JP2020051447A - バルブ - Google Patents
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Abstract
【課題】プロセスガス等のガスを流通させた状態で駆動部のみが交換可能で、かつ、リフト量調節作業を省くことが可能なダイヤフラムバルブを提供する。【解決手段】流路を画定するバルブボディ2と、バルブボディ2と協働して流路の一部を画定するように周縁部がバルブボディ2に気密に接触し、流路を開閉可能に設けられたダイヤフラム4と、ダイヤフラム4が流路を閉鎖させる閉位置と開放させる開位置との間で移動可能に設けられたダイヤフラムを操作する操作部材6と、を含むバルブユニット1Aと、バルブユニット1Aに対して取り外し可能に装着されかつ操作部材6を開位置に移動させる駆動ユニット1Bと、を有し、バルブユニット1Bは、操作部材6の開位置を調整するリフト量調節機構10をさらに有する。【選択図】図1
Description
本発明は、バルブ、このバルブを用いた、流量制御方法、流体制御装置、半導体製造方法、半導体製造装置に関する。
例えば、半導体製造工程においては、処理チャンバに対して、各種のプロセスガスの供給を制御するため、バルブが用いられている。
原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition 法)等においては、基板に膜を堆積させる処理プロセスに使用するプロセスガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化等により、プロセスガスの流量をある程度確保する必要もある。
ALD法等による半導体製造プロセスでは、処理チャンバの周辺が高温となるため、バルブが温度の影響を受けやすく、かつ、高頻度でバルブを開閉するので、バルブのうち、特に、アクチュエータ部のシール部材の経時、経年劣化が発生しやすい。このため、バルブのアクチュエータ部のみを新しいアクチュエータ部に交換することが行われている。
原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition 法)等においては、基板に膜を堆積させる処理プロセスに使用するプロセスガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化等により、プロセスガスの流量をある程度確保する必要もある。
ALD法等による半導体製造プロセスでは、処理チャンバの周辺が高温となるため、バルブが温度の影響を受けやすく、かつ、高頻度でバルブを開閉するので、バルブのうち、特に、アクチュエータ部のシール部材の経時、経年劣化が発生しやすい。このため、バルブのアクチュエータ部のみを新しいアクチュエータ部に交換することが行われている。
特許文献1,2等は、流体通路の気密性を維持したままアクチュエータ部を交換可能なダイヤフラムバルブを開示している。
しかしながら、特許文献1,2に開示されたダイヤフラムバルブにおいては、アクチュエータ部を交換したのち、バルブシートに対するダイヤフラムのリフト量を調整する作業が必要であった。流量を精密に制御するには、リフト量調節を高精度に行う必要があり、この調整作業に多大な工数が必要であった。
しかしながら、特許文献1,2に開示されたダイヤフラムバルブにおいては、アクチュエータ部を交換したのち、バルブシートに対するダイヤフラムのリフト量を調整する作業が必要であった。流量を精密に制御するには、リフト量調節を高精度に行う必要があり、この調整作業に多大な工数が必要であった。
本発明の一の目的は、プロセスガス等のガスを流通させた状態で駆動部のみが交換可能で、かつ、リフト量調節作業を省くことが可能なバルブを提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のバルブを用いた、流量制御方法、流体制御装置、半導体製造方法、半導体製造装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記のバルブを用いた、流量制御方法、流体制御装置、半導体製造方法、半導体製造装置を提供することにある。
本発明のバルブは、流路を画定するバルブボディと、
前記バルブボディと協働して前記流路の一部を画定するように周縁部が前記バルブボディに気密に接触し、かつ、前記流路を開閉可能に設けられた弁体と、
前記弁体が前記流路を閉鎖させる閉位置と開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、を含むバルブユニットと、
前記バルブユニットに対して取り外し可能に装着されかつ前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる駆動ユニットと、を有し、
前記バルブユニットは、前記操作部材の前記開位置を調整するリフト量調節機構をさらに有する。
前記バルブボディと協働して前記流路の一部を画定するように周縁部が前記バルブボディに気密に接触し、かつ、前記流路を開閉可能に設けられた弁体と、
前記弁体が前記流路を閉鎖させる閉位置と開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、を含むバルブユニットと、
前記バルブユニットに対して取り外し可能に装着されかつ前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる駆動ユニットと、を有し、
前記バルブユニットは、前記操作部材の前記開位置を調整するリフト量調節機構をさらに有する。
好適には、前記リフト量調節機構は、前記操作部材に対して位置を変更可能に設けられたリフト量調節部材と、
前記バルブボディに固定され、前記リフト量調節部材と当接して前記流路を開放させる方向への前記操作部材の移動を規制する規制部をもつ部材と、を有する構成を採用できる。
さらに好適には、前記規制部をもつ部材は、前記弁体の周縁部を前記バルブボディに向けて押圧して前記弁体を気密に前記バルブボディに固定するための固定部をさらに有する、構成とすることができる。
さらに好適には、前記規制部をもつ部材は、前記駆動ユニットを取外し可能に装着する装着部をさらに有する、構成とすることも可能である。
前記バルブボディに固定され、前記リフト量調節部材と当接して前記流路を開放させる方向への前記操作部材の移動を規制する規制部をもつ部材と、を有する構成を採用できる。
さらに好適には、前記規制部をもつ部材は、前記弁体の周縁部を前記バルブボディに向けて押圧して前記弁体を気密に前記バルブボディに固定するための固定部をさらに有する、構成とすることができる。
さらに好適には、前記規制部をもつ部材は、前記駆動ユニットを取外し可能に装着する装着部をさらに有する、構成とすることも可能である。
前記規制部をもつ部材は、前記流路を開閉する方向に前記操作部材を移動自在にガイドするガイド部をさらに有する、構成を採用でき、好適には、前記ガイド部材は、前記操作部材に設けられた前記リフト量調節部材が嵌合するガイド孔を含む、構成としてもよい。
好適には、前記リフト量調節部材は、前記操作部材に螺合しており、
前記リフト量調節機構は、前記操作部材に螺合し、前記リフト量調節部材の位置をロックするためのロック部材をさらに有する、構成を採用できる。
前記リフト量調節機構は、前記操作部材に螺合し、前記リフト量調節部材の位置をロックするためのロック部材をさらに有する、構成を採用できる。
好適には、前記リフト量調節機構は、前記駆動ユニットが前記バルブユニットに未装着状態において操作可能に形成されている、構成を採用できる。
好適には、前記駆動ユニットは、駆動流体の供給を受けて作動する構造、手動操作により作動する構造、または、駆動流体の供給を受けて作動する構造および手動操作により作動する構造の双方を有する、構成を採用できる。
本発明の流体制御装置は、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、上記のバルブを含む。
前記複数の流体機器は、上記のバルブを含む。
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を用いる。
本発明の半導体製造装置は、処理チャンバにプロセスガスを供給する流体制御装置を有し、
前記流体制御装置は、複数の流体機器を含み、
前記流体機器は、上記のバルブを含む。
前記流体制御装置は、複数の流体機器を含み、
前記流体機器は、上記のバルブを含む。
本発明によれば、バルブの流路の気密性を維持したままで駆動ユニットのみを交換可能となり、かつ、リフト量調節作業を省くことが可能となる。
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5を参照して、本発明のバルブが適用される半導体製造装置の一例を説明する。
図5に示す半導体製造装置1000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、600はプロセスガス供給源、700は流体制御装置としてのガスボックス、710はタンク、720は開閉バルブ、730は制御部、800は処理チャンバ、900は排気ポンプを示している。
ALD法は、化学気相成長法の1つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、2種類以上のプロセスガスを1種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ガスボックス700は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ800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710は、ガスボックス700から供給されるプロセスガスを一時的に貯留するバッファとして機能する。
開閉バルブ720は、高頻度で流路を開閉することにより、タンク710からのプロセスガスを真空雰囲気の処理チャンバ800へ供給する。なお、この開閉バルブ720として、後述する本実施形態に係るダイヤフラムバルブ1が好適である。
制御部730は、開閉バルブ720への駆動ガスの供給制御による流量制御を実行する。
処理チャンバ800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900は、処理チャンバ800内を真空引きする。
先ず、図5を参照して、本発明のバルブが適用される半導体製造装置の一例を説明する。
図5に示す半導体製造装置1000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、600はプロセスガス供給源、700は流体制御装置としてのガスボックス、710はタンク、720は開閉バルブ、730は制御部、800は処理チャンバ、900は排気ポンプを示している。
ALD法は、化学気相成長法の1つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、2種類以上のプロセスガスを1種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ガスボックス700は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ800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710は、ガスボックス700から供給されるプロセスガスを一時的に貯留するバッファとして機能する。
開閉バルブ720は、高頻度で流路を開閉することにより、タンク710からのプロセスガスを真空雰囲気の処理チャンバ800へ供給する。なお、この開閉バルブ720として、後述する本実施形態に係るダイヤフラムバルブ1が好適である。
制御部730は、開閉バルブ720への駆動ガスの供給制御による流量制御を実行する。
処理チャンバ800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900は、処理チャンバ800内を真空引きする。
ALD法により基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、プロセスガスを安定的に供給するためにガスボックス700から供給されるプロセスガスをバッファとしてのタンク710に一時的に貯留し、処理チャンバ800の直近に設けられた開閉バルブ720を高頻度で開閉させてタンク710からのプロセスガスを真空雰囲気の処理チャンバへ供給する。
ALD法は、化学気相成長法の1つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、2種類以上のプロセスガスを1種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ALD法による半導体製造プロセスでは、処理チャンバ800周辺が高温(例えば、200℃以上)となるため、開閉バルブ720が温度の影響を受けやすい。さらに、高頻度でバルブを開閉するので、開閉バルブ720の経時、経年変化が発生しやすい。このため、開閉バルブ720のメインテナンス作業が必要となる。
ALD法は、化学気相成長法の1つであり、温度や時間等の成膜条件の下で、2種類以上のプロセスガスを1種類ずつ基板表面上に交互に流し、基板表面上原子と反応させて単層ずつ膜を堆積させる方法であり、単原子層ずつ制御が可能である為、均一な膜厚を形成させることができ、膜質としても非常に緻密に膜を成長させることができる。
ALD法による半導体製造プロセスでは、処理チャンバ800周辺が高温(例えば、200℃以上)となるため、開閉バルブ720が温度の影響を受けやすい。さらに、高頻度でバルブを開閉するので、開閉バルブ720の経時、経年変化が発生しやすい。このため、開閉バルブ720のメインテナンス作業が必要となる。
次に、本実施形態に係るバルブについて、図1〜図3Bを参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る閉状態におけるバルブ1の構成を示す断面図である。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。
図1に示すように、バルブ1は、バルブユニット1Aと駆動ユニット1Bから構成される。
バルブユニット1Aは、バルブボディ2、バルブシート3、ダイヤフラム4、押えアダプタ5、操作部材としてのダイヤフラム押え6およびリフト量調節機構10を含む。
図1は、本発明の一実施形態に係る閉状態におけるバルブ1の構成を示す断面図である。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。
図1に示すように、バルブ1は、バルブユニット1Aと駆動ユニット1Bから構成される。
バルブユニット1Aは、バルブボディ2、バルブシート3、ダイヤフラム4、押えアダプタ5、操作部材としてのダイヤフラム押え6およびリフト量調節機構10を含む。
バルブボディ2は、ステンレス鋼によりブロック状に形成されており、上部側に円筒部2aを有し、第1の流路2b及び第2の流路2cを形成している。バルブボディ2の円筒部2aの内周にボンネット13と螺合するねじ部2sが形成されている。第1の流路2bは、バルブボディ2の底面および円筒部2a内の底面で開口する流路であり、第2の流路2cは、バルブボディ2の底面および円筒部2aの底面で開口する流路である。
バルブシート3は、バルブボディ2の円筒部2a内の底面の第1の流路2bの開口周囲に配置されている。バルブシート3は、PFA、PA、PI、PCTFE、PTFE等の合成樹脂製で形成することができる。バルブシート3は、カシメ加工によりバルブボディ2に固定されているが、カシメ加工によらずに配置することも可能である。
バルブシート3は、バルブボディ2の円筒部2a内の底面の第1の流路2bの開口周囲に配置されている。バルブシート3は、PFA、PA、PI、PCTFE、PTFE等の合成樹脂製で形成することができる。バルブシート3は、カシメ加工によりバルブボディ2に固定されているが、カシメ加工によらずに配置することも可能である。
弁体であるダイヤフラム4は、バルブシート3に対向するように円筒部2a内の底面に設置されている。具体的には、ダイヤフラム4の下面側の周縁部が、バルブボディ2の円筒部2a内の底面に形成された円環状の突起からなる支持部2tに支持され、ダイヤフラム4の上面側の周縁部が環状の押えアダプタ5により下方向A2に向けて押圧されることにより、バルブボディ2に気密に固定されている。すなわち、ダイヤフラム4は、バルブボディ2と協働して第1の流路2bと第2の流路2cとを連通する流路の一部を画定するように周縁部がバルブボディ2に気密に接触している。
本実施形態では、ダイヤフラム4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4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。ダイヤフラム4は、バルブシート3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2bと第2の流路2cとの連通及び遮断を行う。
本実施形態では、ダイヤフラム4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4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。ダイヤフラム4は、バルブシート3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2bと第2の流路2cとの連通及び遮断を行う。
ダイヤフラム押え6は、図3Aおよび図3Bに示すように、円盤部6aと軸部6sからなり、円盤部6aの下端面はダイヤフラム4の上面の中心部に当接する凸状の湾曲面で形成されている。円盤部6aのダイヤフラム4との当接部分は、ポリイミド等の合成樹脂製の部材で形成される。ダイヤフラム押え6は、本発明の操作部材として機能する。
リフト量調節機構10は、リフト量調節部材11、ロックナット12およびボンネット13を含む。
ボンネット13は、本発明の規制部、固定部、装着部およびガイド部として機能する。
ボンネット13は、図2A,図2Bに示すように、円筒状部材で形成され、内部に水平に配置された平板部13aを有し、外周面にねじ部13eを有する。平板部13aの中心部には、ダイヤフラム押え6を上下方向A1,A2に移動自在に案内する円孔からなるガイド孔13hが形成され、このガイド孔13hの周囲には複数の通気孔13dが形成されている。平板部13aの下面は、図2Bに示すように、ダイヤフラム押え6の開位置を規定する規制面13cを画定している。ボンネット13の内周には、駆動部1Bのケーシング20が螺合により装着されるねじ部13sが形成されている。
ボンネット13は、図2A,図2Bに示すように、円筒状部材で形成され、内部に水平に配置された平板部13aを有し、外周面にねじ部13eを有する。平板部13aの中心部には、ダイヤフラム押え6を上下方向A1,A2に移動自在に案内する円孔からなるガイド孔13hが形成され、このガイド孔13hの周囲には複数の通気孔13dが形成されている。平板部13aの下面は、図2Bに示すように、ダイヤフラム押え6の開位置を規定する規制面13cを画定している。ボンネット13の内周には、駆動部1Bのケーシング20が螺合により装着されるねじ部13sが形成されている。
ボンネット13は、外周部に形成されたねじ部13eがバルブボディ2の円筒部2aの内周のねじ部2sに螺合することにより、バルブボディ2に接続されているとともに、ボンネット13の下端部は押えアダプタ5を下方向A2に押圧している。これによりダイヤフラム4がバルブボディ2に気密に固定される。なお、押えアダプタ5を省略して、ボンネット13によりダイヤフラム4の周縁部を押圧する構成とすることも可能である。
リフト量調節部材11は、図3Aおよび図3Bに示すように、円筒状部材であり、内周側にねじ孔11aが形成され、ダイヤフラム押え6の軸部6sに形成されたねじ部に螺合する。リフト量調節部材11の下端部に形成された環状の鍔部11bは、ボンネット13の規制面13cに当接可能になっている。ダイヤフラム押え6に対するリフト量調節部材11の位置を調整することで、図2Aに示す、バルブシート3からダイヤフラム4のリフト量Lfを調整できる。リフト量Lfの大きさにより流路を流通する流体の流量が決まる。
リフト量調節部材11の外周面11cは、ボンネット13のガイド孔13hに嵌合する。
ロックナット12は、ダイヤフラム押え6に対するリフト量調節部材11の位置をロックするために設けられている。
リフト量調節部材11の外周面11cは、ボンネット13のガイド孔13hに嵌合する。
ロックナット12は、ダイヤフラム押え6に対するリフト量調節部材11の位置をロックするために設けられている。
駆動ユニット1Bは、ケーシング20、ステム21、ばね22、ロックナット23、ピストンロッド24、ベース部材30、ケーシング31、ピストン部材41およびバルクヘッド42を含む。
ケーシング20は、図1に示したように、天井部20aを有する円筒状部材であり、内部にステム21およびばね22を収容している。ケーシング20は、外周に形成されたねじ部20sがボンネット13のねじ部13sに螺合することにより取り外し可能にボンネット13に接続される。天井部20aの中心部には、ねじ孔20bが形成されている。
ステム21は、下端部に形成されたばね22を支持する鍔部21aと、下端部の凹部の端面にダイヤフラム押え6の軸部6sの先端部6tと当接する当接面21cとを有する。ステム21は、上端部において、ピストンロッド24が螺合により接続されている。
ばね22は、コイルばね等からなり、ケーシング20の天井部20aとステム21の鍔部21aとの間に配置され、弾性復元力によりダイヤフラム押え6を下方向A2に向けて付勢する。
ベース部材30は、ケーシング31と協働してシリンダ室を形成するとともに、円筒状の接続部30aがケーシング20のねじ孔20bに螺合することにより、ケーシング20に接続されている。接続部30aのケーシング20に対する位置は、ロックナット23により固定される。接続部30aに形成された貫通孔30hにピストンロッド24が挿通されている。
ステム21は、下端部に形成されたばね22を支持する鍔部21aと、下端部の凹部の端面にダイヤフラム押え6の軸部6sの先端部6tと当接する当接面21cとを有する。ステム21は、上端部において、ピストンロッド24が螺合により接続されている。
ばね22は、コイルばね等からなり、ケーシング20の天井部20aとステム21の鍔部21aとの間に配置され、弾性復元力によりダイヤフラム押え6を下方向A2に向けて付勢する。
ベース部材30は、ケーシング31と協働してシリンダ室を形成するとともに、円筒状の接続部30aがケーシング20のねじ孔20bに螺合することにより、ケーシング20に接続されている。接続部30aのケーシング20に対する位置は、ロックナット23により固定される。接続部30aに形成された貫通孔30hにピストンロッド24が挿通されている。
ケーシング31の内部には、バルクヘッド42が設けられ、ケーシング31の天井部31aとバルクヘッド42の間およびベース部材30とバルクヘッド42の間の各シリンダ43にそれぞれピストン41が配置されている。各ピストン41は、上方向A1に移動する際に、ピストンロッド24と係合し、ピストンロッド24を上方向A1に引き上げる。
ベース部材30、バルクヘッド42、各ピストン41には樹脂製のシール部材SRが設けられており、各シリンダ43をシールしている。
ベース部材30、バルクヘッド42、各ピストン41には樹脂製のシール部材SRが設けられており、各シリンダ43をシールしている。
ケーシング31の天井部31aには、圧縮エア等の駆動流体DGが供給される供給口32が形成され、供給口32はピストンロッド24に形成された流路25と連通している。駆動流体DGは大気圧よりも十分に高い圧力に加圧された流体であり、大気圧に抗してピストンを駆動させることができる。
供給口32から供給される駆動流体DGは、ピストンロッド24に形成された流路25を通じて各シリンダ43に供給される。
供給口32から供給される駆動流体DGは、ピストンロッド24に形成された流路25を通じて各シリンダ43に供給される。
ダイヤフラムバルブ1の駆動部1Bに駆動流体DGが供給されていない状態では、ばね22の弾性復元力により、ダイヤフラム押え6は、図2Bに示すように、ダイヤフラム4をバルブシート3に向けて押圧し、ダイヤフラム4がバルブシート3に押し付けられ、流路が閉鎖されている。この状態では、図2Bから分かるように、ボンネット13の規制面13cとリフト量調節部材11の鍔部11bとの間には、隙間dが形成されている。この隙間dの大きさが、ダイヤフラム押え6の開位置を規定する。ダイヤフラム押え6の開位置は、流路が開放された状態でのダイヤフラム押え6の位置である。
ダイヤフラムバルブ1の駆動部1Bに駆動流体DGを供給すると、各ピストン41が上方向A1に移動し、ダイヤフラム押え6を上方向A1に引き上げ、ボンネット13の規制面13cにリフト量調節部材11の鍔部11bが当接することにより、ダイヤフラム押え6の上方向への移動が規制される。ダイヤフラム4のリフト量Lfは、隙間dの大きさによって決まる。すなわち、ダイヤフラム押え6に対してリフト量調節部材11の位置を調節することにより、リフト量Lfを調節できる。
図4に、駆動ユニット1Bが取り外された状態のバルブユニット1Aを示す。
図4に示すように、駆動ユニット1Bのバルブユニット1Aからの取り外しは、ダイヤフラム4の気密状態に全く影響を与えず、加えて、ダイヤフラム4のリフト量Lfにも影響を与えない。
このため、バルブユニット1AにガスGが流通した状態、又は、バルブユニット1AにガスGを流通させることが可能な状態において、駆動ユニット1Bの着脱ができ、例えば、駆動ユニット1Bを新品に交換することも可能となる。すなわち、上記したALD法等の半導体製造プロセスの実施中に駆動ユニット1Bを交換するダイヤフラムバルブ1のメインテナンスが可能となる。
図4に示すように、駆動ユニット1Bのバルブユニット1Aからの取り外しは、ダイヤフラム4の気密状態に全く影響を与えず、加えて、ダイヤフラム4のリフト量Lfにも影響を与えない。
このため、バルブユニット1AにガスGが流通した状態、又は、バルブユニット1AにガスGを流通させることが可能な状態において、駆動ユニット1Bの着脱ができ、例えば、駆動ユニット1Bを新品に交換することも可能となる。すなわち、上記したALD法等の半導体製造プロセスの実施中に駆動ユニット1Bを交換するダイヤフラムバルブ1のメインテナンスが可能となる。
ダイヤフラムバルブ1の製造段階においては、バルブユニット1Aと駆動ユニット1Bとを別々に組み立てる。
図4に示す状態においては、ダイヤフラム押え6には、ばね22の弾性復元力が作用しないので、ダイヤフラム4自体の自己復元力により、ダイヤフラム4がバルブシート3から離隔し、ダイヤフラム押え6は上記した開位置に移動し、バルブが開放された状態となる。
バルブユニット1Aの流路にガスGを流通させると、ガスGの圧力がダイヤフラム4に作用し、リフト量調節部材11の鍔部11bがボンネット13の規制面13cに確実に当接する。
バルブユニット1AにガスGを流通させた状態で、図示しない流量測定装置で流量を測定しながら、リフト量調節機構10を操作することで、リフト量Lfを高精度に調節できる。
リフト量Lfが調節されたバルブユニット1Aに駆動ユニット1Bを装着することで、ダイヤフラムバルブ1の組立が完了する。
なお、リフト量Lfの調節は、ダイヤフラムバルブ1の製造段階だけでなく、図5で説明したようなプロセス中でも実施可能である。
図4に示す状態においては、ダイヤフラム押え6には、ばね22の弾性復元力が作用しないので、ダイヤフラム4自体の自己復元力により、ダイヤフラム4がバルブシート3から離隔し、ダイヤフラム押え6は上記した開位置に移動し、バルブが開放された状態となる。
バルブユニット1Aの流路にガスGを流通させると、ガスGの圧力がダイヤフラム4に作用し、リフト量調節部材11の鍔部11bがボンネット13の規制面13cに確実に当接する。
バルブユニット1AにガスGを流通させた状態で、図示しない流量測定装置で流量を測定しながら、リフト量調節機構10を操作することで、リフト量Lfを高精度に調節できる。
リフト量Lfが調節されたバルブユニット1Aに駆動ユニット1Bを装着することで、ダイヤフラムバルブ1の組立が完了する。
なお、リフト量Lfの調節は、ダイヤフラムバルブ1の製造段階だけでなく、図5で説明したようなプロセス中でも実施可能である。
本実施形態では、図5の開閉バルブ720として、バルブ1を用いることを例示したが、これに限定されるわけではない。ここで、図6に本実施形態に係るバルブ1を適用可能な流体制御装置の一例を示す。
図6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。
図6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。
本実施形態に係るバルブ1は、開閉弁991A、991D、レギュレータ991B等の種々のバルブに適用可能である。
上記実施形態では、駆動ユニットの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1を駆動流体DGの供給により作動するいわゆる自動弁としたが、駆動部を手動操作により作動させるいわゆる手動弁とすることも可能である。また、自動弁と手動弁の双方の機能を有した、いわゆるハイブリッド型の駆動部でも可能である。
上記実施形態では、バルブ1を駆動流体DGの供給により作動するいわゆる自動弁としたが、駆動部を手動操作により作動させるいわゆる手動弁とすることも可能である。また、自動弁と手動弁の双方の機能を有した、いわゆるハイブリッド型の駆動部でも可能である。
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、規制部、固定部、装着部、ガイド部の機能をすべてボンネットに集約したが、これに限定されるわけではなく、複数部品でこれらの機能を実現することも可能である。
上記実施形態では、ボンネットに装着部を形成したが、駆動ユニット1Bのケーシング20をバルブボディ2に直接装着することも可能である。
上記実施形態では、本発明のバルブとしてダイヤフラムバルブを例示したが、ダイヤフラム以外の弁体を備えるバルブにも本発明を適用可能である。
上記実施形態では、ボンネットに装着部を形成したが、駆動ユニット1Bのケーシング20をバルブボディ2に直接装着することも可能である。
上記実施形態では、本発明のバルブとしてダイヤフラムバルブを例示したが、ダイヤフラム以外の弁体を備えるバルブにも本発明を適用可能である。
1 :ダイヤフラムバルブ
1A :バルブユニット
1B :駆動ユニット
2 :バルブボディ
2a :円筒部
2b :第1の流路
2c :第2の流路
2s :ねじ部
2t :支持部
3 :バルブシート
4 :ダイヤフラム
5 :押えアダプタ
6 :ダイヤフラム押え
6a :円盤部
6s :軸部
6t :先端部
10 :リフト量調節機構
11 :リフト量調節部材
11a :ねじ孔
11b :鍔部
11c :外周面
12 :ロックナット
13 :ボンネット
13a :平板部
13c :規制面
13d :通気孔
13e :ねじ部
13h :ガイド孔
13s :ねじ部
20 :ケーシング
20a :天井部
20b :ねじ孔
20s :ねじ部
21 :ステム
21a :鍔部
21c :当接面
22 :ばね
23 :ロックナット
24 :ピストンロッド
25 :流路
30 :ベース部材
30a :接続部
30h :貫通孔
31 :ケーシング
31a :天井部
32 :供給口
41 :ピストン部材
42 :バルクヘッド
43 :シリンダ
700 :ガスボックス
710 :タンク
720 :開閉バルブ
730 :制御部
800 :処理チャンバ
900 :排気ポンプ
991A :開閉弁
991B :レギュレータ
991C :プレッシャーゲージ
991D :開閉弁
991E :マスフローコントローラ
992 :流路ブロック
993 :導入管
1000 :半導体製造装置
A1 :上方向
A2 :下方向
BS :ベースプレート
DG :駆動流体
G :ガス
G1 :長手方向(上流側)
G2 :長手方向(下流側)
Lf :リフト量
SR :シール部材
W1 :幅方向
W2 :幅方向
d :隙間
1A :バルブユニット
1B :駆動ユニット
2 :バルブボディ
2a :円筒部
2b :第1の流路
2c :第2の流路
2s :ねじ部
2t :支持部
3 :バルブシート
4 :ダイヤフラム
5 :押えアダプタ
6 :ダイヤフラム押え
6a :円盤部
6s :軸部
6t :先端部
10 :リフト量調節機構
11 :リフト量調節部材
11a :ねじ孔
11b :鍔部
11c :外周面
12 :ロックナット
13 :ボンネット
13a :平板部
13c :規制面
13d :通気孔
13e :ねじ部
13h :ガイド孔
13s :ねじ部
20 :ケーシング
20a :天井部
20b :ねじ孔
20s :ねじ部
21 :ステム
21a :鍔部
21c :当接面
22 :ばね
23 :ロックナット
24 :ピストンロッド
25 :流路
30 :ベース部材
30a :接続部
30h :貫通孔
31 :ケーシング
31a :天井部
32 :供給口
41 :ピストン部材
42 :バルクヘッド
43 :シリンダ
700 :ガスボックス
710 :タンク
720 :開閉バルブ
730 :制御部
800 :処理チャンバ
900 :排気ポンプ
991A :開閉弁
991B :レギュレータ
991C :プレッシャーゲージ
991D :開閉弁
991E :マスフローコントローラ
992 :流路ブロック
993 :導入管
1000 :半導体製造装置
A1 :上方向
A2 :下方向
BS :ベースプレート
DG :駆動流体
G :ガス
G1 :長手方向(上流側)
G2 :長手方向(下流側)
Lf :リフト量
SR :シール部材
W1 :幅方向
W2 :幅方向
d :隙間
Claims (12)
- 流路を画定するバルブボディと、
前記バルブボディと協働して前記流路の一部を画定するように周縁部が前記バルブボディに気密に接触し、かつ、前記流路を開閉可能に設けられた弁体と、
前記弁体が前記流路を閉鎖させる閉位置と開放させる開位置との間で移動可能に設けられた前記弁体を操作する操作部材と、を含むバルブユニットと、
前記バルブユニットに対して取り外し可能に装着され、かつ前記操作部材を前記開位置又は閉位置に移動させる駆動ユニットと、を有し、
前記バルブユニットは、前記操作部材の前記開位置を調整するリフト量調節機構を有する、バルブ。 - 前記リフト量調節機構は、前記操作部材に対して位置を変更可能に設けられたリフト量調節部材と、
前記バルブボディに固定され、前記リフト量調節部材と当接して前記流路を開放させる方向への前記操作部材の移動を規制する規制部を備える部材と、を有する請求項1に記載のバルブ。 - 前記規制部を備える部材は、前記弁体の周縁部を前記バルブボディに向けて押圧して当該弁体を気密に当該バルブボディに固定するための固定部をさらに有する、請求項2に記載のバルブ。
- 前記規制部を備える部材は、前記駆動ユニットを取外し可能に装着する装着部をさらに有する、請求項2又は3に記載のバルブ。
- 前記規制部を備える部材は、前記流路を開閉する方向に前記操作部材を移動自在にガイドするガイド部をさらに有する、請求項2ないし4のいずれかに記載のバルブ。
- 前記ガイド部は、前記操作部材に設けられた前記リフト量調節部材が嵌合するガイド孔を含む、請求項5に記載のバルブ。
- 前記リフト量調節部材は、前記操作部材に螺合しており、
前記リフト量調節機構は、前記操作部材に螺合し、前記リフト量調節部材の位置をロックするためのロック部材をさらに有する、請求項2ないし6のいずれかに記載のバルブ。 - 前記リフト量調節機構は、前記駆動ユニットが前記バルブユニットに未装着状態において操作可能に形成されている、請求項1ないし7のいずれかに記載のバルブ。
- 前記駆動ユニットは、駆動流体の供給を受けて作動する構造、手動操作により作動する構造、または、駆動流体の供給を受けて作動する構造および手動操作により作動する構造の双方を有する、請求項1ないし8のいずれかに記載のバルブ。
- 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を含む、流体制御装置。 - 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請求項1ないし9のいずれかに記載のバルブを用いる、半導体製造方法。
- 処理チャンバにプロセスガスを供給する流体制御装置を有し、
前記流体制御装置は、複数の流体機器を含み、
前記流体機器は、請求項1ないし9のいずれかに記載のバルブを含む、半導体製造装置。
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JP2018178305A JP2020051447A (ja) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | バルブ |
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JP2018178305A JP2020051447A (ja) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | バルブ |
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JP2020051447A true JP2020051447A (ja) | 2020-04-02 |
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JP2018178305A Pending JP2020051447A (ja) | 2018-09-25 | 2018-09-25 | バルブ |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20230090365A (ko) | 2020-11-27 | 2023-06-21 | 가부시키가이샤 후지킨 | 밸브 |
-
2018
- 2018-09-25 JP JP2018178305A patent/JP2020051447A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
KR20230090365A (ko) | 2020-11-27 | 2023-06-21 | 가부시키가이샤 후지킨 | 밸브 |
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