JP3033529B2 - 真空用ゲートバルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空用ゲートバル
ブに関し、特に、半導体の製造などに用いる真空処理装
置の真空チャンバに取付けて好適とされる、真空と大気
を分離するゲートバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、この種の
従来のゲートバルブの正面図と側断面図である。なお、
図３に示すゲートバルブは、特開平５−２７２６６２号
公報に従来例として記載された構成に相当する。図３に
おいて、フランジ（チャンバ）２１は、弁座となり、物
品（この場合ウェハー）を通過させる窓となる開口２２
を有する。弁体２３は、バルブ開の時に開口２２の側方
（図では上方）に位置し、バルブを閉とする時に弁棒２
４の閉作動により開口２２上に移動し、Ｏリング２５の
介在により開口２２を気密に閉塞する。

【０００３】弁棒２４は、先端を開口２２に向けてフラ
ンジ２１と平行に（図では開口２中央の上方で上下方向
に）配置されて、上記閉作動が開口２２に近づく軸方向
移動であり、先端に弁体２３の端部を軸支して弁体２３
を揺動可能に支持している。この揺動により、弁体２３
は、開口２２を閉塞する主面が、フランジ２１の面から
傾斜して離れたり、フランジ２１の面に平行になりなが
ら近接したりすることができる。

【０００４】また、弁体２３には、弁棒２４の側方とな
る両側端に外側に突出する爪２６が配置されており、そ
の爪２６は、フランジ２１に対し固定的に設けられた案
内溝２７に案内されて弁棒２４の作動に伴い弁体２３に
上記の揺動を与える。これらの作動はアクチュエータ２
８によって行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、閉
作動方向の移動の際、チャンバ内の弁棒に付けられた爪
２６が案内溝に案内されて接触動作するため、動作が繰
り返し行われることで、接触部分からパーティクルが生
じ、これが半導体ウェハー上につくことで膜質欠陥を生
じる原因となる。

【０００６】したがって、本発明は、上記従来技術の問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、真空
処理装置の真空チャンバに設けて物品の出し入れ窓を構
成するゲートバルブにおいて、真空チャンバ内で弁体と
Ｏリング以外の接触動作をなくし、ゴミの発生を低減
し、膜質欠陥が生じさせないゲートバルブを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の真空用ゲートバルブは、チャンバの外に設
けられたアクチュエータと、前記アクチュエータの上方
に取り付けられ前記アクチュエータの進行方向に平行な
溝が作られた第１のカムと、前記アクチュエータの進行
方向にに対し所定の角度を持った溝が作られた第２のカ
ムと、前記第１及び第２のカムの溝に適合したカムフォ
ロアを具備したシャフトと 前記シャフトの上部に接合
し前記チャンバ内に設けられる弁体と、前記第１、第２
のカムに対し前記シャフトが引き上げられるよう接合さ
れた弾性部材と、前記シャフトの上昇を制限するための
ストッパと、前記シャフトに結合し、前記チャンバ内を
真空に保つためのベローズと、を有し、前記弾性部材と
前記アクチュエータとが互いに異なる軸上に配設されて
なる。本発明において、前記弾性部材は、引っ張りバネ
により構成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。本発明の真空用ゲートバルブは、その好ま
しい実施の形態において、チャンバ（図１の１）の外に
設けられ、一軸方向動作するアクチュエータ（図１の２
ａ、２ｂ）と、アクチュエータの端部側において接合さ
れ、一軸方向動作だけに拘束されるスライダ（図１の
３）と、スライダ（図１の３）に接合されアクチュエー
タの動作方向に沿って平行な溝が設けられた第１のカム
（図１の４ａ、４ｂ）と、スライダに接合され前記アク
チュエータの動作方向に沿って所定の角度を持った溝が
設けられた第２のカム（図１の５ａ、５ｂ）と、第１、
第２のカムの各溝に係合する第１、及び第２のカムフォ
ロア（図１の６ａ、６ｂ及び６ｃ、６ｄ）と、アクチュ
エータの移動方向に移動自在とされこの移動方向と直角
方向に溝が設けられ第３のカム（図１の７）と、前記第
３のカムの前記溝に係合する第３のカムフォロア（図１
の６ｅ、６ｆ）と、第１、第２、第３のカムフォロアと
接合したシャフト支持板（図１の８ａ、８ｂ）と、シャ
フト支持板と接合したシャフト（図１の９ａ、９ｂ）
と、チャンバ（図１の１）内に設けられ前記シャフト
（図１の９ａ、９ｂ）と接合してなる弁体（図１の１
０）と、スライダ（図１の３）と第３のカム（図１の
７）の間に設けられ、これらを引っ張る方向に付勢する
弾性部材（図１の１１ａ、１１ｂ）と、アクチュエータ
（図１の２ａ、２ｂ）と前記チャンバ（図１の１）と接
合するベース（図１の１２）と、チャンバと前記シャフ
トと接合するベローズ（図１の１３ａ、１３ｂ）と、ベ
ース（図１の１２）と接合し第３のカム（図１の７）の
上昇動作を拘束するストッパ（図１の１４）と、を含
む。

【０００９】本発明の実施の形態では、弁体の開口の閉
塞動作を行う際に、チャンバ外のアクチュエータが一軸
方向に移動（上昇）し、前記スライダも上昇し、前記弾
性部材により第３のカムも上昇し、且つ、前記第３のカ
ムの溝と係合する第３のカムフォロアも連動して上昇し
これに伴いシャフト支持体及びシャフト及び弁体も上昇
し、アクチュエータが更に上昇を続けた際に第３のカム
が前記ストッパと当接して移動を停止し、その際、弁体
はチャンバの開口と対向して位置し（図２（ｃ）参
照）、アクチュエータが更に上昇を続けると、アクチュ
エータに接合したスライダ、第１、第２のカム（図２
（ｂ）の４ｂ、５ｂ）は、上昇するが、第１、第２のカ
ムフォロアは上昇せず、このため、第２のカムフォロア
（図２（ｂ）の６ｄ）が第２のカム（図２の５ｂ）との
傾きを持った溝をベース（図２の１２）方向に移動し、
シャフト（図２の９ｂ）及び弁体（図２の１０）が回転
し、弁体はチャンバの開口（図１の１５）に近接して取
り付けられたＯリング（図２の１６）を押圧して開口を
気密に閉塞する。

【００１０】以上により、チャンバ内で弁体とＯリング
以外の動作接触がなくなるため、パーティクル発生せ
ず、半導体ウェハーに膜質欠陥を生じさせることがな
い。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例の真空用ゲート
バルブの正面図である。図２は、本発明の一実施例の真
空用ゲートの側面図であり、図２（ａ）は、バルブ開
時、図２（ｂ）は上昇時、図２（ｃ）はバルブ閉時の側
面図である。

【００１３】図１及び図２を参照すると、本実施例は、
（イ）チャンバ１の外に設けられ、図で上下動作するア
クチュエータ２ａ、２ｂと、（ロ）アクチュエータ２
ａ、２ｂのシャフト端部で接合され、上下動作だけに拘
束するスライダ３と、（ハ）スライダ３上に接合され上
下方向に平行な溝（案内溝）が設けられた第１のカム４
ａ、４ｂと、（ニ）上下方向に対して所定の角度（傾
き）を持った溝（案内溝）が設けられた第２のカム５
ａ、５ｂと、（ホ）第１のカム４ａ、４ｂの溝に適合し
た第１のカムフォロア６ａ、６ｂと、（ヘ）第２のカム
５ａ、５ｂの溝に適合した第２のカムフォロア６ｃ、６
ｄと、（ト）上下方向に移動可能で上下方向と直角な溝
が作られた第３のカム７と、（チ）第３のカムの溝に適
合した第３のカムフォロア６ｅ、６ｆと、（リ）第１、
第２、第３のカムフォロア６ａ、６ｃ、６ｅと接合した
第１のシャフト支持板８ａと、（ヌ）第１、第２、第３
のカムフォロア６ｂ、６ｄ、６ｆと接合した第２のシャ
フト支持板８ｂと、（ル）第１のシャフト支持板８ａと
接合した第１のシャフト９ａと、（ヲ）第２のシャフト
支持板８ｂと接合した第２のシャフト９ｂと、（ワ）第
１のシャフト９ａ及び第２のシャフト９ｂと接合した弁
体１０と、（カ）スライダ３と第３のカム７の間に張ら
れた引っ張りバネ１１ａ、１１ｂと、（ヨ）アクチュエ
ータ２ａ、２ｂと、スライダ３の可動部の案内レール
（不図示）と、チャンバ１と、接合するベース（基部）
１２と、（タ）チャンバ１、第１のシャフト９ａ、第２
のシャフト９ｂと接合したベローズ１３ａ、１３ｂと、
（レ）ベース１２と接合し、第３のカム７の上昇動作を
拘束するストッパ（ここではネジよりなる）１４と、を
備えて構成される。

【００１４】スライダ３と、第１のカム４ａ、４ｂと、
第２のカム５ａ、５ｂは互いに接合されている。またア
クチュエータ２ａ、２ｂは、例えばエアシリンダ等で構
成される。

【００１５】次に本実施例の動作について説明する。

【００１６】アクチュエータ２ａ、２ｂが同期して上昇
すると、スライダ３が上昇し、引っ張りバネ１１ａ、１
１ｂにより、力が第３のカム７に伝わり、第３のカム７
が上昇する。第３のカム７には、上下方向と直角な溝が
設けられているので、第１のカムフォロア６ａ、６ｂ、
第１のシャフト支持板８ａ、第２のシャフト支持板８
ｂ、第１のシャフト９ａ、第２のシャフト９ｂ、弁体１
０が上昇する。

【００１７】さらにアクチュエータ２ａ、２ｂを同期し
て上昇させると、第３のカム７がストッパ１４に当た
り、弁体１０は上昇しなくなる。

【００１８】さらにアクチュエータ２ａ、２ｂが同期し
て上昇すると、スライダ３と第１のカム４ａ、４ｂ、第
２のカム５ａ、５ｂだけ上昇し、引っ張りバネ１１ａ、
１１ｂは伸びる。

【００１９】第１のカムフォロア６ａ、６ｂ、第２のカ
ムフォロア６ｃ、６ｄは、上昇せずに、第１のカム４
ａ、４ｂ、第２のカム５ａ、５ｂが上昇するため、第１
のカムフォロア６ａ、６ｂは、そのままの位置で、第２
のカムフォロア６ｃ、６ｄはベース１２方向に移動す
る。このため、弁体１０は、図２（ｂ）、図２（ｃ）に
示すように、図で反時計方向に回転する。すなわち、第
２のカムフォロア６ｃ、６ｄが、第２のカム５ａ、５ｂ
の角度を持った案内溝に沿ってベース１２方向に移動し
た際、第２のカムフォロア６ｃ、６ｄに接合した第１、
第２のシャフト支持板８ａ、８ｂが図で反時計方向に第
１のカムフォロア６ａ、６ｂを軸に所定角傾き、これに
伴い、第１、第２のシャフト９ａ、９ｂも傾き、弁対１
０がチャンバ１の内壁に当接するように移動する。

【００２０】以上により、弁体１０はチャンバ１の開口
１５の上下に取り付けられたＯリング１６を押しつけ、
開口１５を気密に閉塞する。

【００２１】次にアクチュエータ２ａ、２ｂが同期して
下降すると、始め、引っ張りバネ１１ａ、１１ｂに付勢
力が残留しているため、引っ張りバネ１１ａ、１１ｂが
伸び、スライダ３は下降するが、弁体１０、シャフト９
ａ、９ｂは下降しない。

【００２２】このため、第１のカム４ａ、４ｂ、第２の
カム５ａ、５ｂの働きにより、弁体１０は、開口１５よ
り離れる。

【００２３】引っ張りバネ１１ａ、１１ｂが戻りきり、
第３のカム７がストッパ１４より離れると、弁体１０、
第２のシャフト９ａ、９ｂは、アクチュエータ２ａ、２
ｂと共に下降し始め、初期状態に戻る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空内で弁体とＯリング以外の接触動作を行うことな
く、気密に開口を閉塞することが可能としたことによ
り、パーティクルの発生をなくし、これによって半導体
ウェハーの膜質欠陥を防ぎ、歩留まり及び生産性を向上
することができるという効果を奏する。

【００２５】また、本発明によれば、アクチュエータを
シャフトの進行方向の向きに配置したことにより、全体
の長さを短くできること、及び、引っ張りバネを利用
し、シャフトなどの重さを初張力を利用して引っ張るこ
とにより、アクチュエータの駆動力を小さくすることが
できるため、装置のコンパクト化を達成する、という効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す正面図である。

【図２】本発明の一実施例の側断面図である。

【図３】従来のゲートバルブの構成を示す図であり、
（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１ チャンバ ２ アクチュエータ ３ スライダ ４ａ 第１のカム ５ａ 第２のカム ６ａ、６ｂ 第１のカムフォロア ６ｃ、６ｄ 第２のカムフォロア ６ｅ、６ｆ 第３のカムフォロア ７ 第３のカム ８ シャフト支持板 ９ シャフト １０ 弁体 １１ 引っ張りバネ １２ ベース １３ ベローズ １４ ストッパ １５ 開口 １６ Ｏリング ２１ フランジ ２２ 開口 ２３ 弁体 ２４ 弁棒 ２５ Ｏリング ２６ 爪 ２７ 案内溝 ２８ アクチュエータ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】チャンバの外に設けられ、一軸方向動作す
   るアクチュエータと、 前記アクチュエータの端部側において接合され、一軸方
   向動作だけに拘束されるスライダと、 前記スライダに接合され前記アクチュエータの動作方向
   に対し平行な案内溝が設けられた第１のカムと、 前記スライダに接合され前記アクチュエータの動作方向
   に対し所定の角度を持った案内溝が設けられた第２のカ
   ムと、 前記第１、及び第２のカムの前記各溝に案内され及び係
   合する第１、第２のカムフォロアと、 前記アクチュエータの移動方向に移動自在とされ前記移
   動方向と直角方向に溝が設けられ第３のカムと、 前記第３のカムの前記溝に係合する第３のカムフォロア
   と、 前記第１、第２、第３のカムフォロアと接合したシャフ
   ト支持板と、 前記シャフト支持板と接合したシャフトと、 前記チャンバ内に設けられ前記シャフトと接合してなる
   弁体と、 前記スライダと前記第３のカムとの間に配設され、これ
   らを引っ張る方向に付勢する弾性部材と、 前記アクチュエータ、前記スライダのレール部、及び前
   記チャンバと接合するベースと、 前記チャンバと前記シャフトと接合するベローズと、 前記ベースと接合し前記第３のカムの移動動作を拘束す
   るストッパと、 を含み、前記弾性部材と前記アクチュエータとが互いに
   異なる軸上に配設されてなることを特徴とするゲートバ
   ルブ。
2. 【請求項２】前記弁体が、前記チャンバの開口を閉塞す
   るに際して、前記アクチュエータの前記チャンバ方向に
   移動に伴い前記スライダも移動し、 前記弾性部材により前記第３のカムも前記アクチュエー
   タの移動に向きに沿って移動し、且つ、前記第３のカム
   の溝と前記アクチュエータの移動方向に対して係合する
   第３のカムフォロアも連動して前記アクチュエータの移
   動の向きに沿って移動し、これに伴い、前記シャフト支
   持体、前記シャフト、及び前記弁体も前記アクチュエー
   タの移動の向きに沿って移動し、 前記アクチュエータが更に前記方向に移動を続けた際に
   前記第３のカムが前記ストッパと当接してその移動を停
   止し、この際、前記弁体はチャンバの開口と対向して位
   置し、 前記アクチュエータが更に前記方向に移動を続けると、
   前記アクチュエータに接合した前記スライダと、前記第
   １、及び第２のカムとは前記弾性部材に付勢力に抗して
   前記アクチュエータの移動に向きに沿って移動するが、
   前記第１、及び第２のカムフォロアは前記アクチュエー
   タの移動に向きに沿って移動せず、このため、前記第２
   のカムフォロアが前記第２のカムの傾きを持った前記案
   内溝を前記ベース方向に移動して前記シャフト及び前記
   弁体が回転し、前記弁体は前記チャンバの開口付近に取
   り付けられたＯリングを押圧して前記開口を気密に閉塞
   する、ことを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。
3. 【請求項３】チャンバの外に設けられたアクチュエータ
   と、 前記アクチュエータの上方に取り付けられ前記アクチュ
   エータの進行方向に平行な溝を備えた第１のカムと、 前記アクチュエータの進行方向に対し所定の角度を持っ
   た溝を備えた第２のカムと、 前記第１及び第２のカムの溝に適合したカムフォロアを
   具備したシャフトと、 前記シャフトの上部に接合し前記チャンバ内に設けられ
   る弁体と、 前記第１、第２のカムに対し前記シャフトが引き上げら
   れるように接合された弾性部材と、 前記シャフトの上昇を制限するためのストッパと、 前記シャフトに結合し、前記チャンバ内を真空に保つた
   めのベローズと、 を有し、前記弾性部材と前記アクチュエータとが互いに
   異なる軸上に配設されてなることを特徴とする真空用ゲ
   ートバルブ。
4. 【請求項４】前記弾性部材が、引っ張りバネにより構成
   されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   一に記載のゲートバルブ。