JPH09210246A - 真空ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ機構及び窓機構を有する真空ゲートバ
ルブであり、窓機構の寿命短縮及び損傷を防止すること
が可能であり、しかも窓機構の機能（真空分離、光透
過）を充分に発揮させることができる真空ゲートバルブ
を提供すること。 【解決手段】 少なくとも、相対的に高真空度の領域と
低真空度の領域との間の低真空側に設けられ、低真空度
領域の真空度を低下させるか、或いは低真空度領域を大
気に開放する際の該領域を隔離することにより、高真空
度領域の真空度が低下するのを防止するためのバルブ機
構３、４、５と、該バルブ機構に近接して配置され、前
記隔離を行わないときに高真空度領域と低真空度領域を
分離し、かつ光を透過させる窓機構７と、を有する真空
ゲートバルブにおいて、前記バルブ機構３、４、５によ
る前記隔離及びその解除を行う際の動作速度を制御する
ことにより、該バルブ機構の動作による前記窓機構７の
損傷を防止する制御機構６を設けたことを特徴とする真
空ゲートバルブ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空ゲートバルブ
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】真空とは、「通常の大気より低い圧力の
気体で満たされた空間内の状態（圧力そのものをいうの
ではない）」（JIS Z8126 ）と規定されている。しか
し、「低い」といってもその程度は様々である。真空の
分野では、その圧力範囲の違いから表１に示す様に真空
領域を区分している。近年、急速に進歩している真空技
術に伴い、各真空領域を利用した真空装置が多分野にお
いて開発されている。

【０００３】真空雰囲気をつくるための真空装置の設計
には、装置設計における留意点に加えて真空排気系の選
定が必要となる。ここで、用途に応じた最適の真空排気
系を選定する際に満たすべき項目としては、「(1) 真空
の質、(2) 到達圧力と操作圧力、(3) 排気速度、(4) 真
空容器の大きさと材質、(5) 導入ガスの種類」の５項目
があげられる。

【０００４】具体的には(1) については、真空容器内の
残留ガスとしてどのような成分がどの程度残っていると
具合が悪いかということと、ポンプの特性を考慮する。
(2) については、到達圧力と操作可能な圧力の範囲がポ
ンプの形式と真空容器内の壁面及び内部機構からの放出
ガス量によって決まるため、これらを考慮して見積もっ
た平衡圧力の検討が必要となる。

【０００５】(3) については、真空系を選定する際に、
真空容器内を大気圧から操作圧力までにする時間と、容
器内の放出ガス及び導入ガス量に注意する。(4) につい
ては、低真空領域では容積が排気時間を決定し、高真空
領域では表面積が排気時間を左右する要因となっている
こと、また、材質と表面加工によって放出ガス量が大き
く異なることを考慮して検討する。

【０００６】(5) については、(1)(3)にも関連するが、
導入ガスの種類により真空容器そのものと、容器内の要
素の材質が限定される場合があることに留意する。

【０００７】

【表１】

【０００８】基本的には以上のようにして真空系の選定
を行い、真空装置は設計・製作される。しかし、近年、
開発が進んでいる真空装置において、真空系は益々、複
雑化・多様化してきているため、各真空要素は、より高
精度で機能的なものが望まれてきている。

【０００９】例えば、近年、急速に進歩している医学や
生物工学の分野では、通常の可視光（λ＝約４００ｎｍ
〜８００ｎｍ）を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、し
かも生きた試料（以下生物試料という、例えば、細胞、
バクテリア、精子、染色体、ミトコンドリア、べん毛な
ど）も鮮明に観察することができる高解像度顕微鏡とし
て、可視光に代えて波長λ＝２〜５ｎｍの軟Ｘ線を用い
るＸ線顕微鏡が検討され、具体的にも開発されつつあ
る。

【００１０】例えば図６は、このようなＸ線顕微鏡の簡
単な構造と光学系を示したものである。図６において、
Ｘ線発生器１８から出射したＸ線は、Ｘ線照明光学系１
９により集光されて、試料カプセル２０に照射される。
そして、試料カプセル２０を透過したＸ線は、Ｘ線拡大
光学系２１により集光されて、試料の像をＸ線撮像装置
２２上に結像させる。

【００１１】Ｘ線発生器１８からＸ線撮像装置２２まで
の光路長は、例えば２ｍ程度でありまた、Ｘ線光学系
は、Ｘ線の減衰を防止するために、真空排気装置２３に
より減圧された真空容器１３内に配置されている。ま
た、昨今、半導体集積回路素子の微細化にともない、回
折限界によって制限される光学系の解像度を向上させる
ために、従来の紫外線の代りに、紫外線より波長の短い
Ｘ線を使用した投影リソグラフィー技術が開発されてい
る。

【００１２】例えば、図７に示すように、Ｘ線発生器１
８、Ｘ線照明光学系１９、マスク２４、投影光学系２
５、ウェハ２６、及びこれらを真空（減圧）雰囲気に保
持するための真空容器１３と容器内を真空にするための
装置（真空排気装置）２３から構成されるものである。
このような真空装置においては、物体・光等の導入引き
出しが必要となることが多々ある。そこで、かかる物体
・光等の導入引き出しを行う際に、真空の分離や遮光を
行う手段としてのバルブ機構であり、物体・光の導入引
き出しの動作がより正確に行えるように、また該バルブ
機構を簡略化できるように、真空配管が直線になってい
る部分に設置可能であり、バルブ開時管路に障害物（弁
体等）が残らないようにできるゲートバルブが一般的に
用いられている。

【００１３】真空ゲートバルブは、高真空領域で用いる
高真空ゲートバルブと超高真空領域で用いる超高真空ゲ
ートバルブがその使用環境真空度によって使い分けられ
ている。高真空ゲートバルブでは、シール材はその使用
環境の真空度によりゴムを使用する場合と金属製ベロー
ズを使用する場合がある。超高真空ゲートバルブではボ
ンネットシール材に金属を使用し、弁シール材にふっ素
ゴム（バイトン）”Ｏ”リングを使用したものやオール
メタルタイプがある。

【００１４】ゲートバルブの動作機構としては、図８の
リンク方式タイプ、図９のＶＡＴＬＯＣＫ方式タイプ、
図１０のＭＯＮＯＶＡＴ方式タイプ等が、高真空ゲート
バルブに用いられている。超高真空ゲートバルブにもリ
ンク方式が用いられているが、図１１に示すようにベロ
ーズシール材が無く、溶接構造になっているという相違
点がある。図８〜１１は、実用真空技術総覧（Ｐ１９５
〜Ｐ１９９）より引用した図である。その詳細は該文献
に示されている。

【００１５】このように、様々な機構がゲートバルブに
採用されている。また、真空ゲートバルブとして、バル
ブ機能のみならず付加機能を有するものが多々要求さ
れ、用いられている。例えば、バルブの開度を制御し
て、導入される光の光束径や排気速度を可変にするもの
や、異なる圧力領域を分離し、かつ光の導入を行うこと
のできる分離窓なるものを併用したものが用いられてい
る。

【００１６】かかる分離窓としては、基本的に単体で圧
力領域を分離することができる分離窓が用いられる。ま
た、分離窓は、その分離する圧力領域各々の差圧に耐え
ることができる強度を備えていなければならない。分離
窓材としては、可視光の透過材料として通常用いられる
光学ガラスや、赤外光や紫外光の透過材料として、広い
波長範囲において高い透過率を有する種々の結晶材料の
面板が主として用いられる。また、さらに短波長である
Ｘ線に対しては、ベリリウム等が用いられる。

【００１７】かかる分離窓材には、透過率を高くするこ
とも要求されるが、差圧に対して破損しないように注意
が求められる。前記Ｘ線顕微鏡やＸ線リソグラフィ装置
においてベリリウム製の分離窓を用いる場合、その窓の
大きさ（すなわちＸ線の径）にもよるが、例えば差圧が
１気圧の場合には、一般に0.2 〜0.3 ｍｍ厚のものが用
いられる。

【００１８】Ｘ線のように短波長の光は吸収されやすい
ので、光源の出力に対して効率よく利用することが求め
られる。すなわち、できるだけ高反射率または高透過率
の光学素子を用いて最小限の構成要素により光学系を構
成することが要求される。そこで、Ｘ線光学系において
真空分離を行う必要がある場合に用いられる分離窓とし
て、Ｘ線透過率が高い自立膜が用いられている。Ｘ線光
学系において用いられる真空分離膜は、その窓部に直接
封着されているものと、交換可能なように封着されてい
るものとが有る。

【００１９】真空分離窓（膜）は、真空配管の途中に配
置されることが一般的であるが、その中でも図５に示す
様に、真空ゲートバルブの付加機能部材として装着・配
置されているものがよく用いられている。図５におい
て、真空分離膜７よりも上側が高真空度領域であり、下
側が低真空度領域である。図５に示す様に、真空ゲート
バルブが閉められた時、真空分離膜７の近傍の低真空度
領域が弁体３、真空分離膜７及びバルブケース１ａによ
り密閉される。

【００２０】その状態において、密閉された領域と真空
分離膜７より上側の高真空度領域との差圧は、真空ゲー
トバルブが開いている状態と同じであるため、真空分離
膜７には、常に前記差圧による応力が負荷されているこ
とになり、その寿命を短くすることになる。また、真空
ゲートバルブの閉動作の際に、弁体３がバルブ開口部１
０に移動して押し付ける方向に動作することから、閉じ
た際に、前記密閉領域の圧力が高くなる方向に作用す
る。そのため、真空分離膜７には、より大きな負荷がか
かることになる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】同一材料の真空分離膜
を用いるときに、その光透過率を高くするためには、真
空分離膜の膜厚を薄くする必要があり、そのため、分離
膜の剛性が低下してしまう。しかしながら、真空分離膜
には、前述したような負荷（差圧による負荷、密閉領域
の圧力増大による負荷）がかかり、しかも真空分離膜は
真空ゲートバルブの開閉動作に伴う衝撃を受けるため破
損しやすく、真空分離膜の使用寿命や破損等による交換
頻度が高いという問題点がある。

【００２２】真空分離膜は通常、例えばＳｉ基板に窒化
珪素やポリイミド等を成膜し、裏面からＳｉ基板のバッ
クエッチングを行なって、窒化珪素やポリイミド等を自
立膜となるようにしたものが用いられているが、その製
法等に関連して高価なものである。即ち、真空分離膜の
使用寿命や破損等による交換頻度が高いと、装置の使用
効率が大きく低下するだけでなく、装置使用のコストが
増大するので問題がある。

【００２３】そこで、従来の前記真空分離膜を有するゲ
ートバルブにおいては、真空分離膜の剛性を増大させる
ためにその厚さを比較的厚くしても、真空分離膜を透過
する光量が所定値以上となるようにすべく、安全性の面
から限界があるが、光源を強力にするとか、より効率的
に光伝搬できるように構成要素を光学設計する（例え
ば、構成光学要素数を少なくしたり、高反射率・高透過
率の光学素子を適用する）ことにより対処している。

【００２４】しかし、かかる対処は、光学系を含む全て
の真空装置に対して適用できるわけではなく、仮に適用
できたとしても、他の系に影響を及ぼすことになり、真
空装置全体として装置の複雑化や高価格化を招いてしま
うという問題点を有する。本発明は、かかる問題点に鑑
みてなされたものであり、少なくとも、相対的に高真空
度の領域と低真空度の領域との間の低真空側に設けら
れ、低真空度領域の真空度を低下させるか、或いは低真
空度領域を大気に開放する際の該領域を隔離することに
より、高真空度領域の真空度が低下するのを防止するた
めのバルブ機構と、該バルブ機構に近接して配置され、
前記隔離を行わないときに高真空度領域と低真空度領域
を分離し、かつ光を透過させる窓機構と、を有する真空
ゲートバルブであり、前記窓機構の寿命短縮及び損傷を
防止することが可能であり、しかも窓機構の機能（真空
分離、光透過）を充分に発揮させることができる真空ゲ
ートバルブを提供することを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「少なくとも、相対的に高真空度の領域と低真空度の
領域との間の低真空側に設けられ、低真空度領域の真空
度を低下させるか、或いは低真空度領域を大気に開放す
る際の該領域を隔離することにより、高真空度領域の真
空度が低下するのを防止するためのバルブ機構と、該バ
ルブ機構に近接して配置され、前記隔離を行わないとき
に高真空度領域と低真空度領域を分離し、かつ光を透過
させる窓機構と、を有する真空ゲートバルブにおいて、
前記バルブ機構による前記隔離及びその解除を行う際の
動作速度を制御することにより、該バルブ機構の動作に
よる前記窓機構の損傷を防止する制御機構を設けたこと
を特徴とする真空ゲートバルブ（請求項１）」を提供す
る。

【００２６】また、本発明は第二に「少なくとも、相対
的に高真空度の領域と低真空度の領域との間の低真空側
に設けられ、低真空度領域の真空度を低下させるか、或
いは低真空度領域を大気に開放する際の該領域を隔離す
ることにより、高真空度領域の真空度が低下するのを防
止するためのバルブ機構と、該バルブ機構に近接して配
置され、前記隔離を行わないときに高真空度領域と低真
空度領域を分離し、かつ光を透過させる窓機構と、を有
する真空ゲートバルブにおいて、前記窓機構に隣接また
は近接する低真空度領域と前記高真空度領域とを開閉自
在につなぐ制御バルブ付きの連結部材を設けたことを特
徴とする真空ゲートバルブ（請求項２）」を提供する。

【００２７】また、本発明は第三に「前記バルブ機構及
び前記制御バルブの動作を制御する機構であり、該バル
ブ機構に前記隔離を行わせたときに、該制御バルブを開
くことにより、該バルブ機構と前記窓機構の間の密閉領
域と前記高真空度領域を開通させ、かつ該バルブ機構に
前記隔離を行わせないときに、該制御バルブを閉じるよ
うに制御する制御機構を設けたことを特徴とする請求項
２記載の真空ゲートバルブ（請求項３）」を提供する。

【００２８】また、本発明は第四に「少なくとも、相対
的に高真空度の領域と低真空度の領域との間の低真空側
に設けられ、低真空度領域の真空度を低下させるか、或
いは低真空度領域を大気に開放する際の該領域を隔離す
ることにより、高真空度領域の真空度が低下するのを防
止するためのバルブ機構と、該バルブ機構に近接して配
置され、前記隔離を行わないときに高真空度領域と低真
空度領域を分離し、かつ光を透過させる窓機構と、を有
する真空ゲートバルブにおいて、前記バルブ機構による
前記隔離及びその解除を行う際の動作速度を制御するこ
とにより、該バルブ機構の動作による前記窓機構の損傷
を防止する制御機構を設け、かつ、前記窓機構に隣接ま
たは近接する低真空度領域と前記高真空度領域とを開閉
自在につなぐ制御バルブ付きの連結部材を設けたことを
特徴とする真空ゲートバルブ（請求項４）」を提供す
る。

【００２９】また、本発明は第五に「前記制御機構は、
前記バルブ機構及び前記制御バルブの動作を制御する機
構であり、該バルブ機構に前記隔離を行わせたときに、
該制御バルブを開くことにより、該バルブ機構と前記窓
機構の間の密閉領域と前記高真空度領域を開通させ、か
つ該バルブ機構に前記隔離を行わせないときに、該制御
バルブを閉じるように制御することを特徴とする請求項
４記載の真空ゲートバルブ（請求項５）」を提供する。

【００３０】

【発明の実施の形態】本第１発明（請求項１）の真空ゲ
ートバルブは、バルブ機構による開閉の動作速度を制御
する機構を設けているので、窓機構の機能（真空分離、
光透過）を充分に発揮させつつ、窓機構の寿命短縮及び
損傷を防止することができる。かかる開閉動作速度の制
御としては、例えば、閉動作時にはゆっくりと密閉さ
れ、開動作時には少しずつ解放されるように、密閉部材
（例えば、弁体）の開閉速度を制御するとよい。

【００３１】このように制御を行うことで、窓機構（例
えば、真空分離膜）と密閉部材（例えば、弁体）の間の
密閉領域における真空度（内圧）が増大しないように
し、かつ窓機構の寿命短縮及び破損の原因となる強い衝
撃や衝撃波の発生をなくすことができる。そのため、窓
機構の機能（真空分離、光透過）を充分に発揮させつ
つ、開閉動作に起因する窓機構の寿命短縮及び破損を防
止することができる。

【００３２】また、本第２発明（請求項２）の真空ゲー
トバルブは、窓機構に隣接または近接する低真空度領域
と高真空度領域とを開閉自在につなぐ制御バルブ付きの
連結部材を設けているので、窓機構の機能（真空分離、
光透過）を充分に発揮させつつ、窓機構の寿命短縮及び
損傷を防止することができる。即ち、バルブ機構が閉状
態となるときに、制御バルブを開くことにより、バルブ
機構の密閉部材（例えば、弁体）と窓機構（例えば、真
空分離膜）の間の密閉領域と高真空度領域を開通させれ
ば、該密閉領域における内圧が増大しないようにし、か
つ窓機構の寿命短縮及び破損の原因となる強い衝撃や衝
撃波の発生を抑制することができる。

【００３３】そのため、本第２発明（請求項２）の真空
ゲートバルブによれば、窓機構の機能（真空分離、光透
過）を充分に発揮させつつ、開閉動作に起因する窓機構
の寿命短縮及び破損を防止することができる。なお、バ
ルブ機構が開状態となるときは、制御バルブを閉じるこ
とにより、高真空度領域と低真空度領域が開通しないよ
うにすることは言うまでもない。

【００３４】本第３発明（請求項３）の真空ゲートバル
ブは、前記バルブ機構及び前記制御バルブの動作を制御
する機構であり、該バルブ機構に前記隔離を行わせたと
きに、該制御バルブを開くことにより、該バルブ機構と
前記窓機構の間の密閉領域と前記高真空度領域を開通さ
せ、かつ該バルブ機構に前記隔離を行わせないときに、
該制御バルブを閉じるように制御する制御機構を設けて
いる。

【００３５】そのため、本第３発明（請求項３）の真空
ゲートバルブによれば、より確実に前記密閉領域におけ
る内圧が増大しないようにし、かつ、より確実に窓機構
の寿命短縮及び破損の原因となる強い衝撃や衝撃波の発
生を抑制して、窓機構の機能（真空分離、光透過）を充
分に発揮させつつ、開閉動作に起因する窓機構の寿命短
縮及び破損を防止するという効果を増大させることがで
きる。

【００３６】また、本第４発明（請求項４）の真空ゲー
トバルブは、バルブ機構による前記隔離及びその解除を
行う際の動作速度を制御することにより、該バルブ機構
の動作による前記窓機構の損傷を防止する制御機構を設
け、かつ、前記窓機構に隣接または近接する低真空度領
域と前記高真空度領域とを開閉自在につなぐ制御バルブ
付きの連結部材を設けている。

【００３７】そのため、本第４発明（請求項４）の真空
ゲートバルブによれば、窓機構の機能（真空分離、光透
過）を充分に発揮させつつ、窓機構の寿命短縮及び損傷
を防止することができるという効果を増大させることが
できる。また、本第５発明（請求項５）の真空ゲートバ
ルブにおいては、バルブ機構及び制御バルブの動作を制
御する制御機構が、バルブ機構に隔離を行わせたときに
制御バルブを開くことにより、バルブ機構と窓機構の間
の密閉領域と高真空度領域を開通させ、かつ、バルブ機
構に隔離を行わせないときに、制御バルブを閉じるよう
に制御する。

【００３８】そのため、本第５発明（請求項５）の真空
ゲートバルブによれば、窓機構の機能（真空分離、光透
過）を充分に発揮させつつ、窓機構の寿命短縮及び損傷
をより確実に防止することができる。以上、説明したよ
うに、本発明（請求項１〜５）によれば、窓機構の機能
（真空分離、光透過）を充分に発揮させつつ、窓機構の
寿命短縮及び損傷を防止することができる。また、本発
明（請求項１〜５）は、かかる効果を有するので、窓機
構（例えば、真空分離膜）の光透過機能を補助するため
の光源や光学素子の構成への影響を極力小さくすること
が可能であり、光学系を有する真空装置全体における構
成の簡略化及び低価格化を実現できる。

【００３９】以下、本発明を実施例により更に詳細に説
明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではな
い。

【００４０】

【実施例１】図１は、バルブ機構及び窓機構（真空分離
膜を使用）を有する本実施例の真空ゲートバルブの一部
断面構造を示したものである。本実施例の真空ゲートバ
ルブは、弁蓋１ａと弁箱１ｂからなるバルブケーシング
１、その内部に設けられたシール２ａを有する弁体（密
閉部材の一例）３、弁体３を駆動するための弁体駆動部
４と弁体駆動棒５、弁体３の開閉動作を制御する制御部
６、及び真空分離膜７を備えている。

【００４１】図１はバルブ機構が閉動作を行って、弁体
３が低真空領域側のバルブ開口部を塞いだ状態（バルブ
閉状態）における真空ゲートバルブの一部断面構造を示
しており、また斜線部が断面である。図４は、一般的な
真空分離膜の保持の仕方を示している。真空分離膜は、
自立膜として単体で用いる場合と、例えばＳｉ基板に窒
化珪素やポリイミド等を成膜し、裏面からＳｉ基板のバ
ックエッチングを行なって、窒化珪素やポリイミド等を
自立膜となるようにした支持枠付きの自立膜として使用
する場合がある。

【００４２】どちらの場合も交換時のことを考慮して、
まず真空分離膜ホルダー１１に支持させ、それを真空容
器１３に固定する。密閉は、シール２ｄによってホルダ
ー１１との間を、シール２ｃによって真空容器１３との
間を遮断することによって行う。本実施例の真空分離膜
７も同様な構成により保持してもよい。図１に示すよう
に、弁体３に対して真空分離膜７側（真空分離膜よりも
上側）に高真空度領域の真空容器８を反対側に低真空度
領域の真空容器９を配管することは、シール押し付け圧
の点から一般的である。

【００４３】図１のバルブ閉状態においては、真空分離
膜７、弁体３、及びバルブケーシング１に囲まれた空間
は、シール２ａ、２ｂにより密閉された空間領域とな
る。通常、弁体のシールは、バルブ閉状態以外のときに
は、シール保護のためバルブケーシングに接触させない
よう動作させる。そのため、弁体３はバルブ開口部１０
までシール２ａがバルブケーシング１に接触しないよう
に駆動され、バルブ開口部１０に到達した時点でシール
２ａを押し付けるように動作が行われる。

【００４４】弁体３の駆動速度は、従来の真空ゲートバ
ルブでは、密閉する際にその密閉されようとする空間領
域よりも広い領域を圧縮して閉じこめる（圧力を増大さ
せる）のに十分な速度である。そのため、密閉された空
間領域と高真空度領域（真空容器８の内部）の差圧は、
バルブ閉状態の際に、真空分離のために設定されている
許容差圧よりも大きくなって真空分離膜を破損させるお
それが生じる。

【００４５】また、バルブ機構の閉動作速度が速すぎる
と、閉動作時に真空分離膜に対して機械的な衝撃と空間
的衝撃波が加わり、真空分離膜が破損する一因となるこ
とが考えられる。従って、従来の真空ゲートバルブで
は、実際の使用時（バルブ機構開放時）における差圧
（真空分離膜の両側の差圧）に耐えるのに必要な剛性以
上の大きさの剛性を有するさらに厚い真空分離膜を用い
なければならない。

【００４６】これに対して、本実施例の真空ゲートバル
ブでは、弁体３の開閉動作を制御する制御部６を設けて
いる。本実施例の真空ゲートバルブは、制御部６を用い
ることにより、閉動作時にはゆっくりと密閉され、開動
作時には少しずつ解放されるように、弁体３の開閉速度
を制御することができる。

【００４７】弁体３の開閉速度を制御するための制御部
６にかかる駆動機構としては、モータを用いたものが非
常に制御しやすく汎用的であるが、空圧を用いた場合に
も供給圧縮空気の流量を制御することにより実現でき
る。閉動作時にはゆっくりと密閉され、開動作時には少
しずつ解放されるように、弁体３の開閉速度を制御する
ことにより、真空分離膜の寿命短縮及び破損の原因とな
る強い衝撃や衝撃波の発生をなくすことができる。

【００４８】また、閉動作時にゆっくりと密閉されるよ
うに、弁体の閉速度を制御すると、真空分離膜７、弁体
３及びバルブケーシング１に囲まれた空間に対して密閉
しようとする空間の余剰な量は、低真空度領域の真空容
器９側に逃げるので、バルブ開放状態における差圧（真
空分離膜の両側の差圧）とバルブ閉状態における差圧を
等しくすることができる。

【００４９】従って、前記制御を行うことにより、真空
分離膜７、弁体３及びバルブケーシング１に囲まれた密
閉領域における真空度（内圧）が増大しないようにし、
かつ真空分離膜の寿命短縮及び破損の原因となる強い衝
撃や衝撃波の発生をなくすことができる。そのため、本
実施例の真空ゲートバルブは、真空分離膜の機能（真空
分離、光透過）を充分に発揮させつつ、開閉動作に起因
する真空分離膜の寿命短縮及び破損を防止することがで
きる。

【００５０】

【実施例２】図２は、バルブ機構及び窓機構（真空分離
膜を使用）を有する本実施例の真空ゲートバルブの一部
断面構造を示したものである。本実施例の真空ゲートバ
ルブは、真空分離膜７に隣接または近接する低真空度領
域と高真空度領域（真空容器８の内部）とを開閉自在に
つなぐ制御バルブ（サイドバルブ１５とその駆動部１
６）付きの連結部材（配管）１４を設けた他は、実施例
１の真空ゲートバルブと同様の構成を有する。

【００５１】図２（ａ）は、弁体３が閉状態の時を示
し、（ｂ）は開状態の時を示す。閉状態の時、サイドバ
ルブ１５は開いており、開状態の時、サイドバルブ１５
は閉じている。すなわち、弁体３が開状態の時は、真空
分離膜７及びサイドバルブ１５によって、高真空度領域
（真空容器８の内部）と低真空度領域（真空容器９の内
部）が分離される。また、弁体３が閉状態の時は、弁体
３のみにより高真空度領域と低真空度領域が分離され、
真空分離膜７、弁体３、及びバルブケーシング１により
囲まれた空間と高真空度領域は開通する。

【００５２】そのため、前記空間における内圧が増大し
ないようにし（真空分離膜７の両側で差圧が発生しない
ようにし）、かつ真空分離膜７の寿命短縮及び破損の原
因となる強い衝撃や衝撃波の発生を抑制することができ
る。従って、本実施例の真空ゲートバルブによれば、真
空分離膜７の機能（真空分離、光透過）を充分に発揮さ
せつつ、開閉動作に起因する真空分離膜７の寿命短縮及
び破損を防止することができる。

【００５３】

【実施例３】図３は、バルブ機構及び窓機構（真空分離
膜を使用）を有する本実施例の真空ゲートバルブの一部
断面構造を示したものである。本実施例の真空ゲートバ
ルブは、弁体３の開閉動作とサイドバルブ１５の開閉動
作を同期させて制御する同期制御部１７を設けた他は実
施例２の真空ゲートバルブと同様の構成を有する。

【００５４】同期制御部１７は、弁体３を閉状態とした
ときに、サイドバルブ１５を開くことにより、真空分離
膜７、弁体３、及びバルブケーシング１により囲まれた
空間と高真空度領域を開通させ、かつ弁体３を開状態と
したときに、サイドバルブ１５を閉じるように制御す
る。ここで、弁体３とサイドバルブ１５の開閉動作速度
及び開口部分の開閉状態は全く同じバルブを用い、同じ
動作をさせない限り異なることは明白である。

【００５５】即ち、本実施例では、弁体３の開閉動作
は、実施例１と同様の動作とし、サイドバルブ１５に
は、開閉速度の比較的速い電磁弁を用いた。また、同期
のタイミングは、閉動作終了時において弁体３のシール
２ａがバルブケーシング１に接触した瞬間にサイドバル
ブ１５が開くようにして行った。弁体３のシール２ａが
バルブケーシング１に接触した時点では、密閉されよう
とする空間の圧力は、開状態の時の圧力と等しく考える
ことができ、その後、押し付けられ密閉された時点で密
閉された空間の圧力が高くなろうとするので、この時点
でサイドバルブを開いて圧力を高真空度領域（真空容器
８の内部）に逃がすことにより、閉動作時における衝撃
波と差圧の増大を抑制することができる。

【００５６】更に本実施例では、高真空度領域に逃がさ
れた圧力の高い低真空度領域（真空容器９の内部）側の
真空雰囲気が高真空度領域の真空雰囲気に対して悪影響
を極力及ぼさない様にした。具体的には、導通経路であ
る配管１４として、内径６ｍｍφの細管を用いることで
導通配管のコンダクタンスを悪くし、逃がしながらも急
速に全てが高真空度領域に送り込まれないようにした。

【００５７】また、本実施例では、弁体３を閉状態とし
たときの真空分離膜７、弁体３、及びバルブケーシング
１により囲まれた空間の容積を１２ｃｃとし、かつ高真
空度領域の真空容器８の容積を３０ｌ（３００００ｃ
ｃ）とすることにより、さらに影響が小さくなる様にし
たところ、低真空度領域と高真空度領域の差圧が１０^-2
Ｔｏｒｒの場合、高真空度領域に圧力の高い真空雰囲気
を逃がしても、高真空度領域の真空度にはほとんど影響
がなかった。

【００５８】また、小型の電磁弁と細管を用いたこと
は、開閉動作時の高真空度領域への影響をなくすためだ
けでなく、配置制約上の点でも良好であった。本実施例
の真空ゲートバルブによれば、真空分離膜の機能（真空
分離、光透過）を充分に発揮させつつ、真空分離膜の寿
命短縮及び損傷を防止することができるという効果をさ
らに増大させることができる。

【００５９】以上、本発明にかかる真空ゲートバルブの
実施例について述べてきたが、本発明の真空ゲートバル
ブは、光導入を必要とする真空装置以外に真空分離膜を
有する圧力容器を備えた全ての装置にも適用することが
できる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明（請求項１
〜５）によれば、窓機構の機能（真空分離、光透過）を
充分に発揮させつつ、窓機構の寿命短縮及び損傷を防止
することができる。また、本発明（請求項１〜５）は、
かかる効果を有するので、窓機構（例えば、真空分離
膜）の光透過機能補助にかかる光源や光学素子の構成へ
の影響を極力小さくすることが可能であり、光学系を有
する真空装置全体における構成の簡略化及び低価格化を
実現できる。

【００６１】本発明は真空分離膜を有する全ての圧力装
置に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、実施例１の真空ゲートバルブの一部断面構
造を示す図である。

【図２】は、実施例２の真空ゲートバルブの一部断面構
造を示す図である。

【図３】は、実施例３の真空ゲートバルブの一部断面構
造を示す図である。

【図４】は、一般的な真空分離膜の取り付け断面構造を
示す図である。

【図５】は、従来の真空ゲートバルブの一部断面構造を
示す図である。

【図６】は、一般的なＸ線顕微鏡の概略構成図である。

【図７】は、一般的なＸ線投影リソグラフィー装置の概
略構成図である。

【図８】は、従来の真空ゲートバルブの断面構造を示す
図である。

【図９】は、従来の真空ゲートバルブの断面構造を示す
図である。

【図10】は、従来の真空ゲートバルブの断面構造を示す
図である。

【図11】は、従来の真空ゲートバルブの断面構造を示す
図である。

【符号の説明】

１・・・バルブケーシング １ａ・・・弁蓋 １ｂ・・・弁箱 ２・・・シール ２ａ・・・弁体シール ２ｂ・・・真空分離膜シール ２ｃ・・・ホルダーシール部 ２ｄ・・・膜シール部 ３・・・弁体（密閉部材の一例） ４・・・弁体駆動部 ５・・・弁体駆動棒 ６・・・弁体制御部（制御機構の一例） ７・・・真空分離膜（窓機構の一例） ８・・・高真空度領域の真空容器 ９・・・低真空度領域の真空容器 １０・・・バルブ開口部（低真空度領域側） １０’・・・バルブ開口部（高真空度領域側） １１・・・真空分離膜ホルダー １２・・・真空分離膜押さえ １３・・・真空容器 １４・・・配管（連結部材の一例） １５・・・サイドバルブ（制御バルブの一例） １６・・・サイドバルブ駆動部 １７・・・同期制御部（制御機構の一例） １８・・・Ｘ線発生器 １９・・・Ｘ線照明光学系 ２０・・・試料カプセル ２１・・・Ｘ線拡大光学系 ２２・・・Ｘ線撮像装置 ２３・・・真空排気装置 ２４・・・マスク ２５・・・投影光学系 ２６・・・ウェハ ２７・・・リンク機構部 ２８・・・鋼球 ２９・・・ベローズ 以上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも、相対的に高真空度の領域と
   低真空度の領域との間の低真空側に設けられ、低真空度
   領域の真空度を低下させるか、或いは低真空度領域を大
   気に開放する際の該領域を隔離することにより、高真空
   度領域の真空度が低下するのを防止するためのバルブ機
   構と、該バルブ機構に近接して配置され、前記隔離を行
   わないときに高真空度領域と低真空度領域を分離し、か
   つ光を透過させる窓機構と、を有する真空ゲートバルブ
   において、 前記バルブ機構による前記隔離及びその解除を行う際の
   動作速度を制御することにより、該バルブ機構の動作に
   よる前記窓機構の損傷を防止する制御機構を設けたこと
   を特徴とする真空ゲートバルブ。
2. 【請求項２】 少なくとも、相対的に高真空度の領域と
   低真空度の領域との間の低真空側に設けられ、低真空度
   領域の真空度を低下させるか、或いは低真空度領域を大
   気に開放する際の該領域を隔離することにより、高真空
   度領域の真空度が低下するのを防止するためのバルブ機
   構と、該バルブ機構に近接して配置され、前記隔離を行
   わないときに高真空度領域と低真空度領域を分離し、か
   つ光を透過させる窓機構と、を有する真空ゲートバルブ
   において、 前記窓機構に隣接または近接する低真空度領域と前記高
   真空度領域とを開閉自在につなぐ制御バルブ付きの連結
   部材を設けたことを特徴とする真空ゲートバルブ。
3. 【請求項３】 前記バルブ機構及び前記制御バルブの動
   作を制御する機構であり、該バルブ機構に前記隔離を行
   わせたときに、該制御バルブを開くことにより、該バル
   ブ機構と前記窓機構の間の密閉領域と前記高真空度領域
   を開通させ、かつ該バルブ機構に前記隔離を行わせない
   ときに、該制御バルブを閉じるように制御する制御機構
   を設けたことを特徴とする請求項２記載の真空ゲートバ
   ルブ。
4. 【請求項４】 少なくとも、相対的に高真空度の領域と
   低真空度の領域との間の低真空側に設けられ、低真空度
   領域の真空度を低下させるか、或いは低真空度領域を大
   気に開放する際の該領域を隔離することにより、高真空
   度領域の真空度が低下するのを防止するためのバルブ機
   構と、該バルブ機構に近接して配置され、前記隔離を行
   わないときに高真空度領域と低真空度領域を分離し、か
   つ光を透過させる窓機構と、を有する真空ゲートバルブ
   において、 前記バルブ機構による前記隔離及びその解除を行う際の
   動作速度を制御することにより、該バルブ機構の動作に
   よる前記窓機構の損傷を防止する制御機構を設け、か
   つ、前記窓機構に隣接または近接する低真空度領域と前
   記高真空度領域とを開閉自在につなぐ制御バルブ付きの
   連結部材を設けたことを特徴とする真空ゲートバルブ。
5. 【請求項５】 前記制御機構は、前記バルブ機構及び前
   記制御バルブの動作を制御する機構であり、該バルブ機
   構に前記隔離を行わせたときに、該制御バルブを開くこ
   とにより、該バルブ機構と前記窓機構の間の密閉領域と
   前記高真空度領域を開通させ、かつ該バルブ機構に前記
   隔離を行わせないときに、該制御バルブを閉じるように
   制御することを特徴とする請求項４記載の真空ゲートバ
   ルブ。