JP2019086093A - リリーフバルブ及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空領域下で基板に対して処理を行い、処理容器内にて処理領域と他の領域とが区画部材を介して互いに区画される装置において、両領域の間で圧力変動があっても瞬時に圧力差が設定範囲に収めるリリーフバルブ構造を提供する。【解決手段】処理領域Ｓ１とヒータ領域Ｓ２とを連通するための連通口４２の口縁部にその上側における周縁部が押し付けられる環状の第１の弁体５１と、第１の弁体５１の開口部５１ａの口縁部における上面側に当該開口部５１ａを塞ぐように押し付けられる第２の弁体５３と、第１の弁体５１を連通口４２の口縁部に押し付けるための圧縮ばねからなる第１のばね５２と、第２の弁体５３を前記開口部５１ａの口縁部に押し付けるための引っ張りばねからなる第２のばね５４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、リリーフバルブに関し、更にはリリーフバルブを適用した、真空雰囲気で基板を処理する基板処理装置に関する。

半導体装置の製造工程に用いられる成膜装置の一つとして、複数枚の基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）を公転させながら成膜を行う、セミバッチ式などと呼ばれている装置が知られている。この成膜装置は、処理容器内に設けられる回転テーブルに複数枚のウエハが周方向に載置され、当該回転テーブルの回転によってウエハが公転しながら真空雰囲気下で成膜がおこなわれる。回転テーブルの下方側には、例えばカーボンワイヤヒータからなる加熱機構が配置され、加熱機構が配置される領域と回転テーブルが回転する処理領域との間は、石英板により気密に区画されている。成膜プロセスとしては、基板が原料ガスの供給領域と、原料ガスと反応する反応ガスの供給領域とを交互に繰り返し通過することによりいわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などと呼ばれている手法が実施される

加熱機構が配置される領域には不活性ガスが供給され、当該領域の圧力と処理領域の圧力との圧力差を、石英板が破損しない大きさとなるように調整されている。しかしながら処理容器内にて急激な圧力変動が起こったときには、前記圧力差が大きくなり、石英板が破損する懸念がある。セミバッチ方式の成膜装置は、処理容器内の面積が広いことから、石英板も大型化し、このため前記圧力差が例えば１３３．３〜１６６．６Ｐａ程度であっても破損する場合がある。
特許文献１には、加熱機構が配置される領域と、基板が載置される空間を真空排気するための排気管と、の間を配管で接続して当該配管にバルブを設け、当該領域の圧力を検出する圧力計及び排気管内の圧力を検出する圧力計を設け、各圧力計の圧力検出値の差に応じてバルブを開閉する技術が記載されている。

特許文献１の技術によれば、加熱機構が配置される領域と処理領域との圧力差は設定値内に収まるが、差圧が発生した時点からバルブが開いて、排気管と加熱機構が配置される領域とが連通するまでに時間遅れが生じる。このため、瞬間的な差圧変動に追従できないため、マージンを見て石英板の厚さを大きくして強度に余裕を持たせる必要がある。
また接続用の配管、当該配管を加熱する配管ヒータ、バルブ、圧力計、圧力制御を行うための制御基板などが必要になるので、製造コストの低廉化を阻む要因の一つになるし、構造が複雑化し、構造部分の配置スペースを必要とする。

特許文献２には、処理容器内と操作空間との間に蓋体が介在し、蓋体内には、処理容器内を真空領域にするための流路に設けられた真空保持用弁機構と、処理容器内を加圧領域にするための流路に設けられた加圧保持用弁機構と、を設けた構成が記載されている。真空保持用弁機構及び加圧保持用弁機構は、各々ダイアフラムとばねとを組み合わせて構成され、真空保持用弁機構は真空−大気圧間の圧力差（約１．０３３ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）を用いて、また加圧保持用弁機構は、加圧−大気圧間の圧力差（約１００Ｔｏｒｒ程度）を用いて夫々開閉動作を行う。特許文献２の弁機構は、本発明の構成とは異なる。

特開２０１２−８９５６１号公報（段落００４９）号公報 特開２００４−２１４６４０号公報（段落００２８、００２９、００３５）

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、真空領域下で基板に対して処理を行い、処理容器内にて処理領域と他の領域とが区画部材を介して互に区画される装置において、両領域の間で圧力変動があっても瞬時に圧力差が設定範囲に収まることができる技術を提供することにある。また他の目的は、第１の領域と第２の領域との間で圧力変動があっても瞬時に圧力差が設定範囲に収まり、構造が簡素なリリーフバルブを提供することにある。

本発明は、第１の領域と第２の領域とが互いに連通する連通口に設けられ、第１の領域及び第２の領域の間の圧力差が所定値を越えたときに、圧力差が所定範囲内に収まるように動作するリリーフバルブであって、
前記連通口の口縁部に、その一面側における周縁部が押し付けられる環状の第１の弁体と、
前記第１の弁体の開口部の口縁部における前記一面側に当該開口部を塞ぐように押し付けられる第２の弁体と、
前記第１の弁体を前記連通口の口縁部に押し付けるための圧縮ばねまたは引っ張りばねからなる第１のばねと、
前記第２の弁体を前記開口部の口縁部に押し付けるための圧縮ばねまたは引っ張りばねからなる第２のばねと、を備え、
第１の領域と第２の領域との圧力差に応じて、前記第２の弁体により前記第１の弁体の開口部を塞いだ状態で、第１の弁体が前記第１のばねの復元力に抗して前記連通口の口縁部から離れて当該連通口を開く状態と、前記第１の弁体が前記連通口の口縁部に押し付けられた状態で、第２の弁体が前記第２のばねの復元力に抗して前記開口部の口縁部から離れて当該開口部を開く状態と、の一方が形成されることにより、第１の領域と第２の領域とが互いに連通することを特徴とする。

他の発明は、基板を真空領域内で処理するための処理容器と、
基板が載置される空間を真空排気するために処理容器内に開口する排気口と、
前記処理容器内に設けられ、基板を処理する処理領域である第１の領域と当該第１の領域に隣接する第２の領域とを区画する区画部材と、
前記第１の領域と第２の領域との間に設けられた本発明のリリーフバルブと、を備えたことを特徴とする基板処理装置。

本発明は、第１の領域と第２の領域とが互いに連通する連通口に設けられるリリーフバルブにおいて、環状の第１の弁体と、第１の弁体の開口部を塞ぐように押し付けられる第２の弁体とを用い、両領域の差圧が所定値以下であれば、第１の弁体が第２の弁体と一体になった状態で連通口を塞ぐように構成している。そして前記差圧が所定値を越えたときには、第１の領域及び第２の領域の間の大小関係に応じて、第１の弁体が第２の弁体と一体になった状態で連通口を開く状態、または第１の弁体が第２の弁体から離れた状態のいずれかが形成される。これらの状態は、第１の弁体及び第２の弁体に引っ張りばね及び圧縮ばねのいずれかを組み合わせることにより形成できる。
従って一方向用のリリーフバルブと反対方向用のリリーフバルブとを別々に設けることなく、双方向のリリーフ機能を共通のバルブに持たせていることから、双方向のリリーフ機能を簡素化した構造により達成できる。

また真空領域下で基板に対して処理を行い、処理容器内にて処理領域と他の領域とが区画部材を介して互に区画される装置において、上述のリリーフバルブを適用することにより、両領域の間で圧力変動があっても瞬時に圧力差が設定範囲に収まる。従って区画部材の強度としてマージンを少なく見積もることができ、また圧力計などが不要になるなど、構造が簡素化できる。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦断側面図である。 前記基板処理装置の横断平面図である。 前記基板処理装置に設けられた本発明のリリーフバルブを示す断面図である。 リリーフバルブの第１の弁体、第１のばね、第２の弁体、第２のばねを示す斜視図である。 リリーフバルブの動作を示す説明図である。 リリーフバルブの動作を示す説明図である。 リリーフバルブの他の例を示す断面図である。 リリーフバルブの他の適用例を示す断面図である。 図８に示したリリーフバルブの動作を示す説明図である。 図８に示したリリーフバルブユニット、及び図８以外の他のリリーフバルブユニットの各々の外観を示す外観図である。 リリーフバルブの更に他の例を示す断面図である。 リリーフバルブの更にまた他の例を示す断面図である。

図１及び図２は、本発明のリリーフバルブを適用した真空処理装置の実施形態を示す図である。真空処理装置は、原料ガス及び反応ガスを交互にウエハＷに供給して成膜を行う、いわゆるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法を利用した成膜装置であり、真空処理装置の概要は次の通りである。
ａ）処理容器１内に設けた回転テーブル２に複数枚の基板であるウエハＷを載置し、回転テーブル２の回転によりウエハＷを、原料ガス領域、反応ガス領域に交互に繰り返し通過させて成膜処理を行う。
ｂ）回転テーブル２の下方側に加熱機構３が設けられ、回転テーブル２が配置される処理領域Ｓ１と加熱機構３が配置される領域Ｓ２とを区画するために、回転テーブル２と加熱機構３との間に石英板４が設けられている。
ｃ）加熱機構３が配置される領域Ｓ２にはパージガスが供給され、当該領域Ｓ２と処理領域Ｓ１との間の圧力差を所定範囲内に抑えるために、石英板４に本発明のリリーフバルブ５が設けられる。

続いて真空処理装置の詳細について説明する。処理容器１は、概ね扁平な円筒状に形成された、例えばアルミニウムからなる真空容器として構成されている。回転テーブル２には、複数枚例えば５枚のウエハＷが周方向に載置できるように、ウエハＷよりも若干サイズが大きい凹部からなる載置部２１が周方向に沿って等間隔に形成されている。
処理容器１の中央部には回転支持部２２が設けられ、回転テーブル２は回転支持部２２にその中心部が支持されている。回転支持部２２は、モータを含む回転機構２３により鉛直軸周りに回転できるように構成され、従って回転テーブル２は水平に回転してウエハＷを公転させる。

加熱機構３が配置される領域Ｓ２をヒータ領域Ｓ２と呼ぶことにすると、ヒータ領域Ｓ２は、処理容器１の底面部において、前記載置部２１の通過領域に対応する領域に形成された環状の凹部により構成されている。加熱機構３は、例えば処理容器１の周方向に沿って例えば同心円状に設けられるカーボンワイヤヒータにより構成される。
ヒータ領域Ｓ２の下面の例えば２カ所には、例えば窒素ガスである不活性ガスを用いたパージガスが外部から供給されるパージガス供給路３１の下流端が開口している。

石英板４は環状に形成され、ヒータ領域Ｓ２を覆うように処理容器１の底面部の上に配置されると共に周縁は処理容器１の内周壁に当接している。石英板４は、処理領域Ｓ１及びヒータ領域Ｓ２を区画する区画部材に相当し、例えば１０ｍｍの厚さに作られている。ヒータ領域Ｓ２は、例えば局所的に石英板４との間にわずかな隙間が形成されていて、パージガス供給路３１から供給されるパージガスが処理領域Ｓ１側に流れるように所定の圧力（真空度）に維持されている。
処理容器１内には、処理容器１の内周面及び天井面を覆うように例えば石英からなるカバー部材（インナープレート）４１が設けられている。カバー部材４１は、処理ガスにより処理容器１が腐食することを防止するために用いられている。区画部材及びカバー部材４１の材質は、石英に限られるものではなく、処理ガスに対して耐食性がある材料であればよい。

図２に示すように処理容器１内には、原料ガス吸着領域Ｐ１、分離領域Ｐ２、反応領域Ｐ３、分離領域Ｐ４がこの順に時計回りに割り当てられている。
原料ガス吸着領域Ｐ１には、処理容器１の径方向に伸びる原料ガスノズル１１が処理容器１の周壁に固定されている。原料ガスノズル１１は、下側に原料ガスを吐出するように長さ方向に複数のガス吐出孔１１ａが配列されており、ガス吐出孔の配列領域は、ウエハＷの通過領域に対向している。原料ガスノズル１１の基端側は処理容器１の周壁内を介して外部のガス供給管に接続され、ガス供給管はバルブなどのガス供給制御機器を介して原料ガス供給源１１１に接続されている。
なお、図１においては、装置構成の理解を容易にするために、原料ガスノズル１１を後述の排気口１５に対して平面的に重ねた状態で記載している。

分離領域Ｐ２には、処理容器１の中央部から外周側に向かうにつれて横幅が徐々に広がる扇型のプレートからなる分離板１２が処理容器１の天井面と回転テーブル２との間に配置されている。分離板１２の下面側には、長さ方向に分離ガス吐出孔が配列された分離ガスノズル１３が原料ガスノズル１１と同様に設けられている。図２において、１３１は、分離ガス供給源である。分離板１２の下面の高さは、原料ガス吸着領域Ｐ１及び反応領域Ｐ３におけるカバー部材４１の上面よりも低くなっており、窒素ガスなどの不活性ガスからなる分離ガスを分離板１２の下面側に供給することにより、原料ガスと反応ガスとの混合を抑えている。

反応領域Ｐ３には、長さ方向に反応ガス吐出孔が配列された反応ガスノズル１４が原料ガスノズル１１と同様に設けられている。反応ガスノズル１４の基端側は、ガス供給制御機器を介して反応ガス供給源１４１に接続されている。
分離領域Ｐ４は、原料ガス吸着領域Ｐ１と反応領域Ｐ３との間に位置し、分離領域Ｐ２と同様に構成されている。
ウエハＷに成膜される膜種の一例がシリコン酸化膜であるとすると、原料ガスは、シリコン原料である例えばビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガスが用いられ、反応ガスは、ＢＴＢＡＳと反応して酸化シリコンを生成する例えばオゾンガスが用いられる。
反応領域Ｐ３の上方側には、反応ガスが活性化されるようにプラズマ生成機構を設けるようにしてもよい。
ウエハＷに対する成膜処理は、回転テーブル２の上面側で行われるが、本明細書では、石英板４により区画される「ヒータ領域」という用語に対応させて、石英板４及びカバー部材４１により囲まれている領域、即ち排気口１５により真空排気されて圧力がコントロールされる領域を、便宜上「処理領域」と呼んでいる。

処理容器１の天井部における中央部には、カバー部材４１の中央部と回転支持部２２との間にパージガスを供給するパージガス供給路３２が形成されている。このパージガスは、カバー部材４１の中央部と回転支持部２２との間を介して原料ガスと反応ガスとが混合されることを抑えている。
処理容器１の底面部におけるヒータ領域Ｓ２の外側には、排気口１５が開口している。排気口１５は、石英板４及び前記底面部に開口を形成し、開口内に排気スリーブを嵌入することにより形成されている。排気口１５は、排気管１６を含む排気路を介して真空排気機構１７に接続されている。排気管１６には図示していないが、処理領域Ｓ１の圧力を調整するために圧力調整部が設けられている。
この例では排気口１５は、原料ガス吸着領域Ｐ１において分離領域Ｐ２に寄った位置と、反応領域Ｐ３において分離領域Ｐ４に寄った位置と、の２カ所に形成されている。

また処理容器１の周面部において、反応領域Ｐ３に臨む部位には、外部のウエハ搬送機構によりウエハＷを処理容器１内に搬入出するための搬送口２４が設けられている。２５は搬送口２４を開閉するゲートバルブである。処理容器１においる搬送口２４に臨む領域の下方側には、ウエハＷの受け渡し時における回転テーブル２の静止位置に対応した位置に、ウエハＷを支持するための３本の昇降ピン（図示せず）が設けられている。これら昇降ピンが処理容器１の下方側からヒータ領域Ｓ２、石英板４及び回転テーブル２の載置部２１を突き抜けて、基板搬送機構との協働作用によりウエハＷが基板搬送機構から載置部２１に受け渡される。
ヒータ領域Ｓ２内には、昇降ピンが挿入される石英製のスリーブが設けられ、ヒータ領域Ｓ２と昇降ピンの移動領域とは気密に区画されている。

次に本発明のリリーフバルブ５について説明する。図１ではリリーフバルブ５を点線のハッチングで示しており、図３では、リリーフバルブ５の詳細構造を示している。加熱機構３よりも処理容器１の外周側に外れた位置において、石英板４に、処理領域Ｓ１とヒータ領域Ｓ２とを連通する円形状の連通口４２が形成されている。４４は、シール材であるＯリングである。

リリーフバルブ５は、図３及び図４（ａ）に示すように環状の第１の弁体５１を備えており、第１の弁体５１は、下端がヒータ領域Ｓ２の底面に接触する圧縮ばねからなる第１のばね５２により、連通口４２の口縁部の下面にその上面が押し付けられている。
またリリーフバルブ５は、図３及び図４（ｂ）に示すように第１の弁体５１の開口部５１ａよりも径の大きい円形の第２の弁体５３を備えており、第２の弁体５３は、下端がヒータ領域Ｓ２の底面に接触する引っ張りばねからなる第２のばね５４により、第１の弁体５１の開口部５１ａの口縁部における上面にその下面が押し付けられている。
第１のばねは５２はコイル状に形成され、第２のばね５４は、第１のばね５２であるコイルの中に位置している。

リリーフバルブ５は次のように動作する。先ずヒータ領域Ｓ２の圧力が処理領域Ｓ１の圧力よりも設定圧力差以上高くなったときには、図５に示すように第２のばね５４（引っ張りばね）の復元力に抗して第２の弁体５３が押し上げられる。これにより連通口４２が開いてヒータ領域Ｓ２と処理領域Ｓ１とが連通し、ヒータ領域Ｓ２内の不活性ガスが処理領域Ｓ１内に流入してヒータ領域Ｓ２と処理領域Ｓ１との圧力差が小さくなる。この圧力差が設定圧力差よりも小さくなると、第２のばね５４の復元力により第２の弁体５３が押し下げられて第１の弁体５１の開口部５１ａを閉じる。このためヒータ領域Ｓ２と処理領域Ｓ１との連通が遮断される。

一方、処理領域Ｓ１の圧力がヒータ領域Ｓ２の圧力よりも設定圧力差以上高くなったときには、図６に示すように第１のばね５２（圧縮ばね）の復元力に抗して第１の弁体５１が押し下げられる。第２の弁体５３は、第２のばね５４により押し下げられる方向に付勢されていることから、第１の弁体５１に圧接された状態で押し下げられる。これにより連通口４２が開いて処理領域Ｓ１とヒータ領域Ｓ２とが連通し、処理領域Ｓ１内のガスがヒータ領域Ｓ２内に流入して領域Ｓ１、Ｓ２間の圧力差が小さくなる。この圧力差が設定圧力差よりも小さくなると、第１のばね５２の復元力により第１の弁体５１が押し上げられて連通口４２を閉じる。このため処理領域Ｓ１とヒータ領域Ｓ２の連通が遮断される。
設定圧力差は、例えば６６．６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）に設定され、この圧力差によりリリーフバルブ５の開閉が行われるように、第１のばね５２及び第２のばね５３のばね定数が設定される。

図１に示すように基板処理装置には、コンピュータからなる制御部１０が設けられており、制御部１０にはプログラムが格納されている。このプログラムについては、成膜装置の各部に制御信号を送信して各部の動作を制御し、後述の処理が実行されるようにステップ群が組まれている。このプログラムは、ハードディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、制御部１０にインストールされる。

次に上述の実施形態の作用について説明する。ゲートバルブ２５が開かれた後、外部の基板搬送機構によって５枚のウエハＷが回転テーブル２の各載置部（凹部）２１に既述のようにして順次受け渡される。次いで処理容器１の搬送口２４をゲートバルブ２５により閉じる。載置部２１に載置されたウエハＷは、加熱機構３によって例えば３００〜３５０℃に加熱される。そして排気口１５からの排気によって、処理容器１内が例えば２ｔｏｒｒ（２６６．６Ｐａ）の圧力に設定されると共に、回転テーブル２が時計回りに所定の回転数で回転する。

これによりウエハＷは、原料ガス吸着領域Ｐ１、分離領域Ｐ２、反応領域Ｐ３、分離領域Ｐ４を順番に通過し、原料ガス吸着領域Ｐ１における原料ガス例えばＢＴＢＡＳの吸着と、反応領域Ｐ３における反応生成物の生成と、が繰り返し行われる。この例では、反応領域Ｐ３では、ウエハＷに吸着されたＢＴＢＡＳと反応ガスノズル１４から供給されたオゾンガスとが反応して酸化シリコンの分子層が生成され、この分子層が順次積層されていく。
分離領域Ｐ２、Ｐ４では分離ガスである窒素ガスが供給され、扇型の分離板１２の周方向両側から分離ガスが流出することにより、原料ガスと反応ガスとの混合が抑えられている。

また既述のようにヒータ領域Ｓ２にはパージガスが供給され、このパージガスは図示しない隙間を介して処理領域Ｓ１に流出し、処理領域Ｓ１とヒータ領域Ｓ２とは同じ圧力になっている。ここで例えばガス供給系のトラブルあるいは排気管１６に設けられたバタフライバルブなどの圧力調整部の不具合が発生し、処理領域Ｓ１の圧力に対してヒータ領域Ｓ２の圧力が高くなってその圧力差が急激に大きくなろうとしたとする。この場合には、圧力差がリリーフバルブ５の設定圧力差例えば６６．６Ｐａになったときに、既述したように（図５参照）第２の弁体５３が押し上げられ、これにより連通口４２が開いてヒータ領域Ｓ２から処理領域Ｓ１にガスが流入し、両領域Ｓ１、Ｓ２の圧力が揃えられる。
逆に、ヒータ領域Ｓ２の圧力に対して処理領域Ｓ１の圧力が高くなってその圧力差が急激に大きくなろうとしたとする。この場合には、既述したように（図６参照）第２の弁体５３が第１の弁体５１に押し付けられたまま、第１の弁体５１が押し下げられ、これにより連通口４２が開いて処理領域Ｓ１からヒータ領域Ｓ２にガスが流入し、両領域Ｓ１、Ｓ２の圧力が揃えられる。

上述実施形態によれば、処理領域Ｓ１及びヒータ領域Ｓ２の間を石英板４により区画される構造において、リリーフバルブ５を設けているため、いずれかの領域Ｓ１、Ｓ２に急激な圧力変動が起こっても、リリーフバルブ５が瞬時に開くため、領両領域Ｓ１、Ｓ２間に大きな圧力差が生じない。このため石英板４には大きな圧力が加わらないことから、石英板４の破損が回避できる。石英板４としては大面積のものが用いられ、小さな圧力差により破損されやすいことから、本実施形態の構造は有効である。別の見方をすれば、石英板４としてリリーフバルブ５が動作する設定圧力差に耐えられるだけの強度のものを使用できるので、強度についておおきなマージンを見積もる必要がなくなる。

そして環状の第１の弁体５１と、第１の弁体５１の開口部を塞ぐように押し付けられる第２の弁体５３とを、圧縮ばね（５２）及び引っ張りばね（５４）に組み合わせ、いわば双方向のリリーフバルブ５を構成している。従って、処理領域Ｓ１からヒータ領域Ｓ２にガスを流す専用の一方向のリリーフバルブとヒータ領域Ｓ２から処理領域Ｓ１にガスを流す専用の一方向のリリーフバルブとを用いる構造に比べて簡素な構造によりリリーフ機能を確保することができる。
またこのようなリリーフバルブ５を用いることにより、ヒータ領域Ｓ２と排気管１６との間をバルブを備えた配管で接続する場合に比べ、圧力ゲージなども含めて高価な部品を必要としないことから、製造価格の低廉化に寄与すると共に、装置構成の複雑化を避けることができる。
またリリーフバルブ５の第１、第２のばね５２、５４をヒータ領域Ｓ２に設けているため、処理領域Ｓ１が腐食雰囲気の場合には、第１、第２のばね５２、５４の腐食を抑えることができ、好ましい構成である。

リリーフバルブ５は、図３に示した構造に限らず、例えば図７に示した構造であってもよい。図７において６１は環状の第１の弁体、６２は引っ張りばねからなる第１のばね、６３は円形の第２の弁体、６４は圧縮ばねからなる第２のばねである。第１の弁体６１は下端がヒータ領域Ｓ２の底面に接触する引っ張りばねからなる第１のばね６２により、連通口４２の口縁部の上面にその下面が押し付けられている。第２の弁体６３は、下端がヒータ領域Ｓ２の底面に接触する圧縮ばねからなる第２のばね６４により、第１の弁体６１の開口部６１ａの口縁部における下面にその上面が押し付けられている。

図７に示した構造においては、処理領域Ｓ１の圧力がヒータ領域Ｓ２の圧力よりも設定圧力差以上に高くなったときには、第１の弁体６１が第１のばね６２の復元力に抗して持ち上げられ、連通口４２が開く。逆にヒータ領域Ｓ２の圧力よりも処理領域Ｓ１の圧力が設定圧力差以上に高くなったときには第２の弁体６３が第２のばね６４の復元力に抗して押し下げられ、連通口４２が開く。
即ち、図７の例は、図３の例における第１の弁体５１と第２の弁体５３との上下の配置を逆にすると共に、引っ張りばね及び圧縮ばねの配置を逆にして同等の機能をもたせたものである。

リリーフバルブ５は、処理領域Ｓ１と、カバー部材４１及び処理容器１の内壁の間の領域Ｓ３と、の間、例えばカバー部材４１に設けてもよい。カバー部材４１は処理容器１内にネジ等で固定せずに載置しているため、両領域Ｓ２、Ｓ３の間に大きな圧力差が生じると位置ずれを生じる懸念がある。従って両領域Ｓ２、Ｓ３の間にリリーフバルブ５を設ける構成は有効である。

リリーフバルブ５を適用できる部位の例を次のように挙げておく。
真空雰囲気を形成するための処理容器内にウエハなどの基板を載置し、加熱ランプにより基板を加熱したり、あるいは紫外線ランプにより紫外線を照射する装置が知られている。これらランプが置かれる雰囲気を真空雰囲気とし、当該雰囲気と基板が置かれる処理雰囲気との間に石英板を配置する場合、この石英板にリリーフバルブ５を設けておけば、石英板の損傷を避けることができる。
また半導体製造装置に限らず、例えば医薬品の製造工場においても適用できる。粉体材料から医薬品であるペレットを製造する工場では、粉体材料の秤量室、粉体材料の混合室、混合材料の成型室などが互いに区画されて搬送ロボットによる搬送領域に沿って配列され、搬送領域と各工程室との間には扉が設けられていると共に工程室が陽圧に設定されている。このような工場において、搬送領域と各工程室との間にリリーフバルブ５を設けておけば、両雰囲気間に給気系などに一時的なトラブルが起きて大きな気圧差が生じた場合でも、扉の開閉を支障なく行うことができる。

図８は、本発明のリリーフバルブの他の適用例を示す図であり、外観については図１０（ａ）に示してある。１００は第１の流路部材、２００は第２の流路部材である。流路部材１００、２００は、各々円筒部と角筒部とを連設した構造になっており、流路部材１００の円筒部と流路部材２００の円筒部とが積層され、互いに円筒部の中心を回転中心として回転できるように枠体３００に支持されている。流路部材１００、２００、枠体３００及びリリーフバルブはバルブユニットを構成しているが、このバルブユニットをリリーフバルブとして取り扱うこともでき、その場合にはリリーフバルブ本体と流路部材とによりリリーフバルブが構成されていることになる。

流路部材１００の円筒部の底面部には開口部１０１が形成されると共に、流路部材２００の円筒部の天井部には、開口部１０１よりも大きい開口部２０１が形成され、両開口部１０１、２０１は同心で重ね合わせられている。１０３はシール材であるＯリングであり、流路部材１００、２００同士は、Ｏリング１０３により気密を維持した状態で互いに回転できる。
開口部１０１及び開口部２０１は流路部材１００、２００内を連通する連通口に相当し、この連通口を開閉するようにリリーフバルブが設けられている。このリリーフバルブについては、図３に示したリリーフバルブに用いた符号と同じ符号を用いている。

流路部材１００の円筒部の底面部及び流路部材２００の円筒部の天井部の積層体は、図３の石英板４に相当することから、構造及び動作は、図３に示したリリーフバルブ５と同じであり、その説明については省略する。図９は図８に示したバルブユニット内のリリーフバルブ５が開いたときの動作、この例では第１の流路部材１００内の圧力が第２の流路部材２００内の圧力よりも設定圧力差を越えて高い状態となったときの動作を示している。この場合、下方側の第１の弁体５１が押し下げられたときに、第１の弁体５１の上面が第２の流路部材２００の天井部の下面よりもｄ（図９参照）の距離だけ低くなる。

従って、第１の弁体５１が連通口の口縁部から離れたときに形成される隙間が流路部材２００内におけるリリーフバルブ５から横に離れた位置から見える状態が形成される。言い換えれば、第１の弁体５１が連通口の口縁部から離れたときに第１の弁体５１の移動方向と直交する方向に第２の流路部材２００の流路が伸びていることになる。
また第２の流路部材２００内の圧力が第１の流路部材１００の圧力よりも設定圧力差を越えて第２の弁体５２が押し上げられたときにおいても、第２の弁体５３の下面が第１の流路部材１００の底面部の上面よりも高くなる。このため、第２の弁体５３が第１の弁体５１から離れたときに第２の弁体５３の移動方向と直交する方向に第１の流路部材１００の流路が伸びていることになる。
このような構造によれば、各流路部材１００、２００内の流路内を流れるガスからリリーフバルブ５を見たときに行く手を阻まれる度合いが小さいことから、言い換えればコンダクタンスを大きく取れることから、圧力差をより一層速やかに緩和することができる。

図１０（ｂ）は、第１の流路部材１００と第２の流路部材２００とが互いに９０度だけずれて配置した構造を示している。また図１０（ｃ）は、第１の流路部材１００と第２の流路部材２００とが反対方向に伸びるように配置した構造を示している。
流路部材１００、２００は、図１０の例では各々円筒部と角筒部とを連設した構造として構成されているが、円筒部と円筒部とを連接した構造としてもよいし、あるいは角筒部と角筒部とを連接した構造としてもよい。

次に本発明のリリーフバルブ５を既述の第１の流路部材１００及び第２の流路部材２００の間に介在させた構造例を取り上げて、リリーフバルブ５の他の構造例について図１１及び図１２に示しておく。
図１１に示したリリーフバルブ５は、図３に示したリリーフバルブ５において、第２の弁体５３を第１の弁体５１に押し付けるための第２のばねとして、第１の流路部材１００側に設けた圧縮ばね（符号７４で示している）を用いている。
また図１２に示したリリーフバルブ５は、図７に示したリリーフバルブ５において、第２の弁体６３を第１の弁体６１に押し付けるための第２のばねとして、第１の流路部材１００側に設けた圧縮ばね（符号８４で示している）を用いている。
図１１、図１２に示したリリーフバルブ５についても、既述のリリーフバルブ５と同様の作用効果がある。

１ 処理容器
１１ 原料ガスノズル
１２ 分離板
１３ 分離ガスノズル
１４ 反応ガスノズル
１５ 排気口
１６ 排気管
１７ 真空排気機構
２ 回転テーブル
Ｗ 半導体ウエハ
３ 加熱機構
３１、３２ パージガス供給路
４ 石英板（区画部材）
４２ 連通口
５ リリーフバルブ
５１、６１ 第１の弁体
５２、６２ 第１のばね
５３、６３ 第２の弁体
５４、６４ 第２のばね
Ｓ１ 処理領域
Ｓ２ ヒータ領域
１００ 第１の流路部材
２００ 第２の流路部材
７４、８４ 第２のばね

Claims (6)

1. 第１の領域と第２の領域とが互いに連通する連通口に設けられ、第１の領域及び第２の領域の間の圧力差が所定値を越えたときに、圧力差が所定範囲内に収まるように動作するリリーフバルブであって、
   前記連通口の口縁部に、その一面側における周縁部が押し付けられる環状の第１の弁体と、
   前記第１の弁体の開口部の口縁部における前記一面側に当該開口部を塞ぐように押し付けられる第２の弁体と、
   前記第１の弁体を前記連通口の口縁部に押し付けるための圧縮ばねまたは引っ張りばねからなる第１のばねと、
   前記第２の弁体を前記開口部の口縁部に押し付けるための圧縮ばねまたは引っ張りばねからなる第２のばねと、を備え、
   第１の領域と第２の領域との圧力差に応じて、前記第２の弁体により前記第１の弁体の開口部を塞いだ状態で、第１の弁体が前記第１のばねの復元力に抗して前記連通口の口縁部から離れて当該連通口を開く状態と、前記第１の弁体が前記連通口の口縁部に押し付けられた状態で、第２の弁体が前記第２のばねの復元力に抗して前記開口部の口縁部から離れて当該開口部を開く状態と、の一方が形成されることにより、第１の領域と第２の領域とが互いに連通することを特徴とするリリーフバルブ。
2. 前記第１の弁体が前記連通口の口縁部から離れたときに形成される隙間に臨むようにかつ第１の弁体の移動方向と直交する方向に伸びる、前記第１の領域に対応する一方側の流路と、前記第２の弁体が第１の弁体から離れるときに形成される隙間に臨むようにかつ第２の弁体の移動方向と直交する方向に伸びる、前記第２の領域に対応する他方側の流路と、を備えたことを特徴とする請求項１記載のリリーフバルブ。
3. 基板を真空領域内で処理するための処理容器と、
   基板が載置される空間を真空排気するために処理容器内に開口する排気口と、
   前記処理容器内に設けられ、基板を処理する処理領域である第１の領域と当該第１の領域に隣接する第２の領域とを区画する区画部材と、
   前記第１の領域と第２の領域との間に設けられた請求項１に記載のリリーフバルブと、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
4. 前記第２の領域は、基板を加熱する加熱機構が配置される領域であることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
5. 各々載置部に載置された複数枚の基板を公転させて処理領域を通過させるための公転機構と、
   前記処理領域に処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、を備え、
   前記第２の領域は、基板の公転軌道の下方側に前記区画部材を介して位置していることを特徴とする請求項３または４記載の基板処理装置。
6. 前記第１のばね及び第２のばねは、前記第２の領域側に配置されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれか一項に記載の基板処理装置。