JP2000329254A - 弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置等における真空容器と排気系
との接続部に使用される弁装置であって、プロセス過程
で反応した生成物の弁装置内部への付着を効果的に防止
し得る弁装置を提供する。 【解決手段】 弁箱内の一側に備えられている弁座と、
該弁座に対向し、弁開閉用のシャフトに支持されて該弁
座に離接自在に配置されている弁体と、該シャフトを囲
繞し、一端の周縁が前記弁体、他端の周縁が前記弁座に
対向して配置されている弁箱の端板にそれぞれ固定され
ているベローズとで構成され、該ベローズの外部及び内
部にそれぞれヒータが設置されている弁装置において、
前記ベローズの外部に設置されているヒータは、前記ベ
ローズを囲繞し、一端の周縁が前記端板に取り付けら
れ、他端が前記弁座方向に向けて開口している筒状ヒー
タであって、弁の開動作時に当該筒状ヒータの開口が前
記弁体にて封鎖されることを特徴とした弁装置により、
前記課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
等の真空を利用した産業分野において利用される弁装置
であって、真空容器と排気系との接続部に使用される弁
装置に関し、特に、プロセス過程で反応した生成物の弁
装置内部への付着を効果的に防止し得る弁装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置等の真空容器と排
気系との接続部に使用される弁装置であって、弁座と該
弁座と対向する弁体とを備えた弁装置において、弁装置
自身を加熱する場合の一例を示すと、図２のような構成
をしたものが公知である。即ち弁箱１には弁座２が設置
されており、ボンネットフランジ３ａと配管接続フラン
ジ４ａ及び４ｂが固定されている。前記弁座２に対向し
てメインガスケット５を装備した弁体６が配置され、該
弁体６はベローズ７の一端の周縁に気密に接合されてい
る。一方、ベローズ７の他端の周縁は弁座２に対向して
配置されている弁箱１の端板８と気密に接合され、当該
端板８は、ガスケット９によりボンネットフランジ３ａ
に気密に取り付けられている。このため、ベローズ７の
内外空間は仕切られているが、ベローズ７の内側空間が
常時大気圧となるように、ボンネットフランジ３ｂに連
通溝２２が設けてある。

【０００３】ベローズ７にはベローズガイド１０が備え
られており、これによってベローズ７の伸縮方向以外へ
の変形を抑え、ベローズ７の耐久性を向上させている。

【０００４】弁開閉用のシリンダ１１は、ボンネットフ
ランジ３ｂに固定され、シリンダロッド１２に弁体６移
動用のシャフト１３が接続されている。該シャフト１３
は、弁体６に接続され、シリンダ１１によってシャフト
１３が矢示１６の方向に移動し、これによって弁体６が
弁座２に離接し、弁の開閉操作が行われる構造となって
いる。図２は、従来の弁装置における弁の閉動作時を表
している。

【０００５】この弁装置の弁箱１の外側面には、ヒータ
２０が配備され、弁装置全体を加熱できるようになって
いる。更に図３のように、弁装置が開閉してもヒータが
断線しないように、ベローズ７の内側にシースヒータ２
１をスパイラル状に取り付けた例も公知である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のような従来の弁
装置を装備した半導体製造用のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ−Ｖａｐｏｒ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等の真空
排気系では、高真空を達成する場合、反応性ガスに曝さ
れる内面に吸着、吸蔵したガスを強制排気するため、排
気系を加熱する方法が用いられている。

【０００７】また、成膜用の反応ガスを導入しながら排
気を行う場合、半導体製造装置では、プロセス過程で反
応した生成物が弁装置内部に付着することがある。この
生成物が弁装置内面及びベローズに付着した場合、特に
ベローズが縮む状態の場合には付着した生成物が負荷と
なり、ベローズの寿命が短くなるという問題がある。ま
た、前記付着した生成物の分解等によりプロセス条件が
再現できない状態が起こるという問題もある。更に、メ
インガスケットに前記生成物が付着した場合、弁装置を
閉じても真空シールできなくなるという問題が生じてい
た。

【０００８】この生成物の付着防止策として、生成物の
蒸気圧温度以上に弁装置を加熱する方法が用いられてい
る。この弁装置を加熱する方法は、弁箱の外側である大
気圧側にヒータを配置して加熱するものであった。

【０００９】しかし、この方法では、弁装置内部の空間
が真空状態の場合、また弁装置が開状態の場合、弁装置
内部に配置されているベローズ、弁体、メインガスケッ
トは主に熱伝導で加熱されるため、温度が上昇するのに
長時間を要していた。

【００１０】また、従来の大気圧側の弁装置外部から加
熱する方式では、弁箱と弁装置内部に配置されている部
品（ベローズ、弁体、メインガスケット）との温度差が
生じるため、弁箱を許容上限温度に加熱しても、弁装置
内部に配置されている部品は、目標温度まで加熱されな
いという問題点があった。

【００１１】一方、最近ではこの対策としてベローズ内
部の大気側部に、シースヒータをコイルスプリングのよ
うにスパイラル状に成形し、ベローズを加熱する方法が
用いられることもある（図３）。しかし、この構造では
弁の開閉に伴い、シースヒータも伸縮するのでヒータの
耐久性、信頼性に問題点があった。また、ベローズの耐
久性を向上させるために、ベローズガイドを弁開閉用シ
ャフトの軸の周囲に装備すると、シースヒータの位置が
構造上複雑になるという問題点もあった。

【００１２】

【課題を解決するための手段】然るにこの発明は、弁開
閉用のシャフトを囲繞しているベローズであって、弁箱
の一側に備えられている弁座に対向して該弁座に離接可
能に配置されている弁体に一端の周縁が、該弁座に対向
して配置されている弁箱の端板に他端の周縁がそれぞれ
固定されているベローズの周囲に、一端の周縁が前記端
板に取り付けられ、他端が前記弁座方向に向けて開口し
ている筒状ヒータを配置し、弁の開動作時に、当該筒状
ヒータの開口を前記弁体にて封鎖し、前記弁開閉用のシ
ャフトを囲繞しているベローズを当該筒状ヒータと弁体
とで密封し、ベローズが反応性ガスに晒されないように
することによって前記課題を解決したのである。

【００１３】すなわち、この発明は、弁箱内の一側に備
えられている弁座と、該弁座に対向し、弁開閉用のシャ
フトに支持されて該弁座に離接自在に配置されている弁
体と、該弁開閉用のシャフトを囲繞し、一端の周縁が前
記弁体、他端の周縁が前記弁座に対向して配置されてい
る弁箱の端板にそれぞれ固定されているベローズまたは
可撓性部材からなる隔壁とで構成され、該ベローズまた
は可撓性部材からなる隔壁の外部及び内部にそれぞれヒ
ータが設置されている弁装置において、前記ベローズま
たは可撓性部材からなる隔壁の外部に設置されているヒ
ータは、前記ベローズまたは可撓性部材からなる隔壁を
囲繞し、一端の周縁が前記端板に取り付けられ、他端が
前記弁座方向に向けて開口している筒状ヒータであっ
て、弁の開動作時に当該筒状ヒータの開口が前記弁体に
て封鎖されることを特徴とした弁装置である。

【００１４】前記のように弁装置を構成したことによっ
て、本発明の弁装置においては、弁開閉用のシャフトを
囲繞しているベローズまたは可撓性部材からなる隔壁
は、弁装置の外部からではなく、弁装置の内部であっ
て、しかもベローズ、隔壁を囲繞している筒状ヒータに
よって加熱されるため、より短時間での昇温が可能とな
った。また、弁の開動作時には、弁開閉用のシャフトを
囲繞しているベローズまたは可撓性部材からなる隔壁
は、筒状ヒータと弁体とで密封され、ベローズ、隔壁が
反応性ガスに晒されることがなくなった。更に、弁の開
動作時には、弁体及び弁体の先端側（弁座側）に取り付
けられているメインガスケットは、筒状ヒータから直接
加熱され、短時間で昇温できるようになったのである。

【００１５】前記のように構成した結果、弁の開動作
時、すなわち導入された反応ガスが排気されて、最も反
応生成物が、弁装置内部、即ちベローズまたは可撓性部
材からなる隔壁の外面及び弁箱内面に付着しやすい状態
の時に、特に、ベローズ、隔壁の外面は覆い隠され、筒
状ヒータと弁体とで密封されたベローズ、隔壁の存在す
る側へプロセスガスが侵入し難くなり、このような状態
の下でベローズ、隔壁の外面と弁箱内面とが加熱され
る。そのため反応生成物は、弁装置の内部、特に、ベロ
ーズまたは可撓性部材からなる隔壁の外面には付着し難
くなる。

【００１６】また、筒状ヒータを使用することによっ
て、弁箱の内面を直接加熱できるため、弁装置外部のヒ
ータを省くこともできるので、弁装置が安価にできるメ
リットもある。

【００１７】更に、本発明は、前記のように構成した弁
装置において、前記ベローズまたは可撓性部材からなる
隔壁の内部に設置されているヒータを、弁開閉用のシャ
フトに、好ましくは、弁開閉用のシャフトの弁体との結
合部近辺に取り付けることによって、ベローズ、隔壁を
内部から加熱するヒータが弁の開閉操作の際に伸縮運動
する必要をなくし、ヒータの耐久性、信頼性を確保でき
るようにしたのである。このようにヒータを弁開閉用の
シャフトに取り付けた場合であっても、本発明の弁装置
においては、弁開閉用のシャフトを中空のシャフトと
し、弁箱外から当該ヒータへ電力を供給するリード線
を、当該中空のシャフト内を貫通させたので、ベローズ
ガイドによってヒータの電力供給用リード線が遮られる
ことはない。

【００１８】

【実施例】以下この発明の実施例を図１を参照して説明
する。図１は本発明の弁装置の一実施例の断面図であ
り、弁が開状態にあるときを表したものである。

【００１９】弁装置を構成する弁箱１には弁座２が設置
されており、ボンネットフランジ３ａと配管接続フラン
ジ４ａ、４ｂが固着されている。

【００２０】弁座２に対向してメインガスケット５を装
備した弁体６が配置され、弁体６は、ベローズ７の一端
の周縁に気密に接合されている。

【００２１】一方、ベローズ７の他端の周縁は、弁座２
に対向して配置されている弁箱１の端板８に気密に接合
されている。この端板８は、ガスケット９によりボンネ
ットフランジ３ａに気密に取り付けられている。これに
よって図１図示のように、ベローズ７の内外空間が仕切
られるが、ベローズ７の内側空間が常時大気圧となるよ
うに、ボンネットフランジ３ｂに連通溝２２が設けてあ
る。

【００２２】また、ベローズ７には、ベローズガイド１
０が装備されており、ベローズガイド１０によってベロ
ーズ７の伸縮方向以外への撓みを抑えることにより、ベ
ローズ７の伸縮に対する耐久性の向上が図られている。

【００２３】一方、シリンダ１１がボンネットフランジ
３ｂに固定され、シリンダ１１のシリンダロッド１２
に、弁体６を移動させ弁の開閉動作を行わせるための中
空シャフト１３が接続されている。すなわち、シリンダ
１１によって中空シャフト１３は、矢示１６または１６
ａの方向に上又は下へ移動し、弁座２に離接する構造と
なっている。

【００２４】中空シャフト１３は、弁体６と軸ガスケッ
ト１４により気密になるようにナット１５で接続されて
いる。

【００２５】また、中空シャフト１３にはヒータ１７が
装着されており、ヒータ１７への電力供給用のリード線
１８が、中空シャフト１３の貫通穴１９を介して弁箱１
の外側に伸びている。このヒータ１７によって、ベロー
ズ７、弁体６及びメインガスケット５を、ヒータ１７単
独ででも加熱できる構造となっている。

【００２６】なお、中空シャフト１３に取り付けるヒー
タ１７は、中空シャフト１３を囲繞するベローズ７を効
率的に加熱すべく、ベローズ７の内周面に対向するよう
に中空シャフト１３の外周全面を覆って取り付けられて
いることが好ましく、また、弁体６を直接加熱できるよ
うにすると共に、メインガスケット５に対する加熱効率
をよくするべく、図１図示のように、中空シャフト１３
の弁体６との結合部近辺に取り付けておくことが好まし
い。

【００２７】本発明の弁装置においては、端板８に筒状
のヒータ２３が設けられており、このヒータ２３へは、
ヒータ電力供給リード線２４によって電力が供給されて
いる。この筒状のヒータ２３によって、ベローズ７の全
外周面を、ベローズ７に近い位置から加熱することがで
きると共に、同じく弁箱１の全内周面を、これに近い位
置から加熱することができる。

【００２８】図１に図示した弁体６の開動作の際には、
筒状のヒータ２３の弁座２に向かう側の開口には、シー
ル用ガスケット２５によって、弁体６が両者の隙間をな
くすようにして係合され、中空シャフト１３及びこれを
囲繞するベローズ７が、筒状のヒータ２３と弁体６内に
内蔵されることになる。

【００２９】なお、本発明の弁装置によれば、筒状のヒ
ータ２３によって弁箱１の内周面を直接加熱できるので
省くことが可能であるが、従来の弁装置のように、弁箱
１の外側面をヒータ２０により加熱する構成にすること
もできる。

【００３０】この実施例の弁装置において、中空シャフ
ト１３を矢示１６のように上昇させて、弁体６を弁座２
から離し、ヒータ２３の下端周縁に当接させれば（図
１、弁体６の開動作時）、ベローズ７全体を密封できる
ので、ベローズ７外周面への反応ガスの付着を未然に防
止することができる。

【００３１】またリード線１８に通電すれば、ヒータ１
７が加熱され、ベローズ７、弁体６及びメインガスケッ
ト５を加熱することができるが、ヒータ１７は中空シャ
フト１３に装着されているので、中空シャフトが矢示１
６、１６ａ方向に移動しても、ヒータ１７が伸縮運動を
行う必要はなく、ヒータ１７の耐久性に悪影響を及ぼす
おそれはない。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、弁体が開動作の状
態、つまり、導入された反応性のプロセスガスが排気さ
れるため、反応生成物が最も弁装置内部に付着し易い状
態では、弁体がベローズの外周部に配置されている筒状
ヒータの開口部を蓋をする形態となり、これによって、
弁体と筒状ヒータとで密封された中にベローズを含む弁
体支持部が内蔵されるため、ベローズ外周が直接反応性
のプロセスガスの流れに曝されることがなく、その結
果、主にベローズの外周部等への生成物の付着が、大幅
に低減される。

【００３３】また、弁装置内のベローズ内部に位置する
弁開閉用シャフトを中空シャフトとし、当該中空シャフ
トにヒータを固定し、当該ヒータへの給電用リード線を
中空シャフト内を貫通させる構成としたので、弁体を弁
座に離接させるべく中空シャフトを移動させた場合であ
っても、ヒータは伸縮運動を行う必要がなくなる。

【００３４】しかも、ベローズ、弁体、およびメインガ
スケット等の弁装置内部構造を、当該中空シャフトに固
定したベローズ内部のヒータと、ベローズの外周部に配
置されている筒状ヒータとで、直接目標とする温度まで
短時間で加熱することができるため、ベローズ外周面等
に反応ガスによる生成物が付着した場合であっても、当
該反応ガスによる生成物の脱離、強制排気をきわめて効
果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の一部を省略した縦断正面
図。

【図２】従来の弁装置の一例を示す縦断正面図。

【図３】同じく従来の他の弁装置の一部を示す縦断正面
図。

【符号の説明】

１ 弁箱 ２ 弁座 ３ａ、３ｂ ボンネットフランジ ４ａ、４ｂ 配管接続フランジ ５ メインガスケット ６ 弁体 ７ ベローズ ８ 端板 ９ ガスケット １０ ベローズガイド １１ シリンダ １２ シリンダロッド １３ 中空シャフト １４ 軸ガスケット １５ ナット １７ ヒータ １８ ヒータリード線 １９ 貫通穴 ２０ ヒータ ２２ 連通溝 ２３ 筒状のヒータ ２４ ヒータリード線 ２５ シール用ガスケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁箱内の一側に備えられている弁座と、
   該弁座に対向し、弁開閉用のシャフトに支持されて該弁
   座に離接自在に配置されている弁体と、該弁開閉用のシ
   ャフトを囲繞し、一端の周縁が前記弁体、他端の周縁が
   前記弁座に対向して配置されている弁箱の端板にそれぞ
   れ固定されているベローズまたは可撓性部材からなる隔
   壁とで構成され、該ベローズまたは可撓性部材からなる
   隔壁の外部及び内部にそれぞれヒータが設置されている
   弁装置において、前記ベローズまたは可撓性部材からな
   る隔壁の外部に設置されているヒータは、前記ベローズ
   または可撓性部材からなる隔壁を囲繞し、一端の周縁が
   前記端板に取り付けられ、他端が前記弁座方向に向けて
   開口している筒状ヒータであって、弁の開動作時に当該
   筒状ヒータの開口が前記弁体にて封鎖されることを特徴
   とした弁装置。
2. 【請求項２】 弁開閉用のシャフトは中空のシャフトで
   あって、前記ベローズまたは可撓性部材からなる隔壁の
   内部に設置されているヒータは、当該中空のシャフトに
   取り付けられており、弁箱外から当該ヒータへ電力を供
   給するリード線は、前記中空のシャフト内を貫通してい
   ることを特徴とする請求項１記載の弁装置。