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TWI682115B - 阻斷閥與原料容器用阻斷閥 - Google Patents

阻斷閥與原料容器用阻斷閥 Download PDF

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TWI682115B
TWI682115B TW105101230A TW105101230A TWI682115B TW I682115 B TWI682115 B TW I682115B TW 105101230 A TW105101230 A TW 105101230A TW 105101230 A TW105101230 A TW 105101230A TW I682115 B TWI682115 B TW I682115B
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Inventor
小山剛記
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日商開滋Ｓｃｔ股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種阻斷閥及原料容器用阻斷閥，其具有在內部不存在液體材料或洗淨液等之滯留部的構造，並且可在短時間內進行沖洗處理，且適於高純度的液體材料之使用。
阻斷閥(10)，係連結與阻斷體(11)之供應路徑(14)連通的主流路(18)之一方和對前述阻斷體(11)配設成傾斜狀態的第1隔膜閥(12)之第1極小埠部(21)，且連結前述主流路(18)之另一方和第2隔膜閥(13)之第2極小埠部(22)，以供應埠部(15)來與前述第2隔膜閥(13)之埠口(25)連通，並且以連通路(19)來連結前述第1隔膜閥(12)之接合埠部(23)和垂直方向的連接管路(16)，該連通路(19)，係設成傾斜狀的傾斜流路。

Description

阻斷閥與原料容器用阻斷閥
本發明係關於一種阻斷閥與原料容器用阻斷閥，尤其是能應用於安裝於將液體材料供應至半導體製造裝置之原料容器來使用的原料容器用阻斷閥，且關於一種在閥內部不滯留液體材料或洗淨液等殘液之構造的原料容器阻斷閥。
在包含半導體製程的電子元件製造中藉由CVD法等進行成膜的情況時，作為有機金屬的前驅物，例如可採用高純度的TDMAT(Tetrakis(Dimethyl amino)Titanium：四(二甲胺基)鈦)等之成膜用的液體。有以下的情況：該液體材料(TDMAT等)係收納於原料容器，在原料容器係連接有氣體導入管和排出管，從氣體導入管送入He(氦)、N2(氮)等的惰性載送氣體(carrier gas)並加壓原料容器內部，且將收納於原料容器內的液體材料經由排出管而供應至半導體製造裝置。
在該排出管的中途，例如，設置有控制液體材料朝向半導體製造裝置供應的閘閥(sluice valve)， 又，在該閘閥的二次側(半導體製造裝置側)係使排出管、或將沖洗氣體(purge gas)導入朝向半導體製造裝置之供應管路的沖洗管(purge pipe)分歧。在從排出管分歧後的沖洗管之中途係設置有沖洗閥(purge valve)，該沖洗閥通常是被封閉，且在沖洗處理時為了導入沖洗氣體而被開放的沖洗閥。又，在此等排出管、氣體導入管及沖洗管之下游側，係安裝有連接器，可以在將排出管及氣體導入管連接於原料容器的狀態下，將原料容器從朝向半導體製造裝置的供應管路等予以分離。
在原料容器變空的情況時、或將其他種類之液體材料供應至半導體製造裝置的情況時，係在將原料容器從半導體製造裝置卸下之前先進行沖洗處理，且進行殘留於排出管或供應管路之內部的液體材料之去除。在沖洗處理時，係關閉閘閥，並且打開設置於沖洗管的沖洗閥，而將沖洗氣體從沖洗氣體供應源導入沖洗管。沖洗氣體係從沖洗管經由分歧部而流動於包含排出管的供應管路，且排出至半導體製造裝置外。藉由該沖洗氣體之供應，可以去除殘留於排氣管及液相管路之內部的液體材料。
然而，在將如此的管路(管)和閥組合在一起之習知構成的原料容器用閥中，因有必要在設置於排出管的閘閥之上部使沖洗管分歧，故而成為閘閥和沖洗閥堆疊於上下方向的構成，且在閘閥與沖洗閥之間的管路上形成有液體材料的滯留部(無效空間：dead volume)。因此，在沖洗處理時，雖然殘留於管路的液體材料之去除可 以在比較短時間內進行，但是殘留於該無效空間的液體材料之去除較為困難，且沖洗處理所需的時間會變長。
尤其是，在所使用的液體材料為TDMAT等蒸氣壓力較低之化學物質的情況時，為了完全地去除殘留於該滯留部的液體材料而需要長時間的沖洗處理，在沖洗處理時間上需要長時間，此將降低半導體製造裝置的運轉率，且成為妨礙生產性之提高的重大要因。
又，在沖洗處理不充分的情況時，液體材料就會殘留於無效空間。從而，之後，當將收納有其他種類之液體材料的原料容器連接於半導體製造裝置，且開始該液體材料的供應時，殘留於供應管路的液體材料之成分就會混入該液體材料中，且無論是否已被要求高純度或超高純度的液體材料，被汙染的液體材料都會供應至半導體製造裝置。
在提出作為此種容器用閥的專利文獻1中，已知的有一種為了即便是在使用蒸氣壓力較低且高純度之液體材料的情況下仍可在短時間內進行沖洗處理，且由低無效空間所構成的原料容器用閥歧管(valve manifold)。該閥歧管，係使二個隔膜閥(diaphragm valve)之隔膜面相互地對向並配設於歧管塊(manifold block)，並且將連結此等閥之閥口的流路、以及從外部連通於各閥之埠口的流路設置於歧管塊內。
因此，如以往的原料容器用閥般，由於藉由將管路(管)和閥組合在一起所構成而致使的無效空間不會形成於歧管塊內之流路上，並且也可以將形成於歧管塊 內的流路之潤濕表面積最少化，所以可以在比以往針對蒸氣壓力較低之液體材料所需要的沖洗時間更大幅地短的時間內完成沖洗處理。
在進行已搭載於原料容器之上部的閥組件(valve assembly)內的流路之沖洗處理的情況時，係打開通至原料容器此側的閥，且關閉通至真空源此側的閥，經由從連結二個閥間之流路所分歧出的液相管路而從沖洗氣體導入源導入沖洗氣體，且將殘留於閥組件內的液體材料押回原料容器內。之後，關閉通至原料容器此側的閥，且打開通至真空源此側的閥，經由液相管路而再次導入沖洗氣體，且進行組件之流路內的沖洗處理。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
專利文獻1：日本特許第4125633號公報
構成專利文獻1中所提出之閥歧管的水平對向型阻斷隔膜閥組件(block diagram valve assembly)，係為了使閥組件間之流路最短化，而採用使二個隔膜閥之隔膜相互地對向而配置的構造。因此，在連通於通至原料容器此側的隔膜閥之原料容器的埠部之下方係存在有液體材料所滯留的空間，而滯留於該滯留部(無效空間)的液 體材料係無法藉由沖洗氣體而押回至原料容器內。又，雖然在通至真空源此側的閥之座部之下方也存在有液體材料的滯留部，且當進行沖洗處理時在包含半導體製造裝置內的液相管路中有液體材料之殘液時就會逆流並侵入該滯留部，但是該滯留部係存在於可供沖洗氣體導入的主流路之下方，故而無法藉由沖洗氣體而將殘留於滯留部的液體材料押出至閥外。
雖然連通隔膜閥間的流路、以及連通閥組件間的流路係可以藉由沖洗處理而輕易地去除液體材料，但是殘留於閥內的液體材料卻不易去除、或混入有不同批次的材料，且造成因洗淨液之殘留而污染高純度液體材料的原因。又，在將原料容器從半導體製造裝置卸下之後，會有以下的情況：因殘留於閥內的液體材料暴露於大氣中引起氧化反應而造成閥故障的原因，且需要進行閥的交換。
本發明係為了解決上述的課題點而開發者，其目的係在於提供一種阻斷閥及原料容器用阻斷閥，具有在內部不存在液體材料或洗淨液等之滯留部的構造，並且可在短時間內進行沖洗處理，且適於高純度的液體材料之使用。
為了達成上述目的，申請專利範圍第1項的發明，為一種阻斷閥，其特徵為：連結與阻斷體之供應路徑連通的主流路之一方和對前述阻斷體配設成傾斜狀態的 第1隔膜閥之第1極小埠部，且連結前述主流路之另一方和第2隔膜閥之第2極小埠部，連通前述第2隔膜閥之埠口和供應埠部，並且以連通路來連結前述第1隔膜閥之接合埠部和垂直方向的連接管路，該連通路，係設成傾斜狀的傾斜流路。
申請專利範圍第2項的發明，為一種阻斷閥，其中，前述供應埠部係配設於前述阻斷體之最下部，且在比前述第2隔膜閥之座部還下方位置使其連通於埠口。
申請專利範圍第3項的發明，為一種原料容器用阻斷閥，其特徵為：連結與作為阻斷體之供應流路的沖洗氣體出口埠連通的主流路之一方和對前述阻斷體配設成傾斜狀態之作為第1隔膜閥的槽閘閥之極小埠部，且在前述主流路之另一方連結作為第2隔膜閥的沖洗氣體導入自動閥之極小埠部，連通前述沖洗氣體導入自動閥之埠口和作為沖洗氣體供應埠部的沖洗氣體入口埠部，並且以連通路來連結前述槽閘閥之接合埠部和垂直方向之作為連接管路的原料容器之液相流路，該連通路，係設成傾斜狀態的傾斜流路。
申請專利範圍第4項的發明，為一種原料容器用阻斷閥，其中，前述沖洗氣體入口埠部係配設於前述阻斷體之最下部，且在比前述沖洗氣體導入自動閥之座部還下方位置使其連通於埠口。
申請專利範圍第5項的發明，為一種原料容 器用阻斷閥，其中，設置使已設置於第1及第2隔膜閥之外殼內的隔膜作動的作動機構，且在前述隔膜設置懸吊型的按壓座構件，在與該按壓座構件對向的前述極小埠部之閥口設置與前述按壓座構件密封接觸的座部，將連通前述極小埠部之閥口和前述主流路的流路之容積極小化。
申請專利範圍第6項的發明，為一種原料容器用阻斷閥，其中，在前述阻斷體配設加熱器功能，藉由該加熱器之加熱來去除使流路壁面潤濕的材料或因大氣暴露而附著的氧化源。
依據申請專利範圍第1項的發明，由於是以傾斜狀態配設第1隔膜閥，藉此可以在比該閥之座部更低的位置設置接合埠部，且用傾斜狀態之作為傾斜流路的連通路來連結該接合埠部和垂直方向的連接管路，藉此第1隔膜閥在閉閥時可以將第1隔膜閥內的液體經由接合埠部、連通路而流動至連接管路，所以液體不會殘留於第1隔膜閥內。
又，由於第2隔膜閥之埠口和供應埠部係連通著，所以可以從供應埠部經由第2隔膜閥，將流體導入阻斷體的主流路及供應流路，且將流路內所存在的液體擠出至阻斷閥外並予以去除。
因此，不會造成因其他種液體的混入、或洗淨液的殘留而污染高純度液體材料的原因，又，不會因殘留於閥內 的液體暴露於大氣中而引起氧化反應並造成閥故障的原因。
更且，因在阻斷體的主流路之兩端將二個隔膜閥透過各閥的極小埠而接合，故而可以將主流路的容積最小化，且將第1隔膜閥閉閥時殘留於主流路的液體之容量成為最少，所以可以縮短沖洗處理時間。
依據申請專利範圍第2項的發明，因供應埠部係配設於阻斷體之最下部，且與位於比第2隔膜閥之座部還下方位置的埠口連接，故而從供應埠部導入的流體能從第2隔膜閥的最下方位置導入閥內，所以存在於第2隔膜閥內的液體能藉由從供應埠部導入的流體經由第2極小埠而朝向主流路擠出，且不會使液體殘留於第2隔膜閥內。
依據申請專利範圍第3項的發明，由於是以傾斜狀態配設槽閘閥，且在比座部更低的位置設置接合埠部，且用傾斜狀態之作為傾斜流路的連通路來連結該接合埠部和原料容器的液相流路，藉此可以將槽閘閥閉閥時存在於槽閘閥內的液體材料經由接合埠部、連通路而回送至原料容器，所以液體材料不會殘留於槽閘閥內。
又，由於沖洗氣體導入自動閥之埠口和作為沖洗氣體供應埠部的沖洗氣體入口埠部係連通著，所以可以從沖洗氣體入口埠部經由沖洗氣體導入自動閥而將沖洗氣體導入阻斷體的主流路及供應流路，且將存在於此等流路內的液體材料經由沖洗氣體出口埠而朝向阻斷體外擠出並予以去 除。
因此，不會因混入不同批次材料、或殘留洗淨液而污染高純度液體材料，又，不會因殘留於閥內的液體材料暴露在大氣中而引起氧化反應，且造成閥故障的原因。
更且，因藉由各閥的各極小埠將槽閘閥接合於阻斷體的主流路之一方，將沖洗氣體導入自動閥接合於阻斷體的主流路之另一方，故而可以將主流路的容積最小化，且將槽閘閥閉閥時殘留於主流路的液體材料之容量最少化，所以可以將該殘留的液體材料藉由沖洗氣體而輕易地朝向阻斷體外擠出。又，由於藉由將主流路的容積最小化，流路壁面的潤濕面積也變得最少，所以可以縮短去除使流路壁面潤濕的液體材料之時間。
依據申請專利範圍第4項的發明，因沖洗氣體入口埠部係配設於阻斷體之最下部，且與位於比沖洗氣體導入自動閥之座部還下方位置的埠口連接，故而從沖洗氣體入口埠部導入的沖洗氣體能從沖洗氣體導入自動閥的最下方位置導入閥內，而存在於閥內的液體材料能藉由沖洗氣體往上擠並從第2極小埠朝向主流路擠出，且經由沖洗氣體出口埠而朝向阻斷體外擠出，所以液體材料不會殘留於沖洗氣體導入自動閥內。
依據申請專利範圍第5項的發明，因在隔膜設置懸吊型的按壓座構件，且在與該按壓座構件對向的極小埠部之閥口設置與前述按壓座構件密封接觸的座部，故而沒有必要在閥口側設置閥座收容部位，所以可以將作為 與閥口連通主流路之流路之容積極小化，因此，閉閥時殘留於主流路的流體之容量會變最少，所以可以縮短沖洗處理時間。
依據申請專利範圍第6項的發明，則在液體材料的黏度較高的情況時，可以藉由加熱器之加熱而使液體材料的黏度降低並使流動性增加，且容易流動於阻斷閥內的流路。又，藉由用加熱器來加熱阻斷體，就可以促進使流路壁面潤濕的液體材料、或因大氣暴露而附著於閥的氧化源(水分等)之蒸發並予以去除。
10‧‧‧阻斷閥
11‧‧‧阻斷體
11a‧‧‧加熱器安裝用孔
12‧‧‧第1隔膜閥
13‧‧‧第2隔膜閥
14‧‧‧供應路徑
14a‧‧‧流路
15a‧‧‧流路
15‧‧‧供應埠部
16‧‧‧連接管路
18‧‧‧主流路
19‧‧‧連通路
20‧‧‧連通路
21‧‧‧第1極小埠部
22‧‧‧第2極小埠部
23‧‧‧接合埠部
25‧‧‧埠口
26、27‧‧‧座部
30‧‧‧殼體
31‧‧‧殼體
32‧‧‧隔膜
33‧‧‧作動機構
35‧‧‧按壓座構件
35a‧‧‧環狀突起部
36、37‧‧‧閥口
38、39‧‧‧流路
50‧‧‧原料容器用阻斷閥
51‧‧‧原料容器
52‧‧‧排出管(液相流路)
55‧‧‧槽閘閥
56‧‧‧沖洗氣體導入自動閥
57‧‧‧沖洗氣體出口埠
58a‧‧‧流路
58‧‧‧沖洗氣體入口埠部
60‧‧‧阻斷閥本體
61‧‧‧阻斷體
62‧‧‧氣體導入側隔膜閥
63‧‧‧排出側隔膜閥
64‧‧‧沖洗用隔膜閥
65‧‧‧導入路徑
66‧‧‧導入側連接管路
67‧‧‧排出路徑
68‧‧‧排出側連接管路
70‧‧‧導入側連通部
71‧‧‧排出側連通部
72‧‧‧沖洗側連通部
73‧‧‧連接流路
74‧‧‧連通流路
75、76、77‧‧‧座部
80、81、82‧‧‧閥口
θ‧‧‧傾斜角
第1圖(a)係顯示本發明的阻斷閥及原料容器用阻斷閥之一實施形態的前視圖，第1圖(b)係其右側視圖。
第2圖係第1圖(a)的局部剖視圖。
第3圖係第1圖(a)的放大A-A剖視圖。
第4圖係第1圖(a)的局部放大剖視圖。
第5圖係顯示本發明的原料容器用阻斷閥之一實施形態的前視圖。
第6圖係顯示本發明的阻斷閥之另一實施形態的示意圖。
第7圖係顯示處理工序時的第6圖之阻斷閥的示意圖。
第8圖(a)係顯示第7圖中的導入路徑附近之示意圖，第8圖(b)係顯示第7圖中的排出路徑附近之示意圖。
第9圖係顯示沖洗工序時的第6圖之阻斷閥的示意圖。
第10圖(a)係顯示第9圖中的導入路徑附近之示意圖，第10圖(b)係顯示第10圖(a)之座部附近之示意圖。
第11圖(a)係顯示第9圖中的排出路徑附近之示意圖，第11圖(b)係顯示第11圖(a)之座部附近之示意圖。
以下，基於圖式而詳細說明本發明的阻斷閥及原料容器用阻斷閥之實施形態。在第1圖中，係顯示本發明的阻斷閥之一實施形態，在第2圖中係顯示該阻斷閥的局部剖視圖，在第3圖中係顯示該阻斷閥剖視圖。又，在第4圖中係顯示該阻斷閥的局部放大剖視圖。
在第1圖中，阻斷閥10係具備：阻斷體11；及對該阻斷體11具有傾斜角θ並配設成傾斜狀態的第1隔膜閥12；及對該阻斷體11配設成水平狀態的第2隔膜閥13；及供應路徑14；及供應埠部15；以及連接管路16。
阻斷體10，係由例如不鏽鋼合金材料所製 作，且如第2圖所示，在阻斷體11內部係形成有供應路徑14的流路14a、主流路18、連通路19、連通路20、以及供應埠部15的流路15a。
如第3圖所示，供應路徑14的流路14a，係從阻斷體11的上部垂直向下所形成，且流路14a的下端部是連通於主流路18。主流路18係在與供應路徑14的下端部連通的狀態下所形成，其一端部係接合於第1隔膜閥12的第1極小埠部21，另一端部係接合於第2隔膜閥13的第2極小埠部22。
連通路19係形成作為具有傾斜的傾斜流路，且使第1隔膜閥12的接合埠部23和垂直方向的連接管路16接合並連通。又，連通路20係使第2隔膜閥13的接合埠口25和供應埠部15的流路15a接合並連通。
如第3圖所示，供應埠部15，係配設於阻斷體11的最下部，而流路15a係形成於水平方向。
如此，由於是將流路予以穿孔並設置於阻斷體11內部，所以可以形成最短流路，並且可以省略連接管路的接頭部，且形成為不易在流路內側殘留流體的構成。又，在阻斷體11的內部，係在與主流路18正交的方向形成有加熱器安裝用孔11a。
因第1隔膜閥12，係在對阻斷體11具有傾斜角θ的傾斜狀態下所配設，故而能夠將第1隔膜閥12的接合埠部23設置於第1極小埠21的下方、且第1隔膜閥12內的最下方位置。為了將接合埠部23形成於第1隔膜 閥12內的最下方位置，較佳是將該傾斜角θ設定為45度左右。
因將第1隔膜閥12的接合埠部23設置於第1極小埠部21的下方、且第1隔膜閥12內的最下方位置，且用具有傾斜的連通路19來連接接合埠部23和垂直方向的連接管路16，故而存在於第1隔膜閥12內的液體，容易從接合埠部23經由連通路19而朝向連接管路16流出。
因第2隔膜閥13，係對阻斷體11配設在水平狀態，故而能夠將第2隔膜閥13的埠口25配置於比第2隔膜閥13的座部27更下方位置。
因將第2隔膜閥13的埠口25設置於比第2隔膜閥13的座部27更下方位置，故而從供應埠部15經由流路20並從埠口25供應至第2隔膜閥13內的流體(沖洗氣體)能夠從最下方位置供應至第2隔膜閥13內。
在第4圖中，係顯示第2圖所示的阻斷閥10之阻斷體11部分的放大剖視圖。
在第1隔膜閥12及第2隔膜閥13的殼體30、31內，係設置有使隔膜32、32作動的作動機構33、33。又，在第1隔膜閥12及第2隔膜閥13的隔膜32、32，係設置有懸吊型的按壓座構件35、35。又，在與該按壓座構件35、35對向的極小埠部21、22之閥口36、37的周圍，係設置有與按壓座構件35、35密封接觸的座部 26、27。
藉由作動機構33、33使隔膜32、32作動，且使以懸吊狀態設置於隔膜32的按壓座構件35、35對閥口36、37的座部26、27分離及接觸，藉此能夠進行閥的開閉操作。
在第1隔膜閥12及第2隔膜閥13中，因是在隔膜32設置懸吊型的按壓座構件35，且對閥口36、37之周圍的座部26、27，使懸吊於隔膜32的按壓座構件35接觸及分離以進行閥開閉的構造，故而只要平滑地精加工座部26、27，就沒有必要設置用以容納座部的凹部。因此，可以縮短連結極小埠部21、22的閥口36、37和主流路18的流路38、39，且可以將容積極小化，可以將殘留於流路38、39的流體量抑制在最少。
座構件35，係由例如樹脂材料所構成，且在其前端側形成有能夠抵接於座部26、27的環狀突起部35a，藉由該環狀突起部35a緊壓於座部26、27而成為閉閥狀態。
雖然隔膜32，係藉由例如不鏽鋼合金材料、Co-Ni(鈷-鎳)合金材料等能夠彈性變形的金屬材料而形成圓盤狀，但是為了提高耐久性，比起不鏽鋼合金材料，較佳是由Co-Ni合金材料所製作。
其次，就本發明的原料容器用阻斷閥加以說明。在第5圖中係顯示本發明的原料容器用阻斷閥之一實施形態。另外，有關與原料容器用阻斷閥之構成且與前述 的阻斷閥之構成共通的部分，係使用同一符號，且省略說明。
在第5圖中，原料容器用阻斷閥50，係透過連接管路16而安裝於原料容器51的排出管(液相流路)52之前端，且藉由從未圖示的氣體導入管路導入原料容器51內的He、N2等的惰性載送氣體之壓力，來控制從原料容器51送出來的液體材料之流量。
在第1圖中，原料容器用阻斷閥50，係具備：屬於隔膜閥的槽閘閥55，其是對該阻斷體11具有傾斜角θ並配設成傾斜狀態；及屬於隔膜閥的沖洗氣體導入自動閥56，其是對該阻斷體11配設成水平狀態；及沖洗氣體出口埠57；及沖洗氣體入口埠部58；以及連接管路16。在本實施例中，雖然是在槽閘閥55使用手動式，但是也可為自動式的隔膜閥。又，雖然是在沖洗氣體導入自動閥56中使用自動式，但是也可為手動式的隔膜閥。
又，如第3圖所示，沖洗氣體入口埠部58，係配設於阻斷體11的最下部，而流路58a係形成於水平方向。由於除此以外的原料容器用阻斷閥50之構成係與阻斷閥10相同所以省略說明。
藉由開閉操作槽閘閥55，就可以控制從原料容器51經由液相流路52、連接管路16、連通路19、第1極小埠部21、流路38、主流路18、供應路徑14而供應至未圖示的半導體製造裝置之液相流路的液體材料之流量。
藉由操作沖洗氣體導入自動閥56，就可以控制經由沖洗氣體入口埠部58、連通路20、埠口25、第2極小埠部22、流路39、主流路18、供應路徑14而供應至未圖示的半導體製造裝置之液相流路的沖洗氣體。
其次，針對本發明的阻斷閥之作用，係以作為原料容器用阻斷閥來使用的情況為例加以說明。
收納於原料容器51內的液體材料，係藉由He、N2等的惰性載送氣體之壓力經由液相流路(排出管)52而供應至原料容器用阻斷閥50。當使槽閘閥55成為開啟狀態並且使沖洗氣體導入自動閥56成為閉合狀態時，液體材料，就如第4圖中鏤空之箭頭所示，能經由原料容器用阻斷閥50的連接管路16、連通路19、第1極小埠部21、流路38、主流路18、供應路徑14而供應至未圖示的半導體製造裝置之液相流量。此時，藉由調整槽閘閥55的開啟度，就可以調整液體材料供應至半導體製造裝置的供應流量。
在伴隨液體材料之供應而使液體材料成為個體並附著於原料容器用阻斷閥50的供應路徑14之壁面、或附著於半導體製造裝置的液相流路之壁面的情況時、或交換原料容器51的情況時，需要進行沖洗處理。在進行沖洗處理時，係停止載送氣體對原料容器51的供應，並且使槽閘閥55成為閉合狀態。因當停止載送氣體的供應時，將液體材料供應至半導體製造裝置的壓力就會消滅，故而在原料容器用阻斷閥50的供應路徑14或半導體製造 裝置的液相流路殘留有液體材料的情況時，殘留的液體材料就會經由供應路徑14、主流路18、流路38、第1極小埠部21而逆流，且流入槽閘閥55內。
因在比第1極小埠部21更成為下方的槽閘閥55內最低的位置設置有接合埠部23，該接合埠部23藉由具有向下傾斜的連通路19來與連接管路16連通，該連接管路16連接於原料容器51的液相流路52，故而從第1極小埠部21流入槽閘閥55內的液體材料，就會經由接合埠部23、連通路19、連接管路16、液相流路52而自然地(自動地)回流至原料容器51。因此，在槽閘閥55內不會殘留液體材料。
在使槽閘閥55成為閉合狀態之後，使沖洗氣體導入自動閥56成為開啟狀態並將沖洗氣體導入原料容器用阻斷閥50內，藉此實施沖洗處理。沖洗氣體，係如第4圖中黑箭頭所示，經由沖洗入口埠部58、流路20、埠口25、第2極小埠部22、流路39、主流路18、沖洗出口埠57而供應至未圖示的半導體製造裝置之液相流路，且進行沖洗處理。
如前面所述般，雖然在停止載送氣體之供應的同時，殘留於原料容器用阻斷閥50的供應路徑14或半導體製造裝置的液相流路之液體材料，係經由槽閘閥55自動地流回到原料容器51，但是也可能發生依槽閘閥55和沖洗氣體導入自動閥56的操作時序，而在液體材料流回到原料容器51之前沖洗氣體導入自動閥56變成開啟狀 態，液體材料流入沖洗氣體導入自動閥56內，且殘留於比座部27更下方的部分。
雖然供應至原料容器用阻斷閥50的沖洗氣體，係經由沖洗氣體入口埠部58、連通路20、埠口25而導入沖洗氣體導入自動閥56內，但是由於埠口25係設置於比第2極小埠部22更成為下方的沖洗氣體導入自動閥56內最低的位置，所以從埠口25導入沖洗氣體導入自動閥56內的沖洗氣體，係可以將殘留於沖洗氣體導入自動閥56內的液體材料從其底部往上擠，且從第2極小埠部22朝向沖洗氣體導入自動閥56外的主流路18擠出。因此，在沖洗氣體導入自動閥56內不會殘留液體材料。
又，因主流路18，係藉由極小容積的流路38、39來與槽閘閥55的第1極小埠部21、沖洗氣體導入自動閥56的第2極小埠部22連接，故而將主流路18、流路38、流路39加在一起的容積非常小。因此，即便是在液體材料因槽閘閥55和沖洗氣體導入自動閥56的操作時序之不良而殘留於此等的流路內之情況下，殘留量仍是少量，且可以藉由經由沖洗氣體導入自動閥56而導入的沖洗氣體之壓力，輕易地經由沖洗氣體出口埠57而朝向原料容器用阻斷閥50的外部擠出。
又，不僅將主流路18、流路38、流路39加在一起的容積非常小，就連藉由此等流路內側之液體材料所潤濕的流路壁面之面積也很小。因此，在此等流路內沒有殘留液體材料的情況時，可以在更短時間內去除使流路 壁面潤濕的液體材料。
如以上所說明般，本發明的阻斷閥與原料容器用阻斷閥，係形成為液體可以自動地從隔膜閥內的最低位置流出至閥外的構成，藉此在閥內不殘留液體，並且形成為從隔膜閥內的最低位置將沖洗氣體導入閥內的構成，藉此將殘留於閥內的液體擠出至閥外而使液體不殘留於閥內。如此，由於在閥內不殘留液體，所以可以確實地進行沖洗處理，並且可以大幅地縮短沖洗處理時間。又，由於在閥內不殘留液體，所以在從半導體製造裝置卸下原料容器之後不會因殘留於閥內的液體暴露於大氣中而引起氧化反應並造成閥故障的原因。
又，因藉由在隔膜設置懸吊型的按壓座構件，就不需要在閥口側設置用以容納座的凹部，且縮短連結隔膜閥的極小埠部和主流路的流路，將容積極小化，故而可以藉由沖洗氣體而輕易地將殘留於此等流路的液體擠出至阻斷閥外，並且可以在短時間內沖洗處理使此等流路壁面潤濕的液體。
此外，在液體材料的黏性較高，液體材料不易回到原料容器51的情況時，係可以藉由配置於加熱器安裝孔11a的加熱器來加熱阻斷體11，藉此使液體材料的黏度降低以提高流動性，而使液體材料容易回到原料容器51。又，藉由用加熱器來加熱阻斷體，就可以促進使流路壁面潤濕的液體材料之蒸發，或使因從半導體製造裝置卸下原料容器51之後的大氣暴露而附著於阻斷體內部 的流路或閥內的氧化源(水分等)蒸發並予以去除。
以上，雖然已說明控制流體為液體的情況之本發明的阻斷閥與原料容器用阻斷閥之作用、功效，但是本發明的阻斷閥與原料容器用阻斷閥，當然是如例如氣泡式(bubbling type)的原料容器般，即便控制流體為氣體仍可以使用。即便控制流體為氣體，從隔膜閥內的最低位置被導入閥內的沖洗氣體，仍可以將殘留於閥內的氣體有效地排出至閥外。又，只要在隔膜設置懸吊型的按壓座構件，且在閥口側設置極小的流路就可以連結於主流路的隔膜閥，係對形成於阻斷體內部的流路長度之縮短有貢獻，且可以縮短沖洗處理殘留於流路內的氣體之時間。
由於本發明的阻斷閥與原料容器用阻斷閥，係可以用比以往的容器用閥更少的零件來構成小型化，並且可以在短時間內實施沖洗處理以保持供應至半導體製造裝置等的液體材料之純度，所以其利用價值非常大。
第6圖係顯示本發明的阻斷閥之另一實施形態。另外，在該實施形態中，與前述實施形態相同的部分係藉由同一符號來表示，且省略其說明。
在圖中，該實施形態的阻斷閥本體60，係具備阻斷體61、氣體導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63、沖洗用隔膜閥64、導入路徑65、導入側連接管路66、排出路徑67及排出側連接管路68。
在阻斷體61，係使導入路徑65、導入側連接管路66、排出路徑67、排出側連接管路68設置成一體或 不同體，且設置成能夠透過此等的路徑65、67或連接管路66、68來連接導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63、沖洗用隔膜閥64。在阻斷閥本體60的內部，係形成有用以連接此等的導入側連通部70、排出側連通部71、沖洗側連通部72、連接流路73及連通流路74。
導入路徑65，係設置作為惰性氣體等的載送氣體導入用途，而導入側連接管路66，係設置於從導入路徑65朝向未圖示的原料容器之載送氣體導入側。此等導入路徑65、導入側連接管路66，係藉由形成於阻斷體61之內部的導入側連通部70所連通。
導入側連通部70，係形成大致圓錐(大致研缽)狀並在內部具有空間；導入路徑65，係形成於該導入側連通部70的斜面側；導入側連接管路66，係形成於導入側連通部70的底面側。在導入側連通部70中，係在與導入側隔膜閥62之按壓座構件35的對向側設置有座部75，且設置成使按壓座構件35能夠抵接密封於該座部75，藉此，設置成導入路徑65和導入側連接管路66能夠依導入側隔膜閥62的動作而連通或是遮斷。
另一方面，排出路徑67，係設置作為對半導體製造裝置供應原料流體的供應流路；排出側連接管路68，係設置於從原料容器朝向排出路徑67的供應側。此等排出路徑67、排出側連接管路68，係藉由形成於阻斷體61之內部的排出側連通部71所連通。排出側連通部71，係具有形成圓錐狀的空間；排出路徑67，係形成於 該排出側連通部71的斜面側；排出側連接管路68，係形成於排出側連通部71的底面側。在排出側連通部71中，係在與排出側隔膜閥63之按壓座構件35的對向側設置有座部76，且設置成使按壓座構件35能夠抵接密封於該座部76，藉此，設置成排出路徑67和排出側連接管路68能夠依排出側隔膜閥63的動作而連通或是遮斷。
更且，在阻斷體61的內部係設置有沖洗側連通部72；該沖洗側連通部72，係具有形成圓錐狀的空間；在沖洗側連通部72的底面側，係形成有與排出側連通部71連通的連通流路74；在該連通流路74的外周側，係與前述同樣，設置有能夠供沖洗用隔膜閥64之按壓座構件35抵接密封的座部77。在沖洗側連通部72的斜面側，係形成有連通該沖洗用連通部72和導入側連通部70的連接流路73。雖然連接流路73，在本實施形態中係屈曲形成大致L字狀，但是也可形成任意的形狀，較佳是可設置成流體不易滯留的形狀。
藉由上述構成，阻斷閥本體60的導入路徑65和連接流路73，係透過導入側連通部70而始終處於連通狀態，另一方面，排出路徑67和連通流路74，係透過排出側連通部71而始終處於連通狀態。
導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63、沖洗用隔膜閥64，係設置成與前面所述的第1隔膜閥12(第2隔膜閥13)同樣的構成，且具有殼體30、隔膜32、作動機構33及按壓座構件35；在該按壓座構件35的對向位 置，係設置有具備極小埠部的閥口80、81、82。此等隔膜閥62、63、64，係在分別用作動機構33使隔膜32作動時，按壓座構件35就會對閥口80、81、82的座部75、76、77分離及接觸並使各自的閥進行開閉動作，藉此能夠切換阻斷體61內的流路。
在該阻斷閥本體60中，導入側隔膜閥62，係為了對原料容器供應或停止惰性氣體而所使用；排出側隔膜閥63，係為了對處理室(process chamber)供應或停止原料容器內的原料流體所使用；沖洗用隔膜閥64，係為了在交換原料容器等時，在拆下導入路徑65和排出路徑67的各接頭之前供應或停止用以沖洗流路的惰性氣體所使用。
接著，說明切換第6圖的阻斷閥本體60之流路的情況。
在第7圖中係顯示藉由阻斷閥本體60而進行的處理工序、即將原料容器內的原料流體供應至二次側時的狀態，第8圖(a)係顯示第7圖的導入路徑65附近之示意圖，第8圖(b)係顯示第7圖的排出路徑67附近之示意圖。
在此情況下，在第7圖、第8圖中，導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63是設定成閥開啟狀態，沖洗用隔膜閥64是設定成閥閉合狀態。在此狀態下對導入路徑65導入惰性氣體時，如第8圖(a)之箭頭所示，惰性氣體會從導入路徑65通過導入側隔膜閥62內部的導入側 連通部70，且從導入側連接管路66送入原料容器。
如第8圖(b)之箭頭所示，原料容器內的原料流體，係藉由惰性氣體而從排出側連接管路68壓送，且通過排出側隔膜閥63內部的排出側連通部71，經由排出路徑67而送入未圖示的二次側之處理室內。在此情況下，供應原料流體時的接通或斷路之切換，係藉由排出側隔膜閥63的開閉操作所進行。
另一方面，在第9圖中係顯示藉由阻斷閥本體60而進行的沖洗工序、即將內部的滯留氣體釋放至外部時的狀態。第10圖(a)係顯示第9圖的導入路徑65附近之示意圖，第10圖(b)係顯示第10圖(a)的座部75附近之示意圖，如第10圖(b)所示，第10圖(a)的導入路徑65和連接流路73，實際上是配置成90°的角度。第11圖(a)係顯示第9圖的排出路徑67附近之示意圖，第11圖(b)係顯示第11圖(a)之座部76附近之示意圖，如第11圖(b)所示，第11圖(a)的連通流路74和排出路徑67，實際上是配置成90°的角度。
在此情況下，在第9圖至第11圖中，導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63是設定成閥閉合狀態，沖洗用隔膜閥64是設定成閥開啟狀態。藉此，在對導入路徑65導入惰性氣體時，如第10圖(a)、第10圖(b)之箭頭所示，惰性氣體會從導入路徑65通過導入側隔膜閥62內部的導入側連通部70，且通過連接流路73而送入沖洗用隔膜閥64的沖洗側連通部72。
此時，如第11圖(a)、第11圖(b)所示，藉由排出側隔膜閥63成為閉合狀態，惰性氣體就通過連通流路74，且經由排出路徑67而朝向外部排氣。如此，可以藉由惰性氣體來沖洗殘留於阻斷閥本體60內部的滯留氣體。
在上述阻斷閥本體60中，雖然隔膜閥的導入路徑65和連接流路73、連通流路74和排出路徑67是分別設置成90°的角度，但是在本發明的阻斷閥中，也可以將此等流路和路徑設置成任意的角度，例如，也可平行地設置此等，且藉由被稱為氣旋式沖洗(cyclone purge)的方式進行沖洗，所謂氣旋式沖洗的方法係指來自入口側的流體以漩渦狀旋轉於閥體周圍而流出之後再從出口側排出。在此情況下，藉由適當設定入口側流路、出口側流路的配置、或流體所流動的方向、流體壓力、流量及流體的特性等之各種條件，且流體以沿著圓錐狀的連通部而形成漩渦的方式流動，就能夠進行高效率的沖洗。
阻斷閥本體60，係對一個阻斷體61，藉由導入路徑65、導入側連接管路66、導入側連通部70而設置氣體導入側的流路，且藉由排出路徑67、排出側連接管路68、排出側連通部71而設置排出側的流路，進而藉由連接流路73、連通流路74、沖洗側連通部72來連接此等，藉此將流體所流動的空間之容積極限地縮小以抑制無效空間；藉由連接於阻斷體61的導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63、沖洗用隔膜閥64之動作，可以確實地阻止 液體材料滯留於閥內，在取決於載送氣體的原料流體之供應時抑制濃度變化，且提高沖洗工序時的氣體置換特性(沖洗性能)以大幅地縮短沖洗處理時間。在此情況下，不用改造管路就可以藉由真空/循環沖洗而有效地達成藉由載送氣體而致使的撞擊沖洗。
如上述般，藉由在一個阻斷體61設置導入路徑65、導入側連接管路66、排出路徑67、排出側連接管路68、導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63、沖洗用隔膜閥64，就可以使阻斷閥本體60整體單元化並輕易地進行裝卸時等的處理，也能夠藉由謀求小型化而進行對既設設備之安裝。在此情況下，藉由可以將導入路徑65、排出路徑67簡單地裝卸於管路，原料容器的交換也就變得容易。
與前述的阻斷閥10同樣，藉由將閥室內、即導入側連通部70、排出側連通部71、沖洗側連通部72的側面設置成斜面狀就可以輕易地進行加工，且此等閥室內的空間(容積)也可以抑制得極力的小。
更且，藉由將此等導入側連通部70、排出側連通部71、沖洗側連通部72的側面設置成斜面狀就可以縮小閥室內的正切氣體表面積，也可以提高所謂脫水(dry down)特性的乾燥特性。
為此，即便是在液體材料或容易液化的材料已變成液狀並附著於斜面的情況下，仍能藉由液體材料流動於此等導入側連通部70、排出側連通部71、沖洗側連通部72， 而使閥室內不易受污染。
藉由相對於阻斷體61而將導入路徑65、導入側連接管路66、排出路徑67、排出側連接管路68以直線狀配置於與管路的連接方向，且成為相對於已排列於阻斷閥本體60之一側面的導入側隔膜閥62、排出側隔膜閥63而將沖洗用隔膜閥64設置於正交方向的配置，則與將此等設置於對向位置的情況相較，可以使整體小型化，且即便是在較窄的場所仍能設置。因未使此等隔膜閥62、63、64傾斜於阻斷體61，故而阻斷體61的被安裝部分之內螺紋等的加工也變得容易。
根據此等，阻斷閥本體60，係特別適於MOCVD用原料瓶(material bottle)及其關聯設備、CVD裝置用液體供應瓶、集中供應用LDS母桶(mother tank)、或是原料廠商等的填充工廠設備用的瓶子等之用途。
又，在第6圖之阻斷閥本體60的導入側隔膜閥62與導入側連接管路66、排出側隔膜閥63與排出側連接管路68之間，也可分別連接未圖示的導入側手動式隔膜閥、排出側手動式隔膜閥。此時，設置成能夠藉由手柄操作來手動此等手動式隔膜閥，且設置成能夠在手柄的閉合位置上鎖，藉此能夠防止誤操作。
在此情況下，只要在進行容器輸送時等，除了使導入側及排出側隔膜閥成為閉合狀態以外，還使導入側及排出側手動隔膜閥成為閉合狀態，就可以使容器確實地成為密 封狀態。
10‧‧‧阻斷閥
11‧‧‧阻斷體
11a‧‧‧加熱器安裝用孔
12‧‧‧第1隔膜閥
13‧‧‧第2隔膜閥
14‧‧‧供應路徑
14a‧‧‧流路
15a‧‧‧流路
16‧‧‧連接管路
18‧‧‧主流路
19‧‧‧連通路
20‧‧‧連通路
21‧‧‧第1極小埠部
22‧‧‧第2極小埠部
23‧‧‧接合埠部
25‧‧‧埠口
30‧‧‧殼體
31‧‧‧殼體
33‧‧‧作動機構
50‧‧‧原料容器用阻斷閥
55‧‧‧槽閘閥
56‧‧‧沖洗氣體導入自動閥
57‧‧‧沖洗氣體出口埠
θ‧‧‧傾斜角

Claims (8)

  1. 一種阻斷閥，其特徵為：連結：與從阻斷體朝鉛直上側延伸之供應路徑連通的大致水平方向的主流路之一方、和相對大致鉛直方向將其軸心配設成傾斜狀態的第1隔膜閥之第1極小埠部，且連結：前述主流路之另一方、和第2隔膜閥之第2極小埠部，在設置於前述第1及第2隔膜閥之外殼內的隔膜分別設置懸吊型的第1及第2按壓座構件；在與前述第1及第2按壓座構件相對向的前述第1及第2極小埠部的閥口分別設置第1及第2座部；前述第1及第2座部是由與前述第1及第2按壓座構件的環狀突起部分別密封接觸的平滑面所構成；連通前述第2隔膜閥之埠口和供應埠部，並且以相對於大致鉛直方向其軸心為傾斜狀態的連通路，來連結：前述第1隔膜閥之接合埠部、和從前述阻斷體朝鉛直下側延伸而與原料容器連通的連接管路，前述供應埠部係配設於前述阻斷體之最下部，且在比前述第2隔膜閥之前述第2座部還下方位置使其連通於前述埠口，並且前述接合埠部設置於前述第1極小埠部的下方且在前述第1隔膜閥內的最下方位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的阻斷閥，其中，設置使已設置於第1及第2隔膜閥之外殼內的隔膜作動的作動機構，將連通前述極小埠部之閥口和前述主流路的流路之 容積極小化。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的阻斷閥，其中，在前述阻斷體配設加熱器功能，藉由該加熱器之加熱來去除使流路壁面潤濕的材料或因大氣暴露而附著的氧化源。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的阻斷閥，其中，在前述阻斷體配設加熱器功能，藉由該加熱器之加熱來去除使流路壁面潤濕的材料或因大氣暴露而附著的氧化源。
  5. 一種原料容器用阻斷閥，其特徵為：連結：與從阻斷體朝鉛直上側延伸之供應流路的沖洗氣體出口埠連通的大致水平方向的主流路之一方、和相對大致鉛直方向將其軸心配設成傾斜狀態之第1隔膜閥的槽閘閥之極小埠部，且在前述主流路之另一方連結：第2隔膜閥的沖洗氣體導入自動閥之極小埠部，在設置於前述第1及第2隔膜閥之外殼內的隔膜分別設置懸吊型的第1及第2按壓座構件；在與前述第1及第2按壓座構件相對向的前述第1及第2極小埠部的閥口分別設置第1及第2座部；前述第1及第2座部是由與前述第1及第2按壓座構件的環狀突起部分別密封接觸的平滑面所構成；連通前述沖洗氣體導入自動閥之埠口和作為沖洗氣體供應埠部的沖洗氣體入口埠部，並且以相對於大致鉛直方向其軸心為傾斜狀態的連通路，來連結：前述槽閘閥之接合埠部、和從前述阻斷體朝鉛直下側延伸而與原料容器連通之作為連接管路的原料容器之液相流路， 前述沖洗氣體入口埠部係配設於前述阻斷體之最下部，且在比前述沖洗氣體導入自動閥之座部還下方位置使其連通於前述埠口，並且前述接合埠部設置於前述第1極小埠部的下方且在前述第1隔膜閥內的最下方位置。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的原料容器用阻斷閥，其中，設置使已設置於第1及第2隔膜閥之外殼內的隔膜作動的作動機構，將連通前述極小埠部之閥口和前述主流路的流路之容積極小化。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的原料容器用阻斷閥，其中，在前述阻斷體配設加熱器功能，藉由該加熱器之加熱來去除使流路壁面潤濕的材料或因大氣暴露而附著的氧化源。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的原料容器用阻斷閥，其中，在前述阻斷體配設加熱器功能，藉由該加熱器之加熱來去除使流路壁面潤濕的材料或因大氣暴露而附著的氧化源。
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