KR101422916B1 - 유체 제어 장치 - Google Patents

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무츠노리 고요모기
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Abstract

대칭형으로 배치된 동일 형상의 2개의 개폐 밸브(2, 3)를 갖고 있다. 각 개폐 밸브(2, 3)의 출구에, 서로 평행하게 되도록 동일한 길이의 유체 배출 통로(6, 7, 11, 12)가 마련되어 있다. 2개의 유체 배출 통로(6, 7, 11, 12)의 출구에, 각 유체 배출 통로(6, 7, 11, 12)에 통하는 동일한 길이의 유체 통로(25, 26)를 가지며 챔버에 부착 가능한 접속 부재(10)가 부착되어 있다.

Description

유체 제어 장치{FLUID CONTROL APPARATUS}
본 발명은, 반도체 제조 장치 등에 사용되는 유체 제어 장치에 관한 것으로서, 특히, 2종류의 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 유체 제어 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에서 사용되는 유체 제어 장치로서, 처리 챔버 내에 2종류의 가스를 공급하는 것이 요구되고 있고, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-214622호 공보)에는, 2종류의 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 유체 제어 장치로서, 원통형 본체(헤드 어셈블리)와, 본체에 부착된 2개의 개폐 밸브를 갖고 있고, 본체를 처리 챔버의 덮개에 마련된 개구부에 부착 가능하게 되어 있는 것이 개시되어 있다.
이 유체 제어 장치에서는, 2개의 개폐 밸브는, 서로 평행하게 또한 대향하도록 본체에 부착되어 있고, 각 개폐 밸브에 도입된 유체는, 본체 내에서, 소용돌이형으로 흘러 혼합된 후, 챔버로 보내지도록 되어 있다.
상기 종래의 유체 제어 장치에 따르면, 본체 내에서 유체(가스)가 소용돌이형으로 흐를 때에, 유체가 체류하는 경우가 있고, 유체의 종류에 따라서는, 혼합된 2개의 유체가 반응하여 유체 제어 장치로부터의 배출구 부근에 생성물이 생성되어, 챔버 내에 불순물이 도입된다고 하는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 챔버 내에 반응 생성물에 기인하는 불순물이 들어가는 것을 방지할 수 있는 유체 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 유체 제어 장치는, 2종류의 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 유체 제어 장치로서, 대칭형으로 배치된 동일 형상의 2개의 개폐 밸브를 갖고 있고, 각 개폐 밸브의 출구에, 서로 평행하게 되도록 동일한 길이의 유체 배출 통로가 마련되며, 2개의 유체 배출 통로의 출구에, 각 유체 배출 통로로 통하는 동일한 길이의 유체 통로를 가지며 챔버에 부착 가능한 접속 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
동일 형상의 2개의 개폐 밸브가 대칭으로 배치되어 있음으로써, 각 개폐 밸브 내에 있어서의 유체 입구로부터 유체 출구까지의 유체 통로 용적 및 유체 통로 길이가 동일해지고, 또한, 그 후도 동일한 길이의 유체 통로를 통해 보내지기 때문에, 2종류의 유체의 제어가 용이해진다. 그리고, 2종류의 유체는, 각각, 별도의 유체 배출 통로를 지나기 때문에, 유체끼리가 체류·혼합하여 생성물이 생성되는 일이 없고, 반응 생성물에 기인하는 불순물이 들어가는 것을 방지하여 필요로 하는 유체를 챔버 내에 도입할 수 있다.
각 개폐 밸브는, 2개의 유체 입구 통로 및 1개의 유체 출구 통로를 갖는 3방향 밸브로 되고, 제1 유체 입구 통로로 통하는 통로가 마련된 제1 통로 블록, 제2 유체 입구 통로로 통하는 통로가 마련된 제2 통로 블록 및 유체 출구 통로로 통하는 통로가 마련된 제3 통로 블록에 의해 지지되어 있고, 각 통로 블록은, 2개의 개폐 밸브의 중심선에 대하여 대칭으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 조립·분해가 용이해지고, 유지 보수성도 우수한 것이 된다.
예컨대, 제1 통로 블록은, 제1 유체 입구 통로에 유체를 도입하는 도입관 접속을 위한 커플링이 마련된 커플링 부착 통로 블록으로 되고, 제2 통로 블록은, 대략 V자형(U자형을 포함함) 통로를 갖는 V자형 통로 블록으로 되며, 제3 통로 블록은, I자형 통로를 갖는 I자형 통로 블록으로 된다. 그리고, I자형 통로 블록으로 된 각 제3 통로 블록에, 서로 평행하게 상하 방향으로 연장되는 유체 배출관이 결합됨으로써, I자형 통로 블록의 I자형 통로 및 유체 배출관내 통로로 이루어진 유체 배출 통로가 형성된다. 유체 배출관은, 각각의 개폐 밸브로부터의 통로가 평행하게 되도록 형성되고, 직선형 통로여도 좋고, 중간에서 굴곡된 통로여도 좋다.
2개의 개폐 밸브를 사이에 두도록, 각 개폐 밸브에 퍼지용 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 퍼지용 개폐 밸브가 설치되어 있고, 퍼지용 개폐 밸브의 출구 통로가 제2 통로 블록의 통로에 연통하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 2종류의 유체(예컨대 프로세스 가스)의 도입 및 배출 후에 퍼지용 유체를 흐르게 함으로써, 프로세스 가스의 퍼지를 간단히 행할 수 있는 유체 제어 장치를 조립·분해가 용이한 구조로서 얻을 수 있다.
본 발명의 유체 제어 장치에 따르면, 대칭형으로 배치된 동일 형상의 2개의 개폐 밸브를 갖고 있고, 각 개폐 밸브의 출구에, 서로 평행하게 되도록 동일한 길이의 유체 배출 통로가 마련되며, 2개의 유체 배출 통로의 출구에, 각 유체 배출 통로로 통하는 동일한 길이의 유체 통로를 가지며 챔버에 부착 가능한 접속 부재가 부착되어 있기 때문에, 2종류의 유체의 제어가 용이해지고, 유체끼리가 체류·혼합하여 생성물이 생성되는 일이 없으며, 반응 생성물에 기인하는 불순물이 들어가는 것을 방지하여 필요로 하는 유체를 챔버 내에 도입할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유체 제어 장치의 제1 실시형태를 나타낸 정면 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유체 제어 장치의 제2 실시형태를 나타낸 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체 제어 장치의 비교예를 나타낸 정면도이다.
본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상하·좌우는 도 1의 상하·좌우를 말하는 것으로 한다.
본 발명에 따른 유체 제어 장치(1)의 제1 실시형태는, 2종류의 유체를 선택적으로 챔버(도시 생략)에 도입 및 배출 가능하게 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단에 배치된 2개의 동일 형상의 좌우의 개폐 밸브(2, 3)와, 하단에 좌우로 늘어서도록 배치되어 개폐 밸브(2, 3)를 지지하는 6개의 직방체형 통로 블록(4, 5, 6, 7, 8, 9)과, 6개의 통로 블록(4, 5, 6, 7, 8, 9)의 아래쪽에 배치되어 챔버에 부착되는 접속 부재(10)와, 중앙의 2개의 통로 블록(6, 7)에 상단이 고정되고 아래쪽으로 연장되는 유체 배출관(l1, 12)을 갖고 있다. 유체 제어 장치(1)는, 좌우로 인접한 2개의 개폐 밸브(2, 3)의 중심선에 대하여, 좌우 대칭 형상으로 되어 있다.
각 개폐 밸브(2, 3)는, 모두 3방행 밸브로서, 유체 통로(21a, 23a, 21b, 23b, 21c, 23c)가 형성된 본체(21, 23)와, 유체 통로(21a, 23a, 21b, 23b, 21c, 23c)를 차단·개방하는 액추에이터(22, 24)로 이루어진다. 각 본체(21, 23)에는, 유체 통로(21a, 23a, 21b, 23b, 21c, 23c)로서, 프로세스 가스 입구 통로로서 사용되는 제1 유체 입구 통로(21a, 23a), 퍼지 가스 입구 통로로서 사용되는 제2 유체 입구 통로(21b, 23b) 및 프로세스 가스·퍼지 가스 공통의 출구 통로로서 사용되는 출구 통로(21c, 23c)가 마련되어 있다.
각 개폐 밸브(2, 3)는, 위쪽으로부터의 육각렌치볼트(13)에 의해 대응하는 통로 블록(4, 5, 6, 7, 8, 9)에 착탈 가능하게 부착되어 있다.
통로 블록(4, 5, 6, 7, 8, 9)은, V자형 통로(4a, 9a)를 가지며 좌우 양단에 배치된 좌우의 V자형 통로 블록(제2 통로 블록)(4, 9)과, 제1 유체 입구 통로(21a, 23a)에 유체를 도입하는 도입관 접속을 위한 커플링(5a, 8a)이 마련되고 좌우의 V자형 통로 블록(4, 9)의 내측에 배치된 좌우의 커플링 부착 통로 블록(제1 통로 블록)(5, 8)과, I자형 통로(6a, 7a)를 가지며 좌우의 커플링 부착 통로 블록(5, 8)의 더욱 내측에 배치된 좌우의 I자형 통로 블록(제3 통로 블록)(6, 7)으로 이루어진다. 커플링 부착 통로 블록(5, 8)에는, 도시를 생략하지만, 좌우 방향에서 보아 L자형인 통로가 형성되어 있다.
각 개폐 밸브(2, 3)의 제1 유체 입구 통로(21a, 23a)는, 커플링 부착 통로 블록(5, 8)의 통로에 연통하고, 각 개폐 밸브(2, 3)의 제2 유체 입구 통로(21b, 23b)는, V자형 통로 블록(4, 9)의 V자형 통로(4a, 9a)에 연통하며, 각 개폐 밸브(2, 3)의 출구 통로(21c, 23c)는, I자형 통로 블록(6, 7)의 I자형 통로(6a, 7a)에 연통하고 있다.
좌측의 V자형 통로 블록(4)은, 우측 절반부(내측 부근 절반부)에 의해 좌측의 개폐 밸브(2)를 지지하고 있고, 우측의 V자형 통로 블록(9)은, 좌측 절반부(내측 부근의 절반부)에 의해 우측의 개폐 밸브(3)를 지지하고 있다. V자형 통로 블록(4, 9)의 외측 부근의 절반부에서는, V자형 통로(4a, 9a)가 상측으로 개구되어 있고, 다른 유체(프로세스 가스 또는 퍼지 가스)를 V자형 통로 블록(4, 9)에 도입할 수 있다.
좌우의 I자형 통로 블록(6, 7)의 I자형 통로(6a, 7a)는, 서로 평행하게 상하 방향으로 연장되어 있으며, 각 유체 배출관(11, 12)은, I자형 통로 블록(6, 7)의 I자형 통로(6a, 7a)에 이어져 서로 평행하게 상하 방향으로 연장되어 있다. 각 I자형 통로 블록(6, 7)에 유체 배출관(11, 12)이 결합됨으로써, I자형 통로 블록(6, 7)의 I자형 통로(6a, 7a) 및 유체 배출관(11, 12)내 통로로 이루어진 유체 배출 통로가 형성되어 있다. 좌측에 배치된 통로 블록(4, 5, 6)과 우측에 배치된 통로 블록(9, 8, 7)은, 대응하는 것끼리 동일 형상으로 되어 있고, 또한, 좌측의 유체 배출관(11)과 우측의 유체 배출관(12) 모두 동일 형상으로 되어 있으며, 이에 따라, I자형 통로(6a, 7a) 및 유체 배출관(11, 12)내 통로로 이루어진 유체 배출 통로도 좌우로 동일한 길이로 되어 있다.
또한, 유체 배출관(11, 12)은, 직선형으로 한정되지 않고, 중간에서 굴곡된 통로여도 좋다. 요컨대, 각각의 개폐 밸브(2, 3)로부터의 통로[I자형 통로(6a, 7a) 및 유체 배출관(11, 12)내 통로]가 평행하게 되도록 형성되어 있으면 된다.
접속 부재(10)는, 도 2에도 도시된 바와 같이, 바닥면이 정방형인 직방체형으로 되어 있고, 접속 부재(10)에는, 각 유체 배출관(11, 12)으로 통하고, 상하 방향으로 연장되는 동일한 길이의 좌우의 유체 통로(25, 26)가 형성되어 있다. 접속 부재(10)는, 육각렌치볼트(14)에 의해 챔버에 부착 가능하게 되어 있다. 접속 부재(10)에 대한 각 유체 배출관(11, 12)의 고정은, 도 2에 도시된 바와 같이, 각 유체 배출관(11, 12)에 설치된 플랜지부(11a, 12a)가 육각렌치볼트(15)에 의해 접속 부재(10)에 부착됨으로써 행해지고 있다. 또한, 접속 부재(10)의 바닥면 형상은 정방형에 한정되지 않고, 챔버에 각 유체 배출관(11, 12)을 접속할 수 있는 형상이라면, 장방형이어도, 다각형이어도, 어떠한 형상이어도 좋다.
상기한 실시형태의 유체 제어 장치(1)에 따르면, 좌우로 인접한 2개의 개폐 밸브(2, 3)의 중심선에 대하여, 좌우 대칭 형상으로 되어 있기 때문에, 개폐 밸브(2, 3)의 입구로부터 출구까지의 유체 통로 용적도 유체 통로 길이도 동일하게 되어 있고, 그 때문에, 좌우의 유체 통로의 컨덕턴스가 동일해지며, 2종류의 유체(예컨대 2종류의 가스)를 챔버로 보냄에 있어서, 압력 등의 조건을 미리 맞추어 둔 후에, 개폐 밸브(2, 3)를 동시에 개방하면, 2종류의 가스의 도입 및 배출 타이밍에 어긋남이 생기지 않고, 2종류의 유체의 제어가 용이해진다.
도 4에, 비교예로서의 유체 제어 장치를 나타내고 있다. 이 유체 제어 장치에서는, 중앙의 통로 블록(41)으로서, 좌우 2개의 I자형 통로 블록(6, 7) 대신에 Y자형 통로(41a)를 갖는 1개의 Y자형 통로 블록(41)이 사용되고 있고, 2종류의 유체가 Y자형 통로 블록(41)의 Y자형 통로(41a) 안에서 혼합되도록 이루어져 있다. 그리고, 배출관(42)으로서, Y자형 통로(41a) 안에서 혼합된 후의 유체를 아래쪽으로 보내는 1개의 통로를 갖는 것이 사용되며, 접속 부재(43)에는, 배출관(42)으로 통하는 1개의 유체 통로(43a)가 형성되어 있다. 중앙의 통로 블록(41), 배출관(42) 및 접속 부재(43) 이외의 구성은, 도 1에 도시된 제1 실시형태와 동일하게 되어 있고, 좌우 대칭 형상으로 되어 있는 점에서도 동일하게 되어 있다.
이 비교예의 유체 제어 장치에 있어서도, 좌우로 인접한 2개의 개폐 밸브(2, 3)의 중심선에 대하여, 좌우 대칭 형상으로 되어 있기 때문에, 개폐 밸브(2, 3)의 입구로부터 출구까지의 유체 통로 용적도 유체 통로 길이도 동일하게 되어 있고, 그 때문에, 좌우의 유체 통로의 컨덕턴스가 동일해지며, 제1 실시형태의 것과 마찬가지로, 2종류의 유체의 제어가 용이해진다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 그러나, 비교예의 유체 제어 장치에서는, Y자형 통로 블록(41)의 Y자형 통로(41a) 안의 파선으로 나타내는 부분에, 유체가 체류하고, 2종류의 유체가 예컨대 반응성이 있는 가스종의 경우, 혼합됨으로써, 생성물이 생성되어 버린다고 하는 문제가 있다.
이것에 대하여, 제1 실시형태의 유체 제어 장치(1)에 따르면, 2종류의 유체는, 각각, 별도의 유체 배출관(11, 12) 및 별도의 접속 부재내 유체 통로(25, 26)를 지나기 때문에, 유체끼리가 체류·혼합하여 생성물이 생성되는 일이 없고, 반응 생성물에 기인하는 불순물이 들어가는 것을 방지하여 필요로 하는 유체를 챔버 내에 도입할 수 있다.
도 1에 도시된 유체 제어 장치(1)는, 본 발명의 주요부를 나타내는 것으로서, 바람직한 실시형태로서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 프로세스 가스용 개폐 밸브(2, 3)를 사이에 두도록 각 프로세스 가스용 개폐 밸브(2, 3)에 퍼지용 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 좌우의 퍼지용 개폐 밸브(16, 17)가 설치되어 있는 것으로 고려된다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 제1 실시형태와 동일한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
퍼지용 개폐 밸브(16, 17)는, 유체 통로가 형성된 본체(27, 29)와, 유체 통로를 차단·개방하는 액추에이터(28, 30)로 이루어진다. 퍼지용 개폐 밸브(16, 17)의 본체(27, 29)의 내측 부근의 절반부는, 프로세스 가스용 개폐 밸브(2, 3)를 지지하고 있는 V자형 통로 블록(4, 9)의 외측 부근의 절반부에 지지되어 있고, 이에 따라, 퍼지용 개폐 밸브(16, 17)의 출구 통로(27b, 29b)가 V자형 통로 블록(4, 9)의 V자형 통로(4a, 9a)에 연통하고 있다.
퍼지용 개폐 밸브(16, 17)의 본체(27, 29)의 외측 부근의 절반부는, 커플링(18a, 19a)이 마련된 좌우의 커플링 부착 통로 블록(18, 19)에 지지되어 있다. 커플링 부착 통로 블록(18, 19)에는, 도시를 생략하지만, 좌우 방향에서 보아 L자형인 통로가 형성되어 있고, 이 통로가 퍼지용 개폐 밸브(16, 17)의 입구 통로(27a, 29a)에 연통하고 있다.
퍼지용 개폐 밸브(16, 17)는, 위쪽으로부터의 육각렌치볼트(13)에 의해 착탈 가능하게 대응하는 통로 블록(4, 9, 18, 19)에 부착되어 있다.
이 제2 실시형태의 유체 제어 장치(1)에 따르면, 2종류의 유체(예컨대 프로세스 가스)의 도입 및 배출 후에, 퍼지용 유체를 흐르게 함으로써, 프로세스 가스의 퍼지를 간단히 행할 수 있다.
또한, 제1 및 제2 실시형태의 유체 제어 장치(1)에 따르면, 위쪽으로부터의 육각렌치볼트(13)에 의해, 각 개폐 밸브(2, 3, 16, 17)가 착탈 가능하게 대응하는 통로 블록(4, 5, 6, 7, 8, 9, 18, 19)에 부착되어 있기 때문에, 조립·분해가 용이하고, 또한, 각 개폐 밸브(2, 3, 16, 17)마다의 해체가 용이하기 때문에, 유지 보수성도 우수한 것이 된다.

Claims (4)

  1. 2종류의 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 유체 제어 장치로서, 대칭형으로 배치된 동일 형상의 2개의 개폐 밸브를 갖고 있고, 각 개폐 밸브의 출구에, 서로 평행하게 되도록 동일한 길이의 유체 배출 통로가 마련되며, 2개의 유체 배출 통로의 출구에, 각 유체 배출 통로로 통하는 동일한 길이의 유체 통로를 가지며 챔버에 부착 가능한 접속 부재가 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각 개폐 밸브는, 2개의 유체 입구 통로 및 1개의 유체 출구 통로를 갖는 3방향 밸브로 되고, 제1 유체 입구 통로로 통하는 통로가 마련된 제1 통로 블록, 제2 유체 입구 통로로 통하는 통로가 마련된 제2 통로 블록 및 유체 출구 통로로 통하는 통로가 마련된 제3 통로 블록에 의해 지지되어 있고, 각 통로 블록은, 2개의 개폐 밸브의 중심선에 대하여 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 제1 통로 블록은, 제1 유체 입구 통로에 유체를 도입하는 도입관 접속을 위한 커플링이 마련된 커플링 부착 통로 블록으로 되고, 제2 통로 블록은, V자형 통로를 갖는 V자형 통로 블록으로 되며, 제3 통로 블록은, I자형 통로를 갖는 I자형 통로 블록으로 되고, 각 제3 통로 블록에 서로 평행한 유체 배출관이 결합됨으로써, 제3 통로 블록의 I자형 통로 및 유체 배출관내 통로로 이루어진 유체 배출 통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서, 2개의 개폐 밸브를 사이에 두도록 각 개폐 밸브에 퍼지용 유체를 선택적으로 도입 및 배출 가능하게 하는 퍼지용 개폐 밸브가 설치되어 있고, 퍼지용 개폐 밸브의 출구 통로가 제2 통로 블록의 통로에 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 제어 장치.
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