JPWO2007148657A1 - 弁体部及びゲートバルブ装置 - Google Patents

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Abstract

小型かつ簡易な構成により製造コストを低減させるとともに、弁体の回転駆動時に弁体を回転中心方向に大きく移動させることなく円滑に回転駆動することができる弁体部及びゲートバルブ装置を提供する。弁体部５２を弁体駆動機構５４により回転駆動させると、第１弁体部５６の長手方向両端部側の回転駆動半径Ｒ２が第１弁体部５６の長手方向中央部側の回転駆動半径Ｒ１よりも小さくなる。このため、筐体４４の搬出入口４６の長手方向外側に側壁が形成されていても、この側壁に弁体部５２の一部が接触する（干渉する）ことがないため、回転駆動時に弁体部５２を回転中心方向に大きく移動させることなく、弁体部５２の回転中心方向への僅かな移動だけで回転駆動させることができる。

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被処理体に対して所定の処理を行う処理チャンバに用いられる弁体部及びゲートバルブ装置に関する。
一般に、半導体デバイスの製造工程にあっては、半導体ウエーハに各種の処理、例えば、ドライエッチング、スパッタリング、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の各種のプロセスが繰り返し行われる。上記した各種の処理の多くは真空雰囲気にて行われ、この種の処理を行う処理チャンバに対してウエーハの搬出入を行う搬入開口は、処理時にはゲートバルブ装置によって気密性が高い状態でシールされる。
この種のゲートバルブ装置は、例えば真空引き可能になされた処理チャンバの側壁にウエーハが通過し得る程度の大きさの僅かな幅の搬入開口を形成し、この搬入開口に取り付けられる。そして、プロセス時にはこのゲートバルブ装置のＯリング等の付いた弁体で上記搬入開口を気密に閉じた状態でプロセス処理を行うことになる。
ここで、図１５及び図１６に示すように、従来のゲートバルブ装置１００は、筐体１０２と、筐体１０２の内部に駆動可能に設けられた弁体１０４と、弁体１０４を回転駆動後、弁座に押圧する弁体駆動部１０６と、を有している。また、筐体１０２には、隣接する処理チャンバ（図示省略）と連通するための第１開口部１０８と、弁体１０４に設けられた後述のシール部材１１２のメンテナンスを行うための第２開口部１１０と、がそれぞれ形成されている。上記弁体１０４は、弁体駆動部１０６により回転駆動され、弁座に押圧されることにより、第１開口部１０８又は第２開口部１１０を閉塞することができるようになっている。なお、弁体１０４の表面には、第１開口部１０８を閉塞したときに第１開口部１０８を気密にシールするためのシール部材１１２と、第２開口部１１０を閉塞したときに第２開口部１１０を気密にシールするためのシール部材１１４と、がそれぞれ設けられている。
上記構成においては、図１７に示すように、一方のシール部材１１２のメンテナンス時に弁体１０４が上記第２開口部１１０を閉塞し、メンテナンス終了後に弁体１０４が第１開口部１０８を閉塞する際には、弁体１０４の長手方向両端部近傍が筐体１０２の側壁と接触（図１７に示すＳの部位参照）してしまう問題があるため、筐体を大きくするか、または、弁体１０４を回転中心方向に大きく移動させてから弁体１０４を回転駆動させる必要があった。弁体１０４を回転中心方向に大きく移動させると、弁体１０４の回転駆動半径ｒが小さくなるため、弁体１０４の一部が筐体１０２の側壁と接触（干渉）してしまう問題を解決することができる。
特開平８−６０３７４号公報
ところで、弁体を回転中心方向に大きく移動させる場合には、その分だけ弁体駆動部の構成が複雑かつ大型化する問題があった。また、弁体駆動部を複雑かつ大型化させると、その大型化に伴いゲートバルブ装置の製造コストも増大してしまう問題があった。
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、小型かつ簡易な構成により製造コストを低減させるとともに、弁体の回転駆動時に弁体を回転中心方向に大きく移動させることなく円滑に回転駆動することができる弁体部及びゲートバルブ装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、一方の側壁部に第１開口部が形成され、他方の側壁部に開口面積が前記第１開口部の開口面積よりも大きくかつ長手方向長さが前記第１開口部の長手方向長さよりも長くなる第２開口部が形成された筐体の内部に設けられ、前記第１開口部及び前記第２開口部を閉塞又は開放する弁体部であって、前記第１開口部は、長手方向両端部が円弧状に形成され、前記第２開口部は、前記第２開口部の長手方向中心部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さより、前記第２開口部の長手方向両端部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さが短くなるように形成され、前記第１開口部の形状と略同じ形状に形成され前記第１開口部を閉塞する第１弁体部と、前記第２開口部の形状と略同じ形状に形成され前記第２開口部を閉塞する第２弁体部と、を有し、前記第１弁体部には、前記第１開口部を気密にシールする第１シール部材が装着され、前記第２弁体部には、前記第２開口部を気密にシールする第２シール部材が装着されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の弁体部において、前記第１弁体部は、前記弁体部の厚み方向に対して直交する方向の平面に沿って前記第２弁体部から分離され、前記第２弁体部が前記第２開口部を閉塞した状態で、前記第１弁体部が前記第２弁体部に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の弁体部において、前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には、緩衝用部材が介在されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の弁体部において、前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には、前記第１弁体部を前記第２弁体部に対して位置決めするための位置決め部材が設けられていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の前記弁体部と、前記弁体部を所定の回転軸回りに回転駆動させる弁体駆動部と、を備えたゲートバルブ装置であることを特徴とする。
請求項１に記載の発明によれば、第１シール部材のメンテナンス時には、弁体部を構成する第２弁体部が第２開口部を閉塞した状態となる。この状態では、第２開口部は第２弁体部に設けられた第２シール部材により気密にシールされるため、筐体の内部と外部とが遮断される。そして、第２開口部から外部に対して第１シール部材が露出するため、この露出した第１シール部材を新しいものと交換することによりメンテナンスが終了する。メンテナンス終了後は、弁体部の第１弁体部が第１開口部を閉塞する。
ここで、第１開口部の長手方向両端部が円弧状に形成され、この第１開口部を閉塞する第１弁体部は第１開口部の形状と略同じ形状に形成されているため、第１弁体部の長手方向両端部も必然的に円弧状となる。換言すれば、第１弁体部の長手方向両端部における第１弁体部長手方向と直交する方向の長さが、第１弁体部の長手方向中心部における第１弁体部長手方向と直交する方向の長さよりも短くなる。また、第２開口部の長手方向両端部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さが、第２開口部の長手方向中心部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成され、この第２開口部を閉塞する第２弁体部は第２開口部の形状と略同じ形状に形成されているため、第２弁体部の長手方向両端部における第２弁体部長手方向と直交する方向の長さが、第２弁体部の長手方向中心部における第２弁体部長手方向と直交する方向の長さよりも短くなる。これらの理由により、弁体部を回転させると、弁体部の長手方向両端部の回転駆動半径が弁体部の長手方向中央部の回転駆動半径よりも小さくなる。このため、筐体の第１開口部の長手方向外側に側壁が形成されていても、この側壁に弁体部が接触する（干渉する）ことがないため、回転駆動時に弁体部を回転中心方向に大きく移動させることなく、そのまま回転駆動させることができる。この結果、弁体部及び筐体を小型かつ簡易な構成にすることができ、その製造コストを低減させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、第２弁体部が第２開口部を閉塞した状態で、第１弁体部は、弁体部の厚み方向に対して直交する方向の平面（切断面）に沿って第２弁体部から分離し着脱可能に構成されるため、第２弁体部が第２開口部を閉塞した状態で、第１弁体部を第２弁体部から分離させ第２開口部を介して取り出すことができる。これにより、劣化した第１シール部材をメンテナンス（交換）するときには、第１弁体部を第２弁体部から取り外すとともに、別の新たな第１弁体部（適切な第１シール部材が装着された第１弁体部）を第２弁体部に装着するだけで、劣化した第１シール部材を新しい第１シール部材と交換することができる。このように、第１シール部材を新しい第１シール部材に交換するときには、第１弁体部ごと交換することにより、第１シール部材を第１弁体部に装着させる手間を省くことができる。この結果、第１シール部材の交換作業を簡易かつ容易なものにすることができ、作業効率を上げることができる。
また、第１シール部材が交換されると、第１弁体部も新しいものに交換されるため、劣化した第１シール部材が装着された第１弁体部の表面にパーティクルの発生原因となる反応生成物（ゴミなど）が付着していた場合でも、第１シール部材の交換と共に第１弁体部の表面を洗浄して（あるいは新しい第１弁体部と交換して）、第１弁体部の表面を常にクリーンな状態にすることができる。この結果、パーティクルの発生を防止することができる。
請求項３に記載の発明によれば、第１弁体部と第２弁体部との間には、緩衝用部材が介在されているため、第１弁体部と第２弁体部とが擦れ合い鉄粉（金属粉）などのゴミが発生することを防止できる。この結果、筐体内部に、パーティクルの原因となるゴミが発生することを防止できる。
請求項４に記載の発明によれば、第１弁体部と第２弁体部との間には、第１弁体部を第２弁体部に対して位置決めするための位置決め部材が設けられているため、第１弁体部の第２弁体部に対する位置ずれを防止することができる。特に、第１弁体部を第２弁体部に取り付ける際には、位置決め部材により第１弁体部の第２弁体部に対する位置決めができるため、第１弁体部の第２弁体部に対する取付作業を簡易かつ容易なものにすることができる。
請求項５に記載の発明によれば、回転駆動時に弁体部を回転中心方向に大きく移動させることなく、弁体駆動部によりそのまま回転駆動させることができる。ゲートバルブ装置を小型かつ簡易な構成にすることができ、その製造コストを低減させることができる。
本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置を用いた処理システムの一例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置の取り付け状態を示す拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置の上面図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の正面図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する筐体に形成されたメンテナンス用開口を示した図である。 本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置の部分的な断面図である。 図７のＡで切断した断面において、本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の回転駆動を示す図である。 図７のＢで切断した断面において、本発明の一実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の回転駆動を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部を長手方向中央部で切断した状態の斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の長手方向一方側を示す部分的な分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部の長手方向他方側を示す部分的な分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置を第２開口部側から見た平面図である。 本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置を構成する弁体部が第２開口部を閉塞した状態（第１シール部材のメンテナンス時の状態）の図である。 従来技術のゲートバルブ装置の部分的な断面図である。 従来技術のゲートバルブ装置を構成する弁体の正面図である。 図１５のＤで切断した断面において、従来技術のゲートバルブ装置を構成する弁体の回転駆動を示す図である。
符号の説明
１１ ゲートバルブ装置
１３ 弁体部
１５ 第１弁体部
１７ 第２弁体部
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ 処理チャンバ
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ ゲートバルブ装置
２７ 第１シール溝（溝）
２９ 弁体シール部（第１シール部材）
３１ 位置決めピン（位置決め部材）
３８ 搬入開口（チャンバ側開口部）
３９ メンテナンス用シール部（第２シール部材）
４３ 緩衝用シート（緩衝用部材）
４４ 筐体
４６ 搬出入口（第１開口部）
５２ 弁体部
５４ 弁体駆動機構（弁体駆動部）
５６ 第１弁体部
５７ 第２弁体部
５８ 弁体シール部（第１シール部材）
６０ メンテナンス用シール部（第２シール部材）
６２ メンテナンス用開口（第２開口部）
Ｗ 半導体ウエーハ（被処理体）
次に、本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、処理システム１０は、複数（４つ）の処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄと、上記処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄの全てに対して連通可能な六角形状の搬送室１４と、２つのロードロック室１６Ａ、１６Ｂと、を有している。具体的には、上記各処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄはそれぞれ真空引き可能にされているとともに、処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ内にはそれぞれの被処理体である半導体ウエーハ（以下、適宜、ウエーハと略称する。）Ｗを載置するための載置台１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄがそれぞれ設けられており、この載置台１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８ＤにウエーハＷを載置した状態で各種の処理（プロセス）を施すようになっている。なお、この各種の処理は一般には真空雰囲気下で行われるが、処理の態様によっては略常圧で行われる場合もある。上記各処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、本発明に係るゲートバルブ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを介して上記搬送室１４の各辺にそれぞれ接合されている。
また、上記各搬送室１４内も真空引き及び大気圧復帰が可能になっている。そして、この搬送室１４内には、ウエーハＷを搬送するために屈伸及び旋回可能に構成された搬送機構２２が設けられており、開放された各処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄに対してウエーハＷを搬入・搬出できるようになっている。
また、２つのロードロック室１６Ａ、１６Ｂは、ゲートバルブ装置２４Ａ、２４Ｂを介して搬送室１４に連結されている。各ロードロック室１６Ａ、１６Ｂ内も真空引き及び大気圧復帰が可能になっている。また、各ロードロック室１６Ａ、１６Ｂは、ゲートバルブ装置２６Ａ、２６Ｂを介してロードモジュール２８に接続されている。このロードモジュール２８には、ウエーハＷを複数枚収容するカセットを設置するポート３０が設けられている。そして、ロードモジュール２８内には屈伸及び旋回可能の搬送アーム機構３２が案内レール３４に沿って移動自在に設けられており、上記ポート３０に載置されたカセット内からウエーハＷを内部に取り込んで、各ロードロック室１６Ａ、１６Ｂ内へ搬送できるようになっている。また、ロードロック室１６Ａ、１６ＢのウエーハＷは、搬送室１４内の搬送機構２２により取り込まれ、上述したように各処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ内へ搬入される。また、ウエーハＷの搬出時には、上記した搬入経路とは逆の経路を通って搬出される。
次に、図２も参照して搬送室１４と各処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄとの間に設けられる本発明のゲートバルブ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄについて説明する。これらのゲートバルブ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄは同一構造なので、これらを代表して図２ではゲートバルブ装置２０として表し、また処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄを代表して処理チャンバ１２として表す。
図１及び図２に示すように、処理チャンバ１２を区画する側壁３６には、ウエーハＷを通過させて搬出入させる細長い搬入開口３８が形成され、また搬送室１４を区画する側壁４０にも開口４２が形成されている。そして、ゲートバルブ装置２０は、例えばアルミニウムよりなる略直方体状の筐体４４を有している。この筐体４４の一側には、処理チャンバ１２内に連通する細長い搬出入口(第１開口部)４６が形成されている。筐体４４と上記処理チャンバ１２及び搬送室１４との接合面には、Ｏリング４８、５０がそれぞれ介在されて気密性を保持できるようになっている。
ここで、本発明の要部である搬出入口４６の形状について、詳細に説明する。
図７に示すように、搬出入口４６は、搬入開口３８の形状と略同じ形状となるように形成されている。具体的には、筐体４４には、搬出入口４６を区画形成する第１延在部４６Ａが形成されている。また、筐体４４には、搬出入口４６を区画形成する第２延在部４６Ｂが形成されている。また、筐体４４には、第１延在部４６Ａの延在方向一方側端部と第２延在部４６Ｂの延在方向一方側端部とを接続する第１湾曲部４６Ｃが形成されている。さらに、筐体４４には、第１延在部４６Ａの延在方向他方側端部と第２延在部４６Ｂの延在方向他方側端部とを接続する第２湾曲部（図示省略）が形成されている。これらの各湾曲部４６Ｃは、中心点を基準に径が一定となる円弧状に構成されている。このように、搬出入口４６は、筐体４４にそれぞれ形成された各延在部４６Ａ、４６Ｂと各湾曲部４６Ｃとで囲まれるようにして形成されている。
また、筐体４４内には、弁体部５２と、この弁体部５２を駆動する弁体駆動機構５４が設けられており、必要に応じて弁体部５２が上記搬出入口４６を気密にシールできるようになっている。なお、上記搬出入口４６と搬入開口３８とは一体的に連通されているので、上記搬出入口４６を開閉することにより搬入開口３８も開閉されることになる。
具体的には、図４及び図５に示すように、弁体部５２は、搬出入口４６を閉塞又は開放する平板状の第1弁体部５６と、後述のメンテナンス用開口（第２開口部）６２（図６参照）を閉塞又は開放する平板状の第２弁体部５７と、を備えている。この第１弁体部５６には、弁体部５２が搬出入口４６を閉塞したときに搬出入口４６を気密にシールする弁体シール部（第１シール部材)５８が設けられている。また、第２弁体部５７には、弁体シール部５８の外側に位置し弁体部５２がメンテナンス用開口６２を閉塞したときにメンテナンス用開口６２を気密にシールするメンテナンス用シール部（第２シール部材）６０が設けられている。なお、弁体シール部５８及びメンテナンス用シール部６０は、Ｏリングで構成されていることが好ましい。
ここで、本発明の要部となる第１弁体部５６、第２弁体部５７及び各シール部材５８、６０の形状及び構成についてそれぞれ詳細に説明する。
図４及び図５に示すように、弁体部５２の第１弁体部５６は搬出入口４６と略同じ形状に形成され、その弁体長手方向両端部が円弧状に形成されている。そして、第1弁体部５６の縁部には上述した弁体シール部５８が装着されている。また、弁体部５２の第２弁体部５７はメンテナンス用開口６２と略同じ形状に形成され、その弁体長手方向両端部における弁体長手方向と直交する方向の長さＹ２が、その弁体長手方向中心部における弁体長手方向と直交する方向の長さＹ１よりも短くなるように設定されている。なお、この第２弁体部５７の弁体長手方向両端部の外郭は、湾曲上に構成されている。そして、第２弁体部５７の縁部にはメンテナンス用シール部６０が装着されている。
また、図４及び図７に示すように、弁体部５２の長手方向両端部近傍には、弁体部５２が筐体４４に対して駆動するための弁体駆動機構５４が取り付けられている。この弁体駆動機構５４は、モータなどの駆動源６６と接続されており、駆動源６６により弁体部５２を所定の回転軸回りに回転駆動させるものである。この弁体駆動機構５４は、弁体部５２を搬出入口４６とメンテナンス用開口６２との間で移動させるとともに、搬出入口４６又はメンテナンス用開口６２周囲の着座面に弁体部５２が着座するように駆動させる。
例えば、図７に示すように、弁体駆動機構５４は、ベアリング５４Ｃなどの手段により筐体４４に対して回動可能に設けられた軸部５４Ａと、弁体部５２を支持するとともに軸部５４Ａに対して略直交方向に駆動可能な支持部５４Ｂと、で構成されている。なお、支持部５４Ｂの周囲には、伸縮可能に構成された伸縮部材５４Ｄが設けられている。
また、図６に示すように、筐体４４の天井部には、弁体シール部５８を取り替えるための細長いメンテナンス用開口６２が形成されている。具体的には、このメンテナンス用開口６２は、この周囲の着座面に弁体部５２を着座させたときに内側の弁体シール部５８だけが露出された状態で外側のメンテナンス用シール部６０が着座面に接触して気密にシールし得るような大きさに設定されている。換言すれば、上記メンテナンス用開口６２は、上記搬出入口４６の大きさより、僅かな幅だけ広くなるように形成されており、このメンテナンス用開口６２をメンテナンス用シール部６０で気密にシールする一方、内側の弁体シール部５８をメンテナンス用開口６２内に露出させるようになっている。
ここで、本発明の要部となるメンテナンス用開口６２の形状について詳細に説明する。
図６及び図７に示すように、メンテナンス用開口６２の開口面積は、搬出入口４６の開口面積よりも大きくなるように形成されている。また、メンテナンス用開口６２の長手方向長さＬ１は、搬出入口４６の長手方向長さＬ２よりも長くなるように設定されている。
また、図２及び図３に示すように、メンテナンス用開口６２には、その外側からメンテナンス用開閉蓋６８がＯリング７０を介して気密に取り付けられている。この場合、メンテナンス用開閉蓋６８は、複数本のボルト７２により着脱可能に取り付けられている。また、例えば、このメンテナンス用開閉蓋６８として、アクリル樹脂板等よりなる透明板を用いれば、メンテナンス用開閉蓋６８を取り外すことなく、弁体シール部５８の劣化の程度を外側から視認することができる。この場合、メンテナンス用開閉蓋６８の一部に、内部を視認できる透明な窓部を設けるようにしてもよい。
また、上記弁体部５２を上記メンテナンス用開口６２周囲の着座面に着座させ閉塞したときに、上記メンテナンス用開閉蓋６８と着座した弁体部５２との間に形成される空隙７４（図２参照）内を大気圧復帰させるために空隙給気系７６が設けられている。具体的には、図２に示すように、空隙給気系７６は、上記メンテナンス用開口６２を区画する区画壁に、上記空隙７４と外部とを連通する流路７８を設け、この流路７８に開閉弁８０を介設して必要に応じてＮ２ガスや清浄空気等を供給できるようになっている。
また、図２に示すように、上記空隙７４内を真空引きするための空隙真空排気系８２が設けられている。この空隙真空排気系８２は、上記メンテナンス用開口６２を区画する区画壁に、上記空隙７４と外部とを連通する流路８４を設け、この流路８４に開閉弁８６を介設して必要に応じて空隙７４内の雰囲気を真空排気できるようになっている。
次に、本実施形態のゲートバルブ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄの作用について説明する。
図２、図８及び図９に示すように、弁体シール部５８のメンテナンス時には、第２弁体部５７がメンテナンス用開口６２の着座面に着座して、メンテナンス用開口６２が閉塞した状態となる。この状態では、メンテナンス用開口６２は第２弁体部５７に設けられたメンテナンス用シール部６０により気密にシールされるため、筐体４４の内部と外部とが遮断される。そして、上記空隙７４内を大気圧復帰させるための空隙給気系７６により上記空隙７４内を大気圧復帰した後、上記メンテナンス用開閉蓋６８を開放し、メンテナンス用開口６２から外部に対して露出した弁体シール部５８を新しいものと交換することによりメンテナンスが終了する。
メンテナンス終了後は、処理チャンバ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄに大気が浸入しないように、上記空隙７４内を真空引きするための空隙真空排気系８２により上記空隙７４内を真空引きした後、弁体部５２が弁体駆動機構５４により所定の回転軸回りに回転駆動されるとともに、弁体部５２の第１弁体部５６が搬出入口４６の着座面に着座して搬出入口４６が閉塞される。
ここで、図４、図５及び図７に示すように、搬出入口４６の長手方向両端部が円弧状に形成され、この搬出入口４６の着座面に着座する第１弁体部５６は搬出入口４６の形状と略同じ形状に形成されているため、第１弁体部５６の長手方向両端部も必然的に円弧状となる。換言すれば、第１弁体部５６の長手方向両端部における弁体シール部長手方向と直交する方向の長さＸ２が、第１弁体部５６の長手方向中心部における弁体シール部長手方向と直交する方向の長さＸ１よりも短くなる。
また、図６に示すように、メンテナンス用開口６２の長手方向両端部におけるメンテナンス用開口長手方向と直交する方向の長さＭ２が、メンテナンス用開口６２の長手方向中心部におけるメンテナンス用開口長手方向と直交する方向の長さＭ１よりも短くなるように形成されている。また、図５に示すように、このメンテナンス用開口６２の着座面に着座する第２弁体部５７はメンテナンス用開口６２の形状と略同じ形状に形成されているため、第２弁体部５７の長手方向両端部における長手方向と直交する方向の長さＹ２が、第２弁体部５７の長手方向中心部における長手方向と直交する方向の長さＹ１よりも短くなる。
これらの理由により、図８及び図９に示すように、弁体部５２を弁体駆動機構５４により回転駆動させると、第１弁体部５６の長手方向両端部側の回転駆動半径Ｒ２が第１弁体部５６の長手方向中央部側の回転駆動半径Ｒ１よりも小さくなる。このため、筐体４４の搬出入口４６の長手方向外側に側壁が形成されていても、この側壁に弁体部５２の一部が接触する（干渉する）ことがないため、回転駆動時に弁体部５２を回転中心方向に大きく移動させることなく、弁体部５２の回転中心方向への僅かな移動だけで、回転駆動させることができる。この結果、筐体４４が小型化できるため、ゲートバルブ装置２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄを小型かつ簡易な構成にすることができ、その製造コストを低減させることができる。
特に、弁体部５２の回転駆動時において、弁体部５２の回転中心方向への移動は僅かでよいので、支持部５４Ｂ及び伸縮部材５４Ｄをコンパクトに構成することが可能となり、弁体駆動機構５４の構成を小型に且つ、簡易にすることができるとともに、その製造コストも大幅に低減させることができる。
次に、本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明の第１実施形態に係るゲートバルブ装置と重複する構成には、同符号を付すとともに、その説明を省略する。
図１０乃至図１２に示すように、第２実施形態に係るゲートバルブ装置１１（図１３及び図１４参照）の弁体部１３は、上述した通り、金属製（アルミニウム）の第１弁体部１５と、第１弁体部１５の大きさよりも大きく形成された金属製（アルミニウム）の第２弁体部１７と、で構成されているが、第１弁体部１５は、弁体部１３の厚み方向に対して直交する方向の平面に沿って第２弁体部１７から分離可能となるように設定されている。
すなわち、第１弁体部１５の長手方向両端部には、４つの貫通孔１９がそれぞれ形成されている。この貫通孔１９には、弁体固定ネジ２１が挿通される。貫通孔１９を挿通した各弁体固定ネジ２１は、第２弁体部１７の螺合溝２３（図１２参照）に螺合し、これにより、第１弁体部１５が第２弁体部１７に装着されることになる。第１弁体部１５が第２弁体部１７に装着された状態では、第１弁体部１５の外縁部の外側に、後述のメンテナンス用シール部３９が位置するように設定されている。
第１弁体部１５の表面側中央部には、長手方向に沿って第１突出部２５が形成されている。この第１突出部２５の裏側には、後述の第２突出部３５が挿入される空洞部となっている。第１弁体部１５の縁部であって第１突出部２５の周囲外側には、第１シール溝（溝）２７（図１０、図１１参照）が形成されている。この第１シール溝２７は、第１弁体部１５の縁部の全周に亘って連続して形成されている。この第１シール溝２７には、弁体シール部（第１シール部材）２９が装着される。ここで、弁体シール部２９は、接着剤などの固着具を用いることなく、第１シール溝２７に嵌められている。すなわち、第１シール溝２７の両側壁の先端部同士の離間距離が弁体シール部２９の直径よりも小さくなるように設定されており、弁体シール部２９が第１シール溝２７に圧入される。弁体シール部２９が第１シール溝２７に嵌められた状態では、弁体シール部２９に対して第１シール溝２７の両側壁の先端部から任意の圧力が作用した状態となっている。これにより、第１シール溝２７に弁体シール部２９を確実に取り付けることができ、弁体シール部２９が第１シール溝２７から不意に脱落することを防止している。また、第１弁体部１５の裏面側中央部には、位置決めピン（位置決め部材）３１の一方の端部が挿入される第１位置決め挿入孔３３が形成されている。
第２弁体部１７は、第１弁体部１５の裏面側に取り付けられるものである。第２弁体部１７の長手方向両端部近傍には、４つの螺合溝２３がそれぞれ形成されている。第１弁体部１５の貫通孔１９を挿通した各弁体固定ネジ２１がこの螺合溝２３に螺合することにより、第１弁体部１５が第２弁体部１７に組み付けられて両者で一体の弁体部として機能する。
ここで、４本の弁体固定ネジ２１として、一定高さ以上は締め付けられないショルダーボルトが用いられている。４本の弁体固定ネジ２１としてショルダーボルトを用いると、各弁体固定ネジ２１が各螺合溝２３に締め切らず、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間には、僅かなあそびが設けられることになる。これにより、第１弁体部１５が加熱されて熱膨張（熱変形）した場合には、その熱膨張（熱変形量）を上記あそびで吸収することができるため、第１弁体部１５と第２弁体部１７との結合（接触）部位に無理な力が作用しない。この結果、第１弁体部１５が加熱された場合でも、熱膨張の影響を受けず、第１弁体部１５と第２弁体部１７との適正な結合（接触）状態を維持することができる。
第２弁体部１７の表面側中央部には、長手方向に沿って第２突出部３５が形成されている。第２突出部３５は、第１弁体部１５が第２弁体部１７に取り付けられたときに、第１弁体部１５の第１突出部２５の裏面側に挿入される。この第２突出部３５は、弁体部１３がシール反力で撓むのを防止するため、弁体部の剛性を高くするために形成されている。このため、弁体部１３を弁座面に押圧した時に弁体シール部２９およびメンテナンス用シール部３９の圧縮量がシールの全域で一定となり、安定した高いシール性能を発揮できる。
また、第２弁体部１７の縁部であって第２突出部３５の周囲外側には、第２シール溝３７（図１０、図１１参照）が形成されている。この第２シール溝３７は、第２弁体部１７の縁部の全周に亘って連続して形成されている。この第２シール溝３７には、メンテナンス用シール部（第２シール部材）３９が装着される。すなわち、第２シール溝３７の両側壁の先端部同士の離間距離がメンテナンス用シール部３９の直径よりも小さくなるように設定されており、メンテナンス用シール部３９が第２シール溝３７に圧入される。メンテナンス用シール部３９が第２シール溝３７に嵌められた状態では、メンテナンス用シール部３９に対して第２シール溝３７の両側壁の先端部から任意の圧力が作用した状態となっている。これにより、第２シール溝３７にメンテナンス用シール部３９を確実に取り付けることができ、メンテナンス用シール部３９が第２シール溝３７から不意に脱落することを防止している。
なお、弁体シール部２９及びメンテナンス用シール部３９が第１シール溝２７及び第２シール溝３７で圧入される構成に限られるものではなく、例えば、第１弁体部１５及び第２弁体部１７に凹状の凹部溝や弁体部の縁にＬ字状に切り欠きされた片溝（図示省略）をそれぞれ形成し、弁体シール部２９及びメンテナンス用シール部３９を各溝に接着剤を用いて接着させてもよい。
また、第２弁体部１７の第２突出部の表面側中央部には、位置決めピン３１の他方の端部が挿入される第２位置決め挿入孔４１が形成されている。位置決めピン３１の他方の端部が第２位置決め挿入孔４１に挿入された状態で、位置決めピン３１の一方の端部が第１位置決め挿入孔３３に挿入するように第１弁体部１５を第２弁体部１７に取り付けることにより、第１弁体部１５を第２弁体部１７に対して位置決めすることができる。このように、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間に位置決めピン３１を介在させ、その位置決めピン３１を各位置決め挿入孔３３、４１に挿入させるようにして第１弁体部１５を第２弁体部１７に取り付けることにより、常に、第１弁体部１５を第２弁体部１７の適切な位置に取り付けることができる。
また、第２弁体部１７の表面側には、緩衝用シート（緩衝用部材）４３が載置されている。この緩衝用シート４３は、第２弁体部１７の表面側に載置された状態で第１弁体部１５が第２弁体部１７に取り付けられるため、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間には、常に、緩衝用シート４３が介在した状態になっている。このため、第１弁体部１５と第２弁体部１７とは、緩衝用シート４３を介して接触することになる。なお、緩衝用シート４３は、厚みが５０μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＰＩ（ポリイミド）で構成されている。
ここで、図１３及び図１４に示すように、筐体４４のメンテナンス用開口６２側の壁部には、金属プレート４５が取り付けられている。すなわち、筐体４４のメンテナンス用開口６２側の壁部には、金属製の取付台４７（図１４参照）が設けられており、金属プレート４５は、図示しない固定具により取付台４７に取り付けられる。なお、金属プレート４５は、固定具による固定を解除することにより、取付台４７から容易に取り外すことができる。
また、金属プレート４５には、加熱手段としてのカートリッジヒータ４９が内蔵されている。このカートリッジヒータ４９が駆動すると、金属プレート４５が加熱される。金属プレート４５が加熱されると、取付台４７を介して筐体４４に熱が伝わる。このため、筐体４４の温度を常に一定の温度になるように制御することができる。筐体４４の温度が上昇すると、弁体部１５が第１開口部４６を閉塞する際に、筐体４４と接触する第１弁体部１５にも熱が伝導され、第１弁体部１５の温度が上昇する。このように、金属プレート４５にカートリッジヒータ４９を内蔵し、カートリッジヒータ４９の駆動を図示しないコントローラで制御することにより、第１弁体部１５の温度も制御することができる。
ここで、第１開口部４６が閉塞されている状態において、第１弁体部１５に筐体４４または処理チャンバ１２から熱が伝導されると、第１弁体部１５から第２弁体部１７に熱が伝わろうとするが、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間には、緩衝用シート４３が介在されているため、第１弁体部１５から第２弁体部１７への熱の移動が妨げられる。この結果、第１弁体部１５の熱が逃げてしまうことを抑制できるため、第１弁体部１５に熱が集中して蓄熱され、第１弁体部１５のみを集中的に昇温することができる。
また、弁体部１３を駆動させる弁体駆動機構５４及びゲートバルブ装置の他の構成部材は、第１実施形態の弁体駆動機構５４及びゲートバルブ装置の構成部材と同じものが用いられているため、説明を省略する。
次に、本発明の第２実施形態に係るゲートバルブ装置の作用について、図面を参照して説明する。
弁体シール部２９のメンテナンス時には、図１４に示すように、弁体部１３の第２弁体部１７がメンテナンス用開口６２の着座面に着座して、メンテナンス用開口６２が閉塞された状態になる。このとき、メンテナンス用開口６２は、第２弁体部１７に装着されたメンテナンス用シール部３９により気密にシールされる。また、メンテナンス用開口６２が第２弁体部１７に閉塞された状態では、第１弁体部１５全体がメンテナンス用開口６２の内部に進入した状態となる。
第１弁体部１５全体がメンテナンス用開口６２の内部に進入した状態で、金属プレート４５を取付台４７から取り外すと、第１弁体部１５全体が外部に露出することになる。そして、図１１及び図１２に示すように、弁体固定ネジ２１による固定を解除させて、第１弁体部１５を第２弁体部１７から取り外す。第１弁体部１５には弁体シール部２９が装着されているので、第１弁体部１５を第２弁体部１７から取り外すことにより、弁体シール部２９も第１弁体部１５と共に第２弁体部１７から外される。
第１弁体部１５を第２弁体部１７から取り外すと、破損や劣化のない新しい弁体シール部が既に装着された新しい第１弁体部１５が第２弁体部１７に取り付けられる。このとき、第２弁体部１７の第２位置決め挿入孔４１には位置決めピン３１の他方の端部が挿入されているため、第１弁体部１５の第１位置決め挿入孔３３には位置決めピン３１の一方の端部が挿入されるように位置合せしながら、第１弁体部１５を第２弁体部１７に取り付けることにより、第１弁体部１５の第２弁体部１７に対する中心位置を位置決めすることができ、第１弁体部１５の第２弁体部１７に対する取付位置の位置精度を高めることができる。
そして、第１弁体部１５は、弁体固定ネジ２１により取り付けられるが、上述したように、弁体固定ネジ２１としてショルダーボルトが用いられるため、各弁体固定ネジ２１が各螺合溝２３に締め切らず、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間には、僅かなあそびが設けられることになる。これにより、第１弁体部１５が加熱されて熱膨張（熱変形）した場合には、その熱膨張（熱変形量）を上記あそびで吸収することができるため、熱膨張の影響を受けず、第１弁体部１５と第２弁体部１７との適正な結合（接触）状態を維持することができる。
以上のように、弁体シール部２９をメンテナンスあるいは交換するときには、第１弁体部１５を新しいものに交換すると、弁体シール部２９を第１弁体部から取り外してメンテナンスや交換する場合と比較して、メンテナンス作業や交換作業が容易になり、作業効率を上げることができる。
特に、弁体シール部２９を交換するときに第１弁体部１５ごと第２弁体部１７から取り外し、正常に機能する弁体シール部２９が装着された第１弁体部１５を第２弁体部１７に取り付ける際に、第１弁体部１５は、洗浄し第１弁体部１５に付着していた反応性生物を除去して第１弁体部１５を再利用したり、新しい第１弁体部に交換することができる。これにより、脱落してパーティクルの発生原因となる反応生成物を第１弁体部１５から事前に除去することができるため、パーティクルが処理チャンバ１２の内部に浸入することを防止できる。
また、図１３及び図１４に示すように、金属プレート４５にはカートリッジヒータ４９が内蔵されているため、カートリッジヒータ４９からの熱伝導や熱輻射（熱放射）によって、熱が金属プレート４５、取付台４７、筐体４４に伝わり、さらには筐体４４から第１弁体部１５に伝導される。第１弁体部１５に熱が伝わる。そして、第１弁体部１５から第２弁体部に熱が伝わろうとするが、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間には緩衝用シート４３が介在されているため、緩衝用シート４３が熱伝導を阻止する機能を果たし、第１弁体１５から第２弁体部１７への熱伝導が妨げられることになる。これにより、第１弁体部１５に集中的に蓄熱され、第１弁体部１５を集中的に昇温させることができる。第１弁体部１５の温度を上昇させることにより、反応ガスの反応生成物が第１弁体部１５に付着することを防止できる。換言すれば、第１弁体部１５の温度が低くなると、反応ガスの反応生成物が第１弁体部１５に付着し易くなる。反応ガスの反応生成物が第１弁体部１５に付着すると、反応生成物がバルブの振動などにより第１弁体部１５から脱落し、パーティクルが発生する。パーティクルが発生すると、処理チャンバ１２内部の半導体ウエーハＷを汚染するという不具合がある。しかしながら、第１弁体部１５を集中的に昇音することにより、パーティクルの発生原因となる反応生成物が第１弁体部１５に付着することを防止できるため、処理チャンバ１２内部の半導体ウエーハＷがパーティクルで汚染されることを防止できる。
なお、第１弁体部１５と第２弁体部１７との間に緩衝用シート４３が介在されているため、第１弁体部１５と第２弁体部１７とが擦れ合い金属粉などが発生することを防止できる。この結果、筐体４４の内部に、パーティクルの原因となるゴミが発生することを防止できる。

Claims (5)

  1. 一方の側壁部に第１開口部が形成され、他方の側壁部に開口面積が前記第１開口部の開口面積よりも大きくかつ長手方向長さが前記第１開口部の長手方向長さよりも長くなる第２開口部が形成された筐体の内部に設けられ、前記第１開口部及び前記第２開口部を閉塞又は開放する弁体部であって、
    前記第１開口部は、長手方向両端部が円弧状に形成され、
    前記第２開口部は、前記第２開口部の長手方向中心部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さより、前記第２開口部の長手方向両端部における第２開口部長手方向と直交する方向の長さが短くなるように形成され、
    前記第１開口部の形状と略同じ形状に形成され前記第１開口部を閉塞する第１弁体部と、前記第２開口部の形状と略同じ形状に形成され前記第２開口部を閉塞する第２弁体部と、を有し、
    前記第１弁体部には、前記第１開口部を気密にシールする第１シール部材が装着され、
    前記第２弁体部には、前記第２開口部を気密にシールする第２シール部材が装着されていることを特徴とする弁体部。
  2. 前記第１弁体部は、前記弁体部の厚み方向に対して直交する方向の平面に沿って前記第２弁体部から分離され、
    前記第２弁体部が前記第２開口部を閉塞した状態で、前記第１弁体部が前記第２弁体部に対して着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁体部。
  3. 前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には、緩衝用部材が介在されていることを特徴とする請求項２に記載の弁体部。
  4. 前記第１弁体部と前記第２弁体部との間には、前記第１弁体部を前記第２弁体部に対して位置決めするための位置決め部材が設けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の弁体部。
  5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の前記弁体部と、
    前記弁体部を所定の回転軸回りに回転駆動させる弁体駆動部と、
    を備えたことを特徴とするゲートバルブ装置。
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