流量控制裝置用的流量控制閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流量控制裝置用的流量控制閥的改良，是涉及如下所述的流量控制裝置用的流量控制閥:通過實(shí)現(xiàn)構(gòu)成流量控制閥的壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥的構(gòu)造的簡(jiǎn)單化和小型化、組裝及維護(hù)檢修的容易化，能夠達(dá)到具備該流量控制閥的流量控制裝置、使用該流量控制裝置的半導(dǎo)體制造裝置用集成化氣體供給裝置等的進(jìn)一步地小型化。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造裝置等中使用的集成化氣體供給裝置一般如圖12所示，通過以下方式構(gòu)成:使用設(shè)置有氣體流路的塊體54?58，將兩通開閉閥51A、51B、三通開閉閥52A、52B、流量控制裝置53等串聯(lián)狀連結(jié)，從而形成一個(gè)氣體供給線路(管線)，并且將該多個(gè)氣體供給線路并聯(lián)狀地排列固定在塊體55、59(日本專利特開平5-172265號(hào)等)。
[0003]另外，作為上述流量控制裝置53，使用熱式質(zhì)量流量控制裝置或者壓力式質(zhì)量流量控制裝置，在各流量控制裝置53的內(nèi)部設(shè)置有流量控制閥及其控制電路裝置。進(jìn)一步，上述流量控制閥多利用壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥53a，構(gòu)成為通過自動(dòng)控制其閥開度，調(diào)整為期望的流體流量(日本專利特開平8-338546號(hào)等)。
[0004]圖13為表示上述流量控制閥，即常閉型壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥的一個(gè)示例的圖，其多被用于集成化氣體供給裝置的流量控制裝置等中。該金屬隔膜控制閥由以下等部件構(gòu)成:上面具有孔部Ia的閥主體I ;金屬隔膜閥體2 ;隔膜壓件3 ;壓緊接頭4 ;垂直狀插入上述孔部Ia內(nèi)的壓電元件支承筒體23 ;設(shè)置在支承筒體23的底壁上的碟簧(又稱為盤簧)18 ;插接到支承筒體23的下方內(nèi)部的分割底座(又稱為分塊底座、兩開底座)27 ;設(shè)置在支承筒體23內(nèi)的下部承受臺(tái)9 ;支承筒體23的固定、引導(dǎo)體24 ;設(shè)置在支承筒體23內(nèi)的壓電元件10等(日本專利特開2003-120832號(hào))。
[0005]另外，圖14表示如下結(jié)構(gòu)的流量控制部閥的一個(gè)示例:在壓電元件支承筒體23與在支承筒體23內(nèi)設(shè)置的下部承受臺(tái)9之間設(shè)置施壓彈簧28，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)時(shí)常向壓電元件10施加的壓縮力，緩和壓電元件10收縮時(shí)施加的張力而防止壓電元件10的破損(日本專利第4933936號(hào))。
[0006]在上述圖13和圖14的壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥中，穩(wěn)定時(shí)，利用碟簧18的彈力向下按壓壓電元件支承筒體23，通過隔膜壓件3使金屬隔膜閥體2抵接到閥座而成為閉閥狀態(tài)。
[0007]并且，當(dāng)對(duì)壓電元件10施加電壓(控制信號(hào))時(shí)，壓電元件10伸長(zhǎng)，支承筒體23被推向上方，由此成為開閥狀態(tài)。原因如下:由于壓電元件10的下端面經(jīng)由滾珠8a和下部承受臺(tái)9被支承在分割底座27上，所以將上端部固定于壓電元件10的上部的支承筒體23因壓電元件10的伸長(zhǎng)而反抗碟簧18的彈力被推向上方，由此，被按壓的金屬隔膜閥體2因其彈性而復(fù)原，并從閥座分離。
[0008]上述圖13和圖14等所示的壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥為在響應(yīng)性、流量控制性方面具備優(yōu)異效果的控制閥。但是，由于構(gòu)成為如下結(jié)構(gòu):將帶凸緣的對(duì)開狀的分割底座片27a從壓電元件支承筒體23的兩側(cè)部插入到其內(nèi)側(cè)而形成分割底座27，在其上面經(jīng)由滾珠8a和下部承受臺(tái)9支承壓電元件10，所以壓電元件10的支承機(jī)構(gòu)的復(fù)雜化以及與此相伴的控制閥組裝的困難化變得不可避免，具有難以實(shí)現(xiàn)制造成本降低的所謂難點(diǎn)。
[0009]另外，由于構(gòu)成為使用帶凸緣的分割底座27，并且利用支承筒體23的固定/引導(dǎo)體24將該帶凸緣的分割底座27固定到閥主體I的結(jié)構(gòu)，所以固定/引導(dǎo)體24的外徑尺寸必然變大，存在難以充分實(shí)現(xiàn)控制閥的細(xì)徑化的問題。
[0010]進(jìn)一步，在如上述圖12所示的集成化氣體供給裝置中，通過從上方取出固定用螺栓，能夠容易地更換形成各氣體供給線路的控制設(shè)備類，并且，還具有能夠比較容易地應(yīng)對(duì)氣體供給線路的增設(shè)等的高效用。
[0011]但是，必要的氣體供給線路數(shù)量增加時(shí)，集成化氣體供給裝置的進(jìn)深尺寸L必然也會(huì)增加，導(dǎo)致集成化氣體供給裝置變得大型化。
[0012]原因如下:在流量控制裝置53中，上述流量控制閥的構(gòu)造上的進(jìn)深尺寸(厚度尺寸)Lo存在一定界限，不論是熱式流量控制裝置(質(zhì)量流量控制器)的情況下，還是壓力式流量控制裝置的情況下，都需要20?25mm以上的厚度尺寸Lo。
[0013]特別是近年來，在半導(dǎo)體制造裝置的集成化氣體供給裝置中，強(qiáng)烈要求增加必要的氣體供給線路數(shù)量，即增加供給氣體種類，實(shí)際上要求可供給十幾種以上的氣體的集成化氣體供給裝置。
[0014]另外，與此同時(shí)，還強(qiáng)烈要求集成化氣體供給裝置的大幅度小型化，例如，在一腔室多種處理方式中，實(shí)際上要求將設(shè)置有16種氣體供給線路的集成化氣體供給裝置收納在橫向?qū)挾萕350mm、進(jìn)深L250mm、高度H250mm以下的容積空間中。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平5-172265號(hào)公報(bào)
[0018]專利文獻(xiàn)2:日本專利特開平8-338546號(hào)公報(bào)
[0019]專利文獻(xiàn)3:日本專利特開2003-1208322號(hào)公報(bào)
[0020]專利文獻(xiàn)4:日本專利第4933936號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本申請(qǐng)發(fā)明所要解決的技術(shù)問題為現(xiàn)有的這種流量控制裝置用的流量控制閥的諸如上述的問題，即:(A)由于是將帶凸緣的對(duì)開狀的半分割底座片27a從壓電元件支承筒體23的兩側(cè)部的開口插入到其內(nèi)側(cè)而形成分割底座27，在其上面經(jīng)由滾珠8a和下部承受臺(tái)9支承壓電元件10的結(jié)構(gòu)，所以壓電元件10的支承機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，并且控制閥的組裝也變得復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)制造成本的降低；(B)由于是使用支承筒體23的固定/引導(dǎo)體24將帶凸緣的分割底座27固定到閥主體I的結(jié)構(gòu)，所以固定/引導(dǎo)體24的外徑尺寸變大，難以實(shí)現(xiàn)流量控制閥的細(xì)徑化；(C)由于不能充分實(shí)現(xiàn)流量控制閥的細(xì)徑化，所以不能使流量控制裝置53的進(jìn)深尺寸Lo為20?25mm以下，其結(jié)果是當(dāng)氣體供給線路數(shù)量增加時(shí)，必然導(dǎo)致集成化氣體供給裝置的進(jìn)深尺寸L增加，難以實(shí)現(xiàn)集成化氣體供給裝置的大幅度小型化。本申請(qǐng)發(fā)明的目的在于提供一種如下結(jié)構(gòu)的流量控制裝置用的流量控制閥，通過將流量調(diào)整裝置用的流量控制閥制成不使用分割底座27的壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥，或者將兩個(gè)壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥不使用分割底座27地制作成一體組合構(gòu)造的流量控制閥，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造的簡(jiǎn)單化和組裝的簡(jiǎn)單化、組裝精度的提高、設(shè)備的小型化和制造成本的降低等，而且，能夠容易地應(yīng)對(duì)必須進(jìn)行集成的氣體供給線路數(shù)量的增加和對(duì)于集成裝置的小型化的要求。
[0022]本發(fā)明的眾發(fā)明人想到目前為止已經(jīng)進(jìn)行了各種常閉型壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥的制造、開發(fā)和公開，通過它們的制造、開發(fā)，實(shí)現(xiàn)常閉型壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥的大幅度小型化、組裝的簡(jiǎn)單化和組裝精度的提高，由此使流量控制裝置小型化并且削減制造成本而開發(fā)了用于其中的控制閥。
[0023]另外，本發(fā)明的眾發(fā)明人立意于通過使兩個(gè)常閉型壓電元件驅(qū)動(dòng)式金屬隔膜控制閥形成一體化的連結(jié)并且使控制閥細(xì)徑化，實(shí)現(xiàn)使用了該控制閥的流量控制器的大幅度小型化，由此使集成化氣體供給裝置的進(jìn)深L為現(xiàn)有裝置的大約1/2。
[0024]本發(fā)明以上述各種立意為基礎(chǔ)創(chuàng)作，本發(fā)明的第一方式以如下結(jié)構(gòu)作為發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，該方式由如下部件構(gòu)成:具備底面具有閥座6的上方打開(敞口)的閥室用孔部Ia和與之連通的流體入口通路7a以及流體出口通路7b的閥主體I ;在上述閥座6的上方與之相對(duì)狀配設(shè)并且外周緣氣密地固定于閥室用孔部Ia的底面的倒碟形的金屬隔膜閥體2 ;螺紋旋插到上述閥室用孔部Ia中并按壓固定金屬隔膜閥體2的外周緣的壓緊螺釘5 ;通過該壓緊螺釘5內(nèi)部而插入到閥室用孔部Ia內(nèi)，在前端部的底壁下方具備隔膜壓件3，并且在側(cè)壁的兩側(cè)相對(duì)且貫通狀地設(shè)置有從側(cè)壁的上端到達(dá)中間部的長(zhǎng)方形的切口(缺口)22a的下部支承筒體22 ;螺接到該下部支承筒體22的上端部而形成支承筒體23的圓筒狀的上部支承筒體21 ;載置在上述下部支承筒體22的底壁上的具有碟簧保持部8a的碟簧承受臺(tái)8 ;載置在該碟簧承受臺(tái)8上的碟簧18 ;插通上述下部支承筒體22的切口 22a而水平配設(shè)，中央具有保持上述碟簧保持部8a的前端部的碟簧承受臺(tái)引導(dǎo)孔19并且在兩端部設(shè)置有固定用螺栓17的螺栓插入孔20的支承臺(tái)架16 ;載置在該支承臺(tái)架16的碟簧承受臺(tái)引導(dǎo)孔19的上方的下部承受臺(tái)9 ;插入該下部承受臺(tái)9上方的支承筒體23內(nèi)的壓電元件10 ;具備引導(dǎo)筒24a和從其下端部向兩側(cè)突出的凸緣部24c，使上述支承筒體23以能夠向上下方向移動(dòng)的方式插通到引導(dǎo)筒24a內(nèi)，并且使凸緣部24c與支承臺(tái)架16的兩端部相對(duì)，利用固定用螺栓17與上述支承臺(tái)架16 —并被固定于閥主體I的引導(dǎo)體24 ;和，螺接在上述上部支承筒體21的上端部的定位螺母12，通過上述壓電元