JPH0810604A - 真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空ポンプの排気能力を最大限に発揮させる
ことができる真空装置を提供する。 【構成】 チャンバ２の外壁部に排気ポート３を設け
て、この排気ポート３を介してチャンバ２の外壁部に真
空ポンプ４を取り付ける。チャンバ２の内部には排気ポ
ート３に対向させて弁板６を配置し、その弁板６をバル
ブ機構５により動作させて排気ポート３の開度を調節す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜形成装置等に用い
られる真空装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の真空装置としては、チャ
ンバの外壁部にバルブを介して真空ポンプを接続し、こ
の真空ポンプでチャンバ内のガスを排気しつつプロセス
ガスを導入して、一定のプロセス圧力を得る方式が採用
されていた。そして、チャンバと真空ポンプ間に組み込
まれたバルブの開閉動作により、プロセス圧力に応じて
チャンバの排気ポートの開度を適宜調節するようにして
いた。ところで、チャンバと真空ポンプ間の距離が長く
なったり、その間に気体分子の流れにくい箇所があった
りすると、その分だけ排気系のコンダクタンスが減少
し、真空ポンプのもつ排気能力が損なわれてしまうこと
になる。したがって、チャンバの内部をより高真空にす
るには、チャンバに対して真空ポンプを出来るだけ近い
位置に取り付けて、コンダクタンスの減少を最小限に抑
える必要がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の真
空装置においては、チャンバと真空ポンプとの間にバル
ブが介在しているため、バルブを取り付けるためのハウ
ジングの厚み分だけ排気系のコンダクタンスが低下して
しまい、真空ポンプの排気能力を最大源に発揮させるこ
とができなかった。

【０００４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、真空ポンプの排気能力を最大
限に発揮させることができるとともに、より広範囲にわ
たって高精度な圧力調節を行うことができる真空装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、請求項１記載の真空装置
は、外壁部に排気ポートが設けられたチャンバと、排気
ポートを介してチャンバの外壁部に取り付けられた真空
ポンプと、チャンバの内部に排気ポートに対向する状態
で配置された弁板を有し、その弁板を動作させて排気ポ
ートの開度を調節するバルブ機構とを具備した構成を採
っている。

【０００６】また請求項２記載の真空装置は、上記請求
項１記載の真空装置において、弁板を有するバルブ機構
が、排気ポートの軸方向に弁板を移動可能に支持すると
ともに、チャンバの外壁部に平行な第１の状態とチャン
バの外壁部に直角な第２の状態との間で弁板を回動可能
に支持する弁板支持手段と、この弁板支持部を介して排
気ポートの軸方向に弁板を移動させるとともに、第１の
状態と第２の状態との間で弁板を回動させる弁板駆動手
段とを有する構成を採っている。

【０００７】

【作用】請求項１記載の真空装置においては、従来のよ
うにチャンバと真空ポンプとの間にバルブ機構を介在さ
せることなく、真空ポンプの作動によりチャンバ内のガ
スを排気するとともに、チャンバ内に配置された弁板を
動作させて排気ポートの開度を調節するため、排気系に
おけるコンダクタンスの減少が抑えられる。

【０００８】請求項２記載の真空装置においては、チャ
ンバの外壁部に平行な第１の状態とチャンバの外壁部に
直角な第２の状態との間で弁板を回動させることによ
り、排気ポートの開度が変化し、さらに排気ポートの軸
方向に弁板を移動させることによっても排気ポートの開
度が変化することになる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明に係わる真空装置
の一実施例を説明する要部斜視図であり、図２は図１の
Ａ矢視断面図、図３は図１のＢ矢視断面図である。図示
した真空装置１において、チャンバ２は所定容積の箱型
構造をなしており、その外壁部には円形の排気ポート３
が設けられている。チャンバ２の外壁部には、上述の排
気ポート３を介して真空ポンプ４が取り付けられてお
り、この真空ポンプ４を作動させることでチャンバ２内
のガスが排気ポート３を通して排気される構造となって
いる。

【００１０】また図示した真空装置１には、チャンバ２
の外壁部に設けられた排気ポート３の開度を調節するた
めのバルブ機構５が以下のごとく構成されている。ま
ず、チャンバ２の内部には、上記排気ポート３に対向す
る状態で弁板６が配置されている。この弁板６は上記排
気ポート３と同形の円板型をなしており、その外径寸法
はポート径よりも若干大きめに設定されている。

【００１１】弁板６は、チャンバ２の内部に延出したシ
ャフト７の先端部に連結ネジ８によって取り付けられて
いる。シャフト７の後端側は、チャンバ２の外壁部に嵌
め込まれた円筒部材９とこの円筒部材９の端部にベロー
ズフランジ１０を介して連結されたベローズ１１を通し
て軸受部材１２に嵌挿され、そこに組み込まれた一対の
ベアリング１３により回転自在に支持されている。

【００１２】さらに、ベローズ１１と軸受部材１２との
間にはスライドテーブル１４が組み込まれており、この
スライドテーブル１４によってシャフト７と軸受部材１
２とが排気ポート３の軸方向Ｘに移動可能に支持されて
いる。すなわち、シャフト７の先端部に取り付けられた
弁板６は、スライドテーブル１４により排気ポート３の
軸方向Ｘに移動可能に支持され、且つ軸受部材１２によ
りシャフト７を軸に回動自在に支持されている。

【００１３】これに加えて、ベローズ１１の後端側に
は、スライドテーブル１４を隔ててシリンダ１５と調整
ネジ１６とが対向状態に取り付けられている。シリンダ
１５の出力軸はスライドテーブル１４の側端部に連結さ
れており、シリンダ１５の駆動にしたがってスライドテ
ーブル１４が移動する構造になっている。また、シリン
ダ１５の出力軸を押し出してスライドテーブル１４を移
動させると、調整ネジ１６の先端部にスライドテーブル
１４の側端部が突き当たり、これによってスライドテー
ブル１４の終点位置が規制されるようになっている。な
お、スライドテーブル１４の終点位置は固定的なもので
はなく、調整ネジ１６を適宜廻すことによって任意に設
定できる構造になっている。

【００１４】一方、軸受部材１２の後端部には回転導入
機１７が連結されている。この回転導入機１７は、大気
側から真空中に回転駆動力を伝達するための真空シール
であり、例えば、ギャップ部分に磁界をかけて磁性流体
を導き、そのギャップ部分に流体Ｏリングを形成する磁
性流体方式や、真空側と大気側とをベローズで遮断した
ベローズ方式、あるいは筒体の内部に封入した回転子
（磁性体）を筒体の外側に嵌め込んだマグネットの磁力
で回転させる磁気結合型の回転導入機などが用いられ
る。さらに回転導入機１７の後端部には、回転駆動源と
してのロータリーアクチュエータ１８が連結されてお
り、このロータリーアクチュエータ１８の出力軸が回転
導入機１７の回転軸に軸着されている。

【００１５】また、ロータリーアクチュエータ１８の端
部にはカムプレート１９と調整ネジ２０とが取り付けら
れている。カムプレート１９はロータリーアクチュエー
タ１８の出力軸と一体に回転し、調整ネジ２０はカムプ
レート１９に当接して回転方向におけるロータリーアク
チュエータ１８の終点位置を規制する。なお、ロータリ
ーアクチュエータ１８の終点位置についても、上記スラ
イドテーブル１４の終点位置と同様に、調整ネジ２０を
適宜廻すことによって任意に設定できる構造になってい
る。

【００１６】続いて、本実施例における真空装置１の動
作について説明する。まず、シリンダ１５の出力軸を押
し出すと、これに連結されたスライドテーブル１４が軸
受部材１２、回転導入機１７およびロータリーアクチュ
エータ１８と一体に移動するとともに、シャフト７の先
端部に取り付けられた弁板６が排気ポート６の軸方向Ｘ
に移動しつつ排気ポート３に対して接近していく。そし
て、スライドテーブル１４が調整ネジ１６に突き当たっ
たところで、排気ポート３に対する弁板６の接近動作が
停止する。

【００１７】また、この状態からシリンダ１５の出力軸
を引き込むと、上記同様にスライドテーブル１４が軸受
部材１２、回転導入機１７およびロータリーアクチュエ
ータ１８と一体に移動し、これにより弁板６が排気ポー
ト３の軸方向Ｘに移動しつつ排気ポート３に対して離反
していく。そして、シリンダ１５の出力軸が完全に引き
込まれたところで排気ポート３と弁板６との間に所定の
隙間が確保される。

【００１８】一方、ロータリーアクチュエータ１８を作
動させると、その回転駆動力が回転導入機１７を介して
シャフト７に伝達される。すなわち、ロータリーアクチ
ュエータ１８が作動すると、回転導入機１７により伝達
される回転駆動力によりシャフト７が回転する。そうす
ると、シャフト７の回転とともに弁板６が回動し、これ
によってチャンバ２の外壁部に対する弁板６の角度が変
化する。また、ロータリーアクチュエータ１８が作動す
ると、その後端部に取り付けられたカムプレート１９が
回転し、このカムプレート１９が調整ネジ２０に突き当
たったところで、チャンバ２の外壁部に対する弁板６の
角度が設定される。

【００１９】こうしたバルブ機構５による弁板６の動作
によって、排気ポート３のオープン形態としては、図４
（ａ）に示すフルオープン状態（第１の状態）、図４
（ｂ）に示すハーフオープン状態、そして図４（ｃ）に
示すセミクローズ状態（第２の状態）といった３つの形
態が得られる。

【００２０】まず、図４（ａ）に示すフルオープン状態
は、ロータリーアクチュエータ１８自体のもつ終点位置
（ストロークエンド）によって得られるもので、この状
態ではチャンバ２の外壁部に対して弁板６がほぼ直角に
配置される。これにより、排気ポート３の開口面積に対
する投影面積は、弁板６とシャフト７の投影面積だけに
限定されるため、真空ポンプ４の排気性能を最大限に発
揮させることができる。さらに本実施例では、真空ポン
プ４がチャンバ２の外壁部に直に取り付けられているた
め、従来のようにバルブ機構のハウジング厚によるコン
ダクタンスの減少が抑えられる。これにより、チャンバ
２から真空ポンプ４までのコンダクタンスが最大とな
り、従来よりもチャンバ２の内部を高真空に設定でき
る。

【００２１】次に、図４（ｂ）に示すハーフオープン状
態は、ロータリーアクチュエータ１８の作動によってシ
ャフト７を回転させた際、カムプレート１９が調整ネジ
２０に突き当たることによって得られるもので、この状
態ではチャンバ２の外壁部に対して弁板６が所定角度θ
（＜９０°）だけ傾いて配置される。弁板６が傾いた状
態では、その傾き角θに応じて排気ポート３の開口面積
に対する弁板６の投影面積が変化するため、それに伴っ
て排気ポート３の開度も変化することになる。

【００２２】一方、図４（ｃ）に示すセミクローズ状態
は、ロータリーアクチュエータ１８の作動によってシャ
フト７を回転させた際、カムプレート１９が調整ネジ２
０または調整ネジ２０の取付金具２０ａに突き当たるこ
とによって得られるもので、この状態ではチャンバ２の
外壁部に対して弁板６が平行に配置される。このセミク
ローズ状態でシリンダ１５を作動させると、シャフト７
の先端部に取り付けられた弁板６がスライドテーブル１
４の移動とともに排気ポート３の軸方向Ｘに変位する。
これにより、チャンバ２の外壁部と弁板６の隙間Ｇが変
化するため、それに応じて排気ポート３の開度も変化す
ることになる。このとき、チャンバ２の外壁部と弁板６
との間に形成される隙間Ｇは、スライドテーブル１４が
調整ネジ１６に突き当たったところで設定されるため、
調整ネジ１６を適宜廻すことにより排気ポート３の開度
を任意に調整できる。そして、チャンバ２の排気ポート
３を弁板６により塞いだ状態（隙間Ｇをなくした状態）
で、排気ポート３の開度が最小となる。

【００２３】なお、フルオープン状態とセミクローズ状
態との間で弁板６を回動させた際、排気ポート３と弁板
６との位置的な干渉を回避するためのクリアランスを調
整できるように、連結ネジ８は、例えばシャフト７に貫
通して一対のナット（不図示）により締結されている。

【００２４】ここで、例えばスパッタリング装置やエッ
チング装置、あるいはＣＶＤ装置などの薄膜形成装置に
対し、上述の真空装置１を適用した場合の動作フローに
ついて簡単に説明する。まず、通常は、チャンバ２内へ
のプロセスガスの導入を停止し、上記フルオープン状態
のもとで真空ポンプ４を作動させ、チャンバ２の内部を
高真空に保持している。

【００２５】この状態からチャンバ２内をプロセス圧力
に設定する場合は、排気ポート３のオープン形態を図４
（ａ）のフルオープン状態から図４（ｂ）のハーフオー
プン状態に移行すべく、ロータリーアクチュエータ１８
の作動によりシャフト７を回転させ、チャンバ２の外壁
部に対して弁板６を所定角度θだけ傾斜させる。

【００２６】このハーフオープン状態のもとでチャンバ
２内に所望の圧力が得られる場合は、プロセス用のガス
をチャンバ２に導入したのち、チャンバ２の内部がプロ
セス圧力に設定されたことを確認した時点で所定の薄膜
形成プロセスを開始する。これに対し、調整ネジ２０を
廻してロータリーアクチュエータ１８の回転ストローク
を最大限に調整し、チャンバ２の外壁部に対して弁板６
を平行に配置した状態でもチャンバ２内に所望の圧力が
得られない場合は、図４（ｃ）のセミクローズ状態のも
とで、チャンバ２の外壁部と平行に配置された弁板６
を、シリンダ１５の駆動により排気ポート３の軸方向Ｘ
に移動させる。これによりチャンバ２の外壁部と弁板６
との隙間Ｇが変化するため、所望の圧力が得られる位置
までチャンバ２の外壁部に弁板６を接近させて排気系の
コンダクタンスを小さくする。そして、上記同様にチャ
ンバ２の内部がプロセス圧力になったことを確認した時
点で所定の薄膜形成プロセスを開始する。

【００２７】一方、チャンバ２の内部をプロセス圧力か
ら高真空圧に設定する場合は、チャンバ２へのプロセス
ガスの導入を停止したのち、プロセス時におけるオープ
ン形態に応じて、排気ポート３をハーフオープン状態か
らフルオープン状態に移行するか、あるいはセミクロー
ズ状態からハーフオープン状態を経てフルオープン状態
に移行し、チャンバ２の内部を高真空に設定する。

【００２８】このように本実施例の真空装置において
は、チャンバ２と真空ポンプ４との間にバルブ機構を介
在させることなく、真空ポンプ４の作動によりチャンバ
２内のガスを排気するとともに、チャンバ２内に配置さ
れた弁板６を動作させて排気ポート３の開度を調節する
ため、排気系におけるコンダクタンスの減少を抑えるこ
とができる。また、チャンバ２の外壁部に平行なセミク
ローズ状態（第１の状態）とチャンバ２の外壁部に直角
なフルオープン状態（第２の状態）との間で弁板６を回
動させることで排気ポート３の開度を調節できるうえ
に、排気ポート３の軸方向Ｘに弁板６を移動させること
でも排気ポート３の開度を細かく調節できるため、広範
囲にわたって高精度にチャンバ２内の圧力を調節するこ
とが可能である。

【００２９】なお、上記実施例の構成においては、チャ
ンバ２の外壁部に対する弁板６の角度を調節するための
回転駆動源としてロータリーアクチュエータ１８を使用
し、その回転ストロークをカムプレート１９と調整ネジ
２０により調整可能としたが、本発明はこれに限定され
ることなく、例えばロータリーアクチュエータ１８の代
わりにパルスモータを使用して、モータへの入力パスル
信号の数を基にパルスモータの回転角を制御し、弁板６
の角度を調節することも可能である。

【００３０】また、セミクローズ状態におけるチャンバ
２と弁板６との隙間Ｇを調節するための駆動源としてシ
リンダ１５を使用したが、これについても、例えばスラ
イドテーブル１４をスプリング等によって偏心カムに押
し当て、その偏心カムの回転によりスライドテーブル１
４とともにシャフト７先端の弁板６を排気ポート３の軸
方向Ｘに移動させて、偏心カムの回転角を基にチャンバ
２と弁板６との隙間Ｇを調節することも可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
チャンバと真空ポンプとの間にバルブ機構を介在させる
ことなく、真空ポンプの作動によりチャンバ内のガスを
排気するとともに、チャンバ内に配置された弁板をバル
ブ機構により動作させて排気ポートの開度を調節するた
め、バルブ機構の介在に伴うコンダクタンスの減少が抑
えられ、真空ポンプの排気能力を最大限に発揮させるこ
とができる。

【００３２】また、チャンバの外壁部に平行な第１の状
態とチャンバの外壁部に直角な第２の状態との間で弁板
を回動させることで排気ポートの開度を調節できるうえ
に、排気ポートの軸方向に弁板を移動させることでも排
気ポートの開度を微妙に調節できるため、より広範囲に
わたって高精度にチャンバ内の圧力を調整することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる真空装置の一実施例を説明する
要部斜視図である。

【図２】図１のＡ矢視断面図である。

【図３】図１のＢ矢視断面図である。

【図４】装置の動作を説明する図である。

【符号の説明】

１ 真空装置 ２ チャンバ ３ 排気ポート ４ 真空ポンプ ５ バルブ機構 ６ 弁板 ７ シャフト １４ スライドテーブル １５ シリンダ １７ 回転導入機 １８ ロータリーアクチュエータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外壁部に排気ポートが設けられたチャン
   バと、 前記排気ポートを介してチャンバの外壁部に取り付けら
   れた真空ポンプと、 前記チャンバの内部に前記排気ポートに対向する状態で
   配置された弁板を有し、その弁板を動作させて前記排気
   ポートの開度を調節するバルブ機構とを具備したこと特
   徴とする真空装置。
2. 【請求項２】 前記バルブ機構は、前記排気ポートの軸
   方向に前記弁板を移動可能に支持するとともに、前記チ
   ャンバの外壁部に平行な第１の状態と前記チャンバの外
   壁部に直角な第２の状態との間で前記弁板を回動可能に
   支持する弁板支持手段と、この弁板支持部を介して前記
   排気ポートの軸方向に前記弁板を移動させるとともに、
   前記第１の状態と前記第２の状態との間で前記弁板を回
   動させる弁板駆動手段とを有することを特徴とする請求
   項１記載の真空装置。