JPH11166663A - 流路断面積調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の作業に必要なガスやそれに起因する固
形物に影響されずに開口断面積をスムーズに変化させる
ことができると共に、速やかなフィードバック制御を実
現することができる流路断面積調整装置を提供する。 【解決手段】 流体の吸入・吐出を行う流体駆動源１６
と、この流体駆動源１６により流体が排出・供給される
チャンバー１８との間に接続されて内部に流体が通る配
管１２と１４の間に配置され、配管１２，１４と連通す
る円形断面の流路２６ａの断面積が弾性的に拡縮可能な
弾性管部材２６と、流路２６ａの断面積の拡縮を流路２
６ａの円形断面をほぼ維持したまま駆動する流路拡縮駆
動手段２８とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置等の真空チャンバー等と真空ポンプ等を結ぶ配管の
途中に設けられて、その配管の途中で流路の断面積を調
整することにより真空チャンバー等内の真空圧等を調整
するため等の用途に用いられる流路断面積調整装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の流路断面積調整装置としては、例
えば図６及び図７に示すようなバルブ装置５８がある。
同図において、真空ポンプ５０に設けられた配管５２
と、半導体製造装置に用いられるような真空チャンバー
５４の配管５６との間には、バルブ装置５８が設けられ
ている。図７に示すように、バルブ装置５８の円筒部５
８ａの長さ中央部にはバタフライバルブ６０が、図７
（ａ）に示すように、両端部のピン６０ａを中心にして
その翼部６０ｂが不図示のモーター等により回動可能に
設けられている。

【０００３】このようなバルブ装置５８によれば、バタ
フライバルブ６０が円筒部５８ａ内で図７（ｂ）に示す
ような状態にあるときは、円筒部５８ａ内での真空チャ
ンバー５４から真空ポンプ５０への気体の流れが止めら
れて、真空チャンバー５４内の真空圧は低くなる。

【０００４】また、バタフライバルブ６０の翼部６０ｂ
が図７（ｂ）に示すような状態から９０°回動される
と、円筒部５８ａ内での真空チャンバー５４から真空ポ
ンプ５０への気体の流速や流量が最大になって、真空ポ
ンプ５０は真空チャンバー５４内の気体を最大能力を発
揮して引いてその真空圧を高くすることができる。

【０００５】このため、バタフライバルブ６０を図７
（ｂ）に示す状態から、翼部６０ｂを少しずつ回動させ
て開口していくことにより、円筒部５８ａ内の開口断面
積が大きくなるに従って真空チャンバー５４内の真空圧
を高くしていくことができ、このように円筒部５８ａ内
の開口断面積を調整することにより真空チャンバー５４
内の真空圧を調整することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のバルブ装置５８においては、真空チャンバー
５４内に所定の作業に必要な反応ガスを流すと、反応後
のガスや反応が不完全なガスが、真空チャンバー５４か
ら配管５６，バルブ装置５８，及び配管５２を通って真
空ポンプ５０に流れる。このため、配管５６の途中で冷
やされたガスが空気と反応して固形物となる場合があ
り、この固形物がバタフライバルブ６０の翼部６０ｂと
円筒部５８ａとの間の隙間や、ピン６０ａの周辺に付着
して堆積する。

【０００７】するとその固形物がバタフライバルブ６０
の回動を阻害する抵抗となって、不図示のモーター等の
駆動手段がバタフライバルブ６０を回動させるように駆
動しても、バタフライバルブ６０はスムーズに回動でき
ず、バルブ装置５８の円筒部５８ａ内の開口断面積をス
ムーズに変化させて真空チャンバー５４の真空圧をスム
ーズに調整することができなくなるという問題があっ
た。

【０００８】また、真空チャンバー５４内に真空計を設
けて、その真空計により検出される真空圧に基づいて真
空チャンバー５４内の真空圧をフィードバック制御した
い場合に、従来のバタフライバルブ６０による円筒部５
８ａ内の開口断面形状は異形（三日月形状）であるため
に、所期の真空圧に見合った開口断面積を予め演算回路
が演算することが容易ではなく、そのため時間がかか
り、上記フィードバック制御を速やかに行うことが難し
いという問題があった。

【０００９】そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、所
定の作業に必要なガスやそれに起因する固形物に影響さ
れずに開口断面積をスムーズに変化させることができる
と共に、速やかなフィードバック制御を実現することが
できる流路断面積調整装置を提供することを課題とする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、流体の吸入・吐出を行う流体駆動源と、こ
の流体駆動源により流体が排出・供給されるチャンバー
との間に接続されて内部に流体が通る配管の途中に配置
され、前記配管と連通する円形断面の流路の断面積が弾
性的に拡縮可能な弾性管部材と、前記流路の断面積の拡
縮を流路の円形断面をほぼ維持したまま駆動する流路拡
縮駆動手段とを備えた構成としたものである。

【００１１】このような構成の流路断面積調整装置によ
れば、配管の途中に配置される弾性管部材の流路の断面
積を、流路拡縮駆動手段が、流路の円形断面をほぼ維持
したまま弾性的に拡縮するよう駆動するようにして、流
路拡縮駆動手段は弾性管部材の流路の開口断面積を変化
させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて具体的に説明する。図１ないし図５
は、本発明の第１の実施の形態に係る流路断面積調整装
置１０を説明するために参照する図である。

【００１３】図１に示すように流路断面積調整装置１０
は、真空ポンプ１６（流体駆動源）側に設けられた配管
１２とチャンバー１８側に設けられた配管１４との間に
配置されている。すなわち配管１２の一端部は、空気
（流体）を吸入して真空圧を作り出すのに用いられる真
空ポンプ１６に連結され、その他端部は流路断面積調整
装置１０の一端部に連結されている。また配管１４の一
端部は、内部の部屋を真空圧にして半導体製造装置等に
用いるチャンバー１８に連結され、その他端部は流路断
面積調整装置１０の他端部に連結されている。

【００１４】チャンバー１８には、内部の部屋の真空圧
を検出する真空計２０が設けられており、この真空計２
０からの真空圧の検出信号はＣＰＵ等の制御回路２２に
出力される。制御回路２２は真空計２０からの検出信号
に基づいて、流路断面積調整装置１０のパルスモーター
２４に制御信号を出力して、流路断面積調整装置１０の
作動を介してチャンバー１８内の部屋の真空圧をフィー
ドバック制御するようになっている。

【００１５】流路断面積調整装置１０は図２に示すよう
に、配管１２と配管１４との間をつなぐ弾性チューブ２
６（弾性管部材）を有し、この弾性チューブ２６は、配
管１２，１４の外径に嵌合する円形断面を有する流路２
６ａを有すると共に、弾性体により形成されていてその
流路２６ａの断面積が弾性的に拡縮可能となっている。
弾性チューブ２６の材料としては例えば、腐食性のガス
に耐久性があると共に、耐熱性にも優れた、フッ素系の
合成ゴム樹脂のようなものを用いることができる。

【００１６】また流路断面積調整装置１０は、パルスモ
ーター２４により駆動されて弾性チューブ２６の流路２
６ａの断面積の拡縮を、その流路２６ａの円形断面をほ
ぼ維持したまま駆動する流路拡縮駆動機構２８（流路拡
縮駆動手段）を有している。

【００１７】流路拡縮駆動機構２８は、パルスモーター
２４の出力ギヤ２４ａと噛み合う歯部３０ａが形成され
た駆動ギヤ３０を有している。この駆動ギヤ３０は図３
に示すように、その中心孔内に弾性チューブ２６が通っ
ていて中心部に自らの回転軸を設けられないので、パル
スモーター２４の出力ギヤ２４ａの他に、少なくとも２
つのアイドラーギヤ３２，３３を周部に配置することに
より、駆動ギヤ３０を弾性チューブ２６と同心円上で回
転可能に支持している。

【００１８】図３に示すように流路拡縮駆動機構２８に
は、円周方向に複数の締め付けプレート３５が並べて設
けられており、この締め付けプレート３５は内側が円弧
状に形成されていて、締め付けプレート３５の各々は支
持ピン３７を中心にして、その支持ピン３７が嵌合する
基端部と反対側の鋭角の先端部が回動可能に設けられて
いる。

【００１９】すなわち、図２及び図４に示すように、締
め付けプレート３５の駆動ギヤ３０と反対側には、不図
示の静止部材に固定された、駆動ギヤ３０とほぼ同径の
支持板３９が配置されており、この支持板３９に植設さ
れて固定された支持ピン３７を中心にして締め付けプレ
ート３５は回動するようになっている。

【００２０】そして、流路拡縮駆動機構２８における支
持ピン３７より半径外方の締め付けプレート３５の基端
部には、カムフォロワピン４１が植設されて固定されて
おり、さらに駆動ギヤ３０には、そのカムフォロワピン
４１が嵌合して駆動ギヤ３０の半径方向に摺動可能な、
半径方向に伸びるカム溝３０ｂが穿設されている。

【００２１】このため、駆動ギヤ３０がパルスモーター
２４により図３中で角度θだけ回転すると、カム溝３０
ｂによりカムフォロワピン４１が駆動されて、締め付け
プレート３５が支持ピン３７を中心にして、同図中破線
で示すようにその鋭角の先端部が駆動ギヤ３０の半径内
方に入り込むよう回動するようになっている。

【００２２】便宜上、図３中では１枚の締め付けプレー
ト３５ａだけの回動を破線で示しているが、実際には全
ての締め付けプレート３５がカメラの絞りのように一斉
に回動するようになっている。上記駆動ギヤ３０、カム
溝３０ｂ、カムフォロワピン４１、支持ピン３７、及び
支持板３９は、全体として、締め付けプレート３５を駆
動するプレート駆動手段を構成している。

【００２３】以下に、このような構成の流路断面積調整
装置１０の動作について説明する。図１において真空計
２０からの真空圧の検出信号が、チャンバー１８内の真
空圧が所期の設定値より低いことを示しているときは、
制御回路２２はパルスモーター２４の出力ギヤ２４ａを
回転作動させないで、締め付けプレート３５が図３に実
線で示す位置のままとなるように制御する。すると弾性
チューブ２６の流路２６ａは開口径を最大にして、最大
の断面積でチャンバー１８からの空気が最大の流速、流
量で流れ、真空ポンプ１６が最大能力を発揮して空気を
吸入してチャンバー１８の真空圧を高くすることができ
る。

【００２４】そしてチャンバー１８内の真空圧が所期の
設定値より高くなったら、真空計２０からの信号により
制御回路２２はパルスモーター２４を回転作動させて、
すべての締め付けプレート３５を回動させてそれらの先
端部を駆動ギヤ３０の半径内方に回動させる。

【００２５】すると弾性チューブ２６は締め付けプレー
ト３５により、図５に示すように弾性的に流路２６ａの
断面積を縮小されるため、弾性チューブ２６の流路２６
ａを通る空気の流速、流量が小さくなってチャンバー１
８内の真空圧を低くし、所期の設定値に近付けるように
チャンバー１８内の真空圧を調整することができる。

【００２６】そしてまたチャンバー１８内の真空圧が所
期の設定値より低くなりすぎたら、流路拡縮駆動機構２
８により締め付けプレート３５を、その先端部が駆動ギ
ヤ３０の半径外方に行くように回動させる。すると、弾
性チューブ２６の流路２６ａの径が大きくなってまた空
気の流速、流量が増えて、チャンバー１８内の真空圧を
高くするよう調整することができる。

【００２７】このように本実施の形態に係る流路断面積
調整装置１０によれば、配管１２と１４の間に配置され
る弾性チューブ２６の流路２６ａの断面積を、流路拡縮
駆動機構２８が、流路２６ａの円形断面をほぼ維持した
まま弾性的に拡縮するよう駆動するようにして、流路拡
縮駆動機構２８は弾性チューブ２６の流路２６ａの開口
断面積を変化させることができる。

【００２８】すなわち、流路断面積調整装置１０の弾性
チューブ２６の流路２６ａの断面積を円形断面をほぼ維
持したまま弾性的に拡縮させて、チャンバー１８内の真
空圧を調整することができるので、従来の機械的なバタ
フライバルブ６０のように、固形物が隙間や軸の周りに
つまってその動作がスムーズに行えなくなるようなこと
はない。

【００２９】また、弾性チューブ２６の流路２６ａが円
形断面をほぼ維持したまま断面積が拡縮することにより
チャンバー１８内の真空圧を調整することができるの
で、演算回路による所期の真空圧に見合った弾性チュー
ブ２６の流路２６ａの断面積の演算が容易となるため、
速やかなフィードバック制御を実現することができる。

【００３０】また、パルスモーター２４により流路拡縮
駆動機構２８を作動させて弾性チューブ２６の流路２６
ａの断面積を細かく変化させることができるため、流路
２６ａの断面積の調整精度を向上させることができる。

【００３１】また、従来のバルブ装置５８のように定期
的に固形物の除去のための清掃をする必要がないので、
メンテナンス工数を削減することができる。また、弾性
チューブ２６の流路２６ａに固形物を生じさせるような
反応性ガスを通す場合でも、問題なく本発明の流路断面
積調整装置１０を使用することができる。

【００３２】また、従来のバルブ装置５８のバタフライ
バルブ６０にあっては、ピン６０ａ等の作動部（回転部
等）を円筒部５８ａ内に持っているため、そこからダス
ト（塵）が発生した場合、バタフライバルブ６０が開い
ていて真空ポンプ５０が作動しているときはダストは真
空ポンプ５０側に運ばれるので問題ないが、真空ポンプ
５０の作動停止直後のような場合には、ダストは気体の
逆流によりダストが入ってはいけない真空チャンバー５
４内に運ばれるおそれがあるという問題があった。これ
に対し、本発明の前記実施の形態によれば、弾性チュー
ブ２６の流路２６ａ内には回転部等の作動部がないの
で、上記従来のようなダストの問題は起きることはな
い。

【００３３】なお、前記実施の形態においてはチャンバ
ー１８が半導体装置等に用いられる場合を例にして説明
したが、そのチャンバー１８はそれ以外の装置にも用い
ることができることはいうまでもない。

【００３４】また前記実施の形態においては、チャンバ
ー１８が真空圧を高めるために用いられる場合について
説明したが、チャンバー１８を大気圧より高圧にするた
めの別の用途に用いることもでき、その場合は真空ポン
プ１６の代わりにコンプレッサ等を用いるような使い方
もできる。

【００３５】また前記実施の形態においては、チャンバ
ー１８に真空計２０を設けてその真空圧の検出信号によ
り、チャンバー１８の真空圧のフィードバック制御を行
う場合について説明したが、フィードバック制御を行わ
ないで真空計２０のメータを見ながら、作業者が手動で
流路拡縮駆動機構２８を作動させることもできる。

【００３６】また前記実施の形態においては、弾性チュ
ーブ２６の材料としてフッ素系の合成ゴム樹脂のような
人工ゴムを用いた場合について説明したが、もちろん天
然ゴムを用いることも可能である。

【００３７】以上、本発明の実施の形態について具体的
に述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の技術的思想に基づいて、その
他にも各種の変更が可能なものである。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
配管の途中に配置される弾性管部材の流路の断面積を、
流路拡縮駆動手段が、流路の円形断面をほぼ維持したま
ま弾性的に拡縮するよう駆動するようにして、弾性管部
材の開口断面積を変化させてチャンバー内の圧力の調整
を行うことができるため、所定の作業に必要なガスやそ
れに起因する固形物に影響されずに開口断面積をスムー
ズに変化させることができると共に、速やかなフィード
バック制御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流路断面積調
整装置１０を使用した真空圧調整装置を示すブロック図
である。

【図２】図１における流路断面積調整装置１０の一部断
面側面図である。

【図３】図２における流路断面積調整装置１０のＩＩＩ
−ＩＩＩ線断面正面図である。

【図４】図３における流路拡縮駆動機構２８のＩＶ−Ｉ
Ｖ線断面図である。

【図５】流路断面積調整装置１０の動作を示す一部断面
側面図である。

【図６】従来の流路断面積調整装置としてのバルブ装置
５８を使用した真空圧調整装置を示す斜視図である。

【図７】図６におけるバルブ装置５８を示す図であり、
図７（ａ）は図６におけるバルブ装置５８のＶＩＩ−Ｖ
ＩＩ線断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるバルブ
装置５８のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１０…流路断面積調整装置、１２，１４…配管、１６…
真空ポンプ、１８…チャンバー、２０…真空計、２２…
制御回路、２４…パルスモーター、２４ａ…出力ギヤ、
２６…弾性チューブ、２６ａ…流路、２８…流路拡縮駆
動機構、３０…駆動ギヤ、３０ａ…歯部、３０ｂ…カム
溝、３２，３３…アイドラーギヤ、３５，３５ａ…締め
付けプレート、３７…支持ピン、３９…支持板、４１…
カムフォロワピン、５０…真空ポンプ、５２…配管、５
４…真空チャンバー、５６…配管、５８…バルブ装置、
５８ａ…円筒部、６０…バタフライバルブ、６０ａ…ピ
ン、６０ｂ…翼部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の吸入・吐出を行う流体駆動源と、
   この流体駆動源により流体が排出・供給されるチャンバ
   ーとの間に接続されて内部に流体が通る配管の途中に配
   置され、 前記配管と連通する円形断面の流路の断面積が弾性的に
   拡縮可能な弾性管部材と、 前記流路の断面積の拡縮を流路の円形断面をほぼ維持し
   たまま駆動する流路拡縮駆動手段と、 を備えたことを特徴とする流路断面積調整装置。
2. 【請求項２】 前記流路拡縮駆動手段が、 前記弾性管部材の周囲に円周方向に複数並べて設けられ
   先端部が弾性管部材の半径方向に揺動可能に設けられ弾
   性管部材側が円弧状に形成された締め付けプレートと、 前記締め付けプレートを揺動させることにより前記弾性
   管部材の流路の断面積を流路の円形断面をほぼ維持した
   まま拡縮させるプレート駆動手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載の流路断面積
   調整装置。