JP2558374Y2 - 真空ベントバルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、真空チャンバに設けら
れる真空ベントバルブに関し、特に真空チャンバ内の塵
の巻き上げの少ないベントを行うことができる真空ベン
トバルブに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置は、不純物をイオン化し
た後、これを磁界を用いた質量分析法により選択的に取
り出してイオンビームとし、ビーム照射対象物に照射す
ることで、ビーム照射対象物内に不純物を注入するもの
であり、半導体プロセスにおいてデバイスの特性を決定
する不純物を任意の量および深さに制御性良く注入でき
ることから、現在の集積回路の製造に重要な装置になっ
ている。

【０００３】上記イオン注入装置では、ビーム照射対象
物へのイオンビームの照射は、真空排気されたターゲッ
トチャンバにおいて行われる。通常、上記のターゲット
チャンバに隣接してエアロック室が設けられ、このエア
ロック室の室内状態を大気圧と真空とに選択的に切り換
えることにより、ターゲットチャンバを常に真空状態に
保ったまま、大気側のビーム照射対象物をターゲットチ
ャンバに搬入したり、注入処理されたビーム照射対象物
をターゲットチャンバから大気側へ取り出すことができ
るようになっている。

【０００４】図２および図３に示すように、上記エアロ
ック室５１の下部には真空ポンプ５７とつながる真空排
気バルブ５３が、また、エアロック室５１の上部には真
空ベントバルブ５２がそれぞれ設けられている。

【０００５】上記真空ベントバルブ５２は、エアロック
室５１の開口部５１ａを塞ぐ弁体５４と、この弁体５４
を上下方向に駆動する駆動シリンダ５５とから成り、図
２は弁体５４の駆動軸のシールがベローズタイプのもの
であり、図３は軸シールタイプのものである。上記弁体
５４は、駆動シリンダ５５に駆動されて上下することに
より、エアロック室５１の開口部５１ａの開閉を行うよ
うになっており、弁体５４が上方に変位すれば、ベント
ガス流通路５６から窒素ガス等のベントガスが開口部５
１ａからエアロック室５１内に流入するようになってい
る。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】ところで、ビーム照射
対象物がエアロック室５１に搬入出される際、ビーム照
射対象物の表面に塗布されているレジストが擦れて剥離
したり、あるいは外部から塵が侵入することもあり、通
常、エアロック室５１の内底面には微細な塵が存在して
いる。

【０００７】真空ベントバルブ５２が開放された直後
は、ベントガス流通路５６側とエアロック室５１側との
圧力差が最も大きいため、ベントガスはエアロック室５
１内に急激に流入しようとする。この場合、上記従来の
構成では、比較的大きな口径の開口部５１ａから、一気
にベントガスがエアロック室５１内に流入する局部ベン
トになるため、エアロック室５１の内底面の塵が勢いよ
く舞い上がり、これがビーム照射対象物の表面に付着す
ることがあり、以下のような不都合が生じる。

【０００８】即ち、注入処理前のビーム照射対象物の表
面に塵が付着した場合、イオン注入中において、付着し
た塵によりイオンビームが遮られ、イオン注入されない
領域が生じ、処理面内でデバイス特性にばらつきが生じ
る。また、注入処理後のビーム照射対象物の表面に塵が
付着した場合、後工程において支障を来すことになり、
歩留りが低下する。

【０００９】本考案は上記に鑑みなされたものであり、
その目的は、真空チャンバ内の塵の巻き上げの少ないベ
ントが可能な真空ベントバルブを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案の真空ベントバル
ブは、上記の課題を解決するために、真空チャンバに設
けられる真空ベントバルブにおいて、以下の手段を講じ
ている。

【００１１】即ち、軸心方向に移動可能に設けられ、軸
心にベントガスが通るベントガス流通路が形成されてい
る棒状の弁体と、上記弁体を軸心方向に駆動する駆動手
段と、上記弁体の軸端に設けられ、テーパ状に拡がるス
カート部と、上記スカート部と嵌合するテーパ部を有す
る弁座とを備え、上記テーパ部には真空チャンバへと貫
通する複数の貫通孔が穿設されている。

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、棒状の弁体は駆動手段に
駆動されて軸心方向に移動し、弁体の軸端が弁座から離
れた状態のとき、バルブが開いた状態となる。そして、
上記弁体の軸端にはテーパ状に拡がるスカート部が設け
られ、且つ、上記弁座にはスカート部と嵌合するテーパ
部が形成されており、軸端が弁座から離れることによ
り、スカート部とテーパ部との間に隙間ができる。した
がって、弁体の軸端が弁座から離れてバルブが開放され
たとき、ベントガスは、弁体の軸心に形成されているベ
ントガス流通路を通って弁体の端部から吐出された後、
上記したスカート部とテーパ部との間に形成された隙間
に案内されて放射状に拡散しながら、テーパ部に穿設さ
れた複数の貫通孔から層流となって真空チャンバに吐出
される。

【００１３】ところで、真空ベントバルブが開放された
直後というのは、ベントガス流通路側と真空チャンバ側
との圧力差が最も大きいため、ベントガスは真空チャン
バ内に急激に流入しようとするが、上記の構成の真空ベ
ントバルブによるベントは、従来のように１つの開口部
から一気にベントガスが真空チャンバ内に吐出される局
部ベントではなく、ベントガスが放射状に拡散しながら
複数の貫通孔から層流となって吐出される大面積の層流
ベントであり、真空ベント時間の短縮を図れると共に、
真空チャンバ内に存在する塵の巻き上げを少なくするこ
とができる。

【００１４】

【実施例】本考案の一実施例について図１に基づいて説
明すれば、以下の通りである。

【００１５】本実施例の真空ベントバルブは、イオン注
入装置のエンドステーション部に設けられているエアロ
ック室（真空チャンバ）に具備されているものである。

【００１６】上記イオン注入装置のエンドステーション
部は、ウェハ等のビーム照射対象物を保持し、実際にイ
オン注入処理を行うところであり、ビーム照射対象物
は、真空状態に保たれているターゲットチャンバ内にセ
ットされて、イオンビームの照射を受ける。上記エアロ
ック室は、上記ターゲットチャンバに隣接して設けら
れ、ビーム照射対象物のターゲットチャンバへの搬入出
は、このエアロック室を介して行われるようになってい
る。

【００１７】図１に示すように、上記エアロック室２の
下部には、エアロック室２の粗引きを行う真空ポンプ７
とつながる真空排気バルブ３が設けられており、エアロ
ック室２は下方から真空排気されるようになっている。

【００１８】また、エアロック室２の上部には、上記真
空ベントバルブ１が取り付けられている。この真空ベン
トバルブ１は、基本的には弁体９と、弁体９を駆動する
駆動手段としての駆動シリンダ８と、弁座１０と、真空
緩衝室１１とから構成されている。

【００１９】上記駆動シリンダ８は、空気圧により可動
部８ａがシリンダ８ｂ内を上下移動するようになってお
り、下部には空気出入口１２が、上部には空気出入口１
３が設けられている。

【００２０】上記弁体９は棒状であり、上下の軸受１７
・１８により上下方向に移動可能に支持されている。こ
の弁体９は、上記可動部８ａとはナット２０によって締
結されて一体になっており、可動部８ａの動作に伴って
上下移動する。また、上記弁体９の内部には、窒素ガス
等のベントガス流通路９ａが形成されており、弁体９の
軸端には、テーパ状に下方へ拡がるスカート部１５が設
けられている。そして、上記スカート部１５には、内周
から外周へと貫通する複数の貫通孔１５ａ…が穿設され
ている。

【００２１】上記弁座１０は、その上部に上記弁体９の
ベントガス流通路９ａの開口端を塞ぐフラット面部１０
ａを有している。上記弁体９におけるベントガス流通路
９ａの開口端の周囲には、Ｏリング１４が取り付けられ
ており、弁体９と弁座１０との間が真空シールされるよ
うになっている。

【００２２】また、上記弁座１０は、上記スカート部１
５と嵌合するテーパ部１０ｂを有しており、弁体９が上
方に変位して弁座１０から離れたとき、スカート部１５
とテーパ部１０ｂとの間に形成される隙間に案内され
て、ベントガスが放射状に外側へと拡がって行くように
なっている。

【００２３】また、上記弁座１０のテーパ部１０ｂに
は、エアロック室２へと貫通する複数の貫通孔１６…が
穿設されている。上記貫通孔１６…は、フラット面部１
０ａの近傍よりもテーパ部１０ｂの裾部分の方が（中心
部から離れている方が）孔径が大きくなるように形成さ
れている。

【００２４】上記真空緩衝室１１は、エアロック室２の
上方において、上記弁体９のスカート部１５を覆うよう
にして設けられており、真空緩衝室１１とエアロック室
２とは、上記の弁座１０に形成されている貫通孔１６…
を介して連通している。また、真空緩衝室１１内の弁体
９は、伸縮自在のベローズ１９により真空シールされて
いる。

【００２５】上記の構成において、真空ベントバルブ１
を開いてエアロック室２をベントする場合、先ず、図示
しないエアポンプによって、駆動シリンダ８の空気出入
口１３からシリンダ８ｂ内に空気が入れられることにな
る。これにより、可動部８ａが上方に移動し、可動部８
ａと一体になった弁体９が弁座１０から離れる。

【００２６】これにより、ベントガスは、弁体９の内部
のベントガス流通路９ａを通って弁体９の端部から吐出
される。そして、吐出されたベントガスは、弁体９のス
カート部１５と弁座１０のテーパ部１０ｂとの間に形成
された隙間に案内されて放射状に拡散しながら、弁座１
０に形成された複数の貫通孔１６…を通ってエアロック
室２に流入すると共に、スカート部１５に形成された複
数の貫通孔１５ａ…を通って真空緩衝室１１に流入す
る。

【００２７】ところで、真空ベントバルブ１が開放され
た直後は、ベントガス流通路９ａ側とエアロック室２側
との圧力差が最も大きいため、ベントガスはエアロック
室２内に急激に流入しようとするが、本実施例では、従
来のようにある１つの開口部から一気にベントガスが吐
出されるのではなく、上記のように、ベントガスは放射
状に拡散しながら弁座１０の複数の貫通孔１６…から層
流となって吐出されるので、エアロック室２の内底面部
に存在する塵の巻き上げを少なくすることができる。

【００２８】また、本実施例においては、真空ベントバ
ルブ１が開かれた直後、弁体９の端部から吐出されたベ
ントガスは、エアロック室２と真空緩衝室１１とに分散
されるので、エアロック室２に流入するベントガスの流
量が少なくなり、ベント開始直後のスローベントが実現
され、この点からもエアロック室２内の塵の巻き上げが
少なくなる。

【００２９】上記の結果、エアロック室２をベントした
際にビーム照射対象物に塵が付着するという不都合が従
来よりも少なくなり、デバイスの歩留りおよび信頼性が
向上する。

【００３０】また、本実施例の真空ベントバルブ１によ
るベントは、従来のような局部ベントではなく、複数の
貫通孔から層流となって吐出される大面積の層流ベント
であり、従来に比べて真空ベント時間の短縮を図ること
ができ、この結果、イオン注入装置の時間当たりの処理
能力が向上する。

【００３１】また、スカート部１５、および弁座１０の
テーパ部１０ｂの形状を変更する（例えば、テーパの傾
斜を緩やかにしてより外側への拡がりをもたせる）こと
により、より大面積の層流ベントが可能である。

【００３２】尚、駆動シリンダ８による弁体９の引上げ
スピードを、図示しない制御装置により制御することに
より、吐出されるベントガスの流量を、ベント開始直後
は少なく、時間の経過と共に徐々に多くすることもでき
る。

【００３３】ところで、真空ベントバルブ１が開かれた
直後、ベントガスの吐出圧はフラット面部１０ａの近傍
において最も高くなる。しかし、その後、ベントガスは
放射状に拡散されるので、テーパ部１０ｂの裾部分で
は、フラット面部１０ａの近傍ほどベントガスの吐出圧
は高くない。そこで、本実施例では、上記ベントガスの
吐出圧に応じて、弁座１０に形成されている貫通孔１６
…の孔径を変えており（テーパ部１０ｂの裾部分の孔径
を他よりも大きくしている）、ベント効率が良くなって
いる。

【００３４】また、テーパ部１０ｂの裾部分の貫通孔１
６…の孔径が大きいので、真空ポンプ７により粗引きが
行われる際にも、真空緩衝室１１の真空排気スピードが
遅くなることもない。

【００３５】尚、本実施例の真空ベントバルブ１は、イ
オン注入装置のエアロック室に用いられるものである
が、これに限定されるのではなく、スローベントを必要
とする他の真空チャンバにも適応される。

【００３６】

【考案の効果】本考案の真空ベントバルブは、以上のよ
うに、軸心方向に移動可能に設けられ、軸心にベントガ
スが通るベントガス流通路が形成されている棒状の弁体
と、上記弁体を軸心方向に駆動する駆動手段と、上記弁
体の軸端に設けられ、テーパ状に拡がるスカート部と、
上記スカート部と嵌合するテーパ部を有する弁座とを備
え、上記テーパ部には真空チャンバへと貫通する複数の
貫通孔が穿設されている構成である。

【００３７】それゆえ、弁体の軸端が弁座から離れてバ
ルブが開かれた直後、ベントガスは、弁体の軸心に形成
されているベントガス流通路を通って弁体の端部から吐
出された後、スカート部とテーパ部との間に形成された
隙間に案内されて放射状に拡散しながら、テーパ部に穿
設された複数の貫通孔から層流となって真空チャンバ内
に吐出される。即ち、本考案の真空ベントバルブによる
ベントは、従来のように１つの開口部から一気にベント
ガスが真空チャンバ内に吐出される局部ベントではな
く、ベントガスが放射状に拡散しながら複数の貫通孔か
ら層流となって吐出される大面積の層流ベントとなり、
真空ベント時間の短縮を図れると共に、真空チャンバ内
に存在する塵の巻き上げを少なくすることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すものであり、エアロッ
ク室に設けられた真空ベントバルブの概略の縦断面図で
ある。

【図２】従来例を示すものであり、エアロック室に設け
られた真空ベントバルブの概略の縦断面図である。

【図３】従来例を示すものであり、エアロック室に設け
られた真空ベントバルブの概略の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 真空ベントバルブ ２ エアロック室（真空チャンバ） ８ 駆動シリンダ（駆動手段） ９ 弁体 ９ａ ベントガス流通路 １０ 弁座 １０ｂ テーパ部 １１ 真空緩衝室 １５ スカート部 １６ 貫通孔

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空チャンバに設けられる真空ベントバル
   ブにおいて、 軸心方向に移動可能に設けられ、軸心にベントガスが通
   るベントガス流通路が形成されている棒状の弁体と、上
   記弁体を軸心方向に駆動する駆動手段と、上記弁体の軸
   端に設けられ、テーパ状に拡がるスカート部と、上記ス
   カート部と嵌合するテーパ部を有する弁座とを備え、上
   記テーパ部には真空チャンバへと貫通する複数の貫通孔
   が穿設されていることを特徴とする真空ベントバルブ。