JP2016205409A - 遮断開放器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 流体の逆流による内部汚染を防止して、弁の交換頻度を減少することができる遮断開放器を提供する。【解決手段】 第１開閉弁2および第２開閉弁3は、いずれも２ポート弁とされている。第１通路ブロック5に、第１開閉弁用流入通路11および第１開閉弁用流出通路12が形成されている。第２通路ブロック6に、第２開閉弁用流入通路14および第２開閉弁用流出通路15が形成されている。第２開閉弁用流出通路15が、第１通路ブロック5に形成された連通路13を介して第１開閉弁用流出通路12の上流側部分に連通している。第２開閉弁用流出通路15と連通路13との間にオリフィス20が設けられている。【選択図】 図１

Description

この発明は、遮断開放器に関し、特に、半導体製造装置のガス供給部での使用に適した遮断開放器に関する。
半導体製造装置におけるガス供給部では、複数の開閉弁と１または複数のブロック通路とが組み合わされた遮断開放器が使用されている（特許文献１）。図７に、その１例を示す。
図７において、遮断開放器(31)は、下流側に配された第１開閉弁(32)と、第１開閉弁(32)の上流側に隣り合う第２開閉弁(33)と、第２開閉弁(33)の上流側に隣り合う第３開閉弁(34)と、第１開閉弁(32)を支持する直方体状の第１通路ブロック(35)と、第２開閉弁(33)および第３開閉弁(34)を支持する直方体状の第２通路ブロック(36)と、第１通路ブロック(35)の下流側の端面に設けられて外部装置に接続される継手(37)とを備えている。
第１開閉弁(32)は、３ポートのダイヤフラム弁、第２開閉弁(33)は、２ポートのダイヤフラム弁、第３開閉弁(34)は、２ポートのダイヤフラム弁とされている。
第１開閉弁(32)に対応する第１通路ブロック(35)に、第１開閉弁用第１流入通路(41)、第１開閉弁用第２流入通路(42)および第１開閉弁用流出通路(43)が形成されている。
第２開閉弁(33)および第３開閉弁(34)に対応する第２通路ブロック(36)に、第２開閉弁用流入通路(44)、第２開閉弁用流出通路(45)、第３開閉弁用流入通路(46)、第３開閉弁用流出通路(47)および第１開閉弁用連通路(48)が形成されている。
第２開閉弁用流出通路(45)は、第１通路ブロック(35)と第２通路ブロック(36)との突合せ面において、シール部(49)を介して第１開閉弁用第２流入通路(42)に連通している。
第１開閉弁用連通路(48)は、一端が後面に開口し、他端が第３開閉弁用流出通路(47)の下端部に通じている第１部分(48a)と、第１部分(48a)に連なって前方にのびる第２部分(48b)とからなり、第２部分(48b)は、第１通路ブロック(35)と第２通路ブロック(36)との突合せ面において、シール部(50)を介して第１開閉弁用第１流入通路(41)に連通している。
３ポートのダイヤフラム弁である第１開閉弁(32)の通路である第１開閉弁用第２流入通路(42)と第１開閉弁用流出通路(43)とは、弁室(52)の環状溝(52a)を介して常時連通させられている。
第１開閉弁(32)が閉、第２開閉弁(33)が開とされた状態で、図７に矢印で示すように、第２開閉弁用流入通路(44)に流体を流入させる場合、流体は、第２開閉弁用流出通路(45)を通って第１開閉弁用第２流入通路(42)に流れ、第１開閉弁用流出通路(43)を経て外部装置側に供給される。
特開２００１−２５４８５７号公報
上記遮断開放器(31)は、半導体処理装置の処理炉直近に設置されることがある。この場合、第１開閉弁(32)の通路である第１開閉弁用第２流入通路(42)と第１開閉弁用流出通路(43)とが常時連通していることから、処理炉側の圧力が高い場合、第１開閉弁用流出通路(43)、第１開閉弁用第２流入通路(42)および第２開閉弁用流出通路(45)に処理炉内の流体が逆流することがある。処理炉内の流体が遮断開放器(1)に侵入した場合、弁内部が汚染されて、腐食したり、パーティクルが発生することから、弁の交換頻度が増すという問題があった。
この発明の目的は、流体の逆流による内部汚染を防止して、弁の交換頻度を減少することができる遮断開放器を提供することにある。
この発明による遮断開放器は、下流側に配された第１開閉弁と、第１開閉弁の上流側に隣り合う第２開閉弁と、第１開閉弁および第２開閉弁を支持する通路ブロックとを備えた遮断開放器において、第１開閉弁および第２開閉弁は、いずれも２ポート弁とされて、通路ブロックに、第１開閉弁用流入通路、第１開閉弁用流出通路、第２開閉弁用流入通路および第２開閉弁用流出通路が形成されており、第２開閉弁用流出通路が、通路ブロックに形成された連通路を介して第１開閉弁用流出通路に連通しており、第２開閉弁用流出通路と連通路との間に絞り部が設けられていることを特徴とするものである。
２ポートの開閉弁は、通常、ダイヤフラムが弁座に押圧または離間されて流体通路が開閉されるダイヤフラム弁とされる。ダイヤフラム弁の弁室底面には、環状溝が設けられ、この環状溝の周方向１ヶ所が流入通路の開口に通じる入口ポートされることが好ましい。
第１開閉弁が閉、第２開閉弁が開とされた状態で、第２開閉弁用流入通路に流入した流体は、第２開閉弁用流出通路、連通路および第１開閉弁用流出通路を経て外部装置（半導体処理装置の処理炉など）に供給される。
この場合、第１開閉弁が閉とされていることで、第１開閉弁用流出通路から第１開閉弁の弁室に流体が入ることはない。また、絞り部が設けられている部分では、流体通路の径が小さくなり、これにより、１次側（第２開閉弁用流出通路）の圧力が２次側（連通路）の圧力よりも高い状態で、第２開閉弁用流出通路から連通路および第１開閉弁用流出通路へと流体が送られる。したがって、外部装置側の流体の圧力がある程度高くなったとしても、連通路から第２開閉弁用流出通路に逆流することが防止され、第２開閉弁の弁室に流体が入ることはない。こうして、第１開閉弁および第２開閉弁のいずれにおいても、外部装置側からの逆流による逆拡散を防ぐことができ、逆流した流体によってダイヤフラムが腐食することが防止され、開閉弁の交換頻度が減少する。
絞り部の形状および構成は特に限定されるものではない。例えば、絞り部として、ノズルやオリフィスを使用してもよい。また、オリフィスは、孔径が通路径と同じとされている通常のガスケットの孔の径を小さくしたオリフィスガスケットとしてもよい。オリフィスガスケットは、シール部を形成するためのガスケットとは別の部材とされて、ガスケットとともに使用されてもよい。
通路ブロックは、例えば、第１開閉弁を支持する第１通路ブロックと、第２開閉弁を支持する第２通路ブロックとからなるものとされる。通路同士の突合せ部には、必要に応じて、ガスケットを使用したシール部が設けられる。
遮断開放器は、第２開閉弁の上流側に隣り合う第３開閉弁をさらに備えており、第３開閉弁は、２ポート弁とされて、通路ブロックに、第３開閉弁用流入通路、第３開閉弁用流出通路および第１開閉弁用連通路が形成されており、第１開閉弁用連通路は、一端が通路ブロックの外面に開口し、中間部分が第３開閉弁用流出通路に連通し、他端が第１開閉弁用流入通路に連通していることがある。
第３開閉弁は、第３通路ブロックに支持されるようにしてもよいが、第２開閉弁を支持する第２通路ブロックに支持されていることが好ましい。
第３開閉弁およびこれに対応する通路が追加されることで、第１開閉弁に流体を供給する流体供給ラインに加えて、第３開閉弁に真空ポンプを接続することで、真空ベントラインを形成することができる。
この発明の遮断開放器によると、第１開閉弁が閉、第２開閉弁が開とされた状態で、第２開閉弁用流入通路に流体を流入させる場合、第１開閉弁が閉とされていることで、第１開閉弁用流出通路から第１開閉弁の弁室に流体が入ることはなく、また、絞り部が設けられている部分では、流体通路の径が小さくなり、１次側（第２開閉弁用流出通路）の圧力が２次側（連通路）の圧力よりも高い状態で、第２開閉弁用流出通路から連通路および第１開閉弁用流出通路へと流体が送られる。これにより、連通路から第２開閉弁用流出通路に流体が逆流することが防止され、第２開閉弁の弁室に流体が入ることはない。こうして、第１開閉弁および第２開閉弁のいずれにおいても、外部装置側からの逆流による内部汚染を防止することができ、弁の交換頻度を減少することができる。
図１は、この発明による遮断開放器の１実施形態を示す側面図である。 図２は、図１の底面図である。 図３は、図１の要部（開閉弁を取り除いた状態）の平面図である。 図４は、図３の垂直断面図である。 図５は、第１通路ブロックの第１開閉弁用流入通路を示す水平断面図である。 図６は、図１の斜視図である。 図７は、従来の遮断開放器の１例を示す一部を切り欠いた側面図である。
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとし、図１の右を前、同左を後というものとする。また、図１の後から前に向かっての左右を左右というものとする。
遮断開放器(1)は、例えば半導体処理装置の処理炉（図示略）直近に設けられるもので、前側（下流側）に配された第１開閉弁(2)と、第１開閉弁(2)の後側（上流側）に隣り合う第２開閉弁(3)と、第２開閉弁(3)の後側（上流側）に隣り合う第３開閉弁(4)と、第１開閉弁(2)を支持する直方体状の第１通路ブロック(5)と、第２開閉弁(3)および第３開閉弁(4)を支持する直方体状の第２通路ブロック(6)と、第１通路ブロック(5)の前面（下流側端面）に設けられて処理炉（外部装置）に接続される継手(7)とを備えている。
第１開閉弁(2)、第２開閉弁(3)および第３開閉弁(4)は、いずれも２ポートのダイヤフラム弁とされて、対応する通路ブロック(5)(6)の上面に取り付けられている。ダイヤフラム弁は、図示省略するが、流体通路が設けられたボディ（この遮断開放器(1)では、通路ブロック(5)(6)が各開閉弁(2)(3)(4)用のボディとなっている）、流体通路の周縁に設けられた環状の弁座に押圧または離間されて流体通路を開閉するダイヤフラム、下端にダイヤフラム押さえを有し上下移動可能な弁棒などを備えているものとされる。
第１通路ブロック(5)には、一端が第１開閉弁(2)の弁室底面に設けられた環状溝(2a)の１ヶ所（入口ポート）(11a)に通じ、他端が第１通路ブロック(5)の後面に開口している略Ｌ字状の第１開閉弁用流入通路(11)と、一端が第１開閉弁(2)の弁室中央の出口ポート(12a)に通じ、他端が第１通路ブロック(5)の前面に開口している略Ｌ字状の第１開閉弁用流出通路(12)とが設けられている。
第２通路ブロック(6)には、一端が第２開閉弁(3)の弁室底面に設けられた環状溝(3a)の１ヶ所（入口ポート）(14a)に通じる相対的に短い垂直部(14b)および他端が第２開閉弁(3)と第３開閉弁(4)との間で第２通路ブロック(6)の上面に開口している相対的に長い傾斜部(14c)からなる第２開閉弁用流入通路(14)と、一端が第２開閉弁(3)の弁室中央の出口ポート(15a)に通じ、他端が第２通路ブロック(6)の前面に開口している略Ｌ字状の第２開閉弁用流出通路(15)と、一端が第３開閉弁(4)の弁室底面に設けられた環状溝(4a)の１ヶ所（入口ポート）(16a)に通じ、他端が第２通路ブロック(6)の後面に開口している略Ｌ字状の第３開閉弁用流入通路(16)と、一端が第３開閉弁(4)の弁室中央の出口ポート(17a)に通じ、他端が第２通路ブロック(6)の下面近傍にある第３開閉弁用流出通路(17)と、一端が第２通路ブロック(6)の後面に開口し、他端が第２通路ブロック(6)の前面に開口し、中間部分で第３開閉弁用流出通路(17)の下端に連通している第１開閉弁用連通路(18)とが設けられている。
第１開閉弁(2)の入口ポート(11a)以外の入口ポート(14a)(16a)および出口ポート(12a)(15a)(17a)は、遮断開放器(1)の中心線と平行の方向に１列（前後方向）に並ぶように設けられ、第１開閉弁(2)の入口ポート(11a)は、これらから右側にずれて設けられている。
第２開閉弁用流入通路(14)の上面の開口には、窒素ガスパージラインが、第１開閉弁用連通路(18)の後面の開口には、プロセスガス供給ラインが、第３開閉弁用流入通路(16)の後面の開口には、真空ベントラインがそれぞれ接続される。
第１通路ブロック(5)には、さらに、前後方向にのびて、第２開閉弁用流出通路(15)の前側の開口と第１開閉弁用流出通路(12)の上流側部分とを連通する連通路(13)が設けられている。
第１開閉弁用連通路(18)は、第３開閉弁用流出通路(17)の下端に連通している部分から後方にのびて第２通路ブロック(6)の後面（外面）に開口している第１部分(18a)と、第３開閉弁用流出通路(17)の下端に連通している部分から前方にのびて第２通路ブロック(6)の前面に開口し、第１開閉弁用流入通路(11)に連通している第２部分(18b)とからなる。
第２部分(18b)は、第１通路ブロック(5)と第２通路ブロック(6)との突合せ面において、シール部(19)を介して第１開閉弁用流入通路(11)に連通している。シール部(19)としては、図４に示すように、貫通孔(19a)の径が第１開閉弁用連通路(18)の第２部分(18b)の径および第１開閉弁用流入通路(11)の径に等しいガスケットが主要構成要素として使用されている。
第２開閉弁用流出通路(15)と連通路(13)との間には、第１通路ブロック(5)と第２通路ブロック(6)との突合せ面に配置されたオリフィス(20)が設けられている。オリフィス(20)としては、貫通孔(20a)の径が第２開閉弁用流出通路(15)の径および連通路(13)の径に比べて非常に小さいオリフィスガスケットが主要構成要素として使用されている。オリフィス(20)は、絞り部を形成し、これにより、オリフィス(20)の上流側で圧力が高く、また、流体の流速は、オリフィス(20)通過直後に大きな最大流速を示す。
第１通路ブロック(5)と第２通路ブロック(6)とは、第１通路ブロック(5)に設けられたボルト挿通孔(5a)に挿通されたボルトが第２通路ブロック(6)に設けられためねじ部にねじ合わされることで結合されている。
上記遮断開放器(1)によると、第１開閉弁(2)が開、第２開閉弁(3)が閉とされた状態で、第１開閉弁用連通路(18)の後面開口からプロセスガスを導入すると、プロセスガスは、第１開閉弁用連通路(18)、第１開閉弁用流入通路(11)および第１開閉弁用流出通路(12)を流れて、継手(7)に接続された処理炉に送られる。
この後、第１開閉弁(2)を閉、第２開閉弁(3)を開として、第２開閉弁(3)にパージガスを導入すると、パージガスは、図６に矢印で示すように、第２開閉弁用流入通路(14)、第２開閉弁用流出通路(15)、連通路(13)および第１開閉弁用流出通路(12)を流れて、継手(7)に接続された処理炉に送られる。この際、第２開閉弁用流出通路(15)と連通路(13)との間にオリフィス（絞り部）(20)が設けられていることから、オリフィス(20)上流側の第２開閉弁用流出通路(15)における流体圧力が、オリフィス(20)下流側の連通路(13)における流体圧力よりも高くなっている。
第１開閉弁(2)を閉、第２開閉弁(3)を開とした状態で、処理炉側が高圧であると、処理炉内のガスは、パージガスの流れとは逆に、第１開閉弁用流出通路(12)から遮断開放器(1)内に逆流する恐れがある。
この逆流に対し、上記遮断開放器(1)によると、第１開閉弁(2)が閉とされていることで、第１開閉弁用流出通路(12)から第１開閉弁(2)の弁室に処理炉内のガスが入ることはない。また、オリフィス(20)が設けられている部分で、１次側（第２開閉弁用流出通路(15)）の圧力が２次側（連通路(13)）の圧力よりも高い状態となっていることで、処理炉内のガスの圧力がある程度高くなったとしても、連通路(13)から第２開閉弁用流出通路(15)に逆流することが防止され、第２開閉弁(3)の弁室に処理炉内のガスが入ることはない。こうして、第１開閉弁(2)および第２開閉弁(3)のいずれにおいても、処理炉側からの逆流による逆拡散を防ぐことができ、逆流したガスによってダイヤフラムが腐食することが防止され、開閉弁の交換頻度が減少する。
上記において、オリフィス（絞り部）(20)を構成しているオリフィスガスケットは、シール部(19)を構成しているガスケットから貫通孔の径のみを変更したものとされているが、オリフィス(20)は、シール部(19)を構成しているガスケットとは別の部材とされて、ガスケットとともに使用されてもよい。また、オリフィス(20)は、ガスケット型に限られるものではない。絞り部は、オリフィス(20)に代えて、ノズルとすることもできる。
上記遮断開放器(1)によると、第１開閉弁(2)および第２開閉弁(3)が設けられていることで、第１の流体（例えばプロセスガス）および第２の流体（例えばパージガス）を適宜切り替えて外部装置へ供給できるとともに、第３開閉弁(4)が設けられていることで、真空ベントラインを形成することができる。遮断開放器(1)の用途としては、真空ベントラインが不要な場合があり、この場合には、第３開閉弁(4)、第３開閉弁用流入通路(16)および第３開閉弁用流出通路(17)を省略することができる。
なお、入口ポート(14a)(16a)および出口ポート(12a)(15a)(17a)は、遮断開放器(1)の中心線平行の方向に１列（前後方向）に並ぶように設けられているが、これらは中心線からずれて配置されても良いことは勿論である。また、入口ポート(11a)を中心線上に配置しても良い。
(1)：遮断開放器、(2)：第１開閉弁、(3)：第２開閉弁、(4)：第３開閉弁、(5)：第１通路ブロック、(6)：第２通路ブロック、(11)：第１開閉弁用流入通路、(12)：第１開閉弁用流出通路、(13)：連通路、(14)：第２開閉弁用流入通路、(15)：第２開閉弁用流出通路、(16)：第３開閉弁用流入通路、(17)：第３開閉弁用流出通路、(18)：第１開閉弁用連通路、(20)：オリフィス（絞り部）

Claims (2)

  1. 下流側に配された第１開閉弁と、第１開閉弁の上流側に隣り合う第２開閉弁と、第１開閉弁および第２開閉弁を支持する通路ブロックとを備えた遮断開放器において、
    第１開閉弁および第２開閉弁は、いずれも２ポート弁とされて、通路ブロックに、第１開閉弁用流入通路、第１開閉弁用流出通路、第２開閉弁用流入通路および第２開閉弁用流出通路が形成されており、
    第２開閉弁用流出通路が、通路ブロックに形成された連通路を介して第１開閉弁用流出通路に連通しており、第２開閉弁用流出通路と連通路との間に絞り部が設けられていることを特徴とする遮断開放器。
  2. 第２開閉弁の上流側に隣り合う第３開閉弁をさらに備えており、第３開閉弁は、２ポート弁とされて、通路ブロックに、第３開閉弁用流入通路、第３開閉弁用流出通路および第１開閉弁用連通路が形成されており、第１開閉弁用連通路は、一端が通路ブロックの外面に開口し、中間部分が第３開閉弁用流出通路に連通し、他端が第１開閉弁用流入通路に連通していることを特徴とする請求項１の遮断開放器。
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