JP3607998B2

JP3607998B2 - 減圧機能付き容器弁

Info

Publication number: JP3607998B2
Application number: JP05940799A
Authority: JP
Inventors: 智羽坂; 朝秋星; 誉黒岩; 靖彦河野; 豊堀内; 敬三吉; 正男小泉
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Nissan Tanaka Corp; Hamai Co Ltd
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Nissan Tanaka Corp; Hamai Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2019-03-05
Also published as: JP2000257797A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧機能付き容器弁に関し、詳しくは、減圧機構を内蔵するとともにパージ機構も備えた減圧機能付き容器弁であって、特に、半導体産業に使用される半導体プロセスガス容器に使用するのに最適な減圧機能付き容器弁に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体産業に使用される半導体プロセスガスは、デバイス寸法の微細化と共に高品質化が要求されており、特に、デバイス不良に対して支配的な水分、酸素並びに酸素化合物及び金属不純物やパーティクルの低減が厳しく要求されている。また、半導体プロセスガスは、一般に、可燃性、毒性及び腐食性を有しており、特に、可燃性が高く、毒性の強いガス、例えば、モノゲルマン、モノシラン、ジシラン、ジボラン、アルシン、フォスフィン、セレン化水素等は、特殊高圧ガスとして高圧ガス保安法で技術的かつ設備的に具備していなければならない要件が明確化されており、安全性の確保は、必須の項目となっている。また、ウェハの大口径化に伴って半導体プロセスガスの使用量も増加することが予想されており、半導体プロセスガスの大量供給の実現を真近にして安全性に対する厳格さが更に要求されている。
【０００３】
半導体プロセスガスは、通常、ガス充填工場で高圧容器に充填された後、トラックに積載されて半導体製造工場へ運搬され、半導体製造工場に設けられている半導体プロセスガス用の高圧ガス貯蔵所に一時保管される。半導体プロセス装置での半導体プロセスガスの消費時には、高圧ガス容器は、シリンダーキャビネットに格納され、安全性を確保した上で、半導体プロセスガスが半導体プロセス装置に供給される。
【０００４】
通常の４７リットル以下の容量の高圧ガス容器の場合について、半導体プロセスガスを供給する方法をさらに詳しく述べると、高圧ガス容器には、半導体プロセスガスの供給を制御するために容器弁が具備されているが、通常、高圧ガス容器内の半導体プロセスガスは高圧であるから、シリンダーキャビネット内に付属された減圧弁によってガス圧力が調整され、半導体プロセス装置に供給される。
【０００５】
また、シリンダーキャビネットは、パージガス容器やパージガスライン、さらに半導体プロセスガス用の除害設備が備わっており、ガス容器交換時に混入する大気成分やパージガスを半導体プロセスガスに置換できるような構造を有している。加えて、シリンダーキャビネットには、安全性を確保するために、容器やガス供給ラインのガス漏洩を検知できる警報器が備え付けられ、ガス漏洩を検知した場合は、ガス供給を停止するための緊急遮断弁機能がガス容器元弁に元々備わっていたり、容器元弁直後に、容器元弁とは別に緊急遮断弁が備わっている。通常、シリンダーキャビネットは、常時排気されており、続くスクラバーや除害装置によって漏洩したガスを無害化できる機構を有している。
【０００６】
しかしながら、半導体プロセスガスを大量に供給する場合は、通常の４７リットル容器を束ねてカードルを形成するか、容器径を３００ｍｍ以上に大きくしたり、容器長さを１．５ｍから１２ｍに長くした容器を使用して単体で供給するか、これらを集合させてローダーとして供給しなければならず、４７リットル以下の容器に適応されるシリンダーキャビネトを大量供給に応用しようとすると、そのシリンダーキャビネットが非常に大きなものになってしまい、現実的ではなかった。
【０００７】
それゆえ、半導体プロセスガスの大量供給には、屋外に大型容器を設置し、その近くに減圧弁が内蔵されたガス供給パネルを配置してこのパネルを介して供給するようにしている。しかし、この供給方法では、通常の半導体プロセスガスは１ＭＰａ以上の高圧ガス状態である場合が多く、半導体プロセス用大型容器とガス供給パネルとが離れているため、高圧ガスが減圧されるまでの配管が長くなり、その分、安全性が欠如することになる。半導体プロセスガスを導入するための高圧ガス配管は、場合によっては、数十ｍも減圧されない状態で半導体工場を引き回されることになり、漏洩の危険機会が増すことになり、安全管理上、大きな問題を有している。
【０００８】
また、大型容器とガス供給パネルとの間が離れているため、大型容器を交換したときに混入する大気成分を迅速に除去することができず、大気成分である水分や酸素、あるいはパーティクルが半導体プロセス装置内を汚染したり、あるいは、半導体プロセスガスと水分や酸素とが反応し、酸素化合物やパーティクル、さらには、腐食生成物等を形成し、その副生成物が、半導体プロセス装置内を汚染したりして半導体デバイスの電気的特性を劣化させたり、歩留まりの低下を引き起す原因となっていた。
【０００９】
さらに、減圧弁でガスを減圧すると、断熱膨張（ジュールトムソン膨張）によってガス温度が低下し、ガス自体が液化して供給量が低下したり、減圧弁の外面温度が低下して結露したり、霜が付着したりすることによって、ボディ自体が腐食するという問題が発生する。
【００１０】
そこで本発明は、大量の半導体プロセスガスを供給する場合においても、ガス漏洩の起こりやすい高圧ガス封入個所（高圧ガス領域）の低減を図り、漏洩危険機会の低減によって安全性を確保し、安全管理を容易とし、かつ、ガス供給パネル内に設けられていた減圧弁を容器弁に一体化してガス供給パネルの配管スペースの低減を図ることもでき、非常にコンパクトな大量供給容器設備を実現することによってコスト低減にも貢献し、しかも、減圧によるガス温度の低下も最小限とし、ガスの液化防止、結露や霜付きの防止も図れ、加えて、容器交換時に混入した大気成分を迅速にパージすることが可能で、高純度の半導体プロセスガスを供給することができ、高品質の半導体プロセスガスの供給によって半導体デバイスの電気的特性の向上や歩留まりの向上に貢献することができる減圧機能付き容器弁を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の減圧機能付き容器弁は、一側に容器装着用の雄ねじを有する容器取付部を突設した直方体状の弁ブロック内に、容器取付部側に設けられた閉止弁と、該閉止弁の下流側に高圧流路を介して設けられた第１減圧弁と、該第１減圧弁の下流側に中圧流路を介して設けられた第２減圧弁と、該第２減圧弁の下流側に低圧流路を介して設けられた配管接続部とを備え、前記ガス容器内と連通する前記容器取付部内の流路と前記弁ブロック内の入口流路とが直角に交わって連通し、該入口流路の下流端は、前記閉止弁のバルブシートの中央部に開口し、該バルブシートによって遮断可能に形成され、前記閉止弁のバルブシート部分における入口流路の開口外周部には、前記高圧流路とパージガス導入路とが開口しており、前記閉止弁を閉じると、高圧流路及びパージガス導入路と入口流路とは遮断された状態になるが、高圧流路とパージガス導入路とは常に連通した状態になるように形成されていることを特徴とし、さらに、前記高圧流路には、温度センサー取付部が、フィルター交換口と兼用した状態で形成されるとともに、第１圧力センサーを取付けるための第１圧力センサー取付部及びフィルターを設置するためのフィルター取付部が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の第２の減圧機能付き容器弁は、ガス容器に付属する容器弁であって、一側に容器装着用の雄ねじを有する容器取付部を突設した直方体状の弁ブロック内に、容器取付部側に設けられた閉止弁と、該閉止弁の下流側に高圧流路を介して設けられた第１減圧弁と、該第１減圧弁の下流側に中圧流路を介して設けられた第２減圧弁と、該第２減圧弁の下流側に低圧流路を介して設けられた配管接続部と、安全弁とを備え、前記ガス容器内と連通する前記容器取付部内の流路と前記弁ブロック内の入口流路とが連通し、該入口流路の下流端は、前記閉止弁のバルブシートの中央部に開口し、該バルブシートによって遮断可能に形成され、前記閉止弁のバルブシート部分における入口流路の開口外周部には、前記高圧流路とパージガス導入路とが開口しており、前記閉止弁を閉じると、高圧流路及びパージガス導入路と入口流路とは遮断された状態になるが、高圧流路とパージガス導入路とは常に連通した状態になるように形成され、前記安全弁は、容器取付部内の流路から入口流路に至る部分から分岐した安全弁用流路の流路端に設けられていることを特徴とし、さらに、前記高圧流路には、温度センサー取付部が、フィルター交換口と兼用した状態で形成されるとともに、第１圧力センサーを取付けるための第１圧力センサー取付部及びフィルターを設置するためのフィルター取付部が設けられているとともに、前記容器取付部内の流路から入口流路に至るガス充填路と充填口に至る流路とを開閉する充填弁が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
特に、本発明の減圧機能付き容器弁は、ＳｉＨ_４，ＡｓＨ_３，ＰＨ_３，ＳＦ_６，ＮＦ_３，ＣＦ_４，Ｃ_２Ｆ_６，ＣＨ_４，ＨＦ，ＨＣｌ，ＨＢｒ，ＣｌＦ_３，ＮＨ_３，Ｎ_２Ｏ，Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ_２，Ｈ_２，Ｏ_２，ＣＯ_２，ＣＯ等に代表される半導体プロセスガスを充填した高圧ガス容器に最適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の減圧機能付き容器弁の第１形態例を示す系統図、図２至図５は、上記系統図に示す容器弁の具体的形状例を示すものであって、図２は断面正面図、図３は底面図、図４は図２のＶＩ−ＶＩ線断面図、図５は図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【００１５】
第１形態例に示す減圧機能付き容器弁は、一側に容器装着用の雄ねじを有する容器取付部３１を突設した直方体状のボディ（弁ブロック）３２に、各流路及びセンサー取付部を形成したもの、すなわち、前記ボディ３２内に、容器取付部３１に入口流路４を介して設けられた閉止弁５と、該閉止弁５に高圧流路６を介して設けられた第１減圧弁７と、該第１減圧弁７に中圧流路８を介して設けられた第２減圧弁９と、該第２減圧弁９に低圧流路１０を介して設けられた配管接続部１１とを一体的に内蔵したものであって、さらに、パージガス導入路１２は、その供給端１２ａを高圧流路６と共に、閉止弁５のバルブシート部分に開口させており、該閉止弁部分で高圧流路６とパージガス導入路１２とを連通させるようにしている。これにより、閉止弁５が閉状態のときに、バルブシート部分のデッドスペースを効率よくパージすることが可能となる。なお、前記ボディ３２は、ステンレス３１６Ｌ鋼材からＲｍａｘで３．２μｍまで精密加工し、複合電解研磨を施して表面粗さを、Ｒｍａｘで０．３μｍとしている。
【００１６】
この減圧機能付き容器弁は、ガス容器の開口部に形成されている雌ねじ（図示せず）に対して、容器取付部３１の雄ねじがシールテープを介して気密に接合されて装着され、ガス容器内と容器弁とは、容器取付部３１内の流路３３を介して連通する。また、前記配管接続部１１にはガス供給配管が、パージガス導入路１２にはパージガス導入配管がそれぞれ接続される。なお、パージガス導入配管は、通常、遮断弁（図示せず）を介して、窒素、Ａｒ、Ｈｅ、水素等のパージガス供給源が接続されている。
【００１７】
容器取付部３１内の流路３３とボディ３２内の入口流路４とは直角に交わって連通しており、入口流路４の下流端は、閉止弁５のＰＣＴＦＥ製のバルブシートの中央部に開口し、該バルブシートによって遮断可能に形成されている。本形態例の閉止弁５は、空圧式のダイヤフラムタイプのものであって、作動用空気供給口３４からの０．６ＭＰａ程度の圧縮空気又は窒素ガスによって作動するようにしている。
【００１８】
閉止弁５のバルブシート部分における入口流路４の開口外周部には、高圧流路６とパージガス導入路１２とが開口しており、閉止弁５を閉じると、これらの流路６，１２と入口流路４とは遮断された状態になるが、高圧流路６とパージガス導入路１２とは常に連通した状態になるように形成されている。
【００１９】
閉止弁５から第１減圧弁７に至る高圧流路６の途中には、温度センサー２１を取付けるための雌ねじ穴からなる温度センサー取付部３５が、フィルター交換口と兼用した状態で形成されるとともに、第１圧力センサー２２を取付けるための圧力センサー取付部３６及びフィルター２３を設置するためのフィルター取付部３７が設けられている。
【００２０】
本形態例では、温度センサー２１にはクロメルアルメルのステンレスさやのシース熱電対を、圧力センサー２２には半導体センサー内蔵のダイヤフラム式圧力センサーを、また、フィルター２３には最小孔径５μｍの焼結ステンレスフィルターを、それぞれ使用している。
【００２１】
第１減圧弁７から第２減圧弁９に至る中圧流路８には、第１圧力センサー２２と同じ半導体センサー内蔵のダイヤフラム式圧力センサーからなる第２圧力センサー２４を取付けるための圧力センサー取付部３８が設けられている。また、第１減圧弁７及び第２減圧弁９は、ダイヤフラム式の減圧弁構造を有し、任意に減圧圧力を設定できるものを使用している。第２減圧弁９の下流側には、低圧流路１０を介して配管接続部１１が設けられており、この配管接続部１１に、ガス使用設備のガス供給パネルが接続される。
【００２２】
上記減圧機能付き容器弁を装着する高圧ガス容器としては、一方のみに開口部（弁装着部）を有するガス容器や、開口部が両端にあるもののいずれでもよく、ガス容器の材質も、ステンレス鋼、ＣｒＭｏ鋼、炭素鋼、Ｍｎ鋼、Ａｌ合金、Ａｌライニング強化プラスチック製のいずれでもよい。また、形状、大きさも限定されるものではなく、半導体工場に配置されるものとしては、外径が５０ｍｍ以上１２００ｍｍ以下、長さが３５０ｍｍ以上１２ｍ以下が好適に用いられている。
【００２２】
また、半導体プロセスガスの容器では、一般に、水分等のガス分子やパーティクルが接ガス部表面へ吸着する量を少なくし、金属表面の耐食性を向上させる目的から、ガス容器の接ガス部表面には、機械研磨、砥粒研磨、電解研磨、複合電解研磨、化学研磨、複合化学研磨等を施しており、容器内表面粗度を、Ｒｍａｘで２５μｍ以下、好ましくは１２μｍ以下としている。さらに、Ｎｉを無電界で、あるいは電解でメッキすることもあり、Ｎｉをコーティングした表面に、フッ素によって不動態膜を形成することもある。また、容器の材質がステンレス鋼である場合は、ＦｅやＣｒの酸化膜を形成し、耐食性をさらに向上させることも行われている。
【００２３】
減圧機能付き容器のボディ（弁ブロック）３２は、真鍮、ステンレス鋼、ニッケル合金等を機械加工することによって製作される。閉止弁５は、キープレート式あるいはダイヤフラム式が一般的であり、ダイヤフラム式が、容器弁内部のデッドスペースが少なく、効率よくパージできるのでより好ましい。また、閉止弁５のケレップシートは、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−ペンフルオロビニルエーテル共重合体）、ポリイミド等が使用される。さらに、閉止弁５の開閉駆動は、従来のように手動によるマニュアル弁を使用することもできるが、緊急遮断弁を兼ねるため、エアー駆動によるニューマチック弁を使用することが好ましい。一方、両減圧弁７，９は、スプリング式の減圧弁が一般的であるが、デットスペースが少なく、パーティクルの発生が少ないダイヤフラム式の減圧弁構造を採用することが好ましい。
【００２４】
減圧機能付き容器弁の接ガス面には、機械研磨、砥粒研磨、電解研磨、複合電解研磨、化学研磨、複合化学研磨等を施しておくことが好ましく、Ｎｉを電解もしくは無電界でメッキすることもでき、フッ化によってＮｉフッ化物の表面形成も可能である。また、ボディがステンレス鋼製の場合は、研磨後に、熱処理によって鉄やクロムの酸化膜で不動態膜を形成することもできる。これらの内表面粗度は、Ｒｍａｘで、１μｍ以下が好適であり、０．３μｍ以下がより好ましい。
【００２５】
半導体プロセスガス容器には、法律で安全弁の設置が義務づけられているため、２つの開口部を有する容器にあっては、半導体プロセスガス容器の一方の開口部に上記減圧機能付き容器弁１を装着し、他方の開口部には、通常の安全弁付き容器弁を装着することによって、法的な義務措置を満足することができる。
【００２６】
さらに、減圧機能付き容器弁には、適当な位置に圧力センサーや温度センサーを設けることができる。例えば、第１減圧弁７の上流側（高圧流路６）に圧力センサーを設けることによって容器内圧力を知ることができ、第２減圧弁９の下流側（低圧流路１０）に圧力センサーを設けることによって供給圧力を知ることができる。また、高圧流路６に温度センサーを設けることによって高圧ガスの温度を知ることができ、低圧流路１０に圧力センサーを設けることによって供給ガスの圧力を知ることができる。さらに、高圧流路６に圧力センサーと温度センサーとを設けることにより、両センサーの表示から容器内のガスの残量を推測することも可能である。
【００２７】
これらの圧力センサーや温度センサーは、必要に応じて設ければよく、圧力センサー、温度センサーの一方だけでもよく、高圧側、低圧側のいずれか一方でもよく、中圧部分にも設けることができる。また、圧力センサーとしては、ブルドン管式、歪みゲージ式、半導体センサー式が好適に使用され、デットスペースの最小化の観点から、ダイヤフラム式の半導体センサー式がより好ましい。温度センサーは、シース型の熱電対が好適である。
【００２８】
このように、閉止弁５、第１減圧弁７及び第２減圧弁９をボディ（弁ブロック）３２内に内蔵した状態で容器弁を形成することにより、高圧ガス封入個所の低減を図れるとともに、ガス供給パネルの配管スペースの低減も図れる。しかも、容器内の高圧ガスを、第１減圧弁７と第２減圧弁９との２段階で減圧して供給するように形成したことにより、減圧弁で減圧されたガスのジュールトムソン膨張によるガス温度の低下を抑制することができる。例えば、Ｎ２ガスの場合、充填圧力１５ＭＰａのガスを、使用圧力０．７ＭＰａまで１段で減圧すると、ガス温度が約２８℃低下するのに対し、１段目で５ＭＰａに、２段目で０．７ＭＰａに減圧した場合は、ガス温度の低下を１段目で１７℃、２段目で１１℃程度に分散できるため、ボディからの熱侵入によってガス温度の低下を約１０℃程度に改善することができる。
【００２９】
第１減圧弁７及び第２減圧弁９における減圧度は、充填圧力と使用圧力とによって適宜に設定することができるが、一般的には、１段目の第１減圧弁７によって５ＭＰａ〜１ＭＰａに減圧し、２段目の第２減圧弁９によって通常の供給圧力である１ＭＰａ〜０．１ＭＰａに減圧すればよい。また、圧力差が大きい場合は、３個以上の減圧弁を直列に配置して順次減圧するように形成することもできる。
【００３０】
次に、この容器弁を、ＳｉＨ _４を充填圧７．６ＭＰａで充填したガス容器に取付けた例で説明する。ガス容器は、その開口部に容器弁が取付けられ、閉止弁５が遮断されている状態で容器は輸送され、保管、貯蔵される。
【００３１】
配管接続部１１にガス供給パネルを接続してガス供給のために閉止弁５を開くと、ガス容器内のＳｉＨ _４は、雄ねじ３１内の流路３３から入口流路４を通って閉止弁５のバルブシート中央部に導かれ、高圧流路６に導出する。閉止弁５から高圧流路６に導出したＳｉＨ _４は、温度センサー２１で温度が測定され、第１圧力センサー２２で圧力が測定された後、フィルター２３を通り、ごみの噛み込みによる減圧弁の圧力制御不能の原因となるごみが除去されて第１減圧弁７に導かれる。
【００３２】
第１減圧弁７では、ガスの圧力を７．６ＭＰａから１．５ＭＰａまで減圧して中圧流路８に導出する。この中圧流路８に設けた第２圧力センサー２４で中間圧力を測定することによって第１減圧弁７の圧力制御不良を検知することができる。
【００３３】
中圧流路８のガスは、第２減圧弁９で消費圧力である０．７ＭＰａに圧力制御され、低圧流路１０から配管接続部１１を経て消費先に送られる。このような２段の減圧効果により、供給されるＳｉＨ _４のジュールトムソン膨張による温度低下を抑制できるため、容器弁外面に結露が発生することはほとんどない。
【００３４】
また、パージガス導入路１２には、パージガス供給用の遮断弁を有するパージガス導入配管を介して圧力０．７ＭＰａの窒素ガスを供給する窒素ガス供給源が接続されており、閉止弁５のバルブシート部分から配管接続部１１に至るまでの流路や機器を窒素ガスでパージできるようにしている。
【００３５】
すなわち、ガス供給パネルと容器弁とを接続する際に、配管接続部１１から低圧流路１０にかけて大気に開放された状態になり、大気成分で汚染されることになるため、パージガス導入路１２から、パージガスとして０．７ＭＰａの窒素ガスを導入し、配管接続部１１から放出することにより容器弁内から大気成分をパージする必要がある。
【００３６】
閉止弁５が閉じられている状態でパージガス供給用の遮断弁を開くと、閉止弁５のバルブシート部分の二次側に窒素ガスが供給され、閉止弁内部をパージして同じく二次側に開口している高圧流路６に導出する。高圧流路６を流れる窒素ガスは、温度センサー２１部分、第１圧力センサー２２部分からフィルター２３を通って第１減圧弁７を通り、中圧流路８及び第２圧力センサー２４部分を通って第２減圧弁９に至り、さらに、第２減圧弁９から低圧流路１０に流れ、配管接続部１１を経てガス供給パネルに供給され、混入した大気成分をパージして排気される。
【００３７】
このとき、上述のようにして閉止弁５のバルブシート部分にもパージガスを流通させるようにしたことにより、閉止弁５のバルブシート部分から下流側の流路を効果的にパージすることができる。パージ操作終了後にＳｉＨ _４を消費先である半導体プロセス装置に供給するためには、パージガス導入用の遮断弁を閉じ、ガス供給パネルに備わっているターボ分子ポンプにより、容器弁内を１ｘ１０−４Ｔｏｒｒまで排気した後、閉止弁５を開くことによって行われる。
【００３８】
本形態例の減圧機能付き容器弁を使用して供給したＳｉＨ _４の品質を評価した結果、供給したＳｉＨ _４中の０．１μｍ以上のパーティクル数は１００個／Ｌ、水分は１００ｐｐｂ以下、水分に起因すると考えられるシロキサンは２００ｐｐｂ以下であった。
【００３９】
一方、従来の容器弁を使用してＳｉＨ _４を供給した場合は、容器交換後に２時間かけてガスパネル側から真空引きし、ガス供給パネル内の減圧弁を経由したＳｉＨ _４ガスの品質を分析した結果、０．１μｍ以上のパーティクル数は１００００個／Ｌ、水分は１００ｐｐｂ以下、シロキサン濃度は１ｐｐｍであった。
【００４０】
したがって、この減圧機能付き容器弁は、高圧ガスの封入箇所が、弁ブロック内の第１減圧弁７までとなり、ガス供給パネルには、第１減圧弁７及び第２減圧弁９を経た低圧のガスが供給されるので、安全性を向上できるとともに、減圧によるガス温度の低下を最小限に抑えることができ、しかも、効率的な大気成分のパージが可能であり、供給するガスの品質が劣化することもない。
【００４１】
図６乃至図９は本発明の第２形態例を示すものであって、図６は系統図、図７は具体的な形状例を示す断面正面図、図８は同じく断面側面図、図９は同じく平面図である。なお、前記第１形態例に示すものと同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
この容器弁は、図６の系統図から明らかなように、安全弁１６と充填弁１８とを備えたものであり、開口部が１つだけの容器に最適な構造を有している。すなわち、開口部が１つだけの容器の場合は、法的義務のため、安全弁を組込む必要がある。このような場合に対応するため、安全弁１６を、容器取付部３１内の流路３３から入口流路４に至る部分から分岐した安全弁用流路１５の流路端に設けるようにすればよい。安全弁１６には、破裂板式、スプリング式あるいは可溶栓式のいずれかを採用することができ、複数の方式を併用することもできる。また、半導体プロセスガスの大量供給方法であるカードルやローダーによる供給の場合も、開口部が１つの容器の場合と同様の供給形態とすればよい。
【００４３】
また、前記入口流路４にガス充填路１７を設けておくこともできる。すなわち、充填弁１８を、容器取付部３１内の流路３３から入口流路４に至るガス充填路１７と充填口１７ａに至る流路とを開閉可能な状態で設けている。このガス充填路１７は、入口流路４から充填弁１８を介して分岐したものであって、ガス容器内へのガスの充填や、これに先立ってのガス容器内の真空引き等にも利用することができる。このガス充填路１７と前記安全弁用流路１５とは、入口流路４への接続部で合流させるようにして設けることもできる。なお、本形態例では、温度センサー取付部に、温度センサーに代えてフィルター交換用のためのプラグ２１ａを着脱可能な状態で装着している。
【００４４】
この容器弁を取付けたガス容器内へのガスの充填は、充填口１７ａに所定の充填用枝管を接続し、充填弁１８を開いた状態で所定の真空引き等の操作を行ってから所定圧力までガスを充填することにより行われる。
【００４５】
ガス容器をガス供給パネルに接続した後のパージは、前記第２形態例と同様に、パージガス導入路１２からパージガスを導入し、閉止弁５のバルブシート部分から高圧流路６、第１圧力センサー２２部分、フィルター２３、第１減圧弁７、中圧流路８、第２圧力センサー２４部分、第２減圧弁９、低圧流路１０を経て配管接続部１１からガス供給パネルを介して排気することにより行うことができる。
【００４６】
このように、閉止弁５、２つの減圧弁、２つの圧力センサー、フィルター、安全弁及び充填弁を有する容器弁を１つの弁ブロック３２内に一体的に設けることにより、減圧機能を有する容器弁を極めてコンパクトに形成することができる。
【００４７】
なお、安全弁１６や充填弁１８は、弁ブロック２の外部に設けることもでき、弁ブロック２内の低圧流路１０やパージガス導入路１２にも遮断弁を設けておくことができる。遮断弁の形式は、手動式でも空気圧式でも応用可能であり、通常は、ステンレス鋼製のダイヤフラム式遮断弁が、内部構造的にデッドスペースが少ないため好適である。これらの流路及び遮断弁等は、充填操作やパージ操作等の使用条件に応じて任意に設置することができ、前記圧力センサーや温度センサーも、使用条件に応じて任意に設置することができる。さらに、高圧流路６の途中等に、パーティクル除去用のフィルターを設けておくこともできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の減圧機能付き容器弁によれば、高圧ガス領域の最小化を図ることが可能となり、特に大量供給を実施する場合に大変長くなるガス供給パネルまでの接続管を低圧ガス領域とでき、安全管理上非常に好ましいものとなる。特に、減圧を複数段階で行うようにしたので、ジュールトムソン膨張によるガス温度の低下を極力抑えることができ、ボディ外面に結露や霜がほとんど発生することがないので、ボディの腐食も防止することができる。また、パージガスを供給可能としているので、容器交換時に混入する大気成分を効率的に除去可能であり、高純度の半導体プロセスガスを供給することができる。しかも、容器弁にガス減圧機能を一体化したので、半導体プロセスガスを減圧して供給するガス供給系（容器を含む）を相対的にコンパクトにでき、トータル的にコストダウンを図ることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の減圧機能付き容器弁の第１形態例を示す系統図である。
【図２】第１形態例の具体的形状例を示す断面正面図である。
【図３】同じく底面図である。
【図４】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図５】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図６】本発明の第２形態例を示す系統図である。
【図７】第２形態例の具体的な形状例を示す断面正面図である。
【図８】同じく断面側面図である。
【図９】同じく平面図である。
【符号の説明】
４…入口流路、５…閉止弁、６…高圧流路、７…第１減圧弁、８…中圧流路、９…第２減圧弁、１０…低圧流路、１１…配管接続部、１２…パージガス導入路、１５…安全弁用流路、１６…安全弁、１７…ガス充填路、１８…充填弁、２１…温度センサー、２２…第１圧力センサー、２３…フィルター、２４…第２圧力センサー、３１…容器取付部、３２…ボディ（弁ブロック）、３３…流路、３４…作動用空気供給口、３５…温度センサー取付部、３６…圧力センサー取付部、３７…フィルター取付部、３８…圧力センサー取付部

Claims

ガス容器に付属する容器弁であって、一側に容器装着用の雄ねじを有する容器取付部を突設した直方体状の弁ブロック内に、容器取付部側に設けられた閉止弁と、該閉止弁の下流側に高圧流路を介して設けられた第１減圧弁と、該第１減圧弁の下流側に中圧流路を介して設けられた第２減圧弁と、該第２減圧弁の下流側に低圧流路を介して設けられた配管接続部とを備え、前記ガス容器内と連通する前記容器取付部内の流路と前記弁ブロック内の入口流路とが直角に交わって連通し、該入口流路の下流端は、前記閉止弁のバルブシートの中央部に開口し、該バルブシートによって遮断可能に形成され、前記閉止弁のバルブシート部分における入口流路の開口外周部には、前記高圧流路とパージガス導入路とが開口しており、前記閉止弁を閉じると、高圧流路及びパージガス導入路と入口流路とは遮断された状態になるが、高圧流路とパージガス導入路とは常に連通した状態になるように形成されていることを特徴とする減圧機能付き容器弁。
前記高圧流路には、温度センサー取付部が、フィルター交換口と兼用した状態で形成されるとともに、第１圧力センサーを取付けるための第１圧力センサー取付部及びフィルターを設置するためのフィルター取付部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の減圧機能付き容器弁。
ガス容器に付属する容器弁であって、一側に容器装着用の雄ねじを有する容器取付部を突設した直方体状の弁ブロック内に、容器取付部側に設けられた閉止弁と、該閉止弁の下流側に高圧流路を介して設けられた第１減圧弁と、該第１減圧弁の下流側に中圧流路を介して設けられた第２減圧弁と、該第２減圧弁の下流側に低圧流路を介して設けられた配管接続部と、安全弁とを備え、前記ガス容器内と連通する前記容器取付部内の流路と前記弁ブロック内の入口流路とが連通し、該入口流路の下流端は、前記閉止弁のバルブシートの中央部に開口し、該バルブシートによって遮断可能に形成され、前記閉止弁のバルブシート部分における入口流路の開口外周部には、前記高圧流路とパージガス導入路とが開口しており、前記閉止弁を閉じると、高圧流路及びパージガス導入路と入口流路とは遮断された状態になるが、高圧流路とパージガス導入路とは常に連通した状態になるように形成され、前記安全弁は、容器取付部内の流路から入口流路に至る部分から分岐した安全弁用流路の流路端に設けられていることを特徴とする減圧機能付き容器弁。
前記高圧流路には、温度センサー取付部が、フィルター交換口と兼用した状態で形成されるとともに、第１圧力センサーを取付けるための第１圧力センサー取付部及びフィルターを設置するためのフィルター取付部が設けられているとともに、前記容器取付部内の流路から入口流路に至るガス充填路と充填口に至る流路とを開閉する充填弁が設けられていることを特徴とする請求項３記載の減圧機能付き容器弁。