KR102403885B1 - 밸브 장치 및 유체 제어 장치 - Google Patents

Abstract

구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드에 접속하여 2개의 라인의 가스 종류의 전환을 실현할 수 있는 밸브 장치를 제공한다. 대략 블록 형상을 이루며, 상면에서 제1 및 제2의 밸브실(11a, 11b)이 오목하게 설치됨과 더불어, 내부에, 제1의 밸브실(11a)에 연통되는 3개의 유로와, 제2의 밸브실(11b)에 연통되는 3개의 유로가 형성된 바디(10)와, 제1 및 제2의 밸브실(11a, 11b)에 설치되고, 각각의 3개 중의 1개의 유로와 다른 2개의 유로 사이의 연통과 차단을 전환하는 제1 및 제2의 밸브체(20a, 20b)와, 제1 및 제2의 밸브체를 각각 구동하는 제1 및 제2의 액추에이터(30a, 30b)를 가지며, 각 밸브실(11a, 11b)에 연통되는 상기 다른 2개의 유로는 별도로 바디(10)의 하면에 포트(15A, 15B, 15D, 15E)를 가지는 한편, 상기 1개의 유로는 바디의 하면에 공통의 포트(15C)를 가지는 밸브 장치.

Description

밸브 장치 및 유체 제어 장치{valve apparatus and fluid control apparatus}

본 발명은 밸브 장치 및 유체 제어 장치에 관한 것이다.

종래에는, 반도체 제조 프로세스에 이용되는 프로세스 가스 등의 유통·차단 제어나 유량 제어에 각종 밸브 장치가 이용되고 있으며, 특히 기밀성 유지를 위하여 다이어프램 밸브가 많이 이용되고 있다.

이들 밸브 장치는 다른 유체 기기와 함께, 통합된 유체 제어 시스템에 내장되는 것이 일반적이다. 예를 들어, 특허 문헌 1에 나타내는 유체 제어 시스템에서는, 각 유체 기기는 상류에서 하류를 향하도록 라인을 구성하고, 이러한 라인이 복수 열 배치되어 있다. 각 라인의 폭은 규격으로 1.125inch(약 29mm)로 통일되고, 각 유체 기기의 폭도 이 치수로 통일되어 있다.

그러나, 유량 제어의 응답성 향상의 요구 때문에, 유체 기기가 처리 챔버 근처에서 유체 제어할 수 있도록, 유체 제어 장치의 소형화가 요구되고 있다. 특허 문헌 2의 시스템에서는, 소형화 때문에, 각 라인의 폭이 10mm로 규격되고, 이 규격에 준거한 새로운 밸브 등의 유체 기기도 개발되고 있다.

이러한 유체 제어 시스템에 있어서, 각 라인을 직교하는 방향으로 퍼지 가스의 매니폴드가 설치되고, 이 퍼지 가스의 매니폴드에 있어서의 각 라인과의 교점에는 퍼지 가스 공급구가 설치되어, N₂ 등의 퍼지 가스를 각 라인에 공급하게 되어 있다.

각 접속점에는 3방향 밸브가 설치되고, 각 접속점의 바로 상류에 설치된 개폐 밸브와 연계하여, 접속점의 하류로 흘려 보내는 가스를, 프로세스 가스와 퍼지 가스 사이에서 전환하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2002-206700호 공보 [특허 문헌 2] 국제 공개 제2017/221893호 공보

그러나, 1.125inch의 유체 제어 시스템은 많고, 이를 개조하여, 라인수를 늘리기 위해서, 하나의 라인의 스페이스 중에, 2개의 10mm 라인을 배치하고자 하는 수요도 있다. 그 경우, 퍼지 가스의 매니폴드(1.125inch 대응)의 공급구의 피치가 10mm 라인의 배열 피치와 맞지 않게 된다는 문제가 있다. 물론, 1.125inch 라인용 공급구의 배열 피치를 10mm의 라인용 공급구의 배열 피치로 세분화하기 위한 분기 조인트 블록을 개재시키는 방법도 있지만, 부품수가 많아져서 부품 비용이나 조립 비용이 늘어난다는 문제가 생긴다.

본 발명의 목적은, 이러한 과제를 해결하고, 퍼지 가스의 매니폴드(1.125inch 대응)에 접속하여 2개의 가스 라인으로 가스를 흘려 보낼 수 있는 밸브 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 밸브 장치는, 대략 블록 형상을 이루며, 상면에서 제1의 밸브실과 제2의 밸브실이 오목하게 설치됨과 더불어, 내부에, 상기 제1의 밸브실에 각각 연통되는 제1~제3의 유로와, 상기 제2의 밸브실에 각각 연통되는 제4~제6의 유로가 형성된 바디와, 상기 제1의 밸브실 내에 설치되고, 상기 제2와 제3의 유로 사이를 항상 연통시키면서, 상기 제2 및 제3의 유로와 상기 제1의 유로 사이의 연통과 차단을 전환하는 제1의 밸브체와, 상기 제2의 밸브실 내에 설치되고, 상기 제5와 제6의 유로 사이를 항상 연통시키면서, 상기 제5 및 제6의 유로와 상기 제4의 유로 사이의 연통과 차단을 전환하는 제2의 밸브체와, 상기 제1 및 제2의 밸브체를 각각 구동하는 제1 및 제2의 액튜에이터를 가지며, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로는 각각 별도로 상기 바디의 하면에 포트를 가지는 한편, 상기 제1의 유로 및 상기 제4의 유로는 상기 바디의 하면에 공통의 포트를 가지는 밸브 장치인 것을 특징으로 한다.

이 구성에 따라, 구(舊)규격의 퍼지 가스의 매니폴드의 하나의 공급구로부터의 퍼지 가스를 공통의 포트에서 제1 및 제4의 유로에 도입하고, 제1 및 제2의 밸브실에서 제어하고, 예를 들어 제3 및 제6의 유출로에 흘려 보낼 수 있으므로, 하나의 상기 밸브 장치를 통해, 2개의 가스 라인에 각각 공급할 수 있다.

또한, 제1의 밸브실과 제1~제3의 유로, 및, 후술하는 제1의 밸브체 및 제1의 액튜에이터에 의해 구성되는 밸브 요소를 “제1의 밸브 요소”라고도 한다. 마찬가지로, 제2의 밸브실과 제4~제6의 유로, 및, 후술하는 제2의 밸브체 및 제2의 액튜에이터에 의해 구성되는 밸브 요소를 “제2의 밸브 요소”라고도 한다.

바람직하게는, 상기 바디의 하면에 있어서, 상기 제2 및 제5의 유로는 유통 방향인 제1의 방향의 일단부 측에 각각의 포트를 가지며, 상기 제3 및 제6의 유로는 상기 제1의 방향의 타단부 측에 각각의 포트를 가지며, 상기 제1 및 제4의 유로는 거의 중앙의 위치에 공통의 포트를 가지는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치는 “제1의 방향”을 유체 제어 장치의 라인 방향에 맞추어, 퍼지 가스의 매니폴드를 가로질러 배치함으로써, 상기 퍼지 가스의 매니폴드의 공급구에 접속할 수 있음과 더불어, 일단부 측에서 조인트 블록을 통해 상류 측의 1개 또는 2개의 라인(개폐 밸브 등)에 접속할 수 있고, 타단부 측에서 조인트 블록을 통해 하류 측의 1개 또는 2개의 라인(유량 제어 장치 등)에 접속할 수 있다.

바람직하게는, 상면에서 보아, 상기 제1 및 제2의 밸브실은 상기 바디의 상기 제1의 방향에 배열되고, 상기 바디의 상기 제1의 방향에 직교하는 제2의 방향의 양단부 측에, 상기 바디를 수직 방향으로 관통하는 관통 구멍이 설치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치는 상기 관통 구멍을 통해 고정 나사를 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드에 설치된 기존의 나사 구멍에 나사 결합함으로써, 고정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 관통 구멍으로서, 직경이 다른 2종류의 관통 구멍이 설치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치를, 소직경의 관통 구멍을 통해 고정 나사를 매니폴드의 소직경의 나사 구멍에 나사 결합할 수 있음과 더불어, 대직경의 관통 구멍을 통해 고정 나사를 조인트 블록의 대직경의 나사 구멍에 나사 결합할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 포트와, 상기 제1의 유로 및 상기 제4의 유로의 공통의 포트는 직경이 다른 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 공통 포트를 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드의 하나의 공급구의 직경에 맞추고, 한편, 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 각 포트를 2개의 가스 라인의 접속구의 직경에 맞출 수 있어, 모두 적절한 가스켓을 통해 기밀하게 접속할 수 있다.

바람직하게는, 상면에서 보아, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 각각의 포트와, 상기 각 관통 구멍은 상기 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트를 중심으로, 180도 반전 대칭되게 배치되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치를, 매니폴드 및 각 조인트 블록에 대하여, 180도 반전하여 접속하고, 동일하게 사용할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 제2 및 제3의 유로의 합계의 내부 용적과, 상기 제5 및 제6의 유로의 합계의 내부 용적이 거의 동일한 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 제1의 밸브 요소와 제2의 밸브 요소(110b)의 각각을 통과하는 프로세스 가스의 가스 라인의 압력 손실이나 응답성이 같아지므로, 2개의 가스 라인의 호환성이 향상된다.

바람직하게는, 상기 바디의 상기 제2의 방향의 치수는 1.125inch 이하인 구성을 채용할 수 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치를 하나의 구 규격의 라인의 스페이스 중에 배치할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2의 밸브체는 다이어프램인 구성을 채용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제1 및 제2의 액튜에이터는 에어 실린더 액튜에이터인 구성을 채용할 수 있다.

본 발명의 유체 제어 장치는, 조인트 블록을 통해 일 방향으로 배열된 복수의 유체 기기로 이루어지는 적어도 2 열의 라인과, 상기 라인의 조인트 블록 사이를 통과하여 상기 라인에 직교하도록 배치된 매니폴드를 포함하는 유체 제어 장치로서, 상기 복수의 유체 기기는 상기 어느 것의 밸브 장치를 포함하고, 상기 밸브 장치는 상기 매니폴드를 가로질러 배치되고, 상기 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트는 상기 매니폴드의 접속구에 접속되며, 상기 제2 및 제5의 유로의 각 포트는 상기 매니폴드의 일측의 조인트 블록을 통해 각각 유체 기기의 라인에 접속되고, 상기 제3 및 제6의 유로의 각 포트는 상기 매니폴드의 타측의 조인트 블록을 통해 각각 유체 기기의 라인에 접속되어 있다.

본 발명에 의하면, 퍼지 가스의 매니폴드의 하나의 공급구로부터의 퍼지 가스를 제1 및 제4의 유로에 도입하고, 제1 및 제2의 밸브실에서 제어하고, 예를 들어, 제3 및 제6의 유로로 흘려 보낼 수 있으므로, 퍼지 가스를 하나의 밸브 장치를 통해 2개의 가스 라인에 각각 공급할 수 있다.

이를 위해, 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드에 접속하여 2개의 가스 라인으로 가스를 흘려 보낼 수 있는 밸브 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 밸브 장치를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 밸브 장치에 유체의 통로를 파선으로 나타낸 외관 사시도이다.
도 3A는 도 2의 외관 사시도에서, 유체 통로 중 제1의 밸브 요소를 구성하는 유체 통로만을 나타낸 도면이다.
도 3B는 도 2의 외관 사시도에서, 유체 통로 중 제2의 밸브 요소를 구성하는 유체 통로만을 나타낸 도면이다.
도 4A는 도 1의 밸브 장치의 제1의 밸브의 요소의 상세를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4B는 도 1의 밸브 장치의 제2의 밸브의 요소의 상세를 나타내는 부분 단면도이다.
도 5A는 도 1의 밸브 장치를 나타내는 정면도이다.
도 5B는 도 1의 밸브 장치를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태의 유체 제어 장치를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 유체 제어 장치를 나타내는 정면도(다만, 내측 라인의 유체 기기 등은 미도시).
도 8A는 도 6의 유체 제어 장치의 퍼지 가스의 매니폴드를 나타내는 평면도이다.
도 8B는 도 6의 유체 제어 장치의 퍼지 가스의 매니폴드를 나타내는 종단면도이다.
도 9A는 도 6의 유체 제어 장치에서 도 1의 밸브 장치의 접속 상태를 나타내는 정면도이다.
도 9B는 도 6의 유체 제어 장치에서 도 1의 밸브 장치의 접속 상태를 나타내는 평면도이다.

(제1의 실시 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태의 밸브 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 제1의 실시 형태에 따른 밸브 장치를 나타내는 외관 사시도이며, 도 2는 도 1의 밸브 장치에 유체의 통로를 파선으로 나타낸 외관 사시도이다.

본 실시 형태의 밸브 장치(100)는 바디(10)와, 제1 및 제2의 밸브체(20a, 20b)(도 4A 및 도 4B 참조)와, 제1 및 제2의 액튜에이터(30a, 30b)를 가진다.

바디(10)는 대략 블록 형상을 이루며, 상면에서 원통형 오목부인 제1의 밸브실(11a)과 제2의 밸브실(11b)이 천공 형성되어 있다. 도 3A 및 도 3B에 나타낸 바와 같이, 바디(10)의 내부에는 제1의 밸브실(11a)에 각각 연통되는 제1의 유로(13a), 제2의 유로(12a) 및 제3의 유로(14a)와, 제2의 밸브실(11b)에 각각 연통되는 제4의 유로(13b), 제5의 유로(12b) 및 제6의 유로(14b)가 형성되어 있다.

또한, 제1의 밸브실(11a)과 제1~제3의 유로(13a, 12a, 14a), 및, 후술하는 제1의 밸브체(20a) 및 제1의 액튜에이터(30a)에 의해 구성되는 밸브 요소를 “제1의 밸브 요소(110a)”라고도 한다. 마찬가지로, 제2의 밸브실(11b)과 제4~제6의 유로(13b, 12b, 14b), 및, 후술하는 제2의 밸브체(20b) 및 제2의 액튜에이터(30b)에 의해 구성되는 밸브 요소를 “제2의 밸브 요소(110b)”라고도 한다.

바디(10)의 하면에 있어서, 제2 및 제5의 유로(12a, 12b)는 제1의 방향(G1-G2, “유통 방향”이라 함)의 일단부(G1) 측에 각각의 포트(15A, 15B)를 가지며, 제3 및 제6의 유로(14a, 14b)는 타단부(G2) 측에 각각의 포트(15D, 15E)를 가지며, 제1 및 제4의 유로(13a, 13b)는 일체로 거의 중앙의 위치에 포트(15C)를 가진다.

이 구성에 따라, 밸브 장치(100)는 유통 방향(G1-G2)을 유체 제어 장치의 라인 방향에 맞추어, 퍼지 가스의 매니폴드를 가로질러 배치함으로써, 해당 퍼지 가스의 매니폴드의 공급구에 접속할 수 있음과 더불어, 일단부(G1) 측에서 조인트 블록을 통해 상류 측의 1개 또는 2개의 라인(개폐 밸브 등)에 접속할 수 있고, 타단부(G2) 측에서 조인트 블록을 통해 하류 측의 1개 또는 2개의 라인(유량 제어 장치 등)에 접속할 수 있게 되어 있다.

도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 상면에서 보아, 상기 제1 및 제2의 밸브실(11a, 11b)은 상기 바디(10)의 유통 방향(G1-G2)으로 배열되고, 직교하는 제2의 방향(W1-W2, “폭 방향”이라 함)의 양단부 측에 바디(10)를 수직 방향으로 관통하는 관통 구멍(16, 17)이 설치되어 있다.

관통 구멍(16)은 소직경의 관통 구멍으로, 이를 통해 고정 나사를 매니폴드의 소직경의 기존의 나사 구멍에 나사 결합함으로써, 본 밸브 장치(100)를 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드에 고정할 수 있다.

관통 구멍(17)은 대직경의 관통 구멍으로, 이를 통해 고정 나사를 조인트 블록의 대직경의 나사 구멍에 나사 결합하고, 본 밸브 장치(100)를 이들 조인트 블록에 접속할 수 있게 되어 있다.

즉, 제1 및 제2의 밸브실(11a, 11b)을 유통 방향(G1-G2)으로 배치함으로써, 바디(10)의 폭을 1.125inch 등으로 하여도, 폭 방향(W1-W2)의 양단부 측에 관통 구멍(16, 17)을 설치할 수 있다.

제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 포트(15A, 15B, 15D, 15E)와, 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트(15C)는 직경이 다르다. 이 구성에 따라, 상기 공통 포트를 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드의 하나의 공급구의 직경에 맞추고, 한편, 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 각 포트를 2개의 가스 라인의 접속구의 직경에 맞출 수 있어, 모두 적절한 가스켓을 통해 기밀하게 접속할 수 있다.

도 5A 및 도 5B에 나타낸 바와 같이, 상면에서 보아, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로(12a, 14a, 12b, 14b)의 각각의 포트(15A, 15D, 15B, 15E)와, 상기 각 관통 구멍(16, 17)은 상기 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트(15C)를 중심으로, 180도 반전 대칭의 위치에 배치되어 있다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치를, 매니폴드 및 각 조인트 블록에 대하여, 반전하여 접속하는 것도 가능하게 된다.

상기 제2 및 제3의 유로(12a, 14a)의 합계의 내부 용적과, 상기 제5 및 제6의 유로(12b, 14b)의 합계의 내부 용적이 거의 동일하다.

이 구성에 따라, 제1의 밸브 요소(110a)와 제2의 밸브 요소(110b)의 각각을 통과하는 프로세스 가스의 가스 라인의 압력 손실이나 응답성이 같아지므로, 2개의 가스 라인의 호환성이 향상된다.

본 실시 형태에서, 바디(10)의 폭 방향(W1-W2)의 치수는 1.125inch(약 29mm)이다.

이 구성에 따라, 상기 밸브 장치를 하나의 구 규격의 라인의 스페이스 중에 배치할 수 있다.

제1의 밸브체(20a)는 제1의 밸브실(11a) 내에 설치되고, 제2의 유로(12a)와 제3의 유로(14a)를 항상 연통시키면서, 이들 유로와 제1의 유로(13a) 사이의 연통·차단을 전환하는 것이다. 마찬가지로, 제2의 밸브체(20b)는 제2의 밸브실(11b) 내에 설치되고, 제5의 유로(12b)와 제6의 유로(14b)를 항상 연통시키면서, 이들 유로와 제4의 유로(13b) 사이의 연통·차단을 전환하는 것이다.

본 실시 형태에서는, 제1 및 제2의 밸브체(20a, 20b)로 다이어프램을 이용하고 있다. 밸브체로 다이어프램을 이용하는 것은 가스 유로의 외부에 대한 높은 기밀성을 확보할 수 있는 점에서 바람직하다. 다만, 제1 및 제2의 밸브체(20a, 20b)는 다이어프램에 한하지 않고, 여러 가지 이용할 수도 있다.

도 4A에, 제1의 밸브 요소(110a)의 상세를 나타내는 부분 단면도를 나타낸다.

각 포트(15A, 15C, 15D)로부터의 제2, 제1, 제3의 유로(12a, 13a, 14a)는 제1의 밸브실(11a)의 저면에 개구되어 있다. 이 중 제2 및 제3의 유로(12a, 14a)는 제1의 밸브실(11a) 저면의 둘레 홈(23)을 통해 항상 연통하고, 제1의 유로(13a)는 그 개구부 주위에 배치된 밸브 시트(26)와, 그 위에 배치된 다이어프램(20a) 사이의 간극을 통해, 제2 및 제3의 유로(12a, 14a)와 연통한다. 다이어프램(20a)을, 제1의 액튜에이터(30a)에 구동되는 다이어프램 프레서(28)에 의해, 밸브 시트(26)에 접촉·이간시킴으로써, 상기 간극을 개폐하고, 그에 따라, 제1의 유로(13a)와, 제2 및 제3의 유로(12a, 14a) 사이의 연통과 차단을 전환하도록 되어 있다.

제2의 밸브 요소(110b)에 대해서는, 설명을 생략하지만, 도 4B의 부분 단면도에 나타낸 바와 같이, 제1의 밸브 요소(110a)와 구조는 동일하다.

제1 및 제2의 액튜에이터(30a, 30b)는 상기 제1 및 제2의 밸브체(20a, 20b)를 각각 구동하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 제1 및 제2의 액튜에이터(30a, 30b)로서, 에어 실린더 액튜에이터를 이용하고 있다. 상세한 도시는 생략하지만, 에어 실린더 액튜에이터(30a, 30b)는 외부에서 공급되는 구동 에어의 ON/OFF에 의해 작동하는 것이다.

예를 들어, 에어 실린더 액튜에이터(30a)는 구동 에어가 OFF 때는 작동하지 않고, 코일 스프링(미도시)이 다이어프램 프레서(28)를 프레싱하여, 다이어프램(20a)을 밸브 시트(26)에 접촉시키고, 본 밸브 장치는 닫힌 상태가 되어 있다. 한편, 외부로부터의 구동 에어가 ON이 되면, 에어 실린더 액튜에이터(30a)는 코일 스프링의 압하력을 이겨내어 다이어프램 프레서(28)를 끌어 올리고, 다이어프램(20a)을 밸브 시트(26)에서 이간시켜, 본 밸브 장치를 열린 상태로 한다.

에어 실린더 액튜에이터(30b)도 동일하게 동작한다.

에어 실린더 액튜에이터에 의해 개폐하는 밸브(에어 오퍼레이트 밸브)는 구동 에어를 제어하는 전자 밸브의 작은 전력으로 대유량의 제어가 가능하다는 이점을 가진다.

다만, 액튜에이터는 에어 실린더 액튜에이터에 한하지 않고, 솔레노이드 액튜에이터나 피에조 액튜에이터 등일 수도 있다.

이어서, 이와 같이 구성된 본 실시 형태의 밸브 장치(100)의 동작에 대하여, 제1의 밸브 요소(110a)를 예로서, 도 4A를 참조하여 설명한다.

초기 상태에서는, 구동 에어의 공급이 OFF에서, 에어 실린더 액튜에이터(30a)는 작동하지 않고, 코일 스프링(미도시)이 다이어프램 프레서(28)를 프레싱하여, 다이어프램(20a)을 밸브 시트(26)에 접촉시키고, 본 밸브 장치는 닫힌 상태가 되어 있다. 이때, 제2의 유로(12a)와 제3의 유로(14a)는 둘레 홈(23)을 통해 연통하고 있지만, 이들 유로와 제1의 유로(13a) 사이는 다이어프램(20a)과 밸브 시트(26)의 접촉에 의해 차단되어 있다.

이어서, 외부로부터의 구동 에어가 ON이 되면, 에어 실린더 액튜에이터(30a)는 코일 스프링의 압하력을 이겨내어 다이어프램 프레서(28)를 끌어 올리고, 다이어프램(20a)을 밸브 시트(26)에서 이간시켜, 본 밸브 장치를 열린 상태로 한다. 이때, 제2의 유로(12a)와 제3의 유로(14a)는 둘레 홈(23)을 통해 계속해서 연통하고, 또한, 이들 유로와 제1의 유로 사이도, 다이어프램(20a)과 밸브 시트(26)의 간극을 통해 연통한다.

제2의 밸브 요소(110b)도 동일하게 동작하여, 제5 및 제6의 유로와 제4의 유로 사이의 연통과 차단을 전환한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 통상시가 밸브 잠김 상태이고, 작동시가 밸브 열림 상태의 노멀 클로즈(normally closed)의 구성에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 밸브 장치는 이에 한정하지 않고, 노멀 오픈(normal open)의 구성으로 할 수도 있다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는, 코일 스프링(미도시)이 다이어프램 프레서(28)를 프레싱하여, 에어 실린더 액튜에이터(30a, 30b)가 다이어프램 프레서(28)를 밀어 올리고 있지만, 코일 스프링(미도시)이 다이어프램 프레서(28)를 끌어 올려서, 에어 실린더 액튜에이터(30a, 30b)가 다이어프램 프레서(28)를 프레싱함으로써, 노멀 오픈의 구성으로 할 수 있다.

(제2의 실시 형태)

이어서, 본 발명의 유체 제어 장치에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시 형태의 유체 제어 장치를 나타내는 평면도이며, 도 7은 정면도이다. 다만, 도 7에서, 도 6의 내측 라인의 유체 기기 등은 도시 생략하고 있다.

본 실시 형태의 유체 제어 장치(200)는 반도체 제조 프로세스에 이용되고, 처리 챔버로 공급하는 프로세스 가스나 퍼지 가스의 유량 제어나 ON/OFF 제어를 하는 장치이다.

유체 제어 장치(200)는 베이스 플레이트(201) 상으로 조인트 블록을 통해 일 방향으로 배열된 복수의 유체 기기로 이루어지는 라인(210A, 210B, 220, 230)과, 이들 라인의 조인트 블록 사이를 통과하여 각 라인에 직교하도록 배치된 퍼지 가스 공급용 매니폴드(300)를 가진다.

라인(210A, 210B, 220)은 프로세스 가스의 라인, 라인(230)은 퍼지 가스의 라인이고, 각각의 공급원에서 좌단부의 조인트로 공급된 가스를 제어하여, 우측의 출력 매니폴드(310)를 경유하여, 조인트(311)에서 출력하고 있다.

라인(220, 230)은 1.125inch 폭의 라인이고, 라인(210A, 210B)은 1.125inch 폭의 라인의 스페이스에, 10mm 폭의 라인을 각각 2개 설치한 것이다.

예를 들어, 라인(210A)은 10mm 폭의 서브 라인(210Aa)과 서브 라인(210Ab)으로 이루어진다. 각 서브 라인(210Aa, 210Ab)에 있어서, 좌측으로부터 프로세스 가스 도입용 조인트(211a, 211b), 배관(212a, 212b), 공통의 조인트 블록(213) 및 2방향 밸브(214)가 접속되어 있다. 이 2방향 밸브(214)는 병렬된 2개의 개폐 밸브로 이루어지고, 각각의 서브 라인(210Aa, 210Ab)을 독립적으로 개폐한다.

또한, 공통의 조인트 블록(215), 본 발명의 밸브 장치(100), 조인트 블록(217) 및 각각의 서브 라인(210Aa, 210Ab)용 매스 플로우 콘트롤러(mass flow controller)(216a, 216b), 더욱이 2방향 밸브(214)와 같은 구조의 2방향 밸브(218)를 경유하여, 출력 매니폴드(310)에 접속되어 있다.

라인(210B)도, 10mm 폭의 서브 라인(210Ba)과 서브 라인(210Bb)으로 이루어지고, 동일한 구성으로 되어 있다.

한편, 퍼지 가스용 매니폴드(300)는 라인(230)에서 퍼지 가스를 공급받고, 기타 라인(210A, 210B, 220)으로 퍼지 가스를 공급하고 있다. 이 매니폴드(300)는 도 8A 및 도 8B에 나타낸 바와 같이, 각주(角柱) 형상의 부재로, 상면에 개구하고 있는 각 접속구(301)는 내부의 길이 방향의 유로(303)를 통해 연통하고 있다. 또한, 상면 측에는 나사 구멍(302)이 설치되고, 각 유체 기기가 접속할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 밸브 장치(100)는, 도 9A 및 도 9B에 나타낸 바와 같이, 매니폴드(300)를 가로질러 배치되고, 관통 구멍(16)을 통해 매니폴드(300)의 나사 구멍(302)(도 8A 및 도 8B 참조)에 나사 결합된 2개의 볼트(미도시)에 의해 매니폴드(300)에 고정되어 있다. 또한, 관통 구멍(17)을 통해 상류 측의 조인트 블록(215)의 나사 구멍(미도시)에 나사 결합된 2개의 볼트(미도시)에 의해 조인트 블록(215)에 고정되고, 또한, 관통 구멍(17)을 통해 하류 측의 조인트 블록(217)의 나사 구멍(미도시)에 나사 결합된 2개의 볼트(미도시)에 의해 조인트 블록(217)에 고정되어 있다.

이에 따라, 도 9A, 도 9B, 도 3A 및 도 3B를 참조하여, 밸브 장치(100)의 제1 및 제4의 유로(13a, 13b)의 공통의 포트(15C)는 매니폴드(300)의 접속구(301)에 접속되어 있다. 또한, 제2 및 제5의 유로(12a, 12b)의 각 포트(15A, 15B)는 상기 매니폴드의 G1 측(상류 측)의 조인트 블록(215)을 통해, 각각 서브 라인(210Aa, 210Ab)의 상류 측의 부분에 접속되고, 또한, 제3 및 제6의 유로(14a, 14b)의 각 포트(15D, 15E)는 매니폴드(300)의 G2 측(하류 측)의 조인트 블록(217)을 통해, 각각 서브 라인(210Aa, 210Ab)의 하류 측의 부분에 접속되어 있다.

또한, 각 접속점에 있어서는, 가스켓(GS)(도 4A 및 도 4B 참조)이 이용되고, 기밀성이 확보되어 있다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 유체 제어 장치(200)에서는, 밸브 장치(100)의 제1의 밸브 요소(110a)가, 매니폴드(300)로부터의 제1의 유로(13a)와, 서브 라인(210Aa)의 일부를 이루는 제2 및 제3의 유로(12a, 14a) 사이의 연통과 차단을 전환할 수 있으므로, 서브 라인(210Aa)으로의 퍼지 가스의 공급을 ON/OFF할 수 있다. 또한, 제2의 밸브 요소(110b)도 마찬가지로, 서브 라인(210Ab)으로의 퍼지 가스의 공급을 ON/OFF할 수 있다.

서브 라인(210Aa)의 가스 종류의 전환은 이하와 같이 한다. 상류 측의 2방향 밸브(214)의 서브 라인(210Aa)을 개폐하는 개폐 밸브를 열어서, 밸브 장치(100)의 제1의 밸브 요소(110a)를 닫음(퍼지 가스의 공급을 OFF)으로써, 서브 라인(210Aa)의 하류 측에 프로세스 가스를 흘려 보낼 수 있다. 한편, 2방향 밸브(214)의 서브 라인(210Aa)을 개폐하는 개폐 밸브를 닫아서, 밸브 장치(100)의 제1의 밸브 요소(110a)를 열림(퍼지 가스의 공급을 ON)으로 함으로써, 서브 라인(210Aa)의 하류 측에 퍼지 가스를 흘려 보낼 수 있다. 이에 따라, 하류 측으로 흘려 보내는 가스 종류를 전환할 수 있다.

서브 라인(212Ab)에 대해서도, 동일하게 2방향 밸브(214)의 서브 라인(210Ab)을 개폐하는 개폐 밸브와 밸브 장치(100)의 “제2의 밸브 요소(110b)”를 동일하게 동작시킴으로써, 하류 측으로 흘려 보내는 가스 종류를 전환할 수 있다.

본 실시 형태에 의하면, 유체 제어 장치에 본 발명의 밸브 장치를 도입함으로써, 구 규격의 퍼지 가스의 매니폴드에 접속하여 2개의 가스 라인으로 가스를 흘려 보낼 수 있다.

또한, 본 실시 형태는 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 본 개시의 범위 내에서 다양한 추가나 변경 등을 수행할 수 있다.

10 : 바디
11a : 제1의 밸브실
11b : 제2의 밸브실
12a : 제2의 유로
12b : 제5의 유로
13a : 제1의 유로
13b : 제4의 유로
14a : 제3의 유로
14b : 제6의 유로
15A, 15B, 15C, 15D, 15E : 포트
16, 17 : 관통 구멍
20a : 제1의 밸브체(다이어프램)
20b : 제2의 밸브체(다이어프램)
23 : 둘레 홈
26 : 밸브 시트
28 : 다이어프램 프레서
30a : 제1의 액튜에이터(에어 실린더 액튜에이터)
30b : 제2의 액튜에이터(에어 실린더 액튜에이터)
100 : 밸브 장치
110a : 제1의 밸브 요소
110b : 제2의 밸브 요소
200 : 유체 처리 장치
201 : 베이스 플레이트
210A, 210B, 220, 230 : 라인
210Aa, 210Ab, 201Ba, 210Bb : 서브 라인
211a, 211b : 조인트
212a, 212b : 배관
213, 215, 217 : 조인트 블록
214, 218 : 2방향 밸브
216a, 216b: 매스 플로우 콘트롤러
300 : 매니폴드
301 : 접속구
303 : 유로
302 : 나사 구멍
310 : 출력 매니폴드
311 : 조인트
G1-G2 : 제1의 방향(유통 방향)
G1 : 일단부
G2 : 타단부
GS : 가스켓

Claims (10)

1. 블록 형상을 이루며, 상면에서 제1의 밸브실과 제2의 밸브실이 오목하게 설치됨과 더불어, 내부에, 상기 제1의 밸브실에 각각 연통되는 제1~제3의 유로와, 상기 제2의 밸브실에 각각 연통되는 제4~제6의 유로가 형성된 바디와,
   상기 제1의 밸브실 내에 설치되고, 상기 제2와 제3의 유로 사이를 항상 연통시키면서, 상기 제2 및 제3의 유로와 상기 제1의 유로 사이의 연통과 차단을 전환하는 제1의 밸브체와,
   상기 제2의 밸브실 내에 설치되고, 상기 제5와 제6의 유로 사이를 항상 연통시키면서, 상기 제5 및 제6의 유로와 상기 제4의 유로 사이의 연통과 차단을 전환하는 제2의 밸브체와,
   상기 제1 및 제2의 밸브체를 각각 구동하는 제1 및 제2의 액튜에이터를 가지며,
   상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로는 각각 별도로 상기 바디의 하면에 포트를 가지는 한편, 상기 제1의 유로 및 상기 제4의 유로는 상기 바디의 하면에 공통의 포트를 가지는 것을 특징으로 하는 밸브 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 바디의 하면에 있어서, 상기 제2 및 제5의 유로는 유통 방향인 제1의 방향의 일단부 측에 각각의 포트를 가지며, 상기 제3 및 제6의 유로는 상기 제1의 방향의 타단부 측에 각각의 포트를 가지며, 상기 제1 및 제4의 유로는 중앙의 위치에 공통의 포트를 가지는, 밸브 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상면에서 보아, 상기 제1 및 제2의 밸브실은 상기 바디의 상기 제1의 방향에 배열되고, 상기 바디의 상기 제1의 방향에 직교하는 제2의 방향의 양단부 측에, 상기 바디를 수직 방향으로 관통하는 관통 구멍이 설치되어 있는, 밸브 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 관통 구멍으로서, 직경이 다른 2종류의 관통 구멍이 설치되어 있는, 밸브 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 포트와, 상기 제1의 유로 및 상기 제4의 유로의 공통의 포트는 직경이 다른, 밸브 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상면에서 보아, 상기 제2, 제3, 제5 및 제6의 유로의 각각의 포트와, 상기 각 관통 구멍은 상기 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트를 중심으로, 180도 반전 대칭의 위치에 배치되어 있는, 밸브 장치.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제2 및 제3의 유로의 합계의 내부 용적과, 상기 제5 및 제6의 유로의 합계의 내부 용적이 동일한, 밸브 장치.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2의 밸브체는 다이어프램인, 밸브 장치.
9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 및 제2의 액튜에이터는 에어 실린더 액튜에이터인, 밸브 장치.
10. 조인트 블록을 통해 일 방향으로 배열된 복수의 유체 기기로 이루어지는 적어도 2 열의 라인과,
    상기 각 라인의 조인트 블록 사이를 통과하여 상기 라인에 직교하도록 배치된 매니폴드를 포함하는 유체 제어 장치로서,
    상기 복수의 유체 기기는 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항의 밸브 장치를 포함하고,
    상기 밸브 장치는 상기 매니폴드를 가로질러 배치되고,
    상기 제1 및 제4의 유로의 공통의 포트는 상기 매니폴드의 접속구에 접속되며,
    상기 제2 및 제5의 유로의 각 포트는 상기 매니폴드의 일측의 조인트 블록을 통해 각각 유체 기기의 라인에 접속되고,
    상기 제3 및 제6의 유로의 각 포트는 상기 매니폴드의 타측의 조인트 블록을 통해 각각 유체 기기의 라인에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.

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