JP3288616B2 - 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、例えば、半導体製
造工程等において使用される真空処理室の開口部を開閉
可能でかつ密封可能なゲートバルブに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程におけるドライエッチン
グ工程やスパッタリング工程やエピタキシャルウェハ形
成工程等の処理工程では真空処理装置が使用される。一
般的に、半導体製造工程では真空処理装置は、複数の真
空処理室が接続されたマルチチャンバ構成のものが使用
される。このような構成の真空処理装置では、各真空処
理室を大気中に開放しないで、ウェハやウェハカセット
の取り入れ、取り出しを行なうことを目的とした真空室
であるロードロックチャンバ、アンロードロックチャン
バを備えたものが一般的である。

【０００３】上記のロードロックチャンバまたはアンロ
ードロックチャンバの開口部の開閉を行なうゲートバル
ブでは、ゲートバルブの有する弁体を開口部の周囲に設
けられたＯリングに押し付ける。Ｏリングに弁体が押し
付けられた状態で、ロードロックチャンバまたはアンロ
ードロックチャンバ内を真空引きすることにより、弁体
がＯリングに密着し、開口部が密閉されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したような構造の
ゲートバルブにおいては、装置の簡便化の観点から、カ
ム機構やリンク機構を用いることで、弁体の直動および
押し付けの駆動力を一つのアクチュエータ（たとえば、
エアシリンダ）によって供給する方式が採られることが
多い。このような、単一のアクチュエータを有するゲー
トバルブでは、弁体の取り付け位置、取り付け角度、加
工精度等の問題から、押し付けの際に弁体がＯリングに
対し角度を持つことがあり、弁体によってＯリングが一
様に押圧されず、弁体がＯリングの端面に対して傾斜
し、Ｏリングの一部と弁体とが接触した状態となること
がある。このため、ロードロックチャンバまたはアンロ
ードロックチャンバ内を真空引きした際に、弁体がＯリ
ングに均等に密着せず、開口部のシーリングが十分でな
いことがあるという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたものであって、弁体がＯリングに対し均等に押圧
され、シーリング能力の向上したゲートバルブを提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のゲートバルブ
は、周囲にシール部材が設けられた気密室の開口部を密
閉可能な弁体と、前記弁体を前記開口部を開閉する方向
に直動する駆動手段と、前記弁体が前記開口部を閉じる
所定の位置で、前記駆動手段からの直動力を前記弁体を
前記シール部材に押し付ける押し付け力に変換する押し
付け機構とを有するゲートバルブであって、前記押し付
け機構は、前記駆動手段からの直動力が伝達される保持
板と、前記保持板に直動方向に沿って移動可能に保持さ
れた複数の第１の保持部材と、前記保持板と前記各第１
の保持部材とを連結し、当該保持板に対する当該第１の
保持部材の移動に応じたバネ力を発生する複数のコイル
スプリングと、前記各第１の保持部材に一端が回動自在
に連結された複数のリンクと、前記各リンクの他端部が
回動自在に連結され、前記弁体に嵌め込まれた第２の保
持部材と、前記弁体が前記開口部を閉じる位置で前記弁
体の直動を規制する規制手段とを有することを特徴とす
る。

【０００７】本発明に係るゲートバルブでは、弁体をＯ
リングに対し常に均等に押し付けることができ、真空引
きされた際に弁体がＯリングに確実に密着する。

【０００８】好適には、前記第２の保持部材は、直動方
向の移動が規制され、かつ、前記直動方向の軸回りの回
転方向に傾斜可能に嵌め込まれている構成とする。

【０００９】本発明にかかるゲートバルブでは、前記弁
体が規制手段によって移動を規制された状態で当該弁体
と前記保持板とを相対運動させ、直動力を押し付け力に
変換し前記弁体に対するロール方向の傾斜を前記第２の
保持部材を用いて補正することで、前記弁体を前記シー
ル部材に均等に押し付ける。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゲートバルブの実
施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本
発明に係るゲートバルブの一実施形態を示す説明図であ
って、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すゲ
ートバルブのＸ−Ｘ線方向の断面図である。図１におい
て、ゲートバルブ１は、壁部４によって形成された真空
処理室ＣＨに連通する通路Ｓの開口部６を開閉および密
閉するために設けられており、弁体２と、保持板１２
と、連結部材１３と、エアシリンダ１４と、ストッパ１
０と、押し付け機構２０とを有している。

【００１１】上記の壁部４の開口部６側の端部には溝部
４ａが形成され、この溝部４ａにシーリング部材として
のＯリング８が嵌め込まれており、壁部４の開口部６側
の端面から突出した状態となっている。

【００１２】弁体２は、平板状の部材から形成され、開
口部６を開閉可能でかつ開口部６の周囲に設けられたＯ
リング８に対して押し付けられることにより、Ｏリング
８を介して開口部６を密閉可能となっている。

【００１３】保持板１２は、押し付け機構２０を介して
弁体２を背後から保持している。連結部材１３は、保持
板１２とエアシリンダ１４のピストンロッドとを連結す
る部材である。保持板１２とエアシリンダ１４と連結部
材１３との連結は、例えばボルトによって行われる。ス
トッパ１０は、壁部４の開口部６側の端面から突出する
ように設けられており、弁体２の矢印Ａの方向の移動を
所定の位置で規制する。

【００１４】押し付け機構２０は、弁体２と保持板１２
との間に３箇所設けられ、エアシリンダ１４の直動力を
弁体２をＯリング８に押し付ける押し付け力に変換し、
かつ弁体２をＯリング８に対して均等に接触させる機能
を果たす。なお、押し付け機構２０の構造については後
述する。

【００１５】エアシリンダ１４は、連結部材１３を介し
て連結された保持板１２を直動させる。エアシリンダ１
４は、エアの供給によってピストンロッドの往復運動が
行なわれる一般的な構造のものを使用することができ
る。また、エアシリンダ１４には、図示しないが、リニ
アガイドが並設されており、エアシリンダ１４のピスト
ンロッドに弁体２を通じてモーメントがかかった場合
に、このモーメントを支持することができる構造となっ
ている。なお、上述したように、エアシリンダ１４にリ
ニアガイドを並設するのではなく、エアシリンダ１４自
体を弁体２を通じて印加されるモーメントを支持可能な
構造とすることも可能である。

【００１６】次に、上記した押し付け機構２０について
説明する。図３に押し付け機構２０およびその周辺部の
拡大図を示す。なお、図３は、弁体２によって開口部６
を密閉した状態を示している。各押し付け機構２０は、
リンク２４と、第１の保持部材２６と、第２の保持部材
２５と、第１のコイルスプリング２１と、第２のコイル
スプリング２２とを有している。なお、押し付け機構２
０は、弁体２に対して３箇所に設けられている。

【００１７】リンク２４は、両端部が第１の保持部材２
６と第２の保持部材２５とにそれぞれ連結ピン２６ａお
よび２５ａを介して回動自在に連結されている。また、
各リンク２４は互いに同形状（同じ長さ）となってい
る。図１に示す状態では、リンク２４は保持板１２およ
び弁体２に対して傾斜した状態にある。

【００１８】第１の保持部材２６は、リンク２４の一端
部を連結ピン２６ａを介して回動自在に保持している。
また、第１の保持部材２６は、保持板１２に直動方向に
沿って形成された案内溝１２ａに移動可能に保持されて
いる。

【００１９】第１のコイルスプリング２１は、第１の保
持部材２６と保持板１２とを連結している。したがっ
て、第１の保持部材２６には、保持板１２に対して第１
の保持部材２６が相対的に移動すると、それに応じた第
１のコイルスプリング２１のバネ力が働く。

【００２０】第２のコイルスプリング２２は、４箇所に
設けられており、保持板１２の四隅の固定部２２ａと弁
体２の所定の位置に形成された４箇所の固定部２７とを
連結している。これによって、保持板１２は弁体２を第
２のコイルスプリング２２を介して保持した状態にあ
り、保持板１２と弁体２との距離および相対位置関係
は、外力が作用しない場合は一定に保たれることにな
る。また、第１のコイルスプリング２１および第２のコ
イルスプリング２２のバネ定数は、第１のコイルスプリ
ング２１のほうが大きくなるように、すなわち、第１の
コイルスプリング２１のほうが硬いバネとなるように設
定されている。なお、図１に示す保持板１２と弁体２と
の相対位置が通常の位置関係にある状態では、リンク２
４は保持板１２および弁体２に対して傾斜した状態にあ
る。

【００２１】第２の保持部材２５は、リンク２４の他端
部を連結ピン２５ａを介して回動自在に保持している。
また、第２の保持部材２５は、図１および図３に示すよ
うに、弁体２に形成された凹部２ａに嵌め込まれてお
り、保持板１２の直動方向（矢印Ａ1 およびＡ2方向）
の移動が規制されている。図４は、第２の保持部材２５
およびその周辺の拡大図であって、保持板１２の直動方
向に直交する方向の断面図である。図４に示すように、
弁体２に形成された凹部２ａは、第２の保持部材２５と
の間に隙間を有するように形成されている。また、第２
の保持部材２５の弁体２の凹部２ａと当接する先端面２
５ｂは、所定の曲率を持つように曲面に形成されてい
る。したがって、第２の保持部材２５に対して弁体２が
矢印Ｂ1 およびＢ2 方向に回動（傾斜）する場合には、
第２の保持部材２５の先端面２５ｂは、弁体２の凹部２
ａ内を転動することになる。

【００２２】次に、上記構成のゲートバルブ１の動作の
一例について説明する。まず、図１に示す状態、すなわ
ち、弁体２が開口部６を開放した状態では、リンク２４
は弁体２および保持板１２に対して所定の角度で傾斜し
ている。この状態から、エアシリンダ１４を駆動して保
持板１２を矢印Ａの方向に移動させると、弁体２は保持
板１２と第２のコイルスプリング２２の作用によって一
定の位置関係を保った状態で矢印Ａの方向に移動する。
そして、図２に示すように、弁体２の上端部がストッパ
１０に当接すると、弁体２の矢印Ａ方向の移動は規制さ
れることになる。

【００２３】この状態で、弁体２の矢印Ａ方向の移動は
規制されるが、エアシリンダ１４からの直動力は保持板
１２に対しては働く。このため、保持板１２は弁体２に
対して矢印Ａ方向の相対位置が変化しようとする。図１
に示す状態では、リンク２４は保持板１２および弁体２
に対して傾斜した状態にあることから、保持板１２が弁
体２に対して矢印Ａの方向に移動しようとすると、リン
ク２４は第１のコイルスプリング２１を通じて保持板１
２および弁体２に対して直立する方向（傾斜が緩くなる
方向）に回動しようとする力を受ける。この状態では、
第１の保持部材２６は保持板の溝部１２ａを矢印Ａとは
反対方向に移動し、第１のコイルスプリング２１には伸
びる方向に抗する収縮力が発生する。このリンク２４の
回動によって、各リンク２４からは弁体２をＯリング８
の方向へ押し付ける押し付け力が発生することになる。
なお、弁体２に押し付け力を発生させるために、第２の
コイルスプリング２２よりも、第１のコイルスプリング
２１のほうが硬いバネとなるように設定されている。

【００２４】このとき、弁体２がＯリング８に対して傾
斜していると、Ｏリング８の一部に弁体２が接触するこ
とになる。Ｏリング８を弁体２で押しつぶす際のＯリン
グ８の弾性係数は、第１および第２のコイルスプリング
２１、２２の弾性係数よりも著しく大きい。このため、
弁体２がＯリング８に接触すると、接触部分の弁体２の
移動はほぼ規制され、この弁体２とＯリング８との接触
位置に近接するリンク２４の回動は停止し、当該リンク
２４の傾斜角度は固定される。

【００２５】一方、Ｏリング８の一部と弁体２とが接触
している場合に、非接触部分に近い位置に存在するリン
ク２４は、Ｏリング８と弁体２とが均等に接触するまで
回動する。すなわち、非接触部分に近い位置に存在する
リンク２４は、接触位置に近い位置に存在するリンク２
４の傾斜角度とは異なって、さらに弁体２に対して直立
しようとする。なお、接触位置に近接するリンク２４は
第１のコイルスプリング２１によって移動可能に保持さ
れているため、保持板１２のさらなる移動を許容する。
したがって、Ｏリング８と弁体２とが接触していない領
域についても均等に接触することになる。

【００２６】本実施形態に係るゲートバルブ１の構造で
は、エアシリンダ１４は、保持板１２の所定の部分を片
持ち状態で保持しているため、弁体２のＯリング８に対
する傾斜は、直動方向に関してピッチ方向の傾斜より
も、直動方向に関してロール方向（直動方向の軸回りの
回転）の傾斜となることが多い。したがって、弁体２の
Ｏリング８に対する傾斜がロール方向に発生した場合で
あっても、３つのリンク２４が弁体２に対して三角形状
に配置されているため、弁体２のロール方向の傾斜を補
正でき、弁体２とＯリング８とは均等に接触することに
なる。また、押し付け機構２０によってロール方向に弁
体２が傾斜補正されていった場合に、図４に示したよう
に、リンク２４の一端を保持する第２の保持部材の先端
面２５ｂは曲面に形成されているため、各リンク２４は
弁体２に対してロール方向に傾斜可能である。

【００２７】以上のように、本実施形態によれば、弁体
２とＯリング８との間に傾斜が存在し、初期の押し付け
段階において弁体２とＯリング８との接触が不均等であ
っても、押し付け機構２０によって弁体２の傾斜が補正
されるため、弁体２とＯリング８との接触が均等化さ
れ、ゲートバルブ１のシーリング能力を向上させること
ができる。また、単一のエアシリンダ１４で弁体２を片
持ち状態で駆動し、直動動作および押し付け動作を行な
うことができるため、ゲートバルブ１の構造を非常に簡
略化することができる。

【００２８】なお、本実施形態においては、３つのリン
ク２４を用いた場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるわけではなく、２つあるいは４つ以上を設
けることも可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係るゲートバルブは、弁体をＯ
リングに対し常に均等に押し付けることができるため、
真空装置が真空引きされた際のゲートバルブのシーリン
グ能力、信頼性を向上させることができる。また、本発
明に係るゲートバルブは、保持板と弁体との間に回動自
在に保持された複数のリンクの傾斜角度がそれぞれ独立
に変化することが可能であることから、直動力を押し付
け力に変換する際に弁体をＯリングに対し均等に押し付
けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るゲートバルブの一実施形態を示す
正面図および断面図である。

【図２】図１のゲートバルブによって開口部を密閉した
状態を示す正面図および断面図である。

【図３】図１のゲートバルブの要部の拡大図である。

【図４】図１のゲートバルブの直動方向に直交する方向
の要部の断面拡大図である。

【符号の説明】

１…ゲートバルブ ２…弁体 ４…壁部 ６…開口部 ８…Ｏリング １０…ストッパ １２…保持板 １４…エアシリンダ ２０…押し付け機構 ２１…第１のコイルスプリング ２２…第２のコイルスプリング ２４…リンク ２５…第２の保持部材 ２６…第１の保持部材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周囲にシール部材が設けられた気密室の開
   口部を密閉可能な弁体と、前記弁体を前記開口部を開閉
   する方向に直動する駆動手段と、前記弁体が前記開口部
   を閉じる所定の位置で、前記駆動手段からの直動力を前
   記弁体を前記シール部材に押し付ける押し付け力に変換
   する押し付け機構とを有するゲートバルブであって、 前記押し付け機構は、前記駆動手段からの直動力が伝達
   される保持板と、 前記保持板に直動方向に沿って移動可能に保持された複
   数の第１の保持部材と、 前記保持板と前記各第１の保持部材とを連結し、当該保
   持板に対する当該第１の保持部材の移動に応じたバネ力
   を発生する複数のコイルスプリングと、 前記各第１の保持部材に一端が回動自在に連結された複
   数のリンクと、 前記各リンクの他端部が回動自在に連結され、前記弁体
   に嵌め込まれた第２の保持部材と、 前記弁体が前記開口部を閉じる位置で前記弁体の直動を
   規制する規制手段とを有することを特徴とするゲートバ
   ルブ。
2. 【請求項２】前記第２の保持部材は、直動方向の移動が
   規制され、かつ、前記直動方向の軸回りの回転方向に傾
   斜可能に嵌め込まれている請求項１に記載のゲートバル
   ブ。
3. 【請求項３】前記弁体が規制手段によって移動を規制さ
   れた状態で当該弁体と前記保持板とを相対運動させ、前
   記リンクの傾斜角度の変化により直動力を押し付け力に
   変換し前記弁体を前記シール部材に押し付ける請求項１
   または請求項２に記載のゲートバルブ。