TW201606219A - 隔膜閥、流體控制裝置、半導體製造裝置及半導體製造方法 - Google Patents

隔膜閥、流體控制裝置、半導體製造裝置及半導體製造方法 Download PDF

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Abstract

隔膜按壓件6中與隔膜5抵接的面的曲率半徑(SR2)設定為30mm以上。按壓轉換器8的下面的錐角(θ)設定為相對於本體2的凹處2c底面14的平坦部14b呈10°以下。

Description

隔膜閥、流體控制裝置、半導體製造裝置及半導體製造方法
本發明係關於隔膜閥、流體控制裝置、半導體製造裝置及半導體製造方法，尤其關於適合在半導體製造裝置的氣體供給部使用之經小型化的隔膜閥、具備此種隔膜閥的流體控制裝置、具備此流體控制裝置的半導體製造裝置以及使用此半導體製造裝置的半導體製造方法。
就半導體製造裝置(CVD、蝕刻裝置等)的氣體供給部(流體控制裝置)而言，從前已知有例如圖7所示的裝置(專利文獻1)。
在圖7中，流體控制裝置的1個生產線(C)係由複數個上段構件以及複數個下段構件所構成，作為上段構件，配置逆止閥(21)、調壓器(22)、壓力感測器(23)、倒V字形通道塊(24)、遮斷開放器(25)、質量流量控制器(26)、開閉閥(27)、倒V字形通道塊(28)以及過濾器(29)；並且作為下段構件，左起依序配置與逆止閥(21)連接且安裝有入口接頭(31)的L字形通道塊狀接頭(32)、使逆止閥(21)與調壓器(22)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、 使調壓器(22)與壓力感測器(23)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使壓力感測器(23)與倒V字形通道塊(24)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使倒V字形通道塊(24)與遮斷開放器(25)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使遮斷開放器(25)與質量流量控制器(26)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使質量流量控制器(26)與開閉閥(27)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使開閉閥(27)與倒V字形通道塊(28)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、使倒V字形通道塊(28)與過濾器(29)連通的V字形通道塊狀接頭(33)、以及與過濾器(29)連接且安裝有出口接頭(34)的L字形通道第塊狀接頭(32)。
此外，各種作為下段構件的接頭構件(31)(32)(33)(34)放置於1個細長的副基板(40)上，而且各種作為上段構件的流體控制機器(21)(22)(23)(24)(25)(26)(27)(28)(29)跨越此等下段構件(31)(32)(33)(34)而安裝，藉此形成1條生產線(C)，複數條構成設計為與此生產線(C)類似的生產線在主基板(20)上並列配置，並且各生產線(C)的遮斷開放器(25)彼此藉著由3個I字形通道塊狀接頭(51)以及將I字形通道塊狀接頭(51)彼此連接的管件(52)所構成的通道連接手段(50)而連接，藉此形成流體控制裝置。
半導體製程係為了防止圖案因粒子介於其中而導致缺陷產生，而在無塵室內進行。建設時的初始費用、以及運轉成本會隨著無塵室的容積增加而成比例地增加。運轉成本等的增加會導致製造成本的增加。因此，在無塵室內常設使用的半導體製造裝置中，裝置整體 面臨小型化的課題，因此半導體製造裝置中所使用的流體控制裝置中，亦面臨小型化的重大課題。
專利文獻2揭示一種作為經小型化的隔膜閥的發明，其具備本體，其設置有流體流入通路、流體流出通路以及朝上開口的凹處；底座，其配置在主體所形成的流體流入通路的周緣；可彈性變形的球殼狀隔膜，按壓在底座或與其分離而執行流體流入通路的開閉；按壓轉換器，將隔膜的外周緣部保持在其與本體的凹處底面之間；隔膜按壓件，按壓隔膜的中央部；以及上下移動手段，使隔膜按壓件上下移動，按壓轉換器係設計為其下面整體呈既定傾斜角度的錐狀，本體的凹處底面係具有圓形的平坦部、以及與平坦部的外周相連且相對於平坦部凹下的凹部，隔膜在流體通路為開的狀態下，外周緣部的上面與按壓轉換器的錐狀下面呈面接觸，外周緣部的下面與本體的凹處底面的平坦部的外周呈線接觸。
在隔膜閥中，每當進行開閉操作，隔膜就會大幅度變形，故提升其耐久性係成為重要的課題。
在將隔膜閥予以小型化之際，隔膜亦小型化，底座與隔膜之間的空間寬度會隨之變得狹窄，導致流量降低。為了防止該流量降低而擴大底座與隔膜之間的空間寬度時，隔膜的衝程變大，結果出現隔膜的耐久性降低的問題。
於是，在專利文獻2的發明中，將按壓轉換器的下面的錐角設定為相對於本體的凹處底面的平坦部呈15.5°~16.5°，並將隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率 半徑設定為10.5mm~12.5mm，藉此達到耐久性的提升。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-83959號公報
[專利文獻2]日本特開2014-9765號公報
如上所述，在各種半導體製造裝置當中皆面臨小型化的課題，因此在其氣體供給部所使用的隔膜閥亦要求須小型化。
在將隔膜閥予以小型化之際，會面臨耐久性提升的課題，當希望提升耐久性時，就會產生流量提升的課題。根據專利文獻2的小型隔膜閥，雖然達成了耐久性的提升，但產生了耐久性劣於經小型化的隔膜閥的問題。
本發明的目的在於提供能夠大幅提升經小型化的隔膜閥的耐久性的隔膜閥。
又，本發明的目的在於提供具備此種隔膜閥的流體控制裝置、具備此流體控制裝置的半導體製造裝置以及使用此半導體製造裝置的半導體製造方法。
本發明的隔膜閥係具備本體，其設置有流體流入通路、流體流出通路以及朝上開口的凹處；底座，其配置在主體所形成的流體流入通路的周緣；可彈性變 形的球殼狀隔膜，按壓在底座或與其分離而執行流體流入通路的開閉；按壓轉換器，將隔膜的外周緣部保持在其與本體的凹處底面之間；隔膜按壓件，按壓隔膜的中央部；以及上下移動手段，使隔膜按壓件上下移動，按壓轉換器係設計為其下面整體呈既定傾斜角度的錐狀，本體的凹處底面係具有圓形的平坦部、以及與平坦部的外周相連且相對於平坦部凹下的凹部，該隔膜閥的特徵為：隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為30mm以上，按壓轉換器的下面的錐角設定為相對於本體的凹處底面的平坦部呈10°以下。
隔膜閥係設計為例如其外周緣部的上面與按壓轉換器的錐狀下面呈面接觸，其外周緣部的下面與本體的凹處底面的平坦部的外周呈線接觸。此種隔膜閥在流體通路為開的狀態(通常為向上凸出的球殼狀狀態)下，藉由隔膜的外周緣部的上面與按壓轉換器的下面呈面接觸，能夠將隔膜從自然狀態的球殼狀變形的程度抑制為較小。此外，藉由隔膜的外周緣部的下面與本體的凹處底面的平坦部的外周呈線接觸，即使隔膜在被按壓轉換器與本體保持著的狀態下，仍能夠維持隔膜從自然狀態的球殼狀變形的程度抑制為較小的狀態。即，由於會彈性變形的球殼狀隔膜的外周緣部不存在無法變形且會相對於球殼狀部分彎曲的平坦狀部分，故避免了應力部分集中的情形，隔膜的變形得以受到最適化，而提升了隔膜的耐久性。
在此，只要是以往的設計手法，經過適當變 更，將隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為12mm以下，並將按壓轉換器的下面的錐角設為16°左右，即可從其中選出耐久性優異的隔膜。
相對於此，本發明的隔膜閥係設計成與根據上述以往的設計手法所設計的尺寸完全不同，藉由將隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為30mm以上，並將按壓轉換器的下面的錐角設定為10°以下，達成隔膜的耐久性提升。
按壓轉換器的下面的錐角的下限、以及隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑的上限係以確保除了耐久性以外的其他性能(例如流量)的方式進行設定。
具體而言以如下為佳：以將流體流出通路在凹處的底面開口的部分包含在內的方式在本體的凹處底面的平坦部設置槽，隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為50mm以下，按壓轉換器的下面的錐角設定為相對於本體的凹處底面的平坦部呈5°以上。
槽係以保留用以支撐隔膜的外周緣部的平坦部外周的方式設置。槽的內周可以設定為不覆蓋底座(槽成為環狀槽)，也可以設計成將保持底座的部分包含在內(槽成為所謂的「柱坑」)。在為環狀槽的情況下，保持底座的部分的高度設為與用以支撐隔膜的外周緣部的平坦部外周的高度相同；在為柱坑的情況下，保持底座的部分的高度只變低柱坑的份的程度。
如此一來，可獲得的隔膜閥為耐久性優異的小型隔膜閥，且在確保流量這一點上表現亦相當優異。
又，本發明的隔膜閥係具備本體，其設置有流體流入通路、流體流出通路以及朝上開口的凹處；底座，其配置在主體所形成的流體流入通路的周緣；可彈性變形的球殼狀隔膜，按壓在底座或與其分離而執行流體流入通路的開閉；按壓轉換器，將隔膜的外周緣部保持在其與本體的凹處底面之間；隔膜按壓件，按壓隔膜的中央部；以及上下移動手段，使隔膜按壓件上下移動，按壓轉換器係設計為其下面整體呈既定傾斜角度的錐狀，本體的凹處底面係具有圓形的平坦部、以及與平坦部的外周相連且相對於平坦部凹下的凹部，該隔膜閥的特徵為：開閥時，隔膜的直徑、與自與隔膜壓接緊貼的本體的凹處底面至隔膜頂點的距離的比為18：1~30：1。
在此，於隔膜係由複數片隔膜所構成的情況下，隔膜頂點係定義為最下層(接觸液體側)隔膜的上面的頂點。
隔膜的直徑、與自與隔膜壓接緊貼的本體的凹處底面至隔膜頂點的距離(隔膜的頂點高度)的比未達18：1的情況下，耐久性明顯降低；超過30：1的情況下，流量明顯不足。藉由將上述比設為18：1~30：1，可獲得的隔膜閥為耐久性優異的小型隔膜閥，且在確保流量這一點上表現亦相當優異。
隔膜閥可為上下移動手段為開閉把手等的手動閥，亦可為上下移動手段為適當的致動器的自動閥，上下移動手段為自動閥的情況下的致動器可利用流體(空氣)壓，亦可利用電磁力。
尚且，在本說明書中，將隔膜閥的閥桿的移動方向設為上下方向，但此方向係為了方便說明，在實際安裝時，上下方向不僅可設為垂直方向，有時亦設為水平方向。
本發明的流體控制裝置係具備開閉閥作為流體控制機器的流體控制裝置，該流體控制裝置的特徵為：該開閉閥係設為上述隔膜閥。
上述隔膜閥耐久性優異，且在確保流量這一點上表現亦相當優異，藉由將此隔膜閥使用作為流體控制裝置的開閉閥，能夠獲得經小型化的流體控制裝置。
此種流體控制裝置藉由在半導體製造裝置使用，有助於半導體製造裝置的小型化。
又，本發明的半導體製造裝置的特徵為具備上述流體控制裝置作為氣體供給部。
上述流體控制裝置藉由使用上述隔膜閥而得以小型化，具備此種流體控制裝置作為氣體供給部的半導體製造裝置成為經小型化的半導體製造裝置。
半導體製造裝置可為C vD裝置、濺鍍裝置或蝕刻裝置的任一者。
又，本發明的半導體製造方法的特徵為使用上述半導體製造裝置製造半導體。
藉由使用經小型化的半導體製造裝置，無塵室內的設置面積縮小，能夠降低無塵室的運轉成本(製造成本)，進而獲得以較便宜的製造方法製得的半導體。
根據本發明的隔膜閥，將隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為30mm以上，並將按壓轉換器的下面的錐角設定為10°以下，採用以往未加以考慮的值，能夠大幅提升隔膜的耐久性。
1‧‧‧隔膜閥
2‧‧‧本體
2a‧‧‧流體流入通路
2b‧‧‧流體流出通路
2c‧‧‧凹處
4‧‧‧底座
5‧‧‧隔膜
6‧‧‧隔膜按壓件
7‧‧‧閥桿
8‧‧‧按壓轉換器
14‧‧‧底面
14a‧‧‧平坦部
14b‧‧‧凹部
14c‧‧‧外周
15‧‧‧柱坑(槽)
16‧‧‧環狀槽
17‧‧‧長孔
[圖1]圖1係表示本發明之隔膜閥的第1實施形態之圖；(a)係表示重要部分的縱剖面圖；(b)係表示去除隔膜後(a)的俯視圖。
[圖2]圖2係表示第1實施形態的隔膜閥的各部分的尺寸的圖，且與圖6對應。
[圖3]圖3係表示本發明之隔膜閥的第2實施形態之圖；(a)係表示重要部分的縱剖面圖；(b)係表示去除隔膜後(a)的俯視圖。
[圖4]圖4係表示本發明之隔膜閥的第3實施形態之圖；(a)係表示重要部分的縱剖面圖；(b)係表示去除隔膜後(a)的俯視圖。
[圖5]圖5係表示本發明之隔膜閥的各實施形態的整體構成的縱剖面圖。
[圖6]圖6係表示以往的隔膜閥的各部分的尺寸的圖。
[圖7]圖7係表示使用本發明之隔膜閥的半導體製造裝置用流體控制裝置的1例的側視圖。
[實施發明之形態]
以下參照圖面，說明本發明之實施形態。在 以下說明中，上下以及左右係指圖5的上下以及左右。
圖5表示本發明的隔膜閥(1)的基本形狀，隔膜閥(1)係具備塊狀本體(2)，其具有流體流入通路(2a)、流體流出通路(2b)以及朝上方開口的凹處(2c)；圓筒狀閥帽(3)，其下端部與本體(2)的凹處(2c)上部螺合且往上方延伸；環狀的底座(4)，其設置在流體流入通路(2a)的周緣；隔膜(5)，按壓在底座(4)或與其分離而將流體流入通路(2a)開閉；隔膜按壓件(6)，按壓隔膜(5)的中央部；閥桿(7)，其以可自由上下移動的方式插入至閥帽(3)內，並經由隔膜按壓件(6)將隔膜(5)按壓在底座(4)上或使該等分離；按壓轉換器(8)，其配置於閥帽(3)的下端面與本體(2)的凹處(2c)底面之間，並將隔膜(5)的外周緣部保持在其與本體(2)的凹處(2c)底面之間；外殼(9)，其具有頂壁(9a)且與閥帽(3)螺合；活塞(10)，其與閥桿(7)一體化；壓縮螺旋彈簧(偏壓構件)(11)，其將活塞(10)向下方偏壓；操作氣體導入室(12)，其設於活塞(10)下面；以及操作氣體導入通路(13)，其將操作氣體導入至操作氣體導入室(12)內。
於圖1所示之通路呈開通的狀態中，自流體流入通路(2a)流入的流體，係流入由本體(2)的凹處(2c)的底面與隔膜(5)所包圍的空間內，再經過流體流出通路(2b)向外部流出。
隔膜(5)係設計為球殼狀，向上凸出的圓弧狀為其自然狀態。隔膜(5)係設計為例如由鎳合金薄板所構成，切成圓形，並形成為其中央部往上方膨出的球殼狀 。隔膜(5)有時會設計為由不鏽鋼薄板所構成，或由不鏽鋼薄板與鎳鈷合金薄板的積層體所構成。
圖6係表示本發明之隔膜閥相當於習知技術的小型隔膜閥的主要部分。圖6中，按壓轉換器(8)係設計為其下面(8a)整體呈既定傾斜角度的錐狀。又，本體(2)的凹處(2c)的底面(14)係具有圓形的平坦部(14a)、以及與平坦部(14a)的外周相連且相對於平坦部(14a)凹下的環狀凹部(14b)。
按壓轉換器(8)係藉由閥帽(3)與本體(2)螺合，在從上面抵接於隔膜(5)的外周緣部的狀態下受到固定。此時，藉由按壓轉換器(8)的下面(8a)整體設計為錐狀，隔膜(5)幾乎不會從球殼狀(向上凸出的圓弧狀)變形，而是得以在其外周緣部的上面與按壓轉換器(8)的錐狀下面(8a)呈面接觸(以大範圍接觸)的狀態下，保持在按壓轉換器(8)與本體(2)的凹處(2c)的底面(14)之間。又，藉由在本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的外周緣部設置凹部(14b)，隔膜(5)的外周緣部收容在凹部(14b)內。因此，隔膜(5)的外周緣部不會沿著本體(2)的凹處(2c)的底面(14)變形，而是其下面與凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)的外周(隔膜支撐部)(14c)呈線接觸。
如圖6(a)所示，就各構件的具體數值而言，隔膜(5)的直徑(L)為 8，隔膜(5)的高度(H)為0.65mm，其曲率半徑(SR1)設定為SR13.5。此外，如圖6(b)所示，按壓轉換器(8)的下面(8a)的錐角(θ)設定為相對於本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)呈16°。又，隔膜 按壓件(6)中與隔膜(5)抵接的面(6a)的曲率半徑(SR2)設定為SR12。又，底座(4)中自凹處(2c)的底面(14)的平坦部(基準面)(14a)算起的高度(D)係設定為0.2mm。
圖1以及圖2係表示本發明的隔膜閥(1)的第1實施形態的主要部分。
就此實施形態中與以往相異的構成而言，如圖1所示，於本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的平坦部(基準面)(14a)設有柱坑(15)，以將流體流出通路(2b)在凹處(2c)的底面(14)開口的部分包含在內。
柱坑(15)係以保留用以支撐隔膜(5)的外周緣部的平坦部(14a)的外周(隔膜支撐部)(14c)的方式而設置。藉由設置柱坑(15)，本體(2)的凹處(2c)的底面(14)所形成的流體流出通路(2b)的入口面積變大。又，流體流出通路(2b)的凹處(2c)的底面(14)中保持著底座(4)的部分的高度只變低了柱坑(15)的份的程度。
就此實施形態中與以往相異的構成而言，如圖2(a)所示，進一步將隔膜(5)的高度(H)設定為0.4mm，將其曲率半徑(SR1)設定為SR23。隔膜(5)的直徑(L)為設定為與以往相同的 8。此外，如圖2(b)所示，隔膜按壓件(6)中與隔膜(5)抵接的面(6a)的曲率半徑(SR2)設定為SR42，且按壓轉換器(8)的下面(8a)的錐角(θ)設定為9°。又，開閥時，自凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)的外周(與隔膜(5)的外周緣部壓接緊貼的隔膜支撐部)(14c)至隔膜(5)的頂點的距離C，係設為0.35mm。
即，藉由增大隔膜按壓件(6)中與隔膜(5)抵接 的面(6a)的曲率半徑(SR2)，達到隔膜按壓件(6)與隔膜(5)的接觸面積的增加，藉此來降低隔膜(5)中心的負荷。又，將按壓轉換器(8)的下面(8a)的錐角(θ)設定為沿著隔膜(5)的角度，更為了防止其與隔膜按壓件(6)之間發生干擾，而將按壓轉換器(8)的內徑增大。
底座(4)的高度，相對於以往D=0.2mm，在第1實施形態中係設為D=0.05mm(在圖面上為0)。這是為了配合隔膜(5)的形狀而做的調整，隔膜(5)的上升量隨之變成0.27mm，相較於以往的0.37mm小了0.1mm。
尚且，隔膜(5)係設定為將2片厚度0.05mm的隔膜積層而成的隔膜。這點係與以往的實施形態相同。
隔膜(5)的頂點係定義為最下層(接觸液體側)隔膜的上面的頂點。因此，在將2片隔膜積層而成的隔膜(5)當中，通過厚度中央的線的頂點為隔膜(5)的頂點。上述定義係考慮到耐久性，將注目焦點放在1層隔膜上，並根據下述評價結果而導出的定義：該隔膜的固定部(支點=本體(2)的隔膜支撐部(14c))與壓部(力點=與隔膜按壓件(6)接觸的接觸部=隔膜(5)球蓋的頂點)的距離係成為決定耐久性的重大要因。
尚且，隔膜為1片的情況下，隔膜(5)的頂點成為該隔膜(5)的上面的頂點；隔膜為3片以上的情況的頂點，與隔膜為2層的情況相同，只要1片份的零件尺寸相同，則不論隔膜數量為1片或4片，隔膜(5)的頂點皆相同。
圖1以及圖2所示的第1實施形態的隔膜閥(小 型隔膜閥)與圖6所示之以往的小型隔膜閥的比較結果於表1以及表2中表示。
表1係表示第1實施形態的隔膜閥與圖6所示之以往的小型隔膜閥的差異；與既有的一般大小的隔膜閥(標準品)比較後，將該等之規格以及性能表示於表2。
從表2可得知，實施形態的隔膜閥雖小型，但具有與標準大小的隔膜閥同樣極為優異的耐久性增加，此外與同樣為小型的以往品相比，不僅耐久性，Cv值亦增加。Cv值為閥的容量係數，係表示流體於某個前後壓差下流經閥時的流量的值。
關於小型品彼此的耐久性，實施形態的隔膜閥的耐久性得以大幅提升係由於在實施形態的隔膜閥中 ，隔膜按壓件(6)的形狀(SR)係設為SR42，並且按壓轉換器(8)的錐角(θ)設為9°的緣故。將耐久次數的指標與以往品同樣都設為「400萬次」的情況下，由於耐久次數為400萬次以上，當考慮到耐久性有裕度時，為了確保約400萬次的耐久次數，設定為以下條件係妥當：隔膜按壓件(6)中與隔膜(5)抵接的面的曲率半徑(SR)設為30mm以上，並且按壓轉換器(8)的下面的錐角(θ)設定為相對於本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)呈10°以下。
又，開閥時自凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)的外周(與隔膜(5)的外周緣部壓接緊貼的隔膜支撐部)(14c)至隔膜(5)的頂點的距離C為0.35mm，故可這麼說：開閥時，隔膜(5)的直徑L、與自與隔膜(5)壓接緊貼的本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的隔膜支撐部(14c)至隔膜(5)的頂點的距離C的比以18：1~30：1為佳。
於上述，由於L為 8，故在L為 8的情況下，C的範圍以0.27mm~0.44mm(約0.25mm~0.45mm)為佳。
隔膜(5)的直徑、與自與隔膜(5)壓接緊貼的本體(2)的凹處(2c)的底面(14)至隔膜頂點的距離(隔膜(5)的頂點高度)的比未達18：1(C超過0.45mm)的情況下，耐久性明顯降低；超過30：1(C未達0.25mm)的情況下，流量明顯不足。藉由將上述比設為18：1~30：1，可獲得的隔膜閥為耐久性優異的小型隔膜閥，且在確保流量這一點上表現亦相當優異。
又，關於在小型品彼此的比較中，實施形態的隔膜閥的Cv值與以往的隔膜閥相比變成2倍這一點，係 因為於本體(2)的凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)設有柱坑(15)，以將流體流出通路(2b)在凹處(2c)的底面(14)開口的部分包含在內這一點發揮貢獻的緣故。即，藉由設置柱坑(15)以擴大流體流出通路(2b)的入口面積，結果Cv值與以往相比變成2倍。
通常在增大隔膜(5)的曲率半徑，使其從SR13.5變成SR23的情況下，Cv值會變小。即，根據本實施形態，不僅能夠補償隨著隔膜(5)的形狀變化而發生的流量減少，亦能大幅增加流量。
如此一來在本實施形態中，屬於相反性能的Cv值與隔膜閥的耐久性得以兼顧，兩者皆有高水準的表現。
要增加Cv值，也可以如圖3所示，設置將流體流出通路(2b)在凹處(2c)的底面(14)開口的部分包含在內的環狀槽(16)，以取代柱坑(15)(幾乎將凹處(2c)的底面(14)的平坦部(14a)的整面都切削掉)。
環狀槽(16)的深度係設為大於柱坑(15)的深度。設置環狀槽(16)的情況下，保持底座(4)的部分的形狀係與以往相同。
設為環狀槽(16)的情況下，可自底座(4)的外徑側以及內徑側兩側進行底座(4)的填縫，故底座(4)可獲得強力的固定。
設為柱坑(15)的情況下，僅從底座(4)的內徑側進行底座(4)的填縫。藉由設為設為柱坑(15)，能夠取得比環狀槽(16)大的流體流出通路(2b)的入口面積，Cv 值因而變大。
為了使Cv值近一步增加，亦可如圖4所示，設置柱坑(15)並且將流體流出通路(2b)的剖面形狀設為長孔(17)。
長孔(17)的剖面形狀係如圖所示，可為在方形部分的兩端部附加半圓形部分而成的形狀，亦可為橢圓形，或者亦可為沿著柱坑(15)的月牙形。
長孔(17)亦能夠與圖3所示的環狀槽(16)組合。即，在圖3中設為圓形的流體流出通路(2b)的剖面形狀，亦可設為如圖4所示的長孔(17)。
尚且，於上述的隔膜閥中，閥桿(7)、活塞(10)、壓縮螺旋彈簧(偏壓構件)(11)、操作氣體導入室(12)、操作氣體導入通路(13)等，係構成使隔膜按壓件(6)上下移動的上下移動手段，但上下移動手段的構成並不限於圖1所示之構成。
上述隔膜閥係例如可在圖7所示的流體控制裝置中作為開閉閥使用。此外，上述隔膜閥經小型化且耐久性亦優異，故使用此隔膜閥的流體控制裝置適合在一直面臨小型化課題的半導體製造裝置中，當作其氣體供給部來使用。
就半導體製造裝置而言，有CVD裝置、濺鍍裝置、蝕刻裝置等。
CVD裝置係由能量供給手段、真空腔、氣體 供給手段(流體控制裝置)、排氣手段所構成，為在晶圓上形成不動態膜(氧化膜)的裝置。
蝕刻裝置(乾式蝕刻裝置)係由能量供給手段、處理室、氣體供給手段(流體控制裝置)、排氣手段所構成，為藉由反應性氣體所帶來的腐蝕作用將材料表面等予以加工的裝置。
濺鍍裝置係由目標物、能量供給手段、真空腔、氣體供給手段(流體控制裝置)、排氣手段所構成，為在材料表面形成薄膜的裝置。
不論半導體製造裝置為CVD裝置、濺鍍裝置以及蝕刻裝置的何者，氣體供給手段(流體控制裝置)皆為必要的構成，藉由將其小型化，便能夠將半導體製造裝置予以小型化。
尚且，流體控制裝置不限於圖7所示的裝置，此外關於半導體製造裝置亦無任何限定。
[產業上之可利用性]
根據本發明，能夠大幅提升隔膜的耐久性，故有助於提升隔膜閥以及具備此隔膜閥的流體控制裝置、半導體製造裝置等的性能。
2‧‧‧本體
2a‧‧‧流體流入通路
2b‧‧‧流體流出通路
2c‧‧‧凹處
3‧‧‧閥帽
4‧‧‧底座
5‧‧‧隔膜
6‧‧‧隔膜按壓件
6a‧‧‧隔膜按壓件中與隔膜抵接的面
8‧‧‧按壓轉換器
8a‧‧‧按壓轉換器的下面
14‧‧‧底面
14a‧‧‧平坦部
14b‧‧‧凹部
14c‧‧‧外周
15‧‧‧柱坑(槽)
C‧‧‧自凹處的底面的平坦部的外周至隔膜的頂點的距離
L‧‧‧隔膜的直徑
H‧‧‧隔膜的高度
SR1‧‧‧隔膜的曲率半徑
SR2‧‧‧隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑
θ‧‧‧按壓轉換器的下面的錐角

Claims (8)

  1. 一種隔膜閥，其具備本體，其設置有流體流入通路、流體流出通路以及朝上開口的凹處；底座，其配置在主體所形成的流體流入通路的周緣；可彈性變形的球殼狀隔膜，按壓在底座或與其分離而執行流體流入通路的開閉；按壓轉換器，將隔膜的外周緣部保持在其與本體的凹處底面之間；隔膜按壓件，按壓隔膜的中央部；以及上下移動手段，使隔膜按壓件上下移動，按壓轉換器係設計為其下面整體呈既定傾斜角度的錐狀，本體的凹處底面係具有圓形的平坦部、以及與平坦部的外周相連且相對於平坦部凹下的凹部，該隔膜閥的特徵為：隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為30mm以上，按壓轉換器的下面的錐角設定為相對於本體的凹處底面的平坦部呈10°以下。
  2. 如請求項1之隔膜閥，其中以將流體流出通路在凹處的底面開口的部分包含在內的方式在本體凹處的平坦部設置槽，隔膜按壓件中與隔膜抵接的面的曲率半徑設定為50mm以下，按壓轉換器的下面的錐角設定為相對於本體的凹處底面的平坦部呈5°以上。
  3. 一種隔膜閥，其具備本體，其設置有流體流入通路、流體流出通路以及朝上開口的凹處；底座，其配置在主體所形成的流體流入通路的周緣；可彈性變形的球殼狀隔膜，按壓在底座或與其分離而執行流體流入通路的開閉；按壓轉換器，將隔膜的外周緣部保持在其 與本體的凹處底面之間；隔膜按壓件，按壓隔膜的中央部；以及上下移動手段，使隔膜按壓件上下移動，按壓轉換器係設計為其下面整體呈既定傾斜角度的錐狀，本體的凹處底面係具有圓形的平坦部、以及與平坦部的外周相連且相對於平坦部凹下的凹部，該隔膜閥的特徵為：開閥時，隔膜的直徑、與自與隔膜壓接緊貼的本體的凹處底面至隔膜頂點的距離的比為18：1~30：1。
  4. 一種流體控制裝置，係具備開閉閥作為流體控制機器的流體控制裝置，該流體控制裝置的特徵為：該開閉閥係設為請求項1至3中任1項所記載之隔膜閥。
  5. 如請求項4之流體控制裝置，其中該流體控制裝置在半導體製造裝置使用。
  6. 一種半導體製造裝置，該半導體製造裝置的特徵為具備請求項4的流體控制裝置作為氣體供給部。
  7. 如請求項6之半導體製造裝置，其中半導體製造裝置為CVD裝置、濺鍍裝置或蝕刻裝置。
  8. 一種半導體製造方法，該半導體製造方法的特徵為使用請求項7的半導體製造裝置製造半導體。
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