WO2020021911A1 - バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

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valve
tubular member
annular plate
outer peripheral
valve device
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龍彦 佐藤
中田　知宏
篠原　努
尊 三浦
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株式会社フジキン
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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment

Definitions

  • the present invention relates to a valve device, a fluid control device, a fluid control method, a semiconductor manufacturing device, and a semiconductor manufacturing method.
  • a valve device that controls supply of various process gases to a chamber of a semiconductor manufacturing apparatus is used.
  • ALD atomic layer deposition
  • a valve device that is reduced in size and that stably supplies a processing gas used for a processing process for depositing a film on a substrate at a larger flow rate while maintaining a small size.
  • Patent Document 1 discloses a diaphragm valve that can be downsized and can stably supply a processing gas at a larger flow rate.
  • the concave portion of the main body of the diaphragm valve includes a large-diameter portion close to the opening and a small-diameter portion connected below the large-diameter portion via a step portion.
  • the channel forming disk is fitted in the recess.
  • the channel forming disk has a large-diameter cylindrical portion fitted into the concave large-diameter portion, a connecting portion received by the concave step portion, and an outer diameter smaller than the inner diameter of the concave small-diameter portion.
  • the lower end comprises a small-diameter cylindrical portion received on the bottom surface of the recess.
  • a plurality of through-holes are formed in the connecting portion of the flow path forming disk to communicate the small-diameter cylindrical portion outer annular space and the large-diameter cylindrical portion inner annular space.
  • the fluid inflow passage communicates with the lower end of the small-diameter cylindrical portion of the flow path forming disk, and the fluid outflow passage communicates with the small-diameter cylindrical portion outer annular space.
  • An object of the present invention is to provide a valve device capable of more stably controlling a large flow rate while improving sealing performance and being downsized, a fluid control device using the valve device, a fluid control method, and semiconductor manufacturing.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and a semiconductor manufacturing method.
  • the valve device of the present invention includes a valve body that defines a housing recess, a first flow path that opens at a bottom surface of the housing recess, and a second flow path connected to the housing recess.
  • a tubular member provided in the housing recess and defining a flow path communicating with the first flow path;
  • An annular valve seat supported at the upper end of the tubular member,
  • An annular seal member interposed between the periphery of the opening of the first flow path on the bottom surface of the housing recess and the lower end of the tubular member;
  • An outer peripheral edge is air-tightly or liquid-tightly fixed to an annular support portion formed on the inner peripheral surface of the housing recess of the valve body, and an inner peripheral edge portion is formed on the outer peripheral surface of the tubular member.
  • An airtight or liquid-tight, annular plate having a plurality of openings communicating with the second flow path through the housing recess, and having flexibility;
  • the first flow path and the second flow path cover the valve seat on the cylindrical member and the annular plate, and move between an open position and a closed position where the valve seat does not contact the valve seat.
  • a diaphragm that communicates with and shuts off the diaphragm.
  • the cylindrical member is supported in a cantilever shape by the annular plate, so that a force received from the diaphragm through the valve seat can be transmitted as a force for pressing the seal member toward the bottom surface of the housing recess. It has become.
  • ⁇ A configuration may be adopted further comprising an urging mechanism that urges the cylindrical member toward the bottom surface of the housing recess and presses the seal member against the bottom surface.
  • the annular plate also functions as the urging mechanism by the elastic restoring force exerted by the annular plate.
  • the outer peripheral edge of the annular plate is in contact with a support portion formed on the inner peripheral surface of the housing recess and a support ring inserted into the inner peripheral surface so as to face the support portion,
  • An outer peripheral edge of the diaphragm is arranged on the support ring, A surface of the outer peripheral edge of the diaphragm opposite to the side of the support ring is pressed by a pressing adapter, and the outer peripheral edge of the support ring and the outer peripheral edge of the diaphragm are fixed to the support portion. It can be.
  • the inner peripheral edge of the annular plate is inserted into the outer peripheral surface of the tubular member so as to face a support formed on the outer peripheral surface of the tubular member, and the support is provided via the inner peripheral edge of the annular plate.
  • the cylindrical member may be fixed to a supporting portion formed on an outer peripheral surface of the cylindrical member by a fixing ring pressed into the outer peripheral surface so as to face the portion.
  • the annular plate is made of metal and has a bent portion bent in the radial direction, When being fixed to the support portion formed on the inner peripheral surface of the housing concave portion and the support portion formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member, the cylindrical portion is fixed so as to warp the bent portion. It is possible to adopt a configuration in which a member is urged toward the bottom surface of the housing recess to exert an elastic urging force for pressing the seal member against the bottom surface.
  • ⁇ A configuration may be adopted in which the seal member is held in a seal recess formed on the valve body side of the tubular member.
  • the tubular member has a valve seat recess formed on the diaphragm side,
  • the valve seat is held in the valve seat recess,
  • the said valve seat can employ
  • the fluid control device of the present invention is a fluid control device in which a plurality of fluid devices are arranged from an upstream side to a downstream side, and the plurality of fluid devices is a fluid control device including the above-described valve device.
  • a flow control method of the present invention is a flow control method for adjusting a flow rate of a fluid using the above-described valve device.
  • the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus that uses the above-described valve device for controlling the process gas in a semiconductor device manufacturing process that requires a process step using a process gas in a closed chamber.
  • the semiconductor manufacturing method of the present invention is a semiconductor manufacturing method in which a valve device is used for controlling the flow rate of the process gas in a semiconductor device manufacturing process requiring a process step using a process gas in a closed chamber.
  • valve device with improved sealing performance and a more stable control of a large flow rate while being downsized.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a valve device according to an embodiment of the present invention. Sectional drawing which shows the open state in the valve apparatus of FIG. 1A.
  • FIG. 4 is a top view of a tubular member that holds a valve seat and a seal member.
  • FIG. 2B is a sectional view of the tubular member taken along the line 2B-2B in FIG. 2A.
  • Top view of annular plate The top view of a fixing ring.
  • FIG. 4A is an end view of the fixing ring taken along line 4B-4B of FIG. Sectional drawing of the cylindrical member with which the annular plate was mounted. Sectional drawing explaining the assembly procedure of the valve apparatus of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is an enlarged sectional view of a main part of the valve device of FIG. 1A.
  • the top view of the annular plate of the valve device concerning other embodiments of the present invention.
  • FIG. 8B is an annular cross-sectional view taken along line 8B-8B in FIG. 8A.
  • FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view inside the circle A in FIG. 8B.
  • Sectional drawing which shows the state before fixing an annular plate to a cylindrical member.
  • Sectional drawing which shows the state which fixed the annular plate to the cylindrical member with the fixing ring.
  • Sectional drawing which shows the state which fixed the annular plate to the support part of the accommodation recessed part.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a fluid control device using the valve device of the embodiment.
  • the fluid control device shown in FIG. 12 is provided with a metal base plate BS arranged along the width directions W1 and W2 and extending in the longitudinal directions G1 and G2.
  • W1 indicates the back side
  • W2 indicates the front side
  • G1 indicates the upstream side
  • G2 indicates the downstream side.
  • Various fluid devices 991A to 991E are installed on the base plate BS via a plurality of flow path blocks 992, and flow paths (not shown) through which the fluid flows from the upstream side G1 to the downstream side G2 by the plurality of flow path blocks 992. Are formed respectively.
  • the “fluid device” is a device used in a fluid control device that controls a flow of a fluid, and includes a body that defines a fluid flow path, and at least two flow path ports that are opened on the surface of the body. It is a device having. Specifically, an on-off valve (two-way valve) 991A, a regulator 991B, a pressure gauge 991C, an on-off valve (three-way valve) 991D, a mass flow controller 991E, and the like are included, but not limited thereto.
  • the introduction pipe 993 is connected to a flow path port on the upstream side of the flow path (not shown).
  • the present invention can be applied to various valve devices such as the above-described on-off valves 991A and 991D, the regulator 991B, and the like.
  • a case where the present invention is applied to on-off valves will be described as an example.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a valve device 1 in an open state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing the valve device 1 of FIG. 1 in an open state.
  • the valve device 1 includes a casing 6, a bonnet 5, a valve body 2, a cylindrical member 3 formed in a cylindrical shape, a valve seat 48, a seal member 49, and a support member.
  • a ring 10 an annular plate 11, a fixing ring 12, a diaphragm 41, a holding holder 43, a diaphragm holding 42, a stem 44, and a coil spring 45 are provided.
  • the arrows A1 and A2 in the figure are the up and down directions, where A1 indicates the upward direction and A2 indicates the downward direction.
  • the valve body 2 is formed of stainless steel, and has an upper surface 2a and side surfaces 2b and 2c facing each other.
  • a cylindrical portion 26 extends from the upper surface 2a in the upward direction A1. Inside the cylindrical portion 26 is a space in which the cylindrical member 3 is arranged.
  • a housing recess 23 having a stepped support portion 24 is opened, and a screw hole 25 for screwing with the bonnet 5 is formed. .
  • the valve body 2 forms a first flow path 21 and a second flow path 22.
  • the first flow path 21 is a flow path that opens at the side surface 2 b and the bottom surface of the housing recess 23.
  • the second flow path 22 is a flow path that opens to the side surface 2 c and the side surface of the housing recess 23.
  • the outer peripheral edge of the diaphragm 41 is sandwiched between the support ring 10 and the presser adapter 13, which will be described later, and moves between a closed position where the diaphragm 41 is in contact with the valve seat 48 and an open position where the diaphragm 41 is not in contact with the valve seat 48.
  • the communication between the path 21 and the second flow path 22 is performed and cut off.
  • the casing 6 incorporates an actuator 8 for driving the diaphragm 41 and is fixed by being screwed to the bonnet 5.
  • the operation member 7 moves between a closed position where the diaphragm 41 as a valve body closes the opening of the first flow path 21 and an open position where the opening is opened.
  • the operating member 7 of the actuator 8 is formed in a substantially cylindrical shape, and is held on the inner peripheral surface of the circular hole 54 of the bonnet 5 and the inner peripheral surface of the circular hole 64 formed in the casing 6, and the vertical direction A 1, A 2 It is supported movably.
  • An O-ring 91 is disposed between the inner peripheral surfaces of the circular holes 54 and 64 and the operation member 7 to ensure airtightness.
  • the operating member 7 is connected to the stem 44, and the stem 44 moves together with the operating member 7.
  • the stem 44 is urged by the coil spring 46 in the downward direction A2 with respect to the bonnet 5, that is, the direction for moving the diaphragm 41 to the closed position.
  • the coil spring 46 is used.
  • the present invention is not limited to this, and another type of elastic member such as a disc spring or a leaf spring can be used.
  • a holding member 43 is fixed to the lower end surface of the stem 44, and the holding member 43 is provided with a diaphragm holding member 42 made of a synthetic resin such as polyimide which is in contact with the upper surface of the central portion of the diaphragm 41.
  • the diaphragm retainer 42 may be made of metal such as aluminum.
  • an annular bulkhead 82 is formed around the operation member 7, and a piston 81 is arranged in a cylinder 83 sandwiched between the upper surface 5 a of the bonnet 5 and the bulkhead 82.
  • the piston 81 is also arranged in the cylinder 83 formed in the above.
  • the upper piston 81 is urged by the coil spring 45 in the downward direction A2.
  • O-rings 91 are arranged between the piston 81 and the inner peripheral surface forming the space inside the casing 6 and between the operating member 7 and the piston 81, thereby ensuring airtightness.
  • the cylinder 83 and the piston 81 constitute an actuator 8 for moving the operating member 7 to the open position against the coil spring 46.
  • the actuator 8 can be configured to be able to increase the force by the operation gas, for example, by using a plurality of pistons 81 to increase the working area of the pressure.
  • the space above the upper piston 81 is open to the atmosphere through the ventilation path 62 and the like.
  • the space below the piston 81 of each cylinder 83 communicates with an operating member flow passage 71 formed in the operating member 7.
  • the operation member flow passage 71 communicates with an operation gas supply port 61 that is connected to a circular hole 64 formed in the upper surface 6 a of the casing 6. Accordingly, the operation gas supplied from the operation gas supply port 61 is supplied to the cylinder 83, and pushes up the piston 81 in the upward direction A1.
  • the configuration of the casing 6, the actuator 8, the bonnet 5, the stem 44, the diaphragm holder 42, and the coil springs 45 and 46 is an example of a configuration in an automatic valve device that controls opening and closing of a valve body by compressed air. Can be appropriately selected from other known configurations. In the case of a manual valve device or the like, these configurations may not be provided.
  • the cylindrical member 3 is formed in a cylindrical shape from a metal material such as stainless steel, and defines a flow path 3 a communicating with the opening of the first flow path 21 on the bottom surface of the housing recess 23.
  • a holding recess 35 is formed at the upper end of the tubular member 3
  • a holding recess 36 is formed at the lower end
  • a valve seat 48 is mounted on the holding recess 35, and a holding recess 36 is provided.
  • An annular seal member 49 is fixed by caulking.
  • Step portions 37 are formed on the outer peripheral surfaces of the upper end portion and the lower end portion of the tubular member 3, respectively.
  • the seal member 49 closes the inside and outside of the tubular member 3 on the valve body 2 side of the tubular member 3 to ensure airtightness.
  • the valve seat 48 is formed of a synthetic resin such as PFA, PA, PI, PCTFE, or PTFE, and the seal member 49 can be made of the same material and shape as the valve seat 48. According to this configuration, the tubular member 3 on which the valve seat 48 and the seal member 49 are mounted can be used in any of up and down directions. It is also possible to reduce the product cost by sharing parts. Note that a configuration in which the valve seat 48 and the seal member 49 are not fixed to the tubular member 3 can be adopted, and a configuration in which the valve seat 48 and the seal member 49 are not made of the same material and the same shape can be adopted.
  • the annular plate 11 is a flexible annular flat plate having a through hole 11a at the center, and is formed of a metal such as stainless steel, and has a plurality of openings 11b formed in the circumferential direction. Have been. As described later, the annular plate 11 has an inner peripheral edge 11 c fixed to a step 37 formed on the outer peripheral surface of the tubular member 3, and an outer peripheral edge 11 d fixed to the support 24 of the accommodation recess 23.
  • the support ring 10 has an annular shape concentric with the tubular member 3.
  • the support ring 10 is disposed on a stepped support portion 24 of the accommodation recess 23 via the outer peripheral edge 11 d of the annular plate 11.
  • the fixing ring 12 has an annular shape concentric with the tubular member 3, and as shown in FIG. 4B, upper and lower end surfaces 12a are formed of flat surfaces parallel to each other. As shown in FIG. 5, the annular plate 11 is disposed on the step portion 37 on the upper end side of the tubular member 3, and the fixing ring 12 is pressed into the outer peripheral surface on the upper end side of the tubular member 3. Thereby, the annular plate 11 is fixed to the tubular member 3.
  • the channel 3 a inside the tubular member 3 communicates with the first channel 21. Since the opening of the first flow path 21 can be provided on the bottom surface of the housing recess 23 and the opening of the second flow path 22 can be provided on the side surface of the housing recess 23, the first flow path 21 and the second flow path 21 can be provided. 22 can be made larger. Thereby, the flow rate in the open state can be increased.
  • the diaphragm 41 closes the flow path 3 a of the tubular member 3 extending from the first flow path 21 of the valve body 2 to shut off the first flow path 21 and the second flow path 22, and the flow path 3 a Is opened to allow the first flow path 21 and the second flow path 22 to communicate with each other.
  • the diaphragm 41 is disposed above the valve seat 48, and maintains the airtightness of the housing recess 23, and the central portion thereof moves up and down so as to be seated on and away from the valve seat 48, thereby forming the first flow passage. 21 and the second flow path 22 are blocked or communicated.
  • the diaphragm 41 is formed into a spherical shell shape in which an upwardly convex arc shape is a natural state by expanding a central portion of a metal thin plate such as a special stainless steel plate and a nickel-cobalt alloy thin plate upward. ing.
  • the diaphragm 41 is made of, for example, a metal such as stainless steel or a NiCo-based alloy or a fluorine-based resin so as to be elastically deformable into a spherical shell shape.
  • the valve device 1 includes a cylindrical member 3 in which the annular plate 11 shown in FIG. 5 is fixed by a fixing ring 12, and a first member in which a sealing member 49 is formed on the bottom surface of the housing recess 23. It is arranged so as to be in contact with the annular sealing surface 23s around the opening of the flow path 21.
  • the support ring 10 is arranged so as to contact the annular plate 11, and thereafter, the diaphragm 41 is arranged so as to contact the support ring 10, the holding adapter 13 is arranged so as to contact the diaphragm 41, and the bonnet 5. Is screwed into the screw hole 25 of the valve body 2.
  • the holding adapter 13 is pressed in the downward direction A2 by the lower end surface of the bonnet 5, and the outer peripheral edge 11 d of the annular plate 11 is connected to the supporting portion 24 of the housing recess 23 of the valve body 2 via the diaphragm 41 and the supporting ring 10. Pressed. Thereby, the outer peripheral edge 11d of the annular plate 11 is fixed to the support portion 24 of the housing recess 23 of the valve body 2 in an airtight or liquid tight manner.
  • the inner peripheral edge portion 11c of the annular plate 11 is fixed to a step portion (support portion) 37 formed on the outer peripheral surface of the tubular member 3 in a gas-tight or liquid-tight manner by a fixing ring 12.
  • FIG. 7 shows a state in which the annular plate 11 is fixed to the support portion 24, but the illustration of the diaphragm 41 and the bonnet 5 is omitted.
  • the outer peripheral edge of the annular plate 11 is sandwiched between the flat surface of the support portion 24 of the valve body 2 and the flat surface of the support ring 10, and the tubular member 3 is supported in a cantilever shape by the annular plate 11. .
  • the annular plate 11 can bend in the directions of arrows B1 and B2. If the annular plate 11 bends, the tubular member 3 can move in the vertical direction A1 and A2 with respect to the bottom surface of the housing recess 23. .
  • FIGS. 8A to 8C show the structure of an annular plate 11A used in a valve device according to a second embodiment of the present invention.
  • the valve device according to the second embodiment has the same configuration as the valve device 1 according to the first embodiment, except for the structure of the annular plate 11A.
  • the annular plate 11A shown in FIG. 8A is a flexible annular plate having a through hole 11a at the center, and is formed of a metal such as stainless steel, and has a plurality of openings 11b in the circumferential direction.
  • the annular plate 11A has a bent portion 11e between the inner peripheral edge 11c and the outer peripheral edge 11d. As can be seen from FIG.
  • the annular plate 11A has a portion (radius) of the inner peripheral edge 11c such that a portion of the inner peripheral edge 11c closer to the inner periphery than the bent portion 11e faces downward in the center axis direction of the annular plate 11A. (Way in the direction) is plastically deformed in advance along a circle concentric with the annular plate 11A.
  • the through-hole 11a of the annular plate 11A is fitted into the outer peripheral surface of the cylindrical member 3 and disposed on the step portion 37 on the annular plate 11A.
  • the annular plate 11A is disposed at a position substantially along a horizontal plane HP orthogonal to the central axis CL of the tubular member 3.
  • the fixing ring 12 is pressed into the outer peripheral surface of the upper end portion of the tubular member 3, and the flat end surface of the fixing ring 12 and the flat supporting surface of the step portion 37 form an annular shape.
  • the annular plate 11A warps downward with respect to the horizontal plane HP.
  • FIG. 10B shows a state in which the annular plate 11A is fixed to the support portion 24, but the illustration of the diaphragm 41 and the bonnet 5 is omitted. In addition, for convenience of description, hatching in the cross section of the tubular member 3 is omitted.
  • the annular plate 11A extends in the horizontal direction, but a bending moment M from the annular plate 11A in the downward direction A2 constantly acts on the upper end of the tubular member 3. That is, when being fixed to the support portion 24 of the housing recess 23 and the step portion (support portion) 37 formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member 3, the annular plate 11A is fixed so as to warp the bent portion 11e of the annular plate 11A.
  • the annular plate 11A exerts an elastic urging force that urges the cylindrical member 3 toward the bottom surface of the housing recess 23 to press the seal member 49 against the seal surface 23s.
  • a reaction force R1 always acts on the seal member 49 from the seal surface 23s.
  • a semiconductor manufacturing apparatus 980 shown in FIG. 11 is an apparatus for executing a semiconductor manufacturing process by the ALD method.
  • 981 is a process gas supply source
  • 982 is a gas box
  • 983 is a tank
  • 984 is a control unit
  • 985 is a processing chamber.
  • 986 indicate an exhaust pump.
  • it is necessary to precisely adjust the flow rate of the processing gas, and it is necessary to secure a certain flow rate of the processing gas by increasing the diameter of the substrate.
  • the gas box 982 is an integrated gas system (fluid control) in which various fluid control devices such as an on-off valve, a regulator, and a mass flow controller are integrated and housed in a box in order to supply an accurately measured process gas to the processing chamber 985.
  • the tank 983 functions as a buffer that temporarily stores the processing gas supplied from the gas box 982.
  • the control unit 984 executes flow rate adjustment control by controlling supply of operation gas to the valve device 1.
  • the processing chamber 985 provides a closed processing space for forming a film on a substrate by the ALD method.
  • the exhaust pump 986 evacuates the processing chamber 985.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • a person skilled in the art can make various additions and changes without departing from the scope of the present invention.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention relates to an atomic layer etching method (ALE: Atomic Layer Etching method). ) Can be applied to any object that requires precise flow rate adjustment.
  • ALE Atomic Layer Etching method
  • a piston built in a cylinder operated by gas pressure is used as an actuator, but the present invention is not limited to this, and various types of optimal actuators can be selected according to a control target. .
  • valve device 1 is arranged outside the gas box 982 as a fluid control device.
  • various fluid devices such as an opening / closing valve, a regulator, a mass flow controller and the like are integrated and accommodated in the box. It is also possible to include the valve device 1 of the above embodiment in the device.
  • valve device in which the valve device is mounted on the plurality of flow path blocks 992 is exemplified.
  • the valve device of the present invention is applicable.
  • Valve device 2 Valve body 2a: Upper surface 2b: Side surface 2c: Side surface 3: Cylindrical member 3a: Flow path 5: Bonnet 5a: Upper surface 6: Casing 6a: Upper surface 7: Operating member 8: Actuator 10: Support ring 11 : Annular plate 11A: annular plate 11a: through hole 11b: opening 11c: inner peripheral edge 11d: outer peripheral edge 11e: bent portion 12: fixed ring 12a: upper and lower end surfaces 13: holding adapter 21: first flow path 22: first 2 channel 23: accommodation recess 23 s: sealing surface 24: support portion 25: screw hole 26: cylindrical portion 35: holding recess 36: holding recess 37: step portion 41: diaphragm 42: diaphragm holder 43: holder 44: Stem 45: Coil spring 46: Coil spring 48: Bar Bu seat 49: Seal member 54: Circular hole 61: Operation gas supply port 62: Ventilation path 64: Circular hole 71: Operation member flow path 81

Abstract

シール性能が改善され、小型化されつつより安定的に大きな流量を制御することのできるバルブ装置を提供する。バルブボディ（２）と、収容凹部（２３）内に設けられ第１の流路（２１）と連通する筒状部材（３）と、筒状部材（３）に支持されるバルブシート（４８）と、収容凹部（２３）の底面の第１の流路（２１）の開口周囲と筒状部材（３）の下端部との間に介在するシール部材（４９）と、バルブボディ（２）の収容凹部（２３）の内周面に形成された環状の支持部（２４）に気密又は液密に固定されかつ筒状部材（３）の外周面に形成された環状の支持部（３７）に気密又は液密に固定され第２の流路（２２）と連通する複数の開口を有する可撓性を有する環状プレート（１１）と、バルブシート（４８）に対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより第１の流路（２１）と第２の流路（２２）との連通及び遮断を行うダイヤフラム（４１）と、を有する。

Description

バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法
　本発明は、バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
　例えば、半導体製造工程においては、半導体製造装置のチャンバに対して、各種のプロセスガスの供給を制御するバルブ装置が用いられている。原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　法）等においては、小型化されつつ、基板に膜を堆積させる処理プロセスに使用する処理ガスをより大きな流量で安定的に供給するバルブ装置が求められている。
　引用文献１は、小型化されるとともに処理ガスをより大きな流量で安定的に供給可能なダイヤフラム弁について開示している。このダイヤフラム弁の本体の凹所は、開口に近い大径部および段差部を介して大径部の下方に連なる小径部からなる。凹所に流路形成ディスクが嵌め合わせられている。流路形成ディスクは、凹所大径部に嵌め合わせられている大径円筒部と、凹所段差部に受け止められている連結部と、凹所小径部の内径よりも小さい外径を有し下端が凹所の底面で受け止められている小径円筒部とからなる。流路形成ディスクの連結部に、小径円筒部外側環状空間と大径円筒部内側環状空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている。流体流入通路は流路形成ディスクの小径円筒部下端に、流体流出通路は小径円筒部外側環状空間にそれぞれ通じている。
特開２００５-１７２０２６号公報
　上記したダイヤフラム弁では、ダイヤフラム弁の本体の凹所段差部と流路形成ディスクの大径円筒部との間、および、ダイヤフラム弁の本体の凹所底面と流路形成ディスクの下端との間の２箇所をシールする必要がある。このため、部品間の寸法誤差等が原因で、複数のダイヤフラム弁の間で、流路形成ディスクの下端部とダイヤフラム弁の本体の凹所の底面との間のシール性能がばらつくという問題が存在した。
　本発明の目的の一つは、シール性能が改善され、小型化されつつより安定的に大きな流量を制御することのできるバルブ装置、そのバルブ装置を用いた流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することにある。
　本発明のバルブ装置は、収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
　前記収容凹部内に設けられ、第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
　前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
　前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
　外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
　前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有する。
　前記筒状部材は、前記環状プレートにより片持ち梁状に支持されることにより、前記ダイヤフラムから前記バルブシートを通じて受ける力を、前記シール部材を前記収容凹部の底面に向けて押圧する力として伝達可能となっている。
　前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する付勢機構をさらに有する、構成を採用できる。
　好適には、前記環状プレートは、当該環状プレートが発揮する弾性復元力により前記付勢機構を兼ねている。
　前記環状プレートの外周縁部は、前記収容凹部の内周面に形成された支持部と当該支持部に対向するように前記内周面に挿入された支持リングに接触し、
　前記支持リング上に前記ダイヤフラムの外周縁部が配置され、
　前記ダイヤフラムの外周縁部の前記支持リングの側とは反対側の面が押えアダプタによって押圧されて、前記支持リングの外周縁部および前記ダイヤフラムの外周縁部が前記支持部に固定される、構成とすることができる。
　前記環状プレートの内周縁部は、前記筒状部材の外周面に形成された支持部と対向するように前記筒状部材の外周面に挿入され、前記環状プレートの内周縁部を介して当該支持部に対向するように前記外周面に圧入された固定リングにより前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定されている、構成とすることができる。
　前記環状プレートは、金属製であり、半径方向の中途に屈曲した屈曲部を有し、
　前記収容凹部の内周面に形成された支持部および前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定される際に、前記屈曲部を反らせるように固定されることで、前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する弾性付勢力を発揮する、構成を採用できる。
　前記シール部材は、前記筒状部材の前記バルブボディ側に形成されたシール凹部に保持される、構成を採用できる。
　前記筒状部材は、前記ダイヤフラム側に形成されたバルブシート凹部を有し、
　前記バルブシートは、前記バルブシート凹部に保持され、
　前記バルブシートは、前記シール部材と同じ材料及び形状からなる、構成を採用できる。
　本発明の流体制御装置は、上流側から下流側に向かって複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、前記複数の流体機器は、上記のバルブ装置を含む流体制御装置である。
　本発明の流量制御方法は、上記のバルブ装置を用いて、流体の流量を調整する流量制御方法である。
　本発明の半導体製造装置は、密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に上記のバルブ装置を用いる半導体製造装置である。
　本発明の半導体製造方法は、密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの流量制御に上記のバルブ装置を用いる半導体製造方法である。
　本発明によれば、シール性能が改善され、小型化されつつより安定的に大きな流量を制御するバルブ装置が提供される。
本発明の一実施形態に係るバルブ装置の構成を示す縦断面図。 図１Ａのバルブ装置における、開状態を示す断面図。 バルブシートおよびシール部材を保持する筒状部材の上面図。 図２Ａの２Ｂ－２Ｂ線における筒状部材の断面図。 環状プレートの平面図 固定リングの平面図。 図４Ａの４Ｂ－４Ｂ線における固定リングの端面図 環状プレートが装着された筒状部材の断面図。 図１Ａのバルブ装置の組み立て手順を説明する断面図。 図１Ａのバルブ装置の要部拡大断面図。 本発明の他の実施形態に係るバルブ装置の環状プレートの平面図。 図８Ａの８Ｂ－８Ｂ線における環状の断面図。 図８Ｂの円Ａ内の拡大断面図。 筒状部材に環状プレートを固定する前の状態を示す断面図。 筒状部材に環状プレートを固定リングで固定した状態を示す断面図。 環状プレートが固定された筒状部材を収容凹部に挿入した状態を示す断面図。 環状プレートを収容凹部の支持部に固定した状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るバルブ装置の半導体製造プロセスへの適用例を示す概略図。 本実施形態のバルブ装置を用いる流体制御装置の一例を示す斜視図。
第１実施形態
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。説明において同様の要素には同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
　先ず、図１２を参照して、本発明が適用される流体制御装置の一例を説明する。
　図１２に示す流体制御装置には、幅方向Ｗ１，Ｗ２に沿って配列され長手方向Ｇ１，Ｇ２に延びる金属製のベースプレートＢＳが設けられている。なお、Ｗ１は背面側、Ｗ２は正面側，Ｇ１は上流側、Ｇ２は下流側の方向を示している。ベースプレートＢＳには、複数の流路ブロック９９２を介して各種流体機器９９１Ａ～９９１Ｅが設置され、複数の流路ブロック９９２によって、上流側Ｇ１から下流側Ｇ２に向かって流体が流通する図示しない流路がそれぞれ形成されている。
　ここで、「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの表面で開口する少なくとも２つの流路口を有する機器である。具体的には、開閉弁（２方弁）９９１Ａ、レギュレータ９９１Ｂ、プレッシャーゲージ９９１Ｃ、開閉弁（３方弁）９９１Ｄ、マスフローコントローラ９９１Ｅ等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。なお、導入管９９３は、上記した図示しない流路の上流側の流路口に接続されている。
　本発明は、上記した開閉弁９９１Ａ、９９１Ｄ、レギュレータ９９１Ｂ等の種々のバルブ装置に適用可能であるが、本実施形態では、開閉弁に適用する場合を例に挙げて説明する。
　図１Ａは、本発明の一実施形態に係る開状態におけるバルブ装置１の構成を示す断面図である。図１Ｂは、図１のバルブ装置１における、開状態を示す断面図である。図１Ａ，１Ｂに示すように、バルブ装置１は、ケーシング６と、ボンネット５と、バルブボディ２と、円筒状に形成された筒状部材３と、バルブシート４８と、シール部材４９と、支持リング１０、環状プレート１１、固定リング１２、ダイヤフラム４１と、押えホルダ４３と、ダイヤフラム押え４２と、ステム４４と、コイルばね４５とを有している。
　なお、図中の矢印Ａ１，Ａ２は上下方向であってＡ1が上方向、Ａ２が下方向を示すものとする。
　バルブボディ２は、ステンレス鋼により形成されており、上面２ａ及び互いに対向する側面２ｂ及び２ｃを有している。上面２ａからは、円筒状部２６が上方向Ａ１に向けて延びている。円筒状部２６の内部には、筒状部材３を配置する空間であり、段差状の支持部２４を有する収容凹部２３が開けられると共に、ボンネット５と螺合するネジ穴２５が形成されている。また、バルブボディ２は第１の流路２１及び第２の流路２２を形成している。第１の流路２１は、側面２ｂと、収容凹部２３の底面で開口する流路である。第２の流路２２は、側面２ｃと、収容凹部２３の側面に開口する流路である。
　ダイヤフラム４１は、その外周縁部が、後述する支持リング１０と押えアダプタ１３により挟持され、バルブシート４８に対して接触する閉位置及び非接触の開位置の間で移動することにより第１の流路２１と第２の流路２２との連通及び遮断を行う。ケーシング６は、ダイヤフラム４１を駆動するアクチュエータ８を内蔵し、ボンネット５に螺合することにより固定される。操作部材７は、弁体であるダイヤフラム４１に第１の流路２１の開口を閉鎖させる閉位置と、開口を開放させる開位置との間で移動する。アクチュエータ８の操作部材７は、略円筒状に形成され、ボンネット５の円孔５４の内周面と、ケーシング６内に形成された円孔６４の内周面に保持され、上下方向Ａ１，Ａ２に移動自在に支持されている。円孔５４及び６４の内周面と、操作部材７との間はＯリング９１が配置され、気密性が確保されている。
　ボンネット５の内部において、操作部材７はステム４４に結合され、ステム４４は操作部材７と共に移動する。ステム４４は、ボンネット５の内部において、コイルばね４６により、ボンネット５に対して下方向Ａ２、つまりダイヤフラム４１を閉位置に移動させる方向に付勢されている。本実施形態では、コイルばね４６を使用しているが、これに限定されるわけではなく、皿ばねや板バネ等の他の種類の弾性部材を使用することができる。ステム４４の下端面には押えホルダ４３が固定され、この押えホルダ４３には、ダイヤフラム４１の中央部上面に当接するポリイミド等の合成樹脂製のダイヤフラム押え４２が装着されている。なお、ダイヤフラム押え４２にはアルミ等の金属を用いても良い。
　ケーシング６内部には、操作部材７の周囲に環状のバルクヘッド８２が形成され、ボンネット５の上面５ａとバルクヘッド８２で挟まれたシリンダ８３内にはピストン８１が配置され、バルクヘッド８２の上方に形成されたシリンダ８３にもピストン８１が配置されている。上側のピストン８１は、コイルばね４５により下方向Ａ２に向けて付勢されている。
　ケーシング６内部の空間を形成する内周面とピストン８１との間、及び操作部材７とピストン８１との間はＯリング９１が配置され、気密性が確保されている。
　シリンダ８３およびピストン８１は、操作部材７をコイルばね４６に抗して開位置に移動させるアクチュエータ８を構成している。アクチュエータ８は、例えば複数のピストン８１を用いて圧力の作用面積を増加させることにより、操作ガスによる力を増力できる構成とすることができる。上側のピストン８１の上側の空間は、通気路６２等により大気に開放されている。
　各シリンダ８３のピストン８１下側の空間は、操作部材７に形成された操作部材流通路７１と連通している。操作部材流通路７１は、ケーシング６の上面６ａに形成された円孔６４に繋がる操作ガス供給口６１に連通している。これにより操作ガス供給口６１から供給される操作ガスは、シリンダ８３に供給され、ピストン８１を上方向Ａ１に押し上げる。なお、ケーシング６、アクチュエータ８、ボンネット５、ステム４４、ダイヤフラム押え４２及びコイルばね４５、４６の構成は、圧縮空気により弁体の開閉を制御する自動バルブ装置における構成の一例であり、これらの構成は他の公知の構成等適宜選択することができる。また手動バルブ装置である場合等においてこれらの構成は有していなくてもよい。
　筒状部材３は、ステンレス鋼等の金属材料により円筒状に形成され、収容凹部２３の底面の第１の流路２１の開口と連通する流路３ａを画定している。図２Ａ，２Ｂに示すように、筒状部材３の上端部には、保持凹部３５が形成され、下端部には保持凹部３６が形成され、保持凹部３５にはバルブシート４８が、保持凹部３６には環状のシール部材４９がカシメにより固定されている。筒状部材３の上端部および下端部の外周面にはそれぞれ段差部３７が形成されている。
　シール部材４９は、筒状部材３のバルブボディ２側において、筒状部材３の内側と外側との間を遮断し、気密性を確保する。
　バルブシート４８は、ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ、ＰＴＦＥ等の合成樹脂で形成され、シール部材４９もバルブシート４８と同じ材料及び形状からなるものとすることができる。この構成によれば、バルブシート４８およびシール部材４９を装着した筒状部材３を上下いずれの向きでも使用可能となる。部品を共通化して製品コストを低減することも可能となる。なお、バルブシート４８およびシール部材４９を筒状部材３に固定しない構成も採用でき、バルブシート４８およびシール部材４９を同一材料、同一形状にしない構成を採用することもできる。
　環状プレート１１は、図３に示すように、中心部に貫通孔１１ａを有する可撓性の円環状の平坦な板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口１１ｂが形成されている。環状プレート１１は、後述するように、内周縁部１１ｃが筒状部材３の外周面に形成された段差部３７に固定され、外周縁部１１ｄが収容凹部２３の支持部２４に固定される。
　支持リング１０は、筒状部材３と同心の環状形状である。支持リング１０は、環状プレート１１の外周縁部１１ｄを介して収容凹部２３の段差状の支持部２４に配置される。
　固定リング１２は、筒状部材３と同心の環状形状であり、図４Ｂに示すように、上下端面１２ａが互いに平行な平坦面で構成されている。図５に示すように、環状プレート１１が筒状部材３の上端側の段差部３７に配置され、固定リング１２が筒状部材３の上端側の外周面に圧入される。これにより、環状プレート１１が筒状部材３に固定される。
　本実施形態においては、筒状部材３は、筒状部材３の内側の流路３ａが第１の流路２１と連通している。収容凹部２３の底面に第１の流路２１の開口を設け、収容凹部２３の側面に第２の流路２２の開口を設けることができるため、第１の流路２１及び第２の流路２２の径をより大きくすることができる。これにより開状態における流量を大きくすることができる。
　ダイヤフラム４１は、バルブボディ２の第１の流路２１から伸びる筒状部材３の流路３ａを閉鎖して第１の流路２１と第２の流路２２とを遮断すると共に、流路３ａを開放して第１の流路２１と第２の流路２２とを連通させる。ダイヤフラム４１は、バルブシート４８の上方に配設されており、収容凹部２３の気密を保持すると共に、その中央部が上下動してバルブシート４８に当離座することにより、第１の流路２１及び第２の流路２２の遮断又は連通する。本実施形態では、ダイヤフラム４１は、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板及びニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させることにより、上に凸の円弧状が自然状態の球殻状とされている。ダイヤフラム４１は、例えば、ステンレス、ＮｉＣｏ系合金などの金属やフッ素系樹脂で球殻状に弾性変形可能に形成されている。
　バルブ装置１は、図６に示すように、図５に示した環状プレート１１が固定リング１２により固定された筒状部材３が、シール部材４９が収容凹部２３の底面に形成された第１の流路２１の開口周囲の環状のシール面２３ｓに接するように配置される。次いで、支持リング１０が環状プレート１１に接触するように配置され、その後に、支持リング１０に接触するようにダイヤフラム４１が配置され、ダイヤフラム４１に接触するように押えアダプタ１３が配置され、ボンネット５がバルブボディ２のネジ穴２５にねじ込まれる。ボンネット５の下端面により、押えアダプタ１３が下方向Ａ２に向けて押圧され、ダイヤフラム４１および支持リング１０を介して環状プレート１１の外周縁部１１ｄがバルブボディ２の収容凹部２３の支持部２４に押圧される。これにより、環状プレート１１の外周縁部１１ｄは、バルブボディ２の収容凹部２３の支持部２４に気密又は液密に固定される。なお、環状プレート１１の内周縁部１１ｃは、筒状部材３の外周面に形成された段差部（支持部）３７に気密又は液密に固定リング１２により固定されている。
　ここで、バルブ装置１の筒状部材３に作用する力について図７を参照して説明する。
　なお、図７は環状プレート１１が支持部２４に固定された状態を示しているが、ダイヤフラム４１およびボンネット５の記載を省略している。
　環状プレート１１の外周縁部は、バルブボディ２の支持部２４の平坦面および支持リング１０の平坦面により挟持されており、筒状部材３は環状プレート１１により片持ち梁状に支持されている。環状プレート１１は、矢印Ｂ１，Ｂ２の方向に撓むことが可能であり、環状プレート１１が撓めば筒状部材３は収容凹部２３の底面に対して上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となる。
　図示しないダイヤフラム４１が下方向Ａ２に押圧されてバルブシート４８に密着すると、バルブシート４８には下方向Ａ２に向かう力Ｆが作用する。これにより、筒状部材３の下端部に設けられたシール部材４９は、収容凹部２３の第１の流路２１の開口周囲のシール面２３ｓからダイヤフラム４１から受ける力Ｆの反力Ｒを受ける。反力Ｒがシール面２３ｓからシール部材４９に作用することで、シール部材４９がシール面２３ｓに密着し、収容凹部２３の底面において、筒状部材３の内周と外周との間が確実にシールされる。
　すなわち、バルブ装置１が図１に示した閉鎖状態において、筒状部材３と収容凹部２３の底面との間のリークを確実に防ぐことができる。
第２実施形態
　図８Ａ～図８Ｃに、本発明の第２の実施形態に係るバルブ装置に用いられる環状プレート１１Ａの構造を示す。なお、第２の実施形態に係るバルブ装置は、環状プレート１１Ａの構造以外については、第１の実施形態に係るバルブ装置１と同様の構成である。
　図８Ａに示す環状プレート１１Ａは、中心部に貫通孔１１ａを有する可撓性の円環状の板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口１１ｂが形成されている。加えて、環状プレート１１Ａは、内周縁部１１ｃと外周縁部１１ｄとの間に屈曲部１１ｅを有する。
　図８Ｃから分かるように、環状プレート１１Ａは、内周縁部１１ｃの屈曲部１１ｅよりも内周側の部分が環状プレート１１Ａの中心軸線方向下方に向くように、内周縁部１１ｃの一部(半径方向の中途)を環状プレート１１Ａと同心の円に沿って予め塑性変形させてある。
　図９Ａに示すように、筒状部材３の外周面に環状プレート１１Ａの貫通孔１１ａを嵌め込んで、段差部３７に環状プレート１１Ａに配置する。この状態では、環状プレート１１Ａは、筒状部材３の中心軸線ＣＬに直交する水平面ＨＰに略沿った位置に配置される。
　この状態から、図９Ｂに示すように、固定リング１２を筒状部材３の上端部の外周面に圧入し、固定リング１２の平坦な端面と、段差部３７の平坦な支持面とで、環状プレート１１Ａの内周縁部１１ｃを挟持すると、環状プレート１１Ａは、水平面ＨＰに対して下方に向かうように反る。
　図９Ｂに示した環状プレート１１Ａが固定された筒状部材３をバルブボディ２の収容凹部２３に挿入すると、図１０Ａに示すように、環状プレート１１Ａが外周側に向かって下方に傾斜した状態で支持部２４に配置される。
　この状態から、支持リング１０を環状プレート１１Ａ上に配置し、さらに、図示しないダイヤフラム４１および押えアダプタ１３を支持リング１０上に配置し、ボンネット５の下端面により押えアダプタ１３を下方向Ａ２に向けて押圧することで、支持部２４とボンネット５の下端面との間で環状プレート１１Ａの外周縁部およびダイヤフラム４１の外周縁部が気密又は液密に固定される。
　図１０Ｂは、環状プレート１１Ａが支持部２４に固定された状態を示しているが、ダイヤフラム４１およびボンネット５の記載を省略している。また、説明の便宜上、筒状部材３の断面へのハッチングの記載を省略している。
　図１０Ｂに示す状態では、環状プレート１１Ａは水平方向にのびているが、筒状部材３の上端部には、環状プレート１１Ａから下方向Ａ２に向かう曲げモーメントＭが常時作用している。すなわち、収容凹部２３の支持部２４および筒状部材３の外周面に形成された段差部（支持部）３７に固定される際に、環状プレート１１Ａの屈曲部１１ｅを反らせるように固定されることで、環状プレート１１Ａは、筒状部材３を収容凹部２３の底面に向けて付勢して、シール部材４９をシール面２３ｓに押圧する弾性付勢力を発揮する。シール部材４９には、シール面２３ｓから反力Ｒ１が常時作用する。このような構成とすることで、バルブ装置が開状態にあり、流体が流通している際に、流体に脈動（圧力変動）があると、筒状部材３がシール面２３ｓに対して上下動するいわゆるチャタリングを起こす可能性がある。しかし、付勢機構として、環状プレート１１Ａにシール部材４９をシール面２３ｓに押圧する弾性付勢力を発揮させることで、チャタリングを抑制することができる。筒状部材３を収容凹部２３の底面に向けて付勢する付勢機構を環状プレート１１Ａとは別に設けることも可能であるが、環状プレート１１Ａに付勢機能を併せ持たせることで、構造を簡素化できる。
　次に、図１１を参照して、上記したバルブ装置１の適用例について説明する。
　図１１に示す半導体製造装置９８０は、ＡＬＤ法による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、９８１はプロセスガス供給源、９８２はガスボックス、９８３はタンク、９８４は制御部、９８５は処理チャンバ、９８６は排気ポンプを示している。
　ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、処理ガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化により、処理ガスの流量をある程度確保する必要もある。
　ガスボックス９８２は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ９８５に供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体制御機器を集積化してボックスに収容した集積化ガスシステム（流体制御装置）である。
　タンク９８３は、ガスボックス９８２から供給される処理ガスを一時的に貯留するバッファとして機能する。
　制御部９８４は、バルブ装置１への操作ガスの供給制御による流量調整制御を実行する。
　処理チャンバ９８５は、ＡＬＤ法による基板への膜形成のための密閉処理空間を提供する。
　排気ポンプ９８６は、処理チャンバ９８５内を真空引きする。
　上記のようなシステム構成によれば、制御部９８４からバルブ装置１に流量調整のための指令を送れば、処理ガスの初期調整が可能になる。
　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、上記適用例では、バルブ装置１をＡＬＤ法による半導体製造プロセスに用いる場合について例示したが、これに限定されるわけではなく、本発明は、例えば原子層エッチング法（ＡＬＥ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｅｔｃｈｉｎｇ　法）等、精密な流量調整が必要なあらゆる対象に適用可能である。
　上記実施形態では、アクチュエータとして、ガス圧で作動するシリンダに内蔵されたピストンを用いたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、制御対象に応じて最適なアクチュエータを種々選択可能である。
　上記実施形態では、バルブ装置１を流体制御装置としてのガスボックス９８２の外部に配置する構成としたが、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体機器を集積化してボックスに収容した流体制御装置に上記実施形態のバルブ装置１を含ませることも可能である。
　上記実施形態では、流体制御装置として複数の流路ブロック９９２にバルブ装置を搭載したものを例示したが、分割タイプの流路ブロック９９２以外にも、一体型の流路ブロックやベースプレートに対しても本発明のバルブ装置は適用可能である。
１　　　　：バルブ装置
２　　　　：バルブボディ
２ａ　　　：上面
２ｂ　　　：側面
２ｃ　　　：側面
３　　　　：筒状部材
３ａ　　　：流路
５　　　　：ボンネット
５ａ　　　：上面
６　　　　：ケーシング
６ａ　　　：上面
７　　　　：操作部材
８　　　　：アクチュエータ
１０　　　：支持リング
１１　　　：環状プレート
１１Ａ　　：環状プレート
１１ａ　　：貫通孔
１１ｂ　　：開口
１１ｃ　　：内周縁部
１１ｄ　　：外周縁部
１１ｅ　　：屈曲部
１２　　　：固定リング
１２ａ　　：上下端面
１３　　　：押えアダプタ
２１　　　：第１の流路
２２　　　：第２の流路
２３　　　：収容凹部
２３ｓ　　：シール面
２４　　　：支持部
２５　　　：ネジ穴
２６　　　：円筒状部
３５　　　：保持凹部
３６　　　：保持凹部
３７　　　：段差部
４１　　　：ダイヤフラム
４２　　　：ダイヤフラム押え
４３　　　：押えホルダ
４４　　　：ステム
４５　　　：コイルばね
４６　　　：コイルばね
４８　　　：バルブシート
４９　　　：シール部材
５４　　　：円孔
６１　　　：操作ガス供給口
６２　　　：通気路
６４　　　：円孔
７１　　　：操作部材流通路
８１　　　：ピストン
８２　　　：バルクヘッド
８３　　　：シリンダ
９１　　　：Ｏリング
９８０　　：半導体製造装置
９８１　　：プロセスガス供給源
９８２　　：ガスボックス
９８３　　：タンク
９８４　　：制御部
９８５　　：処理チャンバ
９８６　　：排気ポンプ
９９１Ａ　：開閉弁(流体機器)
９９１Ｂ　：レギュレータ(流体機器)
９９１Ｃ　：プレッシャーゲージ(流体機器)
９９１Ｄ　：開閉弁(流体機器)
９９１Ｅ　：マスフローコントローラ(流体機器)
９９２　　：流路ブロック
９９３　　：導入管
Ａ　　　　：円
Ａ１　　　：上方向
Ａ２　　　：下方向
ＢＳ　　　：ベースプレート
ＣＬ　　　：中心軸線
Ｆ　　　　：力
Ｇ１　　　：長手方向（上流側）
Ｇ２　　　：長手方向(下流側)
ＨＰ　　　：水平面
Ｍ　　　　：曲げモーメント
Ｒ　　　　：反力
Ｗ１，Ｗ２：幅方向

Claims (13)

  1. 　収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
    　前記収容凹部内に設けられ、前記
    第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
    　前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
    　前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
    　外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
    　前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有するバルブ装置。
  2. 　前記筒状部材は、前記環状プレートにより片持ち梁状に支持されることにより、前記ダイヤフラムから前記バルブシートを通じて受ける力を、前記シール部材を前記収容凹部の底面に向けて押圧する力として伝達可能となっている、請求項１に記載のバルブ装置。
  3. 　前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する付勢機構をさらに有する、請求項1又は２に記載のバルブ装置。
  4. 　前記環状プレートは、当該環状プレートが発揮する弾性復元力により前記付勢機構を兼ねている、請求項３に記載のバルブ装置。
  5. 　前記環状プレートの外周縁部は、前記収容凹部の内周面に形成された支持部と当該支持部に対向するように前記内周面に挿入された支持リングに接触し、
    　前記支持リング上に前記ダイヤフラムの外周縁部が配置され、
    　前記ダイヤフラムの外周縁部の前記支持リングの側とは反対側の面が押えアダプタによって押圧されて、前記支持リングの外周縁部および前記ダイヤフラムの外周縁部が前記支持部に固定される、請求項１ないし４のいずれかに記載のバルブ装置。
  6. 　前記環状プレートの内周縁部は、前記筒状部材の外周面に形成された支持部と対向するように前記筒状部材の外周面に挿入され、前記環状プレートの内周縁部を介して当該支持部に対向するように前記外周面に圧入された固定リングにより前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定されている、請求項１ないし５のいずれかに記載のバルブ装置。
  7. 　前記環状プレートは、金属製であり、半径方向の中途に屈曲した屈曲部を有し、
    　前記収容凹部の内周面に形成された支持部および前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定される際に、前記屈曲部を反らせるように固定されることで、前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する弾性付勢力を発揮する、請求項４ないし６のいずれかに記載のバルブ装置。
  8. 　前記シール部材は、前記筒状部材の前記バルブボディ側に形成されたシール凹部に保持される、請求項１ないし７のいずれかに記載のバルブ装置。
  9. 　前記筒状部材は、前記ダイヤフラム側に形成されたバルブシート凹部を有し、
    　前記バルブシートは、前記バルブシート凹部に保持され、
    　前記バルブシートは、前記シール部材と同じ材料及び形状からなる、請求項８に記載のバルブ装置。
  10. 　複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、
    　前記複数の流体機器は、請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ装置を含む流体制御装置。
  11. 　請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ装置を用いて、流体の制御を行う流体制御方法。
  12. 　密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ装置を用いる半導体製造装置。
  13. 　密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ装置を用いる半導体製造方法。
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