JP7207761B2 - バルブ装置および流体制御装置 - Google Patents
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Description
前記ネジ穴に螺合して前記押えアダプタ及び前記ダイヤフラムを押圧しつつ、前記バルブボディ内に固定されるアダプタ固定リングと、を備えるバルブ装置である。
また、本開示のバルブ装置においては、前記アダプタ固定リングは、外側にねじ部を有し、内側に軸方向に伸びる複数の溝を有していてもよい。
また、本開示のバルブ装置においては、前記ケーシングは、前記バルブボディの上面と接触する保護部材を有してもよい。
また、本開示のバルブ装置においては、前記ダイヤフラムの前記バルブシート側とは反対側で前記ダイヤフラムの中央部と接触するダイヤフラム押えを更に備え、前記ダイヤフラム押えの前記ネジ穴の伸びる方向の長さは、前記アダプタ固定リング(7)の長さよりも長くてもよい。
また、本開示のバルブ装置においては、一方向の外形寸法が10mm以下とすることができる。
本開示の流量制御方法は、上記いずれかの構成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。
本開示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いずれかの構成のバルブ装置を用いる半導体製造装置である。
本開示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いずれかの構成のバルブ装置を用いる半導体製造方法である。
先ず、図9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9は、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である。図9に示す流体制御装置は、金属製のベースプレートBS上には、幅方向W1,W2に沿って配列され長手方向G1,G2に延びる5本のレール部材500が設けられている。
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)110A、レギュレータ110B、プレッシャーゲージ110C、開閉弁(3方弁)110D、マスフローコントローラ110E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310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。この流体制御装置は、5本のレール部材500にそれぞれG2方向に流れる5つの流路が形成されており、それぞれの流路の幅方向W1,W2の長さを10mm以下、すなわち、各流体機器の幅(寸法)を10mm以下としてもよい。
図1は、本実施形態に係るバルブ装置1の一部を断面で示す全体図である。図2は、バルブボディ3のネジ穴33付近について示す拡大断面図である。図1及び図2に示すように、バルブ装置1は、ケーシング2と、バルブボディ3と、バルブシート41と、インナーディスク42と、ダイヤフラム5と、押えアダプタ6と、アダプタ固定リング7と、ダイヤフラム押え8とを有する。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。矢印B1,B2は、バルブ装置1のバルブボディ3の長手方向であって、B1が一端側、B2が他端側を示すものとする。矢印A1,A2及び矢印B1,B2に共に直交する方向は幅方向である。
バルブボディ3は、更に上面3aから開けられたネジ穴33を有し、弁室を介して第1流路31及び第2流路32と連通している。本実施形態においては、弁室に流量を調整するためのオリフィス体35を有しているが、オリフィス体35を有していない構成であってもよい。バルブボディ3は、長手方向のネジ穴33を挟むように2つの貫通孔34が形成されている。貫通孔34には、図9に示したような流路ブロック200上にバルブボディ3を固定するための締結ボルトが挿入される。
インナーディスク42はバルブシート41の周囲に配置され、第1流路31のガス及び第2流路32のガスをそれぞれ通過させる孔を有している。
ダイヤフラム5は、バルブシート41に対して接触位置及び非接触位置の間で移動することにより流路の開閉を行って弁体として機能する。また、ダイヤフラム5は、バルブシート41よりも大きな直径を有し、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。
押えアダプタ6は、ダイヤフラム5の周縁部に接触し、インナーディスク42との間でダイヤフラム5を挟持する。
ケーシング2のバルブボディ3と接続される部分は筒状であり、内部に、ケーシング2に内蔵されたアクチュエータにより上下方向A1,A2に駆動されるステム21を有している。ステム21とケーシング2のバルブボディ3と接続される部分との間にはOリング24が設けられ、弁室側とアクチュエータ側との間をシールしている。ステム21は下側が半球状に形成されダイヤフラム押え8と接続しており、ダイヤフラム押え8が下方向A2に駆動されると、ダイヤフラム押え8を介してダイヤフラム5が押圧される。
図2では、ダイヤフラム5はダイヤフラム押え8により押圧されて弾性変形し、バルブシート41に押し付けられている状態にある。ダイヤフラム押え8による押圧を開放すると、球殻状に復元する。ダイヤフラム5がバルブシート41に押し付けられている状態では、第1流路31が閉鎖され、ダイヤフラム押え8が上方向A1に移動すると、ダイヤフラム5がバルブシート41から離れ、第1流路31は開放され、第2流路32と連通する。
なお、ステム21の下方向A2側が半球状に形成されているが、ダイヤフラム押え8の上方向A1側が半球状に形成されステム21の下方向A2側が平面に形成されていてもよい。
これらの図に示されるように、保護部材50は、ケーシングねじ部22の上部に螺合され、その状態でケーシングねじ部22がバルブボディ3のネジ穴33に螺合されることにより、バルブボディ3の上面3aに接触する。なお本変形例においては、保護部材50は、ケーシング2と別体として形成し、ケーシングねじ部22と螺合して一体化させることとしたが、保護部材50をケーシング2と一体的に形成することとしてもよい。ここで、不図示であるが、ケーシング2および保護部材50の幅方向長さは、バルブボディ3の幅方向長さ以下とすることができる。
また、ダブルナット構造を採用した場合、ケーシング2のバルブボディ3に対するねじ込み位置を微調整することができる。これにより、バルブ開時のダイヤフラムの変位量が変化するため、バルブ開時のガスの流量を微調整しながら組み立てることが可能になる。
図7および図8に示される保護部材50には、端面円周角部に面取りが施されているが、当接端面50tの面積を大きくし、上面3aと当接する面積を大きくするために、面取りの大きさは小さい方が好ましい。
また、保護部材50を螺合により固定する構成を採用したが、かしめや溶接等の他の代替手段を採用することもできる。
図10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、300はプロセスガス供給源、400はガスボックス、510はタンク、600は制御部、700は処理チャンバ、800は排気ポンプ、900は開閉バルブを示している。
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400は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ700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機器を集積化してボックスに収容した上記の流体制御装置を内蔵している。
タンク510は、ガスボックス400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。
開閉バルブ900は、ガスボックス400で計量されたガスの流量を制御する。
制御部600は、開閉バルブ900を制御して流量制御を実行する。
処理チャンバ700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800は、処理チャンバ700内を真空引きする。
2 :ケーシング
3 :バルブボディ
3a :上面
3b :底面
5 :ダイヤフラム
6 :押えアダプタ
7 :アダプタ固定リング
8 :ダイヤフラム押え
21 :ステム
22 :ケーシングねじ部
24 :Oリング
31 :第1流路
31a :保持部
32 :第2流路
33 :ネジ穴
34 :貫通孔
35 :オリフィス体
36 :開口
41 :バルブシート
42 :インナーディスク
50 :保護部材
50a :保護部材ねじ部
50t :当接端面
71 :リングねじ部
72 :溝
73 :間隙
110A :開閉弁
110B :レギュレータ
110C :プレッシャーゲージ
110D :開閉弁
110E :マスフローコントローラ
200 :流路ブロック
310 :導入管
400 :ガスボックス
500 :レール部材
510 :タンク
600 :制御部
700 :処理チャンバ
800 :排気ポンプ
900 :開閉バルブ
1000 :半導体製造装置
A1 :上方向
A2 :下方向
B1,B2:矢印
BS :ベースプレート
G1,G2:長手方向
W1,W2:幅方向
Claims (8)
- バルブボディ内に形成された流路に接続する開口部の周囲に配置されるバルブシートと、
前記バルブシートに対して接触位置及び非接触位置の間で移動することにより前記流路の開閉を行うダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムの周縁部に接触する押えアダプタと、
前記ダイヤフラムを作動させるアクチュエータを内蔵し、前記バルブボディに接続されて当該バルブボディの上面から上方に向けて延在し、前記バルブボディに形成されたネジ穴に螺合することにより前記バルブボディに固定される円筒状のケーシングと、
前記ネジ穴と共通のネジ穴に螺合して前記押えアダプタを前記バルブボディの底面側に向けて押圧することで前記ダイヤフラムを前記バルブボディに固定するアダプタ固定リングと、を有し、
前記ケーシングの下端面と前記アダプタ固定リングの上端面とは、前記共通のネジ穴内で間隙を介して対向している、バルブ装置。 - 前記ケーシングは、前記バルブボディの上面と接触する保護部材を有する、請求項1に記載のバルブ装置。
- 前記ダイヤフラムの前記バルブシート側とは反対側で前記ダイヤフラムの中央部と接触するダイヤフラム押えを更に備え、
前記ダイヤフラム押えの前記ネジ穴の伸びる方向の長さは、前記アダプタ固定リングの長さよりも長い、請求項1又は2に記載のバルブ装置。 - 前記バルブボディの一方向の寸法が10mm以下である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のバルブ装置。
- 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、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のバルブ装置を含むことを特徴とする流体制御装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載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。
- 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乃至4のいずれか一項に記載のバルブ装置を用いる半導体製造装置。
- 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乃至4のいずれか一項に記載のバルブ装置を用いる半導体製造方法。
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