JPS63254288A - 微少流量調整バルブ - Google Patents
微少流量調整バルブInfo
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- JPS63254288A JPS63254288A JP9009587A JP9009587A JPS63254288A JP S63254288 A JPS63254288 A JP S63254288A JP 9009587 A JP9009587 A JP 9009587A JP 9009587 A JP9009587 A JP 9009587A JP S63254288 A JPS63254288 A JP S63254288A
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- Fluid-Driven Valves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、高真空の下に運転する半導体製造装置や、各
種分析装置などに使用する微少カス流星調整バルブの改
良に関する。
種分析装置などに使用する微少カス流星調整バルブの改
良に関する。
近年、半導体製造装置はより高い真空下での運転条件が
選ばれるようになり、これに供給するヘリウム、アルゴ
ン、酸素、各種の有機金属化合物などのガスの供給量を
、微細に調整することが必要になってきた。
選ばれるようになり、これに供給するヘリウム、アルゴ
ン、酸素、各種の有機金属化合物などのガスの供給量を
、微細に調整することが必要になってきた。
第５図に示すように、高度の真空に保たれている半導体
製造装置りへ、ボンベＢなどの圧力容器からかなりの圧
ノフをもったカスを供給すると、流量調整バルブＶの前
後で、−次斤おび二次圧の圧力差か高い。 この高差圧
に加えて、装置の運転時に生じる温度差が大きく、それ
が反復するという苛酷な条件の下に使用するので、流量
調整バルブには微少な流量を精密にコン１〜ロールする
高度の機能と、動作の安定性とか求められる。
製造装置りへ、ボンベＢなどの圧力容器からかなりの圧
ノフをもったカスを供給すると、流量調整バルブＶの前
後で、−次斤おび二次圧の圧力差か高い。 この高差圧
に加えて、装置の運転時に生じる温度差が大きく、それ
が反復するという苛酷な条件の下に使用するので、流量
調整バルブには微少な流量を精密にコン１〜ロールする
高度の機能と、動作の安定性とか求められる。
そこで、この苛酷な条件を緩和するために、第６図に示
すように流量調整バルブＶの前に減圧室ＰＤを３Ｈプ、
これに一旦ガスを導入してガス圧を亜真空に調整し、流
量調整バルブの一次側に供給することにより高差圧を解
消するなどの手段を講じて来た。 これはもとより面倒
であるから、容器からのガスを直接、半導体製造装置へ
導入できるようにしたい。
すように流量調整バルブＶの前に減圧室ＰＤを３Ｈプ、
これに一旦ガスを導入してガス圧を亜真空に調整し、流
量調整バルブの一次側に供給することにより高差圧を解
消するなどの手段を講じて来た。 これはもとより面倒
であるから、容器からのガスを直接、半導体製造装置へ
導入できるようにしたい。
従来、微少流量調整バルブとしては、ニードルタイプと
平面弁体タイプのものとがある。 ニードルタイプは、
よく知られているようにニードルとＯ−リングとを組合
せてなるものであり、平面弁体タイプは、第４図に示す
ように、硬質の金属でつくった平滑な平面をもった弁体
と、軟質の金属でつくったリップ状弁座とを組合せてな
るものである。
平面弁体タイプのものとがある。 ニードルタイプは、
よく知られているようにニードルとＯ−リングとを組合
せてなるものであり、平面弁体タイプは、第４図に示す
ように、硬質の金属でつくった平滑な平面をもった弁体
と、軟質の金属でつくったリップ状弁座とを組合せてな
るものである。
ニードルタイプのバルブは、ニードルとＯ−リングとが
こすれてホコリが出るという欠点があり、半導体製造装
置の一部としては使用に限界がある。
こすれてホコリが出るという欠点があり、半導体製造装
置の一部としては使用に限界がある。
平滑平面弁体をもったバルブにおいては、硬質金属の弁
体に押圧されて軟質金属の弁座が変形し、相手になじん
だ形状をとるので、微少な調整かでぎる。 しかし変形
が進むと流量が変化するし、完全につぶれてしまうと血
圧が低下し、リークか生じるから、耐用期間が短い。
体に押圧されて軟質金属の弁座が変形し、相手になじん
だ形状をとるので、微少な調整かでぎる。 しかし変形
が進むと流量が変化するし、完全につぶれてしまうと血
圧が低下し、リークか生じるから、耐用期間が短い。
本発明の目的は、高差圧かつ温度変化の大きい苛酷な条
イ（１下に使用しても耐久力があり、安定した性能を保
ち、かつ微細な流量制御が可能な、真空用の微少ガス流
量調整バルブを提供することにある。
イ（１下に使用しても耐久力があり、安定した性能を保
ち、かつ微細な流量制御が可能な、真空用の微少ガス流
量調整バルブを提供することにある。
本発明の微少流量調整バルブは、ステムの先端にとりつ
りだ弁体をガスチェンバー底部に設けた筒状の弁座と組
み合わせ、平面弁体と平面弁座との間隙を通してガスを
弁座中央の流路に通過させるバルブにおいて、ステムに
対し常に弁体を弁座に押圧する方向の付勢手段、エアー
チェンバーおよびダイアフラムからなり、ダイアフラム
をステムに固定し、このダイアフラムに加わる空気圧に
より前記の押圧力に対抗する力を加え、かつエアーチェ
ンバー内の圧力を調節して弁体の押圧力を調整する空気
圧システム、ならびに前記平面弁体と平面弁座との間隙
を使用材質の弾性変形の範囲内で永久変形させることな
く調整する駆動系をそなえたことを特徴とする。
りだ弁体をガスチェンバー底部に設けた筒状の弁座と組
み合わせ、平面弁体と平面弁座との間隙を通してガスを
弁座中央の流路に通過させるバルブにおいて、ステムに
対し常に弁体を弁座に押圧する方向の付勢手段、エアー
チェンバーおよびダイアフラムからなり、ダイアフラム
をステムに固定し、このダイアフラムに加わる空気圧に
より前記の押圧力に対抗する力を加え、かつエアーチェ
ンバー内の圧力を調節して弁体の押圧力を調整する空気
圧システム、ならびに前記平面弁体と平面弁座との間隙
を使用材質の弾性変形の範囲内で永久変形させることな
く調整する駆動系をそなえたことを特徴とする。
対向する平面の平面精度を向−トさせることにより、バ
ルブ閉止時のリーク量を微少にすることができる。
ルブ閉止時のリーク量を微少にすることができる。
すなわち、本発明の微少流量調整バルブは、常温におけ
るリーク量が１ Ｘ １００−９Ａｔ ｃｃ／５ｅｃ（
Ｈｅカス）以下であり、閉止時１Ｘ１０’−解放時５
ｘ １０’ Ａｔｍ ｃｃ／ｓｅｃ （Ｈｅ Ｊｊ
ス） テ反復５０００サイクル後も、リーク量に変化が
ない。
るリーク量が１ Ｘ １００−９Ａｔ ｃｃ／５ｅｃ（
Ｈｅカス）以下であり、閉止時１Ｘ１０’−解放時５
ｘ １０’ Ａｔｍ ｃｃ／ｓｅｃ （Ｈｅ Ｊｊ
ス） テ反復５０００サイクル後も、リーク量に変化が
ない。
閉止時以外の流量調整範囲は５Ｘ１０’〜１×１０−５
八ｔｍ ｃｃ／ｓｅｃ （１−１ｅ カス） １ｆ
ｉｉ＊うｎル。
八ｔｍ ｃｃ／ｓｅｃ （１−１ｅ カス） １ｆ
ｉｉ＊うｎル。
−次側ガスの入力圧が當圧から２にぴ／ｃｔ？ｔＧまで
は流量に変化がなく、閉止時には入力圧力”ｌ０Ｋｙ／
ｃｉＧまで耐える。
は流量に変化がなく、閉止時には入力圧力”ｌ０Ｋｙ／
ｃｉＧまで耐える。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
バルブ全体の構造は第１図および第２図に縦断面を示す
とおりであって、ガスチエンバーＧＣに導入されたガス
の微量を、硬質な材料（たとえばサファイア）でつくっ
た平滑面をもつ弁体１Ａと弁座１Ｂとの間隙を通して流
通させる。
とおりであって、ガスチエンバーＧＣに導入されたガス
の微量を、硬質な材料（たとえばサファイア）でつくっ
た平滑面をもつ弁体１Ａと弁座１Ｂとの間隙を通して流
通させる。
カスチェンバ−ＧＣは、弁体に自由度をもたせるための
金属（たとえば ５ｔＪＳ ３０４．３１６Ｌ、モネ
ルメタル）ダイヤフラム９により仕切られた空間であっ
て、金属ダイアフラム９はステムの軸方向の微少の稼動
に対応しつつガスチェンバーの気密性を保つ。 金属ダ
イアフラム９を貫通するステムの先端には、弁体支持具
を介して弁体をとりつ【プてあり、ガスチェンバーの底
部に設けた弁座は、気密に保持するために軟質金属（た
とえば金）製のシールリング７を使用しである。
金属（たとえば ５ｔＪＳ ３０４．３１６Ｌ、モネ
ルメタル）ダイヤフラム９により仕切られた空間であっ
て、金属ダイアフラム９はステムの軸方向の微少の稼動
に対応しつつガスチェンバーの気密性を保つ。 金属ダ
イアフラム９を貫通するステムの先端には、弁体支持具
を介して弁体をとりつ【プてあり、ガスチェンバーの底
部に設けた弁座は、気密に保持するために軟質金属（た
とえば金）製のシールリング７を使用しである。
８はスタンディングベースであって、真空状態の半導体
製造装置や各種分析装置など、ガスの供給を受ける部分
との結合部であり、真空下にガスの発生が少なく耐食性
がよい金属（たとえばＳＵＳ ３１６Ｌ）でつくる。
製造装置や各種分析装置など、ガスの供給を受ける部分
との結合部であり、真空下にガスの発生が少なく耐食性
がよい金属（たとえばＳＵＳ ３１６Ｌ）でつくる。
そのほかの接ガス部（接ガスケーシング等）も、同様
の材質で構成する。
の材質で構成する。
駆動系は、第１図に示したものが空気式、第２図が電磁
式であるが、そのほかの方式たとえば電歪式でもよい。
式であるが、そのほかの方式たとえば電歪式でもよい。
駆動力を弁体１Ａに伝えるため、ステム２がある。 弁
体１Ａには、バネ４を用いて押圧力を加える。 この押
圧力を調整するために、第１図ではダイアフラム３に空
気圧を加えて、バネの力に反対の方向の力を生じさせる
。 第２図では、電磁石１０に電流を流して磁性体１ま
たとえば鉄板を引き寄せ、同様な力を発生させる。 空
気式の場合、作動用空気は減圧弁で安定化し、かつ圧力
を調整して使用する。 電磁式の場合は、供給電力を安
定化電源から出力するのがよい。 電磁石の温度安定性
の観点から定電流電源を用い、かつロードセル、変位量
検出器のようなフィードバックループをつくれる素子を
組み込んで、安定した性能を得ることが望ましい。
体１Ａには、バネ４を用いて押圧力を加える。 この押
圧力を調整するために、第１図ではダイアフラム３に空
気圧を加えて、バネの力に反対の方向の力を生じさせる
。 第２図では、電磁石１０に電流を流して磁性体１ま
たとえば鉄板を引き寄せ、同様な力を発生させる。 空
気式の場合、作動用空気は減圧弁で安定化し、かつ圧力
を調整して使用する。 電磁式の場合は、供給電力を安
定化電源から出力するのがよい。 電磁石の温度安定性
の観点から定電流電源を用い、かつロードセル、変位量
検出器のようなフィードバックループをつくれる素子を
組み込んで、安定した性能を得ることが望ましい。
上記のような駆動系を用いると、空気圧または電磁石が
加えられないときには、弁体１Ａは弁座１Ｂに永久変形
を起さない圧力範囲で、バネ４により押圧されており、
両者は最少の間隙（良好な平滑面の仕上げが行なわれた
場合は数１Ｑｎｍ以内）で接しているから、大きな差圧
の下でも、実質上ガスのリークのない状態に保たれる。
加えられないときには、弁体１Ａは弁座１Ｂに永久変形
を起さない圧力範囲で、バネ４により押圧されており、
両者は最少の間隙（良好な平滑面の仕上げが行なわれた
場合は数１Ｑｎｍ以内）で接しているから、大きな差圧
の下でも、実質上ガスのリークのない状態に保たれる。
一方、所望のガス流量に従って、押圧力に対向する力を
加えれば、それに応じて、第３図に示す弁体の平滑面と
弁座の平滑面の形成する間隙が広がり、ガスの流量が増
加する。
加えれば、それに応じて、第３図に示す弁体の平滑面と
弁座の平滑面の形成する間隙が広がり、ガスの流量が増
加する。
金属ダイアフラム９と接ガスケーシング５、弁体支持具
１３は、面接触（表面粗さ１μ程度〉でガスの洩れを防
いでいる。
１３は、面接触（表面粗さ１μ程度〉でガスの洩れを防
いでいる。
弁体１Ａおよび弁座１Ｂは、少なくとも一方、好ましく
は両方を、サファイアのような１．ＩＩ！質の宝石、酸
化物焼結体、窒化物焼結体、金属にイオンプレーティン
グした硬質表面をもつものでつくり、平滑面は５Ｑｎｍ
以下の凹凸に仕上げることが好ましい。 もっとも、弁
体１Ａと弁座１Ｂのうち一方は、チタンのような硬質の
金属でつくることもできる。
は両方を、サファイアのような１．ＩＩ！質の宝石、酸
化物焼結体、窒化物焼結体、金属にイオンプレーティン
グした硬質表面をもつものでつくり、平滑面は５Ｑｎｍ
以下の凹凸に仕上げることが好ましい。 もっとも、弁
体１Ａと弁座１Ｂのうち一方は、チタンのような硬質の
金属でつくることもできる。
ゴム製シールリング１２は、軟質金属製のシールリング
７と弁座１Ｂの間に洩れか牛したときの＝ １０− 安全をはかるものである。
７と弁座１Ｂの間に洩れか牛したときの＝ １０− 安全をはかるものである。
上）本の構成をもつ本発明により、従来の微少流量調整
バルブの欠点は完全に解消する。 すなわち、本発明の
微少流量調整バルブは、弁体および弁座を硬質の宝石、
酸化物焼結体、窒化物焼結体、イオンプレーティングし
た金属、または硬質の金属製とすることにより、少なく
とも硬質の宝石は表面アラサが５０ｎｍ以下の高度に平
滑な面が得られ、それらが形成する微少の間隙によって
、ガスのリーク量が最小限になるとともに、流量の微細
な制御が可能になった。
バルブの欠点は完全に解消する。 すなわち、本発明の
微少流量調整バルブは、弁体および弁座を硬質の宝石、
酸化物焼結体、窒化物焼結体、イオンプレーティングし
た金属、または硬質の金属製とすることにより、少なく
とも硬質の宝石は表面アラサが５０ｎｍ以下の高度に平
滑な面が得られ、それらが形成する微少の間隙によって
、ガスのリーク量が最小限になるとともに、流量の微細
な制御が可能になった。
さらに、弁座に軟質金属を使用しなで済むことにより耐
久性が高まり、安定した性能を長期間維持することがで
きるので、メンテナンスの必要が著しく減少する。
久性が高まり、安定した性能を長期間維持することがで
きるので、メンテナンスの必要が著しく減少する。
本発明のバルブは５０００回に及ぶ開閉試験に耐えたの
ち、弁体と弁座にはキズがないことが確認された。 こ
れは、平面弁座を用いた弾性限界内での動作の有利であ
ることを示している。
ち、弁体と弁座にはキズがないことが確認された。 こ
れは、平面弁座を用いた弾性限界内での動作の有利であ
ることを示している。
第１図および第２図は、ともに本発明の微少流量調整バ
ルブの例について、全体の構造を示す縦断面図である。 第３図おＪ、び第４図は、本発明のバルブと従来のバル
ブとを弁体および弁座の構造に関して比較した断面図で
あって、第３図は本発明のもの、第４図は従来のものを
、それぞれ示す。 第５図および第６図は、真空装置とそこに供給するガス
の源である圧力容器との接続の態様を、概念的に示す図
である。 １Ａ・・・弁 休 １Ｂ・・・弁 座２・・・ス
テム ３・・・ゴム製ダイアフラム ４・・・バネ５・・・
接ガスケーシング ７・・・軟質金属製シールリング ８・・・スタンディングベース ９・・・金属ダイアフラム １０・・・電磁石１２・
・・ゴム製シールリング １３・・・弁体支持具 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 Ｄ
ルブの例について、全体の構造を示す縦断面図である。 第３図おＪ、び第４図は、本発明のバルブと従来のバル
ブとを弁体および弁座の構造に関して比較した断面図で
あって、第３図は本発明のもの、第４図は従来のものを
、それぞれ示す。 第５図および第６図は、真空装置とそこに供給するガス
の源である圧力容器との接続の態様を、概念的に示す図
である。 １Ａ・・・弁 休 １Ｂ・・・弁 座２・・・ス
テム ３・・・ゴム製ダイアフラム ４・・・バネ５・・・
接ガスケーシング ７・・・軟質金属製シールリング ８・・・スタンディングベース ９・・・金属ダイアフラム １０・・・電磁石１２・
・・ゴム製シールリング １３・・・弁体支持具 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 Ｄ
Claims (8)
- （１）ステムの先端にとりつけた弁体をガスチエンバー
底部に設けた筒状の弁座と組み合わせ、平面弁体と平面
弁座との間隙を通してガスを弁座中央の流路に通過させ
るバルブにおいて、ステムに対し常に弁体を弁座に押圧
する方向の付勢手段、エアーチエンバーおよびダイアフ
ラムからなり、ダイアフラムをステムに固定し、このダ
イアフラムに加わる空気圧により前記の押圧力に対抗す
る力を加え、かつエアーチエンバー内の圧力を調節して
弁体の押圧力を調整する空気圧システム、ならびに前記
平面弁体と平面弁座との間隙を使用材質の弾性変形の範
囲内で永久変形させることなく調整する駆動系をそなえ
たことを特徴とする微少流量調整バルブ。 - （２）空気圧システムが、押圧力を調整できる電磁石を
そなえている特許請求の範囲第１項に記載の微小流量調
整バルブ。 - （３）バルブの弁体および弁座の少なくとも一方が硬質
の宝石製であり、かつそれらの対向する面が硬質の平滑
面で構成される特許請求の範囲第１項に記載の微小流量
調整バルブ。 - （４）バルブの弁体および弁座をともにサフアイア製と
した特許請求の範囲第１項に記載の微少流量調整バルブ
。 - （５）バルブの弁体および弁座の少なくとも一方が酸化
物焼結体からなり、かつそれらの対向する面が硬質の平
滑面で構成される特許請求の範囲第１項に記載の微少流
量調整バルブ。 - （６）バルブの弁体および弁座の少なくとも一方が窒化
物焼結体からなり、かつそれらの対向する面が硬質の平
滑面で構成される特許請求の範囲第１項に記載の微少流
量調整バルブ。 - （７）バルブの弁体および弁座の少なくとも一方か炭化
物焼結体からなり、かつそれらの対向する面が硬質の平
滑面で構成される特許請求の範囲第１項に記載の微少流
量調整バルブ。 - （８）バルブの弁体および弁座の少なくとも一方が表面
をイオンプレーティング面とした硬質の酸化物、炭化物
または窒化物からなり、かつそれらの対向する面が硬質
の平滑面で構成される特許請求の範囲第１項に記載の微
少流量調整バルブ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090095A JP2536864B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 微少流量調整バルブ |
| US07/179,942 US4903938A (en) | 1987-04-13 | 1988-04-11 | Micro flow control valve |
| GB8808736A GB2203522B (en) | 1987-04-13 | 1988-04-13 | Micro-flow control valve. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090095A JP2536864B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 微少流量調整バルブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63254288A true JPS63254288A (ja) | 1988-10-20 |
| JP2536864B2 JP2536864B2 (ja) | 1996-09-25 |
Family
ID=13988961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090095A Expired - Fee Related JP2536864B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 微少流量調整バルブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536864B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008525739A (ja) * | 2004-12-23 | 2008-07-17 | エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド | 剛性な着座面を有する弁組立体 |
| CN100449188C (zh) * | 2006-11-22 | 2009-01-07 | 广州聚能生物科技有限公司 | 一种平面式单向阀 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52108514A (en) * | 1976-03-08 | 1977-09-12 | Keihin Kk | Gas manipulation valve |
| JPS5573676U (ja) * | 1978-11-06 | 1980-05-21 |
-
1987
- 1987-04-13 JP JP62090095A patent/JP2536864B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2536864B2 (ja) | 1996-09-25 |
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