JP2944154B2 - 真空設備 - Google Patents

真空設備

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JP2944154B2 JP2182854A JP18285490A JP2944154B2 JP 2944154 B2 JP2944154 B2 JP 2944154B2 JP 2182854 A JP2182854 A JP 2182854A JP 18285490 A JP18285490 A JP 18285490A JP 2944154 B2 JP2944154 B2 JP 2944154B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は真空排気受け入れ部と、この真空排気受け入
れ部に設けられた弁構造とを備えた真空設備に関する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕
弁の実際の使用はコンパクトな組み立て形体で高いコ
ンダクタンス値を要求する。さらに、閉鎖されるべき圧
力差に打ち勝つために、非常に低い動力費用で位置設定
のできる弁構造を求めることが重要である。
これらの要求は真空技術で弁を使用するときに特に重
要でる。例えば集積回路の製造は真空処理のシステムの
種々のステップを採用することを含む。仕様に従って、
そのような真空処理のシステムは薄膜の製造、エッチン
グ処理、表面活性化の熱的及び光学的処理等に使用され
る。他の仕様によれば、これらの処理は非常に高い純度
を必要とする。非常に小さい汚物が製品の品質を低下さ
せ、あるいは正常に機能する製品の製造を抑制する。こ
の点に関して、処理が行われるところの真空品質は非常
に重要である。熟練者は真空の品質として良い結果を得
るように真空システムの大きさを定めることを求められ
ている。そのような処理システムでの良い真空の状態と
経済的な製品生産は主としてポンプシステムの性能によ
って定められる。ポンプの正しい選定とともに、弁や管
でのロスをできるだけ低くするために特別の注意が必要
である。これに適合するために、仕様はしばしば実際の
建造に際して非常に困難を伴うようになっている。管の
形状が好ましくなく設計されていると、管内でのロスが
かなり大きくなり、かつポンプの影響をほとんどなくす
ようにシステムに影響する。良いポンプ挙動の真空シス
テムは効率的なポンプとともに高いコンダクタンス値を
もったポンプの管からなり、高いコンダクタンスは比較
的に大きな管の断面積を必要とする。
管に弁が組み込まれていると、伝達断面積はコンダク
タンス値を悪化させてはならない。上記使用とともに大
きな管の断面積はロスを低くするために対応して大きな
弁開口面積を必要とする。そのような大きな弁開口面積
は存在する圧力差に勝る高い制御力を必要とし、頑丈な
弁構造と弁駆動装置を必要とする。上記した理由によっ
て、公知の弁構造は通常大きな寸法を有しており、これ
は関連する処理装置のデザインの可能性をかなり低減さ
せている。
そのような弁に必要な高い制御力はさらに問題点を生
じさせる。力は適切なベアリングによって支えられなけ
ればならない。真空環境でのベアリングの問題は、よく
知られた潤滑の問題があるために他の技術分野による場
合よりも処理が困難である。極端に純粋な真空の適用と
ともに、潤滑剤は高度に低減され、又は部分的には導入
されない。そのような場合、増加する摩耗、従って増加
する微小粒子の生成が、高い摩擦力の場合には特に考慮
されなければならない。この微小粒子の生成は低い場合
よりも高い摩擦力の場合に数段増加する。
微小な回路を製造するとき、又は記憶ディスクを製造
するときに、そのような微小粒子は高い純度の仕様のた
めに許容されない。そのような微小粒子の存在は最悪の
場合に製品が作動せずよって使用できなくなることを意
味する。従って、そのような処理システムの設計と実施
は微小粒子の生成を防止し、又はそれらを制御できるほ
ど低いレベルに維持するように可能な限りの予防を行う
ことを含む。
米国特許第4712768号はバタフライ弁からなる弁構造
を開示している。低温ポンプと組み合わされた同じタイ
プの弁構造が第６図に示されている。バルブプレート21
を横方向の軸線のまわりに回転することによって弁20が
開閉される。このタイプの弁構造は大きな管径を有し、
バルブプレート21の大きな直径を必要とする。そしてバ
ルブプレート21の必要な傾斜領域がその直径によって与
えられるので、このバルブプレート21の大きさは必要な
弁構造の高さを決定する。ピボットベアリングが、主と
して圧力差及びバルブプレート21の表面から生じる全体
的な力を吸収しなければならない。
このタイプの弁構造では、これらの力は摩擦及びシー
ルの圧力を支配する。高い制御力は比較的に強い駆動装
置22を必要とし、このタイプの弁構造のそのような駆動
装置22は回転駆動装置として横に組み込まれている。構
造の高さが高くなることは別にしても、そのような弁構
造は横からの自由空間を必要とする。真空処理システム
によって微小回路を工業的に生産することはコンパクト
なシステムアッセンブリの高い仕様に適合しなければな
らない。この種のシステムはクリーンエリア条件のため
に費用のかかる建造物構造を必要としかつこれらのシス
テムを作動させるために必要な手段のための高価な設備
が必要である。今日では、例えばクリーンエリアクラス
10の建物を製造するために、１平方メートルの製造表面
に対して10000から20000米国ドルの投資を必要とする。
次第に増大する処理の複雑さもますます複雑化した設備
のデザインを招く。従って、経済的な理由増大的に高く
なる仕様に適合するためにコンパクトなアッセンブリを
使用することを強いるようになっている。
良い構造のコンパクトなシステムはさらにメンテナン
スの作動性をかなり改善し、よってシステムの経済的な
作動と信頼性を保証する。説明されたシステムはしばし
ば多くのワークステーションからなり、その結果幾つか
のポンプシステムが順々に配置され、その間に使用でき
るスペースが非常に少ない。上記米国特許に記載された
弁構造は多くの場合に仕様に適合できなくなってきてい
る。別の公知の弁構造は、英国特許第164/1909号、フラ
ンス特許第965427号、英国特許第1550459号、米国特許
第4520846号、ベルギー特許第459835号、フランス特許
第2550619号、フランス特許第1532450号、フランス特許
第1322491号、ドイツ特許第8812723号、ドイツ特許第11
93432号に記載されている。
第５図はプレートバルブとして公知のもう１つの弁構
造19を示し、バルブプレート21が第６図のバルブプレー
ト21とは違って中心軸線のまわりで回転するものではな
く、ブレート全体としてチルトするものである。コンパ
クトなデザインの可能性については、この弁構造は第６
図を参照して説明したのと同じ不都合をもっている。さ
らに不都合があり、バルブプレート21をチルトさせる機
構は横方向の軸線のまわりでプレートを回転させるもの
よりも多くの作用力を必要とする。
第３図はスライドバルブを使用した弁構造23を示す。
この図に示されるように、極端に平坦な弁を構成するこ
とができる。問題は、バルブスライダーが非常に長いス
ライド路を走行しなければならないことである。コンパ
クトなデザインの問題は適切に解決されない。高い摩擦
力及び摩擦表面のために、微小粒子の問題がさらに高い
インパクトを生じる。ドイツ特許第3209217号はそのよ
うなスライドバルブを開示している。
真空システムが高いコンダクタンス値及び／又は極端
によいポンプ値を持つポンプシステムを必要とする場合
には、これらのポンプ24は真空受け入れ部７に直接に取
つけられ、又は排気のためにポンプ装置12を真空受け入
れ部７に部分的に沈めることによって取りつけられる。
これはポンプ24と処理室７との間にロック装置が必要で
ない場合には実際的な解決策を与える。第４図はそのよ
うなデザインの断面図である。この構成は一般に使用さ
れる低温ポンプを示し、この低温ポンプはポンプエレメ
ントを形成し且つ処理室に沈められる低温表面12を有す
る。このようなタイプの組み込み、処理室に対するポン
プエレメントの小さな空間及び良い配置のために、ポン
プは優れた結果に達するように適切に配置されることが
できた。
しかし、多くの応用においては、ポンプをロッツ
（弁）装置19,20,23によって完全に密閉して分離するこ
とが必要である。しかし、これらのロック（弁）装置1
9,20,23は第４図の組み込みのタイプの適切な作動条件
を質を落とすものではない。
本発明の目的は上記不都合を除去することのできる弁
構造をもった真空設備を提供することである。軸方向及
び半径方向の両方向にコンパクトなデザインをもった弁
構造を作ることは同時に非常によい性能のコンダクタン
ス値を示すことを意味する。これらの利点は低い制御力
を必要とするデザインによって達成され、同時に摩耗に
より非常にわずかしか微小粒子を生成しない。
〔課題を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、本発明による真空設備
は、真空排気受け入れ部と、この真空排気受け入れ部に
設けられた弁構造とを備え、弁構造は、軸方向に相対的
に移動自在な管からなる二重壁管体と、該一方の管に取
りつけられ、他方の管が相対移動の最終位置において軸
方向に密着するように形成された閉鎖蓋と、該一方の管
に管の移動領域に設けられた少なくとも１つの弁開口部
と、弁開口部の密着蓋と反対側において両管の間にあ
り、一方の最終位置において軸方向に応力がかかる密封
機構と、を含むことを特徴とするものである。
〔実施例〕
以下本発明の実施例について説明する。
第１図は本発明の第１実施例を示し、弁ハウジングと
して作用する外管と、制御部材として機能する補助の可
動の同心上の内管とを有している。第２図は本発明の第
２実施例を示し、固定の中央ハウジングと、制御部材と
して機能する軸方向に可動の同心上の外管とを有してい
る。第７図は本発明の第３実施例を示し、低温ポンプの
ハウジングと一体化されている。
本発明による弁構造のハウジングは管の形体で形成さ
れ、且つ蓋13によって閉じられる。
管１は数個の弁開口部５を有し、弁が開かれたときに
弁開口部５を介して媒体が通過する。例えばハウジング
となる管１は受け入れ部の壁７にシール８で気密に取り
つけられ、ボルト９とシールとを含むフランジ結合15に
よって固定される。
弁開口部５は好ましくはハウジングの蓋13の近くに設
けられる。これらの窓のような弁開口部５は薄板部16に
よって分離され、これらの薄板部16がハウジングの蓋13
を支える。薄板部16の幅は弁開口部５との関係から得ら
れ、ハウジングの蓋13を作用する力をちょうど吸収する
ために非常に小さく維持される。第７図に破線で示され
る弁開口５の全開口面積の和は十分なコンダクタンス値
を得られるようにして仕様によって定められる。よい結
果を得るためには、弁開口部５の全開口面積の和の標準
的な値はほぼ両管の一方の断面と等しいかそれよりも高
いようにできる。
閉鎖部材としての管２はハウジングとなる管１に対し
て同心状に形成される。管２は閉鎖位置にあるときにシ
ールリング3,4を管１に対抗させて弁開口部５を密封す
る。第１図、第２図、第７図では、弁が閉鎖位置にある
状態が示されている。弁を開閉させるためには、閉鎖部
材としての管２を矢印６によって示されるように軸方向
に移動させ、弁開口部５を開放するか、シールリング3,
4がハウジングとなる管１のシール面及びハウジングの
蓋13に押圧するかさせる。閉鎖位置における圧力差から
発生する力は管状のデザインによって閉鎖部材自体によ
って支えられる。弁の閉鎖は主としてシールリング3,4
を押圧するのに必要な力によってのみ駆動装置に負荷を
与える。
コンパクトなデザインとは別に、本発明によるデザイ
ンは弁を最終位置に位置させる、あるいは固定するため
に必要な力が低いことを参照すると特に有利である。シ
ールリング3,4を押圧するのに必要な力はほとんどの弁
の直径と比例して増大する。圧力差により付加的な負荷
がベアリングや駆動装置にかかる従来の弁では、これら
の力は断面積に比例して増大し、これは弁の直径の二乗
に関する。
低い制御及び固定力のために、閉鎖部材としての管２
のための駆動装置は容易に且つコンパクトに設計される
ことができる。ベアリングもまた大幅に簡単化できる。
閉鎖部材としての管２の支持と制御に関するさらなる利
点は、軸方向の力のみが作用するということである。例
えば第７図は低温ポンプに直に組み込まれた本発明の弁
構造を示している。管１はポンプハウジングであり且つ
弁ハウジングであり、好ましい組み込み状態を示してい
る。弁が開放状態にされたときには、処理室とポンプの
表面12との間の距離は極端に短くなる。大きな開口面積
とともに、この結果はポンプの挙動にとってまことに好
ましいことである。第４図を参照して説明した上記デザ
インで到達したのとほぼ同じ値に到達することができ
る。例えば第７図においては、閉鎖部材としての管２は
圧縮空気シリンダ11によって駆動されるプッシュロッド
10によって動かされ、且つ保持される。しかし、一方向
の運動を生成するためにその他の公知の駆動方法を使用
しても問題はない。第７図に示す構成は必要な空間を確
保した高度に経済的なデザインである。そのような弁構
造をその他のタイプのポンプ、例えば拡散ポンプや、タ
ーボポンプ、機械的ポンプ、及びゲッターポンプ等にも
組み込み、又は取りつけることができるのは当然であ
る。弁構造はポンプとともに使用できるばかりでなく、
管に組み込むこともでき、又は室間の結合部材として使
用することもできる。
閉鎖の機能に加えて、この弁装置の特徴は、他のタイ
プの弁で通常要求される付加的な絞り装置を使用するこ
となく、コンダクタンス値を連続的に調節できることで
ある。真空条件下で薄膜を処理する技術分野では、処理
がガスのチャージを含むことがよくある。そのような処
理に要求される圧力及びガス量に関して、圧力及びガス
量を最適の作動点に絞る装置がないとポンプが正しい作
動点で作動しないことがある。閉鎖部材としての管２は
２つの最終位置の間にある位置をとることができるの
で、この問題は本発明による弁構造によって容易に解決
されることができる。従って、弁開口部５は使用者の必
要に従って多少を制御しつつ開放される。使用者は段階
的に、又は連続的に必要に応じた幾つかの異なった作動
位置で固定する可能性を有するものである。
しかし、多くの場合に、変化する状態を定常的に同一
化できることが必要である。そのような場合に、本発明
の弁構造を制御さたシステムにおけるダイナミックポジ
ションリンクとして使用するのが好ましい。弁の絞り機
能の伝達挙動は特にこのタイプの使用において特に好ま
しい。コンダクタンス値はブッシュロッド６の軸方向行
程と直線的な関係を有する。そのような位置取りの挙動
は安定で好ましい作動の挙動を得るために制御システム
では共通的に望まれているものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２実施例を示す図、第３図から第６図はそれぞれ従
来技術を説明する図、第７図は本発明の第３実施例を示
す図である。 １……ハウジングとしての管、 ２……閉鎖部材としての管、 3,4……シールリング、 ５……弁開口部、 13……蓋。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 3/24 - 3/26 F16K 51/02

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空排気受け入れ部（７）と、該真空排気
    受け入れ部に設けられた弁構造とを備え、該弁構造は、
    軸方向に相対的に移動自在な管（1,2）からなる二重壁
    管体と、該一方の管（１）に取りつけられ、他方の管
    （２）が相対移動の最終位置において軸方向に密着する
    ように形成された閉鎖蓋（13）と、該一方の管（１）に
    管の移動領域に設けられた少なくとも１つの弁開口部
    （５）と、弁開口部（５）の密着蓋（13）と反対側にお
    いて両管の間にあり、一方の最終位置において軸方向に
    応力がかかる密封機構（３）と、を含む真空設備。
  2. 【請求項２】密閉蓋（13）を弁開口部（５）を設けた外
    側管に取りつけた請求項１に記載の真空設備。
  3. 【請求項３】外側管（１）が機械のケーシングである請
    求項１又は２に記載の真空設備。
  4. 【請求項４】コンダクタンス値を調節するために、弁開
    口部（５）の断面積が調節自在である請求項１から３の
    いずれかに記載の真空設備。
  5. 【請求項５】コンダクタンス値を調節するために、弁開
    口部（５）の断面積が連続的および／または段階的に可
    変である請求項１から４のいずれかに記載の真空設備。
  6. 【請求項６】コンダクタンス値を調節するために、管
    （２）が連続的および／または段階的に移動自在である
    請求項１から５のいずれかに記載の弁構造。
  7. 【請求項７】制御された弁開口部（５）が制御回路の制
    御量である請求項４に記載の真空設備。
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