JP7100894B2 - ガス処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、半導体製造装置や薬品製造装置等で使用されるガス処理装置に関し、特に集積化された流体制御機器が内部に設置されたガス処理装置に関するものである。

半導体製造装置や薬品製造装置等で使用される流体制御装置（以下、ガスボックスと称する）は、一般的に、多種類のガスをプロセスチャンバ等のガス使用対象へ切換可能に供給する構成となっている。そして、供給ガス種ごとにそれぞれ設けた流体制御機器により、ガス流量が制御され、ガス使用対象へ供給されるようになっている。また、ガスボックスは、異常を迅速に検知するため、流体制御機器のそれぞれを流れるガスの圧力計測を行っている。

そのようなものとして、例えば、流体制御機器に接続されているガスラインに圧力計（ＰＧ）を取り付け、圧力計の表示を作業員が目視することで、ガスの圧力を計測可能にしたものがある。そのため、ガスボックスの天板に窓部を設け、圧力計の表示部分をガスボックスの天板の方向を向くように圧力計のそれぞれを設置するようになっている。これにより、断電時においても、作業員が目視で圧力確認を行うことができる。

また、ガスの圧力を遠隔で計測可能にしたものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、カメラを設け、撮像した画像を処理することで圧力の有無を検出するようにした半導体製造装置の検査方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７－１９８４３０号公報 特開２０１７－１２９３９５号公報

従来は、簡易的な点検時でも確認のためにガスボックスの設置場所に作業員が赴く必要がある。また、現在、大量生産のために多くの半導体製造装置が導入されているため、目視での確認が完了するまでに時間が多くかかってしまい、生産性の低下につながってしまう。

そこで、現在では、遠隔にて圧力値を確認することで確認作業の短縮化を実現できるようにしている。しかしながら、断電時においても圧力確認方法を保つ必要があるため、安易にデジタル式に変更することができない。また、デジタル式圧力計を新たに設けていることで、ガスラインの内容積を大きくしなければならず、圧力損失が発生してしまう。

また、特許文献２のように、カメラを用いたものにおいては、圧力受動部をカメラにて撮像し、画像を処理することで圧力の有無を検出するようにしていた。しかしながら、特許文献３に記載の技術は、圧力のかかる部分を撮像するようにしたものであって、計器そのものを撮像するようにしたものではない。

そこで、本発明は、アナログ式の圧力計を用いつつ遠隔での圧力計測を可能としたガス処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明の一態様であるガス処理装置は、複数の流量制御機器を収容するガスボックスを備えたガス処理装置であって、前記流量制御機器を流れるガスの圧力を検知するアナログ式の圧力計と、前記ガスボックスの一部を構成し、前記圧力計の表示部を視認可能な窓部が形成された天面パネルと、前記天面パネルの裏面側に設置され、前記圧力計の表示部を撮像する撮像装置と、前記天面パネルの裏面側に設置され、前記撮像装置の撮像範囲を照らすライトと、を含んで構成される。

また、本発明の一態様であるガス処理装置は、キー部及び本体部を備え、前記キー部が前記本体部に挿入されるか否かで前記天面パネルの着脱を検知するドアスイッチを設け、前記撮像装置の制御回路が前記ドアスイッチのキー部と一体的に設けられており、前記キー部が前記ドアスイッチの本体部に挿入されると、前記キー部を介して前記制御回路に電源が供給される、構成としてもよい。

また、本発明の一態様であるガス処理装置は、撮像装置とライトとが一体化されて構成されている、ようにしてもよい。

本発明によれば、撮像装置で撮像された情報を基にアナログ式の圧力計での測定結果を遠隔で確認することが可能になる。

本発明の実施の形態に係るガス処理装置の内部構成を概略的に示した概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の内部構成を上面視した状態を概略的に示した概略上面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の外観構成を概略的に示した概略斜視図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを構成する天面パネルの一例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを上面視した状態を概略的に示す上面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを正面視した状態を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを背面視した状態を概略的に示す背面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを側面視した状態を概略的に示す左側面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置のガスボックスを側面視した状態を概略的に示す右側面図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の内部構成の一例をある角度から見た状態を概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の内部構成一例を図１０とは別の角度から見た状態を概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置に設置される撮像装置、ライト、ドアスイッチを拡大した状態を概略的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の撮像装置、ライト、ドアスイッチの設置状態の一例を拡大して概略に示した概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るガス処理装置の圧力計の確認の仕方の一例を模式的に示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るガス処理装置１００の内部構成を概略的に示した概略斜視図である。図２は、ガス処理装置１００の内部構成を上面視した状態を概略的に示した概略上面図である。図１及び図２に基づいて、ガス処理装置１００の構成について説明する。ガス処理装置１００は、プラズマ処理、エッチング処理、ＣＶＤ成膜処理などを行う半導体製造装置や薬品製造装置等で使用されるものである。

図１及び図２に示すように、ガス処理装置１００は、ガスラインＬ１～Ｌ１２が基板１５に並列に配置されて構成されている。ガスラインＬ１～Ｌ１２は、一次側に配された開閉弁、遮断開放器などの複数の流体制御機器と、二次側に配されたマスフローコントローラ、流体制御機器同士及びマスフローコントローラを連通する複数の継手部材と、を含んで構成されている。これらの流体制御機器は、保守点検時においてそれぞれ単独で上方に着脱自在に組み立てられている。つまり、ガス処理装置１００は、集積化された流体制御機器が内部に設置された構成となっている。

流体制御機器としては、少なくとも、手動弁３１と、レギュレーター３２と、逆止弁３３と、マスフローコントローラ１０と、第１開閉弁１１と、第２開閉弁１２と、圧力計１３と、第３開閉弁３４と、が挙げられる。ガスラインＬ１～Ｌ１２におけるガスは、図１の矢印に示すように、手動弁３１、レギュレーター３２、圧力計１３、逆止弁３３、第１開閉弁１１、第２開閉弁１２、マスフローコントローラ１０、第３開閉弁３４の順に流れる。なお、ガスラインＬ１～Ｌ１２におけるガスは、図示省略のソースタンクから供給される。

マスフローコントローラ１０は、第２開閉弁１２の下流側に設けられ、設置されたガスラインを流れるガスの流量を制御するものである。手動弁３１は、ガスラインＬ１～Ｌ１２の最上流側に設けられ、人間の手によって開閉されるものである。レギュレーター３２は、手動弁３１の下流側に設けられ、ガスの圧力を調整するものである。逆止弁３３は、圧力計１３の下流側に設けられ、ガスの流れを一方方向にのみ許容するものである。第１開閉弁１１は、例えばマスフローコントローラ１０の入口側に設けられ、設置されたガスラインを開閉するものである。第２開閉弁１２は、例えばマスフローコントローラ１０の出口側に設けられ、設置されたガスラインを開閉するものである。圧力計１３は、設置されたガスラインを流れるガスの圧力を計測するものである。圧力計１３は、アナログ式圧力計を用いるものとし、表示部がガス処理装置１００の天面の方向を向くように設置される。第３開閉弁３４は、マスフローコントローラ１０の出口側に設けられ、設置されたガスラインを開閉するものである。

図３は、ガス処理装置１００の外観構成を概略的に示した概略斜視図である。図４は、ガス処理装置１００のガスボックスを構成する天面パネルの一例を模式的に示す図である。図５は、ガス処理装置１００のガスボックスを上面視した状態を概略的に示す上面図である。図６は、ガス処理装置１００のガスボックスを正面視した状態を概略的に示す正面図である。図７は、ガス処理装置１００のガスボックスを背面視した状態を概略的に示す背面図である。図８は、ガス処理装置１００のガスボックスを側面視した状態を概略的に示す左側面図である。図９は、ガス処理装置１００のガスボックスを側面視した状態を概略的に示す右側面図である。図３～図９に基づいて、ガス処理装置１００のガスボックスについて説明する。

ガス処理装置１００は、図３に示すように筐体（ガスボックス）５０を有している。筐体５０は、基板１５、正面パネル１６Ａ、右側面パネル１６Ｂ、背面パネル１６Ｃ、左側面パネル１６Ｄ、及び、天面パネル１７によって構成される。

基板１５は、筐体５０の底板となるものである。基板１５には、各流体制御機器が設置される。筐体５０の側面は、４つのパネル（正面パネル１６Ａ、右側面パネル１６Ｂ、背面パネル１６Ｃ、左側面パネル１６Ｄ）で構成される。正面パネル１６Ａは、ガス処理装置１００の正面を構成する。右側面パネル１６Ｂは、ガス処理装置１００の右側面を構成する。背面パネル１６Ｃは、ガス処理装置１００の背面を構成する。左側面パネル１６Ｄは、ガス処理装置１００の左側面を構成する。筐体５０の天面は、天面パネル１７で構成される。

天面パネル１７には、窓部１８が形成されている。窓部１８は、天面パネル１７を貫通することで形成されている。窓部１８は、各ラインに設置されている圧力計１３の並びに対応して形成されている。つまり、窓部１８は、図４の紙面左右側に延びるように形成されている。なお、筐体５０の内部が視認できればよく、窓部１８にガラスなどの透過部材を設置してもよい。また、ガス処理装置１００は、撮像装置２０、ライト２１及びドアスイッチ２５を有しており、これらは天面パネル１７に設置されている。これらについては、以下で説明するものとする。

図１０は、ガス処理装置１００の内部構成の一例をある角度から見た状態を概略的に示す概略構成図である。図１１は、ガス処理装置１００の内部構成一例を図１０とは別の角度から見た状態を概略的に示す概略構成図である。図１２は、ガス処理装置１００に設置される撮像装置２０、ライト２１、ドアスイッチ２５を拡大した状態を概略的に示す概略構成図である。図１３は、ガス処理装置１００の撮像装置２０、ライト２１、ドアスイッチ２５の設置状態の一例を拡大して概略に示した概略構成図である。図１４は、ガス処理装置１００の圧力計１３の確認の仕方の一例を模式的に示す説明図である。図１０～図１４に基づいて、ガス処理装置１００の圧力計１３の確認の仕方の一例について説明する。

上述したように、ガス処理装置１００が備える圧力計１３はアナログ式の圧力計である。そして、圧力計１３の表示部（表示部１３Ａ）がガス処理装置１００の天面パネル１７の方を向くように設置されている。そのため、天面パネル１７に形成されている窓部１８から圧力計１３の表示部１３Ａを視認することが可能になっている（図１４に示す（Ａ）部分参照）。また、窓部１８からは、圧力計１３のみではなく、他の流量制御機器（例えば、第１開閉弁、第２開閉弁、マスフローコントローラなど）の視認が可能である。また、後述するライト２１によって流量制御機器が照らされることになり、暗い中でも確認することが可能になる。

撮像装置２０は、図１１に示すように、天面パネル１７の裏面側に設置され、ガス処理装置１００のガスボックスの内部を撮像して送信するものである。送信された撮像データは、後述する装置インターフェイス機器５２などを介して表示される。ライト２１は、図１１に示すように、天面パネル１７の裏面側に設置され、撮像装置２０の撮像範囲（例えば圧力計１３の表示部）を照らすものである。ドアスイッチ２５は、本体部２５ａ及びキー部２５ｂを有しており、天面パネル１７の着脱を検知する。キー部２５ｂは、図１１に示すように、天面パネル１７の裏面側に設置され、本体部２５ａは、図１１に示すように背面パネル１６Ｃの裏面側に設置される。なお、天面パネル１７及び背面パネル１６Ｃの裏面とは、ガスボックスを組み立てた際にガスボックスの内部側に位置する面のことである。

図１２に示すように、撮像装置２０は、ライト２１と一体化して構成されている。また、撮像装置２０の一部にはネジが挿通する円形状の穴部２０ａが貫通形成されている。図１１に示すように、穴部２０ａにネジ６０を挿通し、締結することで、撮像装置２０が天面パネル１７の裏面に固定されることになる。また、撮像装置２０は、制御回路２０ｂを有している。撮像装置２０と制御回路と２０ｂとは、ケーブル２０ｃによって接続されている。制御回路２０ｂからの指令によって、撮像装置２０は、撮像を実行する。

撮像装置２０の制御回路２０ｂは、図１２に示すように、ドアスイッチ２５のキー部２５ｂと一体化させておくとよい。このようにしておけば、ドアスイッチ２５の本体部２５ａにキー部２５ｂが挿入されると、キー部２５ｂを介して撮像装置２０の制御回路２０ｂには電磁誘導によって電源供給が行われることが可能になる。つまり、撮像装置２０専用の電源を設ける必要がない。したがって、撮像装置２０の制御回路２０ｂ及び電源を単独で設置する場合に比べ、省スペース化を図ることが可能になる。また、撮像装置２０を設置又は交換する際においてはドアスイッチ２５や電気系の配線の一部変更で対応することが可能となり、撮像装置２０及びライト２１の交換作業がより簡便になる。

従来から、ガスラインに圧力計を取り付け、ガスボックスの天面パネルの圧力計の上部に窓部を設け、圧力確認をアナログで実行可能にしたものが存在している。この従来技術によれば、断線時においても圧力を確認することができる。しかしながら、従来の技術では、簡易的な点検時でも確認のためにガスボックスの設置位置まで赴く必要があり、手間だった。また、現在では、大量生産のために多くの半導体製造装置が導入されているため、目視での確認では、全部の確認が完了するのに時間がかかってしまい、生産性の低下につながっていた。

そこで、デジタル圧力計を用いて、遠隔にて圧力値を確認することで確認作業の短縮を行うことが考えられる。しかしながら、断線時においても、圧力確認方法を確保しておく必要があり、安易にデジタル圧力計に変更することはできない。また、デジタル圧力計を用いることで、ガスラインの内容積が大きくなり、その結果圧力損失が発生してしまうため、この点からもデジタル圧力計に簡単に変更することはできない。

それに対し、ガス処理装置１００では、アナログ式の圧力計１３を用いるともに撮像装置２０を天面パネル１７の裏面に設置することで、撮像装置２０で撮像された情報を基に圧力計１３での測定結果を遠隔で確認することが可能になる（図１４（Ｂ）部分参照）。例えば、図１４（Ｂ）部分に示すように、装置インターフェイス機器５２などに測定結果を表示させるとよい。装置インターフェイス機器５２への表示は、図１４に示すイメージのように現在の圧力が正規範囲にあるか否かを目視で判別可能にするとよい。

装置インターフェイス機器５２と撮像装置２０の制御回路との間には、ガス処理装置１００の制御システム５５が接続され、制御システム５５が撮像装置２０での撮像情報を装置インターフェイス機器５２に出力する。また、ライト２１も天面パネル１７の裏面に設置すれば、撮像対象をライト２１を用いて照らすことができ、より鮮明に撮像装置２０で撮像することが可能になる。なお、制御システム５５には、ソフトウェア５６を追加することができる。追加するソフトウェア５６としては、例えば画像処理とＡＩ（機械学習）によってノーマル／エラー判断を実行可能なものが挙げられる。また、制御システム５５に登録されているプログラムについては、修正や変更、追加等を可能にしておくとよい。

したがって、ガス処理装置１００によれば、撮像装置２０で撮像された情報を基に圧力計１３での測定結果を遠隔で確認することが可能になる。また、ガス処理装置１００によれば、デジタル式の圧力計を省略すことができるため、流体制御装置の小型化が実現でき、ガスラインの圧力損失の低減を図ることができる。さらに、ガス処理装置１００によれば、ドアスイッチ２５からの電磁誘導によって撮像装置２０の制御回路２０ｂに電源供給が行われるため、撮像装置２０を設置する際においてはドアスイッチ２５や電気系の配線の一部変更で対応することが可能となり、撮像装置２０及びライト２１の交換作業がより簡便になる。
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１０：マスフローコントローラ
１１：第１開閉弁
１２：第２開閉弁
１３：圧力計
１３Ａ：表示部
１５：基板
１６Ａ：正面パネル
１６Ｂ：右側面パネル
１６Ｃ：背面パネル
１６Ｄ：左側面パネル
１７：天面パネル
１８：窓部
２０：撮像装置
２０ａ：穴部
２０ｂ：制御回路
２０ｃ：ケーブル
２１：ライト
２５：ドアスイッチ
２５ａ：本体部
２５ｂ：キー部
３１：手動弁
３２：レギュレーター
３３：逆止弁
３４：第３開閉弁
５０：筐体
５２：装置インターフェイス機器
５５：制御システム
５６：ソフトウェア
６０：ネジ
１００：ガス処理装置
Ｌ１～Ｌ１２：ガスライン。

Claims (3)

1. 複数の流量制御機器を収容するガスボックスを備えたガス処理装置であって、
   前記流量制御機器を流れるガスの圧力を検知するアナログ式の圧力計と、
   前記ガスボックスの一部を構成し、前記圧力計の表示部を視認可能な窓部が形成された天面パネルと、
   前記天面パネルの裏面側に設置され、前記圧力計の表示部を撮像する撮像装置と、
   前記天面パネルの裏面側に設置され、前記撮像装置の撮像範囲を照らすライトと、
   を含んで構成される、ガス処理装置。
2. キー部及び本体部を備え、前記キー部が前記本体部に挿入されるか否かで前記天面パネルの着脱を検知するドアスイッチを設け、
   前記撮像装置の制御回路が前記ドアスイッチのキー部と一体的に設けられており、
   前記キー部が前記ドアスイッチの本体部に挿入されると、前記キー部を介して前記制御回路に電源が供給される、請求項１に記載のガス処理装置。
3. 前記撮像装置と前記ライトとが一体化されて構成されている、請求項１又は２に記載のガス処理装置。

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