JP3387630B2 - ブロック弁 - Google Patents

ブロック弁

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JP3387630B2
JP3387630B2 JP13441494A JP13441494A JP3387630B2 JP 3387630 B2 JP3387630 B2 JP 3387630B2 JP 13441494 A JP13441494 A JP 13441494A JP 13441494 A JP13441494 A JP 13441494A JP 3387630 B2 JP3387630 B2 JP 3387630B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として半導体製造設
備のシリンダーキャビネットのような高純度ガスを取扱
う設備に使用されるものであり、ブロック弁内部のデッ
ドスペースを構造上略皆無にすることにより、供給ガス
切換時等のパージ効率を大幅に高めることを可能にした
ブロック弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図12は半導体製造装置のシリンダーキ
ャビネットのフロー系統の一例を示すものであり、シリ
ンダーCからのガスは、高圧ブロック弁VH 及び低圧ブ
ロック弁VB を通してプロセス側へ供給されていく。ま
た、供給ガスの切替えに際しては、H−N2 系統からの
パージガスによって両ブロック弁VH ,VL 系統のガス
置換及びガスパージを行うと共に、最終的には実ガスを
用いて両ブロック弁VH ,VL 内部のパージが行われ
る。尚、図12に於いて、MFMはマスフローメータ、
VG は真空発生器、RG は圧力調整器、Fはフイルタ
ー、Cはチェツキ弁である。
【0003】また、図13及び図14は、従前の前記シ
リンダーキャビネットで使用されている高圧ブロック弁
VH を示すものであり、図15はそのガス流路系統図で
ある。図に於いて、a,b,cは所謂ダイレクトタッチ
型のダイヤフラム弁であり、アクチエータによりメタル
ダイヤフラムが押圧され、弁座へ接当することにより流
路が閉鎖される。また、アクチエータの押圧力が無くな
ると、ダイヤフラムはその弾性力により弁座から離座
し、流体流路が開放される。尚、d,e,f,gは継手
である。
【0004】而して、当該ブロック弁VH 内へ供給する
ガスの種類を切換える場合には、先ずブロック弁VH 内
へガス置換を行い、そのあと後送ガスによる実ガスパー
ゲを行って、先にブロック弁VH 内へ供給していたガス
の追う出しを行う必要がある。ところが、図13及び図
14の如き構成のブロック弁にあっては、継手dから供
給したパージガスを継手gへ抜き出す場合に、図15の
1 及びS2 の部分の通路が所謂デッドスペースとな
り、パージガスHを継手dから継手gへ向けて長時間流
しても、前記通路S1 ,S2 内の残留ガスが容易に抜け
ないという問題がある。
【0005】また、図16乃至図18は、前記シリンダ
ーキャビネットで使用する従前の低圧ブロック弁VL の
一例を示すものである。当該低圧ブロック弁VL に於い
ては、継手dから継手eへ向けてガスパージを行う場
合、通路S3 がデッドスペースとなる。その結果、内部
の残留ガスがなかなか抜けないためにパージ時間が長引
いたり、或いは残留ガスによって後送ガスの純度が悪化
するという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前のこの
種ブロック弁に於ける上述の如き問題、即ちブロック弁
の構造上その内部に、パージ操作に対する大きなデッド
スペースが生じ、パージ時間が長引いたり、後送ガスの
ガス純度が低下すると云う問題を解決せんとするもので
あり、パージ操作時のデッドスペースを構造上ほぼ皆無
にすることを可能としたブロック弁を提供するものであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本件請求項1に記載の発
明は、ブロック弁本体9の上方部に正面視に於いて左側
より1個の2通路型メタルダイヤフラム弁Vaと2個の
3通路型メタルダイヤフラム弁Vb,Vcを順に隣接し
て配列し、これ等を一体的に組付けして成るブロック弁
に於いて、前記2通路型及び3通路型のメタルダイヤフ
ラム弁Va,Vb,Vcを、ブロック弁本体9の上面に
間隔を置いて穿孔した3個の弁孔7と、各弁孔7の上方
開口部に溶接したボンネット12と、各弁孔7の底面に
形成した弁座2及び開閉通路8と、3通路型メタルダイ
ヤフラム弁Vb,Vcの弁孔7の底面に連通する二本の
流体通路6b,6bと、2通路型メタルダイヤフラム弁
Vaの弁孔7の底面に連通する一本の流体通路6aと、
前記弁座2と対向状に配設した金属ダイヤフラム1と、
金属ダイヤフラム1の上方に配設したダイヤフラム押さ
え3と、ボンネット12及び弁孔7内へ挿入され、その
先端部でダイヤフラム1の外周縁を本体9側へ押圧する
と共に基端部にアクチェータ10を支持固定したガイド
体5と、ボンネット12に取付されてガイド体5をブロ
ック弁本体9側へ押圧固定するガイド体固着材13とか
ら形成すると共に、前記ブロック弁本体9の外側面の
面視に於いて右側の側面に第1継手14aを、背面側の
側面に第2継手14bを、左側の側面に第3継手14c
を、及び正面側の側面に第4継手14dを設け、前記一
方の3通路型メタルダイヤフラム弁Vbの一方の流体通
路6bと第1継手14a間、流体開閉通路8bと第2継
手14b間、他方の流体通路6bと他方の3通路型メタ
ルダイヤフラム弁Vcの一方の流体通路6c間、流体開
閉通路8cと第3継手14c間、他方の流体通路6cと
2通路型メタルダイヤフラム弁Vaの流体開閉通路8a
間及び2通路型メタルダイヤフラム弁Vaの流体通路6
aと第4継手14g間を夫々通路15により連通する構
成としたことを発明の基本構成とするものである。
【0008】本件請求項2に記載の発明は、請求項1の
発明に於いてブロック弁本体9の上面側を、平坦面11
cの両側に傾斜面11a,11bを対向状に設けた形態
とし、前記平坦面11cに他方の3通路型メタルダイヤ
フラム弁Vc用の弁孔7を垂直状に穿設すると共に、前
記傾斜面11a,11bに所定の傾斜角度αをもって対
向状に一方の3通路型メタルダイヤフラム弁Vb及び、
2通路型メタルダイヤフラム弁Va用の弁孔7,7を穿
設し、更に、前記ガイド体固着材13をボンネット12
へ螺着するボンネットナットとしたものである。
【0009】
【作用】低圧ブロック弁の場合、第1継手14aから供
給されたパージ用の実ガスは、3通路型メタルダイヤフ
ラム弁Vbの弁室を通して、2通路型メタルダイヤフラ
ム弁Vaの開閉通路8a及び流体通路6aを通して第2
継手14bへ排出され、プロセス系の第3継手14cへ
接続された3通路型ダイヤフラム弁Vbの開閉通路8b
へは一切ガスが入らない。そのため、前記パージガス通
路内は、完全にパージ用実ガスによって置換される。同
様に、高圧ブロック弁の場合には、3通路型メタルダイ
ヤフラム弁Vb,Vcの開閉通路8b,8cへ一切ガス
が入らないため、第1継手14aから供給されたパージ
用の実ガスは、両バルブVb,Vcの弁室バルブVaの
開閉通路8a、弁室7a、流通路6aを通して第2継手
14bへ排出され、前記パージ通路内は完全にパージ用
実ガスにより置換される。
【0010】
【実施例】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を
説明する。図1は本発明のブロック弁で使用する3通路
型ダイヤフラム弁VB ,VC の要部を示す縦断面図であ
り、図に於いて1はステンレス鋼製のダイヤフラム、2
は弁座、3はダイヤフラム押さえ、4はアクチエータシ
ャフト、5はガイド体、6は流体通路、7は弁孔、7a
は弁室、8は開閉通路、9はブロック弁本体、10はア
クチエータである。即ち、アクチエータシャフト4が作
動し、ダイヤフラム1が弁座2へ押しつけられると開閉
通路8が閉鎖され、一方の流体通路6から流入したガス
は、弁室7a及び他方の流体通路6を通して流通する。
【0011】また、図2は、本発明のブロック弁で使用
する2通路型ダイヤフラム弁Vaの要部を示す縦断面図
であり、前記3通路型ダイヤフラム弁の2個の流体通路
6,6の一方を取り除いたものである。即ち、流体通路
6が一つである点を除けば、前記3通路型ダイヤフラム
弁VB ,VC と構造的には全く同一である。
【0012】図3乃至図6は本発明の第1実施例を示す
ものであり、前記シリンダーキャビネットの低圧ブロッ
ク弁等として利用され、図6に示す如く、第1継手14
aから供給されたパージ用流体は、第2継手14bから
外部へ取り出されて行く。又、第3継手14cはプロセ
ス側へ接続されている。当該第1実施例では、断面形状
が5角形状のブロック弁本体9と、本体9を共通とする
3通路型ダイヤフラム弁Vb及び2通路型ダイヤフラム
弁Vaと、ブロック弁本体9の各側面11d、11e、
11fに取付けた継手14a、14b、14cと、両ダ
イヤフラム弁Vb、Vaの流体通路6a、6b及び開閉
通路8a、8bと、各継手14a、14b、14c間を
連通する通路15等から、ブロック弁Vが形成されてい
る。
【0013】即ち、前記両ダイヤフラム弁Vb、Va
は、ブロック弁本体9の上部斜面11a、11bに60
°の傾斜角度間隔を置いてV字形姿勢となるように固設
されている。また、各ダイヤフラム弁Va、Vbは、ブ
ロック弁本体9に穿設した所定深さの弁孔7と、弁孔7
の底面に形成した弁座2、流体開閉通路8及び流通通路
6と、弁孔7の開口部に溶接したボンネット12と、弁
孔7内へ弁座2と対向状に配設したダイヤフラム1と、
ダイヤフラム押え3及びガイド体5と、ガイド体5を弁
孔7内へ挿入固定すると共にガイド体5によりダイヤフ
ラム1を押圧固定するボンネットナット13と、ガイド
体5の基端部へ固設したアクチェータ10等から夫々形
成されている。尚、本実施例では、2個のダイヤフラム
弁Va、VbをV字形にブロック弁本体9へ取付けてい
るが、本体9の上面を平面状にして、両弁Va、Vbを
間隔を置いて垂直状に取付けしてもよい。また、本実施
例では、ガイド体固定体13をボンネットナット型式に
しているが、フランジ型式にしてもよいことは勿論であ
る。
【0014】前記ブロック弁本体9内には、3通路型ダ
イヤフラム弁Vbの一方の流通通路6bと第1継手14
a間、3通路型ダイヤフラム弁Vbの他方の流通通路6
bと2通路型ダイヤフラム弁Vaの開閉通路8a間、3
通路型ダイヤフラム弁Vbの開閉通路8bと第3継手1
4c間、及び2通路型ダイヤフラム弁Vaの流通通路6
aと第2継手14b間を夫々接続する流体通路15が穿
設されている。
【0015】図7乃至図9は本発明の第2実施例を示す
ものであり前記シリンダーキャビネットの高圧ブロック
弁VH 等に利用するものである。即ち、本実施例では図
9に示す如く、第1継手14a又は第4継手14dから
供給したパージ用流体を第2継手14bを通して外部へ
排出する。尚、第3継手14cはプロセス側へ接続され
る。当該第2実施例では、ブロック弁本体9を共通とす
る2個の3通路型ダイヤフラム弁Vb、Vc及び1個の
2通路型ダイヤフラム弁Vaと、各ダイヤフラム弁V
b、Vc、Vaと各継手14a、14b、14c、14
d間を連通する流体通路15等から、ブロック弁Vが形
成されている。尚、前記3通路型ダイヤフラム弁Vb、
Vc及び2通路型ダイヤフラム弁Vaの構成は第1実施
例の場合と全く同様である。
【0016】即ち、ブロック弁本体9は断面視に於いて
6角形の台形状に形成されており、その上方部は中央の
平坦面11cと両側の斜面11a、11bとに形成され
ている。また、当該ブロック弁本体9の平坦面11cと
一方の斜面11aには3通路型ダイヤフラム弁Vc、V
bが、また他方の斜面11bには2通路型ダイヤフラム
弁Vaが夫々45℃の傾斜角度間隔αをもって取付され
ている。更に、ブロック弁本体9の各側面11d〜11
gには第1継手14a、第2継手14b、第3継手14
c、第4継手14dが夫々固設されている。尚、ブロッ
ク弁本体9の上面を平坦面として、各ダイヤフラム弁V
a、Vb、Vcを間隔を置いて垂直状に配列することも
可能であり、また、ボンネットナット式のガイド体固定
体13をフランジ式のガイド体固定体13としてもよい
ことは勿論である。
【0017】前記ブロック弁本体9内には、図7に示す
如く、3通路型ダイヤフラム弁Vbの一方の流体通路6
bと第1継手14a間、他方の流体通路6bと3通路型
ダイヤフラム弁Vcの流体通路6c間、ダイヤフラム弁
Vbの開閉通路8bと第4継手14d間、ダイヤフラム
弁Vcの開閉通路8cと第3継手14c間、ダイヤフラ
ム弁Vcの他方の流体通路6cと2通路型ダイヤフラム
弁Vaの開閉通路8a間及びダイヤフラム弁Vaの流通
通路6aと第2継手14a間を夫々連通する流体通路1
5が穿設されている。
【0018】次に、本発明に係るブロック弁の作動につ
いて説明する。図3乃至図6を参照して、当該ブロック
弁VL では、弁Vaを閉、弁Vbを開にし、第1継手1
4aからのガスを第3継手14cを通してプロセスへ供
給する。また、プロセスへの供給ガスを切換える場合に
は、先ず弁Vaを開、弁Vbを閉にし、第1継手14a
からパージガスを供給してブロック弁本体VL の内部通
路に残留する供給ガスを排出する。本発明に於いては、
前記第1継手14aから供給されたパージガスは、通路
15−通路6b−弁Vbの弁室7b−通路6b−開閉通
路8a−弁Vaの弁室7a−通路6a−第2継手14b
を通して外部へ排出される。また、第3継手14cに連
通する開閉通路8bは、弁座2bによって閉鎖されてい
るため、前記パージガスの流通経路に対するデッドスペ
ースにならない。その結果、パーシングに要する時間の
大幅な短縮が可能になると共に、デッドスペースの残留
ガスによる後送ガスの純度低下が防止できる。
【0019】同様に、第2実施例のブロック弁Vに於い
ては、図7及び図9に示す如く、第1継手14a(又は
第4継手14d)から供給されたパージガスは、弁VB
の通路6b−弁室7b−通路6b−弁Vcの通路6c−
弁室7c−通路6c−弁Vaの開閉通路8a−弁室7a
−通路6a−第2継手14bを通して外部へパージされ
る。この場合、弁Vb,Vcは閉鎖されているため、開
閉通路8b,8cは前記パージガスの流通経路と完全に
切り離され、パージガス流通経路に対するデッドスペー
スとはならない。その結果、パージ時間の短縮が可能に
なると共に、後送ガスの純度低下を完全に防止すること
ができる。
【0020】図10及び図11は、本発明に係るブロッ
ク弁と従前のブロック弁の連続パージガスによる置換特
性を示すものであり、曲線Pは本発明のブロック弁を、
また曲線Qは従来のブロック弁の特性を示すものであ
る。即ち、図10及び図11は、図3及び図7に示し
た本発明の各ブロック弁VL 、VH 内へHeガスを流
し、系内にHeが行きわたるように適宜バルブを開閉
し、バルブV内を100<%>Heの状態にする。次
に、第2接手14b側からでるHeガスの一部をサンプ
リングバルブにより四重極質量分析計に導入し、パソコ
ンによりインターバル1secでHeの分析計測を開始
する。更に、30sec後、第1接手14aから供給
するHeガスをN2 ガスに切換え、ブロック弁V内のガ
スの置換状態をHeイオン強度の減少でもって表示した
ものである。尚、パージガスN2 の流量は100SCC
Mであった。図10及び図11の実測値からも明らかな
ように、本発明に係るブロック弁VL 、VH は何れも優
れたガス置換特性を備えており、より迅速に内部ガスの
置換が行なえる。
【0021】
【発明の効果】本件発明に於いては、ブロック弁本体9
に1個の2通路型のメタルダイヤフラム弁Vaと、1個
又は2個の3通路型のメタルダイヤフラム弁Vb(又は
Vb,Vc)とを一体的に組み付けると共に、パージガ
スを閉鎖した3通路型ダイヤフラム弁Vb(又はVb,
Vc)の弁室7b、開放した2通路型ダイヤフラム弁V
aの弁室7a及び流体通路6aを通して外部へ排出し、
且つ3通路型ダイヤフラム弁Vb(又はVb,Vc)の
開閉通路8bをプロセス側(又はプロセス側及び置換ガ
ス供給側)へ連通する構成としている。その結果、パー
ジ用ガス通路に対して、これに分岐状に接続されている
プロセス側(又はプロセス側と置換ガス供給側)の通路
が所謂デッドスペースを形成しなくなり、パージ操作時
にブロック弁VL 又はブロック弁VH 内の残留ガスが円
滑且つ容易に系外へ排出されることになる。本発明は上
述の通り、小型化及びガス置換特性の点で特に優れた効
用を具備するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブロック弁で使用する3通路型ダイヤ
フラム弁の要部を示す縦断面図である。
【図2】本発明のブロック弁で使用する2通路型ダイヤ
フラム弁の要部を示す縦断面図である。
【図3】本発明の第1実施例に係るブロック弁の縦断面
図である。
【図4】図3のA−O−A視断面図である。
【図5】図3の底面図である。
【図6】図3のブロック弁のフロー系統図である。
【図7】本発明の第2実施例に係るブロック弁の縦断面
図である。
【図8】図7の底面図である。
【図9】図7のブロック弁のフロー系統図である。
【図10】第1実施例のブロック弁のガス置換特性の実
測図である。
【図11】第2実施例のブロック弁のガス置換特性の実
測図である。
【図12】半導体製造装置用のシリンダーキャビネット
のフロー系統図である。
【図13】従前の高圧ブロック弁の縦断面図である。
【図14】図14のA−A視断面図である。
【図15】図14のフロー系統図である。
【図16】従前の低圧ブロック弁の縦断面図である。
【図17】図17のA−A視断面図である。
【図18】図17のフロー系統図である。
【符号の説明】
Vはブロック弁、Vaは2通路型メタルダイヤフラム
弁、Vb,Vcは3通路型メタルダイヤフラム弁、1は
ステンレス鋼製ダイヤフラム、2は弁座、3はダイヤフ
ラム押え、4はアクチエータシャフト、5はガイド体、
6a,6b,6cは流通通路、7は弁孔、7aは弁室、
8a,8b,8cは開閉通路、9はブロック弁本体、1
0はアクチエータ、11a,11bは上部斜面、11c
は上部平坦面、11d,11e,11f,11gは側
面、12はボンネット、13はガイド体固定材(ボンネ
ットナット)、14aは第1継手、14bは第2継手、
14cは第3継手、14dは第4継手、15は通路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−106749(JP,A) 特開 平6−117559(JP,A) 特開 平6−281026(JP,A) 特開 平7−119844(JP,A) 特開 昭63−62976(JP,A) 実開 平5−19746(JP,U) 実開 昭62−179499(JP,U) 実開 昭61−6076(JP,U) 実開 平6−71979(JP,U) 特公 平2−14090(JP,B2) 実公 平4−42913(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F17D 1/00 - 1/20 F16K 7/00 - 7/20 F16K 11/00 - 11/24 F16K 27/00 - 27/12 H01L 21/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロック弁本体(9)の上方部に正面視
    に於いて左側より1個の2通路型メタルダイヤフラム弁
    (Va)と2個の3通路型メタルダイヤフラム弁(V
    b),(Vc)を順に隣接して配列し、これ等を一体的
    に組付けして成るブロック弁に於いて、前記2通路型及
    び3通路型のメタルダイヤフラム弁(Va),(V
    b),(Vc)を、ブロック弁本体(9)の上面に間隔
    を置いて穿孔した3個の弁孔(7)と、各弁孔(7)の
    上方開口部に溶接したボンネット(12)と、各弁孔
    (7)の底面に形成した弁座(2)及び開閉通路(8)
    と、3通路型メタルダイヤフラム弁(Vb),(Vc)
    の弁孔(7)の底面に連通する二本の流体通路(6
    b),(6b)と、2通路型メタルダイヤフラム弁(V
    a)の弁孔(7)の底面に連通する一本の流体通路(6
    a)と、前記弁座(2)と対向状に配設した金属ダイヤ
    フラム(1)と、金属ダイヤフラム(1)の上方に配設
    したダイヤフラム押さえ(3)と、ボンネット(12)
    及び弁孔(7)内へ挿入され、その先端部でダイヤフラ
    ム(1)の外周縁を本体(9)側へ押圧すると共に基端
    部にアクチェータ(10)を支持固定したガイド体
    (5)と、ボンネット(12)に取付されてガイド体
    (5)をブロック弁本体(9)側へ押圧固定するガイド
    体固着材(13)とから形成すると共に、前記ブロック
    弁本体(9)の外側面の正面視に於いて右側の側面に第
    1継手(14a)を、背面側の側面に第2継手(14
    b)を、左側の側面に第3継手(14c)を、及び正面
    側の側面に第4継手(14d)を設け、前記一方の3通
    路型メタルダイヤフラム弁(Vb)の一方の流体通路
    (6b)と第1継手(14a)間、流体開閉通路(8
    b)と第2継手(14b)間、他方の流体通路(6b)
    と他方の3通路型メタルダイヤフラム弁(Vc)の一方
    の流体通路(6c)間、流体開閉通路(8c)と第3継
    手(14c)間、他方の流体通路(6c)と2通路型メ
    タルダイヤフラム弁(Va)の流体開閉通路(8a)間
    及び2通路型メタルダイヤフラム弁(Va)の流体通路
    (6a)と第4継手(14g)間を夫々通路(15)に
    より連通する構成としたブロック弁。
  2. 【請求項2】 ブロック弁本体(9)の上面側を、平坦
    面(11c)の両側に傾斜面(11a),(11b)を
    対向状に設けた形態とし、前記平坦面(11c)に他方
    の3通路型メタルダイヤフラム弁(Vc)用の弁孔
    (7)を垂直状に穿設すると共に、前記傾斜面(11
    a),(11b)に所定の傾斜角度(α)をもって対向
    状に一方の3通路型メタルダイヤフラム弁(Vb)及
    び、2通路型メタルダイヤフラム弁(Va)用の弁孔
    (7),(7)を穿設し、更に、前記ガイド体固着材
    (13)をボンネット(12)へ螺着するボンネットナ
    ットとした請求項1に記載のブロック弁。
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