(57)【要約】【課題】矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、相手面の片当りなどが発生しても、均一な接触面圧を保持し、安定したシール性を発揮でき、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがないメタルシール材を提供する。【解決手段】シール溝に装着される環状の平板形状のメタルシール材であって、シール溝の一方側の側壁に立設したヒンジ部に当接する支点部と、支点部よりシール溝と反対側に延設したシール領域部と、支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部と、を備え、シール領域部は、メタルシール材が当接する被当接部材と当接する方向に突設したシール部を有し、スプリング領域部は、バネ弾性を有するスプリング部を有する。【選択図】図１
2011220485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール溝に装着される環状の平板形状のメタルシール材であって、
前記シール溝の一方側の側壁に立設したヒンジ部に当接する支点部と、
前記支点部よりシール溝と反対側に延設したシール領域部と、
前記支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部と、を備え、
前記シール領域部は、メタルシール材が当接する被当接部材と当接する方向に突設したシール部を有し、
前記スプリング領域部は、バネ弾性を有するスプリング部を有することを特徴とするメタルシール材。
【請求項２】
前記スプリング部が、その他の部分と別の金属材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載のメタルシール材。
【請求項３】
前記スプリング部が、屈曲したスプリング屈曲部であることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のメタルシール材。
【請求項４】
前記シール部が、被当接部材と線接触で当接するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のメタルシール材。
【請求項５】
前記メタルシール材が、矩形環状のメタルシール材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のメタルシール材。
【請求項６】
前記メタルシール材が、ゲートバルブ用のメタルシール材であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のメタルシール材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウェハなどの処理において使用される真空ゲートバルブに用いられるメタルシール材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハなどの処理において、真空蒸着などのチャンバーに用いられる真空ゲートバルブでは、例えば、２５０℃以上の高温に曝されることになるため、ゴム、樹脂などから成形されたシール材を用いた場合には、塑性変形が生じたり、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼしたりすることになる。
【０００３】
このため、従来より、特許文献１（特開２００６−２１４５８４号公報）において、真空ゲートバルブにおいて用いられるメタルシール材が提案されている。
【０００４】
この特許文献１の真空ゲートバルブ１００では、図４に示したように、メタルシール材１０２は、開口部１０４が円形で、円錐形状のシール面１０６を有する排気部の真空ゲートバルブに主に用いられている。そして、弾性変形する金属製の弁皿１０８と、その外周端部に配設した環状シール体１１０とを組み合わせることによって、シールのために要する力（シール推力）を低減するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２（特開２００８−７５６８０号公報）において、バルブのシール構造が提案されている。
【０００６】
この特許文献２のバルブのシール構造２００では、図５に示したように、予め平板を立体構造に加工した形状を有しており、圧縮時にバネ性を発揮可能な板バネ部材２０２よりなり、この板バネ部材２０２の当接部２０４に、シールゴム２０６が固着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２１４５８４号公報
【特許文献２】特開２００８−７５６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような従来の特許文献１の真空ゲートバルブ１００に用いられるメタルシール材１０２では、開口部１０４が円形であり、円錐形状のシール面１０６であるために、メタルシール材１０２に均等に力がかかる構造である。
【０００９】
ところで、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウェハの搬送ゲートであれば、縦４０〜５０ｍｍ、横３４０〜３６０ｍｍ程度の矩形状の開口部となる。この場合、熱膨張や寸法誤差や片当りなどによって、十分な接触面圧が保持できず、シール性が低下する問題がある。
【００１０】
従って、矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、相手面への片当りなどが発生せず、均一な接触面圧を保持し、安定したシール性を発揮できるシール材を提供することが求められている。
【００１１】
また、特許文献２のバルブのシール構造２００では、燃料電池用高圧ガスバルブ用であ
り、バルブに板ばねの機能を有する板バネ部材２０２を用いているが、板バネ部材２０２の当接部２０４に、シールゴム２０６が固着されているので、高温に曝される真空ゲートバルブに適用した場合には、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことになる。
【００１２】
本発明は、このような現状に鑑み、矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、相手面への片当りなどが発生しても、均一な接触面圧を保持し、安定したシール性を発揮でき、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがないメタルシール材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】
【００１３】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のメタルシール材は、
シール溝に装着される環状の平板形状のメタルシール材であって、
前記シール溝の一方側の側壁に立設したヒンジ部に当接する支点部と、
前記支点部よりシール溝と反対側に延設したシール領域部と、
前記支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部と、を備え、
前記シール領域部は、メタルシール材が当接する被当接部材と当接する方向に突設したシール部を有し、
前記スプリング領域部は、バネ弾性を有するスプリング部を有することを特徴とする。
【００１４】
このように構成することによって、メタルシール材が被当接部材と当接して押圧された際に、シール溝の一方側の側壁に内側に立設したヒンジ部に当接する支点部を中心に、支点部よりシール溝と反対側に延設したシール領域部が弾性的に変形する。
【００１５】
これにより、シール領域部に形成され、被当接部材と当接する方向に突設したシール部が、被当接部材と当接してその弾性反発力によって、シール部と被当接部材の当接部の間でシール性が確保される。
【００１６】
しかも、メタルシール材が被当接部材と当接してさらに押圧された際に、支点部を中心に、支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部が弾性的に変形する。
【００１７】
これにより、スプリング領域部の弾性反発力によって、シール部が被当接部材と当接する際に、シール領域部において、シール部と被当接部材の当接部の間で、過度な弾性反発力が生じることを抑制し、安定したシール性が確保される。
【００１８】
これにより、矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、相手面の片当りなどが発生しても、安定したシール性を発揮でき、しかも、全体が金属から構成されているので、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがない。
【００１９】
このように、スプリング部が、その他の部分と別の金属材料から形成されていても、スプリング領域部の弾性反発力によって、シール部と被当接部材の当接部の間で弾性反発力が生じてシール性が確保される。
なお、もちろん、スプリング部、スプリング屈曲部をその他の部分と同一の金属材料から構成することも可能である。
【００２０】
また、前記スプリング部が、その他の部分よりも弾性力が大きい金属材料から形成されていると、その他の部分よりも弾性エネルギーが大きいので、メタルシール材が被当接部材と当接してさらに押圧された際に、支点部を中心に、支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部がより弾性的に変形する。
【００２１】
また、前記スプリング部が、屈曲したスプリング屈曲部であることを特徴とする。
【００２２】
これにより、スプリング屈曲部が、その他の部分よりも大きい弾性エネルギーを有し、シール部が、被当接部材と当接する際に、スプリング屈曲部の弾性反発力によって、シール部と被当接部材の当接部の間でさらに弾性反発力が生じてシール性が確保される。
【００２３】
また、本発明のメタルシール材は、前記シール部が、被当接部材と線接触で当接するように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このように、シール部が、被当接部材と線接触で当接することによって、シール部と被当接部材の当接部の間のシール力が向上する。
【００２５】
また、本発明のメタルシール材は、前記メタルシール材が、矩形環状のメタルシール材であることを特徴とする。
【００２６】
このように構成することによって、矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、片当りなどが発生しても、均一な接触面圧の確保により、安定したシール性を発揮でき、しかも、全体が金属から構成されているので、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがない。
【００２７】
また、本発明のメタルシール材は、前記メタルシール材が、ゲートバルブ用のメタルシール材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、メタルシール材が被当接部材と当接して押圧された際に、シール溝の一方側の側壁に内側に立設したヒンジ部に当接する支点部を中心に、支点部よりシール溝と反対側に延設したシール領域部が弾性的に変形する。
【００２９】
これにより、シール領域部に形成され、被当接部材と当接する方向に突設したシール部が、被当接部材と当接してその弾性反発力によって、シール部と被当接部材の当接部の間でシール性が確保される。
【００３０】
しかも、メタルシール材が被当接部材と当接してさらに押圧された際に、支点部を中心に、支点部よりシール溝側に延設したスプリング領域部が弾性的に変形する。
【００３１】
スプリング領域部の弾性反発力によって、シール部が被当接部材と当接する際に、シール部において充分な弾性反発力を発揮させ、シール性が確保される。
【００３２】
これにより、矩形の開口部においても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、相手面への片当りなどが発生しても、均一な接触面圧を保持し、安定したシール性を発揮でき、しかも、全体が金属から構成されているので、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明のメタルシール材をゲートバルブに適用した場合を説明するゲートバルブを弁開した状態を説明する部分拡大断面図である。
【図２】図２は、図１のゲートバルブを弁閉した状態を説明する部分各断面図である。
【図３】図３は、本発明のメタルシール材の作用を説明するグラフである。
【図４】図４は、従来のメタルシール材を適用した真空ゲートバルブの断面図である。
【図５】図５は、従来のバルブのシール構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明のメタルシール材をゲートバルブに適用した場合を説明するゲートバルブを弁開した状態を説明する部分拡大断面図、図２は、図１のゲートバルブを弁閉した状態を説明する部分各断面図である。
【００３６】
図１〜図２において、符号１０は、全体で本発明のメタルシール材を用いたゲートバルブを示している。ゲートバルブ１０は、例えば、半導体ウェハなどの処理において使用される真空ゲートバルブとして用いられる。
【００３７】
ゲートバルブ１０は、図示しないが、シリンダーなどの駆動装置に連結され、上下方向に移動可能に構成された矩形形状の弁板部材１２を備えている。また、この弁板部材１２は、ゲートバルブ１０の弁箱１４の矩形形状の開口部１６に対して、接離する方向に移動可能に構成されている。
【００３８】
図１、図２に示したように、弁板部材１２には、環状のシール溝１８が外周に沿って形成されており、このシール溝１８内に、本発明の矩形形状のメタルシール材２０が装着されるものである。また、このシール溝１８の一方側の側壁２２には、内側に立設したヒンジ部２４が形成されている。
【００３９】
そして、メタルシール材２０は、環状の平板形状であって、このヒンジ部２４に当接する支点部２６を備えている。ヒンジ部２４は、図１に示したように、略円形状であって、これに対応するように、支点部２６は、外方に、すなわち、開口部１６の方向に円弧状に突設して、ヒンジ部２４が嵌合する凹部２６ａが形成された形状となっている。
【００４０】
また、図１、図２に示したように、この支点部２６よりシール溝１８と反対側に、すなわち、外周側に延設したシール領域部２８を備えている。また、支点部２６よりシール溝１８側に、すなわち、内周側に延設したスプリング領域部３０を備えている。
【００４１】
さらに、シール領域部２８には、メタルシール材２０が当接する被当接部材である弁箱１４の開口部１６の周囲に形成した弁座部３２と当接する方向に、シール部３４が円弧形状に突設形成されている。これにより、図２に示したように、弁閉状態では、シール部３４が弁座部３２と線状に（点接触で）当接するようになっている。このようにシール部３４が、被当接部材である弁座部３２と線接触で当接することによって、シール部３４と弁座部３２の間のシール力が向上する。
【００４２】
なお、この場合、シール領域部２８は、弾性エネルギーが低く、かつ高剛性の材料から構成するのが望ましい。このような材料からシール領域部２８を構成しない場合、初期圧縮時に十分な反力が発生する前からひずみが生じてしまうからである。すなわち、必要な荷重領域で作用するのはスプリング部２８のみであるからである。
【００４３】
また、図１に示したように、スプリング領域部３０が、内周側がシール溝の他方側の側壁２１と当接するように略Ｕ字形状に屈曲したスプリング屈曲部３６を備えている。
【００４４】
このスプリング屈曲部３６は、その他の部分よりも弾性力が大きく、その他の部分と別の金属材料から形成されている。
【００４５】
そして、スプリング屈曲部３６は、シール溝１８内に圧縮されて装着され、スプリング屈曲部の一端部３８が、スプリング領域部３０の接合部２０ｂに溶接などで固着されている。
【００４６】
このように構成される本発明のメタルシール材２０は、図２に示したように、ゲートバルブ１０が、弁閉した際に、弁板部材１２は、ゲートバルブ１０の弁箱１４の開口部１６に対して接近する方向に移動する。
【００４７】
これにより、シール部３４が、被当接部材である弁箱１４の開口部１６の周囲に形成した弁座部３２と当接するようになっている。
【００４８】
そして、メタルシール材２０が、被当接部材である弁箱１４の開口部１６の周囲に形成した弁座部３２と当接して押圧された際に、シール溝１８の一方側の側壁２２に内側に立設したヒンジ部２４に当接する支点部２６を中心に、支点部２６よりシール溝１８と反対側に延設したシール領域部２８が弾性的に変形する。
【００４９】
これにより、シール領域部２８に形成されたシール部３４が、被当接部材である弁座部３２と当接してその弾性反発力によって、シール部３４と弁座部３２の間でシール性が確保される。
【００５０】
しかも、メタルシール材２０が被当接部材である弁座部３２と当接してさらに押圧された際に、支点部２６を中心に、支点部２６よりシール溝１８側に延設したスプリング領域部３０が弾性的に変形する。
【００５１】
これにより、スプリング領域部３０の弾性反発力によって、シール領域部２８において、シール部３４と被当接部材である弁座部３２の間で過度な弾性反発力が生じることを抑制し、均一なシール性が確保される。
【００５２】
これにより、矩形の開口部１６であっても、熱膨張や寸法誤差を吸収することができ、片当りなどが発生せず、均一なシール性を発揮でき、しかも、全体が金属から構成されているので、放出ガスが発生して、環境に影響を及ぼすことがない。
【００５３】
また、スプリング領域部３０において、シール溝１８内にスプリング屈曲部３６が圧縮されて装着され、しかも、スプリング屈曲部３６が、その他の部分よりも弾性力が大きいので、スプリング屈曲部３６の弾性力が向上することになる。
【００５４】
これにより、シール部３４が、被当接部材である弁座部３２と当接する際に、スプリング屈曲部３６の弾性反発力によって、シール領域部２８において、シール部３４と被当接部材である弁座部３２の間で過度な弾性反発力が生じることを充分に抑制できる。
【００５５】
さらに、スプリング屈曲部３６の他端部４０が、シール溝１８の他方側の側壁４２に、例えば、溶接などによって固着されているので、この固着部分でシール性が確保され、図２の矢印のようにガスなどが回り込んでも漏洩するのが防止される。
【００５６】
なお、本発明のメタルシール材２０の材質としては、金属であれば、特に限定されるものではないが、半導体ウェハなどの処理において、真空蒸着などのチャンバーに用いられる真空ゲートバルブでは、例えば、ＳＵＳなどのステンレスから構成するのが望ましい。
【００５７】
また、上記の実施例では、スプリング屈曲部３６は、その他の部分よりも弾性力が大き
く、その他の部分と別の金属材料から形成して、溶接などで相互に固着したが、同一の一体の金属材料から形成して熱処理などの処理によって、弾性力を相違するようにすることも可能である。
【００５８】
さらに、図１に示したように、シール領域部２８において、最も反発力が大きい点から支点部２６までの距離Ｌ１と、スプリング領域部３０において、最も反発力が大きい点から支点部２６までの距離Ｌ２を変更することによって、シール領域部２８による弾性反発力と、スプリング領域部３０による弾性反発力を変更することができ、これによりシール部３４の圧接力を制御することができる。
【００５９】
例えば、シール領域部２８の距離Ｌ１と、スプリング領域部３０の距離Ｌ２との距離比を、４：１とすることによって、スプリング領域部３０に１０％の弾性反発力を付与することができる。
【００６０】
このように構成される本発明のメタルシール材２０によれば、図３（Ｂ）のグラフの符号Ｗ２で示したように、図３（Ａ）で示した従来のメタルシールのグラフの符号Ｗ１に比較して、広いレンジのシール領域を確保することができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、矩形形状の弁板部材１２、弁箱１４の矩形形状の開口部１６に対して、矩形形状のメタルシール材２０としたが、従来の円形形状の弁板部材１２、弁箱１４の円形形状の開口部１６に対して、円形形状のメタルシール材２０とすることも可能である。
また、上記実施例では、シール部３４が一つであるが、複数のシール部３４を備えることもできる。さらに、上記実施例では、ヒンジ部２４、支点部２６は、開口部１６の形状に応じて、例えば、矩形形状、円形状に全体的に配置しても良いが、図示しないが、開口部１６の形状に合わせて部分的に設けることも可能である。
【００６２】
また、本発明の上記実施例では、例えば、半導体ウェハなどの処理において使用される真空ゲートバルブとして用いたが、その他の、例えば、その他の繰り返し開閉する箇所、周期的に開閉を行う箇所に用いることできるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、例えば、半導体ウェハなどの処理において使用される真空ゲートバルブに用いられるメタルシール材に適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１０   ゲートバルブ
１２   弁板部材
１４   弁箱
１６   開口部
１８   シール溝
２０   メタルシール材
２０ａ メタルシール材本体
２０ｂ 接合部
２１、２２    側壁
２４   ヒンジ部
２６   支点部
２６ａ 凹部
２８   シール領域部
３０   スプリング領域部
３２   弁座部
３４   シール部
３６   スプリング屈曲部
３８   一端部
４０   他端部
４２   側壁
１００ 真空ゲートバルブ
１０２ メタルシール材
１０４ 開口部
１０６ シール面
１０８ 弁皿
１１０ 環状シール体
２００ シール構造
２０２ 板バネ部材
２０４ 当接部
２０６ シールゴム
【図１】
2011220485.tif 000003
【図２】
2011220485.tif 000004
【図３】
2011220485.tif 000005
【図４】
2011220485.tif 000006
【図５】
2011220485.tif 000007