JP2005308097A - 開閉バルブ及び真空チャンバの開口部の開閉方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 密閉性を長期にわたって確保すると共に、パーティクルをほとんど発生させない開閉バルブを得る。
【解決手段】 真空チャンバＡの開口部の間に配され、中心軸回りに回転可能なシャフト２１と、回転駆動源５１とを備え、シャフト２１に前記開口部を開閉せしめる開閉手段３０を設けた弁本体２０としての開閉バルブ１に関し、開閉手段３０に、シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材３２と、このシート部材３２をシャフト２１の半径方向の内側又は外側に向けて付勢する付勢部材３６と、前記シート部材３２に接続されて前記シート部材３２と共に連動し、而も、このシート部材３２と前記シャフト２１との間にて密閉空間４０を形成する密閉部材３４とを備える。そして、シャフト２１に、密閉空間４０と連通されたエア通路４１を形成する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、真空装置の真空チャンバの開口部を開閉する開閉バルブ及びこのバルブを用いた開閉方法の発明に関する。

半導体製造装置等の真空装置の真空チャンバを開閉するための開閉バルブは、従来から種々開発されてきた。本件特許出願人も真空装置に使用する開閉バルブについての研究開発を行っており、その成果として、特許文献１に示す発明を既に開示している。

この特許文献１に示す開閉バルブは、左右の真空チャンバ間に水平方向に開閉バルブを配設し、この開閉バルブを左右の連通開口を有する弁座体と、この弁座体の軸方向に移動可能且つ回転可能な弁体と、弁体を軸方向に移動するとともに回動せしめるための駆動部とで構成している。そして、弁体の外周面には、開口とケーシングの内部とを確実にシールするために、連絡口の周囲を囲むＯリングが取付られている。

特開平１１−１５９４６６号公報

この開閉バルブは、真空チャンバ内の高い真空性を確保することが出きる点で優れたバルブである。しかしながら、このバルブは、内部の弁体を回転させる毎に、ケーシングの内面にＯリングが擦れてしまい、Ｏリングが摩耗するという不都合がある。Ｏリングが摩耗するといわゆるパーティクルが発生する。

そこで、本発明は、密閉性を長期にわたって確保すると共に、パーティクルがほとんど発生することのない開閉バルブを提供する。

本発明は、上述の課題を解決するために、 真空チャンバの開口部の間に配され、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに前記開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブであって、
前記開閉手段は、前記シャフトからこのシャフトの半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側又は外側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とを備え、
前記シャフトには、前記密閉空間と連通されたエア通路が形成されている弁本体としての開閉バルブを採用した。

また、本発明では上記弁本体としての開閉バルブについて、真空チャンバの前記開口部と連絡される連絡口を対向する壁面に有するケーシングを備え、前記弁本体が前記ケーシングの内部にて前記ケーシングの長手方向に延びる軸に前記シャフトを一致させて収納され、前記開閉手段は、前記シート部材が前記連絡口を開閉することで前記開口部を開閉するように開閉バルブを構成することを特徴としている。

さらには、前記開閉手段を、前記シャフトの中心軸を対称とする位置にそれぞれ設け、各開閉手段の前記シート部材が同一の直線上を往復動するように構成した。

なお、前記シャフトに、このシャフトを直径方向に貫通する連絡通路が、前記開閉手段をこの連絡通路の両側に位置させるように形成するとよい。

また、上記課題を解決するために本発明は、真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とで前記開閉手段を構成し、前記密閉空間に圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記シート部材を張り出させて、前記開口部を閉鎖する真空チャンバの開口部の開閉方法を採用した。

なお、上記の方法において、前記シート部材が張り出した状態に圧縮空気の供給を停止すると共に、その内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向内側に引き寄せて、前記シート部材を前記開口部から引き離して開口させる一方で、前記シート部材が前記シャフトに引き寄せられた状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に再び圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して前記シート部材を張り出させる方法を採用するとよい。

さらに、本発明では上記課題を解決するために、真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向外側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材と前記シャフトとの間にて前記シート部材に接続せしめて密閉空間を形成し、前記シート部材の前記半径方向の運動に伴って伸縮可能な密閉部材とで前記開閉手段を構成し、前記密閉空間のエアを吸引して前記密閉空間を減圧することで、前記付勢部材の付勢力に抗して前記シート部材を前記シャフトの中心側に引き寄せて、前記開口部を閉鎖している前記シート部材を前記開口部から引き離して前記開口部を開口する真空チャンバの開口部の開閉方法を採用した。

この場合にも、前記シート部材が前記シャフトに引き寄せられた状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に圧縮空気を供給することで前記密閉空間を加圧して前記シート部材を張り出させて前記開口部を前記シート部材で閉鎖する一方で、前記シート部材が張り出した状態にて圧縮空気の供給を停止すると共に、再びその内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向内側に引き寄せる真空チャンバの開口部の開閉方法を採用するとなお良い。

さらには、上記の課題を解決すべく本発明では、真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とで前記開閉手段を構成し、前記密閉空間に圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記開口部を閉鎖している前記シート部材を前記シャフト側に引き寄せて、前記開口部を開口する真空チャンバの開口部の開閉方法をも採用した。

なお、この場合においても、前記シート部材が張り出した状態で圧縮空気の供給を停止すると共に、その内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向外側に張り出させて、前記シート部材を前記開口部に押し当てて閉鎖する一方で、前記シート部材が張り出した状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に再び圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して前記シート部材を引き寄せるようにすると良い。

そして、上述した真空チャンバの開口部の開閉方法に関し、前記弁本体を、真空チャンバの前記開口部と連絡される連絡口を対向する壁面に有するケーシングの内部に、前記弁本体が前記ケーシングの内部にて前記ケーシングの長手方向に延びる軸に前記シャフトを一致させて収納し、前記シート部材が前記連絡口を開閉することで前記開口部を開閉するようにしても良い。

本発明によれば、シート部材とケーシングの内面とが擦れることがない。このため、シート部材の端面にＯリング等のシール材を取り付けても、このシール材が摩耗しない。これにより、パーティクルを発生させないことに加え、密閉性を長期にわたって確保することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１において、開閉バルブ１は、架台Ｂ上に設置された左右の真空チャンバＡの中間に配置され、この開閉バルブ１の駆動部５０が真空チャンバＡの横方向に張り出して設置されている。なお、この真空チャンバＡは対向する開口部を備えている。このように、駆動部５０が横方向に張り出して設けられることで、駆動部５０のメインテナンスを容易に行える。

図２〜図４に示すように、開閉バルブ１は、直方体状のケーシング２と、その内部に収容されたスプール本体２０と、ケーシング２の軸方向の一端側に取り付けられてスプール本体２０を駆動させる駆動部５０とから構成されている。

ケーシング２は、その先端２ａ、基端２ｂ及び側面の一面が開放された本体部３と、先端を密閉するキャップ１１と、側面の一面を密閉する壁面ピース８とから構成されている。壁面ピース８は、本体部３に六角穴付きボルト１０で締め付けることで取り付けられる。なお壁面ピース８と本体部３との合わせ面には、シール材９が介在されていて、合わせ面からのリークが防止されている。一方、キャップ１１は、端面部１１ａと挿入部１１ｂとが一体に形成された部材であり、挿入部１１ｂが、本体部３並びに壁面ピース８とで形成される孔に挿入されることで先端２ａを密閉している。挿入部１１ｂの外周面にはＯリング１２が取り付けられ、本体部３並びに壁面ピース８と、当該キャップ１１の挿入部１１ｂとの合わせ面をシールしている。

このケーシング２を構成する本体部３には、対向する側面部にケーシング２の軸方向に延びる長穴がそれぞれ形成されている。この長穴は、真空チャンバＡに設けられた開口部に連絡させるための連絡口４である。そして、連絡口４の周囲には、ケーシング２の外面にＯリング７が取り付けられており、ケーシング２と真空チャンバＡとの合わせ面をシールする。また、本体部３には、これら連絡口４を有する側面部の上部及び下部のそれぞれに、軸方向に適宜配置された複数の座５が設けられている。各座には取付ボルト６が挿入され、この開閉バルブ１はこの取付ボルト６により真空チャンバＡに取り付けられる。

これら本体部３、壁面ピース８及びキャップ１１から構成されるケーシング２の内部には、その軸方向に延びる円筒状の空間１５が形成されている。スプール本体２０は当該空間１５の内部に収容されている。

このスプール本体２０は、空間１５の軸方向に延びるシャフト２１と、シャフト２１の中心軸を対称とする位置に設けられて、連絡口４を開閉する開閉機構３０とを備えている。

シャフト２１は、その先端がベアリング１３を介してキャップ１１に支持されている一方で、基端が駆動部５０と連結されている。

シャフト２１の外周面には、中心軸を対称とする両側に開閉機構３０の装着部分が軸方向に沿って形成されている。そして、この装着部分には、その幅方向の中心部分に間隔を空けて配置され、シャフト２１と一体に形成された取付座２５と、これら取付座２５の間に配される支持部２６とがそれぞれ設けられる。

取付座２５には、軸方向に関して所定の間隔毎に形成された複数のねじ孔２５ａが形成されている。一方、支持部２６は、取付座２５同士の間に形成される溝にはめ込まれる嵌合部２６ａと、この嵌合部２６ａの上端にて外側方に向けて張り出すフランジ２６ｂとが一体に形成された部材である。この支持部２６には、上端面から一定の深さに加工された凹部２６ｃが、長手方向の所定の間隔毎に形成されている。この凹部２６ｃには後に説明する開閉機構３０の支持柱３５が挿入される。一方、フランジ２６ｂの上端面には、Ｏリング２７がはめ込まれている。

また、シャフト２１にはその直径方向を貫通する連絡通路２２が、形成されている。このため、開閉機構３０の取付部分は、この連絡通路２２を軸として対称となるようにその両側に位置される。この連絡通路２２は、ケーシング２の本体部３に形成された連絡口４の長さに対応するように軸方向に沿って形成されている。

開閉機構３０は、シャフト２１の取付座２５にボルト締めされる取付部３１と、ケーシング２に形成された連絡口４を閉鎖せしめるシート部材３２と、シート部材３２と取付部３１とを接続しているベローズ３４とを備えている。さらに、この開閉機構３０は、シャフト２１の支持部２６に支持されて、シート部材３２をシャフト２１に対して位置ズレすることを防止する支持柱３５と、この支持柱３５の外周に配置されて、シート部材３２をシャフト２１の中心側に向けて引き寄せるか、又は半径方向外側に向けて押圧するためのスプリング３６を備えている。

当該開閉機構３０の先端に設けられているシート部材３２は、その外周面が円弧状に形成された細長い板状の部材である。このシート部材３２は、その外縁がケーシング２の連絡口４の周縁より外側に張り出すように、その長さ及び幅が形成されている。このシート部材３２は、アルミ合金又はステンレス合金で形成される。なお、外周面には、アルミナが溶射される。そして、その外周面には、シート部材３２の外周縁のやや内側の位置に、Ｏリング３３がはめ込まれている。このＯリング３３は、このシート部材３２が連絡口４を閉鎖した際に、連絡口４とケーシング２内部の空間１５とを遮断して合わせ面からのリークを阻止する。

取付部３１は、中心側に支持部２６のフランジ２６ｂをこの取付部３１と上述の取付座２５との間にはめ込ませることができるように、溝部分３１ａが下面に形成されている。この取付部３１には、溝部分３１ａより外側の板圧の厚い部分に複数のねじ孔３１ｂが形成されている。これらねじ孔３１ｂは、取付座２５に形成されたねじ孔２５ａに対応する位置に形成されている。この取付部３１は、内側に形成された溝部分３１ａに支持部２６のフランジ２６ｂを位置させると共に、取付座２５に形成されたねじ孔２５ａ及び当該取付部３１に形成されたねじ孔３１ｂを相互に一致させてこれらを重ね合わせてシャフト２１にボルト３７で締め付けられる。なお、支持部２６を構成するフランジ２６ｂの上面にはめ込まれたＯリング２７は、取付部３１との合わせ面をシールする。

そして、シート部材３２の下面と、取付部３１の上面とは、ベローズ３４により接続されている（図５参照）。このベローズ３４は、密閉性を確保するための部材であり、このベローズ３４、シート部材３２、取付部３１及び支持部２６とで囲まれた部分に密閉空間４０を形成させている。このベローズ３４は、シート部材３２と取付部３１との間の中間部分が外側方に向けて張り出す蛇腹部分が設けられ、支持柱３５の軸方向に関して伸縮自在に形成された部材である。このベローズ３４は、シート部材の動きに伴って伸縮する。なお、当該ベローズ３４は、溶接ベローズ、成型ベローズのようにシート部材３２並びに取付座２５と一体に形成したものを用いても良く、又はシート部材３２と別体であって、シート部材３２に対して着脱自在に構成されたものを用いても良い。また、ベローズ３４の材質としては、アルミ合金、ステンレス合金、又はチタン合金を使用すると良い。但し、密閉空間４０を形成するために、このベローズ３４に代えて、フッ素系のライニング、又はフッ素ゴムを使用しても良い。

また、シート部材３２の裏面には、その長手方向に関して所定の間隔毎に支持柱３５が当該シート部材３２と直交するようにして取り付けられている。この支持部２６の取り付けられる位置は、シャフト２１の軸方向に関して、上述の凹部２６ｃの位置と一致される。この支持柱３５の後端部は、シャフト２１の支持部２６に対して自在に往復動するように支持部２６の凹部２６ｃに挿入される。

この支持柱３５の外周に配置されたスプリング３６は、その一端がシート部材３２の裏面に固定されている一方で、他端がシャフト２１の支持部２６に固定されている。このスプリング３６は、その自然長よりやや引き延ばされた状態、又は自然長より圧縮された状態で、これらシート部材３２と支持部２６とを接続している。自然長より引き延ばされた状態では、シート部材３２をシャフト２１の中心に向けて引き寄せるように作用する一方で、自然長より圧縮された状態では、シート部材３２を半径方向外側に向けて押圧する。

このように構成された開閉機構３０は、シート部材３２がシャフト２１の中心軸を対称として同一の直線上を軌跡として、シャフト２１から半径方向外側に向けて張り出すようにして往復運動する。

そして、シャフト２１の基端部には、駆動部５０側と、当該密閉空間４０が形成される位置に対応しているシャフト２１の外周面とがエア通路４１により連絡されている。このエア通路４１には、外部に設けられた図示しないコンプレッサ及びバキューム装置が駆動部５０側から接続される。

図６は、駆動部５０の詳細を示している。駆動部５０は、スプール本体２０をその中心軸について回転駆動させるロータアクチュエータ５１と、このロータアクチュエータ５１とケーシング２の間に介在されて、駆動力をスプール本体２０のシャフト２１に伝達させるためのギヤボックス５２とから構成されている。ロータアクチュエータ５１の回転軸５１ａは、ギヤボックス５２の内部に挿入され、ベアリング５３を介してギヤ５４に接続されている。また、ギヤボックス５２の内部では、このギヤ５４と並列に配されたギヤ５５が相互に噛み合わされている。シャフト２１の基端部はこのギヤ５５に接続される。このギヤ５５には、磁性流体シールスルーホールタイプのジョイント５６が接続されている。このジョイント５６には、上述のエア通路４１が形成され、上述のコンプレッサ及びバキューム装置が接続される。このジョイント５６は、内部に形成されたエア通路５７の内部を流れるエアを外部にリークさせることなく、ギヤ５５を回転させる。

以上のように構成された開閉バルブ１は、次のように作用する。

図７は、開閉バルブ１が開状態となされて、ケーシング２の連絡口４同士が内部で連通している状態を示している。この図７に示すように、開状態では、ケーシング２に形成された連絡口４と、シャフト２１に形成された連絡通路２２とが一直線をなすように配置される。一方、開閉機構３０は、連絡通路２２の上下に位置される。

先ず、開閉機構３０のスプリング３６が自然長より延ばされた状態で取り付けられ、シート部材３２がシャフト２１の中心に向けて引き寄せられるように付勢された場合について説明する。

この場合、この図７に示す開状態では、密閉空間４０の内部のエアはバキューム装置により吸引されていると共に、シート部材３２はスプリング３６の付勢力によりシャフト２１の中心側に引き寄せられている。

図８は、閉状態のワンステップ手前の状態を示している。スプール本体２０は、図７の状態からロータリアクチュエータによって９０度回転される。これにより、シート部材３２がケーシング２の連絡口４とそれぞれ対向される一方で、連絡通路２２は、上下方向に向けられる。この状態から、閉状態にするには、バキューム装置を停止すると共にコンプレッサからの圧縮空気を密閉空間４０に送り込む。圧縮空気が密閉空間４０の内部に送り込まれると、密閉空間４０の内部が加圧される。すると、図９に示す、シート部材３２がシャフト２１の中心側に引き寄せられた状態から、スプリング３６の付勢力に抗してシート部材３２が、半径方向外側に向けて張り出される。これにより、図１０に示すように、シート部材３２がケーシング２の連絡口４を閉鎖する。この際、スプール部材の上面に設けられたＯリング３３が、確実に連絡口４とケーシング２内部の空間とを遮断する。

閉状態から再び開状態にするには、バキューム装置を作動させ、供給された圧縮空気を密閉空間４０から抜き出すことで、再びスプリング３６の付勢力によりシート部材３２はシャフト２１の中心側に引き寄せられる。これにより、再度、図８及び図９に示す状態となる。その後、スプール本体２０を逆方向に回転させれば、ケーシング２の連絡口４とシャフト２１の連絡通路２２とが一直線上をなす図７の状態となる。

なお、この場合には、バキューム装置を使用することなくコンプレッサのみを用いても良い。即ち、シート部材３２を張り出す際には、コンプレッサを作動させて、密閉空間４０の内部に圧縮空気を供給する。これにより、スプリング３６の付勢力に抗してシート部材３２を張り出させる。一方、シート部材３２をシャフト２１の中心側に向けて引き寄せるには、コンプレッサを停止して、密閉空間４０の圧縮空気を抜き出して、内部を通常圧まで下げる。これにより、シート部材３２をスプリング３６の付勢力によってシャフト２１の中心側に引き寄せるようにする。

これに対し、開閉機構３０のスプリング３６が自然長より圧縮された状態で取り付けられ、シート部材３２が半径方向外側に向けて押圧されている場合は次のように作用する。

この場合、この図７に示す開状態では、密閉空間４０の内部は、バキューム装置により吸引されることで負圧となっている。この負圧の状態が、スプリング３６の付勢力に抗してシート部材３２をシャフト２１の中心側に引き寄せている。

図８に示すように、閉状態のワンステップ手前の状態では、スプール本体２０が、図７の状態からロータリアクチュエータによって９０度回転される。これにより、シート部材３２がケーシング２の連絡口４とそれぞれ対向される一方で、連絡通路２２は、上下方向に向けられる。この状態から、閉状態にするには、バキューム装置からの吸引を停止させると共に、コンプレッサから圧縮空気を密閉空間４０に供給する。すると、図９に示す、シート部材３２がシャフト２１の中心側に引き寄せられた状態から、スプリング３６の付勢力及び圧縮空気によってシート部材３２が、半径方向外側に向けて張り出される。これにより、図１０に示すように、シート部材３２がケーシング２の連絡口４を閉鎖する。この場合にも、Ｏリング３３が確実に連絡口４とケーシング２内部の空間とを遮断する。

閉状態から開状態にするには、コンプレッサを提示させてバキューム装置を再び作動せしめて密閉空間４０を負圧にする。これにより、再びスプリング３６の付勢力に抗してシート部材３２はシャフト２１の中心側に引き寄せられる。これにより、再度、図８及び図９に示す状態となる。その後、スプール本体２０を逆方向に回転させれば、ケーシング２の連絡口４とシャフト２１の連絡通路２２とが一直線上をなす図７の状態となる。

なお、この場合には、コンプレッサを使用することなくバキューム装置のみを用いても良い。即ち、シート部材３２を張り出す際には、バキューム装置を停止させて、密閉空間４０の内部を通常圧にする。これにより、スプリング３６の付勢力のみでシート部材３２を張り出させる。一方、シート部材３２をシャフト２１の中心側に向けて引き寄せるには、バキューム装置を作動させ、密閉空間４０の内部を負圧にする。これにより、シート部材３２をスプリング３６の付勢力に抗してシャフト２１の中心側に引き寄せるようにする。

図１１及び図１２は、更に別の実施形態にかかる開閉バルブを示している。この図１１及び図１２に示す開閉バルブの開閉機構１３５は、付勢部材としてのスプリングにより、シート部材１２４がケーシング２Ａに形成された連絡口４Ａに向けて常時付勢される一方で、圧縮空気によりシート部材１２４が連絡口４Ａから離隔される構造を有している。

この開閉バルブもケーシング２Ａを有し、その対向する面には、内外を貫通する連絡口４Ａが形成されている。そして、ケーシング２Ａの内部には、空間１５Ａが形成されている。

スプール本体１００は、空間１５Ａの軸方向に一致して延びるシャフト１１１と、このシャフト１１１の軸を対称とする位置に設けられた開閉機構１３５とから構成されている。

シャフト１１１の内部には、圧縮空気を流すために、中心軸に沿って形成された本通路１５０と、この本通路１５０から半径方向外側に延びるように形成された枝通路１５１とからなるエア通路が形成されている。

一方、シャフト１１１の外周面には、中心軸を対称とする両側に開閉機構１３５の装着部分１１２が軸方向に沿って形成されている。そして、この装着部分１１２には、その幅方向の中心部分に間隔を空けて配置され、シャフト１１１と一体に取り付けられた取付座１１３と、これら取付座１１３に一体的に保持された支持部１１４とがそれぞれ設けられる。

取付座１１３とシャフト１１１の装着部分１１２との合わせ面には、当該取付座１１３の内縁側にＯリング１４０が取り付けられている。このＯリング１４０は、枝通路１５１から送り込まれた圧縮空気が洩れることを防止するものである。一方、支持部１１４は、取付座１１３に保持されたベース１１５と、ベース１１５の中央で半径方向外側に向けて突出する支柱１１６とから構成されている。支柱１１６の中心には、シャフト１１１の枝通路１５１と連通し、圧縮空気を通すためのエア通路１５２が形成されている。そして、この支柱１１６には、円盤状のエンドフランジ１２２が皿ネジ１２１により、支柱１１６の上端に固定されている。

これら支柱１１６及びエンドフランジ１２２の外周部には、支柱１１６の軸方向に往復運動するピストン１１７がはめ込まれている。ピストン１１７は、大小、径の異なる円筒部分１１８，１１９からなり、その内部が空間となっている。そして、径の小さい部分１１８が支柱１１６の外周面に嵌合し、径の大きな部分１１９がエンドフランジ１２２の外周面と嵌合している。そして、ピストン１１７の内面、支柱１１６の外周面及びエンドフランジ１２２の下面とで囲まれた部分には、圧縮空気が入り込む密閉空間としてのエア空間が形成される。なお、支柱１１６には、その軸方向における当該エア空間の形成される位置に、その内部に形成されたエア通路１５２と、当該エア空間とを連通する連通部１５３が形成され、圧縮空気がエア空間に送り込まれるようになっている。

また、このピストン１１７のエンドフランジ１２２に嵌合している径の大きく形成された部分１１９には、ピストン１１７の半径方向外側に張り出す鍔部１２０が形成されている。そして、この鍔部１２０には、連結部材１２３を介して、シート部材１２４が取り付けられている。シート部材１２４は、上述の実施形態のものと同様に、ケーシング２Ａに形成された連絡口４Ａに対して当接及び離隔させることで、連絡口４Ａを開閉する部材である。このシート部材１２４も、その外面が円弧状に形成され、その外縁が連絡口４Ａより外側に張り出すように形成されている。そして、外面には、連絡口４Ａのやや外側に連絡口４Ａの周囲を囲むようにして配されたＯリング１２５が取り付けられている。

このシート部材１２４をピストン１１７に対して固定させている連結部材１２３は、シャフト１１１のフランジの軸方向に延びるように形成されている。連結部材１２３は、その下面が各支持部１１４に設けられたこれらピストン１１７の鍔部１２０を両側から挟み込むようにして架設される一方で、その上面がシート部材１２４の下面を固定することでシート部材１２４をピストン１１７と一体に連結している。

さらに、この開閉機構１３５では、ピストン１１７と支持部１１４のベース１１５との間に、二つのスプリング１２６，１２７がはめ込まれている。これらスプリング１２６，１２７は、ピストン１１７を支柱１１６の軸方向に沿って外側に向けて付勢する部材である。なお、この開閉機構１３５では、径の大きなスプリング１２６と径の小さなスプリング１２７の２種類が設けられている。一方、エア空間には、ピストン１１７とエンドフランジ１２２との間にはめ込まれたスプリング１２８が設けられている。このスプリング１２８は、ピストン１１７を弱い力でエンドフランジ１２２からシャフト１１１側へ押し戻すものであり、ダンパーとしての機能を有している。

このような、開閉機構１３５には、ピストン１１７と支持部１１４のベース１１５とを連絡するようにして設けられたベローズ１２９が開閉機構１３５の周囲を囲むようにして配置されている。このベローズ１２９は、内外に折り畳まれて蛇腹状に形成され、その上部がピストン１１７の外周面に取り付けられる一方で、その下部が支持部１１４のベース１１５上面に密着されている。なお、ベローズ１２９の上部には、内部に中心に孔の形成された円盤状の保持板１３０が設けられ、この保持板１３０をピストン１１７の外周面にはめ込ませてピストン１１７に取り付けている。そして、ピストン１１７と保持板１３０との合わせ面には、Ｏリング１４３が設けられ、これらの間からエアが洩れ出すことを防止している。

このスプール本体１００は次のように作用する。なお、スプール本体１００自体の回転はについては、上述の実施形態と同様なので、ここでは、開閉機構１３５の作用について説明する。

図１１は、ケーシング２Ａに形成された連絡口４Ａを開閉機構１３５のシート部材１２４が閉鎖している状態を示す。この状態では、ピストン１１７と支持部１１４のベース１１５との間にはめ込まれた二つのスプリング１２６，１２７により、ピストン１１７が連絡口４Ａ側へ付勢されている。これにより、連結部材１２３を介してピストン１１７に取り付けられたシート部材１２４が連絡口４Ａへ押し付けられる。シート部材１２４の外面にはＯリング１２５が設けられているので、このＯリング１２５がシールして連絡口４Ａを密閉する。

この状態から、シャフト１１１のエア通路１５０，１５１、支柱１１６のエア通路１５２を通し、連通部１５３からエア空間に圧縮空気を送り込む。すると、図１２に示すように、圧縮空気の圧力に加えて、エア空間に設けられたスプリング１２８の付勢力が、２つのスプリング１２６，１２７の付勢力に抗して、ピストン１１７をシャフト１１１側へ押し戻す。ピストン１１７とシート部材１２４とは連結部材１２３を介して連結されているので、ピストン１１７がシャフト１１１側へ押し戻されると、連絡口４Ａを密閉していたシート部材１２４はケーシング２Ａの内面から離隔される。これにより、閉鎖されていた連絡口４Ａは開口される。

一方、圧縮空気の供給を停止すると共に、エア空間に送り込まれた圧縮空気を吸い取ると、２つのスプリング１２６，１２７が再びピストン１１７を連絡口４Ａ側へ押し退ける。この際、エア空間に設けられたスプリング１２８がダンパーとして機能し、シート部材１２４がケーシング２Ａの内面に衝撃的に押し当てられることが防止される。これによりシート部材１２４の外面に設けられたＯリング１２５が保護される。

このような運動を繰り返すことにより、ケーシング２Ａに形成された連絡口４Ａは開閉される。なお、この間、ベローズ１２９はピストン１１７の往復動に伴い伸縮する。また、ベローズ１２９の下部は、支持部１１４のベース１１５に密着されている一方で、上部では、保持板１３０とピストン１１７との合わせ面にＯリング１４３が設けられているので、ベローズ１２９の内部を確実に密閉状態に保つことができる。

以上、スプール本体がケーシングの内部に収容された開閉バルブを例に説明したが、これに限定されるものではなく、スプール本体のみを直に真空チャンバの内部に挿入して、真空チャンバの開口部を直接開閉するようにしても構わない。この場合には、真空チャンバの内部にシェル部を設けると良い。

本発明の開閉バルブが設置された真空チャンバを示す正面図。 本発明の開閉バルブの側面図。 図２に示す開閉バルブの内部構造図。 開閉バルブの横断面図。 スプール本体に取り付けられるベローズの側面図。 駆動部の一部断面側面図。 開状態のスプール本体の配置状態を示す図。 開状態から９０度スプール本体が回転された状態を示す図。 図８の状態におけるシート部材の状態を示す拡大図。 閉状態のシート部材の状態を示す拡大図。 別の実施形態にかかる開閉バルブの内部構造図。 図１１に示す開閉バルブを開状態にした状態を示す図。

符号の説明

１ 開閉バルブ
２，２Ａ ケーシング
３ 本体部
４，４Ａ 連絡口
８ 壁面ピース
１１ キャップ
２０ スプール本体（弁本体）
２１ シャフト
２２ 連絡通路
２５ 取付座
２６ 支持部
３０ 開閉機構（開閉手段）
３１ 取付部
３２ シート部材
３４ ベローズ（密閉部材）
３５ 支持柱
３６ スプリング（付勢部材）
４０ 密閉空間
４１ エア通路
５０ 駆動部
５１ ロータアクチュエータ（回転駆動源）
１００ スプール本体（弁本体）
１１１ シャフト
１１３ 取付座
１１４ 支持部
１１７ ピストン（密閉部材）
１２２ エンドフランジ
１２３ 連結部材
１２４ シート部材
１２６ スプリング（付勢部材）
１２７ スプリング（付勢部材）
１２９ ベローズ

Claims (11)

1. 真空チャンバの開口部の間に配され、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに前記開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブであって、
   前記開閉手段は、前記シャフトからこのシャフトの半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側又は外側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とを備え、
   前記シャフトには、前記密閉空間と連通されたエア通路が形成されていることを特徴とする弁本体としての開閉バルブ。
2. 真空チャンバの前記開口部と連絡される連絡口を対向する壁面に有するケーシングを備え、前記弁本体が前記ケーシングの内部にて前記ケーシングの長手方向に延びる軸に前記シャフトを一致させて収納され、
   前記開閉手段は、前記シート部材が前記連絡口を開閉することで前記開口部を開閉することを特徴とする請求項１に記載の開閉バルブ。
3. 前記開閉手段は、前記シャフトの中心軸を対称とする位置にそれぞれ設けられ、各開閉手段の前記シート部材が同一の直線上を往復動するように構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の開閉バルブ。
4. 前記シャフトには、このシャフトを直径方向に貫通する連絡通路が、前記開閉手段をこの連絡通路の両側に位置させるように形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の開閉バルブ。
5. 真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、
   前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とで前記開閉手段を構成し、
   前記密閉空間に圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記シート部材を張り出させて、前記開口部を閉鎖することを特徴とする真空チャンバの開口部の開閉方法。
6. 前記シート部材が張り出した状態で圧縮空気の供給を停止すると共に、その内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向内側に引き寄せて、前記シート部材を前記開口部から引き離して開口させる一方で、
   前記シート部材が前記シャフトに引き寄せられた状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に再び圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して前記シート部材を張り出させることを特徴とする請求項５に記載の真空チャンバの開口部の開閉方法。
7. 真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、
   前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とで前記開閉手段を構成し、
   前記密閉空間のエアを吸引して前記密閉空間を減圧することで、前記付勢部材の付勢力に抗して前記シート部材を前記シャフトの中心側に引き寄せて、前記開口部を閉鎖している前記シート部材を前記開口部から引き離して前記開口部を開口することを特徴とする真空チャンバの開口部の開閉方法。
8. 前記シート部材が前記シャフトに引き寄せられた状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に圧縮空気を供給することで前記密閉空間を加圧して前記シート部材を張り出させて前記開口部を前記シート部材で閉鎖する一方で、
   前記シート部材が張り出した状態にて圧縮空気の供給を停止すると共に、再びその内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向内側に引き寄せることを特徴とする請求項６に記載の真空チャンバの開口部の開閉方法。
9. 真空チャンバの開口部の間に、中心軸回りに回転可能なシャフトと、このシャフトを回転させる回転駆動源とを備え、前記シャフトに開口部を開閉せしめる開閉手段を設けた弁本体としての開閉バルブを配置して、前記開閉手段で真空チャンバの開口部を開閉する方法であって、
   前記シャフトから半径方向外側に張り出して前記開口部を閉鎖するシート部材と、このシート部材を前記シャフトの半径方向の内側に向けて付勢する付勢部材と、前記シート部材に接続されて前記シート部材と共に連動し、而も、このシート部材と前記シャフトとの間にて密閉空間を形成する密閉部材とで前記開閉手段を構成し、
   前記密閉空間に圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して、前記付勢部材の付勢力に抗して前記開口部を閉鎖している前記シート部材を前記シャフト側に引き寄せて、前記開口部を開口することを特徴とする真空チャンバの開口部の開閉方法。
10. 前記シート部材が張り出した状態で圧縮空気の供給を停止すると共に、その内部のエアを吸引して前記密閉空間の圧力を減圧することで、前記シート部材を前記付勢部材の付勢力を利用して前記シャフトの半径方向外側に張り出させて、前記シート部材を前記開口部に押し当てて閉鎖する一方で、
    前記シート部材が張り出した状態で、前記密閉空間の吸引を停止すると共に再び圧縮空気を供給して前記密閉空間を加圧して前記シート部材を引き寄せることを特徴とする請求項９に記載の真空チャンバの開口部の開閉方法。
11. 前記弁本体を、真空チャンバの前記開口部と連絡される連絡口を対向する壁面に有するケーシングの内部に、前記弁本体が前記ケーシングの内部にて前記ケーシングの長手方向に延びる軸に前記シャフトを一致させて収納し、
    前記シート部材が前記連絡口を開閉することで前記開口部を開閉することを特徴とする請求項５〜１０いずれかに記載の真空チャンバの開口部の開閉方法。

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