JP6412670B1

JP6412670B1 - ゲートバルブ

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Publication number: JP6412670B1
Application number: JP2018077282A
Authority: JP
Inventors: 一男黒澤; 英樹梅原; 高行佐藤; 良樹土田
Original assignee: V Tex Corp
Current assignee: V Tex Corp
Priority date: 2018-04-13
Filing date: 2018-04-13
Publication date: 2018-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-13
Also published as: JP2019183996A

Abstract

【課題】ゲートバルブを均一に加熱するができ、ヒーターの交換も容易なヒーター付きゲートバルブを提供する。
【解決手段】ゲートバルブは、真空チャンバの開口部を開閉するための弁体と、前記弁体に熱を均一に伝達させるヒーターと、前記弁体を可動保持すると共に前記ヒーターを収容する軸体と、を有し、前記軸体は、前記弁体が配置されている真空側に前記ヒーターを露出させることなく、大気圧側から前記ヒーターが着脱可能に取り付けられる、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置におけるチャンバ間で開閉するゲートバルブを加熱可能なヒーター付きゲートバルブに関する。

半導体製造装置では、複数のチャンバを備え、プロセスごとに処理を行うチャンバに基板を搬送する。チャンバ間はゲートバルブで仕切られ、処理を行うチャンバを変えるときにゲートバルブを開閉して基板を移送する。

チャンバ内における処理の過程で発生したプロセスガスがゲートバルブ等に凝縮付着すると、開閉時の振動などによりパーティクルが飛散して基板が汚染される原因となるため、プロセスガスが凝縮しない温度にゲートバルブを加熱しておく必要がある。

特許文献１に記載されているように、ヒーターを取り外すことができるゲートバルブの発明も開示されている。また、特許文献２に記載されているように、ヒーターを簡単に交換することができる真空用バルブの発明も開示されている。

特許第３４０６５２８号公報特許第５６６４８４６号公報

しかしながら、シーズヒーター等をゲートバルブの内部に張り巡らせると、ヒーターが断線したとき等に交換することが困難である。特許文献１に記載の発明では、カートリッジヒーターが弁体内を巡っており、装置全体を停止して弁体を取り外すことで交換可能ではあるが、ヒーターのみを交換することはできない。

また、特許文献２に記載の発明では、ゲートバルブの中央にカートリッジヒーターを配置しているが、チャンバ内を真空にしたときに、ヒーターが真空雰囲気に曝されるので、メタルコンタミネーションが発生することがあり、ヒーターを交換する際も、装置全体を停止して真空状態を解除しなければならない。

そこで、本発明は、ゲートバルブを均一に加熱するができ、ヒーターの交換も容易なヒーター付きゲートバルブを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明であるゲートバルブは、枠体内に配置され真空チャンバの開口部を開閉するための弁体と、前記弁体に熱を均一に伝達させるヒーターと、前記弁体を可動保持すると共に前記ヒーターを収容する軸体と、を有し、前記軸体は、前記弁体が配置されている前記枠体内の真空状態を解除しないように真空側に露出しない挿通孔であって、前記枠体の外側である大気圧側から前記ヒーターを着脱させるための挿通孔を有する、ことを特徴とする。

また、前記ゲートバルブにおいて、前記弁体は、前記軸体より熱伝導率の高い材質であり、前記ヒーターは、棒状のカートリッジヒーターが前記軸体から前記弁体に到達する位置まで挿入される、ことを特徴とする。

本発明によれば、ヒーターは大気圧側から取り付けられるので、ヒーターを弁体内に張り巡らせなくても弁体を全体的に均一に加熱することができる。また、ヒーターが断線等しても大気圧側からヒーターのみを交換することができ、装置全体の真空状態を解除しなくても良いので、メンテナンスが容易である。

本発明であるゲートバルブの概要を示す側面図である。本発明であるゲートバルブを枠体から取り外した状態を示す斜視図である。本発明であるゲートバルブを背面から見たときの平面図、正面図及び右側面図である。本発明であるゲートバルブの弁体及び軸体の斜視図である。本発明であるゲートバルブについて昇温試験をした結果を示すグラフである。本発明であるゲートバルブについて温度調整した上で昇温試験をした結果を示すグラフである。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

まず、本発明であるゲートバルブの構造について説明する。図１は、ゲートバルブの概要を示す側面図である。図２は、ゲートバルブを枠体から取り外した状態を示す斜視図である。図３は、ゲートバルブを背面から見たときの（ａ）平面図、（ｂ）正面図及び（ｃ）右側面図である（一部を断面で示す）。図４は、ゲートバルブの弁体及び軸体の斜視図である。

図１に示すように、ゲートバルブ１００は、半導体製造装置において、チャンバ１１０の開口部１２０に設ける装置であり、チャンバ１１０内で基板を処理している間は開口部１２０を閉じ、基板をチャンバ１１０内に搬入又は搬出する際に開口部１２０を開く。チャンバ１１０の開口部１２０には、フランジ１３０を介して、基板を搬送するための通路となる枠体２００が連結され、枠体２００内にゲートバルブ１００が配置される。

また、ゲートバルブ１００がチャンバ１１０とそれに隣接する他のチャンバ１１０ａとの間に介在する場合は、枠体２００の他端がチャンバ１１０ａの開口部１２０ａにフランジ１３０ａを介して連結される。なお、フランジ１３０、１３０ａは、チャンバ１１０、１１０ａの開口部１２０、１２０ａに繋げるための環状の継手である。

枠体２００は、チャンバ１１０の開口部１２０にゲートバルブ１００を当接させるために、開口部１２０に合わせて空けた孔の縁に弁座２１０を有する。また、枠体２００の下面にゲートバルブ１００を動作させるための駆動部２２０を有する。

駆動部２２０は、ゲートバルブ１００の下部を収容可能であり、ゲートバルブ１００が開口部１２０の高さに来るまで上昇させ、弁座２１０に押し付ける機構と、ゲートバルブ１００を弁座２１０から引き剥がし、開口部１２０が開放されるように下降させる機構とを有する。

図２及び図３に示すように、ゲートバルブ１００は、枠体２００内においてチャンバ１１０の開口部１２０を塞ぐための弁体３００、駆動部２２０から枠体２００内に延びて弁体３００を支持する軸体４００等を備える。

弁体３００は、開口部１２０よりも一回り大きいサイズの板材であり、弁座２１０と当接する部分にシール材３１０が設けられる。なお、弁体３００は、熱伝導性の良好なＡｌ（アルミニウム）等の金属又は合金などで形成される。また、弁体３００は、支持材３２０を介して軸体４００の上端に取り付けられる。

シール材３１０は、Ｏリングのような環状ゴムパッキンを使用して、弁体３００の縁を囲むように取り付ければ良い。弁体３００を弁座２１０に押し付けたときにシール材３１０が潰されることで隙間が塞がれ、開口部１２０が密閉される。

軸体４００は、弁体３００と駆動部２２０との間を繋ぐ棒状の部材である。なお、軸体４００は、熱伝導性の低く保温性のあるＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属又は合金などで形成される。開口部１２０が横長の場合、弁体３００の中央部３４０において軸体４００が接続され、弁体３００の端部３３０が左右に離れることになる。

ゲートバルブ１００は、チャンバ１１０の開口部１２０を塞いでいることから、チャンバ１１０内において処理中に発生したプロセスガスとの接ガス部となる。プロセスガスがゲートバルブ１００において温度低下して凝縮付着すると、ゲートバルブ１００の開閉に伴う振動により付着物が飛散してパーティクルが発生するため、プロセスガスが凝縮しない温度に加熱するためのヒーター５００を設置する。

図４に示すように、ヒーター５００は、カートリッジヒーターなど棒状の加熱手段であり、軸体４００内に大気圧側から着脱可能に埋設される。軸体４００には、弁体３００側において真空には露出せず、駆動部２２０側において大気圧に露出するように挿通孔４１０を空け、ヒーター５００を着脱させる。

ヒーター５００は、弁体３００の中央部３４０まで先端が延びていれば良い。軸体４００においては放熱を抑制し、弁体３００において中央部３４０から端部３３０まで熱伝導させる。なお、ヒーター５００には熱電対５１０など温度調節手段を備えさせても良い。

チャンバ１１０内が真空のときは、圧力差が無くなるように枠体２００内も真空にするため、ゲートバルブ１００は真空中で動作する。なお、枠体２００や駆動部２２０の外側は大気圧である。ヒーター５００は、枠体２００内の真空状態を解除することなく、大気圧側から交換可能である。

次に、本発明であるゲートバルブのヒーターについて説明する。図５は、ゲートバルブについて昇温試験をした結果を示すグラフである。図６は、ゲートバルブについてフランジを（ａ）７０℃と（ｂ）１４０℃に温度調整した上で昇温試験をした結果を示すグラフである。

図５の試験では、ゲートバルブ１００の弁体３００を閉位置にし、枠体２００内の気圧を１０^−２Ｐａ程度の真空状態にし、フランジ１３０は常温の状態で、ヒーター５００の温度を約２１５℃にしたときの弁体３００の端部３３０の温度変化を測定した。

結果として、端部３３０の温度は、約１２０分かけて約１４０℃まで上昇し、弁体３００の温度は安定した。なお、枠体２００の方に熱逃げした影響で１２０分以上掛かっているため、枠体２００の熱伝導性を低くすることが好ましい。

図６（ａ）の試験では、ゲートバルブ１００の弁体３００を閉位置にし、枠体２００内の気圧を５００Ｐａ程度の真空状態にし、チャンバ１１０で処理したときの温度を再現するために予めフランジ１３０を７０℃に温調した状態で、弁体３００の中央部３４０と端部３３０の温度が約１４０℃で安定するためのヒーター５００の温度を測定した。

結果として、ヒーター５００の温度を約２１５℃にしたとき、約６０分で中央部３４０、端部３３０ともに約１４０℃で安定した。

図６（ａ）の試験では、ゲートバルブ１００の弁体３００を閉位置にし、枠体２００内の気圧を５００Ｐａ程度の真空状態にし、チャンバ１１０で処理したときの温度を再現するために予めフランジ１３０を１４０℃に温調した状態で、弁体３００の中央部３４０と端部３３０の温度が約１４０℃で安定するためのヒーター５００の温度を測定した。

結果として、ヒーター５００の温度を約１６０℃にしたとき、約３０分で中央部３４０、端部３３０ともに約１４０℃で安定した。

以上、本発明の実施例を述べたが、これらに限定されるものではない。

１００：ゲートバルブ
１１０：チャンバ
１２０：開口部
１３０：フランジ
２００：枠体
２１０：弁座
２２０：駆動部
３００：弁体
３１０：シール材
３２０：支持材
３３０：端部
３４０：中央部
４００：軸体
４１０：挿通孔
５００：ヒーター
５１０：熱電対

Claims

枠体内に配置され真空チャンバの開口部を開閉するための弁体と、
前記弁体に熱を均一に伝達させるヒーターと、
前記弁体を可動保持すると共に前記ヒーターを収容する軸体と、を有し、
前記軸体は、前記弁体が配置されている前記枠体内の真空状態を解除しないように真空側に露出しない挿通孔であって、前記枠体の外側である大気圧側から前記ヒーターを着脱させるための挿通孔を有する、
ことを特徴とするゲートバルブ。
前記弁体は、前記軸体より熱伝導率の高い材質であり、
前記ヒーターは、棒状のカートリッジヒーターが前記軸体から前記弁体に到達する位置まで挿入される、
ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。