KR20140143209A

KR20140143209A - 리니어 액추에이터 및 진공 제어 장치

Info

Publication number: KR20140143209A
Application number: KR1020147030316A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 코우케츠; 히로시 이타후지
Original assignee: 시케이디 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2014-12-15
Also published as: WO2013161387A1; US20150033941A1; TWI586909B; TW201350719A; JP5993191B2; JP2013224713A; KR101540930B1; US9234586B2

Abstract

리니어 액추에이터(A)는, 진공 챔버(40)에 형성된 개구(49)를 두어 해당 진공 챔버(40)의 내부에 향하고, 직선방향으로 왕복이동하는 피스톤 실린더(31)와, 피스톤 실린더(31)를 왕복이동시키는 구동부(70)를 구비한다. 피스톤 실린더(31)의 외표면은, 원통형 부재(32)로 피복되어 있다. 또한, 리니어 액추에이터(A)는, 개구부(49)에 만들어져, 원통형 부재(32)를 접동시키면서 진공 챔버(40)의 내부와 해당 진공 챔버(40)의 외부와의 사이를 봉지(밀봉)하는 접동부(60)을 구비한다. 원통형 부재(32)는, 적어도 피스톤 실린더(31)에 있어서 제2의 접동범위(Lc)를 포함하는 접동범위를 피복하도록 구성된다. 또한 원통형 부재(32)의 외표면은, 피스톤 실린더(31)의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있다.

Description

리니어 액추에이터 및 진공 제어 장치 {LINEAR ACTUATOR AND VACUUM CONTROL DEVICE}

본 발명은, 플라즈마가 발생하는 진공 챔버에 사용되는 리니어 액추에이터 및 진공제어장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 제조에는, 예를 들어 플라즈마 에칭과 같은 플라즈마를 사용하는 프로세스가 있다. 이 플라즈마 에칭의 프로세스에 있어서는, 예를 들어 진공 제어 밸브에 의해 에칭 가스를 흘리면서 진공 챔버 내의 진공 압력이 제어된다. 진공 압력의 제어는, 진공 제어 밸브의 컨덕턴스를 조작하는 것으로 행해진다. 플라즈마 에칭에 널리 사용되고 있는 진자형 진공 제어 밸브에서는, 진자형의 밸브 엘리먼트(弁體)를 조작해서 밸브(弁) 열림 정도를 조정하는 것으로, 컨덕턴스를 조작하도록 되어 있다(특허문헌1). 그러나, 진자형의 밸브 엘리먼트를 조정하는 방법에는, 소유량영역(저컨덕턴스 영역)에의 제어성이 낮기 때문에, 에칭 가스의 소유량화에 대응할 수 없다는 문제를 갖고 있다.

한편, 에칭 가스의 소유량화에 대응한 포핏 방식의 진공제어 밸브가 진공압력의 제어에 종래부터 사용되고 있다. 포핏 방식의 진공제어 밸브는, 리니어 액추에이터의 피스톤(이동부)에 밸브 엘리먼트가 만들어져 구성되어, 해당 밸브 엘리먼트와 밸브 시트와의 거리(리프트량)을 제어하는 것으로, 컨덕턴스를 조정하는 방식이다(특허문헌2). 여기서, 포핏 방식의 진공제어 밸브에 채용되는 리니어 액추에이터에는, 피스톤의 접동부분을 봉지하기 위해서 벨로즈가 사용되고 있다. 이 벨로즈는, 내플라즈마성을 갖지 않은 금속제이므로, 플라즈마를 사용하는 진공 챔버에서 포핏 방식의 진공제어 밸브를 사용하는 것은 곤란하다.

특허문헌1: 특개2009-117444호 공보 특허문헌2: 특개2010-276096호 공보 특허문헌3: 특개2003-194257호 공보 특허문헌4: 특개2000-130635호 공보 특허문헌5: 특개평03-260072호 공보

이와 같이, 종래에는, 플라즈마가 발생하는 진공 챔버에 사용 가능하고, 해당 진공 챔버 내의 높은 진공도를 보호 유지한 채로 밸브 엘리먼트 등을 직선 이동시킬 수 있는 리니어 액추에이터가 존재하지 않는다.

본 발명은, 상술한 종래의 과제를 해결하기 위해서 창작된 것으로, 플라즈마가 발생하는 진공 챔버에 사용하는 것이 가능한 리니어 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이하, 상기 과제를 해결하는 데에 유효한 수단 등에 있어, 필요에 대응하여 효과 등을 나타내 보이면서 설명한다.

수단 1. 플라즈마가 발생하는 진공 챔버에 사용되는 리니어 액추에이터로서,

상기 진공 챔버에 형성된 개구부를 두고 해당 진공 챔버의 외부로부터 내부에 향하여, 직선방향으로 왕복이동시킬 수 있는 이동부와,

상기 이동부를 왕복이동시키는 구동부와,

상기 이동부를 피복하는 피복부와,

상기 개구부에 만들어져, 상기 피복부를 접동시키면서 상기 진공 챔버의 내부와 해당 진공 챔버의 외부와의 사이를 봉지하는 접동 봉지부를 구비하고,

상기 피복부와, 상기 구동부에 의해 상기 이동부가 왕복이동되는 때에, 해당 이동부에 있어서 상기 진공 챔버의 내부와 해당 진공 챔버의 외부와의　어느 쪽에도 향하는 범위를 피복하도록 구성되어,

상기 피복부의 외표면은, 상기 이동부의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.

수단 1에서는, 이동부에 있어서 진공 챔버의 내부로부터 진공 챔버의 외부로 향하는 범위를 피복부가 덮는 구성으로 했다. 또한, 피복부의 외표면은, 이동부의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있다. 따라서, 진공 챔버의 외부로 향한 피복부에 기체가 흡착되기 어렵게 되고, 피복부에 흡착한 기체가 진공 챔버의 내부에 운반되어 버리는 것을 적절하게 억제하는 것이 가능하다. 즉, 이동부로의 기체의 흡착을 억제하는 것으로, 진공 챔버를 확실히 봉지하는 것이 가능하다.

또한, 이동부에 있어서 진공 챔버의 내부와 외부와의 어느 쪽에도 향하는 범위만을 피복부가 피복하는 구성으로 된 경우에는, 피복부가 이동부의 전체를 피복하는 경우에 비해, 해당 피복부의 사이즈가 작아져 재료비를 억제하는 것이 가능하게 된다.

수단 2. 상기 이동부에 있어서 상기 진공 챔버의 내부로 향한 쪽의 끝부분에, 상기 피복부의 외표면보다도 단위면적 당의 기체의 흡착량이 많게 구성된 부착부가 형성되어 있는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터.

수단 2에서는, 이동부의 끝부분에 부착부를 만들었기 때문에, 부착부를 두어 예를 들어 밸브 등을 이동부에 부착하는 것이 가능하다. 또한, 부착부는, 이동부에 있어서 진공 챔버에 향한 쪽의 끝부분에 만들어져, 항상 진공 챔버의 내부에 위치하고 있다. 그 때문에, 부착부가 진공 챔버의 외부에 향하는 일은 없고, 진공 챔버의 외부에서 부착부에 기체가 흡착하는 우려가 없다. 따라서, 부착부로서, 피복부의 외표면보다도 흡착량이 많은 것을 채용하는 것이 가능하다. 즉, 부착부를 피복부처럼 밀착성이 높은 부재로 형성할 필요가 없고, 재료비나 가공비를 억제하는 것이 가능하다.

수단 3. 상기 피복부는, 절연성을 갖는 비금속재료가 열처리에 의해 가열되어 굳혀진 절연성의 소결체를 갖는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터.

수단 3에서는, 피복부는, 절연성을 갖는 비금속재료가 열처리에 의해 가열되어 굳혀진 소결체를 갖고 있으므로, 소결체의 우수한 절연성에 의해 높은 플라즈마내성을 실현하는 것이 가능하다. 또한, 피복부의 강성이 향상되어, 해당 피복부에 의해 봉지구조의 열화를 효과적으로 억제할 수 있음과 동시에, 피복부의 저표면적화(치밀성의 향상)에 기여하는 것이 가능하다. 즉, 피복부로서, 요철이 적은 매끄러운 표면을 갖는 소결체를 채용하는 것으로, 요철에 기인하는 표면적의 증대를 억제할 수 있다.

여기서, 예를 들어, 알루미늄제의 이동부의 표면에 양극 산화 피막을 형성하고, 해당 양극 산화 피막에 봉공처리를 실시했다고 해도, 이동부의 표면에는, 많은 요철이 발생하는 것이 본 발명자에 의해 보여졌다. 거기에, 양극 산화 피막에 비교해서 요철이 적은 소결체를 채용하는 것으로, 피복부의 흡착량을 현저히 저감시키는 것이 가능하다.

수단 4. 상기 소결체는, 산화알루미늄이 가열되어 굳혀진 세라믹스로부터 구성되어 있는 수단 3 기재의 리니어 액추에이터.

수단 4에서는, 산화알루미늄이 가열되어 굳혀진 세라믹스로 소결체를 형성했으므로, 그 재료 특성에 의해 높은 구조강도와 절연성을 실현하는 것이 가능하다.

수단 5. 상기 이동부는, 금속재료로부터 구성되어 있는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터.

수단 5에서는, 상술했듯이 이동부가 피복부에 의해 피복되어있기 때문에, 이동부로서 내플라즈마성을 갖고 있지 않은 금속재를 채용하는 것이 가능하다.

수단 6. 상기 이동부는, 알루미늄으로부터 구성되어 있는 수단 5 기재의 리니어 액추에이터.

수단 6에서는, 일반적인 금속재료인 알루미늄으로부터 이동부를 구성하고 있기 때문에, 이동부의 제조를 용이화하는 것이 가능하다.

수단 7. 상기 부착부는, 금속재료를 표면 산화 처리해서 구성되어 있는 수단2 기재의 리니어 액추에이터.

수단 7에서는, 표면 산화 처리한 금속재료로 부착부를 구성했기 때문에, 부착부의 절연성이 확보되어, 부착부가 진공 챔버의 내부에서 노출되어도, 플라즈마로부터 영향을 받기 어렵게 된다.

수단 8. 상기 부착부는, 알루미늄으로부터 구성되어 있어,

상기 표면 산화 처리는, 알루마이트 처리인 수단 7 기재의 리니어 액추에이터.

수단 8에는, 부착부를 알루미늄으로 구성하여, 표면 산화 처리로서 알루마이트 처리를 채용했으므로, 부착부가 진공 챔버의 내부에서 노출하여도, 플라즈마로부터의 영향을 적절하게 억제할 수 있다.

수단 9. 상기 이동부에 접속되어, 해당 이동부의 축의 중심을 따라 연재하는 가이드 로드와,

상기 가이드 로드를 상기 이동부의 이동 방향에 안내하는 가이드부를 구비하고 있는 수단 1기재의 리니어 액추에이터.

수단 9에는, 가이드부가 가이드 로드를 안내하기 때문에, 이동부가 안정적으로 이동하는 것이 가능하다. 따라서, 이동부가 접동하는 접동 봉지부에 해당 이동부를 안내하기 위한 가이드를 만들 필요가 없고, 해당 가이드를 만드는 것으로 접동 봉지부의 봉지능력이 저하하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

수단 10. 상기 부착부에 부착되어, 상기 진공 챔버의 내부에서 작동하는 작동부를 구비한 수단 2 기재의 리니어 액추에이터.

수단 10에서는, 부착부에 작동부를 만들었기 때문에, 진공 챔버 내에 작동부를 조작하여 작업을 행하는 것이 가능하다.

수단 11. 상기 작동부의 작동을 제어하기 위한 제어선을, 상기 진공 챔버의 외부로부터 상기 작동부의 내부까지 삽통시키는 삽통 통로를 갖추고 있는 수단 10 기재의 리니어 액추에이터.

수단 11에서는, 작동부를 제어하기 위한 제어선을 삽통 통로에 삽통시켜서, 작동부에 접속하는 것이 가능하다.

수단 12. 상기 피복부는, 상기 이동부의 이동 방향에 상호로 이간해서 만든 한 쌍의 탄성 봉지부를 두어 해당 이동부의 외표면에 대해 소정의 틈새를 띄고 만들어져,

상기 한쌍의 탄성 봉지부는, 상기 이동부의 외표면에 탄력적으로 맞닿고 상기 소정의 틈새를 봉지하고 있는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터

수단 12에는, 이동부의 탄력적으로 맞닿는 한 쌍의 탄성 밀봉 부재를 만들어, 피복부와 이동부와의 사이의 틈새를 양탄성 봉지부재로 봉지하는 구성으로 했다. 그것에 의해, 환경온도가 변화한 때에, 피복부 및 이동부의 열팽창량이 차이가 나도, 그 열팽창량의 차이를 탄성 밀봉 부재에 의해 흡수하는 것이 가능하다. 따라서, 피복부 및 이동부의 재료 선택의 자유도가 커지고, 예를 들어 이동부의 재료로서 강도나 인성이 뛰어난 금속재료(알루미늄 등)를 선택하는 한편으로, 피복부의 재료로서 절연성이 뛰어난 산화 알루미늄의 소결체를 선택하는 것이 가능하게 된다.

수단 13. 상기 접동 봉지부는,

상기 피복부가 접동하는 접동면과,

상기 이동부의 이동방향에 상호 이간하고 상기 접동면에 배치되어, 해당 접동면과 피복부와의 사이에 진공 접동실을 정의하는 제1의 접동 봉지부재 및 제2의 접동 봉지부재와,

상기 진공 접동실에 연통한 진공 흡인 유로를 갖고,

상기 제1의 접동 봉지부재는, 상기 피복부의 외표면에 맞닿아서, 상기 진공 챔버의 내부와 상기 진공 접동실과의 사이를 봉지하고,

상기 제2의 접동 봉지부재는, 상기 피복부의 외표면에 맞닿아서, 상기 진공 접동실과, 상기 진공 챔버의 외부 또한 상기 진공 진동실의 외부와의 사이를 봉지하고,

상기 진공 진동실의 내부는, 상기 진공 흡인 유로를 두어 진공 흡인되도록 구성되어 있는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터.

수단 13의 액추에이터에서는, 피복부가 접동하는 접동면에 향하도록 진공 흡인이 가능한 진공 접동실을 형성했으므로, 피복부에 있어서 진공 접동실로 향한 부위를 진공 흡인하는 것이 가능하다. 따라서, 피복부로의 기체의 흡착을 더욱 억제하는 것이 가능하고, 진공 챔버의 내부를 확실히 봉지하는 것이 가능하다. 더욱이, 진공 접동실에서 진공 흡인하는 것으로, 피복부에 부착한 티끌을 제거하는 것이 가능하기 때문에, 진공 챔버의 내부에 피복부에 흡착한 이물이 들어가는 것을 적절하게 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이동부의 이동방향에 이간해서 제1의 접동 봉지부재 및 제2의 접동 봉지부재를 형성하는 것으로, 진공 접동실을 이동부의 이동방향을 따라 연재하는 영역으로 했다. 따라서, 진공 접동실에서 진공 흡인 가능한 피복부의 영역을 이동부의 이동방향에 확보하는 것이 가능하고, 이동부에 있어서 진공 흡인할 수 있는 범위를 크게 할 수 있다.

여기서, 피복부에 있어서 진공 챔버의 배부와 진공 접동실의 외부(진공 챔버의 외부)와의 어느 쪽에든 향하는 부위가 생기도록 이동부를 왕복이동시킨 경우, 피복부에 있어서 진공 접동실의 외부를 향한 부위에 조금이지만 기체가 흡착하는 가능성이 있다. 그렇지만, 해당 부위가 진공 접동실을 통과할 때에 진공 흡인 되기 때문에, 피복부에 흡착한 기체가 진공 챔버의 내부에 운반되는 것을 억제하는 것이 가능하다.

수단 14. 상기 제1의 접동 봉지부재는,

두 갈래로 분기한 립을 갖고, 상기 분기한 립이 상기 접동면 및 상기 피복부에 각각 맞닿아 있는 탄성체와,

상기 분기한 립을 상호 이간 시키는 방향에 부세(付勢)하는 부세체를 갖는 수단 13 기재의 리니어 액추에이터.

수단 14에서는, 립을 상호 이간시키는 방향에 부세하는 부세체가 형성되어 있어, 진공 접동실이 진공 흡인에 의해 저압이 되어도, 립을 찰동면(擦動面) 및 피복부에 확실하게 맞닿게 하는 것이 가능하고, 높은 봉지 성능을 실현하는 것이 가능하다.

수단 15. 수단 13 기재의 리니어 액추에이터를 제어하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 구동부에 의한 상기 이동부의 왕복이동 시에 상기 이동부에 있어서 상기　진공 챔버의 내부를 향하는 범위가, 해당 진공 챔버 및 상기 진공 접동실의 범위 내에 이동시킬 수 있도록 상기 구동부를 제어하는 컨덕턴스 조작 모드를 갖는 진공제어장치.

수단 15에서는, 제어부는, 이동부에 있어서 진공 챔버의 내부에 향하는 범위가, 해당 진공 챔버 및 진공 접동실의 범위 내에 이동시킬 수 있도록 구동부를 제어하는 컨덕턴스 조작 모드를 실시한다. 이것에 의해, 컨덕턴스 조작 모드 중, 피복부에 있어서 진공 접동실의 외부에 노출한 범위가 진공 챔버의 내부에 향하는 일 없이, 진공 챔버의 내부에 기체가 운반되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 컨덕턴스 조작 모드에서는, 진공 챔버의 내부를 보다 높은 진공도로 유지하는 것이 가능하다.

수단 16. 상기 제어부는, 상기 컨덕턴스 조작 모드의 개시 전에 있어서, 상기 구동부에 따른 상기 이동부의 왕복이동 시에, 해당 이동부에 있어서 상기 진공 챔버 쪽으로부터 상기 진공 접동실보다도 바깥 쪽에 향한 범위를 해당 진공 접동실 내에 이동시킨 상태로, 상기 진공 흡인유로를 두어 해당 진공 접동실 내를 미리 설정된 시간에만 진공 흡인시키는 이탈 모드를 갖는 수단 15 기재의 진공 제어 장치.

수단 16에서는, 제어부는, 컨덕턴스 조작 모드의 개시 전에 있어서, 이동부에 있어서 진공 챔버 쪽으로부터 진공 접동실보다도 바깥 쪽에 향한 범위를, 진공 접동실 내에 이동시킨 상태로 소정 시간만을 진공 흡인시키는 이탈모드를 실시하도록 했다. 이것에 의해, 컨덕턴스 조작 모드는, 피복부의 기체가 제거된 상태로 개시되기 때문에, 진공 챔버로의 기체의 운반을 억제하는 것이 가능하다.

수단 17. 상기 구동부는,

상기 진공 챔버의 외부에 배설되어, 작동유체가 유통하는 실린더와,

상기 실린더의 내부에 작동실을 정의하도록 배설되어, 해당 작동실 내에 공급된 상기 작동유체의 압력에 의해 해당 실린더 내를 이동하는 피스톤과,

상기 피스톤을 상기 진공 챔버 쪽에 부세하는 부세부(付勢部)를 구비하고,

상기 이동부는, 상기 피스톤에 접속되어 있는 수단 1 기재의 리니어 액추에이터.

수단 17에서는, 작동 유체의 압력에 대응해서 피스톤이 하중을 발생시키는 구성으로 했으므로, 방폭환경에 적합하고, 소형으로 큰 구동력을 방생시키는 것이 가능하다. 이것에 의해, 반도체 제조 장치에 적합한 리니어 액추에이터를 실현하는 것이 가능하다.

더욱이, 다른 수단으로서, 진공제어장치의 제어기능을 실현시키는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 컨덕턴스 조작 모드의 제어 기능을 상기 제어 장치에 실현시키는 프로그램을 갖춘 컴퓨터 프로그램으로써 구현화하는 것이 가능하다.

또한, 예를 들어 진공제어방법이나 그 방법을 구현화하는 프로그램 매체라는 형태로 구체화하는 것도 가능하다.

도 1은 제1의 실시 형태에 관련된 리니어 액추에이터가 적용된 비작동시(밸브 전폐)의 진공 제어 밸브를 나타내는 단면도.
도 2는 진공 제어 밸브가 갖는 접동부를 나타내는 확대 단면도.
도 3은 밸브 전개(全開)시의 진공 제어 밸브를 나타내는 단면도.
도 4는 비작동 시(밸브 전폐)의 진공 제어 밸브를 밸브 엘리먼트의 단면 쪽에서 본저면도.
도 5는 진공 제어 밸브의 진공 압력의 제어시의 작동 상태를 나타내는 단면도.
도 6은 봉지부재를 확대하여 나타내는 단면도.
도 7은 진공 제어 밸브의 작동 내용의 일례를 나타내는 플로우차트.
도 8은 제2의 실시 형태에 관련된 작동시의 리니어 액추에이터를 나타내는 단면도.
도 9는 암을 나타내는 사시도.
도 10은 변경 예에 관련된 작동시의 리니어 액추에이터를 나타내는 단면도.

이하, 제1의 실시 형태에 있어서, 도면을 참조하여 설명한다. 제1의 실시형태에는, 리니어 액추에이터(A)에 밸브 엘리먼트(33)를 형성한 진공 제어 밸브(10)와 그 진공 제어장치로써 구체화한 것이다. 그리고, 이 진공 제어 밸브(10)를, 플라즈마에 의한 에칭 프로세스를 실행하는 반도체 제조 장치에 있어서 사용한 경우로 설명한다.

(진공 제어 밸브의 기본구성)

도 1에 나타내듯이, 반도체 제조 장치는, 기판 등의 처리 대상인 워크(그림에 나타내지 않음)를 진공 처리하는 진공 챔버(40)(진공 용기)를 구비하고, 진공 챔버(40)의 내부에서 플라즈마가 발생하도록 되어 있다. 상기 진공 챔버(40)에는, 해당 진공 챔버(40)의 내부와 외부를 연통하는 개구부(49)가 개설되어 있다. 개구부(49)에는, 상기 진공 제어 밸브(10)가 형성되어 있다. 이 진공 제어 밸브(10)는, 리니어 액추에이터(A)와, 상기 진공 챔버(40)의 내부에 있어서 리니어 액추에이터(A)에 의해 직선 이동되는 밸브 엘리먼트(33)로부터 기본적으로 구성된다. 더욱이, 이하의 설명에서, 진공 챔버(40)의 내부라는 것은, 진공 챔버(40)의 내벽면보다도 안쪽의 영역을 가리킨다. 더욱 구체적으로는, 진공 챔버(40)의 내부는, 후술하는 봉지부재(68)보다도 진공 챔버(40)의 안쪽의 영역을 말하는 것으로 한다. 또한, 진공 챔버(40)의 외부라는 것은, 진공 챔버(40)의 내벽면보다도 바깥쪽의 영역을 가리킨다. 더욱 구체적으로는, 진공 챔버(40)의 외부는, 봉지부재(68)보다도 진공 챔버(40)의 바깥쪽의 영역을 말하는 것으로 한다.

상기 리니어 액추에이터(A)는, 상기 진공 챔버(40)의 외부에 위치하는 구동부(70)와, 해당 구동부(70)의 축선 방향(도 1에서는 상하 방향)에 이동시키는 작동부(30)를 구비한다. 리니어 액추에이터(A)는, 상기 작동부(30)의 접동을 허용하면서 상기 개구부(49)를 봉지하고, 진공 챔버(40)의 내부의 진공도를 유지하는 접동부(접동봉지부)(60)를 구비하고 있다. 접동부(60)는, 진공 챔버(40)와 구동부(70)와의 사이에 형성되어 있어, 개구부(49)에 부착되어 있다.

상기 진공 챔버(40)에 있어서 상기 개구부(49)가 형성된 벽부와 반대 쪽의 벽부(도 1에서는 하부 측)에는, 접속 연통구(45)(도 3 참조)가 형성되어 있다. 접속 연통구(45)는 접속 포트(44)를 구성하고 있어, 해당 접속 포트(44)에 진공 펌프가 접속된다. 이 접속 연통구(45)는, 한쪽 방향(도 1에서는 좌우 방향)에 장척인 직사각형의 개구 형상을 이루고 있다. 그리고, 이 접속 연통구(45)가 개구하는 진공 챔버(40)의 내벽면(도 1에서 하벽부의 상면)이, 상기 밸브 엘리먼트(33)가 착석하는 밸브 시트(43)를 구성하고 있다. 더욱이, 밸브 시트(43)의 표면 거칠기는, 진공 챔버(40)의 다른 부분보다도 낮아(평활도가 높게)지도록 구성되어 있다.

상기 밸브 엘리먼트(33)는, 상기 접속 연통구(45) 측의 면(이하, 하면이라 함)이 해당 접속 연통구(45)의 개구면적보다 큰 직사각형을 이루고 있다. 밸브 엘리먼트(33)가 상기 밸브 시트(43)에 착석하는 것으로, 접속 연통구(45)가 폐색된다. 도 4에 나타내듯이, 이 밸브 엘리먼트(33)의 하면에는, 접속 연통구(45)측(하측)에 겨우 돌출한 상태로 O링(35)이 장착되어 있다.

상기 동작부(30)는, 상기 밸브 엘리먼트(33)가 부착된 기둥모양의 피스톤 로드(이동부)(31)를 구비한다. 또한, 동작부(30)는, 피스톤 로드(31)의 외주면(외표면)을 덮는 원통 모양의 원통형 부재(피복부)(32)를 갖추고 있다. 상기 동작부(30)는, 상기 개구부(49)(구체적으로는 접동부(60)에 형성된 관통공)를 두어 진공 챔버(40)의 내부에 향해있다. 상기 피스톤 로드(31)는, 해당 피스톤 로드(31)의 이동 방향에 장척인 원주 형상을 이루고 있다. 도 2에 나타내듯이, 상기 피스톤 로드(31)에 있어서 진공 챔버(40)의 외부측의 끝부분(도 2에서는 상단부)에는, 해당 피스톤 로드(31)의 외경 방향에 돌출하는 환상(環狀), 고리 형태)의 위치 결정 돌부(53)가 형성되어 있다. 이 위치 결정 돌부(53)에 상기 원통형 부재(32)의 한 끝이 맞닿고, 해당 원통형 부재(32)가 위치 결정되고 있다.

피스톤 로드(31)에 있어서 진공 챔버(40)의 내부에 향한 쪽의 끝부분(도 1에서는 하단부)에는, 부착부(31c)가 형성되어 있다. 부착부(31c)의 중앙부분은, 피스톤 로드(31)의 이동방향(도 1에서는 하방)에 돌출해 있다. 제1의 실시형태에서는, 피스톤 로드(31) 및 부착부(31c)는, 금속재료인 알루미늄으로 일체 형성되어 있다. 그리고, 상기 밸브 엘리먼트(33)는, 상기 부착부(31c)에 복수의 볼트(33a)로 나사 고정되어 있는 것으로, 상기 피스톤 로드(31)에 고정되어 있다. 더욱이, 부착부(31a)는, 피스톤 로드(31)와 다른 부재로 구성해도 좋다.

한편, 피스톤 로드(31)의 내부에는, 부착부(31c)와 반대쪽의 끝면에 개구하는 원주 모양의 공간이 형성되어 있다. 이 원주 모양의 공간은, 피스톤 로드(31) 및 밸브 엘리먼트(33)를 밸브 시트(43) 쪽에 부세하는 힘을 발생시키는 차단하중 발생실(39)을 구성하고 있다.(도 2참조). 더욱이, 원통형 부재(32)의 구체적 구성에 있어서는, 후술한다.

상기 구동부(70)는, 진공 챔버(40)의 외부에 형성든 통모양의 실린더 튜브(실린더)(71)를 구비한다. 또한, 구동부(70)는, 실린더 튜브(71)의 내부에 축 중심 방향(도 1에서는 상하 방향)에 이동자재에 형성된 피스톤(51)을 갖춘다. 더욱, 구동부(70)는, 피스톤(51)을 진공 챔버(40) 쪽(도 1에서는 하측)에 부세하는 부세 스프링(부세부)(75)를 구비하고 있다.

실린더 튜브(71)는, 상기 접동부(60)에 있어서 진공 챔버(40)의 외부에 향하는 면(도 1에서는 상면)에 재치된 상태로 형성되어 있다. 그리고, 실린더 튜브(71)는, 상기 개구부(49)를 진공 챔버(40)의 외부 쪽으로부터 둘러싸고 있다. 실린더 튜브(71)의 진공 챔버(40)와는 반대쪽의 개구부는, 헤드커버(81)에 의해 폐색되어 있다.

피스톤(51)은, 상기 피스톤 로드(31)에 있어서 상기 밸브 엘리먼트(33)와는 반대 쪽의 끝부분으로부터 상기 실린더 튜브(71)의 내주면(73) 쪽을 향해서 지름방향으로　연장하고, 더욱 해당 내주면(73)의 근방에 진공 챔버(40)로부터 이간하는 방향(도 1에서는 상방)에 연장하여 구성되어 있다. 즉, 상기 피스톤(51)은, 피스톤 로드(31)에 일체적으로 형성되어 있어, 상기 진공 챔버(40)와의 반대 쪽(도 1에서는 상측)에 개방하는 환상 형상을 이루고 있다.

피스톤(51)이 실린더 튜브(71)의 내부에 형성된 상태에서는, 해당 실린더 튜브(71), 피스톤(51), 접동부(60) 및 원통형 부재(32)에 의해 밸브 개도 조작실(36)(작동실, 도 3 참조)이 정의된다. 또한, 피스톤(51)은, 환상의 피스톤 봉지체(51a)를 구비하고 있다. 피스톤 봉지체(51a)는, 피스톤(51)에 있어서 상기 실린더 튜브(71)의 내부면(73)에 대향하는 외주면에 형성되어, 해당 피스톤(51)의 외경방향에 돌출하여 있다. 이 피스톤 봉지체(51a)는, 상기 실린더 튜브(71)의 내주면(73)에 탄력적으로 맞닿아, 피스톤(51)의 외주면과 실린더 튜브(71)의 내주면(73)과의 사이를 봉지하고 있다. 그리고, 이 피스톤 봉지체(51a)와 후술하는 V패킹(67)에 의해, 상기 밸브 개도 조작실(36)을 밀폐하고 있다.

상기 밸브 개도 조작실(36)은, 그 용적이 변화하는 도넛 모양(환상)의 밀폐 공간으로서 형성되어 있다. 밸브 개도 조작실(36)은, 실린더 튜브(71)에 형성된 밸브 개방용(開弁用) 공기유로(21)와, 접동부(60)에 형성된 접속유로(22)를 두어, 도시하지 않은 에어 공급원에 연통하고 있다. 그리고, 에어 공급원으로부터 밸브 개방용 공기유로(21) 및 접속유로(22)을 두어 밸브 개도 조작실(36)에 작동 에어(작동 유체)가 공급되도록 되어 있다. 즉, 에어 공급원으로부터 밸브 개도 조작실(36)에 작동 에어를 공급하는 것으로, 해당 밸브 개도 조작실(36)의 용적이 증대한다. 이것에 의해, 피스톤(51)을 진공 챔버(40)로부터 이간하는 방향(도 1에서는 상측)에 이동시키도록 되어 있다. 즉, 밸브 개도 조작실(36)에 공급된 작동 에어의 압력은, 밸브 엘리먼트(33)을 개방시키는 방향에 작용한다.

상기 부세 스프링(75)은, 상기 실린더 튜브(71)의 내부에 있어서, 상기 헤드 커버(81)와 피스톤(51)으로 낀 상태로 배설되어 있다. 부세 스프링(75)은, 상기 헤드 커버(81) 및 피스톤(51)에 맞닿아 있다. 부세 스프링(75)은, 그 탄성력에 의해 피스톤(51)을 진공 챔버(40) 쪽(도 1의 하측)에 부세하고 있다.

상기 헤드 커버(81)는, 상기 실린더 튜브(71)의 내부를 동작부(30)의 이동방향에 연재하는 통부(82) 및 접동 볼록부(83)을 갖추고 있다. 상기 통부(82)는, 상기 동작부(30)와 축심이 일치하는 원통형상을 이루고 있다. 또한, 상기 접동 볼록부(83)는, 통부(82)에 있어서 진공 챔버(40) 쪽의 끝부분(도 1에서는 하단부)에 연접되어 있다. 접동 볼록부(83)는, 통부(82)와 축심이 일치하는 원통 형상을 이루고 있다. 접동 볼록부(83)의 외경은, 통부(82)의 외경보다도 작게 구성되어 있다. 접동 볼록부(83)와 통부(82)의 접속부분에는, 상기 진공 챔버(40) 쪽에 대향하는 행정 제한면(行程制限面)(84)이 형성되어 있다. 더욱이, 상기 헤드 커버(81)에는, 상기 통부(82) 및 접동 볼록부(83) 내부를 통해 상기 차단하중 발생실(39)에 연통하는 밸브 닫음용(閉弁用) 공기유로(81a)가 형성되어 있다. 이 밸브 닫음용 공기유로(81a)는, 도시하지 않은 에어 공급원에 접속되어 있어, 해당 에어 공급원으로부터 밸드 닫음용 공기유로(81a)를 두어 작동 에어(작동 유체)가 차단하중 발생실(39)에 공급되도록 되어 있다.

도 3에 나타내듯이, 이 행정 제한면(84)은, 피스톤(51)에 맞닿을 수 있는 위치에 형성되어, 해당 행정 제한면(84)이 피스톤(51)에 맞닿는 것으로, 해당 피스톤(51)의 이동량이 제한된다. 즉, 피스톤(51)은, 리프트량(La)가 증대하는 방향(도 1에서는 상방이고, 이하, 개방 방향이라고 지칭한다)의 이동이 행정 제한면(84)에 의해 제한된다. 한편, 피스톤(51)은, 리프트량(La)가 감소하는 방향(도 1에서는 하방이며, 이하, 폐성 방향이라고 지칭한다)의 이동이, 밸브 엘리먼트(33)과 밸브 시트(43)의 맞닿는 것에 따라 제한된다. 더욱이, 피스톤(51)에 있어서 행정 제한면(84)에 맞닿는 부위를 행정 제한단부(56)로 지칭한다.

상기 접동 볼록부(83)는, 상기 차단하중 발생실(39)에 대략 정합하는 외형상으로 되어 있다. 피스톤(51)이 개방 방향에 이동한 때에, 접동 돌부(83)가 차단하중 발생실(39)의 내부에 수용되도록 되어 있다(도 3 참조). 접동 볼록부(83)의 외주면에는, 단면 V자 모양의 패킹(39b)이 환상으로 장착되어 있다. 이 패킹(39b)은, 차단하중 발생실(39)의 내주면에 맞닿는 것으로, 접동 볼록부(83)와 차단하중 발생실(39)의 내주면을 봉지하고 있다(도 2 참조).

여기서, 상기 차단하중 발생실(39)에 작동 에어가 공급되면, 해당 차단하중 발생실(39)의 용적이 증대한다. 이것에 의해, 피스톤 로드(31)가 접속 포트(44)쪽(도 1의 하측)에 부세된다. 즉, 차단하중 발생실(39)에 공급되었던 작동 에어의 압력은, 밸브 엘리먼트(33)를 폐성하는 방향에 작용하도록 되어 있다. 이 때문에, 차단하중 발생실(39)에 의해, 부세 스프링(75)이 피스톤(51)을 폐성 방향에 부세하는 힘을 보상하는 것이 가능하다. 이 때문에, 부세 스프링(75)에 필요한 부세력을 경감하는 것이 가능하다. 그 결과, 제조시에 있어서 부세 스프링(75)의 세트시 하중(차단 시의 하중)을 경감하는 것이 가능하고, 진공 제어 밸브(10)의 제조성을 향상시키는 것이 가능하다. 더욱이, 접동 볼록부(83)의 내주면에는, 상기 패킹(39b)의 내측에 제2의 패킹(39a)이 환상으로 형성되어 있다. 제2의 패킹(39a)은, 후술하는 가이드 로드(38)에 맞닿아, 접동 볼록부(83)와 가이드 로드(38)와의 사이를 봉지하고 있다(도 2 참조).

상기 접동 볼록부(83)의 내측에는, 리니어 베어링(가이드부)(85)이 설치되어 있다. 제1의 실시형태에는, 리니어 베어링부(85)로서, 리니어 부시가 채용되어 있다. 그리고, 리니어 베어링부(85)에, 상기 피스톤 로드(31)이 접속된 가이드 로드(38)가 접동가능하게 삽통되어 있다. 이 가이드 로드(38)는, 상기 피스톤 로드(31)의 축심을 따라 해당 피스톤 로드(31)의 이동 방향에 연재하는 원통형상을 이루고 있다. 리니어 베어링부(85)가 가이드 로드(38)을 안내하는 것으로, 피스톤 로드(31)(동작부30), 구동부(70) 및 접동부(60)의 지름방향(도 1에서는 좌우방향)에의 상대적인 위치관계를 규정하면서, 피스톤 로드(31)의 원활한 왕복이동이 실현되고 있다.

상기 헤드 커버(81)에는, 밸브 엘리먼트 위치센서(90)가 설치되어 있다. 이 밸브 엘리먼트 위치센서(90)는, 상기 실린더 튜브(71)의 내부에 있어서 피스톤 로드(31)의 이동 방향에 연재하는 프로브(92)를 구비한다. 또한, 밸브 엘리먼트 위치센서(90)는, 프로브(92)의 한편의 끝부분(도 1에서는 하단부) 쪽이 삽입된 삽입관(94)을 구비하고 있다. 상기 프로브(92)의 다른 쪽의 끝부분(도 1에서는 상단부)은, 통부(82)의 개구부를 폐색하는 프로브 장착부(91)에 고정되어 있다. 상기 삽입관(94)은, 상기 가이드 로드(38)의 내부에 설치된 삽입관 장착부재(93)를 두고 해당 가이드 로드(38)내에 고정되어 있다. 그리고, 밸브 엘리먼트 위치센서(90)는, 삽입관(94)에의 프로브(92)의 삽입량에 대응한 전기신호를 발생하도록 되어 있다. 즉, 밸브 엘리먼트 위치센서(90)에서 피스톤 로드(31)의 이동량을 계측하는 것으로, 상기 밸브 엘리먼트(33)의 리프트량(La)를 파악하는 것이 가능하다. 구체적인 밸브 엘리먼트 위치센서(90)로서는, 리니어 펄스코더(등록상표)를 예로 드는 것이 가능하다.

상기 진공 제어 밸브(10)는, 도 1에 나타내듯이, 비작동시에 있어, 접속 포트(44)와 진공 챔버(40)의 내부를 차단하는 차단기능(리프트량(La)가 0)과, 도 5에 나타내듯이, 작동 시에 있어, 진공 제어 밸브(10)의 컨덕턴스를 조작하는 컨덕턴스 조정기능(리프트량(La)가 변동)을 갖고 있다. 컨덕턱스라는 것은, 진공 제어 밸브(10)를 통한 진공 챔버(40)내에서의 기체의 흐름 용이를 의미하는 것이다. 즉, 컨덕턴스 조정기능은, 밸브 엘리먼트(33)과 밸브 시트(43)와의 사이의 거리인 리프트량(이동부의 이동량)(La)를 밸브 개도로서 조작하는 것에 의해 실현된다.

한편, 차단 기능은, 도 1에 나타내듯이 진공 챔버(40)의 내부에 있어서, 밸브 엘리먼트(33)를 밸브 시트(43)에 맞닿게 해, 상기 접속 연통구(45)를 폐색하는 것으로 행해진다(전폐상태). 차단시의 봉지는, 밸브 엘리먼트(33)의 O링(35)이 밸브 시트(43)에 맞닿아 눌려 찌그러지는 것으로 실현된다. 더욱이, 진공 제어 밸브(10)는, 도 3에 나타내듯이, 밸브 엘리먼트(33)가 접동부(60)에 근접한 전개상태(리프트량(La)가 최대)가 될 때까지 밸브 엘리먼트(33)을 직선이동 시키는 것이 가능하게 되어 있다.

(진공 제어 밸브의 흡착운반의 메커니즘과 봉지구조에 대해서)

여기서, 진공 챔버(40) 내의 진공도가 저하하는 원인이 되는 작동 에어(작동유체)의 흡착 운반의 메커니즘에 대해서, 이하 설명한다. 작동 에어인 공기는, 질소와 산소를 주성분으로 하는 기체이다. 따라서, 동작부(30)에 하등의 대책을 세우지 않은 경우, 동작부(30)가 밸브 개도 조작실(36)의 내부에 향한 때에(도 3 참조), 작동 에어의 기체분자가 동작부(30)에 흡착(예를 들어 물리흡착이나 화학흡착) 해버린다. 그리고, 도 1에 나타내듯이, 상기 동작부(30)에 있어서 밸브 개도 조작실(36)에 향한 부위가 진공 챔버(40)의 내부에 이동하면, 해당 동작부(30)에 흡착한 기체분자가, 진공 챔버(40)의 내부에 방출(이탈)되어 버린다.

즉, 동작부(30)에 있어서, 진공 챔버(40)의 내부와, 밸브 개도 조작실(36)과의 어떤 것이든 향하는 범위를 제1의 접동범위(이동부에 있어서 진공 챔버의 내부와 진공 챔버의 외부에 있어서 진공 접동실의 외부와의 어떤 것이든 향하는 범위) (Lb)로 정의한다(도 1, 3 참조). 즉, 이 제1의 접동범위(Lb)는, 밸브 엘리먼트(33)을 전폐 상태 및 전개 상태가 되도록 리프트량(La)를 조작한 경우(이동부를 최대 왕복이동시킨 경우)에, 밸브 개도 조작실(36)과 진공 챔버(40)와의 쌍방에 노출되는 동작부(30)의 범위이다.

이와 같이, 제1의 접동범위(Lb)는, 만일 원통형 부재(32)가 장비되어 있지 않으면, 밸브 엘리먼트(33)를 전개 상태 및 전폐 상태가 되도록 동작부(30)를 왕복이동시킨 경우에, 밸브 개도 조작실(36)에서의 작동 에어의 흡착과 진공 챔버(40)에서의 작동 에어의 방출을 발생시킨다. 밸브 개도 조작실(36)로부터 진공 챔버(40)로의 작동 에어의 운반이 발생하면, 진공 챔버(40)내의 진공도가 저하(압력의 상승)해 버린다.

상기 과제에 비추어, 본 발명자는, 저흡착성을 갖는 원통형 부재(32)로 피스톤 로드(31)를 피복하는 것으로, 밸브 개도 조작실(36)로부터 진공 챔버(40)로의 작동 에어의 운반을 억제하는 기술을 제출한 것이다. 제1의 실시형태에서는, 원통형 부재(32)는, 피스톤 로드(31)의 긴 쪽 방향(도 1에서는 상하방향)의 외측면의 대략 전체를 피복하고 있다. 즉, 원통형 부재(32)의 축심 방향의 치수는, 피스톤 로드(31)에 있어서 위치 결정 돌부(53)로부터 해당 위치 결정 돌부(53)와는 반대 쪽의 끝부분(도 1에서는 하단부)까지의 치수와 대략 일치하고 있다. 그리고, 원통형 부재(32)는, 밸브 엘리먼트(33)를 부착하기 전의 상태의 피스톤 로드(31)에 대해 상기 부착부(31c) 쪽으로부터 외삽된다. 이 상태로, 부착부(31c)에 밸브 엘리먼트(33)를 고정하는 것으로, 원통형 부재(32)가 피스톤 로드(31)에 장착된다. 이 때, 원통형 부재(32)는, 긴 쪽 방향의 양 끝부분이 위치 결정 돌부(53) 및 밸브 엘리먼트(33)에　협지된다. 이것에 의해, 원통형 부재(32)는 축심 방향에 흔들리지 않게 피스톤 로드(31)에 고정된다.

상기 원통형 부재(32)는, 산화 알루미늄(알루미나)을 가열하여 굳히는 것으로 성형한 소결체(세라믹스)로 구성되어 있다. 소결체의 높은 치밀성에 의해, 원통형 부재(32)의 표면의 요철이 억제되고, 원통형 부재(32)의 기체분자의 저흡착성이 실현되어 있다. 이 결과, 원통형 부재(32)는, 피스톤 로드(31)의 외표면보다도 단위면적 당 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있다.

따라서, 소결체로 형성된 원통형 부재(32)는, 예를 들어 알루미늄제의 피스톤 로드에 형성한 양극 산화 피막에 봉공 처리를 한 경우와 비교해도, 작동 에어의 흡착량이 낮아지는 것이 본 발명자에 의해 확인되었다. 또한, 원통형 부재(32)는, 소결체의 높은 절연성에 의해, 내플라즈마성을 갖고 있다. 더욱이, 상기 밸브 엘리먼트(33)를 피스톤 로드(31)에 부착하기 위한 부착부(31c)는, 진공 챔버(40)의 내부에 항상 위치하기 때문에, 진공 챔버(40)의 외부에 향하여 작동 에어가 흡착할 염려는 없다. 그 때문에, 부착부(31c)는, 원통형 부재(32)와 같은 저흡착성은 요구되지 않고, 부착부(31c)의 외표면의 흡착성은, 원통형 부재(32)의 흡착성보다 높게 구성되어 있다.

여기서, 원통형 부재(32)의 소결체로서는, 상대밀도가 95% 이상의 치밀 알루미나의 세라믹스를 사용하는 것이 바람직하다. 단, 소결체의 상대밀도가 90% 이상이라면, 일정의 효과가 있고, 요구되는 진공도에 대응하여, 예를 들어 96%, 97%, 98%라는 것보다 높은 상대밀도의 소결체를 채용하도록 해도 좋다. 더욱, 99% 이상의 고순도 치밀 알루미나의 세라믹스를 사용해서, 작동 에어의 운반량을 제한없이 낮게 억누르는 것도 가능하다.

더욱, 치밀 알루미나의 세라믹스의 표면을 0.2 이상의 평균표면 거칠기(0.2 Ra)의 미러면 마감으로 하면, 원통형 부재(32)의 흡착성을 더욱 저하시키는 것이 가능하다. 또한 높은 밀봉성이 확보되어, 원통형 부재(32)와 후술하는 V패킹(67)이나 봉지부재(68)와의 마찰을 저감시키는 것이 가능하다. 마찰의 저감은, 진공 제어 밸브(10)의 저히스테리시스 특성에 기여하는 것이 가능하다. 평균표면 거칠기는, 진공 제어 밸브(10)의 사양에 대응하여, 0.1, 0.3, 0.4, 0.5 라는 값에 적절히 설정된다.

도 2에 나타내듯이, 상기 원통형 부재(32)는, 틈새(Cr)만큼 공간을 만들어 피스톤 로드(31)의 외표면에 장착되어 있다. 이 틈새(Cr)은, 상기 피스톤 로드(31)에 환상으로 만든 한 쌍의 탄성 봉지부로서의 O링(31a, 31b)에 의해 봉지되어 있다. 이 O링(31a, 31b)은, 상호에 피스톤 로드(31)의 이동 방향에 이간하듯이 설치된 탄성체이다. 그리고, 각 O링(31a, 31b)이 원통형 부재(32)의 내주면에 탄력적으로 맞닿는 것으로, 상기 틈새(Cr)가 봉지되어 있다.

이것에 의해, 원통형 부재(32) 및 피스톤 로드(31)의 열팽창량이 상이하여도, O링(31a, 31b)이 탄성 변형하는 것으로, 그 열팽창량의 상이한 분량을 흡수하도록 되어 있다. 이 결과, 원통형 부재(32) 및 피스톤 로드(31)의 재료선택의 자유도를 크게 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 피스톤 로드(31)의 재료로서, 강도나 인성이 뛰어난 금속재료(예를 들어 알루미늄)를 채용하고, 한편, 원통형 부재(32)의 재료로서, 절연성이 뛰어난 산화알루미늄의 소결체를 선택한다는 것이 가능하게 된다.

이처럼, 강도나 인성에 뛰어난 금속재료로 된 피스톤 로드(31)와, 저흡착성의 원통형 부재(32)로 된 이중구조의 작동부(30)를 채용하는 것으로, 플라즈마를 사용하는 진공 챔버(40)에 이용 가능한 포핏식의 진공 제어 밸브(10)(리니어 액추에이터(A))가 실현되어 있다. 이 결과, 플라즈마를 발생시키는 진공 챔버(40)에 있어서, 에칭 가스의 소유량화(미소류량화)를 실현하는 것이 가능하게 된다.

도 5는, 진공 제어 밸브(10)의 진공압력의 제어시(컨덕턴스의 조작시)의 작동 상태를 나타내는 단면도이다. 전술한 저흡착성의 원통형 부재(32)를 사용하여도, 해당 원통형 부재(32)에 작동 에어가 조금이지만 흡착하는 일이 있다. 그 때문에, 컨덕턴스의 조작시의 진공 챔버(40) 내의 미량의 누설(진공도의 저하)이 발생하여, 고진공을 유지할 수 없는 가능성이 있다. 그래서, 진공 제어 밸브(10)에는, 이 미량의 누설을 억제할 수 있도록, 상기 접동부(60)에 진공 흡인 기능이 갖춰져 있다.

도 2에 나타내듯이, 접동부(60)는 접동부 본체(60a)및 접동면(60b)을 구비하고 있다. 접동부 본체(60a)는, 상기 개구부(49)를 폐색하듯이 상기 진공 챔버(40)에 설치되어져 있다. 접동면(60b)은, 접동부 본체(60a)에 상기 피스톤 로드(31)의 이동방향에 개방하는 관통공을 만드는 것으로 형성되어 있다. 이 접동면(60b)에 대해서 상기 원통형 부재(32)가 접동하도록 되어 있다. 상기 접동면(60b)에는, 상기 피스톤 로드(31)의 이동방향에 이간하여 배치된 V패킹(제2의 접동 봉지부재)(67) 및 봉지부재(제1의 접동 봉지부재)(68)가 설치되어 있다. V패킹(67) 및 봉지부재(68)는, 접동부(60b)와 원통형 부재(32)와의 사이에 진공 접동실(S)을 정의하고 있다.

상기 접동부 본체(60a)는, 상기 V패킹(67) 및 봉지부재(68)의 사이에 위치하는 진공흡인영역 형성부재(62)와, 진공흡인영역 형성부재(62)를 진공 챔버(40)의 내부 측(도 1에서는 하부측)으로부터 지지하는 지지부재(63)를 구비하고 있다. 진공흡인영역 형성부재(62)는, 원통형 부재(32)를 둘러 싸듯이 도넛 모양으로 형성된 알루미늄제의 부재이다. 진공흡인영역 형성부재(62)에는, 원통형 부재(32)와의 사이에 작은 틈새의 진공접동유로(25)를 정의하는 환상 오목부(62a)가 형성되어 있다.

상기 진공접동유로(25)는, 진공 흡인영역 형성부재(62)와 접동부 본체(60a)와의 사이에 정의되어 접동부(60)의 지름방향으로 넓어지는 환상의 접속유로(24)에 접속되어 있다. 이 접속유로(24)는 진공흡인유로(23)에 접속되어 있다. 진공흡인유로(23)는, 접동부 본체(60a)의 내부에 있어서 지름방향에 연재하여 해당 접동부 본체(60a)의 외측면에서 개구하고 있다. 이 진공흡인유로(23)는, 상기 진공 펌프에 접속되어 있다. 즉, 진공 접동실(S)는, 상기 진공접동유로(25), 접속유로(24) 및 진공흡인유로(23)를 두어 진공 펌프에 연통하고 있다.

도 2에 나타내듯이, 상기 V패킹(67)은, 진공 챔버(40) 내부측으로부터 외부측(도 1에서는 하측으로부터 상측)에 향하도록 상호 이간하는 단면 V자 모양으로 형성되어 있다. V패킹(67)은, 상기 원통형 부재(32)의 외표면의 전체 둘레에 걸쳐 맞닿아 있고, 진공 접동실(S)와 밸브 개도 조작실(36)(진공 챔버(40)의 외부 또한 진공 접동실(S)의 외부)과의 사이를 봉지하고 있다. V패킹(67)은, 밸브 개도 조작실(36)의 작동 에어에 따른 압력에 의해 확장하는 방향에 부세되어, 봉지 능력이 커지도록 구성되어 있다.

도 6은, 봉지부재(68)를 확대해 나타내는 단면도로, 봉지부재(68)는, 상기 원통형 부재(32)의 외표면의 전체 둘레에 걸쳐 맞닿아 있고, 진공 챔버(40)의 내부와 진공 접동실(S)와의 사이를 봉지하고 있다. 이 봉지부재(68)는, 로토바리실(등록상표)(68f)과 금속 스프링(부세체)(68e)로부터 기본적으로 구성되어 있다. 로토바리실(탄성체)(68f)은, 두 갈래로 분기된 실 립(립)(68a)를 갖고 있다. 분기한 실 립(68a)은, 상기 접동면(60b) 및 상기 원통형 부재(32)에 각각 맞닿아 있다. 그리고, 상기 로토바리실(68f)은, 진공 접동실(S)의 압력이 증대하면, 실 립(68a)이 상호에 이간하도록 확장해서, 봉지 능력이 커지도록 되어 있다.

상기 로토바리실(68f)에는, 힐 플랜지(68c)가 형성되어, 해당 힐 플랜지(68c)는, 상기 지지부재(63)의 내표면(63a)과 진공흡인영역 형성부재(62)의 내표면(62b)과의 사이에 협지되어 있다. 상기 금속 스프링(68e)은, 탄성 변형한 형태로 실 립(68a)의 사이에 설치되어, 해당 실 립(68a)을 상호 이간시키는 방향에 부세하고 있다. 따라서, 봉지부재(68)는, 진공 접동실(S)가 진공 흡인되는 상황이 되어도, 금속 스프링(68e)의 탄성력에 의해 높은 봉지 능력이 유지된다. 더욱이, 힐 플랜지(68c)는, 상기 진공흡인영역 형성부재(62)에 설치된 O링(69)과 함께 진공 챔버(40)와 상기 진공흡인유로(23)와의 사이를 봉지하고 있다(도 2 참조).

전술한 접동부(60)에 의한 봉지 구조에 따르면, 진공 접동실(S)에서 진공 흡인이 행해지는 것으로, 이하에 설명하듯이, 원통형 부재(32)로의 작동 에어의 흡착을 억제하는 것이 가능하다. 전술했듯이, 원통형 부재(32)의 흡착성은 낮게 구성되어 있는 것으로, 원통형 부재(32)가 밸브 개도 조작실(36)에 향하면, 해당 원통형 부재(32)에 작동 에어가 조금이지만 흡착하는 일이 있다. 그리고, 원통형 부재(32)에 흡착한 작은 작동 에어는, 진공 접동실(S)에서 원통형 부재(32)로부터 이탈한다.

그런데, 진공 접동실(S)는, 진공 펌프에 의해 진공 흡인되고 있으므로, 해당 진공 접동실(S)에 방출된 작동 에어는, 상기 진공접동유로(25), 접속유로(24) 및 진공흡인유로(23)를 두어 진공 챔버(40)의 외부에 배출된다. 이것에 의해, 작동 에어가 진공 접동실(S)에 축적하는 것은 억제된다. 즉, 진공 접동실(S)에 방출된 작동 에어가 원통형 부재(32)로 다시 흡착되어, 진공 챔버(40)로 운반되는 것을 적절하게 억제하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 진공 챔버(40) 내의 진공도가 저하하는 것을 억제하고, 진공 챔버(40)를 높은 진공상태(예를 들어 고진공)로 유지하는 것이 가능하다.

게다가, 진공 접동실(S)에서 진공 흡인하는 것으로, 원통형 부재(32)에 부착한 먼지를 제거하는 것이 가능하기 때문에, 진공 챔버(40)의 내부에 이물이 들어가는 것도 억제하는 것이 가능하다.

더욱이, 접동부(60)의 접동면(60b)에 유로가 형성되어 있는 구성도 보이지만, 그 유로는, 세트업시에 사용되는 누설 검사 포트(도시하지 않음)로의 검사유로, 혹은 진공 챔버(40)로부터 외부로의 유독가스의 누설방지용의 흡인유로이다. 이 검사유로는, 헬륨가스를 이용한 누설검지에 이용된다. 즉, 세트업시에 있어서, 누설검사포트의 근방으로 헬륨가스를 방출해, 접동부분으로의 누설을 진공 챔버(40)로의 헬륨가스의 도달로 검지하기 위한 구성이다. 한편, 흡인유로는, 유독가스를 흡인하기 위한 포트이다.

따라서, 본 구성은, 상술한 각 구성과 용도가 본질적으로 상이하고, 진공 접동실(S)의 형상도 상술한 각 구성과 상이하다. 게다가, 진공 접동실(S)는, 피스톤 로드(31)의 작동방향의 소정의 길이(V패킹(67)과 봉지부재(68)과의 사이)에 걸쳐 형성되어 있는 통 모양의 공간을 이루고 있다. 통 모양의 공간에는, 그 길이 방향의 중앙부분에 진공접동유로(25)도 형성되어 있다. 이와 같은 통 모양의 공간은, 상술한 어떤 쪽의 구성과도 정합하지 않는 형상을 갖고 있으므로, 출원시의 당업자의 기술 상식에 반하는 것이다.

도 7은, 진공 제어 밸브(10)의 작동 내용의 일례를 나타내는 플로우차트이다. 스텝(S10)에는, 제1의 진공 흡인 공정이 실행된다. 제1의 진공 흡인 공정에는, 진공 흡인의 초기 단계에 있어서, 밸브 엘리먼트(33)에 설치된 O링(35)(도 1, 도 3 참조)의 압축률을 제어하고, 저속으로 배기하는 공정(슬로우 배기 공정)이다. 슬로우 배기 공정은, 본 발명자 한 사람에 의해 제안된 것으로서, 진공 챔버(40) 내의 파티클이 불려 올라가는 것을 방지하기 위해 행해진다(특개2000-163137호 공보).

스텝(S20)에서는, 제2의 진공 흡인 공정이 실행된다. 제2의 진공 흡인 공정은, 진공 흡인의 마지막 단계에 있어서, 밸브 엘리먼트(33)을 전개(全開))상태(도 3 참조)로 하고, 확률론적인 흐름인 분자류로서의 배기를 원활하게 행하기 위한 공정이다. 분자류로서의 배기는, 일반으로 시간을 필요로 하므로, 리프트량(La)와 밸브 엘리먼트(33)의 바깥 둘레 길이의 적(면적)을 크게 해서, 배기 시간의 단축화가 바람직한 것이 된다.

스텝(S30)에서는, 이탈 공정(이탈 모드)이 실행된다. 이탈 공정에는, 원통형 부재(32)에 있어서 제1의 접동범위(Lb)를 진공 접동실(S)에 향하게 한 상태로, 미리 설정된 소정의 시간만 정지시키는 공정이다. 즉, 이탈 모드에서는, 피스톤 로드(31)에 있어서 진공 챔버(40) 쪽으로부터 진공 접동실(S)보다도 외측에 향하는 제1의 접동범위(Lb)를 해당 진공 접동실(S) 내에 이동시킨다. 이 상태로, 진공흡인유로(23)를 두어 해당 진공 접동실(S) 내를 미리 설정한 시간만 진공 흡인시키도록 되어 있다. 이것에 의해, 원통형 부재(32)에 있어서 제1의 접동범위(Lb)에 부착한 작동 에어를 이탈시키는 것이 가능하게 된다. 이 이탈 공정은, 보다 높은 진공도(예를 들어 고진공)가 요구되는 경우에 실행된다. 더욱이, 제1의 접동범위(Lb)를 진공 접동실(S)에 정지시키는 시간은, 요구된 진공 챔버(40)의 진공도 등에 대응하여 적절히 결정된다.

더욱이, 본 공정은, 원통형 부재(32)에 진공 챔버(40)의 내부와 진공 챔버(40)의 외부에 있어 진공 접동실(S)의 외부와의 어떤 쪽에도 향하는 범위(즉, 제1의 접동범위(Lb))가 생기는 정도에 리프트량(La)의 스트로크가 커지는 제어를 행하는 경우에 바람직하게 실행된다. 또한, 원통형 부재(32)를 정지시키는 시간을 짧게하기 위하여, 피스톤 로드(31)의 내부에 이탈촉진용의 히터를 설치해도 좋다.

스텝(S40)에서는, 컨덕턴스 조작 공정이 실행된다. 컨덕턴스 조작 공정은, 에칭 가스를 흘리면서 진공 챔버(40) 내의 진공도를 제어하는 공정이다. 컨덕턴스 조작 공정에서는, 제1의 접동범위(Lb)가 진공 챔버(40)의 내부에 노출하지 않을 것 같은 제어측(컨덕턴스 조작 모드)에 기초해 진공 제어가 실행된다. 즉, 컨덕턴스 조작 모드에서는, 구동부(70)에 의해 피스톤 로드(31)의 왕복이동 시에, 해당 피스톤 로드(31)에 있어서 진공 챔버(40)의 내부에 향하는 범위가, 해당 진공 챔버(40) 및 진공 접동실(S)의 범위 내에서 이동되도록 되어 있다. 이 경우, 봉지부재(68)를 끼고 진공 챔버(40)의 내부쪽으로부터 진공 챔버(40)의 외부쪽(진공 접동실(S) 또는 밸브 개도 조작실(36))에 이동 가능한 제2의 접동범위(Lc)(도 3 참조)가 짧게 설정된다.

컨덕턴스 조작은, 필요에 대응하여 밸브 엘리먼트(33)의 O링(35)이 밸브 시트(43)에 맞닿는 정도로 리프트량(La)를 작게 한 소유량의 조작도 가능하다. 이것에 의하여, 진공 유로로서의 진공 챔버(40)로의 작동 에어의 누설을 방지하면서, 차단으로부터 점성류나 분자류까지의 넓은 범위에서의 경계가 없는 진공제어가 실현된다.

이상, 상술한 본 실시 형태는 이하의 이점을 갖는다.

(1) 본 실시 형태의 진공 제어 밸브(10)는, 차단 기능을 갖고, 플라즈마를 사용하는 진공 챔버(40)의 진공 흡인의 초기 단계로부터 고진공 영역까지의 진공 제어를 실현하는 것이 가능하다.

(2) 진공 제어 밸브(10)는, 포핏 방식의 진공 제어 밸브이므로, 그 특성을 살려 에칭 가스의 소유량화(미소역)에 대응하는 것이 가능하다.

(3) 원통형 부재(32)의 외표면은, 피스톤 로드(31)의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있다. 따라서, 원통형 부재(32)에 기체가 부착하기 어렵게 되어, 원통형 부재(32)에 부착한 기체가 진공 챔버(40)의 내부로 운반되어 버리는 것을 적절하게 억제하는 것이 가능하다.

(4) 부착부(31c)를 금속부재인 알루미늄으로 형성했기 때문에, 원통형 부재(32)와 같은 소결체를 채용한 경우에 비교하여, 재료비나 가공비를 억제하는 것이 가능하다.

(5) 리니어 베어링(85)이 가이드 로드(38)을 안내하므로, 피스톤 로드(31)를 안정적으로 이동시키는 것이 가능하다. 따라서, 접동부(60)에 원통형 부재(32)의 안내기구를 설치할 필요가 없고, 접동부(60)에서의 밀봉성을 확보하는 것이 가능하다.

(다른 실시형태)

상기 실시형태에 한정되지 않고, 예를 들어 다음과 같이 실시되어도 좋다. 더욱이, 상기 실시형태와 동일한 부재에 대해서는, 동일의 부호를 붙이는 것에 의해 설명을 생략한다.

(1) 제1의 실시 형태에서는, 리니어 액추에이터(A)의 밸브 엘리먼트(33)를 만들고, 진공 챔버(40)의 내부의 진공도를 제어하는 진공 제어 밸브(10)로서 이용한 경우를 설명했다. 그렇지만, 리니어 액추에이터로서는, 플라즈마를 사용하는 진공 챔버(40)에 이용되는 것이라면, 다른 리니어 액추에이터에 적용하는 것이 가능하다.

예를 들어, 도 8에 나타내듯이, 제2의 실시 형태로서, 진공 챔버(40) 내에 작동 가능한 암(작동부)(80)을 리니어 액추에이터(B)에서 직선이동(도 8에서는 상하이동)시키는 구성이어도 좋다. 이 암(80)은, 도 9에 나타내듯이, 진공 챔버(40) 내에 에칭 처리되는 예를 들어 기판 등의 워크(도시하지 않음)를 조작하는 것이다. 상기 암(80)은, 암 본체(80a)에 회동자재(개도 조절 자재)에 만들어진 한쌍의 완부(80b, 80b)를 갖추고, 양쪽 완부(80b, 80b)에 의해 워크를 조작하도록 되어 있다.

여기서, 제2의 실시 형태에 관련된 리니어 액추에이터(B)에는, 피스톤 로드(31)의 이동 방향에 연재하여, 상기 가이드 로드(38), 피스톤 로드(31) 및 부착부(31c)를 관통하는 삽통 통로(95)가 형성되어 있다. 또한, 헤드 커버(81)에는, 제1의 실시 형태에서 설명했던 프로브 장착부(91)가 설치되어 있지 않고, 상기 삽통 통로(95)의 한 끝은, 진공 챔버(40)의 외부(실린터 튜브(71)의 외부)에 향해서 대기개방하고 있다. 한편, 상기 삽통 통로(95)의 다른 끝은, 상기 암(80)에 향해 있다. 즉, 삽통 통로(95)는, 진공 챔버(40) 내의 밀봉성을 확보한 상태에서, 진공 챔버(40)의 외부와 암(80)을 연통하고 있다.

상기 삽통 통로(95)에는, 상기 암(80)을 구동하는 구동원(도시하지 않음)으로부터 도출한 제어선(96)이 삽입되어서, 해당 제어선(96)이 암(80)의 암 본체(80a)에 접속되어 있다. 구체적으로는, 암(80)이 공기압에 의해 구동하는 공압방식의 경우, 제어선(96)으로서는, 공급용 및 배기용의 한 쌍의 공기압 튜브를 들 수 있다. 또한, 암(80)이 전력에 의해 구동하는 전동방식의 경우, 제어선(96)으로서는, 전력공급하기 위한 동력선에 더해서, 암(80)을 제어하기 위한 배선을 들 수 있다. 구체적으로는, 상기 완부(80b, 80b)의 위치를 검출하는 위치 센서로부터 도출하는 배선을 들 수 있다.

이와 같이, 암(80)을 직선 이동시키는 리니어 액추에이터(B)로서 구체화한 경우에도, 제1의 실시 형태와 같이, 진공 챔버(40)로의 기체의 운반을 억제하고, 진공 챔버(40) 내부를 높은 진공도로 지키는 것이 가능하다. 또한, 리니어 액추에이터(B)에 삽통 통로(95)를 만드는 것으로, 진공 챔버(40)의 진공도를 저하시키는 일 없이, 제어선(96)을 암(80)에 접속하는 것이 가능하다.

더욱이, 전술한 워크의 위치를 단지 직선 방향에 이동시키는 것만의 경우에는, 리니어 액추에이터(B)의 부착부(31c)에 암(80)을 만들 필요는 없다. 즉, 도 10에 나타내는 리니어 액추에이터(C)와 같이, 직선 이동하는 피스톤 로드(31)의 부착부(31c)로 워크를 억눌러, 해당 워크를 이동시키도록 해도 좋다. 이 경우, 동작부(30)의 끝부분(부착부(31c), 볼트(33a) 등)은, 플라즈마에 쬐어지기 때문에, 절연성을 확보할 필요가 있다.

그래서, 리니어 액추에이터(C)의 동작부(30)의 끝부분에는, 표면 산화 처리가 행해져 있다. 구체적으로는, 표면 산화 처리로서, 알루마이트 처리가 실시된다. 이것에 의해, 동작부(30)의 끝부분이 플라즈마의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.　더욱이, 리니어 액추에이터(C)에는, 축심 부분에 돌출 부분을 갖는 것 같은 부착부(31c)가 아니라, 피스톤 로드(31)의 끝부분에 플랫(평면)한 부착부를 형성하고, 해당 부착부에 워크를 이동시키는 구성을 해도 좋다.

(2) 리니어 액추에이터에 직선 이동시키는 것의 경우에는, 전술한 밸브 엘리먼트(33)이나 암(80) 이외에, 게이트 밸브(도시하지 않음)를 드는 것이 가능하다. 그리고, 이 게이트 밸브를, 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치의 로드록 챔버 및 프로세스 챔버의 구분으로서 이용하거나, 반송 챔버 및 프로세스 챔버의 구분으로서 이용해도 좋다. 이 경우에 있어서도, 진공 챔버(40) 내의 진공도를 확보한 상태로, 리니어 액추에이터에 의해 게이트 밸브를 직선 이동시키는 것이 가능하다. 이것에 의해, 진공 챔버(40) 내의 진공도가 저하하는 일 없이, 게이트를 개폐시키는 것이 가능하게 된다.

(3) 제1의 실시 형태에서는, 플라즈마를 사용하는 에칭 프로세스용의 진공 챔버(40)에 사용되는 진공 제어 밸브를 예시하여 리니어 액추에이터(A)를 설명했다. 그렇지만, 이것에 한정되지 않고, 일반적으로 플라즈마를 사용하는 진공 챔버(40)에 이용되는 진공 제어 밸브에 상술한 리니어 액추에이터를 적용하는 것이 가능하다.

(4) 제1의 실시 형태에서는, 리니어 액추에이터(A)는, 작동 에어로 구동력을 발생시키고 있으나, 전동모터를 사용해서 구동하는 것 같은 구성을 해도 좋다. 상술한 구성은, 넓은 포핏식 밸브 엘리먼트를 직선 이동시키는 리니어 액추에이터에 적용하는 것이 가능하다. 리니어 액추에이터의 제어 장치는, 전동 모터로의 전력공급이나 밸브 개도 조작실(36)으로의 작동유체의 제어(예를 들어 전공 제어 밸브의 제어)를 실행하는 제어부(제어부)로서 실장하는 것이 가능하다. 이 제어부로서는, CPU, 메모리, 및 컴퓨터 프로그램 등으로부터 구성된다.

더욱이, 작동 유체는, 작동 에어에 한정되지 않고, 예를 들어 질소가스 등의 다른 종류의 기체(기체 혹은 액체)를 사용해도 좋다.

(5) 상기 실시 형태에서는, 헤드 커버(81) 쪽의 행정 제한면(84)과, 동작부(30) 쪽의 행정 제한단부(56)에 의해, 피스톤 로드(31)에 제1의 접동범위(Lb)가 생기는 것과 같은 이동량(리프트량(La))에 규정되어 있다. 그렇지만, 예를 들어 행정 제한면(84)과 행정 제한단부(56)를 상대적으로 근접시켜, 피스톤 로드(31)에 제1의 접동범위(Lb)가 생기지 않도록 구성하여도 좋다. 이 경우, 진공 챔버(40)와 진공 접동실(S) 또는 밸브 개도 조작실(36)의 어떤 것이든 향하는 제2의 접동범위(Lc)가 짧아지므로, 해당 제2의 접동범위(Lc)를 진공 접동실(S)의 범위 내에 넣는 것이 가능하다.

단, 전자는, 분자영역의 진공 흡인을 원활화하는 것이 가능하다는 이점을 갖고, 후자는, 작동 유체의 누설을 기계적으로 확실히 방지하는 것이 가능하다는 페일 세이프성을 갖는다는 이점을 갖고 있다.

또한, 행정 제한면(84)의 위치가 상이한 복수 종류의 헤드 커버(81)을 마련하여, 헤드 커버(81)을 선택하는 것으로, 리프트량(La)의 제한 범위를 자유롭게 설정할 수 있도록 해도 좋다. 게다가, 행정 제한면(84)의 위치를 수동 혹은 전동으로 조정 가능한 구성으로 해도 좋다.

(6) 상기 실시 형태에서는, 원통형 부재(32)로서, 산화알루미늄이 가열되어 굳혀진 세라믹스를 사용했다. 그러나, 원통형 부재(32)로서, 예를 들어 질화알루미늄이나 티탄산알루미늄, 혹은 질화붕소나 지르코니아 등으로 구성해도 좋다. 단, 산화알루미늄(알루미나)을 사용한 경우에는, 높은 강성과 절연성을 용이하게 얻는 것이 가능하다.

(7) 상기 실시 형태에서는, 원통형 부재(32)는, 피스톤 로드(31)의 이동방향의 대략 전체에 걸쳐 덮는 구성을 했다. 그렇지만, 원통형 부재(32)는, 피스톤 로드(31)에 있어서 진공 챔버(40)의 내부와 진공 챔버(40)의 외부(진공 접동실(S) 또는 밸브 개도 조작실(36))와의 어떤 쪽에도 향한 범위(제2의 접동범위(Lc))를 덮는 구성이면 좋다. 따라서, 피스톤 로드(31)에 있어서 제2의 접동범위(Lc)만을 원통형 부재(32)가 피복하는 구성으로 한다면, 원통형 부재(32)의 사이즈가 작아지고, 해당 원통형 부재(32)의 재료비를 억제하는 것이 가능하게 된다.

상기 실시 형태에서는, 이동부재로서 원주 모양의 피스톤 로드(31)를 채용한 경우를 예시했으나, 이동부재로서, 단면이 타원형이나 다각형의 주상부재로 구성하여도 좋다. 또한, 피복부재로서도, 실시형태와 같은 원통형상에 한정하지 않고, 이동부재의 단면형상에 맞춰서 단면이 타원형이나 다각형의 통부재로 구성해도 좋다.

23…진공흡인유로, 31…피스톤 로드(이동부), 31a, 31b…O링(탄성 봉지부), 31c…부착부, 32…원통형 부재(피복부), 36…밸브 개도 조작실(작동실), 38…가이드 로드, 40…진공 챔버, 49…개구부, 51…피스톤, 60…접동부(접동 봉지부), 60b…접동면, 67…V 패킹(제2의 접동 봉지부재), 68…봉지부재(제1의 접동 봉지부재), 68a…실 립(립), 68e…금속 스프링(부세체), 68f…로토바리실(탄성체), 70…구동부, 71…실린더 튜브(실린더), 75…부세 스프링(부세부), 80…암(작동부), 85…리니어 베어링(가이드부), 95…삽통 통로, 96…제어선, S…진공 접동실.

Claims

플라즈마가 발생하는 진공 챔버에 이용되는 리니어 액추에이터로서,
상기 진공 챔버에 형성된 개구부를 두고 해당 진공 챔버의 외부로부터 내부에 향하여, 직선방향으로 왕복이동시킬 수 있는 이동부와,
상기 이동부를 왕복이동시키는 구동부와,
상기 이동부를 피복하는 피복부와,
상기 개구부에 만들어져, 상기 피복부를 접동시키면서 상기 진공 챔버의 내부와 해당 진공 챔버의 외부와의 사이를 봉지하는 접동 봉지부를 구비하고,
상기 피복부는, 상기 구동부에 의해 상기 이동부가 왕복이동되는 때에, 해당 이동부에 있어서 상기 진공 챔버의 내부와 해당 진공 챔버의 외부와의 어떤 쪽에도 향하는 범위를 피복하도록 구성되어,
상기 피복부의 외표면은, 상기 이동부의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 적게 구성되어 있는
것을 특징으로 하는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 이동부에 있어서 상기 진공 챔버의 내부로 향하는 쪽의 끝 부분에, 상기 피복부의 외표면보다도 단위면적당의 기체의 흡착량이 많게 구성된 부착부가 형성되어 있는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 피복부는, 절연성을 갖는 비금속 재료가 열처리에 의해 가열되어 굳혀진 절연성의 소결체를 갖는 리니어 액추에이터.
제3항에 있어서,
상기 소결체는, 산화알루미늄이 가열되어 굳혀진 세라믹스로부터 구성되어 있는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 이동부는, 금속재료로부터 구성되어 있는 리니어 액추에이터.
제5항에 있어서,
상기 이동부는, 알루미늄으로부터 구성되어 있는 리니어 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 부착부는, 금속재료를 표면 산화 처리해서 구성되어 있는 리니어 액추에이터.
제7항에 있어서,
상기 부착부는, 알루미늄으로부터 구성되어 있고,
상기 표면 산화 처리는 알루마이트 처리인 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 이동부에 접속되어, 해당 이동부의 축의 중심을 따라 연재하는 가이드 로드와,
상기 가이드 로드를 상기 이동부의 이동방향에 안내하는 가이드부를 갖추고 있는 리니어 액추에이터.
제2항에 있어서,
상기 부착부에 부착되어, 상기 진공 챔버의 내부에서 작동하는 작동부를 구비한 리니어 액추에이터.
제10항에 있어서,
상기 작동부의 작동을 제어하기 위한 제어선을, 상기 진공 챔버의 외부로부터 상기 작동부의 내부까지 삽통시키는 삽통 통로를 구비하고 있는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 피복부는, 상기 이동부의 이동방향에 상호 이간해서 만든 한 쌍의 탄성 봉지부를 두고 해당 이동부의 외표면에 대해 소정의 틈새를 띄고 만들어져,
상기 한쌍의 탄성 봉지부는, 상기 이동부의 외표면에 탄력적으로 맞닿고 상기 소저의 틈새를 밀봉하고 있는 리니어 액추에이터.
제1항에 있어서,
상기 접동 봉지부는,
상기 피복부가 접동하는 접동면과,
상기 이동부의 이동방향에 상호 이간하며 상기 접동면에 배치되고, 해당 접동면과 피복부와의 사이에 진공 접동실을 정의하는 제1의 접동 봉지부재 및 제2의 접동 봉지부재와,
상기 진공 접동실에 연통한 진공흡인유로를 갖고,
상기 제1의 접동 봉지부재는, 상기 피복부의 외표면에 맞닿고, 상기 진공 챔버의 내부와 상기 진공 접동실과의 사이를 봉지하고,
상기 제2의 접동 봉지부재는, 상기 피복부의 외표면에 맞닿고, 상기 진공 접동실과, 상기 진공 챔버의 외부 또한 상기 진공 접동실의 외부와의 사이를 봉지하고,
상기 진공 접동실의 내부는, 상기 진공흡인유로를 두고 진공 흡인되도록 구성되어 있는 리니어 액추에이터.
제13항에 있어서,
상기 제1의 접동 봉지부재는,
두 갈래로 갈라진 립을 갖고, 상기 갈라진 립이 상기 접동면 및 상기 피복부에 각각 맞닿아 있는 탄성체와,
상기 갈라진 립을 상호 이간시키는 방향에 부세하는 부세체를 갖는 리니어 액추에이터.
제13항에 기재된 리니어 액추에이터를 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 구동부에 의해 상기 이동부의 왕복이동 시에 상기 이동부에 있어서 상기 진공 챔버의 내부에 향한 범위가, 해당 진공 챔버 및 상기 진공 접동실의 범위 내에 이동되도록 상기 구동부를 제어하는 컨덕턴스 조작 모드를 갖는 진공 제어 장치.
제15항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 컨덕턴스 조작 모드의 개시 전에 있어서, 상기 구동부에 의해 상기 이동부의 왕복이동 시에, 해당 이동부에 있어서 상기 진공 챔버 쪽으로부터 상기 진공 접동실보다도 바깥 쪽에 향한 범위를 해당 진공 접동실 내에 이동시킨 상태로, 상기 진공흡인유로를 두어 해당 진공 접동실 내를 미리 설정한 시간만 진공 흡인시키는 이탈 모드를 갖는 진공 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 진공 챔버의 외부에 배설되어, 작동유체가 유통하는 실린더와,
상기 실린더의 내부에 작동실을 정의하도록 배설되어, 해당 작동실 내에 공급된 상기 작동유체의 압력에 의해 해당 실린더 내를 이동하는 피스톤과,
상기 피스톤을 상기 진공 챔버 쪽에 부세하는 부세부를 구비하고,
상기 이동부는, 상기 피스톤에 접속되어 있는 리니어 액추에이터.