CN110023659B - 阀装置、使用该阀装置的流量控制方法和半导体制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种流量控制范围较大且通用性得到提高的阀装置。具有:阀体(10),其划分出流路(12、13);隔板(20),其以能够开闭流路(12、13)的方式设于阀体(10);操作构件(40),其用于操作隔板(20),被设为能够在使流路(12、13)开闭的开闭方向(A1、A2)上移动;主致动器(60),其赋予操作构件(40)以与沿着开闭方向的打开方向(A1)或关闭方向赋予的操作压力相对应的驱动力;切换机构,其能够根据操作压力的大小选择将限定流路的开度的操作构件(40)的位置切换至彼此不同的第1打开位置(P1)或第2打开位置(P2);以及调节机构(70、80),其能够分别独立地调节第1打开位置(P1)和第2打开位置(P2)。

Description

阀装置、使用该阀装置的流量控制方法和半导体制造方法
技术领域
本发明涉及一种阀装置、使用该阀装置的流量控制方法和半导体制造方法。
背景技术
在半导体制造工艺中,为了将已准确地计量的处理气体供给至处理室,而使用被称作集成化气体系统的流体控制装置,该集成化气体系统集成有开闭阀、调节器、质量流量控制器等各种流体控制设备。将该集成化气体系统收纳于盒而成的部件被称作气体盒。
通常,将从上述气体盒输出的处理气体直接供给至处理室,但在通过原子层沉积法(ALD:Atomic Layer Deposition法)使膜沉积于基板的处理工艺中,为了稳定地供给处理气体而将从气体盒供给来的处理气体暂时储存于作为缓冲储存器的罐,使设于处理室的跟前的阀以高频率开闭,将来自罐的处理气体供给向真空气氛的处理室。另外,作为设于处理室的跟前的阀,参照例如专利文献1、2。
ALD法是化学气相沉积法之一,是这样的方法:在温度、时间等成膜条件下,使两种以上的处理气体一种一种地在基板表面上交替流动,与基板表面上的原子反应而逐层地沉积膜,能够对单原子层逐层地控制,因此能够形成均匀的膜厚,对于膜质,也能够使膜非常致密地沉积。
在基于ALD法的半导体制造工艺中,需要高精密地调节处理气体的流量,并且由于基板的大口径化等还需要将处理气体的流量确保为一定程度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-64333号公报
专利文献2:日本特开2016-121776号公报
发明内容
发明要解决的问题
上述那样的以往的阀是按照制造工艺的规格而设计的,缺乏通用性。并且,以往的阀以预先设定好的开度进行开闭动作,因此无法在工艺执行中改变阀的开度而将处理气体的流量控制为不同的值。而且,在以往的阀的情况下,为了更加高精密地实现流量调节,需要缩小流量调节用的螺距,但是需要牺牲流量可调节范围作为代价。同样地,在想要扩大流量可调节范围时,需要牺牲流量调节精度。
本发明的一目的在于提供一种能够维持流量可调节范围并且能够进行高精密的流量调节的阀装置。
本发明的另一目的在于提供一种能够维持流量调节精度并且流量可调节范围较大的阀装置。
本发明的又另一目的在于提供一种能够在执行流体控制的过程中改变阀开度的开闭式阀装置。
本发明的又另一目的在于提供一种流量控制范围较大且通用性得到提高的阀装置。
用于解决问题的方案
本发明的阀装置的特征在于,
该阀装置具有:
阀体,其划分出流路;
阀芯,其被设为能够开闭所述流路;
操作构件,其被设为能够使所述阀芯在开闭方向上移动;
主致动器,其赋予所述操作构件以与赋予的操作压力相对应的驱动力;
切换机构,其能够根据所述操作压力的大小选择将限定所述流路的开度的所述操作构件的位置切换至彼此不同的第1打开位置或第2打开位置;以及
调节机构,其能够分别独立地调节所述第1打开位置和第2打开位置。
优选的是,能够采用这样的结构:所述调节机构的所述第1打开位置的可调节范围与所述第2打开位置的可调节范围局部重叠。
而且,优选的是,能够采用这样的结构:所述调节机构被设为能够在使流体在所述流路内流通的状态下操作。
而且,优选的是,能够采用这样的结构:所述阀芯包括隔板,
所述操作构件在所述第1打开位置和第2打开位置分别维持为所述隔板弹性变形的状态。
本发明的流量控制方法的特征在于,利用上述阀装置控制流体的流量。
本发明的半导体制造方法的特征在于,需要在密闭的室内进行工艺气体的处理工序的半导体装置的制造工艺中,将上述阀装置用于所述工艺气体的流量控制。
本发明的流体控制装置具有多个流体设备,其中,
所述流体设备包括上述结构的阀装置。
本发明的半导体制造装置包括上述结构的阀装置,以需要在密闭的室内进行工艺气体的处理工序的半导体装置的制造工艺中用于所述工艺气体的控制。
发明的效果
根据本发明,采用设有开度切换机构并且能够调节第1打开位置和第2打开位置的结构,从而能够维持流量调节精度并且能够扩大流量可调节范围,或者,能够维持流量可调节范围并且能够实现更高精密的流量调节。并且,将第1打开位置或第2打开位置调节至预先期望的位置,根据操作压力选择所使用的打开位置,从而能够应对各种流量,装置的可应用范围明显扩大,装置的通用性得到提高。而且,通过使第1打开位置的可调节范围与第2打开位置的可调节范围局部重叠,从而能够在已扩大的调节范围内连续地进行开度调节。
采用本发明,能够通过改变操作压力来选择第1打开位置和第2打开位置中的一者,因此能够容易地实现执行流体控制的中途的流量变更。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的阀装置的纵剖视图。
图2是图1的阀装置处于关闭状态时的上侧主要部分放大剖视图。
图3是图1的阀装置处于关闭状态时的下侧主要部分放大剖视图。
图4是表示压电致动器的动作的说明图。
图5是表示活塞驱动力与操作构件的移动位置的关系的图表。
图6是图1的阀装置处于第1打开位置时的下侧主要部分放大剖视图。
图7是图1的阀装置处于第2打开位置时的上侧主要部分放大剖视图。
图8是图1的阀装置处于第2打开位置时的下侧主要部分放大剖视图。
图9A是用于说明来自第1打开位置的压电致动器的流量微调节动作(流量减少时)的下侧主要部分放大剖视图。
图9B是用于说明来自第1打开位置的压电致动器的流量微调节动作(流量增加时)的下侧主要部分放大剖视图。
图10A是用于说明来自第2打开位置的压电致动器的流量微调节动作(流量减少时)的下侧主要部分放大剖视图。
图10B是用于说明来自第2打开位置的压电致动器的流量微调节动作(流量增加时)的下侧主要部分放大剖视图。
图11是表示本发明的一实施方式的阀装置应用于半导体制造工艺的应用例的概略图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施方式。另外,在本说明书和附图中,对功能实质上同样的构成要素使用相同的附图标记,而省略重复的说明。
图1是表示本发明的一实施方式的阀装置的结构的图,表示阀全闭时的状态,图2是图1的上侧主要部分的放大剖视图,图3是图1的下侧主要部分的放大剖视图,图4是用于说明作为调节用致动器的压电致动器的动作的图。另外,在以下的说明中,以上方为打开方向A1,以下方为关闭方向A2。
在图1中,附图标记1表示阀装置,附图标记10表示阀体,附图标记15表示阀座,附图标记20表示作为阀芯的隔板,附图标记38表示隔板按压件,附图标记30表示阀盖,附图标记40表示操作构件,附图标记50表示外壳,附图标记60表示主致动器,附图标记70表示调节盖,附图标记78表示锁定螺母,附图标记80表示调节杆,附图标记90表示螺旋弹簧,附图标记100表示压电致动器,附图标记110表示致动器支承件,附图标记120、130表示碟形弹簧,附图标记140表示致动器按压件,附图标记145表示碟形弹簧支承件,附图标记75表示调节主体,附图标记150表示管接头,附图标记OR表示作为密封构件的O型密封圈,附图标记MG表示操作气体。
阀体10由不锈钢形成,具有块状的阀体主体10a和分别自阀体主体10a的侧方突出的连接部10b、10c,划分出流路12、13。流路12、13的一端分别在连接部10b、10c的端面开口,另一端与上方开放的凹状的阀室14连通。在阀室14的底面,合成树脂(PFA、PA、PI、PCTFE等)制的阀座15嵌合固定于设置在流路12的另一端侧的开口周缘的安装槽。另外,在本实施方式中,由图3可知,阀座15通过弯边加工固定在安装槽内。另外,阀座15也可以使用金属(SUS等)制的阀座,也可以将阀体10的一部分用作阀座。在该情况下,能够缓和因温度变化导致的阀座的尺寸变化以及因阀座受到应力导致的尺寸变化,能够实现更高精度的开度调节。
隔板20是被设为能够开闭阀体10的流路12、13的阀芯,配置在阀座15的上方,用于保持阀室14的气密,并且通过其中央部上下动作而离开、落位于阀座15从而开闭流路12、13。在本实施方式中,对于隔板20,通过使特殊不锈钢等金属制薄板及镍·钴合金薄板的中央部向上方鼓出,而使向上凸出的圆弧状成为自然状态的球壳状。将三张该特殊不锈钢薄板和一张镍·钴合金薄板层叠起来构成隔板20。
隔板20的周缘部载置在阀室14的内周面的突出部上,将阀盖30的插入到阀室14内的下端部拧于阀体10的螺纹部16,从而借助不锈钢合金制的按压衬块(日文:押えアダプタ)25向阀体10的所述突出部侧按压隔板20,将隔板20以气密状态夹持固定。另外,镍·钴合金薄膜配置在与气体接触的一侧。
另外,作为阀芯,也能够使用其他结构的阀芯。
操作构件40是用于操作隔板20以使隔板20开闭流路12、13的构件,其形成为大致圆筒状,碟形弹簧支承件48与形成于该操作构件40的下端侧的内周面的螺纹部44(参照图3)螺纹结合而被固定,该操作构件40的上端侧开口,与阀盖30的内周面和形成在外壳50内的筒状部51的内周面嵌合,并被支承为在上下方向上移动自如。另外,图1~图3所示的附图标记A1、A2是操作构件40的开闭方向,附图标记A1表示打开方向,附图标记A2表示关闭方向。在本实施方式中,相对于阀体10而言,上方为打开方向A1,下方为关闭方向A2,但本发明并非限定于此。
在固定于操作构件40的外周面的圆环状的弹簧支承板45的上表面与外壳50之间设有螺旋弹簧90,操作构件40始终被螺旋弹簧90朝向关闭方向A2施力。因此,如图2所示,在主致动器60不动作的状态下,隔板20被按压于阀座15,流路12、13之间为关闭状态。另外,弹簧支承板45既可以与操作构件40为一体,也可以与操作构件40彼此独立。
在碟形弹簧支承件48的下端面安装有与隔板20的中央部上表面抵接的聚酰亚胺等合成树脂制的隔板按压件38。另外,隔板按压件38也可以使用SUS、铝合金等金属,也可以与碟形弹簧支承件48为一体。在隔板按压件使用金属的情况下,能够缓和因温度变化导致的隔板按压件的尺寸变化以及因隔板按压件受到应力导致的尺寸变化,能够进行更高精度的开度调节。
螺旋弹簧90被收纳于保持部52,该保持部52形成在外壳50的内周面与筒状部51之间。在本实施方式中,使用了螺旋弹簧90,但并非限定于此,也能够使用碟形弹簧、板簧等其他种类的弹簧。螺旋弹簧90始终处于压缩状态,在图1所示的状态中,被设定为规定值的恢复力(例如,500N)作用于外壳50和操作构件40。
外壳50是通过将其下端部内周拧于在阀盖30的上端部外周形成的螺纹部36而固定于阀盖30。另外,在阀盖30的上端面与外壳50之间固定有环状的隔壁63。
在操作构件40的外周面与外壳50及阀盖30之间形成有由隔壁63上下划分开的缸室C1、C2。
上侧的缸室C1嵌合插入有形成为环状的活塞61,下侧的缸室C2嵌合插入有形成为环状的活塞62。所述缸室C1、C2及活塞61、62构成用于产生使操作构件40向打开方向A1移动的驱动力的主致动器60。主致动器60利用两个活塞61、62增大压力的作用面积,从而能够增大操作气体MG的力。缸室C1的活塞61的上侧的空间经由通气路53与大气相连。缸室C2的活塞62的上侧的空间经由通气路h1与大气相连。
缸室C1、C2的活塞61、62的下侧的空间被供给高压的操作气体MG,因此利用O型密封圈OR保持气密。这些空间分别与形成于操作构件40的流通路41、42连通。流通路41、42与形成在操作构件40的内周面与压电致动器100的壳体主体101的外周面之间的流通路Ch连通。该流通路Ch与由操作构件40的上端面、圆筒状的碟形弹簧支承件145的外周面、外壳50的筒状部51和调节主体75的下端面划分出的空间SP连通。并且,形成于环状的致动器按压件140的流通路141连接空间SP与贯穿碟形弹簧支承件145的中心部的贯通孔145h及贯穿调节盖70的中心部的贯通孔71。调节盖70的贯通孔71借助管接头150与未图示的管连接。
调节盖70在外周部具有螺纹部70a,该螺纹部70a与形成于外壳50的上部的螺纹孔56螺纹结合。在调节盖70的上侧设有锁定螺母78,该锁定螺母78与螺纹孔56螺纹结合并且与调节盖70的抵接面抵接,从而调节盖70的旋转位置被固定。在调节盖70的下侧设有调节主体75,如图1所示,调节主体75与形成于调节盖70的外周的螺纹部螺纹结合而固定,与调节盖70一体化。调节主体75与调节盖70之间以及调节主体75与外壳50之间均利用O型密封圈OR密封,使供给操作气体MG的空间SP被气密地保持。
如图1所示,在调节盖70的开闭方向A1、A2上的相对于调节盖70的中心轴线对称的位置形成有两个螺纹孔72。螺纹孔72供调节杆80插入,与形成于该调节杆80的上端侧的螺纹部81螺纹结合。在调节杆80的上端部(头部)形成有可以接收工具的例如六边形的凹部(未图示),形成为能够从阀装置1的外部使该调节杆80旋转。由此,能够调节后述的限制面80b的位置。调节盖70的上部也被加工成供工具嵌入的形状,能够利用该工具从阀装置1的外部使该调节盖70旋转。
另外,调节盖70、调节主体75和调节杆80构成本发明的调节机构,详细说明见后述。
压电致动器100如后述那样用于对流量进行微调节,在图4所示的圆筒状的壳体主体101内置有未图示的层叠的压电元件。壳体主体101为不锈钢合金等金属制,基端部103侧的端面和半球状的顶端部102侧的端面被堵塞。通过对层叠的压电元件施加电压使其伸长,壳体主体101的顶端部102侧的端面会弹性变形,半球状的顶端部102会在长度方向上位移。在将层叠的压电元件的最大行程设为2d时,通过预先施加使压电致动器100的伸长为d的规定电压V0,而使压电致动器100的全长为L0。并且,如果施加比规定电压V0高的电压,则压电致动器100的全长最大为L0+d,如果施加比规定电压V0低的电压(包含无电压),则压电致动器100的全长最小为L0-d。因而,能够使从顶端部102到基端部103的全长在开闭方向A1、A2上伸缩。另外,在本实施方式中,使压电致动器100的顶端部102为半球状,但并非限定于此,也可以是,顶端部为平坦面。
如图1所示,通过布线105进行向压电致动器100的供电。布线105经由碟形弹簧支承件145的贯通孔145h、调节盖70的贯通孔71和管接头150向外部导出。
如图3所示,压电致动器100的顶端部102与形成于圆盘状的致动器支承件110的上表面的圆锥面状的支承面110a抵接。致动器支承件110能够相对于操作构件40在开闭方向A1、A2上移动。在自致动器支承件110的中心部突出的圆柱部110c的外周设有多个环状的碟形弹簧120。多个碟形弹簧120以朝向交替地相反的方式层叠,始终被压缩在致动器支承件110的限制面110b与碟形弹簧支承件48之间。因而,操作构件40(碟形弹簧支承件48)始终自碟形弹簧120受到朝向关闭方向A2的恢复力,压电致动器100(致动器支承件110)始终受到朝向打开方向A1的恢复力。在图3所示的状态下,碟形弹簧120的恢复力被设定为规定值(例如,150N)。
如图1所示,压电致动器100的基端部103与致动器按压件140抵接,致动器按压件140与碟形弹簧支承件145的下端面抵接。如图2所示,碟形弹簧支承件145贯穿于调节主体75。碟形弹簧支承件145没有与任何构件连结,能够在开闭方向A1、A2上移动。
如图2所示,在碟形弹簧支承件145的抵接面145t与调节盖70的下表面70b之间设有多个环状的碟形弹簧130。多个碟形弹簧130外套于调节盖70的圆筒部73的外周。多个碟形弹簧130始终被压缩在碟形弹簧支承件145的抵接面145t与调节盖70的下表面70b之间。多个碟形弹簧130是以相同的朝向重叠在一起的两个碟形弹簧以交替相反的朝向层叠起来而成的。即,并列配置的两个碟形弹簧的对串联配置。对于碟形弹簧130和碟形弹簧120,在以一个碟形弹簧为单位时是相同的,但因配置方法的不同,多个碟形弹簧130整体的弹簧常数为多个碟形弹簧120的弹簧常数的大约2倍。碟形弹簧支承件145始终被多个碟形弹簧130的恢复力朝向关闭方向A2按压。在图2所示的状态下,多个碟形弹簧130的恢复力被设定为规定值(例如300N)。
形成在碟形弹簧支承件145的上端侧的突出部145a的下表面侧的抵接面145b在碟形弹簧130的朝向关闭方向A2的恢复力的作用下与调节主体75的限制面75t抵接而被限制移动,从而该碟形弹簧支承件145在开闭方向A1、A2上被定位。
碟形弹簧支承件145被定位于图2所示的位置,从而固定于操作构件40的碟形弹簧支承件48被定位于图3所示的位置。操作构件40的位置由碟形弹簧支承件145的位置、即调节主体75(调节盖70)的位置限定。
在图3中,附图标记P0表示操作构件40的关闭位置,附图标记P1表示第1打开位置,附图标记P2表示第2打开位置。附图标记Lf1表示关闭位置P0与第1打开位置P1之间的上升量,附图标记Lf2表示第1打开位置P1与第2打开位置P2之间的上升量。另外,操作构件40的位置是指碟形弹簧支承件48的抵接面48t相对于阀体10的开闭方向A1、A2上的位置。上升量Lf1限定为图3所示的致动器支承件110的限制面110b与碟形弹簧支承件48的抵接面48t之间的距离。上升量Lf2限定为图2所示的调节杆80的限制面80b与碟形弹簧支承件145的抵接面145t之间的距离。
螺旋弹簧90及碟形弹簧120的恢复力朝向关闭方向A2作用于隔板按压件38,由此,隔板20被隔板按压件38按压而弹性变形并被按压于阀座15,从而阀成为关闭的状态。螺旋弹簧90及碟形弹簧120的恢复力例如合在一起时总共为大约650N。即,在主致动器60的活塞驱动力比螺旋弹簧90及碟形弹簧120的恢复力小的状态下,操作构件40被定位于关闭位置P0,流路12、13成为关闭的状态。
在此,图5是表示操作构件40的移动位置与主致动器60产生的活塞驱动力之间的关系的图表。
在主致动器60产生的活塞驱动力例如超过650N而超过螺旋弹簧90及碟形弹簧120的恢复力时,操作构件40向图5所示的第1打开位置P1移动。在本实施方式中,在操作气体MG的操作压力为0.45MPa的情况下,主致动器60产生大约700N的驱动力,在操作气体MG的操作压力为0.7MPa的情况下,主致动器60产生大约1000N的驱动力。
如图5所示,在活塞驱动力位于大约700N~950N的范围的情况下,操作构件40位于第1打开位置P1。
在操作构件40移动至第1打开位置P1的状态下,如图6所示,碟形弹簧120进一步压缩,碟形弹簧支承件48的抵接面48t与致动器支承件110的限制面110b抵接,操作构件40向打开方向A1的移动被限制,操作构件40被定位于第1打开位置P1。由图6可知,隔板20自阀座15仅离开上升量Lf1而使流路打开。
在使操作气体MG的操作压力上升至0.7MPa时,操作构件40向图5所示的第2打开位置P2移动。即,螺旋弹簧90及碟形弹簧120、130的合计恢复力为大约950N,因此如果产生能够克服该合计恢复力的活塞驱动力,则操作构件40向第2打开位置P2移动。
在操作构件40移动至第2打开位置P2的状态下,如图7所示,碟形弹簧支承件145被向打开方向A1上推,碟形弹簧130进一步压缩,碟形弹簧支承件145的抵接面145t与调节杆80的限制面80b抵接,碟形弹簧支承件145向打开方向A1的移动被限制。由此,如图8所示,碟形弹簧支承件48的抵接面48t被定位于第2打开位置P2,隔板20自阀座15仅离开上升量Lf1+Lf2,而进一步打开流路。
如上述那样,本实施方式的阀装置1包括切换机构,该切换机构能够利用弹簧常数不同的碟形弹簧120、130根据操作气体MG的操作压力分两个阶段切换操作构件40的打开位置。利用调节螺纹件较大地变更开度需要大量的工时,但在本实施方式中,能够通过改变操作气体MG的操作压力来容易地选择需要的开度。
接着,对阀装置1的调节机构进行说明。
图5所示的第1打开位置P1和第2打开位置P2如上述那样被机械式地限定,但需要在制造工艺的初始阶段等调节阀装置1的开度(流量)。
在阀装置1中,如图5所示,通过调节调节盖70的开闭方向A1、A2上的位置,能够在上限值P1max及下限值P1min的可调节范围R1调节第1打开位置P1的位置。并且,通过调节两根调节杆80的限制面80b的开闭方向A1、A2上的位置,能够在上限值P2max及下限值P2min的可调节范围R2调节第2打开位置P2的位置。
在此,可调节范围R1和可调节范围R2如图5所示那样局部重叠,从而能够在使可调节范围R1与可调节范围R2合在一起的整个调节范围R0进行操作构件40的打开位置的连续的调节。另外,可调节范围R1和可调节范围R2也可以分离开。
在本实施方式中,在将调节盖70和调节杆80的调节间距维持为与以往同样的情况下,能够得到调节盖70和调节杆80的两个调节范围,因此能够扩大流量调节范围。另外,如果使调节盖70和调节杆80的调节间距为以往的一半,则流量调节精度为以往的2倍,能够实现更高精密的流量调节。
另外,在本实施方式中,如图6和图8所示,能够在维持隔板20弹性变形的状态的同时调节第1打开位置P1和第2打开位置P2,因此能够实现更高精度的开度调节,并且能够实现适当的开度(隔板20的位移量)调节,能够延长隔板20的寿命。并且,能够利用调节盖70和调节杆80这两者进行调节,因此还能够应对隔板20的经时变化。
接着,参照图9A~图10B说明压电致动器100的流量微调节。
除了调节盖70和调节杆80之外,还利用压电致动器100,从而能够实现更高精度的流量调节,能够在阀装置1的动作过程中进行流量调节。
图9A~图10B的中心线Ct的左侧如图6和图8所示那样示出了操作构件40被定位于第1打开位置P1或第2打开位置P2的状态,中心线Ct的右侧示出了对操作构件40的开闭方向A1、A2上的位置进行了微调节后的状态。
在想要向使流体的流量减少的方向进行调节的情况下,如图9A或图10A所示,使压电致动器100伸长,使操作构件40向关闭方向A2移动。由此,操作构件40的第1打开位置P1或第2打开位置P2分别被调整为P1-、P2-。
在想要向使流体的流量增加的方向进行调节的情况下,如图9B或图10B所示,使压电致动器100缩短,使操作构件40向打开方向A1移动。由此,操作构件40的第1打开位置P1或第2打开位置P2分别被调整为P1+、P2+。
在本实施方式中,隔板20的上升量的最大值为100μm~300μm左右,压电致动器100的调节量为±30μm左右。
即,利用调节盖70和调节杆80实施隔板20的上升量的整个范围内的调节,通过压电致动器100的伸缩来实施进一步的微调节。
采用本实施方式,仅通过使施加于压电致动器100的电压变化就能够实现精密的流量调节,因此能够立刻执行流量调节,并且还能够实时地进行流量控制。
接着,参照图11说明上述阀装置1的应用例。
图11所示的系统是用于执行基于ALD法的半导体制造工艺的半导体制造装置1000,附图标记300表示工艺气体供给源,附图标记400表示气体盒,附图标记500表示罐,附图标记600表示控制部,附图标记700表示处理室,附图标记800表示排气泵。
在基于ALD法的半导体制造工艺中,需要精密地调节处理气体的流量,并且由于基板的大口径化还需要将处理气体的流量确保为一定程度。
气体盒400是为了将已准确地计量的工艺气体供给至处理室700而使开闭阀、调节器、质量流量控制器等各种流体控制设备集成化并将它们收纳于盒而成的集成化气体系统(流体控制装置)。
罐500作为暂时储存从气体盒400供给来的处理气体的缓冲储存器发挥作用。
控制部600用于执行操作气体MG向阀装置1的供给控制、压电致动器100的流量调节控制。
处理室700提供基于ALD法向基板形成膜用的密闭处理空间。
排气泵800用于对处理室700内抽真空。
在阀装置1的初始设定中,选择第1打开位置P1和第2打开位置P2中的想要使用的打开位置,供给与该打开位置相对应的操作压力的操作气体MG。并且,处理气体流量的调节能够利用调节盖70或调节杆80执行,能够在使流体在流路内流通的状态下执行流量调节。
另外,即使是在执行成膜工艺的中途,在需要较大地变更处理气体的流量的情况等情况下,也能够通过改变供给向阀装置1的操作气体MG的操作压力来容易地应对。
在上述应用例中,例示了将阀装置1用于基于ALD法的半导体制造工艺的情况,但并非限定于此,本发明能够应用于例如原子层蚀刻法(ALE:Atomic Layer Etching法)等需要精密的流量调节的所有对象。
在上述实施方式中,作为主致动器,使用了利用气压动作的内置于缸室的活塞,但本发明并非限定于此,例如也能够选择通过液压动作的致动器等其他种类的致动器。
在上述实施方式中,切换机构使用了碟形弹簧,但并非限定于此,也能够使用螺旋弹簧等其他弹性构件。
在上述实施方式中,列举了所谓的常闭型阀为例子,但本发明并非限定于此,也能够应用于常开型阀。在该情况下,例如,在利用主致动器的驱动力关闭阀芯,利用弹簧的力打开阀时,只要根据操作气体MG的操作压力分两个阶段切换操作构件(阀芯)的位置即可。
在上述实施方式中,作为阀芯,例示了隔板,但本发明并非限定于此,也能够采用其他种类的阀芯。
在上述实施方式中,采用了将阀装置1配置于作为流体控制装置的气体盒400的外部的结构,但使开闭阀、调节器、质量流量控制器等各种流体设备集成化并将它们收纳于盒而成的流体控制装置也能够包含上述实施方式的阀装置1。
附图标记说明
1、阀装置;10、阀体;15、阀座;20、隔板;25、按压衬块;30、阀盖;38、隔板按压件;40、操作构件;45、弹簧支承板;48、碟形弹簧支承件;50、外壳;60、主致动器;61、62、活塞;63、隔壁;70、调节盖(调节机构);70a、螺纹部;71、贯通孔;72、螺纹孔;75、调节主体(调节机构);78、锁定螺母;80、调节杆(调节机构);80b、限制面;81、螺纹部;90、螺旋弹簧;100、压电致动器;101、壳体主体;102、顶端部;103、基端部;105、布线;110、致动器支承件;110b、限制面;120、130、碟形弹簧(切换机构);140、致动器按压件;141、流通路;145、碟形弹簧支承件;150、管接头;300、工艺气体供给源;400、气体盒;500、罐;600、控制部;700、处理室;800、排气泵;1000、半导体制造装置;A1、打开方向;A2、关闭方向;C1、C2、缸室;Ch、流通路;SP、空间;P0、关闭位置;P1、第1打开位置;P2、第2打开位置;R1、R2、可调节范围;R0、整个可调节范围;OR、O型密封圈;MG、操作气体;Lf1、Lf2、上升量。

Claims (8)

1.一种阀装置,其中,
该阀装置具有:
阀体,其划分出流路;
阀芯,其被设为能够开闭所述流路;
操作构件,其被设为能够使所述阀芯在开闭方向上移动;
主致动器,其赋予所述操作构件以与赋予的操作压力相对应的驱动力;
切换机构,其能够根据所述操作压力的大小选择将限定所述流路的开度的所述操作构件的位置切换至彼此不同的第1打开位置或第2打开位置;
调节机构,其能够分别独立地调节所述第1打开位置和第2打开位置;以及
调整用致动器,其用于调整被定位于所述第1打开位置或第2打开位置的所述操作构件的位置,
所述调整用致动器是利用压电元件的伸缩的致动器。
2.根据权利要求1所述的阀装置,其特征在于,
所述调节机构的所述第1打开位置的可调节范围与所述第2打开位置的可调节范围局部重叠。
3.根据权利要求1或2所述的阀装置,其特征在于,
所述调节机构被设为能够在使流体能够在所述流路内流通的状态下操作。
4.根据权利要求1或2所述的阀装置,其特征在于,
所述阀芯包括隔板,
所述操作构件在所述第1打开位置和第2打开位置分别维持为所述隔板弹性变形的状态。
5.一种流量控制方法,其中,
利用权利要求1~4中任一项所述的阀装置控制流体的流量。
6.一种半导体制造方法,其中,
在需要在密闭的室内进行工艺气体的处理工序的半导体装置的制造工艺中,将权利要求1~4中任一项所述的阀装置用于所述工艺气体的流量控制。
7.一种流体控制装置,
该流体控制装置具有多个流体设备,其中,
所述流体设备包括权利要求1~4中任一项所述的阀装置。
8.一种半导体制造装置,其中,
该半导体制造装置包括权利要求1~4中任一项所述的阀装置,以在需要在密闭的室内进行工艺气体的处理工序的半导体装置的制造工艺中用于所述工艺气体的控制。
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