JPH044370A - バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バルブに関する。特に、半導体製造工程にお
ける高温カス等の供給・遮断に用いられる。

［従来の技術］ 例えは、Ｍ−ＣＶＤ、ＭＯ−ＣＶＤ法による半導体製造
装置において、各種流体の供給・遮断に用いられるバル
ブを第６図、第７図に示す。

第６図は、流入路１２．流出路１３を有する本体１０と
、バルブピース２０と、本体１ｏの接液面１１との間に
両路１２，１３を連通させる密封空間Ｓを形成するベロ
ー３９（４５はカバーである。）と、バルブピース２０
の操作棒２５とからなるいわゆるベローシール型バルブ
を示し、また、第７図は本体１．０（１２，１３＞と、
この本体１０の接液面１１に埋設されたチップ２つと、
接液面１１との間に密封空間Ｓを形成するとともにその
一部かバルブピース〈２ｏ）を形成するダイヤフラム３
９と、操作棒２５とからなるいわゆるダイヤフラム型バ
ルブを示す。

したがって、いずれの型も操作棒２５を上下動させるこ
とによって、流入路１２と流出路１３とを密封空間Ｓを
介して連結・遮断することができる。

ところで、上記バルブの本体１０は５ＵＳ３１６等の金
属で形成され、また、バルブピース２０はテフロン系樹
脂等から形成されているのか一般的である。

しかし、例えば、水銀等を使用するＭ−ＣＶＤ法の装置
では金属の使用か許されず、また、近年は蒸気圧との関
係から一層の耐蝕性と耐熱性が求められ、さらに、超電
導物質や金属化合物を生成するＭＯ−ＣＶＤ法装置にお
いても一段と高温く例えば２５０〜２８０℃）の酸素等
を用いる傾向にあることから、上記構造のバルブでは使
用に耐えないとの指摘がある。また、耐熱性のみならす
テフロン系樹脂等からなるダイヤフラムではカス透過性
の点から、特に、貰種カス混入を嫌うＭＯ−ＣＶＤ法装
置では使用できない。

これに対して、カス透過性のない耐熱ゴムを用いること
か考えられるが、この場合には熱変形か生じ、さらには
室温に戻したときに本体１０の接液面１１に粘着したま
まとなってしまう問題がある。

しかして、例えば２５０℃以上の高温カスを使用する場
合には、本体１０．バルブピース２０を石英あるいは耐
熱カラスで形成した第８図に示したような手動コック型
！Ｍ造のバルブを用いているのが実状である。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記手動コック型の場合、本体１０とバ
ルブピース２０とはテーパー摺合せ構造とされているの
で、流体の完全遮断性に欠け、ハンドル２６の締め角度
や経時的変化等によりリークが発生する、とともに機械
的強度・信頼性が低くかつ高温使用中における自動操作
か困難という問題があった。

本発明の目的は、流体の正確な供給とリーク絶無の完全
遮断とを高温においても長期に亘って安定して保障でき
るバルブを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、流入路および流出路を有し両側に対向する接
液面が設けられた本体に石英等の酸化物からなるバルブ
ピース嵌挿用の貫通口を設けるとともに少なくとも直接
液面を石英等の酸化物で形成し、 各接液面との間にそれぞれ密封空間を形成する一対の弗
素系耐熱ゴムからなるダイヤフラムを設けるとともに各
密封空間内にダイヤフラムと接液面とか直接接触するこ
とを防止するための石英等の酸化物からなる粘着防止部
材をそれぞれに配設し、 前記バルブピースを開閉動作させる一対の抑圧部材を各
ダイヤフラムの外側に配設したことを特徴とする。

［作　用１ 本発明では、本体の少なくとも接液面か石英等の酸化物
で形成され、バルブピースか石英等の酸化物で形成され
、かつダイヤフラムもカス透過性のない弗素系耐熱ゴム
から形成されているので、例えば２８０℃以上の高温中
でも確実使用できる。

また、バルブピースは本体の貫通口に嵌挿され本体を挾
む両側に配設された抑圧部材によって各ダイヤフラムを
介して開閉動作されるから、ダイヤフラムの形態が簡素
となり安定動作を保障できるとともに押圧部材とバルブ
ピースとをＯリング等を介してダイヤプラムを貫通させ
る必要かなく信頼性の高いものとなる。

さらに、ダイヤフラムと接液面との間には粘着防止部材
が介装されているので、高温〜室温と使用環境が変化し
ても、ダイヤフラムか接液面に粘着してしまうことを防
止でき安定した開閉か保障できる。さらに、ガス透過に
よる異種流体の混入も完全に防止でき、バルブ開閉の自
動化を容易に達成できる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

（第１実施例） 本バルブは、第１図に示される如く、大別して本体１０
．バルブピース２０．上下一対のダイヤフラム３０　（
３０−１，３Ｏ−２）、上下一対の押圧部材２６　（２
６−１，２６−２）、各密封空間Ｓ１．．Ｓ２に介装さ
れた粘着防止部材４０（４０−１，４０−２＞等から構
成され、高温中の使用に耐えかつバルブピース２０をダ
イヤフラム３０の外側から開閉操作させる構造等とし信
頼性の向上を図ったものとされている。

まず、本体１０は、高温使用に耐える石英、サファイア
等の酸化物から形成される。この実施例では石英から形
成されている。

但し、本発明においては、少なくとも接液面１１が上記
石英等から形成されておれはよく、必すしも全体を石英
等から形成することを意味しない。

例えは、流入１ｉ４１２．流出路１３と配管との接続便
宜のなめにその部分に他の材料を用いる場合等である。

したかって、従来のステンレス鋼製による耐腐蝕性、耐
酸化性問題を一掃でき、２８０°Ｃ以上の高温中でも使
用できる。

ここに、本体１０には、バルブピース２０を嵌挿するた
めの開口部１．３　ａに連通ずる貫通口１８か設けられ
、その両側（第１図で上下）か接液面１．１　（１１−
１，１ｌ−２）とされている。

次に、バルブピース２０は、上記開口部１３ａ。

貫通口１８に対応する形態とされ本体１０と同様に石英
等の酸化物から形成されている。この実施例ではバルブ
シート面がテーパー形状のすり合せ方式とされている６
まな、バルブピース２０には開閉操作便宜のなめに下方
に延びるロッド部２１か一体成形されている。したがっ
て、バルブピース２０を第１図で上方から押圧すれば流
出路１３の開口部１３ａを閉塞でき、ロッド部２１を下
方から押圧すれば開口部１３ａを開放して流入路１２と
流出路１３とを連通させることかできるわけである。よ
って、バルブピース２０は、後記ダイヤフラム３０　（
３０−１，，３０−２＞と一体成形したり、０リング等
を介して従来の外部操作棒２５に連結する必要かないの
で構造簡単で信頼性を著しく高めることができる。

また、ダイヤフラム３０は、本体１０の接液面１１−１
．１１−２との間に流入路１２と流出路１３とを連通さ
せる密封空間Ｓ　（３１，３２）を形成する手段である
から、上下一対３０−１．３０−２から構成される。各
ダイヤフラム３０−１゜３０−２は、カス透過性かなく
高温に耐える弗素系耐熱ゴムから形成されている。この
実施例では２８０℃以上においても使用に耐えるカルレ
ッツ（デュポン社製）を採用している。

そして、各ダイヤフラム３０−１　（３０−２＞は、本
体１０の上下の溝１５（１５）内にその縁端をセットし
、金属薄板からなるカバー５０〜１（５０−２）を介す
る外力によって本体１０に取付けられている。

このカバー５０−１　（５０−２）は、ボルト５６　（
５６）で固着されるフランジ５５　（５５）に、シール
部材５９　（５９）を介しかつフランジ５５＝　９− （５５）と螺合する固定枠体５８　（５８）によって取
付けられている。

このように各ダイヤフラム３Ｃ）−１，３０−２に外側
から囲う各カバー５０−１．５０−２を設けたのは、ダ
イヤフラム３０−１．３０−２の高温使用中における熱
変形による破損を防止するためである。つまり、各カバ
ー５０−１．５０−２は各ダイアフラム３０−１．３０
−２の可動を許容しつつ、大きな圧力によるダイヤフラ
ムの変形等を防止する。しなかって、各ダイヤフラムを
過度にに肉厚の大きなものとする必要がなく、この点か
らもダイヤフラムの歪みを小さくできる。

ここに、ダイヤフラム型としているのは、前出第６図に
示すベローシール型とすると、ベロー（３つ）と操作棒
２５との間に介装される０リング等か使用温度２５０〜
２８０°Ｃでは激しく磨耗したり捩れ等が発生し、実用
価値のないという本出願人の実験・研究結果に基づくも
のである。

さて、このように本体１０の少なくとも接液面１１−１
．１１−２を石英等から形成するとともにバルブピース
２０を石英等酸化物から形成しかつダイヤフラム３０　
（３０−１，３０−２＞を弗素系耐熱ゴムから形成した
ダイヤフラム型のバルブとすると、高温中の使用に十分
耐えかつ前出第８図に示す手動コック型のリーク発生、
信頼性欠如等欠点を一掃できる。しかしながら、これで
も長期に亘る安定使用と各種使用態様に対する適応性か
万全であるとはいい難い。

すなわち、ダイヤフラム３０　（３０−１，３Ｏ−２）
は耐熱性といえどゴムであるから、高温では変形し、密
封空間Ｓｔ、８２内の温度か室温に戻れは変形したまま
となったり、接触面積の大きな接液面１１−１．１１−
２に粘着してしまうことがある。一般的なゴム系の熱接
着法を考えれば容易に理解できる。

ここに、本発明では、上記密封空間Ｓｌ、８２内であっ
て接液面１１１．１１−２とダイヤフラム３０−１．３
０−２との間に高温に耐える粘着防止部材４．０−１．
４０−２を介装しているのである。

この実施例では、粘着防止部材４０（４０−１゜４０−
２　＞は接液面１１　（１１，−１，１１，−２）と同
じく石英製でワッシャー形状とされている。

但し、材質そのものは、サファイア、耐熱プラスチック
等としてもよい。

しなかって、高温使用中にダイヤフラム３０−１．３０
−２が変形し接液面１１−１．１１．−２方向に垂れ下
る等しても、接液面１１−１．．１１−２に直接接触す
ることはなく粘着防止部材４０−１．４０−２に接触す
るにすぎない。このため、密閉空間Ｓ１．．３２内の温
度か室温に下って、ダイヤフラム３０−１．３０−２と
粘着防止部材４０−１．４０−２か粘着してしまうこと
かあっても、粘着防止部材４０−１．４０−２と接液面
１１−１．１１．−２とは常に分離可能状態とされてい
るから、バルブピース２０の開閉動作にいささかの不都
合も生じさせない。

さらに、この実施例では、耐熱ゴムの復元性に着目し、
温度検出手段６０−１．６０−２が設けられている。

すなわち、高温から室温に戻すと、耐熱ゴムは変形した
ままとなったり、他の部位に粘着したままとなるが、例
えは５０〜６０℃に昇温すれば元の形に復元する性質か
ある。この実施例（上記力ルレッツ）の場合、使用温度
が１５０℃以上で変形し、また、室温に下って石英に粘
着した場合、５７℃に昇温することにより形状が復元し
かつ石英（粘着防止部材４０−１．４Ｏ−２）と剥離す
ることを確認している。

そこで、本実施例では、−層の確実動作の保障と適応性
の拡大から、バルブ、特に密封空間Ｓｔ。

Ｓ２内の温度か所定温度（例えは上記５７℃）以上とな
らなければ、操作棒２５の動作を許容しないインターロ
ックを導入するために温度検出手段６０−１．６０−２
を設けているのである。手段６０−１．６０−２として
はその形態・形式等は限定されないが、本実施例では、
各フランジ５５に埋設したカートリッジヒータから形成
している。

次に、一対の押圧部材２６−１．２６−２は、操作棒２
５の上下動によって同方向く第１図で上＝　１３− 下方向）に相対移動するように操作棒２５に連結されて
いる。したかって、操作棒２５を手動あるいは自動によ
って下方に引下げれば押圧部材２６−１かカバー５０−
１の外側からダイヤプラム３０−１を介してバルブピー
ス２０を押下げ第１図に示した状態つまり流出路１３の
開口部１．３　ａを閉塞できる。これとは逆に、操作棒
２５を押上げれば抑圧部材２６−２がロッド部２１を押
上げるので、密封空間Ｓ１を介して流入路１２と流出路
１３とを連通させることかできるわけである。

しかして、この第１実施例によれば、本体１０の接液面
１１　（１１１，１，１，−２）か酸化物。

ダイヤフラム３０　（３０−１，，３Ｏ−２）が弗素系
耐熱ゴムで形成されるとともに、酸化物からなるバルブ
ピース２０を本体１０の開口部１３ａ。

貫通口１８に嵌挿させ各ダイヤフラム３０−１゜３０−
２の外側に配設された一対の押圧部材で開閉可能に形成
し、かつ両者１１−１．３０−１．１．１．−２．３０
−２間に酸化物からなる粘着防止部材４０−１．４０−
２を介装した′Ｗ４成とされているので、２８０℃以上
の高温にも耐え、リーク無しの完全遮断・確実供給を長
期に亘り安定保障できる、とともに機械的強度、信頼性
も高く取扱容易で自動操作も可能となる。

また、バルブピース２０は自由状態で開口部１３ａ、貫
通口１８に嵌挿されている。つまり、前出第８図に示す
ハンドル２６とバルブピース２０゜バルブピース２０と
本体１０との相対位置を超精密に組立てる必要がないか
ら、大幅なコスト低減かでき、かつ完全なシール性を確
約できる。

また、各ダイヤフラム３０＝１．３０−２は、従来の如
く操作棒（２５）等を０リング等を介して貫通させるこ
とのない一層シート構造とできるから、加工コストか低
く円滑変形が保障され長期に亘り安全動作させることか
できる、とともにバルブピース２０等と面接触されるの
で、この点からも一層の長期安定動作が保障される。

また、粘着防止部材４０−１．４０−２は、ワッシャー
形状とされ、密封空間Ｓ１．、Ｓ２内に介装するたけで
よいから低コストで組立容易である。

＝　１５− また、ダイヤフラム３０−１．．３（１２の外側には、
金属製のカバー５０−１．５０−２か配設されているの
で、ダイヤフラム３０−１．３０−２の可動を許容しな
がらダイヤフラム３０−１゜３０−２の熱歪みによる破
損を防止でき長期安定作動を確約できる。また、各ダイ
ヤフラム３０−１．３０−２の肉厚を耐圧のなめに厚く
する必要がなく熱的、コスト的にも有利である。

さらに、フランジ５５．５５には、インターロック用の
温度検出手段６０−１．６０−２か設けられているので
、ダイヤフラム３０−１．３０−２と粘着防止部材４０
−１．４０−２との粘着のみならず他の部位間の粘着を
剥離した後にバルブ開閉操作するという万全策を容易に
構築することかできる。

（第２実施例） 第２実施例は第２図に示される。

本バルブは、第１実施例に対して、バルブピース２０を
双頭２０−１．２０−２として２つの流出路１３−１．
１３−２に流入路１２を切替連通できるよう構成したも
のである。したかって、第１図に示す第１実論例と同一
構造については同一の符号を付してその説明を省略する
６ なお、ロッド部２１は製作・組立便宜のため２分割（２
１−１，２ｌ−２）されている。

しかして、この第２実施例によれは第１実施例の場合と
同様な作用効果を奏する他、さらに例えばＭＯ−ＣＶＤ
法の供給カスを反応室ヘランさせかつ他所へベントする
等を１つのバルブで行える。

なお、以上の実施例では、バルブシート面がテーパー形
状のすり合せ方式とされていたか、要はバルブピース２
０を密封空間Ｓｌ内に自由状態で配設しかつダイヤフラ
ム３０−１の外側から抑圧部材２６−１で押し下げた場
合に開口部１３ａを閉塞できればよいので、その形態は
上記開示範囲に限定されない。例えば、第３図、第４図
に示す如くバルブピース２０に耐熱ゴム等の０リング２
０ａを設は接液面１１−１との間でシールし、あるいは
第５図に示すように本体１５の開口部１３ａの周縁に耐
熱０リング１０ａを設けた構造としても実施できる。ま
た、ロット部２１の下端に押圧面拡大のためのサブピー
ス２２（第４図参照）を付設する等の変形も含まれる。

なお、第４図に示す型ではバルブピース２０にＯリング
２０ａの変形を妥当性あるものとするためにストッパー
２１ｂが設けられ、かつ組立便宜等からロッド部２１は
２分割（２１−１，２１，−２）されている。

［発明の効果］ 本発明によれば、本体（接液面）、バルブピース、ダイ
ヤフラムを石英等の酸化物あるいは弗素系耐熱ゴムで形
成し、バルブピースを本体の貫通口等に自由状態で嵌挿
する、とともにダイヤフラムの外側に配設された一対の
抑圧部材で開閉操作できるように形成し、かつ各密封空
間内の酸化物からなる粘着防止部材を介装した構成であ
るから、２５０〜２８０°Ｃ以上の高温でも正確供給と
リーク絶無の完全遮断とを長期に亘って安定動作てきる
信頼性が高く取扱容易なバルブを提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図、第２図は
第２実施例を示す縦断面図、第３図〜第５図はバルブピ
ースの変形例を示す図であって第３図はＯリングを用い
た場合を示し、第４図は０リングを用いかつサブピース
を設けた場合を示し、第５図はＯリングを本体側に設け
た場合を示す、および第６図〜第８図は従来バルブの縦
断面図であって第６図はベローシール型を示し、第７図
はタイヤプラム型を示し、かつ第８図は手動コック型を
示すもめである。 １０・・・本体、 １１．１１−１．１１−２１・・・接液面、１２・・・
流入路、 １３．１３−１．１３−２・・・流出路、１８・・・貫
通口、 ２０・・・バルブピース、 ２１・・・ロット部、 ２５・・・操作棒、 ２６−１２６−２・・・押圧部材、 ＝　１９　＝ ３０．３０−１．３０−２・・・ダイヤフラム、４０．
４０−１．．４０−２・・・粘着防止部材、５０．５０
−１．．５０−２・・・カバー、５５・・・フランジ、 ６０．６０−１．６０−２・・・温度検出手段、Ｓ、Ｓ
ｌ、、Ｓ２・・・密封空間。 出願人　大相半導体装置株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）流入路および流出路を有し両側に対向する接液面
   が設けられた本体に石英等の酸化物からなるバルブピー
   ス嵌挿用の貫通口を設けるとともに少なくとも両接液面
   を石英等の酸化物で形成し、各接液面との間にそれぞれ
   密封空間を形成する一対の弗素系耐熱ゴムからなるダイ
   ヤフラムを設けるとともに各密封空間内にダイヤフラム
   と接液面とが直接接触することを防止するための石英等
   の酸化物からなる粘着防止部材をそれぞれに配設し、 前記バルブピースを開閉動作させる一対の押圧部材を各
   ダイヤフラムの外側に配設したことを特徴とするバルブ
   。