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JP7187015B2 - Diaphragm valve and flow controller - Google Patents

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JP7187015B2
JP7187015B2 JP2018186189A JP2018186189A JP7187015B2 JP 7187015 B2 JP7187015 B2 JP 7187015B2 JP 2018186189 A JP2018186189 A JP 2018186189A JP 2018186189 A JP2018186189 A JP 2018186189A JP 7187015 B2 JP7187015 B2 JP 7187015B2
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Japan
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diaphragm
stem
actuator
control device
bonnet
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耕平 執行
智一 廣田
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Fujikin Inc
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Fujikin Inc
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Description

本発明は、ダイヤフラムバルブ、流量制御装置、流体制御装置、及び半導体製造装置に関する。 The present invention relates to diaphragm valves, flow control devices, fluid control devices, and semiconductor manufacturing equipment.

半導体製造プロセス等に用いられるプロセスガスの流量制御には、質量流量装置(マスフローコントローラ)が広く用いられている。この質量流量制御装置は、例えば圧力式の質量流量制御装置の場合、流路に設けられたオリフィスの前後の圧力を用いて質量流量を測定し、この質量流量が目標値になるように制御バルブで調節している。このような制御バルブとして、ダイヤフラムバルブが広く用いられている。 2. Description of the Related Art Mass flow controllers are widely used to control the flow rate of process gases used in semiconductor manufacturing processes and the like. For example, in the case of a pressure-type mass flow controller, this mass flow controller measures the mass flow using the pressure before and after the orifice provided in the flow path, and controls the control valve so that the mass flow reaches the target value. is adjusted by Diaphragm valves are widely used as such control valves.

ダイヤフラムバルブは、例えば、図7に示すように、金属の薄板等からなるダイヤフラム17を、駆動部12により押圧して弾性変形させ、流路の開閉及び開度の調節を行う構造になっている。このダイヤフラム17は、中央部を上方へ膨出させた球殻状の部材で、バルブボディ16上面に形成されているバルブシート16eを密閉するように配置されている。ダイヤフラム17の外周縁部の上に円環状の押えアダプタ18が配置され、これをボンネット10と呼ばれる部材で上から抑えることにより、流路16aが気密に密封されている。このボンネット10は、支持プレート3と共にバルブボディ16に2本のボルト13で共締めされており、ダイヤフラム17を駆動するステム8のガイドとしての機能も持っている。 The diaphragm valve, for example, as shown in FIG. 7, has a structure in which a diaphragm 17 made of a thin metal plate or the like is pressed by a driving portion 12 to elastically deform, thereby opening and closing the flow path and adjusting the degree of opening. . The diaphragm 17 is a spherical shell-shaped member with its central portion bulging upward, and is arranged to seal a valve seat 16 e formed on the upper surface of the valve body 16 . An annular holding adapter 18 is arranged on the outer peripheral edge of the diaphragm 17, and is held down by a member called a bonnet 10 from above, thereby hermetically sealing the flow path 16a. The bonnet 10 is fastened together with the support plate 3 to the valve body 16 with two bolts 13 and also functions as a guide for the stem 8 that drives the diaphragm 17 .

国際公開番号WO2017/033423A1International publication number WO2017/033423A1

しかし、上記機構では、ボンネット10と支持プレート3を共締めする際の2本のボルト13の締め付け力のバランスによっては、ボンネット10が傾いて押えアダプタ18を適切に押圧できず、その結果、ダイヤフラム17の外周縁から流体が漏れる恐れがあった。 However, in the above mechanism, depending on the balance between the tightening forces of the two bolts 13 when the bonnet 10 and the support plate 3 are tightened together, the bonnet 10 may tilt and the presser adapter 18 may not be pressed appropriately. There was a risk of fluid leakage from the outer periphery of 17 .

本発明の目的は、上記課題を解決し、ダイヤフラムをより確実にシールできるダイヤフラムバルブを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a diaphragm valve capable of sealing the diaphragm more reliably.

本発明のダイヤフラムバルブは、
内部に流路を有し、一面にダイヤフラム配置部が設けられたバルブボディと、前記ダイヤフラム配置部に配置され、弾性変形により前記流路の開閉及び開度の調節が可能なダイヤフラムと、前記バルブボディに取りつけられ、アクチュエータで駆動されて前記ダイヤフラムを弾性変形させるステムとを含む駆動部と、を有するダイヤフラムバルブにおいて、
前記ダイヤフラム配置部は、ねじが形成された内周面を有する凹部であり、
前記ダイヤフラム配置部の内周面に螺合された略円筒状のインナーボンネットをさらに有し、前記インナーボンネットは端部で前記ダイヤフラムを押圧固定するとともに、内周部が前記ステムを軸方向に変位可能に保持することを特徴とする。
The diaphragm valve of the present invention is
A valve body having a flow channel inside and having a diaphragm placement portion on one surface, a diaphragm placed in the diaphragm placement portion and capable of opening and closing the flow channel and adjusting the degree of opening by elastic deformation, and the valve. A diaphragm valve having a drive unit including a stem attached to a body and driven by an actuator to elastically deform the diaphragm,
The diaphragm placement portion is a recess having a threaded inner peripheral surface,
It further has a substantially cylindrical inner bonnet screwed to the inner peripheral surface of the diaphragm placement portion, and the inner bonnet presses and fixes the diaphragm at its end, and the inner peripheral portion displaces the stem in the axial direction. It is characterized by being able to hold.

好適には、前記インナーボンネットは、樹脂製のスリーブを介して前記ステムをガイドする、構成を採用できる。 Preferably, the inner bonnet can adopt a configuration in which the stem is guided via a resin sleeve.

代替的には、前記インナーボンネットは、Oリングを介して前記ステムをガイドする、構成を採用できる。 Alternatively, the inner bonnet can be configured to guide the stem via an O-ring.

本発明の流量制御装置は、上記構成のダイヤフラムバルブを用いたものである。 The flow control device of the present invention uses the diaphragm valve having the above configuration.

本発明の流体制御装置は、上流から下流に向かって複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、
前記複数の流体機器は、上記構成のダイヤフラムバルブ又は流量制御装置を含むものである。
A fluid control device of the present invention is a fluid control device in which a plurality of fluid devices are arranged from upstream to downstream,
The plurality of fluid devices include the diaphragm valve or flow control device having the above configuration.

本発明の半導体製造装置は、密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に上記構成のダイヤフラムバルブ又は流量制御装置を用いる。 The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention uses the diaphragm valve or the flow rate control device having the configuration described above for controlling the process gas in a semiconductor device manufacturing process that requires a treatment step using a process gas in a sealed chamber.

本発明によれば、ボンネットを2本のねじで締め付け、そのボンネットによりダイヤフラムを固定する構造の代わりに、円筒状のインナーボンネットをダイヤフラム配置部の内周面と螺合してダイヤフラムを固定する構造にしたので、締め付けバランスの不備によるダイヤフラム周縁部からの流体漏れの問題を解決したダイヤフラムバルブが実現する。 According to the present invention, instead of a structure in which the bonnet is tightened with two screws and the diaphragm is fixed by the bonnet, a cylindrical inner bonnet is screwed to the inner peripheral surface of the diaphragm placement portion to fix the diaphragm. As a result, a diaphragm valve that solves the problem of fluid leakage from the periphery of the diaphragm due to insufficient tightening balance is realized.

本発明の第1の実施形態に係るダイヤフラムバルブの概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view of a diaphragm valve according to a first embodiment of the present invention; FIG. 図1のダイヤフラム押え機構を示す拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the diaphragm pressing mechanism of FIG. 1; 本発明の第2の実施形態に係るダイヤフラムバルブのダイヤフラム押え機構を示す拡大断面図。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a diaphragm pressing mechanism of a diaphragm valve according to a second embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る流量制御装置の概略断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic sectional drawing of the flow control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る流体制御装置の概略斜視図。1 is a schematic perspective view of a fluid control device according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る半導体製造装置のブロック図。1 is a block diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention; FIG. 従来のダイヤフラムバルブのダイヤフラム押え機構を示す拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a diaphragm pressing mechanism of a conventional diaphragm valve;

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態のダイヤフラムバルブについて図面を参照して説明する。図1に本実施形態に係るダイヤフラムバルブ1の概略断面図、図2にそのダイヤフラム押え機構の拡大断面図を示す。
(First embodiment)
A diaphragm valve according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic sectional view of a diaphragm valve 1 according to this embodiment, and FIG. 2 shows an enlarged sectional view of its diaphragm pressing mechanism.

図1に示すように、本実施形態のダイヤフラムバルブ1は、バルブボディ16と、ダイヤフラム17と、駆動部12とを含んで構成される。 As shown in FIG. 1 , the diaphragm valve 1 of this embodiment includes a valve body 16 , a diaphragm 17 and a driving portion 12 .

バルブボディ16は、略ブロック形状を成し、内部に上流側流路16aと下流側流路16bとを有する。図2に示すように、上流側流路16aは、バルブボディ16の上面に形成された円柱状の窪みであるダイヤフラム配置部16dの底面の中央部に開口し、この開口の周囲は環状に盛り上がってバルブシート16eを形成している。一方、下流側流路16bは、ダイヤフラム配置部16dの底面の周辺部に開口している。 The valve body 16 has a substantially block shape and has an upstream channel 16a and a downstream channel 16b therein. As shown in FIG. 2, the upstream flow path 16a opens at the center of the bottom surface of a diaphragm mounting portion 16d, which is a cylindrical depression formed in the upper surface of the valve body 16, and the circumference of this opening rises annularly. form a valve seat 16e. On the other hand, the downstream flow path 16b opens in the peripheral portion of the bottom surface of the diaphragm placement portion 16d.

ダイヤフラム17は、本実施形態では、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板やニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させた球殻状の部材で、バルブボディ16上面におけるダイヤフラム配置部16dに嵌め込まれてダイヤフラム配置部16dを密閉するように配置されている。ダイヤフラム17の外周縁部の上に円環状の抑えアダプタ18が配置され、その上から後述するインナーボンネット11の下端部が当接し、押圧することで、ダイヤフラム17は固定され、流路が気密に密封されている。 In this embodiment, the diaphragm 17 is a spherical shell-shaped member in which the central portion of a metal thin plate such as special stainless steel or a nickel-cobalt alloy thin plate bulges upward. It is arranged so as to be fitted to seal the diaphragm arrangement portion 16d. An annular holding adapter 18 is arranged on the outer peripheral edge of the diaphragm 17, and the lower end of the inner bonnet 11, which will be described later, abuts and presses from thereon, thereby fixing the diaphragm 17 and making the flow path airtight. Sealed.

ダイヤフラム17とバルブシート16eとの間には、所定量の隙間があり、上流側流路16aからこの隙間を通ってダイヤフラム17で封止されたダイヤフラム配置部16dに連通し、さらに下流側流路16bへ連通する流路が形成されている。ダイヤフラム17が駆動部12により押圧されてバルブシート16eに当接すると、流路16aと流路16bとの連通が遮断され、ダイヤフラム17がバルブシート16eから離隔することにより、流路16aと流路16bとが連通する。これにより、流路の開閉及び開度の調節が可能になっている。 Between the diaphragm 17 and the valve seat 16e, there is a gap of a predetermined amount, through which the upstream flow path 16a communicates with the diaphragm placement portion 16d sealed by the diaphragm 17, and further downstream flow path. A channel communicating with 16b is formed. When the diaphragm 17 is pressed by the drive unit 12 and comes into contact with the valve seat 16e, the communication between the flow path 16a and the flow path 16b is cut off, and the diaphragm 17 is separated from the valve seat 16e. 16b. This makes it possible to open/close the channel and adjust the degree of opening.

駆動部12は、図1に示すように、支持プレート3と、圧電アクチュエータ2と、変位伝達機構(4,7,6,5,5b)と、ステム8と、ダイヤフラム押え19と、ばね9とを有する。 As shown in FIG. 1, the drive unit 12 includes a support plate 3, a piezoelectric actuator 2, displacement transmission mechanisms (4, 7, 6, 5, 5b), a stem 8, a diaphragm presser 19, and a spring 9. have

支持プレート3は、圧電アクチュエータ2と変位伝達機構(4,7,6,5,5b)を軸方向に変位可能に保持するもので、2本のボルト13で、バルブボディ16に固定されている。 The support plate 3 holds the piezoelectric actuator 2 and the displacement transmission mechanism (4, 7, 6, 5, 5b) axially displaceable, and is fixed to the valve body 16 with two bolts 13. .

圧電アクチュエータ2は、円筒状のケース2cに図示しない積層された圧電素子を内蔵している。ケース2cは、ステンレス合金等の金属製で、半球状の先端部2a側の端面および基端部2b側の端面が閉塞している。ケース2cは、積層された圧電素子に電圧を印加して伸長させることで、ケース2cの先端部2a側の端面が弾性変形し、半球状の先端部2aが長手方向において変位する。すなわち、ケース2cは、積層された圧電素子に電圧を印可することで、先端部2aから基端部2bまでの全長が伸びる。 The piezoelectric actuator 2 incorporates laminated piezoelectric elements (not shown) in a cylindrical case 2c. The case 2c is made of a metal such as a stainless alloy, and has a closed end face on the hemispherical distal end portion 2a side and an end face on the proximal end portion 2b side. By applying a voltage to the laminated piezoelectric element to extend the case 2c, the end face of the case 2c on the side of the tip 2a is elastically deformed, and the hemispherical tip 2a is displaced in the longitudinal direction. That is, the case 2c extends its full length from the distal end portion 2a to the proximal end portion 2b by applying a voltage to the stacked piezoelectric elements.

圧電アクチュエータ2は、先端部2aが支持プレート3に当接するように垂直方向に配置されている。先端部2aの先端は半球状を成し、本実施形態では支持プレートの上面に形成された円錐状の窪みに落ち込むようになっている。圧電アクチュエータ2の基端部2bは、変位伝達機構(4,7,6,5,5b)の受け部である押圧部材4に嵌合保持されている。 The piezoelectric actuator 2 is arranged vertically so that the tip portion 2 a contacts the support plate 3 . The tip of the tip portion 2a has a hemispherical shape, and in this embodiment, is designed to fall into a conical recess formed on the upper surface of the support plate. A base end portion 2b of the piezoelectric actuator 2 is fitted and held by a pressing member 4 which is a receiving portion of the displacement transmission mechanism (4, 7, 6, 5, 5b).

押圧部材4の上面は、上部連結部材6のねじ穴に螺合された調整ねじ7の先端に当接している。前記上部連結部材6は、有底円筒を伏せて両側をカットした略コの字型を有し、その内側に一対の変位伝達部材5が、ねじで連結されている。 The upper surface of the pressing member 4 is in contact with the tip of the adjusting screw 7 screwed into the screw hole of the upper connecting member 6 . The upper connecting member 6 has a substantially U-shape formed by cutting a bottomed cylinder upside down, and a pair of displacement transmitting members 5 are connected to the inner side thereof by screws.

一対の変位伝達部材5は、熱膨張係数の小さいインバー材等の金属材料で形成され、圧電アクチュエータ2の外周面に沿う円筒状部材を長手方向に沿って二つに分割した形態を呈している。これらの一対の変位伝達部材5は、それぞれの開口部5aに支持プレート3を挿通させてその下側に伸び、先端部に係止部5bが形成されている。 The pair of displacement transmission members 5 is made of a metal material such as Invar having a small coefficient of thermal expansion, and has a configuration in which a cylindrical member along the outer peripheral surface of the piezoelectric actuator 2 is divided into two along the longitudinal direction. . The pair of displacement transmission members 5 extend downward through the openings 5a through which the support plate 3 is inserted, and have engaging portions 5b formed at their distal ends.

一方、ステム8は、支持プレート3の下側に、前記圧電アクチュエータ2と同軸に配置され、軸方向に可動に設けられている。ステム8は、一対の変位伝達部材5の下端部に形成された各係止部5bがそれぞれ係合するアーム部8aを備えている。ステム8は、ばね9により下方向に付勢されている。圧電アクチュエータ2が伸長すると、ステム8もばね9の付勢力に抗して一対の変位伝達部材5により上方向に引き上げられる。このように、圧電アクチュエータ2の長さの変位が、一連の変位伝達機構(4,7,6,5,5b)を通してステムに伝達され、ステムが軸方向に変位するようになっている。
ステム8の先端(下端)には、ダイヤフラム押え19が取り付けられてダイヤフラム17に当接している。
On the other hand, the stem 8 is disposed below the support plate 3 coaxially with the piezoelectric actuator 2 and is movable in the axial direction. The stem 8 is provided with arm portions 8a with which the engaging portions 5b formed at the lower end portions of the pair of displacement transmission members 5 are engaged. The stem 8 is biased downward by a spring 9 . When the piezoelectric actuator 2 expands, the stem 8 is also lifted upward by the pair of displacement transmission members 5 against the biasing force of the spring 9 . Thus, the displacement of the length of the piezoelectric actuator 2 is transmitted to the stem through a series of displacement transmission mechanisms (4, 7, 6, 5, 5b) to displace the stem in the axial direction.
A diaphragm retainer 19 is attached to the tip (lower end) of the stem 8 and is in contact with the diaphragm 17 .

ここで本発明では、従来のボンネット10(図7参照)の代わりに、インナーボンネット11を用いている。すなわち、図2に示すように、ダイヤフラム配置部16dを内周面にねじが形成された凹部とし、このダイヤフラム配置部16dの内周面に、外周部にねじが形成された略円筒状のインナーボンネット11を螺合させている。インナーボンネット11は下端部で押えアダプタ18を押圧してダイヤフラム17を固定するとともに、インナーボンネット11の内周部でステム8を軸方向に変位可能に保持する構造にした。
ダイヤフラム17と略同心円状の1つのねじにより押圧する構造なので、締め方によってバランスが崩れることがなく、ダイヤフラム17の周囲を均等に押圧でき、シール性を向上することができる。
Here, in the present invention, an inner bonnet 11 is used instead of the conventional bonnet 10 (see FIG. 7). That is, as shown in FIG. 2, the diaphragm placement portion 16d is formed as a recess having threads formed on the inner peripheral surface thereof, and a substantially cylindrical inner tube having a thread formed on the outer peripheral portion is provided on the inner peripheral surface of the diaphragm placement portion 16d. A bonnet 11 is screwed together. The lower end of the inner bonnet 11 presses the pressing adapter 18 to fix the diaphragm 17, and the inner peripheral portion of the inner bonnet 11 holds the stem 8 so as to be displaceable in the axial direction.
Since the diaphragm 17 and the diaphragm 17 are pressed by one substantially concentric screw, the balance is not lost depending on the tightening method.

また、本実施形態では、インナーボンネット11の内周に樹脂製のスリーブ15の外周を嵌合固定し、その内周がステム8を軸方向に変位可能に保持している。スリーブ15は、ポリアセタール、超高分子量ポリエチレン、フッ素樹脂、フェノール樹脂などの自己潤滑性樹脂で形成されているので、ガイドされるステンレス鋼製のステム8との摩擦係数が小さく、ステム8を良好にガイドできる。 Further, in this embodiment, the outer circumference of the resin sleeve 15 is fitted and fixed to the inner circumference of the inner bonnet 11, and the inner circumference holds the stem 8 so as to be displaceable in the axial direction. Since the sleeve 15 is made of a self-lubricating resin such as polyacetal, ultra-high molecular weight polyethylene, fluororesin, or phenolic resin, the coefficient of friction with the stainless steel stem 8 to be guided is small, and the stem 8 is held in good condition. I can guide you.

次に、このように構成された本実施形態のダイヤフラムバルブ1の動作について、図1を参照して説明する。 Next, the operation of the diaphragm valve 1 of this embodiment configured in this manner will be described with reference to FIG.

まず、圧電アクチュエータ2への印加電圧がゼロである初期状態では、圧電アクチュエータ2の長さは初期長さで最小であり、変位伝達部機構(4,7,6,5,5b)とこれに係合されたステム8は、ばね9に押し下げられて最下位置にある。したがって、ダイヤフラム17はステム8に押圧されて、バルブシート16eに密着し、バルブ1は全閉状態になる。 First, in the initial state where the voltage applied to the piezoelectric actuator 2 is zero, the length of the piezoelectric actuator 2 is the minimum at the initial length, and the displacement transmission mechanism (4, 7, 6, 5, 5b) and the The engaged stem 8 is pushed down by the spring 9 to its lowest position. Therefore, the diaphragm 17 is pressed by the stem 8 and adheres tightly to the valve seat 16e, and the valve 1 is fully closed.

次に、圧電アクチュエータ2に電圧を印加すると、圧電アクチュエータ2の長さは大きくなるため、ばね9の付勢力に打ち勝って、変位伝達部機構(4,7,6,5,5b)とステム8は押し上げられ、ダイヤフラム17とバルブシート16eの間に隙間ができて、バルブ1は開き、流体がダイヤフラムバルブ1を通過できるようになる。圧電アクチュエータ2への印可電圧を調節することにより、ダイヤフラム17とバルブシート16eとの隙間を調節でき、流体の流量を調節できる。 Next, when a voltage is applied to the piezoelectric actuator 2, the length of the piezoelectric actuator 2 increases. is pushed up, creating a gap between the diaphragm 17 and the valve seat 16e, opening the valve 1 and allowing fluid to pass through the diaphragm valve 1. By adjusting the voltage applied to the piezoelectric actuator 2, the gap between the diaphragm 17 and the valve seat 16e can be adjusted, and the fluid flow rate can be adjusted.

以上のように、本実施形態では、従来のボンネット10(図7参照)が有していたステム8のガイド機能を保持しつつ、ダイヤフラム17のシール性を向上することができる。 As described above, in the present embodiment, it is possible to improve the sealing performance of the diaphragm 17 while maintaining the stem 8 guiding function of the conventional bonnet 10 (see FIG. 7).

(第2の実施形態)
第2の実施形態は、第1の実施形態において、インナーボンネット11が、樹脂製のスリーブの代わりに、従来と同様にOリング14を介してステム8を軸方向に変位可能に保持するする実施形態である。
図3に示すように、第1の実施形態と同様に、ダイヤフラム配置部16dを内周部にねじが形成された有底穴状の凹部とし、このダイヤフラム配置部16dの内周部に、外周部にねじが形成された略円筒状のインナーボンネット11を螺合させて、下端部で押えアダプタ18を押圧してダイヤフラム17を固定する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, the inner bonnet 11 in the first embodiment holds the stem 8 axially displaceably via an O-ring 14 in place of the resin sleeve. form.
As shown in FIG. 3, similarly to the first embodiment, the diaphragm placement portion 16d is formed as a bottomed hole-shaped recess having a screw formed on the inner periphery, and the inner periphery of the diaphragm placement portion 16d is provided with an outer periphery. A substantially cylindrical inner bonnet 11 having a threaded portion is screwed in, and the lower end presses the pressing adapter 18 to fix the diaphragm 17 .

但し、インナーボンネット11の内周には、樹脂製のスリーブを設けず、ステム8の外周部に設けた周溝8dに嵌合されたOリング14の外周とインナーボンネット11の内周を接触させている。
第2の実施形態のこの部分以外の構成および動作は第1の実施形態と同様なので、記載を省略する。
本実施形態の構成でも、従来のボンネットが有していたステム8のガイド機能を保持しつつ、ダイヤフラム17のシール性を向上させることができる。
However, a resin sleeve is not provided on the inner circumference of the inner bonnet 11, and the outer circumference of the O-ring 14 fitted in the circumferential groove 8d provided on the outer circumference of the stem 8 is brought into contact with the inner circumference of the inner bonnet 11. ing.
The configuration and operation of the second embodiment other than this part are the same as those of the first embodiment, so the description is omitted.
The structure of this embodiment can also improve the sealing performance of the diaphragm 17 while maintaining the stem 8 guiding function of the conventional bonnet.

尚、上記各実施形態では、インナーボンネット11の内周部は、樹脂製のスリーブ15又はOリング14を介してステムを軸方向に変位可能に保持する構造としたが、本願はこれらに限定されず、公知の適切な機構で変位可能に保持する構成にしてもよい。
また、実施形態1では樹脂製のスリーブ15の外周をインナーボンネット11の内周に嵌合させてステム8を軸方向に変位可能に保持する構成としたが、スリーブ15の内周をステム8の外周に嵌合させて、一体でインナーボンネット11の内周で軸方向に変位可能に保持される構成にしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the inner peripheral portion of the inner bonnet 11 has a structure in which the stem is axially displaceable via the resin sleeve 15 or the O-ring 14, but the present application is not limited thereto. Instead, it may be configured to be displaceably held by a known appropriate mechanism.
In the first embodiment, the outer circumference of the resin sleeve 15 is fitted to the inner circumference of the inner bonnet 11 to hold the stem 8 axially displaceable. It may be configured such that it is fitted to the outer periphery and integrally held on the inner periphery of the inner bonnet 11 so as to be displaceable in the axial direction.

次に、本発明の流量制御装置について説明する。
図4は、本発明の一実施形態に係る流量制御装置の概略断面図であり、上記したダイヤフラムバルブ1が組み込まれた圧力式の流量制御装置20を示す。
図4において、流量制御装置20の全体を覆うカバーやフィードバック制御用の基板が実際には存在するが、説明の便宜上図示していない。
流量制御装置20は、上記したダイヤフラムバルブ1の構成要素に加えて、下流側ブロック25、圧力検出器22、オリフィス21、圧力検出器26、流路16c、25aを有する。
Next, the flow rate control device of the present invention will be explained.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a flow control device according to an embodiment of the present invention, showing a pressure-type flow control device 20 incorporating the diaphragm valve 1 described above.
In FIG. 4, a cover that covers the entire flow control device 20 and a board for feedback control are actually present, but are not shown for convenience of explanation.
In addition to the components of the diaphragm valve 1 described above, the flow control device 20 has a downstream block 25, a pressure detector 22, an orifice 21, a pressure detector 26, and flow paths 16c and 25a.

バルブボディ16の内部において、ダイヤフラム17の下流側の流路16b内にオリフィス21(本実施形態では、ガスケット型オリフィス)が設けられている。オリフィス21の上流側の流路16bの途中には、圧力を検出する上流側の圧力検出器22が流路16cを介して設けられている。
下流側ブロック25は、バルブボディ16にボルトにより連結され、バルブボディ16の下流側の流路16bに連通する下流側流路25aを有し、下流側流路25a内の圧力を検出する下流側の圧力検出器26が設けられている。
図示しない制御装置により、各圧力検出器22、26の検出値に基づいてダイヤフラムバルブ1がPID制御により開閉制御される。
Inside the valve body 16 , an orifice 21 (a gasket-type orifice in this embodiment) is provided in the flow path 16 b on the downstream side of the diaphragm 17 . An upstream pressure detector 22 for detecting pressure is provided in the middle of the flow path 16b on the upstream side of the orifice 21 via a flow path 16c.
The downstream block 25 is connected to the valve body 16 by bolts, has a downstream flow path 25a communicating with the flow path 16b on the downstream side of the valve body 16, and detects the pressure in the downstream flow path 25a. pressure detector 26 is provided.
A controller (not shown) controls the opening and closing of the diaphragm valve 1 by PID control based on the detected values of the pressure detectors 22 and 26 .

本発明により、ダイヤフラム17のシール性の一層の向上が図られるので、流体の漏れのリスクが軽減される。 The present invention further improves the sealing performance of the diaphragm 17, thereby reducing the risk of fluid leakage.

次に、本発明の流体制御装置について説明する。
図5は、本発明の一実施形態に係る流体制御装置の概略斜視図である。
図5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には、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。
Next, the fluid control device of the present invention will be explained.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a fluid control device according to one embodiment of the present invention.
The fluid control device shown in FIG. 5 is provided with metal base plates BS arranged along width directions W1 and W2 and extending in longitudinal directions G1 and G2. W1 indicates the front side, W2 indicates the rear side, G1 indicates the upstream side, and 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 have a flow path (not shown) through which fluid flows from the upstream side G1 to the downstream side G2. Each road is formed.

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つの流路ロ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。 Here, the term “fluid device” refers to a device used in a fluid control device for controlling the flow of fluid, comprising a body defining fluid flow paths, and having at least two flow paths opening on the surface of the body. It is a device with B. Specifically, an on-off valve (two-way valve) 991A, a regulator 991B, a pressure gauge 991C, an on-off valve (three-way valve) 991D, a mass flow controller 991E, etc. are included, but are not limited to these. The introduction pipe 993 is connected to the upstream side port of the flow path (not shown).

本発明は、上記した開閉弁991A、991D、レギュレータ991B、マスフローコントローラ991E等の種々のダイヤフラムバルブに適用可能である。 The present invention can be applied to various diaphragm valves such as the on-off valves 991A and 991D, the regulator 991B and the mass flow controller 991E.

次に、本発明の半導体製造装置について説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置のブロック図である。
図6に示す半導体製造装置980は、原子層堆積法(ALD:Atomi c Layer Deposition 法)による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、981はプロセスガス供給源、982はガスボックス(流体制御装置)、983はタンク、984は開閉バルブ、985は制御部、986は処理チャンバ、987は排気ポンプを示している。
Next, the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention will be explained.
FIG. 6 is a block diagram of a semiconductor manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention.
A semiconductor manufacturing apparatus 980 shown in FIG. 6 is an apparatus for executing a semiconductor manufacturing process by an atomic layer deposition method (ALD), 981 is a process gas supply source, 982 is a gas box (fluid control 983 is a tank, 984 is an open/close valve, 985 is a controller, 986 is a processing chamber, and 987 is an exhaust pump.

本発明は、上記したガスボックス982およびガスボックス982を構成する流体機器、開閉バルブ984に適用可能である。 The present invention is applicable to the gas box 982 described above and the fluid equipment and opening/closing valve 984 that constitute the gas box 982 .

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、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 :At omi c 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。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Those skilled in the art can make various additions, modifications, etc. within the scope of the present invention. For example, in the above application example, the case of use in a semiconductor manufacturing process by the ALD method was exemplified, but the present invention is not limited to this, and for example, the atomic layer etching method (ALE: Atomic Layer Etching method), etc. , can be applied to any object that requires precise flow control.

1 :ダイヤフラムバルブ
2 :圧電アクチュエータ
2a :先端部
2b :基端部
2c :ケース
3 :支持プレート
4 :押圧部材
5 :変位伝達部材
6 :上部連結部材
7 :調整ねじ
8 :ステム
9 :ばね
10 :ボンネット
10a :ガイド孔
11 :インナーボンネット
12 :駆動部
13 :ボルト
14 :Oリング
15 :スリーブ
16 :バルブボディ
16a :上流側流路
16b :下流側流路
16d :ダイヤフラム配置部
16e :バルブシート
17 :ダイヤフラム
18 :押えアダプタ
19 :ダイヤフラム押え
20 :流量制御装置
21 :オリフィス
22 :圧力検出器
25 :下流側ブロック
25a :下流側流路
26 :圧力検出器
980 :半導体製造装置
981 :プロセスガス供給源
982 :ガスボックス
983 :タンク
984 :開閉バルブ
985 :制御部
986 :処理チャンバ
987 :排気ポンプ
991A~991E :流体機器
992 :流路ブロック
993 :導入管
BS :ベースプレート
GI、G2:長手方向
W1、W2:幅方向
Reference Signs List 1: Diaphragm valve 2: Piezoelectric actuator 2a: Tip end 2b: Base end 2c: Case 3: Support plate 4: Pressing member 5: Displacement transmission member 6: Upper connecting member 7: Adjusting screw 8: Stem 9: Spring 10: Bonnet 10a: Guide hole 11: Inner bonnet 12: Actuator 13: Bolt 14: O-ring 15: Sleeve 16: Valve body 16a: Upstream channel 16b: Downstream channel 16d: Diaphragm arrangement part 16e: Valve seat 17: Diaphragm 18 : Presser adapter 19 : Diaphragm presser 20 : Flow controller 21 : Orifice 22 : Pressure detector 25 : Downstream block 25a : Downstream flow path 26 : Pressure detector 980 : Semiconductor manufacturing equipment 981 : Process gas supply source 982 : Gas box 983 : Tank 984 : Open/close valve 985 : Control unit 986 : Processing chamber 987 : Exhaust pumps 991A to 991E : Fluid device 992 : Flow path block 993 : Introduction tube BS : Base plate GI, G2: Longitudinal directions W1, W2: Width direction

Claims (7)

内部に流路を有し、面にダイヤフラム配置部が設けられたバルブボディと、前記ダイヤフラム配置部に配置され、弾性変形により前記流路の開閉及び開度の調節が可能なダイヤフラムと、前記バルブボディに取りつけられ、アクチュエータと当該アクチュエータで駆動されて前記ダイヤフラムを弾性変形させるステムとを含む駆動部と、前記バルブボディに固定されて前記アクチュエータを支持する支持機構と、を有するダイヤフラムバルブにおいて、
前記ダイヤフラム配置部は、ねじが形成された内周面を有する凹部であり、
前記ダイヤフラム配置部の内部に配置され、当該ダイヤフラム配置部の内周面に螺合された略円筒状のインナーボンネットをさらに有し、前記インナーボンネットは、前記支持機構とは別体で、端部で前記ダイヤフラムを押圧固定するとともに、内周部が前記ステムを軸方向に変位可能に保持することを特徴とする、ダイヤフラムバルブ。
a valve body having a flow channel inside and a diaphragm placement portion provided on the upper surface; a diaphragm placed in the diaphragm placement portion and capable of opening and closing the flow channel and adjusting the degree of opening thereof by elastic deformation; A diaphragm valve comprising: a drive unit attached to a valve body and including an actuator and a stem that is driven by the actuator to elastically deform the diaphragm ; and a support mechanism that is fixed to the valve body and supports the actuator,
The diaphragm placement portion is a recess having a threaded inner peripheral surface,
It further has a substantially cylindrical inner bonnet disposed inside the diaphragm placement portion and screwed to the inner peripheral surface of the diaphragm placement portion , wherein the inner bonnet is separate from the support mechanism and is attached to the end portion of the support mechanism. pressing and fixing the diaphragm, and an inner peripheral portion holding the stem so as to be displaceable in the axial direction.
前記ステムと前記アクチュエータは、前記バルブボディの上面からこの順に、該上面に対して垂直方向に縦列に配置され、 the stem and the actuator are arranged in tandem in this order from the top surface of the valve body in a direction perpendicular to the top surface;
前記アクチュエータは、下端部が前記支持機構の部材に当接して位置決めされて、上端部の垂直方向位置が変位するように構成され、 The actuator is configured such that the lower end is positioned in contact with a member of the support mechanism, and the vertical position of the upper end is displaced,
前記アクチュエータの上端部と前記ステムとは、前記アクチュエータを迂回して伸びる変位伝達部材によって接続されている、請求項1に記載のダイヤフラムバルブ。 2. The diaphragm valve according to claim 1, wherein the upper end of said actuator and said stem are connected by a displacement transmission member extending around said actuator.
前記インナーボンネットは、樹脂製のスリーブを介して前記ステムを軸方向に変位可能に保持する、請求項1又は2に記載のダイヤフラムバルブ。 3. The diaphragm valve according to claim 1 , wherein the inner bonnet holds the stem axially displaceably via a resin sleeve. 前記インナーボンネットは、Oリングを介して前記ステムを軸方向に変位可能に保持する、請求項1又は2に記載のダイヤフラムバルブ。 3. The diaphragm valve according to claim 1 , wherein the inner bonnet holds the stem axially displaceably via an O-ring. 請求項1~のいずれかに記載のダイヤフラムバルブを有する流量制御装置。 A flow control device comprising the diaphragm valve according to any one of claims 1 to 4 . 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~のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ又は請求項4に記載の流量制御装置を含む、流体制御装置。
A fluid control device in which a plurality of fluid devices are arranged,
A fluid control device, wherein the plurality of fluid devices includes the diaphragm valve according to any one of claims 1 to 4 or the flow control device according to claim 4.
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~のいずれかに記載のダイヤフラムバルブ又は請求項4に記載の流量制御装置を用いる、半導体製造装置。
The diaphragm valve according to any one of claims 1 to 4 or the flow control device according to claim 4 is used for controlling the process gas in a semiconductor manufacturing process that requires a process gas treatment in a sealed chamber. , semiconductor manufacturing equipment.
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