JPH084102Y2 - 真空装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、真空装置に関する。本考案の真空装置は、
減圧下での操作を要する各種の処理のために利用するこ
とができる。例えば、半導体装置製造の際に減圧下で加
熱を行ったり各種加工を行うための炉や加工装置など、
塵埃、ダスト等の汚れを極端に嫌う真空装置として、好
適に用いることができる。

〔考案の概要〕

本考案は、真空室と、該真空室を真空状態にするため
の減圧装置との間にゲートバルブが設けられている真空
装置において、該ゲートバルブのバルブ開閉を行う回転
弁体の導通用空間を、真空室側と減圧装置側とを導通す
るに先立ち、減圧状態にしておけるようにしたことによ
って、導通時に該空間により瞬間時に圧力状態が急変す
ることによる不都合（汚染源となるパーティクルの発生
など）を防止したものである。

〔従来の技術〕

真空装置は、減圧状態下で各種の操作を行うためなど
に利用される。従来より真空装置は、第８図に示すよう
に、真空室１と、この真空室１内を減圧状態にするため
のポンプ等の減圧装置２とを有し、両者間はゲートバル
ブ３で開閉するようになっている。第８図中、５はバイ
パスライン、51はバイパスライン用のバルブである。

このような真空装置については、従来よりゲームバル
ブ３として、球状（あるいは円球状等回転可能な形状）
の弁体を有するボールバルブが用いられている。

球状をなす弁体４は、一般に第９図に示すように、球
形の中央を貫通する穴を形成して導通用空間41としたも
のである。この弁体４は、減圧装置（ポンプ等）２側と
真空室（減圧下加熱を行うための炉等）１側とを遮断し
ておくときは、第９図（ａ）に示すようにその導通用空
間41が上記両側を結ぶ径路（配管）に対して垂直になる
よう操作されて、両者間を閉じる。一方両側を導通させ
るときは、第９図（ｂ）に示すように、導通用空間41が
径路に沿って両者間を開通させるように弁体４が回動さ
せらせる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

一般に真空室１内を減圧状態にするに際しては、第９
図（ａ）に示すようにまず弁体４により真空室１と減圧
装置２とを遮断した状態で、バイパスライン５を通し、
減圧装置２によって或る程度真空室１の空気を抜いて
（スローポンプ状態と称する）、弱真空にする。

次いで第９図（ｂ）のように、弁体４を回動して真空
室１と減圧装置２とを導通させる。これにより、高真空
の減圧装置２側と、弱真空の真空室１側とが開通する。

ところがこのとき、弁体４の導通用空間41は、大気圧
の状態である。よって、第９図（ｂ）の如く両者間を導
通させるとその瞬間、空間41の空気が真空室１と減圧装
置２との双方の側に急激に流入し、圧力の急変をもたら
す。

真空室１が利用される用途は様々であるが、例えば半
導体装置製造の加熱部として、あるいはCVD装置等半導
体装置製造の際の各種加工用として真空室１が用いられ
る場合、装置全体が大きくなり、配管も大きくなって、
弁体４も大きくなっているのが現状である。かかる弁体
（ボールバルブ等）４の大型化と、できるだけ導通用空
間41を大きくして効率を良くしたいという要請から、導
通用空間41はほぼ、弁体４をくり抜く如く大きく形成さ
れるようになっている。よって、弁体４のこの導通用空
間41に大気圧状態の空気がたまることに伴う上記圧力の
変化の問題は、きわめて重要になっている。

特に問題なのは、上記圧力の急変により、真空室１内
にパーティクルが多発することである。

例えば従来の真空装置を用いて半導体ウエハを処理し
た場合、上記の圧力急変によって、第７図（ｂ）に示す
ように、1000〜10000個位のパーティクルがウエハに付
着した（東京エレクトロン（株）製のパーティクルカウ
ンタであるテンコール4500を使用。なおこの場合の真空
室は加熱炉である）。

半導体装置製造にあっては、このようなパーティクル
付着は製品の信頼性を著しく損なう。

上述のように、真空機器で使用するゲートバルブにつ
いて、ボールバルブのように回転体を弁体にすると、バ
ルブ構造全体については小型にできるという利点がある
が、上記の通り、たまり（デッドスペース）が生ずる構
造となっており、弁体を開いた時、急激に真空度が低下
する問題がある。よってこれを例えば半導体基板の処理
用に用いると、この圧力急変により、被処理体である半
導体ウエハ上への付着パーティクルの増大という影響を
与える。よって、上記のような圧力急変に伴う影響の生
じない技術が要請されている。

本考案は、回転体を弁体として用いるときも、上記の
ような圧力急変の問題を起こさない真空装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案の真空装置は、真空
室と該真空室を真空状態にするための減圧装置との間に
ゲートバルブが設けられている真空装置において、前記
ゲートバルブ内には、真空室側と減圧装置側とを導通さ
せる空間を有し、かつ回動することにより双方の側を導
通あるいは遮断する回転弁体が配置され、かつ該回転弁
体は、真空室側と減圧装置側とを導通するに先立ち、あ
らかじめ前記導通用の空間を減圧状態にしておける構造
としたものである。

本考案の構成について、後記詳述する本考案の一実施
例を示す第１図の例示を用いて説明すると、次のとおり
である。

即ち、本考案真空装置は、第１図に例示のように、真
空室１と、該真空室１を真空状態にするための減圧装置
２との間に、ゲートバルブ３が設けられているものであ
る。

このゲートバルブ３内には回転弁体４（図示例示では
球状のボールバルブ）が配置されている。

回転弁体４は、図示例示の如く真空室１側と減圧装置
２側とを導通させる空間41を有し、かつ回動することに
より双方の側を導通あるいは遮断するものである。第１
図の状態では、両側は遮断されている。

更に該回転弁体４は、真空室１側と減圧装置２側とを
導通するに先立ち、あらかじめ前記導通の空間41を減圧
状態にしておける構造としたものである。第１図の例示
では、導通用空間41と交わる抜き部42を形成し、ここを
通してあらかじめ空間41を減圧状態にできるように構成
した。例えば第１図の状態は、バイパスライン５で真空
室１を弱真空の状態にする場合を示すが、この状態にお
いて、抜き部42を減圧装置２側に開いておくことによ
り、導通用空間41内の圧力を真空室１と同じにしておく
ことができる。よって、弁体４を回転して、真空室１と
減圧装置２とを導通させる時点では、空間41の内部圧は
真空室１と同様になっているので、圧力の急変は生じな
い。これによりパーティクル付着の問題も防止できる。

〔作用〕

次に第５図のグラフを用いて、本考案の作用を更に説
明すると、次のとおりである。第５図は、縦軸に圧力、
横軸に時間をとって、圧力変化を記したものであり、図
中のA1は第１図の圧力計61により、真空室１内の圧力変
化を検知したもの、A2は圧力計62により、減圧装置２側
の圧力変化を検知して、各々略示したものである。

グラフA1に示すように、バイパスライン５を用いた区
間Ｉにおいて、圧力は徐々に低くなり、ゲートバルブ３
を開にするメインバルブ動作IIの後、圧力は更に真空状
態へ変化する。これらの変化は特に急激ではなく、滑ら
かに進行する。従来技術であると、第５図にＢで示した
ような急激な圧力変動があったのに対し、そのような問
題はない。グラフA2に示す減圧装置２側についても、同
様に滑らかな圧力変化がなされる。

〔実施例〕

以下本考案の一実施例について、図面を参照して説明
する。なお当然のことではあるが、本考案は図示の実施
例により限定されるものではない。

実施例−１ 第１図に、本考案の一実施例の構成図を示す。この実
施例は、本考案を半導体装置製造に用いる真空装置に適
用したものである。即ち、本実施例の真空室１は、半導
体装置を加熱下で処理する真空炉である。加工に必要な
ガス、あるいは希釈ガスとして、SiH₄ガスやN₂ガスが真
空室１内に適宜に導入できる構成になっている。

本実施例における回転弁体４は球状のボールバルブで
あり、直径10cmで製作した。導通用空間41は、効率を高
めるため、第２図（ａ）に示すように弁体１のかなりの
部分を占めるようにした。あるいは球状の弁体41の内部
をほぼくりぬくように形成してもよい。ここでは該空間
41はその開口部分が5cm径となるように形成した。さら
に抜き部42は、5mm径で形成した。

メインバルブであるこの弁体４を閉じて、バイパスラ
イン５を用い、スローポンプ状態で真空に引くとき、第
２図（ｂ）に示すように、抜き部42を通して弁体４の空
間41まで引くようにする。これにより、大気圧のたまり
がなくなり、よって導通時の急激な圧力変化も生じなく
なる。

第６図に、この時の真空室１内の圧力変化をグラフＡ
で示す。図示の如くバイパスライン使用時IIでの吸引の
時点から、メインバルブを回動して真空室１と減圧装置
２とを導通させるメインバルブ動作IIを行って、メイン
ポンプ動作IIIに至る過程で、特に圧力が急激すること
がない。図にＢで示すような、従来技術における圧力の
急激な変化は生じない。また、従来技術で発生する可能
性があったＢ′で示すような圧力変化（立ち上がり時の
圧力変化）も生じない。なお、メインバルブ動作IIの
際、その弁体を回動する間は符号Ａ′で示すように一時
的に圧力が一定になる場合がある。

上記のように真空室１内に圧力の急変がないので、半
導体ウエハのパーティクルの付着もない。

第７図（ａ）に示すのは、第７図（ｂ）に示す従来例と
同じ条件で本実施例におけるパーティクル数を検知した
ものであるが、被処理体である半導体ウエハへのパーテ
ィクル付着は激減していることがわかる。具体的には、
0.039〜0.249μm²のパーティクルについて10個程度検出
され、0.249μm²以上についても３個検出された程度で
あった。

実施例−２ ゲートバルブ３の構成を変えた構成例を示す。この例
は第３図に示すように、ゲートバルブ３をなす配管部分
にリング状の座31,32を形成し、この座31,32に接して弁
体４が回転するようにしたものである。導通用の空間41
はほぼ弁体４をくりぬいて形成し、この空間に連続して
小径の抜き部42を設けた構成になっている。

実施例−３ 同じくゲートバルブ３の構成を変えた例であり、この
例は第４図に示す如く３方コックとして機能し得る弁体
４を用いたものである。主たる導通用空間41は、直角を
なして流路を形成し、これに図示42の如き抜き穴を抜き
部として形成したものである。これは例えば、真空室１
内にN₂ガスあるいはSiH₄ガス等を選択的に導入する場合
に好ましく用いることができる。

〔考案の効果〕

上述の如く本考案の真空装置は、圧力の急激な変化を
防止でき、よってこれによる悪影響、例えばパーティク
ル多発などの悪影響を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例−１を示すもので、本発明の真空装置の
構成の一例を示す構成図である。第２図は、同例の回転
弁体及びバルブ構造の構成を示すものである。第３図及
び第４図は各々別の回転弁体及びバルブ構造の構成例を
示し、それぞれ実施例−2,3を示すものである。第５図
は本発明の作用説明図である。第６図は、実施例−１の
作用説明図である。第７図（ａ）は実施例−１における
場合のパーティクル付着、第７図（ｂ）は従来例におけ
る場合のパーティクル付着を示した図である。第８図及
び第９図は従来技術を示し、第８図は真空装置の一般的
構成を示す図、第９図は問題点を示す図である。 １……真空室、２……減圧装置、３……ゲートバルブ、
４……回転弁体、41……導通用空間、42……抜き部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室と該真空室を真空状態にするための
   減圧装置との間にゲートバルブが設けられている真空装
   置において、 前記ゲートバルブ内には、真空室側と減圧装置側とを導
   通させる空間を有し、かつ回動することにより双方の側
   を導通あるいは遮断する回転弁体が配設され、 かつ該回転弁体は、真空室側と減圧装置側とを導通する
   に先立ち、あらかじめ前記導通用の空間を減圧状態にし
   ておける構造としたものであることを特徴とする真空装
   置。