JP4378553B2 - 流体制御装置 - Google Patents

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    • Y10T137/87885—Sectional block structure

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体製造装置などに使用される流体制御装置に関する。
【０００２】
この明細書において上下は、図１の上下をいうものとするが、この上下は便宜的なものであり、上下を逆にしたり、横にしたりして使用することもできる。
【０００３】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置における流体制御装置には、装置の占有スペースの減少および通路のボリュームの減少が要求されており、この要求に応えるものとして、特開平５−１７２２６５号公報には、３種以上の単機能部材（フィルタ、マスフローコントローラ、開閉弁など）を一体的に直結すること（集積化）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置における流体制御装置には、上記要求に加えて、部品数の減少、メンテナンスの容易さおよび圧損の減少などの要求もあり、現時点では、これらの諸要求を満足する流体制御装置は知られていない。
【０００５】
この発明の目的は、集積化、部品数の減少およびメンテナンスの容易さのすべての要求を満たす流体制御装置を提供することにある。
【０００６】
この発明の目的は、さらに圧力損失の減少の要求も満たす流体制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明による流体制御装置は、流体の流量を制御する流体制御部材としてのマスフローコントローラと、マスフローコントローラの入口側および出口側に設けられて流体の流入および排出を遮断開放する遮断開放部とからなるとともに、上段に配置された複数の流体制御部材および下段に配置された複数の継手を備え、流体制御部材の下面がすべて面一とされるとともに、各継手の上面同士も面一とされており、隣り合う流体制御部材の出口通路と入口通路とが下段の継手の連通路によって連通されており、少なくとも１つの流体制御部材が、上方取出し可能なように継手に取り付けられたブロック状本体に、複数の単機能部材が一体的に設けられたものである。
【０００８】
単機能部材としては、開閉弁、プレッシャーレギュレータ、フィルター、圧力センサなどがあり、上記の流体制御部材としては、１つのブロック状本体に２または３の開閉弁が一体的に設けられたもの、１つのブロック状本体に１つのプレッシャーレギュレータおよび１つの圧力センサが一体的に設けられたものなどがある。
【０００９】
この発明の流体制御装置によると、ブロック状本体に複数の単機能部材が一体的に設けられているから、ブロック状本体、シール部材などの部品の数の減少が可能であり、また、複数の単機能部材のうちのどれかが交換必要になったさいには、流体制御部材を上方へ取り出して、所要の単機能部材を交換すればよいので、メンテナンスも容易である。なお、交換の頻度が比較的小の流体制御部材については、１つのブロック状本体に複数の単機能部材が一体的に設けられたものとし、交換の頻度が比較的大の流体制御部材については、単機能部材単体のまま用いることが好ましい。このようにすると、部品数の減少とメンテナンスの容易さとの両立が図りやすい。
【００１０】
また、隣り合う流体制御部材同士を連通する継手の少なくとも１つが、Ｖ字状連通路を有するブロック状継手であることが好ましい。このようにすると、１つの継手により隣り合う流体制御部材同士を連通することができるので、部品数をさらに減少することができる。
【００１１】
また、隣り合う流体制御部材同士を連通する継手の少なくとも１つが、互いに突き合わされてＵ字状連通路を形成する２つのブロック状継手構成部材よりなることが好ましい。このようにすると、Ｖ字状連通路では、通路が斜めになっている分だけ通路径が開口面積より小さくなるのに対して、通路径を開口面積と同じにできるので、Ｖ字状連通路に比べて連通路の径を大きくすることができ、これにより、流体制御装置における圧損を小さくすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の左右を左右というものとする。また、同図の紙面表側を前、紙面裏側を後というものとする。
【００１３】
図１および図２は、この発明の流体制御装置の第１実施形態を示している。この流体制御装置(1) は、半導体製造装置等において用いられるもので、マスフローコントローラ(2) と、マスフローコントローラ(2) の左方に設けられた入口側遮断開放部(3) と、マスフローコントローラ(2) の右方に設けられた出口側遮断開放部(4) とよりなる。
【００１４】
マスフローコントローラ(2) の下部左面には、下面に開口する入口通路(5a)を有する直方体状左方張出ブロック（第１流体制御部材）(5) が設けられ、同右面には、下面に開口する出口通路(6a)を有する直方体状右方張出ブロック（第２流体制御部材）(6) が設けられている。両張出ブロック(5)(6)は、横からのねじによりマスフローコントローラ(2) の本体に固定されている。
【００１５】
入口側遮断開放部(3) は、上段に配置された４つの流体制御部材(7)(8)(9)(10) と、下段に配置された５つの直方体状継手(11)(12)(13)(14)(15)とよりなる。
【００１６】
入口側遮断開放部(3) の左端に配置された第３流体制御部材(7) は、下向きの入口通路(16a) および出口通路(16b) を有するブロック状本体(16)に一体的に設けられかつこれらの通路(16a)(16b)同士の連通を遮断開放する第１開閉弁(17)よりなる。
【００１７】
入口側遮断開放部(3) の左端から２番目に配置された第４流体制御部材(8) は、下向きの入口通路(18a) および出口通路(18b) を有しかつ上面左部に傾斜面が形成されている略直方体ブロック状本体(18)と、本体(18)傾斜面に設けられかつ入口通路(18a) と出口通路(18b) との連通部に配置されて圧力を調整するプレッシャーレギュレータ(19)と、本体(18)右上面の平坦部に設けられかつ出口通路(18b) に通じる通路を介して流体圧を測定する圧力センサ(20)とよりなる。本体(18)の入口通路(18a) には、フィルター(21)が設けられている。
【００１８】
入口側遮断開放部(3) の左端から３番目に配置された第５流体制御部材(9) は、１つの直方体ブロック状本体(22)に一体的に設けられた第２および第３開閉弁(23)(24)よりなる。本体(22)には、左端部に設けられた下向きの第１入口通路(22a) と、第１入口通路(22a) に第２開閉弁(23)を介して連通する右向きの出口通路(22b) と、出口通路(22b) に第３開閉弁(24)を介して連通する下向きの第２入口通路(22c) とが設けられている。
【００１９】
入口側遮断開放部(3) の左端から４番目に配置された第６流体制御部材(10)は、１つの直方体通路ブロックよりなる。第６流体制御部材(10)には、一端が第５流体制御部材本体(22)の出口通路(22b) に通じ、他端が下方に開口している連通路(10a) が設けられている。
【００２０】
入口側遮断開放部(3) の左端に配置された第１継手(11)には、第３流体制御部材本体(16)の入口通路(16a) に通じかつ左方に開口するＬ字状上流側連通路(11a) と、第３流体制御部材本体(16)の出口通路(16b) に通じかつ右方に開口するＬ字状下流側連通路(11b) とが設けられている。第１継手(11)の左面には、上流側連通路(11a) に通じる第１入口管接続部(25)が設けられている。
【００２１】
入口側遮断開放部(3) の左端から２番目に配置された第２継手(12)には、第１継手(11)の出口通路(11b) と第４流体制御部材本体(18)の入口通路(18a) とを連通するＬ字状上流側連通路(12a) と、一端が第４流体制御部材本体(18)の出口通路(18b) に通じかつ他端が右方に開口するＬ字状下流側連通路(12b) とが設けられている。
【００２２】
入口側遮断開放部(3) の左端から３番目に配置された第３継手(13)には、第２継手(12)の出口通路(12b) と第５流体制御部材本体(22)の第１入口通路(22a) とを連通するＬ字状連通路(13a) が設けられている。
【００２３】
入口側遮断開放部(3) の左端から４番目に配置された第４継手(14)には、一端が第５流体制御部材本体(22)の第２入口通路(22c) に通じ、他端が後方に開口する連通路(14a) が設けられている。第４継手(14)の後面には、連通路(14a) に通じる第２入口管接続部（図示略）が設けられている。
【００２４】
入口側遮断開放部(3) の左端から５番目に配置された第５継手(15)には、一端が第６流体制御部材(10)の連通路(10a) 出口に通じ、他端がマスフローコントローラ(2) の左方張出ブロック(5) の入口通路(5a)に通じているＶ字状連通路(15a) が設けられている。
【００２５】
出口側遮断開放部(4) は、上段に配置された第７流体制御部材(26)と、下段に配置された第６および第７の直方体状継手(27)(28)とよりなる。第７流体制御部材(26)は、下向きの入口通路(29a) および出口通路(29b) を有するブロック状本体(29)に一体的に設けられかつこれらの通路(29a)(29b)同士の連通を遮断開放する第４開閉弁(30)よりなる。出口側遮断開放部(4) の左方に配置された第６継手(27)には、一端がマスフローコントローラ(2) の右方張出ブロック(6) の出口通路(6a)に通じ、他端が第７流体制御部材本体(29)の入口通路(29a) に通じているＶ字状連通路(27a) が設けられている。出口側遮断開放部(4) の右方に配置された第７継手(28)には、一端が第７流体制御部材本体(29)の出口通路(29b) に通じ、他端が後方に開口する連通路(28a) が設けられている。第７継手(28)の後面には、連通路(28a) に通じる出口管接続部（図示略）が設けられている。
【００２６】
流体制御部材(5)(6)(7)(8)(9)(10)(26) の下面はすべて面一とされるとともに、各継手(11)(12)(13)(14)(15)の上面同士も面一とされ、継手(11)(12)(13)(14)(15)(27)(28)が基板(31)に固定され、各流体制御部材(5)(6)(7)(8)(9)(10)(26) が、上方からのねじ(32)により継手(11)(12)(13)(14)(15)(27)(28)に固定されている。
【００２７】
こうして、第１継手(11)の第１入口管接続部(25)および第４継手(14)の第２入口管接続部からそれぞれ異なる流体が導入され、これらの流体が適宜切り換えらてマスフローコントローラ(2) を経て第７継手(28)の出口管接続部から排出される流体制御装置(1) が構成されている。
【００２８】
この流体制御装置(1) によると、マスフローコントローラ(2) は、左右の張出ブロック(5)(6)とともに上方に取り出すことができる。また、第３〜第７の流体制御部材(7)(8)(9)(10)(26) は、流体制御部材(7)(8)(9)(10)(26) 単位で上方に取り出すことができる。例えば、プレッシャーレギュレータ(19)に交換の必要が生じたときには、第４流体制御部材(8) 全体を取り外し、プレッシャーレギュレータ(19)を交換した後、第４流体制御部材(8) 全体を元に戻すことになる。また、第５流体制御部材(9) のうちの第２および第３開閉弁(23)(24)のいずれか一方に交換の必要が生じたときには、第５流体制御部材(9) 全体を取り外し、交換後、第５流体制御部材(9) 全体を元に戻すことになる。流体制御部材同士(5)(6)(7)(8)(9)(10)(26) の連通部、継手(11)(12)(13)(14)(15)同士の連通部および流体制御部材(5)(6)(7)(8)(9)(10)(26) と継手(11)(12)(13)(14)(15)との連通部には、それぞれシール部(33)が設けられている。第１実施形態の流体制御装置(1) は、計１３か所のシール部(33)を有している。
【００２９】
なお、入口側および出口側の遮断開放部(3)(4)は、上記実施例に限られるものではなく、例えば、入口側遮断開放部(3) から第４流体制御部材(8) を取り除いたり、入口側遮断開放部(3) の第５流体制御部材(9) と同じものを出口側遮断開放部(4) に追加したり、第７流体制御部材(26)に代えて配置したりすることも可能である。また、第４流体制御部材(8) のブロック状本体(18)へのプレッシャーレギュレータ(19)および圧力センサ(20)の固定は、溶接またはねじ込み式のいずれでもよい。
【００３０】
図３は、この発明の流体制御装置の第２実施形態を示している。この第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の第１、第２および第３継手(11)(12)(13)が、１つの直方体状継手（第８継手）で置き換えられている点にある。この第８継手(41)には、同図に示すように、一端が第３流体制御部材本体(16)の入口通路(16a) に通じかつ他端が左方に開口する上流側連通路(41a) と、一端が第３流体制御部材本体(16)の出口通路(16b) に通じかつ他端が第４流体制御部材本体(18)の入口通路(18a) に通じる第１Ｖ字状連通路(41b) と、一端が第４流体制御部材本体(18)の出口通路(18b) に通じかつ他端が第５流体制御部材本体(22)の第１入口通路(22a) に通じる第２Ｖ字状連通路(41c) とが設けられている。また、第８継手(41)の左面には、上流側連通路(41a) に通じる第１入口管接
続部(25)が設けられている。左右長さが長い第１Ｖ字状連通路(41b) の流路径を確保するため、第８継手(41)の高さが第１実施形態の第１、第２および第３継手(11)(12)(13)の高さよりも高くされるとともに、第１Ｖ字状連通路(41b) の深さが、第２Ｖ字状連通路(41c) の深さよりも深くされている。これに伴い、第４、第５、第６および第７継手(14)(15)(27)(28)については、連通路(14a)(15a)(27a)(28a)の深さは変更せずに、高さだけが第８継手(41)と同じとされている。その他の構成は、第１実施形態のものと同じであり、同じ構成に同じ符号を付して説明を省略する。
【００３１】
第２実施形態の流体制御装置によると、シール部(33)が２か所減少し、継手の数も２つ減少している。
【００３２】
図４は、この発明の流体制御装置の第３実施形態を示している。この第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、第１実施形態の第５および第６継手(15)(27)、すなわち、Ｖ字状連通路(15a)(27a)付きの継手(15)(27)が２つの直方体状継手構成部材からなるＵ字状連通路付きの継手（第９および第１０継手）で置き換えられている点にある。同図に示すように、第９継手(51)を構成する第１継手構成部材(52)には、一端が第６流体制御部材本体(10)の連通路(10a) 出口に通じ、他端が右方に開口しているＬ字状上流側連通路(52a) が設けられ、同第２継手構成部材(53)には、一端が第１継手構成部材(52)の上流側連通路(52a) に通じ、他端がマスフローコントローラ(2) の左方張出ブロック(5) の入口通路(5a)に通じているＬ字状下流側連通路(53a) が設けられている。第１および第２継手構成部材(52)(53)が、上流側連通路(52a) と下流側連通路(53a) とを連通するようにシール部(33)を介して重ね合わせられることにより、第９継手(51)には、第６流体制御部材本体(10)の連通路(10a) とマスフローコントローラ(2) の左方張出ブロック(5) の入口通路(5a)とを連通するＵ字状連通路(51a) が形成されている。同様に、第１０継手(54)を構成する第１継手構成部材(55)には、一端がマスフローコントローラ(2) の右方張出ブロック(6) の出口通路(6a)に通じ、他端が右方に開口しているＬ字状上流側連通路(55a) が設けられ、同第２継手構成部材(56)には、一端が第１継手構成部材(55)の下流側連通路(55a) に通じ、他端が第７流体制御部材本体(29)の入口通路(29a) に通じているＬ字状下流側連通路(56a) が設けられている。第１および第２継手構成部材(55)(56)が、上流側連通路(55a) と下流側連通路(56a) とを連通するようにシール部(33)を介して重ね合わせられることにより、第１０継手(54)には、マスフローコントローラ(2) の右方張出ブロック(6) の出口通路(6a)と第７流体制御部材本体(29)の入口通路(29a) とを連通するＵ字状連通路(54a) が形成されている。その他の構成は、第１実施形態のものと同じであり、同じ構成に同じ符号を付して説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による流体制御装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】 同平面図である。
【図３】 この発明による流体制御装置の第２実施形態を示す側面図である。
【図４】 この発明による流体制御装置の第３実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
(1) 流体制御装置
(2) マスフローコントローラ
(3) 入口側遮断開放部
(4) 出口側遮断開放部
(5)(6) 張出ブロック（流体制御部材）
(7)(8)(9)(10)(26) 流体制御部材
(11)(12)(13)(14)(15)(27)(28) 継手
(18)(22) ブロック状本体
(19) プレッシャーレギュレータ（単機能部材）
(20) 圧力センサ（単機能部材）
(23)(24) 開閉弁（単機能部材）
(41) Ｖ字状連通路付き継手
(51)(54) Ｕ字状連通路付き継手
(52)(53)(55)(56) 継手構成部材
(5a)(16a)(18a)(22a)(29a) 入口通路
(6a)(16b)(18b)(22b)(29b) 出口通路
(10a) 連通路（出口通路）
(11a)(11b)(12a)(12b)(13a)(15a)(27a)(28a) 連通路
(41a)(41b)(41c) 連通路
(51a)(52a)(53a)(54a)(55a)(56a) 連通路

Claims (5)

  1. 流体の流量を制御する流体制御部材としてのマスフローコントローラと、マスフローコントローラの入口側および出口側に設けられて流体の流入および排出を遮断開放する遮断開放部とからなるとともに、上段に配置された複数の流体制御部材および下段に配置された複数の継手を備え、流体制御部材の下面がすべて面一とされるとともに、各継手の上面同士も面一とされており、隣り合う流体制御部材の出口通路と入口通路とが下段の継手の連通路によって連通されており、少なくとも１つの流体制御部材が、上方取出し可能なように継手に取り付けられたブロック状本体に、複数の単機能部材が一体的に設けられたものである流体制御装置。
  2. 隣り合う流体制御部材同士を連通する継手の少なくとも１つが、Ｖ字状連通路を有するブロック状継手である請求項１の流体制御装置。
  3. 隣り合う流体制御部材同士を連通する継手の少なくとも１つが、互いに突き合わされてＵ字状連通路を形成する２つのブロック状継手構成部材よりなる請求項１の流体制御装置。
  4. 複数の単機能部材が、すべて開閉弁である請求項１の流体制御装置。
  5. 複数の単機能部材が、１つのプレッシャーレギュレータと１つの圧力センサとである請求項１の流体制御装置。
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