JPH0861537A - 流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部の汚染粒子や残留ガスなどを短時間で確
実に除去することのできる流体制御弁を提供する。 【構成】 弁本体１１及びボンネット１８の弁棒支持孔
１５内に支持された弁棒２０の先端部にガス流路１２を
閉止可能な弁シール部材３０を装着する一方、弁棒２０
の基端部にハンドル２３を連結し、弁棒支持孔１５内を
弁棒２０側の第１空間Ａと弁本体１１側の第２空間Ｂと
に仕切るベロー３２，３３を設け、ボンネット１８にパ
ージガスを供給するパージポート４１をしてパージガス
供給孔４２を介して第２空間Ｂにおける弁棒２０の基端
部側に連通する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流れを制御する
ための流体制御弁に関し、特に、半導体製造装置などの
工業用ガス供給ラインに用いられるベロー型流体制御弁
として好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置にあっては、シリコンウ
ェーハの表面に形成されているフォトレジスタパターン
をマスクとしてその下の薄膜を所望の形状となるように
除去するエッチング処理が行われる。そして、このエッ
チング処理が行うためには複数種類の工業用ガスが必要
であり、この半導体製造装置には工業用ガス供給ライン
が設けられている。

【０００３】図４に半導体製造装置などの工業用ガス供
給ラインを表す概略、図５に従来のベロー型流体制御弁
を表す断面を示す。

【０００４】図３に示すように、クリーンルーム１０１
内にはエッチング処理を行うチャンバ１０２が設置され
ると共に、シリンダキャビネット１０３が設置され、こ
のシリンダキャビネット１０３には反応ガスとしてのシ
ランやＨＣｌ、ＨＢｒなどの貯蔵タンク１０４，１０
５，１０６が収容されている。そして、この各貯蔵タン
ク１０４，１０５，１０６はチャンバ１０２と流体制御
弁１０７を有するガス供給管１０８によってそれぞれ接
続されている。また、クリーンルーム１０１の外部には
各反応ガスを希釈するための希釈ガスとしてアルゴン
（Ａｒ）や酸素（Ｏ ₂ ）、窒素（Ｎ₂ ）などの貯蔵タン
ク１０９，１１０，１１１が設置されている。そして、
各貯蔵タンク１０９，１１０，１１１はそれぞれ蒸発器
１１２を介してガス供給管１１３によりチャンバ１０２
へのガス供給管１０８に接続されている。このガス供給
管１１３において、各貯蔵タンク１０９，１１０，１１
１と蒸発器１１２との間やこの蒸発器１１２とガス供給
管１０８との間にはそれぞれ流体制御弁１１４，１１
５，１１６が介装されている。

【０００５】ところで、上述した半導体製造装置の工業
用ガス供給ラインにあっては、反応ガスや希釈ガスなど
のガス流への汚染粒子の進入を極力防止しなければなら
ず、ガス供給管の途中に設けられた各流体制御弁は専用
のものとなっている。このような箇所に設けられる流体
制御弁としては、従来、ベローズシールの玉形弁が一般
的であったが、作動流体として非線形ガス流を使用しな
ければならず、この非線形ガス流により発生する乱流が
微粒子を飛散させ、望ましくない圧力降下をもたらすと
いう欠点がある。そのため、最近ではベローズシールＹ
型弁が用いられており、特開平２−２９６０８７号公報
等に開示されたものがある。

【０００６】即ち、図５に示すように、弁本体２０１に
はガス流体が流通する直線状のガス流路２０２が形成さ
れると共に、このガス流路２０２と所定の角度をもって
交差するように連通する弁棒支持孔２０３が形成されて
いる。そして、ガス流路２０２と弁棒支持孔２０３とが
交差する部分にはこのガス流路２０２を囲繞するように
弁座２０４が形成されている。また、弁本体２０１の弁
棒支持孔２０３には筒状のボンネット２０５が嵌合さ
れ、このボンネット２０５はボンネットナット２０６に
よって弁本体２０１に固定されている。

【０００７】弁本体２０１の弁棒支持孔２０３（ボンネ
ット２０５）内には弁棒２０７が挿入され、上部がボン
ネット２０５により軸方向移動自在に支持されている。
そして、この弁棒２０７の基端部は弁本体２０１の外部
に突出して割りピン２０８によりハンドル２０９が取付
けられている。このハンドル２０９はボンネット２０５
の外周面に螺合しており、ハンドル２０９の回転操作に
よって弁棒２０７を軸方向に移動することができる。一
方、弁棒２０７の先端部はガス流路２０２に臨んで弁シ
ール部材２１０がねじ２１１により取付けられている。
そして、この弁シール部材２１０は弁座２０４に対して
密着あるいは離間することでガス流路２０２を開閉可能
となっている。

【０００８】また、弁棒２０７の外周辺に位置してベロ
ー２１２が設けられており、このベロー２１２の上端部
がボンネット２０５に取付けられる一方、下端部が弁シ
ール部材２１０に取付けられることで、互いに連通しな
い第１空間Ａ及び第２空間Ｂが形成されている。この第
１空間Ａはベロー２１２内の空間で、ガス流路２０２を
含む密封系から隔離された不密封空間であり、第２空間
Ｂはボンネット２０５の内壁とベロー２１２の外壁とで
挟まれた空間で、ガス流路２０２を含む密封系に連通さ
れた密封空間である。更に、弁本体２０１には弁棒支持
孔２０３の第２空間Ｂに連通するパージポート２１３が
形成されており、このパージポート２１３には外部から
パージガスを供給して第２空間Ｂに導入することができ
るようになっている。

【０００９】従って、図５に示すように、弁棒２０７の
先端部に取付けられた弁シール部材２１０が弁座２０４
に密着した全閉位置にあると、この弁シール部材２１０
によってガス流路２０２は閉止され、このガス流路２０
２内にガスは流れない。この状態から、ハンドル２０９
を回転してボンネット２０５とのねじ係合によって上方
に移動させると、このハンドル２０９の移動に伴って弁
棒２０７が同方向に移動し、弁シール部材２１０は弁座
２０４から離間する。そして、この弁シール部材２１０
が弁棒支持孔２０３内に退避した全開位置に移動する
と、この弁シール部材２１０によってガス流路２０２は
開放され、このガス流路２０２内をガスが流れる。ま
た、ガス流路２０２内を清掃する場合やこのガス流路２
０２内を流れるガスの種類を変更する場合には、弁シー
ル部材２１０が弁座２０４に密着してガス流路２０２を
閉止した状態で、パージポート２１３から第２空間Ｂに
パージガスを導入し、この第２空間Ｂ内の汚染粒子や残
留ガスを除去する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した半導体製造装
置の工業用ガス供給ラインにて用いられる流体制御弁に
あっては、弁本体２０１に弁棒支持孔２０３の第２空間
Ｂに連通するパージポート２１３が形成されており、ガ
ス流路２０２を閉止した状態で、パージガスをパージポ
ート２１３から第２空間Ｂに導入することで第２空間Ｂ
内の汚染粒子や残留ガスを除去することができるように
なっている。

【００１１】ところが、この従来の流体制御弁におい
て、パージポート２１３は弁本体２０１に設けられ、第
２空間Ｂの弁シール部材２１０側に連通している。その
ため、パージポート２１３から第２空間Ｂにパージガス
を導入しても、第２空間Ｂ内において、弁シール部材２
１０側にはパージガスが流入されるものの、弁棒２０７
の基端部側にはパージガスが行き渡らずに、内部の汚染
粒子や残留ガスなどを十分に除去することができず、ま
た、除去するにはパージガスを長時間導入しなければな
らず、パージ効率が良くないという問題があった。

【００１２】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、内部の汚染粒子や残留ガスなどを短時間で確実
に除去することのできる流体制御弁を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の流体制御弁は、流体が流通する流体通路及
び該流体通路に連通する弁棒支持孔を有する弁本体と、
前記流体通路を囲繞するように設けられた弁座と、前記
弁棒支持孔内に軸方向移動自在に支持されると共に基端
部が前記弁本体外部に位置して先端部が前記流体通路に
臨む弁棒と、該弁棒の先端部に装着されて前記弁座に密
着することで前記流体通路を閉止可能な弁シール部材
と、前記弁本体外部に位置した前記弁棒の基端部に連結
されると共に前記弁本体の外部に係合するハンドルと、
前記弁棒外周辺に位置して一端が前記弁本体に連結し他
端が前記弁シール部材に連結することで前記弁棒支持孔
内を該弁棒側の第１空間と該弁本体側の第２空間とに仕
切るベローとを具えた流体制御弁において、外部からパ
ージガスを供給するパージポートが形成されると共に、
前記弁本体に一端が該パージポートに接続する一方、他
端が前記第２空間における前記弁棒の基端部側に連通す
るパージガス供給孔が形成されたことを特徴とするもの
である。

【００１４】

【作用】弁シール部材が弁座に密着して流体通路を閉止
しているときに、パージポートからパージガスを供給す
ると、供給されたパージガスはパージガス供給孔を通っ
て第２空間における弁棒の基端部側に導入されてこの第
２空間内の汚染粒子や残留ガスを押し出すこととなり、
内部の汚染粒子や残留ガスなどが短時間で確実に除去さ
れる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１６】図１に本発明の一実施例に係る流体制御弁
の閉止状態を表す断面、図２に本実施例の流体制御弁の
開放状態を表す断面、図３に本実施例の流体制御弁のパ
ージ状態を表す断面を示す。

【００１７】図１に示すように、本実施例では、本発明
の流体制御弁をベロー型流体制御弁に適用したものであ
り、弁本体１１にはガス流体が流通する直線状のガス流
路１２が形成されており、このガス流路１２の各端部に
はガス供給管１３，１４が連結されている。また、この
弁本体１１にはガス流路１２とほぼ４５度の角度をもっ
て交差するように連通する弁棒支持孔１５が形成されて
いる。そして、この弁本体１１において、ガス流路１２
と弁棒支持孔１５とが交差する部分にはこのガス流路１
２を囲繞するように弁座１６が形成されている。

【００１８】弁本体１１の弁棒支持孔１５にはガスケッ
ト１７を介して筒状のボンネット１８が嵌合されてお
り、このボンネット１８はボンネットナット１９によっ
て弁本体１１に固定されている。弁本体１１の弁棒支持
孔１５並びにボンネット１８内には弁棒２０が挿入され
ており、この弁棒２０はボンネット１８に固定されたリ
ング状のキャップ２１にＯリング２２を介して軸方向移
動自在に支持されている。そして、この弁棒２０の基端
部はボンネット１８の外部に突出してハンドル２３の端
面部を貫通し、ナット２４及び割りピン２５によりこの
ハンドル２３に連結されており、ハンドル２３の上部に
はカバー２６が取付けられている。このハンドル２３は
筒状をなしてボンネット１８の外周辺を覆う被覆部２３
ａを有しており、ボンネット１８の外周面には雄ねじ部
１８ａが形成される一方、ボンネット１８の被覆部２３
ａの内周面には雄ねじ部１８ａに螺合する雌ねじ部２３
ｂが形成されている。従って、ハンドル２３の回転操作
すると、雌ねじ部２３ｂと雄ねじ部１８ａのねじ係合に
よって弁棒２０を軸方向に移動することができる。

【００１９】一方、弁棒２０の先端部はガス流路１２に
臨んでおり、軸ホルダ２７を介してディスクホルダ２８
が固定され、このディスクホルダ２８には弛み止めピン
２９を介して弁シール部材としてのディスク３０が嵌合
し、ナット３１によって固定されている。従って、この
ディスク（弁シール部材）３０が弁座１６に密着するこ
とでガス流路１２を閉止する一方、ディスク（弁シール
部材）３０が弁座１６から離れて弁棒支持孔１５に退避
することでガス流路１２を開放できるようになってい
る。

【００２０】また、弁棒２０の外周辺に位置して上下一
対のベロー３２，３３が直列に配設されており、このベ
ロー３２の上端部はキャップ２１に取付けられる一方、
下端部はこのキャップ２１に嵌合した連結リング３４に
取付けられ、ベロー３３の上端部は連結リング３４に取
付けられる一方、下端部は軸ホルダ２７に取付けられて
いる。従って、弁棒支持孔１５内はベロー３２，３３に
よって互いに連通しない第１空間Ａ及び第２空間Ｂに区
分けされることとなる。この第１空間Ａはベロー３２，
３３内の空間で、ガス流路１２を含む密封系から隔離さ
れた不密封空間であり、第２空間Ｂはボンネット１８の
内壁とベロー３２，３３の外壁とで挟まれた空間で、ガ
ス流路１２を含む密封系に連通された密封空間である。

【００２１】ところで、本実施例の流体制御弁には、使
用前に内部に流入された窒素ガスの除去や供給ガスの種
類の変更に伴う残留ガスの除去、あるいは、内部の汚染
粒子の清掃などを行うためのパージ機構が設けられてい
る。即ち、ボンネット１８には弁本体１１とハンドル２
３との間に位置してパージポート４１が形成されてお
り、このパージポート４１には窒素ガスやアルゴンガス
などのパージガスを供給可能な図示しないガス供給源が
接続されている。また、ボンネット１８にはその軸方向
に沿ってパージガス供給孔４２が形成されており、一端
はパージポート４１に接続する一方、他端は弁棒支持孔
１５の第２空間Ｂにおける弁棒２０の基端部側に連通し
ている。従って、ガス供給源によりパージガスをパージ
ポート４１に供給すると、パージガス供給孔４２を介し
て第２空間Ｂに供給することができる。

【００２２】而して、図１に示すように、弁棒２０の先
端部に取付けられたディスク（弁シール部材）３０が弁
座１６に密着した全閉位置にあると、このディスク（弁
シール部材）３０によってガス流路１２は閉止され、ガ
ス供給管１３から１４へはガスは流れない。

【００２３】一方この状態からハンドル２３を回転して
ボンネット１８とのねじ係合により、このハンドル２３
を軸方向上方に移動させると、図２に示すように、この
ハンドル２３の移動に伴って弁棒２０が同方向に移動
し、ディスク（弁シール部材）３０は弁座１６から離間
する。そして、図２(ｂ)に示すように、ディスク（弁シ
ール部材）３０が弁棒支持孔１５内に退避した全開位置
に移動すると、このディスク（弁シール部材）３０によ
ってガス流路１２は開放され、ガス供給管１３から１４
にガスが流れることができる。

【００２４】また、使用前に内部に流入された窒素ガス
を除去したり、供給ガスの種類の変更する際に内部の残
留ガスを除去したり、あるいは、内部の汚染粒子などを
清掃したりするためにはパージ機構を用いる。即ち、図
３に示すように、ディスク（弁シール部材）３０が弁座
１６に密着してガス流路１２を閉止しているときに、ガ
ス供給源からパージガスをパージポート４１に供給し、
この供給されたパージガスをパージガス供給孔４２を通
して第２空間Ｂに導入する。この場合、パージガスは第
２空間Ｂにおける弁棒２０の基端部側から導入されるこ
とで、この第２空間Ｂ内の汚染粒子や残留ガスはパージ
ガスにより押し出され、ガス流路１２をを介して除去さ
れる。

【００２５】このように本実施例の流体制御弁にあって
は、内部の残留ガスや汚染粒子などを除去するためのパ
ージポート４１をボンネット１８に設けると共に一端が
このパージポート４１に接続するパージガス供給孔４２
の他端を第２空間Ｂにおける弁棒２０の基端部側に連通
したことで、第２空間Ｂ内の汚染粒子や残留ガスは第２
空間Ｂに供給されたパージガスにより押し出され、ガス
流路１２をを介して短時間で確実に除去することができ
る。

【００２６】なお、上述の実施例において、パージポー
ト４１をボンネット１８に形成したが、その形成位置は
ボンネット１８に限らず、弁本体１１でもハンドル２３
でもよいものである。

【００２７】また、上述の実施例では、本発明の流体制
御弁をベロー型流体制御弁に適用して説明したが、制御
弁の種類はこれに限らず、玉形（Ｓ字）弁などにも適用
することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに本発明の流体制御弁によれば、弁本体の弁棒支持孔
内に支持された弁棒の先端部に流体通路を閉止可能な弁
シール部材を装着する一方、弁棒の基端部にハンドルを
連結し、弁棒支持孔内を弁棒側の第１空間と弁本体側の
第２空間とに仕切るベローを設け、外部からパージガス
を供給するパージポートを形成すると共に一端がそのパ
ージポートに接続して他端が第２空間における弁棒の基
端部側に連通するパージガス供給孔を形成したので、弁
シール部材が弁座に密着して流体通路を閉止していると
きに、パージポートからパージガスを供給すると、供給
されたパージガスはパージガス供給孔を通って第２空間
における弁棒の基端部側に導入されて汚染粒子や残留ガ
スを押し出すこととなり、内部の汚染粒子や残留ガスな
どを短時間で確実に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る流体制御弁の閉止状態
を表す断面図である。

【図２】本実施例の流体制御弁の開放状態を表す断面図
である。

【図３】本実施例の流体制御弁のパージ状態を表す断面
図である。

【図４】半導体製造装置などの工業用ガス供給ラインを
表す概略図である。

【図５】従来のベロー型流体制御弁を表す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１ 弁本体 １２ ガス流路 １５ 弁棒支持孔 １６ 弁座 １８ ボンネット ２０ 弁棒 ２１ キャップ ２３ ハンドル ３０ ディスク（弁シール部材） ３２，３３ ベロー ４１ パージポート ４２ パージガス供給孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が流通する流体通路及び該流体通路
   に連通する弁棒支持孔を有する弁本体と、前記流体通路
   を囲繞するように設けられた弁座と、前記弁棒支持孔内
   に軸方向移動自在に支持されると共に基端部が前記弁本
   体外部に位置して先端部が前記流体通路に臨む弁棒と、
   該弁棒の先端部に装着されて前記弁座に密着することで
   前記流体通路を閉止可能な弁シール部材と、前記弁本体
   外部に位置した前記弁棒の基端部に連結されると共に前
   記弁本体の外部に係合するハンドルと、前記弁棒外周辺
   に位置して一端が前記弁本体に連結し他端が前記弁シー
   ル部材に連結することで前記弁棒支持孔内を該弁棒側の
   第１空間と該弁本体側の第２空間とに仕切るベローとを
   具えた流体制御弁において、外部からパージガスを供給
   するパージポートが形成されると共に、前記弁本体に一
   端が該パージポートに接続する一方、他端が前記第２空
   間における前記弁棒の基端部側に連通するパージガス供
   給孔が形成されたことを特徴とする流体制御弁。