特許 5806827 ゲートバルブ装置及び基板処理装置並びにその基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5806827

(24)【登録日】2015年9月11日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】ゲートバルブ装置及び基板処理装置並びにその基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20151021BHJP

   F16K 51/02 20060101ALI20151021BHJP

   F16K 3/18 20060101ALI20151021BHJP

   F16K 49/00 20060101ALI20151021BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20151021BHJP

   F16J 15/52 20060101ALI20151021BHJP

   H01L 21/285 20060101ALI20151021BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/44 F

   F16K51/02 B

   F16K3/18 A

   F16K49/00 B

   F16J15/10 C

   F16J15/52 Z

   H01L21/285 C

【請求項の数】7

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2011-61636(P2011-61636)

(22)【出願日】2011年3月18日

(65)【公開番号】特開2012-197476(P2012-197476A)

(43)【公開日】2012年10月18日

【審査請求日】2014年2月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120075

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 浩明

(72)【発明者】

【氏名】山本 薫

(72)【発明者】

【氏名】原 正道

(72)【発明者】

【氏名】宮下 哲也

【審査官】 田中 則充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１２４７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１９８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２４７４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０３７１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７９３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２５８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３１５９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３０１７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２７２６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−１９６１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０１３１４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９８０６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｆ１６Ｊ １５／１０

Ｆ１６Ｊ １５／５２

Ｆ１６Ｋ ３／１８

Ｆ１６Ｋ ４９／００

Ｆ１６Ｋ ５１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，このホットウォールチャンバに対して基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバと，これらのチャンバの間に設けられるゲートバルブ装置とを備えた基板処理装置であって，
前記ゲートバルブ装置は，
前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，
前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度を保持することが要求される方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，
前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにし，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることを特徴とする基板処理装置。

【請求項2】

前記弁体に取り付けられた昇降軸と，
前記昇降軸の下方を覆うように設けられ，前記昇降軸の昇降動作に応じて伸縮自在に構成されたベローズと，
前記ベローズを加熱するベローズヒータと，
を備えることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記弁体は，弁体本体と，この弁体本体をリンク機構によって支持し，前記昇降軸が取り付けられる弁体支持部とからなり，
前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口に対向する位置で前記昇降動作を規制することによって前記リンク機構を介して前記弁体本体を前記基板搬出入口に押し当てる方向に移動させる弁体規制部材を設け，
前記弁体規制部材を前記連通孔を塞がない位置に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

基板に対してプロセス処理を行う複数のプロセスチャンバをそれぞれゲートバルブ装置を介して接続し，前記各プロセスチャンバに対して前記ゲートバルブ装置を介して前記基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバを備えた基板処理装置であって，
前記複数のプロセスチャンバは，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，高真空雰囲気で前記プロセス処理を行う減圧可能な高真空チャンバとを含み，
少なくとも前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバとの間のゲートバルブ装置は，前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，前記トランスファチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのトランスファチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにし，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることを特徴とする基板処理装置。

【請求項5】

基板に対してプロセス処理を行う複数のプロセスチャンバをそれぞれゲートバルブ装置を介して接続し，前記各プロセスチャンバに対して前記ゲートバルブ装置を介して前記基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバを備えた基板処理装置であって，
前記各プロセスチャンバは，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなり，高真空雰囲気で前記プロセス処理を行う減圧可能な高真空ホットウォールチャンバであり，
前記ゲートバルブ装置は，前記高真空ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度が要求される方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，
前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにし，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることを特徴とする基板処理装置。

【請求項6】

チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，このホットウォールチャンバに対して基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバとの間に設けられるゲートバルブ装置であって，
前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，
前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度を保持したい方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，
前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにし，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることを特徴とするゲートバルブ装置。

【請求項7】

チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，このホットウォールチャンバに対して前記基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバと，これらのチャンバの間に設けられるゲートバルブ装置とを備えた基板処理装置の基板処理方法であって，
前記ゲートバルブ装置は，前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度を保持することが要求される方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するように構成し，
前記基板処理方法は，前記２重シール構造によってシールするチャンバを高真空雰囲気に保持する際には，そのチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることを特徴とする基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は，半導体ウエハ，液晶基板，太陽電池パネル用基板などの基板に対してプロセス処理を行うプロセスチャンバとトランスファチャンバとの間に設けられるゲートバルブ装置及びこれを備えた基板処理装置並びにその基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程においては，真空度の異なる圧力雰囲気のチャンバ間において半導体ウエハなどの基板を搬送する必要がある。このような基板搬送は，各チャンバの圧力差を少なくする圧力調整をした上でチャンバの側壁に設けられた基板搬出入口を介して行われる。この基板搬送の前後において基板搬出入口を気密に封止するために，これらのチャンバ間にゲートバルブ装置が設けられている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１には基板の処理を行うプロセスチャンバと，基板の搬出入を行うトランスファチャンバとの間に設けられるゲートバルブ装置が開示されている。このようなゲートバルブでは，各チャンバとゲートバルブ装置との間には１つのシール部材が基板搬出入口を囲むように設けられ，大気が入り込まないように気密にシールされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−３２４０３２号公報

【特許文献2】特開平０６−２４７４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところが，このようなゲートバルブ装置に設けられるシール部材は，例えばフッ素系樹脂からなるＯリングで構成されるので，加熱されるとシール機能が低下して大気を透過してしまう。特にプロセスチャンバ内で基板を加熱して成膜処理やアニールを行う場合のようにチャンバ側壁が加熱されるホットウォールチャンバでは，その熱がゲートバルブ装置にも伝熱するので，プロセスチャンバ側のシール部材のみならず，トランスファチャンバ側のシール部材まで加熱されてシール機能が低下してしまう。

【0006】

このように，シール部材を大気が透過してしまうと，その大気は基板搬出入口からチャンバ内に入り込むため，そのチャンバ内の圧力が高くなり，目標の真空度を保持できなくなってしまうという問題がある。この場合，チャンバ内圧力の真空度が低い場合（圧力が高い場合）にはその圧力変動も無視できる程度であるが，例えば１０^−６Ｔｏｒｒオーダーより低い圧力では，その真空度が高くなるほど（圧力が低くなるほど）シール部材から侵入する大気も多くなり，そのチャンバ内の圧力変動も無視できなくなってくる。さらに１０^−７Ｔｏｒｒオーダーより低い圧力では，加熱されるＯリングの温度が常温を超えれば１００℃以下の比較的低い温度でもチャンバ内の圧力を保持できなくなってくる。

【0007】

ところで，特許文献２には，腐食性ガスを導入する密閉された処理容器とこれを開閉可能な蓋との間に適用されるシール構造であって，１つのシール部材では腐食性ガスによって劣化し易くなるので，金属面で覆われた第１シールとその外側のゴム製Ｏリングからなる第２シールで２重にシールし，これらの間の隙間を処理容器内と連通する連通孔を設けることで，シール部材の劣化を少なくするものが記載されている。

【0008】

ところが，この特許文献２は，密閉された１つの処理容器（プロセスチャンバ）と蓋とに適用されるものであり，特許文献１のような２つのチャンバ間に設けられるゲートバルブ装置とは構成も事情も異なり，そのまま適用できるものではない。もし仮にプロセスチャンバに適用したとしても，プロセスチャンバの熱によってトランスファチャンバ側のシール部材が加熱されれば，そのシール機能が低下するのでトランスチャンバへの大気の侵入は依然として防ぐことができない。

【0009】

しかも，特許文献２の第１，第２シール間に設けられた連通孔は，単に第１，第２シール間の圧力を処理容器内と同圧にすることによって，処理容器内の腐食性ガスが第１，第２シール間に入り込んで第１，第２シールを劣化させることを防ぐものであって，処理容器自体の圧力を保持するためのものではない。

【0010】

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，基板搬出口をシールするシール部材が加熱されても，より高い真空度を保持することが要求される方のチャンバ内にはそのシール部材から大気が侵入しないようにすることで，そのチャンバ内の所定の真空圧力を保持できるようにした基板処理装置等を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，このホットウォールチャンバに対して基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバと，これらのチャンバの間に設けられるゲートバルブ装置とを備えた基板処理装置であって，前記ゲートバルブ装置は，前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度を保持することが要求される方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにしたことを特徴とする基板処理装置が提供される。

【0012】

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，このホットウォールチャンバに対して基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバとの間に設けられるゲートバルブ装置であって，前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度を保持したい方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにしたことを特徴とするゲートバルブ装置が提供される。

【0013】

このような本発明によれば，高い真空度を保持したいチャンバを減圧するときには，そのチャンバ側の基板搬出入口を弁体で閉塞する。このとき，他方のチャンバ側の基板搬出入口は開放されたままゲートバルブ装置に連通している。このため，たとえ第１，第２シール部材がホットウォールチャンバからの熱により加熱されてシール機能が低下し大気が透過しても，その大気は連通孔からゲートバルブ装置内に入り込み，基板搬出入口から他方のチャンバに流れ，そのチャンバによって排気することができる。これにより，外側の第２シール部材を透過して入り込んだ大気が高い真空度を保持したい方のチャンバ側に入り込まないようにすることができるので，そのチャンバの圧力が高くなることを防止でき，所定の真空圧力を保持することができる。

【0014】

また，上記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を前記弁体で閉塞し，他方のチャンバとの基板搬出入口は開成したままその他方のチャンバを減圧することで，前記シール部材間の隙間を前記連通孔を介して前記他方のチャンバにより真空引きすることが好ましい。このように，第１，第２シール部材間の隙間を他方のチャンバにより真空引きすることで，たとえ外側の第２シール部材を大気が透過しても，第１シール部材を透過して高い真空度を保持したい方のチャンバ内に入り込むことを効果的に防止できる。

【0015】

また，上記弁体に取り付けられた昇降軸と，前記昇降軸の下方を覆うように設けられ，前記昇降軸の昇降動作に応じて伸縮自在に構成されたベローズと，前記ベローズを加熱するベローズヒータと，を設けてもよい。これによれば，例えばホットウォールチャンバで基板を処理するために供給される処理ガスがそのチャンバの基板搬出入口からゲートバルブ装置内に入り込んでも，ベローズの表面に付着することを防止することができる。これにより，パーティクルの発生を防止できる。

【0016】

また，上記弁体は，弁体本体と，この弁体本体をリンク機構によって支持し，前記昇降軸が取り付けられる弁体支持部とからなり，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口に対向する位置で前記昇降動作を規制することによって前記リンク機構を介して前記弁体本体を前記基板搬出入口に押し当てる方向に移動させる弁体規制部材を設け，前記弁体規制部材を前記連通孔を塞がない位置に配置してもよい。これによれば，弁体規制部材によって連通孔が塞がることもないので，そのような連通孔から大気を効率よくプロセスチャンバ側に排気させることができる。

【0017】

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板に対してプロセス処理を行う複数のプロセスチャンバをそれぞれゲートバルブ装置を介して接続し，前記各プロセスチャンバに対して前記ゲートバルブ装置を介して前記基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバを備えた基板処理装置であって，前記複数のプロセスチャンバは，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなる減圧可能なホットウォールチャンバと，高真空雰囲気で前記プロセス処理を行う減圧可能な高真空チャンバとを含み，少なくとも前記ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバとの間のゲートバルブ装置は，前記ホットウォールチャンバとの基板搬出入口と，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を有する筐体を備え，前記トランスファチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのトランスファチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記トランスファチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにしたことを特徴とする基板処理装置が提供される。

【0018】

このような本発明によれば，高い真空度を保持したいトランスファチャンバを減圧するときには，そのトランスファチャンバ側の基板搬出入口を弁体で閉塞する。このとき，ホットウォールチャンバ側の基板搬出入口は開放されたままゲートバルブ装置に連通している。このため，たとえ第１，第２シール部材がホットウォールチャンバからの熱により加熱されてシール機能が低下し大気が透過しても，その大気は連通孔からゲートバルブ装置内に入り込み，基板搬出入口からホットウォールチャンバに流れ，そのチャンバによって排気することができる。これにより，外側の第２シール部材を透過して入り込んだ大気が高い真空度を保持したいトランスファチャンバ側に入り込まないようにすることができるので，トランスファチャンバの圧力が高くなることを防止でき，所定の真空圧力を保持することができる。

【0019】

上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板に対してプロセス処理を行う複数のプロセスチャンバをそれぞれゲートバルブ装置を介して接続し，前記各プロセスチャンバに対して前記ゲートバルブ装置を介して前記基板を搬出入する搬送アーム機構を有する減圧可能なトランスファチャンバを備えた基板処理装置であって，前記各プロセスチャンバは，チャンバ側壁の温度が常温よりも高くなり，高真空雰囲気で前記プロセス処理を行う減圧可能な高真空ホットウォールチャンバであり，前記ゲートバルブ装置は，前記高真空ホットウォールチャンバと前記トランスファチャンバのうち，より高い真空度が要求される方のチャンバの側壁と前記筐体の側壁との間は，そのチャンバとの基板搬出入口を第１シール部材とその外側の第２シール部材により囲んで２重シール構造とし，これらシール部材間の隙間を前記筐体の内部空間に連通する少なくとも１つの連通孔を前記筐体の側壁に設け，前記２重シール構造によってシールするチャンバとの基板搬出入口を，前記筐体内を昇降自在な弁体によって開閉するようにしたことを特徴とする基板処理装置が提供される。

【0020】

このような本発明によれば，トランスファチャンバに高真空ホットウォールチャンバが接続されている場合に，その間に設けるゲートバルブ装置については，上記のように構成することによって，高い真空度を保持したいチャンバを減圧するときには，そのチャンバ側の基板搬出入口を弁体で閉塞する。このとき，他方のチャンバ側の基板搬出入口は開放されたままゲートバルブ装置に連通している。このため，たとえ第１，第２シール部材が高真空ホットウォールチャンバからの熱により加熱されてシール機能が低下し大気が透過しても，その大気は連通孔からゲートバルブ装置内に入り込み，基板搬出入口から他方のチャンバに流れ，そのチャンバによって排気することができる。これにより，外側の第２シール部材を透過して入り込んだ大気が高い真空度を保持したい方のチャンバ側に入り込まないようにすることができるので，そのチャンバの圧力が高くなることを防止でき，所定の真空圧力を保持することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば，基板搬出口をシールするシール部材が加熱されても，より高い真空度を保持することが要求される方のチャンバ内には大気が侵入しないようにすることができ，これによりそのチャンバ内の真空圧力を保持できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の実施形態にかかるゲートバルブ装置を適用可能な基板処理装置の概略構成を示す図である。

【図2】図１に示す基板処理装置においてホットウォールチャンバを備えるチャンバ構成例を説明するための断面図である。

【図3】コールドウォールチャンバに接続されるゲートバルブに適用される比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０の概略構成を示す断面図である。

【図4】比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０をホットウォールチャンバに接続されるゲートバルブに適用した場合の構成と作用を説明するための断面図である。

【図5】フッ素系ゴム（ＦＫＭ）からなるＯリングの温度とそのときに保持可能なチャンバ内圧力をグラフにしたもの

【図6】ホットウォールチャンバに接続されるゲートバルブに適用される本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１の概略構成を示す断面図である。

【図7】図６に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の作用説明図である。

【図8】本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１の効果を確認した実験結果をグラフにした図であって，プロセスチャンバの側壁温度とトランスファチャンバ内圧力との関係を示すものである。

【図9】本実施形態の変形例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ２の概略構成を示す断面図である。

【図10】図９に示すゲートバルブ装置ＧＶ２の作用説明図である。

【図11】本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１の他の構成例を示す断面図である。

【図12】図１１に示すトランスファチャンバにおけるゲートバルブ装置ＧＶ１との接続面の正面図である。

【図13A】図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の動作説明図であって，弁体を待機位置まで下降させた場合を示すものである。

【図13B】図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の動作説明図であって，弁体を上昇させて弁体規制部材に当接した場合を示すものである。

【図13C】図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の動作説明図であって，弁体が基板搬出入口を閉塞した場合を示すものである。

【図14】図１に示す基板処理装置１００において，本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１が適用されるチャンバ構成の具体例を示す図である。

【図15】図１４に示すＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバの概略構成を説明するための断面図である。

【図16】図１４に示すゲートバルブ２００Ｂに図６に示すゲートバルブ装置ＧＶ１を適用した場合の作用を説明するための断面図であって，さらにベローズヒータを設けた場合である。

【図17】図１４に示すゲートバルブ２００Ｂに図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１を適用した場合の作用を説明するための断面図であって，さらにベローズヒータを設けた場合である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお，本明細書中１Ｔｏｒｒは（１０１３２５／７６０）Ｐａとする。

【0024】

（基板処理装置の構成例）
先ず，本発明の実施形態にかかるゲートバルブ装置を適用可能な基板処理装置の構成例について図面を参照しながら説明する。図１は，実施形態にかかる基板処理装置の概略構成を示す断面図である。図１に示す基板処理装置１００は，ウエハＷに対して所定のプロセス処理（例えば成膜処理，アニール処理など）を行う複数（例えば４つ）のプロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄをトランスファチャンバ（共通搬送室）３００の周りにゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄを介して接続してなるプロセスモジュール（真空処理ユニット）１１０と，このプロセスモジュール１１０に対してウエハＷをロード又はアンロードするローダモジュール（搬送ユニット）１２０とを備える。なお，プロセスチャンバの数は，図１に示す場合に限られるものではない。

【0025】

各プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄとトランスファチャンバ３００はその内部を所定の真空圧力に減圧できるように構成されており，ローダモジュール１２０は大気圧雰囲気のローダチャンバ１３０により構成されている。

【0026】

ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄは，トランスファチャンバ３００の側壁に形成された基板搬出入口（図１では図示省略）と，各プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄの側壁に形成された基板搬出入口（図１では図示省略）との間を開閉するものである。ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄと各チャンバ２００Ａ〜２００Ｄ，３００の側壁との間は減圧時に各基板搬出入口から大気が侵入しないようにＯリングなどのシール部材（図１では図示省略）で気密にシールされている。これら基板搬出入口とそのシール構造については後述する。

【0027】

トランスファチャンバ３００には，真空雰囲気のプロセスモジュール１１０と大気圧雰囲気のローダモジュール１２０との間の圧力調整を行う２つのロードロックチャンバ１４０がそれぞれゲートバルブ１４２を介して接続されている。各ロードロックチャンバ１４０はそれぞれ，ローダチャンバ１３０にゲートバルブ１４４を介して接続されている。

【0028】

トランスファチャンバ３００内には，ウエハＷを搬送するトランスファアーム機構３０４が設けられている。トランスファアーム機構３０４は旋回及び伸縮自在な２つのトランスファアーム３０６を備え，処理済ウエハＷと処理前ウエハＷを交換するように搬出入することができる。このようなトランスファアーム機構３０４によって，各ロードロックチャンバ１４０及びプロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄに対してウエハＷを搬出入する。

【0029】

ローダチャンバ１３０には，複数（例えば２５枚）のウエハＷが収容されたカセット容器１２２Ａ〜１２２Ｃをセットする複数のカセット台１２４Ａ〜１２４Ｃと，ウエハＷの位置決め装置としてのオリエンタ（プリアライメントステージ）１２６が設けられている。

【0030】

ローダチャンバ１３０内には，ウエハＷを搬送するローダアーム機構１３２が設けられている。ローダアーム機構１３２は，旋回及び伸縮自在な２つのローダアーム１３４を備え，処理済ウエハＷと処理前ウエハＷを交換するように搬出入することができる。また，ローダアーム機構１３２は，ローダチャンバ１３０内を水平移動できるように構成されている。このようなローダアーム機構１３２によって，各カセット容器１２２Ａ〜１２２Ｃとの間でウエハＷを搬出入するとともに，オリエンタ１２６及び各ロードロックチャンバ１４０との間でウエハＷを搬出入する。

【0031】

基板処理装置１００には，制御部（全体制御装置）１５０が接続されており，この制御部１５０によって各プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄ，トランスファチャンバ３００，各ロードロックチャンバ１４０，ローダチャンバ１３０，各ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄ，１４２，１４４などが制御されるようになっている。

【0032】

さらに，制御部１５０には，基板処理装置１００で実行される各種処理（ウエハＷに対する成膜処理などのプロセス処理，ウエハＷの搬送制御など）を制御部１５０の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要な処理条件（レシピ）などが記憶された図示しない記憶部が接続されている。

【0033】

これらのプログラムや処理条件はハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部の所定位置にセットするようになっていてもよい。制御部１５０は，所望のプログラム，処理条件を上記記憶部から読み出して各部を制御することで，基板処理装置１００での所望の処理を実行する。

【0034】

このような基板処理装置１００において，ウエハＷのプロセス処理を行う際には，ローダアーム機構１３２によってカセット容器１２２Ａ〜１２２ＣのいずれかからウエハＷが搬出されてオリエンタ１２６まで搬送される。そして，オリエンタ１２６で位置決めされたウエハＷは，オリエンタ１２６から搬出されて一方のロードロックチャンバ１４０へ搬入される。このとき，そのロードロックチャンバ１４０に必要なすべての処理が完了した処理完了ウエハＷがあれば，その処理完了ウエハＷを搬出してから，未処理ウエハＷを搬入する。

【0035】

ロードロックチャンバ１４０へ搬入されたウエハＷは，トランスファアーム機構３０４によってロードロックチャンバ１４０から搬出され，プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄのうち，そのウエハＷを処理するチャンバに搬入されて所定のプロセス処理が実行される。そして，そのプロセスチャンバでの処理が完了した処理済ウエハＷはトランスファアーム機構３０４によって搬出される。このとき，そのウエハＷが連続して他のプロセスチャンバでの処理が必要な場合には，次の処理を行うプロセスチャンバへウエハＷを搬入し，次のプロセス処理が実行される。

【0036】

そして，必要なすべてのプロセス処理が完了した処理完了ウエハは，他方のロードロックチャンバ１４０へ戻される。ロードロックチャンバ１４０へ戻された処理済ウエハＷは，ローダアーム機構１３２によって元のカセット容器１２２Ａ〜１２２Ｃに戻される。

【0037】

このような基板処理装置１００においては，ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄは閉成しており，プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄのいずれかとトランスファチャンバ３００との間でウエハＷの搬出入を行う場合にそのプロセスチャンバのゲートバルブだけ開成するようになっている。

【0038】

ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄのいずれかを開成する場合には，パーティクルの巻上げ防止などのため，各プロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄとトランスファチャンバ３００との間で大きな圧力差が生じないようにする必要がある。このため，ゲートバルブ４００Ａ〜４００Ｄを開成する前に，トランスファチャンバ３００内の真空圧力がウエハＷを搬出入するプロセスチャンバの真空圧力とほぼ同等になるように調整する。例えばプロセスチャンバ２００Ａが高真空でウエハＷの処理を行う高真空チャンバの場合には，そのプロセスチャンバ２００ＡとウエハＷの搬出入を行う場合にはトランスファチャンバ３００も高真空に保持する必要がある。

【0039】

ところが，プロセスチャンバ２００Ｂ〜２００Ｄの少なくとも１つが，チャンバ側壁が常温（略２５℃）よりも高くなるホットウォールチャンバである場合には，その熱がゲートバルブ４００Ｂ〜２００Ｄまで伝達するので，基板搬出入口をシールするシール部材まで加熱されてしまう。このシール部材がフッ素系ゴムなどのＯリングで構成されるので，シール効果が低下して大気を透過してしまう虞がある。

【0040】

このとき，シール構造やゲートバルブの構成によってはシール部材を透過した大気が基板搬出入口から侵入してしまい，トランスファチャンバ３００内の真空圧力やプロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄの真空圧力が上昇して，所定の真空圧力を保持できなくなる不具合が生じる虞がある。

【0041】

（ホットウォールチャンバを含むチャンバ構成例）
上述したようにプロセスチャンバ２００Ｂ〜２００Ｄの少なくとも１つがホットウォールチャンバである場合に生じる不具合について，具体的なチャンバ構成例を挙げながらより詳細に説明する。ここでは，図１に示す基板処理装置１００のプロセスチャンバにおいて，チャンバ側壁が常温（略２５℃）より高くなるホットウォールチャンバと，チャンバ側壁が常温又はそれよりも低い温度になるコールドウォールチャンバとが混在する場合のチャンバ構成例を挙げる。

【0042】

図２はホットウォールチャンバを含むチャンバ構成例を説明するための図であり，図１に示すプロセスチャンバ２００Ａを高真空の圧力雰囲気でウエハＷの処理を行うコールドウォールチャンバとし，プロセスチャンバ２００Ｂをプロセスチャンバ２００Ａよりも低い真空度の圧力雰囲気でウエハＷの処理を行うホットウォールチャンバとした場合である。

【0043】

図２に示すプロセスチャンバ２００Ａは，高真空度例えば１×１０^−９〜１×１０^−７Ｔｏｒｒ程度の到達圧力が要求される物理気相成長法（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を行う高真空ＰＶＤチャンバとして構成される。このようなＰＶＤ処理としては例えばＴｉ膜，Ｃｕ膜などをウエハＷ上に成膜する成膜処理が挙げられる。

【0044】

図２に示すプロセスチャンバ２００Ｂは，それよりも低い真空度例えば１×１０^−６〜１×１０^−３Ｔｏｒｒ程度の到達圧力が要求される化学気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるＣＶＤチャンバとして構成される。このようなＣＶＤ処理としては，例えばＲｕ，Ｈｆ等をウエハＷ上に成膜する成膜処理が挙げられる。

【0045】

このようなプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂのガス導入系および排気系の配管構成について図２を参照しながら説明する。図２に示すようにプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂにはそれぞれ，各チャンバ２００Ａ，２００Ｂ内へ成膜ガスなどの処理ガスの他，例えばＡｒガス，Ｎｅガス，Ｈｅガス，Ｎ_２ガス，Ｈ_２ガス，ＣＯガスなどウエハＷのプロセス処理に応じて必要なガスを導入可能なガス導入系２１０Ａ，２１０Ｂ，および各チャンバ２００Ａ，２００Ｂ内を排気するための排気系２２０Ａ，２２０Ｂが設けられている。

【0046】

ガス導入系２１０Ａ，２１０Ｂはそれぞれ，例えばガス供給源２１２Ａ，２１２Ｂをマスフローコントローラ２１４Ａ，２１４Ｂとガス導入バルブ２１６Ａ，２１６Ｂを介してプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂに接続して構成される。ガス供給源２１２Ａからプロセスチャンバ２００Ａへ導入されるガスとしては，Ｔｉ膜成膜の場合にはＴｉＣｌ_４ガス，Ａｒガスなどが挙げられる。

【0047】

ガス供給源２１２Ｂからプロセスチャンバ２００Ｂへ導入されるガスとしては，Ｒｕ膜成膜の場合には常温で固体のＲｕ錯体（例えばＲｕ_３（ＣＯ）_１２：ルテニウムカルボニウム）を加熱気化させたガス，これを気化させる際に用いるキャリアガス（例えばＣＯガス），希釈ガス（例えばＡｒガス，Ｎ_２ガス）などが挙げられる。なお，ガス導入系２１０Ａ，２１０Ｂは図２に示す構成に限られるものではない。

【0048】

排気系２２０Ａ，２２０Ｂはそれぞれ，例えば真空ポンプ２２２Ａ，２２２Ｂを圧力調整バルブ２２４Ａ，２２４Ｂを介してプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂに接続して構成される。真空ポンプ２２２Ａ，２２２Ｂは例えばターボ分子ポンプなどの主ポンプとこの主ポンプの排気側に接続されるドライポンプなどの補助ポンプで構成される。例えば補助ポンプによってチャンバ２００Ａ，２００Ｂ内を一定の真空度まで排気する粗引き排気を行い，主ポンプによってチャンバ２００Ａ，２００Ｂ内を更に高い真空度にまで排気する本引き排気を行う。

【0049】

なお，圧力調整バルブ２２４Ａ，２２４ＢはＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブで構成してもよい。これによれば，プロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂの内部にガス導入系２１０Ａ，２１０Ｂから所定のガスが導入されたときにその内部の圧力が目標のレベルに維持されるように，自動的にバルブ弁の開度を変化させて排気コンダクタンスを調整することができる。

【0050】

また，高真空度の圧力が要求されるプロセスチャンバ２００Ａの真空ポンプ２２２Ａについてはクライオポンプを組み込むようにしてもよい。主ポンプ及び補助ポンプとともにクライオポンプを作動させることによって，チャンバ２００Ａ内をより高い真空度に調整することができる。

【0051】

図２に示すトランスファチャンバ３００は，高い真空度が要求されるＰＶＤチャンバであるプロセスチャンバ２００Ａが接続されているので，これとの間でウエハＷを搬出入する際には，プロセスチャンバ２００Ａの圧力に合わせて高い真空度の圧力を維持することが要求される。

【0052】

このようなトランスファチャンバ３００のガス導入系および排気系にかかる配管構成について説明する。チャンバ３００内へパージガスなど所定のガスを導入可能なガス導入系３１０，チャンバ３００内を排気するための排気系３２０が設けられている。

【0053】

ガス導入系３１０は例えばガス供給源３１２をマスフローコントローラ３１４とガス導入バルブ３１６を介してトランスファチャンバ３００に接続して構成される。ガス供給源３１２からトランスファチャンバ３００へ導入されるガスの例としては，パージガスや圧力調整ガスとして用いられるＡｒガス，Ｎｅガス，Ｈｅガス，Ｎ_２ガスなど不活性ガスが挙げられる。なお，ガス導入系３１０は図２に示す構成に限られるものではない。

【0054】

排気系３２０は例えば真空ポンプ３２２を圧力調整バルブ３２４を介してトランスファチャンバ３００に接続して構成される。真空ポンプ３２２は例えばターボ分子ポンプなどの主ポンプとこの主ポンプの排気側に接続されるドライポンプなどの補助ポンプで構成される。例えば補助ポンプによってトランスファチャンバ３００内を一定の真空度まで排気する粗引き排気を行い，主ポンプによってトランスファチャンバ３００内を更に高い真空度にまで排気する本引き排気を行う。これによれば，トランスファチャンバ３００内の圧力は，例えば１×１０^−９〜１×１０^−６Ｔｏｒｒ程度の高い真空圧力までも減圧することができる。

【0055】

なお，このような高真空度の圧力が要求されるトランスファチャンバ３００の真空ポンプ２２２Ａについても，上記プロセスチャンバ２００Ａの場合と同様にクライオポンプを組み込むようにしてもよい。主ポンプ及び補助ポンプとともにクライオポンプを作動させることによって，チャンバ２００Ａ内をより高い真空度に調整することができる。

【0056】

このようなプロセスチャンバ２００Ａにて例えばＰＶＤによるＴｉ膜成膜処理又はＣｕ膜成膜処理を行う場合には，チャンバ内を例えば１×１０^−８Ｔｏｒｒの高真空雰囲気にし，ウエハＷを加熱しながら成膜ガスを供給してＰＶＤ−Ｔｉ膜又はＰＶＤ−Ｃｕ膜を成膜する。また，プロセスチャンバ２００Ｂにて例えばＣＶＤによるＲｕ膜成膜処理を行う場合には，チャンバ内を例えば１×１０^−６Ｔｏｒｒの高真空雰囲気にし，ウエハＷを加熱しながら成膜ガスを供給してＣＶＤ−Ｔｉ膜又はＰＶＤ−Ｃｕ膜を成膜する。

【0057】

このようにプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂはともにウエハを加熱して処理を行うものであるため，いずれのチャンバ側壁も加熱されることになる。ところが，プロセスチャンバ２００Ａでは，常温で固体ではない成膜原料を用いるので，チャンバ壁を２０℃程度に冷却することでコールドウォールチャンバとすることができる。

【0058】

これに対して，プロセスチャンバ２００Ｂでは，常温で固体の成膜原料（Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２）を気化させて用いるので，チャンバ壁を冷却してしまうと，その内側に成膜原料が凝固して付着してしまう虞があるため，チャンバ側壁を冷却できない。このため，例えばチャンバ側壁は８０℃以上の温度に加熱されるのでホットウォールチャンバとなる。

【0059】

ここで，これらのプロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂに接続されるゲートバルブ４００Ａ，２００Ｂとそのシール構造について比較例を挙げながら説明する。図３，図４は比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０の概略構成を示す断面図である。図３は比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０をコールドウォールチャンバのゲートバルブ４００Ａに適用した場合であり，図４は比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０をホットウォールチャンバのゲートバルブ４００Ｂに適用した場合である。

【0060】

比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０は例えば図３に示すように構成される。すなわち，図３に示すゲートバルブ装置ＧＶ０はアルミニウムなどの金属で構成された略箱状の筐体（ハウジング）４０２を備え，一方の側壁はプロセスチャンバ２００Ａの側壁に接続され，他方の側壁はトランスファチャンバ３００の側壁に接続されている。筐体４０２の側壁には，プロセスチャンバ２００Ａの側壁とトランスファチャンバ３００の側壁にそれぞれ形成された基板搬出入口２０３，３０３とほぼ同形状の基板搬出入口４０４，４０６が形成されている。

【0061】

ゲートバルブ装置ＧＶ０においては，トランスファチャンバ３００と筐体４０２との間に基板搬出入口３０３，４０６を囲むようにＯリングなどのシール部材３３０が設けられ，プロセスチャンバ２００Ａの方の基板搬出入口２０３，４０４を弁体４１０で開閉するようになっている。なお，プロセスチャンバ２００Ａと筐体４０２との間にも基板搬出入口２０３，４０４を囲むようにＯリングなどのシール部材２３０が設けられる。

【0062】

弁体４１０は，基板搬出入口４０４の周縁の側面を弁座として，この弁座に接離自在（開閉自在）であるとともに，昇降自在に構成されている。これにより，基板搬出入口４０４を閉じるときには弁体４１０を基板搬出入口４０４の周縁の側面に押し当てながら，基板搬出入口４０４を閉塞してシールすることができる。なお，基板搬出入口４０４の周縁の側面と弁体との間にはＯリングなどのシール部材を介在させてもよい。

【0063】

弁体４１０は昇降自在な昇降軸４２０の先端に取り付けられ，昇降軸４２０の基端側は筐体４０２の下方に突出して設けられた昇降案内フレーム４３０内を通って，下方の弁体駆動部４３２に接続されている。

【0064】

弁体駆動部４３２は，弁体４１０を昇降駆動及び開閉駆動（基板搬出入口４０６に対する接離駆動）するように構成する。例えば基板搬出入口４０６を閉塞する場合には，弁体４１０を筐体４０２の側壁内側と接触しない程度の隙間を空けて基板搬出入口４０６の対向位置まで上昇させた後，基板搬出入口４０６を閉塞する方向に移動するように駆動する。これに対して，基板搬出入口４０６を開成する場合には，弁体４１０を筐体４０２の側壁内側と接触しない程度の隙間が空くまで基板搬出入口４０６から離間する方向に移動させた後，基板搬出入口４０６を通じて行われるウエハＷの搬出入動作に邪魔にならない下方の待機位置まで下降させる。

【0065】

ここでの弁体駆動部４３２は，例えば昇降軸４２０を昇降駆動させるエアシリンダと，弁体４１０が上述した昇降駆動及び開閉動作するように昇降軸４２０を案内するカム機構とで構成することができる。この場合，例えば昇降軸４２０に突起を設け，その突起を案内するカム孔の形状を弁体４１０が上述した昇降駆動及び開閉駆動するように形成する。なお，弁体駆動部４３２の構成はこれに限られるものではない。

【0066】

このような弁体駆動部４３２はパーティクル発生の汚染源となるので，清浄度が要求される筐体４０２の内部空間とは隔離する必要がある。このため，昇降案内フレーム４３０内には昇降軸４２０を覆うようにベローズ４４０が配置されている。ベローズ４４０は例えばステンレスなど耐食性を有する気密な蛇腹状部材で構成される。

【0067】

ベローズ４４０は昇降動作に応じて伸縮自在に構成されている。ここでのベローズ４４０はその上端が筐体４０２の底部に形成された孔縁に取り付けられ，下端が昇降軸４２０の下方に取り付けられている。これにより，ベローズ４４０の内部空間は筐体４０２の内部空間と連通し，ベローズ４４０の外側空間とは隔離される。

【0068】

このようなゲートバルブ装置ＧＶ０によれば，図３に示すようにプロセスチャンバ２００Ａの方の基板搬出入口４０４を弁体４１０で閉成し，トランスファチャンバ３００の方の基板搬出入口４０６を開放した状態でトランスファチャンバ３００を高い真空圧力（例えば１×１０^−８Ｔｏｒｒ）まで減圧して保持する。その状態で，基板搬出入口４０４から弁体４１０を離間させて退避位置まで下降させることによって基板搬出入口４０４を開成する。これにより，トランスファチャンバ３００とプロセスチャンバ２００Ａとの間でウエハＷの搬出入ができるようになる。

【0069】

プロセスチャンバ２００Ａのようなコールドウォールチャンバに接続されるゲートバルブ４００Ａにおいては，プロセスチャンバ２００Ａから熱によりＯリングのシール効果が低下することはないので，図３に示すゲートバルブ装置ＧＶ０を適用してトランスファチャンバ３００の方の基板搬出入口４０６を開放したまま減圧しても，トランスファチャンバ３００の圧力が変動することはなく，高い真空度を保持することができる。

【0070】

これに対して，もし図４に示すように，プロセスチャンバ２００Ｂのようなホットウォールチャンバに接続されるゲートバルブ４００Ｂについても，図３に示すゲートバルブ装置ＧＶ０を適用して，トランスファチャンバ３００の方の基板搬出入口４０６を開放したまま減圧すると，トランスファチャンバ３００の真空圧力を保持できなくなる虞がある。

【0071】

すなわち，プロセスチャンバ２００Ｂのようなホットウォールチャンバではその側壁が常温よりも高い温度（例えば８０℃以上）になるので，その熱がゲートバルブ４００Ｂにまで伝達して，プロセスチャンバ２００Ｂ側のシール部材２３０のみならず，トランスファチャンバ３００のシール部材３３０まで加熱されてしまう。

【0072】

このようなシール部材２３０，３３０は，フッ素系ゴム（ＦＫＭ，ＦＰＭ，ＦＦＫＭ，ＦＥＰＭなど）又はフッ素系樹脂（ＦＥＰ，ＰＦＡなど）により構成されるので，その加熱されたシール部材２３０，３３０の温度によってはこれらのシール効果が低下して大気を透過してしまう。

【0073】

例えばシール部材３３０が加熱されて大気を透過するようになると，図４に示すようにシール部材３３０を透過した大気は基板搬出入口４０６，３０３に侵入してトランスファチャンバ３００内にまで入り込み，これによってトランスファチャンバ３００内の圧力が上昇してしまうので，高い真空度を保持できなくなる虞がある。

【0074】

このように，ホットウォールチャンバに接続されるゲートバルブ４００Ｂにおいては，そのトランスファチャンバ３００側のシール構造として１つのシール部材３３０を設けただけではトランスファチャンバ３００への大気の侵入を防ぎきれない。さらにそのシール部材３３０の外側を囲むように同様のシール部材をもう１つ設けて２重シール構造にしたとしても，これらのシール部材は両方とも加熱されるので，両方のシール機能が低下してしまう。従って，単に２重シール構造にしただけでも，トランスファチャンバ３００へ大気の侵入を防ぎきれず，圧力上昇も避けられない。

【0075】

この場合，トランスファチャンバ３００に要求される目標圧力の真空度が高いと，加熱されたシール部材の温度が１００℃以下の比較的低い温度であっても，常温より高い温度に加熱されると，その目標圧力の真空度が高いほど（圧力が低いほど），シール部材から侵入する大気の量も多くなり，トランスファチャンバ３００内の圧力を保持できなくなる。

【0076】

ここで，このようなシール部材としてＯリングの温度とそれによりシールされるチャンバ内の圧力との関係について図面を参照しながら説明する。図５は，フッ素系ゴム（ＦＫＭ）からなるＯリングの温度とそのときに保持可能なチャンバ内圧力をグラフにしたものである。これはＯリングが同じ温度では，このグラフよりも高い圧力であれば保持することができるが，それよりも低い圧力は保持できないことを示している。

【0077】

例えばＯリングの温度が略８０℃の場合は，そのときに保持可能なチャンバ内圧力は略１×１０^−７Ｔｏｒｒである。従って，この場合は略１×１０^−７Ｔｏｒｒ以上のチャンバ内圧力であれば保持できるのに対して，それよりも低い圧力は保持できないことが分かる。

【0078】

図５のグラフは右上がりのため，Ｏリングの温度が高くなるほど，大気の透過量も多くなりそのときに保持できるチャンバ内圧力も高くなることが分かる。また，図５をチャンバ内圧力の方から見れば，１×１０^−８〜１×１０^−７Ｔｏｒｒの比較的高い真空度の圧力範囲では，１００℃以下の比較的低い温度でも保持できなくなることも分かる。なお，図５に示すグラフはＯリングの材質によって変わるので，チャンバ内圧力を保持できるかどうかは，その目標圧力のみならず，Ｏリングの材質も含めて判断すべきである。

【0079】

図５に示すグラフに基づいて考察してみれば，Ｏリングの温度が常温（略２５℃）を超えると，１００℃以下の比較的低い温度であっても，１×１０^−８〜１×１０^−７Ｔｏｒｒ以下の高い真空度の圧力は保持できなくなる場合があるのに対して，それよりも低い真空度，例えば１×１０^−６Ｔｏｒｒ以上の圧力であれば保持可能である。

【0080】

図４に示すプロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）の側壁温度が８０℃程度になり，その圧力が１×１０^−６Ｔｏｒｒ以上の低い真空度であれば，たとえシール部材２３０が加熱されて大気が透過してもその量は少なく，プロセスチャンバ２００Ｂの圧力は上昇せず，目標の真空圧力を保持できる。

【0081】

これに対して，トランスファチャンバ３００の圧力が１×１０^−７Ｔｏｒｒ以下の高い真空度でありこれを保持したい場合は，プロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）の側壁温度が８０℃程度であっても，シール部材３３０が加熱されて大気が透過すると，トランスファチャンバ３００の圧力が上昇し，目標の真空圧力を保持できなくなる。

【0082】

なお，大気には酸素が含まれるため，大気とともに酸素がトランスファチャンバ３００内に入り込むと，トランスファチャンバ３００の真空度が高いほど酸素の分圧も高くなる。このため，トランスファチャンバ３００内に例えばＲｕなどの金属膜を成膜する前のウエハＷが存在すれば，その下地膜が酸化され，金属膜の密着性にも影響を与える虞がある。これに対して，プロセスチャンバ２００Ｂの真空度が低ければ，大気が入り込んだとしてもその量は少なく酸素の分圧も低いので，特に問題は生じない。

【0083】

そこで，本実施形態では，トランスファチャンバとホットウォールチャンバとの間に接続されるゲートバルブ装置については，これらのチャンバのうち，より高い真空圧力を保持したいチャンバ側のシール構造を工夫するとともに，そのチャンバには大気が入り込まないような構成にすることで，そのチャンバの真空圧力を保持できるようにしている。

【0084】

（ゲートバルブ装置の構成例）
以下，このような本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１の構成例を図面を参照しながらより詳細に説明する。図６は，このような本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１の概略構成を示す断面図であり，このゲートバルブ装置ＧＶ１を図２に示すホットウォールチャンバ側のゲートバルブ４００Ｂに適用したものである。図７はゲートバルブ装置ＧＶ１の作用説明図である。

【0085】

図６に示すようにゲートバルブ装置ＧＶ１は，プロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）の圧力（例えば１０^−６Ｔｏｒｒオーダー）よりも高い真空度の圧力（例えば１０^−８Ｔｏｒｒオーダー）を保持したいトランスファチャンバ３００の側壁とゲートバルブ装置ＧＶ１の筐体４０２の側壁の間に基板搬出入口３０３，４０６を囲むように内側の第１シール部材３３０Ａを設けるとともに，これを囲むように外側の第２シール部材３３０Ｂを設けて２重シール構造とする。

【0086】

さらに，ゲートバルブ装置ＧＶ１の筐体４０２の側壁に，これら第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂの隙間をゲートバルブ装置ＧＶ１の内部空間と連通する連通孔４０８を設け，弁体４１０によってトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６を開閉するように構成し，プロセスチャンバ２００Ｂ側の基板搬出入口２０３，４０４は開放状態とする。これら第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂは，例えばフッ素系ゴム（ＦＫＭ，ＦＰＭ，ＦＦＫＭ，ＦＥＰＭなど）又はフッ素系樹脂（ＦＥＰ，ＰＦＡなど）からなるＯリングで構成される。

【0087】

なお，ここではプロセスチャンバ２００Ｂがトランスファチャンバ３００よりも圧力が高いので，この場合のプロセスチャンバ２００Ｂ側のシール構造については，加熱されても透過する大気はそれほど多くなく，圧力上昇などの影響も少ない。このため，プロセスチャンバ２００Ｂ側は図６に示すように１つのシール部材２３０で足りるが，２重シール構造にしてもよい。このシール部材２３０についても上記第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂと同様の材質で構成される。

【0088】

このような本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１によれば，トランスファチャンバ３００を減圧するときには，トランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６を弁体４１０で閉塞する。このとき，プロセスチャンバ２００Ｂ側の基板搬出入口２０３，４０４は開放されているので，ゲートバルブ装置ＧＶ１内は基板搬出入口２０３，４０４を介してプロセスチャンバ２００Ｂ内とのみ連通する。

【0089】

このため，プロセスチャンバ２００Ｂの排気系２２０を駆動しておけば，たとえ第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂが加熱されてシール機能が低下し大気が透過したとしても，図７に示すようにその大気は連通孔４０８からゲートバルブ装置ＧＶ１内に入り込み，基板搬出入口２０３，４０４からプロセスチャンバ２００Ｂに流れ，プロセスチャンバ２００Ｂの排気系２２０によって排気することができる。

【0090】

このように，内側の第１シール部材３３０Ａと外側の第２シール部材３３０Ｂとの隙間を，連通孔４０８を介してプロセスチャンバ２００Ｂの排気系２２０によって積極的に真空引きすることで，たとえ外側の第２シール部材３３０Ｂを大気が透過しても，第１シール部材３３０Ａは透過しない。これによって，高い真空度を保持したいトランスファチャンバ３００内には大気が入り込まないようにすることができる。

【0091】

なお，このときゲートバルブ装置ＧＶ１内の圧力はプロセスチャンバ２００Ｂ内の圧力と同等，すなわちトランスファチャンバ３００の圧力（例えば１０^−８Ｔｏｒｒオーダー）よりも高い圧力（例えば１０^−６Ｔｏｒｒオーダー）になっている。このため，たとえ大気がプロセスチャンバ２００Ｂの方に流れ込んでも，その量は少なくプロセスチャンバ２００Ｂへの影響も少ない。

【0092】

こうして，本実施形態によれば，プロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）からの熱により第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂが加熱されても，外側の第２シール部材３３０Ｂを透過して入り込んだ大気がトランスファチャンバ３００側に入り込まないようにすることができるので，それによるトランスファチャンバ３００の圧力上昇を避けることができ，高い真空度の圧力を保持することができる。

【0093】

ここで，本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１をプロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）に接続した場合（図６）の効果を確認する実験を行った結果について，比較例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ０を接続した場合（図４）と比較しながら説明する。

【0094】

図８はその実験結果を示す図であり，プロセスチャンバ２００Ｂの側壁温度とトランスファチャンバ３００内の圧力との関係を示すものである。この実験では，トランスファチャンバ３００内の圧力の所定の真空圧力（５．０×１０^−８Ｔｏｒｒ）を目標圧力として保持するように減圧したときに，プロセスチャンバ２００Ｂの側壁温度を変えてトランスファチャンバ３００内の実際の圧力を検出してグラフにしたものである。

【0095】

図８において，横軸にはプロセスチャンバ２００Ｂの側壁温度をとり，縦軸にはトランスファチャンバ３００内の圧力をとっている。図８において，白四角のグラフは比較例のゲートバルブ装置ＧＶ０（図４）を用いた場合の実験結果であり，白丸のグラフは本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１（図６）を用いた場合の実験結果である。

【0096】

図８によれば，白四角で示すグラフを見ると，比較例の場合（図４）にはプロセスチャンバ２００Ｂの側壁温度が高くなるほど，トランスファチャンバ３００内の実際の圧力は上昇して目標圧力を保持できないことが分かる。

【0097】

これに対して，白丸で示すグラフを見ると，本実施形態の場合（図６）にはプロセスチャンバ２００Ｂの側壁温度が高くなっても，トランスファチャンバ３００内の実際の圧力は変わらず，目標圧力を保持できていることが分かる。

【0098】

このように，本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１によれば，実験結果からもトランスファチャンバ３００の圧力が高くなることを防止でき，所定の真空圧力を保持できる効果を確認することができた。

【0099】

なお，上述した本実施形態では，トランスファチャンバ３００側の真空度を高く保持したい場合として，図２に示すようにトランスファチャンバ３００にホットウォールチャンバ（プロセスチャンバ２００Ｂ）と，それよりも高い真空度を必要とするチャンバ（プロセスチャンバ２００Ａ）とを接続する場合を例に挙げたが，これに限られるものではない。ホットウォールチャンバ自体が高い真空度を必要とするプロセスチャンバであってもよい。この場合も，トランスファチャンバ３００側の真空度を高く保持したい場合には図６に示すゲートバルブ装置ＧＶ１を適用可能である。

【0100】

また，トランスファチャンバ３００の真空度よりもホットウォールチャンバの真空度を高く保持したい場合（又はホットウォールチャンバ側の清浄度を保持したい場合）には，後述の変形例に示すようにホットウォールチャンバ側のシール構造を工夫するとともに，そのチャンバには大気が入り込まないような構成にすることで，そのチャンバの真空圧力を保持するようにしてもよい。

【0101】

（ゲートバルブ装置の変形例）
ここで，本実施形態にかかるゲートバルブ装置の変形例について図面を参照しながら説明する。図９は変形例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ２の概略構成を説明するための断面図であり，図１０はその作用説明図である。ここでは，トランスファチャンバの真空度よりもプロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）の真空度の方が高く，そのプロセスチャンバ２００Ｂ側の圧力を保持したい場合を例に挙げる。ここでのプロセスチャンバ２００Ｂは例えば１０^−７Ｔｏｒｒオーダー以下の高い真空度でＣＶＤ処理を行う高真空ＣＶＤチャンバで構成される。

【0102】

図９に示すようにゲートバルブ装置ＧＶ２は，図６の場合とは逆側すなわちプロセスチャンバ２００Ｂ（ホットウォールチャンバ）の側壁とゲートバルブ装置ＧＶ２の筐体４０２の側壁の間に基板搬出入口２０３，４０４を囲むように内側の第１シール部材２３０Ａを設けるとともに，これを囲むように外側の第２シール部材２３０Ｂを設けて２重シール構造とする。

【0103】

さらに，ゲートバルブ装置ＧＶ２の筐体４０２の側壁に，これら第１，第２シール部材２３０Ａ，２３０Ｂの隙間をゲートバルブ装置ＧＶ２の内部空間と連通する連通孔４０８を設け，図６の場合とは逆側すなわち弁体４１０によってプロセスチャンバ２００Ｂ側の基板搬出入口２０３，４０４を開閉するように構成し，トランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６は開放状態とする。これら第１，第２シール部材２３０Ａ，２３０Ｂは，図６に示す第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂと同様の材料で構成される。

【0104】

なお，ここではトランスファチャンバ３００がプロセスチャンバ２００Ｂよりも圧力が高いので，この場合のトランスファチャンバ３００側のシール構造については，加熱されても透過する大気はそれほど多くなく，圧力上昇などの影響も少ない。このため，トランスファチャンバ３００側は図９に示すように１つのシール部材３３０で足りるが，２重シール構造にしてもよい。このシール部材３３０についても上記第１，第２シール部材２３０Ａ，２３０Ｂと同様の材質で構成される。

【0105】

このような本実施形態の変形例にかかるゲートバルブ装置ＧＶ２によれば，トランスファチャンバ３００を減圧するときには，プロセスチャンバ２００Ｂ側の基板搬出入口２０３，４０４を弁体４１０で閉塞する。このとき，トランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６は開放されているので，ゲートバルブ装置ＧＶ２内は基板搬出入口３０３，４０６を介してトランスファチャンバ３００内とのみ連通する。

【0106】

このため，トランスファチャンバ３００の排気系３２０を駆動しておけば，たとえ第１，第２シール部材２３０Ａ，２３０Ｂが加熱されてシール機能が低下し大気が透過したとしても，図１０に示すようにその大気は連通孔４０８からゲートバルブ装置ＧＶ２内に入り込み，基板搬出入口３０３，４０６からトランスファチャンバ３００に流れ，トランスファチャンバ３００の排気系３２０によって排気することができる。

【0107】

このように，内側の第１シール部材２３０Ａと外側の第２シール部材２３０Ｂとの隙間を，連通孔４０８を介してトランスファチャンバ３００の排気系３２０によって積極的に真空引きすることで，たとえ外側の第２シール部材２３０Ｂを大気が透過しても，第１シール部材２３０Ａは大気が透過しない。これによって，高い真空度を保持したいプロセスチャンバ２００Ｂ内には大気が入り込まないようにすることができる。

【0108】

（ゲートバルブ装置の他の構成例）
次に，本実施形態にかかるゲートバルブ装置の他の構成例について図面を参照しながら説明する。ここでは，プロセスチャンバ２００Ｂよりもトランスファチャンバ３００側の圧力を高い真空度に保持したい場合に用いられるゲートバルブ装置ＧＶ１について，弁体駆動部４３２を弁体４１０の昇降動作及び開閉動作を行うように構成する代わりに，弁体駆動部４３２を昇降動作のみを行うように構成し，弁体４１０をクランク機構によって基板搬出入口４０６に押しつけて開閉動作を行うように構成した場合を例に挙げる。図１１は，ゲートバルブ装置ＧＶ１の他の構成例を示す断面図である。図１２は，図１１に示すトランスファチャンバ３００におけるゲートバルブ装置ＧＶ１との接続面の正面図である。

【0109】

図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１は例えばアルミニウムで構成された略箱状の筐体４０２を備え，一方の側壁はプロセスチャンバ２００Ｂに接続され，他方の側壁はトランスファチャンバ３００と接続されている。筐体４０２において，プロセスチャンバ２００Ｂ側の側壁とトランスファチャンバ３００側の側壁にはそれぞれ，搬出入するウエハＷを通すために，基板搬出入口２０３，３０３に対向する位置にその基板搬出入口２０３，３０３とほぼ同形状の基板搬出入口４０４，４０６が設けられている。

【0110】

そして，各チャンバ２００Ｂ，３００とゲートバルブ装置ＧＶ１との間のシール構造は図６の場合と同様である。すなわち，ここではプロセスチャンバ２００Ｂよりもトランスファチャンバ３００の真空度を高く保持したい場合なので，プロセスチャンバ２００Ｂとゲートバルブ装置ＧＶ１との間は１つのシール部材２３０を設けるのに対して，トランスファチャンバ３００とゲートバルブ装置ＧＶ１との間は第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂを設けて２重シール構造にしている。これら各シール部材３３０Ａ，３３０Ｂ，２３０の構成はそれぞれ，図６に示すものと同様である。

【0111】

そして，筐体４０２のトランスファチャンバ３００側の側壁には第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂの間の隙間と筐体４０２の内部空間とを連通する複数の連通孔４０８を設けている。

【0112】

ここでの連通孔４０８は例えば図１２に示す位置に配置される。すなわち図１２では，４つの円形の連通孔４０８をそれぞれ，第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂの間に上下左右に配置したものである。なお，連通孔４０８の形状は図１２に示すものに限られるものではなく，スリットでも長孔でもよい。また，連通孔４０８の数も図１２に示すものに限られるものではなく，５つ以上にしてもよく，また３つ以下にしてもよい。

【0113】

図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１は，弁体４１０を昇降，進退させることによってトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６を開閉する。基板搬出入口４０６を閉じるときには基板搬出入口４０６を押圧しながら閉塞する。具体的には弁体４１０を基板搬出入口４０６の周りの壁面に押し当てながら，基板搬出入口４０６を閉塞してシールする。

【0114】

ここでの弁体４１０は，弁体支持部４１２にリンク機構４１４によって基板搬出入口４０６を開閉する方向に進退自在に支持されている。弁体支持部４１２には弁体４１０を基板搬出入口４０６から離間する方向に付勢する付勢部材（例えばバネ）４１６が設けられている。

【0115】

弁体支持部４１２は，弁体駆動部４３２によって弁体４１０を支持したまま昇降自在に構成されている。具体的には，弁体支持部４１２は昇降自在な昇降軸４２０の先端に取り付けられ，昇降軸４２０の基端側は筐体４０２の下方に突出して設けられた昇降案内フレーム４３０内を通って，下方の弁体駆動部４３２に接続されている。弁体駆動部４３２は，例えば昇降軸４２０を空圧シリンダなどのアクチュエータにより構成され，昇降軸４２０を昇降できるようになっている。

【0116】

このような弁体駆動部４３２はパーティクル発生の汚染源となるので，清浄度が要求される筐体４０２の内部空間とは隔離する必要がある。このため，昇降案内フレーム４３０内には昇降軸４２０を覆うようにベローズ４４０が配置されている。なお，ベローズ４４０は図６の場合と同様に例えばステンレスなど耐食性を有する気密な蛇腹状部材で構成される。

【0117】

ベローズ４４０は昇降動作に応じて伸縮自在に構成されている。ここでのベローズ４４０は図６の場合と異なり，その上端が昇降軸４２０に取り付けられ，下端が弁体駆動部４３２に取り付けられる。これにより，ベローズ４４０の外部空間は筐体４０２の内部空間と連通し，ベローズ４４０の内部空間とは隔離される。

【0118】

筐体４０２内には，そのトランスファチャンバ３００側の側壁の上方に，弁体４１０の上昇動作を規制して基板搬出入口４０６側に案内するための弁体規制部材４１８を設ける。なお，弁体規制部材４１８は，連通孔４０８を塞がないように，図１２に点線で示す位置に部分的に設ける。図１２では，２つの弁体規制部材４１８を上部に位置する連通孔４０８の両側に設けた場合を示しているが，これに限られるものではない。

【0119】

なお，弁体４１０の上面には，図１１，図１２に示すように弁体規制部材４１８との当接部位に樹脂などからなる緩衝部材４１１を設けるようにしてもよい。これにより，弁体規制部材４１８と接触した後，弁体４１０を基板搬出入口４０６側にスムーズに案内させることができる。

【0120】

次に，図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の動作を図面を参照しながら説明する。図１３Ａ，図１３Ｂ，図１３Ｃは図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１の動作説明図である。図１３Ａは，弁体４１０を待機位置まで下降させた場合を示すものである。図１３Ｂは，弁体４１０を上昇させて弁体規制部材４１８に当接した場合を示すものである。図１３Ｃは，弁体４１０が基板搬出入口４０６を閉塞した場合を示すものである。

【0121】

先ず，基板搬出入口４０６を開成してウエハＷの搬出入動作を行う場合には，図１３Ａに示すようなウエハＷの搬送動作の邪魔にならない待機位置まで弁体４１０を下降させる。そして，基板搬出入口４０６を閉塞する場合には，昇降軸４２０を上昇させることによって弁体支持部４１２を弁体４１０とともに上昇させる。

【0122】

そして，図１３Ｂに示すように弁体４１０が弁体規制部材４１８に当接すると，弁体４１０はそれ以上の上昇が規制される。さらに弁体支持部４１２を上昇させると，リンク機構４１４によって弁体４１０は付勢部材４１６の付勢力に抗して基板搬出入口４０６の方に移動し，図１３Ｃに示すようにトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口４０６を閉塞する。

【0123】

そして，トランスファチャンバ３００側を所定の真空圧力まで減圧する際には，弁体４１０でトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口４０６を閉じる。このとき，もしプロセスチャンバ２００Ｂからの熱により第１，第２シール部材３３０Ａ，３３０Ｂが加熱されてそのシール機能が低下していて，図１３Ｃに示すように外側の第２シール部材３３０Ｂを大気が透過したとしても，内側の第１シール部材３３０Ａまで透過してトランスファチャンバ３００に入り込むことはない。

【0124】

すなわち，外側の第２シール部材３３０Ｂを透過した大気は連通孔４０８からゲートバルブ装置ＧＶ１内に入り，基板搬出入口４０４からプロセスチャンバ２００Ｂに向けて流れるので，プロセスチャンバ２００Ｂの排気系２２０Ｂによって排気できる。こうして，内側の第１シール部材３３０Ａと外側の第２シール部材３３０Ｂとの隙間を，連通孔４０８を介してプロセスチャンバ２００Ｂの排気系２２０Ｂによって真空引きすることができる。

【0125】

このように，図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１についても，図６に示すものと同様に，たとえ外側の第２シール部材３３０Ｂを大気が透過しても，トランスファチャンバ３００側には入り込まないようにすることができるので，トランスファチャンバ３００の圧力が高くなることを防止でき，所定の真空圧力を保持することができる。

【0126】

なお，図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１では，弁体４１０をクランク機構によってトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口４０６に押しつけて閉塞するタイプのゲートバルブ装置に適用した場合について説明したが，これに限られるものではなく，例えば弁体４１０をピストン機構によってトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口４０６に押しつけて閉塞するタイプのゲートバルブ装置に適用してもよい。

【0127】

（ゲートバルブ装置が適用されるチャンバ構成の具体例）
次に，図１に示す基板処理装置１００において，本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１が適用されるチャンバ構成の具体例について図１４を参照しながら説明する。ここでは，図１に示す基板処理装置１００を，Ｃｕ配線の下地として用いるＣＶＤ−Ｒｕ膜をウエハＷ上に形成する装置として構成した場合を例に挙げる。

【0128】

図１４に示すチャンバ構成では，プロセスチャンバ２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃをそれぞれ，ＰＶＤによってＴｉ膜をバリア膜として形成するＰＶＤ−Ｔｉ膜成膜チャンバ，そのＴｉ膜上にＣＶＤによって下地のＲｕ膜を形成するＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバ，ＣＶＤ−Ｒｕ膜を水素含有雰囲気でアニールするアニールチャンバとしての機能を有するように構成したものである。これによれば，Ｔｉ膜成膜，ＣＶＤ−Ｒｕ膜からアニール処理までウエハＷを大気に晒すことなく連続して処理することができる。

【0129】

なお，プロセスチャンバ２００Ｄはどのように構成してもよい。例えばアニール後のＣＶＤ−Ｒｕ膜上にＣｕ膜を成膜するＣｕ膜成膜チャンバとしての機能を有するように構成してもよい。これによれば，Ｃｕ膜成膜までウエハＷを大気に晒すことなく連続で行うことができる。

【0130】

また，プロセスチャンバ２００ＤはＣＶＤ−Ｒｕ膜上にＣｕシード膜を成膜するＣｕシード膜成膜チャンバとしての機能を有するように構成してもよい。これによれば，Ｃｕシード膜成膜までウエハＷを大気に晒すことなく連続で行い，そのウエハＷを基板処理装置１００から搬出してカセット容器に収容し，別の装置によってＣｕメッキを行うことができる。なお，図１に示すチャンバ構成に限られるものではなく，各チャンバの機能はプロセスチャンバ２００Ａ〜２００Ｄのどれに割り当ててもよい。

【0131】

このような図１４に示すチャンバ構成において，ＰＶＤ−Ｔｉ膜成膜チャンバは１×１０^−８Ｔｏｒｒ程度の高い真空度が要求され，ウエハＷを常温で固体ではない成膜ガス（例えばＴｉＣｌ_４ガス（常温で液体））を用いるためチャンバ側壁は冷却可能で２０℃程度の温度になるため，高真空のコールドウォールチャンバに相当する。

【0132】

ＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバは１×１０^−６Ｔｏｒｒ程度の低い真空度であってウエハＷを１５０〜２５０℃に加熱して行うものの，常温で固体の成膜ガスを用いるのでチャンバ側壁は冷却できず８０℃程度の常温よりも高い温度になるのでホットウォールチャンバに相当する。アニールチャンバは，１．０〜１０Ｔｏｒｒと高い圧力であるものの，ウエハＷを１５０℃〜４００℃の高温で加熱して処理を行うので，ホットウォールチャンバに相当する。

【0133】

さらに，これらが接続されるトランスファチャンバ３００は，１×１０^−８Ｔｏｒｒ程度の高い真空度と清浄度が要求されるチャンバであるので，トランスファチャンバ３００側の圧力を高い真空度に保持したい場合である。

【0134】

従って，ＰＶＤ−Ｔｉ膜成膜チャンバとの間のゲートバルブ４００Ａは，ゲートバルブ装置ＧＶ０（図３）で構成すれば足りるのに対して，ＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバとアニールチャンバは本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１（図６又は図１１）で構成する。こうすることにより，プロセスチャンバ２００Ｂの温度が上昇しても，トランスファチャンバ３００では所定の真空圧力を保持することができる。

【0135】

このようなホットウォールチャンバとして，図１４に示すＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバ（プロセスチャンバ２００Ｂ）の具体的な構成例を図１５を参照しながら説明する。このＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバ（プロセスチャンバ２００Ｂ）は，気密に構成された略円筒状の容器２０２を有しており，その内部にはウエハＷを載置するサセプタ２５０がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材２５２により支持された状態で配置されている。

【0136】

サセプタ２５０にはヒータ２５４が埋め込まれており，このヒータ２５４にはヒータ電源２５６が接続されている。そして，サセプタ２５０に設けられた熱電対（図示せず）の検出信号に基づいてヒータコントローラ（図示せず）によりヒータ電源２５６を制御して，ウエハＷを所定の温度に制御するようになっている。また，サセプタ２５０には，ウエハＷを支持して昇降させるための３本のウエハ昇降ピン（図示せず）がサセプタ２５０の表面に対して突没自在に設けられている。

【0137】

容器２０２の天壁には，ＣＶＤ成膜のための所定のガスを容器２０２内に導入するためのシャワーヘッド２６０がサセプタ２５０と対向するように設けられている。シャワーヘッド２６０は，後述するガス供給機構２８０から供給された成膜ガスを容器２０２内に吐出するためのものである。シャワーヘッド２６０の上部には成膜ガスを導入するガス導入口２６２が設けられている。また，シャワーヘッド２６０内にはガス拡散空間２６４が形成されており，その底面には多数のガス吐出孔２６６が形成されている。

【0138】

容器２０２の底壁には，下方に向けて突出する排気室２７０が設けられている。排気室２７０の側面には排気配管２７２が接続されており，この排気配管２７２には真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気装置２７４が接続されている。そしてこの排気装置２７４を作動させることにより容器２０２内を所定の真空圧力（例えば１×１０^−６Ｔｏｒｒ程度）にすることができる。

【0139】

ガス供給機構２８０は，常温で固体の成膜原料Ｓとしてルテニウムカルボニル（Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２）を収容する成膜原料容器２８１を有している。成膜原料容器２８１の周囲にはヒータ２８２が設けられている。成膜原料容器２８１には，上方からキャリアガス供給配管２８３が挿入され，キャリアガス供給源２８４からキャリアガス供給配管２８３を介してキャリアガスとして例えばＣＯガスを成膜原料容器２８１内に吹き込むようになっている。

【0140】

また，成膜原料容器２８１には，ガス供給配管２８５が挿入されている。このガス供給配管２８５の他端は，シャワーヘッド２６０のガス導入口２６２に接続されている。これによれば，キャリアガス供給配管２８３を介して成膜原料容器２８１内にキャリアガスを供給することにより，成膜原料容器２８１内で昇華したルテニウムカルボニル（Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２）ガスをキャリアガスに搬送させた状態でガス供給配管２８５およびシャワーヘッド２６０を介して容器２０２内に供給することができる。

【0141】

キャリアガス供給配管２８３には流量制御用のマスフローコントローラ２８６とその前後のバルブ２８７ａ，２８７ｂが設けられている。また，ガス供給配管２８５には，ルテニウムカルボニル（Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２）のガス量を検出するための流量計２８８とその前後のバルブ２８９ａ，２８９ｂが設けられている。

【0142】

ガス供給配管２８５の途中には，成膜ガスを適宜に希釈するためのガスを供給する希釈ガス供給配管２９０が接続されている。希釈ガス供給配管２９０には，Ａｒガス，Ｎ_２ガス等の不活性ガスからなる希釈ガスを供給する希釈ガス供給源２９１が接続されており，この希釈ガス供給源２９１から希釈ガス供給配管２９０を介して希釈ガスを供給することにより，原料ガスが適宜の濃度に希釈される。

【0143】

希釈ガス供給源２９１からの希釈ガスは，ガス供給配管２８５，容器２０２内の残留ガスをパージするパージガスとしても機能するようになっている。なお，希釈ガス供給配管２９０は，流量制御用のマスフローコントローラ２９２とその前後のバルブ２９３ａ，２９３ｂを有している。また希釈ガス供給配管２９０には他のガス，例えばＣＯガスやＨ_２ガス等が別途接続されていてもよい。

【0144】

このようなＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバでは，ＰＶＤ−Ｔｉ膜成膜チャンバによりバリア膜（ここではＴｉ膜）を成膜した後のウエハＷに対してＣＶＤ−Ｒｕ膜の成膜処理を行う。サセプタ２５０上に載置されたウエハＷを，ヒータ２５４によりサセプタ２５０を介して１５０〜２５０℃に加熱する。そして，排気装置２７４の真空ポンプにより容器２０２内を排気し，容器２０２内を１×１０^−６Ｔｏｒｒ程度の真空圧力に調整する。

【0145】

次いで，バルブ２８７ａ，２８７ｂを開にしてキャリアガス供給配管２８３を介して成膜原料容器２８１にキャリアガスとして例えばＣＯガスを吹き込み，成膜原料容器２８１内でヒータ２８２の加熱により昇華して生成されたＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスをキャリアガスによりキャリアさせてガス供給配管２８５およびシャワーヘッド２６０を介して容器２０２内に導入する。

【0146】

このとき，ウエハＷの表面では，Ｒｕ_３（ＣＯ）_１２ガスが熱分解して生成されたＲｕがウエハＷのＴｉ膜上に堆積し，所定の膜厚を有するＣＶＤ−Ｒｕ膜が成膜される。なお，このときのＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスの流量は，例えば１〜５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）程度が好ましい。また，所定割合で希釈ガスを導入してもよい。

【0147】

ウエハＷ上に所定の膜厚のＣＶＤ−Ｒｕ膜が形成されると，バルブ２８７ａ，２８７ｂを閉じてＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスの供給を停止し，希釈ガス供給源２９１から希釈ガスをパージガスとして容器２０２内に導入してＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスをパージする。これにより，ウエハＷを容器２０２から搬出可能となる。

【0148】

ところで，このようなＣＶＤ−Ｒｕ膜成膜チャンバ（プロセスチャンバ２００Ｂ）に接続されるゲートバルブ４００Ｂを例えば図６に示すゲートバルブ装置ＧＶ１によって構成した場合には，Ｒｕの成膜処理を行っている間は図１６に示すようにトランスファチャンバ３００側の基板搬出入口３０３，４０６が弁体４１０によって閉塞されている。このため，Ｒｕの成膜処理中にトランスファチャンバ３００側に成膜ガス（ここではＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスなど）が入り込むことはない。

【0149】

ところが，プロセスチャンバ２００Ｂ側の基板搬出入口２０３，４０４は開放されたままであるため，図１６の矢印に示すように，その成膜ガスが基板搬出入口２０３，４０４を通ってゲートバルブ装置ＧＶ１内に入り込むため，昇降案内フレーム４３０内にも入り込んでしまう虞がある。

【0150】

このとき，ベローズ４４０は，アルミニウム製の筐体４０２に比して伝熱性の低いステンレスなどで構成されるので，周囲よりも低い温度になり易い。このため，上述したＲｕ_３（ＣＯ）_１２ガスのように常温で固体の成膜原料を昇華させた成膜ガスが昇降案内フレーム４３０内（ここではベローズ４４０の内側）に入り込むと，ベローズ４４０の内側表面で冷えて凝固して付着してしまう虞がある。このようにベローズ４４０に付着物が付着したまま弁体４１０を昇降させると，ベローズ４４０が伸縮したときにその表面から付着物が剥がれてパーティクル発生や故障の要因になり得る。

【0151】

そこで，このような場合には，例えば図１６に示すようにベローズヒータ４５０を設けて，ベローズ４４０を加熱する。図１６はベローズヒータ４５０を昇降案内フレーム４３０の周囲に設けることによって，ベローズ４４０を加熱する場合を例に挙げたものである。これによれば，ベローズヒータ４５０によってベローズ４４０を加熱してベローズ４４０の温度低下を防ぐことができる。これによって，たとえ処理ガスが昇降案内フレーム４３０内に入り込んだとしても，ベローズ４４０の表面に付着することを防止できるので，パーティクル発生を防止できる。

【0152】

なお，ゲートバルブ４００Ｂを図１１に示すゲートバルブ装置ＧＶ１によって構成した場合にも同様の問題が生じる虞がある。具体的には図１７に示すように，成膜ガスが昇降案内フレーム４３０内（ここではベローズ４４０の外側）に入り込むと，ベローズ４４０の外側表面で冷えて凝固して付着してしまう虞がある。この場合は，例えば図１７に示すようにベローズヒータ４５０を昇降案内フレーム４３０の周囲に設けるようにしてもよい。

【0153】

このようなベローズヒータ４５０としては図１６，図１７に示すようにベローズ４４０をその外側から加熱するものに限られるものではなく，ベローズヒータ４５０をベローズ４４０の内側に配設するようにしてもよい。

【0154】

なお，図１又は図１４に示すトランスファチャンバ３００と各ロードロックチャンバ１４０との間のゲートバルブ１４２は，各ロードロックチャンバ１４０で温度を上昇させるような処理を行わない場合は，必ずしも本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１のように構成する必要はない。これに対して，各ロードロックチャンバ１４０で温度を上昇させるような処理を行う場合は，各ゲートバルブ１４２についても本実施形態にかかるゲートバルブ装置ＧＶ１のように構成することが好ましい。

【0155】

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0156】

本発明は，基板に対してプロセス処理を行うプロセスチャンバとトランスファチャンバとの間に設けられるゲートバルブ装置及び基板処理装置並びにその基板処理方法に適用可能である。

【符号の説明】

【0157】

１００ 基板処理装置
１１０ プロセスモジュール
１２０ ローダモジュール
１２２Ａ〜１２２Ｃ カセット容器
１２４Ａ〜１２４Ｃ カセット台
１２６ オリエンタ
１３０ ローダチャンバ
１３２ ローダアーム機構
１３６ ローダアーム
１４０ ロードロックチャンバ
１４２，１４４ ゲートバルブ
１５０ 制御部
２００Ａ〜２００Ｄ プロセスチャンバ
２０２ 容器
２０３，４０４ 基板搬出入口
２１０Ａ，２１０Ｂ ガス導入系
２１２Ａ，２１２Ｂ ガス供給源
２１４Ａ，２１４Ｂ マスフローコントローラ
２１６Ａ，２１６Ｂ ガス導入バルブ
２２０Ａ，２２０Ｂ 排気系
２２２Ａ，２２２Ｂ 真空ポンプ
２２４Ａ，２２４Ｂ 圧力調整バルブ
２３０ シール部材
２５０ サセプタ
２５２ 支持部材
２５４ ヒータ
２５６ ヒータ電源
２６０ シャワーヘッド
２６２ ガス導入口
２６４ ガス拡散空間
２６６ ガス吐出孔
２７０ 排気室
２７２ 排気配管
２７４ 排気装置
２８０ ガス供給機構
２８１ 成膜原料容器
２８２ ヒータ
２８３ キャリアガス供給配管
２８４ キャリアガス供給源
２８５ ガス供給配管
２８６ マスフローコントローラ
２８７ａ，２８７ｂ バルブ
２８８ 流量計
２８９ａ，２８９ｂ バルブ
２９０ 希釈ガス供給配管
２９１ 希釈ガス供給源
２９２ マスフローコントローラ
２９３ａ，２９３ｂ バルブ
３００ トランスファチャンバ
３０３，４０６ 基板搬出入口
３０４ トランスファアーム機構
３０６ トランスファアーム
３１０ ガス導入系
３１２ ガス供給源
３１４ マスフローコントローラ
３１６ ガス導入バルブ
３２０ 排気系
３２２ 真空ポンプ
３２４ 圧力調整バルブ
３３０ シール部材
４００Ａ〜４００Ｄ ゲートバルブ
４０２ 筐体
４０４，４０６ 基板搬出入口
４０８ 連通孔
４１０ 弁体
４１１ 緩衝部材
４１２ 弁体支持部
４１４ リンク機構
４１６ 付勢部材
４１８ 弁体規制部材
４２０ 昇降軸
４３０ 昇降案内フレーム
４３２ 弁体駆動部
４４０ ベローズ
４５０ ベローズヒータ
ＧＶ０ ゲートバルブ装置
ＧＶ１ ゲートバルブ装置
ＧＶ２ ゲートバルブ装置
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】