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WO2015098333A1 - 流体制御装置 - Google Patents

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WO2015098333A1
WO2015098333A1 PCT/JP2014/079956 JP2014079956W WO2015098333A1 WO 2015098333 A1 WO2015098333 A1 WO 2015098333A1 JP 2014079956 W JP2014079956 W JP 2014079956W WO 2015098333 A1 WO2015098333 A1 WO 2015098333A1
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WO
WIPO (PCT)
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passage
inlet
gas
valve
outlet
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/079956
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太一 北野
篠原　努
薬師神　忠幸
中田　知宏
谷川　毅
山路　道雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikin Inc
Original Assignee
Fujikin Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikin Inc filed Critical Fujikin Inc
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Priority to CN201480034189.4A priority patent/CN105431661B/zh
Priority to US14/898,888 priority patent/US9719599B2/en
Publication of WO2015098333A1 publication Critical patent/WO2015098333A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/12—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm
    • F16K7/14—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with flat, dished, or bowl-shaped diaphragm arranged to be deformed against a flat seat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
    • F16K27/003—Housing formed from a plurality of the same valve elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/06—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with two or more servomotors
    • F15B13/08—Assemblies of units, each for the control of a single servomotor only
    • F15B13/0803—Modular units
    • F15B13/0807—Manifolds
    • F15B13/0817—Multiblock manifolds

Definitions

  • This invention relates to a fluid control device used for the purpose of, for example, switching a plurality of types of material gases and supplying them to a processing chamber in a semiconductor processing apparatus.
  • a rectangular parallelepiped main body and a main body provided at intervals in the width direction at both ends in the length direction of the main body
  • a gas inlet / outlet and a vent gas inlet / outlet ; a main gas passage communicating between the main gas inlets / outlets; a vent gas passage communicating between the vent gas inlets / outlets; a plurality of sub-gas inlets provided at predetermined intervals in the length direction on one side of the main body;
  • Two on-off valves arranged at two positions corresponding to each sub-gas inlet and arranged in two rows in the width direction as a whole, and a plurality of first sub-gases communicating from each sub-gas inlet to the inlet of each on-off valve in the first row
  • a main body consists of a some central passage block and two side passage blocks long in the front-back direction, and the main gas passage and the vent gas passage are each formed in the shape of a straight line, and a passage orthogonal to these Is connected to the outlet of the on-off valve.
  • An object of the present invention is to provide a fluid control device in which the structure of the main body is simple and the open / close valves can be easily increased / decreased, and the dead volume can be further reduced.
  • a fluid control device includes a rectangular parallelepiped main body, a main gas inlet and a vent gas inlet and outlet provided at intervals in the width direction at both ends in the length direction of the main body, and a main gas passage communicating between the main gas inlets and outlets.
  • the main body has a passage block in the length direction that is formed with a recess that houses an on-off valve.
  • the passage block is formed as a passage that forms the main gas passage, and opens and closes the first inverted V-shaped passage that opens at both ends in the length direction, and the top of the first inverted V-shaped passage.
  • a first outlet passage communicating with the outlet of the valve and forming a vent gas passage; a second inverted V-shaped passage opening at both ends in the length direction; and a top portion of the second inverted V-shaped passage;
  • a second outlet passage communicating with the outlet of the on-off valve, and as a sub gas inflow passage, an inlet passage leading to the inlet of each on-off valve, a common inlet passage communicating with the inlet passage and leading to the sub gas inlet, And a communication passage connected to the common inlet passage.
  • the main body is formed by arranging a passage block (passage block of the same shape), so that the increase / decrease in the number of on-off valves can be handled only by increasing / decreasing the passage block.
  • Adjacent passage blocks have passages (first inverted V-shaped passage and second inverted V-shaped passage) that communicate with each other, and these passages are made continuous so that the main gas passage and the vent gas passage are provided. It is formed.
  • a seal portion made of a gasket or the like is interposed between adjacent passage blocks. The configuration of the seal portion is not particularly limited.
  • the main gas passage and the vent gas passage are each formed in a straight line, and are connected to the outlet of the on-off valve by a passage orthogonal to these.
  • the main gas passage and the vent gas passage are formed in a zigzag shape in which inverted V-shaped passages are continuous. For this reason, the exit channel
  • the passage that becomes a dead volume when the vent gas flows is an outlet passage that connects the top of the inverted V-shaped passage and the outlet of the on-off valve, and this can be a short passage, so that the dead volume can be reduced.
  • Each open / close valve is, for example, a diaphragm valve.
  • each on-off valve includes a seat that is detachably disposed on the periphery of the outlet passage formed in the passage block, a seat holder that is detachably disposed in a recess of the passage block and holds the seat, and a seat A diaphragm that opens and closes the fluid passage by being pressed and spaced apart, and fluid that has flowed into the inlet passage communicates with the outlet passage through a through hole provided in the seat holder.
  • the sheet holder is a well-known one, for example, a perforated disk-shaped inner peripheral edge portion for holding the sheet, an intermediate annular portion in which a plurality of through holes communicating with the fluid outflow passage are formed at predetermined intervals, and a diaphragm And an outer peripheral edge portion sandwiching the outer peripheral edge portion.
  • the sheet is preferably replaced when it is used for a long period of time, and is provided with a retainer that holds the sheet holder, so that the sheet holder held by the retainer by removing the retainer and the sheet held by the retainer Can be removed, and the seat can be easily replaced.
  • the sheet is made of, for example, a synthetic resin, but may be made of metal.
  • the sheet holder and the retainer are preferably made of metal.
  • the diaphragm is made of, for example, a nickel alloy thin plate, and may be made of a stainless steel thin plate or a laminate of a stainless steel thin plate and a nickel / cobalt alloy thin plate. It is not limited. Further, the diaphragm may be a single sheet or a laminated body in which a plurality of diaphragms are stacked, and can be freely selected according to specifications and conditions.
  • the main body is formed by arranging passage blocks having the same shape in the length direction, and all necessary passages are formed in the passage block.
  • the number of open / close valves can be increased or decreased by simply increasing or decreasing the passage block, the structure of the main body is simple, and the number of open / close valves can be easily increased or decreased.
  • the dead volume passage can be an extremely short outlet passage that connects the top of the inverted V-shaped passage and the outlet of the on-off valve, so that the dead volume can be reduced.
  • FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a fluid control apparatus according to the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of an on-off valve used in the fluid control apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a seat holder constituting the on-off valve, where (a) is a plan view and (b) is a longitudinal sectional view.
  • the top and bottom refer to the top and bottom of FIG.
  • the left-right direction in FIG. 1 is referred to as a length direction
  • the up-down direction in FIG. 1 is referred to as a width direction.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a fluid control device according to the present invention.
  • the fluid control device (1) is used for introducing several kinds of gases while individually switching in a MOCVD (Metal-Organic-Chemical-Vapor-Deposition) process, for example.
  • a rectangular parallelepiped body (2) comprising a plurality (four in the figure) of rectangular parallelepiped passage blocks (3), and a first on-off valve disposed in each passage block (3). (First row on-off valve) (4) and second on-off valve (second row on-off valve) (5).
  • MOCVD Metal-Organic-Chemical-Vapor-Deposition
  • the main body (2) is not an integral part, but a plurality of (four) passage blocks (3) of the same shape supporting the first on-off valve (4) and the second on-off valve (5) one by one in the length direction It is formed by being arranged.
  • Each on-off valve (4) (5) has a lower part (a part including at least a lower end provided with an inlet (4a) (5a) and an outlet (4b) (5b)) provided in a passage block (3).
  • the first on-off valve storage recess (13) and the second on-off valve storage recess (14) are respectively stored.
  • Each recess (13) (14) is provided with a female screw, and the male screw provided on the outer periphery of the bonnet (51) of each on-off valve (4) (5) is screwed to this female screw. Yes.
  • Each passage block (3) includes, as passages forming the main gas passage (9), a first inverted V-shaped passage (15) having an inverted V shape as viewed from the width direction opening at both ends in the length direction, It has the 1st exit channel
  • the first outlet passage (16) is a short passage extending in the vertical direction (direction perpendicular to both the length direction and the width direction).
  • Each passage block (3) includes a second inverted V-shaped passage (17) having a reverse V-shape when viewed from the width direction, which is open at both ends in the length direction, as a passage forming the vent gas passage (10). It has the 2nd exit channel
  • the second outlet passage (18) is a short passage extending in the vertical direction (direction perpendicular to both the length direction and the width direction).
  • Each passage block (3) includes a first inlet passage (19) leading to the inlet (4a) of the first on-off valve (4) and a first inlet passage (as a passage forming the first sub-gas inflow passage (11)). 19) has a common inlet passage (20) connected in obtuse angle and extending in the width direction to the sub-gas inlet (8).
  • Each passage block (3) includes a second inlet passage (21) leading to the inlet (5a) of the second on-off valve (5) and a second inlet passage (as a passage forming the second sub-gas inflow passage (12)).
  • 21) has a communication path (22) that is connected at an obtuse angle and extends in the width direction and is connected to the common inlet path (20) in a straight line.
  • Adjacent passage blocks (3) are abutted so that the openings of the first inverted V-shaped passage (15) and the second inverted V-shaped passage (17) overlap.
  • a seal portion (23) is provided on the abutting surface between the adjacent passage blocks (3).
  • the seal portion (23) is a well-known one, and a detailed description thereof is omitted.
  • the open / close valve (5) includes a cylindrical bonnet (51) whose upper end is screwed onto the upper part of the open / close valve storage recess (14) provided in the passage block (3), and an outlet passage.
  • a stem (56) that is inserted into the seat (52) through a diaphragm retainer (55) and is movably moved up and down, and a compression that biases the stem (56) downward.
  • the coil spring (biasing member) (57) and the bonnet (51) are arranged on the inner circumference to guide the vertical movement of the stem (56) and move the stem (56).
  • the guide cylinder (58) for regulating the enclosure, and the outer peripheral edge of the diaphragm (54) is arranged between the upper surface of the outer peripheral edge of the diaphragm (54) and the lower end of the guide cylinder (58).
  • the guide tube (58) is composed of a thick part (58a) and a thin part (58b) continuous thereabove.
  • the inner circumference of the thick part (58a) is larger in diameter than the inner circumference of the thin part (58b), and the outer circumference of the flange part provided on the stem (56) is guided by the inner circumference of the thick part (58a). It is supposed to be.
  • the outer periphery of the thick part (58a) is larger in diameter than the outer periphery of the thin part (58b), and the upper surface of the thick part (58a) (the step surface between the thick part (58a) and the thin part (58b)) ) To receive the lower end surface of the bonnet (51).
  • the guide tube (58) presses the diaphragm holding ring (59) downward.
  • the guide tube (58) not only guides the stem (56) but also serves as a member for fixing the diaphragm holding ring (59).
  • the sheet holder (53) is made of metal and has a perforated disk shape, and as shown in detail in FIG. 6, communicates with the inner peripheral edge (62) holding the sheet (52) and the entrance passage at a predetermined interval.
  • the lower surface of the inner peripheral edge portion (62) and the lower surface of the outer peripheral edge portion (64) are flush with each other, and the upper surface of the inner peripheral edge portion (62) and the upper surface of the outer peripheral edge portion (64) are flush with each other.
  • the sheet (52) is fitted into the sheet holder (53) from below.
  • the lower surface of the inner peripheral edge portion (62) and the lower surface of the outer peripheral edge portion (64), and the upper surface of the inner peripheral edge portion (62) and the upper surface of the outer peripheral edge portion (64) are not flush with each other and form a
  • annular groove (65) facing the through hole (63a) provided in the seat holder (53) is formed on the bottom surface of the recess (14).
  • this annular groove (65) is indicated by a two-dot chain line.
  • a plurality of through holes (63a) provided in the seat holder (53) serve as inlets (5a) of the on-off valve (5).
  • the inner peripheral portion of the annular seat (52) serves as the outlet (5b) of the on-off valve (5).
  • the retainer (60) is substantially cylindrical and has an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the seat (52) and is fitted to the lower end of the guide tube (58) and the outer periphery of the diaphragm holding ring (59). And an inward flange portion (67) that is provided at the lower end portion of the peripheral wall (66) and receives the outer peripheral edge portion of the seat holder (53).
  • the peripheral wall (66) is provided with a plurality of slits (not shown) extending in the axial direction for facilitating deformation of the peripheral wall (66).
  • the seat (52) is held by a diaphragm valve seat holder unit including a seat holder (53) and a retainer (60), and is disposed in the recess (14) of the passage block (3).
  • the seat (52) is normally replaced when used for a certain period of time.When replacing the seat (52), the retainer (60) is removed to hold the seat holder (53) and the seat (52). The attached sheet (52) can be removed. Then, the seat (52) is replaced, and if necessary, the seat holder (53) is also replaced.
  • the seat (52) is held by the diaphragm valve seat holder unit including the seat holder (53) and the retainer (60). In this state, it is returned to the recess (14) of the passage block (3).
  • the on-off valve (5) may not have the retainer (60). Since the retainer (60) has almost no possibility of plastic deformation, it can usually be used repeatedly.In the case of using the retainer (60), the retainer (60) does not plastically deform, so the sheet ( The ease of replacement in 52) is maintained over a long period of time.
  • the configuration of the main body is simple, the number of on-off valves can be easily increased and decreased, and the dead volume can be further reduced. This can contribute to improving the performance of semiconductor processing equipment.

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Abstract

　本体2は、通路ブロック3が複数配置されることで形成されている。各通路ブロック3は、メインガス通路9を形成する通路として、第１逆Ｖ字状通路15と、第１逆Ｖ字状通路15の頂部と第１開閉弁4の出口4bとを連通する第１出口通路16とを有している。各通路ブロック3は、ベントガス通路10を形成する通路として、第２逆Ｖ字状通路17と、第２逆Ｖ字状通路17の頂部と第２開閉弁5の出口5bとを連通する第２出口通路18とを有している。各通路ブロック3は、第１サブガス流入通路11を形成する通路として、第１開閉弁4の入口4aに通じる第１入口通路19と、共通入口通路20とを有している。各通路ブロック3は、第２サブガス流入通路12を形成する通路として、第２開閉弁5の入口5aに通じる第２入口通路21と、共通入口通路20に連なる連通路22とを有している。

Description

流体制御装置
  この発明は、例えば、半導体処理装置において、複数種類の材料ガスを適宜切り換えて処理室に供給する目的で使用される流体制御装置に関する。
　従来、複数種類の材料ガスを適宜切り換えて処理室に供給する目的で使用される流体制御装置として、直方体状本体と、本体の長さ方向の両端に幅方向に間隔をおいて設けられたメインガス出入口およびベントガス出入口と、メインガス出入口同士を連通するメインガス通路と、ベントガス出入口同士を連通するベントガス通路と、本体の一側に長さ方向に所定間隔で設けられた複数のサブガス入口と、各サブガス入口に対応する位置にそれぞれ２つずつ配置され全体として幅方向に２列に並べられた開閉弁と、各サブガス入口から第１列目の各開閉弁の入口に通じる複数の第１サブガス流入通路と、各サブガス入口から第２列目の各開閉弁の入口に通じる複数の第２サブガス流入通路とを備えているものが知られている（特許文献１など）。
　特許文献１のものでは、本体は、複数の中央通路ブロックと、２つの前後方向に長いサイド通路ブロックからなり、メインガス通路およびベントガス通路は、それぞれ直線状に形成されて、これらに直交する通路によって開閉弁の出口と接続されている。
特開２００４－１８３７４３号公報
　上記従来の流体制御装置では、異なる種類の通路ブロックが必要であり、また、サイド通路ブロックは、開閉弁の数に応じた形状とされており、開閉弁を増減する場合には、サイド通路ブロックの形状を変更する必要があった。そのため、本体の構成が複雑となり、開閉弁の増減が困難という問題があった。
　また、この種の流体制御装置では、ベントガスを流す際にデッドボリュームとなる通路の低減が課題となっている。
  この発明の目的は、本体の構成が簡単でかつ開閉弁の増減が容易であり、また、デッドボリュームのさらなる低減が可能な流体制御装置を提供することにある。
  この発明による流体制御装置は、直方体状本体と、本体の長さ方向の両端に幅方向に間隔をおいて設けられたメインガス出入口およびベントガス出入口と、メインガス出入口同士を連通するメインガス通路と、ベントガス出入口同士を連通するベントガス通路と、本体の一側に設けられたサブガス入口と、サブガス入口に対応する位置に複数配置され全体として幅方向に並べられた開閉弁と、サブガス入口から各開閉弁の入口に通じる複数のサブガス流入通路とを備えており、サブガス入口から導入される材料ガスを適宜切り換えてメインガス通路出口から後流側処理室に供給するとともに、ベントガス通路を介して本体内ガスを排出させる流体制御装置において、本体は、開閉弁を収納する凹所が形成された通路ブロックが長さ方向に配置されることで形成されており、通路ブロックは、メインガス通路を形成する通路として、長さ方向両端に開口する第１逆Ｖ字状通路と、第１逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する第１出口通路とを有し、ベントガス通路を形成する通路として、長さ方向両端に開口する第２逆Ｖ字状通路と、第２逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する第２出口通路とを有し、サブガス流入通路として、各開閉弁の入口に通じる入口通路と、入口通路に連なりかつサブガス入口に通じている共通入口通路と、入口通路に連なりかつ共通入口通路に連なる連通路とを有していることを特徴とするものである。
　本体は、通路ブロック（同じ形状の通路ブロック）が配置されることで形成されており、これにより、開閉弁の数の増減に際しては、通路ブロックを増減するだけで対応できる。隣り合う通路ブロック同士は、互いに連通する通路（第１逆Ｖ字状通路および第２逆Ｖ字状通路）を有しており、これらの通路が連続させられることでメインガス通路およびベントガス通路が形成される。隣り合う通路ブロック間には、ガスケットなどからなるシール部が介在させられる。シール部の構成は特に限定されるものではない。
　メインガス通路およびベントガス通路は、従来、それぞれ直線状に形成されており、これらに直交する通路によって開閉弁の出口と接続されていた。これに対し、この発明の流体制御装置では、メインガス通路およびベントガス通路は、逆Ｖ字状通路が連続するジグザグ状とされる。このため、逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する出口通路は、相対的に短い通路となる。
　ベントガスが流される際にデッドボリュームとなる通路は、逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する出口通路であり、これが短い通路とできることで、デッドボリュームを減少することができる。
　各開閉弁は、例えばダイヤフラム弁とされる。好ましくは、各開閉弁は、通路ブロックに形成された出口通路の周縁に着脱可能に配置されたシートと、通路ブロックの凹所に着脱可能に配置されてシートを保持するシートホルダと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行うダイヤフラムとを備え、入口通路に流入した流体が、シートホルダに設けられた貫通孔を介して出口通路に連通するようになされているものとされる。
　このようにすると、開閉弁においても、デッドボリュームを減少することができ、この開閉弁がデッドボリュームとなる通路を減少した上記通路ブロックに支持されることで、デッドボリューム減少のためにより好ましい構成となる。
　シートホルダは、公知のものであり、例えば、孔あき円板状で、シートを保持する内周縁部と、所定間隔で流体流出通路に通じる複数の貫通孔が形成された中間環状部と、ダイヤフラムの外周縁部を挟持する外周縁部とからなるものとされる。
　ダイヤフラム弁は、シートホルダを保持するリテーナをさらに備えていることが好ましい。リテーナは、例えば、略円筒状で、シートホルダの外周縁部を受ける内向きフランジ部を有しているものとされる。
　シートは、長期間使用した場合に、交換されることが好ましく、シートホルダを保持するリテーナを備えていることにより、リテーナを取り外すことで、リテーナに保持されたシートホルダおよびこれに保持されたシートを取り外すことができ、シートの交換を容易に行うことができる。
　シートは、例えば合成樹脂製とされるが、金属製であってももちろんよい。シートホルダおよびリテーナは、金属製であることが好ましい。
　ダイヤフラムは、例えば、ニッケル合金薄板からなるものとされ、また、ステンレス鋼薄板からなるものや、ステンレス鋼薄板とニッケル・コバルト合金薄板との積層体よりなるものとしてもよく、ダイヤフラムの材料は、特に限定されるものではない。また、ダイヤフラムは、１枚であっても、複数枚を重ねた積層体であってもよく、仕様や条件などによって自由に選択することができる。
　この発明の流体制御装置によると、本体は、同じ形状の通路ブロックが長さ方向に配置されることで形成されており、この通路ブロックには、必要な全ての通路が形成されているので、開閉弁の数の増減に際しては、通路ブロックを増減するだけで対応でき、本体の構成が簡単でかつ開閉弁の数を増減することが容易となる。また、デッドボリュームとなる通路は、逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する極めて短い出口通路とできるので、デッドボリュームを減少することができる。
図１は、この発明による流体制御装置の１実施形態を示す平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿う断面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿う断面図である。 図４は、図１のIV-IV線に沿う断面図である。 図５は、この発明による流体制御装置で使用される開閉弁の１例を示す縦断面図である。 図６は、開閉弁を構成するシートホルダを拡大して示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は、縦断面図である。
(1)：流体制御装置、(2)：本体、(3)：通路ブロック、(4)：第１開閉弁（第１列目の開閉弁）、(4a)：入口、(4b)：出口、(5)：第２開閉弁（第２列目の開閉弁）、(5a)：入口、(5b)：出口、(6)：メインガス出入口、(7)：ベントガス出入口、(8)：サブガス入口、(9)：メインガス通路、(10)：ベントガス通路、(11)：第１サブガス流入通路、(12)：第２サブガス流入通路、(13)：第１開閉弁収納用凹所、(14)：第２開閉弁収納用凹所、(15)：第１逆Ｖ字状通路、(16)：第１出口通路、(17)：第２逆Ｖ字状通路、(18)：第２出口通路、(19)：第１入口通路、(20)：共通入口通路、(21)：第２入口通路、(22)：連通路
  この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は、図２の上下をいうものとする。また、図１における左右方向を長さ方向、図１における上下方向を幅方向というものとする。
　図１は、この発明による流体制御装置の１実施形態を示しており、流体制御装置(1)は、例えば、ＭＯＣＶＤ(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)プロセスにおいてガスを数種個別に切換ながら導入するために使用されるもので、複数（図示は４つ）の直方体状通路ブロック(3)からなる直方体状本体(2)と、各通路ブロック(3)にそれぞれ２つずつ配置された第１開閉弁（第１列目の開閉弁）(4)および第２開閉弁（第２列目の開閉弁）(5)とを備えている。
　本体(2)には、、本体(2)の長さ方向の両端に幅方向に間隔をおいて設けられたメインガス出入口(6)およびベントガス出入口(7)と、各通路ブロック(3)に幅方向に開口するように設けられたサブガス入口(8)と、メインガス出入口(6)同士を連通するメインガス通路(9)と、ベントガス出入口(7)同士を連通するベントガス通路(10)と、各サブガス入口(8)から各第１開閉弁(4)の入口(4a)に通じる複数の第１サブガス流入通路(11)と、各サブガス入口(8)から各第２開閉弁(5)の入口(5a)に通じる複数の第２サブガス流入通路(12)とが設けられている。
　この流体制御装置(1)を使用することにより、各サブガス入口(8)から導入される複数種類の材料ガスを適宜切り換えてメインガス通路(9)の出口から後流側処理室に供給するとともに、ベントガス通路(10)を介して本体(2)内のガスを排出させることができる。
　本体(2)は、一体品ではなく、第１開閉弁(4)および第２開閉弁(5)を１つずつ支持する同じ形状の通路ブロック(3)が複数（４つ）長さ方向に配置されることで形成されている。
　各開閉弁(4)(5)は、全て同じ形状の２ポートのダイヤフラム弁であり、その下端部に入口(4a)(5a)および出口(4b)(5b)が設けられている。後述するように、出口(4b)(5b)は、平面から見て各開閉弁(4)(5)の中央にあり、入口(4a)(5a)は、出口(4b)(5b)を囲む周上に設けられている。
　各開閉弁(4)(5)は、その下部（少なくとも入口(4a)(5a)および出口(4b)(5b)が設けられている下端部を含む部分）が通路ブロック(3)に設けられた第１開閉弁収納用凹所(13)および第２開閉弁収納用凹所(14)にそれぞれ収納されている。各凹所(13)(14)には、めねじが設けられており、このめねじに、各開閉弁(4)(5)のボンネット(51)外周に設けられたおねじがねじ合わされている。
　各通路ブロック(3)は、メインガス通路(9)を形成する通路として、長さ方向両端に開口する幅方向から見て逆Ｖ字状の第１逆Ｖ字状通路(15)と、第１逆Ｖ字状通路(15)の長さ方向中央部に位置する頂部と第１開閉弁(4)の出口(4b)とを連通する第１出口通路(16)とを有している。第１出口通路(16)は、上下方向（長さ方向および幅方向の両方向に対して直交する方向）にのびる短い通路とされている。
　各通路ブロック(3)は、ベントガス通路(10)を形成する通路として、長さ方向両端に開口する幅方向から見て逆Ｖ字状の第２逆Ｖ字状通路(17)と、第２逆Ｖ字状通路(17)の長さ方向中央部に位置する頂部と第２開閉弁(5)の出口(5b)とを連通する第２出口通路(18)とを有している。第２出口通路(18)は、上下方向（長さ方向および幅方向の両方向に対して直交する方向）にのびる短い通路とされている。
　各通路ブロック(3)は、第１サブガス流入通路(11)を形成する通路として、第１開閉弁(4)の入口(4a)に通じる第１入口通路(19)と、第１入口通路(19)に鈍角に連なり幅方向にのびてサブガス入口(8)に通じている共通入口通路(20)とを有している。
　各通路ブロック(3)は、第２サブガス流入通路(12)を形成する通路として、第２開閉弁(5)の入口(5a)に通じる第２入口通路(21)と、第２入口通路(21)に鈍角に連なりかつ幅方向にのびて共通入口通路(20)に直線状に連なる連通路(22)とを有している。
　隣り合う通路ブロック(3)同士は、第１逆Ｖ字状通路(15)および第２逆Ｖ字状通路(17)の開口同士が重なるように突き合わされている。隣り合う通路ブロック(3)同士の突き合わせ面には、シール部(23)が設けられている。シール部(23)は公知のものであり、その詳細な説明は省略する。
　各開閉弁(4)(5)のより詳細な構成（第１開閉弁(4)と第２開閉弁(5)とは同じ構成）を、図５および図６を参照して説明する。
　図５において、開閉弁(5)は、通路ブロック(3)に設けられた開閉弁収納用凹所(14)上部に下端部がねじ合わされて上方にのびる円筒状ボンネット(51)と、出口通路(18)の開口部周縁に設けられた環状のシート（弁座）(52)と、凹所(14)内のシート(52)の外周に設けられてシート(52)を保持するシートホルダ(53)と、シート(52)に押圧または離間されて出口通路(18)を開閉するダイヤフラム(54)と、ダイヤフラム(54)の中央部を押さえるダイヤフラム押さえ(55)を下端に有し、ボンネット(51)内に上下移動自在に挿入されてダイヤフラム押さえ(55)を介してダイヤフラム(54)をシート(52)に押圧・離間させるステム(56)と、ステム(56)を下方に付勢する圧縮コイルばね（付勢部材）(57)と、ボンネット(51)内周に配置されてステム(56)の上下移動を案内しかつステム(56)の移動範囲を規制するガイド筒(58)と、ダイヤフラム(54)の外周縁部上面とガイド筒(58)の下端との間に配置されてダイヤフラム(54)の外周縁部をシートホルダ(53)の外周縁部との間で挟持するダイヤフラム保持リング(59)と、シートホルダ(53)を保持してガイド筒(58)の下端部およびダイヤフラム保持リング(59)に着脱可能に取り付けられたリテーナ(60)と、ケーシング(61)に内蔵されてステム(56)およびダイヤフラム押さえ(55)を上下移動させる上下移動手段（図示略）とを備えている。
　ガイド筒(58)は、厚肉部(58a)と、その上方に連なる薄肉部(58b)とからなる。厚肉部(58a)の内周は、薄肉部(58b)の内周よりも径が大きく、厚肉部(58a)の内周によって、ステム(56)に設けられたフランジ部の外周を案内するようになっている。厚肉部(58a)の外周は、薄肉部(58b)の外周よりも径が大きく、厚肉部(58a)の上面（厚肉部(58a)と薄肉部(58b)との間の段差面）によって、ボンネット(51)の下端面を受けている。したがって、ボンネット(51)が凹所(14)にねじ合わされることで、ガイド筒(58)は、ダイヤフラム保持リング(59)を下方に押圧する。こうして、ガイド筒(58)は、ステム(56)を案内するためだけでなく、ダイヤフラム保持リング(59)を固定するための部材ともなっている。
　シートホルダ(53)は、金属製で孔あき円板状とされており、図６に詳しく示すように、シート(52)を保持する内周縁部(62)と、所定間隔で入口通路に通じる複数の貫通孔(63a)が形成された中間環状部(63)と、ダイヤフラム(54)の外周縁部をダイヤフラム保持リング(59)とによって挟持する外周縁部(64)とからなる。内周縁部(62)の下面と外周縁部(64)の下面とは面一であり、内周縁部(62)の上面と外周縁部(64)の上面とも面一である。シート(52)は、下方からシートホルダ(53)に嵌め入れられている。なお、内周縁部(62)の下面と外周縁部(64)の下面、および内周縁部(62)の上面と外周縁部(64)の上面は、面一でなく、段差を形成していてもよい。
　凹所(14)の底面には、シートホルダ(53)に設けられた貫通孔(63a)に臨まされている環状の溝(65)が形成されている。図６において、この環状の溝(65)が二点鎖線で示されている。シートホルダ(53)に設けられた複数の貫通孔(63a)が開閉弁(5)の入口(5a)となされている。そして、環状のシート(52)の内周部分が、開閉弁(5)の出口(5b)となされている。
　ダイヤフラム(54)がシート(52)から離れた開状態においては、通路ブロック(3)の入口通路(19)(21)に流入した流体は、環状の溝(65)内に流入し、開閉弁(5)の入口(5a)であるシートホルダ(53)の貫通孔(63a)からダイヤフラム(54)の下面に形成された空間内に流入し、開閉弁(5)の出口(5b)であるシート(52)の内周を通って通路ブロック(3)の出口通路(18)へと至るようになされている。
　リテーナ(60)は、略円筒状で、シート(52)の外径にほぼ等しい内径を有しガイド筒(58)の下端部およびダイヤフラム保持リング(59)の外周に嵌め合わされる周壁(66)と、周壁(66)の下端部に設けられてシートホルダ(53)の外周縁部を受ける内向きフランジ部(67)とを有している。周壁(66)には、周壁(66)を変形しやすくするための軸方向に延びるスリット（図示略）が複数設けられている。
　シート(52)は、シートホルダ(53)およびリテーナ(60)からなるダイヤフラム弁用シートホルダユニットに保持されて、通路ブロック(3)の凹所(14)内に配置される。シート(52)は、通常、一定期間使用した場合に交換されるようになされており、シート(52)の交換に際しては、リテーナ(60)を取り外すことで、シートホルダ(53)およびこれに保持されたシート(52)を取り外すことができる。そして、シート(52)を交換し、必要に応じて、シートホルダ(53)も交換し、シートホルダ(53)およびリテーナ(60)からなるダイヤフラム弁用シートホルダユニットにシート(52)が保持された状態で、通路ブロック(3)の凹所(14)内に戻される。こうして、シート(52)の交換を容易に行うことができる。開閉弁(5)は、リテーナ(60)を有していないものであってももちろんよい。リテーナ(60)は、塑性変形する可能性がほとんど無いので、通常、繰り返しての使用が可能であり、リテーナ(60)を使用したものでは、リテーナ(60)が塑性変形しないことで、シート(52)の交換の容易性が長期間に亘って維持される。
　ＭＯＣＶＤプロセスなどで使用される流体制御装置において、本体の構成が簡単でかつ開閉弁の増減が容易であり、また、デッドボリュームのさらなる低減が可能となるので、このような流体制御装置を備えた半導体処理装置の性能向上に寄与できる。

Claims (2)

  1. 　直方体状本体と、本体の長さ方向の両端に幅方向に間隔をおいて設けられたメインガス出入口およびベントガス出入口と、メインガス出入口同士を連通するメインガス通路と、ベントガス出入口同士を連通するベントガス通路と、本体の一側に設けられたサブガス入口と、サブガス入口に対応する位置に複数配置され全体として幅方向に並べられた開閉弁と、サブガス入口から各開閉弁の入口に通じる複数のサブガス流入通路とを備えており、サブガス入口から導入される材料ガスを適宜切り換えてメインガス通路出口から後流側処理室に供給するとともに、ベントガス通路を介して本体内ガスを排出させる流体制御装置において、
    　本体は、開閉弁を収納する凹所が形成された通路ブロックが長さ方向に配置されることで形成されており、
    　通路ブロックは、メインガス通路を形成する通路として、長さ方向両端に開口する第１逆Ｖ字状通路と、第１逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する第１出口通路とを有し、ベントガス通路を形成する通路として、長さ方向両端に開口する第２逆Ｖ字状通路と、第２逆Ｖ字状通路の頂部と開閉弁の出口とを連通する第２出口通路とを有し、サブガス流入通路として、各開閉弁の入口に通じる入口通路と、入口通路に連なりかつサブガス入口に通じている共通入口通路と、入口通路に連なりかつ共通入口通路に連なる連通路とを有していることを特徴とする流体制御装置。
  2. 　各開閉弁は、通路ブロックに形成された出口通路の周縁に着脱可能に配置されたシートと、通路ブロックの凹所に着脱可能に配置されてシートを保持するシートホルダと、シートに押圧・離間されることで流体通路の開閉を行うダイヤフラムとを備え、入口通路に流入した流体が、シートホルダに設けられた貫通孔を介して出口通路に連通するようになされていることを特徴とする請求項１の流体制御装置。
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