JPH06288493A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 流路の開放・遮断とコンダクタンスの微調整
を確実に行うことのできる真空バルブを提供する。 【構成】 バルブディスク１６は、上下方向中央に形成
された円柱部と、円柱部の上部に円環状に突出して形成
されたフランジ部と、円柱部の下部に連続して形成され
先端に向かって断面が減少するテーパ部とからなってい
る。フランジ部の下面には円環状のシールリングが装着
されており、弁座２２の上面に形成された円環状のシー
ト面に当接してシールを行うようになっている。また、
バルブディスク１６は、閉弁位置近傍において、その円
柱部の外周面が弁座の内周面と微小間隙をもって対峙す
るようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空装置の排気系に用い
られる真空バルブに係り、特にコンダクタンスの微調整
を確実に行える真空バルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体等の製造には、処理室を排気して
高真空を作り出すために、図８に示したような高真空装
置が用いられる。高真空装置では、粗排気を行う低中真
空ポンプ１が粗排気バルブ２を介して真空容器３に接続
する一方、これと並列に本抜きを行う高真空ポンプ４が
真空バルブ５を介して真空容器３に接続している。尚、
高真空ポンプ４と低中真空ポンプ１とは、補助バルブ６
を介して接続している。また、真空容器３には真空計７
とアルゴンガス等の導入および遮断を行うガス導入バル
ブ８が接続している。図８中、９，１０は真空配管であ
る。

【０００３】高真空装置の排気能力は、真空配管９，１
０の流路抵抗と真空バルブ５のコンダクタンスとにより
左右されるため、同一の真空ポンプを用いても、コンダ
クタンスが大きければ排気能力の高い装置ということに
なる。また、ガス導入プロセスを用いる場合には、真空
容器３を一旦高真空になるように排気した後、真空バル
ブ５のコンダクタンスを絞り、ガス導入バルブ８を開放
してガスを導入する。そして、一定量のガスを導入しな
がら、真空計７の出力信号を用いて真空バルブ５のコン
ダクタンスをフィードバック制御し、真空容器３内の真
空度を一定にする方法が採られる。

【０００４】真空バルブ５としては、図９に示したコン
バインド型や、図１０に示したバタフライ型が用いられ
る。図９の真空バルブ５は、バルブボデー１１内に、一
枚のフラットバルブ１２と、平行に配置された複数枚の
ルーバーバルブ１３とを有しており、フラットバルブ１
２をスライドさせて流路１４の開放・遮断とコンダクタ
ンスの大まかな調整を行う一方、ルーバーバルブ１３を
揺動させて隙間を変化させることによりコンダクタンス
の微調整を行う。また、図１０の真空バルブ５ではバル
ブボデー１１内に円板状のバタフライバルブ１５を揺動
自在に配設してあり、バタフライバルブ１５を回動させ
ることにより、流路１４の開放・遮断とコンダクタンス
の調整とを合せて行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の真空バ
ルブ５には次の不具合があった。例えば、図９に示した
コンバインド型では、バルブボデー１１内に二組のバル
ブを設けると共に、これらを独立して駆動する駆動機構
が必要となる。そのため、装置の構造が複雑になる共
に、製造に要する工数やコストも多くかかっていた。ま
た、図１１に示したように、ルーバーバルブ１３の開度
に対するコンダクタンスの変化も急激に立上がるものと
なり、微妙な制御が困難であった。尚、図１１中に破線
で示したものはフラットバルブ１２とルーバーバルブ１
３との合同コンダクタンスである。

【０００６】また、図１０に示したバタフライ型では、
全閉時にバルブボデー１１の内壁とバタフライバルブ１
５の外周とが摺接する。そのため、長期に亘る使用を行
うと、互いのシート面が次第に磨耗して完全な遮断が行
えなくなり、耐久性に問題があった。また、図１２に示
したように、バタフライバルブ１５の開度に対するコン
ダクタンスの変化は比較的なだらかであるが、全閉付近
でのコンダクタンスが不安定であり、コンバインド型と
同様に微妙な制御は困難であった。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来技術が有する
問題点を解消し、流路の開放・遮断とコンダクタンスの
微調整を確実に行うことのできる真空バルブを提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の真空バルブは、バルブボデー内に軸
方向に移動する弁体とこの弁体に当接してシールを行う
弁座とを配設した真空バルブにおいて、半径方向に突出
して形成された円盤状のフランジ部をその基端に有する
円柱部とこの円柱部の先端に連続して形成され先端側に
向けて断面が減少するテーパ部とから構成された弁体
と、閉弁時に前記フランジ部の端面と当接する円環状の
シート面と前記弁体との嵌合時に前記円筒部の外周面と
微小間隙をもって対峙する内周面とから構成された弁座
とを備えたことを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の第２の真空バルブは、バル
ブボデー内に軸方向に移動する弁体とこの弁体に当接し
てシールを行う弁座とを配設した真空バルブにおいて、
円盤状あるいは円筒状の弁体と、閉弁時に前記弁体の端
面と当接する円環状のシート面を有する弁座と、前記バ
ルブボデーに形成され前記弁体との嵌合時に前記弁体の
外周面と微小間隙をもって対峙する円筒状の内壁面と、
前記バルブボデーに形成され前記円筒状の内壁面に連続
して形成され前記弁体の基端側に向けて断面が増大する
テーパ円筒状の内壁面とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１０】

【作用】本発明の第１の真空バルブによれば、弁座の内
周面にテーパ部が対峙する位置で弁体が軸方向に移動す
ると、流路面積が漸増あるいは漸減するため、弁体の移
動に対してコンダクタンスがリニアに変化する。また、
閉弁位置の近傍では弁体の円筒部の外周面と弁座の内周
面との間の微小間隙が流路となるため、弁体が軸方向に
多少移動してもコンダクタンスが殆ど０の状態になる。

【００１１】また、本発明の第２の真空バルブによれ
ば、バルブボデーのテーパ円筒状の内壁面に対峙する位
置で弁体が軸方向に移動すると、流路面積が漸増あるい
は漸減するため、弁体の移動に対してコンダクタンスが
リニアに変化する。また、閉弁位置の近傍では弁体の外
周面と円筒状の内壁面との間の微小間隙が流路となるた
め、弁体が軸方向に多少移動してもコンダクタンスが殆
ど０の状態になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明による真空バルブの二つの実施
例について添付の図面を参照して説明する。図１に示し
たように、第１実施例の真空バルブ５では、バルブボデ
ー１１内に、弁体である円盤状のバルブディスク１６が
上下動自在に配置されている。バルブディスク１６の上
面にはリードスクリュー１７が一体的に取付けられてお
り、このリードスクリュー１７がバルブボデー１１のア
ッパカバー１８に回転自在に取付けられたリードナット
１９に螺合している。リードナット１９はベルト２０を
介してステップモータ２１と連結しており、ステップモ
ータ２１の回転が減速されてリードナット１９に伝達さ
れる。したがって、ステップモータ２１が図示しない制
御装置により正逆方向に回転駆動されると、リードスク
リュー１７とバルブディスク１６とが一体的に上下動す
る。そして、バルブディスク１６は最降下位置（すなわ
ち閉弁位置）でバルブボデー１１に一体的に形成された
弁座２２に当接し、流路１４が遮断される。図中、２３
および２４は、気密保持のための金属製ベローズとゴム
製シールリングである。

【００１３】図２（図１中のＡ部拡大図）に示したよう
に、バルブディスク１６は、上下方向中央に形成された
円柱部２５と、円柱部２５の上部に円環状に突出して形
成されたフランジ部２６と、円柱部２５の下部に連続し
て形成され先端に向かって断面が減少するテーパ部２７
とからなっている。フランジ部２６の下面には円環状の
シールリング２８が装着されており、弁座２２の上面に
形成された円環状のシート面２９に当接してシールを行
うようになっている。また、バルブディスク１６は、閉
弁位置近傍において、その円柱部２５の外周面３０が弁
座２２の内周面３１と微小間隙ｃをもって対峙するよう
になっている。

【００１４】以下、本実施例の作用を述べる。本実施例
において、ガス導入プロセスを行う場合には、先ずバル
ブディスク１６を図１中に二点鎖線で示した位置まで上
昇させて流路１４を全開する。次に、その状態で低中真
空ポンプ１と高真空ポンプ４とを駆動して真空容器３内
を排気して高真空を得る。しかる後、真空バルブ５のコ
ンダクタンスを絞り、ガス導入バルブ８を開放してガス
を導入する。この際、前述した制御装置は、真空計７の
出力信号に基づいてステップモータ２１を駆動してバル
ブディスク１６を上下動させ、真空容器３内の真空度が
一定になるようにフィードバック制御を行う。

【００１５】本実施例では、図３に示したように、バル
ブディスク１６のテーパ部２７が弁座２２に対峙する範
囲で、コンダクタンスの調整が行われる。図４に本実施
例におけるバルブディスク１６の開度とコンダクタンス
との関係を示したが、テーパ部２７と弁座２２とが対峙
する範囲（同図中にｂで示した）では、コンダクタンス
は開度に対してリニアに変化する。その結果、容易かつ
正確なコンダクタンスの制御が可能となった。

【００１６】一方、真空バルブ５の流路１４を完全に遮
断する場合、本実施例ではバルブディスク１６を下降さ
せてフランジ部２６を弁座２２のシート面２９に押圧す
る。すると、シールリング２８がシート面２９に密着
し、流路１４の遮断が行われる。ところが、閉弁位置近
傍においては、バルブディスク１６の円柱部２５と弁座
２２の内周面３１とが前述したように微小間隙ｃをもっ
て対峙する。そのため、その範囲（同図中にａで示し
た）ではコンダクタンスが殆ど０の状態になり、シール
リング２８の磨耗等があっても、従来装置のように全閉
付近でのコンダクタンスが不安定になることがなく、精
度の高い制御が可能となった。

【００１７】図５に示した第２実施例の真空バルブ５で
は、第１実施例に対してバルブディスク１６，弁座２２
およびバルブボデー１１の弁座２２近傍部分の形状が異
なっている。しかし、バルブディスク１６の駆動機構等
は同一であるため、それらの説明は省略する。図５にお
いて、バルブディスク１６は単純な円盤形状であり、下
降時には下面に装着されたシールリング２８が、バルブ
ボデー１１から内側に向けて突設された弁座２２のシー
ト面２９に当接する。図６（図５中のＢ部拡大図）に示
したように、バルブボデー１１には弁座２２の直上部に
円筒状の内壁面３２が形成されており、閉弁時にはバル
ブディスク１６の外周面３３と微小間隙ｃをもって対峙
する。また、内壁面３２の上方には、内壁面３２に連続
して、バルブディスク１６の基端側すなわち上方に向け
て断面積が増大する、テーパ円筒状の内壁面３４が形成
されている。

【００１８】以下、本実施例の作用を述べる。本実施例
では、図７に示したように、バルブディスク１６がテー
パ円筒状の内壁面３４に対峙する範囲で、コンダクタン
スの調整が行われる。この範囲では、当然のことなが
ら、第１実施例と同様にコンダクタンスが開度に対して
リニアに変化する。その結果、容易かつ正確なコンダク
タンスの制御が可能となった。

【００１９】一方、真空バルブ５の流路１４を完全に遮
断する場合、本実施例ではバルブディスク１６を下降さ
せて弁座２２のシート面２９に押圧する。すると、シー
ルリング２８がシート面２９に密着し、流路１４の遮断
が行われる。そして、閉弁位置近傍においては、バルブ
ディスク１６の外周面３３と円筒状の内壁面３２とが前
述したように微小間隙ｃをもって対峙する。そのため、
第１実施例と同様に所定の範囲ではコンダクタンスが殆
ど０の状態になり、シールリング２８の磨耗等があって
も、従来装置のように全閉付近でのコンダクタンスが不
安定になることがなく、精度の高い制御が可能となっ
た。尚、本実施例におけるバルブディスク１６の開度と
コンダクタンスとの関係は、図４に示した第１実施例の
ものと同様である。

【００２０】以上で具体的実施例の説明を終えるが、本
発明の態様はこれらの実施例に限られるものではなく、
例えば弁体の駆動機構としてラックとピニオンを用いた
もの等を採用してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、流路の開放・遮断とコンダクタンスの微調整
とを確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による真空バルブの第１実施例を示した
縦断面図。

【図２】図１中のＡ部拡大図。

【図３】第１実施例の作用を示した説明図。

【図４】第１実施例における弁体の開度とコンダクタン
スとの関係を示したグラフ。

【図５】本発明による真空バルブの第２実施例を示した
縦断面図。

【図６】図１中のＢ部拡大図。

【図７】第２実施例の作用を示した説明図。

【図８】真空装置の構成を示した概略図。

【図９】従来の真空バルブの一例を示した縦断面図。

【図１０】従来の真空バルブの一例を示した縦断面図。

【図１１】図９に示した真空バルブにおける弁体の開度
とコンダクタンスとの関係を示したグラフ。

【図１２】図１０に示した真空バルブにおける弁体の開
度とコンダクタンスとの関係を示したグラフ。

【符号の説明】

５ 真空バルブ １１ バルブボデー １４ 流路 １６ バルブディスク（弁体） １７ リードスクリュー １９ リードナット ２１ ステップモータ ２２ 弁座 ２５ 円柱部 ２６ フランジ部 ２７ テーパ部 ２８ シールリング ２９ シート面 ３２ 円筒状の内壁面 ３３ ディスクバルブの外周面 ３４ テーパ円筒状の内壁面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブボデー内に軸方向に移動する弁体と
   この弁体に当接してシールを行う弁座とを配設した真空
   バルブにおいて、半径方向に突出して形成された円盤状
   のフランジ部をその基端に有する円柱部とこの円柱部の
   先端に連続して形成され先端側に向けて断面が減少する
   テーパ部とから構成された弁体と、閉弁時に前記フラン
   ジ部の端面と当接する円環状のシート面と前記弁体との
   嵌合時に前記円筒部の外周面と微小間隙をもって対峙す
   る内周面とから構成された弁座とを備えたことを特徴と
   する真空バルブ。
2. 【請求項２】バルブボデー内に軸方向に移動する弁体と
   この弁体に当接してシールを行う弁座とを配設した真空
   バルブにおいて、円盤状あるいは円筒状の弁体と、閉弁
   時に前記弁体の端面と当接する円環状のシート面を有す
   る弁座と、前記バルブボデーに形成され前記弁体との嵌
   合時に前記弁体の外周面と微小間隙をもって対峙する円
   筒状の内壁面と、前記バルブボデーに形成され前記円筒
   状の内壁面に連続して形成され前記弁体の基端側に向け
   て断面が増大するテーパ円筒状の内壁面とを備えたこと
   を特徴とする真空バルブ。