JP4381753B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

本発明は、ゲートバルブに係り、特に被処理基板用の搬入出口を開閉するためのゲートバルブに関する。

ゲートバルブは、閉じたときに真空室を気密状態で遮断し、開いたときに真空室間で被処理基板の移送を可能とする真空バルブであり、半導体製造装置やＦＰＤ（Flat Panel Display）製造装置等では反応容器、搬送室、ロードロック室等の基板搬入出口を開閉したり、隣接する真空容器または真空室間を仕切るのによく用いられている。

図１１に、ＦＰＤ製造装置に用いられている従来のゲートバルブの構成を示す。このゲートバルブ１００は、特許文献１でも開示されているもので、たとえば真空可能な反応容器１０２と真空予備室またはロードロック室１０４との間に配置され、反応容器１０２の側壁１０２ａに設けられた基板搬入出口１０６をロードロック室１０４側から開閉するようになっている。

このゲートバルブ１００は、被処理基板（図示せず）を水平姿勢で出入りさせるための基板搬入出口１０６を閉塞できるように横長に形成された長尺状の弁体１０８と、この弁体１０８を平行クランク１１０を介して支持する昇降移動可能な長尺状のバルブ本体１１２とを有している。バルブ本体１１２は、真下に配置されている１つまたは複数のエアシリンダ１１４のピストンロッド１１４ａに結合されるとともに、左右両側に配置されている垂直のガイドレール１１６に摺動可能に接続されている。エアシリンダ１１４がピストンロッド１１４ａを前進または後退させると、バルブ本体１１２がガイドレール１１６の案内で垂直方向に昇降移動するようになっている。平行クランク１１０は、バルブ本体１１２の左側面と弁体１０８の左側面との間、およびバルブ本体１１２の右側面と弁体１０８の右側面との間にそれぞれ架け渡されている。弁体１０８の上面にはローラ１１８が取り付けられている。

このゲートバルブ１００が開いているときは、図１１の（Ａ）に示すように、弁体１０８は基板搬入出口１０６よりも低い原位置または復動位置で待機し、バルブ本体１１２は弁体１０８よりもさらに低い原位置で待機している。このゲートバルブ１００を閉じるときは、エアシリンダ１１４を作動させてピストンロッド１１４ａを所定のストロークだけ前進させる。そうすると、図１１の（Ｂ）に示すように、バルブ本体１１２と弁体１０８とがそれぞれの原位置から互いに平行かつ同一の高さ位置関係で垂直上方に移動（上昇）して、先に弁体１０８のローラ１１８が天井面１２０に当接し、次いでバルブ本体１１２が上限または往動ストッパ１２２に当接する。この時、平行クランク１１０が働いて、弁体１０８を前方つまり基板搬入出口１０６側に押し出して、基板搬入出口１０６の縁部（容器側壁１０２ａ）に押圧する。その際、ローラ１１８が天井面１２０で水平方向に転動することにより、弁体１０８は基板搬入出口１０６の縁部に水平に押し付けられる。なお、基板搬入出口１０６の縁部（容器側壁１０２ａ）にはＯリング等のシール部材（図示せず）が取り付けられている。このゲートバルブ１００を開けるときは、閉状態からエアシリンダ１１４を作動させてピストンロッド１１４ａを往動時と同一のストロークだけ後退させる。そうすると、上記の往動動作を時間的に巻き戻すような逆方向の動作つまり復動動作が行なわれてバルブ本体１１２および弁体１０８がそれぞれの原位置へ戻る。
特開平５−１９６１５０

上記のような従来のゲートバルブ１００においては、弁体１０８とバルブ本体１１２とが基板搬送方向Ｅ（バルブ厚み方向）と平行な垂直面内で延在ないし運動するリンクまたは平行クランク１１０を介して連結されるため、機構的にバルブ厚み方向サイズの大きい構造となっている。さらに、バルブ本体１１２が弁体１０８を左右両端でのみ平行クランク１１０で支持する構造であるため、弁体１０８の中間部に対して十分な支持力ないし押圧力を与えるのが難しいという問題がある。たとえば、ロードロック室１０４側を真空状態に維持したまま処理容器１０２内をメンテナンスのために大気開放する場合は、弁体１０８に対して処理容器１０２側から相当大きな圧力（逆圧）が加わる。この大きな逆圧に耐えてバルブ閉状態を維持するには、特に弁体１０８の中間部を撓まらせずに基板搬入出口１０６の縁部に密着させた状態を維持するには、弁体１０８を厚くして剛性を上げなければならない。しかし、このことによって、弁体１０８の厚みひいてはゲートバルブ１００全体の厚みサイズがさらに増し、重量やコストの増大も伴なう。加えて、ゲートバルブ１００の厚みサイズが大きいと、基板搬入出口１０６を基板搬送方向Ｅで出入りする搬送ロボット（図示せず）のアームストロークもそのぶん大きなものにしなければならず、搬送ロボットの重量やコストが増すだけでなく、搬送ロボットを設置するロードロック室１０４のスペースやフットプリントが増大する等の問題も派生する。上記のような問題は、被処理基板のサイズが大きくなるにつれて益々深刻化してくる。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、厚みサイズを大幅に縮小し、重量およびコストの低減や搬送アームストロークの低減を実現するゲートバルブを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のゲートバルブは、チャンバの一側壁に設けられた被処理基板の搬入出用の基板搬入出口を開閉するためのゲートバルブにおいて、相対向する内側面と外側面とを有し、前記内側面を前記チャンバ側壁に当てた状態で前記搬入出口を閉塞できるように形成された長尺形の板状の弁体と、前記弁体を一定の面内で前記基板搬入出口を閉塞するための第１の弁***置と前記基板搬入出口より退避した第２の弁***置との間で旋回移動可能に支持する弁体支持部と、前記弁体支持部を介して前記弁体を前記一定の面内でその長手方向の向きを一定に保ったまま前記第１の弁***置と前記第２の弁***置との間で旋回移動させる弁体移動機構と、前記第１の弁***置に位置する前記弁体の外側面に接触または接続して前記弁体を前記チャンバ側壁に押し付ける弁体押圧部とを有し、前記弁体支持部が、一端部が前記弁体の外側面に第１の回転軸を介して回転可能に接続されたレバー体と、前記レバー体の他端部を第２の回転軸を介して回転可能に支持するベース部とを有し、前記レバー体、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸が前記弁体の長手方向に所望の間隔を置いて複数組設けられている。

本発明のゲートバルブにおいては、弁体支持部および弁体移動機構の構成および働きにより、弁体が、一定の面内でその長手方向の向きを一定に保ったまま基板搬入出口を閉塞するための第１の弁***置と基板搬入出口より退避した第２の弁***置との間で旋回移動するようになっている。そして、基板搬入出口を閉塞するために第１の弁***置に位置する弁体に対して弁体押圧部が基板搬入出口とは反対側の弁体外側面に接触または接続して弁体をチャンバ側壁に押し付けるので、弁体支持部、弁体移動機構、弁体押圧部のバルブ厚み方向サイズを機構的に小さくできるだけでなく、弁体を軽量薄型に構成しても、チャンバ側からの逆圧に対して弁体を撓まらせずに安定な密着または密閉状態を維持して、信頼性の高いバルブ機能を得ることができる。さらに、弁体支持部のレバー体、第１の回転軸および第２の回転軸が弁体の長手方向に所望の間隔を置いて複数組設けられ、これによって、長尺型の弁体を一定の向き（通常は水平姿勢）を保ったまま安定かつ円滑に旋回移動させることができるとともに、第２の弁***置における弁体の外側面と弁体押圧部との干渉を防止できる。

本発明の好ましい一態様によれば、弁体支持部が、弁体を弁体押圧部の押圧方向と逆の方向に弾性的に付勢する第１のバネ部材を有する。かかる構成によれば、弁体押圧部が押圧力を解除した際に、第１のバネ部材のバネ力により弁体を基板搬入出口より速やかに離し、基板搬入出口を開けるための復動動作を迅速に行うことができる。

また、好ましい一態様においては、弁体移動機構が、レバー体を第２の回転軸を中心として旋回運動させるためのレバー旋回駆動部を有する。バルブ厚み方向におけるレバーないし平行クランクの占有面積を小さくするために、好ましくはレバー体がチャンバ側壁とほぼ平行な面内で旋回運動するように構成してよい。

好ましい一形態によれば、レバー旋回駆動部が、チャンバ側壁とほぼ平行な面内に設定された第１の直線方向で移動可能な第１の直進移動体と、原節が第１の直進移動体に接続され、従節がレバー体に接続されたリンクとを有する。かかる構成では、第１の直進移動体を第１の直線方向で原位置から往動位置へ移動させると、リンクを介してレバー体がその往動位置へ向って回転運動し、レバー体の回転運動に伴なって弁体もその往動位置へ向って移動する。そして、第１の直進移動体を第１の直線方向で往動位置から原位置へ移動させると、リンクを介してレバー体がその原位置へ向って回転運動し、レバー体の回転運動に伴なって弁体もその原位置へ向って移動する。この場合、好ましは、レバー旋回駆動部が、弁体を第２の弁***置から第１の弁***置まで移動させるために第１の直進移動体を第１の直線方向で原位置から往動位置まで直進駆動する第１の直進駆動部を有してよく、あるいは弁体を第１の弁***置から第２の弁***置まで移動させるために第１の直進移動体を第１の直線方向で往動位置から原位置まで直進駆動する第２の直進駆動部を有してよい。

本発明の好ましい一態様によれば、弁体の外側面に鋭角に突出する傾斜面を有する傾斜突部が形成される。この場合、弁体押圧部が、弁体の傾斜突部の傾斜面に接触するための接触部を有し、かつチャンバ側壁とほぼ平行な面内に設定された第２の直線方向で移動可能な第２の直進移動体と、第２の直線方向で第２の直進移動体を原位置と往動位置との間で直進駆動する第３の直進駆動部とを有する。そして、第１の弁***置に位置する弁体に対して弁体押圧部の第３の直進駆動部が第２の直進移動体を往動位置へ直進駆動するときに、第２の直進移動体が往動位置に近づくにつれて接触部が弁体の傾斜突部の傾斜面に案内されながら弁体に対する押圧力を次第に増大させるようにする。

かかる構成によれば、弁体に押圧力を加える第２の直進移動体のバルブ厚み方向のサイズを小さなもので済ますことができる。この構成においては、弁体の傾斜突部に対して押圧力を加える際の摩擦を小さくするために、第２の直進移動体の接触部が弁体の傾斜突部の傾斜面上で転動する第１の転動体を有するのが好ましい。また、弁体の長手方向において押圧力を分散化または均一化するために、第２の直進移動体の接触部が弁体の長手方向に所望の間隔を置いて複数個設けられるのが好ましい。さらに、弁体側からの反作用を安定強固に受け止められるように、弁体押圧部が、第２の直進移動体からみてチャンバ側壁と反対側で第２の直進移動体を案内し、かつ支持する案内支持部を有するのが好ましい。この場合、弁体押圧部が、案内支持部の案内面上で転動するように第２の直進移動体に取り付けられた第２の転動体を有してよく、これによって押圧力を増大させながら第２の直進移動体の往動運動を促進することができる。

本発明の好適な一態様によれば、弁体移動機構の第１の直進駆動部と弁体押圧部の第３の直進駆動部とが第１の駆動源を共有し、第１の駆動源の駆動力に基づいた第１の直進駆動部による第１の直進移動体の原位置から往動位置までの移動と第１の駆動源の駆動力に基づいた第３の直進駆動部による第３の直進移動体の原位置から往動位置までの移動とが連動して行なわれる。この場合、第１の駆動源の共用化により駆動源の簡略化および小スペース化をはかることができる。もっとも、独立駆動方式も可能である。すなわち、別の態様として、弁体移動機構の第１の直進駆動部と弁体押圧部の第３の直進駆動部とが互いに独立した第２および第３の駆動源をそれぞれ有し、第２の駆動源の駆動力に基づいた第１の直進駆動部による第１の直進移動体の原位置から往動位置までの移動と第３の駆動源の駆動力に基づいた第３の直進駆動部による第３の直進移動体の原位置から往動位置までの移動とが連動して行なわれるようにしてもよい。

別の好適な一態様によれば、第２の駆動源が第１の直進移動体を往動位置に向けて付勢する第２のバネ部材を有し、第１の直進駆動部が、第２のバネ部材をそのバネ力に抗して弾性変形した状態に保持するために第３の直進移動体に連結されたバネ保持部材を有する。あるいは第２のバネ部材を備えずに、弁体移動機構の第１の直進駆動部が第１の直進移動体を重力を利用して原位置から往動位置まで移動させる構成も可能である。

本発明の好適な一態様によれば、弁体移動機構の第２の直進駆動部と弁体押圧部の第３の直進駆動部とが第４の駆動源を共有し、第４の駆動源の駆動力に基づいた第２の直進駆動部による第１の直進移動体の往動位置から原位置までの移動と第４の駆動源の駆動力に基づいた第３の直進駆動部による第３の直進移動体の往動位置から原位置までの移動とが連動して行なわれる。この場合、第４の駆動源の共用化により駆動源の簡略化および小スペース化をはかることができる。もっとも、独立駆動方式も可能である。すなわち、別の態様として、弁体移動機構の第２の直進駆動部と弁体押圧部の第３の直進駆動部とが互いに独立した第５および第６の駆動源をそれぞれ有し、第５の駆動源の駆動力に基づいた第２の直進駆動部による第１の直進移動体の往動位置から原位置までの移動と第６の駆動源の駆動力に基づいた第３の直進駆動部による第３の直進移動体の往動位置から原位置までの移動とが連動して行なわれるようにしてもよい。

本発明のゲートバルブによれば、上記のような構成および作用を有することにより、厚みサイズを大幅に縮小し、重量およびコストの低減や搬送アームストロークの低減を実現することができる。

以下、図１〜図１０を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。

図１〜図６に、本発明の第１の実施例によるゲートバルブの構成を示す。この実施例では、チャンバ１０の側壁１０ａに水平方向に延びるように形成された上下一対の基板搬入出口１２Ｕ，１２Ｌを個別または同時に開閉するための上下一対のゲートバルブ１４Ｕ，１４Ｌを併設する形態について説明する。ここで、チャンバ１０は、大気から独立した圧力またはガス雰囲気を形成できる密閉可能な任意の容器または室でよく、たとえばＦＰＤ製造装置における反応容器、搬送室、ロードロック室等であってよい。この実施例は、真空可能な反応容器をチャンバ１０とし、このチャンバ１０と隣接する真空室たとえばロードロック室１６側にゲートバルブ１４Ｕ，１４Ｌを配置する構成としている。チャンバ１０内には、上下一対の基板搬入出口１２Ｕ，１２Ｌに対応して室内を上下に二分するための水平な仕切り板（図示せず）が設けられてもよい。

先ず、下部ゲートバルブ１４Ｌの構成を説明する。下部ゲートバルブ１４Ｌは、横長の基板搬入出口１２Ｌを閉塞できるサイズに形成された長尺状の弁体１８Ｌと、この弁体１８Ｌを基板搬入出口１２Ｌを閉塞するための第１の弁***置または往動位置（図２に示す位置）と下部基板搬入出口１２Ｌより下方に退避した第２の弁***置または原位置（図１に示す位置）との間で移動可能に支持する弁体支持部２０と、この弁体支持部２０を介して弁体１８Ｌを往動位置と原位置との間で移動させる弁体移動機構２２と、往動位置に位置する弁体１８Ｌの外側面に接触または接続して弁体１８Ｌをチャンバ側壁１０ａに押し付ける弁体押圧部２４とを有する。

図１および図２に示すように、弁体支持部２０、弁体移動機構２２および弁体押圧部２４は、両基板搬入出口１２Ｕ，１２Ｌを取り囲むようにチャンバ側壁１０ａに接続された枠状フランジ１９の水平な下辺部分１９Ｌの上に水平支持板２１を介してそれぞれ上向きに取り付けられている。この実施例では、基板搬入出口１２Ｌの長手方向と平行な方向（水平方向）に３基の弁体押圧部２４が一定の間隔を置いて配置され、相隣接する２基の弁体押圧部２４の間に（真中の弁体押圧部２４の両側に）弁体支持部２０および弁体移動機構２２を一体化した組立体が配置されている。

弁体押圧部２４は、図１、図２および図４に示すように、水平支持板２１に固定された垂直上方に延びる左右両側のサイドガイド２６および背面側のリアガイド２８と、これらのサイドガイド２６およびリアガイド２８の内側で昇降移動可能に配置された上向きコ字状のロックベース３０とを有している。両サイドガイド２６の対向面または内側面には垂直方向に延びるガイドレール３２がそれぞれ取り付けられており、ロックベース３０の左右外側面に取り付けられたガイドブロック３４がガイドレール３２に上下方向に摺動可能にそれぞれ接続されている。ロックベース３０の左右両側で垂直上方に延びるアーム部には、リアガイド２８、特にその上端ガイド部２８ａ（図４）の主面上で垂直方向に転動可能な背部のガイドローラ３６と、後述する下部弁体１８Ｌの傾斜突部８０の主面上で垂直方向に転動可能な頂上部のロック用ローラ３８とが取り付けられている。ロックベース３０の下面には、下部ベース１９Ｌの下で垂直上向きに配設されたエアシリンダ４０から下部ベース１９Ｌの貫通孔を通って上方に延びているピストンロッド４０ａの先端部が結合されている。エアシリンダ４０がピストンロッド４０ａを前進または後退させると、ロックベース３０が左右両側のガイドレール３２に案内されて垂直方向の直進移動つまり昇降運動を行うようになっている。

図３に示すように、相隣接する２つのロックベース３０の間には水平に延びる押し下げプレート３９が所定の高さ位置（ロックベース３０の下端部の位置）で架け渡されており、この押し下げプレート３９の所定の部位に設定された連結部３９ａが後述する弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８の上面に当接または連結可能となっている。

各々の弁体支持部２０は、図１、図２、図５および図６に示すように、弁体１８Ｌと平行な垂直面内で延在し、その先端部が弁体１８Ｌの外側面に回転軸４２を介して回転可能に接続されたほぼ真っ直ぐなレバー４４と、このレバー４４の基端部を回転軸４６を介して回転可能に支持するために水平支持板２１上に固定された弁体支持ベース４８とを有している。

図６に明示するように、レバー４４の先端側において、回転軸４２は、滑り軸受５０を介してレバー４４の先端部に接続されるとともに、チャンバ側壁１０ａと対向する一方の端部にて転がり軸受５２を介して弁体１８Ｌに接続されている。これにより、レバー４４に対して回転軸４２と弁体１８Ｌとが回転軸４２の軸方向に摺動可能であり、弁体１８Ｌに対して回転軸４２とレバー４４とが回転軸４２の中心軸の回りに回転可能となっている。回転軸４２の他方の端面より軸方向に延びる細径部４２ａにコイルばね５４が伸縮自在に嵌められ、コイルばね５４の一端は細径部４２ａの先端に固定された太径のばね受け部５６に受けられ、コイルばね５４の他端は細径部４２ａの基端側でレバー４４に固定されたリング状のばね受け部５８に受けられている。回転軸４２の細径部４２ａとコイルばね５４は、レバー４４に固定されたカバー６０の中に収められている。

弁体１８Ｌに外力が加わっていないときは、図６の（Ｂ）に示すように、コイルばね５４のバネ力で先端側のばね受け部５６がカバー６０に当接する位置まで弁体１８Ｌがレバー４４側に引き寄せられ、この状態では弁体１８Ｌがチャンバ側壁１０ａから一定の距離だけ離間するようになっている。しかし、チャンバ１０の基板搬入出口１２Ｌを閉塞するためのバルブ往動動作に際しては、図６の（Ａ）に示すように、弁体１８Ｌが基板搬入出口１２Ｌと対向する位置で弁体押圧部２４からの押圧力が弁体１８Ｌに加えられることにより、弁体１８Ｌがコイルばね５４に抗してチャンバ側壁１０ａに押し付けられるようになっている。なお、弁体１８Ｌが当たるチャンバ側壁１０ａの部分つまり基板搬入出口１２Ｌの周縁部付近にはたとえばＯリングからなるシール部材６２が取り付けられている。

レバー４４の基端側では、図５の（Ａ）に示すように、回転軸４６がレバー４４に固着され、弁体支持ベース４８側の転がり軸受に回転可能に支持されている。

弁体移動機構２２は、図１、図２および図５に示すように、フレーム１９Ｌに固着された下部ストッパ部材６４と弁体支持ベース４８に固着された上部ストッパ部材６６との間で昇降可能に構成された弁体駆動ベース６８と、この弁体駆動ベース６８を垂直上方に付勢するコイルばね７０と、弁体駆動ベース６８と弁体支持部２０のレバー４４とを連結するリンク７２とを有している。より詳細には、下部ストッパ部材６４と上部ストッパ部材６６との間に垂直に立設された一対のガイド棒７４に、弁体駆動ベース６８側の一対の筒状ガイドブロック７６がそれぞれ摺動可能に遊嵌している。そして、各ガイド棒７４を軸として下部ストッパ部材６４の上面と弁体駆動ベース６８の下面との間にコイルばね７０が設けられている。弁体駆動ベース６８の上面中心部には垂直上方に延びる弁体駆動ロッド７５が立設され、この弁体駆動ロッド７５の先端部とレバー４４の基端部との間にリンク７２が取り付けられている。このリンク７２は、弁体駆動ロッド７５およびレバー４４にそれぞれ固定された回転支持軸と、両端部がそれらの回転支持軸に回転可能に取り付けらたレバー７７とによって構成されている。

この実施例では、上記したように、弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８が押し下げプレート３９（図３）を介して弁体押圧部２４のロックベース３０ひいてはエアシリンダ４０に連結可能となっている。より詳細には、エアシリンダ４０がピストンロッド４０ａを後退させてロックベース３０を原位置（図１および図４の(C）に示す位置）に保持しているときは、押し下げプレート３９の連結部３９ａが弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８の上面に当接または連結しており、コイルバネ７０に抗して弁体駆動ベース６８を原位置（図１および図５の(C）に示す位置）に保持している。しかし、エアシリンダ４０がピストンロッド４０ａを前進させてロックベース３０を往動位置（図２および図４の(A)に示す位置）へ上昇させると、弁体駆動ベース６８が押し下げプレート３９から開放されてコイルバネ７０のバネ力により往動位置（図２および図５の(A),(B)に示す位置）まで垂直上方に直進移動または上昇運動するようになっている。弁体駆動ベース６８が上昇すると、リンク７２を介して弁体支持部２０のレバー４４が弁体支持ベース４８側の回転支持軸４６を回転中心として図１において反時計方向に回転し、レバー４４の先端部に取り付けられている弁体１８Ｌが水平姿勢を維持したまま図１に示す原位置から図２に示す往動位置まで矢印Ｆの方向に移動するようになっている。ここで、弁体１８Ｌには弁体長手方向に所定の間隔を置いて２本のレバー４４が接続されており、これら２本のレバー４４によって平行クランクが構成されている。

弁体１８Ｌの外側面には、所定の箇所つまり図２の往動位置にて弁体押圧部２４の頂上ローラ３８と対応する箇所（計６箇所）に鋭角に突出する下向きの傾斜面を有する傾斜突部８０が固着されている。弁体１８Ｌがチャンバ１０の基板搬入出口１２Ｌを塞ぐときは、図１および図５の（Ａ）に示すように、弁体押圧部２４の頂上ローラ３８が傾斜突部８０の傾斜面に加圧接触するようになっている。

次に、下部ゲートバルブ１４Ｌの動作を説明する。チャンバ１０の基板搬入出口１２Ｌを開いた状態とするときは、図１に示すように、各エアシリンダ４０のピストンロッド４０ａを原位置に後退させておく。この状態では、弁体１８Ｌ、弁体支持部２０、弁体移動機構２２および弁体押圧部２４がそれぞれの原位置に位置している。より詳細には、弁体押圧部２４においては、図１および図４の（Ｃ）に示すように、ピストンロッド４０ａに結合されているロックベース３０が最下位置の原位置に在り、頂上ローラ３８は基板搬入出口１２Ｌよりも低い位置に在る。弁体移動機構２２においては、図１および図５の（Ｃ）に示すように、ロックベース３０に結合されている押し下げプレート３９の連結部３９ａが弁体駆動ベース６８の上面に連結しており、コイルばね７０に抗して弁体駆動ベース６８が最下位置の原位置に保持されている。したがって、弁体駆動ベース６８にリンク７２を介して接続されている弁体支持部２０のレバー４４はほぼ水平に臥せた姿勢に保持され、レバー４４の先端部に接続されている弁体１８Ｌは基板搬入出口１２Ｌよりも低い原位置に置かれる。

ゲートバルブ１４Ｌによりチャンバ１０の基板搬入出口１２Ｌを閉めるときは、図１の状態から各エアシリンダ４０が同時に作動して各々のピストンロッド４０ａを往動位置まで所定のストロークだけ前進させる。そうすると、ピストンロッド４０ａに結合されている弁体押圧部２４のロックベース３０が最下位置の原位置から最上位置の往動位置まで一気に上昇する。このロックベース３０の上昇運動と連動して弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８がコイルばね７０のバネ力によって最下位置の原位置から最上位置の往動位置へ向って上昇する。もっとも、弁体駆動ベース６８の上昇ストロークはロックベース３０の上昇ストロークよりも短いため、往動位置に達した弁体駆動ベース６８から押し下げプレート３９は上方へ離れていく（図５の(B)→(A)）。

上記のようにして弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８が最下位置の原位置から垂直上方に上昇すると、リンク７２を介して弁体支持部２０のレバー４４が基端側の回転軸４６を回転中心として起立するように図１において反時計回りに回転運動し、このレバー４４の回転運動に伴なって弁体１８Ｌが水平姿勢を維持したまま原位置から図１において矢印Ｆの方向に一定の面内で移動する。そして、弁体駆動ベース６８が最上位置の往動位置まで上昇すると、弁体１８Ｌは往動位置に到達して基板搬入出口１２Ｌの正面に付ける。上記したように、基板搬入出口１２Ｌの長手方向に間隔を置いて配置された２基の弁体支持部２０のレバー４４によって平行クランクが構成されている。

弁体押圧部２４においては、押し下げプレート３９が弁体駆動ベース６８から離れた後もロックベース３０がさらに上昇し、最上位置の往動位置付近に近づくとロック用ローラ３８が一足先に往動位置つまり基板搬入出口１２Ｌの正面位置に着いている弁体１８Ｌの傾斜突部８０の傾斜面に下から乗り上げ、その傾斜面上で転動しながら往動位置まで上昇する（図４の(B)→(A)）。この際、ロックベース３０側から弁体１８Ｌに対して次第に増大する押圧力が加えられ、弁体１８Ｌの内側面はチャンバ側壁１０ａのシール部材６２に押し付けられる。同時に、ロックベース３０の背面側では背面ローラ３６がリアガイド２８の上端ガイド部２８ａの主面上を転動しながら上昇することにより、弁体１８Ｌ側からの反作用を円滑かつ強固に受け止めて、弁体１８Ｌに対するアーム部ないしロック用ローラ３８の押圧を背後から後押しする。上端ガイド部２８ａは、たとえばステンレス鋼等の硬度の高い材質からなり、弁体１８Ｌに対する後押しの押圧力を高めるために適度に突出した主面を有するのが好ましい。

こうして弁体押圧部２４より弁体１８Ｌに押圧力が加えられる時は、図６につき上述したように、弁体支持部２０の先端部側では、弁体１８Ｌがレバー４４側のコイルばね５４に抗してチャンバ側壁１０ａに押し付けられる（図６の(B)→(A)）。

上記のようにしてゲートバルブ１４Ｌの往動動作が完了すると、図２、図４の（Ａ）、図５の（Ａ）および図６の（Ａ）に示すように、弁体１８Ｌがチャンバ１０ａの側壁（シール部６２）に加圧接触して基板搬入出口１２Ｌを気密に閉塞する状態となる。エアシリンダ４０のピストンロッド位置をロックしておくことで、このままバルブ閉状態を安定に保つことができる。

バルブ閉状態からバルブ開状態に切り替えるときは、上記のバルブ往動動作を時間的に巻き戻すような逆方向の動作つまり復動動作が行なわれる。すなわち、同一のタイミングで各エアシリンダ４０のピストンロッド４０ａを往動時と同じストロークだけ後退させる。そうすると、最初にピストンロッド４０ａに結合されているロックベース３０が往動位置からの下降運動を開始し、ロック用ローラ３８が弁体１８Ｌの傾斜突部８０から下方に降りて弁体１８Ｌから離間する（図４の(A)→(B)）。そうすると、弁体支持部２０の先端部側では弁体１８Ｌに対する外部押圧力が解除されることにより、弁体１８Ｌがコイルばね５４のバネ力でレバー４４側に引き付けられ基板搬入出口１２Ｌから離される（図５の(A)→(B)，図６の(A)→(B)）。

しかる後、ロックベース３０に結合されている押し下げプレート３９の連結部３９ａが弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８の上面に上方から舞い降りるようにして当接または連結し、そのまま弁体駆動ベース６８を押し下げながら最下位置の原位置まで下降する。こうして、弁体移動機構２２の駆動ベース６８が下降するのに伴ない、リンク７２を介して弁体支持部２０のレバー４４が基端側の回転軸４６を回転中心として臥せるように図２において時計回りに回転運動し、このレバー４４の回転運動に伴なって弁体１８Ｌが水平姿勢を維持したまま往動位置から図２において矢印Ｂの方向に一定の垂直面内で移動する。そして、弁体駆動ベース６８が最下位置の原位置まで下降すると、弁体１８Ｌは基板搬入出口１２Ｌよりも低い原位置（図１）に戻る。

上部ゲートバルブ１４Ｕは、２つの相違点を除いて上記した下部ゲートバルブ１４Ｌと同一の構成を有しており、下部ゲートバルブ１４Ｌとほぼ同様な往動動作および復動動作を行って上部基板搬入出口１２Ｕを開閉する。第１の相違点は、弁体移動機構２２において、コイルばね（７０）を省いている点である。すなわち、弁体駆動ベース６８を重力で往動（下降）させられるため、往動駆動用のコイルばね（７０）が不要となっている。第２の相違点は、図４および図５に示すように、上部ゲートバルブ１４Ｕを下から包囲するように断面Ｌ形のカバー８２を上部弁体１８Ｕの下面に取付固定している点である。上部ゲートバルブ１４Ｕの駆動系または運動系の各部から塵や埃等のゴミ類が発生してもカバー８２の底に落ちて周囲へ拡散しないようになっている。カバー８２の左右両端面は閉塞されてよい。

上記のように、この実施例のゲートバルブ１４（１４Ｌ，１４Ｕ）は、弁体１８（１８Ｌ，１８Ｕ）を支持するための弁体支持部２０のレバー４４を弁体１８の外側面に接続して、弁体１８と平行な垂直面内で回転運動させる。弁体１８の長手方向に適当な間隔を置いて複数の弁体支持部２０を配置し、それぞれのレバー４４を弁体１８の外側面に接続することで、弁体１８と平行な垂直面内で回転運動する平行クランクが構成される。バルブ厚み方向においてレバー４４ないし平行クランクの占める空間は僅かである。チャンバ１０の基板搬入出口１２を弁体１８で塞ぐときは、弁体押圧部２４が弁体１８の外側面に複数箇所（上記の例では６箇所）で接触または接続して長手方向で分散化または均一化された圧力で弁体１８をチャンバ側壁１０ａに押し付けるようにし、垂直方向で安定かつ強固な直進移動を行うロックベース３０のロック用ローラ３８を弁体１８側の傾斜突部８０に加圧接触させて弁体１８への押圧力を得るようにしている。これにより、バルブ本体側（弁体支持部２０、弁体移動機構２２、弁体押圧部２４）のバルブ厚み方向サイズが機構的に小さいだけでなく、弁体１８を軽量薄型に構成しても、チャンバ１０側からの逆圧、特に大気開放時の強い逆圧に対して弁体１８を撓まらせずに密閉状態を安定に維持し、信頼性の高いバルブ機能を得ることができる。実際、ＦＰＤ製造装置用のゲートバルブとして安定した機能を保証するうえで、図１１の従来のゲートバルブは約４００ｍｍの厚みを必要としたのに対して、この実施例のゲートバルブは厚みサイズを約１５０ｍｍ以内に抑えることができる。もちろん、ゲートバルブ全体の重量およびコストも大幅に低減できる。

また、上記実施例では、弁体押圧部２４のロックベース３０と弁体移動機構２２の弁体駆動ベース６８とを押し下げ（または押し上げ）プレート３９を介して連結可能とし、共通のエアシリンダ４０により弁体押圧部２４と弁体移動機構２２とを一緒に駆動できるようになっており、機構の効率化と簡素化も実現している。

なお、上記実施例はチャンバ１０の側壁に設けた上下一対の基板搬入出口１２Ｕ，１２Ｌに上下一対のゲートバルブ１４Ｕ，１４Ｌをそれぞれ充てる形態に係るものであったが、かかる形態は一例であり、１つの基板搬入出口１２について上部ゲートバルブ１４Ｕもしくは下部ゲートバルブ１４Ｌのいずれか一方を設ける形態も可能であることはいうまでもない。また、チャンバ側壁１０ａと平行な面内で弁体１８Ｌ，１８Ｕが往動位置と復動位置との間で回転運動する向きを上記実施例と反対にすることも可能である。たとえば下部弁体１８Ｌの場合、上記実施例では、復動位置（図１）から往動位置（図２）へ移動するときは反時計回りに回転運動し、往動位置（図２）から復動位置（図１）へ移動するときは時計回りに回転運動した。しかし、反対に、復動位置から往動位置へ移動するときは時計回りに回転運動し、往動位置から復動位置へ移動するときは反時計回りに回転運動するように構成することも可能である。

図７に、この実施例によるゲートバルブ１４を適用したＦＰＤ製造装置のマルチチャンバシステムを示す。図示の例では、搬送ロボット（図示せず）を収容するトランスファチャンバ８６がシステム中心部に設置され、その周りに複数台のプロセスチャンバ８８，９０，９２と一台のロードロックチャンバ９４とが設置されている。トランスファチャンバ８６と周りの各チャンバ８８，９０，９２，９４とはこの実施例によるゲートバルブ１４を介して接続されており、カセットチャンバ９４のカセット出入口にも同様のゲートバルブ１４が設けられてよい。上記したように、この実施例によるゲートバルブ１４は薄型に構成できるため、トランスファチャンバ８６内の搬送ロボットから周囲の各チャンバ８８，９０へアクセスするために搬送アームを伸ばす距離つまり搬送アームストロークを短くすることができる。これにより、軽量小型の搬送ロボットを使用できるとともに、トランスファチャンバ８６の平面サイズも縮小できる。さらに、ゲートバルブ１４の薄型化が重なることで、システム全体のフットプリントも縮小できる。

図８〜図１０に、第２の実施例によるゲートバルブの要部の構成を示す。図中、上記した第１の実施例と同様の構成または機能を有する部分には同一の符号を附してある。

この実施例では、弁体支持部２０、弁体移動機構２２および弁体押圧部２４を同一の固定ベース９６上に設ける構造としている。固定ベース９６は、上記第１の実施例における弁体支持部２０の弁体支持ベース４８の機能と、ガイドレール３２を図示省略しているが弁体押圧部２４のサイドガイド２６の機能と、弁体移動機構２２の下部ストッパ部材６４の機能とを兼ねている。弁体移動機構２２においては、弁体駆動ベース６８が省かれており、コイルばね７０の下端が固定ベース９６の上面に固定され、コイルばね７０の上端が弁体駆動ロッド７４の下端部に固定されている。弁体押圧部２４のロックベース３０は上記第１の実施例における押し下げプレート３９を兼ねている。弁体駆動ロッド７４の往動位置を規定するための適当なストッパ部材（図示せず）が設けられている。この実施例でも、弁体支持部２０、弁体移動機構２２および弁体押圧部２４が上記第１の実施例と同様に動作する。このことによって、バルブ厚みサイズの縮小、重量およびコストの低減、搬送アームストロークの低減を実現することができる。

本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で種々の変形が可能である。たとえば、上記実施例において、ロックベース３０に設ける頂上ローラ３８を、弁体１８の傾斜突部８０に対して滑性の高い材質からなる棒状体で代用することも可能である。同様に、ロックベース３０に背面に設ける背面ローラ３６を、リアガイド２８ないし上端ガイド部２８に対して滑性の高い材質からなるブロック体で代用することも可能である。上記実施例では弁体押圧部２４と弁体移動機構２２とを連結可能にして駆動源に共通のエアシリンダ４０を用いたが、別々のエアシリンダその他の駆動源を用いて弁体押圧部２４と弁体移動機構２２とを非連結で連動させる構成も可能である。

上記した実施例はＦＰＤ製造装置用のゲートバルブに係るものであったが、本発明のゲートバルブは半導体製造装置その他の各種加工装置、計測装置等にも適用可能である。

本発明の一実施例によるゲートバルブの構成（バルブ開状態）を示す略正面図である。 実施例によるゲートバルブの構成（バルブ閉状態）を示す略正面図である。 実施例のゲートバルブにおける押し下げプレートの取付構造を示す略正面図である。 実施例のゲートバルブにおける弁体押圧部の構成および作用を示す略側面図である。 実施例のゲートバルブにおける弁体移動機構の構成および作用を示す略側面図である。 実施例のゲートバルブにおける弁体支持部の先端部の構成を示す側面図である。 実施例のゲートバルブを適用したマルチチャンバシステムの構成例を模式的に示す平面図である。 本発明の別の実施例によるゲートバルブの構成（バルブ開状態）を示す略斜視図である。 実施例によるゲートバルブの構成（バルブ開閉動作の途中の状態）を示す略斜視図である。 実施例におけるゲートバルブの構成（バルブ閉状態）を示す略斜視図である。 従来のゲートバルブの構成を示す側面図である。

符号の説明

１０ チャンバ
１０ａ チャンバ側壁
１２，１２Ｌ，１２Ｕ 基板搬入出口
１４，１４Ｌ，１４Ｕ ゲートバルブ
１６ ロードロック室
１８，１８Ｌ，１８Ｕ 弁体
２０ 弁体支持部
２２ 弁体移動機構
２４ 弁体押圧部
２６ サイドガイド
２８ リアガイド
３０ ロックベース
３２ ガイドレール
３４ カイドブロック
３６ 背面ローラ
３８ 頂上ローラ
４０ エアシリンダ
４２ 回転軸
４４ レバー
４６ 回転軸
４８ 弁体支持ベース
５４ コイルばね
６８ 弁体駆動ベース
７０ コイルばね
７２ リンク
８０ 傾斜突部

Claims (19)

1. チャンバの一側壁に設けられた被処理基板の搬入出用の基板搬入出口を開閉するためのゲートバルブにおいて、
   相対向する内側面と外側面とを有し、前記内側面を前記チャンバ側壁に当てた状態で前記搬入出口を閉塞できるように形成された長尺形の板状の弁体と、
   前記弁体を一定の面内で前記基板搬入出口を閉塞するための第１の弁***置と前記基板搬入出口より退避した第２の弁***置との間で旋回移動可能に支持する弁体支持部と、
   前記弁体支持部を介して前記弁体を前記一定の面内でその長手方向の向きを一定に保ったまま前記第１の弁***置と前記第２の弁***置との間で旋回移動させる弁体移動機構と、
   前記第１の弁***置に位置する前記弁体の外側面に接触または接続して前記弁体を前記チャンバ側壁に押し付ける弁体押圧部と
   を有し、
   前記弁体支持部が、一端部が前記弁体の外側面に第１の回転軸を介して回転可能に接続されたレバー体と、前記レバー体の他端部を第２の回転軸を介して回転可能に支持するベース部とを有し、
   前記レバー体、前記第１の回転軸および前記第２の回転軸が前記弁体の長手方向に所望の間隔を置いて複数組設けられている、ゲートバルブ。
2. 前記弁体支持部が、前記弁体を前記弁体押圧部の押圧方向と逆の方向に弾性的に付勢する第１のバネ部材を有する、請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 前記弁体移動機構が、前記レバー体を前記第２の回転軸を中心として旋回運動させるためのレバー旋回駆動部を有する、請求項１または請求項２に記載のゲートバルブ。
4. 前記レバー体が、前記チャンバ側壁とほぼ平行な面内で旋回運動する、請求項２または請求項３に記載のゲートバルブ。
5. 前記レバー旋回駆動部が、前記チャンバ側壁とほぼ平行な面内に設定された第１の直線方向で移動可能な第１の直進移動体と、原節が前記第１の直進移動体に接続され、従節が前記レバー体に接続されたリンクとを有する、請求項３または請求項４に記載のゲートバルブ。
6. 前記レバー旋回駆動部が、前記弁体を前記第２の弁***置から前記第１の弁***置まで移動させるために前記第１の直進移動体を前記第１の直線方向で原位置から往動位置まで直進駆動する第１の直進駆動部を有する、請求項５に記載のゲートバルブ。
7. 前記レバー旋回駆動部が、前記弁体を前記第１の弁***置から前記第２の弁***置まで移動させるために前記第１の直進移動体を前記第１の直線方向で往動位置から原位置まで直進駆動する第２の直進駆動部を有する、請求項５または請求項６記載のゲートバルブ。
8. 前記弁体の外側面に鋭角に突出する傾斜面を有する傾斜突部が形成され、
   前記弁体押圧部が、前記弁体の傾斜突部の傾斜面に接触するための接触部を有し、かつ前記チャンバ側壁とほぼ平行な面内に設定された第２の直線方向で移動可能な第２の直進移動体と、前記第２の直線方向で前記第２の直進移動体を原位置と往動位置との間で直進駆動する第３の直進駆動部とを有し、
   前記第１の弁***置に位置する前記弁体に対して前記弁体押圧部の第３の直進駆動部が前記第２の直進移動体を往動位置へ直進駆動するときに、前記第２の直進移動体が往動位置に近づくにつれて前記接触部が前記弁体の傾斜突部の傾斜面に案内されながら前記弁体に対する押圧力を次第に増大させる、請求項１〜７のいずれか一項記載のゲートバルブ。
9. 前記第２の直進移動体の接触部が、前記弁体の傾斜突部の傾斜面上で転動する第１の転動体を有する、請求項８に記載のゲートバルブ。
10. 前記第２の直進移動体の接触部が、前記弁体の長手方向に所望の間隔を置いて複数個設けられる、請求項８または請求項９に記載のゲートバルブ。
11. 前記弁体押圧部が、前記第２の直進移動体からみて前記チャンバ側壁と反対側で前記第２の直進移動体を案内し、かつ支持する案内支持部を有する、請求項８〜１０のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
12. 前記弁体押圧部が、前記案内支持部の案内面上で転動するように前記第２の直進移動体に取り付けられた第２の転動体を有する、請求項１１に記載のゲートバルブ。
13. 前記弁体移動機構の第１の直進駆動部と前記弁体押圧部の第３の直進駆動部とが第１の駆動源を共有し、前記第１の駆動源の駆動力に基づいた前記第１の直進駆動部による前記第１の直進移動体の原位置から往動位置までの移動と前記第１の駆動源の駆動力に基づいた前記第３の直進駆動部による前記第３の直進移動体の原位置から往動位置までの移動とが連動して行なわれる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
14. 前記弁体移動機構の第１の直進駆動部と前記弁体押圧部の第３の直進駆動部とが互いに独立した第２および第３の駆動源をそれぞれ有し、前記第２の駆動源の駆動力に基づいた前記第１の直進駆動部による前記第１の直進移動体の原位置から往動位置までの移動と前記第３の駆動源の駆動力に基づいた前記第３の直進駆動部による前記第３の直進移動体の原位置から往動位置までの移動とが連動して行なわれる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
15. 前記第２の駆動源が前記第１の直進移動体を往動位置に向けて付勢する第２のバネ部材を有し、
    前記第１の直進駆動部が、前記第２のバネ部材をそのバネ力に抗して弾性変形した状態に保持するために前記第３の直進移動体に連結されたバネ保持部材を有する、
    請求項１４に記載のゲートバルブ。
16. 前記弁体移動機構の第１の直進駆動部が前記第１の直進移動体を重力を利用して原位置から往動位置まで移動させる、請求項８〜１２のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
17. 前記弁体移動機構の第２の直進駆動部と前記弁体押圧部の第３の直進駆動部とが第４の駆動源を共有し、前記第４の駆動源の駆動力に基づいた前記第２の直進駆動部による前記第１の直進移動体の往動位置から原位置までの移動と前記第４の駆動源の駆動力に基づいた前記第３の直進駆動部による前記第３の直進移動体の往動位置から原位置までの移動とが連動して行なわれる、請求項８〜１６のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
18. 前記弁体移動機構の第２の直進駆動部と前記弁体押圧部の第３の直進駆動部とが互いに独立した第５および第６の駆動源をそれぞれ有し、前記第５の駆動源の駆動力に基づいた前記第２の直進駆動部による前記第１の直進移動体の往動位置から原位置までの移動と前記第６の駆動源の駆動力に基づいた前記第３の直進駆動部による前記第３の直進移動体の往動位置から原位置までの移動とが連動して行なわれる、請求項８〜１６のいずれか一項に記載のゲートバルブ。
19. 前記チャンバ側壁に、前記弁体と気密に接触するためのシール部材が設けられる、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のゲートバルブ。

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