WO2013161387A1 - リニアアクチュエータおよび真空制御装置 - Google Patents

リニアアクチュエータおよび真空制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013161387A1
WO2013161387A1 PCT/JP2013/055545 JP2013055545W WO2013161387A1 WO 2013161387 A1 WO2013161387 A1 WO 2013161387A1 JP 2013055545 W JP2013055545 W JP 2013055545W WO 2013161387 A1 WO2013161387 A1 WO 2013161387A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vacuum
chamber
sliding
vacuum chamber
linear actuator
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/055545
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅之 纐纈
板藤 寛
Original Assignee
Ckd株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ckd株式会社 filed Critical Ckd株式会社
Priority to KR1020147030316A priority Critical patent/KR101540930B1/ko
Publication of WO2013161387A1 publication Critical patent/WO2013161387A1/ja
Priority to US14/519,426 priority patent/US9234586B2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423Component parts; Constructional details
    • F15B15/1457Piston rods
    • F15B15/1461Piston rod sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/01Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/122Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston
    • F16K31/1221Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid the fluid acting on a piston one side of the piston being spring-loaded
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K41/00Spindle sealings
    • F16K41/02Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings
    • F16K41/04Spindle sealings with stuffing-box ; Sealing rings with at least one ring of rubber or like material between spindle and housing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K51/00Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
    • F16K51/02Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations

Definitions

  • the present invention relates to a linear actuator and a vacuum control device used in a vacuum chamber in which plasma is generated.
  • the vacuum pressure in the vacuum chamber is controlled while flowing an etching gas by a vacuum control valve.
  • the vacuum pressure is controlled by manipulating the conductance of the vacuum control valve.
  • the conductance is controlled by operating a pendulum type valve element to adjust the valve opening (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 the method of adjusting the pendulum type valve element has a problem that the controllability in the low flow rate region (low conductance region) is low, so that it cannot cope with the reduction of the etching gas flow rate.
  • poppet-type vacuum control valves that can reduce the flow rate of etching gas have been used for controlling the vacuum pressure.
  • the poppet type vacuum control valve is configured by providing a valve body to the piston (moving part) of the linear actuator, and adjusting the conductance by controlling the distance (lift amount) between the valve body and the valve seat.
  • Patent Document 2 In a linear actuator employed in a poppet type vacuum control valve, a bellows is used to seal a sliding portion of a piston. Since the bellows is made of metal that does not have plasma resistance, it is difficult to use a poppet type vacuum control valve in a vacuum chamber that uses plasma.
  • the present invention was created to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a linear actuator that can be used in a vacuum chamber in which plasma is generated.
  • Means 1 A linear actuator used in a vacuum chamber in which plasma is generated, A moving part that faces the inside from the outside of the vacuum chamber through an opening provided in the vacuum chamber and is reciprocated in a linear direction; A drive unit for reciprocating the moving unit; A covering portion covering the moving portion; A sliding sealing portion provided in the opening and sealing between the inside of the vacuum chamber and the outside of the vacuum chamber while sliding the covering portion; The covering portion is configured to cover a range facing both the inside of the vacuum chamber and the outside of the vacuum chamber when the moving portion is reciprocated by the driving portion,
  • Means 1 is configured such that the covering portion covers the range of the moving portion from the inside of the vacuum chamber to the outside of the vacuum chamber. Further, the outer surface of the covering portion is configured to have a smaller amount of gas adsorption per unit area than the outer surface of the moving portion. Therefore, it becomes difficult for gas to be adsorbed by the coating part facing the outside of the vacuum chamber, and the gas adsorbed to the coating part can be suitably suppressed from being transported to the inside of the vacuum chamber. That is, the vacuum chamber can be reliably sealed by suppressing the adsorption of the gas to the moving part.
  • the covering portion of the covering portion is compared to the case where the covering portion covers the entire moving portion.
  • the size can be reduced and the material cost can be reduced.
  • the attaching part is provided at the end of the moving part, for example, a valve or the like can be attached to the moving part via the attaching part.
  • the mounting portion is provided at the end of the moving portion facing the vacuum chamber, and is always located inside the vacuum chamber. Therefore, the attachment portion does not face the outside of the vacuum chamber, and there is no possibility that gas is adsorbed to the attachment portion outside the vacuum chamber. Therefore, a thing with much adsorption amount than the outer surface of a coating
  • Means 3 The linear actuator according to means 1, wherein the covering portion has an insulating sintered body in which a nonmetallic material having an insulating property is baked and hardened by heat treatment.
  • the covering portion has a sintered body in which an insulating nonmetallic material is baked and hardened by heat treatment, high plasma resistance can be realized by the excellent insulating property of the sintered body. Further, the rigidity of the covering portion can be improved, and the deterioration of the sealing structure by the covering portion can be effectively suppressed, and it can contribute to the reduction of the surface area of the covering portion (improvement of denseness). That is, by adopting a sintered body having a smooth surface with little unevenness as the covering portion, an increase in surface area due to the unevenness can be suppressed.
  • anodic oxide film is formed on the surface of the moving part made of aluminum and the anodic oxide film is subjected to sealing treatment, a lot of irregularities are generated on the surface of the moving part. Found by a person. Then, the adsorption amount of a coating
  • Means 4 The linear actuator according to means 3, wherein the sintered body is made of ceramics obtained by baking and hardening aluminum oxide.
  • the sintered body is formed of ceramics in which aluminum oxide is baked and hardened, high structural strength and insulation can be realized by its material characteristics.
  • Means 5 The linear actuator according to claim 1, wherein the moving part is made of a metal material.
  • Means 6 The linear actuator according to claim 5, wherein the moving part is made of aluminum.
  • the moving part is made of aluminum which is a general metal material, the manufacturing of the moving part can be facilitated.
  • Means 7 The linear actuator according to means 2, wherein the mounting portion is formed by subjecting a metal material to surface oxidation treatment.
  • the attachment portion is made of a surface-oxidized metal material, the insulation of the attachment portion is ensured, and even if the attachment portion is exposed inside the vacuum chamber, it can be hardly affected by plasma.
  • Means 8 The mounting portion is made of aluminum,
  • the attachment portion is made of aluminum and anodized as the surface oxidation treatment, the influence from the plasma can be suitably suppressed even if the attachment portion is exposed inside the vacuum chamber.
  • Means 9 A guide rod connected to the moving part and extending along an axis of the moving part;
  • the moving part since the guide part guides the guide rod, the moving part can move stably. Therefore, it is not necessary to provide a guide for guiding the moving part on the sliding sealing part on which the moving part slides, and the sealing ability of the sliding sealing part is prevented from being reduced by providing the guide. can do.
  • Means 10 The linear actuator according to means 2, comprising an operation part attached to the attachment part and operating inside the vacuum chamber.
  • the operation can be performed by operating the operating portion in the vacuum chamber.
  • Means 11 The linear actuator according to claim 10, further comprising an insertion passage through which a control line for controlling the operation of the operation unit is inserted from the outside of the vacuum chamber to the inside of the operation unit.
  • a control line for controlling the operating part can be inserted into the insertion passage and connected to the operating part.
  • the covering portion is provided with a predetermined gap with respect to the outer surface of the moving portion via a pair of elastic sealing portions provided apart from each other in the moving direction of the moving portion,
  • the linear actuator according to claim 1 wherein the pair of elastic sealing portions elastically contact the outer surface of the moving portion to seal the predetermined gap.
  • the means 12 has a configuration in which a pair of elastic sealing members that elastically contact the moving portion is provided, and a gap between the covering portion and the moving portion is sealed with both elastic sealing members.
  • the sliding sealing portion is A sliding surface on which the covering portion slides; A first sliding sealing member and a second sliding sealing member, which are disposed on the sliding surface so as to be spaced apart from each other in the moving direction of the moving unit and define a vacuum sliding chamber between the sliding surface and the covering unit.
  • a sliding sealing member of A vacuum pulling passage communicating with the vacuum sliding chamber The first sliding sealing member is in contact with the outer surface of the covering portion to seal between the inside of the vacuum chamber and the vacuum sliding chamber;
  • the second sliding sealing member is in contact with the outer surface of the covering portion, and seals between the vacuum sliding chamber and the outside of the vacuum chamber and the outside of the vacuum sliding chamber,
  • the linear actuator according to claim 1, wherein the inside of the vacuum sliding chamber is configured to be evacuated through the evacuation passage.
  • the vacuum sliding chamber capable of evacuation is formed so as to face the sliding surface on which the covering portion slides, so that the portion facing the vacuum sliding chamber in the covering portion can be evacuated. it can. Therefore, gas adsorption to the covering portion can be further suppressed, and the inside of the vacuum chamber can be reliably sealed. In addition, since the dust adhering to the covering portion can be removed by evacuating the vacuum sliding chamber, it is possible to suitably suppress the entry of foreign matter adsorbed on the covering portion into the vacuum chamber. Further, the first sliding sealing member and the second sliding sealing member are provided apart from each other in the moving direction of the moving unit, so that the vacuum sliding chamber extends along the moving direction of the moving unit. It was. Therefore, it is possible to secure a region of the covering portion that can be evacuated in the vacuum sliding chamber in the moving direction of the moving portion, and it is possible to increase a range in which the moving portion can be evacuated.
  • the vacuum sliding chamber in the covering part there is a possibility that a small amount of gas may be adsorbed on the part facing the outside of the tube.
  • the part is evacuated when it passes through the vacuum sliding chamber, it is possible to suppress the gas adsorbed on the covering part from being conveyed to the inside of the vacuum chamber.
  • the first sliding sealing member is An elastic body having a bifurcated lip, wherein the branched lip is in contact with the sliding surface and the covering portion, respectively; 14.
  • the means 14 is provided with an urging body for urging the lips in a direction away from each other, so that the lip is reliably brought into contact with the rubbing surface and the covering portion even when the vacuum sliding chamber becomes low pressure by evacuation And high sealing performance can be realized.
  • Means 15 A control unit for controlling the linear actuator according to means 13; The control unit is configured to move the range of the moving unit facing the inside of the vacuum chamber within the range of the vacuum chamber and the vacuum sliding chamber when the moving unit is reciprocated by the driving unit.
  • Vacuum control device having conductance operation mode for controlling
  • control unit carries out a conductance operation mode for controlling the driving unit so that the range facing the inside of the vacuum chamber in the moving unit is moved within the range of the vacuum chamber and the vacuum sliding chamber.
  • the control unit when the reciprocating movement of the moving unit by the drive unit before the start of the conductance operation mode, includes a range in which the moving unit faces the outside from the vacuum sliding chamber from the vacuum chamber side. 16.
  • the control unit evacuates the movable unit from the vacuum chamber side to the outside of the vacuum sliding chamber for a predetermined time while moving the vacuum sliding chamber.
  • the desorption mode was performed. Thereby, since conductance operation mode is started in the state from which the gas of the coating
  • the drive unit is A cylinder disposed outside the vacuum chamber and through which a working fluid flows; A piston that is disposed inside the cylinder so as to define a working chamber, and moves within the cylinder by the pressure of the working fluid supplied into the working chamber; An urging portion that urges the piston toward the vacuum chamber,
  • the piston since the piston generates a load according to the pressure of the working fluid, it is suitable for an explosion-proof environment and can generate a small and large driving force. Thereby, the linear actuator suitable for a semiconductor manufacturing apparatus is realizable.
  • a computer program for causing the control device to realize the control function of the vacuum control device wherein the computer program includes a program for causing the control device to realize the control function of the conductance operation mode. It can also be embodied.
  • Sectional drawing which shows the vacuum control valve at the time of the non-operation (valve fully closed) to which the linear actuator which concerns on 1st Embodiment is applied.
  • the expanded sectional view which shows the sliding part which a vacuum control valve has.
  • Sectional drawing which shows the vacuum control valve at the time of valve full open.
  • the bottom view which looked at the vacuum control valve at the time of non-operation
  • Sectional drawing which shows the operating state at the time of control of the vacuum pressure of a vacuum control valve.
  • Sectional drawing which expands and shows a sealing member.
  • the flowchart which shows an example of the action
  • Sectional drawing which shows the linear actuator at the time of the action
  • the perspective view which shows an arm.
  • Sectional drawing which shows the linear actuator at the time of the action
  • the vacuum control valve 10 in which the valve element 33 is provided in the linear actuator A and its vacuum control device are embodied.
  • the case where the vacuum control valve 10 is used in a semiconductor manufacturing apparatus that performs an etching process using plasma will be described.
  • the semiconductor manufacturing apparatus includes a vacuum chamber 40 (vacuum container) that vacuum-processes a workpiece (not shown) such as a substrate, so that plasma is generated inside the vacuum chamber 40. It has become.
  • the vacuum chamber 40 is provided with an opening 49 that communicates the inside and the outside of the vacuum chamber 40.
  • the vacuum control valve 10 is installed in the opening 49.
  • the vacuum control valve 10 basically includes a linear actuator A and a valve body 33 that is linearly moved by the linear actuator A inside the vacuum chamber 40.
  • the inside of the vacuum chamber 40 refers to a region inside the inner wall surface of the vacuum chamber 40.
  • the inside of the vacuum chamber 40 refers to a region inside the vacuum chamber 40 with respect to a sealing member 68 described later.
  • the outside of the vacuum chamber 40 refers to a region outside the inner wall surface of the vacuum chamber 40. More specifically, the outside of the vacuum chamber 40 refers to a region outside the vacuum chamber 40 with respect to the sealing member 68.
  • the linear actuator A includes a drive unit 70 located outside the vacuum chamber 40 and an operation unit 30 that is moved in the axial direction of the drive unit 70 (vertical direction in FIG. 1).
  • the linear actuator A includes a sliding portion (sliding sealing portion) 60 that seals the opening 49 while allowing the operating portion 30 to slide and maintains the degree of vacuum inside the vacuum chamber 40. ing.
  • the sliding portion 60 is provided between the vacuum chamber 40 and the driving portion 70 and is attached to the opening 49.
  • connection communication port 45 (see FIG. 3) is formed on the wall portion (the lower side in FIG. 1) opposite to the wall portion where the opening 49 is provided.
  • the connection communication port 45 constitutes a connection port 44, and a vacuum pump is connected to the connection port 44.
  • the connection communication port 45 has a rectangular opening shape that is long in one direction (left-right direction in FIG. 1).
  • the inner wall surface (the upper surface of the lower wall portion in FIG. 1) of the vacuum chamber 40 where the connection communication port 45 opens constitutes a valve seat 43 on which the valve element 33 is seated.
  • the surface roughness of the valve seat 43 is configured to be lower (higher smoothness) than other portions of the vacuum chamber 40.
  • the valve body 33 has a rectangular shape in which a surface on the side of the connection communication port 45 (hereinafter referred to as a lower surface) is larger than an opening area of the connection communication port 45.
  • a surface on the side of the connection communication port 45 hereinafter referred to as a lower surface
  • an O-ring 35 is attached to the lower surface of the valve body 33 so as to slightly protrude toward the connection communication port 45 side (lower side).
  • the operating unit 30 includes a columnar piston rod (moving unit) 31 to which the valve body 33 is attached.
  • the operation unit 30 includes a cylindrical member (covering portion) 32 that covers the outer peripheral surface (outer surface) of the piston rod 31.
  • the operating part 30 faces the inside of the vacuum chamber 40 through the opening 49 (specifically, a through hole provided in the sliding part 60).
  • the piston rod 31 has a long cylindrical shape in the moving direction of the piston rod 31. As shown in FIG. 2, an annular positioning protrusion 53 that protrudes in the outer diameter direction of the piston rod 31 is formed at the outer end (the upper end in FIG. 2) of the vacuum chamber 40 in the piston rod 31. Has been. One end of the cylindrical member 32 comes into contact with the positioning protrusion 53, and the cylindrical member 32 is positioned.
  • a mounting portion 31c is provided at the end (the lower end in FIG. 1) of the piston rod 31 on the side facing the inside of the vacuum chamber 40.
  • a central portion of the attachment portion 31c protrudes in the moving direction of the piston rod 31 (downward in FIG. 1).
  • the piston rod 31 and the attachment portion 31c are integrally formed of aluminum which is a metal material.
  • the valve body 33 is fixed to the piston rod 31 by being screwed to the attachment portion 31c with a plurality of bolts 33a.
  • the attachment portion 31c may be formed of a member separate from the piston rod 31.
  • a columnar space that opens at the end surface opposite to the mounting portion 31c is formed.
  • This columnar space constitutes a blocking load generation chamber 39 that generates a force for urging the piston rod 31 and the valve body 33 toward the valve seat 43 (see FIG. 2).
  • the specific configuration of the cylindrical member 32 will be described later.
  • the driving unit 70 includes a cylindrical cylinder tube (cylinder) 71 provided outside the vacuum chamber 40. Further, the drive unit 70 includes a piston 51 provided inside the cylinder tube 71 so as to be movable in the axial direction (vertical direction in FIG. 1). Furthermore, the drive unit 70 includes a biasing spring (biasing unit) 75 that biases the piston 51 toward the vacuum chamber 40 (downward in FIG. 1).
  • a biasing spring biasing unit
  • the cylinder tube 71 is provided in a state of being placed on a surface (the upper surface in FIG. 1) facing the outside of the vacuum chamber 40 in the sliding portion 60.
  • the cylinder tube 71 surrounds the opening 49 from the outside of the vacuum chamber 40.
  • the opening on the opposite side of the cylinder tube 71 from the vacuum chamber 40 is closed by a head cover 81.
  • the piston 51 extends in the radial direction from the end of the piston rod 31 opposite to the valve element 33 toward the inner peripheral surface 73 of the cylinder tube 71, and is further vacuumed in the vicinity of the inner peripheral surface 73. It is configured to extend in a direction away from the chamber 40 (upward in FIG. 1). That is, the piston 51 is formed integrally with the piston rod 31 and has an annular shape that opens to the side opposite to the vacuum chamber 40 (the upper side in FIG. 1).
  • the valve opening operation chamber 36 (working chamber, see FIG. 3) is defined by the cylinder tube 71, the piston 51, the sliding portion 60, and the cylindrical member 32. Is done.
  • the piston 51 includes an annular piston sealing body 51a.
  • the piston sealing body 51 a is provided on the outer peripheral surface of the piston 51 that faces the inner peripheral surface 73 of the cylinder tube 71, and protrudes in the outer diameter direction of the piston 51.
  • the piston sealing body 51 a elastically contacts the inner peripheral surface 73 of the cylinder tube 71 to seal between the outer peripheral surface of the piston 51 and the inner peripheral surface 73 of the cylinder tube 71.
  • the valve opening operation chamber 36 is sealed by the piston sealing body 51a and a V packing 67 described later.
  • the valve opening operation chamber 36 is formed as a donut-shaped (annular) sealed space whose volume changes.
  • the valve opening operation chamber 36 communicates with an air supply source (not shown) through the valve opening air flow path 21 provided in the cylinder tube 71 and the connection flow path 22 provided in the sliding portion 60.
  • working air working fluid
  • supplying the working air from the air supply source to the valve opening operation chamber 36 increases the volume of the valve opening operation chamber 36.
  • the piston 51 is moved in a direction away from the vacuum chamber 40 (upper side in FIG. 1). That is, the pressure of the working air supplied to the valve opening operation chamber 36 acts in the direction in which the valve body 33 is opened.
  • the urging spring 75 is disposed inside the cylinder tube 71 so as to be sandwiched between the head cover 81 and the piston 51.
  • the biasing spring 75 is in contact with the head cover 81 and the piston 51.
  • the biasing spring 75 biases the piston 51 toward the vacuum chamber 40 (the lower side in FIG. 1) by its elastic force.
  • the head cover 81 includes a cylindrical portion 82 and a sliding convex portion 83 that extend inside the cylinder tube 71 in the moving direction of the operating portion 30.
  • the cylindrical portion 82 has a cylindrical shape whose axial center coincides with the operating portion 30.
  • the sliding projection 83 is connected to the end (the lower end in FIG. 1) of the cylindrical portion 82 on the vacuum chamber 40 side.
  • the sliding convex portion 83 has a cylindrical shape whose axial center coincides with the cylindrical portion 82.
  • the outer diameter of the sliding projection 83 is configured to be smaller than the outer diameter of the cylindrical portion 82.
  • a stroke limiting surface 84 that faces the vacuum chamber 40 side is formed at a connection portion between the sliding convex portion 83 and the cylindrical portion 82.
  • the head cover 81 is formed with a valve closing air flow path 81 a that communicates with the shut-off load generating chamber 39 through the inside of the cylindrical portion 82 and the sliding protrusion 83.
  • the valve closing air flow path 81 a is connected to an air supply source (not shown), and working air (working fluid) is supplied from the air supply source to the shutoff load generating chamber 39 through the valve closing air flow path 81 a. It has come to be.
  • the stroke limiting surface 84 is provided at a position where it can come into contact with the piston 51, and the movement amount of the piston 51 is limited by the stroke limiting surface 84 coming into contact with the piston 51. That is, the movement of the piston 51 in the direction in which the lift amount La increases (upward in FIG. 1, hereinafter referred to as the opening direction) is restricted by the stroke restriction surface 84. On the other hand, the movement of the piston 51 in the direction in which the lift amount La decreases (lower in FIG. 1, hereinafter referred to as the closing direction) is limited by the contact between the valve body 33 and the valve seat 43. A portion of the piston 51 that contacts the stroke limiting surface 84 is referred to as a stroke limiting end portion 56.
  • the sliding protrusion 83 has an outer shape that substantially matches the breaking load generating chamber 39.
  • the sliding projection 83 is accommodated in the breaking load generating chamber 39 (see FIG. 3).
  • a packing 39b having a V-shaped cross section is annularly mounted on the outer peripheral surface of the sliding projection 83. This packing 39b is in contact with the inner peripheral surface of the breaking load generating chamber 39, thereby sealing the sliding projection 83 and the inner peripheral surface of the breaking load generating chamber 39 (see FIG. 2).
  • the breaking load generation chamber 39 when operating air is supplied to the breaking load generation chamber 39, the volume of the breaking load generation chamber 39 increases. As a result, the piston rod 31 is biased toward the connection port 44 (the lower side in FIG. 1). That is, the pressure of the working air supplied to the breaking load generation chamber 39 acts in the direction in which the valve body 33 is closed. For this reason, the breaking load generating chamber 39 can supplement the force by which the biasing spring 75 biases the piston 51 in the closing direction. For this reason, the urging force required for the urging spring 75 can be reduced. As a result, the load at the time of setting of the biasing spring 75 at the time of manufacture (the load at the time of interruption) can be reduced and the manufacturability of the vacuum control valve 10 can be improved.
  • a second packing 39a is annularly provided on the inner peripheral surface of the sliding projection 83 inside the packing 39b.
  • the second packing 39a abuts on a guide rod 38, which will be described later, and seals between the sliding projection 83 and the guide rod 38 (see FIG. 2).
  • a linear bearing (guide portion) 85 is provided inside the sliding convex portion 83.
  • a linear bush is adopted as the linear bearing 85.
  • a guide rod 38 connected to the piston rod 31 is slidably inserted into the linear bearing 85.
  • the guide rod 38 has a cylindrical shape extending along the axis of the piston rod 31 in the moving direction of the piston rod 31.
  • the linear bearing 85 guides the guide rod 38 to define the relative positional relationship of the piston rod 31 (operation unit 30), the drive unit 70, and the sliding unit 60 in the radial direction (left-right direction in FIG. 1). On the other hand, smooth reciprocation of the piston rod 31 is realized.
  • the head cover 81 is provided with a valve body position sensor 90.
  • the valve body position sensor 90 includes a probe 92 that extends in the moving direction of the piston rod 31 inside the cylinder tube 71. Further, the valve body position sensor 90 includes an insertion tube 94 into which one end (the lower end in FIG. 1) side of the probe 92 is inserted. The other end (upper end in FIG. 1) of the probe 92 is fixed to a probe mounting portion 91 that closes the opening of the cylindrical portion 82.
  • the insertion tube 94 is fixed in the guide rod 38 via an insertion tube mounting member 93 provided in the guide rod 38.
  • the valve body position sensor 90 generates an electrical signal corresponding to the amount of the probe 92 inserted into the insertion tube 94. That is, the lift amount La of the valve body 33 can be grasped by measuring the movement amount of the piston rod 31 by the valve body position sensor 90.
  • Specific examples of the valve position sensor 90 include a linear pulse coder (registered trademark).
  • the vacuum control valve 10 is in a non-operating state, as shown in FIG. 1, and has a shut-off function (the lift amount La is zero) that shuts off the connection port 44 and the inside of the vacuum chamber 40.
  • a conductance adjustment function (the lift amount La varies) that operates the conductance of the vacuum control valve 10 during operation.
  • the conductance means the ease of gas flow in the vacuum chamber 40 through the vacuum control valve 10. That is, the conductance adjustment function is realized by operating the lift amount (movement amount of the moving portion) La, which is the distance between the valve body 33 and the valve seat 43, as the valve opening degree.
  • the shut-off function is performed by bringing the valve body 33 into contact with the valve seat 43 and closing the connection communication port 45 in the vacuum chamber 40 (fully closed state). . Sealing at the time of blocking is realized by the O-ring 35 of the valve body 33 coming into contact with the valve seat 43 and being crushed. As shown in FIG. 3, the vacuum control valve 10 can linearly move the valve body 33 until the valve body 33 is in a fully open state (the lift amount La is maximum) close to the sliding portion 60. ing.
  • the air that is working air is a gas mainly composed of nitrogen and oxygen. Therefore, when no measures are taken for the operating unit 30, when the operating unit 30 faces the inside of the valve opening operation chamber 36 (see FIG. 3), gas molecules of the working air are adsorbed to the operating unit 30 (for example, Physical adsorption or chemical adsorption). As shown in FIG. 1, when the part of the operating unit 30 that faces the valve opening operation chamber 36 moves into the vacuum chamber 40, the gas molecules adsorbed in the operating unit 30 are moved into the vacuum chamber 40. Will be released (desorbed).
  • the range facing both the inside of the vacuum chamber 40 and the valve opening operation chamber 36 is the first sliding range (the inside of the vacuum chamber in the moving unit and the outside of the vacuum chamber). This is defined as Lb (range facing the outside of the vacuum sliding chamber) (see FIGS. 1 and 3). That is, the first sliding range Lb is the valve opening degree operation when the lift amount La is operated so that the valve element 33 is fully closed and fully opened (when the moving part is reciprocated as much as possible). This is the range of the operating unit 30 exposed to both the chamber 36 and the vacuum chamber 40.
  • the first sliding range Lb is set when the operation unit 30 is reciprocated so that the valve body 33 is fully opened and fully closed. Adsorption of working air in the opening operation chamber 36 and release of working air in the vacuum chamber 40 are caused. When conveyance of the working air from the valve opening operation chamber 36 to the vacuum chamber 40 occurs, the degree of vacuum in the vacuum chamber 40 decreases (pressure increases).
  • the present inventor has a technique for suppressing the transport of working air from the valve opening operation chamber 36 to the vacuum chamber 40 by covering the piston rod 31 with a cylindrical member 32 having low adsorptivity. It was devised.
  • the cylindrical member 32 covers substantially the entire outer surface of the piston rod 31 in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1). That is, the axial dimension of the cylindrical member 32 is substantially the same as the dimension from the positioning protrusion 53 of the piston rod 31 to the end opposite to the positioning protrusion 53 (the lower end in FIG. 1). Yes.
  • the cylindrical member 32 is extrapolated from the said attachment part 31c side with respect to the piston rod 31 of the state before attaching the valve body 33.
  • the cylindrical member 32 is attached to the piston rod 31 by fixing the valve body 33 to the attachment portion 31c. At this time, both ends in the longitudinal direction of the cylindrical member 32 are sandwiched between the positioning protrusion 53 and the valve body 33. Thereby, the cylindrical member 32 is fixed to the piston rod 31 without rattling in the axial direction.
  • the cylindrical member 32 is composed of a sintered body (ceramics) formed by baking and solidifying aluminum oxide (alumina). Due to the high density of the sintered body, unevenness on the surface of the cylindrical member 32 is suppressed, and low adsorption of gas molecules of the cylindrical member 32 is realized. As a result, the cylindrical member 32 is configured to have a smaller amount of gas adsorption per unit area than the outer surface of the piston rod 31.
  • the cylindrical member 32 formed of a sintered body may have a lower amount of working air adsorbed than when the anodized film formed on, for example, an aluminum piston rod is sealed. Confirmed by the inventor. Further, the cylindrical member 32 has plasma resistance due to the high insulating property of the sintered body.
  • the attachment portion 31 c for attaching the valve element 33 to the piston rod 31 is always located inside the vacuum chamber 40, so that there is no possibility that the working air is adsorbed outside the vacuum chamber 40. Therefore, the attachment portion 31c is not required to have low adsorptivity like the cylindrical member 32, and the adsorptivity of the outer surface of the attachment portion 31c is higher than the adsorptivity of the cylindrical member 32.
  • the sintered body of the cylindrical member 32 it is desirable to use dense alumina ceramics having a relative density of 95% or more.
  • the relative density of the sintered body is 90% or more, there is a certain effect, and a sintered body having a higher relative density such as 96%, 97%, or 98% is obtained depending on the required degree of vacuum. You may make it employ
  • the adsorptivity of the cylindrical member 32 can be further reduced.
  • high sealing performance is ensured, and friction between the cylindrical member 32 and the V packing 67 and the sealing member 68 described later can be reduced.
  • the reduction in friction can contribute to the low hysteresis characteristics of the vacuum control valve 10.
  • the average surface roughness is appropriately set to values such as 0.1, 0.3, 0.4, and 0.5 according to the specifications of the vacuum control valve 10.
  • the cylindrical member 32 is mounted on the outer surface of the piston rod 31 with a space corresponding to the gap Cr.
  • the gap Cr is sealed by O-rings 31a and 31b as a pair of elastic sealing portions provided in the piston rod 31 in an annular shape.
  • the O-rings 31a and 31b are elastic bodies provided so as to be separated from each other in the moving direction of the piston rod 31.
  • the O-rings 31a and 31b are in elastic contact with the inner peripheral surface of the cylindrical member 32, so that the gap Cr is sealed.
  • the O-rings 31a and 31b are elastically deformed to absorb the difference in the thermal expansion amount.
  • the degree of freedom of material selection for the cylindrical member 32 and the piston rod 31 can be increased.
  • a metal material for example, aluminum
  • an aluminum oxide sintered body excellent in insulation is selected as the material of the cylindrical member 32. Is possible.
  • the vacuum chamber 40 using plasma is used.
  • a usable poppet type vacuum control valve 10 linear actuator A
  • the vacuum chamber 40 that generates plasma it is possible to realize a small flow rate (small flow rate) of the etching gas.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an operating state when the vacuum pressure of the vacuum control valve 10 is controlled (when conductance is operated). Even if the above-described low-adsorbing cylindrical member 32 is used, a slight amount of working air may be adsorbed to the cylindrical member 32. For this reason, there is a possibility that a small amount of leakage (decrease in the degree of vacuum) occurs in the vacuum chamber 40 when the conductance is operated, so that high vacuum cannot be maintained. Therefore, in the vacuum control valve 10, the sliding portion 60 is provided with a vacuuming function in order to suppress this minute amount of leakage.
  • the sliding part 60 includes a sliding part main body 60a and a sliding surface 60b.
  • the sliding part main body 60 a is provided in the vacuum chamber 40 so as to close the opening 49.
  • the sliding surface 60b is formed by providing a through hole that opens in the moving direction of the piston rod 31 in the sliding portion main body 60a.
  • the cylindrical member 32 slides on the sliding surface 60b.
  • a V-packing (second sliding sealing member) 67 and a sealing member (first sliding sealing member) 68 that are spaced apart in the moving direction of the piston rod 31 are provided. Is provided.
  • the V packing 67 and the sealing member 68 define a vacuum sliding chamber S between the sliding surface 60 b and the cylindrical member 32.
  • the sliding portion main body 60a includes a vacuuming region forming member 62 positioned between the V packing 67 and the sealing member 68, and the vacuuming region forming member 62 inside the vacuum chamber 40 (lower side in FIG. 1). And a support member 63 for supporting the above.
  • the evacuation region forming member 62 is an aluminum member formed in a donut shape so as to surround the cylindrical member 32.
  • the vacuum evacuation region forming member 62 is formed with an annular recess 62 a that defines the vacuum sliding flow path 25 with a slight gap between the evacuation region forming member 62 and the cylindrical member 32.
  • the vacuum sliding channel 25 is connected to an annular connecting channel 24 that is defined between the evacuation region forming member 62 and the sliding part main body 60 a and extends in the radial direction of the sliding part 60.
  • the connection flow path 24 is connected to the evacuation flow path 23.
  • the evacuation passage 23 extends in the radial direction inside the sliding part main body 60a and opens at the outer surface of the sliding part main body 60a.
  • the evacuation channel 23 is connected to the vacuum pump. That is, the vacuum sliding chamber S communicates with the vacuum pump via the vacuum sliding channel 25, the connection channel 24, and the evacuation channel 23.
  • the V packing 67 is formed in a V-shaped cross section that is spaced apart from the inside of the vacuum chamber 40 toward the outside (from the bottom to the top in FIG. 1).
  • the V-packing 67 abuts over the entire outer surface of the cylindrical member 32, and the vacuum sliding chamber S and the valve opening operation chamber 36 (outside the vacuum chamber 40 and outside the vacuum sliding chamber S). It is sealed between.
  • the V-packing 67 is configured to be energized in a direction to be expanded by the pressure of the operating air in the valve opening operation chamber 36 so that the sealing capability is increased.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing the sealing member 68.
  • the sealing member 68 is in contact with the entire outer surface of the cylindrical member 32 so that the inside of the vacuum chamber 40 and the vacuum are in contact with each other.
  • the space between the sliding chamber S is sealed.
  • the sealing member 68 is basically composed of a Rotobari seal (registered trademark) 68f and a metal spring (biasing member) 68e.
  • the lottery seal (elastic body) 68f has a bifurcated seal lip (lip) 68a.
  • the branched seal lips 68a are in contact with the sliding surface 60b and the cylindrical member 32, respectively. Then, when the pressure in the vacuum sliding chamber S increases, the lotto-valve seal 68f expands so that the seal lips 68a are separated from each other, thereby increasing the sealing ability.
  • a heel flange 68 c is formed in the lotto burr seal 68 f, and the heel flange 68 c is sandwiched between an inner surface 63 a of the support member 63 and an inner surface 62 b of the vacuuming region forming member 62.
  • the metal spring 68e is provided between the seal lips 68a in an elastically deformed state, and urges the seal lips 68a in a direction in which they are separated from each other. Therefore, the sealing member 68 maintains a high sealing capability by the elastic force of the metal spring 68e even when the vacuum sliding chamber S is evacuated.
  • the heel flange 68c seals between the vacuum chamber 40 and the evacuation passage 23 together with an O-ring 69 provided on the evacuation region forming member 62 (see FIG. 2).
  • the vacuum suction is performed in the vacuum sliding chamber S, thereby suppressing the adsorption of the working air to the cylindrical member 32 as described below. it can.
  • the adsorbability of the cylindrical member 32 is low, when the cylindrical member 32 faces the valve opening operation chamber 36, a slight amount of working air may be adsorbed to the cylindrical member 32. is there. A small amount of working air adsorbed on the cylindrical member 32 is detached from the cylindrical member 32 in the vacuum sliding chamber S.
  • the vacuum sliding chamber S is evacuated by a vacuum pump, the working air discharged to the vacuum sliding chamber S is supplied from the vacuum sliding channel 25, the connection channel 24 and the vacuum channel. It is discharged to the outside of the vacuum chamber 40 through 23. Thereby, accumulation of working air in the vacuum sliding chamber S is suppressed. In other words, it is possible to suitably suppress the working air released to the vacuum sliding chamber S from being adsorbed again by the cylindrical member 32 and transported to the vacuum chamber 40. Thereby, it can suppress that the vacuum degree in the vacuum chamber 40 falls, and can maintain the vacuum chamber 40 in a high vacuum state (for example, high vacuum).
  • a high vacuum state for example, high vacuum
  • the flow path is an inspection flow path to a leakage inspection port (not shown) used at the time of setup, or This is a suction flow path for preventing leakage of toxic gas from the vacuum chamber 40 to the outside.
  • This inspection flow path is used for leakage detection using helium gas.
  • helium gas is released in the vicinity of the leakage inspection port, and leakage to the sliding portion is detected when helium gas reaches the vacuum chamber 40.
  • the suction channel is a port for sucking toxic gas.
  • this configuration is essentially different from the above-described configurations and uses, and the shape of the vacuum sliding chamber S is also different from the above-described configurations.
  • the vacuum sliding chamber S forms a cylindrical space formed over a predetermined length (between the V packing 67 and the sealing member 68) in the operating direction of the piston rod 31.
  • a vacuum sliding channel 25 is also formed at the center in the length direction. Since such a cylindrical space has a shape that does not match any of the above-described configurations, it is contrary to the technical common sense of those skilled in the art at the time of filing.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation content of the vacuum control valve 10.
  • step S10 a first evacuation step is performed.
  • the crushing allowance of the O-ring 35 (see FIGS. 1 and 3) provided in the valve body 33 is controlled to exhaust at a low speed (slow exhaust process) ).
  • the slow evacuation process has been proposed by one of the inventors of the present invention and is performed to prevent the particles in the vacuum chamber 40 from rolling up (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-163137).
  • step S20 the second evacuation process is executed.
  • the second evacuation step is a step for smoothly exhausting the molecular flow, which is a stochastic flow, with the valve element 33 fully opened (see FIG. 3) at the final stage of evacuation. Since the exhaust as a molecular flow generally requires time, it is desired to shorten the exhaust time by increasing the product (area) of the lift amount La and the outer peripheral length of the valve element 33.
  • step S30 a desorption process (desorption mode) is performed.
  • the first sliding range Lb of the cylindrical member 32 is stopped for a predetermined time in a state where the first sliding range Lb faces the vacuum sliding chamber S. That is, in the desorption mode, the first sliding range Lb that faces the outside of the vacuum sliding chamber S from the vacuum chamber 40 side in the piston rod 31 is moved into the vacuum sliding chamber S. In this state, the vacuum sliding chamber S is evacuated for a preset time through the evacuation passage 23. Thereby, it becomes possible to detach the working air adhering to the first sliding range Lb in the cylindrical member 32.
  • This desorption step is performed when a higher degree of vacuum (for example, high vacuum) is required.
  • the time for which the first sliding range Lb is stopped in the vacuum sliding chamber S is appropriately determined according to the required vacuum degree of the vacuum chamber 40 and the like.
  • the cylindrical member 32 has a range facing both the inside of the vacuum chamber 40 and the outside of the vacuum chamber 40 and the outside of the vacuum sliding chamber S (that is, the first sliding range Lb). This is preferably performed when the control is performed so that the stroke of the lift amount La becomes large to the extent that the above occurs. Further, a heater for promoting detachment may be provided inside the piston rod 31 in order to shorten the time for stopping the cylindrical member 32.
  • a conductance operation process is executed.
  • the conductance operation process is a process for controlling the degree of vacuum in the vacuum chamber 40 while flowing an etching gas.
  • vacuum control is executed based on a control law (conductance operation mode) that does not expose the first sliding range Lb to the inside of the vacuum chamber 40. That is, in the conductance operation mode, when the piston rod 31 is reciprocated by the drive unit 70, the range of the piston rod 31 facing the inside of the vacuum chamber 40 is moved within the range of the vacuum chamber 40 and the vacuum sliding chamber S. It is supposed to be.
  • a second sliding range Lc that can move from the inside of the vacuum chamber 40 to the outside of the vacuum chamber 40 (the vacuum sliding chamber S or the valve opening operation chamber 36) with the sealing member 68 interposed therebetween (see FIG. 3) is set short.
  • the conductance operation can be performed with a small flow rate so that the lift amount La is reduced to the extent that the O-ring 35 of the valve element 33 contacts the valve seat 43 as necessary.
  • seamless vacuum control is realized in a wide pressure range from blocking to viscous flow and molecular flow while preventing leakage of working air to the vacuum chamber 40 serving as a vacuum flow path.
  • the vacuum control valve 10 of the present embodiment has a blocking function, and can realize vacuum control from the initial stage of vacuuming of the vacuum chamber 40 using plasma to a high vacuum region.
  • the vacuum control valve 10 is a poppet type vacuum control valve, it is possible to cope with a reduction in the flow rate (small region) of the etching gas by utilizing its characteristics.
  • the outer surface of the cylindrical member 32 is configured to have a smaller amount of gas adsorption per unit area than the outer surface of the piston rod 31. Therefore, it becomes difficult for gas to adhere to the cylindrical member 32, and the gas adhering to the cylindrical member 32 can be suitably suppressed from being transported into the vacuum chamber 40.
  • the attachment portion 31c is formed of aluminum, which is a metal member, material costs and processing costs can be reduced as compared with the case where a sintered body such as the cylindrical member 32 is employed.
  • the linear bearing 85 guides the guide rod 38, the piston rod 31 can be moved stably. Therefore, it is not necessary to provide a guide mechanism for the cylindrical member 32 in the sliding portion 60, and the sealing performance at the sliding portion 60 can be ensured.
  • the present invention may be implemented as follows.
  • description is abbreviate
  • valve element 33 is provided in the linear actuator A and used as the vacuum control valve 10 for controlling the degree of vacuum inside the vacuum chamber 40 has been described.
  • the linear actuator can be applied to other linear actuators as long as it is used in the vacuum chamber 40 using plasma.
  • an arm (actuator) 80 operable in the vacuum chamber 40 may be linearly moved (vertically moved in FIG. 8) by the linear actuator B.
  • the arm 80 is for operating a workpiece (not shown) such as a substrate to be etched in the vacuum chamber 40.
  • the arm 80 includes a pair of arm portions 80b and 80b provided on the arm main body 80a so as to be rotatable (adjustable in opening degree), and the work is operated by both arm portions 80b and 80b.
  • the linear actuator B is formed with an insertion passage 95 extending in the moving direction of the piston rod 31 and penetrating the guide rod 38, the piston rod 31, and the mounting portion 31c.
  • the head cover 81 is not provided with the probe mounting portion 91 described in the first embodiment, and one end of the insertion passage 95 is exposed to the atmosphere toward the outside of the vacuum chamber 40 (outside of the cylinder tube 71). It is open.
  • the other end of the insertion passage 95 faces the arm 80. That is, the insertion passage 95 communicates the outside of the vacuum chamber 40 and the arm 80 in a state in which the sealing performance in the vacuum chamber 40 is ensured.
  • a control line 96 derived from a drive source (not shown) for driving the arm 80 is inserted into the insertion passage 95, and the control line 96 is connected to the arm body 80a of the arm 80.
  • the control line 96 includes a pair of pneumatic tubes for supply and exhaust.
  • examples of the control line 96 include wiring for controlling the arm 80 in addition to a power line for supplying electric power.
  • wiring derived from a position sensor that detects the positions of the arm portions 80b and 80b can be used.
  • the arm 80 is embodied as the linear actuator B that linearly moves, as in the first embodiment, the transportation of gas to the vacuum chamber 40 is suppressed, and the inside of the vacuum chamber 40 is reduced. A high degree of vacuum can be maintained. Further, by providing the insertion passage 95 in the linear actuator B, the control line 96 can be connected to the arm 80 without lowering the vacuum degree of the vacuum chamber 40.
  • the workpiece when the position of the workpiece described above is simply moved in the linear direction, it is not necessary to provide the arm 80 on the mounting portion 31c of the linear actuator B. That is, like the linear actuator C shown in FIG. 10, the workpiece may be moved by pressing the workpiece with the attachment portion 31c of the piston rod 31 that moves linearly. In this case, since the end portions (mounting portion 31c, bolts 33a, etc.) of the operating portion 30 are exposed to plasma, it is necessary to ensure insulation.
  • a surface oxidation treatment is performed on the end of the operating unit 30 of the linear actuator C.
  • alumite treatment is performed as the surface oxidation treatment.
  • operation part 30 can make it difficult to receive the influence of a plasma.
  • a flat (planar) mounting portion is formed at the end of the piston rod 31 instead of a mounting portion 31c having a protruding portion at the shaft center portion, and the workpiece is moved by the mounting portion.
  • a configuration may be adopted.
  • a gate valve (not shown) can be used as the linear actuator that moves linearly.
  • the gate valve may be used as a partition between a load lock chamber and a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus using plasma, or may be used as a partition between a transfer chamber and a process chamber.
  • the gate valve can be linearly moved by the linear actuator while ensuring the degree of vacuum in the vacuum chamber 40. Thereby, the gate can be opened and closed without lowering the degree of vacuum in the vacuum chamber 40.
  • the linear actuator A has been described by exemplifying the vacuum control valve used in the vacuum chamber 40 for the etching process using plasma.
  • the present invention is not limited to this, and the linear actuator described above can be applied to a vacuum control valve generally used in a vacuum chamber 40 that uses plasma.
  • the linear actuator A generates the driving force with the working air, but it may be configured to be driven using an electric motor.
  • the above-described configuration can be widely applied to a linear actuator that linearly moves a poppet valve body.
  • the control device for the linear actuator can be implemented as a control unit (control unit) that performs power supply to the electric motor and control of the working fluid to the valve opening operation chamber 36 (for example, control of the electropneumatic control valve).
  • the control unit includes a CPU, a memory, a computer program, and the like.
  • the working fluid is not limited to working air, and other types of gases (gas or liquid) such as nitrogen gas may be used.
  • the stroke limiting surface 84 and the stroke limiting end portion 56 may be relatively close to each other so that the first sliding range Lb does not occur in the piston rod 31.
  • the second sliding range Lc facing both the vacuum chamber 40 and the vacuum sliding chamber S or the valve opening operation chamber 36 is shortened, the second sliding range Lc is reduced to the vacuum sliding chamber. S can fall within the range of S.
  • the former has the advantage that the evacuation of the molecular region can be facilitated, and the latter has the advantage that it has a fail-safe property that the leakage of the working fluid can be prevented mechanically reliably.
  • the restriction range of the lift amount La may be set freely. Furthermore, it is good also as a structure which can adjust the position of the process restriction
  • the cylindrical member 32 is made of ceramics in which aluminum oxide is baked and hardened.
  • the cylindrical member 32 may be made of, for example, aluminum nitride, aluminum titanate, boron nitride, zirconia, or the like.
  • aluminum oxide alumina
  • high rigidity and insulation can be easily obtained.
  • the cylindrical member 32 is configured to cover substantially the entire moving direction of the piston rod 31.
  • the cylindrical member 32 has a range (second sliding) that faces both the inside of the vacuum chamber 40 and the outside of the vacuum chamber 40 (the vacuum sliding chamber S or the valve opening operation chamber 36) in the piston rod 31. Any structure that covers the range Lc) may be used. Therefore, if the cylindrical member 32 covers only the second sliding range Lc of the piston rod 31, the size of the cylindrical member 32 can be reduced, and the material cost of the cylindrical member 32 can be suppressed. It becomes.
  • the moving member may be constituted by an elliptical or polygonal columnar member.
  • the covering member is not limited to the cylindrical shape as in the embodiment, and may be configured by an elliptical or polygonal cylindrical member in accordance with the sectional shape of the moving member.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Details Of Valves (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

 リニアアクチュエータAは、真空チャンバー40に設けた開口部49を介して該真空チャンバー40の内部に臨み、直線方向に往復移動するピストンシリンダ31と、ピストンシリンダ31を往復移動させる駆動部70とを備える。ピストンシリンダ31の外表面は、円筒型部材32で被覆される。また、リニアアクチュエータAは、開口部49に設けられ、円筒型部材32を摺動させつつ真空チャンバー40の内部と該真空チャンバー40の外部との間を封止する摺動部60を備える。円筒型部材32は、少なくともピストンシリンダ31における第2の摺動範囲Lcを含む摺動範囲を被覆するよう構成される。また円筒型部材32の外表面は、ピストンシリンダ31の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。

Description

リニアアクチュエータおよび真空制御装置
 本発明は、プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータおよび真空制御装置に関する。
 半導体デバイスの製造には、例えばプラズマエッチングのようなプラズマを使用するプロセスがある。このプラズマエッチングのプロセスにおいては、例えば真空制御バルブによりエッチングガスを流しつつ真空チャンバー内の真空圧力が制御される。真空圧力の制御は、真空制御バルブのコンダクタンスを操作することで行なわれる。プラズマエッチングに広く使用されている振り子型の真空制御バルブでは、振り子型の弁体を操作して弁開度を調整することで、コンダクタンスを操作するようになっている(特許文献1)。ところが、振り子型の弁体を調整する方法では、少流量領域(低コンダクタンス領域)での制御性が低いため、エッチングガスの小流量化に対応できないという問題を有している。
 一方、エッチングガスの小流量化に対応したポペット方式の真空制御バルブが真空圧力の制御に従来から用いられている。ポペット方式の真空制御バルブは、リニアクチュエータのピストン(移動部)に弁体が設けられて構成され、該弁体と弁座との距離(リフト量)を制御することで、コンダクタンスを調整する方式である(特許文献2)。ここで、ポペット方式の真空制御バルブに採用されるリニアアクチュエータでは、ピストンの摺動部分を封止するためにベローズが用いられている。このベローズは、耐プラズマ性を有していない金属製であるため、プラズマを使用する真空チャンバーでポペット方式の真空制御バルブを使用することは困難である。
特開2009-117444号公報 特開2010-276096号公報 特開2003-194257号公報 特開2000-130635号公報 特開平03-260072号公報
 このように、従来では、プラズマが発生する真空チャンバーに使用可能で、該真空チャンバー内の高い真空度を保持したまま弁体等を直線移動させ得るリニアクチュエータが存在していない。
 本発明は、上述の従来の課題を解決するために創作されたものであり、プラズマが発生する真空チャンバーに用いることが可能なリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
 以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。
 手段1.プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータであって、
 前記真空チャンバーに設けた開口部を介して該真空チャンバーの外部から内部に臨み、直線方向に往復移動させられる移動部と、
 前記移動部を往復移動させる駆動部と、
 前記移動部を被覆する被覆部と、
 前記開口部に設けられ、前記被覆部を摺動させつつ前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との間を封止する摺動封止部とを備え、
 前記被覆部は、前記駆動部により前記移動部が往復移動させられる際に、該移動部における前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との何れにも臨む範囲を被覆するよう構成され、
 前記被覆部の外表面は、前記移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
 手段1では、移動部における真空チャンバーの内部から真空チャンバーの外部に臨む範囲を被覆部が覆う構成とした。また、被覆部の外表面は、移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。従って、真空チャンバーの外部に臨んだ被覆部に気体が吸着され難くなり、被覆部に吸着した気体が真空チャンバーの内部へ運搬されてしまうのを好適に抑制することができる。すなわち、移動部への気体の吸着を抑制することで、真空チャンバーを確実に封止することができる。
 また、移動部における真空チャンバーの内部と外部との何れにも臨む範囲のみを被覆部が被覆する構成とした場合には、被覆部が移動部の全体を被覆する場合に較べ、該被覆部のサイズが小さくなって材料費を抑えることが可能となる。
 手段2.前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む側の端部に、前記被覆部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が多く構成された取付部が設けられている手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段2では、移動部の端部に取付部を設けたから、取付部を介して例えばバルブ等を移動部に取り付けることができる。また、取付部は、移動部における真空チャンバーに臨む側の端部に設けられて、常に真空チャンバーの内部に位置している。そのため、取付部が真空チャンバーの外部に臨むことはなく、真空チャンバーの外部で取付部に気体が吸着する虞がない。したがって、取付部として、被覆部の外表面よりも吸着量の多いものを採用することができる。すなわち、取付部を被覆部のように緻密性の高い部材で形成する必要がなく、材料費や加工費を抑制することができる。
 手段3.前記被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた絶縁性の焼結体を有する手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段3では、被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた焼結体を有するので、焼結体の優れた絶縁性によって高いプラズマ耐性を実現することができる。また、被覆部の剛性が向上して、該被覆部による封止構造の劣化を効果的に抑制し得ると共に、被覆部の低表面積化(緻密性の向上)に寄与することができる。すなわち、被覆部として、凹凸の少ない滑らかな表面を有する焼結体を採用することで、凹凸に起因する表面積の増大を抑制し得る。
 ここで、例えばアルミニウム製の移動部の表面に陽極酸化皮膜を形成し、該陽極酸化皮膜に封孔処理を施したとしても、移動部の表面には、多くの凹凸が発生することが本発明者により見出された。そこで、陽極酸化皮膜に比較して凹凸の少ない焼結体を採用することで、被覆部の吸着量を顕著に低減させることができる。
 手段4.前記焼結体は、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスから構成されている手段3記載のリニアアクチュエータ。
 手段4では、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスで焼結体を形成したので、その材料特性によって高い構造強度と絶縁性を実現することができる。
 手段5.前記移動部は、金属材料から構成されている手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段5では、上述したように移動部が被覆部により被覆されているため、移動部として耐プラズマ性を有しない金属材料を採用することができる。
 手段6.前記移動部は、アルミニウムから構成されている手段5記載のリニアアクチュエータ。
 手段6では、一般的な金属材料であるアルミニウムから移動部を構成しているため、移動部の製造を容易化することができる。
 手段7.前記取付部は、金属材料を表面酸化処理して構成されている手段2記載のリニアアクチュエータ。
 手段7では、表面酸化処理した金属材料で取付部を構成したから、取付部の絶縁性が確保されて、取付部が真空チャンバーの内部で露出しても、プラズマから影響を受け難くし得る。
 手段8.前記取付部は、アルミニウムから構成されており、
 前記表面酸化処理は、アルマイト処理である手段7記載のリニアアクチュエータ。
 手段8では、取付部をアルミニウムから構成し、表面酸化処理としてアルマイト処理を採用したから、取付部が真空チャンバーの内部で露出しても、プラズマからの影響を好適に抑制し得る。
 手段9.前記移動部に接続され、該移動部の軸心に沿って延在するガイドロッドと、
 前記ガイドロッドを前記移動部の移動方向に案内するガイド部とを備えている手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段9では、ガイド部がガイドロッドを案内するので、移動部が安定的に移動することができる。従って、移動部が摺動する摺動封止部に該移動部を案内するためのガイドを設ける必要がなく、該ガイドを設けることで摺動封止部の封止能力が低下するのを防止することができる。
 手段10.前記取付部に取り付けられ、前記真空チャンバーの内部で作動する作動部を備えた手段2記載のリニアアクチュエータ。
 手段10では、取付部に作動部を設けたから、真空チャンバー内で作動部を操作して作業を行うことができる。
 手段11.前記作動部の作動を制御するための制御線を、前記真空チャンバーの外部から前記作動部の内部まで挿通させる挿通通路を備えている手段10記載のリニアアクチュエータ。
 手段11では、作動部を制御するための制御線を挿通通路に挿通させて、作動部に接続することができる。
 手段12.前記被覆部は、前記移動部の移動方向に相互に離間して設けた一対の弾性封止部を介して該移動部の外表面に対し所定の隙間を空けて設けられ、
 前記一対の弾性封止部は、前記移動部の外表面に弾力的に当接して前記所定の隙間を封止している手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段12では、移動部に弾力的に当接する一対の弾性封止部材を設け、被覆部と移動部との間の隙間を両弾性封止部材で封止する構成とした。これにより、環境温度が変化した際に、被覆部および移動部の熱膨張量が相違しても、その熱膨張量の相違を弾性封止部材によって吸収することができる。従って、被覆部および移動部の材料選択の自由度が大きくなり、例えば移動部の材料として強度や靭性に優れる金属材料(アルミニウム等)を選択する一方で、被覆部の材料として絶縁性に優れた酸化アルミニウムの焼結体を選択することが可能となる。
 手段13.前記摺動封止部は、
 前記被覆部が摺動する摺動面と、
 前記移動部の移動方向に相互に離間して前記摺動面に配置され、該摺動面と被覆部との間に真空摺動室を画成する第1の摺動封止部材および第2の摺動封止部材と、
 前記真空摺動室に連通した真空引き流路とを有し、
 前記第1の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空チャンバーの内部と前記真空摺動室との間を封止し、
 前記第2の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空摺動室と、前記真空チャンバーの外部且つ前記真空摺動室の外部との間を封止し、
 前記真空摺動室の内部は、前記真空引き流路を介して真空引きされるよう構成されている手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段13のアクチュエータでは、被覆部が摺動する摺動面に面するように真空引きが可能な真空摺動室を形成したので、被覆部における真空摺動室に臨む部位を真空引きすることができる。従って、被覆部への気体の吸着を更に抑制することができ、真空チャンバーの内部を確実に封止することができる。しかも、真空摺動室で真空引きすることで、被覆部に付着した塵埃を除去することができるから、真空チャンバーの内部に被覆部に吸着した異物が入り込むのを好適に抑制することができる。また、移動部の移動方向に離間して第1の摺動封止部材および第2の摺動封止部材を設けることで、真空摺動室を移動部の移動方向に沿って延在する領域とした。従って、真空摺動室で真空引きし得る被覆部の領域を移動部の移動方向に確保することができ、移動部における真空引きし得る範囲を大きくし得る。
 ここで、被覆部において真空チャンバーの内部と真空摺動室の外部(真空チャンバーの外部)との何れにも臨む部位が生ずるように移動部を往復移動させた場合、被覆部における真空摺動室の外部に臨んだ部位に僅かながら気体が吸着する可能性がある。しかしながら、当該部位が真空摺動室を通過する際に真空引きされるから、被覆部に吸着した気体が真空チャンバーの内部へ運搬されるのを抑制することができる。
 手段14.前記第1の摺動封止部材は、
 二股に分岐したリップを有し、前記分岐したリップが前記摺動面および前記被覆部にそれぞれ当接している弾性体と、
 前記分岐したリップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体とを有する手段13記載のリニアアクチュエータ。
 手段14では、リップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体を設けたので、真空摺動室が真空引きによって低圧となっても、リップを擦動面および被覆部に確実に当接させることができ、高い封止性能を実現することができる。
 手段15.手段13記載のリニアアクチュエータを制御する制御部を備え、
 前記制御部は、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバー及び前記真空摺動室の範囲内で移動させられるよう前記駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを有する真空制御装置。
 手段15では、制御部は、移動部における真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバーおよび真空摺動室の範囲内で移動させられるよう駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを実施する。これにより、コンダクタンス操作モード中、被覆部における真空摺動室の外部に露出した範囲が真空チャンバーの内部に臨むことがなく、真空チャンバーの内部へ気体が運搬されるのを抑制し得る。この結果、コンダクタンス操作モードでは、真空チャンバーの内部をより高い真空度で保つことができる。
 手段16.前記制御部は、前記コンダクタンス操作モードの開始前において、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して、該移動部において前記真空チャンバー側から前記真空摺動室よりも外側に臨む範囲を該真空摺動室内に移動させた状態で、前記真空引き流路を介して該真空摺動室内を予め設定された時間だけ真空引きさせる脱離モードを有する手段15記載の真空制御装置。
 手段16では、制御部は、コンダクタンス操作モードの開始前において、移動部において真空チャンバー側から真空摺動室よりも外側に臨む範囲を、真空摺動室内に移動させた状態で所定時間だけ真空引きさせる脱離モードを実施するようにした。これにより、コンダクタンス操作モードは、被覆部の気体が除去された状態で開始されるから、真空チャンバーへの気体の運搬を抑制することができる。
 手段17.前記駆動部は、
 前記真空チャンバーの外部に配設され、作動流体が流通するシリンダと、
 前記シリンダの内部に作動室を画成するよう配設され、該作動室内に供給された前記作動流体の圧力により該シリンダ内を移動するピストンと、
 前記ピストンを前記真空チャンバー側へ付勢する付勢部とを備え、
 前記移動部は、前記ピストンに接続されている手段1記載のリニアアクチュエータ。
 手段17では、作動流体の圧力に応じてピストンが荷重を発生させる構成としたので、防爆環境に適し、小型で大きな駆動力を発生させることができる。これにより、半導体製造装置に適したリニアアクチュエータを実現することができる。
 なお、他の手段として、真空制御装置の制御機能を制御装置に実現させるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンダクタンス操作モードの制御機能を前記制御装置に実現させるプログラムを備えるコンピュータプログラムとして具現化することもできる。
 また、例えば真空制御方法やその方法を具現化するプログラム媒体といった形で具現化することもできる。
第1の実施形態に係るリニアアクチュエータが適用された非作動時(バルブ全閉)の真空制御バルブを示す断面図。 真空制御バルブが有する摺動部を示す拡大断面図。 バルブ全開時の真空制御バルブを示す断面図。 非作動時(バルブ全閉)の真空制御バルブを弁体の端面側から見た底面図。 真空制御バルブの真空圧力の制御時の作動状態を示す断面図。 封止部材を拡大して示す断面図。 真空制御バルブの作動内容の一例を示すフローチャート。 第2の実施形態に係る作動時のリニアアクチュエータを示す断面図。 アームを示す斜視図。 変更例に係る作動時のリニアクチュエータを示す断面図。
 (実施形態)
 以下、第1の実施形態について、図面を参照して説明する。第1の実施形態では、リニアアクチュエータAに弁体33を設けた真空制御バルブ10とその真空制御装置として具体化したものである。そして、この真空制御バルブ10を、プラズマによるエッチングプロセスを実行する半導体製造装置において使用した場合で説明する。
 (真空制御バルブの基本構成)
 図1に示すように、半導体製造装置は、基板等の処理対象であるワーク(図示せず)を真空処理する真空チャンバー40(真空容器)を備え、真空チャンバー40の内部でプラズマが発生するようになっている。前記真空チャンバー40には、該真空チャンバー40の内部と外部とを連通する開口部49が開設されている。開口部49には、前記真空制御バルブ10が設置されている。この真空制御バルブ10は、リニアアクチュエータAと、前記真空チャンバー40の内部においてリニアアクチュエータAにより直線移動される弁体33とから基本的に構成される。なお、以下の説明で、真空チャンバー40の内部とは、真空チャンバー40の内壁面よりも内側の領域を指す。より具体的には、真空チャンバー40の内部は、後述する封止部材68よりも真空チャンバー40の内側の領域をいうものとする。また、真空チャンバー40の外部とは、真空チャンバー40の内壁面よりも外側の領域を指す。より具体的には、真空チャンバー40の外部は、封止部材68よりも真空チャンバー40の外側の領域をいうものとする。
 前記リニアアクチュエータAは、前記真空チャンバー40の外部に位置する駆動部70と、該駆動部70の軸線方向(図1では上下方向)に移動される動作部30とを備える。リニアアクチュエータAは、前記動作部30の摺動を許容しつつ前記開口部49を封止して、真空チャンバー40の内部の真空度を維持する摺動部(摺動封止部)60を備えている。摺動部60は、真空チャンバー40と駆動部70との間に設けられており、開口部49に取り付けられている。
 前記真空チャンバー40において前記開口部49が設けられた壁部と反対側の壁部(図1では下部側)には、接続連通口45(図3参照)が形成されている。接続連通口45は接続ポート44を構成しており、該接続ポート44に真空ポンプが接続される。この接続連通口45は、一方向(図1では左右方向)に長尺な矩形状の開口形状をなしている。そして、この接続連通口45が開口する真空チャンバー40の内壁面(図1で下壁部の上面)が、前記弁体33が着座する弁座43を構成している。なお、弁座43の表面粗さは、真空チャンバー40の他の部分よりも低く(平滑度が高く)なるよう構成されている。
 前記弁体33は、前記接続連通口45側の面(以下、下面という)が該接続連通口45の開口面積より大きな矩形状をなしている。弁体33が前記弁座43に着座することで、接続連通口45が閉塞される。図4に示すように、この弁体33の下面には、接続連通口45側(下側)へ僅かに突出した状態でOリング35が装着されている。
 前記動作部30は、前記弁体33が取り付けられた柱状のピストンロッド(移動部)31を備える。また、動作部30は、ピストンロッド31の外周面(外表面)を覆う円筒状の円筒型部材(被覆部)32を備えている。前記動作部30は、前記開口部49(具体的には摺動部60に設けた貫通孔)を介して真空チャンバー40の内部に臨んでいる。前記ピストンロッド31は、該ピストンロッド31の移動方向に長尺な円柱形状をなしている。図2に示すように、前記ピストンロッド31における真空チャンバー40の外部側の端部(図2では上端部)には、該ピストンロッド31の外径方向に突出する環状の位置決め突部53が形成されている。この位置決め突部53に前記円筒型部材32の一端が当接して、該円筒型部材32が位置決めされている。
 ピストンロッド31における真空チャンバー40の内部に臨む側の端部(図1では下端部)には、取付部31cが設けられている。取付部31cの中央部分は、ピストンロッド31の移動方向(図1では下方)に突出している。第1の実施形態では、ピストンロッド31および取付部31cは、金属材料であるアルミニウムで一体形成されている。そして、前記弁体33は、前記取付部31cに複数のボルト33aでネジ止めされることで、前記ピストンロッド31に固定されている。なお、取付部31cは、ピストンロッド31と別部材で構成してもよい。
 一方、ピストンロッド31の内部には、取付部31cと反対側の端面で開口する円柱状の空間が形成されている。この円柱状の空間は、ピストンロッド31及び弁体33を弁座43側へ付勢する力を発生させる遮断荷重発生室39を構成している(図2参照)。なお、円筒型部材32の具体的構成については、後述する。
 前記駆動部70は、真空チャンバー40の外部に設けた筒状のシリンダチューブ(シリンダ)71を備える。また、駆動部70は、シリンダチューブ71の内部に軸心方向(図1では上下方向)へ移動自在に設けたピストン51を備える。更に、駆動部70は、ピストン51を真空チャンバー40側(図1では下側)へ付勢する付勢バネ(付勢部)75を備えている。
 シリンダチューブ71は、前記摺動部60における真空チャンバー40の外部に臨む面(図1では上面)に載置された状態で設けられている。そして、シリンダチューブ71は、前記開口部49を真空チャンバー40の外部側から囲んでいる。シリンダチューブ71の真空チャンバー40とは反対側の開口部は、ヘッドカバー81により閉塞されている。
 ピストン51は、前記ピストンロッド31における前記弁体33とは反対側の端部から前記シリンダチューブ71の内周面73側へ向けて径方向に延出し、更に該内周面73の近傍で真空チャンバー40から離間する方向(図1では上方)に延出して構成されている。すなわち、前記ピストン51は、ピストンロッド31に一体的に形成されており、前記真空チャンバー40とは反対側(図1では上側)に開放する環状形状をなしている。
 ピストン51がシリンダチューブ71の内部に設けられた状態では、該シリンダチューブ71、ピストン51、摺動部60および円筒型部材32により弁開度操作室36(作動室,図3参照)が画成される。また、ピストン51は、環状のピストン封止体51aを備えている。ピストン封止体51aは、ピストン51における前記シリンダチューブ71の内周面73に対向する外周面に設けられ、該ピストン51の外径方向に突出している。このピストン封止体51aは、前記シリンダチューブ71の内周面73に弾力的に当接して、ピストン51の外周面とシリンダチューブ71の内周面73との間を封止している。そして、このピストン封止体51aと後述するVパッキン67とにより、前記弁開度操作室36を密閉している。
 前記弁開度操作室36は、その容積が変化するドーナツ状(環状)の密閉空間として形成されている。弁開度操作室36は、シリンダチューブ71に設けた開弁用空気流路21と、摺動部60に設けた接続流路22とを介して、図示しないエア供給源に連通している。そして、エア供給源から開弁用空気流路21および接続流路22を介して弁開度操作室36に作動エア(作動流体)が供給されるようになっている。すなわち、エア供給源から弁開度操作室36に作動エアを供給することで、該弁開度操作室36の容積が増大する。これにより、ピストン51を真空チャンバー40から離間する方向(図1では上側)に移動させるようになっている。すなわち、弁開度操作室36に供給された作動エアの圧力は、弁体33を開放させる方向に作用する。
 前記付勢バネ75は、前記シリンダチューブ71の内部において、前記ヘッドカバー81とピストン51とで挟まれた状態で配設されている。付勢バネ75は、前記ヘッドカバー81およびピストン51に当接している。付勢バネ75は、その弾性力によってピストン51を真空チャンバー40側(図1の下側)へ付勢している。
 前記ヘッドカバー81は、前記シリンダチューブ71の内部を動作部30の移動方向に延在する筒部82および摺動凸部83を備えている。前記筒部82は、前記動作部30と軸心が一致する円筒形状をなしている。また、前記摺動凸部83は、筒部82における真空チャンバー40側の端部(図1では下端部)に連接されている。摺動凸部83は、筒部82と軸心が一致する円筒形状をなしている。摺動凸部83の外径は、筒部82の外径よりも小さく構成されている。摺動凸部83と筒部82との接続部分には、前記真空チャンバー40側に対向する行程制限面84が形成されている。なお、前記ヘッドカバー81には、前記筒部82および摺動凸部83の内部を通って前記遮断荷重発生室39に連通する閉弁用空気流路81aが形成されている。この閉弁用空気流路81aは、図示しないエア供給源に接続されており、該エア供給源から閉弁用空気流路81aを介して作動エア(作動流体)が遮断荷重発生室39に供給されるようになっている。
 図3に示すように、この行程制限面84は、ピストン51に当接し得る位置に設けられ、該行程制限面84がピストン51に当接することで、該ピストン51の移動量が制限される。すなわち、ピストン51は、リフト量Laが増大する方向(図1では上方であり、以下、開放方向と指称する)の移動が行程制限面84によって制限される。一方、ピストン51は、リフト量Laが減少する方向(図1では下方であり、以下、閉成方向と指称する)の移動が、弁体33と弁座43との当接によって制限される。なお、ピストン51における行程制限面84に当接する部位を行程制限端部56と指称する。
 前記摺動凸部83は、前記遮断荷重発生室39に略整合する外形状とされている。ピストン51が開放方向へ移動した際に、摺動突部83が遮断荷重発生室39の内部に収容されるようになっている(図3参照)。摺動凸部83の外周面には、断面V字状のパッキン39bが環状に装着されている。このパッキン39bは、遮断荷重発生室39の内周面に当接することで、摺動凸部83と遮断荷重発生室39の内周面とを封止している(図2参照)。
 ここで、前記遮断荷重発生室39に作動エアが供給されると、該遮断荷重発生室39の容積が増大する。これにより、ピストンロッド31が接続ポート44側(図1の下側)へ付勢される。すなわち、遮断荷重発生室39に供給された作動エアの圧力は、弁体33を閉成する方向に作用するようになっている。このため、遮断荷重発生室39によって、付勢バネ75がピストン51を閉成方向へ付勢する力を補うことができる。このため、付勢バネ75に必要な付勢力を軽減することができる。その結果、製造時における付勢バネ75のセット時荷重(遮断時の荷重)を軽減することができ、真空制御バルブ10の製造性を向上させることができる。なお、摺動凸部83の内周面には、前記パッキン39bの内側に第2のパッキン39aが環状に設けられている。第2のパッキン39aは、後述するガイドロッド38に当接して、摺動凸部83とガイドロッド38との間を封止している(図2参照)。
 前記摺動凸部83の内側には、リニアベアリング(ガイド部)85が設けられている。第1の実施形態では、リニアベアリング85として、リニアブッシュが採用されている。そして、このリニアベアリング85に、前記ピストンロッド31に接続されたガイドロッド38が摺動可能に挿通されている。このガイドロッド38は、前記ピストンロッド31の軸心に沿って該ピストンロッド31の移動方向に延在する円筒形状をなしている。リニアベアリング85がガイドロッド38を案内することで、ピストンロッド31(動作部30)、駆動部70および摺動部60の径方向(図1では左右方向)への相対的な位置関係を規定しつつ、ピストンロッド31の円滑な往復移動が実現されている。
 前記ヘッドカバー81には、弁体位置センサ90が設けられている。この弁体位置センサ90は、前記シリンダチューブ71の内部においてピストンロッド31の移動方向に延在するプローブ92を備える。また、弁体位置センサ90は、プローブ92の一方の端部(図1では下端部)側が挿入された挿入管94を備えている。前記プローブ92の他方の端部(図1では上端部)は、筒部82の開口部を閉塞するプローブ装着部91に固定されている。前記挿入管94は、前記ガイドロッド38の内部に設けた挿入管装着部材93を介して該ガイドロッド38内に固定されている。そして、弁体位置センサ90は、挿入管94へのプローブ92の挿入量に応じた電気信号を発生するようになっている。すなわち、弁体位置センサ90でピストンロッド31の移動量を計測することで、前記弁体33のリフト量Laを把握することができる。具体的な弁体位置センサ90としては、例えばリニアパルスコーダ(登録商標)が挙げることができる。
 前記真空制御バルブ10は、図1に示すように、非作動時であって、接続ポート44と真空チャンバー40の内部とを遮断する遮断機能(リフト量Laがゼロ)と、図5に示すように、作動時であって、真空制御バルブ10のコンダクタンスを操作するコンダクタンス調整機能(リフト量Laが変動)とを有している。コンダクタンスとは、真空制御バルブ10を通じた真空チャンバー40内での気体の流れ易さを意味するものである。すなわち、コンダクタンス調整機能は、弁体33と弁座43との間の距離であるリフト量(移動部の移動量)Laを弁開度として操作することによって実現される。
 一方、遮断機能は、図1に示されるように真空チャンバー40の内部において、弁体33を弁座43に当接させて、前記接続連通口45を閉塞することで行われる(全閉状態)。遮断時の封止は、弁体33のOリング35が弁座43に当接して潰れることで実現される。なお、真空制御バルブ10は、図3に示すように、弁体33が摺動部60に近接した全開状態(リフト量Laが最大)となるまで弁体33を直線移動させることが可能となっている。
 (真空制御バルブの吸着運搬のメカニズムと封止構造について)
 ここで、真空チャンバー40内の真空度が低下する原因となる作動エア(作動流体)の吸着運搬のメカニズムについて、以下説明する。作動エアである空気は、窒素と酸素とを主成分とする気体である。従って、動作部30に何等対策を施していない場合、動作部30が弁開度操作室36の内部に臨んだ際に(図3参照)、作動エアの気体分子が動作部30に吸着(例えば物理吸着や化学吸着)してしまう。そして、図1に示すように、前記動作部30における弁開度操作室36に臨んだ部位が真空チャンバー40の内部に移動すると、該動作部30に吸着した気体分子が、真空チャンバー40の内部で放出(脱離)されてしまう。
 すなわち、動作部30において、真空チャンバー40の内部と、弁開度操作室36との何れにも臨む範囲を第1の摺動範囲(移動部における真空チャンバーの内部と真空チャンバーの外部であって真空摺動室の外部との何れにも臨む範囲)Lbと定義する(図1,3参照)。すなわち、この第1の摺動範囲Lbは、弁体33を全閉状態および全開状態となるようリフト量Laを操作した場合(移動部を最大限往復移動させた場合)に、弁開度操作室36と真空チャンバー40との双方に露出する動作部30の範囲である。
 このように、第1の摺動範囲Lbは、仮に円筒型部材32が装備されていなければ、弁体33を全開状態および全閉状態となるよう動作部30を往復移動させた場合に、弁開度操作室36での作動エアの吸着と真空チャンバー40での作動エアの放出とを生じさせる。弁開度操作室36から真空チャンバー40への作動エアの運搬が発生すると、真空チャンバー40内の真空度が低下(圧力の上昇)してしまう。
 上記課題に鑑み、本発明者は、低吸着性を有する円筒型部材32でピストンロッド31を被覆することで、弁開度操作室36から真空チャンバー40への作動エアの運搬を抑制する技術を案出したのである。第1の実施形態では、円筒型部材32は、ピストンロッド31の長手方向(図1では上下方向)の外側面の略全体を被覆している。すなわち、円筒型部材32の軸心方向の寸法は、ピストンロッド31における位置決め突部53から該位置決め突部53とは反対側の端部(図1では下端部)までの寸法と略一致している。そして、円筒型部材32は、弁体33を取り付ける前の状態のピストンロッド31に対し前記取付部31c側から外挿される。この状態で、取付部31cに弁体33を固定することで、円筒型部材32がピストンロッド31に装着される。このとき、円筒型部材32は、長手方向の両端部が位置決め突部53および弁体33に挟持される。これにより、円筒型部材32は軸心方向にガタつくことなくピストンロッド31に固定される。
 前記円筒型部材32は、酸化アルミニウム(アルミナ)を焼き固めることで成型した焼結体(セラミックス)で構成されている。焼結体の高い緻密性により、円筒型部材32の表面の凹凸が抑制され、円筒型部材32の気体分子の低吸着性が実現されている。この結果、円筒型部材32は、ピストンロッド31の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。
 従って、焼結体で形成された円筒型部材32は、例えばアルミニウム製のピストンロッドに形成した陽極酸化皮膜に封孔処理を施した場合と較べても、作動エアの吸着量が低くなることが本発明者により確認された。また、円筒型部材32は、焼結体の高い絶縁性により、耐プラズマ性を有している。なお、前記弁体33をピストンロッド31に取り付けるための取付部31cは、真空チャンバー40の内部に常に位置するため、真空チャンバー40の外部に臨んで作動エアが吸着する虞はない。そのため、取付部31cは、円筒型部材32のような低吸着性は要求されず、取付部31cの外表面の吸着性は、円筒型部材32の吸着性より高く構成されている。
 ここで、円筒型部材32の焼結体としては、相対密度が95%以上の緻密アルミナのセラミックスを使用することが望ましい。ただし、焼結体の相対密度が90%以上であれば、一定の効果を奏し、要求される真空度に応じて、たとえば96%、97%、98%といったより高い相対密度の焼結体を採用するようにしてもよい。更に、99%以上の高純度緻密アルミナのセラミックスを使用して、作動エアの運搬量を限りなく低く抑えることも可能である。
 さらに、緻密アルミナのセラミックスの表面を0.2以下の平均表面粗さ(0.2Ra)の鏡面仕上げとすれば、円筒型部材32の吸着性を更に低下させることができる。また高いシール性が確保され、円筒型部材32と後述するVパッキン67や封止部材68との摩擦を低減させることができる。摩擦の低減は、真空制御バルブ10の低ヒステリシス特性に寄与することができる。平均表面粗さは、真空制御バルブ10の仕様に応じて、0.1、0.3、0.4、0.5といった値に適宜設定される。
 図2に示すように、前記円筒型部材32は、隙間Crだけ空間を設けてピストンロッド31の外表面に装着されている。この隙間Crは、前記ピストンロッド31に環状に設けた一対の弾性封止部としてのOリング31a,31bにより封止されている。このOリング31a,31bは、相互にピストンロッド31の移動方向に離間するよう設けられた弾性体である。そして、各Oリング31a,31bが円筒型部材32の内周面に弾力的に当接することで、前記隙間Crが封止されている。
 これにより、円筒型部材32およびピストンロッド31の熱膨張量が相違しても、Oリング31a,31bが弾性変形することで、その熱膨張量の相違分を吸収するようになっている。この結果、円筒型部材32およびピストンロッド31の材料選択の自由度を大きくすることができる。例えば、ピストンロッド31の材料として、強度や靭性に優れる金属材料(例えばアルミニウム)を採用し、一方、円筒型部材32の材料として、絶縁性に優れた酸化アルミニウムの焼結体を選択するといったことが可能となる。
 このように、強度や靭性に優れる金属材料からなるピストンロッド31と、低吸着性の円筒型部材32とからなる二重構造の動作部30を採用することで、プラズマを使用する真空チャンバー40に利用可能なポペット式の真空制御バルブ10(リニアアクチュエータA)が実現されている。この結果、プラズマを発生させる真空チャンバー40において、エッチングガスの小流量化(微小流量化)を実現することが可能となる。
 図5は、真空制御バルブ10の真空圧力の制御時(コンダクタンスの操作時)の作動状態を示す断面図である。前述した低吸着性の円筒型部材32を使用しても、該円筒型部材32に作動エアが僅かながら吸着することがある。そのため、コンダクタンスの操作時に真空チャンバー40内の微量な漏洩(真空度の低下)が発生して、高真空を維持し得ない可能性がある。そこで、真空制御バルブ10では、この微量な漏洩を抑制するべく、前記摺動部60に真空引き機能が備えられている。
 図2に示すように、摺動部60は、摺動部本体60aおよび摺動面60bを備えている。摺動部本体60aは、前記開口部49を閉塞するよう前記真空チャンバー40に設けられている。摺動面60bは、摺動部本体60aに前記ピストンロッド31の移動方向に開放する貫通孔を設けることで形成されている。この摺動面60bに対し前記円筒型部材32が摺動するようになっている。前記摺動面60bには、前記ピストンロッド31の移動方向に離間して配置されたVパッキン(第2の摺動封止部材)67および封止部材(第1の摺動封止部材)68が設けられている。Vパッキン67および封止部材68は、摺動面60bと円筒型部材32との間に真空摺動室Sを画成している。
 前記摺動部本体60aは、前記Vパッキン67および封止部材68の間に位置する真空引き領域形成部材62と、真空引き領域形成部材62を真空チャンバー40の内部側(図1では下部側)から支持する支持部材63とを備えている。真空引き領域形成部材62は、円筒型部材32を囲うようドーナツ状に形成されたアルミニウム製の部材である。真空引き領域形成部材62には、円筒型部材32との間に僅かな隙間の真空摺動流路25を画成する環状凹部62aが形成されている。
 前記真空摺動流路25は、真空引き領域形成部材62と摺動部本体60aとの間に画成されて摺動部60の径方向に広がる環状の接続流路24に接続されている。この接続流路24は真空引き流路23に接続されている。真空引き流路23は、摺動部本体60aの内部において径方向に延在して該摺動部本体60aの外側面で開口している。この真空引き流路23は、前記真空ポンプに接続されている。すなわち、真空摺動室Sは、前記真空摺動流路25、接続流路24および真空引き流路23を介して真空ポンプに連通している。
 図2に示すように、前記Vパッキン67は、真空チャンバー40の内部側から外部側(図1では下側から上側)へ向かうほど相互に離間する断面V字状に形成されている。Vパッキン67は、前記円筒型部材32の外表面の全周に亘って当接して、真空摺動室Sと弁開度操作室36(真空チャンバー40の外部且つ真空摺動室Sの外部)との間を封止している。Vパッキン67は、弁開度操作室36の作動エアによる圧力によって拡開する方向へ付勢され、封止能力が大きくなるよう構成されている。
 図6は、封止部材68を拡大して示す断面図であって、封止部材68は、前記円筒型部材32の外表面の全周に亘って当接して、真空チャンバー40の内部と真空摺動室Sとの間を封止している。この封止部材68は、ロトバリシール(登録商標)68fと金属スプリング(付勢体)68eとから基本的に構成されている。ロトバリシール(弾性体)68fは、二股に分岐したシールリップ(リップ)68aを有している。分岐したシールリップ68aは、前記摺動面60bおよび前記円筒型部材32にそれぞれ当接している。そして、前記ロトバリシール68fは、真空摺動室Sの圧力が増大すると、シールリップ68aが相互に離間するよう拡開して、封止能力が大きくなるようになっている。
 前記ロトバリシール68fには、ヒールフランジ68cが形成され、該ヒールフランジ68cは、前記支持部材63の内表面63aと真空引き領域形成部材62の内表面62bとの間に挟持されている。前記金属スプリング68eは、弾性変形した状態でシールリップ68aの間に設けられ、該シールリップ68aを相互に離間させる方向へ付勢している。従って、封止部材68は、真空摺動室Sが真空引きされている状態にあっても、金属スプリング68eの弾性力によって高い封止能力が維持される。なお、ヒールフランジ68cは、前記真空引き領域形成部材62に設けたOリング69と共に真空チャンバー40と前記真空引き流路23との間を封止している(図2参照)。
 前述した摺動部60による封止構造によれば、真空摺動室Sで真空引きが行われることで、以下に説明するように、円筒型部材32への作動エアの吸着を抑制することができる。前述したように、円筒型部材32の吸着性は低く構成されているものの、円筒型部材32が弁開度操作室36に臨むと、該円筒型部材32に作動エアが僅かながら吸着することがある。そして、円筒型部材32に吸着した僅かな作動エアは、真空摺動室Sで円筒型部材32から脱離する。
 しかるに、真空摺動室Sは、真空ポンプにより真空引きされているので、該真空摺動室Sに放出された作動エアは、前記真空摺動流路25、接続流路24および真空引き流路23を介して真空チャンバー40の外部へ排出される。これにより、作動エアが真空摺動室Sに蓄積するのは抑制される。すなわち、真空摺動室Sに放出された作動エアが円筒型部材32で再び吸着されて、真空チャンバー40へ運搬されるのを好適に抑えることができる。これにより、真空チャンバー40内の真空度が低下するのを抑制し、真空チャンバー40を高い真空状態(たとえば高真空)に維持することができる。
 しかも、真空摺動室Sで真空引きすることで、円筒型部材32に付着した塵埃を除去することができるから、真空チャンバー40の内部に異物が入り込むのも抑制することができる。
 なお、摺動部60の摺動面60bに流路が形成されている構成も見られるが、その流路は、セットアップ時に使用される漏洩検査ポート(図示せず)への検査流路、あるいは真空チャンバー40から外部への有毒ガスの漏洩防止用の吸引流路である。この検査流路は、ヘリウムガスを利用した漏洩検知に利用される。すなわち、セットアップ時において、漏洩検査ポートの近傍にヘリウムガスを放出し、摺動部分への漏洩を真空チャンバー40へのヘリウムガスの到達で検知するための構成である。一方、吸引流路は、有毒ガスを吸引するためのポートである。
 したがって、本構成は、上述の各構成と用途が本質的に相違し、真空摺動室Sの形状も上述の各構成と相違する。しかも、真空摺動室Sは、ピストンロッド31の作動方向の所定長さ(Vパッキン67と封止部材68との間)に亘って形成されている筒状の空間をなしている。筒状の空間には、その長さ方向の中央部分に真空摺動流路25も形成されている。このような筒状の空間は、上述のいずれの構成とも整合しない形状を有するので、出願時の当業者の技術常識に反するものである。
 図7は、真空制御バルブ10の作動内容の一例を示すフローチャートである。ステップS10では、第1の真空引き工程が実行される。第1の真空引き工程では、真空引きの初期段階において、弁体33に設けられたOリング35(図1,図3参照)の潰し代を制御して、低速で排気する工程(スロー排気工程)である。スロー排気工程は、本発明者の一人によって提案されたものであって、真空チャンバー40内のパーティクルの巻き上がりを防止するために行なわれる(特開2000-163137号公報)。
 ステップS20では、第2の真空引き工程が実行される。第2の真空引き工程は、真空引きの終期段階において、弁体33を全開状態(図3参照)とし、確率論的な流れである分子流としての排気を円滑に行なうための工程である。分子流としての排気は、一般に時間を要するので、リフト量Laと弁体33の外周長さの積(面積)を大きくして、排気時間の短縮化が望まれることになる。
 ステップS30では、脱離工程(脱離モード)が実行される。脱離工程では、円筒型部材32における第1の摺動範囲Lbを真空摺動室Sに臨ませた状態で、予め設定された所定時間だけ停止させる工程である。すなわち、脱離モードでは、ピストンロッド31において真空チャンバー40側から真空摺動室Sよりも外側に臨む第1の摺動範囲Lbを該真空摺動室S内に移動させる。この状態で、真空引き流路23を介して該真空摺動室S内を予め設定された時間だけ真空引きさせるようになっている。これにより、円筒型部材32における第1の摺動範囲Lbに付着した作動エアを脱離させることが可能となる。この脱離工程は、より高い真空度(たとえば高真空)が要求される場合に実行される。なお、第1の摺動範囲Lbを真空摺動室Sに停止させる時間は、要求される真空チャンバー40の真空度等に応じて適宜決定される。
 なお、本工程は、円筒型部材32に真空チャンバー40の内部と真空チャンバー40の外部であって真空摺動室Sの外部との何れにも臨む範囲(すなわち、第1の摺動範囲Lb)が生じる程度にリフト量Laのストロークが大きくなる制御を行う場合に好ましく実施される。また、円筒型部材32を停止させる時間を短くするため、ピストンロッド31の内部に脱離促進用のヒーターを設けてもよい。
 ステップS40では、コンダクタンス操作工程が実行される。コンダクタンス操作工程は、エッチングガスを流しつつ真空チャンバー40内の真空度を制御する工程である。コンダクタンス操作工程では、第1の摺動範囲Lbが真空チャンバー40の内部に露出しないような制御則(コンダクタンス操作モード)に基づいて真空制御が実行される。すなわち、コンダクタンス操作モードでは、駆動部70によるピストンロッド31の往復移動に際し、該ピストンロッド31における真空チャンバー40の内部に臨む範囲が、該真空チャンバー40および真空摺動室Sの範囲内で移動させられるようになっている。この場合、封止部材68を挟んで真空チャンバー40の内部側から真空チャンバー40の外部側(真空摺動室Sまたは弁開度操作室36)に移動可能な第2の摺動範囲Lc(図3参照)が短く設定される。
 コンダクタンス操作は、必要に応じて弁体33のOリング35が弁座43に当接する程度にリフト量Laを小さくした小流量の操作も可能である。これにより、真空流路としての真空チャンバー40への作動エアの漏洩を防止しつつ、遮断から粘性流や分子流までの広い圧力範囲での境目の無い真空制御が実現される。
 以上、詳述した本実施形態は以下の利点を有する。
(1)本実施形態の真空制御バルブ10は、遮断機能を有し、プラズマを使用する真空チャンバー40の真空引きの初期段階から高真空領域までの真空制御を実現することができる。
(2)真空制御バルブ10は、ポペット方式の真空制御弁なので、その特性を活かしてエッチングガスの小流量化(微小域)に対応することが可能である。
(3)円筒型部材32の外表面は、ピストンロッド31の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている。従って、円筒型部材32に気体が付着し難くなり、円筒型部材32に付着した気体が真空チャンバー40の内部へ運搬されてしまうのを好適に抑制することができる。
(4)取付部31cを金属部材であるアルミニウムで形成したから、円筒型部材32のような焼結体を採用した場合に較べて、材料費や加工費を抑制することができる。
(5)リニアベアリング85がガイドロッド38を案内するので、ピストンロッド31を安定的に移動させることができる。従って、摺動部60に円筒型部材32の案内機構を設ける必要がなく、摺動部60でのシール性を確保することができる。
 (他の実施形態)
 上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。なお、上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
 (1)第1の実施形態では、リニアアクチュエータAに弁体33を設け、真空チャンバー40の内部の真空度を制御する真空制御バルブ10として利用した場合を説明した。しかしながら、リニアアクチュエータとしては、プラズマを使用する真空チャンバー40に用いられるものであれば、他のリニアアクチュエータに適用することができる。
 例えば、図8に示すように、第2の実施形態として、真空チャンバー40内で作動可能なアーム(作動部)80をリニアアクチュエータBで直線移動(図8では上下移動)させる構成としてもよい。このアーム80は、図9に示すように、真空チャンバー40内でエッチング処理される例えば基板等のワーク(図示せず)を操作するものである。前記アーム80は、アーム本体80aに回動自在(開度調節自在)に設けられた一対の腕部80b,80bを備え、両腕部80b,80bによりワークを操作するようになっている。
 ここで、第2の実施形態に係るリニアアクチュエータBには、ピストンロッド31の移動方向に延在して、前記ガイドロッド38、ピストンロッド31および取付部31cを貫通する挿通通路95が形成されている。また、ヘッドカバー81には、第1の実施形態で説明したプローブ装着部91が設けられておらず、前記挿通通路95の一端は、真空チャンバー40の外部(シリンダチューブ71の外部)に向けて大気開放している。一方、前記挿通通路95の他端は、前記アーム80に臨んでいる。すなわち、挿通通路95は、真空チャンバー40内のシール性を確保した状態で、真空チャンバー40の外部とアーム80とを連通している。
 前記挿通通路95には、前記アーム80を駆動する駆動源(図示せず)から導出した制御線96が挿入されて、該制御線96がアーム80のアーム本体80aに接続されている。具体的には、アーム80が空気圧により駆動する空圧方式の場合、制御線96としては、供給用および排気用の一対の空気圧チューブが挙げられる。また、アーム80が電力により駆動する電動方式の場合、制御線96としては、電力供給するための動力線に加えて、アーム80を制御するための配線が挙げられる。具体的には、前記腕部80b,80bの位置を検出する位置センサから導出する配線が挙げられる。
 このように、アーム80を直線移動させるリニアアクチュエータBとして具体化した場合にあっても、第1の実施形態と同様に、真空チャンバー40への気体の運搬を抑制して、真空チャンバー40内を高い真空度に保つことができる。また、リニアアクチュエータBに挿通通路95を設けることで、真空チャンバー40の真空度を低下させることなく、制御線96をアーム80に接続することができる。
 なお、前述したワークの位置を単に直線方向に移動させるだけの場合には、リニアアクチュエータBの取付部31cにアーム80を設ける必要はない。すなわち、図10に示すリニアアクチュエータCように、直線移動するピストンロッド31の取付部31cでワークを押圧して、該ワークを移動させるようにしてもよい。この場合、動作部30の端部(取付部31c、ボルト33a等)は、プラズマに曝されるため、絶縁性を確保する必要がある。
 そこで、リニアアクチュエータCの動作部30の端部には、表面酸化処理が行われている。具体的には、表面酸化処理として、アルマイト処理が実施される。これにより、動作部30の端部がプラズマの影響を受け難くし得る。なお、リニアアクチュエータCには、軸心部分に突出部分を有するような取付部31cではなく、ピストンロッド31の端部にフラット(平面)な取付部を形成して、該取付部でワークを移動させる構成としてもよい。
 (2)リニアアクチュエータで直線移動させるものとしては、前述した弁体33やアーム80以外に、ゲートバルブ(図示せず)を挙げることができる。そして、このゲートバルブを、プラズマを用いた半導体製造装置のロードロックチャンバーおよびプロセスチャンバーの仕切りとして用いたり、搬送チャンバーおよびプロセスチャンバーの仕切りとして用いたりしてもよい。この場合においても、真空チャンバー40内の真空度を確保した上で、リニアアクチュエータによりゲートバルブを直線移動させることができる。これにより、真空チャンバー40内の真空度が低下することなく、ゲートを開閉させることが可能となる。
 (3)第1の実施形態では、プラズマを使用するエッチングプロセス用の真空チャンバー40に使用される真空制御バルブを例示してリニアアクチュエータAを説明した。しかしながら、これに限られず、一般にプラズマを使用する真空チャンバー40に用いられる真空制御バルブに上述したリニアアクチュエータを適用することが可能である。
 (4)第1の実施形態では、リニアアクチュエータAは、作動エアで駆動力を発生させているが、電動モータを使用して駆動するような構成としてもよい。上述した構成は、広くポペット式弁体を直線移動させるリニアアクチュエータに適用することができる。リニアアクチュエータの制御装置は、電動モータへの電力供給や弁開度操作室36への作動流体の制御(例えば電空制御弁の制御)を実行する制御部(制御部)として実装することができる。この制御部としては、CPU、メモリ、及びコンピュータプログラム等から構成される。
 なお、作動流体は、作動エアに限られず、たとえば窒素ガス等の他の種類の気体(気体あるいは液体)を使用しても良い。
 (5)上記実施形態では、ヘッドカバー81側の行程制限面84と、動作部30側の行程制限端部56とによって、ピストンロッド31に第1の摺動範囲Lbが生じるような移動量(リフト量La)に規定されている。しかしながら、例えば行程制限面84と行程制限端部56とを相対的に近接させて、ピストンロッド31に第1の摺動範囲Lbが生じないような構成としても良い。この場合、真空チャンバー40と真空摺動室Sまたは弁開度操作室36との何れにも臨む第2の摺動範囲Lcが短くなるので、該第2の摺動範囲Lcを真空摺動室Sの範囲内に収めることができる。
 但し、前者は、分子領域の真空引きを円滑化することができるという利点を有し、後者は、作動流体の漏洩を機械的に確実に防止することができるというフェイルセーフ性を有するという利点を有している。
 また、行程制限面84の位置が相違する複数種類のヘッドカバー81を用意し、ヘッドカバー81を選択することで、リフト量Laの制限範囲を自由に設定できるようにしてもよい。更には、行程制限面84の位置を手動あるいは電動で調整可能な構成としても良い。
 (6)上記実施形態では、円筒型部材32として、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスを使用した。しかし、円筒型部材32として、例えば窒化アルミニウムやチタン酸アルミニウム、あるいは窒化ホウ素やジルコニア等で構成してもよい。但し、酸化アルミニウム(アルミナ)を使用した場合には、高い剛性と絶縁性を容易に得ることができる。
 (7)上記実施形態では、円筒型部材32は、ピストンロッド31の移動方向の略全体に亘って覆う構成とした。しかしながら、円筒型部材32は、ピストンロッド31における真空チャンバー40の内部と真空チャンバー40の外部(真空摺動室Sまたは弁開度操作室36)との何れにも臨む範囲(第2の摺動範囲Lc)を覆う構成であればよい。従って、ピストンロッド31における第2の摺動範囲Lcのみを円筒型部材32が被覆する構成とすれば、円筒型部材32のサイズが小さくなり、該円筒型部材32の材料費を抑えることが可能となる。
 上記実施形態では、移動部材として円柱状のピストンロッド31を採用した場合を例示したが、移動部材として、断面が楕円形や多角形の柱状部材で構成してもよい。また、被覆部材としても、実施形態のような円筒形状に限定されず、移動部材の断面形状に合わせて断面が楕円形や多角形の筒部材で構成してもよい。
 23…真空引き流路、31…ピストンロッド(移動部)、31a,31b…Oリング(弾性封止部)、31c…取付部、32…円筒型部材(被覆部)、36…弁解度操作室(作動室)、38…ガイドロッド、40…真空チャンバー、49…開口部、51…ピストン、60…摺動部(摺動封止部)、60b…摺動面、67…Vパッキン(第2の摺動封止部材)、68…封止部材(第1の摺動封止部材)、68a…シールリップ(リップ)、68e…金属スプリング(付勢体)、68f…ロトバリシール(弾性体)、70…駆動部、71…シリンダチューブ(シリンダ)、75…付勢バネ(付勢部)、80…アーム(作動部)、85…リニアベアリング(ガイド部)、95…挿通通路、96…制御線、S…真空摺動室。

Claims (17)

  1.  プラズマが発生する真空チャンバーに用いられるリニアアクチュエータであって、
     前記真空チャンバーに設けた開口部を介して該真空チャンバーの外部から内部に臨み、直線方向に往復移動させられる移動部と、
     前記移動部を往復移動させる駆動部と、
     前記移動部を被覆する被覆部と、
     前記開口部に設けられ、前記被覆部を摺動させつつ前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との間を封止する摺動封止部とを備え、
     前記被覆部は、前記駆動部により前記移動部が往復移動させられる際に、該移動部における前記真空チャンバーの内部と該真空チャンバーの外部との何れにも臨む範囲を被覆するよう構成され、
     前記被覆部の外表面は、前記移動部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が少なく構成されている
    ことを特徴とするリニアアクチュエータ。
  2.  前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む側の端部に、前記被覆部の外表面よりも単位面積当たりの気体の吸着量が多く構成された取付部が設けられている請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  3.  前記被覆部は、絶縁性を有する非金属材料が熱処理によって焼き固められた絶縁性の焼結体を有する請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  4.  前記焼結体は、酸化アルミニウムが焼き固められたセラミックスから構成されている請求項3記載のリニアアクチュエータ。
  5.  前記移動部は、金属材料から構成されている請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  6.  前記移動部は、アルミニウムから構成されている請求項5記載のリニアアクチュエータ。
  7.  前記取付部は、金属材料を表面酸化処理して構成されている請求項2記載のリニアアクチュエータ。
  8.  前記取付部は、アルミニウムから構成されており、
     前記表面酸化処理は、アルマイト処理である請求項7記載のリニアアクチュエータ。
  9.  前記移動部に接続され、該移動部の軸心に沿って延在するガイドロッドと、
     前記ガイドロッドを前記移動部の移動方向に案内するガイド部とを備えている請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  10.  前記取付部に取り付けられ、前記真空チャンバーの内部で作動する作動部を備えた請求項2記載のリニアアクチュエータ。
  11.  前記作動部の作動を制御するための制御線を、前記真空チャンバーの外部から前記作動部の内部まで挿通させる挿通通路を備えている請求項10記載のリニアアクチュエータ。
  12.  前記被覆部は、前記移動部の移動方向に相互に離間して設けた一対の弾性封止部を介して該移動部の外表面に対し所定の隙間を空けて設けられ、
     前記一対の弾性封止部は、前記移動部の外表面に弾力的に当接して前記所定の隙間を封止している請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  13.  前記摺動封止部は、
     前記被覆部が摺動する摺動面と、
     前記移動部の移動方向に相互に離間して前記摺動面に配置され、該摺動面と被覆部との間に真空摺動室を画成する第1の摺動封止部材および第2の摺動封止部材と、
     前記真空摺動室に連通した真空引き流路とを有し、
     前記第1の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空チャンバーの内部と前記真空摺動室との間を封止し、
     前記第2の摺動封止部材は、前記被覆部の外表面に当接して、前記真空摺動室と、前記真空チャンバーの外部且つ前記真空摺動室の外部との間を封止し、
     前記真空摺動室の内部は、前記真空引き流路を介して真空引きされるよう構成されている請求項1記載のリニアアクチュエータ。
  14.  前記第1の摺動封止部材は、
     二股に分岐したリップを有し、前記分岐したリップが前記摺動面および前記被覆部にそれぞれ当接している弾性体と、
     前記分岐したリップを相互に離間させる方向に付勢する付勢体とを有する請求項13記載のリニアアクチュエータ。
  15.  請求項13記載のリニアアクチュエータを制御する制御部を備え、
     前記制御部は、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して前記移動部における前記真空チャンバーの内部に臨む範囲が、該真空チャンバー及び前記真空摺動室の範囲内で移動させられるよう前記駆動部を制御するコンダクタンス操作モードを有する真空制御装置。
  16.  前記制御部は、前記コンダクタンス操作モードの開始前において、前記駆動部による前記移動部の往復移動に際して、該移動部において前記真空チャンバー側から前記真空摺動室よりも外側に臨む範囲を該真空摺動室内に移動させた状態で、前記真空引き流路を介して該真空摺動室内を予め設定された時間だけ真空引きさせる脱離モードを有する請求項15記載の真空制御装置。
  17.  前記駆動部は、
     前記真空チャンバーの外部に配設され、作動流体が流通するシリンダと、
     前記シリンダの内部に作動室を画成するよう配設され、該作動室内に供給された前記作動流体の圧力により該シリンダ内を移動するピストンと、
     前記ピストンを前記真空チャンバー側へ付勢する付勢部とを備え、
     前記移動部は、前記ピストンに接続されている請求項1記載のリニアアクチュエータ。
PCT/JP2013/055545 2012-04-23 2013-02-28 リニアアクチュエータおよび真空制御装置 WO2013161387A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020147030316A KR101540930B1 (ko) 2012-04-23 2013-02-28 리니어 액추에이터 및 진공 제어 장치
US14/519,426 US9234586B2 (en) 2012-04-23 2014-10-21 Linear actuator and vacuum control device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012097700A JP5993191B2 (ja) 2012-04-23 2012-04-23 リニアアクチュエータ、真空制御装置およびコンピュータプログラム
JP2012-097700 2012-04-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/519,426 Continuation US9234586B2 (en) 2012-04-23 2014-10-21 Linear actuator and vacuum control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013161387A1 true WO2013161387A1 (ja) 2013-10-31

Family

ID=49482727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/055545 WO2013161387A1 (ja) 2012-04-23 2013-02-28 リニアアクチュエータおよび真空制御装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9234586B2 (ja)
JP (1) JP5993191B2 (ja)
KR (1) KR101540930B1 (ja)
TW (1) TWI586909B (ja)
WO (1) WO2013161387A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014129488A1 (ja) * 2013-02-21 2017-02-02 日本ゼオン株式会社 高純度1h−ヘプタフルオロシクロペンテン
JP2020056498A (ja) * 2018-09-26 2020-04-09 株式会社キッツエスシーティー 真空用ゲートバルブ
JP2020525004A (ja) * 2017-07-05 2020-08-27 ヴェルヴァーク − ベラヴィ 抱卵されたセッタートレイの中に設置されている卵を鶏舎の床に置くための移送機

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6843058B2 (ja) * 2015-03-27 2021-03-17 バット ホールディング アーゲー バルブ
WO2017066252A1 (en) * 2015-10-13 2017-04-20 Hyperloop Technologies, Inc. Adjustable variable atmospheric condition testing apparatus and method
US10399326B2 (en) * 2015-10-30 2019-09-03 Stratasys, Inc. In-situ part position measurement
US10421478B2 (en) 2016-08-08 2019-09-24 Deere & Company Hydraulic bi-directional flow switches
JP6563441B2 (ja) * 2017-06-26 2019-08-21 株式会社不二工機 パイロット式電磁弁
DE102017216346A1 (de) * 2017-09-14 2019-03-14 Zf Friedrichshafen Ag Kolbenstange für einen Schwingungsdämpfer
US11719358B2 (en) 2017-12-30 2023-08-08 Itt Manufacturing Enterprises Llc Switch for diaphragm valve actuator
JP2019138318A (ja) * 2018-02-06 2019-08-22 太平洋工業株式会社 バルブコア及びその製造方法及びタイヤバルブ
CN108931334B (zh) * 2018-05-21 2020-04-10 中测测试科技(杭州)有限公司 一种具有通断功能的真空检测仪及其使用方法
JP7462315B2 (ja) 2020-11-17 2024-04-05 Utm株式会社 真空破壊弁
CN114658871A (zh) * 2022-02-18 2022-06-24 何婧 一种多级密封制冷阀门
CN115487928B (zh) * 2022-08-17 2023-09-19 山东戴瑞克新材料有限公司 一种带氮气保护的粉碎过滤装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118447A (ja) * 1991-02-20 1993-05-14 Kiyohara Masako 流体制御器
JPH06101782A (ja) * 1992-09-17 1994-04-12 Ckd Corp バイパス弁付真空排気用開閉弁
JP2003042339A (ja) * 2001-07-26 2003-02-13 Anelva Corp 真空弁
JP2005030459A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Smc Corp 真空排気弁
JP2009068607A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Canon Anelva Technix Corp 弁開閉装置及び真空処理装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5442014Y2 (ja) 1974-08-21 1979-12-07
JPS6077703U (ja) 1983-11-01 1985-05-30 株式会社東芝 蒸気弁
JPS61119874A (ja) 1984-11-14 1986-06-07 Hitachi Constr Mach Co Ltd シリンダ装置
JPH01117905A (ja) 1987-10-31 1989-05-10 Suzuki Motor Co Ltd ポペット弁構造
JPH0794713B2 (ja) 1990-03-12 1995-10-11 日本碍子株式会社 半導体製造装置用の耐食バルブ
JP2563907Y2 (ja) 1991-09-18 1998-03-04 ヤンマー農機株式会社 コンバイン
JPH066835U (ja) 1992-06-30 1994-01-28 積水化学工業株式会社 フラッシュ弁
JP2000130635A (ja) 1998-10-27 2000-05-12 Hitachi Ltd 弁装置
JP3606754B2 (ja) 1998-11-27 2005-01-05 シーケーディ株式会社 真空圧力制御弁
JP2001200346A (ja) 1999-11-10 2001-07-24 Tokyo Electron Ltd 反応性ガス用ステンレス鋼材を用いたベローズ、ベローズの製造方法、及び反応性ガス処理装置
JP3778851B2 (ja) 2001-12-25 2006-05-24 Smc株式会社 ヒーター付きポペット弁
DE102005004987B8 (de) * 2005-02-02 2017-12-14 Vat Holding Ag Vakuumventil
JP2008095777A (ja) 2006-10-10 2008-04-24 Nsk Ltd 真空搬送装置
JP5066724B2 (ja) 2007-01-17 2012-11-07 Smc株式会社 高真空バルブ
JP2008275119A (ja) 2007-05-07 2008-11-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 弁装置
JP5044366B2 (ja) 2007-11-02 2012-10-10 株式会社ブイテックス 真空ゲートバルブおよびこれを使用したゲート開閉方法
JP5048717B2 (ja) 2009-05-28 2012-10-17 Ckd株式会社 真空用開閉弁
JP4815538B2 (ja) * 2010-01-15 2011-11-16 シーケーディ株式会社 真空制御システムおよび真空制御方法
WO2012105109A1 (ja) 2011-02-02 2012-08-09 シーケーディ株式会社 真空制御バルブ、真空制御装置、およびコンピュータプログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05118447A (ja) * 1991-02-20 1993-05-14 Kiyohara Masako 流体制御器
JPH06101782A (ja) * 1992-09-17 1994-04-12 Ckd Corp バイパス弁付真空排気用開閉弁
JP2003042339A (ja) * 2001-07-26 2003-02-13 Anelva Corp 真空弁
JP2005030459A (ja) * 2003-07-09 2005-02-03 Smc Corp 真空排気弁
JP2009068607A (ja) * 2007-09-13 2009-04-02 Canon Anelva Technix Corp 弁開閉装置及び真空処理装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2014129488A1 (ja) * 2013-02-21 2017-02-02 日本ゼオン株式会社 高純度1h−ヘプタフルオロシクロペンテン
JP2018093233A (ja) * 2013-02-21 2018-06-14 日本ゼオン株式会社 ドライエッチング方法
JP2020525004A (ja) * 2017-07-05 2020-08-27 ヴェルヴァーク − ベラヴィ 抱卵されたセッタートレイの中に設置されている卵を鶏舎の床に置くための移送機
JP7116096B2 (ja) 2017-07-05 2022-08-09 ヴェルヴァーク - ベラヴィ 抱卵されたセッタートレイの中に設置されている卵を鶏舎の床に置くための移送機
JP2020056498A (ja) * 2018-09-26 2020-04-09 株式会社キッツエスシーティー 真空用ゲートバルブ
JP7385400B2 (ja) 2018-09-26 2023-11-22 株式会社キッツエスシーティー 真空用ゲートバルブ

Also Published As

Publication number Publication date
US20150033941A1 (en) 2015-02-05
JP2013224713A (ja) 2013-10-31
TWI586909B (zh) 2017-06-11
KR20140143209A (ko) 2014-12-15
JP5993191B2 (ja) 2016-09-14
US9234586B2 (en) 2016-01-12
TW201350719A (zh) 2013-12-16
KR101540930B1 (ko) 2015-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5993191B2 (ja) リニアアクチュエータ、真空制御装置およびコンピュータプログラム
JP5166655B2 (ja) 真空制御バルブ、真空制御装置、およびコンピュータプログラム
TWI674168B (zh) 升降杆致動器、基板材支撐組件、及利用基板材支撐組件的方法
TWI530585B (zh) 真空控制系統及真空控制閥
US7422653B2 (en) Single-sided inflatable vertical slit valve
TWI577909B (zh) Butterfly pressure control valve
US9752703B2 (en) Methods and apparatus to reduce shock in a slit valve door
JP2007078175A (ja) 流路の気密封止バルブ
JP2007298177A (ja) 真空バルブドライブ
JP3198694U (ja) スリットバルブドア内の衝撃を軽減するための装置
JP5048717B2 (ja) 真空用開閉弁
CN111164730B (zh) 关闭机构真空腔室隔离装置和子系统
JP2007258573A (ja) 磁性流体シール装置
JP2007009939A (ja) 位置決め装置
US20020056819A1 (en) High-vacuum sealing gate valve with a single moving component
JP2015230064A (ja) ゲートバルブ
JP2015230064A5 (ja)
JP2011243217A (ja) 真空制御バルブ及び真空制御システム
JP4828642B1 (ja) 真空制御バルブ及び真空制御システム
JP2002323149A (ja) ゲートバルブ
JP4711098B2 (ja) ゲートバルブ
JP2015224751A (ja) 真空用ゲートバルブ
JP2005083789A (ja) ステージ装置
JP2007157972A (ja) 真空処理装置及び処理方法
KR20200084965A (ko) 진공 흡착 장치 및 극자외선 펠리클 트랜스퍼 머신

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13781815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20147030316

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13781815

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1