JP3390708B2 - 広帯域可変コンダクタンスバルブ - Google Patents
広帯域可変コンダクタンスバルブInfo
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
- F16K31/047—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K49/00—Means in or on valves for heating or cooling
- F16K49/002—Electric heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、真空排気装置、例
えば減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置の
排気ラインに取り付けられ、排気の停止／開始及び真空
排気コンダクタンスの自動可変制御に使用されるバルブ
に関し、特に減圧ＣＶＤ装置等の半導体製造プロセスに
おけるプロセスガスの流量制御などに用いられるモータ
駆動式の広帯域可変コンダクタンス型バルブに関する。
えば減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置の
排気ラインに取り付けられ、排気の停止／開始及び真空
排気コンダクタンスの自動可変制御に使用されるバルブ
に関し、特に減圧ＣＶＤ装置等の半導体製造プロセスに
おけるプロセスガスの流量制御などに用いられるモータ
駆動式の広帯域可変コンダクタンス型バルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明のバルブが使用される真空排気装
置を説明するため、主として用いられる半導体製造装置
を例にとって、バルブの動作機能について説明する。図
４は、半導体製造プロセスにおける処理、例えば減圧Ｃ
ＶＤ装置の構成の概要を示す図である。Ａは真空排気ポ
ンプで、Ｂは可変バルブで、Ｃは、処理対象を入れる反
応室である。また、反応室Ｃは、マスフローコントロー
ラＤを介して、プロセスガス供給系Ｅに接続されてい
る。Ｆは真空ゲージで、反応室Ｃ内の圧力をモニタして
いる。真空ゲージＦに検出された圧力信号は、自動圧力
コントローラＧに導かれ、設定された圧力設定信号と比
較され、可変バルブＢの開度を調整する駆動信号を出力
する。駆動信号により可変バルブの開度が調整され反応
室Ｃ内は設定された圧力となるように制御される。な
お、Ｈは加熱ヒータで、反応室Ｃを加熱している。
置を説明するため、主として用いられる半導体製造装置
を例にとって、バルブの動作機能について説明する。図
４は、半導体製造プロセスにおける処理、例えば減圧Ｃ
ＶＤ装置の構成の概要を示す図である。Ａは真空排気ポ
ンプで、Ｂは可変バルブで、Ｃは、処理対象を入れる反
応室である。また、反応室Ｃは、マスフローコントロー
ラＤを介して、プロセスガス供給系Ｅに接続されてい
る。Ｆは真空ゲージで、反応室Ｃ内の圧力をモニタして
いる。真空ゲージＦに検出された圧力信号は、自動圧力
コントローラＧに導かれ、設定された圧力設定信号と比
較され、可変バルブＢの開度を調整する駆動信号を出力
する。駆動信号により可変バルブの開度が調整され反応
室Ｃ内は設定された圧力となるように制御される。な
お、Ｈは加熱ヒータで、反応室Ｃを加熱している。
【０００３】まず、プロセスガス供給系Ｅと接続された
反応室Ｃ内に、処理対象であるシリコンウエハーＩを配
置し、バルブＢを開き、該反応室Ｃ内を到達圧力（約
０.５Ｐａ）まで排気する。その後、ＮＨ3（アンモニ
ア）などの成膜ガスであるプロセスガスをプロセスガス
供給系ＥからマスフローコントローラＤを介して反応室
Ｃ内に導入し、反応室Ｃ内の圧力を真空ゲージＦにより
モニターしながら設定圧力（約１３３Ｐａ）となるよう
に可変バルブＢの開度を制御する。そして、プロセスガ
スを供給するとともに、該ガスをバルブＢを介して真空
排気ポンプＡにて吸引することにより設定圧力のプロセ
スガスの下でシリコンウエハーＩは成膜される。その工
程中、反応室はバルブＢの開度により所定の圧力値とな
るようにされている。さらに、処理終了後、プロセスガ
スの導入を停止し、可変バルブＢを全開し、反応室Ｃ内
を到達圧力となるまで排気する。その後、可変バルブＢ
を全閉し、反応室Ｃ内を大気圧まで昇圧し、処理済製品
を取り出している。
反応室Ｃ内に、処理対象であるシリコンウエハーＩを配
置し、バルブＢを開き、該反応室Ｃ内を到達圧力（約
０.５Ｐａ）まで排気する。その後、ＮＨ3（アンモニ
ア）などの成膜ガスであるプロセスガスをプロセスガス
供給系ＥからマスフローコントローラＤを介して反応室
Ｃ内に導入し、反応室Ｃ内の圧力を真空ゲージＦにより
モニターしながら設定圧力（約１３３Ｐａ）となるよう
に可変バルブＢの開度を制御する。そして、プロセスガ
スを供給するとともに、該ガスをバルブＢを介して真空
排気ポンプＡにて吸引することにより設定圧力のプロセ
スガスの下でシリコンウエハーＩは成膜される。その工
程中、反応室はバルブＢの開度により所定の圧力値とな
るようにされている。さらに、処理終了後、プロセスガ
スの導入を停止し、可変バルブＢを全開し、反応室Ｃ内
を到達圧力となるまで排気する。その後、可変バルブＢ
を全閉し、反応室Ｃ内を大気圧まで昇圧し、処理済製品
を取り出している。
【０００４】図５は、この装置に使われた従来の可変バ
ルブの一例を示す図である。５１は流体通路５１ａのま
わりにフランジ部５１ｂを有するスロットルバルブ本
体、５２は本体５１の流体通路５１ａの径とほぼ等しい
直径を有する円板状の弁体で、該弁体は本体５１の流体
通路部分５１ａに回動自在に装着されている。５３は弁
体５２とバルブ駆動部５４とを連結する駆動軸で、該駆
動軸５３はピン５５によって弁体５２に一体的に固定さ
れており、駆動部５４内の駆動手段によって駆動軸５３
を回動することにより、弁体５２を回動し、流体通路５
１ａの開口面積を変えるようにしている。
ルブの一例を示す図である。５１は流体通路５１ａのま
わりにフランジ部５１ｂを有するスロットルバルブ本
体、５２は本体５１の流体通路５１ａの径とほぼ等しい
直径を有する円板状の弁体で、該弁体は本体５１の流体
通路部分５１ａに回動自在に装着されている。５３は弁
体５２とバルブ駆動部５４とを連結する駆動軸で、該駆
動軸５３はピン５５によって弁体５２に一体的に固定さ
れており、駆動部５４内の駆動手段によって駆動軸５３
を回動することにより、弁体５２を回動し、流体通路５
１ａの開口面積を変えるようにしている。
【０００５】前記したように、プロセス処理の工程中、
反応室Ｃ内の圧力を、大気圧（１０１３ｈＰａ）から数
Ｐａ程度までの広範囲にわたって、圧力コントロールす
ることが必要で、かつ、前記圧力範囲の下限である数Ｐ
ａ近傍の圧力は微細な圧力コントロールが必要とされて
いる。 しかしながら、上記従来の可変バルブはスロッ
トルバルブであるので、弁体５２を回動することによ
り、数Ｐａ前後のプロセスガスの圧力制御は可能である
が、バルブの構造上、全閉のときには漏れを防ぐことは
できず、プロセス処理終了後、反応室Ｃ内を大気圧とす
るために、全閉しても、真空排気ポンプＡとの間を完全
に遮断することはできなかった。そのため別途、遮断す
るための手段を必要とした。
反応室Ｃ内の圧力を、大気圧（１０１３ｈＰａ）から数
Ｐａ程度までの広範囲にわたって、圧力コントロールす
ることが必要で、かつ、前記圧力範囲の下限である数Ｐ
ａ近傍の圧力は微細な圧力コントロールが必要とされて
いる。 しかしながら、上記従来の可変バルブはスロッ
トルバルブであるので、弁体５２を回動することによ
り、数Ｐａ前後のプロセスガスの圧力制御は可能である
が、バルブの構造上、全閉のときには漏れを防ぐことは
できず、プロセス処理終了後、反応室Ｃ内を大気圧とす
るために、全閉しても、真空排気ポンプＡとの間を完全
に遮断することはできなかった。そのため別途、遮断す
るための手段を必要とした。
【０００６】また、半導体製造において使用されるプロ
セスガスは常温で液化する場合が多く、プロセスガスが
冷却されると装置の内部壁面に成膜され、弁体の外周面
や該弁体を支持しているフランジの内周面等に付着し、
付着量が増加するに従い適切な開度調整が行えなくな
り、最悪の場合は開閉動作不能になることがある。その
ため、時々、スロットルバルブを分解して、弁体やフラ
ンジ内周部を清掃しているが、その作業は面倒で、しか
も、成膜ガスは、一般的には、有毒ガスで危険であるた
め取り扱いには注意を要する。そのため前記従来のバル
ブは、弁体及びフランジ部を加熱する手段を設け、付着
物の付着を防止したものであるが、装置の単純化、部品
点数の削減も、有効な解決手段である。
セスガスは常温で液化する場合が多く、プロセスガスが
冷却されると装置の内部壁面に成膜され、弁体の外周面
や該弁体を支持しているフランジの内周面等に付着し、
付着量が増加するに従い適切な開度調整が行えなくな
り、最悪の場合は開閉動作不能になることがある。その
ため、時々、スロットルバルブを分解して、弁体やフラ
ンジ内周部を清掃しているが、その作業は面倒で、しか
も、成膜ガスは、一般的には、有毒ガスで危険であるた
め取り扱いには注意を要する。そのため前記従来のバル
ブは、弁体及びフランジ部を加熱する手段を設け、付着
物の付着を防止したものであるが、装置の単純化、部品
点数の削減も、有効な解決手段である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のごと
き従来技術の問題を解決し、半導体処理装置のプロセス
ガスの流量制御を一個のコントロールバルブのみで、大
気圧から真空状態に近い圧力まで調整するようにし、装
置構成の簡素化をはかることを目的としてなされたもの
である。
き従来技術の問題を解決し、半導体処理装置のプロセス
ガスの流量制御を一個のコントロールバルブのみで、大
気圧から真空状態に近い圧力まで調整するようにし、装
置構成の簡素化をはかることを目的としてなされたもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、反応室に接続される入力ポート、真空
排気ポンプに接続される出力ポート、及び該出力ポート
の反対側に設けられた隔壁を有する筒状の弁室と、下流
側に管継ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部が
形成され前記出力ポートに対して取り付けられた短い管
状の弁座と、前記弁室内で前記フランジ部に圧着するこ
とにより流体を遮断する径を有する第１の円盤状の弁体
部及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁体部とにより構
成された弁体と、該弁体に接続し、前記隔壁を機械的シ
ール手段を介して貫通するピストンロッドと、該ピスト
ンロッドの前記弁体側と反対側の端部に連結する駆動モ
ータと、前記弁室の円筒状の壁面、前記第２の弁体部、
前記隔壁、及び前記ピストンロッドの内部に設けられた
ヒータと、前記反応室の圧力をモニターして前記駆動モ
ータの駆動を自動的に制御する手段とを有し、前記ピス
トンロッドは、前記駆動モータの動作によって前記弁体
を前記弁座に対して進退させるように配置され、前記第
２の弁体部は、前記第１の弁体部の先端に心合わせして
固定され、前記弁座の管状部の内径とほぼ等しい直径を
有し、制御すべき流量範囲及び前記弁座との進退距離に
よる流量変化特性により決定した断面形状で先端から後
端にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝が周囲
に複数刻設されている広帯域可変コンダクタンスバルブ
において、前記切り欠き溝の数及び断面形状の異なる前
記第２の弁体部を複数用意しておき、制御すべき流量範
囲及び流量変化特性に応じて該第２の弁体部を取り替え
ることにより、異なる流量範囲で流量制御が可能となる
ようにしたものである。
めに、本発明は、反応室に接続される入力ポート、真空
排気ポンプに接続される出力ポート、及び該出力ポート
の反対側に設けられた隔壁を有する筒状の弁室と、下流
側に管継ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部が
形成され前記出力ポートに対して取り付けられた短い管
状の弁座と、前記弁室内で前記フランジ部に圧着するこ
とにより流体を遮断する径を有する第１の円盤状の弁体
部及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁体部とにより構
成された弁体と、該弁体に接続し、前記隔壁を機械的シ
ール手段を介して貫通するピストンロッドと、該ピスト
ンロッドの前記弁体側と反対側の端部に連結する駆動モ
ータと、前記弁室の円筒状の壁面、前記第２の弁体部、
前記隔壁、及び前記ピストンロッドの内部に設けられた
ヒータと、前記反応室の圧力をモニターして前記駆動モ
ータの駆動を自動的に制御する手段とを有し、前記ピス
トンロッドは、前記駆動モータの動作によって前記弁体
を前記弁座に対して進退させるように配置され、前記第
２の弁体部は、前記第１の弁体部の先端に心合わせして
固定され、前記弁座の管状部の内径とほぼ等しい直径を
有し、制御すべき流量範囲及び前記弁座との進退距離に
よる流量変化特性により決定した断面形状で先端から後
端にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝が周囲
に複数刻設されている広帯域可変コンダクタンスバルブ
において、前記切り欠き溝の数及び断面形状の異なる前
記第２の弁体部を複数用意しておき、制御すべき流量範
囲及び流量変化特性に応じて該第２の弁体部を取り替え
ることにより、異なる流量範囲で流量制御が可能となる
ようにしたものである。
【０００９】さらに、本発明は、反応室に接続される入
力ポート、真空排気ポンプに接続される出力ポート、及
び該出力ポートの反対側に設けられた隔壁を有する筒状
の弁室と、下流側に管継ぎ手が形成され上流側には周囲
にフランジ部が形成され前記出力ポートに対して取り付
けられた短い管状の弁座と、前記弁室内で前記フランジ
部に圧着することにより流体を遮断する径を有する第１
の円盤状の弁体部及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁
体部とにより構成された弁体と、該弁体に接続し、前記
隔壁を機械的シール手段を介して貫通するピストンロッ
ドと、該ピストンロッドの前記弁体側と反対側の端部に
連結する駆動モータと、前記弁室の円筒状の壁面、前記
第２の弁体部、前記隔壁、及び前記ピストンロッドの内
部に設けられたヒータと、前記反応室の圧力をモニター
して前記駆動モータの駆動を自動的に制御する手段とを
有し、前記ピストンロッドは、前記駆動モータの動作に
よって前記弁体を前記弁座に対して進退させるように配
置され、前記第２の弁体部は、前記第１の弁体部の先端
に心合わせして固定され、前記弁座の管状部の内径とほ
ぼ等しい直径を有し、制御すべき流量範囲及び前記弁座
との進退距離による流量変化特性により決定した断面形
状で先端から後端にかけて深さが漸減するテーパ状の切
り欠き溝が周囲に複数刻設されている広帯域可変コンダ
クタンスバルブにおいて、前記駆動モータの駆動を自動
的に制御する手段は、前記ピストンロッドの進退速度
を、流量の微細な制御を要する微小流量区間では相対的
に遅くし、前記弁体を前記弁座から離脱させて流路を開
放する区間では相対的に早くする制御を行うようにした
ものである。
力ポート、真空排気ポンプに接続される出力ポート、及
び該出力ポートの反対側に設けられた隔壁を有する筒状
の弁室と、下流側に管継ぎ手が形成され上流側には周囲
にフランジ部が形成され前記出力ポートに対して取り付
けられた短い管状の弁座と、前記弁室内で前記フランジ
部に圧着することにより流体を遮断する径を有する第１
の円盤状の弁体部及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁
体部とにより構成された弁体と、該弁体に接続し、前記
隔壁を機械的シール手段を介して貫通するピストンロッ
ドと、該ピストンロッドの前記弁体側と反対側の端部に
連結する駆動モータと、前記弁室の円筒状の壁面、前記
第２の弁体部、前記隔壁、及び前記ピストンロッドの内
部に設けられたヒータと、前記反応室の圧力をモニター
して前記駆動モータの駆動を自動的に制御する手段とを
有し、前記ピストンロッドは、前記駆動モータの動作に
よって前記弁体を前記弁座に対して進退させるように配
置され、前記第２の弁体部は、前記第１の弁体部の先端
に心合わせして固定され、前記弁座の管状部の内径とほ
ぼ等しい直径を有し、制御すべき流量範囲及び前記弁座
との進退距離による流量変化特性により決定した断面形
状で先端から後端にかけて深さが漸減するテーパ状の切
り欠き溝が周囲に複数刻設されている広帯域可変コンダ
クタンスバルブにおいて、前記駆動モータの駆動を自動
的に制御する手段は、前記ピストンロッドの進退速度
を、流量の微細な制御を要する微小流量区間では相対的
に遅くし、前記弁体を前記弁座から離脱させて流路を開
放する区間では相対的に早くする制御を行うようにした
ものである。
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の広帯域可変コン
ダクタンスバルブの一実施例の構成を示す図である。１
は、筒状の弁室で、入力ポート２と、出力ポート３とを
有し、入力ポート２は、反応室Ｃと接続され、出力ポー
ト３は、真空排気ポンプＡに接続され、いずれも端部は
規格化されたフランジとなっており、他の配管と簡単に
接続できる。弁室１の出力ポート３には、下流側に管継
ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部４ａを有す
る短い管状の弁座４が取り付けられている。弁室１の中
には、弁体５が装填されており、弁体５は、フランジ部
４ａと圧着することにより流体を遮断する径の第１の円
盤状の弁体部５ａと、該弁体部５ａの先端に心合わせし
てねじ止めされた弁座４の管状部の内径とほぼ等しい直
径を有し、弁座４の弁孔に挿入される円筒体の第２の弁
体部５ｂとから構成されている。
ダクタンスバルブの一実施例の構成を示す図である。１
は、筒状の弁室で、入力ポート２と、出力ポート３とを
有し、入力ポート２は、反応室Ｃと接続され、出力ポー
ト３は、真空排気ポンプＡに接続され、いずれも端部は
規格化されたフランジとなっており、他の配管と簡単に
接続できる。弁室１の出力ポート３には、下流側に管継
ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部４ａを有す
る短い管状の弁座４が取り付けられている。弁室１の中
には、弁体５が装填されており、弁体５は、フランジ部
４ａと圧着することにより流体を遮断する径の第１の円
盤状の弁体部５ａと、該弁体部５ａの先端に心合わせし
てねじ止めされた弁座４の管状部の内径とほぼ等しい直
径を有し、弁座４の弁孔に挿入される円筒体の第２の弁
体部５ｂとから構成されている。
【００１２】弁体部５ａには、弁座４のフランジ部４ａ
と接触する面に環状の溝５ｃが刻設されており、その中
にはシーリング用のＯリング６が装着されており、弁座
４と圧着したとき流体の流れを封止する。弁体部５ｂ
は、弁座４の弁孔から挿入されると、外周部が前記弁座
４の管内壁と習接しながら管軸方向に摺動自在となって
いる。この第２の弁体部５ｂの周囲には、先端から後端
にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝７が刻設
されており、弁座４内を摺動すると、この切り欠き溝７
部分の弁座４の内壁面との隙間の大きさが変化し、流体
通路部分の面積が変わるようになっている。切り欠き溝
７の数及び形状は、制御すべき流量範囲及び前記弁座４
との進退距離による流量変化特性により任意に設計でき
る。図２及び図３は、弁体部５ｂの切り欠き溝７の構造
の実施例を示す斜視図である。図２は、切り欠き溝の断
面形状を、弁体部５ｂの外周から所定の距離内側の１点
と、その点から等距離の周上の２点を結んだ略３角形と
したものである。また、図３は、切り欠き溝の断面形状
を、弁体部５ｂの外周上の２点と、その２点と平行な２
点を結んだ略矩形としたものである。そして、切り欠き
溝７の形状，数の異なる弁体部５ｂを複数個用意してお
けば、弁体部５ｂは、弁体部５ａにねじ止めされている
ので、必要に応じて弁体部５ｂを交換すれば、違った範
囲の流量制御が可能な、望ましいコンダクタンス変化特
性をもつ可変バルブが得られる。
と接触する面に環状の溝５ｃが刻設されており、その中
にはシーリング用のＯリング６が装着されており、弁座
４と圧着したとき流体の流れを封止する。弁体部５ｂ
は、弁座４の弁孔から挿入されると、外周部が前記弁座
４の管内壁と習接しながら管軸方向に摺動自在となって
いる。この第２の弁体部５ｂの周囲には、先端から後端
にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝７が刻設
されており、弁座４内を摺動すると、この切り欠き溝７
部分の弁座４の内壁面との隙間の大きさが変化し、流体
通路部分の面積が変わるようになっている。切り欠き溝
７の数及び形状は、制御すべき流量範囲及び前記弁座４
との進退距離による流量変化特性により任意に設計でき
る。図２及び図３は、弁体部５ｂの切り欠き溝７の構造
の実施例を示す斜視図である。図２は、切り欠き溝の断
面形状を、弁体部５ｂの外周から所定の距離内側の１点
と、その点から等距離の周上の２点を結んだ略３角形と
したものである。また、図３は、切り欠き溝の断面形状
を、弁体部５ｂの外周上の２点と、その２点と平行な２
点を結んだ略矩形としたものである。そして、切り欠き
溝７の形状，数の異なる弁体部５ｂを複数個用意してお
けば、弁体部５ｂは、弁体部５ａにねじ止めされている
ので、必要に応じて弁体部５ｂを交換すれば、違った範
囲の流量制御が可能な、望ましいコンダクタンス変化特
性をもつ可変バルブが得られる。
【００１３】８は、弁体５とギヤボックス９と電動モー
タ１０からなるバルブ駆動部とを連結するピストンロッ
ドである。ピストンロッド８の一端は、弁体部５ｂの中
心に取着されており、他端は、弁室１の出力ポート３と
対向する面に設けられ弁室１の隔壁をなしているフラン
ジ１１とそれにねじ止めされたギヤボックス９とを貫通
して電動モータ１０の回転運動を往復動に変換するカム
プレート１２に取り付けられている。ピストンロッド８
は、フランジ１１及びギヤボックス９の貫通部とは、ス
リーブ１３、ブッシュ１４及びシール押さえ１５等によ
り封止されており、弁室１は、外気からシールされてい
る。なお、弁室１とピストンロッド８を気密にシールす
る手段として、ベローズも考えられるが、ベローズは後
述する理由により採用するにはあまり好ましくない。
タ１０からなるバルブ駆動部とを連結するピストンロッ
ドである。ピストンロッド８の一端は、弁体部５ｂの中
心に取着されており、他端は、弁室１の出力ポート３と
対向する面に設けられ弁室１の隔壁をなしているフラン
ジ１１とそれにねじ止めされたギヤボックス９とを貫通
して電動モータ１０の回転運動を往復動に変換するカム
プレート１２に取り付けられている。ピストンロッド８
は、フランジ１１及びギヤボックス９の貫通部とは、ス
リーブ１３、ブッシュ１４及びシール押さえ１５等によ
り封止されており、弁室１は、外気からシールされてい
る。なお、弁室１とピストンロッド８を気密にシールす
る手段として、ベローズも考えられるが、ベローズは後
述する理由により採用するにはあまり好ましくない。
【００１４】ギヤボックス９の外壁に取り付けられた電
動モータ１０の回転は、ギヤボックスで減速され減速ギ
ヤ１６に偏心して取り付けられたロッド１７とカムプレ
ート１２とで構成されたカム機構により、往復動に変え
られ、ピストンロッド８を矢印の方向に往復変位させ
る。ピストンロッド８の先端に取着された弁体５は、弁
座４との位置関係により、そこを通して流れる流体を、
閉状態から、微少流量状態を介し、開状態まで流体制御
可能である。
動モータ１０の回転は、ギヤボックスで減速され減速ギ
ヤ１６に偏心して取り付けられたロッド１７とカムプレ
ート１２とで構成されたカム機構により、往復動に変え
られ、ピストンロッド８を矢印の方向に往復変位させ
る。ピストンロッド８の先端に取着された弁体５は、弁
座４との位置関係により、そこを通して流れる流体を、
閉状態から、微少流量状態を介し、開状態まで流体制御
可能である。
【００１５】すなわち、ピストンロッド８が、最も左方
向（図１参照）に移動し、弁体部５ａが弁座４のフラン
ジ部４ａに圧接した状態では、バルブは閉となり、右方
向に移動し始めると、弁体部５ａは、弁座４のフランジ
部４ａとの圧接状態が解かれ、弁座４との間に弁体部５
ｂの切り欠き溝７による隙間が生じ、それを介して流路
が形成される。ピストンロッドの右方向の移動が進行す
ると次第に、流路断面積が大きくなり、弁体部５ｂが弁
座４から抜けたとき、バルブは開状態となる。
向（図１参照）に移動し、弁体部５ａが弁座４のフラン
ジ部４ａに圧接した状態では、バルブは閉となり、右方
向に移動し始めると、弁体部５ａは、弁座４のフランジ
部４ａとの圧接状態が解かれ、弁座４との間に弁体部５
ｂの切り欠き溝７による隙間が生じ、それを介して流路
が形成される。ピストンロッドの右方向の移動が進行す
ると次第に、流路断面積が大きくなり、弁体部５ｂが弁
座４から抜けたとき、バルブは開状態となる。
【００１６】この弁体部５ｂに設けた切り欠き溝７の形
状及び数により、バルブの閉から開の間の微少流量の流
量，ピストンロッドの移動距離との変化特性を任意に設
定できる。また、ピストンロッド８の変位速度も、カム
機構との接続関係により調整でき、本実施例では微細な
制御を要する微少流量調整区間では遅く、バルブを開放
する区間では速くなるようにしてある。当然、電動モー
タの回転速度，回転角度の制御によっても調整できる。
状及び数により、バルブの閉から開の間の微少流量の流
量，ピストンロッドの移動距離との変化特性を任意に設
定できる。また、ピストンロッド８の変位速度も、カム
機構との接続関係により調整でき、本実施例では微細な
制御を要する微少流量調整区間では遅く、バルブを開放
する区間では速くなるようにしてある。当然、電動モー
タの回転速度，回転角度の制御によっても調整できる。
【００１７】弁室１内は、プロセスガスが流通するし、
処理中はプロセスガスの環境下におかれるので、各所に
ヒータを配設し、なるべく内壁及び弁構成体の表面にガ
ラス状の晶出物が付着しないようにされている。なお、
ガラス状の付着物は２００℃程度の温度にすれば晶出し
ない。弁室４の円筒状の壁面には、ヒータ１８が外装さ
れているし、弁体部５ｂの内部には、ヒータ１９が内装
されており、ヒータの熱は弁体部５ａにまで伝導し、弁
体５全体に付着物が晶出しないようになっている。そし
て、弁室１の出力ポート３と対向する面に設けられ弁室
１の隔壁をなしているフランジ１１には、ヒータ２０が
付設されている。また、ピストンロッド８にも、ヒータ
が内蔵されている。なお、ピストンロッド８は、フラン
ジ１１とギヤボックス９の貫通部におけるスリーブ１
３、ブッシュ１４、シール押さえ１５及び真空シール用
Ｏリングのシール機構により封止された状態で移動され
るので、この部分に付着物が付くとスムーズな動きがで
きなくなり都合がわるい。ピストンロッド８を真空シー
ルするＯリングは、後部に位置し、ピストンロッド８に
付着物が付くところではシールを行わない構造となって
いる。前記したように、弁室とピストンロッドを気密に
シールする手段としてのベローズシールは、表面がヒダ
状になっているため、表面積が大きく付着物が付着しや
すく、また、ヒータを取り付けることも困難である。そ
のためベローズシールはあまり好ましい構成とはいえな
い。
処理中はプロセスガスの環境下におかれるので、各所に
ヒータを配設し、なるべく内壁及び弁構成体の表面にガ
ラス状の晶出物が付着しないようにされている。なお、
ガラス状の付着物は２００℃程度の温度にすれば晶出し
ない。弁室４の円筒状の壁面には、ヒータ１８が外装さ
れているし、弁体部５ｂの内部には、ヒータ１９が内装
されており、ヒータの熱は弁体部５ａにまで伝導し、弁
体５全体に付着物が晶出しないようになっている。そし
て、弁室１の出力ポート３と対向する面に設けられ弁室
１の隔壁をなしているフランジ１１には、ヒータ２０が
付設されている。また、ピストンロッド８にも、ヒータ
が内蔵されている。なお、ピストンロッド８は、フラン
ジ１１とギヤボックス９の貫通部におけるスリーブ１
３、ブッシュ１４、シール押さえ１５及び真空シール用
Ｏリングのシール機構により封止された状態で移動され
るので、この部分に付着物が付くとスムーズな動きがで
きなくなり都合がわるい。ピストンロッド８を真空シー
ルするＯリングは、後部に位置し、ピストンロッド８に
付着物が付くところではシールを行わない構造となって
いる。前記したように、弁室とピストンロッドを気密に
シールする手段としてのベローズシールは、表面がヒダ
状になっているため、表面積が大きく付着物が付着しや
すく、また、ヒータを取り付けることも困難である。そ
のためベローズシールはあまり好ましい構成とはいえな
い。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の広帯域可変コンダクタンスバルブによると、１つのバ
ルブ手段により、大気圧から数Ｐａ程度までの圧力範囲
を制御することが可能であり、半導体プロセス処理装置
等に組み込まれた場合、装置の構成を簡単にできる。そ
して、弁体及び弁室を２００℃に加熱することができ、
プロセスに使用する反応ガスが内部表面に成膜するのを
防止することができる。また、弁体を駆動するピストン
ロッドにも、成膜防止のヒータが、内蔵されており、付
着物を取り除くための分解清掃作業が不要となるため、
保守管理が容易となる。弁体全体を交換しなくとも、弁
体の先端部のみを取り替えることにより、所望の圧力範
囲及びコンダクタンス変化特性の可変バルブが容易に得
られる。
の広帯域可変コンダクタンスバルブによると、１つのバ
ルブ手段により、大気圧から数Ｐａ程度までの圧力範囲
を制御することが可能であり、半導体プロセス処理装置
等に組み込まれた場合、装置の構成を簡単にできる。そ
して、弁体及び弁室を２００℃に加熱することができ、
プロセスに使用する反応ガスが内部表面に成膜するのを
防止することができる。また、弁体を駆動するピストン
ロッドにも、成膜防止のヒータが、内蔵されており、付
着物を取り除くための分解清掃作業が不要となるため、
保守管理が容易となる。弁体全体を交換しなくとも、弁
体の先端部のみを取り替えることにより、所望の圧力範
囲及びコンダクタンス変化特性の可変バルブが容易に得
られる。
【図１】 本発明の広帯域可変コンダクタンスバルブの
一実施例の構成を示す図である。
一実施例の構成を示す図である。
【図２】 弁体部５−２の切り欠き溝の構造の一実施例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】 弁体部５−２の切り欠き溝の構造の他の実施
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】 半導体製造プロセスにおける処理装置の例と
して、減圧ＣＶＤ装置の構成の概要を示す図である。
して、減圧ＣＶＤ装置の構成の概要を示す図である。
【図５】 従来の半導体製造プロセスにおける処理装置
に用いられた可変バルブの一例を示す図である。
に用いられた可変バルブの一例を示す図である。
【符号の説明】
１…弁室、２…入力ポート、３…出力ポート、４…弁
座、４ａ…フランジ部、５…弁体、５ａ…第１弁体部、
５ｂ…第２弁体部、５ｃ…環状溝、６…Ｏリング、７…
切り欠き溝、８…ピストンロッド、９…ギヤボックス、
１０…電動モータ、１１…フランジ、１２…カムプレー
ト、１３…スリーブ、１４…ブッシュ、１５…シール押
さえ、１６…真空シール用Ｏリング、１７…減速ギヤ、
１８…ロッド、１９，２０，２１，２２…ヒータ。
座、４ａ…フランジ部、５…弁体、５ａ…第１弁体部、
５ｂ…第２弁体部、５ｃ…環状溝、６…Ｏリング、７…
切り欠き溝、８…ピストンロッド、９…ギヤボックス、
１０…電動モータ、１１…フランジ、１２…カムプレー
ト、１３…スリーブ、１４…ブッシュ、１５…シール押
さえ、１６…真空シール用Ｏリング、１７…減速ギヤ、
１８…ロッド、１９，２０，２１，２２…ヒータ。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−72458（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−19477（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−73269（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−167342（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−285132（ＪＰ，Ａ)
実開 昭50−139325（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16K 51/02
F16K 1/52
Claims (2)
- 【請求項１】 反応室に接続される入力ポート、真空排
気ポンプに接続される出力ポート、及び該出力ポートの
反対側に設けられた隔壁を有する筒状の弁室と、下流側
に管継ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部が形
成され前記出力ポートに対して取り付けられた短い管状
の弁座と、前記弁室内で前記フランジ部に圧着すること
により流体を遮断する径を有する第１の円盤状の弁体部
及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁体部とにより構成
された弁体と、該弁体に接続し、前記隔壁を機械的シー
ル手段を介して貫通するピストンロッドと、該ピストン
ロッドの前記弁体側と反対側の端部に連結する駆動モー
タと、前記弁室の円筒状の壁面、前記第２の弁体部、前
記隔壁、及び前記ピストンロッドの内部に設けられたヒ
ータと、前記反応室の圧力をモニターして前記駆動モー
タの駆動を自動的に制御する手段とを有し、前記ピスト
ンロッドは、前記駆動モータの動作によって前記弁体を
前記弁座に対して進退させるように配置され、前記第２
の弁体部は、前記第１の弁体部の先端に心合わせして固
定され、前記弁座の管状部の内径とほぼ等しい直径を有
し、制御すべき流量範囲及び前記弁座との進退距離によ
る流量変化特性により決定した断面形状で先端から後端
にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝が周囲に
複数刻設されている広帯域可変コンダクタンスバルブに
おいて、前記切り欠き溝の数及び断面形状の異なる前記
第２の弁体部を複数用意しておき、制御すべき流量範囲
及び流量変化特性に応じて該第２の弁体部を取り替える
ことにより、異なる流量範囲で流量制御が可能となるこ
とを特徴とする広帯域可変コンダクタンスバルブ。 - 【請求項２】 反応室に接続される入力ポート、真空排
気ポンプに接続される出力ポート、及び該出力ポートの
反対側に設けられた隔壁を有する筒状の弁室と、下流側
に管継ぎ手が形成され上流側には周囲にフランジ部が形
成され前記出力ポートに対して取り付けられた短い管状
の弁座と、前記弁室内で前記フランジ部に圧着すること
により流体を遮断する径を有する第１の円盤状の弁体部
及び弁座の弁孔に挿入される第２の弁体部とにより構成
された弁体と、該弁体に接続し、前記隔壁を機械的シー
ル手段を介して貫通するピストンロッドと、該ピストン
ロッドの前記弁体側と反対側の端部に連結する駆動モー
タと、前記弁室の円筒状 の壁面、前記第２の弁体部、前
記隔壁、及び前記ピストンロッドの内部に設けられたヒ
ータと、前記反応室の圧力をモニターして前記駆動モー
タの駆動を自動的に制御する手段とを有し、前記ピスト
ンロッドは、前記駆動モータの動作によって前記弁体を
前記弁座に対して進退させるように配置され、前記第２
の弁体部は、前記第１の弁体部の先端に心合わせして固
定され、前記弁座の管状部の内径とほぼ等しい直径を有
し、制御すべき流量範囲及び前記弁座との進退距離によ
る流量変化特性により決定した断面形状で先端から後端
にかけて深さが漸減するテーパ状の切り欠き溝が周囲に
複数刻設されている広帯域可変コンダクタンスバルブに
おいて、前記駆動モータの駆動を自動的に制御する手段
は、前記ピストンロッドの進退速度を、流量の微細な制
御を要する微小流量区間では相対的に遅くし、前記弁体
を前記弁座から離脱させて流路を開放する区間では相対
的に早くする制御を行うことを特徴とする広帯域可変コ
ンダクタンスバルブ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33084599A JP3390708B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 広帯域可変コンダクタンスバルブ |
| US09/612,928 US6227236B1 (en) | 1999-11-22 | 2000-07-10 | Widely variable conductance valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33084599A JP3390708B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 広帯域可変コンダクタンスバルブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001146984A JP2001146984A (ja) | 2001-05-29 |
| JP3390708B2 true JP3390708B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=18237188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33084599A Expired - Lifetime JP3390708B2 (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 広帯域可変コンダクタンスバルブ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6227236B1 (ja) |
| JP (1) | JP3390708B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| DE20016361U1 (de) * | 2000-04-13 | 2001-02-08 | Xomox International GmbH & Co, 88131 Lindau | Ventil |
| JP2001349468A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Smc Corp | 開閉バルブ |
| JP4113755B2 (ja) * | 2002-10-03 | 2008-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理装置 |
| AU2003294516B2 (en) * | 2002-12-23 | 2010-12-09 | Graham William Pickering | Clean line heated valve |
| AU2002953538A0 (en) * | 2002-12-23 | 2003-01-16 | Pickering, Graham | Clean line heated valve |
| JP4171900B2 (ja) * | 2003-05-19 | 2008-10-29 | Ｓｍｃ株式会社 | 真空調圧用バルブ |
| DE102004041853B8 (de) * | 2004-04-27 | 2008-07-10 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Ventil zur dampfdichten Entkoppelung zweier miteinander verbundener Prozesseinheiten |
| US7090194B2 (en) * | 2004-07-27 | 2006-08-15 | Sampson Richard J | Self-priming drain valve |
| US7546848B2 (en) * | 2006-11-03 | 2009-06-16 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Cartridge valve with integrated ceramic ring heater |
| WO2009148913A2 (en) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Mattson Technology, Inc. | Process and system for varying the exposure to a chemical ambient in a process chamber |
| US8783283B2 (en) * | 2012-01-31 | 2014-07-22 | Control Components, Inc. | Heating device for valve to prevent internal accumulation of condensate |
| US9096934B1 (en) | 2012-10-31 | 2015-08-04 | WD Media, LLC | Load lock with variable conductance valve |
| WO2016086353A1 (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 梁式逢 | 控温阀体 |
| US9851020B2 (en) * | 2014-12-11 | 2017-12-26 | Goodrich Corporation | Heated valve |
| CN107990004B (zh) * | 2017-12-13 | 2020-01-10 | 马鞍山市荣亿密封材料有限责任公司 | 一种轴端密封调节装置 |
| JP7313169B2 (ja) * | 2019-03-19 | 2023-07-24 | 株式会社キッツエスシーティー | 真空ベローズホットバルブ |
| JP7164491B2 (ja) * | 2019-06-12 | 2022-11-01 | 住友重機械工業株式会社 | 真空バルブ及び真空バルブに用いられるアクチュエータ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318272A (en) | 1992-06-12 | 1994-06-07 | Mks Instruments, Inc. | Motor controlled throttling poppet valve |
| JP3274895B2 (ja) * | 1992-12-02 | 2002-04-15 | ミリポア・コーポレイション | スロットルバルブ |
| US5485542A (en) * | 1994-07-18 | 1996-01-16 | Mks Instruments, Inc. | Heated fluid control valve with electric heating element and thermocouple wiring disposed in rotatable shaft |
| US5678595A (en) * | 1995-12-21 | 1997-10-21 | Benkan Corporation | Vacuum exhaust valve |
-
1999
- 1999-11-22 JP JP33084599A patent/JP3390708B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-07-10 US US09/612,928 patent/US6227236B1/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6227236B1 (en) | 2001-05-08 |
| JP2001146984A (ja) | 2001-05-29 |
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