JP2003091322A - ガス供給集積弁 - Google Patents
ガス供給集積弁Info
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Abstract
ラの使用数を減らし、コストを低下させるとともに床占
有面積を小さくすることを可能にしたガス供給集積弁を
提供すること。 【解決手段】ガス供給集積弁1は、複数のガス供給部1
7〜19を備え、各ガス供給部17〜19には、入力ポ
ート11A〜11Hと、入口開閉弁12A〜14H、マ
スフローコントローラ32〜34、出口開閉弁62〜6
4、第1パージ弁22〜24が接続されている。この
点、各入口開閉弁12A〜14H及び第1パージ弁22
〜24を接続した共通入力流路20,30,40と出口
開閉弁62〜64との間にマスフローコントローラ32
〜34が接続され、さらに、各入口開閉弁12A〜14
Hは、隣接する他のガス供給部17〜19の入口開閉弁
12A〜14Hにそれぞれ接続されている。
Description
で使用され、複数種類のガスを混合して供給するガス供
給集積弁に関する。
膜生成装置、乾式エッチング装置などのプロセス機器へ
プロセスガスを供給するガス供給集積弁が使用されてい
る。これらのプロセス機器では、プロセスガスの流量を
精密に制御することが要求されるうえに、工程によって
異なる種類のガスを供給する必要があり、また、工程に
よっては複数種のガスを混合して供給する場合もある。
そのため、流量を正確に計測するためのマスフローコン
トローラが組み込まれて、各1種類のガスを所要量だけ
供給するガス供給弁を、複数のガス源のそれぞれに設け
ている。そして、ガス源の数だけガス供給弁を組み合わ
せて、それらの出力流路をいずれも同じプロセス機器へ
接続することで、所要のガスを所要量ずつ混合して供給
できるようにしている。
8種である場合の例を図9に示すように、各ガス源に対
応するガス供給弁111を組み合わせたものである。例
えば、ガスAを供給するガス供給弁111Aは、ガスA
のガス源に接続され、その流路を開閉するための入口開
閉弁103Aと、出力流路110へ連通する流路を開閉
する出口開閉弁106Aと、それらの間に接続されたマ
スフローコントローラ105A等が接続されて構成され
ている。さらに、各ガス供給弁111には、マスフロー
コントローラ105を機能させるために必要なレギュレ
ータ101や圧力センサ102と、マスフローコントロ
ーラ105をパージするためのパージ弁104が接続さ
れている。ガス供給集積弁100は、各ガス源(ガスA
〜ガスH)毎にガス供給弁111を設けて、それらの出
力が同じ出力流路110へと接続されている。この出力
流路110をプロセス機器に接続し、各工程に必要なガ
ス源のガス供給弁111のみを駆動させることで、必要
なガスを必要な流量だけ、適宜混合してプロセス機器に
供給することが可能である。
ガス供給集積弁100では、一度に混合されるガスの種
類は、供給されるガス源の数に比べて少ないものであ
る。つまり、多数のマスフローコントローラ105のう
ち、同時に使用される数は少なく、交代で使用されてい
る状況である。それにも関わらず、従来のガス供給集積
弁100ではガス源の数だけガス供給弁111が必要と
なり、各ガス供給弁111にはそれぞれマスフローコン
トローラ105等が必要となる。中でも、マスフローコ
ントローラ105は高価な装置であり、そのマスフロー
コントローラ105がガス源数ずつ必要であるために、
ガス供給集積弁100が高価なものとなるという問題点
があった。そのため、マスフローコントローラ105の
使用数を減らすことが望まれていた。
般的な開閉弁等と比較して床占有面積が大きく、マスフ
ローコントローラ105の数が多いことはガス供給集積
弁100の床占有面積を大きいものとしている。このガ
ス供給集積弁100は、ガスの供給対象である各プロセ
ス機器毎に必要であり、半導体製造工程等で複数のプロ
セス機器をロボットの周囲に配設した場合、付属するガ
ス供給集積弁100が大きいことは作業等の邪魔となる
ので、より床占有面積の小さいガス供給集積弁が望まれ
ていた。
るためになされたものであって、高価で大きい装置であ
るマスフローコントローラの使用数を減らし、コストを
低下させるとともに床占有面積を小さくすることを可能
にしたガス供給集積弁を提供することを課題とする。
になされた請求項1に係る発明は、複数のガス源にそれ
ぞれ連通する複数の入力流路と、各入力流路にそれぞれ
接続された複数の入口開閉弁と、各入口開閉弁の下流側
に接続されたマスフローコントローラと、前記マスフロ
ーコントローラと出力流路とを接続した出口開閉弁と、
前記マスフローコントローラの上流側に接続された第1
パージ弁と、を備えるとともに、前記入力流路と、各入
口開閉弁、前記マスフローコントローラ、前記出口開閉
弁、前記第1パージ弁が接続されたガス供給部を複数備
え、各ガス供給部は、各入口開閉弁及び前記第1パージ
弁を接続した共通入力流路と前記出口開閉弁との間に前
記マスフローコントローラが接続されている一方、各入
口開閉弁の上流側は、隣接する他のガス供給部に備えら
れる各入口開閉弁の上流側にそれぞれ接続されているこ
と、を特徴とする。
集積弁では、ガス供給部は、複数種のガス源に連通する
入力流路と、各入力流路にそれぞれ接続された入口開閉
弁、マスフローコントローラ、出口開閉弁、第1パージ
弁とが接続されて構成される。このうち、各入口開閉弁
及び第1パージ弁を接続した共通入力流路と出口開閉弁
との間にマスフローコントローラが接続されているの
で、入口開閉弁によってガス源から共通入力流路へ入力
されたガスは、マスフローコントローラによって流量を
制御され、出口開閉弁を介して出力流路へと導かれる。
従って、所要のガスを所要の流量だけ出力流路へ供給で
きる。さらに、このガス供給部が複数備えられることか
ら、それぞれのガス供給部が異種のガスを同時に供給す
ることで、所要のガスを所要の流量ずつ混合して出力流
路へ供給することができる。
は第1パージ弁が接続されているので、マスフローコン
トローラにパージガスを導入してパージすることができ
る。これによって、供給するガスの種類を変更する前に
前回のガスをパージすれば、同じガス供給部を使用し
て、同じマスフローコントローラに異種のガスを交代に
入力することができる。このことから、備えられるガス
供給部の数は、ガス源の数に拘わらず、同時に使用され
る数である混合するガス種数だけあれば良く、各ガス供
給部に1台のマスフローコントローラがあればよい。従
って、従来のガス供給集積弁では、ガス源の数だけマス
フローコントローラが必要であったのに対し、本発明の
ガス供給集積弁では、それよりずっと少ない混合される
ガス種数だけあればよい。
て、高価で床占有面積の大きいマスフローコントローラ
の数を減少することができるので、ガス供給集積弁のコ
スト低下をはかることができる。また、従来のガス供給
集積弁に比較して入口開閉弁の数は(ガス種数×混合種
数)まで増えるものの、大きなマスフローコントローラ
の数が減少し、他の開閉弁の数も減るので、全体として
ガス供給集積弁の床占有面積を減少させることもでき
る。
供給部の入口開閉弁と、それらの上流側で接続されてい
るので、ガス源に連通する入力流路に接続された入口開
閉弁から他のガス供給部へも連通される。これにより、
ガス源と接続されるポートの数はガス源の数でよく、1
つのポートからそれぞれ隣接する他のガス供給部へもガ
スが入力される。従って、余計なガス管が必要となった
り、ポート等の突出部の数が増えることがない。
記載のガス供給集積弁であって、各ガス供給部は、前記
第1パージ弁が、各入口開閉弁の上流側に配置されてお
り、各入口開閉弁が閉状態でも前記共通入力流路は連通
していることを特徴とする。
第1パージ弁が、各入口開閉弁の上流側に配置されて、
各入口開閉弁が閉状態でも共通入力流路は連通していれ
ば、第1パージ弁の開放によって入力されたパージガス
は、その共通入力流路に接続された全ての入口開閉弁及
びマスフローコントローラを経由して出力流路へと供給
される。従って、ガスの滞留が発生せず、マスフローコ
ントローラをパージすると同時に共通入力流路や各入口
開閉弁近傍をパージすることができるので、パージ効率
がよい。
は請求項2に記載のガス供給集積弁であって、前記出力
流路へパージガスを直接供給するための第2パージ弁を
設けたことを特徴とする。
第2パージ弁を設ければ、各入口開閉弁やマスフローコ
ントローラが接続された共通入力流路を経ることなく、
直接出力流路へパージガスを供給することができる。従
って、本発明のガス供給集積弁が接続されたプロセス機
器を、すばやくパージすることができる。
を参照にして詳細に説明する。図1は、本実施の形態の
ガス供給集積弁の平面図であり、図2は、その側面図で
あり、図3は、その構成を示す回路図である。ガス供給
集積弁1は、供給ガスとしてガスA〜ガスHの8種類を
入力し、最大3種まで混合して出力することを可能にし
たものである。
に、図示しない各ガス源(ガスA〜ガスH)からの入力
ポート11A〜11Hに連通された入力流路55A〜5
5Hには、それぞれ3個の入口開閉弁12A,13A,
14A等が接続されている。さらに、図示しないパージ
ガス源に接続されるパージガス入力ポート21には、3
個の第1パージ弁22,23,24が接続されている。
また、各入力ポート11A〜11Hに接続された各1つ
の入口開閉弁と1つの第1パージ弁(例えば、入口開閉
弁12A〜12Hと第1パージ弁22)が互いに接続さ
れて、それらを連通する3つの共通入力流路20,3
0,40が設けられている。
は、入口開閉弁12A〜14Hの下流側に、レギュレー
タ42〜44、圧力センサ52〜54、マスフローコン
トローラ32〜34がそれぞれ1つずつ直列に接続され
ている。そして、マスフローコントローラ32〜34の
下流側は、出口開閉弁62〜64及び出力流路65を経
て出力ポート61へと連通されている。出力ポート61
は、図示しないプロセス機器等に接続されて、このガス
供給集積弁1から供給される出力ガスの流路を構成す
る。
ば、第1パージ弁22、入口開閉弁12A〜12H、レ
ギュレータ42、圧力センサ52、マスフローコントロ
ーラ32、出口開閉弁62の組)は互いに連通され、1
つのガス供給部17が構成されている。同様に、第1パ
ージ弁23を含む同じ構成の部品の列でガス供給部18
が、第1パージ弁24を含む列でガス供給部19が構成
されている。さらに、これらのガス供給部17〜19を
経由しないでパージガス入力ポート21に連通する第2
パージ流路26が形成され、第2パージ流路26と出力
流路65との間に第2パージ弁25が設けられている。
集積弁1は、図1,2に示すように、長方形のプレート
10上に入口開閉弁12A,…、マスフローコントロー
ラ32〜34等の各部品が整列して配置されている。プ
レート10の長手方向最前列には、図2中右から順に第
1パージ弁22、入口開閉弁12H〜12A、レギュレ
ータ42、圧力センサ52、マスフローコントローラ3
2、出口開閉弁62が直線上に配置されて、ガス供給部
17を形成している。そしてこの1列と同じ構成のガス
供給部18,19がガス供給部17に平行に設けられ、
ガス供給集積弁1の主要部をなしている。
弁と、レギュレータ42〜44及び圧力計52〜54と
は、ともにその平面形がほぼ同じである略円柱状なの
で、スペースの無駄なく同列に並べることができる。一
方、マスフローコントローラ32〜34は略角柱状であ
り、その平面形の短径が各開閉弁等の底面の径とほぼ等
しいので、底面の長手方向がプレート10の長手方向と
なるように配置すれば、すべての部品を無駄なく整列さ
せることができる。
4に隣接して第2パージ弁25が設けられ、内部に第2
パージ流路26が形成された連通管27によって第1パ
ージ弁24と接続されている。また、第1パージ弁2
2、入口開閉弁12A〜12H、出口開閉弁62から
は、それぞれ、パージガス入力ポート21、各入力ポー
ト11A〜11H、出力ポート61がガス供給集積弁1
のいずれも正面側に突出し、図示しないガス源やプロセ
ス機器等の他の装置と接続できるようにされている。
流路が形成されたブロック15上にネジ止めされてプレ
ート10に固定され、一体化されている。各ブロック1
5は、図4,5の部分断面図に示すように、内部に屈折
した流路が形成され、上面に2つの接続口が設けられて
いる。また、図5に示したように、入口開閉弁12A,
…は、1つの入力口と2つの出力口を有する開閉弁であ
り、閉弁時にも2つの出力口同士は連通している。開弁
時には、1つの入力口と2つの出力口がすべて連通状態
となる。これに対し、第1パージ弁22〜24と出口開
閉弁62〜64は、それぞれ入力口と出力口を1つずつ
備え、流路を開閉することができる一般的な開閉弁であ
る。
ト10の長手方向に隣接する入口開閉弁12A,…のそ
れぞれ1つの出力口に接続され、2つの入口開閉弁12
A,…の出力口同士を互いに連通するように、各ブロッ
ク15内に流路が形成されている。従って、図4に示す
ように、入口開閉弁12A〜12Hの開閉に拘わらず、
第1パージ弁22の出力口は、入口開閉弁12A〜12
Hのそれぞれ2つの出力口とそれらの間のブロック15
内の流路を経由して、レギュレータ42へと常に連通さ
れており、これによって図3に示した共通入力流路20
が構成されている。同様に、共通入力流路30,40
も、入口開閉弁13A〜13Hあるいは入口開閉弁14
A〜14Hによって常時連通状態に構成されている。
ク16が配置されている。小ブロック16は、内部に逆
T字型の連通路が設けられ、図1の上下方向に隣接して
配置された入口開閉弁(例えば、入口開閉弁12Aと1
3Aとの間)を連通するための流路を形成する。T字の
足部分に各入口開閉弁12A,…等の入力口が接続さ
れ、T字の横棒部分で他の小ブロック16と接続されて
連通路を形成する。同様に、第1パージ弁22〜24の
間や、出口開閉弁62〜64の間にも小ブロック16が
設けられ、第1パージ弁22〜24の入力口同士を連通
してパージガス入力ポート21へ接続し、出口開閉弁6
2〜64の出力口同士を連通して出力ポート61へ接続
している。さらに、第2パージ弁25と出口開閉弁64
との間にも、小ブロック16が配置されている。
22及び入口開閉弁12A〜12Hが閉弁されている状
態であり、すべての開閉弁の入力口は閉止されてどのガ
スも入力されていないが、共通入力流路20は連通して
いる。よって、レギュレータ42、圧力センサ52、マ
スフローコントローラ32の内部を介して、第1パージ
弁22の出力口から出口開閉弁62の入力口までが連通
状態となっており、第1パージ弁22と出口開閉弁62
を開放すれば、第1パージ弁22から図示しないプロセ
ス機器までパージガスを導入できる。
においては、所要のガス源に接続された入力ポート11
A〜11Hに対応する入口開閉弁12A〜14Hの1つ
を開放することで、入力ポート11A〜11Hから入力
されたガスを共通入力流路20,30,40の1つへ流
通させることができる。そして、マスフローコントロー
ラ32〜34で流量が制御され、出口開閉弁62〜64
へと流されるので、出口開閉弁62〜64を開放すれば
所要のガスを所要の流量だけ出力ポート61へ出力する
ことができる。さらに、同時に別の入力ポート11A〜
11Hに対応する入口開閉弁12A〜14Hのうち、先
と異なる共通入力流路20,30,40に連通するもの
を開放し、同様に別のガスを所要の流量だけ出力すれ
ば、2種あるいは3種の混合ガスが出力ポート61へ出
力される。
力流路20,30,40に入力する前には、その共通入
力流路20,30,40をパージする。そのために、そ
の共通入力流路20,30,40に接続されたすべての
入口開閉弁12A〜14Hを閉止し、第1パージ弁22
〜24と出口開閉弁62〜64を開放する。これによっ
て、パージガスが第1パージ弁22〜24から入力さ
れ、同一の共通入力流路20,30,40を構成するす
べての入口開閉弁12A〜14Hの両出力口を経て、レ
ギュレータ42〜44、圧力センサ52〜54、マスフ
ローコントローラ32〜34を通って出口開閉弁62〜
64から出力ポート61へと流通される。
0をパージするのでなく、出力ポート61に接続された
図示しないプロセス機器を直接パージする場合には、第
2パージ弁25を開放する。これによって、パージガス
入力ポート21から入力されたパージガスは、連通管2
7の内部の第2パージ流路26と第2パージ弁25を介
して、出力ポート61へ出力され、図示しないプロセス
機器を素早くパージすることができる。
実施の形態のガス供給集積弁1との床占有面積を比較す
る。従来のガス供給集積弁100では、8つのガス源に
ガス供給弁111が8台必要であったのに対し、本実施
の形態のガス供給集積弁1では、1つの出口開閉弁62
〜64に対応するガス供給部17〜19が3台必要とな
る。図9に示した従来のガス供給集積弁100と図3に
示した本実施の形態のガス供給集積弁1との比較では、
マスフローコントローラが8台から3台へと減少し、一
方、入口開閉弁が9台から24台へ、出口開閉弁が8台
から3台へ、第1パージ弁が8台から3台へ等と個数が
変化している。また、レギュレータや圧力センサも減少
する。
面積が一般的な開閉弁の約3倍であるとし、1個の開閉
弁の床占有面積を基準として、ガス供給集積弁1,10
0に使用されている部品の床占有面積の合計を比較する
と、ガス供給集積弁1では約46個分、ガス供給集積弁
100では約68個分となる。従って、およそ3分の2
程度まで床占有面積が小さくなっている。また、高価な
マスフローコントローラの使用数が8個から3個へと減
るので、ガス供給集積弁1は、従来のガス供給集積弁1
00に比較して低コスト化されている。
供給集積弁1によれば、ガス供給部17〜19は、複数
種のガス源に連通する入力流路55A〜55Hと、各入
力流路にそれぞれ接続された入口開閉弁12A〜14
H、マスフローコントローラ32〜34、出口開閉弁6
2〜64、第1パージ弁22〜24とが接続されて構成
される。このうち、各入口開閉弁12A〜14H及び第
1パージ弁22〜24を接続した共通入力流路20,3
0,40と出口開閉弁62〜64との間にマスフローコ
ントローラ32〜34が接続されているので、入口開閉
弁12A〜14Hによってガス源から共通入力流路2
0,30,40へ入力されたガスは、マスフローコント
ローラ32〜34によって流量を制御され、出口開閉弁
62〜64を介して出力流路65から出力ポート61へ
と導かれる。従って、所要のガスを所要の流量だけ出力
ポート61へ供給できる。さらに、このガス供給部17
〜19が複数備えられることから、それぞれのガス供給
部17〜19が異種のガスを同時に供給することで、所
要のガスを所要の流量ずつ混合して出力ポート61へ供
給することができる。
の上流側には第1パージ弁22〜24が接続されている
ので、マスフローコントローラ32〜34にパージガス
を導入してパージすることができる。これによって、供
給するガスの種類を変更する前に前回のガスをパージす
れば、同じガス供給部17〜19を使用して、同じマス
フローコントローラ32〜34に異種のガスを交代に入
力することができる。このことから、備えられるガス供
給部17〜19の数は、ガス源の数に拘わらず、同時に
使用される数である混合するガス種数だけあれば良く、
各ガス供給部17〜19に1台のマスフローコントロー
ラ32〜34があればよい。従って、従来のガス供給集
積弁100では、ガス源の数だけマスフローコントロー
ラ105が必要であったのに対し、本実施の形態のガス
供給集積弁1では、それよりずっと少ない混合されるガ
ス種数だけあればよい。
1では、従来のガス供給集積弁100に比較して、高価
で床占有面積の大きいマスフローコントローラ32〜3
4の数を減少することができるので、ガス供給集積弁1
のコスト低下をはかることができる。また、従来のガス
供給集積弁100に比較して入口開閉弁12A〜14H
の数は(ガス種数×混合種数)まで増えるものの、大き
なマスフローコントローラ32〜34の数が減少し、他
の開閉弁の数も減るので、全体としてガス供給集積弁1
の床占有面積が減少する。
のガス供給部17〜19の入口開閉弁12A〜14H
と、それらの上流側で接続されているので、ガス源に連
通する入力流路55A〜55Hに接続された入口開閉弁
12A〜14Hから他のガス供給部17〜19へも連通
される。これにより、ガス源と接続される入力ポート1
1A〜11Hの数はガス源の数でよく、1つの入力ポー
ト11A〜11Hからそれぞれ隣接する他のガス供給部
17へもガスが入力される。従って、余計なガス管が必
要となったり、ポート等の突出部の数が増えることがな
い。
は、第1パージ弁22〜24が、各入口開閉弁12A〜
14Hの上流側に配置されて、各入口開閉弁12A〜1
4Hが閉状態でも共通入力流路20,30,40は連通
しているので、第1パージ弁22〜24の開放によって
入力されたパージガスは、その共通入力流路20,3
0,40に接続された全ての入口開閉弁12A〜14H
及びマスフローコントローラ32〜34を経由して出力
流路65から出力ポート61へと供給される。従って、
ガスの滞留が発生せず、マスフローコントローラ32〜
34をパージすると同時に共通入力流路20,30,4
0や各入口開閉弁12A〜14H近傍をパージすること
ができるので、パージ効率がよい。
は、第2パージ弁25を設けたので、各入口開閉弁12
A〜14Hやマスフローコントローラ32〜34が接続
された共通入力流路20,30,40を経ることなく、
直接出力流路65から出力ポート61へパージガスを供
給することができる。従って、本実施の形態のガス供給
集積弁1が接続された図示しないプロセス機器を、すば
やくパージすることができる。
では、パージガス入力ポート21、入力ポート11A〜
11H、出力ポート61の各ガスポートが全て同一方向
に突出しているので、設置場所の制約が少ない。
るものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で以下の
ように変更して実施することもできる。 (1)前記実施の形態では、8種のガス源に対応して8
つの入力ポート11A〜11Hを有し、また、共通入力
流路20,30,40が3つ設けられたガス供給集積弁
1としたが、各製造工程で使用されるガスの種類や、混
合されるガス種の数に応じてこれらの数は変更できる。 (2)また、前記実施の形態では、マスフローコントロ
ーラ32〜34として同種のものを使用したが、3台の
マスフローコントローラ32〜34のうちに制御範囲の
異なるものを使用すれば、その組み合わせによって、ガ
スの流量をワイドレンジで制御することができる。従っ
て、ガスの流量制御の精度を向上できる。 (3)また、前記実施の形態では、マスフローコントロ
ーラ32〜34として、レギュレータ42〜44と圧力
センサ52〜54の必要な一般的なものを使用したが、
図8に示すように、マスフローコントローラ32〜34
を超音速流量コントローラ72〜74に交換すれば、レ
ギュレータ42〜44と圧力センサ52〜54が不要と
なり、図6,7に示すように、さらに小型化することが
できる。
は、使用される高価で床占有面積の大きいマスフローコ
ントローラの数を減らすことができるので、コストを低
下させることができるとともに、床占有面積を減少させ
ることもできる。
の滞留が発生せず、マスフローコントローラをパージす
ると同時に共通入力流路や各入口開閉弁近傍をパージす
ることができるので、パージ効率がよい。
されたプロセス機器をすばやくパージすることができ
る。
る。
積弁を示す平面図である。
積弁を示す側面図である。
積弁を示す回路図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数のガス源にそれぞれ連通する複数の
入力流路と、 各入力流路にそれぞれ接続された複数の入口開閉弁と、 各入口開閉弁の下流側に接続されたマスフローコントロ
ーラと、 前記マスフローコントローラと出力流路とを接続した出
口開閉弁と、 前記マスフローコントローラの上流側に接続された第1
パージ弁と、を備えるとともに、 前記入力流路と、各入口開閉弁、前記マスフローコント
ローラ、前記出口開閉弁、前記第1パージ弁が接続され
たガス供給部を複数備え、 各ガス供給部は、 各入口開閉弁及び前記第1パージ弁を接続した共通入力
流路と前記出口開閉弁との間に前記マスフローコントロ
ーラが接続されている一方、各入口開閉弁の上流側は、
隣接する他のガス供給部に備えられる各入口開閉弁の上
流側にそれぞれ接続されていること、 を特徴とするガス供給集積弁。 - 【請求項2】 請求項1に記載のガス供給集積弁であっ
て、 各ガス供給部は、 前記第1パージ弁が、各入口開閉弁の上流側に配置され
ており、各入口開閉弁が閉状態でも前記共通入力流路は
連通していることを特徴とするガス供給集積弁。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のガス供給
集積弁であって、 前記出力流路へパージガスを直接供給するための第2パ
ージ弁を設けたことを特徴とするガス供給集積弁。
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