JPWO2018168878A1 - ゲートバルブ装置 - Google Patents

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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。
特許第4079157号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本実施形態のゲートバルブ装置の構成(閉塞位置)を模式的に示す断面図である。 同実施形態のゲートバルブ装置の構成(対向位置)を模式的に示す断面図である。 同実施形態のゲートバルブ装置の構成(退避位置)を模式的に示す断面図である。 同実施形態のゲートバルブ装置の構成(筐体を除く。)を模式的に示す弁体前方から見た斜視図である。 同実施形態の進退移動機構の構成を模式的に示す図である。 同実施形態の弁体とそれ以外と分離した状態を示す斜視図である。 同実施形態の弁体をメンテナンス用の開口から取り出した状態を示す模式図である。 同実施形態の進退移動機構及び支持軸を取り外した状態を示す模式図である。 ゲートバルブ装置を2段配置した例を模式的に示す断面図である。 ゲートバルブ装置を3段配置した例を模式的に示す断面図である。 他の実施形態の進退移動機構の構成を模式的に示す図である。
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
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
JP2019506059A 2017-03-16 2018-03-13 ゲートバルブ装置 Active JP6735037B2 (ja)

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