CN110382935A - 流体控制设备和传感器保持部件 - Google Patents

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CN110382935A CN201880014578.9A CN201880014578A CN110382935A CN 110382935 A CN110382935 A CN 110382935A CN 201880014578 A CN201880014578 A CN 201880014578A CN 110382935 A CN110382935 A CN 110382935A
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Abstract

本发明提供一种牢固地固定温度传感器，并且可靠地维持温度传感器与泄漏端口的内周面之间的热接触的流体控制设备。保持有温度传感器(7)的流体控制设备(3)包括：温度传感器(7)，其插入到泄漏端口(LP)；以及传感器保持部件(8)，其设置在泄漏端口(LP)的正上方，将温度传感器(7)保持在插入到泄漏端口(LP)内的状态。传感器保持部件(8)由基体部(81)和贯通孔(8a)构成，基体部(81)配设在泄漏端口(LP)的正上方，贯通孔(8a)设置于基体部(81)，供温度传感器(7)插通，并且与泄漏端口(LP)连通，基体部(81)由收敛于流体控制设备(3)的短边方向的宽度的长度构成。另外，传感器保持部件(8)的贯通孔(8a)与泄漏端口(LP)形成给定的角度。

Description

流体控制设备和传感器保持部件
技术领域
本发明涉及保持有温度传感器的流体控制设备和保持温度传感器的传感器保持部件。
背景技术
在测定半导体制造装置所使用的流体控制设备的温度的情况下，有时会通过将热电偶(T/C)等温度插入到设于流体控制设备的阀体的泄漏端口来测定温度。这是因为，流体控制设备的设计变更不容易进行，所以设置于现有的流体控制设备的泄漏端口转用为温度传感器的插入口。
一般情况下，由于泄漏端口的直径没有标准，所以温度传感器的直径不一定与泄漏端口的直径相匹配。因此，在温度传感器的直径充分小于泄漏端口的直径的情况下，为了防止温度传感器从泄漏端口脱落的情况，需要在泄漏端口外固定温度传感器。
另一方面，即使在如泄漏端口的直径与温度传感器的直径相匹配，能够使温度传感器嵌入泄漏端口这样的情况下，也由于设置有泄漏端口的部位的热变化剧烈，所以有可能因膨胀收缩而导致温度传感器脱落。另外，由于流体控制设备可以以平置、纵置、倒置等各种朝向配置，并且流体控制设备本身发生振动，或者从腔室等周边设备受到振动的影响，所以对于温度传感器的固定，要求无论是哪个朝向均能够维持与泄漏端口之间的热接触的可靠性。而且，近年来，在使用以原子水平或分子水平的厚度形成薄膜的ALD(Atomic LayerDeposition：原子层沉积)这样的成膜方法等要求薄膜的进一步微细化时，需要降低流体控制设备的设备差异，在温度传感器的固定中，当然也需要使每个设备的固定没有偏差。
关于这一点，在专利文献1中，提出了一种流体控制装置，其具备：彼此相邻的第一流体控制设备及第二流体控制设备；以及测定在第一流体控制设备的流体通路中流动的流体的温度的热敏传感器，所述流体控制装置还具备支承部件，该支承部件为环状，安装在第一流体控制设备和第二流体控制设备中的任一个流体控制设备的致动器盖的外周面上，并支承热敏传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2014/136557号公报
发明内容
发明所要解决的问题
然而，近年来，进一步要求流体控制装置的小型化，流体控制设备的致动器盖的面积限制了气体管线的宽度。
在这种状况下，如专利文献1所述的流体控制装置那样，在致动器盖的外周面上安装热敏传感器的支承部件而使幅宽变大是不优选的。另外，在安装于致动器盖时，容易受到致动器动作时的振动的影响。
因此，本发明的目的在于，提供一种牢固地固定温度传感器，并且可靠地维持温度传感器与泄漏端口的内周面之间的热接触的流体控制设备。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明的一个观点涉及的流体控制设备为保持有温度传感器的流体控制设备，包括：温度传感器，其插入到所述流体控制设备的深孔；以及传感器保持部件，其设置在所述深孔的正上方，将所述温度传感器保持在插入到所述深孔内的状态，所述传感器保持部件由基体部和贯通孔构成，所述基体部配设在所述深孔的正上方，所述贯通孔设置于所述基体部，供所述温度传感器插通，并且与所述深孔连通，所述基体部由收敛于所述流体控制设备的短边方向的宽度的长度构成。
也可以采用如下结构，即，所述传感器保持部件的贯通孔与所述深孔形成给定的角度。
此外，也可以采用如下结构，即，所述传感器保持部件由具有挠性的树脂材料构成。
此外，也可以采用如下结构，即，所述贯通孔在与所述深孔的开口部相通的一侧的开口部附近，在周缘形成有凹槽。
此外，也可以采用如下结构，即，所述贯通孔的与所述深孔相对的一侧的开口部附近从所述基体部突出，并且由壁厚比所述基体部薄的周壁形成。
此外，也可以采用如下结构，即，所述深孔为所述流体控制设备的泄漏端口。
另外，也可以构成为使用上述流体控制设备的流体控制装置。
另外，本发明的另一个观点涉及的传感器保持部件是将温度传感器保持于流体控制设备的部件，所述传感器保持部件设置在所述流体控制设备的深孔的正上方，包括：基体部，其配设在所述深孔的正上方；以及贯通孔，其设置于所述基体部，供所述温度传感器插通，并且与所述深孔连通，所述基体部由收敛于所述流体控制设备的短边方向的宽度的长度构成。
发明效果
根据本发明涉及的流体控制设备，牢固地固定了温度传感器，并且可靠地维持了温度传感器与泄漏端口的内周面之间的热接触。
附图说明
图1为表示由本发明的实施方式涉及的流体控制设备构成的流体控制装置的外观立体图。
图2为表示本实施方式涉及的流体控制设备的外观立体图。
图3为表示本实施方式涉及的流体控制设备的图，(a)表示正面，(b)表示侧面。
图4为表示构成本实施方式涉及的流体控制器的主体的外观立体图。
图5为表示构成本实施方式涉及的流体控制设备的传感器保持部件的外观立体图。
图6为表示本实施方式涉及的传感器保持部件的剖视图，(a)表示A-A截面，(b)表示B-B截面。
图7为表示本实施方式涉及的流体控制设备的外观图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式涉及的流体控制设备3进行说明。
图1示出了具备本实施方式涉及的流体控制设备3的流体控制装置1。流体控制装置1由在宽度方向上相邻的多个气体管线2(在图1中为3个管线)构成，各气体管线2设置在底板金属上。
另外，在以下的说明中，为了方便，有时根据附图上的方向将部件等的方向称为上下左右，但流体控制装置1根据规格，以图示上下左右的朝向设置，因此，只要没有特别说明，提到的方向就不限定本发明的实施或使用时的部件等的方向。
在基板上的各气体管线2，经由块状接头5连接的多个流体控制设备3与质量流量控制器4等构成部件一起以排成一列的方式配设。
如图2及图3所示，流体控制设备3由主体6、温度传感器7及传感器保持部件8构成。
如图4所示，主体6由阀体61、配设于阀体61的致动器机体62、配设于致动器机体62的壳体63构成。
在阀体61设有供流体流通的流路(省略图示)和能够检测流体的漏出的泄漏端口LP。
泄漏端口LP构成为在流体控制设备3的纵向具有长度的贯通孔。泄漏端口LP的一端与外部连通，另一端被块状接头5遮挡，并且通过金属垫片等密封部件与流路隔开，作为在流体制造装置1组装后具有给定深度的深孔发挥功能。
由于该泄漏端口LP设置在流路的附近，所以通过测定泄漏端口LP内的温度，能够将该温度视为流体的温度。
另外，在本实施方式中，泄漏端口LP作为用于插入温度传感器7的深孔而利用，但不限于此，只要能够插入温度传感器7来测定流体或设备内的温度，则也可以设置用于测定温度的专用的深孔。另外，深孔本身只要能够插入温度传感器7，则并不限于有底的孔，也可以是贯通孔。
在本例中，温度传感器7使用热电偶。热电偶由2种金属线构成，各金属线的一端电连接而构成测温部，各金属线的另一端设置在同一基准温度的场所，根据2种金属的热电动势的差，将一端部与另一端部的温度差以电压的形式进行测定。
该温度传感器7的一端插入漏泄端口LP，并且与泄漏端口LP的内周面抵接，由此测定泄漏端口LP内的温度。
另外，在附图中，仅示意性地示出了构成为热电偶的温度传感器7的一端侧的测温部。温度传感器7的另一端侧通过未图示的配线与流体控制装置1的控制器连接。
另外，在本例中，作为温度传感器7使用了热电偶，但与此无关，只要能够插入到泄漏端口LP内来测定温度，则也可以使用其它的温度测定器具。
传感器保持部件8设置在泄漏端口LP的正上方，将温度传感器7固定地保持在插入到泄漏端口LP内的状态。
如图5及图6所示，该传感器保持部件8由配设在泄漏端口LP的正上方的平板状的基体部81和设置于该基体部81并且两端开口的大致筒状的贯通孔8a构成。
另外，传感器保持部件8优选由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)等具有耐热性、耐药品性，并且具有挠性的树脂材料构成。
基体部81的与泄漏端口LP相对的一侧的面构成上表面821，泄漏端口LP侧的一面构成安装于阀体61的安装面831。在本例中，通过涂布于安装面831的耐热性的粘接剂或粘合带等，传感器保持部件8粘接于阀体61上的平滑的面，但与此无关，也可以利用螺栓等将传感器保持部件8固定在阀体61上，或者通过给定的卡合单元等卡合脱离自如地卡合。此外，也可以将传感器保持部件8作为阀体61的一部分，而将传感器保持部件8与阀体61一体地构成。
另外，基体部81的长度由阀体61的宽度以下的尺寸构成。这是收敛于气体管线2的宽度的长度，因此气体管线2的宽度仅由流体控制设备3的宽度规定，而不由传感器保持部件8的长度规定。另外，图示的本例的阀体61的宽度在长度方向和宽度方向大致相同，但在长度方向和宽度方向的宽度不同的情况下，由收敛于短边方向的宽度的尺寸构成。
另外，基体部81的形状在附图上，在俯视观察时呈大致矩形，但并不限于此，只要安装面831具有安装所需的一定的面积即可，也可以为其它形状。
贯通孔8a是截面为圆形的孔，供温度传感器7插通。该贯通孔8a设置于从基体部81的中心偏心并且与泄漏端口LP对应的位置，与泄漏端口LP连通。
另外，贯通孔8a的内径形成为相对于温度传感器7的外径形成过盈配合的直径，能够从上表面821侧的开口部82向安装面831侧的开口部83插通温度传感器7并进行保持。此外，由此，即使在流体控制装置1以例如向横向倾斜90度的状态被使用的情况下，也具有防止温度传感器7的脱落的效果。
另外，如图6的(b)所示，贯通孔8a从与基体部81的安装面831垂直的方向形成为与基体部81的安装面831稍微成角度的方向。特别是在本实施方式中，向气体管线2的长度方向且远离主体6的方向形成角度。因此，如图7所示，贯通孔8a与泄漏端口LP在其长度方向上形成给定的角度θ。其结果，插通于贯通孔8a并且插入到泄漏端口LP的温度传感器7与贯通孔8a和泄漏端口LP的内周面抵接，并在贯通孔8a与泄漏端口LP连通的部分平缓地挠曲。温度传感器7如上述那样挠曲的结果，温度传感器7伴随复原力而与泄漏端口LP的内周面抵接。由此，温度传感器7容易维持与泄漏端口LP的内周面热接触的状态。
在本实施方式中，给定的角度θ为约5度，以下记述其基准。根据温度传感器7与泄漏端口LP的内周面抵接的条件，在将温度传感器7的外径与泄漏端口LP的内径之差设为ΔD，将温度传感器7插入到泄漏端口LP的深度设为L时，需要满足
角度θ>θmin＝arctan(-ΔD/L)≈ΔD/L
在ΔD＝0.4L＝14的本实施例中，θmin＝1.64[°]。与最低限度必要的角度θmin相比，越增大角度θ，复原力越大，温度传感器7的保持力越大。另外，为了防止与设置在流体控制设备3旁边的设备的干涉，温度传感器7需要接近与安装面831垂直的方向，优选为θ<10[°]左右的值，另外，如果是该范围的角度θ，则能够满足作为温度传感器7使用的热电偶的允许弯曲R。
另外，贯通孔8a的开口部82附近由从基体部81的上表面821突出的周壁82a形成。该周壁82a的贯通孔8a形成为壁厚比由基体部81形成的部分薄，而且，周壁82a的端部附近趋向与基体部81相对的一侧壁厚逐渐变薄。
此外，在贯通孔8a的开口部83的周缘形成有环状的凹槽83a。该凹槽83a趋向槽底宽度逐渐变窄(趋向安装面831侧宽度逐渐变宽)。
关于这一点，在本例中，如上所述，贯通孔8a与泄漏端口LP在其深度方向上形成给定的角度θ，插入到贯通孔8a并且倾斜地插入到泄漏端口LP的温度传感器7以平缓地挠曲的状态，伴随着复原力而与贯通孔8a、泄漏端口LP的内周面抵接。其结果，温度传感器7不易从泄漏端口LP脱落，但应力会从温度传感器7集中于贯通孔8的内周面、特别是集中于贯通孔8a的两端开口部82、83附近的内周面，有可能成为温度传感器7折断、或者传感器保持部件8从阀体61脱落的原因。
对此，在上表面821侧的开口部82附近，贯通孔8a由从基体部81的上表面821突出的薄壁的周壁82a形成，因此从温度传感器7向该开口部82附近的贯通孔8a的内周面施加的应力被周壁82a吸收。另外，在安装面831侧的开口部83附近，在贯通孔8a的周缘形成有环状的凹槽83a，所以从温度传感器7向该开口部83附近的贯通孔8a的内周面施加的应力被凹槽83a吸收。
而且，在任一开口部82、83中，均是越趋向开口端部应力越容易集中，但在开口部82中周壁82a趋向与上表面821相对的一侧壁厚逐渐变薄，在开口部83中，凹槽83a趋向与安装面831相对的一侧宽度逐渐变宽，因此能够更有效地使集中在前端部的应力释放。
由此，能够在维持温度传感器7不易从泄漏端口LP脱落的状态的同时，防止应力集中，从而防止温度传感器7折断或者传感器保持部件8从阀体61脱落的情况。
而且，由于周壁82a形成为薄壁，阀体的热量不易传递至开口部82，容易被外部空气冷却，所以能够防止由热膨胀导致嵌合松动所引起的保持力的下降。
另外，在本实施方式中，将基体部81设为平板状，但并不限于此，也可以构成为具有一定的厚度的块状。即使在形成为块状的情况下，也能够在上表面821侧设置周壁82a，但由于具有厚度，所以也能够与安装面831侧同样地在上表面821侧形成凹槽83a。
根据以上的本实施方式涉及的流体控制设备3，温度传感器7被固定为相对于泄漏端口LP倾斜地插入的状态。其结果，无论伴随着流体控制设备3或腔室的动作而产生的振动或温度变化以及流体控制设备3的设置方向如何，温度传感器7均不会从泄漏端口LP脱落，而被牢固地固定，并且可靠地维持温度传感器7与泄漏端口LP的内周面热接触的状态。
另外，通过贯通孔8a的各开口部82、83附近的周壁82a、凹槽83a，能够避免从温度传感器7施加于传感器保持部件8的贯通孔8a、泄漏端口LP的内周面的应力的集中，从而能够防止温度传感器7的破损、传感器保持部件8从阀体61的脱落。
另外，由于传感器保持部件8设置在阀体61上，所以不易受到伴随着致动器的动作而产生的振动的影响。
另外，即使在形状与本例不同的阀中，只要能够在泄漏端口LP周围确保传感器保持部件8的安装面831，就能够通过本实施方式涉及的传感器保持部件8将温度传感器7保持于泄漏端口LP，通用性高。
而且，由于传感器保持部件8的长度由阀体61的宽度以下的尺寸构成，所以气体管线2的宽度不会由传感器保持部件8的长度规定，有助于流体控制设备3的小型化。由此，即使是具备温度传感器7和传感器保持部件8的本实施方式涉及的流体控制设备3，也能够在周边配设各种部件，并且设置在空间少的腔室周边。
符号说明
1流体控制装置
2气体管线
3流体控制设备
4质量流量控制器
5块状接头
6主体
61阀体
62致动器机体
63壳体
7温度传感器
8传感器保持部件
8a贯通孔
81基体部
82开口部
821上表面
82a周壁
83开口部
831安装面
83a凹槽
LP泄漏端口(深孔)

Claims (7)

1.一种流体控制设备，其为保持有温度传感器的流体控制设备，包括：
温度传感器，其插入到所述流体控制设备的深孔；
以及传感器保持部件，其设置在所述深孔的正上方，将所述温度传感器保持在插入到所述深孔内的状态，
所述传感器保持部件由基体部和贯通孔构成，
所述基体部配设在所述深孔的正上方，
所述贯通孔设置于所述基体部，供所述温度传感器插通，并且与所述深孔连通，
所述基体部由收敛于所述流体控制设备的短边方向的宽度的长度构成，
所述传感器保持部件的贯通孔与所述深孔形成给定的角度。
2.根据权利要求1所述的流体控制设备，其中，
所述传感器保持部件由具有挠性的树脂材料构成。
3.根据权利要求2所述的流体控制设备，其中，
所述贯通孔在与所述深孔的开口部相通的一侧的开口部附近，在周缘形成有凹槽。
4.根据权利要求2或3所述的流体控制设备，其中，
所述贯通孔的与所述深孔相对的一侧的开口部附近从所述基体部突出，并且由壁厚比所述基体部薄的周壁形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体控制设备，其中，
所述深孔为所述流体控制设备的泄漏端口。
6.一种流体控制装置，其使用权利要求1至5中任一项所述的流体控制设备。
7.一种传感器保持部件，其为将温度传感器保持于流体控制设备的部件，
所述传感器保持部件设置在所述流体控制设备的深孔的正上方，包括：
基体部，其配设在所述深孔的正上方；以及
贯通孔，其设置于所述基体部，供所述温度传感器插通，并且与所述深孔连通，
所述基体部由收敛于所述流体控制设备的短边方向的宽度的长度构成。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20191025

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