KR20050089894A - Fluid control apparatus and heat treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유체 제어 장치 및 상기 유체 제어 장치를 구비한 열처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a fluid control device and a heat treatment device having the fluid control device.
반도체 제조 공정의 성막 공정에서는 복수 종류의 가스를 조합하여 사용하여 반도체 웨이퍼 상에 성막이 실시된다. 성막 공정에서는 많은 종류의 가스(예를 들어, H2, O2, SiH4, N2 등)를 시간 경과에 따라 바꾸어 사용하거나, 또는 동일 종류의 가스를 다른 유량으로 사용하는 일이 종종 있다.In the film-forming process of a semiconductor manufacturing process, film-forming is performed on a semiconductor wafer using a combination of plural kinds of gases. In the film forming process, many kinds of gases (for example, H 2 , O 2 , SiH 4 , N 2, etc.) may be used over time, or the same kinds of gases may be used at different flow rates.
도10은 반도체 제조 장치의 반응 처리로 내에 복수 종류의 가스를 공급하는 종래의 가스 공급 시스템의 계통도이다. 가스 공급 시스템은 다른 가스를 각각 공급하는 복수의 처리 가스 라인(a 내지 d)과, 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 라인(p)으로 구성되어 있다. 10 is a system diagram of a conventional gas supply system for supplying a plurality of kinds of gases into a reaction process furnace of a semiconductor manufacturing apparatus. The gas supply system is composed of a plurality of process gas lines a to d which supply different gases, respectively, and a purge gas line p which supplies a purge gas.
각 처리 가스 라인(a 내지 d)에는 질량 유량 제어기 등의 유량 제어기(1)가 설치되어 있다. 유량 제어기(1)의 상류측에는 절환 밸브(2), 필터(3), 압력 조정기(4) 및 압력 센서(5) 및 제어 밸브(2a)가 설치되어 있다. 또한, 퍼지 가스 라인(p)으로부터 분기한 분기 라인(p')이 유량 제어기(1)의 1차측에 연결되어 있다. Each processing gas line a to d is provided with a flow rate controller 1 such as a mass flow rate controller. On the upstream side of the flow controller 1, a switching valve 2, a filter 3, a pressure regulator 4, a pressure sensor 5 and a control valve 2a are provided. In addition, a branch line p 'branched from the purge gas line p is connected to the primary side of the flow controller 1.
도10에 도시한 가스 공급 시스템에 있어서는 1종류의 가스에 대해 하나의 가스 라인이 설치되고, 또한 하나의 가스 라인에 1개씩 유량 제어기가 설치되어 있다. 즉, 많은 종류의 가스 공급을 행하기 위해, 가스의 종류의 수에 대응한 수의 가스 라인 및 유량 제어기를 사용하고 있다. 이는 가스 공급 시스템의 비용 증가 및 점유 공간(footprint)의 증대 등의 문제로 이어진다. In the gas supply system shown in Fig. 10, one gas line is provided for one type of gas, and one flow controller is provided in one gas line. That is, in order to supply many kinds of gases, a number of gas lines and a flow rate controller corresponding to the number of kinds of gases are used. This leads to problems such as increased cost of gas supply system and increased footprint.
일본 특허 공보 : 일본 특허 공개 2000-323464호에는, 도11에 도시한 바와 같이 복수의 가스 공급 라인(a, b, c)에서 하나의 유량 제어기(1)를 공용하고 있는 가스 공급 시스템이 개시되어 있다. 도11에 도시한 가스 공급 시스템은 다른 가스를 각각이 공급하는 복수의 처리 가스 라인(a 내지 d)과, 퍼지 가스(p)를 공급하는 퍼지 가스 라인(p)으로 구성되어 있다. 각 가스 라인(a 내지 d)에는 절환 밸브(7), 필터(8), 압력 조정기(10) 및 압력 센서(9)가 설치되어 있다. 가스 라인(a)에는 가스 라인(a 내지 c)에서 공용하는 질량 유량 제어기 등의 유량 제어기(6)가 설치되어 있다. 가스 라인(d)에는 전용의 유량 제어기(6)가 설치되어 있다. 퍼지 가스 라인(p)으로부터 분기하는 라인(p')이 각 유량 제어기(6)의 1차측에 연결되어 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 2000-323464 discloses a gas supply system in which one flow controller 1 is shared in a plurality of gas supply lines a, b, and c as shown in FIG. have. The gas supply system shown in Fig. 11 is composed of a plurality of processing gas lines a to d which supply different gases, respectively, and a purge gas line p which supplies a purge gas p. Each gas line a to d is provided with a switching valve 7, a filter 8, a pressure regulator 10, and a pressure sensor 9. The gas line a is provided with a flow rate controller 6 such as a mass flow rate controller shared by the gas lines a to c. A dedicated flow controller 6 is provided in the gas line d. A line p 'branching from the purge gas line p is connected to the primary side of each flow controller 6.
도11에 도시한 구성에 따르면, 가스 라인(a 내지 c)에서 유량 제어기(6)를 공용하고 있으므로, 그 만큼만 가스 공급 시스템의 비용 절감 및 소형화를 달성할 수 있다. 그러나, 도11에 도시한 가스 공급 시스템에서는 각 가스 라인(a 내지 c)이 절환 밸브(7), 필터(8), 압력 조정기(10) 및 압력 센서(9)를 구비하고 있기 때문에 시스템의 소형화를 충분히 달성할 수 없다. According to the configuration shown in Fig. 11, since the flow rate controller 6 is shared in the gas lines a to c, the cost reduction and the miniaturization of the gas supply system can be achieved only by that amount. However, in the gas supply system shown in Fig. 11, each gas line a to c is provided with a switching valve 7, a filter 8, a pressure regulator 10 and a pressure sensor 9, thereby miniaturizing the system. Cannot be achieved sufficiently.
도1은 본 발명에 따른 유체 제어 장치의 일 실시예를 도시하는 계통도. 1 is a system diagram showing one embodiment of a fluid control device according to the present invention;
도2는 도1에 도시한 유체 제어 장치에 있어서 복수의 가스 공급원이 접속되는 가스 라인의 구성을 도시하는 단면도로서, 가스 라인에 처리 가스가 통과되고 있는 상태를 도시하는 도면. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of a gas line to which a plurality of gas supply sources are connected in the fluid control device shown in FIG. 1, showing a state in which a processing gas passes through the gas line. FIG.
도3은 도2에 도시한 가스 라인을 화살표 Ⅲ 방향으로부터 본 정면도. Fig. 3 is a front view of the gas line shown in Fig. 2 as seen from the arrow III direction.
도4는 도2와 동일한 단면도로서, 가스 라인에 퍼지 가스가 통과되고 있는 상태를 도시하는 도면.4 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 showing a state in which a purge gas is passed through a gas line;
도5는 도4에 도시한 가스 라인을 화살표 V 방향으로부터 본 정면도. Fig. 5 is a front view of the gas line shown in Fig. 4 as seen from the arrow V direction.
도6은 도2에 도시한 가스 라인의 다른 형태를 도시하는 도면으로서, 가스 라인에 처리 가스가 통과되고 있는 상태를 도시하는 도면. FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the gas line shown in FIG. 2, showing a state in which a processing gas passes through the gas line. FIG.
도7은 도6의 Ⅶ-Ⅶ 단면을 도시하는 도면. FIG. 7 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. 6; FIG.
도8은 도6과 동일한 단면도로서, 가스 라인에 퍼지 가스가 통과되고 있는 상태를 도시하는 도면. FIG. 8 is a cross-sectional view similar to FIG. 6 showing a state in which a purge gas is passed through a gas line; FIG.
도9는 도8의 Ⅸ-Ⅸ 단면을 도시하는 도면. Fig. 9 shows the VIII-VIII cross section in Fig. 8;
도10은 종래의 가스 공급 시스템을 도시하는 개략 계통도. 10 is a schematic system diagram showing a conventional gas supply system.
도11은 다른 종래의 가스 공급 시스템을 도시하는 개략 계통도. 11 is a schematic system diagram showing another conventional gas supply system.
본 발명은 복수 종류의 가스를 제어하여 공급하는 장치(즉, 유체 제어 장치)의 소형화 및 저비용화를 도모하는 것을 목적으로 하고 있다. 또한, 본 발명은 가스 종류의 증감에 용이하게 대응할 수 있는 유체 제어 장치의 제공을 목적으로 하고 있다. 본 발명의 다른 목적은 상술한 유체 제어 장치를 구비한 열처리 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to miniaturize and reduce the cost of an apparatus (that is, a fluid control apparatus) for controlling and supplying a plurality of kinds of gases. Moreover, an object of this invention is to provide the fluid control apparatus which can respond easily to the increase and decrease of a gas kind. Another object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus having the above-described fluid control apparatus.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유량 제어 수단이 배치된 제1 영역과, 상기 제1 영역의 상류측에 위치하는 동시에 압력 조정 수단 및 압력 감시 수단 중 적어도 어느 하나가 배치된 제2 영역을 갖는 가스 라인과, 상기 가스 라인의 상기 제2 영역의 상류측에 설치되고, 각각에 유체 공급원을 접속 가능한 복수의 접속 수단을 구비한 유체 제어 장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a first region in which a flow rate control means is arranged, and a second region located at an upstream side of the first region and in which at least one of the pressure adjusting means and the pressure monitoring means is arranged. A fluid control device provided with a gas line to be provided and a plurality of connecting means provided on an upstream side of the second region of the gas line, and each of which can connect a fluid supply source.
적합하게는, 상기 가스 라인은 상기 제1 및 제2 영역을 포함하는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상류단으로부터 상기 제1 부분에 직교하는 방향으로 연장되는 제2 부분을 갖고 있고, 상기 복수의 접속 수단은 상기 제2 부분에 설치된다. Suitably, said gas line has a first portion comprising said first and second regions and a second portion extending in a direction orthogonal to said first portion from an upstream end of said first portion, A plurality of connecting means is provided in the second portion.
또한, 본 발명은 적어도 제1 평면 상에 있어서 서로 평행하게 제1 방향으로 연장되는 복수의 가스 라인이며, 이들 복수의 가스 라인의 각각이, 유량 제어 수단이 배치된 제1 영역과, 상기 제1 영역의 상류측에 위치하는 동시에 압력 조정 수단 및 압력 감시 수단 중 적어도 어느 하나가 배치된 제2 영역을 갖고 있는 복수의 가스 라인과, 상기 복수의 가스 라인 중 적어도 하나의 가스 라인에 설치되고 각각에 유체 공급원을 접속 가능한 복수의 접속 수단을 구비하고, 상기 적어도 하나의 가스 라인은 상기 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 동시에 상기 제1 평면 상에 있어서 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 부분과, 상기 제1 부분의 상류단으로부터 상기 제1 평면과 직교하는 제2 평면 상을 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되는 제2 부분을 갖고 있고, 상기 복수의 접속 수단은 상기 제2 부분에 설치되어 있는 유체 제어 장치를 제공한다. Moreover, this invention is a some gas line extended in a 1st direction parallel to each other on the at least 1st plane, and each of these some gas lines is the 1st area | region in which flow control means is arrange | positioned, and the said 1st A plurality of gas lines positioned on an upstream side of the region and having a second region in which at least one of the pressure adjusting means and the pressure monitoring means are disposed; and provided in at least one gas line of the plurality of gas lines, respectively. A plurality of connecting means connectable to the fluid source, wherein the at least one gas line includes the first region and the second region and extends in the first direction on the first plane; And a second portion extending from the upstream end of the first portion in a second direction perpendicular to the first direction on a second plane perpendicular to the first plane, And the plurality of connection means provide a fluid control device provided in the second portion.
적합하게는, 상기 접속 수단은 상기 가스 라인에 설치된 복수의 3방향 밸브로 구성된다. 이 경우, 상기 각 3방향 밸브는 각각 제1, 제2 및 제3 포트를 갖고, 상기 각 3방향 밸브의 제1 포트는 각각 유체 공급원에 접속되도록 되어 있고, 서로 인접하는 3방향 밸브 중 상류측 3방향 밸브의 제2 포트는 하류측에 있는 3방향 밸브의 제3 포트에 접속되고, 가장 하류측에 있는 3방향 밸브의 제3 포트는 상기 가스 라인의 제2 영역에 접속되고, 가장 상류측에 있는 3방향 밸브의 제2 포트에 퍼지 가스가 공급되도록 되어 있다. Suitably, said connecting means consists of a plurality of three-way valves provided in said gas line. In this case, each of the three-way valves has first, second, and third ports, respectively, and the first ports of the three-way valves are respectively connected to a fluid supply source, and the upstream side of the three-way valves adjacent to each other. The second port of the three-way valve is connected to the third port of the three-way valve on the downstream side, and the third port of the three-way valve on the most downstream side is connected to the second region of the gas line and is the most upstream side. The purge gas is supplied to the second port of the three-way valve in FIG.
또한, 본 발명은 상술한 구성을 갖는 유체 제어 장치와, 상기 유체 제어 장치를 거쳐서 유체가 공급되는 반응 처리로를 구비한 열처리 장치를 제공한다. Moreover, this invention provides the heat processing apparatus provided with the fluid control apparatus which has the structure mentioned above, and the reaction process furnace which supplies a fluid through the said fluid control apparatus.
본 발명의 적합한 실시예를 도면을 기초로 하여 설명한다. Best Mode for Carrying Out the Invention A preferred embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
도1은, 본 발명에 따른 유체 제어 장치를 구비한 열처리 장치의 일 실시예를 도시하는 계통도이다. 열처리 장치는 유체 제어 장치(11)를 포함하는 가스 공급 시스템과, 반응 처리로(32)를 구비하고 있다. 반응 처리로(32)는 기판을 수용하여 상기 기판에 산화 처리 또는 CVD 등의 열처리를 행하는 것이고, 공지의 적당한 노를 이용할 수 있다. 1 is a system diagram showing an embodiment of a heat treatment apparatus having a fluid control apparatus according to the present invention. The heat treatment apparatus includes a gas supply system including the fluid control apparatus 11 and a reaction treatment furnace 32. The reaction furnace 32 receives a substrate and heat-treats the substrate, such as an oxidation treatment or CVD, and a known suitable furnace can be used.
유체 제어 장치(11)는 반응 처리로(32)에 가스를 공급하기 위한, 등간격으로 배치된 복수의 가스 라인(12, 13, 23)을 포함한다. 각 가스 라인은 대개 수직으로 연장되는 제1 수직 평면 내에서 연장되어 있다. The fluid control device 11 includes a plurality of gas lines 12, 13, 23 arranged at equal intervals for supplying gas to the reaction treatment furnace 32. Each gas line extends in a first vertical plane that usually extends vertically.
도1에 있어서 좌단의 라인(12)은 N2 등의 퍼지 가스(P)를 공급하기 위한 퍼지 가스 라인이다. 퍼지 가스 라인(12)에는 가스 공급구(12a), 수동 밸브(12b), 필터(12c), 압력 조정기(12d), 압력 센서(12e), 제어 밸브(12f), 유량 제어기(12g) 및 필터(12h)가 상류측으로부터 이 순서로 설치되어 있다.In Fig. 1, the left line 12 is a purge gas line for supplying purge gas P such as N 2 . The purge gas line 12 includes a gas supply port 12a, a manual valve 12b, a filter 12c, a pressure regulator 12d, a pressure sensor 12e, a control valve 12f, a flow controller 12g and a filter. 12h is provided in this order from an upstream side.
가스 라인(13)은 복수 종류의 처리 가스(예를 들어, H2, O2, N2, SiH4 등)를 공급하기 위한 처리 가스 라인이다. 도1 내지 도5에 도시한 바와 같이, 처리 가스 라인(13)은 유량 제어기(13g)가 설치된 유량 제어계 영역(제1 영역)과, 상기 유량 제어기의 상류측에 설치된 압력 제어계 영역(14)(제2 영역)을 갖는다. 압력 제어계 영역(14)에는 수동 밸브(13b), 필터(13c), 압력 조정기(13d), 압력 센서(13e), 제어 밸브(13f), 필터(13h) 및 제어 밸브(13i)가 설치되어 있다.The gas line 13 is a processing gas line for supplying a plurality of types of processing gases (for example, H 2 , O 2 , N 2 , SiH 4, and the like). As shown in Figs. 1 to 5, the process gas line 13 includes a flow control system region (first region) provided with a flow controller 13g, and a pressure control system region 14 (upstream) of the flow controller. Second area). The pressure control system region 14 is provided with a manual valve 13b, a filter 13c, a pressure regulator 13d, a pressure sensor 13e, a control valve 13f, a filter 13h and a control valve 13i. .
가스 라인(13)의 상류측 단부에는 복수의 가스 공급원(A, B, C)이 접속되어 있다. 특히 도2에 도시한 바와 같이, 수직 방향으로 연장되는 가스 라인(13)은 그 상류 단부인 하단부에 있어서, 대략 90도 방향을 바꾸어 상기 제1 수직 평면과 직교하는 방향으로 연장된다. 이하, 가스 라인(13)의 수평 방향 연장 부분을 가스 라인(13)의 연장부(15)로 하는 것으로 한다. 또, 가스 라인(13)의 수직 방향 연신 부분 및 연장부(15)는 상기 제1 수직 평면과 직교하는 동시에 수직 방향으로 연장되는 제2 수직 평면 내에 위치한다. A plurality of gas supply sources A, B, and C are connected to an upstream end of the gas line 13. In particular, as shown in Fig. 2, the gas line 13 extending in the vertical direction extends in a direction orthogonal to the first vertical plane at a lower end portion, which is an upstream end thereof, by changing the direction approximately 90 degrees. Hereinafter, let the horizontal extension part of the gas line 13 be the extension part 15 of the gas line 13. Further, the vertically stretched portion and the extension portion 15 of the gas line 13 are located in a second vertical plane perpendicular to the first vertical plane and extending in the vertical direction.
가스 라인(13)의 연장부(15)에는 액추에이터가 장착된 3방향 밸브(17, 18, 19)가 직렬로 설치되어 있다. 3방향 밸브(17, 18, 19)의 제1 포트(17a, 18a, 19a)는 가스 공급원(A, B, C)에 각각 접속되는 가스 공급관(16a, 16b, 16c)에 각각 접속되어 있다. 3방향 밸브(18)의 제2 및 제3 포트(18b, 18c)는 3방향 밸브(17)의 제3 포트(17c) 및 3방향 밸브(19)의 제2 포트(19b)에 각각 접속되어 있다. 3방향 밸브(17)의 제2 포트(17b)는 액추에이터가 장착된 2방향 밸브(20) 및 체크 밸브(21)를 거쳐서 퍼지 가스(P)를 공급하는 라인(22)에 접속되어 있다. 3방향 밸브(19)의 제3 포트(19c)는 가스 라인(13)의 수직 방향 연신 부분에 통하고 있다.The extension part 15 of the gas line 13 is provided with three-way valves 17, 18, and 19 equipped with actuators in series. The first ports 17a, 18a, 19a of the three-way valves 17, 18, 19 are respectively connected to gas supply pipes 16a, 16b, 16c connected to the gas supply sources A, B, and C, respectively. The second and third ports 18b and 18c of the three-way valve 18 are connected to the third port 17c of the three-way valve 17 and the second port 19b of the three-way valve 19, respectively. have. The second port 17b of the three-way valve 17 is connected to a line 22 for supplying the purge gas P via the two-way valve 20 with the actuator and the check valve 21. The third port 19c of the three-way valve 19 communicates with the vertically extending portion of the gas line 13.
3방향 밸브(17, 18, 19)의 제2 및 제3 포트(17b, 17c, 18b, 18c, 19b, 19c)는 항상 연통하고 있다. 각 3방향 밸브(17, 18, 19)의 액추에이터는 상기 3방향 밸브에 내장된 다이어프램 형태의 밸브 부재를 움직여 제1 포트가 제2 및 제3 포트와 연통한 상태와 상기 연통이 차단된 상태를 절환한다. The second and third ports 17b, 17c, 18b, 18c, 19b, 19c of the three-way valves 17, 18, 19 are always in communication. The actuator of each of the three-way valves 17, 18, and 19 moves the diaphragm-shaped valve member embedded in the three-way valve so that the first port communicates with the second and third ports, and the communication is blocked. Switch.
다시 도1을 참조하면, 가스 라인(13)에 인접하여 가스 라인(23)이 배치되어 있다. 가스 라인(23)에는 가스 공급원(D)으로부터 가스가 공급된다. 가스 공급 라인(23)에도 가스 라인(13)과 마찬가지로 가스 공급구(23a), 수동 밸브(23b), 필터(23c), 압력 조정기(23d), 압력 센서(23e), 제어 밸브(23f) 및 유량 제어기(23g)가 설치되어 있다. Referring again to FIG. 1, a gas line 23 is disposed adjacent to the gas line 13. Gas is supplied from the gas supply source D to the gas line 23. Similarly to the gas line 13, the gas supply line 23 also has a gas supply port 23a, a manual valve 23b, a filter 23c, a pressure regulator 23d, a pressure sensor 23e, a control valve 23f, and The flow rate controller 23g is provided.
도1 및 도4에 도시한 바와 같이, 퍼지 가스 라인(12)으로부터 전술한 라인(22)이 분기되어 있고, 이 라인(22)은 2방향 밸브(20)를 거쳐서 3방향 밸브(17)의 제2 포트(17b)에 접속되어 있다. As shown in Figs. 1 and 4, the above-mentioned line 22 branches from the purge gas line 12, and this line 22 passes through the two-way valve 20 of the three-way valve 17. It is connected to the second port 17b.
퍼지 가스 라인(12)으로부터, 또한 분기 라인(25)이 분기되어 있다. 분기 라인(25)은 가스 라인(13)의 유량 제어기(13g)의 1차측에, 바꿔 말하면 압력 제어계 영역(14)의 하류측에 접속되어 있다. 분기 라인(25)에는 제어 밸브(25a)와 체크 밸브(25b)가 설치되어 있다. 가스 라인(13)으로부터 반응 처리로(32)에 동일한 종류의 가스를 복수회 공급하는 경우 등의 압력 제어계 영역(14)을 퍼지할 필요가 없는 경우에는, 제어 밸브(13f)를 폐쇄한 상태에서 분기 라인(25)으로부터 가스 라인(13)으로 퍼지 가스를 이송 도입하여 가스 라인(13)의 압력 제어계 영역(14)으로부터 하류측만을 퍼지할 수 있다. 또한, 분기 라인(25)은 도중에 다시 분기되어 가스 라인(23)의 유량 제어기(23g)의 1차측에 접속되어 있다. Branch line 25 is further branched from purge gas line 12. The branch line 25 is connected to the primary side of the flow controller 13g of the gas line 13, in other words, downstream of the pressure control system region 14. The branch line 25 is provided with a control valve 25a and a check valve 25b. When it is not necessary to purge the pressure control system region 14, such as when supplying the same kind of gas from the gas line 13 to the reaction furnace 32 multiple times, in a state where the control valve 13f is closed The purge gas is transferred from the branch line 25 to the gas line 13 to purge only the downstream side from the pressure control system region 14 of the gas line 13. In addition, the branch line 25 branches again on the way and is connected to the primary side of the flow controller 23g of the gas line 23.
상기의 유체 제어 장치(11)는 단일의 집적 구조 유닛(26)으로서 구성되어 있다. 집적 구조 유닛(26)은 상기 제1 수직 평면을 따라서 연장되는 베이스판(27)과, 상기 제2 수직 평면을 따라서 연장되는 베이스판(28)을 갖는다. 베이스판(28)의 폭은 가스 라인(13)의 폭과 동등하다. 베이스판(27, 28) 상에는 복수의 결합 블럭(26a)이 부착되어 있다. 유량 제어기(12g, 13g, 23g), 수동 밸브(12b, 13b, 23b), 필터(12c, 13c, 23c), 압력 조정기(12d, 13d, 23d) 및 3방향 밸브(17, 18, 19) 및 2방향 밸브(20) 등의 기능 부재는 블럭[예를 들어 밸브 블럭(26b)] 상에 탑재된다. 이들 기능 부재용 블럭은 결합 블럭(26a)을 거쳐서 서로 기밀하게 접속된다.The fluid control device 11 is configured as a single integrated structure unit 26. The integrated structure unit 26 has a base plate 27 extending along the first vertical plane and a base plate 28 extending along the second vertical plane. The width of the base plate 28 is equal to the width of the gas line 13. A plurality of coupling blocks 26a are attached to the base plates 27 and 28. Flow controllers 12g, 13g, 23g, manual valves 12b, 13b, 23b, filters 12c, 13c, 23c, pressure regulators 12d, 13d, 23d and three-way valves 17, 18, 19 and A functional member such as the two-way valve 20 is mounted on the block (for example, the valve block 26b). These functional member blocks are hermetically connected to each other via the coupling block 26a.
다음에 작용에 대해 설명한다. Next, the operation will be described.
처리 가스(B)를 반응 처리로(32)에 공급하는 경우에는 2방향 밸브(20)를 폐쇄한 상태에서 3방향 밸브(18)를 개방한다. 처리 가스(B)는 연장부(15)로부터 가스 라인(13)으로 도입되어 가스 라인(13)의 압력 제어계 영역(14)을 통과할 때에 소정의 압력으로 제어되고, 또한 유량 제어기(13)에 의해 소정의 유량으로 제어되어, 마지막으로 처리 반응로(32) 내로 도입된다(도2 및 도3 참조). In the case of supplying the processing gas B to the reaction treatment furnace 32, the three-way valve 18 is opened while the two-way valve 20 is closed. The processing gas B is introduced into the gas line 13 from the extension part 15 and is controlled at a predetermined pressure when passing through the pressure control system region 14 of the gas line 13, and is further controlled by the flow rate controller 13. By a predetermined flow rate, and finally introduced into the processing reactor 32 (see FIGS. 2 and 3).
다음에, 처리 가스(B)와는 다른 처리 가스, 예를 들어 처리 가스(A)를 반응 처리로(32)에 공급하는 경우에는, 그에 앞서 가스 라인(13) 및 그 연장부(15) 내부가 퍼지 가스(P)에 의해 퍼지된다. 이 경우, 3방향 밸브(17, 18, 19)를 폐쇄하여 2방향 밸브(20)를 개방하면 퍼지 가스(P)가 가스 라인(13) 및 그 연장부(15)에 공급되고, 이에 의해 가스 라인(13) 및 그 연장부(15)의 전체가 퍼지된다. 이 때, 퍼지 가스(P)가 공급되지 않은 사장 영역(dead area)[그 전에 사용한 처리 가스(B)가 잔존하여 침지되는 영역]은 없고, 처리 가스(B)가 가스 라인(13) 및 그 연장부(15) 내에 잔류하는 일은 없다(도4 및 도5 참조). 퍼지가 종료되면, 2방향 밸브(20)를 폐쇄하고, 3방향 밸브(17)를 개방한다. 이에 의해 처리 가스(A)가 반응 처리로(32)에 공급된다. Next, in the case of supplying a processing gas different from the processing gas B, for example, the processing gas A to the reaction processing furnace 32, the gas line 13 and the extension 15 inside thereof are It is purged by the purge gas P. In this case, when the two-way valve 20 is opened by closing the three-way valves 17, 18, and 19, the purge gas P is supplied to the gas line 13 and the extension part 15 thereof, whereby the gas The entire line 13 and its extension 15 are purged. At this time, there is no dead area where the purge gas P is not supplied (the area in which the processing gas B previously used remains and is immersed), and the processing gas B is the gas line 13 and the same. It does not remain in the extension part 15 (refer FIG. 4 and FIG. 5). When the purge is completed, the two-way valve 20 is closed and the three-way valve 17 is opened. As a result, the processing gas A is supplied to the reaction treatment furnace 32.
이상 설명한 바와 같이, 상기의 실시예에 있어서는 하나의(1계통의) 가스 라인에 유량 제어 영역과 압력 제어계 영역을 제공하고, 이 하나의 가스 공급 라인을 복수 종류의 가스 공급을 위해 공용하고 있다. 이로 인해, 유체 제어 장치의 대폭적인 비용 절감을 달성할 수 있다. 또한, 라인수의 삭감에 의해 유체 제어 장치의 콤팩트화를 도모할 수도 있다. 구체적으로는 도10 및 도11에 도시한 종래 장치에 비해, 도1에 도시한 폭 X만큼 유체 제어 장치를 소형화할 수 있다. 또는, 가스 종류의 증설도 매우 용이하게 행할 수 있다. 또한, 가스 라인의 공용화에는 이하의 조건이 필요하다 : (1) 가스끼리를 혼합해도 가스 라인 내에서는 반응하지 않는 것, (2) 가스가 반응 처리로에 동시에 공급되는 일은 없는 것, (3) 각 가스의 유량 범위가 가까운 것. 예를 들어, 처리 가스(A, B, C)의 조합은 SiH4 가스, Si2H2 Cl 가스, Si2Cl6 가스의 조합, 혹은 NH3 가스, N2H4 가스, NXHY 가스의 조합으로 할 수 있다.As described above, in the above embodiment, the flow rate control region and the pressure control system region are provided in one (one system) gas line, and this one gas supply line is shared for supplying a plurality of types of gases. As a result, significant cost reduction of the fluid control device can be achieved. In addition, the fluid control device can be made compact by reducing the number of lines. Specifically, the fluid control device can be miniaturized by the width X shown in FIG. 1 as compared with the conventional devices shown in FIGS. 10 and 11. Alternatively, the gas type can be expanded very easily. In addition, the following conditions are required for the common use of the gas line: (1) the reaction does not occur in the gas line even when the gases are mixed, (2) the gas is not simultaneously supplied to the reaction treatment furnace, (3) The flow rate range of each gas is close. For example, the combination of process gases A, B, and C may be a combination of SiH 4 gas, Si 2 H 2 Cl gas, Si 2 Cl 6 gas, or NH 3 gas, N 2 H 4 gas, N X H Y It is possible to use a combination of gases.
또한, 상기 실시예에 있어서는 하나의 가스 라인(13)에만 복수 종류의 가스 공급원을 접속하고 있지만, 복수의 가스 라인에 각각 복수 종류의 가스 공급원을 접속할 수 있다. 이 경우, 예를 들어 제1 가스 라인(13)에 SiH4 가스 공급원, Si2H2Cl 가스 공급원 및 Si2Cl6 가스 공급원을 접속하고, 제1 가스 라인(13)과 같은 구성을 갖는 제2 가스 라인에 NH3 가스 공급원, N2H4 가스 공급원 및 N XHY 가스 공급원을 접속할 수 있다. 또한, 제2 가스 라인에는 제1 가스 라인(13)과 마찬가지로 퍼지 가스 라인(22)이 접속된다.In the above embodiment, a plurality of types of gas supply sources are connected to only one gas line 13, but a plurality of types of gas supply sources can be connected to the plurality of gas lines, respectively. In this case, for example, a SiH 4 gas supply source, a Si 2 H 2 Cl gas supply source, and a Si 2 Cl 6 gas supply source are connected to the first gas line 13, and the first gas line 13 has a structure similar to that of the first gas line 13. The NH 3 gas supply source, the N 2 H 4 gas supply source, and the N X H Y gas supply source can be connected to the two gas lines. In addition, a purge gas line 22 is connected to the second gas line similarly to the first gas line 13.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 압력 제어계 영역에는 압력 조정 수단인 압력 조정기(13d) 및 압력 감시 수단인 압력 센서(13e)의 양쪽이 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 처리 가스가 저증기압 가스인 경우에는 적극적으로 압력 조정을 행하지 않는 경우가 있고, 이와 같은 경우에는 압력 조정기(13d)를 설치하지 않아도 좋다. In addition, in the said embodiment, although both the pressure regulator 13d which is a pressure regulation means and the pressure sensor 13e which is a pressure monitoring means are provided in the pressure control system area | region, it is not limited to this. For example, when the process gas is a low vapor pressure gas, pressure adjustment may not be actively performed. In such a case, the pressure regulator 13d may not be provided.
상기 실시예에 있어서, 유량 제어기(12g, 13g, 23g)로서는 질량 유량 제어기가 사용되지만, 이에 한정되는 일 없이 압력식 유량 제어기를 사용해도 좋다. In the above embodiment, a mass flow controller is used as the flow controllers 12g, 13g, 23g, but a pressure type flow controller may be used without being limited thereto.
또한, 유량 제어기(12g, 13g, 23g)로서 디지털 질량 유량 제어기를 사용하는 것이 적합하다. 그렇게 하면, 각 가스에 요구되는 공급 유량이 어느 정도 달라져 있다고 해도 그에 대응할 수 있다. 디지털 MFC에는 기준 가스와 기준 유량에 대응하는 유량 제어 특성 곡선만이 저장된다. 다른 가스를 다른 유량으로 제어하는 경우에는 1종류의 기준 가스 및 그 기준 유량에 대한 변환 계수를 사전에 실험적으로 구해 둔다. 그리고, 다른 가스를 다른 유량으로 제어하는 경우에는 실제 가스 유량의 측정치와 상기 변환 계수로부터 근사적인 보상치를 연산하고, 상기 보상치를 기초로 하여 유량 제어 특성 곡선을 보정하여 가스의 유량 제어를 행한다. 이에 의해, 다수의 이종 가스 및 넓은 유량 범위에 대응할 수 있다. 물론, 동일한 가스를 다른 유량으로 제어하는 경우도 같은 제어가 가능하다. It is also suitable to use a digital mass flow controller as the flow controllers 12g, 13g, 23g. In this way, even if the supply flow volume required for each gas varies to some extent, it can respond to it. Only the flow control characteristic curve corresponding to the reference gas and the reference flow rate is stored in the digital MFC. When different gases are controlled at different flow rates, one type of reference gas and a conversion coefficient for the reference flow rates are experimentally obtained in advance. When different gases are controlled at different flow rates, an approximate compensation value is calculated from the measured value of the actual gas flow rate and the conversion coefficient, and the flow rate control characteristic curve is corrected based on the compensation value to perform gas flow rate control. This makes it possible to cope with a large number of different gases and a wide flow range. Of course, the same control is also possible when the same gas is controlled at different flow rates.
도6 내지 도9는 유체 제어 장치의 다른 실시예를 나타내고 있다. 이들 도면에 있어서, 도1 내지 도5에 기재한 부재와 동일한 부재에는 동일 부호를 붙여 중복된 설명은 생략한다. 도6 내지 도9에 도시한 실시예에 있어서도 하나의 가스 라인(13)에, 질량 유량 제어기 등의 유량 제어기(13g)(도6 내지 도9에는 도시하지 않음)를 설치하여 유량 제어기(13g)의 상류측에 압력 제어계 영역(14)을 설치하고 있는 점은 동일하다. 도6 내지 도9에 도시한 실시예에서는, 상기 제1 수직 평면 상을 연장하는 가스 라인(13)은 그 상류 단부인 하단부에 있어서, 대략 90도 방향을 바꾸지만 계속해서 상기 제1 수직 평면 상을 횡방향으로 연장한다. 이하, 가스 라인(13)의 수평 방향 연장 부분을 연장부(30)라 하는 것으로 한다.6-9 show another embodiment of a fluid control device. In these drawings, the same members as those shown in Figs. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Also in the embodiment shown in Figs. 6 to 9, a flow controller 13g (not shown in Figs. 6 to 9) such as a mass flow controller is provided in one gas line 13 so as to provide a flow controller 13g. The point that the pressure control system area | region 14 is provided upstream of the same is the same. In the embodiment shown in Figs. 6 to 9, the gas line 13 extending on the first vertical plane has a lower end, which is an upstream end thereof, which changes direction approximately 90 degrees but continues on the first vertical plane. Extends laterally. Hereinafter, the horizontal extension part of the gas line 13 is called the extension part 30.
연장부(30)에는, 처리 가스 공급원(A, B, C)에 각각 접속되는 가스 공급관(29a, 29b, 29c)이 접속되어 있다. 연장부(30)의 가장 상류측에는 퍼지 가스 공급원(P)에 접속되는 퍼지 가스 공급관(31)이 접속되어 있다. 각 가스 공급관(29a, 29b, 29c, 31)에는 2방향 밸브(32)(개폐 밸브)가 각각 설치되어 있다. The extension part 30 is connected with the gas supply pipes 29a, 29b, and 29c respectively connected to the process gas supply sources A, B, and C. A purge gas supply pipe 31 connected to the purge gas supply source P is connected to the most upstream side of the extension part 30. Two-way valves 32 (opening and closing valves) are provided in the gas supply pipes 29a, 29b, 29c, and 31, respectively.
도6 내지 도9에 도시한 실시예에서는 가스 공급관(29a, 29b, 29c)의 2방향 밸브의 하류측과 가스 라인의 연장부(30) 사이에 사장 영역(V)(가스가 잔존하여 침지되는 영역)이 발생하기 때문에 가스가 잔류한다(도6 및 도7 참조). 그 경우, 도8 및 도9에 도시한 바와 같이 퍼지 가스를 공급하면 사장 영역(V)에 잔류하고 있는 가스는 퍼지할 수 없다.In the embodiment shown in Figs. 6 to 9, the dead region V (gas remaining and immersed between the downstream side of the two-way valve of the gas supply pipes 29a, 29b and 29c and the extension part 30 of the gas line) Region), gas remains (see Figs. 6 and 7). In that case, when the purge gas is supplied as shown in Figs. 8 and 9, the gas remaining in the dead region V cannot be purged.
도6 내지 도9에 도시하는 실시예에 있어서도 다른 종류의 가스를 하나의(1계통의) 가스 라인에서 공급 가능하므로 유체 제어 장치의 저비용화를 도1 내지 도5에 도시한 실시예와 마찬가지로 도모할 수 있다. 그러나, 도6 내지 도9에 도시하는 실시예는 가스 라인의 연장부(30)가 횡방향으로 연장되어 있으므로, 라인수의 삭감 효과는 있지만, 라인수의 삭감을 기초로 하는 유체 제어 장치의 소형화의 효과는 도1 내지 도5에 도시하는 실시예와 비교하면 열화된다. 또한, 사장 영역(V)이 불가피하게 발생해 버리는 점에 있어서도 도6 내지 도9에 도시하는 실시예는 도1 내지 도5에 도시하는 실시예와 비교하여 열화된다. In the embodiments shown in Figs. 6 to 9, different types of gas can be supplied from one gas line, so that the cost of the fluid control device can be reduced as in the embodiments shown in Figs. can do. However, in the embodiment shown in Figs. 6 to 9, since the extension portion 30 of the gas line extends in the lateral direction, the number of lines is reduced, but the size of the fluid control apparatus based on the reduction of the number of lines is reduced. The effect of deteriorates compared with the embodiment shown in Figs. 6 to 9 also deteriorates compared to the embodiment shown in Figs.
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Legal Events
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