JP2006292130A - ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】 ゲートバルブにおいて弁座と弁体の接触にもとづく発塵を防止する。
【解決手段】 開口部１０の周囲に形成された弁座３との間にＯリング５を挟み込むことで開口部１０を塞ぐことが可能な弁体４と、弁座３と弁体４との接触を防止する接触防止手段とを備える。接触防止手段は、弁座３と弁体４とにそれぞれ設けられて互いに反発力を作用させるマグネット６ａ、６ｂであることが好適であり、あるいは、弁体４における弁座３に面する側の角部において傾斜面が弁座に向かうように形成された傾斜部２０であることが好適であり、あるいは、弁体４を弁座３から遠ざかる方向に押圧する弾性体２０であることが好適である。
【選択図】 図１

Description

本発明はゲートバルブに関し、特に、半導体製造装置の成膜装置やドライエッチング装置などの、真空チャンバーに開口部を備えるとともにこの開口部を介してチャンバー内への試料の搬入出を行うようにした装置における、前記開口部を開閉するためのゲートバルブに関する。

半導体製造装置の成膜装置やドライエッチング装置などにおいては、成膜処理やドライエッチング処理を行うための真空チャンバーを有し、この真空チャンバーに、チャンバー内への試料の搬入出を行う開口部を備え、この開口部をゲートバルブを用いて遮蔽するようにしたものが一般に知られている。

特許文献１において提案されているところの、ゲートバルブを用いた遮蔽構造を、図４に示す。図４において、真空チャンバー１と予備室２とは、開口部１０を介して互いに連結されるとともに、異なる圧力で維持されるものである。開口部１０は、真空チャンバー１と予備室２との間で試料などを搬入出するために設けられたものである。開口部１０の周囲には金属製の弁座３が設けられており、この弁座３に金属製の弁体４が被さることで、開口部１０を遮蔽可能である。

弁体４に環状に形成された溝１７にはＯリング５がはめ込まれており、遮蔽時にＯリング５が弁座３に押圧されることで密着性を得るようになっている。弁体４はベアリング１１によって連結棒７の軸８に回転可能に支持され、連結棒７はその基端部が軸１８によってブラケット１９に回転可能に支持されている。ブラケット１９は、開口部１０よりも下側に設けられている。弁体４は、連結棒７と一緒に軸１８のまわりに適宜の角度だけ回転されることで弁座３に接近されるとともに、軸８のまわりに回転されることで、弁座３と平行な姿勢となってこの弁座３に被さり、それによって上記のように開口部１０を遮蔽可能である。

弁体４によって開口部１０を遮蔽したときに開口部１０よりも下側となる位置における弁体４と連結棒７との間には、弾性体１３と押圧体１４とが設けられており、弾性体１３の作用によって、弁体４における開口部１０よりも下側の部分を軸８のまわりに回転させて弁座３に近づく方向に押さえ付けることができるようにされている。これに対し、弁体４によって開口部１０を遮蔽したときに開口部１０よりも上側となる位置における弁体４と連結棒７との間には、ストッパー１４が設けられており、このストッパー１４によって、弾性体１３と押圧体１４とによる軸８のまわりの弁体４の回転を一定範囲内に規制するように構成されている。

このような構成において、弁体４によって開口部１０を遮蔽するときには、連結棒７および弁体４を軸１８のまわりに回転させることで、この弁体４を弁座３に接近させる。すると、弾性体１３と押圧体１４とによって弁体４における開口部１０よりも下側の部分が開口部１０よりも上側の部分に比べて前方へ突出しているため、この下側の部分とそれに対応したＯリング５の部分とがまず弁座３の下部に衝突し、その後に上側の部分とそれに対応したＯリング５の部分とがソフトに弁座３の上部に接触する。したがって、前記の衝突によって開口部１０の中間部から下側が発塵することがあっても、上側での発塵はなく、そのため、開口部１０を通しての試料の搬入出時における試料上への着塵が避けられることになる。
特開平１１−１８５６８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来のゲートバルブは、上記のように弁体４によって開口部１０を遮蔽する際の発塵にもとづく試料上への着塵は防止できるものの、弁座３と弁体４とを互いに平行に維持して、弁体４の開閉駆動時や弁体４による押圧時に発生する振動や振れや、Ｏリング５の変形によって発生する弁体４と弁座３との変位などを十分に抑制するということはできず、このため弁座３と弁体４との完全な接触防止ができずに発塵の効果的な減少ができていないという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するために、開口部の周囲に形成された弁座との間にＯリングを挟み込むことで前記開口部を塞ぐことが可能な弁体と、前記弁座と弁体との接触を防止する接触防止手段とを備えたものである。

本発明によれば、接触防止手段は、弁座と弁体とにそれぞれ設けられて互いに反発力を作用させるマグネットであることが好適である。このようなものであると、たとえば弁座と弁体の双方に同極のマグネットを埋め込んで、磁力の反発力を利用することで、遮蔽駆動時に起こる弁体の振れを抑制し、それによって弁座と弁体とが非接触となるようにすることができる。

また本発明によれば、接触防止手段は、弁体における弁座に面する側の角部において傾斜面が弁座に向かうように形成された傾斜部であることが好適である。このようなものであると、弁体を弁座と接触しない形状とすることで、非接触なゲートバルブ構造とすることができる。

また本発明によれば、接触防止手段は、弁体を弁座から遠ざかる方向に押圧する弾性体であることが好適である。すなわち、たとえば弁座と弁体との一方において、Ｏリングの設置位置よりも外周側の、開口部の周囲に沿った複数箇所に、収納式の弾性体を備えることで、非接触なゲートバルブ構造を得ることができる。

本発明によれば、弁座と弁体とが非接触である構造とすることで、弁座と弁体との接触によって起こる互いの材料の擦れや削れを原因とした発塵を無くすことができ、このため、たとえば半導体製造装置の成膜装置やドライエッチング装置などにおいて、試料の搬入出時のパーティクル付着や、真空チャンバー内または予備室内でのパーティクル浮遊を完全に無くすことが可能である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、弁体と弁座に同極のマグネットを埋め込んだゲートバルブの構造を示す。すなわち、図１（ａ）は、真空チャンバー１と予備室２との間の開口部１０を遮蔽する前の状態を示している。金属製の弁体４は、ベアリング１１にて支持された軸８を中心にして連結棒７のまわりに回転可能とされるとともに、軸１８を中心にして連結棒７とともにブラケット１９のまわりに回転可能とされることで、金属製の弁座３へ近づいていくことができる。弁体４と弁座３とには、同極のマグネット６ａ、６ｂが、弁体４によって開口部１０を遮蔽したときに互いに向かい合うことになる位置に、たとえば埋め込み状態で設けられている。Ｏリング５は、弁座３における開口部１０の周囲に形成された溝１７にはめ込まれている。

弁体４によって開口部１０を閉じようとする場合に、弁体４は駆動部からの振動の影響を受けて前後左右に揺れることがあるが、弁体４が弁座３に近づくにつれて、弁座３と弁体４とに埋め込まれた同極のマグネット６ａ、６ｂどうしの反発によってお互いの接触が確実に防止される。そして、図１（ｂ）に示すように同極のマグネット６ａ、６ｂどうしの反発力以上の駆動部の押圧力によってＯリング５が弁体４と弁座３との間に挟み込まれることで、開口部１０を遮蔽する。

このとき、弁体４とＯリング５とは接触するが、弁座３と弁体４とは、同極のマグネット６ａ、６ｂどうしの反発によって接触することはない。よって、遮蔽時に弁座３と弁体４とが接触することによる金属発塵を無くすことが可能となる。

図２と図３は、図１で説明した同極のマグネット６ａ、６ｂを用いない構造のメタルタッチレスのゲートバルブの構造を示す。
図２の構成では、弁体４における弁座３に面する側の角部に傾斜をつけたものである。２０はその傾斜部であって、その傾斜面が弁座３に向かうような方向に形成されている。この傾斜部２０は、図示のゲートバルブが半導体製造装置の製造工程において成膜処理やドライエッチング処理を行うための真空チャンバーに用いられるものである場合は、弁体４におけるＯリング５の圧接面２１に沿ってＯリング５から少なくとも２ｍｍ以上外周側に離れた位置に形成されている。そしてこの傾斜部２０は、弁体４の圧接面２１に垂直な面に対して少なくとも１度以上の角度をつけた形状とされている。

これにより、ゲートバルブの開閉動作の際に弁体４と弁座３の接触を無くすことが可能となる。すなわち、弁体４によって開口部１０を遮蔽するときには、まず弁体４における開口部１０よりも下側の部分で、またその後に弁体４における他の部分で、弁体４の角部が弁座３に当たろうとする。ところが、傾斜部２０を形成することで、弁体４に面取りが施されたことになって、弁体４と弁座３の接触を無くすことが可能となり、この接触による金属発塵を無くすことが可能となる。

図３の構成では、弁座３におけるＯリング５の設置部よりも外周側に凹部２２を形成し、この凹部２２に弁体４の押圧力よりも弱い弾性力を持つ収納式弾性体１５を設けて、この収納式弾性体１５によって弁体４を弁座３から遠ざかる方向に押圧している。

これにより、ゲートバルブの開閉動作の際に、Ｏリング５よりも外周側の位置で収納式弾性体１５によって弁体４を弁座３から遠ざかる方向に押圧することで、弁体４と弁座３の接触を無くすことが可能となり、この接触による金属発塵を無くすことが可能となる。凹部２２と収納式弾性体１５とは、弁座３に代えて弁体４に設けることもできる。

なお、上記においては、互いに連結された真空チャンバー１と予備室２との間の開口部１０の遮蔽を目的としたゲートバルブについて説明を行ったが、これ以外の、たとえば真空を維持した状態の第１の真空室と大気開放を行う必要のある第２の真空室との間のゲートバルブとして使用した場合にも、同様の効果を得ることができる。

また、上記においては、ゲートバルブが円弧状の経路に沿って開閉動作するものについて説明したが、上下方向や左右方向に動作するゲートバルブに使用した場合にも、同様の効果を得ることができる。

本発明のゲートバルブは、弁体と弁座との接触を無くすことが可能であるので、半導体製造装置の成膜装置やドライエッチング装置を代表とする、真空チャンバーと予備室との間に開口部を備え、その開口部を介して試料の搬入出を行う装置において、開口部の遮蔽を繰り返すごとに弁座と弁体の接触が原因となる発塵がおこり、試料への付着やチャンバー内のパーティクル浮遊が起こる可能性のある真空処理装置のためのゲートバルブなどとして有効である。

本発明の実施の形態のメタルタッチレスのゲートバルブの構成図 本発明の他の実施の形態のメタルタッチレスのゲートバルブの構成図 本発明のさらに他の実施の形態のメタルタッチレスのゲートバルブの構成図 従来のゲートバルブの構成図

符号の説明

３ 弁座
４ 弁体
５ Ｏリング
６ａ マグネット
６ｂ マグネット
１０ 開口部
１５ 収納式弾性体
２０ 傾斜部

Claims (4)

1. 開口部の周囲に形成された弁座との間にＯリングを挟み込むことで前記開口部を塞ぐことが可能な弁体と、前記弁座と弁体との接触を防止する接触防止手段とを備えたことを特徴とするゲートバルブ。
2. 接触防止手段は、弁座と弁体とにそれぞれ設けられて互いに反発力を作用させるマグネットであることを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。
3. 接触防止手段は、弁体における弁座に面する側の角部において傾斜面が弁座に向かうように形成された傾斜部であることを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。
4. 接触防止手段は、弁体を弁座から遠ざかる方向に押圧する弾性体であることを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。

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