CN110301165B - 流体加热器、流体控制装置以及流体加热器的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可提高流体的加热效率的流体加热器、流体控制装置以及流体加热器的制造方法。流体加热器(20)具备：形成有流路(22c)的流路部件(22)、以及用于对流路部件(22)进行加热的加热器(25)，流路(22c)呈螺旋状，且沿着长度方向的剖面的形状呈多边形状。流路部件(22)的造型方向(M)与多边形的一个对角线平行。流路部件(22)呈大致圆柱形，其长度方向与流路部件(22)的造型方向为相同方向。

Description

流体加热器、流体控制装置以及流体加热器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种流体加热器、流体控制装置、以及流体加热器的制造方法，其用于半导体制造装置等所使用的流体控制装置。
背景技术
以往，提出有一种流体控制装置，其通过加热器对在气体线路中流动的流体进行加热(例如参照专利文献1)。另外，有时在多个气体线路中，针对规定的气体线路的吹扫气体配管，设置用于对吹扫气体进行加热的流体加热器。流体加热器具有：流通吹扫气体的流路部件、以及对流体部件进行加热的加热器，在流路部件形成有沿着轴向呈直线状延伸的流路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-246356号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
但是，就以往的流体加热器的流路部件而言，加热效率差，并且在所期望的温度为高温的情况下，需要将相对于气体线路的加热距离设定为较大。如果加热距离变大，则会导致流路部件及流体加热器的大型化，阻碍近年来流体控制装置的进一步小型化。
为此，本发明的一个目的在于，提供一种能够提高流体的加热效率的流体加热器及流体控制装置。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本发明的一个方式的流路部件具备：流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状且沿着长度方向的剖面的形状呈多边形状。
另外，本发明的一个方式的流体控制装置具备：固定于接头的多个流体控制器件；以及用于对在所述流体控制器件中流动的流体进行加热的流体加热器，所述流体加热器具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状且沿着长度方向的剖面的形状呈多边形状。
另外，本发明的一个方式的流体加热器的制造方法，是制造如下的流体加热器的制造方法，该流体加热器具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状且沿着长度方向的剖面的形状呈多边形状，该流体加热器的制造方法具备：通过金属粉末烧结造型方式来制作所述流路部件的工序；以及向所述流路部件组合所述加热器、所述固定部件和所述连接部件的工序。
另外，流路部件以使其造型方向与所述多边形状的一个对角线平行的方式进行造型。
另外，所述流路部件以使其呈圆柱形并且其长度方向与所述流路部件的造型方向为相同方向的方式进行造型。
另外，本发明的一个方式的流路部件具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状，且构成为所述流路的表面积比所述流路部件的形成有所述流路的部分的外周的表面积大。
另外，本发明的一个方式的流体控制装置具备：固定于接头的多个流体控制器件；以及用于对在所述流体控制器件中流动的流体进行加热的流体加热器，所述流体加热器具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状，且构成为所述流路的表面积比所述流路部件的形成有所述流路的部分的外周的表面积大。
另外，本发明的一个方式的流体加热器的制造方法，是制造如下的流体加热器的制造方法，该流体加热器具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状，且构成为所述流路的表面积比所述流路部件的形成有所述流路的部分的外周的表面积大，该流体加热器的制造方法具备：通过金属粉末烧结造型方式来制作所述流路部件的工序；以及向所述流路部件组合所述加热器、所述固定部件和所述连接部件的工序。
(三)有益效果
根据本发明，可提供一种能够提高流体的加热效率的流体加热器、流体控制装置以及流体加热器的制造方法。
附图说明
图1示出了实施方式的流体控制装置的立体图。
图2示出了从实施方式的流体控制装置的侧面方向观察的局部剖视图。
图3的(a)示出了实施方式的流路部件的立体图，图3的(b)示出了实施方式的流路部件的纵剖视图。
图4示出了流路部件的造型方法的说明图。
图5的(a)示出了变形例的流路部件的立体图，图5的(b)示出了变形例的流路部件的纵剖视图。
图6示出了半导体制造装置的概略图，该半导体制造装置具备作为本发明实施方式的流体控制装置的最终阀。
具体实施方式
参照附图对本发明实施方式的流体加热器20以及流体控制装置1进行说明。以下说明中的上下是基于图2的上下。
图1示出了本实施方式的流体控制装置1的立体图。图2示出了本实施方式的流体控制装置1的侧视图。
流体控制装置1具备：基座2、多个(四个)气体线路3、以及吹扫气体主配管4。并且，由于各气体线路3的结构大致相同，因此以下仅针对多个气体线路3的其中之一的气体线路3进行说明。
如图1表示，气体线路3具备：多个接头5～7、多个流体控制器件8～14、吹扫气体分支配管15、以及流体加热器20。此外，流体加热器20仅设置于图1中的最近前的气体线路3。
多个接头5～7构成为包括：成为工艺气体的入口的入口接头5、成为工艺气体的出口的出口接头7、以及配置在入口接头5与出口接头7之间的多个块状的块体接头6。
多个接头5～7设置为在基座2上排成一列，并通过未图示的螺栓固定于基座2。如图2表示，在各接头5～7形成有气体的流路5a～7a。各流路5a～7a与对应的流体控制器件8～14的流路连通。
多个流体控制器件8～14构成为包括：作为自动阀(例如空压作动式的自动阀)的阀8～11(将阀9设为第一阀9、将阀10设为第二阀10)、手动式的调节器(减压阀)12、压力计13、以及流量控制器件(例如质量流量控制器(MFC:Mass Flow Controller))14。如图1表示，各流体控制器件8～14通过螺栓16(为了简化图示而仅对一个螺栓16标注参照标号)分别连结于接头5～7。
第一阀9具备第一阀本体部9A及第一主体9B。第一阀本体9A具备致动器等。在第一主体9B形成有气体流路9c、吹扫气体流入路9d及吹扫气体排出路9e。
第二阀10为三通阀，具备第二阀本体部10A及第二主体10B。第二阀本体10A具备致动器等。在第二主体10B形成有气体流入路10c、气体排出路10d及吹扫气体流路10e。第一主体9B与第二主体10B彼此连接。
气体流路9c的一端连接于块体接头6的流路6a，另一端连接于气体流入路10c的一端。吹扫气体流入路9d的一端连接于流体加热器20，另一端连接于未图示的阀室。吹扫气体排出路9e的一端连接于未图示的阀室，另一端连接于吹扫气体流路10e的一端。
气体流入路10c的一端连接于气体流路9c的另一端，气体流入路10c的另一端连接于未图示的阀室。气体排出路10d的一端连接于未图示的阀室，另一端连接于块体接头6的流路6a。吹扫气体流路10e的一端连接于吹扫气体排出路9e的另一端，吹扫气体流路10e的另一端连接于未图示的阀室。
流体加热器20设置在第一阀9的第一主体9B上。
吹扫气体分支配管15的一端连接于流体加热器20，另一端连接于吹扫气体主配管4。
并且，从入口接头5流入的工艺气体通过流体控制器件8～14、多个块体接头6、出口接头7之后供给至未图示的腔室。另外，从吹扫气体主配管4供给的吹扫气体(例如氮气)流入吹扫气体分支配管15，并在流体加热器20中进行加热之后，通过第一阀9的吹扫气体流入路9d及吹扫气体排出路9e，之后经由第二阀10的吹扫气体流路10e，从气体流入路10c流至入口接头5侧，并从气体排出路10d流至出口接头7侧。
接着，参照图1、图2对本实施方式的流体加热器20进行说明。
流体加热器20具备：固定块21、流路部件22、连接配管23、铝块24以及一对加热器25。
作为固定部件的固定块21通过螺栓26固定于第一阀9的第一主体9B。固定块21具有流路部27，且固定块21的上端与流路部件22的下端连接。
连接配管23的上端与吹扫气体分支配管15连接，且下端与流路部件22的上端连接。连接配管23相当于连接部件。
铝块24构成为覆盖流路部件22。并且，也可以构成为利用隔热护套覆盖铝块24的外周面。
一对加热器25埋入设置于铝块24，通过发热对铝块24进行加热，并对流路部件22进行加热。另外，在加热器25连接有未图示的电源导线，经由未图示的电源导线向加热器25通电，从而使加热器25发热。另外，也可以不设置铝块24，而是使加热器25与流路部件22直接接触，对流路部件22进行加热。另外，流体加热器20可通过将安装于铝块24的加热器25组合于流路部件22来制造。
接着，参照图3对本实施方式的流路部件22进行说明。
图3的(a)示出了流路部件22的立体图，图3的(b)示出了流路部件22的纵剖视图。此外，图3的(b)虽是纵剖视图，但为进一步明确地示出流路而并未标出阴影线。
如图3的(a)所示，流路部件22呈圆柱形或大致圆柱形，且在两端部22D、22E形成有开口22a、22b。在两端的开口22a、22b之间呈螺旋状形成有流路22c。流路22c的两端分别与开口22a、22b连通。流路22c的沿着流路部件22的长度方向的剖面形状呈多边形状(在本实施方式中为菱形)。此外，所谓多边形状是指由三条以上的线段围成的图形。
流路部件22可通过如下方式进行造型，即：在三维造型装置中，基于用以形成流路部件22的数据，重复进行：层叠不锈钢、钛等的金属粉末的工序、以及利用激光或电子束使层叠的金属粉末层熔融(烧结)的工序，从而对不具有开口22a、22b的流路部件22进行造型。如上所述，流路部件22可通过金属粉末烧结造型方式进行制造。在对没有开口22a、22b的流路部件22进行造型之后，使用钻头在两端部22D、22E形成开口22a、22b，从而制造流路部件22。另外，流路部件22的端部22D、22E的外形通过利用端铣刀等进行切削而缩小直径。由此，使得流路部件22的端部22D、22E的壁厚变薄，提高了与连接配管23及流路部27的焊接性。
另外，如图4表示，流路部件22以使其长度方向与造型方向M为相同方向的方式进行造型。另外，向通过金属粉末烧结造型方式而制作的流路部件22组合一对加热器25、固定块21和连接配管23来制造流体加热器。并且，图4虽是剖视图，但为进一步明确地示出流路而并未标出阴影线。
另外，构成为，流路22c的表面积比流路部件22的形成有流路22c的部分的外周的表面积大。即构成为，流路22c的表面积比流路部件22的用箭头S表示的范围的外周表面积大。该结构确保了流路22c与流路部件22的外周面的壁厚以能够耐受流通于流路22c的流体的压力，并且能够以扩大径向的流路间隔并缩短造型方向M的流路间隔的方式进行造型。另外，也可以使流路22c的剖面形状构成为内侧的部分比径向的中心部分更向内侧突出。此外，在这种情况下，流路22c的剖面形状也可以是圆形或椭圆形等。通过采用这种结构，能够减少流路部件22的造型所需的材料，并提高流体的加热效率。
根据上述的流路部件22，其流路22c呈螺旋状且剖面形状呈多边形状。因此，在为了确保流路部件22的强度而需要使图4的流路22c的中心间的距离A以及与外周面的距离保持一定程度的情况下，例如通过使流路的形状为四边形、六边形等，从而与圆形相比能够增加与流体的接触面积，提高流体的加热效率。
并且，流路22c呈菱形，其一个对角线与流路部件22的造型方向平行。由此使得：形成流路22c的面由相对于造型方向倾斜的面构成，因此能够防止容易在外悬部发生的变形、凹凸。因此，能够提高流路22c的造型精度，并能够抑制流路部件22间的加热时的温度偏差。因此，能够提供能够将吹扫气体加热至所期望温度的流体加热器20。
另外，流路部件22以使其长度方向与造型方向M为相同方向的方式进行造型。从而，能够防止流路部件22的造型时的翘曲，提高造型精度。因此，能够抑制流路部件22间的加热时的温度偏差。因此，能够提供能够将吹扫气体加热至所期望温度的流体加热器20。
另外，本发明不限于上述的实施例。本领域人员能够在本发明的范围内进行各种添加或变更等。
虽然在上述的实施方式中构成为：流路部件22的一个端部22D与固定块21的流路部27连接，并经由流路部27与流体控制器件连接，但是也可以如图5所示的流路部件122的端部122D那样构成为：在一个端部形成可收容垫圈的环状凹部122a，从而能够直接与其它的流体控制器件进行连接。另外，图5的(b)虽是剖视图，但为了进一步明确地示出流路而并未标出阴影线。
另外，虽然在上述的实施方式中，是为了对吹扫气体进行加热而使用流体加热器20，但是也可以用于对工艺气体进行加热。另外，流路22c的形状不限于菱形，若为多边形，也可以是其它的形状。另外，虽然上述的流路22c是一个，但也可以是多个。
另外，虽然在上述的实施方式中，流体控制装置1具备作为流体控制器件的开闭阀(valve)、压力计、调节器以及流量控制器，但是除此之外也可以具备过滤器、单向阀等。
另外，虽然在上述的实施方式中，具备流体加热器20的流体控制装置1是气体供给器，但流体控制装置也可以是如图6所示那样的最终阀30。
图6示出半导体制造装置100的概略图，该半导体制造装置100具备作为本发明实施方式的流体控制装置的最终阀30。
半导体制造装置100例如是CVD装置，是在晶圆上形成钝化膜(氧化膜)的装置，其具有：气体供给单元40、最终阀30、真空腔室50以及排气单元60。
气体供给单元40具备气体供给源41以及流体供给装置42。最终阀30设置在气体供给单元40与真空腔室50之间。最终阀30具备三个配管31，且针对各配管31设有自动阀32以及流体加热器20。各流体加热器20设置在真空腔室50的入口附近，将通过各流体加热器20进行了加热的气体向真空腔室50内供给。
以往的流体加热器由于尺寸大而需要与腔室分离进行设置，但是根据本实施方式的流体加热器20的结构，则能够在真空腔室50的入口附近设置，因此能够将加热至所期望温度的气体向真空腔室50内供给。
另外，作为流体控制装置，并不限于最终阀，也可以是DLI气化器、载体气化器、预加热吹扫线路等任何需要进行流体加热的装置。
附附图记说明
1-流体控制装置；2-基座；3-气体流路；4-吹扫气体主配管；5-入口接头；5a-流路；6-块体接头；6a-流路；7-出口接头；7a-流路；8～14-流体控制器件；9A-第一阀本体部；9B-第一主体；9c-气体流路；9d-吹扫气体流入路；9e-吹扫气体排出路；10A-第二阀本体部；10B-第二主体；10c-气体流入路；10d-气体排出路；10e-吹扫气体流路；15-吹扫气体分支配管；16-螺栓；20-流体加热器；21-固定块；22-流路部件；22a-开口；22b-开口；22c-流路；22D、22E-端部；23-连接配管；24-铝块；25-加热器；26-螺栓；27-流路部；30-最终阀；122-流路部件；122a-环状凹部；122D-端部；A-距离；M-造型方向。

Claims (4)

1.一种流体加热器，其具备：
流路部件，其通过金属粉末烧结造型方式制作，形成有流路；
加热器，其用于对所述流路部件进行加热；
固定部件，其用于将所述流路部件固定于流体控制器件；以及
连接部件，其与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件，
所述流路呈螺旋状，且沿着长度方向的剖面的形状呈菱形，
所述流路部件的造型方向与所述菱形的一个对角线平行，以使形成所述流路的面由相对于所述造型方向倾斜的面构成，
所述流路的表面积比所述流路部件中形成有所述流路部分的外周的表面积大。
2.一种流体控制装置，其具备：
多个流体控制器件，它们固定于接头；以及
流体加热器，用于对在所述流体控制器件中流动的流体进行加热，
所述流体加热器具备：
流路部件，其通过金属粉末烧结造型方式制作，形成有流路；
加热器，其用于对所述流路部件进行加热；
固定部件，其用于将所述流路部件固定于流体控制器件；以及
连接部件，其与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件，
所述流路呈螺旋状，且沿着长度方向的剖面的形状呈菱形，
所述流路部件的造型方向与所述菱形的一个对角线平行，以使形成所述流路的面由相对于所述造型方向倾斜的面构成，
所述流路的表面积比所述流路部件中形成有所述流路部分的外周的表面积大。
3.一种流体加热器的制造方法，是制造如下的流体加热器的制造方法，该流体加热器具备：形成有流路的流路部件；用于对所述流路部件进行加热的加热器；用于将所述流路部件固定于流体控制器件的固定部件；以及与所述流路部件连接并用于使流体流入所述流路部件的连接部件，所述流路呈螺旋状且沿着长度方向的剖面的形状呈菱形，
该流体加热器的制造方法具备：
通过金属粉末烧结造型方式来制作所述流路部件的工序；以及
向所述流路部件组合所述加热器、所述固定部件和所述连接部件的工序，
所述流路部件以使其造型方向与所述菱形的一个对角线平行的方式进行造型，以使形成所述流路的面由相对于所述造型方向倾斜的面构成，
所述流路的表面积比所述流路部件中形成有所述流路部分的外周的表面积大。
4.根据权利要求3所述的流体加热器的制造方法，其特征在于，所述流路部件以使其呈圆柱形并且其长度方向与所述流路部件的造型方向为相同方向的方式进行造型。
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