特許 6574766 スロットルバルブ内の粉体及び堆積物の制御

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6574766

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】スロットルバルブ内の粉体及び堆積物の制御

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20190902BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20190902BHJP

   F16K 51/00 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/44 E

   F16K51/00 A

【請求項の数】26

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-526837(P2016-526837)

(86)(22)【出願日】2014年11月6日

(65)【公表番号】特表2016-538719(P2016-538719A)

(43)【公表日】2016年12月8日

(86)【国際出願番号】US2014064268

(87)【国際公開番号】WO2015069848

(87)【国際公開日】20150514

【審査請求日】2017年10月26日

(31)【優先権主張番号】14/075,163

(32)【優先日】2013年11月8日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】505477121

【氏名又は名称】エムケイエス インストゥルメンツ， インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(74)【代理人】

【識別番号】100138287

【弁理士】

【氏名又は名称】平井 功

(72)【発明者】

【氏名】ジーユー、ユーファン

(72)【発明者】

【氏名】グラウト、マシュー シー．

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２１９９７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−００４８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１４４９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−００１４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３５７０５１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特公昭４６−０２０７７６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特表２００８−５１９２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５８５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２７０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｆ１６Ｋ ５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内壁面（３１）と、弁体（３２）内の流路（３０）の入口端（２０）と出口端（２２）との間に位置する閉弁部材（１４）と、流路（３０）の入口端（２０）の周りで弁体（３２）の中に延びる環状路（６０）とにより形成された流路（３０）とを有する弁体（３２）と、
フレア状入口端部（６４）を備えた円筒状延在部（７０）と、環状の出口端（６８）と、フレア状入口端部（６４）の周りで径方向外側に延びる環状リムフランジ（６２）とを有し、円筒状延在部（７０）の直径が弁体（３２）の内壁面（３１）よりも小さいノズルインサート（５０）と、
を備え、
環状路（６０）を含む環状プレナム（４６）は、ノズルインサート（５０）が流路（３０）の入口端（２０）に挿入されてノズルインサート（５０）のリムフランジ（６２）が弁体（３２）に隣接するときに環状路（６０）を流路（３０）から分離するノズルインサート（５０）によって、流路（３０）の周りに形成され、ノズルインサート（５０）の環状の出口端（６８）に環状プレナム（４６）と接続された環状オリフィス（５２）が形成され、
弁体（３２）における補助ポート（４４）は、流体が流れるように環状プレナム（４６）に対して接続されている弁装置。

【請求項2】

ノズルインサート（５０）の円筒状延在部（７０）が流路（３０）内で環状路（６０）よりも延在して、環状プレナム（４６）から環状オリフィス（５２）に延在する環状ノズル（５１）を内壁面（３１）と円筒状延在部（７０）との間に形成する請求項１に記載の弁装置。

【請求項3】

弁体（３２）は流路（３０）の入口端（２０）の周りに環状の接続フランジ（６６）を備え、ノズルインサート（５０）のフレア状入口端部（６４）をとり囲む環状のリムフランジ（６２）はノズルインサート（５０）が流路（３０）の入口端（２０）に挿入されたとき環状の接続フランジ（６６）に隣接する請求項１に記載の弁装置。

【請求項4】

リムフランジに装着された環状シールを含む請求項１に記載の弁装置。

【請求項5】

弁体の入口ポートと出口ポートとの間の弁体の内壁面によって規定される流路を有するとともに長軸に沿って延在する弁体と、流路内にある閉弁部材と、を有する弁内の粉体及び固体堆積物を制御する方法であって、
内壁面に沿って、かつ閉弁部材に向かって、長軸と平行かつ同心にクリーニングガスの少なくとも１つの環状流を流室内へ指向させることを含み、少なくとも１つの環状流は、少なくとも１つの環状プレナムを通してクリーニングガスを流すことで形成され、少なくとも１つの環状プレナムは、流路を取り囲み、流路の周りで弁体の端部内に延在する環状路を備え、少なくとも１つの環状ノズルに向かってノズルインサートにより囲まれ、かつノズルインサートにより囲まれて閉弁部材の片側で弁体の内壁面に隣接して位置付けられている方法。

【請求項6】

環状ノズルにクリーニングガスを流して、閉弁部材の上流に位置付けられた環状オリフィスから流出させることを含む請求項５に記載の方法。

【請求項7】

環状ノズルにクリーニングガスを流して、閉弁部材の下流に位置付けられた環状オリフィスから流出させることを含む請求項５に記載の方法。

【請求項8】

環状ノズル内に狭流状態を作ることを含む請求項５に記載の方法。

【請求項9】

閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの２つの環状流を対向方向に、互いに向かって、かつ内壁面に沿って指向させることを含む請求項５に記載の方法。

【請求項10】

クリーニングガスが未反応ガスである請求項５に記載の方法。

【請求項11】

クリーニングガスが反応ガスである請求項５に記載の方法。

【請求項12】

内壁面に沿ってかつ閉弁部材に向かってクリーニングガスの少なくとも１つの環状流を流室内へ指向させながら、流路内で閉弁部材を開位置と閉位置との間で前後に動かすことを含む請求項５に記載の方法。

【請求項13】

弁体の入口端における入口ポートと弁体の出口端における出口ポートとの間の弁体の内壁面によって規定される流路を有する弁体と、流路内にある閉弁部材と、を有する弁装置において、
閉弁部材の上流の内壁面に隣接して位置付けられ、かつ内壁面に沿って閉弁部材に指向された上流環状ノズルに対して、クリーニングガスの第一部分を分配する上流環状プレナムを含み、上流環状プレナムは、流路の周りで弁体の入口端内に延在する環状路を備えるとともに、環状路が、上流環状プレナムを形成するように流路の周りで上流ノズルインサートに囲まれており、
閉弁部材の下流の内壁面に隣接して位置付けられ、かつ内壁面に沿って閉弁部材に指向された下流環状ノズルに対して、クリーニングガスの第二部分を分配する下流環状プレナムを含み、下流環状プレナムは、流路の周りで弁体の出口端内に延在する環状路を備えるとともに、環状路が、下流環状プレナムを形成するように流路の周りで下流ノズルインサートに囲まれている弁装置。

【請求項14】

上流環状ノズルは、上流環状プレナムと上流環状オリフィスとの間で延在し、上流環状プレナムから上流環状オリフィスにクリーニングガスの第一部分を流し、
下流環状ノズルは、下流環状プレナムと下流環状ノズルとの間で延在し、下流環状プレナムから下流環状オリフィスにクリーニングガスの第二部分を流す請求項１３に記載の弁装置。

【請求項15】

上流環状ノズルは、弁が稼働する真空パラメータ及びクリーニングガスが供給される圧力パラメータにおいて上流環状ノズル内に狭流状態を作りだす広さの断面積を有し、
下流環状ノズルは、弁が稼働する真空パラメータ及びクリーニングガスが供給される圧力パラメータにおいて下流環状ノズル内に狭流状態を作りだす広さの断面積を有する請求項１４に記載の弁装置。

【請求項16】

弁体の入口端における入口ポートと弁体の出口端における出口ポートとの間の弁体の内壁面によって規定される流路を有する弁体と、流路内にある閉弁部材と、を有するスロットルバルブ内の粉体及び固体堆積物を制御する方法であって、
上流環状プレナム内にクリーニングガスの第一部分を流すことを含み、上流環状プレナムは、弁体の入口端内に延在する環状路を備えるとともに、流路の周りで上流ノズルインサートに囲まれており、上流ノズルインサートは、入口端から流路内に延在して閉弁部材の上流の内壁面に隣接して位置付けられた上流環状ノズルを形成し、上流環状プレナムは内壁面に沿って閉弁部材に向かってクリーニングガスの第一部分を分配し、
下流環状プレナム内にクリーニングガスの第二部分を流すことを含み、下流環状プレナムは、弁体の出口端内に延在する環状路を備えるとともに、流路の周りで下流ノズルインサートに囲まれており、下流ノズルインサートは、出口端から流路内に延在して閉弁部材の下流の内壁面に隣接して位置付けられた下流環状ノズルを形成し、下流環状プレナムは内壁面に沿って閉弁部材に向かってクリーニングガスの第二部分を分配する方法。

【請求項17】

上流環状プレナムから上流環状ノズルを介して、閉弁部材に向かって指向された上流ノズルインサートの端部により形成された上流環状オリフィスの外にクリーニングガスの第一部分を流すことと、
下流環状プレナムから下流環状ノズルを介して、閉弁部材に向かって指向された下流ノズルインサートの端部により形成された下流環状オリフィスの外にクリーニングガスの第二部分を流すこととを含む請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

上流環状ノズル内に狭流状態を作ることと、下流環状ノズル内に狭流状態を作ることと、を含む請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの第一部分及び第二部分を対向方向に、互いに向かって、内壁面に沿って、かつ間欠的に指向させることを含む請求項１７に記載の方法。

【請求項20】

閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの第一部分及び第二部分を対向方向に、互いに向かって、内壁面に沿って、かつパルス状に流れるように指向させることを含む請求項１７に記載の方法。

【請求項21】

閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの第一部分及び第二部分を対向方向に、互いに向かって、内壁面に沿って、かつ定常的に流れるように指向させることを含む請求項１７に記載の方法。

【請求項22】

クリーニングガスが未反応ガスである請求項１７に記載の方法。

【請求項23】

クリーニングガスが反応ガスである請求項１７に記載の方法。

【請求項24】

閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの２つの環状流を対向方向に、互いに向かって、かつ内壁面に沿って指向させながら、流路内で閉弁部材を開位置と閉位置との間で前後に動かすことを含む請求項１７に記載の方法。

【請求項25】

排出ガス中に粉末粒子を生成するＣＶＤシステムの真空ポンプライン内の排出ガスの流れを調整するためのスロットルバルブ装置であって、
弁体の内壁面によって規定され、長軸に沿って入口ポートから出口ポートに延在する流路を有する弁体と、
入口ポートと出口ポートとの間の流路内に位置付けられた調整閉弁部材と、
調整閉弁部材に面して、内壁面に隣接する環状オリフィスと、
弁体内に位置し、流体が流れるように環状オリフィスに対して接続された環状プレナムと、
環状プレナムと環状オリフィスとの間に位置する環状ノズルと、
流体が流れるように環状プレナムに対して接続され、クリーニングガスの供給源と接続するよう適合された弁体内の補助ダクトと、
を備え、
環状ノズルが、環状オリフィスを介して長軸と平行でかつ同心である弁体の内壁面に沿う流路内に調整閉弁部材に向けてクリーニングガスの環状流を注入するように配向され、環状プレナムが、弁体の入口端内に延在する環状路を備えるとともに、環状路が、環状プレナムを形成するように流路の周りでノズルインサートに囲まれているスロットルバルブ装置。

【請求項26】

補助ポート内へのクリーニングガスの流れを制御するために、補助ポートに接続されたクリーニングガス供給弁を含む請求項２５に記載のスロットルバルブ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反応室からの排ガス、より詳細には、凝縮性成分を含み、粉末粒子が充満している排ガスの流れを調整するための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多くの産業プロセスでは、固体粉状の副生成物を形成すると共に、そのプロセスの排出物を流出させ、かつ、その流出を制御している。例えば、多種多様な化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスにおいて、気体状の化学物質／前駆物質が真空反応室内に供給され、そこで反応して、化合物又は単体の材料から成る固体状の膜又は被膜を基板上に堆積させる。このようなＣＶＤプロセスには、固体粉状の副生成物が生成するものもあり、このような粉状副生成物の排出が、排出パイプ（真空ＣＶＤシステムにおいてしばしば真空ポンプラインと呼ばれ、時にフォアラインと呼ばれる）、弁、真空ポンプ、反応室より下流に位置するその他の流れ調整部品及び器材において問題となり得る。特に問題となるのは、ＣＶＤプロセスにおいて、処理室の真空状態が比較的低く、即ち、処理圧力が比較的高く（例えば、１０〜８００ｔｏｒｒの範囲）、気体分子間の平均自由行程が短いため気相反応が大半を占める場合である。他の蒸着プロセスでは、蒸着室から未反応ガスを排出し、次いで、下流において反応させて、真空ポンプライン、弁、ポンプ、及びその他の部品又は器材内に固体又は液体状の蓄積物を形成することもある。

【0003】

多種多様な方法及び器材が、下流排出部品におけるこのような固体状蓄積物の凝縮又は化学反応を防止又は少なくとも最小限に抑えるために開発されており、程度の差はあるものの効果を奏している。例えば、１９９８年２月３日に発行された特許文献１に図示・記載されているようなパイプヒーターを使用して、真空ポンプラインやその他のパイプにおける温度をより高温に維持し、凝縮を防止又は最小限化することが可能である。特別な形態のこのようなヒーターを使用して、例えば、２０１２年６月１２日に発行された特許文献２の遮断弁に例示されるような、弁、真空ポンプライン、及びその他の器材を少なくとも部分的に加熱することができる。１９９８年１０月２７日に発行された特許文献３に図示・記載されるアセンブリのようなノズルアセンブリを使用して、真空ポンプラインやその他のパイプの内面に沿って不活性ガス又は未反応ガスから成る層流を生じさせて、気体状の化学物質の表面反応によりそのパイプの内面に固体蓄積物が形成されることを防止し得る。このような凝縮性ガス又は反応ガスを排出物の流れから除去するための様々な捕捉器、反応器、フィルター、及びその他の器材が開発されている。これらの例として、１９９８年１０月１３日に発行された特許文献４、２００１年３月６日に発行された特許文献５、２００２年１２月３日に発行された特許文献６、及び２００８年１１月２５日に発行された特許文献７が挙げられる。

【0004】

上述の関連技術の例及びこれらに関する限定は、説明を意図するものであり、他の例を排除するものではない。関連技術のその他の限定及び例は、当業者であれば明細書を読み、図を検討することにより明らかとなろう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第５，７１４，７３８号明細書

【特許文献2】米国特許第８，１９６，８９３号明細書

【特許文献3】米国特許第５，８２７，３７０号明細書

【特許文献4】米国特許第５，８２０，６４１号明細書

【特許文献5】米国特許第６，１９７，１１９号明細書

【特許文献6】米国特許第６，４８８，７４５号明細書

【特許文献7】米国特許第７，４５５，７２０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、その目的は、スロットルバルブ内の粉体及び堆積物を制御することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、実施形態及びその態様を、システム、用具及び方法と共に記述し説明するが、これらは、範囲を限定するものではなく例として説明することを意味している。様々な実施形態及び実施例において、前述の１つ以上の問題が緩和又は解消される。他の実施形態においては他の改良及び利点を対象としている。

【0008】

一つの弁装置は、流路を有する弁体であって、この流路は弁体の入口ポートと出口ポートとの間の弁体の内壁面によって規定される、弁体と、流路内にある閉弁部材と、クリーニングガスの環状流を内壁面に沿って閉弁部材に指向させる環状オリフィスとを有する。１つの実施形態において、２つの環状オリフィスによって、閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの２つの環状流を対向方向に、互いに向かって、かつ、内壁面に沿って指向する。他の例示された実施形態において、このような弁装置は、閉弁部材の上流の内壁面に隣接して位置付けられかつ内壁面に沿って閉弁部材に指向された上流環状ノズルと、閉弁部材の下流の内壁面に隣接して位置付けられかつ内壁面に沿って閉弁部材に指向された下流環状ノズルとを含んでもよい。他の例示された実施形態において、このような弁装置は、クリーニングガスの第一部分を上流環状ノズルに分配する上流環状プレナムと、クリーニングガスの第二部分を下流環状ノズルに分配する下流環状プレナムとを含んでもよい。他の例示された実施形態において、このような弁装置は、上流環状プレナムと上流環状オリフィスとの間で延在し、上流環状プレナムから上流環状オリフィスにクリーニングガスの第一部分を流す上流環状ノズルと、下流環状プレナムと下流環状ノズルとの間で延在し、下流環状プレナムから下流環状オリフィスにクリーニングガスの第二部分を流す下流環状ノズルとを含んでもよい。他の例示された実施形態において、上流環状ノズルは狭流状態が作られるほどの広さの断面積を有してもよく、下流環状ノズルは狭流状態が作られるほどの広さの断面積を有してもよい。

【0009】

流路を有する弁体であって、この流路は、弁体の入口ポートと出口ポートとの間の弁体の内壁面によって規定される、弁体と、流路内にある閉弁部材とを有する弁内の粉体又は固体堆積物を制御する方法は、内壁面に沿ってかつ閉弁部材に向かってクリーニングガスの少なくとも１つの環状流を指向させることを含んでもよい。１つの例示された方法において、このような弁内の粉体又は固体堆積物の制御には、閉弁部材の両側からそれぞれクリーニングガスの２つの環状流を対向方向に、互いに向かって、かつ、内壁面に沿って指向させることを含んでもよい。他の例示された実施形態において、方法は、閉弁部材の上流又は閉弁部材の下流又は両方の内壁面に隣接して位置付けられかつ内壁面に沿って閉弁部材に指向された少なくとも１つの環状ノズルからクリーニングガスを流すことによって、クリーニングガスの１つ又は２つの環状流を流室内に指向させることを含んでもよい。他の実施形態において、少なくとも１つの環状ノズル内に狭流状態を作ることを含んでもよい。このようなクリーニングガスの流室内への流れ方の例として、間欠的、周期的、定常的、他の流れタイミング、又は所望の特徴が挙げられる。クリーニングガスは、反応しないものでも反応するものでもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明の方法及び装置によれば、スロットルバルブ内の粉体及び堆積物を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】化学蒸着システムにおけるスロットルバルブの粉体及び堆積物を制御する要素の例示された適用例を説明する概略フロー図である。

【図2】粉体を制御するように構成された例示のバタフライ型スロットルバルブの等角図である。

【図3】図２に例示されたスロットルバルブの正面図である。

【図4】図２に例示されたスロットルバルブの側面図である。

【図5】図４の断面線５−５に沿った、図２に例示されたスロットルバルブの拡大断面図である。

【図6】図３の断面線６−６に沿った、図２に例示されたスロットルバルブの拡大断面図である。

【図7】例示されたほぼ閉じた調整状態の閉弁部材を説明する図６に類似の例示されたスロットルバルブの拡大断面図である。

【図8】図２〜６に例示されたスロットルバルブのノズル挿入部品の別の拡大断面図である。

【図9】図２〜７に例示されたスロットルバルブの部品分解図である。

【図10】図５に類似するが、堆積物及び粉体を制御するように構成された他の例示されたスロットルバルブの拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

前述の例示の態様、実施形態、及び実施例に加えて、更なる態様、実施形態、及び実施例が、図面に精通し以下の記載を検討した当業者であれば明らかとなろう。

【0013】

本明細書に含まれ明細書の一部を成す添付図面により、幾つかの、唯一でも限定もされない例示された実施形態及び／又は要素を説明する。本明細書に開示した実施形態及び図面は、限定ではなく説明するものと見做されることを意図している。

【0014】

図１は、粉体制御要素を有する例示された化学蒸着（ＣＶＤ）システム１００を概略的に示す。この粉体制御要素は、粉体蓄積物を減じ、ＣＶＤシステム１００の真空ポンプライン１０４のスロットルバルブ１０の妨害物を減じるものである。例示されたＣＶＤシステム１００の部品、機能的要素、及び操作を以下詳細に説明するが、これらの記載及びその記載を説明するために使用される添付図面は、本発明の限定ではなく例示を意図することを理解されたい。それ故、本発明を限定又は制限することを意図することなく、このようなＣＶＤシステム１００は、反応室１０２を含んでもよい。反応室１０２では、供給ガスとも呼ばれる反応ガスが反応して、反応室１０２に位置付けられた基板１０８上に所望の薄膜１０６が堆積する。供給ガスとも呼ばれる反応ガスを、このようなガスの容器（例えば、容器ＦＧ１、ＦＧ２、又はＦＧ３）から、反応室１０２内に同時に又は順次、所望の特定薄膜１０６生成物及び使用される特定のＣＶＤプロセスに応じて流してもよい。幾つかのプロセスにおいて、サイクルの最後に反応室１０２から反応ガスをパージするための不活性パージガス、又は反応ガスを希釈するための不活性キャリアガスを、容器（例えば、容器ＰＧ）から反応室１０２を通過するように流出させてもよい。これらの容器に、適切な遮断弁１１０及び圧力レギュレーター１１２を設けてもよく、質量流量コントロ−ラー１１４を使用して、特に供給ガスの反応プロセスの品質管理のために流量を制御してもよい。全てのＣＶＤプロセスにおいて不可欠となるわけではないが、典型的に、空気、水蒸気、及びその他の混入物となりえるものを反応室１０２から排気し、ＣＶＤ蒸着プロセスの間このような真空状態を維持して、反応物の純度及び得られる薄膜１０６生成物の純度を維持する。パイプ１０４によって反応室１０２に接続された真空ポンプラインとも呼ばれる真空ポンプ１１６は、ＣＶＤプロセスの間操作され、反応室１０２内の真空状態を維持する。このように反応室１０２を保つことが望まれる間、真空ポンプライン１０４及びその他の部品から空気、水、及びその他の混入物を排除する。概して、商業的製造ＣＶＤシステムにおいて、真空状態が可能な限り維持される。これは、混入によってコスト的に望ましくない結果が生じるためであり、また、ＣＶＤシステムを再び排気するには長時間要し、その間、製品の製造を進めることが出来ないからである。

【0015】

真空ポンプ１１６によって、反応室１０２内で反応により生じる気体状の副生成物が、真空ポンプライン１０４を介して反応室１０２から導かれる。真空ポンプライン１０４のスロットルバルブ１０は、実行中の特定のＣＶＤプロセスにおける所望真空範囲で反応室１０２内圧力を維持するために必要とされる十分な限度で開閉される。スロットルバルブ１０のモータードライブ１２に接続されたモーターコントロ−ラー１２６と圧力トランスデューサー１２４との間のフィードバックシステム１２２によって、反応室１０２内を所望の圧力に維持するように設定されたスロットルバルブ１０の自動制御が容易とする。このようなフィードバックシステムは当該分野においてよく知られており、本明細書においてより詳細な説明は要さない。幾つかのＣＶＤプロセスでは、真空ポンプライン１０４内の固体状の粉末粒子に悩まされる。真空ポンプライン１０４のスロットルバルブの前に粉体捕捉器又はフィルター１２８が設けられても、このような固体状の粉末粒子は、スロットルバルブを含む部品の操作妨害や詰まりの原因となり得る。これは、反応室１０２内を特定の所望の圧力Ｐに維持するためにスロットルバルブの開口は極めて狭くてもよいからである。しかしながら、本例示のスロットルバルブ１０は、以下より詳細に説明するように、粉体制御要素を有し、このようなスロットルバルブ１０の操作の妨害及び詰まりを制御かつ減じるように構成されている。

【0016】

限定ではなく一例として、ＣＶＤシステム１００内のスロットルバルブ１０の粉体制御システムを説明する。ＣＶＤシステム１００は、特にＣＶＤ処理室の真空状態が比較的低い場合（即ち、圧力が比較的高い場合）に、スロットルバルブを妨害しかつ詰まらせる固体微粒子状の粉体副生成物を生成するという悪評がある。窒化ガリウム（ＧａＮ）から成る薄膜１０６を基板１０８上に堆積させるために使用される有機金属化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）プロセスは、高温・真空状態でトリメチルガリウム（「ＴＭＧ」、Ｇａ（ＣＨ₃）₃）をアンモニア（ＮＨ₃）及び大量の水素と反応させることを含んでもよい。ＴＭＧ及びアンモニアは、相互に反応して、周囲温度においても非常に早く中間付加物Ｇａ（ＣＨ₃）₃・ＮＨ₃を形成できる。１０００〜１２００℃前後の温度で加熱されるウェハー表面上でこの中間付加物が解離して結晶性ＧａＮ化合物が形成される。比較的遅い解離プロセスによって、ＧａＮ原子がほぼ完全に配列した高品質の結晶性ＧａＮの形成が可能となる；しかしながら、中間付加物の解離により炭素粉体及び液体ガリウムが生じてしまう。Ｇａ（ＣＨ₃）₃・ＮＨ₃付加物の分解によって形成された炭素粉体に加えて、反応室内の液体ガリウム（Ｇａ）の存在により（ガリウムは３０〜２２００℃において液体形状を保つ）、部分的にガリウムが充填されたカーボンナノチューブ粒子が、処理室内、特に若干温度の低い反応室の内壁に形成する恐れがある。これは、液体ガリウムが液滴状でカーボンナノチューブの形成を助ける触媒として作用するからである。真空ポンプ１１６によって、このような粉末粒子は他の排ガスと共に反応室１０２から真空ポンプライン１０４内に導かれる。

【0017】

更に、処理室内圧力Ｐが高いほど、処理室１０２内の気体分子間の平均自由行程は短くなり、これにより気体分子が衝突する可能性が高くなる。この結果、表面反応と比較して気相反応が起こり易くなる。従って、処理室の圧力Ｐが比較的高いと、例えば、１０〜８００ｔｏｒｒであると、気相化学反応が通常大半を占めることになる。気相反応は、表面反応よりも多くの粉状の固体副生成物を生成する傾向があることから、処理室の圧力Ｐが比較的高くなると、より高真空でより低圧のプロセスよりも多くの粉状の固体副生成物を生成する傾向にある。これらの複雑で寄生的な反応全てにより、処理室内に非常に多くの副生成物が生成され、真空ポンプラインに沿って粉体が蓄積する結果となる。同時に、スロットルバルブ１０は、典型的に、必要とされる調整された（ｔｈｒｏｔｔｌｅｄ）ガス流出効果を得て所望の室内圧力を維持するためにそのスロットルモードにおいて極めて狭い開弁設定で操作されている。このようにスロットルバルブを狭く開口させる場合、粉体による妨害及び詰まりに特に影響を受けやすく、このように極めて狭い弁の開口からガスの流出が促進させると、顕著な乱流及び劇的なガス冷却効果が生じてしまう。このようなガス流出による乱流と冷却とが組み合わさった効果によって、しばしば、スロットルバルブ１０の内部及びその周り、特にスロットルバルブの下流に粉体がさらに深刻な状態で蓄積してしまう。例示されたＧａＮ ＭＯＣＶＤにおいては、排出物中の凝縮性液体ガリウム副生成物が固体状の炭素粉末粒子に結合し、互いにくっ付き、スロットルバルブ表面上並びに真空ポンプライン１０４内（特にスロットルバルブ１０直ぐ後ろのガス温度がより低く、深刻な乱流によって粒子が衝突し付着する可能性が高くなった箇所）に蓄積してしまう。

【0018】

上述のように、典型的に、スロットルバルブの詰まりを防止するために、粉体粒子がスロットルバルブ１０に達する前に粉体粒子を捕捉するフィルター１２８が、スロットルバルブ１０の上流の真空ポンプライン１０４に設けられる。しかしながら、ガス温度が比較的高く（処理温度が高い）、ガス流量が多く、かつこのような例示のＭＯＣＶＤプロセスにおいて生成される粉末粒子が小さいために、フィルター媒体の孔径が１〜４μmほどの小ささでも、非常に多くの粉体が依然としてこのようなフィルターを通過してしまう。

【0019】

図２〜７に概略的に例示されたスロットルバルブ１０は、限定されないが、内壁面３１に隣接する環状ノズル５１、１５１（図５及び６に最も良く示される）を含む粉体制御要素を有している。内壁面３１は、弁１０内で流体流路３０を形成する。以下、特に図５及び６の断面図を参照して、粉体制御要素を有する例示のスロットルバルブ１０の部品、機能的要素、及び操作をより詳細に説明するが、これらの図面及び記載は本発明の限定ではなく例示を意図することを理解されたい。例示されたスロットルバルブ１０は、バタフライ弁と通常呼ばれるものの一種であり、流体流路３０内で弁軸１６（バタフライシャフトとも呼ばれる）に装着された円板（フラッパーとも呼ばれる）形状の調整閉弁部材１４（略して「閉弁部材」とも呼ばれる）を有している。弁軸１６は、弁体３２内で軸１７周りを回転する。軸１７は概して、流路３０の長軸１８を横断する。もっとも、他の種類の閉弁部材を有する他の種類の弁も使用できる。

【0020】

図２〜４に概して例示されたスロットルバルブ１０は、従来のモーターアクチュエータ１２を有し、このモーターアクチュエータ１２は、（図５及び６に示すような）全開位置と（図４に示すような）全閉位置との間に関する所望の設定においても、例示のバタフライ閉弁部品（例えば、図５及び６に最も良く示される回転可能なバタフライシャフト１６に装着された閉弁部材１４）のスロットル位置を調節する。例えば上で説明したような反応室１０２内の圧力Ｐを制御するための、自動的に使用される典型的なアセンブリにおけるスロットルバルブ１０を主に説明するためにモーターアクチュエータ１２を図２〜４に示すが、モーターアクチュエータ１２は本発明に不可欠であるわけではない。スロットルバルブ１０は、手動的に、空気式に、又は任意の他の簡便な態様で操作し得る。モーターアクチュエータ１２は、図５〜８には図示されていない。

【0021】

概して、図２〜６に例示されたスロットルバルブ１０は、入口ポート２０及び出口ポート２２を有するため、図５及び６の流れ矢印３４、３６で示されるように流体が概して長軸１８に沿って弁体３２内の流路３０を流れることができる。勿論、当業者であれば、流体が流路３０を対向方向に流れ得ることも理解されよう。図５及び６に示すフランジコネクタ２５を有する従来の入口パイプ２４及びフランジコネクタ２７を有する従来の出口パイプ２６の部分が、それぞれ従来のフランジクランプ４０、４２によって弁体３２に接続されている。入口パイプ２４及び出口パイプ２６は、スロットルバルブ１０の内外に流体を誘導するものであり、図１に例示されたＭＯＣＶＤシステム１００における真空ポンプライン１０４の部品であってもよい。

【0022】

図５に最も良く示されるように、弁体３２の補助ポート４４は、クリーニングガス（ある用途では不活性ガス又は他の未反応ガスでもよく、他の用途では反応ガス又はエッチングガスでもよい）を分岐ダクト４５、４７に誘導するものであり、クリーニング流体は分岐ダクト４５、４７を経て上流及び下流プレナム４６、１４６にそれぞれ指向される。流れ矢印４８で示されるように、クリーニング流体の第一部分は分岐ダクト４５を通って上流環状プレナム４６に流入し、この上流環状プレナム４６によってクリーニングガスが上流ノズルインサート５０の外面付近に分配される。上流ノズルインサート５０は、クリーニングガスを上流環状オリフィス５２から流路３０内に注入する。流れ矢印４９で示されるように、クリーニング流体の第二部分は、分岐ダクト４７を通って下流環状プレナム１４６に流入し、この下流環状プレナム１４６によってクリーニングガスが下流ノズルインサート１５０の外面付近に分配される。下流ノズルインサート１５０は、クリーニングガスを下流環状オリフィス１５２から流路３０内に注入する。この文脈において、上流及び下流といった用語は、便宜上図５及び６の流れ矢印３４、３６の方向との関連で使用している。それ故、この文脈において、上流ノズルインサート５０は、上流（入口）ポート２０内にあり、上流（入口）ポート２０は、下流（出口）ポート２２内の下流ノズルインサート１５０との関係で上流にある。また、上流ノズルインサート５０は、閉弁部材１４との関係で上流にある。同様に、必要な変更を加えながら、下流ノズルインサート１５０は、下流（出口）ポート２２内にあり、下流（出口）ポート２２は、上流ノズルインサート５０との関係で下流にある。また、下流ノズルインサート１５０は、閉弁部材１４との関係で下流にある。環状オリフィス５２、１５２のそれぞれは、（流れ矢印５４、１５４で示されるように）クリーニングガスが弁体３２の内壁面３１に沿って流路３０に環状に流入するように指向するように閉弁部材１４に面している。

【0023】

反応室１０２内で薄膜１０６を堆積させる通常のＣＶＤプロセスが行われている間（図１）、例えば、クリーニングガス供給弁１３２を閉めてクリーニングガスは遮断されていることから、クリーニングガスがＣＶＤプロセス又は反応室１０２の生産性に対して影響又は妨害とならない。スロットルバルブ１０内のクリーニングガスを用いた洗浄プロセスの頻度は、比較的少なくてもよく、特定のＣＶＤプロセスにおけるスロットルバルブ１０の清浄度に応じて、例えば１日１回〜週１回でもよい。また、洗浄プロセスは、非常に短くても、例えば２分未満でもよいが、所望される場合にはより長い時間行ってもよい。従って、スロットルバルブ１０内の洗浄プロセスは、反応室１０２が未使用の間、例えば、ウェハー１０８の交換中に行うこともできる。従って、本明細書に説明されるようなクリーニングガスプロセスを用いてスロットルバルブ１０を洗浄することは、ＣＶＤシステム１００全般、又は特に反応室１０２、の生産性・稼働時間に対して影響はない。また、スロットルバルブ１０の上流にある遮断弁１１８を洗浄プロセス中に閉めてもよく、これにより、環状ノズル５１、１５１（図５〜７）からスロットルバルブ１０内へ高圧でクリーニングガスを噴射して、スロットルバルブ１０の内壁面３１及び閉弁部材１４上に堆積した粉末粒子を取り除くことができ、この際に、粉末粒子が上流及び反応室１０２（図１）内へ吹き戻されることなく、或いはＣＶＤプロセスに悪影響を及ぼすことない。洗浄プロセスの間、ノズル５１、１５１（図５〜７）からスロットルバルブ１０内へのクリーニングガスの環状流としては、安定した流れでもクリーニングガスを間欠的に噴出させたものでもよい。また、以下より詳細に説明するように乱流でも層流でもよい。

【0024】

一般に、環状オリフィス５２、１５２から流室３０へクリーニングガスを環状に噴出させても、又はパージさせるために流入させても、互いに指向される。ここで、図５及び６の流れ矢印５４、１５４で示されるように、これらの対向方向に指向される流れ５４、１５４は、互いに向かい合流する場所で局所的に圧力を増加させ、これにより、流れ矢印５４、１５４によっても示されるように、流れ５４、１５４は、局所的な圧力がより低い長軸１８に向かって径方向内側に再指向される。この流れ５４、１５４は、概して、それぞれの閉弁部材１４の対向面に沿うものであり、これにより、閉弁部材１４に付着しているかもしれない粉末粒子を取り除き及びパージする傾向にある。そして、この粉末粒子は、噴出／パージ流５６と共に出口ポート２２からガスの流れ３６に沿って導かれる。例えば、図７に示すように（閉弁部材１４はスロットルバルブ３０を通るガスの流れ３４、３６を調整している）閉弁部材１４がほぼ閉じる状態まで回転すると、環状オリフィス５２、１５２からの環状噴出／パージ流５４、１５４は、閉弁部材１４の周縁５３及び周縁５３に隣接する内壁面３１の部分で指向されて、周縁５３又は周縁５３の上流及び下流両側に隣接する弁体３２の内壁面３１に蓄積しているかもしれない粉末粒子を吹き飛ばす。この洗浄プロセスは、ノズル５１、１５１から流室３０にクリーニングガスを流入させながら、スロットルバルブ１０内で閉弁部材１４をその開位置と閉位置との間で前後に動かすことによって向上できる。これにより、閉弁部材１４に貼り付いた粉体を取り除くことに役立つだけでなく、取り除いた粉末粒子を真空ポンプ１１６（図１）により下流に移動させることも可能となる。

【0025】

ここで、主に図５〜８を参照すると、例示されたスロットルバルブ１０の環状プレナム４６には、ハウジング３２の入口端２０内に延在した環状路６０と、環状路６０に隣接しかつ同心となるように位置付けられたノズルインサート５０とが組み合わせて設けられている。ノズルインサート５０のフレア状入口端部６４の周辺部で径方向外側に延在した環状リムフランジ６２は、ノズルインサート５０が弁体３２の入口端２０に挿入されると、路６０に隣接する弁体３２の接続フランジ６６に接する。ノズルインサート５０がこの位置にあると、ノズルインサート５０の円筒状延在部７０の出口端６８は、路６０を通って閉弁部材１６に向かって延在する。円筒状延在部７０の直径は十分に小さいので、円筒状延在部７０は弁体３２の内壁面３１から径方向内側に離れている。こうして、延在部７０と内面３１との間に、狭い環状ノズル５１が形成され、クリーニングガスが環状プレナム４６から環状オリフィス５２に流れる。環状ノズル５１及び環状オリフィス５２は、少なくとも始めは流路３０の長軸１８と概して平行でかつ同心であるクリーニングガスの環状射流において、弁体３２の内壁面３１に沿って流路３０内にクリーニングガスを注入するように配向された構造となっている。リムフランジ６２（図８に最も良く示される）は、その外周面に環状溝７２を有し、シール７４（例えば、図５〜７及び９に示すようなＯリングシール）を受け止めて保持する。シール７４は、図５及び６に示すように入口パイプ２４がクランプ４０によって弁体３２に接続されると、弁体３２の接続フランジ６６と入口パイプ２４の接続フランジ２５との間で圧迫される。このスロットルバルブ構造の構造、原則、及び利点を理解した当業者であれば理解されるように、他の締結機構又は技術、例えば、ネジ山付き表面（図示せず）を、ノズルインサート５０を弁体３２内に締結するために設けることができる。適切な管７６及び／又は管継手７８が、適切なクリーニングガスの供給源に補助ダクト４４を接続するために設けられる。

【0026】

同様に、例示されたスロットルバルブ１０の環状プレナム１４６には、ハウジング３２の出口端内に延在した環状路１６０と、路１６０に隣接しかつ同心となるように位置付けられたノズルインサート１５０とが組み合わせて設けられている。ノズルインサート１５０のフレア状入口端部１６４の周辺部付近で径方向外側に延在した環状リムフランジ１６２は、ノズルインサート１５０が弁体３２の出口端２２に挿入されると、路１６０に隣接する弁体３２の接続フランジ１６６に接する。下流ノズル１５０は図８に示す上流ノズル５０と類似するが、その大きさは、図５及び６に示すような内壁面３１のプロファイルや下流出口２２の大きさに応じて異なっていてもよい。ノズルインサート１５０がこの位置にあると、ノズルインサート１５０の円筒状延在部１７０の出口端１６８は、路１６０を通って閉弁部材１６に向かって延在する。円筒状延在部１７０の直径は十分に小さいので、円筒状延在部１７０は弁体３２の内壁面３１から径方向内側に離れている。こうして、延在部１７０と内面３１との間に環状ノズル１５１が形成され、クリーニングガスが環状プレナム１４６から環状オリフィス１５２に流れる。環状ノズル１５１及び環状オリフィス１５２は、上で説明したように、弁体３２の内壁面３１に沿って流路３０内にクリーニングガスを注入するように配向された構造となっている。リムフランジ１６２は、その外周面付近に環状溝１７２を有し、シール１７４（例えば、図５、６、及び８に示すようなＯリングシール）を受け止めて保持する。シール１７４は、図５及び６に示すように出口パイプ２６がクランプ４２によって弁体３２に接続されると、弁体３２の接続フランジ１６６と出口パイプ２６の接続フランジ２７との間で圧迫される。また、このスロットルバルブ構造の構造、原則、及び利点を理解した当業者であれば理解されるように、他の締結機構又は技術、例えば、ネジ山付き表面（図示せず）を、ノズルインサート１５０を弁体３２内に締結するために設けることができる。

【0027】

図１に例示されたＣＶＤシステム１００において、スロットルバルブ１０の補助ダクト４４は、供給パイプ１３０を介してパージガス供給源である容器ＰＧに接続されている。ＧａＮを蒸着するための例示されたＭＯＣＶＤシステムでは、パージガスは、窒素（Ｎ₂）ガスでもよく、クリーニングガスの他の容器又は供給源に接続することもできる。１つの例示された実施例において、適切なクリーニングガス供給弁１３２を、スロットルバルブ１０よりも上流の供給パイプに設けて、スロットルバルブ１０内へのクリーニングガスの流れを制御できる。例えば、限定されないが、クリーニングガスの流れを、クリーニングガス供給弁１３２によって制御して、間欠的に、周期的に、又は定常的にクリーニングガスをスロットルバルブ１０内に流してもよい。クリーニングガスを１つの所望の流量又は異なった流量でスロットルバルブ１０内に流れるように制御してもよい。他の特徴及び機能を発揮するためのガス供給弁１３２として適切に使用される弁は、商業的に入手可能であり、当業者に知られている。例えば、限定されないが、間欠的又は周期的にクリーニングガスをパルス状スロットルバルブ内へ流すために、クリーニングガス供給弁１３２は、全開（流す）状態と全閉（流さない）状態とを素早くかつ力強く切り替え可能な遮断弁を含んでもよい。この例示された実施例において、クリーニングガスをスロットルバルブ内に時間間隔及び期間に関してパルス状に送り、環状オリフィス５２、１５２からクリーニングガスをパルス状に噴出させて、弁体３２の内面３１又は閉弁部材１４に貼り付いているかもしれない粉末粒子を緩めかつ吹き飛ばしてもよい。或いは、このような遮断弁を制御して、クリーニングガスを所望の場合には間欠的に又は定常的に流してスロットルバルブ１０に供給することもできる。このような遮断弁は当業者よく知られており、このような当業者であれば、間欠的、周期的、又は定常的な流れのためのこのような弁の開閉制御の仕方も理解している。例えば、電気ソレノイド制御弁１３４を使用して空気作動弁１３２を操作し、所望の流下・非流下期間及び間隔でクリーニングガスがスロットルバルブ１０内へ望むように流すことができる。このようなソレノイド制御弁及び空気作動式遮断弁はよく知られており、容易に商業的に入手可能である。別の例として、電気ソレノイドを用いて遮断弁１３２を電気作動でき、これも当業者によく知られている。

【0028】

上流及び下流環状オリフィス５２、１５２からのクリーニングガスを互いに独立させて（例えば、異なるタイミング、異なる期間、又は異なる質量流量で）流すことが望まれる場合、図１０に例示されたスロットルバルブ２１０の実施形態として示すように、各上流及び下流環状オリフィス５２、１５２に別個のダクトからクリーニングガス（又は異なるクリーニングガス）を供給できる。図１０に例示されたスロットルバルブ２１０は、前述の図２〜９に例示されたスロットルバルブ１０とほぼ同じであるため、例示された弁１０の部品及び要素と同じ例示されたスロットルバルブ２１０の部品及び要素は、同じ部品番号で示す。もっとも、図１０に例示されたスロットルバルブ２１０は、各環状プレナム４６、１４６内にクリーニングガスを別々に誘導するための別個のダクト２４５、２４７を有する。２つの別個のダクト２４５、２４７にそれぞれ接続された別個の管２７６、２７７及び管継手２７８、２７９を使用して、別個のダクト２４５、２４７をそれぞれ別個のクリーニングガス供給弁（図示せず）に接続でき、これにより、クリーニングガスが別々に独立して各環状プレナム４６、１４６に供給される。従って、クリーニングガスを上流環状プレナム４６から上流環状オリフィス５２を通過させてスロットルバルブの流路３０内に単一の態様で（例えば、間欠的に、周期的に、又は定常的に）流しながら、同じ又は異なるクリーニングガスを下流環状プレナム１４６から下流環状オリフィス１５２を通過させてスロットルバルブの流路３０内に同じ又は異なる態様で流すことができる。上流及び下流において、クリーニングガスを、同時に又は異なるタイミング、異なる間隔、又は異なる期間で流すことができる。例えば、限定されないが、閉弁部材１４の上流よりも多くの副生成物粉体を下流に堆積させてもよく、この場合、下流環状オリフィス１５２からクリーニングガスをより力強く噴出又は流してこの下流粉体堆積物を取り除いて除去しながら、上流オリフィス５２からクリーニングガスをより緩やかに流してこのように取り除かれた粉体堆積物をスロットルバルブの流室３０を通過させて出口２２に押し流すことに役立たせることが有益となり得る。勿論、他の例示されたスロットルバルブ（図示せず）に、以下のうち、両方ではなく、いずれか一方を設けることができる：（ｉ）上流ダクト２４５、上流環状プレナム４６、及び上流環状オリフィス；又は（ｉｉ）下流ダクト２４７、下流環状プレナム１４６、及び下流環状オリフィス１５２。本明細書で説明した例示のスロットルバルブにクリーニングガスを適用させる原則に精通した当業者であれば、他の例示された実施例及び変形例を認識されよう。

【0029】

幾つかの実施例において、クリーニングガスは、不活性ガス又は未反応ガスではなく反応ガスでもよい。例えば、図５〜７で例示されたスロットルバルブ１０の環状ノズル５１、１５１及びオリフィス５２、１５２（又は図１０で例示されたスロットルバルブ２１０の環状ノズル５１、１５１及びオリフィス５２、１５２のうちの一方又は両方）から流路３０内に反応ガスを流して、例えば、スロットルバルブ１０（又は２１０）を化学物質によって洗浄できる。例えば、ある状況及び条件において、あるＣＶＤプロセスの特定の排出物によって、不活性なガスの高圧噴射又は物理的な加熱のいずれかでは洗浄又は除去できない固体状の膜又は被膜（例えば、酸化物膜）が、スロットルバルブ１０（又は２１０）内又はその直ぐ下流に堆積しかねない。反応ガス（例えば、三フッ化塩素（ＣｌＦ₃）又はフッ化水素酸（ＨＦ）といったエッチングガス）を前述のように環状ノズル５１、１５１及びオリフィス５２、１５２のうち一方又は両方から流路３０内に注入すると、このような固体膜堆積物を蒸気状の副生成物にでき、これによりスロットルバルブ１０（又は２１０）を清潔に保てる。

【0030】

勿論、プレナム４６、１４６へクリーニングガスを流入させる際の圧力が高いほど、その速度は速くなり、クリーニングガスが環状オリフィス５２、１５２から流出する力も強くなる。しかしながら、圧力が高過ぎると、真空システムが充満され、ポンプ性能に悪影響を及ぼし、又はシステムの真空完全性さえも阻害されかねない。従って、多くの用途において、ガス入口圧力を、例えば（限定されないが）、３５ｐｓｉｇ以下又は約２ｂａｒに制限することが適切である。

【0031】

また、正圧及び粉末粒子を吹き飛ばすことによって、このような粒子が反応室１０２（図１）内に逆流しかねず、これにより、反応室１０２内に堆積した薄膜１０６に粒子が混入し、薄膜１０６が劣化されかねない。その上、反応室１０２内の混入によって、洗浄とその後の再排気のためのシステムを解体する時間及び失った製造物に関するコストが甚大となる。このような混入を防止するために、真空ポンプライン１０４の遮断弁１１８を閉めて、スロットルバルブ１０内をクリーニングガスでパージ又は洗浄する間、反応室１０２の真空状態を遮断及び維持できる。しかしながら、このような正圧によって、スロットルバルブ１０自体のシール、真空ポンプ１１６のシール、及び真空ポンプライン１０４において他のシール接続された箇所のシールも破壊されかねない。

【0032】

１つの例示された実施例において、環状オリフィス５２、１５２にそれぞれ繋がる環状ノズル５１、１５１内に狭流状態を作る程度に十分に高い圧力でクリーニングガスを供給して、環状ノズル５１、１５１及び環状オリフィス５２、１５２を通るクリーニングガスの質量流量を制限する。環状オリフィス５２、１５２からスロットルバルブ１０の流路３０内へのクリーニングガスの質量流量をこのように制限することによって、下流圧力（即ち、スロットルバルブ１０及び真空ポンプライン１０４内の圧力）が自動的に制限される。従って、このような狭流状態が利用されれば、クリーニングガスを環状ノズル５１、１５１内に流すための複雑な流れ制御は不要となる。概して、単純な圧力レギュレーター１３６及びオン／オフクリーニングガス制御弁１３４だけで十分となる。各環状オリフィス５２、１５２における環状ノズル５１、１５１の出口圧力と各環状ノズル５１、１５１の入口圧力との圧力比が０．５２８未満のときに、狭流が環状ノズル５１、１５１内で起こる。典型的に、環状オリフィス５２、１５２からスロットルバルブ１０の流路３０内にクリーニングガスをパルス状に送る又は流す洗浄サイクル中に、真空ポンプ１１６を操作してもよい。従って、本明細書で説明した例示のスロットルバルブ１０の原則及び要素を理解した当業者であれば理解されるように、適切な寸法（例えば、直径）の円筒状延在部７０、１７０を有する上流及び下流ノズルインサート５０、１５０を設けること、適切な大きさ（例えば、断面積）の上流及び下流環状ノズル５１、１５１を形成すること、クリーニングガスを供給するための圧力パラメータが比較的小さいＣＶＤプロセスにおいてスロットルバルブ１０が稼働する典型的な真空パラメータにおいて環状ノズル５１、１５１内に狭流状態を作ることは比較的容易である。例えば、プロトタイプの環状ノズルについての試験では、圧力が３５ｐｓｉの供給源から窒素ガス（Ｎ₂）を１〜２分間流したところ、スロットルバルブ、真空ポンプライン、及び真空ポンプの圧力がたった約７ｔｏｒｒまで上昇したことが示されている。これは、圧力比が０．５２８よりも有意に高いことから、狭流状態が達成されていることを明確に示唆している。また、７ｔｏｒｒの圧力では、スロットルバルブ１０やシステムの他の部品のシールが損傷されるものではない。

【0033】

前述のようにスロットルバルブ１０内の固体膜堆積物又は被膜を洗浄するために環状オリフィス５２、１５２から反応ガスを流す場合、入口圧力をさらに低く（例えば、周囲圧力より若干低く）保ってもよい。これは、反応ガスを化学的に反応させる際（例えば、エッチングガスを固体薄膜材料と反応させる際）、環状オリフィス５２、１５２から反応ガスが流出する速度は、反応ガスの温度よりも重要度が劣るからである。このような反応ガスエッチング又は洗浄操作は、反応ガス及びスロットルバルブ１０を加熱することにより向上できる。

【0034】

所望の場合、通常のＣＶＤ操作の間、供給ライン１３０をスロットルバルブ１０から遮断したり、スロットルバルブ１０を修理又は交換のため除去しなければならないときに供給ライン１３０を遮断したりする洗浄のための他の部品（例えば、図１に示すような他の遮断弁１３８）をクリーニングガス供給ライン１３０に設けることができる。供給ライン１３０内でクリーニングガスが１つの方向（即ち、スロットルバルブ１０方向）のみに流れることを保証するために、逆止弁１４０も随時設けることができる。

【0035】

他の実施例において、クリーニングガスを、供給ライン１３０からスロットルバルブ１０の環状プレナム４６、１４６に流入させ、進行中のＣＶＤ蒸着操作と同時に環状オリフィス５２、１５２から流出させてもよい。このような例示された実施例において、排ガス流及び排ガス流中の粉末粒子がスロットルバルブ１０の内壁面３１に接触して貼り付くことを妨げる態様で、環状オリフィス５２、１５２からクリーニングガスが流出する環状層流を生じさせるように圧力を制御してクリーニングガスを流すことが好ましい場合もある。

【0036】

他の例示された実施例において、ＣＶＤ蒸着プロセスを短時間停止でき、遮断弁１１８を閉めて、スロットルバルブ１０及び真空ポンプ１１６を含む真空ポンプライン１０４の部品並びに真空ポンプライン１０４から反応室１０２を遮断することができる。制御弁１３２を開けて、クリーニングガスの供給ライン１３０からスロットルバルブ１０の環状プレナム４６、１４６内への流れを、パルス状に噴出させる態様、定常的に流れる態様、又は上で説明したような他の変形した態様で開始させることができる。次に、このクリーニングガスの流れは、環状オリフィス５２、１５２を流れる。そして、弁体３２の内面３１、閉弁部材１４、又はスロットルバルブ１０の他の内部部品に貼り付いているかもしれない粉末粒子を取り除き、この粉末粒子を出口２２から吹き飛ばす。この洗浄操作を、前述のようなＭＯＣＶＤ ＧａＮ蒸着操作中に例えば１日約１〜２分行えば、洗浄のためにＣＶＤシステムを解体し真空ポンプライン１０４からスロットルバルブ１０を取り外さなければならなくなるスロットルバルブ１０の使用可能期間を（このような粉体制御要素を有しないＭＯＣＶＤ ＧａＮ蒸着システムにおいて必要とされる典型的な２カ月の洗浄間隔と比較して）１２〜１８ヵ月に延長するものと考えられる。

【0037】

前述のクリーニングガス注入要素の構造及び機能は、閉弁部材の特定の設定にも調整機能をもたらす閉弁部材の能力にも依存していない。従って、前述の例示された弁１０、２１０はスロットルバルブの例であり、これらの例における閉弁部材１４を調整閉弁部材として説明してきたが、本明細書で説明したクリーニングガス注入要素を、他の弁においても適用できる。例えば、限定されないが、オン／オフ弁（図示せず）において、閉弁部材は、開位置と閉位置との間で可動となるが、開位置と閉位置との間の設定も調節もされることはない。

【0038】

上述の説明は、以下の要素によって規定される本発明の原則を説明する例を示すものである。当業者が本発明を理解すれば、重要ではないが多くの修正及び変更を容易に行うことができるので、以上図示し記述したままの例示の構造及びプロセスに本発明が限定されるのは望ましくない。それ故、これらの要素によって規定される本発明の範囲内となる全ての適切な組み合わせ、部分的組み合わせ、修正、及び均等物も望まれる。本明細書で使用される場合、要素を含むという意味の「備える」及び「含む」という用語は、言及された要素、完全な製品、部品、又は工程の存在を特定することを意図するものであるが、１つ以上の他の要素、完全な製品、部品、工程、又はこれらの組み合わせの存在や追加を排除するものではない。

【符号の説明】

【0039】

１０、２１０ スロットルバルブ
２０ 上流ポート
２２ 下流ポート
３０ 流体流路
３１ 内壁面
３２ 弁体
４４ 補助ポート
４６ 上流環状プレナム
５０ 上流ノズルインサート
５１、１５１ 環状ノズル
５２ 上流環状ノズル
６０、１６０ 環状路
６８、１６８ 出口端
７０、１７０ 円筒状延在部
７２、１７２ 環状溝
１００ ＣＶＤシステム
１４６ 下流環状プレナム
１５０ 下流ノズルインサート
１５２ 下流環状ノズル（オリフィス）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】