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ボール継手を有するバルブドア - 特開2008−6437 | j-tokkyo
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【発明の名称】 ボール継手を有するバルブドア
【発明者】 【氏名】サム ヒュングサム キム

【氏名】ジャエ チュル リー

【氏名】ウィリアム エヌ スターリング

【氏名】ポール ブラウン

【要約】 【課題】チャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置の実施形態を提供する。

【構成】一実施形態において、チャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置は、ボール継手によりアクチュエータに連結された細長いドア部材を含む。ボール継手は、ボール継手の中心を軸としてレバーアームに相対してドア部材を移動可能なように構成されている。一実施形態において、細長いドアの密閉面は湾曲している。他の実施形態において、チャンバは、化学気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、計測チャンバ、熱処理チャンバ、又は物理気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、基板搬送チャンバ、又は真空チャンバの1つである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板搬送ポートを有するチャンバ本体と、
第1基板搬送ポートを選択的に密閉するように位置決め可能な密閉面を有するドア部材と、
レバーアームと、
レバーアームとスリットバルブドアとを繋ぐ、少なくとも2つの軸を中心としたレバーアームの回転を可能にするボール継手とを含むチャンバ。
【請求項2】
第2ボール継手と、
チャンバ本体を貫通して配置される第2シャフトに連結された第1端部と、第2ボール継手によりスリットバルブドア部材の第2端部に連結された第2端部とを有する第2レバーアームとを更に含む請求項1記載のチャンバ。
【請求項3】
チャンバ本体が複数の積層させた単一基板搬送チャンバを更に含む請求項1記載のチャンバ。
【請求項4】
密閉面が凸状湾曲を有する請求項1記載のチャンバ。
【請求項5】
チャンバが、化学気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、計測チャンバ、熱処理チャンバ、又は物理気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、基板搬送チャンバ、又は真空チャンバの1つである請求項1記載のチャンバ。
【請求項6】
少なくともその1つが実質的に平坦な密閉面を有する複数の基板搬送ポートを有する搬送チャンバと、
第1基板搬送ポートと少なくとも第2基板搬送ポートを有するチャンバ本体と、
第1基板搬送ポートを選択的に密閉するように搬送チャンバの平坦な密閉面に対して位置決め可能な湾曲した密閉面を有するドア部材と、
レバーアームと、
ボール継手であり、搬送チャンバの平坦な密閉面と接触させることでドア部材の密閉面を平板化するとドア部材がボール継手の中心を軸としてレバーアームに相対して回転するような形でレバーアームをドア部材に連結しているボール継手とを含む搬送チャンバに連結されたロードロックチャンバとを含む処理システム。
【請求項7】
ロードロックチャンバのボール継手が、
ボールと、
ボールを捕捉し、その中におけるボールの回転を許容する担持体と、
ボールと担持体を貫通して延び、ドア部材をレバーアームに連結しているシャフトとを更に含む請求項6記載のシステム。
【請求項8】
ロードロックチャンバのレバーアームが、ボールと担持体がその内部に配置された凹部を更に含む請求項7記載のシステム。
【請求項9】
ロードロックチャンバのドア部材が、その内部に弾性ブッシングが配置された凹部を更に含み、シャフトが、シャフトをドア部材に相対して横方向に移動ならしめる弾性ブッシングを貫通して形成されたクリアランス穴部を貫通して延びている請求項8記載のシステム。
【請求項10】
ロードロックチャンバのドア部材が、ボールと担持体がその内部に配置された凹部を更に有する請求項7記載のシステム。
【請求項11】
ドア部材の凹部がシールグランドの外側の密閉面に形成される請求項10記載のシステム。
【請求項12】
ロードロックチャンバのレバーアームが、その内部に弾性ブッシングが配置された凹部を更に含み、シャフトが、シャフトをレバーアームに相対して横方向に移動ならしめる弾性ブッシングを貫通して形成されたクリアランス穴部を貫通して延びている請求項11記載のシステム。
【請求項13】
ボールと担持体がステンレススチールから形成される請求項7記載のシステム。
【請求項14】
それぞれのボール継手によりドア部材に連結された第1レバーアームと第2レバーアームを作動させてドア部材の湾曲した密閉面を回転させて平坦な密閉面と接触させ、
ドア部材の湾曲した密閉面を平坦な密閉面に押し付けて平板化することでロードロックチャンバと搬送チャンバとの間に規定された基板アクセスポートを密閉することを含み、平板化によりドアの端部がボール継手を中心に回転する、基板アクセスポートを密閉するための方法。
【請求項15】
平板化が、
ボール継手を貫通して規定された第1軸を中心にドア部材を回転させて面を密閉面と実質的に整列させ、
ドアを平板化させるにつれ、各ボール継手を貫通して規定された第2及び第3軸を中心にドア部材の端部を回転させることを更に含む請求項14記載の方法。
【請求項16】
平板化が、ドア部材の端部を横方向外側に向かって移動させることを更に含む請求項14記載の方法。
【請求項17】
ボール継手がボールを貫通して伸びるシャフトを含み、ドア部材の端部を横方向外側に向かって移動させることがシャフトの端部を外方向に移動させることを更に含み、シャフトの外方向運動によりボールが回転する請求項16記載の方法。
【請求項18】
平板化が、ドア部材の凹部に配置されたボールを回転させることを更に含む請求項14記載の方法。
【請求項19】
平板化が、レバーアームの凹部に配置されたボールを回転させることを更に含む請求項14記載の方法。
【請求項20】
ドア部材の湾曲した密閉面を回転させて平坦な密閉面と接触させることが、ドア部材の端部を平坦な密閉面に接触させるに先立ってドア部材の中央部を平坦な密閉面と接触させることを更に含み、ボール継手がドア部材の端部をレバーアームに連結する請求項14記載の方法。
【発明の詳細な説明】【発明の背景】
【0001】
[発明の分野]
本発明の実施形態は、概して、真空処理システムにおける基板通路を密閉するためのスリットバルブドアに関する。
【関連技術の背景】
【0002】
一般的に、薄膜トランジスタ(TFT)はコンピュータやテレビのモニタ、携帯電話のディスプレイ、携帯情報端末(PDA)等のアクティブマトリクスディスプレイ及びその他ますます多くのデバイスに用いられている。通常、フラットパネルは2枚のガラス板とその間に挟まれた液晶材料層を備える。少なくとも1枚のガラス板は電源に連結された導電性フィルムをその上に有する。電源から導電性フィルムに供給される電力により結晶材料の配向が変化し、パターンディスプレイが形成される。
【0003】
フラットパネル技術が市場に受け入れられるにつれ、より大型のディスプレイ、生産量の増加、低製造コストへの要求に応じ、機器製造業者はフラットパネルディスプレイ組立業者向けに、より大型のガラス基板に対応可能な新しいシステムの開発に邁進してきた。現在のガラス基板処理装置は、概して、約5平方メートルまでの基板に対応するように構成されており、5平方メートルを越えるサイズの基板に対応可能な処理装置が近い将来に登場することが想定される。
【0004】
ガラス基板処理は、典型的には、クラスタツール内において基板を複数の連続処理に供して基板上にデバイス、導体、絶縁体を形成することにより行われる。これらの各処理は、通常、製造過程における一工程を行うように構成された処理チャンバにおいて行われる。処理工程の全シーケンスを効率よく完了するために、クラスタツールは中央搬送チャンバに連結された多数の処理チャンバを含む。ロボットが搬送チャンバ内に収容されており、処理チャンバとロードロックチャンバとの間での基板の搬送を促進する。ロードロックチャンバにより、クラスタツールの真空環境とファクトリインターフェースの周囲環境との間での基板の搬送が可能となる。こういったガラス基板処理用のクラスタツールは、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社の完全子会社であるAKT社から入手可能である。
【0005】
フラットパネルディスプレイ製造用基板のサイズが拡大するにするにつれ、こういった基板の製造装置のサイズも同様に増大する。従って、ある真空チャンバ(又はロードロックチャンバ)をその他のチャンバから隔離するドア又はゲートも大型、或いは特にはより長いものとなり、これは2つのチャンバ間のスロット開口部が、そこを通過する基板の幅に対応して広い必要があるからである。ドアの長さが長くなるにつれ、2つのチャンバ間を良好に隔離することは技術的に困難になり、隔離はドアとチャンバ壁部との間のスロット開口部周囲に配置したエラストマーシールにより保たれている。
【0006】
図1Aは、チャンバ本体106を貫通して形成され、従来のスリットバルブドア110によって選択的に密閉された基板通路108の部分断面図である。従来式のスリットバルブドアは、典型的には横方向に範囲の広い、平坦なアルミニウム部材から構成される。図1A−Bに図示されるように剛性回転シャフト104に取り付けられたブラケット102により、ドア110の中心に向かって閉鎖力が加わる。(図1Aに図示のような)通路108密閉位置と通路108開放位置との間を、ドア110はシャフト104に連結されたアクチュエータ118によって回転させられる。シール116がドア110とチャンバ本体106の間に配置されている。
【0007】
チャンバを良好に隔離するためには、シール116に負荷をかける大きな力が必要とされる。ドア110中央付近に高い負荷をかけると、矢印112が示すように、ドア110中央付近に高負荷力がかかり、ドアの端部付近の密閉力は実質的に弱くなる。チャンバ本体106の壁部に配置されたベアリング支持体114とドア110中央に連結されたブラケット102との間のドア110の範囲が長いため、仮想線で描いたシャフト120により示されるように、負荷をかけるとシャフト104は湾曲する。ドア110が閉鎖位置にある状態でシャフト104が湾曲すると、ドア端部でのシールの低負荷状態が一層悪化する。ドア端部での密閉力が低いと、通路108から漏れが生じる可能性があり、望ましくない。
【0008】
より均一に密閉負荷がかかる剛性度の高いドアを提供するために、ドア及び/又はシャフトをより厚い材料又は剛性率の高い材料で構成することができる。しかしながら、高強度材料は一般的に高価なため、このアプローチではロードロックチャンバのコストが上昇し、又、より大型で高強度のドアを動作中に十分なクリアランスをもって収容するにはより大型のロードロックチャンバが必要となる。ロードロックチャンバの大型化は、より大きいロードロック容量を排気するのにより高いポンプ性能が必要であることに加え、材料量及びチャンバそれ自体の製造コストの上昇という点から望ましくない。更に、ロードロック容量が上がると、一般的には排気時間も長くする必要があり、システムのスループットに悪影響を与える。
【0009】
こういった問題に対処するために湾曲したスリットバルブの使用が提案されており、同一譲受人に譲渡され、上記で本願に組み込んだ2004年6月14日に出願された米国特許出願第10/867100号、「湾曲したスリットバルブドア」に記載されている。湾曲したスリットバルブドアの実施は、新たな工学的課題を提起するものであった。例えば、スリットバルブ通路を密閉するためには平坦なチャンバ壁部にドア密閉面を押し付けて平板にすることから、湾曲スリットバルブドアの突出長さの変化を賄ってドア作動機構の過度な磨耗を防止しなくてはならない。更に、スリットバルブドアがドア密閉面に対して回転するため、スリットバルブドアとドア密閉面との間が非平行だとこれらの表面間で横方向の運動が生じる。横方向の運動によりシールの磨耗と粒子の発生が生じ、極端なケースでは、シールがシールグランドに挟まれ、早々に密閉に不具合が生じる場合がある。
【0010】
従って、改良されたスリットバルブドアが求められている。
【発明の概要】
【0011】
チャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置の実施形態を提供する。一実施形態において、チャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置は、ボール継手(ボールジョイント)によりアクチュエータに連結された密閉面を有する細長いドア部材を含む。チャンバは、化学気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、計測チャンバ、熱処理チャンバ、又は物理気相成長チャンバ、ロードロックチャンバ、基板搬送チャンバ、又は真空チャンバその他の1つであってもよい。
【0012】
他の実施形態において、真空チャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置は、ボール継手によりレバーアームに連結された凹状密閉面を有する細長いドア部材を含む。ボール継手は、その中心を軸としてドア部材がレバーアームに相対して運動可能となるように構成される。
【0013】
他の実施形態において、ロードロックチャンバ内の基板搬送通路を密閉するための装置は、ボール継手によりアクチュエータに連結された細長いドア部材を含む。ボール継手は、その中心を軸としてドア部材がレバーアームに相対して運動可能となるように構成される。一実施形態において、細長いドアの密閉面は湾曲している。
【詳細な説明】
【0014】
本発明は、概して、大面積基板処理チャンバでの使用に特に適した改良されたスリットバルブドアを提供する。スリットバルブドアは湾曲した密閉面と可撓性継手を含み、ドアの突出長さにおける変化に対応することで、回転部品の拘着に伴う不本意な粒子の発生を最小限に抑えつつ、ドア作動機構の耐用年数を延ばす。本発明は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアル社の一部門であるAKT社から入手可能なもの等のフラットパネル処理システムでの利用を想定して以下に記載しているが、本発明は異なる構成のその他のタイプの処理システム内の基板搬送通路の密閉にも有用であることを理解しなくてはならない。
【0015】
図2は大面積基板の処理に適した処理システム250の一実施形態の平面図である(例えば、約0.16平方メートルを超える平面積を有するガラス又は重合体基板)。処理システム250は、典型的には、ロードロックチャンバ200によりファクトリインターフェース212に連結された搬送チャンバ208を含む。搬送チャンバ208は、その内部に配置され、外接する複数の処理チャンバ232とロードロックチャンバ200との間で基板の搬送を行うように適合された少なくとも1つの真空ロボット234を有する。処理チャンバ232は、化学気相成長チャンバ、物理気相成長チャンバ、計測チャンバ又は熱処理チャンバその他であってもよい。典型的には、搬送チャンバ208を真空状態に維持し、基板搬送毎に搬送チャンバ208と個々の処理チャンバ232との間で圧力調整をする必要がないようにする。
【0016】
ファクトリインターフェース212は、通常、複数の基板格納カセット238と少なくとも1つの大気ロボット236を含む。カセット238は、通常、ファクトリインターフェース212の片側に形成された複数のベイ240内に着脱可能に配置されている。大気ロボット236はカセット238とロードロックチャンバ200との間で基板210の搬送を行うように適合されている。典型的には、ファクトリインターフェース212は、大気圧又は大気圧より若干高めの圧力に維持される。
【0017】
図3は図2のロードロックチャンバ200の一実施形態の断面図である。ロードロックチャンバ200は、ファクトリインターフェース212と搬送チャンバ208との間の通路(基板アクセス部分)316を密閉するように適合されたスリットバルブドアアセンブリ300を含む。適合させて本発明で有益に利用し得るロードロックチャンバの一例は、栗田らによる2003年10月20日出願の米国特許仮出願第60/512727号「大面積基板処理システム用のロードロックチャンバ」と、栗田らによる1999年12月15日出願の米国特許出願第09/464362号「二重基板ロードロック処理装置」に記載されている。本発明のスリットバルブドアアセンブリ300を、他の構成を有するロードロックチャンバと共に用いてもよい。また、スリットバルブドアアセンブリ300を利用して搬送チャンバ208、処理チャチャンバ232又はその他の真空チャンバに形成された基板ポートを選択的に密閉してもよい。
【0018】
図3に図示の実施形態において、ロードロックチャンバ200は、真空気密の水平方向内壁314により互いに隔てられた、垂直方向に積層されかつ環境的に隔離された基板搬送チャンバを複数含むチャンバ本体312を備える。図3の実施形態では3つの単一基板搬送チャンバ320、322、324を図示しているが、ロードロックチャンバ200のチャンバ本体312は垂直積層した2つ以上の基板搬送チャンバを含んでいてもよい。例えば、ロードロックチャンバ200はN−1枚の水平内壁314によって隔てられたN個の基板搬送チャンバを含み、ここでNは1より大きい整数である。
【0019】
基板搬送チャンバ320、322、324はそれぞれ大面積基板210を1枚収容するように構成されているため、各チャンバの容量は最低限に抑えられ、迅速な排気と通気周期が促される。図3に図示の実施形態において、各基板搬送チャンバ320、322、324の内部容量は約2000リットル未満であり、一実施例においては約1400リットルであり、約3.7平方メートルを越える平面積、例えば5平方メートル以上の平面積を有する基板を収容する。異なるサイズの基板を収容するために、本発明の基板搬送チャンバの幅、長さ及び/又は高さは他のものに構成してもよい。
【0020】
チャンバ本体312は第1側壁302、第2側壁304、第3側壁306、底部308、上部310を有する。第4側壁318(図3に部分的に図示)は第3側壁306に対向する。本体312は、真空条件下での使用に適した剛性材料から形成する。チャンバ本体312は、アルミニウム又はその他の適切な材料のブロック単体(例えば、一体構成)、又はモジュール部分から構成される。
【0021】
基板210は、第1基板搬送チャンバ320の底部308と第2、第3基板搬送チャンバ322、324の底部の境となる内壁314上の複数の基板支持体344によって支持されている。基板支持体344は、基板210を底部308(又は内壁314)からある高さの間隔を空けて支持するように構成されているため、基板とチャンバ本体312との接触が回避される。基板支持体344は基板の擦過傷と汚染を最小限に留めるように構成されている。図3に図示の実施形態において、基板支持体344は丸みをつけた上端部346を有するステンレス製のピンである。その他の適切な基板支持体は、2003年3月5日出願の米国特許第6528767号、2001年10月27日出願の米国特許出願第09/982406号、2003年2月27日出願の米国特許出願第60/376857号に記載されている。
【0022】
各基板搬送チャンバ320、322、324の少なくとも1つの側壁は、そこを貫通して排気システム342に連結しているポート340を含み、これにより各チャンバの内部容量内圧力の制御を円滑にしている。排気システム342は、基板搬送チャンバ320、322、324のうちの既定の1つを選択的に通気又は排気可能とする通気口、ポンプ、流量制御装置を含む。本発明で有益に適合させ得る排気システムの一例は、上記で本願に組み込んだ、栗田らより2003年10月20日出願の米国特許仮出願第60/512727号「大面積基板処理システム用ロードロックチャンバ」に記載されている。
【0023】
チャンバ本体312内に規定された各基板搬送チャンバ320、322、324は2つの基板アクセスポート316を含む。ポート316は、ロードロックチャンバ200への大面積基板210の搬入・搬出を円滑にするように構成されている。図3に図示の実施形態において、各基板搬送チャンバ320、322、324の基板アクセスポート316はチャンバ312の両側に配置されているが、ポート316は本体312の隣接する壁部に配置してもよい。一実施形態において、第1及び第2基板アクセスポート316の幅は少なくとも1365ミリメートルであるが、これに限定されるものではない。
【0024】
各基板アクセスポート316は、第1基板搬送チャンバ320を搬送チャンバ208とファクトリインターフェース212の環境から選択的に隔離するように適合されたスリットバルブドアアセンブリ300によってそれぞれ選択的に密閉される。各スリットバルブドアアセンブリ300は少なくとも1つのアクチュエータ330により開放位置と閉鎖位置との間を移動する(アクチュエータ330は通常、図3のチャンバ本体312外側の第4壁部318上に位置される)。
【0025】
図4は、スリットバルブドアアセンブリ300の1つを通したロードロックチャンバ200の水平方向断面図である。スリットバルブドアアセンブリ300は、レバーアーム413により少なくとも第1シャフト404に連結されたドア部材402を含む。第1シャフト404とレバーアーム413はアクチュエータ330により回転し、ドア部材402を開閉位置間で移動させる。図4に図示の実施形態において、スリットバルブドアアセンブリ300は第2レバーアーム413によりドア部材402に連結された第2シャフト406を含む。チャンバ本体312の第3壁部306の外側に連結された状態で図示されている第2アクチュエータ430をアクチュエータ330と共に用いてドア部材402を回転させる。第2アクチュエータ430はアクチュエータ330と協同してドア部材402を回転させる。第1及び第2アクチュエータ330、430は水圧シリンダー、空気圧シリンダー、モータ又はシャフト404、406を回転させるのに適したその他のアクチュエータであってもよい。
【0026】
各シャフト404、406に連結されたレバーアーム413は、可撓性連結アセンブリ419によりドア部材402に連結されている。可撓性連結アセンブリ419はボール継手460と、シャフト404、406又はドア部材402の移動に利用するその他の構成部品を拘着させることなくドア部材402を撓ませ、長さ変更し、枢動させ、屈曲させることを可能にするリンク部材450とを含む。ボール継手460は、レバーアーム413に相対して少なくとも2つの面でのドア部材402の回転を促進する。
【0027】
図5Aに図示の実施形態を参照すると、可撓性連結アセンブリ419は、リンク部材450、ボール継手460、少なくとも1つの弾性ブッシング411、スラスト座金421、スペーサ423、保持子580を含む。リンク部材450は、ドア部材402をレバーアーム413に固定するのに適したいずれの構造であってもよく、図5Aの実施形態においては鐘形ボルト410とナット415である。ナット415は、止めネジ、固定接着剤、ワイヤ、プラスチックインサート、バネ、保持リング又はその他の適切なロック機構等のロック機構により固定してもよい。図5Aに図示の実施形態において、ロック機構は鐘形ボルト410に押し付けられた保持リング582であり、ナット415の不測の回転を防止している。
【0028】
弾性ブッシング411はドア部材402に形成された凹部530内に配置されている。凹部530は、鐘形ボルト410がドア部材402を貫通可能とする穴部532を含む。また、鐘形ボルト410はブッシング411の穴部504を貫通する。鐘形ボルト410の頭部502により、鐘形ボルト410の弾性ブッシング411からの抜け落ちが防止される。弾性ブッシング411の弾力性により、鐘形ボルト410はドア部材402に相対して自在に枢動可能となる(即ち、少なくとも2つの面、例えばx及びz軸、枢動点590を中心に回転する)。
【0029】
弾性ブッシング411は、重合体等の弾性材料から形成しても、或いはバネ状に形成してもよい。適切な重合体材料の例にはポリウレタン、ポリアミドイミド、トーロン(商標名、TORLON)、ヴィトン(商標名、VITON)等のエラストマー及び軟性プラスチック、又はその他の適切な弾性材料が含まれる。ブッシング411を構成し得るその他の弾性材料の例には、金属又はその他の適切なバネ材料から形成した皿バネ等のバネ形状が含まれる。
【0030】
一実施形態において、弾性ブッシング411の穴部504の内径は鐘形ボルト410の直径506よりも大きい。従って、鐘形ボルト410は弾性ブッシング411内で横方向に移動することができ、レバーアーム413に相対したドア部材402の横方向運動が許容される。
【0031】
スラスト座金421は、レバーアーム413とドア部材402との間に配置される。スラスト座金421はコンプライアント部材となりドア部材402とレバーアーム413との摩擦抵抗を増大させることから、剛性と、ドア部材402を連続して開閉する際にチャンバ密閉面に相対したドア部材402の方向を実質的に維持する復元力とが加わる。スラスト座金421は、通常、重合体等の非金属材料であり、レバーアーム413とドア部材402の間で金属と金属とが接触するのを防止する。一実施形態において、スラスト座金421はピーク(PEEK)から形成される。
【0032】
ボール継手460はレバーアーム413に形成された凹部540内に配置される。スペーサ423をボール継手460とレバーアーム413との間に配置し、金属間接触を防止する。一実施形態において、スペーサ423はPEEK等の重合体から形成される。
【0033】
ボール継手460は、担持体564に捕捉されたボール562を含む。ボール562及び担持体564は粒子の発生又は磨耗を生ずることなく担持体564内でのボール562の回転を可能とするいずれの適切な材料から形成してもよい。一実施形態において、ボール562及び担持体564はステンレススチールから形成される。
【0034】
鐘形ボルト410は凹部540に形成された穴部542とボール562に形成された穴部566を貫通する。ナット415は鐘形ボルト410に螺合し、ドア部材402がボール562の中心に規定された枢動点592を中心にレバーアーム413に相対して自在に回転可能となるようにボール継手460とレバーアーム413とをドア部材402に捕捉する。
【0035】
保持子430はレバーアーム413に連結され、ボール継手460をレバーアームに固定している。一実施形態において、保持子480は凹部540に形成された雌側ネジに係合するネジ部を含む。保持子480は、保持子480の回転を促すスパナキー又はスロット等の駆動機構を含んでいてもよい。
【0036】
ボール継手460はドア部材402又はレバーアーム413に近接して又はそのいずれか内部に設置することが考えられる。しかしながら、基板アクセスポート316を取り巻くチャンバ本体312の密閉面に相対したドア部材402の密閉面の動きを最小限に抑えるために、ボール562の中心の枢動点590は基板アクセスポート316を取り巻く密閉面に近接して配置すべきである。従って、ドア部材402の密閉面がレバーアーム413と反対のドア部材402側にある場合、ボール継手460は図5Bに図示されるようにドア部材402内に配置してもよい。逆に、ドア部材402の密閉面がレバーアーム413と同じドア部材402側にある場合、ボール継手460は図5Bに示されるようにレバーアーム413内に配置してもよい。更に、ボール継手460によりドア部材402とチャンバ本体316の密閉面との間に良好な平行性が維持されるため、平坦な密閉面を備えたドア部材を有する用途において、ボール継手460の使用はシールの寿命を最大とし、シールの磨耗を最小限にするのにも有益である。
【0037】
図4に戻ると、側壁306、318は、レバーアーム413の少なくとも一部を収容する、側壁に形成された凹部416を含むため、チャンバ本体316の幅と内部容量を最小限に抑えることが可能となる。また、各シャフト404、406はそれぞれ外部アクチュエータアーム414によりアクチュエータ330、430に連結されている。各外部アクチュエータアーム414、シャフト404、406をスプライン係合、キー止めその他に構成することで互いにおける回転滑りを防止してもよい。
【0038】
各シャフト404、406は、チャンバ本体312の真空保全性を維持しつつもシャフトの回転を可能とするシールパックアセンブリ408を貫通している。シールパックアセンブリ408は、通常、チャンバ本体312の外部に装着し、チャンバ本体312の幅と内部容量を最小限に抑える。
【0039】
図6A−6Bは、開放及び閉鎖位置にあるドア部材402の断面図である。図6Aは開放位置にある湾曲スリットバルブドアを図示している。開放位置において、ドア部材402は湾曲しており、弾性ブッシング411の撓みとボール継手460内でのボール562の回転により、レバーアーム413とドア部材402との間での鐘形ボルト410の第1方向が調整される。レバーアーム413に連結されたアクチュエータ330、430がドア部材402を閉鎖位置に回転させると、ドア部材402はチャンバ本体に押し付けられて平板となり、スリットバルブ通路316を閉鎖する。ドア部材402が平板になるため、可撓性連結アセンブリ419によりレバーアーム413に連結された端部は外方向に移動する。開放位置、閉鎖位置(例えば、湾曲及び平板化位置)でのドア部材402の突出長さの差異は図6A−Bに図示のドア部材402の端部から延びる仮想線600、602のズレにより図解される。ドア部材402の膨張により鐘形ボルト410の方向が変わり、レバーアーム413に相対してある角度で傾斜する。ブッシング411もまた鐘形ボルト410の横方向運動を許容することでドア部材402の長さ変化が賄われ、同時にボール継手460が鐘形ボルト410の角度方向変化を賄う。また、可撓性連結アセンブリ419により、チャンバ本体316を貫通するシャフト404、406に相対したレバーアーム413の方向は実質的に変化しない。湾曲ドア部材402が直線状になることで生じる運動に加え、接触時にドア部材402の面が枢動してチャンバ壁部と整列するため、第2面における回転も可撓性連結アセンブリ419のボール継手460により賄われる。
【0040】
図7はシールパックアセンブリ408の一実施形態の断面図である。シールパックアセンブリ408は筐体702、内部ベアリング704、外部ベアリング706、1つ以上のシャフトシール708を含む。筐体702は、通常、複数の固締具710によりチャンバ本体312に連結されている。Oリング712は筐体702とチャンバ本体312との間に配置され、その間を真空密閉している。
【0041】
筐体702はシャフト406が筐体702を貫通可能な貫通穴714を含む。貫通穴714は内部及び外部ベアリング704、706を受けるカウンターボアを各端部に有する。保持リング718により穴部714からベアリング704、706が外れることが防止される。ベアリング704、706をシャフト406周囲にプレス嵌めし、回転を円滑にする。図7に図示の実施形態において、ベアリング704、706はクロスローラーベアリングである。
【0042】
1つ以上のシャフトシール708が穴部714内に配置され、第2シャフト406と筐体702との間の動的真空シールとなる。図7に図示の実施形態において、複数のシャフトシール708はスペーサ716により隔てられた状態で図示されている。
【0043】
第2シャフト406の内端720は、シャフト406からレバーアーム413に回転運動が確実に伝わるような形でアーム413に連結されている。例えば、レバーアーム413をシャフト406と嵌り合わせる、或いはキー止めして確実に回転させてもよい。或いは、レバーアーム413をシャフト406に圧締、ピン止め、プレス嵌め、溶接又は接着してもよい。
【0044】
図8はレバーアーム413の一実施形態の斜視図であり、第1シャフト404の外端740は、外部アクチュエータアーム414の運動が第1シャフト404に回転運動として確実に伝達されるような形で外部アクチュエータアーム414に連結されている。第2シャフト406は同様に取り付けられている。例えば、外部アクチュエータアーム414をシャフト404と嵌り合わせる、或いはキー802を設けることで確実に回転させてもよい。或いは、外部アクチュエータアーム414をシャフト404に圧締、ピン止め、プレス嵌め、溶接又は接着してもよい。
【0045】
図9−10はドア部材402の一実施形態の正面及び平面図である。ドア部材402は、通常、細長く、アルミニウム又はその他の適切な材料から形成される。ドア部材402は長辺902、904、短辺906、908、密閉面910、裏面912を含む。レバーアーム413のそれぞれはドア部材402の裏面912の両端に可撓性連結アセンブリ419により短辺906、980に近接して連結されている。一実施形態において、ドア部材402は矩形であり、短辺906、908間の幅は少なくとも1260ミリメートルである。ドア部材402の幅は、異なるサイズの基板に合わせてこの長さより長くても短くてもよい。
【0046】
シールグランド914は辺902、904、906、908の内方の密閉面910に形成される。シールグランド914はチャンバ本体312を貫通するアクセスポート316を覆うドア部材402の中央部分に外接する。シール916はシールグランド914内に配置され、ドア部材402をチャンバ本体316に対して密閉する。シール916は、通常、アクチュエータ330、430により圧迫される際にドア部材402とチャンバ本体316とが接触するのを防止するように構成されている。一実施形態において、シール916はフッ素重合体又はその他の適切な材料から形成されたOリングから構成される。その他のシール材料の例にはフッ化炭素(fkm)又はパーフルオロエラストマー(ffkm)、ニトリルゴム(nbr)及びシリコーンが含まれる。或いは、シール916とシールグランド914をチャンバ本体316上に配置してもよい。
【0047】
少なくともドア部材402の密閉面910は、短辺906、908を繋ぐ主軸1002に相対して湾曲している。主軸1002は、ドア部材402が密閉するところのチャンバ本体316の密閉面1012により規定される仮想線1000に平行である。明確にするために、密閉面1012とドア部材402は、図10において誇張して間隔を空けた状態で図示されている。仮想線1000もシャフト404、406に平行かつ短辺906、908に直角であってもよい。図10に図示の実施形態において、密閉面910は線1000に相対して凸状であるため、ドア部材402が閉鎖されるとまず最初に密閉面910の中央がチャンバ本体312と接触し、ドア部材402内にバネ力が生じる。
【0048】
動作中、短辺906、908に配置されたレバーアーム413に連結されたアクチュエータ330、430によりドア部材402は回転閉鎖される。アクチュエータ330、430により湾曲ドアにかかる荷重量は図11の矢印1102により示されている。ドアが回転閉鎖するにつれ鐘形ボルト410の横方向運動が生じ、弾性ブッシング411により許容されることで、レバーアーム413に相対して縦方向の運動が可能となる。ドア部材402の湾曲により、ドア部材402の中央がまずチャンバ本体312に接触する。アクチュエータ330、430の力によりドア部材402が平板化するにつれ、ドア部材402の湾曲によりバネ力が生じ、ドア部材402の中央領域におけるシール916が増強される。ドア部材402のバネ力による負荷量は図11の矢印1104により図示される。アクチュエータ330、430を介してドア端部にかかる高負荷は、ドア部材402の中央部のバネ力と組み合わされることで相殺され、基板アクセスポート316を取り巻くシール916は均一に圧迫され、負荷がかかる。負荷量1102、1104の合計は図11の矢印1106により表される。アクチュエータと、ドア部材402のバネ力の双方の力の影響下において、平板化した密閉面910によりチャンバ本体312を貫通する通路を取り巻くシール916に均一に負荷がかかるため、通路周囲には均一で信頼性高く真空密閉が確立され、同時にシールの寿命が延びる。密閉面910の湾曲度は、既定のドア形状についてのビーム偏向解析と所望の真空状態により決定してもよい。
【0049】
更に、第1及び第2シャフト404、406はドア部材402とロードロックチャンバ200の幅に相対して短いため、シャフトの撓みは小さい。このため、アクチュエータ330、430からドア部材402へ力がより効率よく伝達される。また、短いシャフト404、406ではシャフト直径をより小さいものとすることが可能なため、剛性や関連する大型ハードウェア向けに大きい直径を必要とする長いシャフトに伴うコストを削減することができる。それに加え、内部アクチュエータアーム412はチャンバ本体316に形成された凹部416に配置されているため、ロードロックチャンバ200の幅と内部容量は既定の基板アクセスポート幅に対して最小限に抑えられ、これによりロードロックチャンバ200の製造コストが削減され、また、動作中に通気及び排気を必要するロードロックチャンバ200の容量が低下することでスループットが向上し、有益である。
【0050】
図12は、他の実施形態のロードロックチャンバ1200の部分断面図である。ロードロックチャンバ1200は、ドア部材402の両側に連結されたアクチュエータ1202、1204がチャンバ本体1212の内部に配置されているという点を除き、実質的に上記記載のロードロックチャンバと同様である。
【0051】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他の及び更なる他の実施形態を案出することができ、本発明の範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
添付図面で図示されている実施形態を参照し上記で簡単に概要を述べた本発明の更に具体的な説明を得ることで、本発明の上述した構成が詳細に理解可能である。
【図1A】従来のスリットバルブドアにより選択的に密閉された基板通路を有するチャンバ本体の部分断面図である。
【図1B】図1Aの、チャンバ本体を取り除いた場合のドアアクチュエータと従来のスリットバルブドアの側面図である。
【図2】本発明のロードロックチャンバを有する、大面積基板を処理するための処理システムの一実施形態の平面図である。
【図3】図2の切断線3−3に沿ったロードロックチャンバの断面図である。
【図4】図3の切断線4−4に沿ったロードロックチャンバの断面図である。
【図5A】可撓性連結アセンブリの一実施形態の部分断面図である。
【図5B】可撓性連結アセンブリの他の実施形態の部分断面図である。
【図6A】開放位置にある湾曲スリットバルブドアの一実施形態の断面図である。
【図6B】回転閉鎖した湾曲スリットバルブドアの一実施形態の断面図である。
【図7】図4の切断線5−5に沿ったシールパックアセンブリの一実施形態の断面図である。
【図8】図2のロードロックチャンバの一実施形態の部分側部断面図である。
【図9】〜
【図10】ドア部材の一実施形態の正面及び平面図である。
【図11】ドア部材にかかる密閉力を表す概略図である。
【図12】ロードロックチャンバの他の実施形態の部分断面図である。
【0053】
円滑な理解のために、可能な限り、図に共通する同一の要素は同一の参照番号を用いて表した。一実施形態における要素と構成は、特に記載することなく他の実施形態にて便宜上利用する場合がある。
【0054】
しかしながら、添付図面は本発明の模範的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されるものではないことに留意しなくてはならない。
【出願人】 【識別番号】390040660
【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】APPLIED MATERIALS,INCORPORATED
【出願日】 平成19年6月25日(2007.6.25)
【代理人】 【識別番号】100101502
【弁理士】
【氏名又は名称】安齋 嘉章


【公開番号】 特開2008−6437(P2008−6437A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2007−166103(P2007−166103)