CN116066596A - 半导体制造装置用阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体制造装置用阀，其防止阀座的扩径，维持整体的紧凑性，且能够发挥为了防止高压流体的泄漏所必要的推力，确保闭阀时的密封性，且防止对于阀座的过大的面压来提高耐久性，耐腐蚀性优异。通过在阀主体处(1)设置的隔膜(6)和阀座(7)的接触和分离来开闭。在阀主体处，设置推压隔膜来闭阀的开闭机构(8)，在该开闭机构的内部配置载荷分散部件(10)。载荷分散部件相对于阀座被以并列状态配置，且被以开阀状态时开闭机构的连续设置部位和载荷分散部件具有既定的间隙(X1)的状态配置，设置成维持开闭机构产生的推力的同时借助阀座和载荷分散部件将闭阀时必要的紧固载荷分散来承接的双重化构造。

Description

半导体制造装置用阀
技术领域
本发明涉及半导体制造装置用阀，特别地，涉及适合使腐蚀性气体等对阀座造成不良影响的流体在高压下流动的情况的高压用的阀。
背景技术
半导体制造工序中，使用包括腐蚀性气体的各种各样的高压流体的情况较多，控制这些流体的半导体制造装置用阀为了切实地防止泄漏在闭阀时需要大的紧固载荷。因此，例如，高压用的隔膜阀的情况下，密封用阀座由于该紧固载荷和流体的腐蚀性而容易收到损坏。这样的状态下继续使用阀的情况下，阀座塑性变形而发展成压溃、破损，高压流体从其表面、损伤部分浸透，阀座变得更容易破损。若座破损而剥离，则也有该座堵塞而流路闭塞、由于座的破损而发生闭阀时的泄漏的情况。
为了防止阀座的损坏，一般地有使用耐力高的座材料来提高其强度、或减轻闭阀时施加的对于阀座的紧固载荷、即用于推压隔膜(阀体)的来自阀杆的推力的情况。此外，也有如下情况：增加阀座的有效面积、即阀座的来自隔膜侧的受压面积(与隔膜接触的接触面积)，减少朝向阀座的面压(每单位面积施加的载荷)，欲将该面压抑制至阀座的材料具备的耐压性能以下。
另一方面，专利文献1的金属隔膜阀构成为，在阀座和驱动侧输出轴之间设置有缓冲体。该隔膜阀在将输出轴向闭阀方向驱动时，该输出轴经由缓冲体将金属隔膜压接于阀座，由此，欲借助缓冲体来缓和闭阀时的密封部的冲击。
在专利文献2的隔膜阀处，具备由树脂材料构成的膜状的隔膜，在驱动侧活塞轴(输出轴)处，以位于该活塞轴和隔膜的中央部之间的方式组装有弹性橡胶材料制的缓冲体。活塞轴向闭阀方向的驱动时，欲借助缓冲体减轻来自该活塞轴的力。
但是，半导体制造工序中使用的阀在与其他多个阀、控制装置等组合来集成化的状态下被利用的情况较多。因此，这种阀需要具有紧凑的外形尺寸，使得在设置部位尽量不占据空间。该情况下，随着阀的小型化，也需要阀机构即阀座的小型化(小径化)，阀为隔膜阀的情况下，使阀座小径化而与隔膜的受压面积(接触面积)变小时，也需要闭阀时高压流体不会泄漏地发挥高的密封性能。
专利文献1：日本特开平6-94142号公报。
专利文献2：日本特开2020-63777号公报。
上述的阀中，为了防止阀座的损坏而欲使用耐力高的座材料的情况下，阀为隔膜阀时，通常情况为，若考虑对于流体的耐化学品性能则使用PCTFE、PFA等的氟树脂等一般在半导体制造中使用材料，所以其选项非常少。并且，仅这样利用氟树脂等的树脂材料设置阀座的话，仅借助该材料特性无法充分缓和闭阀时较大的紧固载荷，难以防止阀座的损坏。
另一方面，为了减轻来自阀杆的推力来减少对阀座施加的力而减少阀杆的推力(紧固载荷)的情况下，直接导致阀的耐压限度的下降，变得难以得到为了切实地防止高压流体的泄漏所必需的紧固力。因此，这样的阀不适合将高压流体闭阀固封的情况。
另一方面，欲增加阀座的有效面积(受压面积)来减少对于阀座的面压的情况下，为了维持既定的流路径来确保流量，将阀座向外径方向扩径来扩大面积。该情况下，随着阀座的外径的增加，该阀座侧的流路和另一侧的流路的间隔变大，产生外形尺寸增大的问题。并且，阀为隔膜阀的情况下，隔膜的外径也变大，相对于该隔膜的有效面积，用于切实地紧固的阀杆的推力也增大。
此外，专利文献1、2的隔膜阀的情况下均为缓冲体以串联状态位于阀座和输出轴之间的结构，闭阀时紧固时借助缓冲体吸收来自输出轴侧的推力，该推力减少而传向阀座。因此，将这些阀作为半导体制造用的高压阀使用的情况下，无法发挥充分的密封性能，有高压流体流动时发生泄漏的可能。
进而，上述的任意情况下，与集成化等对应地将阀紧凑地设置的情况下，阀座也随着小径化而与阀体侧(例如隔膜)的接触面积变小。这样若密封面积减少，则从阀杆侧作用与高压流体对应的较大的推力时对阀座施加过大的面压，由此，阀座变得容易受到损坏。若阀座受到超过其耐力的损坏，则也有导致该阀座被压溃、破损而流路闭塞、泄漏等的情况。
根据这些理由，开阀时，腐蚀性气体等的流体以高压流动，且为了切实地阻止该高压流体的闭阀时的泄漏，确保来自阀杆侧的推力较大以使得密封性能不受损，另一方面，也不允许阀座的损坏的发生。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而开发的，其目的在于提供一种半导体制造装置用阀，前述半导体制造装置用阀防止阀座的扩径，维持整体的紧凑性，且能够发挥为了防止高压流体的泄漏所必要的推力，确保闭阀时的密封性，且防止对于阀座的过大的面压来提高耐久性，耐腐蚀性优异。
为了实现上述目的，技术方案1的发明是一种半导体制造装置用阀，是通过在阀主体处设置的隔膜和阀座的接触和分离来开闭的半导体制造装置用阀，在阀主体处设置推压隔膜来闭阀的开闭机构，在该开闭机构的内部配置载荷分散部件，该载荷分散部件相对于阀座被以并列状态配置，且被以开阀状态时开闭机构的连续设置部位和载荷分散部件具有既定的间隙的状态配置，半导体制造装置用阀设置成，维持开闭机构产生的推力的同时、借助阀座和载荷分散部件将闭阀时必要的紧固载荷分散来承接的双重化构造。
技术方案2的发明是一种半导体制造装置用阀，其中，载荷分散部件被在不与阀主体的流路内的流体接触的部位设置。
技术方案3的发明是一种半导体制造装置用阀，其中，载荷分散部件是树脂制的环状的载荷分散座或具有弹簧特性的盘簧。
技术方案4的发明是一种半导体制造装置用阀，其中，开闭机构在自动阀的情况下由致动器的活塞或弹簧构成，在手动阀的情况下是设置于手柄的阀杆。
技术方案5的发明是一种半导体制造装置用阀，其中，载荷分散部件被配置于，在隔膜与阀座接触的同时施加来自致动器的活塞或弹簧、或设置于手柄的阀杆的推力的位置。
发明效果
根据技术方案1的发明，将在开闭机构的内部设置的载荷分散部件相对于阀座以并列状态设置，开阀状态时，开闭机构的连续设置部位和载荷分散部件被以具有既定的间隙的状态配置，设为借助阀座和载荷分散部件将闭阀时必要的紧固载荷分散来承接的双重化构造，所以防止阀座的扩径，且将该阀座装配于阀主体，维持整体的紧凑性，闭阀时，能够发挥为了防止高压流体的泄漏所必要的推力，确保闭阀时的密封性，且防止对于阀座的过大的面压，由此提高耐久性，防止阀座的损坏。该情况下，借助耐化学品性优异的树脂材料设置阀座来提高耐腐蚀性的状态下，能够利用借助弹性材料设置的载荷分散部件来分散紧固载荷，确保耐性。
根据技术方案2的发明，在不与阀主体的流路内的流体接触的部位设置从开闭机构施加推力的载荷分散部件，由此，该载荷分散部件变得难以受到腐蚀性气体、热等的影响，能够维持其功能性。由此，在由于腐蚀性气体、热等的影响而阀座软化的情况下，也能够经由载荷分散部件将来自开闭机构的推力切实地传递，这样，载荷分散座承接载荷，由此，能够防止阀座的压溃引起的塌陷、密封高度的下降、或阀座的破坏，维持优异的密封性能。
根据技术方案3的发明，能够借助树脂制的环状的载荷分散座或具有弹簧特性的盘簧设置载荷分散部件，借助氟树脂等树脂材料设置载荷分散座，由此能够提高耐腐蚀性、耐化学品性，另一方面，能够在通过设为盘簧而维持开闭机构带来的推力的同时缓和载荷，提高耐久性。
根据技术方案4的发明，利用致动器的活塞或弹簧、或设置于阀的阀杆设置开闭机构，由此，能够提供能够与自动阀或手动阀均对应、维持整体的紧凑性且维持闭阀时必要的推力来确保密封性的阀。
根据技术方案5的发明，防止载荷分散部件先与致动器的活塞或弹簧、或设置于手柄的阀杆接触而发生泄漏，并且阻止先对阀座施加载荷而发生损坏，闭阀时产生的推力以载荷分散座和阀座分别分担的方式施加。因此，能够将对于阀座的负担切实地抑制成构成该阀座的材料的耐压极限以下，或者，也能够借助强度低的材料设置阀座。
附图说明
图1是表示本发明的半导体制造装置用阀的实施方式的中央纵剖视图。
图2的(a)是图1的要部放大剖视图。图2的(b)是表示(a)的闭阀状态的要部放大剖视图。
图3是表示本发明的半导体制造装置用阀的其他实施方式的中央纵剖视图。
图4的(a)是图3的要部放大剖视图。图4的(b)是表示(a)的闭阀状态的要部放大剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图，详细地说明本发明的半导体制造装置用阀的实施方式。
图1中，表示本发明的半导体制造装置用阀(以下称作阀主体1)的实施方式。图中，阀主体1由自动阀构成，具备阀身2、基体3、阀杆部件4、隔膜件5、隔膜6、阀座7。阀主体1是由通过隔膜6和阀座7的接触和分离而开闭的隔膜阀构成的半导体制造装置用阀，在该阀主体1处设置有推压隔膜6来闭阀的开闭机构8，在该开闭机构8的内部设置有载荷分散部件10。
阀主体1在上部具备致动器11，设置成能够借助该致动器11通过自动操作来控制开闭。
图1中，在阀主体1的阀身2的左右方向分别形成一次侧流路12、二次侧流路13，在这些一次侧流路12和二次侧流路13之间设置有阀室14。分别在阀室14内形成环状的装配槽15，在阀室14的上方侧形成开口部16，在开口部16的上部内周侧形成内螺纹17。在与比内螺纹17靠下方侧的阀室14之间，形成孔洞状的嵌合部18。
阀座7例如由PCTFE(聚三氟氯乙烯)、PFA(四氟乙烯和全氟烷氧基乙烯的共聚物)等的氟树脂等的树脂材料形成为环状，末端侧的密封面7a被以能够与隔膜6密封地向阀室14侧突出的状态装配于装配槽15。阀座7为了控制流体的流动而被与隔膜6相向地配置。
隔膜6由多个薄板状的金属材料重叠而构成，设置成自然状态下向单侧(上方)以中心部为顶点的平缓的凸曲面状那样的圆板形状，具备自身能够恢复成该形状的弹性力。隔膜6被在阀座7的上部侧装配于嵌合部18。
在隔膜6的上部，形成为圆筒状的盖19被穿过嵌合部18地嵌合，在该盖19的中央，形成为大致圆柱状的隔膜件5被以能够沿上下方向滑动的状态插接。隔膜件5设置成能够借助阀杆部件4相对于盖19在上下方向上移动，隔膜6被经由该隔膜件5向阀座7方向推压。
基体3在中央形成贯通孔20，在其下部外周侧形成能够与内螺纹17螺纹接合的外螺纹21。在基体3的上部形成圆形形状的凹状槽22，在该凹状槽22设置有底状的底面部23，另一方面，在基体3的上部外周形成外螺纹部24。基体3在与阀身2之间装配有隔膜6、盖19、隔膜件5的状态下，借助外螺纹21和内螺纹17的螺纹接合，安装于盖19上部，在它们螺纹接合后，盖19在基体3的底面侧被推压，借助该盖19，隔膜6在与阀身2之间的既定部位被定位固定。
阀杆部件4设置成具有轴部4a、扩径台阶部4b、扩径环状部4c的形状，前述轴部4a形成于下部侧，前述扩径台阶部4b与该轴部4a相比稍微扩径，前述扩径环状部4c与该扩径台阶部4b相比进一步扩径。轴部4a在借助O型圈25密封的状态下被插接于贯通孔20，由此，阀杆部件4能够相对于基体3升降移动。阀杆部件4的下端侧与隔膜件5的上端面侧抵接，通过阀杆部件4的上下移动，经由隔膜件5，隔膜6推压阀座7。
在扩径环状部4c、在贯通孔20的外径侧形成的环状装配槽26之间，弹簧27被以回弹状态装配，借助该弹簧27，阀杆部件4总被相对于基体3向上方施力。
致动器11具有大致圆筒状的罩30、环状的壳31、活塞32、线圈状的弹簧33。在罩30的中央下部形成引导孔34，与该引导孔34的上部连通地形成吸排气口35。与引导孔34相比在外径侧形成环状的安装槽36，弹簧33被能够装配地设置于该安装槽36。
在引导孔34处，在活塞32处形成的缩径轴32a被插接，并且弹簧33被在活塞32和安装槽36之间插接。在罩30的下部外周侧，壳31内周通过螺纹接合而一体化，在活塞32和壳31之间设置供给压缩空气的压力缸室37。在壳31的下部内周侧形成内螺纹部38。
致动器11通过内螺纹部38和外螺纹部24的螺纹接合与基体3固接而一体化。致动器11的安装后，活塞32在其下端面侧与扩径环状部4c的上表面侧抵接的状态下被能够沿上下方向往复运动地装配，该活塞32设置成被弹簧33的回弹力施力而能够相对于壳31下降。此外，设置成，能够从吸排气口35穿过在活塞32处形成的流路孔32b向压力缸室37供给压缩空气，设置成，借助该压缩空气，活塞32能够抵抗弹簧33的回弹作用力而上升。
通过这样的结构，图2的(b)的压缩空气的供给停止时的活塞32的下降时，借助该活塞32将阀杆部件4向下方推压，经由隔膜件5推压隔膜6，该隔膜6落座于阀座7时呈闭阀密封状态。另一方面，图2的(a)的压缩空气的供给时的活塞32的上升时，阀杆部件4、隔膜件5引起的朝向隔膜6的推压被解除，由于前述的自身恢复力，隔膜6恢复成以中心部为顶点的凸曲面的形状，由此从阀座7离开而呈开阀状态。
前述的开闭机构8在利用本实施方式的致动器的自动阀的情况下，由致动器11的活塞32及弹簧33构成，借助这些活塞32、弹簧33产生用于将隔膜闭阀或开阀动作的推力。
从开闭机构8产生的推力由推力[N]＝受压面积[mm2]×压力[MPa]表示，基于该关系式，从活塞32向阀杆部件4传递推力。前述关系式中，受压面积是施加推力的总面积，压力是对于受压面积的每单位面积施加的力。
在开闭机构8的内部配置的载荷分散部件10由载荷分散座构成，前述载荷分散座例如由PCTFE、PFA等的氟树脂、尼龙、ABS等树脂材料等具有弹性的材料形成为环状。在本实施方式中，借助氟树脂形成载荷分散座10。
载荷分散座10在作为开闭机构8(活塞32、弹簧33)的连续设置部位的阀杆部件4的扩径台阶部4b和基体3的底面部23之间，被以载置于底面部23的状态装配，能够借助该载荷分散座10将来自活塞32(阀杆部件4)的载荷分散。
该情况下，隔膜6被夹在阀身2和盖19之间而将流体密封，由此，载荷分散座10呈配置于不与阀主体1的流路(一次侧流路12、二次侧流路13、阀室14)内的流体接触的部位的状态。
载荷分散座10被相对于阀座7设置成并列状态，且在开阀状态时，载荷分散座10和开闭机构8的上述连续设置部位(阀杆部件的扩径台阶部4b、基体的底面部23)被以具有图2的(a)中表示的既定的间隙X1的状态配置。在本实施方式中，载荷分散座10和阀座7被以平行的方式装配。
另一方面，在隔膜6装配侧，开阀状态时，隔膜6的底面侧和阀座7的密封面7a设置成具有隔膜6的行程即既定的间隙X2的状态。
这些开阀状态下的间隙X1和间隙X2为间隙X1＝间隙X2的关系，闭阀动作时，隔膜6抵接(落座)于阀座7，同时，扩径台阶部4b的抵接侧接触载荷分散座10，来自致动器11的活塞32及弹簧33的推力也施加于载荷分散座10。
由此，阀主体1呈维持开闭机构8产生的推力的同时借助阀座7和载荷分散座10将闭阀时必要的紧固载荷分散地承接的双重化构造。
设置前述的载荷分散座10、阀座7的情况下，需要将从活塞32传递的载荷平衡较好地分担(分散)至这些载荷分散座10及阀座7的双方。因此，相对于座7、10，均需要考虑弹性变形的范围、配置后的机械性的公差范围等来设定尺寸。
例如，闭阀时，隔膜6落座于阀座7前，扩径台阶部4b接触载荷分散座10时，不呈闭阀密封状态，发生流体的泄漏。另一方面，扩径台阶部4b接触载荷分散座10前，隔膜6落座于阀座7时，活塞32产生的全部的载荷从隔膜6侧集中于该阀座7。对于这些情况，均能够借助阀座7和载荷分散座10的双重化构造来分散载荷。
并且，难以使机械性加工的不均引起的尺寸误差为零，所以需要在考虑加工公差等的基础上，在阀座7能够允许的弹性变形范围进行设计，平衡较好地有效果地配置成扩径台阶部4b接触载荷分散座10。
设置这些座7、10的情况下，可以首先设定各座7、10承接载荷时的面积分配，之后，根据载荷分散座10的硬度、相对于厚度方向的能够弹性变形的尺寸的比例，设定阀座7侧的厚度(密封面7a的高度)。此外，也可以根据需要，设计成载荷分散座10的厚度足够大。作为这些理由，是因为，阀座7能够通过将其厚度较大地设定来增加安全地弹性变形的伸缩范围，进而，使载荷分散座10的厚度变大的情况下，也能够同样地增加弹性变形的范围。
这样，通过使载荷分散座10、阀座7的厚度变大，能够防止载荷分散座10先接触阀杆部件4而载荷集中于该部位，闭阀不完全，从而产生泄漏，或者，能够防止隔膜6先接触阀座7而载荷集中于该阀座7从而发生损坏。
作为具体例，例如，借助PCTFE设置这些座7、10的情况下，将不超过该PCTFE的耐压的极限的载荷范围内的弹性变形量设为最大10%，此时，由于隔膜6、阀杆部件4的加工公差和装配误差引起的复合性的影响而产生的阀座7及载荷分散座10的高度方向的累积误差为±0.1mm(幅度值为0.2mm)的情况下，将阀座7的壁厚设为该误差的幅度0.2[mm]/10[%]＝2.0mm以上即可。
即使在由于某些理由而不能充分确保阀座7的厚度的情况下，取代该阀座7而将载荷分散座10的厚度与上述相同地设定即可。但是，使载荷分散座10变厚的情况下，其弹性变形的范围变大，所以阀座7软化时，需要考虑相对于该阀座7的塌陷而维持厚度的功能稍微变小的可能。
例如，载荷分散座10的承接的载荷与其厚度无关地恒定，若根据载荷而假定成10%变形，则其厚度为1.0mm时的10%变形量为0.1mm。此外，厚度为2.0mm时的10%变形量为0.2mm。若将它们进行比较，则变形量的差为0.1mm，由此，弹性变形的范围的差变大，所以有阀座7软化时发生该阀座7过多塌陷的现象的可能性。
此外，设定载荷分散座10的材料时，需要考虑其弹性、硬度等的材料特性。进而，除此以外，也希望考虑载荷分散座10的配置位置的周围的阀杆部件4、基体3等的零件的特性、与在内部涂覆的润滑脂的相容性及阀主体1的使用温度等的外部环境。
另外，载荷分散部件10能够设置成树脂制以外的各种的材料、环状座以外的各种的形状等的所有的方式。图中虽未示出，但也能够将具有弹簧特性的盘簧或板簧设为载荷分散部件，将这些盘簧或板簧在扩径台阶部和底面部之间装配(未图示)。
此外，载荷分散部件10只要是维持推力的同时将闭阀时必要的紧固载荷在与阀座7之间分散来承接的双重化构造，则也可以是在基体3的底面部23侧、阀杆部件4的扩径台阶部4b侧固定的构造。进而，不限于在阀杆部件4和基体3之间，也能够在阀主体1内的所有的位置设置载荷分散座10。
设置载荷分散座10的情况下，也能够设置成间隙X1和间隙X2大小不同，只要是借助阀座7和载荷分散座10分散闭阀时必要的紧固载荷的双重化构造，例如，也可以将载荷分散座10的弹性力、材料、或隔膜6的形状、材料等适当设定，也可以与之对应地将间隙X1和间隙X2适当设定。
在本实施方式中，说明了作为半导体制造装置用阀而应用于隔膜阀的例子，但不限于隔膜阀，例如，也能够应用于图中未示出的针形、球形等的各种阀。
接着，说明本发明的半导体制造装置用阀的上述实施方式的动作以及作用。
在图1、图2中，阀主体1为，开闭机构8、阀杆部件4、隔膜件5、弹簧27等的零件与致动器11的动作一同联动，将产生的推力传向隔膜6、阀座7，它们的密封部位彼此密接而呈闭阀或开阀状态，能够控制流体的流动。
在图1及图2的(a)中，压缩空气被从吸排气口35穿过流路孔32b向压力缸室37供给时，由于该压缩空气，活塞32抵抗弹簧33的回弹作用力而上升。由此，阀杆部件4、隔膜件6引起的对于隔膜6的推压被解除，隔膜6从阀座7离开而呈开阀状态。
该情况下，作为开闭机构8(活塞32、弹簧33)的连续设置部位的阀杆部件4的扩径台阶部4b及基体3的底面部23和载荷分散座10被在具有既定的间隙X1的状态下配置，不施加来自活塞32的紧固载荷。因此，开闭机构8产生的推力也不会作用于载荷分散座10及阀座7的任何一个。
在阀座7侧，在该阀座7和隔膜6之间设置与间隙X1高度相同的间隙X2，借助该间隙X2，流路被切实地确保，流体从一次侧流路12向二次侧流路13顺畅地流动。
另一方面，在图2的(b)中，停止压缩空气的供给时，使活塞32上升的力停止，并且，由于弹簧33的回弹作用力而作用使活塞32下降的力。由于该活塞32的力的作用，阀杆部件4、隔膜件5被向下推压，由于隔膜件5，隔膜6被推压。由此，隔膜6落座于阀座7而呈闭阀密封状态。
如前所述，设为如下双重化构造：维持开闭机构8产生的推力，同时借助阀座7和作为与该阀座7分体的部件在开闭机构8的内部配置成并列状态的载荷分散座10，将闭阀时必要的紧固载荷分散来承接，所以能够在不改变用于闭阀密封所必要的活塞32的紧固载荷引起的推力的大小的情况下，使该推力产生的压力向阀座7和载荷分散座10分散。
此时，阀座7和载荷分散座10设置成并列状态，由此，根据前述的、推力＝受压面积×压力的关系式，能够表示成活塞32的推力＝(阀座7的受压面积×对阀座7施加的压力)＋(载荷分散座10的受压面积×对载荷分散座10施加的压力)。
由此，能够使阀座7承接的面压(每单位面积负担的载荷)变小，减轻阀座7受到的损坏，同时无需降低开闭机构8产生的推力，所以相对于高的流体的压力也能够发挥充分的紧固能力。该情况下，在不使活塞32的紧固力减少的情况下，能够将为了防止泄漏所必要的既定的大小的推力在降低各压力(面压)的状态下对阀座7及载荷分散座10作用，与未设置载荷分散座10的情况比较，对于阀座7的负担被减轻。因此，作为阀座7、载荷分散座10，选择耐化学品性优异的氟树脂，不从致动器11侧施加多余的载荷(推力)，缓和紧固载荷，能够防止阀座7、载荷分散座10受到损坏、阀主体1故障。
在也没有为了抑制朝向阀座7的压力而使该阀座7的尺寸变大来增加受压面积的情况下，能够防止阀主体1的大型化，也确保紧凑性。也无需限制在阀主体1内流动的流体压力的大小，仅降低对于阀座7施加的面压(压力)，由此，能够确保阀主体1所要求的密封性能、流量特性等的功能性且能够供高压流体流动。由此，将阀主体1通过集成化等来紧凑地设置的情况下，也能够相对于小径化的阀座7借助双重化构造分散紧固载荷，防止过大的面压，提高耐久性。
将载荷分散座10在不与阀主体1内的流体接触的凹状槽22侧设置，所以能够防止载荷分散座10的老化、破损。因此，即使在由于腐蚀性流体而在阀座7处发生软化的情况下，载荷分散座10也能够取代该阀座7受到的载荷来承接。由此，能够防止由于阀座7继续压溃而丧失密封性能，能够提供相对于阀座7的软化也能够继续正常的动作的高耐久性的阀主体1。
预先计算推压活塞32的弹簧载荷、驱动用空气压力等的规格来设计，且在闭阀时由于流体而在开阀的方向受到压力的情况下，也能够借助从活塞32产生的推力自然地防止开阀动作。另外，关于使用后述的手柄的手动阀也具有同样的功能，该情况下，将从手柄产生的推力作为紧固载荷利用，预先计算在手柄处设置的螺纹径、螺距来设计，由此阻止自然的开阀动作。
设置阀主体1的情况下，特别地面向高压的阀需要更大的紧固载荷以使得动作不被高压流体妨碍，所以需要将活塞32的推力设定成较大。该情况下，例如，已知若将阀座7的材料设为PCTFE，则该PCTFE的拉伸强度最大为41MPa左右。将该值设为极限值时，不设置载荷分散座10而单独设置阀座7的情况下，对阀座7施加超过41MPa的面压时，有阀座7塑性变形而被压溃而破坏的可能性。设置有载荷分散座10的情况下，对该载荷分散座10分散地施加面压，由此，能够防止对阀座7施加超过41MPa的面压。
在图3、图4中，表示本发明的半导体制造装置用阀的其他实施方式。另外，该实施方式中与上述实施方式相同的部分由同一附图标记表示，省略其说明。
该实施方式的阀主体40由手动阀构成，由具备阀身41、基体42、阀杆43、隔膜件44、隔膜45、阀座46、载荷分散座(载荷分散部件)47、手柄48的隔膜阀构成。
在阀主体40处设置开闭机构43，该开闭机构43由设置于手柄48的阀杆构成。设置成能够穿过该阀杆43推压隔膜45来闭阀。在阀身41内的既定位置，与前述实施方式相同地装配阀座46，在从该阀座46上装入隔膜45的状态下，隔膜件44被经由盖49装配于阀身41。
基体42形成为圆筒状，分别在中央形成贯通孔50，在下部形成与在阀身41上部形成的外螺纹51螺纹接合的内螺纹52，基体42通过这些外螺纹51和内螺纹52的螺纹接合而与阀身41一体化。此时，在基体42的内周底面侧设置的推压面53推压盖上表面49a，由此，盖49推压隔膜45，隔膜45被定位固定于盖49和阀身41之间。在贯通孔50的上部侧形成有内螺纹部54。
在阀杆43的外周，形成与内螺纹部54螺纹接合的外螺纹部55，通过这些外螺纹部55和内螺纹部54的螺纹接合，阀杆43被相对于基体42以能够升降移动的状态安装。在阀杆43的上端侧，手柄48借助固定螺纹56固定，阀杆43通过将手柄48转动操作，与该手柄48一体地转动，相对于基体42升降移动。在阀杆43的底面侧形成有缩径状的突部43a，在该突部43a的上部侧形成有进一步扩径的扩径台阶部43b。将阀杆43升降移动时，突部43a能够将隔膜件44、隔膜45推压或解除推压，能够使流路开闭。
载荷分散座47被在阀杆突部43a的外周侧和盖上表面49a之间以定位状态装配。由此，与前述实施方式同样地，载荷分散座47被相对于阀座46以并列状态配置。
在图4的(a)中，作为开闭机构的阀杆43上升的开阀状态时，作为开闭机构43的连续设置部位的扩径台阶部43b和载荷分散座47被以具有既定的间隙Y1的状态配置。
此时，在隔膜45装配侧，开阀状态时，隔膜45的底面侧和阀座46的密封面46a在具有隔膜45的行程即间隙Y2的状态下开口。开阀状态下，这些间隙Y1和间隙Y2呈间隙Y1＝间隙Y2的关系。
另一方面，在图4的(b)中，使手柄48旋转而使阀杆43下降时产生推力，设置成能够在维持该推力的同时将闭阀时必要的紧固载荷借助阀座46和载荷分散座47分散地承接的双重化构造。即，载荷分散座47配置于，在隔膜45和阀座46接触时施加来自在手柄48处设置的阀杆43的推力的位置。
如上所述，将开闭机构43应用于手动阀，借助阀座46和载荷分散座47使紧固载荷分散，由此，能够发挥与前述的实施方式相同的功能，特别地，能够防止由于手柄48的过度紧固而引起的阀座46的破坏等，并且，即使设计成推力变大，也能够尽量抑制对于阀座46的影响，维持充分的密封性能。因此，防止抑制紧固载荷的情况下容易产生的突部43a底面侧和隔膜件44、外螺纹部55和内螺纹部54的各滑动阻力不足，也抑制该滑动阻力不足引起的手柄48的返回现象导致的关闭的不良情况的发生。
实施例
接着，说明设定半导体制造装置用阀的阀座、载荷分散座的情况的实施例。
图1的结构的实施方式的阀主体1处，为了将不设置载荷分散座10而阀座7单独承受紧固载荷(推力)的情况、借助前述实施方式中的载荷分散座10和阀座7的双方承接推力的情况比较，求出各自的情况下的对座7、10施加的力的大小。
作为面向高压气体的阀的条件，例如，设置能够至20.6MPa的压力使用的阀主体1。该情况下，假设将设计时的余量设为10%，将隔膜6的有效面积设为88.4mm2，将由于流体压而在隔膜6处产生的反作用力P设定成反作用力P＝88.4×20.6×1.1≒2003[N]。为了推压受到该反作用力P的隔膜6来切实地进行闭阀动作，设计包括该弹簧载荷的开闭机构8整体、其他各零件，使得反作用力P超过弹簧33的推力F。进而，由于闭阀时的推力F而产生的密封载荷在流体的供给停止而没有内压的状态下也总继续施加。
上述阀主体1中使用的阀座7的密封面7a的尺寸为外径φ6.6mm、内径φ3.6mm，其有效面积为(6.6/2)2×π-(3.6/2)2×π≒24.0mm2。
首先，在阀主体1内不设置载荷分散座10而仅使用阀座7的情况下，反作用力P的面压最大为2003÷24.0＝83.5[MPa]。
这样，不设置载荷分散座10时，前述的PCTFE的耐力(拉伸强度)即41MPa为远超面压(83.5MPa)的结果。由此，认为重复使用的情况下，阀座7无法完成承受面压而塑性变形，损伤或断裂的可能性极高。
另一方面，将阀座7和载荷分散座10设置成并列状态时，密封面尺寸(有效面积)除了24.0mm2的阀座7，还使用有效面积(与扩径台阶部及底面部分别相向的面积)为26.0mm2的载荷分散座10。由此，阀座7和载荷分散座10的有效面积的总和(合计面积)为50.0mm2。
由此，对于它们的合计面积50mm2的上述反作用力P(2003[N])的面压为2003÷50.0≒40[MPa]。
如上所述地设置有载荷分散座10的情况下，相对于一般性的PCTFE的耐力即41MPa，阀座7受到的面压收敛成材料的耐压极限内的数值。因此，能够阻止阀座7受到损坏。
进而，腐蚀性气体等浸透阀座7而该阀座7软化的情况下，也能够减少阀座7的损坏。
例如，阀座7的耐力由于化学品等而下降至20.5MPa(作为一般性的值的41MPa的50%)时，未设置有载荷分散座10的情况下，83.5MPa的面压仅施加于阀座7，所以它们的比为83.5[MPa]÷20.5[MPa]＝4.1，观察到受到该4.1倍的面压而破坏等容易发展的倾向。
与此相对，使用阀座7和载荷分散座10的双方的情况下，对于它们的合计面积施加的面压为40MPa，所以该面压和阀座7的耐力的比为40[MPa]÷20.5[MPa]＝1.95。这样，通过抑制成1.95倍的面压，与未设置载荷分散座10的情况相比，能够大幅地减少损坏。
进而，上述内容中，载荷分散座10考虑与对阀座7施加的推力、耐力等的关系来设计。具体地，阀座7的耐力下降至20.5MPa时的阀座7单独的极限推力(不发生塑性变形的推力)根据密封面的面积(有效面积)×软化后的耐压为24.0[mm2]×20.5[MPa]＝492[N]。活塞产生的全推力为2003[N]，所以设置载荷分散座10的情况下应单独承接的推力为2003[N]-492[N]＝1511[N]。
相对于该推力而载荷分散座10受到的面压为1511[N]÷26.0[mm2]＝58.1[MPa]。由此，使载荷分散座10的耐压比58.1MPa大，本例中，将MC尼龙(注册商标)(耐力96MPa)作为材料。该情况下，即使阀座7软化而被压溃，载荷分散座10也能够单独地受到比较高的载荷，能够防止超过阀座7的弹性变形的范围的压溃等的变形。
如上所述，通过设定载荷分散座10来将推力适当地分散，同时能够在不对阀主体1的性能、制品尺寸等加以设计上的限制的情况下在维持紧凑性的状态下制作。此外，也未确认到阀座7的耐力丧失而其功能性受损。
以上，关于本发明的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于前述实施方式中记载的内容，能够在不脱离在本发明的权利要求书中记载的发明的精神的范围内进行各种改变。
附图标记说明
1、40　阀主体
4　阀杆部件
6　隔膜
7　阀座
8　开闭机构
10　载荷分散座(载荷分散部件)
11　致动器
32　活塞
33　弹簧
43　阀杆
48　手柄
X1、X2、Y1、Y2　间隙。

Claims (5)

1.一种半导体制造装置用阀，是通过在阀主体处设置的隔膜和阀座的接触和分离来开闭的半导体制造装置用阀，
其特征在于，
在前述阀主体处设置推压前述隔膜来闭阀的开闭机构，在该开闭机构的内部配置载荷分散部件，该载荷分散部件相对于前述阀座被以并列状态配置，且被以开阀状态时前述开闭机构的连续设置部位和前述载荷分散部件具有既定的间隙的状态配置，前述半导体制造装置用阀设置成，维持前述开闭机构产生的推力的同时、借助前述阀座和前述载荷分散部件将闭阀时必要的紧固载荷分散来承接的双重化构造。
2.如权利要求1所述的半导体制造装置用阀，其特征在于，
前述载荷分散部件被在不与前述阀主体的流路内的流体接触的部位设置。
3.如权利要求1或2所述的半导体制造装置用阀，其特征在于，
前述载荷分散部件是树脂制的环状的载荷分散座或具有弹簧特性的盘簧。
4.如权利要求1至3中任一项所述的半导体制造装置用阀，其特征在于，
前述开闭机构在自动阀的情况下由致动器的活塞或弹簧构成，在手动阀的情况下是设置于手柄的阀杆。
5.如权利要求4所述的半导体制造装置用阀，其特征在于，
前述载荷分散部件被配置于，在前述隔膜与前述阀座接触的同时施加来自前述致动器的活塞或弹簧、或设置于手柄的阀杆的推力的位置。
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