JPH03288069A - メタルシール・ゲート弁 - 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、メタルシール・ゲート弁に関し、特に、高清
浄度を必要とする超高真空流路の開閉に用いられるメタ
ルシール・ゲート弁に関する。

〔従来の技術〕

超高真空が必要な半導体製造装置や蒸着装置等に使用さ
れるゲート弁においては高清浄度に維持し得ることが要
請される。

ここで高清浄度とは、主として ａ、使用材料からのガス放出量が極小であること； ｂ１機構部の磨耗等に基づく微粒子の混入が極小である
こと； の２条件を満たしていることをいう。上記条件ａを満た
すためには、接ガス部分をガス放出量の少ない金属材料
のみで構成することが最適であるとされている。

また、上記条件すを満たすためには、相互摺動部等を排
除するか遮蔽するようなことが必要である。

このような−船釣手段は公知であり、たとえば第１、第
２の従来例（特公平１−４３１９０号、特公平１−４３
１９１号）においては接ガス部がすべて金属材料から構
成されており、かつ操作軸の上半部はシール用ベローズ
によって覆われているものと認められる。また、第３の
従来例（実開昭５８−１０２８７９号、上記両公報で引
用）も接ガス部はすべて金属材料から構成されており、
かつ相互摺接部は備えていないものと認められる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように、上記第１および第２の従来例においては
放出ガスに起因する問題は一応解決されていると認めら
れるが、第２図に示すように操作軸ａの軸方向変位によ
り仕切弁板すを開閉方向に変位させる際に、仕切弁板す
に凸段されたピンＣと支持金具ｄに形成されたスリット
ｅとが摺接するため金属微粒子が生成され、これが流、
通ガス中に混入してガスおよびこれによって処理される
部品を汚染したり、シール部の磨耗等に基づく２次汚染
の誘発やシール性能の劣化などをもたらすことになる。

また、弁箱ｆと転接可能に支持金具ｄに設けられたガイ
ドローラｇ１操作軸ａと支持金具ｄとの連結部、ばねｈ
の両端連結部なども微粒子発生源になる恐れがある。さ
らに、第１の従来例においては第３図に示すように環状
メタルシール材ａが仕切弁板すに押圧されたとき変形・
変位に伴う摺動を生じ、それにより炭化チタン層Ｃが剥
離してシール性が損なわれたり微粒子を生成したりする
懸念がある。

また、上記第３の従来例においては上記第１、第２の従
来例におけるような問題点は解消されていると考えられ
るが、第４図に示すように閉状態においては仕切板ａに
ダイアフラムｂを押圧するためこれの軸方向両側に位置
して内外釜一対をなすベローズｃ、ｄの間に常時高圧の
圧搾空気を保持する必要がある。

したがって、仕切板ａを手動で昇降する場合でも空気圧
を要するばかりでなく、昇降にも空気圧を用いる場合に
は両方に対して独立した制御系をそれぞれ設けるととも
に、これらによる空気供給タイミングを微妙にずらすこ
とが必要で、制御用機器が複雑になるという難点がある
。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
もので、ガス放出量を極小にし得るばがりでなく、特に
微粒子に基づく汚染を確実に防止することができ、しか
も制御系が簡単であってよく、特に超高真空装置等に好
適なメタルシール・ゲート弁を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、弁箱内の流路開口端周縁部に設けられる弁座
、この弁座と連係して上記流路を開閉するための弁体、
この弁体を上記弁座に押圧可能に支持する支持部材なら
びに、上記弁体および支持部材と連係して軸方向変位自
在な弁軸を備えたメタルシール・ゲート弁において、上
記弁箱と支持部材との間に伸縮自在に張設され上記弁軸
を流体密に覆う第１のベローズおよび、上記弁体と支持
部材との間に伸縮自在に張設され上記弁体と弁軸との連
係機構を流体密に覆う第２のベローズを具備することを
特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は上述のように構成されているので、弁体は、弁
軸を軸方向に駆動することにより支持部材を介して弁座
との対向位置と非対向位置とに軸方向に選択的に変位さ
れ、かつ上記対向位置においても弁軸を軸方向に変位さ
せることにより弁座との圧接位置と離間位置とに軸方向
と直角方向に選択的に変位され、これらによって流路が
開閉される。このような動作時における全ての相互摺動
部は、第１および第２のベローズによって流体密に覆わ
れているので微粒子が生成されても弁室内に漏出するよ
うなことがなく、上記弁室および流路、これらに流通さ
れるガス、このガスによる被処理部材等の微粒子による
汚染が防止されるとともに、弁体および弁座のシール特
性が微粒子によって損なわれることも防止される。

〔実施例〕

以下、本発明について図示の一実施例を参照しながら説
明する。理解し易いように弁軸が上下方向に移動される
場合について説明するが、本発明はこれに限られるもの
ではない。また、ガス放出量を極小になし得るように、
単にシール部ばかりでなく流通ガスが接触する可能性の
ある部分はすべて適宜金属材料から所望の処理を施して
構成されているが、このような公知事項に関する詳細説
明は省略する。

第１図において、弁箱１は本体２および蓋体３を備え、
本体２には弁室４およびこれに開口する一対の流路５が
形成されている。これら流路５の開口端周縁部にそれぞ
れ設けられた弁座６は、後述する弁体１３の押圧方向と
直交する平面状をなしており、かつｎｍオーダーの研磨
またはこれと同レベル以上の適宜平滑仕上げが施されて
いる。

上記弁箱１に連結される駆動部７は、たとえば蓋体３に
設けられたシリンダ８およびこれに嵌装されたピストン
９を備え、このシリンダ８の上下両端部に開口する一対
の空気流通孔１０のいずれか一方から圧入される空気等
によりピストン９およびこれに連結された弁軸１１を昇
降駆動し得るように構成されている。この弁軸１１は上
記蓋体３を貫通して上記弁室４内に垂下され、その下端
部は環状支持部材１２の上側壁部を流体密に貫通して上
記流路５の中心軸線近傍に延びている。

上記流路５を開閉可能に上記弁座６と対向する弁体１３
は、上記弁座６と全周にわたって流体密に当接可能に正
面側に設けられた凸条１４を備え、上記弁軸１１と連係
可能に上記支持部材１２に支持されている。これら弁軸
１１および支持部材１２を連係する連係機構１５は、弁
体１３と連係する調芯機構１６、この調芯機構１６を介
して弁体１３を押圧可能な押圧部材１７、この押圧部材
１７と上記弁軸１１とに間に介設されるトグル機構１８
および、押圧部材１７の移動方向を規制する案内部材１
９等を備えている。

図示例においては、上記調芯機構１６が弁体１３および
押圧部材１７の各中心部に位置して相対向する凹部に嵌
装されたボール２０を備えている。

上記トグル機構１８は、高位の一端部が上記弁軸１１に
、低位の他端部が押圧部材１７にそれぞれ回動自在に連
結された傾斜リンク２１を備えている。

上記案内部材１つは、相対向して両側押圧部材１７にそ
れぞれ形成された孔部に両端部が嵌合するとともに段部
２２を有する複数（図は３つの場合）のピン２３を備え
ている。

そして、上記弁箱１と支持部材１２との間には上記弁軸
１１を流体密に覆う第１のベローズ２４が伸縮自在に張
設されており、かつ上記弁体１３と支持部材１２との間
には上記弁軸１１と弁体１３との連係機構１５を流体密
に覆う第２のベローズ２５が伸縮自在に張設されている
。これらベローズ２４．２５、特に第２のベローズ２５
は、伸長状態において所望の張力を生じ得ることが望ま
しく、要すれば他の適宜ばね部材等を併設するようにし
てもよい。

一方、上記弁箱には弁軸１１と連係する開閉状態表示手
段２６が設けられている。この開閉状態表示手段２６は
、たとえば上記ピストン８に凸段された棒状体２７およ
び、この棒状体２７の昇降位置を外部から視認可能に透
明材料から形成されるかあるいはスリットを有して上記
弁箱１に設けられたバイブ２８等を備えている。

つぎに、上述のように構成された装置の動作を説明する
。

上記駆動部７においては、図示の閉状態にあるときシリ
ンダ８の上側空気流通孔１０を開放し下側空気流通孔１
０から圧搾空気を圧入することによりピストン９が上昇
する。したがって弁軸１１が上昇し、トグル機構１８の
リンク２１も弁軸１１側端部が上昇するから、両側押圧
部材］７が案内部材１つのビン２３に沿って相互に近接
する方向に平行移動され、ビン２３の段部２２に当接し
て停止する。この間に弁体１３は第２のベローズ２５の
復元力により押圧部材１７と同動し、凸条１４が弁座６
から離間される。弁軸１１をさらに上昇させると、弁体
１３はトグル機構１８および押圧部材１７を介して、ま
た支持部材１２はさらに案内部材１９を介して共に上昇
され、これらが上記弁室４の上側部分に収容されること
により弁は全開状態となる。

この状態において上述とは逆にシリンダ８の下側空気流
通孔１０を開放し上側空気流通孔１０から圧搾空気を圧
入することによりピストン９が下降する。したがって弁
軸１１が下降するが、支持部材１２、弁体１３および連
係機構１５等は下降が妨げられないからこれら相互間に
おける相対的変位を生ずることなく下降する。そして、
支持部材１２が弁室４の底部に当接し、かつ下部に位置
する案内部材１９が支持部材１２の内周部と当接した後
さらに弁軸１１を下降させると、トグル機構１８のリン
ク２１も弁軸１１側端部が下降するから、両側押圧部材
１７が案内部材１９のビン２３に沿って相互に遠ざかる
方向に平行移動され、調芯機構１６を介して弁体１３が
閉方向に押圧される。この場合、弁軸１１の下降に伴っ
て押圧部材１７に付与される押圧力がトグル機構１８に
よって増幅され、これにより上記凸条１４が全周にわた
って弁座６に圧接され、弁は全閉状態になる。

そして、この全開位置を越える弁軸１１の下降はトグル
機構１８を介して阻止される。

上述のような動作過程において、上記弁軸１１が弁箱１
および支持部材１２と摺接することに起因する微粒子や
、上記連携機構１５の各摺接部に起因する微粒子は、こ
れらが生成されても第１、第２のベローズ２４．２５に
よって遮断され弁室４内に侵入することがなく、微粒子
による各部の汚染やシール部の損耗等は確実に防止され
る。

上記全開状態となる直前に弁体１３が多少傾斜した状態
で弁座６に近接するようなことがあっても、凸条１４の
一部分が先に弁座６に当接すれば調芯機構１６の作用に
よって他の部分も当接し、かつそれまでは付与される押
圧力がトグル機構１８の作用により微小である。また、
凸条１４が全周にわたって弁座６と当接する状態になれ
ばトグル機構１８の増幅作用により押圧力が強大になる
が、弁座６が凸条１４の押圧方向と直交する平面状をな
しており、かつ調芯機構１６により均等に圧接されてい
るから、両者が相対的に摺動するようなことがない。し
たがって、いずれにしても微粒子が生成されるようなこ
とがなく、かつシール部の耐久性が損なわれることもな
い。

さらに、上記開閉状態表示手段２６を設けることにより
外部から容易に弁の開閉状態を視認することができ、シ
ステムアップ前の試運転時における誤操作防止などに特
に効果的である。

また、上記実施例においては、前述のように流通ガスが
接触する可能性のある部分はすべて適宜金属材料から所
望の処理を施して構成されているので、異種ガスの放出
量を極小になし得ることは改めて説明するまでもないで
あろう。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
く、その要旨とするところの範囲内で種々の変更ないし
応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上述のようにガス放出量を極小にし得
るばかりでなく、特に微粒子に基づくｔり染を確実に防
止することができ、しかも制御系が簡単であってよく、
特に超高真空装置等に好適なメタルシール・ゲート弁を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図ないし
第４図は相異なる従来例の要部を示す説明図である。 １・・・弁箱、４・・・弁室、５・・・流路、６・・・
弁座、１１・・・弁軸、１２・・・支持部材、１３・・
・弁体、１４・・・凸条、１５・・・連係機構、１６・
・・調芯機構、１７・・・押圧部材、１８・・・トグル
機構、１９・・・案内部材、２０・・・ボール、２１・
・・リンク、２２・・・段部、２３・・・ピン、２４．
２５・・・ベローズ、２６・・・開閉状態表示手段、２
７・・・棒状体、２８・・・パイプ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁箱内の流路開口端周縁部に設けられる弁座と、
   この弁座と連係して上記流路を開閉するための弁体と、
   この弁体を上記弁座に押圧可能に支持する支持部材なら
   びに、上記弁体および支持部材と連係して軸方向変位自
   在な弁軸を備えたメタルシール・ゲート弁において、 上記弁箱と支持部材との間に伸縮自在に張設され上記弁
   軸を流体密に覆う第１のベローズおよび、上記弁体と支
   持部材との間に伸縮自在に張設され上記弁体と弁軸との
   連係機構を流体密に覆う第２のベローズを具備すること
   を特徴とするメタルシール・ゲート弁。
2. （２）上記弁座が上記弁体の押圧方向と直交する平面状
   をなし、かつ上記弁体は上記平面状をなす弁座と流体密
   に当接可能な環状凸条を具備してなることを特徴とする
   第１の請求項に記載のメタルシール・ゲート弁。
3. （３）上記弁体と弁軸との連係機構は、上記弁体と対向
   する押圧部材および、これら弁体および押圧部材の間に
   介設される調芯機構ならびに、上記押圧部材と上記弁軸
   との間に介設されるトグル機構さらに、上記押圧部材の
   移動方向を規制する案内部材を具備してなることを特徴
   とする第１または第２の請求項に記載のメタルシール・
   ゲート弁。
4. （４）上記弁軸と連係して上記弁箱に設けられる開閉状
   態表示手段を具備してなることを特徴とする第１、第２
   または第３の請求項に記載のメタルシール・ゲート弁。