JP2004316801A - スローリーク弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ライン構成を単純にして省スペース化するスローリーク弁を提供すること。
【解決手段】駆動手段４によって弁体３１を弁座３２ｂに押し付けることにより、１次側流路１１と２次側流路１２との間に形成された弁孔３２ａを塞いで閉弁させ、その閉弁時にも２次側流路１２にガスを少流量流し続けるようにしたものであって、弁のボディ２には、１次側流路１１と２次側流路１２の他にガス流入流路１３が形成され、閉弁時にも少流量のガスが２次側流路１２に常に流れるようにすべく、ガス流入流路１３と２次側流路１２とが弁孔３２ａの周りを通って連通するオリフィス部１３ｂ，３３ｂが形成されたスローリーク弁１Ａ。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体製造装置の配管系に用いるスローリーク弁に関し、特に配管構成をシンプルにするためのスローリーク弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置の配管系では、２次側から逆流した大気が残存したプロセスガスと反応すると、酸化物を生成して配管内を汚染させてしまったり、配管などを腐食させてしまう。また、流れの悪い狭い部分ではプロセスガスが滞留してしまい、パーティクルを発生させてしまう。そして、腐食やパーティクルの発生などは、その後の半導体製造に悪影響を及ぼすことになる。そのため、こうした問題を解決するための手段として、特開平７−３５２４８号公報には定流量リーク弁が提案されている。
【０００３】
ここで図８は、同公報に記載された定流量リーク弁を示した部分断面図である。この定流量リーク弁１００は、弁本体１０１の上部開口部に樹脂製のシートリング１０２が取付けられ、シートリング１０２に対向して配置されたメタルダイアフラム１０３が、その周縁をダイアフラム押え１０４で挾着され、中央部を押圧コマ１０５が弁棒１０６を介してシリンダ機構１０７によって押圧し、シートリング１０２に圧接して閉弁するように構成されている。本体１０１には、流入流路１１１と流出流路１１２が略直線上に配置されており、直立する隔壁１１３によって両者は仕切られている。そして直線上の流路がぶつかる隔壁１１３には、これを貫通するパイプ１１５がホルダー１１６を介して設けられている。
【０００４】
この定流量リーク弁１００は、弁が開のときはほとんどの流体が流入流路１１１から上部のシート部分を通過して流出流路１１２に導かれる。このときパイプ１１５からも少量の流体がリークして２次側へ送られている。一方弁を閉にしたときに２次側は大気開放し、１次側にそれ以上の所定の圧力がかかると、パイプ１１５を通じて流体が１次側から２次側へ送られる。
従って、この定流量リーク弁１００によれば、メタルダイアフラム１０３が開のときは比較的大流量のガスを２次側へ供給でき、閉じていてもパイプ１１５から比較的小流量のガスを常に２次側へ流すことができるので、大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止する。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３５２４８号公報（第２−３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした従来の定流量リーク弁１００を使用して、大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止したのでは、ライン構成が複雑になり占有スペースも大きくなる結果、コストアップの原因になっていた。
図９は、定流量リーク弁１００を用いた半導体製造装置のガスラインの一部を示した回路図である。この図に示すように、定流量リーク弁１００の場合には、プロセスガスライン２１０に開閉弁２００が配管され、そのプロセスガスライン２１０に接続されたパージガスライン２２０に定流量リーク弁１００が配管されていた。従って、プロセスガスライン２１０の他に定流量リーク弁１００を配管するパージガスライン２２０を設けなければならず、前述したようにライン構成が複雑になってしまい、その分占有スペースが大きくなり、コストをアップさせる原因になっていた。
【０００７】
そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、ライン構成を単純にして省スペース化するスローリーク弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスローリーク弁は、駆動手段によって弁体を弁座に押し付けることにより、１次側流路と２次側流路との間に形成された弁孔を塞いで閉弁させ、その閉弁時にも２次側流路にガスを少流量流し続けるようにしたものであって、弁のボディには、前記１次側流路と２次側流路の他にガス流入流路が形成され、前記閉弁時にも少流量のガスが前記２次側流路に常に流れるようにすべく、ガス流入流路と前記２次側流路とが前記弁孔の周りを通って連通するオリフィス部が形成されたものであることを特徴とする。
【０００９】
よって、本発明によれば、閉弁時でもガスが弁の２次側流路に常に少流量ずつ流れるため、前述した定流量リーク弁の例のように大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止することができる。そして、特に本発明では、プロセスガスの流れを制御する弁とパージガスを閉弁時にも流し続けるオリフィス部とを一体に設けたので、従来のように定流量リーク弁を設ける必要がなくなり、ライン構成を単純にして省スペース化することが可能になる。
【００１０】
また、本発明に係るスローリーク弁は、前記ボディには、前記１次側流路、２次側流路及びガス流入流路の開口部が底面に開けられた弁組立部が形成され、その弁組立部内に前記弁孔及び弁座を有する弁シートと、その弁シートを位置決めする弁シート押えとを装填するようにしたものであって、前記オリフィス部が、その弁体組立部に形成された溝や弁シート押えに形成された細孔などによって任意に形成できるようにしたものであることを特徴とする。
【００１１】
よって、本発明によれば、弁及びオリフィス部を弁シート及び弁シート押えによって構成するので、劣化による取り替えを容易に行うことができる。また、オリフィス部の構成を任意に設計できるため、変更も容易に行うことができる。
そして、こうしたスローリーク弁の実施態様として次のようなものがある。
【００１２】
前記弁体がダイアフラムであって、前記２次側流路及びガス流入流路に対応して前記弁シート押えに穿設された貫通孔が、閉弁時のダイアフラムと弁シート押えとによって構成される狭い空間を介してつながり、前記ガス流入流路と弁シートの貫通孔は、前記弁組立部の底面に形成された溝を介して連通しているものであること。
前記弁組立部の底面に開設された前記２次側流路及びガス流入流路の開口部が、その弁組立部の底面に形成された溝を介してつながっているものであること。
更に、前記弁体がダイアフラムであって、前記弁シート押えには、前記２次側流路に対応して穿設された貫通孔と前記ガス流入流路に対応して穿設された細孔とが、閉弁時のダイアフラムと弁シート押えとによって構成される狭い空間を介してつながるようにしたものであること。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るスローリーク弁の一実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、本実施形態のスローリーク弁を示した回路図である。このスローリーク弁１は、プロセスガスの流れを制御する開閉弁１ａと、パージガスをその２次側に少流量ずつ流すためのオリフィス部１ｂとを一体的に設けたものである。具体的な構成については、以下に説明する。
【００１４】
図２は、スローリーク弁の第１実施形態を示した断面図であり、図（ａ）及び図（ｂ）は、それぞれ９０度角度を変えて切断した断面を示している（図３のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面）。図３は、ボディを示した平面図である。
このスローリーク弁１Ａは、ボディ２にアダプタ３を介してシリンダ４が一体に構成されたものである。スローリーク弁１Ａを構成するボディ２には、側方に突き出して１次側流路１１と２次側流路１２が一直線上に形成されている。ボディ２には更に、その裏面からパージガス流入流路１３が形成されている。こうして形成された１次側流路１１、２次側流路１２及びパージガス流入流路１３は、いずれもボディ２中央に形成された円筒形状の弁組立部１５の底面に開設されている。
【００１５】
一方、アダプタ３を介して一体になったシリンダ４は、そのシリンダ４内を上下に摺動するピストン２１が組み込まれている。ピストン２１にはロッド２２が一体的に形成され、円筒形状をした弁組立部１５との同軸上を上下動するように配置されている。ピストン２１は上方からスプリング２３によって付勢され、ロッド２２にを介して下方へその付勢力が伝えられるように構成されている。そして、そのロッド２２には、シリンダ４のエア供給部４ａから送り込まれる圧縮エアをピストン２１の下方へ供給するエア供給路２２ａが形成されている。
【００１６】
こうしてスプリング２３と圧縮エアによって上下動するピストン２１に固定されたロッド２２は、アダプタ３を貫通してボディ２の弁組立部１５側に突設されている。そして、弁組立部１５にはダイアフラム弁体３１が配置され、そのダイアフラム弁体３１に対して下降するロッド２２からの付勢力が押圧コマ２５を介して伝えられ、シリンダ３内で駆動するピストン２１によって開閉する弁が構成されている。
【００１７】
弁組立部１５に構成された弁は、１次側流路１１と２次側流路１２との間を開閉するものである。１次側流路１１は、弁組立部１５の中心位置に開口部１１ａが開けられ、その開口部１１ａに重なるように弁孔３２ａが穿設された弁シート３２が設置されている。すなわち、その弁シート３２は、弁組立部１５内周側面に緊密にはめ込まれた弁シート押え３３と組み合わされ、その弁孔３２ａが１次側流路１１の開口部１１ａと重なるように弁組立部１５の中心に位置決めされている。
【００１８】
こうしてボディ２には、その弁組立部１５の底に弁シート３２と弁シート押え３３とが装填され、その上に配置されたダイアフラム弁体３１が、弁シート押え３３と、押圧コマ２５を摺動支持するダイヤフラム押え３４とによって周縁部が挟持されている。弁シート３２には、弁孔３２ａの外周に弁座３２ｂが突設され、ダイアフラム弁体３１は、押圧コマ２５によってこの弁座３２ｂに押し付けられるようになっている。
【００１９】
弁シート押え３３は四方に貫通孔が形成され、その一つの貫通孔３３ａが２次側流路１２の開口部１２ａに重ねられ、もう一つの貫通孔３３ｂが、パージガス流入流路１３の開口部１３ａと連通するように配置される。パージガス流入流路１３の開口部１３ａ部分には、図３に示すよに弁組立部１５の底面に細い溝１３ｂが形成され、その溝１３ｂによって構成される細い流路を通してパージガス流入流路１３と連通孔３３ｂとが連通している。また、弁シート押え３３は、ダイアフラム弁体３１を支持する周縁部分の内側が薄肉に形成され、図示するような閉弁時でも貫通孔３３ａ，３３ｂが環状の隙間空間１０によってつながるようになっている。
【００２０】
そこで次に、こうした構成のスローリーク弁１Ａの作用について説明する。スローリーク弁１Ａは、図示する状態で閉弁し、エア供給部４ａから圧縮エアがシリンダ４内に供給されて開弁する。シリンダ４内に供給された圧縮エアは、ロッド２２のエア供給路２２ａを通ってピストン２１下方の気密室に送り込まれる。ピストン２１は、圧縮エアの供給によって作用するエア圧でスプリング２３の付勢力に抗して上方に押し上げられる。すると、ロッド２２の上昇によって押圧コア２５を介して作用していた力から解放されたダイアフラム弁体３１が上方に撓み、弁座３２ｂから離れて弁が開けられる。
【００２１】
これにより、ダイアフラム弁体３１によって塞がれていた弁孔３２ａが開放され、ダイアフラム弁体３１下の弁室空間を介して弁シート押え３３の貫通孔３３ａとつながる。従って、１次側流路１１に流れ込んだプロセスガスは、弁シート３２の弁孔３２ａと通って弁室へ流れ、更にそこから弁シート押え３３の貫通孔３３ａから入って２次側流路１２へと流れる。
【００２２】
一方、シリンダ４内に供給された圧縮エアが逆にエア供給部４ａから排出されると、ピストン２１はスプリング２３の付勢力によって押し下げられる。ピストン２１を押し下げるスプリング２３の付勢力は、ロッド２２の下降によって押圧コア２５に伝えられ、ダイアフラム弁体３１が上方の押圧コア２５によって押し付けられる。このとき弁シート３２の弁座３２ｂにダイアフラム弁体３１が押し付けられ、弁孔３２ａがそのダイアフラム弁体３１によって塞がれる。
【００２３】
弁孔３２ａがダイアフラム弁体３１に塞がれた閉弁状態では、１次側流路１１と２次側流路１２とは遮断されてプロセスガスの流れが止められることになるが、このときでもパージガス流入流路１３と２次側流路１２とは連通状態にあって、パージガスが弁の２次側、すなわち２次側流路１２へは常に流れている。
【００２４】
パージガスが流れ込むパージガス流入流路１３は、ボディ２に形成された溝１３ｂを介して弁シート押え３３の貫通孔３３ｂに連通している。また、その貫通孔３３ｂは、弁シート押え３３が環状形成された薄肉部分がダイアフラム弁体３１との間に隙間をつくっているため、貫通孔３３ｂと貫通孔３３ａとがその隙間空間１０を介してつながっている。従って、図２に示すように閉弁状態であっても、パージガス流入流路１３から流れ込んだパージガスは、溝１３ｂから貫通孔３３ｂを通り、隙間空間１０を流れてさらに貫通孔３３ａから２次側流路１２内へと流れ込むことになる。
【００２５】
よって、第１実施形態のスローリーク弁１Ａでは、閉弁時でもパージガスが弁の２次側に常に少流量ずつ流れるため、大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止することができる。そして、特にスローリーク弁１Ａは、図１に示すようにプロセスガスの流れを制御する弁１ａとパージガスを閉弁時にも流し続けるオリフィス部１ｂとを一体に設けたので、従来のように定流量リーク弁を設ける必要がなくなり、ライン構成を単純にして省スペース化することが可能になった。また、その一体化により取り扱いも容易かつ確実になった。
更に、プロセスガスは常温常圧のときに気体であるものばかりでなく液化しやすいものも多く使用されているため、弁を加熱シートを覆うなどする必要があるが、本実施形態のスローリーク弁１Ａでは、従来に比べて弁の数が減ったためヒーティング作業の簡素化にもなった。
【００２６】
次に、スローリーク弁の第２実施形態について説明する。図４は、スローリーク弁の第２実施形態を示した断面図であり、図（ａ）及び図（ｂ）は、それぞれ９０度角度を変えて切断した断面を示している（図５のＣ−Ｃ断面とＤ−Ｄ断面）。また図５は、ボディを示した平面図である。このスローリーク弁１Ｂが前記第１実施形態のスローリーク弁１Ａと異なるのは、閉弁時にパージガスをリークさせるオリフィス部である。そこで、本実施形態では、前記第１実施形態で示したスローリーク弁１Ａと共通する構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２７】
先ず、ボディ２に形成されたパージガス流入流路１６は、その開口部１６ａが弁シート押え４２に穿設された貫通孔４２ｂと重なるように形成され、開口部１６ａには、図５に示すように、弁組立部１５の底面に２次側流路１２の開口部１２ａとつながる溝１６ｂが形成されている。本実施形態の弁シート４１は、図５に示すように凸部４１ｐが開口部１６ａを塞いでいるため、パージガスをリークさせる流路はこの細い溝１６ｂとなる。
【００２８】
そこで、弁孔４１ａがダイアフラム弁体３１に塞がれて、１次側流路１１と２次側流路１２とが遮断された閉弁時には、パージガス流入流路１６と２次側流路１２とが連通状態にあって、パージガスが弁の２次側、すなわち２次側流路１２へ常に流れることになる。具体的には、パージガスが流れ込むパージガス流入流路１６は、ボディ２に形成された溝１６ｂを介して２次側流路１２の開口部１２ａに回り込み、２次側流路１２内に流れ込むことになる。
【００２９】
よって、第２実施形態のスローリーク弁１Ｂでは、閉弁時でもパージガスが弁の２次側に常に少流量ずつ流れるため、大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止することができる。そして、特にスローリーク弁１Ｂでも、図１に示すようにプロセスガスの流れを制御する弁とパージガスを閉弁時にも流し続けるオリフィス部とを一体に設けたので、従来のように定流量リーク弁を設ける必要がなくなり、ライン構成を単純にして省スペース化することが可能になった。また、その一体化により取り扱いも容易かつ確実になった。
更に、プロセスガスは常温常圧で気体であるものばかりでなく液化しやすいものも多く使用されているため、弁を加熱シートを覆うなどする必要があるが、本実施形態のスローリーク弁１Ｂでも、従来に比べて弁の数が減ったためヒーティング作業の簡素化にもなった。
【００３０】
次に、スローリーク弁の第３実施形態について説明する。図６は、スローリーク弁の第３実施形態を示した断面図であり、図（ａ）及び図（ｂ）は、それぞれ９０度角度を変えて切断した断面を示している（図７のＥ−Ｅ断面とＦ−Ｆ断面）。また図７は、ボディ２を示した平面図である。本実施形態のスローリーク弁１Ｃがスローリーク弁１Ａ及び１Ｂと異なるのは、閉弁時にパージガスをリークさせるオリフィス部である。そこで、前記第１及び第２実施形態で示したスローリーク弁１Ａ又は１Ｂと共通する構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３１】
本実施形態の弁シート４５は、中心に穿設された弁孔４５ａの他、図７に示すように９０度の間隔で、貫通孔４５ｂ，４５ｃが穿設されている。貫通孔４５ｃは２次側流路１２の開口部１２ａに重なるように、そして、貫通孔４５ｂはパージガス流入流路１６の開口部１６ａに重なるように形成され、そして配置される。この弁シート４５を位置決めする弁シート押え４６は、図７に示すように、細孔のオリフィス４６ａと貫通孔４６ｂとが９０度の間隔で穿設されている。
【００３２】
オリフィス４６ａと貫通孔４６ｂとは、それぞれ弁シート４５の貫通孔４５ｂ，４５ｃと重なる位置に配置され、さらにはパージガス流入流路１６の開口部１６ａと２次側流路１２の開口部１２ａとにそれぞれ重ねられている。弁シート押え４６は、その上面が環状に凹んでおり、図示する閉弁時にはダイアフラム弁体３１との間に形成される弁室の狭い隙間空間１０を介してオリフィス４６ａと貫通孔４６ｂとが連通するようになっている。
【００３３】
そこで、弁孔がダイアフラム弁体３１に塞がれて、１次側流路１１と２次側流路１２とが遮断された閉弁時には、パージガス流入流路１６と２次側流路１２とが連通状態にあって、パージガスが弁の２次側、すなわち２次側流路１２へ常に流れることになる。具体的には、パージガス流入流路１６から流れ込んだパージガスは、弁シート４５の貫通孔４５ｂから弁シート押え４６のオリフィス４６ａを通って流れる。そして、ダイアフラム弁体３１によって塞がれた隙間空間１０を通って、弁シート押え４６及び弁シート４５の貫通孔４６ｂ，４５ｃとを通って２次側流路１２へと流れる。
【００３４】
よって、第３実施形態のスローリーク弁１Ｃでは、閉弁時でもパージガスが弁の２次側に常に少流量ずつ流れるため、大気の逆流やプロセスガスの滞留を防止することができる。そして、特にスローリーク弁１Ｃは、図１に示すようにプロセスガスの流れを制御する弁とパージガスを閉弁時にも流し続けるオリフィス部とを一体に設けたので、従来のように定流量リーク弁を設ける必要がなくなり、ライン構成を単純にして省スペース化することが可能になった。また、その一体化により取り扱いも容易かつ確実になった。
更に、プロセスガスは常温常圧で気体であるものばかりでなく液化しやすいものも多く使用されているため、弁を加熱シートを覆うなどする必要があるが、本実施形態のスローリーク弁１Ｃでも、従来に比べて弁の数が減ったためヒーティング作業の簡素化にもなった。
【００３５】
なお、本発明は、前記実施形態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に変更することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は、弁のボディには、１次側流路と２次側流路の他にガス流入流路を形成し、閉弁時にも少流量のガスが２次側流路に常に流れるように、ガス流入流路と２次側流路とが弁孔の周りを通って連通するオリフィス部を形成するようにしたので、このオリフィス部を弁と一体に構成することができ、ライン構成を単純にして省スペース化するスローリーク弁を提供することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】スローリーク弁を示した回路図である。
【図２】スローリーク弁の第１実施形態を示した断面図である。
【図３】弁組立部を示したボディの平面図である。
【図４】スローリーク弁の第２実施形態を示した断面図である。
【図５】弁組立部を示したボディの平面図である。
【図６】スローリーク弁の第３実施形態を示した断面図である。
【図７】弁組立部を示したボディの平面図である。
【図８】定流量リーク弁を示した部分断面図である。
【図９】定流量リーク弁を用いた半導体製造装置のガスラインの一部を示した回路図である。
【符号の説明】
１ スローリーク弁
２ ボディ
３ アダプタ
４ シリンダ
１１ １次側流路
１２ ２次側流路
１３ パージガス流入流路
１５ 弁組立部
２１ ピストン
２２ ロッド
３１ ダイアフラム
３２ 弁シート
３３ 弁シート押え
１３ａ 溝
３２ａ 弁孔
３２ｂ 弁座
３３ａ，３３ｂ 貫通孔

Claims (5)

1. 駆動手段によって弁体を弁座に押し付けることにより、１次側流路と２次側流路との間に形成された弁孔を塞いで閉弁させ、その閉弁時にも２次側流路にガスを少流量流し続けるようにしたスローリーク弁であって、
   弁のボディには、前記１次側流路と２次側流路の他にガス流入流路が形成され、前記閉弁時にも少流量のガスが前記２次側流路に常に流れるようにすべく、ガス流入流路と前記２次側流路とが前記弁孔の周りを通って連通するオリフィス部が形成されたものであることを特徴とするスローリーク弁。
2. 請求項１に記載するスローリーク弁において、
   前記ボディには、前記１次側流路、２次側流路及びガス流入流路の開口部が底面に開けられた弁組立部が形成され、その弁組立部内に前記弁孔及び弁座を有する弁シートと、その弁シートを位置決めする弁シート押えとを装填するようにしたものであって、前記オリフィス部が、その弁体組立部に形成された溝や弁シート押えに形成された細孔などによって任意に形成できるようにしたものであることを特徴とするスローリーク弁。
3. 請求項２に記載するスローリーク弁において、
   前記弁体がダイアフラムであって、前記２次側流路及びガス流入流路に対応して前記弁シート押えに穿設された貫通孔が、閉弁時のダイアフラムと弁シート押えとによって構成される狭い空間を介してつながり、
   前記ガス流入流路と弁シートの貫通孔は、前記弁組立部の底面に形成された溝を介して連通しているものであることを特徴とするスローリーク弁。
4. 請求項２に記載するスローリーク弁において、
   前記弁組立部の底面に開設された前記２次側流路及びガス流入流路の開口部が、その弁組立部の底面に形成された溝を介してつながっているものであることを特徴とするスローリーク弁。
5. 請求項２に記載するスローリーク弁において、
   前記弁体がダイアフラムであって、前記弁シート押えには、前記２次側流路に対応して穿設された貫通孔と前記ガス流入流路に対応して穿設された細孔とが、閉弁時のダイアフラムと弁シート押えとによって構成される狭い空間を介してつながるようにしたものであることを特徴とするスローリーク弁。

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