JPH0599360A - 圧力制御装置および真空処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管を複雑化することなく、広範囲で安定し
た圧力制御を実現することが可能な圧力制御技術および
真空処理技術を提供する。 【構成】 真空容器２と真空排気装置３は、真空配管４
で接続されており、真空配管４の途中には圧力制御装置
が介設されている。圧力制御装置は、粗調整用弁１ａと
当該粗調整用弁１ａを駆動する駆動用モータ５、およ
び、微調整用弁１ｂと当該微調整用弁１ｂを駆動する駆
動用モータ６で構成されている。粗調整用弁１ａおよび
微調整用弁１ｂの開度は、独立または連動して制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧力制御技術および真
空処理技術に関し、特に、真空度を広い範囲で安定に制
御することが必要とされる種々の真空プロセスに適用し
て有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造プロセスで
は、低圧化学気相成長による薄膜形成、プラズマによる
ドライエッチング、イオン打込みなど、電子線によるパ
ターン描画など、所望の真空雰囲気の下で遂行される処
理が多数存在し、真空度の制御は重要なプロセスパラメ
ータの一つとなっている。

【０００３】従来、このような真空度の制御を行う方法
としては、たとえば、株式会社工業調査会、昭和５９年
１１月２０日発行、「電子材料」１９８４年１１月号別
刷Ｐ４５〜Ｐ５１、などの文献にも記載されているよう
に、真空配管に介設された一つの弁の開度調整によって
真空度を制御する方法、または、真空配管の粗調整弁の
前後に小口径のバイパス管を接続するとともに、このバ
イパス管に小口径の微調整弁を設ける方法などが知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来技
術のように、１つの弁による圧力制御では、配管の径に
より制御する圧力範囲が限定されてしまうという問題が
ある。

【０００５】また、バイパス管を備えた真空配管による
粗・微調弁の圧力制御は、真空配管が２系統以上となる
ため、配管が複雑となり、装置が大型化するという問題
を生じるとともに、配管の継手が多くなるためリークの
懸念が増大し、保守管理作業も煩雑となる。

【０００６】本発明の目的は、配管を複雑化することな
く、広範囲で安定した圧制御を実現することが可能な圧
力制御技術を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、真空配管の複雑化や
装置の大型化を招くことなく、真空室での真空度を広範
囲で安定に制御することが可能な真空処理システムを提
供することにある。

【０００８】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明の圧力制御装置は、第１
の弁体と、この第１の弁体の一部をなし、当該第１の弁
体よりも小口径の第２の弁体と、第１および第２の弁体
の開度を独立に制御する弁体駆動機構とを備えたもので
ある。

【００１１】また、本発明の圧力制御装置は、請求項１
記載の圧力制御装置において第１の弁体を中央部に貫通
孔を有するドーナツ形を呈する形状にするとともに、第
２の弁体は第１の弁体の貫通孔に嵌合する円板形を呈す
るようにしたものである。

【００１２】また、本発明の真空処理システムは、所望
の真空雰囲気の下で所望の作業が遂行される真空室と、
真空配管を介して真空室の内部を所望の真空度に排気す
る真空排気装置と、真空配管の一部に介設された圧力制
御装置とからなり、この圧力制御装置は、第１の弁体
と、この第１の弁体の一部をなし、当該第１の弁体より
も小口径の第２の弁体と、第１および第２の弁体の開度
を独立に制御する弁体駆動機構とを備えたものである。

【００１３】

【作用】一般に、真空配管系などにおいては、調整弁に
よる圧力制御範囲は真空配管の内径で決定される。

【００１４】本発明の圧力制御装置では、真空配管に応
じた口径の第１の弁体とともに、当該第１の弁体の一部
をなす小口径の第２の弁体を１つの真空配管内に納め、
両者の開度が弁体駆動機構によって独立に制御されるよ
うにしたので、大きな口径の第１の弁体で粗調整、小さ
な口径の第２の弁体で微調整を行わせることができる。

【００１５】これにより、配管経路を複雑化することな
く、単一の配管経路で、広範囲の圧制御を実現すること
ができる。

【００１６】また、本発明の真空処理システムによれ
ば、真空室と真空排気装置とを接続する真空配管の一部
に、上述のような圧力制御装置が介設されているので、
真空配管の複雑化や装置の大型化を招くことなく、真空
室での真空度を広範囲で安定に制御することが可能とな
る。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の一実施
例である圧力制御装置および真空処理システムの一例に
ついて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本実施例の圧力制御装置および真
空処理システムの構成の一例を示す略断面図であり、図
２は、その一部を取り出して示す略断面図である。

【００１９】本実施例の真空処理システムは、たとえば
ドライエッチングや、化学気相成長による薄膜形成処理
などが行われる真空容器２（真空室）と、図示しない真
空ポンプ群などからなる真空排気装置３と、この両者を
接続する真空配管４と、この真空配管４の途中に設けら
れた圧力制御装置１とで構成されている。

【００２０】この場合、圧力制御装置１の内部には、真
空配管４が接続される流路１ｄが設けられており、この
流路１ｄには、真空配管４の口径に応じた比較的大径の
粗調整用弁１ａ（第１の弁体）および、粗調整用弁１ａ
の中央部に配置された小口径の微調整用弁１ｂ（第２の
弁体）とが設けられている。

【００２１】粗調整用弁１ａおよび微調整用弁１ｂは、
駆動軸５ａおよび駆動軸６ａを介して、駆動用モータ５
および駆動用モータ６によって独立に開度が制御される
ように構成されている。

【００２２】本実施例の場合、大径の粗調整用弁１ａ
は、外径が全閉状態（開度０％位置）で圧力制御装置１
の流路１ｄを閉止する大きさのドーナツ形状を呈してお
り、中央部に開口した貫通孔１ｃの口径は、当該粗調整
用弁１ａの面積の１５〜４０％程度を占め、真空配管４
の内径の６０〜８５％程度となるように口径が設定され
ている。

【００２３】微調整用弁１ｂの外径は、全閉状態（開度
０％位置）で粗調整用弁１ａの貫通孔１ｃを閉止し、真
空配管４の内径断面積の６０〜８５％を占めるように設
定されている。

【００２４】以下、本実施例の圧力制御装置および真空
処理システムの作用の一例を説明する。

【００２５】より常圧に近い低真空度領域での制御で
は、まず粗調整用弁１ａを全閉状態（開度０％位置）で
固定する。そして、微調整用弁１ｂを開度０〜１００％
の間で調整することにより、真空排気装置３による真空
容器２への排気作用の伝達を制御する事で低真空度領域
での微調整を行う。

【００２６】一方、高真空度の領域での制御は、粗調整
用弁１ａの貫通孔１ｃの閉止状態が保たれるように、粗
調整用弁１ａに微調整用弁１ｂを連動（微調整用弁１ｂ
を全閉位置に相対的に固定）させ、粗調整用弁１ａによ
って、従来の単一の弁と同様な制御を行なう事で、高真
空度領域での圧力制御を行う。

【００２７】また、低真空度領域から高真空度領域まで
を無段階で制御する方法としては、粗調整用弁１ａと微
調整用弁１ｂの開度を連携して変化させる。この制御で
は、まず粗調整用弁１ａで希望する圧力（真空度）に近
づける。次に、微調整用弁１ｂを適宜開閉する事によ
り、設定圧力になるよう制御する。これにより、低真空
領域から高真空領域までを無段階で圧力制御を行なう事
が可能となる。

【００２８】たとえば、真空排気装置３の能力が、真空
容器２の容積などに比較して充分大きい場合に、低真空
領域で真空容器２の真空度を微調整したいとき、従来の
ように単一の弁による制御では、弁の全閉位置の近傍で
の開度の微調整が必要となり、大径の弁では調整圧が不
安定になりやすい、という問題を生じる。

【００２９】本実施例では、このような場合、前述のよ
うに、大径の粗調整用弁１ａを全閉にしておき、小口径
の微調整用弁１ｂのみを作動させることによって、低真
空度の領域でも安定な圧制御を実現することができる。

【００３０】すなわち、図３の線図に例示されるよう
に、粗調整用弁１ａおよび微調整用弁１ｂの制御特性を
比較すると、粗調整用弁１ａの場合には、制御範囲は広
いものの全閉付近での圧変化は大きくなり、一方、微調
整用弁１ｂの場合には、制御範囲は比較的狭いものの全
閉付近での圧変化は小さくなる。

【００３１】このため、駆動軸５ａおよび６ａの回転角
（開度）の制御における最小の分解能Δθにおける粗調
整用弁１ａの圧変化はΔＰａと大きくなるのに対して、
同じΔθでも微調整用弁１ｂの場合の圧変化はΔＰｂと
小さくなり、低真空度の近傍における制御特性は微調整
用弁１ｂのほうが優れている。

【００３２】本実施例の圧力制御装置では、粗調整用弁
１ａと微調整用弁１ｂとを一体に組み合わせた構造であ
るため、粗調整用弁１ａによる広い調整圧範囲と、微調
整用弁１ｂによるきめ細かな圧制御特性の双方を得るこ
とができる。

【００３３】たとえば、半導体装置の製造プロセスにお
けるドライエッチングなどにおいては、プロセスの複雑
化に呼応して、エッチングプロセスの各段階で真空容器
２の真空度を、低真空領域から高真空領域まで、きめ細
かく制御することが必要となっており、本実施例の圧力
制御装置を用いることにより、このような要請に的確に
対応することが可能となる。この結果、複雑なエッチン
グプロセスにおいて良好な処理結果を実現することがで
きる。

【００３４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３５】たとえば、粗調整用弁１ａおよび微調整用
弁１ｂの形状などの圧力制御装置１の構成は、前述の実
施例に例示したものに限定されない。

【００３６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３７】すなわち、本発明の圧力制御装置によれ
ば、配管を複雑化することなく、広範囲で安定した圧制
御を実現することができるという効果が得られる。

【００３８】また、本発明の真空処理システムによれ
ば、真空配管の複雑化や装置の大型化を招くことなく、
真空室での真空度を広範囲で安定に制御することができ
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である圧力制御装置および真
空処理システムの構成の一例を示す略断面図である。

【図２】その一部を取り出して示す略断面図である。

【図３】粗調整用弁および微調整用弁の制御特性の一例
を比較して示す線図である。

【符号の説明】

１ 圧力制御装置 １ａ 粗調整用弁（第１の弁体） １ｂ 微調整用弁（第２の弁体） １ｃ 貫通孔 １ｄ 流路 ２ 真空容器（真空室） ３ 真空排気装置 ４ 真空配管 ５ 駆動用モータ ５ａ 駆動軸 ６ 駆動用モータ ６ａ 駆動軸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の弁体と、この第１の弁体の一部を
   なし、当該第１の弁体よりも小口径の第２の弁体と、前
   記第１および第２の弁体の開度を独立に制御する弁体駆
   動機構とを備えたことを特徴とする圧力制御装置。
2. 【請求項２】 前記第１の弁体は中央部に貫通孔を有す
   るドーナツ形を呈するとともに、前記第２の弁体は前記
   第１の弁体の前記貫通孔に嵌合する円板形を呈すること
   を特徴とする請求項１記載の圧力制御装置。
3. 【請求項３】 所望の真空雰囲気の下で所望の作業が遂
   行される真空室と、真空配管を介して前記真空室の内部
   を所望の真空度に排気する真空排気装置と、前記真空配
   管の一部に介設された圧力制御装置とからなり、この圧
   力制御装置は、第１の弁体と、この第１の弁体の一部を
   なし、当該第１の弁体よりも小口径の第２の弁体と、前
   記第１および第２の弁体の開度を独立に制御する弁体駆
   動機構とを備えたことを特徴とする真空処理システム。