JP2018173161A - 流体制御装置、および流体制御装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化や振動の激しい環境でもリークを起し難い流体制御装置を提供する。
【解決手段】流体用機器１１０を取付けるライン支持部材５３と、前記ライン支持部材５３が鉛直方向に取付けられるベース部材５０と、を含む流体制御装置１００であって、
前記ベース部材５０は、長手方向端部にボルト挿入孔を有する第一縦枠部材５１Ａおよび第二縦枠部材５１Ｂを含む縦枠部材５１と、これらに直交し前記縦枠部材５１に長手方向端面で接触する接触面を有する第一横枠部材５２ａおよび第二横枠部材５２ｂを含む横枠部材５２と、を有し、
前記縦枠部材５１の長手方向端部において、前記ボルト挿入孔に前記縦枠部材５１と直交する方向から挿入されたボルトにより、前記横枠部材５２と前記縦枠部材５１が締結されることで、前記ボルト挿入孔の内面と前記ボルトが接触する。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、流体制御装置、および流体制御装置の製造方法に関し、より詳しくは、温度変化や振動の激しい環境でもリークを起し難い流体制御装置とその製造方法に関する。

半導体製造プロセスにおいては、正確に計量した処理ガスを処理チャンバに供給するために、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体用機器を集積化した集積化ガスシステムと呼ばれる流体制御装置が用いられている。また、この集積化ガスシステムをボックスに収容したものがガスボックスと呼ばれ、集積化ガスシステムを保持しガスボックスに固定するために、流体用機器を保持する長尺のユニット固定板（ライン支持部材）とそのユニット固定板を支える枠状のレール部材（ベース部材）を用いる。（例えば、特許文献１を参照。）

ところで、通常上記のガスボックスから出力される処理ガスを処理チャンバに直接供給するが、近年導入が進んでいる原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ 法）により基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、処理ガスをより高速応答で真空雰囲気の処理チャンバへ供給するために、上記集積化ガスシステムを処理チャンバ直近に設置することが行われている。そして、処理チャンバ近傍は、加熱器やウェハの運搬機構等が密集しており集積化ガスシステムを処理チャンバ直近に設置するためにはさらなる集積化ガスシステムの集積化が重要になっている。

特開２００５−３２２７９７号公報

しかし、集積化が進むに従い、ベース部材は多くの流体用機器を支えることになるため従来に比べ耐荷重の面で負荷が大きくなっている。また、処理チャンバ直近は熱変化や真空ポンプ等が発生させる振動が激しく、ベース部材には従来以上の負荷がかかっている。ベース部材への負荷が大きいと、流体制御装置全体の歪みが発生し、流体用機器間を気密に接続した接続部に負荷がかかり、当該接続部から処理ガスのリークを起すおそれがある。

従って、上述の事情を鑑み、ベース部材および流体制御装置の集積化は阻害せず、ベース部材に従来以上の負荷がかかっても、処理ガスのリーク等の問題を生じ難い流体制御装置が求められている。

即ち、本発明の一の目的は、上述の通りベース部材に負荷がかかった場合でも、処理ガスのリーク等の問題を生じ難い流体制御装置を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記流体制御装置の製造方法を提供することにある。

本発明に係る流体制御装置は、流体用機器を固定する固定孔を有したライン支持部材と、前記ライン支持部材が鉛直方向に取付けられるベース部材と、を含む流体制御装置であって、前記ベース部材は、長手方向端部にボルト挿入孔を有する第一縦枠部材および第二縦枠部材を含む縦枠部材と、前記縦枠部材に対し直交する方向から長手方向端面で接触する接触面を有し前記ライン支持部材が取付けられる第一横枠部材および第二横枠部材を含む横枠部材と、を有し、前記ボルト挿入孔は、前記縦枠部材と直交する方向の軸を有し、前記ボルト挿入孔に挿入されたボルトにより、前記横枠部材と前記縦枠部材が締結されることで、前記ボルト挿入孔の内面と前記ボルトが接触し、前記ライン支持部材は、前記横枠部材との接触部において前記ライン支持部材と直交する方向に可動に固定されている、流体制御装置である。

また、より好適には、上述の流体制御装置であって、複数の前記ライン支持部材が前記ベース部材に対し鉛直方向に取付けられ、異なる前記ライン支持部材にそれぞれ固定された複数の前記流体用機器間を流体密に流通するバイパス部を有する流体制御装置が望ましい。

また、より好適には、上述の流体制御装置であって、前記バイパス部が異なる前記ライン支持部材にそれぞれ構成され、当該バイパス部間を流体密に流通する配管を有する、流体制御装置が望ましい。

また、本発明に係る流体制御装置の製造方法は、流体用機器を固定する固定孔を有したライン支持部材と、前記ライン支持部材が鉛直方向に取付けられるベース部材と、を含む流体制御装置を製造する製造方法であって、前記ベース部材は、長手方向端部にボルト挿入孔を有する第一縦枠部材および第二縦枠部材を含む縦枠部材と、前記縦枠部材に対し直交する方向から長手方向端面で接触する接触面を有し前記ライン支持部材が取付けられる第一横枠部材および第二横枠部材を含む横枠部材と、を有し、前記ボルト挿入孔は、前記縦枠部材と直交する方向の軸を有し、前記ボルト挿入孔に挿入されたボルトにより、前記横枠部材と前記縦枠部材を締結することで、前記ボルト挿入孔の内面と前記ボルトを接触させ、前記ライン支持部材は、前記横枠部材との接触部において前記ライン支持部材と直交する方向に可動に固定する、流体制御装置の製造方法である。

本発明によれば、ボルト挿入孔に縦枠部材と直交する方向から挿入されたボルトが横枠部材と縦枠部材を締結し、当該ボルトがボルト挿入孔の内面に接触しているため、ベース部材の重量等によりベース部材に対し鉛直方向に負荷がかかった場合でも、当該ボルトの外形とボルト挿入孔の内面の位置関係が変化し難く、横枠部材が前記鉛直方向に移動し難くなる。結果、ライン支持部材を介して横枠部材に固定された流体用機器間の接続部への負荷が弱まり、処理ガスのリーク等の問題を生じ難い流体制御装置を提供可能となる。

また、さらに本発明によれば、従来はバイパス部のリーク防止の観点から避けられていた、異なるライン支持部材にそれぞれ固定された複数の流体用機器間を流体密に流通するバイパス部の使用が可能になり、従来各ライン支持部材単位で行っていたパージラインの供給を纏めて行う事が可能となり、さらなる集積化を実現することが可能となる。

図１Ａは、本発明の架台を正面方向から表した正面図である。なお組立パネルに関しては保持部材を省略している。 図１Ｂは、図１Ａの架台を側面方向から表した側面図である。なお、この側面図において斜支柱、上端ジョイント、および下端ジョイントを省略している。 図１Ｃは、図１Ｂの架台を平面方向から表す平面図である。 図２Ａは、本件発明のライン支持部材がベース部材に取付けられ、流体制御装置として完成した状態を表す正面図である。 図２Ｂは、図２Ａの側面図である。 図３Ａ１は、本発明の組立パネルを図１Ａの矢視Ｒ方向から表す矢視図である。 図３Ａ２は、図３Ａ１を側面方向から表す側面図である。なお、この側面図において保持部材を省略している。 図３Ｂは、図３Ａの組立パネルにベース部材が組み付けられた状態を表す矢視図である。 図３Ｃは、図３Ｂのベース部材にライン支持部材を組み付けた状態を表す矢視図である。 図４Ａは、図２ＡのＩ部を拡大した拡大図であり、本発明のボルトとボルト挿入孔の位置関係を表す拡大図である。 図４Ｂは、図４Ａと同様にＩ部を拡大した拡大図であり、本発明のボルトとボルト挿入孔の位置関係を表す拡大図である。 図５は、図２ＡのＪ方向からの一部断面図であり、本発明のスライダを表す一部断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書および図面においては、機能が実質的に同様の構成要素には、同じ符号を使用することにより重複した説明を省略する。また、一部の符号については、煩雑化を避けるため重複した記載を省略している。また、本願において、図２ＡのＸ方向を上、Ｙ方向を右、Ｚ方向を奥行きと言い、長手方向とは各部材毎の長手方向を言う。なお、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は各図面で共通の方向を用いる。

まず、図１Ａ乃至図１Ｃを用いて、本発明に係る流体制御装置１００を製造する際に用いる架台１について説明する。図１Ａは、架台１を正面から図示したものであり、簡略化のため組立パネル１０の保持部材１１乃至１４について省略している。図１Ｂは、架台１を側面から図示したものであり、簡略化のため斜支柱４、上端ジョイント４ａ、および下端ジョイント４ｂを省略している。図１Ｃは、図１Ｂの架台１を平面から図示したものであり、図１Ｂ同様、斜支柱４、上端ジョイント４ａ、および下端ジョイント４ｂを省略している。

架台１は、他の部材を支える土台２ａ、２ｂと、土台２ａに金具５、ボルト６、座金７、スライダ８を用いて固定される支柱３ａ、支柱３ｂおよび斜支柱４からなる。なお、具体的なスライダ８を用いた固定方法については、図５を用いて後述する。

図１Ａ、および図１Ｂに図示した通り、土台２ａ、２ｂは、二本の土台２ａに、土台２ｂが挟持される形で固定されており、平面視で略Ｈ状をなしている。土台２ａには、それぞれ支柱３ａ、斜支柱４が固定されており、後述する流体制御装置１００の荷重を支えている。斜支柱４は、上端側で上端ジョイント４ａを介して支柱３ａに可動に固定され、下端側で下端ジョイント４ｂを介して土台２ａに可動に固定されている。即ち、その可動域において、互いの固定位置を調節可能である。

図１Ｃに図示した通り、架台１の上端では二本の支柱３ａに挟持される形で支柱３ｂが固定されており、斜支柱４、および上端ジョイント４ａを介して支柱３ａが受ける流体制御装置１００の荷重を二本の支柱３ａ間で分散させる機能を有し、架台１全体の強度を増す。

次に、図２Ａ、および図２Ｂを用いて、本発明の架台１を用いて製造される流体制御装置１００について説明する。図２Ａは、本件発明のライン支持部材５３がベース部材５０に取付けられ、流体制御装置１００として完成した状態を正面から示したものである。図２Ｂは、流体制御装置１００を側面から示したものである。

流体制御装置１００は、ベース部材５０、ライン支持部材５３、及びライン支持部材５３に固定された流体用機器１１０、配管１１２からなる。まず、ライン支持部材５３について説明する。

ライン支持部材５３には、流体用機器１１０を固定するための固定孔５３ａが形成されている。なお、本実施形態の場合、流体用機器１１０とライン支持部材５３の間にはベースブロック１０９が介在しているが、流体用機器１１０を直接ライン支持部材に固定しても本発明の要旨には影響しない。また、ライン支持部材５３は、鉛直方向（図２Ａの上下方向）で、後述する第一横枠部材５２ａに固定されているが、図５を用いて後述する通り左右方向には可動である。

ライン支持部材５３に固定される流体用機器１１０として種々の機器（例えば、開閉バルブ、レギュレータ、フィルタ、マスフローコントローラ）がシール箇所により流体密に接続され用いられるが、要求される流体の制御内容によってその種類は異なる。従って、本実施形態においてはその詳細を省略し、本発明の要旨に係わる箇所のみを説明する。

流体用機器１１０には、導入路１１３からプロセスガスが導入され、流体用機器１１０により正確に計量され導出路１１４から半導体反応炉（図示省略）に供給される。また、例えば前プロセスで使用したプロセスガス等をパージするためのパージガスは、パージガス導入路１１１から導入され、配管１１２を流通し、各ラインのバイパス部であるバイパス継手１０５を通じて各流体用機器１１０に導入される。この際、各ラインのバイパス継手１０５のＸ方向位置が異なる（または、事後的に変化する）とバイパス継手１０５とベースブロック１０９（または、他の流体用機器１１０）間のシール箇所に負荷がかかりガスリークの原因となる。

ベース部材５０は、縦枠部材（第一縦枠部材５１Ａ、第二縦枠部材５１Ｂ）、横枠部材（第一横枠部材５２ａ、第二横枠部材５２ｂ、第三横枠部材５２ｃ、第四横枠部材５２ｄ）からなる。横枠部材は、縦枠部材の間に挟持されて固定されており、図４Ａ、図４Ｂを用いて後述する方法により固定されており、Ｘ方向に可動域の範囲において可動である。なお、縦枠部材の長手方向端面に横枠部材の側面を接触させることでも本実施形態と類似のベース部材を形成することができるが、上下方向の荷重に対し耐荷重性が向上する一方、縦枠部材の長手方向寸法に横枠部材のＸ方向位置がリミットされるため、前述のシール箇所のように複数の接続箇所を有し各部材の微小な寸法差を調整し組み立てる本発明のような流体制御装置１００には適さない。

第一縦枠部材５１Ａには、横枠部材の左側端面が固定され、第二縦枠部材５１Ｂには、横枠部材の右側端面が固定されるが、詳細な固定構造については、図２ＡのＩ部を拡大して示した図４Ａ、図４Ｂを用いて後述する。

次に、本発明の図３Ａ１乃至図５を用いて、本発明の組立パネル１０と、流体制御装置１００の製造方法について説明する。図３Ａ１は、図１ＡのＲ方向から組立パネル１０を表したものである。図３Ａ２は、組立パネル１０の側面を表したものである。図３Ｂは、組立パネル１０に、ベース部材５０を組み付けた状態を示すものである。図３Ｃは、図３Ｂの状態に続いて、ベース部材５０にライン支持部材５３を取付けて流体制御装置１００が完成した状態を示すものである。

組立パネル１０は、図１Ａに示した通り、斜支柱４に固定されており略鉛直状態で架台１に固定されている。また、図３Ａ１に示した通り組立パネル１０には、主に縦枠部材の外面を保持するＬ型外面保持部材１１Ａ、１１Ｂと、同じく縦枠部材外面を保持するＩ型外面保持部材１２Ａ、１２Ｂと、横枠部材外面を保持するＩ型外面保持部材１２ｃ、１２ｄと、主に横枠部材内面を保持するＬ型内面保持部材１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、横枠部材内面を保持するＩ型内面保持部材１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが固定されている。

図３Ｂに示した通り、上述の保持関係に従いベース部材５０を組立パネル１０に組み付けると、ベース部材５０には自重により鉛直方向の荷重がかかるため、各部材を固定する前でも第一横枠部材５２ａと第二横枠部材５２ｂ間のＸ方向位置関係が安定する。即ち、Ｉ部を拡大した図４Ｂに示すように、第二縦枠部材５１Ｂに形成されたボルト挿入孔５１Ｃにボルト６を挿入し、第一横枠部材５２ａのねじ孔に螺合されることで座金７を介してボルト６が第二縦枠部材５１Ｂと第一横枠部材５２ａを固定するが、この際、第一横枠部材５２ａは自重によりＸ方向の荷重を有するため、外力を加えない限りボルト６のおねじ部６ａとボルト挿入孔５１Ｃの内径間距離は距離βだけ離間する位置で安定する（安定後でも、距離βが可動域となる）。なお、仮に本発明の架台１を用いず、組立パネル１０をＹ方向に倒して当該組立を行った場合、図４Ａに示すように、ボルト６のおねじ部６ａとボルト挿入孔５１Ｃの内径との距離は最大で距離αとなり、その後例えば流体制御装置１００の設置向きの変更や、加振動等すると容易に第一横枠部材５２ａと第二横枠部材５２ｂ間のＸ方向位置関係が変化する。

図３Ｂに示した状態の後、図３Ｃに示した通り、ベース部材５０にライン支持部材５３を鉛直方向に取付ける。即ち、Ｊ方向から見た断面図である図５に示したとおり、第一横枠部材５２ａに、スライダ８を挿入し、ボルト６は座金７とライン支持部材５３を介して当該スライダ８のねじ部に螺合される。結果、ライン支持部材５３と第一横枠部材５２ａが固定される。なお、この場合、ライン支持部材５３は左右方向に可動である。

流体制御装置が以上の構成要素、および製造方法を採用することで、ライン支持部材を介して横枠部材に固定された流体用機器間の接続部への負荷が弱まり、処理ガスのリーク等の問題を生じ難い流体制御装置を提供可能となる。さらには、従来はバイパス部のリーク防止の観点から避けられていた、異なるライン支持部材にそれぞれ固定された複数の流体用機器間を流体密に流通するバイパス部の使用が可能になり、従来各ライン支持部材単位で行っていたパージラインの供給を纏めて行う事が可能となり、さらなる集積化を実現することが可能となる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であることも言うまでもない。

したがって、そのような要旨を逸脱しない範囲での種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

（１）：架台、（２ａ、２ｂ）：土台、（３ａ、３ｂ）：支柱、
（４）：斜支柱、（４ａ）：上端ジョイント、（４ｂ）：下端ジョイント、（５）：金具、（６）：ボルト、（６ａ）：おねじ部、（７）：座金、（８）：スライダ、
（１０）：組立パネル、（１１Ａ、１１Ｂ）：Ｌ型外面保持部材、
（１２Ａ、１２Ｂ、１２ｃ、１２ｄ）：Ｉ型外面保持部材、
（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ）：Ｌ型内面保持部材、
（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）：Ｉ型内面保持部材、
（５０）：ベース部材、（５１Ａ）：第一縦枠部材、（５１Ｂ）：第二縦枠部材、
（５１Ｃ）：ボルト挿入孔、
（５２ａ）：第一横枠部材、（５２ｂ）：第二横枠部材、
（５２ｃ）：第三横枠部材、（５２ｄ）：第四横枠部材、（５２ｅ）：接触面、
（５３）：ライン支持部材、（５３ａ）：固定孔、
（１００）：流体制御装置、
（１０１、１０４、１０６、１０８）：開閉バルブ、（１０２）：レギュレータ、
（１０３）：フィルタ、（１０５）：バイパス継手（バイパス部）、
（１０７）：マスフローコントローラ、（１０９）：ベースブロック、
（１１０）：流体用機器、
（１１１）：パージガス導入路、（１１２）：配管、（１１３）：導入路、（１１４）：導出路、

Claims (4)

1. 流体用機器を固定する固定孔を有したライン支持部材と、前記ライン支持部材が鉛直方向に取付けられるベース部材と、を含む流体制御装置であって、
   前記ベース部材は、長手方向端部にボルト挿入孔を有する第一縦枠部材および第二縦枠部材を含む縦枠部材と、
   前記縦枠部材に対し直交する方向から長手方向端面で接触する接触面を有し前記ライン支持部材が取付けられる第一横枠部材および第二横枠部材を含む横枠部材と、を有し、
   前記ボルト挿入孔は、前記縦枠部材と直交する方向の軸を有し、
   前記ボルト挿入孔に挿入されたボルトにより、前記横枠部材と前記縦枠部材が締結されることで、前記ボルト挿入孔の内面と前記ボルトが接触し、
   前記ライン支持部材は、前記横枠部材との接触部において前記ライン支持部材と直交する方向に可動に固定されている、流体制御装置。
2. 請求項１の流体制御装置であって、複数の前記ライン支持部材が前記ベース部材に対し鉛直方向に取付けられ、異なる前記ライン支持部材にそれぞれ固定された複数の前記流体用機器間を流体密に流通するバイパス部を有する、流体制御装置。
3. 請求項２の流体制御装置であって、前記バイパス部が異なる前記ライン支持部材にそれぞれ構成され、当該バイパス部間を流体密に流通する配管を有する、流体制御装置。
4. 流体用機器を固定する固定孔を有したライン支持部材と、前記ライン支持部材が鉛直方向に取付けられるベース部材と、を含む流体制御装置を製造する製造方法であって、
   前記ベース部材は、長手方向端部にボルト挿入孔を有する第一縦枠部材および第二縦枠部材を含む縦枠部材と、
   前記縦枠部材に対し直交する方向から長手方向端面で接触する接触面を有し前記ライン支持部材が取付けられる第一横枠部材および第二横枠部材を含む横枠部材と、を有し、
   前記ボルト挿入孔は、前記縦枠部材と直交する方向の軸を有し、
   前記ボルト挿入孔に挿入されたボルトにより、前記横枠部材と前記縦枠部材を締結することで、前記ボルト挿入孔の内面と前記ボルトを接触させ、
   前記ライン支持部材は、前記横枠部材との接触部において前記ライン支持部材と直交する方向に可動に固定する、流体制御装置の製造方法。

Images