JPH061946U - ガス高速切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 弁箱の内容積及びデッドスペースを小さくし
てガス置換性を向上すると共にクリーンルーム内での配
管スペースを小さくし，さらにガスパージの際の２つの
弁の開閉の切換を同時に高速で行えるようにする。 【構成】 両側に空間２１，２１′を有する断面Ｈ型短
管状の弁箱２０の中間外周にガス流入通路２２，２２′
を対向して設け，その出口を互いに反対方向に弁箱の軸
線と平行に屈曲して両側の空間に開口する。弁箱の軸中
心部にガス通路２３を穿設してその両端を両側の空間に
開口すると共に，ガス通路の中間にガス流出通路２４を
設ける。ガス通路の両端開口の周囲に夫々弁座シート２
５，２５′を設け，各弁座シートに対向して弁の閉鎖を
行うメタルダイヤフラム２６，２６′を設けると共に，
両メタルダイヤフラムを動作させるノーマルクローズと
ノーマルオープンのアクチュエータ２７，２７′とを組
込む。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体やＩＣの製造システム配管ラインに於いて、ガスの置換に用 いるガス高速切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体やＩＣの製造、特にウェハーの成膜に於いては、毒性及び腐食性ガスが 使用されるが、このようなガスが配管内に滞留するのを防止する為に、配管内の ガスパージが行われる。

【０００３】 この配管内のガスパージを行う為に、Ｎ₂，Ａr等の不活性ガスを流すのである が、従来のガスパージ方式は、図４に示すようにガス供給配管１にバルブ２を設 け、バルブ２の下流に分岐配管３を設け、分岐配管３にバルブ４を設け、前記バ ルブ２を閉じ、バルブ４を開いて分岐配管３からパージガスであるＮ₂，Ａr等の 不活性ガスを流し込むのである。

【０００４】 ところで、このようなガスパージ方式では、配管を分岐する部分で大きなデッ ドスペースを形成することとなり、パージガスを流した際デッドスペースに前の 毒性及び腐食性ガスが残留し、ガスの置換性が悪いものである。また配管スペー スが大きくなって、設備費及び維持費が高いクリーンルーム内で占める割合が大 きくなって、クリーンルーム内で使用される装置や機器の邪魔になる。さらに分 岐配管３，バルブ４を設けることにより、管継手等のねじ込み部が増えて配管施 工が面倒になると共に、流れるガスのクリーン度の維持，リーク防止，メンテナ ンス性等の点で不利である。

【０００５】 この為、近時、ブロックに２個のバルブを組込み、バルブとバルブの間の流路 スペースを減少した集積化バルブとして、図５に示すような二連三方弁５が開発 された。この二連三方弁５は、上面を両側に傾斜させたブロック状の弁箱６の上 面左右両側にメタルダイヤフラム弁７，７′をＶ型配列に組込み、弁箱６の左右 両側面から中央部まで夫々Ａ，Ｂ２つのガスの流入通路８，８′を水平に設け、 さらに中央部から延長して上面左右両側のメタルダイヤフラム弁７，７′内に傾 斜して開口し、メタルダイヤフラム弁７，７′内の弁座シート９の内側から弁箱 ６の中央部までガス流出通路１０，１０′を設けて連通し、この連通部から前記 の水平なガス流入通路８，８′とは直角方向にガス流出通路１１を設けて弁箱６ の中央外面に開口している。そして前記メタルダイヤフラム弁７，７′のメタル ダイヤフラム１２は、エアーシリンダー１３による弁の開閉作動機構１４により その先端のダイヤフラムピース１５で押し込まれ、その裏面が弁座シート９の上 面に密着することにより、弁の閉鎖が行われ、ダイヤフラムピース１５が上方に 移動すると、メタルダイヤフラム１２は自身が有する剛性に基づく復元力により 、元の形状に復元し、メタルダイヤフラム１２の裏面が弁座シート９の上面から 離れて、ガスの通路が形成されるものであり、このメタルダイヤフラム弁７，７ ′の開閉は、一方が開の時、他方が閉となされるものである。

【０００６】 このような構造の二連三方弁５は、一方のメタルダイヤフラム弁７を開き、他 方のメタルダイヤフラム弁７′を閉じ、一方のガス流入通路８から毒性及び腐食 性ガスを送り込むと、一方のメタルダイヤフラム弁７内に入り、ここからガス流 出通路１０を通り、さらにガス流出通路１１を通ってウェハー製造装置側へ送ら れる。毒性及び腐食性ガスがガス流出通路１０を通った際、他方のガス流出通路 １０′に一部入るが、他方のメタルダイヤフラム弁７′が閉じられているので、 流れない。配管内に滞留する前記毒性及び腐食性ガスをパージする時は、一方の メタルダイヤフラム弁７を閉じ、他方のガス流入通路８′からパージ用ガス(Ｎ₂ ，Ａｒ等の不活性ガス）を送り込んで他方のメタルダイヤフラム弁７′内に入れ ると共にこのメタルダイヤフラム弁７′を開けてガス流出通路１０′に通し、さ らにガス流出通路１１を通してウェハー製造装置側へ送る。

【０００７】 ところで、この二連三方弁５を用いると、ガスパージの際、従来のガスパージ 方式に比べ、デッドスペースが少なくなってガスの置換性が良くなり、また配管 スペースを小さくできてクリーンルーム内で占める場合が小さくなり、さらに管 継手等のねじ込み部が少なくなって、配管施工が簡素化すると共に、流れるガス のクリーン度の維持，リーク防止，メンテナンス性等の点で有利となるが、この 二連三方弁５には、ブロック状の弁箱６に於けるガス流入通路８，８′，ガス流 出通路１０，１０′，ガス流出通路１１等のガス通路が長いので、内容積が大き くて、デッドスペースも結構大きくてガス置換性が十分なものとは言えず、また 弁箱６がブロック状で結構大きいので、クリーンルーム内での配管スペースが思 った程小さくはならず、さらにデッドスペースが結構大きいことからガスパージ の際のメタルダイヤフラム弁７，７′の開閉の切換は同時に行うことができず、 安全上問題がある。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

そこで本考案は、弁箱に於ける内容積をより一層小さくし、デッドスペースも 可能な限り小さくして、ガス置換性を向上させ、また弁箱を一層小型化してクリ ーンルーム内での配管スペースを小さくし、さらにガスパージの際の２つの弁の 開閉の切換を同時に高速で行うことができるようにしたガス高速切換弁を提供し ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するための本考案のガス高速切換弁は、両側に空間を有する断 面Ｈ型短管状の弁箱の中間外周にＡ，Ｂ２つのガス流入通路を対向して設けると 共に、その出口を互いに反対方向に弁箱の軸線と平行に屈曲して弁箱内部の両側 の空間に開口し、弁箱の軸中心部にはガス通路を穿設してその両端を弁箱内部の 両側の空間に開口し、このガス通路の中間には前記ガス流入通路と直交する方向 の中間外周に開口するガス流出通路を設け、前記ガス通路の両端開口の周囲には 夫々弁座シートを設け、各弁座シートに対向して弁箱内部の両側の空間には弁座 シートの頂面に押し当て密着し弁の閉鎖を行うメタルダイヤフラムを内蔵し、且 つ両メタルダイヤフラムを動作させるノーマルクローズとノーマルオープンのア クチュエータユニットを組込んでなるものである。

【００１０】

【作用】

上記のように構成されたガス高速切換弁は、弁箱内部の一側の空間のメタルダ イヤフラムがノーマルクローズのアクチュエータユニットにより弁座シートの頂 面に押し当てられて密着し、ガス通路の一端が閉じられ、弁箱内部の他側の空間 のメタルダイヤフラムがノーマルオープンのアクチュエータユニットにより弁座 シートの頂面から離れ、前記ガス通路の他端が開かれて、ウェハーの製造に於い て毒性及び腐食性ガスが他方のガス流入通路から弁箱内の他側の空間に流入し、 弁箱の軸中心部のガス通路を通り、中間に連通したガス流出通路よりウェハー製 造装置の二次側に送られる。配管内に滞留する前記毒性及び腐食性ガスをパージ する時は、ノーマルクローズのアクチュエータユニットとノーマルオープンのア クチュエータユニットを同時に作動して、弁箱内部の一側の空間のメタルダイヤ フラムを弁座シートの頂面から離してガス通路の一端を開き、弁箱内部の他側の 空間のメタルダイヤフラムを弁座シートの頂面に押し当てて密着し、ガス通路の 他端を閉じる。かくして毒性及び腐食性ガスの送給が停止されると同時に、Ｎ₂, Ａｒ等の不活性ガスがパージ用ガスとして一方のガス流入通路から弁箱内の一側 の空間に流入し、弁箱の軸中心部のガス通路を通り、中間に連通したガス流出通 路よりウェハー製造装置の二次側に送られて、配管内に滞留する毒性及び腐食性 ガスがパージされる。

【００１１】 このように本考案のガス高速切換弁は、ガスパージの際、２つの弁の開閉の切 換をノーマルクローズとノーマルオープンのアクチュエータユニットを同時に作 動して高速で行うことができて、安全に作業を進めることができる。

【００１２】 また、本考案のガス高速切換弁は、弁箱に於けるガス流入通路，ガス通路，ガ ス流出通路等の総合計長さが短く、特に弁箱内の両側の空間からのガス通路，ガ ス流出通路の二次側の内容積が非常に小さいので、デッドスペースも極めて小さ く、ガスの置換性が著しく向上する。

【００１３】 さらに本考案のガス高速切換弁は、弁箱が両側に空間を有する断面Ｈ型短管状 で、非常に小型化されているので、クリーンルーム内での配管スペースを著しく 減小できる。

【００１４】

【実施例】

本考案のガス高速切換弁の一実施例を図１〜図３によって説明すると、２０は 両側に空間２１，２１′を有する断面Ｈ型短管状の弁箱で、この弁箱２０の中間 外周に２つのガス流入通路２２，２２′を設けると共に、その出口を互いに反対 方向に弁箱２０の軸線と平行に屈曲して弁箱２０の内部の両側の空間２１，２１ ′に開口している。弁箱２０の軸中心部にはガス通路２３を穿設してその両端を 前記空間２１，２１′に開口し、このガス通路２３の中間には前記ガス流入通路 ２２，２２′と直交する方向の中間外周に開口するガス流出通路２４を設けてい る。前記ガス通路２３の両端開口の周囲には夫々弁座シート２５，２５′を設け 、各弁座シート２５，２５′に対向して弁箱２０の内部の両側の空間２１，２１ ′には弁座シート２５，２５′の頂面に押し当て密着し弁の閉鎖を行うメタルダ イヤフラム２６，２６′を内蔵し、且つ両メタルダイヤフラム２６，２６′を動 作させるノーマルクローズのアクチュエータユニット２７とノーマルオープンの アクチュエータユニット２７′を組込んでいる。尚、２８，２８′はメタルダイ ヤフラム２６，２６′の周縁を弁箱２０の内部の両側の空間２１，２１′の底部 周縁の環状突起２９，２９′に締付固定したボンネットで、該ボンネット２８， ２８′は前記アクチュエータユニット２７，２７′の組込みにより固定されてい る。３０，３０′はボンネット２８，２８′の内側にあって、アクチュエータユ ニット２７，２７′の作動によりメタルダイヤフラム２６，２６′を押圧して弁 座シート２５，２５′の頂面に密着する為のダイヤフラムピースである。

【００１５】 このように構成されたガス高速切換弁は、弁箱２０の内部の一側の空間２１の メタルダイヤフラム２６がノーマルクローズのアクチュエータユニット２７の作 動により押出されたダイヤフラムピース３０にて弁座シート２５の頂面に押し当 てられてその裏面が密着し、弁箱２０の軸中心部に設けられているガス通路２３ の一端が閉じられ、弁箱２０の内部の他側のメタルダイヤフラム２６′がノーマ ルオープンのアクチュエータユニット２７′の作動により後退したダイヤフラム ピース３０から解放されて自身の剛性による復元力により弁座シート２５′の頂 面から離れてガス通路２３の他端が開かれている。この状態で、ウェハーの製造 に於いて、毒性及び腐食性ガスが他方のガス流入通路２２′から弁箱２０内の他 側の空間２１′に流入し、弁箱２０の軸中心部のガス通路２３を通り、中間に連 通したガス流出通路２４よりウェハー製造装置の二次側に送られる。

【００１６】 配管内に滞留する前記の毒性及び腐食性ガスをパージする時は、ノーマルクロ ーズのアクチュエータユニット２７とノーマルオープンのアクチュエータユニッ ト２７′に同時にエアーを送給して作動し、弁箱２０の内部の一側の空間のメタ ルダイヤフラム２６を押圧しているダイヤフラムピース３０を後退させ、メタル ダイヤフラム２６を自身の剛性による復元力により弁座シート２５の頂面から離 してガス通路２３の一端を開き、弁箱２０の内部の他側の空間２１′のメタルダ イヤフラム２６′をダイヤフラムピース３０′の前進により弁座シート２５′の 頂面に押し当ててその裏面を密着し、ガス通路２３の他端を閉じる。かくして毒 性及び腐食性ガスの送給が停止されると同時に、Ｎ₂，Ａr等の不活性ガスがパー ジ用ガスとして一方のガス流入通路２２から弁箱２０内の一側の空間２１に流入 し、弁箱２０の軸中心部のガス通路２３を通り、中間に連通したガス流出通路２ ４によりウェハー製造装置の二次側に送られて、配管内に滞留する毒性及び腐食 性ガスがパージされる。

【００１７】 このように実施例のガス高速切換弁は、ガスパージの際、２つのメタルダイヤ フラム弁の開閉の切換をノーマルクローズとノーマルオープンのアクチュエータ ユニット２７，２７′を同時に作動して高速で行うことができて安全に作業を進 めることができる。

【００１８】 また、このガス高速切換弁は、弁箱２０に於けるガス流入通路２２，２２′， ガス通路２３，ガス流出通路２４等の総合計長さが短く、特に弁箱２０内の両側 の空間２１，２１′からガス通路２３，ガス流出通路２４の二次側の内容積が非 常に小さいので、デッドスペースも極めて小さく、ガスの置換性が極めて良い。

【００１９】 さらにこのガス高速切換弁は、弁箱２０が両側に空間２１，２１′を有する断 面Ｈ型短管状で、非常に小型化されているので、クリーンルーム内での配管スペ ースが著しく減小することとなる。

【００２０】 尚、本考案のガス高速切換弁は、二次側に供給するガスを切換える為に用いる ものであるが、１種類のガスの供給，停止にも用いることができ、また２種類の ガスの混合供給，停止にも用いることができるものであることを付言しておく。

【００２１】

【考案の効果】

以上の通り本考案のガス高速切換弁は、弁箱に於ける二次側の内容積が非常に 小さく、デッドスペースも極めて小さくて、ガスの置換性が極めて良く、また弁 箱が極めて小さく、クリーンルーム内での配管スペースを著しく減小でき、さら にガスパージの際、２つの弁の切換を同時に高速で行うことができて安全である 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のガス高速切換弁の一実施例の平面図で
ある。

【図２】本考案のガス高速切換弁の一実施例の正面図で
ある。

【図３】図２のＸ−Ｘ線横断拡大平面図である。

【図４】従来のガスパージ方式に於ける配管，バルブの
配設状態を示す図である。

【図５】従来の集積化バルブとしての二連三方弁を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

２０ 弁箱 ２１，２１′ 空間 ２２，２２′ ガス流入通路 ２３ ガス通路 ２４ ガス流出通路 ２５，２５′ 弁座シート ２６，２６′ メタルダイヤフラム ２７ ノーマルクローズのアクチュエータ ２７′ ノーマルオープンのアクチュエータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 両側に空間を有する断面Ｈ型短管状の弁
   箱の中間外周にＡ，Ｂ２つのガス流入通路を対向して設
   けると共に、その出口を互いに反対方向に弁箱の軸線と
   平行に屈曲して弁箱内部の両側の空間に開口し、弁箱の
   軸中心部にはガス通路を穿設してその両端を弁箱内部の
   両側の空間に開口し、このガス通路の中間には前記ガス
   流入通路と直交する方向の中間外周に開口するガス流出
   通路を設け、前記ガス通路の両端開口の周囲には夫々弁
   座シートを設け、各弁座シートに対向して弁箱内部の両
   側の空間には弁座シートの頂面に押し当て密着し弁の閉
   鎖を行うメタルダイヤフラムを内蔵し、且つ両メタルダ
   イヤフラムを動作させるノーマルクローズとノーマルオ
   ープンのアクチュエータユニットを組込んでなるガス高
   速切換弁。