KR20200014812A - 액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치 - Google Patents

액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치 Download PDF

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가즈나리 와타나베
겐타 곤도
히데노부 사토
도모코 유하라
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Abstract

간이한 구성으로 개폐 속도의 변동을 저감하는 것이 가능한 액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치를 제공한다.
밸브(1)는, 유체 통로(11b, 11c)가 형성된 바디(10)와, 유체 통로를 개폐하는 다이어프램(15)과, 다이어프램(15)에 의해 유체 통로(11b, 11c)를 개폐시키기 위해서, 다이어프램(15)에 대하여 근접 및 이격 이동 가능하게 마련된 스템(26)과, 케이싱 내에 마련되어, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브(40)와, 케이싱 내에 마련되고, 감압 밸브(40)에 의해 감압된 소정의 압력의 구동 유체에 의해 스템(26)을 구동하는 구동부(30)를 구비한다.

Description

액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치
본 발명은, 액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
종래, 구동 유체에 의해 개폐를 행하는 밸브에 있어서, 정속도로 밸브를 개폐할 것이 요구되고 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조.). 특허문헌 1에 개시된 밸브에서는, 에어 구동부에 2개의 니들 밸브 및 체크 밸브를 마련함으로써, 액추에이터의 동작 속도의 변동을 저감하고, 밸브의 개폐 속도의 변동을 저감하고 있다.
일본 특허 공개 제2015-068438호 공보
그러나, 특허문헌 1의 밸브에서는, 에어 구동부에 2개의 니들 밸브 및 체크 밸브를 갖고 있기 때문에, 시스템 전체의 구성이 복잡해져 버린다.
그래서 본 발명은, 간이한 구성으로 동작 속도의 변동을 저감하는 것이 가능한 액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적의 하나로 한다.
상기 목적을 해결하기 위해서, 본 발명의 일 형태인 액추에이터는, 케이싱과, 상기 케이싱 내에 마련되어, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브와, 상기 케이싱 내에 마련되어 상기 케이싱과 함께 압력실을 형성하고, 상기 감압 밸브에 의해 감압된 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 구동되는 피스톤을 구비한다.
본 발명의 일 형태인 밸브는, 유체 통로가 형성된 바디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브체에 의해 상기 유체 통로를 개폐시키기 위해서, 상기 바디에 대하여 근접 및 이격 이동 가능하게 마련된 스템과, 케이싱과, 상기 케이싱 내에 마련되어, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브와, 상기 케이싱 내에 마련되어, 상기 감압 밸브에 의해 감압된 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 상기 스템을 구동하는 구동부를 구비한다.
또한, 상기 액추에이터 또는 밸브에 있어서, 구동 유체를 상기 구동부에 도입할 때는 폐쇄 상태로 되고, 구동 유체를 상기 구동부로부터 외부로 배출할 때는 개방 상태로 되고, 상기 구동부로부터의 구동 유체를 외부로 배출하는 역지 밸브를 상기 케이싱 내에 더 구비해도 된다.
또한, 상기 액추에이터 또는 밸브에 있어서, 상기 케이싱에는, 상기 역지 밸브의 바로 위에, 상기 역지 밸브로, 또는, 상기 역지 밸브로부터의 구동 유체를 흘리기 위한 구동 유체 통로가 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기 액추에이터 또는 밸브에 있어서, 상기 케이싱에는, 제1 삽입 구멍과, 상기 제1 삽입 구멍과 동축인 제2 삽입 구멍이 형성되고, 상기 제1 삽입 구멍과 상기 제2 삽입 구멍은 서로 연통하고, 상기 제1 삽입 구멍의 개구측 및 상기 제2 삽입 구멍의 개구측에는 암나사부가 형성되고, 상기 감압 밸브는, 상기 제2 삽입 구멍에 마련된 포핏부와, 상기 제1 삽입 구멍에 마련된 감압부를 구비하고, 상기 포핏부는, 제1 스프링 누름 부재와, 포핏과, 제1 스프링과, 제1 고정 나사를 갖고, 상기 감압부는, 제2 스프링 누름 부재와, 감압 피스톤과, 제2 스프링과, 제2 고정 나사를 갖고, 상기 제1 스프링 누름 부재는, 상기 제2 삽입 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 상기 제2 삽입 구멍에 있어서의 상기 제1 스프링 누름 부재보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 유입실을 구성하고, 상기 포핏은, 상기 유입실 내에 위치하고, 상기 케이싱에 있어서의 상기 제1 삽입 구멍과 제2 삽입 구멍이 연통하는 부분의 주연부에 대하여 맞닿음 및 이격되는 포핏 본체와, 상기 포핏 본체의 선단으로부터 상기 제1 삽입 구멍 내로 뻗는 로드를 갖고, 상기 제1 스프링은, 상기 제1 스프링 누름 부재와 상기 포핏 사이에 마련되어, 상기 포핏을 상기 감압부를 향하여 가압하고, 상기 제1 고정 나사는, 상기 제1 삽입 구멍의 상기 암나사부에 나사 결합되어, 상기 제1 스프링 누름 부재를 상기 케이싱에 대하여 지지하고, 상기 제2 스프링 누름 부재는, 상기 제2 삽입 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 상기 감압 피스톤은, 상기 제2 스프링 누름 부재보다도 상기 제1 삽입 구멍의 내측에 있어서 이동 가능하게 마련되고, 상기 제1 삽입 구멍에 있어서의 상기 감압 피스톤보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 감압실을 구성하고, 상기 로드의 선단은, 상기 감압 피스톤에 맞닿고, 상기 제2 스프링은, 상기 제2 스프링 누름 부재와 상기 감압 피스톤 사이에 마련되어, 상기 감압 피스톤을 상기 포핏부를 향하여 가압하고, 상기 제2 고정 나사는, 상기 제2 삽입 구멍의 상기 암나사부에 나사 결합되어, 상기 제2 스프링 누름 부재를 상기 케이싱에 대하여 지지하고, 상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링의 가압력은, 상기 유입실 및 상기 감압실에 구동 유체가 유입되고 있지 않은, 또는 구동 유체 유입에 의한 상기 감압실의 승압이 충분하지 않은 상태에서는, 상기 포핏 본체가 상기 주연부로부터 이격되어, 상기 유입실과 상기 감압실이 연통되도록 설정되고, 상기 유입실로부터의 구동 유체 유입에 의해 상기 감압실의 압력이 상승하면, 상기 감압 피스톤이, 상기 제2 스프링의 가압력에 저항하여, 상기 제2 스프링 누름 부재측으로 이동하고, 상기 감압실의 압력이 상기 소정의 압력이 되면, 상기 포핏 본체가 상기 주연부에 맞닿아, 상기 유입실과 상기 감압실의 연통이 차단되도록 구성되어 있어도 된다.
또한, 본 발명의 일 형태인 유체 공급 시스템은, 구동 유체를 공급하는 공급원과, 상기 공급원으로부터 공급되는 구동 유체에 의해 구동되는 밸브를 구비하는 유체 공급 시스템이며, 상기 밸브는, 유체 통로가 형성된 바디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브체에 의해 상기 유체 통로를 개폐시키기 위해서, 상기 바디에 대하여 근접 및 이격 가능하게 마련된 스템과, 상기 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브 및 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 상기 스템을 구동하는 구동부를 내부에 갖는 액추에이터를 갖고, 상기 공급원으로부터 상기 밸브로 구동 유체를 공급하는 흐름과 구동 유체를 상기 밸브의 상기 구동부로부터 외부로 배출하는 흐름을 전환시키는 전환 수단을 구비한다.
또한, 본 발명의 일 형태인 반도체 제조 장치는, 상기 밸브, 혹은, 상기 유체 공급 시스템을 구비한다.
본 발명에 따르면, 간이한 구성으로 동작 속도의 변동을 저감하는 것이 가능한 액추에이터, 밸브, 유체 공급 시스템 및 반도체 제조 장치를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 밸브의 정면도를 도시한다.
도 2는, 본 실시 형태에 따른 밸브의 상면도를 도시한다.
도 3은, 도 2에 도시한 밸브의 III-III선을 따른 단면도를 도시한다.
도 4는, 칸막이 디스크 근방을 확대한 단면도를 도시한다.
도 5는, 도 1에 도시한 밸브의 V-V선을 따른 단면도를 도시한다.
도 6은, 본 실시 형태에 따른 유체 공급 시스템의 구성도를 도시한다.
도 7은, 밸브의 개폐 시에 있어서의, 감압 밸브의 동작 설명도를 도시한다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 밸브 및 유체 공급 시스템을 구비하는 반도체 제조 장치를 도시한다.
도 9는, 중간 케이싱에 역지 밸브를 추가한 형태를 도시하는 도면이다.
도 10은, 포핏 마개, 스프링 누름 부재 및 역지 밸브를, 고정 나사에 의해, 중간 케이싱에 대하여 고정한 상태를 도시하는 도면이다.
본 발명의 일 실시 형태에 의한 밸브에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 따른 밸브(1)의 정면도를 도시하고 있다. 도 2는, 본 실시 형태에 따른 밸브(1)의 상면도를 도시하고 있다. 도 3은, 도 2에 도시한 밸브(1)의 III-III선을 따른 단면도를 도시하고 있다. 도 4는, 칸막이 디스크(22) 근방을 확대한 단면도를 도시하고 있다. 도 5는, 도 1에 도시한 밸브(1)의 V-V선을 따른 단면도를 도시하고 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 밸브(1)는 다이어프램 밸브이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 밸브(1)는, 바디(10)와, 액추에이터(20)를 구비한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 밸브(1)의, 액추에이터(20)측을 상측, 바디(10)측을 하측으로 하여 설명한다.
[바디(10)]
도 3에 도시한 바와 같이, 바디(10)는, 바디 본체(11)와, 시트(12)와, 보닛(13)과, 리테이닝 링(14)과, 다이어프램(15)과, 누름 부재 어댑터(16)와, 다이어프램 누름 부재(17)를 구비한다.
바디 본체(11)에는, 밸브실(11a)과, 밸브실(11a)에 연통하는 유체 유입로(11b) 및 유체 유출로(11c)가 형성되어 있다. 시트(12)는, 환형을 이루고, 밸브실(11a)과 유체 유입로(11b)가 연통하는 개소의 주연에 마련되어 있다.
보닛(13)은, 대략 원통형을 이루고, 그 하단부의 외주에 마련된 수나사부를 바디 본체(11)에 마련된 암나사부에 나사 결합시킴으로써, 밸브실(11a)을 덮도록 바디 본체(11)에 고정되어 있다. 리테이닝 링(14)은, 액추에이터(20)를 바디(10)에 고정하기 위해서, 보닛(13)의 상단부 외주에 장착된다.
또한, 보닛(13)의 상단부에는, 오목부(13a)가 형성되고, 오목부(13a)에 단면 원형의 제1 O링(13B)이 마련되어 있다. 제1 O링(13B)은, 스템(26)의 상하 방향 이동(다이어프램(15)에 대한 근접 및 이격 이동)을 가이드하고, 후술하는 제1 압력실(S1)로부터 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
밸브체인 다이어프램(15)은, 보닛(13)의 하단에 배치된 누름 부재 어댑터(16)와 바디 본체(11)의 밸브실(11a)을 형성하는 저면에 의해, 그 외주연부가 협지 가압되어 보유 지지되어 있다. 다이어프램(15)은, 구 껍질형을 이루고, 위로 볼록한 원호형이 자연 상태로 되어 있다. 다이어프램(15)이 시트(12)에 대하여 이격 및 맞닿음함으로써, 유체 통로의 개폐가 행하여진다. 다이어프램(15)은, 예를 들어 금속의 박판에 의해 구성되고, 원형으로 오려내어, 중앙부를 상방으로 팽출시킨 구 껍질형으로 형성된다.
다이어프램 누름 부재(17)는, 다이어프램(15)의 상측에 마련되고, 다이어프램(15)의 중앙부를 압박 가능하게 구성되어 있다.
[액추에이터(20)]
액추에이터(20)는, 전체로 대략 원기둥 형상을 이루고, 하측 케이싱(21)과, 칸막이 디스크(22)와, 서포트 디스크(23)와, 중간 케이싱(24)과, 상측 케이싱(25)과, 스템(26)과, 압축 코일 스프링(27)과, 단면 원형의 제2 내지 제6 O링(28A 내지 28E)과, 4개의 볼트(29)(도 2 참조)와, 구동부(30)와, 감압 밸브(40)와, 리프트양 조정 기구(50)를 갖는다. 또한, 하측 케이싱(21)과, 칸막이 디스크(22)와, 서포트 디스크(23)와, 중간 케이싱(24)과, 상측 케이싱(25)에 의해, 액추에이터(20)의 케이싱이 구성된다.
하측 케이싱(21)은, 대략 원통형을 이루고, 보닛(13)이 관통하는 보닛 관통 구멍(21a)과, 구동부(30)를 수용하는 구동부 수용 구멍(21b)이 형성되어 있다.
보닛 관통 구멍(21a)에는, 보닛(13)의 상부가 관통하고, 보닛(13)의 상단은 리테이닝 링(14)에 의해 하측 케이싱(21)에 고정되어 있다. 구동부 수용 구멍(21b)을 형성하는 내주면(21C)에는, 제1 단차부(21D) 및 제2 단차부(21E)가 형성되어 있다. 또한, 하측 케이싱(21)과 보닛(13) 사이에, 제2 O링(28A)이 개재되어, 후술하는 제1 압력실(S1)로부터 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지하고, 외부로부터 티끌 등이 유입되는 것을 방지한다.
칸막이 디스크(22)는, 하측 케이싱(21) 내에 마련되고, 제1 디스크부(22A)와, 상측 돌출부(22B)와, 제1 하측 돌출부(22C)를 갖는다. 제1 디스크부(22A)는, 중심에 스템(26)이 관통하는 제1 스템 관통 구멍(22d)이 형성된 대략 원반 형상을 이루고, 그 내주 및 외주에 한바퀴 연속되어 환형을 이루는 제1, 2 O링 수용 홈(22e, 22f)이 형성되어 있다. 제1, 2 O링 수용 홈(22e, 22f)에는, 제3, 4 O링(28B, 28C)이 수용되고, 제3 O링(28B)은, 스템(26)의 상하 방향으로 이동을 가이드하고, 후술하는 제2 압력실(S2)로부터 구동 유체가 누설되는 것을 방지한다.
상측 돌출부(22B)는, 환형을 이루고, 제1 디스크부(22A)의 상면의 외주연으로부터 상측으로 돌출되어 있다. 제1 하측 돌출부(22C)는, 환형을 이루고, 제1 디스크부(22A)의 하면의 외주연으로부터 하측으로 돌출되어 있다. 제1 하측 돌출부(22C)의 하단은, 하측 케이싱(21)의 제2 단차부(21E)에 맞닿아 있고, 제1 하측 돌출부(22C)와 하측 케이싱(21)의 제1 단차부(21D)에 의해, 환형을 이루는 제1 외주부 수용 홈(22g)이 형성된다. 제1 외주부 수용 홈(22g)은, 케이싱의 내주에 형성된 제1 환형 홈에 상당한다.
서포트 디스크(23)는, 칸막이 디스크(22)의 상측에 위치하고, 외주에 마련된 수나사부가 하측 케이싱(21)의 상단부의 내주에 마련된 암나사부에 나사 결합됨으로써, 구동부 수용 구멍(21b)을 막도록 하측 케이싱(21)에 고정되어 있다.
서포트 디스크(23)는, 제2 디스크부(23A)와, 제2 하측 돌출부(23B)와, 제3 하측 돌출부(23C)를 갖는다. 제2 디스크부(23A)는, 중심에 스템(26)이 관통하는 제2 스템 관통 구멍(23d)이 형성된 대략 원반 형상을 이루고 있다. 제2 디스크부(23A)에는, 추가로 4개의 볼트 나사 결합 구멍(23e)(도 4에서는 2개만 도시)이 형성되어 있다.
제2 하측 돌출부(23B)는, 환형을 이루고, 제2 디스크부(23A)의 하면의 외주연으로부터 하측으로 돌출되어 있다. 제3 하측 돌출부(23C)는, 환형을 이루고, 제2 하측 돌출부(23B)의 하면의 외주연으로부터 하측으로 돌출되어 있다. 제3 하측 돌출부(23C)의 직경 방향의 두께는, 제2 하측 돌출부(23B)의 직경 방향의 두께보다도 얇게 구성되고, 당해 두께의 차이에 의해, 제3 단차부(23F)가 형성되어 있다.
제3 하측 돌출부(23C)의 하단은, 칸막이 디스크(22)의 상측 돌출부(22B)에 맞닿아 있고, 제3 단차부(23F)와 상측 돌출부(22B)에 의해, 환형을 이루는 제2 외주부 수용 홈(23g)이 형성된다. 또한, 제1 단차부(21D)와, 제2 단차부(21E)와, 칸막이 디스크(22)의 상측 돌출부(22B) 및 제1 하측 돌출부(22C)와, 서포트 디스크(23)의 제2 하측 돌출부(23B) 및 제3 하측 돌출부(23C)에 의해, 케이싱의 내주부가 구성된다. 제2 외주부 수용 홈(23g)은, 케이싱의 내주부에 형성된 제1 환형 홈에 상당한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 중간 케이싱(24)은, 대략 원통형을 이루고, 하측 케이싱(21) 및 서포트 디스크(23)의 상측에 마련되어 있다. 중간 케이싱(24)에는, 그 중심에 있어서, 상하 방향을 따라서 관통하는 제3 스템 관통 구멍(24a)이 형성되고, 내주에 한바퀴 연속되어 환형을 이루는 제3, 4 O링 수용 홈(24b, 24c)이 형성되어 있다. 제3, 4 O링 수용 홈(24b, 24c)에는, 제5, 6 O링(28D, 28E)이 수용되어 있다. 제5, 6 O링(28D, 28E)은, 스템(26)의 상하 방향으로 이동을 가이드하고, 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 중간 케이싱(24)에는, 그 외주면(24D)으로부터 내측을 향하여 뻗는 대략 원기둥형의 제1, 2 삽입 구멍(24e, 24f)이 형성되어 있다. 제1, 2 삽입 구멍(24e, 24f)은, 동일 축 상에 형성되고, 서로 연통하고 있다. 또한, 제1 삽입 구멍(24e)은, 제3 스템 관통 구멍(24a)에 연통하고 있다. 또한, 중간 케이싱(24)에는, 구동 유체 통과 구멍(24g)(도 3도 참조)이 형성되어 있다. 구동 유체 통과 구멍(24g)은, 중간 케이싱(24)의 상면으로부터 제2 삽입 구멍(24f)까지 뻗어 있다. 또한, 중간 케이싱(24)에는, 4개의 볼트 삽입 구멍(24h)이 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상측 케이싱(25)은, 대략 원통형을 이루고, 중간 케이싱(24)의 상측에 마련되어 있다. 상측 케이싱(25)에는, 돌기부(25F)가 마련되고, 그 중심에 있어서, 상하 방향을 따라서 관통하는 조정 기구 장착 구멍(25a)이 형성되어 있다. 조정 기구 장착 구멍(25a)은, 볼트 나사 결합 구멍(25b)과, 횡단면이 육각 형상인 소편 삽입 구멍(25c)을 갖는다.
또한, 상측 케이싱(25)에는, 구동 유체 도입 구멍(25d)과, 4개의 볼트 삽입 구멍(25e)(2개만 도시)이 형성되어 있다. 구동 유체 도입 구멍(25d)은, 중간 케이싱(24)의 제2 삽입 구멍(24f)의 상측에 상당하는 위치에 형성되고, 상단부에는 도시하지 않은 관 조인트가 접속되고, 하단부는 구동 유체 통과 구멍(24g)에 연통하고 있다.
스템(26)은, 대략 원기둥 형상을 이루고, 상하 방향으로 이동 가능하게 마련되고, 다이어프램 누름 부재(17)로부터, 보닛(13), 하측 케이싱(21) 및 중간 케이싱(24)을 통과하여 상측 케이싱(25)까지 뻗어 있다. 리프트양의 조정량에 따라서는, 스템(26)의 상하 이동에 의해, 그 상단은, 소편 삽입 구멍(25c)에 진입 또는 퇴출한다. 스템(26)에는, 그 상반부 부분에, 상하 방향으로 뻗는 구동 유체 유입로(26a)가 형성되고, 또한 구동 유체 유입로(26a)를 가로지르는 제1 내지 제3 구동 유체 유출 구멍(26b 내지 26d)이 형성되어 있다.
구동 유체 유입로(26a)의 상단은, 볼(26E)에 의해 막혀 있다. 제1 구동 유체 유출 구멍(26b)은, 제1 삽입 구멍(24e)에 연통하고 있다. 제2 구동 유체 유출 구멍(26c)은, 제1 구동 유체 유출 구멍(26b)의 하측에 위치하고, 후술하는 제2 압력실(S2)에 연통하고 있다. 제3 구동 유체 유출 구멍(26d)은, 제2 구동 유체 유출 구멍(26c)의 하측에 위치하고, 후술하는 제1 압력실(S1)에 연통하고 있다.
압축 코일 스프링(27)은, 보닛(13) 내에 있어서, 스템(26)의 하반부 부분의 외주에 마련되고, 스템(26)을 항상 하방을 향하여 가압한다.
각 볼트(29)가, 상측 케이싱(25)의 볼트 삽입 구멍(25e) 및 중간 케이싱(24)의 볼트 삽입 구멍(24h)에 삽입되고, 서포트 디스크(23)의 볼트 나사 결합 구멍(23e)에 나사 결합됨으로써, 하측 케이싱(21), 중간 케이싱(24) 및 상측 케이싱(25)이 일체화되어 있다.
[구동부(30)]
구동부(30)는, 제1 피스톤(31)과, 제7 O링(32)과, 제1 시일 부재(33)와, 제2 피스톤(34)과, 제8 O링(35)과, 제2 시일 부재(36)와, 리테이닝 링(37, 38)을 갖는다.
제1 피스톤(31)은, 스템(26)이 관통하는 제4 스템 관통 구멍(31a)이 중심에 형성된 대략 원반 형상을 이루고, 그 내주에 한바퀴 연속되어 환형을 이루는 제5 O링 수용 홈(31b)이 형성되고, 그 외주에 제1 내주부 수용 홈(31c)이 형성되어 있다. 제1 내주부 수용 홈(31c)은, 피스톤의 외주부에 형성된 제2 환형 홈에 상당한다.
단면 원형의 제7 O링(32)은, 제5 O링 수용 홈(31b)에 수용되고, 후술하는 제1 압력실(S1)로부터 구동 유체가 누설되는 것을 방지한다.
제1 시일 부재(33)는, 수지제의 원 환형의 부재이고, 제1 내주부(33A)와, 제1 외주부(33B)와, 제1 중간부(33C)를 갖는다. 제1 내주부(33A)는, 단면이 대략 타원 형상을 이루고, 제1 내주부 수용 홈(31c)에 끼워 맞춰져 있다. 제1 내주부(33A)는, 제1 끼워 맞춤부에 상당한다. 제1 외주부(33B)는, 단면이 대략 타원 형상을 이루고, 제1 외주부 수용 홈(22g)에 끼워 맞춰져 있다. 제1 외주부(33B)는, 제2 끼워 맞춤부에 상당한다.
제1 중간부(33C)는, 제1 내주부(33A)와 제1 외주부(33B) 사이에 위치하고, 제1 내주부(33A) 및 제1 외주부(33B)의 두께보다 얇게 구성되고, 제1 내주부(33A)의 상하 방향의 중앙부 및 제1 외주부(33B)의 상하 방향의 중앙부를 서로 접속하고 있다. 그리고, 제1 내주부(33A)는, 제1 외주부(33B)에 대한 제1 시일 부재(33)의 축 방향을 따르는 이동 가능한 최대 거리가, 제1 시일 부재(33)의 두께 절반 이하인 소정의 거리가 되도록 제한되어 있다.
제1 피스톤(31), 하측 케이싱(21) 및 보닛(13)에 의해, 제1 압력실(S1)이 형성되고, 당해 제1 압력실(S1)은, 제1 O링(13B), 제2 O링(28A), 제7 O링(32) 및 제1 시일 부재(33)에 의해 밀폐되어 있다. 제1 압력실(S1)에는, 스템(26)에 형성된 구동 유체 유입로(26a) 및 제3 구동 유체 유출 구멍(26d)이 연통하고 있다.
제1 피스톤(31)의 상면에는 리테이닝 링(37)이 마련되고, 리테이닝 링(37)은 스템(26)에 장착되어 있다. 이에 의해, 제1 피스톤(31)이 상측으로 이동하면, 리테이닝 링(37)과 함께 스템(26)이 상측으로 이동한다.
제2 피스톤(34)은, 스템(26)이 관통하는 제5 스템 관통 구멍(34a)이 중심에 형성된 대략 원반 형상을 이루고, 그 내주에 한바퀴 연속되어 환형을 이루는 제6 O링 수용 홈(34b)이 형성되고, 그 외주에 제2 내주부 수용 홈(34c)이 형성되어 있다. 제2 내주부 수용 홈(34c)은, 피스톤의 외주부에 형성된 제2 환형 홈에 상당한다.
단면 원형의 제8 O링(35)은, 제6 O링 수용 홈(34b)에 수용되어, 후술하는 제2 압력실(S2)로부터 구동 유체가 누설되는 것을 방지한다.
제2 시일 부재(36)는, 수지제의 O링이고, 제2 내주부(36A)와, 제2 외주부(36B)와, 제2 중간부(36C)를 갖는다. 제2 내주부(36A)는, 단면이 대략 타원 형상을 이루고, 제2 내주부 수용 홈(34c)에 끼워 맞춰져 있다. 제2 내주부(36A)는, 제1 끼워 맞춤부에 상당한다. 제2 외주부(36B)는, 단면이 대략 타원 형상을 이루고, 제2 외주부 수용 홈(23g)에 끼워 맞춰져 있다. 제2 외주부(36B)는, 제2 끼워 맞춤부에 상당한다.
제2 중간부(36C)는, 제2 내주부(36A)와 제2 외주부(36B) 사이에 위치하고, 제2 내주부(36A) 및 제2 외주부(36B)의 두께보다 얇게 구성되고, 제2 내주부(36A)의 상하 방향의 중앙부 및 제2 외주부(36B)의 상하 방향의 중앙부를 서로 접속하고 있다. 그리고, 제2 내주부(36A)는, 제2 외주부(36B)에 대한 제2 시일 부재(36)의 축 방향을 따르는 이동 가능한 최대 거리가, 제2 시일 부재(36)의 두께의 절반 이하인 소정의 거리가 되도록 제한되어 있다.
제2 피스톤(34) 및 칸막이 디스크(22)에 의해, 제2 압력실(S2)이 형성되고, 당해 제2 압력실(S2)은, 제3 O링(28B), 제8 O링(35) 및 제2 시일 부재(36)에 의해 밀폐되어 있다. 제2 압력실(S2)에는, 스템(26)에 형성된 구동 유체 유입로(26a) 및 제2 구동 유체 유출 구멍(26c)이 연통하고 있다.
제2 피스톤(34)의 상면에는 리테이닝 링(38)이 마련되고, 리테이닝 링(38)은 스템(26)에 장착되어 있다. 이에 의해, 제2 피스톤(34)이 상측으로 이동하면, 리테이닝 링(38)과 함께 스템(26)이 상측으로 이동한다.
[감압 밸브(40)]
감압 밸브(40)는, 중간 케이싱(24)에 마련되고, 포핏부(41)와, 감압부(42)를 구비한다.
포핏부(41)는, 제2 삽입 구멍(24f)에 마련되고, 포핏 마개(43)와, 포핏(44)과, 포핏 스프링(45)을 갖는다. 포핏 마개(43)는, 제2 삽입 구멍(24f)에 대하여 압입되어 중간 케이싱(24)에 대하여 고정되며, 제1 포핏 O링(43A)을 갖고 있다. 제1 포핏 O링(43A)은, 후술하는 유입실(R1) 내의 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 제2 삽입 구멍(24f)에 있어서의 포핏 마개(43)보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 유입실(R1)을 구성한다. 그리고, 유입실(R1)에 구동 유체 통과 구멍(24g)이 연통하고 있다.
포핏(44)은, 포핏 본체(44A)와, 로드(44B)를 갖는다. 포핏 본체(44A)는, 유입실(R1)에 위치하고, 제2 포핏 O링(44C)을 갖는다. 제2 포핏 O링(44C)은, 중간 케이싱(24)에 있어서의 제1 삽입 구멍(24e)과 제2 삽입 구멍(24f)이 연통하는 부분의 주연부(24I)에 이격 및 접촉함으로써, 유입실(R1)과 후술하는 감압실(R2)을 연통 또는 차단하도록 구성되어 있다.
로드(44B)는, 포핏 본체(44A)의 제1 삽입 구멍(24e)측의 단부로부터 제1 삽입 구멍(24e)을 향하여 뻗어, 후술하는 감압실(R2) 내에 위치하고 있다. 포핏 스프링(45)은, 포핏 마개(43)와 포핏(44) 사이에 마련되고, 포핏(44)을 감압부(42)를 향하여 가압하고 있다.
감압부(42)는, 제1 삽입 구멍(24e)에 마련되고, 스프링 누름 부재(46)와, 감압 피스톤(47)과, 감압 스프링(48)을 갖는다.
스프링 누름 부재(46)는, 제1 삽입 구멍(24e)에 압입되어 또는 나사 삽입되어 중간 케이싱(24)에 대하여 고정되어 있다. 감압 피스톤(47)은, 스프링 누름 부재(46)보다도 제1 삽입 구멍(24e)의 내측에 있어서 이동 가능하게 마련되고, 피스톤 O링(47A)을 갖는다. 제1 삽입 구멍(24e)에 있어서의 감압 피스톤(47)보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 감압실(R2)을 구성한다. 감압실(R2)은, 제3 스템 관통 구멍(24a)을 통해, 제1 구동 유체 유출 구멍(26b) 및 구동 유체 유입로(26a)에 연통하고 있다. 피스톤 O링(47A)은, 감압실(R2) 내의 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
로드(44B)의 선단은, 감압 피스톤(47)에 맞닿아 있다. 감압 스프링(48)은, 스프링 누름 부재(46)와 감압 피스톤(47) 사이에 마련되고, 감압 피스톤(47)을 포핏부(41)를 향하여 가압하고 있다. 포핏 스프링(45) 및 감압 스프링(48)의 가압력은, 유입실(R1) 및 감압실(R2)에 구동 유체가 유입되고 있지 않은, 또는 구동 유체 유입에 의한 감압실(R2)의 승압이 충분하지 않은 상태에서는, 포핏 본체(44A)의 제2 포핏 O링(44C)이 주연부(24I)로부터 이격되고, 유입실(R1)과 감압실(R2)이 연통되도록 설정되어 있다.
[리프트양 조정 기구(50)]
도 3에 도시한 바와 같이, 리프트양 조정 기구(50)는, 로크 너트(51)와, 조정 나사(52)와, 조정 소편(53)을 갖는다.
로크 너트(51)는, 상측 케이싱(25)의 돌기부(25F)의 상단에 장착되어 있다. 조정 나사(52)는, 상측부(52A)와 하측부(52B)에서, 상이한 피치를 갖고, 하측부(52B)쪽이 상측부(52A)보다도 피치가 작게 구성되어 있다. 조정 나사(52)의 상측부(52A)는, 나사 결합 구멍(25b)에 나사 결합되어 있다. 조정 소편(53)은, 횡단면이 육각형 형상을 이루고, 나사 결합 오목부(53a)가 형성되고, 소편 삽입 구멍(25c)에 상하 이동 가능하게 삽입되어 있다. 나사 결합 오목부(53a)에, 조정 나사(52)의 하측부(52B)가 나사 결합되어 있다.
그리고, 조정 나사(52)를 회전시킴으로써, 조정 소편(53)이 상하 이동한다. 이에 의해, 스템(26)의 상하 이동 거리가 조정되고, 다이어프램(15)의 리프트양이 조정된다. 또한, 조정 소편(53)의 하단에 대하여 스템(26)의 상단이 접촉한 상태가, 스템(26)이 상사점에 위치하는 상태이다.
[유체 공급 시스템(2)]
이어서, 본 실시 형태에 따른 유체 공급 시스템(2)에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은, 유체 공급 시스템(2)의 구성도를 도시하고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 유체 공급 시스템(2)은, 어큐뮬레이터(3)와, 전자기 밸브인 삼방 밸브(4)와, 상술한 밸브(1)를 구비한다. 어큐뮬레이터(3)는, 예를 들어 조작 에어인 구동 유체를 공급하는 공급원이다. 삼방 밸브(4)는, 어큐뮬레이터(3)로부터 밸브(1)로 구동 유체를 공급하는 흐름과, 구동 유체를 밸브(1)의 구동부(30)(제1, 2 압력실(S1, S2))로부터 외부로 배출하는 흐름을 전환시키는 전환 수단이다.
[밸브(1)의 개폐 동작]
이어서, 본 실시 형태에 따른 유체 공급 시스템(2)에 있어서의 밸브(1)의 개폐 동작에 대해서, 도 3, 4, 6, 7을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 압력 조건으로서, 어큐뮬레이터(3)로부터 밸브(1)로 공급되는 구동 유체의 압력을 0.5MPa로 하고, 감압실(R2)을 거쳐서 제1, 2 압력실(S1, S2)에 공급되는 구동 유체의 압력을 0.35MPa로 한다.
도 7은, 밸브(1)의 개폐 시에 있어서의, 감압 밸브(40)의 동작 설명도를 도시하고 있다. 도 7에서는, 구동 유체의 흐름을 외곽선 화살표로 나타내고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 밸브(1)에서는, 제1, 2 압력실(S1, S2)에 구동 유체가 유입되고 있지 않은 상태에서는, 스템(26)은 압축 코일 스프링(27)의 가압력에 의해 하사점에 있고(바디 본체(11)에 근접하고), 다이어프램 누름 부재(17)에 의해 다이어프램(15)이 압박되어서 밸브(1)는 폐쇄 상태로 되어 있다. 즉, 밸브(1)는, 통상 상태(구동 유체가 공급되고 있지 않은 상태)에서는 폐쇄 상태이다.
그리고, 도 6에 도시한 삼방 밸브(4)를, 어큐뮬레이터(3)로부터 밸브(1)로 구동 유체가 흐르는 상태로 한다. 이에 의해, 어큐뮬레이터(3)로부터 밸브(1)로 구동 유체가 공급된다. 구동 유체는, 도시하지 않은 에어 튜브 및 관 조인트를 통해, 구동 유체 도입 구멍(25d)으로부터 구동 유체 통과 구멍(24g)을 통과하고, 도 7의 (A)에 도시하는 바와 같이 유입실(R1)로 유입된다. 구동 유체는, 압력이 0.5MPa로 유입실(R1)로 유입된다.
유입실(R1)과 감압실(R2)이 연통하고 있으므로, 도 7의 (B)에 도시하는 바와 같이, 구동 유체는, 감압실(R2)에 유입되어, 감압실(R2)의 압력이 상승한다. 감압실(R2) 내의 압력이 상승하면, 감압 피스톤(47)이, 감압 스프링(48)의 가압력에 저항하여, 스프링 누름 부재(46)측으로 이동한다. 그리고, 감압실(R2)의 압력이 소정의 압력(구동압)인 0.35MPa가 되면, 도 7의 (C)에 도시하는 바와 같이, 포핏(44)의 제2 포핏 O링(44C)이 주연부(24I)에 맞닿아, 유입실(R1)과 감압실(R2)의 연통이 차단된다.
도 7의 (A)로부터 도 7의 (B)에 이르는 동작에 의해, 소정의 압력의 구동 유체가, 감압실(R2)로부터, 제1 구동 유체 유출 구멍(26b), 구동 유체 유입로(26a), 제2 구동 유체 유출 구멍(26c) 및 제3 구동 유체 유출 구멍(26d)을 통해, 제1, 2 압력실(S1, S2)에 유입된다. 또한, 유입실(R1)에 어큐뮬레이터(3)로부터 0.5MPa의 구동 유체가 공급됨으로써, 도 7의 (C)에 도시하는 감압 밸브(40)의 상태가 유지되도록 구성되어 있다.
제1, 2 압력실(S1, S2)에 구동 유체가 유입되면, 제1, 2 피스톤(31, 34)이, 압축 코일 스프링(27)의 가압력에 저항하여 상승한다. 이에 의해, 스템(26)은 상사점으로 이동하고(바디 본체(11)로부터 이격되고), 다이어프램(15)의 탄성력 및 유체(가스)의 압력에 의해 다이어프램 누름 부재(17)가 상측으로 이동하고, 밸브(1)는 개방 상태로 된다.
또한, 제1 피스톤(31)의 상승에 의해, 제1 시일 부재(33)에 있어서, 제1 내주부(33A)는 제1 피스톤(31)과 함께 상승하고, 제1 외주부(33B)는 상승하지 않고, 제1 중간부(33C)는 제1 내주부(33A)의 상승에 수반하여 변형된다. 마찬가지로, 제2 피스톤(34)의 상승에 의해, 제2 시일 부재(36)에 있어서, 제2 내주부(36A)는 제2 피스톤(34)과 함께 상승하고, 제2 외주부(36B)는 상승하지 않고, 제2 중간부(36C)는 제2 내주부(36A)의 상승에 수반하여 변형된다.
밸브(1)를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 하기 위해서는, 삼방 밸브(4)를, 구동 유체가 밸브(1)의 구동부(30)(제1, 2 압력실(S1, S2))로부터 외부로 배출되는 흐름으로 전환시킨다. 이에 의해, 유입실(R1) 내의 압력이 감소되고, 도 7의 (D)에 도시하는 바와 같이, 포핏(44)의 제2 포핏 O링(44C)이 주연부(24I)로부터 이격되어, 유입실(R1)과 감압실(R2)이 연통된다. 그 결과, 제1, 2 압력실(S1, S2) 내의 구동 유체가, 제2 구동 유체 유출 구멍(26c), 제3 구동 유체 유출 구멍(26d), 구동 유체 유입로(26a) 및 제1 구동 유체 유출 구멍(26b)을 통해, 감압실(R2) 및 유입실(R1)로 흘러, 구동 유체 통과 구멍(24g) 및 구동 유체 도입 구멍(25d)을 통해 외부로 배출된다.
제1 피스톤(31) 및 제2 피스톤(34)이 하강함으로써, 제1 시일 부재(33)의 제1 내주부(33A) 및 제2 시일 부재(36)의 제2 내주부(36A)도 하강하고, 제1 시일 부재(33) 및 제2 시일 부재(36)는 원래의 상태로 복귀된다. 스템(26)은, 압축 코일 스프링(27)의 가압력에 의해, 하사점으로 되돌아가고, 다이어프램 누름 부재(17)에 의해 다이어프램(15)이 압박되어 밸브(1)는 폐쇄 상태로 된다.
[반도체 제조 장치(100)]
이어서, 상기에서 설명한 밸브(1) 및 유체 공급 시스템(2)이 사용되는 반도체 제조 장치(100)에 대하여 설명한다.
도 8은, 본 실시 형태에 따른 밸브(1) 및 유체 공급 시스템(2)을 구비하는 반도체 제조 장치(100)를 도시하고 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 반도체 제조 장치(100)는, 예를 들어 CVD 장치이고, 유체 공급 시스템(2)과, 가스 공급 수단(60)과, 진공 챔버(70)와, 배기 수단(80)을 갖고, 웨이퍼 상에 부동태 막(산화막)을 형성하는 장치이다.
가스 공급 수단(60)은, 가스 공급원(61)과, 유체 제어 장치(62)를 구비한다. 진공 챔버(70)는, 웨이퍼(72)를 적재하기 위한 적재대(71)와, 웨이퍼(72) 상에 박막을 형성하기 위한 전극(73)을 구비한다. 진공 챔버(70)에는, 상용 전원(101)이 접속되어 있다. 배기 수단(80)은, 배기 배관(81)과, 개폐 밸브(82)와, 집진기(83)를 구비한다.
웨이퍼(72) 상에 박막을 형성할 때는 유체 공급 시스템(2)에 있어서의 밸브(1)의 개폐에 의해, 진공 챔버(70)로의 가스의 공급이 제어된다. 또한, 웨이퍼(72) 상에 박막을 형성했을 때에 발생하는 부생성물인 분립체를 제거할 때는 개폐 밸브(82)가 개방 상태로 되고, 배기 배관(81)을 통해 집진기(83)에 의해 분립체가 제거된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 액추에이터(20)에 의하면, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브(40)와, 케이싱 내에 마련되어 케이싱과 함께 제1, 2 압력실(S1, S2)을 형성하고, 감압 밸브(40)에 의해 감압된 소정의 압력의 구동 유체에 의해 구동되는 제1, 2 피스톤(31, 34)을 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 어큐뮬레이터(3)로부터의 구동 유체의 압력에 변동이 있다고 해도, 제1, 2 압력실(S1, S2)에 대하여, 감압 밸브(40)에 의해 소정의 압력을 갖는 구동 유체를 공급할 수 있으므로, 간이한 구성으로 액추에이터(20)의 동작 속도를 정속도로 할 수 있어, 제1, 2 피스톤(31, 34)의 동작 변동을 저감할 수 있다.
또한, 이 액추에이터(20)를 밸브(1)에 적용하고, 당해 밸브(1)를, 구동 유체를 공급하는 어큐뮬레이터(3) 및 구동 유체의 흐름을 전환시키는 삼방 밸브(4)를 갖는 유체 공급 시스템(2)에 적용함으로써, 밸브(1)의 개폐 속도를 일정하게 할 수 있다. 따라서, 당해 밸브(1) 또는 유체 공급 시스템(2)을 구비하는 반도체 제조 장치(100)에서는, 소정량의 가스를 진공 챔버(70)에 공급할 수 있으므로, 원하는 막 두께를 갖는 막을 웨이퍼 상에 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 액추에이터(20)는, 제1, 2 외주부 수용 홈(22g, 23g)이 내주부에 형성된 케이싱과, 제1, 2 내주부 수용 홈(31c, 34c)이 외주부에 형성되고, 케이싱과 함께 제1, 2 압력실(S1, S2)을 형성하고, 외부로부터의 구동 유체에 의해 구동되는 제1, 2 피스톤(31, 34)과, 제1, 2 외주부 수용 홈(22g, 23g)에 끼워 맞춰지는 제1, 2 내주부(33A, 36A) 및 제1, 2 내주부 수용 홈(31c, 34c)에 끼워 맞춰지는 제1, 2 외주부(33B, 36B)를 갖고, 제1, 2 압력실(S1, S2)을 밀폐하는 환형의 제1, 2 시일 부재(33, 36)를 구비한다
이러한 구성에 의하면, 제1, 2 피스톤(31, 34)의 이동 시에, 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 제1, 2 내주부(33A, 36A)만이, 제1, 2 피스톤(31, 34)과 함께 이동한다. 이에 의해, 제1, 2 시일 부재(33, 36)가, 케이싱의 내주면을 미끄럼 이동하는 것을 억제할 수 있고, 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 마모를 방지할 수 있다. 따라서, 사용 횟수가 증가되어도, 제1, 2 피스톤(31, 34)이 마모되는 일이 없어, 제1, 2 피스톤(31, 34)의 동작의 변동을 저감할 수 있다.
또한, 이 액추에이터(20)를 밸브(1)에 적용함으로써, 밸브(1)의 개폐 속도를 항상 일정하게 할 수 있다. 따라서, 당해 밸브(1)를 구비하는 반도체 제조 장치(100)에서는, 소정량의 가스를 진공 챔버(70)에 공급할 수 있으므로, 원하는 막 두께의 막을 웨이퍼 상에 형성할 수 있다.
또한, 제1, 2 내주부(33A, 36A)는, 제1, 2 외주부(33B, 36B)에 대한 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 축 방향을 따르는 이동 가능한 최대 거리가, 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 두께 절반 이하의 소정의 거리로 되도록 제한되어 있다. 이에 의해, 제1, 2 시일 부재(33, 36)가, 케이싱의 내주면을 미끄럼 이동하는 것을 억제할 수 있어, 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 제1, 2 시일 부재(33, 36)는, 제1, 2 내주부(33A, 36A)와 제1, 2 외주부(33B, 36B) 사이에 위치하고, 제1, 2 외주부(33B, 36B) 및 제1, 2 외주부(33B, 36B)의 두께보다 얇게 구성된 제1, 2 중간부(33C, 36C)를 갖는다.
이러한 구성에 의하면, 제1, 2 중간부(33C, 36C)의 변형만으로, 제1, 2 시일 부재(33, 36)를, 제1, 2 피스톤(31, 34)의 이동에 추종시킬 수 있으므로, 제1, 2 시일 부재(33, 36)가, 케이싱의 내주면을 미끄럼 이동하는 것을 방지할 수 있어, 제1, 2 시일 부재(33, 36)의 마모를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시예에 한정되지 않는다. 당업자라면 본 발명의 범위 내에서, 여러가지 추가나 변경 등을 행할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 중간 케이싱(24)에, 감압 밸브(40)에 더하여, 역지 밸브(49)를 마련해도 된다. 이 경우, 중간 케이싱(24)에는, 제3 삽입 구멍(24j)이 형성되고, 제1 삽입 구멍(24e)과 제3 삽입 구멍(24j)을 연통하는 제1 연통 구멍(24k), 제2 삽입 구멍(24f)과 제3 삽입 구멍(24j)을 연통하는 제2 연통 구멍(24m)이 형성된다. 제2 연통 구멍(24m)의 단부는 볼(24N)에 의해 막혀 있다. 또한, 중간 케이싱(24)의 구동 유체 통과 구멍(24g)은, 역지 밸브(49)의 바로 위에 위치하여, 제3 삽입 구멍(24j)에 연통하도록 형성된다. 구동 유체 도입 구멍(25d)은, 상측 케이싱(25)에 있어서, 중간 케이싱(24)의 제3 삽입 구멍(24j)의 상측에 상당하는 위치에 형성되고, 하단부는 구동 유체 통과 구멍(24g)에 연통하고 있다. 구동 유체 통과 구멍(24g) 및 구동 유체 도입 구멍(25d)은, 구동 유체 통로에 상당한다.
그리고, 역지 밸브(49)는, 제3 삽입 구멍(24j)에 압입되어, 중간 케이싱(24)에 대하여 고정되고, 역지 밸브 O링(49A) 및 수지제의 밸브체(49B)를 갖고 있다. 제3 삽입 구멍(24j)에 있어서의, 역지 밸브(49)보다도 내측의 공간은, 체크실(R3)을 구성한다. 역지 밸브 O링(49A)은, 체크실(R3) 내의 구동 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다. 밸브체(49B)는, 체크실(R3)의 압력에 따라서 변위 가능하고, 당해 밸브체(49B)의 변위에 의해, 역지 밸브(49)는, 폐쇄 상태 또는 개방 상태로 된다. 역지 밸브(49)가 폐쇄 상태이면, 체크실(R3)과 제1 연통 구멍(24k)의 연통이 차단되고, 역지 밸브(49)가 개방 상태이면, 체크실(R3)과 제1 연통 구멍(24k)은 연통한다.
그리고, 중간 케이싱(24)의 구동 유체 통과 구멍(24g)으로부터 체크실(R3)로 구동 유체가 유입되면, 역지 밸브(49)는 폐쇄 상태로 되고, 구동 유체는, 제2 연통 구멍(24m)을 통해, 유입실(R1)로 유입된다. 유입실(R1)과 감압실(R2)이 연통하고 있으므로, 유입실(R1)에 유입한 구동 유체는, 감압실(R2)에 유입되어, 감압실(R2)의 압력이 상승한다. 감압실(R2) 내의 압력이 상승하면, 감압 피스톤(47)이, 감압 스프링(48)의 가압력에 저항하여, 스프링 누름 부재(46)측으로 이동한다. 그리고, 감압실(R2)의 압력이 소정의 압력이 되면, 포핏(44)의 제2 포핏 O링(44C)이 주연부(24I)에 맞닿아, 유입실(R1)과 감압실(R2)의 연통이 차단된다.
이에 의해, 소정의 압력의 구동 유체가, 감압실(R2)로부터, 제1 구동 유체 유출 구멍(26b), 구동 유체 유입로(26a), 제2 구동 유체 유출 구멍(26c) 및 제3 구동 유체 유출 구멍(26d)을 통해, 제1, 2 압력실(S1, S2)로 유입된다. 그 결과, 밸브(1)는 개방 상태로 된다.
한편, 삼방 밸브(4)를, 구동 유체가 밸브(1)의 구동부(30)(제1, 2 압력실(S1, S2))로부터 외부로 배출되는 흐름으로 전환시킴으로써, 체크실(R3) 내의 압력이 감소되어, 역지 밸브(49)가 개방 상태로 된다. 이에 의해, 체크실(R3)과 제1 연통 구멍(24k)이 연통하여, 제1, 2 압력실(S1, S2) 내의 구동 유체가, 구동 유체 유입로(26a) 및 제1 구동 유체 유출 구멍(26b)을 통해, 제1 연통 구멍(24k) 및 체크실(R3)로부터 외부로 배출된다. 또한, 유입실(R1), 감압실(R2) 및 제2 연통 구멍(24m) 내의 구동 유체도 체크실(R3)로부터 외부로 배출된다.
이와 같이, 액추에이터(20)는, 구동 유체를 제1, 2 압력실(S1, S2)에 도입할 때는 폐쇄 상태로 되어, 구동 유체를 감압 밸브(40)로 흘리고, 구동 유체를 제1, 2 압력실(S1, S2)로부터 외부로 배출할 때는 개방 상태로 되어, 제1, 2 압력실(S1, S2)로부터의 구동 유체를 외부로 배출하는 역지 밸브(49)를 구비한다.
이러한 구성에 의하면, 구동 유체를 제1, 2 압력실(S1, S2)로부터 외부로 배출할 때에, 감압 밸브(40)를 통하지 않고 구동 유체를 외부로 배출하는 구성으로 되므로, 제1, 2 압력실(S1, S2)로부터, 역지 밸브(49)로의 유로를 크게 할 수 있어, 배출량이 늘어남으로써 구동 유체의 배출 시간을 짧게 할 수 있다. 이 결과, 밸브(1)의 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 하는 시간도 짧게 할 수 있다. 또한, 감압 밸브(40)만 있는 경우에는, 포핏 본체(44A)의 전후에서 차압을 발생시킬 필요가 있기 때문에, 포핏 본체(44A)와 주연부(24I)의 간극(오리피스부)의 면적을 용이하게 크게 할 수 없다. 이 때문에, 구동 유체의 배출량을 많게 할 수 없다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 액추에이터(20)를 밸브(1)에 적용했지만, 다른 장치에 적용해도 된다. 어큐뮬레이터(3)로부터 밸브(1)로 구동 유체를 공급하는 흐름과 구동 유체를 밸브(1)의 구동부(30)로부터 외부로 배출하는 흐름을 전환시키는 전환 수단은, 삼방 밸브(4)였지만, 다른 수단이어도 된다.
제1, 2 시일 부재(33, 36)의 형상은, 상기 실시 형태에 나타낸 형상에 한하지 않고, 예를 들어 단면이 원형, X상, U상이어도 된다. 또한, 제1, 2 압력실(S1, S2)의 내용적을 변경 가능하게 구성해도 된다.
또한, 반도체 제조 장치(100)가 CVD 장치인 경우에 대하여 설명했지만, 스퍼터링 장치 또는 에칭 장치여도 된다. 밸브(1)를, 액추에이터(20)측을 상측으로, 바디(10)를 하측으로 하여 설치하는 형태에 대하여 설명했지만, 설치 방향은 이에 한정하지 않고, 수평 방향으로 설치되어도 되고, 상하 역방향으로 설치되어도 된다.
또한, 도 10은, 포핏 마개(43), 스프링 누름 부재(46) 및 역지 밸브(49)를, 고정 나사(41A, 42A, 49C)에 의해, 중간 케이싱(24)에 대하여 고정한 상태를 나타내고 있다.
상기 실시 형태에서는, 포핏 마개(43), 스프링 누름 부재(46) 및 역지 밸브(49)는, 각각 제2 삽입 구멍(24f), 제1 삽입 구멍(24e) 및 제3 삽입 구멍(24j)에 압입되어, 중간 케이싱(24)에 대하여 고정되어 있었다. 그러나, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 삽입 구멍(24f), 제1 삽입 구멍(24e) 및 제3 삽입 구멍(24j)의 개구측에, 각각 암나사부(24P, 24Q, 24R)를 형성하고, 포핏 마개(43), 스프링 누름 부재(46) 및 역지 밸브(49)를, 각각 제2 삽입 구멍(24f), 제1 삽입 구멍(24e) 및 제3 삽입 구멍(24j)에 대하여 미끄럼 이동 가능하게 삽입하게 해도 된다. 그리고, 각 암나사부(24P, 24Q, 24R)에 대하여, 수나사부를 갖는 고정 나사(41A, 42A, 49C)를 나사 결합시킨다. 이에 의해, 포핏 마개(43)는, 포핏 스프링(45)과 고정 나사(41A) 사이에 끼인 상태로, 중간 케이싱(24)에 대하여 지지된다. 스프링 누름 부재(46)는, 감압 스프링(48)과 고정 나사(42A) 사이에 끼인 상태로, 중간 케이싱(24)에 대하여 지지된다.
고정 나사(41A, 42A, 49C)는, 마이너스 홈이 형성된, 머리 없는 나사이다. 포핏 마개(43), 스프링 누름 부재(46), 포핏 스프링(45), 감압 스프링(48), 고정 나사(41A) 및 고정 나사(42A)는, 각각 제1 스프링 누름 부재, 제2 스프링 누름 부재, 제1 스프링, 제2 스프링, 제1 고정 나사 및 제2 고정 나사에 상당한다. 고정 나사(41A)는, 포핏부(41)의 일부를 구성하고, 고정 나사(42A)는, 감압부(42)의 일부를 구성한다.
이러한 구성에 의하면, 고정 나사(41A, 42A)의 나사 삽입량을 조정하여 포핏 마개(43) 및 스프링 누름 부재(46)를 이동시킴으로써, 포핏 스프링(45) 및 감압 스프링(48)의 가압력을 조정할 수 있다. 이에 의해, 감압 밸브(40)의 구동압(소정의 압력)을 조정할 수 있어, 밸브(1)의 개폐 속도를 조정할 수 있다. 그 결과, 밸브(1)마다의 개폐 속도를 균일하게 할 수 있고, 밸브(1)의 개방 동작 및 폐쇄 동작의 속도를 균일하게 할 수 있다.
1: 밸브
2: 유체 공급 시스템
3: 어큐뮬레이터
4: 삼방 밸브
10: 바디
11: 바디 본체
11b: 유체 유입로
11c: 유체 유출로
15: 다이어프램
20: 액추에이터
21: 하측 케이싱
22: 칸막이 디스크
22g: 제1 외주부 수용 홈
23: 서포트 디스크
23g: 제2 외주부 수용 홈
24: 중간 케이싱
24e: 제1 삽입 구멍
24f: 제2 삽입 구멍
24g: 구동 유체 통과 구멍
24I: 주연부
24P, 24Q: 암나사부
25: 상측 케이싱
25d: 구동 유체 도입 구멍
26: 스템
30: 구동부
31: 제1 피스톤
31c: 제1 내주부 수용 홈
33: 제1 시일 부재
33A: 제1 내주부
33B: 제1 외주부
33C: 제1 중간부
34: 제2 피스톤
34c: 제2 내주부 수용 홈
36: 제2 시일 부재
36A: 제2 내주부
36B: 제2 외주부
36C: 제2 중간부
40: 감압 밸브
41: 포핏부
41A, 42A: 고정 나사
42: 감압부
43: 포핏 마개
44: 포핏
44A: 포핏 본체와
44B: 로드
45: 포핏 스프링
46: 스프링 누름 부재
47: 감압 피스톤
48 감압 스프링
49: 역지 밸브
100: 반도체 제조 장치
S1: 제1 압력실
S2: 제2 압력실
R1: 유입실
R2: 감압실

Claims (10)

  1. 케이싱과,
    상기 케이싱 내에 마련되어, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브와,
    상기 케이싱 내에 마련되어 상기 케이싱과 함께 압력실을 형성하고, 감압된 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 구동되는 피스톤을 구비하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 구동 유체를 상기 압력실에 도입할 때는 폐쇄 상태로 되고, 구동 유체를 상기 압력실로부터 외부로 배출할 때는 개방 상태로 되어, 상기 압력실로부터의 구동 유체를 외부로 배출하는 역지 밸브를 상기 케이싱 내에 더 구비하는 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 케이싱에는, 상기 역지 밸브의 바로 위에, 상기 역지 밸브로, 또는, 상기 역지 밸브로부터의 구동 유체를 흘리기 위한 구동 유체 통로가 형성되어 있는, 액추에이터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱에는, 제1 삽입 구멍과, 상기 제1 삽입 구멍과 동축인 제2 삽입 구멍이 형성되고, 상기 제1 삽입 구멍과 상기 제2 삽입 구멍은 서로 연통하고, 상기 제1 삽입 구멍의 개구측 및 상기 제2 삽입 구멍의 개구측에는 암나사부가 형성되고,
    상기 감압 밸브는, 상기 제2 삽입 구멍에 마련된 포핏부와, 상기 제1 삽입 구멍에 마련된 감압부를 구비하고,
    상기 포핏부는, 제1 스프링 누름 부재와, 포핏과, 제1 스프링과, 제1 고정 나사를 갖고,
    상기 감압부는, 제2 스프링 누름 부재와, 감압 피스톤과, 제2 스프링과, 제2 고정 나사를 갖고,
    상기 제1 스프링 누름 부재는, 상기 제2 삽입 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고, 상기 제2 삽입 구멍에 있어서의 상기 제1 스프링 누름 부재보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 유입실을 구성하고,
    상기 포핏은, 상기 유입실 내에 위치하고, 상기 케이싱에 있어서의 상기 제1 삽입 구멍과 제2 삽입 구멍이 연통하는 부분의 주연부에 대하여 맞닿음 및 이격되는 포핏 본체와, 상기 포핏 본체의 선단으로부터 상기 제1 삽입 구멍 내로 뻗는 로드를 갖고,
    상기 제1 스프링은, 상기 제1 스프링 누름 부재와 상기 포핏 사이에 마련되어, 상기 포핏을 상기 감압부를 향하여 가압하고,
    상기 제1 고정 나사는, 상기 제1 삽입 구멍의 상기 암나사부에 나사 결합되어, 상기 제1 스프링 누름 부재를 상기 케이싱에 대하여 지지하고,
    상기 제2 스프링 누름 부재는, 상기 제2 삽입 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입되고,
    상기 감압 피스톤은, 상기 제2 스프링 누름 부재보다도 상기 제1 삽입 구멍의 내측에 있어서 이동 가능하게 마련되고, 상기 제1 삽입 구멍에 있어서의 상기 감압 피스톤보다도 내측의 공간은, 구동 유체가 유입되는 감압실을 구성하고, 상기 로드의 선단은, 상기 감압 피스톤에 맞닿고,
    상기 제2 스프링은, 상기 제2 스프링 누름 부재와 상기 감압 피스톤 사이에 마련되어, 상기 감압 피스톤을 상기 포핏부를 향하여 가압하고,
    상기 제2 고정 나사는, 상기 제2 삽입 구멍의 상기 암나사부에 나사 결합되어, 상기 제2 스프링 누름 부재를 상기 케이싱에 대하여 지지하고,
    상기 제1 스프링 및 상기 제2 스프링의 가압력은, 상기 유입실 및 상기 감압실에 구동 유체가 유입되고 있지 않은, 또는 구동 유체 유입에 의한 상기 감압실의 승압이 충분하지 않은 상태에서는, 상기 포핏 본체가 상기 주연부로부터 이격되어, 상기 유입실과 상기 감압실이 연통되도록 설정되고,
    상기 유입실로부터의 구동 유체 유입에 의해 상기 감압실의 압력이 상승하면, 상기 감압 피스톤이, 상기 제2 스프링의 가압력에 저항하여, 상기 제2 스프링 누름 부재측으로 이동하고, 상기 감압실의 압력이 상기 소정의 압력이 되면, 상기 포핏 본체가 상기 주연부에 맞닿아, 상기 유입실과 상기 감압실의 연통이 차단되도록 구성된, 액추에이터.
  5. 유체 통로가 형성된 바디와,
    상기 유체 통로를 개폐하는 밸브체와,
    상기 밸브체에 의해 상기 유체 통로를 개폐시키기 위해서, 상기 바디에 대하여 근접 및 이격 이동하는 스템과,
    케이싱과,
    상기 케이싱 내에 마련되어, 외부로부터 공급되는 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브와,
    상기 케이싱 내에 마련되고, 상기 감압 밸브에 의해 감압된 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 상기 스템을 구동하는 구동부를 구비하는 밸브.
  6. 제3항에 있어서, 구동 유체를 상기 구동부에 도입할 때는 폐쇄 상태로 되고, 구동 유체를 상기 구동부로부터 외부로 배출할 때는 개방 상태로 되어, 상기 구동부로부터의 구동 유체를 외부로 배출하는 역지 밸브를 상기 케이싱 내에 더 구비하는 밸브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 케이싱에는, 상기 역지 밸브의 바로 위에, 상기 역지 밸브로, 또는, 상기 역지 밸브로부터의 구동 유체를 흘리기 위한 구동 유체 통로가 형성되어 있는, 밸브.
  8. 제4항에 기재된 액추에이터를 구비하는 밸브.
  9. 구동 유체를 공급하는 공급원과, 상기 공급원으로부터 공급되는 구동 유체에 의해 구동되는 밸브를 구비하는 유체 공급 시스템이며,
    상기 밸브는, 유체 통로가 형성된 바디와, 상기 유체 통로를 개폐하는 밸브체와, 상기 밸브체에 의해 상기 유체 통로를 개폐시키기 위해서, 상기 바디에 대하여 근접 및 이격 이동하는 스템과, 상기 구동 유체의 압력을 소정의 압력으로 감압하는 감압 밸브 및 상기 소정의 압력의 구동 유체에 의해 상기 스템을 구동하는 구동부를 내부에 갖는 액추에이터를 갖고,
    상기 공급원으로부터 상기 밸브로 구동 유체를 공급하는 흐름과 구동 유체를 상기 밸브의 상기 구동부로부터 외부로 배출하는 흐름을 전환시키는 전환 수단을 구비하는 유체 공급 시스템.
  10. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 밸브, 혹은, 제9항에 기재된 유체 공급 시스템을 구비하는 반도체 제조 장치.
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