| 【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】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。
【解決手段】開口部を開閉しかつ密封可能な弁体２と、弁体２を保持する弁ロッド４と、弁ロッド４と気密室との間をシールするシールベローズ６と、弁ロッド４の他端部４ｂを水平方向に移動自在に支持し、閉位置で弁ロッド４の直動を規制し、傾動を許容するガイドレール６１と、弁ロッド４を直動させ、閉位置で直動力を傾動力に変換して弁体２を傾動させるカム機構３１と、カム機構３１に直動力を供給するシリンダ装置５０と、閉位置に移動した弁ロッド４の重力による傾動を規制し、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作用させる弾性支持手段とを有する。 |
【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。
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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、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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| 【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
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| 【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 |
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