(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと前記処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられる開閉バルブであって、
相互に直交する方向に開口する吸気口と排気口が形成されたバルブ本体と、
前記バルブ本体の内部に配置され、前記排気口を開放し、あるいは前記排気口を前記バルブ本体の内側から閉塞する、平面を有する弁体と、
前記弁体を直進運動させる弁体可動部と、
前記バルブ本体の内部に配置され、前記弁体を回転可能にする揺動軸と、
前記バルブ本体の内部に配置され、前記弁体可動部の直進運動を当該直進運動と前記揺動軸の軸回りの回転運動に変換して前記弁体に伝達する運動変換機構と、を有し、
前記揺動軸は、前記揺動軸の軸方向が前記吸気口の開口面に対して直交しかつ前記排気口の開口面に対して平行となるように配置され、前記弁体を前記揺動軸の軸回りに回転可能にしており、
前記弁体は、前記運動変換機構により前記直進運動及び前記回転運動を行い、前記排気口を開放する際に、前記弁体の平面が、前記吸気口の開口面と前記排気口の開口面を結ぶ流路から退避した位置に移動するとともに、前記吸気口の開口面及び前記排気口の開口面に対して直交する姿勢となる、開閉バルブ。
【請求項２】
前記運動変換機構は、前記バルブ本体の内部に固定されカム溝が形成された板カムと、前記カム溝に沿って移動するベアリングと、前記ベアリングの移動に伴い発生する動力を前記弁体に伝達する動力伝達部材と、から構成されている、請求項１に記載の開閉バルブ。
【請求項３】
前記バルブ本体に凹部を形成し、
前記凹部に前記弁体可動部を設けた、請求項１に記載の開閉バルブ。
【請求項４】
前記弁体の平面は、前記吸気口の開口投影部分から位置ずれした領域に移動することにより前記吸気口の開口面と前記排気口の開口面を結ぶ流路から退避する、請求項１に記載の開閉バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられる開閉バルブ（ゲートバルブ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図１０に示すように、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられる開閉バルブ１００が知られている。この開閉バルブ１００は、例えば、開口１０２、１０４が形成された弁箱１０６（バルブ本体）と、弁箱１０６の内部に配置され開口１０２、１０４を開放又は閉塞する弁体１０８と、を有している。弁体１０８は、２つの駆動源１１０、１１２により軸回りに回転可能に設けられ、かつ直進運動可能に設けられている。また、弁箱１０６には、開口１０２と開口１０４とが対向する位置に形成されている。さらに、弁箱１０６の内部であって開口１０２と開口１０４とを結ぶ最短経路上には、小枠体１１４が配置されている（下記特許文献１参照、従来技術１）。
【０００３】
また、図１１に示すように、従来から縦型の開閉バルブ（ゲートバルブ）１２０が知られている。開閉バルブ１２０は、バルブ本体１２２を備えている。バルブ本体１２２の側面には、第１フランジ（吸気口）１２４が形成されている。第１フランジ１２４には、成膜装置などの処理チャンバが接続される。また、バルブ本体１２２の底面には、第２フランジ（排気口）１２６が形成されている。第２フランジ１２６には、高真空ポンプなどの排気装置が接続される。バルブ本体１２２の内部には、バルブシート等の弁体１２８が配置されている。弁体１２８は、バルブ本体１２２の上部に設けられたエアシリンダ１３０によって上下運動（直進運動）可能に構成されている。弁体１２８が上下運動（直進運動）することにより、第１フランジ１２４と第２フランジ１２６との間の流路が開放又は遮断される（従来技術２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３２２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術１によれば、弁体が２つの駆動源により軸回りに回転可能に設けられ、かつ直進運動可能に設けられているため、複数の駆動源が必要となる。この結果、開閉バルブ自体が大型化かつ複雑化する。また、弁箱の内部に比較的大きな体積の小枠体が配置されているため、弁箱の内部を流れる流体の流路を干渉する。これにより、排気抵抗が大きくなる問題がある。特に、吸気口と排気口とが対向して形成され、小枠体が吸気口と排気口とを結ぶ流路上に位置しているため、排気抵抗が一層大きくなる。
【０００６】
また、上記従来技術２によれば、第１フランジと第２フランジとの間の流路を開放させるためには、弁体が退避した位置にくるように弁体を移動させる必要がある。しかし、第１フランジの径が大きくなればなるほど、弁体を第１フランジの開口面から退避させるために、弁体の直進運動（上下運動）の移動距離を長く設定する必要がある。これにより、バルブ本体の大型化させる必要があり、かつ弁体を長い距離移動させるために高出力の大型のエアシリンダが必要となる。この結果、開閉バルブが大型化する問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、流体の排気抵抗を小さくするとともに、小型化及び低背化を実現できる開閉バルブ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】
【０００８】
本発明は、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと前記処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられる開閉バルブであって、相互に直交する方向に開口する吸気口と排気口が形成されたバルブ本体と、前記バルブ本体の内部に配置され、前記排気口を開放し、あるいは前記排気口を前記バルブ本体の内側から閉塞する、平面を有する弁体と、前記弁体を直進運動させる弁体可動部と、前記バルブ本体の内部に配置され、前記弁体を回転可能にする揺動軸と、前記バルブ本体の内部に配置され、前記弁体可動部の直進運動を当該直進運動と前記揺動軸の軸回りの回転運動に変換して前記弁体に伝達する運動変換機構と、を有し、前記揺動軸は、前記揺動軸の軸方向が前記吸気口の開口面に対して直交しかつ前記排気口の開口面に対して平行となるように配置され、前記弁体を前記揺動軸の軸回りに回転可能にしており、前記弁体は、前記運動変換機構により前記直進運動及び前記回転運動を行い、前記排気口を開放する際に、前記弁体の平面が、前記吸気口の開口面と前記排気口の開口面を結ぶ流路から退避した位置に移動するとともに、前記吸気口の開口面及び前記排気口の開口面に対して直交する姿勢となる、開閉バルブである。
この場合、前記弁体の平面は、前記吸気口の開口投影部分から位置ずれした領域に移動することにより前記吸気口の開口面と前記排気口の開口面を結ぶ流路から退避することが好ましい。
【０００９】
これによれば、弁体可動部による直進運動が運動変換機構により、直進運動と揺動軸の軸回りの回転運動に変換されて弁体に伝達される。弁体は、この運動変換機構により直進運動及び回転運動を実行し、吸気口及び排気口に対して直交する姿勢となる位置に移動して排気口を開放する。
【００１０】
このように、弁体は、直進運動及び回転運動の２つの運動によって排気口を開放するため、従来技術２のように直進運動により排気口を開放する場合と比較して、弁体の直進運動の移動距離を短くすることができる。この結果、弁体の直進運動に必要な弁体可動部のストロークを短くすることができるため、弁体可動部を小型化でき、ひいては開閉バルブ自体を小型化及び低背化できる。
【００１１】
また、弁体可動部により弁体の直進運動を実行するときに、弁体可動部（例えば、直線導入部など）にはＯリングなどのシール部品が必要となるが、弁体可動部のストロークを短くすることにより、Ｏリングなどのシール部品の劣化を防止でき、部品寿命を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明は、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと前記処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられる開閉バルブであって、相互に直交する方向に開口する吸気口と排気口が形成されたバルブ本体と、前記バルブ本体の内部に配置され、前記排気口を開放し、あるいは前記排気口を前記バルブ本体の内側から閉塞する弁体と、前記弁体を直進運動させる弁体可動部と、前記バルブ本体の内部であって軸方向が前記吸気口及び前記排気口に対して平行となるように配置され、前記弁体を軸回りに回転可能にする揺動軸と、前記バルブ本体の内部に配置され、前記弁体可動部の直進運動を当該直進運動と前記揺動軸の軸回りの回転運動に変換して前記弁体に伝達する運動変換機構と、を有し、前記弁体は、前記運動変換機構により前記直進運動及び前記回転運動を行い、前記吸気口に対向する前記バルブ本体の壁側に向かって、かつ前記吸気口に対して平行かつ前記排気口に対して直交する姿勢となる位置に移動して前記排気口を開放する。
【００１３】
これによれば、弁体可動部による直進運動が運動変換機構により、直進運動と揺動軸の軸回りの回転運動に変換されて弁体に伝達される。弁体は、この運動変換機構により直進運動及び回転運動を実行し、吸気口に対向するバルブ本体の壁側に向かって、かつ吸気口に対して平行かつ排気口に対して直交する姿勢となる位置に移動して排気口を開放する。
【００１４】
このように、弁体は、直進運動及び回転運動の２つの運動によって排気口を開放するため、従来技術２のように直進運動により吸気口又は排気口を開放する場合と比較して、弁体の直進運動の移動距離を短くすることができる。この結果、弁体の直進運動に必要な弁体可動部のストロークを短くすることができるため、弁体可動部を小型化でき、ひいては開閉バルブ自体を小型化及び低背化できる。
【００１５】
また、弁体可動部により弁体の直進運動を実行するときに、弁体可動部（例えば、直線導入部など）にはＯリングなどのシール部品が必要となるが、弁体可動部のストロークを短くすることにより、Ｏリングなどのシール部品の劣化を防止でき、部品寿命を向上させることができる。
【００１６】
特に、弁体が排気口を開放したときに、吸気口から排気口に至る流路を遮る物体（例えば、弁体や小枠体）が無いため、流体の流れを円滑に維持し、排気速度を高めることができる。その結果、吸気口に接続するチャンバ（成膜装置）の内部が真空になるまでの時間（真空到達時間）を短縮することができ、チャンバ（成膜装置）での処理能力（生産能力）を高めることができる。
【００１７】
この場合、前記弁体が前記排気口を開放したときに、前記弁体は前記吸気口と前記排気口を結ぶ流路から退避した位置に移動していることが好ましい。
【００１８】
これによれば、弁体が排気口を開放したときに、弁体は、吸気口と排気口を結ぶ流路から退避した位置に移動している。換言すれば、弁体が排気口を開放したときに、弁体は吸気口と排気口を結ぶ流路から位置ずれしている。これにより、弁体が排気口を開放したときに、吸気口から排気口に至る流路を遮る物体（例えば、弁体や小枠体）が無いため、流体の流れを円滑に維持し、排気速度を高めることができる。その結果、吸気口に接続するチャンバ（成膜装置）の内部が真空になるまでの時間（真空到達時間）を短縮することができ、チャンバ（成膜装置）での処理能力（生産能力）を高めることができる。
【００１９】
この場合、前記運動変換機構は、前記バルブ本体の内部に固定されカム溝が形成された板カムと、前記カム溝に沿って移動するベアリングと、前記ベアリングの移動に伴い発生する動力を前記弁体に伝達する動力伝達部材と、から構成されていることが好ましい。
【００２０】
これによれば、運動変換機構は、バルブ本体の内部に固定されカム溝が形成された板カムと、カム溝に沿って移動するベアリングと、ベアリングの移動に伴い発生する動力を前記弁体に伝達する動力伝達部材と、から構成されている。このため、簡易な構成の運動変換機構により、弁体可動部による弁体の直進運動を当該直進運動と揺動軸の軸回りの回転運動に変換して弁体に伝達することができる。また、運動変換機構が簡易な部品で構成されているため、運動変換機構を小型化することができる。これにより、バルブ本体の内部に運動変換機構が配置された構成を採用しても、運動変換機構が吸気口から排気口に至る流路を大きく遮って流体の流れを滞られせることがない。この結果、流体の排気速度が大きく低下することを防止できる。
【００２１】
この場合、前記バルブ本体に凹部を形成し、前記凹部に前記弁体可動部を設けたことが好ましい。
【００２２】
これによれば、バルブ本体に凹部が形成され、この凹部に弁体可動部が設けられている。このため、少なくとも凹部に位置する弁体可動部の長さ分だけ、開閉バルブ全体の長さ（全長）を短くすることができ（換言すれば、弁体可動部の設置位置を下げることができ）、開閉バルブを一層小型化することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、流体の排気抵抗を小さくするとともに、小型化及び低背化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体が排気口を閉塞した状態を正面方向から示した構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体が排気口を閉塞した状態を側面方向から示した構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体が吸気口及び排気口を開放した状態を正面方向から示した構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体が吸気口及び排気口を開放した状態を側面方向から示した構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体に直進運動と回転運動を実行させるための運転変換機構の構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る開閉バルブの弁体が排気口を閉塞した状態から吸気口及び排気口を開放した状態を説明するための概念図であり、（Ａ）は弁体が排気口を閉塞した状態の概念図であり、（Ｂ）は弁体が４５度回転した状態の概念図であり、（Ｃ）は弁体が９０度回転して吸気口及び排気口を開放した状態の概念図である。
【図７】本発明の参考例に係る開閉バルブの弁体が吸気口及び排気口を開放した状態を正面方向から示した構成図である。
【図８】本発明の参考例に係る開閉バルブの弁体が吸気口及び排気口を開放した状態を側面方向から示した構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る開閉バルブの概念図である。
【図１０】従来技術１の開閉バルブの構成図である。
【図１１】従来技術２の開閉バルブの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の第１実施形態に係る開閉バルブについて、図面を参照して説明する。
なお、本発明の第１実施形態に係る開閉バルブは、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバと処理チャンバ内を真空排気する排気装置との間に設けられるものである。なお、処理チャンバとして、例えば、成膜装置が該当する。また、排気装置として、クライオポンプ（高真空ポンプ）が該当する。
【００２６】
図１乃至図４に示すように、開閉バルブ１０は、バルブ本体１２を備えている。バルブ本体１２は、中空の円柱状に形成されている。バルブ本体１２の外周面の一部には、吸気口１４が形成されている。吸気口１４には、被処理体に対して真空処理を行う処理チャンバが接続される。この処理チャンバとして、例えば、成膜装置が用いられる。また、バルブ本体１２の底面には、排気口１６が形成されている。排気口１６には、処理チャンバ内を真空排気する排気装置が接続される。この排気装置として、例えば、クライオポンプ（高真空ポンプ）が用いられる。ここで、吸気口１４と排気口１６とは、相互に直交する方向に開口するように形成されている。すなわち、吸気口１４の開口面を直交する軸部と排気口１６の開口面を直交する軸とが垂直に交わることになる。
【００２７】
吸気口１４は、バルブ本体１２の外周面の一部に形成された第１フランジ１８の開口部で構成されている。また、排気口１６は、バルブ本体１２の底面に形成された第２フランジ２０の開口部で構成されている。なお、第１フランジ１８の開口部は、長穴形状に形成されているため、吸気口１４は長穴形状になる。また、また、第２フランジ２０の開口部は、円形状に形成されているため、排気口１６は円形状になる。
【００２８】
また、吸気口１４が形成されている外周面の一部（壁部）と対向（対面）するバルブ本体１２の外周面の対向部（対向する壁部）には、バルブシート３４等のメンテナンス時に使用するメンテナンス開口２２が形成されている。メンテナンス開口２２は、第１フランジ１８が形成された壁部と対向（対面）するバルブ本体１２の側面に形成された第３フランジ２４の開口部で構成されている。なお、第３フランジ２４の開口部は、円形状に形成されているため、メンテナンス開口２２は円形状になる。メンテナンス開口２２は、メンテナンス時以外は閉じて使用される。
【００２９】
バルブ本体１２の上壁部１２Ａには、アクチュエータ（弁体可動部）２６が設けられている。アクチュエータ２６は、本発明の「弁体可動部」の一実施態様である。アクチュエータ２６は、油圧制御等により軸状のロッド２８を直進運動（直線運動）させる。ロッド２８の先端部には、揺動軸３０が回転可能に取り付けられている。揺動軸３０の軸方向は、ロッド２８の軸方向に対して直交するように設定されている。揺動軸３０の軸方向両端部には、可動連結部材（弁体）３２が取り付けられている。可動連結部材３２には、バルブシート（弁体）３４が接続されている。バルブシート３４は、円盤状に形成されており、バルブ本体１２の壁部との接触部位には、図示しないシール部材（例えば、Ｏリング）が取り付けられている。本実施形態のバルブシート３４は、排気口１６を閉塞または開放するように設定されている。なお、可動連結部材３２及びバルブシート３４は、本発明の「弁体」の一実施態様である。
【００３０】
ここで、図１に示すように、揺動軸３０は、バルブ本体１２の内部であって軸方向が吸気口１４の開口面に対して直交しかつ排気口１６の開口面に対して平行となるように配置されている。揺動軸３０が軸回りに回転することにより、バルブシート３４の揺動軸３０の軸回りの回転運動が可能になる。
【００３１】
可動連結部材３２には、一対のヒンジ（動力伝達部材、運動変換機構）３６が取り付けられている。一対のヒンジ３６は、可動連結部材３２の長手方向に対して直交し、かつバルブシート３４の平面に対して平行となるように位置決めされている。一対のヒンジ３６の各端部には、ベアリング（運動変換機構）３８が回転可能に取り付けられている。ベアリング３８は、後述の板カム（運動変換機構）４０に形成されたカム溝（運動変換機構）４２に介在されており、カム溝４２に沿って移動する。
【００３２】
バルブ本体１２の上壁部１２Ａには、支持部材４４が取り付けられている。この支持部材４４には、平板部４６が取り付けられている。平板部４６には、ロッドが軸方向に直進運動可能となるように貫通されており、ロッド２８の直進運動が担保されるとともに、ロッド２８の直進運動に伴うロッド２８の振れが防止される。平板部４６には、複数本のカム支柱４８が取り付けられている。カム支柱４８の端部には、一対の板カム４０が取り付けられている。一対の板カム４０には、カム溝４２が形成されている。カム溝４２には、上記したベアリング３８が位置しており、ベアリング３８が回転しながらカム溝４２に沿って移動する。図５に示すように、カム溝４２は、垂直方向（ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向）に対して小さな角度だけ傾斜して延びる第１傾斜溝部４２Ａと、第１傾斜溝部４２Ａの端部から垂直方向（ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向）に対して大きな角度だけ傾斜して水平方向（ロッド２８の直進運動の方向と直交方向）に向って延びる第２傾斜溝部４２Ｂと、第２傾斜溝部４２Ｂの傾斜上端部から垂直方向（ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向）に対して小さな角度だけ傾斜して延びる第３傾斜溝部４２Ｃと、で構成されている。第１傾斜溝部４２Ａ、第２傾斜溝部４２Ｂ及び第３傾斜溝部４２Ｃは、バルブシート３４の直進運動と揺動軸３０の軸回りの回転運動を担保する機能を有している。また、板カム４０、カム支柱４８及び支持部材４４は、バルブ本体１２の内部で固定されている。なお、カム溝４２、ベアリング３８及びヒンジ３６は、本発明の「運動変換機構」の一実施態様である。
【００３３】
ここで、ベアリング３８がカム溝４２を移動する際に、ゴミが発生するおそれがあるが、以下の方法について対策されている。例えば、ベアリング３８の外周面とカム溝４２とが常時接触した状態に保つことにより、ベアリング３８の外周面とカム溝４２との間にゴミの発生原因となる埃等が介在することを防止できる。また、カム溝４２のベアリング３８の外周面との接触面を鏡面状態に研磨しておき、摩擦抵抗を小さくすることにより、ゴミの発生を防止できる。ベアリング３８がカム溝４２を低速で移動するように、アクチュエータ２６によりロッド２８の直進運動の速度を調整する。さらに、ベアリング３８として、高真空対応のものを使用する。これらのような対策をとることにより、ベアリング３８がカム溝４２を移動する際にゴミが発生することを抑制できるため、処理チャンバにおいて真空状態で処理される半導体基板の処理精度に悪影響を及ぼすことを防止できる。
【００３４】
次に、第１実施形態の開閉バルブの作用について説明する。
なお、開閉バルブ１０の作用は、バルブシート３４が排気口１６を閉塞している状態を初期状態として説明する。
【００３５】
図１乃至図４、図５に示すように、排気口１６を開放する場合には、アクチュエータ２６によりロッド２８を上方向（排気口１６側と反対方向を上方向と定義する。）に引く。これにより、ロッド２８が上方向に直進運動する。ここで、バルブシート３４が排気口１６を閉塞している初期状態では、ベアリング３８がカム溝４２の第１傾斜溝部４２Ａの下端部側に位置している。初期状態からロッド２８が上方向に直進運動すると、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａを移動する。ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａを移動することにより、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力がヒンジ３６から可動連結部材３２を介してバルブシート３４に伝達される。このため、バルブシート３４は、主に、ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向（上方向）の直進運動を行い、第１傾斜溝部４２Ａの上端部側に移動する。なお、第１傾斜溝部４２Ａは、ロッド２８の直進運動の方向に対して小さな傾斜角度で延びている。このため、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力は、第１傾斜溝部４２Ａからベアリング３８、ヒンジ３６及び可動連結部材３２を介してバルブシート３４に対して小さな回転駆動力としても伝達される。このため、バルブシート３４は、ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向（上方向）に移動するとともに、小さな回転角度で揺動軸３０の軸回りを回転運動する。このようにして、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａを移動すると、ロッド２８の直進運動が、ベアリング３８、第１傾斜溝部４２Ａ及びヒンジ３６により、バルブシート３４の直進運動と回転運動に変換される。なお、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａを移動する領域では、バルブシート３４の直進運動による直進移動距離が長くなり、回転運動による回転角度は小さくなる。このため、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａを移動する領域では、バルブシート３４の直進運動が中心になり、回転運動は補助的といえる。
【００３６】
ロッド２８の上方向に向う直進運動が継続すると、ベアリング３８は、カム溝４２の第２傾斜溝部４２Ｂ側に誘導されて第２傾斜溝部４２Ｂに進入する。そして、ロッド２８が上方向に直進運動することにより、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを傾斜下端部側から傾斜上端部側に向って移動する。ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを移動することにより、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力がヒンジ３６から可動連結部材３２を介してバルブシート３４に伝達される。ここで、第２傾斜溝部４２Ｂは、ロッドの直進運動の方向に対して大きく傾斜しているので、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを移動すると、第２傾斜溝部４２Ｂによりバルブシート３４の上方向の移動距離が制限される。すなわち、バルブシート３４は、ロッド２８の直進運動の移動距離と比較して短い距離だけしか上方向に移動しない。つまり、バルブシート３４の直進運動による移動距離は短くなる。そして、ロッド２８の直進運動が継続すると、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力は、第２傾斜溝部４２Ｂからベアリング３８、ヒンジ３６及び可動連結部材３２を介してバルブシート３４に対して大きな回転駆動力として伝達される。このため、バルブシート３４は、ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向（上方向）に移動するとともに、大きな回転角度で揺動軸３０の軸回りを回転運動する。このようにして、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを移動すると、ロッド２８の直進運動が、ベアリング３８、第２傾斜溝部４２Ｂ及びヒンジ３６により、バルブシート３４の直進運動と回転運動に変換される。そして、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを移動する領域では、バルブシート３４の直進運動の直進移動距離が短くなり、回転運動の回転角度は大きくなる。このように、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂを移動する領域では、バルブシート３４の回転運動が中心になり、直進運動は補助的といえる。
【００３７】
さらに、ロッド２８の上方向に向う直進運動が継続すると、ベアリング３８は、カム溝４２の第２傾斜溝部４２Ｂの傾斜上端部から第３傾斜溝部４２Ｃ側に誘導され第３傾斜溝部４２Ｃに進入する。さらに、ロッド２８が上方向に直進運動すると、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃを移動する。ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃを移動することにより、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力がヒンジ３６から可動連結部材３２を介してバルブシート３４に伝達される。このため、バルブシート３４は、主に、ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向（上方向）の直進運動を行い、第３傾斜溝部４２Ｃの上端部側に移動する。なお、第３傾斜溝部４２Ｃは、ロッド２８の直進運動の方向に対して小さな傾斜角度で延びている。このため、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力は、第３傾斜溝部４２Ｃからベアリング３８、ヒンジ３６及び可動連結部材３２を介してバルブシート３４に対して小さな回転駆動力としても伝達される。このため、バルブシート３４は、ロッド２８の直進運動の方向と同じ方向（上方向）に移動するとともに、小さな回転角度だけ揺動軸３０の軸回りを回転運動する。このようにして、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃを移動すると、ロッド２８の直進運動が、ベアリング３８、第３傾斜溝部４２Ｃ及びヒンジ３６により、バルブシート３４の直進運動と回転運動に変換される。なお、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃを移動する領域では、バルブシート３４の直進運動による直進移動距離が長くなり、回転運動による回転角度は小さくなる。このため、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃを移動する領域では、バルブシート３４の直進運動が中心になり、回転運動は補助的といえる。
【００３８】
以上のようにして、バルブシート３４は、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａ、第２傾斜溝部４２Ｂ及び第３傾斜溝部４２Ｃを移動する間に、ロッド２８の直進運動と同じ方向（上方向）に所定の直進移動距離だけ直進運動し、かつ約９０度の回転角度だけ回転運動する。そして、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃの傾斜上端部に位置したときに、バルブシート３４の直進運動及び回転運動が停止する。
【００３９】
すなわち、図６に示す概念図で説明すると、図６（Ａ）に示すように、バルブシート３４が吸気口１４を閉塞している状態では、ベアリング３８が第１傾斜溝部４２Ａの傾斜下端部に位置している（初期状態）。そして、図６（Ｂ）に示すように、ベアリング３８が第２傾斜溝部４２Ｂに進入したときには、バルブシート３４は上方向に移動すると共に、初期状態の姿勢から約４５度の回転角度だけ回転する。さらに、図６（Ｃ）に示すように、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃの傾斜上端部に位置したときには、バルブシート３４は僅かに上方向に移動すると共に、初期状態の姿勢から約９０度の回転角度だけ回転する。
【００４０】
図５に示すように、板カム４０はバルブ本体１２に対して固定されているため、ベアリング３８が板カム４０のカム溝４２を移動するだけで、バルブシート３４は、ロッド２８の直進運動のみに基づいて、直進運動と回転運動を実行することができる。換言すれば、ロッド２８の直進運動に伴う駆動力が板カム４０、ベアリング３８及びヒンジ３６を介してバルブシート３４に伝達される。さらに、板カム４０、ベアリング３８及びヒンジ３６によって、ロッド２８の直進運動がバルブシート３４の直進運動と回転運動に変換される。
【００４１】
ここで、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃの傾斜上端部に位置したときのバルブシート３４の位置について説明する。図３及び図４に示すように、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃの傾斜上端部に位置したときに、バルブシート３４は、吸気口１４と排気口１６を結ぶ流路から退避した位置に移動している。すなわち、バルブ本体１２に形成された吸気口１４を側面方向からみた場合（図４方向から図示した場合）に、バルブシート３４が吸気口１４の開口投影部分から位置ずれした領域に位置している。また、バルブシート３４は、吸気口１４及び排気口１６に対して直交する姿勢となる位置に移動して吸気口１４及び排気口１６を開放する。このため、バルブシート３４は、吸気口１４から浸入してくる流体の流路上に位置せず、流体の流れを干渉することがない。
【００４２】
ここで、吸気口１４が形成されている第１フランジ部１８に接続される処理チャンバ（成膜装置）の真空引きと大気圧開放について説明する。
【００４３】
先ず、処理チャンバ（成膜装置）の真空引きについて説明する。排気口１６をバルブシート３４で閉塞した状態で、処理チャンバを１０−６Ｐａ程度まで真空引きする場合には、予め、排気装置（クライオポンプ）の内部を１０−６から１０−７Ｐａ程度の高真空に維持しておく。次に、処理チャンバの内部を数十Ｐａ程度まで粗引きする。その後、バルブシート３４を移動させて排気口１６を開放し、処理チャンバの本引きを開始する（１０−６から１０−５Ｐａ程度）。
【００４４】
次に、処理チャンバの内部を大気圧に戻す場合について説明する。バルブシート３４を移動させて排気口１６を閉塞する。処理チャンバを大気開放（パージ）する。
【００４５】
このように、開閉バルブ１０の役割は、常時高真空に維持されている排気装置（クライオポンプ）上に設けられており、処理チャンバ（成膜装置）を真空引きしたり、大気開放する場合に、必要に応じて排気口１６を開閉することにある。
【００４６】
以上のように、第１実施形態の開閉バルブ１０によれば、１つのアクチュエータ２６を用いるだけで、バルブシート３４の直進運動と回転運動を両立させることができる。これにより、開閉バルブ１０の構成が簡素化され、設備コストを低減させることができる。また、開閉バルブ１０の小型化を実現できる。
【００４７】
また、板カム４０、ベアリング３８及びヒンジ３６によりロッド２８の直進運動をバルブシート３４の直進運動と回転運動に変換できる構成としたため、ロッド２８の僅かな直進移動距離で、バルブシート３４を９０度回転させて排気口１６を開放することができる。これにより、バルブ本体１２のロッド２８の移動方向の長さ寸法を短く設計することができ、開閉バルブ１０の低背化を実現できる。
【００４８】
加えて、ロッド２８の僅かな直進移動距離でバルブシート３４を９０度回転させて排気口１６を開放することができるため、アクチュエータ２６を小型化することができる。さらに、ロッド２８の直進移動距離が短いので、アクチュエータ２６とロッド２８との直線導入部に使用されるシール部材（例えば、Ｏリング）の製品寿命をのばすことができる。
【００４９】
さらに、ベアリング３８が第３傾斜溝部４２Ｃの傾斜上端部に位置したときに、バルブシート３４は、吸気口１４と排気口１６を結ぶ流路から退避した位置に移動している。このため、バルブシート３４は、吸気口１４から浸入してくる流体の流路上に位置せず、流体の流れを干渉することがない。これにより、バルブシートがバルブ本体１２の内部で排気経路を妨げることがないため、流体の排気抵抗が小さくなる。この結果、流体の排気速度を高めることができ、処理チャンバの真空到達時間を短縮することができ、処理チャンバで処理される半導体基板（被処理物）の処理速度を高めることができる。
【００５０】
ここで、処理チャンバ（成膜装置）の真空到達度（真空到達速度）を左右する条件の一つとして、第１フランジ１８（吸気口１４）及び第２フランジ２０（排気口１６）のフランジ径（開口径）、排気流路を妨げる物体の少なさ、及び気体分子の流れ易さ（コンダクタンスの良さ）が重要視されている。そこで、コンダクタンス（排気抵抗）を保ったままフランジ径の大きな開閉バルブを使用する場合、例えば、従来技術２の図１１に示す方式の開閉バルブでは、バルブシートの開閉ストロークが大きくなることから、開閉バルブ全体が大型化するという問題がある。
【００５１】
これに対して、本発明の開閉バルブ１０では、アクチュエータ２６のロッド２８の直進運動によってバルブシート３４を引き上げる際に、ベアリング３８が板カム４０に形成されたカム溝４２を移動して、バルブシート３４の直進運動と回転運動に変換される。最終的には、バルブシート３４が揺動軸３０の軸回りに９０度回転して、排気流路を妨げることなく、排気口１６を開放し、吸気口１４と排気口１６とを連通させることができる。これにより、本発明の開閉バルブ１０は、バルブシート３４の直進運動の直進移動距離（開閉ストローク）が短くても、排気流路を妨げず、バルブシート３４による排気口１６の開閉動作が可能になる。この結果、開閉バルブ１０の小型化及び低背化を実現できる。
【００５２】
なお、板カム４０、ベアリング３８及びヒンジ３６がバルブ本体１２の内部に配置されているが、これらの部品（運動変換機構）が排気抵抗に及ぼす悪影響は少ないと考えられる。なぜなら、これらの部品の表面積は、排気口１６及び吸気口１４の開口面積と比較すると、極僅かなものになるからである。また、排気口１６の開放時には、バルブシート３４は、吸気口１４と排気口１６を結ぶ流路から退避した位置に移動しているため、バルブシート３４自体が排気抵抗に悪影響を及ぼすことはない。
【００５３】
次に、本発明の参考例となる開閉バルブについて説明する。
なお、第１実施形態の開閉バルブ１０の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５４】
図７及び図８に示すように、参考例である開閉バルブ６０は、排気口１６を開放するときのバルブシート３４の位置が第１実施形態の開閉バルブ１０と比較して異なるものである。すなわち、揺動軸３０は、バルブ本体１２の内部であって軸方向が吸気口１４の開口面及び排気口１６の開口面に対して平行となるように配置されている。また、板カム４０が吸気口１４の開口面に対して直交する方向（垂直）となるように配置されている。このため、バルブシート３４は、運動変換機構により直進運動及び回転運動を行い、吸気口１４に対向するバルブ本体１２の壁１２Ｂ側に向かって、かつ吸気口１４の開口面に対して平行かつ排気口１６の開口面に対して直交する姿勢となる位置に移動して吸気口１４及び排気口１６を開放する。
【００５５】
すなわち、参考例である開閉バルブ６０では、排気口１６及び吸気口１４を開放するときに、バルブシート３４が吸気口１４側と反対側に向って移動するため、バルブシート３４が吸気口１４と排気口１６とを結ぶ流路上に位置しない。また、板カム４０が吸気口１４の開口面に対して直交する方向（垂直）となるように配置されているため、第１実施形態の開閉バルブ１０と比較して、コンダクタンスが良好になる。
【００５６】
参考例である開閉バルブ６０によれば、第１実施形態の開閉バルブ１０よりも、排気速度を高めることができる。
【００５７】
次に、本発明の第２実施形態の開閉バルブについて説明する。
なお、第１実施形態の開閉バルブ１０の構成と重複する構成には同じ符号を付し、その説明を適宜省略する。
【００５８】
図９に示すように、第２実施形態の開閉バルブ７０は、バルブ本体１２の上壁部１２Ａに凹部７２が形成されたものである。この凹部７２には、アクチュエータ２６が取り付けられている。このため、アクチュエータ２６の軸方向の一部が凹部７２に位置しており、凹部７２の深さ寸法だけアクチュエータ２６の設置位置を下げることができる。
【００５９】
第２実施形態の開閉バルブ７０によれば、凹部７２の深さ寸法だけアクチュエータ２６の設置位置を下げることができ、開閉バルブ７０の縦寸法を短くすることができる。これにより、開閉バルブ７０の一層の小型化を実現できる。
【００６０】
なお、上記各実施形態の開閉バルブでは、排気口１６の閉塞状態と、排気口１６及び吸気口１４の開放状態と、を実現できる構成を示したが、バルブシート３４により吸気口１４の閉塞が可能となるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０    開閉バルブ
１２    バルブ本体
１４    吸気口
１６    排気口
２６    アクチュエータ（弁体可動部）
３０    揺動軸
３２    可動連結部材（弁体）
３４    バルブシート（弁体）
３６    ヒンジ（動力伝達部材、運動変換機構）
３８    ベアリング（運動変換機構）
４０    板カム（運動変換機構）
４２    カム溝（運動変換機構）
６０    開閉バルブ
７０    開閉バルブ
７２    凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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