(57)【要約】【課題】一つの排気路（主排気路）のみ有する減圧装置にも適用でき、排気速度が速くパーティクルの舞い上がりを抑制できる減圧排気弁及びこの減圧排気弁を含む減圧排気機構を用いた減圧装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる減圧排気弁１０は、一端が真空チャンバ２に連通し、他端が真空ポンプ３に連通する排気路５中に取付けられる減圧排気弁１０において、前記減圧排気弁１０が、前記排気路５に接続される管部１１と、前記管部内に収容された、前記排気路５を開閉する開閉弁１２と、前記開閉弁１２に設けられた、通気孔を有する多孔質体部１３と、前記開閉弁１２の上流側または下流側の排気路中に設けられ、排気路５の遮蔽面積が可変となされた遮蔽量調整部１０Ｂとを備える【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が真空チャンバに連通し、他端が真空ポンプに連通する排気路中に取付けられる減圧排気弁において、
前記減圧排気弁が、前記排気路に接続される管部と、前記管部内に収容された、前記排気路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁に設けられた、通気孔を有する多孔質体部と、前記開閉弁の上流側または下流側の排気路中に設けられ、排気路の遮蔽面積が可変となされた遮蔽量調整部とを備えることを特徴とする減圧排気弁。
【請求項２】
前記遮蔽量調整部は、複数の遮蔽部材の組み合わせにより排気路の遮蔽面積を可変とすることを特徴とする請求項１に記載された減圧排気弁。
【請求項３】
前記減圧排気弁の多孔質体部が、攪拌起泡によって形成されたセラミックス多孔質焼結体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の減圧排気弁。
【請求項４】
真空チャンバと、この真空チャンバ内を減圧する排気機構を備えた減圧装置において、
前記排気機構は、一端が前記真空チャンバに連通し、他端が真空ポンプに連通する排気路と、前記排気路中に取付けられた減圧排気弁とを有し、
前記減圧排気弁は、前記排気路に接続される管部と、前記管部内に収容された、前記排気路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁に設けられた、通気孔を有する多孔質体部と、前記開閉弁の上流側または下流側の排気路中に設けられ、排気路の遮蔽面積が可変となされた遮蔽量調整部とを備えることを特徴とする減圧装置。
【請求項５】
前記遮蔽量調整部は、複数の遮蔽部材の組み合わせにより排気路の遮蔽面積を可変とすることを特徴とする請求項４に記載された減圧装置。
【請求項６】
前記減圧排気弁の多孔質体部が、攪拌起泡によって形成されたセラミックス多孔質焼結体であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の減圧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は減圧排気弁及びこの減圧排気弁を含む減圧排気機構を用いた減圧装置に関し、特に多孔質体部を有する開閉弁を備えた減圧排気弁、及びこの減圧排気弁を組み込んだ減圧排気機構を備える減圧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハもしくは液晶材料の製造工程において、例えばドライエッチング装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置等の減圧装置が用いられている。これら装置における排気機構には、真空チャンバ内を減圧状態になす際の圧力緩衝を目的として、主排気路と並列にスロー排気路が設けられている。
【０００３】
従来の減圧装置を図９に基づいて説明する。図９に示すように、従来の減圧装置４１には、真空チャンバ４２内を減圧する排気機構４３が設けられている。
この排気機構４３は、一端が真空チャンバ４２に設けられた排気口４５に連通し、他端が真空ポンプ４６に連通する主排気路４７と、一端が主排気路４７を介して真空チャンバ４２に連通し、他端が主排気路４７を介して真空ポンプ４６に連通するスロー排気路４９とを備えている。
【０００４】
また、前記排気機構４３は、前記主排気路４７に設けた第１の開閉弁（メインバルブ）４８と、このスロー排気路４９に第１の開閉弁と並列に第２の開閉弁（スロー排気バルブ）５０とを備えている。
更に、前記排気機構４３は、前記排気口４５に設けられた、排気時の圧力を緩衝するフィルター４４を備えている。
【０００５】
このような従来の減圧装置４１にあっては、排気初期はスロー排気路４９で緩やかに排気し、その後、主排気路４７で一気に排気する。
しかし、前記排気口４５にフィルター４４が設置されているため、主排気路４７で一気に排気する際、フィルター４４が抵抗となり、排気速度が大幅に遅くなるという課題があった。
【０００６】
これを解決する減圧装置として、図１０に示す減圧装置５１がある。この減圧装置５１にあっては、一端が直接真空チャンバ４２に連通し、他端が主排気路４７を介して真空ポンプ４６に連通するスロー排気路５２を備えている。そして、スロー排気口５３にはフィルター４４が取付けられている。
このように構成された減圧装置５１にあっては、フィルター４４、スロー排気口５３、スロー排気路５２を介して緩やかに排気し、その後、第２の開閉弁５０，第１の開閉弁４８を切換えて、主排気路４７から一気に排気する。
そのため、この減圧装置５１にあっては、主排気路４７における排気速度を上げることができるが、排気口４５とは別にスロー排気口５３を設ける必要があり、多額な装置改造費がかかるという課題があった。
【０００７】
なお、真空チャンバと真空ポンプを連通する主排気路と、この主排気路に並列にスロー排気路を設けたウエハ取扱システム（例えば、特許文献１参照）、さらに、スロー排気路に可変コンダクタンスバルブを設けた横型処理炉が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６１−２２８６４８号公報
【特許文献２】特開平７−２３５４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、本願出願人は、上記した課題を解決するために、図１１に示すように、スロー排気路４９に、円筒形状のシリカ多孔体からなるフィルター６２を備える減圧装置６１を提案している（特願２００７−１９０４６２号）。
しかしながら、前記した従来の減圧装置及び本願出願人が提案した減圧装置は、主排気路とスロー排気路を前提としたものであった。
そのため、スロー排気路から主排気路に切換えた際、圧力変動が生じ、パーティクルが舞い上がることがあった。
【０００９】
また、一つの排気路（主排気路）のみ有する減圧装置に適用した場合、一つの排気路（主排気路）の排気口にフィルターを設けなければならず、排気速度が大幅に小さくなり、所定の真空度に到達するまでに長時間かかるという課題があった。しかも、常に排気口にフィルターが存在するため、フィルターが抵抗となり所定の真空度に到達し難いという課題があった。
このように前記したフィルターにあっては、一つの排気路（主排気路）のみ有する減圧装置には適用することは困難であった。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、一つの排気路（主排気路）のみ有する減圧装置にも適用でき、排気速度が速くパーティクルの舞い上がりを抑制できる減圧排気弁及びこの減圧排気弁を含む減圧排気機構を用いた減圧装置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】
【００１１】
上記した目的を達成するためになされた本発明にかかる減圧排気弁は、一端が真空チャンバに連通し、他端が真空ポンプに連通する排気路中に取付けられる減圧排気弁において、前記減圧排気弁が、前記排気路に接続される管部と、前記管部内に収容された、前記排気路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁に設けられた、通気孔を有する多孔質体部と、前記開閉弁の上流側または下流側の排気路中に設けられ、排気路の遮蔽面積が可変となされた遮蔽量調整部とを備えることに特徴を有する。
ここで、前記遮蔽量調整部は、複数の遮蔽部材の組み合わせにより排気路の遮蔽面積を可変とすることが望ましい。
また、前記減圧排気弁の多孔質体部が、攪拌起泡によって形成されたセラミックス多孔質焼結体であることが望ましい。
【００１２】
このように減圧排気弁を構成することにより、真空チャンバの減圧開始時において、チャンバ内のガスは開閉弁の多孔質体部を流れ、さらに遮蔽量調整部における段階的な流量増加調整（遮蔽面積の調整）により、緩やか且つ細かに減圧速度が調整される。また、その緩やかな減圧工程の後、開閉弁を開くことで排気速度を上げた排気を行うことができる。したがって、真空チャンバの減圧処理において、チャンバ内の急激な減圧を確実に回避することができ、パーティクルの舞い上がりを抑制することができる。
【００１３】
また、上記した目的を達成するためになされた本発明にかかる減圧装置は、真空チャンバと、この真空チャンバ内を減圧する排気機構を備えた減圧装置において、前記排気機構は、一端が前記真空チャンバに連通し、他端が真空ポンプに連通する排気路と、前記排気路中に取付けられた減圧排気弁とを有し、前記減圧排気弁は、前記排気路に接続される管部と、前記管部内に収容された、前記排気路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁に設けられた、通気孔を有する多孔質体部と、前記開閉弁の上流側または下流側の排気路中に設けられ、排気路の遮蔽面積が可変となされた遮蔽量調整部とを備えることに特徴を有する。
ここで、前記遮蔽量調整部は、複数の遮蔽部材の組み合わせにより排気路の遮蔽面積を可変とすることが望ましい。
また、前記減圧排気弁の多孔質体部が、攪拌起泡によって形成されたセラミックス多孔質焼結体であることが望ましい。
【００１４】
このように減圧装置を構成することにより、真空チャンバの減圧開始時において、チャンバ内のガスは開閉弁の多孔質体部を流れ、さらに遮蔽量調整部における段階的な流量増加調整（遮蔽面積の調整）により、緩やか且つ細かに減圧速度が調整される。また、その緩やかな減圧工程の後、開閉弁を開くことで排気速度を上げた排気を行うことができる。したがって、真空チャンバの減圧処理において、チャンバ内の急激な減圧を確実に回避することができ、パーティクルの舞い上がりを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一つの排気路（主排気路）のみ有する減圧装置にも適用でき、排気速度が速くパーティクルの舞い上がりを抑制できる減圧排気弁及びこの減圧排気弁を含む減圧排気機構を用いた減圧装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施形態にかかる減圧排気弁及びこの減圧排気弁を含む減圧排気機構を用いた減圧装置について、図に基づき説明する。
尚、図１は本発明にかかる減圧装置の概略構成図、図２は本発明にかかる減圧排気弁を示す側断面図である。また、図３は図２の減圧排気弁が備えるフィルター弁の正面図であって、開閉体が閉じた状態を示す図、図４は、その開閉弁が開いた状態を示す図である。さらに、図５は、図２の減圧排気弁が備える遮蔽調整部の平面図であって、シャッター板が閉じた状態を示す図、図６は、そのシャッター板が開いた状態を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明にかかる減圧装置１は、真空に減圧され処理室となる真空チャンバ２を備え、更にこの真空チャンバ２を真空に減圧する排気機構３を備えている。
前記排気機構３は、一端が真空チャンバ２の底部に設けられた排気口２ａを介して真空チャンバ２に連通し、他端が真空ポンプ４に連通する排気路５と、前記排気路５中に取付けられる減圧排気弁１０とを備えている。
この減圧排気弁１０は、フィルター弁１０Ａと、排気路５の排気方向に沿って、このフィルター弁１０Ａの前方または後方のいずれか（本実施形態では後方）に設けられた遮蔽量調整部１０Ｂとを備える。
【００１８】
前記フィルター弁１０Ａは、図３、図４に示すように、排気路５に接続される管部１１と、前記管部１１の内部に回動可能に収容され、前記排気路５を開閉する円板状の開閉弁１２と、前記開閉弁１２に設けられた、円板状の通気孔を有する多孔質体部１３とを備えている。即ち、前記多孔質体部１３の外周部を、輪状のリング部１２ａの内周部が把持することによって、開閉弁１２が構成されている。
【００１９】
また、前記リング部１２ａの背面には、回動軸１４が取付けられている。この回動軸１４は、排気路５（管部１１）の軸線に対して垂直に、かつ管部１１に対して回動可能に取付けられている。
この回動軸１４の端部にはギヤ部１４ａが形成され、管部１１の外部において、駆動軸１５の端部に形成されたギヤ部１５ａと噛合している。即ち、前記駆動軸１５をモータ等の駆動手段（図示せず）によって、回転させることにより、前記回動軸２４を回動させ、開閉弁１２を回動させ、排気路５（管部１１）の開閉を行うように構成されている。
尚、前記回動軸１４のギヤ部１４ａ及び駆動軸１５のギヤ部１５ａは、ケーシング１６内に収容されている。
【００２０】
更に、多孔質体部１３について説明する。
この多孔質体部１３は、金属多孔質体、ガラス多孔質体、石英製多孔質体、通常の粉末焼結による多孔質焼結体、セラミックス繊維を焼結した多孔質焼結体、攪拌起泡によって形成され焼結した多孔質焼結体などを用いることができる。
特に、攪拌起泡によって形成されたセラミックス多孔質焼結体であることが望ましい。このようなセラミックス多孔質体の製造は、本出願人が先に出願した特開２０００−２６４７５３号公報、特開２００３−２３８２６７号公報に記載した方法により製造することができる。
ここで、前記多孔質体部を製造する原料としては、アルミナ、ジルコニア、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ムライト、コーディエライト、シリカ、水酸化アパタイトなどの他、金属製多孔体などの種々の材料を採用することができるが、これらの内、特に耐食性および機械的特性に優れている炭化ケイ素が好ましい。
【００２１】
また、平均気孔径が５〜９０μｍ、気孔率は３０〜６５％であるのが好ましい。
特に、炭化ケイ素の場合、平均気孔径３０〜９０μｍ、気孔率５５〜６５％が好ましい。具体的には、水銀ポロシメーターを用いて測定（ＪＩＳ  Ｒ１６３４  １９９８に基づく）した気孔の平均気孔径が３０μｍ以上９０μｍ以下であって、前記気孔が１０μｍ以上２０μｍ以下（ＳＥＭ観察に基づく）の連通孔で連通する三次元網目状の骨格構造を有しているのが好ましい。
【００２２】
また、この気孔率（サンプルを特定体積に機械加工し、この重量を測定することで、前記体積、重量及びＳｉＣ密度：３．２１ｇ／ｃｍ3より算出）は５５％以上、６５％未満に形成されているのが好ましい。
尚、前記平均気孔径、気孔率は、製造工程における原料粉、攪拌起泡条件を調整することによって可変することができ、所望の平均気孔径、気孔率を有するセラミックス多孔質焼結体を得ることができる。
【００２３】
また、遮蔽量調整部１０Ｂは、排気路５の遮蔽面積を可変に構成されており、図５に示すように、排気路５に接続される管部１７と、前記管部１７の内部でそれぞれ回動可能に収容された複数（図では６枚）のシャッター板１８（遮蔽部材）とを備える。シャッター板１８は、それぞれ図示するように長板状に形成され、その長手方向の側部が隣り合うシャッター板１８と重なり合うように配列されている。また、全てのシャッター板１８が閉じた状態（側部が重なり合った状態）で、全てのシャッター板１８により排気路５の断面形状の遮蔽板が形成されるようになされている。
尚、シャッター板１８において、隣り合うシャッター板１８と重なり合う部分には、合成樹脂部材（図示せず）が設けられ、シャッター板１８が閉じたときの密閉性を向上するようになされている。
【００２４】
また、各シャッター板１８には、その長手方向に沿って回転軸１９が設けられ、その回転軸１９が管部１７に回転自在に支持されることにより、シャッター板１８が管部１７内で回動可能に軸支されている。即ち、各シャッター板１８の回動により、排気路５が閉状態（図５の状態）か、或いは開状態（図６の状態）のいずれかの状態になされる。
回転軸１９の一端は外方へ突出しており、その端部に設けられた駆動軸２０がモータ等の駆動手段（図示せず）により回転駆動して回転軸１９を回転させ、シャッター板１８が回動するようになされている。
【００２５】
各シャッター板１８に対応する駆動軸２０は、それぞれ独立して駆動制御される。これにより、所定のシャッター板１８のみを開いた状態とし、シャッター板１８の組み合わせにより排気路５の遮蔽面積を所望の状態として、減圧排気弁１０を通過するガス流量を細かに調整することが可能となる。
尚、各シャッター板１８は、その回転角度を微調整可能に駆動されることが好ましく、そのような構成であれば、ガス流量をより細かに調整することができる。
また、そのように遮蔽量調整部１０Ｂにおいて、排気路５の遮蔽面積が可変な構成であるため、真空チャンバ２の容量に応じた最適な排気量（排気速度）に調整することが可能となる。
【００２６】
次に減圧装置の作用について説明する。処理室となる真空チャンバ２を減圧する場合、減圧開始時は、排気路５に設けた減圧排気弁１０において、先ず、図７（ａ）に示すように遮蔽量調整部１０Ｂの全てのシャッター板１８が閉じられた状態から、図７（ｂ）に示すように例えば中央のシャッター板１８のみを回動させて開く。
さらに図７（ｂ）に示すように、減圧排気弁１０Ａの開閉弁１２を閉じた状態となし、真空ポンプ４を運転する。真空チャンバ２中のガスは、排気口２ａ、排気路５、減圧排気弁１０Ａの多孔質体部１３、さらに流量調整機構１０Ｂの開いたシャッター板１８を介して真空ポンプ４に流れ、真空チャンバ２内は緩やかに減圧開始される。
【００２７】
所定時間経過後、或いは真空チャンバ２内が所定気圧に達すると、順次、他のシャッター板１８を開き（図７（ｃ）参照）、徐々にガス流量を増加させて、最後に図７（ｄ）に示すように全てのシャッター板１８を開いた状態とする。
このとき、フィルター弁１０Ａの多孔質体部１３の外径が２５ｍｍ、平均気孔径が５〜９０μｍ、気孔率は３０〜６５％と適度なガス通気抵抗に設定されているので、真空チャンバ２内の急激な減圧が避けられて、パーティクルの舞い上がりが抑制され、緩やかに減圧を行うことができる。また、複数のシャッター板１８を順次開くことによりガス流量を徐々に増加させ、減圧速度をより細かく調整することができる。
【００２８】
そして、この緩やかな減圧工程の後、駆動軸１５を回転させ、前記回動軸１４を回動させることにより、開閉弁１２を回動させて、開閉弁１２を開く。
そして、この開閉弁１２の開放により、減圧排気弁１０の多孔質体部１３の緩衝作用が弱められ、排気速度の速い状態での排気が行なわれる。
【００２９】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、真空チャンバ２の減圧開始時において、真空チャンバ２内のガスはフィルター弁１０Ａ（開閉弁１２）の多孔質体部１３を流れ、さらに遮蔽量調整部１０Ｂにおける段階的な流量増加調整（遮蔽面積の調整）により、緩やか且つ細かに減圧速度が調整される。また、その緩やかな減圧工程の後、開閉弁１２を開くことで排気速度を上げた排気を行うことができる。
したがって、真空チャンバ２の減圧処理において、チャンバ内の急激な減圧を確実に回避することができ、パーティクルの舞い上がりを抑制することができる。
【００３０】
尚、前記実施の形態においては、遮蔽量調整部１０Ｂで用いる遮蔽部材として、それぞれ開閉自在なシャッター板１８の開閉状態を組み合わせて、排気路５の遮蔽量を調整するものとしたが、本発明にあっては、それに限定されるものではない。
【００３１】
例えば、遮蔽量調整部１０Ｂに代え、図８（ａ）乃至図８（ｃ）に模式的に示すようなカメラの絞り構造に近い構造を有する遮蔽量調整部１０Ｃを排気路５中に設け、減圧排気弁１０における遮蔽量調整部として用いてもよい。
図８（ａ）は、遮蔽量調整部１０Ｃの平面図であって、閉じた状態を示し、図８（ｂ）は、少し開いた状態を示す図、図８（ｃ）は完全に開いた状態を示す図である。
【００３２】
図示するように、この遮蔽量調整部１０Ｃは、複数（図では６枚）の羽根部材２１（遮蔽部材）と、各羽根部材２１に形成された細長いカム穴２１ａにそれぞれ係合する複数のピン２３とを有する。各羽根部材２１は回転軸２２を軸に回動自在に設けられ、ピン２３は図８（ａ）に一点鎖線で示す軌道に沿って移動可能となされている。
【００３３】
この構成により、例えば図８（ａ）に示す閉状態から、ピン２３が駆動手段（図示せず）により前記軌道に沿って移動すると、羽根部材２１がカム穴２１ａに沿って回動して図８（ｂ）に示すように開口部２５が生じる。この開口部２５は、前記ピン２３の移動に伴い徐々に大きくなり、最後には図８（ｃ）に示す完全な開状態となる。
即ち、ピン２３の移動量を制御することにより、羽根部材２１の組み合わせ状態が変化し、その開口部２５の大きさが決定されるため、開排気路５の遮蔽量を調整することが可能となる。
【００３４】
尚、上記実施形態にあっては、減圧排気弁を、排気路を一つしか有しない減圧装置に搭載した場合を例にとって説明したが、従来のように二つの排気路を備える減圧装置にも、当然に搭載することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明にかかる減圧装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明にかかる減圧排気弁を示す側断面図である。
【図３】図３は図２の減圧排気弁が備えるフィルター弁の正面図であって、開閉体が閉じた状態を示す図である。
【図４】図４は図３のフィルター弁において開閉弁が開いた状態を示す図である。
【図５】図５は図２の減圧排気弁が備える遮蔽調整部の平面図であって、シャッター板が閉じた状態を示す図である。
【図６】図６は図５の遮蔽量調整部が有するシャッター板が開いた状態を示す図である。
【図７】図７は本発明にかかる減圧排気弁の動作例を示す図である。
【図８】図８は、遮蔽調整部の他の形態を模式的に示す図である。
【図９】図９は、従来の減圧装置を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、他の従来の減圧装置を示す概略構成図である。
【図１１】図１１は、本願出願人が先に提案した減圧装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１      減圧装置
２      真空チャンバ
２ａ    排気口
３      排気機構
４      真空ポンプ
５      排気路
１０    減圧排気弁
１０Ａ  フィルター弁
１０Ｂ  遮蔽量調整部
１１    管部
１２    開閉弁
１２ａ  リング部
１３    多孔質体部
１４    回動軸
１４ａ  ギヤ部
１５    駆動軸
１５ａ  ギヤ部
１６    ケーシング
１７    管部
１８    シャッター板（遮蔽部材）
１９    回転軸
２０    駆動軸
２１    羽根部材（遮蔽部材）
２１ａ  カム穴
２２    回転軸
２３    ピン
【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】
2010112391.tif 000008
【図７】
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【図８】
2010112391.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2010112391.tif 000012
【図１１】
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