| 【発明の名称】 |
ゲートバルブ |
| 【発明者】 |
【氏名】田村 譲
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| 【要約】 |
【課題】弁体がＯリングに対し均等に押圧され、シーリング能力の向上したゲートバルブを提供する。
【解決手段】周囲にシール部材としてのＯリング８が設けられた気密室の開口部６を密閉可能な弁体２と、弁体２を開口部６を開閉する方向に直動する駆動手段としてのエアシリンダ１４と、弁体２が開口部６を閉じる所定の位置で、エアシリンダ１４からの直動力を弁体２をＯリング８に押し付ける押し付け力に変換し、かつ弁体２をＯリング８に対して均等に接触させる押し付け機構２０とを有するものとした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】周囲にシール部材が設けられた気密室の開口部を密閉可能な弁体と、前記弁体を前記開口部を開閉する方向に直動する駆動手段と、前記弁体が前記開口部を閉じる所定の位置で、前記駆動手段からの直動力を前記弁体を前記シール部材に押し付ける押し付け力に変換し、かつ前記弁体を前記シール部材に対して均等に接触させる押し付け機構とを有するゲートバルブ。
【請求項２】前記押し付け機構は、前記駆動手段からの直動力が伝達される保持板と、前記保持板に一端部が直動方向に回動自在に保持され、かつ他端部が直動方向に回動自在に前記弁体に保持された複数のリンクと、前記弁体が前記開口部を閉じる位置で前記弁体の直動を規制する規制手段とを有し、前記弁体が規制手段によって移動を規制された状態で当該弁体と前記保持板ととを相対移動させ、前記リンクの傾斜角度を変化させて直動力を押し付け力に変換する請求項１に記載のゲートバルブ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体製造工程等において使用さ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ものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程におけるドライエッチング工程やスパッタリング工程やエピタキシャルウェハ形成工程等の処理工程では真空処理装置が使用される。一般的に、半導体製造工程では真空処理装置は、複数の真空処理室が接続されたマルチチャンバ構成のものが使用される。このような構成の真空処理装置では、各真空処理室を大気中に開放しないで、ウェハやウェハカセットの取り入れ、取り出しを行なうことを目的とした真空室であるロードロックチャンバ、アンロードロックチャンバを備えたものが一般的である。
【０００３】上記のロードロックチャンバまたはアンロードロックチャンバの開口部の開閉を行なうゲートバルブでは、ゲートバルブの有する弁体を開口部の周囲に設けられたＯリングに押し付ける。Ｏリングに弁体が押し付けられた状態で、ロードロックチャンバまたはアンロードロックチャンバ内を真空引きすることにより、弁体がＯリングに密着し、開口部が密閉されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したような構造のゲートバルブにおいては、装置の簡便化の観点から、カム機構やリンク機構を用いることで、弁体の直動および押し付けの駆動力を一つのアクチュエータ（たとえば、エアシリンダ）によって供給する方式が採られることが多い。このような、単一のアクチュエータを有するゲートバルブでは、弁体の取り付け位置、取り付け角度、加工精度等の問題から、押し付けの際に弁体がＯリングに対し角度を持つことがあり、弁体によってＯリングが一様に押圧されず、弁体がＯリングの端面に対して傾斜し、Ｏリングの一部と弁体とが接触した状態となることがある。このため、ロードロックチャンバまたはアンロードロックチャンバ内を真空引きした際に、弁体がＯリングに均等に密着せず、開口部のシーリングが十分でないことがあるという問題があった。
【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、弁体がＯリングに対し均等に押圧され、シーリング能力の向上したゲートバルブを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のゲートバルブは、周囲にシール部材が設けられた気密室の開口部を密閉可能な弁体と、前記弁体を前記開口部を開閉する方向に直動する駆動手段と、前記弁体が前記開口部を閉じる所定の位置で、前記駆動手段からの直動力を前記弁体を前記シール部材に押し付ける押し付け力に変換し、かつ前記弁体を前記シール部材に対して均等に接触させる押し付け機構とを有する。
【０００７】本発明に係るゲートバルブでは、弁体をＯリングに対し常に均等に押し付けることができ、真空引きされた際に弁体がＯリングに確実に密着する。
【０００８】前記押し付け機構は、前記駆動手段からの直動力が伝達される保持板と、前記保持板に一端部が直動方向に回動自在に保持され、かつ他端部が直動方向に回動自在に前記弁体に保持された複数のリンクと、前記弁体が前記開口部を閉じる位置で前記弁体の直動を規制する規制手段とを有し、前記弁体が規制手段によって移動を規制された状態で当該弁体と前記保持板とを相対移動させ、前記リンクの傾斜角度を変化させて直動力を押し付け力に変換する。
【０００９】本発明に係るゲートバルブでは、保持板と弁体との間に回動自在に保持された複数のリンクの傾斜角度がそれぞれ独立に変化することになり、直動力を押し付け力に変換する際に弁体がＯリングに対し均等に押し付けられることになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のゲートバルブの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係るゲートバルブの一実施形態を示す説明図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すゲートバルブのＸ−Ｘ線方向の断面図である。図１において、ゲートバルブ１は、壁部４によって形成された真空処理室ＣＨに連通する通路Ｓの開口部６を開閉および密閉するために設けられており、弁体２と、保持板１２と、連結部材１３と、エアシリンダ１４と、ストッパ１０と、押し付け機構２０とを有している。
【００１１】上記の壁部４の開口部６側の端部には溝部４ａが形成され、この溝部４ａにシーリング部材としてのＯリング８が嵌め込まれており、壁部４の開口部６側の端面から突出した状態となっている。
【００１２】弁体２は、平板状の部材から形成され、開口部６を開閉可能でかつ開口部６の周囲に設けられたＯリング８に対して押し付けられることにより、Ｏリング８を介して開口部６を密閉可能となっている。
【００１３】保持板１２は、押し付け機構２０を介して弁体２を背後から保持している。連結部材１３は、保持板１２とエアシリンダ１４のピストンロッドとを連結する部材である。保持板１２とエアシリンダ１４と連結部材１３との連結は、例えばボルトによって行われる。ストッパ１０は、壁部４の開口部６側の端面から突出するように設けられており、弁体２の矢印Ａの方向の移動を所定の位置で規制する。
【００１４】押し付け機構２０は、弁体２と保持板１２との間に３箇所設けられ、エアシリンダ１４の直動力を弁体２をＯリング８に押し付ける押し付け力に変換し、かつ弁体２をＯリング８に対して均等に接触させる機能を果たす。なお、押し付け機構２０の構造については後述する。
【００１５】エアシリンダ１４は、連結部材１３を介して連結された保持板１２を直動させる。エアシリンダ１４は、エアの供給によってピストンロッドの往復運動が行なわれる一般的な構造のものを使用することができる。また、エアシリンダ１４には、図示しないが、リニアガイドが並設されており、エアシリンダ１４のピストンロッドに弁体２を通じてモーメントがかかった場合に、このモーメントを支持することができる構造となっている。なお、上述したように、エアシリンダ１４にリニアガイドを並設するのではなく、エアシリンダ１４自体を弁体２を通じて印加されるモーメントを支持可能な構造とすることも可能である。
【００１６】次に、上記した押し付け機構２０について説明する。図３に押し付け機構２０およびその周辺部の拡大図を示す。なお、図３は、弁体２によって開口部６を密閉した状態を示している。各押し付け機構２０は、リンク２４と、第１の保持部材２６と、第２の保持部材２５と、第１のコイルスプリング２１と、第２のコイルスプリング２２とを有している。なお、押し付け機構２０は、弁体２に対して３箇所に設けられている。
【００１７】リンク２４は、両端部が第１の保持部材２６と第２の保持部材２５とにそれぞれ連結ピン２６ａおよび２５ａを介して回動自在に連結されている。また、各リンク２４は互いに同形状（同じ長さ）となっている。図１に示す状態では、リンク２４は保持板１２および弁体２に対して傾斜した状態にある。
【００１８】第１の保持部材２６は、リンク２４の一端部を連結ピン２６ａを介して回動自在に保持している。また、第１の保持部材２６は、保持板１２に直動方向に沿って形成された案内溝１２ａに移動可能に保持されている。
【００１９】第１のコイルスプリング２１は、第１の保持部材２６と保持板１２とを連結している。したがって、第１の保持部材２６には、保持板１２に対して第１の保持部材２６が相対的に移動すると、それに応じた第１のコイルスプリング２１のバネ力が働く。
【００２０】第２のコイルスプリング２２は、４箇所に設けられており、保持板１２の四隅の固定部２２ａと弁体２の所定の位置に形成された４箇所の固定部２７とを連結している。これによって、保持板１２は弁体２を第２のコイルスプリング２２を介して保持した状態にあり、保持板１２と弁体２との距離および相対位置関係は、外力が作用しない場合は一定に保たれることになる。また、第１のコイルスプリング２１および第２のコイルスプリング２２のバネ定数は、第１のコイルスプリング２１のほうが大きくなるように、すなわち、第１のコイルスプリング２１のほうが硬いバネとなるように設定されている。なお、図１に示す保持板１２と弁体２との相対位置が通常の位置関係にある状態では、リンク２４は保持板１２および弁体２に対して傾斜した状態にある。
【００２１】第２の保持部材２５は、リンク２４の他端部を連結ピン２５ａを介して回動自在に保持している。また、第２の保持部材２５は、図１および図３に示すように、弁体２に形成された凹部２ａに嵌め込まれており、保持板１２の直動方向（矢印Ａ1 およびＡ2方向）の移動が規制されている。図４は、第２の保持部材２５およびその周辺の拡大図であって、保持板１２の直動方向に直交する方向の断面図である。図４に示すように、弁体２に形成された凹部２ａは、第２の保持部材２５との間に隙間を有するように形成されている。また、第２の保持部材２５の弁体２の凹部２ａと当接する先端面２５ｂは、所定の曲率を持つように曲面に形成されている。したがって、第２の保持部材２５に対して弁体２が矢印Ｂ1 およびＢ2 方向に回動（傾斜）する場合には、第２の保持部材２５の先端面２５ｂは、弁体２の凹部２ａ内を転動することになる。
【００２２】次に、上記構成のゲートバルブ１の動作の一例について説明する。まず、図１に示す状態、すなわち、弁体２が開口部６を開放した状態では、リンク２４は弁体２および保持板１２に対して所定の角度で傾斜している。この状態から、エアシリンダ１４を駆動して保持板１２を矢印Ａの方向に移動させると、弁体２は保持板１２と第２のコイルスプリング２２の作用によって一定の位置関係を保った状態で矢印Ａの方向に移動する。そして、図２に示すように、弁体２の上端部がストッパ１０に当接すると、弁体２の矢印Ａ方向の移動は規制されることになる。
【００２３】この状態で、弁体２の矢印Ａ方向の移動は規制されるが、エアシリンダ１４からの直動力は保持板１２に対しては働く。このため、保持板１２は弁体２に対して矢印Ａ方向の相対位置が変化しようとする。図１に示す状態では、リンク２４は保持板１２および弁体２に対して傾斜した状態にあることから、保持板１２が弁体２に対して矢印Ａの方向に移動しようとすると、リンク２４は第１のコイルスプリング２１を通じて保持板１２および弁体２に対して直立する方向（傾斜が緩くなる方向）に回動しようとする力を受ける。この状態では、第１の保持部材２６は保持板の溝部１２ａを矢印Ａとは反対方向に移動し、第１のコイルスプリング２１には伸びる方向に抗する収縮力が発生する。このリンク２４の回動によって、各リンク２４からは弁体２をＯリング８の方向へ押し付ける押し付け力が発生することになる。なお、弁体２に押し付け力を発生させるために、第２のコイルスプリング２２よりも、第１のコイルスプリング２１のほうが硬いバネとなるように設定されている。
【００２４】このとき、弁体２がＯリング８に対して傾斜していると、Ｏリング８の一部に弁体２が接触することになる。Ｏリング８を弁体２で押しつぶす際のＯリング８の弾性係数は、第１および第２のコイルスプリング２１、２２の弾性係数よりも著しく大きい。このため、弁体２がＯリング８に接触すると、接触部分の弁体２の移動はほぼ規制され、この弁体２とＯリング８との接触位置に近接するリンク２４の回動は停止し、当該リンク２４の傾斜角度は固定される。
【００２５】一方、Ｏリング８の一部と弁体２とが接触している場合に、非接触部分に近い位置に存在するリンク２４は、Ｏリング８と弁体２とが均等に接触するまで回動する。すなわち、非接触部分に近い位置に存在するリンク２４は、接触位置に近い位置に存在するリンク２４の傾斜角度とは異なって、さらに弁体２に対して直立しようとする。なお、接触位置に近接するリンク２４は第１のコイルスプリング２１によって移動可能に保持されているため、保持板１２のさらなる移動を許容する。したがって、Ｏリング８と弁体２とが接触していない領域についても均等に接触することになる。
【００２６】本実施形態に係るゲートバルブ１の構造では、エアシリンダ１４は、保持板１２の所定の部分を片持ち状態で保持しているため、弁体２のＯリング８に対する傾斜は、直動方向に関してピッチ方向の傾斜よりも、直動方向に関してロール方向（直動方向の軸回りの回転）の傾斜となることが多い。したがって、弁体２のＯリング８に対する傾斜がロール方向に発生した場合であっても、３つのリンク２４が弁体２に対して三角形状に配置されているため、弁体２のロール方向の傾斜を補正でき、弁体２とＯリング８とは均等に接触することになる。また、押し付け機構２０によってロール方向に弁体２が傾斜補正されていった場合に、図４に示したように、リンク２４の一端を保持する第２の保持部材の先端面２５ｂは曲面に形成されているため、各リンク２４は弁体２に対してロール方向に傾斜可能である。
【００２７】以上のように、本実施形態によれば、弁体２とＯリング８との間に傾斜が存在し、初期の押し付け段階において弁体２とＯリング８との接触が不均等であっても、押し付け機構２０によって弁体２の傾斜が補正されるため、弁体２とＯリング８との接触が均等化され、ゲートバルブ１のシーリング能力を向上させることができる。また、単一のエアシリンダ１４で弁体２を片持ち状態で駆動し、直動動作および押し付け動作を行なうことができるため、ゲートバルブ１の構造を非常に簡略化することができる。
【００２８】なお、本実施形態においては、３つのリンク２４を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、２つあるいは４つ以上を設けることも可能である。
【００２９】
【発明の効果】本発明に係るゲートバルブは、弁体をＯリングに対し常に均等に押し付けることができるため、真空装置が真空引きされた際のゲートバルブのシーリング能力、信頼性を向上させることができる。また、本発明に係るゲートバルブは、保持板と弁体との間に回動自在に保持された複数のリンクの傾斜角度がそれぞれ独立に変化することが可能であることから、直動力を押し付け力に変換する際に弁体をＯリングに対し均等に押し付けることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４３８５
【氏名又は名称】エヌオーケー株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月１２日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 隆久
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１４１６９５ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）５月２５日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３１０３６３ |
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