(57)【要約】【課題】  低コストで信頼性の高い真空処理装置を提供する。【解決手段】  ２つの真空容器２０３，２０４の間に配置され各々を連通して一方から他方に処理対象の試料が搬送される封止されたゲート１１０と、このゲートの経路上に配置され第１の開口２０５および第２の開口２０６の各々に面する第１の弁体２１０ａおよび第２の弁体２１０ｂとこれら弁体が連結されたシャフト２１１とを有して前記開口の各々を選択的に開閉するゲートバルブ２０８とを備えた真空処理装置であって、ゲートバルブ２０８は、２１１シャフトの他端側に連結されシャフトをその軸の方向に移動させる軸方向駆動部３０１と、シャフト２１１の一端側と他端側との間に配置されシャフト２１１の軸と交差する所定の回転軸２０７の周りにシャフトを回転させる回転駆動部２１３とを有し、シャフト２１１の軸方向について回転軸２０７と他端との間のシャフト上の部位に回転させる力が伝達される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの真空容器の間に配置されてこれらの真空容器の各々を連通して一方から他方に処理対象の試料が搬送される封止されたゲートと、このゲートの経路上に配置されこのゲートの一方の真空容器側の第１の開口および他方の真空容器側の第２の開口の各々に面する第１の弁体および第２の弁体とこれら弁体が一端に連結されたシャフトとを有して前記開口の各々を選択的に開閉するゲートバルブとを備えた真空処理装置であって、
前記ゲートバルブは、前記シャフトの他端側に連結され前記シャフトをその軸の方向に移動させる軸方向駆動部と、前記シャフトの前記一端側と前記他端側との間に配置され前記シャフトの軸と交差する所定の回転軸の周りに前記シャフトを回転させる回転駆動部とを有し、
前記シャフトの軸方向について前記回転軸と前記一端との間又は前記他端との間のこのシャフト上の部位に前記回転させる力が伝達される真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置であって、前記ゲート内に配置され前記シャフトの移動に伴って前記第１の弁体および第２の弁体がその内部を移動するバルブ室とを有し、前記第１の弁体が第２の弁体上に取り付けられて連結された真空処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の真空処理装置であって、前記第１の弁体が前記バルブ室を封止する蓋部材を開放して後、この開放された部分からバルブ室外へ取り外し可能に構成された真空処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の真空処理装置であって、前記第２の弁体は前記第１の弁体がその面する開口を閉塞した状態で第２の弁体に対して着脱可能に構成された真空処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の真空処理装置であって、前記第１の開口が連通する前記一方の真空容器内において前記試料が処理される真空処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の真空処理装置であって、前記シャフトが前記シャフトの前記他端側と前記軸方向駆動部との間で分割されて連結された第１のシャフトおよび第２のシャフトとを有し、これらのシャフトの連結部において前記回転駆動部からの力を受ける前記第１のシャフトが前記第２のシャフトから回転してスライド可能に構成された真空処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の真空処理装置であって、前記バルブ室外の前記第１のシャフトの周囲に取り付けられ前記ゲートバルブが前記バルブ室を有する容器に取り付けられた状態で前記バルブ室と前記シャフトの周囲との間を封止するベローズであってこのシャフトの移動に伴って圧縮されるベローズを備えた真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプラズマを用いて処理対象の試料を処理するプラズマ処理装置のような真空処理装置に係り、試料が移動される複数の室の間を仕切るバルブを備えた真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような真空処理装置としては、試料を収納したカセットの少なくとも１つが搭載されてこのカセットとの間で試料が大気圧下で搬送されてやりとりされる大気搬送室と、減圧されて真空に維持された内部に試料を保持して搬送するためのロボットアームが配置され平面形状がほぼ多角形状の真空搬送室と、この周囲に配置された複数の処理容器と、大気搬送室と真空搬送室との間でこれらと接続され真空搬送室内部と同等の減圧された圧力（真空）の状態と大気搬送室内部と同等の圧力（大気圧）との間でその内部の圧力が変更もしくは設定可能であり試料が大気圧の大気搬送室と真空圧の真空搬送室との間でやりとりされるロードロック室あるいはアンロードロック室と、を備えたものが知られている。
【０００３】
さらに、真空搬送室と各処理容器との間や真空搬送室とロードロック室あるいはアンロードロック室との間あるいはロードロック（アンロードロック）室と大気搬送室との間には、これら接続された室同士の間を仕切り試料が開口部内を搬送されるゲートと、これを閉塞および開放を行うこれをゲートバルブとが配置された構成がある。
【０００４】
このような真空処理装置は、装置の使用者の有するクリーンルーム等の所定の条件に調節された室内に複数配置されて複数の試料に同時に処理を施すのが一般的であり、その使用者にとって試料の処理の全体的な効率や処理された試料から得られる素子等の生産物の製造の効率を向上させる上で、このような装置を限度の有る室内の面積内に多くの装置を設置できることが重要であり、このため、装置の大きさを低減して設置面積を抑制することが求められてきた。
【０００５】
このような課題に対して、従来から、ゲートバルブの大きさを低減することで装置の設置面積を低減することが行われている。この従来技術では、各室の間に複数のゲートとこれを閉塞／開放する２つのバルブとを有し、さらにこれらのバルブを１つのシャフトに接続して、このシャフトを上下動、および各ゲート方向へ回動させることで、各ゲートをそれぞれに対応するバルブで選択的に閉塞する動作をさせている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−００９１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来の技術では、次の点について考慮が不十分であり問題が有った。すなわち、上記従来の技術では、２つのゲートの間においてこれらゲート方向に回転可能に軸支持された第１のクレードルと、このクレードルに接続されてゲート方向に回転可能に軸支持され２つのバルブが取り付けられたシャフトを上下に移動させるシリンダが取り付けられた第２のクレードルとを備えており、構成が複雑となり上下方向に大きくなってしまう。
【０００７】
さらに、２つのゲートを閉塞あるいは開放するバルブの構成が複雑となり、メンテナンス等の作業に必要な時間が多くなってしまう。また、これらを収納するハウジングが大きくなり、ひいては処理装置全体の設置面積が大きくなってしまう。
【０００８】
さらには、振動が発生しやすくなり、ハウジング内に収納される部材からのゴミや塵埃等が発生しやすく、ウエハへの異物付着、汚染が生じやすいという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、低コストで信頼性の高い真空処理装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、設置面積の小さい真空処理装置を提供することにある。
また、本発明のさらに別の目的は、処理の効率の高い真空処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、２つの真空容器の間に配置されてこれらの真空容器の各々を連通して一方から他方に処理対象の試料が搬送される封止されたゲートと、このゲートの経路上に配置されこのゲートの一方の真空容器側の第１の開口および他方の真空容器側の第２の開口の各々に面する第１の弁体および第２の弁体とこれら弁体が連結されたシャフトとを有して前記開口の各々を選択的に開閉するゲートバルブとを備えた真空処理装置であって、前記ゲートバルブは、前記シャフトの他端側に連結され前記シャフトをその軸の方向に移動させる軸方向駆動部と、前記シャフトの前記一端側と前記他端側との間に配置され前記シャフトの軸と交差する所定の回転軸の周りに前記シャフトを回転させる回転駆動部とを有し、前記シャフトの軸方向について前記回転軸と前記一端との間又は前記他端との間のこのシャフト上の部位に前記回転させる力が伝達される真空処理装置により達成される。
【００１１】
さらに、上記目的は、前記ゲート内に配置され前記シャフトの移動に伴って前記第１の弁体および第２の弁体がその内部を移動するバルブ室とを有し、前記第１の弁体が第２の弁体上に取り付けられて連結された真空処理装置により達成される。さらには、前記第１の弁体が前記バルブ室を封止する蓋部材を開放して後、この開放された部分からバルブ室外へ取り外し可能に構成された真空処理装置により達成される。
【００１２】
さらにまた、上記目的は、前記第２の弁体は前記第１の弁体がその面する開口を閉塞した状態で第２の弁体に体して着脱可能に構成された真空処理装置により達成される。さらにまた、上記目的は、前記第１の開口が連通する前記一方の真空容器内において前記試料が処理される真空処理装置により達成される。
【００１３】
また、上記目的は、前記シャフトが、前記シャフトの前記他端側と前記軸方向駆動部との間で分割されて連結された第１および第２のシャフトとを有し、これらのシャフトの連結部において前記回転駆動部からの力を受ける前記第１のシャフトが前記第２のシャフトから回転してスライド可能に構成された真空処理装置により達成される。さらには、上記目的は、前記バルブ室外の前記第１のシャフトの周囲に取り付けられ前記ゲートバルブが前記バルブ室を有する容器に取り付けられた状態で前記バルブ室と前記シャフトの周囲との間を封止するベローズであってこのシャフトの移動に伴って圧縮されるベローズを備えた真空処理装置により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本願発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本願発明に係る真空処理装置の実施形態の構成の概略を示す全体図である。
【００１５】
本図に示す真空処理装置１００は、図上側に配置される真空側ブロック１０１と、これに接続された図下側に配置される大気側ブロック１０２の概略２つの部分に分けることができる。
【００１６】
真空側ブロック１０１は、主に、内部が減圧されて真空に維持され処理対象の試料が搬送される複数の接続された真空容器から構成されており、図上略中心に平面形状がほぼ多角形（六角形）の真空搬送容器１０３と、この周囲にほぼ多角形状の各辺上に取り付けられた真空処理ユニット１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄおよびロードロックまたはアンロードロック室容器１０６，１０７が配置されている。なお、本実施の形態においてロードロックまたはアンロードロック室容器１０６，１０７は共に両方の動作が可能に構成されたものであり、以下、簡単のためロードロック室容器と記載する。
【００１７】
また、真空処理ユニット１０４ａ〜ｄおよびロードロック室容器１０６，１０７は、それぞれその内側が真空搬送容器１０３内部と同等の真空度まで減圧され圧力が維持される真空容器を備えており、この真空容器内部にその上面に処理対象の試料が載置される載置面を備えた試料台１０５ａ〜ｄが配置されている。特に、試料は、真空処理ユニット１０４ａ〜ｄ内に配置された試料台１０５ａ〜ｄ上に載置された状態で処理される。
【００１８】
真空搬送容器１０３内には、各真空処理ユニット１０４ａ〜ｄ内の試料台１０５ａ〜ｄおよびロードロック室容器１０６，１０７内の試料台１０５ｅ，１０５ｆとの間で試料を搬送するための真空搬送ロボット１０８が配置されている。この真空搬送ロボット１０８は２つのロボットアーム１０９，１０９’を備え、それぞれはその上面に試料を載せて搬送し各試料台の間で試料をやりとりする。
【００１９】
さらに、これら真空処理ユニット１０４ａ〜ｄおよびロードロック室容器１０６，１０７と真空搬送容器１０３との間には、これらの間を仕切り試料が開口部内を搬送されるゲートと、このゲートを閉塞および開放を行うこれをゲートバルブとを有するゲートユニット１１０ａ〜ｆが配置されている。
【００２０】
大気ブロック１０２は、主に、内部の圧力がほぼ大気圧であってその前面側（図中下側）に試料を内包する複数のカセット１１４が取り付け可能に構成された大気搬送容器１１２と、この大気搬送容器１１２内の大気搬送室内に配置され、この大気搬送室内においてカセット１１４とロードロック室容器１０６，１０７との間で試料を大気圧下でやりとりする大気搬送ロボット１１３とを備えている。
【００２１】
さらに、大気搬送容器１１２の側方（図中左方）に取り付けられ、大気搬送ロボット１１３のロボットアーム１１３’によりカセット１１４から取出された処理対象の試料の向きや位置を調節するためのアライナ１１５が備えられている。
【００２２】
また、ロードロック室１０６，１０７は、大気搬送容器１１２の後方（図中上方）側に配置され、大気搬送容器１１２の背面と接続されている。このロードロック室容器１０６，１０７内部は、装置外周の雰囲気圧（大気圧）と同等の圧力から真空搬送容器１０３内と同等の圧力までの間で圧力を変更することが可能に構成されている。
【００２３】
ロードロック室容器１０６，１０７と大気搬送容器１１２との間には、それぞれゲートユニット１１１ａ，１１１ｂが配置されており、このゲートユニット１１１内のゲートを介して大気搬送室とロードロック室とが連通されているとともに、ゲートユニット１１１に備えられたゲートバルブを駆動することによりこのゲートが閉塞／開放可能となっている。
【００２４】
図２を用いて、図１に示すゲートユニットの詳細を説明する。図２は、図１に示す真空処理装置のゲートユニットの構成の概略を示す縦断面図である。本実施の形態において、ゲートユニット１１０，１１１はそのゲート部やゲートバルブの構成はほぼ同一であり、図２では、処理ユニット１０４ａと真空搬送室１０３との間のゲート１１０ａを例として図示している。
【００２５】
図２に示すゲートユニット１１０は、真空処理ユニット１０４を構成する真空容器２０１と真空搬送容器１０３との間に配置されてこれらと連結されており、真空容器２０１内の処理室２０３と真空搬送容器１０３内の真空搬送室２０４とを連通するゲートを開放あるいは遮断する仕切弁の機能を有している。
【００２６】
ゲートユニット１１０は、上部のゲート容器２０２と下部のゲートバルブ部２０８とに上下に大きくわけて２つの部分を備えている。ゲート容器２０２は、真空容器取付金具２０２’を備えており、上記のように真空容器２０１と真空搬送室１０３とにボルト等で連結されており、その内側に処理室２０３と真空搬送室２０４とに各々連通する開口部であるゲート２０５，２０６を備えている。さらに、これらゲート２０５，２０６の開口が面しており、内側にこれら開口を閉塞／開放するバルブ２１０が配置された空間であるバルブ室２０９が配置されている。このバルブ２１０は、後述のように所定の駆動手段によりバルブ室２０９内を上下に移動して前記ゲート２０５，２０６の開口を覆うことが可能な位置へ移動することができ、さらに、これらの開口を選択的に閉塞するように各々のゲート２０５，２０６の方向（処理室２０３または真空搬送室２０４の方向に）移動することができる。
【００２７】
つまり、ゲート２０５は、図上右側の処理室２０３とバルブ室２０９を連通するものであり、ゲート２０６は図上左側の真空搬送室２０４とバルブ室２０９とを連通するものである。また、本実施の形態においては、処理対象の試料はほぼ円形の半導体ウエハ等の基板であり、ゲート２０５，２０６は、この基板に合わせてその断面が水平方向に長いほぼ直方体形状に構成され、開口は垂直方向（図上上下方向）にほぼ同じ高さに配置されている。このため、バルブ２１０がバルブ室２０９の下部に移動して退避している状態では、一方のゲートを通過した搬送ロボット１０８（図１）に載せられた試料は、搬送ロボット１０８が大きな搬送経路の変更をすることなく他方のゲートへ進入して通過できるように構成されている。
【００２８】
これらのゲート２０５，２０６を開閉するバルブ２１０は、上昇してゲート２０５，２０６を覆う高さ位置に配置された状態で、これらのゲートの開口に対向してそれぞれの開口が形成されたバルブ室２０９の壁面と接触する面を有している。さらに、これらの各々の面にはそれぞれの開口を気密に封止できる、Ｏリング等のシール部材が配置されている。さらに、バルブ２１０はその下方に配置された１つのシャフト２１１に連結されて位置が固定され、シャフト２１１の揺動に伴って、各ゲートの何れかを選択的に閉塞する。つまり、本実施例のバルブ２１０の動作により、一方のゲートが閉塞されるとともに他方のゲートが開放された状態となる。
【００２９】
また、ゲート容器２０２の上部には、バルブ室２０９の上方を覆って外部と気密に封止可能な上蓋２１４が配置されており、バルブ室２０９内が大気開放されると上蓋２１４を開放してバルブ室２０９内が外部と連通される。この構成により、使用者が必要に応じて保守、点検、部品交換の作業のためにバルブ室内あるいはバルブ２１０に接近することができる。
【００３０】
ゲートユニット１１０の下部には、バルブ２１０とシャフト２１１とを有し、シャフト２１１と連結されてこれを駆動するための駆動機構が配置されたゲートバルブ部２０８が配置されている。このゲートバルブ部２０８は、駆動機構を内側に有するケース２１２を備え、このケース２１２内にシャフト２１１を所定の回転軸２０７周りに揺動させて上記バルブ２１０をゲート２０５またはゲート２０６側に移動させてバルブ室２０９の壁面に押し付けるための複数の揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂが配置されている。
【００３１】
この２つの揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂは、それぞれゲート２０６，２０５の方向にピストンを押し出してシャフト２１１の下方の一端部に押し付けて、シャフト２１１とその他端部側に取り付けられたバルブ２１０とをゲート２０５またはゲート２０６に向かって回転軸２０７周りに回転させる働きをする。特に、本実施の形態では、２つの揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂは相互に対向する位置に配置され、それぞれのピストンがシャフト２１１に押し当てる箇所はシャフト２１１の中心軸を挟んでほぼ反対の側に位置する。
【００３２】
図３を用いて、さらにゲートバルブ部の構成について詳細に説明する。図３（ａ）は、図２に示すゲートバルブ部の構成を示す縦断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の側方からみた縦断面図である。上記のように、ゲートバルブ部２０８には、シャフト２１１の駆動部を収納したケース２１２と、シャフト２１１およびこれに連結されたバルブ２１０とを備えている。
【００３３】
さらに、ゲートバルブ部２０８は、シャフト２１１の図上左右方向の両側にシャフト２１１を上下に移動させるための駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂが配置されている。この駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂは、その内側に、その軸方向がシャフト２１１の軸にほぼ平行に配置された駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂが配置され、各駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂ内の圧力の変動に応じてこれら駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂがシャフト２１１の軸方向に移動する。また、これら駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂは、その上端部がゲート容器２０２と接するフランジ３０２の下面に取り付けられおり、ゲートバルブ部２０８の上部を構成する。
【００３４】
さらに、ケース２１２は、上記駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂの外壁に取りつけられており、ケース２１２は駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂの動作にともない駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂが移動する空間を内側に有している。
【００３５】
このため、本実施の形態では、駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂは、駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂのそれぞれについて、バルブ２０１と反対の方向である下方に延在して配置されている。つまり、それらの上端部は駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂ内部でそれらのピストンと連結され、その下端部は連結ビーム３０４を介してシャフト２１１の上シャフト３０６下端部と連結されている。
【００３６】
本実施の形態のシャフト２１１は、上シャフト３０６と下シャフト３０７に分割され、上シャフト３０６はバルブ２１０と連結され、下シャフト３０７は連結ビーム３０４を介して駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂおよび駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂと連結されている。また、上下のシャフト３０６，３０７はその間に連結部３０８を有して、駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂおよび駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂの動作に伴って、両者がシャフト２１１として上下に移動する。
【００３７】
上シャフト３０６と下シャフト３０７の間の連結部３０８は、一方のシャフトの端面に凹まされて形成された所定の球面状の曲面部を有し、他方のシャフトの端部との間でこの曲面の内側に配置された球とを備えている。
【００３８】
上シャフト３０６には、前述の揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂの動作による押し付け力が印加されて、回転軸２０７を中心に揺動するため、連結部３０８において上シャフト３０６の端部はフランジ３０２と接続された駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂに連結ビームを介して連結された下シャフト３０７に対してわずかにスライドするように移動する。本実施の形態では、この移動をより円滑に行えるように上記の曲面と球との構成を備えた連結部３０８を配置している。
【００３９】
すなわち、揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂ内のピストンの動作によってシャフトから伝えられる押し付け力により上シャフト３０６の下端部は、下端部に形成された球面状の凹み表面の曲面と下シャフト３０７の上端部との間に配置された球の表面との間の滑べりあるいは転がりにより、滑らかに下シャフト３０７の上端部上をスライドして、上シャフト３０６は回転軸２０７を中心に揺動できる。
【００４０】
上シャフト３０７は、その上下方向に延在するほぼ円柱状の形状の円柱部の途中の高さ位置で、メカニカルロック３１０が円柱部表面をかしめることで固定されている。さらに、このメカニカルロック３１０の周囲には、その底部が接続され上シャフト３０６の周囲に側壁部分が配置されたカップ状のフランジ３１１が備えられている。
【００４１】
このカップ状のフランジ３１１の外側側壁の上端部でシャフト２１１の左右の駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂにそれぞれ対向する側の位置には、ほぼ円柱状の回転軸３１２ａ，３１２ｂが配置され、それぞれ駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂの側面に取り付けられている。この回転軸３１２ａ，３１２ｂは駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂの上シャフト３０６に対向する面に上下方向に形成された溝３０５ａ，３０５ｂ内に嵌め込まれて溝内で支持されている。このため、円柱状の軸３１２ａ，３１２ｂは溝３０５ａ，３０５ｂ内で上下動および回転可能であるか、あるいは溝３０５ａ，３０５ｂに位置固定されて支持された回転軸３１２ａ，３１２ｂに対してカップ状のフランジ３１１が上下動および回転可能にされている。
【００４２】
さらに、上記のようにメカニカルロック３１０は、カップ状のフランジ３１１の底部でこれと接続されるとともに、上シャフト３０６と連結されて位置が固定されている。このメカニカルロック３１０の直上方には、上シャフト３０６の円筒形状の表面を気密に封止するシール材を備えた真空シール３１３が配置されている。
【００４３】
さらに、真空シール３１３の上部に内外を気密に封止するように接続されて、この真空シール３１３の上方の上シャフト３０６の円筒状の側壁の周囲を覆って、上シャフト３０６の軸方向に伸縮可能なベローズ３１４が配置されている。さらに、ベローズ３１４の上端部は前記フランジ３０２の下面に、ベローズ３１４の内側と外側との間を封止するように接続されている。
【００４４】
本実施形態では、ベローズ３１４は金属製であり、下端部が真空シール３１３と接続されていることから、ベローズ３１４の内側と外側との間は気密に封止されており、フランジ３０２と上シャフト３０６の表面との間の隙間を介して連通されるバルブ室２０９およびベローズ３１４の内側は高度に真空状態にされ、一方、ベローズ３１４外側のゲートバルブ部２０８の内側は雰囲気圧にされることになり、両者に大きな圧力の差に基づく力が作用する。駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂの上方向への動作により、シャフト２１１を構成する上シャフト３０６も上方に移動し、これに接続、連結されている真空シール３１３も上方に移動する。これにより、真空シール３１３に接続されて上方に配置されているベローズ３１４は、フランジ３０２に向かって圧縮される。
【００４５】
上シャフト３０６の上方へ移動してこれに連結されたバルブ２１０がゲート２０５，２０６の開口を覆う位置に達すると、駆動ピストン３０１ａ，３０１ｂの動作は停止してシャフト３０６の上昇も停止する。この状態から揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂのいずれかが駆動されて上シャフト３０６が回転軸２０７つまり円柱状の回転軸３１２を中心に揺動される。このとき上記回転軸２０７すなわち回転軸３１２はフランジ３０２の近傍まで接近しており、この状態でシャフト２１１（上シャフト３０６）を回転させることで、上シャフト３０６とフランジ３０２との間の隙間を小さくできる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂのシャフトが上シャフト３０６に押し付けられる位置の近傍には、上シャフト３０６の回転または揺動による変位に対してその反対の方向に付勢するための弾性体であるバネ３１５が配置されている。これにより、上シャフト３０６に押し付けていた揺動シリンダ２１３ａまたは２１３ｂのピストンの押し付け力が弱まるか取り除かれた場合には、揺動してスライドしていた上シャフト３０６を変位と逆の方向へ戻す力を印加する。図面状ではこのバネ３１５は、一方のゲートの方向にのみ配置されているが、反対の方向へのバネも取り付けられていることが好ましい。
【００４７】
次に、図４を用いて、ゲートユニット１１０におけるゲートバルブ部２０８の動作を詳細に説明する。図４は、図２に示す真空処理装置のゲートバルブの動作を示す縦断面図である。図４（ａ）は、バルブが上昇した状態を示す縦断面図であって、バルブは左右のゲートのいずれをも閉塞していない状態であり、図４（ｂ）は、上昇したバルブが真空容器側のゲートを閉塞した状態を示す縦断面図である。
【００４８】
まず、図４（ａ）を用いて、処理室２０３側のゲート２０５を閉塞する動作の説明をする。この動作の後、処理室２０３と真空搬送室２０４およびバルブ室２０９との間はバルブ２１０の処理室側ゲート２０５の側に対向するバルブ２１０ａによってシールされ、処理室２０３内において試料台上に載置された試料が処理される。この処理の際に生じる反応性生物やプラズマ、ガス等がゲート２０５を介して真空搬送室２０４、バルブ室２０９の側に移動することが抑制される。
【００４９】
まず、図３に示すように各ゲート２０５，２０６の下方にバルブ２１０が位置した状態から、各ゲート２０５，２０６にそれぞれ対向してこれらを覆うことができる位置まで、バルブ２１０を上昇させる。このために、駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂが動作され、これらの内部のガス圧力が調節されてシリンダ内部のピストンの位置が移動され、これらに接続された駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂが上方に移動される。これら駆動シャフト３０３ａ，３０３ｂの下端部と連結された連結ビーム３０４を介して駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂと連結された下シャフト３０７とこれに連結部３０８を介して連結された上シャフト３０６とが上方に移動される。このようにしてシャフト２１１の上端部に連結されたバルブ２１０が上昇し、上述のように各ゲートを覆える所定の高さ位置まで移動され、この高さ位置で保持される。
【００５０】
この上シャフト３０６の上昇に伴って、この上シャフト３０６の外周に接続されたメカニカルロック３１０およびこの上部に接続された真空シール３１３も上昇する。この真空シール３１３の上昇に伴って、真空シール３１３とこの上方に位置するフランジ３０２との間に、接続部を封止して接続されたベローズ３１４が圧縮される。
【００５１】
さらに、メカニカルロック３１０の外周側に接続されたフランジ３１１とこれに接続された回転軸３１２ａ，３１２ｂも上昇する。特に、回転軸３１２ａ，３１２ｂはそれぞれが嵌入された駆動シリンダ３０１ａ，３０１ｂの側面に形成された溝３０５ａ、３０５ｂ内部をこれに沿って上昇する。バルブ２１０がゲート２０５，２０６を覆える所定の高さ位置にまで達した状態で、回転軸３１２ａ，３１２ｂはフランジ３０２の直下まで上昇している。つまり、これら回転軸３１２ａ，３１２ｂが内部を移動する溝部３０５ａ、３０５ｂはフランジ３０２の直下方まで達している。
【００５２】
各ゲート２０５，２０６が覆える高さ位置までバルブ２１０が上昇した図４（ａ）に示した状態では、処理室側バルブ２１０ａおよび真空搬送室側バルブ２１０ｂと各ゲート２０５，２０６の開口部との間には微小な隙間が開けられた状態であり、何れのゲートも処理室側バルブ２１０ａまたは真空搬送室側バルブ２１０ｂと接触または閉塞されていない。次に、上シャフト３０６を揺動させてその一端部をいずれかのゲート方向に移動させ、この端部に連結されたバルブ２１０を一方のゲート方向に移動させこのゲートの開口部を覆うように押し付けられる。この際、他方のゲートに対してバルブ２１０は離間するように移動する。図４（ｂ）にこの状態を示した。
【００５３】
図４（ｂ）では、バルブ２１０の処理室側バルブ２１０ａが、処理室側ゲート２０５の開口部を有するバルブ室２０９の内側壁面に押し付けられて、開口部が閉塞された状態を示している。すなわち、上シャフト３０６は回転軸３１２を中心にして図上時計周り方向に回転、揺動してゲート２０５側に移動し押し付けられている。
【００５４】
この際に、まず、上シャフト３０６の下端部において各ゲート方向に上シャフト３０６を挟んでその駆動されるピストンまたはシャフトが対向して配置された揺動シリンダ２１３ａ，２１３ｂのうち、処理室２０３の側に配置された（そのピストンまたはシャフトが反対側の真空搬送室２０４側に向いて配置された）揺動シリンダ２１３ａが駆動される。この駆動により、揺動シリンダ２１３ａに連結されて配置されたピストンまたはシャフトが上シャフト３０６の方向に押し出されて、上シャフト３０６の下端部の円筒形状部の処理室の側に設けられた平坦部に押し付けられる。この結果上シャフト３０６は、連結部３０８においてその下端部が下シャフト３０７に対して処理室２０３と反対の側の真空搬送室２０４の側にスライドして移動し、回転軸３１２を中心に回転運動する。
【００５５】
この動作に伴って、上シャフト３０６の上端部に取り付けられたバルブ２１０は、その処理室側バルブ２１０ａが、処理室側ゲート２０５に向かって移動し、このゲート２０５の開口の周囲のバルブ室２０９の内壁面に押し付けられる。処理室側バルブ２１０ａの壁面と接触する面上には、Ｏリング等のシール手段が配置されており、例えばこのＯリングはゲート２０５の開口の外周側を囲んでバルブ室２０９の壁面に押し当てられて変形することで、開口およびそれを有するゲート２０５の内側とバルブ室２０９内側との間を封止する。
【００５６】
次に、図５を用いて、真空搬送室側２０４とバルブ室２０９との間を真空搬送室側バルブ２１０ｂにより閉塞し封止した状態を説明する。図５は、図２に示す真空処理装置のゲートバルブの動作を示す縦断面図であり、バルブが真空搬送室側のゲートを閉塞した状態を拡大して示す縦断面図である。
【００５７】
真空搬送室２０４側のゲート２０６の開口部を閉塞する場合は、図４に示した動作とは反対の方向にバルブ２１０を移動させることが行われる。まず、上シャフト３０６の下端部の揺動シリンダのうち、真空搬送室２０４の側に配置された（そのピストンまたはシャフトが反対側の処理室２０３側に向いて配置された）揺動シリンダ２１３ｂが駆動される。この駆動により、揺動シリンダ２１３ｂの内側でこれに連結されて配置されたピストンまたはシャフトが上シャフト３０６の方向に押し出されて、上シャフト３０６の下端部の円柱形状部の真空搬送室２０４の側に設けられた平坦部に押し付けられる。この結果上シャフト３０６は、連結部３０８においてその下端部が下シャフト３０７に対して真空搬送室２０４と反対の側の処理室２０３の側にスライドして移動し、回転軸３１２を中心に回転運動する。
【００５８】
図５では、バルブ２１０の真空搬送室側バルブ２１０ｂが、真空搬送室側ゲート２０６の開口部を有するバルブ室２０９の内側壁面に押し付けられて、開口部が閉塞された状態を示している。すなわち、上シャフト３０６は回転軸３１２を中心にして図上反時計周り方向に回転すなわち揺動してゲート２０６側に移動し押し付けられている。
【００５９】
上記揺動シリンダ２１３ｂおよび上シャフト３０６の動作に伴って、上シャフト３０６の上端部に取り付けられたバルブ２１０は、その真空搬送室側バルブ２１０ｂが、真空搬送室側ゲート２０６に向かって移動し、このゲート２０６の開口の周囲のバルブ室２０９の内壁面に押し付けられる。処理室側バルブ２１０ａと同様に、真空搬送室側バルブ２１０ｂの壁面と接触する面上には、Ｏリング等のシール手段が配置されており、例えばこのＯリングはゲート２０６の開口の外周側を囲んでバルブ室２０９の壁面に押し当てられて変形することで、開口およびそれを有するゲート２０６の内側とバルブ室２０９内側との間を封止する。
【００６０】
このような状態では、バルブ室２０９内と処理室２０３内とはゲート２０５を介して連通された状態であり、一方が大気開放されて雰囲気圧と同等の圧力にされる場合には、他方も同様の圧力にされる。例えば、真空処理ユニット１０４に対して処理室２０３内部の部材の交換や保守、メンテナンス等の作業を施すために、処理室２０３内部を大気圧にする場合がある。
【００６１】
本実施の形態ではこの場合に、真空搬送室２０４側のゲート２０６をバルブ２１０ｂにより閉塞させて、真空搬送室２０４内を減圧して真空状態を維持したままで処理室２０３を大気開放することができる。真空搬送室２０４内部まで大気開放する必要が無く、真空処理ユニット１０４（真空容器２０１）に対する作業を行いつつ、真空搬送室２０４および真空搬送容器１０３に接続された他の処理ユニットやロードロック室等を利用した試料の処理動作を行うことができるので、装置の稼働率や作業の効率が向上して、試料のスループットが向上する。
【００６２】
また、処理室２０３が大気開放された状態で、バルブ室２０９も大気開放されていることから、バルブ２１０やバルブ室２０９内に対して、作業者が接近して作業を施すことができるようにすることで、真空処理ユニット１０４側の箇所に対する作業と並んでゲートユニット１１０に対する作業を行うことができる。
【００６３】
図６に、ゲートユニット１１０のバルブ２１０を取り付け／取り外しを行う際の動作を説明する。図６は、図２に示す真空処理装置のゲートバルブのバルブ２１０を取り外した状態を上部に示す縦断面図である。
本実施例において、この図６に示す、バルブ２１０に対する作業は図５の状態から行う。本実施の形態では、バルブ２１０は処理室側バルブ２１０ａと真空搬送室側バルブ２１０ｂとに分割されて取り外しが可能に構成されている。さらに、処理室側バルブ２１０ａは、真空搬送室側バルブ２１０ｂがゲート２０６を閉塞してシールしている状態で作業者が作業を施して取り外し／取り付け等を施すことが可能に構成されている。
【００６４】
図６に示すように、図５と同様に、バルブ２１０の真空搬送室側バルブ２１０ｂがバルブ室２０９の真空搬送室２０４側の内壁面に押し付けられた状態で、つまり、処理室２０３とバルブ室２０９とが連通された状態で両者の内部を大気開放してほぼ大気圧にする。その後、ゲートユニット１１０のゲート容器２０２上部に配置された上蓋２１４を、この上蓋２１４を上方から締結するボルト６０１ａ，６０１ｂを取り外してから取り外し、バルブ室２０９内を開放する。
【００６５】
この際、真空搬送室側バルブ２１０ｂはバルブ室２０９内の真空搬送室２０４側に対して、上シャフト３０６を介して揺動シリンダ２１３ｂからの押し付け力と、真空搬送室２０４内とほぼ大気圧となっているバルブ室２０９との間の圧力差に起因する気圧による押し付け力とが作用して、ゲート２０６の開口部に対して位置固定されている。この状態で処理室側バルブ２１０ａを取り外すことができる。
【００６６】
このために、処理室側バルブ２１０ａは、その上部で真空搬送室側バルブ２１０ｂと連結されている。連結部での処理室側バルブ２１０ａの断面は、逆Ｌ字の形状を有するフランジ部を備え、このフランジ部の上方からフランジ部を貫通する孔を通してボルト６０２によりバルブ２１０あるいは上シャフト３０６上端部と連結されている。処理室側バルブ２１０ａのフランジ部は、取り外しおよび取り付けが容易なように、真空搬送室側バルブ２１０ｂ上に取り付けられた状態で、バルブ室２０９内壁面とは接触しない形状となっている。このような構成により、処理室側バルブ２１０ａは、真空搬送室側バルブ２１０ｂ上にこれを取り付けて連結するボルト６０２を取り外して後、バルブ室２０９の内壁面と隙間を保ったまま上方に抜き取って取出すことが可能である。
【００６７】
また、処理室側バルブ２１０ａはシャフト２１１の軸とバルブ室２０９の内壁面との間の角度に応じて、ゲート２０５の開口部の周囲の壁面に自らの接触面を回転して合わせる回転機構を有しておらず、処理室側バルブ２１０ａの弁体が真空搬送室側バルブ２１０ｂ或いは上シャフト３０６の上端部に取り付けられ、真空搬送室側バルブ２１０ｂにボルトにより連結された構成となっている。このため、回転機構を有するよりも構成が簡略化でき、さらに上方からの作業が容易となり、取り外し、取り付け等の作業を施す際の処理室側バルブ２１０ａおよびその弁体とバルブ室２０９内壁面との接触や異物、塵埃の発生が抑制される。さらに、バルブ２１０とバルブ室２０９の内壁との間の距離を小さくして両者を接近させることができ、ゲートユニット１１０ａの容積や設置面積が小さくされて、真空処理装置全体の設置面積が押えられる。
【００６８】
処理室側バルブ２１０ａが取出された際、この処理室側バルブ２１０ａの処理室側ゲート２０５の開口部を封止するＯリング等のシール部材や弁体、処理室側バルブ２１０ａ本体の保守、点検、交換を行った後、再度バルブ室２０９内で取り付け作業を行って、真空搬送室側バルブ２１０ｂあるいは上シャフト３０６の上端部に取り付けられる。この際、処理室側バルブ２１０ａと真空搬送室側バルブ２１０ｂとの間の相互の位置を規定して、バルブ２１０によるシールの性能を高めるため、図７に示すように、真空搬送室側バルブ２１０ｂの上面に位置決めピン６０３が配置されており、これに対応する処理室側バルブ２１０ａの下面に位置決めピン６０３が嵌入される位置決め孔６０４が形成されている。これら位置決めピン６０３と位置決め孔６０４とを合わせて取り付けることで、精度良く両者が連結されるので、ゲート２０５に処理室側バルブ２１０ａが押し付けられた際に封止性能が損なわれて、洩れが発生することが抑制される。
【００６９】
処理室側バルブ２１０ａが上シャフト３０６上端に取り付けられた後、バルブ室２０９あるいはゲート部２０２の上蓋２１４がゲート部２０２上に載せられて、ボルト６０１ａ，６０１ｂを用いて締結されてバルブ室２０９と外部とが封止される。このようにして上蓋２１４がゲート部に装着される。
【００７０】
次に、図７を用いて、バルブ２１０を構成する処理室側バルブ２１０ａと真空搬送室側バルブ２１０ｂとの間の連結の構成を説明する。図７は、図２に示す真空処理装置のゲートバルブのバルブ２１０の構成を示す斜視図である。
【００７１】
この図に示すように、本実施の形態では、バルブ２１０を構成する処理室側バルブ２１０ａは、対応するゲート２０５の開口の周囲を閉塞するために、そのシール面７０１上にＯリング７０２が配置され、真空搬送室側バルブ２１０ｂの上部に図面上の上方から取り付けられてボルト６０２ａ，６０２ｂにより連結されている。特に、図７（ｂ）に示すように、真空搬送室側バルブ２１０ｂは搬送される処理対象の半導体ウエハ等の試料の形状に合わせたゲートの開口を閉塞するため横長の形状のほぼ直方体形状を有し、その上部に複数の段差７１０，７１１，７１２を有している。これらの段差に合わせて接するように処理室側バルブ２１０ａの下面が形成されている。このうち段差７１０上に配置された位置決めピン６０３と処理室側バルブ２１０ａ下面に配置された位置決め孔６０４とが嵌合して両者が取り付けられる。
【００７２】
また、真空搬送室側バルブ２１０ｂは、上シャフト３０６の上部に配置された連結フランジ７１３と、その段差７０４上に形成された位置決め突起７０５と真空搬送室側バルブ２１０ｂの位置決め孔７０６とを介して、そのシール面と反対の側の接続用の平面を有する凹み部７０９で接続される。連結フランジ７１３と真空搬送室側バルブ２１０ｂは、ボルト７０７によって締め付け固定される。
【００７３】
このような構成により処理室側バルブ２１０ａは、真空搬送室側バルブ２１０ｂがゲート２０６の開口を閉塞している状態において、真空搬送室側バルブ２１０ｂと着脱可能に構成されている。また、真空搬送室側バルブ２１０ｂは、平面状のフランジ部でシャフト２１１（３０６）と連結されており、ゲート２０５の開口を閉塞する際に大きな力を均等に印加することができ、バルブとしてのシール性能が向上される。処理室側バルブ２１０ａも同様にシール性能が向上される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】真空処理装置の構成の概要を説明する平面図。
【図２】ゲートユニットの構成を説明する縦断面図。
【図３】ゲートバルブ部の構成を説明する縦断面図。
【図４】ゲートユニットの動作を説明する縦断面図。
【図５】ゲートユニットの真空搬送室側の閉塞状態を説明する要部縦断面図。
【図６】ゲートバルブの取り外し状態を説明する縦断面図。
【図７】ゲートの構造を説明する斜視図。
【符号の説明】
【００７５】
１００…真空処理装置、１０１…真空側ブロック、１０２…大気側ブロック、１０３…真空搬送容器（真空搬送室）、１０４…真空処理ユニット、１０５…試料台、１０６，１０７…ロードロック室容器（ロードロック室）、１０８…真空搬送ロボット、１０９…ロボットアーム、１１０，１１１…ゲートユニット、１１２…大気搬送容器、１１３…大気搬送ロボット、１１３’…ロボットアーム、１１４…カセット、１１５…アライナ、２０１…真空容器、２０２…ゲート容器、２０２’…真空容器取付金具、２０３…処理室、２０４…真空搬送室、２０５，２０６…ゲート、２０７…回転軸、２０８…ゲートバルブ部、２０９…バルブ室、２１０…バルブ、２１０ａ…処理室側バルブ、２１０ｂ…真空搬送室側バルブ、２１１…シャフト、２１２…ケース、２１３…揺動シリンダ、２１４…上蓋、３０１…駆動シリンダ、３０２…フランジ、３０３…駆動シャフト、３０４…連結ビーム、３０６…上シャフト、３０７…下シャフト、３０８…連結部、３１０…メカニカルロック、３１１…フランジ、３１２…回転軸、３１３…真空シール、３１４…ベローズ、３１５…バネ、６０１、６０２，７０７…ボルト、６０３，７０５…位置決め突起、６０４，７０６…位置決め穴、７０１…シール面、７０２，７０３…Ｏリング、７０４，７１０，７１１，７１２…段差、７１３…連結フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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