[發明專利]膜片閥和半導體制造裝置用流量控制設備

有效

• 申請號: 201780046535.4
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109477587B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 高朝克圖
• 申請（專利權）人: 株式會社開滋SCT
• 主分類號: F16K7/12
• 分類號: F16K7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張澤洲;譚祐祥

提供能夠在避免因閥座的直徑增大、沖程的增大等而導致的閥的大型化的同時、切實增大閥流量、而且還能夠維持甚至提高閥的耐久性·壽命的簡易且最優地構成的膜片閥和半導體制造裝置用流量控制設備。即，本發明的膜片閥在具有流入流路和流出流路的主體的閥室中，具有擠壓外周周圍的膜片和閥座座部，將該膜片設置為通過閥桿的升降移動來自由地開關閥室，該膜片的形態呈具有近似平面狀的中央區域、和比中央區域靠外周側且曲率半徑小的邊界區域的截面近似扁平形狀，邊界區域位于閥座座部的外周側附近。

技術領域

本發明涉及膜片閥和半導體制造裝置用流量控制設備，特別涉及使閥座與金屬制膜片直接接觸分離來進行開關閥的直接接觸型的金屬膜片閥。

背景技術

一般而言，半導體制造工藝中的高純度氣體的供給系統從制造裝置的節省空間化等要求出發，構成為閥等各種流體控制裝置、或者連接器·封阻（ブロック）、壓力控制裝置等各種裝置·設備類以串聯狀連結而在一根線路上集成化，將它們以并聯狀鋪展。

此外，高純度氣體的供給時，由于嚴格要求所謂無顆粒、無死區之類的特性，因此作為該配管系統所使用的控制閥，大多采用沒有滑動部而死區為最小限度、且在結構上容易滿足高的氣體取代性和清潔性的膜片型的控制閥(特別是直接接觸型)。特別地，供給流體為高溫流體、腐蝕性氣體等情況中，使用耐高溫性·耐食性優異的鎳基、鈷基的各種合金制金屬膜片的情況較多。

另一方面，近年的半導體元件的微細化·高集成化日益推進，并且伴隨硅晶片、液晶面板等的大型化、或者半導體制造中的減少運行成本、生產系統的大型化、進而提高成品率的需要的提高等，對于半導體制造工藝中所使用的各種氣體，要求進一步增加供給流量。因此，特別是對用作供給氣體的控制閥的上述那樣的膜片閥，也需要增加供給流量，這總體導致了流路的直徑增大、即閥的大型化這一結構改良。

然而，膜片閥如上述那樣，與其他設備類一起被集成在線路上，而且通常設置在多個位置，因此，如果將其大型化，則設置空間也增大，進而半導體制造裝置也大型化，導致半導體的制造成本的增加等問題。特別地，在橫向寬度方向上的大型化導致閥的適配空間增加，對于半導體制造裝置的最優化(集成化·節省空間化)而言是致命的。

與此相對地，增加流路直徑等流路空間而實現流量的增加，同時維持閥室或閥尺寸、將其小型化(減小配管部件等的尺寸)時，因沖程的增加而導致膜片的壽命降低，或閥的耐久性、氣密性降低等問題。因此，增大流量和小型化是彼此相反的課題，對于半導體制造工藝的配管系統中使用的膜片閥，課題在于，在良好的閉閥密封性的基礎上，同時且適當地解決這些問題。這樣的課題與閥室內部、膜片形狀等結構直接關聯，作為關聯的現有技術，提出了專利文獻1。

專利文獻1所示的膜片閥在座中具有擠壓·分離而進行開關閥的可彈性變形的球殼狀膜片，在主體凹部底面的平坦部上，設置環狀槽、沉孔以使得包含在流體流出通路的凹部的底面開口的部分，流體流出通路的截面形狀除了圓形之外，可以形成為橢圓形、新月形狀等。此外，擠壓轉接器的下表面整體為錐形形狀，主體凹部底面具有圓形平坦部、和連接于其外周并相對于平坦部凹陷的凹部，流路在關閉狀態下，構成為膜片外周緣部的上表面與擠壓轉接器的錐狀下表面進行面接觸，外周緣部的下表面與主體凹部底面的平坦部外周進行線接觸。該文獻中，通過這樣的構成，實現流量增大而不會導致小型化的膜片閥的耐久性降低。

此外，關于膜片的形狀，提出了專利文獻2、3。專利文獻2所示的流路密封裝置中，閥主體具有閥基座、以及入口管道和出口管道，膜片在閥主體緣部與罩緣部之間被夾緊。此外，構成為，膜片呈杯形狀，具有拋物線形狀的圓頂、和與膜片底部形成角度的圓形邊緣，該圓形邊緣具有沿著傾斜環狀部延伸的朝上的環狀彎曲部，傾斜環狀部經由環狀彎曲部而與圓頂連接，該環狀彎曲部沿著圓頂的周緣部延伸。該文獻中，通過這樣的結構而實現了提高膜片的耐久性等。

專利文獻3中，公開了膜片的形狀等，其中，為了不與閥的閥蓋干涉，此外，為了維持流動間隙且抑制變形量而提高壽命，將內側部分的曲率半徑設定為外側部分的曲率半徑的2倍以上左右。