TW202040034A - 流路形成區塊及具備流路形成區塊的流體控制裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種流路形成區塊，其具備：第一區塊、安裝在第一區塊且具有第一流路及第二流路的第二區塊、以及設於第一區塊及第二區塊之間且對第一區塊及第二區塊之間進行密封的墊片，第二區塊形成在與墊片對向的面，且具有連通第一流路及第二流路的連通部，墊片具有形成在與連通部對向的位置的凹部。

Description

流路形成區塊及具備流路形成區塊的流體控制裝置

本發明是有關於一種流路形成區塊及具備流路形成區塊的流體控制裝置。

JP 2014-152874A公開了一種處理氣體（process gas）分流供給裝置，其構成為，藉由形成在下部機體的V字流路，連通流體控制機器彼此。

在JP 2014-152874A的流體控制裝置（處理氣體分流供給裝置）中，為了將流體控制裝置或流路形成區塊（下部機體）小型化，使V字流路中的2個流路的間隔變得狹窄，則這兩個流路所形成的角度變小。若如此使流路之間的角度變小，則流路的折返部分的有效截面積變小，壓力損失變大，流體變得難以流動。

鑒於上述技術課題，本發明的目的在於提供一種流路形成區塊，即便將流路形成區塊或流體控制裝置小型化，亦能夠確保流路的有效截面積。

本發明的特定態樣的流路形成區塊具備：第一區塊；第二區塊，安裝在第一區塊，且具有第一流路及第二流路；以及墊片，設於第一區塊及第二區塊之間，且對第一區塊及第二區塊之間進行密封。第二區塊形成在與墊片對向的面，且具有連通第一流路及第二流路的連通部，墊片具有凹部，凹部形成在與連通部對向的位置。

根據上述態樣，第一流路及第二流路除了連通部以外，亦可藉由凹部連通。藉此，即便第一流路及第二流路所形成的角度變小，亦能夠確保第一流路及第二流路連接的部分的流路的有效截面積。藉此，能夠將流路形成區塊及流體控制裝置小型化。

以下一邊參照所附圖式，一邊對本發明的實施型態進行說明。

本實施型態的流體控制裝置100用於半導體製造裝置（CVD裝置、濺鍍裝置、蝕刻裝置等）中的處理氣體及沖洗氣體（purge gas）的供給手段。

如圖1、圖3及圖4所示，流體控制裝置100具備流路形成區塊1、安裝在流路形成區塊1的多個閥裝置2、3、4、5、6。閥裝置2、3、4、5、6為藉由操作壓的供給而作動的氣動閥。此外，閥裝置2、3、4、5、6可為常閉型，亦可為常開型。另外，閥裝置2、3、4、5、6具有金屬膜片作為閥體。

流路形成區塊1具備：作為第一區塊的區塊10，安裝在區塊10的區塊20，安裝在區塊10且作為第二區塊的區塊30，安裝在區塊10且作為第二區塊的區塊40，以及設於區塊10與區塊20、30、40之間且對區塊10與區塊20、30、40之間進行密封的多個墊片50、51。區塊20、30、40藉由螺栓60安裝在區塊10。此外，由於區塊30及區塊40為相同的構成，因此以下僅對區塊30進行具體說明，省略對於區塊40的說明。

區塊10為藉由不鏽鋼（例如SUS316L）形成。區塊10具備：安裝有區塊20、30、40的第一安裝面11，位於第一安裝面11的相反側的第二安裝面12，在區塊10的長邊方向以貫通區塊10的方式形成的流路13（參照圖2），形成在第一安裝面11且收容墊片50、51的收容凹部11a~11l，以及形成在第二安裝面12且收容墊片（未圖示）的收容凹部12a~12c（參照圖2）。

收容凹部11a~11l形成為從第一安裝面11凹陷為圓筒狀。收容凹部11a~11l的底面分別設有形成為圓環狀的環狀突起14。收容凹部11a~11l形成為相同形狀。藉此，能夠提高收容凹部11a~11l的加工的作業效率。

如圖2所示，區塊10更具備：在收容凹部11a的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13a、在收容凹部11b的環狀突起14的內周側開口且與收容凹部12a連通的流路13b、在收容凹部11c的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13c、在收容凹部11d的環狀突起14的內周側開口且與收容凹部12b連通的流路13d、在收容凹部11f的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13f、在收容凹部11g的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13g、在收容凹部11h的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13h、在收容凹部11i的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13i、在收容凹部11k的環狀突起14的內周側開口且與收容凹部12c連通的流路13k、以及在收容凹部11l的環狀突起14的內周側開口且與流路13連通的流路13l。此外，流路13a、13g、13h、13l與安裝在第一安裝面11的流體機器（未圖示）等連通。另外，流路13b、13d、13k與安裝在第二安裝面12的其他流路形成區塊（未圖示）等連通。

區塊20為藉由不鏽鋼（例如SUS316L）形成。如圖5所示，區塊20具備：安裝在區塊10的第三安裝面21，位於第三安裝面21的相反側且安裝有閥裝置2的第四安裝面22，形成在第三安裝面21且收容墊片50的收容凹部21a、21b，以及形成在第四安裝面22且部分收容閥裝置2的閥收容部22a。

收容凹部21a、21b形成為從第三安裝面21凹陷為圓筒狀。收容凹部21a、21b的底面分別設有環狀突起14。此外，收容凹部21a、21b與收容凹部11a~11l形成為相同形狀。藉此，能夠提高收容凹部21a、21b的加工的作業效率。

閥收容部22a的底面設有作為閥裝置2的閥體的膜片2a離座、入座的圓環狀的閥座23。閥收容部22a形成有母螺紋，該母螺紋與形成在閥裝置2的外周部的公螺紋進行螺合。閥裝置2藉由使形成在外周部的公螺紋與形成在閥收容部22a的母螺紋螺合，固定在區塊20。

區塊20更具備：在閥收容部22a的閥座23的內周側開口且與收容凹部21a連通的流路24a、以及在閥收容部22b的閥座23的外周側開口且與收容凹部21b連通的流路24b。流路24a通過形成在墊片50的貫通孔50a而與流路13b連通。流路24b通過形成在墊片50的貫通孔50a而與流路13c連通。

區塊30為藉由不鏽鋼（例如SUS316L）形成。如圖5所示，區塊30具備：安裝在區塊10的第五安裝面31，位於第五安裝面31的相反側且安裝有閥裝置3、4的第六安裝面32，形成在第五安裝面31且收容墊片50、51的收容凹部31a~31c，以及形成在第六安裝面32且部分收容閥裝置3、4的閥收容部32a、32b。

收容凹部31a~31c形成為從第五安裝面31凹陷為圓筒狀。收容凹部31a~31c的底面分別設有環狀突起14。此外，收容凹部31a~31c與收容凹部11a~11l形成為相同形狀。藉此，能夠提高收容凹部31a~31c的加工的作業效率。

如圖5及圖6所示，閥收容部32a、32b的底面分別設有作為閥裝置3、4的閥體的膜片3a、4a離座、入座的圓環狀的閥座33。閥收容部32a、32b形成有與閥裝置3、4的外周部所形成的公螺紋螺合的母螺紋。閥裝置3、4藉由使分別形成在外周部的公螺紋與形成在閥收容部32a、32b的母螺紋螺合，固定在區塊30。

區塊30更具備：在閥收容部32a的閥座33的外周側開口且與收容凹部31b連通的流路34a、在閥收容部32b的閥座33的外周側開口且與收容凹部31b連通的流路34b、在閥收容部32a的閥座33的內周側開口且與收容凹部31a連通的流路34c、在閥收容部32b的閥座33的內周側開口且與收容凹部31c連通的流路34d、以及將流路34a與流路34b連通的連通部36。

流路34a與流路34b以朝著連通部36彼此靠近的方式，亦即以成為大致V字形的方式設置。

流路34c通過形成在墊片50的貫通孔50a而與流路13d連通。流路34d通過形成在墊片50的貫通孔50a而與流路13f連通。

如圖6所示，連通部36形成在與收容凹部31b的墊片51對向的底面35。具體而言，連通部36以在收容凹部31b的環狀突起14的內周側開口的方式形成。連通部36例如以成為圓錐形狀的方式形成。連通部36的形狀並不限於此，例如亦可為半球形狀。

接著，對墊片50及墊片51進行說明。墊片50、51為圓板狀的金屬墊片，例如是藉由不鏽鋼（例如SUS316L）形成。墊片50及墊片51以具有相同的直徑及厚度的方式形成。墊片50、51設置在由收容凹部11b~11f、11i~11k與收容凹部21a~21b、31a~31c所形成的空間內。由於形成在收容凹部11b~11f、11i~11k的環狀突起14與形成在收容凹部21a~21b、31a~31c的環狀突起14咬入，因此墊片50、51夾持在區塊10及區塊20、30、40之間，並且能夠防止氣體從區塊10及區塊20、30、40之間漏出。

墊片50具備在中央貫通兩表面的貫通孔50a。墊片50將區塊10及區塊20、30、40之間密封，並且藉由貫通孔50a確保形成在區塊10的流路與形成在區塊20、30、40的流路的連通。

墊片51為不具有貫通孔的盲型墊片。墊片51具備凹部51a，該凹部51a閉塞連通部36的開口，並且形成在與連通部36對向的位置。凹部51a形成為具有與連通部36的開口部大致相同半徑的半球形狀。形成凹部51a的曲面部51b（參照圖6）以將從流路34a往流路34b流動的流體折返引導的方式形成。

接著，針對流體控制裝置100的作用進行說明。流體控制裝置100控制處理氣體及沖洗氣體的流動。此外，以下表示流體控制裝置100的使用方法的一例，但是並不限定於該使用方法。

第一處理氣體及第二處理氣體例如為在晶圓形成薄膜時所用的氣體，通過流體控制裝置100而供給至腔室（未圖示）內。第一處理氣體從安裝在與第二安裝面12的收容凹部12b對向的位置的其他流路形成區塊（未圖示）供給。從收容凹部12b供給的第一處理氣體通過流路13d、貫通孔50a、流路34c而引導至閥裝置3（參照圖5及圖6）。若閥裝置3的膜片3a與閥座33分開，則第一處理氣體通過流路34a、連通部36、凹部51a、流路34b而引導至閥裝置4。進而，若閥裝置4的膜片4a與閥座33分開，則第一處理氣體通過流路34d、貫通孔50a、流路13f而引導至流路13。引導至流路13的第一處理氣體通過流路13a、13g、13h、13l而引導至其他流體機器等，供給至腔室（未圖示）內。

如此一來，流體控制裝置100中，閥裝置3及閥裝置4在藉由流路34a~34d所形成的流路中直列設置。因此，假設在閥裝置3及閥裝置4的其中一個故障的情況下，能夠將通過流路34a~34d流動的第一處理氣體的流動確實地遮斷。

第二處理氣體與第一處理氣體相同，從安裝在與第二安裝面12的收容凹部12c對向的位置的其他流路形成區塊（未圖示）供給，通過閥裝置5、6及流路13i而引導至流路13（參照圖1及圖2）。由於區塊30與區塊40為相同的構成，因此並未詳細說明，然而閥裝置5及閥裝置6亦是相對於流路而直列設置。因此，假設閥裝置5及閥裝置6的其中一個故障的情況下，能夠確實地遮斷第二處理氣體的流動。另外，設於區塊40與區塊10之間的墊片51亦發揮上述效果。

沖洗氣體為惰性氣體（例如氮氣）。沖洗氣體例如在切換第一處理氣體及第二處理氣體的供給時，為了對流體控制裝置100內進行沖洗而供給至流體控制裝置100內。沖洗氣體從安裝在與第二安裝面12的收容凹部12a對向的位置的其他流路形成區塊（未圖示）供給。從收容凹部12a供給的沖洗氣體通過流路13b、貫通孔50a、流路24a而引導至閥裝置2。若閥裝置2的膜片2a與閥座23分開，則沖洗氣體通過流路24b、貫通孔50a、流路13c而引導至流路13。如此一來，引導至流路13的沖洗氣體對流路13內進行沖洗。

例如，為了將流體控制裝置100小型化，若將閥裝置3與閥裝置4的距離縮短，則流路34a及流路34b之間的距離亦縮短，流路34a及流路34b所形成的角度變得更小。如此一來，由於流路34a及流路34b所形成的角度變小，因此從流路34a流至流路34b時的壓力損失（流路抵抗）變大。然而，由於流體控制裝置100具備形成在墊片51的凹部51a，因此不僅連通部36，亦可藉由凹部51a而使流路34a及流路34b連通。藉此，能夠確保流路34a及流路34b的連接部分的必要的有效截面積。因此，不會妨礙流體的流動，能夠將流體控制裝置100小型化。

尤其在流路34a及流路34b所形成的角度為45度以下的情況下，僅藉由連通部36將難以確保必要的有效截面積。因此，藉由設置凹部51a，由於可確保流路34a及流路34b的連接部分的必要的有效截面積故而有用。

進而，在流體控制裝置100中，由於凹部51a具備曲面部51b，以將從流路34a流至流路34b的流體往返地引導，因此能夠將從流路34a流至流路34b的流體平順地引導。

針對構成如上所述之本發明的實施型態的構成、作用及效果進行彙整說明。

流路形成區塊1具備：第一區塊（區塊10）、具有安裝在第一區塊（區塊10）的第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）的第二區塊（區塊30、40）、以及設於第一區塊（區塊10）與第二區塊（區塊30、40）之間且對第一區塊（區塊10）與第二區塊（區塊30、40）之間進行密封的墊片51，第二區塊（區塊30、40）形成在與墊片51對向的底面35，具有將第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）連通的連通部36，墊片51具有形成在與連通部36對向的位置的凹部51a。

在該構成中，由於在與連通部36對向的位置形成有凹部51a，因此除了連通部36以外，亦可藉由凹部51a使第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）連通。藉此，能夠確保第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）的連接部分的流路的有效截面積。因此，不會妨礙流體的流動，能夠將流路形成區塊1小型化。

另外，在流路形成區塊1中，第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）以朝著凹部51a彼此靠近的方式形成，凹部51a具有曲面部51b，該曲面部51b將從第一流路（流路34a）往第二流路（流路34b）流動的流體以折返的方式引導。

在該構成中，即便第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）所形成的角度變得更小，藉由凹部51a具有將從第一流路（流路34a）往第二流路（流路34b）流動的流體以折返的方式引導的曲面部51b，亦能夠將從第一流路（流路34a）往第二流路（流路34b）流動的流體藉由曲面部51b平順地引導。藉此，能夠使第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）的連接部分的壓力損失進一步降低。

流體控制裝置100具備：流路形成區塊1、安裝在第二區塊（區塊30、40）的第一閥裝置（閥裝置3、6）及第二閥裝置（閥裝置4、5）。第二區塊（區塊30、40）更具有：藉由第一閥裝置（閥裝置3、6）而與第一流路（流路34a）連通或遮斷的第三流路（流路34c）、以及藉由第二閥裝置（閥裝置4、5）而與第二流路（流路34b）連通或遮斷的第四流路（流路34d）。

在將流體控制裝置100小型化時，若將第一閥裝置（閥裝置3、6）與第二閥裝置（閥裝置4、5）的距離縮短，則第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）之間的距離亦縮短，第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）所形成的角度變得更小。如此一來，若第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）所形成的角度變小，則從第一流路（流路34a）流至第二流路（流路34b）時的壓力損失（流路抵抗）變大。然而，流體控制裝置100中，由於具備凹部51a，因此能夠確保用以連接第一流路（流路34a）及第二流路（流路34b）的流路的有效截面積。因此，不會妨礙流體的流動，能夠將流體控制裝置100小型化。

流體控制裝置100中，第一流路（流路34a）為第一閥裝置（閥裝置3、6）的出口流路，第二流路（流路34b）為第二閥裝置（閥裝置4、5）的入口流路，第三流路（流路34c）為第一閥裝置（閥裝置3、6）的入口流路，第四流路（流路34d）為第二閥裝置（閥裝置4、5）的出口流路。

在該構成中，由於第一閥裝置（閥裝置3、6）及第二閥裝置（閥裝置4、5）直列地設於流路34a~34d，因此即便第一閥裝置（閥裝置3、6）及第二閥裝置（閥裝置4、5）的其中一個故障，亦能夠確實地遮斷通過流路34a~34d的流體的流動。

以上，已針對本發明的實施型態進行說明，然而上述實施型態僅是表示本發明的適用例的一部分，並未將本發明的技術範圍限定在上述實施型態的具體構成。

閥裝置2、3、4、5、6例如可為藉由手動操作來使驅動部作動的閥裝置。另外，亦可為藉由螺線管驅動的閥裝置。另外，作為閥體，已將具有金屬膜片的閥裝置作為例子進行說明，然而閥體可為任意型態，例如亦可為具備金屬波紋管的升閥等。

另外，於上述實施型態中，將流路34b作為入口流路，且流路34d作為出口流路的情況進行了說明，然而亦可將流路34d作為入口流路，將流路34b作為出口流路。

於上述實施型態中，已針對在區塊30安裝閥裝置3、4的情況進行了說明，但並不限於此，亦可應用於安裝壓力感測器或三通閥等其他流體機器的裝置。

另外，於上述實施型態中，已針對流路34a與流路34b以朝著凹部51a彼此靠近的方式形成的情況進行了說明，但並不限於此，流路34a與流路34b亦可平行地延伸。

本申請基於2019年4月26日在日本特許廳申請的特願2019-086395號主張優先權，並將該申請的全部內容以參照的方式併入本說明書中。

1:流路形成區塊 2、3、4、5、6:閥裝置 10:區塊（第一區塊） 20:區塊 30:區塊（第二區塊） 34a:流路（第一流路） 34b:流路（第二流路） 34c:流路（第三流路） 34d:流路（第四流路） 35:底面 36:連通部 40:區塊（第二區塊） 50:墊片 50a:貫通孔 51:墊片 51a:凹部 51b:曲面部 100:流體控制裝置

圖1為本發明的實施型態的流體控制裝置的分解斜視圖。 圖2為本發明的實施型態的第一區塊的斜視圖。 圖3為本發明的實施型態的流體控制裝置的上視圖。 圖4為本發明的實施型態的流體控制裝置的側視圖。 圖5為沿著圖3的V-V線截面所視的截面圖。 圖6為本發明的實施型態的流體形成區塊的主要部分的部分截面圖。

1:流路形成區塊

3、4:閥裝置

10:區塊(第一區塊)

30:區塊(第二區塊)

34a:流路(第一流路)

34b:流路(第二流路)

34c:流路(第三流路)

34d:流路(第四流路)

35:底面

36:連通部

50:墊片

50a:貫通孔

51:墊片

51a:凹部

51b:曲面部

Claims (4)

1. 一種流路形成區塊，具備： 第一區塊； 第二區塊，安裝在上述第一區塊，且具有第一流路及第二流路；以及 墊片，設於上述第一區塊及上述第二區塊之間，且對上述第一區塊及上述第二區塊之間進行密封；並且 上述第二區塊形成在與上述墊片對向的面，且具有連通上述第一流路及上述第二流路的連通部， 上述墊片具有凹部，上述凹部形成在與上述連通部對向的位置。
2. 如請求項1所記載的流路形成區塊，其中， 上述第一流路及上述第二流路以朝著上述凹部彼此靠近的方式形成， 上述凹部具有曲面部，上述曲面部將從上述第一流路流動至上述第二流路的流體以折返的方式進行引導。
3. 一種流體控制裝置，具備： 如請求項1或2所記載的流路形成區塊；以及 第一閥裝置及第二閥裝置，安裝在上述第二區塊；並且 上述第二區塊更具有： 第三流路，藉由上述第一閥裝置而與上述第一流路進行連通或遮斷；以及 第四流路，藉由上述第二閥裝置而與上述第二流路進行連通或遮斷。
4. 如請求項3所記載的流體控制裝置，其中， 上述第一流路為上述第一閥裝置的出口流路， 上述第二流路為上述第二閥裝置的入口流路， 上述第三流路為上述第一閥裝置的入口流路， 上述第四流路為上述第二閥裝置的出口流路。

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