JP2749231B2 - 電磁駆動形小形弁 - Google Patents
電磁駆動形小形弁Info
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- JP2749231B2 JP2749231B2 JP4209076A JP20907692A JP2749231B2 JP 2749231 B2 JP2749231 B2 JP 2749231B2 JP 4209076 A JP4209076 A JP 4209076A JP 20907692 A JP20907692 A JP 20907692A JP 2749231 B2 JP2749231 B2 JP 2749231B2
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- hole
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- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種半導体デバイスの製
造工程で用いられる反応ガスの微小流量制御に有利な電
磁駆動形小形弁に関する。
造工程で用いられる反応ガスの微小流量制御に有利な電
磁駆動形小形弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においてＣＶ
Ｄ法（化学的気相堆積法）は各種薄膜の作製プロセスと
して重要な役割を果たしており、さらにその反応ガスの
流量制御に用いられる小形弁には高い性能が要求され
る。従来の電磁力を用いた小形弁では主要部分は機械加
工で作製するため高い精度が得られず、流量が最小１０
０μｌ（マイクロリットル）／ｍｉｎ程度までしか制御
できないなど微小流量を安定に動作させることが困難で
あった。
Ｄ法（化学的気相堆積法）は各種薄膜の作製プロセスと
して重要な役割を果たしており、さらにその反応ガスの
流量制御に用いられる小形弁には高い性能が要求され
る。従来の電磁力を用いた小形弁では主要部分は機械加
工で作製するため高い精度が得られず、流量が最小１０
０μｌ（マイクロリットル）／ｍｉｎ程度までしか制御
できないなど微小流量を安定に動作させることが困難で
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、駆動機構部分をさらに小形化
し、流量が１０μｌ／ｍｉｎ以下の極微小流量を安定に
かつ高速で駆動可能な電磁駆動形小形弁を提供すること
を目的とする。
鑑みてなされたもので、駆動機構部分をさらに小形化
し、流量が１０μｌ／ｍｉｎ以下の極微小流量を安定に
かつ高速で駆動可能な電磁駆動形小形弁を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の電磁駆動形小形
弁はホトリソグラフィ技術と薄膜技術とで弁の主要構成
部分をシリコン基板上に一体形成することにより高い寸
法精度が得られ、また薄膜の両持ち梁構造であるので高
速応答が可能となる。
弁はホトリソグラフィ技術と薄膜技術とで弁の主要構成
部分をシリコン基板上に一体形成することにより高い寸
法精度が得られ、また薄膜の両持ち梁構造であるので高
速応答が可能となる。
【０００５】
【作用】本発明は、駆動コイルを作動させると磁場勾配
により軟磁性体で作製された両持ち梁が変位し、駆動コ
イルへの電流の極性を変えることでシリコン基板上に形
成された貫通穴を有する蓋の部分を開閉動作させようと
するものである。
により軟磁性体で作製された両持ち梁が変位し、駆動コ
イルへの電流の極性を変えることでシリコン基板上に形
成された貫通穴を有する蓋の部分を開閉動作させようと
するものである。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
【０００７】図１（ａ）は本発明の一実施例に係る電磁
駆動形小形弁の主要部分の上面図、図１（ｂ）は同じく
断面図である。即ち、１は中央部に貫通穴を有するシリ
コン、２はニッケル鉄合金膜または窒化シリコン膜から
なる弁の蓋部分、３はシリコン１の貫通穴と接触しない
構造の軟磁性体のニッケル鉄合金膜からなる両持ち梁、
４は外部に配置した駆動コイル、５は両持ち梁の変位方
向である。この弁の動作は駆動コイル４に電流を印加す
るとコイル４の周辺部に磁場勾配が形成され、両持ち梁
３を磁場勾配の最も大きい位置に配置することにより梁
３の部分が磁化され大きな変位量が得られることを利用
して、両持ち梁３の下部に配置した円錐形の貫通穴を有
する弁の蓋部分２へ押し下げられ貫通穴が塞がれる。ま
たコイル４への印加電流方向を切り替えることにより図
中５で示すように梁３が変位し、弁の開閉動作が行われ
ることによる。
駆動形小形弁の主要部分の上面図、図１（ｂ）は同じく
断面図である。即ち、１は中央部に貫通穴を有するシリ
コン、２はニッケル鉄合金膜または窒化シリコン膜から
なる弁の蓋部分、３はシリコン１の貫通穴と接触しない
構造の軟磁性体のニッケル鉄合金膜からなる両持ち梁、
４は外部に配置した駆動コイル、５は両持ち梁の変位方
向である。この弁の動作は駆動コイル４に電流を印加す
るとコイル４の周辺部に磁場勾配が形成され、両持ち梁
３を磁場勾配の最も大きい位置に配置することにより梁
３の部分が磁化され大きな変位量が得られることを利用
して、両持ち梁３の下部に配置した円錐形の貫通穴を有
する弁の蓋部分２へ押し下げられ貫通穴が塞がれる。ま
たコイル４への印加電流方向を切り替えることにより図
中５で示すように梁３が変位し、弁の開閉動作が行われ
ることによる。
【０００８】図２は本発明の他の実施例で、図１の小形
弁の前後にオリフィス板及びコイルを設けた電磁駆動形
小形弁の断面図で、１はシリコン、２はニッケル鉄合金
膜または窒化シリコン膜からなる弁の蓋部分、３は軟磁
性体のニッケル鉄合金膜からなる両持ち梁、４ａ，４ｂ
は外部に配置した駆動コイル、６ａ，６ｂ，はシリコン
からなるオリフィス板である。オリフィス板６ａ，６ｂ
を設けることで弁部分の損傷をまねく不純物粒子の侵入
を防ぐことができるなど弁部分を安定に動作させること
に対して有効であることがわかった。また、オリフィス
板６ａ，６ｂの前後にそれぞれコイル４ａ，４ｂを配置
した構成とすることで両持ち梁３の開閉動作を高効率で
行えることがわかった。
弁の前後にオリフィス板及びコイルを設けた電磁駆動形
小形弁の断面図で、１はシリコン、２はニッケル鉄合金
膜または窒化シリコン膜からなる弁の蓋部分、３は軟磁
性体のニッケル鉄合金膜からなる両持ち梁、４ａ，４ｂ
は外部に配置した駆動コイル、６ａ，６ｂ，はシリコン
からなるオリフィス板である。オリフィス板６ａ，６ｂ
を設けることで弁部分の損傷をまねく不純物粒子の侵入
を防ぐことができるなど弁部分を安定に動作させること
に対して有効であることがわかった。また、オリフィス
板６ａ，６ｂの前後にそれぞれコイル４ａ，４ｂを配置
した構成とすることで両持ち梁３の開閉動作を高効率で
行えることがわかった。
【０００９】図３は本発明の他の実施例に係り、図２の
外部の駆動コイル部分を薄膜コイルでオリフィス板と一
体化した電磁駆動形小形弁の断面図で、１はシリコン、
２はニッケル鉄合金膜または窒化シリコン膜からなる弁
の蓋部分、３は軟磁性体のニッケル鉄合金膜からなる両
持ち梁、６ａ，６ｂはシリコンからなるオリフィス板、
７ａ，７ｂは薄膜コイルである。金または銅膜からなる
薄膜コイル７ａ，７ｂはホトリソグラフィ技術とスパッ
タおよびエッチングなどの薄膜技術により形成した。コ
イル７ａ，７ｂとオリフィス板６ａ，６ｂを一体化する
ことによりさらに小形化を図れた。
外部の駆動コイル部分を薄膜コイルでオリフィス板と一
体化した電磁駆動形小形弁の断面図で、１はシリコン、
２はニッケル鉄合金膜または窒化シリコン膜からなる弁
の蓋部分、３は軟磁性体のニッケル鉄合金膜からなる両
持ち梁、６ａ，６ｂはシリコンからなるオリフィス板、
７ａ，７ｂは薄膜コイルである。金または銅膜からなる
薄膜コイル７ａ，７ｂはホトリソグラフィ技術とスパッ
タおよびエッチングなどの薄膜技術により形成した。コ
イル７ａ，７ｂとオリフィス板６ａ，６ｂを一体化する
ことによりさらに小形化を図れた。
【００１０】図４（ａ）は本発明の他の実施例に係り卍
形の両持ち梁を用いた電磁駆動形小形弁の上面図、図４
（ｂ）は同じく断面図で、１はシリコン、２はニッケル
鉄合金膜または窒化シリコン膜からなる弁の蓋部分、３
０は中央部が円錐形状の卍形からなる軟磁性体のニッケ
ル鉄合金膜の両持ち梁であり、卍形の曲り方向と同一方
向に曲った長い支点接続部を有する卍形梁構造である。
図４（ａ）の卍形両持ち梁３０の形状は約３００μｍ
角、梁の幅は約２０μｍ、梁の厚さは１〜５μｍ程度と
した。その中央部は下部の蓋部分２の形状にあわせた円
錐形とした。作製方法はすべてホトリソグラフィ技術と
薄膜技術を用いた。構成材料がシリコン単結晶とニッケ
ル鉄合金または窒化シリコンとの２種類であることおよ
び極めて安定な材料であることからパーティクルの発生
は無い。さらに両持ち梁３０が微小構造であることから
高速応答が可能でかつ優れた安定性が得られる。図４で
示した電磁駆動形小形弁を外部の駆動コイルで作動させ
た。駆動コイルの電圧５Ｖ、駆動電流６０ｍＡで行った
ところ、第１次共振振動数は約５ＫＨｚで梁の変位量は
約３μｍであった。また、希ガス（アルゴン）を用いて
実験したところ、０．１〜１０μｌ／ｍｉｎの流量をリ
ークデテクタにより確認することができた。卍形両持ち
梁３０の高次の共振点は３０ＫＨｚと高速応答可能であ
ることがわかった。また、両持ち梁３０と蓋部分２との
隙間は高々１μｍ程度であり変位量も充分であるので弁
部分の開閉動作を実現できることがわかった。
形の両持ち梁を用いた電磁駆動形小形弁の上面図、図４
（ｂ）は同じく断面図で、１はシリコン、２はニッケル
鉄合金膜または窒化シリコン膜からなる弁の蓋部分、３
０は中央部が円錐形状の卍形からなる軟磁性体のニッケ
ル鉄合金膜の両持ち梁であり、卍形の曲り方向と同一方
向に曲った長い支点接続部を有する卍形梁構造である。
図４（ａ）の卍形両持ち梁３０の形状は約３００μｍ
角、梁の幅は約２０μｍ、梁の厚さは１〜５μｍ程度と
した。その中央部は下部の蓋部分２の形状にあわせた円
錐形とした。作製方法はすべてホトリソグラフィ技術と
薄膜技術を用いた。構成材料がシリコン単結晶とニッケ
ル鉄合金または窒化シリコンとの２種類であることおよ
び極めて安定な材料であることからパーティクルの発生
は無い。さらに両持ち梁３０が微小構造であることから
高速応答が可能でかつ優れた安定性が得られる。図４で
示した電磁駆動形小形弁を外部の駆動コイルで作動させ
た。駆動コイルの電圧５Ｖ、駆動電流６０ｍＡで行った
ところ、第１次共振振動数は約５ＫＨｚで梁の変位量は
約３μｍであった。また、希ガス（アルゴン）を用いて
実験したところ、０．１〜１０μｌ／ｍｉｎの流量をリ
ークデテクタにより確認することができた。卍形両持ち
梁３０の高次の共振点は３０ＫＨｚと高速応答可能であ
ることがわかった。また、両持ち梁３０と蓋部分２との
隙間は高々１μｍ程度であり変位量も充分であるので弁
部分の開閉動作を実現できることがわかった。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
０．１〜１０μｌ／ｍｉｎの流量を高い精度で制御可能
な極微小流量制御用小形弁を実現することができる。
０．１〜１０μｌ／ｍｉｎの流量を高い精度で制御可能
な極微小流量制御用小形弁を実現することができる。
【図１】（ａ）は本発明の一実施例に係る電磁駆動形小
形弁の主要部分の上面図、（ｂ）は同じく断面図であ
る。
形弁の主要部分の上面図、（ｂ）は同じく断面図であ
る。
【図２】本発明の他の実施例で、図１の小形弁の前後に
オリフィス板及びコイルを設けた電磁駆動形小形弁の断
面図である。
オリフィス板及びコイルを設けた電磁駆動形小形弁の断
面図である。
【図３】本発明の他の実施例に係り、図２の外部の駆動
コイル部分を薄膜コイルでオリフィス板と一体化した電
磁駆動形小形弁の断面図である。
コイル部分を薄膜コイルでオリフィス板と一体化した電
磁駆動形小形弁の断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の他の実施例に係り卍形の両持
ち梁を用いた電磁駆動形小形弁の上面図、（ｂ）は同じ
く断面図である。
ち梁を用いた電磁駆動形小形弁の上面図、（ｂ）は同じ
く断面図である。
１…シリコン、２…ニッケル鉄合金膜または窒化シリコ
ン膜からなる弁の蓋部分、３…ニッケル鉄合金膜からな
る両持ち梁、４，４ａ，４ｂ…駆動コイル、５…両持ち
梁の変位方向、６ａ，６ｂ…オリフィス板、７ａ，７ｂ
…薄膜コイル。
ン膜からなる弁の蓋部分、３…ニッケル鉄合金膜からな
る両持ち梁、４，４ａ，４ｂ…駆動コイル、５…両持ち
梁の変位方向、６ａ，６ｂ…オリフィス板、７ａ，７ｂ
…薄膜コイル。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16K 31/02 - 31/06
Claims (4)
- 【請求項１】 中央部に貫通穴を有するシリコンとこの
シリコンの上面に設けられ前記シリコンの貫通穴に連通
した円錐形の貫通穴を有するニッケル鉄合金膜もしくは
窒化シリコン膜の弁の蓋部分とからなる基板と、 この基板の表面に前記円錐形の貫通穴と接触しないよう
にして挿入された円錐形の突出部を有する構造のニッケ
ル鉄合金膜からなる両持ち梁と、 外部に配置され印加電流方向を切り替えることにより前
記両持ち梁が変位して弁の開閉動作を行う駆動コイルと
を具備することを特徴とする電磁駆動形小形弁。 - 【請求項２】両持ち梁が、中央部分に円錐形状を有し卍
形の曲り方向と同一方向に曲った長い支点接続部を有す
る卍形梁構造であることを特徴とする請求項１記載の電
磁駆動形小形弁。 - 【請求項３】 基板および両持ち梁の前後に、中央部に
貫通穴を有するシリコンからなるオリフィス板を設ける
ことを特徴とする請求項１記載の電磁駆動形小形弁。 - 【請求項４】 オリフィス板の貫通穴の周辺部に金もし
くは銅薄膜のコイルを一体化させたことを特徴とする請
求項３記載の電磁駆動形小形弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209076A JP2749231B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 電磁駆動形小形弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4209076A JP2749231B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 電磁駆動形小形弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0658450A JPH0658450A (ja) | 1994-03-01 |
| JP2749231B2 true JP2749231B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=16566863
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4209076A Expired - Fee Related JP2749231B2 (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 電磁駆動形小形弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2749231B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8042126B2 (en) | 2006-03-15 | 2011-10-18 | Clarion Co., Ltd. | Disc player |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0338541U (ja) * | 1989-08-08 | 1991-04-15 | ||
| JP2608981B2 (ja) * | 1990-09-26 | 1997-05-14 | 日本電信電話株式会社 | 小形流量制御素子 |
| JPH0465952U (ja) * | 1990-10-09 | 1992-06-09 |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP4209076A patent/JP2749231B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0658450A (ja) | 1994-03-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090220 Year of fee payment: 11 |
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