JPH04107375A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空室を真空状態にする際に、真空室と真空
ポンプとの間に介装して用いられる真空バルブに関する
。

〔従来の技術〕

従来、半導体製造等に用いられる真空室を真空に近づけ
るには、第４図に示すように、真空室（０１）と真空ポ
ンプ（０２）を導管（０３）で接続し、真空ポンプ（０
２）で吸引していたが、単一の真空バルブ（０４）を介
しているため、真空バルブ（０４）を開放すると、急激
な真空排気により、真空室（０１）および導管（０３）
内が高排気速度で乱流となり、パーティクルが舞い上が
る。

それを防止するために、近年、第５図に示すように、大
口径の真空バルブ（０４）をバイパスするように、バイ
パス路（０６）を設け、バイパス路（０６）に小口径の
真空バルブ（０５）を取り付け、両真空バルブを併用し
、段階的に真空引きを行なっている。

すなわち、真空室（０１）の真空引きに際して、１初め
小口径の真空バルブ（０５）を開放し、真空ポンプ（０
２）で徐々に導管（３０）及び真空室（０１）を数トー
ル程度まで排気する。数トールの真空状態では、パーテ
ィクルを舞い上げる程の分子量は存在せず、その後、大
口径の真空バルブ（０５）を全開にし、真空排気を安定
して実施できる。

ところが、小口径の真空バルブ（０５）、大口径の真空
バルブ（０４）との両方を、コントローラ（０７）を用
いて経時的に制御することは、操作・調整が複雑なばか
りか、コスト的にも高価なものになる。

さらに手動で操作すると、誤動作の発生原因ともなる。

〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、１個の真空バルブのアクチュエータに圧さく
ガスを導入するだけで、スロー排気から大口径排気へと
、自動的に切換えるように真空バルブを作動させて、従
来技術の問題点を解決する。

〔課題を解決するための技術手段〕

真空室と真空ポンプとの間に配設される真空バルブにお
いて、真空バルブの始動時、圧さくガスを徐々にシリン
ダ筐体に導入して、ピストンを上昇させる絞り手段と、
ピストンの設定上昇位置で開口して、圧さくガスを大量
にシリンダ筐体に導入する開口手段と、絞り手段による
ピストンの移動により、真空室と真空ポンプとを連通ず
る小口径の副弁装置と、開口手段によるピストンの移動
により、真空室と真空ポンプとを連通ずる大口径の主弁
装置とを備えることを特徴とする真空バルブ。

〔作　用〕

真空バルブのシリンダ筐体に圧さくガスの導入を開始す
ると、圧さくガスは、絞り手段を介して、ピストンの受
圧面に作用し始める。ピストンは徐々に上昇し初め、こ
の移動時、小口径の副弁装置が開口する。真空ポンプは
作動状態にあり、まず小口径の開口部を介して、真空室
内の空気が徐々に吸引され、パーティクルの舞い上がら
ない状態で、数トール程度の気圧になる。

ピストンが定められた上昇位置に達すると、シリンダ筐
体内に大量に圧さくガスを導入する開口手段が開口して
、ピストンの受圧面に圧さくガスが急激に作用し、ピス
トンの強力な移動により、真空室と真空ポンプとを連通
している大口径の主弁装置が開き、真空室内の残りの空
気を排気する。

〔実施例〕

第１図及び第２図は、本発明の第１・実施例を示すもの
で、真空バルブは中間プレート（２）を挾んで、上方の
シリンダ筐体（３）と下方の弁筺体（１）とから構成さ
れている。

シリンダ筐体（３）は、アクチュエータとしてのシリン
ダであり、シールパツキン（４）で密封されたピストン
（５）を内装している。

シリンダ筐体（３）の上部には、大気連通孔（６）が穿
設され、ピストン（５）の上部を大気・圧を保つととも
に、ピストン（５）は第１付勢バネ（７）で下方に付勢
されている。

ピストン（５）の下部は、圧さくガスが導入される圧力
室（８）であり、ピストン（５）は、圧力室（８）に面
する受圧段部（９）と、その中心下方向に設けられる第
１胴部（１０）、第１テーパ段部（１１）、第２１１ｆ
部（１２）、そして第２テーパ段部（１３）からなって
いる。

また、ピストン（５）の中心を下方から上方に貫通する
ように、雄ネジ部を有するステム（１４）が延び、上方
のナツト（１５）でピストンに締着されている。

中間プレート（２）には、ステム（１４）と同心の圧溜
室（１６）が形成され、ピストン（５）の第１胴部（１
０）の径よりも大きい開口（１７）を介して、上部の圧
力室と一連通可能になっている。

圧溜室（１６）は、図示しない圧さくガス供給装置と三
方弁（１８）を介して連通ずる圧力導入孔（１９）に連
通ずるとともに、絞り弁（２０）を介して圧力室（８）
と連通ずるバイパス孔（２１）に連通している。

さらに、圧溜室（１６）内に位置するピストン（５）の
第１テーパ部’（１１）には、上部の弁座（２５）に対
応する環状シール材（２２）と、第２胴部（１２）に当
接するリップ状の逆止パツキン（２３）を備えたシール
支持台（２４）が、圧溜室（１６）の内周面と間隙を残
して移動可能に、下方から第３付勢バネ（２６）で押圧
されている。シール支持台（２４）と第１テーパ段部（
１１）との当接面には、切欠溝が形成されており、当接
面での流体の流れが自由になっている。

弁筐体（１）内に延びるステム（１４）の先端は、副弁
体（２７）になっており、ステム（１４）の上方部は副
弁体（２７）の上部の台座（２８）と上方に延びるベロ
ーズ（２９）で密封され、ベローズ（２９）内は、大気
連通孔（３０）で大気圧に保持されている。

副弁体（２７）には、環状シール（３１）が形成され、
主弁体（３２）に穿設される小口径の副弁座（３３）を
シールしている。

また、主弁体（３２）の側面には、複数の水平ボート（
３４）が穿設されている。主弁体（３２）の上部の凹部
（３５）には、下方に突片（３６）を有する台座（２８
）が挿入され、凹部（３５）の上部にストッパー片（３
７）が取り付けられることによって、主弁体（３２）と
副弁体（２７）とを、内部の第２付勢バネ（３８）の押
圧力に抗して相対移動可能にしている。

主弁体（３２）と共働する主弁座（３９）の下方部の第
１ポート（４１）は、真空ポンプ（４０）と連通し、主
弁座（３９）の上方に位置する第２ボート（４２）は、
真空室（４３）と連通している。

本実施例では、三方弁（１８）から圧さくガスを供給し
ない時、一番強力な第１付勢バネ（７）によってビス１
−ン（５）は押し下げられ、各部は第１図に示す位置を
維持する。この時、中間プレート（２）内の弁座（２５
）と環状シール材（２２）との距離（ｈ□）を約１　ｍ
／ｍとし、弁筐体（１）の台座（２８）の突片（３６）
とストッパー片（３７）との距離（ｈ２）を約２　ｍ／
ｍとして、位置調整している。

三方弁（１８）を切換えて、圧さくガスを圧力導入孔に
導入すると、第２図（イ）に示されるように、ガスは中
間プレート（２）と逆止めパツキン（２３）との間の間
隙、および開口（１７）を通り圧力室（８）へ流れると
ともに、バイパス孔（２１）からも絞り弁（２０）を経
由して圧力室へと流れる。

ピストン（５）は、圧力で徐々に上昇し、環状シフ ール材（２２）が弁座（２５）に当接すると、第２図（
口）のように、バイパス孔（２１）のみを通過して流れ
るようになる。

さらにピストン（５）が上昇して、第２図（ハ）の位置
にくると、逆止パツキン（２３）が第２胴部（１２）か
ら離れ、第２テーパ段部（１３）と逆止パツキン（２３
）の間から、圧溜室（１６）内の圧さくガスを大量に圧
力室（８）に流す。

第２図（イ）の位置から第２図（口）の位置まで、（ｈ
工）＝約１　ｍ／ｍ上昇する間は、弁筺体内の台座（２
８）の突片（３６）とストッパー片（３７）との距離（
ｈ工）＝約２ｍ／ｍあるので、副弁体（２７）のみが上
昇し、副弁座（３３）と副弁体（２７）の環状シール材
（３１）とが離間し、真空室（４２）および弁筐体（１
）内の空気は、少量ずつ水平ポート（３４）、副弁を介
して真空ポンプ（４０）に吸引されていく。

第２図（口）の位置では、開度調整された絞り弁（２０
）のみを介して、徐々に圧さくガスを圧力室（８）に導
入し、第２図（ハ）の位置に到達する時間を遅らせ、副
弁のみで真空室（４２）の空気圧を数トールまで下げる
。

第２図（ハ）の位置に到達すると、圧さくガスは逆止パ
ツキン（２３）とピストン（５）の間を通り、急速に圧
力室（８）へと流れ、主弁体（３２）が開口し、残りの
空気を急速に排気する。

その後、三方弁（１８）を切換えて圧さくガスを排出す
ると、圧さくガスは、逆止パツキン（２３）を押し開く
ように、圧力室（８）から排気される。

第３図は、本発明の第２実施例を示すもので、圧力室（
８）に圧さくガスを導入する機構が相違するのみで、他
は前記実施例と同じである。

ピストン（５）は、中間プレート（２）の開口（１７）
に間隙を保って挿入されている胴部（４５）とテーパ段
部（４４）を有しており、中間プレート（２）の環状切
欠部（４６）に嵌め込まれた逆止パツキン（２３）が、
胴部（４５）に当接している。

三方弁（１８）を切換えて、圧さくガスを圧溜室（１６
）に導入すると、圧さくガスはバイパス孔（２１）のみ
に流れ、絞り調整された絞り弁（２０）を介して、圧力
室（８）へと徐々に流れ込む。

ピストン（５）の上昇により、副弁座（３３）と副弁体
（２７）の環状シール材（３１）とが離間し、真空室（
１３）および弁筐体（１）内の空気は、少量ずつ水平ボ
ート（３４）、副弁を介して真空ポンプ（４０）に吸引
されていく。

逆止パツキン（２３）がテーパ段部（４４）に到達する
と、圧溜室（１６）内の圧さくガスは、逆止パツキン（
２３）とピストン（５）の間を通り、急速に圧力室（８
）へと流れ、主弁体（３２）が開口し、残りの空気を急
速に排気する。

本実施例１．２のものは、いずれも副弁体（２７）と主
弁体（３２）とが第２付勢バネ（３８）で上下方向に付
勢され、突片（３６）がストッパー片（３７）に当接し
た状態で、主弁は開弁じており、排気終了後、ピストン
（５）が急激に下方に降下しても、主弁体（３２）、主
弁座（３９）およびステム（１４）に破損を生じること
はない。

〔発明の効果〕

本発明は、次の効果を奏する。

（イ）小口径の副弁装置と、大口径の主弁装置の２段階
による真空バルブの開放によって、大気圧から一気に排
気されることがなく、乱流によるパーティクルの舞い上
がりを防止できる。

（ロ）真空ポンプの容量、真空室の容積、また求めるら
れる真空度合等に応じて、絞り弁を適宜調整して乱流に
よるパーティクルの舞い上がりを防止できる。

（ハ）１個の真空バルブのアクチュエータに圧さく空気
を導入するだけで、２段階の排気が出来、部品点数を減
少できるばかりか、操作を単純なものにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の断面図、第２図は、第
１図の一部拡大作動説明図、第３図は、本発明の第２実
施例の断面図、第４図および第５図は、ともに従来技術
を示す概略図である。 （１）弁筐体　　　　　　　　（２）中間プレート（３
）シリンダ筐体　　　　　（４）シールパツキン（５）
ピストン （７）第１付勢バネ （９）受圧段部 （１１）第１テーパ段部 （１３）第２テーパ段部 （１５）ナツト （１７）開口 （１９）圧力導入孔 （２１）バイパス孔 （２３）逆止パツキン （２５）弁座 （２７）副弁体 （２９）ベローズ （３１）環状シール材 （３３）副弁座 （３５）凹部 （３７）ストッパー片 （３９）主弁座 （４１）第１ボート （４３）真空室 （６）大気連通孔 （８）圧力室 （１０）第１胴部 （１２）第２胴部 （１４）ステム （１６）圧溜室 （１８）三方弁 （２０）絞り弁 （２２）環状シール材 （２４）シール支持台 （２６）第３付勢バネ （２８）台座 （３０）大気連通孔 （３２）主弁体 （３４）水平ボート （３６）突片 （３８）第２付勢バネ （４０）真空ポンプ （２４）’第２ボート （’４４）テーパ段部 （４５）胴部 （４６）環状切欠部 第４図 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室と真空ポンプとの間に配設される真空バル
   ブにおいて、 真空バルブの始動時、圧さくガスを徐々にシリンダ筐体
   に導入して、ピストンを上昇させる絞り手段と、 ピストンの設定上昇位置で開口して、圧さくガスを大量
   にシリンダ筐体に導入する開口手段と、絞り手段による
   ピストンの移動により、真空室と真空ポンプとを連通す
   る小口径の副弁装置と、開口手段によるピストンの移動
   により、真空室と真空ポンプとを連通する大口径の主弁
   装置とを備えることを特徴とする真空バルブ。
2. （２）絞り手段を、絞り弁とした請求項（１）記載の真
   空バルブ。
3. （３）絞り手段を、ピストンの上昇移動で開口する逆止
   パッキンと、絞り弁との併用とした請求項（１）記載の
   真空バルブ。
4. （４）ピストンと副弁体とを、ステムで一体とした請求
   項（１）記載の真空バルブ。