プレート回転装置、排気路開閉度変更装置、被排気装置、搬送装置、ビーム装置、及び、ゲートバルブ
【課題】動体を筐体の内部に収納可能な機構を有するゲートバルブを提供すること。
【解決手段】ゲートバルブは、スライドプレートと、スライドプレートの径方向及び軸方向の位置を変化させる移動機構を備えている。シャフトは、軸方向駆動機構により軸方向の移動量が制御され、径方向駆動機構により回転角が制御される回転軸であり、磁気軸受、及び円錐コイルばねからなる軸支持ばねにより筐体内に回動可能に支持されている。電磁石におけるバランスウェイトの吸引力を制御することにより、シャフトを径方向に移動させることができる。また、電磁石における電磁石ターゲットの吸引力を制御することにより、シャフトを軸方向に移動させることができる。気体の流路を閉じる場合には、スライドプレートを、流出孔を完全に覆う位置に移動させた後、軸方向駆動機構を作動させてスライドプレートをＯリングと密着させる。
【解決手段】ゲートバルブは、スライドプレートと、スライドプレートの径方向及び軸方向の位置を変化させる移動機構を備えている。シャフトは、軸方向駆動機構により軸方向の移動量が制御され、径方向駆動機構により回転角が制御される回転軸であり、磁気軸受、及び円錐コイルばねからなる軸支持ばねにより筐体内に回動可能に支持されている。電磁石におけるバランスウェイトの吸引力を制御することにより、シャフトを径方向に移動させることができる。また、電磁石における電磁石ターゲットの吸引力を制御することにより、シャフトを軸方向に移動させることができる。気体の流路を閉じる場合には、スライドプレートを、流出孔を完全に覆う位置に移動させた後、軸方向駆動機構を作動させてスライドプレートをＯリングと密着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、回転軸の回転によりプレートの位置を変化させる技術を用いた、プレート回転装置、排気路開閉度変更装置、被排気装置、搬送装置、ビーム装置、及び、ゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、プロセスチャンバーなどの真空容器の排気処理をターボ分子ポンプなどの真空ポンプを用いて行う。
真空ポンプの吸気口は、気体の流路の開閉を行うゲートバルブを介して、真空容器の排気口に接続されている。
ゲートバルブは、気体の流路の開閉処理だけでなく、気体の流路の開口度を調整することによって、排気されるガス（気体）のコンダクタンスを制御する働きを有している。
真空装置で用いられるゲートバルブとしては、下記の特許文献で提案されているような、バルブプレートを摺動させて気体の流路の開口面積を変化させるスライドバルブが知られている。
【０００３】
特許文献１には、先端にスライドプレートが設けられたハンドルを、サーボモータの作用で回転駆動するシャフトに固定し、このシャフトの回転角によって開口領域に対するスライドプレートの位置、即ち、気体の流路の開口度を調整するスライドバルブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載されているスライドバルブにおいては、スライドプレートの駆動機構や開閉処理機構が非常に複雑な構造となっている。また、スライドプレートを駆動させるためのサーボモータが、ハウジング（筐体）の外部、即ち大気領域に配設されている。
そのため、シャフトが真空領域と大気領域に渡って存在するため、境界部に真空シール機構を設ける必要がある。
真空シール機構としては、例えば、真空グリスやＯリング、ベローズが用いられている。
しかしながら、真空グリスを用いた場合は、そこから蒸気圧が発生するおそれがあり、Ｏリングを用いた場合には、シャフトとの摩擦によって塵（ゴミ）が発生するおそれがある。また、真空グリスやＯリングによる真空シール機構は、高い真空精度を維持する上で、十分な信頼性を有するものではない。
ベローズは、高い真空シール機能を有するものの、対象物がシャフトのような動体（可動体）である場合には、その耐久性に関する寿命が期待できない。
【０００６】
そこで本発明は、簡単な構造で開閉処理を行う機構を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、動体を筐体の内部に収納可能な機構を有するゲートバルブを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、磁極を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する回転支持手段と、前記磁極に磁力を作用させる電磁石と、前記回転体に固定され、前記回転体の回転により移動するプレートと、前記電磁石の励磁制御を行うことにより前記回転体の回転角を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレート回転装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記回転体の回転角を検出する位置検出手段を備え、前記励磁制御は、前記位置検出手段により検出された回転角に基づいて、前記電磁石の巻線の電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記電磁石は、複数設けられ、前記励磁制御は、前記複数の電磁石から少なくとも１の電磁石を選択し、該選択された電磁石の巻線に電流を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記電磁石は、前記回転体を介して対峙するように対で設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記電磁石は、配置位置の調整が可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、被排気室の排気経路に設けられる排気路開閉度変更装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記プレートは、その移動経路が、前記排気経路と交わるように配置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記排気経路の開閉度を制御することを特徴とする排気路開閉度変更装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、被排気室から気体を排気する真空ポンプと、前記被排気室の排気経路に設けられた、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置、及び、前記被排気室内の水蒸気を排気する水蒸気排出ポンプと、前記真空ポンプ、前記排気路開閉度変更装置、及び前記水蒸気排出ポンプを一元管理する制御ユニットと、を備えたことを特徴とする被排気装置を提供する。
請求項８に記載の発明では、被排気室と、前記被排気室から気体を排気する真空ポンプと、前記被排気室の排気経路に配置された、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置と、前記被排気室内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された気体の圧力に基づいて、前記排気路開閉度変更装置における前記排気経路の開閉度を調整することを特徴とする被排気装置を提供する。
請求項９に記載の発明では、被搬送部材を搬送する搬送装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記被搬送部材は、前記プレートに載置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートを搬送先まで移動させることを特徴とする搬送装置を提供する。
請求項１０に記載の発明では、ビームをターゲットに向けて照射する照射手段を有するビーム装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記プレートは、その主面が前記ビームの照射経路と交わるように配置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートにより遮られる前記ビームの量を変化させ、前記ターゲットに照射される前記ビームの照射面積を制御することを特徴とするビーム装置を提供する。
前記第２の目的を達成するために、請求項１１に記載の発明では、真空ポンプの吸気口の上流に設けられ、前記真空ポンプに流入する気体の流路の開閉を行うゲートバルブであって、気体の流路を形成する開口部を有する筐体と、前記筐体内に収納される回転軸と、前記回転軸を前記筐体内で支持するばねと、前記回転軸に対して固定され、前記回転軸の回転角により気体の流路の開口面積を決定するスライドプレートと、前記回転軸を回転駆動するアクチュエータと、を備えたことを特徴とするゲートバルブを提供する。
請求項１２に記載の発明では、前記ばねは、円錐コイルばねであることを特徴とする請求項１１に記載のゲートバルブを提供する。
請求項１３に記載の発明では、前記回転軸は、前記ばねと、磁気軸受によって支持されていることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のゲートバルブを提供する。
請求項１４に記載の発明では、前記アクチュエータは、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載のゲートバルブを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、回転軸に磁極を設け、その磁極を電磁石で吸引することにより、回転軸の回転角、即ち、プレートの位置を制御することができる。
また、請求項１１に記載の発明によれば、ばねを用いることにより、バルブの開閉処理時に駆動する動体を筐体内に容易に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係るスライド式のゲートバルブの概略構成を示した図であり、（ｂ）は気体の流路を閉じた状態におけるゲートバルブの様子を示した図である。
【図２】（ａ）は気体の流路の全開状態を示した図であり、（ｂ）は気体の流路の半開状態を示した図であり、（ｃ）は気体の流路の全閉状態を示した図である。
【図３】（ａ）は、シャフトに作用する力の様子を示した図であり、（ｂ）はシャフトに作用する力とシャフトの軸方向の変位との関係を示したグラフである。
【図４】（ａ）はシャフトの径方向の位置の設定方法を説明するための図であり、（ｂ）はシャフトの径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
【図５】シャフトの径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
【図６】シャフトの径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
【図７】シャフトの支持方法の変形例を示した図である。
【図８】シャフトの支持方法の他の変形例を示した図である。
【図９】気体の流路の開口面積の調整方法の変形例を示した図である。
【図１０】第２の実施形態に係るスライド式のゲートバルブの概略構成を示した図である。
【図１１】（ａ）は第２の実施形態に係るゲートバルブにおけるシャフトの径方向駆動機構の概略構成を示した図であり、（ｂ）は電磁石の位置を変更するための調整機構の概略構成を示した図である。
【図１２】（ａ）はシャフトの径方向の位置の設定方法の変形例を示した図であり、（ｂ）は永久磁石の磁極の位置を検出する位置センサを備えたゲートバルブの概略構成を示した図である。
【図１３】真空システムの一例を示した図である。
【図１４】排気システムの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図１４を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１（ａ）は、第１の実施形態に係るスライド式のゲートバルブ１の概略構成を示した図である。
図１（ａ）に示すように、ゲートバルブ１は、真空容器２の排気口と真空ポンプ３の間に配設され、真空容器２から真空ポンプ３へ流れる気体の流路の開閉を行う開閉弁である。
なお、真空容器２は、例えば、半導体製造装置で使用されるプロセス室により構成され、真空ポンプ３は、真空容器２の排気を行う、例えば、ターボ分子ポンプにより構成されている。
また、ゲートバルブ１は、気体の流路の開口面積を変化させることによって、気体のコンダクタンスを調整することができるように構成されている。つまり、ゲートバルブ１は、開閉弁としてだけではなく、コンダクタンスバルブとしての機能も有している。
【００１１】
ゲートバルブ１は、例えば、アルミニウムなど非磁性の金属により形成された筐体１０を備えている。
筐体１０には、円形の気体の流入孔１１と流出孔１２が、対向する位置に形成されている。流入孔１１は、気体の流路の上流側に設けられ、真空容器２の排気口は、この流入孔１１と連接（連通）するよう固定されている。また、流出孔１２は、気体の流路の下流側に設けられ、真空ポンプ３の吸気口は、この流出孔１２と連接（連通）するよう固定されている。
【００１２】
ゲートバルブ１は、スライドプレート（シャッター）１３と、このスライドプレート１３の径方向及び軸方向の位置を変化させる移動機構（シャッター駆動機構）を備えている。
スライドプレート１３は、気体の流路、詳しくは、流出孔１２の開口部の開閉を行う弁体として機能する金属製の円板であり、流入孔１１や流出孔１２の開口面に対して平行となる向きに筐体１０の内部に収納されている。
ゲートバルブ１は、スライドプレート１３の移動機構として、アーム１４、シャフト１５、バランスウェイト１６、磁気軸受１７、軸支持ばね１８、軸方向駆動機構１９、電磁石２０を備えている。
【００１３】
アーム１４は、長方形の板状部材であり、一端がシャフト１５に固定され、他端にスライドプレート１３が取り付けられ（固定され）ている。
また、スライドプレート１３とアーム１４は、一体の部材で形成（一体形成）するようにしてもよい。
シャフト１５は、軸方向駆動機構１９により軸方向の移動量が制御され、また、径方向駆動機構（電磁石２０とバランスウェイト１６）により回転角が制御される回転軸（可動体）である。
シャフト１５は、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により筐体１０内に回動可能に支持されている。
なお、シャフト１５は、支持軸として機能する。
磁気軸受１７は、シャフト１５に設けられた複数の可動側永久磁石１７ａと、筐体１０に対して固定され、シャフト１５の周囲に配設された複数の固定側永久磁石１７ｂとにより構成された反発型受動磁気軸受装置である。磁気軸受１７は、対向する可動側永久磁石１７ａと固定側永久磁石１７ｂの反発力を利用してシャフト１５を支持する。
【００１４】
軸支持ばね１８は、帯状の板又はコイルを渦巻（ぜんまい）状に巻き、円錐状に成形した渦巻ばね（円錐コイルばね）である。軸支持ばね１８は、例えば、ばね鋼、ピアノ線、りん青銅などの金属部材により形成されている。
軸支持ばね１８は、ばねの中心端がシャフト１５に固定され、外周端が筐体１０側に固定されている。
但し、第１の実施形態では、シャフト１５の軸方向の位置設定を行う軸方向位置決め機構２１が設けられているため、この軸方向位置決め機構２１を介して軸支持ばね１８は、固定側に取り付けられている。
軸支持ばね１８は、軸方向の位置を制御するスプリングばねとして機能する。
バランスウェイト１６は、スライドプレート１３の重量に対するバランス（釣り合い）を取るための錘であり、シャフト１５におけるアーム１４の延長上に（スライドプレート１３の軸対象位置に）固定されている。
バランスウェイト１６は、磁石に吸引される部材（例えば鉄など）によって構成されており、シャフト１５の回転角の制御（径方向の移動量の制御）を行う際には、径方向駆動機構を構成する電磁石２０のターゲット部（電磁石ターゲット）として機能する。
【００１５】
シャフト１５の径方向駆動機構は、バランスウェイト１６の上下方向（真空容器２側と真空ポンプ３側）に設けられた電磁石２０と、電磁石ターゲットとして機能するバランスウェイト１６によって構成されている。
なお、シャフト１５の径方向駆動機構は、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータとして機能する。
第１の実施形態では、一対の電磁石２０が、バランスウェイト１６を介して対向するように配設されている。
電磁石２０におけるバランスウェイト１６の吸引力を制御することにより、シャフト１５を径方向に移動（回動）させることができる。
軸方向駆動機構１９は、シャフト１５の下端部（真空ポンプ３側の端部）に設けられた板状の電磁石ターゲット１９ａと、この電磁石ターゲット１９ａと対向する位置に配設された電磁石１９ｂによって構成されている。
電磁石１９ｂにおける電磁石ターゲット１９ａの吸引力を制御することにより、シャフト１５を軸方向に移動させることができる。
【００１６】
ゲートバルブ１には、軸方向位置決め機構２１、ベローズ２２が設けられている。
軸方向位置決め機構２１は、筐体１０に対して固定された装置であり、シャフト１５の軸方向の基準位置の初期設定を行う装置である。そのため、軸方向位置決め機構２１は、基本的にゲートバルブ１の稼働中は動作せず、筐体１０に対して固定された状態にある。
軸方向位置決め機構２１は、外部からの調整を容易にするために、装置の一部が筐体１０の外部に設けられている。そのため、筐体１０の内部と外部、即ち、真空領域と大気領域との境界部に真空シール機構として機能するベローズ２２が設けられている。
なお、上述したように、軸方向位置決め機構２１は、基本的に固定された状態にあるため、ベローズ２２における寿命が期待できる。つまり、ベローズ２２のシール対象物が固定体であるため高い耐久性を長期間維持することができる。
【００１７】
なお、軸支持ばね１８のみで十分にシャフト１５の軸方向の位置精度が維持できる場合には、軸方向位置決め機構２１を用いずに、直接、軸支持ばね１８を筐体１０内に固定するようにしてもよい。この場合、真空領域と大気領域とに渡って配設される部材が存在しないため、簡単なシール構造によって真空精度を保つことができる。
第１の実施形態では、真空領域内に配設した場合蒸気圧を発生する可能性を有する電磁石（電磁石１９ｂ、２０等）を全て大気領域、即ち筐体１０の外部に配設するように構成されている。
【００１８】
また、ゲートバルブ１には、Ｏリング２３が設けられている。
Ｏリング２３は、筐体１０の内側面における流出孔１２の外側の領域に、その周方向に沿って連続して形成された嵌め込み溝に装着された環状のシール部材である。
Ｏリング２３は、気体の流路を閉じる際に、スライドプレート１３に押しつぶされることによって、流出孔１２を密封（シール）する機能を有する。
つまり、スライドプレート１３をシャフト１５の軸方向に向かって移動させることにより簡易シール機構を実現させることができる。
なお、本実施形態では、Ｏリング２３をゲートバルブ１の筐体に設けられているが、Ｏリング２３の配設位置はこれに限定されるものではない。例えば、Ｏリング２３をスライドプレート１３の下面（真空ポンプ３側面）に設けるようにしても、同様のシール効果を得ることができる。
【００１９】
図１（ｂ）は、気体の流路を閉じた状態におけるゲートバルブ１の様子を示した図である。
ゲートバルブ１によって気体の流路を閉じる（完全に密閉する）場合には、スライドプレート１３を、流出孔１２を完全に覆う位置に移動させた後、軸方向駆動機構１９を作動させる。詳しくは、電磁石１９ｂで電磁石ターゲット１９ａを吸引させて、シャフト１５を軸線下向きに移動させる。
すると、図１（ｂ）に示すように、スライドプレート１３が真空ポンプ３方向（流出孔１２方向）に移動し、Ｏリング２３と密着する。
このようにして、スライドプレート１３によって、気体の流路（流出孔１２）が閉じられる。
なお、気体の流路の開閉は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、スライドプレート１３を真空容器２側に移動させて、流入孔１１を開閉させるように構成してもよい。この場合は、軸方向駆動機構１９と同様のスライドプレート１３の駆動機構を真空容器２側に設ける。シール用のＯリング２３もまた、筐体１０の真空容器２側、又は、スライドプレート１３の上面（真空容器２側面）に設けるようにする。
また、スライドプレート１３により開閉される開口部を、流入孔１１及び流出孔１２のいずれかを任意に選択できるように構成してもよい。この場合には、流入孔１１及び流出孔１２双方の開閉機構、シール機構を予め設けておく。
【００２０】
次に、スライドプレート１３と流出孔１２の位置関係について説明する。
図２（ａ）は、気体の流路の全開状態を示した図である。
図２（ａ）に示すように、気体の流路を全開状態にする場合には、スライドプレート１３を流出孔１２と重ならない位置まで移動させる。
図２（ｂ）は、気体の流路の半開状態を示した図である。
図２（ｂ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２と重なる位置において流出孔１２の開口面積（開度）を調整することによって、気体のコンダクタンスを制御することができる。
なお、スライドプレート１３における、流出孔１２の全閉位置と全開位置との中間位置の制御は、所定の制御装置において、真空容器２内で必要とする圧力に合わせた開口位置をフィードバックすることにより行う。即ち、当該真空システムは、ＡＰＣ（オートマティック・プレッシャー・コントロール）機能を備えている。
図２（ｃ）は、気体の流路の全閉状態を示した図である。
図２（ｃ）に示すように、気体の流路を全閉状態にする場合には、スライドプレート１３を流出孔１２と完全に重なり合う位置まで移動させる。
【００２１】
なお、図２（ｃ）に示すように、気体の流路を全閉状態にする場合には、スライドプレート１３を移動させた後、図１（ｂ）に示すように、スライドプレート１３をさらに真空ポンプ３（流出孔１２）方向に移動させ、Ｏリング２３によって気体の流路を密封（シール）する。
図２に示すように、ゲートバルブ１では、スライドプレート１３の径方向の位置を制御することによって気体の流路の開度を調整するように構成されている。
スライドプレート１３の位置制御は、シャフト１５の回転角を制御することによって行われる。シャフト１５の回転角の制御方法については、後述する。
【００２２】
次に、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により支持されるシャフト１５の軸方向の位置について説明する。
なお、ここでは、図１（ｂ）に示すような、軸方向駆動機構１９を駆動させてスライドプレート１３を流出孔１２に押しつけた状態ではなく、気体の流路の全開時又は半開時、スライドプレート１３の開閉動作時（移動時）におけるシャフト１５の軸方向の位置について説明する。
図３（ａ）は、シャフト１５に作用する力の様子を示した図である。
図３（ａ）に示すように、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により支持されるシャフト１５には、磁気軸受１７における可動側永久磁石１７ａのＳ極と固定側永久磁石１７ｂのＳ極との反発力Ｆkuが、軸支持ばね１８の配設方向に働く。
また、シャフト１５には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksがシャフト１５の配設方向に働く。
【００２３】
図３（ｂ）は、シャフト１５に作用する力とシャフト１５の軸方向の変位との関係を示したグラフである。
図３（ｂ）に示すように、シャフト１５は、磁気軸受１７の反発力Ｆkuと軸支持ばね１８の復元力Ｆksが等しくなる（釣り合う）状態における変位、つまりシャフト１５の軸方向の安定化位置に設定される。
第１の実施形態では、スライドプレート１３が流入孔１１と流出孔１２との中間近傍に配設される位置に、シャフト１５の軸方向の安定化位置が設定されるように、磁気軸受１７の磁力や軸支持ばね１８のばね定数が設定されている。
つまり、安定化位置では、電磁石１９ｂに通電しない（軸方向駆動機構１９を動作させない）。
安定化位置のばらつきを許容範囲にすることが困難である場合には、軸方向位置決め機構２１を利用してシャフト１５の軸方向の位置を設定するようにしてもよい。
【００２４】
続いて、スライドプレート１３の位置を設定するためのシャフト１５の回転角の制御方法、即ち、シャフト１５における径方向の位置の設定方法について説明する。
第１の実施形態では、シャフト１５に対して径方向に力が働いていない（径方向駆動機構が作用していない）状態に、即ち、軸支持ばね１８に巻き方向の負荷力（荷重）が作用していない自然長の状態の基準角（回転角＝０°）において、スライドプレート１３が図２（ｃ）に示す気体の流路の全閉状態の位置に配設されるように設定されている。
つまり、第１の実施形態では、径方向駆動機構を駆動させることによって、気体の流路の開度を設定するように構成されている。
【００２５】
図４（ａ）は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法を説明するための図である。
なお、図４（ａ）は、シャフト１５を図１（ａ）に示すゲートバルブ１の上方、即ち、真空容器２側からみた平面図を示す。
例えば、ゲートバルブ１において、スライドプレート１３を全閉位置から半開位置又は全開位置まで移動させる場合、径方向駆動機構を駆動しシャフト１５を回転させる。
詳しくは、電磁石２０に電流を供給し、電磁石２０のターゲット部（電磁石ターゲット）として機能するバランスウェイト１６を吸引する力、即ち、電磁石２０の引っ張り力Ｆkcを電磁石２０方向に作用させて、シャフト１５を電磁石２０方向に回転させる。
すると、シャフト１５には、シャフト１５を支持する軸支持ばね１８により、シャフト１５の回転により巻き上げられたコイルを元の位置に戻そうとする復元力Ｆksrが、電磁石２０の引っ張り力Ｆkcと反対方向に作用する。
【００２６】
このように、径方向駆動機構を駆動させると、シャフト１５には、それぞれ反対方向に、引っ張り力Ｆkcと復元力Ｆksrが作用する。
そして、シャフト１５の回転角（アーム１４の回転角）、即ちスライドプレート１３の径方向の移動位置は、引っ張り力Ｆkcと復元力Ｆksrの釣り合い（合力）によって決定（設定）される。
なお、第１の実施形態では、バランスウェイト１６の中心と電磁石２０の中心とが重なり合う（軸線方向に並ぶ）位置において、スライドプレート１３が図２（ａ）に示す気体の流路の全開位置となるように、電磁石２０の配設位置が設定されている。
つまり、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の電磁石２０の引っ張り力Ｆkcが作用すると、スライドプレート１３が全開位置に配設されるように構成されている。
【００２７】
また、第１の実施形態では、径方向駆動機構の駆動処理、即ち、電磁石２０への電流供給を停止すると、復元力Ｆksrの作用により、スライドプレート１３を半開位置又は全開位置から全閉位置まで自動的に戻すことができる。
なお、実際には、径方向の駆動機構の安定性（不安定性）を考慮して、設計（軸支持ばね１８のばね定数の設定など）を行う。
このように、第１の実施形態によれば、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrを利用することによって、容易にスライドプレート１３を基準位置（全閉位置）にまで戻すことができる。
【００２８】
上述したシャフト１５の径方向の位置の設定方法では、図４（ａ）に示すように、一対の電磁石２０を用いた場合における設定方法について説明した。しかしながら、シャフト１５の径方向の位置の設定方法はこれに限定されるものではない。
図４（ｂ）は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
例えば、図４（ｂ）に示すように、さらにもう一対の電磁石１２０を設け、電磁石２０、及び電磁石１２０を用いてシャフト１５の径方向の位置設定を行うようにしてもよい。
詳しくは、バランスウェイト１６の中心と電磁石１２０の中心とが重なり合う（軸線方向に並ぶ）位置において、スライドプレート１３が図２（ｃ）に示す気体の流路の全閉位置となるように、電磁石１２０を配設する。
なお、電磁石１２０は、電磁石２０と同様に、バランスウェイト１６を介して対向するように配設されている。
【００２９】
そして、ゲートバルブ１を全開状態にする場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の電磁石２０の引っ張り力Ｆkcaを作用させる電流を電磁石２０に供給する。
一方、ゲートバルブ１を全閉状態にする場合には、電磁石２０への電流供給を停止し、電磁石１２０への電流供給を開始する。するとバランスウェイト１６が電磁石１２０に吸引されることによって、つまり、電磁石１２０の引っ張り力Ｆkcbを作用させることによって、シャフト１５（アーム１４）は速やかに基準角（回転角＝０°）まで戻される。
このように電磁石１２０を設けることにより、経年劣化や製造精度などにより軸支持ばね１８に誤差（位置ずれ誤差、変形誤差など）が生じた場合であっても、シャフト１５を適切な基準角（基準位置）にまで、より短時間で戻すことができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示すような気体の流路の半開状態の位置にスライドプレート１３を移動させることによって、気体のコンダクタンスを調整（制御）する場合には、電磁石２０及び電磁石１２０双方に調整用電流を供給する。
すると、スライドプレート１３は、調整用電流の値に対応した位置、即ち、電磁石２０の引っ張り力Ｆkca、電磁石１２０の引っ張り力Ｆkcb、及び軸支持ばね１８の復元力Ｆksrの釣り合い（合力）によって決定（設定）される位置に移動する。
なお、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrを無視できる程度に、電磁石２０及び電磁石１２０の出力を十分に大きな値とすることにより、調整用電流のバランスを考慮するだけで容易にシャフト１５の回転角の設定を行うことができる。
このように電磁石１２０を設けることにより、精度の高いコンダクタンス制御（スライドプレート１３の位置制御）を行うことができる。
【００３１】
図５は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
また、ゲートバルブ１において単純な気体の流路の開閉動作のみを行う場合には、図５に示すように、例えば、バランスウェイト１６の外側端に永久磁石１６１を設け（又はバランスウェイト１６を永久磁石で構成し）、さらにバランスウェイト１６の外部に永久磁石１６２、１６３を配設する。
永久磁石１６２は、ゲートバルブ１の閉状態におけるバランスウェイト１６の回転角の延長上に配設し、永久磁石１６３は、開状態におけるバランスウェイト１６の回転角の延長上に配設する。
永久磁石１６１は、ラジアル方向（放射方向）に沿って磁極（Ｓ極／Ｎ極）が連接（隣接）する向きに配設する。
永久磁石１６２、１６３もまたラジアル方向（放射方向）に沿って磁極（Ｓ極／Ｎ極）が連接（隣接）する向きに配設する。永久磁石１６２、１６３は、その磁極の向きが１８０°反転可能な可動体であり、その向きは、気体の流路の開閉動作を行う際に変化するように構成されている。
【００３２】
そして、ゲートバルブ１を開状態とする場合、図５（ａ）に示すように、永久磁石１６３は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１を吸引する向きに設定され、一方、永久磁石１６２は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１と反発する向きに設定される。
これにより、バランスウェイト１６の永久磁石１６１が永久磁石１６３に吸引されることにより、スライドプレート１３が速やかに全閉位置に移動する。
また、ゲートバルブ１を閉状態とする場合、図５（ｂ）に示すように、永久磁石１６２は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１を吸引する向きに設定され、一方、永久磁石１６３は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１と反発する向きに設定される。
これにより、バランスウェイト１６の永久磁石１６１が永久磁石１６２に吸引されることにより、スライドプレート１３が速やかに全開位置に移動する。
また、永久磁石１６２、１６３を反転する代わりに、電磁石として電流を反転させても同様の動作が可能である。
【００３３】
図６は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
その他、スライドプレート１３の位置制御の精度をより向上させるために、図６に示すように複数の巻線（コイル１０１〜１０５）を配設し、そして、電流を流す巻線を変化させることによってシャフト１５の回転角を制御するようにしてもよい。
例えば、図６（ａ）に示す位置にシャフト１５の回転角を設定する場合には、コイル１０１に電流を供給してバランスウェイト１６を吸引し、図６（ｂ）に示す位置にシャフト１５の回転角を設定する場合には、コイル１０５に電流を供給してバランスウェイト１６を吸引する。
また、例えば、コイル１０１とコイル１０２との中間にバランスウェイト１６を移動させる場合には、コイル１０１とコイル１０２の双方に電流を供給し、吸引力がコイル１０１とコイル１０２との中間位置で釣り合うように制御する。
なお、図６に示す変形例では、５つの巻線（コイル１０１〜１０５）を用いた場合について説明したが、配置する巻線の数は、要求されるスライドプレート１３の位置精度に応じて変更することができる。
【００３４】
上述した実施形態では、シャフト１５は、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により筐体１０内に回動可能に支持するように構成されているが、シャフト１５の支持方法はこれに限定されるものではない。
図７は、シャフト１５の支持方法の変形例を示した図である。
例えば、図７（ａ）に示すように、シャフト１５の両端に設けられた軸支持ばね１８及び軸支持ばね１１８によりシャフト１５を筐体１０内に回動可能に支持するように構成してもよい。
軸支持ばね１１８は、軸支持ばね１８と同様に形成され、ばねの中心端がシャフト１５に固定され、外周端が筐体１０に固定されている。
このようにシャフト１５を支持する場合、ラジアル荷重も軸支持ばね１８、１１８で支えなければならない。そのため、軸支持ばね１８、１１８は、ラジアル荷重を支持可能な程度の剛性を有するように構成する。
【００３５】
図７（ａ）、（ｂ）の変形例に示すゲートバルブ１では、シャフト１５の両軸端に軸支持ばね１８、１１８を設け、軸支持ばね１８、１１８の径方向の求心機能と上下方向の求心機能の両方の機能を積極的に利用するように構成されている。
このように、シャフト１５を軸支持ばね１８、１１８により筐体１０内に支持することにより、シャフト１５の支持機構の簡素化（簡単化）を図ることができる。
なお、軸支持ばね１８、１１８のみで十分にシャフト１５の軸方向の位置精度が維持できる場合には、軸方向位置決め機構２１を用いずに、直接、軸支持ばね１８を筐体１０内に固定するようにしてもよい。
また、図７（ａ）に示す変形例では、軸方向位置決め機構２１と軸支持ばね１８の外周端とを固定しているが、軸方向位置決め機構２１の配設位置はこれに限定されるものではない。
軸方向位置決め機構２１を、例えば、図７（ｂ）に示すように、軸支持ばね１１８側に配設するようにしてもよい。
【００３６】
図８は、シャフト１５の支持方法の他の変形例を示した図である。
例えば、シャフト１５の軸方向の支持にピボット軸受を用い、また、シャフト１５の回転方向の復元用に平型のゼンマイバネ１３０を用いるようにしてもよい。
詳しくは、図８に示すように、シャフト１５の端部にピボット軸４１を設け、また、軸支持ばね１１９の端部に受け部４２を設ける。
ピボット軸受は、先端に丸みの付いたピボット軸４１と球形のくぼみをもつ受け部４２から構成される軸受である。
ここでは、図８に示すように、軸支持ばね１１９を軸方向位置決め機構２１とピボット軸受の受け部４２との間に配置する。即ち、軸支持ばね１１９は、ピボット軸受を介してシャフト１５を支持するように構成されている。
なお、ゼンマイバネ１３０は、シャフト１５上に配置され、シャフト１５が回転した時に復元力Ｆksrを発生するように構成されている。
【００３７】
図８に示す変形例では、円錐コイルばねではなく、シャフト１５の軸方向の復元力Ｆksのみを作用させる単純なコイルばねからなる軸支持ばね１１９を用いて、シャフト１５を支持する。
なお、この変形例に示すような、回転方向の復元力Ｆksrを作用させるゼンマイバネ１３０を別途設ける構成は、軸方向の復元力Ｆksに関係なく回転方向の復元力Ｆksrを設定する場合に有効である。
ここでは、図８に示すように、磁気軸受１７の反発力Ｆkuが軸支持ばね１１９の配設方向に働くように磁気軸受１７が配置されている。
また、軸支持ばね１１９は、軸支持ばね１１９の軸方向の復元力Ｆksがシャフト１５方向に働くように設けられている。つまり、ここでは、軸支持ばね１１９の圧縮力を利用して受け部４２（ピボット軸受）を支持するように構成されている。
このように、点接触が可能なピボット軸受を用いることにより、シャフト１５を容易に回転自在に支持することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、シャフト１５の軸線と直行する向き、即ち、シャフト１５の軸線を鉛直方向とした場合の水平方向にスライドプレート１３を流出孔１２に対してスライドさせることによって気体の流路の開口面積の調整を行うように構成されている。しかしながら、気体の流路の開口面積の調整方法はこれに限定されるものではない。
図９は、気体の流路の開口面積の調整方法の変形例を示した図である。
例えば、図９に示すように、スライドプレート１３をシャフト１５の軸方向に沿って平行移動させることによって、気体の流路の開口面積（開口度）を調整するようにしてもよい。
【００３９】
詳しくは、図９（ａ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２方向に移動させ、Ｏリング２３に押しつけ気体の流路を密閉する。
また、図９（ｂ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２と反対方向に移動させることによって、気体の流路を開放する。
また、第１の実施形態では、筐体１０’における流出孔１２の外周壁部を、図９に示すように、流出孔１２に向かって厚みが減少するように断面をくさび形に形成することによって、気体の流路の開口度の微調整を行うことができるように構成されている。
スライドプレート１３をシャフト１５の軸線方向に移動させることによって気体の流路を開閉する場合は、軸方向駆動機構１９を用いて行い、径方向駆動機構は設けない。
なお、このような開閉構造を用いる場合には、シャフト１５の軸方向の可動範囲を広げることによって、気体の流路の開口度制御の精度を向上させることができる。
【００４０】
第１の実施形態によれば、Ｏリングやベローズをスライドプレート１３の駆動力伝達に用いないように構成することにより、従来のように駆動部材を導入するための真空シール機構を排除することができる。これにより、機械的に摩耗、接触する部品（部材）に起因する耐久性の劣化や製品寿命の短縮化を適切に抑制することができる。
また、第１の実施形態では、グリスの塗布が必要とされる構造を用いないことにより、グリスから発生する蒸気圧に起因する不具合を解消することができる。
第１の実施形態によれば、ゲートバルブ１を単純な機構（例えば、簡易アクチュエータや簡易シール機構）で構成することができるため、製造コストの低減化を図ることができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態及び各変形例では、バランスウェイト１６やバランスウェイト１６に配設された磁石を、吸引動作のターゲット部として機能させた径方向駆動機構について説明した。しかしながら、バルブの径方向駆動機構におけるターゲット部の配置方法は、これに限定されるものではない。
そこで、第２の実施形態では、径方向駆動機構における吸引動作のターゲット部を、シャフト１５の軸線方向の中間に設けたスライド式のゲートバルブ１’について説明する。
図１０は、第２の実施形態に係るスライド式のゲートバルブ１’の概略構成を示した図である。
なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態及び変形例と重複する部分（例えば、スライドプレート１３、アーム１４、磁気軸受１７、軸方向駆動機構１９、軸方向位置決め機構２１、真空シール機構等）には同一の符号を用い、詳細な説明については省略する。
但し、第２の実施形態におけるゲートバルブ１’では、バランスウェイト１６を用いないため、シャフト１５’のバランスが十分に保てる程度の強度を磁気軸受１７に持たせるように構成する。
【００４２】
図１０に示すように、ゲートバルブ１’におけるシャフト１５’の径方向駆動機構は、電磁石ターゲットとして機能する永久磁石５０と、永久磁石５０のＳ極側に設けられた電磁石６０、Ｎ極側に設けられた電磁石６１によって構成されている。
永久磁石５０は、シャフト１５’の軸線方向の中程に、シャフト１５’の周りにＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固着されている。
電磁石６０、６１は、筐体１０’の外部、即ち、大気領域において、シャフト１５’を介して対峙するように設けられている。
電磁石６０、６１による永久磁石５０の吸引力を制御することにより、シャフト１５’を径方向に移動（回動）させることができる。
このように、第２の実施形態においても、ゲートバルブ１’を真空領域内に配設した場合に蒸気圧を発生する可能性を有する電磁石（電磁石１９ｂ、６０、６１）を全て大気領域に配設するように構成されている。
【００４３】
図１１（ａ）は、第２の実施形態に係るゲートバルブ１’におけるシャフト１５’の径方向駆動機構の概略構成を示した図である。
第２の実施形態に係るゲートバルブ１’では、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法の一例として、全閉・半開・全開の３ポジションの設定を行う方法について説明する。
図１１（ａ）に示すように、ゲートバルブ１’には、シャフト１５’の径方向の回転位置を設定する電磁石６０を構成する、電磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び、電磁石６１を構成する電磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃを備えている。
なお、電磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、永久磁石５０のＳ極側に設けられ、電磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、永久磁石５０のＮ極側に設けられている。
電磁石６０ａと電磁石６１ａ、電磁石６０ｂと電磁石６１ｂ、電磁石６０ｃと電磁石６１ｃは、それぞれ、シャフト１５’の中心軸を介して対峙するように設けられている。
第２の実施形態に係るゲートバルブ１’では、電磁石６０ａと電磁石６１ａに電流を供給した場合に全閉状態となり、電磁石６０ｂと電磁石６１ｂに電流を供給した場合に半開状態となり、電磁石６０ｃと電磁石６１ｃに電流を供給した場合に、全開状態となる位置に、各電磁石が配設されている。
【００４４】
なお、ゲートバルブ１’の半開状態における開口面積は、当該ゲートバルブ１’を用いた真空システムにおけるプロセス毎に予め設定されており、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置（配置角）は、設定された開口面積に基づいて決められている。
ゲートバルブ１’の半開状態における開口面積は、プロセスが異なる毎に変化するものであるため、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構が設けられている。
【００４５】
ここで、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構について説明する。
図１１（ｂ）は、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構の概略構成を示した図である。
図１１（ｂ）に示すように、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を調整可能に構成する場合には、電磁石６０ａ、６０ｃ及び電磁石６１ａ、６１ｃからなる固定側電磁石と、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂからなる可動側電磁石を軸方向にずらして配置する。つまり、固定側電磁石と可動側電磁石を軸方向に２段に並べて配置する。
また、永久磁石５０を、固定側永久磁石５０ａと可動側永久磁石５０ｂから構成する。そして、固定側永久磁石５０ａと固定側電磁石、可動側永久磁石５０ｂと可動側電磁石が互いに作用するように配置する。
本実施形態では、固定側電磁石を上段に、可動側電磁石を下段に配置する。可動側電磁石は、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂを円環状の回転板１４０上にシャフト１５’を介して対峙するように配置する。そして、回転板１４０を回転させることによって、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を調整することができる。
【００４６】
図１１（ａ）に示すような、径方向の駆動機構を設けることにより、電流を流す（駆動する）電磁石を選択するだけで、全閉・半開・全開の３ポジションの切替をオープンループ制御により、容易に行うことができる。
但し、この場合にも、図示されていないが、シャフト１５’の回転時に、軸支持ばね１８を使用することもできる。その場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが作用する。そのため、ゲートバルブ１’を半開又は全開状態とする場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の引っ張り力を作用させるための電流を電磁石６０、６１に供給するようにする。
【００４７】
上述したシャフト１５’の径方向の位置の設定方法では、図１１（ａ）に示すように、３対の電磁石（電磁石６０ａ〜ｃ、６１ａ〜ｃ）を用いた場合における設定方法について説明した。しかしながら、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法はこれに限定されるものではない。
図１２（ａ）は、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
例えば、図１２（ａ）に示すように、電磁石６０ａ、６１ａ、及び電磁石６０ｃ、６１ｃの双方に供給する電流を調整することによって、ゲートバルブ１’を半開状態（中間位置）にするようにしてもよい。
【００４８】
この場合、図１２（ａ）に示すように、シャフト１５’の回転角、即ち、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０を設けるようにする。
ここで、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０について説明する。
図１２（ｂ）は、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０を備えたゲートバルブ１’の概略構成を示した図である。
図１２（ｂ）に示すように、位置センサ７０は、ゲートバルブ１’の筐体１０の外側、即ち、大気側の領域に設けられている。
また、シャフト１５’には、位置センサ７０のターゲット部を構成するセンサターゲット７１が設けられている。センサターゲット７１は、永久磁石５０の回転と連動するように構成されている。位置センサ７０は、検出したセンサターゲット７１の回転角に基づいて永久磁石５０の磁極の位置を出力するように構成されている。
【００４９】
そして、位置センサ７０の出力に基づいて、電磁石６０ａ、６１ａ、及び電磁石６０ｃ、６１ｃに供給する電流の調整、即ち、フィードバック制御を行う。
これにより、半開状態におけるゲートバルブ１’の開口面積の調整を精度よく行うことができる。
フィードバック制御における目標値の設定を変更するだけで、容易に半開状態におけるゲートバルブ１’の開口面積（シャフト１５’の回転角）の設定を行うことができる。
図１１、図１２に示すシャフト１５’の径方向駆動機構では、シャフト１５’の主軸の位置が一方側に寄らないようにするために、永久磁石５０を電磁石６０、６１を用いて、両側から吸引するように構成している。
しかしながら、磁気軸受１７によるシャフト１５’の支持強度が十分に保持できるのであれば、永久磁石５０を電磁石６０のみで吸引することによってシャフト１５’を回転させるようにしてもよい。
なお、ここでは永久磁石５０の磁極位置の検出方法の一例として、回転位置センサを用いた場合について説明した。しかしながら、永久磁石５０の磁極位置の検出方法は、これに限定されるものではなく、他のエンコーダや位置センサなどを用いるようにしてもよい。
【００５０】
なお、上述した第２の実施形態、及び各変形例に示すゲートバルブ１’においても、シャフト１５’の軸支は、円錐状の軸支持ばね１８を用いる方法に限定されるものではなく、図８に示すピボット軸受を用いるようにしてもよい。
この場合においても、回転方向の復元力Ｆksrを作用させるゼンマイバネ１３０を別途設けるようにしてもよい。
【００５１】
次に、上述した第１実施形態、第２実施形態、及び各変形例に示したゲートバルブを使用した、例えば、半導体製造装置などの真空システムについて説明する。
図１３は、真空システムの一例を示した図である。
なお、上述した実施形態及び変形例と重複する部分には同一の符号を用い、詳細な説明については省略する。
図１３に示すように、真空システムは、ゲートバルブ１、真空容器２、真空ポンプ３、圧力センサ４、及び制御装置５を備えている。
圧力センサ４は、真空容器２内の圧力を検出するセンサである。
制御装置５は、真空システムにおいてＡＰＣ（オートマティック・プレッシャー・コントロール）機能を実現させるための制御を行う装置であり、ゲートバルブ１に接続され、また、圧力センサ４を介して真空容器２に接続されている。
【００５２】
図１３に示す真空システムでは、制御装置５において、真空容器２の内部圧力が所定の設定値となるように、圧力センサ４で検出された値に基づいて、ゲートバルブ１における半開位置（中間位置）のフィードバック制御を行う。
つまり、真空容器２の内部圧力が所定の設定値となるように、例えば、上述した電磁石２０やコイル１０１〜１０５、電磁石６０、６１に供給する電流を制御してゲートバルブ１の開口面積の調整を行う。
なお、この真空システムにおけるＡＰＣ機能は、ゲートバルブ１におけるスライドプレート１３の角度、即ち、気体流路の開口度を制御する機能である。そして、このＡＰＣ機能は、真空容器２の内圧制御（圧力系のトータル制御）を行うＣＰＣ（チャンバ・プレッシャー・コントロール）機能の一部を構成する。
【００５３】
次に、上述した第１実施形態、第２実施形態、及び各変形例に示したゲートバルブ１を、真空ポンプ３に組み合わせた排気システムの一例について説明する。
図１４は、排気システムの一例を示した図である。
例えば、ゲートバルブ１及びウォータポンプ６を、真空ポンプ３に組み付けることによって、真空容器２の排気システムを構成する。
ウォータポンプ６は、真空容器２内の水蒸気を高速排気するポンプであり、例えば、クライオポンプなどで構成されている。
真空容器２の真空排気の性能は、水蒸気の排気に大きく依存している。そのため、排気システムにウォータポンプ６を組み込むことにより、真空容器２の真空排気時間を大幅に短縮することがでる。
なお、排気システムを構成するゲートバルブ１、ウォータポンプ６、真空ポンプ３は、制御ユニット７によって一元管理されている。
【００５４】
排気システムには、真空ポンプ３の吸気口の上流側にウォータポンプ６とゲートバルブ１が設けられている。
排気システムにおけるゲートバルブ１は、図１４（ａ）に示すように、ウォータポンプ６の上流側に設けるようにしてもよいし、図１４（ｂ）に示すように、ウォータポンプ６の下流側に設けるようにしてもよい。
排気性能を優先する場合には、図１４（ａ）に示すように、ゲートバルブ１をウォータポンプ６の上流側に設けることが好ましい。また、排気精度を優先する場合には、図１４（ｂ）に示すように、ゲートバルブ１をウォータポンプ６の下流側に設けることが好ましい。
【００５５】
図１４（ａ）に示す排気システムにおいて、ゲートバルブ１とウォータポンプ６を一体形成するようにしてもよい。具体的には、ゲートバルブ１とウォータポンプ６の筐体の一部を兼用するように構成してもよい。
また、図１４（ｂ）に示す排気システムにおいて、ゲートバルブ１と真空ポンプ３を一体形成するようにしてもよい。具体的には、ゲートバルブ１と真空ポンプ３の筐体の一部を兼用するように構成してもよい。また、ゲートバルブ１、ウォータポンプ６、真空ポンプ３の各筐体を兼用するように構成してもよい。
このように、筐体を兼用することにより、真空容器２から排気される気体の流路の長さをより短く構成することができる。これにより、気体の排気性能をより向上させることができる。
【００５６】
なお、上述した第１の実施形態、第２の実施形態、及び各変形例で説明したスライドプレート１３の駆動機構は、気体の流路の開閉度（開口面積）を調節するためのゲートバルブ１にのみ用いられるものではない。
このようなスライドプレート１３の駆動機構を、例えば、半導体製造装置における半導体ウェハの移動装置に用いるようにしてもよい。具体的には、スライドプレート１３の上面に半導体ウェハを載置し、次行程に送る搬送装置に適用する。この場合には、スライドプレート１３の大きさを搬送するウェハサイズに応じて設定し、スライドプレート１３の駆動範囲（移動範囲）も搬送経路に応じて広げるようにする。さらに必要に応じて、スライドプレート１３を直線移動させるためのアクチュエータを設ける。
【００５７】
また、スライドプレート１３の駆動機構を、例えば、ビーム装置のシャッター機能として用いるようにしてもよい。具体的には、レーザービーム、量子ビーム、電子ビームなどを所定のターゲットに照射するビーム装置において、ビームの照射経路上にスライドプレート１３をその主面が該ビームの照射方向と交わるように配置する。そして、このスライドプレート１３を径方向に移動させることによって、スライドプレート１３により遮られるビームの量を変化させ、ターゲットに照射されるビームの照射面積を制御したり、ビーム照射のオン／オフを行う。但し、この場合には、スライドプレート１３をビームを透過しない部材で構成する。
このように、スライドプレート１３の駆動機構を用いることにより、複雑な構成を有するアクチュエータを用いることなく、簡素な構成で搬送装置やビーム装置のシャッターなどを構成することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ゲートバルブ
２ 真空容器
３ 真空ポンプ
４ 圧力センサ
５ 制御装置
６ ウォータポンプ
７ 制御ユニット
１０ 筐体
１１ 流入孔
１２ 流出孔
１３ スライドプレート
１４ アーム
１５ シャフト
１６ バランスウェイト
１７ 磁気軸受
１７ａ 可動側永久磁石
１７ｂ 固定側永久磁石
１８ 軸支持ばね
１９ 軸方向駆動機構
１９ａ 電磁石ターゲット
１９ｂ 電磁石
２０、６０、６１ 電磁石
２１ 軸方向位置決め機構
２２ ベローズ
２３ Ｏリング
４１ ピボット軸
４２ 受け部
５０ 永久磁石
７０ 位置センサ
７１ センサターゲット
１０１〜１０５ コイル
１２０ 電磁石
１３０ ゼンマイバネ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、回転軸の回転によりプレートの位置を変化させる技術を用いた、プレート回転装置、排気路開閉度変更装置、被排気装置、搬送装置、ビーム装置、及び、ゲートバルブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、プロセスチャンバーなどの真空容器の排気処理をターボ分子ポンプなどの真空ポンプを用いて行う。
真空ポンプの吸気口は、気体の流路の開閉を行うゲートバルブを介して、真空容器の排気口に接続されている。
ゲートバルブは、気体の流路の開閉処理だけでなく、気体の流路の開口度を調整することによって、排気されるガス（気体）のコンダクタンスを制御する働きを有している。
真空装置で用いられるゲートバルブとしては、下記の特許文献で提案されているような、バルブプレートを摺動させて気体の流路の開口面積を変化させるスライドバルブが知られている。
【０００３】
特許文献１には、先端にスライドプレートが設けられたハンドルを、サーボモータの作用で回転駆動するシャフトに固定し、このシャフトの回転角によって開口領域に対するスライドプレートの位置、即ち、気体の流路の開口度を調整するスライドバルブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７８０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載されているスライドバルブにおいては、スライドプレートの駆動機構や開閉処理機構が非常に複雑な構造となっている。また、スライドプレートを駆動させるためのサーボモータが、ハウジング（筐体）の外部、即ち大気領域に配設されている。
そのため、シャフトが真空領域と大気領域に渡って存在するため、境界部に真空シール機構を設ける必要がある。
真空シール機構としては、例えば、真空グリスやＯリング、ベローズが用いられている。
しかしながら、真空グリスを用いた場合は、そこから蒸気圧が発生するおそれがあり、Ｏリングを用いた場合には、シャフトとの摩擦によって塵（ゴミ）が発生するおそれがある。また、真空グリスやＯリングによる真空シール機構は、高い真空精度を維持する上で、十分な信頼性を有するものではない。
ベローズは、高い真空シール機能を有するものの、対象物がシャフトのような動体（可動体）である場合には、その耐久性に関する寿命が期待できない。
【０００６】
そこで本発明は、簡単な構造で開閉処理を行う機構を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、動体を筐体の内部に収納可能な機構を有するゲートバルブを提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、磁極を有する回転体と、前記回転体を回転可能に支持する回転支持手段と、前記磁極に磁力を作用させる電磁石と、前記回転体に固定され、前記回転体の回転により移動するプレートと、前記電磁石の励磁制御を行うことにより前記回転体の回転角を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレート回転装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記回転体の回転角を検出する位置検出手段を備え、前記励磁制御は、前記位置検出手段により検出された回転角に基づいて、前記電磁石の巻線の電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記電磁石は、複数設けられ、前記励磁制御は、前記複数の電磁石から少なくとも１の電磁石を選択し、該選択された電磁石の巻線に電流を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記電磁石は、前記回転体を介して対峙するように対で設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記電磁石は、配置位置の調整が可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、被排気室の排気経路に設けられる排気路開閉度変更装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記プレートは、その移動経路が、前記排気経路と交わるように配置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記排気経路の開閉度を制御することを特徴とする排気路開閉度変更装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、被排気室から気体を排気する真空ポンプと、前記被排気室の排気経路に設けられた、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置、及び、前記被排気室内の水蒸気を排気する水蒸気排出ポンプと、前記真空ポンプ、前記排気路開閉度変更装置、及び前記水蒸気排出ポンプを一元管理する制御ユニットと、を備えたことを特徴とする被排気装置を提供する。
請求項８に記載の発明では、被排気室と、前記被排気室から気体を排気する真空ポンプと、前記被排気室の排気経路に配置された、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置と、前記被排気室内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された気体の圧力に基づいて、前記排気路開閉度変更装置における前記排気経路の開閉度を調整することを特徴とする被排気装置を提供する。
請求項９に記載の発明では、被搬送部材を搬送する搬送装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記被搬送部材は、前記プレートに載置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートを搬送先まで移動させることを特徴とする搬送装置を提供する。
請求項１０に記載の発明では、ビームをターゲットに向けて照射する照射手段を有するビーム装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、前記プレートは、その主面が前記ビームの照射経路と交わるように配置され、前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートにより遮られる前記ビームの量を変化させ、前記ターゲットに照射される前記ビームの照射面積を制御することを特徴とするビーム装置を提供する。
前記第２の目的を達成するために、請求項１１に記載の発明では、真空ポンプの吸気口の上流に設けられ、前記真空ポンプに流入する気体の流路の開閉を行うゲートバルブであって、気体の流路を形成する開口部を有する筐体と、前記筐体内に収納される回転軸と、前記回転軸を前記筐体内で支持するばねと、前記回転軸に対して固定され、前記回転軸の回転角により気体の流路の開口面積を決定するスライドプレートと、前記回転軸を回転駆動するアクチュエータと、を備えたことを特徴とするゲートバルブを提供する。
請求項１２に記載の発明では、前記ばねは、円錐コイルばねであることを特徴とする請求項１１に記載のゲートバルブを提供する。
請求項１３に記載の発明では、前記回転軸は、前記ばねと、磁気軸受によって支持されていることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のゲートバルブを提供する。
請求項１４に記載の発明では、前記アクチュエータは、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載のゲートバルブを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、回転軸に磁極を設け、その磁極を電磁石で吸引することにより、回転軸の回転角、即ち、プレートの位置を制御することができる。
また、請求項１１に記載の発明によれば、ばねを用いることにより、バルブの開閉処理時に駆動する動体を筐体内に容易に支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係るスライド式のゲートバルブの概略構成を示した図であり、（ｂ）は気体の流路を閉じた状態におけるゲートバルブの様子を示した図である。
【図２】（ａ）は気体の流路の全開状態を示した図であり、（ｂ）は気体の流路の半開状態を示した図であり、（ｃ）は気体の流路の全閉状態を示した図である。
【図３】（ａ）は、シャフトに作用する力の様子を示した図であり、（ｂ）はシャフトに作用する力とシャフトの軸方向の変位との関係を示したグラフである。
【図４】（ａ）はシャフトの径方向の位置の設定方法を説明するための図であり、（ｂ）はシャフトの径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
【図５】シャフトの径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
【図６】シャフトの径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
【図７】シャフトの支持方法の変形例を示した図である。
【図８】シャフトの支持方法の他の変形例を示した図である。
【図９】気体の流路の開口面積の調整方法の変形例を示した図である。
【図１０】第２の実施形態に係るスライド式のゲートバルブの概略構成を示した図である。
【図１１】（ａ）は第２の実施形態に係るゲートバルブにおけるシャフトの径方向駆動機構の概略構成を示した図であり、（ｂ）は電磁石の位置を変更するための調整機構の概略構成を示した図である。
【図１２】（ａ）はシャフトの径方向の位置の設定方法の変形例を示した図であり、（ｂ）は永久磁石の磁極の位置を検出する位置センサを備えたゲートバルブの概略構成を示した図である。
【図１３】真空システムの一例を示した図である。
【図１４】排気システムの一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１〜図１４を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１（ａ）は、第１の実施形態に係るスライド式のゲートバルブ１の概略構成を示した図である。
図１（ａ）に示すように、ゲートバルブ１は、真空容器２の排気口と真空ポンプ３の間に配設され、真空容器２から真空ポンプ３へ流れる気体の流路の開閉を行う開閉弁である。
なお、真空容器２は、例えば、半導体製造装置で使用されるプロセス室により構成され、真空ポンプ３は、真空容器２の排気を行う、例えば、ターボ分子ポンプにより構成されている。
また、ゲートバルブ１は、気体の流路の開口面積を変化させることによって、気体のコンダクタンスを調整することができるように構成されている。つまり、ゲートバルブ１は、開閉弁としてだけではなく、コンダクタンスバルブとしての機能も有している。
【００１１】
ゲートバルブ１は、例えば、アルミニウムなど非磁性の金属により形成された筐体１０を備えている。
筐体１０には、円形の気体の流入孔１１と流出孔１２が、対向する位置に形成されている。流入孔１１は、気体の流路の上流側に設けられ、真空容器２の排気口は、この流入孔１１と連接（連通）するよう固定されている。また、流出孔１２は、気体の流路の下流側に設けられ、真空ポンプ３の吸気口は、この流出孔１２と連接（連通）するよう固定されている。
【００１２】
ゲートバルブ１は、スライドプレート（シャッター）１３と、このスライドプレート１３の径方向及び軸方向の位置を変化させる移動機構（シャッター駆動機構）を備えている。
スライドプレート１３は、気体の流路、詳しくは、流出孔１２の開口部の開閉を行う弁体として機能する金属製の円板であり、流入孔１１や流出孔１２の開口面に対して平行となる向きに筐体１０の内部に収納されている。
ゲートバルブ１は、スライドプレート１３の移動機構として、アーム１４、シャフト１５、バランスウェイト１６、磁気軸受１７、軸支持ばね１８、軸方向駆動機構１９、電磁石２０を備えている。
【００１３】
アーム１４は、長方形の板状部材であり、一端がシャフト１５に固定され、他端にスライドプレート１３が取り付けられ（固定され）ている。
また、スライドプレート１３とアーム１４は、一体の部材で形成（一体形成）するようにしてもよい。
シャフト１５は、軸方向駆動機構１９により軸方向の移動量が制御され、また、径方向駆動機構（電磁石２０とバランスウェイト１６）により回転角が制御される回転軸（可動体）である。
シャフト１５は、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により筐体１０内に回動可能に支持されている。
なお、シャフト１５は、支持軸として機能する。
磁気軸受１７は、シャフト１５に設けられた複数の可動側永久磁石１７ａと、筐体１０に対して固定され、シャフト１５の周囲に配設された複数の固定側永久磁石１７ｂとにより構成された反発型受動磁気軸受装置である。磁気軸受１７は、対向する可動側永久磁石１７ａと固定側永久磁石１７ｂの反発力を利用してシャフト１５を支持する。
【００１４】
軸支持ばね１８は、帯状の板又はコイルを渦巻（ぜんまい）状に巻き、円錐状に成形した渦巻ばね（円錐コイルばね）である。軸支持ばね１８は、例えば、ばね鋼、ピアノ線、りん青銅などの金属部材により形成されている。
軸支持ばね１８は、ばねの中心端がシャフト１５に固定され、外周端が筐体１０側に固定されている。
但し、第１の実施形態では、シャフト１５の軸方向の位置設定を行う軸方向位置決め機構２１が設けられているため、この軸方向位置決め機構２１を介して軸支持ばね１８は、固定側に取り付けられている。
軸支持ばね１８は、軸方向の位置を制御するスプリングばねとして機能する。
バランスウェイト１６は、スライドプレート１３の重量に対するバランス（釣り合い）を取るための錘であり、シャフト１５におけるアーム１４の延長上に（スライドプレート１３の軸対象位置に）固定されている。
バランスウェイト１６は、磁石に吸引される部材（例えば鉄など）によって構成されており、シャフト１５の回転角の制御（径方向の移動量の制御）を行う際には、径方向駆動機構を構成する電磁石２０のターゲット部（電磁石ターゲット）として機能する。
【００１５】
シャフト１５の径方向駆動機構は、バランスウェイト１６の上下方向（真空容器２側と真空ポンプ３側）に設けられた電磁石２０と、電磁石ターゲットとして機能するバランスウェイト１６によって構成されている。
なお、シャフト１５の径方向駆動機構は、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータとして機能する。
第１の実施形態では、一対の電磁石２０が、バランスウェイト１６を介して対向するように配設されている。
電磁石２０におけるバランスウェイト１６の吸引力を制御することにより、シャフト１５を径方向に移動（回動）させることができる。
軸方向駆動機構１９は、シャフト１５の下端部（真空ポンプ３側の端部）に設けられた板状の電磁石ターゲット１９ａと、この電磁石ターゲット１９ａと対向する位置に配設された電磁石１９ｂによって構成されている。
電磁石１９ｂにおける電磁石ターゲット１９ａの吸引力を制御することにより、シャフト１５を軸方向に移動させることができる。
【００１６】
ゲートバルブ１には、軸方向位置決め機構２１、ベローズ２２が設けられている。
軸方向位置決め機構２１は、筐体１０に対して固定された装置であり、シャフト１５の軸方向の基準位置の初期設定を行う装置である。そのため、軸方向位置決め機構２１は、基本的にゲートバルブ１の稼働中は動作せず、筐体１０に対して固定された状態にある。
軸方向位置決め機構２１は、外部からの調整を容易にするために、装置の一部が筐体１０の外部に設けられている。そのため、筐体１０の内部と外部、即ち、真空領域と大気領域との境界部に真空シール機構として機能するベローズ２２が設けられている。
なお、上述したように、軸方向位置決め機構２１は、基本的に固定された状態にあるため、ベローズ２２における寿命が期待できる。つまり、ベローズ２２のシール対象物が固定体であるため高い耐久性を長期間維持することができる。
【００１７】
なお、軸支持ばね１８のみで十分にシャフト１５の軸方向の位置精度が維持できる場合には、軸方向位置決め機構２１を用いずに、直接、軸支持ばね１８を筐体１０内に固定するようにしてもよい。この場合、真空領域と大気領域とに渡って配設される部材が存在しないため、簡単なシール構造によって真空精度を保つことができる。
第１の実施形態では、真空領域内に配設した場合蒸気圧を発生する可能性を有する電磁石（電磁石１９ｂ、２０等）を全て大気領域、即ち筐体１０の外部に配設するように構成されている。
【００１８】
また、ゲートバルブ１には、Ｏリング２３が設けられている。
Ｏリング２３は、筐体１０の内側面における流出孔１２の外側の領域に、その周方向に沿って連続して形成された嵌め込み溝に装着された環状のシール部材である。
Ｏリング２３は、気体の流路を閉じる際に、スライドプレート１３に押しつぶされることによって、流出孔１２を密封（シール）する機能を有する。
つまり、スライドプレート１３をシャフト１５の軸方向に向かって移動させることにより簡易シール機構を実現させることができる。
なお、本実施形態では、Ｏリング２３をゲートバルブ１の筐体に設けられているが、Ｏリング２３の配設位置はこれに限定されるものではない。例えば、Ｏリング２３をスライドプレート１３の下面（真空ポンプ３側面）に設けるようにしても、同様のシール効果を得ることができる。
【００１９】
図１（ｂ）は、気体の流路を閉じた状態におけるゲートバルブ１の様子を示した図である。
ゲートバルブ１によって気体の流路を閉じる（完全に密閉する）場合には、スライドプレート１３を、流出孔１２を完全に覆う位置に移動させた後、軸方向駆動機構１９を作動させる。詳しくは、電磁石１９ｂで電磁石ターゲット１９ａを吸引させて、シャフト１５を軸線下向きに移動させる。
すると、図１（ｂ）に示すように、スライドプレート１３が真空ポンプ３方向（流出孔１２方向）に移動し、Ｏリング２３と密着する。
このようにして、スライドプレート１３によって、気体の流路（流出孔１２）が閉じられる。
なお、気体の流路の開閉は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、スライドプレート１３を真空容器２側に移動させて、流入孔１１を開閉させるように構成してもよい。この場合は、軸方向駆動機構１９と同様のスライドプレート１３の駆動機構を真空容器２側に設ける。シール用のＯリング２３もまた、筐体１０の真空容器２側、又は、スライドプレート１３の上面（真空容器２側面）に設けるようにする。
また、スライドプレート１３により開閉される開口部を、流入孔１１及び流出孔１２のいずれかを任意に選択できるように構成してもよい。この場合には、流入孔１１及び流出孔１２双方の開閉機構、シール機構を予め設けておく。
【００２０】
次に、スライドプレート１３と流出孔１２の位置関係について説明する。
図２（ａ）は、気体の流路の全開状態を示した図である。
図２（ａ）に示すように、気体の流路を全開状態にする場合には、スライドプレート１３を流出孔１２と重ならない位置まで移動させる。
図２（ｂ）は、気体の流路の半開状態を示した図である。
図２（ｂ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２と重なる位置において流出孔１２の開口面積（開度）を調整することによって、気体のコンダクタンスを制御することができる。
なお、スライドプレート１３における、流出孔１２の全閉位置と全開位置との中間位置の制御は、所定の制御装置において、真空容器２内で必要とする圧力に合わせた開口位置をフィードバックすることにより行う。即ち、当該真空システムは、ＡＰＣ（オートマティック・プレッシャー・コントロール）機能を備えている。
図２（ｃ）は、気体の流路の全閉状態を示した図である。
図２（ｃ）に示すように、気体の流路を全閉状態にする場合には、スライドプレート１３を流出孔１２と完全に重なり合う位置まで移動させる。
【００２１】
なお、図２（ｃ）に示すように、気体の流路を全閉状態にする場合には、スライドプレート１３を移動させた後、図１（ｂ）に示すように、スライドプレート１３をさらに真空ポンプ３（流出孔１２）方向に移動させ、Ｏリング２３によって気体の流路を密封（シール）する。
図２に示すように、ゲートバルブ１では、スライドプレート１３の径方向の位置を制御することによって気体の流路の開度を調整するように構成されている。
スライドプレート１３の位置制御は、シャフト１５の回転角を制御することによって行われる。シャフト１５の回転角の制御方法については、後述する。
【００２２】
次に、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により支持されるシャフト１５の軸方向の位置について説明する。
なお、ここでは、図１（ｂ）に示すような、軸方向駆動機構１９を駆動させてスライドプレート１３を流出孔１２に押しつけた状態ではなく、気体の流路の全開時又は半開時、スライドプレート１３の開閉動作時（移動時）におけるシャフト１５の軸方向の位置について説明する。
図３（ａ）は、シャフト１５に作用する力の様子を示した図である。
図３（ａ）に示すように、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により支持されるシャフト１５には、磁気軸受１７における可動側永久磁石１７ａのＳ極と固定側永久磁石１７ｂのＳ極との反発力Ｆkuが、軸支持ばね１８の配設方向に働く。
また、シャフト１５には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksがシャフト１５の配設方向に働く。
【００２３】
図３（ｂ）は、シャフト１５に作用する力とシャフト１５の軸方向の変位との関係を示したグラフである。
図３（ｂ）に示すように、シャフト１５は、磁気軸受１７の反発力Ｆkuと軸支持ばね１８の復元力Ｆksが等しくなる（釣り合う）状態における変位、つまりシャフト１５の軸方向の安定化位置に設定される。
第１の実施形態では、スライドプレート１３が流入孔１１と流出孔１２との中間近傍に配設される位置に、シャフト１５の軸方向の安定化位置が設定されるように、磁気軸受１７の磁力や軸支持ばね１８のばね定数が設定されている。
つまり、安定化位置では、電磁石１９ｂに通電しない（軸方向駆動機構１９を動作させない）。
安定化位置のばらつきを許容範囲にすることが困難である場合には、軸方向位置決め機構２１を利用してシャフト１５の軸方向の位置を設定するようにしてもよい。
【００２４】
続いて、スライドプレート１３の位置を設定するためのシャフト１５の回転角の制御方法、即ち、シャフト１５における径方向の位置の設定方法について説明する。
第１の実施形態では、シャフト１５に対して径方向に力が働いていない（径方向駆動機構が作用していない）状態に、即ち、軸支持ばね１８に巻き方向の負荷力（荷重）が作用していない自然長の状態の基準角（回転角＝０°）において、スライドプレート１３が図２（ｃ）に示す気体の流路の全閉状態の位置に配設されるように設定されている。
つまり、第１の実施形態では、径方向駆動機構を駆動させることによって、気体の流路の開度を設定するように構成されている。
【００２５】
図４（ａ）は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法を説明するための図である。
なお、図４（ａ）は、シャフト１５を図１（ａ）に示すゲートバルブ１の上方、即ち、真空容器２側からみた平面図を示す。
例えば、ゲートバルブ１において、スライドプレート１３を全閉位置から半開位置又は全開位置まで移動させる場合、径方向駆動機構を駆動しシャフト１５を回転させる。
詳しくは、電磁石２０に電流を供給し、電磁石２０のターゲット部（電磁石ターゲット）として機能するバランスウェイト１６を吸引する力、即ち、電磁石２０の引っ張り力Ｆkcを電磁石２０方向に作用させて、シャフト１５を電磁石２０方向に回転させる。
すると、シャフト１５には、シャフト１５を支持する軸支持ばね１８により、シャフト１５の回転により巻き上げられたコイルを元の位置に戻そうとする復元力Ｆksrが、電磁石２０の引っ張り力Ｆkcと反対方向に作用する。
【００２６】
このように、径方向駆動機構を駆動させると、シャフト１５には、それぞれ反対方向に、引っ張り力Ｆkcと復元力Ｆksrが作用する。
そして、シャフト１５の回転角（アーム１４の回転角）、即ちスライドプレート１３の径方向の移動位置は、引っ張り力Ｆkcと復元力Ｆksrの釣り合い（合力）によって決定（設定）される。
なお、第１の実施形態では、バランスウェイト１６の中心と電磁石２０の中心とが重なり合う（軸線方向に並ぶ）位置において、スライドプレート１３が図２（ａ）に示す気体の流路の全開位置となるように、電磁石２０の配設位置が設定されている。
つまり、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の電磁石２０の引っ張り力Ｆkcが作用すると、スライドプレート１３が全開位置に配設されるように構成されている。
【００２７】
また、第１の実施形態では、径方向駆動機構の駆動処理、即ち、電磁石２０への電流供給を停止すると、復元力Ｆksrの作用により、スライドプレート１３を半開位置又は全開位置から全閉位置まで自動的に戻すことができる。
なお、実際には、径方向の駆動機構の安定性（不安定性）を考慮して、設計（軸支持ばね１８のばね定数の設定など）を行う。
このように、第１の実施形態によれば、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrを利用することによって、容易にスライドプレート１３を基準位置（全閉位置）にまで戻すことができる。
【００２８】
上述したシャフト１５の径方向の位置の設定方法では、図４（ａ）に示すように、一対の電磁石２０を用いた場合における設定方法について説明した。しかしながら、シャフト１５の径方向の位置の設定方法はこれに限定されるものではない。
図４（ｂ）は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
例えば、図４（ｂ）に示すように、さらにもう一対の電磁石１２０を設け、電磁石２０、及び電磁石１２０を用いてシャフト１５の径方向の位置設定を行うようにしてもよい。
詳しくは、バランスウェイト１６の中心と電磁石１２０の中心とが重なり合う（軸線方向に並ぶ）位置において、スライドプレート１３が図２（ｃ）に示す気体の流路の全閉位置となるように、電磁石１２０を配設する。
なお、電磁石１２０は、電磁石２０と同様に、バランスウェイト１６を介して対向するように配設されている。
【００２９】
そして、ゲートバルブ１を全開状態にする場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の電磁石２０の引っ張り力Ｆkcaを作用させる電流を電磁石２０に供給する。
一方、ゲートバルブ１を全閉状態にする場合には、電磁石２０への電流供給を停止し、電磁石１２０への電流供給を開始する。するとバランスウェイト１６が電磁石１２０に吸引されることによって、つまり、電磁石１２０の引っ張り力Ｆkcbを作用させることによって、シャフト１５（アーム１４）は速やかに基準角（回転角＝０°）まで戻される。
このように電磁石１２０を設けることにより、経年劣化や製造精度などにより軸支持ばね１８に誤差（位置ずれ誤差、変形誤差など）が生じた場合であっても、シャフト１５を適切な基準角（基準位置）にまで、より短時間で戻すことができる。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示すような気体の流路の半開状態の位置にスライドプレート１３を移動させることによって、気体のコンダクタンスを調整（制御）する場合には、電磁石２０及び電磁石１２０双方に調整用電流を供給する。
すると、スライドプレート１３は、調整用電流の値に対応した位置、即ち、電磁石２０の引っ張り力Ｆkca、電磁石１２０の引っ張り力Ｆkcb、及び軸支持ばね１８の復元力Ｆksrの釣り合い（合力）によって決定（設定）される位置に移動する。
なお、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrを無視できる程度に、電磁石２０及び電磁石１２０の出力を十分に大きな値とすることにより、調整用電流のバランスを考慮するだけで容易にシャフト１５の回転角の設定を行うことができる。
このように電磁石１２０を設けることにより、精度の高いコンダクタンス制御（スライドプレート１３の位置制御）を行うことができる。
【００３１】
図５は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
また、ゲートバルブ１において単純な気体の流路の開閉動作のみを行う場合には、図５に示すように、例えば、バランスウェイト１６の外側端に永久磁石１６１を設け（又はバランスウェイト１６を永久磁石で構成し）、さらにバランスウェイト１６の外部に永久磁石１６２、１６３を配設する。
永久磁石１６２は、ゲートバルブ１の閉状態におけるバランスウェイト１６の回転角の延長上に配設し、永久磁石１６３は、開状態におけるバランスウェイト１６の回転角の延長上に配設する。
永久磁石１６１は、ラジアル方向（放射方向）に沿って磁極（Ｓ極／Ｎ極）が連接（隣接）する向きに配設する。
永久磁石１６２、１６３もまたラジアル方向（放射方向）に沿って磁極（Ｓ極／Ｎ極）が連接（隣接）する向きに配設する。永久磁石１６２、１６３は、その磁極の向きが１８０°反転可能な可動体であり、その向きは、気体の流路の開閉動作を行う際に変化するように構成されている。
【００３２】
そして、ゲートバルブ１を開状態とする場合、図５（ａ）に示すように、永久磁石１６３は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１を吸引する向きに設定され、一方、永久磁石１６２は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１と反発する向きに設定される。
これにより、バランスウェイト１６の永久磁石１６１が永久磁石１６３に吸引されることにより、スライドプレート１３が速やかに全閉位置に移動する。
また、ゲートバルブ１を閉状態とする場合、図５（ｂ）に示すように、永久磁石１６２は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１を吸引する向きに設定され、一方、永久磁石１６３は、バランスウェイト１６の永久磁石１６１と反発する向きに設定される。
これにより、バランスウェイト１６の永久磁石１６１が永久磁石１６２に吸引されることにより、スライドプレート１３が速やかに全開位置に移動する。
また、永久磁石１６２、１６３を反転する代わりに、電磁石として電流を反転させても同様の動作が可能である。
【００３３】
図６は、シャフト１５の径方向の位置の設定方法の他の変形例を示した図である。
その他、スライドプレート１３の位置制御の精度をより向上させるために、図６に示すように複数の巻線（コイル１０１〜１０５）を配設し、そして、電流を流す巻線を変化させることによってシャフト１５の回転角を制御するようにしてもよい。
例えば、図６（ａ）に示す位置にシャフト１５の回転角を設定する場合には、コイル１０１に電流を供給してバランスウェイト１６を吸引し、図６（ｂ）に示す位置にシャフト１５の回転角を設定する場合には、コイル１０５に電流を供給してバランスウェイト１６を吸引する。
また、例えば、コイル１０１とコイル１０２との中間にバランスウェイト１６を移動させる場合には、コイル１０１とコイル１０２の双方に電流を供給し、吸引力がコイル１０１とコイル１０２との中間位置で釣り合うように制御する。
なお、図６に示す変形例では、５つの巻線（コイル１０１〜１０５）を用いた場合について説明したが、配置する巻線の数は、要求されるスライドプレート１３の位置精度に応じて変更することができる。
【００３４】
上述した実施形態では、シャフト１５は、磁気軸受１７及び軸支持ばね１８により筐体１０内に回動可能に支持するように構成されているが、シャフト１５の支持方法はこれに限定されるものではない。
図７は、シャフト１５の支持方法の変形例を示した図である。
例えば、図７（ａ）に示すように、シャフト１５の両端に設けられた軸支持ばね１８及び軸支持ばね１１８によりシャフト１５を筐体１０内に回動可能に支持するように構成してもよい。
軸支持ばね１１８は、軸支持ばね１８と同様に形成され、ばねの中心端がシャフト１５に固定され、外周端が筐体１０に固定されている。
このようにシャフト１５を支持する場合、ラジアル荷重も軸支持ばね１８、１１８で支えなければならない。そのため、軸支持ばね１８、１１８は、ラジアル荷重を支持可能な程度の剛性を有するように構成する。
【００３５】
図７（ａ）、（ｂ）の変形例に示すゲートバルブ１では、シャフト１５の両軸端に軸支持ばね１８、１１８を設け、軸支持ばね１８、１１８の径方向の求心機能と上下方向の求心機能の両方の機能を積極的に利用するように構成されている。
このように、シャフト１５を軸支持ばね１８、１１８により筐体１０内に支持することにより、シャフト１５の支持機構の簡素化（簡単化）を図ることができる。
なお、軸支持ばね１８、１１８のみで十分にシャフト１５の軸方向の位置精度が維持できる場合には、軸方向位置決め機構２１を用いずに、直接、軸支持ばね１８を筐体１０内に固定するようにしてもよい。
また、図７（ａ）に示す変形例では、軸方向位置決め機構２１と軸支持ばね１８の外周端とを固定しているが、軸方向位置決め機構２１の配設位置はこれに限定されるものではない。
軸方向位置決め機構２１を、例えば、図７（ｂ）に示すように、軸支持ばね１１８側に配設するようにしてもよい。
【００３６】
図８は、シャフト１５の支持方法の他の変形例を示した図である。
例えば、シャフト１５の軸方向の支持にピボット軸受を用い、また、シャフト１５の回転方向の復元用に平型のゼンマイバネ１３０を用いるようにしてもよい。
詳しくは、図８に示すように、シャフト１５の端部にピボット軸４１を設け、また、軸支持ばね１１９の端部に受け部４２を設ける。
ピボット軸受は、先端に丸みの付いたピボット軸４１と球形のくぼみをもつ受け部４２から構成される軸受である。
ここでは、図８に示すように、軸支持ばね１１９を軸方向位置決め機構２１とピボット軸受の受け部４２との間に配置する。即ち、軸支持ばね１１９は、ピボット軸受を介してシャフト１５を支持するように構成されている。
なお、ゼンマイバネ１３０は、シャフト１５上に配置され、シャフト１５が回転した時に復元力Ｆksrを発生するように構成されている。
【００３７】
図８に示す変形例では、円錐コイルばねではなく、シャフト１５の軸方向の復元力Ｆksのみを作用させる単純なコイルばねからなる軸支持ばね１１９を用いて、シャフト１５を支持する。
なお、この変形例に示すような、回転方向の復元力Ｆksrを作用させるゼンマイバネ１３０を別途設ける構成は、軸方向の復元力Ｆksに関係なく回転方向の復元力Ｆksrを設定する場合に有効である。
ここでは、図８に示すように、磁気軸受１７の反発力Ｆkuが軸支持ばね１１９の配設方向に働くように磁気軸受１７が配置されている。
また、軸支持ばね１１９は、軸支持ばね１１９の軸方向の復元力Ｆksがシャフト１５方向に働くように設けられている。つまり、ここでは、軸支持ばね１１９の圧縮力を利用して受け部４２（ピボット軸受）を支持するように構成されている。
このように、点接触が可能なピボット軸受を用いることにより、シャフト１５を容易に回転自在に支持することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態では、シャフト１５の軸線と直行する向き、即ち、シャフト１５の軸線を鉛直方向とした場合の水平方向にスライドプレート１３を流出孔１２に対してスライドさせることによって気体の流路の開口面積の調整を行うように構成されている。しかしながら、気体の流路の開口面積の調整方法はこれに限定されるものではない。
図９は、気体の流路の開口面積の調整方法の変形例を示した図である。
例えば、図９に示すように、スライドプレート１３をシャフト１５の軸方向に沿って平行移動させることによって、気体の流路の開口面積（開口度）を調整するようにしてもよい。
【００３９】
詳しくは、図９（ａ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２方向に移動させ、Ｏリング２３に押しつけ気体の流路を密閉する。
また、図９（ｂ）に示すように、スライドプレート１３を流出孔１２と反対方向に移動させることによって、気体の流路を開放する。
また、第１の実施形態では、筐体１０’における流出孔１２の外周壁部を、図９に示すように、流出孔１２に向かって厚みが減少するように断面をくさび形に形成することによって、気体の流路の開口度の微調整を行うことができるように構成されている。
スライドプレート１３をシャフト１５の軸線方向に移動させることによって気体の流路を開閉する場合は、軸方向駆動機構１９を用いて行い、径方向駆動機構は設けない。
なお、このような開閉構造を用いる場合には、シャフト１５の軸方向の可動範囲を広げることによって、気体の流路の開口度制御の精度を向上させることができる。
【００４０】
第１の実施形態によれば、Ｏリングやベローズをスライドプレート１３の駆動力伝達に用いないように構成することにより、従来のように駆動部材を導入するための真空シール機構を排除することができる。これにより、機械的に摩耗、接触する部品（部材）に起因する耐久性の劣化や製品寿命の短縮化を適切に抑制することができる。
また、第１の実施形態では、グリスの塗布が必要とされる構造を用いないことにより、グリスから発生する蒸気圧に起因する不具合を解消することができる。
第１の実施形態によれば、ゲートバルブ１を単純な機構（例えば、簡易アクチュエータや簡易シール機構）で構成することができるため、製造コストの低減化を図ることができる。
【００４１】
［第２の実施形態］
上述した第１の実施形態及び各変形例では、バランスウェイト１６やバランスウェイト１６に配設された磁石を、吸引動作のターゲット部として機能させた径方向駆動機構について説明した。しかしながら、バルブの径方向駆動機構におけるターゲット部の配置方法は、これに限定されるものではない。
そこで、第２の実施形態では、径方向駆動機構における吸引動作のターゲット部を、シャフト１５の軸線方向の中間に設けたスライド式のゲートバルブ１’について説明する。
図１０は、第２の実施形態に係るスライド式のゲートバルブ１’の概略構成を示した図である。
なお、第２の実施形態では、上述した第１の実施形態及び変形例と重複する部分（例えば、スライドプレート１３、アーム１４、磁気軸受１７、軸方向駆動機構１９、軸方向位置決め機構２１、真空シール機構等）には同一の符号を用い、詳細な説明については省略する。
但し、第２の実施形態におけるゲートバルブ１’では、バランスウェイト１６を用いないため、シャフト１５’のバランスが十分に保てる程度の強度を磁気軸受１７に持たせるように構成する。
【００４２】
図１０に示すように、ゲートバルブ１’におけるシャフト１５’の径方向駆動機構は、電磁石ターゲットとして機能する永久磁石５０と、永久磁石５０のＳ極側に設けられた電磁石６０、Ｎ極側に設けられた電磁石６１によって構成されている。
永久磁石５０は、シャフト１５’の軸線方向の中程に、シャフト１５’の周りにＮ極とＳ極が１８０°ごとに配置されるように固着されている。
電磁石６０、６１は、筐体１０’の外部、即ち、大気領域において、シャフト１５’を介して対峙するように設けられている。
電磁石６０、６１による永久磁石５０の吸引力を制御することにより、シャフト１５’を径方向に移動（回動）させることができる。
このように、第２の実施形態においても、ゲートバルブ１’を真空領域内に配設した場合に蒸気圧を発生する可能性を有する電磁石（電磁石１９ｂ、６０、６１）を全て大気領域に配設するように構成されている。
【００４３】
図１１（ａ）は、第２の実施形態に係るゲートバルブ１’におけるシャフト１５’の径方向駆動機構の概略構成を示した図である。
第２の実施形態に係るゲートバルブ１’では、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法の一例として、全閉・半開・全開の３ポジションの設定を行う方法について説明する。
図１１（ａ）に示すように、ゲートバルブ１’には、シャフト１５’の径方向の回転位置を設定する電磁石６０を構成する、電磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、及び、電磁石６１を構成する電磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃを備えている。
なお、電磁石６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、永久磁石５０のＳ極側に設けられ、電磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃは、永久磁石５０のＮ極側に設けられている。
電磁石６０ａと電磁石６１ａ、電磁石６０ｂと電磁石６１ｂ、電磁石６０ｃと電磁石６１ｃは、それぞれ、シャフト１５’の中心軸を介して対峙するように設けられている。
第２の実施形態に係るゲートバルブ１’では、電磁石６０ａと電磁石６１ａに電流を供給した場合に全閉状態となり、電磁石６０ｂと電磁石６１ｂに電流を供給した場合に半開状態となり、電磁石６０ｃと電磁石６１ｃに電流を供給した場合に、全開状態となる位置に、各電磁石が配設されている。
【００４４】
なお、ゲートバルブ１’の半開状態における開口面積は、当該ゲートバルブ１’を用いた真空システムにおけるプロセス毎に予め設定されており、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置（配置角）は、設定された開口面積に基づいて決められている。
ゲートバルブ１’の半開状態における開口面積は、プロセスが異なる毎に変化するものであるため、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構が設けられている。
【００４５】
ここで、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構について説明する。
図１１（ｂ）は、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を変更するための調整機構の概略構成を示した図である。
図１１（ｂ）に示すように、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を調整可能に構成する場合には、電磁石６０ａ、６０ｃ及び電磁石６１ａ、６１ｃからなる固定側電磁石と、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂからなる可動側電磁石を軸方向にずらして配置する。つまり、固定側電磁石と可動側電磁石を軸方向に２段に並べて配置する。
また、永久磁石５０を、固定側永久磁石５０ａと可動側永久磁石５０ｂから構成する。そして、固定側永久磁石５０ａと固定側電磁石、可動側永久磁石５０ｂと可動側電磁石が互いに作用するように配置する。
本実施形態では、固定側電磁石を上段に、可動側電磁石を下段に配置する。可動側電磁石は、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂを円環状の回転板１４０上にシャフト１５’を介して対峙するように配置する。そして、回転板１４０を回転させることによって、電磁石６０ｂ及び電磁石６１ｂの位置を調整することができる。
【００４６】
図１１（ａ）に示すような、径方向の駆動機構を設けることにより、電流を流す（駆動する）電磁石を選択するだけで、全閉・半開・全開の３ポジションの切替をオープンループ制御により、容易に行うことができる。
但し、この場合にも、図示されていないが、シャフト１５’の回転時に、軸支持ばね１８を使用することもできる。その場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが作用する。そのため、ゲートバルブ１’を半開又は全開状態とする場合には、軸支持ばね１８の復元力Ｆksrが無視できる程度の引っ張り力を作用させるための電流を電磁石６０、６１に供給するようにする。
【００４７】
上述したシャフト１５’の径方向の位置の設定方法では、図１１（ａ）に示すように、３対の電磁石（電磁石６０ａ〜ｃ、６１ａ〜ｃ）を用いた場合における設定方法について説明した。しかしながら、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法はこれに限定されるものではない。
図１２（ａ）は、シャフト１５’の径方向の位置の設定方法の変形例を示した図である。
例えば、図１２（ａ）に示すように、電磁石６０ａ、６１ａ、及び電磁石６０ｃ、６１ｃの双方に供給する電流を調整することによって、ゲートバルブ１’を半開状態（中間位置）にするようにしてもよい。
【００４８】
この場合、図１２（ａ）に示すように、シャフト１５’の回転角、即ち、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０を設けるようにする。
ここで、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０について説明する。
図１２（ｂ）は、永久磁石５０の磁極の位置を検出する位置センサ７０を備えたゲートバルブ１’の概略構成を示した図である。
図１２（ｂ）に示すように、位置センサ７０は、ゲートバルブ１’の筐体１０の外側、即ち、大気側の領域に設けられている。
また、シャフト１５’には、位置センサ７０のターゲット部を構成するセンサターゲット７１が設けられている。センサターゲット７１は、永久磁石５０の回転と連動するように構成されている。位置センサ７０は、検出したセンサターゲット７１の回転角に基づいて永久磁石５０の磁極の位置を出力するように構成されている。
【００４９】
そして、位置センサ７０の出力に基づいて、電磁石６０ａ、６１ａ、及び電磁石６０ｃ、６１ｃに供給する電流の調整、即ち、フィードバック制御を行う。
これにより、半開状態におけるゲートバルブ１’の開口面積の調整を精度よく行うことができる。
フィードバック制御における目標値の設定を変更するだけで、容易に半開状態におけるゲートバルブ１’の開口面積（シャフト１５’の回転角）の設定を行うことができる。
図１１、図１２に示すシャフト１５’の径方向駆動機構では、シャフト１５’の主軸の位置が一方側に寄らないようにするために、永久磁石５０を電磁石６０、６１を用いて、両側から吸引するように構成している。
しかしながら、磁気軸受１７によるシャフト１５’の支持強度が十分に保持できるのであれば、永久磁石５０を電磁石６０のみで吸引することによってシャフト１５’を回転させるようにしてもよい。
なお、ここでは永久磁石５０の磁極位置の検出方法の一例として、回転位置センサを用いた場合について説明した。しかしながら、永久磁石５０の磁極位置の検出方法は、これに限定されるものではなく、他のエンコーダや位置センサなどを用いるようにしてもよい。
【００５０】
なお、上述した第２の実施形態、及び各変形例に示すゲートバルブ１’においても、シャフト１５’の軸支は、円錐状の軸支持ばね１８を用いる方法に限定されるものではなく、図８に示すピボット軸受を用いるようにしてもよい。
この場合においても、回転方向の復元力Ｆksrを作用させるゼンマイバネ１３０を別途設けるようにしてもよい。
【００５１】
次に、上述した第１実施形態、第２実施形態、及び各変形例に示したゲートバルブを使用した、例えば、半導体製造装置などの真空システムについて説明する。
図１３は、真空システムの一例を示した図である。
なお、上述した実施形態及び変形例と重複する部分には同一の符号を用い、詳細な説明については省略する。
図１３に示すように、真空システムは、ゲートバルブ１、真空容器２、真空ポンプ３、圧力センサ４、及び制御装置５を備えている。
圧力センサ４は、真空容器２内の圧力を検出するセンサである。
制御装置５は、真空システムにおいてＡＰＣ（オートマティック・プレッシャー・コントロール）機能を実現させるための制御を行う装置であり、ゲートバルブ１に接続され、また、圧力センサ４を介して真空容器２に接続されている。
【００５２】
図１３に示す真空システムでは、制御装置５において、真空容器２の内部圧力が所定の設定値となるように、圧力センサ４で検出された値に基づいて、ゲートバルブ１における半開位置（中間位置）のフィードバック制御を行う。
つまり、真空容器２の内部圧力が所定の設定値となるように、例えば、上述した電磁石２０やコイル１０１〜１０５、電磁石６０、６１に供給する電流を制御してゲートバルブ１の開口面積の調整を行う。
なお、この真空システムにおけるＡＰＣ機能は、ゲートバルブ１におけるスライドプレート１３の角度、即ち、気体流路の開口度を制御する機能である。そして、このＡＰＣ機能は、真空容器２の内圧制御（圧力系のトータル制御）を行うＣＰＣ（チャンバ・プレッシャー・コントロール）機能の一部を構成する。
【００５３】
次に、上述した第１実施形態、第２実施形態、及び各変形例に示したゲートバルブ１を、真空ポンプ３に組み合わせた排気システムの一例について説明する。
図１４は、排気システムの一例を示した図である。
例えば、ゲートバルブ１及びウォータポンプ６を、真空ポンプ３に組み付けることによって、真空容器２の排気システムを構成する。
ウォータポンプ６は、真空容器２内の水蒸気を高速排気するポンプであり、例えば、クライオポンプなどで構成されている。
真空容器２の真空排気の性能は、水蒸気の排気に大きく依存している。そのため、排気システムにウォータポンプ６を組み込むことにより、真空容器２の真空排気時間を大幅に短縮することがでる。
なお、排気システムを構成するゲートバルブ１、ウォータポンプ６、真空ポンプ３は、制御ユニット７によって一元管理されている。
【００５４】
排気システムには、真空ポンプ３の吸気口の上流側にウォータポンプ６とゲートバルブ１が設けられている。
排気システムにおけるゲートバルブ１は、図１４（ａ）に示すように、ウォータポンプ６の上流側に設けるようにしてもよいし、図１４（ｂ）に示すように、ウォータポンプ６の下流側に設けるようにしてもよい。
排気性能を優先する場合には、図１４（ａ）に示すように、ゲートバルブ１をウォータポンプ６の上流側に設けることが好ましい。また、排気精度を優先する場合には、図１４（ｂ）に示すように、ゲートバルブ１をウォータポンプ６の下流側に設けることが好ましい。
【００５５】
図１４（ａ）に示す排気システムにおいて、ゲートバルブ１とウォータポンプ６を一体形成するようにしてもよい。具体的には、ゲートバルブ１とウォータポンプ６の筐体の一部を兼用するように構成してもよい。
また、図１４（ｂ）に示す排気システムにおいて、ゲートバルブ１と真空ポンプ３を一体形成するようにしてもよい。具体的には、ゲートバルブ１と真空ポンプ３の筐体の一部を兼用するように構成してもよい。また、ゲートバルブ１、ウォータポンプ６、真空ポンプ３の各筐体を兼用するように構成してもよい。
このように、筐体を兼用することにより、真空容器２から排気される気体の流路の長さをより短く構成することができる。これにより、気体の排気性能をより向上させることができる。
【００５６】
なお、上述した第１の実施形態、第２の実施形態、及び各変形例で説明したスライドプレート１３の駆動機構は、気体の流路の開閉度（開口面積）を調節するためのゲートバルブ１にのみ用いられるものではない。
このようなスライドプレート１３の駆動機構を、例えば、半導体製造装置における半導体ウェハの移動装置に用いるようにしてもよい。具体的には、スライドプレート１３の上面に半導体ウェハを載置し、次行程に送る搬送装置に適用する。この場合には、スライドプレート１３の大きさを搬送するウェハサイズに応じて設定し、スライドプレート１３の駆動範囲（移動範囲）も搬送経路に応じて広げるようにする。さらに必要に応じて、スライドプレート１３を直線移動させるためのアクチュエータを設ける。
【００５７】
また、スライドプレート１３の駆動機構を、例えば、ビーム装置のシャッター機能として用いるようにしてもよい。具体的には、レーザービーム、量子ビーム、電子ビームなどを所定のターゲットに照射するビーム装置において、ビームの照射経路上にスライドプレート１３をその主面が該ビームの照射方向と交わるように配置する。そして、このスライドプレート１３を径方向に移動させることによって、スライドプレート１３により遮られるビームの量を変化させ、ターゲットに照射されるビームの照射面積を制御したり、ビーム照射のオン／オフを行う。但し、この場合には、スライドプレート１３をビームを透過しない部材で構成する。
このように、スライドプレート１３の駆動機構を用いることにより、複雑な構成を有するアクチュエータを用いることなく、簡素な構成で搬送装置やビーム装置のシャッターなどを構成することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１ ゲートバルブ
２ 真空容器
３ 真空ポンプ
４ 圧力センサ
５ 制御装置
６ ウォータポンプ
７ 制御ユニット
１０ 筐体
１１ 流入孔
１２ 流出孔
１３ スライドプレート
１４ アーム
１５ シャフト
１６ バランスウェイト
１７ 磁気軸受
１７ａ 可動側永久磁石
１７ｂ 固定側永久磁石
１８ 軸支持ばね
１９ 軸方向駆動機構
１９ａ 電磁石ターゲット
１９ｂ 電磁石
２０、６０、６１ 電磁石
２１ 軸方向位置決め機構
２２ ベローズ
２３ Ｏリング
４１ ピボット軸
４２ 受け部
５０ 永久磁石
７０ 位置センサ
７１ センサターゲット
１０１〜１０５ コイル
１２０ 電磁石
１３０ ゼンマイバネ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極を有する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する回転支持手段と、
前記磁極に磁力を作用させる電磁石と、
前記回転体に固定され、前記回転体の回転により移動するプレートと、
前記電磁石の励磁制御を行うことにより前記回転体の回転角を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレート回転装置。
【請求項２】
前記回転体の回転角を検出する位置検出手段を備え、
前記励磁制御は、前記位置検出手段により検出された回転角に基づいて、前記電磁石の巻線の電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載のプレート回転装置。
【請求項３】
前記電磁石は、複数設けられ、
前記励磁制御は、前記複数の電磁石から少なくとも１の電磁石を選択し、該選択された電磁石の巻線に電流を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレート回転装置。
【請求項４】
前記電磁石は、前記回転体を介して対峙するように対で設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレート回転装置。
【請求項５】
前記電磁石は、配置位置の調整が可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置。
【請求項６】
被排気室の排気経路に設けられる排気路開閉度変更装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記プレートは、その移動経路が、前記排気経路と交わるように配置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記排気経路の開閉度を制御することを特徴とする排気路開閉度変更装置。
【請求項７】
被排気室から気体を排気する真空ポンプと、
前記被排気室の排気経路に設けられた、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置、及び、前記被排気室内の水蒸気を排気する水蒸気排出ポンプと、
前記真空ポンプ、前記排気路開閉度変更装置、及び前記水蒸気排出ポンプを一元管理する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする被排気装置。
【請求項８】
被排気室と、
前記被排気室から気体を排気する真空ポンプと、
前記被排気室の排気経路に配置された、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置と、
前記被排気室内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された気体の圧力に基づいて、前記排気路開閉度変更装置における前記排気経路の開閉度を調整することを特徴とする被排気装置。
【請求項９】
被搬送部材を搬送する搬送装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記被搬送部材は、前記プレートに載置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートを搬送先まで移動させることを特徴とする搬送装置。
【請求項１０】
ビームをターゲットに向けて照射する照射手段を有するビーム装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記プレートは、その主面が前記ビームの照射経路と交わるように配置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートにより遮られる前記ビームの量を変化させ、前記ターゲットに照射される前記ビームの照射面積を制御することを特徴とするビーム装置。
【請求項１１】
真空ポンプの吸気口の上流に設けられ、前記真空ポンプに流入する気体の流路の開閉を行うゲートバルブであって、
気体の流路を形成する開口部を有する筐体と、
前記筐体内に収納される回転軸と、
前記回転軸を前記筐体内で支持するばねと、
前記回転軸に対して固定され、前記回転軸の回転角により気体の流路の開口面積を決定するスライドプレートと、
前記回転軸を回転駆動するアクチュエータと、
を備えたことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項１２】
前記ばねは、円錐コイルばねであることを特徴とする請求項１１に記載のゲートバルブ。
【請求項１３】
前記回転軸は、前記ばねと、磁気軸受によって支持されていることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のゲートバルブ。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載のゲートバルブ。
【請求項１】
磁極を有する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する回転支持手段と、
前記磁極に磁力を作用させる電磁石と、
前記回転体に固定され、前記回転体の回転により移動するプレートと、
前記電磁石の励磁制御を行うことにより前記回転体の回転角を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレート回転装置。
【請求項２】
前記回転体の回転角を検出する位置検出手段を備え、
前記励磁制御は、前記位置検出手段により検出された回転角に基づいて、前記電磁石の巻線の電流値を制御することを特徴とする請求項１に記載のプレート回転装置。
【請求項３】
前記電磁石は、複数設けられ、
前記励磁制御は、前記複数の電磁石から少なくとも１の電磁石を選択し、該選択された電磁石の巻線に電流を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレート回転装置。
【請求項４】
前記電磁石は、前記回転体を介して対峙するように対で設けられていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のプレート回転装置。
【請求項５】
前記電磁石は、配置位置の調整が可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置。
【請求項６】
被排気室の排気経路に設けられる排気路開閉度変更装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記プレートは、その移動経路が、前記排気経路と交わるように配置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記排気経路の開閉度を制御することを特徴とする排気路開閉度変更装置。
【請求項７】
被排気室から気体を排気する真空ポンプと、
前記被排気室の排気経路に設けられた、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置、及び、前記被排気室内の水蒸気を排気する水蒸気排出ポンプと、
前記真空ポンプ、前記排気路開閉度変更装置、及び前記水蒸気排出ポンプを一元管理する制御ユニットと、
を備えたことを特徴とする被排気装置。
【請求項８】
被排気室と、
前記被排気室から気体を排気する真空ポンプと、
前記被排気室の排気経路に配置された、請求項６に記載の排気路開閉度変更装置と、
前記被排気室内の気体の圧力を検出する圧力検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記圧力検出手段により検出された気体の圧力に基づいて、前記排気路開閉度変更装置における前記排気経路の開閉度を調整することを特徴とする被排気装置。
【請求項９】
被搬送部材を搬送する搬送装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記被搬送部材は、前記プレートに載置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートを搬送先まで移動させることを特徴とする搬送装置。
【請求項１０】
ビームをターゲットに向けて照射する照射手段を有するビーム装置であって、
請求項１から請求項５のうちのいずれか１に記載のプレート回転装置を備え、
前記プレートは、その主面が前記ビームの照射経路と交わるように配置され、
前記制御手段は、前記回転体の回転角を調整することにより、前記プレートにより遮られる前記ビームの量を変化させ、前記ターゲットに照射される前記ビームの照射面積を制御することを特徴とするビーム装置。
【請求項１１】
真空ポンプの吸気口の上流に設けられ、前記真空ポンプに流入する気体の流路の開閉を行うゲートバルブであって、
気体の流路を形成する開口部を有する筐体と、
前記筐体内に収納される回転軸と、
前記回転軸を前記筐体内で支持するばねと、
前記回転軸に対して固定され、前記回転軸の回転角により気体の流路の開口面積を決定するスライドプレートと、
前記回転軸を回転駆動するアクチュエータと、
を備えたことを特徴とするゲートバルブ。
【請求項１２】
前記ばねは、円錐コイルばねであることを特徴とする請求項１１に記載のゲートバルブ。
【請求項１３】
前記回転軸は、前記ばねと、磁気軸受によって支持されていることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のゲートバルブ。
【請求項１４】
前記アクチュエータは、電磁石で得られる動力を利用するソレノイドアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載のゲートバルブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公表番号】特表２０１０−５２７５０７（Ｐ２０１０−５２７５０７Ａ）
【公表日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３９５４５（Ｐ２００９−５３９５４５）
【出願日】平成２０年４月２２日（２００８．４．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０５８２９１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３９９３９
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０８２７５９３９）エドワーズ株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月２２日（２００８．４．２２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００８／０５８２９１
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１３９９３９
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０８２７５９３９）エドワーズ株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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