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発明の名称 ゲートバルブ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−165333(P2001−165333A)
公開日 平成13年6月22日(2001.6.22)
出願番号 特願平11−350527
出願日 平成11年12月9日(1999.12.9)
代理人 【識別番号】100094053
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 隆久
【テーマコード(参考)】
3H053
3H063
3H066
【Fターム(参考)】
3H053 AA22 AA25 AA31 AA33 BC03 BD01 BD03 BD10 DA09 
3H063 AA04 BB32 BB37 BB41 DA15 DB17 DB22 DC01 EE08 EE15 FF09 GG02 GG15
3H066 AA03 BA12 BA17 BA33
発明者 田村 譲
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】気密室内に設けられ、当該気密室の略水平方向に沿って形成された開口部を開閉可能でかつ前記開口部に対して実質的に鉛直方向に移動することにより当該開口部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、前記気密室内から気密室外に突出するように設けられ、水平方向へ直動可能に、かつ、前記気密室外側の他端部に位置する所定の傾動軸を中心に傾動可能に保持された弁ロッドと、前記弁ロッドが移動可能に前記弁ロッドと前記気密室との間をシールするシーリング手段と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部を水平方向に移動自在に支持し、前記弁体が前記開口部を閉じる閉位置で前記弁ロッドの直動を規制し、かつ、前記閉位置にある前記弁ロッドの前記傾動軸を中心とする傾動を許容する案内手段と、 前記弁ロッドの気密室外側の他端部と連結され、供給される直動力によって前記弁ロッドを水平方向に直動させ、かつ、供給される直動力を傾動力に変換して前記閉位置で直動が規制された弁ロッドを前記弁体が前記開口部を密封する向きに前記傾動軸を中心に傾動させるカム機構と、前記カム機構に直動力を供給する駆動手段と、前記閉位置に移動した弁ロッドの前記気密室外側の端部に当接可能に設けられ、前記閉位置に移動した弁ロッドの重力による前記弁体が開口部を密封する向きの傾動を規制し、かつ、前記カム機構による前記弁ロッドの傾動に応じて当該傾動に抗する弾性力を前記弁ロッドに作用させる弾性支持手段とを有するゲートバルブ。
【請求項2】前記弾性支持手段は、前記閉位置に移動した弁ロッドの気密室外側の端部に当接可能に前記案内手段に設けられている請求項1に記載のゲートバルブ。
【請求項3】前記弁ロッドは、前記気密室外側の端部の両側部に回転自在に設けられ、前記弁体側から直動方向に沿って順に配列された第1および第2ローラを備え、前記案内手段は、前記第1および第2ローラを上下方向から挟み、当該第1および第2ローラを支持する直動方向に沿った上下の案内面と、前記弁ロッドが閉位置に移動したときに前記第1のローラと当接して前記弁ロッドの直動を規制する規制面と、を備えたガイドレールを有する請求項1または2に記載のゲートバルブ。
【請求項4】前記ガイドレールの上側の案内面は、前記弁ロッドが閉位置に移動した状態において、前記第1のローラを前記傾動軸とした前記弁ロッドの前記弁体が開口部を密封する向きの傾動を許容する非形成領域を有する請求項3に記載のゲートバルブ。
【請求項5】前記弾性支持手段は、前記ガイドレールの上側の案内面の非形成領域に、前記第2のローラと当接可能に配置された当接部材と、前記当接部材を前記ガイドレールに連結するばねと、を有する請求項4に記載のゲートバルブ。
【請求項6】前記ばねは、板ばねである請求項5に記載のゲートバルブ。
【請求項7】前記カム機構は、前記弁ロッドの前記気密室外側の端部に連結された第1のカム部材と、前記駆動手段に連結された第2のカム部材と、備え、前記第1および第2のカム部材のうち、一方が前記駆動手段から供給される直動力を傾動力に変換するカム面を備え、他方が前記カム面に係合する係合部を備える請求項1〜6のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項8】前記カム面は、傾斜面からなり、前記係合部は、前記傾斜面上を転動可能に保持された転動体を備える請求項7に記載のゲートバルブ。
【請求項9】前記弁体の開口部を開く方向への移動時に、前記第1のカム部材と第2のカム部材との分離を規制し、かつ、前記弁体の開口部を閉じる方向への移動時に、前記弁ロッドの傾動動作を規制するように第1のカム部材と第2のカム部材を連結するカム連結部材をさらに備える請求項7または8に記載のゲートバルブ。
【請求項10】前記駆動手段は、ロッドレスシリンダである請求項1〜9のいずれかに記載のゲートバルブ。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体装置の製造工程等に用いられる真空処理室の開口部を開閉可能でかつ密封可能なゲートバルブに関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造等に用いられる真空処理装置では、処理シャンバ内の真空度を高めるために、ロータリーポンプ等の処理シャンバ内の気体を粗引きする粗引き用真空ポンプと、ターボ分子ポンプ等の高真空用ポンプとを併用し、粗引き用真空ポンプで処理シャンバ内を低真空状態にした後、高真空用ポンプで高真空状態にすることが行われている。たとえば、ターボ分子ポンプでは、その構造上、処理シャンバ内の空気をある程度粗引きした状態から駆動させないと、処理シャンバ内が大気圧に近い状態で駆動させたのではタービンブレードが損傷してしまうことがある。一方、処理シャンバ内の真空状態を一気に破って速やかに大気圧にするベントは、処理チャンバの使い勝手の観点からは必要である。上記のターボ分子ポンプのタービンブレードの損傷の回避およびベントを両立させるために、たとえば、処理チャンバとターボ分子ポンプとの間にゲートバルブを配設し、ベント時には、ターボ分子ポンプに通じるゲートをゲートバルブによって閉じておく方法が知られている。
【0003】図12は、上記のような処理チャンバとターボ分子ポンプとの間にゲートバルブの構造の一例を示す図である。なお、図12はゲートバルブの弁体を弁体によって密封される開口部側から見た断面図である。図12に示すゲートバルブ101は、弁箱102内にガイドローラ103aおよび104bによって矢印A1およびA2方向に移動自在に案内されたシール材104aを備えた弁体104が、アーム機構105によって保持されている。なお、弁箱102はターボ分子ポンプと処理チャンバとの間に設けられている。アーム機構105は弁箱102とは伸縮自在なシールベローズ110でシールされたエアシリンダ107のピストンロッド107aと連結されており、ピストンロッド107aの伸縮動作によってアーム機構105は駆動され、これによって弁体104が矢印A1およびA2の方向に移動し、弁箱102の開口部を開閉する。
【0004】弁体104の裏面側には、図13に示すように、カム機構114が設けられており、このカム機構114は、アーム機構105のアーム105aに連結されている。図13(a)に示すように、弁体104がアーム機構105によって矢印A1の向きに移動すると、弁体104はカム機構114によって弁箱102の開口部120に押しつけられ、開口部120が密封される。図13(b)に示すように、弁体104がアーム機構105によって矢印A2の向きに移動すると、弁体104はカム機構114によって開口部120に対する押しつけ状態は解除され、開口部120を開く向きに移動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成のゲートバルブ101では、ターボ分子ポンプによる排気によって真空状態となる弁箱102内に弁体104を駆動するアーム機構105およびカム機構114が配設されている。カム機構114やアーム機構105は、これらの構成部品間で摺動部分が存在しており、このため、弁箱102内で構成部品間の摺動によってパーティクルが発生する可能性があり、弁箱102内でパーティクルが発生すると、このパーティクルが処理チャンバ内および処理チャンバ内に存在する半導体ウェーハを汚染する可能性がある。また、カム機構114は弁体104に直接連結されているため、カム機構114から発生する振動が弁体104を通じて処理チャンバに伝わりやすく、処理チャンバが振動すると処理チャンバの内壁に付着したパーティクルが脱落することがあり、この脱落したパーティクルが半導体ウェーハを汚染する可能性もあった。さらに、上記構成のゲートバルブ101では、弁箱102内にマジックハンド的なアーム機構105を設けて、アーム機構105の動作範囲を狭小化して弁箱102を小型化しているが、弁箱102のさらなる小型化への要求も強い。
【0006】本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、たとえば、半導体装置の製造に用いられる真空処理装置の処理チャンバ内でパーティクルを発生させず、処理チャンバへの振動を抑制でき、省スペース化を図ることができるゲートバルブを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のゲートバルブは、気密室内に設けられ、当該気密室の略水平方向に沿って形成された開口部を開閉可能でかつ前記開口部に対して実質的に鉛直方向に移動することにより当該開口部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、前記気密室内から気密室外に突出するように設けられ、水平方向へ直動可能に、かつ、前記気密室外側の他端部に位置する所定の傾動軸を中心に傾動可能に保持された弁ロッドと、前記弁ロッドが移動可能に前記弁ロッドと前記気密室との間をシールするシーリング手段と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部を水平方向に移動自在に支持し、前記弁体が前記開口部を閉じる閉位置で前記弁ロッドの直動を規制し、かつ、前記閉位置にある前記弁ロッドの前記傾動軸を中心とする傾動を許容する案内手段と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部と連結され、供給される直動力によって前記弁ロッドを水平方向に直動させ、かつ、供給される直動力を傾動力に変換して前記閉位置で直動が規制された弁ロッドを前記弁体が前記開口部を密封する向きに前記傾動軸を中心に傾動させるカム機構と、前記カム機構に直動力を供給する駆動手段と、前記閉位置に移動した弁ロッドの前記気密室外側の端部に当接可能に設けられ、前記閉位置に移動した弁ロッドの重力による前記弁体が開口部を密封する向きの傾動を規制し、かつ、前記カム機構による前記弁ロッドの傾動に応じて当該傾動に抗する弾性力を前記弁ロッドに作用させる弾性支持手段とを有する。
【0008】好適には、前記弾性支持手段は、前記閉位置に移動した弁ロッドの気密室外側の端部に当接可能に前記案内手段に設けられている。
【0009】好適には、前記弁ロッドは、前記気密室外側の端部の両側部に回転自在に設けられ、前記弁体側から直動方向に沿って順に配列された第1および第2ローラを備え、前記案内手段は、前記第1および第2ローラを上下方向から挟み、当該第1および第2ローラを支持する直動方向に沿った上下の案内面と、前記弁ロッドが閉位置に移動したときに前記第1のローラと当接して前記弁ロッドの直動を規制する規制面と、を備えたガイドレールを有する。
【0010】前記ガイドレールの上側の案内面は、前記弁ロッドが閉位置に移動した状態において、前記第1のローラを前記傾動軸とした前記弁ロッドの前記弁体が開口部を密封する向きの傾動を許容する非形成領域を有する構成とすることにより、開位置に移動した弁ロッドの傾動を可能にすることができる。
【0011】前記弾性支持手段は、前記ガイドレールの上側の案内面の非形成領域に、前記第2のローラと当接可能に配置された当接部材と、前記当接部材を前記ガイドレールに連結するばねと、を有する。
【0012】好適には、前記ばねは、板ばねである。
【0013】前記カム機構は、前記弁ロッドの前記気密室外側の端部に連結された第1のカム部材と、前記駆動手段に連結された第2のカム部材と、備え、前記第1および第2のカム部材のうち、一方が前記駆動手段から供給される直動力を傾動力に変換するカム面を備え、他方が前記カム面に係合する係合部を備える。
【0014】好適には、前記カム面は、傾斜面からなり、前記係合部は、前記傾斜面上を転動可能に保持された転動体を備える。
【0015】前記弁体の開口部を開く方向への移動時に、前記第1のカム部材と第2のカム部材との分離を規制し、かつ、前記弁体の開口部を閉じる方向への移動時に、前記弁ロッドの傾動動作を規制するように第1のカム部材と第2のカム部材を連結するカム連結部材をさらに備える。
【0016】好適には、前記駆動手段は、ロッドレスシリンダである。
【0017】本発明のゲートバルブでは、弁ロッドによって水平に保持された弁体は、開口部を開いた開位置から、駆動手段の供給する直動力によって開口部を閉じる閉位置に向かって直動する。閉位置に到達した弁ロッドは、その気密室外側の端部の移動が案内手段によって規制されて停止する。この状態では、弁ロッドは、弁ロッドおよび弁体に作用する重力によって、弁体が開口部を密封する向きに傾動しようとするが、弾性支持手段によってこの傾動が規制される。駆動手段からカム機構を通じて弁ロッドにさらなる直動力が供給されると、カム機構はこの直動力を弁ロッドの所定の傾動軸を中心とする傾動に必要な傾動力に変換する。これにより、弁ロッドは所定の傾動軸を中心として、弁体が開口部を密封する向きに傾動し、開口部は弁体によって密封される。
【0018】この状態では、弁ロッドの傾動動作を規制している弾性支持手段は、弾性的に弁ロッドの傾動動作を許容し、弁ロッドの傾動に抗する向きの弾性力を弁ロッドに作用させている。駆動手段が弁体が開口部を開く向きの直動力を供給すると、弁ロッドに作用する傾動力は減少していくとともに、弾性支持手段の弾性力によって、弁体は開口部から確実に離れ、傾動状態にあって弁ロッドは水平状態になり、開位置に向かって移動する。
【0019】上記構成のゲートバルブでは、気密室内側には、基本的に弁体および弁ロッドの一部が設けられ、その他の構成要素は気密室外に設けられている。したがって、気密室の開口部の弁体による開閉および密封動作は、弁体を保持する弁ロッドの気密室内における直動および傾動動作によって行われ、気密室内ではゲートバルブの構成要素間の摺動がなく、気密室内で摺動によるパーティクルの発生がない。また、本発明のゲートバルブでは、弁ロッドに直動および傾動動作を行わせる案内手段、カム機構および駆動手段はすべて気密室外に配置されているため、案内手段、カム機構および駆動手段から発生する振動が気密室内に伝達されにくい構造となっている。さらに、本発明のゲートバルブでは、弁体および弁ロッドは気密室内で直動および微小な角度の傾動動作を行うのみであり、弁体および弁ロッドの可動範囲は可能な限り狭小化された範囲であるため、気密室内での弁体および弁ロッドの可動範囲の占めるスペースを可能な限り狭小化できる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明のゲートバルブの適用対象の一例を示す図である。図1において、たとえば、半導体装置の製造等に用いられる処理チャンバ150の鉛直方向Gの下方には、弁箱152を介してターボ分子ポンプ160が設けられている。弁箱152の内部と処理チャンバ150の内部とは、弁箱152に形成された開口部152bと処理チャンバ150に形成された開口部150aとによって連通しており、弁箱152の内部とターボ分子ポンプ160とは弁箱152に形成された開口部152aによって連通している。ターボ分子ポンプ160は、弁箱152を介して【0021】本発明のゲートバルブ1は、上記の弁箱152のターボ分子ポンプ160に通じる開口部152aを開閉し、かつ、密封するのに用いられる。すなわち、ゲートバルブ1は、弁箱152内に設けられた弁体2を矢印B1およびB2の方向に直動させて開口部152aを開閉し、鉛直方向Gの下方に位置する開口部152aに対して弁体2を矢印Cの向きに移動させて開口部152aを密封する。
【0022】図2は、本発明の一実施形態に係るゲートバルブの構造を示す正面図であり、図3は、図2に示すゲートバルブの断面図である。なお、図2では、上記した弁箱152は省略している。図2および図3に示すゲートバルブ1は、弁体2と、弁ロッド4と、シールベローズ6と、カム機構部31と、ガイドレール61と、シリンダ装置50と、弾性支持部71とを備えている。ここで、弁体2は本発明の弁体、弁ロッド4は本発明の弁ロッド、シールベローズ6は本発明のシーリング手段、ガイドレール61は本発明の案内手段、カム機構部31は本発明のカム機構、シリンダ装置50は本発明の駆動手段、弾性支持部71は、本発明の弾性支持手段のそれぞれ一具体例に対応している。
【0023】弁体2は、気密室である弁箱152内に設けられ、平板状の円形部材から形成されている。弁体2は、弁箱152内に水平に形成された開口部152aを開閉可能でかつ開口部152aに対して実質的に鉛直方向Gに移動することにより開口部152aを密封可能となっている。弁体2の開口部152aに対向する円形状の面には、周方向に沿ってシール部材3が設けられており、弁体2を開口部152aに押しつけたときに、シール部材3が押しつぶされることによって、開口部152aを密封する。なお、弁体2として平板状の部材を示しているが、開口部が曲面形状を有する場合にこれに併せた形状とすることも可能である。また、弁体2の形成材料としては、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材料が望ましい。
【0024】弁ロッド4は、先端部4aに、たとえば、ボルト等の締結手段によって弁体2が固定されており、弁箱152内から弁箱152にゲートバルブ1を取り付けるための取付板81に開口された孔を通じて弁箱152の外部に突出するように設けられている。弁ロッド6の形成材料としては、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材料が望ましい。
【0025】弁ロッド4の弁箱152の外部に突出した突出側端部4bは、角柱状に形成されており、この突出側端部4bの弁ロッド4の長手方向に沿った両側部には固定部材24が図示しないボルト等の締結手段によって固定されている。さらに、弁ロッド4の突出側端部4bは、固定部材24の両側部に回転自在に設けられ、先端部4aから突出側端部4bに向かって順に配列された第1および第2ローラとしての前側ローラ21および後側ローラ22を備えている。これらの前側ローラ21および後側ローラ22は、それぞれ、弁ロッド4の突出側端部4bおよび固定部材24を貫通する回転軸21aおよび回転軸22aに回転自在に連結されている。
【0026】シールベローズ6は、一端が弁ロット4の軸部に固着され、他端が上記の取付板81に固着されている。このシールベローズ6は、弁ロッド4の水平方向への直動および傾動に伴って伸縮するとともに、弁ロッド4と上記の弁箱152との間をシールする。シールベローズ6は、例えば、金属材料から形成され、シールベローズ6の一端部は、取付板81に形成された貫通孔の外周に気密状態を保って、例えば溶接等の接合手段によって固定され、シールベローズ6の他端部は、弁ロッド4の軸部に、例えば溶接等の接合手段によって固定されている。これにより、弁ロッド4が直動および傾動しても、上記の弁箱152内をシーリングすることができ、外部からパーティクル等の汚染物質が侵入するのを防止することができる。
【0027】ガイドレール61は、弁ロッド4の突出側端部4bの両側に、水平方向に沿って設けられており、これらガイドレール61は取付板81に対して固定されている。ガイドレール61には、上記の前側ローラ21および後側ローラ22に対向する面には、水平方向に沿って鉛直方向Gの上下に上側案内部62および下側案内部63が形成されており、上側案内部62および下側案内部63によって形成される上側案内面62aおよび下側案内面63aは、前側ローラ21および後側ローラ22を上下方向から挟み込んでいる。上側案内部62によって形成される上側案内面62aは、後側ローラ22を支持し、下側案内部63の下側案内面63aは、前側ローラ21を支持する。これによって、弁ロッド4の突出側端部4bは、ガイドレール61によって水平方向に移動自在に支持されている。
【0028】図4は、ガイドレール61の取付板81側の端部付近における第1および第2のローラとの関係を示す拡大図である。ガイドレール61の取付板81側の端部には、下側案内部63と連続して規制部64が形成されている。この規制部64によって形成される前側ローラ21の外周面の曲率に合致した曲率をもつ凹状の曲面からなる規制面64aは、弁ロッド4が弁体2が開口部152aを閉じる閉位置に移動したときに、前側ローラ21と当接して弁ロッド4の直動を規制する役割を果たす。
【0029】さらに、ガイドレール61の上側案内部62は、規制部64との間に、非形領域65を有しており、後側ローラ22を支持する面が形成されていない。この非形領域65の存在によって、弁体2が開口部152aを閉じる閉位置に弁ロッド4が移動したときに、後側ローラ22は支持されなくなり、弁ロッド4および弁体2に作用する重力によって、弁ロッド4は規制面64aで移動が規制された前側ローラ21を中心とする傾動が可能となる。
【0030】弾性支持部71は、図4に示すように、ガイドレール61の上側案内部62の非形領域65に隣接して設けられており、弁体2が開口部152aを閉じる閉位置に弁ロッド4が移動したときに、後側ローラ22に当接可能な位置に設けられている。具体的には、弾性支持部71は、ガイドレール61の上側案内部62の非形成領域65に、後側ローラ22と当接可能に設けられた当接部材72と、当接部材72を上側案内部62に連結する板バネ73とを備えており、板バネ73は当接部材72および上側案内部62に連結部材74によってそれぞれ連結されている。当接部材72の当接面72aは、板バネ73が弾性変形していない状態では、上側案内部62の上側案内面62aと同一平面上に位置している。この弾性支持部71は、閉位置に移動した弁ロッド4の重力による弁体2が開口部152aを密封する向きの傾動を規制するとともに、後述するカム機構31による弁ロッド4の傾動に応じて当該傾動に抗する弾性力を弁ロッド4に作用させる。すなわち、弾性支持部71の板ばね73は、閉位置に移動した弁ロッド4および弁体2に作用する重力を保持できる程度の剛性を有している。
【0031】図5はカム機構部31周辺の構造を示す拡大図であり、図6はカム機構部31周辺の構造を示す側面図である。図5および図6に示すように、カム機構部31は、弁ロッド4の弁箱152から突出した突出側端部4bに連結された第1のカム部材としての前側カム部材36と、シリンダ装置50に連結された第2のカム部材としての後側カム部材32とを備える。さらに、カム機構部31は、前側カム部材36と後側カム部材32とを連結するカム連結部材45を備える。
【0032】前側カム部材36は、弁ロッド4の突出側端部4bに固定された固定部材24の下面に、たとえば、ボルト等の締結手段によって固定されている。この前側カム部材36は、弁ロッド4の直動方向H1,H2に沿った両側面には、当該側面から突出する連結用ピン37を備えている。さらに、図6に示すように、前側カム部材36は、後側カム部材32に対向する側の面に突出部36bを備え、この突出部36bの下側の面は所定の角度で傾斜した傾斜面からなるカム面36aとなっている。この、カム面36aは弁ロッド4の直動方向H1,H2に直交する向きに形成されている。
【0033】ここで、図7は連結板91の構造を示す図である。連結板91には、図7(a)に示すように、中央部に後側カム部材32と連結用の複数の貫通孔91aと、これら複数の貫通孔91aの両側に、上記のカム連結部材45との連結用の貫通孔91bとが形成されている。さらに、連結板91の左右には、連結板91とシリンダ装置50の可動部51の連結部51aとの連結用の貫通孔91cが形成されている。
【0034】後側カム部材32は、その下面側に連結板91に形成された貫通孔91aに対応して複数のねじ部32bが形成されており、後側カム部材32の下面は連結板91に貫通孔91aを通じてボルトによって固定されている。後側カム部材32の弁ロッド4の直動方向に沿った両側の面には、カム連結部材45に形成された嵌合凹部と嵌合する矩形状の嵌合凸部32aが形成されている。後側カム部材32の前側カム部材36のカム面36aに対向する位置には、弁ロッド4の直動方向に直交する向きに沿って、すなわち、カム面36aに平行に回転ピン33が回転自在に保持されている。この回転ピン33は円柱面からなる外周面をもつ部材から構成されており、前側カム部材36のカム面36aに当接してカム面36a上を転動可能になっている。
【0035】カム連結部材45は、後側カム部材32の両側に隣接して弁ロッド4の直動方向に沿って配置され、これらの下面が連結板91にボルトによって固定されている。カム連結部材45の前側カム部材36の連結用ピン37に対向する位置には、連結用ピン37が挿入される連結用孔46が形成されている。図8は、連結用孔46の形状の一例を示す図であって、(a)および(b)は連結用孔46に挿入された連結用ピン37の位置がそれぞれ異なる状態を示している。図8に示すように、連結用孔46は中心位置の異なる2つの同一直径の円形孔を合成した長孔状に形成されている。これら円形孔の直径は、前側カム部材36の連結用ピン37の直径と略等しくなっており、連結用ピン37が挿入可能になっている。連結用孔46を構成する2つの円形孔の中心O1およびO2は、弁体2が開口部152aを閉じるときの弁ロッド4の移動方向H1および弁体2が開口部152aを閉じるときの弁ロッド4の移動方向H2に関して、所定の距離で離れており、かつ、中心O2は鉛直方向Gの上方に所定の距離で離れている。
【0036】連結用孔46を上記のように、直動方向H1およびH2に対して傾斜した長孔状に形成することにより、連結用ピン37と連結用孔46との間に相対移動させる力がある程度大きくならないと、連結用ピン37が連結用孔46に対して図8(a)および図8(b)に示すような位置に移動しないようになっている。
【0037】シリンダ装置50は、弁ロッド4の両側に沿って設けられており、取付板81に対して固定されている。このシリンダ装置50は、図2に示すように、シリンダ部52の一端部から高圧のエアがシリンダ部52の内部に供給され、この高圧エアの圧力によって、シリンダ部52の長手方向に沿って移動自在に設けられた可動部51を駆動する。シリンダ装置50は、装置の全長と可動部51のストローク長が略等しい、ロッドレスシリンダである。なお、ロッドレスシリンダは、一般に市販されているものであり、その構造は周知であり、説明を省略する。
【0038】シリンダ装置50の可動部51の連結部51aは、連結板91と連結されており、シリンダ装置50を駆動すると、可動部51は弁ロッド4の直動方向H1およびH2の向きに移動する。可動部51が直動方向H1およびH2に移動することによって、後側カム部材32が直動方向H1およびH2に移動する。
【0039】次に、上記構成のゲートバルブの動作の一例について説明する。図9は、弁体2が弁箱152の開口部152aを開いた状態にあるときのゲートバルブ1の正面図である。なお、弁箱152の記載は省略している。また、図10は図9に示す状態のゲートバルブ1の断面図である。すなわち、図2に示したゲートバルブ1の状態は弁体2が弁箱152の開口部152aを閉じた状態にあり、図9に示す状態のゲートバルブ1にするには、シリンダ装置50の可動部51を開方向H2に駆動し、可動部51がシリンダ部52の端部に位置させる。
【0040】図9および図10に示す状態にあるゲートバルブ1では、カム機構部31の前側カム部材36の連結用ピン37は、カム連結部材45の連結用孔46に対して図8(a)に示す状態にある。この状態から、弁体2が弁箱152の開口部152aを閉じる直動方向H1にシリンダ装置50の可動部51を駆動する。可動部51が直動方向H1に移動すると、可動部51に連結板91を介して連結された後側カム部材32が直動方向H1に向かって移動する。
【0041】後側カム部材32が直動方向H1に向かって移動すると、前側カム部材36のカム面36aには、後側カム部材32の回転ピン33からの直動力を受ける。さらに、前側カム部材36の連結用ピン37は、連結板91に固定されたカム連結部材45の連結用孔46から直動力を受ける。これによって前側カム部材36に連結された弁ロッド4は、直動方向H1に向かって移動する。
【0042】このとき、前側カム部材36のカム面36aには、弁ロッド4を傾動させる向きの力が作用する。しかしながら、弁ロッド4の突出側端部4bの両側に設けられた前側ローラ21はガイドレール61の下側案内面63aに支持され、後側ローラ22はガイドレール61の上側案内面62aに支持されながら転動しており、さらに、前側カム部材36の連結用ピン37が連結部材45の連結用孔46から受ける直動力は、前側カム部材36の連結用ピン37が連結部材45の連結用孔46に対して相対移動する向きの力であるが、上述したように、前側カム部材36の連結用ピン37は図8(a)に示す位置から図8(b)に示す位置に移動しにくくなっている。このため、前側カム部材36の連結用ピン37は、図8(a)に示す状態のままで直動方向H1に向かって移動し、弁ロッド4は前側ローラ21を中心として傾動することがない。
【0043】弁ロッド4の直動方向H1への移動が進むと、図11に示すように、弁ロッド4の突出側端部4bの両側に設けられた前側ローラ21は、ガイドレール61の規制部64の規制面64aに衝突し、弁ロッド4の直動方向H1への移動が規制され、弁ロッド4が停止する。この状態において、弁体2は、図3に示したように、弁箱152の開口部12aを閉じる位置に移動している。
【0044】さらに、図11に示すように、弁ロッド4の突出側端部4bの両側に設けられた後側ローラ22は、ガイドレール61の上側案内部62の非形成領域65に設けられた弾性支持部71の当接部材72の当接面72aに当接する位置に移動している。弁ロッド4は、弁体2および弁ロッド4に作用する重力によって、図11に示す矢印Cの向きに前側ローラ21を中心に傾動しようとするが、当接部材72にに連結された板ばね73の剛性によって後側ローラ22が支持されているため、弁ロッド4は矢印Cの向きに傾動しない。弁体2に設けられたシール部材3は弁箱152の開口部152aの周囲の弁座に接触していない。
【0045】この状態において、シリンダ装置50からの直動方向H1に向かう直動力がさらに後側カム部材32に印加されると、後側カム部材32に設けられた回転ピン33から前側カム部材36のカム面36aに作用する直動力が、傾斜したカム面36aによって、弁ロッド4を前側ローラ64を傾動軸として傾動させる傾動力に変換する。すなわち、後側カム部材32は前側カム部材36に向かって移動し、後側カム部材32に設けられた回転ローラ33が前側カム部材36のカム面36aを転動する。
【0046】これにより、弁ロッド4は前側ローラ21を傾動軸として矢印Cの向き、すなわち、弁体2に設けられたシール部材3を弁箱152の開口部152aの周囲の弁座に押しつける向きに傾動を開始する。同時に、前側カム部材36とカム連結部材45との間には、鉛直方向Gに相対移動する大きな力が作用し、前側カム部材36の連結用ピン37は、カム連結部材45の連結用孔46に対して移動し、図8(b)に示した位置に向かって移動する。
【0047】さらに、弁ロッド4の突出側端部4bの両側に設けられた後側ローラ22は、前側ローラ21を傾動軸とした弁ロッド4の矢印Cの向きの傾動によって、当接部材72を上方に押し上げる。これによって、板バネ73は弾性変形し、後側ローラ22には板バネ73からの弾性変形量に応じた弾性力が作用する。この板バネ73からの弾性変形量に応じた弾性力は、弁ロッド4の矢印Cの向きの傾動に抗する向きの力である。
【0048】板バネ73からの弾性変形量に応じた弾性力に抗して、弁ロッド4が傾動すると、弁体2に設けられたシール部材3を弁箱152の開口部152aの周囲の弁座に押しつけられる。傾動軸としての前側ローラ21から弁体2までの距離は十分に長いことから、弁体2は水平方向に沿って形成された開口部152aの弁座に対して略鉛直方向に押し付けられ、開口部152aが密封が確実に行われる。
【0049】以上のような動作によって、弁体2が弁箱152の開口部152aを閉じ、密封する。ゲートバルブ1の弁体2が開口部152aを開く動作は、まず、シリンダ装置50を駆動し、弁体2が開口部152aを開く直動方向H2に駆動する。弁ロッド4に直動方向H1に向かう直動力が作用しなくなると、弁ロッド4には板バネ73から傾動に抗する向きの弾性力が作用しているため、この弾性力によって、弁ロッド4は水平状態に復帰し、弁箱152の開口部152aの密封状態が解除される。同時に、前側カム部材36の連結用ピン37は、カム連結部材45の連結用孔46に対して移動し、図8(a)に示した位置に向かって移動する。
【0050】シリンダ装置50の可動部51が直動方向H2に移動することによって、連結板91に連結された後側カム部材32が直動方向H2に移動する。連結板91に連結されたカム連結部材45も直動方向H2に移動する。前側カム部材36の連結用ピン37は、カム連結部材45の連結用孔46に挿入されているため、カム連結部材45の直動方向H2の移動によって、前側カム部材36も直動方向H2に移動する。すなわち、カム連結部材45によって後側カム部材32と前側カム部材36とが分離することが規制される。これによって、弁ロッド4は直動方向H2に移動し、この弁ロッド4の直動方向H2の移動によって、弁箱152の開口部152aが開く。
【0051】以上のように、本実施形態に係るゲートバルブ1によれば、弁ロッド4の突出側端部4bには前側ローラ21および後側ローラ22が設けられ、これらがガイドレール61の上側案内面62aおよび下側案内面63aによって移動自在に支持されているため、弁ロッド4が直動方向H1またはH2に滑らかに移動でき、振動が発生しにくい。さらに、前側ローラ21がガイドレール61の規制部64の規制面64aに衝突した際には、前側ローラ21と規制面64aとの衝突あるいは後側カム部材32の回転ローラ33の前側ローラ36のカム面36a上の転動等によって振動が発生するが、これらの振動発生部分がすべて弁箱152の外側に配置されているため、弁箱152や処理チャンバ150に振動が伝わりにくい。この結果、処理チャンバ150の内壁に付着したパーティクル等が脱落して処理チャンバ150内にある半導体ウェーハ等を汚染することが抑制される。
【0052】また、本実施形態に係るゲートバルブ1によれば、弁箱152内には、弁体2と弁ロッド4の軸部のみが存在するため、弁箱152内に摺動部分がなく、摺動によるパーティクルの発生がない。さらに、本実施形態に係るゲートバルブ1によれば、弁体2による弁箱152の開口部152aの開閉および密封動作は、弁ロッド4の直動動作および弁ロッド4の微小な角度の傾動によって行うため、弁体2および弁ロッド4の可動範囲は最小化され、この結果、弁箱152を非常に薄型化できる。また、本実施形態に係るゲートバルブ1では、シリンダ装置50にロッドレスシリンダを用いることで、小型化が可能となる。
【0053】なお、本発明は上述した実施形態に限定されない。たとえば、上述した実施形態では、前側カム部材36にカム面36aを形成し、後側カム部材32にカム面36aに係合する係合部としての回転ピン33を設ける構成としたが、たとえば、前側カム部材36に回転ピンを設け、カム面を後側カム部材32に形成してもよい。
【0054】
【発明の効果】本発明のゲートバルブによれば、気密室内にゲートバルブを構成する部品間の摺動部分が存在せず、摺動によるパーティクルの発生による気密室内のコンタミネーションを抑制することができる。また、本発明のゲートバルブによれば、振動の発生源となる案内手段、カム機構、駆動手段を気密室外に配置したことで、気密室に伝達される振動を抑制することができ、振動に起因する気密室内のコンタミネーションの発生を抑制することができる。また、本発明のゲートバルブによれば、弁体および弁ロッドの気密室内での可動範囲を最小化でき、省スペース化を図ることができる。




 

 


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