TWI676755B - 流體控制機器、流體控制裝置及感測器固持構件 - Google Patents

流體控制機器、流體控制裝置及感測器固持構件 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種可穩固地固定溫度感測器，且確實地維持溫度感測器與洩漏埠之內周面之熱接觸的流體控制機器。固持著溫度感測器7之流體控制機器3係具有：溫度感測器7，係插入洩漏埠LP；感測器固持構件8，係設在洩漏埠LP之正上方，將溫度感測器7保持在插入洩漏埠LP內之狀態。感測器固持構件8係包含：基體部81，係配設在洩漏埠LP之正上方；以及貫通孔8a，係設在基體部81，供溫度感測器7插通，且與洩漏埠LP連通，基體部81係形成為在流體控制機器3之短邊方向之寬幅以內的長度。並且，感測器固持構件8之貫通孔8a與洩漏埠LP係呈預定角度。

Description

流體控制機器、流體控制裝置及感測器固持構件
本發明係關於一種固持著溫度感測器之流體控制機器及固持溫度感測器之感測器固持構件。
在測量使用在半導體製造裝置之流體控制機器之溫度時，會有藉由將熱電偶(T/C)等插入至設置於流體控制機器之閥本體的洩漏埠來測量溫度之情形。這是由於流體控制機器之設計變更無法容易地進行，因此將設置在既存之流體控制機器的洩漏埠運用作為溫度感測器之插入口。
一般而言，由於洩漏埠之直徑並無規格，因此溫度感測器之直徑未必適合洩漏埠之直徑。因此，當溫度感測器之直徑遠比洩漏埠之直徑小時，為了防止溫度感測器從洩漏埠脫落，必須在洩漏埠外固定溫度感測器。
另一方面，即使是洩漏埠之直徑為適合於溫度感測器之直徑者，而可使溫度感測器嵌入於洩漏埠之情形時，由於設置洩漏埠之部位之熱變化劇烈，因此會有溫度感測器因膨脹收縮而脫落之虞。再者，流體控制機器需能以平置、縱置、倒置等各種方向配置，且流體控制機器受到本身振動、來自反應腔室等周邊設備振動之影響，因此對於溫度感測器的固定，要求溫度感測器不論是任何方向皆可維持與洩漏埠之熱接觸的確實性。再者，就近年來採用以原子等級或分子等級之厚度形成薄膜之ALD(原子層沈積，Atomic Layer Deposition)的成膜方法等而要求薄膜更進一步的微細化而言，必須減少流體控制機器之誤差，温度感測器之固定亦當然地必須使各機器之固定不會有參差不齊之情形。
關於此點，專利文獻1中已提案一種流體控制裝置，係具備彼此相鄰之第1流體控制機器及第2流體控制機器、及測量流通於第1流體控制機器之流體通路之流體溫度的熱感測器，該流體控制裝置更具備環狀之支持構件，該支持構件係安裝在第1流體控制機器及第2流體控制機器之任一方的致動器蓋之外周面上以支持熱感測器。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：國際公開第2014/136557號公報
另外，近年來，更進一步要求流體控制裝置之小型化，造成流體控制機器之致動器蓋的面積限制了 氣體管線之寬幅。
此種狀況下，如專利文獻1所述之流體控制裝置在致動器蓋之外周面上安裝熱感測器之支持構件，會使橫寬變廣而不理想。此外，安裝在致動器蓋時，容易受到致動器之動作時的振動之影響。
因此，本發明之目的在於提供一種穩固地固定溫度感測器且確實地維持溫度感測器與洩漏埠之內周面之熱接觸的流體控制機器。
為了達成上述目的，本發明之一個觀點之流體控制機器係固持著溫度感測器之流體控制機器，該流體控制機器係具有：溫度感測器，係插入前述流體控制機器之深孔；以及感測器固持構件，係設在前述深孔之正上方，將前述溫度感測器保持在插入前述深孔內之狀態；前述感測器固持構件係包含：基體部，係配設在前述深孔之正上方；以及貫通孔，係設在前述基體部，供前述溫度感測器插通，並且與前述深孔連通；前述基體部係形成為在前述流體控制機器之短邊方向之寬幅以內的長度。
前述感測器固持構件之貫通孔與前述深孔亦可為呈預定之角度者。
此外，前述感測器固持構件亦可為由具有可撓性之樹脂素材所構成者。
再者，前述貫通孔亦可為在與前述深孔之開口部連通之側的開口部附近，於周緣形成有凹溝者。
此外，前述貫通孔亦可為其與前述深孔為相反側的開口部附近係從前述基體部突出，並且藉由比前述基體部更薄之周壁所形成者。
再者，前述深孔亦可為前述流體控制機器之洩漏埠。
此外，亦可構成為採用前述流體控制機器之流體控制裝置。
再者，本發明之其他觀點的感測器固持構件為用以將溫度感測器固持在流體控制機器之構件，該感測器固持構件係設置在前述流體控制機器之深孔的正上方，且具有：基體部，係配設在前述深孔之正上方；以及貫通孔，係設在前述基體部，供前述溫度感測器插通，並且與前述深孔連通，前述基體部係形成為在前述流體控制機器之短邊方向之寬幅以內的長度。
依據本發明之流體控制機器，可穩固地固定溫度感測器，並且確實地維持溫度感測器與洩漏埠之內周面的熱接觸。
1‧‧‧流體控制裝置
2‧‧‧氣體管線
3‧‧‧流體控制機器
4‧‧‧質量流量控制器
5‧‧‧塊狀接頭
6‧‧‧本體
7‧‧‧溫度感測器
8‧‧‧感測器固持構件
8a‧‧‧貫通孔
61‧‧‧閥本體
62‧‧‧致動器本體
63‧‧‧殼體
81‧‧‧基體部
82‧‧‧開口部
82a‧‧‧周壁
83‧‧‧開口部
83a‧‧‧凹溝
821‧‧‧上表面
831‧‧‧安裝面
LP‧‧‧洩漏埠(深孔)
第1圖係顯示藉由本發明實施形態之流體控制機器所構成之流體控制裝置的外觀立體圖。
第2圖係顯示本實施形態之流體控制機器的外觀立體 圖。
第3圖係顯示本實施形態之流體控制機器的圖，(a)為前視圖，(b)為側視圖。
第4圖係顯示構成本實施形態之流體控制器之本體的外觀立體圖。
第5圖係顯示構成本實施形態之流體控制機器之感測器固持構件的外觀立體圖。
第6圖係顯示本實施形態之感測器固持構件之剖視圖，(a)顯示A-A剖面、(b)顯示B-B剖面。
第7圖係顯示本實施形態之流體控制機器的外觀圖。
以下，針對本發明實施形態之流體控制機器3，參照圖式加以說明。
第1圖係顯示具備流體控制機器3所構成之流體控制裝置1的外觀立體圖。流體控制裝置1係藉由在寬方向鄰接之複數個氣體管線2(第1圖中為三管線)所構成，各氣體管線2係設置在金屬基板上。
此外，以下之說明中，會有適當地依據圖上之方向將構件等之方向稱為上下左右之情形，惟流體控制裝置1係依據規格設置成圖示的上下左右之方向，因此只要無特別之說明，所稱之方向不限於本發明之實施或使用時之構件等的方向。
基板上之各氣體管線2中，經由塊狀接頭5而連接之複數個流體控制機器3係與質量流量控制器4等 的構成零件一同排成一排而配設。
流體控制機器3係如第2圖及第3圖所示，由本體6、溫度感測器7、及感測器固持構件8所構成。
本體6係如第4圖所示，由閥本體61、配設在閥本體61之致動器本體62、及配設在致動器本體62之殼體63所構成。
閥本體61中，設有供流體流通之流路(省略圖示)、及可檢測出流體之漏出的洩漏埠LP。
洩漏埠LP係構成為在流體控制機器3之縱方向具有長度的貫通孔。洩漏埠LP之一端係與外部連通，另一端係藉由塊狀接頭5所遮蔽，並且藉由金屬襯墊等的密封構件而與流路相隔，在流體製造裝置1組裝之後，以具有預定深度之深孔來發揮功能。
此洩漏埠LP係設在流路之附近，因此藉由測量洩漏埠LP內之溫度，可將該溫度視為流體之溫度。
此外，本實施形態中，洩漏埠LP係利用作為供溫度感測器7插入之深孔，但不限於此，若可插入溫度感測器7而測量流體或機器內之溫度，則亦可設置用以測量溫度之專用的深孔。此外，深孔本身若能插入溫度感測器7則不限於有底之孔而亦可為貫通孔。
溫度感測器7在本例中係採用熱電偶。熱電偶係由二種金屬線所構成，各者之一端係電性連接而構成測溫部，各者之另一端係設置在同一基準溫度的場所，依據二種金屬的熱電勢之差，以電壓測量出一端部與另一 端部之溫度差。
此溫度感測器7之一端係插入洩漏埠LP，並且抵接於洩漏埠LP之內周面，藉此測量洩漏埠LP內之溫度。
此外，圖式中僅示意顯示構成熱電偶之溫度感測器7之一端側的測溫部。溫度感測器7之另一端側係藉由未圖示之配線連接至流體控制裝置1之控制器。
再者，本例中係採用熱電偶作為溫度感測器7，但不限於此，只要是能插入至洩漏埠LP內來測量溫度者，亦可採用其他的溫度測定器具。
感測器固持構件8係設在洩漏埠LP之正上方，將溫度感測器7固定地保持成插入洩漏埠LP內之狀態。
此感測器固持構件8係如第5圖及第6圖所示，由配設在洩漏埠LP之正上方的平板狀之基體部81、及設在該基體部81且兩端開口之大致筒狀的貫通孔8a所構成。
再者，感測器固持構件8較佳為由聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)等具有耐熱性、耐藥品性等且具有可撓性之樹脂素材所構成者。
基體部81係由與洩漏埠LP相背向之側的一面構成上表面821，洩漏埠LP側之一面係構成安裝至閥本體61之安裝面831。本例中，感測器固持構件8係藉由塗覆在安裝面831之耐熱性的接著劑、膠帶等，接著在閥本體61上之平滑面，但不限於此，可利用螺栓等將感測器固持構件8固定在閥本體61上，亦可利用預定之卡合手段 等以卡脫自如之方式使之卡合。再者，亦可將感測器固持構件8設為閥本體61之一部分，將感測器固持構件8與閥本體61一體地構成。
再者，基體部81之長度係形成為閥本體61之寬幅以下之尺寸。此長度係在氣體管線2之寬幅以內的長度，因此，氣體管線2之寬幅僅受限於流體控制機器3之寬幅而不受限於感測器固持構件8之長度。此外，圖示之本例的閥本體61之寬幅，於長方向及寬方向係大致相同，但長方向與寬方向之寬幅不同時，係形成為在短邊方向之寬幅以內的尺寸。
此外，基體部81之形狀在圖式中係構成為俯視大致呈矩形，但不限於此，只要安裝面831具有安裝所需之一定面積即可，亦可為其他形狀。
貫通孔8a係剖面呈圓形之孔，且供溫度感測器7插通。此貫通孔8a係設在從基體部81之中心偏心的位置且為與洩漏埠LP對應之位置，並且與洩漏埠LP連通。
此外，貫通孔8a之內徑係相對於溫度感測器7之外徑成為緊縮套合之直徑，且可使溫度感測器7從上表面821側之開口部82插通至安裝面831側之開口部83並予以固持。再者，藉此，即使流體控制裝置1在例如傾倒成橫向90度之狀態下使用時，亦具有防止溫度感測器7脫落的效果。
此外，貫通孔8a係如第6圖(b)所示，形成 於從垂直於基體部81之安裝面831的方向偏移些微角度之方向。特別是本實施形態中，係朝氣體管線2之長方向且為從本體6分離之方向形成角度。因此，如第7圖所示，貫通孔8a及洩漏埠LP係朝其長方向呈預定角度θ。結果，插通貫通孔8a並且插入洩漏埠LP之溫度感測器7係抵接於貫通孔8a與洩漏埠LP之內周面，在貫通孔8a與洩漏埠LP連通之部分和緩地彎曲。如此，溫度感測器7彎曲之結果，溫度感測器7係伴隨著復原力抵接在洩漏埠LP之內周面。藉此，容易維持溫度感測器7熱接觸於洩漏埠LP之內周面的狀態。
預定角度θ係在本實施形態中約為5度，以下係記述其基準。依據溫度感測器7抵接於洩漏埠LP之內周面的條件，將溫度感測器7之外徑與洩漏埠LP之內徑的差設為△D，將溫度感測器7插入洩漏埠LP之深度設為L時，必須滿足：角度θ>θmin=arctan(-△D/L)≒△D/L，在△D=0.4 L=14之本實施例中，θmin=1.64[°]。與最低限度所需之角度θmin相比較，角度θ越大，復原力會變得越大，使得溫度感測器7之固持力變大。再者，為了防止與設置在流體控制機器3旁邊之機器的干涉，溫度感測器7必須接近於與安裝面831垂直之方向，且較佳為θ<10[°]左右之值，再者，若為該範圍之角度θ，則可滿足作為溫度感測器7使用之熱電偶的容許曲度R。
再者，貫通孔8a之開口部82附近係藉由從 基體部81之上表面821突出的周壁82a而形成。此周壁82a係形成為比由基體部81形成貫通孔8a之部分更薄，再者，周壁82a之端部附近係朝向與基體部81相反之側慢慢地變薄。
再者，貫通孔8a中，於開口部83之周緣形成有環狀之凹溝83a。此凹溝83a係朝向溝底慢慢地變窄(朝安裝面831側慢慢地變寬)。
關於此點，本例中係如上所述，貫通孔8a及洩漏埠LP在其深度方向呈預定角度θ，插入貫通孔8a並且傾斜地插入洩漏埠LP之溫度感測器7係在和緩地彎曲之狀態下，伴隨著復原力抵接在貫通孔8a、洩漏埠LP之內周面。結果，溫度感測器7雖然不容易從洩漏埠LP脫落，但相反地應力係從溫度感測器集中在貫通孔8a之內周面，特別是貫通孔8a之兩端開口部82、83附近的內周面，而可能成為溫度感測器7折曲、感測器固持構件8從閥本體61脫落之原因。
相對於此，在上表面821側之開口部82附近，由於貫通孔8a係藉由從基體部81之上表面821突出之薄的周壁82a所形成，因此從溫度感測器7施加至該開口部82附近之貫通孔8a之內周面的應力會被周壁82a所吸收。此外，在安裝面831側之開口部83附近，由於在貫通孔8a之周緣形成有環狀之凹溝83a，因此從溫度感測器7施加至該開口部83附近之貫通孔8a之內周面的應力會被凹溝83a所吸收。
再者，不論是任一個開口部82、83，越接近開口端部應力越容易集中，但由於在開口部82的周壁82a係朝向與上表面821相反之側慢慢地變薄，且在開口部83的凹溝83a係朝向安裝面831之側慢慢地變寬，因此可更有效地防止應力集中在前端部的情形。
藉此，可維持溫度感測器7不易從洩漏埠LP脫落的狀態且防止應力集中，並且可防止溫度感測器7折曲、感測器固持構件8從閥本體61脫落之情形。
再者，由於周壁82a形成為薄壁，因此閥本體之熱不容易傳熱至開口部82之側，容易因外氣而冷卻，因此可防止因熱膨張造成嵌合鬆弛所致之固持力的降低。
此外，本實施形態中，基體部81係呈平板狀，但不限於此，亦可構成為具有一定厚度的塊狀。即使構成為塊狀，亦可在上表面821側設置周壁82a，但由於具有厚度，因此亦可與安裝面831側同様地在上表面821側形成凹溝83a。
依據以上之本實施形態之流體控制機器3，溫度感測器7係固定在相對於洩漏埠LP傾斜地插入之狀態。結果，不論伴隨著流體控制機器3、反應腔室等之動作所造成的振動、溫度變化等，還是流體控制機器3的設置方向如何，溫度感測器7皆不會從洩漏埠LP脫落而穩固地固定，並且確實地維持溫度感測器7與洩漏埠LP之內周面熱接觸的狀態。
再者，藉由貫通孔8a之各開口部82、83附近的周壁 82a、凹溝83a，可避免從溫度感測器7施加在感測器固持構件8之貫通孔8a、洩漏埠LP之內周面的應力之集中，而可防止溫度感測器7之破損、感測器固持構件8從閥本體61脫落之情形。
此外，由於感測器固持構件8係設在閥本體61上，因此不容易受到隨著致動器之動作造成之振動的影響。
再者，即使是與本例之形狀不同的閥，只要能將感測器固持構件8之安裝面831確保在洩漏埠LP周邊，即可藉由本實施形態之感測器固持構件8將溫度感測器7固持在洩漏埠LP，泛用性高。
再者，感測器固持構件8之長度係構成為閥本體61之寬幅以下的尺寸，因此氣體管線2之寬幅不受限於感測器固持構件8之長度，而有助於流體控制機器3之小型化。藉此，即使為具有溫度感測器7及感測器固持構件8的本實施形態之流體控制機器3，亦可設置在周邊配設有各種構件而空間較少之反應腔室周邊。

Claims (6)

  1. 一種流體控制機器，係固持著溫度感測器之流體控制機器，該流體控制機器係具有：溫度感測器，係插入前述流體控制機器之深孔；以及感測器固持構件，係設在前述深孔之正上方，將前述溫度感測器保持在插入前述深孔內之狀態；前述感測器固持構件係包含：基體部，係配設在前述深孔之正上方；以及貫通孔，係設在前述基體部，供前述溫度感測器插通，並且與前述深孔連通；前述基體部係形成為在前述流體控制機器之短邊方向之寬幅以內的長度；前述感測器固持構件之貫通孔與前述深孔係呈預定之角度；前述貫通孔係在與前述深孔之開口部連通之側的開口部附近，於周緣形成有凹溝。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之流體控制機器，其中，前述感測器固持構件係由具有可撓性之樹脂素材所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之流體控制機器，其中，前述貫通孔之與前述深孔為相反側的開口部附近係從前述基體部突出，並且藉由比前述基體部更薄之周壁所形成。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之流體控制機器，其中，前述深孔係前述流體控制機器之洩漏埠。
  5. 一種流體控制裝置，係採用申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述之流體控制機器。
  6. 一種感測器固持構件，為用以將溫度感測器固持在流體控制機器之構件，該感測器固持構件係設在前述流體控制機器之深孔的正上方，且具有：基體部，係配設在前述深孔之正上方；以及貫通孔，係設在前述基體部，供前述溫度感測器插通，並且與前述深孔連通；前述基體部係形成為在前述流體控制機器之短邊方向之寬幅以內的長度；前述貫通孔對於前述深孔係呈預定之角度；前述貫通孔係在與前述深孔之開口部連通之側的開口部附近，於周緣形成有凹溝。
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