JPH0816512B2

JPH0816512B2 - 無しゅう動真空ゲートバルブ

Info

Publication number: JPH0816512B2
Application number: JP1049993A
Authority: JP
Inventors: 敏雄澤; 則公入江; 雄造林
Original assignee: Irie Koken Co Ltd
Current assignee: Irie Koken Co Ltd
Priority date: 1989-03-03
Filing date: 1989-03-03
Publication date: 1996-02-21
Anticipated expiration: 2011-02-21
Also published as: JPH02229967A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、無しゅう動真空ゲート弁に関するものであ
る。

従来の技術近年、半導体の高度集積化や、構造の多様化、複雑化
が進むに従って、その製造工程における雰囲気の清浄度
の保持に対する要求が、益々高くなって来ている。

ゲート弁は、半導体製造設備の構成部材として欠くこ
とのできない要素部品であるが、その弁体の開閉動作の
ために必要とされる構造のかなりの部分が、真空領域内
に設けられている。例えば、弁体のパッキンを弁座に押
圧して、それらの間にシールを保持するための力を伝達
するための機構としては、例えば、リンク機構を使用し
たものや、くさびを押し込む形式のものや、ころを使用
したものなどが、知られており、これらの機構は、原則
として、真空領域内に設置されており、また、弁体を操
作するための弁棒の途中に、その行程を吸収するための
他のリンク機構が設けられることもあるが、この他のリ
ンク機構も、真空領域内に設けられることが、少なくな
い。

更に、これらの各種の機構が真空領域内に組み込まれ
た場合には、これらの機構の動作が、転動であるか、し
ゅう動であるかとは無関係に、摩擦作用を伴う時には、
摩擦の結果として微細な粒子（異材質の粒子）の発生す
ることを免れることが出来ず、真空雰囲気の高度の清浄
度という要求を損なうので、このような機構は、使用す
ることはできない。また、動作の摩擦を伴う場合には、
その摩擦抵抗の減少を図る対策として、何らかの潤滑作
用を与えることが必要となるが、真空内においては、こ
の対策は、非常に困難であるので、高頻度の連続運転の
場合には、摩擦部に固渋現象が生じやすく、機械装置の
側からも、機構部分に摩擦部分を含むことは、その解決
のために、困難な条件となる。

発明が解決しようとする課題本発明は、弁体の操作のために必要な運動機構の内
で、摩擦を必要とする部分は、すべて真空雰囲気の外部
に設置し、真空雰囲気内においては、回動ないしはしゅ
う動する部材を無くし、しかも、全体として小形であ
る、高度の清浄度を要求される真空雰囲気内において使
用するのに適している無しゅう動ゲート弁を得ること
を、その課題とするものである。

課題を解決するための手段本発明は、この課題を解決するために、外部に対して
内部を気密に保持可能となっている弁箱と、この１側壁
にあけられた開口部と、弁箱内に置かれ、その開口部の
周辺に形成された弁座をシール自在に開閉するための弁
体とから成り立っている無しゅう動真空ゲートバルブに
おいて、弁箱の外部に、弁体の弁座に対するシール自在
な開閉運動を行わせるための弁体開閉機構を設け、この
弁体開閉機構が、弁体を弁座の面に対してほぼ垂直な方
向に動かす運動と、弁体とこの弁体の面に体してほぼ垂
直な方向の運動により弁座から間隔を置かれた状態にお
いて、この方向に対してほぼ垂直な方向に動かす運動と
を連続して行なわせるようになっている無しゅう動真空
ゲートバルブを特徴とするものである。

実施例以下、本発明を、それが長方形状の弁開口部を有する
無しゅう動真空ゲート弁として実施された実施例を示す
添付図面の第１〜４図に基づいて、詳細に説明する。な
お、このようなゲート弁は、現在、半導体ウエフェハー
の製造ラインにおける使用の需要が高いものであり、ま
た、このゲート弁は、高真空度の保持の必要性と、使用
頻度が高く、しかも、長寿命の要求も高いものである。

まず、本発明によるゲート弁が、第１及び第２図に
は、横断面が長方形状の中空箱状の気密にシールされた
弁箱１を有しており、この弁箱１が、その頂壁1₀、長短
の側壁1₁、1₂及び底壁1₃から成り立っており、図におい
ては、底壁1₃を水平にすると共に側壁1₁、1₂を垂直に配
置されて示されているが、第１図には、その長い方の側
壁1₁が画面に平行であるように示されている。

第１図に示すように、弁箱１の長い方の側壁1₁の一つ
の下部には、弁箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘに対して対称的
に、長方形状の開口部２が、その長い辺2₁,2₂を底壁1₃
に対して平行であると共にその短い辺2₃を底壁1₃に対し
て垂直にあけられており、この開口部２の周囲には、弁
座３が形成されている（第２図参照）。なお、他の長い
方の側壁1₁の下部には、第２図に示すように、開口部２
に対応する他の開口部２′が、その長い辺２′₁,2′_２
及び短い辺２′_３を、開口部２の各辺2₁,2₂,2₃に、それ
ぞれ、対応するようにあけられている。また、弁箱１の
頂壁1₀の上面には、弁箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘに対して
対称的に１対の、ほぼ長方形の板状の支持架台５が、そ
の下端部において、弁箱１の短い側壁1₂に対して平行と
なるように、間隔を置かれて垂直に設置されている。

更に、弁箱１の内部には、その弁座３と協同して開口
部２をシールして閉鎖するために、この開口部２の平面
輪郭に対応する平面輪郭を有している長方形の盤状の弁
体10が、その一つの面が、弁座３の面に対して、ほぼ平
行となるように配置されており、その弁座３に対向する
面には、開口部２の周囲において弁座３に弾性的に接触
するように、無端状にＯリング11が取り付けられてい
る。なお、第２図には、弁体10が弁座３から離れ且つそ
れに対向している開口部２の開口状態において示され
る。

また、弁箱１の内部には、その長い側壁1₁にあけられ
た開口部２の上辺2₂に平行に，直線板状の弁体保持板12
が、弁箱１の側壁1₁から間隔を置かれて水平に且つその
中心が弁箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘと一致するように配置
されており、その弁箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘに対して対
称的な各端部には、長方形の板状の弁体取り付け板13
が、それぞれ、弁箱１の弁座３と平行となるように垂下
されており、各弁体取り付け板13は、その弁座３に対向
する面において、ばね部材としての半山のベローズ14を
介して、弁体10を、弁箱２の垂直中心線Ｘ−Ｘに対して
対称的な位置において、弾性的に保持している（第３図
参照）。

更に、弁体保持部材12は、その上面に、弁箱１の垂直
中心線Ｘ−Ｘ内に軸心を有している丸棒状の弁体操作棒
15に、その下端部において固着されており、この弁体操
作棒15は、弁箱１の頂壁1₀の中心部にあけられた開口I
₀₀を緩く貫通して上方に延長され、その上端部の近くに
おいて、水平な腕部材20₁及び各支持架台５と平行に且
つこれから間隔を置かれた１対の垂直な脚部材20₂から
成り立っている縦断面がコの字状の板部材から形成され
ている内部旋回枠20の水平な腕部材20₁の中心部に、固
着されている。この内部旋回枠20は、その各垂直な脚部
材20₂の下方部に、その垂直中心線に対して対称的にＵ
字状の垂直なスロット21があけられており、その半円形
状の底部21₀は、その半径と同一の半径を有し且つ弁箱
１の長い方の側壁1₁と平行な水平線上に軸心を有してい
る各１本のピン25により、旋回自在に保持されているが
（第４図参照）、これらのピン25は、それぞれ、各支持
架台５に、その下部において固着されている。

また、これらの支持架台５の外側には、これらを包囲
するように、水平な腕部材30₁及び支持架台５と平行に
且つこれから間隔を置かれている１対の垂直な脚部材30
₂から成り立っている縦断面がコの字状を有している外
部旋回枠30が配置されており、その各垂直な脚材20
₂は、それぞれ、支持架台５に固着された各ピン25によ
り、旋回自在に取り付けられている。

更に、この外部旋回枠30の水平な腕部材30₁には、弁
箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘと同一の軸心を有している空気
シリンダ35が、シリンダ端部において下方に向けて垂直
に固着されており、そのピストン棒36は、その下端部に
おいて、内部旋回枠20の水平な腕部材20₁に固着されて
いる弁体操作棒15の上端部に固着されている。なお、弁
箱１の頂壁1₀にあけられた開口1₀₀の内周壁と、内部旋
回枠20の水平な腕部材20₁の下面との間には、弁体操作
棒15を緩く包囲してシール部材としてのベローズ38が、
各端部において固着されており、弁箱１の内部を気密に
保持するようにしてある。

また、各支持架台５の上端部近くには、それらに同一
水平線状において、ほぼだ円形の板状の空気シリンダ保
持板40が、それぞれ、同一水平線に配置された空気シリ
ンダ回転軸41を介して旋回自在に取り付けられており、
この空気シリンダ保持板40には、弁体操作棒15に連結さ
れたピストン棒36を有している空気シリンダ35の両側に
おいて、各１個の空気シリンダ42が、弁箱１の垂直中心
線Ｘ−Ｘに対称的にシリンダ端部において、空気シリン
ダ保持板40に対して垂直に取り付けられており、また、
各空気シリンダ42のピストン棒43は、その自由端部にお
いて、内部旋回枠20の水平な腕部材20₁の上に、それぞ
れ、弁箱１の垂直中心線Ｘ−Ｘに対して対称的に配置さ
れ且つ下端部において固着された、ほぼ長方形状の１対
の板45₁から成り立っているピストン棒保持部材45の上
端部近くに、ピン46を介して旋回自在に取り付けられて
いる。

このようにして、弁箱１の外部には、弁体操作棒15に
連結され、支持架台５により支持されている弁体開閉機
構が設けられており、弁体開閉機構は、空気シリンダ35
から成る第一の流体シリンダ及び空気シリンダ42から成
る第二の流体シリンダなどから構成されている弁体駆動
部材を含んでいる。

本発明の１実施例は、上記のような構成を有している
が、次に、その作動を説明する。

まず、第１及び２図は、弁体10が、弁座３から離れて
おり、弁箱１にあけられた開口部2,2′を相互に連通し
ている開放の第一段階の終了ないしは閉鎖の第二段階の
開始の状態において示されており、この状態において
は、弁体10は、弁座３から間隔を置かれて水平方向に相
互に重なり合っている。また、この状態においては、空
気シリンダ35のピストン棒36及び空気シリンダ42のピス
トン棒43は、それぞれの最大延伸行程にあるが、その状
態から、開放の第二段階として、空気シリンダ35の作動
により、そのピストン棒36を、これらの図で見て、上方
に行程Ｓだけ引き上げると、このピストン棒36に内部旋
回枠20を介して固着されている弁体操作棒15が、弁体保
持部材12、弁体取り付け板13、ベローズ14介して弁体10
を上昇させ、その弁体10が、弁箱１の開口部２に干渉し
ない位置まで上昇され、完全開放状態となる。なお、こ
の場合、弁体操作棒15と一体となっている内部旋回枠20
は、その垂直な各脚部材20₂に形成されたスロット21
が、各ピン25に案内されて上昇し、それと同時に、この
内部旋回枠20に固着されたピストン棒支持板45に、ピン
46を介してピストン棒43を連結されている空気シリンダ
42は、それを取り付けている空気シリンダ支持板40が、
各空気シリンダ回転軸41を介して、各支持架台５に回り
を旋回する。

逆に、このようにして、完全に開放状態にある弁体10
を、弁箱１にあけられた開口部2,2′の相互の連通を阻
止するために弁座３を閉鎖するように作動をさせるため
には、まず、閉鎖の第一段階として、空気シリンダ35の
作動により、そのピストン棒36及び弁体操作棒15、弁体
保持部材12、弁体取り付け板13及びベローズ14を介して
弁体10を第１及び２図に示す状態に持ち来すようにす
る。この状態においては、空気シリンダ35のピストン棒
36は、その延伸行程の端部にあり、また、内部旋回枠20
の垂直な各脚部材20₂のスロット21の底部21₀は、ピン25
の上に横たわり、空気シリンダ42のピストン棒43は、そ
の延伸行程の端部にある。そこで、閉鎖の第二段階とし
て、空気シリンダ42を、そのピストン棒43を引き込める
ように作動させると、ピストン棒43は、ピストン棒支持
部材45を介して内部旋回枠20をピン25の回りに、第２図
で見て、反時計方向に旋回させる。従って、第１及び２
図に示す状態にある弁体10は、弁座３に対して押圧さ
れ、弁体10に設置されたＯリング11を弁座３に対して強
大な力により押圧し、弁体10と、弁座３との間における
完全なシールの行うようになり、弁箱１にあけられた開
口部2,2′の相互の連通は完全に阻止される。

逆に、この閉鎖状態にある弁体10を弁座３から開放さ
せるには、まず、開放の第一段階として、空気シリンダ
42を作動させ、そのピストン棒43をその最大行程まで延
伸させ、第１及び２図に示す状態に持ち来し、開放の第
二段階として、上記のように、空気シリンダ35の作動に
より、そのピストン棒36を引き込ませ、これにより、弁
体10を垂直に上方へ移動させれば良い。

このように、本発明によるゲート弁においては、弁箱
１にあけられた開口部2,2′の相互の連通の開放及びそ
の阻止を行うために開口部２の開閉動作を行うために
は、弁体10に２種類の運動を与えることを必要としてい
る。すなわち、その一つは、弁体10を、第２図に示す開
口部２と弁体10とが重なり合っている位置から、又は、
この位置へ、開口部２まで、又は、開口部２から動かす
運動であり、他は、この位置から、又は、この位置へ、
弁体10が開口部２から完全に開口状態となるまで、又
は、この状態となるまで、上下に移動させる運動であ
る。そして、これらの運動は、いずれも、弁箱１の外部
に設置された弁体開閉機構、すなわち、内外に旋回枠2
0,30、空気シリンダ35,42及びそれらを相互に連結する
各種の部材により行われ、これらの２種類の運動の間に
おいて、弁箱１の内部においては、弁体10と弁座３との
間には、どのような摩擦運動も、生ずるこが一切無く、
従って、弁箱１内は、常に、清浄に保持されることとな
る。

また、これらの運動の内、弁体10を上下運動させる場
合に必要とされる力は、弁箱１内が真空の場合には、シ
ール用ベローズ38の有効径と、内外の気圧の圧力差によ
り決まる、弁箱１の内部に引き込まれる側の力と、弁体
10及び操体作棒15の重量の和となり、それに、シール用
ベローズ38のばね反力が加減される。弁箱１内が大気で
ある場合には、その分だけ力は減少されるが、いずれの
場合も、この力は、相対的には小さいので、弁体10を定
位置に保持したり、移動させたりするための空気シリン
ダ35の内径は、比較的に小さくて良い。

更に、弁体10の開閉運動の内、弁体10を上下に動かす
ための運動は、その上下動作の行程は、開口部２の上下
方向の寸法、すなわち、長方形状の開口部２の短い辺2₃
の長さに対応して決まるが、一般的には、本実施例の場
合のように、短い辺2₃の方向が、上下運動方向と一致す
る長方形状の開口部２の場合には、大きくない。

次に、弁体10の開閉運動の内、弁体10を弁座３に対し
て押圧するための運動は、シールパッキンとしてＯリン
グ11を押圧し、これを完全な気密性が保持できるまで変
形させる必要があるので、第一の運動に比べ、空気シリ
ンダ42の行程は小さいが、大きな駆動力を必要とする。
なお、本実施例のような長方形状の開口部２を有してい
るゲート弁の場合には、小寸法の場合の200kgから、大
寸法の場合の700kg〜800kgであるので、空気シリンダ42
としては、大内径で、短行程のものが必要となる。

なお、上記の実施例においては、弁座３は、垂直面で
あるものとしてあるが、これをわずかに傾斜するように
形成すると、閉鎖時に、弁体10及びＯリング11はやや傾
斜された状態において弁座３に着座し、そのシール状態
を一層確実なものとすることができる。

また、この弁体10と弁座３との間の開閉運動、あるい
は、その弁体10の上下運動は、それらのための空気シリ
ンダ42及び空気シリンダ35のピストンの各側の加圧と、
放圧とによる方法と、復帰ばねにより、片側だけの加
圧、又は、放圧とによる方法とがあり、両方とも可能で
ある。

更に、以上の実施例においては、弁箱１が垂直に配置
されるものとして説明をしたが、半導体ウエファーなど
の製造ラインの構成上の都合や、作業の便利のために、
操作機構を、図示の実施例の場合とは、逆として設置さ
れる場合もあるが、この場合には、上の説明とは、上下
の表現が反対となるが、基本的な作動に関しては、何ら
の相違も無いものである。ただ、弁体操作棒15に加わる
垂直方向の荷重の内、内外の圧力差によるものと、弁体
10、弁体操作棒15の重量との間の関係は、和では無く、
差となるが、いずれにしても、量的には小さなものであ
るので、基本構造に影響する程の相違とはならず、一般
的には、同一設計の構造で対処することが可能である。

また、弁体10を弁体取り付け板13に支持するために、
両者の間に、ばね部材として半山のベローズ14が介在さ
れているが、この構成は、弁体10に設けられているＯリ
ング11の全長に渡って弁座３を押圧する力を均等とする
ためのものであり、本実施例の場合におけるように、長
方形状の開口部２を持つ弁の構造においては、弁体保持
部材12の中央部から伝達される押圧力を、開口部２の長
手方向に均等に配分するのに、必要なものである。ま
た、この場合、開口部２の上下方向に対しても、均等な
力が配分されるように考慮されなければならない。なぜ
ならば、若しも、Ｏリング11と、弁座３との間の接触状
態に不均等があり、いわゆる、片当たりの状況となる
と、接触圧力の少ない部分におても十分な気密性が維持
されるだけのＯリング11の変形を与えなければならない
が、この場合、接触圧力の大きな部分においては、必要
以上のひずみが加わるので、いわゆる、へたりを生じや
すくなるだけでは無く、全体として大きな押圧力を必要
とすることにもなるからである。

なお、本実施例によるものと、従来構造の弁との比較
実験により、本発明によるものは、Ｏリング11の均等な
接触状態を維持するために必要とされる押圧力が、従来
のものに比べ、約50％に低減させることのできることが
確認された。また、これにより、本発明による弁は、そ
の動作機構や、空気シリンダの寸法を小形とすることが
でき、更には、Ｏリングのへたりを抑制することも可能
となる。

最後に、以上には、本発明による弁を半導体ウエファ
ーの搬送機構に使用されることが多い、比較的に長い辺
が多きな寸法である長方形状の開口部を有するゲート弁
に使用されるものとして説明されたが、本発明による弁
は、その外、円形その他の開口部形状を有する各種のゲ
ート弁などや、加速器などの真空装置の分野のゲート弁
にも使用可能であることは、無論のことである。

発明の効果本発明は、上記のような構成及び作用を有しているの
で、弁体の操作のために必要な運動機構の内で、摩擦を
必要とする部分は、すべて真空雰囲気の外部に設置し、
真空雰囲気内においては、回動ないしはしゅう動する部
材を無くし、しかも、全体として小形である、高度の清
浄度を要求される真空雰囲気内において使用するのに適
している無しゅう動真空ゲート弁を提供することができ
るという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を、その弁体が、弁箱に形
成された弁座から離間されて重なり合っている状態にお
いて、左半分には正面図で、右半分には縦断面図で示す
図、第２図は、第１図の縦断側面図、第３図は、第１図
のIII−III線による断面図、第４図は、第１図のIV−IV
線による断面図である。１……弁箱、２……開口部、３……弁座、５……支持架
台、10……弁体、11……Ｏリング、14、38……ベロー
ズ、15……弁体操作棒、20……内部旋回枠、21……スロ
ット、25……ピン、30……外部旋回枠、35,42……空気
シリンダ、40……空気シリンダ保持板、41……空気シリ
ンダ回転軸、45……ピストン棒支持板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外部に対して内部を気密に保持可能となっ
ている弁箱と、この側壁にあけられた開口部と、その周
辺に形成された弁座をシール自在に開閉するための弁体
とから成り立っている真空ゲートバルブにおいて、弁箱
の外部に、弁体の弁座に対するシール自在な開閉運動及
び無しゅう動の相対移動を行わせるための弁体開閉機構
を設け、この弁体開閉機構が、弁箱内において弁体に取
り付けられ且つ弁箱をシールされて緩く貫通してその外
部に延長している弁体操作棒と、弁箱の外部において弁
体操作棒に連結され、この弁体操作棒をそれに取り付け
られた弁体を弁座から間隔を置くように弁座に対して旋
回運動ないしは弁座から間隔を置かれた状態において弁
体に対して相対移動運動を与えるための弁体駆動部材と
から成り立っており、弁体駆動部材を駆動させると、弁
体操作棒を介して弁体を弁座の面に対してほぼ垂直な方
向に動かすための旋回運動と、弁体を弁座から間隔を置
かれた状態においてこのほぼ垂直な方向に対してほぼ垂
直な方向に動かすための相対移動運動とを連続して無し
ゅう動で行わせるようになっていることを特徴とする無
しゅう動真空ゲートバルブ。
【請求項２】弁体駆動機構が、弁箱の外部において弁箱
に固着され且つ弁体操作棒の延長方向に対して平行に延
長されている１対の間隔を置かれた板状の支持架台と、
支持架台の外部にこれを包囲するように配置され且つ弁
体操作棒の延長方向に対して平行に延長している１対の
脚部材及びそれらを弁体操作棒の長手方向に対して直角
な方向において相互に連結している腕部材とから成り立
っている外部旋回枠と、支持架台の内部に配置され且つ
外部旋回枠とほぼ同様な構成を有している内部旋回枠
と、支持架台に取り付けられ且つ内外の旋回枠をそれら
の各脚部材において各支持架台に旋回自在に取り付けて
いる１対のピンと、内外の旋回枠の各腕部材を相互に連
結している第一の流体シリンダと、支持架台に弁体操作
棒を延長方向に対して直角方向に配置された各流体シリ
ンダ回転軸により旋回自在に取り付けられた流体シリン
ダ支持板に取り付けられると共にピストン棒を内部旋回
枠に旋回自在に連結された第二の流体シリンダとから成
り立っており、内部旋回枠は、その各脚部材において支
持架台にピンにより旋回自在であると共に弁体操作棒の
延長方向に相対移動可能に支持されており、また、この
腕部材には弁体操作棒が連結されている請求項１記載の
無しゅう動真空ゲートバルブ。
【請求項３】内部旋回枠の腕部材と、弁箱の弁体操作棒
の貫通部との間にシール部材としてのベローズが、この
各端部において腕部材と弁箱とにそれぞれ気密に固着さ
れている請求項２記載の無しゅう動真空ゲートバルブ。