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JP7270990B2 - バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、バルブ装置、流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
例えば、半導体製造工程においては、半導体製造装置のチャンバに対して、各種のプロセスガスの供給を制御するバルブ装置が用いられている。原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 法）等においては、小型化されつつ、基板に膜を堆積させる処理プロセスに使用する処理ガスをより大きな流量で安定的に供給するバルブ装置が求められている。
引用文献１は、小型化されるとともに処理ガスをより大きな流量で安定的に供給可能なダイヤフラム弁について開示している。このダイヤフラム弁の本体の凹所は、開口に近い大径部および段差部を介して大径部の下方に連なる小径部からなる。凹所に流路形成ディスクが嵌め合わせられている。流路形成ディスクは、凹所大径部に嵌め合わせられている大径円筒部と、凹所段差部に受け止められている連結部と、凹所小径部の内径よりも小さい外径を有し下端が凹所の底面で受け止められている小径円筒部とからなる。流路形成ディスクの連結部に、小径円筒部外側環状空間と大径円筒部内側環状空間とを連通する複数の貫通孔が形成されている。流体流入通路は流路形成ディスクの小径円筒部下端に、流体流出通路は小径円筒部外側環状空間にそれぞれ通じている。
特開２００５-１７２０２６号公報
上記したダイヤフラム弁では、ダイヤフラム弁の本体の凹所段差部と流路形成ディスクの大径円筒部との間、および、ダイヤフラム弁の本体の凹所底面と流路形成ディスクの下端との間の２箇所をシールする必要がある。このため、部品間の寸法誤差等が原因で、複数のダイヤフラム弁の間で、流路形成ディスクの下端部とダイヤフラム弁の本体の凹所の底面との間のシール性能がばらつくという問題が存在した。
本発明の目的の一つは、シール性能が改善され、小型化されつつより安定的に大きな流量を制御することのできるバルブ装置、そのバルブ装置を用いた流体制御装置、流体制御方法、半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することにある。
本発明のバルブ装置は、収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
前記収容凹部内に設けられ、第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有する。
前記筒状部材は、前記環状プレートにより片持ち梁状に支持されることにより、前記ダイヤフラムから前記バルブシートを通じて受ける力を、前記シール部材を前記収容凹部の底面に向けて押圧する力として伝達可能となっている。
前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する付勢機構をさらに有する、構成を採用できる。
好適には、前記環状プレートは、当該環状プレートが発揮する弾性復元力により前記付勢機構を兼ねている。
前記環状プレートの外周縁部は、前記収容凹部の内周面に形成された支持部と当該支持部に対向するように前記内周面に挿入された支持リングに接触し、
前記支持リング上に前記ダイヤフラムの外周縁部が配置され、
前記ダイヤフラムの外周縁部の前記支持リングの側とは反対側の面が押えアダプタによって押圧されて、前記支持リングの外周縁部および前記ダイヤフラムの外周縁部が前記支持部に固定される、構成とすることができる。
前記環状プレートの内周縁部は、前記筒状部材の外周面に形成された支持部と対向するように前記筒状部材の外周面に挿入され、前記環状プレートの内周縁部を介して当該支持部に対向するように前記外周面に圧入された固定リングにより前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定されている、構成とすることができる。
前記環状プレートは、金属製であり、半径方向の中途に屈曲した屈曲部を有し、
前記収容凹部の内周面に形成された支持部および前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定される際に、前記屈曲部を反らせるように固定されることで、前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する弾性付勢力を発揮する、構成を採用できる。
前記シール部材は、前記筒状部材の前記バルブボディ側に形成されたシール凹部に保持される、構成を採用できる。
前記筒状部材は、前記ダイヤフラム側に形成されたバルブシート凹部を有し、
前記バルブシートは、前記バルブシート凹部に保持され、
前記バルブシートは、前記シール部材と同じ材料及び形状からなる、構成を採用できる。
本発明の流体制御装置は、上流側から下流側に向かって複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、前記複数の流体機器は、上記のバルブ装置を含む流体制御装置である。
本発明の流量制御方法は、上記のバルブ装置を用いて、流体の流量を調整する流量制御方法である。
本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のバルブ装置を用いる半導体製造装置である。
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半導体製造方法である。
本発明によれば、シール性能が改善され、小型化されつつより安定的に大きな流量を制御するバルブ装置が提供される。
本発明の一実施形態に係るバルブ装置の構成を示す縦断面図。 図１Ａのバルブ装置における、開状態を示す断面図。 バルブシートおよびシール部材を保持する筒状部材の上面図。 図２Ａの２Ｂ－２Ｂ線における筒状部材の断面図。 環状プレートの平面図 固定リングの平面図。 図４Ａの４Ｂ－４Ｂ線における固定リングの端面図 環状プレートが装着された筒状部材の断面図。 図１Ａのバルブ装置の組み立て手順を説明する断面図。 図１Ａのバルブ装置の要部拡大断面図。 本発明の他の実施形態に係るバルブ装置の環状プレートの平面図。 図８Ａの８Ｂ－８Ｂ線における環状の断面図。 図８Ｂの円Ａ内の拡大断面図。 筒状部材に環状プレートを固定する前の状態を示す断面図。 筒状部材に環状プレートを固定リングで固定した状態を示す断面図。 環状プレートが固定された筒状部材を収容凹部に挿入した状態を示す断面図。 環状プレートを収容凹部の支持部に固定した状態を示す断面図。 本発明の一実施形態に係るバルブ装置の半導体製造プロセスへの適用例を示す概略図。 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。
第１実施形態
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。説明において同様の要素には同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
先ず、図１２を参照して、本発明が適用される流体制御装置の一例を説明する。
図１２に示す流体制御装置には、幅方向Ｗ１，Ｗ２に沿って配列され長手方向Ｇ１，Ｇ２に延びる金属製のベースプレートＢＳが設けられている。なお、Ｗ１は背面側、Ｗ２は正面側，Ｇ１は上流側、Ｇ２は下流側の方向を示している。ベースプレートＢＳには、複数の流路ブロック９９２を介して各種流体機器９９１Ａ～９９１Ｅが設置され、複数の流路ブロック９９２によって、上流側Ｇ１から下流側Ｇ２に向かって流体が流通する図示しない流路がそれぞれ形成されている。
ここで、「流体機器」とは、流体の流れを制御する流体制御装置に使用される機器であって、流体流路を画定するボディを備え、このボディの表面で開口する少なくとも２つの流路口を有する機器である。具体的には、開閉弁（２方弁）９９１Ａ、レギュレータ９９１Ｂ、プレッシャーゲージ９９１Ｃ、開閉弁（３方弁）９９１Ｄ、マスフローコントローラ９９１Ｅ等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。なお、導入管９９３は、上記した図示しない流路の上流側の流路口に接続されている。
本発明は、上記した開閉弁９９１Ａ、９９１Ｄ、レギュレータ９９１Ｂ等の種々のバルブ装置に適用可能であるが、本実施形態では、開閉弁に適用する場合を例に挙げて説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る開状態におけるバルブ装置１の構成を示す断面図である。図１Ｂは、図１のバルブ装置１における、開状態を示す断面図である。図１Ａ，１Ｂに示すように、バルブ装置１は、ケーシング６と、ボンネット５と、バルブボディ２と、円筒状に形成された筒状部材３と、バルブシート４８と、シール部材４９と、支持リング１０、環状プレート１１、固定リング１２、ダイヤフラム４１と、押えホルダ４３と、ダイヤフラム押え４２と、ステム４４と、コイルばね４５とを有している。
なお、図中の矢印Ａ１，Ａ２は上下方向であってＡ1が上方向、Ａ２が下方向を示すものとする。
バルブボディ２は、ステンレス鋼により形成されており、上面２ａ及び互いに対向する側面２ｂ及び２ｃを有している。上面２ａからは、円筒状部２６が上方向Ａ１に向けて延びている。円筒状部２６の内部には、筒状部材３を配置する空間であり、段差状の支持部２４を有する収容凹部２３が開けられると共に、ボンネット５と螺合するネジ穴２５が形成されている。また、バルブボディ２は第１の流路２１及び第２の流路２２を形成している。第１の流路２１は、側面２ｂと、収容凹部２３の底面で開口する流路である。第２の流路２２は、側面２ｃと、収容凹部２３の側面に開口する流路である。
ダイヤフラム４１は、その外周縁部が、後述する支持リング１０と押えアダプタ１３により挟持され、バルブシート４８に対して接触する閉位置及び非接触の開位置の間で移動することにより第１の流路２１と第２の流路２２との連通及び遮断を行う。ケーシング６は、ダイヤフラム４１を駆動するアクチュエータ８を内蔵し、ボンネット５に螺合することにより固定される。操作部材７は、弁体であるダイヤフラム４１に第１の流路２１の開口を閉鎖させる閉位置と、開口を開放させる開位置との間で移動する。アクチュエータ８の操作部材７は、略円筒状に形成され、ボンネット５の円孔５４の内周面と、ケーシング６内に形成された円孔６４の内周面に保持され、上下方向Ａ１，Ａ２に移動自在に支持されている。円孔５４及び６４の内周面と、操作部材７との間はＯリング９１が配置され、気密性が確保されている。
ボンネット５の内部において、操作部材７はステム４４に結合され、ステム４４は操作部材７と共に移動する。ステム４４は、ボンネット５の内部において、コイルばね４６により、ボンネット５に対して下方向Ａ２、つまりダイヤフラム４１を閉位置に移動させる方向に付勢されている。本実施形態では、コイルばね４６を使用しているが、これに限定されるわけではなく、皿ばねや板バネ等の他の種類の弾性部材を使用することができる。ステム４４の下端面には押えホルダ４３が固定され、この押えホルダ４３には、ダイヤフラム４１の中央部上面に当接するポリイミド等の合成樹脂製のダイヤフラム押え４２が装着されている。なお、ダイヤフラム押え４２にはアルミ等の金属を用いても良い。
ケーシング６内部には、操作部材７の周囲に環状のバルクヘッド８２が形成され、ボンネット５の上面５ａとバルクヘッド８２で挟まれたシリンダ８３内にはピストン８１が配置され、バルクヘッド８２の上方に形成されたシリンダ８３にもピストン８１が配置されている。上側のピストン８１は、コイルばね４５により下方向Ａ２に向けて付勢されている。
ケーシング６内部の空間を形成する内周面とピストン８１との間、及び操作部材７とピストン８１との間はＯリング９１が配置され、気密性が確保されている。
シリンダ８３およびピストン８１は、操作部材７をコイルばね４６に抗して開位置に移動させるアクチュエータ８を構成している。アクチュエータ８は、例えば複数のピストン８１を用いて圧力の作用面積を増加させることにより、操作ガスによる力を増力できる構成とすることができる。上側のピストン８１の上側の空間は、通気路６２等により大気に開放されている。
各シリンダ８３のピストン８１下側の空間は、操作部材７に形成された操作部材流通路７１と連通している。操作部材流通路７１は、ケーシング６の上面６ａに形成された円孔６４に繋がる操作ガス供給口６１に連通している。これにより操作ガス供給口６１から供給される操作ガスは、シリンダ８３に供給され、ピストン８１を上方向Ａ１に押し上げる。なお、ケーシング６、アクチュエータ８、ボンネット５、ステム４４、ダイヤフラム押え４２及びコイルばね４５、４６の構成は、圧縮空気により弁体の開閉を制御する自動バルブ装置における構成の一例であり、これらの構成は他の公知の構成等適宜選択することができる。また手動バルブ装置である場合等においてこれらの構成は有していなくてもよい。
筒状部材３は、ステンレス鋼等の金属材料により円筒状に形成され、収容凹部２３の底面の第１の流路２１の開口と連通する流路３ａを画定している。図２Ａ，２Ｂに示すように、筒状部材３の上端部には、保持凹部３５が形成され、下端部には保持凹部３６が形成され、保持凹部３５にはバルブシート４８が、保持凹部３６には環状のシール部材４９がカシメにより固定されている。筒状部材３の上端部および下端部の外周面にはそれぞれ段差部３７が形成されている。
シール部材４９は、筒状部材３のバルブボディ２側において、筒状部材３の内側と外側との間を遮断し、気密性を確保する。
バルブシート４８は、ＰＦＡ、ＰＡ、ＰＩ、ＰＣＴＦＥ、ＰＴＦＥ等の合成樹脂で形成され、シール部材４９もバルブシート４８と同じ材料及び形状からなるものとすることができる。この構成によれば、バルブシート４８およびシール部材４９を装着した筒状部材３を上下いずれの向きでも使用可能となる。部品を共通化して製品コストを低減することも可能となる。なお、バルブシート４８およびシール部材４９を筒状部材３に固定しない構成も採用でき、バルブシート４８およびシール部材４９を同一材料、同一形状にしない構成を採用することもできる。
環状プレート１１は、図３に示すように、中心部に貫通孔１１ａを有する可撓性の円環状の平坦な板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口１１ｂが形成されている。環状プレート１１は、後述するように、内周縁部１１ｃが筒状部材３の外周面に形成された段差部３７に固定され、外周縁部１１ｄが収容凹部２３の支持部２４に固定される。
支持リング１０は、筒状部材３と同心の環状形状である。支持リング１０は、環状プレート１１の外周縁部１１ｄを介して収容凹部２３の段差状の支持部２４に配置される。
固定リング１２は、筒状部材３と同心の環状形状であり、図４Ｂに示すように、上下端面１２ａが互いに平行な平坦面で構成されている。図５に示すように、環状プレート１１が筒状部材３の上端側の段差部３７に配置され、固定リング１２が筒状部材３の上端側の外周面に圧入される。これにより、環状プレート１１が筒状部材３に固定される。
本実施形態においては、筒状部材３は、筒状部材３の内側の流路３ａが第１の流路２１と連通している。収容凹部２３の底面に第１の流路２１の開口を設け、収容凹部２３の側面に第２の流路２２の開口を設けることができるため、第１の流路２１及び第２の流路２２の径をより大きくすることができる。これにより開状態における流量を大きくすることができる。
ダイヤフラム４１は、バルブボディ２の第１の流路２１から伸びる筒状部材３の流路３ａを閉鎖して第１の流路２１と第２の流路２２とを遮断すると共に、流路３ａを開放して第１の流路２１と第２の流路２２とを連通させる。ダイヤフラム４１は、バルブシート４８の上方に配設されており、収容凹部２３の気密を保持すると共に、その中央部が上下動してバルブシート４８に当離座することにより、第１の流路２１及び第２の流路２２の遮断又は連通する。本実施形態では、ダイヤフラム４１は、特殊ステンレス鋼等の金属製薄板及びニッケル・コバルト合金薄板の中央部を上方へ膨出させることにより、上に凸の円弧状が自然状態の球殻状とされている。ダイヤフラム４１は、例えば、ステンレス、ＮｉＣｏ系合金などの金属やフッ素系樹脂で球殻状に弾性変形可能に形成されている。
バルブ装置１は、図６に示すように、図５に示した環状プレート１１が固定リング１２により固定された筒状部材３が、シール部材４９が収容凹部２３の底面に形成された第１の流路２１の開口周囲の環状のシール面２３ｓに接するように配置される。次いで、支持リング１０が環状プレート１１に接触するように配置され、その後に、支持リング１０に接触するようにダイヤフラム４１が配置され、ダイヤフラム４１に接触するように押えアダプタ１３が配置され、ボンネット５がバルブボディ２のネジ穴２５にねじ込まれる。ボンネット５の下端面により、押えアダプタ１３が下方向Ａ２に向けて押圧され、ダイヤフラム４１および支持リング１０を介して環状プレート１１の外周縁部１１ｄがバルブボディ２の収容凹部２３の支持部２４に押圧される。これにより、環状プレート１１の外周縁部１１ｄは、バルブボディ２の収容凹部２３の支持部２４に気密又は液密に固定される。なお、環状プレート１１の内周縁部１１ｃは、筒状部材３の外周面に形成された段差部（支持部）３７に気密又は液密に固定リング１２により固定されている。
ここで、バルブ装置１の筒状部材３に作用する力について図７を参照して説明する。
なお、図７は環状プレート１１が支持部２４に固定された状態を示しているが、ダイヤフラム４１およびボンネット５の記載を省略している。
環状プレート１１の外周縁部は、バルブボディ２の支持部２４の平坦面および支持リング１０の平坦面により挟持されており、筒状部材３は環状プレート１１により片持ち梁状に支持されている。環状プレート１１は、矢印Ｂ１，Ｂ２の方向に撓むことが可能であり、環状プレート１１が撓めば筒状部材３は収容凹部２３の底面に対して上下方向Ａ１，Ａ２に移動可能となる。
図示しないダイヤフラム４１が下方向Ａ２に押圧されてバルブシート４８に密着すると、バルブシート４８には下方向Ａ２に向かう力Ｆが作用する。これにより、筒状部材３の下端部に設けられたシール部材４９は、収容凹部２３の第１の流路２１の開口周囲のシール面２３ｓからダイヤフラム４１から受ける力Ｆの反力Ｒを受ける。反力Ｒがシール面２３ｓからシール部材４９に作用することで、シール部材４９がシール面２３ｓに密着し、収容凹部２３の底面において、筒状部材３の内周と外周との間が確実にシールされる。
すなわち、バルブ装置１が図１に示した閉鎖状態において、筒状部材３と収容凹部２３の底面との間のリークを確実に防ぐことができる。
第２実施形態
図８Ａ～図８Ｃに、本発明の第２の実施形態に係るバルブ装置に用いられる環状プレート１１Ａの構造を示す。なお、第２の実施形態に係るバルブ装置は、環状プレート１１Ａの構造以外については、第１の実施形態に係るバルブ装置１と同様の構成である。
図８Ａに示す環状プレート１１Ａは、中心部に貫通孔１１ａを有する可撓性の円環状の板材であり、ステンレス等の金属で形成され、周方向に複数の開口１１ｂが形成されている。加えて、環状プレート１１Ａは、内周縁部１１ｃと外周縁部１１ｄとの間に屈曲部１１ｅを有する。
図８Ｃから分かるように、環状プレート１１Ａは、内周縁部１１ｃの屈曲部１１ｅよりも内周側の部分が環状プレート１１Ａの中心軸線方向下方に向くように、内周縁部１１ｃの一部(半径方向の中途)を環状プレート１１Ａと同心の円に沿って予め塑性変形させてある。
図９Ａに示すように、筒状部材３の外周面に環状プレート１１Ａの貫通孔１１ａを嵌め込んで、段差部３７に環状プレート１１Ａに配置する。この状態では、環状プレート１１Ａは、筒状部材３の中心軸線ＣＬに直交する水平面ＨＰに略沿った位置に配置される。
この状態から、図９Ｂに示すように、固定リング１２を筒状部材３の上端部の外周面に圧入し、固定リング１２の平坦な端面と、段差部３７の平坦な支持面とで、環状プレート１１Ａの内周縁部１１ｃを挟持すると、環状プレート１１Ａは、水平面ＨＰに対して下方に向かうように反る。
図９Ｂに示した環状プレート１１Ａが固定された筒状部材３をバルブボディ２の収容凹部２３に挿入すると、図１０Ａに示すように、環状プレート１１Ａが外周側に向かって下方に傾斜した状態で支持部２４に配置される。
この状態から、支持リング１０を環状プレート１１Ａ上に配置し、さらに、図示しないダイヤフラム４１および押えアダプタ１３を支持リング１０上に配置し、ボンネット５の下端面により押えアダプタ１３を下方向Ａ２に向けて押圧することで、支持部２４とボンネット５の下端面との間で環状プレート１１Ａの外周縁部およびダイヤフラム４１の外周縁部が気密又は液密に固定される。
図１０Ｂは、環状プレート１１Ａが支持部２４に固定された状態を示しているが、ダイヤフラム４１およびボンネット５の記載を省略している。また、説明の便宜上、筒状部材３の断面へのハッチングの記載を省略している。
図１０Ｂに示す状態では、環状プレート１１Ａは水平方向にのびているが、筒状部材３の上端部には、環状プレート１１Ａから下方向Ａ２に向かう曲げモーメントＭが常時作用している。すなわち、収容凹部２３の支持部２４および筒状部材３の外周面に形成された段差部（支持部）３７に固定される際に、環状プレート１１Ａの屈曲部１１ｅを反らせるように固定されることで、環状プレート１１Ａは、筒状部材３を収容凹部２３の底面に向けて付勢して、シール部材４９をシール面２３ｓに押圧する弾性付勢力を発揮する。シール部材４９には、シール面２３ｓから反力Ｒ１が常時作用する。このような構成とすることで、バルブ装置が開状態にあり、流体が流通している際に、流体に脈動（圧力変動）があると、筒状部材３がシール面２３ｓに対して上下動するいわゆるチャタリングを起こす可能性がある。しかし、付勢機構として、環状プレート１１Ａにシール部材４９をシール面２３ｓに押圧する弾性付勢力を発揮させることで、チャタリングを抑制することができる。筒状部材３を収容凹部２３の底面に向けて付勢する付勢機構を環状プレート１１Ａとは別に設けることも可能であるが、環状プレート１１Ａに付勢機能を併せ持たせることで、構造を簡素化できる。
次に、図１１を参照して、上記したバルブ装置１の適用例について説明する。
図１１に示す半導体製造装置９８０は、ＡＬＤ法による半導体製造プロセスを実行するための装置であり、９８１はプロセスガス供給源、９８２はガスボックス、９８３はタンク、９８４は制御部、９８５は処理チャンバ、９８６は排気ポンプを示している。
ＡＬＤ法による半導体製造プロセスでは、処理ガスの流量を精密に調整する必要があるとともに、基板の大口径化により、処理ガスの流量をある程度確保する必要もある。
ガスボックス９８２は、正確に計量したプロセスガスを処理チャンバ９８５に供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体制御機器を集積化してボックスに収容した集積化ガスシステム（流体制御装置）である。
タンク９８３は、ガスボックス９８２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。
制御部９８４は、バルブ装置１への操作ガスの供給制御による流量調整制御を実行する。
処理チャンバ９８５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９８６は、処理チャンバ９８５内を真空引きする。
上記のようなシステム構成によれば、制御部９８４からバルブ装置１に流量調整のための指令を送れば、処理ガスの初期調整が可能になる。
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。
上記実施形態では、アクチュエータとして、ガス圧で作動するシリンダに内蔵されたピストンを用いたが、本発明はこれに限定されるわけではなく、制御対象に応じて最適なアクチュエータを種々選択可能である。
上記実施形態では、バルブ装置１を流体制御装置としてのガスボックス９８２の外部に配置する構成としたが、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体機器を集積化してボックスに収容した流体制御装置に上記実施形態のバルブ装置１を含ませることも可能である。
上記実施形態では、流体制御装置として複数の流路ブロック９９２にバルブ装置を搭載したものを例示したが、分割タイプの流路ブロック９９２以外にも、一体型の流路ブロックやベースプレートに対しても本発明のバルブ装置は適用可能である。
１ ：バルブ装置
２ ：バルブボディ
２ａ ：上面
２ｂ ：側面
２ｃ ：側面
３ ：筒状部材
３ａ ：流路
５ ：ボンネット
５ａ ：上面
６ ：ケーシング
６ａ ：上面
７ ：操作部材
８ ：アクチュエータ
１０ ：支持リング
１１ ：環状プレート
１１Ａ ：環状プレート
１１ａ ：貫通孔
１１ｂ ：開口
１１ｃ ：内周縁部
１１ｄ ：外周縁部
１１ｅ ：屈曲部
１２ ：固定リング
１２ａ ：上下端面
１３ ：押えアダプタ
２１ ：第１の流路
２２ ：第２の流路
２３ ：収容凹部
２３ｓ ：シール面
２４ ：支持部
２５ ：ネジ穴
２６ ：円筒状部
３５ ：保持凹部
３６ ：保持凹部
３７ ：段差部
４１ ：ダイヤフラム
４２ ：ダイヤフラム押え
４３ ：押えホルダ
４４ ：ステム
４５ ：コイルばね
４６ ：コイルばね
４８ ：バルブシート
４９ ：シール部材
５４ ：円孔
６１ ：操作ガス供給口
６２ ：通気路
６４ ：円孔
７１ ：操作部材流通路
８１ ：ピストン
８２ ：バルクヘッド
８３ ：シリンダ
９１ ：Ｏリング
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 ：制御部
９８５ ：処理チャンバ
９８６ ：排気ポンプ
９９１Ａ ：開閉弁(流体機器)
９９１Ｂ ：レギュレータ(流体機器)
９９１Ｃ ：プレッシャーゲージ(流体機器)
９９１Ｄ ：開閉弁(流体機器)
９９１Ｅ ：マスフローコントローラ(流体機器)
９９２ ：流路ブロック
９９３ ：導入管
Ａ ：円
Ａ１ ：上方向
Ａ２ ：下方向
ＢＳ ：ベースプレート
ＣＬ ：中心軸線
Ｆ ：力
Ｇ１ ：長手方向（上流側）
Ｇ２ ：長手方向(下流側)
ＨＰ ：水平面
Ｍ ：曲げモーメント
Ｒ ：反力
Ｗ１，Ｗ２：幅方向

Claims (12)

  1. 収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
    前記収容凹部内に設けられ、前記
    第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
    前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
    前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
    外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
    前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有し、
    前記筒状部材は、前記環状プレートにより片持ち梁状に支持されることにより、前記ダイヤフラムから前記バルブシートを通じて受ける力を、前記シール部材を前記収容凹部の底面に向けて押圧する力として伝達可能となっている、バルブ装置。
  2. 収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
    前記収容凹部内に設けられ、前記
    第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
    前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
    前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
    外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
    前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有し、
    前記環状プレートの外周縁部は、前記収容凹部の内周面に形成された支持部と当該支持部に対向するように前記内周面に挿入された支持リングに接触し、
    前記支持リング上に前記ダイヤフラムの外周縁部が配置され、
    前記ダイヤフラムの外周縁部の前記支持リングの側とは反対側の面が押えアダプタによって押圧されて、前記支持リングの外周縁部および前記ダイヤフラムの外周縁部が前記支持部に固定される、バルブ装置。
  3. 収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
    前記収容凹部内に設けられ、前記
    第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
    前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
    前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
    外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
    前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有し、
    前記環状プレートの内周縁部は、前記筒状部材の外周面に形成された支持部と対向するように前記筒状部材の外周面に挿入され、前記環状プレートの内周縁部を介して当該支持部に対向するように前記外周面に圧入された固定リングにより前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定されている、バルブ装置。
  4. 収容凹部と、前記収容凹部の底面で開口する第１の流路と、前記収容凹部に接続された第２の流路とを画定するバルブボディと、
    前記収容凹部内に設けられ、前記
    第１の流路と連通する流路を画定する筒状部材と、
    前記筒状部材の上端部で支持される環状のバルブシートと、
    前記収容凹部の底面の前記第１の流路の開口周囲と前記筒状部材の下端部との間に介在する環状のシール部材と、
    外周縁部が前記バルブボディの収容凹部の内周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、内周縁部が前記筒状部材の外周面に形成された環状の支持部に気密又は液密に固定され、前記収容凹部を通じて前記第２の流路と連通する複数の開口を有し、かつ、可撓性を有する環状プレートと、
    前記筒状部材上のバルブシートおよび前記環状プレートを覆い、前記バルブシートに対して接触しない開位置及び接触する閉位置の間で移動することにより前記第１の流路と前記第２の流路との連通及び遮断を行うダイヤフラムと、を有し、
    前記環状プレートは、金属製であり、半径方向の中途に屈曲した屈曲部を有し、
    前記収容凹部の内周面に形成された支持部および前記筒状部材の外周面に形成された支持部に固定される際に、前記屈曲部を反らせるように固定されることで、前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する弾性付勢力を発揮する、バルブ装置。
  5. 前記筒状部材を前記収容凹部の底面に向けて付勢して、前記シール部材を当該底面に押圧する付勢機構をさらに有する、請求項1～３のいずれかに記載のバルブ装置。
  6. 前記環状プレートは、当該環状プレートが発揮する弾性復元力により前記付勢機構を兼ねている、請求項５に記載のバルブ装置。
  7. 前記シール部材は、前記筒状部材の前記バルブボディ側に形成されたシール凹部に保持される、請求項１ないし６のいずれかに記載のバルブ装置。
  8. 前記筒状部材は、前記ダイヤフラム側に形成されたバルブシート凹部を有し、
    前記バルブシートは、前記バルブシート凹部に保持され、
    前記バルブシートは、前記シール部材と同じ材料及び形状からなる、請求項７に記載のバルブ装置。
  9. 複数の流体機器が配列された流体制御装置であって、
    前記複数の流体機器は、請求項１ないし８のいずれかに記載のバルブ装置を含む流体制御装置。
  10. 請求項１ないし８のいずれかに記載のバルブ装置を用いて、流体の制御を行う流体制御方法。
  11. 密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に請求項１ないし８のいずれかに記載のバルブ装置を用いる半導体製造装置。
  12. 密閉されたチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの制御に請求項１ないし８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。
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