TWI750345B - 流體加熱器、流體控制裝置及流體加熱器的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種流體加熱器、流體控制裝置及流體加熱器的製造方法，可提升流體的加熱效率。 　　流體加熱器(20)具備：形成有流路(22c)的流路構件(22)，及用於流路構件(22)加熱的加熱器(25)，流路(22c)是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀。流路構件(22)的造型方向(M)成為與多角形的對角線之一平行。流路構件(22)是形成大致圓柱形，其長方向與流路構件(22)的造型方向為同方向。

Description

流體加熱器、流體控制裝置及流體加熱器的製造方法
本發明是有關在使用於半導體製造裝置等的流體控制裝置所使用的流體加熱器、流體控制裝置及流體加熱器的製造方法。
以往，提出一種藉加熱器將流動於氣體流路的流體加熱的流體控制裝置(例如，參閱專利文獻1)。並且，在複數氣體流路之中，有相對於預定的氣體流路的吹掃氣體配管，設置用於將吹掃氣體加熱的流體加熱器的場合。流體加熱器具有吹掃氣體流動的流路構件，及將流體構件加熱的加熱器，在流路構件形成有朝軸向直線延伸的流路。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平10-246356號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，以往的流體加熱器的流路構件中，在加熱效率不良，預定的溫度成為高溫的場合，即有採取相對於氣體流路大的加熱距離的必要。加熱距離一旦變大時，導致流路構件及流體加熱器的大型化，而阻礙近年來之流體控制裝置進一步的小型化。
為此本發明提供可提升流體的加熱效率的流體加熱器及流體控制裝置為目的之一。 [用於解決課題的手段]
為解決上述目的，本發明之一樣態的流路構件，具備：流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定於流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀。
又，本發明之一樣態的流體控制裝置，具備：固定於接頭的複數流體控制機器，及用於將流動於上述流體控制機器的流體加熱的流體加熱器，上述流體加熱器，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀。
又，本發明之一樣態的流體加熱器的製造方法，係製造流體加熱器的製造方法，該流體加熱器，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀，該流體加熱器的製造方法，具備：藉金屬粉末燒結造型方式製作上述流路構件的步驟，及在上述流路構件組合上述加熱器、上述固定構件及上述連接構件的步驟。
又，流路構件是將其造型方向造型成與上述多角形狀的對角線之一平行。
又，上述流路構件是形成圓柱形，將其長方向造型成與上述流路構件的造型方向同方向。
又，本發明之一樣態的流路構件，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大。
又，本發明之一樣態的流體控制裝置，具備：固定於接頭的複數流體控制機器，及用於將流動於上述流體控制機器的流體加熱的流體加熱器，上述流體加熱器，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大。
又，本發明之一樣態的流體加熱器的製造方法，係製造流體加熱器的製造方法，該流體加熱器，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大，該流體加熱器的製造方法，具備：藉金屬粉末燒結造型方式製作上述流路構件的步驟，及在上述流路構件組合上述加熱器、上述固定構件及上述連接構件的步驟。 [發明效果]
根據本發明，提供可提升流體的加熱效率的流體加熱器、流體控制裝置及流體加熱器的製造方法。
針對本發明實施形態相關的流體加熱器20及流體控制裝置1，參閱圖示說明。以下說明的上下為第2圖的上下。
第1圖表示本實施形態相關之流體控制裝置1的透視圖。第2圖表示本實施形態相關之流體控制裝置1的側視圖。
流體控制裝置1具備：基盤2；複數(4流路)氣體流路3；及吹掃氣體主配管4。並且，由於各氣體流路3的構成大致相同，因此在以下僅針對複數氣體流路3的其中之一的氣體流路3進行說明。
如第1圖表示，氣體流路3具備：複數接頭5~7、複數流體控制機器8~14、吹掃分支配管15及流體加熱器20。並且，流體加熱器20僅設置於第1圖中最跟前的氣體流路3。
複數接頭5~7是由：成為操作氣體的入口的入口接頭5；成為操作氣體的出口的出口接頭7；及配置在入口接頭5與出口接頭7之間的複數塊狀的塊體接頭6所構成。
複數接頭5~7是在基盤2上設置排成一列，藉未圖示的螺栓固定於基盤2。如第2圖表示，在各接頭5~7形成有氣體的流路5a~7a。各流路5a~7a與對應的流體控制機器8~14的流路連通。
複數流體控制機器8~14是由：自動閥(例如空壓作動式的自動閥)的閥8~11(設閥9為第1閥9、閥10為第2閥10)；手動式的調節器(減壓閥)12；壓力計13；及流量控制機器(例如，質量流控制器(MFC: Mass Flow Controller))14所構成。如第1圖表示，各流體控制機器8~14是藉螺栓16(由於圖的簡化僅一個螺栓16賦予參閱符號)，分別連結於接頭5~7。
第1閥9具備第1閥本體部9A及第1主體9B。第1閥本體9A具備致動器等。在第1主體9B形成有氣體流路9c、吹掃氣體流入路9d及吹掃氣體排出路9e。
第2閥10為三通閥，具備第2閥本體部10A及第2主體10B。第2閥本體10A具備致動器等。在第2主體10B形成有氣體流入路10c、氣體排出路10d及吹掃氣體流路10e。第1主體9B與第2主體10B為彼此連接。
氣體流路9c的一端連接於塊體接頭6的流路6a，另一端連接於氣體流入路10c的一端。吹掃氣體流入路9d的一端連接於流體加熱器20，另一端連接於未圖示的閥室。吹掃氣體排出路9e的一端連接於未圖示的閥室，另一端連接於吹掃氣體流路10e的一端。
氣體流入路10c的一端連接於氣體流路9c的另一端，另一端連接於未圖示的閥室。氣體排出路10d的一端連接於未圖示的閥室，另一端連接於塊體接頭6的流路6a。吹掃氣體流路10e的一端連接於吹掃氣體排出路9e的另一端，另一端連接於未圖示的閥室。
流體加熱器20是設置在第1閥9的第1主體9B上。
吹掃氣體分支配管15是一端連接於流體加熱器20，另一端連接於吹掃氣體主配管4。
並且，從入口接頭5流入的操作氣體是通過流體控制機器8~14、複數塊體接頭6、出口接頭7，供應至未圖示的腔室。又，從吹掃氣體主配管4所供應的吹掃氣體(例如，氮氣)流入吹掃氣體分支配管15，在流體加熱器20中加熱之後，通過第1閥9的吹掃氣體流入路9d及吹掃氣體排出路9e，並透過第2閥10的吹掃氣體流路10e，從氣體流入路10c流至入口接頭5側，從氣體排出路10d流至出口接頭7側。
接著，針對本實施形態相關的流體加熱器20，參閱第1、2圖說明。
流體加熱器20具備：固定塊21、流路構件22、連接配管23、鋁塊24及一對加熱器25。
固定構件的固定塊21是藉螺栓26固定在第1閥9的第1主體9B。固定塊21具有流路部27，其上端與流路構件22的下端連接。
連接配管23為上端與吹掃氣體分支配管15連接，下端與流路構件22的上端連接。連接配管23是相當於連接構件。
鋁塊24是包覆流路構件22所構成。並且，也可以隔熱水套包覆鋁塊24的外圍面。
一對加熱器25被埋入鋁塊24內，發熱將鋁塊24加熱，並將流路構件22加熱。又，在加熱器25連接有未圖示的電源導線，透過未圖示的電源導線對加熱器25通電，藉以使加熱器25發熱。並且，也可不設置鋁塊24，使加熱器25直接接觸流路構件22將流路構件22加熱。又，流體加熱器20是相對於流路構件22，藉著組合安裝於鋁塊24的加熱器25製造。
接著，針對本實施形態相關的流路構件22，參閱第3圖說明。
第3(a)圖是表示流路構件22的透視圖，第3(b)圖式表示流路構件22的縱剖視圖。並且，第3(b)圖雖是縱剖視圖，但為進一步明確圖示流路並未施加陰影線。
如第3(a)圖表示，流路構件22形成圓柱形，或大致圓柱形，在兩方的端部22D、22E形成有開口22a、22b。在兩端的開口22a、22b之間呈螺旋狀形成有流路22c。流路22c是在其兩端分別與開口22a、22b連通。沿著流路22c的流路構件22的長方向的剖面形狀是形成多角形狀(本實施形態為菱形)。並且，所謂多角形狀是以三條以上的線量所圍繞的圖形。
流路構件22在三維造型裝置中，根據用於形成流路構件22的數據，重複進行層疊不鏽鋼、鈦等的金屬粉末的步驟，及將層疊後的金屬粉末層以雷射或電子束熔融(燒結)的步驟，藉此進行不具開口22a、22b的流路構件22造型。如上述，流路構件22是藉金屬粉末燒結造型方式製造。在造型後將不具開口22a、22b的流路構件22，藉鑽頭在兩方的端部22D、22E形成開口22a、22b，藉此製造流路構件22。流路構件22的端部22D、22E是以端銑刀等切削使其外徑縮徑。藉此，使流路構件22的端部22D、22E的壁厚變薄，提升與連接配管23及流路部27的焊接性。
又，如第4圖表示，流體構件22是使其長方向成為與造型方向M同方向的方式進行造型。又，相對於藉金屬粉末燒結造型方式製作的流路構件22，組合一對加熱器25、固定塊21及連接配管23，藉此製造流體加熱器。並且，第4圖雖是剖視圖，但為進一步明確圖示流路並未施加陰影線。
又，流路22c的表面積是構成在流路構件22之中比形成有流路22c的部份的外圍的表面積大。亦即，流路22c的表面積是構成較以流路構件22的箭頭S表示範圍的外圍的表面積大。相關構成是可耐於流路22c流動之流體的壓力地一邊確保流路22c與流路構件22的外圍面的壁厚，一邊使徑向的流路間隔擴開，並減小造型方向M的流路間隔而可藉此造型。並且，也可將流路22c的剖面形狀構成使內側的部份比徑向的中心部份更向內方突出。再者，此時，流路22c的剖面形狀也可以是圓形或橢圓形等。藉該等構成，減少流路構件22之造型所需的材料，並可提升流體的加熱效率。
根據上述的流體構件22，其流路22c成為螺旋狀，且剖面形狀成為多角形狀。因此，為確保流路構件22的強度，對第4圖的流路22c的中心間的距離A及外圍面的距離有必要採取某程度的場合，例如設流體的形狀為四角形、六角形等，藉此與圓形比較可增加與流體的接觸面積，可提升流體的加熱效率。
並且，流路22c是呈菱形，其對角線之一與流路構件22的造型方向成為平行。藉此，形成流路22c的面是藉相對於造型方向傾斜的面所構成，因此可防止在懸垂部容易產生的扭曲或凹凸的發生。藉此，可提升流路22c的造型精度，可抑制流路構件22間之加熱時的溫度不均勻。因此，可提供將吹掃氣體加熱至預定溫度的流體加熱器20。
又，流路構件22為進行造型使其長方向成為與造型方向M同方向。藉此，可防止流路構件22之造型時的翹曲，可提高造型精度。藉此，可抑制流路構件22間之加熱時的溫度不均勻。因此，可提供將吹掃氣體加熱至預定溫度的流體加熱器20。
並且，本發明不限於上述的實施例。只要是該業者，皆可在本發明的範圍內，進行種種的追加或變更等。
上述的實施形態中，流路構件22的一方的端部22D是與固定塊21的流路部27連接，透過流路部27與流體控制機器連接所構成，但是如第5圖表示的流路構件122的端部122D，也可以在一方的端部形成可收容墊圈的環狀凹部122a，構成可與其他的流體控制機器直接連接。並且，第5(b)圖雖是剖視圖，但為進一步明確圖示流路並未施加陰影線。
上述的實施形態中，雖使用流體加熱器20用於吹掃氣體的加熱，但也可使用於加熱操作氣體。並且，流路22c的形狀不限於菱形，只要是多角形也可以是其他的形狀。另外，流路22c雖是一條，但也可以是複數條。
並且，本實施形態中，流體控制裝置1雖具備開關閥(閥)、壓力計、調節器及流量控制器作為流體控制機器，但除此之外也可具備濾器、止回閥等。
又，上述的實施形態中，具備流體加熱器20的流體控制裝置1雖是氣體供應器，流體控制裝置也可以是如第6圖表示的最終閥30。
第6圖是表示具備作為本發明之實施形態相關流體控制裝置的最終閥30的半導體製造裝置100的概略圖。
半導體製造裝置100是例如CVD裝置，具有：氣體供應手段40、最終閥30、真空室50及排氣手段60，在晶圓上形成鈍化膜(氧化膜)的裝置。
氣體供應手段40具備氣體供應源41及流體供應裝置42。最終閥30是設置在氣體供應手段40與真空室50之間。最終閥30具備三條配管31，相對於各配管31設有自動閥32及流體加熱器20。各流體加熱器20設置在真空室50的入口近處，將藉著各流體加熱器20加熱的氣體供應至真空室50內。
以往的流體加熱器是大型而有從腔室分開設置的必要，但是根據本實施形態的流體加熱器20的構成，可設置在真空室50的入口近處，因此可將加熱至預定溫度的氣體供應至真空室50內。
又，作為流體控制裝置不限於最終閥，只要是DLI氣化器、載氣氣化器、預加熱吹掃流路等的流體的加熱有必要的裝置則任何裝置皆可。
1‧‧‧流體控制裝置2‧‧‧基盤3‧‧‧氣體流路4‧‧‧吹掃氣體主配管5‧‧‧入口接頭5a‧‧‧流路6‧‧‧塊體接頭6a‧‧‧流路7‧‧‧出口接頭7a‧‧‧流路8~14‧‧‧流體控制機器9A‧‧‧第1閥本體部9B‧‧‧第1主體9c‧‧‧氣體流路9d‧‧‧吹掃氣體流入路9e‧‧‧吹掃氣體排出路10A‧‧‧第2閥本體部10B‧‧‧第2主體10c‧‧‧氣體流入路10d‧‧‧氣體排出路10e‧‧‧吹掃氣體流路15‧‧‧吹掃氣體分支配管16‧‧‧螺栓20‧‧‧流體加熱器21‧‧‧固定塊22‧‧‧流路構件22a‧‧‧開口22b‧‧‧開口22c‧‧‧流路22D、22E‧‧‧端部23‧‧‧連接配管24‧‧‧鋁塊25‧‧‧加熱器26‧‧‧螺栓27‧‧‧流路部30‧‧‧最終閥122‧‧‧流路構件122a‧‧‧環狀凹部122D‧‧‧端部A‧‧‧距離M‧‧‧造型方向
第1圖表示實施形態相關之流體控制裝置的透視圖。 　　第2圖表示從實施形態相關之流體控制裝置的側面方向觀看的部份剖視圖。 　　第3(a)圖表示實施形態相關之流路構件的透視圖，第3(b)圖表示實施形態相關之流路構件的縱剖視圖。 　　第4圖表示流路構件的造型方法的說明圖。 　　第5(a)圖表示變形例相關之流路構件的透視圖，第5(b)圖表示變形例相關之流路構件的縱剖視圖。 　　第6圖表示具備作為本發明之實施形態相關流體控制裝置的最終閥的半導體製造裝置的概略圖。
22‧‧‧流路構件
22a，22b‧‧‧開口
22c‧‧‧流路
22D，22E‧‧‧端部
S‧‧‧箭頭

Claims (7)

  1. 一種流體加熱器，具備：流路構件，係藉金屬粉末燒結造型方式製作，形成有流路；加熱器，用於將上述流路構件加熱；固定構件，用於將上述流路構件固定於流體控制機器；及連接構件，連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀，上述流路構件的造型方向是與上述多角形狀的對角線之一成平行。
  2. 一種流體控制裝置，具備：複數流體控制機器，固定於接頭，及流體加熱器，用於將流動於上述流體控制機器的流體加熱，上述流體加熱器，具備：流路構件，係藉金屬粉末燒結造型方式製作，形成有流路；加熱器，用於將上述流路構件加熱；固定構件，用於將上述流路構件固定在流體控制機器；及連接構件，連接於上述流路構件，用於將流體流入上 述流路構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀，上述流路構件的造型方向是與上述多角形狀的對角線之一成平行。
  3. 一種流體加熱器的製造方法，係製造流體加熱器的製造方法，該流體加熱器，具備：形成有流路的流路構件；用於將上述流路構件加熱的加熱器；用於將上述流路構件固定在流體控制機器的固定構件；及連接於上述流路構件，用於將流體流入上述流路構件的連接構件，上述流路是形成螺旋狀，沿著長方向的剖面的形狀形成為多角形狀，上述流路構件是將其造型方向造型成與上述多角形狀的對角線之一平行，該流體加熱器的製造方法，具備：藉金屬粉末燒結造型方式製作上述流路構件的步驟，及在上述流路構件組合上述加熱器、上述固定構件及上述連接構件的步驟。
  4. 如請求項3記載的流體加熱器的製造方法，其中，上述流路構件是形成圓柱形，將其長方向造型成與上述流路構件的造型方向同方向。
  5. 如請求項1記載的流體加熱器，其中，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大。
  6. 如請求項2記載的流體控制裝置，其中，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大。
  7. 如請求項3記載的流體加熱器的製造方法，其中，上述流路的表面積是構成在上述流路構件之中比形成有上述流路的部份的外圍的表面積大。
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