(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体処理チャンバからの排気ガスの固化を防止することにより、メンテナンスの手間と費用を低減することが可能なスロットルバルブを提供する。【解決手段】内部に空間を有するバルブ本体部２０と、バルブ本体部の側壁に形成され、外部の真空チャンバ１１１と連結される連結部と、バルブ本体部内部の空間であって連結部の下端部より上方にある上方空間と、バルブ本体部内部の空間であって連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度を昇降により調節するプランジャー５１と、バルブ本体部の上壁２２の上部に配置される固定台３０，４０と、固定台及びバルブ本体部の内部に設けられ、プランジャーを昇降させるプランジャー昇降機構６０と、バルブ本体部の上壁の外側及び固定台の側壁部に設けられるヒーター９０，９２を備え、ヒーターはバルブ本体内部の上壁とプランジャーとの間の空間を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空間を有するバルブ本体部と、
前記バルブ本体部の側壁に形成され、外部の真空チャンバと連結される連結部と、
前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より上方にある上方空間と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度を昇降により調節するプランジャーと、
前記バルブ本体部の上壁の上部に配置される固定台と、
少なくとも一部が前記固定台とバルブ本体部の内部に設けられ、プランジャーを昇降させるプランジャー昇降機構と、
前記バルブ本体部の上壁の外側に設けられるヒーターを備え、
前記ヒーターは前記バルブ本体内部の上壁と前記プランジャーとの間の空間を加熱するスロットルバルブ。
【請求項２】
内部に空間を有するバルブ本体部と、
前記バルブ本体部の側壁に形成され、外部の真空チャンバと連結される連結部と、
前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より上方にある上方空間と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度を昇降により調節するプランジャーと、
前記バルブ本体部の上壁の上部に配置される固定台と、
少なくとも一部が前記固定台及びバルブ本体部の内部に設けられ、プランジャーを昇降させるプランジャー昇降機構と、
固定台の側壁部の外側に設けられるヒーターを備え、
前記ヒーターはプランジャー昇降機構を介して前記プランジャーを加熱するスロットルバルブ。
【請求項３】
前記ヒーターは前記固定台と連結された前記プランジャー昇降機構の一部を介して前記プランジャーを加熱し、前記プランジャー昇降機構は前記ヒーターからの熱が前記プランジャー昇降機構の他の部分へ伝導されるのを防止する断熱部材を含む請求項２記載のスロットルバルブ。
【請求項４】
前記ヒーターは前記固定台と連結された前記プランジャー昇降機構の一部を介して前記プランジャーを加熱し、前記プランジャー昇降機構は前記ヒーターからの熱が前記プランジャーに向かう方向と反対方向へ伝導されるのを伝導されるのを防止する断熱部材を含む請求項２記載のスロットルバルブ。
【請求項５】
請求項１〜５のいずれか１項記載のスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの連結部を介して前記スロットルバルブと連結される真空チャンバを有する半導体製造装置を備えた半導体製造システム。
【請求項６】
前記半導体製造装置はエッチング装置である請求項５記載の半導体製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスロットルバルブ（圧力制御バルブ）に係り、特にプラズマエッチング装置等の半導体製造装置の圧力制御に用いられるスロットルバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス製造プロセスでは、集積回路の微細加工技術として、多層配線構造を形成するためのエッチング（蝕刻）工程が不可欠である。
図７はこのようなエッチング工程に用いられるエッチングシステム１００の一例を示す。図７において、エッチングシステム１００は、被加工物であるウェハにエッチング処理を施すエッチングチャンバ１１０と、エッチングチャンバ１１０内部を排気して、真空状態とすると共に、エッチングチャンバ内の圧力を制御するためのスロットルバルブ１２０とを備えている。
【０００３】
エッチングチャンバ１１０は、内部に密閉空間を形成することができる真空チャンバ１１１と、真空チャンバ１１１内に設けられ、ウェハを支持するためのウェハ支持台１１２を備えている。真空チャンバ１１１の側壁部１１３にはウェハのエッチングされる薄膜材料に合わせて、塩素（Ｃｌ２）、塩化ホウ素（ＢＣｌ３）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）等のエッチングガスを導入するためのエッチングガス導入口１１３ａが設けられている。このような真空チャンバ１１２内部の温度は反応を効率的に行うため、８０℃程度に温度制御されている。
【０００４】
スロットルバルブ１２０は、内部に空間を有するバルブ本体部１３０と、昇降によりスロットルバルブ１２０の開口度を調節するプランジャー５１と、プランジャー５１を昇降させるためのプランジャー昇降装置１４０とを備えている。バルブ本体部１３０の側壁部１３１には連結部１３１ａが形成されており、バルブ本体部１３０内の空間はこの連結部１３１ａを介して真空チャンバ１１１と連結される。バルブ本体部１３０の内部空間の下方には、バルブ本体部内の空間に連結される真空ポンプと、真空ポンプからの排気を排出するための排出口が設けられている。
【０００５】
上記のエッチングシステムにおいては、エッチングガス導入口１１３ａから真空チャンバ１１１内にエッチングガスが導入さる。真空ボンプが駆動され、プランジャー昇降装置１４０によりプランジャー５１の位置が調節されると、真空チャンバ１１１の内部圧力が調節される。これと共に、ウェハ支持台１１２にはバイアス電圧が印加され、エッチングガスがプラズマ化される。このプラズマはエッチングされる薄膜材料と化学反応を起こし、ガス状のエッチング生成物が生成される。エッチング生成物は真空ポンプにより吸引され、排出口から排出されることにより、エッチングが進行する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようなエッチングシステムにおいて、エッチングチャンバで生成されたガス状のエッチング生成物がスロットルバルブ内で固化することがある。例えば、集積回路の配線用材料として用いられるアルミニウムをエッチングする場合、エッチングガスとしては塩素（Ｃｌ２）と塩化ホウ素（ＢＣｌ３）の混合物が用いられ、エッチング生成物として塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）が生成される。塩化アルミニウムは、圧力が１００ｍＴｏｒｒ程度の場合、６５℃程度で固化する。スロットルバルブ内の温度がこの温度より低いと、塩化アルミニウムがスロットルバルブ内で固化し、スロットルバルブの上壁等の内壁部やプランジャー上に微粒子として堆積する。この堆積した微粒子はスロットルバルブ内に圧力変化が生じた際等にエッチングチャンバ内に逆流して、エッチングチャンバ内を汚染し、ウェハに欠陥を生じさせることがある。
【０００７】
これを防止するためには、スロットルバルブ内を定期的にクリーニングする必要があり、メインテナンスの手間と費用が増大する原因となっていた。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、エッチング生成物のような半導体処理チャンバからの排気ガスの固化を防止することにより、半導体処理チャンバの汚染やウェハの欠陥発生を防止することでき、メインテナンスの手間と費用を低減することが可能なスロットルバルブを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の内容を有する。
請求項１の発明は、内部に空間を有するバルブ本体部と、前記バルブ本体部の側壁に形成され、外部の真空チャンバと連結される連結部と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より上方にある上方空間と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度を昇降により調節するプランジャーと、前記バルブ本体部の上壁の上部に配置される固定台と、少なくとも一部が前記固定台とバルブ本体部の内部に設けられ、プランジャーを昇降させるプランジャー昇降機構と、前記バルブ本体部の上壁の外側に設けられるヒーターを備え、前記ヒーターは前記バルブ本体内部の上壁と前記プランジャーとの間の空間を加熱するスロットルバルブである。
【００１０】
請求項２の発明は、内部に空間を有するバルブ本体部と、前記バルブ本体部の側壁に形成され、外部の真空チャンバと連結される連結部と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より上方にある上方空間と、前記バルブ本体部内部の空間であって前記連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度を昇降により調節するプランジャーと、前記バルブ本体部の上壁の上部に配置される固定台と、少なくとも一部が前記固定台及びバルブ本体部の内部に設けられ、プランジャーを昇降させるプランジャー昇降機構と、固定台の側壁部の外側に設けられるヒーターを備え、前記ヒーターはプランジャー昇降機構を介して前記プランジャーを加熱するスロットルバルブである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プランジャー昇降機構の駆動により、プランジャーが昇降すると、バルブ本体部内部の空間であって連結部の下端部より上方にある上方空間と、連結部の下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度が調節される。これによって、バルブ本体内部及びこれと連結される処理真空チャンバ内の圧力が調節される。
【００１２】
本発明においては、バルブ本体部の上壁、又は、固定台の側壁にはヒーターが設けられている。これによって、バルブ本体部の内部及びプランジャーが制御された所定温度で加熱され、上壁の内側やプランジャー上面にエッチング生成物が堆積することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のスロットルバルブを用いたエッチングシステムの概略を示す図である。
【図２】本発明のスロットルバルブの作用を説明するための図である。
【図３】本発明のスロットルバルブの作用を説明するための図である。
【図４】第１ヒーターを示す図である。
【図５】第２ヒーターを示す図である。
【図６】第１ヒーター及び第２ヒーターを取り付ける状態を説明するための図である。
【図７】従来のスロットルバルブを用いたエッチングシステムの概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下の説明においては、上述した構成と同一のものには同一の参照番号を付し、その説明は省略する。
【００１５】
図１〜図３は本発明に係るスロットルバルブ１０を示す。このスロットルバルブ１０はエッチングチャンバ等の真空チャンバ１１１内の圧力を制御するために設けられる。このスロットルバルブ１０は、内部に空間を有するバルブ本体部２０と、バルブ本体部２０の上部に設けられた下部固定台３０と、下部固定台の上部に設けられた上部固定台４０と、プランジャー５１を昇降させるためのプランジャー昇降機構６０を備えている。
【００１６】
バルブ本体部２０の側壁部２１には連結部２１ａが形成されており、バルブ本体部２０の内部空間はこの連結部２１ａを介して真空チャンバ１１１と連結される。これによって、基板処理チャンバ１１１とバルブ本体部２０には連続した空間が形成される。バルブ本体部２０の上部は、上壁２２により閉鎖されている。この上壁２２の略中央部には開口部が形成されている。バルブ本体部の下部には、バルブ本体部２０及びこれと連結される真空チャンバ１１１を排気するための真空ポンプ（図示せず）と、真空ポンプからの排気を排出する排出口（図示せず）が設けられている。
【００１７】
バルブ本体部２０の上壁２２上には、内径が上壁２２の開口部とほぼ同一である中空円筒状の下部固定台３０が配置されている。下部固定台３０の上端部及び下端部には、それぞれ、半径方向外側に突出する上部フランジ部３１ａ及び下部ブランジ部３１ｂが形成されている。下部固定台３０は、下部フランジ部３１ｂが上壁２２の開口部を取り囲むように配置され、下部フランジ部３１ｂが上壁２２にネジ止めされることにより固定される。これによって、バルブ本体部２０と下部固定台３０の内部は連続した空間が形成される。
【００１８】
下部固定台３０の上部には、中空円筒状の上部固定台４０が設けられている。上部固定台４０の下端部には半径方向外側に突出するフランジ部４１が形成されている。上部固定台４０は、このフランジ部４１が後述するベローズ支持体７８のフランジ部７８ａを挟んで下部固定台３０の上部フランジ部３１ａにネジ止めされることにより、下部固定台３０上に固定される。
【００１９】
上部固定台４０の外側には、プランジャーを上下動させるための駆動源としてのモータ５０及びモータの回転運動を伝達するためのタイミングベルト５３が設けられている。また、上部固定台４０、モータ５０及びタイミングベルト５３は、モーター５０及びタイミングベルト５３が直接外部に露出しないようにするため、カバー５２により一体的に覆われている。
【００２０】
上部固定台４０、下部固定台３０及びバルブ本体部２０の内部には、プランジャー５１を昇降させるためのプランジャー昇降機構６０が設けられている。このプランジャー昇降機構６０は、モータにより回転させられるリードスクリュー６１と、リードスクリュー６１の上端部を支持するためのベアリング部６２と、リードスクリュー６１の回転運動をプランジャーの昇降運動に変換するプランジャーアセンブリ７０とを有している。
ベアリング部６２は上部固定台４０の上部に設けられている。タイミングベルト５３はベアリング部６２において、リードスクリュー６１に掛け渡されている。リードスクリュー６１は上部固定台４０及び下部固定台３０の内部で垂直方向に延びている。これによって、モータ５０が駆動されると、リードスクリュー６１は、上部固定台４０及び下部固定台３０の内部で回転する。リードスクリュー６１の上端部を除く部分には、所定のネジ山６１ａが形成されている。
【００２１】
プランジャーアセンブリ７０は、内側にリードスクリューのネジ山に対応するネジ山が形成され、リードスクリュー６１と螺合するナット部７２と、ナット部７２の下部に設けられた中空円筒状の円筒部材７４と、下部固定台３０の内部に設けられ、円筒部材７４を支持する軸ベアリング７６と、下部固定台に固定されたベローズ支持部材７８と、ベローズ支持部材７８の下端部に設けられたベローズ（蛇腹部）８０と、円筒部材７４及びベローズ８０の下端に設けられたプランジャー５１を備えている。
【００２２】
モーター５０の駆動により、リードスクリュー６１が回転すると、リードスクリュー６１はナット部７２と螺合する。ナット部の穴と円筒部材７４の内部空間は連続しており、ナット部７２を貫通したリードスクリュー６１は円筒部材７４の内部空間に突出する。
【００２３】
ベローズ支持体７８は中空円筒状に形成されており、その上端部には半径方向外側に突出するフランジ部７８ａを有している。ベローズ支持体７８は、そのフランジ部７８ａが上部固体台４０のフランジ部４１と下部固定台３０の上部フランジ部３１ａに挟まれて、ネジ止めされることにより、固定される。これによって、上部固定台４０の内部とベローズ支持体７８の内部は連続する空間を形成する。ベローズ支持体７８の下端部の内壁部には、半径方向内側に突出する突出部７８ｂが形成されている。
【００２４】
軸ベアリング７６は中空円筒状に形成されており、外壁部には半径方向外側に突出するフランジ部７６ａが形成されている。軸ベアリング７６は、そのフランジ部７６ａがベローズ支持体７８の突出部７８ｂにネジ止めされることにより、ベローズ支持体７８の内部に固定されている。また、軸ベアリング７６の内壁は円筒部材７４の外径よりやや大きく形成されている。これによって、円筒部材７４が軸ベアリング７６に挿入、支持される。
【００２５】
ベローズ支持体７８の下端部には伸縮可能なベローズ８０が設けられている。ベローズ８０及び円筒部材７４の下端部はプランジャー５１の上壁部に固定されている。このプランジャー５１の外径は、バルブ本体部２０の内径よりやや小さく設定されている。
【００２６】
バルブ本体部２０の上壁２２上には第１ヒーター９０が設けられている。第１ヒーター９０は、図４に示されるように、２個の部品から構成され、これらを組合せることにより略中央部に穴部が形成された板状に形成される。この第１ヒーターは、下部固定台３０が穴部から突出するように上壁２２上に載置され、外部から上壁２２を介してバルブ本体２０内部を加熱する。また、下部固定台３０の側壁部の外側には第２ヒーター９２が設けられている。この第２ヒーター９２は、図５に示されるように、環状となって下部固定台３０の側壁部の周囲に配置され、下部支持体内部及び下部支持体の側壁部に連結される要素を加熱する。この第１及び第２ヒーター９０、９２はシリコンスポンジ中に電熱線が設けられている構造を有し、制御された所定温度で対象物を加熱することができる。
【００２７】
軸ベアリング７６のフランジ部７６ａの上面とネジ上端部の間、及び軸ベアリング７６のフランジ部７６の下面とベローズ支持体７８の突出部７８ｂの上面との間には、断熱部材９４ａ、９４ｂが設けられている。これによって、下部固定台３０の側壁部に設けられた第２ヒーター９２からの熱が、ベローズ支持体７８を介して、軸ベアリング７６、ナット部７２、軸ベアリング６１等に伝導するのを防止することができる。
【００２８】
以下、上記のスロットルバルブの作用について説明する。
【００２９】
モータ５０が駆動され、モータ５０の回転軸が回転されると、この回転はタイミングベルト５３を通じて、回転ベアリング部６２に支持されているリードスクリュー６１に伝達され、リードスクリュー６１が回転する。リードスクリュー６１の回転により、リードスクリューと螺合しているナット部７２は、上部固定台４０及びベローズ支持体７８の内部で昇降する。ナット部７２が昇降すると、ナット部７２に連結されている円筒部７４が昇降する。この円筒部７４の昇降は軸ベアリング７６によりガイドされる。ナット部７２及び円筒部７４の昇降により、円筒部７４に連結されているプランジャー５１が昇降する。プランジャー５１の昇降により、バルブ本体部２０内部の空間であって連結部２１ａの下端部より上方にある上方空間と、連結部２１ａの下端部より下方にあり、真空ポンプと連結される下方空間の間の開口度が調節される。これによって、真空ポンプにより吸引を行うと、バルブ本体内部及びこれと連結される真空チャンバ内の圧力が調節される。
【００３０】
上記のスロットルバルブにおいて、図６に示されるように、バルブ本体部の上壁２２上には第１ヒーター９０が設けられており、下部固定台３０の側壁には第２ヒーター９２が設けられている。従って、バルブ本体部２０の内部、特に上壁２２とプランジャー５１の間の空間及びプランジャー５１上面が制御された所定温度で加熱される。従って、上壁２２の内側やプランジャー５１上面にエッチング生成物が堆積するのを防止することができる。
【００３１】
また、軸ベアリング７６のフランジ部７６ａの上面とネジ上端部の間、及び、軸ベアリング７６のフランジ部７６の下面とベローズ支持部７８の突出部７８ｂの上面との間には、断熱部材９４ａ、９４ｂが設けられている。これによって、下部固定台の側壁部に設けられた第２ヒーター９２からの熱が、プランジャー５１に向かう方向と反対方向へ伝導されること、即ち、ベローズ支持体７８を介して、軸ベアリング７６、円筒部材７４、ナット部７２、リードスクリュー６１等に伝導されることを防止することができる。
【００３２】
このように、本発明に係るスロットルバルブよれば、スロットルバルブ内部の温度を所定の温度まで加熱することにより、スロットルバルブ内での生成物の堆積を防止することができる。また、スロットルバルブの異なる部位にヒーターを複数設け、各々のヒーターの温度を適宜調節することにより、スロットルバルブ内の内部温度を均一にすることができる。さらに、第１及び第２ヒーターはバルブ本体の外部から取付けることができるので、取扱いが容易である。
【００３３】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、上述した実施形態ではエッチングシステムを例として説明したが、本発明のスロットルバルブは、例えば物理気相堆積（ＰＶＤ）装置、化学気相堆積（ＣＶＤ）装置等に用いることもできる。また、上述した実施形態では、ヒーターは上壁上と下部固定台の側壁部の両方に設けられていたが、どちらか一方にのみ設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、エッチング生成物のような半導体処理チャンバからの排気ガスの固化を防止することにより、半導体処理チャンバの汚染やウェハの欠陥発生を防止することでき、メインテナンスの手間と費用を低減することが可能なスロットルバルブを提供することができる。
【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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