JP2000028014A - ゲート式真空遮断弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーティクルの発生を防止したゲート式真空
遮断弁を提供すること。 【解決手段】 本発明のゲート式真空遮断弁６は、弁本
体１０に形成された開口部１３の開閉を仕切り板４０に
よる遮断によって行うものであり、開口部１３前面の遮
断位置とその遮断位置から離間させた後退位置との間で
仕切り板４０を移動させる駆動手段５１，５２，５３
と、開口部１３の周りに環状に立設され、駆動手段によ
って遮断位置に配置された仕切り板４０に対して直交方
向に移動して弁シート３８を仕切り板４０に当接・離間
させるシール手段１４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開閉動作に伴って
シール部材の擦れによって発生するパーティクルをなく
したゲート式真空遮断弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、真空の雰囲気内で
製造が行われ、その清浄度の高さが要求されている。一
方、作業室内での隔離手段としてはゲート式真空遮断弁
が広く利用され、開閉動作に伴いゴム材などからなるシ
ール部材が擦れてパーティクルが発生しないよう考案さ
れたものが種々提案されている。その一例として特開平
２−２２９９６７号公報に掲載されてものを挙げること
ができる。図６は、当該公報に掲載されたゲート式真空
遮断弁の断面図である。このゲート式真空遮断弁１００
は、中空の弁箱１０１に形成された開口部１０２の遮断
を行うべく構成されたものである。開口部１０２を遮断
する弁体１０３は、この図には示されていないがベロー
ズを介して弁体操作棒１０４の下端に連結されている。
そして、その弁体操作棒１０４が、上下方向に出力する
上下シリンダ１０５のシリンダロッド１０６に連結され
ている。

【０００３】弁体操作棒１０４は、弁箱１０１の頂壁１
０７を貫通して設けられ、弁箱１０１内の気密性を保つ
ように、貫通部分において弁体操作棒１０４がベローズ
１０８によって覆設されている。また、弁体操作棒１０
４は、旋回枠１０９によって揺動自在に構成されてい
る。その旋回枠１０９は、上下シリンダ１０５を挟んで
設けられた一対の揺動シリンダ１１０のシリンダロッド
１１１に軸着された連結部材１１２に固定されている。
揺動シリンダ１１０自身も回転軸１１３を中心に揺動可
能となっている。

【０００４】このようなゲート式真空遮断弁１００は、
上下シリンダ１０５の駆動によって弁体操作棒１０４が
上下し、それに合わせて弁体１０３の位置が上下に移動
する。従って、開口部１０２の遮断時には図示する位置
にまで下降し、開口時には上昇して開口部１０２を大き
く開ける。また、弁体１０３が図示する位置に配置され
たところで、揺動シリンダ１１０の駆動によってシリン
ダロッド１１１が引き込まれる。そのため、シリンダロ
ッド１１１に連結された連結部材１１２が、図示しない
支点を中心に反時計方向に揺動し、それによって旋回枠
１０９及び弁体操作棒１０４が反時計方向に揺動する。
そのため、弁体１０３は、開口部１０２を塞ぐように押
圧され、その弁体１０３に設けられた弁シート１１５が
開口部１０２の周囲に形成された弁座面１１６に押し付
けられてシールが行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】よって、このゲート式
真空遮断弁１００は、弁体１０３を上下方向及び水平方
向の２段階で移動させることによって、弁シート１１５
が弁座面１１６を摺動しないよにしてパーティクルの発
生が抑えられている。しかしながら、このような従来の
ゲート式真空遮断弁は、弁シート１１５が弁座面１１６
を摺動しないものの、シールする際の弁体１０３にかか
る力のバランスが悪く、弁シート１１５が弁座面１１６
に擦れたり、ねじれを生じたりすることによってパーテ
ィクルを発生させるという課題を残していた。

【０００６】即ち、弁体１０３が開口部１０２を塞ぐ水
平方向の移動は、弁体操作棒１０４の揺動動作によって
行われるため、弁体１０３にかかる力には傾きが生じる
こととなる。そのため、弁シート１１５が弁座面１１６
対して斜めに当たってしまい、各部分において弁座面１
１６への接触に時間差が生じ、加わる荷重変化やねじれ
によって弁シート１１５が弁座面１１６を擦れることと
なる。また、弁体操作棒１０４は、上部に設けられた揺
動シリンダ１１０によって操作されるため、駆動手段で
ある揺動シリンダ１１０の位置が弁体１０３から遠くな
ってしまう。そのため、弁体１０３を弁座面に対して垂
直に移動させようとする動力の伝達に誤差が生じやす
く、弁シート１１５を弁座面１１６に対して垂直に当接
させることがより困難となっている。

【０００７】そこで本発明は、かかる問題点を解消すべ
く、パーティクルの発生を防止したゲート式真空遮断弁
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のゲート式真空遮
断弁は、弁本体に形成された開口部の開閉を仕切り板に
よる遮断によって行うものであって、前記開口部前面の
遮断位置とその遮断位置から後退させた後退位置との間
で前記仕切り板を移動させる駆動手段と、前記開口部の
周りに環状に立設され、前記駆動手段によって遮断位置
に配置された前記仕切り板に対して直交方向に駆動し、
保持した弁シートを前記仕切り板に当接・離間させるシ
ール手段とを有することを特徴とする。よって、駆動手
段によって後退位置から遮断位置に配置された仕切り板
に対して、開口部を囲むようにして設けられたシール手
段の駆動により弁シートが仕切り板に当接することで、
そのシール手段で囲まれた開口部が仕切り板を挟んで遮
断されることとなる。

【０００９】このような本発明のゲート式真空遮断弁で
は、開口部の開閉動作を駆動手段による仕切り板の移動
と、シール手段による仕切り板をシールするための移動
との２段階とし、それぞれ独立した動作機構としたため
遮断時の動作を簡素化して誤差のない正確な駆動を可能
とした。従って、弁シートが仕切り板に対して確実に垂
直に当接するので、遮断時の付勢力が弁シートに均一に
かかり、弁シートが仕切り板と擦れたりねじれたりする
ことによるパーティクルの発生を防止している。また、
遮断による動作を簡素化したことで、各構成部材の寸法
精度が従来のような高いレベルで要求されることなく、
製造及び組み付けの基準が緩やかになり、コストの低下
を図ることができる。また、駆動する構成における摺動
部分が直接弁本体内に現れていないため、パーティクル
が作業雰囲気内に散乱することがない。

【００１０】また、本発明のゲート式真空遮断弁は、前
記シール手段が、前記開口部の形成された弁本体に対し
て当該開口部を囲んで環状に立設された固定部と、前記
弁シートを保持し、前記固定部に対して仕切り板に直交
する方向に移動自在に設けられた可動部と、前記固定部
と前記可動部との係合部分を気密な状態に画設すべく、
前記前記固定部と前記可動部とを連結する連結部材と、
前記可動部を前記仕切り板から離間させる方向に付勢す
るように、前記連結部材で画設された加圧室内に装填さ
れたリターンバネと、前記加圧室へ連通するように前記
弁本体に形成された流路とを有するものであることを特
徴とする。

【００１１】よって、駆動手段によって後退位置から遮
断位置に配置された仕切り板に対して、弁本体の流路を
介して加圧室内に供給された作動流体によって加圧室の
圧力が高められると、可動部が押圧されリターンバネの
弾性力に抗して仕切り板側へ移動し、その可動部に保持
された弁シートがその仕切り板に対して直交方向から当
接する。従って、弁シートが仕切り板に対して確実に垂
直に当接するので、遮断時の付勢力が弁シートに均一に
かかり、仕切り板との擦れやねじれによるパーティクル
の発生を防止している。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明のゲート式真空遮断
弁にかかる一実施の形態について図面を参照して説明す
る。ゲート式真空遮断弁は、例えば図５に示すようなマ
ルチチャンバ装置１に使用される。これは、作業対象物
であるウェハＷが何段かに重ねて配置されたウェハカセ
ット室２に対して第１〜第３のチャンバ室３が搬送室４
を介して構成されている。搬送室４内には、ウェハカセ
ット室２及びチャンバ室３との間でウェハＷ出し入れす
るためのウェハ搬送ロボット５が設けられている。ま
た、搬送室４からウェハＷが送られるチャンバ室３に
は、それぞれの処理装置が設けられている。そして、搬
送室４とチャンバ室３との隔離を行うべく本実施の形態
のゲート式真空遮断弁６がそれぞれ設けられている。

【００１３】ゲート式真空遮断弁６は、主にチャンバ室
３の入口に設けられた弁部と、その弁部と一体に形成さ
れ、弁の開閉動作の一部を操作するための駆動部とから
構成されている。ここで、図１及び図２は、ゲート式真
空遮断弁６を示した断面図であり、搬送室４側から見た
ものである。特に、これらの図は、請求項１に記載の第
１駆動による移動位置を示したものであり、図１は後退
位置を、図２は遮断位置を示したものである。そして、
このゲート式真空遮断弁６の弁部が、搬送室４とチャン
バ室３との間に配置され、両者を仕切る壁をなす弁本体
１０内に弁機構を構成したものである。ここで図３は、
ゲート式真空遮断弁の弁部を示す図１のＡ−Ａ断面を表
した図である。

【００１４】弁本体１０は、図１に示すように内部に空
間が形成された箱形をなすものであり、搬送室４側には
大きな開口部１１が形成され、チャンバ室３側の開口壁
１２には小さい開口部１３が開設されている。この開口
部１３は、ウェハＷの出し入れが可能な広さをもつよう
に横広に形成されている。そして、開口部１３が設けら
れた開口壁１２には、図３に示すように開口壁１２に対
して直交方向に動作するシール手段１４が突設されてい
る。

【００１５】シール手段１４は、開口壁１２に固定プレ
ート２１が直接固定され、可動プレート２２が、その固
定プレート２１に対して直交方向（開口壁１２に直交す
る方向）に摺動できるように重ねられている。固定プレ
ート２１及び可動プレート２２は、ともに中央に開口部
１３の形状に合わせた長円形状の貫通孔２３，２４が穿
設されている。そこで、特に限定しない場合には、チャ
ンバ室３と操作室４とをつなげる連通孔２３，２４を含
んだ一連の孔を開口部１３とする。

【００１６】固定プレート２１には、開口部１３の周り
に内側と外側との２重に立設されたガイド壁２５，２６
によって環状の溝が形成され、外側のガイド壁２６の頂
部は、内側のガイド壁２５よりも高い位置にあって、内
側に向けてＬ字形に折られている。一方、可動プレート
２２にも固定プレート２１のガイド壁２６がはまり込む
環状の溝が形成され、その内側には突設されたガイド壁
２７が形成されている。このような固定プレート２１と
可動プレート２２とは、ガイド壁２５，２６，２７，２
８が図示するようにはめ合わされている。即ち、このシ
ール手段１４では、可動プレート２２のガイド壁２７，
２８が固定プレート２１のガイド壁２５，２６を摺動す
るように構成されている。

【００１７】また、可動プレート２２のガイド壁２７の
先端外側にはＬ字形のブラケット３１が外向きに固定さ
れ、そのブラケット３１と固定プレート２１のガイド壁
２６頂部との間にスプリング３２が装填されている。従
って、可動プレート２２は、このスプリング３２の弾性
力によって固定プレート２１側へ常時付勢されるように
構成されているそして、固定プレート２１と可動プレー
ト２２とは、ガイド壁２５，２６，２７，２８からなる
摺動部分を挟むように、その内周及び外周を金属ベロー
ズ３３，３４にて連結されている。従って、画設された
金属ベローズ３３，３４内部には環状の加圧室３０が構
成され、チャンバ室３及び操作室４につながる弁本体１
０内に気密な状態で画設されている。

【００１８】弁本体１０には、図１及び図２に示すよう
にポート３５が突設され、そのポート３５から破線で示
すように弁本体１０内に流路３６が形成されている。流
路３６は、図３に示すように（便宜的な断面を示してい
る）開口壁１２内を通り、更に固定プレート２１を貫い
て、金属ベローズ３３，３４で画設された加圧室３０に
連通している。更に、可動プレート２２には、操作室４
側の面に開口部１３の周りを囲むように溝が形成され、
そこにシールのための弁シート３８が装填されている。
そして、この弁シート３８と当接・離間する仕切り板４
０が上下方向に移動できるように垂設されている。

【００１９】仕切り板４０は、図３に示すような断面の
板材であって、上端の水平部分が図１及び図２に示すよ
うに２本の操作ロッド４１，４２に固定されている。操
作ロッド４１，４２は、弁本体１０に一体に設けられた
駆動部本体５０内のシリンダに連結されて、上下に移動
するよう構成されている。即ち、駆動部本体５０には上
下に摺動自在なピストン５１が装填されたシリンダ室５
２が形成され、ピストン５１に固定されたシリンダロッ
ド５３がシリンダ室５２から上方に貫かれている。ピス
トン５１によって上下に仕切られたシリンダ室５２に
は、駆動部本値亜５０に突設されたポート６５，６６か
ら流路６７，６８が連通されている。そして、シリンダ
ロッド５３の先端には、連結板５４が水平に固定され、
その連結板５４の両端に操作ロッド４１，４２が対称的
な位置に固定されている。

【００２０】操作ロッド４１，４２は、前述したように
下端がシール手段１４を構成する固定板２１に固定され
て垂設されている。垂設された操作ロッド４１，４２
は、駆動部本体５０の床板部分を貫通し、更にシリンダ
室５２が形成された駆動部本体５０のシリンダ層５５を
貫通している。シリンダ層５５には、貫通する操作ロッ
ド４１，４２が摺動する摺動孔５９，６０が穿設され、
その摺動孔５９，６０にはスラスト軸受け６１，６２が
装填されている。

【００２１】駆動部本体５０の床板部分の貫通孔５６，
５７は、操作ロッド４１，４２の軸径に対して大きな径
で穿設されており、操作ロッド４１，４２を内設したベ
ローズ６３，６４が貫通している。そのベローズ６３，
６４は、下端が仕切り板４０に連結され、上端がシリン
ダ層５５の底面に連結されている。従って、チャンバ室
３などの真空部はシリンダ層５５によって大気側と遮断
され、特に操作ロッド４１，４２が摺動して真空漏れの
生じる部分にはベローズ６３，６４が設けられて、気密
性が保たれている。

【００２２】このような構成からなるゲート式真空遮断
弁では、以下のような動作によって開口部の開閉が行わ
れる。ゲート式真空遮断弁６は、第１駆動と第２駆動と
の２段階の動作によって開閉を行い、第１駆動によって
仕切り板４０を上下移動させ、第２駆動によって下降し
て遮断位置にある仕切り板４０に対してシール手段１４
を当接・離間させる平行移動を行わせる。先ず、図１に
示す状態、即ち仕切り板４０が上昇した後退位置にある
状態で、ウェハＷが、ウェハ搬送ロボット５によってウ
ェハカセット室２から取り出され、弁本体１０の開口部
１２及び開口部１３を通ってチャンバ室３内に搬入され
る。

【００２３】そして、ウェハＷの搬入が終了すると、図
１の状態でポート６６からシリンダ室５２へ圧縮エアが
供給されてピストン５１が押し下げられる。そのため、
シリンダロッド５３が下がり、連結板５４を介して操作
ロッド４１，４２がスラスト軸受け６１，６２を摺動
し、その先端に固定された仕切り板４０が図２に示す遮
断位置にまで下げられる。ベローズ６３，６４は、操作
ロッド４７、４８の移動によって下降する仕切り板４０
に引っ張られるように伸ばされる。このように、仕切り
板４０が図２に示す遮断位置に配置される第１駆動に続
き、この仕切り板４０によって開口部１３を気密に閉塞
すべく、シール手段１４の動作による第２駆動が行われ
る。ここで、図４及び図５は、図２のＢ−Ｂ断面を示し
た図であり、図４は開弁状態を、図５は閉弁状態を示し
ている。

【００２４】シール手段１４は、通常スプリング３２に
よって可動プレート２２が固定プレート側２１側に付勢
され、仕切り板４０が遮断位置にまで下降した時点で
は、図４に示すように弁シート３８が離間した状態にあ
る。そこで、ポート３５から動作流体として圧縮エアが
供給されると、その圧縮エアは、流路３６及び貫通孔３
７を通って、金属ベローズ３３，３４で画設された固定
プレート２１及び可動プレート２２間の加圧室３０へと
供給される。従って、その加圧室３０内の圧力が高めら
れ、スプリング３２のバネ力に抗して可動プレート２２
がガイド壁２５，２６，２７，２８によって摺動支持さ
れて移動する。その移動方向は、仕切り板４０の面に対
して直交する方向である。そのため、図４の位置にあっ
た可動プレート２２が、図５に示す飛び出した位置にま
で移動し、弁シート３８が仕切り板４０に対して垂直に
当接し、仕切り板４０にて遮断された開口部１３が弁シ
ート３２にて気密にシールされる。

【００２５】続いて弁を開ける場合には、逆に動作して
先ずシール手段１４による第２駆動が行われる。即ち、
金属ベローズ３３，３４で画設された加圧室３０内の圧
縮エアが排気される。そのため、可動プレート２２にか
かる圧力が下げられ、縮められたスプリング３２の弾拡
力によって可動プレート２２が固定プレート２１へと戻
される。従って、付勢された可動プレート２２が、ガイ
ド壁２５，２６，２７，２８によって摺動支持されて移
動する。その移動方向は、仕切り板４０の面に対して直
交する方向である。そして、仕切り板４０から弁シート
３８が離間したのに続き、ポート６５から圧縮エアが供
給されてピストン５１が押し上げられる。そのため、操
作ロッド４１，４２が上昇し、同時に仕切り板４０も図
２の遮断位置から図１に示す後退位置にまで上昇するこ
ととなる。これによって、弁本体１０の開口部１２，１
３が開通し、次のウェハＷのチャンバ室３への搬入に備
えられる。

【００２６】以上のような構成によるゲート式真空遮断
弁６は、前記従来例のものと同様に２段階の操作によっ
て弁の開閉を行うものである。しかし、本実施の形態の
ゲート式真空遮断弁６は、弁シート３８を仕切り板４０
に当接・離間させる第２駆動を、閉弁位置である弁本体
１０の開口部１３部分に設けたシール手段１４によって
行うようにしたので、弁シート３８を仕切り板４０に対
して確実に垂直方向から当接・離間するようにできた。
そのため、弁シート３８が仕切り板４０との当接及び離
間時に擦れたり、或いはその弁シート２７にねじれを生
じさせたりすることがなくなり、弁シート３８からパー
ティクルを発生させることがなくなった。特に、仕切り
板４０を上下移動させるシリンダや操作ロッド４１，４
２などからなる第１駆動のための駆動系と、仕切り板４
０に対して弁シート３８を平行移動させるシール手段１
４からなる第２駆動のための駆動系とを別構成としたた
め、寸法精度が出し易くなった。

【００２７】なお、本発明のゲート式真空遮断弁は、前
記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば、前記
実施の形態では、第１駆動手段としてシリンダを用いた
が、ソレノイドやモータ等であってもよい。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、弁本体に形成された開口部の
開閉を仕切り板による遮断によって行うものであって、
前記開口部前面の遮断位置とその遮断位置から後退させ
た後退位置との間で前記仕切り板を移動させる駆動手段
と、前記開口部の周りに環状に立設され、前記駆動手段
によって遮断位置に配置された前記仕切り板に対して直
交方向に駆動し、保持した弁シートを前記仕切り板に当
接・離間させるシール手段とを有する構成としたので、
パーティクルの発生を防止したゲート式真空遮断弁を提
供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるゲート式真空遮断弁の一実施の
形態を示した後退位置における断面図である。

【図２】本発明にかかるゲート式真空遮断弁の第１実施
の形態を示した遮断位置における断面図である。

【図３】図１で示したゲート式真空遮断弁６のＡ−Ａ断
面を示した図である。

【図４】遮断位置における開弁時の断面を示した図２の
Ｂ−Ｂ断面図である。

【図５】遮断位置における閉弁時の断面を示した図２の
Ｂ−Ｂ断面図である。

【図６】ゲート式真空遮断弁を備えたマルチチャンバ装
置を示した図である。

【図７】従来のゲート式真空遮断弁の断面図である。

【符号の説明】

６ ゲート式真空遮断弁 １０ 弁本体 １２，１３ 開口部 １４ シール手段 ２１ 固定プレート ２２ 可動プレート ３０ 加圧室 ３２ スプリング ３３，３４ 金属ベローズ ３６ 流路 ３８ 弁シート ４０ 仕切り板 ４１，４２ 操作ロッド ６３，６４ ベローズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁本体に形成された開口部の開閉を仕切
   り板による遮断によって行うゲート式真空遮断弁におい
   て、 前記開口部前面の遮断位置とその遮断位置から後退させ
   た後退位置との間で前記仕切り板を移動させる駆動手段
   と、 前記開口部の周りに環状に立設され、前記駆動手段によ
   って遮断位置に配置された前記仕切り板に対して直交方
   向に駆動し、保持した弁シートを前記仕切り板に当接・
   離間させるシール手段とを有することを特徴とするゲー
   ト式真空遮断弁。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のゲート式真空遮断弁に
   おいて、 前記シール手段は、 前記開口部の形成された弁本体に対して当該開口部を囲
   んで環状に立設された固定部と、 前記弁シートを保持し、前記固定部に対して仕切り板に
   直交する方向に移動自在に設けられた可動部と、 前記固定部と前記可動部との係合部分を気密な状態に画
   設すべく、前記前記固定部と前記可動部とを連結する連
   結部材と、 前記可動部を前記仕切り板から離間させる方向に付勢す
   るように、前記連結部材で画設された加圧室内に装填さ
   れたリターンバネと、 前記加圧室へ連通するように前記弁本体に形成された流
   路とを有するものであることを特徴とするゲート式真空
   遮断弁。