CN108351655B - 分流系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种配置的自由度较高并适合于集成化且降低了制造成本和维护成本的分流系统。一种分流系统，其将单一流量分割为多个流量，并以使分割后的流量的比成为设定流量比的方式对各流量进行控制，其中，该分流系统具有歧管(500)，其将单一流量分割为多个流量；以及多个流体控制装置(1M、1S)，该多个流体控制装置(1M、1S)相互分离并独立且相对于歧管(500)独立地形成，对多个流量分别进行控制，主装置(1M)具有通信部(102M)，该通信部(102M)向从装置(1S)发送基于设定流量比的设定流量值并接收从装置(1S)的流量检测值(DQ2)，从装置(1S)具有通信部(102S)，该通信部(102S)自主装置(1M)接收设定流量值并向主装置(1M)发送流量检测值(DQ2)。

Description

分流系统
技术领域
本发明涉及分流系统、使用于该分流系统的流体控制装置、应用有分流系统的流体控制系统、以及该流体控制系统的制造方法。
背景技术
在半导体制造工艺中，为了将准确地测量后的处理气体供给至工艺室，使用将开闭阀、质量流量控制器等各种流体控制装置集成化地容纳于箱体的流体控制系统(例如参照专利文献1)。将容纳有这样的集成化后的流体控制系统的箱体称作气箱，自该气箱的出口输出准确地测量后的处理气体。
并且，在半导体制造工艺中，为了将如上述那样准确地测量后的处理气体均等地分配至多个工艺室或者以规定的比率分配至一个工艺室的多个部位而使用分流系统(例如参照专利文献2)。
以往，借助管将上述气箱的出口连接于分流系统的入口，对自气箱供给的处理气体进行分配。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－197941号公报
专利文献2：日本特开2003－263230号公报
发明内容
发明要解决的问题
以往，作为与气箱相连接的分流系统，使用了与分配数量相对应的专用的分流系统。
因此，需要针对每个所要求的规格而准备专用的分流系统，存在成本较高这样的问题。另外，由于是与分配数量相对应的专用品，因此，在分流系统产生了故障的情况下，需要更换整个装置，从而还存在维护成本也较高这样的问题。例如，在专利文献1等的技术中，各流体控制装置的基座部的规格实现了标准化，各流体控制装置之间的连接以及各流体控制装置与其他零件之间的连接不借助管而是通过块状的接头构件来实现的。气箱内实现了集成化，各流体控制装置与接头构件之间的接口实现标准化，组装所需要的时间、组装的自动化不断发展。与此相反地，在分流系统中，由于使用管将气箱之间连接，因此组装工时较多，另外，组装的自动化也不容易。
另外，即使在欲将分流系统主体紧挨着处理室的多个供给位置地配置的情况下，当多个供给位置之间分开时，分流系统与各供给位置之间需要管。即，在以往的分流系统中，难以任意地设定供给位置、供给的朝向，从而配置的自由度较低。
本发明的目的之一在于，提供一种能够在分流系统与气体供给位置之间不追加管的情况下任意地设定流体的供给位置、供给方向从而提高配置的自由度的分流系统。
本发明的目的之一在于，提供适合于集成化且降低了制造成本和维护成本的分流系统和使用于该分流系统的流体控制装置。
本发明的目的之一在于，提供使用有上述分流系统的半导体制造方法。
用于解决问题的方案
本发明提供一种分流系统，其将单一流量分割为多个流量，并以使分割后的流量间的比成为设定流量比的方式对各流量进行控制，其特征在于，该分流系统具有：分支机构，其将单一流量分割为多个流量；以及多个流体控制装置，该多个流体控制装置相互分离并独立且相对于所述分支机构独立地形成，对所述多个流量分别进行控制，所述多个流体控制装置中的一个流体控制装置是主装置，余下的流体控制装置是从装置，所述主装置具有通信部，该通信部向所述从装置发送基于所述设定流量比的设定流量值并接收所述从装置的流量检测值，所述从装置具有通信部，该通信部自所述主装置接收所述设定流量值并向主装置发送所述流量检测值。
优选的是，所述流体控制装置具有基座部，该基座部划分出分割后的多个流量中的一个流量的流入口、流路以及流出口，所述基座部形成为块状，所述基座部在作为设置面的底面形成有所述流入口和流出口。
本发明提供一种流体控制装置，其特征在于，该流体控制装置包括使用于上述分流系统的主装置或从装置。
本发明提供一种流体控制系统，其是使多种流体控制装置集成化而成的，其特征在于，所述多种流体控制装置的一部分是上述分流系统的主装置和从装置。
本发明提供一种流体控制系统的制造方法，该流体控制系统是使多种流体控制装置集成化而成的，其特征在于，所述多种流体控制装置的一部分包括上述分流系统的主装置和从装置，在流体控制系统的制造方法中，将多个块状接头构件定位在共同的底板上，利用紧固构件将所述块状接头构件固定于所述共同的底板，将密封构件定位于在所述接头构件的上表面形成的开口的周围，将所述多种流体控制装置的底面定位于所述块状接头构件的上表面，利用紧固构件将所述多种流体控制装置的基座部固定于所述块状接头构件。
本发明提供一种半导体制造方法，其特征在于，将上述分流系统使用于在半导体制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
本发明提供一种平板显示器的制造方法，其特征在于，将上述分流系统使用于在平板显示器的制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
本发明提供一种太阳能面板的制造方法，其特征在于，将上述分流系统使用于在太阳能面板的制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
发明的效果
采用本发明，独立地形成了将单一流量分割为多个流量的分支机构和对多个流量分别进行控制的多个流体控制装置，另外，使多个流体控制装置相互分离并独立，因此能够任意地设定各流体控制装置的配置、朝向，显著地提高了配置的自由度。
采用本发明，由于使多个流体控制装置相互分离并独立，因此，在系统产生了故障时等情况下，只要仅对产生故障的流体控制装置进行修理或更换即可，不需要更换整个分流系统，能够大幅降低维护成本。
另外，采用本发明，通过在分流系统中使用的多个流体控制装置的块状的基座部的底面形成流入口和流出口，能够在接头不使用管的情况下构筑分流系统，还能够实现分流系统的集成化。
并且，采用本发明，能够将分流系统应用于使流体控制装置集成化而成的流体控制系统，包括分流系统的流体控制系统的组装的自动化也变得容易。
附图说明
图1A是本发明的一实施方式的主侧流体控制装置的主视图。
图1B是图1A的主侧流体控制装置的侧视图。
图1C是将图1A的主侧流体控制装置的罩拆下而示出内部构造且示出基座部的纵截面的图。
图1D是图1A的主侧流体控制装置的基座部的仰视图。
图2A是本发明的一实施方式的从侧流体控制装置的主视图。
图2B是图2A的从侧流体控制装置的侧视图。
图2C是将图2A的从侧流体控制装置的罩拆下而示出内部构造且示出基座部的纵截面的图。
图3A是具有本发明的一实施方式的分流系统的流体控制系统的外观立体图。
图3B是从另一方向看图3A的流体控制系统的外观立体图。
图4A是表示歧管块接头构件的一个例子的立体图。
图4B是从另一方向看图4A的歧管块接头构件的立体图。
图4C是图4A的歧管块接头构件的纵向剖视图。
图5是块状接头构件的外观立体图。
图6是本发明的一实施方式的分流系统的功能框图。
图7是用于说明本发明的流体控制系统的制造方法(组装方法)的外观立体图。
图8A是表示本发明的实施方式的流体控制系统的变形例的外观立体图。
图8B是从另一方向看图8A的流体控制系统的外观立体图。
图9A是表示本发明的实施方式的流体控制系统的另一变形例的外观立体图。
图9B是从另一方向看图9A的流体控制系统的外观立体图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
在图1A～图1D中示出本发明的一实施方式的分流系统用的第1流体控制装置(以下，称作主装置)1M，在图2A～图2C中示出本发明的一实施方式的分流系统用的第2流体控制装置(以下，称作从装置)1S。
主装置1M具有基座部10、设置在基座部10上的控制阀30和流量传感器40、覆盖控制阀30和流量传感器40的罩2、以及固定于罩2的内壁的电路基板12M。
控制阀30包括驱动部31、凸缘部32以及阀部33，阀部33容纳于在形成于基座部10的凹部10m内，凸缘部32通过螺栓固定于基座部10。
基座部10是由3个基座块11A、11B、11C通过未图示的螺栓相互连结而形成的。
在基座部10的底面10j开设有流入口10a和流出口10g，在流入口10a和流出口10g的周围形成有垫圈座10s。
在基座部10的内部形成有与流入口10a相连通的流路10b、10c、10d、10e、10f。流路10b、10c、10d相互连接，流路10d的一端与控制阀30的阀部33的入口侧相连通。流路10e的一端与阀部33的出口侧相连通，且流路10e的另一端与流路10f相连通。
流量传感器40对在形成于基座部10的旁通流路10k内流动的液体、气体等流体的流量进行测量。旁通流路10k与流路10c相连接。
电路基板12M具有产生向控制阀30输出的控制信号的功能、在外部控制器与从装置1S之间发送和接收各种数据的功能、根据设定流量比来计算赋予主装置1M和从装置1S的设定流量的功能、接收流量传感器的检测信号的功能等，该电路基板12M包括印刷电路板和搭载于该印刷电路板的未图示的微型处理器等硬件、以及所需要的软件。在电路基板12M上连接有模块化插口13A，能够经由模块化插口13A与个人计算机通信，能够对主装置1M进行各种初始设定等。
通信线缆20被使用于主装置1M与从装置1S之间的串行通信和电源供给，通信线缆21被使用于主装置1M与未图示的外部控制器之间的串行通信和电源供给。通信线缆20、21的一端与连接器15A相连接。连接器15A与设于罩2的一侧且与电路基板12M电连接的连接器15B相连接。由此，通信线缆20与电路基板12M电连接。
如图2A～图2C所示，从装置1S具有与主装置1M大致同样的结构。此外，在图2A～图2C中，对于相同的构成部分使用了相同的附图标记。
通过将与通信线缆20相连接的连接器16B连接于与电路基板12S相连结的连接器16A，从而从装置1S能够经由通信线缆20与主装置1M通信。模块化插口13B、13C具有与上述模块化插口13A相同的功能。
在图3A、图3B中示出流体控制系统，该流体控制系统包括使用上述主装置1M和从装置1S构成的分流系统。
本实施方式的分流系统具有主装置1M、从装置1S、歧管块接头构件500以及块状接头构件510。
在此，在图4A～图4C中示出歧管块接头构件500的构造。
歧管块接头构件500是横穿长度方向的截面形状为矩形的块状的构件。在歧管块接头构件500的内部沿着长度方向形成有流路501。流路501的两端部闭塞。分支流路503以向与流路501正交的方向分支的方式形成，分支流路503在歧管块接头构件500的上表面开口。分支流路503的开口沿长度方向等间隔地排列。在分支流路503的开口的周围形成有垫圈座505。在各分支流路503的开口的两侧形成有螺纹孔507。
歧管块接头构件500通过使从多个分支流路503的一个开口供给过来的流体自其他两个以上的分支流路503的开口流出，能够将单一流量分割为多个流量。例如，在将单一流量分割为两个流量的情况下，自一个分支流路503的开口流入流体，使该流体自其他两个分支流路503的开口流出。此时，未使用的余下的分支流路503的开口被未图示的封闭塞、阀封闭。采用歧管块接头构件500，能够使流体在任意的位置流入和流出，另外，通过选择所使用的开口数量，能够将单一流量分割为任意数量的流量。
主装置1M和从装置1S这两者的基座部10通过螺栓固定于歧管块接头构件500。主装置1M和从装置1S这两者的与底面10j的流入口10a相连通的流路10b与在歧管块接头构件500的上表面开口的分支流路503相连接。
在图5中示出块状接头构件510的外观。
块状接头构件510具有形成于上表面的开口510a和呈筒状形成于侧面的开口510b，开口510a和开口510b通过在块状接头构件510的内部形成的未图示的单一流路相连通。在开口510a的周围形成有用于容纳垫圈的垫圈座510c。在垫圈座的510c的两侧形成有沿上下方向形成的螺纹孔510d。在螺纹孔510d中，拧入有用于将上述基座部10固定于块状接头构件510的螺栓。在各螺纹孔510d的附近，沿上下方向形成有通孔510e。通孔510e是为了供将块状接头构件510固定于底板310的螺栓安装而设置的，在通孔510e形成有沉孔(日文：座繰り)，对此省略详细说明。
主装置1M和从装置1S这两者的基座部10通过螺栓固定于块状接头构件510。在块状接头构件510的上表面具有开口510a的流路与在主装置1M和从装置1S这两者的底面10j具有流出口10g的流路10f相连接。
如图3A、图3B所示，包括本实施方式的分流系统的流体控制系统除了具有主装置1M和从装置1S以外，还具有开闭阀320、调节器330、压力计340、开闭阀350、开闭阀360、质量流量控制器(MFC)370以及开闭阀380。它们沿着长度方向A1和长度方向A2排列。此外，实际上，在与长度方向A1和长度方向A2正交的横向B1和横向B2的方向上也排列有流体控制装置，但为了便于说明而将其省略。
流体控制装置320～380具有形成为块状的基座部320B～380B，这些基座部320B～380B按照通过SEMI标准而标准化后的规格而形成，在基座部320B～380B的底面形成有供流体流入或流出的未图示的开口。MFC370的基座部370B的规格和MFC370的外形尺寸与主装置1M、从装置1S相同。
各流体控制装置320～380的基座部320B～380B设置并固定在块状接头构件401～407之上。如后述那样，在基座部320B～380B与块状接头构件401～407之间夹设有作为密封构件的垫圈GK，基座部320B～380B的流路和与该流路相连接的块状接头构件401～407的流路被垫圈GK密封。块状接头构件401是与上述块状接头构件510相同的构造，块状接头构件401将自流入口401b供给过来的流体引导至开闭阀320，其他的块状接头构件402～407将流体控制装置320～380的流路之间连接起来。
在图6中示出使用主装置1M和从装置1S构成的分流系统的一个例子的功能框图。
如图6所示，主装置1M除了具有控制阀30和流量传感器40以外，还具有控制部103M、驱动器104M、通信部102M以及流量计算部105。
主装置1M的控制部103M将控制阀30的开度固定为例如全开、75％的恒定开度。
流量计算部105自外部的控制器200经由通信部102M接收设定流量比TFR(％)，并计算与设定流量比TFR相对应的设定流量值TRM和设定流量值TRS。设定流量值TRM是主装置1M的设定(目标)流量值。设定流量值TRS是从装置1S的设定(目标)流量值。从装置1S的设定(目标)流量值经由通信部102M被发送至从装置1S的通信部102S。
从装置1S的控制部103S产生与相当于流量传感器40的检测值DQ2的流量Q2和经由通信部102M、102S被赋予的设定流量值TRS之间的偏差相对应的控制指令，并将控制指令发送给驱动器104S。驱动器104S将与接收到的控制指令相对应的驱动电流提供给控制阀30的驱动部。
并且，流量计算部105接收主装置1M的流量传感器40的检测值DQ1，并且经由通信部102S、102M接收从装置1S的流量传感器40的检测值DQ2，流量计算部105连续更新并输出相当于设定流量比TFR的设定流量TRS。由此，即使初级侧的流量Q存在变动，次级侧的流量Q1、Q2的比始终保持恒定。
通信部102M、102S在主装置1M与从装置1S之间对流量传感器40的检测值DQ2、设定流量TRS等各种数据进行串行通信。此外，在本实施方式中，使用线缆20进行通信，但还能够以无线的方式来进行串行通信。
参照图7来说明本发明的流体控制系统的制造方法(组装方法)的一个例子。
在底板310的规定位置预先形成有用于利用螺栓BT1将块状接头构件401～407、块状接头构件510固定的螺纹孔，将块状接头构件401～407、块状接头构件510定位于这些螺纹孔的形成位置，且将歧管块接头构件500定位于规定位置。
接着，将螺栓BT1插入块状接头构件401～407、块状接头构件510的各通孔，将块状接头构件401～407、块状接头构件510紧固于底板310。在该状态下，块状接头构件401～407、块状接头构件510以及歧管块接头构件500这几者的上表面处于共同的平面上。
接着，将垫圈GK定位于块状接头构件401～407、块状接头构件510以及歧管块接头构件500的适当位置(也可以预先将垫圈GK安装于流体控制装置320～380、主装置1M以及从装置1S。)
接着，将流体控制装置320～380、主装置1M以及从装置1S在夹设有垫圈GK的状态下定位于块状接头构件401～407、块状接头构件510以及歧管块接头构件500这几者的上表面。
接着，使用螺栓BT2和螺栓BT3将流体控制装置320～380、主装置1M以及从装置1S紧固于块状接头构件401～407、块状接头构件510以及歧管块接头500。
接着，利用通信线缆20将主装置1M与从装置1S之间连接起来。
通过以上的工序，完成了流体控制系统的组装。
采用本实施方式，由于利用按照功能而分离的组件(主装置1M、从装置1S、歧管块接头构件500)来构筑分流系统，因此各组件能够使用通用件，从而能够降低制造成本。
另外，在分流系统产生了故障时等的情况下，只要仅对产生故障的组件进行修理或更换即可，因此还能够降低维护所需的成本。
采用本实施方式，由于能够在主装置1M与从装置1S之间进行通信，因此能够任意地设定主装置1M与从装置1S之间的相对位置，能够改变分割后的流体的流出位置，由此增加了系统设计的自由度。
采用本实施方式，由于使用块状的接口将包括分流系统的流体控制系统的各要件之间连结起来，因此能够实现系统的高集成化。
采用本实施方式，能够通过将包括分流系统的流体控制系统的各要件堆叠在底板310上并将全部的螺栓沿相同的铅垂方向拧入来进行组装，因此，组装的自动化变得非常容易。
变形例
在图8A和图8B中示出本发明的流体控制系统的变形例。
在图8A和图8B所示的流体控制系统中，并排有沿A1方向和A2方向排列的开闭阀320、调节器330、压力计340、开闭阀350、开闭阀360、质量流量控制器(MFC)370以及开闭阀380的流体控制装置列。相对于两列流体控制装置，主装置1M配置于靠B2方向的一侧，从装置1S配置于靠B1方向的一侧。由主装置1M和从装置1S构成的分流系统将来自多列流体控制装置中的任意一列流体控制装置或多列流体控制装置的流体分割。
在图9A和图9B中示出本发明的流体控制系统的另一变形例。
图9A和图9B所示的流体控制系统具有两个从装置1S－1、1S－2，其将单一流量分割为3个流量。若在图8A和图8B所示的流体控制系统中新追加从装置1S－2并利用通信线缆进行连接，则能够容易地构筑图9A和图9B所示的流体控制系统。
在上述实施方式中，利用歧管块接头构件500构筑了歧管，但并不限定于此，根据需要，能够采用各种形态。
在上述实施方式中，说明了将分流系统配置于气箱内的例子，但本发明并不限定于此。例如，即能够将分流系统设置在气箱外，还能够利用分支流路将气箱的出口与各流体控制装置之间连接起来并将各流体控制装置分散地配置在目标的供给位置。另外，配置各流体控制装置时的朝向还能够任意地设定。并且，还能够在各流体控制装置的基座的侧面侧设置流出口、流入口，作为接头，还能够使用管接头。
上述分流系统应用于半导体制造工艺中，但并不限定于此，还能够应用于平板显示器的制造工艺、太阳能面板的制造工艺等其他各种制造工艺中。
附图标记说明
1M、主装置；1S、从装置；2、罩；10、基座部；11A、11B、11C、基座块；15A、15B、连接器；20、21、通信线缆；300、300A、300B、流体控制系统；310、底板；320、开闭阀；330、调节器；340、压力计；350、开闭阀；360、开闭阀；370、质量流量控制器；380、开闭阀；401～407、块状接头构件；500、歧管块接头构件(分支机构)；510、块状接头构件；BT1～BT3、螺栓(紧固构件)；GK、垫圈。

Claims (12)

1.一种分流系统，其将单一流量分割为多个流量，并以使分割出的流量的比成为设定流量比的方式对各流量进行控制，其特征在于，
该分流系统具有：
分支机构，其将单一流量分割为多个流量；以及
多个流体控制装置，该多个流体控制装置相互分离并独立且相对于所述分支机构独立地形成，对所述多个流量分别进行控制，
所述多个流体控制装置中的一个流体控制装置是主装置，余下的流体控制装置是从装置，
所述主装置具有通信部，该通信部向所述从装置发送基于所述设定流量比的设定流量值并接收所述从装置的流量检测值，
所述从装置具有通信部，该通信部自所述主装置接收所述设定流量值并向主装置发送所述流量检测值，
所述主装置和所述从装置分别具有基座部，该基座部划分出分割出的多个流量中的一个流量的流入口、流路以及流出口，所述基座部形成为块状，所述基座部在作为设置面的底面形成有所述流入口和流出口，
所述分支机构包括将单一流量分割为多个流量的第1块状接头构件，所述第1块状接头构件具有排列有多个开口的上表面，在该第1块状接头构件的内部形成有分别与所述多个开口相连通的多个分支流路和该多个分支流路共同连接的流路，所述多个各开口构成为能够与所述主装置及从装置的各流入口，以及上游侧的流体控制装置的流出口的任一个相连接，
所述主装置和从装置这两者的基座部通过紧固构件固定于所述第1块状接头构件，该主装置和从装置这两者的与底面的流入口相连通的流路连接于与该第1块状接头构件的上表面的开口相连通的流路。
2.根据权利要求1所述的分流系统，其特征在于，
所述主装置具有流量计算部，该流量计算部根据自外部赋予的所述设定流量比来分别计算所述多个流体控制装置的设定流量值。
3.根据权利要求2所述的分流系统，其特征在于，
所述流量计算部根据所述设定流量比、所述主装置的流量检测值以及经由所述主装置的通信部取得的所述从装置的流量检测值来改变赋予所述从装置的设定流量值。
4.根据权利要求1所述的分流系统，其特征在于，
在所述第1块状接头构件的上表面，所述多个开口沿长度方向排列成一列，所述共同流路在所述第1块状接头构件的内部沿长度方向延伸，
所述第1块状接头构件在所述多个开口的各自的所述长度方向的两侧，分别形成有供从上表面朝向底面延伸的所述紧固构件螺合的螺纹孔，
所述螺纹孔在所述共同流路的上方闭塞。
5.根据权利要求1所述的分流系统，其特征在于，
该分流系统还具有多个第2块状接头构件，该第2块状接头构件具有供所述主装置的基座部的底面和所述从装置的基座部的底面设置的上表面，所述基座部通过紧固构件固定于该第2块状接头构件，
所述第2块状接头构件具有在所述上表面开口的流路，该流路与所述主装置的底面的流出口或所述从装置的底面的流出口相连接。
6.一种流体控制系统，其特征在于，
该流体控制系统包括权利要求1的分流系统，其是使包括该分流系统的主装置和从装置的多种流体控制装置集成化而成的。
7.根据权利要求6所述的流体控制系统，其特征在于，
所述多种流体控制装置全部具有块状的基座部，该块状的基座部在作为设置面的底面形成有流路的开口。
8.根据权利要求6或7所述的流体控制系统，其特征在于，
在所述多种流体控制装置中包括对流体的流量进行测量并控制该流量的流量控制装置，
所述流量控制装置具有基座部，该基座部划分出分割出的多个流量中的一个流量的流入口、流路以及流出口，所述基座部形成为块状，所述基座部在作为设置面的底面形成有所述流入口和流出口。
9.一种流体控制系统的制造方法，该流体控制系统包括权利要求1的分流系统，其是使包括该分流系统的主装置和从装置的多种流体控制装置集成化而成的，其特征在于，
在流体控制系统的制造方法中，
将包含所述第1块状接头构件的多个块状接头构件定位在共同的底板上，
利用紧固构件将所述块状接头构件固定于所述共同的底板，
将密封构件定位于在所述接头构件的上表面形成的开口的周围，
将所述多种流体控制装置的底面定位于所述块状接头构件的上表面，
利用紧固构件将所述多种流体控制装置的基座部固定于所述块状接头构件。
10.一种半导体制造方法，其特征在于，
将权利要求1、2或4所述的分流系统使用于在半导体制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
11.一种平板显示器的制造方法，其特征在于，
将权利要求1、2或4所述的分流系统使用于在平板显示器的制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
12.一种太阳能面板的制造方法，其特征在于，
将权利要求1、2或4所述的分流系统使用于在太阳能面板的制造工艺中使用的流体的流量比控制中。
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