(57)【要約】【課題】本発明は、弁体加熱用ヒータを真空処理雰囲気と隔離して大気雰囲気中に置くとともに交換可能な構造とすることにより、伝熱効率が良く、弁体の温度制御が十分に可能であり、パーティクルの発生がなく、かつ、ヒータ部分の交換が可能なゲートバルブを提供することを目的とする。                    【解決手段】本発明のゲートバルブは、真空処理装置における真空処理室の開口部を開閉するゲートバルブにおいて、弁体と、該弁体を加熱するための弁体加熱用ヒータと、一方の面に弁体を支持し、他方の面に弁体加熱用ヒータを収納するヒータ収納部を有する弁体支持部材と、該弁体支持部材のヒータ収納部を密閉する蓋と、弁体支持部材を支持するとともに内部に大気と連通する挿通孔を有する弁ロッドとを備え、蓋をＯリングを介して弁体支持部材に着脱可能に固定し、弁体支持部材のヒータ収納部と弁ロッドの挿通孔とを連通する接続通路を弁体支持部材に設けることを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理装置における真空処理室の開口部を開閉するゲートバルブにおいて、弁体と、該弁体を加熱するための弁体加熱用ヒータと、一方の面に弁体を支持し、他方の面に弁体加熱用ヒータを収納するヒータ収納部を有する弁体支持部材と、該弁体支持部材のヒータ収納部を密閉する蓋と、弁体支持部材を支持するとともに内部に大気と連通する挿通孔を有する弁ロッドとを備え、前記蓋をＯリングを介して弁体支持部材に着脱可能に固定し、前記弁体支持部材のヒータ収納部と弁ロッドの挿通孔とを連通する接続通路を弁体支持部材に設けることを特徴とするゲートバルブ。
【請求項２】
弁体加熱用ヒータを面状ヒータで形成し、面状ヒータのヒータエレメントのワット密度を抜熱部付近において大きくして全体が均一な温度に維持されるようにすることを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。
【請求項３】
面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをカシメにより接続することを特徴とする請求項１または請求項２記載のゲートバルブ。
【請求項４】
面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをコネクタにより接続することを特徴とする請求項１または請求項２記載のゲートバルブ。
【請求項５】
弁ロッドの挿通孔内にシ−スヒータを設けることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
【請求項６】
ヒータエレメントの接続端子部とリード線との接続部の位置する蓋の内面側に配線室を設けることを特徴とする請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、半導体装置の製造工程等に用いられる真空処理装置における真空処理室の開口部を開閉するゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程におけるドライエッチング工程やスパッタリング工程やエピタキシャルウェハ形成工程等においては、例えば図４に示すような、複数の真空処理室が接続されたマルチチャンバ構成の真空処理装置が使用される。
図４の真空処理装置３０１は、ウェハＷの搬出入が行われる搬送室３０２の外周に、各種の処理を行う複数の真空処理室３０５が接続可能となっている。ウェハＷの搬送室３０２と各真空処理室３０５との間の移動は、ゲートＧを通じて行われる。ゲートＧの開閉および密封は、図示しないゲートバルブによって行われる。
【０００３】
図４の真空処理装置３０１では、ウェハＷを、搬出入路３０４の搬出入口３０３を通じて図示しない搬送装置によって搬送室３０２内に搬入し、搬送室３０２内に設けられた真空搬送ロボット３０７によって保持する。ウェハＷが真空搬送ロボット３０７によって保持されると、搬出入口３０３を閉じ、搬送室３０２内を真空引きする。このとき、上記の各ゲートバルブは各ゲートを密封した状態となっている。搬送室３０２内の真空引きが完了すると、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、真空搬送ロボット３０７によってウェハＷを所定の真空処理室に搬送する。当該真空処理室において、処理を行うために、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを閉じ、ウェハＷの所定の処理を行う。ウェハＷの所定の処理が完了したら、ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、再度真空搬送ロボット３０７によってウェハＷを当該真空処理室から取出し、搬出入口３０３を通じて真空処理装置３０１外に自動的に搬出される。
【０００４】
上記のような真空処理装置３０１におけるゲートＧを開閉しかつ密封可能なゲートバルブの構造として、例えば、図５および図６に示すような構造が知られている。
図５において、搬送室３０２は、ゲートＧを通じて真空処理室３０５と連通している。このゲートＧの開閉をゲートバルブ２０１によって行うが、ゲートバルブ２０１は、ゲートＧの開閉および密封を行う弁体２０５と、この弁体２０５が一端部に固定され直動可能にかつ所定の軸２０８を中心に傾斜可能に保持されている弁ロッド２０６と、搬送室３０２と弁ロッド２０６との間をシーリングするシールベローズ２０７と、弁ロッド２０６を直動および傾動させる図示しない駆動手段とを有している。
ゲートバルブ２０１は、図５においては、ゲートＧを開いた状態にある。ゲートＧを閉じかつ密封するには、図６に示すように、弁ロッド２０６を直動させて弁体２０５がゲートＧを閉じる位置まで移動し、弁ロッド２０６を軸２０８を中心に傾斜させることにより行う。この結果、弁体２０５がゲートＧの外周に設けられたＯリング２０４を押圧しゲートＧが密封される。
【０００５】
このような構成の真空処理装置では、真空処理時、処理室の内壁には処理による反応生成物が付着する。この反応生成物は壁面から剥がれてパーティクルとなり、これが試料上に付着した場合は試料歩留りを低下させる。これを防止するために、処理室の内壁の温度を１００℃〜２００℃程度に制御する方法がある。しかしながら、上述した如く、処理室と搬送室との境界はゲートバルブで仕切られており、ゲートバルブの弁体表面は処理室よりも低温であるために反応生成物が多く付着する。そして、付着した反応生成物はゲートバルブの開閉動作時に剥離し、試料に付着し易いという問題があった。
【０００６】
このようなパーティクルの試料への付着を低減する加熱処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この加熱処理装置は、処理室内で試料が加熱処理された後、搬送室を通って搬出されるようになっており、搬送室の天井部にヒータが取り付けられている。これにより搬送室内が加熱され、加熱処理後に冷却された処理室の温度と同程度に調温され、搬送室内壁への反応生成物の付着が低減される。
【０００７】
しかしながら、真空処理装置においては、処理雰囲気が真空に近い低圧で、輻射及び搬送室壁面の熱伝達による加熱方法ではゲートバルブを十分に温度制御できないという問題があった。これを改善すべく、真空処理室への試料の搬出入のために開閉動作を行なうゲートバルブにおいて、弁体に弁体を加熱する加熱手段を備えたゲートバルブが提案されている（従来技術１：特許文献２参照。従来技術２：特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開平９−８２７８１号公報
【特許文献２】特開２００１−００４５０５号公報
【特許文献３】特開平１０−１８４９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した特許文献２記載の従来技術１のゲートバルブにおいては、弁体に嵌装されるヒータブロックは処理雰囲気と同じ真空状態に置かれるため、ヒータブロックが究極の断熱空間といわれる真空状態にあることから熱伝導効率が悪く十分に温度制御できないという問題があった。また、ヒータブロックのシースヒータが弁体の稼働に伴い擦れてパーティクルを発生するという問題もあった。
一方、上記した特許文献３記載の従来技術２のゲートバルブにおいては、弁体ホルダに収納された弁体加熱用ヒータは、該弁体加熱用ヒータを覆うシールプレートが弁体ホルダに溶接されているため、ヒータからパーティクルが発生するのを防止できるが、弁体加熱用ヒータを交換することができないという問題を有していた。
【０００９】
本発明は、弁体加熱用ヒータを真空処理雰囲気と隔離して大気雰囲気中に置くとともに交換可能な構造とすることにより、伝熱効率が良く、弁体の温度制御が十分に可能であり、パーティクルの発生がなく、かつ、ヒータ部分の交換が可能なゲート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】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のゲートバルブは、第１に、真空処理装置における真空処理室の開口部を開閉するゲートバルブにおいて、弁体と、該弁体を加熱するための弁体加熱用ヒータと、一方の面に弁体を支持し、他方の面に弁体加熱用ヒータを収納するヒータ収納部を有する弁体支持部材と、該弁体支持部材のヒータ収納部を密閉する蓋と、弁体支持部材を支持するとともに内部に大気と連通する挿通孔を有する弁ロッドとを備え、蓋をＯリングを介して弁体支持部材に着脱可能に固定し、弁体支持部材のヒータ収納部と弁ロッドの挿通孔とを連通する接続通路を弁体支持部材に設けることを特徴としている。
上記第１の特徴において、ヒータ収納部を密閉する蓋をＯリングを介して弁体支持部材に着脱可能に固定することにより、弁体加熱用ヒータが真空処理室と密に隔離されるため、弁体加熱用ヒータのヒータが擦れることによるパーティクルの真空処理室における発生を防止できるばかりか、弁体加熱用ヒータの損傷あるいは寿命による交換が可能になる。
また、大気に連通する弁ロッドの挿通孔と弁体支持部材のヒータ収納部とを連通するための接続通路を設けることにより、弁体加熱用ヒータを大気雰囲気中に置くことができるから、大気を媒体として熱を均等に伝達することができ、熱伝導効率を良好にし、弁体の温度制御を十分に可能とすることができる。さらに、弁体加熱用ヒータのヒータエレメントと電源を接続するリード線、および、弁体温度を計測する熱電対の配線を弁ロッドの挿通孔内に通すことができ、さらに、後記するシースヒータを弁ロッドの挿通孔内に設置することができる。
【００１１】
また、本発明のゲートバルブは、第２に、弁体加熱用ヒータを面状ヒータで形成し、面状ヒータのヒータエレメントのワット密度を抜熱部付近において大きくして全体が均一な温度に維持されるようにすることを特徴としている。
この構成により、弁体の温度分布の向上を図ることができる。
【００１２】
また、本発明のゲートバルブは、第３に、面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをカシメにより接続することを特徴としている。
この構成により、ロー付けやハンダ付けの使用できない耐熱性を要するゲートバルブにおいて、小さな接続空間で、確実な接続を可能とする。
また、本発明のゲートバルブは、第４に、面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをコネクタにより接続することを特徴としている。
この構成により、カシメによる接続よりも少し大きな接続空間を必要とするが、接続および接離の作業を容易にすることができる。
【００１３】
また、本発明のゲートバルブは、第５に、弁ロッドの挿通孔内にシ−スヒータを設けることを特徴としている。
この構成により、抜熱部となる弁ロッド付近の温度を上げることができ、弁体の温度分布をさらに向上させることができる。
【００１４】
また、本発明のゲートバルブは、第６に、ヒータエレメントの接続端子部とリード線との接続部の位置する蓋の内面側に配線室を設けることを特徴としている。
この構成により、蓋内側に設けた配線室の空間を利用して弁体加熱用ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをカシメあるいはコネクタにより接続することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）ヒータ収納部を密閉する蓋をＯリングを介して弁体支持部材に着脱可能に固定することにより、弁体加熱用ヒータが真空処理室と密に隔離されるため、弁体加熱用ヒータのヒータエレメントが擦れることによるパーティクルの真空処理室における発生を防止できるばかりか、弁体加熱用ヒータの損傷あるいは寿命による交換が可能になる。
（２）また、大気に連通する弁ロッドの挿通孔と弁体支持部材のヒータ収納部とを連通するための接続通路を設けることにより、弁体加熱用ヒータを大気雰囲気中に置くことができるから、大気を媒体として熱を均等に伝達することができ、熱伝導効率を良好にし、弁体の温度制御を十分に可能とすることができる。さらに、弁体加熱用ヒータのヒータエレメントと電源に接続されるリード線、および、弁体温度を計測する熱電対の配線を弁ロッドの挿通孔内に通すことができ、さらに、シースヒータを弁ロッドの挿通孔内に設置することができる。
【００１６】
（３）弁体加熱用ヒータを面状ヒータで形成し、面状ヒータのヒータエレメントのワット密度を抜熱部付近において大きくして全体が均一な温度に維持されるようにすることにより、弁体の温度分布の向上を図ることができる。
（４）面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをカシメにより接続することにより、ロー付けやハンダ付けの使用できない耐熱性を要するゲートバルブにおいて、小さな接続空間で、確実な接続を可能とする。
（５）面状ヒータのヒータエレメントの接続端子とリード線とをコネクタにより接続することにより、カシメによる接続よりも少し大きな接続空間を必要とするが、接続および接離の作業を容易にすることができる。
【００１７】
（６）弁ロッドの挿通孔内にシ−スヒータを設けることにより、抜熱部となる弁ロッド付近の温度を上げることができ、弁体の温度分布をさらに向上させることができる。
（７）ヒータエレメントの接続端子部とリード線との接続部の位置する蓋の内面側に配線室を設けることにより、該配線室の空間を利用してヒータエレメントの接続端子とリード線とをカシメあるいはコネクタにより接続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のゲートバルブを実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良を加えうるものである。  
【００１９】
図１は、ゲートバルブの主要部を構成する本発明に係る弁部を示す正面図であり、駆動部およびシールベローズ等は省略している。
図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。
図３は、弁部の構成要素である弁体支持部材を示す正面図である。
図１および図２に示すゲートバルブの弁部１は、真空処理装置における真空処理室の開口部を開閉する弁体２、該弁体を加熱するための弁体加熱用ヒータ３、弁体２を一方の面で支持し、他方の面に弁体加熱用ヒータ３を収納するヒータ収納部５を有する弁体支持部材４、該弁体支持部材４のヒータ収納部５を密閉する蓋６、および、弁体支持部材４を支持するとともに内部に大気と連通する挿通孔８を有する弁ロッド７とを備えている。
【００２０】
弁体２は、Ａｌ合金やステンレス材等の金属材料から形成され、また、その表面の全周にわたってＯリングが装着される。
弁体２は、弁体支持部材４の正面に形成された弁体支持用凹部９に嵌合され、背面側からその四隅をボルト１０により弁体支持部材４に固定され、弁体支持部材４に対して着脱自在となっている。
【００２１】
弁体支持部材４は、熱伝導性の良好な金属材料から形成されており、弁体２より横方向の幅が少し小さく、弁体２が若干横方向に飛び出した形となっている。
弁体支持部材４の背面側には弁体加熱用ヒータ３を収納するヒータ収納部５が形成され、弁体のほぼ全面を裏面側から加熱できるように弁体形状に合わせて矩形状の凹溝に形成されており、その深さは、弁体加熱用ヒータ３の厚さより大きく形成されている。
【００２２】
弁体加熱用ヒータ３は、図１及び２に示すように、面状のヒータからなるもので、その容量は、たとえば、１００Ｖ−１５０Ｗ程度である。なお、図１では、蓋６の一部を切り欠いて弁体加熱用ヒータ３を実線で示している。
面状の弁体加熱用ヒータ３について、マイカヒータを例にして説明するが、これに限らず、シースヒータ、ポリイミドヒータ、ＰＴＣ面状発熱体など、面状の発熱体であればよい。
弁体加熱用ヒータ３には、発熱体として機能する箔状の抵抗体からなるヒータエレメント１１があり、この箔状抵抗体は、例えば、ステンレス鋼、ニッケル系合金等の金属箔にエッチング加工や打ち抜き加工を施すことにより所定の配線パターンに形成されている。本実施の形態では、後記する弁ロッドが弁体支持部材４のほぼ中央部に装着される関係上、弁ロッドの装着される中央部付近が熱の放散されやすい抜熱部となるため、中央部付近の配線パターンの波の間隔および高さを変化させ、ワット密度（本明細書では、消費電力密度を「ワット密度」と表現する。）を大きくすることもできる。
箔状抵抗体からなるヒータエレメント１１の両端には接続端子部１２、１２が連続して形成されており、この接続端子部１２、１２に後述するリード線を介して所定の電圧を印加することによってヒータエレメント１１が発熱する。接続端子部１２、１２は、ヒータエレメント１１の中央部であって、下向きに配置されている。
ヒータエレメント１１の全体と接続端子部１２、１２の一部は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等の有機高分子材料やマイカ材等の無機材料などからなる絶縁材で覆われるが、説明の都合上、透明なものとし、図示していない。
【００２３】
弁体支持部材４のヒータ収納部５に装着された弁体加熱用ヒータ３は蓋６により密閉され、真空処理室の真空雰囲気から隔離されるようになっている。このため、蓋６は、図２に示すように、ヒータ収納部５を形成する矩形状の凹溝に合わせてその中央部が厚く、周辺部が薄い断面形状をしている。蓋６は、その厚い中央部１３がヒータ収納部５に嵌入して弁体加熱用ヒータ３を押圧支持し、薄い周辺部のフランジ部１４には、全周にわたってＯリング１５を装着するための溝が形成され、フランジ部１４が弁体支持部材４のフランジ部１７にＯリング１５を介して係合し、ボルト１６により締め付け固定されることにより、ヒータ収納部５を真空雰囲気から完全に遮断するようになっている。
また、蓋６がボルト１６により固定されることから、弁体加熱用ヒータ３が損傷した場合、あるいは寿命がきた場合には、蓋６を外すことにより弁体加熱用ヒータ３を交換することができる。
なお、弁体加熱用ヒータ３の温度を計測して制御するための熱電対２１は、弁体２の近傍に適宜設置されるものであるが、図２では、弁体加熱用ヒータ３と弁体２との間に位置するようにして弁体支持部材４に設けられている。
【００２４】
弁体支持部材４を支持する弁ロッド７は、金属材料からロッド状に形成され、一端が弁体支持部材４の端面の中央部に接続され略Ｔ字状を形成するように溶接等で固着されている。弁ロッド７内部には、図２に示すように、その中心部に大気に連通する挿通孔８が形成されている。挿通孔８は、弁体加熱用ヒータ３に電力を供給するためのリード線２０および熱電対２１に接続される熱電対線２２を通すとともにヒータ収納部５を大気に連通させるための機能を有している。また、弁ロッド７を加熱して弁体加熱用ヒータ３の抜熱部付近からの熱放散を低減させるため、挿通孔８の入り口部から半分程度までシースヒータ２３が内装されており、そのため、挿通孔８の入り口部から半分程度までは径が大きく形成されている。この大径部にシースヒータ２３がリード線２０および熱電対線２２を巻くようにしてコイル状に装着されている。このシースヒータ２３部分にも図示していないが熱電対を設けている。挿通孔８の断面形状は、円形、楕円形あるいは矩形等、適宜必要に応じて選択されものであり、軸方向の断面形状も変化させてもよい。
なお、符号２４はシースヒータのリード線である。
【００２５】
弁体支持部材４には、弁体加熱用ヒータ３のリード線２０および熱電対２１の熱電対線２２を通すとともにヒータ収納部５を大気に連通させるため、弁ロッド７の挿通孔８
と対応する位置に連通孔２５が形成されており、該連通孔２５の他端はヒータ収納部５の凹溝下部に連通している。図１および３では、連通孔２５は、２つにセパレートされて示されているが、２つの連通孔をまとめて１つにしてもよい。
【００２６】
ヒータエレメント１１の接続端子部１２、１２とリード線２０の接続部との接続部の位置する蓋６の内面側には、ヒータエレメント１１の接続端子部１２、１２とリード線２０とをカシメ接続１８あるいはコネクタ接続させるための接続空間としての配線室２６が形成されている。この配線室２６は、蓋の内側からその厚みを削るようにして所定の大きさにわたって形成されるものである。
ヒータエレメント端子１２とリード線２０との接続は、耐熱性があり、また、わずかな空間で接続可能なカシメ接続１８が優れている。一方、接続空間はカシメに比べて少し大きくなるが接続および離接作業の利便性からはコネクタによる接続も有力である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ゲートバルブの主要部を構成する本発明に係る弁部を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】弁部の構成要素である弁体支持部材を示す正面図である。
【図４】マルチチャンバ構成の真空処理装置を説明する斜視図である。
【図５】ゲートバルブの構造および動作を説明する図である。
【図６】ゲートバルブの構造および動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    ゲートバルブの弁部  
２    弁体  
３    弁体加熱用ヒータ  
４    弁体支持部材  
５    ヒータ収納部  
６    蓋
７    弁ロッド
８    挿通孔
９    弁体支持用凹部
１０  ボルト  
１１  ヒータエレメント  
１２  接続端子部  
１３  蓋中央部  
１４  蓋のフランジ部
１５  Ｏリング
１６  ボルト
１７  弁体支持部材のフランジ部
１８  カシメ接続
２０  リード線  
２１  熱電対  
２２  熱電対線
２３  シースヒータ
２４  シースヒータのリード線
２５  連通孔  
２６  配線室  
【図１】
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【図２】
2009204137.tif 000004
【図３】
2009204137.tif 000005
【図４】
2009204137.tif 000006
【図５】
2009204137.tif 000007
【図６】
2009204137.tif 000008