管接头、流体控制器、流体控制装置、半导体制造装置以及管接头的制造方法

摘要

一种管接头，其包括：第一部件2；第二部件10；焊接部8，其使第一外周端14a与第二外周端10b遍及全周地抵接，在产生横向收缩的同时使第一外周端14a与第二外周端10b接合；环状密封部分42，其借由横向收缩使第一按压部22和第二按压部28向彼此靠近方向移动而形成；热传递抑制部件16，其配置在第一部件2和第二部件10中的焊接部与密封部分42之间的空间26中，用以抑制焊接热从焊接部8向密封部分42的传递；以及第一卡环36，其安装于热传递抑制部件16的外周面16a，用以将热传递抑制部件16卡止于第一或第二部件2、10的内表面。

说明书

技术领域

本发明涉及管接头、流体控制器、流体控制装置、半导体制造装置、以及管接头的制造方法。

背景技术

专利文献1公开了一种管接头的密封方法，其中板状金属制密封件收纳在作为一对管部件的金属制部件之间，并由这两个金属制部件夹持。在该密封方法中，在金属制密封件不会受到热带来的影响、且为焊接所引起的收缩方向与夹持金属制密封件的夹持方向相同的部位，对两个金属制部件进行焊接。由此，利用焊接所引起的金属制部件之收缩变形，使金属制密封件可被两个金属制部件气密夹持并保持。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平第7-174232号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述现有技术中，由于金属制密封件呈在一对管部件的管径方向上延伸的板状，因此可能导致管接头的大型化。

另外，由于在形成焊接部时产生焊接热量，金属制密封件可能受到热影响。鉴于此，在上述现有技术中，管接头的焊接部和由金属制密封件提供的密封部分被截面观察时呈L形的弯曲空间隔开，因而从焊接部向密封部分的热传递得到抑制。但是，这种复杂的空间形态会进一步导致管接头在管径方向上的大型化。

另一方面，在焊接部会产生所谓的焊接烧痕。为此，有必要通过烧痕去除作业来消除烧痕。特别是，在焊接部的内表面上产生的焊接烧痕降低了管接头的耐腐蚀性，并且从焊接烧痕剥离出来的熔融金属会变成漂浮颗粒(particle)，而落入形成于管接头的流路中。因此，很有必要去除焊接部内表面的焊接烧痕，即进行所谓的烧痕去除作业。

但是，在上述现有技术所提供的管接头中形成的焊接部的内表面，面向狭窄的、截面观察时呈L字状的空间，难以进入到焊接部的内表面进行烧痕去除。因此，管接头被局限于，通过电解研磨等可以去除烧痕的结构。而且，通过电解研磨进行烧痕去除时，如果想使焊接部内表面的平滑度达到与物理研磨等同程度时，则烧痕去除的作业性会恶化。另外，在通过电解研磨等进行烧痕去除时，由于流路的封闭部被阻塞，研磨液难以清洗除去，清洗作业很费事。

因此，可以考虑通过在焊接部的周围吹入惰性气体来预防焊接烧痕。但是，在这种情形下的管部件，被限定为焊接部周围可密封且密封空间内便于进行气体置换的结构，这可能损害管部件乃至管接头的设计自由度。另外，由于需要进行密封和气体置换作业，因此在焊接作业的前期准备很麻烦，这也会降低管接头的生产率。

另外，当焊接部内表面的烧痕去除不充分时，因焊接烧痕的熔融金属而产生的颗粒会脱落到形成于管接头的流路中，当将管接头用于半导体制造装置时，颗粒会流入到腔室(chamber)(反应炉)中，从而造成晶圆作业良品率的下降。因此，特别是在半导体制造装置中，对可切实防止焊接部接触到液体的管接头、使用该管接头的流体控制器、以及使用该流体控制器的流体控制装置的需求比过去更大。

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种施工性和密封性皆优异，能够促进小型化，生产率、可靠性以及设计自由高的管接头、流体控制器、流体控制装置、半导体制造装置以及管接头的制造方法。

课题的解决手段

为了实现上述目的，根据本发明的管接头、以及用于流体控制器，流体控制装置以及半导体制造装置的管接头，其包括：第一部件，其在一端具有第一外周端，并且在第一外周端的内侧具有第一按压部；第二部件，其在一端具有第二外周端，并且在第二外周端内侧具有第二按压部；流体的流路，其形成于第一和第二按压部中至少任一方的内侧；焊接部，其使第一外周端与第二外周端遍及全周地抵接，且焊接该抵接部位的外周的至少一部分，在产生横向收缩的同时使第一外周端与第二外周端相接合；环状密封部分，其借由横向收缩第一按压部和第二按压部向相互靠近方向移动，而形成于第一按压部与第二按压部之间；热传递抑制部件，其配置于第一及第二部件中的焊接部与密封部分之间的空间内，用以抑制焊接热从焊接部向密封部分的传递；以及第一卡环，其安装于热传递抑制部件的内周面，用以将热传递抑制部件卡止于第一部件或第二部件的内表面。

另外，本发明的管接头的制造方法，为用于制造管接头的方法，其中，该管接头包括：第一部件，其在一端具有第一外周端，并且在第一外周端的内侧具有第一按压部；第二部件，其在一端具有第二外周端，并且在第二外周端内侧具有第二按压部；流体的流路，其形成于第一按压部和第二按压部中的至少任一方的内侧；以及热传递抑制部件，其配置于第一部件和第二部件的内侧；该制造方法包括：焊接部形成步骤，其使第一外周端与第二外周端遍及全周地抵接，并焊接该抵接部位外周的至少一部分，在产生横向收缩的同时使第一外周端与第二外周端接合；环状密封部分形成步骤，借由横向收缩使第一及第二按压部向相互靠近方向移动，而使环状密封部分形成于第一按压部和第二按压部之间；以及热传递抑制步骤，其通过热传递抑制部件，在密封部分与焊接部之间的空间内，抑制焊接热从焊接部向密封部分的传递。

发明效果

根据本发明，提供一种施工性和密封性皆优异，能够促进小型化，生产率，可靠性以及设计自由高的管接头，流体控制器，流体控制装置，半导体制造装置以及管接头的制造方法。

附图说明

【图1】是本发明一个实施方式中作为流体控制器之截止阀的立体图。

【图2】是包括图1中截止阀的流体控制器、流体控制装置以及半导体制造装置的示意图。

【图3】是图1中截止阀的局部截面图。

【图4】是图1中截止阀的主体的一部分、封堵栓以及热传递抑制部件的分解立体图。

【图5】是图4的截面的分解立体图。

【图6】是图5中截止阀的主体与封堵栓在焊接前的组装状态截面图。

【图7】是图5中截止阀的主体与封堵栓被焊接后的状态的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图，说明本发明中一个实施方式所涉及的、具有管接头的截止阀1。

如图1所示，截止阀1包括：一个主体2(第一部件)，其为金属制成(例如，不锈钢)的阀体，形成为长方体等形状；三个致动器4，其在图1观察下连接于主体2的上表面2a；三个管部件6(图中仅示出三个中的一个)，其在图1观察下连接于主体2的背面2b；以及封堵栓10(第二部件)，其在图1观察下是通过焊接部8接合于主体2的左侧表面2c。

各个致动器4，具有用于控制流体流量的、未示出的驱动部，其用于驱动未示出的阀体，该阀体设置于形成在主体2中的、未示出的阀室中。

图2是，具有截止阀1的流体控制器100、具有流体控制器100的流体控制装置102、以及具有流体控制装置102的半导体制造装置104的示意图。半导体制造装置104，例如可以是CVD装置，其具有作为气体供给单元的流体控制装置102、真空室106、排气单元108等，并在后述晶圆120上形成钝化膜(氧化膜)。

在本实施方式中，以下，流体控制器100是指压力计112、构成截止阀1的开闭阀114，116,118,130、MFC(质量流量控制器)1～3等用以构成半导体控制装置104的仪器，有时也被用作与流体控制相关的仪器之总称或各仪器的上位概念。

流体控制装置102，是对气体供给源110供给的气体进行流量等调整后将其供给到真空室106的装置，其包括压力计112、开闭阀114,116、MFC1～3等。在流体控制装置102与真空室106之间设置有开闭阀118。真空室106设置有：其上放置晶圆120的放置台122，以及用于在晶圆120上形成薄膜的电极124。商用电源126电连接于真空室106。排气单元108包括排气管128、开闭阀130、集尘器132和真空泵109。

当在晶圆120上形成薄膜时，能够利用开闭阀114,116的开闭、MFC1～3及开闭阀118的开闭，来控制向真空室106的气体供应。另外，当去除在晶圆120上形成薄膜时所产生的副产物粉末颗粒时，开闭阀130呈打开状态，粉末颗粒经由排气管128流入集尘器132而被去除。

在一个流体控制器100上，配置有分别构成三组开闭阀114,116的截止阀1。截止阀1通过图1所示的管部件6与流体控制器100相连接，其连接方式为焊接、拧紧或其他连接构造。由于构成截止阀1的开闭阀114、116和开闭阀118、130已被小型化，因此可实现流体控制装置102的小型化。

这种被小型化的流体控制装置102，适合用于需要小型化的半导体制造装置104，而且可以实现用以实验、研究用小直径晶圆试制的小型半导体制造装置、即所谓迷你晶圆厂装置。通过使用这种迷你晶圆厂装置，能够减少洁净室内装置的安装面积、降低洁净室的运行成本，同时能够以低成本获得用于各种半导体制造的试制晶圆。

如图3所示，在主体2中，穿通设置有与各阀室连通的流体的流路12。各管部件6与构成流路12的未示出的流路连通，未示出的流路与阀室连通，实现流体从各管部件6经由流路及阀室流入或流出截止阀1。

另外，在主体2的左侧表面2c上形成有开口14。该开口14，是在使用钻头等工具沿各致动器4的排列方向对主体2进行穿孔加工以形成流路12的一部分时而形成的，并由封堵栓10封堵。另外，在本实施方式中，将封堵栓10定义为与截止阀1的主体2接合而形成的管接头的构成部件。

如图4和图5所示，封堵栓10由金属(例如不锈钢)制成并呈帽状，封堵栓10的底壁10a中贯穿形成有连通孔20。在形成于主体2的开口14外周侧的外周端(第1外周端)14a上，安装由金属(例如不锈钢)制成且呈环状的热传递抑制部件16，之后，将封堵栓10焊接接合于主体2。另外，热传递抑制部件16的内侧预先安装有，由金属(例如不锈钢)制成且呈环状的单独垫圈(密封部件)18。

同样如图6所示，在主体2外周端14a的内侧形成有，向外周端14a侧凸出的环状凸部(第一按压部)22。环状凸部22构成开口14的边缘，因而流路12的一部分位于环状凸部22的内侧。并且，在主体2的外周端14a与环状凸部22之间形成有环状凹部24。环状凹部24形成用于容纳热传递抑制部件16的空间26。封堵栓10的上述连通孔20与空间26连通。

另一方面，在封堵栓10的底壁10a相反侧的一端形成有外周端(第二外周端)10b。在封堵栓10外周端10b的内侧，形成有向外周端10b侧凸出的环状凸部(第二按压部)28。因而从主体2侧延伸至封堵栓10底壁10a的流路12的一部分，位于封堵栓10的环状凸部28的内侧。另外，在封堵栓10的外周端10b与环状凸部28之间形成有环状凹部30，该环状凹部30形成用于收纳热传递抑制部件16的上述空间26。

以下，参见图6和图7，说明如何将热传递抑制部件16安装于截止阀1的主体2，以及如何将封堵栓10焊接于截止阀1的主体2。

如图6所示，首先，将内嵌有垫圈18的热传递抑制部件16安装于主体2的环形凹部24侧，然后，通过将封堵栓10的外周端10b按压于主体2的外周端14a，使得封堵栓10的外周端10b与主体2的外周端14a在整个圆周上抵接并组装。通过预先将垫圈18内嵌入热传递抑制部件16中，使得垫圈18在组装时受到保护，可防止垫圈18的损坏。

另外，在热传递抑制部件16的外周面16a上安装有卡环(第一卡环)36。卡环36是C字状的弹簧，通过安装在形成于外周面16a的槽中，使得弹簧产生反弹力，将热传递抑制部件16卡扣于主体2外周端14a的内表面，进而发挥热传递抑制部件16对主体2的止脱功能。另外，由于主体2的外周端14a与热传递抑制部件16经由卡环36而接触，所以可阻挡从焊接部8向热传递抑制部件16的直接热传递。

另外，热传递抑制部件16的内周形成有引导面16b。引导面16b，在向热传递抑制部件16中内嵌垫圈18时会起到引导作用。

另一方面，在垫圈18的外周面18c上安装有卡环(第二卡环)40。卡环40与卡环36同样是C字状弹簧，通过安装在形成于外周面18c的槽中，将垫圈18卡止于热传递抑制部件16的引导面16b，进而发挥垫圈18对热传递抑制部件16的止脱功能。另外，由于垫圈18的外周面18c与热传递抑制部件16经由卡环40而接触，所以可阻碍从热传递抑制部件16向垫圈18的直接热传递。

在本实施方式中，由于封堵栓10的外周端10b的内径小于主体2的外周端14a的内径，因此，伴随外周端10b、14a的彼此抵接而在空间26外周侧的形成壁上，形成有台阶部32。与此相对应，在热传递抑制部件16的外周面16a上形成有扩径部34，在将热传递抑制部件16组装于主体2时，扩径部34被卡止于台阶部32，热传递抑制部件16被定位于空间26内。

接下来，在将封堵栓10的外周端10b按压于主体2的外周端14a的状态下，如图7所示，通过焊接封堵栓10的外周端10b与主体2的外周端14a的抵接部位的整个外周，在截止阀1上形成焊接部8，由此使主体2与封堵栓10接合。

在此，在形成焊接部8之前，当封堵栓10的外周端10b与主体部2的外周端部14a遍及全周地抵接时，会在外周端10b与外周端14a的接触部位的外周形成接触圆。也可以在对包夹接触圆中心的、接触圆上彼此相对的两点进行点焊接后，焊接接触圆全周而形成焊接部8。由此，在将外周端10b按压于外周端14a、保持外周端10b与外周端14a全周抵接的状态下，可将封堵栓10切实定位于主体2，并同时形成焊接部8。另外，也可对接触圆上彼此相对的上述两点进行点焊接，进而对自接触圆上的上述两点以接触圆的中心为基准偏移90度后的其它两点进行点焊接后形成焊接部8。

这样被形成的焊接部8，经焊接被加热膨胀，之后被冷却收缩，其向沿着流路12的实线箭头X所示方向，换言之，向与焊接部8的焊接线大致垂直相交方向发生横向收缩。借由焊接部8的横向收缩，使主体2的环状凸部22与封堵栓10的环状凸部28夹着垫圈18向相互靠近的、虚线箭头X1所示方向移动，由此，垫圈18被按压。

在本实施方式中，借由对垫圈18进行热处理等，使其硬度低于环状凸部22，28，进而通过按压垫圈18而在环状端面18a上形成凹面部38a，在环状端面18b上形成凹面部38b。因此，构成用于密封主体2的环状突部22与封堵栓10的环状突部28的环状面接触的密封部分42，就分别形成于各环状端面18a，18b。即，本实施方式中的密封部分42被构成为包含垫圈18，该垫圈借由焊接部8的横向收缩而被主体2的环状凸部22与封堵栓10的环状凸部28所夹压。

另外，上述空间26在截止阀1内位于焊接部8与密封部分42之间，在该空间26内配置有热传递抑制部件16。各密封部分42面向空间26，空间26与截止阀1的外部通过连通孔20相连通。即，连通孔20，在焊接部8乃至各密封部分42形成之后，被用作利用氦气等检查各密封部分42中的流体泄漏的泄漏端口(泄漏路径)(leak passage)。

如上所述，根据本实施方式，可以提供一种将封堵栓10焊接于截止阀1的主体2上的生产率高且可靠性高的管接头、使用包括该管接头的流体控制器100的截止阀1、使用该截止阀1的流体控制装置102、以及使用该流体控制装置102的半导体制造装置104。

具体而言，通过将截止阀1的主体2与封堵栓10焊接而形成的本实施方式中的管接头，由于具有热传递抑制部件16，使得焊接部8与密封部分42无需通过复杂的空间分离，就可以更好地抑制焊接热从焊接部8向密封部分42的传递。由此，可以使构成密封部分42的垫圈18形成简单的环状，并且可通过使用诸如陶瓷、不锈钢等热传导率低的热传递抑制部件16，使得焊接部8与密封部分42在管径方向上更靠近。因此，能够大幅度地促进管接头特别是在管径方向上的小型化。

另外，由于具有热传递抑制部件16，能够形成可靠性高的密封部分42，因此可以无需担心焊接部8接触到液体，这样可以无需进行焊接部8的焊接烧痕去除作业，进而无需进行预防烧痕产生的密封/气体置换作业。因此，可以大幅度提高管接头的施工性。此外，由于管接头的结构不仅限于容易进行密封/气体置换作业的结构，因此可以大幅度提高管接头的设计自由度。

此外，截止阀1以及使用了截止阀1的流体控制装置102，在半导体制造装置104中被使用时，能够可靠防止因焊接烧痕的熔融金属而产生的颗粒向流路12中的脱落。

另外，焊接部8不仅限于将封堵栓10的外周端10b在与主体2的外周端14a的抵接部位进行熔融，也可如图7所示通过在热传递抑制部件16的外周部进行熔融而形成。

另外，焊接部8优选使用热量大且熔融量大的TIG焊接等工艺，以熔融至其内部并产生所谓熔透焊缝(penetration weld)。在能够实现管接头小型化的范围内，对焊接部8进行可有效产生熔透焊缝的焊接时，由于能够增大密封部分42的横向收缩，可以同时实现管接头的小型化和密封性的提高。

以上虽然已经完成了对本发明的实施方式的描述，但是本发明不限于此，可以在不脱离本发明精神和范围的情况下进行各种修改。

例如，在上述实施方式中，将封堵栓10定义为与截止阀1的主体2接合而形成的管接头的构成部件，管接头通过焊接截止阀1的主体2与封堵栓10而形成。但是不限于此，本发明也可用于以下情况：将上述管部件6等焊接于截止阀1而不是封堵栓10，将管部件6或封堵栓10等焊接于截止阀1以外的阀体，或是将管部件彼此焊接。

但是，如上述实施方式，被焊接部件的其中任一方是用以阻塞外周端14a的封堵栓10，且阀的主体构成多个阀体的主体，同时连通这些各阀体的流路12为被穿孔的截止阀1的主体2时，无需对焊接部8内表面的烧痕进行去除处理，从而进一步提高了管接头的施工性。这是因为，当焊接部件为截止阀1的主体2和封堵栓10时，虽然可实现集成多个阀而成的流体控制装置100的小型化，但由于对截止阀穿孔而形成流路12，故很难在焊接部8形成之后去物理性地接近焊接部8的内表面，加大了去除烧痕的烧痕去除作业的难度。

另外，在上述实施方式中，通过对外周端10b，14a的抵接部位的外周进行全周焊接，而在截止阀1上形成焊接部8。在这种情况下，由于可以使焊接部8的横向收缩的产生遍及外周端10b，14a抵接部位的外周全周，所以通过环状凸部22对垫圈18施加的按压力，也可以遍及垫圈18的各环状端面18a，18b全周地产生，进而可以增大密封部分42处的密封力。

但是，本发明不限于此，只要能够形成密封部分42，也可以通过对外周端10b，14a所抵接部的外周断续进行点焊来形成焊接部8。在通过点焊形成焊接部8时，与全周焊接相比，密封部分42相对于管接头的径向被倾斜形成的风险得到抑制。因此，能够在环状凸部22、28的全周上，形成密封力更均匀的密封部分42。

另外，环状凸部22，28及垫圈18的形状不限于上述实施方式，而且密封部分42不限于面接触，也可以通过线接触来形成。在密封部分42形成为线接触的情况下，与面接触相比，可以提高密封部分42中产生的面压，从而形成可产生更大密封力的密封部分42。

此外，密封部分42可以通过使环状凸部22、28彼此抵接而形成。由于在这种情况下不需要垫圈18，所以可以减少管接头的部件数量和组装工时，提高了管接头的生产率。另外，在这种情况下，由于仅形成有一处密封部分42，因此与形成有两处密封部分42的情况相比，从密封部分42泄漏流体的风险也相对被降低。

另外，包括将管接头焊接到阀上的截止阀1的流体控制装置100，能够应用于构成流体控制装置102以外的各种流体回路的流体控制装置。并且，使用流体控制器100的流体控制装置102，也可应用于不限于半导体装置104的多种制造装置中。

符号说明

1 截止阀(流体控制器、阀)

2 主体(第一部件)

4 致动器(阀体)

8 焊接部

10 封堵栓(第二部件)

10b 外周端(第二外周端)

12 流路

14a 外周端(第一外周端)

16 热传递抑制部件

16a 外周面

16b 引导面

18 垫圈(密封部件)

18c 外周面

22 环状凸部(第一按压部)

26 空间

28 环状凸部(第二按压部)

36 卡环(第一卡环)

40 卡环(第二卡环)

42 密封部分

100 流体控制器(截止阀)

102 流体控制装置

104 半导体制造装置