真空弁
【課題】環状シール部材が弁体本体と保持部材との間に形成されるアリ溝の内壁に固着していても、ポペット弁体のシール面を傷付けることなく、保持部材と弁体本体を容易に分解することができる真空弁を提供すること。
【解決手段】弁体本体（３７）と保持部材（３４）とが固定ねじにより固定され、弁体本体（３７）と保持部材（３４）の間に形成されたアリ溝（３９）に環状シール部材（３５）が装着されたポペット弁体（３３）を備える真空弁（１）において、弁体本体（３７）は、固定ねじが締結される第１雌ねじ穴（３７ｂ）が形成されており、保持部材（３４）は、内径寸法が固定ねじ（３８）の雄ねじ部（３８ａ）の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴（３４ａ）が形成されている。
【解決手段】弁体本体（３７）と保持部材（３４）とが固定ねじにより固定され、弁体本体（３７）と保持部材（３４）の間に形成されたアリ溝（３９）に環状シール部材（３５）が装着されたポペット弁体（３３）を備える真空弁（１）において、弁体本体（３７）は、固定ねじが締結される第１雌ねじ穴（３７ｂ）が形成されており、保持部材（３４）は、内径寸法が固定ねじ（３８）の雄ねじ部（３８ａ）の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴（３４ａ）が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室と真空ポンプとの間に配置されて処理室の真空圧力を調整するための真空弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置のＣＶＤ装置においては、真空容器である反応室内のウエハに対して、反応室の入口から薄膜材料を構成する元素からなる材料ガスを供給するとともに、反応室の出口から真空ポンプで排気することによって、反応室内を真空状態に保つことが行われている。材料ガスの排気速度は、例えばバタフライ式比例弁によって制御されるが、バタフライ式比例弁は配管を完全に遮断できない。そのため、バタフライ式比例弁と直列にＯＮ−ＯＦＦ式の真空弁が配置され、配管内の流体の完全遮断を行う。
【０００３】
図９は、特許文献１に記載される真空弁１００の断面図である。
例えば、特許文献１に記載される真空弁１００は、シリンダ１１０にピストン１１１が収納され、駆動部を構成している。ピストン１１１は、駆動軸１１２を介してポペット弁体１１３に連結されている。ポペット弁体１１３は、弁室１２３の内壁に設けられた弁座１２４に当接又は離間するように、ボディ１２０の弁室１２３に内設されている。ベローズ１１５は、下端側がポペット弁体１１３に連結され、上端側が隔壁１３２に固定されている。ポペット弁体１１３は、弁体本体１３１に保持部材１１４が固定ねじ１３０で固定され、弁体本体１３１と保持部材１１４との間に形成されたアリ溝１１６に環状シール部材１１７が弾性変形可能に装着されている。一方、隔壁１３２は、シリンダ１１０のシリンダアダプタ１４１とボディ１２０との間で挟持されている。そのため、ベローズ１１５は、弁体本体１３１が駆動軸１１２に連結されており、ポペット弁体１１３の移動に応じて弁室１２３内で伸縮する。
【０００４】
ピストン１１１は、ベロフラム１１８を保持している。ベロフラム１１８は、シリンダ１１０の内部空間を一次室１１９Ａと二次室１１９Ｂに気密に区画している。真空弁１００は、一次室１１９Ａに縮設された圧縮ばね１２６により、ポペット弁体１１３を弁座１２４に押し付けて環状シール部材１１７を弁座１２４に密着させる弁閉止力を得ている。真空弁１００は、図示しない操作ポートから二次室１１９Ｂに操作エアを供給し、圧縮ばね１２６に抗してピストン１１１を上方へ移動させることにより、ポペット弁体１１３を弁座１２４から離間させ、ボディ１２０の第１ポート１２１と第２ポート１２２が流路として繋がる。
【０００５】
真空弁１００は、ボディ１２０に溶接された連結部１２８に環状シール部材１２５と隔壁１３２とシリンダアダプタ１４１とを積み重ね、図示しないボルトによりボディ１２０とシリンダアダプタ１４１とを連結している。環状シール部材１２５は、隔壁１３２と連結部１２８との間で押し潰され、外気がボディ１２０に侵入するのを防止している。
【０００６】
ところで、上記真空弁１００をＣＶＤ装置で使用する場合、作用ガスが固化して流路内に生成物を付着させる。生成物は、反応室でウエハに膜を形成するときに、異物として膜に混入し、製品の歩留まりを悪化させる虞がある。そのため、真空弁１００は、ボディ１２０にヒータ１２７を巻き付けて接ガス部を温め、生成物の発生を抑制している。
【０００７】
しかし、真空弁１００には、アリ溝１１６と環状シール部材１１７との間の隙間やベローズ１１５の凹み部分など、作用ガスが滞留しやすい場所がある。このような場所は、ヒータ１２７で加熱されても生成物が付着しやすい。そのため、真空弁１００は、ベローズ１１５の洗浄や、環状シール部材１１７の交換、ヒータ１２７の交換などのメンテナンスを頻繁に行う必要がある。
【０００８】
真空弁１００のメンテナンス時にピストン１１１がシリンダ１１０内で回転すると、ベロフラム１１８がひねられて皺を生じる虞がある。ベロフラム１１８に皺が入ると、その部分から破損して漏れを生じる虞がある。真空弁１００は、ピストン１１１に廻り止め板１２９を外向きに突出するように設け、シリンダ１１０に形成された窓１１０ａに所定のクリアランスを開けて配置している。クリアランスを設けているのは、真空弁１００の動作に廻り止め板１２９がシリンダ１１０に接触して摺動抵抗を生じることを防ぐためである。しかし、クリアランスを設けたまま真空弁１００の分解・組立を行うと、ピストン１１１がシリンダ１１０内で回転し、ベロフラム１１８に皺が生じる虞がある。そこで、真空弁１００の分解・組立時には、廻り止め板１２９と窓１１０ａとの間にクリアランス除去部材１４０を取り付け、ピストン１１１の回転を阻止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１６３１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、真空弁１００は、環状シール部材１１７を交換する場合に、アリ溝１１６の内壁と環状シール部材１１７の表面との間に生成物が付着していると、環状シール部材１１７が保持部材１１４と弁体本体１３１に固着してしまう。この場合、固定ねじ１３０をポペット弁体１１３から取り外すことができても、保持部材１１４を弁体本体１３１から分離することができない。これに対して、アリ溝１１６に鋭利な工具を差し込んで環状シール部材１１７をほじりだして、固着を解除することが考えられるが、保持部材１１４や弁体本体１３１のシール面が工具によって傷付けられる虞がある。
【００１１】
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、環状シール部材が弁体本体と保持部材との間に形成されるアリ溝の内壁に固着していても、ポペット弁体のシール面を傷付けることなく、保持部材と弁体本体を容易に分解することが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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る真空弁は、弁座を備えるボディと、前記弁座に当接又は離間するポペット弁体と、前記ポペット弁体に駆動力を付与する駆動部と、を備え、前記ポペット弁体が、前記駆動部に連結される弁体本体と、前記弁体本体に取り付けられる保持部材と、前記弁体本体と前記保持部材との間に形成されるアリ溝と、前記アリ溝に装着される環状シール部材と、前記弁体本体と前記保持部材とを固定する固定ねじと、を備える真空弁において、前記弁体本体は、前記固定ねじが締結される第１雌ねじ穴が形成されており、前記保持部材は、内径寸法が前記固定ねじの雄ねじ部の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴が形成されている。
【００１３】
上記構成の真空弁は、前記保持部材が、前記固定ねじの一端に設けられた頭部に嵌合する座ぐり穴を形成されていることが、好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記態様の真空弁は、保持部材を弁体本体から取り外すときに、環状シール部材が弁体本体と保持部材に固着している場合、固定ねじが第１雌ねじ穴から取り外された後、雄ねじ部が固定ねじの雄ねじ部より太い押出ねじが第２雌ねじ穴に締結され、弁体本体に押し付けられる。さらに、押出ねじを第２雌ねじ穴にねじ込むと、押出ねじの雄ねじと第２雌ねじ穴の雌ねじとで構成されるねじのねじ送りによって、保持部材が弁体本体から離れる方向への力を受け、弁体本体から引き離される。これにより、保持部材は、環状シール部材と弁体本体に対する固着を解除される。保持部材を取り外された弁体本体は、ポペット弁体のシール面に接触させないように、工具等を用いて環状シール部材を弁体本体から取り外す。よって、上記態様の真空弁によれば、環状シール部材が保持部材と弁体本体に固着していても、ポペット弁体のシール面を傷付けることなく、保持部材と弁体本体とを容易に分解することができる。
【００１５】
上記構成の真空弁は、固定ねじの一端に設けられた頭部が保持部材に形成された座ぐり穴に嵌合し、座ぐり穴を塞いでいるので、真空弁を流れる流体が保持部材の座ぐり穴や第２雌ねじ穴に滞留しない。これにより、真空弁は、座ぐり穴や第２雌ねじ穴に生成物が堆積したり、ゴミが溜まるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る真空弁の断面図である。
【図２】弁部の拡大断面図である。
【図３】固定ねじが取り外されたポペット弁体の断面図である。
【図４】押出ねじが締結される前の状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図５】押出ねじを弁体本体に突き当てた状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図６】保持部材を弁体本体から浮き上がらせた状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図７】特願２００８−２９７９０１号で提案された真空弁の分解構造を示す断面図である。
【図８】真空弁の変形例における駆動部と弁部の連結部分の拡大図である。
【図９】特許文献１に記載される真空弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る真空弁の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
＜真空弁の概略構成＞
図１は、真空弁１の断面図である。
真空弁１は、例えば、半導体製造工程で使用されるＣＶＤ装置においてウエハを表面処理するにあたり、ウエハを配置した真空チャンバ内にプロセスガスとパージガスとを交互に給気・排気させる真空圧力制御システムに適用される。真空弁１は、エア供給源から図示しないサーボ弁を通じてエア収容室２３内に供給される駆動エアにより、弁開度を変化させて、真空チャンバ内のプロセスガス等の真空圧力を制御する。
【００１９】
真空弁１は、その軸線方向、すなわちポペット弁体３３が開閉する弁シフト方向（図中上下方向）のうち、開弁側（図中上方）に位置する駆動部２、及び、閉弁側（図中下方）に位置する弁部３からなる。
【００２０】
駆動部２は、中空状の単動空気圧シリンダ２１、単動空気圧シリンダ２１を弁部３のボディ３１に対して連結して支持するためのシリンダ支持部２２、駆動エアが給排気されるエア収容室２３、単動空気圧シリンダ２１内に移動可能に配置されるピストン２４、ピストン２４に一体的に連結されるピストンロッド２８、ピストン２４に付勢力を付与する復帰ばね２５、及び、単動空気圧シリンダ２１内の中空部を気密に区画し、ピストン２４の移動に従って変形するベロフラム２６等からなる。
【００２１】
真空弁１では、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、単動空気圧シリンダ２１内をそのシリンダ内周面２１ａと非接触で、図中上方向へ駆動するようになっている。このピストン２４の外周面２４ａと単動空気圧シリンダ２１のシリンダ内周面２１ａとの間にある所定の隙間２７は、ベロフラム２６によって密閉され、エア収容室２３内の気密性が確保されるようになっている。
【００２２】
ピストン２４は、復帰ばね２５により閉弁側に付勢されている。駆動エアがエア収容室２３に供給されないとき、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力により、下死点に位置する。その一方、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力に抗して、開弁側（図中上方向）に移動する。ピストン２４の径方向中央部には、ピストンロッド２８が一体的に連結しており、このピストンロッド２８とピストン２４との間はＯリング２９でシールされている。ピストンロッド２８は、シリンダ支持部２２に貫き通され、下端部がボディ３１内に配設されている。
また、真空弁１には、ピストン２４が弁シフト方向に移動したとき、ピストン２４が下死点の位置から上死点に向けて変位した分のピストン２４の変位量、すなわち真空弁１の開弁度を計測する変位センサ４が設けられている。
【００２３】
尚、駆動部２は、ピストン２４の回転を阻止してベロフラム２６に皺が入ることを防止するために、ピストン２４に固設された廻り止め板４６が、単動空気圧シリンダ２１に形成された窓４７に配置されている。窓４７は、単動空気圧シリンダ２１の軸方向（図中上下方向）に長く形成され、ピストン２４が安定して弁シフト方向へ駆動するようにしている。廻り止め板４６と窓４７の外縁部との間には、所定のクリアランスが設けられ、ピストン２４が弁シフト方向へ駆動する際に摺動抵抗が発生しないようにしている。
【００２４】
弁部３は、弁座３１ｃを備えるボディ３１、弁座３１ｃに当接又は離間するポペット弁体３３、ボディ３１内に伸縮自在に配置されるベローズ３２等からなる。
【００２５】
ボディ３１は、第１ポート３１ａが設けられた弁本体４３の上端開口部に連結部４２が溶接等により固定され、弁本体４３の側面に開口する開口部に、第２ポート３１ｂが設けられたポート形成部材４４が溶接等により固定されることにより、構成されている。隔壁３６は、ボディ３１の連結部４２と駆動部２のシリンダ支持部２２との間で挟み込まれて保持され、ボディ３１と駆動部２との間を仕切っている。ポペット弁体３３は、ピストンロッド２８の下端部と連結されており、ピストン２４の弁シフト方向の駆動に伴って、ピストン２４と一体的に動くようになっている。ベローズ３２は、図中上端側が隔壁３６に固定され、図中下端側がポペット弁体３３に固定されている。そのため、ベローズ３２は、ピストンロッド２８の径方向外側を覆う形態で、ポペット弁体３３の弁シフト方向の駆動に伴って伸縮するようにされている。
【００２６】
環状シール部材４０は、ボディ３１（連結部４２）と隔壁３６との間に押し潰された状態で配置され、ボディ３１を流れる作用ガスやパージガスがボディ３１の外部に漏れないようにしている。隔壁３６の上端部は、ボディ３１（連結部４２）から上方へ突出している。その突出部分の外周面には、引掛部３６ａが環状に形成されている。引掛部３６ａは、溝状に形成されている。シリンダ支持部２２とボディ３１（連結部４２）との間には、工具挿入部４５が形成され、工具挿入部４５から挿入した工具を引掛部３６ａに係合させられるようになっている。
【００２７】
図２は、弁部３の拡大断面図である。
ポペット弁体３３は、ピストンロッド２８の下端部に連結される弁体本体３７、弁体本体３７に取り付けられる保持部材３４、弁体本体３７と保持部材３４の間に形成されるアリ溝３９、アリ溝３９に装着される環状シール部材３５、弁体本体３７と保持部材３４とを固定する固定ねじ３８等を備える。
【００２８】
ポペット弁体３３は、弁座３１ｃに当接又は離間する場合に発生する振動で固定ねじ３８が弛んだり、１本の固定ねじ３８にせん断荷重が集中することを避けたり、環状シール部材３５を周方向に均一に押し潰してアリ溝３９に装着するために、複数本の固定ねじ３８が軸線を中心に円周方向に均等に配設されている。ポペット弁体３３は、円板状の保持部材３４が弁体本体３７の中央部に設けられた収容凹部３７ａ内に配置される。保持部材３４は、一端面に設けられた位置決め凸部３４ｃを、収容凹部３７ａの中央部に円柱状に設けられた位置決め凹部３７ｃに嵌合させることにより、弁体本体３７に対して位置合わせされ、ポペット弁体３３の下面を平らにしている。収容凹部３７ａの内側面と保持部材３４の外周面との間には、環状シール部材３５を保持するためのアリ溝３９が形成されている。環状シール部材３５は、ボディ３１の弁座３１ｃと接触してシールできるように、アリ溝３９に弾性変形可能に装着されている。
【００２９】
図３、固定ねじ３８が取り外されたポペット弁体３３の断面図である。図４は、押出ねじ４１が締結される前の状態を示すポペット弁体３３の断面図である。図５は、押出ねじ４１を弁体本体３７に突き当てた状態を示すポペット弁体３３の断面図である。図６は、保持部材３４を弁体本体３７から浮き上がらせた状態を示すポペット弁体３３の断面図である。
【００３０】
図３に示すように、固定ねじ３８は、外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部３８ａと、雄ねじ部３８ａの一端に設けられた頭部３８ｂを備える。本実施形態では、平皿ねじが固定ねじ３８として使用されている。弁体本体３７は、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａが締結される第１雌ねじ穴３７ｂが位置決め凹部３７ｃの底面から複数開設されている。保持部材３４は、第１雌ねじ穴３７ｂに対応する位置に、第２雌ねじ穴３４ａがそれぞれ貫通して形成されている。
【００３１】
第２雌ねじ穴３４ａは、図４〜図６に示すように、押出ねじ４１が締結されるように形成されている。押出ねじ４１は、外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部４１ａと、雄ねじ部４１ａの一端に設けられた頭部４１ｂを備える。雄ねじ部４１ａの外径寸法Ｗ４は、図３に示す固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３より大きい。図３及び図４に示すように、第２雌ねじ穴３４ａは、内径寸法Ｗ２が、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３、すなわち第１雌ねじ穴３７ｂの谷の径Ｗ１より、大径に設けられ、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａが第２雌ねじ穴３４ａの内周面に形成された雌ねじに接触しないようにされている。保持部材３４の一方の端面（図中下面）には、座ぐり穴３４ｂが第２雌ねじ穴３４ａと同軸上に形成されている。座ぐり穴３４ｂは、図３に示すように、固定ねじ３８の頭部３８ｂの形状にぴったりと合わされた円錐状の凹形状をなし、頭部３８ｂによって塞がれるように形成されている。
【００３２】
上記ポペット弁体３３は、図２に示すように、固定ねじ３８が座ぐり穴３４ｂに頭部３８ｂを埋め込まれるようにして第１雌ねじ穴３７ｂに締め込まれ、保持部材３４と弁体本体３７が締め付けられて固定されている。
【００３３】
＜動作説明＞
このような真空弁１では、駆動エアがエア収容室２３に供給されないときには、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力により下死点に位置するため、ピストン２４と連結するポペット弁体３３は、環状シール部材３５を介して弁座３１ｃを押圧する。これにより、ポペット弁体３３で第１ポート３１ａを塞いで真空弁１は閉弁する。
一方、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力に抗して、弁シフト方向の開弁側に移動するため、環状シール部材３５と共にポペット弁体３３も開弁側に移動し、弁座３１ｃから離れる。これにより、真空弁１は開弁し、第１ポート３１ａと第２ポート３１ｂとが連通する。真空弁１が開弁すると、図示しない真空ポンプは、真空チャンバ内にある作用ガスまたはパージガスを吸引することができるようになる。
【００３４】
真空弁１は、図示しないヒータにより、ボディ３１内を流れる作用ガスが固化しないように加熱されている。しかし、作用ガスは、ポペット弁体３３のアリ溝３９の開口部から、アリ溝３９の内壁と環状シール部材３５との間に入り込んで滞留したり、シリンダ支持部２２とボディ３１との間の環状シール部材４０周辺に滞留し、生成物を付着させることがある。生成物が作用ガスに混入すると、異物が膜に混入し、製品の歩留まりを低下させる。そのため、真空弁１は、定期的に分解され、メンテナンスされる。
【００３５】
＜メンテナンス方法＞
次に、上記真空弁１のメンテナンス方法について説明する。
駆動部２の窓４７に図示しないクリアランス除去部材を装着し、廻り止め板４６と単動空気圧シリンダ２１との間のクリアランスをなくす。これにより、真空弁１の分解時に、ピストン２４が単動空気圧シリンダ２１に対して回転できなくなるため、ベロフラム２６に皺が生じることを回避できる。そして、駆動部２と弁部３とを連結する図示しないボルトを取り外し、駆動部２を弁部３から分離させる。このとき、駆動部２は、ピストンロッド２８に連結されるポペット弁体３３や、ポペット弁体３３に接続されるベローズ３２と一緒に、弁部３から取り外される。
【００３６】
このとき、環状シール部材４０の周辺に生成物が付着していると、隔壁３６がボディ３１に固着し、駆動部２を弁部３から取り外すことができない場合がある。この場合、真空弁１は、図１に示す工具挿入部４５からマイナスドライバ等の工具を挿入して隔壁３６の引掛部３６ａに引っ掛け、テコの原理を利用して隔壁３６をボディ３１から持ち上げる。環状シール部材４０が隔壁３６又はボディ３１（連結部４２）から引き剥がされると、隔壁３６とボディ３１の固着状態が解除され、駆動部２を弁部３から取り外すことができるようになる。よって、本実施形態の真空弁１によれば、環状シール部材４０が隔壁３６とボディ３１（連結部４２）に固着していても、容易に隔壁３６とボディ３１（連結部４２）とを分離させて分解することができる。
【００３７】
そして更に、ポペット弁体３３を分解し、環状シール部材３５の交換やベローズ３２の洗浄等を行う。真空弁１は、ボディ３１が図示しないヒータで加熱されていても、環状シール部材３５とアリ溝３９の内壁との間に入り込んだ作用ガスが固化し、環状シール部材３５の周りに生成物を付着させる。この場合、保持部材３４と弁体本体３７が固着すると、図３に示すように固定ねじ３８を取り外しても、保持部材３４を弁体本体３７から取り外すことができない。そこで、固定ねじ３８をポペット弁体３３から取り外した後、図４に示すように、押出ねじ４１を保持部材３４の第２雌ねじ穴３４ａにねじ込む。尚、押出ねじ４１は、全ての第２雌ねじ穴３４ａに各々ねじ込んでもよいし、複数の第２雌ねじ穴３４ａの１つにねじ込むだけであっても良い。
【００３８】
押出ねじ４１の雄ねじ部４１ａの外径寸法Ｗ４は、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３（第１雌ねじ穴３７ｂの谷の径Ｗ１）より大きい。そのため、押出ねじ４１を第２雌ねじ穴３４ａにねじ込んでいくと、図５に示すように、押出ねじ４１の先端部が弁体本体３７に突き当たり、第１雌ねじ穴３７ｂに挿入されなくなる。この状態で、押出ねじ４１を更に回転させると、押出ねじ４１の雄ねじと第２雌ねじ穴３４ａの雌ねじとにより構成されるねじのねじ送りによって、図６に示すように、保持部材３４が弁体本体３７から引き離され、環状シール部材３５が保持部材３４又は弁体本体３７から引き剥がされる。これにより、保持部材３４と弁体本体３７の固着状態が解除され、保持部材３４を弁体本体３７から取り外せるようになる。
【００３９】
このとき、工具がポペット弁体３３（保持部材３４と弁体本体３７）のシール面に擦れない。そのため、環状シール部材３５が保持部材３４と弁体本体３７に固着していても、ポペット弁体３３のシール面を傷付けることなく、保持部材３４と弁体本体３７とを容易に分解することができる。
また、保持部材３４の位置決め凸部３４ｃと弁体本体３７の位置決め凹部３７ｃとの嵌合部分が、軸方向に短い。そのため、例えば、１本の押出ねじ４１で保持部材３４に弁体本体３７に対して偏った力を付与すると、保持部材３４が弁体本体３７に対して傾きやすく、弁体本体３７から分離しやすい。
【００４０】
真空弁１は、メンテナンスが完了すると、上記と逆手順で、再度組み立てられる。しかも、保持部材３４の位置決め凸部３４ｃを弁体本体３７の位置決め凹部３７ｃに嵌合させ、第２雌ねじ穴３４ａを第１雌ねじ穴３７ｂに対して同軸上に配置するように、保持部材３４を収容凹部３７ａ内で回転させた後、固定ねじ３８を第２雌ねじ穴３４ａを介して第１雌ねじ穴３７ｂに締結すれば、保持部材３４と弁体本体３７が簡単に位置決めされて固定される。特に、複数の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａが、ポペット弁体３３の軸線を中心とする周方向に均等に設けられているため、一対の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａを位置決めすれば、他の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａを一義的に位置決めすることができる。
【００４１】
ところで、出願人は、特願２００８−２９７９０１号において、シール面を傷付けずにポペット弁体を分解する技術を提案した。図７は、特願２００８−２９７９０１号で提案された真空弁の分解構造を示す断面図である。
【００４２】
図７に示す真空弁２００は、弁座２０９を備えるボディ２０８と、弁座２０９に当接又は離間するポペット弁体２０１と、ポペット弁体２０１に駆動力を付与する駆動部２１０と、を有する。ポペット弁体２０１は、駆動部２１０に連結される弁体本体２０３と、弁体本体２０３に取り付けられて弁体本体２０３との間にアリ溝２０６を形成する保持部材２０２と、アリ溝２０６に装着される環状シール部材２０７と、弁体本体２０３と保持部材２０２との間に配設されて保持部材２０２を弁体本体２０３から離れる方向へ押し出す押出部材２０５と、を有する。つまり、ポペット弁体２０１は、保持部材２０２と弁体本体２０３を締め付けて固定する固定ねじ２０４と別に、押出部材２０５が保持部材２０２と弁体本体２０３との間に配置されている。
【００４３】
押出部材２０５は、雄ねじ部２０５ａと頭部２０５ｂを備えるねじにより構成され、保持部材２０２に挿通されて弁体本体２０３に螺合されている。保持部材２０２は、押出部材２０５の頭部２０５ｂを収納する収納凹部２０２ａと、内径寸法が収納凹部２０２ａより小径であって収納凹部２０２ａと連通し、押出部材２０５を回転させる工具を挿入するための貫通孔２０２ｂとが形成されている。
【００４４】
このような真空弁２００は、保持部材２０２と弁体本体２０３を分解する場合、固定ねじ２０４をポペット弁体２０１から取り外す。そして、保持部材２０２と弁体本体２０３の間に形成されたアリ溝２０６に作用ガスが侵入し、アリ溝２０６に装着された環状シール部材２０７が保持部材２０２と弁体本体２０３に固着してしまった場合には、貫通孔２０２ｂから工具を挿入して押出部材２０５の頭部２０５ｂに係合させ、押出部材２０５を弁体本体２０３に対して弛める方向へ回転させる。すると、押出部材２０５の頭部２０５ｂが、収納凹部２０２ａの内壁に突き当てられて保持部材２０２を弁体本体２０３から離れる方向へ押圧し、保持部材２０２を弁体本体２０３から浮き上がらせる。このとき、工具がシール面等に接触しないので、ポペット弁体２０１のシール面を傷付けることなく、保持部材２０２と弁体本体２０３を分解することができる。
【００４５】
ところが、図７に示す真空弁２００は、貫通孔２０２ｂを介して収納凹部２０２ａが、作用ガスやパージガスの流れる流路に開放されている。そのため、作用ガスが貫通孔２０２ｂから収納凹部２０２ａに流れ込んで滞留し、生成物を付着させる可能性があった。また、作用ガスに含まれるゴミが、貫通孔２０２ｂから収納凹部２０２ａに流れ込んで溜まる可能性があった。貫通孔２０２ｂや収納凹部２０２ａに溜まった生成物やゴミが、流路に流れ出して作用ガスに混入すると、製品の歩留まりを悪化させる虞がある。
【００４６】
これに対して、図１に示す本実施形態の真空弁１において、ポペット弁体３３は、固定ねじ３８の頭部３８ｂが座ぐり穴３４ｂの内壁に圧接するように嵌合され、第２雌ねじ穴３４ａが塞がれている。そして、頭部３８ｂは、保持部材３４の表面と面一にされている。そのため、作用ガスは、座ぐり穴３４ｂの内壁と固定ねじ３８の頭部３８ｂとの間の隙間から、第２雌ねじ穴３４ａの内周面と固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外周面との間に形成される隙間に流れ込みにくい。これにより、第２雌ねじ穴３４ａの内周面と固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外周面との間に形成される隙間に作用ガスが滞留しにくく、生成物が付着しにくい。また、作用ガスに含まれるゴミが、座ぐり穴３４ｂの内壁と固定ねじ３８の頭部３８ｂとの間の隙間に入り込まず、溜まりにくい。よって、本実施形態の真空弁１は、作用ガス制御中に、生成物やゴミが作用ガスに混入してウエハの膜に供給され、製品の歩留まりを低下させない。
【００４７】
また、図７に示す真空弁２００は、保持部材２０２と弁体本体２０３が生成物により固着していない場合、固定ねじ２０４を取り外せば、保持部材２０２を弁体本体２０３から分離させることができ、押出部材２０５を外し忘れることがある。この場合、押出部材２０５を取り外して、押出部材２０５が締結される雌ねじ穴内部を洗浄できないため、押出ねじのねじ部分に生成物が残留する可能性がある。生成物が残留していると、押出部材２０５が回転されにくくなるため、ポペット弁体２０１の分解作業の効率が悪くなる。これに加え、真空弁２００の組立時に、押出部材２０５を弁体本体２０３に締結し忘れると、次のメンテナンス時に保持部材２０２と弁体本体２０３が固着していても、押出部材２０５を利用して保持部材２０２と弁体本体２０３の固着状態を解除できない上に、押出部材２０５が締結される弁体本体２０３の雌ねじ穴の内部に生成物が付着してパーティクルを発生させる虞がある。
【００４８】
これに対して、本実施形態の真空弁１は、押出ねじ４１が取り外されて空いている第２雌ねじ穴３４ａに押出ねじ４１を締結し、保持部材３４と弁体本体３７の固着状態を解除する。そのため、メンテナンス時に押出ねじ４１を外し忘れたことにより、保持部材３４や弁体本体３７の洗浄後に、生成物が保持部材３４や弁体本体３７に残留することがない。しかも、真空弁１の組立時には、固定ねじ３８のみがポペット弁体３３に締結され、押出ねじ４１が使用されない。そのため、組立時に押出ねじ４１をポペット弁体３３に付け忘れたために、次のメンテナンス時に保持部材３４と弁体本体３７を分離できないという不都合を生じたり、生成物の付着によりパーティクルを発生するという不都合を生じることがない。
【００４９】
更に、本実施形態の真空弁１は、第２雌ねじ穴３４ａを備えない既存の保持部材を、第２雌ねじ穴３４ａが形成された保持部材３４に交換し、既存の固定ねじ３８を用いて交換した保持部材３４を既存の弁体本体３７に取り付ければ、押出ねじ４１を用いて保持部材３４と弁体本体３７とを分解する構造を適用できる。そのため、真空弁１は、既存の保持部材を、本実施形態の保持部材３４に交換するだけで、保持部材３４と弁体本体３７を分解する構造を安価に採用することができる。
【００５０】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
上記実施形態では、固定ねじ３８に平皿ねじを使用したが、保持部材３４の座ぐり穴３４ｂを塞ぐことができるのであれば、固定ねじ３８に丸皿ねじや、ボルト等を使用しても良い。また、固定ねじ３８の頭部で第２雌ねじ穴３４ａを塞ぐことができるのであれば、座ぐり穴３４ｂを必ずしも設けなくても良い。
上記実施形態では、全ての第１雌ねじ穴３７ｂに対応するように第２雌ねじ穴３４ａを保持部材３４に設け、第１雌ねじ穴３７ｂと第２雌ねじ穴３４ａを同数設けた。これに対して、第２雌ねじ穴３４ａの数は第１雌ねじ穴３７ｂの数より少なくても良い。すなわち、第１雌ねじ穴３７ｂの中から少なくとも１個の第１雌ねじ穴３７ｂに対応するように第２雌ねじ穴３４ａを保持部材３４に形成する一方、他の第１雌ねじ穴３７ｂに対応するようにバカ穴を保持部材３４に形成し、固定ねじ３８の頭部３８ｂにより第２雌ねじ穴３７ｂやバカ穴をそれぞれ塞ぐようにしても良い。
上記実施形態の真空弁１は、隔壁３６の外周面に凹溝を環状に形成して引掛部３６ａを形成した。これに対して、図８に示すように、隔壁３６のボディ３１から突出する部分に、外径方向へ突出する凸部５１を設け、工具挿入部４５内に挿入された工具を凸部５１に引っ掛けることができるようにしても良い。この場合、工具挿入部４５に挿入した工具を凸部５１に引っ掛け、隔壁３６をボディ３１から持ち上げるようにして引き離すことにより、隔壁３６とボディ３１とが容易に分離される。
上記実施形態の真空弁１は、ベローズ３２を備えるが、ベローズ３２を備えなくても良い。
上記実施形態の真空弁１は、ベロフラム２６を備え、ピストン２４が非摺動で弁シフト方向へ移動するようにしたが、ピストン２４を単動空気圧シリンダ２１に摺動可能に装填し、ベロフラム２６を省いても良い。
上記実施形態の真空弁１は、１個のピストン２４を備えるが、複数のピストンをシリンダ内に配置して駆動部２を構成しても良い。
また、駆動部２の構成は、復動空気圧シリンダであったり、電動モータであっても良い。復帰バネ２５は無くても良い。
上記実施形態では、ボディ３１の連結部４２と隔壁６との間で環状シール部材４０を軸方向（垂直方向）から挟み込んで押し潰して弾性変形させた。これに対して、隔壁６の外周面に環状シール部材を装着し、隔壁６とボディ３１との間で環状シール部材を水平方向に押し潰して弾性変形させるようにしても良い。
押出ねじ３８は、真空弁１と一緒に販売される付属品であっても良いし、使用者が使用している汎用のねじであっても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１ 真空弁
２ 駆動部
３１ ボディ
３３ ポペット弁体
３４ 保持部材
３４ａ 第２雌ねじ穴
３４ｂ 座ぐり穴
３５ 環状シール部材
３７ 弁体本体
３７ｂ 第１雌ねじ穴
３８ 固定ねじ
３８ｂ 頭部
３９ アリ溝
４１ 押出ねじ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室と真空ポンプとの間に配置されて処理室の真空圧力を調整するための真空弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置のＣＶＤ装置においては、真空容器である反応室内のウエハに対して、反応室の入口から薄膜材料を構成する元素からなる材料ガスを供給するとともに、反応室の出口から真空ポンプで排気することによって、反応室内を真空状態に保つことが行われている。材料ガスの排気速度は、例えばバタフライ式比例弁によって制御されるが、バタフライ式比例弁は配管を完全に遮断できない。そのため、バタフライ式比例弁と直列にＯＮ−ＯＦＦ式の真空弁が配置され、配管内の流体の完全遮断を行う。
【０００３】
図９は、特許文献１に記載される真空弁１００の断面図である。
例えば、特許文献１に記載される真空弁１００は、シリンダ１１０にピストン１１１が収納され、駆動部を構成している。ピストン１１１は、駆動軸１１２を介してポペット弁体１１３に連結されている。ポペット弁体１１３は、弁室１２３の内壁に設けられた弁座１２４に当接又は離間するように、ボディ１２０の弁室１２３に内設されている。ベローズ１１５は、下端側がポペット弁体１１３に連結され、上端側が隔壁１３２に固定されている。ポペット弁体１１３は、弁体本体１３１に保持部材１１４が固定ねじ１３０で固定され、弁体本体１３１と保持部材１１４との間に形成されたアリ溝１１６に環状シール部材１１７が弾性変形可能に装着されている。一方、隔壁１３２は、シリンダ１１０のシリンダアダプタ１４１とボディ１２０との間で挟持されている。そのため、ベローズ１１５は、弁体本体１３１が駆動軸１１２に連結されており、ポペット弁体１１３の移動に応じて弁室１２３内で伸縮する。
【０００４】
ピストン１１１は、ベロフラム１１８を保持している。ベロフラム１１８は、シリンダ１１０の内部空間を一次室１１９Ａと二次室１１９Ｂに気密に区画している。真空弁１００は、一次室１１９Ａに縮設された圧縮ばね１２６により、ポペット弁体１１３を弁座１２４に押し付けて環状シール部材１１７を弁座１２４に密着させる弁閉止力を得ている。真空弁１００は、図示しない操作ポートから二次室１１９Ｂに操作エアを供給し、圧縮ばね１２６に抗してピストン１１１を上方へ移動させることにより、ポペット弁体１１３を弁座１２４から離間させ、ボディ１２０の第１ポート１２１と第２ポート１２２が流路として繋がる。
【０００５】
真空弁１００は、ボディ１２０に溶接された連結部１２８に環状シール部材１２５と隔壁１３２とシリンダアダプタ１４１とを積み重ね、図示しないボルトによりボディ１２０とシリンダアダプタ１４１とを連結している。環状シール部材１２５は、隔壁１３２と連結部１２８との間で押し潰され、外気がボディ１２０に侵入するのを防止している。
【０００６】
ところで、上記真空弁１００をＣＶＤ装置で使用する場合、作用ガスが固化して流路内に生成物を付着させる。生成物は、反応室でウエハに膜を形成するときに、異物として膜に混入し、製品の歩留まりを悪化させる虞がある。そのため、真空弁１００は、ボディ１２０にヒータ１２７を巻き付けて接ガス部を温め、生成物の発生を抑制している。
【０００７】
しかし、真空弁１００には、アリ溝１１６と環状シール部材１１７との間の隙間やベローズ１１５の凹み部分など、作用ガスが滞留しやすい場所がある。このような場所は、ヒータ１２７で加熱されても生成物が付着しやすい。そのため、真空弁１００は、ベローズ１１５の洗浄や、環状シール部材１１７の交換、ヒータ１２７の交換などのメンテナンスを頻繁に行う必要がある。
【０００８】
真空弁１００のメンテナンス時にピストン１１１がシリンダ１１０内で回転すると、ベロフラム１１８がひねられて皺を生じる虞がある。ベロフラム１１８に皺が入ると、その部分から破損して漏れを生じる虞がある。真空弁１００は、ピストン１１１に廻り止め板１２９を外向きに突出するように設け、シリンダ１１０に形成された窓１１０ａに所定のクリアランスを開けて配置している。クリアランスを設けているのは、真空弁１００の動作に廻り止め板１２９がシリンダ１１０に接触して摺動抵抗を生じることを防ぐためである。しかし、クリアランスを設けたまま真空弁１００の分解・組立を行うと、ピストン１１１がシリンダ１１０内で回転し、ベロフラム１１８に皺が生じる虞がある。そこで、真空弁１００の分解・組立時には、廻り止め板１２９と窓１１０ａとの間にクリアランス除去部材１４０を取り付け、ピストン１１１の回転を阻止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１６３１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、真空弁１００は、環状シール部材１１７を交換する場合に、アリ溝１１６の内壁と環状シール部材１１７の表面との間に生成物が付着していると、環状シール部材１１７が保持部材１１４と弁体本体１３１に固着してしまう。この場合、固定ねじ１３０をポペット弁体１１３から取り外すことができても、保持部材１１４を弁体本体１３１から分離することができない。これに対して、アリ溝１１６に鋭利な工具を差し込んで環状シール部材１１７をほじりだして、固着を解除することが考えられるが、保持部材１１４や弁体本体１３１のシール面が工具によって傷付けられる虞がある。
【００１１】
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、環状シール部材が弁体本体と保持部材との間に形成されるアリ溝の内壁に固着していても、ポペット弁体のシール面を傷付けることなく、保持部材と弁体本体を容易に分解することが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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る真空弁は、弁座を備えるボディと、前記弁座に当接又は離間するポペット弁体と、前記ポペット弁体に駆動力を付与する駆動部と、を備え、前記ポペット弁体が、前記駆動部に連結される弁体本体と、前記弁体本体に取り付けられる保持部材と、前記弁体本体と前記保持部材との間に形成されるアリ溝と、前記アリ溝に装着される環状シール部材と、前記弁体本体と前記保持部材とを固定する固定ねじと、を備える真空弁において、前記弁体本体は、前記固定ねじが締結される第１雌ねじ穴が形成されており、前記保持部材は、内径寸法が前記固定ねじの雄ねじ部の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴が形成されている。
【００１３】
上記構成の真空弁は、前記保持部材が、前記固定ねじの一端に設けられた頭部に嵌合する座ぐり穴を形成されていることが、好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記態様の真空弁は、保持部材を弁体本体から取り外すときに、環状シール部材が弁体本体と保持部材に固着している場合、固定ねじが第１雌ねじ穴から取り外された後、雄ねじ部が固定ねじの雄ねじ部より太い押出ねじが第２雌ねじ穴に締結され、弁体本体に押し付けられる。さらに、押出ねじを第２雌ねじ穴にねじ込むと、押出ねじの雄ねじと第２雌ねじ穴の雌ねじとで構成されるねじのねじ送りによって、保持部材が弁体本体から離れる方向への力を受け、弁体本体から引き離される。これにより、保持部材は、環状シール部材と弁体本体に対する固着を解除される。保持部材を取り外された弁体本体は、ポペット弁体のシール面に接触させないように、工具等を用いて環状シール部材を弁体本体から取り外す。よって、上記態様の真空弁によれば、環状シール部材が保持部材と弁体本体に固着していても、ポペット弁体のシール面を傷付けることなく、保持部材と弁体本体とを容易に分解することができる。
【００１５】
上記構成の真空弁は、固定ねじの一端に設けられた頭部が保持部材に形成された座ぐり穴に嵌合し、座ぐり穴を塞いでいるので、真空弁を流れる流体が保持部材の座ぐり穴や第２雌ねじ穴に滞留しない。これにより、真空弁は、座ぐり穴や第２雌ねじ穴に生成物が堆積したり、ゴミが溜まるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る真空弁の断面図である。
【図２】弁部の拡大断面図である。
【図３】固定ねじが取り外されたポペット弁体の断面図である。
【図４】押出ねじが締結される前の状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図５】押出ねじを弁体本体に突き当てた状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図６】保持部材を弁体本体から浮き上がらせた状態を示すポペット弁体の断面図である。
【図７】特願２００８−２９７９０１号で提案された真空弁の分解構造を示す断面図である。
【図８】真空弁の変形例における駆動部と弁部の連結部分の拡大図である。
【図９】特許文献１に記載される真空弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る真空弁の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１８】
＜真空弁の概略構成＞
図１は、真空弁１の断面図である。
真空弁１は、例えば、半導体製造工程で使用されるＣＶＤ装置においてウエハを表面処理するにあたり、ウエハを配置した真空チャンバ内にプロセスガスとパージガスとを交互に給気・排気させる真空圧力制御システムに適用される。真空弁１は、エア供給源から図示しないサーボ弁を通じてエア収容室２３内に供給される駆動エアにより、弁開度を変化させて、真空チャンバ内のプロセスガス等の真空圧力を制御する。
【００１９】
真空弁１は、その軸線方向、すなわちポペット弁体３３が開閉する弁シフト方向（図中上下方向）のうち、開弁側（図中上方）に位置する駆動部２、及び、閉弁側（図中下方）に位置する弁部３からなる。
【００２０】
駆動部２は、中空状の単動空気圧シリンダ２１、単動空気圧シリンダ２１を弁部３のボディ３１に対して連結して支持するためのシリンダ支持部２２、駆動エアが給排気されるエア収容室２３、単動空気圧シリンダ２１内に移動可能に配置されるピストン２４、ピストン２４に一体的に連結されるピストンロッド２８、ピストン２４に付勢力を付与する復帰ばね２５、及び、単動空気圧シリンダ２１内の中空部を気密に区画し、ピストン２４の移動に従って変形するベロフラム２６等からなる。
【００２１】
真空弁１では、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、単動空気圧シリンダ２１内をそのシリンダ内周面２１ａと非接触で、図中上方向へ駆動するようになっている。このピストン２４の外周面２４ａと単動空気圧シリンダ２１のシリンダ内周面２１ａとの間にある所定の隙間２７は、ベロフラム２６によって密閉され、エア収容室２３内の気密性が確保されるようになっている。
【００２２】
ピストン２４は、復帰ばね２５により閉弁側に付勢されている。駆動エアがエア収容室２３に供給されないとき、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力により、下死点に位置する。その一方、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力に抗して、開弁側（図中上方向）に移動する。ピストン２４の径方向中央部には、ピストンロッド２８が一体的に連結しており、このピストンロッド２８とピストン２４との間はＯリング２９でシールされている。ピストンロッド２８は、シリンダ支持部２２に貫き通され、下端部がボディ３１内に配設されている。
また、真空弁１には、ピストン２４が弁シフト方向に移動したとき、ピストン２４が下死点の位置から上死点に向けて変位した分のピストン２４の変位量、すなわち真空弁１の開弁度を計測する変位センサ４が設けられている。
【００２３】
尚、駆動部２は、ピストン２４の回転を阻止してベロフラム２６に皺が入ることを防止するために、ピストン２４に固設された廻り止め板４６が、単動空気圧シリンダ２１に形成された窓４７に配置されている。窓４７は、単動空気圧シリンダ２１の軸方向（図中上下方向）に長く形成され、ピストン２４が安定して弁シフト方向へ駆動するようにしている。廻り止め板４６と窓４７の外縁部との間には、所定のクリアランスが設けられ、ピストン２４が弁シフト方向へ駆動する際に摺動抵抗が発生しないようにしている。
【００２４】
弁部３は、弁座３１ｃを備えるボディ３１、弁座３１ｃに当接又は離間するポペット弁体３３、ボディ３１内に伸縮自在に配置されるベローズ３２等からなる。
【００２５】
ボディ３１は、第１ポート３１ａが設けられた弁本体４３の上端開口部に連結部４２が溶接等により固定され、弁本体４３の側面に開口する開口部に、第２ポート３１ｂが設けられたポート形成部材４４が溶接等により固定されることにより、構成されている。隔壁３６は、ボディ３１の連結部４２と駆動部２のシリンダ支持部２２との間で挟み込まれて保持され、ボディ３１と駆動部２との間を仕切っている。ポペット弁体３３は、ピストンロッド２８の下端部と連結されており、ピストン２４の弁シフト方向の駆動に伴って、ピストン２４と一体的に動くようになっている。ベローズ３２は、図中上端側が隔壁３６に固定され、図中下端側がポペット弁体３３に固定されている。そのため、ベローズ３２は、ピストンロッド２８の径方向外側を覆う形態で、ポペット弁体３３の弁シフト方向の駆動に伴って伸縮するようにされている。
【００２６】
環状シール部材４０は、ボディ３１（連結部４２）と隔壁３６との間に押し潰された状態で配置され、ボディ３１を流れる作用ガスやパージガスがボディ３１の外部に漏れないようにしている。隔壁３６の上端部は、ボディ３１（連結部４２）から上方へ突出している。その突出部分の外周面には、引掛部３６ａが環状に形成されている。引掛部３６ａは、溝状に形成されている。シリンダ支持部２２とボディ３１（連結部４２）との間には、工具挿入部４５が形成され、工具挿入部４５から挿入した工具を引掛部３６ａに係合させられるようになっている。
【００２７】
図２は、弁部３の拡大断面図である。
ポペット弁体３３は、ピストンロッド２８の下端部に連結される弁体本体３７、弁体本体３７に取り付けられる保持部材３４、弁体本体３７と保持部材３４の間に形成されるアリ溝３９、アリ溝３９に装着される環状シール部材３５、弁体本体３７と保持部材３４とを固定する固定ねじ３８等を備える。
【００２８】
ポペット弁体３３は、弁座３１ｃに当接又は離間する場合に発生する振動で固定ねじ３８が弛んだり、１本の固定ねじ３８にせん断荷重が集中することを避けたり、環状シール部材３５を周方向に均一に押し潰してアリ溝３９に装着するために、複数本の固定ねじ３８が軸線を中心に円周方向に均等に配設されている。ポペット弁体３３は、円板状の保持部材３４が弁体本体３７の中央部に設けられた収容凹部３７ａ内に配置される。保持部材３４は、一端面に設けられた位置決め凸部３４ｃを、収容凹部３７ａの中央部に円柱状に設けられた位置決め凹部３７ｃに嵌合させることにより、弁体本体３７に対して位置合わせされ、ポペット弁体３３の下面を平らにしている。収容凹部３７ａの内側面と保持部材３４の外周面との間には、環状シール部材３５を保持するためのアリ溝３９が形成されている。環状シール部材３５は、ボディ３１の弁座３１ｃと接触してシールできるように、アリ溝３９に弾性変形可能に装着されている。
【００２９】
図３、固定ねじ３８が取り外されたポペット弁体３３の断面図である。図４は、押出ねじ４１が締結される前の状態を示すポペット弁体３３の断面図である。図５は、押出ねじ４１を弁体本体３７に突き当てた状態を示すポペット弁体３３の断面図である。図６は、保持部材３４を弁体本体３７から浮き上がらせた状態を示すポペット弁体３３の断面図である。
【００３０】
図３に示すように、固定ねじ３８は、外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部３８ａと、雄ねじ部３８ａの一端に設けられた頭部３８ｂを備える。本実施形態では、平皿ねじが固定ねじ３８として使用されている。弁体本体３７は、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａが締結される第１雌ねじ穴３７ｂが位置決め凹部３７ｃの底面から複数開設されている。保持部材３４は、第１雌ねじ穴３７ｂに対応する位置に、第２雌ねじ穴３４ａがそれぞれ貫通して形成されている。
【００３１】
第２雌ねじ穴３４ａは、図４〜図６に示すように、押出ねじ４１が締結されるように形成されている。押出ねじ４１は、外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部４１ａと、雄ねじ部４１ａの一端に設けられた頭部４１ｂを備える。雄ねじ部４１ａの外径寸法Ｗ４は、図３に示す固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３より大きい。図３及び図４に示すように、第２雌ねじ穴３４ａは、内径寸法Ｗ２が、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３、すなわち第１雌ねじ穴３７ｂの谷の径Ｗ１より、大径に設けられ、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａが第２雌ねじ穴３４ａの内周面に形成された雌ねじに接触しないようにされている。保持部材３４の一方の端面（図中下面）には、座ぐり穴３４ｂが第２雌ねじ穴３４ａと同軸上に形成されている。座ぐり穴３４ｂは、図３に示すように、固定ねじ３８の頭部３８ｂの形状にぴったりと合わされた円錐状の凹形状をなし、頭部３８ｂによって塞がれるように形成されている。
【００３２】
上記ポペット弁体３３は、図２に示すように、固定ねじ３８が座ぐり穴３４ｂに頭部３８ｂを埋め込まれるようにして第１雌ねじ穴３７ｂに締め込まれ、保持部材３４と弁体本体３７が締め付けられて固定されている。
【００３３】
＜動作説明＞
このような真空弁１では、駆動エアがエア収容室２３に供給されないときには、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力により下死点に位置するため、ピストン２４と連結するポペット弁体３３は、環状シール部材３５を介して弁座３１ｃを押圧する。これにより、ポペット弁体３３で第１ポート３１ａを塞いで真空弁１は閉弁する。
一方、駆動エアがエア収容室２３に供給されると、ピストン２４は、復帰ばね２５による付勢力に抗して、弁シフト方向の開弁側に移動するため、環状シール部材３５と共にポペット弁体３３も開弁側に移動し、弁座３１ｃから離れる。これにより、真空弁１は開弁し、第１ポート３１ａと第２ポート３１ｂとが連通する。真空弁１が開弁すると、図示しない真空ポンプは、真空チャンバ内にある作用ガスまたはパージガスを吸引することができるようになる。
【００３４】
真空弁１は、図示しないヒータにより、ボディ３１内を流れる作用ガスが固化しないように加熱されている。しかし、作用ガスは、ポペット弁体３３のアリ溝３９の開口部から、アリ溝３９の内壁と環状シール部材３５との間に入り込んで滞留したり、シリンダ支持部２２とボディ３１との間の環状シール部材４０周辺に滞留し、生成物を付着させることがある。生成物が作用ガスに混入すると、異物が膜に混入し、製品の歩留まりを低下させる。そのため、真空弁１は、定期的に分解され、メンテナンスされる。
【００３５】
＜メンテナンス方法＞
次に、上記真空弁１のメンテナンス方法について説明する。
駆動部２の窓４７に図示しないクリアランス除去部材を装着し、廻り止め板４６と単動空気圧シリンダ２１との間のクリアランスをなくす。これにより、真空弁１の分解時に、ピストン２４が単動空気圧シリンダ２１に対して回転できなくなるため、ベロフラム２６に皺が生じることを回避できる。そして、駆動部２と弁部３とを連結する図示しないボルトを取り外し、駆動部２を弁部３から分離させる。このとき、駆動部２は、ピストンロッド２８に連結されるポペット弁体３３や、ポペット弁体３３に接続されるベローズ３２と一緒に、弁部３から取り外される。
【００３６】
このとき、環状シール部材４０の周辺に生成物が付着していると、隔壁３６がボディ３１に固着し、駆動部２を弁部３から取り外すことができない場合がある。この場合、真空弁１は、図１に示す工具挿入部４５からマイナスドライバ等の工具を挿入して隔壁３６の引掛部３６ａに引っ掛け、テコの原理を利用して隔壁３６をボディ３１から持ち上げる。環状シール部材４０が隔壁３６又はボディ３１（連結部４２）から引き剥がされると、隔壁３６とボディ３１の固着状態が解除され、駆動部２を弁部３から取り外すことができるようになる。よって、本実施形態の真空弁１によれば、環状シール部材４０が隔壁３６とボディ３１（連結部４２）に固着していても、容易に隔壁３６とボディ３１（連結部４２）とを分離させて分解することができる。
【００３７】
そして更に、ポペット弁体３３を分解し、環状シール部材３５の交換やベローズ３２の洗浄等を行う。真空弁１は、ボディ３１が図示しないヒータで加熱されていても、環状シール部材３５とアリ溝３９の内壁との間に入り込んだ作用ガスが固化し、環状シール部材３５の周りに生成物を付着させる。この場合、保持部材３４と弁体本体３７が固着すると、図３に示すように固定ねじ３８を取り外しても、保持部材３４を弁体本体３７から取り外すことができない。そこで、固定ねじ３８をポペット弁体３３から取り外した後、図４に示すように、押出ねじ４１を保持部材３４の第２雌ねじ穴３４ａにねじ込む。尚、押出ねじ４１は、全ての第２雌ねじ穴３４ａに各々ねじ込んでもよいし、複数の第２雌ねじ穴３４ａの１つにねじ込むだけであっても良い。
【００３８】
押出ねじ４１の雄ねじ部４１ａの外径寸法Ｗ４は、固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外径寸法Ｗ３（第１雌ねじ穴３７ｂの谷の径Ｗ１）より大きい。そのため、押出ねじ４１を第２雌ねじ穴３４ａにねじ込んでいくと、図５に示すように、押出ねじ４１の先端部が弁体本体３７に突き当たり、第１雌ねじ穴３７ｂに挿入されなくなる。この状態で、押出ねじ４１を更に回転させると、押出ねじ４１の雄ねじと第２雌ねじ穴３４ａの雌ねじとにより構成されるねじのねじ送りによって、図６に示すように、保持部材３４が弁体本体３７から引き離され、環状シール部材３５が保持部材３４又は弁体本体３７から引き剥がされる。これにより、保持部材３４と弁体本体３７の固着状態が解除され、保持部材３４を弁体本体３７から取り外せるようになる。
【００３９】
このとき、工具がポペット弁体３３（保持部材３４と弁体本体３７）のシール面に擦れない。そのため、環状シール部材３５が保持部材３４と弁体本体３７に固着していても、ポペット弁体３３のシール面を傷付けることなく、保持部材３４と弁体本体３７とを容易に分解することができる。
また、保持部材３４の位置決め凸部３４ｃと弁体本体３７の位置決め凹部３７ｃとの嵌合部分が、軸方向に短い。そのため、例えば、１本の押出ねじ４１で保持部材３４に弁体本体３７に対して偏った力を付与すると、保持部材３４が弁体本体３７に対して傾きやすく、弁体本体３７から分離しやすい。
【００４０】
真空弁１は、メンテナンスが完了すると、上記と逆手順で、再度組み立てられる。しかも、保持部材３４の位置決め凸部３４ｃを弁体本体３７の位置決め凹部３７ｃに嵌合させ、第２雌ねじ穴３４ａを第１雌ねじ穴３７ｂに対して同軸上に配置するように、保持部材３４を収容凹部３７ａ内で回転させた後、固定ねじ３８を第２雌ねじ穴３４ａを介して第１雌ねじ穴３７ｂに締結すれば、保持部材３４と弁体本体３７が簡単に位置決めされて固定される。特に、複数の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａが、ポペット弁体３３の軸線を中心とする周方向に均等に設けられているため、一対の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａを位置決めすれば、他の第１及び第２雌ねじ穴３７ｂ，３４ａを一義的に位置決めすることができる。
【００４１】
ところで、出願人は、特願２００８−２９７９０１号において、シール面を傷付けずにポペット弁体を分解する技術を提案した。図７は、特願２００８−２９７９０１号で提案された真空弁の分解構造を示す断面図である。
【００４２】
図７に示す真空弁２００は、弁座２０９を備えるボディ２０８と、弁座２０９に当接又は離間するポペット弁体２０１と、ポペット弁体２０１に駆動力を付与する駆動部２１０と、を有する。ポペット弁体２０１は、駆動部２１０に連結される弁体本体２０３と、弁体本体２０３に取り付けられて弁体本体２０３との間にアリ溝２０６を形成する保持部材２０２と、アリ溝２０６に装着される環状シール部材２０７と、弁体本体２０３と保持部材２０２との間に配設されて保持部材２０２を弁体本体２０３から離れる方向へ押し出す押出部材２０５と、を有する。つまり、ポペット弁体２０１は、保持部材２０２と弁体本体２０３を締め付けて固定する固定ねじ２０４と別に、押出部材２０５が保持部材２０２と弁体本体２０３との間に配置されている。
【００４３】
押出部材２０５は、雄ねじ部２０５ａと頭部２０５ｂを備えるねじにより構成され、保持部材２０２に挿通されて弁体本体２０３に螺合されている。保持部材２０２は、押出部材２０５の頭部２０５ｂを収納する収納凹部２０２ａと、内径寸法が収納凹部２０２ａより小径であって収納凹部２０２ａと連通し、押出部材２０５を回転させる工具を挿入するための貫通孔２０２ｂとが形成されている。
【００４４】
このような真空弁２００は、保持部材２０２と弁体本体２０３を分解する場合、固定ねじ２０４をポペット弁体２０１から取り外す。そして、保持部材２０２と弁体本体２０３の間に形成されたアリ溝２０６に作用ガスが侵入し、アリ溝２０６に装着された環状シール部材２０７が保持部材２０２と弁体本体２０３に固着してしまった場合には、貫通孔２０２ｂから工具を挿入して押出部材２０５の頭部２０５ｂに係合させ、押出部材２０５を弁体本体２０３に対して弛める方向へ回転させる。すると、押出部材２０５の頭部２０５ｂが、収納凹部２０２ａの内壁に突き当てられて保持部材２０２を弁体本体２０３から離れる方向へ押圧し、保持部材２０２を弁体本体２０３から浮き上がらせる。このとき、工具がシール面等に接触しないので、ポペット弁体２０１のシール面を傷付けることなく、保持部材２０２と弁体本体２０３を分解することができる。
【００４５】
ところが、図７に示す真空弁２００は、貫通孔２０２ｂを介して収納凹部２０２ａが、作用ガスやパージガスの流れる流路に開放されている。そのため、作用ガスが貫通孔２０２ｂから収納凹部２０２ａに流れ込んで滞留し、生成物を付着させる可能性があった。また、作用ガスに含まれるゴミが、貫通孔２０２ｂから収納凹部２０２ａに流れ込んで溜まる可能性があった。貫通孔２０２ｂや収納凹部２０２ａに溜まった生成物やゴミが、流路に流れ出して作用ガスに混入すると、製品の歩留まりを悪化させる虞がある。
【００４６】
これに対して、図１に示す本実施形態の真空弁１において、ポペット弁体３３は、固定ねじ３８の頭部３８ｂが座ぐり穴３４ｂの内壁に圧接するように嵌合され、第２雌ねじ穴３４ａが塞がれている。そして、頭部３８ｂは、保持部材３４の表面と面一にされている。そのため、作用ガスは、座ぐり穴３４ｂの内壁と固定ねじ３８の頭部３８ｂとの間の隙間から、第２雌ねじ穴３４ａの内周面と固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外周面との間に形成される隙間に流れ込みにくい。これにより、第２雌ねじ穴３４ａの内周面と固定ねじ３８の雄ねじ部３８ａの外周面との間に形成される隙間に作用ガスが滞留しにくく、生成物が付着しにくい。また、作用ガスに含まれるゴミが、座ぐり穴３４ｂの内壁と固定ねじ３８の頭部３８ｂとの間の隙間に入り込まず、溜まりにくい。よって、本実施形態の真空弁１は、作用ガス制御中に、生成物やゴミが作用ガスに混入してウエハの膜に供給され、製品の歩留まりを低下させない。
【００４７】
また、図７に示す真空弁２００は、保持部材２０２と弁体本体２０３が生成物により固着していない場合、固定ねじ２０４を取り外せば、保持部材２０２を弁体本体２０３から分離させることができ、押出部材２０５を外し忘れることがある。この場合、押出部材２０５を取り外して、押出部材２０５が締結される雌ねじ穴内部を洗浄できないため、押出ねじのねじ部分に生成物が残留する可能性がある。生成物が残留していると、押出部材２０５が回転されにくくなるため、ポペット弁体２０１の分解作業の効率が悪くなる。これに加え、真空弁２００の組立時に、押出部材２０５を弁体本体２０３に締結し忘れると、次のメンテナンス時に保持部材２０２と弁体本体２０３が固着していても、押出部材２０５を利用して保持部材２０２と弁体本体２０３の固着状態を解除できない上に、押出部材２０５が締結される弁体本体２０３の雌ねじ穴の内部に生成物が付着してパーティクルを発生させる虞がある。
【００４８】
これに対して、本実施形態の真空弁１は、押出ねじ４１が取り外されて空いている第２雌ねじ穴３４ａに押出ねじ４１を締結し、保持部材３４と弁体本体３７の固着状態を解除する。そのため、メンテナンス時に押出ねじ４１を外し忘れたことにより、保持部材３４や弁体本体３７の洗浄後に、生成物が保持部材３４や弁体本体３７に残留することがない。しかも、真空弁１の組立時には、固定ねじ３８のみがポペット弁体３３に締結され、押出ねじ４１が使用されない。そのため、組立時に押出ねじ４１をポペット弁体３３に付け忘れたために、次のメンテナンス時に保持部材３４と弁体本体３７を分離できないという不都合を生じたり、生成物の付着によりパーティクルを発生するという不都合を生じることがない。
【００４９】
更に、本実施形態の真空弁１は、第２雌ねじ穴３４ａを備えない既存の保持部材を、第２雌ねじ穴３４ａが形成された保持部材３４に交換し、既存の固定ねじ３８を用いて交換した保持部材３４を既存の弁体本体３７に取り付ければ、押出ねじ４１を用いて保持部材３４と弁体本体３７とを分解する構造を適用できる。そのため、真空弁１は、既存の保持部材を、本実施形態の保持部材３４に交換するだけで、保持部材３４と弁体本体３７を分解する構造を安価に採用することができる。
【００５０】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
上記実施形態では、固定ねじ３８に平皿ねじを使用したが、保持部材３４の座ぐり穴３４ｂを塞ぐことができるのであれば、固定ねじ３８に丸皿ねじや、ボルト等を使用しても良い。また、固定ねじ３８の頭部で第２雌ねじ穴３４ａを塞ぐことができるのであれば、座ぐり穴３４ｂを必ずしも設けなくても良い。
上記実施形態では、全ての第１雌ねじ穴３７ｂに対応するように第２雌ねじ穴３４ａを保持部材３４に設け、第１雌ねじ穴３７ｂと第２雌ねじ穴３４ａを同数設けた。これに対して、第２雌ねじ穴３４ａの数は第１雌ねじ穴３７ｂの数より少なくても良い。すなわち、第１雌ねじ穴３７ｂの中から少なくとも１個の第１雌ねじ穴３７ｂに対応するように第２雌ねじ穴３４ａを保持部材３４に形成する一方、他の第１雌ねじ穴３７ｂに対応するようにバカ穴を保持部材３４に形成し、固定ねじ３８の頭部３８ｂにより第２雌ねじ穴３７ｂやバカ穴をそれぞれ塞ぐようにしても良い。
上記実施形態の真空弁１は、隔壁３６の外周面に凹溝を環状に形成して引掛部３６ａを形成した。これに対して、図８に示すように、隔壁３６のボディ３１から突出する部分に、外径方向へ突出する凸部５１を設け、工具挿入部４５内に挿入された工具を凸部５１に引っ掛けることができるようにしても良い。この場合、工具挿入部４５に挿入した工具を凸部５１に引っ掛け、隔壁３６をボディ３１から持ち上げるようにして引き離すことにより、隔壁３６とボディ３１とが容易に分離される。
上記実施形態の真空弁１は、ベローズ３２を備えるが、ベローズ３２を備えなくても良い。
上記実施形態の真空弁１は、ベロフラム２６を備え、ピストン２４が非摺動で弁シフト方向へ移動するようにしたが、ピストン２４を単動空気圧シリンダ２１に摺動可能に装填し、ベロフラム２６を省いても良い。
上記実施形態の真空弁１は、１個のピストン２４を備えるが、複数のピストンをシリンダ内に配置して駆動部２を構成しても良い。
また、駆動部２の構成は、復動空気圧シリンダであったり、電動モータであっても良い。復帰バネ２５は無くても良い。
上記実施形態では、ボディ３１の連結部４２と隔壁６との間で環状シール部材４０を軸方向（垂直方向）から挟み込んで押し潰して弾性変形させた。これに対して、隔壁６の外周面に環状シール部材を装着し、隔壁６とボディ３１との間で環状シール部材を水平方向に押し潰して弾性変形させるようにしても良い。
押出ねじ３８は、真空弁１と一緒に販売される付属品であっても良いし、使用者が使用している汎用のねじであっても良い。
【符号の説明】
【００５１】
１ 真空弁
２ 駆動部
３１ ボディ
３３ ポペット弁体
３４ 保持部材
３４ａ 第２雌ねじ穴
３４ｂ 座ぐり穴
３５ 環状シール部材
３７ 弁体本体
３７ｂ 第１雌ねじ穴
３８ 固定ねじ
３８ｂ 頭部
３９ アリ溝
４１ 押出ねじ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座を備えるボディと、前記弁座に当接又は離間するポペット弁体と、前記ポペット弁体に駆動力を付与する駆動部と、を備え、前記ポペット弁体が、前記駆動部に連結される弁体本体と、前記弁体本体に取り付けられる保持部材と、前記弁体本体と前記保持部材との間に形成されるアリ溝と、前記アリ溝に装着される環状シール部材と、前記弁体本体と前記保持部材とを固定する固定ねじと、を備える真空弁において、
前記弁体本体は、前記固定ねじが締結される第１雌ねじ穴が形成されており、
前記保持部材は、内径寸法が前記固定ねじの雄ねじ部の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴が形成されている
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、
前記保持部材は、前記固定ねじの一端に設けられた頭部に嵌合する座ぐり穴を形成されている
ことを特徴とする真空弁。
【請求項１】
弁座を備えるボディと、前記弁座に当接又は離間するポペット弁体と、前記ポペット弁体に駆動力を付与する駆動部と、を備え、前記ポペット弁体が、前記駆動部に連結される弁体本体と、前記弁体本体に取り付けられる保持部材と、前記弁体本体と前記保持部材との間に形成されるアリ溝と、前記アリ溝に装着される環状シール部材と、前記弁体本体と前記保持部材とを固定する固定ねじと、を備える真空弁において、
前記弁体本体は、前記固定ねじが締結される第１雌ねじ穴が形成されており、
前記保持部材は、内径寸法が前記固定ねじの雄ねじ部の外径寸法より大径である第２雌ねじ穴が形成されている
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、
前記保持部材は、前記固定ねじの一端に設けられた頭部に嵌合する座ぐり穴を形成されている
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２０１１−２３７０２２（Ｐ２０１１−２３７０２２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１１４８６（Ｐ２０１０−１１１４８６）
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【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２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【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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