(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置のプロセス処理が行われるプロセス処理室と前記プロセス処理が施される基板を搬送する搬送室との間に設けられるゲートバルブであって、
前記プロセス処理室側の開口部を開閉するゲートバルブと、
前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられて、前記プロセス処理室の開口と前記プロセス処理室側のゲートバルブの弁体との隙間を密封する封止部材と、
前記搬送室側のゲートバルブと、
前記搬送室側のゲートバルブに設けられて、前記搬送室の開口と前記搬送室側のゲートバルブの弁体との隙間を密封する封止部材と、
前記プロセス処理室側のゲートバルブと前記搬送室側のゲートバルブとの間の熱伝導を抑止する断熱材と、
を備え、
前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、前記プロセス処理の雰囲気の耐性を有し、
前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上のシール性を有する
ことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項２】
前記プロセス処理はプラズマ処理であって、前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、耐プラズマ性を有することを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
【請求項３】
前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記プロセス処理室側に接するように置かれた内側の封止部材と、前記内側の封止部材を囲うように置かれた外側の封止部材と、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のゲートバルブ。
【請求項４】
前記内側の封止部材と前記外側の封止部材はそれぞれ、熱、マイクロ波およびプラズマ（ラジカル）の少なくとも１つに、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の耐性を有し、
前記内側の封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、前記プロセス処理の雰囲気の耐性を有することを特徴とする請求項３に記載のゲートバルブ。
【請求項５】
前記内側の封止部材は前記外側の封止部材よりもプラズマ（ラジカル）耐性を有し、
前記外側の封止部材は前記内側の封止部材よりもシール性を有し、そのシール性は前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等である
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のゲートバルブ。
【請求項６】
プロセス処理が行われるプロセス処理室と、
前記プロセス処理が施される基板を搬送する搬送室と、
前記プロセス処理室と前記搬送室を連結する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のゲートバルブと、
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項７】
２以上の前記プロセス処理室と、
前記２以上のプロセス処理室のそれぞれと前記搬送室とを連結する複数のゲートバルブと、
を備え、
前記２以上のプロセス処理室と前記搬送室とを連結するゲートバルブの少なくとも１つは、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のゲートバルブである、
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲートバルブおよび半導体製造装置に関する。より詳しくは、プロセス処理装置に基板を出し入れする開口を封止するゲートバルブと、それらを備える半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路や液晶、太陽電池など多くの半導体デバイスにプラズマ技術は広く用いられている。プラズマ技術は半導体製造過程の薄膜の堆積やエッチング工程などで利用されているが、より高性能かつ高機能な製品のために、例えば超微細加工技術など高度なプラズマ処理が求められる。特に、マイクロ波帯のプラズマを用いるマイクロ波プラズマ処理装置が注目されている。
【０００３】
プラズマ処理を行う際、プラズマ処理を行う室内は高温真空状態に保たれる。基板を出し入れする搬送室とプラズマ処理室はゲートバルブで仕切られる。ゲートバルブに備えたＯリングはプラズマ雰囲気による劣化が目立つが、耐プラズマ性とシール性を兼ね添えたＯリングは存在していない。プラズマ雰囲気などでＯリングが劣化したことが原因であるパーティクルの発生やシール性の低下によって、処理基板の不良が発生するのを予防するため、定期的にＯリングの交換を行うことが多い。それはＯリング交換回数を増やすなどのメンテナンス時間の増加、それに伴う装置稼働時間の減少につながる。
【０００４】
特許文献１には、Ｏリングの劣化によるパーティクル発生を防止し、かつシール性低下を防いだプラズマプロセス装置が記載されている。特許文献１の技術は、反応室と搬送室の間に２つのゲートバルブを設け、反応室側に金属メッシュ状のＯリング、搬送室側にフッ素樹脂系のＯリングを設けてプラズマ雰囲気を遮断する。
【特許文献１】特開２００４−１４１８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プラズマ処理は高温で行うため、連結したゲートバルブも高温下に置かれる。ゲートバルブに備えた封止部材は、高温もしくは頻繁に温度を上下する条件下で使用した場合は、常温で使用した場合に比べて劣化しやすく、パーティクルの発生につながったり、耐久期間が短くなり交換頻度が高くなる。また、シール性の信頼度も低くなることがある。
【０００６】
また、耐プラズマ性を有する封止部材は、シール性を有する封止部材に比べて耐久期間が短く交換回数が多いが、その都度プラズマプロセス装置を停止、もしくは大気開放などを行うため、作業効率が落ちる。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、封止部材の劣化によるシール性の低下およびパーティクルの発生を防止し、稼働率を維持することができるゲートバルブおよび半導体製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るゲートバルブは、
半導体製造装置のプロセス処理が行われるプロセス処理室と前記プロセス処理が施される基板を搬送する搬送室との間に設けられるゲートバルブであって、
前記プロセス処理室側の開口部を開閉するゲートバルブと、
前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられて、前記プロセス処理室の開口と前記プロセス処理室側のゲートバルブの弁体との隙間を密封する封止部材と、
前記搬送室側のゲートバルブと、
前記搬送室側のゲートバルブに設けられて、前記搬送室の開口と前記搬送室側のゲートバルブの弁体との隙間を密封する封止部材と、
前記プロセス処理室側のゲートバルブと前記搬送室側のゲートバルブとの間の熱伝導を抑止する断熱材と、
を備え、
前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、前記プロセス処理の雰囲気の耐性を有し、
前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上のシール性を有する
ことを特徴とする。
【００１１】
また特に、プロセス処理はプラズマ処理であって、前記プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、耐プラズマ性を有してもよい。
【００１２】
好ましくは、プロセス処理室側のゲートバルブに設けられた封止部材は、前記プロセス処理室側に接するように置かれた内側の封止部材と、前記内側の封止部材を囲うように置かれた外側の封止部材と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、前記内側の封止部材と前記外側の封止部材はそれぞれ、熱、マイクロ波およびプラズマ（ラジカル）の少なくとも１つに、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の耐性を有し、前記内側の封止部材は、前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等以上の、前記プロセス処理の雰囲気の耐性を有してもよい。
【００１４】
またさらに、前記内側の封止部材は前記外側の封止部材よりもプラズマ（ラジカル）耐性を有し、前記外側の封止部材は前記内側の封止部材よりもシール性を有し、そのシール性は前記搬送室側のゲートバルブに設けられた封止部材と同等であってもよい。
【００１５】
本発明の第２の観点に係る半導体製造装置は、
プロセス処理が行われるプロセス処理室と、
前記プロセス処理が施される基板を搬送する搬送室と、
前記プロセス処理室と前記搬送室を連結する、本発明の第１の観点に係るゲートバルブと、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、２以上の前記プロセス処理室と、
前記２以上のプロセス処理室のそれぞれと前記搬送室とを連結する複数のゲートバルブと、
を備え、
前記２以上のプロセス処理室と前記搬送室とを連結するゲートバルブの少なくとも１つは、本発明の第１の観点に係るゲートバルブである、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のゲートバルブおよび半導体製造装置によれば、封止部材の劣化によるシール性の低下およびパーティクルの発生を防止し、稼働率を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（実施の形態）
以下、本発明の本発明の第１の観点に係るゲートバルブについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。図１は本発明の実施の形態に係る半導体製造装置の構成例を示すブロック図である。例えば半導体製造装置１は、プラズマ処理を含む半導体製造工程のウェハ製造に使用される装置である。
【００１９】
半導体製造装置１は、処理ステーション２と、カセットステーション３とから構成される。処理ステーション２は、ユニット搬送機構７と、搬送室８と、仮戴置台９と、処理ユニット１０、１１、１２、１３と、が設けられる。搬送室８と処理ユニット１０、１１、１２、１３とはゲートバルブ２０、２１、２２、２３で連結している。
【００２０】
カセットステーション３は、カセット戴置台４が設けられ、外部からウェハカセット単位で供給されるウェハＷをカセット５から半導体製造装置１に搬入し、または、処理後のウェハＷを半導体製造装置１からカセット５に搬出する。カセット戴置台４でのウェハＷの搬送は、ステーション搬送機構６によって行われる。ステーション搬送機構６は、カセット戴置台４上に複数戴置されたカセット５にアクセス可能なように、水平方向（実線矢印方向）に移動可能であり、かつ、昇降（紙面垂直方向に移動）可能である。また、処理ステーション２からカセット戴置台４へウェハＷを搬送できるように、回転（破線矢印方向に移動）可能である。
【００２１】
処理ステーション２に搬入されたウェハＷは仮戴置台９に置かれ、搬送機構がステーション搬送機構６からユニット搬送機構７へ切り替わる。ユニット搬送機構７もステーション搬送機構６と同様に、水平方向に移動可能であり、昇降や回転も可能である。ユニット搬送機構７によって、ウェハＷは搬送室８へ送られる。搬送室８から処理ユニット１０、１１、１２、１３に搬入される際に、搬送室８と処理ユニット１０、１１、１２、１３の間にあるゲートバルブ２０、２１、２２、２３が開けられる。ゲートバルブ２０、２１、２２、２３の仕切りは上下にスライドして開閉する。
【００２２】
ウェハＷを順に各処理ユニットを移動させながら処理を行う。制御部は処理プログラムなどを記憶しているＲＯＭ等から構成され、半導体製造装置１全体と、構成している個々の処理ユニット１０、１１、１２、１３のシステムを制御する。処理を終えたウェハＷは再度、仮戴置台９に置かれ、ステーション搬送機構６により処理ステーション２から搬出される。
【００２３】
図２は本発明の実施の形態に係る半導体製造装置１のゲートバルブの断面図である。図３は、半導体製造装置１の一部で、プラズマ処理できるユニットの断面図である。ゲートバルブ２０、２１、２２、２３は、処理ユニット１０、１１、１２、１３からの雰囲気を遮断し、搬送室８への漏れを防ぐ。
【００２４】
ゲートバルブ２０は、ゲートバルブ２０ａと、ゲートバルブ２０ｂと、ゲートバルブ２０ａとゲートバルブ２０ｂとの間の断熱材３０と、を備える。ゲートバルブ２０ａは、弁箱３１ａと、弁体３２ａと、ステム３３ａと、弁体３２ａに設けたＯリング３４ａと、を備える。ゲートバルブ２０ｂは、弁箱３１ｂと、弁体３２ｂと、ステム３３ｂと、弁体３２ｂに設けたＯリング３４ｂと、を備える。弁箱３１ａ、３１ｂ、弁体３２ａ、３２ｂ、ステム３３ａ、３３ｂは、電磁シールド効果のある素材、例えばアルミなどで形成される。
【００２５】
ゲートバルブ２０ａは処理ユニット１０側にあり、Ｏリング３４ａは処理ユニット１０の雰囲気を密封する。Ｏリング３４ａは、処理ユニット１０の雰囲気に耐性のあるもので、例えば、耐プラズマ性、および、耐熱性のあるテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系(ＦＦＫＭ)などがある。
【００２６】
ゲートバルブ２０ｂは搬送室８側にあり、Ｏリング３４ｂは搬送室８と処理ユニット１０を仕切る役割を有する。Ｏリング３４ｂは、シール性が高いもので、例えば、フッ素ゴムなどがある。
【００２７】
処理ユニット１０は、プラズマ処理ができるユニットで、プラズマ処理室（反応室）４０と、導波管４１と、アンテナ４２と、天板４３と、ガス導入口４４と、基板保持台４５と、から構成される。反応室４０は天板４３により塞がれている。このとき反応室４０内は、真空ポンプで１０ｍＰａ〜数１０Ｐａ程度の比較的圧力が低い高真空状態としておく。天板４３上には、アンテナ４２が結合されている。アンテナ４２には、導波管４１が接続されている。アンテナ４２はマイクロ波を径方向に広げるＲＬＳＡ（ラジアルスロットアンテナ）とマイクロ波波長を圧縮する遅波板からなり、天板４３は誘電体で形成される。マイクロ波源から導波管４１を通してマイクロ波を供給し、アンテナ４２より放射される。マイクロ波は天板４３を伝播して偏波面を有し、全体として円偏波を形成する。
【００２８】
反応室４０内にマイクロ波が給電されプラズマを放射するとき、ガス導入口４４より、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）、および窒素（Ｎ２）などの不活性ガスを、必要に応じて水素などのプロセスガスとともに導入することにより、アルゴン（Ａｒ）またはキセノン（Ｘｅ）プラズマを形成する。形成したプラズマで、基板保持台４５に設置したウェハＷにプラズマ処理を施すことができる。
【００２９】
プラズマを形成している間、処理ユニット１０の反応室４０は、高真空状態かつ、プラズマ発生に最適である高い温度に保たれる。ゲートバルブ２０は２段階のバルブの間に備えた断熱材３０で熱伝導を抑制しながら、処理ユニット１０と搬送室８を遮断することができる。そのため半導体製造装置１の他の処理ユニット１１、１２、１３および搬送室８に温度の影響を与えることなく、プラズマ処理をすることができる。
【００３０】
プラズマ処理前後のゲートバルブ２０における操作を説明する。ゲートバルブ２０の２つの弁体３２ａ、３２ｂを下降させゲートバルブ２０を開放し、ユニット搬送機構７でウェハＷを処理ユニット１０へ搬入する。反応室４０の基板保持台４５にプラズマ処理を施すウェハＷを戴置する。搬送室８側の弁体３２ｂを上昇させゲートバルブ２０ｂを閉じ、反応室４０およびゲートバルブ２０内を真空ポンプで真空引きする。その後、処理ユニット１０側の弁体３２ａを上昇させゲートバルブ２０ａを閉じ、反応室４０でプラズマ処理を行う。
【００３１】
Ｏリング３４ａはプラズマ雰囲気に晒されるので、耐プラズマ（ラジカル）性のあるものを選ぶ。処理ユニット１０は、プラズマ発生に最適な温度に保たれる。処理ユニット１０に連結したゲートバルブ２０ａは大体１５０度から２００度に保たれているので、ゲートバルブ２０ａに備えるＯリング３４ａは耐熱性も併せ持つ必要がある。
【００３２】
Ｏリング３４ｂは処理ユニット１０の雰囲気を遮断し、搬送室８側への漏れ、および搬送室８側の雰囲気の処理ユニット１０への侵入を防止できるように、シール性が高いものを用いる。反応室４０内のプラズマ雰囲気は、ゲートバルブ２０ａに備えたＯリング３４ａにより抑止されるので、ゲートバルブ２０内および搬送室８内へ到達できない。そのため、ゲートバルブ２０ｂに備えたＯリング３４ｂはプラズマ雰囲気に晒されずに劣化しにくくなり、シール性の低下およびパーティクル発生を防止することができる。
【００３３】
さらに、ゲートバルブ２０内の断熱材３０で熱伝導が遮られるので、ゲートバルブ２０ｂの温度を搬送室８（通常室温である）と同じ温度に保つことができる。Ｏリング３４ｂは高温や温度変化の影響を受けないので劣化しにくくなり、シール性の信頼度を保つことができる。温度を考慮しなくてよいので、よりシール性を有するＯリング３４ｂを選択することも可能である。パーティクルの発生やシール性の低下による不具合が少なくなり、Ｏリング３４ｂの交換回数も減り、メンテナンスにかける時間が少なくて済む。
【００３４】
プラズマ処理を終えたウェハＷは、搬入と逆の手順で搬出が行われる。まずゲートバルブ２０ａの弁体３２ａを下降させゲートバルブ２０ａを開け、真空引きを止める。次にゲートバルブ２０ｂの弁体３２ｂを下降させゲートバルブ２０ｂを開ける。処理ユニット１０と搬送室８の間を開放した後に、ユニット搬送機構７によりウェハＷは処理ユニット１０から搬出される。処理ユニット１０は高温であっても、断熱材３０により処理ユニット１０側からの熱伝導が遮られるので、ゲートバルブ２０ｂを搬送室８（通常室温である）と同じ温度に保つことができる。処理ユニット１０内やゲートバルブ２０内でパーティクルが発生した場合、熱泳動現象により、温度が急に下がる部分付近のゲートバルブ２０ｂ内壁にパーティクルが付着する。その結果、パーティクルの浮遊が少なく、ウェハＷや処理ユニット１０をクリーンなままに保つことができる。
【００３５】
処理ユニット１０に連結したゲートバルブ２０ａのＯリング３４ａに、耐プラズマ（ラジカル）性および耐熱性があるものを用いたとしても、搬送室８に連結した（温度が低い）ゲートバルブ２０ｂのＯリング３４ｂと比べると耐久期間が短い。そのため処理ユニット１０側の方が交換頻度が高く、ゲートバルブ２０ａのＯリング３４ａだけを所定期間経過後に交換することがある。その際は、搬送室８側のゲートバルブ２０ｂを閉めることで、処理ユニット１０を搬送室８から遮断した空間とし、半導体製造装置１の他の処理ユニット１１、１２、１３を停止することなくＯリング３４ａを交換できる。
【００３６】
さらに、処理ユニット１０のプラズマ処理温度が高く、Ｏリング３４ａがテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系(ＦＦＫＭ)などの樹脂製のＯリングでは耐熱性が不十分のとき、金属製のＯリングが使用される。金属製のＯリングは圧縮した状態に保つと塑性変形するので定期的に交換する必要があるが、ゲートバルブ２０を用いることで、他の処理ユニット１１、１２、１３を停止することなくＯリング３４ａを交換でき、半導体製造装置１の稼働率を維持することができる。
【００３７】
図４（ａ）は、本発明の実施の形態の変形例を示すゲートバルブの断面図である。図４（ｂ）は、ゲートバルブの弁体の部分平面図である。処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａに備えたＯリング３４ａの外側にＯリング３５ａを設けている以外は、図２と同じである。内側となるＯリング３４ａの方が外側のＯリング３５ａと比べて、処理ユニット１０の雰囲気に晒される。Ｏリング３４ａとＯリング３５ａは、わずかではあるが離れており、間隙がある。
【００３８】
処理ユニット１０からの熱伝導は、ゲートバルブ２０ａとゲートバルブ２０ｂの間にある断熱材３０を用いて遮断しており、搬送室８側とゲートバルブ２０ｂの温度が上昇しないようにしてある。ゲートバルブ２０ａのＯリング３４ａ、３５ａは、耐熱性を有する必要があるが、ゲートバルブ２０ｂのＯリング３４ｂは、耐熱性を有する必要はない。
【００３９】
１つの封止部材でシール性、耐プラズマ（ラジカル）性、耐熱性およびマイクロ波遮断性のすべてを満たすことは困難である。本実施の形態に係るゲートバルブ２０では、異なる特性を有するＯリングを組み合わせることで効果的にプラズマ雰囲気を遮断しているが、ゲートバルブ２０ａに備えるＯリングを２重にすることで、より効果を高めることが可能である。プラズマ雰囲気の遮断だけでなく、機能性や耐性の組合せによりＯリング３４ａ、３５ａ、３４ｂの各々の劣化を最小限に止め、パーティクル発生の防止や、Ｏリング３４ａ、３５ａ、３４ｂの交換頻度を少なくできる。
【００４０】
例えば、内側のＯリング３４ａは耐プラズマ（ラジカル）性と耐熱性のあるテトラフルオロエチレン−パープルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）で、外側のＯリング３５ａはマイクロ波を遮断できる導電性があり、耐熱性を有するもので構成することができる。外側のＯリング３５ａでマイクロ波を防止することで、Ｏリング３４ａのみの場合と比べて、よりＯリング劣化要因から、搬送室８側のＯリング３４ｂを保護することが可能となる。
【００４１】
さらに、搬送室８側のＯリング３４ｂは、Ｏリング３４ａ、３５ａに比べてシール性の高いものを備えていればよく、耐プラズマ性や耐熱性などについては考慮しなくてよい。Ｏリング３４ｂはプラズマ雰囲気などの劣化要因に晒されにくく、温度変化や高温による影響もないので、シール性の信頼度は高く、交換も少なくてすむ。
【００４２】
処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａの外側のＯリング３５ａに、搬送室８側のＯリング３４ｂと同等の高いシール性を持たせてもよい。処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａを開閉するだけで処理ユニット１０と搬送室８が遮断できる。このとき、搬送室８側のゲートバルブ２０ｂはシール性を高めるために用いてもよいし、通常は使用せずにＯリング３４ａ、３５ａを交換するときのみに用いる方法もある。半導体製造装置１の他の処理ユニット１１、１２、１３を稼働させたままでＯリング３４ａ、３５ａ、３４ｂの交換ができ、より稼働率を維持することができる。
【００４３】
内側のＯリング３４ａと外側のＯリング３５ａとの間隙に不活性ガスを導入することで、Ｏリング３５ａをプラズマ（ラジカル）から保護することができる。さらに、間隙へ導入するガス量あるいは間隙の圧力を測定し、所定の値を越えたことにより、Ｏリング３４ａの劣化を検出することもできる。ただし、これらを実施するには、不活性ガスを間隙に導入する手段を設ける必要があり、さらにＯリングの劣化を検出するには、ガス量測定手段もしくは圧力測定手段が別途必要となる。
【００４４】
Ｏリングの機能性の組合せや素材は、処理内容に合わせて任意に選択が可能である。処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａのＯリングを２重に備えたが、搬送室８側のゲートバルブ２０ｂのＯリングを２重にしてもよく、両方のゲートバルブ２０ａ、２０ｂのＯリングを２重にしてもよい。実施の形態の例に限定されず、任意に選択できる。
【００４５】
本発明の第２の観点に係る半導体製造装置について説明する。半導体製造装置は、例えば、プラズマ処理できるユニットを備えた装置である。半導体製造装置１およびプラズマ処理ユニットを行う処理ユニット１０は、図１および図３で説明したものと同じである。また、半導体製造装置１にある搬送室８と処理ユニット１０との間にあるゲートバルブ２０は、図２で説明したものと同じである。
【００４６】
半導体製造装置１の処理ステーション２において、カセット単位で運ばれたウェハＷは、処理ユニット１０、１１、１２、１３を順番に、搬送室８と各処理ユニット１０、１１、１２、１３間を交互に移動しながら全ての処理が施される。搬送室８および各処理ユニット１０、１１、１２、１３は、ウェハ表面の自然酸化膜を防止するために窒素などの不活性ガスをパージした空間であったり、クリーンなワークエリアであったりと、一般雰囲気と異なる雰囲気のエリアであることが多い。特に、処理にプラズマ処理を含む場合、各処理ユニット１０、１１、１２、１３および搬送室８は、大気圧よりも真空状態にあることが多い。
【００４７】
処理ユニット１０では、プラズマ処理が行われる。処理ユニット１０と搬送室８を連結しているゲートバルブ２０は、処理ユニット１０側にゲートバルブ２０ａ、搬送室８側にゲートバルブ２０ｂ、の２段階のゲートバルブで構成され、ゲートバルブ２０ａとゲートバルブ２０ｂとの間は断熱材３０が備えられる。
【００４８】
プラズマ形成時は、処理ユニット１０は高温となり、処理ユニット１０に連結したゲートバルブ２０に熱伝導が起こる。処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａは高温となるが、断熱材３０により熱伝導が遮られる。ゲートバルブ２０ｂは搬送室８と同じ温度であり、搬送室８側への熱伝導がなく、他の処理ユニット１１、１２、１３へ温度の影響もない。ゲートバルブ２０ｂは高温にならず、また、温度変化の影響も受けないので、ゲートバルブ２０ｂに設けたＯリング３４ｂは耐熱性を考慮せずに、シール性を重視してＯリングを選択できる。
【００４９】
ゲートバルブ２０ａに設けたＯリング３４ａは、耐プラズマ性、耐熱性の機能を有するＯリングを選択することで、劣化を防ぎつつ処理ユニット１０のプラズマ雰囲気が搬送室８側へ移動するのを防ぐ。Ｏリング３４ｂは、Ｏリング３４ａによりプラズマ雰囲気から保護され、かつ、断熱材３０により温度による影響も受けず、Ｏリング劣化要因に晒されにくいので、シール性の信頼度が高く、交換頻度も少なくて済む。
【００５０】
プラズマ処理後は、ウェハＷを搬出入のためにゲートバルブ２０を開放すると、高温な反応室４０と低温な搬送室８の間で熱伝導が起こるが、断熱材３０により抑制され、搬送室８側のゲートバルブ２０ｂは搬送室８と同じ温度、通常は室温となる。処理ユニット１０内やゲートバルブ２０内でパーティクルが発生した場合、熱泳動現象により、パーティクルはゲートバルブ２０ｂの内壁付近に付着するので、パーティクルの浮遊が少なく、ウェハＷや処理ユニット１０をクリーンなままに保つことができる。
【００５１】
処理ユニット１０側のＯリング３４ａは、耐プラズマ性、耐熱性を備えるが、Ｏリング３４ｂに比べて交換頻度は高い。ゲートバルブ２０ｂを閉めて処理ユニット１０と搬送室８を遮断し処理ユニット１０を独立した空間として扱えるので、Ｏリング３４ａの交換だけでなく、処理ユニット１０のメンテナンスを行っている時であっても、処理ユニット１１、１２、１３を稼働することができる。
【００５２】
さらに、ゲートバルブ２０の処理ユニット１０側のゲートバルブ２０ａを、処理ユニット１０の雰囲気に接するように置かれた内側のＯリング３４ａと、それを囲うように置かれた外側のＯリング３５ａの２重構造にして、各々に機能を持たせることもできる。耐プラズマ（ラジカル）性、耐熱性、マイクロ波遮断効果のいずれかの機能を備えたＯリングを組み合わせて使うことで、効果的にプラズマ雰囲気を防止できる。
【００５３】
本発明の実施の形態では、処理ユニットで施す処理をプラズマ処理として説明したが、特に限定しない。ただしプラズマＣＶＤ処理、スパッタリング処理など、特に高温真空状態の処理を行う場合に有用である。また、搬送室の周辺にある処理ユニットの数は幾つでもよく、処理ユニットと搬送室の間にあるゲートバルブは少なくとも１つを本発明に係るゲートバルブを用いればよく、全て本発明に係るゲートバルブを用いても構わない。
【００５４】
また、本発明の実施の形態では、ゲートバルブに設けた封止部材をＯリングとして説明しているが、環状のシール部材であればよく、その断面形状は、例えば、中空の円形、Ｄ型、角丸四角形、楕円形などがある。さらに、封止部材の素材についても、実施の形態で挙げたものに限らずに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体製造装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る半導体製造装置のゲートバルブの断面図である。
【図３】半導体製造装置の一部で、プラズマ処理できるユニットの断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態の変形例を示すゲートバルブの断面図である。（ｂ）はゲートバルブの弁体の部分平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    半導体製造装置
８    搬送室
１０、１１、１２、１３    処理ユニット
２０、２０ａ、２０ｂ
２１、２２、２３    ゲートバルブ
３０    断熱材
３４ａ、３４ｂ、３５ａ  Ｏリング
４０    プラズマ処理室（反応室）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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