JP2741426B2 - Vacuum valve and vacuum processing apparatus using the vacuum valve - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、シール状態を二段階に制御可能な構造を有
する真空バルブ及び該真空バルブを用いた真空処理装置
に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum valve having a structure capable of controlling a sealing state in two stages, and a vacuum processing apparatus using the vacuum valve.

発明の背景 ICやLED等の半導体素子の製造においては真空中での
種々の真空処理が不可欠である。例えばICの製造におい
て半導体の成膜やエッチングが行われる。そうした成膜
やエッチングはより清浄な空間で行われる必要がある。
そのために各反応プロセス前に真空処理室内を十分にガ
ス出しして清浄な状態とし、ガス出し後の真空処理室内
には、大気成分のような不純物が混入しないようにする
必要がある。BACKGROUND OF THE INVENTION In the manufacture of semiconductor devices such as ICs and LEDs, various vacuum treatments in vacuum are indispensable. For example, in the manufacture of ICs, semiconductor film formation and etching are performed. Such film formation and etching need to be performed in a cleaner space.
For this purpose, it is necessary to sufficiently degas the vacuum processing chamber before each reaction process to make the vacuum processing chamber clean so that impurities such as atmospheric components do not enter the vacuum processing chamber after degassing.

こうしたことから第10図に示したような真空処理装置
が提案されている。Therefore, a vacuum processing apparatus as shown in FIG. 10 has been proposed.

第10図に示した真空処理装置は、基体処理室1000と、
基体投入室1002とからなり、基体投入室1002はエラスト
マー製のＯ−リングからなる真空バルブ1001を介して処
理室1000に連通している。The vacuum processing apparatus shown in FIG. 10 includes a substrate processing chamber 1000,
The substrate charging chamber 1002 communicates with the processing chamber 1000 via a vacuum valve 1001 made of an O-ring made of an elastomer.

基体投入室1002には基体搬送系1003が付設されてお
り、該基体搬送系1003は基体支持具1004を有していて、
該基体支持具1004は真空条件下で基体を処理室1000に搬
送できるように構成されている。該真空処理装置におけ
る基体処理は次のようにして行われる。即ち、被処理基
体を基体支持具1004を介して基体投入室1002に入れ、基
体投入室1002を十分排気する。次いで真空バルブ1001を
開き、前記基体を基体搬送系1003を作動させて処理室10
00に搬入する。しかる後、該基体には処理室1000におい
て成膜又はエッチング等の処理がなされる。The substrate loading chamber 1002 is provided with a substrate transport system 1003, and the substrate transport system 1003 has a substrate support 1004,
The substrate support 1004 is configured to transfer a substrate to the processing chamber 1000 under vacuum conditions. Substrate processing in the vacuum processing apparatus is performed as follows. That is, the substrate to be processed is put into the substrate loading chamber 1002 via the substrate support 1004, and the substrate loading chamber 1002 is sufficiently evacuated. Next, the vacuum valve 1001 is opened, and the substrate is moved to the processing chamber 10 by operating the substrate transport system 1003.
Carry in 00. Thereafter, the substrate is subjected to processing such as film formation or etching in the processing chamber 1000.

この装置では基体投入室1002に基体を搬入する際に処
理室1000内に大気が混入するのを防ぎ、処理室1000内の
清浄度を保つため、処理室1000内の真空を保持しなけれ
ばならない。このために、基体投入室1002と処理室1000
との間を上述したようにエラストマー製のＯ−リングか
らなる真空バルブ1001を介して遮断している。In this apparatus, the vacuum in the processing chamber 1000 must be maintained in order to prevent air from entering the processing chamber 1000 and to keep the processing chamber 1000 clean when the substrate is loaded into the substrate loading chamber 1002. . For this purpose, the substrate loading chamber 1002 and the processing chamber 1000
Is shut off through the vacuum valve 1001 made of an elastomer O-ring as described above.

ところで、このような真空装置の真空バルブに使用さ
れるエラストマー材は、真空環境下において真空プロセ
ス一般に障害となるCH₄，H₂O,CO₂等の不純物ガスを放出
する。Si半導体の成膜プロセスを例に取ると、Si膜表面
に付着したCH₄,CO₂等が付着するとSiCが生成されてしま
い、また、H₂Oが付着するとSiOが生成されてしまったり
して、得られるデバイスの特性劣化、不良率増加を招
く。故に処理室1000内ではエラストマーを使用しないこ
とが望ましく、エラストマーを別の材料に置き換える試
みが従来から成されている。By the way, an elastomer material used for a vacuum valve of such a vacuum device releases an impurity gas such as CH ₄ , H ₂ O, and CO ₂ which generally hinders a vacuum process in a vacuum environment. Taking the Si semiconductor film formation process as an example, SiC is generated when CH ₄ , CO _2, etc. adhere to the Si film surface, and SiO is generated when H ₂ O adheres. As a result, the characteristics of the obtained device are degraded and the defect rate is increased. It is therefore desirable not to use an elastomer in the processing chamber 1000, and attempts have been made to replace the elastomer with another material.

第１の例として、上述のエラストマーの代わりに金線
を用いる提案がある。この場合軟質の金属（シール用金
線）と硬質の金属（弁座・弁体のステンレス）の組合わ
せにより、弁座と弁体の接触時に軟質金属の永久変形が
起こることを利用してシールが行われる。しかしなが
ら、このような軟質金属の永久変形は、バルブの弁座と
弁体の間の狭い円環状接触部では変形限界に達し易く、
その結果バルブの寿命が短くなるという問題がある。更
に、ダスト等による傷がシール面に付き易く、これが原
因でガスの混入が生じるという問題がある。このような
理由で金線を用いたバルブは耐久性に乏しく、特殊な用
途のみにその使用が限られる。As a first example, there is a proposal to use a gold wire instead of the above-mentioned elastomer. In this case, the combination of a soft metal (gold wire for sealing) and a hard metal (stainless steel for the valve seat and valve body) makes use of the fact that permanent deformation of the soft metal occurs at the time of contact between the valve seat and the valve body. Is performed. However, such permanent deformation of the soft metal tends to reach the deformation limit at the narrow annular contact portion between the valve seat and the valve body of the valve,
As a result, there is a problem that the life of the valve is shortened. Further, there is a problem that a scratch due to dust or the like is easily attached to the sealing surface, and this causes gas to be mixed therein. For this reason, valves using gold wires have poor durability and their use is limited to special applications only.

第２の例として、シール材にバネ性のある銅合金また
はステンレスを用いる提案がある。この提案は、硬質金
属どうしのバネ性を利用してシールを行うというもので
ある。従って、この場合、シール材の弾性限界以下の変
形量で使用すればバルブの寿命は長いという利点があ
る。しかし、円環状接触部全体が隙間なくシールされる
ためには、シール材、弁座、弁体の各シール面の面粗度
及び平行度を非常に高精度に加工する必要があるとこ
ろ、かなりの加工コストがかかるという問題がある。更
に、硬質金属のバネ性を利用しているため、シール面全
体を完全にシールさせるためには、押し付け圧力を非常
に大きくしなければならない。また、第１の例と同じ
く、シール面にダストが付着した場合傷の原因になり易
い。加えて、開閉の繰り返しに対する耐久性は良いが、
取扱いが難しい、高価である、といった問題がある。As a second example, there is a proposal to use a copper alloy or stainless steel having a spring property as a sealing material. In this proposal, sealing is performed using the spring properties of hard metals. Therefore, in this case, there is an advantage that the life of the valve is long if the seal member is used with a deformation amount equal to or less than the elastic limit. However, in order for the entire annular contact portion to be sealed without gaps, it is necessary to machine the surface roughness and parallelism of the sealing surfaces of the sealing material, the valve seat, and the valve element with extremely high precision. There is a problem that the processing cost is high. Furthermore, since the spring property of the hard metal is used, in order to completely seal the entire sealing surface, the pressing pressure must be very large. Further, similarly to the first example, if dust adheres to the sealing surface, it easily causes a scratch. In addition, the durability against repeated opening and closing is good,
There are problems that it is difficult to handle and expensive.

第３の例として、特開昭59-17302号公報に、第９図に
示す構造の２重シール型バルブが提案されている。これ
は、金属のシール材とエラストマーのシール材とで２重
にシールを行うとともに、それらの中間スペースから排
気を行うことにより、密封性の向上と、真空環境に基づ
くエラストマーから放出されるガスの処理とをはかれる
ようにしたものである。第９図は弁体のシール部分を拡
大したものである。本図では、バルブは閉の状態にあ
る。As a third example, Japanese Patent Laying-Open No. 59-17302 proposes a double seal type valve having a structure shown in FIG. This is because the metal sealant and the elastomeric sealant perform double sealing and exhaust from the space between them to improve the sealing performance and reduce the gas released from the elastomer based on the vacuum environment. The processing is separated from the processing. FIG. 9 is an enlarged view of the sealing portion of the valve element. In this figure, the valve is in a closed state.

第９図に示した真空バルブにおいては、弁体901にエ
ラストマーシール部材904が設けられており、弁座902に
エラストマーシール部材904が押しあてられることでエ
ラストマーシール905が形成される。また、弁体901の平
坦な面と弁座902の平坦な面とが押し当てられることで
メタルシール903が形成される。エラストマーシール部
材904とメタルシール903との間には中間スペース906が
形成されており、この中間スペース906に連通する通路9
07を経て、外側に排気ポンブ908が接続されている。そ
してエラストマーシール部材904から放出される放出ガ
スは中間スペース906を介して排気ポンプ908により排気
されるしくみになっている。In the vacuum valve shown in FIG. 9, an elastomer seal member 904 is provided on a valve body 901, and an elastomer seal 905 is formed by pressing the elastomer seal member 904 against a valve seat 902. Further, the flat surface of the valve body 901 and the flat surface of the valve seat 902 are pressed to form the metal seal 903. An intermediate space 906 is formed between the elastomer seal member 904 and the metal seal 903, and a passage 9 communicating with the intermediate space 906 is formed.
After 07, an exhaust pump 908 is connected to the outside. The gas released from the elastomer seal member 904 is exhausted by the exhaust pump 908 via the intermediate space 906.

この第３の例は、繰り返し耐久性、ダストに強いとい
った利点がある。しかしながら外部装置として排気ポン
プ908を必要とする上、弁座902中に通路907を形成しな
ければならないため、装置コストが不可避的にかさんで
しまう。加えてこの真空バルブでは、メタルシール903
を形成すると必然的にエラストマーシール905が成され
るため、エラストマーシール部材904の変形、劣化が激
しく、エラストマーシール部材904をたとえ交換したと
しても、超高真空処理装置の場合には、大気圧から元の
超高真空状態まで減圧させるには数十時間を要するとい
った問題がある。The third example has advantages such as durability against repetition and resistance to dust. However, since the exhaust pump 908 is required as an external device and the passage 907 must be formed in the valve seat 902, the cost of the device is inevitably increased. In addition, this vacuum valve uses a metal seal 903
Since the elastomer seal 905 is inevitably formed when forming the elastomer seal member 904, the elastomer seal member 904 is greatly deformed and deteriorated. There is a problem that it takes several tens of hours to reduce the pressure to the original ultra-high vacuum state.

発明の要約 本発明は、従来の真空バルブに係る上述した各種問題
点を克服し、耐久性及び操作性に優れ、かつ低コストの
真空バルブを提供することを主たる目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is a main object of the present invention to overcome the above-mentioned various problems associated with the conventional vacuum valve and to provide a low-cost vacuum valve that is excellent in durability and operability.

本発明の他の目的は、従来の真空バルブを用いること
に起因する真空装置における問題点を克服し、高清浄な
真空雰囲気が定常的に容易に得られ、操作性に優れた真
空装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a vacuum apparatus which overcomes the problems in the vacuum apparatus caused by using the conventional vacuum valve and which can easily and easily obtain a high-purity vacuum atmosphere and has excellent operability. Is to do.

本発明は従来の真空バルブに起因する上述した各種問
題点を解決し、上記目的を達成すべく本発明者らが鋭意
研究を重ねた結果、完成に到ったものである。The present invention has been completed as a result of intensive studies by the present inventors to solve the above-mentioned various problems caused by the conventional vacuum valve and to achieve the above object.

本発明により提供される真空バルブはつぎのとおりの
構成のものである。The vacuum valve provided by the present invention has the following configuration.

即ち、真空バルブにより遮断される空間の低圧側の空
間に接する第１のシール部材を無機材質により構成し、
高圧側の空間に接する第２のシール部材をエラストマー
により構成し、第１のシール段階として前記第１のシー
ル部材及び前記第２のシール部材が閉の状態となり、第
２のシール段階として前記第１のシール部材が閉の状
態、前記第２のシール部材が開の状態となるように真空
バルブのシール状態を２段階に調整可能であるようにし
たことを特徴とするものである。That is, the first seal member in contact with the space on the low pressure side of the space shut off by the vacuum valve is made of an inorganic material,
The second seal member in contact with the space on the high pressure side is made of an elastomer, and the first seal member and the second seal member are closed in a first seal stage, and the second seal member is closed in a second seal stage. It is characterized in that the sealing state of the vacuum valve can be adjusted in two stages so that one sealing member is closed and the second sealing member is opened.

また、本発明により提供される真空装置はつぎのとお
りの構成のものである。The vacuum device provided by the present invention has the following configuration.

即ち、第１の真空容器と、該第１の真空容器よりも高
圧状態となる第２の真空容器と、前記第１の真空容器と
第２の真空容器とに接続され、前記第１の真空容器内と
第２の真空容器内を導通、非導通とするための真空バル
ブと、前記真空バルブを駆動するための駆動手段とを有
する真空処理装置であって、前記真空バルブが２種類の
シール部材を有しており、前記第１の真空容器により形
成される空間に接する第１のシール部材を無機材質によ
り構成し、前記第２の真空容器により形成される空間に
第２のシール部材をエラストマーにより構成し、第１の
シール部材として前記第１のシール部材及び前記第２の
シール部材が閉の状態となり、第２のシール段階として
前記第１のシール部材が閉の状態として前記第２のシー
ル部材が開の状態にそれぞれなるように真空バルブのシ
ール状態を２段階に調整可能であるようにしたことを特
徴とするものである。That is, the first vacuum vessel, the second vacuum vessel that is in a higher pressure state than the first vacuum vessel, and the first vacuum vessel and the second vacuum vessel are connected to each other, and the first vacuum vessel is connected to the first vacuum vessel. What is claimed is: 1. A vacuum processing apparatus comprising: a vacuum valve for electrically connecting and disconnecting the inside of a container and a second vacuum container; and driving means for driving the vacuum valve, wherein the vacuum valve has two types of seals. A first seal member that is in contact with a space formed by the first vacuum container is formed of an inorganic material, and a second seal member is formed in a space formed by the second vacuum container. The first seal member and the second seal member are closed as a first seal member, and the second seal stage is closed when the first seal member is closed as a second seal stage. Of the seal member is open It is characterized in that the sealing state of the vacuum valve so Re becomes each was to be adjusted in two stages Re.

上述した構成の本発明の真空バルブを用いると、従来
のシール部材をエラストマーでのみ構成した真空バルブ
を用いた場合に生じるエラストマーからの放出ガスの混
入の問題が全く生起することをなくして高清浄な所望の
真空状態を真空処理室内に確立することができる。The use of the vacuum valve of the present invention having the above-described structure eliminates any problem of mixing of gas released from the elastomer, which occurs when using a conventional vacuum valve in which the sealing member is formed only of an elastomer, thereby achieving high cleanliness. Any desired vacuum state can be established in the vacuum processing chamber.

また、従来のシール部材を無機材質部材だけで構成し
た真空バルブにおいては、該真空バルブにより遮断され
る空間のうち高圧（低清浄）側空間の真空度が低下した
時、または大気圧になった時に無機材質シールの接触面
のすきまより高圧（低清浄）側空間から低清浄なガスが
低圧（高清浄）側空間に流入し、低圧（高清浄）側空間
の真空度（清浄度）は大巾に損なわれる。In a conventional vacuum valve in which a sealing member is formed only of an inorganic material member, when the degree of vacuum in a high-pressure (low-clean) side space of the space shut off by the vacuum valve is reduced or the pressure becomes atmospheric pressure. At times, low-purity gas flows from the high-pressure (low-clean) side space to the low-pressure (high-clean) side space from the clearance of the contact surface of the inorganic material seal, and the vacuum (cleanliness) of the low-pressure (high clean) side space is large. Spoiled by width.

しかし本発明の真空バルブにおいては、真空シール部
に２つのシール部材を設け、高圧（低清浄）側空間に接
するシール部材のみをエラストマーで構成している。加
えて、真空バルブの閉の状態を２段階に調節可能であ
り、第１の段階では、第１のシール部材及び第２のシー
ル部材が閉の状態となり、第２段階では、第１のシール
部材のみが閉の状態となるように構成されているため、
高圧（低清浄）側空間の圧力が高くなり、低圧（高清
浄）側空間との圧力差が顕著となる前に第２段階のシー
ル状態とすることで、第２のシール部材（エラストマー
シール部材）からの放出ガスを高圧（低清浄）側空間か
ら排気させることができる。しかも、この場合、第１の
シール部材（無機材質シール部材）のシール部分に小さ
なリークが発生していても高真空側の真空度の影響はエ
ラストマーシール部材からの放出ガスに比較すると無視
できるほど小さくなる。However, in the vacuum valve of the present invention, two seal members are provided in the vacuum seal portion, and only the seal member in contact with the high pressure (low clean) side space is made of an elastomer. In addition, the closed state of the vacuum valve can be adjusted in two stages. In the first stage, the first seal member and the second seal member are closed, and in the second stage, the first seal member is closed. Because only the members are configured to be in a closed state,
The pressure in the high-pressure (low clean) side space is increased, and the second-stage sealing state is set before the pressure difference from the low-pressure (high clean) side space becomes significant, whereby the second seal member (elastomer seal member) is formed. ) Can be exhausted from the high pressure (low clean) side space. Moreover, in this case, even if a small leak occurs in the seal portion of the first seal member (inorganic material seal member), the influence of the degree of vacuum on the high vacuum side is negligible as compared with the gas released from the elastomer seal member. Become smaller.

また、本発明の真空バルブにおいては、エラストマー
シール部材は、劣化することなく長期に亘って安定に維
持される。これにより、上述した公知の２重シールバル
ブの場合にみられるエラストマーシール部材の劣化によ
る真空処理室内への望ましくないガスの混入の問題は排
除される。Further, in the vacuum valve of the present invention, the elastomer seal member is stably maintained for a long time without deterioration. This eliminates the problem of undesired gas intrusion into the vacuum processing chamber due to the deterioration of the elastomeric seal member seen in the known double seal valve described above.

さらにまた、装置構造が簡単であるため高清浄な所望
の真空状態を低コストで容易に得ることができる。Furthermore, since the device structure is simple, a desired highly-clean vacuum state can be easily obtained at low cost.

好ましい態様の詳細な説明 本発明の上述した構成の真空バルブの具体的態様を以
下に説明する。第2A図及び第2B図は、本発明の真空バル
ブの好ましい態様の一例を模式的に示す図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the above-described vacuum valve of the present invention will be described below. 2A and 2B are diagrams schematically showing an example of a preferred embodiment of the vacuum valve of the present invention.

即ち、第2A図は、本発明の真空バルブのエラストマー
シール部材と無機材質性シール部材とが弁座に密着した
閉の状態を示している（即ち、第１のシール段階）。That is, FIG. 2A shows a closed state in which the elastomer seal member and the inorganic material seal member of the vacuum valve of the present invention are in close contact with the valve seat (ie, the first sealing stage).

第2A図において、弁体201は、弁座202との間にエラス
トマー製のＯ−リング204を介して弁座202に押しつけら
れ、エラストマーシールが成されると共に無機材質性シ
ール部材として例えば金属性のシール部材203がバネ205
を介して弁座202に押し付けられており、メタルシール
を成している。ここではエラストマーシールとメタルシ
ールによって空間Ｉと空間IIとが遮断されている。In FIG. 2A, a valve body 201 is pressed against the valve seat 202 via an O-ring 204 made of an elastomer between the valve body 202 and the valve seat 202, and an elastomer seal is formed. The sealing member 203 is a spring 205
, And is pressed against the valve seat 202 to form a metal seal. Here, the space I and the space II are blocked by an elastomer seal and a metal seal.

第2B図は、金属性シール部材203と弁座202との密着に
よるメタルシールのみによって空間Ｉと空間IIとが遮断
された状態（即ち、第２のシール段階）を示しており、
金属性シール部材203はバネ205に押し付けられており、
この部分でメタルシールを成している。FIG. 2B shows a state in which the space I and the space II are interrupted only by the metal seal due to the close contact between the metallic seal member 203 and the valve seat 202 (that is, the second sealing stage).
The metallic sealing member 203 is pressed against the spring 205,
This part forms a metal seal.

ところで、空間Ｉが分子流域の圧力であれば、エラス
トマーシール部材204から放出される放出ガスはメタル
シール部のコンダクタンスが小さいため空間IIに流入す
る量は無視できるほど小さくなる。By the way, if the pressure in the space I is in the molecular flow region, the amount of the gas released from the elastomer seal member 204 flowing into the space II is negligibly small because the conductance of the metal seal portion is small.

ここでエラストマーシール部材204からの放出ガス
が、メタルシール部を介して空間IIに流入することは実
質的にない理由を以下に説明する。The reason why the gas released from the elastomer seal member 204 does not substantially flow into the space II via the metal seal portion will be described below.

金属性シール部材203と弁座202との間の分子流域の圧
力下における気体の流れ易さを示すコンダクタンスを
Ｃ、低圧側空間Ｉの圧力をＰ₀、高圧側空間IIの圧力を
Ｐとすると、シールの隙間よりもれるガス量Ｑは次の式
で表される。When the conductance indicating the ease of gas flow under the pressure of the molecular flow region between the metallic seal member 203 and the valve seat 202 is C, the pressure in the low-pressure space I is P ₀ , and the pressure in the high-pressure space II is P. The gas amount Q leaking from the gap between the seals is expressed by the following equation.

Ｑ＝Ｃ（Ｐ−Ｐ₀） …（１） ここではＰ₀＜Ｐであるから、 Ｑ≒CP …（２） となる。Q = C (P−P ₀ ) (1) Here, since P ₀ <P, Q ≒ CP (2).

一方、コンダクタンスＣはシール巾をＬ、シールの周
の長さをａ、隙間の大きさをｂとすると、 Ｃ＝11.6Kab（l/sec）， Ｋ＝（b/L）・ln（L/b） …（３） となる。但し、a,bはcm単位とする。On the other hand, assuming that the conductance C is L for the seal width, a for the circumference of the seal, and b for the gap size, C = 11.6 Kab (l / sec), K = (b / L) · ln (L / L b) ... (3) However, a and b are in cm units.

仮りに、Ｐ＝10^-7Torr,P₀＝10^-10Torr,a＝30cm,b＝0.
001cm,L＝0.5cmとすると、その時の隙間からもれるガス
量Ｑは（２），（３）式より、 Ｑ＝4.3×10^-10Torr・l/sec となる。Assuming that P = 10 ^-7 Torr, P ₀ = 10 ^-10 Torr, a = 30 cm, b = 0.
Assuming that 001 cm and L = 0.5 cm, the gas amount Q leaking from the gap at that time is Q = 4.3 × 10 ⁻¹⁰ Torr · l / sec from the equations (2) and (3).

また、Ｐ＝10^-10Torr,P₀＝10^-12Torr,a＝30cm,b＝0.0
01cm,L＝0.5cmの時は、 Ｑ＝4.3×10^-13Torr・l/sec となる。Also, P = 10 ⁻¹⁰ Torr, P ₀ = 10 ⁻¹² Torr, a = 30 cm, b = 0.0
When 01 cm and L = 0.5 cm, Q = 4.3 × 10 ⁻¹³ Torr · l / sec.

一方、エラストマーシール部材の高真空側にある表面
から放出ガスＱ′は、W.Beekmann,Vacuum 13（1963）34
9によればおよそ Ｑ′＝１×10^-8×STorr・l/sec で表される。但し、ここでＳはエラストマーシール部材
の低圧側空間IIにおける表面積を表す。On the other hand, outgassing Q 'from the surface on the high vacuum side of the elastomer seal member is obtained by W. Beekmann, Vacuum 13 (1963) 34
According to 9, it is approximately expressed as Q '= 1 × 10 ⁻⁸ × STorr · l / sec. Here, S represents the surface area of the elastomer seal member in the low pressure side space II.

直径10cmのＯ−リングを用いる場合について考える
と、Ｓはこの場合、約0.5×30cm²程度と予測される。よ
って、 Ｑ′＝1.5×10^-7Torr・l/sec となり、いずれの場合もＱ＜Ｑ′となる。Considering the case of using an O-ring having a diameter of 10 cm, S is estimated to be about 0.5 × 30 cm ^{2 in} this case. Therefore, Q ′ = 1.5 × 10 ⁻⁷ Torr · l / sec, and in each case, Q <Q ′.

言い換えれば、シール部に10μ程度の異物を挟み込ん
でも高圧側空間Ｉが、10^-7Torrではエラストマーシール
部材の1000分の１の放出ガスに抑えられることになる。In other words, even if foreign matter of about 10 μm is sandwiched in the seal portion, the high-pressure side space I can be suppressed to 1/1000 of the gas released from the elastomer seal member at 10 ⁻⁷ Torr.

また、これにより、より低圧の時は更にその効果は高
まる。In addition, the effect is further enhanced at a lower pressure.

本発明においてシール部材に用いられる無機材質とし
ては、例えばステンレス鋼やAl等の金属、セラミックス
等が挙げられる。また、ステンレス鋼の表面を電解研磨
等により鏡面仕上げし、その上に、清浄な酸化性雰囲気
中で形成した不動態膜を表面に有するものも好ましいも
のとして例示できる。Examples of the inorganic material used for the seal member in the present invention include metals such as stainless steel and Al, and ceramics. A preferable example is a stainless steel surface which is mirror-finished by electrolytic polishing or the like and has a passivation film formed on the surface in a clean oxidizing atmosphere.

エラストマーとしては、例えば、フッ素系ゴム、NBR
ゴム等が挙げられるが、それ以外でも常温で弾性を有す
るものならば適宜使用できる。As the elastomer, for example, fluorine-based rubber, NBR
Rubber and the like can be mentioned, but any other materials having elasticity at room temperature can be used as appropriate.

第4A図及び第4B図は、本発明の真空バルブの好ましい
態様の別の例を模式的に示す図である。4A and 4B are diagrams schematically showing another example of a preferred embodiment of the vacuum valve of the present invention.

本例では、真空バルブは、弁座402、弁体401、Ｏ−リ
ング状の無機材質性シール部材403、エラストマー性シ
ール部材404とベローズバネ405とにより構成されてい
る。In this example, the vacuum valve includes a valve seat 402, a valve body 401, an O-ring-shaped inorganic sealing member 403, an elastomeric sealing member 404, and a bellows spring 405.

無機材質性シール部材403は、ステンレス鋼の表面を
電解研磨により鏡面仕上げし、その上に、清浄な酸化性
雰囲気中で形成した不動態膜を表面に有するものにより
構成されている。このシール部材403はベローズバネ405
を介して弁体401に溶接固着されている。その固着位置
は、第２のシール部材よりも内側にし、高真空側空間II
をシールする位置にされている。なお、ベローズバネ40
5はガス放出の少ないステンレス鋼で構成されている。
本発明においては、弁座402と無機材質性シール部材403
との接触面は平坦なものが望ましく、好ましくは機械的
研磨面さらに好ましくはラッピング面、電界研磨面が望
ましい。The inorganic material sealing member 403 is made of a material having a stainless steel surface mirror-finished by electrolytic polishing and having a passivation film formed on the surface in a clean oxidizing atmosphere. This seal member 403 is a bellows spring 405
Is welded and fixed to the valve body 401 via the through hole. The fixing position is located inside the second seal member, and the high vacuum side space II
Is positioned to seal. The bellows spring 40
5 is made of stainless steel which emits little gas.
In the present invention, the valve seat 402 and the inorganic material sealing member 403
The contact surface is desirably flat, preferably a mechanically polished surface, more preferably a lapping surface, and an electropolished surface.

本例ではエラストマー性シール部材404はNBRゴムによ
り構成し、弁体401の下部外側に固着して、低真空側空
間Ｉをシールするようにされている。In this example, the elastomeric sealing member 404 is made of NBR rubber, and is fixed to the outside of the lower portion of the valve body 401 to seal the low vacuum side space I.

そして、本例では、弁体401を移動させることにより
（移動手段としては、例えばエアシリンダー等に用いら
れる。）、シール状態を２段階に調整することができ
る。また、ベローズバネ405を縮めた状態にすると、シ
ール部材403とシール部材404の両方が閉の状態となる
（第4A図）。In this example, the sealing state can be adjusted in two stages by moving the valve body 401 (the moving means is used, for example, in an air cylinder or the like). When the bellows spring 405 is contracted, both the seal member 403 and the seal member 404 are closed (FIG. 4A).

一方、第4A図の状態から弁体401を少し浮き上がらせ
ると、シール部材403のみが閉の状態となる（第4B
図）。ここで、ベローズバネ405の先端は溶接により弁
体405及びシール部材403に固着されているが、弁体401
の上下への移動により生ずる応力は主に溶接部以外のバ
ネ部で吸収されるため溶接部が離脱することはない。On the other hand, when the valve element 401 is slightly lifted up from the state shown in FIG. 4A, only the seal member 403 is closed (FIG. 4B
Figure). Here, the tip of the bellows spring 405 is fixed to the valve body 405 and the seal member 403 by welding.
The stress generated by the upward and downward movement is mainly absorbed by a spring portion other than the welded portion, so that the welded portion does not separate.

ところで、無機材質シール部材の構造は、上述したＯ
−リング状構造に限られるものではない。例えば第５図
に示すような弾力性のあるＣ型のリング503を使用して
も良い。By the way, the structure of the inorganic material sealing member is the same as that of the aforementioned O
-It is not limited to a ring-shaped structure. For example, an elastic C-shaped ring 503 as shown in FIG. 5 may be used.

この場合には、Ｃ型リングを損傷した時容易に交換す
ることができる。また第６図に示すように、無機材質シ
ール部材603をテーパー状として、シール部の位置決め
精度を上げた構造とすることも可能である。In this case, when the C-shaped ring is damaged, it can be easily replaced. As shown in FIG. 6, the inorganic material sealing member 603 may be formed in a tapered shape to increase the positioning accuracy of the sealing portion.

この場合に、さらにシール接触面積が広がるため、コ
ンダクタンスＣは小さくなり、よりシール性を高める効
果も有する。In this case, since the seal contact area is further increased, the conductance C is reduced, and there is also an effect of further improving the sealability.

さらに本発明の真空バルブは第７図に示すように断面
形状がΩ型となるようなバネ705を介して弁体701と無機
材質シール部材703とを接続させることもできる。Further, in the vacuum valve of the present invention, the valve body 701 and the inorganic sealing member 703 can be connected via a spring 705 having a Ω-shaped cross section as shown in FIG.

第３図に上述した本発明の真空バルブを用いた真空装
置とし、堆積膜の形成装置の一例を示す。FIG. 3 shows an example of an apparatus for forming a deposited film as a vacuum apparatus using the above-described vacuum valve of the present invention.

第３図において、336は、堆積膜を形成させる基体316
を堆積膜の形成装置内に投入するための基体投入室（ロ
ードロック室）であり、337は成膜室である。ここでこ
の装置においては、成膜室337は基体投入室336よりも低
圧に維持できる。In FIG. 3, reference numeral 336 denotes a substrate 316 on which a deposited film is formed.
Is a substrate charging chamber (load lock chamber) for charging the substrate into the deposition film forming apparatus, and 337 is a film forming chamber. Here, in this apparatus, the film forming chamber 337 can be maintained at a lower pressure than the substrate charging chamber 336.

図中401は本発明の真空バルブの弁体であり、可動リ
ンク340を介してエアーシリンダー312に連結している。
311は弁座を兼ねたハウジングであり、315はストッパー
である。弁体401は作動させたエアシリンダー312により
ストッパー315に突き当てられることで開閉部347を閉の
状態に維持できる。329はエアシリンダー312の制御系で
あり、328はポンプである。In the figure, reference numeral 401 denotes a valve body of the vacuum valve of the present invention, which is connected to an air cylinder 312 via a movable link 340.
Reference numeral 311 denotes a housing which also serves as a valve seat, and 315 denotes a stopper. The valve body 401 is brought into contact with the stopper 315 by the activated air cylinder 312, so that the opening / closing section 347 can be maintained in a closed state. 329 is a control system of the air cylinder 312, and 328 is a pump.

この装置を用いた成膜方法について説明する。まず、
基体投入室336と成膜室37とを真空バルブが第２のシー
ル状態（無機材質シール部材のみ閉の状態）で排気して
おく。続いて真空バルブを第１のシール状態（無機材質
シール部材及びエラストマーシール部材共に閉の状態）
とした後、基体投入室336内を大気圧とし、基体投入室3
36の基体出入口334より基体316を基体投入室336内に投
入する。基体の移動手段（例えばエアシリンダー、ここ
では図示していない）を用いて三爪チェック313の下方
に基体316を移動させた後、三爪チェック313に基体316
を取り付ける。なお、三爪チェック313は磁気結合直線
導入端子319に接続されており、基体316は基体投入室33
6から成膜室337に移動させることができる。A film forming method using this apparatus will be described. First,
The substrate charging chamber 336 and the film forming chamber 37 are evacuated with the vacuum valve in a second sealed state (only the inorganic seal member is closed). Subsequently, the vacuum valve is in the first sealed state (the inorganic material sealing member and the elastomer sealing member are both closed).
After that, the inside of the substrate loading chamber 336 is set to the atmospheric pressure,
The substrate 316 is loaded into the substrate loading chamber 336 from the 36 substrate entrance 334. After the base 316 is moved below the three-jaw check 313 by using a base moving means (for example, an air cylinder, not shown here), the base 316 is moved to the three-jaw check 313.
Attach. The three-jaw check 313 is connected to the magnetic coupling linear introduction terminal 319, and the base 316 is connected to the base input chamber 33.
From 6 can be moved to the film formation chamber 337.

この後、真空ポンプ327により基体投入室336内を排気
するとともに真空ポンプ325により成膜室337内を排気
し、それぞれの室の内圧を圧力計320及び324で検知しな
がら各々の室内を所望の真空度に排気する。Thereafter, the inside of the substrate charging chamber 336 is evacuated by the vacuum pump 327, and the inside of the film formation chamber 337 is evacuated by the vacuum pump 325. Evacuate to a vacuum.

ここで、圧力計320,324はCPU341に接続されており、C
PU341はエアシリンダ制御系329に接続されている。即
ち、圧力系320,324からの信号によりCPU341を介してエ
アシリンダー312を自動制御できるようになっている。Here, the pressure gauges 320 and 324 are connected to the CPU 341.
PU341 is connected to the air cylinder control system 329. That is, the air cylinder 312 can be automatically controlled via the CPU 341 by signals from the pressure systems 320 and 324.

次いで、基体投入室336と成膜室337の圧力が近づいた
ところで、真空バルブの弁体401をエアシリンダー312を
介して移動させ基体投入室336と成膜室337の開閉部347
を開の状態にする。この後、基体316をはさんでいる三
爪チェック313を直線導入端子319を用いて成膜室337内
に移動させ、基体支持台317上に基体316を設置する。Next, when the pressure between the substrate charging chamber 336 and the film forming chamber 337 approaches, the valve body 401 of the vacuum valve is moved via the air cylinder 312 to open / close the substrate charging chamber 336 and the film forming chamber 337.
To the open state. Thereafter, the three-jaw check 313 sandwiching the base 316 is moved into the film forming chamber 337 by using the linear introduction terminal 319, and the base 316 is set on the base support 317.

次いで、三爪チェック313を投入室336内に移動させて
から真空バルブを用いて開閉部347を無機材質シール部
材のみが閉となる第２のシール状態として排気を行う。
その後、成膜室内が所望の圧力となったところで成膜を
行う。Next, after the three-jaw check 313 is moved into the charging chamber 336, the opening and closing section 347 is evacuated to the second sealing state in which only the inorganic sealing member is closed using a vacuum valve.
After that, a film is formed when a desired pressure is reached in the film formation chamber.

図中、318は放電励起用の電極であり、332はRF電源で
ある。335は成膜に必要な原料ガス等を供給するガス供
給系であり、326は真空ポンプ325を介して排出される排
気ガスを処理する廃ガス処理系である。In the figure, 318 is an electrode for exciting discharge, and 332 is an RF power source. Reference numeral 335 denotes a gas supply system for supplying a source gas and the like necessary for film formation, and 326 denotes a waste gas processing system for processing exhaust gas discharged via the vacuum pump 325.

この成膜室337内では通常用いられている公知の方法
で基体316上に堆積膜の形成を行うことができる。堆積
膜の形成を終えた基体316は直線導入端子319により基体
投入室336に戻され、不図示の移動手段を用いて基体出
入扉334より取り出される。In the film forming chamber 337, a deposited film can be formed on the substrate 316 by a commonly used known method. The base 316 on which the deposited film has been formed is returned to the base input chamber 336 by the straight introduction terminal 319, and is taken out from the base entrance 334 by using a moving means (not shown).

ここではRF電源を用いた堆積膜形成装置を示したが、
マイクロ波電源を用いた堆積膜形成装置等、他の堆積膜
形成装置であってもよい。Here, a deposited film forming apparatus using an RF power supply was shown,
Another deposited film forming apparatus such as a deposited film forming apparatus using a microwave power supply may be used.

次に、第１図に、上述した本発明の真空バルブを搭載
した真空装置の別の一例として真空蒸着装置を示す。図
中、201はエラストマーシール部材204を持つ弁体を示
し、203は金属で構成されたシール部材を示し、205は、
金属性シール部材203を弁体201に保持させ、かつ弁体20
1と金属性シール部材203を独立して機能させるためのス
プリングを示し、202は弁体を兼ねたバルブボンネット
を示す。Next, FIG. 1 shows a vacuum deposition apparatus as another example of the vacuum apparatus equipped with the above-described vacuum valve of the present invention. In the figure, 201 shows a valve body having an elastomer seal member 204, 203 shows a seal member made of metal, and 205 shows
The metallic sealing member 203 is held by the valve element 201, and the valve element 20
Reference numeral 1 denotes a spring for allowing the metallic seal member 203 to function independently, and reference numeral 202 denotes a valve bonnet that also serves as a valve element.

なお、本例では、エラストマーシール部材240は、フ
ッ素系ゴムであるバイトン（商品名）で構成され、金属
性シール部材203はステンレス鋼（SUS316L）により構成
されている。In this example, the elastomer seal member 240 is made of Viton (trade name), which is a fluorine-based rubber, and the metallic seal member 203 is made of stainless steel (SUS316L).

第１図において、100は、処理基体110を大気中から蒸
着室101に投入するための基体投入室を示し、103は処理
基体搬送器を示し、104,105は、それぞれ真空ポンプを
示し、105は粗引きポンプを示す。そして蒸着室101内に
は、Ｅガン11、シャッター112、蒸着源113、処理基体用
ホルダー111、ヒーター117、膜厚計109が設けられてい
る。なお、106はＮ₂導入用バルブを示し、107,116はそ
れぞれ圧力計を示し、108は真空バルブの開閉を行うた
めの動力系を示す。In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a substrate loading chamber for loading a processing substrate 110 from the atmosphere into the vapor deposition chamber 101; 103, a processing substrate transporter; 104, 105, vacuum pumps; 2 shows a pull pump. In the vapor deposition chamber 101, an E gun 11, a shutter 112, a vapor deposition source 113, a holder 111 for a processing substrate, a heater 117, and a film thickness meter 109 are provided. Reference numeral 106 denotes an N ₂ introduction valve, 107 and 116 each denote a pressure gauge, and 108 denotes a power system for opening and closing a vacuum valve.

第１図に示す真空蒸着装置における本発明の真空バル
ブの動作について以下に説明する。図中点線200内が本
発明による真空バルブである。The operation of the vacuum valve of the present invention in the vacuum deposition apparatus shown in FIG. 1 will be described below. The inside of the dotted line 200 in the figure is the vacuum valve according to the present invention.

（１） 第１図における蒸着装置の初期状態 蒸着室101は、真空ポンプ115により真空排気されてい
る。(1) Initial state of the vapor deposition apparatus in FIG. 1 The vapor deposition chamber 101 is evacuated by a vacuum pump 115.

基体投入室100の粗引きポンプ105は停止されており、
真空ポンプ104が作動している。The roughing pump 105 of the substrate input chamber 100 is stopped,
The vacuum pump 104 is operating.

本発明による真空バルブは金属性シール部材203が閉
の状態で、エラストマーシール部材が開の状態（第２の
シール状態）である。In the vacuum valve according to the present invention, the metallic seal member 203 is closed, and the elastomer seal member is opened (second sealed state).

（２） 基体110の基体投入室100への投入 本発明の真空バルブが第１のシール状態、つまり金属
性シール部材203及びエラストマーシール部材204が共に
閉の状態となるよう動力系108を動作する。弁体201は図
中左方向に移動しエラストマーシール部材204が弁座202
に接触し、基体投入室100と蒸着室101を分離する。(2) Loading of Substrate 110 into Substrate Loading Chamber 100 The power system 108 is operated so that the vacuum valve of the present invention is in the first sealed state, that is, both the metallic seal member 203 and the elastomer seal member 204 are closed. . The valve body 201 moves to the left in the drawing, and the elastomer seal member 204 is
To separate the substrate charging chamber 100 from the vapor deposition chamber 101.

つぎに真空ポンプ104による排気を中止し、バルブ106
よりＮ₂ガスを導入し、基体投入室100が大気圧となった
ところでバルブ106を閉とし、Ｎ₂ガスの導入を止める。
この状態で基体搬送器103にウエハを載せる。Next, the evacuation by the vacuum pump 104 is stopped, and the valve 106 is stopped.
The N ₂ gas is further introduced, and when the pressure in the substrate charging chamber 100 becomes the atmospheric pressure, the valve 106 is closed to stop the introduction of the N ₂ gas.
In this state, the wafer is placed on the substrate carrier 103.

（３） 基体の蒸着室への搬入 粗引きポンプ105を作動させることにより基体投入室1
00内を真空排気する。該室内の圧力が１×10^-3Torrにな
ったところで粗引きポンプ105を停止する。次に基体投
入室100を別のポンプ104で排気する。該室内の圧力が１
×10^-4Torrになったところで弁体201を右方向に移動
し、本発明の真空バルブを第２のシール状態にする。(3) Loading of the substrate into the deposition chamber By operating the roughing pump 105,
The inside of 00 is evacuated. When the pressure in the chamber becomes 1 × 10 ⁻³ Torr, the roughing pump 105 is stopped. Next, the substrate charging chamber 100 is evacuated by another pump 104. The pressure in the chamber is 1
When the pressure reaches × 10 ⁻⁴ Torr, the valve body 201 is moved rightward to bring the vacuum valve of the present invention into the second sealed state.

さらに排気をつづけ、基体投入室100内の圧力が１×1
0^-6Torrに達したところで、本発明の真空バルブを完全
な開状態にし、基体投入室100と蒸着室とを連通させ
る。そして、搬送器103により蒸着用基体110をホルダー
117に設置する。搬送器103が基体投入室100に戻ったと
ころで本発明の真空バルブ200を第２のシール状態にす
る。Further, the exhaust is continued, and the pressure in the substrate input chamber 100 is 1 × 1
When the pressure reaches 0 ^-6 Torr, the vacuum valve of the present invention is completely opened, and the substrate charging chamber 100 and the vapor deposition chamber are communicated. Then, the substrate 103 for vapor deposition is held by the carrier 103 in a holder.
Installed at 117. When the transporter 103 returns to the substrate charging chamber 100, the vacuum valve 200 of the present invention is brought into the second sealed state.

（４） 基体を基体投入室に戻す 蒸着が終了したところで、本発明の真空バルブを完全
に開の状態にする。そして、搬送器103により、蒸着用
基体110を処理室101のホルダー117より基体投入室100に
戻す。次に本発明の真空バルブを第１のシール状態と
し、バルブ106を介してＮ₂ガスを導入し、基体投入室10
0が大気圧にし、膜の蒸着された基体110を系外に取り出
す。(4) Returning the substrate to the substrate charging chamber When the vapor deposition is completed, the vacuum valve of the present invention is completely opened. Then, the substrate 103 for vapor deposition is returned from the holder 117 of the processing chamber 101 to the substrate charging chamber 100 by the transporter 103. Next, the vacuum valve of the present invention is set to the first sealed state, N ₂ gas is introduced through the valve 106, and the substrate charging chamber 10 is introduced.
When 0 is set to the atmospheric pressure, the substrate 110 on which the film is deposited is taken out of the system.

上記（２）において、基体投入室100が大気圧の時に
は、本発明の真空バルブは第１のシール状態の閉状態と
なり、エラストマーシール204により密閉されているた
め、蒸着室101内に大気成分が流入することは無い。ま
たエラストマーから蒸着室101の方向に放出されるガス
は、弁体201と金属性シール部材203の間の空間に溜めこ
まれることになる。なお、短時間であれば、弁体201と
シール部材203の間の空間の圧力は、あまり高くならな
いため、蒸着室101にエラストマーシール部材304からの
放出ガスが流入することは無視できる。In the above (2), when the substrate charging chamber 100 is at atmospheric pressure, the vacuum valve of the present invention is in the closed state of the first sealing state and is sealed by the elastomer seal 204, so that atmospheric components are contained in the vapor deposition chamber 101. It does not flow. Gas released from the elastomer in the direction of the vapor deposition chamber 101 is stored in the space between the valve body 201 and the metallic seal member 203. In a short time, the pressure in the space between the valve element 201 and the seal member 203 does not become too high, so that the gas discharged from the elastomer seal member 304 into the vapor deposition chamber 101 can be ignored.

実験例１ 本発明の真空バルブの効果を確認するため、第１図に
示した蒸着装置を用いて、蒸着室101内を大気圧より排
気した時の放出ガス量をスループット法により測定し
た。具体的な装置としては蒸着室101と真空ポンプ115の
堺界部にオリフィスをはめ込むと共に、オリフィスと真
空ポンプ115の間に圧力計を接続したものを用いた。ス
ループット法とは、従来より用いられる圧力を与えるた
めの下記の式（ｉ）より、 与えられる下記の式（ii）を用いた放出ガス測定法であ
る。Experimental Example 1 In order to confirm the effect of the vacuum valve of the present invention, the amount of gas released when the inside of the vapor deposition chamber 101 was evacuated from the atmospheric pressure was measured by the throughput method using the vapor deposition apparatus shown in FIG. As a specific device, an orifice was fitted in the Sakai boundary between the vapor deposition chamber 101 and the vacuum pump 115, and a pressure gauge was connected between the orifice and the vacuum pump 115. The throughput method is based on the following formula (i) for giving a conventionally used pressure: It is a method of measuring the released gas using the following equation (ii) provided.

Ｑ＝（Ｐ−Ｐ′）×Ｓ …（ii） ここでＱは蒸着室101から得られる放出ガス量、Ｐは
圧力計116による圧力、Ｐ′はオリフィスと真空ポンプ1
15間に接続された圧力計の圧力である。Ｓはオリフィス
のコンダクタンスであり、圧力変動によるコンダクタン
スの変動を防ぐため、ポンプのコンダクタンスよりは、
はるかに小さいコンダクタンスを持つオリフィスでポン
プのコンダクタンスを規格化する係数である。Q = (P−P ′) × S (ii) where Q is the amount of gas released from the vapor deposition chamber 101, P is the pressure measured by the pressure gauge 116, and P ′ is the orifice and the vacuum pump 1
It is the pressure of the pressure gauge connected between 15. S is the conductance of the orifice. To prevent the conductance from fluctuating due to pressure fluctuation, the conductance of the orifice is smaller than the conductance of the pump.
It is a coefficient that normalizes the conductance of the pump with an orifice having a much smaller conductance.

本測定において、オリフィスのコンダクタンスは3l/s
ec、ポンプのコンダクタンスは300l/secのものを用い
た。圧力の測定は、Ｂ−Ａゲージを用いて行った。In this measurement, the conductance of the orifice was 3 l / s
The conductance of ec and the pump used was 300 l / sec. The pressure was measured using a BA gauge.

具体的な測定は以下の３つの事項について行った。 Specific measurement was performed for the following three items.

（１） コンフラットフランジにより真空バルブがはめ
込まれている開口部を密閉し、真空バルブを無くした時
の処理室内の放出ガスの測定。(1) The opening in which the vacuum valve is fitted is sealed by the conflat flange, and the gas released from the processing chamber when the vacuum valve is removed is measured.

（２） 従来の真空バルブとしてフッ素系ゴム（バイト
ン：商品名）を用いたエラストマーシールバルブ使用い
た時の処理室内の放出ガスの測定。(2) Measurement of gas released in a processing chamber when an elastomer seal valve using fluorine-based rubber (Viton: trade name) as a conventional vacuum valve was used.

（３） 本発明による真空バルブを使用し、第２のシー
ル状態（金属性シール部材203のみ閉）で蒸着室101内の
放出ガスの測定。(3) Measurement of gas released in the vapor deposition chamber 101 in the second sealed state (only the metallic sealing member 203 is closed) using the vacuum valve according to the present invention.

ここで上記（２）及び（３）の測定においては、基体
投入室100も同時にポンプ104により排気した。測定結果
を第８図に示した。Here, in the measurements (2) and (3), the substrate charging chamber 100 was simultaneously evacuated by the pump 104. The measurement results are shown in FIG.

第８図に示した結果より、本発明の真空バルブを用い
ることにより、エラストマーからの放出ガスが金属性シ
ール部材203によるメタルシールにより殆ど回避される
ことが確認された。From the results shown in FIG. 8, it was confirmed that by using the vacuum valve of the present invention, the gas released from the elastomer was almost avoided by the metal seal by the metal seal member 203.

実験例２ 第１図に示した真空蒸着装置を用いてSi単結晶基体上
にSi膜を形成した後、SIMSによりSi膜中に含有される炭
素量を測定した。Experimental Example 2 After forming a Si film on a Si single crystal substrate using the vacuum evaporation apparatus shown in FIG. 1, the amount of carbon contained in the Si film was measured by SIMS.

まず、基体投入室100及び蒸着室101を各々真空ポンプ
104及び105を用いて、それぞれ１×10^-6Torr,1×10^-8To
rr程度の真空度が得られるよう排気した。First, the substrate charging chamber 100 and the vapor deposition chamber 101 were each vacuum pumped.
Using 104 and 105, 1 × 10 ^-6 Torr and 1 × 10 ^-8 To
Evacuation was performed to obtain a degree of vacuum of about rr.

ここでは基体投入室100と蒸着室101を遮断する真空バ
ルブ200をエラストマーシール部材204が開の状態、金属
性シール部材203が閉の状態となる第２のシール状態に
調整しておいた。続いて蒸着室101にイオンポンプ（400
l/sec）を接続し、不図示のヒーターにより蒸着室101内
を150℃でベーキングしながら20時間排気した。Here, the vacuum valve 200 for shutting off the substrate charging chamber 100 and the vapor deposition chamber 101 has been adjusted to the second sealing state in which the elastomer seal member 204 is open and the metallic seal member 203 is closed. Subsequently, an ion pump (400
l / sec), and the inside of the vapor deposition chamber 101 was evacuated for 20 hours by baking at 150 ° C. by a heater (not shown).

ここで、ヒーターによるベーキングを中止し、48時間
排気を続けて室温まで冷却した。蒸着室101の内壁の液
体窒素シュラウド（不図示）に液体窒素を流入させ、こ
れを循環させる一方ウエハホルダーをヒーター117によ
り900℃まで加熱した。Here, the baking by the heater was stopped, and evacuation was continued for 48 hours to cool to room temperature. Liquid nitrogen was introduced into a liquid nitrogen shroud (not shown) on the inner wall of the vapor deposition chamber 101 and circulated, while the wafer holder was heated to 900 ° C. by the heater 117.

続いて、蒸着室101にチタンサブリメーションポンプ
を接続して排気を開始した。この時蒸着室101内の圧力
は８×10^-11Torrであった。ここで最大出力3kWのＥガン
114に2.5kWのパワーを投入し、15分間のアイドリングを
行った後、Ｅガンのパワーを18kWに下げた。次いで真空
バルブを開放して蒸着室101を基体投入室107とを連通状
態にし、Si基体110を蒸着室101内の基板ホルダー111に
セットした。ここで真空バルブ200を第２のシール状態
（金属性シール部材203のみ閉）に調整し、20分間排気
した。ここで蒸着室101内の圧力は1.5×10^-10Torrであ
った。Subsequently, a titanium sublimation pump was connected to the evaporation chamber 101 to start evacuation. At this time, the pressure in the vapor deposition chamber 101 was 8 × 10 ⁻¹¹ Torr. E-gun with a maximum output of 3kW
After putting 2.5kW of power into the 114 and idling for 15 minutes, the power of the E-gun was reduced to 18kW. Next, the vacuum valve was opened to make the vapor deposition chamber 101 communicate with the substrate charging chamber 107, and the Si substrate 110 was set on the substrate holder 111 in the vapor deposition chamber 101. Here, the vacuum valve 200 was adjusted to the second sealing state (only the metallic sealing member 203 was closed), and the air was evacuated for 20 minutes. Here, the pressure in the vapor deposition chamber 101 was 1.5 × 10 ⁻¹⁰ Torr.

次いでシャッター112を開き、Si基体110上へのSi膜の
蒸着を開始した。膜厚計109を参照し、Ｅガン114のパワ
ーを制御しながら成膜を行いSi層を100Åの厚さで形成
した。Next, the shutter 112 was opened, and the deposition of the Si film on the Si substrate 110 was started. Referring to the film thickness meter 109, film formation was performed while controlling the power of the E gun 114, and a Si layer was formed with a thickness of 100 °.

真空バルブ200を開放にしてSi基体110を基体投入室10
0に戻した後、真空バルブ200を第２のシール状態（金属
性シール部材203のみ閉）に調整した。Si基体110の温度
が下がったところで真空バルブを第１のシール状態に調
整した後、該Si基体を基体投入室100より系外に取り出
した。Open the vacuum valve 200 and insert the Si substrate 110 into the substrate
After returning to 0, the vacuum valve 200 was adjusted to the second sealing state (only the metallic sealing member 203 was closed). After the temperature of the Si substrate 110 was lowered, the vacuum valve was adjusted to the first sealed state, and then the Si substrate was taken out of the substrate charging chamber 100 out of the system.

Si基体110をSIMS分析装置に移し、Si蒸着膜中の炭素
濃度を測定した。測定に先だちSiエピタキシャル蒸着層
の表面をAr⁺イオンを用いてスパッタし（電圧3kV,10秒
間）大気中における吸着分子の影響をなくした。The Si substrate 110 was transferred to a SIMS analyzer, and the carbon concentration in the Si deposited film was measured. Prior to the measurement, the surface of the Si epitaxial deposition layer was sputtered with Ar ⁺ ions (voltage 3 kV, 10 seconds) to eliminate the influence of adsorbed molecules in the atmosphere.

測定の結果Si蒸着層中に含有される炭素濃度は4.7×1
0¹⁵個/cm³であった。As a result of the measurement, the carbon concentration contained in the Si deposition layer was 4.7 × 1
The number was ¹⁵ / cm ³ .

比較実験例１ 実験例２で用いた真空バルブの代わりに、従来のエラ
ストマーシール部材１つをシール部材として用いた真空
バルブを用いて実験例２と同様の操作を行った。ここで
はエラストマーシール部材としてフッ素系ゴム（バイト
ン：商品名）を用いた。本例の場合実験例２と同様の操
作を試みたが、実験例２の場合ほど蒸着室内を低圧には
できなかった。因に、チタンサブリメーションポンプで
排気した時点での圧力は、実験例２では８×10^-11Torr
であったのに対して、本例では２×10^-10Torrであっ
た。Comparative Experimental Example 1 The same operation as in Experimental Example 2 was performed using a vacuum valve using one conventional elastomer seal member as a seal member instead of the vacuum valve used in Experimental Example 2. Here, fluoroelastomer (Viton: trade name) was used as the elastomer seal member. In this case, the same operation as in Experiment 2 was attempted, but the pressure in the deposition chamber could not be as low as in Experiment 2. Incidentally, the pressure at the time of exhaustion by the titanium sublimation pump was 8 × 10 ⁻¹¹ Torr in Experimental Example 2.
On the other hand, in this example, it was 2 × 10 ⁻¹⁰ Torr.

形成されたSi膜を分析した結果、炭素濃度は1.3×10
¹⁶個/cm³であった。As a result of analyzing the formed Si film, the carbon concentration was 1.3 × 10
^{It was 16} pieces / cm ³ .

実験例３及び比較実験例２ 実験例２の工程を本発明の真空バルブを用いた場合
と、第９図に示す従来の真空バルブを用いた場合で、そ
れぞれ100サイクル試みた。Experimental Example 3 and Comparative Experimental Example 2 In the steps of Experimental Example 2, 100 cycles were attempted in each of the case where the vacuum valve of the present invention was used and the case where the conventional vacuum valve shown in FIG. 9 was used.

真空バルブについては、本発明の真空バルブと第９図
に示す真空バルブがなるべく同様なサイズとなるように
した。バルブの口径はそれぞれ４インチとし、弁体及び
弁座は、共にステンレス鋼（SUS316L）で構成した。As for the vacuum valve, the vacuum valve of the present invention and the vacuum valve shown in FIG. 9 were made as similar in size as possible. The diameter of each valve was 4 inches, and both the valve body and the valve seat were made of stainless steel (SUS316L).

エラストマーシールは、本発明の真空バルブ、第９図
に示す真空バルブ共フッ素系ゴム（バイトン：商品名）
で構成した。具体的には、本発明の真空バルブでは太さ
が4mmで内径が119mmであるＯ−リングを用い、第９図に
示す真空バルブでは幅8mm、先端R2.7、内径137mmの第９
図に示されるような山型形状のＯ−リングを用いた。The elastomer seal is the vacuum valve of the present invention, and the vacuum valve fluorinated rubber shown in FIG.
It consisted of. Specifically, the vacuum valve of the present invention uses an O-ring having a thickness of 4 mm and an inner diameter of 119 mm, and the vacuum valve shown in FIG. 9 has a width of 8 mm, a tip of R2.7, and an inner diameter of 137 mm.
A mountain-shaped O-ring as shown in the figure was used.

また、第９図に示される通路907として5mmφの穴を開
け、真空ポンプ908として100l/secのターボ分子ポンプ
を使用した。第９図に示した従来の真空バルブの場合、
50サイクルあたりからエラストマーシール部材904の熱
による変形劣化が生じ、気密性の劣化が生じた。その結
果、蒸着室101を減圧させるのに本発明の真空バルブを
用いた場合に比べて２倍〜３倍の排気時間を要した。Further, a hole of 5 mmφ was made as the passage 907 shown in FIG. 9, and a 100 l / sec turbo molecular pump was used as the vacuum pump 908. In the case of the conventional vacuum valve shown in FIG.
After about 50 cycles, the deformation and deterioration of the elastomer seal member 904 due to heat occurred, and the airtightness deteriorated. As a result, it takes two to three times as much evacuation time to reduce the pressure in the vapor deposition chamber 101 as compared with the case where the vacuum valve of the present invention is used.

これは、第９図の真空バルブにおいては、エラストマ
ーシール部材904は常時圧縮されているため、劣化が早
まったことと、メタルシール903によりエラストマーシ
ール部材の位置が決まってしまうためと考えられる。一
方本発明の真空バルブの場合、ほぼ一定の圧力でエラス
トマーシールが圧縮されるため、このような気密性の劣
化が生じなかった。It is considered that this is because, in the vacuum valve of FIG. 9, the elastomer seal member 904 is constantly compressed, so that the deterioration is accelerated and the position of the elastomer seal member is determined by the metal seal 903. On the other hand, in the case of the vacuum valve of the present invention, since the elastomer seal is compressed at a substantially constant pressure, such deterioration of airtightness did not occur.

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の真空バルブを用いた真空蒸着装置
の一例を示す模式図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an example of a vacuum deposition apparatus using the vacuum valve of the present invention.

第2A図、第2B図は、本発明の真空バルブの一例を示す
模式図である。2A and 2B are schematic views showing an example of the vacuum valve of the present invention.

第３図は、本発明の真空バルブを用いた成膜装置の一
例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of a film forming apparatus using the vacuum valve of the present invention.

第4A図、第4B図は、本発明の真空バルブの他の一例を
示す模式図である。4A and 4B are schematic views showing another example of the vacuum valve of the present invention.

第５図、第６図、第７図は、本発明の真空バルブの更
に別の一例を示す模式図である。FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are schematic views showing still another example of the vacuum valve of the present invention.

第８図は、本発明の真空バルブを用いた場合の真空容
器内の放出ガス量を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the amount of released gas in a vacuum vessel when the vacuum valve of the present invention is used.

第９図は、従来の真空バルブの一例を示す模式図であ
る。FIG. 9 is a schematic view showing an example of a conventional vacuum valve.

第10図は、従来の真空処理装置の一例を示す模式図で
ある。FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of a conventional vacuum processing apparatus.

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】真空バルブにより遮断される空間の低圧側
の空間に接する第１のシール部材を無機材質により構成
し、高圧側の空間に接する第２のシール部材をエラスト
マーにより構成し、第１のシール段階として前記第１の
シール部材及び前記第２のシール部材が閉の状態とな
り、第２のシール段階として前記第１のシール部材が閉
の状態、前記第２のシール部材が開の状態となるように
真空バルブのシール状態を２段階に調整可能であるよう
にしたことを特徴とする真空バルブ。A first sealing member which is in contact with a space on a low pressure side of a space which is shut off by a vacuum valve is made of an inorganic material; a second sealing member which is in contact with a space on a high pressure side is made of an elastomer; The first sealing member and the second sealing member are in a closed state as a sealing stage, the first sealing member is in a closed state, and the second sealing member is in an opening state as a second sealing stage. A vacuum valve characterized in that the sealing state of the vacuum valve can be adjusted in two stages so that 【請求項２】請求項１に記載の真空バルブにおいて、前
記第１のシール部材と前記第２のシール部材とはバネ部
材を介して結合されている。2. The vacuum valve according to claim 1, wherein said first seal member and said second seal member are connected via a spring member. 【請求項３】請求項１または２に記載の真空バルブにお
いて、前記無機材質は金属またはセラミックを有する。3. The vacuum valve according to claim 1, wherein the inorganic material comprises a metal or a ceramic. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の真空バ
ルブにおいて、前記エラストマーはフッ素系ゴムまたは
NBRゴムを有する。4. The vacuum valve according to claim 1, wherein the elastomer is a fluorine-based rubber or
Has NBR rubber. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の真空バ
ルブにおいて、前記第１のシール部材を取り囲んで前記
第２のシール部材は配置される。5. The vacuum valve according to claim 1, wherein the second seal member is arranged so as to surround the first seal member. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の真空バ
ルブにおいて、前記第１のシール部材はＣ型リング形状
を有する。6. The vacuum valve according to claim 1, wherein said first seal member has a C-shaped ring shape. 【請求項７】第１の真空容器と、該第１の真空容器より
も高圧状態となる第２の真空容器と、前記第１の真空容
器と第２の真空容器とに接続され、前記第１の真空容器
内と第２の真空容器内を導通、非導通とするための真空
バルブと、前記真空バルブを駆動するための駆動手段と
を有する真空処理装置であって、前記真空バルブが２種
類のシール部材を有しており、前記第１の真空容器によ
り形成される空間に接する第１のシール部材を無機材質
により構成し、前記第２の真空容器により形成される空
間に接する第２のシール部材をエラストマーにより構成
し、第１のシール段階として前記第１のシール部材及び
前記第２のシール部材が閉の状態となり、第２のシール
段階として前記第１のシール部材が閉の状態として前記
第２のシール部材が開の状態にそれぞれなるように真空
バルブのシール状態を２段階に調整可能であるようにし
たことを特徴とする真空処理装置。7. A first vacuum vessel, a second vacuum vessel that is in a higher pressure state than the first vacuum vessel, and connected to the first vacuum vessel and the second vacuum vessel. A vacuum processing apparatus comprising: a vacuum valve for electrically connecting and disconnecting the inside of a first vacuum vessel and a second vacuum vessel; and a driving unit for driving the vacuum valve. A first seal member in contact with a space formed by the first vacuum vessel is made of an inorganic material, and a second seal member in contact with a space formed by the second vacuum vessel is provided. The first sealing member and the second sealing member are closed in a first sealing stage, and the first sealing member is closed in a second sealing stage. As the second sealing member Vacuum processing apparatus is characterized in that as adjustable sealing state of the vacuum valve in two stages so that the respective open state. 【請求項８】請求項７に記載の真空処理装置において、
前記真空バルブの前記第１のシール部材と前記第２のシ
ール部材とはバネ部材を介して弁体に結合され、該弁体
の移動により前記調整が行われる。8. The vacuum processing apparatus according to claim 7, wherein
The first seal member and the second seal member of the vacuum valve are connected to a valve body via a spring member, and the adjustment is performed by moving the valve body. 【請求項９】請求項８に記載の真空処理装置において、
前記弁体の周囲の前記第２のシール部材が設けられ、前
記第１のシール部材が前記バネ部材に結合されている。9. The vacuum processing apparatus according to claim 8, wherein
The second seal member around the valve body is provided, and the first seal member is coupled to the spring member. 【請求項１０】請求項７に記載の真空処理装置におい
て、前記真空バルブの前記第２のシール部材は弁体に設
けられ、前記第１のシール部材はＣ型リングを有し、該
弁体に接して設けられている。10. The vacuum processing apparatus according to claim 7, wherein said second seal member of said vacuum valve is provided on a valve body, and said first seal member has a C-shaped ring. It is provided in contact with.