JPH068380Y2 - 真空ポンプ用バルブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、真空にすべきチャンバーと真空ポンプとの間
に設けられる真空ポンプ用バルブに関する。

（従来の技術） スパッタ蒸着のように高い真空度の下で基板に成膜を行
なう場合、その成膜処理用のチャンバーは粗引き用の真
空ポンプにより所定の真空度まで排気を行なった後、高
真空ポンプにより要求真空度にするということが行われ
ている。その場合、生産性向上のためには、上記粗引き
を短時間で完了するのが望ましい。

しかし、チャンバー内は急激な排気を行なえば、空気の
大きな乱れによってダストが舞い上がり、未処理の基板
に付着して成膜に悪影響を与える不具合がある。すなわ
ち、基板への成膜処理を繰り返し行なうと、上記チャン
バーの内壁面や基板固定治具等にも蒸着粒子による膜が
順次重ねて形成されていくことになるが、このような膜
は比較的剥離し易いものであり、このため上記空気の大
きな乱れによって剥離し、上述のダストになるものであ
る。

そこで、通常は、チャンバーと真空ポンプとの間に開口
面積の大きな大径バルブと開口面積の小さな小径バルブ
とを並列に設け、小径バルブのみを開けて排気を所定時
間行なった後、大径バルブを開けることがなされてい
る。すなわち、この手段は、排気の開始時は、小径バル
ブを介しての排気により、単位時間当りの排気量を少な
くすることでチャンバー内の空気の乱れを防止し、チャ
ンバー内の空気密度が低くなった時点で、大径バルブを
介して排気することにより、空気の流れによるダストの
舞い上がりを防止するものである。

また、第２の手段として、チャンバーと真空ポンプとの
間にヒンジ開閉式のバルブを設け、このバルブにこれを
全開位置に付勢するスプリングを連結したものがある。
すなわち、このバルブは、排気開始時のように上流側と
下流側の圧力差が大きいときには、上記スプリングの付
勢に抗して回動して全閉に近い状態になり、排気量を少
なくし、上記圧力差が小さくなるにつれて全開状態にな
っていくものである。

さらに、第３の手段として、チャンバーと真空ポンプと
の間の流路を開閉せしめる大径の主弁体にその上流側と
下流側とを連通する小径の孔を開設し、この孔に小径の
副弁体を適用したものがある。すなわち、この副弁体は
シリンダ装置に連結されていて、この副弁体に対して主
弁体が進退可能に且つスプリングにて離反する方向に付
勢して支持されているものである。

この場合、シリンダ装置を前進動せしめると、主弁体が
弁座に当接した後、副弁体が上記孔を閉塞する。そし
て、シリンダ装置を後退動せしめると、まず、副弁体が
回動するが、主弁体は上記スプリングの付勢により閉位
置を保ったままであり、さらにシリンダ装置を後退動せ
しめた場合にのみ、主弁体を開動できることになる。

（考案が解決しようとする課題） しかし、上述の如く、大小のバルブを並列に設ける手段
では、独立した２つのバルブ及び配管を必要とし、設置
スペースが狭い場合には配管が難しくなるとともに、両
バルブの開閉制御も面倒になり、さらにはバルブ装置全
体としてコスト高になる。

また、第２の手段の場合、バルブはその全開時でも流路
上に位置することになるため、流路抵抗になるととも
に、スプリングにダスト等が付着すると、バルブの開閉
特性が変わってくるが、その際にはバルブの分解掃除な
いしは交換等の煩雑な作業が必要になってくる。さら
に、第３の手段の場合、シリンダ装置のストロークを２
段に制御する必要があり、その制御が面倒になる。

また、シリンダ機構の駆動源（電源及び空気圧力など）
が全部停止した場合、弁体を閉じる力がなくなってしま
い、スプリングの力で副弁体が開き、チャンバーと真空
ポンプが連通してしまうことになる。これは真空ポンプ
油がチャンバーの中に拡散し、汚染の原因になり好まし
くない。

すなわち、本考案の課題は、構造や制御を複雑にするこ
となく、排気開始時にはチャンバーからの排気量を少な
くし、チャンバー内の空気密度が低くなった時点で自動
的に全開状態になるバルブを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本考案は、このような課題に対して、基本的には上記第
３の手段のように主弁体と副弁体とを設け、この両弁体
を駆動手段にて作動せしめるようにするが、駆動手段に
よる開弁方向の駆動力を、主弁体の上流側と下流側との
圧力差が所定値以下のときにこの主弁体が開弁するよう
に設定し、構造や制御を複雑にすることなく、少量排気
状態から全開状態に自動的に移行できるようにするもの
である。

すなわち、その具体的な手段は、真空にすべきチャンバ
ーと真空ポンプとの間に設けられるバルブであって、 上流側が上記チャンバーに接続され、下流側が上記真空
ポンプに接続される主流路と、 上記主流路にその上流側に向けて設けられた主弁座と、 上記主弁座に切離すべくこの主弁座に向けて進退可能に
設けられた主弁体と、 上記主弁体にその上流側と下流側とを連通するように形
成された副流路と、 上記副流路にその上流側に向けて設けられた副弁座と、 上記副弁座に接離すべくこの副弁座に向けて進退可能に
設けられた副弁体と、 上記副弁体に結合され、この副弁体を進退せしめるとと
もに、この副弁体を介して主弁体を進退せしめるための
弁棒と、 上記弁棒を駆動するものであって、主弁体の上流側と下
流側との圧力差が所定値以上のときには副弁体のみを開
弁せしめ、前記圧力差が所定値以下になると主弁体を開
弁せしめるよう、開弁方向の駆動力が設定されている弁
棒駆動手段と、 を備えていることを特徴とする真空ポンプ用バルブであ
る。

（作用） 上記バルブにおいては、弁棒駆動手段により弁棒を介し
て主副の両弁体を閉弁状態として真空ポンプを作動せし
め、弁棒駆動手段を開弁方向に作動せしめると、その開
弁方向の駆動力により、まず、副弁体のみが開弁する。
これにより、チャンバー内の気体は副流路を介して少量
ずつ排気されていく。その際、主弁体の上流側と下流側
との圧力差が大きいため、主弁体は真空ポンプ側の負圧
により閉弁状態を保つ。そして、上記少量排気が進行し
て上記圧力差が所定値以下になると、上記駆動力が圧力
差による主弁体の閉弁力に打ち勝って主弁体を開弁して
いき、主流路が全開状態になる。

この場合、主弁体に副弁体が設けられているが、少量排
気と全開状態の排気とを実現するためのバルブ自体は１
つでよいから、バルブ設置スペースが狭い場合における
配管ないしはバルブ配管の問題はない。

また、少量排気状態から全開状態への移行にあたって
も、弁棒駆動手段の開弁方向の駆動力を予め設定してお
くだけで実現できるから、弁棒駆動手段に関して、排気
途中での駆動力等の切り替えは不要である。しかも、少
量排気状態から全開状態への移行特性は、上記弁棒駆動
手段の開弁方向の駆動力の設定の変更により実現できる
から、ダストの付着等により主弁体の作動抵抗が変わっ
ても、上記駆動力の設定変更により簡単に対処すること
ができる。

さらに、全開時、主弁体は弁棒駆動手段により副弁体と
共に気体の流れの抵抗にならない位置まで退避せしめ
て、流路抵抗になることを防止することも可能になる。

（考案の効果） 従って、本考案によれば、弁棒駆動手段の開弁方向の駆
動力の設定により、主弁体の上流側と下流側との圧力差
が所定値以上のときには副弁体のみが開弁し、前記圧力
差が所定値以下になると主弁体が開弁するようにしたか
ら、バルブ構造やその制御を複雑にすることなく、少量
排気状態から全開状態に自動的に移行せしめることがで
き、しかも、主弁体が流路抵抗になることを防止するこ
とができるとともに、ダストの付着等による主弁体の作
動抵抗の変動についても、上記駆動力の設定変更により
簡単に対処することができる。

また、真空ポンプをバルブの下方に位置させれれば、シ
リンダの駆動力がなくなっても弁体を開ける方向の力は
何もないので、停電時や中止中も安全である。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に示す真空ポンプ用バルブにおいて、１は上流側
の流入口２ａと下流側の流出口２ｂとを備えたアングル
型の主流路２を構成する弁箱である。そして、この弁箱
１における流出口２ｂ部に、主流路２を主弁体３で開閉
するための上流側に向けられた主弁座４が設けられてい
る。上記流入口２ａは真空にすべきチャンバー（成膜処
理装置）に接続されるものであり、上記流出口２ｂは粗
引き用真空ポンプに接続されるものである。

上記主弁体３は、主弁座４に当接せしめる弁本体５と、
この弁本体５の上流側の中央部に固定された箱体６とか
らなる。すなわち、この弁本体５と箱体６とは主弁体３
の上流側と下流側とを連通する副流路７を形成する副弁
箱を構成するものである。

上記副流路７においては、箱体６に主弁体３の上流側に
通ずる流入口７ａが形成され、弁本体５の中央に主弁体
３の下流側に通ずる流出口７ｂが形成されている。そし
て、この流出口７ｂ部に副流路７を副弁体８で開閉する
ための上流側に向けられた副弁座９が設けられている。
また、上記弁本体５の下流側には、上記流出口７ｂを絞
るオリフィス１１を構成するせき板１２が固定されてい
る。

そうして、上記主弁体３と副弁体８とは、上記主弁座４
と副弁座９とに接離すべく弁棒駆動手段としてのエアシ
リンダ装置１３にて、それぞれ主弁座４と副弁座９とに
向けて進退可能になされている。すなわち、上記副弁体
８には上記エアシリンダ装置１３のピストンに結合され
た弁棒１４の下端が結合されている。そして、上記主弁
体３の箱体６には副弁体８の開弁方向の移動量を規制す
るストッパ１５が形成されているとともに、副弁体８は
スプリング１６にて副弁座９に当接するよう閉弁方向に
付勢されている。

従って、副弁体８は、エアシリンダ装置１３による弁棒
１４の進退により、副弁座９に接離すべく副流路７を進
退し、主弁体は副弁体８を介してエアシリンダ装置１３
の駆動力を受け、主弁座４に接離すべく進退できること
になる。この場合、上記スプリング１６は停電等により
エアシリンダ装置１３に閉弁方向の駆動力がないときに
副弁体８を閉弁状態に保持するものである。

しかして、上記エアシリンダ装置１３は、そのシリンダ
に閉弁方向の駆動エアが供給される閉弁側ポートと、開
弁方向の駆動エアが供給される開弁側ポートとを備え
る。そして、この両ポートは互いにエア源１７に接続し
た状態と大気開放状態との間で切り換えるためのばねオ
フセット電磁式の切換弁１８に接続されている。つま
り、この切換弁１８は閉弁側ポートにエアを供給する閉
弁位置１８ａと、開弁側ポートにエアを供給する開弁位
置１８ｂとの間で切り換えることができるものである。
そして、上記開弁側ポートと切換弁１８との間には圧力
調整弁１９が介装されている。

上記圧力調整弁１９は、エアシリンダ装置１３の開弁方
向の駆動力を設定するためのものである。そして、この
駆動力は、主弁体３の上流側と下流側との圧力差が所定
値に低下するまでは副弁体８のみが開弁し、前記所定値
以下の圧力差で主弁体３が開弁するよう設定されてい
る。すなわち、チャンバーの粗引き開始時は、主弁体３
の上流側が大気圧で下流側に真空ポンプの吸引負圧が作
用し、上記圧力差が最も大きいときである。そして、上
記駆動力は、副弁体８を粗引き開始時の圧力差による吸
引力とスプリング１６の付勢力等とに抗して開弁せしめ
る一方、上記主弁体３を上記圧力差による吸引力に抗し
て開弁せしめることができない大きさであって、且つ上
記圧力差が所定値以下に低下すると、そのときの圧力差
による吸引力に抗して主弁体３を開弁せしめる大きさに
なされている。そうして、この場合の所定値は、主弁体
３が全開してもチャンバー内の空気密度が低く、空気の
流れによるダストの舞い上がりが生じなくなった時点の
圧力差である。

従って、チャンバーの粗引きにあたっては、まず、切換
弁１８を閉弁位置１８ａとして弁棒１４を前進せしめ
る。これにより、副弁体８が副弁座９に当接した状態で
主弁体３が前進して主弁座４に当接し、主流路２は完全
に閉じられた状態になる。そして、この状態で真空ポン
プを作動せしめると、主弁体３の上流側が大気圧で下流
側に真空ポンプの吸引負圧が作用し、主弁体３の上流側
と下流側との圧力差が最も大きい状態となる。

しかる後、上記切換弁１８を開弁位置１８ｂにすること
により、弁棒１４に圧力調整弁１９にて設定された開弁
方向の駆動力を与える。これにより、第２図に示す如
く、副弁体８のみが開弁し、チャンバー内の空気が副流
路７を介して真空ポンプにより引かれて排出されてい
く。この場合、単位時間当りの排気量は、副流路７の開
口面積が狭い（オリフィス１１で絞られている）ため少
なく、チャンバー内の全体にわたる空気の流れは生じな
い。従って、ダストの舞い上がりは生じない。

そうして、主弁体３の上流側と下流側との圧力差が所定
値以下になると、主弁体３が上記開弁方向の駆動力によ
り第１図に鎖線で示す位置まで上昇開弁し、主流路２が
全開状態となる。従って、チャンバー内の空気の排出量
は多くなるが、このときは既にチャンバー内の空気密度
が低くなっており、空気の流れによるダストの舞い上が
りは生じない。

ここで、停電になった場合について説明すると、そのと
きには真空ポンプが作動を停止することにより、主流路
２は真空ポンプ側が大気圧に、チャンバー側が負圧にな
って差圧関係が逆転する。このままでは、チャンバーに
真空ポンプ側から大気が逆流することになる。しかし、
同時に切換弁１８がばねの力で直に閉弁位置１８ａに切
り換わり、エアシリンダ装置１３はその閉弁側ポートに
圧力調整弁１９を介さずにエア源１７からの高圧エアの
供給を受け、弁棒１４を閉方向に駆動して主弁体３及び
副弁体８を閉弁する。よって、上述の逆流は実質的には
生じない。

因みに、エア源１７と切換弁１８との間に圧力調整弁１
９を設けると、切換弁１８が閉弁位置１８ａ切り換わっ
ても、閉弁方向の駆動力は圧力調整弁１９によって小さ
いものとなり、主弁体３を閉弁することはできない。

また、チャンバーでの成膜処理後に長時間にわたって成
膜処理を行なわない場合には（例えば、休日）、上述の
如く切換弁１８を閉弁位置にしておけば、チャンバーの
真空状態を保持しておくことができるものである。これ
により、成膜処理を再開する際に、再度粗引きをしなく
とも済むことになる。

また、粗引きに関して、副弁体８のみを開弁した少量排
気状態から主弁体３を全開した状態への移行時期は、上
記圧力調整弁１９によるエア圧の設定の変更により、簡
単に変えることができる。さらに、上記オリフィス１１
を異なる開口面積のものに交換することにより、少量排
気状態における単位時間当りの排気量も変えることがで
き、上記少量排気状態から全開状態への移行特性の選択
と相俟って、成膜処理の内容に応じた最適の条件を作り
出すことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は真空ポンプ用バ
ルブの縦断面図、第２図は同ポンプの一部を拡大して示
す縦断面図である。 １……弁箱 ２……主流路 ２ａ……流入口（上流側） ２ｂ……流出口（下流側） ３……主弁体 ４……主弁座 ７……副流路 ８……副弁体 ９……副弁座 １３……エアシリンダ装置（弁棒駆動手段） １４……弁棒

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空にすべきチャンバーと真空ポンプとの
   間に設けられるバルブであって、 上流側が上記チャンバーに接続され、下流側が上記真空
   ポンプに接続される主流路（２）と、 上記主流路（２）にその上流側に向けて設けられた主弁
   座（４）と、 上記主弁座（４）に接離すべくこの主弁座（４）に向け
   て進退可能に設けられた主弁体（３）と、 上記主弁体（３）にその上流側と下流側とを連通するよ
   うに形成された副流路（７）と、 上記副流路（７）にその上流側に向けて設けられた副弁
   座（９）と、 上記副弁座（９）に接離すべくこの副弁座（９）に向け
   て進退可能に設けられた副弁体（８）と、 上記副弁体（８）に結合され、この副弁体（８）を進退
   せしめるとともに、この副弁体（８）を介して主弁体
   （３）を進退せしめるための弁棒（１４）と、 上記弁棒（１４）を駆動するものであって、主弁体
   （３）の上流側と下流側との圧力差が所定値以上のとき
   には副弁体（８）のみを開弁せしめ、前記圧力差が所定
   値以下になると主弁体（３）を開弁せしめるよう、開弁
   方向の駆動力が設定されている弁棒駆動手段（１３）
   と、 を備えていることを特徴とする真空ポンプ用バルブ。