CN110192054A - 阀及半导体制造装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种阀及半导体制造装置，其即使在高温下使用也不会产生烧熔等而能够长时间使用，并且不会污染腔室内。阀(1)具备：增力机构(30)，其增大驱动力；第一阀杆(25)及第二阀杆(26)，其承受增力机构(30)增大的力进行移动；以及隔膜(11)，其能够对流体通路(2b、2c)进行开关。增力机构(30)具备：保持器(31)及轴承(32)；轴(33)，其两端支撑于轴承(32)；以及臂(34)，其被轴(33)支撑成能够摆动，并具有承受驱动力的外端部(34C)和增大驱动力并向第一阀杆(25)传递的内端部(34B)，在保持器(31)、轴承(32)、轴(33)以及臂(34)中，构成利用臂(34)的摆动而产生的滑动部的轴(33)的两端部和轴承(32)之中，轴承(32)由碳纤维复合材料构成。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀及具备该阀的半导体制造装置。
背景技术
作为对应高温的阀，提出了一种阀，其具备使驱动压力(例如，压缩空气)产生的驱动力增大的增力机构，并经由增力机构使阀杆及阀芯工作而对流体通路进行开关(例如参照专利文献1)。增力机构由支撑部件、支撑于支撑部件的轴部件、以及能够旋转地支撑于轴部件的旋转部件构成，在这些部件中的随着旋转部件的旋转而相互滑动的两个部件之间，通常涂覆有润滑脂用于防止烧熔。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开平成07-139648号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，在于高温下长时间使用阀的情况下，即使使用对应高温的润滑脂，也会由于润滑脂变干而产生烧熔等，会引起阀工作故障。另外，会由于从润滑脂放出气体而污染腔室内。
因此，本发明的目的在于提供一种阀及半导体制造装置，其即使在高温下使用也不会产生烧熔等而能够长时间使用，并且不会污染腔室内。
(二)技术方案
为了解决上述目的，本发明的一个方式的阀，其具备：阀体，其形成有流体通路，并具备阀座；驱动单元，其产生驱动力；增力机构，其增大所述驱动力；阀芯，其相对于所述阀座抵接及分离，从而能够对所述流体通路进行开关；以及阀杆，其设置成承受通过所述增力机构增大的力，而能够使所述阀体相对于所述阀芯抵接及分离，所述增力机构具备：支撑部；轴部，其两端支撑于所述支撑部；以及摆动部，其被所述轴部支撑成能够摆动，并具有承受所述驱动力的一端部和增大所述驱动力并向所述阀杆传递的另一端部，在所述摆动部、所述轴部、以及所述支撑部中，在利用所述摆动部的摆动而产生的滑动部的至少一部分使用碳材料。
另外，所述碳材料可以是碳纤维复合材料。
另外，还可以成为，所述碳纤维复合材料的纤维方向与所述滑动部的滑动方向一致。
另外，还可以成为，所述摆动部、所述轴部、以及所述支撑部中的所述滑动部的至少一部分以外的剩余部分由不锈钢构成。
另外，还可以成为，所述支撑部具有将所述轴部支撑成能够旋转的轴承，所述轴承由碳材料构成。
另外，还可以成为，所述滑动部由两个部件构成，所述两个部件直接接触。
作为本发明的一个方式的半导体制造装置具备：腔室以及配置于所述腔室内的上述阀。
(三)有益效果
根据本发明，能够提供一种阀及半导体制造装置，其即使在高温下使用也不会产生烧熔等而能够长时间使用，并且不会污染腔室内。
附图说明
图1表示本实施方式的处于关闭状态的阀的纵向剖视图。
图2是表示增力机构的局部剖面的立体图。
图3表示增力机构的俯视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的一实施方式的阀进行说明。
图1表示本实施方式的处于关闭状态的阀1的纵向剖视图。如图1所示，阀1是隔膜阀，例如在半导体制造装置的腔室内使用。阀1具备：阀体2、阀盖部10、致动器部20。此外，在以下的说明中，将阀1的致动器部20作为上侧，将阀体2侧作为下侧进行说明。此外，只要没有特别说明，构成本实施方式的阀1的各部件都由不锈钢构成。
在阀体2中形成有阀箱2a、以及与阀箱2a连通的流入路径2b及流出路径2c。在阀体2的流入路径2b与阀箱2a连通的位置的周缘(流入路径2b的开口部)，设置有朝向阀盖部10突出的圆环状的阀座2D。另外，阀体2设置为向上方延伸，呈圆筒状，并具有在外周部形成有阳螺纹部的圆筒部2E。
阀盖部10具有：隔膜11、阀盖12、按压适配器13、盘14、以及隔膜压件15。
作为阀芯的隔膜11由例如镍－钴合金构成，由多张隔膜构成，并利用环状的按压适配器13夹压其外周缘部，并相对于阀体2保持。作为阀芯的隔膜11呈大致球壳状，向上凸的大致圆弧状为自然状态。通过使隔膜11相对于阀座2D抵接及分离，而进行流入路径2b与流出路径2c之间的连通或者隔断。当阀1处于关闭状态时，隔膜11与阀座2D抵接，并且隔断流入路径2b与流出路径2c。
阀盖12呈大致圆筒状，从上侧插入阀体2的圆筒部2E，并从上侧相对于按压适配器13抵接。
盘14及隔膜压件15构成为一体而呈大致圆柱状，插入阀盖12内而支撑成能够沿上下方向移动，并能够按压隔膜11的中央部。
致动器部20具备：壳体21、波纹管22、活塞23、活塞环24、增力机构30、第一阀杆25、第二阀杆26、以及碟形弹簧27。
壳体21具有：下壳体21A、中间壳体21B、上壳体21C，并形成收纳增力机构30等的收纳室21g。
下壳体21A具有：圆盘部21A1、下突出部21A2、上突出部21A3。圆盘部21A1呈圆盘状，并在其中央部形成有贯穿孔21d。下突出部21A2呈圆筒状，从圆盘部21A1的下表面向下方突出。在下突出部21A2的内周面形成有阴螺纹部，该阴螺纹部螺合于阀体2的圆筒部2E的阳螺纹部。由此，阀盖12被圆盘部21A1向下方按压，按压适配器13按压隔膜11的外周缘部。上突出部21A3呈圆筒状，从圆盘部21A1的上表面向上方突出。在上突出部21A3的外周面形成有阳螺纹部。
中间壳体21B呈圆筒状，在其上端部及下端部的内周面分别形成有阴螺纹部。通过使该下端部的阴螺纹部螺合于下壳体21A的上突出部21A3的阳螺纹部，从而使中间壳体21B相对于下壳体21A固定。另外，在中间壳体21B的内周面且上突出部21A3的上侧，设置有向内部突出的突出部21E。
上壳体21C呈大致圆盘状，在其外周部形成有阳螺纹部，在其中央部形成有贯穿孔21f。通过使该阳螺纹部螺合于中间壳体21B的上端部的阴螺纹部，从而使上壳体21C相对于中间壳体21B固定。在贯穿孔21f中安装有驱动压力导入用接头28。此外，在本实施方式中，驱动压力导入用接头28通过焊接而安装于上壳体21C。
波纹管22整体呈圆筒状，其上端部的外缘以紧密贴合的方式固定于上壳体21C的下表面。波纹管22是所谓的焊接波纹管，通过使圆环状的多个金属板的内径部与外径部交替焊接并且相互连接来制作。
活塞23呈大致圆盘状，波纹管22的下端部的外缘以紧密贴合的方式固定于活塞23的上表面的外周。这样，上壳体21C、波纹管22以及活塞23成为一体，并形成驱动压力导入室23a。
活塞环24呈环状并固定于活塞23的下表面的外周部。
接着，参照图1～图3对增力机构30进行说明。
图2是表示增力机构30的局部剖面的立体图。图3表示增力机构30的俯视图。
增力机构30具有：保持器31、六个轴承32、三根轴33、三个臂34、三个平行销35、六个垫圈36、以及三个卡环37。
保持器31具有：圆盘状的底部31A、以及从底部31A向上方突出的销支撑部31B。在底部31A及销支撑部31B上形成有沿上下方向贯穿的阀杆孔31c。底部31A的外周缘被突出部21E和上突出部21A3夹持，由此保持器31固定于壳体21。在销支撑部31B上，沿圆周方向等间隔(120°间隔)地形成有沿径向延伸的三个槽部31d。另外，在销支撑部31B的外周部，在三个槽部31d之间形成有切口31e。另外，在销支撑部31B上的位于夹持槽部31d的位置的部分，分别形成有轴承孔31f。各轴承孔31f的两端分别向槽部31d及切口31e开口。
各轴承32由碳纤维复合材料(C/C复合材料)构成，呈圆筒状。构成轴承32的碳纤维复合材料的纤维方向与轴承32的圆周方向(相当于滑动方向)为相同方向。另外，轴承32插入轴承孔31f。支撑部由保持器31及轴承32构成。
作为轴部的各轴33贯穿位于夹持槽部31d的位置的一对轴承32。
作为摆动部的各臂34形成有沿着与其长度方向垂直的方向贯穿的销孔34a。各臂34配置于槽部31d，轴33贯穿于销孔34a，并支撑成能够摆动。各轴33压入臂34的销孔34a，并构成为利用臂34的摆动也使轴33旋转。各臂34在轴33的径向上具有内端部34B和外端部34C，并在内端部34B上形成有销槽34d。内端部34B在阀杆孔31c内位于第一阀杆25的后述的凸缘部25B的下侧，外端部34C位于活塞环24的下侧，并能够与活塞环24的下表面抵接。
各平行销35嵌入臂34的销槽34d。平行销35能够与第一阀杆25的后述的凸缘部25B的下表面抵接。各轴33的中心轴构成为，比外端部34C相对于活塞环24的抵接部分与平行销35相对于凸缘部25B的抵接部分的中间位置更靠近内端部34B侧。
这样，轴33的中心轴比外端部34C靠近内端部34B侧，因此作用于外端部34C的力在内端部34B中被增大，增大的力作用于第一阀杆25。此外，大致的增大率为，(从轴33的中心轴到臂34的外端部34C相对于活塞环24的抵接部分的距离)/(从轴33的中心轴到平行栓35相对于凸缘部25B的抵接部分的距离)。
各垫圈36设置于各轴33的两端。各卡环37设置于各轴的一端，并防止各轴33从保持器31脱落。
如图1所示，第一阀杆25具备：沿上下方向延伸的主体部25A、以及从主体部25A向外方突出的凸缘部25B。在主体部25A的下端部形成有阳螺纹部。凸缘部25B插入保持器31的阀杆孔31c，第一阀杆25能够在阀杆孔31c内沿上下方向移动。凸缘部25B位于三个臂34的内端部34B的上侧。
第二阀杆26呈大致圆柱状，具有：基部26A、上端部26B、凸缘部26C、以及下端部26D。在基部26A及上端部26B上形成有阴螺纹部，通过在该阴螺纹部上螺合第一阀杆25的阳螺纹部，而使第一阀杆25与第二阀杆26成为一体。上端部26B插入阀杆孔31c。凸缘部26C从基部26A与下端部26D之间向外方突出。下端部26D插入下壳体21A的贯穿孔21d，并从上侧抵接盘14。关于第二阀杆26，其上端部26B插入阀杆孔31c，其下端部26D插入贯穿孔21d，从而支撑成能够沿上下方向移动。这样，第一阀杆25及第二阀杆26构成为能够相对于阀体2接近及分离。
碟形弹簧27在保持器31的底部31A与第二阀杆26的凸缘部26C之间配置有多张，并始终对第一阀杆25及第二阀杆26向下施力。
如图1所示，在阀1处于关闭状态的情况下，第一阀杆25及第二阀杆26被碟形弹簧27向下方施力，第二阀杆26按压盘14及隔膜压件15，从而隔膜11被按压而与阀座2D抵接，流入路径2b与流出路径2c的连通被隔断。另外，第一阀杆25的凸缘部25B向下方按压平行销35，臂34的外端部34C比内端部34B更靠上侧。
通过经由驱动压力导入用接头28向驱动压力导入室23a导入驱动压力，而对活塞23作用向下的力。当活塞23向下方移动时，臂34的外端部34C被活塞环24向下方按压。臂34以轴33的轴心为中心摆动，臂34的内端部34B向上方移动。当臂34的内端部34B(平行销35)的向上的力和流入路径2b中流动的气体按压隔膜11的力比碟形弹簧27的施力大时，第一阀杆25及第二阀杆26向上方移动，向下按压盘14及隔膜压件15的力变小。由此，隔膜11利用流体的压力而提升，并从阀座2D分离，阀打开。
轴33利用臂34的摆动而旋转，各轴33的两端部相对于轴承32滑动。在本实施方式中，由各轴33的两端部和轴承32构成滑动部，各轴33和轴承32不经由润滑脂等润滑剂而直接接触。
如以上那样，根据本实施方式的阀1，在具备臂34、轴33、以及轴承32的保持器31之中，利用臂34的摆动而产生的滑动部的一部分使用碳材料。即，在构成滑动部的各轴33的两端部和轴承32之中，轴承32由碳纤维复合材料构成。根据该结构，碳纤维复合材料具有较高的耐热性、耐磨性、滑动性，因此即使在高温(例如300℃以上)下使用阀1，也不会在滑动部中产生烧熔等而能够长时间使用，能够实现高耐久性。另外，由于在滑动部中不需要作为润滑剂的润滑脂，因此即使在半导体制造装置的腔室内使用，也不会污染腔室内。
另外，由于构成为由碳纤维复合材料构成的轴承32的纤维方向和轴33的旋转方向(轴承的圆周方向、滑动方向)一致，因此能够提高滑动部中的滑动性。
另外，在增力机构30中，作为滑动部的一部分的轴承32以外的剩余部分，即保持器31、轴33、以及臂34由不锈钢构成，因此能够提高滑动部的滑动性，并且能够保证增力机构30的强度。
另外，在将不锈钢用于滑动部的情况下，在设计游隙时需要研究热膨胀性，而由于碳纤维复合材料的热膨胀性比不锈钢低，因此容易控制轴承32与轴33之间的游隙。
另外，在将本实施方式的阀1配置于腔室内使用的半导体制造装置中，由于不使用润滑脂，因此能够防止从润滑脂放出的气体造成对腔室内的污染。
此外，本发明不限于上述的实施例。本领域技术人员能够在本发明的范围内进行各种追加、变更等。
例如，在上述的实施方式中，在构成轴承32的碳材料中使用了碳纤维复合材料，也可以使用例如石墨。另外，滑动部由各轴33的两端部和轴承32构成，也可以由例如臂34和与该臂34接触的轴33的中央部分构成，至少一部分由碳材料构成。各轴33的两端部可以由碳材料构成。另外，增力机构30整体可以由碳材料构成。
另外，增力机构30不限于上述实施方式的结构，也可以是其它结构。驱动单元是利用驱动压力产生驱动力的结构，也可以是例如利用螺线管产生驱动力的结构。另外，构成阀1的各部件由不锈钢构成，但只要能够在高温(例如300℃以上)下使用，也可以是其它材料。臂34的数量是三个，但只要在两个以上也可以是任何个数，保持器31的结构及轴33的数量可以根据臂34的数量而变更。
附图标记说明
1:阀；2:阀体；2b:流入路径；2c:流出路径；2D:阀座；11:隔膜；25:第一阀杆；26:第二阀杆；30:增力机构；31:保持器；32:轴承；轴-销；34:臂。
Claims (7)
1.一种阀，其具备：
阀体，其形成有流体通路，并具备阀座；
驱动单元，其产生驱动力；
增力机构，其增大所述驱动力；
阀芯，其相对于所述阀座抵接及分离，从而能够对所述流体通路进行开关；以及
阀杆，其设置成承受通过所述增力机构增大的力，而能够使所述阀体相对于所述阀芯抵接及分离，
所述增力机构具备：
支撑部；
轴部，其两端支撑于所述支撑部；以及
摆动部，其被所述轴部支撑成能够摆动，并具有承受所述驱动力的一端部和增大所述驱动力并向所述阀杆传递的另一端部，
在所述摆动部、所述轴部、以及所述支撑部中，在利用所述摆动部的摆动而滑动的滑动部的至少一部分使用碳材料。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，
所述碳材料是碳纤维复合材料。
3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，
所述碳纤维复合材料的纤维方向与所述滑动部的滑动方向一致。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的阀，其特征在于，
所述摆动部、所述轴部、以及所述支撑部中的所述滑动部的至少一部分以外的剩余部分由不锈钢构成。
5.根据权利要求4所述的阀，其特征在于，
所述支撑部具有将所述轴部支撑成能够旋转的轴承，
所述轴承由碳材料构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的阀，其特征在于，
所述滑动部由两个部件构成，所述两个部件直接接触。
7.一种半导体制造装置，其特征在于，
所述半导体制造装置具备：
腔室；以及
配置于所述腔室内的权利要求1至6中任一项所述的阀。
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