KR101466998B1

KR101466998B1 - 집적형 가스 패널 장치

Info

Publication number: KR101466998B1
Application number: KR1020097005386A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 오야; 다츠야 하야시
Original assignee: 가부시키가이샤 호리바 에스텍
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2014-12-01
Also published as: TWI435991B; US20120227848A1; WO2008023711A1; JP2012229807A; CN101506561B; US20090320754A1; KR20090053822A; JP5579783B2; JP5037510B2; JPWO2008023711A1; TW200825315A; US8196609B2; US8820360B2; CN101506561A

Abstract

현격하게 뛰어난 응답성을 얻을 수 있어 가스 농도의 안정화를 도모할 수 있으며, 게다가 종래의 패널형 형상을 그대로 유지할 수 있는 집적형 가스 패널 장치를 제공하는 것을 소기 과제로 한다. 이를 위해서, 패널체(2)를, 적어도 메인 유로(main channel)(R2)를 형성하는 메인 유로용 블록체(32)와 분지 유로(branch channel)(R1)를 형성하는 분지 유로용 블록체(31)로 이루어진 것으로 하고, 그 메인 유로용 블록체(32)를 중심으로 하여 좌우 양측으로 대향하도록 상기 분지 유로용 블록체(31)를 배치하도록 하였다.

패널형 형상, 패널체, 분지 유로, 메인 유로, 분지 유로용 블록체, 메인 유로형 블록체

Description

집적형 가스 패널 장치{INTEGRATED GAS PANEL APPARATUS}

본 발명은 반도체 제조 프로세스 등에 이용되는 집적형 가스 패널 장치에 관한 것이다.

집적(集積)형 가스 패널 장치란, 반도체 디바이스 제조 등에서 이용되는 복수 종(種)의 가스를 각각 유량 제어하면서 최종적으로는 혼합하여 성막(成膜) 챔버에 공급하기 위한 것으로, 그 이전의 배관 구조로 구성한 가스 공급 제어 라인을 축소하기 위하여 개발된 것이다. 구체적으로는, 일례를 특허문헌 1에 나타낸 바와 같이, 개략 면판(面板) 모양을 이루는 패널체에 밸브나 질량 유량 제어기(mass flow controller) 등의 가스 제어 기기가 장착되도록 구성되어 있다. 패널체의 내부에는, 예를 들어 상기 가스 제어 기기가 장착되는 복수의 분지 유로(枝流路)(branch channel)와, 그들 분지 유로가 접속되어 그곳을 흐르는 각 가스가 합류하도록 구성한 하나의 메인 유로(main channel)가 형성되어 있다.

이와 같은 집적형 가스 패널 장치로는, 최근 여러 가지 개량이 되고 있으며, 예를 들어 사용하는 가스의 종류 수 등에 대응된 유연한 유로 구성을 취할 수 있도록, 몇 종류의 블록체를 적절히 연달아 설치하여 상기 패널체가 조립되도록 구성한 것 등이 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개평10-169881

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 종래의 이런 종류의 장치는 메인 유로의 한쪽 편에 분지 유로가 병렬로 배치되어 있으며, 각 분지 유로와 메인 유로의 합류 부위는 분지 유로의 배열순으로 메인 유로의 상류로부터 하류를 향하여 대략 등간격으로 배치되어 있다.

그렇지만, 이와 같은 구성에서는, 예를 들어 분지 유로가 다수가 되면, 그 만큼 메인 유로 길이가 길어져서 가스의 최종 출구까지의 도달 시간이 길어지게 되어 유체 회로계(回路系)의 응답성에 악영향을 준다. 그런 영향이 현저해지는 것은, 메인 유로의 상류측에 위치하는 분지 유로로부터의 가스나 소유량(小流量) 가스이다. 그리고 그 결과, 단시간·고속 응답성이 요구되는 것과 같은 프로세스에 대해 충분한 대응을 도모하는 것이 어려워진다. 또, 응답성이 나쁘기 때문에 가스 농도가 불안정해지기 쉽다고 하는 결함도 생긴다.

특히, 반도체 프로세스에서는 제조 공정의 고속 가스 처리에 따른 프로세스 시간의 단축(시동 안정까지의 배기 시간/종료시의 퍼지 시간의 단축 등)이 중요한 요인이 되고 있으며, 이와 같은 응답성 열화에 따른 결함은 바람직한 것이 아니다.

또, 예를 들어 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 최종적으로 공급되는 복수 종의 가스가 충분히 혼합된 상태일 것이 요구된다. 이것은 공급 가스의 혼합 상태에 고르지 못함이 있으면, 디바이스의 품질 열화를 초래하기 때문이나, 이에 대해, 종래는 이 집적형 가스 패널 장치 이후의 배관 길이를 길게 잡아 혼합을 촉진하거나, 혹은 그 후단에 추가로 가스 혼합기를 설치하거나 하는 연구를 하고 있다.

그러나, 이와 같은 구성에서는 충분한 혼합을 실시할 수 있으나, 배관 용량이 커지는 만큼 응답성에 악영향이 나와서, 전술한 바와 같이, 단시간·고속 응답성이 요구되는 것과 같은 프로세스에 대해 충분한 대응을 도모하는 것이 어려워진다. 또 응답성이 나빠지는 만큼 가스 농도의 시동 안정성 등에도 영향이 나온다. 또한, 일부의 분지 유로로부터의 가스 유량이 작은 경우에는, 그 가스의 도달 시간이 길어지기 때문에, 응답성이 나빠지는데다가 메인 유로를 흘러나온 가스의 압력 변동 등에 의해, 그 소유량 가스의 합류량 변동이 생기기 쉬워서 최종적인 가스 농도의 불안정화가 현저해지는 경우도 있다.

덧붙여, 종래의 이런 종류의 장치는 메인 유로의 한편 측에 분지 유로가 병렬로 배치되어 있고, 각 분지 유로와 메인 유로의 합류 부위가 분지 유로의 배열순으로 메인 유로의 상류로부터 하류를 향하여 대략 등간격으로 배치되어 있기 때문에, 각 분지 유로 중, 메인 유로의 상류측에서 합류하는 것과 하류측에서 합류하는 것에서는, 가스의 최종 출구까지의 도달 시간이 달라져 버린다고 하는 결함이 있다. 이런 경우이면, 가장 상류측에 위치하는 분지 유로로부터의 가스의 도달 시간이 길어져서, 이 가스 도달 시간이 이 유체 회로계의 응답성의 속도에 영향을 끼쳐 버린다.

또한, 각 분지 유로로부터의 가스 도달 시간에 동시성을 담보할 수 없는 것으로 인하여, 조기 상태에 있어서 가스의 농도 분포가 불안정해지기 쉽게 된다.

또, 분지 유로가 다수가 되면 그만큼 메인 유로 길이가 길어지며, 이것도 유체 회로계의 응답성에 악영향을 준다.

즉, 종래의 구성이면, 단시간·고속 응답성이 요구되는 것과 같은 프로세스에 대해 충분한 대응을 도모하는 것이 어려워지며, 가스 농도가 불안정해지기 쉽다고 하는 결함도 생긴다.

본 발명은 이러한 결함을 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 현격하게 뛰어난 응답성을 얻을 수 있어 가스 농도의 안정화도 도모할 수 있고, 게다가 종래의 패널형 형상을 그대로 유지할 수 있어 구조의 복잡화나 비대화를 초래하지 않거나, 또는 콤팩트화마저 가능한 집적형 가스 패널 장치를 제공하는 것을 그 주된 목적으로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

즉, 청구항 1의 발명에 관련된 집적형 가스 패널 장치는, 밸브나 질량 유량 제어기 등의 가스 제어 기기가 도중에 설치되어 내부를 흐르는 가스를 제어할 수 있도록 구성된 복수의 분지 유로와, 그들 분지 유로로부터의 가스가 흘러들어 합류하는 하나의 메인 유로와, 복수의 블록체를 조립함으로써 상기 분지 유로 및 메인 유로가 내부에 형성되도록 구성한 매니폴드(manifold)형 패널체를 구비한 것으로서, 상기 패널체가, 상기 메인 유로를 형성하는 메인 유로용 블록체와, 그 메인 유로용 블록체를 중심으로 하여 좌우 양측으로 대향하도록 각각 배치된, 상기 분지 유로를 형성하는 분지 유로용 블록체를 구비한 것인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 종래 메인 유로의 한쪽 편에만 배치되어 있던 분지 유로가 메인 유로의 좌우에 배치되게 되기 때문에, 메인 유로의 길이를 단축할 수 있다. 그리고 그 결과, 가스의 최종 출구까지의 도달 시간을 단축할 수 있어 응답성을 향상시키는 것이 가능해진다. 이것은 가스 농도의 안정화에도 기여한다. 게다가, 각 유로를 형성하고 있는 블록체를 평면적으로 배치하여 종래와 같은 패널체를 구성할 수 있기 때문에, 종래 장치와 무리없이 바꿔 놓을 수 있다.

메인 유로 단축에 가장 바람직한 형태로는, 상기 메인 유로를 사이에 두고 대향한 하나의 분지 유로와 다른 분지 유로와의 메인 유로에 대한 각 합류 부위가, 해당 메인 유로의 길이(延伸) 방향에 있어서 대략 같은 장소로 설정되어 있는 것을 들 수 있다. 메인 유로의 길이 방향에 있어서 대략 같은 장소란, 합류 부위가 완전하게 합치하는 것 외에, 메인 유로가 서로 대향하는 관측 벽부위나, 직교하는 관측 벽부위 등도 포함한다고 하는 의미이다.

응답성, 가스 농도 안정성을 더욱 향상시키기 위해서는, 상기 메인 유로용 블록체에, 그 내부의 메인 유로에 연통하는 삽입 구멍을 형성하는 동시에, 상기 분지 유로의 출구 부분을 내부에 가진 분지 유로용 블록체에, 그 분지 유로를 외측으로 돌출시킨 돌출 배관을 설치해 두고, 상기 돌출 배관을 상기 삽입 구멍에 삽입하여 해당 메인 유로용 블록체와 분지 유로용 블록체를 조립한 상태에 있어서, 상기 돌출 배관의 선단이 상기 메인 유로의 내측면으로부터 더욱 안쪽으로 돌출하도록 구성하고 있는 것이 바람직하다.

또, 청구항 5의 발명에 관련된 집적형 가스 패널 장치는, 밸브나 질량 유량 제어기 등의 가스 제어 기기가 도중에 설치되어 내부를 흐르는 가스를 제어할 수 있도록 구성된 복수의 분지 유로와, 그들 분지 유로로부터의 가스가 흘러드는 메인 유로와, 복수의 블록체를 조립함으로써 상기 분지 유로 및 메인 유로가 내부에 형성되도록 구성한 패널체를 구비한 것으로서, 상기 블록체 중, 상기 메인 유로를 내부에 가진 메인 유로용 블록체에, 그 내부의 메인 유로에 연통하는 삽입 구멍을 형성하는 동시에, 상기 분지 유로의 출구 부분을 내부에 가진 분지 유로용 블록체에, 그 분지 유로를 외측으로 돌출시킨 돌출 배관을 설치해 두고, 상기 돌출 배관을 상기 삽입 구멍에 삽입하여 해당 메인 유로용 블록체와 분지 유로용 블록체를 조립한 상태에서, 상기 돌출 배관의 선단이 상기 메인 유로의 내측면으로부터 더욱 안쪽으로 돌출하도록 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 분지 유로와 메인 유로의 접속 부분에 있어서, 분지 유로의 출구인 돌출 배관이 메인 유로 내로 돌출하여 그 유로 지름을 좁히기 때문에, 이 부분에서의 초크(choke) 효과에 의해서 분지 유로 내의 가스가 메인 유로 내에 강하게 끌려들어가는 데다가, 그 가스는 상기 돌출 배관의 후방에 발생하는 난류 등에 의해 확산되기 때문에, 메인 유로를 흘러나온 가스와 분지 유로의 가스의 혼합이 크게 촉진된다.

따라서, 종래의 것에 비교해서, 이 가스 패널 장치 내에서의 가스의 혼합을 충분하게 실시할 수 있게 되며, 그 후단에 배치해야 할 배관 길이나 가스 혼합기의 용량을 작게 하거나 생략하거나 하는 것에 의해, 종래의 것에 비해, 고속 응답성에 있어서 현격히 뛰어난 것으로 할 수 있게 된다. 또, 그로 인하여, 시동시 등의 가스 농도 안정성도 향상시킬 수 있게 된다.

또, 분지 유로 내의 가스가 비록 소유량이더라도, 이것을 메인 유로에 확실하게 끌어들일 수 있기 때문에, 그 소유량 가스의 합류시에 있어서의 유량 변동이 생기기 어려워지며, 이런 점에서도 가스 농도 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 분지 유로용 블록체로부터 소정 길이의 돌출 배관을 돌출시키는 것만으로 기본적으로는 구성할 수 있기 때문에, 구조상의 복잡화를 거의 초래하지 않으며, 조립 상태에서는 이 돌출 배관이 내부에 숨어 버리기 때문에, 종래의 것과 외형적으로 거의 동일한 것으로 유지할 수 있다.

가스의 혼합을 무리없이 촉진시키기 위해서는, 상기 돌출 배관의 선단이, 상기 메인 유로를 횡단면에서 보아 그 중앙 근방에까지 돌출하도록 구성하고 있는 것이 바람직하다.

또, 청구항 8의 발명에 관련된 입체 집적형 가스 패널 장치는, 밸브나 질량 유량 제어기 등의 가스 제어 기기가 도중에 설치되어 내부를 흐르는 가스를 제어할 수 있도록 구성된 복수의 분지 유로와, 그들 분지 유로로부터의 가스가 흘러들어 합류하는 하나의 메인 유로와, 하나의 분지 유로가 내부에 형성된, 바닥면을 장착면으로 하는 긴 패널 모양을 이루는 분지 유로용 블록체와, 측주면(側周面)에 형성한 유지면에서 복수의 분지 유로용 블록체를 그들 길이 방향이 서로 평행해지도록 유지하는 중심 블록체를 구비하며, 상기 중심 블록체에 상기 메인 유로를 형성하는 동시에, 그 메인 유로에 설정한 합류 부위로부터, 해당 중심 블록체의 측주면에 장착한 분지 유로용 블록체의 분지 유로를 향하여 각각 신장되는 중간 유로를 형성하도록 하고 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 것이면, 종래 평면 모양으로 전개하고 있던 분지 유로용 블록체를 입체적으로 배치하고 있으므로, 콤팩트해져서 유로 길이 단축을 도모할 수 있어 응답성을 향상시킬 수 있게 된다. 또, 입체적 구성이기 때문에 각 유로의 배치 자유도가 증가하며, 그 유로 길이이나 합류 부위에 대한 연구로 인하여, 가스 합류 타이밍의 동시성 향상이나, 나아가서는 가스 농도의 안정성 향상을 도모할 수 있다.

보다 구체적으로는, 메인 유로의 단축에 의한 응답성 향상을 도모하기 위해서는, 상기 합류 부위가 메인 유로의 한 개소에 설정되어 있는 것이 바람직하다. 특히, 통상은 중심 블록체의 단면에 출구 포트를 장착하기 때문에, 합류 부위를 예를 들어 중심 블록체의 단부에 설정하면, 메인 유로 길이를 짧게 할 수 있으므로 응답성의 가급적 향상을 도모할 수 있다.

가스 합류 타이밍의 동시성을 향상시키기 위해서는, 상기 각 유지면에 의해서 중심 블록체의 축선을 중심으로 한 회전대칭형이 구성되는 동시에, 상기 합류 부위가, 상기 축선상에 설치되어 각 중간 유로가 서로 동일한 길이로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

그런 경우, 상기 메인 유로가 상기 축선상을 따라서 설치되어 있으면, 메인 유로 길이의 가급적 단축에도 기여할 수 있다.

동시성을 더욱 향상시키기 위해서는, 가스 유량에 따라서 중간 유로의 지름이나, 분지 유로에 있어서의 특히 질량 유량 제어기 이후의 유로 지름을 다르게(가스 유량이 작은 것일수록 지름을 작게) 하도록 하면 된다.

제조 용이성을 고려한 구체적 실시형태로는, 상기 중심 블록체가 정다각(正多角) 기둥 모양인 것이 바람직하다.

본 발명의 효과가 특히 현저해지고, 그 유용성이 발휘되는 구체적 실시형태로는, 반도체 제조 프로세스에 이용되는 것을 들 수 있다.

[발명의 효과]

이와 같이 구성한 청구항 1에 관련된 발명에 의하면, 메인 유로 길이를 단축할 수 있으므로, 응답성이나 시동시 등에 있어서의 가스 농도 안정성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 종래와 같은 평면적인 형상을 유지할 수 있기 때문에 종래 장치와 무리없이 바꿔 놓을 수 있다.

청구항 5에 관련된 발명에 의하면, 메인 유로를 흘러나온 가스와 분지 유로의 가스의 혼합이 크게 촉진되기 때문에, 그 후단에 배치해야 할 배관 길이나 가스 혼합기의 용량을 작게 하거나 생략하는 것에 의해, 종래의 것에 비해 고속 응답성을 향상시키며, 나아가서는 시동시 등의 가스 농도 안정성도 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 분지 유로용 블록체로부터 소정 길이의 돌출 배관을 돌출시키는 것만으로 기본적으로는 구성할 수 있기 때문에, 구조상의 복잡화를 거의 초래하지 않으며, 조립 상태에서는 이 돌출 배관이 내부에 숨어 버리기 때문에, 종래의 것과 외형적으로 거의 동일한 것으로 유지할 수 있다.

청구항 8에 관련된 발명에 의하면, 상술한 바와 같이, 분지 유로용 블록체를 입체적으로 배치하고 있기 때문에, 콤팩트화나 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있으며, 그 결과로써 응답성이나 가스 농도 안정성도 향상할 수 있게 된다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 전체 사시도이다.

도 2는, 상기 제1 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 유체 회로도이다.

도 3은, 상기 제1 실시형태에 있어서의 접속 부분을 나타내는 평면 방향에서 본 모식도이다.

도 4는, 상기 제1 실시형태의 변형예에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 접속 부분을 나타내는 평면 방향에서 본 모식도이다.

도 5는, 도 4의 변형예에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 메인 유로를 나타내는 주요부 종단면도이다.

도 6은, 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 전체 사시도이다.

도 7은, 상기 제2 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 유체 회로도이다.

도 8은, 상기 제2 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 주요부 부분 단면도이다.

도 9는, 상기 제2 실시형태에 있어서의 접속 부분을 나타내는 분해 사시도이다.

도 10은, 상기 제2 실시형태에 있어서의 집적형 가스 패널 장치의 주요부 부분 단면도이다.

도 11은, 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 입체 집적형 가스 패널 장치의 내부를 일부 파단하여 가리키는 전체 사시도이다.

도 12는, 상기 제3 실시형태에 있어서의 입체 집적형 가스 패널 장치의 유체 회로도이다.

도 13은, 상기 제3 실시형태에 있어서의 합류 부위를 나타내는 모식적 횡단면도이다.

도 14는, 상기 제3 실시형태의 변형예에 있어서의 중심 블록체의 모식적 횡단면도이다.

이하에 본 발명의 몇 가지 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한 각 실시형태에 있어서, 대응된 부재에는 동일 부호를 부여하고 있으나, 동일 기능이더라도 형상이 다르거나 그 반대의 경우 등에는 다른 부호가 부여되고 있는 경우도 있다.

<제1 실시형태>

제1 실시형태에서는 도 1부터 도 5를 참조한다.

본 실시형태에 관련된 집적형 가스 패널 장치(1)는 반도체 제조 시스템의 일부를 구성하는 것이며, 그 개요를 도 1에 나타낸 바와 같이, 성막용의 각종 가스를 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 각각 도입하고, 그것들을 혼합하여 반도체의 성막 챔버(도시하지 않음)에 공급하기 위해서 이용된다.

따라서, 이 집적형 가스 패널 장치(1)에 대하여, 먼저 그 유체 회로 구조를 주변 회로도 포함하여 도 2를 참조하면서 설명한다.

이 집적형 가스 패널 장치(1)에는, 회로적으로 보아 병렬시킨 복수의 분지 유로(R1)와, 그들 각 분지 유로(R1)의 출구가 접속된 1개의 메인 유로(R2)가 설치되어 있다.

각 분지 유로(R1)는 그 기단(基端)에 각각 입구 포트(inlet port)(PI)가 접속된 것이며, 이 입구 포트(PI)에 접속한 외부 배관(도시하지 않음)을 통하여 상기 가스 공급원으로부터, 많은 종류의 가스가 각 분지 유로(R1)에 각각 이송된다. 각 분지 유로(R1)의 도중에는 밸브(V)나 질량 유량 제어기(MFC) 등의 가스 제어 기기가 배치되어 있으며, 그들의 동작에 의해서, 각 분지 유로(R1)를 흐르는 가스 유량이나 퍼지 가스로의 전환 등을 각각 제어할 수 있도록 하고 있다.

한편, 메인 유로(R2)는 전술한 바와 같이 단일 유로 구조를 이루는 것으로, 전술한 각 분지 유로(R1)와의 접속 부분(CN)은 1개소로 집약되지 않고, 그 흐름에 따라서 띄엄띄엄 설치되어 있다. 이 실시형태에서는, 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 하류, 즉 메인 유로(R2)의 하류에, 합류한 가스를 교반 혼합하는 가스 혼합기(MIX)가 배치되어 있으며, 또한 그 하류에, 가스 혼합기(MIX)에서 혼합된 가스를 소정 유량 비율로 분배하여 출구 포트(outlet port)(PO)로부터 각 성막 챔버에 출력하는 유량 비율 제어기(FRC)가 설치되어 있다. 또한, 이들 가스 혼합기(MIX)나 유량 비율 제어기(FRC), 출구 포트(PO) 등은 도 1에는 도시되어 있지 않다.

이와 같은 구성에 의해서, 각 가스 공급원으로부터 공급된 가스는, 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 분지 유로(R1)에 있어서 각각 유량 제어되어 메인 유로(R2)에 도입되며, 그 후 가스 혼합기(MIX)로 충분히 혼합되어, 유량 비율 제어 기(FRC)로부터 소정의 유량비로 각 출구 포트(PO)로부터 각각 출력된다.

또한, 도 2에는, 메인 유로(R2), 분지 유로(R1) 외에, 전술한 퍼지 가스의 유로나 그 입구 포트(PX), 출구 포트(PY) 등도 기재되어 있다. 또, 부호 MFM으로 나타내는 부재는, 질량 유량 제어기가 나타내는 유량이 정확한지의 여부를 확인하기 위한 검정기(verifier)이다.

다음에, 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 물리적인 구성에 대하여, 도 1 등을 참조하면서 설명한다.

이 가스 패널 장치(1)는, 상기 메인 유로(R2)나 분지 유로(R1)가 내부에 형성된 개략 면판 모양을 이루는 패널체(2)와, 그 패널체(2)에 장착된 상기 가스 제어 기기(V, MFC)와, 추가로 입구 포트(PI) 등의 부속 배관구를 구비하고 있다.

패널체(2)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 복수의 블록체를 평면적으로 연달아 설치함으로써 구성되는 면판 모양의 것이다. 이 블록체로는 여러 가지가 있으나, 여기서는 적어도 분지 유로(R1)를 구성하는 분지 유로용 블록체(31)와 메인 유로(R2)를 구성하는 메인 유로용 블록체(32)를 이용하고 있다.

분지 유로용 블록체(31)는 편평한 사각형 평판 모양을 이루는 것이며, 밸브 탑재용의 것이나 질량 유량 제어기 탑재용의 것 등, 내부 배관이 다른 것의 종류가 약간 있다. 1개의 분지 유로(R1)는, 이와 같은 분지 유로용 블록체(31)를 복수 직렬시켜서 긴 판 모양으로 함으로써 형성되지만, 또한 이와 같이 직렬시킨 분지 유로용 블록체(31)의 열(이하, 분지 유로용 블록체 열(5)이라고도 함)을 가로로 배열하여 면판 모양으로 함으로써, 회로 구성에서 기술한 바와 같이, 복수의 분지 유로(R1)가 병렬로 배치되도록 하고 있다.

메인 유로용 블록체(32)는, 예를 들어 한 장의 긴 판 모양을 이루는 것이며, 그 길이 방향을 따라서 내부에 메인 유로(R2)가 신장되어 있다. 그리고 분지 유로용 블록체(31)의 하면에 상하로(패널체(2)의 평면 방향과는 수직 방향으로) 적층되어 접속된다. 이 때의 메인 유로용 블록체(32)의 길이 방향은, 상기 분지 유로용 블록체 열(5)의 길이 방향과 직교시키고 있다.

그러나, 본 실시형태에서는, 메인 유로용 블록체(32)를 중심으로 하여 좌우 대칭으로 분지 유로용 블록체 열(5)을 각각 복수(예를 들어 한쪽 편에 4개 등) 배열하고 있다. 이로 인하여, 평면 방향에서 본 모식도를 도 3에 나타내겠으나, 메인 유로(R2)를 중심으로 하여 그 좌우 양측에 대칭으로 분지 유로(R1)가 배치되게 된다.

또, 메인 유로(R2)를 사이에 두고 대향하는 하나의 분지 유로(R1)와 다른 분지 유로(R1)와의 해당 메인 유로(R2)에 대한 각 접속 부분(이하, 합류 부위라고도 함)(CN)은, 해당 메인 유로(R2)의 길이 방향에 있어서 같은 위치이며, 메인 유로(R2)가 서로 대향하는 측부(側部)에 설정하도록 하고 있다. 또한, 상기 각 접속 부분(CN)은 메인 유로(R2)의 길이 방향에 있어서 같은 위치이면 되고, 부품 배치 등 설계상의 형편으로 인하여 한쪽이 메인 유로의 바닥부이며 다른 한쪽이 측부 등이어도 되다.

이와 같이 구성한 이 가스 패널 장치(1)에 의하면, 종래 메인 유로의 한쪽 편에만 배치되어 있던 분지 유로(R1)가, 메인 유로(R2)의 좌우에 배치되게 되기 때 문에, 메인 유로(R2)에 있어서의 각 합류 부위(CN)가 설치되어 있는 영역의 길이를 종래의 약 절반으로 단축할 수 있다. 그 결과, 가스의 최종 출구까지의 도달 시간을 단축할 수 있기 때문에 응답성을 향상시키는 것이 가능해지며, 동시에 시동시 등에 있어서의 가스 농도의 안정화도 향상시킬 수 있게 된다.

게다가, 블록체를 평면적으로 배치하여 종래와 같은 패널체(2)를 구성하여 평면적인 형상을 유지하고 있기 때문에, 예를 들어 기존 장치와 바꿔 놓는 것도 무리없이 할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 변형을 설명한다(이하의 변형예에 있어서 상기 실시형태에 대응된 부재에는 동일 부호를 부여하고 있다).

예를 들어, 도 4에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 좌우의 분지 유로(R1)를 메인 유로(R2)에 대해 지그재그 모양으로 접속해도 된다. 이와 같은 구성이면, 대향하는 하나의 분지 유로와 다른 분지 유로와의 메인 유로에 대한 각 합류 부위(CN)가, 해당 메인 유로(R2)의 길이 방향에 있어서 다른 장소가 되어, 상기 실시형태의 경우에 비해 메인 유로(R2)의 길이가 약간 길어진다. 그러나, 종래와 같이 메인 유로의 한쪽 편에만 분지 유로를 배치하고 있던 경우와 비교하면, 역시 메인 유로(R2)의 길이를 현격하게 단축할 수 있어, 상기 실시형태와 거의 같은 작용 효과를 기대할 수 있다.

또한 이와 같은 구성이면, 이하에 설명하겠으나, 합류 부위(CN)에 있어서, 분지 유로(R1)의 출구 배관(311)을 메인 유로(R2) 내에 소정 길이만큼 돌출시킬 경우에, 그 출구 배관(311)을 서로 간섭시키는 일 없이 무리없이 구성할 수 있다.

이 합류 부위(CN)의 구조에 대하여, 여기서 그 일례를 상술해 둔다.

이 예에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 메인 유로용 블록체(32)의 표면에 삽입 구멍(321)을 개구시키고, 그 삽입 구멍(321)을 내부의 메인 유로(R2)에 연통시켜 두는 한편, 분지 유로용 블록체(31)의 최하류의 것, 즉 분지 유로(R1)의 출구 부분을 가지는 분지 유로용 블록체(31))에, 표면으로부터 해당 분지 유로(R1)를 돌출시킨 원통 모양의 출구 배관(이하, 돌출 배관이라고도 함)(311)을 일체로(별체라도 상관없음) 설치하도록 하고 있다.

그리고, 상기 돌출 배관(311)을 삽입 구멍(321)에 삽입하고, 메인 유로용 블록체(32)와 분지 유로용 블록체((31(1))를 조립한 상태에서, 상기 돌출 배관(311)의 선단이, 상기 메인 유로(R2)의 내측면(R2a)(도 5에 나타냄)으로부터 더욱 안쪽으로 돌출하도록 구성한다. 그 돌출 치수는, 예를 들어 돌출 배관(311)의 선단이 횡단면에서 보아 메인 유로(R2)의 중앙 근방에까지 도달할 정도이다.

또, 이 조립 상태에서, 메인 유로용 블록체(32)와 분지 유로용 블록체(31(1))가 대향하는 평면 사이에 O 링 등의 씰 부재(6)를 개재시켜서 축(thrust) 방향으로 밀접시켜, 이 접속 부분(CN)에서의 가스 누설을 방지하고 있다.

이와 같이 구성하면, 분지 유로(R1)와 메인 유로(R2)의 접속 부분(CN)에 있어서, 분지 유로(R1)의 출구인 돌출 배관(311)이 메인 유로(R2) 내에 돌출하여 그 유로 지름을 좁히기 때문에, 이 부분에서의 메인 유로(R2)의 가스 유속이 빨라져서 압력이 저하하여, 분지 유로(R1) 내의 가스를 강하게 메인 유로(R2) 내로 끌어들일 수 있다. 그리고, 이 끌려 들어간 가스는 메인 유로(R2)에 있어서 돌출 배관(311)의 후방에 발생기는 난류 등에 의해서 확산되기 때문에, 메인 유로(R2)를 흘러나온 가스에 보다 고르게 혼합시킬 수 있게 된다. 즉, 종래의 것에 비해, 가스의 혼합을 미리 패널체(2)의 내부에서 충분하게 실시할 수 있게 된다.

따라서, 종래라면 가스의 충분한 혼합을 실시하기 위해서 길게 설정하고 있었던 접속 부분 이후의 배관 길이를 짧게 할 수 있는데다가, 가스 혼합기(MIX)의 용량을 작게 하거나 경우에 따라서는 이것을 생략하거나 할 수도 있게 된다. 그리고, 이와 같이 유로 용량을 작게 한 만큼, 이 유체 회로계의 응답성을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

즉, 이 구성을 상기 실시형태에 적용하면, 메인 유로(R2)의 분지 유로 합류 개소에 있어서의 길이의 단축과, 그 이후의 유로 길이 단축을 동시에 도모할 수 있어, 응답성의 향상과 그에 기초한 시동시 등의 가스 농도 안정성의 향상을 현격하게 촉진시키는 것이 가능해진다.

또, 분지 유로(R1) 내의 가스가 비록 소유량이더라도, 상술한 바와 같이, 이것을 메인 유로(R2)에 확실하게 끌어들일 수 있으므로, 이런 점에서도 최종적인 혼합 가스의 농도 안정성을 보다 향상시킬 수 있게 된다.

게다가, 종래와 구조적으로 크게 다른 것은, 분지 유로용 블록체를 대향하도록 설치한 것 외, 분지 유로용 블록체(31)로부터 소정 길이의 돌출 배관(311)을 돌출시키는 부분뿐이기 때문에, 구조상의 복잡화를 거의 초래하지 않으며, 조립 상태에서는, 이 돌출 배관(311)이 내부로 숨어 버리므로, 이 접합 부분에 있어서 종래 의 것과 외형적으로 양립할 수 있는 것으로 할 수 있다.

그 외의 변형예로는, 예를 들어 각 분지 유로의 내경을 각 가스의 유량에 따라 설정하도록(유량이 적을수록 내경은 작게 한다) 해도 된다. 이에 의해, 각 가스의 유속이 보다 동일해져서, 메인 유로에서의 각 가스의 합류 타이밍의 동시성을 종래에 비해 향상시킬 수 있기 때문에, 가스 유량에 좌우되지 않고 보다 단시간에 혼합 가스를 공급할 수 있게 된다.

블록체도 사각형 모양뿐만 아니라 예를 들어 원판 모양의 것이어도 된다. 단, 스러스트 씰(thrust seal) 구조를 위해서는 대향 개소에 평면부를 가지고 있는 것이 바람직하다.

<제2 실시형태>

이하에 본 발명의 제2 실시형태에 대하여 도 6~도 10을 참조하여 설명한다.

이 실시형태에 관련된 집적형 가스 패널 장치(1)는, 반도체 제조 시스템의 일부를 구성하는 것이며, 그 개요를 도 6에 나타낸 바와 같이, 성막용의 각종 가스를 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 각각 도입하고, 그것들을 혼합하여 반도체의 성막 챔버(도시하지 않음)에 공급하기 위해서 이용된다.

따라서, 이 집적형 가스 패널 장치(1)에 대하여, 우선 그 유체 회로 구조를 주변 회로도 포함하여 도 7을 참조하면서 설명한다.

이 집적형 가스 패널 장치(1)에는, 병렬로 설치한 복수의 분지 유로(R1)와, 그들 각 분지 유로(R1)의 출구가 접속된 1개의 메인 유로(R2)가 설치되어 있다.

각 분지 유로(R1)는 그 기단에 각각 입구 포트(PI)가 접속된 것이며, 이 입 구 포트(PI)에 접속한 외부 배관(도시하지 않음)을 통하여 상기 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터, 많은 종류의 가스가 각 분지 유로(R1)에 각각 이송된다. 각 분지 유로(R1)의 도중에는 밸브(V)나 질량 유량 제어기(MFC) 등의 가스 제어 기기가 배치되어 있으며, 그들의 동작에 의해서, 각 분지 유로(R1)를 흐르는 가스 유량이나 퍼지 가스로의 전환 등을 각각 제어할 수 있도록 하고 있다.

한편, 메인 유로(R2)는 전술한 바와 같이 단일 유로 구조를 이루는 것으로, 전술한 각 분지 유로(R1)와의 접속 부분(CN)은 1개소로 집약되지 않고, 그 흐름을 따라서 띄엄띄엄 설치하고 있다. 이 실시형태에서는, 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 하류, 즉 메인 유로(R2)의 하류에, 합류한 가스를 교반 혼합하는 가스 혼합기(MIX)가 배치되어 있으며, 또한 그 하류에 가스 혼합기(MIX)에서 혼합된 가스를 소정 유량 비율로 분배하여 출구 포트(PO)로부터 각 성막 챔버 등에 출력하는 유량 비율 제어기(FRC)가 설치되어 있다. 또한, 이들 가스 혼합기(MIX), 유량 비율 제어기(FRC), 출구 포트(PO) 등은 도 6에는 도시되어 있지 않다.

이와 같은 구성에 의해서, 각 가스 공급원으로부터 공급된 가스는 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 분지 유로(R1)에서 각각 유량 제어되어 메인 유로(R2)에 도입되며, 그 후 가스 혼합기(MIX)에서 충분히 혼합되어, 유량 비율 제어기(FRC)로부터 소정의 유량비로 각 출구 포트(PO)로부터 각각 출력된다.

또한, 도 7에는 메인 유로(R2), 분지 유로(R1) 외에, 전술한 퍼지 가스의 유로나 그 입구 포트(PX)나 출구 포트(PY) 등도 기재되어 있다. 또, 부호 MFM으로 나타내는 부재는 질량 유량 제어기가 나타내는 유량이 정확한지의 여부를 확인하기 위한 검정기이다.

다음에, 이 집적형 가스 패널 장치(1)의 물리적인 구성에 대하여, 도 6 등을 참조하면서 설명한다.

이 가스 패널 장치(1)는, 상기 메인 유로(R2)나 분지 유로(R1)가 내부에 형성된 개략 면판 모양을 이루는 패널체(2)와, 그 패널체(2)에 장착된 상기 가스 제어 기기와, 추가로 입구 포트(PI) 등의 부속 배관구를 구비하고 있다.

패널체(2)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 복수의 블록체를 평면적으로 연달아 설치함으로써 구성되는 면판 모양의 것이다. 이 블록체로는 여러 가지가 있으나, 여기서는 적어도 분지 유로(R1)를 구성하는 분지 유로용 블록체(31)와 메인 유로(R2)를 구성하는 메인 유로용 블록체(32)를 이용하고 있다.

분지 유로용 블록체(31)는 편평한 사각형 평판 모양을 이루는 것이며, 밸브 탑재용의 것이나 질량 유량 제어기 탑재용의 것 등, 내부 배관이 다른 것의 종류가 약간 있다. 1개의 분지 유로(R1)는, 이와 같은 분지 유로용 블록체(31)를 복수 직렬시켜서 긴 판 모양으로 함으로써 형성되지만, 또한 이와 같이 직렬시킨 분지 유로용 블록체(31)의 열(이하, 분지 유로용 블록체 열(5)이라고도 함)을 가로로 배열하여 면판 모양으로 함으로써, 회로 구성에서 기술한 바와 같이, 복수의 분지 유로(R1)가 병렬로 형성되도록 하고 있다.

메인 유로용 블록체(32)는, 예를 들어 한 장의 긴 판 모양을 이루는 것이며, 그 길이 방향을 따라서 내부에 메인 유로(R2)가 형성되어 있다. 그리고, 분지 유로용 블록체(31)의 하면에 상하로(패널체의 평면 방향과는 수직 방향으로) 적층되어 접속된다. 이 때의 메인 유로용 블록체(32)의 길이 방향은, 상기 분지 유로용 블록체 열(5)의 길이 방향과 직교시키고 있다. 그리고 이에 의해, 상술한 바와 같이, 메인 유로(R2)에 각 분지 유로(R1)의 출구가 접속되도록 구성하고 있다.

그러나, 이 실시형태에서는, 메인 유로(R2)와 분지 유로(R1)의 접속 부분(CN)에, 이하와 같은 구성을 채용하고 있다.

즉, 도 8~도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 메인 유로용 블록체(32)의 상부 평면에 삽입 구멍(321)을 개구시키고, 그 삽입 구멍(321)이 내부의 메인 유로(R2)에 연통하도록 구성하는 한편, 분지 유로용 블록체(31)의 최하류의 것, 즉 분지 유로(R1)의 출구 부분을 가지는 분지 유로용 블록체(31(1))에, 그 하부 평면으로부터 해당 분지 유로(R1)를 돌출시킨 원통 모양의 돌출 배관(311)을 일체적으로 설치하고 있다. 또한, 이 돌출 배관(311)의 외경과 삽입 구멍(321)의 내경은 대략 일치시키고 있다.

그리고, 상기 돌출 배관(311)을 삽입 구멍(321)에 삽입하고, 메인 유로용 블록체(32)와 분지 유로용 블록체(31(1))를 조립한 상태에서, 상기 돌출 배관(311)의 선단이, 상기 메인 유로(R2)의 내측면(R2a)(도 10에 나타냄)으로부터 더욱 안쪽으로 돌출하도록 구성하고 있다. 그 돌출 치수는, 예를 들어 돌출 배관(311)의 선단이 횡단면에서 보아 메인 유로(R2)의 중앙 근방에까지 도달할 정도이다.

또, 이 조립 상태에서는, 메인 유로용 블록체(32)와 분지 유로용 블록체(31(1))가 대향하는 평면 사이에 0 링 등의 씰 부재(6)를 개재시키고 축 방향으로 밀접시켜, 이 접속 부분(CN)에서의 가스 누설을 방지하고 있다. 또한, 부호 322는 메인 유로용 블록체(32)에 설치된, 씰 부재(6)를 수용하는 스폿 페이싱(spot facing)부이다. 이 스폿 페이싱부(322)는 분지 유로용 블록체(31)에 설치해도 상관없다.

이와 같이 구성한 본 실시형태에 의하면, 분지 유로(R1)와 메인 유로(R2)의 접속 부분(CN)에서, 분지 유로(R1)의 출구인 돌출 배관(311)이 메인 유로(R2) 내로 돌출하여 그 유로 지름을 좁히기 때문에, 이 부분에서의 메인 유로(R2)의 가스 유속이 빨라져서 압력이 저하하여, 분지 유로(R1) 내의 가스를 강하게 메인 유로(R2) 내로 끌어들일 수 있다. 그리고, 이 끌어들여진 가스는, 메인 유로(R2)에 있어서 돌출 배관(311)의 후방에 발생하는 난류 등에 의해서 확산되기 때문에, 메인 유로(R2)를 흘러나온 가스에 보다 고르게 혼합시킬 수 있게 된다. 즉, 종래의 것에 비해, 가스의 혼합을 미리 패널체(2)의 내부에서 충분하게 실시할 수 있어, 그 후단의 가스 혼합기(MIX)의 용량을 작게 하거나, 경우에 따라서는 이것을 생략하거나 하는 것도 가능해진다. 그리고 그 결과, 응답성을 현격하게 향상시키는 것이 가능해진다. 또 그로 인하여, 상승시 등의 가스 농도 안정성도 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 분지 유로(R1) 내의 가스가 비록 소유량이더라도, 이것을 메인 유로(R2)에 확실하게 끌어들일 수 있기 때문에, 이런 점에서도 최종적인 혼합 가스의 농도 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.

게다가, 종래와 구조적으로 크게 다른 것은, 분지 유로용 블록체(31)로부터 소정 길이의 돌출 배관(311)을 돌출시키는 부분뿐이기 때문에, 구조상의 복잡화를 거의 초래하지 않으며, 조립 상태에서는 이 돌출 배관(311)이 내부에 숨어 버리기 때문에 종래의 것과 외형적으로 양립할 수 있다.

덧붙여서, 각 블록체(31(1), 32)가 대향하는 평면 사이에서, 씰 부재(6)를 끼워 넣은 스러스트 씰 구조를 채용하고 있기 때문에, 접속 부분(CN)에 있어서의 확실한 가스 누설 방지도 간단히 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태를 변형시켜도 상관없다. 예를 들어, 돌출 배관의 외경은 적어도 메인 유로의 내경보다 작으면 되며, 메인 유로로의 돌출 치수도 이번은 메인 유로의 중앙 부근이 바람직하였으나, 가스 유량과의 균형을 맞추어 혼합에 최적인 것으로 설정하면 된다.

또한, 각 돌출 배관의 내경(보다 바람직하게는 질량 유량 제어기 이후의 분지 유로의 내경)을, 각 가스의 유량에 따라 설정하도록(유량이 적을수록 내경을 작아지도록) 해도 된다. 이로 인하여, 소유량 가스로도 유속을 다른 가스와 동등하게 하여 도달 시간을 단축할 수 있기 때문에, 각 가스의 메인 유로에서의 합류 타이밍의 동시성을 향상시킬 수 있다. 즉, 가스 유량에 좌우되지 않고 보다 단시간에 혼합 가스를 공급할 수 있게 된다.

또, 돌출 배관은 원통 모양으로 한정되지 않으며 다각 형상의 통이라도 되며, 그 외의 형상도 다양하게 생각할 수 있다.

아울러, 돌출 배관은 분지 유로용 블록체에 일체적으로 설치할 뿐만 아니라, 분지 유로용 블록체와는 따로 따로 설치해 두고 조립하도록 해도 상관없다.

블록체도 사각형 모양뿐만 아니라, 예를 들어 원판 모양의 것이라도 된다. 단, 스러스트 씰 구조를 위해서는 대향 개소에 평면부를 가지고 있는 것이 바람직하다.

<제3 실시형태>

이하에 본 발명의 제3 실시형태에 대하여 도 11~도 14를 참조하여 설명한다.

이 실시형태에 관련된 입체 집적형 가스 패널 장치(1)는 반도체 제조 시스템의 일부를 구성하는 것이며, 그 개요를 도 11에 나타낸 바와 같이, 성막용의 각종 가스를 도시하지 않은 가스 공급원으로부터 각각 도입하고, 그것들을 혼합하여 반도체의 성막 챔버(도시하지 않음)에 공급하기 위해서 사용된다.

따라서, 이 입체 집적형 가스 패널 장치(1)에 대해서, 우선 그 유체 회로 구조를 주변 회로도 포함하여 도 12를 참조하면서 설명한다.

이 입체 집적형 가스 패널 장치(1)에는, 회로적으로 보아 병렬시킨 복수의 분지 유로(R1)와, 그들 각 분지 유로(R1)의 출구가 접속된 하나의 메인 유로(R2)와, 그들 분지 유로(R1) 및 메인 유로를 연통하는 복수의 중간 유로(R3)가 설치되어 있다.

각 분지 유로(R1)는 그 기단에 각각 입구 포트(PI)가 접속된 것이며, 이 입구 포트(PI)에 접속한 외부 배관(도시하지 않음)을 통하여 상기 가스 공급원으로부터 많은 종류의 가스가 각 분지 유로(R1)에 각각 이송된다. 각 분지 유로(R1)의 도중에는, 밸브(V)나 질량 유량 제어기(MFC) 등의 가스 제어 기기가 배치되어 있으며, 그들의 동작에 의해서, 각 분지 유로(R1)를 흐르는 가스 유량이나 퍼지 가스로의 전환 등을 각각 제어할 수 있도록 하고 있다.

중간 유로(R3)는 각 분지 유로(R1)의 선단(출구)에 각각 연속하여 접속되어 메인 유로(R2)에 각 분지 유로(R1)를 연통시키는 것이다.

메인 유로(R2)는, 전술한 바와 같이 하나의 단일 유로 구조를 이루는 것이다. 그리고 이 실시형태에서는, 이 메인 유로(R2)의 하류, 즉 입체 집적형 가스 패널 장치(1)의 하류에, 합류한 가스를 교반 혼합하는 가스 혼합기(MIX)가 배치되어 있으며, 또한 그 하류에, 가스 혼합기(MIX)에서 혼합된 가스를 소정 유량 비율로 분배하여 출구 포트(PO)로부터 각 성막 챔버에 출력하는 유량 비율 제어기(FRC)가 설치되어 있다. 또한, 이들 가스 혼합기(MIX)나 유량 비율 제어기(FRC), 출구 포트(PO) 등은, 도 11에는 도시되어 있지 않다.

이와 같은 구성에 의해서, 각 가스 공급원으로부터 공급된 가스는, 이 입체 집적형 가스 패널 장치(1)의 분지 유로(R1)에서 각각 유량 제어된 후, 중간 유로(R3)를 거쳐 메인 유로(R2)에 도입되며, 그 후 가스 혼합기(MIX)에서 충분히 혼합되어, 유량 비율 제어기(FRC)로부터 소정의 유량비로 각 출구 포트(PO)로부터 각각 출력된다.

또한, 도 12에는 메인 유로(R2), 분지 유로(R1) 외에, 전술한 퍼지 가스의 유로나 그 입구 포트(PX), 출구 포트(PY) 등도 기재되어 있다. 또, 부호 MFM으로 나타내는 부재는 질량 유량 제어기(MFC)가 나타내는 유량이 정확한지의 여부를 확인하기 위한 검정기이다.

다음에, 이 입체 집적형 가스 패널 장치(1)의 물리적인 구성에 대하여, 도 11, 도 13을 참조하면서 설명한다.

이 입체 집적형 가스 패널 장치(1)는 하나의 분지 유로(R1)가 내부에 형성된 긴 평판 패널 모양을 이루는 분지 유로용 블록체(3)와, 메인 유로(R2)나 중간 유로(R3)가 형성된 정다각 기둥 모양(여기서는, 정팔각 기둥 모양)을 이루는 중심 블록체(4)와, 상기 분지 유로용 블록체(3)에 장착된 상기 가스 제어 기기(V, MFC)와, 추가로 입구 포트(PI) 등의 부속 배관구를 구비하고 있다. 여기서 하나의 분지 유로(R1)란 복수인 분지 유로 중 하나라는 의미이다.

분지 유로용 블록체(3)는, 여기서는 편평한 사각형 평판 모양을 이루는 블록체 요소(31)를 복수 직렬시켜서 구성하고 있다. 이 블록체 요소(31)에는 밸브 탑재용의 것이나 질량 유량 제어기 탑재용의 것 등 내부 배관이 다른 것의 종류가 약간 있다. 물론, 이 분지 유로용 블록체(3)를 분할하지 않고 한 장의 구성으로 해도 상관없다.

중심 블록체(41)는, 상술한 바와 같이, 축선을 중심으로 한 회전대칭형인 정팔각 기둥 모양을 이루는 것이며, 유지면인 그 각 측주면(側周面)(41)에, 각 분지 유로용 블록체(3)의 장착면인 바닥면(3a)을 각각 대향시켜서 유지하고 있다.

이 중심 블록체(4)의 한쪽 단부에는, 그 축선(C)상을 따라서 메인 유로(R2)가 설치되어 있다. 이 메인 유로(R2)의 선단(상기 단부측의 일단)에는, 외부 배관과의 접속을 위한 출구 포트(P)가 장착되어 중심 블록체(4)의 단면(4a)으로부터 돌출해 있다. 또, 이 메인 유로(R2)의 기단(상기 단부와 반대측의 일단)에는 합류 부위(CN)가 설정되어 있으며, 이 합류 부위(CN)로부터 상기 축선(C)과 수직으로, 그리고 중심 블록체(4)의 각 측주면(41)을 향하여 방사상으로 중간 유로(R3)가 연 신되어 있다. 이들 중간 유로(R3)는 서로 동일한 길이를 갖는다.

이와 같은 것이면, 각 분지 유로(R1)로부터 메인 유로(R2)로의 유로 길이(중간 유로(R3)의 길이)가 동일하며, 게다가 메인 유로(R2)의 한 개소에 설치한 합류 부위(CN)에서 중간 유로(R3) 전체가 합류하기 때문에, 각 분지 유로(R2)로부터 최종 출구 포트(P)까지의 거리가 동일해진다. 이로써, 각 가스의 도달 시간의 동시성을 현격하게 향상시킬 수 있다.

또, 메인 유로(R2)가 출구 포트(P)의 근방인 중심 블록체(4)의 단부에 위치하여 그 거리가 매우 짧기 때문에, 응답성이 매우 뛰어나게 된다. 이는 입체적인 구조 특성을 살린 효과라고 말할 수 있다.

또한, 종래 평면 모양으로 전개하고 있던 여러 가지의 부재를 입체적으로 배치하고 있기 때문에 콤팩트화도 가능하다.

또한, 본 실시형태를 변형시키는 것은 물론 가능하다.

예를 들어, 동시성을 더욱 향상시키기 위해서는 가스 유량에 따라서 중간 유로의 지름이나, 분지 유로에 있어서의 특히 질량 유량 제어기 이후의 유로 지름을 다르게 하도록(가스 유량이 작은 것일수록 지름을 작게 하도록) 하면 된다. 그 외에, 중간 유로의 길이를 가스 유량에 따라서 다르게 하도록 하는(가스 유량이 작은 것일수록 길이를 짧게 하도록 하는) 것도 가능하다. 이 경우는, 예를 들어, 중간 블록체를 회전대칭형인 채로 해 두고, 합류 부위를 중간 블록체의 축선으로부터 편위(偏位)시키도록 하거나, 혹은 중간 블록체 자신이 이형(異形) 모양을 이루는 것으로 하거나 하여 중간 유로의 길이를 다르게 하도록 하면 된다.

또한 이 중심 블록체에 대하여 말하면, 단일 구조의 것으로 한정되지 않고 복수의 블록체 요소를 조합하여 구성할 수 있도록 하면 된다. 또, 형상으로 말하면 정다각 기둥으로 한정되지 않으며, 요컨대 각 유지면(41)에 의해서 축선을 중심으로 한 복수 회전대칭형이 구성되는 것이면 된다. 예를 들어 도 14에 나타낸 것을 들 수 있다.

또, 제조 형편이나 형상적인 제한 등으로, 합류 개소를 한 개소로 하지 않고, 응답성의 영향이 실질적으로 문제가 되지 않는 범위에서 메인 유로상에서 약간 벗어난 복수 개소에 설치해도 된다.

그 외 본 발명은, 이상의 각 실시형태에서 기술한 구성의 일부를 적절히 조합해도 상관없으며, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

밸브나 질량 유량 제어기(mass flow controller) 등의 가스 제어 기기가 도중에 설치되어 내부를 흐르는 가스를 제어할 수 있도록 구성된 복수의 분지 유로(branch channel)와, 그들 분지 유로로부터의 가스가 흘러들어 합류하는 하나의 메인 유로(main channel)와, 복수의 블록체를 조립함으로써 상기 분지 유로 및 메인 유로가 내부에 형성되도록 구성한 매니폴드(manifold)형 패널체를 구비한 집적형 가스 패널 장치에 있어서,

상기 패널체가, 상기 메인 유로를 형성하는 메인 유로용 블록체와, 그 메인 유로용 블록체를 중심으로 하여 대향하도록 배치된, 상기 분지 유로를 형성하는 분지 유로용 블록체를 구비하고,

1개의 상기 분지 유로가, 복수의 분지 유로용 블록체를 직렬시켜 형성되어 있음과 아울러, 상기 메인 유로용 블록체를 중심으로 좌우로 각각 복수 열의 상기 분지 유로용 블록체가 마련되어, 그들 분지 유로 블록체용 열이 동일 평면상에 구비되는 면판 모양으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 집적형 가스 패널 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 메인 유로를 사이에 두고 대향하는 하나의 분지 유로와 다른 분지 유로와의 메인 유로에 대한 각 합류 부위가, 해당 메인 유로의 길이 방향에서 같은 장소로 설정되어 있는 집적형 가스 패널 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 합류 부위에서, 분지 유로의 출구 배관이 메인 유로의 내측면보다 더욱 안쪽으로 소정 길이 돌출하도록 구성하고 있는 집적형 가스 패널 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 가스가 반도체 제조 프로세스에 이용되는 것인 집적형 가스 패널 장치.
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밸브나 질량 유량 제어기 등의 가스 제어 기기가 도중에 설치되어 내부를 흐르는 가스를 제어할 수 있도록 구성된 복수의 분지 유로와,

그들 분지 유로로부터의 가스가 흘러들어 합류하는 하나의 메인 유로와,

하나의 분지 유로가 내부에 형성된, 바닥면을 장착면으로 하는 긴 패널 모양을 이루는 분지 유로용 블록체와,

측주면(側周面)에 형성한 유지면에서 복수의 분지 유로용 블록체를 그들의 길이 방향이 서로 평행이 되도록 유지하는 중심 블록체를 구비하며,

상기 중심 블록체에 상기 메인 유로를 형성하는 동시에, 그 메인 유로에 설정한 합류 부위로부터, 해당 중심 블록체의 측주면에 장착한 분지 유로용 블록체의 분지 유로를 향하여 각각 신장되는 중간 유로를 형성하도록 하고 있고,

상기 합류 부위가 메인 유로의 한 개소로 설정되어 있는 입체 집적형 가스 패널 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 각 유지면에 의해서 중심 블록체의 축선을 중심으로 한 회전대칭형이 구성되는 동시에, 상기 합류 부위가 상기 축선상에 설치되어 각 중간 유로가 서로 동일한 길이로 설정되어 있는 입체 집적형 가스 패널 장치.
청구항 9에 있어서,

상기 메인 유로가, 상기 축선상을 따라서 설치되어 있는 입체 집적형 가스 패널 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 중심 블록체가 정다각 기둥 모양을 이루는 것인 입체 집적형 가스 패널 장치.
청구항 8에 있어서,

상기 가스가 반도체 제조 프로세스에 이용되는 것인 입체 집적형 가스 패널 장치.
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