JP7303560B2 - 流体供給システム - Google Patents

Description

本発明は、流体供給システムに係り、特に複数の流体制御機器が接続される多連マニホールドをその集合流路における流体の流れ方向に直列に複数配置した流体供給システムに関する。

特許文献１の図４には、流体制御機器が接続されるマニホールドを並列に２つ配置した流体供給システムが開示されている。並列配置された２つのマニホールドは、これらの端部から突出された短管を溶接することにより互いに連結され、互いの集合流路が連通される。

特開２０１３－１２７３１２号公報

上記特許文献１の場合、マニホールドに形成した短管を溶接するため、短管内及びマニホールドの集合流路内に溶接による内面焼けが発生するおそれがある。内面焼けは、流路を流れる流体にパーティクルを混入させるおそれがあるため、除去が必要である。しかし、溶接後に短管及びマニホールドの内周面にアクセスすることはできないため、内面焼けの除去は困難である。

特に半導体製造装置のガス供給システムは、種類の異なる多数のガスを切り替えて供給可能な多連マニホールドをその集合流路における流体の流れ方向に沿って直列に複数配置することにより、高度に集積化される傾向にある。上記特許文献１の場合、マニホールドを直列に接続できず、また、突出した短管のスペースが無駄になるため、集積化が阻害されるおそれがある。

さらに、多数の流体ラインが接続可能な多連マニホールドは、連数が多くなるほど製作が困難であり、生産コストがかかるという問題もある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、生産コストを低減しながら、多連マニホールドを複数直列に配置して高度に集積化を図るとともに、パーティクルの発生を抑制した信頼性の高い流体供給システムを提供することにある。

本発明は以下の態様として実現することができる。
本態様に係る流体供給システムは、複数の流体ラインが接続された多連マニホールドを流体ラインの配列方向に沿って直列に複数配置した流体供給システムであって、隣り合う多連マニホールドの互いに対向する端部に並列に配置された連結マニホールドと、隣り合う多連マニホールドの一方の端部と連結マニホールドとを接続する第１流体制御機器と、隣り合う多連マニホールドの他方の端部と連結マニホールドとを接続する第２流体制御機器とを備え、連結マニホールドは、隣り合う多連マニホールドのそれぞれの集合流路を第１及び第２流体制御機器を介して連通する連通路を有する。

また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、第１及び第２流体制御機器は、隣り合う多連マニホールドのそれぞれの集合流路に連通路を介して連通させる第１及び第２流路と、隣り合う多連マニホールドのそれぞれの集合流路に流体ラインを連通させる第３流路とをそれぞれ有する。
また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、第１及び第２流体制御機器は、第１及び第２流路を常時開放しつつ、切り換えに応じて第３流路を開放可能な三方弁である。

また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、隣り合う多連マニホールドと流体ラインの延設方向に隙間を存して離間して配置され、第１及び第２流体制御機器が各多連マニホールド及び連結マニホールドとともに接続されるブロック継手をさらに備え、連結マニホールドは、隙間に配置される。

本発明の前述した態様によれば、生産コストを低減しながら、多連マニホールドを複数直列に配置して高度に集積化を図るとともに、パーティクルの発生を抑制した信頼性の高い流体供給システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る流体供給システムの一部を示す斜視図である。 多連マニホールドの（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。 開閉弁の（ａ）構造図、（ｂ）下面図である。 隣り合う多連マニホールドの互いに対向する端部の近傍を示す上面図である。 連結マニホールドの断面図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係る流体供給システムについて説明する。
図１は、流体供給システム１の斜視図を示す。流体供給システム１は、流体制御機器２が直列に接続された流体ライン４を複数配列して構成され、例えば半導体製造装置のガス供給システムに用いられる。なお、流体ライン４は延設方向Ｘに延設されるとともに、延設方向Ｘと実質的に直交する配列方向Ｙに配列され、延設方向Ｘと配列方向Ｙとの双方と実質的に直交するのは交差方向Ｚであると規定して以降の各図面について説明する。

流体制御機器２には、矢印で示す流体ライン４における流体の流れ方向の順に、流量制御機器６と開閉弁８とが含まれる。開閉弁８は、アクチュエータ１０とボディ１２とを備え、延設方向Ｘにおけるボディ１２の両端は多連マニホールド１４とブロック継手１６とにそれぞれボルトで締結固定されている。多連マニホールド１４とブロック継手１６との間には隙間１８が形成されている。なお、流体ライン４に、図示しないレギュレータ等の他の流体制御に関わる機器を設けても良い。

多連マニホールド１４は、例えば、５本の流体ライン４が接続された５連マニホールドである。また、図１の流体供給システム１は、多連マニホールド１４を流体ライン４の配列方向Ｙに沿って直列に２個配置して構成されている。ブロック継手１６には図示しない流路が形成され、この流路は流量制御機器６と開閉弁８とに連通されて流体ライン４の一部を形成している。なお、多連マニホールド１４は、流体ライン４が５本に限らず複数接続されれば良く、８連、又は１６連等の多連マニホールドであっても良い。また、多連マニホールド１４は、配列方向Ｙに２個に限らず３個以上配置しても良い。

図２は、多連マニホールド１４の（ａ）上面図と、（ｂ）断面図とを示す。なお、上下方向については図１に示した流体供給システム１の姿勢を基準とし、以降の各図も同様とする。多連マニホールド１４の上面１４ａには、５個の開閉弁８を設置するための１０個のボルト締結穴２０と、各開閉弁８を集合流路２２に連通させるための５個の分岐路２２ａとが開口されている。

ボルト締結穴２０には開閉弁８のボディ１２の延設方向Ｘにおける一端側が締結される。集合流路２２は多連マニホールド１４内を配列方向Ｙに延設されている。分岐路２２ａは開閉弁８の設置個所において集合流路２２から上面１４ａに開口される。多連マニホールド１４の一方の端面１４ｂには、集合流路２２を形成する際にドリル等を挿入した後の加工孔２４が形成されている。加工孔２４は、蓋部材２６をねじ込み等することより密閉される。

ここで、図１に太線で示す２つの開閉弁８は、三方弁であって、隣り合う多連マニホールド１４の互いに対向する端部１４ｃに設けられている。
図３は、三方弁である開閉弁８の（ａ）構造図と、（ｂ）下面図とを示す。各端部１４ｃにおける開閉弁８は、図３（ａ）に実線で示すように第１及び第２流路２８、３０を常時開放しつつ、アクチュエータ１０による切り換えに応じて第３流路３２を開放可能に構成されている。

図３（ｂ）に示すように、多連マニホールド１４の上面１４ａに当接されるボディ１２の下面１２ａには、第１～第３流路２８、３０、３２と、６個のボルト挿通孔３４とが開口している。ボディ１２の図３（ｂ）の右端側に形成された２個のボルト挿通孔３４に、それぞれボルトを挿通して図２に示した多連マニホールド１４のボルト締結穴２０に締結する。これにより、開閉弁８が多連マニホールド１４に接続、固定されるとともに、開閉弁８の第１流路２８が多連マニホールド１４の分岐路２２ａに連通される。

また、ボディ１２の図３（ｂ）の左端側に形成された２個のボルト挿通孔３４に、それぞれボルトを挿通してブロック継手１６の図４に示すボルト締結穴３５に締結する。これにより、開閉弁８がブロック継手１６に固定されるとともに、開閉弁８の第３流路３２がブロック継手１６の流路に連通される。なお、各多連マニホールド１４の端部１４ｃに設けられた２個の開閉弁８以外の開閉弁８は、流体供給システム１の仕様に応じて、前述したような三方弁であっても良いし、二方弁であっても良い。

図４は、各多連マニホールド１４の端部１４ｃの近傍の上面図を示す。なお、図４の開閉弁８はボディ１２の下面１２ａのみを破線で示す。
本実施形態の流体供給システム１においては、隣り合う多連マニホールド１４の互いに対向する端部１４ｃに延設方向Ｘに並列に連結マニホールド３６が配置されている。連結マニホールド３６は、多連マニホールド１４とブロック継手１６との間の図１に示す隙間１８に配置されるため、連結マニホールド３６を設置するために新たなスペースを設ける必要はない。

図５は、連結マニホールド３６の断面図を示す。連結マニホールド３６は、例えば２連マニホールドであって、配列方向Ｙに延設された連通路３８と、連通路３８から分岐して連結マニホールド３６の上面３６ａに開口する２個の分岐路３８ａと、４個のボルト締結穴４０と、連通路３８の加工に際して形成された加工孔４２と、加工孔４２を密閉する蓋部材４４とを備えている。

図４に示す左側の開閉弁（第１流体制御機器）８においては、ボディ１２の中央に形成された２個のボルト挿通孔３４に、それぞれボルトを挿通して連結マニホールド３６のボルト締結穴４０に締結する。つまり、左側の開閉弁８は、隣り合う多連マニホールド１４のうちの左側の多連マニホールド１４の端部１４ｃと連結マニホールド３６とを接続する。さらに、左側の開閉弁８の第２流路３０が連結マニホールド３６の左側の分岐路３８ａに連通される。

一方、図４に示す右側の開閉弁（第２流体制御機器）８においても、ボディ１２の中央に形成された２個のボルト挿通孔３４に、それぞれボルトを挿通して連結マニホールド３６のボルト締結穴４０に締結する。つまり、右側の開閉弁８は、隣り合う多連マニホールド１４のうちの右側の多連マニホールド１４の端部１４ｃと連結マニホールド３６とを接続する。さらに、右側の開閉弁８の第２流路３０が連結マニホールド３６の右側の分岐路３８ａに連通される。

そして、連結マニホールド３６の連通路３８により、隣り合う多連マニホールド１４のそれぞれの集合流路２２が図４に示す２個の開閉弁８を介して連通される。詳しくは、各開閉弁８は、第１及び第２流路２８、３０が常時連通する構造となっている。これにより、左側の多連マニホールド１４の集合流路２２は、その分岐路２２ａから左側の開閉弁８の第１流路２８に連通される。

さらに、左側の開閉弁８のボディ１２内で第１流路２８が第２流路３０に連通され、さらに第２流路３０が連結マニホールド３６の左側の分岐路３８ａを介して連通路３８に連通される。さらに、連通路３８は、その右側の分岐路３８ａから右側の多連マニホールド１４の分岐路３８ａに連通される。さらに、右側の多連マニホールド１４の分岐路３８ａから右側の開閉弁８の第２流路３０に連通される。さらに、右側の開閉弁８のボディ１２内で第２流路３０が第１流路２８に連通され、さらに第１流路２８が右側の多連マニホールド１４の分岐路２２ａを介してその集合流路２２に連通される。

こうして、図４に二点鎖線矢印で示すように、隣り合う多連マニホールド１４の集合流路２２が連結マニホールド３６及び２個の開閉弁８を介して常時連通され、２個の多連マニホールド１４があたかも１個の連続した多連マニホールドの如く用いることが可能である。

しかも、流体供給システム１の多連マニホールド１４とブロック継手１６との間の既存の隙間１８に連結マニホールド３６を設置し、端部１４ｃにおける既存の２個の開閉弁８を三方弁に変更するだけの簡単な構成で、パーティクルの発生を抑制しながら、より一層多くの流体ライン４を接続可能な、高度に集積化されたいわば連続多連マニホールドを実現可能である。

一方、開閉弁８をアクチュエータ１０によって第３流路３２が開放されるポジションに切り換えると、隣り合う多連マニホールド１４のそれぞれの集合流路２２を流体ライン４に連通させることもできる。詳しくは、図４に示す合流点Ｐにおいて連結マニホールド３６の連通路３８に、一点鎖線矢印で示す流体ライン４が合流可能に連通される。これにより、２個の多連マニホールド１４のそれぞれの端部１４ｃにおいても、その他の多連マニホールド１４と同様に流体ライン４の接続が可能となり、図４に二点鎖線矢印で示す各集合流路２２に、流体ライン４からの流体を供給可能となる。

以上のように、本実施形態の流体供給システム１によれば、隣り合う多連マニホールド１４の互いに対向する端部１４ｃに並列に連結マニホールド３６が配置され、隣り合う多連マニホールド１４の互いに対向する各端部１４ｃと連結マニホールド３６とが各開閉弁８により接続され、連結マニホールド３６の連通路３８によって隣り合う多連マニホールド１４のそれぞれの集合流路２２が各開閉弁８を介して連通される。これにより、多連マニホールド１４を複数直列に配置して高度に集積化を図るとともに、パーティクルの発生を抑制し、流体供給システム１の信頼性を高めることができる。

また、隣り合う多連マニホールド１４を短管等で接続しなくとも良いため、短管等による無駄なスペースが排除され、流体供給システム１の集積化をさらに促進することができる。
また、隣り合う多連マニホールド１４で連結マニホールド３６を連結することにより、製作が困難である、連数の多い多連マニホールド１４、例えば、１６連、又は２４連といった多連マニホールド１４の機能を容易に実現することができるため、流体供給システム１の生産コストを低減することができる。

また、ブロック継手１６が隣り合う多連マニホールド１４と延設方向Ｘに隙間１８を存して離間して配置され、連結マニホールド３６は隙間１８に配置される。これにより、連結マニホールド３６を設置するために新たなスペースを設ける必要はないため、流体供給システム１の集積化をさらに促進することができる。

以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、流体供給システム１は、半導体製造装置のガス供給システムに限らず、液体の流体供給システムにも適用可能であり、また、半導体製造プロセス以外の種々のプロセスにも用いることができる。

１ 流体供給システム
４ 流体ライン
８ 開閉弁（第１流体制御機器、第２流体制御機器、三方弁）
１４ 多連マニホールド
１４ｃ 端部
１６ ブロック継手
１８ 隙間
２２ 集合流路
２８ 第１流路
３０ 第２流路
３２ 第３流路
３６ 連結マニホールド
３８ 連通路
Ｘ 延設方向
Ｙ 配列方向

Claims (4)

1. 複数の流体ラインが接続された多連マニホールドを前記流体ラインの配列方向に沿って直列に複数配置した流体供給システムであって、
   隣り合う前記多連マニホールドの互いに対向する端部に並列に配置された連結マニホールドと、
   隣り合う前記多連マニホールドの一方の前記端部と前記連結マニホールドとを接続する第１流体制御機器と、
   隣り合う前記多連マニホールドの他方の前記端部と前記連結マニホールドとを接続する第２流体制御機器と
   を備え、
   前記連結マニホールドは、隣り合う前記多連マニホールドのそれぞれの集合流路を前記第１及び第２流体制御機器を介して連通する連通路を有する、流体供給システム。
2. 前記第１及び第２流体制御機器は、
   隣り合う前記多連マニホールドのそれぞれの前記集合流路に前記連通路を介して連通させる第１及び第２流路と、
   隣り合う前記多連マニホールドのそれぞれの前記集合流路に前記流体ラインを連通させる第３流路と
   をそれぞれ有する、請求項１に記載の流体供給システム。
3. 前記第１及び第２流体制御機器は、前記第１及び第２流路を常時開放しつつ、切り換えに応じて前記第３流路を開放可能な三方弁である、請求項２に記載の流体供給システム。
4. 隣り合う前記多連マニホールドと前記流体ラインの延設方向に隙間を存して離間して配置され、前記第１及び第２流体制御機器が前記各多連マニホールド及び前記連結マニホールドとともに接続されるブロック継手をさらに備え、
   前記連結マニホールドは、前記隙間に配置される、請求項１から３の何れか一項に記載の流体供給システム。

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