TWI586909B

TWI586909B - Linear actuators and vacuum control devices

Info

Publication number: TWI586909B
Application number: TW102108022A
Authority: TW
Inventors: Masayuki Kouketsu; Hiroshi Itafuji
Original assignee: Ckd Corp
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-03-07
Publication date: 2017-06-11
Also published as: JP5993191B2; US20150033941A1; US9234586B2; TW201350719A; KR20140143209A; JP2013224713A; KR101540930B1; WO2013161387A1

Description

線性致動器及真空控制裝置

發明領域

本發明係關於一種用於產生電漿之真空腔室之線性致動器及真空控制裝置。

發明背景

半導體裝置之製造包括例如電漿蝕刻等類之使用電漿的製程。在該電漿蝕刻之製程中，例如一面藉由真空控制閥流入蝕刻氣體，一面控制真空腔室內之真空壓力。真空壓力的控制係藉由操作真空控制閥之氣導來進行。廣泛使用於電漿蝕刻之擺錘型真空控制閥係操作擺錘型閥體，調整閥開度，藉此操作氣導(專利文獻1)。然而，調整擺錘型閥體之方法係由於在少流量領域(低氣導領域)之控制性低，因此具有無法對應蝕刻氣體之小流量化的問題。

另，對應蝕刻氣體之小流量化之提動式真空控制閥係自以往即用在真空壓力控制。提動式真空控制閥係於線性致動器之活塞(移動部)設置閥體而構成，藉由控制該閥體與閥座之距離(升程量)來調整氣導的方式(專利文獻2)。在此，提動式真空控制閥所採用的線性致動器係為了密封活塞之滑動部分而使用了波紋管。由於該波紋管為金屬製，不具電漿耐受性，因此於使用電漿之真空腔室，難以使用提動式真空控制閥。

先行技術文獻專利文獻

專利文獻1：日本特開2009-117444號公報

專利文獻2：日本特開2010-276096號公報

專利文獻3：日本特開2003-194257號公報

專利文獻4：日本特開2000-130635號公報

專利文獻5：日本特開平03-260072號公報

發明概要

如上，自以往即不存在一種可使用於產生電漿之真空腔室，且可在保持該真空腔室內之高真空度狀態下令閥體等直線移動之線性致動器。

本發明係為了解決上述以往課題而創作，其目的在於提供一種可用於產生電漿之真空腔室之線性致動器。

以下就對於解決上述課題有效的手段等，一面因應需要表示效果等，一面予以說明。

手段1.一種線性致動器，係可用於產生電漿之真空腔室者，其特徵在於包含有：移動部，係經由設於前述真空腔室之開口部而從該真空腔室之外部面對內部，於直線方向往復移動；驅動部，係令前述移動部往復移動；被覆部，係被覆前述移動部；及滑動密封部，係設於前述開口部，一面令前述被覆部滑動，一面密封前述真空腔室之內部與該真空腔室之外部之間；前述被覆部係構成為被覆當前述移動部藉由前述驅動部往復移動時，該移動部之面對前述真空腔室之內部及該真空腔室之外部兩者的範圍；前述被覆部之外表面係構成為每單位面積之氣體吸著量少於前述移動部之外表面。

於手段1，移動部之從真空腔室之內部面對真空腔室之外部之範圍構成為由被覆部覆蓋。又，被覆部之外表面係構成為每單位面積之氣體吸著量少於移動部之外表面。因此，氣體難以被吸著於面對真空腔室之外部之被覆部，可適宜地抑制吸著於被覆部之氣體搬不小心運往真空腔室之內部。亦即，藉由抑制氣體對移動部之吸著，可確實密封真空腔室。

又，在被覆部僅被覆移動部之面對真空腔室之內部及外部兩者之範圍的構成時，相較於被覆部被覆移動部全體時，該被覆部之尺寸變小，可壓低材料費。

手段2.如手段1所記載的線性致動器，其中於前述移動部之面對前述真空腔室之內部之側之端部，設有夠成為每單位面積之氣體吸著量多於前述被覆部之外表面的安裝部。

於手段2，由於在移動部之端部設有安裝部，因此可經由安裝部來將例如閥等安裝於移動部。又，安裝部設於移動部之面對真空腔室側之端部，始終位於真空腔室之內部。因此，安裝部不會面對真空腔室之外部，不會有氣體在真空腔室之外部吸著於安裝部之虞。因此，可採用吸著量多於被覆部之外表面者作為安裝部。亦即，無須如被覆部，以緻密性高的構件形成安裝部，可抑制材料費或加工費。

手段3.如手段1所記載的線性致動器，其中前述被覆部具有絕緣性之燒結體，該燒結體係將具有絕緣性之非金屬材料藉由熱處理燒硬而成。

於手段3，由於被覆部具有燒結體，而前述燒結體係由具有絕緣性之非金屬材料藉由熱處理燒硬而成，因此藉由燒結體良好的絕緣性，可實現高電漿耐受性。又，被覆體之剛性提升，可有效抑制該被覆部所造成的密封構造劣化，並且有助於被覆部之表面積降低(緻密性提升)。亦即，被覆部藉由採用具有凹凸少的平滑表面之燒結體，可抑制起因於凹凸之表面積增大。

在此，本發明人發現即使例如於鋁製移動部之表面形成陽極氧化皮膜，並於該陽極氧化皮膜施以封孔處理，於移動部之表面仍會產生許多凹凸。因此，藉由採用凹凸相較於陽極氧化皮膜少的燒結體，可顯著減低被覆部之吸著量。

手段4.如手段3所記載的線性致動器，其中前述燒結體係由氧化鋁經燒硬而成之陶瓷所構成。

於手段4，由於以氧化鋁經燒硬而成之陶瓷形成燒結體，因此藉由其材料特性可實現高構造強度及絕緣性。

手段5.如手段1所記載的線性致動器，其中前述移動部係由金屬材料所構成。

於手段5，由於如上述，移動部係由被覆部所被覆，因此可採用不具電漿耐受性之金屬材料作為移動部。

手段6.如手段5所記載的線性致動器，其中前述移動部係由鋁所構成。

於手段6，由於由一般的金屬材料鋁構成移動部，因此可容易製造移動部。

手段7.如手段2所記載的線性致動器，其中前述安裝部係構成為將金屬材料予以表面氧化處理。

於手段7，由於以表面氧化處理後之金屬材料構成安裝部，因此確保安裝部之絕緣性，即使安裝部在真空腔室之內部露出，仍不易受到電漿影響。

手段8.如手段7所記載的線性致動器，其中前述安裝部係由鋁所構成，且前述表面氧化處理係鋁陽極氧化處理。

於手段8，由於由鋁構成安裝部，表面氧化處理採用了鋁陽極氧化處理，因此即使安裝部在真空腔室之內部露出，仍可適宜地抑制來自電漿的影響。

手段9.如手段1所記載的線性致動器，其中包含有：導桿，係連接於前述移動部，沿著該移動部之軸心延伸；及導引部，係將前述導桿往前述移動部之移動方向指引。

於手段9，由於導引部指引導桿，故移動部可安定地移動。因此，無須於移動部所滑動的滑動密封部，設置用以指引該移動部之導件，可防止由於設置該導件而導致滑動密封部之密封能力降低。

手段10.如手段2所記載的線性致動器，其中包含有作動部，係安裝於前述安裝部，而於前述真空腔室內作動。

於手段10，由於在安裝部設置作動部，因此可於真空腔室內操作作動部來進行作業。

手段11.如手段10所記載的線性致動器，其中包含有插通通路，其係讓用以控制前述作動部之作動之控制線，從前述真空腔室之外部插通至前述作動部之內部。

於手段11，可讓用以控制作動部之控制線插通於插通通路而連接於作動部。

手段12.如手段1所記載的線性致動器，其中前述被覆部係經由在前述移動部之移動方向上相互遠離設置之一對彈性密封部，對於該移動部之外表面空出預定間隙而設置；前述一對彈性密封部係具彈力地抵接於前述移動部之外表面而密封前述預定間隙。

於手段12，構成為設置具彈力地抵接於移動部之一對彈性密封構件，以兩彈性密封構件密封被覆部與移動部之間之間隙。藉此，於環境溫度變化時，即使被覆部及移動部之熱膨脹量有差異，仍可藉由彈性密封構件來吸收其熱膨脹量之差異。因此，被覆部及移動部之材料選擇自由度變大，例如可選擇強度或韌性良好的金屬材料(鋁等)作為移動部之材料，另一方面可選擇絕緣性良好的氧化鋁之燒結體作為被覆部之材料。

手段13.如手段1所記載的線性致動器，其中前述滑動密封部具有：滑動面，可供前述被覆部滑動；第1滑動密封構件及第2滑動密封構件，係在前述移動部之移動方向上相互遠離而配置於前述滑動面，於該滑動面與被覆部之間區劃出真空滑動室；及抽真空流路，係連通至前述真空滑動室，前述第1滑動密封構件係抵接於前述被覆部之外表面而密封前述真空腔室之內部與前述真空滑動室之間，前述第2滑動密封構件係抵接於前述被覆部之外表面而密封前述真空滑動室、與前述真空腔室之外部及前述真空滑動室之外部之間，前述真空滑動室之內部係構成為經由前述抽真空流路被抽真空。

於手段13之致動器，由於以面對被覆部所滑動的滑動面之方式形成可抽真空之真空滑動室，故可將被覆部之面對真空滑動室之部位予以抽真空。因此，可進一步抑制對被覆部之氣體吸著，可確實密封真空腔室之內部。而且，藉由在真空滑動室抽真空，可去除附著於被覆部之微塵，因此可適宜地抑制吸著於被覆部之異物進入真空腔室之內部。又，於移動部之移動方向遠離設置第1滑動密封構件及第2滑動密封構件，藉此作為真空滑動室沿著移動部之移動方向延伸的區域。因此，可於移動部之移動方向，確保能夠於真空滑動室抽真空之被覆部區域，可增大移動部之可抽真空的範圍。

在此，於被覆部，以產生面對真空腔室之內部及真空滑動室之外部(真空腔室之外部)兩者之部位的方式，令移動部往復移動時，於被覆部之面對真空滑動室之外部之部位，雖甚微量但仍可能有氣體吸著。然而，由於該部位在通過真空滑動室時被抽真空，因此可抑制吸著於被覆部之氣體被搬運往真空腔室之內部。

手段14.如手段13所記載的線性致動器，其中前述第1滑動密封構件具有：彈性體，係具有分岔為二之肋部，前述分岔之肋部分別抵接於前述滑動面及前述被覆部；及施力體，係往使得前述分岔之肋部相互遠離之方向施力。

於手段14，由於設有往使得肋部相互遠離之方向施力之施力體，因此即使真空滑動室因抽真空而變為低壓，仍可令肋部確實抵接於擦動面及被覆部，可實現高密封性能。

手段15.一種真空控制裝置，包含有控制部，係控制手段13所記載的線性致動器；前述控制部具有氣導操作模式，其係控制前述驅動部，當前述移動部藉由前述驅動部往復移動時，使得前述移動部之面對前述真空腔室之內部之範圍在該真空腔室及前述真空滑動室之範圍內移動。

於手段15，控制部實施氣導操作模式，係控制驅動部，使得移動部之面對真空腔室之內部之範圍在該真空腔室及真空滑動室之範圍內移動。藉此，於氣導操作模式中，被覆部之露出於真空滑動室之外部的範圍不會面對真空腔室之內部，可抑制氣體被搬運往真空腔室之內部。其結果，於氣導操作模式下，可將真空腔室之內部保持在更高的真空度。

手段16.如手段15所記載的真空控制裝置，其中前述控制部具有脫離模式，其係於前述氣導操作模式開始前，當前述移動部藉由前述驅動部往復移動時，於該移動部，在使得面對從前述真空腔室側算起較前述真空滑動室更外側的範圍移動至該真空滑動室內的狀態下，經由前述抽真空流路，以預先設定之時間，令該真空滑動室內抽真空。

於手段16，控制部實施脫離模式，係於氣導操作模式開始前，於移動部，在使得面對從真空腔室側算起較真空滑動室更外側的範圍移動至真空滑動室內的狀態下，以預定時間抽真空。藉此，氣導操作模式係從被覆部之氣體已被去除的狀態開始，因此可抑制氣體被搬運往真空腔室。

手段17.如手段1所記載的線性致動器，其中前述驅動部包含有：缸，係配設於前述真空腔室之外部，以供作動流體流動；活塞，係以於前述缸之內部區劃出作動室之方式配設，藉由供給至該作動室內之前述作動流體之壓力而移動於該缸內；及施力部，係將前述活塞往前述真空腔室側施力；前述移動部係連接於前述活塞。

於手段17，由於為活塞因應作動流體之壓力來產生荷重之構成，因此適合防爆環境，能夠以小型來產生甚大的驅動力。藉此，可實現適合半導體製造裝置之線性致動器。

再者，作為其他手段亦可具體實現一種電腦程式，係令控制裝置實現真空控制裝置之控制功能者，前述電腦程式包含有令前述控制裝置，實現前述氣導操作模式之控制功能之程式。

又，亦能夠以例如真空控制方法或具體實現該方法之程式媒體等類形式來具體實現。

10‧‧‧真空控制閥

21‧‧‧開閥用空氣流路

22‧‧‧連接流路

23‧‧‧抽真空流路

24‧‧‧連接流路

25‧‧‧真空滑動流路

30‧‧‧動作部

31‧‧‧活塞桿

31a、31b、35、69‧‧‧O型環

31c‧‧‧安裝部

32‧‧‧圓筒型構件

33‧‧‧閥體

33a‧‧‧螺栓

36‧‧‧閥開度操作室

38‧‧‧導桿

39‧‧‧阻斷荷重產生室

39a‧‧‧第2墊圈

39b‧‧‧墊圈

40‧‧‧真空腔室

43‧‧‧閥座

44‧‧‧連接埠

45‧‧‧連接連通口

49‧‧‧開口部

51‧‧‧活塞

51a‧‧‧活塞密封體

53‧‧‧定位突部

56‧‧‧行程限制端部

60‧‧‧滑動部

60a‧‧‧滑動部主體

60b‧‧‧滑動面

62‧‧‧抽真空區域形成構件

62b、63a‧‧‧內表面

63‧‧‧支持構件

67‧‧‧V型墊圈

68‧‧‧密封構件

68a‧‧‧密封肋部

68c‧‧‧輪凸緣

68e‧‧‧金屬彈簧

68f‧‧‧Roto Variseal

70‧‧‧驅動部

71‧‧‧缸管

73‧‧‧內周面

75‧‧‧施力彈簧

80‧‧‧臂部

80a‧‧‧臂部主體

80b‧‧‧腕部

81‧‧‧頂蓋

81a‧‧‧閉閥用空氣流路

83‧‧‧滑動凸部

84‧‧‧行程限制面

85‧‧‧線性軸承

90‧‧‧閥體位置感測器

91‧‧‧探針裝配部

92‧‧‧探針

93‧‧‧插入管裝配構件

94‧‧‧插入管

95‧‧‧插通通路

96‧‧‧控制線

A、B、C‧‧‧線性致動器

Cr‧‧‧間隙

La‧‧‧升程量

Lb‧‧‧第1滑動範圍

Lc‧‧‧第2滑動範圍

S‧‧‧真空滑動室

S10、S20、S30、S40‧‧‧步驟

圖1係表示適用第1實施形態之線性致動器之非作動時(閥全關)之真空控制閥之剖面圖。

圖2係表示具有真空控制閥之滑動部之放大剖面圖。

圖3係表示閥全開時之真空控制閥之剖面圖。

圖4係從閥體之端面側所見之非作動時(閥全關)之真空控制閥之底面圖。

圖5係表示真空控制閥之真空壓力控制時之作動狀態之剖面圖。

圖6係放大表示密封構件之剖面圖。

圖7係表示真空控制閥之作動內容之一例之流程圖。

圖8係表示第2實施形態之作動時之線性致動器之剖面圖。

圖9係表示臂部之立體圖。

圖10係表示變更例之作動時之線性致動器之剖面圖。

用以實施發明之形態

(實施形態)

以下參考圖式來說明有關第1實施形態。於第1實施形態，將線性致動器A設有閥體33之真空控制閥10、及其真空控制裝置予以具體化。然後，以該真空控制閥10使用於執行利用電漿之蝕刻製程之半導體製造裝置中的情況來說明。

(真空控制閥之基本構成)

如圖1所示，半導體製造裝置包含有真空腔室40(真空容器)，係將基板等作為處理對象之工件(未圖示)予以真空處理，該半導體裝置係於真空腔室40之內部產生電漿。於前述真空腔室40，開設有連通該真空腔室40之內部與外部之開口部49。於開口部49設置有前述真空控制閥10。該真空控制閥10基本上由線性致動器A及閥體33所構成，而前述閥體33係於前述真空腔室40之內部，藉由線性致動器A進行直線移動。而於以下說明中，真空腔室40之內部係指較真空腔室40之內壁面更內側之區域。更具體而言，真空腔室40之內部係指較後述之密封構件68更位於真空腔室40之內側的區域。又，真空腔室40之外部係指較真空腔室40之內壁面更外側之區域。更具體而言，真空腔室40之外部係指較密封構件68更位於真空腔室40之外側的區域。

前述線性致動器A包含有：驅動部70，係位於前述真空腔室40之外部；及動作部30，係於該驅動部70之軸線方向(於圖1為上下方向)移動。線性致動器A包含有滑動部(滑動密封部)60，係一面容許前述動作部30滑動，一面密封前述開口部49，維持真空腔室40之內部之真空度。滑動部60設於真空腔室40與驅動部70之間，安裝於開口部49。

於前述真空腔室40，在與設有前述開口部49之壁部相反側之壁部(於圖1為下部側)，形成有連接連通口45(參考圖3)。連接連通口45係構成連接埠44，於該連接埠44連接有真空泵。該連接連通口45係於一方向(於圖1為左右方向)構成有狹長矩形之開口形狀。然後，該連接連通口45所開口的真空腔室40之內壁面(於圖1為下壁部之上面)係構成前述閥體33所安置的閥座43。而閥座43之表面粗度係構成為低於真空腔室40之其他部分(平滑度高)。

前述閥體33係構成為前述連接連通口45側之面(以下稱為下面)大於該連接連通口45之開口面積的矩形。閥體33安置於前述閥座43，藉此閉塞連接連通口45。如圖4所示，於該閥體33之下面，O型環35係以稍微往連接連通口45側(下側)突出的狀態安裝。

前述動作部30包含有安裝有前述閥體33之柱狀之活塞桿(移動部)31。又，動作部30包含有覆蓋活塞桿31之外周面(外表面)的圓筒狀之圓筒型構件(被覆部)32。前述動作部30係經由前述開口部49(具體而言係設於滑動部60之貫通孔)而面對真空腔室40之內部。前述活塞桿31係於該活塞桿31之移動方向構成狹長之圓柱形狀。如圖2所示，於前述活塞桿31之真空腔室40之外部側之端部(於圖2為上端部)，形成有往該活塞桿31之外徑方向突出之環狀之定位突部53。前述圓筒型構件32之一端抵接於該定位突部53而將該圓筒型構件32定位。

於活塞桿31之面對真空腔室40之內部之側之端部(於圖1為下端部)，設有安裝部31c。安裝部31c之中央部分係往活塞桿31之移動方向(於圖1為下方)突出。於第1實施形態，活塞桿31及安裝部31c係以金屬材料鋁一體地形成。然後，前述閥體33係由複數個螺栓33a拴緊於前述安裝部31c，藉此固定於前述活塞桿31。再者，以不同於活塞桿31之構件來構成安裝部31c亦可。

另，於活塞桿31之內部，形成在與安裝部31c相反側之端面開口之圓柱狀空間。該圓柱狀空間構成阻斷荷重產生室39，其係將活塞桿31及閥體33往閥座43側施力(參考圖2)。而關於圓筒型構件32之具體構成會於後面敘述。

前述驅動部70包含有設於真空腔室40之外部之筒狀之缸管(缸)71。又，驅動部70包含有活塞51，其係設置於缸管71之內部，而可往軸心方向(於圖1為上下方向)自如地移動。進而言之，驅動部70包含有施力彈簧(施力部)75，係將活塞51往真空腔室40側(於圖1為下側)施力。

缸管71係以載置於前述滑動部60之面對真空腔室40之外部之面(於圖1為上面)的狀態設置。然後，缸管71係從真空腔室40之外部側圍住前述開口部49。缸管71之與真空腔室40相反側之開口部係藉由頂蓋81來閉塞。

活塞51係構成為從前述活塞桿31之與前述閥體33相反側之端部，向前述缸管71之內周面73側於徑向延伸，進而於該內周面73附近，往由真空腔室40遠離之方向(於圖1為上方)延伸。亦即，前述活塞51係一體形成於活塞桿31，構成往與前述真空腔室40相反側(於圖1為上側)開放之環狀形狀。

於活塞51設於缸管71之內部的狀態下，藉由該缸管71、活塞51、滑動部60及圓筒型構件32來區劃出閥開度操作室36(作動室，參考圖3)。又，活塞51包含有環狀之活塞密封體51a。活塞密封體51a係設於活塞51之與前述缸管71之內周面73相對向之外周面，往該活塞51之外徑方向突出。該活塞密封體51a係具彈力地抵接於前述缸管71之內周面73，密封活塞51之外周面與缸管71之內周面73之間。然後，藉由該活塞密封體51a及後述之V型墊圈67來密閉前述閥開度操作室36。

前述閥開度操作室36係形成為其容積會變化之炸甜圈狀(環狀)密閉空間。閥開度操作室36係經由設於缸管71之開閥用空氣流路21、及設於滑動部60之連接流路22而連通至未圖示之氣體供給源。然後，變成從氣體供給源經由開閥用空氣流路21及連接流路22，對閥開度操作室36供給作動氣體(作動流體)。亦即，藉由從氣體供給源將作動氣體供給至閥開度操作室36，該閥開度操作室36之容積會增大。藉此，使得活塞51往由真空腔室40遠離之方向(於圖1為上側)移動。亦即，供給至閥開度操作室36之作動氣體之壓力係往開放閥體33之方向作用。

前述施力彈簧75係於前述缸管71之內部，以被前述頂蓋81及活塞51夾住的狀態配設。施力彈簧75抵接於前述頂蓋81及活塞51。施力彈簧75係藉由其彈力，將活塞51往真空腔室40側(圖1之下側)施力。

前述頂蓋81包含有筒部82及滑動凸部83，係於動作部30之移動方向，延伸於前述缸管71之內部。前述筒部82構成軸心與前述動作部30一致之圓筒形狀。又，前述滑動凸部83連接於筒部82之真空腔室40側之端部(於圖1為下端部)。滑動凸部83構成軸心與筒部82一致之圓筒形狀。滑動凸部83之外徑係構成為小於筒部82之外徑。於滑動凸部83與筒部82之連接部分，形成與前述真空腔室40側相對向之行程限制面84。而於前述頂蓋81，形成閉閥用空氣流路 81a，其係通過前述筒部82及滑動凸部83之內部而連通至前述阻斷荷重產生室39。該閉閥用空氣流路81a連接於未圖示之氣體供給源，作動氣體(作動流體)從該氣體供給源經由閉閥用空氣流路81a供給至阻斷荷重產生室39。

如圖3所示，此行程限制面84設在可抵接於活塞51之位置，該行程限制面84抵接於活塞51，藉此限制該活塞51之移動量。亦即，活塞51係由行程限制面84限制升程量La增大方向(於圖1為上方，以下稱呼為開放方向)的移動。另，活塞51係由閥體33與閥座43之抵接而限制升程量La減少方向(於圖1為下方，以下稱呼為閉合方向)之移動。而活塞51之抵接於行程限制面84之部位稱呼為行程限制端部56。

前述滑動凸部83係採用大致與前述阻斷荷重產生室39整合之外形。當活塞51往開放方向移動時，滑動凸部83會被收納於阻斷荷重產生室39之內部(參考圖3)。於滑動凸部83之外周面，剖面V字狀之墊圈39b係安裝為環狀。該墊圈39b係藉由抵接於阻斷荷重產生室39之內周面而密封滑動凸部83與阻斷荷重產生室39之內周面(參考圖2)。

在此，若對前述阻斷荷重產生室39供給作動氣體，則該阻斷荷重產生室39之容積會增大。藉此，活塞桿31被往連接埠44側(圖1之下側)施力。亦即，供給至阻斷荷重產生室39之作動氣體之壓力係往閉合閥體33之方向作用。因此，可藉由阻斷荷重產生室39，來補充施力彈簧75將活塞51往閉合方向施力之力量。因此，可減輕施力彈簧 75所需之施力力量。其結果，可減輕製造時之施力彈簧75之組裝時荷重(阻斷時之荷重)，可提升真空控制閥10之製造性。再者，於滑動凸部83之內周面，第2墊圈39a呈環狀地設於前述墊圈39b之內側。第2墊圈39a係抵接於後述之導桿38，密封滑動凸部83與導桿38之間(參考圖2)。

於前述滑動凸部83之內側，設有線性軸承(引導部)85。於第1實施形態，採用線性套筒作為線性軸承85。然後，於該線性軸承85，可滑動地插通有連接於前述活塞桿31之導桿38。該導桿38係構成沿著前述活塞桿31之軸心而延伸於該活塞桿31之移動方向之圓筒形狀。藉由線性軸承85指引導桿38，一面規定活塞桿31(動作部30)、驅動部70及滑動部60對徑向(於圖1為左右方向)之相對位置關係，一面實現活塞桿31順利的往復移動。

於前述頂蓋81設有閥體位置感測器90。該閥體位置感測器90包含有探針92，該探針92係於前述缸管71之內部延伸於活塞桿31之移動方向。又，閥體位置感測器90包含有探針92之一端部(於圖1為下端部)側所插入的插入管94。前述探針92之另一端部(於圖1為上端部)係固定於閉塞筒部82之開口部之探針裝配部91。前述插入管94係經由設於前述導桿38之內部之插入管裝配構件93而固定於該導桿38內。然後，閥體位置感測器90係產生與探針92對插入管94之插入量相應之電子訊號。亦即，藉由以閥體位置感測器90計測活塞桿31之移動量，可掌握前述閥體33之升程量La。具體的閥體位置感測器90可舉出例如線性脈衝編碼器 (註冊商標)。

前述真空控制閥10係如圖1所示，具有如下功能：阻斷功能，係於非作動時阻斷連接埠44與真空腔室40之內部(升程量La為零)；及氣導調整功能，係如圖5所示，於作動時，操作真空控制閥10之氣導(升程量La變動)。氣導係意味通過真空控制閥10之真空腔室40內之氣體的流動難易度。亦即，氣導調整功能係藉由將閥體33與閥座43之間之距離，亦即將升程量(移動部之移動量)La作為閥開度來操作而實現。

另，阻斷功能係如圖1所示，於真空腔室40之內部，藉由令閥體33抵接於閥座43而閉塞前述連接連通口45而進行(全關狀態)。阻斷時之密封係藉由閥體33之O型環35抵接於閥座43而壓扁來實現。再者，真空控制閥10係如圖3所示，可令閥體33進行直線運動，直到成為閥體33靠近滑動部60之全開狀態(升程量La最大)為止。

(關於真空控制閥之吸著搬運的機制及密封構造)

在此，以下說明有關真空腔室40內之真空度降低之原因，即作動氣體(作動流體)之吸著搬運之機制。作為作動氣體之空氣係以氮及氧作為主成分之氣體。因此，對動作部30未施行任何應對措施時，動作部30面對閥開度操作室36之內部時(參考圖3)，作動氣體之氣體分子會吸著於動作部30(例如物理吸著或化學吸著)。然後，如圖1所示，若前述動作部30之面對閥開度操作室36之部位移動至真空腔室40之內部時，吸著於該動作部30之氣體分子會於真空腔室40 之內部放出(脫離)。

亦即，於動作部30，面對真空腔室40之內部及閥開度操作室36兩者之範圍定義為第1滑動範圍(移動部之面對真空腔室之內部、及真空腔室之外部且真空滑動室之外部兩者之範圍)Lb(參考圖1、3)。亦即，該第1滑動範圍Lb係於操作升程量La，以使得閥體33成為全關狀態及全開狀態時(令移動部最大限度進行往復移動時)，於閥開度操作室36及真空腔室40雙方露出之動作部30的範圍。

如此，假若未裝備圓筒型構件32，則第1滑動範圍Lb係於令動作部30往復移動，以使得閥體33成為全開狀態及全關狀態時，於閥開度操作室36會發生作動氣體之吸著，以及於真空腔室40會發生作動氣體之放出。若從閥開度操作室36往真空腔室40發生作動氣體之搬運，則真空腔室40內之真空度會降低(壓力上升)。

有鑑於上述課題，本發明人設計出一種技術，係以具有低吸著性之圓筒型構件32來被覆活塞桿31，藉此抑制從閥開度操作室36往真空腔室40搬運作動氣體。於第1實施形態，圓筒型構件32覆蓋活塞桿31之長度方向(於圖1為上下方向)之外側面之大致全體。亦即，圓筒型構件32之軸心方向之尺寸係大致與活塞桿31之定位突部53到與該定位突部53相反側之端部(於圖1為下端部)之尺寸一致。然後，圓筒型構件32係對於安裝閥體33前之狀態之活塞桿31，從前述安裝部31c側外插。於該狀態下，藉由於安裝部31c固定閥體33，圓筒型構件32會裝配於活塞桿31。此時，圓筒型構件32之長度方向之兩端部係由定位突部53及閥體33夾住。藉此，圓筒型構件32係於軸心方向不晃動地固定於活塞桿31。

前述圓筒型構件32係以藉由燒硬氧化鋁(鋁氧化物)而成型之燒結體(陶瓷)來構成。藉由燒結體之高緻密性來抑制圓筒型構件32表面之凹凸，實現圓筒型構件32之氣體分子之低吸著性。其結果，圓筒型構件32係構成為每單位面積之氣體吸著量少於活塞桿31之外表面。

因此，以燒結體所形成的圓筒型構件32係與例如對形成於鋁製活塞桿之陽極氧化皮膜施行封孔處理的情況相比較，已由本發明人確認作動氣體之吸著量變低。又，圓筒型構件32係因燒結體之高絕緣性而具有電漿耐受性。再者，由於用以將前述閥體33安裝於活塞桿31之安裝部31c始終位於真空腔室40之內部，故未有面對真空腔室40之外部而有作動氣體吸著之虞。因此，安裝部31c不要求如圓筒型構件32般之低吸著性，安裝部31c之外表面之吸著性構成為高於圓筒型構件32之吸著性。

在此，圓筒型構件32之燒結體宜使用相對密度95%以上之緻密鋁氧化物之陶瓷。但燒結體之相對密度若為90%以上，就會發揮一定的效果，亦可因應於所要求的真空度來採用例如96%、97%、98%等更高相對密度之燒結體。進而言之，亦可使用99%以上之高純度緻密鋁氧化物之陶瓷，儘可能地壓低作動氣體之搬運量。

進而言之，若將緻密鋁氧化物之陶瓷表面製成平均表面粗度0.2以下(0.2Ra)之鏡面，則可進一步降低圓筒型構件32之吸著性。又，確保高密封性，可減低圓筒型構件32與後述之V型墊圈67或密封構件68之摩擦。摩擦減低可有助於真空控制閥10之低滯後特性。平均表面粗度係因應真空控制閥10之規格而適當設定為0.1、0.3、0.4、0.5等值。

如圖2所示，前述圓筒型構件32係僅僅設有間隙Cr之空間而裝配於活塞桿31之外表面。該間隙Cr係藉由呈環狀地設於前述活塞桿31之一對作為彈性密封部之O型環31a、31b所密封。該O型環31a、31b係相互於活塞桿31之移動方向遠離設置之彈性體。然後，藉由各O型環31a、31b具彈力地抵接於圓筒型構件32之內周面來密封前述間隙Cr。

藉此，即使圓筒型構件32及活塞桿31之熱膨脹量有差異，藉由O型環31a、31b彈性變形仍會吸收該熱膨脹量之差異部分。其結果，可增大圓筒型構件32及活塞桿31之材料選擇自由度。例如可選擇強度或韌性良好的金屬材料(例如鋁)作為活塞桿31之材料，另一方面可選擇絕緣性良好的氧化鋁之燒結體作為圓筒型構件32之材料。

如此，藉由採用包括由強度或韌性良好的金屬材料所組成的活塞桿31、與低吸著性之圓筒型構件32的雙重構造之動作部30，來實現可利用於使用電漿之真空腔室40之提動式真空控制閥10(線性致動器A)。其結果，於產生電漿之真空腔室40，可實現蝕刻氣體之小流量化(微小流量化)。

圖5係表示真空控制閥10之真空壓力控制時(氣導操作時)之作動狀態之剖面圖。即使使用前述低吸著性之圓筒型構件32，於該圓筒型構件32仍會有些許作動氣體吸著。因此，於氣導操作時，可能於真空腔室40內發生微量漏洩(真空度降低)，無法維持高真空。因此，於真空控制閥10，為了抑制該微量漏洩而於前述滑動部60備有抽真空功能。

如圖2所示，滑動部60包含有滑動部主體60a及滑動面60b。滑動部主體60a係閉塞前述開口部49而設於前述真空腔室40。滑動面60b係藉由於滑動部主體60a，設置往前述活塞桿31之移動方向開放之貫通孔而形成。前述圓筒型構件32對於該滑動面60b滑動。於前述滑動面60b，設有在前述活塞桿31之移動方向遠離配置之V型墊圈(第2滑動密封構件)67及密封構件(第1滑動密封構件)68。V型墊圈67及密封構件68係於滑動面60b與圓筒型構件32之間，區劃出真空滑動室S。

前述滑動部主體60a包含有：抽真空區域形成構件62，係位於前述V型墊圈67及密封構件68之間；及支持構件63，係從真空腔室40之內部側(於圖1為下部側)支持抽真空區域形成構件62。抽真空區域形成構件62係以圍住圓筒型構件32之方式形成為炸甜圈狀之鋁製構件。於抽真空區域形成構件62形成有環狀凹部62a，係與圓筒型構件32之間，區劃出些許間隙之真空滑動流路25。

前述真空滑動流路25連接於環狀之連接流路 24，係於抽真空區域形成構件62與滑動部主體60a之間區劃出來，往滑動部60之徑向伸展。該連接流路24連接於抽真空流路23。抽真空流路23係於滑動部主體60a之內部延伸於徑向，於該滑動部主體60a之外側面開口。該抽真空流路23連接於前述真空泵。亦即，真空滑動室S係經由前述真空滑動流路25、連接流路24及抽真空流路23而連通至真空泵。

如圖2所示，前述V型墊圈67係形成從真空腔室40之內部側越向外部側(於圖1為下側往上側)，越相互遠離之剖面V字狀。V型墊圈67係遍及前述圓筒型構件32之外表面全周抵接，密封真空滑動室S與閥開度操作室36(真空腔室40之外部且真空滑動室S之外部)之間。V型墊圈67係構成為藉由來自閥開度操作室36之作動氣體之壓力，往擴開之方向施力而使密封能力變大。

圖6係放大表示密封構件68之剖面圖，密封構件68係遍及前述圓筒型構件32之外表面全周抵接，密封真空腔室40之內部與真空滑動室S之間。該密封構件68基本上由Roto Variseal(註冊商標)68f及金屬彈簧(施力體)68e所構成。Roto Variseal(彈性體)68f具有分岔為二之密封肋部(肋部)68a。分岔之密封肋部68a分別抵接於前述滑動面60b及前述圓筒型構件32。然後，前述Roto Variseal68f係當真空滑動室S之壓力增大時，密封肋部68a係擴開使其相互遠離而，密封能力變大。

於前述Roto Variseal68f形成有輪凸緣68c，該輪凸緣68c係被夾在前述支持構件63之內表面63a與抽真空區域形成構件62之內表面62b之間。前述金屬彈簧68e係於彈性變形的狀態下設於密封肋部68a之間，將該密封肋部68a往相互遠離之方向施力。因此，密封構件68係即使處於真空滑動室S被抽真空的狀態，藉由金屬彈簧68e之彈性力仍會維持高密封能力。再者，輪凸緣68c係與設於前述抽真空區域形成構件62之O型環69，一同密封真空腔室40與前述抽真空流路23之間(參考圖2)。

若依據前述利用滑動部60之密封構造，藉由於真空滑動室S進行抽真空，如以下所說明，可抑制作動氣體對圓筒型構件32之吸著。如前述，圓筒型構件32之吸著性雖構成為較低，但若圓筒型構件32面對閥開度操作室36，則於該圓筒型構件32，雖甚微量仍會有作動氣體吸著。然後，吸著於圓筒型構件32之些許作動氣體係於真空滑動室S從圓筒型構件32脫離。

然而，真空滑動室S係由真空泵抽真空，因此於該真空滑動室S放出之作動氣體係經由前述真空滑動流路25、連接流路24及抽真空流路23而排出至真空腔室40之外部。藉此抑制作動氣體累積於真空滑動室S。亦即，於真空滑動室S放出之作動氣體係於圓筒型構件32再次被吸著，可適宜地抑制被搬運往真空腔室40。藉此抑制真空腔室40內之真空度降低，可將真空腔室40維持在高真空狀態(例如高真空)。

而且，藉由於真空滑動室S抽真空，可去除附著於圓筒型構件32之微塵，因此亦可抑制異物進入真空腔室 40之內部。

再者，亦可見到在滑動部60之滑動面60b形成有流路，該流路係組裝時所使用通往漏洩檢查埠(未圖示)之檢查流路，或從真空腔室40往外部之有毒氣體漏洩防止用之吸引流路。該檢查流路係利用於用到氦氣時之漏洩檢測。亦即，其構成係用以於組裝時，於漏洩檢查埠附近放出氦氣，以氦氣到達真空腔室40來檢測對滑動部分之漏洩。另，吸引流路係用以吸引有毒氣體之埠。

因此，本構成係與上述各構成在本質上相異，真空滑動室S之形狀亦與上述各構成相異。而且，真空滑動室S係構成遍及活塞桿31之作動方向之預定長度(V型墊圈67與密封構件68之間)而形成之筒狀空間。於筒狀空間，亦於其長度方向之中央部分形成有真空滑動流路25。該類筒狀空間具有與上述任一構成均不整合之形狀，因此有違於申請時之熟悉該技藝人士之技術常識。

圖7係表示真空控制閥10之作動內容之一例之流程圖。於步驟S10執行第1抽真空步驟。第1抽真空步驟係於抽真空之初期階段，控制設於閥體33之O型環35(參考圖1、圖3)之壓扁程度，以低速進行排氣之步驟(慢排氣步驟)。慢排氣步驟係由本發明人獨自提案的步驟，為了防止真空腔室40內之粒子捲繞飛升而進行(日本特開2000-163137號公報)。

於步驟S20執行第2抽真空步驟。第2抽真空步驟係於抽真空之末期階段，使閥體33成為全開狀態(參考圖 3)，為了順利進行作為概率流動即分子流之排氣而進行。作為分子流之排氣一般需要時間，因此增大升程量La與閥體33之外周長之乘積(面積)，以期縮短排氣時間。

於步驟S30執行脫離步驟(脫離模式)。於脫離步驟，在令圓筒型構件32之第1滑動範圍Lb面對真空滑動室S之狀態下，以預先設定之預定時間停止之步驟。亦即，於脫離模式，於活塞桿31，使得從真空腔室40側算起，較真空滑動室S更面對外側之第1滑動範圍Lb移動至該真空滑動室S內。於該狀態下，經由抽真空流路23，僅僅以預先設定之時間，令該真空滑動室S內抽真空。藉此，可令附著於圓筒型構件32之第1滑動範圍Lb之作動氣體脫離。該脫離步驟係於要求更高真空度(例如高真空)的情況下執行。再者，令第1滑動範圍Lb停止於真空滑動室S之時間，係因應所要求的真空腔室40之真空度等來適當決定。

再者，本步驟宜於如下情況實施，亦即進行升程量La之行程變大之控制，其達到於圓筒型構件32，產生面對真空腔室40之內部、及真空腔室40之外部且真空滑動室S之外部兩者之範圍(亦即第1滑動範圍Lb)的程度。又，為了減短停止圓筒型構件32之時間，亦可於活塞桿31之內部設置脫離促進用之加熱器。

於步驟S40執行氣導操作步驟。氣導操作步驟係一面流入蝕刻氣體，一面控制真空腔室40內之真空度之步驟。於氣導操作步驟，根據第1滑動範圍Lb不會於真空腔室40之內部露出的控制原則(氣導操作模式)來執行真空控制。亦即，於氣導操作模式，於藉由驅動部70所進行的活塞桿31之往復移動時，該活塞桿31之面對真空腔室40內部之範圍，係於該真空腔室40及真空滑動室S之範圍內移動。該情況下，可隔著密封構件68從真空腔室40之內部側，移動至真空腔室40之外部側(真空滑動室S或閥開度操作室36)之第2滑動範圍Lc(參考圖3)係設定較短。

氣導操作亦可進行小流量操作，係因應需要，以閥體33之O型環35抵接於閥座43之程度縮小升程量La。藉此防止對於作為真空流路之真空腔室40之作動氣體漏洩，並且實現從阻斷到黏性流或分子流之廣泛壓力範圍之無界限的真空控制。

以上所詳述的本實施形態具有以下優點。

(1)本實施形態之真空控制閥10具有阻斷功能，可實現從使用電漿之真空腔室40之抽真空之初期階段到高真空領域之真空控制。

(2)由於真空控制閥10為提動式真空控制閥，因此可活用其特性來對應蝕刻氣體之小流量化(微小區)。

(3)圓筒型構件32之外表面係構成為每單位面積之氣體吸著量少於活塞桿31之外表面。因此，氣體不易附著於圓筒型構件32，可適宜地抑制附著於圓筒型構件32之氣體搬運往真空腔室40之內部。

(4)由於以金屬構件鋁來形成安裝部31c，因此相較於諸如圓筒型構件32採用燒結體的情況，可抑制材料費或加工費。

(5)由於線性軸承85指引導桿38，故可安定地移動活塞桿 31。因此，無須於滑動部60設置圓筒型構件32之指引機構，可確保在滑動部60之密封性。

(其他實施形態)

不限於上述實施形態，例如如下實施亦可。再者，關於與上述實施形態同一的構件，係藉由附上同一符號來省略說明。

(1)於第1實施形態，說明了於線性致動器A設置閥體33，作為控制真空腔室40之內部真空度之真空控制閥10來利用的情況。然而，線性致動器只要是用在使用電漿之真空腔室40之物均可，可適用於其他線性致動器。

例如圖8所示，第2實施形態係亦可構成為以線性致動器B，令可於真空腔室40內作動之臂部(作動部)80直線移動(於圖8為上下移動)。該臂部80係如圖9所示，操作於真空腔室40內受到蝕刻處理之例如基板等工件(未圖示)。前述臂部80包含有轉動自如地(開度調節自如)設於臂部主體80a之一對腕部80b、80b，藉由兩腕部80b、80b操作工件。

在此，於第2實施形態之線性致動器B形成有插通通路95，係延伸於活塞桿31之移動方向，貫通前述導桿38、活塞桿31及安裝部31c。又，於頂蓋81，未設有第1實施形態所說明的探針裝配部91，前述插通通路95之一端係朝向真空腔室40之外部(缸管71之外部)而採大氣開放。另，前述插通通路95之另一端係面對前述臂部80。亦即，插通通路95係於確保真空腔室40內之密封性的狀態下，連通真空腔室40之外部與臂部80。

於前述插通通路95插入有控制線96，係從驅動前述臂部80之驅動源(未圖示)導出；該控制線96連接於臂部80之臂部主體80a。具體而言，臂部80藉由空氣壓驅動之空壓方式時，可舉出供給用及排氣用之一對空氣壓管作為控制線96。又，臂部80藉由電力驅動之電動方式時，除了電力供給用之動力線以外，還可舉出用以控制臂部80之配線作為控制線96。具體而言，可舉出從檢測前述腕部80b、80b之位置之位置感測器導出之配線。

如此，即使作為令臂部80直線移動之線性致動器B而具體化的情況，仍與第1實施形態同樣可抑制對真空腔室40之氣體搬運，保持真空腔室40內之高真空度。又，藉由於線性致動器設置插通通路95，可不降低真空腔室40之真空度而將控制線96連接於臂部80。

再者，單純令前述工件之位置在直線方向移動時，無須於線性致動器B之安裝部31c設置臂部80。亦即，如圖10所示之線性致動器C，以直線移動之活塞桿31之安裝部31c推壓工件而令該工件移動亦可。該情況下，由於動作部30之端部(安裝部31c、螺栓33a等)暴露在電漿中，因此須確保絕緣性。

因此，於線性致動器C之動作部30之端部，進行表面氧化處理。具體而言，實施鋁陽極氧化處理作為表面氧化處理。藉此，動作部30之端部可不易受到電漿影響。再者，亦可構成為於線性致動器C，不形成軸心部分具有突出部分之安裝部31c而於活塞桿31之端部形成平坦(平面)的安裝部，以該安裝部令工件移動。

(2)以線性致動器直線移動之物除了前述閥體33或臂部80以外，還可舉出閘閥(未圖示)。然後，將該閘閥作為使用電漿之半導體製造裝置之負載鎖定處理室及製程處理室之隔件來使用，亦或作為搬送處理室及製程處理室之隔件來使用亦可。於該情況下，不僅確保真空腔室40內之真空度，而且可藉由線性致動器令閘閥直線移動。藉此，可使得真空腔室40內之真空度不降低而開關閘。

(3)於第1實施形態，例示使用電漿之蝕刻製程用之真空腔室40所使用的真空控制閥，來說明線性致動器A。但不限於此，可於一般使用電漿之真空腔室40所用之真空控制閥，適用上述線性致動器。

(4)於第1實施形態，線性致動器A係以作動氣體來產生驅動力，但亦可構成為使用電動馬達驅動。上述構成可廣泛適用於令提動式閥體直線移動之線性致動器。線性致動器之控制裝置可作為執行對電動馬達之電力供給、或對閥開度操作室36之作動流體控制(例如電空控制閥之控制)之控制部(控制部)來構裝。該控制部係由CPU、記憶體及電腦程式等所構成。

再者，作動流體不限於作動氣體，使用例如氮氣等其他種類之氣體(氣體或液體)亦可。

(5)於上述實施形態，藉由頂蓋81側之行程限制面84、及動作部30側之行程限制端部56，於活塞桿31規定產生第1滑動範圍Lb之移動量(升程量La)。然而，例如亦可構成為使行程限制面84與行程限制端部56相對地靠近，於活塞桿31不產生第1滑動範圍Lb。該情況下，面對真空腔室40及真空滑動室S或閥開度操作室36兩者之第2滑動範圍Lc變短，因此可將該第2滑動範圍Lc限制在真空滑動室S之範圍內。

但前者具有可順利進行分子領域之抽真空的優點，後者具有可機械性地確實防止作動流體漏洩之故障安全的優點。

又，亦可準備行程限制面84之位置相異之複數種頂蓋81，藉由選擇頂蓋81可自由設定升程量La之限制範圍。進而亦可採用能夠以手動或電動來調整行程限制面84之位置之構成。

(6)於上述實施形態，使用了氧化鋁經燒硬之陶瓷作為圓筒型構件32。但作為圓筒型構件32，以例如氮化鋁或鈦酸鋁、或者氮化硼或二氧化鋯等來構成亦可。其中，於使用氧化鋁(鋁氧化物)時，可容易獲得高剛性及絕緣性。

(7)於上述實施形態，圓筒型構件32係構成為遍及活塞桿31之移動方向之大致全體覆蓋。然而，圓筒型構件32只要構成為覆蓋活塞桿31之面對真空腔室40之內部及真空腔室40之外部(真空滑動室S或閥開度操作室36)兩者之範圍(第2滑動範圍Lc)即可。因此，若製成圓筒型構件32僅被覆活塞桿31之第2滑動範圍Lc之構成，圓筒型構件32之尺寸變小，可壓低該圓筒型構件32之材料費。

於上述實施形態，例示了採用圓柱狀之活塞桿31 作為移動構件的情況，但作為移動構件，以剖面為橢圓形或多角形之柱狀構件來構成亦可。又，被覆構件亦不限定於如實施形態之圓筒形狀，配合移動構件之剖面形狀，以剖面為橢圓形或多角形之筒構件來構成亦可。