WO2019087843A1 - バルブ装置 - Google Patents

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WO2019087843A1
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valve seat
flow
flow passage
valve body
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一誠 渡辺
耕平 執行
献治 相川
中田　知宏
隆博 松田
篠原　努
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株式会社フジキン
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Definitions

  • the present invention relates to a valve device, a flow control device using the same, a flow control method, a fluid control device, a semiconductor manufacturing method, and a semiconductor manufacturing method. About.
  • a fluid control device integrated with various fluid devices such as on-off valves, regulators, mass flow controllers is used.
  • various fluid devices such as on-off valves, regulators, mass flow controllers
  • a base block an installation block having a flow path
  • a plurality of fluid devices are placed on the base block. Integration is realized by installing various fluid devices including a joint block to which a pipe joint is connected and the like (for example, see Patent Document 1).
  • a predetermined amount of flow controlled process gas is added to each of a plurality of carrier gas lines.
  • This is intended to provide a uniform process over the entire surface of the wafer by providing a plurality of gas injection ports in the process chamber and feeding the process gas on a carrier gas whose flow ratio is controlled.
  • the number of lines of a set of various fluid devices aligned in the longitudinal direction is the same as the number of process gas types multiplied by the number of carrier gas lines, which hinders miniaturization and integration.
  • the flow path corresponding to the number of branches is used as the valve body. It is necessary to form, and it is necessary to enlarge the valve body. In addition, in general, it is necessary to flow a purge gas such as nitrogen gas in the diversion flow path through which the process gas flows. If the flow path for supplying the purge gas through the valve is formed in the valve body, it is necessary to further increase the size of the valve body. Also, in the conventional fluid control system, the joint for diverting the process gas and the joint for diverting the purge gas are present separately, and it is selected which gas should flow for each line of the fluid control apparatus. A valve was provided.
  • a valve device is a valve device having a block-like valve body,
  • the valve body includes first and second receiving recesses in which first and second valve elements are respectively incorporated, and a primary side flow connecting the first and second receiving recesses with the outside of the valve body.
  • a secondary flow passage for communicating the first and second accommodation recesses with the outside of the valve body, and the first and second accommodation recesses for connecting each of the secondary flow passages.
  • the valve body defines opposite top and bottom surfaces, side surfaces extending between the top and bottom surfaces,
  • Each of the first and second valve elements is An annular seat formed at one end face, an annular seal face formed at the other end, and a flow passage formed inside the seat and the seal face and passing through the one end and the other end;
  • a valve seat support having a support surface on which a sealing surface of the valve seat abuts and supports pressure from the sealing surface;
  • a diaphragm which is provided so as to be in contact with and separated from the seat surface of the valve seat supported by the valve seat support, The diaphragm communicates the flow passage of the valve seat with the corresponding secondary flow passage through the gap between the diaphragm and the seat surface of the valve seat.
  • the valve seat support has a seal surface that cooperates with a part of the inner wall surface of the corresponding accommodation recess to block communication between the corresponding primary flow passage and the secondary flow passage, and the primary side flow A configuration having a bypass channel connecting the channel and the channel of the valve seat may be employed.
  • each of the primary side channels opens at the bottom surface of the valve body
  • each of the secondary side channels includes a plurality of branch channels branched into a plurality in the valve body, Each of the plurality of branch channels may be open at any one of the top surface, the bottom surface, and the side surface of the valve body.
  • the secondary flow passage and the communication flow passage may be configured to extend in the longitudinal direction of the valve body and be formed on a common axis.
  • the secondary flow passage whose one end is connected to the first accommodation recess is closed at the other end in the valve body, and the secondary side whose one end is connected to the second accommodation recess.
  • the flow path can also be configured such that the other end is open at the side surface of the valve body.
  • the flow control device of the present invention is a flow control device that controls the flow rate of fluid, and It is a flow control device containing the above-mentioned valve device.
  • the flow rate control method of the present invention is a flow rate control method using the valve device of the above configuration for flow rate control of a process gas.
  • the fluid control device of the present invention is a fluid control device in which a plurality of fluid devices are arranged,
  • the plurality of fluid devices include the valve devices described above.
  • the semiconductor manufacturing method of the present invention uses the above-described valve device for controlling the flow rate of the process gas in the process of manufacturing a semiconductor device that requires a process step using a process gas in a sealed chamber.
  • a semiconductor manufacturing apparatus has a fluid control device for supplying a process gas to a processing chamber,
  • the fluid control device includes a plurality of fluid devices,
  • the fluidic device comprises the valve arrangement described above.
  • the valve body is provided with the receiving recess, the valve seat support is received in the receiving recess, and the communication between the primary flow passage and the secondary flow passage is shut off, while the valve seat support is supported. Since the flow passage of the valve seat and the primary flow passage are connected by the bypass flow passage of the valve seat support, if the primary flow passage and the secondary flow passage are connected to the accommodation recess, It is possible to dramatically increase the degree of freedom in the arrangement of the primary channel and the secondary channel. Further, according to the present invention, by causing the first and second secondary flow paths to communicate with each other by the communication flow path, the first and second valve elements respectively flow the fluid flowing from the respective primary flow paths.
  • valve elements for switching process gas and purge gas are shared for a plurality of fluid control device lines, so that the total number of valve elements of the fluid control device can be reduced and cost can be reduced. Further, according to the present invention, even when the fluid is caused to flow through either of the first and second valve elements, the gas flows in all of the respective secondary side flow paths and the communication flow paths, so that the retention portion Formation of the fluid can be minimized, and the substitution of the fluid can be significantly improved.
  • FIG. 1B is a top view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a bottom view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a side view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1E is a cross-sectional view taken along the line 1E-1E of FIG. 1A. It is a principal part expanded sectional view of the valve apparatus of FIG. 1A, and a figure which shows a valve closed state.
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part of the valve device of FIG. 1A, in which one of two valve elements is opened and the other is closed.
  • FIG. 1B is a top view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a bottom view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a side view of the valve device of FIG. 1A.
  • FIG. 1E is a cross-sectional view taken along the line 1E-1E of FIG. 1A. It
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the valve device of FIG. 1A, in which one of two valve elements is closed and the other is opened.
  • Sectional drawing of an inner disc Sectional drawing of a valve seat.
  • Sectional drawing of a valve seat support Sectional drawing of a valve seat support.
  • FIG. 1A to 1E show the structure of a valve device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows the main part of the valve device
  • FIGS. 3A and 3B show the operation of the valve device.
  • FIG. 4 shows the inner disk
  • FIG. 5 shows the valve seat
  • FIG. 6 shows the cross-sectional structure of the valve seat support.
  • arrows A1 and A2 in the figure indicate the up and down direction
  • A1 indicates the upward direction
  • A2 indicates the downward direction.
  • Arrows B1 and B2 indicate the longitudinal direction of the valve body 20 of the valve device 1, where B1 indicates one end side and B2 indicates the other end side.
  • C1 and C2 indicate width directions orthogonal to the longitudinal directions B1 and B2 of the valve body 20, C1 indicates the front side, and C2 indicates the back side.
  • the valve body 20 is a block-like member having a rectangular shape in top view, and defines four side faces 20f3 to 20f6 extending between the top face 20f1 and the bottom face 20f2, the top face 20f1 and the bottom face 20f2.
  • two accommodation recesses 22A and 22B which open at the upper surface 20f1 are defined.
  • the housing recesses 22A and 22B have the same structure and are spaced apart in the longitudinal direction B1 and B2.
  • Valve elements 2A and 2B which will be described later, are respectively incorporated in the housing recesses 22A and 22B.
  • the housing recess 22 is composed of inner peripheral surfaces 22a, 22b, 22c having different diameters and a bottom surface 22d.
  • the valve body 20 includes primary side flow passages 21A and 21B respectively connected to the first and second accommodation recesses 22A and 22B, and secondary side passages 24A and 24B respectively connected to the accommodation recesses 22A and 22B.
  • a communication channel 24C is defined to connect the housing recess 22A and the housing recess 22B.
  • the communication channel 24C functions as a part of the secondary channel 24 as described later.
  • the primary side flow paths 21A and 21B are flow paths on the side where a fluid such as gas is supplied from the outside.
  • the secondary side flow path 24 is a flow path which makes fluid, such as gas which flows in from the primary side flow paths 21A and 21B through the valve elements 2A and 2B, flow out to the outside.
  • the primary side flow passage 21A is formed to be inclined with respect to the bottom surface 20f2 of the valve body 20, one end is connected to the accommodation recess 22A at the bottom surface 22d, and the other end is open at the bottom surface 20f2.
  • the primary flow passage 21B is formed to be inclined in the direction opposite to the primary flow passage 21A with respect to the bottom surface 20f2 of the valve body 20, one end is connected to the accommodation recess 22B at the bottom surface 22d, and the other end is a bottom surface 20f2. It is open.
  • Seal holding parts 21a and 21b are respectively formed around the openings of the primary side flow paths 21A and 21B. Gaskets are disposed as seal members in the seal holding portions 21a and 21b.
  • the valve body 20 is connected to another flow passage block (not shown) by screwing fastening bolts into screw holes 20h1 and 20h2. At this time, the gasket held by the seal holding portions 21a and 21b is crushed by the fastening force of the fastening bolt with another flow path block (not shown), so the openings of the primary side flow paths 21A and 21B The perimeter is sealed.
  • gasket examples include a gasket made of metal or resin.
  • Gaskets include soft gaskets, semi-metal gaskets, metal gaskets and the like. Specifically, the following are suitably used.
  • Soft gasket, rubber o-ring, rubber sheet (for full seat) ⁇ Joint sheet ⁇ Expanded graphite sheet ⁇ PTFE sheet ⁇ PTFE jacket type
  • Semi-metal gasket ⁇ Spiral-wound gasket (Spiral-wound gaskets) -Metal jacket gasket
  • Metal gasket-Flat metal gasket-Metal hollow O-ring-Ring joint The seal holding parts 25a1 and 26b1 provided around the opening of the branch flow paths 25 and 26 described later are the same The description is omitted.
  • the secondary side flow passage 24 is formed between the two secondary side flow passages 24A and 24B and the housing depressions 22A and 22B formed on opposite sides of the housing depressions 22A and 22B in the longitudinal directions B1 and B2 of the valve body 20. And a communication channel 24C connecting the The secondary side flow paths 24A, 24B and the communication flow path 24C are formed on a common axis J1 extending in the longitudinal direction B1, B2 of the valve body 20.
  • One end of the secondary flow passage 24A opens at the inner peripheral surface 22b of the accommodation recess 22A, and the other end 24a1 closes at the inside of the valve body 20.
  • One end of the secondary side flow passage 24B opens at the inner peripheral surface 22b of the accommodation recess 22B, and the other end 24b1 opens at the side surface 20f6.
  • a closure member 30 is provided at the opening of the side surface 20f6 of the secondary flow passage 24B by means such as welding, and the opening of the secondary flow passage 24B is closed.
  • One end of the communication flow channel 24C opens at the inner peripheral surface 22b of the accommodation recess 22A, and the other end opens at the inner peripheral surface 22b of the accommodation recess 22B.
  • the secondary flow passage 24A and the secondary flow passage 24B communicate with each other through the communication flow passage 24C.
  • the secondary side flow paths 24A and 24B and the communication flow path 24C that constitute the secondary side flow path 24 can be easily processed using a tool such as a drill.
  • the secondary channel 24 may be cut from the other end of the valve body 20 using a drill or the like, or cut from both the one end and the other end using a drill or the like. You may make it connect internally.
  • the secondary side flow passage 24A branches into two branch flow passages 25 at the other end 24a1, and opens at the upper surface 20f1.
  • the secondary side flow path 24B branches into two branch flow paths 26 halfway and opens at the upper surface 20f1. That is, in the valve device 1 according to the present embodiment, the fluid such as gas flowing into the primary side flow paths 21A and 21B can be divided into four by the branch flow paths 25 and 26 of the secondary side flow path 24. it can.
  • Each of the valve elements 2A, 2B has a diaphragm 14, an inner disc 15, a valve seat 16, and a valve seat support 50.
  • Valve seat supports 50 having an outer diameter fitted to the inner circumferential surface 22c are respectively inserted into the housing recesses 22A and 22B.
  • the valve seat support 50 is a cylindrical metal member, a bypass flow passage 50a consisting of a through hole is formed at the central portion, and an annular ring centering on the bypass flow passage 50a at the upper end face.
  • the support surface 50f1 is formed.
  • the support surface 50f1 of the valve seat support 50 is a flat surface, and a step is formed on the outer peripheral portion.
  • the outer peripheral surface 50b1 of the valve seat support 50 has a diameter fitted to the inner peripheral surface 22c of the housing recess 22, and a step is present between the lower end side and the reduced outer peripheral surface 50b2.
  • An annular end surface 50b3 is formed by the step.
  • a seal member 51 made of resin such as PTFE is fitted on the outer peripheral surface 50b2.
  • the sealing member 51 has a rectangular cross-sectional shape, and has a dimension to be crushed between the bottom surface 22 d of the housing recess 22 and the end surface 50 b 3 of the valve seat support 50.
  • the bypass flow passage 50 a of the valve seat support 50 is connected to the primary flow passage 21 opened at the bottom surface 22 d of the accommodation recess 22.
  • a valve seat 16 is provided on the support surface 50 f 1 of the valve seat support 50.
  • the valve seat 16 is formed of a resin such as PFA or PTFE so as to be elastically deformable, and is formed in an annular shape as shown in FIG. 5, an annular seat surface 16s is formed on one end surface, and an annular shape is formed on the other end surface.
  • a sealing surface 16f is formed.
  • a flow passage 16a formed of a through hole is formed inside the seat surface 16s and the seal surface 16f.
  • the valve seat 16 has a small diameter portion 16b1 and a large diameter portion 16b2 on its outer peripheral side, and a stepped portion is formed between the small diameter portion 16b1 and the large diameter portion 16b2.
  • the valve seat 16 is positioned with respect to the support surface 50 f 1 of the valve seat support 50 by the inner disk 15 as a positioning pressing member, and is pressed toward the support surface 50 f 1 of the valve seat support 50. Specifically, a large diameter portion 15a1 and a small diameter portion 15a2 formed at the central portion of the inner disk 15 are formed, and a step surface 15a3 is formed between the large diameter portion 15a1 and the small diameter portion 15a2.
  • An annular flat surface 15 f 1 is formed on one end face side of the inner disc 15. On the other end face side of the inner disc 15, an annular flat surface 15f2 is formed on the outer side, and an annular flat surface 15f3 is formed on the inner side.
  • the flat surface 15f2 and the flat surface 15f3 are different in height, and the flat surface 15f3 is positioned closer to the flat surface 15f1.
  • An outer circumferential surface 15 b fitted to the inner circumferential surface 22 a of the housing recess 22 is formed on the outer circumferential side of the inner disc 15. Furthermore, a plurality of flow paths 15h penetrating one end surface and the other end surface are formed at equal intervals in the circumferential direction.
  • the flat surface 15f2 of the inner disc 15 is disposed on a flat step surface formed between the inner peripheral surface 22a and the inner peripheral surface 22b of the housing recess 22.
  • the diaphragm 14 is disposed on the flat surface 15 f 1 of the inner disk 15, and the pressing ring 13 is disposed on the diaphragm 14.
  • the actuator 10 is driven by a drive source such as air pressure to drive the diaphragm presser 12 movably held in the vertical directions A1 and A2.
  • the tip of the casing 11 of the actuator 10 is screwed into and fixed to the valve body 20 as shown in FIG. 1A.
  • the front end portion presses the pressing ring 13 downward A 2
  • the diaphragm 14 is fixed in the housing recess 22.
  • the diaphragm 14 seals the housing recess 22 at the opening side.
  • the inner disc 15 is also pressed downward A2.
  • the diaphragm 14 has a diameter larger than that of the valve seat 16, and is formed so as to be elastically deformable in the form of a spherical shell from a metal such as stainless steel or NiCo alloy or a fluorine resin. The diaphragm 14 is supported by the valve body 20 so as to be in contact with and separated from the seating surface 16 s of the valve seat 16.
  • the diaphragm 14 is pressed by the diaphragm holder 12 so as to be elastically deformed and pressed against the seating surface 16 s of the valve seat 16. Both valve elements 2A, 2B are in a closed state.
  • the diaphragm 14 of the valve element 2A is released from the pressure by the diaphragm retainer 12, as shown in FIG. 3A, it restores to a spherical shape.
  • the diaphragm 14 is pressed against the bearing surface 16s of the valve seat 16, the flow passage between the primary flow passage 21A and the secondary flow passage 24 is in a closed state.
  • the diaphragm presser 12 of the valve element 2A is moved in the upward direction A1, as shown in FIG.
  • the diaphragm 14 separates from the bearing surface 16s of the valve seat 16. Then, the fluid G1 such as process gas supplied from the primary side flow passage 21A flows into the secondary side flow passage 24A through the gap between the diaphragm 14 on the valve element 2A side and the seating surface 16s of the valve seat 16 It also flows into the secondary channel 24B via the communication channel 24C. The fluid G1 finally flows out of the valve body 20 through the branch channels 25 and 26. That is, the fluid G1 is divided into four.
  • the diaphragm 14 on the valve element 2A side is pressed again by the diaphragm presser 12, and the diaphragm 14 on the valve element 2B side is released from the press by the diaphragm presser 12.
  • the flow of the fluid G1 is interrupted, and the fluid G2 such as purge gas supplied from the primary side flow passage 21B passes through the gap between the diaphragm 14 on the valve element 2B side and the bearing surface 16s of the valve seat While flowing into the secondary flow passage 24B, it also flows into the secondary flow passage 24A via the communication flow passage 24C.
  • the fluid G2 finally flows out of the valve body 20 through the branch flow paths 25 and 26. That is, the fluid G2 is branched into four.
  • the different fluids G1 and G2 supplied from the primary side flow paths 21A and 21B are combined into the common secondary side formed of the secondary side flow paths 24A and 24B and the communication flow path 24C. It can be made to flow through the flow path 24 and divided into four. That is, according to the present embodiment, in the miniaturized valve body 20, two types of fluids G1 and G2 can be divided into four. According to the present embodiment, although the case of dividing into four is illustrated, for example, if the number of branches from the secondary side flow paths 24A and 24B is increased, it is possible to easily divide into more. . Preferably, the number of branches is the same as the number of carrier gas lines delivered to the processing chamber 800 described later.
  • the flow is generated in all of the secondary side flow paths 24A and 24B and the communication flow path 24C, and there is no flow path that generates a liquid pool. It is extremely excellent in replaceability.
  • the valve body 20 is integrally formed, the volume of the communication flow channel 24C can be reduced, and the difference in response at the time of gas switching for each diversion destination can be minimized.
  • the secondary side flow passage 24 is branched into a plurality of parts in the valve body 20, and the branch flow passages 25 and 26 are opened at the upper surface 20f1 of the valve body 20.
  • the present invention is not limited to this, and a configuration of opening at either the bottom surface 20f2 or the side surfaces 20f3 to 20f6 can also be adopted.
  • the inner disc 15 and the valve seat 16 are separate members, it is also possible to integrate the inner disc 15 and the valve seat 16.
  • valve apparatus 1 Although the case where two types of fluid G1 and G2 are diverted into four was illustrated in the above-mentioned embodiment, the present invention is not limited to this, and the primary side channel and the valve element are common valve body 20 If it adds, the kind of fluid made to flow into valve apparatus 1 can further be increased.
  • the fluid control device shown in FIG. 7 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 front side
  • W2 indicates the back 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 a plurality of flow path blocks 992 allow the flow of fluid from the upstream side G1 to the downstream side G2 (not shown) Are formed respectively.
  • the "fluid device” is a device used in a fluid control device that controls the flow of fluid, and includes a body that defines a fluid flow passage, and at least two flow passage ports that open at the surface of the body
  • the introduction pipe 993 is connected to a flow path port on the upstream side of the flow path (not shown) described above.
  • the valve device 1 according to the present embodiment is applicable to the mass flow controller 991E described above, and the flow control of fluid is performed by the mass flow controller 991E.
  • the valve device 1 according to the present embodiment can be applied to valves such as the on-off valve (two-way valve) 991A, the regulator 991B, the pressure gauge 991C, and the on-off valve (three-way valve) 991D.
  • a semiconductor manufacturing apparatus 1000 is a system for performing a semiconductor manufacturing process by atomic layer deposition (ALD), 600 is a process gas supply source, 700 is a gas box, 710 is a tank, 800 is processing.
  • Chamber 900 shows an exhaust pump.
  • the fluid control device shown in FIG. 7 is housed in a gas box 700.
  • the process gas supplied from the gas box 700 is temporarily stored in the buffer tank 710 as a buffer to stably supply the process gas, and provided in the immediate vicinity of the process chamber 800.
  • the valve 720 is frequently opened and closed to supply the processing gas from the tank to the processing chamber in a vacuum atmosphere.
  • the ALD method is one of the chemical vapor deposition methods, in which two or more types of processing gases are alternately flowed one by one onto the substrate surface under film forming conditions such as temperature and time, and This is a method of depositing a film one layer at a time, and controlling a single atomic layer one by one, so that a uniform film thickness can be formed, and a film can be grown extremely densely as a film quality. .
  • the gas box 700 incorporating the fluid control device supplies the accurately metered process gas to the processing chamber 800.
  • the tank 710 functions as a buffer for temporarily storing the processing gas supplied from the gas box 700.
  • the processing chamber 800 provides a closed processing space for film formation on a substrate by the ALD method.
  • the exhaust pump 900 evacuates the processing chamber 800.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above. Those skilled in the art can make various additions and modifications within the scope of the present invention.
  • the above application example illustrates the case where the valve device 1 is used in a semiconductor manufacturing process by the ALD method
  • the present invention is not limited to this, and for example, the atomic layer etching method (ALE: atomic layer etching method) It can be applied to all objects that require precise flow control such as

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Abstract

装置の小型化を維持しつつ、一次側の流路に流入する複数の流体を二次側で多数に分流可能なバルブ装置を提供する。バルブ要素（２Ａ，２Ｂ）は、バルブシート（１６）と、バルブシートサポート（５０）と、バルブシート（１６）の座面に当接及び離隔可能に設けられたダイヤフラム（１４）とを有し、ダイヤフラム（１４）は、当該ダイヤフラム（１４）とバルブシート（１６）との間隙を通じて、バルブシート（１６）の流通流路（１６ａ）と対応する二次側流路（２４）とを連通させ、バルブシートサポート（５０）は、対応する収容凹部（２２）の内壁面の一部と協働して対応する一次側流路（２１）と二次側流路（２４）との連通を遮断するシール面（５０ｂ２，５０ｂ３）と、一次側流路（２１）と流通流路（１６ａ）とを接続する迂回流路（５０ａ）とを有し、バルブボディ（２０）は、二次側流路（２４Ａ，２４Ｂ）を互いに連通させる連通流路（２４Ｃ）を画定する。

Description

バルブ装置
　本発明は、バルブ装置、これを用いた流量制御装置、流量制御方法、流体制御装置、半導体製造方法および半導体製造方法。に関する。
　半導体製造プロセス等の各種製造プロセスにおいては、正確に計量したプロセスガスをプロセスチャンバに供給するために、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た流体制御装置が用いられている。
　上記のような流体制御装置では、管継手の代わりに、流路を形成した設置ブロック(以下、ベースブロックと呼ぶ)をベースプレートの長手方向に沿って配置し、このベースブロック上に複数の流体機器や管継手が接続される継手ブロック等を含む各種流体機器を設置することで、集積化を実現している(例えば、特許文献１参照)。
　ある種の流体制御装置では、複数のキャリアガスラインのそれぞれに流量制御されたプロセスガスを所定量ずつ添加することが行われる。これはプロセスチャンバに複数のガス噴き出し口を設けて、流量比制御されたキャリアガスに乗せてプロセスガスを送ることで、ウエハ全面について均一なプロセスを行うことを目的としている。この場合、長手方向に並んだ一組の各種流体機器のラインの数はプロセスガスの種類数とキャリアガスラインの数を乗じた本数だけ必要になり、小型化、集積化を阻害している。
特開２００７－３０１３号公報
　各種製造プロセスにおけるプロセスガスの供給制御には、より高い応答性が求められており、流体制御装置をできるだけ小型化、集積化して、流体の供給先であるプロセスチャンバのより近くに設置する必要がある。
　半導体ウエハの大口径化等の処理対象物の大型化が進んでおり、これに合わせて流体制御装置からプロセスチャンバ内へ供給する流体の供給流量も増加させる必要がある。
　流体制御装置に使用されるバルブ装置では、ブロック状のバルブボディに流体流路が直接形成される。
　流体制御装置の小型化に伴い、バルブボディの小型化も当然必要である。しかしながら、バルブボディを小型化すると、流路の流量を確保しつつ流路を最適に配置するのは容易ではない。
　また、バルブ装置の一次側の流路に流入するプロセスガスを、バルブを通じて、二次側で多数に分流させて流出させる必要がある場合には、分流の数に応じた流路をバルブボディに形成する必要があり、バルブボディを大型化する必要がある。加えて、一般的には、プロセスガスを流した分流流路には、窒素ガス等のパージガスを流す必要がある。バルブを通じてパージガスを供給する流路をバルブボディに形成すると、バルブボディをさらに大型化する必要がある。
　また、従来の流体制御装置においては、プロセスガスを分流する継手とパージガスを分流させる継手は別々に存在しており、流体制御装置の一本のラインごとに、どちらのガスを流すかを選択するバルブが設けられていた。そのため、プロセスガスとパージガスを切り替えるためのバルブが、ラインの数に比例して必要であった。さらに、この従来の構造では、ラインにガスを流した際にガスの置換性が悪く元のガスが残留、滞留してしまう滞留部を小さくする努力が行われてきた。しかし、流路のうち、ガスが流通しない領域に形成される滞留部をなくすのは困難であった。
　本発明の一の目的は、必要な流量を確保しつつ、バルブボディの流路の配置自由度を飛躍的に高めることが可能な小型化されたバルブ装置を提供することにある。
　本発明の他の目的は、装置の小型化を維持しつつ、一次側の流路に流入する複数の流体を二次側で多数に分流可能なバルブ装置を提供することにある。また、それによりバルブの総数を減らして小型化された流体制御装置を提供することにある。
　本発明の他の目的は、ガスの滞留を最小限に抑えてガスの置換性が改善されたバルブ装置を提供することにある。
　本発明に係るバルブ装置は、ブロック状のバルブボディを有するバルブ装置であって、
　前記バルブボディは、第１および第２のバルブ要素がそれぞれ内蔵される第１および第２の収容凹部と、前記第１および第２の収容凹部をそれぞれ前記バルブボディの外部と連通させる一次側流路と、前記第１および第２の収容凹部をそれぞれ前記バルブボディの外部と連通させる二次側流路と、前記第１および第２の収容凹部を接続して前記二次側流路の各々を互いに連通させる連通流路を画定し、
　前記第１および第２のバルブ要素の各々は、前記第１および第２の収容凹部に接続された前記一次側流路の各々と前記各二次側流路との連通状態を選択的に切り換える。
　好適には、前記バルブボディは、対向する上面および底面、前記上面および底面の間で延びる側面を画定し、
　前記第１および第２のバルブ要素の各々は、
　一端面に形成された環状の座面と、他端面に形成された環状のシール面と、前記座面およびシール面の内側に形成され前記一端面および他端面を貫通する流通流路と、を有するバルブシートと、
　前記バルブシートのシール面が当接し当該シール面からの押圧力を支持する支持面を有するバルブシートサポートと、
　前記バルブシートサポートに支持された前記バルブシートの座面に当接および離隔可能に設けられたダイヤフラムと、を有し、
　前記ダイヤフラムは、当該ダイヤフラムと前記バルブシートの座面との間隙を通じて、前記バルブシートの流通流路と対応する前記二次側流路とを連通させ、
　前記バルブシートサポートは、対応する前記収容凹部の内壁面の一部と協働して対応する前記一次側流路と前記二次側流路との連通を遮断するシール面と、前記一次側流路と前記バルブシートの流通流路とを接続する迂回流路とを有する、構成を採用できる。
　さらに好適には、前記一次側流路の各々は、前記バルブボディの底面で開口し、前記二次側流路の各々は、前記バルブボディ内で複数に分岐する複数の分岐流路を含み、前記複数の分岐流路の各々は、前記バルブボディの上面、底面および側面のいずれかで開口している、構成を採用できる。
　さらに好適には、前記二次側流路と前記連通流路とは、前記バルブボディの長手方向に延在し、かつ、共通の軸線上に形成されている、構成を採用できる。また、前記第１の収容凹部に一端部が接続された二次側流路は、他端部が前記バルブボディ内で閉塞し、前記第２の収容凹部に一端部が接続された二次側流路は、他端部が前記バルブボディの側面で開口している、構成とすることも可能である。
　本発明の流量制御装置は、流体の流量を制御する流量制御装置であって、
　上記のバルブ装置を含む、流量制御装置である。
　本発明の流量制御方法は、プロセスガスの流量制御に上記構成のバルブ装置を用いる、流量制御方法である。
　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、上記のバルブ装置を含む。
　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装置を用いる。
　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、上記のバルブ装置を含む。
　本発明によれば、バルブボディに収容凹部を設け、当該収容凹部にバルブシートサポートを収容し、一次側流路と二次側流路との連通を遮断し、一方で、バルブシートサポートに支持されたバルブシートの流通流路と一次側流路とをバルブシートサポートの迂回流路で接続する構成としたので、一次側流路および二次側流路は、収容凹部に接続されていればよく、一次側流路および二次側流路の配置の自由度を飛躍的に高めることができる。
　また、本発明によれば、連通流路により第１および第２の二次側流路を互いに連通させることで、各一次側流路からそれぞれ流入する流体を、第１および第２のバルブ要素を通じて、第1の収容凹部に接続された二次側流路と第２の収容凹部に接続された二次側流路の両方に流すことができ、各一次側流路からの流体を多数に分流できるとともにバルブボディの小型化も可能となる。
　また、本発明によれば、プロセスガスとパージガスを切り替えるバルブ要素が複数の流体制御装置のラインについて共用されて、流体制御装置のバルブ要素の総数を削減し、低コスト化が可能となる。
　また、本発明によれば、第１および第２のバルブ要素のいずれを通じて流体を流通させた場合であっても、各二次側流路と連通流路の全てにガスが流れるため、滞留部の形成を最小限に抑えることができ、流体の置換性を大幅に改善することが可能となる。
本発明の一実施形態に係るバルブ装置の一部に縦断面を含む正面図。 図１Ａのバルブ装置の上面図。 図１Ａのバルブ装置の底面図。 図１Ａのバルブ装置の側面図。 図１Ａの１Ｅ－１Ｅ線に沿った断面図。 図１Ａのバルブ装置の要部拡大断面図であって、バルブ閉鎖状態を示す図。 図１Ａのバルブ装置の要部拡大断面図であって、２つのバルブ要素の一方が開放され他方が閉鎖された状態を示す図。 図１Ａのバルブ装置の要部拡大断面図であって、２つのバルブ要素の一方が閉鎖され他方が開放された状態を示す図。 インナーディスクの断面図。 バルブシートの断面図。 バルブシートサポートの断面図。 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。 本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の概略構成図。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面においては、機能が実質的に同様の構成要素には、同じ符号を使用することにより重複した説明を省略する。
　図１Ａ～図１Ｅは本発明の一実施形態に係るバルブ装置の構造を示し、図２はバルブ装置の要部を示し、図３Ａおよび図３Ｂはバルブ装置の動作を示す。図４はインナーディスク、図５はバルブシートおよび図６はバルブシートサポートの断面構造を示している。
　図１Ａ～図３Ｂにおいて、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２０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。Ｃ１，Ｃ２は、バルブボディ２０の長手方向Ｂ１，Ｂ２に直交する幅方向を示し、Ｃ１が前面側、Ｃ２が背面側を示すものとする。
　バルブボディ２０は、上面視で長方形状を有するブロック状の部材であり、上面２０ｆ１および底面２０ｆ２、上面２０ｆ１および底面２０ｆ２の間で延びる側面４つの側面２０ｆ３～２０ｆ６を画定している。加えて、上面２０ｆ１で開口する２つの収容凹部２２Ａ，２２Ｂを画定している。収容凹部２２Ａ，２２Ｂは同様の構造を有し、長手方向Ｂ１，Ｂ２において離隔して配置されている。収容凹部２２Ａ，２２Ｂに後述するバルブ要素２Ａ，２Ｂがそれぞれ内蔵されている。
　図２等からわかるように、収容凹部２２は、直径の異なる内周面２２ａ，２２ｂ，２２ｃと底面２２ｄとで構成されている。内周面２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、この順に直径が小さくなっている。
　バルブボディ２０は、前記第１および第２の収容凹部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ接続された一次側流路２１Ａ，２１Ｂと、収容凹部２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ接続された二次側流路２４Ａ，２４Ｂと、収容凹部２２Ａと収容凹部２２Ｂとを接続する連通流路２４Ｃとを画定する。連通流路２４Ｃは、後述するように、二次側流路２４の一部として機能する。一次側流路２１Ａ，２１Ｂは、ガス等の流体が外部から供給される側の流路である。二次側流路２４は、一次側流路２１Ａ，２１Ｂからバルブ要素２Ａ，２Ｂ通じて流入するガス等の流体を外部へ流出させる流路である。
　一次側流路２１Ａは、バルブボディ２０の底面２０ｆ２に対して傾斜して形成され、一端が収容凹部２２Ａに底面２２ｄで接続され、他端が底面２０ｆ２で開口している。
　一次側流路２１Ｂは、バルブボディ２０の底面２０ｆ２に対して一次側流路２１Ａとは逆向きに傾斜して形成され、一端が収容凹部２２Ｂに底面２２ｄで接続され、他端が底面２０ｆ２で開口している。
　一次側流路２１Ａ，２１Ｂの開口の周囲には、シール保持部２１ａ，２１ｂがそれぞれ形成されている。シール保持部２１ａ，２１ｂには、シール部材としてガスケットが配置される。バルブボディ２０は図示しない他の流路ブロックとねじ穴２０ｈ１，２０ｈ２に締結ボルトをねじ込むことで連結される。この際に、シール保持部２１ａ，２１ｂに保持部されたガスケットは、図示しない他の流路ブロックとの間で締結ボルトの締結力で押し潰されるので、一次側流路２１Ａ，２１Ｂの開口の周囲はシールされる。
　ガスケットとしては、金属製又は樹脂製などのガスケットを挙げることが出来る。ガスケットしては、軟質ガスケット、セミメタルガスケット、メタルガスケットなどが挙げられる。具体的には、以下のものが好適に使用される。
（１）軟質ガスケット
・ゴムＯリング
・ゴムシート(全面座用)
・ジョイントシート
・膨張黒鉛シート
・ＰＴＦＥシート
・ＰＴＦＥジャケット形
（２）セミメタルガスケット
・うず巻形ガスケット(Ｓｐｉｒａｌ－ｗｏｕｎｄ　ｇａｓｋｅｔｓ)
・メタルジャケットガスケット
（３）メタルガスケット
・金属平形ガスケット
・メタル中空Ｏリング
・リングジョイント
　なお、後述する分岐流路２５，２６の開口の周囲に設けられたシール保持部２５ａ１，２６ｂ１も同様であり詳細説明は省略する。
　二次側流路２４は、バルブボディ２０の長手方向Ｂ１，Ｂ２において収容凹部２２Ａ，２２Ｂに対して互いに反対側に形成された２つの二次側流路２４Ａ，２４Ｂと収容凹部２２Ａ，２２Ｂ間を接続する連通流路２４Ｃとを含む。
　二次側流路２４Ａ，２４Ｂと連通流路２４Ｃとは、バルブボディ２０の長手方向Ｂ１，Ｂ２に延びる共通の軸線Ｊ１上に形成されている。
　二次側流路２４Ａは、一端が収容凹部２２Ａの内周面２２ｂで開口し、他端２４ａ１はバルブボディ２０の内部で閉塞している。
　二次側流路２４Ｂは、一端が収容凹部２２Ｂの内周面２２ｂで開口し、他端２４ｂ１は側面２０ｆ６側で開口している。
　二次側流路２４Ｂの側面２０ｆ６の開口には、溶接等の手段により、閉塞部材３０が設けられ、二次側流路２４Ｂの開口は閉塞されている。
　連通流路２４Ｃは、一端が収容凹部２２Ａの内周面２２ｂで開口し、他端が収容凹部２２Ｂの内周面２２ｂで開口している。連通流路２４Ｃを介して二次側流路２４Ａと二次側流路２４Ｂとは連通している。
　二次側流路２４を構成する二次側流路２４Ａ，２４Ｂおよび連通流路２４Ｃは、ドリル等の工具を用いて容易に加工できる。なお、二次側流路２４はバルブボディ２０の他端からドリル等を用いて切削加工しても良いし、一端、及び他端 の両方からドリル等を用いて切削加工を行い、バルブボディ２０内で連通させても良い。
　二次側流路２４Ａは、他端２４ａ１で２本の分岐流路２５に分岐し、上面２０ｆ１で開口している。
　二次側流路２４Ｂは、中途で２本の分岐流路２６に分岐し、上面２０ｆ１で開口している。
　すなわち、本実施形態に係るバルブ装置１では、一次側流路２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ流入するガス等の流体を、二次側流路２４の分岐流路２５，２６により４つに分流することができる。
　バルブ要素２Ａ，２Ｂは、それぞれ、ダイヤフラム１４と、インナーディスク１５と、バルブシート１６と、バルブシートサポート５０とを有する。
　収容凹部２２Ａ，２２Ｂ内には、内周面２２ｃと嵌合する外径をもつバルブシートサポート５０がそれぞれ挿入されている。バルブシートサポート５０は、図６に示すように、円柱状の金属製部材であり、中心部に貫通孔からなる迂回流路５０ａが形成され、上端面に迂回流路５０ａを中心とする環状の支持面５０ｆ１が形成されている。バルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１は、平坦面からなり、その外周部には、段差が形成されている。バルブシートサポート５０の外周面５０ｂ１は、収容凹部２２の内周面２２ｃに嵌る直径を有し、下端側の小径化された外周面５０ｂ２との間には段差が存在する。この段差により、円環状の端面５０ｂ３が形成されている。外周面５０ｂ２には、図２等に示すように、ＰＴＦＥ等の樹脂製のシール部材５１が嵌め込まれる。シール部材５１は、断面形状が矩形状に形成され、収容凹部２２の底面２２ｄとバルブシートサポート５０の端面５０ｂ３との間で押し潰される寸法を有する。シール部材５１が収容凹部２２の底面２２ｄとバルブシートサポート５０の端面５０ｂ３との間で押し潰されると、バルブシートサポート５０の外周面５０ｂ１と収容凹部２２の内周面２２ｃおよび底面２２ｄとの間に樹脂が入り込み、バルブシートサポート５０と収容凹部２２との間が確実にシールされる。すなわち、シール面としての外周面５０ｂ２および端面５０ｂ３は、収容凹部２２の内周面２２ｃおよび底面２２ｄと協働して、一次側流路２１Ａと二次側流路２４Ａとの連通および一次側流路２１Ｂと二次側流路２４Ｂとの連通を遮断する。
　バルブシートサポート５０の迂回流路５０ａは、収容凹部２２の底面２２ｄで開口する一次側流路２１と接続される。
　バルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１上には、バルブシート１６が設けられている。
　バルブシート１６は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の樹脂で弾性変形可能に形成され図５に示すように、円環状に形成され、一端面に円環状の座面１６ｓが形成され、他端面に円環状のシール面１６ｆが形成されている。座面１６ｓおよびシール面１６ｆの内側には、貫通孔からなる流通流路１６ａが形成されている。バルブシート１６は、その外周側に小径部１６ｂ１と大径部１６ｂ２とを有し、小径部１６ｂ１と大径部１６ｂ２との間には段差部が形成されている。
　バルブシート１６は、位置決め押圧部材としてのインナーディスク１５により、バルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１に対して位置決めされ、かつバルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１に向けて押圧されている。具体的には、インナーディスク１５の中心部に形成された大径部１５ａ１と小径部１５ａ２とが形成され、大径部１５ａ１と小径部１５ａ２との間には段差面１５ａ３が形成されている。インナーディスク１５の一端面側には、円環状の平坦面１５ｆ１が形成さている。インナーディスク１５の他端面側には、外側に円環状の平坦面１５ｆ２が形成され、内側に円環状の平坦面１５ｆ３が形成されている。平坦面１５ｆ２と平坦面１５ｆ３とは高さが異なり、平坦面１５ｆ３が平坦面１５ｆ１寄りに位置している。インナーディスク１５の外周側には、収容凹部２２の内周面２２ａに嵌合する外周面１５ｂが形成されている。さらに、一端面および他端面を貫通する流路１５ｈが円周方向に等間隔に複数形成されている。インナーディスク１５の大径部１５ａ１と小径部１５ａ２とに、バルブシート１６の大径部１６ｂ２と小径部１６ｂ１とが嵌ることにより、バルブシート１６は、バルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１に対して位置決めされる。
　インナーディスク１５の平坦面１５ｆ２は、収容凹部２２の内周面２２ａと内周面２２ｂとの間に形成された平坦な段差面上に設置される。インナーディスク１５の平坦面１５ｆ１上には、ダイヤフラム１４が設置され、ダイヤフラム１４上には、押えリング１３が設置される。
　アクチュエータ１０は、空圧等の駆動源により駆動され、上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能に保持されたダイヤフラム押え１２を駆動する。アクチュエータ１０のケーシング１１の先端部は、図１Ａに示すように、バルブボディ２０にねじ込まれて固定されている。そしてこの先端部が、押えリング１３を下方Ａ２に向けて押圧し、ダイヤフラム１４は、収容凹部２２内で固定される。ダイヤフラム１４は、収容凹部２２を開口側で密閉している。また、インナーディスク１５も下方Ａ２に向けて押圧される。インナーディスク１５の平坦面１５ｆ２が収容凹部２２の段差面に押し付けられた状態において、段差面１５ａ３がバルブシート１６をバルブシートサポート５０の支持面５０ｆ１に向けて押圧するように、段差面１５ａ３の高さは設定されている。また、インナーディスク１５の平坦面１５ｆ３は、バルブシートサポート５０の上端面に当接しないようになっている。
　ダイヤフラム１４は、バルブシート１６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。ダイヤフラム１４は、バルブシート１６の座面１６ｓに対して当接離隔可能にバルブボディ２０に支持されている。
　図２において、ダイヤフラム１４はダイヤフラム押え１２により押圧されて弾性変形し、バルブシート１６の座面１６ｓに押し付けられている。バルブ要素２Ａ，２Ｂは共に閉鎖状態にある。
　バルブ要素２Ａのダイヤフラム１４をダイヤフラム押え１２による押圧から開放すると、図３Ａに示すように、球殻状に復元する。ダイヤフラム１４がバルブシート１６の座面１６ｓに押し付けられている状態では、一次側流路２１Ａと二次側流路２４との間の流路は閉鎖された状態にある。バルブ要素２Ａのダイヤフラム押え１２が上方向Ａ１に移動されると、図３Ａに示すように、ダイヤフラム１４がバルブシート１６の座面１６ｓから離れる。そして、一次側流路２１Ａから供給されるプロセスガス等の流体Ｇ１は、バルブ要素２Ａ側のダイヤフラム１４とバルブシート１６の座面１６ｓとの間隙を通じて、二次側流路２４Ａに流入するとともに、連通流路２４Ｃを介して二次側流路２４Ｂにも流入する。流体Ｇ１は、最終的には、分岐流路２５，２６を通じてバルブボディ２０の外部に流出する。すなわち、流体Ｇ１は４つに分流される。
　次いで、バルブ要素２Ａ側のダイヤフラム１４をダイヤフラム押え１２により再び押圧し、バルブ要素２Ｂ側のダイヤフラム１４をダイヤフラム押え１２による押圧から開放する。図３Ｂに示すように、流体Ｇ１の流れは遮断され、一次側流路２１Ｂから供給されるパージガス等の流体Ｇ２は、バルブ要素２Ｂ側のダイヤフラム１４とバルブシート１６の座面１６ｓとの間隙を通じて、二次側流路２４Ｂに流入するとともに、連通流路２４Ｃを介して二次側流路２４Ａにも流入する。流体Ｇ２は、最終的には、分岐流路２５，２６を通じてバルブボディ２０の外部に流出する。すなわち、流体Ｇ２は４つに分流される。
　以上のように、本実施形態によれば、一次側流路２１Ａ，２１Ｂから供給される異なる流体Ｇ１，Ｇ２を、二次側流路２４Ａ，２４Ｂおよび連通流路２４Ｃからなる共通の二次側流路２４に流通させ、かつ、４つに分流することができる。すなわち、本実施形態によれば、小型化されたバルブボディ２０において、２種類の流体Ｇ１，Ｇ２を４つに分流することができる。
　なお、本実施形態によれば、４つに分流する場合について例示したが、例えば、二次側流路２４Ａ，２４Ｂからの分岐数を増やせば、さらに多数に分流することが容易に可能である。好適には、後述の処理チャンバ８００に送出されるキャリアガスのラインの本数と同じ数の分岐数とすることが望ましい。
　また、流体Ｇ１，Ｇ２のいずれを流通させた場合にも、二次側流路２４Ａ，２４Ｂおよび連通流路２４Ｃの全てに流れが発生するため液だまりを生じる流路が存在せず、ガスの置換性に極めて優れている。
　特に、バルブボディ２０を一体として形成したため、連通流路２４Ｃの体積を小さくでき、各分流先についてのガス切り替え時の応答の差異を最小限に抑えることができる。
　上記実施形態では、二次側流路２４は、バルブボディ２０内で複数に分岐し、分岐流路２５，２６がバルブボディ２０の上面２０ｆ１で開口する場合を例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、底面２０ｆ２や側面２０ｆ３～２０ｆ６のいずれかで開口する構成も採用できる。
　上記実施形態では、インナーディスク１５とバルブシート１６とを別部材としたが、インナーディスク１５とバルブシート１６とを一体化することも可能である。
　上記実施形態では、２種類の流体Ｇ１，Ｇ２を４つに分流する場合を例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、一次側流路およびバルブ要素を共通のバルブボディ２０に追加すれば、バルブ装置１に流入させる流体の種類をさらに増やすことができる。
　上記実施形態では、二次流路２４Ｂの分岐流路２６から閉塞部材３０までの間の領域には、流体が置換されず滞留する可能性があるので、この部分に丸棒状の金属を埋め込むことで、流体の滞留をさらに少なくすることも可能である。
　図７を参照して、上記実施形態に係るバルブ装置１が適用される流体制御装置の一例を説明する。
　図７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は正面側、Ｗ２は背面側，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、流量制御装置である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装置１は、上記のマスフローコントローラ９９１Ｅに適用可能であり、このマスフローコントローラ９９１Ｅで流体の流量制御が行われる。また、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等のバルブに、本実施形態に係るバルブ装置１を適用可能である。
　次に、上記の流体制御装置が適用される半導体製造装置の例を図８に示す。
　半導体製造装置１０００は、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ　Ｌａｙｅｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　法）による半導体製造プロセスを実行するためのシステムであり、６００はプロセスガス供給源、７００はガスボックス、７１０はタンク、８００は処理チャンバ、９００は排気ポンプを示している。図７に示した流体制御装置は、ガスボックス７００内に収容される。
　基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、処理ガスを安定的に供給するためにガスボックス７００から供給される処理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バルブ７２０を高頻度で開閉させてタンクからの処理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種類以上の処理ガスを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、処理ガスの流量をある程度確保する必要もある。
　流体制御装置を内蔵するガスボックス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。タンク７１０は、ガスボックス７００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。
　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。
　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。
１　バルブ装置
２Ａ，２Ｂ　バルブ要素
１０　アクチュエータ
１１　ケーシング
１２　ダイヤフラム押え
１３　押えリング
１４　ダイヤフラム
１５　インナーディスク
１５ｈ　流路
１６　バルブシート
１６ａ　流通流路
１６ｆ　シール面
１６ｓ　座面
２０　バルブボディ
２０ｆ１　上面
２０ｆ２　底面
２０ｆ３～２０ｆ６　側面
２０ｈ１，２０ｈ２　ねじ穴
２１Ａ，２１Ｂ，２１　一次側流路
２１ａ，２１ｂ　シール保持部
２２Ａ，２２Ｂ，２２　収容凹部
２４Ａ，２４Ｂ，２４　二次側流路
２４Ｃ　連通流路（二次側流路）
２５，２６　分岐流路
３０　閉塞部材
５０　バルブシートサポート
５０ａ　迂回流路
５０ｆ１　支持面
５０ｂ２，５０ｂ３　シール面
５１　シール部材
６００　プロセスガス供給源
７００　ガスボックス
７１０　タンク
７２０　バルブ
８００　処理チャンバ
９００　排気ポンプ
１０００　半導体製造装置
Ａ１　上方向
Ａ２　下方向
Ｊ１　軸線
 

Claims (15)

  1. 　ブロック状のバルブボディを有するバルブ装置であって、
    　前記バルブボディは、第１および第２のバルブ要素がそれぞれ内蔵される第１および第２の収容凹部と、前記第１および第２の収容凹部をそれぞれ前記バルブボディの外部と連通させる一次側流路と、前記第１および第２の収容凹部をそれぞれ前記バルブボディの外部と連通させる二次側流路と、前記第１および第２の収容凹部を接続して前記二次側流路の各々を互いに連通させる連通流路を画定し、
    　前記第１および第２のバルブ要素の各々は、前記第１および第２の収容凹部に接続された前記一次側流路の各々と前記各二次側流路との連通状態を選択的に切り換える、バルブ装置。
  2. 　前記バルブボディは、対向する上面および底面、前記上面および底面の間で延びる側面を画定し、
    　前記第１および第２のバルブ要素の各々は、
    　一端面に形成された環状の座面と、他端面に形成された環状のシール面と、前記座面およびシール面の内側に形成され前記一端面および他端面を貫通する流通流路と、を有するバルブシートと、
    　前記バルブシートのシール面が当接し当該シール面からの押圧力を支持する支持面を有するバルブシートサポートと、
    　前記バルブシートサポートに支持された前記バルブシートの座面に当接および離隔可能に設けられたダイヤフラムと、を有し、
    　前記ダイヤフラムは、当該ダイヤフラムと前記バルブシートの座面との間隙を通じて、前記バルブシートの流通流路と対応する前記二次側流路とを連通させ、
    　前記バルブシートサポートは、対応する前記収容凹部の内壁面の一部と協働して対応する前記一次側流路と前記二次側流路との連通を遮断するシール面と、前記一次側流路と前記バルブシートの流通流路とを接続する迂回流路とを有する、請求項1に記載のバルブ装置。
  3. 　前記一次側流路の各々は、前記バルブボディの底面で開口し、
    　前記二次側流路の各々は、前記バルブボディ内で複数に分岐する複数の分岐流路を含み、
    　前記複数の分岐流路の各々は、前記バルブボディの上面、底面および側面のいずれかで開口している、請求項２に記載のバルブ装置。
  4. 　前記二次側流路と前記連通流路とは、前記バルブボディの長手方向に延在し、かつ、共通の軸線上に形成されている、請求項２又は３に記載のバルブ装置。
  5. 　前記第１の収容凹部に一端部が接続された二次側流路は、他端部が前記バルブボディ内で閉塞し、
    　前記第２の収容凹部に一端部が接続された二次側流路は、他端部が前記バルブボディの側面で開口している、請求項４に記載のバルブ装置。
  6. 　前記第１および第２の収容凹部の各々の内壁面の一部と前記バルブシートサポートのシール面との間に設けられたシール部材をさらに有する、請求項１ないし５のいずれかに記載のバルブ装置。
  7. 　前記シール部材は、前記バルブシートからの押圧力を受けて、前記収容凹部の内壁面の一部と前記バルブシートサポートとの間で押し潰されるように形成されている、請求項６に記載のバルブ装置。
  8. 　前記バルブシートを前記バルブシートサポートの支持面に対して位置決めし、かつ当該バルブシートを前記バルブシートサポートの支持面に向けて押圧する位置決め押圧部材をさらに有し、
    　前記位置決め押圧部材は、前記ダイヤフラムと前記座面との間の間隙を介して前記バルブシートの流通流路と前記二次側流路とを連通させる流路を有する、請求項２ないし７のいずれかに記載のバルブ装置。
  9. 　前記位置決め押圧部材は、前記バルブボディと前記ダイヤフラムとの間に設けられている、請求項８に記載のバルブ装置。
  10. 　前記ダイヤフラムを駆動するアクチュエータをさらに有し、
    　前記アクチュエータを収容するケーシングが前記バルブボディにねじ込まれ、
    　前記位置決め押圧部材は、前記ケーシングのねじ込み力を利用して前記バルブシートを前記バルブシートサポートの支持面に向けて押圧する、請求項８又は９に記載のバルブ装置。
  11. 　流体の流量を制御する流量制御装置であって、
    　請求項１～１０のいずれかに記載のバルブ装置を含む、流量制御装置。
  12. 　流体の流量制御に請求項１～１０のいずれかに記載のバルブ装置を用いた流量制御方法。
  13. 　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１～１０のいずれかに記載のバルブ装置を含む、流体制御装置。
  14. 　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１～１０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。
  15. 　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１～１０のいずれかに記載のバルブ装置を含む、半導体製造装置。
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