JPH10153268A - ダイヤフラム式流量調整弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ストロークが大きくて流量制御範囲が大き
く、流量制御にばらつきが生じることがなく、パーティ
クルの発生を防止できてクリーン化を達成できるダイヤ
フラム式流量調整弁を提供する。 【解決手段】 弁箱１の弁座面にダイヤフラム６をシリ
ンダー１２の上室に装入されたスプリング１７により付
勢されるピストン１４により押し当てて弁箱内部を流れ
る流体を遮断するノーマル・クローズタイプのダイヤフ
ラム弁に於いて、ダイヤフラム６を、中央の弁体６ａ
と、弁体６ａの周囲に一体に形成した環状薄膜部６ｂ
と、環状薄膜部６ｂの周囲に一体に形成した筒状保持部
６ｃとにより構成すると共に、環状薄膜部６ｂを断面上
向き球面状に曲成し、且つ内周の付根部を前記弁体６ａ
の上面にほぼ垂直に接続し、外周の付根部を筒状保持部
６ｃの内周面上縁にほぼ垂直に接続し、このダイヤフラ
ム６の中央の弁体６ａの下面中央部に流体通路に押入さ
れるテーパピン９を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
於いて、薬液を混合するためのコントロール弁として使
用するダイヤフラム式流量調整弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置に於いて、シリコンウェ
ハーの洗浄装置やエッチング装置のウェットステーショ
ンではダイヤフラム弁が使用されているが、流量調整が
必要な工程、例えば薬液を混合する工程で、薬液の混合
比が狂うと、洗浄度、エッチング時間にばらつきが生
じ、半導体の生産に大きく影響する。

【０００３】従来、流量調整が必要な工程では、ダイヤ
フラム式ニードル弁、或はベローズ式ニードル弁が使用
されている。ダイヤフラム式ニードル弁（先行技術文献
として実公平２−４０３６５号公報がある）は、ストロ
ークが小さく、流量制御範囲が非常に狭い為、限られた
部分でしか使用できなかった。また、ベローズ式ニード
ル弁（先行技術文献として実開平６−１９６１号公報所
載の図１がある）は、ベローズ部で液留りが生じる為、
高純度系では使用できない。ダイヤフラム式ニードル弁
でも若干ストロークの大きい弁（先行技術文献として実
開平６−１９６１号公報所載の図４がある）は、高流量
域でダイヤフラムに流体圧がかかるため、流量制御にば
らつきが生じる。そして、これらニードル弁は、いずれ
も流体の通路を塞ぐのがニードルのテーパ部である為、
通路の開口縁とニードルのテーパ面がこすれ、パーティ
クルが発生するので、クリーン化に逆行し、半導体製造
装置に使用できない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、スト
ロークが大きくて流量制御範囲が大きく、流量制御にば
らつきが生じることがなく、パーティクルの発生を防止
できてクリーン化を達成できるダイヤフラム式流量調整
弁を提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のダイヤフラム式流量調整弁は、弁箱の弁座面
にダイヤフラムをシリンダーの上室に装入されたスプリ
ングにより付勢されるピストンにより押し当てて弁箱内
部を流れる流体を遮断するノーマル・クローズタイプの
ダイヤフラム弁に於いて、前記ダイヤフラムを、中央の
弁体と、その弁体の周囲に一体に形成した環状薄膜部
と、その環状薄膜部の周囲に一体に形成した筒状保持部
とにより構成すると共に、前記環状薄膜部を断面上向き
球面状に曲成し、且つ内周の付根部を前記弁体の上面に
ほぼ垂直に接続し、外周の付根部を前記筒状保持部の内
周面上縁にほぼ垂直に接続し、このダイヤフラムの中央
の弁体の下面中央部に流体通路に挿入されるテーパピン
を設けてなるものである。

【０００６】上記ダイヤフラム式流量調整弁に於いて、
ダイヤフラムの断面上向き球面状に曲成された環状薄膜
部の外周の付根部の直径をＡとし、内周の付根部の直径
をＣとし、弁体の直径をＢとして、Ａ＞Ｂ＞Ｃとなるよ
うにすることが好ましく、また、ＡとＢの比が可及的に
小さくなるように設定することが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のダイヤフラム式流量調整
弁の一実施形態を図１によって説明する。図１は、左半
部が弁閉状態、右半部が弁開状態を示し、１は弁箱で、
一側に流体流入通路２、他側に流体流入通路３が設けら
れている。流体流入通路２の出口側は弁箱１内の中心に
垂直に開口され、その開口周縁に突起４が形成され、そ
の突起４の先端が小さな断面円弧状の弁座５となってい
る。６は弁座５に押し当てるダイヤフラムで、図２に示
すように中央に弁座５に圧着する弁体６ａを有し、その
弁体６ａの周囲に一体に形成した環状薄膜部６ｂを有
し、その環状薄膜部６ｂの周囲に一体に形成した筒状保
持部６ｃを有している。前記環状薄膜部６ｂは、図２に
示すように断面上向き球面状に曲成され、且つ内周の付
根部７は前記弁体６ａの上面にほぼ垂直に接続され、外
周の付根部８が前記筒状保持部６ｃの内周縁上縁にほぼ
垂直に接続されている。そして、かかる構成のダイヤフ
ラム６の中央の弁体６ａの下面中央部に流体流入通路２
に挿入されるテーパピン９を取り付けてある。図１にお
いて、１０は弁箱１内の周囲の溝１１内に嵌着したダイ
ヤフラム６の筒状保持部６ｃを押えるダイヤフラム押え
で、このダイヤフラム押え１０は弁駆動部のシリンダー
１２のケース１３の下端面に一体に設けられ、ケース１
３を弁箱１の開口上面に締付け固定したことにより、筒
状保持部６ｃが溝１１内に押圧固定されている。ダイヤ
フラム６の中央の弁体６ａは、ピストン１４の下側ロッ
ド１５に結合されている。シリンダー１２のピストン１
４とキャップ１６との間の上室１２ａにはスプリング１
７が装入されてピストン１４が下方に付勢されている。
１８はシリンダー１２の下室１２ｂへのエアー導入口、
１９はシリンダー１２の上室１２ａと外部とのエアー連
通口である。尚、前記テーパピン９は弁体６ａと一体に
形成してもよい。

【０００８】この実施形態に於いては、特に図２に示す
ようにダイヤフラム６の環状薄膜部６ｂの外周の付根部
８の直径をＡとし、内周の付根部７の直径をＣとし、弁
体６ａの直径をＢとして、Ａ＞Ｂ＞Ｃとなるようにする
と共に、ＡとＢの比、即ちＡ／Ｂが小さくなるように設
定してある。

【０００９】このように構成されたダイヤフラム式流量
調整弁は、ノーマル・クローズタイプで、通常、シリン
ダー１２の上室１２ａに装入されたスプリング１７によ
りピストン１４が下方に付勢されて、図１の左半部に示
す如く下側ロッド１５に結合されたダイヤフラム６の中
央の弁体６ａが弁座５に圧着されて閉弁されている。流
体の流量調整を行うべくシリンダー１２の下室１２ｂへ
適宜エアーを供給すると、図１の右半部に示すようにス
プリング１７に抗してピストン１４が適宜上昇し、下側
ロッド１５に結合されたダイヤフラム６の中央の弁体６
ａが弁座５から離隔して開弁される結果、弁体６ａの下
面中央部に設けられたテーパピン９が弁体６ａと共に上
昇し、流体流入通路２の開口面積が適宜調整され、流体
の流量が調整される。

【００１０】かかるダイヤフラム式流量調整弁は、ダイ
ヤフラム６の環状薄膜部６ｂが断面上向き球面状に曲成
されているので、ダイヤフラム６の中央の弁体６ａは高
ストロークをとることができ、その弁体６ａの下面中央
部には流体流入通路２に挿入されるテーパピン９を設け
てあるので、シリンダー１２の下室１２ｂへのエアー供
給量を幅広い範囲でコントロールすることにより、弁体
６ａと一体に上昇するテーパピン９も幅広い範囲でコン
トロールされ、流体流入通路２の開口面積が幅広い範囲
でコントロールされる結果、流体の流量は所望の値に容
易にコントロールできる。

【００１１】また、上記ダイヤフラム式流量調整弁は、
弁開閉作動時、環状薄膜部６ｂが球面状に曲成された部
分のみ弾性的に変形し、内外周の付根部７、８は図１に
示されるようにほぼ垂直状態を保ったままである。従っ
て、折り曲げ応力は生ぜず、付根部７、８は全く白化す
ることがなく、、パーティクルの発生が防止される。し
かも上記ダイヤフラム式流量調整弁は、閉弁時、テーパ
ピン９が流体流入通路２の開口縁とこすることがなく、
ダイヤフラム６の中央の弁体６ａのフラットな下面が弁
座５に圧着されるので、パーティクルの発生が抑制され
る。

【００１２】さらに、上記ダイヤフラム式流量調整弁
は、ダイヤフラム６の断面上向き球面状に曲成された環
状薄膜部６ｂの外周の付根部８の直径Ａと、内周の付根
部７の直径Ｃと、弁体６ａの直径Ｂとを、図２に示され
るようにＡ＞Ｂ＞Ｃとなるように設定し、ＡとＢの比を
小さく設定したものにあっては、ダイヤフラム６の径が
小さくなり、開弁時高流量域でもダイヤフラム６にかか
る流体圧の影響が小さくなって、流量調整弁を小型化で
きると共に、開弁時高流量域でもダイヤフラム６にかか
る流体圧の影響が小さくなり、流量制御のばらつきが小
さくなる。しかも、閉弁時の変動荷重が小さくなり、弁
座５に対する弁体６ａの押圧力が小さくなってパーティ
クルの発生が一層抑制される。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明のダイヤ
フラム式流量調整弁は、ダイヤフラムの環状薄膜部が断
面上向き球面状に曲成されているので、ダイヤフラムの
中央の弁体は高ストロークをとることができ、その弁体
の下面中央部には流体通路に挿入されるテーパピンを設
けてあるので、弁体と一体に昇降するテーパピンを幅広
い範囲でコントールすることにより、流体通路の開口面
積を幅広い範囲でコントロールできて、流体の流量を所
望の値に容易にコントロールできる。また、弁開閉作動
時、ダイヤフラムは環状薄膜部の球面状に曲成された部
分のみ弾性的に変形し、内外周の付根部はほぼ垂直状態
を保ったままで、折り曲げ応力は生ぜず、パーティクル
の発生がない。しかも、閉弁時、テーパピンは流体通路
の開口縁とこすることがなく、弁体のフラットな下面が
弁座に圧着されるので、パーティクルの発生が抑制され
る。

【００１４】また、本発明のダイヤフラム式流量調整弁
に於いて、ダイヤフラムの環状薄膜部外周の付根部の直
径Ａと、内周の付根部の直径Ｃと、弁体の直径ＢとをＡ
＞Ｂ＞Ｃとなるように設定し、ＡとＢの比を小さくした
ものは、ダイヤフラムの径が小さくなって、流量調整弁
を小型化できると共に、開弁時高流量域でもダイヤフラ
ムにかかる流体圧の影響が小さくなり、流量制御のばら
つきが小さくなる。しかも閉弁時の変動荷重が小さくな
り、弁座に対する弁体の押圧力が小さくなって、パーテ
ィクルの発生が一層抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のダイヤフラム式流量調整弁の一実施形
態の縦断面図で、左半部に閉弁状態、右半部に開弁状態
を示す。

【図２】図１のダイヤフラム式流量調整弁におけるダイ
ヤフラムとテーパピンを示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 流体流入通路 ３ 流体流出通路 ５ 弁座 ６ ダイヤフラム ６ａ 弁体 ６ｂ 環状薄膜部 ６ｃ 筒状保持部 ７ 内周の付根部 ８ 外周の付根部 ９ テーパピン １２ シリンダー １４ ピストン １７ スプリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱の弁座面にダイヤフラムをシリンダ
   ーの上室に装入されたスプリングにより付勢されるピス
   トンにより押し当てて弁箱内部を流れる流体を遮断する
   ノーマル・クローズタイプのダイヤフラム弁に於いて、
   前記ダイヤフラムを、中央の弁体と、その弁体の周囲に
   一体に形成した環状薄膜部と、その環状薄膜部の周囲に
   一体に形成した筒状保持部とにより構成すると共に、前
   記環状薄膜部を断面上向き球面状に曲成し、且つ内周の
   付根部を前記弁体の上面にほぼ垂直に接続し、外周の付
   根部を前記筒状保持部の内周面上縁にほぼ垂直に接続
   し、このダイヤフラムの中央の弁体の下面中央部に流体
   通路に挿入されるテーパピンを設けてなるダイヤフラム
   式流量調整弁。
2. 【請求項２】 ダイヤフラムの上向き球面状に曲成され
   た環状薄膜部の外周の付根部の直径をＡとし、内周の付
   根部の直径をＣとし、弁体の直径をＢとして、Ａ＞Ｂ＞
   Ｃとなるようになすと共にＡとＢの比が可及的に小さく
   なるように設定したことを特徴とする請求項１記載のダ
   イヤフラム式流量調整弁。