(57)【要約】  熱エネルギの実質的な部分の伝導を許容する、改良された液体流れ制御弁１５ａは、第一の部分６０と、第二の部分６２と、可動の要素６４とを含む。第一の部分は、流体源と流体的に連通する開口６６を含む。第二の部分は、第一の開口６６と少なくとも部分的に整合された第二の開口６８を有する。可動の要素は、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられて、熱エネルギの少なくとも実質的な部分を第一の部分から第二の部分まで伝導するのを許容する。可動の要素は、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口７０を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体流れ制御弁において、
流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられて、熱エネルギの少なくとも実質的な部分を第一の部分から第二の部分まで伝導するのを許容する可動の要素であって、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する前記可動の要素とを備える、流体流れ制御弁。
【請求項２】
請求項１に記載の弁において、第一の部分及び第二の部分は、可動の要素が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから実質的に遮蔽する、弁。
【請求項３】
請求項１に記載の弁において、第一の部分、第二の部分及び可動の要素は、共通の軸線を有する同心状円筒体を画成し、また、可動の要素は第一及び第二の部分に対して共通の軸線の回りにて回転することができる、弁。
【請求項４】
請求項１に記載の弁において、可動の要素は、可動の要素に対し動きを与えて開口を再配置するフィードスルー部分を更に備え、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、可動の要素のフィードスルー部分が伸びるときに通るフィードスルーオリフィスを画成する、弁。
【請求項５】
請求項４に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分と物理的に連通した重合系シールは、流体シールを提供する、弁。
【請求項６】
請求項４に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分は、弁の長手方向軸線の回りにて回転し、可動の要素を開放した位置と閉じた位置との間にて回転可能に動かすことができる、弁。
【請求項７】
請求項１に記載の弁において、第一の部分及び可動の部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項８】
請求項７に記載の弁において、空隙の厚さは、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項９】
請求項１に記載の弁において、第二の部分及び可動部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項１０】
請求項９に記載の弁において、空隙の厚さは、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項１１】
請求項１に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、弁。
【請求項１２】
請求項１に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、フッ素である、弁。
【請求項１３】
請求項１に記載の弁において、可動の要素が開放した位置にあるとき、加熱された流体又は高エネルギ流体の流れからの熱は、主として開口に近接し且つ開口を通る加熱された流体又は高エネルギ流体の流れと接触した表面を介して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項１４】
請求項１に記載の弁において、熱源からの熱は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項１５】
請求項１４に記載の弁において、熱源は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と接触する、弁。
【請求項１６】
請求項１４に記載の弁において、熱源は、第一の部分又は第二の部分の一方内に少なくとも部分的に埋め込まれる、弁。
【請求項１７】
請求項１に記載の弁において、第一の部分はアルミニウムから成る、弁。
【請求項１８】
請求項１に記載の弁において、第二の部分はアルミニウムから成る、弁。
【請求項１９】
請求項１に記載の弁において、可動の要素はアルミニウムから成る、弁。
【請求項２０】
請求項１に記載の弁において、多数の出口ポートを更に含む、弁。
【請求項２１】
流体流れ制御弁において、
流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素であって、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、第一の部分及び第二の部分は、可動の要素が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから実質的に遮蔽する、前記可動の要素とを備える、流体流れ制御弁。
【請求項２２】
請求項２１に記載の弁において、第一の部分、第二の部分及び可動の要素は、共通の軸線を有する同心状円筒体を画成し、また、可動の要素は、第一及び第二の部分に対して共通の軸線の回りにて回転することができる、弁。
【請求項２３】
請求項２１に記載の弁において、可動の要素は、可動の要素に対し動きを与えて開口を再配置するフィードスルー部分を更に備え、また、第一及び第二の部分の少なくとも一方は、可動の要素のフィードスルー部分が伸びるときに通るフィードスルーオリフィスを画成する、弁。
【請求項２４】
請求項２３に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分と物理的に連通した重合系シールは、流体シールを提供する、弁。
【請求項２５】
請求項２３に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分は、弁の長手方向軸線の回りにて回転し、可動の要素を開放した位置と閉じた位置との間にて回転可能に動かすことができる、弁。
【請求項２６】
請求項２１に記載の弁において、第一の部分及び可動部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項２７】
請求項２６に記載の弁において、空隙の厚さは約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項２８】
請求項２１に記載の弁において、第二の部分及び可動部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項２９】
請求項２８に記載の弁において、空隙の厚さは、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項３０】
請求項２１に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、弁。
【請求項３１】
請求項２１に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、フッ素である、弁。
【請求項３２】
請求項２１に記載の弁において、可動の要素が開放した位置にあるとき、加熱された流体又は高エネルギ流体の流れからの熱は、主として開口に近接し且つ開口を通る加熱された流体又は高エネルギ流体の流れと接触した表面を介して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項３３】
請求項２１に記載の弁において、熱源からの熱は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項３４】
請求項３３に記載の弁において、熱源は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と接触する、弁。
【請求項３５】
請求項３３に記載の弁において、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれる、弁。
【請求項３６】
請求項２１に記載の弁において、第一の部分はアルミニウムから成る、弁。
【請求項３７】
請求項２１に記載の弁において、第二の部分は、アルミニウムを含む、弁。
【請求項３８】
請求項２１に記載の弁において、可動の要素はアルミニウムから成る、弁。
【請求項３９】
請求項２１に記載の弁において、多数の出口ポートを更に含む、弁。
【請求項４０】
流体流れ制御弁において、
流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設された可動の要素であって、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、第一の部分及び第二の部分から隔てられて、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールを必要とせずに、弁を通る流体の伝導を制限する前記可動の要素とを備える、流体流れ制御弁。
【請求項４１】
請求項４０に記載の弁において、第一の部分及び第二の部分は、可動の要素が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから実質的に遮蔽する、弁。
【請求項４２】
請求項４０に記載の弁において、第一の部分、第二の部分及び可動の要素は、共通の軸線を有する同心状円筒体を画成し、また、可動の要素は、第一の部分及び第二の部分に対して共通の軸線の回りにて回転することができる、弁。
【請求項４３】
請求項４０に記載の弁において、可動の要素は、可動の要素に対し動きを与えて開口を再配置するフィードスルー部分を更に含み、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、可動の要素のフィードスルー部分が伸びるときに通るフィードスルーオリフィスを画成する、弁。
【請求項４４】
請求項４３に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分と物理的に連通した重合系シールは、流体シールを提供する、弁。
【請求項４５】
請求項４３に記載の弁において、可動の要素のフィードスルー部分は、弁の長手方向軸線の回りにて回転し、可動の要素を開放した位置と閉じた位置との間にて回転可能に動かすことができる、弁。
【請求項４６】
請求項４０に記載の弁において、第一の部分及び可動の部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項４７】
請求項４６に記載の弁において、空隙の厚さは、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項４８】
請求項４０に記載の弁において、第二の部分及び可動部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てられる、弁。
【請求項４９】
請求項４８に記載の弁において、空隙の厚さは、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある、弁。
【請求項５０】
請求項４０に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、弁。
【請求項５１】
請求項４０に記載の弁において、流体源から第一の開口に供給される流体は、フッ素である、弁。
【請求項５２】
請求項４０に記載の弁において、可動の要素が開放した位置にあるとき、加熱された流体又は高エネルギ流体の流れからの熱は、主として開口に近接し且つ開口を通る加熱された流体又は高エネルギ流体の流れと接触した表面を介して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項５３】
請求項４０に記載の弁において、熱源からの熱は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、弁。
【請求項５４】
請求項５３に記載の弁において、熱源は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と接触する、弁。
【請求項５５】
請求項５３に記載の弁において、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれる、弁。
【請求項５６】
請求項４０に記載の弁において、第一の部分はアルミニウムから成る、弁。
【請求項５７】
請求項４０に記載の弁において、第二の部分はアルミニウムから成る、弁。
【請求項５８】
請求項４０に記載の弁において、可動の要素はアルミニウムから成る、弁。
【請求項５９】
請求項４０に記載の弁において、多数の出口ポートを更に含む、弁。
【請求項６０】
解離したガスを送り出す装置において、
解離ガスの発生装置と、
発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを備え、前記制御弁は、
ガス排出口と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、ガスの送り出しポートと流体的に連通した第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられて、熱エネルギの少なくとも実質的な部分を第一の部分から第二の部分まで伝導するのを許容する可動の要素であって、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する前記可動の要素とを備える、解離したガスを送り出す装置。
【請求項６１】
請求項６０に記載の装置において、弁と発生装置との間の距離は、１５２．４ｍｍ（６インチ）以下である、装置。
【請求項６２】
請求項６０に記載の装置において、
プラズマ室と、
プラズマ室の一部分を取り囲む磁気コアと、一次巻線とを有する変圧器と、
変圧器の二次回路を完成する円環状プラズマを形成する室内部にて交流電位を誘発させる交流給電源とを備える、装置。
【請求項６３】
解離したガスを送り出す装置において、
解離ガスの発生装置と、
発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを備え、前記制御弁は、
ガス排出口と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、ガスの送り出しポートと流体的に連通する第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素であって、前記可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、第一の部分及び第二の部分は、可動の部分が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから少なくとも実質的に遮蔽する前記可動の要素とを備える、解離したガスを送り出す装置。
【請求項６４】
請求項６３に記載の装置において、弁と発生装置との間の距離は、１５２．４ｍｍ（６インチ）以下である、装置。
【請求項６５】
請求項６３に記載の装置において、発生装置は、
プラズマ室と、
プラズマ室の一部分を取り囲む磁気コアと、一次巻線とを有する変圧器と、
変圧器の二次回路を完成する円環状プラズマを形成する室内部にて交流電位を誘発させる交流給電源とを備える、装置。
【請求項６６】
解離したガスを送り出す装置において、
解離ガスの発生装置と、
発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを備え、前記制御弁は、
ガス排出口と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、ガスの送り出しポートと流体的に連通した第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設された可動の要素であって、前記可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、第一の部分及び第二の部分から隔てられ、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールとを必要とせずに、弁を通じた伝導を制限する前記可動の要素とを備える、解離したガスを送り出す装置。
【請求項６７】
請求項６６に記載の装置において、弁と発生装置との間の距離は、１５２．４ｍｍ（６インチ）以下である、装置。
【請求項６８】
請求項６６に記載の装置において、発生装置は、
プラズマ室と、
プラズマ室の一部分を取り囲む磁気コアと、一次巻線とを有する変圧器と、
変圧器の二次回路を完成する円環状プラズマを形成する室内部にて交流電位を誘発させる交流給電源とを備える、装置。
【請求項６９】
流体の入口と出口とを含む室と、
室内の圧力を制御するポンプと、
出口とポンプとの間に配置された弁とを有するシステムにおいて、前記弁は、
ポンプと流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、室と流体的に連通する第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素であって、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第２の開口と少なくとも部分的に整合される共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する前記可動の要素とを備える、システム。
【請求項７０】
請求項６９に記載のシステムにおいて、弁は、約２００℃以上の温度にて作動する、システム。
【請求項７１】
請求項７０に記載のシステムにおいて、弁は、約１０００℃以下の温度にて作動する、システム。
【請求項７２】
請求項６９に記載のシステムにおいて、熱源からの熱は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、システム。
【請求項７３】
請求項７２に記載のシステムにおいて、熱源は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と熱的に接触している、システム。
【請求項７４】
請求項７２に記載のシステムにおいて、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれる、システム。
【請求項７５】
請求項６９に記載のシステムにおいて、流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、システム。
【請求項７６】
流体の入口と出口とを含む室と、
室内の圧力を制御するポンプと、
出口とポンプとの間に配置された弁とを有するシステムにおいて、前記弁は、
ポンプと流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、室と流体的に連通する第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素であって、前記可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、前記第一の部分及び第二の部分は、可動の部分が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから実質的に遮蔽する、前記可動の要素とを備える、システム。
【請求項７７】
請求項７６に記載のシステムにおいて、弁は、約２００℃以上の温度にて作動する、システム。
【請求項７８】
請求項７７に記載のシステムにおいて、弁は、約１０００℃以下の温度にて作動する、システム。
【請求項７９】
請求項７７に記載のシステムにおいて、熱源からの熱は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、システム。
【請求項８０】
請求項７９に記載のシステムにおいて、熱源は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と熱的に接触している、システム。
【請求項８１】
請求項７９に記載のシステムにおいて、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれる、システム。
【請求項８２】
請求項７６に記載のシステムにおいて、流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、システム。
【請求項８３】
流体の入口と、出口とを含む室と、
室内の圧力を制御するポンプと、
出口とポンプとの間に配置された弁とを有するシステムにおいて、前記弁は、
ポンプと流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、
第一の開口と少なくとも部分的に整合されて、室と流体的に連通する第二の開口を画成する第二の部分と、
第一の部分と第二の部分との間に配設された可動の要素であって、前記可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成し、第一の部分及び第二の部分から隔てられ、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールとを必要とせずに、弁を通じた伝導を制限する前記可動の要素とを備える、システム。
【請求項８４】
請求項８３に記載のシステムにおいて、弁は、約２００℃以上の温度にて作動する、システム。
【請求項８５】
請求項８４に記載のシステムにおいて、弁は、約１０００℃以下の温度にて作動する、システム。
【請求項８６】
請求項８３に記載のシステムにおいて、熱源からの熱は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される、システム。
【請求項８７】
請求項８６に記載のシステムにおいて、熱源は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と熱的に接触している、システム。
【請求項８８】
請求項８６に記載のシステムにおいて、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込まれる、システム。
【請求項８９】
請求項８３に記載のシステムにおいて、流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスである、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、弁に関し、より具体的には、１つ又はより多くのプロセス室を基板の加工システムのその他の部分から隔離するため使用される弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
全体として、集積回路及びその他の半導体製品の製造は、１つ又はより多くの層をケイ素ウェハのような基板上に堆積させることを含む。例えば、化学的蒸着法（ＣＶＤ）のような周知の堆積技術を使用して、集積回路又はその他の構造体を形成する層が基板上にて成長される。具体的には、ＣＶＤ法において、加熱された前駆体材料が反応して基板の露出した表面上に層を形成する。
【０００３】
ＣＶＤシステムは、典型的に、加熱システムと熱的に接触したプロセス室すなわち処理室と、プロセス室内への前駆体材料の供給を制御するシステムと、プロセス室内にて雰囲気状態を維持し且つ制御する真空システムとを含む。特定のＣＶＤシステムはまた、多数の異なる型式の加工手順（例えば、室の洗浄、基板及び（又は）堆積させた膜の窒化、基板及び（又は）堆積させた膜の酸化）のため、プロセス室に対し加熱された流体又は高エネルギ流体を提供する、反応性ガスプラズマ発生装置をも含んでいる。
【０００４】
加工の管理のため、１つ又はより多くの弁をプロセス室と反応性ガスプラズマ発生装置との間及び（又は）プロセス室と真空システムとの間に配置することができる。これらの弁は、プロセス室をＣＶＤシステムのその他の部分から隔離し、作業者がプロセス室内の状態を管理し、このため、基板上における層の堆積をより正確に管理することができるようにするため使用される。これらの弁は、加工システム内の流体（例えば、荷電した粒子、非荷電粒子、加熱されたガス、非加熱ガス、反応性ガス、非反応性ガス、高エネルギガス、堆積種及びエッチャント種を含む、ガスのような気体状種）に曝される。これらの加工流体は、その反応性の性質及び（又は）温度のため、時間の経過と共に（例えば、数分から数時間）商業的に入手可能な弁内部の露出した重合系シールを劣化し又は破壊する可能性があることが知られている。その結果、十分な加工の管理状態を維持するため、ＣＶＤシステムが使用できないかなりの時間を生じさせることになる、弁の頻繁な交換が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
全体として、本発明は、開口の間に配置された重合系シールを使用せずに弁を通じての伝導を制限する流体流れ制御弁を特徴とする。該流体流れ制御弁は、流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。該可動の要素は、該可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。可動の要素は、第一の部分及び第二の部分から隔てられて、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールを必要とせずに、弁を通る流体の伝導を制限する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
別の形態において、本発明は、可動の部品を高エネルギ流体又は加熱された流体の流れから保護する流体流れ制御弁を特徴とする。該流体流れ制御弁は、流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。次に、該可動の要素は、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。第一の部分及び第二の部分は、可動の部分が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから少なくとも実質的に遮蔽する。
【０００７】
更に別の形態において、本発明は、熱エネルギのかなりの部分が伝導するのを許容する改良された流体流れ制御弁を特徴とする。流体流れ制御弁は、流体源と流体的に連通する第一の開口を画成する第一の部分と、第一の開口と少なくとも部分的に整合された第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられて熱エネルギの少なくとも実質的な部分が第一の部分から第二の部分まで伝導されるのを許容する可動の要素とを含む。可動の要素は、該可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方に対して非整合状態となる開口を画成する。
【０００８】
本発明の上記の形態の任意のものの実施の形態は、次の特徴の１つ又はより多くを含むことができる。第一の部分及び第二の部分は、可動の要素が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから実質的に遮蔽することができる。第一の部分、第二の部分及び可動の要素は、共通の軸線を有する同心状円筒体を画成することができ、この場合、可動の要素は、第一の部分及び第二の部分に対して共通の軸線の回りにて回転することができる。可動の要素は、可動の要素に対し動きを与えて開口を再配置するフィードスルー（ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）部分を含むことができ、また、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方は、可動の要素のフィードスルー部分が伸びるときに通るフィードスルーオリフィスを画成する。一部の実施の形態において、重合系シールは、可動の要素のフィードスルー部分と物理的に連通した状態にあることができる。特定の実施の形態において、可動の要素のフィードスルー部分は、弁の長手方向軸線の回りにて回転し、可動の要素を開放した位置と閉じた位置との間にて回転可能に動かすことができる。
【０００９】
本発明の上記の形態の任意のものの実施の形態は、次の特徴の任意のものを更に含むことができる。第一の部分及び可動部分は、実質的に均一な厚さを有する空隙を画成し得るよう隔てることができる。一部の実施の形態において、空隙の厚さは、約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある（例えば、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）、１．２７ｍｍ（０.０５インチ））。第二の部分及び可動の部分はまた、実質的に均一な厚さを有する空隙（すなわち第二の空隙）を画成し得るよう隔てることもできる。第二の空隙の厚さはまた、約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）ないし約２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲にある。一部の実施の形態において、流体源から弁の第一の開口に供給される流体はフッ素である。特定の実施の形態において、第一の開口に供給される流体は、加熱されたガス又は高エネルギガスとすることができる。可動の要素が開放した位置にあるとき、加熱された流体又は高エネルギ流体の流れからの熱は、主として開口に近接し且つ開口を通る加熱された流体又は高エネルギ流体の流れと接触した表面を介して可動の要素に伝達される。特定の実施の形態において、熱源からの熱は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達される。熱源は、第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と接触することができ、また、一部の実施の形態において、第一の部分又は第二の部分内に少なくとも部分的に埋め込むことができる。第一の部分、第二の部分及び（又は）可動の要素は、アルミニウムから成るものとすることができる。一部の実施の形態において、弁は、流体を送り出す多数の出口ポートを更に含むことができる。
【００１０】
全体として、上述した弁は、次の利点の１つ又はより多くを含むことができる。弁は、高エネルギガス（例えば、プラズマ起動のフッ素ガス）及び（又は）高温度（例えば、２００℃以上）が存在する環境内にて使用することができる。上述した弁は、第一の部分、第二の部分及び可動の要素の配置位置のため、伝導を制限し、熱エネルギを伝導し且つ可動の要素を高エネルギガスから保護することができる。その結果、ユーザは、プロセス室内の雰囲気状態を管理することができ、このため、高温度及び（又は）高エネルギガスが利用されるとき、基板上の１つ又はより多くの層の堆積を管理することができる。更なる結果として、弁が使用中に受ける摩耗及び破断が少ない。このため、弁の再調整、保守及び（又は）交換に費やされる時間が少ない。
【００１１】
全体として、本発明の別の形態は、解離したガスを送り出す装置を特徴とする。該装置は、解離ガスの発生装置と、発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを含む。ガス流れ制御弁は、ガス排出口と流体的に連通した第一の開口を画成する第一の部分と、ガスの送り出しポートと流体的に連通した第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられて、熱的エネルギの少なくとも実質的な部分を第一の部分から第二の部分まで伝導するのを許容する可動の要素とを含む。可動の要素は、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。
【００１２】
別の形態において、本発明は、解離したガスを送り出す装置を特徴とする。該装置は、解離ガスの発生装置と、発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを含む。ガス流れ制御弁は、ガス排出口と流体的に連通した第一の開口を画成する第一の部分と、ガスの送り出しポートと流体的に連通した第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。可動の要素は、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。第一の部分及び第二の部分は、可動の要素が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから少なくとも実質的に遮蔽する。
【００１３】
別の形態において、本発明は、解離したガスを送り出す装置を特徴とする。該装置は、解離ガスの発生装置と、発生装置のガス排出口と気体的に連通したガス流れ制御弁とを含む。ガス流れ制御弁は、ガス排出口と流体的に連通した第一の開口を画成する第一の部分と、ガスの送り出しポートと流体的に連通した第二の開口を画成する第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。可動の要素は、可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。該可動の要素は、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールを必要とせずに、第一の部分及び第二の部分から隔てられて弁を通じての伝導を制限する。
【００１４】
本発明のこれらの形態の実施の形態は、次の特徴の１つ又はより多くを含むことができる。弁及び発生装置は、１５２．４ｍｍ（６インチ）以下の距離だけ分離させることができる。すなわち、従来の弁と異なり、本発明の弁は、発生装置により発生された高エネルギガス及び（又は）高温度に曝される重合系シールを含まないため、弁は、プラズマ発生装置の出口から５２．４ｍｍ（６インチ）以内（例えば、７６．２ｍｍ（３インチ）、５０．８ｍｍ（２インチ）、２５．４ｍｍ（１インチ））の距離に配置することができる。発生装置は、プラズマ室と、プラズマ室の一部分を取り囲む磁気コアと、一次巻線とを有する変圧器と、変圧器の二次回路を完成する円環状プラズマを形成する室内部にて交流電位を誘発させる交流給電源とを含むことができる。
【００１５】
全体として、上述した装置は、次の利点の１つ又はより多くを含むことができる。装置内にて使用される弁は、例えば、可動の要素が閉じた位置にあるとき、プロセス室内のガスのような流体が発生装置内に逆流するのを防止することができる。実施の形態において、アルゴンのような少量のパージガスを装置の弁のガス送り出しポート内に導入することができる。第一の部分、可動の要素、第二の部分の間の間隔のため、パージガスは、可動の要素が閉じた位置にあるとき、ガス（例えば、プロセス室内のガス）が弁を通って発生装置内に逆流するのを防止する障壁を形成すると考えられる。その結果、ユーザは、望むとき、プロセス室と発生装置との間の隔離状態を提供するよう弁を制御することができる。本発明の別の利点は、内部にて使用すべく利用可能な温度及びガスの範囲である。具体的には、本発明にて使用される弁は、高温度に耐えることができ、また、商業的に入手可能な弁よりもより反応性及び（又は）高エネルギであるガスに曝すことができる。その結果、加工する間、高温度を使用することができる。更に、装置の弁は、保守を必要とする迄、加工時間の長い期間に渡って使用することができる。
【００１６】
別の形態において、本発明は、流体の入口と、出口とを含む室と、室内の圧力を制御するポンプと、出口とポンプとの間に配置された弁とを含むシステムを特徴とする。弁は、第一の部分と、第二の部分と、可動の要素とを含む。第一の部分は、ポンプと流体的に連通する第一の開口を画成する。第二の部分は、第一の開口と少なくとも部分的に整合した第二の開口を画成する。第二の開口は室と流体的に連通している。可動の要素は、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられ、熱エネルギの少なくとも実質的な部分を第一の部分から第二の部分まで伝導することを許容する。可動の要素は、該可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合する開口を画成する。
【００１７】
別の形態において、本発明は、流体の入口と、出口とを含む室と、室内の圧力を制御するポンプと、出口とポンプとの間に配置された弁とを含むシステムを特徴とする。弁は、第一の部分と、第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。第一の部分は、ガスの排出口と流体的に連通する第一の開口を画成する。第二の部分は、第一の開口と少なくとも部分的に整合した第二の開口を画成する。第二の開口は、ガスの送り出しポートと流体的に連通している。可動の要素は、該可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。可動の要素は、第一の部分及び第二の部分から隔てられ、閉じた位置にあるとき、可動の要素と第一の部分との間の第一のシール又は可動の要素と第二の部分との間の第二のシールとを必要とせずに、弁を通じた伝導を制限する。
【００１８】
別の形態において、本発明は、流体の入口と、出口とを含む室と、室内の圧力を制御するポンプと、出口とポンプとの間に配置された弁とを含むシステムを特徴とする。弁は、第一の部分と、第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素とを含む。第一の部分は、ガスの排出口と流体的に連通する第一の開口を画成する。第二の部分は、第一の開口と少なくとも部分的に整合した第二の開口を画成する。第二の開口は、ガスの送り出しポートと流体的に連通している。可動の要素は、該可動の要素が開放した位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口と少なくとも部分的に整合すると共に、可動の要素が閉じた位置にあるとき、第一の開口及び第二の開口の少なくとも一方と非整合状態となる開口を画成する。第一の部分及び第二の部分は、可動の部分が開放した位置にあるとき、可動の要素を流体の流れから少なくとも実質的に遮蔽する。
【００１９】
全体として、上述したシステムは、次の特徴の１つ又はより多くを含むことができる。弁は、約２００℃以上の温度にて作動することができる。例えば、弁は、２００℃、３００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８００℃、９００℃又は１０００℃の温度の加熱されたガス又は高エネルギガスのような流体に曝されたとき、作動することができる。上述したシステムは、熱源と接触することができる。熱源からの熱は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方を通して可動の要素に伝達することができる。一部の実施の形態において、熱源は、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも一方と熱的に接触している。特定の実施の形態において、熱源は、第一の部分又は第二の部分内に部分的に埋め込まれる。
【００２０】
上述した任意のものの実施の形態は、次の利点の１つ又はより多くを含むことができる。システム内の弁を使用して室内の圧力を調節することができる。具体的には、可動の要素を回転させることにより弁の伝導率を変化させることができる。可変の伝導率の結果、室内の圧力は、可動の要素の位置、取り付けられた真空システムよって決定される伝導率の組み合わせによって調節することができる。本発明の別の利点は、第一の部分、第二の部分及び可動の要素が隔てられているため、貫通する流れを制御する弁の能力を損なうことなく、高温度（例えば、２００℃、１０００℃）及び（又は）高エネルギガス（例えば、反応性フッ素ガス）を含むシステム内にて弁を使用することができることである。
【００２１】
図面において、異なる図面の全体を通じて同一の部品は全体として同様の参照番号にて表示する。また、図面は必ずしも正確な縮尺通りではなく、本発明の原理を示すことに重点を置いたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、流体流れ制御弁を提供する。該流体流れ制御弁は、基板を加工するために使用されるシステム又は装置（例えば、ＣＶＤシステム）内に含めることができる。具体的には、これらのシステム又は装置内にて使用される弁は、システムの１つ又はより多くの部品をその残りの部分から隔離するため使用することができる。全体として、弁は、第一の部分と、第二の部分と、第一の部分と第二の部分との間に配設され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の部分とを含む。一部の実施の形態において、弁は、熱エネルギの実質的な部分（例えば、熱エネルギの約８５％ないし約１００％の範囲）の伝導を許容する。特定の実施の形態において、弁の第一の部分及び第二の部分の少なくとも１つは、可動の部品を貫通して流れる流体の流れ（例えば、加熱された流体、高エネルギ流体）から保護する。一部の実施の形態において、弁は、第一の部分、第二の部分又は可動の要素内にて開口の間に配置された重合系シールを使用せずに、流体の伝導を制限する。
【００２３】
図１には、本発明に従った３つの弁１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ）を含むＣＶＤシステム１０が示されている。ＣＶＤシステム１０は、基板を加工するために使用される。具体的には、ＣＶＤシステム１０は、ガス状前駆体から薄膜を基板上に堆積させるために使用される。ＣＶＤシステム１０は、基板を保持し且つ加熱システム（図示せず）と熱的に接触した２つのプロセス室（すなわち処理室）２０を含み、また、プロセス室２０内へのガスの流れを制御する２つのガス調節システム３０を含み（例えば、調節システムの各々は、調整弁及び体積流れコントローラと組み合わせて１つ又はより多くのガスタンクを含むことができる）、また、２つの真空ポンプ４０を含む。ＣＶＤシステム１０は、２つのプロセス室２０の間に配置された反応性ガスプラズマ発生装置５０も含んでいる。反応性ガスプラズマ発生装置５０は、プロセス室２０を清浄にするために使用される。すなわち、反応性ガスプラズマ発生装置５０は、例えば、フッ素ガスのような反応性、加熱されたガス及び（又は）活性的なガスをプロセス室に送り出し、堆積する間、プロセス室２０の壁に形成される可能性がある不要な堆積物を除去するため使用することができる。全体として、反応性ガスプラズマ発生装置は、プラズマ室と、プラズマ室の一部分を取り囲む磁気コアと、一次巻線とを含む変圧器と、変圧器の二次回路を完成する円環状プラズマを形成する室内の交流電位を誘発する交流給電源とを備えている。商業的に入手可能な反応性ガスプラズマ発生装置の例は、アストロン（ＡＳＴＲＯＮ）（登録商標）発生装置、アストロン（登録商標）ｉ発生装置、アストロン（登録商標）ｅ発生装置、アストロン（登録商標）ｅｘ発生装置を含み、これら全てマサチューセッツ州、ウィルミングトンのＭＫＳから入手可能である。
【００２４】
３つの弁の１つ、すなわち弁１５ａがプロセス室２０と反応性ガスプラズマ発生装置５０との間に配置されている。弁１５ａは、例えば、反応性ガスプラズマ発生装置５０からプロセス室２０への反応性ガス、高エネルギガス又は加熱されたガスの流れのような流体の流れを制御する。図２Ａ、図２Ｂを参照すると、弁１５ａは、第一の部分６０と、第二の部分６２と、第一の部分と第二の部分との間に配置され且つ第一の部分及び第二の部分から隔てられた可動の要素６４とを含む（例えば、図２Ｂ、図２ＤにＡにて標識した部分を参照）。第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４の各々は、例えば、アルミニウムのような非反応性、熱伝導性の金属にて出来ており、また、それぞれ１対の開口６６、６８、７０を含む。弁１５ａの第一の部分６０及び第二の部分６２は、円筒状の形状の本体を有し、また、締結具７２により共に固定され、開口６６、６８が少なくとも部分的に整合され、このため、図２Ａに図示したように、部分６０、６２の間にて金属対金属の接触（例えば、接触箇所６３）が存在する。可動の要素６４は、円筒状の形状の本体も有しており、また、弁１５ａの長手方向軸線７４の回りにて回転可能である。その結果、可動の要素６４は、開口６６、６８、７０が少なくとも部分的に整合されるよう（例えば、フィードスルーモータ７６を介して機械的に）操作することができる。開口６６、６８、７０が少なくとも部分的に整合されたとき、反応性ガスプラズマ発生装置５０から供給ポート７８内に入る流体は、開口６６、７０、６８を含んで弁１５ａを通って流れる。流体は、第二の部分６２の対の開口６８を通って出て（図２Ｂ参照）、また、出口８０を通って弁１５ａから出てプロセス室２０に入る（図２Ｃ参照）。
【００２５】
弁１５ａは、開口７０が開口６６、６８と非整合状態となる（例えば、開口６６、７０が非整合状態となり且つ（又は）開口６８、７０が非整合状態となる）位置に可動の要素６４があるときとき、流体の伝導を阻止し又は制限する。その結果、流体は、反応性ガスプラズマ発生装置５０から出口８０まで流れるのが阻止され、これにより反応性ガスプラズマ発生装置５０をＣＶＤシステム１０の他の部分から隔離する。閉じた位置、すなわち開口６６、７０が非整合状態となり且つ（又は）開口６８、７０が非整合状態となる位置に弁１５ａの可動の要素６４が配置されたとき、反応性ガスプラズマ発生装置５０は、ＣＶＤシステム１０の他の部分から隔離され、発生装置５０からの流体（例えば、反応性ガス、高エネルギガス、加熱されたガス）はプロセス室２０に入るのが阻止される。開放した位置、すなわち開口６６、７０、６８が少なくとも部分的に整合される位置に可動の要素６４が配置されたとき、発生装置５０からの流体はプロセス室２０に提供される。
【００２６】
可動の要素６４は、第一の部分６０及び第二の部分６２から隔てられており、可動の要素６４は開放した位置と閉じた位置との間にて自由に回転することができる。図２Ａ、図２Ｂに示した実施の形態のような特定の実施の形態において、可動の要素６４の配置位置を制御するため、フィードスルーモータ７６が提供される。例えば、ＣＶＤのオペレータ（例えば、ユーザ）は、フィードスルーモータ７６を作動させることにより、流体が反応性ガスプラズマ発生装置５０からプロセス室２０まで流れ又は流れないように制御することができる。具体的には、モータ７６を作動させ、可動の要素６４を長手方向軸線７４の回りにて回転させることにより、ユーザは、可動の要素６４を開放した位置（すなわち、流体流れ位置）又は閉じた位置（すなわち流体流れ阻害位置）に配置することができる。フィードスルーモータ７６を受容し且つ可動の要素６４に対し動作を与えるため、第二の部分６４は、その基部８２にフィードスルーオリフィスを有し、可動の要素６４はフィードスルー部分８４を有する。フィードスルー部分８４は、基部８２のフィードスルーオリフィスを通って伸び且つモータ７６の回転部分８６と接続されている。その結果、モータ７６の動きを制御するユーザは、可動の要素６４の回転を制御し、従って、弁１５ａを通る流体の流れを制御することができる。基部８２のフィードスルーオリフィスからの漏洩を防止し又は阻止するため、重合系シールがフィードスルーオリフィスとフィードスルー部分８４との間に配置されている（例えば、フィードスルーオリフィス内に挿入される前に、ポリマーＯリングをフィードスルー部分８４の円周の回りに配置することができる）。
【００２７】
流体が弁１５ａを通って流れるかどうかを制御することに加えて、ユーザは、開口６６、７０、６８の間の整合程度を制御することにより出口８０まで流れる流体の量を制御することができる。例えば、整合程度が低下する位置（例えば、開口６６、６８、７０が部分的にのみ整合され、弁を通る開放した通路は開口６６、６８又は７０により画成された領域よりも小さい領域を有する）まで可動の要素６４を回転させることにより、ユーザは、弁１５ａを通る流体の流れを減少させることができる。その結果、弁１５ａを通じての流体の伝導は減少し、流量は低下する。
【００２８】
図２Ｂ及び図２Ｄを参照すると、可動の要素は、それぞれ距離ｄ１、ｄ２だけ第一の部分６０及び第二の部分６２から隔てられている。距離ｄ１、ｄ２の各々は、可動の要素６４が回転するのを許容するのに十分に長いと同時に、第一の部分６０と可動の要素６４との間及び（又は）第二の部分６２と可動の部分６４との間にて熱伝導を許容するのに十分短い。具体的には、第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４の間隔のため、第一の部分又は第二の部分の何れかに加えられた熱エネルギの少なくとも８５％（例えば、９０％、９５％、１００％）が弁１５ａを通して伝導される。すなわち、弁１５ａに加えられた熱エネルギの一部分（例えば、約６０％ないし約８０％）は、第一の部分６０と第二の部分６２との間の金属対金属の接触を通じて（例えば、接触箇所６３にて）伝導され、弁１５ａに加えられた熱エネルギの残りの部分（例えば、約２０％ないし約４０％）は、距離ｄ１を渡って可動部分６４まで流れ、その後、距離ｄ２を渡って第二の部分６２まで流れる。一部の実施の形態において、距離ｄ１（すなわち、第一の部分６０と可動の要素６４との間の空隙）は、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし２．５４ｍｍ（０．１インチ）であり、実質的に均一な厚さを有する。特定の実施の形態において、距離ｄ１は、約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）ないし約０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）の範囲にあり、例えば、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）である。第二の部分６２と可動の要素６４との間の距離ｄ２は、約０．００２５４ｍｍ（０．０００１インチ）ないし２．５４ｍｍ（０．１インチ）の範囲（例えば、約０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）ないし約０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）の範囲）とし、また、一部の実施の形態において、距離ｄ２は、実質的に均一な厚さを有するようにする。特定の実施の形態において、距離ｄ２は、距離ｄ１と等しい値とすることができる。
【００２９】
第一の部分６０又は第二の部分６２に加えられた熱エネルギの少なくとも８５％が弁を通して伝導する結果、少なくとも、加えられた熱エネルギは弁を通して放散（伝導）することができ、従って、弁１５ａの何れかの単一部分の過熱が防止され及び（又は）制限されるから、弁１５ａが受ける磨耗及び破断は少ない。熱エネルギ（例えば、熱）は（例えば、入口７８に入り且つ第一の部分６０と接触する加熱された流体又は高エネルギ流体により）弁の内側に加えることができ、又は（例えば、第二の部分６２と直接接触した弁の外側に巻かれた熱テープにより）弁の外側に加えることができる。弁の内側（すなわち、第一の部分６０）又は弁の外側（すなわち、第二の部分６２）の何れかに加えられた熱は、第一の部分６０が可動の要素６４に近接し及び（又は）第二の部分６２が可動の要素６４に近接するため、伝導を介して可動の要素６４に伝達することができる。例えば、入口７８を通って弁１５ａに入る加熱された流体又は高エネルギ流体の流れ（すなわち、熱源）は、流体が弁を通って流れるとき、図３に示した第一の部分６０の５つの面９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅの１つ又はより多く及び出口８０を加熱することができる。狭く隔てられた第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４の間の熱接続性のため、熱は、可動の要素６４に伝達され（面９０ｄから直接的に及び間隔ｄ１を渡って間接的に）、また、第二の部分６２に伝達され（距離ｄ２を渡って可動の要素６４から及び第一の部分６０及び第二の部分６２の金属対金属の接触を通じて第一の部分６０からを介して）、これにより弁１５ａの任意の１つの部分又は要素の過熱を制限することができる。
【００３０】
第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４の間の熱接続性は、弁１５ａ内の温度を制御するため使用することもできる。一部の実施の形態において、第一の部分６０の温度は、熱シンク（例えば、冷却板、冷却流体の管）を第二の部分６２に取り付けることにより降下させることができる。特定の実施の形態において、第一の部分６０の温度は、熱源（例えば、ヒータ）を第二の部分６２に取り付けることにより上昇させることができる。部分６０、６２と可動の要素６４との間の熱接続性の結果、熱は、可動の要素６４を通して第一の部分６０及び第二の部分６２から運ぶことができ（すなわち、熱シンクが使用されるとき）、また、第一の部分６０及び第二の部分６２へ運ぶことができ（すなわち、熱源が使用されるとき）、又は第二の部分６２のみを通して運ぶことができる。このように、第一の部分６０の温度を制御することができる。例えば、一部の実施の形態において、ユーザは、冷却源を第二の部分６２に提供することにより、弁１５ａの過熱を防止し且つ（又は）制限することができ、その他の実施の形態において、ユーザは、熱源を第二の部分６２に取り付けることにより、弁１５ａ内の堆積物を蒸発させることができる。
【００３１】
特定の実施の形態において、熱源（例えば、加熱された流体、ヒータ）又は熱シンク（例えば、冷却板、冷却流体の管）は、第一の部分６０及び（又は）第二の部分６２内に少なくとも部分的に埋め込まれる。例えば、図２Ｂに図示するように、冷却流体の管９０は、第二の部分６２内に部分的に埋め込まれる。その他の実施の形態において、熱源又は熱シンクは、第一の部分６０又は第二の部分６２の何れかの表面と物理的に接触させることができる。例えば、反応性ガスプラズマ反応器５０からくる加熱された流体が第一の部分６０の内面９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄに提供され、又は熱テープを第二の部分６２の外面９５に巻くことができる。
【００３２】
閉じた位置にあるとき、弁１５ａは、第一の部分６０と可動の要素６４との間及び（又は）第二の部分６２と可動の要素６４との間に配置された重合系シールを使用せずに、流体の伝導を制限する。具体的には、流体の流れは弁が閉じた位置にあるとき、第一の部分６０と第二の部分６２及び可動の要素６４と間の間隔（すなわち、距離ｄ１、ｄ２）のため、入口７８から弁１５ａを通って出口８０への流れが少なくとも実質的に阻止される。このように、緊密なシールを形成し且つ流れを停止させるため、可動の部分の間の重合系シールを利用する従来の弁と相違して、弁１５ａは、その流路（例えば、入口７９と出口８０との間の開放した通路）内に重合系シールを含まない。その結果、弁１５ａは、弁の閉じる能力を損なうことなく重合系シールにとって好ましくない環境内にて使用することができる。例えば、弁１５ａは、磨耗し又は破損した重合系シールを交換するため、時間のかかる弁の保守を行うことなく高エネルギフッ素ガスの流れ制御のため使用することができる。
【００３３】
弁１５ａは、その形態のため過酷な又は好ましくない環境に耐えることもできる。該弁が流体流路内に重合系シールを使用しないことに加えて、第一の部分６０及び第二の部分６２を配置することは、可動の要素６４を流体の流れから保護する作用を果たす。その結果、弁の静止部分（すなわち、第一の部分６０及び第二の部分６２）のみが弁を通って流れる流体に曝される。可動の要素６４及び回転部分８６は、流れる流体に曝されず、従って、流体の相互作用による害を受けることはない。全体として、可動の部分は、静止部分よりも流体の流れによる損傷を受け易い。このように、第一の部分６０及び第二の部分６２は、可動の部分を流れる流体から遮蔽するよう配置される（例えば、固定された部分６０、６２が可動の要素６４及び回転部分８６を取り囲む）。
【００３４】
弁１５ａに加えて、ＣＶＤシステム１０は、弁１５ｂ、１５ｃも有している。弁１５ｂ、１５ｃの各々は、プロセス室２０の１つと真空ポンプ４０の１つとの間に配置されている。図４を参照すると、弁１５ｂ、１５ｃの各々は、第一の部分６０と、第二の部分６２と、可動の要素６４とを含む。第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４は、弁１５ａに関して上述したように隔てられている。実際上、弁１５ｂ、１５ｃは、含まれる出口路の数を除いて弁１５ａと同一である。具体的には、弁１５ａは、２つの出口路（すなわち、第一の部分６０、第二の部分６２、可動の要素６４及び２つの出口８０の各々における２つの開口）を含む。一方、弁１５ｂ、１５ｃの各々は、出口路を１つだけ（すなわち、第一の部分６０、第二の部分６２、可動の要素６４及び１つの出口８０の各々における１つの開口）を含む。
【００３５】
弁１５ｂ、１５ｃは、真空ポンプ４０と組み合わさって作用し、プロセス室２０内の状態を制御することを助ける。例えば、弁１５ｂ、１５ｃが開放した位置にあるとき、プロセス室２０の各々は、そのそれぞれの真空ポンプ４０の影響下にある（例えば、減圧した圧力下にある）。弁１５ｂ、１５ｃが閉じた位置にあるとき、プロセス室２０は、そのそれぞれの真空ポンプ４０から隔てられ、また、弁１５ｂ、１５ｃが開放した位置と閉じた位置との中間にあるとき、プロセス室２０はかなりの程度の真空圧の影響を受ける。その結果、ユーザは、弁１５ｂ、１５ｃの位置を制御することによりプロセス室２０内の圧力（例えば、プロセス室２０に加えられる真空圧）を制御することができる。
【００３６】
特定の実施の形態において、弁１５ｂ、１５ｃの流路は、例えば、フッ素のような反応性ガスに曝される。一部の実施の形態において、弁１５ｂ、１５ｃの流路は、例えば、プラズマのような高エネルギ流体に曝される。一部の実施の形態において、弁１５ｂ、１５ｃの流路は、高温度（例えば、約２００℃ないし約１０００℃の範囲、約３００℃ないし９００℃の範囲）に曝される。上記の実施の形態の任意のものにおいて、弁１５ｂ、１５ｃは、開放した位置と閉じた位置との間にて回転するその能力を維持し且つ、ユーザに対して室の状態（例えば、室の隔離状態）を制御する機能を提供することができる。
【００３７】
好ましくない状態下においてさえ、弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、ユーザが室の状態を制御することを可能にする能力を備える結果、弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、熱を放散し又は反応性又は高エネルギ流体を発生させる装置付近に配置することができる。例えば、弁１５ａは、弁を顕著に損傷させず（例えば、設置後、最初の３ヶ月以内の弁の保守又は修理）、反応性ガス発生装置５０に対し１５２．４ｍｍ（６インチ）以下（例えば、１２７ｍｍ（５インチ）、１０１．６ｍｍ（４インチ）、７６．２ｍｍ（３インチ））の距離以内に配置することができる。典型的に、本発明の弁は、６ヶ月に１回よりも少ない頻度にて保守を行えばよく、また、一部の実施の形態において、弁は１年に１回保守するだけでよい（例えば、５００，０００回という弁の多数回の回転後、１，０００，０００回という弁の多数回の回転後）。
【００３８】
以下に掲げた実施例は、弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃの利点の一部を更に示すものである。
【００３９】
実施例１
図５には、定常熱有限要素解析の計算結果が示されている。この実施例において、第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素６４の各々は、４．２４Ｗ／インチ／℃の熱伝導率を有するアルミニウムにて出来ている。第一の部分６０と可動の要素６４との間の間隔、ｄ１は０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）とし、第二の部分６２と可動の部分との間の間隔ｄ２はまた、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）とした。熱解析は、熱伝導率７．０８×１０−４Ｗ／インチ／℃にて、また、弁を通って反応性ガスプラズマ発生装置から来る流れるフッ素ガスに対して得られる温度効果を研究した。この解析の結果、フッ素ガスは３Ｗ／平方インチの内部熱流束にて弁を通って流れるとき、第一の部分６０の５つの面９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ及び出口８０に対し熱を加えることが分かった（図３参照）。この計算にて使用した雰囲気温度は、５０℃とし、弁の外側にて受けた冷却は、０．０３Ｗ／平方インチの率であった。図５に示したように、弁が受けた最高温度は１１１．２４８℃であり、弁の最低温度は９８．９０９７℃であった。このように、ｄ１が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）、ｄ２が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の弁は、弁内の熱勾配が小さいこと（すなわち、弁の全体を渡って最高温度と最低温度との間にて１２．３３８℃の勾配）により証明されたように、加えられた熱エネルギの実質的な部分を弁を通して熱伝導することができる。
【００４０】
実施例２
図６には、定常熱有限要素解析の計算結果が示されている。この実施例において、第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素の各々は、４．２４Ｗ／インチ／℃の熱伝導率を有するアルミニウムにて出来ている。第一の部分６０と可動の要素６４との間の間隔、ｄ１は０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）とし、第二の部分６２と可動の部分との間の間隔ｄ２はまた、０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）とした。熱解析は、熱伝導率７．０８×１０−４Ｗ／インチ／℃にて、また、弁を通って反応性ガスプラズマ発生装置から来るフッ素ガスの流れに対して得られる温度効果を研究した。フッ素ガスが３Ｗ／平方インチの内部熱流束にて弁を通って流れるとき、第一の部分６０の５つの面９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ、９０ｅ及び出口８０に対し熱が加えられた（図３参照）。この計算にて使用した雰囲気温度は５０℃とし、弁の外側が受けた冷却は、０．０３Ｗ／平方インチの率であった。図６に示したように、弁が受けた最高温度は１０８．９４８℃であり、弁の最低温度は１００．１６４℃であった。
【００４１】
実施例１と比較してｄ１、ｄ２が減ずる結果、弁内の温度勾配は減少した（すなわち、実施例１の１２．３３８℃に対し実施例２の８．７８４℃）。このように、実施例１の弁におけるよりこの実施例の弁を通して更により多くの熱伝導となった（すなわち、熱抵抗が小さい）。その結果、弁を通る熱伝導率の増加は、第一の部分６０及び第二の部分６２に対する可動の要素６４のｄ１、ｄ２がそれぞれより短い間隔である結果であると考えられる。例えば、ｄ２が減少すると、可動の要素６４と第二の部分６２との間の温度勾配は減少し、その結果、可動の要素６４から第二の部分６２により多くの熱エネルギが流れ、また、その逆に、温度勾配が増大すれば、可動の要素から第二の部分に流れる熱エネルギは減少する。
【００４２】
実施例３
図７には、定常熱有限要素解析の計算結果が示されている。この実施例において、第一の部分６０、第二の部分６２及び可動の要素の各々は、４．２４Ｗ／インチ／℃の熱伝導率を有するアルミニウムにて出来ている。第一の部分６０と可動の要素６４との間の間隔、ｄ１は０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）とし、第二の部分６２と可動の部分との間の間隔ｄ２はまた、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）とした。
【００４３】
熱解析は、外部ヒータを弁の第二の部分６２に取り付けるため形成される温度効果を研究した。具体的には、この解析は、弁の外面の回りに１００℃の温度を有する熱テープを巻くことによる効果を計算した。図７に示したように、弁が受けた最高温度は１００.１８９℃であり、最低温度値は、９９．００８４℃であった。このように、ｄ１が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）、ｄ２が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の弁は、弁の全体を渡って温度勾配が小さい（すなわち、１．１８１℃）ことで証明されたように、第二の部分６２に加えられた熱エネルギの実質的に全てを第一の部分６０に熱伝導することができた。
【００４４】
本明細書に記載した変更例及び改変例及びその他の具体化は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、当該技術の当業者に案出されよう。従って、例えば、弁１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、１つ又は２つの出口路を有するものとして説明したが、本発明に従った弁は、任意の数（例えば、１つ、２つ、３つ、４つ）の出口路を有することができる。従って、本発明は、上記の一例としての説明にのみ限定されるものではない。
【００４５】
実施例４
図８には、閉じた弁を渡って２００ｍトルの圧力降下を実現し、これにより、望ましくない方向への流れを阻止する（すなわち、弁１５ａを通って入口７８から出口８０への流れを防止する）ために使用されるパージガス及び（又は）流れガスの量が示されている。パージガスは、入口７８を通って反応器５０の下方にて導入することができる。図８のグラフには、内径１５．８７５ｍｍ（５／８インチ）を有し、また、図２Ａに示した幾何学的形態であり且つ１３３．３２２Ｐａ（１トル）に保持された室と接続された弁を渡って２００ｍトルの圧力降下を実現すべく使用される窒素ガス（２０℃）１００の量及びアルゴンガス（１００℃）１０５の量が示されている。更に、このグラフには、内径１５．８７５ｍｍ（５／８インチ）を有する閉じた弁において、色々なガスの間隔／距離に対し（例えば、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の空隙は、ｄ１が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）、ｄ２が０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）であることに相応する）２００ｍトルの圧力降下を維持するために使用した窒素ガス１００及びアルゴンガス１００の双方の理論値が更に示されている。図８のグラフにより示したように、０．１２７ｍｍ（０．００５インチ）の空隙を有する弁は、排出口８０の圧力が１３３．３２２Ｐａ（１トル）である間、１ｓｃｃｍ以下のパージガス（すなわち、窒素ガス１００及びアルゴンガス１０５の何れか）を使用して、入口７８の圧力を１５９．９８６Ｐａ（１．２トル）の値に効果的に維持する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に従った３つの弁を含むＣＶＤシステムの図である。
【図２Ａ】本発明の１つの実施の形態に従った弁の分解図である。
【図２Ｂ】図２Ａの組み立てた弁の断面図である。
【図２Ｃ】図１のＣＶＤシステムの一部分と共に使用される弁の図である。
【図２Ｄ】図２Ｂに参照符号Ａにて標識した弁の一部分の拡大図である。
【図３】図２Ａの組み立てた弁を示す別の断面図である。
【図４】弁の別の実施の形態を示す図である。
【図５】本発明の１つの実施の形態に従った弁を示す断面図である。図５には、弁の有限要素、定常熱研究の結果が示されている。
【図６】本発明の１つの実施の形態に従った弁の断面図である。図６には、弁の有限要素、定常熱研究の結果が示されている。
【図７】本発明の１つの実施の形態に従った弁の断面図である。図７には、弁の有限要素、定常熱研究の結果が示されている。
【図８】閉じた位置に配設された図２Ａの弁を渡って２００ｍトルの圧力降下を維持すべく使用されるパージガスの理論的流量対可動の部分と第一の部分との間又は可動の部分と第二の部分との間の空隙間隔のグラフである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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