JPH09303308A - 流体制御装置 - Google Patents

流体制御装置

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JPH09303308A
JPH09303308A JP8116204A JP11620496A JPH09303308A JP H09303308 A JPH09303308 A JP H09303308A JP 8116204 A JP8116204 A JP 8116204A JP 11620496 A JP11620496 A JP 11620496A JP H09303308 A JPH09303308 A JP H09303308A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスガスのように高純度を確保すべき流
体の純度確保および使用量減少について最適化された流
体制御装置を提供する。 【解決手段】 弁本体4,5 内に、マスフローコントロー
ラ1 内の通路の入口に通じる主通路16と、主通路16と接
続されている相対的に長い副通路18および相対的に短い
副通路17とが形成されており、高純度を確保すべきプロ
セスガスA は、相対的に長い副通路18に流されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
などに用いられる流体制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置などに用いられる流体制
御装置は、例えば、図６に示すように、マスフローコン
トローラ(31)と、マスフローコントローラ(31)の入口側
に設けられた２つの入口側開閉弁(32)(33)と、同出口側
に設けられた２つまたは３つの出口側開閉弁(34)(35)(3
6)とよりなるラインが複数配置されて構成されている。
入口側開閉弁(32)(33)は、プロセスガス(A) とパージガ
ス(B) との２種類のガスを切り換えるためのもので、出
口側開閉弁(34)(35)(36)は、プロセスチャンバーへ行く
ライン、ベントラインおよび真空排気ラインを切り換え
るためのものである。ここで、プロセスガス(A) は高純
度を確保すべきガスであり、価格も高価である。このよ
うな流体制御装置には、２種類のガス(A)(B)を流す通路
として、マスフローコントローラ(31)内の通路の入口に
通じる主通路(37)と、相対的に長い副通路(38)、相対的
に短い副通路(39)とが存在しているが、従来は、高純度
を確保すべきプロセスガス(A) 用副通路を相対的に短い
副通路(39)とすることにより、プロセスガス(A) の純度
確保および使用量減少ができるものと考えられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本出願人の研究結果に
よると、後述するように、高純度を確保すべきプロセス
ガス用副通路を相対的に短い副通路とすることは、結果
的に、プロセスガスの純度確保および使用量減少につな
がっていないことが明らかになった。
【０００４】この発明の目的は、高純度を確保すべき流
体に関するデッドボリューム（流体溜まり部分）を最小
化するという考え方を導入することにより、プロセスガ
スのように高純度を確保すべき流体の純度確保および使
用量減少について最適化された流体制御装置を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明による流体制御
装置は、弁本体内に、流体圧力または流量を調整する調
整器内の通路の入口または出口に通じる主通路と、主通
路と接続されている相対的に長い副通路および相対的に
短い副通路とが形成されており、いずれかの副通路が高
純度を確保すべき流体用とされる流体制御装置におい
て、高純度を確保すべき流体が流される副通路が、相対
的に長い副通路とされていることを特徴とするものであ
る。
【０００６】高純度を確保すべき流体が流される副通路
が相対的に長い副通路とされているとは、高純度を確保
すべき流体が流されているときのデッドボリュームが最
小とされていると言い換えることができる。
【０００７】ここで、相対的に長い副通路とは、２つの
副通路がある場合には、長いほうの通路を意味し、３つ
の副通路がある場合には、最も長い通路を意味する。３
つの副通路がある場合には、残る２つの副通路のうち長
いほうの通路を次に純度を確保すべき流体用とすること
が好ましい。
【０００８】この発明の流体制御装置によると、高純度
を確保すべき流体が流されているときのデッドボリュー
ムが従来のものよりも小さくなることにより、高純度を
確保すべき流体の流し始めに起こる純度低下の程度が小
さくなる。
【０００９】
【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、上下は図
の上下をいうものとする。
【００１０】図１は、この発明の流体制御装置の一例を
示しており、マスフローコントローラ(1) の入口側に、
２つ開閉弁(2)(3)が上下に対向して設けられている。図
示省略したが出口側にも、２つ開閉弁が上下に対向して
設けられている。上方の開閉弁(2) と下方の開閉弁(3)
とは、その弁本体(4)(5)同士が接続されており、上方の
開閉弁(2) のアクチュエータ(6) は、弁本体(4) 上面に
取り付けられ、下方の開閉弁(3) のアクチュエータ(7)
は、弁本体(5) 下面に取り付けられている。そして、下
方の開閉弁(3) の弁本体(5) がマスフローコントローラ
(1) の入口側に設けられた通路ブロック(8) に接続され
ている。上方および下方の弁本体(4)(5)には、それぞれ
入口管接続用継手(9)(10) が設けられている。上方の弁
本体(4)には、Ｌ形の流入路(11)とＩ形の流出路(12)と
が形成されており、流出路(12)は下方に開口している。
下方の弁本体(5) には、上方の弁本体(4) のＬ形の流入
路(11)と対称な逆Ｌ形の流入路(13)と、この流入路(13)
とほぼ対称な逆Ｌ形の流出路(14)とが形成されるととも
に、この流出路(14)と上方の弁本体(4) の流出路(12)と
を連通するバイパス路(15)が形成されている。ここで、
下方の弁本体(5) の逆Ｌ形の流出路(14)は、流体圧力ま
たは流量を調整する調整器(1) に通じる主通路(16)と、
主通路(16)と下方の弁アクチュエータ(7) を介して接続
される副通路(17)とよりなり、主通路(16)は、下方の入
口管接続用継手(10)から流入する流体の流出用としてだ
けでなく、上方の入口管接続用継手(9) から流入する流
体の流出用としても使用される。
【００１１】この流体制御装置には、上方の弁本体(4)
の流出路(12)および下方の弁本体(5) のバイパス路(15)
よりなる相対的に長い副通路(18)と、下方の弁本体(5)
の流出路(14)の一部よりなる相対的に短い副通路(17)と
が存在している。そして、相対的に長い副通路(18)に、
プロセスガス(A) が流されて、相対的に短い副通路(17)
にパージガス(B) が流されている。
【００１２】プロセスガス(A) 用副通路を相対的に長い
副通路(18)とする根拠について、図１から図４までを参
照して説明する。図２に示す流体制御装置は、図１と同
じ構成部材を使用しており、相対的に長い副通路(18)
に、パージガス(B) が流され、相対的に短い副通路(17)
にプロセスガス(A) が流されている点だけが異なってい
る。
【００１３】したがって、図１に示す流体制御装置にお
いて、高純度を確保すべき流体(A)が流されているとき
のデッドボリュームは、図１に点を打って示した相対的
に短い副通路(17)部分だけとなる。逆に、従来通り、高
純度を確保すべき流体用の副通路を相対的に短い副通路
(17)とすると、高純度を確保すべき流体が流されている
ときのデッドボリュームは、図２に点を打って示した相
対的に長い副通路(18)部分となる。これらの図から明ら
かなように、デッドボリュームの大きさについて、この
発明のものが従来のものよりも極めて小さくなってい
る。
【００１４】図３は、図１に示すこの発明の流体制御装
置において、プロセスガスを流し始めてから、このプロ
セスガスの純度がどのように変化するかを示している。
ここで、プロセスガスの純度は、パージガスをＮ2 とし
て、その減衰を確認することによって測定している。ま
た、このテスト時に流されたガス流量は、２０ｃｃ／分
である。同図において、Ｎ2 は、置換時間９０秒で、５
ｐｐｂ、すなわちバックグラウンドレベルにまで低下し
ており、９０秒後には、プロセスガスが半導体製造用と
して使用可能な高純度に達していることを示している。
【００１５】一方、図４は、図２に示す従来の流体制御
装置において、上記と同じ方法に基づいて、プロセスガ
スを流し始めてから、このプロセスガスの純度がどのよ
うに変化するかを示している。同図において、Ｎ2 は、
置換時間１６５０秒以上であり、約３０分経過してもま
だ１ｐｐｍのレベルにまでしか低下しておらず、この
間、純度の低いプロセスガスを使用するかあるいはプロ
セスガスを捨てるかしなければならないことを示してい
る。
【００１６】なお、上記実験におけるデッドボリューム
は、図１に示す流体制御装置が０．０５ｃｃ、図２に示
す流体制御装置が、０．６７ｃｃであった。
【００１７】なお、マスフローコントローラ(1) の出口
側については、２つ開閉弁は、プロセスチャンバーへ行
くラインとベントラインとの切り換えを行うが、同様の
考えにより、プロセスチャンバーへ行くラインが相対的
に長い副通路とされる。
【００１８】また、上記に示した弁本体(4)(5)とアクチ
ュエータ(6)(7)との組合せの形態は、ほんの一例であ
り、上記以外に、例えば２つの弁本体(4)(5)を一体にし
たり、弁本体同士を上下に対向させる代わりに並列状に
配置したり、弁本体および弁アクチュエータの数を３つ
にしたりなど、適宜変更可能である。その例を図５に示
す。
【００１９】図５において、マスフローコントローラ
(1) の出口側に、１つの弁本体(22)および３つの弁アク
チュエータ(23)(24)(25)よりなる弁装置(21)が設けられ
ている。弁本体(22)内には、マスフローコントローラ
(1) の出口側に設けられた通路ブロック(8) の通路から
真っ直ぐのびる直線状通路(26)が設けられており、この
直線状通路(26)のうち、マスフローコントローラ(1) に
最も近い弁アクチュエータ(25)までのびる部分が主通路
(26a) とされている。副通路は３つあり、最も短い副通
路(27)は、主通路(26a) とマスフローコントローラ(1)
に最も近い弁アクチュエータ(25)とをつなぐ部分であ
り、中間の長さの副通路(28)(26b) は、直線状通路(26)
のうち、中間の弁アクチュエータ(24)とマスフローコン
トローラ(1) に最も近い弁アクチュエータ(25)との間の
部分(26b) と、直線状通路(26)と中間の弁アクチュエー
タ(24)とをつなぐ部分(28)とよりなり、最も長い副通路
(29)(26c)(26b)は、直線状通路(26)のうち、マスフロー
コントローラ(1) から最も遠い弁アクチュエータ(23)と
マスフローコントローラ(1) に最も近い弁アクチュエー
タ(25)との間の部分(26c)(26b)と、直線状通路(26)とマ
スフローコントローラ(1)から最も遠い弁アクチュエー
タ(23)とをつなぐ通路(29)とよりなる。そして、最も長
い副通路(29)(26c)(26b)が、プロセスガスチャンバーへ
行くライン、中間の長さの副通路(28)(26b) がベントラ
イン、最も短い副通路(27)が真空排気ラインとされてい
る。
【００２０】したがって、プロセスガスチャンバーへ行
くラインのデッドボリュームは、主通路(26a) とマスフ
ローコントローラ(1) に最も近い弁アクチュエータ(25)
とをつなぐ最も短い副通路(27)と、直線状通路(26)と中
間の弁アクチュエータ(24)とをつなぐ部分(28)とを合わ
せたものだけとなり、ベントラインのデッドボリューム
は、主通路(26a) とマスフローコントローラ(1) に最も
近い弁アクチュエータ(25)とをつなぐ最も短い副通路(2
7)と、直線状通路(26)のうち、マスフローコントローラ
(1) から最も遠い弁アクチュエータ(23)と中間の弁アク
チュエータ(24)との間の部分(26c) と、直線状通路(26)
とマスフローコントローラ(1) から最も遠い弁アクチュ
エータ(23)とをつなぐ通路(29)とを合わせたものとな
り、真空排気ラインのデッドボリュームは、最も長い副
通路(29)(26c)(26b)と、直線状通路(26)と中間の弁アク
チュエータ(24)とをつなぐ部分(28)とを合わせたものと
なる。
【００２１】そして、デッドボリュームが最も小さくな
る最も長い副通路(29)(26c)(26b)をプロセスガスチャン
バーへ行くラインとすることにより、上述したのと同じ
原理により、プロセスガスの純度確保および使用量減少
が最適化される。なお、真空排気ラインが真空に排気す
るものであるため、真空排気ラインのデッドボリューム
は、大きくてもまったく問題はなく、ベントラインのデ
ッドボリュームが小さくなるように、中間の長さの副通
路(28)(26b) をベントラインとすることが好ましい。
【００２２】なお、上記の例では半導体製造用のガスを
例として説明したが、半導体製造用以外の用途であって
も、また、ガスでなく液体であっても同様の構成により
同様の効果が得られる。要するに、弁本体内に、流体圧
力または流量を調整する調整器内の通路の入口または出
口に通じる主通路と、主通路と接続されている相対的に
長い副通路および相対的に短い副通路とが形成されてお
り、いずれかの副通路が高純度を確保すべき流体用とさ
れる流体制御装置であれば、高純度を確保すべき流体を
相対的に長い副通路に流すことにより、高純度を確保す
べき流体の純度確保および使用量減少が最適化される。
ここで、３つの副通路がある場合、最も長い副通路が最
も高純度を確保すべき流体用とされ、残る２つの副通路
を比較して、長いほうの副通路が次に純度を確保すべき
流体用とされる。
【００２３】
【発明の効果】この発明の流体制御装置によると、高純
度を確保すべき流体の流し始めに起こる純度低下の程度
が小さくなり、高純度を確保すべき流体の純度確保およ
び使用量減少が最適化される。
【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の実施形態
を示す正面図である。
【図２】従来の流体制御装置を示す正面図である。
【図３】この発明による流体制御装置におけるプロセス
ガスの純度変化を示すためのグラフである。
【図４】従来の流体制御装置におけるプロセスガスの純
度変化を示すためのグラフである。
【図５】この発明による流体制御装置の第２の実施形態
を示す正面図である。
【図６】この発明が対象とする流体制御装置の使用例を
示す図である。
【符号の説明】
(1) 調整器 (4)(5) 弁本体 (16) 主通路 (17) 相対的に短い副通路 (18) 相対的に長い副通路 (22) 弁本体 (26a) 主通路 (27) 最も短い副通路 (28)(26b) 中間の長さの副通路 (29)(26c)(26b) 最も長い副通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平尾 圭志 大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会 社フジキン内 (72)発明者 皆見 幸男 大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会 社フジキン内 (72)発明者 山路 道雄 大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会 社フジキン内 (72)発明者 廣瀬 隆 大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会 社フジキン内 (72)発明者 池田 信一 大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会 社フジキン内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 弁本体内に、流体圧力または流量を調整
    する調整器内の通路の入口または出口に通じる主通路
    と、主通路と接続されている相対的に長い副通路および
    相対的に短い副通路とが形成されており、いずれかの副
    通路が高純度を確保すべき流体用とされる流体制御装置
    において、高純度を確保すべき流体が流される副通路
    が、相対的に長い副通路とされていることを特徴とする
    流体制御制御装置。
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