JP2015224751A - 真空用ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】グリースや金属同士の接触によるパーティクルの発生を抑制することができる一方、高い耐久性を有するのみならず、簡易にメンテナンスをすることができる。
【解決手段】真空用ゲートバルブ１０は、開口１２ａを有するケーシングと、このケーシング内を揺動して開口を開閉するバルブプレート１４と、バルブプレート１４をケーシングに密着させる位置調整手段１６を備えている。位置調整手段１６は、ケーシング内を昇降してバルブプレート１４に接してバルブプレート１４の位置を調整する昇降体１８と、この昇降体１８をケーシングとの間で摩擦抵抗が生じないようにケーシング内を昇降させる電磁石２４とを備えている。昇降体１８は、ケーシングとの間にＯリング及びグリースを介することなくケーシング内に設置され、電磁石２４は、通電により磁力を発生して昇降体１８をケーシング１２に接触させることなく昇降させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、半導体装置の処理チャンバに使用されて各種処理チャンバ内を真空にするための真空用ゲートバルブの改良に関し、特に、バルブプレートによる密閉状態を確実に保持しつつ、金属同士の接触によるパーティクルの発生を抑制する一方、耐久性に富みメンテナンスを容易とすることに関するものである。

半導体装置の製造工程においては、エッチング装置やＣＶＤ（化学気相蒸着）による薄膜処理、ＰＶＤ等の処理を行う各種処理チャンバ内を真空状態とするために、処理チャンバと吸引ポンプとの間にゲートバルブが使用される。この真空用ゲートバルブとしては、近年、スペース的に有利で、比較的簡易に製造することができることから、ケーシング内においてバルブプレートを横方向に揺動させる横旋回式のゲートバルブが多く採用されている。

この横旋回式の真空用ゲートバルブにおいては、ケーシング内におけるバルブプレートの円滑な揺動を確保するため、バルブプレートとケーシングとの間に若干の間隙が設定されている。従って、バルブプレートを開口を塞ぐ位置に移動させた後、その間隙を解消して密閉状態を確保するため、バルブプレートをケーシングに密着させることが必要となる。

この場合、圧力差によるバルブプレートの変位や変形を防止して、密閉状態を確実に保持すると共にバルブプレートの損傷を抑制するため、本発明者等は、バルブプレートが開口に対し全閉位置にあるときにバルブプレートをケーシングに密着させる位置調整手段を更に備え、この位置調整手段は、駆動源と、この駆動源により回転する回転体と、この回転体の回転により回転体に対して相対的に昇降する昇降体とから成り、この昇降体はバルブプレートに接してバルブプレートの位置を調整することを特徴とする真空用ゲートバルブを提案した（特許文献１、２参照）。この技術は、バルブプレートのケーシングへの密着時においては弾性部材を介さず機構的にバルブプレートの変位を許容しない一方、バルブプレートのケーシングへの密着時を除いてはバルブプレートの揺動を許容して開閉を可能とするものである。

しかし、この真空用ゲートバルブでは、昇降体は、Ｏリング及びグリースを介して、ケーシングに密着するようにしてケーシング内に収納されて、このケーシング内を摺動する。この場合、Ｏリングは摩耗により比較的早期に消耗されてしまう上に、真空用ゲートバルブは、作動時のベーキングにより、８０℃〜１２０℃の熱を持つため、グリースの成分が揮発してパーティクルの原因となると共に、グリースが充分に行き渡らない状態で昇降体の昇降を繰り返すと、昇降体や、バルブプレート、ケーシングの材料である金属同士の接触（メタルコンタクト）によっても、パーティクルが発生するおそれがある。これらのＯリング、グリースや金属材料を原因とするパーティクルが、処理チャンバ内で飛散すると、製造される半導体装置の性能に影響を与えたり、圧力センサー等の各種計測機器が損傷して、不具合が生じる可能性がある。

このため、従来の真空用ゲートバルブでは、グリースの補充やＯリングの交換等のメンテナンスが、比較的短期間で必要となっていた。また、その結果、昇降体とケーシングとの接触を、確実に回避しなければならない一方で、同時に、これらの機械要素が非常に過酷な環境下で使用されるため、短期間でのメンテナンスが必要とされる場合があることから、メンテナンスのためのアクセスや着脱を簡易に行うことができることも非常に重要となる。

また、この昇降体を磁石を駆動源として昇降させることも考えられるが、この場合、磁石の磁力に応じて昇降を制御するためには、磁力の強さ（磁束密度）を検出する必要がある。その磁束密度を検出するためには、センサを、磁石により磁性を帯びた部材内に配置することが一般的に考えられるが、上記の通り、これらの真空用ゲートバルブに使用される部材は、１００℃程度まで温度が上昇するため、耐熱性に配慮する必要が生じると同時に、ケーシングの内部に設置された部材にセンサを設置すると、そのメンテナンスや交換に、非常に手間を要する問題が生じる。一方、センサを磁石と昇降体との間のギャップ部分に設置して空間磁束密度を測定することも考えられるが、そのギャップ部分は、磁石による吸着の際に衝突が発生する部分であるために設置が困難である上に、真空用ゲートバルブを処理チャンバに取り付けた場合に、真空側に位置する部分であるため、大気の流入に対する配慮が必要になると同時に、真空下での正常な作動を確保することが困難となる問題もあった。

特許第４６３０９９４号公報 特開２０１１−１１７４８８号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、バルブプレートによる密閉状態を確実に保持しつつ、グリースや金属同士の接触によるパーティクルの発生を抑制することができる一方、高い耐久性を有するのみならず、簡易にメンテナンスをすることができる真空用ゲートバルブを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、開口を有するケーシングと、このケーシング内を揺動して開口を開閉するバルブプレートとを備えた真空用ゲートバルブにおいて、バルブプレートが開口に対し全閉位置にあるときにバルブプレートをケーシングに密着させる位置調整手段を更に備え、この位置調整手段は、ケーシング内を昇降してバルブプレートに接してバルブプレートの位置を調整する昇降体と、この昇降体をケーシングとの間で摩擦抵抗が生じないようにケーシング内を昇降させる昇降手段とを備えていることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、昇降体は、ケーシングとの間にＯリング及びグリースを介することなくケーシング内に設置され、昇降手段は、昇降体をケーシングに接触させることなく昇降させることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２のいずれかの解決手段において、昇降手段は、通電により磁力を発生して昇降体を引き寄せる電磁石を有し、通電を制御することにより電磁石により発生した磁力を調整して昇降体を昇降させることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第３の解決手段において、昇降手段は、電磁石による磁束密度を検出するセンサを備え、このセンサにより検出された磁束密度に応じて、電磁石への通電を制御して、磁力を調整することにより昇降体の昇降速度を制御することを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第４の解決手段において、電磁石はケーシング内に設置され電磁石により磁性を帯びて昇降体を吸着する吸着体の内部に設置され、センサは、電磁石により磁性を帯びた吸着体及び昇降体並びに吸着体と昇降体との間のギャップから外れた位置に設置されて、電磁石による磁束密度を検出することを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第５の解決手段において、センサは、吸着体と昇降体との間のギャップの横に設置されていることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第５又は第６のいずれかの解決手段において、昇降手段は、センサにより検出された磁束密度が低い程電磁石の磁力が強いと判断し、センサにより検出された磁束密度が高い程電磁石の磁力が弱いと判断して、磁力に応じて昇降体の昇降速度を所定値に制御することを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第４乃至第８のいずれかの解決手段において、センサは、ケーシング内に設置され、このケーシングの外側から着脱できることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第１乃至第８のいずれかの解決手段において、昇降手段は、ケーシングに非接触のベローズを備え、このベローズは、昇降体の昇降の際に昇降体の昇降を案内することを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、上記第９の解決手段において、ベローズはバネ性を有して通常では昇降体をバルブプレートに押し付ける方向に付勢し、電磁石はベローズの付勢力に抗して、昇降体を上昇させることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１１の手段として、上記第９又は第１０のいずれかの解決手段において、ベローズは、一端がケーシング側に連結され、他端が昇降体に連結されて、バルブプレートの裏側への大気の流入を遮断することを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１２の手段として、上記第９乃至第１１のいずれかの解決手段において、ベローズは、ステンレス等の非磁性材料から形成されていることを特徴とする真空用ゲートバルブを提供するものである。

本発明によれば、上記のように、位置調整手段は、ケーシング内を昇降してバルブプレートに接してバルブプレートの位置を調整する昇降体と、この昇降体をケーシングとの間で摩擦抵抗が生じないようにケーシング内を昇降させる昇降手段とを備えているため、昇降体とケーシングとの直接のメタルコンタクトを回避することができるため、パーティクルの発生や昇降体、ケーシングの損傷を効果的に抑制することができ、耐久性に優れた真空用ゲートバルブとすることができる実益がある。

この場合、特に、本発明によれば、上記のように、昇降体を、ケーシングとの間にＯリング及びグリースを介することなくケーシング内に設置して、昇降体をケーシングに接触させることなく昇降させることできるため、Ｏリングの摩耗や、グリースの揮発によるパーティクルの発生を回避することができると同時に、これらのＯリングの交換やグリースの補充等のメンテナンス作業が不要となり、長期間安定して使用することができると同時に保守が容易となる実益がある。

本発明によれば、上記のように、電磁石により発生した磁力を調整して昇降体を昇降させているため、昇降体を機構的にケーシングに保持しなくても昇降させることができ、また、この場合に、電磁石による磁束密度を検出するセンサにより検出された磁束密度に応じて、電磁石への通電を制御して、磁力を調整することにより昇降体の昇降速度を制御しているため、昇降体の不必要な急上昇又は急降下による吸着体やバルブプレートとの衝突等を適切に抑制して、メタルコンタクトによるパーティクルの発生を抑制することができる実益がある。

本発明によれば、上記の通り、磁束密度を検出するセンサを、例えば、吸着体と昇降体との間のギャップの横等、電磁石により磁性を帯びた吸着体及び昇降体並びに吸着体と昇降体との間のギャップから外れた位置に設置しているため、熱及び真空、更には吸着体と昇降体との衝突の際の衝撃の影響を受けることなく、適切に磁束密度を検出して昇降体の昇降速度を的確に制御することができる実益がある。

この場合、この吸着体と昇降体との間のギャップから外れた位置においては、ギャップにおける磁束密度と反比例して、即ち、昇降体と吸着体の間のギャップ（間隔）が大きく磁束密度が低い（磁力が小さい）場合にはギャップから外れた位置では磁束密度は大きくなり、逆に、ギャップが解消されて昇降体が吸着体に密着している場合にはギャップから外れた位置では磁束密度は小さくなるため、これに応じて、センサにより検出された磁束密度が低い程電磁石の磁力が強いと判断し、センサにより検出された磁束密度が高い程電磁石の磁力が弱いと判断することにより、吸着体やギャップから外れた位置にセンサを設置しても、磁力に応じて昇降体の昇降速度を所定値に適切に制御することができる実益がある。

また、本発明によれば、上記のように、センサは、ケーシング内に設置されてケーシングの外側から着脱できるため、点検や清掃等のメンテナンスや交換が必要となった場合であっても、センサに簡易にアクセスして容易に作業を行うことができる実益がある。

更に、本発明によれば、上記のように、昇降手段は、ケーシングに非接触のベローズ（蛇腹状スプリング）により昇降体の昇降を案内しているため、電磁石により昇降体をケーシングと接触させることなく昇降させても、適正な軌道をもって昇降させることができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、このベローズがバネ性を有するため、昇降体が吸着体やバルブプレートと接触した場合に生じる衝撃を吸収して、メタルコンタクトによるパーティクルの発生等を抑制することもできる実益がある。

加えて、本発明によれば、上記のように、ベローズは、一端がケーシング側に連結され、他端が昇降体に連結されているため、バルブプレートの裏側（真空とすべき処理チャンバ側）への大気の流入を遮断することができ、昇降体をＯリング等を用いずにケーシングと非接触でありながら、即ち、ケーシングとの間に間隙が存在しつつ、処理チャンバ側の密閉状態を確保することができる実益がある。

この場合、本発明によれば、上記のように、ベローズは、ステンレス等の非磁性材料から形成されているため、電磁石による磁力とは無関係に、昇降体の昇降の動きに追随して伸縮して、昇降体の案内や緩衝作用を適切に発揮することができる実益がある。

本発明の真空用ゲートバルブの一部破断斜視図である。 本発明の真空用ゲートバルブの断面図である。 本発明に用いられる電磁石による磁力の状態を示す断面図である。 本発明に用いられる電磁石による磁束密度の分布状態を示すグラフ図である。 本発明に用いられるベローズが大気を遮断する状態を示す断面図である。 本発明の真空用ゲートバルブの他の実施の形態の断面図である。

本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１及び図２は本発明の真空用ゲートバルブ１０を示し、この真空用ゲートバルブ１０は、例えば、図示しない半導体装置の製造工程で使用される処理チャンバと、この処理チャンバ内を真空とするための図示しない吸引ポンプとの間に設置され、処理チャンバ内を密閉して真空に保持するために使用される。

この本発明の真空用ゲートバルブ１０は、図１及び図２に示すように、開口１２ａを有するケーシング１２と、このケーシング１２内を揺動して開口１２ａを開閉するバルブプレート１４と、このバルブプレート１４を駆動する図示しないモーターと、バルブプレート１４が開口１２ａに対し全閉位置にあるときにバルブプレート１４をケーシング１２に密着させて処理チャンバ内を真空に保持する位置調整手段１６とを備えている。なお、ケーシング１２は、非磁性材料、例えば、アルミニウムから形成する。

本発明においては、この位置調整手段１６は、図１及び図２に示すように、ケーシング１２内を昇降してバルブプレート１４に接してバルブプレート１４の位置を調整する昇降体１８と、この昇降体１８をケーシング１２との間で摩擦抵抗が生じないようにケーシング１２内を昇降させる昇降手段２０とを備えている。このため、昇降体１８とケーシング１２との直接のメタルコンタクトを回避することができるため、パーティクルの発生や昇降体１８、ケーシング１２の損傷を効果的に抑制することができ、耐久性に優れた真空用ゲートバルブ１０とすることができる。

これらの昇降１８及び昇降手段２０は、図１及び図２に示すように、ケーシング１２の開口１２ａ周縁に配置されて、このケーシング１２内に収納されている。従って、図２に示すように、ケーシング１２の大きさや形状に従来の設計から大きな変更を加えることなく、省スペース化を図りつつ密閉状態を保持することができる。

また、このケーシング１２は、特に図１に示すように、ケーシング本体１２Ａと、このケーシング本体１２Ａに、ボルト等により、着脱自在に取り付けられるカバー１２Ｂとから成っている。従って、ケーシング１２は、カバー１２Ｂの着脱により、開閉自在に形成されている。昇降体１８及び昇降手段２０は、図１に示すように、この開閉自在なケーシング１２によりケーシング１２内に着脱自在に収納されている。このため、昇降体１８及び昇降手段２０の点検や保守、修理等のメンテナンス、また、交換を容易に行うことができる。

（１．昇降体）
昇降体１８は、図１に示すように、ケーシング１２の開口１２ａの周縁に沿ったリング状の形状を有し、図２に示すように、円板状のバルブプレート１４の輪郭に沿ってバルブプレート１４の外周付近に環状に、即ち、バルブプレート１４の全周にわたってバルブプレート１４に接して、バルブプレート１４をケーシング１２に密着させることができ、バルブプレート１４が、例えば、先端方向等の一方向にのみ反って、バルブプレート１４とケーシング１２との間に間隙が生ずることがなく、密閉状態を確実に保持することができる。

また、この昇降体１８は、図１及び図２に示すように、凹部状の縦断面を有する樋状の昇降体本体１８Ａと、この昇降体本体１８Ａの下方に連結されてバルブプレート１４を押し下げる押圧部材１８Ｂとから成っている。この場合、図２に示すように、押圧部材１８Ｂは、昇降体本体１８Ａに嵌合されると共に本体側Ｏリング２２Ａを介して連結される一方、バルブプレート１４と接する面にもプレート側Ｏリング２２Ｂが設置されて、昇降体本体１８Ａ及びバルブプレート１４と弾性的に係合することができる。

このため、押圧部材１８Ｂは、バルブプレート１４に接触する際の衝撃を吸収することができると同時に、バルブプレート１４の横方向の若干の変位による捻れも押圧部材１８Ｂが吸収して、昇降体本体１８Ａにまでその捻れが伝わることがない。なお、プレート側Ｏリングは、図２（Ｂ）に示すように、昇降体１８がバルブプレート１４に密着している場合には、図５（Ｂ）に示すように、バルブプレート１４との間を気密に保ち、バルブプレート１４の裏側（昇降体１８とはバルブプレート１４を挟んで反対の側である処理チャンバ側）を真空状態に保持する役割も有する。

一方で、この昇降体１８は、図２に特に示すように、昇降体本体１８Ａを含め、ケーシング１２との間にＯリング及びグリースを介することなく、ケーシング１２との間に若干の間隙を有しつつケーシング１２内に設置されている。従って、昇降体１８は、図２に示す位置状態を保持したまま昇降をすることにより、ケーシング１２に接触することなく、昇降することができる。このため、Ｏリングの摩耗や、グリースの揮発によるパーティクルの発生を回避することができると同時に、これらのＯリングの交換やグリースの補充等のメンテナンス作業が不要となり、長期間安定して使用することができると同時に保守が容易となる。なお、この昇降体１８は、磁性材料、具体的には、例えば、強磁性ステンレス鋼であるＳＵＳ４０３等から形成され、後述する昇降手段２０の電磁石２４が通電により磁力を発生した場合に、磁性を帯びる。

（２．昇降手段）
昇降手段２０は、図１及び図２に示すように、通電により磁力を発生して昇降体１８を引き寄せる電磁石２４と、ケーシング１２内に設置され電磁石２４により磁性を帯びて昇降体１８を吸着する吸着体２６と、昇降体１８の凹部内に設置され吸着体２６と昇降体１８とを連結するベローズ２８とを有している。

（２．−１ 吸着体）
吸着体２６は、図１及び図２に示すように、昇降体１８と同様に、ケーシング１２の開口１２ａの周縁に沿ったリング状の形状を有し、昇降体１８の全周に対応して設けられる。また、この吸着体２６は、図１及び図２に示すように、逆凹部状の縦断面を有し、この逆凹部の頂上面（凹部の底面）部分を複数箇所においてビス３０によりケーシング１２に固定することによりケーシング１２内に配置される。この場合、吸着体２６は、図２に特に示すように、２つの密閉用Ｏリング３２を介してケーシング１２内に設置される。これら２つの密閉用Ｏリング３２は、図２（Ａ）に示すように、昇降体１８がバルブプレート１４から離れている場合には、図５（Ａ）に示すように、吸着体２６との間を気密に保ち、昇降体１８，ひいては、バルブプレート１４の裏側（昇降体１８とはバルブプレート１４を挟んで反対の側である処理チャンバ側）を真空状態に保持する役割を有する。

また、この吸着体２６も、昇降体１８と同様に、磁性材料、具体的には、例えば、強磁性ステンレス鋼であるＳＵＳ４０３等から形成され、電磁石２４が通電により磁力を発生した場合に、磁性を帯びる。

（２．−２ 電磁石）
一方、電磁石２４は、図１及び図２に示すように、ケーシング１２の開口１２ａの周縁に沿ったリング状の形状を有し、昇降体１８の全周に対応して設けられる。この電磁石２４は、図２に特に示すように、吸着体２６の逆凹部状の内部に収納されて、吸着体２６の凹部形状の開口部を塞ぐ蓋部３４により吸着体２６の内部に設置される。なお、この蓋部３４は、磁石により発生する磁界の影響を受けないよう、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料から形成される。

この電磁石２４は、図示しない磁性芯材と、この磁性芯材の周囲に巻き付けられたコイルとを備え、このコイルが、図示しない電源に接続されて、この電源からの通電によりコイルに電流が流れている場合に磁力を発生する。従って、この電磁石２４は、通電により磁力を発生することにより、吸着体２６及び昇降体１８に磁性を帯びさせて、図３（Ａ）に示すように、吸着体２６により昇降体１８吸着して、電磁石２４側へ吸い寄せることにより、昇降体１８を上昇させることができる。一方、この電磁石２４への通電を停止することにより、電磁石２４は磁力を失い、吸着体２６への昇降体１８の吸着を解除して、昇降体１８の下降を許容することにより、昇降体１８を下降させることができる。

この場合、電磁石２４のコイルへの電流のオン・オフのみで昇降体１８の昇降を制御すると、上昇又は下降のみの制御となるが、その昇降速度によっては、昇降体１８の吸着体２６への衝突（上昇時）、又は、昇降体１８のバルブプレート１４への衝突（下降時）の際の衝撃が大きくなり、メタルコンタクトによりパーティクルが発生したり、昇降体１８や吸着体２６、バルブプレート１４の破損が生じるおそれもある。このため、昇降手段２０は、この電磁石２４への通電を制御することにより、電磁石２４により発生した磁力を調整して昇降体１８を昇降させることが望ましい。

（２．−３ センサ）
具体的には、昇降手段２０は、図２に示すように、電磁石２４による磁束密度を検出するセンサ３６をも有し、このセンサ３６により検出された磁束密度に応じて、電磁石２４への通電を制御して、磁力を調整することにより昇降体１８の昇降速度を制御することができる。このため、昇降体１８の不必要な急上昇又は急降下による吸着体２６やバルブプレート１４との衝突等を適切に抑制して、メタルコンタクトによるパーティクルの発生を抑制することができる。

この場合、センサ３６により磁力の強さを測定するためには、本来は、電磁石２４により磁性を帯びている吸着体２６の一部にセンサ３６を設置することが好ましいともいえる。しかし、吸着体２６は、８０℃〜１２０℃前後の高温状態となるため、耐熱性に配慮することが必要となる。また、吸着体２６と昇降体１８との間に設置することも、磁束密度を適切に測定するためには好ましいといえるが、ギャップ３８部分に設置すると、センサ３６が吸着体２６と昇降体１８との衝突の際の衝撃の影響も受けるおそれがある。このため、本発明においては、このセンサ３６は、図２に示すように、電磁石２４により磁性を帯びた吸着体２６及び昇降体１８の一部ではなく、かつ、吸着体２６と昇降体１８との間のギャップ３８（図２参照）からも外れた位置に設置されている。具体的には、図示の実施の形態では、図２に示すように、センサ３６は、ケーシング１２のうち、吸着体２６と昇降体１８との間のギャップ３８の横に設けられたセンサホール１２ｂの内部に設置されて、電磁石２４による吸着体２６と昇降体１８との間のギャップ３８の横の位置における磁束密度を検出する。

このように、センサ３６は、高温となる吸着体２６や昇降体１８の一部ではない箇所に設置されるため、熱の影響を受けることがないと同時に、ギャップ３８からも外れた位置に設置されているため、吸着体２６と昇降体１８との衝突の際の衝撃の影響も受けることなく適切に磁束密度を検出することができる。更には、センサ３６は、大気側に常時位置する吸着体２６と昇降体１８との間のギャップ３８の横に設置されるため、真空による影響も受けることなく、適切に磁束密度を検出して昇降体１８の昇降速度を的確に制御することができる。

この場合、磁束密度は、電磁石２４に流れる電流の大きさが一定で磁力自体の強さが同じであれば、図４に示すように、ギャップ３８（吸着体２６と昇降体１８との間）においては、ギャップ３８が小さければ小さい程、磁束密度は高くて磁力が強く、ギャップ３８が大きくなればなる程、磁束密度は小さくなって磁力は弱くなる。従って、このギャップ３８部分や、吸着体２６の一部等にセンサ３６を設置した場合には、検出された磁束密度がそのまま現在の磁力の強さを反映する、即ち、磁束密度が大きければ磁力が強く、磁束密度が小さければ磁力が弱いと判断することができる。

しかし、本発明のように、ギャップ３８や磁性を帯びている吸着体２６等から外れた位置にセンサ３６を設置した場合には、測定された磁束密度をそのまま磁力の強さとして把握することはできない。なぜなら、同じく図４に示すように、ギャップ３８から外れた位置（ギャップ３８の横方向）においては、磁束密度は、ギャップ３８（吸着体２６と昇降体１８との間）における磁束密度と反比例し、ギャップ３８が大きければ大きい程、磁束密度が高く（磁力が弱く）なり、ギャップ３８が小さければ小さい程、磁束密度が低く（磁力は強い）なるためである。この場合、ギャップ３８が「０」、即ち、昇降体１８が吸着体２６に密着している場合には、磁力の強さが最大となり、ギャップ３８の横に設けられたセンサ３６の磁束密度の検出値は「０」となる。

このため、本発明においては、センサ３６により検出された磁束密度が低い程電磁石２４の磁力が強いと判断し、センサ３６により検出された磁束密度が高い程電磁石２４の磁力が弱いと判断して、この磁力に応じて昇降体１８の下降速度を所定値に制御している。具体的には、センサ３６により測定した結果、予め設定された目標となる所定値の昇降速度とするために、磁力が強すぎて上昇速度を下げたい場合又は下降速度を上げたい場合には、電磁石２４のコイルに流れる電流を小さくすることにより磁力を弱めて昇降速度を調整し、逆に、磁力が弱くて上昇速度を上げたい場合又は下降速度を下げたい場合には、電磁石２４のコイルに流れる電流を大きくすることにより磁力を強めて昇降速度を調整することができる。これにより、昇降体１８の不必要な急上昇又は急降下による吸着体２６やバルブプレート１４との衝突等を適切に抑制して、メタルコンタクトによるパーティクルの発生を抑制することができる。

なお、このセンサ３６は、図１及び図２に示すように、ケーシング１２の外部に連通するセンサホール１２ｂ内に配置されるため、ケーシング１２の外側から着脱することができる。このため、センサ３６の点検や清掃等のメンテナンスや交換が必要となった場合であっても、センサ３６に簡易にアクセスして容易に作業を行うことができる。

（２．−４ ベローズ）
更に、昇降手段２０のベローズ２８は、昇降体１８の昇降の際に昇降体１８の昇降を案内する役割を有する。即ち、このベローズ２８を設けることなく、ケーシング１２の内部において昇降体１８を自由状態で配置して、単に電磁石２４による吸着及びその解除のみで昇降体１８を昇降させると、ケーシング１２内で、昇降体１８が傾いたり歪んだ状態で昇降して、ケーシング１２との間にメタルコンタクトが発生するおそれがある。このため、このベローズ２８によって、昇降体１８の位置を規制して、電磁石２４により昇降体１８をケーシング１２と接触させることなく昇降させても、適正な軌道をもって昇降させることができる。

この場合、このベローズ２８自体も、図１及び図２に示すように、昇降体１８の凹部内に設置されているため、ケーシング１２と接触することなく、即ち、昇降体１８とケーシング１２との間に間隙を設けたまま、昇降体１８を案内することができると同時に、従来用いられていたＯリングと異なり、ベローズ２８自体がケーシング１２と接触してメタルコンタクトによるパーティクルの原因となることがない。

このベローズ２８は、具体的には、蛇腹状スプリングであって、バネ性（弾性）を有する。この場合、このバネ性を有するベローズ２８は、通常では（自然状態では）、昇降体１８をバルブプレート１４に押し付ける方向に付勢しており、電磁石２４は、このベローズ２８の付勢力に抗して、昇降体１８を上昇させ、一方、昇降体１８は、電磁石２４への通電の解除又は低下に伴いベローズ２８の復元力により昇降体１８をバルブプレート１４へ押し付ける方向に下降することができる。このため、昇降体１８が吸着体２６やバルブプレート１４と接触した場合に生じる衝撃を吸収して、メタルコンタクトによるパーティクルの発生等を抑制しつつ、図２（Ｂ）に示すように、ベローズ２８の弾性により昇降体１８がバルブプレート１４を押し下げるようにしてバルブプレート１４に密着して、バルブプレート１４をケーシング１２に密着させて密閉状態を保持することができる一方、電磁石２４の磁力に抗してベローズ２８が圧縮されることにより、図２（Ａ）に示すように、昇降体１８をバルブプレート１４から離反させて、バルブプレート１４をケーシング１２から開放して、バルブプレート１４の揺動を許容することができる。この場合、図２（Ｂ）に示す全閉状態では、蛇腹状のベローズ２８の襞間の間隔は、勿論、襞の数にもよるが、約２５ｍｍ程度であるのに対し、図２（Ａ）に示す全開状態では、約２３ｍｍ程度にまで圧縮される。

また、このベローズ２８は、図２に示すように、一端（上端）がケーシング１２側（具体的には、吸着体２６）に連結され、他端（下端）が昇降体１８（具体的には、凹部状の昇降体１８の凹部の底面）に連結されて、昇降体１８を吸着体２６に連結させている。これにより、特に図５（Ｂ）に示すように、バルブプレート１４をケーシング１２に密着させている全閉状態においても、昇降体１８と吸着体２６との間のギャップ３８を通じて、バルブプレート１４の裏側（昇降体１８とはバルブプレート１４を挟んで反対の側である処理チャンバ側）へ大気が流入するのを遮断することができ、昇降体１８をＯリング等を用いずにケーシング１２と非接触でありながら、即ち、ケーシング１２との間に間隙が存在しつつ、処理チャンバ側の密閉状態を確保することができる。

更に、このベローズ２８は、ステンレス等の非磁性材料から形成されている。具体的には、このベローズ２８は、ＳＵＳ３０４から形成することができる。このため、ベローズ２８は、電磁石２４による磁力とは無関係に、昇降体１８の昇降の動きに追随して伸縮して、昇降体１８の案内や緩衝作用を適切に発揮することができる。

（３．バルブプレート）
バルブプレート１４は、図２（Ａ）に示すように、位置調整手段１６によりケーシング１２への密着状態から解放されているときは、ケーシング１２との間にギャップが生じるように設定されている。具体的には、ケーシング１２との間に約１ｍｍ程度のギャップが設定されている。これにより、バルブプレート１４が、揺動時にケーシング１２等に接触したり、また、その結果、破損等することを防止して、円滑な揺動を確保することができる。即ち、位置調整手段１６は、このバルブプレート１４の自由状態での位置設定に抗して、図２（Ｂ）に示すように、バルブプレート１４をケーシング１２に密着させるものである。

なお、図２に示す実施の形態では、昇降体１８の押圧部材１８Ｂの上面に本体側Ｏリング２２Ａ及び下面にプレート側Ｏリング２２Ｂを設けて、昇降体１８を昇降体本体１８Ａ及びバルブプレート１４に弾性的に係合させたが、図５に示すように、押圧部材１８Ｂの内周面に取り付けられ、昇降体本体１８Ａとバルブプレート１４の両方に同時に弾性的に係合することができる比較的直径が大きな１つのボンテッドＯリング４０を使用することもできる。

また、バルブプレート１４には、ケーシング１２への密着時においてケーシング１２に弾性的に接触する図示しないリング状のクッション材を設けることもできる。これにより、バルブプレート１４が密閉のためにケーシング１２に押し付けられたりスライドしても、直接のメタルコンタクトを回避することができるため、密着時のパーティクルの発生を効果的に抑制することができる。また、バルブプレート１４の揺動時等において、予期しないエラーによりケーシング１２と衝突した場合であっても、パーティクルの発生や、これらのバルブプレート１４及びケーシング１２の損傷を効果的に抑制することができる。

本発明は、特に、半導体装置におけるエッチング装置やＣＶＤによる薄膜処理、ＰＶＤ、更には、フラットパネルディスプレイの製造等に使用される処理チャンバ等に広く適用することができる。

１０ 真空用ゲートバルブ
１２ ケーシング
１２Ａ ケーシング本体
１２Ｂ カバー
１２ａ 開口
１２ｂ センサホール
１４ バルブプレート
１６ 位置調整手段
１８ 昇降体
１８Ａ 昇降体本体
１８Ｂ 押圧部材
２０ 昇降手段
２２Ａ 本体側Ｏリング
２２Ｂ プレート側Ｏリング
２４ 電磁石
２６ 吸着体
２８ ベローズ
３０ ビス
３２ 密閉用Ｏリング
３４ 蓋部
３６ センサ
３８ ギャップ
４０ ボンデットＯリング

Claims (12)

1. 開口を有するケーシングと、前記ケーシング内を揺動して前記開口を開閉するバルブプレートとを備えた真空用ゲートバルブにおいて、前記バルブプレートが前記開口に対し全閉位置にあるときに前記バルブプレートを前記ケーシングに密着させる位置調整手段を更に備え、前記位置調整手段は、前記ケーシング内を昇降して前記バルブプレートに接して前記バルブプレートの位置を調整する昇降体と、前記昇降体を前記ケーシングとの間で摩擦抵抗が生じないように前記ケーシング内を昇降させる昇降手段とを備えていることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
2. 請求項１に記載された真空用ゲートバルブであって、前記昇降体は、前記ケーシングとの間にＯリング及びグリースを介することなく前記ケーシング内に設置され、前記昇降手段は、前記昇降体を前記ケーシングに接触させることなく昇降させることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記昇降手段は、通電により磁力を発生して前記昇降体を引き寄せる電磁石を有し、前記通電を制御することにより前記電磁石により発生した前記磁力を調整して前記昇降体を昇降させることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
4. 請求項３に記載された真空用ゲートバルブであって、前記昇降手段は、前記電磁石による磁束密度を検出するセンサを備え、前記センサにより検出された前記磁束密度に応じて、前記電磁石への通電を制御して、前記磁力を調整することにより前記昇降体の昇降速度を制御することを特徴とする真空用ゲートバルブ。
5. 請求項４に記載された真空用ゲートバルブであって、前記電磁石は前記ケーシング内に設置され前記電磁石により磁性を帯びて前記昇降体を吸着する吸着体の内部に設置され、前記センサは、前記電磁石により磁性を帯びた前記吸着体及び前記昇降体並びに前記吸着体と前記昇降体との間のギャップから外れた位置に設置されて、前記電磁石による磁束密度を検出することを特徴とする真空用ゲートバルブ。
6. 請求項５に記載された真空用ゲートバルブであって、前記センサは、前記吸着体と前記昇降体との間のギャップの横に設置されていることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
7. 請求項５又は請求項６のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記昇降手段は、前記センサにより検出された前記磁束密度が低い程前記電磁石の前記磁力が強いと判断し、前記センサにより検出された前記磁束密度が高い程前記電磁石の前記磁力が弱いと判断して、前記磁力に応じて前記昇降体の昇降速度を所定値に制御することを特徴とする真空用ゲートバルブ。
8. 請求項４乃至請求項７のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記センサは、前記ケーシング内に設置され、前記ケーシングの外側から着脱できることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記昇降手段は、前記ケーシングに非接触のベローズを備え、前記ベローズは、前記昇降体の昇降の際に前記昇降体の昇降を案内することを特徴とする真空用ゲートバルブ。
10. 請求項９に記載された真空用ゲートバルブであって、前記ベローズはバネ性を有して通常では前記昇降体を前記バルブプレートに押し付ける方向に付勢し、前記電磁石は前記ベローズの付勢力に抗して、前記昇降体を上昇させることを特徴とする真空用ゲートバルブ。
11. 請求項９又は請求項１０のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記ベローズは、一端が前記ケーシング側に連結され、他端が前記昇降体に連結されて、前記バルブプレートの裏側への大気の流入を遮断することを特徴とする真空用ゲートバルブ。
12. 請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載された真空用ゲートバルブであって、前記ベローズは、ステンレス等の非磁性材料から形成されていることを特徴とする真空用ゲートバルブ。