真空弁
【課題】製品組立後でもストローク調整部材の原点位置を簡単且つ正確に調整できる真空弁を提供すること。
【解決手段】真空弁１は、第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。真空弁１は、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態で第２ピストン２７に突き当たるまでストローク調整部材３８を調整ネジ部１１ｄに締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定することにより、ストローク調整部材の原点位置を調整する。
【解決手段】真空弁１は、第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。真空弁１は、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態で第２ピストン２７に突き当たるまでストローク調整部材３８を調整ネジ部１１ｄに締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定することにより、ストローク調整部材の原点位置を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造装置の真空チャンバ内の真空排気を行う場合に排気流量を段階的に制御可能な真空弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置において真空チャンバ内の真空排気を行う場合、急速に真空チャンバ内の気体を排出したのでは短時間に大量の気体が流れ、真空チャンバの内壁や流路上に付着していたパーティクル（塵埃）が巻き上げられてしまう。その一方で、排気流量を絞り過ぎると、排気時間が長くなって生産タクトに悪影響を及ぼすこととなる。そこで、例えば、特許文献１では、排気流量を小流量から大流量に切り替えることでパーティクルの巻き上げを防止する真空弁が提案されている。
【０００３】
図７乃至図９は、特許文献１に記載される真空弁１００の実施形態を示した断面図であり、図７は、弁閉状態、図８は緩速排気状態、そして図９は急速排気状態を示す図である。
真空弁１００は、ポンプポート１０１とチャンバポート１０２とを備えるバルブボディ１０３内に弁座１０４が設けられている。弁体１０５は、主軸１０７の下端部に固定され、復帰バネ１０６により弁座方向に常時付勢されている。弁体１０５には、環状シール部材１２２が装着され、環状シール部材１２２を弁座１０４に押し付けることにより流路を遮断する。
【０００４】
バルブボディ１０３には、シリンダチューブ１０８が固定されている。シリンダチューブ１０８の両端面には、有底孔が開設され、その有底孔を底蓋１０９と上蓋１１０とで塞ぐことにより、第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２とが形成されている。主軸１０７は、バルブボディ１０３から底蓋１０９と、第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２との間に設けられた中間壁１１３と、上蓋１１０に貫き通されている。
【０００５】
主軸１０７には、第１ピストン１１４が固設され、第１ピストン１１４を第１ピストン室１１１に摺動可能に配置している。また、主軸１０７は、第２ピストン室１１２に嵌装された第２ピストン１１５に挿通されている。主軸１０７の上端部には、係止部材１２１がナット１１６を用いて取り付けられている。第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２は、第１ピストン１１４と第２ピストン１１５によりそれぞれ気密に区画され、第１ピストン１１４と第２ピストン１１５に区画された下側の室に、シリンダチューブ１０８に開設された第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８とが連通している。
【０００６】
調整ハンドル１１９は、上蓋１１０に螺設され、下端部を第２ピストン室１１２に進退可能に配置している。調整ハンドル１１９は、固定ネジ１２０により、所定の位置で固定される。
【０００７】
このような真空弁１００は、図７に示すように、第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８から第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２に操作エアを供給しない場合には、弁体１０５が復帰バネ１０６に付勢されて弁座１０４に当接している。
【０００８】
この状態から緩速排気を行う場合には、図８のドット部分に示すように、第２操作ポート１１８から第２ピストン室１１２に操作エアを供給する。第２ピストン１１５は、操作エアの圧力により、係止部材１２１に突き当たるまで単独で上昇した後、主軸１０７と一体的に上昇する。これにより、主軸１０７の下端部に固設した弁体１０５が弁座１０４から離間する。第２ピストン１１５は、調整ハンドル１１９の下端部に当接するまで上昇することができ、その位置で移動を制限される。そのため、主軸１０７と弁体１０５の上昇も停止し、緩速排気に適した弁開度の状態を維持する。よって、真空弁１００は、チャンバポート１０２からポンプポート１０１へ小流量排気を行うことで、パーティクルを巻き上げないように真空チャンバ内の圧力を調整することができる。
【０００９】
急速排気を行う場合には、図９のドット部分に示すように、第１操作ポート１１７に操作エアを供給する。第１ピストン１１４は、操作エアの圧力により、復帰バネ１０６の付勢力に抗して主軸１０７と一体的に上昇する。真空弁１００は、弁体１０５が主軸１０７と一体的に上昇して弁開度を大きくすることにより、チャンバポート１０２からポンプポート１０１へ大流量で排気を行うことができる。
【００１０】
真空チャンバ内の排気を終了する場合には、第１操作ポート１１７及び第２操作ポート１１８から操作エアを排出する。すると、図７に示すように、主軸１０７は、復帰バネ１０６の付勢力によって下降し、弁体１０５を弁座１０４に当接させる。また、第２ピストン１１５は、第２操作ポート１１８から操作エアを排出されるのに伴って下降し、調整ハンドル１１９から離間する。
【００１１】
よって、従来の真空弁１００によれば、第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８への操作エアの供給と停止により、排気流量を段階的に制御することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１２６４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の真空弁１００は、流量をゼロにする調整ハンドル１１９の原点位置を、製品組立後に調整することができなかった。そのため、調整ハンドル１１９を回しても、バルブ流量の調整ができない動作不感帯が存在することがあった。
【００１４】
具体的には、真空弁１００は、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接した後、主軸１０７と一緒に上昇する。そして、第２ピストン１１５は、調整ハンドル１１９の下端部に接触して移動を制限されるまで、主軸１０７と一緒に上昇する。このため、従来の真空弁１００は、第２ピストン１１５と調整ハンドル１１９との間の距離が、弁体１０５のストロークになり、調整ハンドル１１９が下側に位置するほど弁体１０５のストロークが短くなる。
【００１５】
このような真空弁１００は、製品組立時に、第２ピストン室１１２に圧縮エアを供給せず、復帰バネ１０６の付勢力により第２ピストン１１５を中間壁１１３に当接する下限位置に配置した状態で、調整ハンドル１１９を第２ピストン１１５に突き当てるまで上蓋１１０にねじ込む。これにより、真空弁１００は、調整ハンドル１１９の原点位置が設定される。ここで、原点位置とは、流量をゼロにする基準となる位置をいう。そして、調整ハンドル１１９は、原点位置から所定方向に回転されて上昇し、固定ネジ１２０により上蓋１１０に対して固定されることにより、第２ピストン１１５との間の距離すなわち弁体１０５のストロークを決定する。
【００１６】
ところが、弁体１０５のストロークは、実際には、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接してから調整ハンドル１１９に当接するまでの距離によって決定される。第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離は、環状シール部材１２２の撓み量によって変化する。これにより弁体１０５のストロークも変化する。
【００１７】
つまり、例えば、環状シール部材１２２の撓み量が大きい場合には、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離が短くなり、第２ピストン１１５が主軸１０７及び弁体１０５を持ち上げる距離が長くなるため、弁体１０５のストロークが大きくなる。一方、例えば、環状シール部材１２２の撓み量が小さい場合には、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離が長くなり、第２ピストン１１５が主軸１０７及び弁体１０５を持ち上げる距離が短くなるため、弁体１０５のストロークが小さくなる。
【００１８】
よって、下限位置に配置した第２ピストン１１５に調整ハンドル１１９を突き当てて調整ハンドル１１９の原点位置を決め、その原点位置を基準にして調整ハンドル１１９を所定回数回転させたとしても、環状シール部材１２２の撓み量などにより、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離がばらつくと、弁体１０５のストロークを設定値に調整することができなかった。例えば、環状シール部材１２２の撓み量が設計値より小さい場合には、調整ハンドル１１９を原点位置から数回転させても、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接する前に調整ハンドル１１９の下端部に当接してしまい、弁開度を調整できないことがあった。
【００１９】
その上、環状シール部材１２２は、繰り返し使用していると劣化し、弁閉時の環状シール部材１２２の撓み量が変化する。一方、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離は、製品組立時に一義的に決められる。そのため、従来の真空弁１００は、弁閉時における環状シール部材１２２の撓み量が製品組立後に変化しても、その環状シール部材１２２の撓み量の変化に応じて調整ハンドル１１９の原点位置を調整することができなかった。
【００２０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、製品組立後でもストローク調整部材の原点位置を簡単且つ正確に調整できる真空弁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】
【００２１】
本発明に係る真空弁は、次のような構成を有している。
（１）チャンバポートとポンプポートとの間に設けられたボディの弁座に、弁体に装着された環状シール部材を弾性変形させて密着させることにより、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断するものであって、第１ピストンと第２ピストンがシリンダチューブに設けられた第１ピストン室と第２ピストン室とに摺動可能に配置され、前記弁体に連結される主軸が前記第１ピストンに固設されると共に前記第２ピストンに挿通され、前記第２ピストンを係止する係止部材を備えており、前記第１及び前記第２ピストンを個別に動作させることにより前記弁体のストロークを段階的に調整する真空弁において、前記主軸は、前記第２ピストン室に挿通される部分の外周面に調整ネジ部が形成され、前記係止部材は、前記調整ネジ部に螺合するストローク調整部材であり、前記ストローク調整部材を前記主軸に対して固定する固定部材を有する。
【００２２】
（２）（１）に記載の発明において、前記シリンダチューブは、両端が開口する円筒形状をなし、内部空間を中間壁で仕切られ、一方開口部に底蓋を取り付けて前記第１ピストン室を形成し、他方開口部に上蓋を取り付けて前記第２ピストン室を形成しており、前記上蓋は、前記ストローク調整部材が螺合する前記主軸を挿通される貫通孔を形成されている。
【００２３】
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記第２ピストンは、前記上蓋と面接触する。
【００２４】
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記調整ネジ部のネジ径が、前記主軸の径よりも小さい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の真空弁は、弁体の環状シール部材を弁座との間で弾性変形させて弁座に密着させ、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断する。第２ピストンは、ストローク調整部材に当接する位置まで移動すると、主軸と一体的に移動する。第２ピストンは、上蓋に当接すると、移動を制限される。弁体は、ストローク調整部材に当接してから上蓋に当接するまでの距離だけ弁座から持ち上げられ、チャンバポートからポンプポートへ流れる流体の流量を調整する。一方、第１ピストンは、移動開始と同時に主軸と一体的に移動する。弁体は、第１ピストンの移動量だけ弁座から持ち上げられ、チャンバポートからポンプポートへ流れる流体の流量を調整する。よって、真空弁は、第１ピストンと第２ピストンを個別に移動させることにより弁体のストロークを変更し、流量を段階的に制御することが可能である。
【００２６】
第２ピストンは、ストローク調整部材を第２ピストンの近くに配置するほど、単独で移動する距離が短くなる。つまり、真空弁は、ストローク調整部材が第２ピストンの近くに位置決め固定されるほど第２ピストンが主軸と一緒に移動する距離が長くなるため、弁体のストロークが大きくなる。一方、第２ピストンは、上蓋に当接すると移動を制限される。そのため、真空弁は、第２ピストンを上蓋に当接させた状態でストローク調整部材を第２ピストンに突き当たるまで調整ネジ部に締め付けてストローク調整部材を固定部材で固定した場合には、第２ピストンが単独で移動して上蓋に当接する。つまり、真空弁は、弁体のストロークがゼロになる。
【００２７】
真空弁は、部品の組立寸法が製品毎にばらついたり、環状シール部材の弾性変形量が異なっても、製品毎に、上蓋と第２ピストンの当接位置を一義的に定めることができる。そのため、真空弁は、製品組立後でも、第２ピストンを上蓋に当接させた状態で第２ピストンに突き当たるまでストローク調整部材を調整ネジ部に締め付けてストローク調整部材を固定部材で固定すれば、ストローク調整部材の原点位置を調整することが可能である。よって、本発明の真空弁によれば、製品組立後でもストローク調整部材の原点位置を簡単且つ正確に調整することができる。
【００２８】
本発明の真空弁は、第２ピストンを摺動可能に装填する第２ピストン室を形成する上蓋に貫通孔を形成し、その貫通孔にストローク調整部材が螺合する主軸を挿通している。そのため、本発明の真空弁は、第２ピストンが上蓋に当接して係止されるときの衝撃がストローク調整部材に伝達されず、ストローク調整部材が緩んで位置ずれすることがない。
【００２９】
本発明の真空弁は、第２ピストンが上蓋と広く面接触するため、真空弁は、第２ピストンが上蓋に当接する場合の衝撃が上蓋に広く分散され、上蓋やシリンダチューブの材料強度を上げる必要がない。よって、本発明の真空弁によれば、材料強度の低い材料をシリンダチューブや上蓋に適用して軽量化を図ると共に、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
本発明の真空弁は、調整ネジ部のネジ径が主軸の径よりも小さくされているので、調整ネジ部のネジを小ピッチで形成できる。よって、本発明の真空弁は、ストローク調整部材の位置を調整ネジ部との間のネジ送りにより微小調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明に係る真空弁の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
＜真空弁の構成＞
図１乃至図３は、真空弁１の実施形態を示した断面図であり、図１は、弁閉状態、図２は緩速排気状態、そして図３は急速排気状態を示す図である。図１乃至図３の何れも、ストローク調整部材３８を最下点位置に配置している。また、図４は、図１に示す真空弁１の上面図である。
図１乃至図４に示す真空弁１は、従来技術と同様に半導体製造装置のチャンバと真空ポンプとの間に配設される。
【００３３】
図１乃至図３に示すように、真空弁１は、下方の弁部Ｘと上方の駆動部Ｙとから構成されている。真空弁１は、第１ピストン室２４と第２ピストン室２５内で第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。
【００３４】
図１乃至図３に示すように、弁部Ｘは、筒形状のバルブボディ２に設けられている。バルブボディ２は、図示しない真空ポンプに接続するポンプポート３が側方に突設され、図示しないチャンバに接続されるチャンバポート４が下方に突設されている。バルブボディ２は、チャンバポート４側の弁孔５の入口に、弁座６が平らな面で形成されている。バルブボディ２の内部には、弁体７が弁座６に当接・離間可能に配設されている。
【００３５】
弁体７は、弁体ブロック８と保持プレート９との間に形成されるアリ溝に環状シール部材１０を配置したものであり、主軸１１の下端部にナット１２で固設されている。環状シール部材１０は、ゴムや樹脂など弾性力を有する材料で環状に形成されている。弁体７を構成する弁体ブロック８には、ベローズ１３の下端部が連結されている。ベローズ１３の上端部は、弁部Ｘと駆動部Ｙの間に配置される環状の固定盤１４に連結されている。よって、ベローズ１３は、主軸１１と弁体７の上下動に従って伸縮する。
【００３６】
一方、上方の駆動部Ｙは、図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０内に構成されている。シリンダチューブ２０は、押し出し加工などにより成形されたアルミ等の金属製パイプを所定長に切断したものである。シリンダチューブ２０は、底蓋２１と上蓋２２と仕切板（中間壁の一例）２３を取り付けられて第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを形成され、その第１及び第２ピストン室２４，２５に第１ピストン２６と第２ピストン２７が摺動可能に装填されている。
【００３７】
図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０は、Ｃリング３１が内周面に嵌合装着され、そのＣリング３１に突き当てるように仕切板２３が上端開口部から嵌装されている。シリンダチューブ２０は、Ｃリング３２を装着するための環状溝が形成され、その環状溝の奥側に上蓋２２を位置決めするための段差が設けられている。図１乃至図４に示すように、上蓋２２は、シリンダチューブ２０の段差とＣリング３２との間で軸方向にがたつかないように保持され、仕切板２３との間に第２ピストン室２５を形成している。
【００３８】
図１乃至図３に示すように、第２ピストン室２５は、第２ピストン２７により上室２５Ａと下室２５Ｂとに区画されている。下室２５Ｂには、シリンダチューブ２０に開設した第２操作ポート３３が連通孔３４を介して連通している。一方、上室２５Ａは、上蓋２２に形成された貫通孔２２ａを介して外気に連通している。第２ピストン２７には、軸部２７ａが一端面から軸方向に延設されている。第２ピストン２７は、その軸部２７ａが仕切板２３の中心部に形成された保持孔２３ａに摺動可能に挿通され、第２操作ポート３３から下室２５Ｂに供給される圧縮エアの圧力により第２ピストン室２５内を上昇する。
【００３９】
また、シリンダチューブ２０は、下端開口部内周にＣリング２８を装着するための環状溝が形成され、その環状溝の奥側に底蓋２１を位置決めするための段差が設けられている。底蓋２１は、シリンダチューブ２０の段差とＣリング２８との間で軸方向にがたつかないように保持され、仕切板２３との間に第１ピストン室２４を形成している。
【００４０】
第１ピストン室２４には、第１ピストン２６により上室２４Ａと下室２４Ｂに気密に区画されている。下室２４Ｂには、シリンダチューブ２０に開設した第１操作ポート２９が連通孔３０を介して連通している。一方、上室２４Ａは、呼吸孔１８を介して外気に連通している。第１ピストン２６は、第１操作ポート２９から下室２４Ｂに供給される圧縮エアの圧力により第１ピストン室２４内を上昇する。
【００４１】
このような駆動部Ｙは、図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０が固定盤１４を介してバルブボディ２に同軸上に積み重ねられ、図４に示すように、上方から４本のボルト１９でバルブボディ２に固定されている。これにより、固定盤１４は、シリンダチューブ２０とバルブボディ２との間で挟持され、ベローズ１３を位置決め固定する。
【００４２】
底蓋２１は、パイプ部２１ｂが軸線方向に延設され、固定盤１４からベローズ１３の内部へパイプ部２１ｂを突出させている。弁体７に連結する主軸１１は、パイプ部２１ｂに挿通され、バルブボディ２からシリンダチューブ２０へ挿通されている。
【００４３】
主軸１１は、第１ピストン２６を位置決めするための段差１１ａが設けられ、その段差１１ａより上端部側に雄ねじ部１１ｂが形成されている。そして、主軸１１は、雄ねじ部１１ｂより上側を、雄ねじ部１１ｂより細くすることにより、調整ロッド部１１ｃを構成している。主軸１１は、調整ロッド部１１ｃが第２ピストン２７の貫通孔２７ｂと上蓋２２の貫通孔２２ａに隙間を空けて挿通され、上蓋２２から突出している。調整ロッド部１１ｃは、第２ピストン室２５に配置される部分の外周面に調整ネジ部１１ｄが形成されている。
【００４４】
第１ピストン２６は、主軸１１の上端部から段差１１ａに突き当てるように主軸１１に嵌め合わされ、雄ねじ部１１ｂにナット３７を締め付けることにより、主軸１１に固設されている。
【００４５】
主軸１１は、調整ネジ部１１ｄにストローク調整部材３８が螺合している。ストローク調整部材３８は、止めネジ３９により主軸１１に対して位置決め固定されている。主軸１１は、調整ネジ部１１ｄより上端側に抜け止め４０が取り付けられている。ストローク調整部材３８は、図１に示すように、第２ピストン２７が仕切板２３に当接する下限位置にある場合に、第２ピストン２７に突き当てるまで調整ネジ部１１ｄにねじ込まれた位置が、最下点位置になる。また、ストローク調整部材３８は、抜け止め４０により上方向の移動を制限される位置が、最上点位置になる。
【００４６】
底蓋２１と弁体７との間には、復帰バネ４１が縮設され、弁体７を弁座６方向へ常時付勢している。復帰バネ４１は、ベローズ１３に覆われ、パーティクルなどが流路内へ流出しないようにされている。
【００４７】
＜動作説明＞
このような構成からなる真空弁１では、以下のような作用によって真空排気が行われる。弁閉時、真空弁１は、図１に示すように弁体７の環状シール部材１０が弁座６に当接し、弁孔５が遮断された状態にある。これは、弁体７が復帰バネ４１の弾性力のみによって下方へと付勢されているからである。そして、チャンバポート４に接続された不図示の真空チャンバの真空排気を行う場合には、次のような緩速排気及び急速排気のための２段階による動作が行われる。
【００４８】
先ず、緩速排気を行うため、図２のドット部に示すように、真空弁１は第２操作ポート３３から圧縮エアが第２ピストン室２５の下室２５Ｂへ供給される。そのため、第２ピストン２７は、下方から加圧され、ストローク調整部材３８を押し上げるようにして上昇する。そのため、主軸１１は、復帰バネ４１の下方への付勢力に抗して第２ピストン２７に持ち上げられ、弁座６から離間する方向へ弁体７を引き上げる。一方、第２ピストン２７は、主軸１１を持ち上げた後、更に一定量上昇したところで上蓋２２に当たり、その移動が制限される。そのため、主軸１１及び弁体７の上昇も停止し、図２に示す位置、即ち緩速排気を行うのに適した弁開度の状態が維持される。
【００４９】
真空弁１は、図２に示す緩速排気の状態では弁開度が小さく、ポンプポート３とチャンバポート４との間を流れる流体は、弁座６と弁体７との隙間を通って流れ、その流量が制限されている。そのため、真空チャンバ内のガスは急激に流れることはなく、パーティクルを巻き上げることのないスロー排気が行われる。そして、真空チャンバ内の圧力が所定の値になったところで、続く急速排気が行われる。
【００５０】
急速排気を行う場合、図３のドット部に示すように、真空弁１には、第１操作ポート２９から圧縮エアが第１ピストン室２４の下室２４Ｂへ供給される。そのため、第１ピストン２６は下方から加圧され第１ピストン室２４内を上昇する。このとき、主軸１１は第１ピストン２６に対して固定されているため、第１ピストン２６の上昇に伴って上昇することとなる。従って、その主軸１１に固定された弁体７は、復帰バネ４１の付勢力に抗して上昇し、図３に示すように弁開度を大きくした状態で弁が開けられる。
【００５１】
真空弁１が図３に示す急速排気状態の場合には、弁開度が大きく、ポンプポート３とチャンバポート４との間を流れる流量が増し、真空チャンバ内に残るガスが急速に排気される。そして、真空チャンバ内のガスの排気が終了すれば、第１操作ポート２９及び第２操作ポート３３から圧縮エアが抜かれ、第１ピストン２６及び第２ピストン２７が、下方から押し上げられていた圧縮エアによる加圧力から解除される。そのため、弁体７、主軸１１及び第１ピストン２６並びに第２ピストン２７は、復帰バネ４１によって下方へ付勢され図１に示す状態へと戻される。即ち、下降した弁体７の環状シール部材１０が弁座６に当接して弾性変形し、ポンプポート３とチャンバポート４とが遮断される。
【００５２】
＜緩速排気時の流量調整方法＞
ところで、緩速排気を行う場合、排気流量に応じて弁開度を調整することが必要である。この場合、真空弁１は、原点位置に配置したストローク調整部材３８を所定方向に回転させることにより弁体７のストロークを調整し、緩速排気時の流量を目標流量に設定する。
【００５３】
図５は、図１に示す真空弁１のストローク調整部材３８を原点位置に位置調整する方法を説明する図である。
真空弁１は、第２操作ポート３３から下室２５Ｂに圧縮エアを供給して第２ピストン２７を上蓋２２に当接させる。この状態で、ストローク調整部材３８が第２ピストン２７に突き当たるまでストローク調整部材３８を調整ネジ部１１ｄに締め付ける。そして、止めネジ３９でストローク調整部材３８を主軸１１に対して位置決め固定する。第２ピストン２７は、上蓋２２に当接するとそれ以上上昇できない。そのため、上蓋２２に当接する第２ピストン２７にストローク調整部材３８を突き当ててストローク調整部材３８を位置決めした場合、第２ピストン２７は、上蓋２２に当接するまで単独で上昇し、弁体７を弁座６から持ち上げない。よって、ストローク調整部材３８の弁閉時の原点位置が一義的に決定される。
【００５４】
そして、原点位置に配置したストローク調整部材３８を所定方向に回転させて、ストローク調整部材３８を下降させる。ストローク調整部材３８が下降するほど、第２ピストン２７が主軸１１と一緒に上昇する移動量が増え、第２ピストン２７が上蓋２２に当接したときに弁体７が弁座６から持ち上げる量が大きくなる。すなわち、弁体７のストロークが大きくなる。よって、原点位置のストローク調整部材３８を規定回数回転させて下降させることにより、流量を目標流量に設定するように弁体７のストロークを設定できる。
【００５５】
尚、真空弁１は、調整ネジ部１１ｄのピッチを小さくしてストローク調整部材３８の位置を微小調整できるようにすれば、緩速排気時の排気流量を微小流量に制御することができる。
【００５６】
＜作用効果＞
従って、本実施形態の真空弁１は、弁体７の環状シール部材１０を弁座６との間で弾性変形させて弁座６に密着させ、ポンプポート３とチャンバポート４との間を遮断する。第２ピストン２７は、ストローク調整部材３８に当接する位置まで移動すると、主軸１１と一体的に移動する。第２ピストン２７は、上蓋２２に当接すると、移動を制限される。弁体７は、ストローク調整部材３８に当接してから上蓋２２に当接するまでの距離だけ弁座６から持ち上げられ、チャンバポート４からポンプポート３へ流れる流体の流量を調整する。一方、真空弁１は、第１ピストン２６が、移動開始と同時に主軸１１と一体的に移動する。弁体７は、第１ピストン２６の移動量だけ弁座６から持ち上げられ、チャンバポート４からポンプポート３へ流れる流体の流量を調整する。よって、真空弁１は、第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。
【００５７】
第２ピストン２７は、ストローク調整部材３８を第２ピストン２７の近くに配置するほど、単独で移動する距離が短くなる。つまり、真空弁１は、ストローク調整部材３８が第２ピストン２７の近くに位置決め固定されるほど第２ピストン２７が主軸１１と一緒に移動する距離が長くなるため、弁体７のストロークが大きくなる。一方、第２ピストン２７は、上蓋２２に当接すると移動を制限される。そのため、真空弁１は、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態でストローク調整部材３８を第２ピストン２７に突き当たるまで調整ネジ部１１ｄに締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定した場合には、第２ピストン２７が単独で移動して上蓋２２に当接する。つまり、真空弁１は、弁体７のストロークがゼロになる。
【００５８】
真空弁１は、部品の組立寸法が製品毎にばらついたり、環状シール部材１０の弾性変形量が異なっても、製品毎に、上蓋２２と第２ピストン２７の当接位置を一義的に定めることができる。そのため、真空弁１は、製品組立後でも、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態で第２ピストン２７に突き当たるまで調整ネジ部１１ｄにストローク調整部材３８を締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定すれば、ストローク調整部材の原点位置を調整することが可能である。よって、本実施形態の真空弁１によれば、製品組立後でもストローク調整部材３８の原点位置を簡単且つ正確に調整することができる。
【００５９】
本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７を摺動可能に装填する第２ピストン室２５を形成する上蓋２２に貫通孔２２ａを形成し、その貫通孔２２ａにストローク調整部材３８が螺合する主軸１１を挿通している。そのため、本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２に当接して係止されるときの衝撃がストローク調整部材３８に伝達されず、ストローク調整部材３８が緩んで位置ずれすることがない。
【００６０】
本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２と広く面接触するため、真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２に当接する場合の衝撃が上蓋２２に広く分散され、上蓋２２やシリンダチューブ２０の材料強度を上げる必要がない。よって、本実施形態の真空弁１によれば、材料強度の低い材料をシリンダチューブ２０や上蓋２２に適用して軽量化を図ると共に、コストダウンを図ることができる。
【００６１】
本実施形態の真空弁１は、調整ネジ部１１ｄのネジ径が主軸１１の径よりも小さくされているので、調整ネジ部１１ｄのネジをより小ピッチで形成できる。よって、本実施形態の真空弁１は、ストローク調整部材３８の位置を調整ネジ部１１ｄとの間のネジ送りにより微小調整することができる。
【００６２】
なお、本発明は、前記実施の形態の真空弁に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、ピストン室２４，２５及びピストン２６，２７を２段にしたが、ピストン室及びピストンを３段以上にしても良い。
例えば、上記実施形態では、ストローク調整部材３８を止めネジ３９で位置決め固定した。これに対して、図６に示す真空弁１Ａのように、主軸１１Ａの調整ネジ部１１ｄの上方に固定ネジ４５を取り付けるための取付ネジ部１１ｅを設け、固定ネジ４５でストローク調整部材３８の位置決め固定を行っても良い。そして、上蓋１１と第２ピストン２７との間に圧縮バネ４６を配置して、搬送時の振動を防止しても良い。
例えば、上記実施形態では、底蓋２１と上蓋２２をシリンダチューブ２０に対してCリング２８，３２で固定したが、底蓋２１と上蓋２２をシリンダチューブ２０にネジ止めしても良い。
例えば、上記実施形態では、シリンダチューブ２０と別体の仕切板２３を用いて第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを区画したが、円柱材の両端面から第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを削り出しで形成し、中間壁をシリンダチューブ２０と一体に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の弁閉状態を示す。
【図２】図１に示す真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の緩速排気状態を示す。
【図３】図１に示す真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の急速排気状態を示す。
【図４】図１に示す真空弁の上面図である。
【図５】図１に示す真空弁のストローク調整部材を原点位置に位置調整する方法を説明する図である。
【図６】本発明の真空弁の変形例を示す図である。
【図７】従来の真空弁の断面図であって、弁閉状態を示す。
【図８】図７に示す真空弁の断面図であって、緩速排気状態を示す。
【図９】図７に示す真空弁の断面図であって、急速排気状態を示す。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ 真空弁
３ ポンプポート
４ チャンバポート
６ 弁座
７ 弁体
１０ 環状シール部材
１１ 主軸
１１ｄ 調整ネジ部
２０ シリンダチューブ
２１ 底蓋
２２ 上蓋
２２ａ 貫通孔
２３ 仕切板（中間壁）
２４ 第１ピストン室
２５ 第２ピストン室
２６ 第１ピストン
２７ 第２ピストン
３８ ストローク調整部材
３９ 止めネジ（固定部材）
４５ 固定ネジ（固定部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体製造装置の真空チャンバ内の真空排気を行う場合に排気流量を段階的に制御可能な真空弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置において真空チャンバ内の真空排気を行う場合、急速に真空チャンバ内の気体を排出したのでは短時間に大量の気体が流れ、真空チャンバの内壁や流路上に付着していたパーティクル（塵埃）が巻き上げられてしまう。その一方で、排気流量を絞り過ぎると、排気時間が長くなって生産タクトに悪影響を及ぼすこととなる。そこで、例えば、特許文献１では、排気流量を小流量から大流量に切り替えることでパーティクルの巻き上げを防止する真空弁が提案されている。
【０００３】
図７乃至図９は、特許文献１に記載される真空弁１００の実施形態を示した断面図であり、図７は、弁閉状態、図８は緩速排気状態、そして図９は急速排気状態を示す図である。
真空弁１００は、ポンプポート１０１とチャンバポート１０２とを備えるバルブボディ１０３内に弁座１０４が設けられている。弁体１０５は、主軸１０７の下端部に固定され、復帰バネ１０６により弁座方向に常時付勢されている。弁体１０５には、環状シール部材１２２が装着され、環状シール部材１２２を弁座１０４に押し付けることにより流路を遮断する。
【０００４】
バルブボディ１０３には、シリンダチューブ１０８が固定されている。シリンダチューブ１０８の両端面には、有底孔が開設され、その有底孔を底蓋１０９と上蓋１１０とで塞ぐことにより、第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２とが形成されている。主軸１０７は、バルブボディ１０３から底蓋１０９と、第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２との間に設けられた中間壁１１３と、上蓋１１０に貫き通されている。
【０００５】
主軸１０７には、第１ピストン１１４が固設され、第１ピストン１１４を第１ピストン室１１１に摺動可能に配置している。また、主軸１０７は、第２ピストン室１１２に嵌装された第２ピストン１１５に挿通されている。主軸１０７の上端部には、係止部材１２１がナット１１６を用いて取り付けられている。第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２は、第１ピストン１１４と第２ピストン１１５によりそれぞれ気密に区画され、第１ピストン１１４と第２ピストン１１５に区画された下側の室に、シリンダチューブ１０８に開設された第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８とが連通している。
【０００６】
調整ハンドル１１９は、上蓋１１０に螺設され、下端部を第２ピストン室１１２に進退可能に配置している。調整ハンドル１１９は、固定ネジ１２０により、所定の位置で固定される。
【０００７】
このような真空弁１００は、図７に示すように、第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８から第１ピストン室１１１と第２ピストン室１１２に操作エアを供給しない場合には、弁体１０５が復帰バネ１０６に付勢されて弁座１０４に当接している。
【０００８】
この状態から緩速排気を行う場合には、図８のドット部分に示すように、第２操作ポート１１８から第２ピストン室１１２に操作エアを供給する。第２ピストン１１５は、操作エアの圧力により、係止部材１２１に突き当たるまで単独で上昇した後、主軸１０７と一体的に上昇する。これにより、主軸１０７の下端部に固設した弁体１０５が弁座１０４から離間する。第２ピストン１１５は、調整ハンドル１１９の下端部に当接するまで上昇することができ、その位置で移動を制限される。そのため、主軸１０７と弁体１０５の上昇も停止し、緩速排気に適した弁開度の状態を維持する。よって、真空弁１００は、チャンバポート１０２からポンプポート１０１へ小流量排気を行うことで、パーティクルを巻き上げないように真空チャンバ内の圧力を調整することができる。
【０００９】
急速排気を行う場合には、図９のドット部分に示すように、第１操作ポート１１７に操作エアを供給する。第１ピストン１１４は、操作エアの圧力により、復帰バネ１０６の付勢力に抗して主軸１０７と一体的に上昇する。真空弁１００は、弁体１０５が主軸１０７と一体的に上昇して弁開度を大きくすることにより、チャンバポート１０２からポンプポート１０１へ大流量で排気を行うことができる。
【００１０】
真空チャンバ内の排気を終了する場合には、第１操作ポート１１７及び第２操作ポート１１８から操作エアを排出する。すると、図７に示すように、主軸１０７は、復帰バネ１０６の付勢力によって下降し、弁体１０５を弁座１０４に当接させる。また、第２ピストン１１５は、第２操作ポート１１８から操作エアを排出されるのに伴って下降し、調整ハンドル１１９から離間する。
【００１１】
よって、従来の真空弁１００によれば、第１操作ポート１１７と第２操作ポート１１８への操作エアの供給と停止により、排気流量を段階的に制御することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１２６４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来の真空弁１００は、流量をゼロにする調整ハンドル１１９の原点位置を、製品組立後に調整することができなかった。そのため、調整ハンドル１１９を回しても、バルブ流量の調整ができない動作不感帯が存在することがあった。
【００１４】
具体的には、真空弁１００は、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接した後、主軸１０７と一緒に上昇する。そして、第２ピストン１１５は、調整ハンドル１１９の下端部に接触して移動を制限されるまで、主軸１０７と一緒に上昇する。このため、従来の真空弁１００は、第２ピストン１１５と調整ハンドル１１９との間の距離が、弁体１０５のストロークになり、調整ハンドル１１９が下側に位置するほど弁体１０５のストロークが短くなる。
【００１５】
このような真空弁１００は、製品組立時に、第２ピストン室１１２に圧縮エアを供給せず、復帰バネ１０６の付勢力により第２ピストン１１５を中間壁１１３に当接する下限位置に配置した状態で、調整ハンドル１１９を第２ピストン１１５に突き当てるまで上蓋１１０にねじ込む。これにより、真空弁１００は、調整ハンドル１１９の原点位置が設定される。ここで、原点位置とは、流量をゼロにする基準となる位置をいう。そして、調整ハンドル１１９は、原点位置から所定方向に回転されて上昇し、固定ネジ１２０により上蓋１１０に対して固定されることにより、第２ピストン１１５との間の距離すなわち弁体１０５のストロークを決定する。
【００１６】
ところが、弁体１０５のストロークは、実際には、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接してから調整ハンドル１１９に当接するまでの距離によって決定される。第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離は、環状シール部材１２２の撓み量によって変化する。これにより弁体１０５のストロークも変化する。
【００１７】
つまり、例えば、環状シール部材１２２の撓み量が大きい場合には、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離が短くなり、第２ピストン１１５が主軸１０７及び弁体１０５を持ち上げる距離が長くなるため、弁体１０５のストロークが大きくなる。一方、例えば、環状シール部材１２２の撓み量が小さい場合には、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離が長くなり、第２ピストン１１５が主軸１０７及び弁体１０５を持ち上げる距離が短くなるため、弁体１０５のストロークが小さくなる。
【００１８】
よって、下限位置に配置した第２ピストン１１５に調整ハンドル１１９を突き当てて調整ハンドル１１９の原点位置を決め、その原点位置を基準にして調整ハンドル１１９を所定回数回転させたとしても、環状シール部材１２２の撓み量などにより、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離がばらつくと、弁体１０５のストロークを設定値に調整することができなかった。例えば、環状シール部材１２２の撓み量が設計値より小さい場合には、調整ハンドル１１９を原点位置から数回転させても、第２ピストン１１５が係止部材１２１に当接する前に調整ハンドル１１９の下端部に当接してしまい、弁開度を調整できないことがあった。
【００１９】
その上、環状シール部材１２２は、繰り返し使用していると劣化し、弁閉時の環状シール部材１２２の撓み量が変化する。一方、第２ピストン１１５と係止部材１２１との間の距離は、製品組立時に一義的に決められる。そのため、従来の真空弁１００は、弁閉時における環状シール部材１２２の撓み量が製品組立後に変化しても、その環状シール部材１２２の撓み量の変化に応じて調整ハンドル１１９の原点位置を調整することができなかった。
【００２０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、製品組立後でもストローク調整部材の原点位置を簡単且つ正確に調整できる真空弁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】
【００２１】
本発明に係る真空弁は、次のような構成を有している。
（１）チャンバポートとポンプポートとの間に設けられたボディの弁座に、弁体に装着された環状シール部材を弾性変形させて密着させることにより、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断するものであって、第１ピストンと第２ピストンがシリンダチューブに設けられた第１ピストン室と第２ピストン室とに摺動可能に配置され、前記弁体に連結される主軸が前記第１ピストンに固設されると共に前記第２ピストンに挿通され、前記第２ピストンを係止する係止部材を備えており、前記第１及び前記第２ピストンを個別に動作させることにより前記弁体のストロークを段階的に調整する真空弁において、前記主軸は、前記第２ピストン室に挿通される部分の外周面に調整ネジ部が形成され、前記係止部材は、前記調整ネジ部に螺合するストローク調整部材であり、前記ストローク調整部材を前記主軸に対して固定する固定部材を有する。
【００２２】
（２）（１）に記載の発明において、前記シリンダチューブは、両端が開口する円筒形状をなし、内部空間を中間壁で仕切られ、一方開口部に底蓋を取り付けて前記第１ピストン室を形成し、他方開口部に上蓋を取り付けて前記第２ピストン室を形成しており、前記上蓋は、前記ストローク調整部材が螺合する前記主軸を挿通される貫通孔を形成されている。
【００２３】
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記第２ピストンは、前記上蓋と面接触する。
【００２４】
（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載の発明において、前記調整ネジ部のネジ径が、前記主軸の径よりも小さい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の真空弁は、弁体の環状シール部材を弁座との間で弾性変形させて弁座に密着させ、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断する。第２ピストンは、ストローク調整部材に当接する位置まで移動すると、主軸と一体的に移動する。第２ピストンは、上蓋に当接すると、移動を制限される。弁体は、ストローク調整部材に当接してから上蓋に当接するまでの距離だけ弁座から持ち上げられ、チャンバポートからポンプポートへ流れる流体の流量を調整する。一方、第１ピストンは、移動開始と同時に主軸と一体的に移動する。弁体は、第１ピストンの移動量だけ弁座から持ち上げられ、チャンバポートからポンプポートへ流れる流体の流量を調整する。よって、真空弁は、第１ピストンと第２ピストンを個別に移動させることにより弁体のストロークを変更し、流量を段階的に制御することが可能である。
【００２６】
第２ピストンは、ストローク調整部材を第２ピストンの近くに配置するほど、単独で移動する距離が短くなる。つまり、真空弁は、ストローク調整部材が第２ピストンの近くに位置決め固定されるほど第２ピストンが主軸と一緒に移動する距離が長くなるため、弁体のストロークが大きくなる。一方、第２ピストンは、上蓋に当接すると移動を制限される。そのため、真空弁は、第２ピストンを上蓋に当接させた状態でストローク調整部材を第２ピストンに突き当たるまで調整ネジ部に締め付けてストローク調整部材を固定部材で固定した場合には、第２ピストンが単独で移動して上蓋に当接する。つまり、真空弁は、弁体のストロークがゼロになる。
【００２７】
真空弁は、部品の組立寸法が製品毎にばらついたり、環状シール部材の弾性変形量が異なっても、製品毎に、上蓋と第２ピストンの当接位置を一義的に定めることができる。そのため、真空弁は、製品組立後でも、第２ピストンを上蓋に当接させた状態で第２ピストンに突き当たるまでストローク調整部材を調整ネジ部に締め付けてストローク調整部材を固定部材で固定すれば、ストローク調整部材の原点位置を調整することが可能である。よって、本発明の真空弁によれば、製品組立後でもストローク調整部材の原点位置を簡単且つ正確に調整することができる。
【００２８】
本発明の真空弁は、第２ピストンを摺動可能に装填する第２ピストン室を形成する上蓋に貫通孔を形成し、その貫通孔にストローク調整部材が螺合する主軸を挿通している。そのため、本発明の真空弁は、第２ピストンが上蓋に当接して係止されるときの衝撃がストローク調整部材に伝達されず、ストローク調整部材が緩んで位置ずれすることがない。
【００２９】
本発明の真空弁は、第２ピストンが上蓋と広く面接触するため、真空弁は、第２ピストンが上蓋に当接する場合の衝撃が上蓋に広く分散され、上蓋やシリンダチューブの材料強度を上げる必要がない。よって、本発明の真空弁によれば、材料強度の低い材料をシリンダチューブや上蓋に適用して軽量化を図ると共に、コストダウンを図ることができる。
【００３０】
本発明の真空弁は、調整ネジ部のネジ径が主軸の径よりも小さくされているので、調整ネジ部のネジを小ピッチで形成できる。よって、本発明の真空弁は、ストローク調整部材の位置を調整ネジ部との間のネジ送りにより微小調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、本発明に係る真空弁の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
＜真空弁の構成＞
図１乃至図３は、真空弁１の実施形態を示した断面図であり、図１は、弁閉状態、図２は緩速排気状態、そして図３は急速排気状態を示す図である。図１乃至図３の何れも、ストローク調整部材３８を最下点位置に配置している。また、図４は、図１に示す真空弁１の上面図である。
図１乃至図４に示す真空弁１は、従来技術と同様に半導体製造装置のチャンバと真空ポンプとの間に配設される。
【００３３】
図１乃至図３に示すように、真空弁１は、下方の弁部Ｘと上方の駆動部Ｙとから構成されている。真空弁１は、第１ピストン室２４と第２ピストン室２５内で第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。
【００３４】
図１乃至図３に示すように、弁部Ｘは、筒形状のバルブボディ２に設けられている。バルブボディ２は、図示しない真空ポンプに接続するポンプポート３が側方に突設され、図示しないチャンバに接続されるチャンバポート４が下方に突設されている。バルブボディ２は、チャンバポート４側の弁孔５の入口に、弁座６が平らな面で形成されている。バルブボディ２の内部には、弁体７が弁座６に当接・離間可能に配設されている。
【００３５】
弁体７は、弁体ブロック８と保持プレート９との間に形成されるアリ溝に環状シール部材１０を配置したものであり、主軸１１の下端部にナット１２で固設されている。環状シール部材１０は、ゴムや樹脂など弾性力を有する材料で環状に形成されている。弁体７を構成する弁体ブロック８には、ベローズ１３の下端部が連結されている。ベローズ１３の上端部は、弁部Ｘと駆動部Ｙの間に配置される環状の固定盤１４に連結されている。よって、ベローズ１３は、主軸１１と弁体７の上下動に従って伸縮する。
【００３６】
一方、上方の駆動部Ｙは、図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０内に構成されている。シリンダチューブ２０は、押し出し加工などにより成形されたアルミ等の金属製パイプを所定長に切断したものである。シリンダチューブ２０は、底蓋２１と上蓋２２と仕切板（中間壁の一例）２３を取り付けられて第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを形成され、その第１及び第２ピストン室２４，２５に第１ピストン２６と第２ピストン２７が摺動可能に装填されている。
【００３７】
図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０は、Ｃリング３１が内周面に嵌合装着され、そのＣリング３１に突き当てるように仕切板２３が上端開口部から嵌装されている。シリンダチューブ２０は、Ｃリング３２を装着するための環状溝が形成され、その環状溝の奥側に上蓋２２を位置決めするための段差が設けられている。図１乃至図４に示すように、上蓋２２は、シリンダチューブ２０の段差とＣリング３２との間で軸方向にがたつかないように保持され、仕切板２３との間に第２ピストン室２５を形成している。
【００３８】
図１乃至図３に示すように、第２ピストン室２５は、第２ピストン２７により上室２５Ａと下室２５Ｂとに区画されている。下室２５Ｂには、シリンダチューブ２０に開設した第２操作ポート３３が連通孔３４を介して連通している。一方、上室２５Ａは、上蓋２２に形成された貫通孔２２ａを介して外気に連通している。第２ピストン２７には、軸部２７ａが一端面から軸方向に延設されている。第２ピストン２７は、その軸部２７ａが仕切板２３の中心部に形成された保持孔２３ａに摺動可能に挿通され、第２操作ポート３３から下室２５Ｂに供給される圧縮エアの圧力により第２ピストン室２５内を上昇する。
【００３９】
また、シリンダチューブ２０は、下端開口部内周にＣリング２８を装着するための環状溝が形成され、その環状溝の奥側に底蓋２１を位置決めするための段差が設けられている。底蓋２１は、シリンダチューブ２０の段差とＣリング２８との間で軸方向にがたつかないように保持され、仕切板２３との間に第１ピストン室２４を形成している。
【００４０】
第１ピストン室２４には、第１ピストン２６により上室２４Ａと下室２４Ｂに気密に区画されている。下室２４Ｂには、シリンダチューブ２０に開設した第１操作ポート２９が連通孔３０を介して連通している。一方、上室２４Ａは、呼吸孔１８を介して外気に連通している。第１ピストン２６は、第１操作ポート２９から下室２４Ｂに供給される圧縮エアの圧力により第１ピストン室２４内を上昇する。
【００４１】
このような駆動部Ｙは、図１乃至図３に示すように、シリンダチューブ２０が固定盤１４を介してバルブボディ２に同軸上に積み重ねられ、図４に示すように、上方から４本のボルト１９でバルブボディ２に固定されている。これにより、固定盤１４は、シリンダチューブ２０とバルブボディ２との間で挟持され、ベローズ１３を位置決め固定する。
【００４２】
底蓋２１は、パイプ部２１ｂが軸線方向に延設され、固定盤１４からベローズ１３の内部へパイプ部２１ｂを突出させている。弁体７に連結する主軸１１は、パイプ部２１ｂに挿通され、バルブボディ２からシリンダチューブ２０へ挿通されている。
【００４３】
主軸１１は、第１ピストン２６を位置決めするための段差１１ａが設けられ、その段差１１ａより上端部側に雄ねじ部１１ｂが形成されている。そして、主軸１１は、雄ねじ部１１ｂより上側を、雄ねじ部１１ｂより細くすることにより、調整ロッド部１１ｃを構成している。主軸１１は、調整ロッド部１１ｃが第２ピストン２７の貫通孔２７ｂと上蓋２２の貫通孔２２ａに隙間を空けて挿通され、上蓋２２から突出している。調整ロッド部１１ｃは、第２ピストン室２５に配置される部分の外周面に調整ネジ部１１ｄが形成されている。
【００４４】
第１ピストン２６は、主軸１１の上端部から段差１１ａに突き当てるように主軸１１に嵌め合わされ、雄ねじ部１１ｂにナット３７を締め付けることにより、主軸１１に固設されている。
【００４５】
主軸１１は、調整ネジ部１１ｄにストローク調整部材３８が螺合している。ストローク調整部材３８は、止めネジ３９により主軸１１に対して位置決め固定されている。主軸１１は、調整ネジ部１１ｄより上端側に抜け止め４０が取り付けられている。ストローク調整部材３８は、図１に示すように、第２ピストン２７が仕切板２３に当接する下限位置にある場合に、第２ピストン２７に突き当てるまで調整ネジ部１１ｄにねじ込まれた位置が、最下点位置になる。また、ストローク調整部材３８は、抜け止め４０により上方向の移動を制限される位置が、最上点位置になる。
【００４６】
底蓋２１と弁体７との間には、復帰バネ４１が縮設され、弁体７を弁座６方向へ常時付勢している。復帰バネ４１は、ベローズ１３に覆われ、パーティクルなどが流路内へ流出しないようにされている。
【００４７】
＜動作説明＞
このような構成からなる真空弁１では、以下のような作用によって真空排気が行われる。弁閉時、真空弁１は、図１に示すように弁体７の環状シール部材１０が弁座６に当接し、弁孔５が遮断された状態にある。これは、弁体７が復帰バネ４１の弾性力のみによって下方へと付勢されているからである。そして、チャンバポート４に接続された不図示の真空チャンバの真空排気を行う場合には、次のような緩速排気及び急速排気のための２段階による動作が行われる。
【００４８】
先ず、緩速排気を行うため、図２のドット部に示すように、真空弁１は第２操作ポート３３から圧縮エアが第２ピストン室２５の下室２５Ｂへ供給される。そのため、第２ピストン２７は、下方から加圧され、ストローク調整部材３８を押し上げるようにして上昇する。そのため、主軸１１は、復帰バネ４１の下方への付勢力に抗して第２ピストン２７に持ち上げられ、弁座６から離間する方向へ弁体７を引き上げる。一方、第２ピストン２７は、主軸１１を持ち上げた後、更に一定量上昇したところで上蓋２２に当たり、その移動が制限される。そのため、主軸１１及び弁体７の上昇も停止し、図２に示す位置、即ち緩速排気を行うのに適した弁開度の状態が維持される。
【００４９】
真空弁１は、図２に示す緩速排気の状態では弁開度が小さく、ポンプポート３とチャンバポート４との間を流れる流体は、弁座６と弁体７との隙間を通って流れ、その流量が制限されている。そのため、真空チャンバ内のガスは急激に流れることはなく、パーティクルを巻き上げることのないスロー排気が行われる。そして、真空チャンバ内の圧力が所定の値になったところで、続く急速排気が行われる。
【００５０】
急速排気を行う場合、図３のドット部に示すように、真空弁１には、第１操作ポート２９から圧縮エアが第１ピストン室２４の下室２４Ｂへ供給される。そのため、第１ピストン２６は下方から加圧され第１ピストン室２４内を上昇する。このとき、主軸１１は第１ピストン２６に対して固定されているため、第１ピストン２６の上昇に伴って上昇することとなる。従って、その主軸１１に固定された弁体７は、復帰バネ４１の付勢力に抗して上昇し、図３に示すように弁開度を大きくした状態で弁が開けられる。
【００５１】
真空弁１が図３に示す急速排気状態の場合には、弁開度が大きく、ポンプポート３とチャンバポート４との間を流れる流量が増し、真空チャンバ内に残るガスが急速に排気される。そして、真空チャンバ内のガスの排気が終了すれば、第１操作ポート２９及び第２操作ポート３３から圧縮エアが抜かれ、第１ピストン２６及び第２ピストン２７が、下方から押し上げられていた圧縮エアによる加圧力から解除される。そのため、弁体７、主軸１１及び第１ピストン２６並びに第２ピストン２７は、復帰バネ４１によって下方へ付勢され図１に示す状態へと戻される。即ち、下降した弁体７の環状シール部材１０が弁座６に当接して弾性変形し、ポンプポート３とチャンバポート４とが遮断される。
【００５２】
＜緩速排気時の流量調整方法＞
ところで、緩速排気を行う場合、排気流量に応じて弁開度を調整することが必要である。この場合、真空弁１は、原点位置に配置したストローク調整部材３８を所定方向に回転させることにより弁体７のストロークを調整し、緩速排気時の流量を目標流量に設定する。
【００５３】
図５は、図１に示す真空弁１のストローク調整部材３８を原点位置に位置調整する方法を説明する図である。
真空弁１は、第２操作ポート３３から下室２５Ｂに圧縮エアを供給して第２ピストン２７を上蓋２２に当接させる。この状態で、ストローク調整部材３８が第２ピストン２７に突き当たるまでストローク調整部材３８を調整ネジ部１１ｄに締め付ける。そして、止めネジ３９でストローク調整部材３８を主軸１１に対して位置決め固定する。第２ピストン２７は、上蓋２２に当接するとそれ以上上昇できない。そのため、上蓋２２に当接する第２ピストン２７にストローク調整部材３８を突き当ててストローク調整部材３８を位置決めした場合、第２ピストン２７は、上蓋２２に当接するまで単独で上昇し、弁体７を弁座６から持ち上げない。よって、ストローク調整部材３８の弁閉時の原点位置が一義的に決定される。
【００５４】
そして、原点位置に配置したストローク調整部材３８を所定方向に回転させて、ストローク調整部材３８を下降させる。ストローク調整部材３８が下降するほど、第２ピストン２７が主軸１１と一緒に上昇する移動量が増え、第２ピストン２７が上蓋２２に当接したときに弁体７が弁座６から持ち上げる量が大きくなる。すなわち、弁体７のストロークが大きくなる。よって、原点位置のストローク調整部材３８を規定回数回転させて下降させることにより、流量を目標流量に設定するように弁体７のストロークを設定できる。
【００５５】
尚、真空弁１は、調整ネジ部１１ｄのピッチを小さくしてストローク調整部材３８の位置を微小調整できるようにすれば、緩速排気時の排気流量を微小流量に制御することができる。
【００５６】
＜作用効果＞
従って、本実施形態の真空弁１は、弁体７の環状シール部材１０を弁座６との間で弾性変形させて弁座６に密着させ、ポンプポート３とチャンバポート４との間を遮断する。第２ピストン２７は、ストローク調整部材３８に当接する位置まで移動すると、主軸１１と一体的に移動する。第２ピストン２７は、上蓋２２に当接すると、移動を制限される。弁体７は、ストローク調整部材３８に当接してから上蓋２２に当接するまでの距離だけ弁座６から持ち上げられ、チャンバポート４からポンプポート３へ流れる流体の流量を調整する。一方、真空弁１は、第１ピストン２６が、移動開始と同時に主軸１１と一体的に移動する。弁体７は、第１ピストン２６の移動量だけ弁座６から持ち上げられ、チャンバポート４からポンプポート３へ流れる流体の流量を調整する。よって、真空弁１は、第１ピストン２６と第２ピストン２７を個別に移動させることにより弁体７のストロークを変更し、流量を段階的に制御する。
【００５７】
第２ピストン２７は、ストローク調整部材３８を第２ピストン２７の近くに配置するほど、単独で移動する距離が短くなる。つまり、真空弁１は、ストローク調整部材３８が第２ピストン２７の近くに位置決め固定されるほど第２ピストン２７が主軸１１と一緒に移動する距離が長くなるため、弁体７のストロークが大きくなる。一方、第２ピストン２７は、上蓋２２に当接すると移動を制限される。そのため、真空弁１は、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態でストローク調整部材３８を第２ピストン２７に突き当たるまで調整ネジ部１１ｄに締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定した場合には、第２ピストン２７が単独で移動して上蓋２２に当接する。つまり、真空弁１は、弁体７のストロークがゼロになる。
【００５８】
真空弁１は、部品の組立寸法が製品毎にばらついたり、環状シール部材１０の弾性変形量が異なっても、製品毎に、上蓋２２と第２ピストン２７の当接位置を一義的に定めることができる。そのため、真空弁１は、製品組立後でも、第２ピストン２７を上蓋２２に当接させた状態で第２ピストン２７に突き当たるまで調整ネジ部１１ｄにストローク調整部材３８を締め付けてストローク調整部材３８を止めネジ３９で固定すれば、ストローク調整部材の原点位置を調整することが可能である。よって、本実施形態の真空弁１によれば、製品組立後でもストローク調整部材３８の原点位置を簡単且つ正確に調整することができる。
【００５９】
本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７を摺動可能に装填する第２ピストン室２５を形成する上蓋２２に貫通孔２２ａを形成し、その貫通孔２２ａにストローク調整部材３８が螺合する主軸１１を挿通している。そのため、本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２に当接して係止されるときの衝撃がストローク調整部材３８に伝達されず、ストローク調整部材３８が緩んで位置ずれすることがない。
【００６０】
本実施形態の真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２と広く面接触するため、真空弁１は、第２ピストン２７が上蓋２２に当接する場合の衝撃が上蓋２２に広く分散され、上蓋２２やシリンダチューブ２０の材料強度を上げる必要がない。よって、本実施形態の真空弁１によれば、材料強度の低い材料をシリンダチューブ２０や上蓋２２に適用して軽量化を図ると共に、コストダウンを図ることができる。
【００６１】
本実施形態の真空弁１は、調整ネジ部１１ｄのネジ径が主軸１１の径よりも小さくされているので、調整ネジ部１１ｄのネジをより小ピッチで形成できる。よって、本実施形態の真空弁１は、ストローク調整部材３８の位置を調整ネジ部１１ｄとの間のネジ送りにより微小調整することができる。
【００６２】
なお、本発明は、前記実施の形態の真空弁に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、ピストン室２４，２５及びピストン２６，２７を２段にしたが、ピストン室及びピストンを３段以上にしても良い。
例えば、上記実施形態では、ストローク調整部材３８を止めネジ３９で位置決め固定した。これに対して、図６に示す真空弁１Ａのように、主軸１１Ａの調整ネジ部１１ｄの上方に固定ネジ４５を取り付けるための取付ネジ部１１ｅを設け、固定ネジ４５でストローク調整部材３８の位置決め固定を行っても良い。そして、上蓋１１と第２ピストン２７との間に圧縮バネ４６を配置して、搬送時の振動を防止しても良い。
例えば、上記実施形態では、底蓋２１と上蓋２２をシリンダチューブ２０に対してCリング２８，３２で固定したが、底蓋２１と上蓋２２をシリンダチューブ２０にネジ止めしても良い。
例えば、上記実施形態では、シリンダチューブ２０と別体の仕切板２３を用いて第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを区画したが、円柱材の両端面から第１ピストン室２４と第２ピストン室２５とを削り出しで形成し、中間壁をシリンダチューブ２０と一体に設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施形態に係る真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の弁閉状態を示す。
【図２】図１に示す真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の緩速排気状態を示す。
【図３】図１に示す真空弁の断面図であって、ストローク調整部材を最下点位置に配置した場合の急速排気状態を示す。
【図４】図１に示す真空弁の上面図である。
【図５】図１に示す真空弁のストローク調整部材を原点位置に位置調整する方法を説明する図である。
【図６】本発明の真空弁の変形例を示す図である。
【図７】従来の真空弁の断面図であって、弁閉状態を示す。
【図８】図７に示す真空弁の断面図であって、緩速排気状態を示す。
【図９】図７に示す真空弁の断面図であって、急速排気状態を示す。
【符号の説明】
【００６４】
１，１Ａ 真空弁
３ ポンプポート
４ チャンバポート
６ 弁座
７ 弁体
１０ 環状シール部材
１１ 主軸
１１ｄ 調整ネジ部
２０ シリンダチューブ
２１ 底蓋
２２ 上蓋
２２ａ 貫通孔
２３ 仕切板（中間壁）
２４ 第１ピストン室
２５ 第２ピストン室
２６ 第１ピストン
２７ 第２ピストン
３８ ストローク調整部材
３９ 止めネジ（固定部材）
４５ 固定ネジ（固定部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバポートとポンプポートとの間に設けられたボディの弁座に、弁体に装着された環状シール部材を弾性変形させて密着させることにより、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断するものであって、第１ピストンと第２ピストンがシリンダチューブに設けられた第１ピストン室と第２ピストン室とに摺動可能に配置され、前記弁体に連結される主軸が前記第１ピストンに固設されると共に前記第２ピストンに挿通され、前記第２ピストンを係止する係止部材を備えており、前記第１及び前記第２ピストンを個別に動作させることにより前記弁体のストロークを段階的に調整する真空弁において、
前記主軸は、前記第２ピストン室に挿通される部分の外周面に調整ネジ部が形成され、
前記係止部材は、前記調整ネジ部に螺合するストローク調整部材であり、
前記ストローク調整部材を前記主軸に対して固定する固定部材を有する
ことを特徴とする真空弁。
【請求項２】
請求項１に記載する真空弁において、
前記シリンダチューブは、
両端が開口する円筒形状をなし、内部空間を中間壁で仕切られ、
一方開口部に底蓋を取り付けて前記第１ピストン室を形成し、
他方開口部に上蓋を取り付けて前記第２ピストン室を形成しており、
前記上蓋は、前記ストローク調整部材が螺合する前記主軸を挿通される貫通孔を形成されている
ことを特徴とする真空弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する真空弁において、
前記第２ピストンは、前記上蓋と面接触する
ことを特徴とする真空弁。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する真空弁において、
前記調整ネジ部のネジ径が、前記主軸の径よりも小さい
ことを特徴とする真空弁。
【請求項１】
チャンバポートとポンプポートとの間に設けられたボディの弁座に、弁体に装着された環状シール部材を弾性変形させて密着させることにより、チャンバポートとポンプポートとの間を遮断するものであって、第１ピストンと第２ピストンがシリンダチューブに設けられた第１ピストン室と第２ピストン室とに摺動可能に配置され、前記弁体に連結される主軸が前記第１ピストンに固設されると共に前記第２ピストンに挿通され、前記第２ピストンを係止する係止部材を備えており、前記第１及び前記第２ピストンを個別に動作させることにより前記弁体のストロークを段階的に調整する真空弁において、
前記主軸は、前記第２ピストン室に挿通される部分の外周面に調整ネジ部が形成され、
前記係止部材は、前記調整ネジ部に螺合するストローク調整部材であり、
前記ストローク調整部材を前記主軸に対して固定する固定部材を有する
ことを特徴とする真空弁。
【請求項２】
請求項１に記載する真空弁において、
前記シリンダチューブは、
両端が開口する円筒形状をなし、内部空間を中間壁で仕切られ、
一方開口部に底蓋を取り付けて前記第１ピストン室を形成し、
他方開口部に上蓋を取り付けて前記第２ピストン室を形成しており、
前記上蓋は、前記ストローク調整部材が螺合する前記主軸を挿通される貫通孔を形成されている
ことを特徴とする真空弁。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する真空弁において、
前記第２ピストンは、前記上蓋と面接触する
ことを特徴とする真空弁。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載する真空弁において、
前記調整ネジ部のネジ径が、前記主軸の径よりも小さい
ことを特徴とする真空弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−７７５１（Ｐ２０１０−７７５１Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７０１２（Ｐ２００８−１６７０１２）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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