JP6063594B1 - 真空ゲートバルブ及び真空ゲートバルブの開口方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弁板全幅に亘っての対策を提案するもので、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまでの変位を弁板全幅に亘って調整し、Oリングがシール面からはずれたときに発生する衝撃音や振動を小さくする。【解決手段】弁開閉手段が、弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に複数個設置され、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とが異なるように調整され、弁板にしなりが形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、真空ゲートバルブ及び真空ゲートバルブの開口方法に関する。

真空ゲートバルブは、全体構成が箱形をなす弁箱として形成され、この弁箱には、この弁箱を貫通する状態で開口部が形成され、処理室に連通される。弁箱には、弁板が開口部に向かって往復自在に配設される。弁板を往復自在に移動させるための移動駆動手段が設けられる。この開口部形状が大型になったときには、弁板には、１個ではなく複数個の駆動手段が取り付けられ、これらの駆動手段によって弁板の往復自在の移動がなされる。

特許文献１、特許文献２及び特許文献３には、このような複数個の駆動手段が取り付けられた弁板が大口形状の開口部を閉塞及び開放するようにした構造が記載されている。

特開平１０−１１０８３４号公報 特許第４３９１５７３号公報 特開２００５−７６８４５号公報

上記特許文献、特に特許文献１には、従来の無摺動真空ゲートバルブの持つ課題が記載される。シール時におけるOリングの粘着による剥離力の確保のため過大なばねを必要とすること、ばねの場合、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまで変位するため、Oリングがシール面からはずれると、急激な速度で弁板が開弁位置まで移動し、衝撃音や振動が起こる。衝撃、振動は、弁内部に付着している塵等を剥離させることになり、無摺動真空ゲートバルブの特徴である無発塵性が損なわれること、弁板部の内部を負圧にする方法では開閉動作において工程が増えることになって、半導体製造装置に使用するには、開閉動作時間の低下を招くことが記載されている。この課題を解決するために、特許文献１にあっては、弁基体の両側に弁板用シールベローズを介して作動自在に設けられた弁板片の間隔の拡大及び縮小を行うようにして、弁板部で十分な開弁力を発生させ、弁開閉をスムーズにかつ迅速に行うようにしている。

このように特許文献１に記載された発明によれば、弁板部で十分な開弁力を発生させ、弁開閉をスムーズにかつ迅速に行うようにするものであって、対策は、各弁板片の間隔の拡大及び縮小でなされ、弁板全幅に亘っての対策となされておらず、効果は、各弁板片にとどまっている。

本発明は、かかる点に鑑み弁板全幅に亘っての対策を提案するもので、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまでの変位を弁板全幅に亘って調整し、Oリングがシール面からはずれたときに発生する衝撃音や振動を小さくすることを目的とする。

本発明は、チャンバ開口部の開時に、前記弁板に、前記復帰手段によって弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状を形成して、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまでの変位を弁板全幅に亘って調整し、Oリングがシール面からはずれたときに発生する衝撃音や振動を小さくすることで、当該弁板の振動を抑制することを特徴とする。

本発明は、具体的には、チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板を弁座に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板を弁座から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
該弁開閉手段が、弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に複数個設置され、
弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とが異なるように調整されていること
を特徴とする真空ゲートバルブを提供する。

本発明は、上述された真空ゲートバルブにおいて、前記複数の弁開閉手段が同一の形態とされ、弁板中央部に配置された弁開閉手段の配置密度が、又はばね定数が弁板端部に配置された弁開閉手段の配置密度に比べて、又はばね定数に比べて、疎にされたこと、または弱くされたことを特徴とする真空ゲートバルブを提供する。

本発明は、上述された真空ゲートバルブにおいて、前記複数の弁開閉手段が等間隔に配置され、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力が、弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力に比べて弱く調整されたことを特徴とする真空ゲートバルブを提供する。

本発明は、上述された真空ゲートバルブにおいて、弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に亘って複数個設置されたピストン・シリンダ機構における駆動源排出時間にタイムラグが設定されたことを特徴とする真空ゲートバルブを提供する。

本発明は、駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
該弁開閉手段が、弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に複数個設置され、
チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブのバルブ開口方法において、
弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とを異なるように調整することで、真空ゲートバルブバルブの開口調整すること
を特徴とする真空ゲートバルブのバルブ開口方法を提供する。

本発明は、チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
弁板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構が、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させる復帰手段を含んで弁開閉手段が構成され
た真空ゲートバルブのバルブ開口方法において、
チャンバ開口部の開時に、前記復帰手段の復帰力が、前記弁板の開口部に対する剥がれで、弁板端部とそれ以外の部分との間で時間遅れを形成して、当該弁板の振動を抑制すること
を特徴とする真空ゲートバルブのバルブ開口方法を提供する。

本発明によれば、複数個配置された弁開閉手段のばね復帰力が弁板の各所で、特に中央部と端部では異なるように調整され、これによってチャンバ開口部の開時に、弁板に、弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状が形成されて、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまでの変位が弁板全幅に亘って調整され、当該弁板の振動を抑制することができる。

本発明の実施例である真空ゲートバルブ１００の概略構成を示す図。 弁開閉手段２０の概略構成を示す図。 本発明の実施例の機能を示す図。 他の実施例の概略構成を示す図。 他の実施例の概略構成を示す図。 他の実施例の概略構成を示す図。 本発明の実施例の弁板のしなり形態を示す図。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例である一般に無摺動真空ゲートバルブと呼ばれている真空ゲートバルブ１００の概略構成を示す図である。この真空ゲートバルブ１００は、図２に示す弁開閉手段２０を弁板１１に沿って複数個備える。

図１に示される真空ゲートバルブ１００を説明する前に、図２に基づいて弁板１１に沿って設置される弁開閉手段２０について説明する。

図２は、弁開閉手段２０の概略構成を示す図である。

図２において、弁開閉手段２０は、弁箱形態のボンネット１及びボンネット上端に弁蓋２を備える。ボンネット１は、両側に開口部３、４が貫通する形態で形成され、弾性支持体５を介して操作装置６に保持される。 操作装置６に、弁棒７が、２つの矢印で示すように上下及び左右方向に移動可能なようにして連結され、操作される。このような操作は、周知であり、ここではこれ以上説明しない。

弁開閉手段２０は、ボンネット１内に、弁体ユニット１０が設けられる。弁体ユニット１０は、チャンバ開口部３、４に対抗して配置された、弁体すなわち弁板１１及びバックプレート１２、弁板１１の外周部に備えられたシール用Oリング１３（以下、Oリング１３という）、弁板１１及びバックプレート１２の間に、設けられたピストン・シリンダ機構１４及び復帰機能を持つばね１５から形成される。

ピストン・シリンダ機構１４は、弁開閉用ピストン１６（以下、ピストン１６という）と弁開閉用シリンダー１７（以下、シリンダー１７という）で構成され、シリンダー１７の外側に連結ブロック１８を有する。シリンダー１７及びバックプレート１２には、駆動源に連通された駆動源導入路１９が設けられる。ピストン16は、シリンダー室２１内に受け部２２を備え、シリンダー室２１に導入された駆動源によって駆動され、先端面が弁板に１１に接触していて、弁板１１が開口部３を閉鎖するように弁板１１を押圧して駆動することが出来る。駆動源としては、圧縮されたエア（空気）が使用される。

シリンダー室２１内で、シリンダー１７の内面と受け部２２との間に弁復帰用の、すなわち弁開用のばね１５（以下、ばね１５という）が配される。

ピストン１６を駆動作用した駆動源がシリンダー室２１から排出されると、
弁板１１は開口部３から離れる事が可能となる。この状態で、ばね１５は復帰力で弁板１１を開口部３から離間させる。

弁棒７は、連結ブロック１８に連結され、ピストン・シリンダ機構１４を上下方向に移動させる。

このようにして、シリンダー室２１に駆動源が供給されると、弁体ユニット１０のピストン・シリンダ機構１４は、弁板１１をチャンバ開口部３に対して閉鎖する方向に動作させ、駆動源がシリンダー室２１から排出されると、弁板１１をチャンバ開口部３から元の位置に復帰させるばねとを含んだ弁体ユニット１０を含んで構成される弁開閉手段２０が構成される。

図２に示される弁開閉手段２０の構造は、従来から知られている。また、弁板１１を開閉する手段が、弁閉塞手段及び弁開放手段有していて、これらの構造については、従来からいくつも提案されるところである。本実施例にあっては、復帰手段として典型的なばね１５を備える場合を例にとって説明する。

図１は、この弁開閉手段２０が、弁板１１の弁板中央部から弁板端部にかけて、弁板１１の全幅に複数個設置された状態を中央部における横断面図で示す。

図１において、複数個設置される弁開閉手段２０は、各同一の形態とされ、弁板中央部から弁板端部に向けて等間隔に配置され、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力が、弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力に比べて弱く調整されている。復帰力の調整は、ばねの本数を変えて配置密度を調整し、あるいはばね１５のばね定数を変えることで容易に行うことが出来る。

図１では、ばね復帰力調整された結果が押し力小、押し力大で示される。１３は、シール、すなわちOリングである。

駆動源導入路１９からの駆動源として採用された駆動エアは、シリンダー室２１に均等に供給される。したがって、各弁開閉手段２０の駆動エアは均一に弁板１１を押圧して、一直線を形成する形態で弁板１１を開口部に押し付け、開口部３を閉塞する。

駆動エアによりばね１５を圧縮しながらピストン１６とピストン１６に接触した弁板１１を押出し、弁板１１に埋設されたOリング１３をボンネット１の内面に押付けることで、処理室（図示せず）への気密保持がなされる。

このような状態から弁板１１の開口部３からの離間がなされる。

Oリング１３は、ボンネット内面のシール面に押付けられ、張り付き現象が生じる。従来、弁板１１全体を一気に引きはがしていたためにOリングが剥がれる際に弁板１１が大きく振動した。上述したように、Oリング１３がボンネット内面であるシール面から離れる際、ばね１５は粘着力に打ち勝つ力が得られるまで変位するため、Oリング１３がシール面からはずれると、急激な速度で弁板１１が開弁位置まで移動し、衝撃音や振動が起こる現象が生じた。衝撃音や振動は、塵を拡散させ、処理室内変動の原因を生成する。

本実施例では、上述したように弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力が、弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力に比べて弱く調整されている。これによって、弁開時、弁開閉手段のばね復帰力が、中央部で弱く、弁板端部で強くなる。

図３は、本発明の実施例の機能を示す図である。

図３に、弁開時、中央部で弱く、弁板端部で強くされた弁開閉手段のばね復帰力によって生成される弁板１１の形状を示す。この状態では、駆動エアは、シリンダー室２１から排出されており、シリンダー室容積は最小のものとされ、ばね復帰力によって弁板１１は、開口部３から離間される。

弁板１１は、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力が、弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力に比べて弱く調整されていることによって、両端部が先に剥がれ、中央部は遅れて剥がれる。タイムラグ（時間遅れ）が生じる。

これによって、弁板１１の形状は、図に示すように中央部を中心とした湾曲状を示す。本発明では、この形態を、弁板にしなりが生じたと称する。ばね復帰力が均一の作動することで湾曲する形態が生じたとしても、本発明のしなりとはならない。本実施例の特徴は、弁開時、中央部で弱く、弁板端部で強くされた弁開閉手段のばね復帰力によって、弁板１１にこのしなりが生成されたことにある。しなりを生成することで、中央部と弁板端部とで剥離にタイムラグが生じて、弁板全体を一気に引きはがすことが避けられ、Oリング１３が剥がれる際に弁板１１が大きく振動することが抑制された。

このように、図１、図２に示される例によれば、弁開閉手段２０が同一の構造形態であって、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とが異なるように調整され、弁板中央部における剥がれと弁板両端部における剥がれに時間差が生じて振動の抑制がなされた。

図４は、他の実施例の概略構成を示す。図１、図２に示される構造と異なる点について主に説明する。

この例の実施例１と異なるところは、弁開閉手段２０が同一の構造形態とはされず、シリンダ・ピストン機構構造に基づく復帰能力に違いがある。シリンダー１７、ピストン１６の大きさが中央部と両端部では変えられていて、中央部のシリンダ・ピストン機構が両端部のシリンダ・ピストン機構よりも小さく形成されている。中央部と両端部で弁開力が変えられて調整される。

中央部と両端部で弁開力が変えられて調整されていることで、実施例１と同様に弁板１６にしなりを形成することが出来る。

このように、図４に示される例によれば、弁開閉手段２０が、中央と端部とでは異構造形態とされ、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とが異なるように調整され、弁板中央部における剥がれと弁板両端部における剥がれに時間差が生じて振動の抑制がなされた。

図５は、他の実施例を示す。

この例の実施例１と異なるところは、実施例１にあっては、１系統の駆動源導入路１９が設置されているのに対して、駆動源導入路１９が中央部用１９Aと両端部用１９Bの２系統にされ、シリンダー室２１からの駆動エアの排気タイミングに差が設けられたことにある。シリンダー室２１からの駆動エアの排気タイミングは、中央部側が遅く、両端部側で早いことにある。排気タイミングに代えて、流量調整弁を用いて排気速度を変えるようにしてもよい。いずれにあっても、中央部側が排気速度遅く、両端部側で排気速度早くすることが出来る。中央部と両端部で弁開力が変えられて調整されていることで、実施例１と同様に弁板１１にしなりを形成することが出来る。

このように、排気速度の調整で、弁板中央部に配置された弁開閉手段のばね復帰力と弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とが異なるように調整され、弁板中央部における剥がれと弁板両端部における剥がれに時間差が生じて振動の抑制がなされた。

図６は、他の実施例を示す。

この例の実施例１と異なるところは、真空ゲートバルブ１００が更に大型化されていることにある。実施例１の場合、４個の弁開閉手段２０が設けられたが、実施例６の場合には、５個の弁開閉手段２０が設けられた。弁板中央部に配置された弁開閉手段２０と弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力が、これらの弁開閉手段２０間に設置された弁開閉手段２０のばね復帰力よりも強めにされた。

この形態によると、弁板１１のしなりが、左右両側に対象に形成される。

この構造では、弁板中央部に配置された弁開閉手段２０と弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力が、これらの弁開閉手段２０間に設置された弁開閉手段２０のばね復帰力とで、異なるように調整された。この形態に限定されずに、弁開閉手段２０のばね復帰力が配置位置で異なるように調整されてもよい。しかし、弁板中央部に配置された弁開閉手段２０と弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力が、これらの弁開閉手段２０間に設置された弁開閉手段２０のばね復帰力とで、異なるように調整されるように、弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力で端部から時間差が形成されて剥がされるようにするのが、剥がしに要する時間、振動抑制の点から好ましい。

図７は、本発明の実施例の弁板１１のしなり形態を示す図である。

図７に、弁板１１の閉塞状態、復帰力、湾曲状の２つのしなり形状、時間要素及び結果が示される。しなり形状は、これら２つの形状に限定されない。

図７において、駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させる復帰手段とを含んで弁開閉手段が構成される。

図７に示される実施例は、この弁開閉手段が、弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に複数個設置された真空ゲートバルブのバルブ開口方法が、チャンバ開口部の開時に、前記弁板に、前記復帰手段によって弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状を形成して、当該弁板の振動を抑制することで構成される。

図７（ａ）にあっては、弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状が形成される。湾曲状にしなり、弁板中央部の戻りが時間的に遅くなることで形成されたしなり方となっている。弁板１１は、弁板端部に配置された弁開閉手段２０のばね復帰力で端部から剥がされ、剥がしに要する時間、振動抑制の点から好ましい。

図７（ｂ）にあっては、弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状が形成されるが、２つの湾曲形状からなり、両端部と弁板中央部の戻りが早く、これらの間で戻りが遅い波形状のしなり方となっている。

このようなしなりを形成することで、弁板の長手方向に、戻りにタイムラグが発生することになって、複数個配置された弁開閉手段２０のばね復帰力が、中央部と端部が他の部分の弁開閉手段２０のばね復帰力に異なるように調整される。

これによってチャンバ開口部の開時に、弁板に、弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状が形成されて、Oリングがシール面から離れる際、ばねは粘着力に打ち勝つ力が得られるまでの変位を弁板全幅に亘って調整され、当該弁板の振動を抑制することができる。

この方法によれば、チャンバ開口部の開時に、前記復帰手段の復帰力が、前記弁板に、弁板中央部と弁板端部との間でしなった形状を形成して、前記弁板の開口部に対する剥がれで、弁板端部とそれ以外の部分との間で時間遅れを形成して、例えば弁板中央部と弁板端部との間で、弁板中央部及び弁板端部とそれ以外の部分の間で時間遅れを形成し、当該弁板の振動を抑制することの出来る真空ゲートバルブのバルブ開口方法を形成することが出来る。また、この方法によれば、振動が抑制されることで、塵拡散を防止し、弁開放時間、すなわち弁板の所定の開弁位置までの安定時間を短縮することが出来、半導体などチップの処理時間短縮に寄与することになる。

１…弁箱形態のボンネット、３、４…開口部、５…弾性支持体、６…操作装置、７…弁棒、１０…弁体ユニット、１１…弁体すなわち弁板、１２…バックプレート、１３…シール用Oリング１３（Oリング）、１４…ピストン・シリンダ機構、１５…弁開用のばね（ばね）、１６…弁開閉用ピストン（ピストン）、１７…弁開閉用シリンダー（シリンダー）、１８…連結ブロック、１９，１９A、１９B…駆動源導入路、２０…弁開閉手段、２１…シリンダー室、２２…受け部、１００…真空ゲートバルブ。

Claims (6)

1. チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
   駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板を弁座に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板を弁座から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
   該弁開閉手段が、弁板の全幅に複数個設置され、
   弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力が、それ以外の部分に配置された弁開閉手段のばね復帰力に比べて強く調整されていること
   を特徴とする真空ゲートバルブ。
2. チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
   駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板を弁座に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板を弁座から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
   該弁開閉手段が、弁板の全幅に複数個設置され、
   前記複数の弁開閉手段が同一の形態とされ、弁板端部に配置された弁開閉手段のばね定数がそれ以外の部分に配置された弁開閉手段の配置密度によって定まるばね定数に比べて強くされたことを特徴とする真空ゲートバルブ。
3. チャンバ開口部を弁板で開閉し、
   弁板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させるピストン・シリンダ機構が、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させる復帰手段を含んで弁開閉手段が構成され
   た真空ゲートバルブにおいて、
   前記復帰手段の元の位置への復帰力が、前記弁板の開口部に対する剥がれで、弁板端部とそれ以外の部分との間で時間遅れを形成して、当該弁板の振動を抑制させる手段を備えること
   を特徴とする真空ゲートバルブ。
4. チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
   駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板を弁座に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板を弁座から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
   該弁開閉手段が、弁板の全幅に複数個設置され、
   弁板中央部から弁板端部にかけて弁板の全幅に亘って複数個設置されたピストン・シリンダ機構における駆動源排出時間にタイムラグが設定されたことを特徴とする真空ゲートバルブ。
5. 駆動源に連結され、駆動源が供給されると、弁の弁板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させピストン・シリンダ機構と駆動源が排出されると、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させるばねとを含んで弁開閉手段が構成され、
   該弁開閉手段が、弁板の全幅に複数個設置され、
   チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブのバルブ開口方法において、
   弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力を、それ以外の部分に配置された弁開閉手段のばね復帰力に比べて強くして、弁板端部に配置された弁開閉手段のばね復帰力とそれ以外の部分に配置された弁開閉手段のばね復帰力とを異なるように調整することで、真空ゲートバルブバルブの開口調整すること
   を特徴とする真空ゲートバルブのバルブ開口方法。
6. チャンバ開口部を弁板で開閉するようにした真空ゲートバルブにおいて、
   弁板をチャンバ開口部に対して閉鎖する方向に動作させるピストン・シリンダ機構が、弁板をチャンバ開口部から元の位置に復帰させる復帰手段を含んで弁開閉手段が構成され
   た真空ゲートバルブのバルブ開口方法において、
   チャンバ開口部の開時に、前記復帰手段の復帰力が、前記弁板の開口部に対する剥がれで、弁板端部とそれ以外の部分との間で時間遅れを形成して、当該弁板の振動を抑制すること
   を特徴とする真空ゲートバルブのバルブ開口方法。

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