JP6085492B2 - プロセスガス分流供給装置 - Google Patents

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Description

本発明は、プロセスガス分流供給装置に関する。さらに詳細には、プロセスガスを供給するプロセスガス元弁と、パージガスを供給するパージガス元弁と、プロセスガス弁とパージガス弁とを備えるプロセスガス供給ユニットを複数個有するプロセスガス分流供給装置に関するものである。
半導体製造工程の一つに、複数種類のプロセスガスによる、チャンバ内のウエハの表面に回路の素材となる酸化シリコンなどの薄膜を形成することがある。プロセスガスは、チャンバに対して、プロセスガス供給装置により供給される。工場内には、チャンバとプロセスガス供給装置が複数設置されている。
一方、工場には、複数のプロセスガス供給装置にプロセスガスを供給するためのプロセスガス分流供給装置が設置されている。1つのプロセスガス分流供給装置は、複数のプロセスガス供給装置に対し、1種類のプロセスガスを供給している。このとき、プロセスガス供給装置からチャンバに供給されるプロセスガスの圧力は、0.3〜0.5MPaである。
従来、プロセスガス供給装置で使用される集積弁ユニットについては、特許文献1、2に開示されている。
特許第4283884号 特開2003−49962号
しかしながら、前記した従来の各技術は、プロセスガス供給装置で使用される集積弁であって、プロセスガス分流供給装置に関するものではない。
そこで、本出願人は、図11に示すように、プロセスガス弁101を含むプロセスガス分流供給装置100(図示なし)を考案した。プロセスガス弁101は、ダイアフラム弁体21が当接又は離間する弁座22と、弁室23と、プロセスガスが流入する入力流路102と、プロセスガスが常に流出する第1出力流路103と、ダイアフラム弁体21が弁座22と離間することによりプロセスガスが流出する第2出力流路104とが形成された本体ブロック105を有する。
図11におけるプロセスガス弁101の本体ブロック105を単体としてK方向から示した図を図13に示す。入力流路102の入力ポート102aと、第1出力流路103の第1出力ポート103aと、第2出力流路104の第2出力ポート104aは、一直線L2に形成されている。各ポートの周りには、シール部材29のためのシール部材収納部36が形成されている。シール部材29は、具体的に示していないが、公知の金属ガスケットや、エラストマー部材によるOリングである。
図11のD−D断面の略図を図12に示す。入力ポート102aと入力流路102において反対のポートである出力ポート102bと、第1出力ポート103aと第1出力流路103において反対のポートである第1入力ポート103bと、第2出力ポート104aと第2出力流路104において反対のポートである第2入力ポート104bは、図13と同じ一直線L2に形成されている。
閉弁状態のプロセスガス弁101にプロセスガスを流すと、入力流路102を流れ、出力ポート102bを介して弁室23に流入する。図11に示すように、ダイアフラム弁体21は弁座22に当接しているため、プロセスガスは第2出力流路104に流入することはない。一方、プロセスガスは、弁室23から第1入力ポート103bを介して第1出力流路103へと常に流れる。プロセスガス弁101では、プロセスガスを0.7MPa以下の圧力で使用することができた。
しかしながら、所定圧のプロセスガスを、高層階に設置された遠くのプロセスガス供給装置に供給するとき、一例として、約1MPaのプロセスガスがプロセスガス分流供給装置から供給されていた。しかし、プロセスガス弁101は、0.7MPa以下の圧力のプロセスガスでしか使用できない。そのため、プロセスガス弁101を含むプロセスガス分流供給装置100を高層階の各階に設けていた。その結果、高価なプロセスガス分流供給装置100を多数購入しなければならず、コストアップの問題があった。また、装置を各階に設置するための場所を余分に確保しなければならなかった。
一方、数を減らしてコストダウンを図るためには、約1MPaのプロセスガスでも使用することができるプロセスガス弁が必要であった。しかし、プロセスガス弁101は、閉弁時に、弁室23に常に高圧プロセスガスが流れるため、弁室23に対するダイアフラム弁体21に高い圧力がかかっていた。このように受圧面積が大きいため、ダイアフラム弁体21を押し上げる力が大きくなり、押し上がったダイアフラム弁体21を押し下げるためのバネ力を強くしなければならなかった。その結果、バネ力に逆らってダイアフラム弁体21を移動させるためのアクチュエータなどの弁駆動部を大きくしなければならず、装置全体が大型化していた。
本発明は、上記問題を解決するプロセスガス分流供給装置を提供することにある。すなわち、その課題とするところは、1つのプロセスガス分流供給装置によって、遠くに設置された多数のプロセスガス供給装置にプロセスガスを供給することができるプロセスガス分流供給装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の一態様におけるプロセスガス分流供給装置は、次の構成を有する。
(1)プロセスガスを供給するプロセスガス元弁と、パージガスを供給するパージガス元弁と、プロセスガス弁とパージガス弁とを備えるプロセスガス供給ユニットを複数個有するプロセスガス分流供給装置において、前記プロセスガス弁は、弁体が当接又は離間する弁座と、弁室と、ガスが流入する入力流路と、前記ガスが常に流出する第1出力流路と、前記弁体が前記弁座と離間することにより前記ガスが流出する第2出力流路とが形成された本体ブロックを有すること、前記入力流路と前記第1出力流路とが前記弁座の直下に連通部を有すること、前記本体ブロックの下面には、前記入力流路の入力ポートと、前記第1出力流路の第1出力ポートと、前記第2出力流路の第2出力ポートとが、一直線に配置されていること、前記第2出力流路の、前記第2出力ポートと反対のポートが、前記弁室の前記一直線と直交する線上に配置されていること、を特徴とする。
(2)(1)に記載するプロセスガス供給装置において、前記プロセスガス弁の前記連通部と前記弁座が形成する弁孔部に、高圧プロセスガスの圧力がかかること、を特徴とすることが好ましい。
本発明は、上記構成を有することにより、次のような作用、効果を奏する。
(1)及び(2)の態様によれば、プロセスガス弁の閉弁時に、高圧プロセスガスを受ける部分が弁孔部のみであり、受圧面積が小さい。そのため、押し上がった弁体を押し下げるためのバネ力を強くする必要もなく、バネを押さえ付けるためにアクチュエータなどの弁駆動部を大きくし、装置全体を大きくすることなく、装置の小型化に貢献することができる。
さらに、1つのプロセスガス分流供給装置によって、遠くに設置された多数のプロセスガス供給装置にプロセスガスを供給することができるため、多数の装置を準備する必要はなく、コストアップの問題を回避することができる
入口弁について図3のA−A断面を示した図である。 本発明にかかるプロセスガス分流供給装置の回路を示した図である。 プロセスガス分流供給装置について図2を具現化した平面図である。 プロセスガス分流供給装置について図3を右方向から示した側面図である。 入口弁の平面を示した図である。 入口弁について図5をG方向から示した図である。 入口弁について図5をH方向から示した図である。 入口弁について図1のB−B断面を示した略図である。 入口弁について図1の本体ブロックを単体としてJ方向から示した図である。 入口弁について図1のC−C断面を示した図である。 従来のプロセスガス弁について断面を示した図である。 従来のプロセスガス弁について図11のD−D断面を示した略図である。 従来のプロセスガス弁について図11の本体ブロックを単体としてK方向から示した図である。
次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。
<プロセスガス分流供給装置の構成>
図2は、本発明のプロセスガス分流供給装置1の回路図である。図3は、図2の回路図を具現化したプロセスガス分流供給装置1の平面図である。
図2に示すように、プロセスガスを供給するプロセスガス供給源S1は、回転式手動弁であるプロセスガス元弁11の入口ポートに接続されている。プロセスガス元弁11の出口ポートは、分岐して入口弁13A、13B、13Cの入口ポートに接続されている。さらに、入口弁13A、13B、13Cの出口ポートは、それぞれ流路37A、37B、37Cを介して、レギュレータ15A、15B、15Cの入口ポートに接続されている。レギュレータ15A、15B、15Cの出口ポートは分岐して、圧力計16A、16B、16Cと、出口弁17A、17B、17Cの入口ポートに接続されている。作業者は、圧力計16を見ながらレギュレータ15を調整し、必要な圧力に設定する。出口弁17A、17B、17Cの出口ポートは、プロセスガス供給装置3A、3B、3Cに接続されている。
パージガスを供給するパージガス供給源S2は、回転式手動弁であるパージガス元弁12の入口ポートに接続されている。パージガス元弁12の出口ポートは逆流を防ぐためのチェック弁19に接続されている。チェック弁19は、パージガス弁14A、14B、14Cの入口ポートに接続されている。パージガス弁14A、14B、14Cの出口ポートは、それぞれ入口弁13A、13B、13Cの出口ポート側と、レギュレータ15A、15B、15Cの入口ポート側との中間に接続されている。
図2の回路図を具現化したものを図3に示す。プロセスガス分流供給装置1には、左上にプロセスガス元弁11と、パージガス元弁12が並列して配置されている。パージガス元弁12の右隣には、複数のレール18が形成されている。レール18上には、下から上に向かって、入口弁13、パージガス弁14、レギュレータ15、圧力計16、出口弁17の順に配置されている。プロセスガス元弁11と入口弁13はパイプ10により連通している。パージガス元弁12とパージガス弁14は、チェック弁19と、パイプ20により連通している。
図4は、図3を右方向から示す側面図である。レール18上の入口弁13、パージガス弁14、レギュレータ15、圧力計16、出口弁17によって、プロセスガス供給ユニット2が形成されている。入口弁13は、下部ボディ41に形成された供給流路37と、パイプ45によりレギュレータ15に連通している。レギュレータ15と圧力計16は下部ボディ49に形成されたV字流路46により連通し、圧力計16と出口弁17は下部ボディ49に形成されたV字流路47により連通している。出口弁17は流路48によりプロセスガス分流供給装置1から外部へ出力している。
<入口弁の外部構造>
次に、単体の入口弁13の外部構造を説明する。図5に、入口弁13の平面図を示す。図6に、図5のG方向から示す入口弁13の側面図を示す。図6は一部断面図として示す。図7に、図5のH方向から示す入口弁13の側面図を示す。
入口弁13は、図5に示すように、回転式のツマミ44が中央に位置しており、上下に「Closed」と表示されている。図5のツマミ44は、開弁状態の入口弁13を示している。閉弁状態のツマミ44は、開弁状態から時計回りに90度回した状態になる(図示なし)。図6、図7に示すように、入口弁13は、ツマミ44を含む上部ブロック40、本体ブロック34から形成されている。
<入口弁の内部構造>
次に、複数の入口弁13A、13Bを連結する内部構造を説明する。図3のA−A断面を、図1に示す。なお、図11のプロセスガス弁と共通している部分は、共通の番号で示す。
入口弁13Aの本体ブロック34は、ダイアフラム弁体21が当接又は離間する弁座22と、弁室23と、プロセスガスが流入する入力流路24と、プロセスガスが常に流出する第1出力流路25と、ダイアフラム弁体21が弁座22と離間することによりプロセスガスが流出する第2出力流路30から形成される。ダイアフラム弁体21は、アクチュエータからの押圧力によって押え付けられる押え部材27により、弁座22に対して当接又は離間する。入力流路24と第1出力流路25は、常に連通した状態である。一方、入力流路24と第2出力流路30は、開弁時のみ連通した状態である。弁座22の直下には、入力流路24と、第1出力流路25とが連通する連通部26が接続される。連通部26と弁座22によって、弁孔部33が形成される。弁座22の部材の材質は、フッ素系樹脂(PCTFE)である。また、ダイアフラム弁体21は、金属薄板を重ね合わせたものである。
本体ブロック34の下には、下部ブロック35が取り付けられている。下部ブロック35は、下部ボディ41と共通ボディ42から構成される。下部ボディ41には、供給流路37が形成されている。供給流路37は、本体ブロック34に形成された第2出力流路30と連通している。また、供給流路37は、レギュレータ15に連通する。共通ボディ42には、共通流路38が形成されている。共通流路38の入力ポート38aは、本体ブロック34に形成された第1出力流路25と連通している。共通流路38の出力ポート38bは、入口弁13Bの入力流路24と連通している。
なお、入口弁13Bは、入口弁13Aと同じ構成を有するため、共通する番号は図示せず、詳細な説明を省略する。この入口弁13が特許請求の範囲に記載する「プロセスガス弁」に相当し、このダイアフラム弁体21が特許請求の範囲に記載する「弁体」に相当する。
図9は、図1における入口弁13の本体ブロック34を単体としてJ方向から示した図である。本体ブロック34の下面には、入力流路24の入力ポート24aと、第1出力流路25の第1出力ポート25aと、第2出力流路30の第2出力ポート30aとが、一直線L1に配置されている。各ポートの周りには、本体ブロック34と下部ブロック35をシールするためのシール部材29を収納するためのシール部材収納部36がそれぞれ形成されている。
図8は、図1における入口弁13のB−B断面を示した略図である。第2出力流路30の、第2出力ポート30aと反対のポート30bは、弁室23の一直線L1と直交する線上に配置されている。
図10は、図1における入口弁13のC−C断面を示した図である。第2出力流路30は、中間より第2出力ポート30a側が傾斜して形成されている。また、第2出力ポート30aの反対のポート30bから中間までは垂直に形成されている。第2出力流路30の傾斜角度θは、流路を形成するために本体ボディ28がドリルにより切削されるとき、ドリルがシール部材収納部36に干渉しない程度の角度である。すなわち、シール部材収納部36と第2出力流路30との最も接近する部分の厚みが、1mm程度確保できる程度とする。
<作用効果>
次に、本発明のプロセスガス分流供給装置1によって、プロセスガスがプロセスガス供給装置3に分流して供給される作用効果について説明する。
プロセスガスを、プロセスガス供給装置3A、3B、3C…に分流して供給するとき、高層階に設置された遠くの装置まで所定圧を保つため、約1MPaのプロセスガスが、プロセスガス供給源S1からプロセスガス分流供給装置1に供給される。
プロセスガスは、プロセスガス元弁11から入口弁13A、13B、13C…に分流される。このとき、入口弁13Aの入力流路24に流れ、連通部26を介し、分岐して第1出力流路25と弁室23に流れる。開弁状態の入口弁13は、ダイアフラム弁体21が弁座22から離間しているため、入力流路24と弁室23の流路は連通しているからである。第1出力流路25に流れたプロセスガスは、共通流路38に流れ、隣接する入口弁13Bの入力流路24に流入する。同様に、入口弁13C…に流入する。
一方、弁室23に流入したプロセスガスは、第2出力流路30に流入し、第2出力ポート30aを介して供給流路37、パイプ45に流れる。作業者は、圧力計16Aを見ながらプロセスガスが流入するレギュレータ15Aを調整し、プロセスガス供給装置3Aにプロセスガスを供給するための必要な圧力に設定する。さらに出口弁17Aを介し、プロセスガス供給装置3Aに供給される。入口弁13B、13C…に流入したプロセスガスも同様にプロセスガス供給装置3B、3C…に供給される。
こうして、本発明のプロセスガス分流供給装置1によって、プロセスガスは、プロセスガス供給装置3へと分流して供給される。なお、パージガス元弁12、とパージガス弁14は閉弁した状態である。
続いて、プロセスガス分流供給装置1のプロセスガス供給ユニット2の何れかの機器のメンテナンスをする場合について説明する。
例えば、プロセスガス供給ユニット2Aのレギュレータ15Aの交換をするとき、作業者は、入口弁13Aを閉弁状態にし、プロセスガス供給ユニット2Aへのプロセスガスの流入を止める。しかし、このままでは流路にプロセスガスが残留しているため、パージガスに置換する必要がある。そこで、パージガス元弁12とパージガス弁14Aを開弁する。チェック弁19はパージガスの流体圧により開弁する。パージガス元弁12から供給されたパージガスは、パージガス弁14Aに流入し、レギュレータ15A、圧力計16A、出口弁17Aを介してプロセスガス供給ユニット2Aから外部に流出する。これにより、プロセスガスはパージガスに置換されるため、レギュレータ15Aの交換をすることができる。
ここで、入口弁13Aの閉弁状態とは、図1に示すように、ダイアフラム弁体21が弁座22に当接した状態である。すなわち、入力流路24と弁室23の流路は遮断されている。そのため、プロセスガス元弁11から供給されたプロセスガスは、入力流路24に流入したあと、弁室23に流入することはない。一方、入力流路24に流入したプロセスガスは、連通部26を介して第1出力流路25に流れる。そのため、弁孔部33は、閉弁時に、約1MPaの高圧プロセスガスの圧力がかかる。
図11におけるプロセスガス弁101についてプロセスガスの圧力を受ける部分は弁室23であり、受圧面積は大きかった。そのため、ダイアフラム弁体21を弁座から離間させようとする力が大きいため、押し上がったダイアフラム弁体21を押し下げるためのバネ力を強くする必要があった。その結果、バネを押さえつけるアクチュエータなどの弁駆動部を大きくするため、装置全体が大型化していた。
これに対し、図1における入口弁13についてプロセスガスの圧力を受ける部分は弁孔部33であり、図11のプロセスガス弁と比較して、受圧面積は小さい。そのため、ダイアフラム弁体21を弁座22から離間させようとする力が小さいため、押し上がったダイアフラム弁体21を押し下げるためのバネ力を強くする必要はない。その結果、バネを押させ付けるアクチュエータなどの弁駆動部を大きくする必要はなく、装置全体を大型化しなくてもよい。
本発明のプロセスガス分流供給装置1によれば、一例として、約1MPaの高圧プロセスガスを使用することができるため、1つのプロセスガス分流供給装置1によって、遠くに設置された多数のプロセスガス供給装置3にプロセスガスを供給することができる。よって、各階にプロセスガス分流供給装置を設置するために装置を多数準備する必要はなく、コストアップの問題を回避することができる。
第2出力流路30は、中間より第2出力ポート30a側がシール部材収納部36に干渉しない傾斜角度θで傾斜している。そのため、図11のプロセスガス弁101において使用していた下部ブロック35をそのまま共用することができる。よって、本体ブロック105を本発明に係る本体ブロック34に置き換えるだけでよく、置き換えが容易である。また、新たな下部ブロックを製造する必要がなく、コストアップの問題を回避することができる。
以上、詳細に説明したように、
(1)プロセスガスを供給するプロセスガス元弁11と、パージガスを供給するパージガス元弁12と、入口弁13とパージガス弁14とを備えるプロセスガス供給ユニット2を複数個有するプロセスガス分流供給装置1において、入口弁13は、ダイアフラム弁体21が当接又は離間する弁座22と、弁室23と、ガスが流入する入力流路24と、ガスが常に流出する第1出力流路25と、ダイアフラム弁体21が弁座22と離間することによりガスが流出する第2出力流路30とが形成された本体ブロック34を有すること、入力流路24と第1出力流路25とが弁座22の直下に連通部26を有すること、本体ブロック34の下面には、入力流路24の入力ポート24aと、第1出力流路25の第1出力ポート25aと、第2出力流路30の第2出力ポート30aとが、一直線L1に配置されていること、第2出力流路30の、第2出力ポート30aと反対のポート30bが、弁室23の一直線L1と直交する線上に配置されていること、を特徴とし、(2)(1)に記載するプロセスガス供給装置1において、入口弁13の連通部26と弁座22が形成する弁孔部33に、高圧プロセスガスの圧力がかかること、を特徴とするため、入口弁13の閉弁時に、高圧プロセスガスを受ける部分が弁孔部33のみであり、受圧面積が小さい。そのため、押し上がったダイアフラム弁体21を押し下げるためのバネ力を強くする必要もなく、バネを押さえ付けるためにアクチュエータなどの弁駆動部を大きくし、装置全体を大きくすることなく、装置の小型化に貢献することができる。
さらに、1つのプロセスガス分流供給装置1によって、遠くに設置された多数のプロセスガス供給装置3にプロセスガスを供給することができるため、多数の装置を準備する必要はなく、コストアップの問題を回避することができる。
(3)(1)又は(2)に記載するプロセスガス供給装置1において、本体ブロック34の下面には、シール用のシール部材29を収納するためのシール部材収納部36が形成されていること、第2出力流路30は、第2出力ポート30a側が傾斜して形成され、ドリルにより切削されるとき、ドリルが前記シール部材収納部36に干渉しない傾斜角度θを有すること、を特徴とするため、下部ブロック35を新しく作り変えることなく、もともとあった下部ブロック35を利用することができるため、置き換えが容易である。
なお、本形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、プロセスガス弁は、本実施例では手動弁であるが、パイロット弁でも良い。
1 プロセスガス分流供給装置
2 プロセスガス供給ユニット
3 プロセスガス供給装置
11 プロセスガス元弁
12 パージガス元弁
13 入口弁(プロセスガス弁)
14 パージガス弁
21 ダイアフラム弁体(弁体)
22 弁座
23 弁室
24 入力流路
24a 入力ポート
25 第1出力流路
25a 第1出力ポート
26 連通部
29 シール部材
30 第2出力流路
30a 第2出力ポート
30b 第2出力ポートと反対のポート
33 弁孔部
34 本体ブロック
36 シール部材収納部

Claims (2)

  1. プロセスガスを供給するプロセスガス元弁と、
    パージガスを供給するパージガス元弁と、
    プロセスガス弁とパージガス弁とを備えるプロセスガス供給ユニットを複数個有するプロセスガス分流供給装置において、
    前記プロセスガス弁は、弁体が当接又は離間する弁座と、弁室と、ガスが流入する入力流路と、前記ガスが常に流出する第1出力流路と、前記弁体が前記弁座と離間することにより前記ガスが流出する第2出力流路とが形成された本体ブロックを有すること、
    前記入力流路と前記第1出力流路とが前記弁座の直下に連通部を有すること、
    前記本体ブロックの下面には、前記入力流路の入力ポートと、前記第1出力流路の第1出力ポートと、前記第2出力流路の第2出力ポートとが、一直線に配置されていること、
    前記第2出力流路の、前記第2出力ポートと反対のポートが、前記弁室の前記一直線と直交する線上に配置されていること、
    を特徴とするプロセスガス分流供給装置。
  2. 請求項1に記載するプロセスガス分流供給装置において、
    前記プロセスガス弁の前記連通部と前記弁座が形成する弁孔部に、高圧プロセスガスの圧力がかかること、
    を特徴とするプロセスガス分流供給装置

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