(57)【要約】  内部に液体材料や洗浄液などの滞留部が存在しない構造を有するとともに、パージ処理を短時間で行うことができ、高純度の液体材料の使用に適するブロック弁及び原料容器用ブロックバルブを提供する。  ブロック体(１１)の供給経路(１４)に連通するメイン流路(１８)の一方と前記ブロック体(１１)に対して傾斜状態に配設した第１ダイヤフラム弁(１２)の第１極小ポート部(２１)とを結び、かつ前記メイン流路(１８)の他方と第２ダイヤフラム弁(１３)の第２極小ポート部(２２)を結び、前記第２ダイヤフラム弁(１３)のポート口(２５)と供給ポート部(１５)で連通するとともに、前記第１ダイヤフラム弁(１２)の接合ポート部(２３)と垂直方向の接続ライン(１６)とを連通路(１９)で結び、この連通路(１９)は、傾斜状の傾斜流路としたブロック弁(１０)。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック体の供給経路に連通するメイン流路の一方と前記ブロック体に対して傾斜状態に配設した第１ダイヤフラム弁の第１極小ポート部とを結び、かつ前記メイン流路の他方と第２ダイヤフラム弁の第２極小ポート部を結び、前記第２ダイヤフラム弁のポート口と供給ポート部とを連通するとともに、前記第１ダイヤフラム弁の接合ポート部と垂直方向の接続ラインとを連通路で結び、この連通路は、傾斜状の傾斜流路としたことを特徴とするブロック弁。
【請求項２】
前記供給ポート部は前記ブロック体の最下部に配設し、前記第２ダイヤフラム弁のシート部より下方位置でポート口に連通させた請求項１に記載のブロック弁。
【請求項３】
ブロック体の供給流路であるパージガスアウトポートに連通するメイン流路の一方と前記ブロック体に対して傾斜状態に配設した第１ダイヤフラム弁であるタンク仕切弁の極小ポート部とを結び、かつ前記メイン流路の他方に、第２ダイヤフラム弁であるパージガス導入自動弁の極小ポート部とを結び、前記パージガス導入自動弁のポート口とパージガス供給ポート部であるパージガスインポート部とで連通するとともに、前記タンク仕切弁の接合ポート部と垂直方向の接続ラインである原料容器の液相流路とを連通路で結び、この連通路は、傾斜状態の傾斜流路としたことを特徴とする原料容器用ブロック弁。
【請求項４】
前記パージガスインポート部は前記ブロック体の最下部に配設し、前記パージガス導入自動弁のシート部より下方位置でポート口に連通させた請求項３に記載の原料容器用ブロック弁。
【請求項５】
第１及び第２ダイヤフラム弁のケーシング内に設けたダイヤフラムを作動する作動機構を設け、かつ前記ダイヤフラムに吊下げタイプの押圧シート部材を設け、この押圧シート部材に対向する前記極小ポート部の弁口に前記押圧シート部材とシール接触するシート部を設け、前記極小ポート部の弁口と前記メイン流路を連通する流路の容積を極小とした請求項１乃至４の何れか１項に記載したブロック弁と容器用ブロック弁。
【請求項６】
前記ブロック体にヒータ機能を配設し、このヒータの加熱によって流路壁面を濡らす材料や大気暴露によって付着した酸化源を除去するようにした請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のブロック弁と容器用ブロック弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ブロック弁と原料容器用ブロック弁に関し、特に、半導体製造装置に液体材料を供給する原料容器に取り付けて使用する原料容器用ブロック弁に適用され、バルブ内部に液体材料や洗浄液等の残液が滞留しない構造の原料容器用ブロック弁に関する。
【背景技術】
【０００２】  半導体製造工程を含む電子デバイス製造におけるＣＶＤ法等により成膜を行なう場合には、有機金属の前駆体として、例えば、高純度のＴＤＭＡＴ（Ｔｅｔｒａｋｉｓ（Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）Ｔｉｔａｎｉｕｍ）等の成膜用の液体が用いられる。この液体材料（ＴＤＭＡＴ等）は原料容器に収納されており、原料容器にはガス導入パイプと吐出パイプが接続され、ガス導入パイプからＨｅ、Ｎ２等の不活性なキャリアガスを送り込んで原料容器内部を加圧し、原料容器内に収納されている液体材料を吐出パイプを介して半導体製造装置に供給する場合がある。【０００３】  この吐出パイプの途中には、例えば、半導体製造装置への液体材料の供給を制御する仕切弁が設けられており、また、この仕切弁の２次側（半導体製造装置側）では吐出パイプや半導体製造装置への供給ラインにパージガスを導入するパージパイプを分岐させている。吐出パイプから分岐したパージパイプの途中には、通常は閉止され、パージ処理時にはパージガスを導入するために解放されるパージバルブを設けている。また、これら吐出パイプ、ガス導入パイプ及びパージパイプの下流側には、コネクタが取り付けられており、吐出パイプ及びガス導入パイプを原料容器に接続したまま、半導体製造装置への供給ライン等から原料容器を分離することができるようになっている。【０００４】  原料容器が空になった場合や、半導体製造装置に別の種類の液体材料を供給する場合には、半導体製造装置から原料容器を取り外すのに先立ってパージ処理を行い、吐出パイプや供給ラインの内部に残留する液体材料の除去を行う。パージ処理の際には、仕切弁を閉めるとともに、パージパイプに設けたパージバルブを開け、パージガスをパージガス供給源からパージパイプに導入する。パージガスはパージパイプから分岐部を経て吐出パイプを含む供給ラインを流れ、半導体製造装置外に排出される。このパージガスの供給により、吐出パイプ及び液相ラインの内部に残留する液体材料を除去することができる。【０００５】  しかしながら、このような管路（パイプ）と弁を組み合わせた従来の構成の原料容器用弁では、吐出パイプに設けた仕切弁の上部でパージパイプを分岐させる必要があるため、仕切弁とパージ弁が上下方向に積み重ねられた構成となり、仕切弁とパージ弁との間の管路には液体材料の滞留部（デッドボリューム）が形成される。このため、パージ処理の際には、管路に残留している液体材料の除去は比較的短時間で行うことができるが、このデッドボリュームに残留している液体材料の除去は困難であり、パージ処理に要する時間が長くなる。【０００６】  特に、使用する液体材料がＴＤＭＡＴ等の蒸気圧が低い化学物質である場合には、この滞留部に残留している液体材料を完全に除去するためには長時間のパージ処理が必要であり、パージ処理時間に長時間を要することが半導体製造装置の稼働率を下げ、生産性の向上を妨げる大きな要因となっている。  また、パージ処理が不十分であった場合には、液体材料がデッドボリュームに残留することになる。従って、その後、別の種類の液体材料を収納した原料料容器を半導体製造装置に接続し、その液体材料の供給を開始すると、供給ラインに残存していた液体材料の成分がその液体材料に混じってしまい、高純度又は超高純度の液体材料が要求されているにも係わらず、汚染された液体材料が半導体製造装置に供給されることになる。【０００７】  この種の容器用バルブとして提案されている特許文献１には、蒸気圧が低い高純度の液体材料を使用する場合であってもパージ処理を短時間で行えるようにするため、低デッドボリュームで構成された原料容器用バルブマニホールドが知られている。このバルブマニホールドは、二つのダイヤフラム弁のダイヤフラム面を互いに対向させてマニホールドブロックに配設するとともに、これらの弁の弁口を連結する流路、及び外部から各弁のポート口に連通する流路をマニホールドブロック内に設けている。【０００８】  このため、従来の原料容器用バルブの様に、管路（パイプ）とバルブを組み合わせて構成することによるデットボリュームがマニホールドブロック内の流路に形成されることがないとともに、マニホールドブロック内に形成された流路の濡れ表面積も最少化することができるので、従来、蒸気圧が低い液体材料について必要とされていたパージング時間よりも大幅に短い時間でパージング処理を完了することができる。【０００９】  原料容器の上部に搭載されたこのバルブアッセンブリ内の流路のパージ処理を行う場合には、原料容器に通じる側のバルブを開け、真空源に通じる側のバルブを閉め、両バルブの間を結ぶ流路から分岐した液相ラインを介してパージガス導入源からパージガスを導入し、バルブアッセンブリ内に残留する液体材料を原料容器に押し戻す。その後、原料容器に通じる側のバルブを閉め、真空源に通じる側のバルブを開け、液相ラインを介して再びパージガスを導入し、アッセンブリの流路内のパージ処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１２５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  特許文献１で提案されているバルブマニホールドを構成する水平対向型ブロックダイヤフラムバルブアッセンブリは、バルブアッセンブリ間の流路を最短化するため、二つのダイヤフラムバルブのダイヤフラムを互いに対向させて配置する構造を採用している。このため、原料容器に通じる側のダイヤフラムバルブの原料容器に連通しているポート部の下方には液体材料が滞留する空間が存在し、この滞留部（デッドボリューム）に滞留した液体材料はパージガスにより原料容器に押し戻すことができない。また、真空源に通じる側のバルブのシート部の下方にも液体材料の滞留部が存在し、パージ処理の際に半導体製造装置内を含む液相ラインに液体材料の残液があると逆流してこの滞留部に侵入するが、この滞留部はパージガスが導入されるメイン流路の下方に存在するため、パージガスにより滞留部に残留する液体材料をバルブ外に押し出すことができない。【００１２】  ダイヤフラムバルブ間を連通する流路、及びバルブアッセンブリ間を連結する流路はパージ処理により容易に液体材料を除去することができるが、バルブ内に残留した液体材料は除去が難しく、異ロット材料の混入や、洗浄液の残留により高純度液体材料を汚染する原因となる。また、原料容器を半導体製造装置から取り外した後には、弁内に残留する液体材料が大気暴露されることによって酸化反応を起こしてして弁の故障の原因となり、バルブの交換が必要となる場合がある。【００１３】  本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、内部に液体材料や洗浄液などの滞留部が存在しない構造を有するとともに、パージ処理を短時間で行うことができ、高純度の液体材料の使用に適するブロック弁及び原料容器用ブロックバルブを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、ブロック体の供給経路に連通するメイン流路の一方と前記ブロック体に対して傾斜状態に配設した第１ダイヤフラム弁の第１極小ポート部とを結び、かつ前記メイン流路の他方と第２ダイヤフラム弁の第２極小ポート部を結び、前記第２ダイヤフラム弁のポート口と供給ポート部で連通するとともに、前記第１ダイヤフラム弁の接合ポート部と垂直方向の接続ラインとを連通路で結び、この連通路は、傾斜状の傾斜流路としたブロック弁である。【００１５】  請求項２に係る発明は、前記供給ポート部は、前記第２ダイヤフラム弁のシート部より下方位置で前記ブロック体の最下部に配設したブロック弁である。【００１６】  請求項３に係る発明は、ブロック体の供給流路であるパージガスアウトポートに連通するメイン流路の一方と前記ブロック体に対して傾斜状態に配設した第１ダイヤフラム弁であるタンク仕切弁の極小ポート部とを結び、かつ前記メイン流路の他方に、第２ダイヤフラム弁であるパージガス導入自動弁の極小ポート部とを結び、前記パージガス導入自動弁のポート口とパージガス供給ポート部であるパージガスインポート部とで連通するとともに、前記タンク仕切弁の接合ポート部と垂直方向の接続ラインである原料容器の液相流路とを連通路で結び、この連通路は、傾斜状態の傾斜流路とした原料容器用ブロック弁である。【００１７】  請求項４に係る発明は、前記パージガスインポート部は、前記パージガス導入自動弁のシート部より下方位置で前記ブロック体の最下部に配設した原料容器用ブロック弁である。【００１８】  請求項５に係る発明は、第１及び第２ダイヤフラム弁のケーシング内に設けたダイヤフラムを作動する作動機構を設け、かつ前記ダイヤフラムに吊下げタイプの押圧シート部材を設け、この押圧シート部材に対向する前記極小ポート部の弁口に前記押圧シート部材とシール接触するシート部を設け、前記極小ポート部の弁口と前記メイン流路を連通する流路の容積を極小としたブロック弁と原料容器用ブロック弁である。【００１９】  請求項６に係る発明は、前記ブロック体にヒータ機能を配設し、このヒータの加熱によって流路壁面を濡らす材料や大気暴露によって付着した酸化源を除去するようにしたブロック弁と原料容器用ブロック弁である。
【発明の効果】
【００２０】  請求項１に係る発明によると、第１ダイヤフラム弁を傾斜状態で配設することにより、この弁のシール部よりも低い位置に接合ポート部を設けることができ、この接合ポート部と垂直方向の接続ラインとを傾斜状態の傾斜流路とした連通路で結ぶことにより、第１ダイヤフラム弁の閉弁時に第１ダイヤフラム弁内の液体を接合ポート部、連通路を介して接続ラインに流すことができるので、液体が第１ダイヤフラム弁内に残留することがない。  また、第２ダイヤフラム弁のポート口と供給ポート部とが連通しているので、供給ポート部から第２ダイヤフラム弁を介し、ブロック体のメイン流路及び供給流路に流体を導入し、流路内の存在する液体をブロック弁外に押し出して除去することができる。  このため、別種液体の混入や、洗浄液の残留により高純度液体材料を汚染する原因となることがなく、また、弁内に残留する液体が大気暴露されることによって酸化反応を起こし、弁の故障の原因となることがない。  さらに、ブロック体のメイン流路の両端に二つのダイヤフラム弁を各弁の極小ポートを介して接合しているため、メイン流路の容積を最小化し、第１ダイヤフラム弁の閉弁時にメイン流路に残留する液体の容量を最少にすることができるので、パージ処理時間を短縮することができる。【００２１】  請求項２に係る発明によると、供給ポート部はブロック体の最下部に配設され、第２ダイヤフラム弁のシート部より下方位置にあるポート口に連接されているため、供給ポート部より導入された流体は第２ダイヤフラム弁の最下方位置からバルブ内に導入されるので、第２ダイヤフラム弁内に存在する液体は供給ポート部より導入された流体により第２極小ポートを介してメイン流路へ押し出され、第２ダイヤフラム弁内に液体が残留することがない。【００２２】  請求項３に係る発明によると、タンク仕切弁を傾斜状態で配設し、シール部よりも低い位置に接合ポート部を設け、この接合ポート部と原料容器の液相流路とを傾斜状態の傾斜流路とした連通路で結ぶことにより、タンク仕切弁の閉弁時にタンク仕切弁内に存在する液体材料を接合ポート部、連通路を介して原料容器に戻すことができるので、液体材料がタンク仕切弁内に残留することがない。  また、パージガス導入自動弁のポート口とパージガス供給ポート部であるパージガスインポート部とが連通しているので、パージガスインポート部からパージガス導入自動弁を介してブロック体のメイン流路及び供給流路にパージガスを導入し、これらの流路内に存在する液体材料をパージガスアウトポートを介してブロック体外に押し出して除去することができる。  このため、異ロット材料が混入したり、洗浄液が残留したりすることにより高純度液体材料を汚染することがなく、また、弁内に残留する液体材料が大気暴露されることによって酸化反応を起こし、弁の故障の原因となることがない。  さらに、ブロック体のメイン流路の一方にタンク仕切弁を、他方にパージガス導入自動弁を各弁の各極小ポートにより接合しているため、メイン流路の容積を最小化し、タンク仕切弁の閉弁時にメイン流路に残留する液体材料の容量を最少化することができるので、この残留する液体材料をパージガスにより容易にブロック体外に押し出すことができる。また、メイン流路の容積を最小化したことにより、流路壁面の濡れ面積も最少になるので、流路壁面を濡らす液体材料を除去する時間を短縮することができる。【００２３】  請求項４に係る発明によると、パージガスインポート部はブロック体の最下部に配設され、パージガス導入自動弁のシート部より下方位置にあるポート口に連接されているため、パージガスインポート部より導入されたパージガスはパージガス導入自動弁の最下方位置から弁内に導入され、弁内に存在する液体材料はパージガスにより押し上げられて第２極小ポートよりメイン流路へ押し出され、パージガスアウトポートを介してブロック体外に押し出されるので、液体材料がパージガス導入自動弁内に残留することがない。【００２４】  請求項５に係る発明によると、ダイヤフラムに吊下げタイプの押圧シート部材を設け、この押圧シート部材に対向する極小ポート部の弁口に前記押圧シート部材とシール接触するシート部を設けたため、弁口側に弁座シート収容部位を設ける必要がないので、弁口とメイン流路を連通する流路である極小ポート部の容積を極小とすることができ、このため、閉弁時にメイン流路に残留する流体の容量が最少となるので、パージ処理時間を短縮することができる【００２５】  請求項６に係る発明によると、液体材料の粘度が高い場合には、ヒータで加熱することにより液体材料の粘度を低下させて流動性を増加させ、ブロック弁内の流路を流れ易くすることができる。また、ブロック体をヒータで加熱することにより、流路壁面を濡らしている液体材料や、大気暴露によってバルブに付着した酸化源（水分等）の蒸発を促進させて除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明におけるブロック弁及び原料容器用ブロック弁の一実施形態を示した正面図である。（ｂ）はその右側面図である。
【図２】図１（ａ）の部分断面図である。
【図３】図１（ａ）の拡大Ａ−Ａ断面図である。
【図４】図１（ａ）の一部拡大断面図である。
【図５】本発明における原料容器用ブロック弁の一実施形態を示す正面図である。
【図６】本発明におけるブロック弁の他の実施形態を示す模式図である。
【図７】プロセス工程時の図６のブロック弁を示す模式図である。
【図８】（ａ）は図７における導入経路付近を示す模式図である。（ｂ）は図７における吐出経路付近を示す模式図である。
【図９】パージ工程時の図６のブロック弁を示す模式図である。
【図１０】（ａ）は図９における導入経路付近を示す模式図である。（ｂ）は（ａ）のシート部付近を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は図９における吐出経路付近を示す模式図である。（ｂ）は（ａ）のシート部付近を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】  以下に、本発明におけるブロック弁及び原料容器用ブロック弁の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１においては、本発明におけるブロック弁の一実施形態を示しており、図２においてはこのブロック弁の部分断面図を、図３においてはこのブロック弁の断面図を示している。また、図４においては、このブロック弁の一部拡大断面図を示している。
【００２８】  図１において、ブロック弁１０は、ブロック体１１、このブロック体１１に対して傾斜角θを有して傾斜状態に配設された第１ダイヤフラム弁１２、このブロック体１１に対して水平状態に配設された第２ダイヤフラム弁１３、供給経路１４、供給ポート部１５、接続ライン１６を備えている。
【００２９】  ブロック体１０は、例えばステンレス合金材で製作され、図２に示すように、ブロック体１１内部には供給経路１４の流路１４ａ、メイン流路１８、連通路１９、連通路２０、供給ポート部１５の流路１５ａが形成されている。
【００３０】  供給経路１４の流路１４ａは、図３に示すように、ブロック体１１の上部から垂直下向きに形成され、流路１４ａの下端部がメイン流路１８に連通している。メイン流路１８は供給経路１４の下端部と連通した状態で形成され、その一方の端部は第１ダイヤフラム弁１２の第１極小ポート部２１に接合され、他方の端部は第２ダイヤフラム弁１３の第２極小ポート部２２に接合されている。
【００３１】  連通路１９は傾斜を有する傾斜流路として形成され、第１ダイヤフラム弁１２の接合ポート部２３と垂直方向の接続ライン１６を接合して連通させている。また、連通路２０は、第２ダイヤフラム弁１３の接合ポート部２５と供給ポート部１５の流路１５ａを接合して連通させている。
【００３２】  供給ポート部１５は、図３に示すように、ブロック体１１の最下部に配設され、流路１５ａは水平方向に形成されている。
【００３３】  この様に、ブロック体１１内部に流路を穿孔して設けているので、流路を最短で形成することができるとともに、管路を接続する継手部を省略し、流路内側に流体が残留しにくい構成としている。また、ブロック体１１の内部には、メイン流路１８と直交する方向にヒータ取付用の穴１１ａが形成されている。
【００３４】  第１ダイヤフラム弁１２は、ブロック体１１に対して傾斜角θを有する傾斜状態で配設されているため、第１ダイヤフラム弁１２の接合ポート部２３を第１極小ポート部２１の下方であり、かつ、第１ダイヤフラム弁１２内の最下方位置に設けること可能になっている。接合ポート部２３を第１ダイヤフラム弁１２内の最下方位置に形成するためには、この傾斜角θを４５度程度に設定することが好ましい。
【００３５】  第１ダイヤフラム弁１２の接合ポート部２３を第１極小ポート部２１の下方であり、かつ、第１ダイヤフラム弁１２内の最下方位置に設け、接合ポート部２３と垂直方向の接続ライン１６と傾斜を有する連通路１９により連接しているため、第１ダイヤフラム弁１２内に存在する液体は、接合ポート部２３から連通路１９を経由して接続ライン１６へと容易に流出する。
【００３６】  第２ダイヤフラム弁１３は、ブロック体１１に対して水平状態で配設されているため、第２ダイヤフラム弁１３のポート口２５を第２ダイヤフラム弁１３のシート部２７よりも下方位置に配することが可能になっている。
【００３７】  第２ダイヤフラム弁１３のポート口２５を第２ダイヤフラム弁１３のシート部２７よりも下方位置に設けているため、供給ポート部１５から流路２０を介してポート口２５から第２ダイヤフラム弁１３内に供給される流体（パージガス）は第２ダイヤフラム弁１３内に最下方位置から供給することが可能となる。
【００３８】  図４においては、図２に示したブロック弁１０のブロック体１１部分の拡大断面図を示している。  第１ダイヤフラム弁１２及び第２ダイヤフラム弁１３のケーシング３０、３１内には、ダイヤフラム３２、３２を作動する作動機構３３、３３が設けられている。また、第１ダイヤフラム弁１２及び第２ダイヤフラム弁１３のダイヤフラム３２、３２には、吊下げタイプの押圧シート部材３５、３５が設けられている。また、この押圧シート部材３５、３５に対向する極小ポート部２１、２２の弁口３６、３７の周囲には、押圧シート部材３５、３５とシール接触するシート部２６、２７が設けられている。  作動機構３３、３３によりダイヤフラム３２、３２を作動させ、ダイヤフラム３２に吊下げ状態で設けた押圧シート部材３５、３５を弁口３６、３７のシート部２６、２７に離接させることにより、弁の開閉操作が可能になっている。
【００３９】  第１ダイヤフラム弁１２及び第２ダイヤフラム弁１３では、ダイヤフラム３２に吊下げタイプの押圧シート部材３５を設け、弁口３６、３７の周囲のシート部２６、２７に対して、ダイヤフラム３２に吊下した押圧シート部材３７を接離して弁開閉する構造であるため、シート部２６、２７を平滑に仕上げるのみで、シートを収容するための凹部を設ける必要がない。このため、極小ポート部２１、２２の弁口３６、３７とメイン流路１８とを連結する流路３８、３９を短く、かつ容積を極小とすることができ、流路３８、３９に残留する流体量を最少に抑えることができる。
【００４０】  シート部材３５は、例えば樹脂材料からなり、その先端側にはシート部２６、２７に当接可能な環状突起部３５ａが形成され、この環状突起部３５ａがシート部２６、２７に押し付けられることで閉弁状態になる。
【００４１】  ダイヤフラム３２は、例えばステンレス合金材、Ｃｏ−Ｎｉ合金材などの弾性変形可能な金属材料により円盤状に形成されるが、耐久性を高めるためにはステンレス合金材よりもＣｏ−Ｎｉ合金材で製作することが好ましい。
【００４２】  次に、本発明における原料容器用ブロック弁について説明する。図５においては、本発明における原料容器用ブロック弁の一実施形態を示している。なお、原料容器用ブロック弁の構成で前述のブロック弁の構成と共通する部分については、同一の符号を使用し、説明を省略する。
【００４３】  図５において、原料容器用ブロック弁５０は、接続ライン１６を介して原料容器５１の吐出パイプ（液相流路）５２の先端に取り付けられており、図示しないガス導入ラインから原料容器５１内に導入されるＨｅ、Ｎ２等の不活性なキャリアガスの圧力により、原料容器５１から送り出されてくる液体材料の流量を制御する。
【００４４】  図１において、原料容器用ブロック弁５０は、このブロック体１１に対して傾斜角θを有して傾斜状態に配設されたダイヤフラム弁であるタンク仕切弁５５、このブロック体１１に対して水平状態に配設されたダイヤフラム弁であるパージガス導入自動弁５６、パージガスアウトポート５７、パージガスインポート部５８、接続ライン１６を備えている。本実施例においては、タンク仕切弁５５には手動式を使用したが、自動式のダイヤフラム弁であっても構わない。また、パージガス導入自動弁５６には自動式を使用したが、手動式のダイヤフラム弁であっても構わない。
【００４５】  また、パージガスインポート部５８は、図３に示すように、ブロック体１１の最下部に配設され、流路５８ａは水平方向に形成されている。この他の原料容器用ブロック弁５０の構成はブロック弁１０と同一であるので説明を省略する。
【００４６】  タンク仕切弁５５を開閉操作することにより、原料容器５１から液相流路５２、接続ライン１６、連通路１９、第１極小ポート部２１、流路３８、メイン流路１８、供給経路１４を経由して図示しない半導体製造装置の液相流路に供給する液体材料の流量を制御することができる。
【００４７】  パージガス導入自動弁５６を操作することにより、パージガスインポート部５８、連通路２０、ポート口２５、第２極小ポート部２２、流路３９、メイン流路１８、供給経路１４を経由して図示しない半導体製造装置の液相流路に供給するパージガスを制御することができる。
【００４８】  次いで、本発明におけるブロック弁の作用について、原料容器用ブロック弁として使用した場合を例として説明する。  原料容器５１内に収納された液体材料は、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性なキャリアガスの圧力により液相流路（吐出パイプ）５２を介して原料容器用ブロック弁５０に供給される。タンク仕切弁５５を開状態にするとともにパージガス導入自動弁５６を閉状態にすると、液体材料は、図４において白抜きの矢印で示すように、原料容器用ブロック弁５０の接続ライン１６、連通路１９、第１極小ポート部２１、流路３８、メイン流路１８、供給経路１４を経由して図示しない半導体製造装置の液相流路に供給される。この時、タンク仕切弁５５の開度を調整することにより、半導体製造装置への液体材料の供給流量を調整することができる。
【００４９】  液体材料の供給に伴って原料容器用ブロック弁５０の供給経路１４の壁面や、半導体製造装置の液相流路の壁面に液体材料が個体となって付着した場合や、原料容器５１を交換する場合には、パージ処理が必要となる。パージ処理を行う際には、原料容器５１へのキャリアガスの供給を停止するとともに、タンク仕切弁５５を閉状態にする。キャリアガスの供給を停止すると液体材料を半導体製造装置へ供給する圧力が消滅するため、原料容器用ブロック弁５０の供給経路１４や半導体製造装置の液相流路に液体材料が残留していた場合には、残留している液体材料が供給経路１４、メイン流路１８、流路３８、第１極小ポート部２１を介して逆流し、タンク仕切弁５５内に流れ込む。
【００５０】  第１極小ポート部２１からタンク仕切弁５５内に流れ込んだ液体材料は、第１極小ポート部２１よりも下方となるタンク仕切弁５５内で最も低い位置に接合ポート部２３が設けられており、この接合ポート部２３が下向き傾斜を有する連通路１９により接続ライン１６と連通し、この接続ライン１６が原料容器５１の液相流路５２に接続されているため、接合ポート部２３、連通路１９、接続ライン１６、液相流路５２を経由して原料容器５１に自然に（自動的に）流れ戻る。このため、タンク仕切弁５５内に液体材料が残留することがない。
【００５１】  タンク仕切弁５５を閉状態にしたのち、パージガス導入自動弁５６を開状態としてパージガスを原料容器用ブロック弁５０内に導入し、パージ処理を実施する。パージガスは、図４において黒矢印で示すように、パージインポート部５８、流路２０、ポート口２５、第２極小ポート部２２、流路３９、メイン流路１８、パージアウトポート５７を経由して図示しない半導体製造装置の液相流路に供給され、パージ処理を行う。
【００５２】  前述したように、キャリアガスの供給を停止すると同時に、原料容器用ブロック弁５０の供給経路１４や半導体製造装置の液相流路に残留していた液体材料は、タンク仕切弁５５を介して原料容器５１に自動的に流れ戻るが、タンク仕切弁５５とパージガス導入自動弁５６の操作タイミングによっては、液体材料が原料容器５１に流れ戻る前にパージガス導入自動弁５６が開状態となり、液体材料がパージガス導入自動弁５６内に流れ込み、シート部２７よりも下方となる部分に残留することも生じ得る。
【００５３】  原料容器用ブロック弁５０に供給されるパージガスは、パージガスインポート部５８、連通路２０、ポート口２５を経由してパージガス導入自動弁５６内に導入されるが、ポート口２５は第２極小ポート部２２よりも下方となるパージガス導入自動弁５６内で最も低い位置に設けられているので、ポート口２５からパージガス導入自動弁５６内に導入されたパージガスは、パージガス導入自動弁５６内に残留している液体材料をその底部から押し上げ、第２極小ポート部２２からパージガス導入自動弁５６外のメイン流路１８へと押出すことができる。このため、パージガス導入自動弁５６内に液体材料が残留することがない。
【００５４】  また、メイン流路１８は、極小容積の流路３８、３９によりタンク仕切弁５５の第１極小ポート部２１、パージガス導入自動弁５６の第１極小ポート部２２と接続されているため、メイン流路１８、流路３８、流路３９を合わせた容積は非常に小さい。このため、タンク仕切弁５５とパージガス導入自動弁５６の操作タイミングの不良により液体材料がこれらの流路内に残留した場合であっても残留量は少量であり、パージガス導入自動弁５６を介して導入されるパージガスの圧力により、容易にパージガスアウトポート５７を介して原料容器用ブロック弁５０の外部に押し出すことができる。
【００５５】  また、メイン流路１８、流路３８、流路３９を合わせた容積が非常に小さいだけでなく、これら流路内側の液体材料により濡らされる流路壁面の面積も小さい。このため、これら流路内に液体材料が残留していない場合には、より短時間でこれら流路壁面を濡らしている液体材料を除去することができる。
【００５６】  以上説明した様に、本発明におけるブロック弁と原料容器用ブロック弁は、ダイヤフラム弁内の最も低い位置から弁外に液体が自動的に流出することができる構成とし、弁内に液体が残留しないようにするとともに、ダイヤフラム弁内の最も低い位置からパージガスを弁内に導入する構成とし、弁内に残留している液体を弁外に押し出して弁内に液体が残留しないようにしている。このように、弁内に液体が残留することがないので、パージ処理を確実に行うことができるとともに、パージ処理時間を大幅に短縮することができる。また、弁内に液体が残留することがないので、半導体製造装置から原料容器を取り外した後に弁内に残留する液体が大気暴露されることによって酸化反応を起こし、弁の故障の原因となることがない。
【００５７】  また、ダイヤフラムに吊下げタイプの押圧シート部材を設けたことにより、弁口側にシートを収容するための凹部を設けることを不要とし、ダイヤフラム弁の極小ポート部とメイン流路とを連結する流路を短くし、容積を極小としているため、これらの流路に残留する液体をパージガスにより容易にブロック弁外に押し出すことができるとともに、これらの流路壁面を濡らす液体を短時間でパージ処理することができる。
【００５８】  これに加え、液体材料の粘性が高く、液体材料が原料容器５１に戻り難い場合には、ヒータ取付穴１１ａに配したヒータによりブロック体１１を加熱することにより、液体材料の粘度を低下させて流動性を高め、液体材料が原料容器５１に戻り易くすることができる。また、ブロック体をヒータで加熱することにより、流路壁面を濡らしている液体材料の蒸発を促進させたり、半導体製造装置から原料容器５１を取り外した後の大気暴露によってブロック体内部の流路や弁内に付着する酸化源（水分等）を蒸発させて除去したりすることができる。
【００５９】  以上は、制御流体が液体である場合の本発明におけるブロック弁と原料容器用ブロック弁の作用、効果を説明したが、本発明におけるブロック弁と原料容器用ブロック弁は、例えばバブリングタイプの原料容器の様に、制御流体が気体であっても使用することができるのは勿論である。制御流体が気体であっても、ダイヤフラム弁内の最も低い位置から弁内に導入されるパージガスは、弁内に残留する気体を効果的に弁外に排出することができる。また、ダイヤフラムに吊下げタイプの押圧シート部材を設け、弁口側に極小の流路を設けるだけでメイン流路に連結することができるダイヤフラム弁は、ブロック体内部に形成される流路長の短縮に貢献し、流路内に残留する気体をパージ処理する時間を短縮することができる。
【００６０】  本発明におけるブロック弁及び原料容器用ブロック弁は、従来の容器用バルブよりも少ない部品でコンパクトに構成することができるとともに、短時間でパージ処理を実施して半導体製造装置等に供給される液体材料の純度を保つことができるので、その利用価値は非常に大きいものがある。
【００６１】  図６においては、本発明におけるブロック弁の他の実施形態を示している。なお、この実施形態において、前記実施形態と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。  図において、この実施形態のブロック弁本体６０は、ブロック体６１、ガス導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３、パージ用ダイヤフラム弁６４、導入経路６５、導入側接続ライン６６、吐出経路６７、吐出側接続ライン６８を備えている。
【００６２】  ブロック体６１には、導入経路６５、導入側接続ライン６６、吐出経路６７、吐出側接続ライン６８が一体又は別体に設けられ、これらの経路６５、６７や接続ライン６６、６８を介して導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３、パージ用ダイヤフラム弁６４が接続可能に設けられる。ブロック弁本体６０の内部には、これらを接続するための導入側連通部７０、吐出側連通部７１、パージ側連通部７２、接続流路７３、連通流路７４が形成される。
【００６３】  導入経路６５は、不活性ガス等のキャリアガス導入用として設けられ、導入側接続ライン６６は、導入経路６５から図示しない原料容器へのキャリアガス導入側に設けられる。これら導入経路６５、導入側接続ライン６６は、ブロック体６１の内部に形成される導入側連通部７０により連通される。
【００６４】  導入側連通部７０は、略円錐（略すり鉢）状に形成されて内部に空間を有し、導入経路６５は、この導入側連通部７０の斜面側、導入側接続ライン６６は、導入側連通部７０の底面側に形成される。導入側連通部７０において、導入側ダイヤフラム弁６２の押圧シート部材３５との対向側にはシート部７５が設けられ、このシート部７５に対して押圧シート部材３５が当接シール可能に設けられ、これにより、導入側ダイヤフラム弁６２の動作によって、導入経路６５と導入側接続ライン６６とが連通、或は遮断可能に設けられている。
【００６５】  一方、吐出経路６７は、半導体製造装置への原料流体の供給流路として設けられ、吐出側接続ライン６８は、原料容器から吐出経路６７への供給側に設けられる。これら吐出経路６７、吐出側接続ライン６８は、ブロック体６１の内部に形成される吐出側連通部７１により連通される。吐出側連通部７１は、円錐状に形成された空間を有し、吐出経路６７は、この吐出側連通部７１の斜面側、吐出側接続ライン６８は、吐出側連通部７１の底面側に形成される。吐出側連通部７１において、吐出側ダイヤフラム弁６３の押圧シート部材３５との対向側にはシート部７６が設けられ、このシート部７６に対して押圧シート部材３５が当接シール可能に設けられ、これにより、吐出側ダイヤフラム弁６３の動作によって、吐出経路６７と吐出側接続ライン６８とが連通、或は遮断可能に設けられている。
【００６６】  さらに、ブロック体６１の内部にはパージ側連通部７２が設けられ、このパージ側連通部７２は、円錐状に形成された空間を有し、パージ側連通部７２の底面側には、吐出側連通部７１と連通する連通流路７４が形成され、この連通流路７４の外周側には、前記と同様に、パージ用ダイヤフラム弁６４の押圧シート部材３５が当接シール可能なシート部７７が設けられる。パージ側連通部７２の斜面側には、このパージ用連通部７２と導入側連通部７０とを連通する接続流路７３が形成されている。接続流路７３は、本実施形態では略Ｌ字状に屈曲形成されているが、任意の形状に形成されていてもよく、好ましくは流体が滞留しにくい形状に設けられているのがよい。
【００６７】  上記構成により、ブロック弁本体６０の導入経路６５と接続流路７３とは、導入側連通部７０を介して常に連通状態にあり、一方、吐出経路６７と連通流路７４とは、吐出側連通部７１を介して常に連通状態にある。
【００６８】  導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３、パージ用ダイヤフラム弁６４は、前述した第１ダイヤフラム弁１２（第２ダイヤフラム弁１３）と同様の構造に設けられ、ケーシング３０、ダイヤフラム３２、作動機構３３、押圧シート部材３５を有し、この押圧シート部材３５の対向位置には、極小ポート部を有する弁口８０、８１、８２が設けられている。これらダイヤフラム弁６２、６３、６４は、それぞれ作動機構３３でダイヤフラム３２を作動させたときに、押圧シート部材３５が弁口８０、８１、８２のシート部７５、７６、７７に離接してそれぞれの弁が開閉動作し、ブロック体６１内の流路を切換え可能になっている。
【００６９】  このブロック弁本体６０において、導入側ダイヤフラム弁６２は、不活性ガスを原料容器に供給又は停止するために用いられ、吐出側ダイヤフラム弁６３は、原料容器内の原料流体をプロセスチャンバに供給又は停止するために用いられ、パージ用ダイヤフラム弁６４は、原料容器の交換等時において、導入経路６５と吐出経路６７の各継手を外す前に流路をパージするための不活性ガスを供給又は停止するために用いられる。
【００７０】  続いて、図６のブロック弁本体６０の流路を切換える場合を説明する。  図７においては、ブロック弁本体６０によるプロセス工程、すなわち原料容器内の原料流体を二次側に供給するときの状態を示しており、図８（ａ）は、図７の導入経路６５付近の模式図、図８（ｂ）は、図７の吐出経路６７付近の模式図を示している。
【００７１】  この場合、図７、図８において、導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３が弁開状態、パージ用ダイヤフラム弁６４が弁閉状態に設定される。この状態で導入経路６５に不活性ガスが導入されたときには、図８（ａ）の矢印に示すように、不活性ガスが導入経路６５から導入側ダイヤフラム弁６２内部の導入側連通部７０を通過し、導入側接続ライン６６から原料容器へ送り込まれる。
【００７２】  原料容器内の原料流体は、図８（ｂ）の矢印に示すように、不活性ガスにより吐出側接続ライン６８から圧送され、吐出側ダイヤフラム弁６３内部の吐出側連通部７１を通過し、吐出経路６７を介して図示しない二次側のプロセスチャンバ内に送り込まれる。この場合、原料流体の供給時のオンとオフの切替えは、吐出側ダイヤフラム弁６３の開閉操作によりおこなわれる。
【００７３】  一方、図９においては、ブロック弁本体６０によるパージ工程、すなわち内部の滞留ガスを外部に放出するときの状態を示している。図１０（ａ）は、図９の導入経路６５付近の模式図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のシート部７５付近の模式図を示しており、図１０（ｂ）に示すように、図１０（ａ）の導入経路６５と接続流路７３とは、実際には９０°の角度に配置されている。図１１（ａ）は、図９の吐出経路６７付近の模式図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のシート部７６付近の模式図を示しており、図１１（ｂ）に示すように、図１１（ａ）の連通流路７４と吐出経路６７とは、実際には９０°の角度に配置されている。
【００７４】  この場合、図９〜図１１において、導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３は弁閉状態、パージ用ダイヤフラム弁６４は弁開状態に設定される。これにより、導入経路６５に不活性ガスを導入したときには、図１０（ａ）、図１０（ｂ）の矢印に示すように、不活性ガスが導入経路６５から導入側ダイヤフラム弁６２内部の導入側連通部７０を通過し、接続流路７３を通過してパージ用ダイヤフラム弁６４のパージ側連通部７２に送り込まれる。
【００７５】  このとき、吐出側ダイヤフラム弁６３が閉状態になっていることにより、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、不活性ガスが連通流路７４を通過し、吐出経路６７を介して外部に排気される。このようにして、不活性ガスによりブロック弁本体６０内部に残留する滞留ガスをパージできる。
【００７６】  上記ブロック弁本体６０では、ダイヤフラム弁の導入経路６５と接続流路７３、連通流路７４と吐出経路６７とがそれぞれ９０°の角度に設けられているが、本発明のブロック弁において、これら流路と経路とを任意の角度に設けることもでき、例えば、これらを平行に設け、入口側からの流体が弁体の周囲を竜巻状に回転して流れた後に出口側から吐出する、いわゆるサイクロンパージと呼ばれる方式によりパージするようにしてもよい。この場合、入口側流路、出口側流路の配置や、流体の流れる方向、流体圧力、流量・流体の特性等の各種条件を適宜設定し、流体が円錐状の連通部に沿って渦を巻くように流すようにすることにより、高効率のパージが可能となる。
【００７７】  ブロック弁本体６０は、一つのブロック体６１に対して、導入経路６５、導入側接続ライン６６、導入側連通部７０によりガス導入側の流路を設け、吐出経路６７、吐出側接続ライン６８、吐出側連通部７１により吐出側の流路を設け、これらを接続流路７３、連通流路７４、パージ側連通部７２により接続していることにより、流体が流れる空間の容積を極限まで小さくしてデッドボリュームを抑え、ブロック体６１に接続した導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３、パージ用ダイヤフラム弁６４の動作により、弁内への液体材料の滞留を確実に阻止し、キャリアガスによる原料流体の供給時には濃度変化を抑制し、かつ、パージ工程時におけるガス置換特性（パージ性能）を向上してパージ処理時間を大幅に短縮できる。この場合、真空／サイクルパージにより効果的なキャリアガスによる衝撃パージを、ラインを改造することなく達成できる。
【００７８】  上記のように一つのブロック体６１に導入経路６５、導入側接続ライン６６、吐出経路６７、吐出側接続ライン６８、導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３、パージ用ダイヤフラム弁６４を設けていることで、ブロック弁本体６０全体をユニット化して着脱時等の取扱いが容易になり、コンパクト化を図ることで既設設備への取付けも可能になる。この場合、導入経路６５、吐出経路６７を管路に簡単に着脱できることで原料容器の交換も容易となる。
【００７９】  前述のブロック弁１０と同様に、弁室内、すなわち導入側連通部７０、吐出側連通部７１、パージ側連通部７２の側面を斜面状に設けていることで加工が容易であり、これら弁室内の空間（容積）も極力小さく抑えることができる。  さらに、これら導入側連通部７０、吐出側連通部７１、パージ側連通部７２の側面を斜面状に設けていることで弁室内の接ガス表面積を小さくでき、いわゆる、ドライダウン特性とも呼ばれる水枯れ特性も向上できる。  そのため、仮に液体材料や液化しやすい材料が液状になって斜面に付着した場合でも、これら導入側連通部７０、吐出側連通部７１、パージ側連通部７２を液状材料が流れることで弁室内が汚れにくくなる。
【００８０】  ブロック体６１に対して導入経路６５、導入側接続ライン６６、吐出経路６７、吐出側接続ライン６８を管路との接続方向に直線状に配置し、ブロック弁本体６０の一側面に並べた導入側ダイヤフラム弁６２、吐出側ダイヤフラム弁６３に対してパージ用ダイヤフラム弁６４を直交方向に設けた配置とすることで、これらを対向位置に設ける場合に比較して全体をコンパクト化でき、狭い場所にも設置可能になる。これらダイヤフラム弁６２、６３、６４をブロック体６１に対して傾斜させていないため、ブロック体６１の被取付け部分のめねじ等の加工も容易になる。
【００８１】  これらのことから、ブロック弁本体６０は、特に、ＭＯＣＶＤ用原料ボトル及びその関連設備、ＣＶＤ装置用液体供給ボトル、集中供給用ＬＤＳマザータンク、或は原料メーカー等の充填工場設備用のボトルなどの用途に適している。
【００８２】  また、図６のブロック弁本体６０の導入側ダイヤフラム弁６２と導入側接続ライン６６、吐出側ダイヤフラム弁６３と吐出側接続ライン６８の間に、図示しない導入側手動ダイヤフラム弁、吐出側手動ダイヤフラム弁をそれぞれ接続してもよい。その際、これら手動ダイヤフラム弁をハンドル操作により手動可能に設け、ハンドルの閉位置で施錠可能に設けることで誤操作を防止可能となる。  この場合、容器輸送時等に、導入側・吐出側ダイヤフラム弁に加えて、導入側・吐出側手動ダイヤフラム弁を閉状態にするようにすれば、容器を確実に密封状態にできる。
【符号の説明】
【００８３】  １０  ブロック弁  １１  ブロック本体  １２  第１ダイヤフラム弁  １３  第２ダイヤフラム弁  １４  供給経路  １５  供給ポート部  １６  接続ライン  １８  メイン流路  １９  連通路  ２１  第１極小ポート部  ２２  第２極小ポート部  ２３  接合ポート部  ２５  ポート口  ３２  ダイヤフラム  ３５  押圧シート部材  ５０  原料容器用ブロック弁  ５１  原料容器  ５５  タンク仕切弁  ５６  パージガス導入自動弁  ５７  パージガスアウトポート  ５８  パージガスインポート部  θ  傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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