JP2002506181A - モジュール式表面取付型マニホルド - Google Patents
モジュール式表面取付型マニホルドInfo
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Abstract
Description
は、半導体ウェファー製造に用いられるクリーンルーム環境など、高純度流体シ
ステムおよび腐食性流体システムで用いられるモジュール式気体分配システムに
関する。
on)No. 60/076,871の利点(benefit)を請求する。
high purity valve)、調整装置(regulator)圧力変換装置(pressure transdu
cers)、流量制御装置(mass flow controller)、溶接および高純度金属シール
によって互いに連結されるその他構成部品からなるシステムによって制御される
。これら結合は、溶接作業のための余分な時間と費用がかかり、構成部品間に不
必要なすき間ができ、他の構成部品と部品との間に位置する部品の交換が難しく
なる、といった理由から、多くの応用分野で望ましくない。さらに、これらシス
テムは特注設計、製造(custom designed and manufactured)されているのが普
通で、そのため、製造費用や交換部品の調達が極めて高いものになる。
ステムが導入されるようになった。たとえばバルブ、圧力調整装置(pressure r
egulators)など、こうしたシステムの代表的な構成部品およびその他流体用構 成部品は、入口・出口ポートや取付機構(attachment mechanism)が表面取付型
マニホルドに適合するよう変更が加えられた。これらマニホルドは、高純度金属
を機械加工(machined)したモジュール・ブロックでできていて、機械加工され
た内部流路を持つのが一般的である。これら従来技術によるモジュール式システ
ムは構成部品とモジュール・ブロック面(modular block face)間に金属製シー
ルをを用いることで、ほぼ漏洩のない一体性を保証するのが通常である。そうし
たシステムの目的の一つは、表面取付型構成部品を相互に交換できるように、業
界基準(industry standards)に基づく表面取付型の標準構造(surface mount
standard configurations)を用いることにある。
高純度金属でできていることである。したがって、金銭、天然資源が十分に活用
されていない。さらに、こうしたブロック構成部品は、単一ブロックについて複
数流路を機械加工するのが複雑で製造コストが高い上、製造が煩雑なため高価な
スクラップが形成される危険が高い。さらに、互いに嵌合するブロックとブロッ
クの間には嵌合するシールを用いる必要があり、そのため製造に余計な時間を要
する上、漏れのないシールを確実にするにはファスナー部材の設置とメークアッ
プトルクの調整を(makeup torque)適正に行わねばならない。。
の使用量を劇的に削減し、製造がより簡単でより安価なシステムであって、その
一方既存システムの性能、安全性(integrity)、信頼性を満たすかまたはこれ を超えるシステムでありながら、設置場所(footprint)あるいはエンベロプが 小さくなった、モジュール式マニホルドデザインの提供が求められる。
2つ以上の流体用構成部品と流体連通する(in fluid communication with)こ とを目的とした、流体マニホルドシステムで使用するブリッジ取付具(bridge f
itting)を提供する。ブリッジ取付具は、第1のL字型取付具と、これに連結さ れる第2のL字型取付具を備え、連結されたL字型型取付具はその中を貫通する内
部流路をもつ。ブリッジ取付具の内部流路は入口端部と出口端部を持ち、入口端
部は第1の流体用構成部品の出口ポートと流体連通し、ブリッジ取付具の出口端
部は第2流体用構成部品の入口端部と流体連通している。
、流体マニホルドで使用するブリッジ取付具を提供するもので、前記流体用構成
部品のうち1つ以上が単一ポートを持つ。ブリッジ取付具は、それぞれ端部がT 字取付具に連結される第1と第2のL字型取付具を備える。T字型取付具はL字型
取付具の間に位置し、L字型取付具、T字型取付具はそれぞれ互いに流体連通す る内部流路を持つ。取付具の内部流路は、入口端部と第1および第2の出口端部
を持ち、入口端部は第1の流体用構成部品の出口ポートと流体連通し、流路の出
口端部は第2および第3の流体用構成部品の入口端部とそれぞれ流体連通してい
る。
表面取付型流体用構成部品と連結するモジュール式流体マニホルドシステムが提
供されるもので、モジュール式システムは中を内部流路が貫通する1つ以上のブ
リッジ取付具を具備し、ブリッジ取付具の内部流路は第1の流体用構成部品の出
口ポートと連結するための入口端部と、第2の流体用構成部品の入口ポートと連
結するための出口端部を持ち、これにより、ブリッジ取付具の内部流路は、シス
テムを組み立てた時、第1,第2流体用構成部品と流体連通することになる。
上の流体用構成部品と連結するためのモジュール式流体マニホルドシステムを提
供する。マニホルドシステムは、入口端部と出口端部、ならびに前記端部を連結
する内部通路を持つ1つ以上のブリッジ取付具を備える。システムはさらに、そ
の上に流体用構成部品を搭載するための上面と、流体用構成部品の入口、出口ポ
ートと位置合わせした(aligned with)複数の穴をもつ位置決めプレート(loca
tor plate)を含む。位置決めプレートは、ブリッジ取付具を装着するための下 面を持つ。各ブリッジ取付具の入口端部は流体用構成部品の出口ポートと流体連
通し、各ブリッジ取付具の出口端部は別の流体用構成部品の入口ポートと流体連
通する。
明とクレームから明らかになろう。
図示するが、添付図面は本書の一部を形成する。
し、その限定を目的とせず、図1−4に独特のマニホルドシステムを示す。図面
に示され記述される本発明はたとえば、半導体装置の製造に用いられる高純度モ
ジュール式気体分配システム、あるいは腐食性流体に対する耐性が必要なその他
の流体システムの部品として有用である。本発明は高純度流体システムでの使用
に限定されず、流体の流動制御に関連するその他いかなる応用にも有用性を持つ
。
4、などの流体流動制御システム構成部品とともに組立てたモジュール式流体マ
ニホルドシステム10が示される。流体用構成部品は本発明と共に利用できるが
、本発明の一部ではない。流体用構成部品12−14は好ましくは表面取付型構
成部品であり、それぞれの構成部品は入口ポート16を持ち、さらに図3Aに示 すように、流体用構成部品への流体連通を可能にする1つ以上の出口ポート18
を具備する。流体用構成部品の一連の締め具22が流体用構成部品の底部フラン
ジ26開口部24を貫通して、構成部品をモジュール式マニホルドシステム10
に固定するようになっている。
0、オプションの位置決めプレート30、オプションの端部取付具(複数)45
、およびオプションの密封部材60を備えることができる。これら部材を以下に
詳述する。ブリッジ取付具50は、図3に示すように、2つのL字型取付具52 であり、L字型取付具2はオービタル溶接(orbital welding)などの従来手段に
より、その両端に連結したオプションの管状延長部54でつながっている。L字 型取付具52は入口端部58と、出口端部62,64を持つ内部流路56を持ち
、入口端部58は出口端部62,64に対して95度をなす。オプションの管状
延長部54は、2つの隣接するL字型端部取付具52の隣接流路とつながる内部 流路を持っていて、その結果、U字型流路がブリッジ取付具50の内部に形成さ れ、流路は入口端部62と出口端部64を持つ。図3Aに示すように、ブリッジ 取付具50の入口端部62は流体用構成部品12のそれぞれの出口開口部18と
流体連通しており、ブリッジ取付具50の出口端部64は隣接する流体用構成部
品13の入口と流体連通している。したがって、ブリッジ取付具50は、隣接す
るモジュールブロックを連結する際従来技術では必ず使われていた金属対金属の
シールを隣接ブリッジ取付具50間に設ける必要がなく、12,13などの隣接
流体用構成部品間を流体を移動させるための「ブリッジ」の役割を果たす。ブリ
ッジ取付具50は、316あるいはSCQなどのステンレス鋼、あるいはその他半 導体処理用流体と共に用いるのに適した金属で構成することが好ましい。典型的
な工業用途については、プラスチックあるいは金属など、適切な材料を本発明に
用いることができる。
よく、端部取付具45は、規格VCR型取付具(standard VCR-type fitting)など
の規格取付具(standard fitting)46、あるいは流体ラインの接続に適したそ
の他取付具に接続させた90度の内部流路を持つL字型取付具を具備する。端部 取付具45は流体ライン(図示せず)と嵌合する入口取付具または出口取付具と
して利用できる。したがって、L字型取付具の出口または入口端部はそれぞれ流 体用構成部品の入口または出口端部に連結している。端部取付具45はステンレ
ス鋼、316ステンレス、SCQステンレス、その他半導体処理用流体と共に用い るのに適した材料で構成するのが好ましい。典型的な工業用途では端部取付具4
5を,プラスチックや金属などの適切な材料で構成すればよい。
backing plate)40を備える。支持板40は平坦な板で構成すればよいが、好 ましくは複数のブリッジ取付具50や端部取付具45をその中で受けて固定する
ための内部溝またはチャンネル42をもつ。ブリッジ取付具50と端部取付具4
5のL字型取付具52はそれぞれ、溝またはチャンネル42の形状に嵌合する正 確な寸法の外側形状ボディを持つ。L字型取付具52の外形は長方形または正方 形が好ましいが、必須ではない。チャンネル42を形成する内部側壁44も、正
方形のボディがぴったりはまるのに適した、あるいは対向する側壁の2つが長方
形のボディを受けるのに適した、寸法を持つことが好ましい。チャンネルの形状
がL字型取付具52の形状と合致するものであれば本発明は機能するので、本発 明は上述の形状に限定されない。支持板40は金属など、どのような材料でもよ
いが、アルミニウムなどの低価格で軽量の材料が好ましい。
チャンネル42の中に完全にはまりこむだけの深さをチャンネル42が持ってい
て、ブリッジ取付具の入口62、出口64および対向するチャンネル壁44の間
でシール60を受けるためのくぼみが形成されている(図示せず)。この実施例
のシステムを組み立てるには、隣接するブリッジ取付具52間のすき間が最小限
になるような間隔で、ブリッジ取付具50を支持板40のチャンネル42に挿入
する。次いで、流体用構成部品12−14の入口および出口ポートを、それぞれ
対応するブリッジ取付具の出口および入口ポートとに、慎重に位置合わせする。
たとえば、第1のブリッジ取付具50の入口端部を第1の流体用構成部品の出口
と位置合わせして流体連通を計る。次ぎに、第1ブリッジ取付具50の出口端部
を第1流体用構成部品に隣接する第2の流体用構成部品の入口と位置合わせする
。入口、出口ポートを慎重に位置合わせした後、締め具22を流体用構成部品の
フランジ26の穴24を介して、支持板40の嵌合穴(mating hole)(図示せ ず)に挿入することで、流体用構成部品を支持板40に固定する。
ブリッジ取付具50と流体用構成部品のたがいに嵌合する入口/出口ポートの間
に収まる。シール60には、エラストマー、プラスチック、ゴム、ポリマー材料
など適切な材料を用いればよく、ニッケルなどの軟質金属が好ましい。C字型シ ール(C seal)を用いてよいのはもちろん、複合シール(composite seal)など
も一例としてあげることができる。本技術分野の熟練者にとって、その他のシー
ル技術も本発明と共に用いることができるのは明白であろう。
ッジ取付具50の端部62,64を受けるように位置合わせした複数の穴を持つ
。ブリッジ取付具の端部は、好ましくは、位置決めプレート30の厚みよりわず
かに短くして、シール60を受けるくぼみができるようにする。位置決めプレー
ト30はさらに、締め具22を受けるように位置合わせした穴32も持つ。した
がって、本発明の第2実施例によるシステムを組み立てるには、ブリッジ取付具
を支持板40のチャンネル42内に入れた後、位置決めプレートの穴をブリッジ
取付具50の入口および出口端部に位置合わせする。位置決めプレートを次いで
下に降ろして、ブリッジ取付具50の端部が位置決めプレート30の位置合わせ
した穴34に挿入されるようにする。締め具36を支持板の位置合わせした穴3
8に挿入して、位置決めプレート30の位置合わせした穴39に嵌合させる。最
後に、流体用構成部品12−14を締め具22を用いて位置決めプレート30に
固定する。
0は3つの隣接する流体用構成部品と共に用いることができるもので、たとえば
圧力変換装置など、中央の流体用構成部品は入口ポートを一つだけ持つ。ブリッ
ジ取付具70は2つのL字型取付具52で構成され、それぞれT字型取付具72と
流体連通する内部流路を持つ。T字型取付具72は1つの入口端部74と、2つ
の出口端部76、78を持つ。T字型取付具70の出口端部76は圧力変換装置
などの単一ポート式流体用構成部品と流体連通する。T字型取付具の出口端部7
8はブリッジ取付具の出口端部80と流体連通する。したがって、T字型ブリッ
ジ取付具70は1つの入口端部82と、2つの出口端部76,80を持ち、3つ
の隣接する流体用構成部品間で流れを「ブリッジでつなぐ」あるいは移動させる
ために用いることができるもので、中央の流体用構成部品のポートは一つしかな
い。
ート80のさらに他の実施例を示す。本発明をさらにわかりやすく図示するため
に、ブリッジ50に対して位置決めプレートの裏側を示す(すなわち、図2の逆
)。位置決めプレートの穴82内でのブリッジ50の配置によって、1つ以上の
流路からの流体を組み合わせたり混合することが可能になる。したがって図4に
示すように、4つの独立した流路(A、B、CおよびD)を示すが、これらは流体用
構成部品(図示せず)により所望の割合で混合され、その結果、システムの流体
出口86は所望の割合で混合された流体A、B、CおよびDで構成されることになる
。これは3つのポート構成を(84の位置に)持つバルブなどの流体用構成部品
を用いて達成されるもので、別個の流路からの異なる流体の混合が可能になる。
上記のような結果を達成するために、ブリッジ取付具50が釘差し盤(pegboard
)のような配置で連結されていることに注目されたい。このように、ブリッジ 50は別個の流路を連結あるいは結合するためのもので、特別な部品を用いるこ
となく流体を混合できるようになっている。3つのポートを持つ特別なブロック
が必要になる従来のブロック型モジュール設計に比べて、これは明らかに利点で
ある。
また、支持板を必要としない「位置決め」として使用できる。ブリッジ取付具5
0はさらに、位置決めプレート80に設けた位置合わせずみネジ山つき穴82に
挿入するネジ山つき端部(図示せず)を備えることができる。ブリッジ取付具5
0の端部62,64は、位置決めプレート80の位置合わせずみ穴82に押しば
めてもよく、あるいは位置決めプレートに保持クリップ(図示せず)で取りつけ
てもよい。本技術分野の熟練者にとって、その他の取付手段も容易に理解できよ
う。
あり、ブリッジ取付具を複数の層(図示せず)にできるだけの高さにする。この
断面層の特長(cross layer feature)は、たとえばラインAのパージガス(purg
e gas)を他のガスラインB、C、Dに供給したい場合に有用になる。これを達成す
るには、ブリッジ取付具50を修正して、上の層にあるブリッジ取付具と嵌合す
るT字型取付具を追加する必要がある。このL字型取付具は図3bに示すL字型取付
具の間に配置され、L字型取付具の内部流路と連通する内部流路を持つものにな る。しかし、図3Bとは異なり、T字型取付具の開口はL字型取付具の開口に対し て180度逆を向いていて、他の層に位置するブリッジ取付具のT字型取付具と 嵌合するようになっている。したがって、この本発明実施例では、複数の流路を
持つ流体マニホルドシステムが得られ、前記流路は複数方向に延長可能である。
さらに、この実施例では、気体流路を複数層または三次元構造の層に構成するこ
とができ、1つの層の流体流路は他の層(複数)の流体流路と流体連通させるこ
とができる。
と共に用いられる、気体または流体流路を形成するためのブリッジ取付具を提供
する。これらブリッジ取付具は従来技術で必要とされた隣接ブロック間の嵌合シ
ールを省くことができ、製造がはるかに簡単で安価である。さらに、本発明によ
れば、複数の流体流路と流体用構成部品を複数方向および複数層に設置するのが
容易である。本発明はまた、流体用構成部品の交換を可能にし、構成部品に容易
にアクセス出来るためメンテナンスが容易になる。
て変更が可能であることは明白であることが理解される。したがって、本発明は
本書で図示、説明した特定の実施例に限定されず、本発明の真の範囲、精神は付
帯クレームによって決まる。
表的な構成部品とシールを示す。
部品およびシールを示す分解斜視図。
気体ブリッジの間に位置する1つの完成気体ブリッジと、オプションの代表的な
シールを示す。
ムを示す斜視図。
Claims (17)
- 【請求項1】 バルブ、調整装置、圧力変換装置、流量制御装置などの2つ
以上の流体用構成部品と流体連通させるために、流体マニホルドシステムにおい
て用いられるブリッジ取付具であって、ブリッジ取付具は、 第2のL字型取付具に連結した第1のL字型取付具を備え、前記連結L字型取付 具はその中を貫通する内部流路を持ち、前記ブリッジ取付具の前記内部流路は、
入口端部と出口端部を持ち、前記入口端部は第1の流体用構成部品の出口ポート
と流体連通し、前記ブリッジ取付具の前記出口端部は第2の流体用構成部品の入
口ポートと流体連通する、 ことを特徴とするブリッジ取付具。 - 【請求項2】 ブリッジ取付具の内部流路と流体用構成部品のポートとの間
に挿入されてこれを密封する複数の金属シールをさらに備える、請求項1に記載
のブリッジ取付具。 - 【請求項3】 ブリッジ取付具がステンレス鋼材料でできている請求項1に
記載のブリッジ取付具。 - 【請求項4】 3つ以上の流体用構成部品と流体連通させるために、流体マ
ニホルドシステムにおいて用いられるブリッジ取付具であって、前記流体用構成
部品の1つ以上が単一のポートを持ち、ブリッジ取付具が、 それぞれT字型取付具に連結された端部を持つ第1と第2のL字型取付具を備え
、前記T字型取付具は前記L字型取付具の間に位置し、前記L字型取付具およびT字
型取付具はそれぞれ、相互に流体連通する内部流体流路を持ち、 前記取付具の前記内部流路は入口端部と、第1および第2出口端部を持ち、前
記入口端部は第1の流体用構成部品の出口ポートと流体連通し、前記流体流路の
前記出口端部は、それぞれ第2および第3の流体用構成部品の入口ポートと流体
連通する、 ことを特徴とする、ブリッジ取付具。 - 【請求項5】 入口ポートと、出口ポートを持つ、1つ以上の表面取付型流
体用構成部品と連結するためのモジュール式流体マニホルドシステムであって、
モジュール式システムは 中を内部流体流路が貫通する1つ以上のブリッジ取付具を備え、前記ブリッジ
取付具の前記内部流路は第1の流体用構成部品の出口ポートと連結するための入
口端部と、第2の流体用構成部品の入口ポートと連結するための出口端部を持つ
ことで、システムを組み立てた時、前記ブリッジ取付具の前記内部流体流路が第
1および第2の流体用構成部品と流体連通する、 ことを特徴とするモジュール式流体マニホルドシステム。 - 【請求項6】 前記ブリッジ取付具を互いに密着させた状態で支持し、前記
流体用構成部品をその上に搭載する支持板をさらに備え、前記支持板が前記ブリ
ッジ取付具と前記流体用構成部品を支持し連結する ことからなる、請求項5に記載のモジュール式システム。 - 【請求項7】 前記支持板がさらに、前記ブリッジ取付具を互いに密着させ
た状態でその中に挿入するための溝を備える、請求項5に記載のモジュール式シ
ステム。 - 【請求項8】 ブリッジ取付具の前記端部と流体用構成部品のポートとの連
結を密封するために、1つ以上のシールをさらに備える、請求項5に記載のモジ
ュール式システム。 - 【請求項9】 前記流体用構成部品と前記支持板の間に装着される位置決め
プレートをさらに備え、前記位置決めプレートがさらに、その上に前記流体用構
成部品を搭載するために、位置合わせをした穴を備え、前記位置決めプレートは
、前記ブリッジ取付具の前記入口および出口端部をその中で受けて、前記構成部
品の前記入口および出口ポートを、前記ブリッジ取付具の前記入口および出口端
部と流体連通させるために、位置合わせした穴を備える、請求項5に記載のモジ
ュール式システム。 - 【請求項10】 ガスケットを受けるためのくぼみが、位置決めプレート上
面と、前記ブリッジ取付具の入口および出口端部との間に設けられた、請求項9
に記載のモジュール式システム。 - 【請求項11】 前記ガスケットが金属である、請求項10に記載のモジュ
ール式シスステム。 - 【請求項12】 入口ポートと、1つ以上の出口ポートを備える、1つ以上
の流体用構成部品と連結するためのモジュール式流体マニホルドシステムであっ
て、マニホルドシステムは、 入口端部と出口端部と、前記端部をその中でつなぐ内部通路を持つ1つ以上の
ブリッジ取付具と、 その上に前記流体用構成部品を搭載するための上面と、前記流体用構成部品の
入口および出口ポートと位置合わせした複数の穴を持つ位置決めプレートを備え
、 前記位置決めプレートは前記ブリッジ取付具を取りつけるための下面を持ち、
前記各ブリッジ取付具の前記入口端部は、流体用構成部品の出口ポートと流体連
通し、前記各ブリッジ取付具の出口端部は他の流体用構成部品の入口ポートと流
体連通する、 ことを特徴とするモジュール式流体マニホルドシステム。 - 【請求項13】 位置決めプレート上面と前記ブリッジ取付具の入口および
出口端部との間でガスケットを受けるためのくぼみが設けられている、請求項1
2に記載のモジュール式システム。 - 【請求項14】 前記ガスケットが金属である、請求項13に記載のシステ
ム。 - 【請求項15】 前記ブリッジ取付具を前記位置決めプレートに固定するた
めに、保持クリップが設けられた、請求項12に記載のモジュール式システム。 - 【請求項16】 前記ブリッジ取付具の前記端部が前記位置決めプレートの
前記穴に押しばめられる、請求項12に記載のモジュール式システム。 - 【請求項17】 前記ブリッジ取付具の1つ以上がさらに、第1と第2のL 字型取付具の間に位置するT字型取付具を備え、前記T字型取付具と前記L字型取 付具は互いに流体連通する内部流体流路を持ち、前記T字型取付具は前記L字型取
付具の反対側にポートを持っていて、他の層のブリッジ取付具と嵌合するよう位
置合わせがされている、請求項12に記載のモジュール式システム。
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