JP2007162873A - エアオペレートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ハウジング内に形成され、真空とされた収容空間にエアや塵埃が流出することを防止可能なエアオペレートバルブを提供することを課題とする。
【解決手段】弁体２６によりガス導出口２２を開閉させるエアオペレートバルブ１０であって、第１のベローズ２７の内側に弁体取付部２５とハウジング１８とに接続された第２のベローズ２９を設け、第２のベローズ２９の内側に形成される第１の空間Ｂにエアを供給して、第１及び第２のベローズ２７，２９をＤ方向（上下方向）に伸縮させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアオペレートバルブに係り、特にベローズを備え、半導体デバイス製造装置に使用されるエアオペレートバルブに関する。

ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する際に使用される半導体デバイス製造装置の中には、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置等のようにガスを使用して処理（プロセス）を行う装置がある。

このような半導体デバイス製造装置は、ガス供給装置から供給されたガスを半導体デバイス製造装置に供給するか否かの切り替えを行なうためのエアオペレートバルブを有している。

図４は、従来のエアオペレートバルブの断面図である。図４では、弁体１０９によりガス導出口１０４が閉じられた状態のエアオペレートバルブ１００を図示する。

図４を参照するに、エアオペレートバルブ１００は、ハウジング１０１と、ガス導入口１０２と、ガス導入用管路１０３と、ガス導出口１０４と、ガス導出用管路１０５と、弁体取付部１０７と、弁体１０９と、ベローズ１１０と、アクチュエータ１１２とを有する。

ハウジング１０１は、ハウジング本体１１３と、ベローズ取付体１１４とを有する。ハウジング本体１１３は、弁体取付部１０７、弁体１０９、及びベローズ１１０を収容するための円筒状の収容空間Ｆを有する。収容空間Ｆは、真空とされている。

ベローズ取付体１１４は、ハウジング本体１１３の上端部に設けられている。ベローズ取付体１１４は、ベローズ１１０の一方の端部を接続するためのものである。ベローズ取付体１１４は、円板状とされており、その中心には貫通孔１１７Ａが形成されている。貫通孔１１７Ａは、ベローズ１１０の内側に形成された空間Ｇにエアを供給するためのものである。

ガス導入口１０２は、ハウジング本体１１３に設けられており、収容空間Ｆと接続されている。ガス導入口１０２は、ガス供給装置（図示せず）から供給されたガスを収容空間Ｆに導入させる。ガス導入用管路１０３は、ハウジング本体１１３に設けられている。ガス導入用管路１０３は、図示していない管路を介してガス供給装置（図示せず）及びガス導入口１０２と接続されている。

ガス導出口１０４は、ハウジング本体１１３に設けられており、収容空間Ｆ及びガス導出用管路１０５と接続されている。ガス導出口１０４は、ガス供給装置（図示せず）から供給されたガスをガス導出用管路１０５に導出させる。

ガス導出用管路１０５は、ハウジング本体１１３に設けられている。ガス導出用管路１０５は、図示していない管路を介して半導体デバイス製造装置（図示せず）及びガス導出口１０４と接続されている。ガス導出用管路１０５は、ガス導出口１０４を介して、半導体デバイス製造装置（図示せず）にガス供給装置（図示せず）から供給されたガスを供給する。

弁体取付部１０７は、ハウジング１０１の収容空間Ｆに配置されており、ベローズ１１０を介して、ベローズ取付体１１４に支持されている。弁体取付部１０７は、弁体１０９を配設するためのものである。

弁体１０９は、弁体取付部１０７の下端部に設けられている。弁体１０９は、ベローズ１１０が伸縮した際、弁体取付部１０７及びベローズ１１０と一体的に移動することで、ガス導出口１０４の開閉を行なう。

ベローズ１１０は、ハウジング１０１の収容空間Ｆに配置されている。ベローズ１１０は、溶接により弁体取付部１０７及びベローズ取付体１１４と接続されている。ベローズ１１０は、伸縮性を有する筒状の部材である。ベローズ１１０の内側には、エアが供給される空間Ｇが形成されている。ベローズ１１０は、アクチュエータ１１２を介して供給されるエアにより上下方向に伸縮する。

アクチュエータ１１２は、ハウジング１０１上に設けられている。アクチュエータ１１２には、エア供給口１１５と、エア供給用管路１１６とが形成されている。エア供給口１１５は、図示していない管路を介してエア供給装置（図示せず）と接続される。エア供給用管路１１６は、エア供給口１１５及び貫通孔１１７Ａと接続されている。エア供給用管路１１６は、エア供給装置からのエアを空間Ｇに供給する。アクチュエータ１１２は、空間Ｇに供給するエアの圧力により、ベローズ１１０の伸縮を制御する（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−２５２９４３号公報

しかしながら、ベローズ１１０は、繰り返し伸縮させられるため破損しやすい。特に、弁体取付部１０７と溶接されたベローズ１１０の下端部が破損しやすく、半導体デバイス製造装置で半導体デバイスを処理中にベローズ１１０が破損した場合、空間Ｇに存在するエアや塵埃が収容空間Ｆに流入して、半導体デバイスに悪影響（歩留まりの低下等）を及ぼしてしまうという問題があった。

そこで、本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エアや塵埃がハウジング内の収容空間に流出することを防止できるエアオペレートバルブを提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、アクチュエータ（３０）により伸縮される第１のベローズ（２７）と、弁体（２６）が取り付けられる弁体取付部（２５）と、前記第１のベローズ（２７）及び弁体取付部（２５）を収容するハウジング（１８）とを備え、前記第１のベローズ（２７）が前記弁体取付部（２５）と前記ハウジング（１８）とに接続されたエアオペレートバルブ（１０）であって、前記第１のベローズ（２７）の内側に前記弁体取付部（２５）と前記ハウジング（１８）とに接続された第２のベローズ（２９）を設け、前記アクチュエータ（３０）は、前記第２のベローズ（２９）の内側に形成される第１の空間（Ｂ）にエアを供給することを特徴とするエアオペレートバルブ（１０）が提供される。

本発明によれば、第１のベローズ（２７）の内側に弁体取付部（２５）とハウジング（１８）とに接続された第２のベローズ（２９）を設け、アクチュエータ（３０）により第２のベローズ（２９）の内側に形成される第１の空間（Ｂ）にエアを供給することにより、第１のベローズ（２７）が破損した際、第１のベローズ（２７）とハウジング（１８）との間に形成される収容空間（Ａ）に第２のベローズ（２９）内のエアや塵埃が流出することを防止できる。

尚、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、本願発明が図示の態様に限定されるものではない。

本発明は、ハウジング内に形成され、真空とされた収容空間にエアや塵埃が流出することを防止できる。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るエアオペレートバルブの適用例を説明する図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態に係るエアオペレートバルブの断面図である。図１では、弁体２６によりガス導出口２２が閉じられた状態のエアオペレートバルブ１０を図示する。また、図２では、弁体２６がガス導出口２２から離間して、ガス導出口２２が開放された状態のエアオペレートバルブ１０を図示する。

図１及び図２を参照するに、エアオペレートバルブ１０は、配管１４〜１６を介してエア供給装置１１、ガス供給装置１２、及び半導体デバイス製造装置１３と接続されている。

エアオペレートバルブ１０は、ドライエッチング装置やＣＶＤ装置等のようにガスを使用して半導体デバイスの処理（プロセス）を行う半導体デバイス製造装置１３に、ガス供給装置１２から供給されたガスを供給するか否かの切り替えを行なうバルブである。

エアオペレートバルブ１０は、ハウジング１８と、シール部材１９と、ガス導入口２０と、ガス導入用管路２１と、ガス導出口２２と、ガス導出用管路２３と、弁体取付部２５と、弁体２６と、第１のベローズ２７と、第２のベローズ２９と、アクチュエータ３０と、圧力検出手段３１とを有する。

ハウジング１８は、ハウジング本体３４と、ベローズ取付体３５とを有する。ハウジング本体３４は、略円筒状の収容空間Ａを有する。収容空間Ａは、弁体取付部２５、弁体２６、第１のベローズ２７、及び第２のベローズ２９を収容する空間である。収容空間Ａ内の圧力は、真空とされている。

ベローズ取付体３５は、円板形状とされており、ハウジング本体３４の上端部を覆うように設けられている。ベローズ取付体３５の下面には、溶接により第１及び第２のベローズ２７，２９の上端部が接続されている。ベローズ取付体３５は、貫通孔３５Ａ，３５Ｂを有する。貫通孔３５Ａは、第２のベローズ２９の内側に形成された第１の空間Ｂと対向するベローズ取付体３５に形成されている。貫通孔３５Ａは、アクチュエータ３０により圧力の調整されたエアを第１の空間Ｂに導入するための孔である。貫通孔３５Ｂは、第１のベローズ２７と第２のベローズ２９との間に形成された第２の空間Ｃと対向するベローズ取付体３５に形成されている。貫通孔３５Ｂは、圧力検出手段３１の管路４１及び第２の空間Ｃと接続されている。

シール部材１９は、ハウジング本体３４と接触するベローズ取付体３５に設けられている。シール部材１９は、ハウジング本体３４とベローズ取付体３５との間からのリークを抑制するための部材である。シール部材１９としては、例えば、Ｏリングを用いることができる。

ガス導入口２０は、収容空間Ａの下方に位置するハウジング本体３４に設けられている。ガス導入口２０は、収容空間Ａにガスを導入可能な状態で収容空間Ａ及びガス導入用管路２１と接続されている。

ガス導入用管路２１は、収容空間Ａの下方に位置するハウジング本体３４に設けられている。ガス導入用管路２１は、ガス導入口２０にガスを供給可能な状態でガス導入口２０及び配管１５（ガス供給装置１２と接続された配管）と接続されている。

ガス導出口２２は、収容空間Ａの下方に位置するハウジング本体３４に設けられている。ガス導出口２２は、収容空間Ａ内のガスをガス導出用管路２３に導出可能な状態で収容空間Ａ及びガス導出用管路２３と接続されている。ガス導出口２２は、弁体２６がガス導出口２２と接触したとき（図１に示す状態）に閉じられ、弁体２６がガス導出口２２から離間したとき（図２に示す状態）に開放される。

ガス導出用管路２３は、収容空間Ａの下方に位置するハウジング本体３４に設けられている。ガス導出用管路２３は、ガス導出口２２及び配管１６（半導体デバイス製造装置１２と接続された配管）と接続されている。ガス導出用管路２３は、ガス導出口２２が開放されたとき（図２に示す状態）に、管路１６にガスを導出する。

弁体取付部２５は、ガス導出口２２の上方に位置する収容空間Ａに配置されている。弁体取付部２５の上部には、溶接により第１及び第２のベローズ２７，２９の下端部が接続されている。弁体取付部２５は、第１及び第２のベローズ２７，２９を介して、ベローズ取付体３５に支持されている。弁体取付部２５は、第１及び第２のベローズ２７，２９が伸縮した際、第１及び第２のベローズ２７，２９と共にＤ方向（上下方向）に移動する。

弁体２６は、ガス導出口２２と対向する弁体取付部２５の下部に設けられている。弁体２６は、第１及び第２のベローズ２７，２９が伸縮した際、弁体取付部２５と共にＤ方向に移動する。弁体２６は、ガス導出口２２の開閉の切り替えを行なうための弁である。

第１のベローズ２７は、収容空間Ａに配置されている。第１のベローズ２７の上端部は、溶接によりベローズ取付体３５と接続されている。第１のベローズ２７の下端部は、溶接により弁体取付部２５と接続されている。第１のベローズ２７は、円筒形状の部材であり、ハウジング本体３４の側壁３４Ａ側に突出した複数の凸部２７Ａを有する。第１のベローズ２７は、複数の凸部２７ＡがＤ方向（上下方向）に変形することで伸縮する。第１のベローズ２７の材料としては、耐食性や耐久性に優れた材料を用いる。具体的には、第１のベローズ２７の材料としては、例えば、ステンレスを用いることができる。

第２のベローズ２９は、円筒形状の部材であり、第１のベローズ２７の内側に設けられている。第２のベローズ２９の上端部は、溶接によりベローズ取付体３５と接続されている。第２のベローズ２９の下端部は、溶接により弁体取付部２５と接続されている。第２のベローズ２９は、ベローズ取付体３５の貫通孔３５Ａを取り囲むように配置されており、第２のベローズ２９の内側には第１の空間Ｂが形成されている。第１の空間Ｂには、アクチュエータ３０により圧力の調整されたエアが供給される。

第２のベローズ２９は、第２のベローズ２９の中心軸Ｅ側に突出した複数の凸部２９Ａを有する。第２のベローズ２９は、アクチュエータ３０から圧力の調整されたエアが第１の空間Ｂに供給された際、エアの圧力により複数の凸部２９ＡがＤ方向に変形することで伸縮する。凸部２９Ａの形状は、例えば、第１のベローズ２７の凸部２７Ａの形状と略等しく構成することができる。

このように、第１のベローズ２７の内側に、ベローズ取付体３５及び弁体取付部２５と接続された第２のベローズ２９を設け、第２のベローズ２９の内側に形成された第１の空間Ｂに圧力の調整されたエアを供給することにより、第１のベローズ２７が破損した際、第２のベローズ２９が第１の空間Ｂに存在するエアや塵埃を遮断するため、収容空間Ａにエアや塵埃が流出することを防止できる。

また、複数の凸部２９Ａを第２のベローズ２９の中心軸Ｅ側に突出するよう設けることにより、第１及び第２のベローズ２７，２９が伸縮した際、凸部２９Ａと凸部２７Ａとが接触して、第１及び第２のベローズ２７，２９が破損することを防止できる。

さらに、例えば、第２のベローズ２９に設けられた複数の凸部２９Ａを第１のベローズ２７側に突出するように設けた場合、凸部２９Ａと凸部２７Ａとが接触しないように凸部２９Ａを凸部２７Ａよりも小さくする必要があるが、複数の凸部２９Ａを第２のベローズ２９の中心軸Ｅ側に突出するよう設けることにより、複数の凸部２９Ａを第１のベローズ２７の凸部２７Ａと略同じ大きさに形成することが可能となるため、第２のベローズ２９を容易に製造することができる。

第２のベローズ２９と第１のベローズ２７との間には、第２の空間Ｃが形成されている。第２の空間Ｃは、真空とされている。

このように、第２のベローズ２９と第１のベローズ２７との間に形成される第２の空間Ｃを真空とすることにより、例えば、半導体デバイス製造装置１３で半導体デバイスを処理中に第１のベローズ２７が破損した際、収容空間Ａにエアや塵埃が混入することがなくなるため、エアや塵埃により半導体デバイスの歩留まりが低下することを防止できる。

アクチュエータ３０は、ハウジング１８の上部に設けられている。アクチュエータ３０は、ハウジング１８に対して着脱可能な構成とされている。アクチュエータ３０は、エア式のアクチュエータであり、アクチュエータ本体３７と、エア導入口３８と、管路３９とを有する。

アクチュエータ本体３７は、エア供給装置１１から供給されたエアの圧力を調整するためのものである。

エア導入口３８は、アクチュエータ本体３７の側面に設けられている。エア導入口３８は、配管１４及び管路３９と接続されている。エア導入口３８は、配管１４を介して、エア供給装置１１から供給されたエアを管路３９に導入する。

管路３９は、アクチュエータ本体３７に設けられている。管路３９は、貫通孔３５Ａ及びエア導入口３８と接続されている。管路３９は、貫通孔３５Ａを介して、アクチュエータ本体３７により圧力が調整されたエアを第１の空間Ｂに供給するためのものである。

圧力検出手段３１は、第１のベローズ２７と第２のベローズ２９との間に形成された第２の空間Ｃの圧力を検出するためのものである。圧力検出手段３１は、管路４１と、弾性部材４２とを有する。管路４１は、アクチュエータ本体３７を貫通するように設けられている。管路４１は、弾性部材４２の下面及び貫通孔３５Ｂと接続されている。

弾性部材４２は、アクチュエータ本体３７の上端部に設けられている。弾性部材４２の下面は、管路４１により露出されている。第２の空間Ｃの圧力が真空の場合、管路４１に露出された弾性部材４２が凹み、第２の空間Ｃの圧力が真空でない場合（第２のベローズ２９が破損した場合）、弾性部材４２は突出する。弾性部材４２は、第２の空間Ｃの圧力が真空か否かを検出するためのものである。弾性部材４２としては、例えば、ゴムを用いることができる。

このように、第２の空間Ｃの圧力を検出する圧力検出手段３１を設けることで、第１及び第２のベローズ２７，２９のいずれか一方の破損を検出することができる。これにより、作業者は、エアオペレートバルブのヘッド部（アクチュエータ部、ハウジング部、及びベローズ部よりなる構造体をヘッド部という）を速やかに交換することができる。

本実施の形態のエアオペレートバルブによれば、第１のベローズ２７の内側に弁体取付部２５とハウジング１８とに接続された第２のベローズ２９を設け、第２のベローズ２９の内側に形成される第１の空間Ｂにエアを供給して第１及び第２のベローズ２７，２９を伸縮させることにより、第１のベローズ２７が破損した際、第１のベローズ２７とハウジング１８との間に形成される収容空間Ａに第１の空間Ｂのエアや塵埃が流出することを防止できる。

また、第２のベローズ２９と第１のベローズ２７との間に形成される第２の空間Ｃを真空とすることにより、半導体デバイス製造装置１３で半導体デバイスを処理中に第１のベローズ２７が破損した際、収容空間Ａにエアや塵埃が混入することがなくなるため、エアや塵埃により半導体デバイスの歩留まりが低下することを防止できる。

さらに、第２の空間Ｃの圧力を検出する圧力検出手段３１を設けることにより、第２のベローズ２９の破損を検出することができる。

なお、圧力検出手段３１は、第２の空間Ｃの圧力を検出することが可能な構成であればよく、本実施の形態の構成に限定されない。

（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るエアオペレートバルブの断面図である。図３において、第１の実施の形態のエアオペレートバルブ１０と同一構成部分には同一符号を付す。

図３を参照するに、エアオペレートバルブ５０は、第１の実施の形態に係るエアオペレートバルブ１０に設けられた第２のベローズ２９の代わりに第２のベローズ５１を設けた以外はエアオペレートバルブ１０と同様に構成される。

第２のベローズ５１は、円筒形状とされており、第１のベローズ２７の内側に設けられている。第２のベローズ５１は、溶接によりベローズ取付体３５及び弁体取付部２５と接続されている。第２のベローズ５１は、第２の空間Ｃ側に突出した複数の凸部５１Ａを有する。第２のベローズ５１は、アクチュエータ３０から圧力の調整されたエアが第１の空間Ｂに供給された際、エアの圧力により複数の凸部５１ＡがＤ方向に変形することで伸縮する。凸部５１Ａの形状は、第１のベローズ２７の凸部２７Ａよりも小さくなるように構成するとよい。

このように、凸部５１Ａの形状を第１のベローズ２７の凸部２７Ａよりも小さくすることにより、第１及び第２のベローズ２７，５１が伸縮した際、凸部２７Ａと凸部５１Ａとが接触して第１及び第２のベローズ２７，５１が破損することを防止できる。

上記説明した構成とされた第２の実施の形態のエアオペレートバルブ５０においても第１の実施の形態のエアオペレートバルブ１０と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

なお、第１及び第２の実施の形態において説明した第２のベローズ２９，５１は、ピストン及びシリンダからなるアクチュエータによりベローズを伸縮させるバルブにも適用可能である。また、ピストン及びシリンダからなるアクチュエータによりベローズを伸縮させるバルブに、第２の空間Ｃの圧力を検出する圧力検出手段３１を設けてもよい。

本発明は、ハウジング内に形成され、真空とされた収容空間にエアや塵埃が流出することを防止できるエアオペレートバルブに適用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るエアオペレートバルブの適用例を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエアオペレートバルブの断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエアオペレートバルブの断面図である。 従来のエアオペレートバルブの断面図である。

符号の説明

１０，５０ エアオペレートバルブ
１１ エア供給装置
１２ ガス供給装置
１３ 半導体デバイス製造装置
１４〜１６ 配管
１８ ハウジング
１９ シール部材
２０ ガス導入口
２１ ガス導入用管路
２２ ガス導出口
２３ ガス導出用管路
２５ 弁体取付部
２６ 弁体
２７ 第１のベローズ
２７Ａ，２９Ａ，５１Ａ 凸部
２９，５１ 第２のベローズ
３０ アクチュエータ
３１ 圧力検出手段
３４ ハウジング本体
３４Ａ 側壁
３５ ベローズ取付体
３５Ａ，３５Ｂ 貫通孔
３７ アクチュエータ本体
３８ エア導入口
３９，４１ 管路
４２ 弾性部材
Ａ 収容空間
Ｂ 第１の空間
Ｃ 第２の空間
Ｄ 方向
Ｅ 中心軸

Claims (3)

1. アクチュエータにより伸縮される第１のベローズと、
   弁体が取り付けられる弁体取付部と、
   前記第１のベローズ及び弁体取付部を収容するハウジングとを備え、
   前記第１のベローズが前記弁体取付部と前記ハウジングとに接続されたエアオペレートバルブであって、
   前記第１のベローズの内側に前記弁体取付部と前記ハウジングとに接続された第２のベローズを設け、
   前記アクチュエータは、前記第２のベローズの内側に形成される第１の空間にエアを供給することを特徴とするエアオペレートバルブ。
2. 前記第１のベローズと第２のベローズとの間には、第２の空間が形成されており、
   前記第２の空間は、真空であることを特徴とする請求項１記載のエアオペレートバルブ。
3. 前記第２の空間の圧力を検知する圧力検出手段を設けたことを特徴とする請求項２記載のエアオペレートバルブ。

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