JP2897197B2 - 真空ゲート弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外部と真空室、又は真空
室相互間に設ける真空ゲート弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造、又は薄膜製造にはクリーン
度の高い真空中でワークの加工又は処理が行われてい
る。この真空設備は一般にロードロック室に一旦ワーク
を搬入し、所定の真空度にした後、加工室又は処理室へ
ワークを搬入して加工又は処理が行われる。これらのロ
ードロック室、加工室及び処理室の搬入（搬出）口はゲ
ート弁で仕切られ、各工程の加工、処理が行われる。

【０００３】これらのゲート弁は高い密封，気密性が要
求されると共に、弁開閉時に部材の摺動、摩耗による発
塵や潤滑油の飛散等を極力避けなければならない。この
目的のために多くの真空用ゲート弁が提供されている。

【０００４】この一例として、図３〜図５に示すような
構造のものがある。この例は開口部が円形のもので、気
密室２１の側壁２１ａに開口部２１ｂが穿設されてい
る。この開口部２１ｂの内側に図４の（イ）に示すよう
な弁座２２が内壁との間で気密保持して固定されてお
り、この弁座２２の真上の上壁２１ｃを貫通して弁板２
３ａ及び駆動装置２３ｂよりなる閉鎖部材２３が設けら
れている。

【０００５】前記弁座２２は図４の（イ）に示すよう
に、気密室２１の側面側の半分は開口部２１ｂの上半分
をカバーするように上側半円筒部２２ａが形成され、気
密室２１の内側半分は円形の開口部２１ｂと同じ下側半
円筒部２２ｂが形成されており、上側半円筒部２２ａと
下側半円筒部２２ｂとの接続部分はそれぞれ円弧状をな
して開口部２１ｂの中心線を含む平面上で接続されてい
る。

【０００６】この弁座２２に当接して開口部２１ｂの開
閉を行う弁板２３ａは図４の（ロ）（ハ）に示すよう
に、下面は前記弁座２２の上側半円筒部２２ａ、下側半
円筒部２２ｂに全面的に当接する形状で、当接面にはパ
ッキン２４が貼付してあり、上面は上下動せしめるロッ
ド２５で気密室２１の外側に設けてある駆動装置２３ｂ
に接続されている。

【０００７】なお、この弁座２２と弁板２３ａの下面に
はロッド２５の軸に垂直方向のピン２２ｃと孔２３ｃが
対向して設けられており、閉鎖時の弁板２３ａの前後の
圧力差を支えるように構成されている。

【０００８】図５に示すものは図３の場合の圧力差保持
の手段としてのピン２２ｃと孔２３ｃの代わりに弁板２
３ａの下側半円部分の両側にこの半円周より突出するよ
うに保護縁２３ｄが弁板２３ａに設けられており、これ
に対応して弁座２２の下側半円筒部２２ｂには溝２２ｄ
が開設されて弁板２３ａの閉鎖時の圧力差を保持してい
る。

【０００９】図６は開口部が長方形のもので、弁板２３
ａは梯形であるが、閉鎖時の気密保持の方法は図３の場
合と同じであるので、詳細説明は省略する。

【００１０】図７に示すものは開口部が長方形の場合の
他の方式の例である。この例では弁箱３１の内部で弁座
３２に対向する閉鎖部材３３として、弁体３３ａを或程
度回動可能に保持している２本の弁棒３３ｂと、この弁
棒３３ｂの下端で両側の弁棒３３ｂを連結している連結
棒３３ｃと、この連結棒３３ｃを上下に移動させる上下
駆動装置３３ｄとよりなる。

【００１１】前記弁棒３３ｂは弁箱３１の下面より内部
に突出した軸受支持体３１ａの上端に保持された第一球
面滑り軸受３４と弁箱３１の下側に水平駆動装置３５に
保持された第二球面滑り軸受３６で下側が保持されてい
る。

【００１２】なお、第一球面滑り軸受３４と弁体３３ａ
の保持部分との間の弁棒３３ｂにはベローズ固定上板３
３ｅが固定されており、弁箱３１の底面との間にベロー
ズ３７が設けられており、弁箱３１の内部と第一球面滑
り軸受３４以下の可動部分とを隔離している。

【００１３】このゲート弁の動作は水平駆動装置３５に
より弁体３３ａを第一球面滑り軸受３４を中心として円
周運動により弁座３２に対して接触又は離隔せしめ、離
隔時に上下駆動装置３３ｄにより上下動せしめて開口部
の領域外に移動させることにより、開口部を開放し、こ
れらと逆の動作により開口部を閉鎖するものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の各例に
共通している問題は真空室内部に摺動部分があることで
ある。例えば、図３の例では図４に示すようにピン２２
ｃと孔２３ｃとが摺動し、図５の例では保護縁２３ｄと
溝２２ｄとが摺動し、図６の例でも図３の場合と同じ
で、図７の例では弁棒３３ｂと弁体３３ａとは或程度回
動可能に保持することが必要であるので、この部分での
摺動が発生する。この結果、これらの摺動部分からの発
塵が問題となる。

【００１５】本発明は上述の問題を解決して、真空室内
に発塵の原因となる摺動部分のない、従って潤滑油の飛
散もないゲート弁を提供することを課題とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、半導体製造又は薄膜製造装置等でワークを外部と
ロードロック室の間で、又は前記ロードロック室と処理
室の間で移送せしめるための開口部を有する真空室間の
前記開口部に設けたゲート弁において、前記ゲート弁
が、前記開口部を閉鎖又は開放するために第一側面１ｄ
に開口部１ｂに設けた弁箱１５の弁座１に対応する弁板
２と、この弁板２を上下方向に移動し、かつ真空室内に
摺動部分を設けない駆動手段１０とよりなる。

【００１７】前記弁座１及び弁板２は、上面形状が、２
本の平行線と該２本の平行線間の両端部が円弧１ａで囲
まれた形状であり、前記弁座及び弁板の側面形状が左右
対称の梯形をなし、前記弁座１と弁板２が接触（対応）
するシール面のうち、上部周縁部に形成されたの第一シ
ール面１ｃは上面に対して一定の傾斜角αを持ち、前記
弁座１と弁板２の対応するシール面のうち、側縁部に形
成された第二シール面１ｇは、前記円弧の両端部分から
各々下面を通り、前記開口部１ｂの中心を貫通する開口
軸Ａに垂直な平面方向に延設されるとともに、前記上面
に対して一定の傾斜角を持ち、前記弁座１と弁板２の対
応するシール面のうち、底面に形成された第三シール面
１ｉは、前記第二シール面１ｇの両下端部に接続されて
おり、これら第一シール面１ｃと第二シール面１ｇの接
続部分と、第二シール面１ｇと第三シール面１ｉとの接
続部分は弧状をなして接続した曲面形状である。

【００１８】前記駆動手段１０は、前記弁箱の上面に設
けられたボンネットフランジ９に設けられており、前記
駆動手段は、前記弁板２を上下動せしめるために前記ボ
ンネットフランジ９を遊嵌するステム軸３と、このステ
ム軸３の上端に固定された移動フランジ５と、この移動
フランジ５の上下動を案内する複数の直動案内軸８と、
前記ステム軸３を上下動せしめる駆動手段１０と、前記
移動フランジ５と前記ボンネットフランジ９間で前記ス
テム軸３を囲むように同軸で設けられたベローズ４を設
けたものである。

【００１９】

【実施例】図１は本発明のゲート弁の弁板及びその駆動
装置の構造図、図２は弁座を含む弁箱の構造図で、
（イ）は側面図、（ロ）は弁座部分の斜視図である。

【００２０】先ず、弁箱から説明する。弁箱１５には下
側に弁座１が、上側に上部空間１５ａを隔ててボンネッ
トフランジ９が設けられており、対向する１組の側面に
は開口部が開設されている。この開口部は前記弁座１の
開口部１ｂと同じ位置で同じ大きさのものである。

【００２１】弁座１には上側から凹部１ｈが開設されて
おり、その上面形状は２本の平行線間の両端部が円弧１
ａで囲まれた形状で、側面形状は左右対称の梯形をなし
た長手方向の第一側面１ｄと、この両側で内側に傾斜角
βで傾斜した第二側面１ｅ及び底面１ｆで凹部１ｈが形
成され、前記第一側面１ｄの両側に対向して開口部１ｂ
が穿設されている。

【００２２】この弁座１の凹部１ｈと前記弁板２との接
触するシール面として、上部周縁部の第一シール面１ｃ
は上面に対して一定の傾斜角αを持って形成してある。
又、前記開口部１ｂを貫通する開口軸Ａに垂直でかつ両
側の開口部１ｂ、１ｂの中間の平面上で一方の円弧１ａ
から第二側面１ｅ、底面１ｆ、反対側の第二側面１ｅを
通って反対側の円弧１ａに到る一定幅の第二シール面１
ｇおよび第三シール面１ｉが形成されている。

【００２３】なお、上記第一シール面１ｃと第二シール
面１ｇとの接続部分、第二シール面１ｇと第三シール面
１ｉとの接続部分、及び第二側面１ｅと底面１ｆとの接
続部分は何れも弧状で連続した曲面を形成している。
又、上記傾斜角αとβは同一傾斜角でも差支えない。

【００２４】次に弁板２について説明する。この弁板２
は上述の弁座１の前記凹部１ｈに対応する形状で、前記
第一シール面１ｃ、第二シール面１ｇおよび第三シール
面１ｉに当接する部分にはシール材１２が貼付してあ
る。この弁板２はステム軸３でボンネットフランジ９に
穿設された貫通孔１１を遊嵌して上部の駆動手段１０に
接続されている。

【００２５】駆動手段１０は往復動手段１３とガイド手
段１４とよりなる。往復動手段１３は例えばエアシリン
ダ等の一般に使用されている駆動源が使用されている。
又、ガイド手段１４は前記ボンネットフランジ９に垂直
に植設された複数の直動案内軸８と、この直動案内軸８
に摺動可能に保持されている直動案内軸受７を介して設
けられた移動フランジ５と、この移動フランジ５の中央
部に下向きに固定された前記ステム軸３よりなり、この
ステム軸３の部分には前記貫通孔１１の周囲に設けられ
た固定フランジ６と前記移動フランジ５の間に前記ステ
ム軸３を囲むように同軸に配置されたベローズ４により
ステム軸３と外側の摺動部分とを隔離している。なお、
ステム軸３の上端と前記駆動源との間は適宜な構造で接
続してある。

【００２６】次にこのゲート弁の動作について説明す
る。先ず、開放状態では往復動手段１３により弁板２は
弁箱１５の上半分の上部空間１５ａに引上げられ、開口
部１ｂは開放されている。

【００２７】閉鎖状態では往復動手段１３により弁板２
は弁座１の凹部１ｈ内に完全に収納され、かつ第一シー
ル面１ｃ、第二シール面１ｇおよび第三シール面１ｉは
これに対応している弁板２のシール材１２が押圧されて
いる。この場合、弁板２は弁箱１５の内面には全く接触
せず、シール材１２も第一シール面１ｃ、第二シール面
１ｇおよび第三シール面１ｉに押圧されるだけで、摺動
状態にはならない。

【００２８】ガイド手段の動作は駆動手段１０の動作に
よりステム軸３が上下動するが、このステム軸３は移動
フランジ５、直動案内軸受７により直動案内軸８に平行
に上下動すると共に、その中心線及び移動方向（上下動
方向）も規制され、この結果、弁板２の位置も規制され
るので、閉鎖時の内外圧力差による弁板２の位置ずれも
防止出来る。

【００２９】又、移動フランジ５の下面とボンネットフ
ランジ９の上面に固定されている固定フランジ６との間
にステム軸３を囲むように同軸に設けられているベロー
ズ４により、ステム軸３とガイド手段１４の摺動部分と
は完全に隔離されるので、この結果として弁箱１５を含
む真空室内には摺動部分が設けられていない。

【００３０】

【発明の効果】上述のように、弁箱１５を含む真空室内
と駆動手段１０及びガイド手段１４の摺動部分とは完全
に隔離されているので、摺動部分から発生する塵等の微
粉末は真空室内に入ることがなく、ゲート弁は真空室内
の発塵の原因とはならない。又、両開口部の圧力差によ
る弁板２の移動が従来より少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲート弁の弁板及びその駆動装置の構
造図である。

【図２】弁座を含む弁箱の構造図で、（イ）は側面図、
（ロ）は弁座部分の斜視図である。

【図３】従来の円形開口部を持ったゲート弁の一例の断
面図である。

【図４】図３のゲート弁の弁座及び弁板の斜視図で、
（イ）は弁座を外側から見た図、（ロ）は弁板を内側か
ら見た図、（ハ）は同じく外側から見た図である。

【図５】図３のゲート弁の変形のゲート弁の断面図であ
る。

【図６】従来の長方形の開口部を持ったゲート弁の一例
の断面図で、（イ）は開口部の内側から見た図、（ロ）
は開口部の横側から見た図である。

【図７】従来の長方形の開口部を持ったゲート弁の他の
例の断面図で、（イ）は開口部の内側から見た図、
（ロ）は開口部の横側から見た図である。

【符号の説明】

１ 弁座 １ａ 円弧 １ｂ 開口部 １ｃ 第一シール面 １ｄ 第一側面 １ｅ 第二側面 １ｆ 底面 １ｇ 第二シール面１ｉ 第三シール面 １ｈ 凹部 ２ 弁板 ３ ステム軸 ４ ベローズ ５ 移動フランジ ６ 固定フランジ ７ 直動案内軸受 ８ 直動案内軸 ９ ボンネットフランジ １０ 駆動手段 １２ シール材 １３ 往復動手段 １４ ガイド手段 １５ 弁箱

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造又は薄膜製造装置等でワーク
   を外部とロードロック室の間で、又は前記ロードロック
   室と処理室の間で移送せしめるための開口部を有する真
   空室間の前記開口部に設けたゲート弁において、前記ゲート弁が、 前記開口部を閉鎖又は開放するために
   第一側面に開口部を設けた弁箱の弁座に対応する弁板
   と、この弁板を上下方向に移動し、かつ真空室内に摺動
   部分を設けない駆動手段とよりなり、 前記弁座及び弁板は、上面形状が、２本の平行線と該２
   本の平行線間の両端部が円弧で囲まれた形状であり、前
   記弁座及び弁板の側面形状が左右対称の梯形をなし、 前記弁座と弁板の対応するシール面のうち、上部周縁部
   に形成された第一シール面は上面に対して一定の傾斜角
   を持ち、前記弁座と弁板の対応するシール面のうち、側縁部に形
   成された第二シール面は、前記円弧の両端部分から各々
   下面を通り、前記開口部の中心を貫通する開口軸に垂直
   な平面方向に延設されるとともに、 前記上面に対して一
   定の傾斜角を持ち、前記弁座と弁板の対応するシール面のうち、底面に形成
   された第三シール面は、前記第二シール面の両下端部に
   接続されており、 これら第一シール面と第二シール面の接続部分と、第二
   シール面と第三シール面との接続部分は弧状をなして接
   続した曲面形状を具備し、 前記駆動手段は、前記弁箱の上面に設けられたボンネッ
   トフランジに設けられており、前記駆動手段は、 前記弁板を上下動せしめるために前記ボンネットフラン
   ジを遊嵌するステム軸と、 このステム軸の上端に固定された移動フランジと、 この移動フランジの上下動を案内する複数の直動案内軸
   と、 前記ステム軸を上下動せしめる往復動手段と、 前記移動フランジと前記ボンネットフランジ間で前記ス
   テム軸を囲むように同軸で設けられたベローズとを具備
   したものであることを特徴とするゲート弁。