(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理チャンバ用マルチベーン型スロットルバルブであって、
前記真空処理チャンバに露出した内部および大気圧に曝された外部を有し、前記真空処理チャンバ内の真空を制御するための貫通穴を画定するスロットルチャンバ本体と、
前記貫通穴でのガスの流れを制御するために該貫通穴内に取り付けられた複数の回転ベーンであって、各回転ベーンは、近位支持部と、遠位支持部と、前記近位支持部及び前記遠位支持部の少なくとも１つを通って延在する冷却液経路と、を有し、前記冷却液経路は、各回転ベーンと流体連結し該各回転ベーンに沿って長手方向に配設され、前記各回転ベーンの前記冷却液経路は前記スロットルチャンバ本体の外で延在するとともに、冷却剤供給ポート及び冷却剤戻りポートを有する回転アダプタの中に延び、前記近位支持部及び前記遠位支持部の少なくとも１つは前記回転アダプタに回転可能に接続され、前記各回転アダプタは大気圧に曝され、前記各回転ベーンの前記冷却液経路は、隣接する回転ベーンと、前記回転アダプタの前記冷却剤供給ポート及び前記冷却剤戻りポートを介して流体連結し、前記冷却液経路は、前記複数の回転ベーンを通って連続する通路を形成する、複数の回転ベーンと、
前記スロットルチャンバ本体の外部に配置および接続され、処理ガスの流れを変えるために前記複数の回転ベーンを回転させる駆動機構であって、前記複数の回転ベーンの各近位支持部に連結固定される回転アームを同時に回転させることが可能な駆動機構とを有する、真空処理チャンバ用マルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項２】
前記冷却液経路は、前記回転ベーンに沿って長手方向に配設された冷却路である、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項３】
前記冷却路は、直管管路、正弦波管路、矩形波型管路、短手管路によって一端が連結された一対の長手管路、内側管路と外側管路との間に流路を画定する一対の同心管路、および長手ヒートパイプからなる群から選択される、請求項２に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項４】
前記各回転ベーンは、該回転ベーンに沿って長手方向に配置され、直列に相互接続された冷却路であって、単一の連続した流路を形成する冷却路を有する、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項５】
前記駆動機構は、アクチュエータアーム、各回転ベーンに連結固定された回転アーム、および一つの回転ベーンの回転アームを隣接する回転ベーンの回転アームに枢支可能に直列に連結するリンクアームを有し、リンクアームは前記アクチュエータアームに連結する、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項６】
前記回転アームは、一端が前記回転ベーンに連結し他端が前記リンクアームに連結する、請求項５に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項７】
前記各回転ベーンに取り付けられたデブリシールドをさらに有する、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項８】
前記スロットルチャンバ本体は、第１ボディフランジ、第２ボディフランジ、ならびに該第１ボディフランジおよび該第２ボディフランジの間で連結されたベーンチャンバ筺体を有し、該ベーンチャンバ筺体は前記複数の回転ベーンを収容する、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項９】
前記ベーンチャンバ筺体は、天板、底板、第１チャンバ側壁、第２チャンバ側壁、および該第１チャンバ側壁に取り付けられ、前記回転ベーンの冷却液流路を支持し、前記真空チャンバ処理と前記大気圧間の圧力差を維持する、ベーン支持フィードスルーを有する、請求項８に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項１０】
前記スロットルバルブ内側の真空チャンバ処理と前記スロットルバルブ外側の大気圧との間で、前記各回転ベーンを支持する真空フィードスルーをさらに有する、請求項１に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項１１】
前記真空フィードスルーは磁気流体真空フィードスルーである、請求項１０に記載のマ
ルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項１２】
前記冷却路がヒートパイプの場合、前記スロットルバルブは、前記ベーンチャンバ筺体の外側にある前記ヒートパイプの一端部を回転可能に受容する冷却ブロックをさらに有する、請求項３に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項１３】
前記冷却ブロックは、流水ブロックおよび熱電モジュールブロックからなる群から選択される、請求項１２に記載のマルチベーン型スロットルバルブ。
【請求項１４】
スロットルバルブを用いた真空チャンバ処理中に、真空処理チャンバ内であらゆる線形コンダクタンス制御を提供する方法であって、
真空処理チャンバと共に使用され、スロットルチャンバ本体のベーンチャンバ筺体に配置された複数の回転ベーンを有するマルチベーン型スロットルバルブを入手し、前記複数の回転ベーンは前記スロットルバルブを介してガスの流れを制御するためにそれぞれ貫通穴内に取り付けられ、
近位支持部と、遠位支持部と、前記近位支持部及び前記遠位支持部の少なくとも１つを通って延在する冷却液経路と、を有する前記各回転ベーンを構成し、前記冷却液経路は前記各回転ベーンと流体連結し前記各回転ベーンに沿っており、前記各回転ベーンの前記冷却液経路は前記スロットルチャンバ本体の外で延在するとともに、冷却剤供給ポート及び冷却剤戻りポートを有する回転アダプタの中に延び、前記近位支持部及び前記遠位支持部の少なくとも１つは前記回転アダプタに回転可能に接続され、前記各回転アダプタは大気圧に曝され、前記各回転ベーンの前記冷却液経路は、隣接する回転ベーンと、前記回転アダプタの前記冷却剤供給ポート及び前記冷却剤戻りポートを介して流体連結し、前記冷却液経路は、前記複数の回転ベーンを通って連続する通路を形成し、
前記各回転ベーンの冷却路に冷却液を流し、および
各回転ベーンの配向を回転可能に調整し、前記真空処理チャンバ内での真空処理中に線形コンダクタンス制御を提供する、方法。
【請求項１５】
前記構成する工程は、直管管路、正弦波管路、矩形波型管路、短手管路によって一端が連結された一対の長手管路、内側管路と外側管路との間に流路を画定する一対の同心管路、長手ヒートパイプ、またはそれらの組合せのうちの一つとして前記冷却路を構成する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記構成する工程は、前記各回転ベーンの冷却路を直列に流体連結することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記各回転ベーンにデブリシールドを取り付けることをさらに有する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記入手する工程は、前記各回転ベーン用の前記冷却路および回転ベーンを回転可能に支持する磁気流体フィードスルーを備えるスロットルバルブを入手することを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記冷却液経路がヒートパイプの場合、前記スロットルバルブの大気側の前記ベーンチャンバ筺体の外側に配置された前記ヒートパイプの一端部に冷却ブロックを接続することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景］
１．発明の分野
本発明は、一般に、処理システム用バルブに関する。特に、本発明は、真空システム用スロットルバルブに関する。
２．従来技術の説明
様々なバルブが真空処理システムで用いられるために考え出されている。バルブのタイプとしては、ゲートバルブ、バタフライ弁、マルチベーン型バルブなどがあげられる。ゲートバルブの中には、開位置および閉位置が設計され、そのバルブを介してガス状流体の全開フローまたは全閉フローのいずれかを許容するものがある。バタフライ弁の設計は比較的容易であるが、線形コンダクタンス応答を達成する能力に限界がある。マルチベーン型バルブは、バタフライ弁よりもより高精度な制御を提供する。
【０００２】
マルチベーン型バルブの一例が米国特許番号６，２９３，３０６（ブレネス、２００１）に記載される。ブレネスには、直立で概ね長方形のバルブ筺体を有するスロットルゲートバルブが記載されている。バルブ筺体の中には、バルブ筺体の下部に形成された貫通穴を閉じるための、直線的に移動可能なゲートバルブが配置される。空気圧式アクチュエータアッセンブリによって、開位置および閉位置の間でゲートバルブが移動する。スロットルバルブアッセンブリコンパートメントは、バルブ筺体の下側を形成し、貫通穴を画定し、貫通穴内で回転可能に配置された一組のスロットルベーンを有する。ドライブアクチュエータは、ベーンを回転するために設けられ、ドライブアクチュエータコンパートメントと、スロットルベーンの位置を制御するモータとを有する。ドライブアクチュエータは、そのドライブアクチュエータが筺体の内側に延在する地点でベローズシールドによって密封される。
【０００３】
マルチベーン型バルブの他のタイプとしては、メイバック，インクが商標「Ｖａｒｉ−Ｑ」を付して販売するスロットルバルブがある。メイバックのスロットルバルブは、低摩擦ケーブル駆動システムによって相互接続する複数の二重反転する三角形（つまりパイ形状）のベーンを収容する環状のバルブチャンバを有する。
【０００４】
マルチベーン型バルブのさらに他のタイプとしては、部品番号０６２７−０６２４−０として、フェローテック社（米国）が商標「Ｔｅｍｅｓｃａｌ」を付して販売する固定ベーンバルブがある。このマルチベーン型バルブは、全てのベーンが３０度から４５度の範囲で固定されており、低温ポンプと流体連結するので、本当の意味ではバルブではない。各ベーンは、各ベーンに対して直角であるステンレス鋼管にろう付けされる。ベーンは、冷却水が内部を流れるステンレス鋼管に熱を伝えるためだけでなく、遮熱材としても作用する。図１Ａおよび１Ｂは、冷却チューブと複数の固定ベーンとの構造関係の正面図および断面側面図であり、上記固定マルチベーン型バルブの一例を示す。
【０００５】
［発明の概要］
真空処理システムは、一般に、コンピュータチップの製造に通常使用する処理チャンバ、および処理チャンバを真空にするために用いられる真空ポンプを有する。高真空ポンプは通常、プラズマ処理用の圧力より低い圧力で作動する。マルチベーン型バルブはどれも、処理環境のより良い制御を提供しようとし、処理チャンバからの熱およびデブリから高真空ポンプを保護しようとする。マルチベーン型バルブは、処理チャンバ内のガスをスロットルで調整して機能し、チャンバ内にて適切な処理圧力を維持しながら真空ポンプが高真空レベルで作動することを許容する差圧を、バルブに渡って生成する。回転ベーンを有するマルチベーン型スロットルバルブは、マルチベーン型バルブのあらゆる操作において線形制御を提供することで、チャンバ内にて適切な処理圧力よりうまく制御する機能を提供する。従来技術のマルチベーン型スロットルバルブの欠点は、熱および／またはデブリから高真空ポンプを保護する能力に限界がある点である。
【０００６】
本発明の目的は、あらゆる線形コンダクタンス制御を提供できるマルチベーン型スロットルバルブであって、真空処理システムで使用するマルチベーン型スロットルバルブを提供することである。本発明の他の目的は、真空ポンプ用の遮熱材として機能可能なマルチベーン型スロットルバルブを提供することである。本発明のさらなる目的は、ベーン冷却能力を有する遮熱材であるマルチベーン型スロットルバルブを提供することである。本発明のさらなる目的は、ベーンチャンバおよびバルブの大気側の間で真空密封の完全性を維持するのに簡易な構造を有するマルチベーン型スロットルバルブを提供することである。
【０００７】
本発明は、真空ポンプポートのコンダクタンスを制御し、真空ポンプをデブリおよび熱への露出から保護するマルチベーン型スロットルバルブを提供することにより、上記および他の目的を達成する。
【０００８】
一実施形態では、真空処理チャンバ用のマルチベーン型スロットルバルブは、真空処理チャンバに露出した内部、および大気圧に曝された外部を有し、真空処理チャンバ内の真空を制御する貫通穴を画定するスロットルチャンバ本体と、貫通穴でのガスの流れを制御するために貫通穴内に取り付けられた複数の回転ベーンであって、各回転ベーンと流体連結であり各回転ベーンに沿って長手方向に配設された冷却液経路を有する複数の回転ベーンと、スロットルチャンバ本体の外部に配置および接続され、処理ガスの流れを変えるために複数の回転ベーンを回転させる駆動機構とを有する。
【０００９】
本発明の他の実施形態では、冷却液経路は、回転ベーンに沿って長手方向に配設された冷却路である。
本発明の他の実施形態では、冷却路は、直管管路、正弦波管路、矩形波型管路、短手管路によって一端が連結された一対の長手管路、内側管路と外側管路との間に流路を画定する一対の同心管路、および長手ヒートパイプからなる群から選択される。
【００１０】
本発明のさらに他の実施形態では、各回転ベーンは、単一の連続した流路を形成しながら直列に相互接続される。
本発明のさらに他の実施形態では、駆動機構は、アクチュエータアーム、各回転ベーンに連結固定された回転アーム、および一つの回転ベーンの回転アームを隣接する回転ベーンの回転アームに枢支可能に直列に連結するリンクアームを有し、リンクアームは前記アクチュエータアームに連結する。
【００１１】
本発明のさらに他の実施形態では、回転アームは、一端が前記回転ベーンに連結し他端が前記リンクアームに連結する。
本発明のさらに他の実施形態では、スロットルバルブは各回転ベーンに取り付けられたデブリシールドをさらに有する。
【００１２】
本発明のさらに他の実施形態では、スロットルチャンバ本体は、第１ボディフランジ、第２ボディフランジ、および第１ボディフランジと第２ボディフランジとの間で連結されたベーンチャンバ筺体を有し、ベーンチャンバ筺体は複数の回転ベーンを収容する。
【００１３】
本発明のさらに他の実施形態では、ベーンチャンバ筺体は、天板、底板、第１チャンバ側壁、第２チャンバ側壁、および第１チャンバ側壁に取り付けられ、回転ベーンの冷却液流路を支持し、真空チャンバ処理と大気圧との間の圧力差を維持する、ベーン支持フィードスルーを有する。
【００１４】
本発明のさらに他の実施形態では、スロットルバルブ内側の真空チャンバ処理と前記スロットルバルブ外側の大気圧との間で、各回転ベーンを支持する真空フィードスルーをさらに有する。
【００１５】
さらに他の実施形態では、マルチベーン型スロットルバルブは、スロットルチャンバ本体の内部と外部との間で各回転ベーンをその一端にて支持する磁気流体真空フィードスルー部材を有する。
【００１６】
さらに他の実施形態では、マルチベーン型スロットルバルブは、各回転ベーンの間で冷却液を運ぶために各回転ベーンの一端に接続された回転アダプタを有する。
マルチベーン型スロットルバルブのさらに他の実施形態では、冷却路がヒートパイプである場合、スロットルバルブは、ベーンチャンバ筺体の外側にあるヒートパイプの一端部を回転可能に受容するための冷却ブロックをさらに有する。冷却ブロックは、随時、流水ブロック、熱電モジュールブロック、またはその組み合わせであってよい。
【００１７】
マルチベーン型スロットルバルブのさらに他の実施形態では、回転ベーンは、回転ベーンの長手方向中心線に沿って横方向に、各回転ベーン間で冷却液を運ぶ回転継ぎ手の中まで延在する冷却路を有する。
【００１８】
マルチベーン型スロットルバルブの他の実施形態では、回転ベーンは、回転ベーンの長手方向中心線に沿って横方向に、各回転ベーン間で冷却液を運ぶ回転継ぎ手の中まで延在する一対の同心管を有する冷却路を含む。
【００１９】
マルチベーン型スロットルバルブのさらに他の実施形態では、回転ベーンは、回転ベーンの長手方向中心線の一側でベーン上に配設された第１冷却路、および、回転ベーンの長手方向中心線の反対側でベーン上に配設された第２冷却路を有する。第１冷却路は、第２冷却路と流体連結しており、冷却路両方とも、各回転ベーン間で冷却液を運ぶ回転継ぎ手と流体連結している。
【００２０】
マルチベーン型スロットルバルブの他の実施形態では、回転ベーンは、回転ベーンの一側に配置されたデブリシールドを含む。
マルチベーン型スロットルバルブのさらに他の実施形態では、バルブは、水、低温材料などから選択される冷却剤を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】マルチベーン型バルブの従来技術装置の正面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す従来技術装置の側面図である。
【図２】マルチベーン型スロットルバルブを示す、本発明の一実施形態の斜視図である。
【図３】図２に示す一実施形態の底面図である。
【図４】デブリシールドおよび磁気流体フィードスルーを示す、図２の一実施形態の分解図である。
【図５】一対の平行かつ真っ直ぐな冷却路を示す、本発明の回転ベーンの一実施形態の斜視図である。
【図５Ａ】一対の鏡像矩形波状の冷却路を有する回転ベーンの他の実施形態の斜視図である。
【図６】本発明のデブリシールドの一実施形態の斜視図である。
【図７】磁気流体支持部および回転継ぎ手の断面図を示す、回転ベーンの一実施形態の側面図である。
【図８】本発明の回転継ぎ手の分解斜視図である。
【図９】本発明の回転継ぎ手の他の実施形態の斜視図である。
【図１０】少なくとも二つの回転ベーン間の連結および液体路を流れる流体の流れる方向を示す、液体路の拡大部分断面図である。
【図１１】一つの回転バルブ筺体を有する回転バルブを示す、本発明のベーンの一実施形態の側面図である。
【図１２】ベーンの長手方向中心軸に沿って配置された一つの管である冷却剤管路を示す、本発明のベーンの他の実施形態の側面図である。
【図１３】ベーンの長手方向中心軸に沿って配置された一対の同心管を示す、本発明のベーンの他の実施形態の断面図である。
【図１３Ａ】冷却液の二つの考えうる流路のうちの一つを示す、一対の同心管の密閉された端の拡大断面図である。
【図１４】ベーンの長手方向中心軸に沿って配置されたヒートパイプを示す、本発明のベーンの他の実施形態の断面図である。
【図１５】本発明のフィードスルーの一実施形態の斜視図である。
【図１６Ａ】本発明のフィードスルーの一実施形態に含有されるクワッドＯリングの斜視図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示すクワッドＯリングの断面図である。
【図１７】磁気流体フィードスルーである本発明のフィードスルーの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［好ましい実施形態の詳細な説明］
本発明の好ましい実施形態を図２から１７に示す。図２に、本発明のマルチベーン型スロットルバルブ１０の一実施形態を示す。スロットルバルブ１０は、スロットルチャンバ本体２０、複数の回転ベーン４０、および駆動機構８０を有する。スロットルチャンバ本体２０は、ベーンチャンバ筺体２０ａ、内側面２１、および複数の回転ベーン４０が配置される貫通穴２３を画定する外側面２２を有する。駆動機構８０は、スロットルチャンバ本体２０の外部２２に配置および接続され、 処理ガスの流れを変えるために複数の回転ベーン４０を動かす。駆動機構８０は、アクチュエータアーム８２を有する駆動モータ８１を備える。アクチュエータ８２は、回転アーム８４に取り外し可能かつ回転可能に連結された取り外し式リンクアーム８３に連結されている。流体管８５は、各回転ベーン４０に相互接続する。
【００２３】
図３は、マルチベーン型スロットルバルブ１０の底面図である。この図から、本実施形態のスロットルチャンバ本体２０は、真空ポンプ側の第１ボディフランジ２４、および処理チャンバ側の第２ボディフランジ２６を有することが分かる。第１ボディフランジ２４および第２ボディフランジ２６の間には貫通穴２３があり、貫通穴２３は、複数の回転ベーン４０が搭載されるベーンチャンバ２８を包含する。ベーンチャンバ２８は底板３０を有し、冷却液マニホールド３４に取り付けられた冷却液流入ポート３２および冷却液流出ポート３３が、底板３０に搭載される。
【００２４】
図４を参照すると、図１に示すマルチベーン型スロットルバルブ１０の一実施形態の分解図が示される。図４からより明らかなように、スロットルチャンバ本体２０は、第２ボディフランジ２６に隣接するベーンチャンバ２８を示す貫通穴２３を有する。ベーンチャンバ２８は、等間隔に配置された複数の開口部２９を具備する第１チャンバ側壁２８ａを有する。各開口部２９には真空シールフィードスルー７０が取り付けられる。各真空シールフィードスルー７０は、複数の回転ベーン４０をその一方の端部４１を介して受容する。真空シールフィードスルー７０は、ベーン４０を回転可能に支持する。
【００２５】
各回転ベーン４０は、第２側壁板３６に搭載されるベアリング３５を介して反対側の端部４２にて回転可能に支持される。第２側壁板３６は、複数のボルト３６ａによって、密閉するようにしかし着脱可能に第２側壁２８ｂに取り付けられる。これにより、メンテナンスおよび修理が必要な際にベーンチャンバ２８へのアクセスが容易になる。本実施形態では、各ベーン４０は、処理チャンバに対面するベーン４０の一側に取り付けられる任意のデブリシールド４３を備える。好ましくは、ベーン４０が銅から作られる場合にデブリシールド４３が使用される。ベーン４０がステンレス鋼から作られる場合、デブリシールドは必要ない。
【００２６】
処理チャンバが化学的蒸着に主として用いられる場合、処理チャンバ内にて対象物をコーティングするために使われる様々な化学薬品を含むデブリは、銅からよりもステンレス鋼からの方がより簡単に取り除かれる。さらに、回転ベーン４０はまた、修理により費用のかかる真空ポンプにデブリが到達しないようにする。デブリが真空ポンプに入らないようにすることは、本発明の重要な側面の一つである。
【００２７】
他の重要な側面は、処理チャンバ内にて処理中に発生する熱である。典型的には、真空ポンプは、処理中、継続的に作動しているので、処理チャンバ内での処理にて発生した加熱された気体は、真空ポンプを介して排出される。ガスの熱はまた、真空ポンプに損傷を引き起こす。複数のベーン４０が全閉位置にある場合、この結果を低減することができるが、スロットルベーン４０の目的は真空処理をより精度よく制御することであり、全閉にすることは非生産的であるので、現実的な解決案ではない。
【００２８】
本発明の他の重要な側面は、各回転ベーン４０を冷却する冷却システムを組み込むことである。本発明の複数のベーン４０は、冷却路４４を有し、その冷却路４４は、各ベーン４０に配設され、各ベーン４０の長さに沿って長手方向に延在する。マルチベーン型スロットルバルブ１０の貫通穴２３を介して真空ポンプにより排出されたガスから吸収した熱を除去するために、外部の冷却液を冷却路４４に流す。冷却路４４は、複数の回転継ぎ手８７を具備する流体路８５と流体連結している。任意の駆動機構カバー１１０は、駆動機構８０および回転継ぎ手８７上に搭載でき、アクチュエータアーム８２、リンクアーム８３、および回転アーム８４を囲い保護する。
【００２９】
図５を参照すると、本発明のベーン４０の一実施形態の斜視図が示される。本実施形態では、ベーン４０は近位ベーン端４５および遠位ベーン端４６を有する。遠位ベーン端４６は、スロットルチャンバ本体２０の第２側壁板３６の嵌め合い支持部品に遠位ベーン端４６を回転可能に連結するように構成された遠位支持部４７を有する。近位ベーン端４５は、スロットルチャンバ本体２０の第１チャンバ側壁２８ａの嵌め合い支持部品に近位ベーン端４５を回転可能に連結するように構成された近位支持部４８を有する。ベーン４０は、ベーン４０の半分を通して長手方向に延在する第１冷却路４４ａ、およびベーン４０の残り半分を通して長手方向に延在する第２冷却路４４ｂを有する。連結冷却路４４ｃ（図７に図示）は、遠位ベーン端４６付近で第１冷却路４４ａおよび第２冷却路４４ｂと短手方向にて連通し、連続した冷却路４４を形成する。直線の冷却液経路または冷却路が図示されているが、冷却路は、直管管路、正弦波管路、矩形波型管路、短手管路によって一端が連結された一対の長手管路、内側管路と外側管路との間に流路を画定する一対の同心管路、および長手ヒートパイプなど、他の形状を有してもよい。図５Ａに一対の矩形波状の冷却路を有するベーンを図示する。
【００３０】
図６は、任意のデブリシールド４３の斜視図である。デブリシールド４３は、ベーン４０の一側に取り付けられ、好ましくは、当該一側は、処理チャンバからの有害物質が真空ポンプに入らないようにするために処理チャンバに露出する。デブリシールド４３は、ろう付け、機械的締結具の使用、シールドのベーン４０へのスナップフィットを可能にする部品の取り付け、などを含む従来の方法を用いてベーン４０に取り付けできるが、これらに限定されない。好ましくは、デブリシールド４３はステンレス鋼から作られるが、１回以上の真空チャンバ処理の間にベーン４０を保護かつシールド性を維持できる金属および／または非金属材料から作られてもよい。
【００３１】
図７に、冷却剤供給および冷却剤戻り部材を有する図５に示すベーン４０の実施形態の側面部分断面図を示す。前述の通り、本実施形態のベーン４０は、近位ベーン端４５および遠位ベーン端４６を有する。遠位ベーン端４６は遠位支持部４７を有し、近位ベーン端４５は近位支持部４８を有する。ベーン４０は、ベーン４０の半分に沿ってまたは半分を通して長手方向に延在する第１冷却路４４ａ、およびベーン４０の残り半分に沿ってまたは残り半分を通して長手方向に延在する第２冷却路４４ｂを有する。連結冷却路４４ｃは、遠位ベーン端４６付近で第１冷却路４４ａおよび第２冷却路４４ｂと短手方向に連通し、連続した冷却路４４を形成する。近位ベーン端４５にて、近位支持部４８は、外側管路チャンバ４８ａおよび内側管路チャンバ４８ｂを形成する一対の同心チューブ４９ａ（外側チューブ）、４９ｂ（内側チューブ）として構成される。外側管路チャンバ４８ａは第１冷却路４４ａと流体連通し、内側管路チャンバ４８ｂは第２冷却路４４ｂと流体連通する。内側および外側管路チャンバ４８ａ、４８ｂは、回転アダプタ５０内に延び、冷却剤供給ポート６０ａおよび戻りポート６０ｂにそれぞれ連通する。
【００３２】
図８は、図７に示す回転アダプタ５０の分解斜視図である。本実施形態の回転アダプタ５０に関して、アダプタ５０は、第１回転筺体５２、および第１回転筺体５２に軸方向で位置合わせされ固定された第２回転筺体５４を有する。アダプタ５０はまた、第１回転筺体５２内に軸方向に配設された中空シャフト５３を有し、中空シャフト５３を介して第２回転筺体５４内で内側チューブ４９ｂを受容するように構成されている。空間５２ａは、中空回転シャフト５３の外表面の一部と第１回転筺体５２の内壁との間に形成され、近位支持部４８の外側管路チャンバ４８ａと流体連通する。図７に示すとおり、冷却剤供給ポート６０ａは第１回転筺体５２に物理的に連結され、冷却剤戻り供給ポート６０ｂは第２回転筺体５４に物理的に連結される。本実施形態では、冷却剤を近位ベーン端４５を介してベーン４０に供給および返送できる。
【００３３】
図９に、回転アダプタ５０の他の実施形態の斜視部分断面図を示す。本実施形態では、回転アダプタ５０は、単一回転筺体５６および変更された回転シャフト５７を単に有する。回転筺体５６は、冷却剤供給ポート６０ａを使って第１回転筺体５２と同様に機能する。回転シャフト５７は、回転筺体５６内を延在し、冷却剤戻りポート６０ｂにて終端する。本実施形態では、回転アダプタ５０に必要な部品点数が減り、同様な機能を提供しながら、回転アダプタ５０のコストダウンだけでなく、組み付けおよびメンテナンスが簡素化される。
【００３４】
図１０は、ベーン４０を冷却する流体の流れを示す、回転バルブ５０および近位支持部４８の拡大断面図である。本実施形態では、近位支持部４８の外側チューブ４９ａは、第１チャンバ側壁２８ａに固定されたフィードスルー支持部材７０によって回転可能に支持され、内側チューブ４９ｂは、フィードスルー支持部材７０を越えて回転バルブ５０内に延在する。矢印１５０はベーン４０への冷却剤の流れを示し、矢印１６０はベーン４０から戻る冷却剤の流れを示す。図８に図示する回転バルブ５０に関する前述の記載にもかかわらず、２つ以上のベーン４０を冷却剤供給用に連結する場合、回転バルブ５０は、一端で軸方向に冷却剤供給ポート６０ａに連結し、横方向に冷却剤戻りポート６０ｂに連結する回転筺体５６を有する。しかし、先のベーン４０と直列に流体連結する次の隣接するベーン４０については、回転バルブ５０は、一端で軸方向に冷却剤戻りポート６０ｂに連結し、横方向に冷却剤供給ポート６０ａに連結する回転筺体５６を有する。別のベーン４０に関して、冷却剤供給ポート６０ａおよび冷却剤戻りポート６０ｂを回転筺体５６に軸方向または横方向で連結するように割り付けることは、ベーン４０を介して連続した冷却剤循環を形成するために随時変更できる。
【００３５】
図１１を参照すると、図９に図示及び記載される回転バルブ５０を有するベーン４０の側面図が図示される。図５に示すベーン４０の実施形態と同様に、本実施形態のベーン４０は、近位支持部４８を具備する近位ベーン端４５、および遠位支持部４７を具備する遠位ベーン端４６を有する。ベーン４０は、ベーン４０の半分を通して長手方向に延在する第１冷却路４４ａ、およびベーン４０の残り半分を通して長手方向に延在する第２冷却路４４ｂを有する。連結冷却路４４ｃは、遠位ベーン端４６付近で第１冷却路４４ａおよび第２冷却路４４ｂと短手方向にて連通し、連続した冷却路４４を形成する。近位ベーン端４５の近位支持部４８にて、回転アダプタ５０は、単一回転筺体５６および変更された回転シャフト５７を単に有する。回転筺体５６は、冷却剤供給ポート６０ａを使って第１回転筺体５２と同様に機能する。回転シャフト５７は回転筺体５６を通って冷却剤戻りポート６０ｂと流体連通する。
【００３６】
図１２にベーン４０の他の実施形態を示す。本実施形態では、ベーン４０は、近位支持部４８から遠位支持部４７までベーン４０の長手方向中心軸に沿って長手方向に延在する一つの冷却剤管路４４を有する。近位支持部４８は、フィードスルー７０によって回転可能に支持され、一つのフィードスルーカラー７２を備える。フィードスルー７０は、近位ベーン支持部４８を回転可能に支持するので、冷却剤供給ポート６０ａをフィードスルーカラー７２に固着できる。ここで、近位支持部４８は一対の同心管ではなく単一の管である。 さらに、着目すべき点は、冷却剤管路４４はベーン４０の長手方向中心軸に沿って延在する単一管であるので、流体冷却剤は、ベーン４０の一端（つまり、近位ベーン端４５または遠位ベーン端４６）から入り他端から出る。 従って、遠位支持部４７もまた、冷却剤戻りポート６０ｂが取り付けられる同様なフィードスルー７０およびフィードスルーカラー７２を備える必要がある。上記に記載のとおり、二つ以上のベーン４０がスロットルバルブ１０内に組み込まれている場合、冷却剤供給ポート６０ａおよび冷却剤戻りポート６０ｂの近位ベーン端４５および遠位ベーン端４６でのフィードスルーカラー７２への割り当ては、ベーン４０を介して連続した冷却剤回路を形成するために随時変更できる。
【００３７】
図１３に、ベーン４０（図示なし）の冷却剤管路４４の他の実施形態を示す。ここで、冷却液つまり冷却剤は、ベーン４０の同一端（つまり近位ベーン端４５）から出入りする。本実施形態では、冷却剤管路４４は、ベーン４０の長手方向中心軸に沿って延在する一対の同心管４４ｄ（外側チューブ）および４４ｅ（内側チューブ）であり、外側管路チャンバ４４ｆおよび内側管路チャンバ４４ｇを形成する。冷却剤流体は、管路チャンバの一方に入り他方から出る。図１３Ａに、遠位ベーン端４６付近の冷却剤管路４４の拡大図を示す。矢印２００は、冷却剤管路４４の内側沿いの冷却剤の流れを示す。この構成では、回転バルブ５０は、近位ベーン端４５付近の冷却剤管路４０によって形成された近位支持部４８をフィードスルー７０と共に支持する。前に記載のとおり、外側管路チャンバ４４ｆおよび内側管路チャンバ４４ｇに対する冷却剤流体の流れの方向は、二つ以上のベーン４０を具備するアッセンブリに関しては変更できる。
【００３８】
図１４に、冷却路を有するベーン４０の他の実施形態を示す。本実施形態では、ベーン４０の冷却システムは、ベーン４０の長手方向中心軸に沿って配置されたヒートパイプ１３０を備え、ヒートパイプ１３０は、ヒートパイプ近位端１３２およびヒートパイプ遠位端１５０を有する。ヒートパイプ遠位端１５０は、スロットル筺体２２の第２側壁３６に取り付けられるベアリング筺体１５４に配置されたベアリング１５２によって回転可能に支持される。ヒートパイプ近位端１３２は、フィードスルー７０によって回転可能に支持され、スロットル筺体２２の外側で回転アダプタ５０の中に延在する。ヒートパイプ近位端１３２の一端部１３２ａは、回転アダプタ５０内にて回転可能に保持される。回転アダプタ５０は、アダプタチャンバ５６ａを形成する回転筺体５６を有する冷却剤ブロックであってよく、冷却剤供給ポート６０ａおよび冷却剤戻りポート６０ｂは、アダプタチャンバ５６ａと流体連結する。アダプタチャンバ５６ａ内に配置されたヒートパイプ近位端１３２周りにて、ヒートパイプ１３０に熱的に接続されている複数のヒートパイプ冷却フィン１３１が連結されている。冷却剤ブロックに代わって、ヒートパイプ近位端１３２を冷却する冷却機構を備える一つ以上の熱電モジュールを回転アダプタ５０の一部として具備してよい。ヒートパイプ１３０および熱電モジュールは、それら部品の標準的な作用および構造特性を有し当該技術分野の当業者に周知である。よって、その作用の説明はここでは必要ない。
【００３９】
図１５にフィードスルー７０の一実施形態の斜視図を示す。フィードスルー７０は、フィードスルー７０をベーンチャンバ２８の側壁に取り付けるためのフィードスルーフランジ７４および固定ナット７５を有する。フィードスルー７０はまた、ベーン４０の端部を受けて支持する中空シャフト７６を有する。中空シャフト７６はフィードスルー７０内にて回転し、負圧状態のスロットルベーンバルブの内側と大気圧状態のスロットルベーンバルブの外側との間の密封性を維持する。
【００４０】
図１６Ａおよび１６Ｂに、近位支持部４８を回転可能に支持するフィードスルー７０の密封構造の一実施形態を示す。ここで、単一の冷却剤管路が、ベーン４０および遠位指示部４７の長手方向中心軸に沿って配設される。
【００４１】
図１６Ａおよび１６Ｂに示した一実施形態では、フィードスルー７０は、スロットルバルブボディ２２の内側の真空およびスロットルバルブボディ２２の外側の大気を隔離するために、クワッドＯリング７７のシールを具備する。クワッドＯリング７７は、外周縁に二つのシール面７７ａ、７７ｂを有し、内周縁に二つのシール面７７ｃおよび７７ｄを有する。クワッドＯリング７７は、標準的なＯリングに比べて信頼性が高いリングである。
【００４２】
図１７にフィードスルー７０の好ましい実施形態の側面図を示す。本実施形態では、フィードスルー７０は、磁気流体シールおよび前記シールを構成する関連部材を備える。好ましい磁気流体フィードスルー７０は、顧客製品番号ＨＳ−５００−ＳＦＢＳＣにて、フェローテック（米国）社（ベッドフォード、ニューハンプシャー州）から入手可能である。
【００４３】
本発明を好ましい実施形態に関して説明してきたが、上記記載は単に例示にすぎない。上述した本発明のさらなる変更は、各技術分野の当業者によって着想される。また、それら変更はすべて、添付の請求項によって定義された本発明の範囲に包含されると見なす。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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５Ａ】
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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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【図１２】
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【図１３−１３Ａ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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