JP5016229B2

JP5016229B2 - Backflow prevention device

Info

Publication number: JP5016229B2
Application number: JP2006026454A
Authority: JP
Inventors: 亮介土肥; 信一池田; 功二西野; 正明永瀬
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2006-02-03
Filing date: 2006-02-03
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2026-02-03
Also published as: JP2007205500A

Description

本発明は、主に半導体製造設備等に於いて使用する高純度ガスや有害ガス（腐食性ガスや毒性ガス）等を取り扱うガスラインや窒素ガス等の不活性ガスを取り扱うパージガスライン等のガスラインに組み込んで使用するものであり、特に、ガスラインに介設した流体駆動型開閉バルブの二次側に設置され、他のガスラインからのガスが流体駆動型開閉バルブの二次側へ逆流した際に、逆流したガスの圧力を瞬時に検知すると同時に流体駆動型開閉バルブを強制的に閉止させるようにした逆流防止装置に関するものである。 The present invention is a gas line such as a gas line that handles high-purity gas or harmful gas (corrosive gas or toxic gas) used mainly in semiconductor manufacturing facilities, or a purge gas line that handles inert gas such as nitrogen gas. In particular, it is installed on the secondary side of the fluid-driven on-off valve installed in the gas line, and gas from other gas lines flows back to the secondary side of the fluid-driven on-off valve. In particular, the present invention relates to a backflow prevention device that instantaneously detects the pressure of a backflowed gas and at the same time forcibly closes a fluid-driven on-off valve.

一般に、半導体製造設備等に於いては、夫々異なる種類のガスを流す各ガスラインにマスフローコントローラ（又は圧力式流量制御装置）及び開閉バルブ等を夫々介設し、制御装置からの信号によりマスフローコントローラ（又は圧力式流量制御装置）及び開閉バルブ等を制御することによって、複数の異なる種類のガスを混合して又は順次切り換えながらプロセスチャンバーへ供給するようになっている。
又、ガスラインに違う種類のガスを流す場合やガスライン内のガスを抜き出したりする場合には、ガスラインに分岐状に接続したパージガスラインからガスラインへ窒素ガス等のパージガスを供給し、ガスラインをパージするようにしている。 In general, in semiconductor manufacturing facilities, etc., a mass flow controller (or pressure type flow rate control device) and an open / close valve are provided in each gas line through which different types of gas flow, respectively, and the mass flow controller is controlled by a signal from the control device. By controlling the (or pressure type flow rate control device) and the open / close valve, etc., a plurality of different types of gases are mixed or sequentially supplied to the process chamber.
In addition, when different types of gas are allowed to flow through the gas line or when the gas in the gas line is withdrawn, a purge gas such as nitrogen gas is supplied from the purge gas line connected to the gas line in a branched manner to the gas line. The line is purged.

ところで、ＨＣｌ、Ｃｌ₂、ＨＢｒ等のガスを流すガスラインに於いては、他のガスラインに介設したバルブやコントローラ等の誤動作により他のガスラインからガスが流れ込むと云う問題がしばしば発生している。現実にシランガスのガスラインにパージガスラインからパージガスが逆流する問題が発生する可能性が考えられる。
又、バルブ等の誤動作がなくても、半導体製造装置に於いては、大流量のガスを流すガスラインのガスが小流量のガスを流すガスラインへ逆流すると云う問題が発生する可能性が考えられる。 By the way, in a gas line through which gas such as HCl, Cl ₂ , HBr, etc. flows, there is often a problem that gas flows from another gas line due to malfunction of a valve or a controller provided in the other gas line. ing. In reality, there may be a problem that the purge gas flows backward from the purge gas line to the silane gas line.
Even if there is no malfunction of valves, etc., in semiconductor manufacturing equipment, there is a possibility that a gas line gas flowing a large flow rate gas may flow back to a gas line flowing a small flow rate gas. It is done.

このように、他のガスラインからのガスの逆流があると、ガスラインの上流側配管及びガスの供給源であるガスボンベにまでガスが流れ込み、ガスボンベに接続されている全ての配管や機器等を汚染することになる。特に、シランガスのように反応性に富んだガスを使用している場合には、他のガスラインからのガスの逆流によってガスライン内に反応生成物が起生し、これが原因でガスラインのバルブに漏洩が生じたり、或いはガスラインのマスフローコントローラ等に詰まりが生じると云う問題が発生する。
又、逆流するガスが不活性ガス等の反応性のないガスであっても、プロセス中にガスの逆流が発生すると、プロセスに必要なガス流量、ガス混合比を確保することができず、多数の不良製品を製作してしまうことになる。例えば、半導体製造設備に於いて、シランガスが流れるガスラインに窒素ガスが逆流してシランガスに窒素ガスが混じった場合には、膜厚が確保できなくなり、ウエハーの成膜処理を行えないと云う問題が発生する。 Thus, when there is a backflow of gas from other gas lines, the gas flows into the upstream pipe of the gas line and the gas cylinder that is the gas supply source, and all the pipes and equipment connected to the gas cylinder are connected. It will be contaminated. In particular, when a highly reactive gas such as silane gas is used, a reaction product is generated in the gas line due to the backflow of the gas from the other gas line, which causes the valve of the gas line. There arises a problem that leakage occurs in the gas flow or the mass flow controller of the gas line is clogged.
In addition, even if the gas that flows backward is a non-reactive gas such as an inert gas, if the gas flows backward during the process, the gas flow rate and gas mixing ratio required for the process cannot be secured, and many Will produce a defective product. For example, in a semiconductor manufacturing facility, when nitrogen gas flows backward into a gas line through which silane gas flows and nitrogen gas is mixed with silane gas, the film thickness cannot be ensured, and the film cannot be formed on the wafer. Will occur.

従来、ガスラインに於けるガスの逆流を防止するには、通常、逆止弁（チャッキ弁）が使用されている。
この種の逆止弁としては、図示していないが、弁本体内に流入通路及び流出通路が開口する弁室を設け、該弁室内に流入通路の開口部に形成した弁座に当離座すべく摺動する弁体を設け、該弁体をコイルスプリングにより弁座に押圧附勢させたものが良く知られている。 Conventionally, a check valve (check valve) is usually used to prevent the backflow of gas in the gas line.
As this kind of check valve, although not shown, a valve chamber in which an inflow passage and an outflow passage are opened is provided in the valve body, and a valve seat formed in the opening portion of the inflow passage is provided in the valve chamber. It is well known that a valve body that slides as much as possible is provided and the valve body is pressed against a valve seat by a coil spring.

しかし、前記逆止弁に於いては、弁体が摺動するため、コイルスプリングを使用していることとも相俟って、摩耗粉が発生し易く、又、ガス溜まり等の流体滞留部が発生し易くなっている。その結果、高クリーン度が要求される半導体、医薬品等の製造装置に於ける流体輸送ラインや真空機器に於ける真空ラインには適さないと云う問題があった。
更に、この逆止弁は、内部のシール部（弁座）にゴム部材が組み込まれているため、このゴム部材から水分が放出されたり、ガスの透過によるリークが発生したりすることがあり、腐食性のある実ガスと反応して配管の汚染に繋がると云う問題があった。 However, in the check valve, since the valve body slides, it is easy to generate wear powder in combination with the use of a coil spring, and there is no fluid retaining part such as a gas reservoir. It tends to occur. As a result, there has been a problem that it is not suitable for a fluid transport line in a manufacturing apparatus for semiconductors, pharmaceuticals, etc. that require high cleanliness, and a vacuum line in vacuum equipment.
Furthermore, since this check valve has a rubber member incorporated in the internal seal (valve seat), moisture may be released from this rubber member, or leakage due to gas permeation may occur. There has been a problem that it reacts with corrosive real gas and leads to contamination of piping.

一方、摩耗粉やガス溜まり等の問題を解決する逆止弁として、金属製のダイヤフラムを用いた逆止弁が開発され、実用に供されている（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３等参照）。
前記逆止弁は、金属製のダイヤフラムを流体通路の途中に形成した弁座へ当座させて流体通路を閉塞するようにしているため、摩耗粉が発生せず、且つガス溜まり等の流体滞留部が殆ど生じず、高クリーン度が要求される半導体等の製造装置に於ける流体輸送ラインや真空機器に於ける真空ラインにも好適に使用できる等、優れた利点がある。 On the other hand, as a check valve for solving problems such as wear powder and gas accumulation, a check valve using a metal diaphragm has been developed and put into practical use (for example, Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent). Reference 3 etc.).
The check valve is configured such that a metal diaphragm is seated against a valve seat formed in the middle of the fluid passage so as to close the fluid passage, so that no wear powder is generated and a fluid retention portion such as a gas reservoir is generated. There is an excellent advantage that it can be suitably used for a fluid transportation line in a manufacturing apparatus for semiconductors or the like that requires high cleanliness and a vacuum line in vacuum equipment.

しかし、この逆止弁に於いても、上述した逆止弁と同様に内部のシール部（弁座）にゴム部材が組み込まれているため、このゴム部材から水分が放出されたり、ガスの透過によるリークが発生したりすると云う問題があった。 However, in this check valve as well, the rubber member is incorporated in the internal seal portion (valve seat) like the above-described check valve. There was a problem that a leak was generated.

そのため、高純度ガスや有害ガス等を取り扱う半導体製造設備等のガスラインに於いては、逆止弁の設置は不活性ガス等の腐食性のないガスを流すガスラインへの設置に限定されており、腐食性のあるガスを流すガスラインの配管には、逆止弁が使用されることはなかった。又、腐食性のないガスが流れるガスラインに於いても、逆止弁は水分の放出があるために使用されていなかった（但し、パージガスラインには、逆止弁が使用されていた）。
従って、半導体製造設備等の分野に於いては、今まで高純度ガスや腐食性ガス等のガスが流れるガスラインにガスの逆流を防止する逆止弁等の機器や装置が設置されておらず、上述のような問題が発生することのない新たな逆流防止装置の開発が要望されている。
特開平５−３３２４６３号公報特開平６−２３５４６９号公報特開平６−２６５０３５号公報 For this reason, in gas lines such as semiconductor manufacturing facilities that handle high-purity gases and harmful gases, check valves are limited to gas lines that flow non-corrosive gases such as inert gases. Therefore, a check valve has never been used in the piping of the gas line through which corrosive gas flows. Further, even in a gas line through which a non-corrosive gas flows, the check valve is not used because of the release of moisture (however, the check valve is used in the purge gas line).
Therefore, in the field of semiconductor manufacturing equipment, etc., equipment and devices such as check valves that prevent backflow of gas have not been installed in gas lines through which high purity gas or corrosive gas flows. Therefore, development of a new backflow prevention device that does not cause the above-described problem has been demanded.
JP-A-5-332463 JP-A-6-235469 JP-A-6-265035

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、水分放出や透過リーク等の問題を生じることなく、高純度ガスや有害ガス、パージガス等を取り扱うガスラインの他のガスラインからのガスの逆流を瞬時に検知してガスの逆流を防止できるようにした逆流防止装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to provide a gas line that handles high-purity gas, harmful gas, purge gas, and the like without causing problems such as moisture release and permeation leakage. An object of the present invention is to provide a backflow prevention device capable of instantaneously detecting a backflow of gas from another gas line and preventing the backflow of gas.

上記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、高純度ガスや有害ガス、パージガスが流れるガスラインＬに介設した流体駆動型開閉バルブ２の二次側に設置され、他のガスラインＬ′からのガスが流体駆動型開閉バルブ２の二次側へ逆流したときにこれを検知し、制御装置９を介して前記流体駆動型開閉バルブ２を自動閉止するようにした逆流防止装置１において、前記逆流防止装置１を、前記流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力を検知する圧力スイッチ３と、流体駆動型開閉バルブ２の駆動部２ｂへ作動流体Ａを供給して流体駆動型開閉バルブ２を開閉制御する高流量係数Cvの電磁バルブ４と、圧力スイッチ３からの検出信号の入力により制御装置を介して作動され、その接点５bを介して電磁バルブ４の作動を制御することにより、作動流体Ａを駆動部２ｂへ流通させて前記流体駆動型開閉バルブ２を自動閉止するリレー５とから構成すると共に、前記圧力スイッチ３、電磁バルブ４及びリレー５を一つのパッケージ６にまとめて収容し、前記圧力スイッチ３が逆流と判断して流体駆動型開閉バルブ２を閉止するよう予め設定した設定圧力を検出すると瞬時に開閉バルブを閉止させ、閉止時の流体駆動型開閉バルブの一次側圧力の上昇を抑制するようにしたことに特徴がある。 In order to achieve the above object, the invention of claim 1 of the present application is installed on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 interposed in the gas line L through which high-purity gas, harmful gas, and purge gas flow, and other gases backflow preventing gas from line L 'detects this when flowing back to the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2, and the fluid-driven on-off valve 2 via the control device 9 so as to automatically close In the apparatus 1, the backflow prevention device 1 is supplied with a working fluid A to the pressure switch 3 that detects the pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 and the drive unit 2 b of the fluid-driven on-off valve 2. The electromagnetic valve 4 having a high flow coefficient Cv for controlling the opening and closing of the fluid-driven on-off valve 2 and the detection signal from the pressure switch 3 are operated via the control device, and the electromagnetic valve 4 is operated via the contact 5b. By controlling And the relay 5 for automatically closing the fluid-driven open / close valve 2 by flowing the working fluid A to the drive unit 2b, and the pressure switch 3, the electromagnetic valve 4 and the relay 5 are combined into one package 6. When the pressure set 3 is received and a preset pressure is detected so as to close the fluid-driven on-off valve 2 when the pressure switch 3 is determined to be in reverse flow, the on-off valve is instantaneously closed, and the primary side of the fluid-driven on-off valve when closed It is characterized by suppressing the increase in pressure.

又、本発明の請求項２の発明は、請求項1の発明において、圧力スイッチ３が、逆流と判断する流体駆動型開閉バルブ２の二次側の設定圧力を表示する圧力表示部３ｃと、流体駆動型開閉バルブ２を閉止させるための二次側の設定圧力を自由に調整できる操作部３ｄとを備えていることに特徴がある。 Further, the invention of claim 2 of the present invention is the pressure display unit 3c for displaying the set pressure on the secondary side of the fluid drive type on-off valve 2 in which the pressure switch 3 is determined to be a reverse flow in the invention of claim 1, It is characterized in that it includes an operation portion 3d that can freely adjust the set pressure on the secondary side for closing the fluid-driven open / close valve 2.

更に、本発明の請求項２の発明は、請求項1の発明において、パッケージ６をガスラインＬに介設した流体駆動型開閉バルブ２の二次側に設置するようにしたことに特徴がある。 Further, the invention of claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention of claim 1, the package 6 is installed on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 interposed in the gas line L. .

本発明の逆流防止装置は、ガスラインに介設した流体駆動型開閉バルブの二次側の圧力を検知する圧力スイッチと、流体駆動型開閉バルブを制御する電磁バルブと、圧力スイッチからの検出信号に基づいて作動し、流体駆動型開閉バルブを閉止するように電磁バルブを制御するリレーとから構成されているため、他のガスラインのガスが流体駆動型開閉バルブ側へ逆流して圧力が上昇したときに、圧力スイッチにより逆流と判断する流体駆動型開閉バルブの二次側の圧力を瞬時に検知すると同時にリレーにより電磁バルブを流体駆動型開閉バルブが閉止するように制御することができる。その結果、本発明の逆流防止装置は、水分放出や透過リーク等の問題を生じることなく、他のガスラインからのガスの逆流を防止することができ、高純度ガスや有害ガス等のガスを取り扱うガスラインのガスの逆流による危険な状態を確実に回避することができる。
又、本発明の逆流防止装置は、圧力スイッチが、逆流と判断する流体駆動型開閉バルブの二次側の設定圧力を表示する圧力表示部と、前記設定圧力を自由に調整できる操作部とを備えているため、逆流と判断する圧力閾値を自在に調整することが可能となり、設置する各ガスラインの圧力が異なっても、逆流防止装置を各ガスラインに確実に設置することができる。然も、設定圧力を表示する圧力表示部を備えているため、設定圧力の設定調整も簡単且つ正確に行うことができる。
更に、本発明の逆流防止装置は、圧力スイッチと、電磁バルブと、リレーとから構成されているため、既設のガスラインに設置する際には必要最小限の加工で済み、既設のガスラインにも簡単且つ容易に設置することができる。然も、圧力スイッチ、電磁バルブ及びリレーを一つのパッケージにまとめて収容した場合には、既設のガスラインへより一層簡単且つ容易に設置することができる。 The backflow prevention device of the present invention includes a pressure switch for detecting the pressure on the secondary side of a fluid-driven on-off valve provided in a gas line, an electromagnetic valve for controlling the fluid-driven on-off valve, and a detection signal from the pressure switch. Because it is composed of a relay that controls the electromagnetic valve so as to close the fluid-driven open / close valve, the gas in the other gas line flows back to the fluid-driven open / close valve side and the pressure rises When this occurs, the pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve that is determined to be a reverse flow is instantaneously detected by the pressure switch, and at the same time, the solenoid valve can be controlled to close the fluid-driven on-off valve by the relay. As a result, the backflow prevention device of the present invention can prevent the backflow of gas from other gas lines without causing problems such as moisture release and permeation leakage, and can prevent the use of gases such as high purity gas and harmful gas. It is possible to reliably avoid a dangerous state due to the backflow of gas in the gas line to be handled.
Further, the backflow prevention device of the present invention includes a pressure display unit that displays a set pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve that the pressure switch determines to be backflow, and an operation unit that can freely adjust the set pressure. Therefore, it is possible to freely adjust the pressure threshold value for determining the backflow, and the backflow prevention device can be reliably installed in each gas line even if the pressure of each gas line to be installed is different. However, since the pressure display unit for displaying the set pressure is provided, the setting adjustment of the set pressure can be performed easily and accurately.
Furthermore, since the backflow prevention device of the present invention is composed of a pressure switch, an electromagnetic valve, and a relay, it requires minimal processing when installing in an existing gas line. Can be installed easily and easily. However, when the pressure switch, the electromagnetic valve, and the relay are accommodated together in one package, it can be more easily and easily installed in the existing gas line.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る逆流防止装置１を設置したガスラインＬの概略系統図を示し、当該逆流防止装置１は、半導体製造設備等に於いて使用する高純度ガスや有害ガス（腐食性ガスや毒性ガス）等を取り扱うガスラインや窒素ガス等の不活性ガスを取り扱うパージガスライン等のガスラインＬに組み込んで使用するものであり、ガスラインＬに介設した流体駆動型開閉バルブ２の二次側に設置され、他のガスラインＬ′からのガスが流体駆動型開閉バルブ２の二次側へ逆流した際に、逆流したガスの圧力を瞬時に検知すると同時に流体駆動型開閉バルブ２を強制的に閉止させるようにしたものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic system diagram of a gas line L in which a backflow prevention device 1 according to an embodiment of the present invention is installed. The backflow prevention device 1 is a high-purity gas or harmful gas used in a semiconductor manufacturing facility or the like. A fluid-driven open / close system installed in a gas line L such as a gas line that handles (corrosive gas or toxic gas) or a purge gas line that handles inert gas such as nitrogen gas. It is installed on the secondary side of the valve 2, and when the gas from the other gas line L 'flows back to the secondary side of the fluid drive type opening / closing valve 2, the pressure of the backflowed gas is instantaneously detected and simultaneously the fluid drive type The on-off valve 2 is forcibly closed.

尚、ガスラインＬに介設した流体駆動型開閉バルブ２には、発塵が少なくて耐食性及びガス置換性等に優れた所謂ダイレクトタッチ式のメタルダイヤフラムバルブが使用されている。この実施の形態に於いては、流体駆動型開閉バルブ２には、ダイレクトタッチ式のノーマルオープン型のメタルダイヤフラムバルブや同じくダイレクトタッチ式のノーマルクローズ型のメタルダイヤフラムバルブが使用されている。これら両メタルダイヤフラムバルブ（流体駆動型開閉バルブ２）は、流体通路、弁室及び弁座を形成したボディ２ａと、弁室内に配設されて弁座へ当離座するメタル製のダイヤフラム（図示省略）と、ボディ２ａに設けられてダイヤフラムを操作する駆動部２ｂ（エアーシリンダ）等から構成されている。 Note that the fluid-driven open / close valve 2 interposed in the gas line L uses a so-called direct touch type metal diaphragm valve that generates less dust and is excellent in corrosion resistance, gas replacement, and the like. In this embodiment, a direct touch type normally open type metal diaphragm valve or a direct touch type normally closed type metal diaphragm valve is used for the fluid drive type opening / closing valve 2. Both of these metal diaphragm valves (fluid-driven on-off valve 2) include a body 2a formed with a fluid passage, a valve chamber and a valve seat, and a metal diaphragm (shown in FIG. And a driving portion 2b (air cylinder) provided on the body 2a for operating the diaphragm.

本発明の実施の形態に係る逆流防止装置１は、図１に示す如く、逆流と判断する流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力を検知する圧力スイッチ３と、流体駆動型開閉バルブ２の駆動部２ｂへ作動流体Ａであるエアーを供給して流体駆動型開閉バルブ２を制御する電磁バルブ４と、圧力スイッチ３からの検出信号に基づいて作動し、流体駆動型開閉バルブ２を閉止するように前記電磁バルブ４を制御するリレー５とから構成されている。
又、逆流防止装置１を構成する圧力スイッチ３、電磁バルブ４及びリレー５は、一つのパッケージ６にまとめて収納された状態で流体駆動型開閉バルブ２の二次側に設置されており、配線７及びコネクタ８を介して警報器（図示省略）を備えた制御装置９に接続されている。 As shown in FIG. 1, a backflow prevention device 1 according to an embodiment of the present invention includes a pressure switch 3 that detects a pressure on the secondary side of a fluid-driven on-off valve 2 that is determined to be backflow, and a fluid-driven on-off valve 2. Is operated based on the detection signal from the pressure switch 3 and the electromagnetic valve 4 that controls the fluid drive type on / off valve 2 by supplying air as the working fluid A to the drive part 2b of the fluid and closes the fluid drive type on / off valve 2 The relay 5 is configured to control the electromagnetic valve 4.
Further, the pressure switch 3, the electromagnetic valve 4 and the relay 5 constituting the backflow prevention device 1 are installed on the secondary side of the fluid drive type on-off valve 2 in a state of being housed together in one package 6. 7 and a connector 8 are connected to a control device 9 having an alarm (not shown).

前記圧力スイッチ３は、流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力が逆流と判断する設定圧力になったときにこの設定圧力を検知して制御装置９へ検出信号やアラーム信号等の出力信号を出すものであり、当該圧力スイッチ３には、センサーチップ（感圧素子）を利用したメタルダイヤフラム型の圧力スイッチ３が利用されている。
即ち、圧力スイッチ３は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、ケース３ａ内にセンサーチップ、ダイヤフラム、ダイヤフラムベース及び圧力伝達用媒体（何れも省略）等を内蔵すると共に、ケース３ａの下面側にガスが導入される継手３ｂを設けた構造となっており、ケース３ａの下面側に設けた継手３ｂが配管１０を介して流体駆動型開閉バルブ２の二次側に連通状に接続されている。
従って、この圧力スイッチ３に於いては、流体駆動型開閉バルブ２の二次側のガスが配管１０及び継手３ｂを介して圧力スイッチ３の内部へ流入し、そのガス圧がダイヤフラム及び圧力伝達用媒体を介してセンサーチップへ加わってガスの圧力が検知されると、その検知信号及びアラーム信号等の出力信号が制御装置９へ出力されるようになっている。
又、圧力スイッチ３は、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、逆流と判断する流体駆動型開閉バルブ２の二次側の設定圧力をＬＥＤ等の発光源を用いて表示するデジタル式の圧力表示部３ｃと、前記設定圧力を自由に調整することができる複数の操作スイッチを有する操作部３ｄとを備えている。これら圧力表示部３ｃ及び操作部３ｄは、何れもケース３ａの上面側に設けられており、パッケージ６に形成した開口（図示省略）からパッケージ６の外方へ露出し、圧力表示部３ｃを視認することができると共に、操作部３ｄの操作スイッチを操作することができるようになっている。
尚、ガスと接触する圧力スイッチ３のダイヤフラムや継手３ｂ、配管１０等は、耐食性等に優れたステンレス材（ＳＵＳ３１６Ｌ）やステンレス材と同等の金属材により夫々形成されている。 The pressure switch 3 detects the set pressure when the pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 reaches a set pressure for determining reverse flow, and outputs an output signal such as a detection signal or an alarm signal to the control device 9. As the pressure switch 3, a metal diaphragm type pressure switch 3 using a sensor chip (pressure sensitive element) is used.
That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the pressure switch 3 incorporates a sensor chip, a diaphragm, a diaphragm base, a pressure transmission medium (all omitted) and the like in the case 3a. It has a structure in which a joint 3b into which gas is introduced is provided on the lower surface side, and the joint 3b provided on the lower surface side of the case 3a is connected to the secondary side of the fluid-driven open / close valve 2 through the pipe 10 in a communication manner. Has been.
Therefore, in the pressure switch 3, the gas on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 flows into the pressure switch 3 through the pipe 10 and the joint 3b, and the gas pressure is used for the diaphragm and the pressure transmission. When gas pressure is detected by applying to the sensor chip via the medium, an output signal such as a detection signal and an alarm signal is output to the control device 9.
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the pressure switch 3 is a digital type that displays a set pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve 2 that is determined to be a reverse flow using a light emitting source such as an LED. Pressure display section 3c and an operation section 3d having a plurality of operation switches that can freely adjust the set pressure. The pressure display unit 3c and the operation unit 3d are both provided on the upper surface side of the case 3a, and are exposed to the outside of the package 6 through an opening (not shown) formed in the package 6, so that the pressure display unit 3c is visually recognized. In addition, the operation switch of the operation unit 3d can be operated.
Note that the diaphragm, the joint 3b, the pipe 10 and the like of the pressure switch 3 that come into contact with the gas are formed of a stainless material (SUS316L) excellent in corrosion resistance or the like or a metal material equivalent to the stainless material.

前記電磁バルブ４は、ボディに形成した流体通路の入口側がチューブ１１を介して作動流体Ａ（エアー）の供給源（図示省略）に接続されていると共に、流体通路の出口側がチューブ１１を介して流体駆動型開閉バルブ２の駆動部２ｂ（エアーシリンダ）に接続されており、電磁バルブ４の流体通路が開放されたときに流体駆動型開閉バルブ２の駆動部２ｂ（エアーシリンダ）へ圧力が０．３４ＭＰａ〜０．４９ＭＰａの作動流体Ａ（エアー）を供給できるように構成されている。この実施の形態に於いては、電磁バルブ４には、ノーマルオープン型の電磁バルブ４やノーマルクローズ型の電磁バルブ４が使用されている。 The electromagnetic valve 4 has an inlet side of a fluid passage formed in a body connected to a supply source (not shown) of a working fluid A (air) via a tube 11 and an outlet side of the fluid passage via a tube 11. It is connected to the drive part 2b (air cylinder) of the fluid drive type opening / closing valve 2, and when the fluid passage of the electromagnetic valve 4 is opened, the pressure to the drive part 2b (air cylinder) of the fluid drive type opening / closing valve 2 is zero. The working fluid A (air) of .34 MPa to 0.49 MPa can be supplied. In this embodiment, as the electromagnetic valve 4, a normally open type electromagnetic valve 4 or a normally closed type electromagnetic valve 4 is used.

前記リレー５は、リレーコイル５ａ及び常閉型のリレー接点５ｂ（又は常開型のリレー接点５ｂ）から成り、圧力スイッチ３、電磁バルブ４及び制御装置９に配線７等を介して夫々接続され、圧力スイッチ３からの検出信号に基づいて作動し、流体駆動型開閉バルブ２を閉止するように前記電磁バルブ４を制御するものである。 The relay 5 includes a relay coil 5a and a normally-closed relay contact 5b (or a normally-open relay contact 5b), and is connected to the pressure switch 3, the electromagnetic valve 4 and the control device 9 via wiring 7 or the like. The electromagnetic valve 4 is operated based on a detection signal from the pressure switch 3 to control the fluid-driven open / close valve 2 to be closed.

而して、上述した逆流防止装置１によれば、ＨＣｌ、Ｃｌ₂、ＨＢｒ等のガスを流す半導体製造装置等のガスラインＬに、他のガスラインＬ′のバルブＶやコントローラ等の誤動作により他のガスラインＬ′からのガスが流れ込み、ガスラインＬに介設した流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力が上昇すると、圧力スイッチ３が逆流と判断する流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力を瞬時に検知し、その出力信号（検知信号及びアラーム信号）を制御装置９へ入力する。
圧力スイッチ３からの出力信号が制御装置９へ入力されると、制御装置９に設けた警報器が作動して警報を発すると共に、制御装置９が直ちに圧力スイッチ３に流体駆動型開閉バルブ２の閉止信号を送り、これによりリレー５が作動して電磁バルブ４を流体駆動型開閉バルブ２が閉止するように制御する。その結果、流体駆動型開閉バルブ２は、閉弁状態となり、ガスラインＬの逆流が防止されることになる。 Thus, according to the backflow prevention device 1 described above, due to a malfunction of the valve V or the controller of another gas line L ′, the gas line L of a semiconductor manufacturing device or the like that flows a gas such as HCl, Cl ₂ , HBr or the like. When the gas from the other gas line L ′ flows and the pressure on the secondary side of the fluid-driven opening / closing valve 2 interposed in the gas line L rises, the pressure of the fluid-driven opening / closing valve 2 that the pressure switch 3 determines to be reverse flow The pressure on the secondary side is detected instantaneously, and its output signals (detection signal and alarm signal) are input to the control device 9.
When the output signal from the pressure switch 3 is input to the control device 9, an alarm device provided in the control device 9 is activated to generate an alarm, and the control device 9 immediately connects the fluid-driven on-off valve 2 to the pressure switch 3. By sending a closing signal, the relay 5 is operated to control the electromagnetic valve 4 so that the fluid-driven on-off valve 2 is closed. As a result, the fluid-driven on-off valve 2 is closed and the backflow of the gas line L is prevented.

このように、前記逆流防止装置１は、ＨＣｌ、Ｃｌ₂、ＨＢｒ等のガスを流すガスラインＬに、他のガスラインＬ′のバルブＶ等の誤動作により他のガスラインＬ′からのガスが流れ込んだ際に、圧力スイッチ３により逆流と判断するガスの圧力を瞬時に検知し、制御装置９へ出力信号を出力して警報器により警報を発すると共に、リレー５及び電磁バルブ４により流体駆動型開閉バルブ２を自動的に閉止するようにしているため、半導体製造装置等に於けるプロセス異常及びプロセスによる製品の不具合を未然に防止することができる。
又、この逆流防止装置１は、逆流と判断する設定圧力を表示する圧力表示部３ｃ及び前記設定圧力を自由に調整できる操作部３ｄを備えた圧力スイッチ３を使用しているため、逆流と判断する圧力閾値を自在に設定調整することができる。その結果、ガスラインＬに介設した減圧弁、配管圧損、使用するガスボンベ等の諸条件によって、ガスラインＬ毎に使用するガスの圧力が異なる場合でも、逆流防止装置１を各ガスラインＬに確実に設置することができる。
更に、この逆流防止装置１は、圧力スイッチ３と、電磁バルブ４と、リレー５とから構成されているため、逆流防止のために新たに配管等の設備を作り直す必要もなく、既設のガスラインＬにも簡単且つ容易に設置することができる。然も、圧力スイッチ３、電磁バルブ４及びリレー５を一つのパッケージ６にまとめて収容しているため、逆流防止装置１を既設のガスラインＬへより一層簡単且つ容易に設置することができる。 As described above, the backflow prevention device 1 causes the gas from the other gas line L ′ to flow into the gas line L through which the gas such as HCl, Cl ₂ , HBr or the like flows due to the malfunction of the valve V or the like of the other gas line L ′. When the gas flows in, the pressure switch 3 instantaneously detects the pressure of the gas determined to be a reverse flow, outputs an output signal to the control device 9 and issues an alarm by an alarm device, and a fluid drive type by the relay 5 and the electromagnetic valve 4. Since the on-off valve 2 is automatically closed, it is possible to prevent a process abnormality in a semiconductor manufacturing apparatus or the like and a product defect due to the process.
The backflow prevention device 1 uses a pressure switch 3 having a pressure display portion 3c for displaying a set pressure to be judged as a backflow and an operation portion 3d capable of freely adjusting the set pressure. The pressure threshold to be set can be freely set and adjusted. As a result, even if the gas pressure used for each gas line L differs depending on various conditions such as the pressure reducing valve, piping pressure loss, gas cylinder used, etc., the backflow prevention device 1 is connected to each gas line L. It can be installed reliably.
Furthermore, since this backflow prevention device 1 is composed of a pressure switch 3, an electromagnetic valve 4, and a relay 5, there is no need to re-create equipment such as piping to prevent backflow, and the existing gas line L can be easily and easily installed. However, since the pressure switch 3, the electromagnetic valve 4, and the relay 5 are accommodated in one package 6, the backflow prevention device 1 can be installed in the existing gas line L more easily and easily.

図３は上述した逆流防止装置１を用いてガスの逆流防止試験を行ったガス配管系の概略系統図を示すものであり、当該ガス配管系は、上流側から下流側へ向かって圧力調整器１２、上流側圧力スイッチ１３、逆流防止装置１及び開閉バルブＶ１を順次介設したメインガスラインＭＬと、逆流防止装置１の二次側のメインガスラインＭＬに分岐状に接続され、圧力調整器１４及び開閉バルブＶ２を介設した下流側加圧ガスラインＬ″とから構成されている。
尚、この逆流防止試験に用いる逆流防止装置１は、図４及び図５に示す如く、圧力スイッチ３を配管１０及びエルボ１５を介して流体駆動型開閉バルブ２の二次側通路に連通状に接続すると共に、電磁バルブ４及びリレー５を流体駆動型開閉バルブ２の駆動部２ｂの上面側に配設した構造となっている。 FIG. 3 shows a schematic system diagram of a gas piping system that has been subjected to a gas backflow prevention test using the above-described backflow prevention device 1. The gas piping system is a pressure regulator from the upstream side toward the downstream side. 12, the upstream side pressure switch 13, the backflow prevention device 1 and the open / close valve V1 are sequentially connected to the main gas line ML, and the secondary side main gas line ML of the backflow prevention device 1, and are connected in a branched manner. 14 and a downstream pressurized gas line L ″ provided with an open / close valve V2.
The backflow prevention device 1 used for this backflow prevention test communicates the pressure switch 3 to the secondary side passage of the fluid drive type on-off valve 2 via the pipe 10 and the elbow 15 as shown in FIGS. In addition to the connection, the electromagnetic valve 4 and the relay 5 are arranged on the upper surface side of the drive unit 2 b of the fluid drive type on-off valve 2.

而して、逆流防止装置１を用いたガスの逆流防止試験は、先ず、逆流防止装置１の流体駆動型開閉バルブ２の上流側の圧力を１００ｋＰａＧに調整すると共に、メインガスラインＭＬに介設した開閉バルブＶ１の下流側へＮ₂ガスが５ＳＬＭ（５０００ＳＣＣＭ）流れる状態にする。次に、下流側加圧ガスラインＬ″から逆流を想定した圧力を加える。このとき、逆流防止装置１の圧力スイッチ３の逆流と判断する圧力閾値は１１０ｋＰａＧに設定する。又、逆流防止装置１の電磁バルブ４は、Ｃｖ値が０．００８の電磁バルブ４とＣｖ値が０．０７５の電磁バルブ４を使用する。
これらの条件で下記の二つのパターンを評価した。
（１）下流側加圧ガスラインＬ″に介設した開閉バルブＶ２を開放し、下流側加圧ガスラインＬ″に介設した圧力調整器１４で下流側の圧力（流体駆動型開閉バルブ２の二次側の圧力）を徐々に上昇させる。
（２）下流側加圧ガスラインＬ″に介設した開閉バルブＶ２を閉止状態から開放状態にして瞬時に下流側（流体駆動型開閉バルブ２の二次側）に２７５ｋＰａＧの圧力を印加する。 Thus, in the gas backflow prevention test using the backflow prevention device 1, first, the pressure on the upstream side of the fluid drive type on-off valve 2 of the backflow prevention device 1 is adjusted to 100 kPaG, and the gas is connected to the main gas line ML. The N ₂ gas flows to 5 SLM (5000 SCCM) downstream of the open / close valve V1. Next, a pressure assuming a backflow is applied from the downstream pressurized gas line L ″. At this time, the pressure threshold value for determining the backflow of the pressure switch 3 of the backflow prevention device 1 is set to 110 kPaG. As the electromagnetic valve 4, the electromagnetic valve 4 having a Cv value of 0.008 and the electromagnetic valve 4 having a Cv value of 0.075 are used.
The following two patterns were evaluated under these conditions.
(1) The on-off valve V2 provided in the downstream pressurized gas line L ″ is opened, and the downstream side pressure (fluid-driven on-off valve 2 is set by the pressure regulator 14 provided in the downstream pressurized gas line L ″. Gradually increase the pressure on the secondary side.
(2) The opening / closing valve V2 provided in the downstream pressurized gas line L ″ is changed from the closed state to the opened state, and a pressure of 275 kPaG is instantaneously applied to the downstream side (secondary side of the fluid drive type opening / closing valve 2).

図６（Ａ）及び（Ｂ）と図７（Ａ）及び（Ｂ）は上記の逆流防止試験の結果を示すグラフである。
即ち、図６（Ａ）及び（Ｂ）は逆流防止装置１にＣｖ値が０．００８の電磁バルブ４を組み込んだ場合の逆流防止装置１の評価結果をグラフ化したものであり、図６（Ａ）は下流側加圧ガスラインＬ″に介設した開閉バルブＶ２を開放し、下流側加圧ガスラインＬ″に介設した圧力調整器１４で下流側の圧力を徐々に上昇させた場合を示す。この場合、下流側の圧力上昇による流体駆動型開閉バルブ２の閉止動作にて、上流側の圧力上昇は動圧から静圧への上昇分（２５ｋＰａ）を含めて３５ｋＰａとなる。又、図６（Ｂ）は下流側加圧ガスラインＬＶ″に介設した開閉バルブＶ２を閉止状態から開放状態にして瞬時に下流側に２７５ｋＰａＧの圧力を印加した場合を示す。この場合、下流側の圧力上昇による流体駆動型開閉バルブ２の閉止動作にて、上流側の圧力上昇は動圧から静圧への上昇分（２５ｋＰａ）を含めて１２５ｋＰａとなる。又、電磁バルブ４のＣｖ値が０．００８と小さいため、電磁バルブ４の閉時間が１５０ｍｓｅｃとなり、上流側の圧力上昇が大きくなっている。 FIGS. 6A and 6B and FIGS. 7A and 7B are graphs showing the results of the backflow prevention test.
6A and 6B are graphs showing the evaluation results of the backflow prevention device 1 when the electromagnetic valve 4 having a Cv value of 0.008 is incorporated in the backflow prevention device 1. FIG. A) is when the on-off valve V2 provided in the downstream pressurized gas line L ″ is opened, and the pressure on the downstream side is gradually increased by the pressure regulator 14 provided in the downstream pressurized gas line L ″. Indicates. In this case, in the closing operation of the fluid driven on-off valve 2 due to the pressure increase on the downstream side, the pressure increase on the upstream side is 35 kPa including the increase from dynamic pressure to static pressure (25 kPa). FIG. 6B shows a case where the pressure of 275 kPaG is instantaneously applied to the downstream side with the on-off valve V2 provided in the downstream side pressurized gas line LV ″ being changed from the closed state to the open state. In the closing operation of the fluid drive type opening / closing valve 2 due to the pressure increase on the side, the pressure increase on the upstream side is 125 kPa including the increase from dynamic pressure to static pressure (25 kPa), and the Cv value of the electromagnetic valve 4 Is as small as 0.008, the closing time of the electromagnetic valve 4 is 150 msec, and the pressure increase on the upstream side is large.

一方、図７（Ａ）及び（Ｂ）は逆流防止装置１にＣｖ値が０．０７５の電磁バルブ４を組み込んだ場合の逆流防止装置１の評価結果をグラフ化したものであり、図７（Ａ）は下流側加圧ガスラインＬ″に介設した開閉バルブＶ２を開放し、下流側加圧ガスラインＬ″に介設した圧力調整器１４で下流側の圧力を徐々に上昇させた場合を示す。この場合、下流側の圧力上昇による流体駆動型開閉バルブ２の閉止動作にて、上流側の圧力上昇は動圧から静圧への上昇分（２５ｋＰａ）を含めて３５ｋＰａとなる。又、図７（Ｂ）は下流側加圧ガスラインＬ″に介設した開閉バルブＶ２を閉止状態から開放状態にして瞬時に下流側に２７５ｋＰａＧの圧力を印加した場合を示す。この場合、下流側の圧力上昇による流体駆動型開閉バルブ２の閉止動作にて、上流側の圧力上昇は動圧から静圧への上昇分（２５ｋＰａ）を含めて５０ｋＰａとなる。又、電磁バルブ４のＣｖ値が０．０７５と大きいため、電磁バルブ４の閉時間が４０ｍｓｅｃとなり、上流側の圧力上昇が小さくなっている。 On the other hand, FIGS. 7A and 7B are graphs showing the evaluation results of the backflow prevention device 1 when the electromagnetic valve 4 having a Cv value of 0.075 is incorporated in the backflow prevention device 1. FIG. A) is when the on-off valve V2 provided in the downstream pressurized gas line L ″ is opened, and the pressure on the downstream side is gradually increased by the pressure regulator 14 provided in the downstream pressurized gas line L ″. Indicates. In this case, in the closing operation of the fluid driven on-off valve 2 due to the pressure increase on the downstream side, the pressure increase on the upstream side is 35 kPa including the increase from dynamic pressure to static pressure (25 kPa). FIG. 7B shows a case where a pressure of 275 kPaG is instantaneously applied to the downstream side by switching the open / close valve V2 provided in the downstream pressurized gas line L ″ from the closed state to the open state. In this case, the downstream side. In the closing operation of the fluid drive type opening / closing valve 2 due to the pressure increase on the side, the pressure increase on the upstream side is 50 kPa including the increase from dynamic pressure to static pressure (25 kPa), and the Cv value of the electromagnetic valve 4 Is as large as 0.075, the closing time of the electromagnetic valve 4 is 40 msec, and the pressure increase on the upstream side is small.

図６及び図７のグラフからも明らかなように、電磁バルブ４にはＣｖ値の大きい電磁バルブ４を使用した方が上流側の圧力上昇が少なくて済むことが判る。従って、逆流防止装置１の電磁バルブ４には、Ｃｖ値の大きい電磁バルブ４を使用することが好ましい。 As is apparent from the graphs of FIGS. 6 and 7, it can be seen that the pressure increase on the upstream side is smaller when the electromagnetic valve 4 having a large Cv value is used as the electromagnetic valve 4. Therefore, it is preferable to use the electromagnetic valve 4 having a large Cv value as the electromagnetic valve 4 of the backflow prevention device 1.

本発明に係る逆流防止装置１は、主として半導体製造設備等のガスラインＬに於いて利用されるが、その利用対象は上記半導体製造装置等に限定されるものではなく、化学産業や薬品産業、食品産業等の各種装置に於けるガスラインＬに於いても利用されるものである。 The backflow prevention device 1 according to the present invention is mainly used in a gas line L of a semiconductor manufacturing facility or the like, but the usage target is not limited to the semiconductor manufacturing device or the like, and the chemical industry, the pharmaceutical industry, It is also used in the gas line L in various apparatuses such as the food industry.

本発明の実施の形態に係る逆流防止装置を設置したガスラインの概略系統図である。It is a schematic system diagram of the gas line which installed the backflow prevention apparatus which concerns on embodiment of this invention. 逆流防止装置に用いる圧力スイッチを示し、（Ａ）は圧力スイッチの平面図、（Ｂ）は圧力スイッチの正面図である。The pressure switch used for a backflow prevention apparatus is shown, (A) is a top view of a pressure switch, (B) is a front view of a pressure switch. 逆流防止装置を用いてガスの逆流防止試験を行ったガス配管系の概略系統図である。It is a schematic system diagram of the gas piping system which performed the backflow prevention test of gas using the backflow prevention apparatus. ガスの逆流防止試験に用いた逆流防止装置の正面図である。It is a front view of the backflow prevention apparatus used for the backflow prevention test of gas. 同じくガスの逆流防止試験に用いた逆流防止装置の平面図である。It is the top view of the backflow prevention apparatus similarly used for the backflow prevention test of gas. 逆流防止装置を用いた逆流防止試験の結果を示し、逆流防止装置にＣｖ値が０．００８の電磁バルブを組み込んだ場合の逆流防止装置の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the backflow prevention test using a backflow prevention apparatus, and shows the evaluation result of a backflow prevention apparatus at the time of incorporating the electromagnetic valve whose Cv value is 0.008 in the backflow prevention apparatus. 逆流防止装置を用いた逆流防止試験の結果を示し、逆流防止装置にＣｖ値が０．０７５の電磁バルブを組み込んだ場合の逆流防止装置の評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the backflow prevention test using a backflow prevention apparatus, and shows the evaluation result of a backflow prevention apparatus at the time of incorporating the electromagnetic valve whose Cv value is 0.075 in the backflow prevention apparatus.

Explanation of symbols

１は逆流防止装置、２は流体駆動型開閉バルブ、２ｂは流体駆動型開閉バルブの駆動部、３は圧力スイッチ、３ｃは圧力スイッチの圧力表示部、３ｄは圧力スイッチの操作部、４は電磁バルブ、５はリレー、６はパッケージ、Ａは作動流体、Ｌは逆流防止装置を設置するガスライン、Ｌ′は他のガスライン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a backflow prevention apparatus, 2 is a fluid drive type on-off valve, 2b is a drive part of a fluid drive type on-off valve, 3 is a pressure switch, 3c is a pressure display part of a pressure switch, 3d is an operation part of a pressure switch, 4 is electromagnetic Valves, 5 are relays, 6 is a package, A is a working fluid, L is a gas line for installing a backflow prevention device, and L 'is another gas line.

Claims

Installed on the secondary side of the fluid-driven open / close valve (2) that is interposed in the gas line (L) through which high-purity gas, harmful gas, and purge gas flow, and the gas from the other gas line (L ') is fluid-driven. backflow prevention device detects this, and the fluid-driven on-off valve via a control device (9) to (2) so as to automatically close when the flow back to the secondary side of the opening and closing valve (2) (1) The backflow prevention device (1) includes a pressure switch (3) for detecting the pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve (2), and a drive unit (2b) of the fluid-driven on-off valve (2). A control device by supplying a detection signal from a high flow coefficient (Cv) electromagnetic valve (4) for supplying a working fluid (A) to the fluid driven open / close valve (2) and controlling the open / close valve (2). Through the contact (5b) ) By controlling the operation of the fluid-driven open / close valve (2) by causing the working fluid (A) to flow to the drive unit (2b) and the pressure switch. (3) The electromagnetic valve (4) and the relay (5) are collectively housed in one package (6), and the pressure switch (3) is judged to be a reverse flow, and the fluid driven on-off valve (2) is closed. An on-off valve is instantly closed when a preset set pressure is detected as described above, and an increase in the primary pressure of the fluid-driven on-off valve at the time of closing is suppressed.

A pressure switch (3) for closing the fluid-driven on-off valve (2) and a pressure display section (3c) for displaying a set pressure on the secondary side of the fluid-driven on-off valve (2) that is determined to be a reverse flow; 2. The backflow prevention device according to claim 1, further comprising an operation portion (3 d) capable of freely adjusting the set pressure on the secondary side.

The backflow prevention device according to claim 1, characterized in that the package (6) is installed on the secondary side of the fluid driven on-off valve (2) interposed in the gas line (L).