JP2009156441A - クイッククローズバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】真空装置と真空容器とを接続する配管内に設けられ、真空装置の故障に伴うガスの逆流を防止する。
【解決手段】真空容器側に設けられた弁座と、この弁座に設けられたＯ‐リングと、このＯ‐リングを介して弁座に当接し押圧する弁体と、この弁体を弁座方向に付勢する複数の梃子手段と、弁体を上下方向に案内するガイド部材とから構成され、真空装置の通常稼動時は前記弁体は前記複数の梃子手段の付勢に抗して弁座から離脱して真空装置による真空容器内の排気を可能とし、また真空装置の異常時には、真空容器内の圧と真空装置内の圧との差圧と複数の梃子手段による付勢によって弁体がＯ‐リングを介して迅速に弁座に当接して押圧し、真空装置と真空容器との接続を遮断する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、真空ポンプ等の真空装置と、真空チャンバー等の真空容器とを接続する配管に設けられるバルブに関し、とくに真空装置と真空容器との接続を迅速に遮断するクイッククローズバルブに関するものである。

半導体の製造や、フラットパネル表示装置の製造工程に使用される真空容器と、この真空容器内のガスを吸引し排出する真空装置と、これらを繋ぐ配管は、各種のバルブや弁を介して接続されており、真空容器内の真空度の調節や外部からの異物の浸入を防止する構成となっている。

例えば、ウエハの処理室と、該処理室に排気管を介して接続された真空ポンプと、前記排気管に設けられた開閉バルブとを備えた半導体製造装置において、前記処理室と前記開閉バルブとの間の排気管内に、逆止弁を設けた技術が提案されている（特許文献１参照。）。また、逆止弁に替わって電磁弁を備えた装置もある。

上記の構造によって、真空容器内の真空度の調節や外部からの異物の浸入を防止することができるが、真空ポンプ等の真空装置の突然の故障によって、真空容器内にガスが逆流するトラブルが生じた場合には、上記の開閉バルブや電磁弁では瞬時に排気管路の閉鎖を行なうことが困難であり、ウエハ等に異物が付着し不良の原因となる虞があった。

そこで、３個の径の異なる円筒状体で構成された遅延経路を有し、その上部に圧力差によって上下動する円板を配置して、真空ポンプのトラブルの際に真空チャンバ側へのガスの逆流をすばやく遮断する分離バルブが提案されている（特許文献２参照。）。

特開平７−１２２５０３号公報 ＷＯ／２００６／６２３７０号公報

しかしながら、上記特許文献２の分離バルブは、圧力差による弁体の上下移動と、遅延経路による逆流時間差を利用するものであり、この遅延経路を介して真空チャンバ内のガスの排気を行なうためコンダクタンスが低下し、真空引きに時間がかかるという問題点があった。しかも弁体の径が大きくなるほど弁体の重量が増加して弁体の上下移動に時間が掛かるため、真空チャンバ側へのガスの逆流を遮断する速度が遅くなり、口径の大きな分離バルブの場合にはガスの逆流をすばやく遮断するという能力が充分発揮できないという問題もあった。

そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、簡単な構造でコンダクタンスの低下を防止し、梃子の原理を利用した付勢手段と、真空装置内と真空容器内の圧力差によって、口径の大きなバルブであっても瞬時に真空装置と真空容器との接続を遮断するクイッククローズバルブを提供するものである。

このため本発明のクイッククローズバルブは、真空容器側に設けられた弁座と、この弁座に設けられたＯ‐リングと、このＯ‐リングを介して弁座に当接し押圧する弁体と、この弁体を前記弁座方向に付勢する複数の梃子手段と、該弁体を上下方向に案内するガイド部材とから構成され、真空装置の通常稼動によって真空容器内のガスを排気する際には前記弁体は前記複数の梃子手段の付勢に抗して弁座から離脱して真空装置による真空容器内の排気を可能とし、また真空装置の異常による稼動停止の際には、真空容器内の圧と真空装置内の圧との差圧と前記複数の梃子手段による付勢によって前記弁体がＯ‐リングを介して迅速に弁座に当接して押圧し、真空装置と真空容器との接続を遮断することを第一の特徴とする。

また、前記ガイド部材は、前記弁体と対向する開口部を形成した円筒体からなり、この開口部の周縁には弁体を載置し、上下方向に案内する複数のガイド板を立設する縁部を有し、バルブ本体内に着脱自在に取付けられることを第二の特徴とする。

本発明に係るクイッククローズバルブによれば、梃子の原理を利用した付勢手段と、真空装置と真空容器の圧力差によって弁体をＯ‐リングを介して弁座に当接して押圧するため、弁体の大きなバルブであっても真空装置と真空容器との接続を瞬時に遮断することができる。

また、前記ガイド部材は、弁体と対向する開口部を形成した円筒体からなり、この開口部の周縁には弁体を載置して上下方向に案内する複数のガイド板を立設する縁部を有しているため、真空装置の稼動状況に応じて前記弁体をスムーズに上下方向に案内するという優れた効果を有する。

そして、本発明のクイッククローズバルブの構造は極めて簡単であるため、コンダクタンスが低下することがなくガスを排気することが可能であり、真空装置に対して負荷を与えることがなく、しかもバルブ内に堆積物が残りにくいという優れた効果を有する。

しかも、本発明のクイッククローズバルブは部品点数が少なく、分解も容易であることから洗浄作業などのメンテナンスも容易である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づく実施例にて説明するが、本発明が本実施例に限定されないことは言うまでもない。図１は本発明のクイッククローズバルブの原理を示す原理説明図、図２は本発明のクイッククローズバルブの一実施例を示す斜視図、図３は図２の正面図、図４及び図５は図２の分解斜視説明図、図６は梃子部材を示す部分拡大説明図、図７は本発明のクイッククローズバルブの使用例を示す図である。

図１は本発明のクイッククローズバルブの動作原理説明図であり、図１（ａ）は通常の動作を示し、図１（ｂ）は異常時の動作を示している。図に示すように本発明のクイッククローズバルブ１は、通常の真空装置による排気動作においては、弁体１２はガイド部材１１上面に吸引された状態となり、この際弁体１２は梃子部材２０と当接して付勢される。そして真空容器から吸引されたガスは弁体１２表面を経由してバルブ本体２の内面に沿った最短の経路を流れ、真空装置側へ排気される。ここで、真空装置に何らかのトラブルが生じて真空装置による排気がストップすると、真空容器側の圧と真空装置側の圧に差が生じ、真空装置側から真空容器側へガスが逆流することになり、この圧力の差と梃子部材２０の付勢によって弁体１２が弁座１０方向に迅速に押圧され、Ｏ−リング９を介して弁座１０に当接してガスの逆流を阻止する。この構成による本発明のクイッククローズバルブ１は、通常の真空装置による動作時においてはスムーズな排気が行なえ、また真空装置の突然の異常時においては迅速に真空装置と真空容器との接続を遮断することができる。

図２は本発明のクイッククローズバルブ１の斜視図、また図３は図２の正面図を示している。図に示すように本発明のクイッククローズバルブ１は、下部にフランジ４を有するステンレス製で円筒形状のバルブ本体２と、フランジ３を有しバルブ本体２とネジ５によって接合される蓋部６とから構成され、その内部には後述する弁体、弁座、Ｏーリング、梃子部材、ガイド部材を設け、挿通孔７を介して真空装置によるガスの排気を制御する。

図４は図２の蓋部６を取った状態を示しており、図４（ａ）はバルブ本体側の斜視図を示し、図４（ｂ）は蓋部６の接合面を示している。図に示すようにバルブ本体２及び蓋部６の外周には一定間隔でネジ孔８が穿設され、蓋部６の挿通孔７の周囲にはＯ−リング９が所定の深さの溝部に嵌入された弁座１０が形成されている。また、バルブ本体２の内部にはガイド部材１１とガイド部材１１の中央部には円板状の弁体１２が載置され、バルブ本体２から取り外し可能とされている。尚、この状態で弁体１２は後述する梃子部材と当接し付勢される。またＯ−リング９はバイトン（デュポン社製）などが使用される。

図５は、図４のバルブ本体２をさらに分解した状態を示しており、図５（ａ）は弁体１２、図５（ｂ）はガイド部材１１、図５（ｃ）はガイド部材１１を取り外したバルブ本体２の内部を示している。図に示すように、弁体１２は軽量金属製の円板であり、アルミやアルミ合金から形成されその表面は電解研磨されている。またガイド部材１１は、上部に開口部１３を穿設した縁部１４を持つステンレス製の円筒体であり、この開口部１３の径は上記弁体１２の径より小径とされ弁体１２を縁部１４上に載置可能とする。さらに縁部１４には一定間隔で４枚のガイド板１５が放射状に立設され、後述する弁体１２の上下方向への移動を案内する。尚、ガイド板１５はステンレス製であり溶接によって取付けられている。

図５（ｃ）はガイド部材１１を取り外したバルブ本体２内部を示す斜視図であり、バルブ本体２の挿通孔７を中心に３本の支柱１６が立設され、この支柱１６を挿通して円板状の台座１７がバルブ本体２底部の挿通孔７から離間して設置されている。この台座１７の中央には開口孔部１８が形成され、開口孔部１８の周縁には円筒状の縁部１９が立設されている。そして縁部１９の上端は支柱１６の上端と同位置とされ、後述する梃子部材２０と係合する。また、台座１７は上述したガイド部材１１の下端をその周縁において保持し、ガイド部材１１の開口部１３を介して梃子部材２０と弁体１２とが当接する。尚、台座１７の径はバルブ本体２の内径に対して小径とされ、また台座１７の底面とバルブ本体２とは支柱１６を介して離間しているため、後述する真空装置による排気の際に充分な空間を確保するためコンダクタンスを低下させることがない。

図６は図５（ｃ）の梃子部材２０の部分拡大説明図であり、梃子部材２０は板状の作用部材２２と、支点部材２３と、作用部材２２の端部に設けた錘部２４とで構成され、バブル本体２の底部から立設された支柱１６の先端の切り欠き部２１に、作用部材２２を係合し、支点部材２３によって作用部材２２の錘部２４近傍部を回動可能に支持すると共に、作用部材２２は上記した台座１７の縁部１９に設けた切り欠き部２５に回動して係合する。そして、錘部２４と支点部材２３を支点とした梃子作用によって作用部材２２と当接する弁体１２を上述した弁座１０方向に付勢する。尚、バルブ本体２内に設置されている台座１７、縁部１９、及び梃子部材２０は何れもバルブ本体２と同じステンレス製である。

上記の構成からなる、本発明のクイッククローズバルブ１を真空装置（図示せず）と真空容器（図示せず）との配管（図示せず）の間に配置し、上述した蓋部６のフランジ３を真空容器側に、またバルブ本体２側のフランジ４を真空装置側に接続することにより、真空装置の通常稼動によって真空容器内のガスをコンダクタンスが低下することなく効率よく排気することができ、また真空装置の突然のトラブルによる稼動停止の場合には、弁体１２が真空容器内と真空装置内の圧力差と梃子部材２０の弁座１７方向への付勢によって迅速に真空装置からの逆流ガスを遮断することができる。しかも大径の弁体１２を使用するバルブが必要な各種画像表示装置の製造装置であっても、弁体１２の重量によって遮断速度が遅くなることがない。

次に、本発明のクイッククローズバルブの使用例を図面７に従って説明する。

図７は、本発明のクイッククローズバルブ１の使用例を示す説明図であり、図に示すように、真空容器（図示せず）と、真空装置２６とをフレキシブルチューブ２７で夫々接続し、このフレキシブルチューブ２７をクイッククローズバルブ１に接続している。この際、フレキシブルチューブ２７とクイッククローズバルブ１の接続にはインナーリング２８を介してクランプ２９が用いられており、極めて短時間に取り付け及び取り外しが可能である。

この構成による本発明のクイッククローズバルブ１は、既存の半導体製造装置やフラットパネル表示装置の製造装置と真空装置２６との配管に容易に取り付けることが可能であり、真空装置２６の突然のトラブルが生じてもすばやい復帰が可能であり、製造工程の稼動率の改善や生産性の改善となる。

以上、本発明によるクイッククローズバルブによれば、構造が極めて簡単であるため、コンダクタンスが低下することがなくガスを排気することができる。しかも、梃子の原理を利用した付勢手段と、真空装置と真空容器の圧力差によって弁体をＯ‐リングを介して弁座に当接して押圧するため、弁体の大きなバルブであっても真空装置と真空容器との接続を瞬時に遮断することができる。

本発明のクイッククローズバルブの原理を示す原理説明図である。 本発明のクイッククローズバルブの一実施例を示す斜視図である。 図２の正面図である。 図２の分解斜視説明図である。 図２の分解斜視説明図である。 梃子部材を示す部分拡大説明図である。 本発明のクイッククローズバルブの使用例を示す図である。

符号の説明

１ クイッククローズバルブ
２ バルブ本体
３、４ フランジ
５ ネジ
６ 蓋部
７ 挿通孔
８ ネジ孔
９ Ｏ−リング
１０ 弁座
１１ ガイド部材
１２ 弁体
１３ 開口部
１４、１９ 縁部
１５ ガイド板
１６ 支柱
１７ 台座
１８ 開口孔部
２０ 梃子部材
２１、２５ 切り欠き部
２２ 作用部材
２３ 支点部材
２４ 錘部
２６ 真空装置
２７ フレキシブルチューブ
２８ インナーリング
２９ クランプ

Claims (2)

1. 真空容器と、この真空容器内のガスを排気する真空装置と、この真空装置と真空容器とを接続する配管内に設けられるバルブであって、真空容器側に設けられた弁座と、この弁座に設けられたＯ‐リングと、このＯ‐リングを介して弁座に当接し押圧する弁体と、この弁体を前記弁座方向に付勢する複数の梃子手段と、該弁体を上下方向に案内するガイド部材とから構成され、真空装置の通常稼動によって真空容器内のガスを排気する際には前記弁体は前記複数の梃子手段の付勢に抗して弁座から離脱して真空装置による真空容器内のガスの排気を可能とし、また真空装置の異常による稼動停止の際には、真空容器内の圧と真空装置内の圧との差圧と前記複数の梃子手段による付勢によって前記弁体がＯ‐リングを介して迅速に弁座に当接して押圧し、真空装置と真空容器との接続を遮断することを特徴とするクイッククローズバルブ。
2. 前記ガイド部材は、前記弁体と対向する開口部を形成した円筒体からなり、この開口部の周縁には弁体を載置し、上下方向に案内する複数のガイド板を立設した縁部を有し、バルブ本体内に着脱自在に取付けられることを特徴とする請求項１記載のクイッククローズバルブ。

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