JP3433207B2

JP3433207B2 - ゲートバルブ

Info

Publication number: JP3433207B2
Application number: JP35052799A
Authority: JP
Inventors: 譲田村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP2001165333A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、半導体
装置の製造工程等に用いら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。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体装置の製造等に用いら
れる真空処理装置では、処理シャンバ内の真空度を高め
るために、ロータリーポンプ等の処理シャンバ内の気体
を粗引きする粗引き用真空ポンプと、ターボ分子ポンプ
等の高真空用ポンプとを併用し、粗引き用真空ポンプで
処理シャンバ内を低真空状態にした後、高真空用ポンプ
で高真空状態にすることが行われている。たとえば、タ
ーボ分子ポンプでは、その構造上、処理シャンバ内の空
気をある程度粗引きした状態から駆動させないと、処理
シャンバ内が大気圧に近い状態で駆動させたのではター
ビンブレードが損傷してしまうことがある。一方、処理
シャンバ内の真空状態を一気に破って速やかに大気圧に
するベントは、処理チャンバの使い勝手の観点からは必
要である。上記のターボ分子ポンプのタービンブレード
の損傷の回避およびベントを両立させるために、たとえ
ば、処理チャンバとターボ分子ポンプとの間にゲートバ
ルブを配設し、ベント時には、ターボ分子ポンプに通じ
るゲートをゲートバルブによって閉じておく方法が知ら
れている。

【０００３】図１２は、上記のような処理チャンバとタ
ーボ分子ポンプとの間にゲートバルブの構造の一例を示
す図である。なお、図１２はゲートバルブの弁体を弁体
によって密封される開口部側から見た断面図である。図
１２に示すゲートバルブ１０１は、弁箱１０２内にガイ
ドローラ１０３ａおよび１０４ｂによって矢印Ａ１およ
びＡ２方向に移動自在に案内されたシール材１０４ａを
備えた弁体１０４が、アーム機構１０５によって保持さ
れている。なお、弁箱１０２はターボ分子ポンプと処理
チャンバとの間に設けられている。アーム機構１０５は
弁箱１０２とは伸縮自在なシールベローズ１１０でシー
ルされたエアシリンダ１０７のピストンロッド１０７ａ
と連結されており、ピストンロッド１０７ａの伸縮動作
によってアーム機構１０５は駆動され、これによって弁
体１０４が矢印Ａ１およびＡ２の方向に移動し、弁箱１
０２の開口部を開閉する。

【０００４】弁体１０４の裏面側には、図１３に示すよ
うに、カム機構１１４が設けられており、このカム機構
１１４は、アーム機構１０５のアーム１０５ａに連結さ
れている。図１３（ａ）に示すように、弁体１０４がア
ーム機構１０５によって矢印Ａ１の向きに移動すると、
弁体１０４はカム機構１１４によって弁箱１０２の開口
部１２０に押しつけられ、開口部１２０が密封される。
図１３（ｂ）に示すように、弁体１０４がアーム機構１
０５によって矢印Ａ２の向きに移動すると、弁体１０４
はカム機構１１４によって開口部１２０に対する押しつ
け状態は解除され、開口部１２０を開く向きに移動す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
ゲートバルブ１０１では、ターボ分子ポンプによる排気
によって真空状態となる弁箱１０２内に弁体１０４を駆
動するアーム機構１０５およびカム機構１１４が配設さ
れている。カム機構１１４やアーム機構１０５は、これ
らの構成部品間で摺動部分が存在しており、このため、
弁箱１０２内で構成部品間の摺動によってパーティクル
が発生する可能性があり、弁箱１０２内でパーティクル
が発生すると、このパーティクルが処理チャンバ内およ
び処理チャンバ内に存在する半導体ウェーハを汚染する
可能性がある。また、カム機構１１４は弁体１０４に直
接連結されているため、カム機構１１４から発生する振
動が弁体１０４を通じて処理チャンバに伝わりやすく、
処理チャンバが振動すると処理チャンバの内壁に付着し
たパーティクルが脱落することがあり、この脱落したパ
ーティクルが半導体ウェーハを汚染する可能性もあっ
た。さらに、上記構成のゲートバルブ１０１では、弁箱
１０２内にマジックハンド的なアーム機構１０５を設け
て、アーム機構１０５の動作範囲を狭小化して弁箱１０
２を小型化しているが、弁箱１０２のさらなる小型化へ
の要求も強い。

【０００６】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
ものであって、たとえば、半導体装置の製造に用いられ
る真空処理装置の処理チャンバ内でパーティクルを発生
させず、処理チャンバへの振動を抑制でき、省スペース
化を図ることができるゲートバルブを提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のゲートバルブ
は、気密室内に設けられ、当該気密室の略水平方向に沿
って形成された開口部を開閉可能でかつ前記開口部に対
して実質的に鉛直方向に移動することにより当該開口部
を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、前
記気密室内から気密室外に突出するように設けられ、水
平方向へ直動可能に、かつ、前記気密室外側の他端部に
位置する所定の傾動軸を中心に傾動可能に保持された弁
ロッドと、前記弁ロッドが移動可能に前記弁ロッドと前
記気密室との間をシールするシーリング手段と、前記弁
ロッドの気密室外側の他端部を水平方向に移動自在に支
持し、前記弁体が前記開口部を閉じる閉位置で前記弁ロ
ッドの直動を規制し、かつ、前記閉位置に前記弁ロッド
が移動したときにのみ当該弁ロッドの前記傾動軸を中心
とする傾動を可能にする案内手段と、前記弁ロッドの気
密室外側の他端部と連結され、供給される直動力によっ
て前記弁ロッドを水平方向に直動させ、かつ、供給され
る直動力を傾動力に変換して前記閉位置で直動が規制さ
れた弁ロッドを前記弁体が前記開口部を密封する向きに
前記傾動軸を中心に傾動させるカム機構と、前記カム機
構に直動力を供給する駆動手段と、前記弁ロッドが前記
閉位置に移動したときにのみ当該弁ロッドの前記気密室
外側の他端部に当接可能に設けられ、前記閉位置に移動
した弁ロッドの重力による前記弁体が開口部を密封する
向きの傾動を規制し、かつ、前記カム機構による前記弁
ロッドの傾動に応じて当該傾動に抗する弾性力を前記弁
ロッドに作用させる弾性支持手段とを有する。

【０００８】好適には、前記弾性支持手段は、前記閉位
置に移動した弁ロッドの気密室外側の端部に当接可能に
前記案内手段に設けられている。

【０００９】好適には、前記弁ロッドは、前記気密室外
側の端部の両側部に回転自在に設けられ、前記弁体側か
ら直動方向に沿って順に配列された第１および第２ロー
ラを備え、前記案内手段は、前記第１および第２ローラ
を上下方向から挟み、当該第１および第２ローラを支持
する直動方向に沿った上下の案内面と、前記弁ロッドが
閉位置に移動したときに前記第１のローラと当接して前
記弁ロッドの直動を規制する規制面と、を備えたガイド
レールを有する。

【００１０】前記ガイドレールの上側の案内面は、前記
弁ロッドが閉位置に移動した状態において、前記第１の
ローラを前記傾動軸とした前記弁ロッドの前記弁体が開
口部を密封する向きの傾動を許容する非形成領域を有す
る構成とすることにより、開位置に移動した弁ロッドの
傾動を可能にすることができる。

【００１１】前記弾性支持手段は、前記ガイドレールの
上側の案内面の非形成領域に、前記第２のローラと当接
可能に配置された当接部材と、前記当接部材を前記ガイ
ドレールに連結するばねと、を有する。

【００１２】好適には、前記ばねは、板ばねである。

【００１３】前記カム機構は、前記弁ロッドの前記気密
室外側の端部に連結された第１のカム部材と、前記駆動
手段に連結された第２のカム部材と、備え、前記第１お
よび第２のカム部材のうち、一方が前記駆動手段から供
給される直動力を傾動力に変換するカム面を備え、他方
が前記カム面に係合する係合部を備える。

【００１４】好適には、前記カム面は、傾斜面からな
り、前記係合部は、前記傾斜面上を転動可能に保持され
た転動体を備える。

【００１５】前記弁体の開口部を開く方向への移動時
に、前記第１のカム部材と第２のカム部材との分離を規
制し、かつ、前記弁体の開口部を閉じる方向への移動時
に、前記弁ロッドの傾動動作を規制するように第１のカ
ム部材と第２のカム部材を連結するカム連結部材をさら
に備える。

【００１６】好適には、前記駆動手段は、ロッドレスシ
リンダである。

【００１７】本発明のゲートバルブでは、弁ロッドによ
って水平に保持された弁体は、開口部を開いた開位置か
ら、駆動手段の供給する直動力によって開口部を閉じる
閉位置に向かって直動する。閉位置に到達した弁ロッド
は、その気密室外側の端部の移動が案内手段によって規
制されて停止する。この状態では、弁ロッドは、弁ロッ
ドおよび弁体に作用する重力によって、弁体が開口部を
密封する向きに傾動しようとするが、弾性支持手段によ
ってこの傾動が規制される。駆動手段からカム機構を通
じて弁ロッドにさらなる直動力が供給されると、カム機
構はこの直動力を弁ロッドの所定の傾動軸を中心とする
傾動に必要な傾動力に変換する。これにより、弁ロッド
は所定の傾動軸を中心として、弁体が開口部を密封する
向きに傾動し、開口部は弁体によって密封される。

【００１８】この状態では、弁ロッドの傾動動作を規制
している弾性支持手段は、弾性的に弁ロッドの傾動動作
を許容し、弁ロッドの傾動に抗する向きの弾性力を弁ロ
ッドに作用させている。駆動手段が弁体が開口部を開く
向きの直動力を供給すると、弁ロッドに作用する傾動力
は減少していくとともに、弾性支持手段の弾性力によっ
て、弁体は開口部から確実に離れ、傾動状態にあって弁
ロッドは水平状態になり、開位置に向かって移動する。

【００１９】上記構成のゲートバルブでは、気密室内側
には、基本的に弁体および弁ロッドの一部が設けられ、
その他の構成要素は気密室外に設けられている。したが
って、気密室の開口部の弁体による開閉および密封動作
は、弁体を保持する弁ロッドの気密室内における直動お
よび傾動動作によって行われ、気密室内ではゲートバル
ブの構成要素間の摺動がなく、気密室内で摺動によるパ
ーティクルの発生がない。また、本発明のゲートバルブ
では、弁ロッドに直動および傾動動作を行わせる案内手
段、カム機構および駆動手段はすべて気密室外に配置さ
れているため、案内手段、カム機構および駆動手段から
発生する振動が気密室内に伝達されにくい構造となって
いる。さらに、本発明のゲートバルブでは、弁体および
弁ロッドは気密室内で直動および微小な角度の傾動動作
を行うのみであり、弁体および弁ロッドの可動範囲は可
能な限り狭小化された範囲であるため、気密室内での弁
体および弁ロッドの可動範囲の占めるスペースを可能な
限り狭小化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明のゲートバ
ルブの適用対象の一例を示す図である。図１において、
たとえば、半導体装置の製造等に用いられる処理チャン
バ１５０の鉛直方向Ｇの下方には、弁箱１５２を介して
ターボ分子ポンプ１６０が設けられている。弁箱１５２
の内部と処理チャンバ１５０の内部とは、弁箱１５２に
形成された開口部１５２ｂと処理チャンバ１５０に形成
された開口部１５０ａとによって連通しており、弁箱１
５２の内部とターボ分子ポンプ１６０とは弁箱１５２に
形成された開口部１５２ａによって連通している。ター
ボ分子ポンプ１６０は、弁箱１５２を介して

【００２１】本発明のゲートバルブ１は、上記の弁箱１
５２のターボ分子ポンプ１６０に通じる開口部１５２ａ
を開閉し、かつ、密封するのに用いられる。すなわち、
ゲートバルブ１は、弁箱１５２内に設けられた弁体２を
矢印Ｂ１およびＢ２の方向に直動させて開口部１５２ａ
を開閉し、鉛直方向Ｇの下方に位置する開口部１５２ａ
に対して弁体２を矢印Ｃの向きに移動させて開口部１５
２ａを密封する。

【００２２】図２は、本発明の一実施形態に係るゲート
バルブの構造を示す正面図であり、図３は、図２に示す
ゲートバルブの断面図である。なお、図２では、上記し
た弁箱１５２は省略している。図２および図３に示すゲ
ートバルブ１は、弁体２と、弁ロッド４と、シールベロ
ーズ６と、カム機構部３１と、ガイドレール６１と、シ
リンダ装置５０と、弾性支持部７１とを備えている。こ
こで、弁体２は本発明の弁体、弁ロッド４は本発明の弁
ロッド、シールベローズ６は本発明のシーリング手段、
ガイドレール６１は本発明の案内手段、カム機構部３１
は本発明のカム機構、シリンダ装置５０は本発明の駆動
手段、弾性支持部７１は、本発明の弾性支持手段のそれ
ぞれ一具体例に対応している。

【００２３】弁体２は、気密室である弁箱１５２内に設
けられ、平板状の円形部材から形成されている。弁体２
は、弁箱１５２内に水平に形成された開口部１５２ａを
開閉可能でかつ開口部１５２ａに対して実質的に鉛直方
向Ｇに移動することにより開口部１５２ａを密封可能と
なっている。弁体２の開口部１５２ａに対向する円形状
の面には、周方向に沿ってシール部材３が設けられてお
り、弁体２を開口部１５２ａに押しつけたときに、シー
ル部材３が押しつぶされることによって、開口部１５２
ａを密封する。なお、弁体２として平板状の部材を示し
ているが、開口部が曲面形状を有する場合にこれに併せ
た形状とすることも可能である。また、弁体２の形成材
料としては、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放
出しない金属材料等の材料が望ましい。

【００２４】弁ロッド４は、先端部４ａに、たとえば、
ボルト等の締結手段によって弁体２が固定されており、
弁箱１５２内から弁箱１５２にゲートバルブ１を取り付
けるための取付板８１に開口された孔を通じて弁箱１５
２の外部に突出するように設けられている。弁ロッド６
の形成材料としては、極力パーティクルを発生せず、ガ
ス等を放出しない金属材料等の材料が望ましい。

【００２５】弁ロッド４の弁箱１５２の外部に突出した
突出側端部４ｂは、角柱状に形成されており、この突出
側端部４ｂの弁ロッド４の長手方向に沿った両側部には
固定部材２４が図示しないボルト等の締結手段によって
固定されている。さらに、弁ロッド４の突出側端部４ｂ
は、固定部材２４の両側部に回転自在に設けられ、先端
部４ａから突出側端部４ｂに向かって順に配列された第
１および第２ローラとしての前側ローラ２１および後側
ローラ２２を備えている。これらの前側ローラ２１およ
び後側ローラ２２は、それぞれ、弁ロッド４の突出側端
部４ｂおよび固定部材２４を貫通する回転軸２１ａおよ
び回転軸２２ａに回転自在に連結されている。

【００２６】シールベローズ６は、一端が弁ロット４の
軸部に固着され、他端が上記の取付板８１に固着されて
いる。このシールベローズ６は、弁ロッド４の水平方向
への直動および傾動に伴って伸縮するとともに、弁ロッ
ド４と上記の弁箱１５２との間をシールする。シールベ
ローズ６は、例えば、金属材料から形成され、シールベ
ローズ６の一端部は、取付板８１に形成された貫通孔の
外周に気密状態を保って、例えば溶接等の接合手段によ
って固定され、シールベローズ６の他端部は、弁ロッド
４の軸部に、例えば溶接等の接合手段によって固定され
ている。これにより、弁ロッド４が直動および傾動して
も、上記の弁箱１５２内をシーリングすることができ、
外部からパーティクル等の汚染物質が侵入するのを防止
することができる。

【００２７】ガイドレール６１は、弁ロッド４の突出側
端部４ｂの両側に、水平方向に沿って設けられており、
これらガイドレール６１は取付板８１に対して固定され
ている。ガイドレール６１には、上記の前側ローラ２１
および後側ローラ２２に対向する面には、水平方向に沿
って鉛直方向Ｇの上下に上側案内部６２および下側案内
部６３が形成されており、上側案内部６２および下側案
内部６３によって形成される上側案内面６２ａおよび下
側案内面６３ａは、前側ローラ２１および後側ローラ２
２を上下方向から挟み込んでいる。上側案内部６２によ
って形成される上側案内面６２ａは、後側ローラ２２を
支持し、下側案内部６３の下側案内面６３ａは、前側ロ
ーラ２１を支持する。これによって、弁ロッド４の突出
側端部４ｂは、ガイドレール６１によって水平方向に移
動自在に支持されている。

【００２８】図４は、ガイドレール６１の取付板８１側
の端部付近における第１および第２のローラとの関係を
示す拡大図である。ガイドレール６１の取付板８１側の
端部には、下側案内部６３と連続して規制部６４が形成
されている。この規制部６４によって形成される前側ロ
ーラ２１の外周面の曲率に合致した曲率をもつ凹状の曲
面からなる規制面６４ａは、弁ロッド４が弁体２が開口
部１５２ａを閉じる閉位置に移動したときに、前側ロー
ラ２１と当接して弁ロッド４の直動を規制する役割を果
たす。

【００２９】さらに、ガイドレール６１の上側案内部６
２は、規制部６４との間に、非形領域６５を有してお
り、後側ローラ２２を支持する面が形成されていない。
この非形領域６５の存在によって、弁体２が開口部１５
２ａを閉じる閉位置に弁ロッド４が移動したときに、後
側ローラ２２は支持されなくなり、弁ロッド４および弁
体２に作用する重力によって、弁ロッド４は規制面６４
ａで移動が規制された前側ローラ２１を中心とする傾動
が可能となる。

【００３０】弾性支持部７１は、図４に示すように、ガ
イドレール６１の上側案内部６２の非形領域６５に隣接
して設けられており、弁体２が開口部１５２ａを閉じる
閉位置に弁ロッド４が移動したときに、後側ローラ２２
に当接可能な位置に設けられている。具体的には、弾性
支持部７１は、ガイドレール６１の上側案内部６２の非
形成領域６５に、後側ローラ２２と当接可能に設けられ
た当接部材７２と、当接部材７２を上側案内部６２に連
結する板バネ７３とを備えており、板バネ７３は当接部
材７２および上側案内部６２に連結部材７４によってそ
れぞれ連結されている。当接部材７２の当接面７２ａ
は、板バネ７３が弾性変形していない状態では、上側案
内部６２の上側案内面６２ａと同一平面上に位置してい
る。この弾性支持部７１は、閉位置に移動した弁ロッド
４の重力による弁体２が開口部１５２ａを密封する向き
の傾動を規制するとともに、後述するカム機構３１によ
る弁ロッド４の傾動に応じて当該傾動に抗する弾性力を
弁ロッド４に作用させる。すなわち、弾性支持部７１の
板ばね７３は、閉位置に移動した弁ロッド４および弁体
２に作用する重力を保持できる程度の剛性を有してい
る。

【００３１】図５はカム機構部３１周辺の構造を示す拡
大図であり、図６はカム機構部３１周辺の構造を示す側
面図である。図５および図６に示すように、カム機構部
３１は、弁ロッド４の弁箱１５２から突出した突出側端
部４ｂに連結された第１のカム部材としての前側カム部
材３６と、シリンダ装置５０に連結された第２のカム部
材としての後側カム部材３２とを備える。さらに、カム
機構部３１は、前側カム部材３６と後側カム部材３２と
を連結するカム連結部材４５を備える。

【００３２】前側カム部材３６は、弁ロッド４の突出側
端部４ｂに固定された固定部材２４の下面に、たとえ
ば、ボルト等の締結手段によって固定されている。この
前側カム部材３６は、弁ロッド４の直動方向Ｈ１，Ｈ２
に沿った両側面には、当該側面から突出する連結用ピン
３７を備えている。さらに、図６に示すように、前側カ
ム部材３６は、後側カム部材３２に対向する側の面に突
出部３６ｂを備え、この突出部３６ｂの下側の面は所定
の角度で傾斜した傾斜面からなるカム面３６ａとなって
いる。この、カム面３６ａは弁ロッド４の直動方向Ｈ
１，Ｈ２に直交する向きに形成されている。

【００３３】ここで、図７は連結板９１の構造を示す図
である。連結板９１には、図７（ａ）に示すように、中
央部に後側カム部材３２と連結用の複数の貫通孔９１ａ
と、これら複数の貫通孔９１ａの両側に、上記のカム連
結部材４５との連結用の貫通孔９１ｂとが形成されてい
る。さらに、連結板９１の左右には、連結板９１とシリ
ンダ装置５０の可動部５１の連結部５１ａとの連結用の
貫通孔９１ｃが形成されている。

【００３４】後側カム部材３２は、その下面側に連結板
９１に形成された貫通孔９１ａに対応して複数のねじ部
３２ｂが形成されており、後側カム部材３２の下面は連
結板９１に貫通孔９１ａを通じてボルトによって固定さ
れている。後側カム部材３２の弁ロッド４の直動方向に
沿った両側の面には、カム連結部材４５に形成された嵌
合凹部と嵌合する矩形状の嵌合凸部３２ａが形成されて
いる。後側カム部材３２の前側カム部材３６のカム面３
６ａに対向する位置には、弁ロッド４の直動方向に直交
する向きに沿って、すなわち、カム面３６ａに平行に回
転ピン３３が回転自在に保持されている。この回転ピン
３３は円柱面からなる外周面をもつ部材から構成されて
おり、前側カム部材３６のカム面３６ａに当接してカム
面３６ａ上を転動可能になっている。

【００３５】カム連結部材４５は、後側カム部材３２の
両側に隣接して弁ロッド４の直動方向に沿って配置さ
れ、これらの下面が連結板９１にボルトによって固定さ
れている。カム連結部材４５の前側カム部材３６の連結
用ピン３７に対向する位置には、連結用ピン３７が挿入
される連結用孔４６が形成されている。図８は、連結用
孔４６の形状の一例を示す図であって、（ａ）および
（ｂ）は連結用孔４６に挿入された連結用ピン３７の位
置がそれぞれ異なる状態を示している。図８に示すよう
に、連結用孔４６は中心位置の異なる２つの同一直径の
円形孔を合成した長孔状に形成されている。これら円形
孔の直径は、前側カム部材３６の連結用ピン３７の直径
と略等しくなっており、連結用ピン３７が挿入可能にな
っている。連結用孔４６を構成する２つの円形孔の中心
Ｏ１およびＯ２は、弁体２が開口部１５２ａを閉じると
きの弁ロッド４の移動方向Ｈ１および弁体２が開口部１
５２ａを閉じるときの弁ロッド４の移動方向Ｈ２に関し
て、所定の距離で離れており、かつ、中心Ｏ２は鉛直方
向Ｇの上方に所定の距離で離れている。

【００３６】連結用孔４６を上記のように、直動方向Ｈ
１およびＨ２に対して傾斜した長孔状に形成することに
より、連結用ピン３７と連結用孔４６との間に相対移動
させる力がある程度大きくならないと、連結用ピン３７
が連結用孔４６に対して図８（ａ）および図８（ｂ）に
示すような位置に移動しないようになっている。

【００３７】シリンダ装置５０は、弁ロッド４の両側に
沿って設けられており、取付板８１に対して固定されて
いる。このシリンダ装置５０は、図２に示すように、シ
リンダ部５２の一端部から高圧のエアがシリンダ部５２
の内部に供給され、この高圧エアの圧力によって、シリ
ンダ部５２の長手方向に沿って移動自在に設けられた可
動部５１を駆動する。シリンダ装置５０は、装置の全長
と可動部５１のストローク長が略等しい、ロッドレスシ
リンダである。なお、ロッドレスシリンダは、一般に市
販されているものであり、その構造は周知であり、説明
を省略する。

【００３８】シリンダ装置５０の可動部５１の連結部５
１ａは、連結板９１と連結されており、シリンダ装置５
０を駆動すると、可動部５１は弁ロッド４の直動方向Ｈ
１およびＨ２の向きに移動する。可動部５１が直動方向
Ｈ１およびＨ２に移動することによって、後側カム部材
３２が直動方向Ｈ１およびＨ２に移動する。

【００３９】次に、上記構成のゲートバルブの動作の一
例について説明する。図９は、弁体２が弁箱１５２の開
口部１５２ａを開いた状態にあるときのゲートバルブ１
の正面図である。なお、弁箱１５２の記載は省略してい
る。また、図１０は図９に示す状態のゲートバルブ１の
断面図である。すなわち、図２に示したゲートバルブ１
の状態は弁体２が弁箱１５２の開口部１５２ａを閉じた
状態にあり、図９に示す状態のゲートバルブ１にするに
は、シリンダ装置５０の可動部５１を開方向Ｈ２に駆動
し、可動部５１がシリンダ部５２の端部に位置させる。

【００４０】図９および図１０に示す状態にあるゲート
バルブ１では、カム機構部３１の前側カム部材３６の連
結用ピン３７は、カム連結部材４５の連結用孔４６に対
して図８（ａ）に示す状態にある。この状態から、弁体
２が弁箱１５２の開口部１５２ａを閉じる直動方向Ｈ１
にシリンダ装置５０の可動部５１を駆動する。可動部５
１が直動方向Ｈ１に移動すると、可動部５１に連結板９
１を介して連結された後側カム部材３２が直動方向Ｈ１
に向かって移動する。

【００４１】後側カム部材３２が直動方向Ｈ１に向かっ
て移動すると、前側カム部材３６のカム面３６ａには、
後側カム部材３２の回転ピン３３からの直動力を受け
る。さらに、前側カム部材３６の連結用ピン３７は、連
結板９１に固定されたカム連結部材４５の連結用孔４６
から直動力を受ける。これによって前側カム部材３６に
連結された弁ロッド４は、直動方向Ｈ１に向かって移動
する。

【００４２】このとき、前側カム部材３６のカム面３６
ａには、弁ロッド４を傾動させる向きの力が作用する。
しかしながら、弁ロッド４の突出側端部４ｂの両側に設
けられた前側ローラ２１はガイドレール６１の下側案内
面６３ａに支持され、後側ローラ２２はガイドレール６
１の上側案内面６２ａに支持されながら転動しており、
さらに、前側カム部材３６の連結用ピン３７が連結部材
４５の連結用孔４６から受ける直動力は、前側カム部材
３６の連結用ピン３７が連結部材４５の連結用孔４６に
対して相対移動する向きの力であるが、上述したよう
に、前側カム部材３６の連結用ピン３７は図８（ａ）に
示す位置から図８（ｂ）に示す位置に移動しにくくなっ
ている。このため、前側カム部材３６の連結用ピン３７
は、図８（ａ）に示す状態のままで直動方向Ｈ１に向か
って移動し、弁ロッド４は前側ローラ２１を中心として
傾動することがない。

【００４３】弁ロッド４の直動方向Ｈ１への移動が進む
と、図１１に示すように、弁ロッド４の突出側端部４ｂ
の両側に設けられた前側ローラ２１は、ガイドレール６
１の規制部６４の規制面６４ａに衝突し、弁ロッド４の
直動方向Ｈ１への移動が規制され、弁ロッド４が停止す
る。この状態において、弁体２は、図３に示したよう
に、弁箱１５２の開口部１２ａを閉じる位置に移動して
いる。

【００４４】さらに、図１１に示すように、弁ロッド４
の突出側端部４ｂの両側に設けられた後側ローラ２２
は、ガイドレール６１の上側案内部６２の非形成領域６
５に設けられた弾性支持部７１の当接部材７２の当接面
７２ａに当接する位置に移動している。弁ロッド４は、
弁体２および弁ロッド４に作用する重力によって、図１
１に示す矢印Ｃの向きに前側ローラ２１を中心に傾動し
ようとするが、当接部材７２にに連結された板ばね７３
の剛性によって後側ローラ２２が支持されているため、
弁ロッド４は矢印Ｃの向きに傾動しない。弁体２に設け
られたシール部材３は弁箱１５２の開口部１５２ａの周
囲の弁座に接触していない。

【００４５】この状態において、シリンダ装置５０から
の直動方向Ｈ１に向かう直動力がさらに後側カム部材３
２に印加されると、後側カム部材３２に設けられた回転
ピン３３から前側カム部材３６のカム面３６ａに作用す
る直動力が、傾斜したカム面３６ａによって、弁ロッド
４を前側ローラ６４を傾動軸として傾動させる傾動力に
変換する。すなわち、後側カム部材３２は前側カム部材
３６に向かって移動し、後側カム部材３２に設けられた
回転ローラ３３が前側カム部材３６のカム面３６ａを転
動する。

【００４６】これにより、弁ロッド４は前側ローラ２１
を傾動軸として矢印Ｃの向き、すなわち、弁体２に設け
られたシール部材３を弁箱１５２の開口部１５２ａの周
囲の弁座に押しつける向きに傾動を開始する。同時に、
前側カム部材３６とカム連結部材４５との間には、鉛直
方向Ｇに相対移動する大きな力が作用し、前側カム部材
３６の連結用ピン３７は、カム連結部材４５の連結用孔
４６に対して移動し、図８（ｂ）に示した位置に向かっ
て移動する。

【００４７】さらに、弁ロッド４の突出側端部４ｂの両
側に設けられた後側ローラ２２は、前側ローラ２１を傾
動軸とした弁ロッド４の矢印Ｃの向きの傾動によって、
当接部材７２を上方に押し上げる。これによって、板バ
ネ７３は弾性変形し、後側ローラ２２には板バネ７３か
らの弾性変形量に応じた弾性力が作用する。この板バネ
７３からの弾性変形量に応じた弾性力は、弁ロッド４の
矢印Ｃの向きの傾動に抗する向きの力である。

【００４８】板バネ７３からの弾性変形量に応じた弾性
力に抗して、弁ロッド４が傾動すると、弁体２に設けら
れたシール部材３を弁箱１５２の開口部１５２ａの周囲
の弁座に押しつけられる。傾動軸としての前側ローラ２
１から弁体２までの距離は十分に長いことから、弁体２
は水平方向に沿って形成された開口部１５２ａの弁座に
対して略鉛直方向に押し付けられ、開口部１５２ａが密
封が確実に行われる。

【００４９】以上のような動作によって、弁体２が弁箱
１５２の開口部１５２ａを閉じ、密封する。ゲートバル
ブ１の弁体２が開口部１５２ａを開く動作は、まず、シ
リンダ装置５０を駆動し、弁体２が開口部１５２ａを開
く直動方向Ｈ２に駆動する。弁ロッド４に直動方向Ｈ１
に向かう直動力が作用しなくなると、弁ロッド４には板
バネ７３から傾動に抗する向きの弾性力が作用している
ため、この弾性力によって、弁ロッド４は水平状態に復
帰し、弁箱１５２の開口部１５２ａの密封状態が解除さ
れる。同時に、前側カム部材３６の連結用ピン３７は、
カム連結部材４５の連結用孔４６に対して移動し、図８
（ａ）に示した位置に向かって移動する。

【００５０】シリンダ装置５０の可動部５１が直動方向
Ｈ２に移動することによって、連結板９１に連結された
後側カム部材３２が直動方向Ｈ２に移動する。連結板９
１に連結されたカム連結部材４５も直動方向Ｈ２に移動
する。前側カム部材３６の連結用ピン３７は、カム連結
部材４５の連結用孔４６に挿入されているため、カム連
結部材４５の直動方向Ｈ２の移動によって、前側カム部
材３６も直動方向Ｈ２に移動する。すなわち、カム連結
部材４５によって後側カム部材３２と前側カム部材３６
とが分離することが規制される。これによって、弁ロッ
ド４は直動方向Ｈ２に移動し、この弁ロッド４の直動方
向Ｈ２の移動によって、弁箱１５２の開口部１５２ａが
開く。

【００５１】以上のように、本実施形態に係るゲートバ
ルブ１によれば、弁ロッド４の突出側端部４ｂには前側
ローラ２１および後側ローラ２２が設けられ、これらが
ガイドレール６１の上側案内面６２ａおよび下側案内面
６３ａによって移動自在に支持されているため、弁ロッ
ド４が直動方向Ｈ１またはＨ２に滑らかに移動でき、振
動が発生しにくい。さらに、前側ローラ２１がガイドレ
ール６１の規制部６４の規制面６４ａに衝突した際に
は、前側ローラ２１と規制面６４ａとの衝突あるいは後
側カム部材３２の回転ローラ３３の前側ローラ３６のカ
ム面３６ａ上の転動等によって振動が発生するが、これ
らの振動発生部分がすべて弁箱１５２の外側に配置され
ているため、弁箱１５２や処理チャンバ１５０に振動が
伝わりにくい。この結果、処理チャンバ１５０の内壁に
付着したパーティクル等が脱落して処理チャンバ１５０
内にある半導体ウェーハ等を汚染することが抑制され
る。

【００５２】また、本実施形態に係るゲートバルブ１に
よれば、弁箱１５２内には、弁体２と弁ロッド４の軸部
のみが存在するため、弁箱１５２内に摺動部分がなく、
摺動によるパーティクルの発生がない。さらに、本実施
形態に係るゲートバルブ１によれば、弁体２による弁箱
１５２の開口部１５２ａの開閉および密封動作は、弁ロ
ッド４の直動動作および弁ロッド４の微小な角度の傾動
によって行うため、弁体２および弁ロッド４の可動範囲
は最小化され、この結果、弁箱１５２を非常に薄型化で
きる。また、本実施形態に係るゲートバルブ１では、シ
リンダ装置５０にロッドレスシリンダを用いることで、
小型化が可能となる。

【００５３】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れない。たとえば、上述した実施形態では、前側カム部
材３６にカム面３６ａを形成し、後側カム部材３２にカ
ム面３６ａに係合する係合部としての回転ピン３３を設
ける構成としたが、たとえば、前側カム部材３６に回転
ピンを設け、カム面を後側カム部材３２に形成してもよ
い。

【００５４】

【発明の効果】本発明のゲートバルブによれば、気密室
内にゲートバルブを構成する部品間の摺動部分が存在せ
ず、摺動によるパーティクルの発生による気密室内のコ
ンタミネーションを抑制することができる。また、本発
明のゲートバルブによれば、振動の発生源となる案内手
段、カム機構、駆動手段を気密室外に配置したことで、
気密室に伝達される振動を抑制することができ、振動に
起因する気密室内のコンタミネーションの発生を抑制す
ることができる。また、本発明のゲートバルブによれ
ば、弁体および弁ロッドの気密室内での可動範囲を最小
化でき、省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゲートバルブの適用対象の一例を示す
図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るゲートバルブの構造
を示す正面図である。

【図３】図２に示すゲートバルブの断面図である。

【図４】ガイドレール６１の取付板８１側の端部付近に
おける第１および第２のローラとの関係を示す拡大図で
ある。

【図５】カム機構部３１周辺の構造を示す拡大図であ
る。

【図６】カム機構部３１周辺の構造を示す側面図であ
る。

【図７】連結板の構造を示す図である。

【図８】連結用孔４６の形状の一例を示す図であって、
（ａ）および（ｂ）は連結用孔４６に挿入された連結用
ピン３７の位置がそれぞれ異なる状態を示している。

【図９】弁体２が弁箱１５２の開口部１５２ａを開いた
状態にあるときのゲートバルブ１の正面図である。

【図１０】図９に示す状態のゲートバルブ１の断面図で
ある。

【図１１】ガイドレール６１およびカム機構３１の動作
を説明するための図である。

【図１２】従来のゲートバルブの一例を示す図である。

【図１３】図１２に示すゲートバルブにおける弁体によ
る開口部の開閉状態を示す図である。

【符号の説明】

１…ゲートバルブ２…弁体３…シール部材４…弁ロッド４ａ…先端部４ｂ…突出側端部６…シールベローズ２１…前側ローラ２１ａ…回転軸２２…後側ローラ２２ａ…回転軸２４…固定部材３１…カム機構部３２…後側カム部材３３…回転ピン３６…前側カム部材３６ａ…カム面４５…カム連結部材４６…連結孔５０…シリンダ装置６１…ガイドレール６２…上側案内部６２ａ…上側案内面６３…下側案内部６３ａ…下側案内面６４…規制部６４ａ…規制面７１…弾性支持部７２…当接部材７３…板ばね７４…連結部材８１…取付板９１…連結板１５０…処理チャンバ１５２…弁箱１５２ａ，１５２ｂ…開口部１６０…ターボ分子ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 3/00 - 3/36 F16K 51/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気密室内に設けられ、当該気密室の略水平
方向に沿って形成された開口部を開閉可能でかつ前記開
口部に対して実質的に鉛直方向に移動することにより当
該開口部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、前記気密室内から気密室
外に突出するように設けられ、水平方向へ直動可能に、
かつ、前記気密室外側の他端部に位置する所定の傾動軸
を中心に傾動可能に保持された弁ロッドと、前記弁ロッドが移動可能に前記弁ロッドと前記気密室と
の間をシールするシーリング手段と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部を水平方向に移動自
在に支持し、前記弁体が前記開口部を閉じる閉位置で前
記弁ロッドの直動を規制し、かつ、前記閉位置に前記弁
ロッドが移動したときにのみ当該弁ロッドの前記傾動軸
を中心とする傾動を可能にする案内手段と、前記弁ロッドの気密室外側の他端部と連結され、供給さ
れる直動力によって前記弁ロッドを水平方向に直動さ
せ、かつ、供給される直動力を傾動力に変換して前記閉
位置で直動が規制された弁ロッドを前記弁体が前記開口
部を密封する向きに前記傾動軸を中心に傾動させるカム
機構と、前記カム機構に直動力を供給する駆動手段と、前記弁ロッドが前記閉位置に移動したときにのみ当該弁
ロッドの前記気密室外側の他端部に当接可能に設けら
れ、前記閉位置に移動した弁ロッドの重力による前記弁
体が開口部を密封する向きの傾動を規制し、かつ、前記
カム機構による前記弁ロッドの傾動に応じて当該傾動に
抗する弾性力を前記弁ロッドに作用させる弾性支持手段
とを有するゲートバルブ。
【請求項２】前記弾性支持手段は、前記閉位置に移動し
た弁ロッドの気密室外側の端部に当接可能に前記案内手
段に設けられている請求項１に記載のゲートバルブ。
【請求項３】前記弁ロッドは、前記気密室外側の端部の
両側部に回転自在に設けられ、前記弁体側から直動方向
に沿って順に配列された第１および第２ローラを備え、前記案内手段は、前記第１および第２ローラを上下方向
から挟み、当該第１および第２ローラを支持する直動方
向に沿った上下の案内面と、前記弁ロッドが閉位置に移
動したときに前記第１のローラと当接して前記弁ロッド
の直動を規制する規制面と、を備えたガイドレールを有
する請求項１または２に記載のゲートバルブ。
【請求項４】前記ガイドレールの上側の案内面は、前記
弁ロッドが閉位置に移動した状態において、前記第１の
ローラを前記傾動軸とした前記弁ロッドの前記弁体が開
口部を密封する向きの傾動を許容する非形成領域を有す
る請求項３に記載のゲートバルブ。
【請求項５】前記弾性支持手段は、前記ガイドレールの
上側の案内面の非形成領域に、前記第２のローラと当接
可能に配置された当接部材と、前記当接部材を前記ガイドレールに連結するばねと、を有する請求項４に記載のゲートバルブ。
【請求項６】前記ばねは、板ばねである請求項５に記載
のゲートバルブ。
【請求項７】前記カム機構は、前記弁ロッドの前記気密
室外側の端部に連結された第１のカム部材と、前記駆動手段に連結された第２のカム部材と、備え、前記第１および第２のカム部材のうち、一方が前記駆動
手段から供給される直動力を傾動力に変換するカム面を
備え、他方が前記カム面に係合する係合部を備える請求
項１〜６のいずれかに記載のゲートバルブ。
【請求項８】前記カム面は、傾斜面からなり、前記係合部は、前記傾斜面上を転動可能に保持された転
動体を備える請求項７に記載のゲートバルブ。
【請求項９】前記弁体の開口部を開く方向への移動時
に、前記第１のカム部材と第２のカム部材との分離を規
制し、かつ、前記弁体の開口部を閉じる方向への移動時
に、前記弁ロッドの傾動動作を規制するように第１のカ
ム部材と第２のカム部材を連結するカム連結部材をさら
に備える請求項７または８に記載のゲートバルブ。
【請求項１０】前記駆動手段は、ロッドレスシリンダで
ある請求項１〜９のいずれかに記載のゲートバルブ。