KR102104829B1

KR102104829B1 - 진공 밸브의 외부 시일 구조

Info

Publication number: KR102104829B1
Application number: KR1020140091666A
Authority: KR
Inventors: 요시유키 야마다; 슌스케 우메자와; ?스케 우메자와
Original assignee: 시케이디 가부시키가이샤
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2020-04-28
Also published as: JP5909213B2; US20150028245A1; KR20150012201A; TW201525335A; US9267614B2; TWI565897B; JP2015025469A

Abstract

밸브 보디와 실린더 커버 사이에서 격벽 부재의 상단부 플레이트가 끼움 지지되는 진공 밸브에 적용되어, 상단부 플레이트와 밸브 보디 사이에 메인 유체용 환상 시일 부재를 배치함으로써, 재료 가스가 밸브 보디와 실린더 커버를 맞댄 맞댐 부분을 통해 대기로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브의 외부 시일 구조에 있어서, 메인 유체용 환상 시일 부재의 재질이, 퍼플루오로 엘라스토머이고, 상단부 플레이트와 밸브 보디 사이이며, 메인 유체용 환상 시일 부재와 맞댐 부분 사이의 위치에, 불소 수지제의 불소계 환상 시일 부재를 배치하고, 대기에 연통하는 리크 포트를, 메인 유체용 환상 시일 부재의 시일 위치와 불소계 환상 시일 부재의 시일 위치 사이에 연통시키도록, 밸브 보디에 설치한다.

Description

진공 밸브의 외부 시일 구조{EXTERNAL SEAL STRUCTURE OF VACUUM VALVE}

본 발명은 밸브부를 내장하는 밸브 보디와, 구동부를 내장하는 실린더 커버와, 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버 사이에서 상단부 플레이트가 끼움 지지되는 격벽 부재를 구비하는 진공 밸브에 적용되어, 상단부 플레이트와 밸브 보디 사이에 환상 시일 부재를 배치함으로써, 유체가 외부로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브의 외부 시일 구조에 관한 것이다.

예를 들어, 반도체 제조 장치에서는, 반응실로 재료 가스를 공급함과 함께, 반응실 내를 진공 펌프로 진공화함으로써, 반응실의 진공 상태를 유지하면서 웨이퍼에 박막을 형성하는 것이 행해진다. 배기 시에 반응실 내에서 파티클(particles)을 감아 올려 웨이퍼의 표면에 부착시키는 일이 없도록, 진공 밸브가 반응실의 출구에 배치되어 배기 속도를 제어하고 있다.

도 11은 종래의 진공 밸브(101)의 단면도이다. 진공 밸브(101)는 밸브 보디(104)와 실린더 커버(107)를 연결함으로써 외관이 구성되어 있다. 진공 밸브(101)는 구동부(106)가 구동축(105)을 통해 밸브체(102)에 구동력을 부여함으로써, 밸브체(102)가 밸브 시트(103)에 접촉 또는 이격되어, 유체를 제어한다. 밸브 보디(104)의 내부에는 격벽 부재(108)가 신축 가능하게 배치되어, 재료 가스가 구동부(106)측으로 누설되는 것을 방지하고 있다.

격벽 부재(108)는 벨로즈(108a)의 상단부에 상단부 플레이트(108b)가 접속되어 있다. 후육부(108c)는 상단부 플레이트(108b)의 실린더 커버측 단부면의 외측 테두리부로부터 실린더 커버(107)측(도 11에 있어서 상방)으로 돌출되도록 설치되어 있다. 밸브 보디(104)의 도 11에 있어서 상단부에는 상단부 플레이트(108b)가 끼워 맞추어지는 제1 연결부(104a)가 설치되어 있다. 한편, 실린더 커버(107)의 도 11에 있어서 하단부에는 후육부(108c)가 끼워 맞추어지는 단차부(107a)가 설치된 제2 연결부(107b)를 구비한다. 밸브 보디(104)와 실린더 커버(107)는 후육부(108c)를 통해 직경 방향으로 위치 결정된 상태에서 상단부 플레이트(108b)를 지지하고 있다. 제1 연결부(104a)와 상단부 플레이트(108b) 사이에는 불소 수지제의 환상 시일 부재(109)가 배치되어, 재료 가스가 외부로 누설되는 것을 방지하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

이와 같은 진공 밸브(101)는 제품 조립 후나, 회로 설치 후, 반도체 제조 장치의 유지 보수 시 등에, 환상 시일 부재(109)의 누설을 검출하는 리크 테스트가 행해진다. 이 리크 테스트는, 일반적으로, 진공 밸브(101)의 내압을 백그라운드값까지 감압하면, 작업자가 밸브 보디(104)와 실린더 커버(107)의 연결 부분에 검사용 유체를 분사한다. 리크 테스트(leak test) 장치는 진공 밸브(101) 내의 검사용 유체의 양을 감지하여(리크 측정값을 측정하여), 환상 시일 부재(109)로부터의 누설을 검출한다. 또한, 검사용 유체에는, 일반적으로, 헬륨 가스(이하, 「He 가스」라고 함)가 사용된다. 헬륨 가스는 분자 직경이 작기 때문에, 누설 부분으로 침입하기 쉽고, 미량의 누설로도 검출할 수 있기 때문이다.

상기 리크 테스트에 있어서, He 가스의 분사를 개시한 후 소정의 검출 시간이 경과할 때까지, 리크 측정값이 계속해서 줄어드는 경우에는, He 가스가 환상 시일 부재(109)로부터 누설되어 있지 않으므로, 환상 시일 부재(109)에 이상이 없다고 판단한다. 한편, 리크 측정값이 소정의 검출 시간 내에 상승한 경우에는, He 가스가 환상 시일 부재(109)로부터 누설되어 있으므로, 환상 시일 부재(109)에 이상이 있다고 판단한다. 이 리크 테스트에 따르면, 진공 밸브(101)를 분해하지 않아도, 환상 시일 부재(109)의 누설을 검사할 수 있다.

일본 특허 출원 공개 제2010-121752호 공보

그런데, 최근, 재료 가스에는 보다 부식성이 높은 특수 가스가 사용되게 되었다. 이 특수 가스는 불소 수지제의 환상 시일 부재(109)를 투과한다. 따라서, 불소 수지제의 환상 시일 부재(109) 대신에, 보다 내부식성이 높은 퍼플루오로 엘라스토머(perfluoroelastomer)제의 시일 부재를 사용하면, 특수 가스의 외부 누설을 방지할 수 있는 것을 발명자들은 발견하였다[이하, 불소 수지제의 환상 시일 부재(109)와 구별하기 위해, 퍼플루오로 엘라스토머제의 환상 시일 부재를 「환상 시일 부재(109x)」라고 기재함].

발명자들은 환상 시일 부재(109x)를 사용한 진공 밸브(101)에 대해 리크 테스트를 행한바, 리크 측정값이 소정의 검출 시간 내에 상승하였다. 따라서, 발명자들은 이 진공 밸브(101)를 분해하여 환상 시일 부재(109x)를 확인하였지만, 이상을 확인할 수 없었다. 즉, 환상 시일 부재(109x)를 사용한 진공 밸브(101)는 리크 테스트 시에, 환상 시일 부재(109x)의 이상이 오검출되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 퍼플루오로 엘라스토머제의 환상 시일 부재에 대해 리크 테스트를 행하는 경우에, 이상이 오검출되는 것을 방지할 수 있는 진공 밸브의 외부 시일 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태는 유로를 흐르는 유체를 제어하는 밸브부를 내장하는 밸브 보디와, 상기 밸브 보디에 맞대어져, 상기 밸브부에 구동력을 부여하는 구동부를 내장하는 실린더 커버와, 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버 사이에서 상단부 플레이트가 끼움 지지되어, 상기 밸브 보디에 신축 가능하게 내설되어 상기 유로와 상기 구동부 사이를 차단하는 격벽 부재를 구비하는 진공 밸브에 적용되어, 상기 상단부 플레이트와 상기 밸브 보디 사이에 메인 유체용 환상 시일 부재를 배치함으로써, 상기 유로를 흐르는 유체가 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버를 맞댄 맞댐 부분을 통해 대기로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브의 외부 시일 구조에 있어서, 상기 메인 유체용 환상 시일 부재의 재질이, 퍼플루오로 엘라스토머인 것, 상기 상단부 플레이트와 상기 밸브 보디 사이이며, 상기 메인 유체용 환상 시일 부재와 상기 맞댐 부분 사이의 위치에, 불소 수지제의 불소계 환상 시일 부재를 배치하고 있는 것, 대기에 연통하는 리크 포트를, 상기 메인 유체용 환상 시일 부재의 시일 위치와 상기 불소계 환상 시일 부재의 시일 위치 사이에 연통시키도록, 상기 밸브 보디에 설치하는 것을 특징으로 한다.

상기 형태의 진공 밸브의 시일 구조에 따르면, 퍼플루오로 엘라스토머제의 메인 유체용 환상 시일 부재에 대해 리크 테스트를 행하는 경우에, 이상이 오검출되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 외부 시일 구조를 적용한 진공 밸브의 단면도이며, 밸브 폐쇄 상태를 도시하는 도면.
도 2는 도 1의 A부의 확대 단면도.
도 3은 리크 테스트 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 4는 리크 테스트의 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 정상 시를 도시하는 도면.
도 5는 리크 테스트의 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 메인 유체용 환상 시일 부재의 미장착을 검출한 경우를 도시하는 도면.
도 6은 리크 테스트의 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 메인 유체용 환상 시일 부재의 손상을 검출한 경우를 도시하는 도면.
도 7은 리크 테스트의 결과의 일례를 도시하는 도면이며, 불소계 환상 시일 부재의 미장착 또는 손상을 검출한 경우를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 외부 시일 구조를 적용한 진공 밸브의 부분 단면도.
도 9는 도 8의 B부 확대 단면도.
도 10은 도 8에 도시하는 외부 시일 구조의 측면도.
도 11은 종래의 진공 밸브 단면도이며, 밸브 폐쇄 상태를 도시하는 도면.

이하, 본 발명에 관한 진공 밸브의 시일 구조의 실시 형태에 대해 도면에 기초하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 외부 시일 구조(20A)를 적용한 진공 밸브(1A)의 단면도이며, 밸브 폐쇄 상태를 도시한다. 도 2는 도 1에 도시하는 외부 시일 구조(20A)의 A부의 확대 단면도이다. 도 3은 리크 테스트 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4 내지 도 7은 리크 테스트의 결과의 일례를 도시하는 도면이다. 이하의 설명에서는, 우선, 진공 밸브(1A)의 전체 구성 및 동작을 간단하게 설명한 후, 외부 시일 구조(20A)의 구성을 상세하게 서술한다. 그리고, 리크 테스트와 그 결과를 설명하고, 마지막으로, 외부 시일 구조(20A)의 작용 효과를 설명한다.

A. 진공 밸브(1A)의 전체 구성 및 동작의 설명

도 1에 도시하는 진공 밸브(1A)는, 예를 들어 반도체 제조 장치의 처리실(도시하지 않음)과 진공 펌프(도시하지 않음) 사이에 배치되어, 처리실로부터 배기하는 재료 가스의 배기 유량을 제어한다. 진공 밸브(1A)는 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)를 연결함으로써 외관이 구성되고, 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)의 연결 부분에 외부 시일 구조(20A)를 설치함으로써, 재료 가스가 외부로 누설되는 것이 방지되어 있다.

밸브 보디(2)는 유로(16)를 흐르는 재료 가스의 유량을 제어하는 밸브부(17)를 내장한다. 유로(16)는 제1 포트(4)와 제2 포트(5)가 내부 공간(6)을 통해 연통함으로써 형성되어 있다. 밸브부(17)는 제2 포트(5)가 내부 공간(6)에 개방되는 밸브 보디(2)의 내벽에 설치된 밸브 시트(7)와, 밸브 시트(7)에 접촉 또는 이격되는 밸브체(8)로 구성된다. 밸브체(8)는 구동축(9)을 통해 구동부(10)에 연결되어 있다. 구동부(10)는 실린더 커버(3)에 내장되어, 밸브부(17)에 구동력을 부여한다.

격벽 부재(11)는 밸브 보디(2)에 신축 가능하게 내설되어, 유로(16)와 구동부(10) 사이를 차단하고 있다. 격벽 부재(11)는 상단부 플레이트(11b)와 하단부 플레이트(11h)가 벨로즈(11a)의 상단부와 하단부에 각각 용접 등으로 접속되어, 벨로즈(11a)로부터 외경 방향으로 연장 설치되어 있다. 하단부 플레이트(11h)는 O링(13)을 통해 고정 부재(12)를 볼트(14)로 고정하여, 밸브체(8)를 구성한다. 상단부 플레이트(11b)에는 후육부(11c)가, 상단부 플레이트(11b)의 실린더 커버(3)측에 위치하는 제1 단부면(11i)(도 2에서는 상면)의 외측 테두리부로부터 실린더 커버(3)측으로 돌출되도록 설치되어 있다. 후육부(11c)는 축선 방향의 단면 형상이 직사각 형상을 이룬다. 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)는 후육부(11c)를 통해 진공 밸브(1A)의 직경 방향으로 위치 결정된 상태에서 상단부 플레이트(11b)를 지지하고 있다. 이와 같은 격벽 부재(11)는 밸브체(8)의 동작에 따라서 벨로즈(11a)가 자유롭게 축방향으로 신축한다. 압축 스프링(15)은 격벽 부재(11) 내에 배치되어, 밸브체(8)를 밸브 시트 방향으로 항시 가압하고 있다.

상기 구성의 진공 밸브(1A)는, 예를 들어 제1 포트(4)가 반도체 제조 장치의 처리실(도시하지 않음)에 접속하고, 제2 포트(5)가 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속된다. 진공 밸브(1A)에서는 구동부(10)가 구동하지 않는 동안은, 밸브체(8)가 압축 스프링(15)에 가압되어 밸브 시트(7)에 접촉하여, 제1 포트(4)와 제2 포트(5) 사이를 차단하고, 처리실로부터 배기하는 재료 가스의 유량을 제어하지 않는다. 한편, 구동부(10)가 밸브체(8)에 구동력을 부여하면, 구동부(10)의 구동력과 압축 스프링(15)의 스프링력의 밸런스에 따라서 밸브체(8)가 상승하고, 제1 포트(4)와 제2 포트(5)가 연통한다. 이에 의해, 진공 밸브(1A)는 밸브 개방도에 따른 유량으로, 재료 가스를 처리실로부터 배기한다.

B. 진공 밸브(1A)의 외부 시일 구조(20A)의 구성

도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 보디(2)는 제1 연결부(2a)가 실린더 커버(3)의 제2 연결부(3b)와 맞대어져 있다[밸브 보디(2)의 제1 연결부(2a)와 실린더 커버(3)의 제2 연결부(3b)를 맞댄 부분을 맞댐 부분(27)이라고 함]. 외부 시일 구조(20A)는 격벽 부재(11)의 상단부 플레이트(11b)와 밸브 보디(2)의 제1 연결부(2a) 사이에, 메인 유체(재료 가스)의 누설을 방지하는 퍼플루오로 엘라스토머제의 메인 유체용 환상 시일 부재(「제1 시일 부재」라고도 칭함)(21)와, 불소 수지제의 불소계 환상 시일 부재(「제2 시일 부재」라고도 칭함)(22)가 배치되어 있다. 즉, 외부 시일 구조(20A)는 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)의 연결 부분을 이중으로 시일하고 있다.

제1 연결부(2a)는 축방향 단면 형상이 직각으로 굴곡된 형상을 이루고, 상단부 플레이트(11b)의 밸브 보디(2)측에 위치하는 제2 단부면(11j)(도 2에서는 하면)과 후육부(11c)의 외주면(11k)에 접촉한다. 제1 시일 부재(21)는 제1 연결부(2a)와 상단부 플레이트(11b) 사이에 배치되어 있다. 제2 시일 부재(22)는 밸브 보디(2)의 제1 연결부(2a)와 상단부 플레이트(11b) 사이이며, 제1 시일 부재(21)와 맞댐 부분(27) 사이의 위치에, 환언하면, 제1 시일 부재(21)보다 유로(16)에 대해 축방향 외측에 배치되어 있다. 리크 포트(2b)는 제1 연결부(2a)의 표면으로부터 개방 설치되어 외기(대기)에 연통하고 있다. 리크 포트(2b)는 제1 시일 부재(21)와 제2 시일 부재(22) 사이에 연통하도록 제1 연결부(2a)에 설치되어 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 상단부 플레이트(11b)는 제2 단부면(11j)의 외측 테두리부를 따라서, 제1 시일 부재(21)를 장착하기 위한 제1 장착 홈(11d)이 형성되어 있다. 또한, 상단부 플레이트(11b)는 후육부(11c)의 외주면(11k)을 따라서, 제2 시일 부재(22)를 장착하기 위한 제2 장착 홈(11e)이 형성되어 있다. 상단부 플레이트(11b)는 제1 장착 홈(11d)과 제2 장착 홈(11e) 사이에 벽부(11f)가 형성되어 있다.

제1 시일 부재(21)는 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)가 상단부 플레이트(11b)를 끼움 지지하는 끼움 지지 방향(도 2에 있어서 상하 방향)으로 찌부러지고, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 연결부(2a)와 벽부(11f)에 밀착하여 2점(시일 위치)(P1, P2)에서 시일을 행한다. 그로 인해, 유로(16)로부터 제1 연결부(2a)와 상단부 플레이트(11b) 사이에 침입한 재료 가스가 제1 시일 부재(21)로부터 외측으로 누설되지 않는다.

이에 대해, 제2 시일 부재(22)는 가압 링(23)을 통해, 실린더 커버(3)의 단차부(3a)와 상단부 플레이트(11b)의 벽부(11f) 사이에서 찌부러져, 밸브 보디(2)[제1 연결부(2a)]와 실린더 커버(3)[제2 연결부(3b)]의 맞댐 부분(27)보다 밸브 보디(2)측에 배치되어 있다. 제2 시일 부재(22)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 벽부(11f)와 가압 링(23)에 밀착하여 상하 2개소(시일 위치)(Q1, Q2)에서 시일함과 함께, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 장착 홈(11e)의 내벽과 제1 연결부(2a)의 내벽에 밀착하여 직경 방향 내측과 외측(시일 위치)(Q3, Q4)에서 시일을 행한다. 이에 의해, 밸브 보디(2)[제1 연결부(2a)]와 실린더 커버(3)[제2 연결부(3b)]의 맞댐 부분(27)으로부터 침입하는 검사용 유체는 제2 시일 부재(22)로부터 제1 시일 부재(21)측으로 누설되지 않는다.

상기와 같이 제2 시일 부재(22)가 시일을 행하면, 리크 테스트 시에 검사용 유체를 제1 시일 부재(21)에 공급할 수 없어, 제1 시일 부재(21)의 누설을 검출할 수 없다. 따라서, 리크 포트(2b)는 제1 시일 부재(21)의 시일 위치(P1, P2)보다 축방향 외측[유로(16)로부터 먼 측]이며, 제2 시일 부재(22)의 시일 위치(Q1 내지 Q4)보다 축방향 내측[유로(16)에 가까운 측]으로 개방되도록, 제1 연결부(2a)에 형성되어 있다. 리크 포트(2b)는 리크 테스트 시에 검사용 유체를 제1 시일 부재(21)에 공급하기 쉽게 하기 위해, 제1 연결부(2a)의 외주면으로부터 직경 방향으로 직선 형상으로 형성되어, 제1 장착 홈(11d)에 연통하고 있다. 또한, 벽부(11f)에는 검사용 유체를 제1 시일 부재(21)를 향해 원활하게 흘리기 위해, 가이드면(11g)이 후육부(11c)의 외주면(11k)으로부터 제1 장착 홈(11d)을 향해 비스듬히 형성되어 있다.

리크 테스트 이외일 때에, 리크 포트(2b)가 개방되어 있으면, 리크 포트(2b)로부터 진공 밸브(1A) 내로 파티클 등이 침입할 우려가 있다. 따라서, 외부 시일 구조(20A)는 리크 포트(2b)를 폐쇄하는 폐쇄 수단(26)이 제1 연결부(2a)에 착탈 가능하게 설치되어 있다. 폐쇄 수단(26)은 리크 포트(2b)의 외기(대기)에 연통하는 개구부에 형성된 암나사 구멍(2c)에 대해 폐지 볼트(24)가 비틀어 넣어지고, 제1 연결부(2a)의 외주면과 폐지 볼트(24)의 헤드부 사이에서 시일 부재(25)를 찌부러뜨려 시일시킴으로써, 리크 포트(2b)의 개구부를 막는다. 또한, 제1 연결부(2a)는 암나사 구멍(2c)의 개구부 외측 테두리를 따라서 수납 오목부(2d)가 형성되어, 폐지 볼트(24)가 외부로 돌출되는 양을 억제하고 있다.

C. 리크 테스트 및 그 결과

도 3은 리크 테스트 장치(31)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 리크 테스트 장치(31)는 검사용 유체(여기서는 He 가스)를 분사하는 분사 프로브(35)를 구비한다. 리크 테스트 장치(31)는 시험체가 되는 진공 밸브(1A)의 제1 포트(4)에 리크 디텍터(leak detector)(32)를 접속한다. 또한, 진공 밸브(1A)의 제2 포트(5)는 밀폐 재료로 밀폐된다.

리크 테스트에서는 진공 밸브(1A)를 폐쇄한 상태로 폐쇄 수단(26)을 제거하여, 리크 디텍터(32)를 구동시킨다. 리크 디텍터(32)는 진공 밸브(1A)의 내부 공간(6)(도 1 참조) 내를 감압하기 시작한다. 리크 디텍터(32)는 진공 밸브(1A)의 내압이 백그라운드값까지 감압한 것을 검출하면, He 가스의 분사가 가능한 것을 표시 램프 등으로 작업자에게 알린다. 작업자는, 분사 프로브(35)에 의해 He 가스를 외부 시일 구조(20A)의 전체 둘레에 분사한다. 리크 디텍터(32)는 He 가스의 분사가 개시되어도, 제로점 리셋되지 않는다. 리크 디텍터(32)는 He 가스의 분사가 개시된 후 소정의 검출 시간이 경과할 때까지 He 가스의 양을 감지하여, 누설을 검출한다. 또한, 리크 테스트가 종료되면, 진공 밸브(1A)는 리크 포트(2b)가 폐쇄 수단(26)으로 폐쇄되어, 리크 테스트 장치(31)로부터 제거된다.

상기 리크 테스트의 결과에 대해 설명한다. 진공 밸브(1A)에 손상이 없는 제1 시일 부재(21)가 정상적으로 배치되어 있어도, 제2 시일 부재(22)가 미장착이거나 또는 손상을 갖는 경우에는, 도 7에 도시한 바와 같이, He 가스의 분사를 개시한 후, 소정의 검출 시간이 경과하기 전에, 리크 측정값이 상승한다.

이에 대해, 진공 밸브(1A)에 손상이 없는 제1 시일 부재(21)와 제2 시일 부재(22)가 정상적으로 장착되어 있는 경우에는, 도 4에 도시한 바와 같이, He 가스의 분사를 개시한 후 소정의 검출 시간이 경과할 때까지의 동안, 리크 측정값이 계속해서 줄어든다.

도 4와 도 7의 결과로부터, 제1 시일 부재(21)는 극히 부식성이 높은 재료 가스의 누설을 방지해도, 단독의 사용에서는 리크 테스트 시에 이상이 오검출되는 것이 명백해졌다. 그 이유는, 제1 및 제2 연결부(2a, 3b)의 맞댐 부분(27)으로부터 침입하는 He 가스와 리크 포트(2b)에 유입된 He 가스가 합류하여, 제1 시일 부재(21)에 과잉으로 공급되기 때문이라고 생각된다. 또한, 도 4와 도 7의 결과로부터, 제1 시일 부재(21)와 맞댐 부분(27) 사이의 위치에 제2 시일 부재(22)를 배치하면, 리크 테스트 시에 제1 시일 부재(21)의 이상이 오검출되지 않는 것이 판명되었다. 이는, 리크 테스트 시에 리크 포트(2b)에 유입된 He 가스만이 제1 시일 부재(21)에 공급되므로, 제1 시일 부재(21)를 투과하는 He 가스의 양이 소량이 되기 때문이라고 생각된다.

한편, 진공 밸브(1A)는 손상이 없는 제2 시일 부재(22)가 정상적으로 장착되어 있어도, 제1 장착 홈(11d)에 제1 시일 부재(21)가 장착되어 있지 않은 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 리크 측정값이 줄어들지 않는다. 이는, He 가스가 리크 포트(2b)로부터 제1 장착 홈(11d)을 통해 내부 공간(6)으로 흘러, 내부 공간(6)의 내압이 저하되지 않기 때문이다.

또한, 진공 밸브(1A)는 손상이 없는 제2 시일 부재(22)가 정상적으로 장착되어 있어도, 손상이 있는 제1 시일 부재(21)가 장착되어 있는 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, He 가스를 외부 시일 구조(20A)에 분사한 직후부터, 리크 측정값이 상승하기 시작한다. 이는, 제1 장착 홈(11d)에 공급된 He 가스가 제1 시일 부재(21)의 손상을 통해 유로(16)로 누설되기 때문이다.

따라서, 외부 시일 구조(20A)에 따르면, 제1 시일 부재(21)가 He 가스를 투과시키는 것이라도, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, He 가스를 사용한 리크 테스트 시에 리크 측정값의 변화 경향으로부터, 제1 시일 부재(21)가 장착되어 있는지 여부, 제1 시일 부재(21)에 손상이 있는지 여부를, 외부 시일 구조(20A)를 분해하지 않아도 검출할 수 있다.

D. 제1 실시 형태의 진공 밸브(1A)의 외부 시일 구조(20A)의 작용 효과

이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 외부 시일 구조(20A)는 유로(16)를 흐르는 재료 가스를 제어하는 밸브부(17)를 내장하는 밸브 보디(2)와, 밸브 보디(2)에 서로 맞대어져, 밸브부(17)에 구동력을 부여하는 구동부(10)를 내장하는 실린더 커버(3)와, 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3) 사이에서 상단부 플레이트(11b)가 끼움 지지되어, 밸브 보디(2)에 신축 가능하게 내설되어 유로(16)와 구동부(10) 사이를 차단하는 격벽 부재(11)를 구비하는 진공 밸브(1A)에 적용되어, 상단부 플레이트(11b)와 밸브 보디(2) 사이에 메인 유체용 환상 시일 부재(제1 시일 부재)(21)를 배치함으로써, 유로(16)를 흐르는 재료 가스(메인 유체)가 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)를 맞댄 맞댐 부분(27)을 통해 대기로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브(1A)의 외부 시일 구조(20A)에 있어서, 제1 시일 부재(21)의 재질이, 퍼플루오로 엘라스토머이고, 상단부 플레이트(11b)와 밸브 보디(2) 사이이며, 제1 시일 부재(21)와 맞댐 부분(27) 사이의 위치에, 불소 수지제의 불소계 환상 시일 부재(제2 시일 부재)(22)를 배치하여, 대기에 연통하는 리크 포트(2b)를, 제1 시일 부재(21)의 시일 위치(P1, P2)와 제2 시일 부재(22)의 시일 위치(Q1 내지 Q4) 사이에 연통(개방)시키도록, 밸브 보디(2)에 설치한다.

이와 같은 외부 시일 구조(20A)는 극히 부식성이 높은 재료 가스의 배기 유량을 진공 밸브(1A)가 제어하는 경우라도, 제1 시일 부재(21)에 의해, 재료 가스가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 무엇보다, 퍼플루오로 엘라스토머제의 제1 시일 부재(21)만으로는, 리크 테스트 시에, 외부 시일 구조(20A)에 분사한 He 가스가 투과하여, 제1 시일 부재(21)의 이상이 오검출된다.

그러나, 외부 시일 구조(20A)에서는, He 가스가 투과하지 않는 제2 시일 부재(22)를, 제1 시일 부재(21)보다 유로(16)에 대해 축방향 외측[대기측, 즉 맞댐면(27)에 가까운 측]에 배치하고 있다. 그로 인해, 리크 테스트 시에는, 제1 및 제2 연결부(2a, 3b)를 맞댄 부분(27)으로부터 침입한 He 가스가 제2 시일 부재(22)에 차단되어, 제1 시일 부재(21)에 공급되지 않는다. He 가스는 리크 포트(2b)만으로부터 제1 시일 부재(21)에 공급된다. 그 결과, 외부 시일 구조(20A)는 리크 테스트 시에 제1 시일 부재(21)로부터 누설되는 He 가스가 소량으로 되어, 제1 시일 부재(21)의 이상이 오검출되지 않게 된다.

따라서, 상기 제1 실시 형태의 외부 시일 구조(20A)에 따르면, 퍼플루오로 엘라스토머제의 제1 시일 부재(21)에 대해 리크 테스트를 행하는 경우에, 이상이 오검출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태의 외부 시일 구조(20A)에서는, 리크 포트(2b)를 폐쇄하는 폐쇄 수단(26)이 밸브 보디(2)에 착탈 가능하게 설치되어 있으므로, 리크 테스트 이외일 때에 파티클 등이 진공 밸브(1A) 내에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

상기 제1 실시 형태의 외부 시일 구조(20A)에서는, 상단부 플레이트(11b)는 실린더 커버(3)측에 위치하는 제1 단부면(11i)의 외측 테두리부를 따라서 후육부(11c)가 돌출 설치되어 있고, 밸브 보디(2)는 상단부 플레이트(11b)의 밸브 보디(2)측에 위치하는 제2 단부면(11j)과 후육부(11c)의 외주면(11k)에 접촉하는 제1 연결부(2a)를 갖고, 메인 유체용 환상 시일 부재(21)는 제1 연결부(2a)와 상단부 플레이트(11b)의 벽부(11f) 사이에 배치되어, 상단부 플레이트(11b)를 밸브 보디(2)와 실린더 커버(3)로 끼워 넣는 끼움 지지 방향(도 2에 있어서 상하 방향)을 따라서 상하에서 시일하고, 불소계 환상 시일 부재(22)는 제2 장착 홈(11e)의 내벽과 제1 연결부(2a)의 내측면 사이에 배치되어, 끼움 지지 방향(도 2에 있어서 상하 방향)을 따라서 상하로 시일함과 함께, 진공 밸브(1A)의 직경 방향 내측과 직경 방향 외측에서 시일하므로, 리크 포트(2b)를 제1 연결부(2a)의 외측면으로부터 진공 밸브(1A)의 직경 방향으로 간단하게 형성해도, He 가스의 누설을 방지할 수 있다.

<제2 실시 형태>

계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 진공 밸브의 외부 시일 구조에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은 제2 실시 형태에 관한 외부 시일 구조(20B)를 적용한 진공 밸브(1B)의 부분 단면도이며, 밸브 폐쇄 상태를 도시한다. 도 9는 도 8의 B부 확대 단면도이다. 도 10은 외부 시일 구조(20B)의 측면도이다.

도 8에 도시하는 제2 실시 형태에 관한 외부 시일 구조(20B)는 진공 밸브(1B)에 적용된다. 외부 시일 구조(20B)는 메인 유체용 환상 시일 부재(제1 시일 부재)(21)와 불소계 환상 시일 부재(제2 시일 부재)(22)의 배치, 리크 포트(41b)의 형상 및 폐쇄 수단(46)의 구성이, 제1 실시 형태의 외부 시일 구조(20A)와 주로 상이하다. 여기서는, 제1 실시 형태와 상이한 점을 중심으로 설명하고, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는, 도면에 제1 실시 형태와 동일 부호를 기재하여, 설명을 적절히 생략한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 외부 시일 구조(20B)는 제1 시일 부재(21)와 제2 시일 부재(22)가, 상단부 플레이트(42a)의 제2 단부면(11j)과 밸브 보디(41)의 제1 연결부(41a) 사이에 배치되어 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 밸브 보디(41)는 제1 연결부(41a)에 리크 포트(41b)와 제1 장착 홈(41c)이 형성되어 있는 점을 제외하고, 제1 실시 형태의 밸브 보디(2)와 마찬가지로 구성되어 있다. 격벽 부재(42)는 상단부 플레이트(42a)를 제외하고, 제1 실시 형태의 격벽 부재(11)와 마찬가지로 설치되어 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 제1 연결부(41a)는 상단부 플레이트(42a)에 대향하는 면에, 제1 시일 부재(21)를 장착하기 위한 제1 장착 홈(41c)이 환상으로 형성되어 있다. 제1 시일 부재(21)는 밸브 보디(41)와 실린더 커버(3)가 상단부 플레이트(42a)를 끼워 넣는 끼움 지지 방향(도 9에 있어서 상하 방향)으로 찌부러지고, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 장착 홈(41c)의 내벽과 상단부 플레이트(42a)의 제2 단부면(11j)에 2개소(시일 위치)(P11, P12)에서 밀착하여 시일한다.

한편, 제2 시일 부재(22)는 상단부 플레이트(42a)에 형성된 제2 장착 홈(42c)에 장착되어, 상단부 플레이트(42a)와 밸브 보디(41) 사이이며, 제1 시일 부재(21)와 맞댐 부분(27) 사이의 위치에 배치되어 있다. 상단부 플레이트(42a)는 제1 단부면(11i)의 외측 테두리를 따라서 후육부(42b)가 환상으로 돌출 설치되고, 제2 단부면(11j)의 외측 테두리를 따라서, 제2 장착 홈(42c)이 환상으로 형성되어 있다. 제2 시일 부재(22)는 밸브 보디(41)와 실린더 커버(3)가 상단부 플레이트(42a)를 끼워 넣는 끼움 지지 방향(도 9에 있어서 상하 방향)으로 찌부러지고, 도 9에 도시한 바와 같이, 제1 연결부(41a)와 제2 장착 홈(42c)의 내벽에 2개소(시일 위치)(Q11, Q12)에서 밀착하여 시일한다.

제1 연결부(41a)는 리크 포트(41b)가 V자 형상으로 형성되어 있다. 리크 포트(41b)는 제1 시일 부재(21)의 시일 위치(P11, P12)와 제2 시일 부재(22)의 시일 위치(Q11, Q12) 사이에 개방되는 제1 개구부(41d)와, 제1 연결부(41a)의 외주면에 개방되는 제2 개구부(41e)가, V자 유로(41f)를 통해 연통하고 있다. 이에 의해, 리크 테스트 시에, 외부 시일 구조(20B)의 외주면으로 분사된 He 가스가 리크 포트(41b)를 통해 제1 시일 부재(21)로 공급되기 쉬워진다.

외부 시일 구조(20B)에서는 리크 포트(41b)를 폐쇄하는 폐쇄 수단(46)이 제1 연결부(41a)에 착탈 가능하게 설치되어 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 폐쇄 수단(46)은 리크 포트(41b)의 제2 개구부(41e)를 덮는 폐쇄 커버(43)가 고정 볼트(44)로 제1 연결부(41a)에 고정된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 폐쇄 커버(43)는 제1 연결부(41a)의 외주면 형상을 모방하여 원호 형상을 이루고, 제1 연결부(41a)와 대향하는 면에 오목부(43a)가 형성되어 있다. 폐쇄 커버(43)에는 오목부(43a)의 측벽을 따라서 환상의 시일 부재(45)가 장착된다. 이와 같은 폐쇄 수단(46)은 환상 시일 부재(45)를 제1 연결부(41a)의 외주면과 오목부(43a)의 저벽 사이에서 고정 볼트(44)의 체결 방향으로 찌부러뜨림으로써 시일시킨다.

이와 같은 외부 시일 구조(20B)는 유로(16)를 흐르는 재료 가스를 제어하는 밸브부(17)를 내장하는 밸브 보디(41)와, 밸브 보디(41)에 맞대어져, 밸브부(17)에 구동력을 부여하는 구동부(10)를 내장하는 실린더 커버(3)와, 밸브 보디(41)와 실린더 커버(3) 사이에서 상단부 플레이트(42a)가 끼움 지지되어, 밸브 보디(41)에 신축 가능하게 내설되어 유로(16)와 구동부(10) 사이를 차단하는 격벽 부재(42)를 구비하는 진공 밸브(1B)에 적용되어, 상단부 플레이트(42a)와 밸브 보디(41) 사이에 제1 시일 부재(21)를 배치함으로써, 유로(16)를 흐르는 재료 가스가 맞댐 부분(27)을 통해 대기로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브(1B)의 외부 시일 구조(20B)에 있어서, 제1 시일 부재(21)의 재질이, 퍼플루오로 엘라스토머이고, 상단부 플레이트(42a)와 밸브 보디(41) 사이이며, 제1 시일 부재(21)와 맞댐 부분(27) 사이의 위치에, 불소 수지제의 제2 시일 부재(22)를 배치하여, 대기에 연통하는 리크 포트(41b)를, 제1 시일 부재(21)의 시일 위치(P11, P12)와 제2 시일 부재(22)의 시일 위치(Q11, Q12) 사이에 연통시키도록, 밸브 보디(41)에 설치한다.

외부 시일 구조(20B)는 상단부 플레이트(42a)와 제1 연결부(41a) 사이에, 퍼플루오로 엘라스토머제의 제1 시일 부재(21)를 배치하고 있으므로, 진공 밸브(1B)가 극히 부식성이 높은 특수 가스를 제어하는 경우라도, 특수 가스가 제1 시일 부재(21)로부터 누설되지 않는다.

한편, 외부 시일 구조(20B)는 리크 테스트를 행할 때에, 폐쇄 수단(46b)이 제1 연결부(41a)로부터 제거되어, 리크 포트(41b)가 개방된다. 리크 테스트 시에 He 가스가 외부 시일 구조(20B)의 외주면에 분사되면, 밸브 보디(41)의 제1 연결부(41a)와 실린더 커버(3)의 제2 연결부(3b)를 맞댄 부분(27)으로부터 제2 장착 홈(42c)으로 He 가스가 유입된다. 그러나, He 가스는 제2 장착 홈(42c)에 장착된 제2 시일 부재(22)의 시일 위치(Q11, Q12)로부터 제1 시일 부재(21)측으로 흐르지 않는다. 그로 인해, 제1 시일 부재(21)에는 리크 포트(41b)에 유입된 He 가스만이 공급된다. 이에 의해, 제1 시일 부재(21)를 투과하는 He 가스의 양이 소량으로 되어, 리크 테스트 시에 제1 시일 부재(21)의 이상이 오검출되지 않는다.

또한, 제2 실시 형태의 외부 시일 구조(20B)는 제2 시일 부재(22)를 도 9에 있어서 상하 2개소의 시일 위치(Q11, Q12)에서 시일시키므로, 조립하기 쉽다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 다양한 응용이 가능하다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는 진공 밸브(1A, 1B)를 반도체 제조 장치에 조립 부착하였지만, 다른 장치에 조립 부착해도 되는 것은 물론이다.

또한, 상기 제1 실시 형태의 폐쇄 수단(26) 대신에, 제2 실시 형태의 폐쇄 수단(46)을 진공 밸브(1A)에 적용해도 된다.

또한, 상기 제2 실시 형태에서는 리크 포트(41b)를 V자 형상으로 형성하였지만, 제1 연결부(41a)의 도 9에 있어서 하면으로부터 직선 형상으로 형성해도 된다.

1A, 1B : 진공 밸브
2 : 밸브 보디
2a, 41a : 제1 연결부
2b, 41b : 리크 포트
3 : 실린더 커버
10 : 구동부
11, 42 : 격벽 부재
11b, 42a : 상단부 플레이트
11c, 42b : 후육부
21 : 메인 유체용 환상 시일 부재(제1 시일 부재)
22 : 불소계 환상 시일 부재(제2 시일 부재)
20A, 20B : 외부 시일 구조
26, 46 : 폐쇄 수단
P1, P2, P11, P12, Q1, Q2, Q3, Q4, Q11, Q12 : 시일 위치

Claims

유로를 흐르는 유체를 제어하는 밸브부를 내장하는 밸브 보디와, 상기 밸브 보디에 맞대어져, 상기 밸브부에 구동력을 부여하는 구동부를 내장하는 실린더 커버와, 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버 사이에서 상단부 플레이트가 끼움 지지되어, 상기 밸브 보디에 신축 가능하게 내설되어 상기 유로와 상기 구동부 사이를 차단하는 격벽 부재를 구비하는 진공 밸브에 적용되어, 상기 상단부 플레이트와 상기 밸브 보디 사이에 메인 유체용 환상 시일 부재를 배치함으로써, 상기 유로를 흐르는 유체가 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버를 맞댄 맞댐 부분을 통해 대기로 누설되는 것을 방지하는 진공 밸브의 외부 시일 구조에 있어서,
상기 메인 유체용 환상 시일 부재의 재질이, 퍼플루오로 엘라스토머인 것,
상기 상단부 플레이트와 상기 밸브 보디 사이이며, 상기 메인 유체용 환상 시일 부재와 상기 맞댐 부분 사이의 위치에, 불소 수지제의 불소계 환상 시일 부재를 배치하고 있는 것,
대기에 연통하는 리크 포트를, 상기 메인 유체용 환상 시일 부재의 시일 위치와 상기 불소계 환상 시일 부재의 시일 위치 사이에 연통시키도록, 상기 밸브 보디에 설치하는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브의 외부 시일 구조.
제1항에 있어서, 상기 리크 포트를 폐쇄하는 폐쇄 수단이 상기 밸브 보디에 착탈 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브의 외부 시일 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상단부 플레이트는 상기 밸브 보디측에 위치하는 단부면을 갖고,
상기 메인 유체용 환상 시일 부재 및 상기 불소계 환상 시일 부재는 상기 밸브 보디와 상기 상단부 플레이트의 상기 단부면 사이에 배치되어, 상기 상단부 플레이트와 상기 밸브 보디에 밀착하여 시일을 행하는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브의 외부 시일 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상단부 플레이트는 상기 실린더 커버측에 위치하는 단부면과, 그 외측 테두리부를 따라서 돌출 설치된 후육부를 갖고,
상기 밸브 보디는 상기 상단부 플레이트의 밸브 보디측에 위치하는 단부면과 상기 후육부의 외주면에 접촉하는 제1 연결부를 갖고,
상기 메인 유체용 환상 시일 부재는 상기 제1 연결부와 상기 상단부 플레이트의 상기 밸브 보디측에 위치하는 단부면 사이에 배치되어, 상기 밸브 보디와 상기 실린더 커버가 상기 상단부 플레이트를 끼워 넣는 끼움 지지 방향을 따라서 상하로 시일하고,
상기 불소계 환상 시일 부재는 상기 후육부와 상기 제1 연결부의 내측면 사이에 배치되어, 상기 끼움 지지 방향을 따라서 상하로 시일함과 함께, 상기 진공 밸브의 직경 방향 내측과 직경 방향 외측에서 시일하는 것을 특징으로 하는, 진공 밸브의 외부 시일 구조.