JP6178845B2

JP6178845B2 - ゲートバルブ

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Application number: JP2015513612A
Authority: JP
Inventors: 雅之纐纈; 板藤　寛; 寛板藤
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Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-08-09
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Description

本発明は、真空装置において用いられるゲートバルブに関する。

この種のゲートバルブにおいて、リンク機構を介してシャフトに弁体を接続し、シャフトの昇降及びリンク機構の動作に基づいて、弁体によりゲート（開口部）を開閉するものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、シャフトを上昇させて真空室の壁面に弁体を当接させ、壁面方向への弁体の移動を規制した状態でシャフトをさらに上昇させ、リンク機構によりゲート方向へ弁体を移動させている。

特開２００６−２００７０９号公報

ところで、特許文献１に記載のものでは、弁体が真空室の壁面に当接してさらに摺動するとともに、リンク機構において構成部材が互いに摺動する。このため、真空室内でのパーティクルの発生が避けられず、未だ改善の余地を残すものとなっている。

本発明は、こうした課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、真空室内でのパーティクルの発生を抑制することのできるゲートバルブを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

第１の手段は、真空室に形成された開口部を開閉するゲートバルブであって、前記真空室の内部に配置され、前記開口部に対応した形状を有する弁体と、前記真空室に形成された貫通孔を通じて前記真空室の外部から内部へ前記開口部の開口方向に交差する第１方向に沿って挿通され、前記弁体に接続された移動部材と、前記移動部材のうち前記真空室の外部にある部分を密閉状態で覆い、且つ前記第１方向に沿って伸縮可能な覆い部材と、前記真空室の外部に配置され、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲との間をシールするシール部材と、前記真空室の外部に配置され、前記移動部材（及び前記覆い部材）を介して、前記第１方向へ前記弁体を往復動させる第１駆動機構と、前記真空室の外部に配置され、前記移動部材（及び前記覆い部材）を介して、前記開口部の開口方向である第２方向へ前記弁体を往復動させる第２駆動機構と、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲とを相対移動させる相対移動機構と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、移動部材が、真空室に形成された貫通孔を通じて真空室の外部から内部へ挿通され、且つ開口部の開口方向に交差する第１方向に沿って挿通されている。移動部材は、真空室の内部に配置された弁体に接続されている。移動部材のうち真空室の外部にある部分が、覆い部材により密閉状態で覆われている。真空室の外部に配置されたシール部材により、覆い部材と貫通孔の周囲との間がシールされている。このため、真空室の外部から内部へ挿通された移動部材を含めて、真空室及び覆い部材内を密閉状態に維持することができる。

そして、真空室の外部に配置された第１駆動機構により、移動部材（及び覆い部材）を介して、上記第１方向へ弁体が往復動させられる。このため、開口部に対向する位置と、開口部に対向する位置から外れた位置との間で、弁体を移動させることができる。ここで、覆い部材は第１方向に沿って伸縮可能となっているため、覆い部材と貫通孔の周囲との間をシールしつつ、真空室の外部に配置された第１駆動機構により、弁体を第１方向へ往復動させることができる。

また、真空室の外部に配置された第２駆動機構により、移動部材（及び覆い部材）を介して、開口部の開口方向である第２方向へ弁体が往復動させられる。弁体は、開口部に対応した形状を有している。このため、開口部を弁体により閉じた位置と、開口部を弁体により開いた位置との間で、弁体を移動させることができる。ここで、第２駆動機構により弁体が往復動させられる際に、シール部材によりシールされた状態が維持されつつ、相対移動機構により覆い部材と貫通孔の周囲とが相対移動させられる。このため、覆い部材と貫通孔の周囲との間をシールしつつ、真空室の外部に配置された第２駆動機構により、弁体を第２方向へ往復動させることができる。したがって、真空室内で弁体や駆動機構の構成部材等が摺動する箇所をなくすことができ、真空室内でのパーティクルの発生を抑制することができる。

第２の手段では、前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材又は前記貫通孔の周囲と、前記シール部材とを摺動させる。

上記構成によれば、シール部材によりシールされた状態が維持されつつ、覆い部材又は貫通孔の周囲と、シール部材とが摺動させられることにより、移動部材（及び覆い部材）を介して弁体を第２方向へ往復動させることができる。

第３の手段では、前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材を移動させて前記覆い部材の移動方向に前記シール部材を変形させる。

上記構成によれば、第２駆動機構により弁体が往復動させられる際に、シール部材によりシールされた状態が維持されつつ、覆い部材が移動されて覆い部材の移動方向にシール部材が変形させられる。このため、覆い部材又は貫通孔の周囲と、シール部材との摺動量を減少させることができ、真空室内でのパーティクルの発生をさらに抑制することができる。

第４の手段では、前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材を移動させて前記覆い部材の移動方向に前記シール部材を変形させ且つ、前記覆い部材及び前記貫通孔の周囲と、前記シール部材とを摺動させない。

上記構成によれば、第２駆動機構により弁体が往復動させられる際に、シール部材によりシールされた状態が維持されつつ、覆い部材が移動されて覆い部材の移動方向にシール部材が変形させられ、且つ、覆い部材及び貫通孔の周囲と、シール部材とが摺動させられない。このため、覆い部材及び貫通孔の周囲と、シール部材との摺動をなくすことができ、真空室内でのパーティクルの発生を一層抑制することができる。

第５の手段では、前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態における前記シール部材の変形量を確保しつつ、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲とを相対移動させる。

上記構成によれば、第２駆動機構により弁体が往復動させられる際に、シール部材によりシールした状態におけるシール部材の変形量が確保される。このため、覆い部材と貫通孔の周囲との間を、シール部材により安定してシールすることができる。

具体的には、第６の手段のように、前記相対移動機構は、第１係合部と第２係合部との組を２組備え、前記第１係合部及び前記第２係合部は、前記覆い部材及び前記貫通孔の周囲にそれぞれ設けられて互いに係合し、前記２組は、前記第２方向に対して平行に延び、且つ前記貫通孔を挟んで設けられ、前記第１係合部及び前記第２係合部は、前記第２方向に平行な方向への相対移動が許容され、且つ前記第１方向への相対移動が規制されているといった構成を採用することができる。

第７の手段では、前記相対移動機構は、前記移動部材の前記第１方向への往復動を許容し且つ前記第１方向に対する前記移動部材の傾きを規制するガイド部を備える。

上記構成によれば、相対移動機構が備えるガイド部により、第１方向に対する移動部材の傾きが規制される。このため、移動部材を介して弁体により開口部を閉じる際に、開口部への弁体の押し付けが緩むことを抑制することができる。したがって、剛性の高い移動部材を用いない場合であっても、弁体による開口部の密閉性を向上させることができる。なお、ガイド部は移動部材の第１方向への往復動を許容するため、第１方向への弁体の往復動に支障をきたすことはない。

第８の手段では、前記第２駆動機構は、前記第２方向へ前記弁体を往復動させる際に、前記移動部材及び前記覆い部材を同一方向へ同一距離だけ移動させる。

上記構成によれば、第２方向へ弁体が往復動させられる際に、移動部材及び覆い部材が同一方向へ同一距離だけ移動させられる。このため、移動部材と覆い部材との相対移動を抑制することができ、移動部材が移動する際に覆い部材が変形することを抑制することができる。したがって、第１方向に伸縮する覆い部材が第１方向と異なる方向に変形することを抑制することができ、覆い部材の耐久性を向上させることができる。

さらに、移動部材と覆い部材との相対移動を抑制することができるため、移動部材と覆い部材との間隔を広くする必要がなく、移動部材を太くすることができる。また、覆い部材の変形を抑制することができるため、覆い部材を長くして変形量を確保する必要がなく、覆い部材ひいては移動部材を短くすることができる。その結果、移動部材の剛性を向上させることができ、弁体による開口部の密閉性を向上させることができる。

第９の手段では、前記覆い部材、前記シール部材、前記第２駆動機構、及び前記相対移動機構を収容するケースを備え、前記第１駆動機構及び前記第２駆動機構は、前記第２方向において前記ケースの中央よりも前記開口部から離れた位置で前記第１方向へ前記弁体を往復動させ、前記第２方向において前記ケースの中央よりも前記開口部に近い位置で前記弁体により前記開口部を閉じさせる。

上記構成によれば、覆い部材、シール部材、第２駆動機構、及び相対移動機構がケースに収容されている。ここで、第２方向においてケースの中央よりも開口部から離れた位置で第１方向へ前記弁体が往復動させられ、第２方向においてケースの中央よりも開口部に近い位置で弁体により開口部が閉じられる。このため、第２方向へ弁体を往復動させるために必要な長さを、第２方向においてケースの中央を挟んで両側に配分することができる。したがって、第２方向におけるケース内の空間を有効に利用することができ、第２方向におけるケースの長さを抑制することができ、ひいてはゲートバルブを小型化することができる。

第１０の手段では、前記シール部材はＯリングであり、前記Ｏリングの線径は、第２駆動機構により前記第２方向へ前記弁体を往復動させる距離よりも大きい。

上記構成によれば、シール部材はＯリングであり、Ｏリングの線径は、第２駆動機構により第２方向へ弁体を往復動させる距離よりも大きくなっている。このため、弁体の移動距離に対してＯリングの変形量を大きくすることができ、第２方向へ弁体を往復動させる際に、シール部材によりシールした状態を維持し易くなる。さらに、シール部材と覆い部材との摺動量を減少させることができ、真空室内でのパーティクルの発生を抑制することができる。

第１１の手段では、前記シール部材はＯリングであり、前記覆い部材又は前記貫通孔の周囲には、あり溝が設けられており、前記Ｏリングは、前記あり溝に収容されている。

上記構成によれば、覆い部材又は貫通孔の周囲に設けられたあり溝に、Ｏリングが収容されている。このため、覆い部材又は貫通孔の周囲と、Ｏリングとが摺動させられたり、覆い部材の移動方向にＯリングが変形させられたりしたとしても、Ｏリングが脱落することを抑制することができる。

第１２の手段では、第１駆動機構によって前記第１方向へ前記開口部に対向する位置まで前記弁体を移動させた後に、前記第２駆動機構によって前記第２方向へ前記開口部を閉じる位置まで前記弁体を移動させる。

上記構成によれば、第１駆動機構により第１方向へ弁体を移動させる際に、覆い部材と貫通孔の周囲との間をシールしつつ、開口部に対向する位置まで弁体を移動させることができる。その後、第２駆動機構により第２方向へ弁体を移動させる際に、シール部材によりシールされた状態が維持されつつ、開口部を閉じる位置まで弁体を移動させることができる。

ゲートバルブを示す斜視図。ゲートバルブの開いた状態を真空室と共に示す部分断面図。ゲートバルブの閉じた状態を真空室と共に示す部分断面図。ゲートバルブの内部構造を示す斜視図。リンク機構の概要を示す斜視図。リンク機構のローラ及びガイド板を示す側面図。第２スライダ周辺を示す斜視図。第２スライダの下部周辺を示す斜視図。第２スライダ周辺を前後方向に切断した断面図。溝の変更例を示す断面図。Ｏリングの動作の変更例を示す断面図。第２スライダの変更例を示す断面図。溝及びＯリングの変更例を示す断面図。

以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、半導体製造装置や半導体処理装置等の真空装置において用いられるゲートバルブとして具体化している。

図１に示すように、ゲートバルブ１０は、第１ケース１１、第２ケース１２、第３ケース１３、モータ２０、ボールねじ３０、第１スライダ４０、２つのリンク機構５０、往復駆動部７０、第２スライダ９０、弁体９５等を備えている。ここでは、ボールねじ３０のねじ軸３１が上下方向に延びるように配置され、弁体９５が下側に配置されている。

ゲートバルブ１０の基本的な動作は、以下のとおりである。モータ２０の回転力に基づいて、ボールねじ３０及び第１スライダ４０により、スライド部４２が上下動させられる。スライド部４２が上下動させられると、リンク機構５０を介して往復駆動部７０ひいては弁体９５が、上下方向（第１方向）及び前後方向（第２方向）に移動させられる。その結果、開口部１２ａに対応した形状を有する弁体９５により、第２ケース１２の開口部１２ａが開閉される。第１方向は、開口部１２ａの開口方向に交差する方向である。

図２にゲートバルブ１０の開いた状態を真空室Ｃ１，Ｃ２と共に示し、図３にゲートバルブ１０の閉じた状態を真空室Ｃ１，Ｃ２と共に示す。例えば、真空装置において、真空室Ｃ１が半導体ウエハの処理室で真空室Ｃ２が搬送室である構成や、真空室Ｃ１が半導体ウエハの搬送室で真空室Ｃ２がロードロック室である構成を採用することができる。真空室Ｃ１と真空室Ｃ２との間に、ゲートバルブ１０の第２ケース１２が配置されている。第２ケース１２の内部も真空室の一部を構成している。第２ケース１２の上部には、貫通孔１２ｃが設けられている。貫通孔１２ｃを通じて第２ケース１２の外部から内部へ、上下方向に沿って弁軸９６（移動部材）が挿通されている。

真空室Ｃ１，Ｃ２の壁部Ｃ１ａ，Ｃ２ａは、それぞれ垂直に配置されている。壁部Ｃ１ａ，Ｃ２ａには、矩形状の開口部Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂがそれぞれ形成されている。開口部Ｃ１ｂ，Ｃ２ｂの周囲において、壁部Ｃ１ａ，Ｃ２ａと第２ケース１２との間がそれぞれＯリング（シール部材）によりシールされている。

図２に示すように、ゲートバルブ１０を開いた状態、すなわち開口部Ｃ２ｂ、１２ｂ，１２ａ、Ｃ１ｂを通じてウエハを搬送可能な状態では、弁体９５は開口部１２ａに対向しない待避位置にある。この待避位置から、開口部１２ａに対向する対向位置まで弁体９５が下方へ移動される。そして、図３に示すように、この対向位置から、弁体９５により開口部１２ａ（開口部Ｃ１ｂ）を閉じた閉鎖位置まで、弁体９５が前方（図３における左方）へ移動させられる。その際、弁体９５に接続された弁軸９６のうち第２ケース１２の外部にある部分を密閉状態で覆うベローズ７４が、伸びた状態（図２）から縮んだ状態（図３）に変化する。

次に、ゲートバルブ１０の各部の構造を詳細に説明する。図４は、ゲートバルブ１０の内部構造を示す斜視図であり、第１ケース１１（ケース）の一部及びリンク機構５０のガイド板５１を省略して示している。

同図に示すように、第１ケース１１の上部（一端部）には、第３ケース１３が取り付けられている。第３ケース１３内に、モータ２０が収容されている。モータ２０の駆動軸２１には、プーリ２２が取り付けられている。ボールねじ３０のねじ軸３１（ねじ部材）が、ベアリング２５（軸受け）を介して第３ケース１３によって回転可能に支持されている。ねじ軸３１には、プーリ２４が取り付けられている。プーリ２２とプーリ２４との間にベルト２３が掛け渡されており、モータ２０の回転力がねじ軸３１に伝達される。ねじ軸３１は、ボール（図示せず）を介してナット３２と噛み合っている。

第１ケース１１及び第３ケース１３には、第１スライダ４０が取り付けられている。第１スライダ４０は、２つのレール４１とスライド部４２とを備えている。２つのレール４１は、ねじ軸３１に対して対称に互いに平行に設けられている。２つのレール４１は、スライド部４２とそれぞれ係合している。スライド部４２は、レール４１に沿って上下方向（レール４１の延びる方向）にスライド可能となっている。スライド部４２は、水平方向（レール４１の延びる方向に垂直な方向）への移動が規制されている。スライド部４２には、上記ナット３２が取り付けられている。したがって、ねじ軸３１が回転されられることにより、スライド部４２が上下方向へスライドさせられる。

ナット３２を挟んでスライド部４２の両端には、２つのリンク機構５０の第１部材５２がそれぞれ接続されている。スライド部４２と第１部材５２とは、前後方向に若干相対移動可能なように若干ガタを有して接続されている。第１部材５２は、２つの連結部５２ａ、及び張出部５２ｂを有している。

第１ケース１１には、２つの第１部材５２を挟んで、２つのガイド軸６０が互いに平行に取り付けられている。２つのガイド軸６０は、上下方向（ねじ軸３１に平行な方向）へ延びている。２つのガイド軸６０は、第１ケース１１の幅方向（図４における左右方向）の両端部にそれぞれ配置されている。ガイド軸６０は、円柱状に形成されている。

ガイド軸６０によって、第２部材６１が回転可能に支持されている。第２部材６１は、軸受け６２を介してガイド軸６０に対して摺動可能に取り付けられている（図５参照）。第２部材６１は、ガイド軸６０の軸線方向に沿って摺動可能となっている。第２部材６１は、２つの連結部６１ａを有している。連結部６１ａは、第２部材６１においてガイド軸６０の軸線方向の両端部に設けられている。

第１部材５２の２つの連結部５２ａは、第２部材６１の２つの連結部６１ａの間に配置されている。第１部材５２の２つの連結部５２ａと、第２部材６１の２つの連結部６１ａとは、シャフト５４によってそれぞれ相対回転可能に連結されている。すなわち、第１部材５２と第２部材６１とは、シャフト５４を中心として相対回転可能となっている。

第１部材５２には、ローラ６４が取り付けられている。ローラ６４の軸６４ａは、第１部材５２に形成された貫通孔に挿通されており、その先端部に摺動部材６５が取り付けられている（図５参照）。軸６４ａの先端には雄ねじが形成されており、摺動部材６５に形成された雌ねじに締結されている。摺動部材６５は直方体状に形成されている。ローラ６４は、第１部材５２の２つの連結部５２ａの間に配置されている。ローラ６４の直径は、連結部５２ａ及び連結部６１ａの前後方向の幅よりも大きく設定されている。すなわち、ローラ６４の一部は、連結部５２ａの表面及び連結部６１ａの表面よりも突出している。

２つの第１部材５２の間には、往復駆動部７０の係合部材７１が配置されている。係合部材７１は、直方体状のフレーム形状であり、上底部７１ａを有している。上底部７１ａには、２つの凹部７１ｂが設けられている。２つの第１部材５２の上記張出部５２ｂと２つの凹部７１ｂとがそれぞれ対向している。張出部５２ｂの下面には、凹部７１ｂと同様の凹部が設けられている（図示せず）。そして、第１部材５２の凹部と上底部７１ａの凹部７１ｂとに、圧縮ばね６６の両端部がそれぞれ係合している。圧縮ばね６６は、ねじ軸３１から離す方向へ係合部材７１を付勢している。

係合部材７１における第１部材５２側の側面７１ｃには、摺動孔７１ｄが設けられている。摺動孔７１ｄは、ガイド軸６０に平行に延びており、摺動部材６５が係合している。摺動部材６５は摺動孔７１ｄに沿って摺動する。すなわち、係合部材７１と摺動部材６５（第１部材５２）とは、上下方向（ガイド軸６０の軸線方向）の相対移動が許容され、前後方向（第１ケース１１の厚み方向）の相対移動が規制されている。

図６は、左側のリンク機構５０のローラ６４とガイド板５１とを示す斜視図である。２つのガイド板５１は、矩形板状に形成されており、対向して平行に配置されている。２つのガイド板５１は、互いにねじ（図示せず）により締結されている。便宜上、前側のガイド板５１をガイド板５１Ａと称し、後側のガイド板５１をガイド板５１Ｂと称す。

ガイド板５１Ａ，５１Ｂの対向面５１ａには上から順に、第１垂直部５１Ａｃ，５１Ｂｃ、第１傾斜部５１Ａｄ，５１Ｂｄ、第２垂直部５１Ａｅ，５１Ｂｅ、第２傾斜部５１Ａｆ，５１Ｂｆ、第３垂直部５１Ａｇ，５１Ｂｇがそれぞれ設けられている。これらの各部において、ガイド板５１Ａとガイド板５１Ｂとの間隔は等しく設定されている。すなわち、第１垂直部５１Ａｃと第１垂直部５１Ｂｃとの間隔、第１傾斜部５１Ａｄと第１傾斜部５１Ｂｄとの間隔、第２垂直部５１Ａｅと第２垂直部５１Ｂｅとの間隔、第２傾斜部５１Ａｆと第２傾斜部５１Ｂｆとの間隔、第３垂直部５１Ａｇと第３垂直部５１Ｂｇとの間隔は等しく設定されている。これらの間隔は、ローラ６４の直径よりも若干広いか、ローラ６４の直径と略等しく設定されている。

第１垂直部５１Ａｃ，５１Ｂｃは、ガイド板５１Ａとガイド板５１Ｂとの間の中央（第１ケース１１の前後方向の中央）に対して、若干後側（上記開口部１２ａから離れる側）に偏って配置されている。第２垂直部５１Ａｅ，５１Ｂｅは、ガイド板５１Ａとガイド板５１Ｂとの間の中央に対して、対称に配置されている。第１垂直部５１Ａｃ，５１Ｂｃと第２垂直部５１Ａｅ，５１Ｂｅとの間が、第１傾斜部５１Ａｄ，５１Ｂｄによってそれぞれ接続されている。また、第３垂直部５１Ａｇ，５１Ｂｇは、ガイド板５１Ａとガイド板５１Ｂとの間の中央に対して、若干前側（開口部１２ａに近付く側）に偏って配置されている。第２垂直部５１Ａｅ，５１Ｂｅと第３垂直部５１Ａｇ，５１Ｂｇとの間が、第２傾斜部５１Ａｆ，５１Ｂｆによってそれぞれ接続されている。

そして、ガイド板５１Ａとガイド板５１Ｂとの間に、ローラ６４が配置されている。ローラ６４は、ガイド板５１Ａ及びガイド板５１Ｂに対して上下方向に摺動又は転動する。ローラ６４は、ゲートバルブ１０の開いている状態において第１垂直部５１Ａｃ，５１Ｂｃの間に配置される。ローラ６４は、弁体９５が開口部１２ａに対向する位置まで下降すると第１傾斜部５１Ａｄ，５１Ｂｄよりも若干上の位置に配置される。ローラ６４は、ゲートバルブ１０の閉じた状態において第３垂直部５１Ａｇ，５１Ｂｇの間に配置される。なお、ガイド板５１、第１部材５２、シャフト５４、第２部材６１、ガイド軸６０、軸受け６２、ローラ６４、摺動部材６５、及び圧縮ばね６６により、リンク機構５０が構成されている。

図４，５に戻り、係合部材７１の上底部７１ａには、上記弁軸９６が接続されている。弁軸９６は、上底部７１ａから係合部材７１の内部を通って、係合部材７１の外部まで延びている。弁軸９６は、ステンレス鋼等の金属により、円柱状に形成されている。弁軸９６のうち、上記第２ケース１２の外部にある部分は、上記ベローズ７４によって密閉状態で覆われている。ベローズ７４の上部は、上底部７１ａに気密状態で取り付けられている。

第１ケース１１の下部には、第２スライダ９０が取り付けられている（図７参照）。第２スライダ９０（相対移動機構）は、２つのレール９１、スライド部材（ａ slidable member）９２、２つの摺動部９３を備えている。スライド部材９２には貫通孔９２ａが設けられており、貫通孔９２ａに弁軸９６が挿通されている（図８参照）。摺動部９３（第１係合部）は、スライド部材９２に取り付けられている。２つのレール９１は、弁軸９６（ベローズ７４）を挟んで互いに平行に設けられている。２つのレール９１（第２係合部）は、２つの摺動部９３とそれぞれ係合している。スライド部材９２は、レール９１に沿って水平方向（レール９１の延びる方向）にスライド可能となっている。スライド部材９２は、上下方向（レール９１の延びる方向に垂直な方向）への移動が規制されている。

ベローズ７４の下部には、端部部材７５が取り付けられている。詳しくは、端部部材７５は、ベローズ７４の下部に溶接されており、気密状態でベローズ７４と一体化されている。端部部材７５は、円筒状に形成されており、スライド部材９２における貫通孔９２ａの内周縁に取り付けられている。端部部材７５は、係合部材７１の下部７１ｅと係合可能となっている（図５参照）。したがって、係合部材７１が前後方向に移動させられると、弁軸９６、スライド部材９２、及びベローズ７４が一体となって前後方向に移動させられる。すなわち、前後方向へ弁軸９６と共に弁体９５が往復動させられる際に、弁軸９６及びベローズ７４が同一方向へ同一距離だけ移動させられる。なお、ベローズ７４、係合部材７１、及び端部部材７５によって、覆い部材が構成されている。

端部部材７５の下面には、環状の溝７５ａが設けられている。図９は、第２スライダ９０周辺を前後方向に切断した断面図である。同図に示すように、溝７５ａは、あり溝に形成されており、Ｏリング７６（シール部材）が嵌められている。Ｏリング７６の線径は、前後方向（レール９１の延びる方向）へ弁体９５が往復動させられる距離よりも大きく設定されている。スライド部材９２に取り付けられた摺動部９３がレール９１に係合した状態において、Ｏリング７６は第１ケース１１の上面に押し付けられている。この状態において、Ｏリング７６はその線径の略１５％変形させられている。第１ケース１１の下部には、貫通孔１１ａが設けられている。そして、貫通孔１１ａの周囲と端部部材７５との間がＯリング７６によってシールされている。

端部部材７５の内周面には、ブッシュ７７が取り付けられている。ブッシュ７７は、フッ素樹脂等、弁軸９６との摺動抵抗が小さい材料により、円筒状に形成されている。ブッシュ７７と弁軸９６との間には、所定のクリアランスが設けられている。このため、ブッシュ７７（ガイド部）によって、弁軸９６の上下方向への往復動が許容されるとともに、上下方向（レール９１の延びる方向に垂直な方向）に対する弁軸９６の傾きが規制されている。また、第１ケース１１の貫通孔１１ａの内周面と弁軸９６との間には隙間が設けられており、貫通孔１１ａの内周面と弁軸９６の外周面とは接触しないようになっている。

図４に示すように、第２ケース１２の貫通孔１２ｃ（貫通孔）の周囲には、環状の溝１２ｄが設けられている。溝１２ｄには、Ｏリング（図示せず）が嵌められている。そして、第２ケース１２の貫通孔１２ｃの周囲と第１ケース１１の下面との間が、Ｏリング（シール部材）によりシールされている。

弁軸９６の先端には、弁体９５が取り付けられている。弁体９５は、直方体状に形成されている。弁体９５は、第２ケース１２の前後方向の側面と平行に配置されている。係合部材７１、ベローズ７４、弁軸９６、及び弁体９５は、前後方向の中心位置が互いに一致している。第２ケース１２の開口部１２ａに対応して、弁体９５にはＯリング９７（シール部材）が取り付けられている。

なお、モータ２０、ボールねじ３０、第１スライダ４０、２つのリンク機構５０によって、第１駆動機構及び第２駆動機構が構成されている。

次に、図２に示すゲートバルブ１０を開いた状態から、図３に示すゲートバルブ１０を閉じた状態への動作を説明する。はじめ、係合部材７１は、第１部材５２に取り付けられた摺動部材６５により支持されており、第２スライダ９０のスライド部材９２から離れた状態となっている。また、係合部材７１及び弁体９５は、前後方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央よりも開口部１２ａから離れた位置にある。

図４に示すように、モータ２０を回転させると、プーリ２２、ベルト２３、及びプーリ２４を介して、ねじ軸３１が回転させられる。ねじ軸３１が回転すると、ねじ軸３１に係合したナット３２を介してスライド部４２が下方へ移動させられる。このとき、スライド部４２は、レール４１によって水平方向への移動が規制された状態で、レール４１に沿って下方へ移動させられる。

スライド部４２が下方へ移動させられると、スライド部４２に連結された第１部材５２が下方へ移動させられる。その際に、係合部材７１は圧縮ばね６６により下方へ付勢されているため、係合部材７１も第１部材５２と共に下方へ移動させられる。そして、真空室Ｃ１，Ｃ２、第２ケース１２、及びベローズ７４内が密閉状態に維持されつつ、ベローズ７４が縮められる。第１部材５２が下方へ移動させられると、第１部材５２に取り付けられたローラ６４が、対向するガイド板５１の第１垂直部５１Ａｃ，５１Ｂｃに沿って下方へ移動させられる。

その後、係合部材７１が第２スライダ９０のスライド部材９２に当接すると、弁軸９６及び弁体９５の下方への移動が停止させられる。このとき、第２ケース１２の開口部１２ａに弁体９５が対向した状態となる。

さらに、ねじ軸３１が回転させられると、第１部材５２は、圧縮ばね６６を縮めながら下方へ移動させられる。その際に、第１部材５２に取り付けられたローラ６４が、対向するガイド板５１の第１傾斜部５１Ａｄ，５１Ｂｄに沿って、下方且つ前方へ移動させられる。これにより、係合部材７１及び弁体９５は前方へ移動させられ、前後方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央に位置させられる。

ここで、弁体９５を前方へ移動させる際に、図９に示すようにＯリング７６によりシールされた状態を維持しつつ、ベローズ７４（図示略）及び端部部材７５（ブッシュ７７）と貫通孔１１ａの周囲とが相対移動させられる。具体的には、Ｏリング７６によりシールした状態を維持しつつ、貫通孔１１ａの周囲と、Ｏリング７６とが摺動させられる。この際に、端部部材７５の移動方向にＯリング７６が変形させられるが、Ｏリング７６はあり溝として形成された溝７５ａに嵌められているため、溝７５ａからのＯリング７６の脱落が抑制される。また、この際に、Ｏリング７６によりシールした状態におけるＯリング７６の変形量（線径の略１５％）が確保されつつ、ベローズ７４及び端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とが相対移動させられる。

その後、ねじ軸３１が回転させられると、第１部材５２は、圧縮ばね６６を縮めながら下方へ移動させられる。その際に、第１部材５２に取り付けられたローラ６４が、対向するガイド板５１の第２垂直部５１Ａｅ，５１Ｂｅに沿って下方へ移動させられる。

さらに、ねじ軸３１が回転させられると、第１部材５２は、圧縮ばね６６を縮めながら下方へ移動させられる。その際に、第１部材５２に取り付けられたローラ６４が、対向するガイド板５１の第２傾斜部５１Ａｆ，５１Ｂｆに沿って、下方且つ前方へ移動させられる。これにより、係合部材７１及び弁体９５は、前後方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央よりも開口部１２ａ側まで移動させられ、弁体９５により開口部１２ａが閉じられる。

ここで、図８に示すように、端部部材７５（ブッシュ７７）によって上下方向に対する弁軸９６の傾きが規制される。詳しくは、端部部材７５はスライド部材９２に取り付けられており、スライド部材９２は上下方向（レール９１の延びる方向に垂直な方向）への移動が規制されている。このため、弁軸９６の上下方向に対する傾きが規制された状態で、弁軸９６により弁体９５が開口部１２ａに押し付けられる。

なお、図３に示すゲートバルブ１０を閉じた状態から、図２に示すゲートバルブ１０を開いた状態への動作は、モータ２０が逆回転させられることにより上記と逆の手順となる。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・弁軸９６が、第２ケース１２（真空室），第１ケース１１に形成された貫通孔１２ｃ，１１ａを通じて第２ケース１２の外部から内部へ挿通され、且つ開口部１２ａの開口方向に交差する第１方向（上下方向）に沿って挿通されている。弁軸９６は、第２ケース１２の内部に配置された弁体９５に接続されている。弁軸９６のうち真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部にある部分が、ベローズ７４及び端部部材７５により密閉状態で覆われている。真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部に配置されたＯリング７６により、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲との間がシールされている。第２ケース１２の貫通孔１２ｃの周囲と第１ケース１１の下面との間が、Ｏリングによりシールされている。このため、第２ケース１２の外部から内部へ挿通された弁軸９６を含めて、真空室Ｃ１，Ｃ２、第２ケース１２、ベローズ７４及び端部部材７５内を密閉状態に維持することができる。

・真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部に配置された駆動機構により、弁軸９６及び係合部材７１を介して、上記第１方向へ弁体９５が往復動させられる。このため、開口部１２ａに対向する位置と、開口部１２ａに対向する位置から外れた位置との間で、弁体９５を移動させることができる。ここで、ベローズ７４は第１方向に沿って伸縮可能となっているため、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲との間をシールしつつ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部に配置された駆動機構により、弁体９５を第１方向へ往復動させることができる。

・真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部に配置された駆動機構により、弁軸９６、係合部材７１、及び端部部材７５（ブッシュ７７）を介して、開口部１２ａの開口方向である第２方向（前後方向）へ弁体９５が往復動させられる。弁体９５は、開口部１２ａに対応した形状を有している。このため、開口部１２ａを弁体９５により閉じた位置と、開口部１２ａを弁体９５により開いた位置との間で、弁体９５を移動させることができる。ここで、駆動機構により弁体９５が往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールされた状態が維持されつつ、第２スライダ９０により端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とが相対移動させられる。このため、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲との間をシールしつつ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部に配置された駆動機構により、弁体９５を第２方向へ往復動させることができる。したがって、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２内で弁体９５や駆動機構の構成部材等が摺動する箇所をなくすことができ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２内でのパーティクルの発生を抑制することができる。

・Ｏリング７６によりシールされた状態が維持されつつ、貫通孔１１ａの周囲と、Ｏリング７６とが摺動させられることにより、弁軸９６、係合部材７１、及び端部部材７５（ブッシュ７７）を介して弁体９５を第２方向へ往復動させることができる。

・駆動機構により弁体９５が往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールされた状態が維持されつつ、端部部材７５が移動されて端部部材７５の移動方向にＯリング７６が変形させられる。このため、貫通孔１１ａの周囲と、Ｏリング７６との摺動量を減少させることができ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２内でのパーティクルの発生をさらに抑制することができる。

・駆動機構により弁体９５が往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールした状態におけるＯリング７６の変形量（線径の略１５％）が確保される。このため、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲との間を、Ｏリング７６により安定してシールすることができる。

・第２スライダ９０が備える端部部材７５及びブッシュ７７により、第１方向に対する弁軸９６の傾きが規制される。このため、弁軸９６を介して弁体９５により開口部１２ａを閉じる際に、開口部１２ａへの弁体９５の押し付けが緩むことを抑制することができる。したがって、剛性の高い弁軸９６を用いない場合であっても、弁体９５による開口部１２ａの密閉性を向上させることができる。なお、ブッシュ７７は弁軸９６の第１方向への往復動を許容するため、第１方向への弁体９５の往復動に支障をきたすことはない。

・第２方向へ弁体９５が往復動させられる際に、弁軸９６及びベローズ７４が同一方向へ同一距離だけ移動させられる。このため、弁軸９６とベローズ７４との相対移動を抑制することができ、弁軸９６が移動する際にベローズ７４が変形することを抑制することができる。したがって、第１方向に伸縮するベローズ７４が第１方向と異なる方向に変形することを抑制することができ、ベローズ７４の耐久性を向上させることができる。

さらに、弁軸９６とベローズ７４との相対移動を抑制することができるため、弁軸９６とベローズ７４との間隔を広くする必要がなく、弁軸９６を太くすることができる。また、ベローズ７４の変形を抑制することができるため、ベローズ７４を長くして変形量を確保する必要がなく、ベローズ７４ひいては弁軸９６を短くすることができる。その結果、弁軸９６の剛性を向上させることができ、弁体９５による開口部１２ａの密閉性を向上させることができる。

・ベローズ７４、係合部材７１、端部部材７５、ブッシュ７７、Ｏリング７６、リンク機構５０、及び第２スライダ９０が第１ケース１１に収容されている。ここで、第２方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央よりも開口部１２ａから離れた位置で第１方向へ弁体９５が往復動させられ、第２方向において第２ケース１２の中央よりも開口部１２ａに近い位置で弁体９５により開口部１２ａが閉じられる。このため、第２方向へ弁体９５を往復動させるために必要な長さを、第２方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央を挟んで両側に配分することができる。したがって、第２方向における第１ケース１１及び第２ケース１２内の空間を有効に利用することができ、第２方向における第１ケース１１及び第２ケース１２の長さを抑制することができ、ひいてはゲートバルブ１０を小型化することができる。

・Ｏリング７６の線径は、駆動機構により第２方向へ弁体９５を往復動させる距離よりも大きくなっている。このため、弁体９５の移動距離に対してＯリング７６の変形量を大きくすることができ、第２方向へ弁体９５を往復動させる際に、Ｏリング７６によりシールした状態を維持し易くなる。さらに、貫通孔１１ａの周囲とＯリング７６との摺動量を減少させることができ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２内でのパーティクルの発生を抑制することができる。

・貫通孔１１ａの周囲に「あり溝」として設けられた溝７５ａに、Ｏリング７６が収容されている。このため、貫通孔１１ａの周囲とＯリング７６とが摺動させられたり、端部部材７５の移動方向にＯリング７６が変形させられたりしたとしても、Ｏリング７６が脱落することを抑制することができる。

上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記実施形態と同一の部材については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

・図１０に示すように、あり溝として形成された溝７５ａに代えて、断面矩形の溝１７５ａを採用することもできる。また、弁軸９６と端部部材７５として、互いに摺動抵抗が小さく、摺動してもパーティクルが発生しにくい材料を採用することにより、上記ブッシュ７７を省略することもできる。

・Ｏリング７６の線径を、前後方向（レール９１の延びる方向）へ弁体９５が往復動させられる距離よりも小さく設定することもできる。

・駆動機構により弁体９５が前後方向へ往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールした状態におけるＯリング７６の変形量（線径の略１５％）が若干変化してもよい。要するに、駆動機構により弁体９５が前後方向へ往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールされた状態が維持されつつ、第２スライダ９０により端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とが相対移動させられればよい。

・Ｏリング７６によりシールされた状態を維持しつつ、ベローズ７４及び端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とを相対移動させる際に、端部部材７５の移動方向にＯリング７６を変形させなくてもよい。すなわち、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲との摺動のみによって、ベローズ７４及び端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とを相対移動させてもよい。

・図１１に示すように、Ｏリング７６によりシールされた状態を維持しつつ、ベローズ７４及び端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とを相対移動させる際に、端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とを摺動させなくてもよい。すなわち、Ｏリング７６の変形のみによって、ベローズ７４及び端部部材７５と貫通孔１１ａの周囲とを相対移動させてもよい。

上記構成によれば、駆動機構により弁体９５が前後方向へ往復動させられる際に、Ｏリング７６によりシールされた状態が維持されつつ、ベローズ７４及び端部部材７５が移動されて端部部材７５の移動方向にＯリング７６が変形させられ、且つ、端部部材７５及び貫通孔１１ａの周囲と、Ｏリング７６とが摺動させられない。このため、端部部材７５及び貫通孔１１ａの周囲と、Ｏリング７６との摺動をなくすことができ、真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２内でのパーティクルの発生を一層抑制することができる。

・図１２に示すように、端部部材７５及びブッシュ７７を省略するとともに、スライド部材１９２の下面に溝７５ａを設けることもできる。そして、弁軸９６とスライド部材１９２の貫通孔９２ａとの間には、隙間が設けられている。こうした構成によっても、弁軸９６の上下方向の傾きを規制する効果以外の効果は奏することができる。

・第２スライダ９０として、レール９１、摺動部９３、及びスライド部材９２を用いるものに限らず、シリンダ、ピストン、及びスライド部を備える構成等を採用することもできる。第１スライダ４０についても同様である。

・図１３に示すように、端部部材７５に溝７５ａを設けた構成に代えて、第１ケース１１における貫通孔１１ａの周囲に溝７５ａを設けて、溝７５ａにＯリング７６を嵌めた構成を採用することもできる。この場合には、スライド部材９２の下面とＯリング７６とが摺動する、あるいはスライド部材９２の移動方向にＯリング７６が変形する。こうした構成によっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

・第２方向において第１ケース１１及び第２ケース１２の中央位置で第１方向へ弁体９５を往復動させ、第２方向において第２ケース１２の中央よりも開口部１２ａに近い位置で弁体９５により開口部１２ａを閉じることもできる。

・リンク機構５０として、カム式やシリンダ式の構成を採用することもできる。

・ベローズ７４に代えて、弁軸９６のうち真空室Ｃ１，Ｃ２及び第２ケース１２の外部にある部分を密閉状態で覆うスライド式の筒や、転動式ダイヤフラム等を採用することもできる。

・係合部材７１が上下方向における最下位置に達した場合に、係合部７１の下端部とスライド部材９２（１９２）とが直接的に係合するような構造（例えば、係合部７１の下端部にてスライド部材９２（１９２）に向けて突出するように形成された凸部、及び、この凸部を収容可能にスライド部材９２（１９２）に形成された凹部）が設けられていてもよい。この場合、上述の実施形態のような、係合部材７１における、端部部材７５と係合する（具体的には、端部部材７５の上端部に設けられた略円筒状の短い突出部と当接する、あるいは当該突出部を所定の嵌め合い交差の関係で収容する）ための突起状の部分である下部７１ｅは、省略され得る。

１０…ゲートバルブ、１１…第１ケース（ケース）、１１ａ…貫通孔、１２…第２ケース、１２ａ…開口部、１２ｃ…貫通孔、３０…ボールねじ、４０…第１スライダ、５０…リンク機構、７０…往復駆動部、７１…係合部材、７４…ベローズ、７５…端部部材、７５ａ…溝、７６…Ｏリング（シール部材）、７７…ブッシュ７７（ガイド部）、９０…第２スライダ（相対移動機構）、９１…レール（第２係合部）、９２…スライド部、９２ａ…貫通孔、９３…摺動部（第１係合部）、９５…弁体、９６…弁軸（移動部材）、１７５ａ…溝、Ｃ１…真空室、Ｃ１ｂ…開口部、Ｃ２…真空室、Ｃ２ｂ…開口部。

Claims

真空室に形成された開口部を開閉するゲートバルブであって、
前記真空室の内部に配置され、前記開口部に対応した形状を有する弁体と、
前記真空室に形成された貫通孔を通じて前記真空室の外部から内部へ前記開口部の開口方向に交差する第１方向に沿って挿通され、前記弁体に接続された移動部材と、
前記移動部材のうち前記真空室の外部にある部分を密閉状態で覆い、且つ前記第１方向に沿って伸縮可能な覆い部材と、
前記真空室の外部に配置され、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲との間をシールするシール部材と、
前記真空室の外部に配置され、前記移動部材を介して、前記第１方向へ前記弁体を往復動させる第１駆動機構と、
前記真空室の外部に配置され、前記移動部材を介して、前記開口部の開口方向である第２方向へ前記弁体を往復動させる第２駆動機構と、
前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲とを相対移動させる相対移動機構と、
を備えることを特徴とするゲートバルブ。
前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材又は前記貫通孔の周囲と、前記シール部材とを摺動させるように構成された請求項１に記載のゲートバルブ。
前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材を移動させて前記覆い部材の移動方向に前記シール部材を変形させるように構成された請求項１又は２に記載のゲートバルブ。
前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態を維持しつつ、前記覆い部材及び前記貫通孔の周囲と前記シール部材とを摺動させないように、前記覆い部材を移動させて前記覆い部材の移動方向に前記シール部材を変形させるように構成された請求項１に記載のゲートバルブ。
前記相対移動機構は、前記第２駆動機構により前記弁体を往復動させる際に、前記シール部材によりシールした状態における前記シール部材の変形量を確保しつつ、前記覆い部材と前記貫通孔の周囲とを相対移動させるように構成された請求項１〜４のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記相対移動機構は、第１係合部と第２係合部との組を２組備え、
前記第１係合部及び前記第２係合部は、前記覆い部材及び前記貫通孔の周囲にそれぞれ設けられて互いに係合し、
前記２組は、前記第２方向に対して平行に延び、且つ前記貫通孔を挟んで設けられ、
前記第１係合部及び前記第２係合部は、前記第２方向に平行な方向への対移動が許容され、且つ前記第１方向への相対移動が規制されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記相対移動機構は、前記移動部材の前記第１方向への往復動を許容し且つ前記第１方向に対する前記移動部材の傾きを規制するガイド部を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記第２駆動機構は、前記第２方向へ前記弁体を往復動させる際に、前記移動部材及び前記覆い部材を同一方向へ同一距離だけ移動させるように構成された請求項１〜７のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記覆い部材、前記シール部材、前記第２駆動機構、及び前記相対移動機構を収容するケースを備え、
前記第１駆動機構及び前記第２駆動機構は、前記第２方向において前記ケースの中央よりも前記開口部から離れた位置で前記第１方向へ前記弁体を往復動させ、前記第２方向において前記ケースの中央よりも前記開口部に近い位置で前記弁体により前記開口部を閉じさせるように構成された請求項１〜８のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記シール部材はＯリングであり、
前記Ｏリングの線径は、第２駆動機構により前記第２方向へ前記弁体を往復動させる距離よりも大きい請求項１〜９のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
前記シール部材はＯリングであり、
前記覆い部材又は前記貫通孔の周囲には、あり溝が設けられており、
前記Ｏリングは、前記あり溝に収容されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のゲートバルブ。
第１駆動機構によって前記第１方向へ前記開口部に対向する位置まで前記弁体を移動させた後に、前記第２駆動機構によって前記第２方向へ前記開口部を閉じる位置まで前記弁体を移動させるように構成された請求項１〜１１のいずれか１項に記載のゲートバルブ。