特許 7605781 圧力制御バルブ

(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】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】圧力制御バルブ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241217BHJP

   F16K 51/02 20060101ALI20241217BHJP

   F16K 49/00 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

F16K51/02 A

F16K49/00 B

F16K49/00 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022035237

(22)【出願日】2022-03-08

(65)【公開番号】P2023130760

(43)【公開日】2023-09-21

【審査請求日】2023-10-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】荻須 俊和

【審査官】小▲高▼ 孔頌

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－２０２６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０９０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１８６８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０７７７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｆ１６Ｋ ５１／０２

Ｆ１６Ｋ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造装置に用いられる真空チャンバと、真空チャンバの排気を行う排気ポンプと、を接続する円形の開口部の開閉を行う圧力制御バルブにおいて、
前記開口部の半径方向の外方に設けられる弁座に当接離間する弁体を備えること、
前記弁体は、
前記弁体の前記真空チャンバの側の上面と前記弁体の前記排気ポンプの側の下面との間に位置する中空部と、
前記中空部において前記上面の第１裏面を覆う第１面状ヒータと、
前記中空部において前記下面の第２裏面を覆う第２面状ヒータと、
を備え、前記真空チャンバの排気時に、前記上面の全体と前記下面の全体を均等に加熱していること、
を特徴とする圧力制御バルブ。

【請求項2】

請求項１に記載の圧力制御バルブにおいて、
前記上面から前記第１裏面までの厚みと、前記下面から前記第２裏面までの厚みと、は４ｍｍ以上、８ｍｍ以下であること、
を特徴とする圧力制御バルブ。

【請求項3】

請求項１または２に記載の圧力制御バルブにおいて、
前記弁体は、前記弁座に当接離間する環状シール部を備えること、
前記中空部は、前記環状シール部の半径方向の内周側に位置すること、
を特徴とする圧力制御バルブ。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１つに記載の圧力制御バルブにおいて、
前記中空部に、冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路が連通していること、
を特徴とする圧力制御バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体製造装置に用いられる真空チャンバと、真空チャンバの排気を行う排気ポンプと、を接続する円形の開口部の開閉を行う圧力制御バルブに関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置におけるウエハの表面処理（エッチング等）は、真空チャンバ内にウエハを載置し、各種のプロセスガスを真空チャンバ内に導入することで行われる。真空チャンバは排気口を介して排気ポンプと接続されており、真空チャンバに導入されたプロセスガスは、排気ポンプにより吸引され排気口から排気される。排気口には、排気口の開閉を行うための圧力制御バルブが設けられており、圧力制御バルブの開度調整により、排気口からの排気量調整を行うことができる。これにより、真空チャンバ内の圧力の調整を行うことが可能である。なお、圧力制御バルブとしては、例えば、特許文献１に開示されるメインバルブが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平８－４２７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

真空チャンバに導入されるプロセスガスは、例えば約１００℃と高温にされているが、真空チャンバから排気される際に、圧力制御バルブの弁体に接触することで冷却され、プロセスガスの成分が弁体の表面に堆積するおそれがあった。プロセスガスの成分が弁体の表面に堆積すると、ウエハの表面処理を行う時にパーティクルとして舞い上がり、表面処理の不良を引き起こすおそれがあった。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、真空チャンバの排気時にプロセスガスが冷却されることを防止し、パーティクルの発生を防止することが可能な圧力制御バルブを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一態様における圧力制御バルブは、次のような構成を有している。

【0007】

（１）半導体製造装置に用いられる真空チャンバと、真空チャンバの排気を行う排気ポ
ンプと、を接続する円形の開口部の開閉を行う圧力制御バルブにおいて、前記開口部の半
径方向の外方に設けられる弁座に当接離間する弁体を備えること、前記弁体は、前記弁体
の前記真空チャンバの側の上面と前記弁体の前記排気ポンプの側の下面との間に位置する
中空部と、前記中空部において前記上面の第１裏面を覆う第１面状ヒータと、前記中空部
において前記下面の第２裏面を覆う第２面状ヒータと、を備え、前記真空チャンバの排気時に、前記上面の全体と前記下面の全体を均等に加熱していること、を特徴とする。

【0008】

（１）に記載の圧力制御バルブによれば、弁体は、弁体の真空チャンバ側の上面と弁体の排気ポンプ側の下面との間に位置する中空部を備えることで、熱容量が小さくされている。これに加え、中空部において前記上面の裏面を覆う第１面状ヒータと、中空部において前記下面の裏面を覆う第２面状ヒータと、を備えているため、弁体の上面全体と下面全体を均等に加熱することが可能である。

【0009】

真空チャンバの排気時には、プロセスガスは弁体の上面および下面に主に接触するため、弁体の上面全体と下面全体を均等に加熱することが可能であれば、プロセスガスが弁体に冷却されることを防ぐことができる。これにより、プロセスガスの成分が弁体の表面に堆積することを防止することができ、ひいては堆積した成分がパーティクルとして舞い上がり、ウエハの表面処理の不良を引き起こすおそれを低減することができる。

【0010】

従来、弁体の上面（すなわち上流側の面）に堆積したプロセスガスの成分がパーティクルとして真空チャンバ内に舞い上がるおそれがあることは知られていたが、弁体の下面（すなわち下流側の面）に堆積したプロセスガスの成分は、排気時にプロセスガスと共に流れてしまい、真空チャンバ内に舞い上がるとは考えられていなかった。しかし、本願発明者は、下面に堆積したプロセスガスの成分がパーティクルとして真空チャンバ内に飛散すると考えたため、（１）に記載の圧力制御バルブでは、弁体の上面だけでなく下面も面状ヒータで加熱することで、パーティクルの発生を防いでいる。

【0011】

（２）（１）に記載の圧力制御バルブにおいて、前記上面から前記第１裏面までの厚みと、前記下面から前記第２裏面までの厚みと、は４ｍｍ以上、８ｍｍ以下であること、を特徴とする。

【0012】

上面から第１裏面までの厚みと、下面から第２裏面までの厚みとは、薄いほど弁体の熱容量が小さくなるため、第1面状ヒータ，第２面状ヒータによる加熱がしやすくなる。一方で、弁体の強度が低くなる。したがって、熱容量と強度のバランスを取ることが重要となる。本願発明者は、実験により、（２）に記載の圧力制御バルブのように、上面から第１裏面までの厚みと、下面から第２裏面までの厚みとを４ｍｍ以上、８ｍｍ以下とすることで、熱容量と強度のバランスを取ることができると確認した。

【0013】

（３）（１）または（２）に記載の圧力制御バルブにおいて、前記弁体は、前記弁座に当接離間する環状シール部を備えること、前記中空部は、前記環状シール部の半径方向の内周側に位置すること、を特徴とする。

【0014】

中空部を備える弁体は、中実の弁体に比べると強度が低い。このため、例えば、弁体の中空部が環状シール部の裏側に設けられていると、環状シール部が弁座に当接した時に、弁体が撓み、環状シール部が弁座１２に押し付けられる力が吸収されてしまうおそれがある。（３）に記載の圧力制御バルブによれば、中空部は、環状シール部の半径方向の内周側に位置するため、弁体の環状シール部の裏側を中実として弁体が撓むことを防止することができる。これにより、環状シール部が弁座に押し付けられる力が吸収されることを防止できる。

【0015】

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の圧力制御バルブにおいて、前記中空部に、冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路が連通していること、を特徴とする。

【0016】

プロセスガスの種類により、ウエハの表面処理のための温度条件が異なるところ、圧力制御バルブの弁体の温度を低下させる必要がある場合がある。従来、自然に弁体の温度が低下するのを待たなければならず、ウエハの表面処理工程の効率低下が懸念されていた。（４）に記載の圧力制御バルブによれば、中空部に、冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路が連通しているため、中空部に冷却ガスを供給することで、弁体の温度を素早く低下させることが可能である。

【発明の効果】

【0017】

本発明の圧力制御バルブによれば、真空チャンバの排気時にプロセスガスが冷却されることを防止し、パーティクルの発生を防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ウエハの表面処理を行うための半導体製造装置の概略構成図である。

【図2】第１の実施形態に係る圧力制御バルブの斜視図である。

【図3】第１の実施形態に係る圧力制御バルブの部分断面図である。

【図4】図３の部分Ａの部分拡大図である。

【図5】閉位置から開位置にむかって動作し始めた直後の弁体の部分拡大図である。

【図6】第２の実施形態に係る圧力制御バルブの弁体の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（第１の実施形態）
本発明に係る圧力制御バルブの第１の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0020】

図１は、ウエハの表面処理を行うための半導体製造装置の概略構成図である。図２は、第１の実施形態に係る圧力制御バルブ１の斜視図である。図３は、本実施形態に係る圧力制御バルブ１の部分断面図である。なお、図中の矢印は、排気時のプロセスガスの流れを表している。図４は、図３の部分Ａの部分拡大図である。

【0021】

半導体製造装置は、図１に示すように、圧力制御バルブ１と、真空チャンバ２と、排気ポンプ３と、プロセスコントローラ４と、ガス供給源５と、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）６と、圧力計７，８と、バルブコントローラ９と、を備えている。

【0022】

真空チャンバ２の内部には、表面処理を行うウエハが載置される。ガス供給源５は、ウエハの表面処理に用いるプロセスガスの供給源である。ガス供給源５から出力されるプロセスガスは、ＭＦＣ６で流量調整された上で、真空チャンバ２に導入される。

【0023】

圧力計７，８は、真空チャンバ２内の圧力を測定する。プロセスコントローラ４は、ガス供給源５、ＭＦＣ６、圧力計７と電気的に接続されている。これにより、プロセスコントローラ４は、圧力計７が測定する圧力値を監視しながら、ガス供給源５のプロセスガスの出力のＯＮ・ＯＦＦや、ＭＦＣ６によるプロセスガスの流量調整を行う。

【0024】

真空チャンバ２の底面には、図３に示すように、円形の排気口１５（開口部の一例）が貫通して形成されている。また、真空チャンバ２の底面の、排気口１５の半径方向の外周近傍は、後述する弁体１１が当接離間する弁座１２である。

【0025】

真空チャンバ２は、排気口１５を介して排気ポンプ３に接続されている。排気ポンプ３が動作することで、真空チャンバ２に導入されたプロセスガスを排気口１５から排気することが可能である。

【0026】

圧力制御バルブ１は、排気口１５から排気されるプロセスガスの排気量を調整することで、真空チャンバ２内の圧力を制御するためのバルブである。圧力制御バルブ１は、バルブコントローラ９と電気的に接続されており、さらに、圧力計８がバルブコントローラ９と電気的に接続されている。これにより、バルブコントローラ９は、圧力計７が測定する圧力値を監視しながら、真空チャンバ２内の圧力値が、表面処理を行うために最適な圧力となるように、圧力制御バルブ１の開度調整を行う。

【0027】

圧力制御バルブ１は、図２および図３に示すように、弁体１１と一対のアクチュエータ１３とを備えている。一対のアクチュエータ１３，１３は、排気口１５の半径方向外側において、排気ポンプ３を挟んで配設されている。一対のアクチュエータ１３のそれぞれからは、排気口１５の貫通方向（図中の上下方向）に駆動されるロッド１４，１４が真空チャンバ２内につきでている。なおロッド１４，１４は、例えばベローズ（不図示）に覆われているため、ロッド１４，１４が挿通されている箇所で、真空チャンバ２の内部と外部が連通してしまうことはない。

【0028】

ロッド１４，１４の真空チャンバ２内の先端には、ロッド１４，１４同士を横架するように弁体１１が固定されている。これにより、ロッド１４，１４が駆動されることで、弁体１１は図中の上下方向に沿って、排気口１５を遮断する閉位置と排気口１５を開放する開位置との間を無段階に移動可能となっている。つまり、バルブコントローラ９は、ロッド１４，１４の駆動量を調整することで、弁体１１の開度の調整を無段階に行うことができる。なお、閉位置と開位置との間のストロークは、特に限定されないが、本実施形態においては、約１００ｍｍとされている。また、図２および図３に示す圧力制御バルブ１は、弁体１１が開位置にある状態を示している。

【0029】

弁体１１は、本体部材２０と、本体部材２０を支持する一対の支持部材１６，１６と、弁体１１の上面１１ａを形成する円盤状の上板１８と、弁体１１の下面１１ｂを形成する円盤状の下板１９と、弁体ブロック２１と、Ｏリング２２（環状シール部の一例）と、第１ラバーヒータ２３（第１面状ヒータの一例）と、第２ラバーヒータ２４（第２面状ヒータの一例）と、を備える。

【0030】

本体部材２０は、アルミ合金からなり、上下が開口した円筒状に形成されている。本体部材２０の外周面の内、支持部材１６に対向する部分には、本体部材２０の下端部にフランジ部２０ｃが残るように、平面部２０ｅが切りかかれている。

【0031】

支持部材１６，１６は、アルミ合金からなり、厚みが約３０ｍｍに形成されている。支持部材１６は、本体部材２０側とは反対側の端部でロッド１４に結合されている。そして、支持部材１６の本体部材２０側の端部は、本体部材２０の平面部２０ｅに突き当てられている。そして、支持部材１６は、平面部２０ｅに対して垂直方向から螺合されるボルト２５（図２参照）により、本体部材２０に締結されている。これにより、一対の支持部材１６，１６が本体部材２０を、排気口１５と同軸上に位置するように支持している。なお、図２においては、ボルト２５が１つしか見えていないが、１つの支持部材１６につき、２つのボルト２５が用いられている。

【0032】

また、支持部材１６，１６には、本体部材２０側の端部であって上面１１ａ側に、上側段差部１６ｄが穿設されている（図４参照）。上側段差部１６ｄの深さは、上板１８の厚みと略同一である。また、上側段差部１６ｄの本体部材２０側に向く内面１６ｆは、円盤状の上板１８の外径と略同一の半径を備えた円弧状の面とされている。さらに、支持部材１６には、本体部材２０側の端部であって下面１１ｂ側に、下側段差部１６ｅが穿設されている（図４参照）。下側段差部１６ｅの深さは、本体部材２０のフランジ部２０ｃの厚みと略同一である。また、下側段差部１６ｅの本体部材２０側に向く内面１６ｇは、本体部材２０（フランジ部２０ｃ）の外径と略同一の半径を備えた円弧状の面とされている。そして、支持部材１６が本体部材２０に締結された状態で、本体部材２０のフランジ部２０ｃは、支持部材１６の下側段差部１６ｅ内に位置しており、本体部材２０の下面と支持部材１６の下面は同一平面を形成している。

【0033】

上板１８は、アルミ合金からなり、厚み約５ｍｍの円盤状に形成されている。上板１８の外径は、本体部材２０の外径と略同一の大きさである。上板１８は、本体部材２０の上面１１ａ側の端面に、ボルト２６（図２参照）により固定されている。これにより、上板１８が、本体部材２０と同軸上に位置するとともに、本体部材２０の上側の開口を塞いでいる。また、上板１８は、本体部材２０に固定された状態で、支持部材１６の上側段差部１６ｄ内に位置しており、上板１８の上面と支持部材１６の上面は同一平面を形成している。なお、上板１８はアルマイト加工等の表面処理がなされたものであっても良い。

【0034】

下板１９は、アルミ合金からなり、厚み約５ｍｍの円盤状に形成されている。下板１９の外径は、本体部材２０の外径と略同一の大きさである。また、下板１９は、本体部材２０の下面１１ｂ側の端面に固定されている。これにより、下板１９が、本体部材２０と同軸上に位置するとともに、本体部材２０の下側の開口を塞いでいる。なお、下板１９はアルマイト加工等の表面処理がなされたものであっても良い。

【0035】

上板１８が本体部材２０の上側の開口を塞ぎ、下板１９が本体部材２０の下側の開口を塞ぐことで、弁体１１には、上板１８の裏面１８ａ（第１裏面）と、本体部材２０の内周面２０ｄと、下板１９の裏面１９ａ（第２裏面）とに囲われた空間として、中空部１７が形成されている。

【0036】

中空部１７には、第１ラバーヒータ２３および第２ラバーヒータ２４が配設されている。第１ラバーヒータ２３は、円盤状に形成されている。直径は、本体部材２０の内径より小さいが、上板１８の裏面１８ａの中空部１７内に露出する部分を覆うことが可能な大きさである。第１ラバーヒータ２３は、上板１８の裏面１８ａに接着されており、上板１８を加熱することが可能である。第２ラバーヒータ２４は、第１ラバーヒータ２３と同様のヒータであり、円盤状に形成されている。直径は、本体部材２０の内径より小さいが、下板１９の裏面１９ａの中空部１７内に露出する部分を覆うことが可能な大きさである。第２ラバーヒータ２４は、下板１９の裏面１９ａに接着されており、下板１９を加熱することが可能である。

【0037】

中空部１７には、配線路１６ｂ・２０ａが連通しており、例えば、ロッド１４の内部を通した電線を、配線路６ｂ・２０ａに通して中空部１７にまで延伸させることが可能である。これにより、第１ラバーヒータ２３，第２ラバーヒータ２４を、バルブコントローラ９に電気的に接続することができる。よって、第１ラバーヒータ２３，第２ラバーヒータ２４は、バルブコントローラ９により温度制御される。そして、第１ラバーヒータ２３，第２ラバーヒータ２４は、上板１８，下板１９を、真空チャンバ２に導入されるプロセスガスが弁体１１（上板１８，下板１９）に接触したときに液化しない程度の温度（例えば１２０℃）にまで加熱する。

【0038】

弁体１１は、中空部１７を備えることで熱容量が小さくされている。これに加え、裏面１８ａを覆う第１ラバーヒータ２３と、裏面１９ａを覆う第２ラバーヒータ２４と、を備えているため、弁体１１の上面１１ａ全体と下面１１ｂ全体を均等に加熱することが可能である。

【0039】

真空チャンバ２の排気時には、プロセスガスは弁体１１の上面１１ａおよび下面１１ｂに主に接触するため、弁体１１の上面１１ａ全体と下面１１ｂ全体を均等に加熱することが可能であれば、プロセスガスが弁体１１に冷却されることを防ぐことができる。これにより、プロセスガスの成分が弁体１１の表面に堆積することを防止することができ、ひいては堆積した成分がパーティクルとして舞い上がり、ウエハの表面処理の不良を引き起こすおそれを低減することができる。

【0040】

なお、上板１８と下板１９の厚みを５ｍｍとしているのは、あくまで一例である。上板１８と下板１９の厚みは、薄いほど弁体１１の熱容量が小さくなるため、第１ラバーヒータ２３，第２ラバーヒータ２４による加熱がしやすくなる。一方で、弁体１１の強度が低くなる。したがって、熱容量と強度のバランスを取ることが重要となる。そこで、上板１８と下板１９の厚みは、４ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲で設定することが望ましい。

【0041】

下板１９の、下面１１ｂを形成する面のうち、弁座１２と対向する部分には、環状の第１溝１９ｂが、排気口１５と同軸に形成されている。この第１溝１９ｂには、Ｏリング２２（環状シール部の一例）がはめ込まれている。弁体１１の閉位置とは、Ｏリング２２が弁座１２に当接する位置である。Ｏリング２２が弁座１２に当接すると、Ｏリング２２の弾性力により、真空チャンバ２内を気密に保つことができる。

【0042】

ここで、上記した中空部１７は、Ｏリング２２の半径方向の内周側に位置している。具体的には、中空部１７の直径（すなわち、本体部材２０の内径）が、Ｏリング２２の直径よりも小さくされている。つまり、弁体１１のＯリング２２が取り付けられている箇所が中実であるため、弁体１１が閉位置にあるとき、Ｏリング２２の弾性力により弁体１１が撓んでしまうことを防止している。

【0043】

下板１９の、第１溝１９ｂの半径方向の内方側には、環状の第２溝１９ｃが、排気口１５と同軸に形成されている。この第２溝１９ｃには弁体ブロック２１が取り付けられている。

【0044】

弁体ブロック２１は、アルミ合金からなっており、上下が開口した円筒状の本体部２１ａと、本体部２１ａの下板１９側の上端部から半径方向の外方に延在するフランジ部２１ｂとを有する。

【0045】

フランジ部２１ｂには、ねじを挿通可能な第１通し穴（不図示）が図中の上下方向に貫通して設けられている。さらに、下板１９には、第１通し穴と同軸上に、第２通し穴（不図示）が図中の上下方向に貫通して設けられている。第１通し穴および第２通し穴に挿通したボルトを本体部材２０に螺合することで、弁体ブロック２１が第２溝１９ｃに固定されるとともに、下板１９が本体部材２０に固定されている。なお、弁体ブロック２１を下板１９に固定し、下板１９を本体部材２０に固定するなど、弁体ブロック２１と下板１９を、それぞれ別個に固定するものとしても良い。

【0046】

本体部２１ａは、弁体ブロック２１が固定された状態で、排気口１５と同軸に位置している。また、本体部２１ａの外径は、排気口１５よりも小さくされており、弁体１１が閉位置にあるとき、本体部２１ａは排気口１５に挿入される。

【0047】

本体部２１ａが排気口１５に挿入されることで、弁体ブロック２１は、弁体１１が閉位置から開位置に動作し始めたときに、真空チャンバ２内の圧力が急変動してしまうことを防止している。具体的に説明すると、弁体１１が弁体ブロック２１を有しないものとした場合、弁体１１が閉位置から開位置に動作し始めた直後に排気口１５の内径分の流路が形成されるため、プロセスガスの排気が急激に行われ、真空チャンバ２内の圧力が急変動してしまう。一方、本実施形態に示すように、弁体１１が閉位置にあるときに弁体ブロック２１の本体部２１ａが排気口１５に挿入されていると、図５に示すように、弁体１１が閉位置から開位置に動作し始めた瞬間には、排気口１５の内径と本体部２１ａの外径の差分の流路しか形成されないため、プロセスガスの排気は緩やかに開始される。このため、真空チャンバ２内の圧力が急変動することを防止することが可能である。なお、弁体１１が閉位置から開位置に向かって１０～７０ｍｍ程度移動したとき、本体部２１ａは排気口１５から抜け出るため、排気口１５の直径分の流路が確保されるようになっている。

【0048】

弁体１１が弁体ブロック２１を備えることで、排気されるプロセスガスが弁体１１の下面１１ｂには接触しないよう見えるため、下板１９を第２ラバーヒータ２４で加熱することに、プロセスガスの成分の堆積を防止するという効果が無いように思われる。たしかに、弁体１１が閉位置から動き始め、弁体ブロック２１の本体部２１ａが排気口１５に挿入されている状態では、プロセスガスは下面１１ｂに接触しにくい状態である。しかし、本体部２１ａが排気口１５から抜け出た後は、プロセスガスが本体部２１ａを回り込んで、下面１１ｂに接触する。よって、下板１９を第２ラバーヒータ２４で加熱することには、プロセスガスの成分の堆積を防止するという効果がある。

【0049】

以上説明したように、第１の実施形態に係る圧力制御バルブ１によれば、
（１）半導体製造装置に用いられる真空チャンバ２と、真空チャンバ２の排気を行う排気ポンプ３と、を接続する円形の開口部（排気口１５）の開閉を行う圧力制御バルブ１において、開口部（排気口１５）の半径方向の外方に設けられる弁座１２に当接離間する弁体１１を備えること、弁体１１は、弁体１１の真空チャンバ２の側の上面１１ａと弁体１１の排気ポンプ３の側の下面１１ｂとの間に位置する中空部１７と、中空部１７において上面１１ａの第１裏面１８ａを覆う第１面状ヒータ（第１ラバーヒータ２３）と、中空部１７において下面１１ｂの第２裏面１９ａを覆う第２面状ヒータ（第２ラバーヒータ２４）と、を備えること、を特徴とする。

【0050】

（１）に記載の圧力制御バルブ１によれば、弁体１１は、弁体１１の真空チャンバ２側の上面１１ａと弁体１１の排気ポンプ３側の下面１１ｂとの間に位置する中空部１７を備えることで、熱容量が小さくされている。これに加え、中空部１７において上面１１ａの第１裏面１８ａを覆う第１面状ヒータ（第１ラバーヒータ２３）と、中空部１７において下面１１ｂの第２裏面１９ａを覆う第２面状ヒータ（第２ラバーヒータ２４）と、を備えているため、弁体１１の上面１１ａ全体と下面１１ｂ全体を均等に加熱することが可能である。

【0051】

真空チャンバ２の排気時には、プロセスガスは弁体１１の上面１１ａおよび下面１１ｂに主に接触するため、弁体１１の上面１１ａ全体と下面１１ｂ全体を均等に加熱することが可能であれば、プロセスガスが弁体１１に冷却されることを防ぐことができる。これにより、プロセスガスの成分が弁体１１の表面に堆積することを防止することができ、ひいては堆積した成分がパーティクルとして舞い上がり、ウエハの表面処理の不良を引き起こすおそれを低減することができる。

【0052】

従来、弁体１１の上面１１ａに堆積したプロセスガスの成分がパーティクルとして真空チャンバ２内に舞い上がるおそれがあることは知られていたが、弁体１１の下面１１ｂに堆積したプロセスガスの成分は、排気時にプロセスガスと共に流れてしまい、真空チャンバ２内に舞い上がるとは考えられていなかった。しかし、本願発明者は、下面に堆積したプロセスガスの成分がパーティクルとして真空チャンバ２内に飛散すると考えたため、（１）に記載の圧力制御バルブ１では、弁体１１の上面１１ａだけでなく下面１１ｂも面状ヒータ（ラバーヒータ２３，２４）で加熱することで、パーティクルの発生を防いでいる。

【0053】

（２）（１）に記載の圧力制御バルブ１において、上面１１ａから第１裏面１８ａまでの厚みと、下面１１ｂから第２裏面１９ａまでの厚みと、は４ｍｍ以上、８ｍｍ以下であること、を特徴とする。

【0054】

上面１１ａから第１裏面１８ａまでの厚みと、下面１１ｂから第２裏面１９ａまでの厚みとは、薄いほど弁体１１の熱容量が小さくなるため、第1面状ヒータ，第２面状ヒータ（第１ラバーヒータ２３，第２ラバーヒータ２４）による加熱がしやすくなる。一方で、弁体１１の強度が低くなる。したがって、熱容量と強度のバランスを取ることが重要となる。本願発明者は、実験により、（２）に記載の圧力制御バルブ１のように、上面１１ａから第１裏面１８ａまでの厚みと、下面１１ｂから第２裏面１９ａまでの厚みとを４ｍｍ以上、８ｍｍ以下とすることで、熱容量と強度のバランスを取ることができると確認した。

【0055】

（３）（１）または（２）に記載の圧力制御バルブ１において、弁体１１は、弁座１２に当接離間する環状シール部（Ｏリング２２）を備えること、中空部１７は、環状シール部（Ｏリング２２）の半径方向の内周側に位置すること、を特徴とする。

【0056】

中空部１７を備える弁体１１は、中実の弁体に比べると強度が低い。このため、例えば、弁体１１の中空部１７が環状シール部（Ｏリング２２）の裏側に設けられていると、環状シール部（Ｏリング２２）が弁座１２に当接した時に、弁体１１が撓み、環状シール部（Ｏリング２２）が弁座１２に押し付けられる力が吸収されてしまうおそれがある。（３）に記載の圧力制御バルブ１によれば、中空部１７は、環状シール部（Ｏリング２２）の半径方向の内周側に位置するため、弁体１１の環状シール部（Ｏリング２２）の裏側を中実として弁体１１が撓むことを防止することができる。これにより、環状シール部（Ｏリング２２）が弁座１２に押し付けられる力が吸収されることを防止できる。

【0057】

（第２の実施形態）
次に、本発明に係る圧力制御バルブの第２の実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は、第２の実施形態に係る圧力制御バルブ１の弁体１１の構成を示す図である。

【0058】

第２の実施形態に係る圧力制御バルブ１では、弁体１１の配線路１６ｂ・２０ａを、中空部１７に冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路として利用する。この場合、中空部１７に供給された冷却ガスを、中空部１７から排出可能なように、排出路１６ｃ・２０ｂを設ける必要がある。これにより、図６中の矢印に示す通り、冷却ガスの流れが生じる。その他の構成は、第１の実施形態に係る圧力制御バルブ１と同一である。なお、配線路１６ｂ・２０ａとは別に、中空部１７に連通する冷却ガスの供給路を設けても良い。

【0059】

以上説明したように、第２の実施形態に係る圧力制御バルブ１によれば、
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の圧力制御バルブ１において、中空部１７に、冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路（配線路１６ｂ・２０ａ）が連通していること、を特徴とする。

【0060】

プロセスガスの種類により、ウエハの表面処理のための温度条件が異なるところ、圧力制御バルブ１の弁体１１の温度を低下させる必要がある場合がある。従来、自然に弁体の温度が低下するのを待たなければならず、ウエハの表面処理工程の効率低下が懸念されていた。（４）に記載の圧力制御バルブ１によれば、中空部１７に、冷却ガスを供給可能な冷却ガス供給路（配線路１６ｂ・２０ａ）が連通しているため、中空部１７に冷却ガスを供給することで、弁体の温度を素早く低下させることが可能である。

【0061】

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。例えば、面状ヒータとしてラバーヒータではなく、その他の面状ヒータを用いても良い。

【符号の説明】

【0062】

１ 圧力制御バルブ
２ 真空チャンバ
３ 排気ポンプ
１１ 弁体
１１ａ 上面
１１ｂ 下面
１２ 弁座
１５ 排気口（開口部の一例）
１７ 中空部
１８ａ 第１裏面
１９ａ 第２裏面
２３ 第１ラバーヒータ（第１面状ヒータの一例）
２４ 第２ラバーヒータ（第２面状ヒータの一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】