의 기판을 진공 용기의 내부에 반송할 때, 상하 방향으로 배치된 복수의 개구부를 복수의 밸브체에 의해 개폐하는 게이트 밸브로서, 상기 복수의 개구부가 형성된 케이스와, 상기 복수의 밸브체를 지지하는 지지 부재와, 상기 지지 부재를 통해 상기 복수의 밸브체를 이동시켜, 상기 복수의 개구부를 개폐시키는 구동 기구와, 상기 복수의 밸브체에 대응하여 배치된 복수의 가이드 기구를 구비하고, 상기 복수의 가이드 기구의 각각은, 상기 케이스에 고정되고, 상하 방향으로 신축 가능한 벨로우즈와, 상기 벨로우즈에 내포되고, 상기 벨로우즈의 내부에서 상기 지지 부재를 가이드하는 가이드 부재를 갖는 게이트 밸브가 제공된다.

Description

게이트 밸브 및 기판 처리 시스템{GATE VALVE AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 게이트 밸브 및 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
기판에 소정의 처리를 실시하는 진공실을 포함하는 기판 처리 시스템이 존재한다. 기판 처리 시스템에서는, 진공실과 반송실 사이에 설치된 게이트 밸브의 밸브체에 의해 진공실과 연통(連通)하는 개구부를 개폐하여, 반송 아암에 유지한 기판을 진공실에 반입하거나, 진공실로부터 반출하거나 한다.
예컨대, 상하 방향으로 배치된 복수 매의 기판을 한번에 진공실 내에 반송하는 반송 장치에서는, 진공실과 반송실 사이에, 상하 방향으로 복수의 밸브체가 다단으로 배치된 게이트 밸브가 설치된다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 각 밸브체는 샤프트에 의해 지지되어 있다. 샤프트는 구동부에 의해 승강되며, 이에 의해 밸브체를 일체적으로 상하로 이동시켜, 개구부를 개폐한다.
진공실은 진공 상태로 제어되어, 반송실의 압력보다 낮게 되어 있다. 이 때문에, 게이트 밸브에는, 진공실과 반송실의 압력차에 의해, 밸브체의 수에 따라 개구부로부터 수백 ㎏∼천 ㎏ 정도의 압력이 가해진다. 따라서, 복수의 밸브체에 가해지는 압력에 대해 기계적 강도를 높이는 기구가 필요해진다. 그래서, 일례로서는, 밸브체의 근방에 덧댐판을 설치하여, 개폐시에 압력이 가해지는 밸브체를 지지하는 샤프트가 덧댐판에 의해 가이드됨으로써 샤프트의 변형량을 억제하고, 이에 의해 기계적 강도를 높이는 기구가 이용된다.
일본 특허 공개 2014-49532호 공보
그러나, 상기한 기구에서는 샤프트가 덧댐판에 간섭함으로써, 샤프트와 덧댐판이 스쳐 파티클이 발생하고, 발생된 파티클이 개구부로부터 진공실의 내부로 혼입되는 것이 염려된다. 진공실에 혼입된 파티클은 기판 상으로 날라와, 기판 상에 형성된 배선간을 쇼트시키는 등 하여 수율을 저하시키는 요인이 된다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은 기계적 강도를 유지하면서, 파티클의 발생을 방지하는 게이트 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일 양태에 의하면, 상하 방향으로 배치된 복수 매의 기판을 진공 용기의 내부에 반송할 때, 상하 방향으로 배치된 복수의 개구부를 복수의 밸브체에 의해 개폐하는 게이트 밸브로서, 상기 복수의 개구부가 형성된 케이스와, 상기 복수의 밸브체를 지지하는 지지 부재와, 상기 지지 부재를 통해 상기 복수의 밸브체를 이동시켜, 상기 복수의 개구부를 개폐시키는 구동 기구와, 상기 복수의 밸브체에 대응하여 배치된 복수의 가이드 기구를 구비하고, 상기 복수의 가이드 기구의 각각은, 상기 케이스에 고정되고, 상하 방향으로 신축 가능한 벨로우즈와, 상기 벨로우즈에 내포되고, 상기 벨로우즈의 내부에서 상기 지지 부재를 가이드하는 가이드 부재를 갖는 게이트 밸브가 제공된다.
일 측면에 의하면, 기계적 강도를 유지하면서, 파티클의 발생을 방지하는 게이트 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브를 도시한 도면이다.
도 2는 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 가이드 기구의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 립 시일 구조의 밸브체의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 밸브체의 온도 조정 기구의 일례를 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 밸브체의 온도 조정 기구의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 밸브체의 높이 조정 기구의 일례를 도시한 도면이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
<제1 실시형태>
[게이트 밸브(GV)의 구성]
먼저, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)의 구성에 대해 설명한다. 게이트 밸브(GV)는, 예컨대 진공실과 반송실 사이에 설치된다. 진공실에서는 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)에, 에칭이나 성막(成膜) 등의 원하는 미세 가공이 실시된다. 웨이퍼는 반송 아암에 유지되어, 진공실에 반송된다. 웨이퍼의 진공실에의 반입 및 진공실로부터의 반출에서는, 게이트 밸브(GV)의 밸브체에 의해 진공실과 연통(連通)하는 개구부를 개폐한다.
예컨대, 상하 방향으로 다단으로 배치된 웨이퍼를 한번에 진공실 내에 반송하는 반송 장치에서는, 이것에 따라 상하 방향으로 복수의 밸브체(10)가 다단으로 배치된 제1 실시형태의 게이트 밸브(GV)가 사용된다. 다단으로 설치된 밸브체(10)는 샤프트(14)에 의해 지지되어 있다. 샤프트(14)는 모터(M)로부터 출력되는 동력에 의해 일체적으로 승강된다. 이에 의해 5장의 밸브체(10)는 일체적으로 상하로 이동하여, 개구부(11)를 개폐한다.
진공실(도 1에서는 지면의 안쪽측)은 진공 상태로 제어되어, 반송실(도 1에서는 지면의 앞쪽)측의 압력보다 낮게 되어 있다. 이 때문에, 게이트 밸브(GV)의 각 밸브체에는, 진공실과 반송실의 압력차에 의해 개구부(11)로부터 단위 시간당 수백 ㎏의 압력이 가해진다. 이 결과, 도 1에 도시한 게이트 밸브(GV)에서는, 5장의 밸브체(10)에 단위 시간당 천 ㎏ 이상의 압력이 가해지게 된다.
이상으로부터, 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에서는, 밸브체(10)에 가해지는 압력에 대한 기계적 강도를 높이기 위해서, 2개의 샤프트(14)를 가이드하는 가이드 기구(12)를 2개의 샤프트(14)의 상단부 및 하단부에 설치한다.
구체적으로는, 가이드 기구(12)는, 대략 직사각형의 케이스(16)를 관통하는 샤프트(14)에 설치된다. 케이스(16)에는 진공실과 연통하는 5개의 개구부(11)가 형성되고, 각각에 대응하여 5장의 밸브체(10)가 배치되어 있다. 한편, 밸브체(10)의 수는 5장에 한정되지 않고, 2개 이상의 개구부(11)에 대해 1 대 1로 배치되도록 2장 이상이 배치되면 된다.
밸브체(10)는, 양단부에서 2개의 샤프트(14)에 의해 지지된다. 밸브체(10)의 양단부에는 밸브체(10)에 대해 진공실측과는 반대측으로 돌출된 밸브체 연결부(10a)가 설치되어 있다. 샤프트(14)는 밸브체 연결부(10a)에 형성된 관통구를 관통한 상태에서, 용접 등에 의해 밸브체 연결부(10a)와 고정된다. 이에 의해, 5장의 밸브체(10)는 2개의 샤프트(14)에 의해 양단부로부터 지지된다. 밸브체(10)는 립 시일 구조를 갖는다. 이에 의해, 밸브체(10)를 상하로 이동시킴으로써, 밸브체(10)를 회전시키지 않고 개구부(11)의 개폐가 가능해진다. 밸브체(10)의 립 시일 구조에 대해서는 후술한다.
샤프트(14)는 케이스(16)의 상부 및 하부를 관통하고, 상하의 관통 부분에 있어서 나사 부재(12b)에 의해 케이스(16)에 상하 이동 가능하게 고정된다.
샤프트(14)가 케이스(16)를 관통하는 상하의 관통 부분인, 케이스(16)의 내측에는, 샤프트(14)의 외주를 둘러싸는 벨로우즈(12a)가 각각 설치되어 있다. 벨로우즈(12a)의 일단은 케이스(16)에 고정되고, 타단은 샤프트(14)에 고정되어 있다. 벨로우즈(12a)는 샤프트(14)를 승강시켜 밸브체(10)를 상하로 이동시킬 때, 샤프트(14)의 승강에 따라 신축한다. 이에 의해, 벨로우즈(12a)는 샤프트(14)의 승강시에 샤프트(14)와 케이스(16) 사이에서 생기는 마찰에 의해 발생하는 파티클을 벨로우즈(12a)의 내부에 가둔다. 이에 의해, 파티클이 진공실 내로 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 샤프트(14)의 하단부에는 모터(M)가 접속되어 있다. 샤프트(14)는 모터(M)의 동력에 의해 승강한다. 모터(M)는 구동 기구(액추에이터)의 일례이다. 구동 기구의 다른 예로서는, 에어 실린더를 들 수 있다. 모터(M)에는 스테핑 모터 등을 사용할 수 있다.
이러한 구성의 게이트 밸브(GV)에서는, 2개의 샤프트(14)의 승강과 함께 5장의 밸브체(10)를 일체적으로 동작시킬 때에 샤프트(14)와 케이스(16) 사이에서 생기는 마찰에 의해 발생하는 파티클을 벨로우즈(12a)의 내부에 가둔다. 이에 의해, 파티클이 진공실 내로 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 개구부(11)는 슬릿 형상으로 형성되며, 이에 의해, 모터(M)의 스트로크를 작게 할 수 있다. 이에 의해, 샤프트(14)의 승강시에 샤프트(14)와 케이스(16) 사이에서 생기는 마찰을 줄일 수 있다. 또한, 파티클의 발생을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 샤프트(14)의 변형을 상하의 가이드 기구(12)에 의해 가이드함으로써, 기계적 강도를 높일 수 있다. 또한, 5장의 밸브체(10)를 일체적으로 동작시킴으로써 비용을 저감할 수 있다.
<제2 실시형태>
[게이트 밸브(GV)의 구성]
한편, 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에서는, 샤프트(14)를 상하의 가이드 기구(12)에 의해 가이드하여, 샤프트(14)의 변형을 억제하기 때문에, 특히 샤프트(14)의 중앙부에서 변형이 발생하기 쉽다. 특히, 밸브체(10)가 다단으로 설치되어 있는 게이트 밸브(GV)의 경우, 밸브체(10)가 일단인 게이트 밸브(GV)와 비교하여 샤프트(14)의 변형량은 크다. 이 때문에, 샤프트(14)의 기계적 강도를 필요한 정도까지 높이기 위해서는 샤프트(14)를 굵게 할 필요가 있다. 또한, 샤프트(14)의 변형량이 크기 때문에, 샤프트(14)의 승강에 의한 상하의 관통 부분에서의 마찰이 커져, 파티클의 발생을 억제하는 데 한계가 있다고 하는 과제를 갖는다.
그래서, 상기 과제를 해결하기 위해서, 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에 개량을 행한, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)를 제안한다. 이하에, 도 2를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)의 구성에 대해 설명한다. 한편, 제1 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙인다.
제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)는, 제1 실시형태와 마찬가지로 대략 직사각형의 케이스(16)를 갖는다. 케이스(16)에는 진공실과 연통하는 5개의 개구부(11)가 형성되고, 각각에 대응하여 5장의 밸브체(10)가 배치되어 있다. 밸브체(10)는 양단부에서 2개의 샤프트(14)에 의해 지지된다. 단, 샤프트(14)의 수는 이것에 한정되지 않고, 1개여도 좋고, 3개 이상이어도 좋다.
샤프트(14)는 밸브체 연결부(10a)에 형성된 관통구를 관통한 상태에서, 용접 등에 의해 밸브체 연결부(10a)와 고정된다. 이에 의해, 5장의 밸브체는 2개의 샤프트(14)에 의해 양측으로부터 지지된다.
샤프트(14)는 케이스(16)의 하부를 관통하고, 관통 부분에 있어서 나사 부재(12b)에 의해 케이스(16)에 상하 이동 가능하게 고정된다.
샤프트(14)는 복수의 밸브체(10)를 지지하는 지지 부재의 일례이다. 지지 부재는 복수의 밸브체(10)를 지지하고, 모든 밸브체(10)를 일체적으로 동작시킬 수 있는 구조이면 반드시 샤프트일 필요는 없고, 여러 가지 구조 및 형상으로 할 수 있다.
샤프트(14)가 케이스(16)를 관통하는 관통 부분인, 케이스(16)의 내측에는, 샤프트(14)의 외주를 둘러싸는 벨로우즈(12a)가 설치되어 있다. 벨로우즈(12a)의 일단은 케이스(16)에 고정되고, 타단은 샤프트(14)에 고정되어 있다. 벨로우즈(12a)는 밸브체(10)에 의한 개구부(11)의 개폐시에 샤프트(14)의 승강에 따라 상하 방향으로 신축한다. 한편, 샤프트(14)는 케이스(16)의 상부를 관통하고, 관통 부분에 있어서 나사 부재에 의해 케이스(16)에 고정되며, 벨로우즈에 의해 덮여 있어도 좋다. 이에 의해, 벨로우즈(12a)는 샤프트(14)와 케이스(16) 사이에서 생기는 마찰에 의해 발생하는 파티클을 벨로우즈(12a)의 내부에 가둘 수 있다.
샤프트(14)의 하단부에는 모터(M)가 접속되어 있다. 샤프트(14)는 모터(M)의 동력에 의해 승강한다. 이에 의해, 모터(M)는 복수의 개구부(11)를 개폐하기 위해서 지지 부재를 통해 복수의 밸브체(10)를 상하로 이동시키는 구동 기구의 일례이다. 모터(M)는 구동 기구(액추에이터)의 일례이다. 구동 기구는 복수의 밸브체(10)를 일체적으로 상하로 이동시키기 위한 동력을 공급한다. 구동 기구의 다른 예로서는, 에어 실린더를 들 수 있다. 모터(M)에는 스테핑 모터 등을 사용할 수 있다.
가이드 기구(22)는 벨로우즈(23a, 23b) 및 브래킷(25)을 포함하며, 2개의 샤프트(14)를 가이드한다. 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에 의하면, 복수의 가이드 기구(22)가, 2개의 샤프트(14)에 의해 고정된 복수의 밸브체(10)의 근방에 설치된다. 2개의 샤프트(14)는 각 가이드 기구(22)를 관통한다.
(가이드 기구(22))
가이드 기구(22)의 구성에 대해, 도 3을 참조하면서 더 설명한다. 도 3은 도 2의 A-A에서 가이드 기구(22) 및 샤프트(14)를 절단한 절단면을 포함하는 도면이다. 가이드 기구(22)는 벨로우즈(23a, 23b), 가이드 부재(24), 브래킷(25), O링(26, 27)을 갖는다.
샤프트(14)는 벨로우즈(23a, 23b) 및 가이드 부재(24)를 관통한다. 가이드 부재(24)는 벨로우즈(23a, 23b)의 내부에서 샤프트(14)의 일부분을 외측으로부터 가이드한다.
브래킷(25)은 L 형상으로 형성되며, 측면이 케이스(16)에 고정된 상태에서, 상면에 벨로우즈(23a)를 고정하고, 하면에 벨로우즈(23b)를 고정한다. 이렇게 해서, 벨로우즈(23a, 23b)는 브래킷(25)을 통해 케이스(16)에 고정된다. 고정 방법은 나사 고정, 접착, 용접 등의 방법을 이용할 수 있다. 벨로우즈(23a, 23b)와 브래킷(25) 사이는 O링(26, 27)에 의해 시일되며, 벨로우즈(23a, 23b)의 내부에서 발생하는 파티클을 벨로우즈(23a, 23b)의 외부로 나오게 하지 않는 구성으로 되어 있다. 단, 벨로우즈(23a, 23b)와 브래킷(25)의 접촉면을 용접에 의해 일체화시킨 경우에는, O링(26, 27)은 불필요하다. O링(26, 27)은 시일 부재의 일례이며, 벨로우즈(23a, 23b)의 내부를 밀봉할 수 있으면, O링(26, 27)에 한정되지 않고, 어떠한 시일 부재를 이용해도 좋다. 브래킷(25)은 케이스(16)에 벨로우즈(23a, 23b)를 고정하는 고정 부재의 일례이다. 벨로우즈(23a, 23b)가 브래킷(25)과 일체화되어 있는 경우에는, 벨로우즈(23a, 23b)가, 케이스(16)에 고정되는 고정 부재로서의 기능과, 상하 방향으로 신축하는 기능을 갖게 된다.
벨로우즈(23a, 23b)에 내포된 가이드 부재(24)는, 샤프트(14)가 관통하는 통형 부재이며, 상부에서 외측으로 돌출된 플랜지부(24a)를 갖는다. 가이드 부재(24)는 플랜지부(24a)를 브래킷(25)과 결합시킴으로써 브래킷에 매달린 상태로 브래킷(25)에 고정된다. 이에 의해, 가이드 부재(24)는 샤프트(14)를 가이드하여, 밸브체(10)에 가해지는 압력에 의해 샤프트(14)가 변형하는 것을 억제한다.
벨로우즈(23a, 23b)는 벨로우즈(23a)의 상부면과 벨로우즈(23b)의 하부면에서 샤프트(14)에 고정된 상태로 상하 방향으로 신축한다. 가이드 부재(24)는 브래킷(25)에 결합된 상태에서 샤프트(14)의 승강에 의해 스쳐 파티클이 발생하는 것이 염려된다. 그러나, 본 실시형태에 의하면, 가이드 부재(24)는 벨로우즈(23a, 23b)의 내부에 설치되어 있다. 따라서, 가이드 부재(24)와 샤프트(14)의 마찰에 의해 발생한 파티클은 벨로우즈(23a, 23b)의 외부로는 나오지 않는다. 이에 의해, 게이트 밸브(GV)에 있어서 파티클이 발생하여, 개구부(11)로부터 진공실측으로 들어가는 것을 방지할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에 의하면, 복수의 밸브체(10)의 단부마다 벨로우즈(23a, 23b) 및 가이드 부재(24)가 하나씩 설치된다. 이에 의해, 밸브체(10)에 가해지는 압력에 의해 샤프트(14)가 변형하는 것을, 밸브체(10)의 단부마다 설치된 가이드 부재(24)에 의해 분산하여 억제할 수 있다. 이에 의해, 샤프트(14)의 변형을 효과적으로 방지하고, 샤프트(14)의 변형량을 저감하여, 샤프트(14)와 가이드 부재(24)와의 마찰을 줄여, 파티클의 발생 자체를 저감할 수 있다.
(립 시일 구조)
밸브체(10)는 립 시일 구조를 갖는다. 이에 의해, 밸브체(10)를 상하로 이동시키는 것만으로 개구부(11)의 개폐가 가능해진다. 즉, 개구부(11)의 개폐시에 밸브체(10)를 회전시킬 필요가 없기 때문에, 게이트 밸브(GV)의 동작을 단순하게 할 수 있다.
밸브체(10)의 구조에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4의 (a)는 밸브체(10)와 개구부(11)의 사시도이다. 도 4의 (b)는 밸브체(10)와 개구부(11)의 종단면도이다.
도 4에서는, 케이스(16)에 형성된 복수의 개구부(11)와 개구부(11)에 대해 1 대 1로 배치된 복수의 밸브체(10) 중 1세트를 도시하여, 밸브체(10)의 립 시일 구조에 대해 설명한다. 복수의 개구부(11) 및 복수의 밸브체(10)는 모두 동일 구조이기 때문에 그 외의 세트의 설명은 생략한다. 밸브체(10)는 샤프트(14)의 승강에 의해 개구부(11)의 하측에 형성된, 슬라이드 공간(2a)을 상하 방향으로 슬라이드 이동한다.
모터(M)의 동력에 의해 샤프트(14)가 올라가, 밸브체(10)의 선단부가, 개구부(11)의 상부에 형성된 케이스(16)의 모서리부에 접촉할 때, 밸브체(10)의 바닥부에 형성된 돌출부(10b)가 개구부(11)의 하부에 형성된 케이스(16)의 모서리부에 접촉한다. 이에 의해, 밸브체(10)의 선단면과 돌출부(10b)의 상면에 설치된 O링(18, 19)에 의해 밸브체(10)와 케이스(16)가 시일되어, 개구부(11)가 폐색된다.
모터(M)의 동력에 의해 샤프트(14)가 내려가서, 밸브체(10)가 내려가 개구부(11)가 개구되면 진공실과 반송실이 연통하여, 웨이퍼가 반송 가능해진다.
본 실시형태에 의하면, 밸브체(10)에 립 시일 구조를 채용함으로써, 밸브체(10)의 상하의 이동만으로 개구부(11)를 개폐할 수 있어, 개구부(11)의 개폐에 밸브체(10)의 회전은 불필요해진다. 이에 의해, 밸브체(10)의 동작을 단순하게 할 수 있다. 단, 밸브체(10)는 립 시일 구조에 한정되지 않고, 개구부(11)의 개폐가 가능한 모든 구조를 채용할 수 있다. 예컨대, 밸브체(10)는 개구부(11)의 개폐에 상하의 이동 뿐만 아니라 회전을 필요로 해도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)는, 복수의 밸브체(10)에 대응한 위치에 복수의 가이드 기구(22)를 설치하여, 샤프트(14)를 복수 개소에서 가이드하는 구조로 되어 있다. 이 때문에, 진공실과 반송실의 압력차에 의해 각 밸브체(10)에 가해지는 압력에 대해 발생하는 샤프트(14)의 변형을, 복수의 밸브체(10)의 근방에 설치된 복수의 가이드 기구(22)에 의해 분산하여 억제할 수 있다. 특히, 밸브체(10)가 다단으로 설치되어 있는 본 실시형태의 게이트 밸브(GV)의 경우, 밸브체(10)가 일단인 게이트 밸브(GV)와 비교하여 샤프트(14)의 변형량은 크다. 그러나, 이러한 구성에 의하면, 샤프트(14)를 굵게 하지 않고, 복수의 밸브체(10)의 근방에 설치된 복수의 가이드 기구(22)에 의해 샤프트(14)의 변형을 억제하여, 게이트 밸브(GV)의 기계적 강도를 유지할 수 있다.
또한, 이러한 구성의 가이드 기구(22)에 의하면, 샤프트(14)를 가이드하는 가이드 부재(24)는 벨로우즈(23a, 23b)에 내포되어 있다. 이 결과, 가이드 부재(24)와 샤프트(14)가 스친 경우에 발생하는 파티클을 벨로우즈(23a, 23b)의 외부로 나오게 하지 않도록 할 수 있다. 이에 의해, 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)에 의하면, 기계적 강도를 유지하면서, 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
[변형예 1: 밸브체의 온도 조정 기구]
다음으로, 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)의 변형예 1에 대해, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 게이트 밸브(GV)에 설치된 복수의 밸브체(10) 및 복수의 가이드 기구(22) 중 1세트를 도시한다. 다른 밸브체(10) 및 다른 가이드 기구도 동일하게 구성되는데 여기서는 설명을 생략한다.
변형예 1의 게이트 밸브(GV)에서는, 밸브체(10)의 내부에 전열선(30)이 설치되어 있다. 전열선(30)은 밸브체(10)의 온도를 조정한다. 전열선(30)에는, 전력을 공급하는 케이블(31)이 접속되어 있다. 케이블(31)은 가이드 기구(22)의 내부를 통과하여 전열선(30)에 접속된다. 이에 의해, 배선이 진공실과 연통하는 게이트 밸브(GV)의 공간으로 노출되는 것을 회피할 수 있다. 특히 밸브체(10)는 개구부(11)의 개폐시에 상하로 움직인다. 이 때문에, 샤프트(14)가 케이블(31)과 간섭함으로써, 파티클이 발생하는 것이 우려된다.
그러나, 변형예 1의 게이트 밸브(GV)에 의하면, 브래킷(25)의 중공 부분(25a) 및 벨로우즈(23a, 23b)(이하, 「벨로우즈(23)」라고도 함)의 내부에 케이블(31)을 통과시킬 수 있다. 이에 의해, 파티클의 발생을 방지하면서 밸브체(10)를 국소적으로 가열할 수 있다. 이 결과, 밸브체(10)를 가열함으로써, 밸브체(10)에 반응 생성물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 5에서는, 벨로우즈(23a, 23b)의 내부를 관통하는 샤프트(14)의 중공 부분(14a)에 케이블(31)을 통과시키고 있으나, 벨로우즈(23a, 23b)의 내부이면, 어디에 케이블(31)을 통과시켜도 좋다. 예컨대, 가이드 부재(24)에, 샤프트(14)의 외측인, 벨로우즈(23a)의 내부의 공간과 연통하는 관통구를 형성하고, 케이블(31)을 그 관통구로부터 벨로우즈(23a)의 내부에 통과시켜, 전열선(30)에 접속해도 좋다.
또한, 예컨대, 도 6에 도시한 바와 같이, 샤프트(14)를 중실(中實; solid)의 막대형 부재로 구성하고, 케이블(31)을 가이드 부재(24)의 내부에 통과시키며, 벨로우즈(23)의 내부인 샤프트(14)의 외측에 권취시키고, 벨로우즈(23)의 플랜지(28) 내의 전열선(30)에 접속하도록 해도 좋다.
[변형예 2: 밸브체의 높이 조정 기구]
다음으로, 제2 실시형태에 따른 게이트 밸브(GV)의 변형예 2에 대해, 도 7을 참조하면서 설명한다. 도 7은 게이트 밸브(GV)에 설치된 복수의 밸브체(10) 중 하나의 밸브체(10)의 높이를 조정하는 높이 조정 기구(40)를 도시한다. 다른 밸브체(10)에도 마찬가지로 높이 조정 기구(40)를 설치할 수 있으나, 여기서는 설명을 생략한다.
변형예 2의 게이트 밸브(GV)에서는, 샤프트(14)가, 밸브체(10)의 높이를 조정하는 높이 조정 기구(40)의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 밸브체(10)가 고정되는 샤프트(14)의 일부가 회전 가능하게 구성되고, 이에 의해, 샤프트(14)의 선단부에 고정된 밸브체의 높이를 조정할 수 있다. 샤프트(14)의 회전 부분의 상하에는 로크 너트(41)가 설치되고, 로크 너트(41)에 의해 샤프트(14)가 밸브체(10)와 벨로우즈(23a)에 고정되어 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 변형예 2의 게이트 밸브(GV)에 의하면, 밸브체(10)의 높이를 조정할 수 있다. 이에 의해, 다단으로 배치된 밸브체(10)의 각각의 위치를 미세 조정하여, 개구부(11)의 개폐를 원활하게 행할 수 있다. 이에 의해, 게이트 밸브(GV)의 메인터넌스시의 조정을 용이하게 할 수 있다.
[기판 처리 시스템의 구성]
마지막으로, 상기 제2 실시형태 및 그 변형예 1, 2의 게이트 밸브(GV)가 적용되는, 기판 처리 시스템(1)의 구성의 일례에 대해, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 5개의 진공실(PM)을 갖는다. 5개의 진공실(PM)은 게이트 밸브(GV)를 통해 반송실(TM)에 연결되어 있다. 반송실(TM)은 게이트 밸브(GV)를 통해 로드록실(LLM)에 연결되어 있다. 상기 제2 실시형태 및 그 변형예 1, 2의 게이트 밸브(GV)는, 진공실(PM)과 반송실(TM) 사이에 설치되어도 좋고, 반송실(TM)과 로드록실(LLM) 사이에 설치되어도 좋다. 본 실시형태에서는, 게이트 밸브(GV)는 진공실(PM)과 반송실(TM) 사이, 및 반송실(TM)과 로드록실(LLM) 사이에 각각 설치되어 있다.
진공실(PM)은 웨이퍼에 원하는 처리를 행한다. 진공실(PM)은 진공 펌프에 의해 원하는 감압 상태로 유지되어 있다. 반송실(TM)에 설치된 반송 아암(Am)은 복수의 진공실(PM)과 반송실(TM) 사이, 및 반송실(TM)과 로드록실(LLM) 사이에서 상하로 다단으로 배치된 웨이퍼를 반송한다. 반송 아암(Am)은 굴신(屈伸), 선회, 승강 및 직선 이동이 가능하다.
로드록실(LLM)과 반입측 반송실(110)과의 연결부에는 게이트 밸브(120)가 개재된다. 반입측 반송실(110)에는, 3개의 도입 포트(112)가 연결되어 있다. 도입 포트(112)는 웨이퍼를 복수 매 수용할 수 있는 카세트를 배치한다.
반입측 반송실(110)에는, 반입측 반송 기구(116)가 설치되어 있다. 반입측 반송 기구(116)는 웨이퍼를 유지하는 2개의 반송 아암(116A, 116B)을 갖는다. 반송 아암(116A, 116B)은 굴신, 선회, 승강 및 직선 이동이 가능하다.
제어부(140)는 CPU(141)(Central Processing Unit), ROM(142)(Read Only Memory), RAM(143)(Random Access Memory) 및 HDD(144)(Hard Disk Drive)를 갖는다. 제어부(140)는 RAM(143) 또는 HDD(144)에 기억된 레시피에 설정된 처리 순서 및 반송 순서에 따라, 진공실(PM)에서 실행되는 웨이퍼의 처리나 웨이퍼의 반송, 샤프트(14)의 승강, 게이트 밸브(GV)의 개폐 등을 제어한다. 한편, 제어부(140)의 기능은, 소프트웨어를 이용하여 실현해도 좋고, 하드웨어를 이용하여 실현해도 좋으며, 소프트웨어와 하드웨어를 조합하여 실현해도 좋다.
이상, 게이트 밸브 및 기판 처리 시스템을 상기 실시형태에 따라 설명하였으나, 본 발명에 따른 게이트 밸브 및 기판 처리 시스템은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태 및 복수의 변형예에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 게이트 밸브 및 기판 처리 시스템에서는, 진공실을 형성하는 처리 장치는, 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 장치 뿐만이 아니라, 그 외의 반도체 제조 장치에 적용 가능하다. 그 외의 반도체 제조 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma), 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이어도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치에 의해 처리되는 기판은 웨이퍼에 한정되지 않고, 예컨대, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용의 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 좋다.
1: 기판 처리 시스템 10: 밸브체
10a: 밸브체 연결부 11: 개구부
12, 22: 가이드 기구 14: 샤프트
16: 케이스 23a, 23b: 벨로우즈
24: 가이드 부재 25: 브래킷
26, 27: O링 30: 전열선
31: 케이블 GV: 게이트 밸브
PM: 진공실 TM: 반송실
LLM: 로드록실 M: 모터

Claims (7)

  1. 상하 방향으로 배치된 복수 매의 기판을 진공 용기의 내부에 반송할 때, 상하 방향으로 배치된 복수의 개구부를 복수의 밸브체에 의해 개폐하는 게이트 밸브에 있어서,
    상기 복수의 개구부가 형성된 케이스와,
    상기 복수의 밸브체를 지지하는 지지 부재와,
    상기 지지 부재를 통해 상기 복수의 밸브체를 이동시켜, 상기 복수의 개구부를 개폐시키는 구동 기구와,
    상기 복수의 밸브체에 대응하여 배치된 복수의 가이드 기구
    를 구비하고,
    상기 복수의 가이드 기구의 각각은,
    상기 케이스에 고정되고, 상하 방향으로 신축 가능한 벨로우즈와,
    상기 벨로우즈에 내포되고, 상기 벨로우즈의 내부에서 상기 지지 부재를 가이드하는 가이드 부재
    를 갖는 것인 게이트 밸브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지 부재는, 상기 복수의 밸브체를 지지하는 샤프트이고,
    상기 복수의 가이드 기구는, 상기 샤프트에 고정된 상기 복수의 밸브체의 근방에서 상기 샤프트를 가이드하는 것인 게이트 밸브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 가이드 기구의 각각은,
    상기 케이스에 상기 벨로우즈를 고정하는 고정 부재를 갖고,
    상기 벨로우즈와 상기 고정 부재의 접촉면은, 용접에 의해 접합되거나 또는 시일 부재에 의해 시일되는 것인 게이트 밸브.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 샤프트는, 상기 복수의 가이드 기구를 관통하고,
    상기 복수의 가이드 기구의 각각에 있어서의 상기 가이드 부재는, 상기 벨로우즈의 내부에서 그 관통하는 샤프트를 가이드하는 것인 게이트 밸브.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 복수의 밸브체 또는 상기 밸브체의 근방에 설치되고, 상기 복수의 밸브체의 온도를 조정하는 전열선과,
    상기 전열선에 전력을 공급하는 케이블
    을 구비하며,
    상기 케이블은, 상기 복수의 가이드 기구의 내부를 통과하여 상기 전열선에 접속되는 것인 게이트 밸브.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 샤프트는, 상기 복수의 밸브체의 각각의 높이를 조정하는 높이 조정 기구를 갖는 것인 게이트 밸브.
  7. 상하 방향으로 배치된 복수 매의 기판을 진공 용기의 내부에 반송할 때, 상하 방향으로 배치된 복수의 밸브체에 의해 복수의 개구부를 개폐하는 게이트 밸브를 갖는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 게이트 밸브는,
    상기 복수의 개구부가 형성된 케이스와,
    상기 복수의 밸브체를 지지하는 지지 부재와,
    상기 지지 부재를 통해 상기 복수의 밸브체를 이동시켜, 상기 복수의 개구부를 개폐시키는 구동 기구와,
    상기 복수의 밸브체에 대응하여 배치된 복수의 가이드 기구
    를 구비하고,
    상기 복수의 가이드 기구의 각각은,
    상기 케이스에 고정되고, 상하 방향으로 신축 가능한 벨로우즈와,
    상기 벨로우즈에 내포되고, 상기 벨로우즈의 내부에서 상기 지지 부재를 가이드하는 가이드 부재
    를 구비하며,
    진공실과 반송실 사이 또는 반송실과 로드록실 사이에 설치되는 기판 처리 시스템.
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