JPH1047515A - 超高純度ガス用の分配装置のバルブ一体型カップリング装置 - Google Patents

超高純度ガス用の分配装置のバルブ一体型カップリング装置

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JPH1047515A
JPH1047515A JP7877797A JP7877797A JPH1047515A JP H1047515 A JPH1047515 A JP H1047515A JP 7877797 A JP7877797 A JP 7877797A JP 7877797 A JP7877797 A JP 7877797A JP H1047515 A JPH1047515 A JP H1047515A
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JP
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valve
housing
coupling device
opening
gas
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JP7877797A
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Bryce Evans
エバンス ブライス
Helen Rebenne
レベン ヘレン
Joshua Collins
コリンズ ジョシュア
Russell L Rogers
ロジャーズ ラッセル
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Eaton Aeroquip LLC
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Aeroquip Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 超高純度のガス処理に好適なバルブ一体型カ
ップリング装置を提供する。 【解決手段】 バルブハウジング５５ａ〜ｄと、ハウジ
ング５５ａ〜ｄに滑動可能に取付けられ、第１開口を通
って直線的に移動できる先端に密封面を有するバルブス
テム３２ａ〜ｄと、内周がバルブステム３２ａ〜ｄに滑
動可能に係合し、外周がハウジング５５ａ〜ｄの内面に
滑動可能に係合して、内面を二つの部分に分け、開口形
成面がハウジング５５ａ〜ｄの外面と内面との間を連結
する実質的に平坦な可撓性ダイヤフラム６０ａ〜ｄとを
含む。第１位置においてバルブステム３２ａ〜ｄの密封
面が第１開口形成面と係合し、バルブステム３２ａ〜ｄ
の先端は第１開口形成面の境界領域でハウジング５５ａ
〜ｄの外面と実質的に同一面とされ第１開口がブルノー
ズ３４ａ〜ｄで密封されるとき、ハウジング５５ａ〜ｄ
の内面の最少限の部分だけしか外部環境に露出されな
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願】本願は、同時に出願され、同じ譲受人に譲
渡され、参照することでその全てを本明細書に組入れら
れるバルブ一体型カップリング装置を備えた超高純度ガ
ス用の分配要素およびその使用方法と題する関連出願と
関係する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造でプ
ロセスガスを与えるのに使用される装置のような、超高
純度ガス用のガス分配装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】半導体の製造や他の薄膜被覆処理に使用
されるような高純度ガスの分配装置は典型的に、質量流
量制御装置、圧力センサーおよび（または）調整装置、
加熱装置、フィルタまたは浄化装置、および遮断バルブ
のような一連のガス処理部材を通して連結される高純度
ガスの供給源を含む。半導体処理においては、このよう
な部材の直列に連結した構成は「ガススティック」と称
されている。典型的な半導体処理装置においては、複数
のガス供給源が複数のガススティックを通してチャンバ
に連結されており、これらはフレームに典型的に取付け
られていて、「ガスボックス」として知られた完成組立
体を形成している。
【０００４】半導体デバイスの寸法が減少されてそれら
の密度が増大すると、半導体処理は粒状物質の混入に対
する非許容性が著しく増大する。このような混入異物の
一つの重大な供給元は処理時に使用されるガスであり、
特に、ガスを供給源からチャンバへ導くガススティック
の濡れ面（ｗｅｔｔｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）に担持され
た粒状物質である。ガススティックすなわち処理要素の
内部に溜った水分または塵は供給ガスと一緒に運ばれ、
処理されている半導体デバイスに付着して、欠陥を生じ
る。水分は濡れ面を腐食して、それらの表面から粒子の
剥離を引き起す。
【０００５】この種の混入を減少させるために、半導体
処理のためのガススティックおよびガス処理要素は塵が
少なく低湿気の環境下で製造され、製造後に長時間にわ
たり高圧力の中でパージ（ｐｕｒｇｅ）が行われる。さ
らに、ガス処理要素は典型的には出荷に備えて加圧窒素
中で包装され密封される。この結果、要素すなわちステ
ィックの内部は、半導体処理設備が配置されているクリ
ーンルーム環境に対してだけ、スティックまたは要素の
包装除去および処理設備内へ密封する間の短時間だけ、
露出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような注意深い処
理手順にも拘らず、クリーンルーム環境に対するガスス
ティックまたは要素の短時間の露出ですらスティックま
たは要素内の粒子およびおよび水分による潜在的な損傷
レベルの累積を生じるので、組立ての後、且つまた半導
体製造のための更なる使用の前に、ガススティックの長
時間のパージが必要となる。半導体製造設備はパージの
間は作動することができないので、パージに要する時間
は実質的な利益損失を与えている。
【０００７】ガススティックにおけるガス処理要素、お
よびガス分配装置の他の要素および連結は摩耗を生じる
ので、処理装置の寿命のある間は様々な頻度で交換され
ることが必要である。典型的には、この要素はそれに最
も近いバルブを閉じ、連結を解除して交換され、該隣接
バルブが再び開かれる。この作業を簡単化し、この工程
時にガススティックがルーム内空気に露出される時間を
最少限にするために、各要素は典型的に隣合う要素また
は配管と取外し可能なカップリング装置で連結され、ス
ティックに沿って幾つかの箇所で要素間にバルブが配置
されている。それにも拘らずに、要素またはスティック
部分の連結解除およびスティックからの取外しの作用は
その要素および交換要素をルーム内空気に露出させてし
まい、また要素と隣接バルブの間の濡れ面（すべての連
結チューブの内部、および潜在的に他の要素を含む）も
室内空気に露出させてしまう。したがって、要素を再度
組立てるときには、ガススティックを長時間にわたりパ
ージしなければならない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】これらの難題は、超高純
度ガスの分配装置に特に適したバルブ一体型カップリン
グ装置を使用する本発明の原理によって、多少とも解決
される。これらのバルブ一体型カップリング装置は、ガ
ス処理要素に一体的に組込まれ、および（または）それ
らの要素間に連結されて、室内空気に対するガス分配装
置の濡れ面の露出を最少限にして、要素の交換または要
素間の連結変更を可能にさせるようになされる。特別な
例では、バルブ一体型カップリング装置はガススティッ
クの入口および出口に一体的に組付けられて、ガスステ
ィック全体の交換を可能にする。
【０００９】特に、本発明の原理によるバルブ一体型カ
ップリング装置は、カップリング装置の開口を密封する
ためのバルブステム／ブルノーズ（ｂｕｌｌｎｏｓｅ）
構造体を有する。ブルノーズはカップリング装置の外部
の直ぐ近くで開口を密封し、バルブステムおよびブルノ
ーズは開口を通って延在する軸線上を移動し、またブル
ノーズがこの開口を密封する位置にあるときにはブルノ
ーズの端部はハウジング外部と実質的に同一平面となさ
れる。この結果、ブルノーズがこの密封位置にあるとき
には、カップリング装置の最少限の濡れ面しか外部環境
に露出させない。
【００１０】以下に説明する本発明の第１実施例では、
ブルノーズは開口の内部側で密封を行い、カップリング
装置の内方へ引込まれてガスの流れを可能にする。代替
実施例では、ブルノーズは開口の外部側で密封を行い、
カップリング装置から外方へ向かって移動されることで
ガスの流れを可能にする。
【００１１】バルブステムはカップリング装置ハウジン
グに連結されているピストン／シリンダ構造により空気
で駆動されるか、手で作動される。以下に説明する空気
で作動されるバルブ一体型カップリング装置は戻しばね
を含んでおり、この戻しばねはブルノーズを開口との密
封係合状態にする力を発生するのであり、したがってバ
ルブは空気圧が存在しないときは常時密封される。代替
実施例として、戻しばねは密封係合状態から外すように
ブルノーズを駆動して、バルブが空気圧の存在しないと
きは常時開口されるようになされる。第２実施例におい
ては、ラック−ピニオン構造が垂直方向の力を空気圧作
動式または手動のアクチュエータから水平方向に発光さ
れたバルブスティックに伝達する。
【００１２】他の見地によれば、本発明は上述した形式
のバルブ一体型カップリング装置によって内部側および
外部側の両方において外部環境から密封されたガス処理
要素（例えばフィルタ）またはガススティック全体を特
徴とする。カップリング装置は要素／ガススティックの
内部の濡れ面を外部環境に露出させないで密封するの
で、装置全体を製造元でパージすること、また出荷時に
制御された環境（例えば大気圧よりも多少高い圧力とさ
れた純粋窒素）を充填したままにすることができ、これ
により要素／ガススティックは簡単にパージした後、装
着して使用することができる。
【００１３】以下に説明するガススティックは、そのガ
ススティックハウジングの内部に一体的に製造されたバ
ルブ一体型カップリング装置を含み、また質量流量制御
装置と、この質量流量制御装置の入口側および出口側の
二重のフィルタと、圧力センサーと、熱電対と、加熱装
置とをさらに含む。圧力調整装置または浄化装置のよう
な付加的な要素は、応用例の必要性に応じてガススティ
ックに一体的に含めることができる。
【００１４】他の見地によれば、本発明はこれらの装置
の使用方法を特徴とする。特に、２さのバルブ一体型カ
ップリング装置が互いに連結されるとき、それらはガス
処理装置による遮断バルブとして使用される。２つの結
合されたカップリング装置は２つの別々のバルブを有
し、いずれのバルブもカップリング装置を通るガスの流
れを遮断できるので、バルブの反復使用で生じる摩耗は
バルブどうしで分担するように分配でき、この結果とし
て結合されたカップリング装置の寿命を単独の遮断バル
ブに比べて延長させることになる。
【００１５】さらに他の見地によれば、本発明は要素の
予備パージする、またパージを終えて２つの密封された
カップリング装置間で制御された環境下にある要素を出
荷する上述した方法を特徴とする。
【００１６】本発明の上述した、また他の目的および利
点は、添付図面およびその説明から明白になろう。
【００１７】本明細書に組入れられてその一部を構成し
ている添付図面は、上述で与えられた一般的な本発明の
説明および以下に与えられる実施例の詳細説明とともに
本発明の実施例を図解しており、本発明の原理を説明す
るのに役立つ。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１および図２を参照すれば、本
発明の原理により、ガスボックス１０は多数の、例えば
６個の、個々の適当に制御されるガススティック１２を
含んでいる。各ガススティック１２は、入力ライン１４
に半導体処理のための供給ガスを受入れ、出力ライン１
６には半導体処理室に対する出力ガスを受入れる。ガス
スティック１２の各々を通るガスの流れは複数のバルブ
一体型カップリング装置２０で制御される。これらのバ
ルブ一体型カップリング装置は空気制御ライン２２を通
る空気作用に応答し、または或る種の場合には、２２０
で示されるとともに図５にて以下にさらに詳細に説明さ
れるように、手で作動されることができる。
【００１９】各々のガススティック１２は、付加的な部
材を選択的に含むことができ、これらの部材には、ライ
ン２５に電気的圧力信号を発生する圧力センサー（変換
器）２４、ガススティック１２の温度を検出する熱電対
（４６、図２）、ならびにガススティックに熱を供給す
る加熱ブランケット（バンド）（５１，５３、図２）が
含まれる。他の部材にはガス浄化装置が含まれる。
【００２０】ガススティック１２は支持プレート２８に
しっかりと取付けられており、支持プレート２８はガス
ボックス１０内でガススティック１２の各々を機械的に
支持している。本発明の原理によれば、ガススティック
１２の各々の寸法は典型的なガススティックに縮小され
ており、支持プレート２８はガススティックが作動され
るクリーンルーム内の既存の半導体処理設備に対して、
またはその部品に対して取付けられることができる。こ
のことは、クリーンルームにて使用される床面積を実質
的に縮小させ、それによりその構造および作動の費用を
実質的に減少させることになる。
【００２１】小型のガススティック寸法の第２の利点
は、ガススティックの濡れ面の縮小であり、これはガス
スティックの内部に水分および（または）粒状物質が堆
積する機会が少なくなること、および腐食またはガス漏
れの生じ得る面積部分を小さくするを意味する。
【００２２】さらに、ガススティックの縮小された寸法
は、パージすべき容積を小さくし、したがってパージ時
間および消費されるパージガス量を減少させる。
【００２３】最後に、ガススティックの内部構造は、連
結箇所および密封箇所を少なくし、したがってガスステ
ィックから周囲環境への潜在的なガス漏れ路を少なく
し、ガス分配装置に使用される鋼材量も減少させる。
【００２４】図２を参照すれば、各々のガススティック
は４つのバルブ一体型カップリング装置２０ａ，２０
ｂ，２０ｃ，２０ｄを組付けており、これらのバルブ一
体型カップリング装置がガススティック１２をガス供給
源および処理装置のガス分配設備に連結している。図２
に示されている４つのバルブ一体型カップリング装置２
０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは同様構造を有している
が異なる配向のもとに配置されており、幾つかの場合に
は隣接する要素のハウジングに一体的に取付けられる。
【００２５】特に、カップリング装置２０ａのバルブ構
造は、各々の場合の主ハウジングが異なる応用例に合わ
せて僅かながら異なる形状とされているが、カップリン
グ装置２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの構造の鏡面像である。
【００２６】図２に示される実施例において、下側バル
ブ一体型カップリング装置２０ｂ，２０ｃは、それらの
間に配置されたガススティック（質量流量制御装置３８
および有り変換器２４を含む）のハウジングに一体的に
取付けられる。したがって、下側カップリング装置２０
ｂ，２０ｃを上側カップリング装置２０ａ，２０ｄから
連結解除し、上側カップリング装置２０ａ，２０ｄを下
側カップリング装置２０ｂ，２０ｃとの連結箇所から持
上げ、そしてガススティック全体をそれに取付けられて
いる下側カップリング装置２０ｂ，２０ｃとともに取外
すことによって、ガススティックをガス分配装置から取
外すことができる。
【００２７】代替実施例（図示せず）において、上側カ
ップリング装置２０ａ，２０ｄはガススティック（下側
カップリング装置２０ｂ，２０ｃではない）に一体的に
取付けられ、これらの一体的な上側のカップリング装置
２０ａ，２０ｃは別々な下側カップリング装置２０ｂ，
２０ｃに取付けられ、下側カップリング装置２０ｂ，２
０ｃは入力ライン１４および出力ライン１６に連結され
る。この代替実施例において、連結解除した後、ガスス
ティックおよびそれに取付けられている上側カップリン
グ装置２０ａ，２０ｄは、下側カップリング装置２０
ｂ，２０ｃの移動を必要とせずに下側カップリング装置
２０ｂ，２０ｃから直接に持上げて外すことができる。
【００２８】図２に示される実施例を参照すれば、プロ
セスガスの入力ライン１４は第１バルブ一体型カップリ
ング装置２０ａのバルブチャンバ３０ａに連結されてい
る。（入力ライン１４および出力ライン１６に対する連
結は、図２に示されるようにねじ連結とされるか、図２
の空気制御ポート９１ａ／９１ｂに用いられる形式のチ
ューブスタブに溶接されることができる。）このチャン
バ３０ａは円筒形をしており、図２に横断面で示されて
いる。チャンバ３０ａの下面はハウジングを通る開口５
６ａを含んでいる。一端がブルノーズ３４ａで終端して
いる軸線方向に配置されたバルブステム３２ａは、開口
５６ａを通る中心軸線に沿って移動して、ブルノーズが
開口５６ａに係合してそれを密封するようになす。
【００２９】同様に、バルブカップリング装置２０ｂは
開口５６ｂおよびステム３２ｂを含み、ステム３２ｂは
開口５６ｂを通って延在する中心軸線に沿って移動する
とともに、一端がブルノーズ３４ｂで終端していて、開
口５６ｂに係合してそれを密封するようになされてい
る。
【００３０】バルブ一体型カップリング装置２０ａ，２
０ｂが開くとき、ステム３２ａ，３２ｂは図２に示され
た位置に移動される。これらの位置において、カップリ
ング装置２０ａの円筒形の主チャンバ３０ａは開口５６
ａおよび５６ｂを経てカッブリング装置２０ｂの円筒形
の主チャンバ３０ｂと流体連通される。したがって、入
力ライン１４はカップリング装置２０ｂのハウジングに
形成された入口通路３５と流体連通される。
【００３１】通路３５は、頂冠（ｔｏｐ−ｈａｔ）形状
のフィルタ４０を通して質量流量制御装置３８（詳細は
図示されていない）と連通されている。フィルタ４０
は、カップリング２０ｂのハウジング５５ｂの組合う頂
冠形状のチャンバ内に嵌め込まれている。フィルタ４０
は外周面に密封先端（ｎｉｂ）を含み、この密封先端が
カップリング装置２０ｂのハウジング５５ｂと質量流量
３８のハウジングとの間に係合して、両者間に密封状態
を形成するようになす。
【００３２】質量流量制御装置３８の出口は、第２フィ
ルタ４２を経て、出口通路４５および第３バルブ一体型
カップリング装置２０ｃの円筒形の主バルブチャンバ３
０ｃに連結される。フィルタ４２はバルブ一体型カップ
リング装置２０ｃのハウジング５５ｃの内部に取付けら
れ、ハウジング５５ｃはフィルタ４２の密封ニブ４４に
よって質量流量制御装置３８のハウジングに対して密封
される。
【００３３】バルブ一体型カップリング装置２０ｃは、
バルブ一体型カップリング装置２０ａ，２０ｂと同様
に、開口５６ｃと、内端部がブルノーズ３４ｃで終端す
るバルブステム３２ｃとを含む。同様に、バルブ一体型
カップリング装置２０ｄは開口５６ｄと、内端部がブル
ノーズ３４ｄで終端するバルブステム３２ｄとを含む。
バルブステム３２ｃ，３２ｄが図２に示すように開位置
にあるとき、主バルブチャンバ３０ｃは開口５６ｃ，５
６ｄを通してバルブ一体型カップリング装置２０ｄの主
バルブチャンバ３０ｄと連結される。したがって、バル
ブステム３２ｃ，３２ｄのこれらの位置では、出口通路
４５はバルブチャンバ３０ｃ，３０ｄを経てガススティ
ック１２の１６に流体連通される。
【００３４】圧力センサー２４（詳細は図示されていな
い）は通路４５ａを経て陀具通路４５と流体連通されて
いる。圧力センサー２４からの電気信号はライン２５で
運ばれる。これらの信号は、例えばバルブステム３２の
位置を制御する空気ラインの制御に使用でき、ガス有り
が設定点より低く降下したならば、バルブカップリング
装置を閉じて、これによりガスの流れを遮断するように
できる。
【００３５】熱電対４６はフィルタ４０の近くのハウジ
ング５５ｂの壁と熱導通されており、これによりフィル
タ４０を通して流れるガスの温度を検出して、電気的温
度信号をライン４８に発生する。入口通路３５および外
側通路４５を取囲む加熱ジャケット（バンド）５１，５
３は、それぞれライン５０，５２を経て電力を得てお
り、また熱電対４６により検出された温度に応答して制
御されて、ガススティック１２の温度を調整し、ガスス
ティック１２内にてガスが凝縮するのを防止するように
なす。（望まれるならば、加熱装置のカートリッジが加
熱バンドの代りに使用できる。）
【００３６】ガススティック１２は符号５４で示すよう
に約２２８．６ｍｍ（９インチ）の全長を有する。この
寸法は、個別に質量流量、圧力センサーおよび制御バル
ブハウジング、およびそれらの間のカップリング装置と
を含んでなる典型的なガススティック組立体の対照寸法
よりも実質的に小さい。
【００３７】上述で留意したように、本発明の原理によ
り小型化されたガススティック１２の寸法は、画成簿１
０が占めるクリーンルーム床空間の実質的な減少を可能
にする。事実、幾つかの応用例においてガスボックス１
０は処理チャンバに取付けられ、したがってこれまでガ
スボックスのために必要とされた全床面積を自由にす
る。さらに、ガススティックの小型化された寸法は装置
の密封箇所の数、パージに必要な容積、および濡れ面を
有利に減少させ、この結果として腐食またはガス漏れの
可能性を殆どなくす。
【００３８】図２のガススティック１２は、質量流量制
御装置３８および圧力センサー２４を含むガス分配に必
要とされる全処理要素を含む一体ユニットである。さら
に、続く図面に非常に詳細に示されるように、バルブ一
体型カップリング装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ
はガススティック用のカップリング装置として機能する
だけでなく、自動作動の遮断バルブとしても機能するの
であり、これは処理チャンバに使用される半導体処理の
「処方（ｒｅｃｉｐｅ）」と称されるようにガス流れの
開始および停止に使用できる。単一ユニットとして機能
を一体化したことの結果である、ガススティック１２に
おけるシールの寸法および数の減少は、本発明の特に有
利な点である。
【００３９】図３を参照すれば、バルブ一体型カップリ
ング装置２０ａまたはバルブ一体型カップリング装置２
０ｂが如何にしてガススティック１２の作動時に流れ制
御バルブとして使用されるかが見られる。特に、図３を
図２と比較すれば、バルブ一体型カップリング装置２０
ｂのバルブステム３２ｂは図３に見られる閉位置へ移動
された。この位置で、ブルノーズ３４ｂはカップリング
装置２０ｂの開口５６ｂと係合して、バルブチャンバ３
０ｂをカップリング装置２０ａのバルブチャンバ３０ａ
から密封するようになす。この密封を容易化するため
に、各々のブルノーズ３４ａ，３４ｂはハウジング５５
ａ，５５ｂの開口５６ａ，５６ｂに対する密封のために
ガスケット５８ａ，５８ｂを下側周辺に含んでいる。
【００４０】本発明の一つの実施例によるバルブ一体型
カップリング装置２０の更なる詳細が図３に示されてい
る。これらの細部はバルブ一体型カップリング装置２０
ａ、およびバルブ一体型カップリング装置２０ｂの対応
する部材に関連して説明される。しかしながら、読者は
同様な細部が図２および図５に示された同じ形式の他の
バルブ一体型カップリング装置に見られることを認識す
るであろう。
【００４１】以下において、各々のカップリング装置２
０ａ，２０ｂの対応する部材は、両方の符号を同一視し
て同時に説明される。
【００４２】図３に示される細部を参照すれば、各カッ
プリング装置はダイヤフラム６０ａ／６０ｂをそれぞれ
含み、これらのダイヤフラムは可撓性材料のディスク形
薄板である。ダイヤフラム６０ａ／６０ｂは主バルブチ
ャンバ３０ａ／３０ｂを密封する。バルブステム３２ａ
／３２ｂはダイヤフラム６０ａ／６０ｂの中央開口を挿
通されている。この中央開口を取囲む軸線方向の領域に
おいで、ダイヤフラム６０ａ／６０ｂはダイヤフラム６
０ａの６２で示されるようにブルノーズ３４ａ／３４ｂ
に溶接されている。
【００４３】バルブステム３２ａ／３２ｂの内側端部は
ダイヤフラム６０ａ／６０ｂを挿通され、バルブステム
３２ａ上の６４で見られるねじ端部にて終端している。
ブルノーズ３４ａ／３４ｂはバルブステム３２ａ／３２
ｂの内側端部を受入れる内燃を含んでいる。バルブステ
ム３２ａ／３２ｂはねじ端部６４の上方にブルノーズ３
４ａ／３４ｂの外径と一致した外径を有する半径方向突
起６６ａ／６６ｂを含む。したがって、バルブステム３
２ａ／３２ｂのねじ端部６４をブルノーズ３４ａ／３４
ｂにねじ込むことにより、ダイヤフラム６０ａ／６０ｂ
はバルブステムの突起６６ａ／６６ｂおよびブルノーズ
３４ａ／３４ｂの間にクランプされる。この結果、クラ
ンプと溶接との組合わせがダイヤフラム６０ａ／６０ｂ
とブルノーズ３４ａ／３４ｂとの間に積極的なシールを
形成し、その間の空間における漏れを最少限にする。
【００４４】主バルブハウジング５５ａ／５５ｂはダイ
ヤフラム６０ａ／６０ｂの外周に係合するような寸法と
された内側環状突起７０ａ／７０ｂを含む。ディスク形
スペーサ６８ａ／６８ｂがダイヤフラム６０ａ／６０ｂ
の上方に挿入され、ダイヤフラム６０ａ／６０ｂの反対
側の周辺リムと係合する。これによりダイヤフラム６０
ａ／６０ｂは突起７０ａ／７０ｂとスペーサ６８ａ／６
８ｂとの間にクランプされて、ダイヤフラム６０ａ／６
０ｂを所定位置に積極的に固定するとともに、ダイヤフ
ラム６０ａ／６０ｂと主バルブハウジング５５ａ／５５
ｂとの間の漏れを最少限にする。ダイヤフラム６０ａ／
６０ｂの外周はまた主バルブハウジング５５ａ／５５ｂ
に溶接またはろう付けされることができる。
【００４５】スペーサ６８ａ／６８ｂは半径方向の最内
位置に円形開口を含み、バルブ一体型カップリング装置
２０ｂで７８の位置に見られる。この開口７８はバルブ
ステム３２ａ／３２ｂの突起６６ａ／６６ｂよりも僅か
ながら大きい直径を有す。したがって、バルブ一体型カ
ップリング装置２０ａに示されるように、バルブステム
３２ａ／３２ｂが３０の中に引込められてブルノーズ３
４ａをハウジング５５ａとの係合から引抜かれると、バ
ルブステムの突起６６ａは環状開口７８内に嵌合してハ
ウジング５５ａからのブルノーズ３４ａの完全な引出し
が可能とされる。
【００４６】スペーサ６８ａ／６８ｂは、図３のバルブ
一体型カップリング装置２０ａに見られるように、ブル
ノーズ３４ａ／３４ｂが開口位置にあるときにダイヤフ
ラム６０ａ／６０ｂに順応する凹状の内面を有する。こ
れによりスペーサ６８ａ／６８ｂは、ガス圧に抗してダ
イヤフラム６０ａ／６０ｂを支持し、不要な撓みを防止
する。
【００４７】主バルブハウジング５５ａ／５５ｂは、外
周面に組合うねじを有する円筒形の圧縮ヘッド７４ａ／
７４ｂを受けるために、円筒形の内周面に沿ってねじ７
２ａ／７２ｂを含む。圧縮ヘッド７４ａ／７４ｂはスペ
ーサ６８ａ／６８ｂと係合し、またスペーサ６８ａ／６
８ｂに対して圧縮力を与えて、上述で留意したようにダ
イヤフラム６０ａ／６０ｂの周辺リムをスペーサ６８ａ
／６８ｂとハウジングの突起７０ａ／７０ｂとの間にク
ランプするようになす。
【００４８】スペーサ６８ａ／６８ｂは７５ａ／７５ｂ
のような軸線方向に内部を通されている空気通路をさら
に含む。空気通路７５ａ／７５ｂは圧縮ヘッド７４ａ／
７４ｂに形成された環状チャンネル７６ａ／７６ｂと連
通されている。圧縮ヘッド７４ａ／７４ｂに形成されて
いる他のチャンネル７７ａ／７７ｂは、チャンネル７６
ａ／７６ｂからバルブ一体型カップリング装置２０ａ／
２０ｂを包囲しているクリーンルーム大気へ通じてい
る。空気通路７５ａ／７５ｂおよびチャンネル７６ａ／
７６ｂおよび７７ａ／７７ｂは、ダイヤフラム６０ｂの
後部領域からバルブ一体型カップリング装置２０ａ／２
０ｂの外部のクリーンルーム大気への、またはこのクリ
ーンルーム大気からの空気の流れを可能にして、ダイヤ
フラム６０ａの後部からの空気圧がバルブステム３２ａ
／３２ｂの動きを妨げないようになす。
【００４９】図３に示されるように、バルブ一体型カッ
プリング装置の空気圧作動式の実施例において、主ハウ
ジング５５ａ／５５ｂは駆動ハウジング８０ａ／８０ｂ
に取付けられる。駆動ハウジング８０ａ／８０ｂは、圧
縮ヘッド７４ａ／７４ｂと駆動ハウジング８０ａ／８０
ｂとの間に形成された環状チャンネルに挿入される駆動
ワイヤー８２ａ／８２ｂによって主ハウジング５５ａ／
５５ｂに取付けられる。駆動ワイヤー８２ａ／８２ｂに
よる連結は、駆動ハウジング８０ａ／８０ｂに対する空
気ガスの連結が必要とされるときに、駆動ハウジング８
０ａ／８０ｂを主ハウジング５５ａ／５５ｂに対してそ
れらの中心軸線のまわりに回転できるようにする。
【００５０】駆動ハウジング８０ａ／８０ｂはバルブス
テム３２ａ／３２ｂを取囲み、またバルブステム３２ａ
／３２ｂを間隔を開閉位置へ駆動するために空気圧作動
ピストン−シリンダを含む。特に、ハウジング８０ａ／
８０ｂは中央シリンダ８４ａ／８４ｂを画成している。
ステム３２ａ／３２ｂに取付けられたピストン８６ａ／
８６ｂは、シリンダ８４ａ／８４ｂの内部に滑動可能に
配置される。ピストン８６ａ／８６ｂは、空気制御ポー
ト９１ａ／９１ｂを形成するチューブスタッドに対して
溶接された空気制御ライン２２（図１のおよび図２を参
照）を経てシリンダ８４ａ／８４ｂの内部に噴射される
圧縮ガスからの空気圧によって、駆動ハウジング８０ａ
／８０ｂを通して軸線方向に作動され。（この代りに、
図１に見られるように、空気制御ラインは空気制御ポー
ト９１ａ／９１ｂにねじ連結されることができ、この場
合、ポートは直径が小さくされることができる）。バル
ブステム３２ａ／３２ｂは環状固定リング９２ａ／９２
ｂを保持するための溝をピストン８６ａ／８６ｂの反対
側に担持しており、これによりバルブステム３２ａ／３
２ｂはピストン８６ａ／８６ｂの動きに対して機械的に
連結される。
【００５１】通路９３ａ／９３ｂは圧縮ガスを制御ポー
ト９１ａ／９１ｂからピストン８６ａ／８６ｂの前部へ
運び、これにより圧力が与えられると、ピストン８６ａ
／８６ｂはハウジング８０ｂの内部に示される位置か
ら、駆動ハウジング８０ａの内部に示される位置へ駆動
される。
【００５２】ハウジング８０ａ／８０ｂは９４ａ／９４
ｂの位置に円筒形キャップ９６ａ／９６ｂを受入れるた
めの内ねじを含んでおり、キャップには同様に外側円筒
面にねじが形成されている。螺旋圧縮ばね９８ａ／９８
ｂはキャップ９６ａ／９６ｂとピストン８６ａ／８６ｂ
との間に捕捉されている。ばね９８ａ／９８ｂはピスト
ン８６ａ／８６ｂおよびバルブステム３２ａ／３２ｂに
対して膨張力を与え、これらの部材を主ハウジング５５
ａ／５５ｂへ向けて駆動して、主ハウジング５５ａ／５
５ｂの開口５６ａ／５６ｂに対してブルノーズ３４ａ／
３４ｂを密封係合させるようにする。したがって、空気
圧が除去されるとはね９８ａ／９８ｂは自動的にバルブ
一体型カップリング装置２０ａ／２０ｂを閉じる。
【００５３】上述の説明によれば、図３に示したバルブ
構造は「常閉」バルブであり、すなわち空気圧が除去さ
れたときに閉じて、その閉じた状態を保持することが認
識される。特別な応用例に関する代替実施例において、
空気制御ポート９１ａ／９１ｂと、ピストン８６ａ／８
６ｂの後部およびキャップ９６ａ／９６ｂの間の空間と
を連通するように通路９３ａ／９３ｂを形成することに
より、「常開」バルブが作られ得る。ピストン８６ａ／
８６ｂの配向およびばね９８ａ／９８ｂの位置を逆にし
て、ばね９８ａ／９８ｂがピストン８６ａ／８６ｂの前
部とハウジング８０ａ／８０ｂとの間に捕捉されるよう
になすこともできる。最後に、ハウジングから外部環境
に通じる空気通路が備えられて、ピストン８６ａ／８６
ｂの前部とハウジング８０ａ／８０ｂとの間に捕捉され
た空気を外部環境へ排出するようになされることができ
る。
【００５４】バルブ一体型カップリング装置２０ｂの主
ハウジング５５ｂは質量流量制御装置３８のハウジング
に対して永久的に取付けられて、図２に全体を見られる
ようなガススティック１２を形成している。したがっ
て、カップリング装置２０ｂのハウジング５５ｂは、質
量流量制御装置の入口に連結される通路３５を含む。さ
らに、主ハウジング５５ｂは電気来５０に取付けられた
加熱ジャケット５１を含む。図２を再度参照すれば、カ
ップリング装置２０ｃはまたガススティック１２の出口
側と一体形成され、カップリング装置２０ｂに見られる
のと同様ではあるが鏡像関係の構造を有することが見ら
れる。
【００５５】図４を参照すれば、組合うバルブ一体型カ
ップリング装置を連結する通路の細部が考察できる。こ
の通路は、開口５６ａ，５６ｂによってカップリング装
置２０ａ，２０ｂの主ハウジング５５ａ，５５ｂに形成
される。開口５６ａ，５６ｂの外周縁には、それぞれ環
状のクランプジョー９９ａ，９９ｂを含んでいる。これ
らのジョーは組合って、開口５６ａ／５６ｂを取囲む円
形クランプ構造１０２を形成する。パッキング押え１０
０が流体密シールを形成して、開口５６ａ，５６ｂおよ
びそれらの間の通路から流体が浸み出るのを防止する。
パッキング押え１００は、ハウジング５５ａ，５５ｂが
結合されるときにジョー９９ａ，９９ｂの間で永久変形
されるので、ハウジング５５ａ，５５ｂの各々が分離さ
れた後は交換しなければならない。
【００５６】図４に最も良く見られるように、ブルノー
ズ３４ａ，３４ｂがいずれも図４に示される閉位置にあ
るとき、開口５６ａ，５６ｂの両方とも密封される。さ
らに、ブルノーズ３４ａ，３４ｂはバルブハウジングの
外面と結合部１０４に沿って実質的に同一面とされる。
この結果、ほんの僅かな体積だけがブルノーズ３４ａ，
３４ｂの間の領域に含まれることになる。
【００５７】使用において、図１〜図４に示されたバル
ブ一体型カップリング装置構造は、半導体製造のような
超高純度ガスの処理の応用例に実質的に改良されたカッ
プリングおよび遮断バルブを与える。例えば図２に最も
良く見られるように、バルブ一体型カップリング装置は
組合う部品を形成する。組合う対をなすカップリング装
置の両方のバルブが図４に示すようにオフの位置にある
ときは、実質的にバルブ内部の濡れ面はカップリング装
置が分離されているときでも外部空気に露出されること
がない（以下に説明する図５を参照されたい）。したが
って、カップリング装置は開口５６ａ，５６ｂを通して
バルブチャンバ３０ａ，３０ｂの中へ大気が侵入するこ
となく分離でき、したがってカップリング装置内部には
水分や塵が溜ったりガス処理部材に付着することがな
い。
【００５８】さらに、バルブ一体型カップリング装置が
閉状態で連結解除されるとき、大気に露出されるバルブ
内部の濡れ面はブルノーズの最外端の小さな面積だけで
あることが留意される。したがって、バルブ一体型カッ
プリング装置が連結解除されて再度連結されるとき、水
分および塵が付着し得るのはこの僅かな面積部分だけで
ある。それ故に、カップリング装置で連結される配管ま
たはガス処理部材の内部の濡れ面の汚染は実質的に軽減
され、部材の交換に要求されるパージは実質的に軽減さ
れる。
【００５９】したがって、本発明の原理によれば、バル
ブ一体型カップリング装置はガス処理部材の反対両側に
配置されて、実質的な汚染のない部材の交換を容易化す
る。したがって、図２に見られるように、ガススティッ
ク１２の全体はバルブ一体型カップリング装置で取囲ま
れて、ガススティック１２の全体は取付けられた配管を
実質的に汚染させずに交換できる。他の代替応用例で
は、図５に示されるように、ガス分配装置またはガスス
ティックの個々の要素、例えばフィルタ１２０またはそ
の代りのガス浄化装置は、一対のバルブ一体型カップリ
ング装置２０ｂ，２０ｃでガス分配装置またはスティッ
クの残部に連結され、この部材がガススティックのフィ
ルタや残部のいずれかを実質的に汚染させずに取外しお
よび交換できるようにする。
【００６０】これらの応用例に関しては、個々の要素
（図５）またはガススティックの全体（図２）は、バル
ブ一体型カップリング装置が工場で密封された要素を取
囲み、要素は窒素のような大気圧より僅かに高い圧力の
制御された環境の中でそれらの間に保護されて製造元か
ら供給されることが推測される。さらに、要素は工場に
おいて関連するバルブ一体型カップリング装置を密封す
る前に全ての不純物をパージにより排除することが推測
される。
【００６１】特に、ガススティックまたは予め定められ
たが真空炉内で加熱されて不純物を焼き、その後に全て
の空気および水分を除去するために幾つかの工程で純粋
窒素を裏込め（ｂａｃｋ ｆｉｌｌ）充填することが推
測される。その後、清浄な組立体は窒素を充填され、出
荷のために密封された窒素充填バッグが配置される。こ
の結果、ガススティックまたは要素がガス分配装置に付
加されるとき、クリーンルーム空気に対する僅かな露出
でブルノーズ３４の端部の小さな濡れ面に付着した全て
の不純物を排除するのに簡単なパージを必要とするだけ
で、その後直ぐに処理において使用される。個々の要素
またはガススティック全体が予備パージ処理されるの
で、その内部の濡れ面は汚染を生じるような空気に対し
て露出されず、パージのための遅れは先行技術の典型的
なガススティックにおける要素の交換時に必要とされた
パージに比較して実質的に減少される。
【００６２】例えばガス浄化装置がこのようにしてバル
ブ一体型カップリング装置の間で隔離される実施例で
は、浄化部材はしばしば室内空気により消耗されるので
本発明は特に有利である。上述した隔離の手順は、浄化
部材を室内空気に短時間でも露出させるのを防止し、し
たがって装着時に部材が室内空気により消耗されるのを
実質的に減少させる。（ガス浄化装置とともに本発明に
よるカップリング装置を使用することは、図９に関連し
て以下に説明される。）
【００６３】本明細書に記載したバルブ一体型カップリ
ング装置構造の付加的な利点は、各カップリング連結に
二重にバルブを含むことである。特に、ブルノーズ３４
および関連するハウジング開口５６で形成されるバルブ
は、バルブステムバルブステム３２ａ／３２ｂおよびブ
ルノーズ３４の自動作動または手による作動により、半
導体処理時の遮断バルブとして使用できる。
【００６４】典型的に、遮断バルブは質量流量制御装置
のいずれかの側に配置され、両遮断バルブはガス流れが
停止されるときに閉じられる。典型的なガススティック
では、これらの遮断バルブは別個のカップリング装置お
よび配管を経て質量流量制御装置に連結される。
【００６５】組合わされたカップリング装置および遮断
バルブを設備することにより、本発明はガススティック
の寸法および複雑さを減少する。図２に示されるように
両機能を単一ユニットに一体化したことは、ガススティ
ックの寸法の実質的な減少を可能にし、上述で認識した
結果となる利点を得る。
【００６６】各々のカップリングにおいて二重遮断バル
ブを備えることは他の利点を生む。特に、図３に見られ
るように、一対のバルブ一体型カップリング装置におけ
る一方のカップリング装置は遮断バルブとして使用され
る一方、他方のカップリングは開状態に保持されること
ができる。例えば、図２を図３と比較すれば、遮断機能
は開位置および閉位置の間を繰返し動作するバルブ一体
型カップリング装置２０ｂで達成する一方、バルブ一体
型カップリング装置２０ａは開位置に保持されることが
できる。一方のカップリング装置をこのように反復動作
させ、他方のカップリング装置を開位置に保持すること
は、一方のカップリング装置だけが摩耗され、他方のカ
ップリング装置は未使用状態に保持されることになる。
したがって、カップリング装置２０ｂがその使用寿命に
近づいたならば、カップリング装置の役割を逆転させ、
その後はカップリング装置２０ａが遮断バルブを形成す
るように反復動作される。この結果、一対のバルブ一体
型カップリング装置による遮断バルブの有効寿命は単一
遮断バルブの２倍にされることができる。このようにし
て遮断バルブの寿命を延長することで、本発明のバルブ
一体型カップリング装置構造はバルブの摩耗によるガス
スティックの研ぎ直し間の時間を延長でき、また生産性
を向上できる。
【００６７】図５の詳細説明を参照すれば、バルブ一体
型カップリング装置２０ｃ，２０ｄの代替実施例は、バ
ルブステム３２ｃ／３２ｄの手による作動を可能にす
る。この実施例では、上述した空気圧作動バルブの或る
部品が手による作動を行えるように改修された。図３の
場合と同様に、カップリング装置２０ｃ，２０ｄの部材
（主ハウジング５５ｃ／５５ｄの他に）は鏡面像構造を
有しており、両カップリング装置の同様部材を明確にす
るために、以下において同じ符号を参照して同時に説明
する。
【００６８】この手作動される実施例において、主バル
ブチャンバ３０ｃ／３０ｄおよびダイヤフラム６０ｃ／
６０ｄは図３を参照して説明した空気圧作動式のバルブ
一体型カップリング装置に使用されているのと同じであ
る。さらに、図３を参照して上述したのと同様に、ダイ
ヤフラム６０ｃ／６０ｄはブルノーズ３４ｃ／３４ｄ、
ステム３２ｃ／３２ｄおよびハウジング５５ｃ／５５ｄ
に溶接／クランプされている。
【００６９】この手作動される実施例は、図３に示され
るステム３２ａ／３２ｂ、圧縮ヘッド７４ａ／７４ｂお
よび駆動ハウジング８０ａ／８０ｂの代りに、改修され
たバルブステム３２ｃ／３２ｄが代替圧縮ヘッド１７４
ｃ／１７４ｄおよびスペーサ１０６ｃ／１０６ｄに関連
させて使用されていることが図３の空気圧作動式の実施
例とは相違する。特に、改修されたスペーサ１０６ｃ／
１０６ｄは、ハンドル１１２ｃ／１１２ｄの最内端部の
まわりに勝ちするようにハンドル１１２ｃ／１１２ｄの
外径よりも僅かに大きい寸法の中央開口を有している。
先行技術の実施例と同様に、圧縮ヘッド１７４ｃ／１７
４ｄは外周面に、ハウジング５５ｃ／５５ｄの内周面の
ねじと係合するねじジを形成されており、スペーサ１０
６ｃ／１０６ｄをハウジングの突起７０ｃ／７０ｄと反
対側でダイヤフラム６０ｃ／６０ｄと係合するように駆
動する。したがって、スペーサ１０６ｃ／１０６ｄはダ
イヤフラム６０ｃ／６０ｄ主ハウジング５５ｃ／５５ｄ
に対して圧縮して密封し、その間の漏れを最少限に抑制
する。
【００７０】圧縮ヘッド１７４ｃ／１７４ｄは、手動用
ハンドル１１２ｃ／１１２ｄおよび組合う軸受などを支
持するために中央の円筒形凹部１０８ｃ／１０８ｄを形
成されている。ブルノーズ３４ｃ／３４ｄと反対側のバ
ルブステム３２ｃ／３２ｄの端部がこの凹部１０８ｃ／
１０８ｄの中に延在している。バルブステム３２ｃ／３
２ｄのこの端部は外ねじ１１０ｃ／１１０ｄを含んでい
る。凹部１０８ｃ／１０８ｄの中に挿入されたハンドル
１１２ｃ／１１２ｄは穴１１３ｃ／１１３ｄを含み、こ
の穴はバルブステム３２ｃ／３２ｄの外ねじ１１０ｃ／
１１０ｄと噛合うネジを有している。
【００７１】ハンドル１１２ｃ／１１２ｄはまた環状突
起１１７ｃ／１１７ｄを含み、この突起は凹部１０８ｃ
／１０８ｄの中に挿入される寸法とされ、ハンドル１１
２ｃ／１１２ｄを軸線方向には拘束するが、回転できる
ようにする。環状軸受１１４ｃ／１１４ｄは突起１１７
ｃ／１１７ｄの反対両側に嵌着され、それを回転できる
ようにするが、ハンドル１１２ｃ／１１２ｄの軸線方向
の移動は拘束する。凹部１０８ｃ／１０８ｄに嵌合され
たキャップ１１６ｃ／１１６ｄは軸受１１４ｃ／１１４
ｄおよびハンドル１１２ｃ／１１２ｄの軸線方向の移動
を拘束する。
【００７２】圧縮ヘッド１７４ｃ／１７４ｄに形成され
たチャンネル１１８ｃ／１１８ｄは、スペーサ１０６ｃ
／１０６ｄを通してダイヤフラム６０ｃ／６０ｄの後部
側へ、また該後部側からガスが流れる通路を形成し、し
たがってダイヤフラム６０ｃ／６０ｄの後方で空気が圧
縮されることを防止するのであり、そうしなければバル
ブの開閉が抑制されてしまう（図３の空気圧作動式のバ
ルブのチャンネル７５／７６／７７によるばあいのよう
に）。
【００７３】バルブがカップリング装置２０ｄに示され
るように全開位置へ手で作動されたならば、ダイヤフラ
ム６０ｄはハンドル１１２ｄおよびスペーサ１０６ｄの
下面に当接する。これが、ハンドル１１２ｄの更なる回
転を阻止し、ダイヤフラム６０ｄの過移動を阻止する。
【００７４】前述の構造の使用において、ハンドル１１
２ｃ／１１２ｄの回転は、軸線的にハウジング５５ｃ／
５５ｄへ向う、またはハウジングから離れる方向へ、開
口端部の閉位置へ向けて、または閉位置からはなれる方
向へ向けて、バルブステム３２ｃ／３２ｄを軸線方向に
移動させる。したがって、バルブ一体型カップリング装
置のバルブはハンドルを使用して手で作動できる。
【００７５】手で作動できるバルブ一体型カップリング
装置は、空気圧作動式の遮断バルブが必要でない応用例
に使用される。例えば、図５に示される実施例では、バ
ルブ一体型カップリング装置２０ｂのハウジング５５ｂ
およびバルブ一体型カップリング装置２０ｃのハウジン
グ５５ｃはハウジングと一体形成されてフィルタ１２０
を支持するようになされており、フィルタは主バルブチ
ャンバ３０ｂと主バルブチャンバ３０ｃとの間でガス流
を濾過する。典型的な応用例においては、一つの空気圧
作動式の遮断バルブがガススティックの質量流量制御装
置の各側に使用されているだけなので、フィルタ１２０
の各側に２つの空気圧作動式の遮断バルブは不要であ
る。したがって、カップリング装置２０ａ，２０ｂは空
気制御用に構成されているのに対し、カップリング装置
２０ｃ，２０ｄは手による制御用に構成されている。こ
のような応用例においては、カップリング装置２０ｃ，
２０ｄは、フィルタまたは隣接部材が取外されたときに
だけ閉位置に手で配置される。これ以外は、手で作動さ
れるカップリング装置２０ｃ，２０ｄは開位置に保持さ
れたままとされる。
【００７６】前に述べたように、フィルタ部材１２０お
よび隣接するバルブ一体型カップリング装置は、制御さ
れた環境（例えば、大気圧よりも僅かに高い圧力の純粋
窒素の中）の中で製造され、不純物の予備パージを行わ
れ、ガススティックに対するフィルタの迅速装着および
簡単なパージ後の使用を可能にすることによって、与え
られる。
【００７７】他のガス処理部材が同様にバルブ一体型カ
ップリング装置の間で隔離され、または隣接するバルブ
カップリング装置のハウジングに一体的に組入れられ
て、上述で留意した利点を得ることができるものと推測
される。例えば、上述で留意したように、浄化装置また
はインライン調整装置がバルブ一体型カップリング装置
の間に配置でき、またはバルブ一体型カップリング装置
がこれらの部材のハウジングに一体的に組付けられるこ
とができる。この種の各種の実施例および応用例が以下
に図９を参照して説明される。
【００７８】手で作動されるバルブ一体型カップリング
装置が使用できれる他の応用例は、バルブ一体型カップ
リング装置が高圧ガスの流れ制御に使用される場合であ
る。この場合、空気圧作動式のバルブ一体型カップリン
グ装置を使用することは実際的でない。例えば、図２を
参照して、高圧ガスが入力ライン１４を経てカップリン
グ装置２０に入力されるならば、カップリング装置バル
ブステム３２ａが開位置にあるときに、ガス圧力に打勝
つため、およびカップリング装置２０ｂを閉状態すなわ
ち図３に示される位置に保持するためには、大きな力を
バルブステム３２ｂに付与する（ばね９８ｂで）ことが
必要である。しかしながら、この種の大きな力は数回の
開閉作動によりガスケット５８ｂに受入れることのでき
ない変形を生じ易く、このためにバルブで得られる繰返
し数は劇的に減少してしまう。
【００７９】したがって、高圧ガスが使用される場合に
は、内側カップリング装置２０ｂは図５に示したような
手で作動されるカップリング装置とされ、カップリング
装置２０ｂがカップリング装置２０ａに連結された後に
開かれて、その後の処理を通じて開かれたままとされ
る。カップリング装置２０ａ（先の項において説明した
圧力を受けない）はしたがって遮断能力を与えるように
反復作動されることができる。上述で留意したように、
手により作動されるカップリング装置を使用したガスス
ティックの例が図１にカップリング装置２２０で示され
ている。
【００８０】高圧の場合の応用例では、図２に示される
加熱装置５１のような加熱装置をカップリング装置に組
入れることが特に重要である。圧力降下がカップリング
装置に発生し易く、これはジュール−トンプソンの冷却
として知られた効果を通じて温度降下を生じる。温度降
下は半導体処理に使用される特定ガスで大きくなる。し
たがって、カップリング装置ハウジングを加熱して、ガ
スの凝縮およびカップリング装置内での氷柱の形成を防
止することが重要である。
【００８１】図６を再度参照すれば、本発明の代替実施
例は、水平に配置されたバルブステム１３０を含み、バ
ルブステムはガスケット１３４で主バルブハウジング１
３２に係合する。バルブステム１３０は開口１３２を通
して水平移動する。ディスク形ダイヤフラム１３６が上
述で説明したように、バルブステム１３０およびアクチ
ュエータ１３８の間に抑制されてクランプされている。
ダイヤフラム１３６はその外周縁が主ハウジング１３２
およびアクチュエータハウジング１３３の間にさらにク
ランプされて流体密シールを形成している。
【００８２】アクチュエータ１３８はピニオン１４２と
噛合う歯を有するラック１４０を含む。ピニオン１４２
は第２ラック歯１４４を有するアクチュエータで作動さ
れ、ラック歯１４４は例えば空気圧作動式のピストンお
よびシリンダ組立体１４６に連結されている。組立体１
４６はステム１３０を図６に示される閉位置へ戻すため
の戻しばねを含み、バルブは空気圧が排除されたときに
シールに復帰する。この代りに、空気圧の存在しないと
きに組立体１４６がステム１３０を開位置に戻す。第２
の代替例として、組立体１４６は手で制御するアクチュ
エータを含む。
【００８３】図６および図７を比較して見ると、バルブ
が開位置に移動されたとき、ラック１４４は空気圧に応
答して組立１４６から外方へ突出されピニオン１４２を
その軸線のまわりで時計方向に回転させて、バルブステ
ム１３０のガスケット１３４から離れる方向への水平移
動を引き起す。
【００８４】ハウジング１３２は質量流量制御装置３８
または他の要素のようなガス処理要素に連結できる。質
量流量制御装置３８は主バルブハウジング１３２と組合
うように実質的に平坦面を有する外側ハウジング１４８
を含む。ブルノーズ１５０はバルブステム１３０により
作動されるように外側ハウジング１４８の内部に支持さ
れる。ブルノーズ１５０はスパイダ（環状ばね）１５２
により外側ハウジング１４８と接触するようにばね押圧
される。ブルノーズ１５０は、係合したときに外側ハウ
ジングに対して密封するためのガスケット１５４を担持
している。
【００８５】外側ハウジング１４８は、主バルブハウジ
ング１３２の外ねじと噛合う内ねじ面１５８を有したナ
ット１５６により、主ハウジング１３２と係合状態に保
持される。外側ハウジング１４８の平坦面１６０は主バ
ルブハウジング１３２の同様な平坦面１６０と噛合う。
外側ハウジング１４８と主ハウジング１３２との間に挿
入されたパッキング押え（変形可能な金属製ガスケッ
ト）１６２は、バルブハウジングの内部からの流体の流
れを阻止するシールを形成する。
【００８６】先に述べたように、質量流量制御装置３８
は、例えば質量流量席装置のような他の要素または圧力
センサー、および（または）他の要素とともに、フィル
タ１６２と一体構成されることができる。
【００８７】使用において、図６および図７を比較すれ
ば、バルブステム１３０の水平動作がステム１３０をブ
ルノーズ１５０に当接させ、スパイダ１５２のばね力に
打勝ってブルノーズ１５０を外側ハウジング１４８との
係合状態から外すように押圧することが見られよう。し
たがって、図７に示される状態においてはガス流はバル
ブ構造を通して流入するのに対して、図６に示される状
態ではガスの流れは抑制される。
【００８８】図８に見られるように、図６〜図７のバル
ブ一体型カップリング装置は表面１６０に沿って連結を
解除されて分離される。このような状態では、バルブス
テム１３０およびブルノーズ１５０は、先に述べたよう
に水分および塵が内部の濡れ面に接触するのを防止され
るように、内部のハウジングおよび隣接構造部の濡れ面
を密封する。
【００８９】ここで、図１〜図５を参照して説明した第
１実施例と同様に、本発明の利点が得られる。何故な
ら、バルブハウジング１３２および１４８の開口を通し
て延在する中心軸線に沿って移動するバルブステム１３
０およびブルノーズ１５０は、ステム１３０およびブル
ノーズ１５０の外面がカップリング装置の両側の隣接面
１６０とほぼ同一面となるような位置で休止して、カッ
プリングが連結解除されるときに露出されるバルブの濡
れ面が最少限となるようにされるからである。
【００９０】本発明は各種の実施例を説明して示されて
きたが、またこれらの実施例はかなり詳細に説明された
が、本願の意図は特許請求の範囲の欄に記載の範囲に制
約を与えたり、このような詳細に制限するものではな
い。付加的な利点および改良は当業者には容易に認識さ
れるところである。
【００９１】一つの実施例のように、図１および図２に
示されたガススティックは、例えば圧力センサー２４ま
たはその付属部材の代りに圧力制御装置を一体的に組付
けることができる。さらに、このバルブ一体型カップリ
ング装置は、例えばパージガスのための第２入口開口を
有することができる。
【００９２】第２実施例のように、開示したバルブ一体
型カップリング装置はガス分配装置の他の要素と関連し
て、それらの要素からのガスラインの高純度での連結／
連結解除を可能にするのに有利に使用できる。
【００９３】図９を参照すれば、バルブ一体型カップリ
ング装置２２０はガス供給源、例えばシリンダキャビテ
ィ１７０内のガスシリンダまたはガスパッド１７２のタ
ンクに対する配管連結に使用できる。この場合、本発明
の原理によるバルブ一体型カップリング装置は標準的な
ガスカップリングに対して一体的に形成されるか、配管
により連結されることができる。
【００９４】付加的なバルブ一体型カップリング装置２
２０は、浄化装置１７４および１７６の各側に備えられ
て浄化装置の交換を容易化することができる。さらに、
バルブ一体型カップリング装置２２０はマニホルドボッ
クス１７８および１８０の各側に備えられることができ
るのであり、マニホルドボックスはガスを供給源１７０
および１７２の一方から多数のガスボックス１０へ分配
する。また、カップリング装置２０はガスボックスから
処理設備１８２および１８４へ通じる連結に使用でき
る。
【００９５】典型的な応用例において、ガス供給源１７
０および１７２に連結されたカップリング装置２２０、
浄化装置１７４および１７６、マニホルドボックス１７
８および１８０は手で作動されるカップリング装置とさ
れることができる。何故なら、これらの連結は処理時に
典型的には規則的に開閉されないからである。しかしな
がら、ガスボックス１０に取付けられて処理設備１８２
および１８４に連結されたカップリング装置２０は、空
気圧作動式に作動される。何故なら、これらの連結は処
理時に規則的に開閉されるからである。
【００９６】したがって、本発明は広義の見地において
は特定の詳細、代表的な装置および方法、および図示し
て説明した図解実施例に限定されない。したがって、発
明者の一般的な発明概念の精神および範囲から逸脱せず
に、このような詳細から拡張することができるのであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による一体化されたガススティッ
ク／バルブ一体型カップリング組立体で形成されたガス
ボックスの概略斜視図。
【図２】図１の線２−２に沿うガススティックの部分的
な横断面図であり、図１に示されたねじ付きカップリン
グ装置の代替例を示すために、バルブ一体型カップリン
グ装置のチューブスタブに溶接された空気制御ラインを
示す横断面図。
【図３】図２のガススティックにおける二つのバルブ一
体型カップリング装置の部分的な横断面図。
【図４】図３の二つのバルブ一体型カップリング装置の
間の連結の拡大横断面図。
【図５】本発明の第２実施例による一体的なバルブ一体
型カップリング装置を有するフィルタの部分的横断面図
であって、そのようなカップリング装置の連結解除を示
す部分的横断面図。
【図６】本発明の原理によるバルブ一体型カップリング
装置の代替実施例の、ガスの流れを抑制する状態の部分
的横断面図。
【図７】図６に示した実施例における、ガス流れを可能
化した状態の部分的横断面図。
【図８】図６および図７の代替実施例のバルブ一体型カ
ップリング装置の連結解除した状態を示す部分的に断面
とした分解図。
【図９】本発明の原理によるバルブ一体型カップリング
装置を使用した完全なガス分配装置の概略線図。
【符号の説明】
１０ ガスボックス １２ ガススティック １４ 入力ライン １６ 出力ライン ２０ バルブ一体型カップリング装置 ２２ 制御ライン ２４ 圧力センサー ２５ 信号ライン ３０ 主バルブチャンバ ３２ バルブステム ３４ ブルノーズ ３８ 質量流量制御装置 ４０ フィルタ ４５ 通路 ４６ 熱電対 ５１，５３ 加熱ブランケット ５５ ハウジング ５８ ガスケット ６０ ダイヤフラム ６８ スペーサ ７０ 突起 ８０ 駆動ハウジング ７４ 圧縮ヘッド １００ パッキング押え １０６ スペーサ １１２ ハンドル １３０ バルブステム １３６ ダイヤフラム １４６ ピストン−シリンダ組立体 １３８ アクチュエータ １４２ ラック １５０ ブルノーズ １７０，１７２ ガス供給源 １７４，１７６ 浄化装置 ２２０ バルブ一体型カップリング装置
フロントページの続き (72)発明者 ジョシュア コリンズ アメリカ合衆国カルフォルニア州マウンテ ン ビュー，エス．レングストーフ アベ ニュー 255，アパートメント 129 (72)発明者 ラッセル ロジャーズ アメリカ合衆国ミシガン州ミュニス，サウ ス メイン602

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 超高純度ガスを分配するバルブ一体型カ
    ップリング装置であって、 外面と、内部のガス搬送チャンバを画成する内面と、前
    記内面から前記外面へ向かって延在し、第１および第２
    開口を画成する第１および第２開口画成面とを有するバ
    ルブハウジングであって、第１および第２開口が前記ガ
    ス搬送チャンバとハウジングの外面が露出される外部環
    境との間のガスの流れを可能にしているバルブハウジン
    グと、 基端および先端が前記ハウジングに滑動可能に取付けら
    れ、前記第１開口を通って延在する軸線に沿って第１位
    置と第２位置との間を直線的に移動できるようになされ
    ており、前記先端に密封面を有するバルブステムと、 外周および内周を有し、前記内周が前記バルブステムに
    滑動可能に係合し、前記外周は前記ハウジングの前記内
    面に滑動可能に係合し、前記ハウジングの前記内面を二
    つの部分に分けており、前記開口形成面が前記ハウジン
    グの前記外面と前記内面の共通部分との間を連結してい
    る実質的に平坦な可撓性ダイヤフラムとを含み、 前記第１位置において、前記バルブステムの前記密封面
    が前記ハウジングの前記第１開口形成面と係合し、また
    前記バルブステムの先端は前記第１開口形成面の境界領
    域で前記ハウジングの前記外面と実質的に同一面とされ
    ており、これにより前記第１開口が前記ブルノーズで密
    封されるとき、前記ハウジングの前記内面の最少限の部
    分だけしか外部環境に露出されないようになされたこと
    を特徴とするバルブ一体型カップリング装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記密封面が前記ハウジングの前記内面に隣接した前記
    開口形成面と係合し、 前記第２位置において、前記バルブステムの前記密封面
    が前記ハウジングの内方へ、前記ハウジングの前記外面
    から離れる方向へ引込まれることを特徴とするバルブ一
    体型カップリング装置。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記密封面が前記ハウジングの前記外面に隣接した前記
    開口形成面と係合し、 前記第１位置から前記第２位置への前記バルブステムの
    移動が、前記ハウジングから外方への前記密封面の移動
    を含み、前記バルブステムの前記先端が前記ハウジング
    の前記外面を超えて延在することを特徴とするバルブ一
    体型カップリング装置。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 空気圧作動シリンダを画成しており、また圧縮ガスが前
    記作動シリンダに流入できるようにするために前記作動
    シリンダに連通した第３の開口を画成している駆動ハウ
    ジングをさらに含み、 前記バルブステムがピストンをさらに含み、前記ピスト
    ンの基端は前記作動シリンダの内部に滑動可能に取付け
    られており、 前記駆動ハウジングと前記バルブステムとの間に力を作
    用させて前記バルブステムを前記第１位置へ向けて移動
    させるようになすばねをさらに含み、 これにより、前記第３開口を通って圧縮ガスを前記作動
    シリンダの中に噴射することで、前記バルブステムが前
    記第１位置から前記第２位置へ作動されるようになされ
    たことを特徴とするバルブ一体型カップリング装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記密封面が前記ハウジングの前記内面に隣接した前記
    開口画成面に係合し、 前記第２位置で、前記バルブステムの前記密封面が前記
    ハウジングの内方へ、前記ハウジングの前記外面から離
    れる方向へ引込まれ、 前記ばねが前記バルブステムを前記第１開口へ向けて押
    圧し、前記面を前記開口画成面と係合させることを特徴
    とするバルブ一体型カップリング装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記密封面が前記ハウジングの前記外面に隣接した前記
    開口画成面に係合し、 前記第２位置で、前記密封面が前記ハウジングから外方
    へ延在して、これにより前記バルブステムの前記先端が
    前記ハウジングの前記外面から外方へ延在し、 前記ばねが前記バルブステムを前記ハウジングの内方へ
    向けて押圧し、前記面を前記開口画成面と係合させるこ
    とを特徴とするバルブ一体型カップリング装置。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記ハウジング内で被駆動回転できるように軸承された
    ピニオンを含み、 前記バルブステムが基端で前記ピニオンに係合する有歯
    面を含み、 これにより前記ピニオンの回転が前記第１および第２位
    置の間で前記スティックを移動させることを特徴とする
    バルブ一体型カップリング装置。
  8. 【請求項８】 請求項７に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 空気圧作動シリンダを画成し、前記作動シリンダと連通
    して圧縮ガスを前記シリンダに導入するための第３の開
    口を画成する駆動ハウジングをさらに含み、 また前記作動シリンダの内部に滑動可能に一端部が取付
    けられて、第２軸線に沿っていどできるようになされた
    ピストンを担持するとともに、前記ピニオンと噛合う有
    歯面を含むアクチュエータをさらに含み、 これにより前記第３開口を通って前記作動シリンダの内
    部に圧縮ガスを噴射することで、前記第２軸線に沿って
    前記第２ステムが作動されて、前記ピニオンの回転、お
    よび前記バルブステムの前記第１および第２位置の間の
    移動を引き起すようになされたことを特徴とするバルブ
    一体型カップリング装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載されたバルブ一体型カッ
    プリング装置であって、 前記ハウジングと前記アクチュエータとの間に力を作用
    させて、前記アクチュエータを始動位置へ向けて移動さ
    せるばねをさらに含むことを特徴とするバルブ一体型カ
    ップリング装置。
  10. 【請求項１０】 請求項８に記載されたバルブ一体型カ
    ップリング装置であって、第２軸線および前記第１開口
    を通って延在する前記軸線が互いに直交することを特徴
    とするバルブ一体型カップリング装置。
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