JP2006046489A - 真空用ゲート弁 - Google Patents

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Takehiro Nishijo
健博 西場
Masaaki Nose
正章 能勢
Akinori Toda
成則 戸田
Hisataka Sato
央隆 佐藤
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Abstract

【課題】 インフラートシール部材に圧縮空気の供給、吸引という煩雑な制御を同時に行う必要がなく、また弁板が弁箱本体の周囲に衝突してOリングなどに損傷を与えることがなく、配設向きも限定されず、さらには、インフラートシール部材の容量を小型化することができる真空用ゲート弁を提供する。
【解決手段】 弁板の両側に一対のOリング部材40a,40bと、インフラートシール部材42a,42bとを、それぞれ対称位置に配設し、これらのインフラートシール部材42a,42b内の圧縮空気に差圧を生じさせることにより、弁板24を所定の方向に移動させるようにした。
【選択図】 図2

Description

本発明は、例えば、半導体製造装置等において、真空室と外部雰囲気との間、または真空室相互間に設けられる真空用ゲート弁に関する。
シリコンウェハなどの半導体製造、薄膜製造、液晶製造などにおいては、クリーンな環境下、高い真空中で、スパッタリング、プラズマエッチングなどのデバイスの成膜処理が行われている。
これらの製造装置において、例えば、真空室と外部雰囲気との間、または真空室相互間で、各チャンバ間を開放または閉止するために、真空用ゲート弁が使用されている。このような真空用ゲート弁は、ワンアクションタイプとツーアクションタイプとに大別することができる。
ワンアクションタイプの真空用ゲート弁は、弁板が直線的に移動する単一の移動によりゲート開口部を封止する構造を備えたもので、ツーアクションタイプのゲート弁は、弁板が直線的に移動した後に、この動きと直交する方向に移動方向を変えることにより、ゲート開口部を封止する構造を備えている。
一方、ツーアクションタイプのゲート弁の中には、ピストンシリンダ装置などの駆動装置により、弁板を直線的に移動させた後に、例えば、インフラートシールのような膨張部材を膨張させることにより、これと直交する方向に弁板を移動させるようにした機構が本出願人により提案されている(例えば特許文献1)。
図8は、特許文献1に採用されたツーアクションタイプの真空用ゲート弁を示したものである。
この真空用ゲート弁10では、図示しないピストンシリンダ装置などにより、図の左右方向に移動する断面略矩形状の弁板14の一方の主面にOリング60が介装され、他方の主面に圧縮空気の導入により内部空間が膨張するインフラートシール部材56が介装されている。またOリング60の環状の配設域外方には、Oリング60と弁箱本体12の一方の側壁12bとの密着を解除するために、シール解除部材58が配置され、このシール解除部材58も、インフラートシール部材56と略同様の構造を有している。
そして、弁板14が図8における左方から矢印で示したように直線方向に移動して、第1の部屋11と第2の部屋13との間を遮る位置に到達した後に、インフラートシール部材56に圧縮空気を導入することにより、インフラートシール部材56の内部空間が膨張し、これにより弁板14が図8の上方、すなわち、弁箱本体12の一方の側面12b側に向かって移動する。これにより、例えば、断面円形のOリング60が弁箱本体12の一方の側壁12bに当接する。この当接状態は、インフラートシール部材56内に導入された圧縮空気の圧力により維持される。したがって、Oリング60によるシール機能によって第1の部屋11と第2の部屋13との間が封止される。
一方、第1の部屋11と第2の部屋13との間の封止を解除するには、Oリング60を一方の側壁12bに圧接させた状態で、Oリング60と同じ側に設けたシール解除部材58内に圧縮空気を導入し、これと当時に、反対側のインフラートシール部材56から圧縮空気を吸引すれば良い。すると、シール解除部材58内が膨張するとともにインフラートシール部材56が収縮し、シール解除部材58が側壁12bを押圧することにより、Oリ
ング60が側壁12bから離反し、これにより、Oリング60による封止が解除される。このとき、弁板14は弁箱本体12の一方の側壁12bと他方の側壁12aとの間の中立位置に移動する。
この状態から図示しないピストンシリンダ装置により弁板14を、図の左方すなわち矢印方向と反対方向に直線的に移動させれば、第1の部屋11と第2の部屋13間、すなわち弁箱本体12の側壁12a、12b間のゲート開口部を完全に開とすることができる。
特願2003−403099号
ところで、上記特許文献1の真空用ゲート弁10では、例えば、Oリング60を側壁12bに圧接させる場合に、インフラートシール部材56内に圧縮空気を導入すると同時に、シール解除部材58内から圧縮空気を吸引しなければならない。逆に、Oリング60を側壁12bから離反させる場合には、シール解除部材58に圧縮空気を導入すると同時に、インフラートシール部材56から圧縮空気を吸引しなければならない。
このように、ゲート開口部の開閉のために圧縮空気の供給および吸引を同時に行うことは、極めて煩雑である。
また、インフラートシール部材56およびシール解除部材58を膨張または収縮させる場合に、これらの膨張および収縮が確実に行われていないと、収縮したときの弁板14の位置が側壁12a,12b間の中立位置からずれてしまう場合がある。仮に、弁板14が側壁12a、12b間の中立位置からずれた状態で、その後、シリンダピストン装置などにより直線的に図の左方に移動させると、弁板14が弁箱本体12に接触してしまう。このような場合には、Oリング60を損傷させる虞がある。
さらに、このような真空用ゲート弁10では、シール部材として機能するOリング60が、第1の部屋11側の一方の主面にしか配置されていないので、ゲート弁を配設する場合に、その配設向きを考慮しなければならない。
一方、Oリング60により第1の部屋11が封止された状態で、弁板14を押し返そうとする力が第1の部屋11側から作用したとき、この逆圧に耐えるには、インフラートシール部材56がその逆圧以上の推力を発揮しなければならない。その場合には、インフラートシール部材56の容量(面積)を大きくしなければならない。
本発明は、このような実情に鑑み、インフラートシール部材などの膨張部材に圧縮空気の供給、吸引という煩雑な制御を同時に行う必要がなく、また弁板が弁箱本体の周囲に衝突してOリングなどに損傷を与えることがなく、配設向きも限定されず、さらには、インフラートシール部材の小型化に寄与する真空用ゲート弁を提供することを目的としている。
本発明に係る真空用ゲート弁は、
駆動手段の駆動により直線的に移動する略矩形状の弁板を備えた弁箱を、第1の部屋と第2の部屋との間に配置するとともに、
前記弁箱の互いに対向する一対の側壁間に貫通して形成されたゲート開口部内に、前記駆動手段で移動されてきた前記弁板が、前記第1の部屋と前記第2の部屋との間を遮るように配置された後、中立位置から前記第1の部屋側に接近する方向、または中立位置から前記第2の部屋側に接近する方向にそれぞれ移動することにより、前記第1の部屋が第1のシール部材に、前記第2の部屋が第2のシール部材によりそれぞれ封止されるゲート弁
であって、
前記弁板の一方の主面に第1のシール部材を、前記弁体の他方の主面に第2のシール部材をそれぞれ配置するとともに、
前記第1のシール部材を前記第1の部屋に圧接させる第1の膨張部材と、前記第2のシール部材を前記第2の部屋に圧接させる第2の膨張部材とが対称位置に配置され、
前記第1の膨張部材内の圧力を前記第2の膨張部材内の圧力よりも相対的に高く設定することにより、前記弁板を前記第2の部屋側に移動させるとともに、
前記第1の膨張部材内の圧力を前記第2の膨張部材内の圧力よりも相対的に低く設定することにより、前記弁板を前記第1の部屋側に移動させるようにしたことを特徴としている。
係る構成による本発明によれば、弁板に具備された第1の膨張部材および第2の膨張部材間に差圧を発生させれば、その差圧により弁板を移動させることでき、これにより、第1のシール部材または第2のシール部材により弁の(開口部の)封止を行うことができる
したがって、本発明によれば、一方の膨張部材に空気を導入し、他方の膨張部材から空気を抜くという煩雑な作業が不要になる。さらに、弁板の中立状態を確実に保持することができるので、その状態で直線的に移動しても弁板が弁箱に衝突することがなく、したがって、Oリングなどのシール部材に損傷を生じさせることはない。
さらに、本発明では、前記弁板は、窓枠状の枠体に支持されており、前記駆動手段が駆動されたときに、この枠体とともに前記ゲート開口部を遮断する方向または開放する方向に直線的に移動されることが好ましい。
このような構成であれば、弁板を安定した姿勢で保持することができる。
さらに、本発明では、前記枠体は、前記弁箱本体に設けられた案内レールに案内されており、前記駆動手段が駆動されたときに、この案内レールに沿って前記ゲート開口部を遮断または開放する方向に、直線的に移動されることが好ましい。
このような構成であれば、弁板の移動がよりスムーズである。
本発明によれば、弁板をゲート開口部に対向する位置に直線的に移動させた状態で、互いに対向する膨張部材間に差圧を生じさせることによって、弁板を移動させることができる。したがって、弁の開閉に伴う圧縮空気の調整が容易である。また、弁板を枠体に取付ることにより、膨張部材の内圧差による弁板の駆動を枠体内で確実に行うことができる。したがって、閉弁時、開放時における弁板の移動が正確になり、確実なシールを行うことができるとともに、シール部材が開放時に確実にシール座面から離れるので、Oリングなどの損傷を防止することができる。
さらに、膨張部材の容量は、シール材をつぶす推力を満たせば良いので、膨張部材を小型化することができる。
しかも、シール部材が弁板の両側にそれぞれ配置されているので、配管機器に対する配設向きが限定されることはない。また、逆圧にも耐えることができる。
以下、本発明に係る真空用ゲート弁の一実施例について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施例に係る真空用ゲート弁を示したもので、図2は、図1のA−A線方向の断面図である。
この真空用ゲート弁20は、略矩形状の弁箱本体22と、弁箱本体22の内部に、その半部ほどの大きさの弁板24が収容されている。弁箱本体22には、互いに対向する二側壁間に弁板24により封止される略矩形状の開口20a、20bが形成されることにより、両者の間にゲート開口部26が形成されている。なお、図1の状態では、弁板24が、水平位置から右方向に移動してゲート開口部26を遮るような位置に到達した状態を示している。この状態から弁板24が、図1において左方向に移動することにより、ゲート開口部26が開放され、第1の部屋28と第2の部屋30との間が連通されることになる。
なお、この実施例では、弁板24の移動方向を水平方向となるように配置しているが、この配設向きは特に限定されない。
弁板24は、中央に矩形の孔が開いた窓枠状の枠体15内に収容され、この枠体15とともに一体的に図1において左右方向に往復移動するように構成されている。また、枠体15は、弁箱本体22に対して、厚さ方向に若干の隙間を持って配設され、移動の際に摩擦が生じないように構成されている。
弁箱本体22の図1における下方には、弁板24を左右方向に移動させるための駆動手段として、ピストンシリンダ装置18が設置されており、このピストンシリンダ装置18のピストンロッド32にフランジ部材34が取り付けられ、このフランジ部材34が、枠体15に取り付けられている。
一方、弁箱本体22の上方端部および下方端部には、それぞれ水平方向にガイドレール36、36が設けられている。そして、枠体15は、これら上下端部で摺動案内部材38,38を介してガイドレール36に摺動自在に取り付けられている。
これにより、ピストンシリンダ装置18が作動されて、ピストンロッド32が伸縮されると、枠体15に取り付けられた摺動案内部材38、38がガイドレール36に沿って水平方向に移動する。このようにして、弁板24の図1における左右方向への円滑な直線移動が確保されるようになっている。
なお、ピストンシリンダ装置18に代えて、電動モータ、ステッピングモータなど公知の駆動機構を採用することもできる。
一方、本実施例では、図3(a)、図3(b)に示したように、弁板24の一方の主面24aにOリング40aが、他方の主面24bにOリング40bがそれぞれ介装され、Oリング40aの外方に、インフラートシール部材42a、42bが配設されている。また、Oリング40bの外方に、インフラートシール部材43a、43bが配設されている。また、Oリング40aは、Oリング40bと対称の位置に配置されており、インフラートシール部材42a、42bは、インフラートシール部材43a、43bと対称の位置に配置されている。
なお、この実施例では、上下両面に一個ずつのインフラートシール部材42a、42bおよびインフラートシール部材43a、43bを配設しているが、これに代え、図4に示したように、4本のインフラートシール部材46を用意し、このインフラートシール部材46を、例えば、上下左右および両面に配置することもできる。この場合にも、上下左右対称および両面対称に配置することが必要である。
なお、これらのインフラートシール部材42a,42bあるいはインフラートシール部材46は、図5に示したように、中空状の本体部56と、この本体部56を支持する基底部58とから構成されている。そして、この基底部58を、図8に示した場合と同様に、断面コ字状の係止片を備えた取付部材61および螺子部材65などによって弁板24に取
り付けられている。
そして、本実施例では、図示しない圧縮空気供給源より、図5に示したこれらの中空状の本体部56内に圧縮空気を供給すれば、本体部56が膨張する。
このようなインフラートシール部材42a、42bは、例えば、EPDM、フッ素ゴム等から形成されたものが使用可能である。しかしながら、経時により放出されるガス量の少ない材質を使用することが望ましい。
なお、Oリング40a,40bの材質としては、フッ素系エラストマー、パーフルオロ系エラストマー、NBR(ニトリルゴム)、EPDM(エチレンプロピレンジエン三次元共重合体)などがあげられるが、パーティクルの発生が少なく、耐熱性などを考慮すれば、フッ素系エラストマーが好適である。
本実施例による真空用ゲート弁20は、上記のように構成されているが、以下に作用について説明する。
先ず、閉弁作動の際には、図1に示したピストンシリンダ装置18を作動することによって、弁板24を枠体15とともにガイドレール36に沿って同図の右方まで直線的に移動させる。
この状態から、圧縮空気供給源より、図5に示したように弁板24の一方の主面24a側に設けられたインフラートシール部材42aに圧縮空気を供給することによって、中空状の本体部56を膨張させる。
これによって、膨張したインフラートシール部材42aの本体部56が、枠体15の内壁を押圧することによって、弁板24は図5に矢印で示したように、弁箱本体22の他方の側壁12b側に移動することになる。
このように、弁板24が枠体15内で移動されると、他方の主面24bに設けられたOリング40bが、弁箱本体22の他方の側壁12b側に設けられたシール座面に押し付けられる。これにより、Oリング40bにより、弁箱本体22の開口20bが封止されることにより、第2の部屋30と第1の部屋28との間が封止される。
一方、図5に示した状態からOリング40bによる封止を解除する場合には、インフラートシール部材42aに圧縮空気を導入するか、またはインフラートシール部材42aから圧縮空気を吸引すればよい。このように、インフラートシール部材42bの圧力をインフラートシール部材42aに対して相対的に大きくすれば、弁板24を、図5において左方向に移動させることができる。すなわち、圧力差を生じさせることにより、弁板24を所定の方向に移動させることができる。よって、インフラートシール部材42a、42bの圧力を同じにすることにより、Oリング40bが側壁12bから離反され、弁板24が中立位置となる。これにより、Oリング40bによるシールが解除される。
なお、このように弁板24を側壁12a,12b間の中立位置とするために、インフラートシール部材42aから積極的に圧縮空気を吸引することもできる。いずれにしても、本実施例では、2つのインフラートシール部材42a、42b間に差圧が発生すれば、圧力の大きい方から圧力の小さい方へ、弁板24を移動させることができる。
そして、このように差圧により弁板24を枠体15の略中間位置に配置した後、ピストンシリンダ装置18を再び作動することによって、ガイドレール36によって、弁板24を図1の左方に枠体15とともに移動させれば、ゲート開口部26を完全な開弁状態とすることができる。
また、開弁状態から閉弁状態にする場合には、再びガイドレール36に沿って枠体15とともに弁板24を図1において、左方から右方に移動させ、その後、再び、圧縮空気の供給によりインフラートシール部材42a、42b間に差圧を生じさせれば、弁板24を所定の方向に移動させて、第1の部屋28と第2の部屋30との間を封止することができる。
以下、本実施例による真空用ゲート弁10では、このようなサイクルが繰り返されることになる。
このように、本実施例では、弁板24の両側に一対のOリング40a,40bと一対のインフラートシール部材42a、42bが共に対称位置に配設されているので、ゲート弁は配設する場合に、向きが限定されず、どの向きにでも配置することもできる。
また、インフラートシール部材42a、42bが弁板24の両面にそれぞれ配置されているいので、両者の間に差圧を生じさせれば、弁板24をいずれの方向にも移動させることができる。
したがって、第1の部屋28あるいは第2の部屋30のいずれの側が真空であるとしてもそれに対応することができる。
さらに、弁板24を中立位置で枠体15とともに直線的に移動させるため、弁板24の移動が正確になる。したがって、Oリング40a,40bなどが弁箱本体22の内壁などに当接することはなく、Oリング40a,40bなどの損傷を防止することができる。
また、インフラートシール部材42a、42bは、Oリング40a,40bを潰すことができれば良いため、インフラートシール部材42a、42bを小型化することができる。勿論、弁の開閉のために、圧縮空気の供給と吸引を同時に行う必要もない。
また、上記実施例では、Oリング40a,40bなどは、断面円形で無端状のものを例にして説明したが、本発明に採用できるOリングとは、断面円形に限定されず、断面楕円、断面山形など、他の断面形状からなるものであっても良い。
図6は、本は発明の他の実施例による真空用ゲート弁の要部断面図で、上記実施例の図5に対応している。なお、図6において、前記実施例に対応する要素については同一の符号を付して説明する。
この実施例では、弁板70が一対の弁板構成要素70a、70bから構成され、これら一対の弁板構成要素70a,70bは、連結部材72で一体的に連結されている。
そして、このように一対の弁板構成要素70a、70bと連結部材72とから構成される弁板70は、矩形窓枠状の枠体15とともに弁箱本体22内に収容されている。
この実施例の弁箱本体22内には、内部に空所を画成する一対のガイドレール74a,74bが、所定間隔離間して状態で、水平方向(図1における左右方向)に延出されている。一方、一対のガイドレール74a、74b間には、図1と同一の方向から見れば、図7に示したように、枠体15に取り付けられた複数個のローラ76、76’、…が突出して配置されている。これらのローラ76、76’、…は、図1に示した摺動案内部材38、38のように、弁体70に対して水平方向に所定間隔置きにそれぞれ設置されている。なお、ローラ76、76’、…の数は、2個以上であっても良く、弁板の大きさに応じて適宜設定される。
そして、1つのローラ76は、図6に示したように、一方のガイドレール74aに当接
されている。また、これに隣接する他のローラ76’は、他方のガイドレール74bに当接されている。このように、枠体15から上方に設置された複数個のローラ76、76’、…は、互い違いにガイドレール74aまたはガイドレール74bに当接するように配置されている。したがって、枠体15の図6における左右方向の移動は、これら互い違いに並べられたローラ76、76’、…と、ガイドレール74a、74bとの間で規制されている。
このような弁体70が採用された他の実施例による真空用ゲート弁80では、例えば、インフラートシール部材42aの内圧よりもインフラートシール部材42bの内圧を高めるように圧縮空気を供給すれば、このインフラートシール部材42bの膨張により、弁板構成要素70aが、図6において右方向の第2の部屋30側に押圧される。これにより、Oリング40bが第2の部屋30の壁面を封止する。
一方、これと反対に、インフラートシール部材42b内を吸引する一方、インフラートシール部材42aの圧力をインフラートシール部材42bの内圧よりも高くなるように設定すれば、インフラートシール部材42aの膨張により弁板構成要素70aを、図6において左側の第1の部屋28側に押圧することができる。これにより、Oリング40aが第1の部屋28を封止する。
また、弁板70を図6における左右方向の中立状態に配置した後、図1に示したシリンダ装置18の駆動力により、弁板70を枠体15とともに、図1の左方向に移動すれば、第1の部屋28と第2の部屋30との間を完全に開放することができる。
このように、弁板70が2枚の弁板構成要素70a,70bからなる真空用ゲート弁であっても、上記実施例と同様の作用効果を奏することができる。
また、上記実施例では、膨張部材として、合成ゴムなどのインフラートシールを例にして説明したが、膨張部材は、インフラートシールに限定されず、ベローズやダイヤフラム、あるいは金属製の膨張部材であっても適用することができる。
図1は、本発明の一実施例に係る真空用ゲート弁の概略正面図である。 図2は、図1におけるA−A線方向の概略断面図である。 図3(A)は、図1に示した弁板を一方側から見たときの正面図、図3(B)は図3(A)を反対側から見たときの裏面図である。 図4は、本発明の一実施例に係る真空用ゲート弁において、他のインフラートシール部材を用いた場合の弁板の正面図である。 図5は、図1におけるA−A線方向の拡大断面図である。 図6は本発明の他の実施例に係る真空用ゲート弁の要部拡大断面図である。 図7は図6に示したガイドローラの配置状態を正面から見た場合の概略図である。 図8は、特願2003−403099号に開示されている真空用ゲート弁の部分拡大断面図である。
符号の説明
15 枠体
18 ピストンシリンダ装置
20 真空用ゲート弁
20a、20b 開口
22 弁箱本体
24 弁板
26 ゲート開口部
28 第1の部屋
30 第2の部屋
36 ガイドレール
40a、40b Oリング
42a、42b インフラートシール部材
70 弁板
70a、70b 弁板構成要素
80 真空用ゲート弁

Claims (3)

  1. 駆動手段の駆動により直線的に移動する略矩形状の弁板を備えた弁箱を、第1の部屋と第2の部屋との間に配置するとともに、
    前記弁箱の互いに対向する一対の側壁間に貫通して形成されたゲート開口部内に、前記駆動手段で移動されてきた前記弁板が、前記第1の部屋と前記第2の部屋との間を遮るように配置された後、中立位置から前記第1の部屋側に接近する方向、または中立位置から前記第2の部屋側に接近する方向にそれぞれ移動することにより、前記第1の部屋が第1のシール部材に、前記第2の部屋が第2のシール部材によりそれぞれ封止されるゲート弁であって、
    前記弁板の一方の主面に第1のシール部材を、前記弁体の他方の主面に第2のシール部材をそれぞれ配置するとともに、
    前記第1のシール部材を前記第1の部屋に圧接させる第1の膨張部材と、前記第2のシール部材を前記第2の部屋に圧接させる第2の膨張部材とが対称位置に配置され、
    前記第1の膨張部材内の圧力を前記第2の膨張部材内の圧力よりも相対的に高く設定することにより、前記弁板を前記第2の部屋側に移動させるとともに、
    前記第1の膨張部材内の圧力を前記第2の膨張部材内の圧力よりも相対的に低く設定することにより、前記弁板を前記第1の部屋側に移動させるようにしたことを特徴とする真空用ゲート弁。
  2. 前記弁板は、窓枠状の枠体に支持されており、前記駆動手段が駆動されたときに、この枠体とともに前記ゲート開口部を遮断する方向または開放する方向に直線的に移動されることを特徴とする請求項1に記載の真空用ゲート弁。
  3. 前記枠体は、前記弁箱本体に設けられた案内レールに案内されており、前記駆動手段が駆動されたときに、この案内レールに沿って前記ゲート開口部を遮断または開放する方向に、直線的に移動されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の真空用ゲート弁。

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