(57)【要約】【課題】本発明は、真空処理装置における真空処理室の排気側等に設けられる振り子式ゲートバルブの加熱装置において、弁体の回動範囲をカバーするようにケーシングの側壁部の内側に加熱手段を設け、輻射熱を利用して弁体を加熱する方式を採用することにより、弁体等の可動側に加熱手段を設けた場合に較べ、加熱手段の構造を簡単化できるとともに、既存の弁装置への加熱手段の適用が容易にできる振り子式ゲートバルブの加熱装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置は、真空処理装置における真空処理室の排気側に設けられる振り子式ゲートバルブの加熱装置において、弁体の回動中心にその中心を置き、弁体の回動範囲をカバー可能な中心角をもつ扇形の加熱手段を、弁体と平行に、かつ弁体と間隙を有するようにしてケーシングの側壁部の内側に装着することを特徴としている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理装置における真空処理室の排気側に設けられる振り子式ゲートバルブにおいて、弁体の回動中心にその中心を置き、弁体の回動範囲をカバー可能な中心角をもつ扇形の加熱手段を、弁体と平行に、かつ弁体と間隙を有するようにしてケーシングの側壁部の内側に装着することを特徴とする振り子式ゲートバルブの加熱装置。
【請求項２】
扇形の加熱手段が、扇形の中心から弁体の回動軸との干渉が生じない半径寸法の内側円弧と、ケーシングの側壁部の開口と重複しない半径寸法の外側円弧とにより囲まれた範囲に設けられていることを特徴とする請求項１記載の振り子式ゲートバルブの加熱装置。
【請求項３】
扇形の加熱手段がケーシングの側壁部に着脱自在に設けられた取付けフランジに着脱自在に固定され、加熱手段の一側面が取付けフランジの設けられた側のケーシングの側壁部の内面との間に間隙を有するようにして配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の振り子式ゲートバルブの加熱装置。
【請求項４】
扇形の加熱手段を面状ヒータより構成し、その一側端部に電力供給用のリード線の導入ポートを設け、該導入ポートに対向するように取付けフランジに電力供給用のリード線の挿通ポートを設け、導入ポートおよび挿通ポート介して電力供給用のリード線を面状ヒータに接続してなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の振り子式ゲートバルブの加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、半導体装置の製造工程等に用いられる真空処理装置における真空処理室の排気側等に設けられる振り子式ゲートバルブに関し、特に、弁体を加熱する弁体加熱装置を備えた振り子式ゲートバルブの加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、たとえば、半導体製造装置の真空処理室の反応ガスを所要の圧力に維持するために、真空処理室と排気ポンプとの間に圧力調整弁の一種である振り子式ゲートバルブを設けることが行われている。
この振り子式ゲートバルブは、ガス圧力検知装置からの信号を基に弁の開度を調整し、前記真空処理室のガス圧力を所要の値に調整する。
前記半導体製造装置における反応ガスは、真空処理室を出たあと、冷却表面上に凝固する排気ガス分により、流路壁面に固形膜を生成する性質がある。この為、狭小な間隙に生成した固形膜により弁体等の可動部と弁箱等の固定部が一体化し、振り子式ゲートバルブの作動抵抗が著しく増大し、アクチュエータであるモータ等が過負荷となって焼損することがある。
【０００３】
このような、半導体製造装置等の真空雰囲気中において用いられる振り子式ゲートバルブにおける弁体は、反応ガスが触れる部位で使用される場合、反応生成物が弁体に付着しないように加熱制御される。  
従来、振り子式ゲートバルブに限らず弁体を加熱する１つの手段として、弁箱の外側にシリコンラバーヒータ等を貼り付けて外側から加熱する方法があった（以下「従来技術１」という。）。
一方、振り子式ゲートバルブの弁体加熱手段として、弁体を操作する操作棒の弁体側に弁体を加熱するためのヒータを配置し、操作棒の元部近傍から電力供給用の接続線を取り出すようにした発明が知られている（以下「従来技術２」という。たとえば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４６２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来技術１では、弁箱は温まるが、真空雰囲気中に置かれた内部の弁体を所望の温度に温めることは極めて難しく、反応生成物の弁体への付着が避けられなかった。
他方、上記した特許文献１記載の従来技術２の振り子式ゲートバルブでは、弁体の加熱範囲が操作棒の近傍に限定されるという問題、および、ヒータに電力を供給するための接続線や温度調節用の接続線を、可動部である操作棒に接続し、外部に取り出さなければならないという問題があった。また、既存の振り子式ゲートバルブに加熱手段を取付けるには、可動部にヒータおよび接続線を取付けなければならないため、可動部全体を作り替える必要が生じ、困難が多かった。
【０００６】
本発明は、真空処理装置における真空処理室の排気側等に設けられる振り子式ゲートバルブにおいて、弁体の回動範囲をカバーするようにケーシングの側壁部の内側に加熱手段を設け、輻射熱を利用して弁体を加熱する方式を採用することにより、弁体等の可動側に加熱手段を設けた場合に較べ、加熱手段の構造を簡単化できるとともに、既存の弁装置への加熱手段の適用が容易にできるという特長を備えた振り子式ゲートバルブの加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置は、第１に、真空処理装置における真空処理室の排気側に設けられる振り子式ゲートバルブにおいて、弁体の回動中心にその中心を置き、弁体の回動範囲をカバー可能な中心角をもつ扇形の加熱手段を、弁体と平行に、かつ弁体と間隙を有するようにしてケーシングの側壁部の内側に装着することを特徴としている。
【０００８】
上記第１の特徴において、弁体の回動中心にその中心を置き、弁体の回動範囲をカバー可能な中心角をもつ扇形の加熱手段を設けることにより、弁体が回動してどの位置にあっても加熱範囲を一定、すなわち、輻射熱による伝達熱量を一定とすることができる。
また、加熱手段をケーシングの側壁部の内側に装着するようにしたことにより、可動部分に電力を供給する必要がなく、電力供給用のリード線の装着が容易にできる。さらに、既存の振り子式ゲートバルブへの加熱手段の装着が容易にできる。
【０００９】
また、本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置は、第２に、第１の特徴において、扇形の加熱手段が、扇形の中心から弁体の回動軸との干渉が生じない半径寸法の内側円弧と、ケーシングの側壁部の開口と重複しない半径寸法の外側円弧とにより囲まれた範囲に設けられていることを特徴としている。
この第２の特徴により、加熱手段が弁体の回動軸との干渉を生じることなく、また、反応ガスの流通を妨げることもない。
【００１０】
また、本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置は、第３に、第１または第２の特徴において、扇形の加熱手段がケーシングの側壁部に着脱自在に設けられた取付けフランジに着脱自在に固定され、加熱手段の一側面が取付けフランジの設けられた側のケーシングの側壁部の内面との間に間隙を有するようにして配置されていることを特徴としている。
この第３の特徴により、加熱手段の着脱を容易にできるとともに、既存の振り子式ゲートバルブに加熱手段を装着する場合にも、ケーシングの側壁部に取付けフランジをボルト等で装着することで比較的簡単に加熱手段を装着することができる。また、加熱手段の熱がケーシングから外に放出されるのを防止することができる。
【００１１】
また、本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置は、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、扇形の加熱手段を面状ヒータより構成し、その一側端部に電力供給用のリード線の導入ポートを設け、該導入ポートに対向するように取付けフランジに電力供給用のリード線の挿通ポートを設け、導入ポートおよび挿通ポート介して電力供給用のリード線を面状ヒータに接続してなることを特徴としている。
【００１２】
上記第４の特徴において、扇形の加熱手段が面状ヒータより構成されているため、弁体とケーシングの側壁部内面との間の比較的狭いスペースに加熱手段を配置することが可能になる。また、取付けフランジに電力供給用のリード線の挿通ポートが設けられているため、加熱手段に対する電力供給用のリード線の装着が極めて容易にできる。さらに、既存の振り子式ゲートバルブへ加熱手段を装着することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）弁体の回動中心にその中心を置き、弁体の回動範囲をカバー可能な中心角をもつ扇形の加熱手段を設けることにより、弁体が回動してどの位置にあっても加熱範囲を一定、すなわち、輻射熱による伝達熱量を一定とすることができる。
（２）加熱手段をケーシングの側壁部の内側に装着するようにしたことにより、可動部分に電力を供給する必要がなく、電力供給用のリード線の装着が容易にできる。また、既存の振り子式ゲートバルブへの加熱手段の装着が容易にできる。
【００１４】
（３）扇形の加熱手段が、扇形の中心から弁体の回動軸との干渉が生じない半径寸法の内側円弧と、ケーシングの側壁部の開口と重複しない半径寸法の外側円弧とにより囲まれた範囲に設けられていることにより、加熱手段が弁体の回動軸との干渉を生じることなく、また、反応ガスの流通を妨げることもない。
（４）扇形の加熱手段がケーシングの側壁部に着脱自在に設けられた取付けフランジに着脱自在に固定され、加熱手段の一側面が取付けフランジの設けられた側のケーシングの側壁部の内面との間に間隙を有するようにして配置されていることにより、加熱手段の着脱を容易にできるとともに、既存の振り子式ゲートバルブに加熱手段を装着する場合にも、ケーシングの側壁部に取付けフランジをボルト等で装着することで比較的簡単に加熱手段を装着することができる。また、加熱手段の熱がケーシングから外に放出されるのを防止することができる。
【００１５】
（５）扇形の加熱手段が面状ヒータより構成されているため、弁体とケーシングの側壁部内面との間の比較的狭いスペースに加熱手段を配置することが可能になる。
また、取付けフランジに電力供給用のリード線の挿通ポートが設けられているため、加熱手段に対する電力供給用のリード線の装着が極めて容易にできる。さらに、既存の振り子式ゲートバルブへ加熱手段を装着することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の振り子式ゲートバルブの加熱装置を実施するための最良の形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良を加えうるものである。    
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る加熱装置を備えた振り子式ゲートバルブの外観を示す斜視図である。
図２は、図１において、上側のケーシング側板を取り除き、内部の状態を示す斜視図である。
図３は、図４のＡ−Ａ断面図であり、弁体を二点鎖線で示している。
図４は、図３のＢ−Ｂ断面図であり、弁体およびその回転軸を二点鎖線で示している。
図５は、図４の要部を拡大して示した断面図である。
図６は、弁体の加熱装置を説明するため、加熱装置を下から見た状態を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、加熱装置を備えた振り子式ゲートバルブ１は、ケーシング２内に振り子式の弁体３が設けられている。弁体３は、回動軸４を中心として一定角度、回動可能にケーシング２内の収容空間に収容されている。ケーシング２は、平板状の両側の側壁部５、６および外周を覆う外周部７により構成され、弁体３を収容可能な空間を形成している。両側の側壁部５及び６には、それぞれ、真空処理装置の排気通路等と連通可能な開口８、９が設けられており、弁体３により一方の開口８が開閉されるようになっている。
なお、本実施の形態に示すケーシング２は、製造、分解・組立て等の理由により分割線１０の部分で２つに分割されている。
【００１９】
弁体３は、一方の側壁部５の開口８は開閉する開位置と閉位置との間を回動軸４を中心として一定角度回動できるように回動軸４に支持されるもので、図２に示すように、回動軸４から一定幅で延びる基端部１１と、略円形状をなす本体部１２と、基端部１１から拡幅されるようにして本体部１２に延びる拡幅部２６とからなり、全体として団扇型（うちわがた）の形状をしており、Ａｌ等の金属で形成されている。本体部１２はケーシング２の側壁部５に形成された開口８より若干大きく形成され、開口８の周縁部の弁座部に密着して開口８を閉鎖可能となっている。ケーシング２はＡｌ等の金属で形成されている。
【００２０】
図３に示すように、弁体３を加熱するための加熱手段１３は、弁体３の回動中心（回転軸４の中心）に中心を置き、弁体３の回動範囲をカバー可能な中心角αをもつところの扇形をしている。
この扇形の加熱手段１３は、扇形の中心から弁体３の回動軸４との干渉が生じない半径寸法ｒ１の内側円弧１４と、ケーシングの側壁部５、６の開口８、９と重複しない半径寸法ｒ２の外側円弧１５とにより囲まれた範囲に設けられている。外側円弧１５は、ケーシングの側壁部５、６の開口８、９と重複しない方が反応ガスの流通を妨げず、かつ、加熱手段１３に反応ガスが衝突しないことからも望ましいが、必ずしも、これに限定されるものではない。
また、加熱手段１３は、図４および５に示すように、弁体３と平行に、かつ弁体３と間隙ｓ１（図５参照）を有するようにしてケーシング２の他方の側壁部６の内側に後述する取付けフランジ１６を介して装着されている。
【００２１】
図３から明らかなように、弁体３と扇形の加熱手段１３とは部分Ｗで重複しており、この重複部分Ｗの面積は弁体３が回動してどの位置にあっても一定である。このため、弁体３が回動してどの位置にあっても加熱範囲が一定となり、加熱手段１３から放射される輻射熱の弁体３への伝達熱量を常に一定とすることができる。
【００２２】
図４および５に示すように、扇形の加熱手段１３は、ケーシング２の側壁部６の内側に取付けフランジ１６を介して着脱自在に固定されている。取付けフランジ１６は、ケーシング２の側壁部６の外側の凹部２７に嵌合してボルト等の固定手段１７により固定される大径の円筒部２８と、ケーシング２の側壁部６の貫通孔２９に嵌合して側壁部６の内側に配置される加熱手段１３をボルト等の固定手段１８により着脱自在に固定する小径の円筒部３０とから形成されている。
【００２３】
また、扇形の加熱手段１３がケーシング２の側壁部６の内側に取付けられる際、加熱手段１３の一側面が取付けフランジ１６の設けられたケーシング２の側壁部６の内面との間に間隙ｓ２を有して配置されるように、加熱手段１３の取付けフランジ１６がｓ２  分だけ突出したように形成されている。
さらに、ケーシング２の側壁部６と取付けフランジ１６の大径部２８との間にはＯリング１９が、また、取付けフランジ１６の小径の円筒部３０と加熱手段１３との間にはＯリング２０が装着されて、これらの間をシールするようになっている。
【００２４】
扇形の加熱手段１３は、図２ないし図６に示すように、面状のヒータであることが好ましく、弁体３の形状や大きさによりヒータの種類を変えることができる。
扇形の加熱手段１３としては、セラミックスヒータ、マイカヒータ、シースヒータ、ポリイミドヒータ、ＰＴＣヒータなどが挙げられる。
扇形の加熱手段１３には、図３、４、５に示すように発熱体としてのヒータエレメント２２が内蔵されており、該ヒータエレメント２２の両端には接続端子部を介して電力供給用のリード線２３、２３が接続されるようになっている。このため、扇形の加熱手段１３の一側端部に電力供給用のリード線２３の導入ポート２４が設けられており、この導入ポート２４と対向する位置の取付けフランジ１６側にも電力供給用のリード線２３の挿通ポート２５が設けられている。これらの導入ポート２４および挿通ポート２５
を介して外部から電力供給用のリード線２３、２３がヒータエレメント２２に接続される。また、必要に応じて、温度を検知する温度センサ（熱電対等）をヒータエレメント２２近傍に設けて加熱手段１３の温度を制御するようにしてもよい。
【００２５】
ケーシング２内の圧力は、プロセス時で約数Ｐａ、到達圧力では約１０−４〜１０−６Ｐａとなる。このため、扇形の加熱手段１３による弁体３への熱伝達は、もっぱら輻射熱によることになる。弁体３と扇形の加熱手段１３とは重複部分Ｗで重複しており、この重複部分Ｗの面積は弁体３が回動してどの位置にあっても一定であるため、扇形の加熱手段１３から弁体３への輻射熱は常に一定となる。
このように、加熱手段１３から弁体３への輻射熱が常に一定であるため、理論的には、加熱手段１３の出力を変えて温度制御をする必要がなく、温度調節機構や温度センサの設置が不要である。しかし、実際には、圧力および周囲温度等が変化することから、温度センサおよび温度調節機構を設けた方が周囲の変化にかかわらず設定温度を維持することができる。
【００２６】
本発明の試作機においては、アルミ製の弁体（サイズΦ２００、ｔ＝５ｍｍ）に、圧力２Ｐａ、ヒータ加熱範囲（面積カバー率）約８％、間隙ｓ１：３ｍｍの振り子式ゲートバルブに、５０Ｗのヒータを使用して、ヒータ温度３００℃、弁体温度を１００℃に加熱することが確認できた。
しかし、実機ごとに境界条件が異なり、また反応ガスは、その場の圧力と温度との関係（昇華曲線）および種類によって、昇華温度が変化するため、実験的に出力を測定して、加熱手段の温度や間隙ｓ１を決めることが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱装置を備えた振り子式ゲートバルブの外観を示す斜視図である。
【図２】図１において、上側のケーシング側板を取り除き、内部の状態を示す斜視図である。
【図３】図４のＡ−Ａ断面図であり、弁体を二点鎖線で示している。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図であり、弁体およびその回転軸を二点鎖線で示している。
【図５】図４の要部を拡大して示した断面図である。
【図６】弁体の加熱装置を説明するため、加熱装置を下から見た状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      振り子式ゲートバルブ１
２      ケーシング
３      弁体
４      回動軸
５      側壁部
６      側壁部
７      外周部
８      開口
９      開口
１０    分割線
１１    基端部
１２    本体部
１３    加熱手段
１４    内側円弧
１５    外側円弧
１６    取付けフランジ
１７    ボルト等の固定手段
１８    ボルト等の固定手段
１９    Ｏリング
２０    Ｏリング
２２    ヒータエレメント
２３    電力供給用のリード線   
２４    導入ポート
２５    挿通ポート
２６    弁体の基端部と本体部とを接続する拡幅部
２７    凹部
２８    大径の円筒部
２９    貫通孔
３０    小径の円筒部
【図１】
2010127320.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010127320.tif 000007
【図６】
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