(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの真空室を分離するための真空バルブであって、
前記バルブにおける流体の流通方向を軸方向に規定する開口部、及び前記開口部を囲む２つの密封面を有する楔形状の弁座を備える弁体と、
前記弁座の各密封面にそれぞれ平行に延在し且つ前記流体の流通方向に対して４５°より大きい角度をなす側面を有する楔形状の閉弁部材、及び前記閉弁部材の側面に互いに離間して設けられた２つの環状のシール体を含み、前記閉弁部材が開弁位置、前記シール体を変形させない第１の閉弁位置、及び前記シール体の少なくとも１つを変形させる第２の閉弁位置を有するように構成されたバルブスライダと、
前記閉弁部材を、前記流体の流通方向を横切って前記第１の閉弁位置に変位させる閉弁する力を加えるように設計された駆動部材とを備え、
前記真空室の一方の圧力が１００ヘクトパスカル未満で、前記真空室の他方が気体で充満された状態のとき、前記バルブによって分離された２つの真空室間の差圧下で、前記閉弁部材を前記第１の閉弁位置から前記第２の閉弁位置に変位させることを特徴とする真空バルブ。
【請求項２】
請求項１記載の真空バルブであって、
前記駆動部材は、前記シール体の長さを基準にして６．８６Ｎ／ｃｍ以下の閉弁する力を加えるように設計されていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項３】
請求項２記載の真空バルブであって、
前記駆動部材は、前記シール体の長さを基準にして３．９３Ｎ／ｃｍ以下の閉弁する力を加えるように設計されていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の真空バルブであって、
前記弁座の密封面と、前記閉弁部材の側面とが、前記流体の流通方向に対して７５°より大きな角度を形成することを特徴とする真空バルブ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空バルブであって、
前記弁座の密封面と、前記閉弁部材の側面とが、平面であることを特徴とする真空バルブ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空バルブであって、
さらに、前記閉弁部材を変位させるために少なくとも１つのロッドを備え、前記ロッドは１つの端部が前記閉弁部材に連結され、反対側の端部が前記閉弁部材の前記開弁位置と前記第１の閉弁位置との間で前記閉弁部材を変位させるための駆動部材に連結されていることを特徴とする真空バルブ。
【請求項７】
請求項６記載の真空バルブであって、
前記少なくとも１つのロッドは、前記バルブの閉弁状態にある閉弁部材について、前記２つの真空室の間の差圧の作用で前記シール体を変形するように、対応する密封面に対して前記閉弁部材を押圧するための十分な弾性変形性を有する屈曲体(flexor)として形成されることを特徴とする真空バルブ。
【請求項８】
請求項６又は７記載の真空バルブであって、
前記少なくとも１つのロッドはヒンジを含むことを特徴とする真空バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空室(vacuum chamber)を分離するための真空バルブに関するものである。本発明は、特に、弁座を備える弁体と、真空バルブの閉弁状態で弁座の密封面に噛み合う、エラストマー製の環状のシール体が付与された閉弁部材を備えるバルブスライダとを含む真空バルブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２つの真空室を分離するための真空バルブは、例えばガス導入バルブ或いは、真空室とポンプとの間に備えられたバルブという、異なる要求を満たすべきである。２つの真空室の間に、或いは２つの真空室を分離して配設された真空バルブは、時にトランスファーバルブと呼ばれる。前記真空バルブは、大きな貫通開口部(through-opening)を有するべきであり、比較的迅速に開閉されることができるべきであり、多くの開閉に適しているべきであり、その両側で差圧がある用途に適しているべきである。ここで、差圧がある用途で開弁できることは、トランスファーバルブには必要ないが、これは従来のトランスファーバルブの多くの場合に普通のことである。
【０００３】
バルブの開弁のために、２つの真空室が真空にされることができるか、或いは両方の真空室が気体で充満させることができる。もし、一方の真空室が真空で、他方の真空室が気体で充満されているときに、トランスファーバルブが開弁する可能性が除かれるならば、操作エラーの危険が実質的に低減される。
【０００４】
エラストマーのシール体を付与されたバルブスライダを備える真空弁において、閉弁部材がバルブの閉弁位置に変位している間、シール体が密封面に接触するちょうどそのときに、シール体が前後方向に対して横断する方向のストレスを受けさせられないように保証されるべきである。閉弁部材に固定されたシール体に作用する剪断ストレスは、密封面を横断するような閉弁部材の動きを生じさせ、この動きは反対に真空バルブの機能に影響を及ぼす。密封面の不可避の凹凸は、微視的に小さな領域に位置されるときでさえ、密閉に影響を及ぼし、真空技術に適用したときに、スライダがそれ以上には密閉されないという結果となる。それぞれの間隙から密封された状態の間にある微視的に小さな開口部は、ときとしてガス分子の大きさを超えることができる大きさの「穴」である。
【０００５】
真空技術において、バルブスライダは、閉弁部材が閉弁位置に移動するときに、実質的に弁座の密封面を横断して変位せしめられるように設計される。例えば、独国特許公報ＤＥ３１３０６５３Ａ１は、閉弁部材がその閉弁位置に変位せしめられたあとで、密閉板がトグルレバーにより密封面上のシール体に押圧されるバルブスライダを開示している。同様の構成はまた、独国特許公報ＤＥ２９０４２４８及び米国特許第３２６２６７２号明細書に開示されている。
【０００６】
バルブスライダを備える他の型の真空バルブにおいて、密封面と、エラストマーのシール体が付与される表面とは、閉弁部材が閉弁位置に変位し、エラストマーのシール体に剪断負荷が全く作用しないようにして形成される三次元の輪郭を有する。シール体に加えられる力は、密封面を横断する方向に実質的に作用するか、或いはシール体の前後方向に作用する力の成分を有する。閉弁部材が閉弁位置に変位している間、シール体の剪断負荷を生じる力のエラストマーのシール体に対する作用を除くことにより、閉弁段階におけるシール体の歪みは可能な限り最大限に妨げられる。バルブスライダを備えるこの型の真空バルブは、独国特許公報ＤＥ３８３１２４９Ａ１、ＤＥ３７１７７２４Ａ１、独国特許第３８０１９９８号、第３８３１２４９号、英国特許公報第２０４５８９８号に開示されている。上に挙げた特許公報に開示された全ての真空バルブにおいて、シール体の一部は、閉弁部材が閉弁する動作の方向で見たときの最前部、即ち閉弁部材の末端部にある。バルブを密閉するためには、エラストマーのシール体を変形させるに十分な密閉力を加えることが必要なだけである。通常、加えられる密閉力は、環状のシール体の前後の広がりを基準にして、少なくとも２９．４２Ｎ／ｃｍになる。
【０００７】
トランスファーバルブは、例えば、半導体工業に用いられる真空工程のあるプラントまたは装置に用いられる。そのようなプラントまたは装置は、通常、ウエハが導入されると共に、異なる処理室(process chambers)に結合される中央操作室(central handlig chamber)を含む。処理室において、ウエハは、プロセスガスが処理室内に送り込まれ、または室外に排出される間、異なる処理に曝される。プロセスガスはトランスファーバルブのエラストマーのシール体に作用し、このためにエラストマーのシール体はときどき取り替える必要がある。エラストマーのシール体がプロセスガスの作用に曝されることが多ければ多いほど、エラストマーのシール体が強く圧縮されることが観察される。
【０００８】
通常の操作状態下では、中央操作室と分離された処理室との間に比較的小さな差圧がある。事故の場合、或いは処理室を清掃する間、トランスファーバルブは、大気に対して密閉されるべきである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、攻撃的環境での使用に適すると共に、従来の真空バルブまたはトランスファーバルブに用いられているよりも長い寿命を有するエラストマーのシール体を備えるトランスファーバルブまたは真空バルブを提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、バルブの一方の側だけが真空に曝されているときに、差圧によって開かないトランスファーバルブまたは真空バルブを提供することにある。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、小さな力でバルブを閉弁することができるトランスファーバルブまたは真空バルブを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のかかる目的は、以下に明らかになるように、バルブにおける流体の流通方向を軸方向に規定する開口部、及び開口部を囲む２つの密封面を有する楔形状の弁座を備える弁体と、弁座の各密封面にそれぞれ平行に延在し且つ流体の流通方向に対して４５°より大きい角度をなす側面を有する楔形状の閉弁部材、及び閉弁部材の側面に互いに離間して設けられた２つの環状のシール体を含み、閉弁部材が開弁位置、シール体を変形させない第１の閉弁位置、及びシール体の少なくとも１つを変形させる第２の閉弁位置を有するように構成されたバルブスライダと、閉弁部材を、流体の流通方向を横切って第１の閉弁位置に変位させる閉弁する力を加えるように設計された駆動部材とを備え、２つの真空室を分離するための真空バルブを提供することにより達成される。真空バルブは、真空室の一方の圧力が１００ヘクトパスカル未満で、真空室の他方が気体で充満された状態のとき、バルブによって分離された２つの真空室間の差圧下で、閉弁部材を第１の閉弁位置から第２の閉弁位置に変位させる。
また、本明細書において、「バルブにおける流体の流通方向」を「バルブの流通方向」という。
【００１３】
本発明に独特のものと考えられる本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に述べられている。しかしながら、本発明はそれ自体、その構成と操作方式との両方について、付加的な利点、その目的と共に、添付の図面を参照して読むときに、下記の好適態様の詳細な記述から最もよく理解されるだろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の真空バルブの正面図であり、図２は図１の本発明の真空バルブのＡ−Ａ線断面図であり、図３は本発明の真空バルブのバルブスライダの正面図である。
【００１５】
図示される本発明の真空バルブは、一般に、図２に示されるような２つの真空室２１，２２の間に装着されている。前記真空バルブは、バルブの流通方向を規定する軸方向３に真空開口部２を備える弁体を有する。前記バルブは、閉弁部材５を有するバルブスライダ４と、一方の端部が閉弁部材５に連結され、反対側の端部が駆動部材７に連結されている２つのロッド６とを含む。駆動部材７は、開弁位置と閉弁位置との間で閉弁部材５を変位させる。図１の正面図に示すように、バルブ開口部２と、閉弁部材５とは、長方形の輪郭を有する。
【００１６】
閉弁部材５は、互いの側面８に向かって次第に細くなっており、バルブの閉弁位置で弁座の密封面１０に噛み合う環状のエラストマーのシール体９を備えている２つの楔状の輪郭を有する。密封面１０と、閉弁部材５のこれに対応する側面８とは、互いに平行に広がっている。側面８は、それぞれ、前記バルブの流通方向に対して４５°より大きな角度１１を形成している。好ましくは、角度１１は、図２に示すように、７５°を超える。
【００１７】
弁体１は、密封面１０を備える弁座の領域の上方の領域において、立方形の輪郭の中空部１３を囲む、区切られた平行面１２により規定される領域を有する。前記バルブの開弁位置において、閉弁部材５は中空部１３に位置せしめられる。
【００１８】
駆動部材７は、従来のバルブスライダを備える真空バルブのように形成される。各ロッド６は、対応するピストン−シリンダ装置に結合される。各ピストン−シリンダ装置は、それぞれの通路１９，２０を通って、それぞれのシリンダ室２３，２４内で加圧液の運搬により反対の方向に変位可能な複動ピストン１８を有する。それぞれのピストン−シリンダ装置の隣接する真空室から中空部１３を密閉するために、シーリングリング１４，１５，１６が装備されている。基本的に、シーリングリング１４，１５，１６またはそれに代わるものに加えて、完全にまたは部分的に、一方でフランジ１７に溶接され、他方でそれぞれのロッド６に溶接されているベローズが装備されることもでき、該ベローズは中空部１３を密封する。
【００１９】
駆動部材７は、空気圧ピストン−シリンダ装置を含む。しかしながら、駆動部材７は、例えば、リニアモーターまたはスピンドルドライブを含むこともでき、或いは液圧ピストン−シリンダ装置により形成されることもできる。
【００２０】
従来のバルブスライダを備える真空バルブとは反対に、本発明の真空バルブでは、小さな力を閉弁部材５に加えるだけで、バルブを閉弁することができる。この閉弁する力は、環状のシール体９の長さを基準にして６．８６Ｎ／ｃｍ以下になる。好ましくは、この閉弁する力は、３．９３Ｎ／ｃｍ以下になる。開示された駆動部材７による小さな閉弁する力は、ピストン１８を適切な特定の寸法に製作することにより達成される。さらに、存在する圧力比に対して、十分に均一で低い閉弁する力を提供するために、気圧があまりに不安定であるときには、特に、減圧装置を用いることができる。
【００２１】
低減された閉弁する力により、シール体９は、バルブが十分に密封される間、特にシール体９の変形無しに、密封面１０に噛み合う。前述のように図２に示した真空室２１，２２内で、達成された密封は、半導体工業における従来の条件下に、互いから適切に密封されている真空室２１，２２で、プロセスガスによる処理を行うために十分である。ある処理の間、圧力は５×１０ー3ヘクトパスカルに達する。処理が終了すると、プロセスガスが排出される。圧力は、窒素の進入の結果として、例えば１×１０ー1ヘクトパスカルに増加する。最後に、処理されたウエハの移動と、新しいウエハの配置のためにトランスファー（真空）バルブが開弁される。トランスファーバルブが再び閉弁されると、前記処理が新しく開始される。
【００２２】
事故の場合に、真空バルブによって分離されている真空室２１，２２の１つでオーバーフローが起きうる。この場合に、真空バルブまたはトランスファーバルブは、オーバーフローした真空室の大気圧からオーバーフローしていない真空室を確実に密封するように保証されるべきである。さらに、ときどき、処理室を清掃するために、処理室に制御して気体を充満させることが行われる。バルブの閉弁位置で、閉弁部材５の一方の側が真空（１００ヘクトパスカルまたはそれ以下）にされていて、他方の側に大気圧が作用するときに、差圧が真空スライダの密封面１０に閉弁部材５を押圧する。これは、シーリングリング１４の変形をもたらす。前記差圧は、大気圧に対して密封を保証するような、前記密封面に圧力をかける力を生成する。閉弁部材５の側面８と、密封面１０とが、その長さ全体に亘って、バルブの軸方向３の流通断面に対して、４５°、好ましくは７５°より大きい角度を形成するので、前記差圧は、シール体９の全範囲に実質的に均一に作用する。前記差圧がその上に作用する結果として、閉弁部材は、バルブ開口部２の軸方向３内で、ある範囲で変位する。この結末に対して、ロッド６はある種の弾性変形性を与えるように、１種の屈曲体(flexor)に形成する。また、各ロッド６の結合において、機械的関節またはヒンジが可能である。
【００２３】
半導体技術に用いられる装置またはプラントに本発明の真空バルブを使用するときに、プロセスガスを用いる処理が真空室の１つで行われ、分離された真空室の間の差圧が小さい場合のバルブの閉弁期間中、エラストマーのシール体の顕著な変形は全く生じない。このために、特に、緊張されたシール体に作用する攻撃的なプロセスガスが用いられるときに、シール体の寿命が顕著に増加する。事故の場合または処理室の清掃のために気体が満される場合には、大きな差圧が閉弁部材５に作用する。その結果として、シール体が押圧され、バルブはこの大きな差圧下で密封する。また、閉弁部材は、小さな開閉力によって操作されるように設計されているので、この大きな差圧で、閉弁部材を開くことは不可能である。
【００２４】
好適態様を参照して本発明が図示され、記述されたが、それは単に本発明の説明に過ぎず、それに限定するように解釈されるものではなく、当業者には本発明の各種変形が明らかであろう。従って、本発明は開示された態様または細部に限定されることを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲により規定される本発明の趣旨及び視野内の変形例及び／または他の態様の全てを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空バルブの正面図。
【図２】図１の本発明の真空バルブのＡ−Ａ線断面図。
【図３】本発明の真空バルブのバルブスライダの正面図。
【符号の説明】
１…弁体、  ２…開口部、  ３…軸方向、  ４…バルブスライダ、  ５…閉弁部材、  ６…ロッド、  ９…シール体、  １０…密封面、  ２１，２２…真空室。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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