JP2013224713A - リニアアクチュエータ、真空制御装置およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマが生ずる真空チャンバーで使用可能なリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】リニアアクチュエータＡは、真空チャンバー４０に設けた開口部を介して該真空チャンバー４０の内部に臨み、直線方向に往復移動するピストンシリンダ３１と、ピストンシリンダ３１を往復移動させる駆動部７０とを備える。ピストンシリンダ３１の外表面は、円筒型部材３２で被覆される。また、リニアアクチュエータＡは、開口部に設けられ、円筒型部材３２を摺動させつつ真空チャンバー４０の内部と該真空チャンバー４０の外部との間を封止する摺動部６０を備える。円筒型部材３２は、少なくともピストンシリンダ３１における第２の摺動範囲Ｌｃを含む摺動範囲を被覆するよう構成される。また円筒型部材３２の外表面は、ピストンシリンダ３１の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータ、真空制御装置およびそのコンピュータプログラムに関する。

半導体デバイスの製造には、例えばプラズマエッチングのようなプラズマを使用するプロセスがある。このプラズマエッチングのプロセスにおいては、例えば真空制御バルブによりエッチングガスを流しつつ真空チャンバー内の真空圧力が制御される。真空圧力の制御は、真空制御バルブのコンダクタンスを操作することで行なわれる。プラズマエッチングに広く使用されている振り子型の真空制御バルブでは、振り子型の弁体を操作して弁開度を調整することで、コンダクタンスを操作するようになっている（特許文献１）。ところが、振り子型の弁体を調整する方法では、少流量領域（低コンダクタンス領域）での制御性が低いため、エッチングガスの小流量化に対応できないという問題を有している。

一方、エッチングガスの小流量化に対応したポペット方式の真空制御バルブが真空圧力の制御に従来から用いられている。ポペット方式の真空制御バルブは、リニアクチュエータのピストン(移動部)に弁体が設けられて構成され、該弁体と弁座との距離（リフト量）を制御することで、コンダクタンスを調整する方式である（特許文献２）。ここで、ポペット方式の真空制御バルブに採用されるリニアアクチュエータでは、ピストンの摺動部分を封止するためにベローズが用いられている。このベローズは、耐プラズマ性を有していない金属製であるため、プラズマを使用する真空チャンバーでポペット方式の真空制御バルブを使用することは困難である。

特開２００９−１１７４４４号公報 特開２０１０−２７６０９６号公報 特開２００３−１９４２５７号公報 特開２０００−１３０６３５号公報 特開平０３−２６００７２号公報

このように、従来では、プラズマが発生する真空チャンバーに使用可能で、該真空チャンバー内の高い真空度を保持したまま弁体等を直線移動させ得るリニアクチュエータが存在していない。

本発明は、上述の従来の課題を解決するために創作されたものであり、プラズマが発生する真空チャンバーに用いることが可能なリニアアクチュエータを提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。

手段１．
プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータであって、
前記真空チャンバーに設けた開口部を介して該真空チャンバーの外部から内部に臨み、直線方向に往復移動させられる移動部と、
前記移動部を往復移動させる駆動部と、
前記移動部を被覆する被覆部と、
前記開口部に設けられ、前記被覆部を摺動させつつ前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との間を封止する摺動封止部とを備え、
前記被覆部は、前記駆動部により前記移動部が往復移動させられる際に、該移動部における前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との何れにも臨む範囲を被覆するよう構成され、
前記被覆部の外表面は、前記移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。

手段１では、移動部における真空チャンバーの内部から真空チャンバーの外部に臨む範囲を被覆部が覆う構成とした。また、被覆部の外表面は、移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。従って、真空チャンバーの外部に臨んだ被覆部に気体が吸着され難くなり、被覆部に吸着した気体が真空チャンバーの内部へ運搬されてしまうのを好適に抑制することができる。すなわち、移動部への気体の吸着を抑制することで、真空チャンバーを確実に封止することができる。

また、移動部における真空チャンバーの内部と外部との何れにも臨む範囲のみを被覆部が被覆する構成とした場合には、被覆部が移動部の全体を被覆する場合に較べ、該被覆部のサイズが小さくなって材料費を抑えることが可能となる。

手段２．前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む側の端部に、前記被覆部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が多く構成された取付部が設けられている手段１記載のリニアアクチュエータ。

手段２では、移動部の端部に取付部を設けたから、取付部を介して例えばバルブ等を移動部に取り付けることができる。また、取付部は、移動部における真空チャンバーに臨む側の端部に設けられて、常に真空チャンバーの内部に位置している。そのため、取付部が真空チャンバーの外部に臨むことはなく、真空チャンバーの外部で取付部に気体が吸着する虞がない。したがって、取付部として、被覆部の外表面よりも吸着量の多いものを採用することができる。すなわち、取付部を被覆部のように緻密性の高い部材で形成する必要がなく、材料費や加工費を抑制することができる。

手段３．前記被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた絶縁性の焼結体を有する手段１または２記載のリニアアクチュエータ。

手段３では、被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた焼結体を有するので、焼結体の優れた絶縁性によって高いプラズマ耐性を実現することができる。また、被覆部の剛性が向上して、該被覆部による封止構造の劣化を効果的に抑制し得ると共に、被覆部の低表面積化(緻密性の向上)に寄与することができる。すなわち、被覆部として、凹凸の少ない滑らかな表面を有する焼結体を採用することで、凹凸に起因する表面積の増大を抑制し得る。

ここで、例えばアルミニウム製の移動部の表面に陽極酸化皮膜を形成し、該陽極酸化皮膜に封孔処理を施したとしても、移動部の表面には、多くの凹凸が発生することが本発明者により見出された。そこで、陽極酸化皮膜に比較して凹凸の少ない焼結体を採用することで、被覆部の吸着量を顕著に低減させることができる。

手段４．前記焼結体は、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスから構成されている手段３記載のリニアアクチュエータ。

手段４では、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスで焼結体を形成したので、その材料特性によって高い構造強度と絶縁性を実現することができる。

手段５．前記移動部は、金属材料から構成されている手段１〜４のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータ。

手段５では、上述したように移動部が被覆部により被覆されているため、移動部として耐プラズマ性を有しない金属材料を採用することができる。

手段６．前記移動部は、アルミニウムから構成されている手段５記載のリニアアクチュエータ。

手段６では、一般的な金属材料であるアルミニウムから移動部を構成しているため、移動部の製造を容易化することができる。

手段７．前記取付部は、金属材料を表面酸化処理して構成されている手段２記載のリニアアクチュエータ。

手段７では、表面酸化処理した金属材料で取付部を構成したから、取付部の絶縁性が確保されて、取付部が真空チャンバーの内部で露出しても、プラズマから影響を受け難くし得る。

手段８．前記取付部は、アルミニウムから構成されており、
前記表面酸化処理は、アルマイト処理である手段７記載のリニアアクチュエータ。

手段８では、取付部をアルミニウムから構成し、表面酸化処理としてアルマイト処理を採用したから、取付部が真空チャンバーの内部で露出しても、プラズマからの影響を好適に抑制し得る。

手段９．前記移動部に接続され、該移動部の軸心に沿って延在するガイドロッドと、
前記ガイドロッドを前記移動部の移動方向に案内するガイド部とを備えている手段１〜８のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。

手段９では、ガイド部がガイドロッドを案内するので、移動部が安定的に移動することができる。従って、移動部が摺動する摺動封止部に該移動部を案内するためのガイドを設ける必要がなく、該ガイドを設けることで摺動封止部の封止能力が低下するのを防止することができる。

手段１０.前記取付部に取り付けられ、前記真空チャンバーの内部で作動する作動部を備えた手段２記載のリニアアクチュエータ。

手段１０では、取付部に作動部を設けたから、真空チャンバー内で作動部を操作して作業を行うことができる。

手段１１．前記作動部の作動を制御するための制御線を、前記真空チャンバーの外部から前記作動部の内部まで挿通させる挿通通路を備えている手段１０記載のリニアアクチュエータ。

手段１１では、作動部を制御するための制御線を挿通通路に挿通させて、作動部に接続することができる。

手段１２．前記被覆部は、前記移動部の移動方向に相互に離間して設けた一対の弾性封止部を介して該移動部の外表面に対し所定の隙間を空けて設けられ、
前記一対の弾性封止部は、前記移動部の外表面に弾力的に当接して前記所定の隙間を封止している手段１〜１１のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータ。

手段１２では、移動部に弾力的に当接する一対の弾性封止部材を設け、被覆部と移動部との間の隙間を両弾性封止部材で封止する構成とした。これにより、環境温度が変化した際に、被覆部および移動部の熱膨張量が相違しても、その熱膨張量の相違を弾性封止部材によって吸収することができる。従って、被覆部および移動部の材料選択の自由度が大きくなり、例えば移動部の材料として強度や靭性に優れる金属材料（アルミニウム等）を選択する一方で、被覆部の材料として絶縁性に優れた酸化アルミニウムの焼結体を選択することが可能となる。

手段１３．
前記摺動封止部は、
前記被覆部が摺動する摺動面と、
前記移動部の移動方向に相互に離間して前記摺動面に配置され、該摺動面と被覆部との間に真空摺動室を画成する第１の摺動封止部材および第２の摺動封止部材と、
前記真空摺動室に連通した真空引き流路とを有し、
前記第１の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空チャンバーの内部と前記真空摺動室との間を封止し、
前記第２の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空摺動室と、前記真空チャンバーの外部且つ前記真空摺動室の外部との間を封止し、
前記真空摺動室の内部は、前記真空引き流路を介して真空引きされるよう構成されている手段１乃至１２のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。

手段１３のアクチュエータでは、被覆部が摺動する摺動面に面するように真空引きが可能な真空摺動室を形成したので、被覆部における真空摺動室に臨む部位を真空引きすることができる。従って、被覆部への気体の吸着を更に抑制することができ、真空チャンバーの内部を確実に封止することができる。しかも、真空摺動室で真空引きすることで、被覆部に付着した塵埃を除去することができるから、真空チャンバーの内部に被覆部に吸着した異物が入り込むのを好適に抑制することができる。また、移動部の移動方向に離間して第１の摺動封止部材および第２の摺動封止部材を設けることで、真空摺動室を移動部の移動方向に沿って延在する領域とした。従って、真空摺動室で真空引きし得る被覆部の領域を移動部の移動方向に確保することができ、移動部における真空引きし得る範囲を大きくし得る。

ここで、被覆部において真空チャンバーの内部と真空摺動室の外部(真空チャンバーの外部)との何れにも臨む部位が生ずるように移動部を往復移動させた場合、被覆部における真空摺動室の外部に臨んだ部位に僅かながら気体が吸着する可能性がある。しかしながら、当該部位が真空摺動室を通過する際に真空引きされるから、被覆部に吸着した気体が真空チャンバーの内部へ運搬されるのを抑制することができる。

手段１４．
前記第１の摺動封止部材は、
二股に分岐したリップを有し、前記分岐したリップが前記摺動面および前記被覆部にそれぞれ当接している弾性体と、
前記分岐したリップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体とを有する手段１３記載のリニアアクチュエータ。

手段１４では、リップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体を設けたので、真空摺動室が真空引きによって低圧となっても、リップを擦動面および被覆部に確実に当接させることができ、高い封止性能を実現することができる。

手段１５．
手段１３または１４に記載のリニアアクチュエータを制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバー及び前記真空摺動室の範囲内で移動させられるよう前記駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを有する真空制御装置。

手段１５では、制御部は、移動部における真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバーおよび真空摺動室の範囲内で移動させられるよう駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを実施する。これにより、コンダクタンス操作モード中、被覆部における真空摺動室の外部に露出した範囲が真空チャンバーの内部に臨むことがなく、真空チャンバーの内部へ気体が運搬されるのを抑制し得る。この結果、コンダクタンス操作モードでは、真空チャンバーの内部をより高い真空度で保つことができる。

手段１６．前記制御部は、前記コンダクタンス操作モードの開始前において、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して、該移動部において前記真空チャンバー側から前記真空摺動室よりも外側に臨む範囲を該真空摺動室内に移動させた状態で、前記真空引き流路を介して該真空摺動室内を予め設定された時間だけ真空引きさせる脱離モードを有する手段１５記載の真空制御装置。

手段１６では、制御部は、コンダクタンス操作モードの開始前において、移動部において真空チャンバー側から真空摺動室よりも外側に臨む範囲を、真空摺動室内に移動させた状態で所定時間だけ真空引きさせる脱離モードを実施するようにした。これにより、コンダクタンス操作モードは、被覆部の気体が除去された状態で開始されるから、真空チャンバーへの気体の運搬を抑制することができる。

手段１７．
前記駆動部は、
前記真空チャンバーの外部に配設され、作動流体が流通するシリンダと、
前記シリンダの内部に作動室を画成するよう配設され、該作動室内に供給された前記作動流体の圧力により該シリンダ内を移動するピストンと、
前記ピストンを前記真空チャンバー側へ付勢する付勢部とを備え、
前記移動部は、前記ピストンに接続されている手段１乃至１６のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。

手段１７では、作動流体の圧力に応じてピストンが荷重を発生させる構成としたので、防爆環境に適し、小型で大きな駆動力を発生させることができる。これにより、半導体製造装置に適したリニアアクチュエータを実現することができる。

手段１８.
手段１５又は１６に記載の真空制御装置の制御機能を制御装置に実現させるコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、前記コンダクタンス操作モードの制御機能を前記制御装置に実現させるプログラムを備えるコンピュータプログラム。

なお、本発明は、例えば真空制御方法やその方法を具現化するプログラム媒体といった形で具現化することもできる。

第１の実施形態に係るリニアアクチュエータＡが適用された非作動時（バルブ全閉）の真空制御バルブ１０を示す断面図。 真空制御バルブ１０が有する摺動部６０を示す拡大断面図。 バルブ全開時の真空制御バルブ１０を示す断面図。 非作動時(バルブ全閉)の真空制御バルブ１０を弁体の端面側から見た底面図。 真空制御バルブ１０の真空圧力の制御時の作動状態を示す断面図。 封止部材６８を拡大して示す断面図。 真空制御バルブ１０の作動内容の一例を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る作動時のリニアアクチュエータＢを示す断面図。 アーム８０を示す斜視図。 変更例に係る作動時のリニアクチュエータＣを示す断面図。

（実施形態）
以下、第１の実施形態について、図面を参照して説明する。第１の実施形態では、リニアアクチュエータＡに弁体３３を設けた真空制御バルブ１０とその真空制御装置として具体化したものである。そして、この真空制御バルブ１０を、プラズマによるエッチングプロセスを実行する半導体製造装置において使用した場合で説明する。

（真空制御バルブの基本構成）
図１に示すように、半導体製造装置は、基板等の処理対象であるワーク(図示せず)を真空処理する真空チャンバー４０（真空容器）を備え、該真空チャンバー４０の内部でプラズマが発生するようになっている。前記真空チャンバー４０には、該真空チャンバー４０の内部と外部とを連通する開口部４９が開設され、該開口部４９に前記真空制御バルブ１０が設置されている。この真空制御バルブ１０は、リニアアクチュエータＡと、前記真空チャンバー４０の内部においてリニアアクチュエータＡにより直線移動される弁体３３とから基本的に構成される。なお、以下の説明で、真空チャンバー４０の内部とは、真空チャンバー４０の内壁面よりも内側の領域を指し、より具体的には、後述する封止部材６８よりも真空チャンバー４０の内側の領域をいうものとする。また、真空チャンバー４０の外部とは、真空チャンバー４０の内壁面よりも外側の領域を指し、より具体的には、封止部材６８よりも真空チャンバー４０の外側の領域をいうものとする。

前記リニアアクチュエータＡは、前記真空チャンバー４０の外部に位置する駆動部７０と、該駆動部７０の軸線方向(図１では上下方向)に移動される動作部３０とを備える。また、リニアアクチュエータＡは、前記動作部３０の摺動を許容しつつ前記開口部４９を封止して、真空チャンバー４０の内部の真空度を維持する摺動部(摺動封止部)６０を備えている。摺動部６０は、真空チャンバー４０と駆動部７０との間に設けられており、開口部４９に取り付けられている。

前記真空チャンバー４０において前記開口部４９が設けられた壁部と反対側の壁部(図１では下部側)には、接続連通口４５（図３参照）が形成されている。接続連通口４５は接続ポート４４を構成しており、該接続ポート４４に真空ポンプが接続される。この接続連通口４５は、一方向(図１では左右方向)に長尺な矩形状の開口形状をなしている。そして、この接続連通口４５が開口する真空チャンバー４０の内壁面(図１で下壁部の上面)が、前記弁体３３が着座する弁座４３を構成している。なお、弁座４３の表面粗さは、真空チャンバー４０の他の部分よりも低く（平滑度が高く）なるよう構成されている。

前記弁体３３は、前記接続連通口４５側の面(以下、下面という)が該接続連通口４５の開口面積より大きな矩形状をなしており、該弁体３３が前記弁座４３に着座した際に接続連通口４５を閉塞するよう構成されている。図４に示すように、この弁体３３の下面には、接続連通口４５側(下側)へ僅かに突出した状態でＯリング３５が装着されている。

前記動作部３０は、前記弁体３３が取り付けられた柱状のピストンロッド(移動部)３１と、該ピストンロッド３１の外周面(外表面)を覆う円筒状の円筒型部材(被覆部)３２とを備えている。前記動作部３０は、前記開口部４９(具体的には摺動部６０に設けた貫通孔)を介して真空チャンバー４０の内部に臨んでいる。前記ピストンロッド３１は、該ピストンロッド３１の移動方向に長尺な円柱形状をなしている。図２に示すように、前記ピストンロッド３１における真空チャンバー４０の外部側の端部(図２では上端部)には、該ピストンロッド３１の外径方向に突出する環状の位置決め突部５３が形成されている。この位置決め突部５３に前記円筒型部材３２の一端が当接して、該円筒型部材３２が位置決めされるようになっている。

ピストンロッド３１における真空チャンバー４０の内部に臨む側の端部(図１では下端部)には、取付部３１ｃが設けられている。取付部３１ｃの中央部分は、ピストンロッド３１の移動方向(図１では下方)に延出している。第１の実施形態では、ピストンロッド３１および取付部３１ｃは、金属材料であるアルミニウムで一体形成されている。そして、前記弁体３３は、前記取付部３１ｃに複数のボルト３３ａでネジ止めされることで、前記ピストンロッド３１に固定されている。なお、取付部３１ｃは、ピストンロッド３１と別部材で構成してもよい。

一方、ピストンロッド３１の内部には、取付部３１ｃと反対側の端面で開口する円柱状の空間が形成されている。この円柱状の空間は、ピストンロッド３１及び弁体３３を弁座４３側へ付勢する力を発生させる遮断荷重発生室３９を構成している。なお、円筒型部材３２の具体的構成については、後述する。

前記駆動部７０は、真空チャンバー４０の外部に設けた筒状のシリンダチューブ(シリンダ)７１と、該シリンダチューブ７１の内部に軸心方向(図１では上下方向)へ移動自在に設けたピストン５１と、該ピストン５１を真空チャンバー４０側(図１では下側)へ付勢する付勢バネ(付勢部)７５とを備えている。

シリンダチューブ７１は、前記摺動部６０における真空チャンバー４０の外部に臨む面(図１では上面)に載置された状態で設けられ、前記開口部４９を真空チャンバー４０の外部側から囲うよう構成されている。シリンダチューブ７１の真空チャンバー４０とは反対側の開口部は、ヘッドカバー８１により閉塞されている。

ピストン５１は、前記ピストンロッド３１における前記弁体３３とは反対側の端部から前記シリンダチューブ７１の内周面７３側へ向けて径方向に延出し、更に該内周面７３の近傍で真空チャンバー４０から離間する方向(図１では上方)に延出して構成されている。すなわち、前記ピストン５１は、ピストンロッド３１に一体的に形成されており、前記真空チャンバー４０とは反対側(図１では上側)に開放する環状形状をなしている。

ピストン５１がシリンダチューブ７１の内部に設けられた状態では、該シリンダチューブ７１、ピストン５１、摺動部６０および円筒型部材３２により弁開度操作室３６(図３参照)が画成されるようになっている。また、ピストン５１は、環状のピストン封止体５１ａを備えている。ピストン封止体５１ａは、ピストン５１における前記シリンダチューブ７１の内周面７３に対向する外周面に設けられ、該ピストン５１の外径方向に突出している。このピストン封止体５１ａは、前記シリンダチューブ７１の内周面７３に弾力的に当接して、ピストン５１の外周面とシリンダチューブ７１の内周面７３との間を封止している。そして、このピストン封止体５１ａと後述するＶパッキン６７とにより、前記弁開度操作室３６を密閉している。

前記弁開度操作室３６は、その容積が変化するドーナツ状（環状）の密閉空間として形成されている。弁開度操作室３６は、シリンダチューブ７１に設けた開弁用空気流路２１と、摺動部６０に設けた接続流路２２とを介して、図示しないエア供給源に連通している。そして、エア供給源から開弁用空気流路２１および接続流路２２を介して弁開度操作室３６に作動エア(作動流体)が供給されるようになっている。すなわち、エア供給源から弁開度操作室３６に作動エアを供給することで、該弁開度操作室３６の容積が増大し、ピストン５１を真空チャンバー４０から離間する方向(図１では上側)に移動させるようになっている。すなわち、弁開度操作室３６に供給された作動エアの圧力は、弁体３３を開放させる方向に作用する。

前記付勢バネ７５は、前記シリンダチューブ７１の内部において、前記ヘッドカバー８１とピストン５１とで挟まれた状態で配設されている。付勢バネ７５は、前記ヘッドカバー８１およびピストン５１に当接しており、付勢バネ７５の弾性力によってピストン５１を真空チャンバー４０側(図１の下側)へ付勢している。

前記ヘッドカバー８１は、前記シリンダチューブ７１の内部を動作部３０の移動方向に延在する筒部８２および摺動凸部８３を備えている。前記筒部８２は、前記動作部３０の軸心とその軸心が一致する円筒形状をなしている。また、前記摺動凸部８３は、筒部８２における真空チャンバー４０側の端部(図１では下端部)に連接されており、筒部８２の軸心とその軸心が一致する円筒形状をなしている。摺動凸部８３の外径は、筒部８２の外径よりも小さく構成されており、摺動凸部８３と筒部８２との接続部分に、前記真空チャンバー４０側に対向する行程制限面８４が形成されている。なお、前記ヘッドカバー８１には、前記筒部８２および摺動凸部８３の内部を通って前記遮断荷重発生室３９に連通する閉弁用空気流路８１ａが形成されている。この閉弁用空気流路８１ａは、図示しないエア供給源に接続されており、該エア供給源から閉弁用空気流路８１ａを介して作動エア(作動流体)が遮断荷重発生室３９に供給されるようになっている。

図３に示すように、この行程制限面８４は、ピストン５１に当接し得る位置に設けられ、該行程制限面８４がピストン５１に当接することで、該ピストン５１の移動量が制限される。すなわち、ピストン５１は、リフト量Ｌａが増大する方向(図１では上方であり、以下、開放方向と指称する)の移動が行程制限面８４によって制限される。一方、ピストン５１は、リフト量Ｌａが減少する方向(図１では下方であり、以下、閉成方向と指称する)の移動が、弁体３３と弁座４３との当接によって制限されることになる。なお、ピストン５１における行程制限面８４に当接する部位を行程制限端部５６と指称する。

前記摺動凸部８３は、前記遮断荷重発生室３９に略整合する外形状とされて、ピストン５１が開放方向へ移動した際に、該遮断荷重発生室３９の内部に収容されるようになっている(図３参照)。摺動凸部８３の外周面には、断面Ｖ字状のパッキン３９ｂが環状に装着されている。このパッキン３９ｂは、遮断荷重発生室３９の内周面に当接することで、摺動凸部８３と遮断荷重発生室３９の内周面とを封止している（図２参照）。

ここで、前記遮断荷重発生室３９に作動エアが供給されると、該遮断荷重発生室３９の容積が増大し、ピストンロッド３１を接続ポート４４側(図１の下側)へ付勢するようになる。すなわち、遮断荷重発生室３９に供給された作動エアの圧力は、弁体３３を閉成する方向に作用するようになっている。このため、遮断荷重発生室３９によって、付勢バネ７５がピストン５１を閉成方向へ付勢する力を補うことができ、付勢バネ７５に必要な付勢力を軽減することができる。その結果、製造時における付勢バネ７５のセット時荷重（遮断時の荷重）を軽減することができ、真空制御バルブ１０の製造性を向上させることができる。なお、摺動凸部８３の内周面には、前記パッキン３９ｂの内側に第２のパッキン３９ａが環状に設けられ、該第２のパッキン３９ａが後述するガイドロッド３８に当接して、摺動凸部８３とガイドロッド３８との間を封止している(図２参照)。

前記摺動凸部８３の内側には、リニアベアリング(ガイド部)８５が設けられている。第１の実施形態では、リニアベアリング８５として、リニアブッシュが採用されている。そして、このリニアベアリング８５に、前記ピストンロッド３１に接続されたガイドロッド３８が摺動可能に挿通されている。このガイドロッド３８は、前記ピストンロッド３１の軸心に沿って該ピストンロッド３１の移動方向に延在する円筒形状をなしている。リニアベアリング８５がガイドロッド３８を案内することで、ピストンロッド３１(動作部３０)、駆動部７０および摺動部６０の径方向(図１では左右方向)への相対的な位置関係を規定しつつ、ピストンロッド３１の円滑な往復移動が実現されている。

前記ヘッドカバー８１には、弁体位置センサ９０が設けられている。この弁体位置センサ９０は、前記シリンダチューブ７１の内部においてピストンロッド３１の移動方向に延在するプローブ９２と、該プローブ９２の一方の端部(図１では下端部)側が挿入された挿入管９４とから基本的に構成されている。前記プローブ９２の他方の端部(図１では上端部)は、筒部８２の開口部を閉塞するプローブ装着部９１に固定されている。前記挿入管９４は、前記ガイドロッド３８の内部に設けた挿入管装着部材９３を介して該ガイドロッド３８内に固定されている。そして、弁体位置センサ９０は、挿入管９４へのプローブ９２の挿入量に応じた電気信号を発生するようになっている。すなわち、弁体位置センサ９０でピストンロッド３１の移動量を計測することで、前記弁体３３のリフト量Ｌａを把握することができる。具体的な弁体位置センサ９０としては、例えばリニアパルスコーダ（登録商標）が挙げることができる。

そして、前記真空制御バルブ１０は、図１に示すように、非作動時であって、接続ポート４４と真空チャンバー４０の内部とを遮断する遮断機能(リフト量Ｌａがゼロ)と、図５に示すように、作動時であって、真空制御バルブ１０のコンダクタンスを操作するコンダクタンス調整機能(リフト量Ｌａが変動)を有している。コンダクタンスとは、真空制御バルブ１０を通じた真空チャンバー４０内での気体の流れ易さを意味するものである。すなわち、コンダクタンス調整機能は、弁体３３と弁座４３との間の距離であるリフト量(移動部の移動量)Ｌａを弁開度として操作することによって実現される。

一方、遮断機能は、図１に示されるように真空チャンバー４０の内部において、弁体３３を弁座４３に当接させて、前記接続連通口４５を閉塞することで行われる(全閉状態)。遮断時の封止は、弁体３３のＯリング３５が弁座４３に当接して潰れることで実現されるようになっている。なお、真空制御バルブ１０は、図３に示すように、弁体３３が摺動部６０に近接した全開状態(リフト量Ｌａが最大)となるまで弁体３３を直線移動させることが可能となっている。

（真空制御バルブの吸着運搬のメカニズムと封止構造について）
ここで、真空チャンバー４０内の真空度が低下する原因となる作動エア(作動流体)の吸着運搬のメカニズムについて、以下説明する。作動エアである空気は、窒素と酸素とを主成分とする気体である。従って、動作部３０に何等対策を施していない場合、動作部３０が弁開度操作室３６の内部に臨んだ際に(図３参照)、作動エアの気体分子が動作部３０に吸着（例えば物理吸着や化学吸着）してしまう。そして、図１に示すように、前記動作部３０における弁開度操作室３６に臨んだ部位が真空チャンバー４０の内部に移動すると、該動作部３０に吸着した気体分子が、真空チャンバー４０の内部で放出(脱離)されてしまう。

すなわち、動作部３０において、真空チャンバー４０の内部と、弁開度操作室３６との何れにも臨む範囲を第１の摺動範囲(移動部における真空チャンバーの内部と真空チャンバーの外部であって真空摺動室の外部との何れにも臨む範囲)Ｌｂと定義する（図１，３参照）。すなわち、この第１の摺動範囲Ｌｂは、弁体３３を全閉状態および全開状態となるようリフト量Ｌａを操作した場合(移動部を最大限往復移動させた場合)に、弁開度操作室３６と真空チャンバー４０との双方に露出する動作部３０の範囲をいう。

このように、第１の摺動範囲Ｌｂは、仮に円筒型部材３２が装備されていなければ、弁体３３を全開状態および全閉状態となるよう動作部３０を往復移動させた場合に、弁開度操作室３６での作動エアの吸着と真空チャンバー４０での作動エアの放出とを生じさせる。弁開度操作室３６から真空チャンバー４０への作動エアの運搬が発生すると、真空チャンバー４０内の真空度が低下（圧力の上昇）してしまう。

上記課題に鑑み、本発明者は、低吸着性を有する円筒型部材３２でピストンロッド３１を被覆することで、弁開度操作室３６から真空チャンバー４０への作動エアの運搬を抑制する技術を案出したのである。第１の実施形態では、円筒型部材３２は、ピストンロッド３１の長手方向(図１では上下方向)の外側面の略全体を被覆している。すなわち、円筒型部材３２の軸心方向の寸法は、ピストンロッド３１における位置決め突部５３から該位置決め突部５３とは反対側の端部(図１では下端部)までの寸法と略一致している。そして、円筒型部材３２は、弁体３３を取り付ける前の状態のピストンロッド３１に対し前記取付部３１ｃ側から外挿され、該取付部３１ｃに弁体３３を固定することで、円筒型部材３２がピストンロッド３１に装着される。このとき、円筒型部材３２は、長手方向の両端部が位置決め突部５３および弁体３３に挟持されて、円筒型部材３２は軸心方向にガタつくことなくピストンロッド３１に固定される。

前記円筒型部材３２は、酸化アルミニウム（アルミナ）を焼き固めることで成型した焼結体（セラミックス）で構成されている。焼結体の高い緻密性により、円筒型部材３２の表面の凹凸が抑制され、円筒型部材３２の気体分子の低吸着性が実現されている。この結果、円筒型部材３２は、ピストンロッド３１の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。

従って、焼結体で形成された円筒型部材３２は、例えばアルミニウム製のピストンロッドに形成した陽極酸化皮膜に封孔処理を施した場合と較べても、作動エアの吸着量が低くなることが本発明者により確認された。また、円筒型部材３２は、焼結体の高い絶縁性により、耐プラズマ性を有している。なお、前記弁体３３をピストンロッド３１に取り付けるための取付部３１ｃは、真空チャンバー４０の内部に常に位置するため、真空チャンバー４０の外部に臨んで作動エアが吸着する虞はない。そのため、取付部３１ｃは、円筒型部材３２のような低吸着性は要求されず、取付部３１ｃの外表面の吸着性は、円筒型部材３２の吸着性より高く構成されている。

ここで、円筒型部材３２の焼結体としては、相対密度が９５％以上の緻密アルミナのセラミックスを使用することが望ましい。ただし、焼結体の相対密度が９０％以上であれば、一定の効果を奏し、要求される真空度に応じて、たとえば９６％、９７％、９８％といったより高い相対密度の焼結体を採用するようにしてもよい。更に、９９％以上の高純度緻密アルミナのセラミックスを使用して、作動エアの運搬量を限りなく低く抑えることも可能である。

さらに、緻密アルミナのセラミックスの表面を０．２以下の平均表面粗さ（０．２Ｒａ）の鏡面仕上げとすれば、円筒型部材３２の吸着性を更に低下させることができると共に、高いシール性を確保し、円筒型部材３２と後述するＶパッキン６７や封止部材６８との摩擦を低減させることができる。摩擦の低減は、真空制御バルブ１０の低ヒステリシス特性に寄与することができる。平均表面粗さは、真空制御バルブ１０の仕様に応じて、０．１、０．３、０．４、０．５といった値に適宜設定される。

図２に示すように、前記円筒型部材３２は、隙間Ｃｒだけ空間を設けてピストンロッド３１の外表面に装着されている。この隙間Ｃｒは、前記ピストンロッド３１に環状に設けた一対の弾性封止部としてのＯリング３１ａ,３１ｂにより封止されている。このＯリング３１ａ,３１ｂは、相互にピストンロッド３１の移動方向に離間するよう設けられた弾性体である。そして、各Ｏリング３１ａ,３１ｂが円筒型部材３２の内周面に弾力的に当接することで、前記隙間Ｃｒが封止されている。

これにより、円筒型部材３２およびピストンロッド３１の熱膨張量が相違しても、Ｏリング３１ａ,３１ｂが弾性変形することで、その熱膨張量の相違分を吸収するようになっている。この結果、円筒型部材３２およびピストンロッド３１の材料選択の自由度を大きくすることができる。例えば、ピストンロッド３１の材料として、強度や靭性に優れる金属材料（例えばアルミニウム）を採用し、一方、円筒型部材３２の材料として、絶縁性に優れた酸化アルミニウムの焼結体を選択するといったことが可能となる。

このように、強度や靭性に優れる金属材料からなるピストンロッド３１と、低吸着性の円筒型部材３２とからなる二重構造の動作部３０を採用することで、プラズマを使用する真空チャンバー４０に利用可能なポペット式の真空制御バルブ１０(リニアアクチュエータＡ)が実現されている。この結果、プラズマを発生させる真空チャンバー４０において、エッチングガスの小流量化（微小流量化）を実現することが可能となる。

図５は、真空制御バルブ１０の真空圧力の制御時（コンダクタンスの操作時）の作動状態を示す断面図である。前述した低吸着性の円筒型部材３２を使用しても、該円筒型部材３２に作動エアが僅かながら吸着することがあり、コンダクタンスの操作時に真空チャンバー４０内の微量な漏洩(真空度の低下)が発生して、高真空を維持し得ない可能性がある。そこで、真空制御バルブ１０では、この微量な漏洩を抑制するべく、前記摺動部６０に真空引き機能が備えられている。

図２に示すように、摺動部６０は、前記開口部４９を閉塞するよう前記真空チャンバー４０に設けられた摺動部本体６０ａと、該摺動部本体６０ａに前記ピストンロッド３１の移動方向に開放する貫通孔を設けることで形成され、前記円筒型部材３２が摺動する摺動面６０ｂとを備えている。前記摺動面６０ｂには、前記ピストンロッド３１の移動方向に離間して配置されて、該摺動面６０ｂと円筒型部材３２との間に真空摺動室Ｓを画成するＶパッキン(第２の摺動封止部材)６７および封止部材(第１の摺動封止部材)６８が設けられている。

前記摺動部本体６０ａは、前記Ｖパッキン６７および封止部材６８の間に位置する真空引き領域形成部材６２と、真空引き領域形成部材６２を真空チャンバー４０の内部側(図１では下部側)から支持する支持部材６３とを備えている。真空引き領域形成部材６２は、円筒型部材３２を囲うようドーナツ状に形成されたアルミニウム製の部材である。真空引き領域形成部材６２には、円筒型部材３２との間に僅かな隙間の真空摺動流路２５を画成する環状凹部６２ａが形成されている。

前記真空摺動流路２５は、真空引き領域形成部材６２と摺動部本体６０ａとの間に画成されて摺動部６０の径方向に広がる環状の接続流路２４に接続されている。この接続流路２４は真空引き流路２３に接続されている。真空引き流路２３は、摺動部本体６０ａの内部において径方向に延在して該摺動部本体６０ａの外側面で開口している。この真空引き流路２３は、前記真空ポンプに接続されている。すなわち、真空摺動室Ｓは、前記真空摺動流路２５、接続流路２４および接続流路２４を介して真空ポンプに連通している。

図２に示すように、前記Ｖパッキン６７は、真空チャンバー４０の内部側から外部側(図１では下側から上側)へ向かうほど相互に離間する断面V字状に形成されている。Ｖパッキン６７は、前記円筒型部材３２の外表面の全周に亘って当接して、真空摺動室Ｓと弁開度操作室３６(真空チャンバー４０の外部且つ真空摺動室Ｓの外部)との間を封止している。Ｖパッキン６７は、弁開度操作室３６の作動エアによる圧力によって拡開する方向へ付勢され、封止能力が大きくなるよう構成されている。

図６は、封止部材６８を拡大して示す断面図であって、封止部材６８は、前記円筒型部材３２の外表面の全周に亘って当接して、真空チャンバー４０の内部と真空摺動室Ｓとの間を封止している。この封止部材６８は、ロトバリシール（登録商標）６８ｆと金属スプリング(付勢体)６８ｅとから基本的に構成されている。ロトバリシール(弾性体)６８ｆには、二股に分岐したシールリップ(リップ)６８ａを有している。分岐したシールリップ６８ａは、前記摺動面６０ｂおよび前記円筒型部材３２にそれぞれ当接している。そして、前記ロトバリシール６８ｆは、真空摺動室Ｓの圧力が増大すると、シールリップ６８ａが相互に離間するよう拡開して、封止能力が大きくなるようになっている。

前記ロトバリシール６８ｆには、ヒールフランジ６８ｃが形成され、該ヒールフランジ６８ｃは、前記支持部材６３の内表面６３ａと真空引き領域形成部材６２の内表面６２ｂとの間に挟持されている。前記金属スプリング６８ｅは、弾性変形した状態でシールリップ６８ａの間に設けられ、該シールリップ６８ａを相互に離間させる方向へ付勢している。従って、封止部材６８は、真空摺動室Ｓが真空引きされている状態にあっても、金属スプリング６８ｅの弾性力によって高い封止能力が維持される。なお、ヒールフランジ６８ｃは、前記真空引き領域形成部材６２に設けたＯリング６９と共に真空チャンバー４０と前記真空引き流路２３との間を封止している(図２参照)。

前述した摺動部６０による封止構造によれば、真空摺動室Ｓで真空引きが行われることで、以下に説明するように、円筒型部材３２への作動エアの吸着を抑制することができる。前述したように、円筒型部材３２の吸着性は低く構成されているものの、円筒型部材３２が弁開度操作室３６に臨むと、該円筒型部材３２に作動エアが僅かながら吸着することがある。そして、円筒型部材３２に吸着した僅かな作動エアは、真空摺動室Ｓで円筒型部材３２から脱離する。

しかるに、真空摺動室Ｓは、真空ポンプにより真空引きされているので、該真空摺動室Ｓに放出された作動エアは、前記真空摺動流路２５、接続流路２４および真空引き流路２３を介して真空チャンバー４０の外部へ排出される。これにより、作動エアが真空摺動室Ｓに蓄積するのは抑制される。すなわち、真空摺動室Ｓに放出された作動エアが円筒型部材３２で再び吸着されて、真空チャンバー４０へ運搬されるのを好適に抑えることができる。これにより、真空チャンバー４０内の真空度が低下するのを抑制し、真空チャンバー４０を高い真空状態（たとえば高真空）に維持することができる。

しかも、真空摺動室Ｓで真空引きすることで、円筒型部材３２に付着した塵埃を除去することができるから、真空チャンバー４０の内部に異物が入り込むのも抑制することができる。

なお、摺動部６０の摺動面６０ｂに流路が形成されている構成も見られるが、その流路は、セットアップ時に使用される漏洩検査ポート（図示せず）への検査流路、あるいは真空チャンバー４０から外部への有毒ガスの漏洩防止用の吸引流路である。この検査流路は、ヘリウムガスを利用した漏洩検知に利用される。すなわち、セットアップ時において、漏洩検査ポートの近傍にヘリウムガスを放出し、摺動部分への漏洩を真空チャンバー４０へのヘリウムガスの到達で検知するための構成である。一方、吸引流路は、有毒ガスを吸引するためのポートである。

したがって、本構成は、上述の各構成と用途が本質的に相違し、真空摺動室Ｓの形状も上述の各構成と相違する。しかも、真空摺動室Ｓは、ピストンロッド３１の作動方向の所定長さ（Ｖパッキン６７と封止部材６８との間）に亘って形成されている筒状の空間をなしている。筒状の空間には、その長さ方向の中央部分に真空摺動流路２５も形成されている。このような筒状の空間は、上述のいずれの構成とも整合しない形状を有するので、出願時の当業者の技術常識に反するものである。

図７は、真空制御バルブ１０の作動内容の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、第１の真空引き工程が実行される。第１の真空引き工程では、真空引きの初期段階において、弁体３３に設けられたＯリング３５（図１,図３参照）の潰し代を制御して、低速で排気する工程（スロー排気工程）である。スロー排気工程は、本発明者の一人によって提案されたものであって、真空チャンバー４０内のパーティクルの巻き上がりを防止するために行なわれる（特開２０００−１６３１３７号公報）。

ステップＳ２０では、第２の真空引き工程が実行される。第２の真空引き工程は、真空引きの終期段階において、弁体３３を全開状態（図３参照）とし、確率論的な流れである分子流としての排気を円滑に行なうための工程である。分子流としての排気は、一般に時間を要するので、リフト量Ｌａと弁体３３の外周長さの積(面積)を大きくして、排気時間の短縮化が望まれることになる。

ステップＳ３０では、脱離工程(脱離モード)が実行される。脱離工程では、円筒型部材３２における第１の摺動範囲Ｌｂを真空摺動室Ｓに臨ませた状態で、予め設定された所定時間だけ停止させる工程である。すなわち、脱離モードでは、ピストンロッド３１において真空チャンバー４０側から真空摺動室Ｓよりも外側に臨む第１の摺動範囲Ｌｂを該真空摺動室Ｓ内に移動させる。この状態で、真空引き流路２３を介して該真空摺動室Ｓ内を予め設定された時間だけ真空引きさせるようになっている。これにより、円筒型部材３２における第１の摺動範囲Ｌｂに付着した作動エアを脱離させることが可能となる。この脱離工程は、より高い真空度（たとえば高真空）が要求される場合に実行される。なお、第１の摺動範囲Ｌｂを真空摺動室Ｓに停止させる時間は、要求される真空チャンバー４０の真空度等に応じて適宜決定される。

なお、本工程は、円筒型部材３２に真空チャンバー４０の内部と真空チャンバー４０の外部であって真空摺動室Ｓの外部との何れにも臨む範囲(すなわち、第１の摺動範囲Ｌｂ)が生じる程度にリフト量Ｌａのストロークが大きくなる制御を行う場合に好ましく実施される。また、円筒型部材３２を停止させる時間を短くするため、ピストンロッド３１の内部に脱離促進用のヒーターを設けてもよい。

ステップＳ４０では、コンダクタンス操作工程が実行される。コンダクタンス操作工程は、エッチングガスを流しつつ真空チャンバー４０内の真空度を制御する工程である。コンダクタンス操作工程では、第１の摺動範囲Ｌｂが真空チャンバー４０の内部に露出しないような制御則（コンダクタンス操作モード）に基づいて真空制御が実行される。すなわち、コンダクタンス操作モードでは、駆動部７０によるピストンロッド３１の往復移動に際し、該ピストンロッド３１における真空チャンバー４０の内部に臨む範囲が、該真空チャンバー４０および真空摺動室Ｓの範囲内で移動させられるようになっている。この場合、封止部材６８を挟んで真空チャンバー４０の内部側から真空チャンバー４０の外部側(真空摺動室Ｓまたは弁開度操作室３６)に移動可能な第２の摺動範囲Ｌｃ(図３参照)が短く設定される。

コンダクタンス操作は、必要に応じて弁体３３のＯリング３５が弁座４３に当接する程度にリフト量Ｌａを小さくした小流量の操作も可能である。これにより、真空流路としての真空チャンバー４０への作動エアの漏洩を防止しつつ、遮断から粘性流や分子流までの広い圧力範囲での境目の無い真空制御が実現される。

以上、詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
（１）本実施形態の真空制御バルブ１０は、遮断機能を有し、プラズマを使用する真空チャンバー４０の真空引きの初期段階から高真空領域までの真空制御を実現することができる。
（２）真空制御バルブ１０は、ポペット方式の真空制御弁なので、その特性を活かしてエッチングガスの小流量化(微小域)に対応することが可能である。
（３）円筒型部材３２の外表面は、ピストンロッド３１の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。従って、円筒型部材３２に気体が付着し難くなり、円筒型部材３２に付着した気体が真空チャンバー４０の内部へ運搬されてしまうのを好適に抑制することができる。
（４）取付部３１ｃを金属部材であるアルミニウムで形成したから、円筒型部材３２のような焼結体を採用した場合に較べて、材料費や加工費を抑制することができる。
（5）リニアベアリング８５がガイドロッド３８を案内するので、ピストンロッド３１を安定的に移動させることができる。従って、摺動部６０に円筒型部材３２の案内機構を設ける必要がなく、摺動部６０でのシール性を確保することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。なお、上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

（１）第１の実施形態では、リニアアクチュエータＡに弁体３３を設け、真空チャンバー４０の内部の真空度を制御する真空制御バルブ１０として利用した場合を説明した。しかしながら、リニアアクチュエータとしては、プラズマを使用する真空チャンバー４０に用いられるものであれば、他のリニアアクチュエータに適用することができる。

例えば、図８に示すように、第２の実施形態として、真空チャンバー４０内で作動可能なアーム(作動部)８０をリニアアクチュエータＢで直線移動(図８では上下移動)させる構成としてもよい。このアーム８０は、図９に示すように、真空チャンバー４０内でエッチング処理される例えば基板等のワーク(図示せず)を操作するものである。前記アーム８０は、アーム本体８０ａに回動自在（開度調節自在）に設けられた一対の腕部８０ｂ,８０ｂを備え、両腕部８０ｂ,８０ｂによりワークを操作するようになっている。

ここで、第２の実施形態に係るリニアアクチュエータＢには、ピストンロッド３１の移動方向に延在して、前記ガイドロッド３８、ピストンロッド３１および取付部３１ｃを貫通する挿通通路９５が形成されている。また、ヘッドカバー８１には、第１の実施形態で説明したプローブ装着部９１が設けられておらず、前記挿通通路９５の一端は、真空チャンバー４０の外部(シリンダチューブ７１の外部)に向けて大気開放している。一方、前記挿通通路９５の他端は、前記アーム８０に臨んでおり、挿通通路９５は、真空チャンバー４０内のシール性を確保した状態で、真空チャンバー４０の外部とアーム８０とを連通している。

前記挿通通路９５には、前記アーム８０を駆動する駆動源(図示せず)から導出した制御線９６が挿入されて、該制御線９６がアーム８０のアーム本体８０ａに接続されている。具体的には、アーム８０が空気圧により駆動する空圧方式の場合、制御線９６としては、供給用および排気用の一対の空気圧チューブが挙げられる。また、アーム８０が電力により駆動する電動方式の場合、制御線９６としては、電力供給するための動力線に加えて、アーム８０を制御するための配線(例えば前記腕部８０ｂ,８０ｂの位置を検出する位置センサから導出する配線)が挙げられる。

このように、アーム８０を直線移動させるリニアアクチュエータＢとして具体化した場合にあっても、第１の実施形態と同様に、真空チャンバー４０への気体の運搬を抑制して、真空チャンバー４０内を高い真空度に保つことができる。また、リニアアクチュエータＢに挿通通路９５を設けることで、真空チャンバー４０の真空度を低下させることなく、制御線９６をアーム８０に接続することができる。

なお、前述したワークの位置を単に直線方向に移動させるだけの場合には、リニアアクチュエータＢの取付部３１ｃにアーム８０を設ける必要はない。すなわち、図１０に示すリニアアクチュエータＣように、直線移動するピストンロッド３１の取付部３１ｃでワークを押圧して、該ワークを移動させるようにしてもよい。この場合、動作部３０の端部（取付部３１ｃ、ボルト３３ａ等）は、プラズマに曝されるため、絶縁性を確保する必要がある。

そこで、リニアアクチュエータＣの動作部３０の端部には、表面酸化処理が行われている。具体的には、表面酸化処理として、アルマイト処理が実施される。これにより、動作部３０の端部がプラズマの影響を受け難くし得る。なお、リニアアクチュエータＣには、軸心部分に突出部分を有するような取付部３１ｃではなく、ピストンロッド３１の端部にフラット(平面)な取付部を形成して、該取付部でワークを移動させる構成としてもよい。

（２）リニアアクチュエータで直線移動させるものとしては、前述した弁体３３やアーム８０以外に、ゲートバルブ(図示せず)を挙げることができる。そして、このゲートバルブを、プラズマを用いた半導体製造装置のロードロックチャンバーおよびプロセスチャンバーの仕切りとして用いたり、搬送チャンバーおよびプロセスチャンバーの仕切りとして用いたりしてもよい。この場合においても、真空チャンバー４０内の真空度を確保した上で、リニアアクチュエータによりゲートバルブを直線移動させることができる。これにより、真空チャンバー４０内の真空度が低下することなく、ゲートを開閉させることが可能となる。

（３）第１の実施形態では、プラズマを使用するエッチングプロセス用の真空チャンバー４０に使用される真空制御バルブを例示してリニアアクチュエータＡを説明したが、これに限られず、一般にプラズマを使用する真空チャンバー４０に用いられる真空制御バルブに上述したリニアアクチュエータを適用することが可能である。

（４）第１の実施形態では、リニアアクチュエータＡは、作動エアで駆動力を発生させているが、電動モータを使用して駆動するような構成としてもよい。上述した構成は、広くポペット式弁体を直線移動させるリニアアクチュエータに適用することができる。リニアアクチュエータの制御装置は、電動モータへの電力供給や弁開度操作室３６への作動流体の制御（例えば電空制御弁の制御）を実行する制御部(制御部)として実装することができる。この制御部としては、ＣＰＵ、メモリ、及びコンピュータプログラム等から構成される。

なお、作動流体は、作動エアに限られず、たとえば窒素ガス等の他の種類の気体（気体あるいは液体）を使用しても良い。

（５）上記実施形態では、ヘッドカバー８１側の行程制限面８４と、動作部３０側の行程制限端部５６とによって、ピストンロッド３１に第１の摺動範囲Ｌｂが生じるような移動量(リフト量Ｌａ)に規定されている。しかしながら、例えば行程制限面８４と行程制限端部５６とを相対的に近接させて、ピストンロッド３１に第１の摺動範囲Ｌｂが生じないような構成としても良い。この場合、真空チャンバー４０と真空摺動室Ｓまたは弁開度操作室３６との何れにも臨む第２の摺動範囲Ｌｃが短くなるので、該第２の摺動範囲Ｌｃを真空摺動室Ｓの範囲内に収めることができる。

但し、前者は、分子領域の真空引きを円滑化することができるという利点を有し、後者は、作動流体の漏洩を機械的に確実に防止することができるというフェイルセーフ性を有するという利点を有している。

また、行程制限面８４の位置が相違する複数種類のヘッドカバー８１を用意し、ヘッドカバー８１を選択することで、リフト量Ｌａの制限範囲を自由に設定できるようにしてもよい。更には、行程制限面８４の位置を手動あるいは電動で調整可能な構成としても良い。

（６）上記実施形態では、円筒型部材３２として、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスを使用した。しかし、円筒型部材３２として、例えば窒化アルミニウムやチタン酸アルミニウム、あるいは窒化ホウ素やジルコニア等で構成してもよい。但し、酸化アルミニウム(アルミナ)を使用した場合には、高い剛性と絶縁性を容易に得ることができる。

（７）上記実施形態では、円筒型部材３２は、ピストンロッド３１の移動方向の略全体に亘って覆う構成としたが、円筒型部材３２は、ピストンロッド３１における真空チャンバー４０の内部と真空チャンバー４０の外部(真空摺動室Ｓまたは弁開度操作室３６)との何れにも臨む範囲(第２の摺動範囲Ｌｃ)を覆う構成であればよい。従って、ピストンロッド３１における第２の摺動範囲Ｌｃのみを円筒型部材３２が被覆する構成とすれば、円筒型部材３２のサイズが小さくなり、該円筒型部材３２の材料費を抑えることが可能となる。

上記実施形態では、移動部材として円柱状のピストンロッド３１を採用した場合を例示したが、移動部材として、断面が楕円形や多角形の柱状部材で構成してもよい。また、被覆部材としても、実施形態のような円筒形状に限定されず、移動部材の断面形状に合わせて断面が楕円形や多角形の筒部材で構成してもよい。

２３…真空引き流路、３１…ピストンロッド(移動部)、３１ａ,３１ｂ…Ｏリング(弾性封止部)、３１ｃ…取付部、３２…円筒型部材(被覆部)、３８…ガイドロッド、４０…真空チャンバー、４９…開口部、５１…ピストン、６０…摺動部(摺動封止部)、６０ｂ…摺動面、６７…Ｖパッキン(第２の摺動封止部材)、６８…封止部材(第１の摺動封止部材)、６８ａ…シールリップ(リップ)、６８ｅ…金属スプリング(付勢体)、６８ｆ…ロトバリシール(弾性体)、７０…駆動部、７１…シリンダチューブ(シリンダ)、７５…付勢バネ(付勢部)、８０…アーム(作動部)、８５…リニアベアリング(ガイド部)、９５…挿通通路、９６…制御線、Ｓ…真空摺動室。

Claims (18)

1. プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータであって、
   前記真空チャンバーに設けた開口部を介して該真空チャンバーの外部から内部に臨み、直線方向に往復移動させられる移動部と、
   前記移動部を往復移動させる駆動部と、
   前記移動部を被覆する被覆部と、
   前記開口部に設けられ、前記被覆部を摺動させつつ前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との間を封止する摺動封止部とを備え、
   前記被覆部は、前記駆動部により前記移動部が往復移動させられる際に、該移動部における前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との何れにも臨む範囲を被覆するよう構成され、
   前記被覆部の外表面は、前記移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている
   ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む側の端部に、前記被覆部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が多く構成された取付部が設けられている請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた絶縁性の焼結体を有する請求項１または２記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記焼結体は、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスから構成されている請求項３記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記移動部は、金属材料から構成されている請求項１〜４のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記移動部は、アルミニウムから構成されている請求項５記載のリニアアクチュエータ。
7. 前記取付部は、金属材料を表面酸化処理して構成されている請求項２記載のリニアアクチュエータ。
8. 前記取付部は、アルミニウムから構成されており、
   前記表面酸化処理は、アルマイト処理である請求項７記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記移動部に接続され、該移動部の軸心に沿って延在するガイドロッドと、
   前記ガイドロッドを前記移動部の移動方向に案内するガイド部とを備えている請求項１〜８のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
10. 前記取付部に取り付けられ、前記真空チャンバーの内部で作動する作動部を備えた請求項２記載のリニアアクチュエータ。
11. 前記作動部の作動を制御するための制御線を、前記真空チャンバーの外部から前記作動部の内部まで挿通させる挿通通路を備えている請求項１０記載のリニアアクチュエータ。
12. 前記被覆部は、前記移動部の移動方向に相互に離間して設けた一対の弾性封止部を介して該移動部の外表面に対し所定の隙間を空けて設けられ、
    前記一対の弾性封止部は、前記移動部の外表面に弾力的に当接して前記所定の隙間を封止している請求項１〜１１のいずれか１つに記載のリニアアクチュエータ。
13. 前記摺動封止部は、
    前記被覆部が摺動する摺動面と、
    前記移動部の移動方向に相互に離間して前記摺動面に配置され、該摺動面と被覆部との間に真空摺動室を画成する第１の摺動封止部材および第２の摺動封止部材と、
    前記真空摺動室に連通した真空引き流路とを有し、
    前記第１の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空チャンバーの内部と前記真空摺動室との間を封止し、
    前記第２の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空摺動室と、前記真空チャンバーの外部且つ前記真空摺動室の外部との間を封止し、
    前記真空摺動室の内部は、前記真空引き流路を介して真空引きされるよう構成されている請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
14. 前記第１の摺動封止部材は、
    二股に分岐したリップを有し、前記分岐したリップが前記摺動面および前記被覆部にそれぞれ当接している弾性体と、
    前記分岐したリップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体とを有する請求項１３記載のリニアアクチュエータ。
15. 請求項１３または１４に記載のリニアアクチュエータを制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバー及び前記真空摺動室の範囲内で移動させられるよう前記駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを有する真空制御装置。
16. 前記制御部は、前記コンダクタンス操作モードの開始前において、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して、該移動部において前記真空チャンバー側から前記真空摺動室よりも外側に臨む範囲を該真空摺動室内に移動させた状態で、前記真空引き流路を介して該真空摺動室内を予め設定された時間だけ真空引きさせる脱離モードを有する請求項１５記載の真空制御装置。
17. 前記駆動部は、
    前記真空チャンバーの外部に配設され、作動流体が流通するシリンダと、
    前記シリンダの内部に作動室を画成するよう配設され、該作動室内に供給された前記作動流体の圧力により該シリンダ内を移動するピストンと、
    前記ピストンを前記真空チャンバー側へ付勢する付勢部とを備え、
    前記移動部は、前記ピストンに接続されている請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のリニアアクチュエータ。
18. 請求項１５又は１６に記載の真空制御装置の制御機能を制御装置に実現させるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータプログラムは、前記コンダクタンス操作モードの制御機能を前記制御装置に実現させるプログラムを備えるコンピュータプログラム。

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