膜片阀和半导体制造装置用流量控制设备的制作方法

本发明涉及膜片阀和半导体制造装置用流量控制设备，特别涉及使阀座与金属制膜片直接接触分离来进行开关阀的直接接触型的金属膜片阀。

背景技术：

一般而言，半导体制造工艺中的高纯度气体的供给系统从制造装置的节省空间化等要求出发，构成为阀等各种流体控制装置、或者连接器·封阻（ブロック）、压力控制装置等各种装置·设备类以串联状连结而在一根线路上集成化，将它们以并联状铺展。

此外，高纯度气体的供给时，由于严格要求所谓无颗粒、无死区之类的特性，因此作为该配管系统所使用的控制阀，大多采用没有滑动部而死区为最小限度、且在结构上容易满足高的气体取代性和清洁性的膜片型的控制阀(特别是直接接触型)。特别地，供给流体为高温流体、腐蚀性气体等情况中，使用耐高温性·耐食性优异的镍基、钴基的各种合金制金属膜片的情况较多。

另一方面，近年的半导体元件的微细化·高集成化日益推进，并且伴随硅晶片、液晶面板等的大型化、或者半导体制造中的减少运行成本、生产系统的大型化、进而提高成品率的需要的提高等，对于半导体制造工艺中所使用的各种气体，要求进一步增加供给流量。因此，特别是对用作供给气体的控制阀的上述那样的膜片阀，也需要增加供给流量，这总体导致了流路的直径增大、即阀的大型化这一结构改良。

然而，膜片阀如上述那样，与其他设备类一起被集成在线路上，而且通常设置在多个位置，因此，如果将其大型化，则设置空间也增大，进而半导体制造装置也大型化，导致半导体的制造成本的增加等问题。特别地，在横向宽度方向上的大型化导致阀的适配空间增加，对于半导体制造装置的最优化(集成化·节省空间化)而言是致命的。

与此相对地，增加流路直径等流路空间而实现流量的增加，同时维持阀室或阀尺寸、将其小型化(减小配管部件等的尺寸)时，因冲程的增加而导致膜片的寿命降低，或阀的耐久性、气密性降低等问题。因此，增大流量和小型化是彼此相反的课题，对于半导体制造工艺的配管系统中使用的膜片阀，课题在于，在良好的闭阀密封性的基础上，同时且适当地解决这些问题。这样的课题与阀室内部、膜片形状等结构直接关联，作为关联的现有技术，提出了专利文献1。

专利文献1所示的膜片阀在座中具有挤压·分离而进行开关阀的可弹性变形的球壳状膜片，在主体凹部底面的平坦部上，设置环状槽、沉孔以使得包含在流体流出通路的凹部的底面开口的部分，流体流出通路的截面形状除了圆形之外，可以形成为椭圆形、新月形状等。此外，挤压转接器的下表面整体为锥形形状，主体凹部底面具有圆形平坦部、和连接于其外周并相对于平坦部凹陷的凹部，流路在关闭状态下，构成为膜片外周缘部的上表面与挤压转接器的锥状下表面进行面接触，外周缘部的下表面与主体凹部底面的平坦部外周进行线接触。该文献中，通过这样的构成，实现流量增大而不会导致小型化的膜片阀的耐久性降低。

此外，关于膜片的形状，提出了专利文献2、3。专利文献2所示的流路密封装置中，阀主体具有阀基座、以及入口管道和出口管道，膜片在阀主体缘部与罩缘部之间被夹紧。此外，构成为，膜片呈杯形状，具有抛物线形状的圆顶、和与膜片底部形成角度的圆形边缘，该圆形边缘具有沿着倾斜环状部延伸的朝上的环状弯曲部，倾斜环状部经由环状弯曲部而与圆顶连接，该环状弯曲部沿着圆顶的周缘部延伸。该文献中，通过这样的结构而实现了提高膜片的耐久性等。

专利文献3中，公开了膜片的形状等，其中，为了不与阀的阀盖干涉，此外，为了维持流动间隙且抑制变形量而提高寿命，将内侧部分的曲率半径设定为外侧部分的曲率半径的2倍以上左右。

进一步，关于阀室的内部结构等，如专利文献4所示，该文献中示出的金属膜片阀具有中央部向上方胀出的金属膜片，在形成于阀室的下方而与流出路连通的环状槽与流出路的交叉截面积大于流出路的截面积的情况中，且环状槽具有两个侧面和底面，流出路与环状槽的两个侧面和底面连接，且想要使流出路的直径大于环状槽的槽宽度的情况中，或者构成为呈截面圆状的流出路的直径比环状槽的槽宽度大1.5~2.5倍，借助这样的结构，实现了以从阀室至流出路的流路整体计流通大的流量。

专利文献1：wo2016/002515号公报。

专利文献2：美国专利登记第5967492号公报。

专利文献3：美国专利公开第2005/0109973号公报。

专利文献4：日本专利第4587419号公报。

然而，在流路中流动的流体流量根据基于流路截面积、流路阻力而确定的基本原理，在具有流入流路和流出流路的主体的阀室中具有挤压外周周围的膜片和阀座座部、且将该膜片设置为通过阀杆的升降移动而自由开关阀室的膜片阀的内部结构中，在考虑实现简易且最优地解决上述课题的结构时，首先，不可缺少的是切实地确保开阀时流体流入阀室内时所经过的膜片与阀座之间形成的间隙所规定的开口面积(该流路截面积以下称为“阀口截面积”)，同时，在从流体向阀的流入至流出、即流路结构的整体中需要流路截面积、流路阻力的最优化。此外，与此同时，由于需要确保阀口截面积、即增大膜片冲程，因此也需要不损害膜片的曲面形状、耐久性。

与此相对，专利文献1首先仅示出球壳状作为膜片的形状，因此无法适当地确保阀口截面积。假使在想要在将膜片形状维持为球壳状的状态下确保截面积的情况下，为了增大膜片冲程而必须增高胀出高度，因此膜片本身必须大型化。因此，无法避免阀的大型化，同时也无法实现维持甚至提高膜片的寿命。因此，即使参照该文献，也无法适当地解决上述课题。进一步，由于在膜片外周缘部不存在平坦部，所以至少挤压转接器与主体之间的膜片的结合容易变得不完整。而且，膜片外周缘部的上表面与挤压转接器的锥状下表面进行面接触，同时膜片外周缘部的下表面与主体凹部底面的平坦部外周进行线接触，因此阀结构复杂化。因此，可以说作业性、生产率、维护性方面存在难点。

此外，专利文献2所示的膜片的形状呈现中央区域的圆顶部和外周缘部的边缘部经由角度陡的弯曲部、倾斜部而连接的扁平杯形状。这样的形状是容易确保阀口截面积的形状，同时近似平坦的中央区域的可挠性高，因此容易追随阀杆的升降移动，但是由于该可挠性，容易因流体压力而容易向上方胀出，进一步，具有弯曲部、倾斜部的外缘附近的刚性高，因此为了使膜片的中央部能够切实密合于阀座而满足良好的闭阀密封性，必须使用相对于阀座直径而言外周缘部的边缘的大小达到相当大直径的物体。因此，阀室尺寸的大型化、即阀的大型化是无法避免的。而且，截面并非圆弧形状，因此恢复自然形状的自恢复性也差。此外，关于除了膜片的形状之外的与上述课题相关的方面，也完全没有公开，因此在阀室侧也无法确保流路截面积。因此，即使参照该文献，也无法解决上述课题。

专利文献3中，也没有关于避免阀室、阀的大型化和流量增大的记载或暗示，膜片的形状也不过是以不同的目的而仅设定为内侧和外侧的曲率不同的形状。因此，不仅无法知晓能够最优且适当地解决上述课题的膜片的具体结构，而且阀室侧中的流路结构等也完全不清楚。因此，即使参照该文献，也根本无法解决上述课题。

进一步，专利文献4中，需要至少流出路的直径大于环状槽的槽宽度，同时需要环状槽与流出路的交叉截面积大于流出路的截面积，因此可以说是容易导致主体的大型化、即阀的大型化的结构。这也可以从该文献中没有关于阀尺寸的维持甚至小型化的记载或暗示中得到支持。此外，由于包含流出流入路而阀室内部结构整体较为复杂，因此可以说至少在阀的生产率、维护性方面存在难点。而且，关于除了阀室结构之外的与上述课题相关的方面，完全没有公开。因此，即使参照该文献，也无法解决上述课题。

技术实现要素：

因此，本发明为了解决上述问题而开发得到，其目的在于，提供一种膜片阀，前述膜片阀能够避免因阀座的直径增大、冲程的增大等导致的阀的大型化，并且切实增大阀流量，而且还能够维持甚至提高阀的耐久性和寿命，被简易且最优地构成。

为了实现上述目的，技术方案1所涉及的发明是膜片阀，其在具有流入流路和流出流路的主体的阀室中，具有挤压外周周围的膜片和阀座座部，将该膜片设置成通过阀杆的升降移动来自由开关阀室，该膜片的形态呈现具有近似平面状的中央区域、和比中央区域靠外周侧且曲率半径小的边界区域的截面近似扁平状，边界区域位于阀座座部的外周侧附近。

技术方案2所涉及的发明是膜片阀，其在阀座座部的外周侧的阀室中设置有深槽，在该深槽中设置与流出流路连通的出口竖孔流路，从该出口竖孔流路的开口部起沿着流出流路，其截面形状为圆弧状的长孔形状。

技术方案3所涉及的发明是膜片阀，设置连通流入流路和阀室的入口竖孔流路，将深槽的流路截面积设为入口竖孔流路截面积的1/2以上。

技术方案4所涉及的发明是膜片阀，深槽内的外侧面是沿着开口侧扩大的倾斜面，借助该倾斜面密封膜片的外周位置的膜片密封部形成为截面梯形形状。

技术方案5所涉及的发明是半导体制造装置用流量控制设备，其将膜片阀用作应用于半导体制造装置的气体流路的流量控制设备。

发明效果

根据技术方案1所述的发明，本发明的膜片是具有近似平面状的中央区域、和比该中央区域靠外周侧且曲率半径小的边界区域的截面近似扁平状，边界区域位于阀座座部的外周侧附近，因此设置膜片，使得在该膜片形状的剖视观察时，从中央区域向边界区域由平滑的曲面连接，同时至少从阀座中心起至阀座座部，曲率平缓，近似平面状的膜片下表面区域从上侧覆盖流入流路开口部。因此，即使为了确保必要的流量而增大阀口截面积(提高膜片相对于阀座座部的高度)，至少在外周周围侧维持具有优异的可挠性·形状恢复性的截面近似球形状，并且在密封面区域中维持具有良好的密封性的截面近似平面状，同时能够尽可能抑制膜片中央部向上方胀出的形状变形。

此外，边界区域为上述位置，因此本发明的膜片的形状并非简单地改变中央侧和外周侧的曲率那样的单纯形状，而是中央区域的范围在确保必要的闭阀密封性的同时使阀口截面积增大必要量时，被抑制为必要最小限度的范围。另一方面，曲率陡的近似圆弧状的膜片下表面侧区域形成平滑的凹曲面，从中央区域连接至外周周围，因此经过阀口截面积的流体被顺畅地导入阀室内。因此，不会导致膜片的尺寸·冲程的增大、或阀室结构的大型化、形状恢复性的劣化、闭阀密封性的恶化、和流体阻力的增大，能够适当地增大阀口截面积，因此能够在切实避免阀的大型化的同时增大流量。

进一步，上述形状与膜片冲程相同的截面圆弧形状的现有膜片相比，能够减少伴随开关阀的膜片的变形量，因此还能够维持甚至提高膜片的耐久性·寿命。

根据技术方案2所述的发明，在阀座座部的外周侧的阀室中设置深槽，在该深槽中设置与流出流路连通的出口竖孔流路，该出口竖孔流路的开口部的形状为圆弧状的长孔形状，因此能够根据阀口截面积来适当增大·确保阀室容量，同时能够根据该阀室容量来适当调整出口竖孔流路的开口面积。因此，能够适当地整合朝向阀室的流体的流入量和流出量的收支，所以减少阀整体的流体阻力(或提高cv值)，从而提高阀的流量。

此外，实现阀流量增大时能够简易地改良的部位、即阀口截面积、阀座座部的外周侧的截面积、出口竖孔流路的截面积全部被适当地改良，因此能够将为了增大流量而必要的阀结构最优化。进一步，由于能够简易地改良，因此能够容易地改良·转用现有物品、容易使部件通用等，避免了新的阀的设计·制作，从而还能够大幅提高成本性·维护性·通用性。

根据技术方案3所述的发明，设置连通流入流路和阀室的入口竖孔流路，将深槽的流路截面积设为入口竖孔流路截面积的1/2以上，因此能够至少在流路截面积的水平上整合深槽的流路截面积和入口竖孔流路截面积。因此，能够提高阀的流量。

根据技术方案4所述的发明，即使用强的挤压力挤压膜片的外周缘部，膜片密封部也由于形成为截面梯形形状，对挤压力的强度增加，假使是支持高压的阀，也能够确保耐压性，也能够以良好的平衡确保深槽的流路截面积的宽度和膜片密封部的强度。

根据技术方案5所述的发明，能够提供可以在不将外观大型化的情况下提高流量、而且确保了耐压性的半导体制造用的流量控制设备。

附图简要说明

图1是本实施方式的膜片阀的剖视图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是图2中示意性示出流体的流动的示意图。

图4是将图1的主要部位放大的局部放大剖视图。

图5(甲)是示意性示出在阀室内安装本发明的自然状态的膜片的状态的剖视图，(乙)是示意性示出在阀室内安装现有的自然状态的膜片的状态的剖视图，(丙)是示意性示出减小了(乙)中示出的现有的自然状态的膜片的曲率半径而得到的膜片的剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，详细说明本发明的一个实施方式的结构。图1是本实施方式的膜片阀的剖视图。图2是图1的a-a剖视图，表示阀室2的俯视结构。图4是将图1中的膜片1和阀室2的一部分放大而得到的局部放大剖视图。图5(甲)是示意性示出本发明的膜片1的截面和阀座3的示意图。

如图1所示那样，本发明的膜片阀在主体4中具有流入流路5和流出流路6，在主体4的阀室2中具有挤压外周周围7的膜片1、和阀座座部8。此外，如图4、图5(甲)中示意性示出那样，本发明的膜片1(外周周围7除外)的截面形状是具有近似平面状的中央区域9、和比中央区域9更靠近外周侧且曲率半径小的边界区域10的截面近似扁平状，本例的具体的截面形状在从包括膜片1的中心在内的中央区域9至周缘侧的边界区域10附近，是以中心附近为顶点而仅以略微的高度胀出成圆顶状的截面近似平面状的区域，该中心侧的区域经由边界区域10附近处的略大的曲率的截面近似圆弧状的区域与外周周围7连接。因此，膜片1的外观形状使截面如图5(甲)所示那样，呈在极浅底处凸缘与平坦底以平缓的圆角连接的扁平圆皿形状。

该膜片1具有在关阀时通过外力作用而形状变形从而密合于阀座3并能够密封流体的可挠性、和在开阀时能够自我恢复至该图所示的自然状态形状的形状恢复性。应予说明，膜片阀是指使用膜片的阀，此时，例如升降移动机构除了使用开关把手的手动阀之外，也可以为使用致动器的能够自动控制的自动阀，此外，致动器可以是利用空气压力的或利用电磁力的，使用膜片的阀可以根据实施方案而任意选择。

图5(甲)中，本例的阀座3将树脂(pctfe)成型为规定的环形状来制作，嵌合在设置于入口竖孔流路11的阀室2侧的开口部12且与主体4一体形成的阀座保持用的环状槽13中，通过将该环状槽13敛缝而固定。阀座座部8是在关阀时密合于被挤压的膜片1下表面的阀座3上侧的密封面，附图标记14表示本例的阀座座部8的内周侧，附图标记15表示本例的阀座座部8的外周侧。此外，s示意性地示出膜片1的阀杆冲程的长度(中央部分的上下方向的弹性变形量)。应予说明，本例的阀座3如上述那样，是在环状槽13上敛缝固定的树脂制密封，但作为原材料，除了上述之外，可以为ptfe、pi、pfa等耐热性非金属部件，进一步，除了上述结构之外，也可以是金属制阀座、与主体一体成型的阀座等，可以根据实施方案而任意选择。特别地，由高硬度金属制膜片和比膜片硬度更低的sus316l等金属制阀座构成时，能够发挥高精度的流量调整以及高耐久性和密封性。

图5(甲)中，hin表示阀座座部8的内周侧14至该图所示的自然状态(高度s)下的膜片1下表面的距离(内侧高度)，hout也同样地，表示阀座座部8的外周侧15至膜片1下表面的距离(外侧高度)。这些hin、hout是规定在阀座3与膜片1之间形成的阀口截面积(流路截面积的高度)的要素，此外，与膜片(阀)冲程几乎相等。

图5(甲)中，膜片1中形成的中央区域9是以在圆形的膜片1处中心对称地包含中心的方式形成的连续区域，是近似平面形状但上方略微突出的用规定的曲率半径规定的曲面区域。该中央区域9只要设定区域·曲率半径以使得冲程s的长度被维持为与内侧高度hin(或外侧高度hout)几乎相同的高度，则是适合的。

图5(甲)中，在膜片1中形成的边界区域10是以中心对称地包围中央区域9的外周侧的方式形成的环状曲面区域，此外，该曲面的曲率半径设定为比中央区域9的曲率半径更小。该边界区域10只要设定区域·曲率半径以使得将除了膜片1的外周周围7之外的部分的形状维持为截面近似扁平状且能够平滑连接中央区域9和外周周围7，则是适合的。

此外，本发明的膜片1设为边界区域10位于阀座座部8的外周侧15附近。本例中，如图5(甲)所示那样，设定区域·曲率半径以使得外侧高度hout与内侧高度hin达到几乎相同的高度，此外中央区域9和外周周围7经由该边界区域10附近，在将阀座3与膜片1的距离确保为必要的流路截面积(阀口截面积)的基础上维持必要最小限度的距离，并且膜片1从上侧覆盖阀座座部8和外周侧15附近从而连接。进一步，确定应当确保的流量时，即确定内侧高度hin(或外侧高度hout)时，例如虽未图示，但可以从距阀座座部8的外周侧15的距离为hout(或hin)的区域所形成的剖视图中的与圆弧状轨迹外接的凹曲面中选择适当的区域。

应予说明，中央区域9和边界区域10均不限于用1个曲率半径规定的曲面形状的形状，只要截面的整体形状为扁平球面形状，则不限于上述实施方式。

另一方面，图5(乙)、(丙)分别示意性示出现有的膜片1'、1''的自然状态的截面形状，分别是截面圆弧形状。图5(乙)的s'示出与表示本发明的图5(甲)中的膜片冲程s相同程度的长度的冲程，该图的hin'、hout'分别示出冲程为s'的情况下的内侧高度、外侧高度。如图5(乙)所示那样，在将冲程s'设定为与s相同程度且维持截面圆弧形状的情况下，由于曲率为恒定，因此特别是在外周侧曲线变陡，外侧高度hout'与hout相比不得不变低，因此阀口截面积变小，无法确保必要流量。

此外，如图5(丙)所示那样，截面圆弧形状中，将外侧高度hout''确保为与hout相同程度的情况中，膜片的尺寸相同，因此必须以该高度的增量来增大圆弧的曲率，特别是在中央侧向上方胀出，因此冲程s''与s相比不得不变高，从而造成因增大阀冲程而导致的阀的大型化、因膜片的变形量增大而导致的寿命降低。

与此相对地，图5(甲)所示的本发明的膜片1的截面形状中，能够确保高度hin、hout(确保阀口截面积)而增大必要的流量，且整体维持截面近似扁平状。换言之，在将冲程s、高度hin或hout分别设定为相同程度来确保阀口截面积时，形成为最优化的截面形状。因此，在阀座座部8的上侧，膜片1下表面为大致平面状，在边界区域下表面平滑地弯曲，因此膜片1与阀座座部8之间不会变窄，在确保宽阔的流路·阀口截面积的同时，能够将膜片1本身的大小设为最小限度。此外，通过这样的膜片1的结构，还能够减小驱动时的膜片1的冲程(膜片1的变形量)，还可以得到高耐久性。而且，通过在至少外周周围7侧维持截面近似球状，还能够确保高的形状恢复性，同时由于为平滑的接触面而流体阻力也小。

进一步，膜片为以往的截面圆弧形状(或圆顶形状)的情况中，相对于阀杆冲程，只能得到比其更小的膜片(阀)冲程，因此只能相对于阀杆冲程得到少的流量，故而效率不好，这一点为膜片形状的胀出的圆顶越高(截面圆弧形状的曲率半径越小)的情况下效率越不好，但本发明的膜片1通过上述结构，阀杆冲程与膜片冲程几乎相等(s与hin或hout几乎相等)，因此能够高效地确保流量，特别是流路为大口径的情况中流量确保的效率变得显著。

应予说明，本例的膜片1将co合金、ni-co合金、不锈钢、因科镍合金、哈氏合金等高硬度金属制薄板冲裁为圆形并成型为使中央向上方胀出的倒皿形状，适当层叠多张来设置。

接着，说明本发明的阀室2的内部结构。如图1、2、4所示那样，在阀座座部8的外周侧15的阀室2中，设置有深槽16，在该深槽16中设置与流出流路6连通的出口竖孔流路17，该出口竖孔流路17的开口部18的形状为圆弧状的长孔形状。此外，设置连通流入流路5和阀室2的入口竖孔流路11，将深槽16的流路截面积设为入口竖孔流路11截面积的1/2以上。

如图2、4所示那样，在本发明的阀室2中，以环状形成具有底面19、内侧面20和外侧面21的规定深度f的深槽16。本例的深度f是开口部12至底面19的高度，如图示那样，设定为阀座3的高度的约2倍左右。从开口部12起的下侧且被内侧面20、外侧面21和底面19包围的区域m是深槽16的流路截面积。此外，本例的外侧面21形成相对于底面19角度为θ的倾斜面，该外侧面21的上端部与后述的盖22的膜片挤压部23一起，从下侧保持膜片1的外周周围7，与能够液封地结合固定的膜片密封部24连接。膜片密封部24如图4所示那样，通过在外径侧也形成槽部25从而形成倾斜面，因此形成截面近似梯形形状。即，深槽16的外侧面21是沿着深槽16的上方开口侧扩大的倾斜面(外侧面)21，借助该倾斜面21，密封膜片1的外周位置的膜片密封部24形成为截面梯形形状。

应予说明，本发明的深槽16的截面形状或流路截面积根据基于增大阀口截面积的流体阻力的增加(调整流量收支)而提高cv值，因此根据实施方案，可以设定为任意的形状·截面积，除了上述结构之外，可以为截面矩形形状、梯形形状、半圆弧状、椭圆形状等，也可以为不形成内外的侧面部、底面部的截面形状。

此外，外侧面21的倾斜角度θ也可以根据实施方案任意设定，本例中设定为约70度。其为本例的膜片1的外周周围7如后述那样用盖22的膜片挤压部23从上侧挤压而结合固定在阀室2内的结构，因此阀越支持高压，则为了确保耐压性而越需要增强盖22的挤压力从而提高膜片密封性等，因此，因盖22的强挤压力而可能压溃膜片密封部24，此外，压溃的情况中，膜片1的位置至少降低压溃的量，阀口截面积变窄而导致阀的流量降低，因此将膜片密封部24以截面为梯形形状的方式形成锥度，在结构上确保了对来自上侧的挤压力的耐久性。

并且，该外侧面21的倾斜角度θ越小，则膜片密封部24越能够形成宽的锥形截面形状而增加强度。另一方面，由于深槽16内的外侧面21是沿着开口侧扩大的倾斜面，因此区域m的面积变窄，角度θ越接近垂直，则区域m越接近长方形状，能够将深槽16的流路截面积确保为较宽。因此，角度θ只要是能够以良好的平衡确保深槽16的流路截面积的宽度和膜片密封部24的强度的高度两者的角度，则是最优的，本例中，70度作为该角度是最优的。

进一步，关于阀室2的内部结构，也可以是，将深度f设定为较浅，通过设为使阀室2内的阀座3的高度变低，例如通过设定成阀座座部8的高度低于膜片密封部24的高度，确保大的阀口截面积。

图2中，深槽16中设置与流出流路6连通的出口竖孔流路17。本例中，该出口竖孔流路17的开口部18的形状设为圆弧状的长孔形状，此外，出口竖孔流路17的截面积设为与连通流入流路5和阀室2的入口竖孔流路11的截面积相同以上。进一步，入口竖孔流路11截面积设为深槽16的流路截面积的2倍以下。应予说明，出口竖孔流路17的开口部18的形状除了上述之外，可以根据深槽的流路截面积、流体阻力的减少等，任意地设定为沿着深槽16的新月形状、椭圆形状等。

通过上述结构，在本发明的膜片阀中，至少不会伴随阀的大型化、膜片1的特性劣化等，能够借助膜片1的形状(阀口截面积)来增大从入口竖孔流路11流入阀室2内的流量，根据该流量增大，借助深槽16确保阀室2内的容量，从而从膜片1与阀座座部8之间向阀室2的流体流入阻力降低而变得顺畅，根据利用该深槽16的容量增大，确保出口竖孔流路17的开口部18，从而从深槽16向出口竖孔流路17的流体流入阻力也降低而变得顺畅。此外，入口竖孔流路11的截面积、深槽16的流路截面积、出口竖孔流路17的截面积彼此适当调整，因此至少流量收支整合。进一步，通过改善主体4的流入流路5、流出流路6(大直径化)等，也实现了流量増大。实际上，本例的膜片阀中，在未使外观形状大型化的情况下，以往产品的cv值为0.8左右，但在本例中能够使cv值达到1.2倍左右至1.5倍。

在为了提高直接膜片阀的流量而研究改良内部结构的基础上，关于流入流路5与入口竖孔流路11、和流出流路6，能够确保充分的流路截面积，因此作为简易且最优的结构改善的余地，可以举出阀口截面积(膜片与阀座之间的区域面积)、阀座3的外周侧的阀室2内部结构、出口竖孔流路17的截面积的3个部位，本发明中，通过上述结构改善了所有这3个部位，从而实现了适当的流量提高，而且在避免了外观的大型化的同时，还确保了阀耐久性。因此，本发明中，对于以往的课题，阀结构得到最优化(流路体积的最大化)。

接着，说明本发明的膜片阀的其他部分的结构。如图1所示那样，本实施方式的膜片阀是阀杆26的升降移动机构为把手27的手动阀。主体4由不锈钢(sus316l)等金属形成，在主体4内部，形成由流入流路5和入口竖孔流路11形成的截面近似l字形状的一次侧流路、以及由流出流路6和出口竖孔流路17形成的截面近似l字形状的二次侧流路，它们与前述的阀室2连接。此外，在阀室2的外周周围侧，形成适合于盖22的外径而能够将其嵌合的环状凹部28。应予说明，主体4、阀室2内部的流体所接触的接触面的全部或一部分可以实施亚微米级的镜面加工等表面处理。

图1、4中，盖22由不锈钢(sus304)等金属形成为近似筒状，在下端面设置截面近似圆弧形状的凹面部29，在其外周设置膜片挤压部23。组装膜片阀时，将膜片1的外周周围7载置于膜片密封部24上，将盖22的下部外周面插入·嵌合在主体4的环状凹部28内周面上，将盖22的膜片挤压部23设置在膜片1的外周周围7的上侧。接着，使设置于盖22中的紧固部件30(接管螺母)的阴螺纹31与主体4的阳螺纹部32螺纹接合时，伴随该螺纹连接，紧固部件30推动设置于盖22中的凸缘33从而将盖22紧固在主体4上，伴随该紧固，膜片挤压部23能够从上侧挤压膜片1的外周周围7而固定。此外，在盖22的上部，还固定有规定的开关显示盘34。

图1中，把手27通过压铸铝(adc12)、树脂等而成型为规定形状，用由横孔螺纹接合的固定螺纹件35(带六角孔)固定在阀杆26的上部36，虽未图示，以能够容易地从阀上侧目视辨认的方式设置开关显示盘34。此外，在阀杆26的下部37，设置盘簧38和挤压部件39(膜片件)。因此，本例的升降移动部件由阀杆26、把手27、盘簧38、挤压部件39构成。

图1中，阀杆26通过不锈钢(sus303)等金属而形成为近似棒状，在阀杆26的外周面，设置能够与设置在盖22的内周面上的阴螺纹部40螺纹接合的阳螺纹部41，该阳螺纹部41相对于阴螺纹部40进退，由此升降移动部件能够在阀杆冲程的范围内升降移动。在阀杆26与盖22之间设置o形环42，将阀杆26和盖22之间密封，同时使阀杆26在盖22内的滑动(转动)变得顺畅。此外，在阀杆26的下部37设置盘簧38，弹性挤压阀杆26的台阶部43与挤压部件39之间(将挤压部件39朝向膜片1弹性挤压)。进一步，在挤压部件39与阀杆26的下端部之间，确保了规定的间隙。

挤压部件39以不锈钢(sus304)等金属作为材质，以能够与膜片1直接接触的方式设置于阀上，具有作为不使阀杆26(盘簧38)的旋转推力传递至膜片1的轴承机构的作用，同时在阀杆26与挤压部件39之间、或膜片1与阀座3之间等存在一定程度的错位的情况中，也通过挤压部件39的弹性变形来吸收甚至修正误差，由此还具有闭阀时的阀座座部8中的密封面压沿着周向均匀化的作用。

应予说明，关阀时，发生变形，使得应力主要集中在膜片1的密封面与外周周围7之间的区域，但只要确保空间以使得该变形的膜片1尽可能不与挤压部件39、凹面部29接触而能够自由地变形，则因强制变形而导致膜片1负担的多余应力减少，因应力集中而导致的劣化、破坏也减少，膜片1的寿命提高，故而是适合的。因此，例如，将与形成为中心对称的凸曲面形状的膜片接触的挤压面部44的形状，在不损害密封性的范围内从中心侧起外缘侧的曲率增大，从而将外缘侧的曲线形成为较大，通过这样的形状，也可以确保允许膜片1的自由变形的空间(间隙g)。

接着，说明本实施方式的作用。如图1所示那样，本发明的膜片阀是将膜片1设置为通过阀杆26的升降移动而自由开关阀室的膜片阀，该图的左半侧表示全开状态，右半侧表示全关状态。

图1中，如果说明阀的全开至全关的动作，则通过转动全开状态的把手27，阀杆26随之转动，阳螺纹部41使盖22的阴螺纹部40降低，通过该降低，阀杆26的台阶部43在将盘簧38维持为几乎非旋转状态的同时向下挤压，通过该盘簧38的降低而使挤压部件39向下方弹性挤压，由此能够朝下挤压膜片1，使处于自然状态的膜片1的中心侧朝向阀座座部8逐渐凹陷变形。根据该变形量而规定阀口截面积，通过使把手27(阀杆26)在冲程途中卡止，还能够进行规定范围的流量调整。如果进一步转动把手27，则膜片1被进一步挤压变形而阀口截面积逐渐变窄，最终膜片1的密封面与阀座座部8密合，呈阀的全关状态。

如图5(甲)所示那样，开阀时，从入口竖孔流路11流入的流体与膜片1接触而以向近似直角方向扩散的方式流入阀室2侧，但其阀口截面积与图5(乙)所示的阀杆冲程为相同程度的现有阀的阀口截面积相比，确保为较大。此外，由于流体基本上无方向性地流入阀室2内，因此如图3所示那样，流体从四面八方流入阀室1的深槽16内，该流体从2个方向朝向以与深槽16连通的方式设置于1个部位的出口竖孔流路17的开口部18。

因此，至少考虑阀的流量收支时，可以认为从入口竖孔流路11向阀室2流入的流量被分成2份，它们分别以相同的方式从2个方向流入1个部位的出口竖孔流路17，因此通过将深槽16的流路截面积确保为入口竖孔流路11的截面积的1/2以上，能够整合流入流路5与阀室2之间的流量收支。同样地，如果将出口竖孔流路17的截面积设定为与入口竖孔流路11的截面积相同程度，则还能够整合流入流路5与流出流路6之间的流量收支。

该膜片阀应用于在cvd、ald、蚀刻装置等半导体制造装置的气体流路中设置的流体控制设备。该流体控制设备设置于气体流路的途中，由压力传感器、逆流阀、调节器、质量流量控制器或作为本例中的膜片阀的开关阀、其他部件构成。特别地，通过将本例的膜片阀应用于该流体控制设备，能够得到包括在紧凑的同时能够使流量以最大限度流动、而且耐压性也优异的膜片阀的流体控制设备。

进一步，本发明不限于前述实施方式的记载，在不脱离本发明的权利要求书记载的发明主旨的范围内，可以进行各种各样的变更。

附图标记说明

1膜片

2阀室

3阀座

4主体

5流入流路

6流出流路

7外周周围

8阀座座部

9中央区域

10边界区域

11入口竖孔流路

15外周侧

16深槽

17出口竖孔流路

18开口部

26阀杆