JPH03140676A - 真空設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は閉鎖部材によって密封可能な少なくとも１つの
弁開口部を有する弁構造に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕弁の実
際の使用はコンパクトな組み立て形体で高いコンダクタ
ンス値を要求する。さらに、閉鎖されるべき圧力差に打
ち勝つために、非常に低い動力費用で位置設定のできる
弁構造を求めることが重要である。

これらの要求は真空技術で弁を使用するときに特に重要
である。例えば集積回路の製造は真空処理のシステムの
種々のステップを採用することを含む。仕様に従って、
そのような真空処理のシステムは薄膜の製造、エツチン
グ処理、表面活性化の熱的及び光学的処理等に使用され
る。他の仕様によれば、これらの処理は非常に高い純度
を必要とする。非常に小さい汚物が製品の品質を低下さ
せ、あるいは正常に機能する製品の製造を抑制する。こ
の点、二関して、処理が行われるところの真空の品質は
非常に重要である。熟練者は真空の品質として良い結果
を得るように真空システムの大きさを定めることを求め
られている。そのような処理システムでの良い真空の状
態と経済的な製品生産は主としてポンプシステムの性能
によって定められる。ポンプの正しい選定とともに、弁
や管でのロスをできるだけ低くするために特別の注意が
必要である。これに適合するために、仕様はしばしば実
際の建造に際して非常に困難を伴うようになっている。

管の形状が好ましくな（設計されていると、管内でのロ
スがかなり大きくなり、かつポンプの影響をほとんどな
くすようにシステムに影響する。良いポンプ挙動の真空
システムは効率的なポンプとともに高いコンダクタンス
値をもったポンプの管からなり、高いコンダクタンスは
比較的に大きな管の断面積を必要とする。

管に弁が組み込まれていると、伝達断面積はコンダクタ
ンス値を悪化させてはならない。上記使用とともに大き
な管の断面積はロスを低くするために対応して大きな弁
開口面積を必要とする。そのような大きな弁開口面積は
存在する圧力差に勝る高い制御力を必要とし、頑丈な弁
構造と弁駆動装置を必要とする。上記した理由によって
、公知の弁構造は通常大きな寸法を有しており、これは
関連する処理装置のデザインの可能性をかなり低減させ
ている。

そのような弁に必要な高い制御力はさらに問題点を生じ
させる。力は適切なベアリングによって支えられなけれ
ばならない。真空環境でのベアリングの問題は、よく知
られた潤滑の問題があるために他の技術分野による場合
よりも処理が困難である。極端に純粋な真空の適用とと
もに、潤滑剤は高度に低減され、又は部分的には導入さ
れない。

そのような場合、増加する摩耗、従って増加する微小粒
子の生成が、高い摩擦力の場合には特に考慮されなけれ
ばならない。この微小粒子の生成は低い場合よりも高い
摩擦力の場合に数段増加する。

微小な回路を製造するとき、又は記憶ディスクを製造す
るときに、そのような微小粒子は高い純度の仕様のため
に許容されない。そのような微小粒子の存在は最悪の場
合に製品が作動せずよって使用できなくなることを意味
する。従って、そのような処理システムの設計と実施は
微小粒子の生成を防止し、又はそれらを制御できるほど
低いレベルに維持するように可能な限りの予防を行うこ
とを含む。

米国特許第４７１２７６８号はバタフライ弁からなる弁
構造を開示している。低温ポンプと組み合わされた同じ
タイプの弁構造が第６図に示されている。

バルブプレート２１を横方向の軸線のまわりに回転する
ことによって弁２０が開閉される。このタイプの弁構造
は大きな管径を有し、バルブプレート２１の大きな直径
を必要とする。そしてバルブプレー１−２１の必要な傾
斜領域がその直径によって与えられるので、このバルブ
プレート２１の大きさは必要な弁構造の高さを決定する
。ビポ・ントベアリングが、主として圧力差及びバルブ
プレート２１の表面から生じる全体的な力を吸収しなけ
ればならない。

このタイプの弁構造は、これらの力は摩擦及びシールの
圧力を支配する。高い制御力は比較的に強い駆動装置２
２を必要とし、このタイプの弁構造のそのような駆動装
置２２は観点駆動の形体で横に組み込まれている。構造
の高さが高くなることは別にしても、そのような弁構造
は横からの自由空間を必要とする。真空処理システムに
よって微小回路を工業的に生産することはコンパクトな
システムアッセンブリの高い仕様に適合しなければなら
ない。この種のシステムはクリーンエリア条件のために
費用のかかる建造物構造を必要としかつこれらのシステ
ム°を作動させるために必要な手段のための高価な設備
が必要である。今日では、例えばクリーンエリアクラス
１０の建物を製造するために、１平方メートルの製造表
面に対して１００００から２００００米国ドルの投資を
必要とする。

次第に増大する処理の複雑さもますます複雑化した設備
のデザインを招く。従って、経済的な理由増大的に高く
なる仕様に適合するためにコンパクトなアッセンブリを
使用することを強いるようになっている。

良い構造のコンパクトなシステムはさらにメンテナンス
の作動性をかなり改善し、よってシステムの経済的な作
動と信顧性を保証する。説明され°たシステムはしばし
ば多くのワークステーションからなり、その結果幾つか
のポンプシステムが順々に配置され、その間に使用でき
るスペースが非常に少ない。上記米国特許に記載された
弁構造は多くの場合に仕様に適合できなくなってきてい
る。

別の公知の弁構造は、英国特許第１６４４／１９０９号
、フランス特許第９６５４２７号、英国特許第１５５０
４５９号、米国特許第４５２０８４６号、ベルギー特許
第４５９８３５号、フランス特許第２５５０６１９号、
フランス特許第１５３２４５０号、フランス特許第１３
２２４９１号、ドイツ特許第８８１２７２３号、ドイツ
特許第１１９３４３２号に記載されている。

第５図はプレートバルブとして公知のもう１つの弁構造
１９を示し、バルブプレート２１が第６図のバルブプレ
ート２１とは違って中心軸線のまわりで回転するもので
はなく、プレート全体としてチルトするものである。コ
ンパクトなデザインの可能性については、この弁構造は
第６図を参照して説明したのと同じ不都合をもっている
。さらに不都合があり、バルブプレート２１をチルトさ
せる機構は横方向の軸線のまわりでプレートを回転させ
るものよりも多くの作用力を必要とする。

第３図はスライドバルブを使用した弁構造２３を示す。

この図に示されるように、極端に平坦な弁を構成するこ
とができる。問題は、バルブスライダーが非常に長いス
ライド路を走行しなければならないことである。コンパ
クトなデザインの問題は適切に解決されない。高い摩擦
力及び摩擦表面のために、微小粒子の問題がさらに高い
インパクトを生じる。ドイツ特許第３２０９２１７号は
そのようなスライドバルブを開示している。

真空システムが高いコンダクタンス値及び／又は極端に
よいポンプ値を持つポンプシステムを必要とする場合に
は、これらのポンプ２４は真空受は入れ部７に直接に取
りつけられ、又は排気のためにポンプ装置１２を真空受
は入れ部７に部分的に沈めることによって取りつけられ
る。これはポンプ２４と処理室７との間にロック装置が
必要でない場合には実際的な解決策を与える。第４図は
そのようなデザインの断面図である。この構成は一般に
使用される低温ポンプを示し、この低温ポンプはポンプ
エレメントを形成し且つ処理室に沈められる低温表面１
２を有する。このようなタイプの組み込み、処理室に対
するポンプエレメントの小さな空間及び良い配置のため
に、ポンプは優れた結果に達するように適切に配置され
ることができた。

しかし、多くの応用においては、ポンプをロック（弁）
装置１９，２０．２３によって完全に密閉して分離する
ことが必要である。しかし、これらのロック（弁）装置
１９，２０．２３は第４図の組み込みのタイプの適切な
作動条件を質を落とすものではない。

本発明の目的は上記不都合を除去することのできる弁構
造を作ることである。軸方向及び半径方向の両方向にコ
ンパクトなデザインをもった弁構造を作ることは同時に
非常によい性能のコンダクタンス値を示すことを意味す
る。これらの利点は低い制御力を必要とするデザインに
よって達成され、同時に摩耗により非常にわずかしか微
小粒子を生成しない。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明による弁構造は、
閉鎖部材により密閉可能な少なくとも１つの弁開口部を
有する弁構造において、軸方向に相対的に移動自在な管
からなる二重壁管体と、該一方の管に取りつけられ、他
方の管が相対移動の最終位置において軸方向に密着する
ように形成された閉鎖蓋と、該一方の管に管の移動領域
に設けられた少なくとも１つの弁開口部と、弁開口部の
密着蓋と反対側において両管の間にあり、一方の最終位
置において軸方向に応力がかかる密封機構と、を含むこ
とを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の第１実施例を示し、弁ハウジングとし
て作用する外管と、制御部材として機能する補助の可動
の同心上の内管とを有している。

第２図は本発明の第２実施例を示し、固定の中央ハウジ
ングと、制御部材として機能する軸方向に可動の同心上
の外管とを有している。第７図は本発明の第３実施例を
示し、低温ポンプのハウジングと一体化されている。

本発明による弁構造のハウジングは管の形体で形成され
、且つＭ２Ｓによって閉じられる。

管ｌは数個の弁開口部５を有し、弁が開かれたときに弁
開口部５を介して媒体が通過する。例えばハウジングと
なる管１は受は入れ部の璧７にシール８で気密に取りつ
けられ、ボルト９とシールとを含むフランジ結合１５に
よって固定される。

弁開口部５は好ましくはハウジングの蓋１３の近くに設
けられる。これらの窓のような弁開口部５は薄板部１６
によって分離され、これらの薄板部１６がハウジングの
ＩＥ１３を支える。″ａ板部１６の幅は弁開口部５との
関係から得られ、ハウジングの蓋１３に作用する力をち
ょうど吸収するために非常に小さく維持される。第７図
に破線で示される弁開口部５の全開口面積の和は十分な
コンダクタンス値を得られるようにして仕様によって定
められる。よい結果を得るためには、弁開口部５の全開
口面積の和の標準的な値はほぼ両管の一方の断面と等し
いかそれよりも高いようにできる。

閉鎖部材としての管２はハウジングとなる管１に対して
同心状に形成される。管２は閉鎖位置にあるときにシー
ルリング３，４を管ｌに対抗させて弁開口部５を密封す
る。第１図、第２図、第７図では、弁が閉鎖位置にある
状態が示されている。

弁を開閉させるためには、閉鎖部材としての管２を矢印
６によって示されるように軸方向に移動させ、弁開口部
５を開放するか、シールリング３゜４がハウジングとな
る管ｌのシール面及びハウジングの１１３に押圧するか
させる。閉鎖位置における圧力差から発生する力は管状
のデザインによって閉鎖部材自体によって支えられる。

弁の閉鎖は主としてシールリング３．４を押圧するのに
必要な力によってのみ駆動装置に負荷を与える。

コンパクトなデザインとは別に、本発明によるデザイン
は弁を最終位置に位置させる、あるいは固定するために
必要な力が低いことを参照すると特に有利である。シー
ルリング３．４を押圧するのに必要な力はほとんどの弁
の直径と比例して増大する。圧力差により付加的な負荷
がベアリングや駆動装置にかかる従来の弁では、これら
の力は断面積に比例して増大し、これは弁の直径の二乗
に関する。

低い制御及び固定力のために、閉鎖部材としての管２の
ための駆動装置は容易に且つコンパクトに設計されるこ
とができる。ベアリングもまた大幅に簡単化できる。閉
鎖部材としての管２の支持と制御に関するさらなる利点
は、軸方向の力のみが作用するということである。例え
ば第７図は低温ポンプに直に組み込まれた本発明の弁構
造を示している。管ｌ゛はポンプハウジングであり且つ
弁ハウジングであり、好ましい組み込み状態を示してい
る。弁が開放状態にされたときには、処理室とポンプの
表面１２との間の距離は極端に短くなる。大きな開口面
積とともに、この結果はポンプの挙動にとってまことに
好ましいことである。第４図を参照して説明した上記デ
ザインで到達したのとほぼ同じ値に到達することができ
る。例えば第７図においては、閉鎖部材としての管２は
圧縮空気シリンダ１１によって駆動さるブツシュロッド
１０によって動かされ、且つ保持される。しかし、一方
向の運動を生成するためにその他の公知の駆動方法を使
用しても問題はない。第７図に示す構成は必要な空間を
確保した高度に経済的なデザインである。そのような弁
構造をその他のタイプのポンプ、例えば拡散ポンプや、
ターボポンプ、機械的ポンプ、及びゲッターポンプ等に
も組み込み、又は取りつけることができるのは当然であ
る。

弁構造はポンプとともに使用できるばかりでなく、管に
組み込むこともでき、又は室間の結合部材として使用す
ることもできる。

閉鎖の機能に加えて、この弁装置の特徴は、他のタイプ
の弁で通常要求される付加的な絞り装置を使用すること
なく、コンダクタンス値を連続的に調節できることであ
る。真空条件下で薄膜を処理する技術分野では、処理が
ガスのチャージを含むことがよくある。そのような処理
に要求される圧力及びガス量に関して、圧力及びガス量
を最適の作動点に絞る装置がないとポンプが正しい作動
点で作動しないことがある。閉鎖部材としての管２は２
つの最終位置の間にある位置をとることができるので、
この問題は本発明による弁構造によって容易に解決され
ることができる。従って、弁開口部５は使用者の必要に
従って多少を制御しつつ開放される。使用者は段階的に
、又は連続的に必要に応じた幾つかの異なった作動位置
で固定する可能性を有するものである。

しかし、多くの場合に、変化する状態を定常的に同一化
できることが必要である。そのような場合に、本発明の
弁構造を制御さたシステムにおけるダイナミックポジシ
ョンリンクとして使用するのが好ましい。弁の絞り機能
の伝達挙動は特にこのタイプの使用において特に好まし
い。コンダクタンス値はブツシュロッド６の軸方向行程
と直線的な関係を有する。そのような位置取りの挙動は
安定で好ましい作動の挙動を得るために制御システムで
は共通的に望まれているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２実施例を示す図、第３図から第６図はそれぞれ従
来技術を説明する図、第７図は本発明の第３実施例を示
す図である。 ｌ・・・ハウジングとしての管、 ２・・・閉鎖部材としての管、 ３．４・・・シールリング、 ５・・・弁開口部、 １３・・・蓋。 第２図 第 ５ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、閉鎖部材により密閉可能な少なくとも１つの弁開口
   部を有する弁構造において、軸方向に相対的に移動自在
   な管（１、２）からなる二重壁管体と、該一方の管（１
   ）に取りつけられ、他方の管（２）が相対移動の最終位
   置において軸方向に密着するように形成された閉鎖蓋（
   １３）と、該一方の管（１）に管の移動領域に設けられ
   た少なくとも１つの弁開口部（５）と、弁開口部（５）
   の密着蓋（１３）と反対側において両管の間にあり、一
   方の最終位置において軸方向に応力がかかる密封機構（
   ３）と、を含む弁構造。 ２、密閉蓋（１３）を弁開口部（５）を設けた外側管に
   取りつけた請求項１に記載の弁構造。 ３、外側管（１）が機械、特にポンプ、なるべくは真空
   ポンプのケーシングである請求項１又は２に記載の弁構
   造。 ４、コンダクタンス値を調節するために、弁開口部（５
   ）の断面積が調節自在であること、なるべくは電動調節
   自在である請求項１から３のいずれかに記載の弁構造。 ５、コンダクタンス値を調節するために、弁開口部（５
   ）の断面積が連続的および／または段階的に可変である
   請求項１から４のいずれかに記載の弁構造。 ６、コンダクタンス値を調節するために、管（２）が連
   続的および／または段階的に移動自在である請求項１か
   ら５のいずれかに記載の弁構造。 ７、制御された弁開口部（５）が制御回路の制御量であ
   る請求項４に記載の弁構造。 ８、ポンプケーシングが蓋（１３）を具備する管（１）
   で形成され、吸い込みスリーブに請求項１から７のいず
   れかに記載の弁構造を有する真空装置。 ９、真空排気受け入れ部（７）に請求項１から７のいず
   れかに記載の弁構造を有する真空設備。 １０、制御部材として請求項１から７のいずれかに記載
   の弁構造を有する制御回路。