WO2018168878A1 - ゲートバルブ装置 - Google Patents
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- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/24—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with valve members that, on opening of the valve, are initially lifted from the seat and next are turned around an axis parallel to the seat
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16K31/44—Mechanical actuating means
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K51/00—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus
- F16K51/02—Other details not peculiar to particular types of valves or cut-off apparatus specially adapted for high-vacuum installations
Definitions
- the present invention relates to a gate valve device that opens and closes an opening of a vacuum vessel.
- a mechanism using a cam mechanism is considered as a mechanism for moving the valve element forward and backward with respect to the opening.
- this cam mechanism moves the valve body support rod that supports the valve body forward and backward, and includes a cam pin provided on the valve body support rod and a cam portion having a cam hole into which the cam pin is fitted. Have. When the cam portion moves, the cam pin of the valve body support rod slides in the cam hole of the cam portion, and the valve body moves forward and backward with respect to the opening.
- the cam pin and the cam hole slide, so that they are worn by sliding friction and dust is generated.
- the dust may contaminate the substrate that passes through the gate valve.
- the cam pin or the cam hole may be worn due to sliding friction, so that the closing performance of the opening by the gate valve device may be deteriorated.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main problem is to reduce the dust generated in the gate valve device and to ensure the blockage of the opening of the vacuum vessel.
- a gate valve device includes a valve body that opens and closes an opening of a vacuum vessel, a support shaft that is provided at both ends of the valve body, and that rotates the valve body, and the valve body and the support shaft. And an advancing / retreating mechanism for moving the valve body in a direction orthogonal to the support shaft, the advance / retreat mechanism comprising a guide portion provided on the support shaft side, A slide part provided on the valve body side for slidingly moving the guide part; a link mechanism having one end connected to the slide part; and a drive part connected to the other end of the link mechanism for driving the link mechanism. It is characterized by providing.
- the guide part has a pair of opposing side walls, and the slide part slides on the inner surfaces of the pair of side walls,
- the link mechanism is preferably provided between the pair of side walls.
- the slide portion and the inner surfaces of the pair of side walls are in contact with each other at only one point, the slide portion rotates around the connection portion with the link mechanism when the slide portion is slid.
- the obstruction of the opening of the vacuum vessel by the valve body may be reduced.
- the rolling element is provided on one of the slide part or the guide part, and the forward / backward movement mechanism has a biasing body that presses the rolling element against the other of the slide part or the guide part.
- the rolling element is pressed against the slide part or the guide part by the urging member, so that the rattling between the rolling element and the guide part or the slide part is eliminated, and the slide part is used as the guide part.
- the slide can be moved more stably.
- the drive unit is preferably connected to the other end of the link mechanism through the support shaft.
- the configuration around the support shaft can be simplified, and the gate valve device can be downsized.
- valve body, the forward / backward movement mechanism, and the support shaft are configured to be separable. If it is this structure, when replacing a valve body, it is not necessary to remove an advance / retreat movement mechanism and a support shaft from a vacuum vessel with a valve body, and can maintain a valve body easily. Further, only the advance / retreat mechanism and the support shaft provided at one end of the valve body can be removed, and maintenance thereof can be facilitated.
- the gate valve device 100 of this embodiment is used for a vacuum processing apparatus using plasma such as sputtering or CVD. As shown in FIGS. 1 to 3, the gate valve device 100 is provided between two vacuum vessels 10 and 11, and communicates or blocks the openings 10H and 11H of the two vacuum vessels 10 and 11. is there.
- the two vacuum containers 10 and 11 are any two of a vacuum container forming a load lock chamber, a vacuum container forming a preheating chamber, and a vacuum container forming a substrate processing chamber.
- the gate valve device 100 connects the opening 10H formed on the side wall 101 of one vacuum vessel 10 and the opening 11H formed on the side wall 111 of the other vacuum vessel 11, and these openings 10H. , 11H, respectively, has a housing 6 having openings 6H1, 6H2.
- the casing 6 has a rectangular parallelepiped shape, and two openings 6H1 and 6H2 are formed in a pair of opposite side walls 6a and 6b. Further, the side walls 6a and 6b of the housing 6 and the side walls 101 and 111 of the vacuum containers 10 and 11 are airtightly connected via seal members 12 and 13 such as O-rings. Both the openings 10H and 11H of the vacuum containers 10 and 11 and the openings 6H1 and 6H2 of the housing 6 have a rectangular shape having short sides and long sides so that the substrate W can be loaded and unloaded.
- the gate valve device 100 is provided with a valve body 2 that closes an opening 6H2 formed in the side wall 6b of the housing 6, and both ends of the valve body 2, A support shaft 3 that rotatably supports the valve body 2 with respect to the housing 6, and is interposed between the valve body 2 and the support shaft 3.
- the valve body 2 moves forward and backward in a direction orthogonal to the support shaft 3. And an advancing / retreating mechanism 4 to be moved.
- the valve body 2 opens and closes the opening 11H of the vacuum vessel 11 by opening and closing the opening 6H2 of the housing 6.
- the valve body 2 has a shape capable of covering the opening 6H2, and specifically has a rectangular shape having a short side and a long side (see FIG. 4).
- the valve body 2 is provided along the longitudinal direction of the housing 6.
- a sealing member 21 such as an O-ring is provided on the seating surface 2a of the valve body 2 in order to hermetically contact the inner surface of the side wall 6b that is the peripheral portion of the opening 6H2.
- the support shafts 3 are respectively provided at both ends in the longitudinal direction of the valve body 2 and are rotationally driven by a rotational drive unit 5 provided outside the housing 6.
- a rotation drive unit 5 is provided on each of the two support shafts 3.
- the rotation drive unit 5 causes the support shaft 3 to have an opposing position P (see FIG. 1) where the valve body 2 faces the opening 6H2 of the housing 6, and a retreat position Q (see FIG. 2) where the valve body 2 is retracted from the opening 6H2.
- the rotation drive unit 5 is a rotary actuator that rotates the support shaft 3, and for example, a rotary actuator using compressed air, a motor that can rotate forward and backward, or the like can be used.
- the advancing / retreating mechanism 4 linearly moves the valve body 2 at the facing position P with respect to the support shaft 3 between the facing position P (see FIG. 1) and the closed position R (see FIG. 3) where the opening 6H2 is closed. It is something to be made.
- the forward / backward moving mechanism 4 includes a guide part 41 provided on the support shaft 3 side, a slide part 42 provided on the valve body 2 side and slidingly moving the guide part 41, A link mechanism 43 having one end connected to the slide part 42 and a drive unit 44 to which the other end of the link mechanism 43 is connected and drives the link mechanism 43 are provided.
- the guide part 41 is connected to the support shaft 3 and rotates together with the support shaft 3.
- the guide portion 41 includes a base end portion 41a connected to the support shaft 3 and a pair of opposing side walls 41b and 41c extending from the base end portion 41a.
- the pair of side walls 41b and 41c are formed to be parallel to each other and extend from the base end portion 41a to the valve body 2 side along the axial direction.
- the slide part 42 is connected to both ends in the longitudinal direction of the valve body 2 and moves forward and backward together with the valve body 2.
- the slide portion 42 slides on the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c of the guide portion 41, and a roller 45 as a rolling element is rotatably provided so as to contact the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c. It has been.
- one roller 45 is provided in contact with each of the inner surfaces of the side walls 41b and 41c.
- the roller 45 may be provided rotatably on the pair of side walls 41 b and 41 c of the guide portion 41 so that the slide portion 42 rolls on the roller 45.
- the link mechanism 43 includes a drive link 43a and a driven link 43b, and one end of the driven link 43b is rotatably connected to the slide portion 42 by a first shaft member 43c.
- the drive link 43a and the driven link 43b are rotatably connected by a second shaft member 43d.
- the link mechanism 43 is provided between the pair of side walls 41 b and 41 c of the guide portion 41.
- the position at which one end portion of the driven link 43 b is connected (the position of the first shaft member 43 c) is on the center line L connecting the upper and lower two rollers 45 provided on the slide portion 42.
- the drive unit 44 is connected to the other end of the drive link 43a of the link mechanism 43, and drives the link mechanism 43 to move the slide unit 42 and the valve body 2 forward and backward.
- the drive unit 44 is connected to the other end of the drive link 43 a of the link mechanism 43 through the inside of the support shaft 3.
- the drive unit 44 is a rotary actuator that rotates the drive link 43a.
- a rotary actuator using compressed air, a motor that can rotate forward and backward, or the like can be used.
- the rotation driving unit 5 rotates the support shaft 3 to move the valve body 2 to the retreat position Q (see FIG. 2). At this time, the valve body 2 is retracted outside the region through which the substrate W passes. In this embodiment, the valve body 2 is retracted above the region through which the substrate W passes.
- the rotation driving unit 5 rotates the support shaft 3 by 90 degrees from the retracted position Q to move the valve body 2 to the facing position P (see FIG. 1).
- the drive unit 44 of the advance / retreat mechanism 4 drives the link mechanism 43 to move the slide unit 42 toward the opening 6H2.
- the valve body 2 moves to the closing position R (see FIG. 3), and the opening 11H of the vacuum vessel 11 is closed.
- the rotation drive unit 5 and the drive unit 44 of the advance / retreat movement mechanism 4 are simultaneously driven so that the movement from the retracted position Q to the facing position P and the movement from the facing position P to the closing position R are performed simultaneously. Also good.
- the drive unit 44 of the advance / retreat mechanism 4 drives the link mechanism 43 to separate the slide unit 42 from the opening 6H2.
- the valve body 2 moves to the opposing position P (refer FIG. 1).
- the rotation driving unit 5 rotates the support shaft 3 by 90 degrees from the facing position P to move the valve body 2 to the retracted position Q (see FIG. 2).
- the substrate W is transferred from the vacuum vessel 11 to the vacuum vessel 10.
- the rotation drive unit 5 and the drive unit 44 of the advance / retreat movement mechanism 4 are driven simultaneously so that the movement from the closing position R to the facing position P and the movement from the facing position P to the retreating position Q are performed simultaneously. Also good.
- valve body 2 the advancing / retreating mechanism 4, and the support shaft 3 are comprised so that isolation
- the valve body 2 and the slide portion 42 of the forward / backward moving mechanism 4 are configured to be separable by being connected by a fastening structure using screws 7 (see FIG. 4).
- the housing 6 includes a housing body 61 in which an opening 6H3 for maintaining the valve body 2 is formed, and a lid member 62 that closes the opening 6H3 so that the opening 6H3 can be opened and closed.
- the maintenance opening 6H3 is formed in the upper wall portion 6c and has, for example, a rectangular shape having a short side and a long side so that the valve body 2 can be removed.
- the lid member 62 is screwed to the periphery of the maintenance opening 6H3 of the housing body 61, and the housing body 61 and the lid member 62 are hermetically closed by a sealing member 8 such as an O-ring.
- the advancing / retreating mechanism 4 and the support shaft 3 are integrally attached to the side wall portions 611 and 612 at both ends in the longitudinal direction of the housing body 61. And these side wall parts 611 and 612 are comprised so that isolation
- the side wall portions 611 and 612 are fixed to the other side wall portions of the housing main body 61 with screws, and the other side wall portions of the housing main body 61 and the side wall portions 611 and 612 are, for example, a sealing member 14 such as an O-ring. Is airtightly closed. Then, with the valve body 2 removed, the advancing / retreating mechanism 4 and the support shaft 3 can be removed from the housing body 61 at once by separating the side wall portions 611 and 612 from the housing body 61.
- the valve body 2 is moved forward and backward with respect to the opening 11H of the vacuum vessel 11, that is, the opening 6H2 of the housing 6 by using the link mechanism 43.
- dust generated by sliding can be reduced.
- contamination of the substrate W due to the operation of the gate valve device 100 can be prevented.
- the gate valve device 100 uses the link mechanism 43, wear due to sliding friction can be prevented, and the opening 11H of the vacuum vessel 11 by the gate valve device 100, that is, the opening 6H2 of the housing 6 can be closed. Deterioration can be prevented.
- the slide part 42 is moved forward and backward by the link mechanism 43, a speed change occurs during the forward and backward movement of the slide part 42. Therefore, the closed position is reduced while reducing the moving speed of the valve body 2 by utilizing the speed change. R can be obtained. Therefore, the impact applied to the valve body 2 or the seal member 21 provided on the valve body 2 can be reduced. As a result, damage to the valve body 2 and the seal member 21 can be prevented.
- the gate valve device 100 of the above embodiment may be arranged in multiple stages. Specifically, as shown in FIGS. 9 and 10, when the two vacuum vessels 10 and 11 of the above-described embodiment are arranged in multiple stages in the vertical direction, the gate valve device 100 is provided in each stage.
- the housing 6 of the two gate valve devices 100 is common, and the operations of the two gate valve devices 100 are configured to be vertically symmetrical.
- the opening 6H3 for maintenance and the cover member 62 are provided in the upper wall part 6c and the lower wall part 6d of the housing
- the housing 6 of the three gate valve devices 100 is common, and the operation of the upper two gate valve devices 100 and the operation of the lower gate valve device 100 are the same. It is configured to be vertically symmetrical.
- An opening 6H3 for maintenance and a lid member 62 are provided in the upper wall portion 6c and the lower wall portion 6d of the housing 6, and the partition wall 63 that partitions the two gate valve devices 100 is detachable.
- the partition wall 63 is removed from the maintenance opening 6H3 of the upper wall portion 6c of the housing 6. Thereby, the valve body 2 of the middle gate valve apparatus 100 can also be maintained.
- the one roller 45 is provided so as to contact each of the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c, but is not limited thereto.
- a plurality of (for example, two) rollers 45 may be provided in contact with the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c along the sliding direction. Good.
- the number of rollers 45 in contact with one side wall 41b and the number of rollers 45 in contact with the other side wall 41b may be the same or different.
- the number of the rollers 45 which contact each inner surface of a pair of side wall 41b, 41c may be three or more.
- a plurality of (for example, two) rollers 45 are provided in contact with the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c along the sliding direction.
- the shaft member 43c it is possible to prevent the shaft member 43c from rotating about the rotation center.
- the valve body 2 can block
- the forward / backward moving mechanism 4 may include an urging body 46 that is an elastic body that presses the roller 45 against the inner surfaces of the pair of side walls 41b and 41c.
- the biasing body 46 is a compression coil spring (biasing spring) that generates a restoring force upon receiving a load in the compression direction.
- one end of the biasing body 46 is attached to the slide portion 42 so that the biasing body 46 can expand and contract along a direction perpendicular to the slide direction of the slide portion 42.
- the roller 45 on the side wall 41c side is connected to the other end of the urging body 46, and is configured so as to be displaced in the direction perpendicular to the slide portion 42.
- the urging body 46 is always compressed between the roller 45 and the slide portion 12 regardless of whether the valve body 2 is in the facing position P, the retracted position Q, the closed position R, or a position between them. It is configured so that the restoring force works.
- the roller 45 on the side wall 41c side is pressed against the side wall 41c by the restoring force of the urging body 46.
- the slide part 42 is pushed up to the side wall 41b side by the restoring force of the urging body 46, and the roller 45 on the side wall 41b side provided in the slide part 42 is pressed against the side wall 41b.
- the urging body 46 is a compression coil spring, but is not limited thereto.
- the urging body 46 may be any member that generates a repulsive force (restoring force) upon receiving a load in the compression direction, and may be an elastic member such as rubber, for example.
- the urging body 46 may be connected to the roller 45 on the side wall 41b side, or may be connected to the roller 45 on either side of the pair of side walls 41b and 41c.
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Abstract
本発明は、ゲートバルブ装置に生じる塵埃を低減するとともに、真空容器の開口の閉塞性を確保する。ゲートバルブ装置(100)は、真空容器(11)の開口(11H)を開閉する弁体(2)と、弁体(2)の両端部に設けられ、弁体(2)を回転させるための支持軸(3)と、弁体(2)及び支持軸(3)の間に介在して設けられ、弁体(2)を支持軸(3)に直交する方向に進退移動させる進退移動機構(4)とを備え、進退移動機構(49は、支持軸(3)側に設けられたガイド部(41)と、弁体(2)側に設けられ、ガイド部(41)をスライド移動するスライド部(42)と、一端がスライド部(42)に接続されたリンク機構(43)と、リンク機構(43)の他端が接続され、リンク機構(43)を駆動させる駆動部(44)と、を備える。
Description
本発明は、真空容器の開口を開閉するゲートバルブ装置に関するものである。
この種のゲートバルブ装置としては、特許文献1に示すように、弁体を開口に対して進退移動させる機構としてカム機構を用いたものが考えられている。
具体的にこのカム機構は、弁体を支持する弁体支持ロッドを進退移動させるものであり、弁体支持ロッドに設けられたカムピンと、当該カムピンが嵌合するカム孔を有するカム部とを有している。そして、カム部が移動することによって、当該カム部のカム孔を弁体支持ロッドのカムピンが摺動し、弁体が開口に対して進退移動するように構成されている。
しかしながら、カム機構を用いたものではカムピンとカム孔とが摺動することから、それらが滑り摩擦によって摩耗して塵埃が発生してしまう。この塵埃によりゲートバルブを通過する基板が汚染されてしまう可能性がある。また、カムピン又はカム孔が滑り摩擦により摩耗することによって、ゲートバルブ装置による開口の閉塞性が悪化してしまう可能性もある。
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、ゲートバルブ装置に生じる塵埃を低減するとともに、真空容器の開口の閉塞性を確保することをその主たる課題とするものである。
すなわち本発明に係るゲートバルブ装置は、真空容器の開口を開閉する弁体と、前記弁体の両端部に設けられ、前記弁体を回転させるための支持軸と、前記弁体及び前記支持軸の間に介在して設けられ、前記弁体を前記支持軸に直交する方向に進退移動させる進退移動機構とを備え、前記進退移動機構は、前記支持軸側に設けられたガイド部と、前記弁体側に設けられ、前記ガイド部をスライド移動するスライド部と、一端が前記スライド部に接続されたリンク機構と、前記リンク機構の他端が接続され、前記リンク機構を駆動させる駆動部とを備えることを特徴とする。
このようなゲートバルブ装置であれば、リンク機構を用いて弁体を開口に対して進退移動させているので、カム機構を用いた場合に比べて摺動により生じる塵埃を低減することができる。その結果、ゲートバルブ装置に起因する基板の汚染を防ぐことができる。
また、このゲートバルブ装置はリンク機構を用いているので、滑り摩擦による摩耗を防ぐことができ、ゲートバルブ装置による真空容器の開口の閉塞性の悪化を防止することができる。
さらに、リンク機構によりスライド部を進退移動させているので、スライド部には進退移動の間に速度変化が生じるため、その速度変化を活かして弁体の移動速度を減速させながら閉塞させることができる。そのため、弁体や弁体に設けられたシール部材等に加わる衝撃を小さくすることができる。その結果、弁体やシール部材等の破損を防ぐことができる。
また、このゲートバルブ装置はリンク機構を用いているので、滑り摩擦による摩耗を防ぐことができ、ゲートバルブ装置による真空容器の開口の閉塞性の悪化を防止することができる。
さらに、リンク機構によりスライド部を進退移動させているので、スライド部には進退移動の間に速度変化が生じるため、その速度変化を活かして弁体の移動速度を減速させながら閉塞させることができる。そのため、弁体や弁体に設けられたシール部材等に加わる衝撃を小さくすることができる。その結果、弁体やシール部材等の破損を防ぐことができる。
進退移動機構の具体的な実施の態様としては、前記ガイド部は、相対向する一対の側壁を有するものであり、前記スライド部は、前記一対の側壁の内面をスライド移動するものであり、前記リンク機構は、前記一対の側壁の間に設けられていることが望ましい。
この構成であれば、リンク機構がガイド部の内側に位置する構成となるため、ゲートバルブ装置の小型化することが可能となる。
この構成であれば、リンク機構がガイド部の内側に位置する構成となるため、ゲートバルブ装置の小型化することが可能となる。
スライド部とガイド部との滑り摩擦を無くして、それらの滑り摩擦による塵埃発生を防ぐためには、前記スライド部は、転動体を介して前記ガイド部に対してスライド移動するものであることが望ましい。この構成であれば、スライド移動により転動体とガイド部との転がり摩擦が生じ、この摩擦力は滑り摩擦に比べて小さいので、塵埃を低減することができる。
ところで、スライド部と一対の側壁のそれぞれの内面とが1点のみで接触している場合には、スライド部をスライド移動させる際に、リンク機構との接続部を回転中心としてスライド部が回転してしまい、弁体による真空容器の開口の閉塞性が低下する恐れがある。
スライド部の回転を防止し、弁体により開口をより安定的に閉塞するためには、前記転動体が、前記スライド部がスライド移動する方向に沿って複数個設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、スライド部は、一対の側壁のそれぞれの内面と、スライド移動する方向に沿って複数点で接触しているので、スライド移動させる際に、リンク機構との接続部を回転中心として回転することを防止できる。
スライド部の回転を防止し、弁体により開口をより安定的に閉塞するためには、前記転動体が、前記スライド部がスライド移動する方向に沿って複数個設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、スライド部は、一対の側壁のそれぞれの内面と、スライド移動する方向に沿って複数点で接触しているので、スライド移動させる際に、リンク機構との接続部を回転中心として回転することを防止できる。
前記転動体は、前記スライド部又は前記ガイド部の一方に設けられており、前記進退移動機構は、前記転動体を前記スライド部又は前記ガイド部の他方に対して押し付ける付勢体を有するものであることが好ましい。
このような構成であれば、付勢体によって、転動体がスライド部又はガイド部に押し付けられるので、転動体と、ガイド部又はスライド部との間のガタ付きをなくし、スライド部をガイド部に対してより安定してスライド移動させることができる。
このような構成であれば、付勢体によって、転動体がスライド部又はガイド部に押し付けられるので、転動体と、ガイド部又はスライド部との間のガタ付きをなくし、スライド部をガイド部に対してより安定してスライド移動させることができる。
前記駆動部は、前記支持軸の内部を通じて前記リンク機構の他端に接続されていることが望ましい。
この構成であれば、支持軸周りの構成を簡単にすることができ、ゲートバルブ装置を小型化することができる。
この構成であれば、支持軸周りの構成を簡単にすることができ、ゲートバルブ装置を小型化することができる。
前記弁体と、前記進退移動機構及び前記支持軸とが分離可能に構成されていることが望ましい。
この構成であれば、弁体を交換する場合に弁体とともに進退移動機構及び支持軸を真空容器から取り外す必要が無く、弁体のメンテナンスを容易にすることができる。また、弁体の一方の端部に設けられた進退移動機構及び支持軸のみを取り外すこともでき、それらのメンテナンスも容易にすることができる。
この構成であれば、弁体を交換する場合に弁体とともに進退移動機構及び支持軸を真空容器から取り外す必要が無く、弁体のメンテナンスを容易にすることができる。また、弁体の一方の端部に設けられた進退移動機構及び支持軸のみを取り外すこともでき、それらのメンテナンスも容易にすることができる。
このように構成した本発明によれば、リンク機構を用いて弁体を開口に対して進退移動させているので、ゲートバルブ装置に生じる塵埃を低減するとともに、真空容器の開口の閉塞性を確保することができる。
100・・・ゲートバルブ
10、11・・・真空容器
10H、11H・・・開口
2・・・弁体
P・・・対向位置
Q・・・退避位置
R・・・閉塞位置
3・・・支持軸
4・・・進退移動機構
41・・・ガイド部
41b、41c・・・一対の側壁
42・・・スライド部
43・・・リンク機構
44・・・駆動部
45・・・転動体
10、11・・・真空容器
10H、11H・・・開口
2・・・弁体
P・・・対向位置
Q・・・退避位置
R・・・閉塞位置
3・・・支持軸
4・・・進退移動機構
41・・・ガイド部
41b、41c・・・一対の側壁
42・・・スライド部
43・・・リンク機構
44・・・駆動部
45・・・転動体
以下に、本発明に係るゲートバルブ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
<装置構成>
本実施形態のゲートバルブ装置100は、例えばスパッタリングやCVDなどのプラズマを用いた真空処理装置に用いられるものである。このゲートバルブ装置100は、図1~図3に示すように、2つの真空容器10、11の間に設けられてそれら2つの真空容器10、11の開口10H、11Hを連通又は遮断するものである。2つの真空容器10、11は、ロードロック室を形成する真空容器、予備加熱室を形成する真空容器又は基板処理室を形成する真空容器の何れか2つである。
本実施形態のゲートバルブ装置100は、例えばスパッタリングやCVDなどのプラズマを用いた真空処理装置に用いられるものである。このゲートバルブ装置100は、図1~図3に示すように、2つの真空容器10、11の間に設けられてそれら2つの真空容器10、11の開口10H、11Hを連通又は遮断するものである。2つの真空容器10、11は、ロードロック室を形成する真空容器、予備加熱室を形成する真空容器又は基板処理室を形成する真空容器の何れか2つである。
具体的にゲートバルブ装置100は、一方の真空容器10の側壁101に形成された開口10Hと、他方の真空容器11の側壁111に形成された開口11Hとを接続するものであり、それら開口10H、11Hにそれぞれ連通する開口6H1、6H2を有する筐体6を有している。
この筐体6は、直方体形状をなすものであり、その相対向する一対の側壁6a、6bに2つの開口6H1、6H2が形成されている。また、筐体6の側壁6a、6bと真空容器10、11の側壁101、111とは例えばOリング等のシール部材12、13を介して気密に接続されている。真空容器10、11の開口10H、11H及び筐体6の開口6H1、6H2はともに、基板Wの搬入出が可能となるように、短辺及び長辺を有する矩形状をなすものである。
そして、ゲートバルブ装置100は、図1~図4に示すように、筐体6の側壁6bに形成された開口6H2を閉塞する弁体2と、当該弁体2の両端部に設けられて、弁体2を筐体6に対して回転可能に支持する支持軸3と、弁体2及び支持軸3の間に介在して設けられ、弁体2を支持軸3に直交する方向に進退移動させる進退移動機構4とを備えている。本実施形態では、弁体2が筐体6の開口6H2を開閉することによって、真空容器11の開口11Hを開閉することになる。
弁体2は、開口6H2を覆うことができる形状をなすものであり、具体的には短辺及び長辺を有する矩形状をなすものである(図4参照)。弁体2は、筐体6の長手方向に沿って設けられている。この弁体2の着座面2aには、開口6H2の周辺部である側壁6bの内面に気密に接触するために、例えばOリング等のシール部材21が設けられている。
支持軸3は、弁体2の長手方向両端部にそれぞれ設けられており、筐体6の外部に設けられた回転駆動部5により回転駆動される。本実施形態では、2つの支持軸3それぞれに回転駆動部5が設けられている。この回転駆動部5により支持軸3は、弁体2が筐体6の開口6H2に対向する対向位置P(図1参照)と、弁体2が開口6H2から退避した退避位置Q(図2参照)との間で回転する。回転駆動部5は、支持軸3を回転させる回転アクチュエータであって、例えば、圧縮空気を用いたロータリーアクチュエータや正逆回転可能なモータ等を用いることができる。
進退移動機構4は、対向位置Pにある弁体2を当該対向位置P(図1参照)と開口6H2を閉塞した閉塞位置R(図3参照)との間で支持軸3に対して直進移動させるものである。
具体的に進退移動機構4は、特に図5に示すように、支持軸3側に設けられたガイド部41と、弁体2側に設けられ、ガイド部41をスライド移動するスライド部42と、一端がスライド部42に接続されたリンク機構43と、リンク機構43の他端が接続され、リンク機構43を駆動させる駆動部44とを備えている。
ガイド部41は、支持軸3に接続されて支持軸3とともに回転するものである。このガイド部41は、支持軸3に接続される基端部41aと、当該基端部41aから延出した相対向する一対の側壁41b、41cとを有している。この一対の側壁41b、41cは、互いに平行となるように形成されており、基端部41aから軸方向に沿って弁体2側に延出している。
スライド部42は、弁体2の長手方向両端部にそれぞれ接続されて弁体2とともに進退移動するものである。このスライド部42は、ガイド部41の一対の側壁41b、41cの内面をスライド移動するものであり、一対の側壁41b、41cの内面に接触するように転動体であるローラ45が回転自在に設けられている。本実施形態では、側壁41b、41cの内面それぞれに1つのローラ45が接触するように設けられている。なお、このローラ45はガイド部41の一対の側壁41b、41cに回転自在に設けて、スライド部42がローラ45上を転がるように構成しても良い。
リンク機構43は、駆動リンク43aと従動リンク43bとを有するものであり、従動リンク43bの一端部が第1の軸部材43cによりスライド部42に回転可能に連結されている。また、駆動リンク43a及び従動リンク43bとは第2の軸部材43dにより回転可能に連結されている。このリンク機構43は、ガイド部41の一対の側壁41b、41cの間に設けられている。
ここで、スライド部42において、従動リンク43bの一端部が接続される位置(第1の軸部材43cの位置)は、スライド部42に設けられた上下2つのローラ45を結ぶ中心線L上とは異なる位置に設けられている。このように接続することで、2つのローラ45によりスライド移動させる構成であっても、ガイド部41に対してスライド部が第1の軸部材43cの周りで回転することなくその姿勢を安定させることができる。
駆動部44は、リンク機構43の駆動リンク43aの他端部に接続されており、リンク機構43を駆動させることによって、スライド部42及び弁体2を進退移動させるものである。この駆動部44は、支持軸3の内部を通じてリンク機構43の駆動リンク43aの他端部に接続されている。駆動部44は、駆動リンク43aを回転させる回転アクチュエータであって、例えば、圧縮空気を用いたロータリーアクチュエータや正逆回転可能なモータ等を用いることができる。
このように構成されたゲートバルブ装置100の動作について簡単に説明する。
2つの真空容器10、11を連通させる場合には、回転駆動部5は支持軸3を回転させて弁体2を退避位置Q(図2参照)に移動させる。このとき弁体2は、基板Wが通過する領域の外に退避しており、本実施形態では、基板Wが通過する領域の上部に退避している。
真空容器10から真空容器11への基板Wの搬送が終了した後に、回転駆動部5は支持軸3を退避位置Qから90度回転させて弁体2を対向位置P(図1参照)に移動させる。そして、進退移動機構4の駆動部44はリンク機構43を駆動してスライド部42を開口6H2に向かって移動させる。これにより、弁体2が閉塞位置R(図3参照)に移動して、真空容器11の開口11Hが閉塞される。なお、回転駆動部5及び進退移動機構4の駆動部44を同時に駆動させて、退避位置Qから対向位置Pへの移動と対向位置Pから閉塞位置Rへの移動を同時に行うように構成しても良い。
その後、真空容器11の開口11Hを開放する場合には、進退移動機構4の駆動部44は、リンク機構43を駆動してスライド部42を開口6H2から離間させる。これにより、弁体2は対向位置P(図1参照)に移動する。そして、回転駆動部5が支持軸3を対向位置Pから90度回転させて弁体2を退避位置Q(図2参照)に移動させる。この状態で、真空容器11から真空容器10への基板Wの搬送が行われる。なお、回転駆動部5及び進退移動機構4の駆動部44を同時に駆動させて、閉塞位置Rから対向位置Pへの移動と対向位置Pから退避位置Qへの移動を同時に行うように構成しても良い。
そして、本実施形態のゲートバルブ装置100では、図6に示すように、弁体2と、進退移動機構4及び支持軸3とが分離可能に構成されている。具体的には、弁体2と進退移動機構4のスライド部42とがネジ7を用いた締結構造(図4参照)で接続されることにより分離可能に構成されている。
ここで、筐体6は、図1等に示すように、弁体2をメンテナンスするための開口6H3が形成された筐体本体61と、当該開口6H3を開閉可能に閉塞する蓋部材62とを有している。筐体本体61においてメンテナンス用の開口6H3は、上壁部6cに形成されており、弁体2が取り外し可能となるように例えば短辺及び長辺を有する矩形状をなすものである。蓋部材62は、筐体本体61のメンテナンス用の開口6H3の周辺部にネジ固定されるものであり、筐体本体61と蓋部材62とは例えばOリング等のシール部材8によって気密に閉塞される。そして、蓋部材62が取り外された状態で、退避位置Qにある弁体2とスライド部42とを分離することにより、メンテナンス用の開口6H3から弁体2のみを取り外すことができる(図7参照)。なお、開口6H3からの弁体2の取り外し作業を容易にするために、弁体2とスライド部42とを締結するネジ7は、弁体2の前面部分である着座面から締結されている。
また、図6及び図8に示すように、筐体本体61の長手方向両端部の側壁部611、612には、進退移動機構4及び支持軸3が一体的に取り付けられている。そして、この側壁部611、612は、筐体本体61のその他の側壁部から分離可能に構成されている。側壁部611、612は、筐体本体61のその他の側壁部にネジ固定されるものであり、筐体本体61のその他の側壁部と側壁部611、612とは例えばOリング等のシール部材14によって気密に閉塞される。そして、弁体2が取り外された状態で、側壁部611、612を筐体本体61から分離することにより、進退移動機構4及び支持軸3を筐体本体61から一挙に取り外すことができる。
<本実施形態の効果>
このように構成した本実施形態のゲートバルブ装置100によれば、リンク機構43を用いて弁体2を真空容器11の開口11H、つまり筐体6の開口6H2に対して進退移動させているので、カム機構を用いた場合に比べて摺動により生じる塵埃を低減することができる。その結果、ゲートバルブ装置100の動作に起因する基板Wの汚染を防ぐことができる。
また、このゲートバルブ装置100はリンク機構43を用いているので、滑り摩擦による摩耗を防ぐことができ、ゲートバルブ装置100による真空容器11の開口11H、つまり筐体6の開口6H2の閉塞性の悪化を防止することができる。
さらに、リンク機構43によりスライド部42を進退移動さているので、スライド部42には進退移動の間に速度変化が生じるため、その速度変化を活かして弁体2の移動速度を減速させながら閉塞位置Rとなるようにすることができる。そのため、弁体2や弁体2に設けられたシール部材21等に加わる衝撃を小さくすることができる。その結果、弁体2やシール部材21等の破損を防ぐことができる。
このように構成した本実施形態のゲートバルブ装置100によれば、リンク機構43を用いて弁体2を真空容器11の開口11H、つまり筐体6の開口6H2に対して進退移動させているので、カム機構を用いた場合に比べて摺動により生じる塵埃を低減することができる。その結果、ゲートバルブ装置100の動作に起因する基板Wの汚染を防ぐことができる。
また、このゲートバルブ装置100はリンク機構43を用いているので、滑り摩擦による摩耗を防ぐことができ、ゲートバルブ装置100による真空容器11の開口11H、つまり筐体6の開口6H2の閉塞性の悪化を防止することができる。
さらに、リンク機構43によりスライド部42を進退移動さているので、スライド部42には進退移動の間に速度変化が生じるため、その速度変化を活かして弁体2の移動速度を減速させながら閉塞位置Rとなるようにすることができる。そのため、弁体2や弁体2に設けられたシール部材21等に加わる衝撃を小さくすることができる。その結果、弁体2やシール部材21等の破損を防ぐことができる。
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態のゲートバルブ装置100を多段配置しても良い。具体的には、図9及び図10に示すように、前記実施形態の2つの真空容器10、11が上下に多段配置された場合には、各段にゲートバルブ装置100を設ける。
図9の場合には、2つのゲートバルブ装置100の筐体6が共通とされており、且つ、2つのゲートバルブ装置100の動作が上下対称となるように構成されている。そして、筐体6の上壁部6c及び下壁部6dにメンテナンス用の開口6H3及び蓋部材62を設けている。
また、図10の場合には、3つのゲートバルブ装置100の筐体6が共通とされており、且つ、上2つのゲートバルブ装置100の動作と、下1つのゲートバルブ装置100の動作とが上下対称となるように構成されている。筐体6の上壁部6c及び下壁部6dにメンテナンス用の開口6H3及び蓋部材62が設けられており、2つのゲートバルブ装置100を仕切る仕切壁63が取り外し可能に構成されている。仕切壁63は、筐体6の上壁部6cのメンテナンス用の開口6H3から取り外される。これにより、真ん中のゲートバルブ装置100の弁体2もメンテナンスすることができる。
また、前記実施形態のゲートバルブ装置100では、一対の側壁41b、41cの内面のそれぞれに1つのローラ45が接触するように設けられていたがこれに限らない。他の実施形態では、図11に示すように、一対の側壁41b、41cのそれぞれの内面に、スライド方向に沿って複数個(例えば2つ)のローラ45が接触するように設けられていてもよい。この場合、一方の側壁41bに接触するローラ45の数と、他方の側壁41bに接触するローラ45の数は、同じであってもよいし、異なってもよい。なお、一対の側壁41b、41cのそれぞれの内面に接触するローラ45の数は、3つ以上であってもよい。
このようなものであれば、一対の側壁41b、41cのそれぞれの内面に、スライド方向に沿って複数個(例えば2つ)のローラ45が接触するように設けられているので、スライド部42自身が、軸部材43cを回転中心にして回転することを防止できる。これにより、弁体2は、閉塞位置Rにおいて、開口6H2をより安定的に閉塞することができる。
なお、側壁41b(又は側壁41c)の内面に、スライド方向に沿って複数個のローラ45が接触し、側壁41c(又は側壁41b)の内面に1つのローラ45が接触するようにしても、同様の効果を得ることができる。
このようなものであれば、一対の側壁41b、41cのそれぞれの内面に、スライド方向に沿って複数個(例えば2つ)のローラ45が接触するように設けられているので、スライド部42自身が、軸部材43cを回転中心にして回転することを防止できる。これにより、弁体2は、閉塞位置Rにおいて、開口6H2をより安定的に閉塞することができる。
なお、側壁41b(又は側壁41c)の内面に、スライド方向に沿って複数個のローラ45が接触し、側壁41c(又は側壁41b)の内面に1つのローラ45が接触するようにしても、同様の効果を得ることができる。
また、進退移動機構4は、ローラ45を一対の側壁41b、41cのそれぞれの内面に押し付ける弾性体である付勢体46を有していてもよい。この付勢体46は、圧縮方向の荷重を受けて復元力が生じる圧縮コイルバネ(付勢バネ)である。
図11に示すように、付勢体46は、スライド部42のスライド方向に対して垂直な方向に沿って伸び縮みできるように、その一端がスライド部42に取付けられる。側壁41c側のローラ45は付勢体46の他端に接続されており、これによりスライド部42に対して前記垂直な方向に変位できるように構成されている。そして、この付勢体46は、弁体2が対向位置P、退避位置Q、閉塞位置R及びこれらの間の位置のいずれにあっても、ローラ45及びスライド部12の間で常に圧縮されており、復元力が働くように構成されている。
図11に示すように、付勢体46は、スライド部42のスライド方向に対して垂直な方向に沿って伸び縮みできるように、その一端がスライド部42に取付けられる。側壁41c側のローラ45は付勢体46の他端に接続されており、これによりスライド部42に対して前記垂直な方向に変位できるように構成されている。そして、この付勢体46は、弁体2が対向位置P、退避位置Q、閉塞位置R及びこれらの間の位置のいずれにあっても、ローラ45及びスライド部12の間で常に圧縮されており、復元力が働くように構成されている。
このようなものであれば、付勢体46の復元力によって、側壁41c側のローラ45を、側壁41cに押し付けられる。また、付勢体46の復元力によって、スライド部42が側壁41b側に押し上げられ、スライド部42に設けられた側壁41b側のローラ45が、側壁41bに押し付けられる。これにより、ガイド部41とスライド部42との間のガタ付きをなくし、スライド部42をより安定してスライド移動させることができる。
なお、この実施形態において付勢体46は圧縮コイルバネであったが、これに限定されない。付勢体46は、圧縮方向の荷重を受けて反発力(復元力)を生じるものであればよく、例えばゴムなどの弾性部材であってもよい。
また、付勢体46は、側壁41b側のローラ45に接続されてもよく、一対の側壁41b、41cのいずれ側のローラ45に接続されていてもよい。
なお、この実施形態において付勢体46は圧縮コイルバネであったが、これに限定されない。付勢体46は、圧縮方向の荷重を受けて反発力(復元力)を生じるものであればよく、例えばゴムなどの弾性部材であってもよい。
また、付勢体46は、側壁41b側のローラ45に接続されてもよく、一対の側壁41b、41cのいずれ側のローラ45に接続されていてもよい。
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
本発明によれば、ゲートバルブ装置に生じる塵埃を低減するとともに、真空容器の開口の閉塞性を確保することができる。
Claims (6)
- 真空容器の開口を開閉する弁体と、
前記弁体の両端部に設けられ、前記弁体を回転させるための支持軸と、
前記弁体及び前記支持軸の間に介在して設けられ、前記弁体を前記支持軸に直交する方向に進退移動させる進退移動機構とを備え、
前記進退移動機構は、
前記支持軸側に設けられたガイド部と、
前記弁体側に設けられ、前記ガイド部をスライド移動するスライド部と、
一端が前記スライド部に接続されたリンク機構と、
前記リンク機構の他端が接続され、前記リンク機構を駆動させる駆動部とを備えるゲートバルブ装置。 - 前記ガイド部は、相対向する一対の側壁を有するものであり、
前記スライド部は、前記一対の側壁の内面をスライド移動するものであり、
前記リンク機構は、前記一対の側壁の間に設けられている、請求項1記載のゲートバルブ装置。 - 前記スライド部は、転動体を介して前記ガイド部に対してスライド移動するものである、請求項1又は2記載のゲートバルブ装置。
- 前記転動体は、前記スライド部がスライド移動する方向に沿って複数個設けられている、請求項2を引用する請求項3記載のゲートバルブ装置。
- 前記転動体は、前記スライド部又は前記ガイド部の一方に設けられており、
前記進退移動機構は、前記転動体を前記スライド部又は前記ガイド部の他方に対して押し付ける付勢体を有するものである、請求項3又は4記載のゲートバルブ装置。 - 前記駆動部は、前記支持軸の内部を通じて前記リンク機構の他端に接続されている、請求項1乃至5の何れか一項に記載のゲートバルブ装置。
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