特許 7397470 流体制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】流体制御装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/00 20060101AFI20231206BHJP

【ＦＩ】

F16K27/00 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019237463

(22)【出願日】2019-12-26

(65)【公開番号】P2021105427

(43)【公開日】2021-07-26

【審査請求日】2022-12-05

(73)【特許権者】

【識別番号】390033857

【氏名又は名称】株式会社フジキン

(74)【代理人】

【識別番号】100183380

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 裕司

(72)【発明者】

【氏名】木曽 秀則

(72)【発明者】

【氏名】松田 隆博

【審査官】加藤 昌人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１０７１２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－２０５４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－５７６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／００８１０７（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ２７／００－２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボディと、複数のバルブとを備える流体制御装置であって、
前記ボディは、第１面と、前記第１面に接続された第２面と、前記第２面の反対側に位置する第３面と、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接続された第４面と、前記第４面の反対側に位置し、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接続された第５面と、前記４面に前記第１面とは反対側で接続された第６面とを有し、
前記ボディには、前記第１面に開口する入口と、前記第６面に開口する第１出口および第２出口と、前記第２面に開口する第１凹部と、前記第５面に開口する第２凹部と、前記第３面に開口する第３凹部と、第１流路と、第２流路と、第３流路と、第４流路と、第５流路と、第６流路と、第７流路と、第１オリフィスと、第２オリフィスと、が形成され、
前記第１流路は、前記入口から前記第１面に直交する方向に延びる第１－１流路と、前記第１－１流路の端部から前記第１凹部まで延びる第１－２流路と、を有し、
前記第２流路は、前記第２面に直交する方向に沿って、前記第１凹部から前記第３凹部まで延び、
前記第３流路は、前記第４面に直交する方向に延び、一端が前記第２流路に連通し、他端が前記第２凹部に開口し、
前記第４流路は、前記第４面に直交する方向に沿って、前記第２凹部から前記第４面側へ延び、
前記第５流路は、一端が前記第４流路の端部に連通し、他端が前記第１出口に連通し、
前記第６流路は、前記第２面に直交する方向に沿って、前記第３凹部から前記第２面側へ延び、
前記第７流路は、一端が前記第６流路の端部に連通し、他端が前記第２出口に連通し、
前記第１オリフィスは、前記第２流路と前記第５流路とを連通するように形成され、
前記第２オリフィスは、前記第１オリフィスよりも前記第３面側において、前記第２流路と前記第７流路とを連通するように形成され、
前記第１凹部、前記第２凹部、および前記第３凹部には、各バルブが装着されている、流体制御装置。

【請求項2】

前記第２オリフィスの径は、前記第１オリフィスの径よりも小さい、請求項１に記載の流体制御装置。

【請求項3】

前記第６面は、前記第４面に対して傾斜している、請求項１または請求項２に記載の流体制御装置。

【請求項4】

各バルブは、アクチュエータおよび弁部を備え、
各バルブは、前記アクチュエータが、前記第２面、前記第３面および前記第５面のそれぞれに直交するように装着されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の流体制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体製造装置等に使用される流体制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

精密に制御したプロセスガスをチャンバ直近に設けられた流量制御装置で分岐した上で、チャンバに供給することがある。また、流量制御装置において、チャンバへ供給する直前に、分岐後のプロセスガスの流量を各々所望の流量に制御することを求められることがある。さらに、チャンバ近傍は機器が密集しており流体制御装置に与えられる空間は限られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、流体の分岐と流量制御が可能でかつ小型の流体制御装置は提案されていない。

【0004】

そこで本開示は、流体の分岐と流量制御が可能な小型の流体制御装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を解決するために、本開示の一態様である流体制御措置は、 ボディと、複数のバルブとを備える流体制御装置であって、前記ボディは、第１面と、前記第１面に接続された第２面と、前記第２面の反対側に位置する第３面と、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接続された第４面と、前記第４面の反対側に位置し、前記第１面、前記第２面、および前記第３面に接続された第５面と、前記４面に前記第１面とは反対側で接続された第６面とを有し、前記ボディには、前記第１面に開口する入口と、前記第６面に開口する第１出口および第２出口と、前記第２面に開口する第１凹部と、前記第５面に開口する第２凹部と、前記第３面に開口する第３凹部と、第１流路と、第２流路と、第３流路と、第４流路と、第５流路と、第６流路と、第７流路と、第１オリフィスと、第２オリフィスと、が形成され、前記第１流路は、前記入口から前記第１面に直交する方向に延びる第１－１流路と、前記第１－１流路の端部から前記第１凹部まで延びる第１－２流路と、を有し、前記第２流路は、前記第２面に直交する方向に沿って、前記第１凹部から前記第３凹部まで延び、前記第３流路は、前記第４面に直交する方向に延び、一端が前記第２流路に連通し、他端が前記第２凹部に開口し、前記第４流路は、前記第４面に直交する方向に沿って、前記第２凹部から前記第４面側へ延び、前記第５流路は、一端が前記第４流路の端部に連通し、他端が前記第１出口に連通し、前記第６流路は、前記第２面に直交する方向に沿って、前記第３凹部から前記第２面側へ延び、前記第７流路は、一端が前記第６流路の端部に連通し、他端が前記第２出口に連通し、前記第１オリフィスは、前記第２流路と前記第５流路とを連通するように形成され、前記第２オリフィスは、前記第１オリフィスよりも前記第３面側において、前記第２流路と前記第７流路とを連通するように形成され、前記第１凹部、前記第２凹部、および前記第３凹部には、各バルブが装着されている。

【0006】

前記第２オリフィスの径は、前記第１オリフィスの径よりも小さくてもよい。

【0007】

前記第６面は、前記第４面に対して傾斜していてもよい。

【0008】

各バルブは、アクチュエータおよび弁部を備え、各バルブは、前記アクチュエータが、前記第２面、前記第３面および前記第５面のそれぞれに直交するように装着されていてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、流体の分岐と流量制御が可能な小型の流体制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る流体制御装置の斜視図である。

【図2】流体制御装置を第４面側から見た図である。である。

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩに沿った流体制御装置１の断面図である。

【図4】図２のＩＶ－ＩＶに沿った流体制御装置１の断面図である。

【図5】流体制御装置１の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態に係る流体制御装置について、図面を参照して説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係る流体制御装置１の概略図である。
図２は、流体制御装置１を第４面１３Ｄ側から見た図である。
図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩに沿った流体制御装置１の断面図である。
図４は、図２のＩＶ－ＩＶに沿った流体制御装置１の断面図である。

【0013】

流体制御装置１は、ボディ１０と、入口配管２と、第１バルブ３と、第２バルブ４と、第３バルブ５とを備える。

【0014】

ボディ１０は、第１ボディ１１と、第２ボディ１２とを備える。

【0015】

第１ボディ１１は、一部に切り欠き１１ａを有する略直方体形状をなしている。第２ボディ１２は、略直方体形状をなし第１ボディ１１に当接する基部１２Ａと、基部１２Ａから突出する突出部１２Ｂとを備える。第１ボディ１１と第２ボディ１２とは、複数のボルト１０Ａにより互いに連結されている。突出部１２Ｂには、ボルト挿入穴１２ｃが形成されている。ボルト挿入穴１２ｃに図示せぬボルトが挿入されて、図示せぬ被装着対象装置に螺合されることにより、流体制御装置１は、被装着対象装置に装着される。

【0016】

図１、２に示すように、ボディ１０は、第１面１３Ａと、第２面１３Ｂと、第３面１３Ｃと、第４面１３Ｄと、第５面１３Ｅと、第６面１３Ｆと、第７面１３Ｇと、第８面１３Ｈと、第９面１３Ｊ、第１０面１３Ｋと、第１１面１３Ｌとを有する。第１面１３Ａ、第５面１３Ｅ、および第７面１３Ｇは、第１ボディ１１の一部を画定している。第２面１３Ｂ、第３面１３Ｃ、第４面１３Ｄ、および第８面１３Ｈは、第１ボディ１１および第２ボディ１２の一部を画定している。第６面１３Ｆ、第９面１３Ｊ、第１０面１３Ｋ、および第１１面１３Ｌは、第２ボディ１２の一部を画定している。

【0017】

第１面１３Ａは、矩形状をなしている。第２面１３Ｂは、第１面１３Ａに接続され第１面１３Ａに直交している。第３面１３Ｃは、第２面１３Ｂの反対側に位置し、第１面１３Ａに直交している。第４面１３Ｄは、第１面１３Ａ、第２面１３Ｂ、および第３面１３Ｃに接続され、第１面１３Ａ、第２面１３Ｂ、および第３面１３Ｃに直交している。第５面１３Ｅは、第４面１３Ｄの反対側に位置し、第１面１３Ａ、第２面１３Ｂ、および第３面１３Ｃに接続され、第１面１３Ａ、第２面１３Ｂ、および第３面１３Ｃに直交している。

【0018】

第６面１３Ｆは、第４面１３Ｄに第１面１３Ａとは反対側で接続され、第４面１３Ｄに対して傾斜している。第７面１３Ｇは、第５面１３Ｅに第１面１３Ａとは反対側で接続され、第１面１３Ａと平行をなしている。第８面１３Ｈは、第２面１３Ｂ、第３面１３Ｃ、および第７面１３Ｇに接続され、第７面１３Ｇに直交している。第９面１３Ｊは、第２面１３Ｂ、第３面１３Ｃ、および第８面１３Ｈに接続され、第１面１３Ａと平行をなしている。第９面１３Ｊと、第２面１３Ｂおよび第３面１３Ｃとの接続部分は曲面をなしている。第１０面１３Ｋは、第６面１３Ｆに接続され、第１面１３Ａと平行をなしている。第１１面１３Ｌは、第９面１３Ｊおよび第１０面１３Ｋに接続されている。

【0019】

図２～図４に示すように、ボディ１０には、入口１４ａと、第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃと、第１凹部１５ａと、第２凹部１５ｂと、第３凹部１５ｃと、第１流路１６ａと、第２流路１６ｂと、第３流路１６ｃと、第４流路１６ｄと、第５流路１６ｅと、第６流路１６ｆと、第７流路１６ｇと、第１オリフィス１７ａと、第２オリフィス１７ｂと、が形成されている。

【0020】

入口１４ａは、流体制御装置１における流体の入口であり、第１面１３Ａに開口している。第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃは、流体制御装置１における流体の出口であり、第６面１３Ｆに開口している。第１凹部１５ａは、略円柱状をなし、第２面１３Ｂに開口している。第２凹部１５ｂは、略円柱状をなし、第５面１３Ｅに開口している。第３凹部１５ｃは、略円柱状をなし、第３面１３Ｃに開口している。

【0021】

第１流路１６ａは、第１－１流路１６ａ１と、第１－２流路１６ａ２とを有する。第１－１流路１６ａ１は、入口１４ａから第１面１３Ａに直交する方向に延びている。第１－２流路１６ａ２は、第１－１流路１６ａ１の端部から第１凹部１５ａまで、第２面１３Ｂに直交する方向に延びている。第２流路１６ｂは、第１－２流路１６ａ２と平行に、第１凹部１５ａから第３凹部１５ｃまで延びている。第２流路１６ｂは、第１－２流路１６ａ２よりも第９面１３Ｊ側に位置している。第３流路１６ｃは、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、一端が第２流路１６ｂに連通し、他端が第２凹部１５ｂに開口している。

【0022】

第４流路１６ｄは、第３流路１６ｃと平行に、第２凹部１５ｂから第４面１３Ｄ側へ延びている。第４流路１６ｄは、第３流路１６ｃよりも第９面１３Ｊ側に位置している。第５流路１６ｅは、第５－１流路１６ｅ１と、第５－２流路１６ｅ２とを有する。第５－１流路１６ｅ１は、一端が第４流路１６ｄの端部に連通し、第４流路１６ｄの端部から第９面１３Ｊに向かって、第９面１３Ｊに直交する方向に延びている。第５－１流路１６ｅ１は、第１ボディ１１および第２ボディ１２に形成されている。第５－２流路１６ｅ２は、第５－１流路１６ｅ１の他端から、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、端部が第１出口１４ｂに連通している。図３に示すように、第１－１流路１６ａ１、第２流路１６ｂ、第１オリフィス１７ａ、および第５－１流路１６ｅ１は、一直線上に並んでいる。

【0023】

図２に示すように、第６流路１６ｆは、第２流路１６ｂと平行に、第３凹部１５ｃから第２面１３Ｂ側へ延びている。第６流路１６ｆは、第２流路１６ｂよりも第９面１３Ｊ側に位置している。図２、４に示すように、第７流路１６ｇは、第７－１流路１６ｇ１と、第７－２流路１６ｇ２とを有する。第７－１流路１６ｇ１は、一端が第６流路１６ｆの端部に連通し、第６流路１６ｆの端部から第９面１３Ｊに向かって、第９面１３Ｊに直交する方向に延びている。第７－１流路１６ｇ１は、第１ボディ１１および第２ボディ１２に形成されている。第７－２流路１６ｇ２は、第７－１流路１６ｇ１の他端から、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、端部が第２出口１４ｃに連通している。図４に示すように、第２流路１６ｂ、第２オリフィス１７ｂ、および第７－１流路１６ｇ１は、一直線上に並んでいる。

【0024】

第１オリフィス１７ａは、第２流路１６ｂと第５流路１６ｅとを連通するように形成されている。第２オリフィス１７ｂは、第１オリフィス１７ａよりも第３面１３Ｃ側において、第２流路１６ｂと第７流路１６ｇとを連通するように形成されている。第２オリフィス１７ｂの径は、第１オリフィス１７ａの径よりも小さく構成されている。

【0025】

第２ボディ１２における第６面１３Ｆには、略矩形状の凹部１２ａが形成され、凹部１２ａには、第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃのそれぞれの周囲に、環状凹部１２ｂ、１２ｃが形成されている。

【0026】

入口配管２は、入口１４ａを覆うように、ボディ１０の第１面１３Ａに装着されている。流体は、入口配管２を介してボディ１０内に供給される。

【0027】

第１バルブ３は、例えばエア駆動式のアクチュエータ３Ａにより弁部３Ｂを開閉するダイヤフラム式の遮断弁である。弁部３Ｂは、弁シート３Ｃおよびダイヤフラム３Ｄ等を備え、アクチュエータ３Ａの作動によって、ダイヤフラム３Ｄが弁シート３Ｃに離接することにより流路を遮断又は連通する。第２バルブ４および第３バルブ５は、第１バルブ３と同様の構成であり、アクチュエータ４Ａ、５Ａおよび弁部４Ｂ、５Ｂを有し、弁部４Ｂ、５Ｂは、弁シート４Ｃ、５Ｃおよびダイヤフラム４Ｄ、５Ｄ等を有する。

【0028】

各弁部３Ｂ～５Ｂが、第１～第３凹部１５ａ～１５ｃに装着されることにより、各バルブ３～５は、各アクチュエータ３Ａ～５Ａが、第２面１３Ｂ、第５面１３Ｅおよび第３面１３Ｃのそれぞれに直交するように、ボディ１０に装着されている。

【0029】

図５は、流体制御装置１の概略図である。

【0030】

第１バルブ３が閉状態では、入口配管２を介してボディ１０に流体が供給されても、第２バルブ４および第３バルブ５へ流体は流れない。第１バルブ３が開状態であり、第２バルブ４および第３バルブ５が閉状態の場合、流体は、第１バルブ３を通過し、第１オリフィス１７ａおよび第２オリフィス１７ｂを通過して、第５流路１６ｅおよび第７流路１６ｇへ流れ、第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃから流体制御装置１の外部（図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ流れる。第１バルブ３、第２バルブ４および第３バルブ５が閉状態の場合、流体は、第１バルブ３を通過し、第２バルブ４、第３バルブ５、第１オリフィス１７ａ、および第２オリフィス１７ｂを通過して、第５流路１６ｅおよび第７流路１６ｇへ流れ、第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃから流体制御装置１の外部（図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ流れる。

【0031】

このように、第１バルブ３が開状態であり、第２バルブ４および第３バルブ５が閉状態の場合、流体は、第１オリフィス１７ａおよび第２オリフィス１７ｂのみを通過して流体制御装置１の外部（図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ流れるので、流体制御装置１を通過して外部（図示せぬ被装着対象装置）へ供給される流体の量は小流量である。一方、第１バルブ３、第２バルブ４、および第３バルブ５が開状態の場合、流体は、第１オリフィス１７ａおよび第２オリフィス１７ｂだけでなく、第２バルブ４および第３バルブ５も通過するので、流体制御装置１を通過して外部（図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ供給される流体の量は大流量である。

【0032】

以上のように、本実施形態の流体制御装置１は、第１流路１６ａは、入口１４ａから第１面１３Ａに直交する方向に延びる第１－１流路１６ａ１と、第１－１流路１６ａ１の端部から第１凹部１５ａまで延びる第１－２流路１６ａ２とを有し、第２流路１６ｂは、第２面１３Ｂに直交する方向に沿って、第１凹部１５ａから第３凹部１５ｃまで延び、第３流路１６ｃは、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、一端が第２流路１６ｂに連通し、他端が第２凹部１５ｂに開口し、第４流路１６ｄは、第４面１３Ｄに直交する方向に沿って、第２凹部１５ｂから第４面１３Ｄ側へ延び、第５流路１６ｅは、一端が第４流路１６ｄの端部に連通し、他端が第１出口１４ｂに連通し、第６流路１６ｆは、第２面１３Ｂに直交する方向に沿って、第３凹部１５ｃから第２面１３Ｂ側へ延び、第７流路１６ｇは、一端が第６流路１６ｆの端部に連通し、他端が第２出口１４ｃに連通し、第１オリフィス１７ａは、第２流路１６ｂと第５流路１６ｅとを連通するように形成され、第２オリフィス１７ｂは、第１オリフィス１７ａよりも第３面１３Ｃ側において、第２流路１６ｂと第７流路１６ｇとを連通するように形成され、第１凹部１５ａ、第２凹部１５ｂ、および第３凹部１５ｃには、各バルブ３～５が装着されている。

【0033】

かかる構成の流体制御装置１によれば、第１バルブ３が開状態であり、第２バルブ４および第３バルブ５が閉状態の場合、流体は、第１オリフィス１７ａおよび第２オリフィス１７ｂのみを通過して流体制御装置１の外部（例えば図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ流れる。一方、第１バルブ３、第２バルブ４、および第３バルブ５が開状態の場合、流体は、第１オリフィス１７ａおよび第２オリフィス１７ｂだけでなく、第２バルブ４および第３バルブ５も通過して、流体制御装置１の外部（図示せぬ被装着対象装置のチャンバ）へ流れる。よって、本実施形態の流体制御装置１では、流体を分岐させることができ、分岐後の流体の流量を制御可能である。

【0034】

また、第２流路１６ｂは、第２面１３Ｂに直交する方向に延び、第３流路１６ｃは、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、第４流路１６ｄは、第４面１３Ｄに直交する方向に延び、第６流路１６ｆは、第２面１３Ｂに直交する方向に延びるように形成されている。これにより、第２流路１６ｂ、第３流路１６ｃ、第４流路１６ｄ、および第６流路１６ｆを、第１面１３Ａと直交する方向において、互いに近接した位置に形成することができるので、ボディ１０のサイズを小さくすることができ、ひいては流体制御装置１を小型化することができる。

【0035】

第２オリフィス１７ｂの径は、第１オリフィス１７ａの径よりも小さいので、第１バルブ３を通過した流体が、第２流路１６ｂにおいて第１オリフィス１７ａよりも下流側にある第２オリフィス１７ｂ側に流れても、第１オリフィス１７ａへも流体を流れやすくすることができる。

【0036】

第６面１３Ｆは、第４面１３Ｄに対して傾斜しており、第１出口１４ｂおよび第２出口１４ｃは第６面１３Ｆに開口しているので、被装着対象装置の取り付け面が傾斜面である場合に、当該傾斜面に対し、流体制御装置１を装着することができる。

【0037】

各バルブ３～５は、アクチュエータ３Ａ～５Ａおよび弁部３Ｂ～５Ｂを備え、各バルブ３～５は、アクチュエータ３Ａ～５Ａが、第２面１３Ｂ、第３面１３Ｃおよび第５面１３Ｅのそれぞれに直交するように装着されている。これにより、各バルブ３～５に対応する凹部１５ａ～１５ｃおよび凹部１５ａ～１５ｃを連通する各流路１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｆの構造を単純化することができ、ボディ１０を容易に製造することができる。

【0038】

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。

【0039】

例えば、上記実施形態では、第２オリフィス１７ｂの径は、第１オリフィス１７ａの径よりも小さかったが、両者は同じであってもよいし、第２オリフィス１７ｂの径の方が第１オリフィス１７ａの径よりも大きくてもよい。

【符号の説明】

【0040】

１：流体制御装置
３：第１バルブ
３Ａ、４Ａ、５Ａ：アクチュエータ
３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ：弁部
１０：ボディ
１３Ａ：第１面
１３Ｂ：第２面
１３Ｃ：第３面
１３Ｄ：第４面
１３Ｅ：第５面
１３Ｆ：第６面
１４ａ：入口
１４ｂ：第１出口
１４ｃ：第２出口
１５ａ：第１凹部
１５ｂ：第２凹部
１５ｃ：第３凹部
１６ａ：第１流路
１６ｂ：第２流路
１６ｃ：第３流路
１６ｄ：第４流路
１６ｅ：第５流路
１６ｆ：第６流路
１６ｇ：第７流路
１７ａ：第１オリフィス
１７ｂ：第２オリフィス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】