JP2000074229A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シール性を常に良好に維持することが可能な
弁装置を提供すること。 【解決手段】 流体の流通を遮断可能な弁装置におい
て、流体が流出入される一対の開口２５，２６が形成さ
れると共に、この開口２５，２６の周囲に弁座２７が形
成された弁箱２１と、開口２５，２６を閉塞して流体の
流通を遮断可能とする閉塞部位４１、及び開口２５，２
６に連通するように所定の径で開放して設けられた流通
部位４２を具備した弁体４０と、閉塞部位４１、及び流
通部位４２に夫々設けられ、開口２５，２６に位置した
ときに弁座２７に当接してこの開口２５，２６を封止す
る封止部材４３，４６と、封止部材４３，４６が夫々開
口２５，２６周辺部の弁座２７の同位置に当接するよう
に弁体４１を回転駆動させる駆動機構３０と、を具備し
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶用のガラス基板などの表面に薄膜を形成するＣＶＤ装
置や、エッチング、アッシングを行う表面処理装置のチ
ャンバに接続される給排気ラインに用いられる弁装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体ウエハに薄膜を形成する
ＣＶＤ装置において、チャンバには材料ガスを供給する
ための給気ラインや、チャンバ内部を真空吸引するため
のポンプなどの真空吸引手段に連結された排気ラインが
接続されている。排気ラインの中途部には、吸引を行う
際には開放し、内部圧力を維持する際には閉鎖する弁装
置が設けられている。

【０００３】弁装置としては、図５に示すような構成が
ある。この弁装置１は、内部に空間部３を有する弁箱２
を有しており、この弁箱２の空間部３に連通して互いに
ほぼ直交する構成となるように、一方が開放して設けら
れた第１、第２の外部配管接続フランジ４，５が形成さ
れ、ＣＶＤ装置などのチャンバからの排気管、或いは真
空吸引手段に接続可能となっている。

【０００４】弁箱２内部の空間部３には、弁機構６が設
けられている。この弁機構６は、弁箱２の上方に位置す
る駆動機構８を有しており、この駆動機構８には、弁箱
２内部を上下方向に駆動することが可能なシャフト９が
連結されている。シャフト９には、その下端に弁体７が
取り付けられており、駆動機構８を駆動させることによ
り、上下方向に駆動させることを可能としている。弁体
７は、所定の径を有する円盤状部材であり、その縁部近
傍には全周に亘ってＯリング１０が取り付けられてい
る。

【０００５】そして、上記駆動機構８が作動して弁体７
が下降すると、第２の外部配管接続フランジ５へ連通す
る弁箱２底部に形成された開口部１１を塞ぐ構成となっ
ている。この場合、上記Ｏリング１０が当接する開口部
１１の周囲は弁座１２となっている。この弁座１２は、
Ｏリング１０が当接した場合に開口部１１を良好に閉塞
する構成とするため、精度が良好な平面に形成されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＶＤ装置
においては、例えばモノシランガス等の材料ガスを使用
した成膜プロセスからの排気が為されるので、このプロ
セスでの例えばＳｉ粒やＳｉＯ₂ 粒のような副生成物の
弁箱２内部への付着が問題となる。

【０００７】すなわち、このような微小な副生成物が弁
座１２やＯリング１０に付着してしまうと、この弁座１
２とＯリング１０の間にこれらの微小な副生成物が挟ま
ってしまうため、これらの排気ラインのシール性が良好
とならずリークを生じてしまうといった問題がある。

【０００８】そこで、このような問題を解決するため、
図５に示すように弁箱１２及びシャフト９に電源１４と
電気的に接続されたヒータ１３を取り付け、このヒータ
１３で弁箱１２や弁体７を例えば２００度程度まで加熱
し、副生成物が付着するのを防止する構成を採用したも
のがある。

【０００９】これは、ヒータ１３で加熱することによっ
て付着した副生成物を気化させ、排気ラインのシール性
を良好に維持することを目的として設けられた構成であ
る。しかしながら、例えばモノシランを用いたポリシリ
コン膜生成プロセスで生じるＳｉＯ₂ 粒やＳｉ化合物等
のある種の化合物の粒状体は、２００度程度の加熱では
気化せずに付着したまま残留する副生成物がある。この
ような副生成物は、付着して徐々に堆積してしまうた
め、２００度程度に加熱したのみではＯリング１０と弁
座１２との間のシール性を良好に維持することが困難と
なる。

【００１０】そのため、常にシール性を良好に保つこと
が可能な弁装置が望まれている。本発明は上記の事情に
もとづきなされたもので、その目的とするところは、シ
ール性を常に良好に維持することが可能な弁装置を提供
しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、流体が流通する開口を有す
ると共に、この開口の周囲に弁座が形成された弁部と、
上記開口を閉塞して流体の流通を遮断可能とする閉塞部
位、及び開口に連通する孔部が開放して設けられた流通
部位を具備し、該閉塞部位、及び流通部位に夫々設けら
れ、上記弁座に当接する開口より大きい封止部材を備え
た弁体と、上記開口に対し閉塞部位と流通部位を切り替
える弁体の駆動機構とを有し、上記閉塞部位及び流通部
位に設けられた封止部材はほぼ同形をなし、弁体の閉塞
部位と流通部位を切り替えても弁座の封止部材当接位置
は同位置であることを特徴とする弁装置である。

【００１２】請求項２記載の発明は、上記弁体は、閉塞
部位と、開口径が異なる孔部が形成された複数の流通部
位が設けられていることを特徴とする請求項１記載の弁
装置である。

【００１３】請求項１の発明によると、流体が流通する
開口を有すると共に、この開口の周囲に弁座が形成され
た弁部と、開口を閉塞して流体の流通を遮断可能とする
閉塞部位、及び開口に連通する孔部が開放して設けられ
た流通部位を具備し、該閉塞部位、及び流通部位に夫々
設けられ、上記弁座に当接する開口より大きい封止部材
を備えた弁体と、上記開口に対し閉塞部位と流通部位を
切り替える弁体の駆動機構とを有し、閉塞部位及び流通
部位に設けられた封止部材はほぼ同形をなし、弁体の閉
塞部位と流通部位を切り替えても弁座の封止部材当接位
置は同位置であるため、流体の流通時でも開口の周辺部
分に封止部材が当接した状態となる。

【００１４】このため、流体が流通しても、弁座の開口
周辺部分が流体の雰囲気に対して露出せず、この部分で
の微小な副生成物の付着を防止することが可能となる。
また、駆動機構で回転駆動させることで、閉塞部位の封
止部材を弁座に対して当接した状態にすることができ
る。このため、閉塞部位の封止部材の当接部位が流体の
雰囲気に露出させず、この部分でも微小な副生成物が付
着するのを防止可能となる。

【００１５】よって、これら開口周辺部分及び閉塞部位
の封止部材での副生成物の付着を防止できる構成である
ため、これらが当接した場合にシール性の悪化を防止す
ることができる。

【００１６】請求項２の発明によると、弁体は、閉塞部
位と開口径が異なる孔部が形成された複数の流通部位が
設けられているため、上記開口へ位置させる孔部を切り
替えて位置させることで、流体の流量を制御することが
可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１ないし図３に基づいて説明する。図１及び図
２に示す弁装置２０は、弁箱２１を有している。この弁
箱２１は、内部に空間部２２が形成されてこの空間部２
２を外部から気密に閉塞するものである。

【００１８】この弁箱２１には、第１の外部配管接続フ
ランジ２３および第２の外部配管接続フランジ２４が形
成されている。第１及び第２の外部配管接続フランジ２
３，２４は、所定の長さだけ弁箱２１からその内径を大
きくして突出形成が為された配管状部分である。またこ
の第１の外部配管接続フランジ２３には、ＣＶＤ装置等
のチャンバからの排気管、さらに第２の外部配管接続フ
ランジ２４には、図示しない真空吸引手段と接続可能と
しており、これによってチャンバと真空吸引手段とを連
通させる排気ラインが構成されるようになっている。

【００１９】なお、本実施の形態では、ＣＶＤ装置等の
チャンバから真空吸引を行うものであるため、弁箱２１
内部を流通する流体は気体であり、その気体の種類は例
えばモノシランガス等の材料ガスを利用した成膜プロセ
ス後のガスであり、副生成物を含んでいるため、弁箱２
１内部で副生成物の付着が問題となる。

【００２０】第１、第２の外部配管接続フランジ２３，
２４が形成された弁箱２１には、空間部２２と連通する
孔状の第１の開口部２５及び第２の開口部２６が形成さ
れている。第１及び第２の開口部２５，２６の内径は、
上記排気管や接続配管の内径とほぼ同等としている。ま
た、第２の開口部２６の周囲には、第２の開口部２６か
ら第１の開口部２５に向かう方向に、それ以外の部分よ
りも広く設けられた弁座２７が形成されている。これら
第２の開口部及び弁座２７により弁部が形成されてい
る。

【００２１】この弁座２７は、後述する弁体４０のＯリ
ング４３，４６と当接させるために、精度良く平坦化が
為されている。弁箱２１の上部には、弁体４０を駆動し
て、弁箱２１の内部を流通する気体の流通及び遮断を行
うための駆動機構３０が設けられている。この駆動機構
３０は、例えば電動モータなどの駆動源３１を有してお
り、これに連結されているシャフト３２を回転及び上下
方向に駆動することを可能としている。

【００２２】ここで、駆動源３１に連結されるシャフト
３２を弁箱２１内部に挿通させるため、弁箱２１の上面
には挿通孔３３が形成されている。この挿通孔３３は、
その内部にＯリング３４が取り付けられており、それに
よって弁箱２１内部のシール性を良好に保つことでシャ
フト３２が上下方向に摺動した場合でも内部圧力を維持
する構成となっている。

【００２３】シャフト３２の下端には、弁体４０が取り
付けられている。この弁体４０は、その形状が例えば図
３に示すように楕円形状に形成された板状部材となって
いる。そして、この弁体４０の中心位置にシャフト３２
が連結された構成である。

【００２４】この弁体４０の楕円形状の長軸方向におい
ては、シャフト３２を挟んで閉塞部位４１および流通部
位４２が対称に設けられている。閉塞部位４１は、何等
孔形状が形成されずに通常の肉厚を有している。

【００２５】閉塞部位４１の下面（第２の開放部２６の
対向面）には、第２の開口部２６の外径よりもやや大き
な径をなすあり溝４４が形成されており、このあり溝４
４中に封止部材たるＯリング４３が嵌合され、第２の開
口部２６からのリークを防止するため該第２の開口部２
６の全周に亘って途切れなく設けられている。それによ
って、閉塞部位４１が第２の開口部２６に位置したとき
に、これを十分閉塞できる構成となっている。

【００２６】シャフト３２を挟んで閉塞部位４１と対称
な位置に存する流通部位４２は、第２の開口部２６に位
置した場合に、良好にプロセス後の排気ガスを流通させ
る構成とすべく、この第２の開口部２６への対応部位に
弁体孔４５が形成されている。弁体孔４５は、図２に示
すように第２の開放部２６とほぼ同等の内径に形成され
ており、それによって材料ガスを何等支障なくチャンバ
から真空吸引手段へと流通させることを可能としてい
る。

【００２７】また、この弁体孔４５の周囲には、上記閉
塞部位４１のＯリング４３に相当するＯリング４６があ
り溝４７に嵌合されて設けられている。このＯリング４
６は、上記Ｏリング４３と同様に第２の開口部２６の周
囲の弁座２７に当接してこの第２の開口部２６の周囲と
弁体４０の間に生じる隙間を密封している。

【００２８】以上のような構成を有する弁装置２０の作
用について、以下に説明する。図１には、弁体４０の閉
塞部位４１が第２の開口部２６に位置した状態を示して
いる。この状態では、弁体４０は駆動源３１によって弁
座２７に押し付けられ、それによって閉塞部位４１及び
これに設けられたＯリング４３で第２の開口部２６を閉
塞した状態となっている。この状態では、チャンバから
の排気ガスは流通せずにこの部分で遮断され、チャンバ
内部の圧力を維持可能としている。

【００２９】そして、チャンバから真空吸引手段により
生じる吸引力で排気ガスの流通を行う場合には、図２に
示すように流通部位４２が第２の開口部２６に位置する
ように、駆動機構３０を作動させて弁体４０を回転させ
て切り替える。具体的には、まず駆動源３１を作動させ
て図１の閉塞状態から弁体４０を上方に持ち上げ、所定
の高さへの弁体４０を上方に持ち上げ、所定の高さへの
弁体４０の持ち上げが行われた後に、弁体４０を回転駆
動させて向きを１８０度反転させる。

【００３０】そして、今度は弁体４０を下降させて弁座
２７へ当接させることで排気ガスの流通を行える状態と
する。このとき、Ｏリング４３が当接した位置とほぼ同
じ位置にＯリング４６が当接し、Ｏリング４６が当接し
ていた位置とほぼ同じ同位置にＯリング４３が当接した
状態となる。つまり、Ｏリング４３，４６は常に弁座２
７の同じ位置に当接するため、どちらも排気ガス雰囲気
に露出した状態とならない。

【００３１】つまり、Ｏリング４３，４６と弁座２７の
当接部分に、例えばモノシランガスなどの材料ガスを使
用したプロセスによって生じる、例えばＳｉ粒やＳｉＯ
₂ 粒等のような副生成物が付着するのが防止できるの
で、常に良好なシール性を維持することが可能となって
いる。

【００３２】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となってい
る。以下それについて述べる。上記実施の形態では、楕
円形状の弁体４１を用いてシールを行う構成について説
明したが、弁体はこれに限られず、種々の形状のものを
用いることが可能となっている。

【００３３】一例として、図４に示すように三角形状の
弁体６０を形成し、この三角形状の三つの隅部へ夫々大
径の弁体孔６１、小径の弁体孔６２、及び閉塞部位６３
を設けた構成としても良い。この場合には、大径の弁体
孔６１及び小径の弁体孔６２で排気ガスの流量の切替を
も行うことができ、上述の作用効果と相俟って更なる作
用効果を奏することが可能となっている。

【００３４】また、上述の実施の形態では、ＣＶＤ装置
のチャンバから排気ガスの真空吸引を行う構成について
述べたが、本発明はこれに限られず、材料ガスの給気ラ
インの途中に設けて材料ガスの供給をコントロールする
ことも可能であり、また他のガスを給排気するときの配
管部分や、或いは液体のように気体以外の流体を給排気
する場合にも本発明を適用可能となっている。

【００３５】さらに、第２の開口部２６を閉塞する構成
ではなく、第１の開口部２５を閉塞する構成にも、本発
明を適用可能となっている。その他、本発明の要旨を変
更しない範囲において、種々変形可能となっている。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
流体の流通時でも開口の周辺部分に封止部材が当接した
状態となり、このため流体が流通しても、弁座の開口周
辺部分が流体の雰囲気に対して露出せず、この部分での
微小な副生成物の付着を防止することが可能となる。

【００３７】また、駆動機構で回転駆動させることで、
閉塞部位の封止部材を弁座に対して当接した状態にする
ことができる。このため、閉塞部位の封止部材の当接部
位が流体の雰囲気に露出させず、この部分でも微小な副
生成物が付着するのを防止可能となる。よって、これら
開口周辺部分及び閉塞部位の封止部材での副生成物の付
着を防止できる構成であるため、常に良好なシール性を
維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わる弁装置の構成を
示す側断面図であり、弁体の閉塞状態を示す図。

【図２】同実施の形態に係わる弁装置の構成を示す側断
面図であり、弁体の開放状態を示す図。

【図３】同実施の形態に係わる弁体の形状を示す平面
図。

【図４】本発明の変形例に係わる弁体の形状を示す平面
図。

【図５】従来のバルブ装置の構成を示す側断面図。

【符号の説明】

２０…弁装置 ２１…弁箱 ２２…空間部 ２５…第１の開口部 ２６…第２の開口部 ２７…弁座 ３０…駆動機構 ３１…駆動源 ３２…シャフト ４０…弁体 ４１…閉塞部位 ４２…流通部位 ４３，４６…Ｏリング ４５…弁体孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流通する開口を有すると共に、こ
   の開口の周囲に弁座が形成された弁部と、 上記開口を閉塞して流体の流通を遮断可能とする閉塞部
   位、及び開口に連通する孔部が開放して設けられた流通
   部位を具備し、 該閉塞部位、及び流通部位に夫々設けられ、上記弁座に
   当接する開口より大きい封止部材を備えた弁体と、 上記開口に対し閉塞部位と流通部位を切り替える弁体の
   駆動機構とを有し、 上記閉塞部位及び流通部位に設けられた封止部材はほぼ
   同形をなし、弁体の閉塞部位と流通部位を切り替えても
   弁座の封止部材当接位置は同位置であることを特徴とす
   る弁装置。
2. 【請求項２】 上記弁体は、閉塞部位と、開口径が異な
   る孔部が形成された複数の流通部位が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の弁装置。