JPH01268861A - 真空容器の気体導入方法およびこれを実施するための真空装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、（１）「内部雰囲気を減圧した真空容器の
内部に気体を導入して、前記内部雰囲気をその減圧状態
より増圧させる方法」に関し、また（２）「真空容器と
、真空容器の内部雰囲気を排気してこれを減圧させるた
めの、真空容器の排気口に連結された真空排気手段と、
前記内部雰囲気をその減圧状態から増圧させるために真
空容器の内部に気体を導入するための、真空容器の気体
導入口に気体通路を介して連結された気体源とを有する
真空装置」に関する。

（従来の技術） 真空容器を備えた真空装置においては、一般に、真空容
器の排気口に連結された真空ポンプまたはその組合せの
ような真空排気手段によって、真空容器の内部雰囲気が
排気されて、これが減圧状態になり、或いは十分に減圧
された内部雰囲気の中に、各種の気体が希薄な状態で送
入されて、内部雰囲気が、この送入された気体で構成さ
れる減圧状態になる。その後に、減圧状態の内部雰囲気
の中で、基体の表面処理などの処理が行なわれ、処理が
完了すると、真空容器の気体導入口に連結された気体源
（この気体源として、外気を用いることもある）から真
空容器の中に気体が導入されて、内部雰囲気が、導入気
体で構成された増圧状態になる。内部雰囲気が大気圧ま
たはその近くまで増圧されたのちに、真空容器の屏が開
かれて、処理ずみの基体が外部に取出され、或いは真空
容器と後処理容器の間のゲート弁が開かれて、処理ずみ
の基体が、後処理のために後処理容器の中に穆される。

かかる真空装置において、処理後には、真空容器の内壁
面（真空容器において、その内部雰囲気に露出する壁の
内面および容器内に配置される部材の表面）には微粒子
が付着していて、この微粒子が、気体の導入の際に、気
体によって加えられる力によって舞い上り、処理ずみの
基体に付着し、これを汚染して時にはこれを無効にする
。この欠点を除去するため、従来は、気体の尋人質量流
量（単位時間当りの容積と圧力の積で示される）を小さ
い実質上一定の値に維持して、気体を除徐に真空容器の
内部に導入させるようにし、これによって微粒子に加わ
る導入気体の力を低減させるような対策が取られていた
。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら見出された処によれば、尋人質量流量を実
質上一定に維持した場合には、内部雰囲気の圧力が極め
て低い導入の初期においては、内壁面に付着している微
粒子に極めて大きな力が加わり、従ってその舞い上がり
が菩だしく、基体が汚染されるおそれが大きい。この舞
い上りを阻止するためには、尋人質量流量を小さく押え
ることが必要になるが、尋人質量流量を小さく押えたと
すると、明らかに、内部雰囲気を増圧させるに要する時
間が長くなって、作業行程における時間的損失が大きく
なるばかりでなく、微粒子の単位時間当りの舞い上り量
は小になるけれども、舞い上りが起る時間が長くなるの
で、結局は、基体への微粒子の付着を実買上完全に阻止
することはできない。

この発明は、気体の尋人質量流量を小さな実質上一定の
値に維持するようにした従来の対策における上述したよ
うな欠点を除去することを、その主な課題とする。

（課題を解決するための手段） この課題を解決するため、この発明によれば、第１に、
前記（１）に記載した方法において「気体導入過程にお
いて、真空容器の内壁面に付着している微粒子に対して
導入気体によって加えられる力を、ほぼ一定に維持する
ように、単位時間当りの気体の容積とその圧力の積で表
わした導入気体の質量流量を調節すること」を特徴とし
、第２に、前記（２）に記載した真空装置において「前
記気体通路を通る導入気体の、単位時間当りの容積とそ
の圧力の積で表わした質量流量を調節できる、開き可変
の調節機構を、前記気体通路に配置し、前記調節機構に
、これの開きを制御するための制御手段を接続したこと
」を特徴とし、第３に、かかる真空装置において、さら
に「前記気体導入口から真空装置の内部に流入する導入
気体の流速を低減させる減速部材を、前記気体導入口に
付設し、またはこれの近くに配置したこと」を特徴とす
る。

（作　用） 上記の第１の特徴を有する真空容器の気体導入方法およ
びこの方法を実施するための上記の第２の特徴を有する
真空装置によれば、真空容器の内部雰囲気の圧力に拘わ
らず、微粒子に対して導入気体によって加えられる力が
、微粒子の舞い上りを阻止できる実質上一定の値に維持
でき、しかもこのような維持によれば、内部雰囲気の増
圧初期段階では、尋人質量流量を小さく押えることにな
るが、質量流量の割には微粒子に加わる力が小さくなる
増圧中期後期段階では、尋人質量流量が従来と比べて著
しく大きくできる。かくして、増圧に必要な全時間が短
かくなり、作業行程における時間的損失が著しく低減で
きる。

上記の第３の特徴を第２の特徴に付加すれば、同一の尋
人質量流量の場合に流速を低減させると、微粒子に加わ
る力も低減するという点から見て、上述したような作用
がさらに有効に達成される。

（実施例） 以下、図面を参照しながら、この発明の実施例について
説明する。

第１図に示される、この発明による真空装置の実施例に
おいて、真空容器１０は、その内部雰囲気１１を気密的
に包囲できるように構成され、処理すべき品物例えば基
体１２を真空容器１０の中に搬入し、または処理された
品物１２を真空容器１１の中から搬出するための、屏ま
たはゲート弁１３を有する。

品物１２を真空容器１０の中に搬入し、これを例えば、
真空容器１０の内部に設置された支台１４の上に載せ、
次いで扉またはゲート弁１３を閉じたのちに、内部雰囲
気１１は、真空容器ｌＯの排気口１５ａ。

１５ｂに連結された真空排気手段１６によって排気され
て、減圧される。真空排気手段１６は、例えば、排気口
１５ａに調節弁１７を介して連結された吸気口１８を有
する回転真空ポンプ１９と、排気口１５ｂに開閉弁２０
を介して連結された吸入口２１を有し、吐出口２２にお
いて回転真空ポンプ１９の吸気口１８に連結されるター
ボ分子ポンプ２３とを有す。かかる構成の真空排気手段
１６による排気方法は周知であり、この排気方法によっ
て内部雰囲気１１が高度の真空にできること、すなわち
高度に減圧できることも周知である。減圧状態の内部雰
囲気１１の圧力（絶対圧力）は、真空容器１０に取付け
た真空計２４によって検知測定できる。

真空排気手段１６によって内部雰囲気１１が十分に減圧
された状態になったときに（或いは、この十分に減圧さ
れた内部雰囲気１１に適当な気体が希薄状態で送入され
て、この内部雰囲気１１が、送入気体で構成された減圧
状態になったときに（送入気体源としては、図示を省略
するが、後述するように導入気体源２６を採用すること
もできる）、例えば支台１４に載置された品物１２に真
空容器１０の内部で対向するように真空容器１０に取付
けられた処理機構２５が作動されて、品物１２の処理例
えば表面処理が遂行される。この処理の際にまたはその
前後において、真空容器１０の内壁面（内部雰囲気１１
に露出する壁の内面、これには、内部雰囲気１１に露出
する部材例えば支台１４、処理機構２５の表面も含まれ
る）に、例えば処理の副産物として、微粒子が付着する
ことが多い。かかる微粒子は、これが付着している内壁
面から舞い上がったとすると、処理ずみの品物１２の表
面に付着して、これの性能を低下させ、時にはこれを全
く使用できないものにする。

処理機構２５による品物１２の処理が完了したのちに、
内部雰囲気１１は、減圧状態から増圧されなければなら
ない。そのため、従来から知られているものでは、気体
源２６が、開閉弁２７、絞り弁２８およびフィルタ２９
の直列連結を含む気体通路３０を介して、真空容器１０
に設けられた気体導入口３１に連結され、気体源２６か
ら、気体が、気体通路３０を通って、絞り弁２８によっ
て絞られた実質上一定の小さな質量流量で、真空容器１
８の内部雰囲気１１に導入される。なお、窒素などの空
気以外の気体が使用される場合には、図示のように気体
源２６としてボンベなどが用いられるが、空気を導入用
気体として採用する場合には、真空容器１０の外部雰囲
気それ自身が、気体源２６として使用される。しかしな
がら、このような周知のものでは、前述したように、内
部雰囲気１１の圧力が極めて低い導入の初期において、
真空装置１０の内壁面に付着した微粒子に対して、導入
気体によって極めて大きな力が加わり、従ってその舞い
上りが甚だしく、処理ずみの品物１２が汚染されるおそ
れがある、という欠点が伴なう。

この発明は、上述したような従来の欠点を除去すること
を意図するものであって、そのため、総括的に符号３２
で示した調節機構が採用される。この調節機構３２は、
気体源２６とフィルタ２９の間に接続される。この際に
、従来からの開閉弁２７、絞り弁２８および気体通路３
０からなる組立体は、省略されてもよく、残置されても
よい。残置される場合には、この組立体は、例えば処理
以前に内部雰囲気１１を通人気体の減圧状態にするため
に、内部雰囲気１１に気体を送入するに使用できる。

調節機構３２は、第１空圧作動弁３３ａと第１の絞り部
材３４ａとを気体源２６とフィルタ２９の間に直列に連
結させる第１気体通路３５ａと、第２空圧作動弁３３ｂ
と第２の絞り部材３４ｂとを気体源２６とフィルタ２９
との間に直列に連結させる第２気体通路３５ｂとを有す
る。

絞り部材３４ａおよび３４ｂはいずれも、開き可変に構
成されていて、その開きの程度に従って、これら絞り部
材３４ａ、　３４ｂを流通する気体の質量流量（単位時
間当りの流通気体の容積とその圧力の積）が変化する。

これら絞り部材３４ａと３４ｂはさらに、絞り部材３４
ａの最小質量流量が絞り部材３４ｂの最大質量流量とほ
ぼ等しくなるように、選択される。なお、図示の例では
絞り部材と空圧作動弁を備えた気体通路３５ａ、　３５
ｂが、気体源２６とフィルタ２９との間に２個並列に配
置されているが、かかる気体通路は、１個でも良く、３
個以上並列に配置されてもよい。３個以上の場合にも、
絞り部材３４ａ、　３４ｂ・・・は、それらの最大質量
流量が互いに異なるように選択される。

上述した調節機構３２において、これの開きは、明らか
に、空圧作動弁３３ａ、　３３ｂが開かれている気体通
路３５ａ、　３５ｂにおける絞り部材３４ａ、　３４ｂ
の開きの合計に一致し、従って、空圧作動弁３３ａ、３
３ｂの開閉作動と絞り部材３４ｂ、　３４ｂの開き調節
とを組合せれば、調節機構３２の開きが広範囲に変化で
き、これに伴って、これを流通する気体の質量流量が広
範囲で調節できる。

この発明によれば、気体源２６から調節機構３２および
フィルタ２９（これは明らかに、気体に含まれるかも知
れない微粒子を除去するに役立つ）を介して、内部雰囲
気１１に気体を導入して、内部雰囲気１１を増圧させる
際に、内部雰囲気１１の増圧の程度に従って、すなわち
内部雰囲気１１の圧力に従って、導入気体の質量流量を
変化させるように、調節機構３２の開きが調節される。

この調節は、内部雰囲気１１の圧力に拘わらず、真空容
器１０の内壁面に付着している微粒子に対して導入気体
によって加えられる力で、この微粒子がこの内壁面から
実質上舞い上がることがないような質量流量の実買上最
大の値で、気体を内部雰囲気１１に導入するようにして
遂行される。内部雰囲気１１の圧力に従って、或いは気
体導入時間に従って、調節機構３２の開きをどのように
変化させるかは、理論的にまたは実験的に若しくはその
組合わせによって容易に決定でき、その詳細は当業者に
よって明らかであるから、説明を省略する。

調節機構３２の上記したような調節を達成するため、調
節機構３２は、調節機構制御手段３６に接続される０例
えば、制御手段３６は、絞り部材３４ａ、　３４ｂの開
き度を変化させるための電動部材に電気的に接続され、
また空圧作動弁３３ａ、　３３ｂの空圧回路に設けられ
た電磁開閉弁にも電気的に接続される。

制御手段３６はさらに、真空計２４に例えば電気的に接
続され、或いは、タイマを内蔵して、内部雰囲気の圧力
に従って、或いは気体の導入時間に従って、調節機構３
２の開き調節を制御する。

気体導入口３１に付設されまたはこれの近くに配置され
て、真空容器１０の中に位置する導入部材３７は、導入
口３１の正面に位置する一枚板の減速部材３８と、導入
口３１から見て減速部材３８の背後に位置する多孔状−
枚板の整流部材３９と、さらに最後部のもう一枚の整流
部材４０とを有する。減速部材３８は、導入口３１から
導入される気体の流速を低減させて、（同じ質量流量に
対して）真空容器１０の内壁面に付着した微粒子に作用
する気体の力を低減させるに役立つ。また整流部材３９
は、減速部材３８で流速が低減した気体の、真空容器１
０の内部における一様分布を達成するに役立ち、これに
よれば、真空容器１０の内壁面に付着した微粒子に作用
する気体の力の、局所的増大が防止できる。

上述したような気体の導入によって、内部雰囲気１１が
例えば大気圧またはその近くまで増圧した時点で、気体
の導入が中止され、その後に、扉またはゲートバルブ１
３が開かれて、支台１４に載っている処理ずみの品物１
２が、真空容器１０から搬出される。

第２図は、前述したような気体の導入において、全導入
所要時間を一定にした場合の、真空容器１０の内壁面に
付着している直径３μｍの微粒子に対して導入気体によ
フて加えられる、微粒子を押す力（Ｆ）と内部雰囲気１
１の圧力（Ｐ、単位Ｔｏｒｒ）との関係を、理論的に計
算した結果を表わす。この図において、実線Ａは、従来
のように質量流量を一定した場合を示し、破線Ｂは、こ
の発明に従って微粒子を押す力が一定になるように質量
流量を調節した場合を示す。ここで力Ｆは、圧力Ｐが７
８０　（Ｔｏｒｒ）　ときにＦ−１になるような単位で
示される。この第２図から明らかになるように、全導入
所要時間を一定にしたときには、Ｐ　−７６０Ｔｏｒｒ
すなわち大気圧の付近では、すなわち気体導入の末期で
は、従来の実線Ａで示される力Ｆが、この発明による破
線Ｂで示される力Ｆよりも成る程度小さいけれども、圧
力Ｐが小さい導入の初期では、従来の実線Ａで示される
力Ｆが、この発明による破線Ｂで示される力よりも極め
て大きく、従って微粒子の舞い上りは、従来の場合Ａと
比べて、この発明による場合Ｂには全体として極めて小
さくなる。

（発明の効果） この発明によれば、内部雰囲気を減圧した真空容器の内
部に気体を導入して、前記内部雰囲気をその減圧状態よ
り増大させる際に、真空容器の内壁面に付着している微
粒子に対して導入気体によって加えられる力を、増圧の
全期間に渉って、ほぼ一定の小さな値に維持して、これ
によって、微粒子の舞い上りによる、真空容器の中で処
理された品物の汚染を防止できるという、すぐれた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による真空装置の実施例を表わす線
図である。第２図は、真空容器の内部雰囲気の圧力と真
空容器の内壁面に付着した微粒子に対して導入気体によ
って加えられる力との関係を示す、グラフである。 図面において、ｌＯは真空容器、１１は内部雰囲気、１
５ａ、１５ｂは排気口、１６は真空排気手段、２６は気
体源、３１は気体導入口、３２は調節機構、３６は制御
手段、３８は減速部材を示す。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部雰囲気を減圧した真空容器の内部に気体を導入
   して、前記内部雰囲気をその減圧状態より増圧させる方
   法において、 気体導入過程において、真空容器の内壁面に付着してい
   る微粒子に対して導入気体によって加えられる力を、ほ
   ぼ一定に維持するように、単位時間当りの気体の容積と
   その圧力の積で表わした導入気体の質量流量を調節する
   こと、を特徴とする真空容器の気体導入方法。 ２、真空容器と、真空容器の内部雰囲気を排気してこれ
   を減圧させるための、真空容器の排気口に連結された真
   空排気手段と、前記内部雰囲気をその減圧状態から増圧
   させるために真空容器の内部に気体を導入するための、
   真空容器の気体導入口に気体通路を介して連結された気
   体源とを有する真空装置において、 前記気体通路を通る導入気体の、単位時間当りの容積と
   その圧力の積で表わした質量流量を調節できる、開き可
   変の調節機構を、前記気体通路に配置し、前記調節機構
   に、これの開きを制御するための制御手段を接続したこ
   と、を特徴とする請求項１に記載の真空容器の気体導入
   方法を実施するための真空装置。 ３、前記気体導入口から真空装置の内部に流入する導入
   気体の流速を低減させる減速部材を、前記気体導入口に
   付設し、またはこれの近くに配置した、請求項２に記載
   の真空装置。