KR100453789B1 - 유체제어장치및시스템 - Google Patents

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츠토무 시노하라
노부카즈 이케다
히로시 모로코시
데츠야 고지마
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가부시키가이샤 후지킨
다다히로 오미
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Abstract

본 발명에 따른 유체 제어 장치는 질량 흐름 제어기와, 질량 흐름 제어기의 입구측에 설치된 2개의 개폐 밸브와, 질량 흐름 제어기의 출구측에 설치된 3개의 개폐 밸브를 구비한다. 입구측에는 퍼지 유체용 개폐 밸브 위에 주 유체용 개폐 밸브가 겹쳐져 배치되며, 출구측에는 진공 흡인용 개폐 밸브 위에 배기용 개폐 밸브가 겹쳐지고 다시 이 위에 주 통로 개폐 밸브가 겹쳐져 배치된다.

Description

유체 제어 장치 및 시스템
본 발명은 반도체의 제조 장치 등에 사용되는 유체 제어 장치에 관한 것이다.
유량 또는 압력을 조정하는 조정기의 입구측과 출구측 중 하나 이상에 다수의 밸브로 구성되고 다수의 유로를 전환하여 조정기의 유로에 연통시키는 밸브 장치가 설치된 유체 제어 장치는 종래로부터 공지되어 있다.
제5도 및 제6도는 종래의 유체 제어 장치를 도시하고 있으며, 제7도는 종래의 유체 제어 장치가 좌우 방향으로 나란히 2열로 배열되어 상호 접속된 상태를 도시하고 있다. 이후의 설명에서, 전후좌우는 유체의 흐름 방향에 대한 전후좌우를 지칭하며, 제5도의 우측을 전방, 좌측을 후방, 동일 도면의 뒷면을 좌측, 앞면을 우측으로 한다. 또한, 제5도의 상하측을 상하로 한다.
제5도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 종래의 유체 제어 장치(101)는 질량 흐름 제어기(102)(조정기)와, 이것의 입구측(후방측) 및 출구측(전방측)에 각각 설치된 개폐 밸브(103, 104, 105, 106, 107)로 구성된다. 개폐 밸브(103, 104, 105, 106, 107)는 모두 5개로서, 입구측에는 2개의 밸브, 즉 질량 흐름 제어기(102)에 직접 연결된 주 유체용 개폐 밸브(103) 및 이것의 우측에 직접 연결된 퍼지(purge)유체용 개폐 밸브(104)가 설치되며, 출구측에는 3개의 밸브, 즉 질량 흐름 제어기(102)에 직접 연결된 주 통로용 개폐 밸브(105), 이것의 우측에 직접 연결된 배기용 개폐 밸브(106) 및 이것의 우측에 또한 직접 연결된 진공 흡인용 개폐 밸브(107)가 설치된다.
주 유체용 개폐 밸브(103)는 공정 가스의 유입로를 개폐하는 것으로, 후방으로 개방된 유입로(131), 전방으로 개방된 유출로(132) 및 유출로(132)에 연통하는 우측으로 개방된 바이패스 유로(133)를 구비한 직방체형 본체(108)와, 유입로(131)를 개폐하는 작동기(109)로 구성되며, 유입로(131)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(110)가 설치되어 있다.
퍼지 유체용 개폐 밸브(104)는 퍼지용 가스의 유입로를 개폐하는 것으로, 후방으로 개방된 유입로(134), 주 유체용 개폐 밸브(103)의 바이패스 유로(133)에 연통하는 유출로(135)를 구비한 직방체형 본체(111)와, 유입로(134)를 개폐하는 작동기(112)로 구성되며, 유입로(134)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(113)가 설치되어 있다.
주 통로용 개폐 밸브(105)는 공정 챔버에 이르는 유로를 개폐하는 것으로,후방으로 개방된 유입로(136), 전방으로 개방된 유출로(137) 및 유입로(136)에 연통하는 우측으로 개방된 바이패스 유로(138)를 구비한 직방체형 본체(114)와, 유입로(136)를 개폐하는 작동기(115)로 구성되며, 유출로(137)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(116)가 설치되어 있다.
배기용 개폐 밸브(106)는 퍼지용 가스의 유출로를 개폐하는 것으로, 전방으로 개방된 유출로(140), 주 통로용 개폐 밸브(105)의 바이패스 유로(138)에 연통하는 좌측으로 개방된 유입로(139) 및 이 유입로(139)에 연통하는 우측으로 개방된 바이패스 유로(141)를 구비한 직방체형 본체(117)와, 유입로(139)를 개폐하는 작동기(118)로 구성되며, 유출로(140)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(119)가 설치되어 있다.
진공 흡인용 개폐 밸브(107)는 진공 흡인 펌프로 통하는 유로를 개폐하는 것으로, 전방으로 개방된 유출로(143) 및 배기용 개폐 밸브(106)의 바이패스 유로(141)에 연통하는 좌측으로 개방된 유입로(142)를 구비한 직방체형 본체(120)와, 유입로(142)를 개폐하는 작동기(121)로 구성되며, 유출로(143)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(122)가 설치되어 있다.
주 유체용 개폐 밸브(103)와 퍼지 유체용 개폐 밸브(104)는 우측으로부터 끼워 넣은 나사(128)에 의해 연결되며, 주 통로용 개폐 밸브(105)와 배기용 개폐 밸브(106)와 진공 흡인용 개폐 밸브(107)도 마찬가지로 우측으로부터 끼워 넣은 나사(128)에 의해 연결된다. 좌우로 인접한 개폐 밸브(103, 104, 105, 106, 107) 사이에는 밀봉부(127)가 설치된다.
이렇게 함으로써, 조정기(102)의 입구측에는 2개의 개폐 밸브(103, 104)에 의해 구성되고 다수의 유입로(131, 134)를 전환하여 조정기(102)의 유입로에 연통시키는 입구측 밸브 장치가 설치되고, 출구측에는 3개의 개폐 밸브(105, 106, 107)에 의해 구성되고 다수의 유출로(137, 140, 143)를 전환하여 조정기(102)의 유출로에 연통시키는 출구측 밸브 장치가 설치되며, 유체 제어 장치(101)의 입구측의 어느 한쪽 유입로(131, 134) 내로 유입된 유체가 조정기(102) 내를 통해 출구측의 어느 한쪽 유출로(137, 140, 143)로부터 유출될 수 있는 구성이 이루어진다.
상기 유체 제어 장치(101)가 2열로 설치되는 경우에는, 제7도에 도시된 바와 같이, 좌우 2열로 인접된 제어 장치(101)의 서로 대응하는 밸브끼리, 즉, 퍼지 유체용 개폐 밸브(104)끼리, 주 통로용 개폐 밸브(105)끼리, 배기용 개폐 밸브(106)끼리, 또한 진공 흡인용 개폐 밸브(107)끼리 조인트 및 튜브의 개재 하에 서로 접속된다. 또한, 주 유체용 개폐 밸브(103)에서는, 각각의 제어 장치(101, 101)의 주 유체용 개폐 밸브(103, 103)의 암나사부(110, 110)에 각각 슬리브(151, 153)(원통형 조인트)가 접속되고 이들 슬리브(151, 153)에 각각 단독으로 공정 가스 공급용 튜브(179, 180)가 접속되며, 주 유체용 개폐 밸브(103)끼리는 접속되지 않는다.
퍼지 유체용 개폐 밸브(104) 간에 있어서는, 좌측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(104)의 암나사부(113)에 슬리브(152)가 접속되고, 이 슬리브(152)에 제1 L자형 조인트(165)가 접속되며, 제1 L자형 조인트(165)에 다시 제2 L자형 조인트(166)가 접속된다. 우측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(104)의 암나사부(113)에 슬리브(154)가 접속되고, 이 슬리브(154)에 그 일단부가 퍼지 가스 공급용 튜브(181)에 접속되는 T자형 조인트(161)가 접속되며, 이 T자형 조인트(161)에 다시 제3 L자형 조인트(167)가 접속되고, 제2 L자형 조인트(166)와 제3 L자형 조인트(167)는 접속용 튜브(182)에 의해 서로 접속된다. 제2 L자형 조인트(166) 및 제3 L자형 조인트(167)는 접속용 튜브(182)가 우측의 공정 가스 공급용 튜브(180)와 서로 간섭되지 않도록 하기 위한 것이다.
주 통로용 개폐 밸브(105) 간에 있어서는, 좌측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(105)의 암나사부(116)에 슬리브(155)가 접속되고, 이 슬리브(155)에 전후로 연장된 제1 튜브(183)가 접속되며, 이 제1 튜브(183)에 L자형 조인트(168)가 접속된다. 우측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(105)의 암나사부(116)에 슬리브(158)가 접속되고, 이 슬리브(158)에 전후로 연장된 제2 튜브(186)가 접속되며, 이 제2 튜브(186)에 T자형 조인트(162)의 후방 단부가 접속된다. 이 T자형 조인트(162)의 좌측 단부와 L자형 조인트(168)는 좌우로 연장된 제3 튜브(184)에 의해 서로 접속되고, T자형 조인트(162)의 우측 단부에는 좌우로 연장된 제4 튜브(185)의 개재 하에 슬리브 접속용 암나사 부재(192)가 설치된다. 제1 튜브(183) 및 제2 튜브(186)는 다른 배관과의 간섭을 방지하기 위한 것이며, 제4 튜브(185)는 다른 배관에 좌우측 길이를 맞추기 위한 것이다.
배기용 개폐 밸브(106) 간에 있어서는, 좌측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(106)의 암나사부(119)에 슬리브(156)가 접속되고, 이 슬리브(156)에 제1 L자형 조인트(169)가 접속되며, 이 제1 L자형 조인트(169)에 제2 L자형 조인트(170)가 접속되고, 이 제2 L자형 조인트(170)에 다시 제3 L자형 조인트(171)가 접속된다. 우측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(106)의 암나사부(119)에 슬리브(159)가 접속되고, 이 슬리브(159)에 제4 L자형 조인트(175)가 접속되며, 이 제4 L자형 조인트(175)에 제5 L자형 조인트(176)가 접속된다. 이 제5 L자형 조인트(176)에 다시 T자형 조인트(163)가 접속되며. 제3 L자형 조인트(171)와 T자형 조인트(163)의 좌측 단부는 좌우로 연장된 제1 튜브(187)에 의해 서로 접속된다. T자형 조인트(163)의 우측 단부에는 좌우로 연장된 제2 튜브(188)의 개재 하에 슬리브 접속용 암나사 부재(193)가 설치된다. 제1 L자형 조인트(169), 제2 L자형 조인트(170), 제4 L자형 조인트(175) 및 제5 L자형 조인트(176)는 다른 배관과의 간섭을 방지하기 위한 것이며, 제2 튜브(188)는 다른 배관에 좌우측 길이를 맞추기 위한 것이다.
진공 흡인용 개폐 밸브(107) 간에 있어서는, 좌측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(107)의 암나사부(122)에 슬리브(157)가 접속되고, 이 슬리브(157)에 제1 L자형 조인트(172)가 접속되며, 이 제1 L자형 조인트(172)에 상하로 연장된 제1 튜브(189)의 개재 하에 제2 L자형 조인트(173)가 접속되고, 이 제2 L자형 조인트(173)에 다시 제3 L자형 조인트(174)가 접속된다. 우측에 배치된 제어 장치(101)의 개폐 밸브(107)의 암나사부(122)에 슬리브(160)가 접속되고, 이 슬리브(160)에 제4 L자형 조인트(177)가 접속되며, 이 제4 L자형 조인트(177)에 상하로 연장된 제2 튜브(190)의 개재 하에 제5 L자형 조인트(178)가 접속된다. 이 제5 L자형 조인트(178)에 T자형 조인트(164)가 접속되고, 제3 L자형 조인트(174)와 T자형 조인트(164)의 좌측 단부는 좌우로 연장된 튜브(191)에 의해 서로 접속된다. T자형조인트(164)의 우측 단부에는 슬리브 접속용 암나사 부재(194)가 직접 접속된다. 제1 L자형 조인트(172), 제2 L자형 조인트(173), 제4 L자형 조인트(177), 제5 L자형 조인트(178), 제1 튜브(189) 및 제2 튜브(190)는 다른 배관과의 간섭을 방지하기 위한 것이다.
이와 같이, 유체 제어 장치(101)를 2열로 나란히 배열할 때의 좌우의 폭은 밸브 6개분의 폭이 되며, 전후 방향의 길이는 퍼지 유체용 개폐 밸브(104) 간을 접속하는 튜브(182)로부터 주 통로용 개폐 밸브(105) 간을 접속하는 제3 및 제4 튜브(184, 185)까지의 거리가 된다.
상기 종래의 유체 제어 장치에서는, 다른 배관과의 간섭을 방지하거나 다른 배관에 좌우측 길이를 맞추기 위해 다수의 조인트 또는 튜브를 사용한다. 이와 같이 부품수가 증가하면, 용접 지점이 증가하고 비용도 증가하는 것은 물론, 장치 전체가 커지고 반도체 제조용 공정 가스의 순도를 떨어뜨리는 유체 정체 부분(데드 볼륨)(dead volume)도 증가하며, 용접 지점이 많아짐에 따라 내식성이 악화된다.
본 발명의 목적은 조인트, 용접 지점 및 튜브의 수가 감소되고 비용이 줄어들며 유체의 순도를 떨어뜨리는 유체 정체 부분(데드 볼륨)이 감소될 뿐 아니라, 용접에 기인한 내식성 악화 또는 유체 오염의 문제를 줄일 수 있는 유체 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 유체 제어 장치는 유량 또는 압력을 조정하는 조정기의 입구측과 출구측 중 하나 이상에 다수의 밸브로 구성되고 다수의 유로를 전환하여 조정기의 유로에 연통시키는 밸브 장치가 설치된 유체 제어 장치에 있어서, 밸브 장치의 다수의 밸브가 상하로 겹쳐져 배치되는 것을 특징으로 하는 것이다.
조정기에는 조정기에 연통하는 하향 개구 통로를 구비한 상측 연결부가 설치되고, 접속 부재에는 접속 부재에 연통하는 상향 개구 통로를 구비한 하측 연결부가 설치되며, 하향 개구 통로와 상향 개구 통로가 연통하도록 하측 연결부 위에 상측 연결부가 겹쳐지며, 상측 연결부와 하측 연결부는 착탈이 자유롭게 연결되는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 상측 연결부와 하측 연결부의 연결을 떼어냄으로써 조정기를 단독으로 분리할 수 있으므로, 조정기가 고장시 빠르고 간단하게 교환될 수 있어 장치의 보수성이 향상된다.
상기 유체 제어 장치가 다수의 열로 설치될 때에는, 각각의 유체 제어 장치의 동일한 높이의 밸브끼리 조인트 및 튜브의 개재 하에 서로 접속된다. 이와 같이 하면, 각각의 접속용 튜브는 밸브의 높이에 따라 각각 상이한 높이로 되기 때문에 서로 간섭되지 않으며, 접속용 튜브 간의 간섭을 피하기 위한 조인트 및 튜브가 필요 없어져 조인트 및 튜브의 수가 감소된다. 이에 따라, 용접 지점이 감소되어 비용 절감을 도모할 수 있는 것은 물론, 조인트 및 튜브의 감소에 따라 유체의 순도를 떨어뜨리는 유체 정체 부분(데드 볼륨)이 감소되며, 용접 지점의 감소에 따라 용접에 기인한 내식성 악화 또는 유체 오염의 문제도 줄어든다.
이후로, 본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 이후의 설명에서, 전후좌우는 유체의 흐름 방향에 대한 전후좌우를 지칭하며, 제1도의 우측을 전방, 좌측을 후방, 동일 도면의 뒷면을 좌측, 앞면을 우측으로 한다. 또한, 제1도의 상하측를 상하로 한다.
제1도 및 제2도는 본 발명의 유체 제어 장치(1)를 도시하고 있으며, 제3도는 이 유체 제어 장치(1)가 2열로 좌우 방향으로 나란히 배열된 상태를 도시하고 있다.
제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제어 장치(1)는 조정기(2)(질량 흐름 제어기)와, 이것의 입구측(후방측) 및 출구측(전방측)에 설치된 개폐 밸브(3, 4, 5, 6, 7)로 구성된다. 개폐 밸브(3, 4, 5, 6, 7)는 모두 5개가 있으며, 입구측에는 2개의 밸브, 즉 퍼지 유체용 개폐 밸브(3) 및 그 위에 겹쳐진 주유체용 개폐 밸브(4)가 설치되고, 출구측에는 3개의 밸브, 즉 진공 흡인용 개폐 밸브(5), 그 위에 겹쳐진 배기용 개폐 밸브(6) 및 그 위에 다시 겹쳐진 주 통로용 개폐 밸브(7)가 설치된다.
퍼지 유체용 개폐 밸브(3)는 퍼지용 가스의 유입로를 개폐하는 것으로, 후방으로 개방된 유입로(31), 전방으로 개방된 유출로(32) 및 유출로(32)에 연통하는 상측으로 개방된 바이패스 유로(41)를 구비한 직방체형 본체(8)와, 유출로(32)를 개폐하는 작동기(9)로 구성되며, 유입로(31)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(10)가 설치되어 있다.
주 유체용 개폐 밸브(4)는 공정 가스의 유입로를 개폐하는 것으로, 후방으로 개방된 유입로(39) 및 퍼지 유체용 개폐 밸브(3)의 바이패스 유로(41)에 연통하는 아래쪽으로 개방된 유출로(40)를 구비한 직방체형 본체(11)와, 유출로(40)를 개폐하는 작동기(12)로 구성되며, 유입로(39)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(13)가 설치되어 있다.
진공 흡인용 개폐 밸브(5)는 진공 흡인 펌프로 통하는 유로를 개폐하는 것으로, 후방으로 개방된 유입로(37), 전방으로 개방된 유출로(38) 및 유입로(37)에 연통하는 상측으로 개방된 바이패스 유로(42)를 구비한 직방체형 본체(14)와, 유입로(37)를 개폐하는 작동기(15)로 구성되며, 유출로(38)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(16)가 설치되어 있다.
배기용 개폐 밸브(6)는 퍼지용 가스의 유출로를 개폐하는 것으로, 전방으로 개방된 유출로(44), 진공 흡인용 개폐 밸브(5)의 바이패스 유로(42)에 연통하는 아래쪽으로 개방된 유입로(43) 및 이 유입로(43)에 연통하는 상측으로 개방된 바이패스 유로(45)를 구비한 직방체형 본체(17)와, 유입로(43)를 개폐하는 작동기(18)로 구성되며, 유출로(44)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(19)가 설치되어 있다.
주 통로용 개폐 밸브(7)는 공정 챔버에 이르는 유로를 개폐하는 것으로, 전방으로 개방된 유출로(47) 및 배기용 개폐 밸브(6)의 바이패스 유로(45)에 연통하는 아래쪽으로 개방된 유입로(46)를 구비한 직방체형 본체(20)와, 유입로(46)를 개폐하는 작동기(21)로 구성되며, 유출로(47)의 개구부 가장자리에는 슬리브 접속용 암나사부(22)가 설치되어 있다.
조정기(2)의 전후방 측면의 하단부에는 전후방 상측 통로 블록(24, 23)이 전후로 연장되어 설치된다. 후방 상측 통로 블록(23)에는 후방으로 개방된 조정기(2)의 유입로에 연통하는 아래쪽으로 개방된 유입로(34)가 설치되며, 전방 상측 통로 블록(24)에는 전방으로 개방된 조정기(2)의 유출로에 연통하는 아래쪽으로 개방된유출로(35)가 설치된다. 전후방 상측 통로 블록(24, 23)의 아래쪽에는 각각 전후방 하측 통로 블록(26, 25)이 설치된다. 후방 하측 통로 블록(25)의 후면에는 퍼지 유체용 개폐 밸브(3)의 본체(8)의 전면이, 전방 하측 통로 블록(26)의 전면에는 진공 흡인용 개폐 밸브(5)의 본체(14)의 후면이 각각 접촉된다. 후방 하측 통로 블록(25)에는 퍼지 유체용 개폐 밸브(3)의 유출로(32)와 후방 상측 통로 블록(23)의 유입로(34)를 연통하는 유입로(33)가 설치되며, 전방 하측 통로 블록(26)에는 전방 상측 통로 블록(24)의 유출로(35)에 연통하는 동시에 진공 흡인용 개폐 밸브(5)의 유입로(37)에 연통하는 유출로(36)가 형성된다.
퍼지 유체용 개폐 밸브(3)의 본체(8)와 후방 하측 통로 블록(25)은 퍼지 유체용 개폐 밸브(3)의 본체(8)의 후방으로부터 끼워 넣은 나사(28)에 의해 연결된다. 진공 흡인용 개폐 밸브(5)의 본체(14)와 전방 하측 통로 블록(26)은 진공 흡인용 개폐 밸브(5)의 본체(14)의 전방으로부터 끼워 넣은 나사(28)에 의해 연결된다. 또한, 전후방 상측 통로 블록(24, 23)과 전후방 하측 통로 블록(26, 25)은 전후방 상측 통로 블록(24, 23)의 상측으로부터 끼워 넣은 나사(28)에 의해 연결된다. 각각의 부재 간의 연결 부분에는 밀봉부(27)가 설치된다. 조정기(2)와 전후방 상측 통로 블록(24, 23)은 측방으로부터 끼워 넣은 나사(도시 생략)에 의해 고정된다. 입구측의 개폐 밸브(3, 4)끼리와 출구측의 개폐 밸브(5, 6, 7)끼리는 각각의 작동기(9, 12, 15, 18, 21)가 좌측을 향한 채 각각의 본체(8, 11, 14, 17, 20)끼리 겹쳐지도록 한 상태로 상측으로부터 끼워 넣은 나사(28)에 의해 연결된다.
이렇게 함으로써, 조정기(2)의 입구측에는 2개의 개폐 밸브(3, 4)에 의해 구성되고 다수의 유입로(31, 39)를 전환하여 조정기(2)의 유입로에 연통시키는 입구측 밸브 장치가 설치되고, 출구측에는 3개의 개폐 밸브(5, 6, 7)에 의해 구성되고 다수의 유출로(38, 44, 47)를 전환하여 조정기(2)의 유출로에 연통시키는 출구측 밸브 장치가 설치되며, 유체 제어 장치(1)의 입구측의 어느 한쪽 유입로(31, 39) 내로 유입된 유체가 조정기(2) 내를 통해 출구측의 어느 한쪽 유출로(38, 44, 47)로부터 유출될 수 있는 구성이 이루어진다.
상기 유체 제어 장치(1)에서는, 조정기(2) 또는 주 유체용 개폐 밸브(4)가 고장시 상측으로 분리되어 각각 단독으로 교환될 수 있으며, 주 통로용 개폐 밸브(7) 또는 배기용 개폐 밸브(6)가 고장시 함께 상측으로 분리되어 교환될 수 있다.
전술한 구성에서, 전후방 상측 통로 블록(24, 23)은 조정기(2)에 일체적으로 형성되기도 하며, 전후방 하측 통로 블록(26, 25)은 개폐 밸브(3, 5)의 본체(8, 14)에 각각 일체적으로 형성되기도 한다. 또한, 상측 및 하측 통로 블록(24, 23, 26, 25)을 생략한 채 조정기(2)와 개폐 밸브(3, 5)를 직접 연결해도 된다. 또한, 전술한 구성에서는 입구측으로부터 아래쪽에 위치하는 개폐 밸브(3)를 퍼지 유체용으로, 위쪽에 위치하는 개폐 밸브(4)를 주 유체용으로 설명하였으나, 개폐 밸브(3, 4)의 용도는 반대로 해도 물론 문제가 없다. 동일하게, 출구측에 있는 개폐 밸브(5, 6, 7)는 진공 흡인용, 배기용 및 주 통로용 중 어느 것으로 사용해도 된다. 상기 실시예에서는, 공정 가스가 유체 제어 장치(1)에 흐를 때 공정 가스의 순도를 악화시키는 가스가 고인 정체 부분이 없어지므로, 공정 가스의 순도를 고순도로 유지한다는 점에서 유리하다.
제4도는 질량 흐름 제어기(MFC) 전후의 유체 흐름의 패턴을 보여주는 것이다. 제4(a)도의 패턴은 질량 흐름 제어기의 입구측에 주 유체용 개폐 밸브가, 동출구측에 주 통로(P/C)용 개폐 밸브가 각각 설치되는 것으로, 가장 간단한 패턴이다. 제4(b)도의 패턴은 질량 흐름 제어기의 입구측에 주 유체용 개폐 밸브 및 퍼지 유체용 개폐 밸브가, 출구측에 주 통로용 개폐 밸브 및 배기(VENT)용 개폐 밸브가 각각 설치되는 것이다. 제4(C)도의 패턴은 질량 흐름 제어기의 입구측에 주 유체용 개폐 밸브 및 퍼지 유체용 개폐 밸브가, 출구측에 주 통로용 개폐 밸브, 배기용 개폐 밸브 및 진공 흡인(Vac)용 개폐 밸브가 각각 설치되는 것이다. 제4(d)도의 패턴은 질량 흐름 제어기의 입구측에 주 유체용 개폐 밸브 및 퍼지 유체용 개폐 밸브가, 출구측에 주 통로용 개폐 밸브 및 배기용 개폐 밸브가 각각 설치되며, 입구측 개폐 밸브와 출구측 개폐 밸브 사이에 유로 전환용 개폐 밸브가 설치되는 것이다. 제4(e)도의 패턴은 질량 흐름 제어기의 입구측에 주 통로용 개폐 밸브 및 퍼지 유체용 개폐 밸브가, 출구측에 주 통로용 개폐 밸브, 배기용 개폐 밸브 및 진공 흡인용 개폐 밸브가 각각 설치되며, 입구측 개폐 밸브와 출구측 개폐 밸브 사이에 유로 전환용 개폐 밸브가 설치되는 것이다.
상기 유체 제어 장치(1)는 제4(c)도의 패턴의 것으로, 제4(b)도의 패턴의 것을 얻기 위해서는 전술한 유체 제어 장치(1)의 출구측의 구성을 입구측의 구성과 같게 하는 것이 좋다. 또한, 제4(d)도 및 제4(e)도의 패턴의 것은 각각 제4(b)도 및 제4(c)도의 패턴의 것에 유로 전환용 개폐 밸브를 부가시킴으로써 얻을 수 있다. 제4도에 도시된 5개의 패턴은 유체 제어 시스템에 있어서의 유체 흐름 패턴의 거의 전부를 보여주는 것으로, 이러한 패턴 중에서 유체의 치환 또는 공급이 확실히 수행될 수 있고 반도체의 제조 공정상 가장 뛰어난 패턴을 적합하게 선택·조합하여 제어 시스템을 구성하게 되며, 5개의 패턴중 (a)를 제외한 4개의 패턴에 대해 상기 유체 제어 장치(1)를 사용할 수 있다. 또한, 상기 실시예에서는 조정기(2)의 예로서 질량 흐름 제어기를 들었지만, 조정기로서 그 이외에 압력 제어기 등이 사용될 수 있으며, 이들을 적합하게 조합하여 유체 제어 장치를 구성하게 된다.
상기 유체 제어 장치(1)가 2열로 설치되는 경우에는, 제3도에 도시된 바와 같이, 좌우 2열로 인접된 제어 장치(1)의 대응하는 밸브끼리, 즉, 퍼지 유체용 개폐 밸브(4)끼리, 진공 흡인용 개폐 밸브(5)끼리, 배기용 개폐 밸브끼리(6), 또한 주 통로용 개폐 밸브(7)끼리 조인트 및 튜브의 개재 하에 서로 접속된다. 또한, 주 유체용 개폐 밸브(4)에서는, 각각의 제어 장치(1)의 주 유체용 개폐 밸브(4, 4)의 암나사부(13, 13)에 각각 슬리브(52, 54)가 접속되고 이들 슬리브(52, 54)에 각각 단독으로 공정 가스 공급용 튜브(69, 71)가 접속되며, 주 유체용 개폐 밸브(4)끼리는 접속되지 않는다.
퍼지 유체용 개폐 밸브(3) 간에 있어서는, 좌측으로 배치된 제어 장치(1)의 개폐 밸브(3)의 암나사부(10)에 슬리브(51)가 접속되고 이 슬리브(51)에 수평한 L자형 조인트(65)가 접속되며, 우측에 배치된 제어 장치(1)의 개폐 밸브(3)의 암나사부(10)에 슬리브(53)가 접속되고 이 슬리브(53)에 그 일단부가 퍼지 가스 공급용 튜브(70)에 접속되는 수평한 T자형 조인트(61)가 접속되며, T자형 조인트(61)와 L자형 조인트(65)는 좌우로 연장된 튜브(72)에 의해 서로 접속된다.
출구측의 밸브(5, 6, 7) 간에 있어서는, 진공 흡인용 개폐 밸브(5), 배기용 개폐 밸브(6) 및 주 통로용 개폐 밸브(7) 모두에 대해, 좌우로 배치된 제어 장치(1)의 개폐 밸브(5, 6, 7)의 각각의 암나사부(16, 19, 22)에 슬리브(55, 56, 57)가 각각 접속되고 이들 슬리브(55, 56, 57)에 수평한 L자형 조인트(66, 67, 68)가 각각 접속되며, 우측에 배치된 제어 장치(1)의 개폐 밸브(5, 6, 7)의 각각의 암나사부(16, 19, 22)에 슬리브(58, 59, 60)가 각각 접속되고 이들 슬리브(58, 59, 60)에 수평한 T자형 조인트(62, 63, 64)가 각각 접속되며, 각각의 L자형 조인트(66, 67, 68)와 각각의 T자형 조인트(62, 63, 64)의 좌측 단부는 각각 좌우로 연장된 튜브(73, 74, 75)에 의해 각각 접속된다. 각각의 T자형 조인트(62, 63, 64)의 우측 단부에는 각각 슬리브 접속용 나사 부재(76, 77, 78)가 직접 연결된다.
이러한 제3도에 도시된 본 발명의 유체 제어 장치를 제7도에 도시된 종래의 것과 비교한 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다. 표 1은 입구측, 즉 밸브의 수가 2개인 측의 비교이며, 표 2는 출구측, 즉 밸브의 수가 3개인 측의 비교이다.
[표 1]
[표 2]
표 1에 나타낸 바와 같이, 밸브의 수가 2개인 측에서는 L자형 조인트가 2개 감소함에 따라, 용접 지점도 2개소 감소하고 L자형 조인트 2개분의 용적이 감소한다. 좌우의 폭에 있어서는, 종래의 것이 밸브 본체 2개분의 폭에 해당하고 본 발명의 것이 밸브 본체와 작동기를 부가한 것의 폭에 해당하며, 이들 폭은 거의 같아 폭이 변하지 않는다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 밸브의 수가 3개인 측에서는 L자형 조인트가 8개 감소하고 가공을 필요로 하는 튜브 수가 6개 감소함에 따라, 용접 지점도 14개소 감소하고 L자형 조인트 및 튜브의 수가 감소한 만큼 용적도 감소한다. 또한, 좌우의 폭은 종래의 유체 제어 장치(1)가 밸브 본체 3개분의 폭에 해당하고 본 발명의 유체 제어 장치(1)가 밸브 본체와 작동기를 부가한 것의 폭에 해당함으로써, 유체 제어 장치 1개당 50 mm, 총 100 mm의 폭이 줄어든다. 또한, 표에 나타내지는 않았지만, 전후 방향의 길이에 있어서도 종래의 제어 장치(101)에서 주 통로용 개폐 밸브(105)를 접속할 때 사용되는 제1 및 제2 튜브(183, 186)의 길이분 만큼 단축된다.
이들 표 및 제3도와 제7도의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의유체 제어 장치(1)에서는 종래의 것에 비해 배관이 매우 단순하게 된다. 따라서, 비용 절감을 도모할 수 있는 것은 물론, 점유 공간 및 배관 용적이 감소하며, 배관 용적의 감소에 따라 유체의 순도를 떨어뜨리는 유체 정체 부분(데드 볼륨)도 감소하며, 용접 지점의 감소에 따라 용접에 기인한 내식성 악화 또는 유체 오염의 문제도 줄어든다. 또한, 표 1 및 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 조정기(2)의 입구측과 출구측 중 어느 한쪽에서 2개 이상의 개폐 밸브가 상하로 겹쳐지게 되면, 표 1 또는 표 2의 효과를 얻을 수 있게 된다.
제1도는 본 발명에 따른 유체 제어 장치를 보여주는 일부를 절취한 측면도,
제2도는 제1도와 동일한 부분을 절취한 평면도,
제3도는 본 발명에 따른 유체 제어 장치를 병렬로 설치할 때의 접속 상태를 보여주는 사시도,
제4도는 유체 흐름의 5개의 패턴을 보여주는 도면,
제5도는 종래의 유체 제어 장치를 보여주는 일부를 절취한 측면도,
제6도는 제5와 동일한 부분을 절취한 평면도,
제7도는 종래의 유체 제어 장치를 병렬로 설치할 때의 접속 상태를 보여주는 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 유체 제어 장치
2 : 질량 흐름 제어기
3∼7 : 개폐 밸브
9, 12, 15, 18, 21 : 작동기
23∼26 : 통로 블록
28 : 나사
31, 33, 34, 37, 39, 43, 46 : 유입로
32, 35, 36, 38, 40, 44, 47 : 유출로
41, 42, 45 : 바이패스 유로
51∼60 : 슬리브
61∼64 : T자형 조인트
65∼68 : L자형 조인트
69∼75 : 가스 공급용 튜브

Claims (3)

  1. 유량 또는 압력을 조정하는 조정기의 입구측과 출구측 중 하나 이상에, 다수의 밸브로 구성되고 다수의 유로를 전환하여 조정기의 유로에 연통시키는 밸브 장치가 설치된 유체 제어 장치에 있어서,
    밸브 장치의 다수의 밸브는 상하로 겹쳐져 배치되고,
    조정기는 조정기에 연통하는 하향 개구 통로를 구비한 상측 연결부를 구비하고,
    접속 부재는 접속 부재에 연통하는 상향 개구 통로를 구비한 하측 연결부를 구비하고,
    하향 개구 통로와 상향 개구 통로가 연통하도록 하측 연결부 위에 상측 연결부가 겹쳐지며, 상측 연결부와 하측 연결부는 착탈이 자유롭게 연결되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
  2. 제1항의 유체 제어 장치가 다수의 열로 설치되어 구성된 유체 제어 시스템으로서,
    각 유체 제어 장치의 동일한 높이의 밸브끼리 조인트 및 튜브의 개재 하에 접속되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 시스템.
  3. 유량 또는 압력을 조정하는 조정기의 입구측과 출구측 중 하나 이상에, 다수의 밸브로 구성되고 다수의 유로를 전환하여 조정기의 유로에 연통시키는 밸브 장치가 설치된 1열의 유체 제어 장치의 밸브 장치의 다수의 밸브가 상하로 겹쳐져 배치되어 있고,
    상기 1열의 유체 제어 장치가 다수의 열로 설치되어 구성된 유체 제어 시스템으로서,
    각 유체 제어 장치의 동일한 높이의 밸브끼리 조인트 및 튜브의 개재 하에 접속되는 것을 특징으로 하는 유체 제어 시스템.
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