CN105431661A - 流体控制装置 - Google Patents

Abstract

主体(2)通过配置有多个通路块(3)而形成。作为形成主气体通路(9)的通路，各通路块(3)具有：第1倒V字状通路(15)；以及第1出口通路(16)，其将第1倒V字状通路(15)的顶部与第1开关阀(4)的出口(4b)连通。作为形成排放气体通路(10)的通路，各通路块(3)具有：第2倒V字状通路(17)；以及第2出口通路(18)，其将第2倒V字状通路(17)的顶部与第2开关阀(5)的出口(5b)连通。作为形成第1副气体流入通路(11)的通路，各通路块(3)具有：第1入口通路(19)，其通向第1开关阀(4)的入口(4a)；以及公共入口通路(20)。作为形成第2副气体流入通路(12)的通路，各通路块(3)具有：第2入口通路(21)，其通向第2开关阀(5)的入口(5a)；以及连通路(22)，其与公共入口通路(20)连结。

Description

流体控制装置

技术领域

本发明涉及一种流体控制装置，该流体控制装置例如在半导体处理装置中以适当地切换多种材料气体并将其向处理室供给的目的而使用。

背景技术

以往，作为以适当地切换多种材料气体并将其向处理室供给的目的而使用的流体控制装置，已知如下流体控制装置，其具备：长方体状主体；主气体出入口及排放气体(ventgas)出入口，它们在主体的长度方向的两端，在宽度方向上隔开间隔地设置；主气体通路，其将主气体出入口彼此连通；排放气体通路，其将排放气体出入口彼此连通；多个副气体入口，它们在主体的一侧沿长度方向以规定间隔而设置；开关阀，其在与各副气体入口对应的位置分别成双地配置、且整体在宽度方向上排列成2列；多个第1副气体流入通路，它们从各副气体入口通向第1列的各开关阀的入口；以及多个第2副气体流入通路，它们从各副气体入口通向第2列的各开关阀的入口(专利文献1等)。

在专利文献1的流体控制装置中，主体由多个中央通路块(block)、以及在前后方向上较长的2个侧通路块构成，主气体通路及排放气体通路分别形成为直线状，通过与这些通路正交的通路而与开关阀的出口连接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-183743号公报

发明内容

在上述以往的流体控制装置中，需要不同种类的通路块，另外，侧通路块形成为与开关阀的数量相应的形状，在增减开关阀的情况下，需要对侧通路块的形状进行变更。因此，存在如下问题：主体的结构变得复杂，难以实现开关阀的增减。

另外，在这种流体控制装置中，还有以下课题：在使排放气体流动时想要使成为死区容积(deadvolume)的通路减少。

本发明的目的在于提供一种主体的结构简单且容易实现开关阀的增减，另外还能够进一步减少死区容积的流体控制装置。

本发明所涉及的流体控制装置具备：长方体状主体；主气体出入口及排放气体出入口，它们在主体的长度方向的两端，在宽度方向上隔开间隔地设置；主气体通路，其将主气体出入口彼此连通；排放气体通路，其将排放气体出入口彼此连通；副气体入口，其设置于主体的一侧；开关阀，其在与副气体入口对应的位置配置有多个、且整体在宽度方向上排列；以及多个副气体流入通路，它们从副气体入口通向各开关阀的入口，该流体控制装置适当地对从副气体入口导入的材料气体进行切换并将材料气体从主气体通路出口向下游侧处理室供给，并且经由排放气体通路而将主体内气体排出，所述流体控制装置的特征在于，主体通过在长度方向上配置通路块而形成，通路块形成有对开关阀进行收纳的凹部，作为形成主气体通路的通路，通路块具有：第1倒V字状通路，其在长度方向两端开口；以及第1出口通路，其将第1倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通，作为形成排放气体通路的通路，通路块具有：第2倒V字状通路，其在长度方向两端开口；以及第2出口通路，其将第2倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通，作为副气体流入通路，通路块具有：入口通路，其通向各开关阀的入口；公共入口通路，其与入口通路连结、且通向副气体入口；以及连通路，其与入口通路连结、且与公共入口通路连结。

主体通过对通路块(相同形状的通路块)进行配置而形成，由此，在开关阀的数量增减时，仅通过使通路块增减便能够应对。相邻的通路块彼此具有相互连通的通路(第1倒V字状通路以及第2倒V字状通路)，通过使这些通路连接而形成主气体通路及排放气体通路。在相邻的通路块之间夹设有由垫圈等构成的密封部。并未特别限定密封部的结构。

以往，主气体通路及排放气体通路分别形成为直线状，且通过与上述这些通路正交的通路而与开关阀的出口连接。与此相对，在本发明的流体控制装置中，将主气体通路及排放气体通路设为使得倒V字状通路连续而成的锯齿状。因此，将倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通的出口通路变为相对短的通路。

当排放气体流动时成为死区容积的通路是将倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通的出口通路，能够使其形成为短的通路，从而能够减少死区容积。

将各开关阀例如设为隔膜阀。优选各开关阀具备：阀座，其以能够拆装的方式配置于在通路块形成的出口通路的周缘；阀座保持件，其以能够拆装的方式配置于通路块的凹部、且对阀座进行保持；以及隔膜，其通过被按压于阀座、或者从阀座分离而进行流体通路的开闭，各开关阀使得流入到入口通路的流体经由在阀座保持件设置的贯通孔而与出口通路连通。

这样，即使在开关阀中也能够减少死区容积，通过将该开关阀支承于减少了成为死区容积的通路的上述通路块，使其成为用于减少死区容积的更优选的结构。

阀座保持件为公知的结构，例如为开孔圆板状，且构成为包括：内周缘部，其对阀座进行保持；中间环状部，其以规定间隔形成有通向流体流出通路的多个贯通孔；以及外周缘部，其对隔膜的外周缘部进行夹持。

优选隔膜阀还具备对阀座保持件进行保持的护圈。护圈例如为大致圆筒状，且具有对阀座保持件的外周缘部进行承托的朝内凸缘部。

优选在长期使用的情况下对阀座进行更换，由于具备对阀座保持件进行保持的护圈，从而通过将护圈拆下而能够将被护圈保持的阀座保持件、以及保持于该阀座保持件的阀座拆下，能够容易地进行阀座的更换。

阀座例如设为合成树脂制的，当然也可以是金属制的。优选阀座保持件及护圈为金属制的。

隔膜设为例如由镍合金薄板构成，另外，也可以设为由不锈钢薄板构成、或由不锈钢薄板和镍钴合金薄板的层叠体构成，并未特别限定隔膜的材料。另外，隔膜可以为1个，也可以为重叠有多个的层叠体，能够根据规格、条件等而自由地选择。

发明效果

根据本发明的流体控制装置，主体通过在长度方向上配置相同形状的通路块而形成，在该通路块形成有需要的所有通路，因此在开关阀的数量增减时，仅通过使通路块增减便能够应对，主体的结构简单、且容易增减开关阀的数量。另外，成为死区容积的通路能够形成为将倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通的、极短的出口通路，因此能够减少死区容积。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的流体控制装置的1个实施方式的俯视图。

图2是沿着图1中的II-II线的剖视图。

图3是沿着图1中的III-III线的剖视图。

图4是沿着图1中的IV-IV线的剖视图。

图5是表示在本发明所涉及的流体控制装置中使用的开关阀的1个例子的纵剖视图。

图6是放大表示构成开关阀的阀座保持件的图，图6的(a)是俯视图，图6的(b)是纵剖视图。

附图标记说明

1流体控制装置

2主体

3通路块

4第1开关阀(第1列的开关阀)

4a入口

4b出口

5第2开关阀(第2列的开关阀)

5a入口

5b出口

6主气体出入口

7排放气体出入口

8副气体入口

9主气体通路

10排放气体通路

11第1副气体流入通路

12第2副气体流入通路

13第1开关阀收纳用凹部

14第2开关阀收纳用凹部

15第1倒V字状通路

16第1出口通路

17第2倒V字状通路

18第2出口通路

19第1入口通路

20公共入口通路

21第2入口通路

22连通路

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下说明中，将图2中的上下设为上下方向。另外，将图1中的左右方向设为长度方向，将图1中的上下方向设为宽度方向。

图1示出本发明所涉及的流体控制装置的1个实施方式，流体控制装置1用于例如在MOCVD(MetalOrganicChemicalVaporDeposition:金属有机化学气相沉积)方法中一边分别对多种气体进行切换一边将其导入，该流体控制装置1具备：长方体状主体2，其由多个(图示为4个)长方体状通路块3构成；第1开关阀(第1列的开关阀)4及第2开关阀(第2列的开关阀)5，它们成双地分别配置于各通路块3。

在主体2设置有：主气体出入口6及排放气体出入口7，它们在主体2的长度方向的两端，在宽度方向上隔开间隔地设置；副气体入口8，其以在宽度方向上开口的方式设置于各通路块3；主气体通路9，其将主气体出入口6彼此连通；排放气体通路10，其将排放气体出入口7彼此连通；多个第1副气体流入通路11，它们从各副气体入口8通向各第1开关阀4的入口4a；以及多个第2副气体流入通路12，它们从各副气体入口8通向各第2开关阀5的入口5a。

通过使用该流体控制装置1，能够适当地对从各副气体入口8导入的多种材料气体进行切换并将其从主气体通路9的出口向下游侧处理室供给，并且能够经由排放气体通路10而使主体2内的气体排出。

主体2并非一体式部件，其通过在长度方向上配置多个(4个)相同形状的通路块3而形成，这些通路块3分别对1个第1开关阀4及1个第2开关阀5进行支承。

各开关阀4、5是形状完全相同的2个端口的隔膜阀，在其下端部设置有入口4a、5a以及出口4b、5b。如后所述，出口4b、5b从俯视观察位于各开关阀4、5的中央，入口4a、5a设置于包围出口4b、5b的周部上。

各开关阀4、5的下部(至少包括设置有入口4a、5a及出口4b、5b的下端部的部分)分别收纳于设置在通路块3中的第1开关阀收纳用凹部13以及第2开关阀收纳用凹部14。在各凹部13、14设置有内螺纹，设置于各开关阀4、5的阀盖51外周的外螺纹与该内螺纹螺合。

作为形成主气体通路9的通路，各通路块3具有：第1倒V字状通路15，其在长度方向两端开口且从宽度方向观察时呈倒V字状；以及第1出口通路16，其将第1开关阀4的出口4b与第1倒V字状通路15的位于长度方向中央部的顶部连通。第1出口通路16形成为沿上下方向(相对于长度方向及宽度方向的两个方向正交的方向)延伸的短的通路。

作为形成排放气体通路10的通路，各通路块3具有：第2倒V字状通路17，其在长度方向两端开口且从宽度方向观察时呈倒V字状；以及第2出口通路18，其将第2开关阀5的出口5b与第2倒V字状通路17的位于长度方向中央部的顶部连通。第2出口通路18形成为沿上下方向(相对于长度方向及宽度方向的两个方向正交的方向)延伸的短的通路。

作为形成第1副气体流入通路11的通路，各通路块3具有：第1入口通路19，其通向第1开关阀4的入口4a；以及公共入口通路20，其与第1入口通路19以钝角的方式连结，并沿宽度方向延伸、且通向副气体入口8。

作为形成第2副气体流入通路12的通路，各通路块3具有：第2入口通路21，其通向第2开关阀5的入口5a；以及连通路22，其与第2入口通路21以钝角的方式连结，沿宽度方向延伸、且以直线状与公共入口通路20相连。

相邻的通路块3彼此以使得第1倒V字状通路15以及第2倒V字状通路17的开口彼此重合的方式对接。在相邻的通路块3彼此的对接面设置有密封部23。密封部23为公知的结构，省略其详细说明。

参照图5及图6对各开关阀4、5的更具体的结构(第1开关阀4与第2开关阀5为相同的结构)进行说明。

在图5中，开关阀5具备：圆筒状阀盖51，其下端部与设置于通路块3的开关阀收纳用凹部14上部螺合、且向上方延伸；环状的座部(阀座)52，其设置于出口通路18的开口部周缘；阀座保持件53，其设置于凹部14内的阀座52的外周、且对阀座52进行保持；隔膜54，其通过按压于阀座52或者从阀座52分离而对出口通路18进行开闭；阀杆56，其在下端具有对隔膜54的中央部进行按压的隔膜按压件55，以上下移动自如的方式插入于阀盖51内，并经由隔膜按压件55而将隔膜54按压于阀座52、或者使该隔膜54与阀座52分离；压缩螺旋弹簧(弹压部件)57，其对阀杆56向下方弹压；引导筒58，其配置于阀盖51内周并对阀杆56的上下移动进行引导，且对阀杆56的移动范围进行限制；隔膜保持环59，其配置于隔膜54的外周缘部上表面与引导筒58的下端之间，且在与阀座保持件53的外周缘部之间对隔膜54的外周缘部进行夹持；护圈60，其对阀座保持件53进行保持、且以能够拆装的方式安装于引导筒58的下端部及隔膜保持环59；以及上下移动机构(省略图示)，其内置于壳体61、且使阀杆56及隔膜按压件55上下移动。

引导筒58由厚壁部58a、以及与该厚壁部的上方相连的薄壁部58b构成。厚壁部58a的内周的直径比薄壁部58b的内周的直径大，通过厚壁部58a的内周对设置于阀杆56的凸缘部的外周进行引导。厚壁部58a的外周的直径比薄壁部58b的外周的直径大，通过厚壁部58a的上表面(厚壁部58a与薄壁部58b之间的层差面)对阀盖51的下端面进行承托。因此，通过阀盖51与凹部14螺合而使得引导筒58向下方按压隔膜保持环59。这样，引导筒58不仅用于对阀杆56进行引导，还成为用于对隔膜保持环59进行固定的部件。

阀座保持件53由金属制成、且形成为开孔圆板状，如图6详细所示，其构成为包括：内周缘部62，其对阀座52进行保持；中间环状部63，其以规定间隔形成有通向入口通路的多个贯通孔63a；以及外周缘部64，其与隔膜保持环59一起对隔膜54的外周缘部进行夹持。内周缘部62的下表面与外周缘部64的下表面为同一面，内周缘部62的上表面与外周缘部64的上表面也为同一面。阀座52从下方嵌入于阀座保持件53。此外，内周缘部62的下表面与外周缘部64的下表面、以及内周缘部62的上表面与外周缘部64的上表面可以不为同一面，而是形成层差。

在凹部14的底面形成有环状的槽65，该槽65与在阀座保持件53设置的贯通孔63a相面对。在图6中，该环状的槽65通过双点划线示出。设置于阀座保持件53的多个贯通孔63a形成为开关阀5的入口5a。并且，环状的阀座52的内周部分形成为开关阀5的出口5b。

在隔膜54从阀座52离开的开启状态下，流入通路块3的入口通路19、21的流体流入到环状的槽65内，并从开关阀5的入口5a、即阀座保持件53的贯通孔63a流入到在隔膜54的下表面形成的空间内，进而从开关阀5的出口5b、即阀座52的内周通过而到达通路块3的出口通路18。

护圈60为大致圆筒状，并具有：周壁66，其具有与阀座52的外径大致相等的内径、且与引导筒58的下端部及隔膜保持环59的外周嵌合；以及朝内凸缘部67，其设置于周壁66的下端部、且承托阀座保持件53的外周缘部。在周壁66上设置有用于使周壁66容易变形的多个狭缝(省略图示)，这些狭缝沿轴向延伸。

阀座52保持于由阀座保持件53及护圈60构成的隔膜阀用阀座保持件单元，并配置于通路块3的凹部14内。通常在使用了一定期间的情况下对阀座52进行更换，在阀座52的更换时，将护圈60拆下，由此能够将阀座保持件53以及保持于该阀座保持件53的阀座52拆下。并且，对阀座52进行更换，根据需要也对阀座保持件53进行更换，在将阀座52保持于由阀座保持件53及护圈60构成的隔膜阀用阀座保持件单元的状态下使该阀座52返回到通路块3的凹部14内。这样，能够容易地进行阀座52的更换。当然开关阀5也可以不具有护圈60。由于几乎不存在护圈60发生塑性变形的可能性，因此通常能够反复使用护圈60，在使用护圈60的结构中，护圈60不发生塑性变形，从而能够长期地维持阀座52的更换的容易性。

工业实用性

在MOCVD方法等中所使用的流体控制装置中，主体的结构简单且容易实现开关阀的增减，另外还能够进一步减少死区容积，因此能够有助于使具备这种流体控制装置的半导体处理装置的性能提高。

Claims (2)

1.一种流体控制装置，其具备：长方体状主体；主气体出入口及排放气体出入口，它们在主体的长度方向的两端，在宽度方向上隔开间隔地设置；主气体通路，其将主气体出入口彼此连通；排放气体通路，其将排放气体出入口彼此连通；副气体入口，其设置于主体的一侧；开关阀，其在与副气体入口对应的位置配置有多个、且整体在宽度方向上排列；以及多个副气体流入通路，它们从副气体入口通向各开关阀的入口，该流体控制装置适当地对从副气体入口导入的材料气体进行切换并从主气体通路出口向下游侧处理室供给材料气体，并且经由排放气体通路而将主体内气体排出，

所述流体控制装置的特征在于，

主体通过在长度方向上配置通路块而形成，该通路块形成有对开关阀进行收纳的凹部，

通路块具有第1倒V字状通路和第1出口通路来作为形成主气体通路的通路，其中，该第1倒V字状通路在长度方向两端开口，该第1出口通路将第1倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通，通路块具有第2倒V字状通路和第2出口通路来作为形成排放气体通路的通路，其中，该第2倒V字状通路在长度方向两端开口，该第2出口通路将第2倒V字状通路的顶部与开关阀的出口连通，通路块具有入口通路、公共入口通路以及连通路来作为副气体流入通路，其中，该入口通路通向各开关阀的入口，该公共入口通路与入口通路连结、且通向副气体入口，连通路与入口通路连结、且与公共入口通路连结。

2.根据权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，

各开关阀具备：阀座，其以能够拆装的方式配置于在通路块形成的出口通路的周缘；阀座保持件，其以能够拆装的方式配置于通路块的凹部、且对阀座进行保持；以及隔膜，其通过被按压于阀座、或者从阀座分离而进行流体通路的开闭，各开关阀使得流入到入口通路的流体经由在阀座保持件设置的贯通孔而与出口通路连通。