KR20190075100A - 유체제어장치 및 이 유체제어장치를 사용한 제품 제조방법 - Google Patents

유체제어장치 및 이 유체제어장치를 사용한 제품 제조방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 유체의 공급 유량을 감소시키지 않고, 더 한층의 소형화, 집적화된 유체제어장치를 제공하는 데에 있다. [해결수단] 베이스 블록10B, 10C와, 베이스 블록10B, 10C의 상면에 각각 설치되는 유체용 기기120, 130을 갖고, 베이스 블록10B, 10C의 각각은, 길이 방향으로 돌출하는 돌출관부10p2, 10pl을 갖고, 돌출관부10p2, 10pl의 각각은, 대응하는 제2유로13d와 연통하고 있고, 베이스 블록10B의 하류측 단면의 돌출관부10p2와 베이스 블록10C의 상류측 단면의 돌출관부10pl은, 기밀 또는 액밀로 용접 재료WL에 의해 접속되어 있다.

Description

유체제어장치 및 이 유체제어장치를 사용한 제품 제조방법
본 발명은, 유체제어 기기를 포함하는 유체용 기기가 집적화된 유체제어장치 및 이 유체제어장치를 사용한 제품 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스 등의 각종 제조 프로세스에 있어서는, 정확하게 계량한 프로세스 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위해서, 개폐 밸브, 레귤레이터, 매스플로우 콘트롤러 등의 각종의 유체제어 기기를 집적화해서 박스에 수용한 집적화 가스 시스템이라고 불리는 유체제어장치가 사용되고 있다. 이 집적화 가스 시스템을 박스에 수용한 것을 가스 박스라고 부르고 있다.
상기와 같은 집적화 가스 시스템에서는, 관 이음매 대신에, 유로를 형성한 설치 블록(이하, 베이스 블록이라고 부른다)을 베이스 플레이트의 길이 방향을 따라 배치하고, 이 베이스 블록 위에 복수의 유체제어 기기나 관 이음매가 접속되는 이음매 블록 등의 각종 유체용 기기를 설치함으로써, 집적화를 실현하고 있다(예를 들면, 특허문헌1, 2 참조).
특허문헌 1: 특개평10-227368호 공보 특허문헌 2: 특허공개2008-298177호 공보
각종 제조 프로세스에 있어서의 프로세스 가스의 공급 제어에는, 보다 높은 응답성이 요청되고 있고, 그것을 위해서는 유체제어장치를 될 수 있는 한 소형화, 집적화하고, 유체의 공급처인 프로세스 챔버에 보다 가깝게 설치할 필요가 있다.
반도체 웨이퍼의 대구경화 등의 처리 대상물의 대형화가 진행되고 있어, 이것에 맞춰서 유체제어장치로부터 프로세스 챔버내에 공급하는 유체의 공급 유량도 증가시킬 필요가 있다.
유체제어장치의 소형화, 집적화를 진행시켜 가기 위해서는, 유체제어 기기의 소형화를 진전되게 할뿐만 아니라, 소형화된 유체제어 기기가 설치되는 베이스 블록의 치수도 작게 할 필요가 있다. 차세대의 유체제어장치에서는, 베이스 블록의 폭으로서 10mm이하가 요구되고 있다.
그렇지만, 유체제어 기기는, 베이스 블록과의 사이에서 확실한 씰이 필요하기 때문에, 씰에 필요한 단단히 죔력을 얻기 위한 체결 볼트를 위한 스페이스를 필요로 한다. 또한, 베이스 블록을 베이스 플레이트에 고정하기 위해서는, 체결 볼트를 관통하는 관통구멍의 스페이스도 필요해진다. 더욱, 특허문헌 2에 개시되어 있는 것처럼, 베이스 블록간을 체결 볼트로 연결할 경우에는, 체결 볼트를 위한 새로운 스페이스가 필요해진다. 이 때문에, 유체유로의 단면적을 확보하면서 베이스 블록의 치수를 대폭 축소화하는 것은 용이하지는 않았다.
본 발명의 일 목적은, 유체의 공급 유량을 감소시키지 않고, 더 한층의 소형화, 집적화된 유체제어장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 베이스 블록과 이것에 연결되는 각종 유체용 기기와의 사이의 씰 성능을 확실히 확보하면서, 베이스 블록의 치수, 특히 폭 치수가 대폭 협소화된 유체제어장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명에 따른 유체제어장치는, 소정방향을 따라서 상류측과 하류측에 배치되는 제1 및 제2의 베이스 블록이며, 상면과, 상기 상면에 대향하는 저면과, 상기 상면으로부터 상기 저면측을 향해서 연장됨과 아울러 상기 소정방향에 있어서 서로 대향하는 상류측 단면 및 하류측 단면을 각각 획정하는 제1 및 제2의 베이스 블록과,
유체유로를 획정하는 보디를 갖고 해당 보디의 저면에 상기 유체유로의 유로구를 2개 갖는, 상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상면에 각각 설치되는 제1 및 제2의 유체용 기기를 갖고,
상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 각각은,
상기 소정방향의 상류측과 하류측으로 분리해서 형성된 상류측 유로 및 하류측 유로와,
상기 소정방향의 상류측과 하류측에 형성되고, 상기 상면에서 개구하고 또 상기 저면측을 향해서 연장되는 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍을 갖고,
상기 상류측 유로 및 하류측 유로는, 상기 상면에서 개구하는 유로구로부터 상기 저면을 향해서 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로와 상기 베이스 블록 내부에서 접속되어 상기 소정방향의 상류측 단면 또는 하류측 단면을 향해서 연장되는 제2유로를 각각 갖고,
상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍은, 상면에서 볼 때, 적어도 일부가 대응하는 상기 제2유로와 중복하도록 배치되어 있음과 아울러, 대응하는 상기 제2유로의 상방에서 폐색하고,
상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디를 관통해서 상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상기 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍에 각각 나사 결합하는 체결 볼트의 체결력에 의해, 상기 제1 및 제2의 베이스 블록과 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디가 각각 연결됨과 아울러, 상기 베이스 블록의 상면의 유로구와 각각 맞대진 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디의 대응하는 유로구와의 주위에 배치된 씰 부재가 상기 제1 및 제2의 베이스 블록과 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디와의 사이에서 눌려지고,
상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 각각은, 상기 상류측 단면 및 하류측 단면으로부터 상기 소정방향으로 돌출하는 돌출관부를 갖고,
상기 돌출관부의 각각은, 대응하는 상기 제2유로와 연통하고 있고,
상기 제1의 베이스 블록의 하류측 단면의 돌출관부와 상기 제2의 베이스 블록의 상류측 단면의 돌출관부는, 기밀 또는 액밀로 접속되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 있어서, 상기 제1 및 제2의 베이스 블록은, 체결 부재를 관통시키기 위한 관통구멍을 갖고 있지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제품 제조방법은, 밀폐된 챔버내에 있어서 프로세스 가스에 의한 처리 공정을 필요로 하는 반도체장치, 플랫 패널 디스플레이, 솔라패널 등의 제품의 제조 프로세스에 있어서, 상기 프로세스 가스의 제어에 청구항 1∼4 중 어느 하나에 기재된 유체제어장치를 사용한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 명세서에서는, 「상면」, 「하면」, 「저면」, 「측면」, 「단면」등의 용어를 사용하여, 각 부재가 갖는 면을 특정하고 있지만, 이것들의 용어는, 각 면의 상대적인 위치를 특정하기 위해서 사용되는 것이고, 절대적인 위치를 특정하기 위해서 사용되는 것은 아니다. 예를 들면, 「상면」이라고 하는 용어는, 상하의 관계를 결정하기 위해서 사용되는 것은 아니고, 특정한 면을 「상면」이라고 결정하면, 다른 「저면」, 「하면」, 「측면」등을 상대적으로 정의할 수 있으므로, 이것들의 용어를 사용하고 있다. 「상방향」이나 「하방향」등의 용어도 마찬가지로, 상대적인 방향을 결정하기 위한 것이고, 「연직 상방향」등의 절대적인 방향을 결정하기 위해서 사용되는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 베이스 블록을 상기 구성으로 함으로써, 베이스 블록을 대폭 협소화하면서 유로 단면적을 확보할 수 있으므로, 유체의 공급 유량을 감소시키지 않고, 더 한층의 소형화, 집적화가 된 유체제어장치가 얻어진다.
본 발명에 의하면, 유체용 기기가 베이스 블록간을 넘을 일이 없으므로, 베이스 블록과 각종 유체용 기기와의 사이의 씰 성능을 확실히 확보하면서, 베이스 블록의 치수, 특히 폭치수를 대폭 협소화 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유체제어장치를 대폭 소형화, 집적화할 수 있으므로, 유체제어장치를 처리 챔버의 근방에 가능한 한 가깝게 할 수 있고, 이 결과, 유체제어의 응답성을 높일 수 있고, 각종 제조 프로세스에 있어서의 제품의 품질을 개선할 수 있다.
도1a는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 유체제어장치의 정면측에서 본 외관사시도.
도1b는 도1a의 유체제어장치의 배면측에서 본 외관사시도.
도1c는 도1a의 유체제어장치의 평면도.
도1d는 도1a의 유체제어장치의 정면도.
도1e는 도1d에 있어서 베이스 블록만을 단면으로 한, 일부에 단면을 포함하는 정면도.
도2a는 베이스 블록(10B)의 외관사시도.
도2b는 베이스 블록(10B)의 평면도.
도2c는 베이스 블록(10B)의 길이 방향에 따른 단면도.
도3a는 베이스 블록(10C)의 외관사시도.
도3b는 베이스 블록(10C)의 평면도.
도3c는 베이스 블록(10C)의 길이 방향에 따른 단면도.
도4a는 베이스 블록(30)의 외관사시도.
도4b는 베이스 블록(30)의 평면도.
도4c는 베이스 블록(30)의 길이 방향에 따른 단면도.
도5는 베이스 블록 어셈블리(BA)의 정면도.
도6a는 개폐 밸브(110)의 정면도.
도6b는 도6a의 개폐 밸브(110)의 저면도.
도7은 도1a의 유체제어장치의 조립 순서를 도시한 도면.
도8a는 도7에 계속되는 조립 순서를 도시한 도면.
도8b는 도8a에 계속되는 조립 순서를 도시한 도면.
도9a는 도7에 계속되는 것 외의 조립 순서를 도시한 도면.
도9b는 도9a에 계속되는 조립 순서를 도시한 도면.
도10a는 도8b 또는 도9b에 계속되는 조립 순서를 도시한 도면.
도10b는 도10a에 계속되는 조립 순서를 도시한 도면.
도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조장치의 개략 구성도.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조해서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서는, 기능이 실질적으로 같은 구성 요소에는, 같은 부호를 사용함으로써 중복된 설명을 생략한다.
도1a∼도6b를 참조해서 본 발명의 일 실시예에 따른 유체제어장치에 대해서 상세히 설명한다. 도1a, 도1b는 본 발명의 제1의 실시예에 따른 유체제어장치의 외관을 나타내는 사시도, 도1c는, 도1a의 유체제어장치의 평면도, 도1d는, 도1a의 유체제어장치의 정면도, 도1e는, 도1d에 있어서 베이스 블록만을 단면으로 한 일부 단면을 포함하는 정면도다. 도2a∼2c는 베이스 블록(10B)의 구조, 도3a∼3c는 베이스 블록(10C)의 구조, 도4a∼4c는 베이스 블록(30)의 구조, 도5는 베이스 블록 어셈블리(BA)의 구조를 각각 나타내고 있다. 도6a 및 6b는, 후술하는 개폐 밸브(110)의 구조를 나타내고 있다.
도1a∼도1e에 도시한 바와 같이, 유체제어장치(1)는, 베이스 플레이트(500)와, 베이스 플레이트(500)에 설치된 3개의 유체제어 어셈블리(Al, A2, A3)를 가진다. 베이스 플레이트(500)는, 금속제의 플레이트를 굽힘 가공해서 폭방향Wl, W2의 양측부에 형성된 지지부(501)와, 지지부(501)로부터 일정한 높이에 형성되는 설치면(502)을 가진다. 유체제어 어셈블리(Al, A2, A3)는 후술하는 길이 방향Gl, G2에 연장하는 3개의 보유 부재(200)를 통해 설치면(502) 위에 고정되어 있다. 보유 부재(200)의 구조에 대해서는 후술한다. 또한, 폭방향Wl, W2의 Wl은 정면측, W2는 배면측을 나타내고, 본 발명의 소정방향으로서의 길이 방향Gl, G2의 Gl은 상류측, G2는 하류측의 방향을 나타내고 있다.
유체제어 어셈블리(Al)는, 길이 방향Gl, G2를 따라 상류측으로부터 하류측을 향해서 배치된 복수의 베이스 블록(30, 10A∼10D, 30)과, 이것들 베이스 블록(30, 10A∼10D 및 30)의 상류측으로부터 하류측을 향해서 순서대로 설치된, 도입 관(151)이 접속된 이음매 블록(150), 개폐 밸브(2방향 밸브)110, 개폐 밸브(3방향 밸브)120, 매스플로우 콘트롤러(130), 개폐 밸브(2방향 밸브)140, 접속 관(161)이 접속된 이음매 블록(160)을 갖는다.
유체제어 어셈블리A2는, 유체제어 어셈블리Al과 같은 구성이다.
유체제어 어셈블리(A3)는, 베이스 블록(10C) 위에 매스플로우 콘트롤러(130) 대신에 연통 관(136)이 접속된 이음매 블록(135)이 설치되어 있다.
또한, 본 발명의 「유체용 기기」란, 가스나 액체로 이루어지는 유체의 흐름을 제어하는 유체제어에 사용되는 유체제어 기기나 압력계등의 유체제어는 하지 않지만 유로에 설치되는 압력계, 이음매 블록 등의 각종 기기를 포함하고, 유체유로를 획정하는 보디를 구비하고, 이 보디의 저면에서 개구하는 적어도 2개의 유로구를 갖는 기기다. 구체적으로는, 유체용 기기에는, 개폐 밸브(2방향 밸브), 레귤레이터, 프레셔 게이지, 개폐 밸브(3방향 밸브), 매스플로우 콘트롤러등이 포함되지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
유체제어장치(1)의 3개의 유체제어 어셈블리Al∼A3에는, 예를 들면, 유체제어 어셈블리Al의 도입 관(151)을 통해서 암모니아 가스 등의 프로세스 가스가 도입되고, 유체제어 어셈블리A2의 도입 관(151)을 통해서 수소 가스 등의 프로세스 가스가 도입되며, 유체제어 어셈블리A3의 도입 관(151)을 통해서, 질소 가스 등의 퍼지 가스가 도입된다.
3개의 개폐 밸브(3방향 밸브)(120)는, 연통 관(300)으로 서로 접속되어 있어, 퍼지 가스를 프로세스 가스의 유로에 도입할 수 있게 되어 있다.
상기한 연통 관(136)이 접속된 이음매 블록(135)은, 퍼지 가스의 유로에는 매스플로우 콘트롤러(130)가 불필요하므로, 매스플로우 콘트롤러(130) 대신에 유로의 도중에 설치되어 있다.
공급관부(400)는, 3개의 이음매 블록(160)에 접속된 접속 관(161)을 배출 관(162)으로 접속함과 아울러, 처리 가스를 공급하기 위해 도시하지 않는 처리 챔버에 접속되어 있다.
길이 방향Gl, G2를 따라 상류측으로부터 하류측으로 배치된 복수의 베이스 블록(30, 10A∼10D, 30)은, 도5에 도시한 바와 같이, 서로 접속되어서 베이스 블록 어셈블리(BA)를 구성하고 있다.
베이스 블록(10A∼10D)은, 상기한 각종 유체용 기기(110∼140)를 각각 단독으로 지지함과 아울러, 유체용 기기(110∼140)의 인접하는 기기간의 유로끼리를 연통시키는 유로를 제공하는 역할을 담당한다.
도5에 도시된 상기 베이스 블록 어셈블리(BA)의 치수는, 폭이 10mm 및 높이가 20mm정도이며, 전장이 300mm정도이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
베이스 블록 어셈블리(BA)를 구성하는 복수의 베이스 블록 중, 상류측 단부와 하류측 단부의 베이스 블록(30, 30)은 치수 및 구조가 같다. 베이스 블록10A∼10D는, 본 발명의 제1 및 제2의 베이스 블록을 구성하고 있고, 구체적으로는, 베이스 블록10A와 10B, 10B와 10C, 10C와 10D가, 본 발명의 제1의 베이스 블록과 제2의 베이스 블록과의 관계에 있다. 이것들 베이스 블록10A∼10D는, 기본구조는 같으므로, 본 명세서에서는, 베이스 블록10B 및 10C의 구조에 대해서 도2a∼도3c를 참조해서 상세하게 설명하는 것으로 한다.
도2a∼도2c는, 베이스 블록(10B)의 구조를 나타내고 있고, 도2a는 외관사시도, 도2b는 평면도, 도2c는 길이 방향을 따라 절단한 단면도다.
베이스 블록(10B)은, 스테인레스 합금등의 금속제의 부재이며, 서로 대향하는 평면으로 이루어지는 상면(10a) 및 평면으로 이루어지는 저면(10b), 상면(10a) 및 저면(10b)에 대하여 각각 직교하는 2개의 측면(10c, 10d), 저면(10b)에 직교하는 길이 방향의 상류측의 단면(10el), 상면(10a)에 직교하는 길이 방향의 하류측의 단면(10e2)을 갖는다.
도2c등으로부터 알 수 있듯이, 베이스 블록(10B)은, 단면10el측과, 단면10e2측으로 분리해서 형성된 상류측 유로(12) 및 하류측 유로(13)를 구비하고 있다.
상류측 유로(12)는, 상면(10a)에서 개구하는 유로구(12a)로부터 저면(10b)을 향해서 연장되는 제1유로(12c)와, 베이스 블록(10B)의 내부에서 제1유로(12c)와 접속되어 단면(10el)을 향해서 연장되는 제2유로(12d)를 갖는다.
하류측 유로(13)는, 상면(10a)에서 개구하는 유로구(13a)로부터 저면(10b)을 향해서 연장되는 제1유로(13c)와, 베이스 블록(10B)의 내부에서 제1유로(13c)와 접속되고 또한 단면(10e2)을 향해서 연장되는 제2유로(13d)를 갖는다.
상기한 것 같이, 도2c의 단면도로부터 알 수 있듯이, 상류측 유로(12) 및 하류측 유로(13)는 대략 L형상을 하고 있다.
유로구(12a, 13a)의 주위에는, 후술하는 가스켓(GK)을 보유하기 위한 보유부(15)가 형성되고, 이 보유부(15)의 저면에는, 가스켓(GK)의 일부를 변형시키기 위해서 가스켓(GK)의 형성 재료보다도 경도를 충분히 높게 하는 경화 처리를 한 원환형의 돌기부(16)가 유로구(12a, 13a)와 동심형으로 형성되어 있다.
베이스 블록(10B)에는, 길이 방향의 단면10el과 유로구12a와의 사이에, 상면(10a)에서 개구하고, 체결 부재로서의 체결 볼트(50)가 나사 결합하는 나사 구멍10hl이 형성되어 있다. 또한, 베이스 블록(10B)은, 길이 방향의 단면10e2와 유로구13a와의 사이의 단면10e2측 근처에는, 상면(10a)에서 개구하고, 체결 부재로서의 체결 볼트(50)가 나사 결합하는 나사 구멍10h2가 형성되어 있다. 각 베이스 블록에 사용되는 체결 볼트(50)에는, 머리 부분을 가진 M5의 볼트를 사용할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
베이스 블록(10B)은, 단면10el로부터는, 돌출관부10pl이 길이 방향으로 돌출해서 형성되고, 단면10e2로부터는, 돌출관부10p2가 길이 방향으로 돌출해서 형성되어 있다. 돌출관부10pl은, 상기한 제2유로12d와 연통하고 있고, 원환형의 선단면10ple에 의해 유로구12b를 획정하고 있다. 돌출관부10p2는, 상기한 제2유로13d와 연통하고 있고, 원환형의 선단면10p2e에 의해 유로구13b를 획정하고 있다.
나사 구멍(10hl)은, 제2유로(12d)의 상방에서 폐색하고 있음과 아울러, 베이스 블록(10B)을 상면(10a)측으로부터 본 상면시에 있어서 (도2b참조), 제2유로(12d)와 중복하도록 배치되어 있다.
나사 구멍(10h2)은, 제2유로(13d)의 상방에서 폐색하고 있음과 아울러, 베이스 블록(10B)을 상면(10a)측으로부터 본 상면시에 있어서 (도2b참조), 제2유로(13d)와 중복하도록 배치되어 있다.
베이스 블록(10B)은, 체결 볼트를 관통시키는 관통구멍이 형성되지 않고 있다. 이 점은, 다른 베이스 블록(10A, 10C, 10D 및 30)도 마찬가지다.
도2c로부터 분명한 바와 같이, 제2유로(12d, 13d)는, 베이스 블록(10B)의 상면(10a)과 저면(10b)과의 사이에서 저면(10b)측으로 기울어져 배치되어 있다.
상기한 바와 같이, 나사 구멍(10hl, 10h2)을 상면에서 볼 때 유로(12d, 13d)와 중복하는 위치에 형성함과 아울러, 베이스 블록(10B)에 체결 볼트를 관통시키는 관통구멍을 형성하지 않는 것으로, 베이스 블록(10B)을, 예를 들면 10mm라고 한 대단히 좁은 폭으로 형성하는 것이 가능해진다. 더욱, 제2유로(12d, 13d)를 저면(10b)측으로 기울여 배치함으로써, 나사 구멍(10hl 및 10h2)에 나사 결합시키는 체결 볼트(50)로서, 씰 성능을 확실히 확보하는데도 필요한 체결력을 얻기 위한 직경 및 길이를 갖는 것을 선택할 수 있다. 또한, 나사 구멍 깊이를 확보할 수 있을 경우에는, 제2유로(12d, 13d)를 저면(10b)측으로 기울게 하지 않아도 좋다.
더욱, 베이스 블록(10B)에 체결 볼트를 관통시키는 관통구멍을 형성하지 않는 것으로, 유로(12, 13)를 위한 스페이스가 관통구멍에 의해 제한되는 일이 없으므로, 유로(12, 13)의 단면적도 확보할 수 있다.
또한, 베이스 블록(10B)은 기본적 형상이 직방체형상일 경우를 예로 들었지만 다른 형상을 채용할 수도 있다. 다른 베이스 블록에 대해서도 마찬가지다.
여기서, 상기한 베이스 블록(10B)의 유로의 가공 방법에 대해서 설명한다.
제1유로(12c, 13c)는, 베이스 블록(10B)의 상면(10a)에 수직한 방향으로 드릴로 구멍을 뚫고, 블라인드 홀을 형성하면 좋다. 제2유로12d는, 베이스 블록(10B)의 단면10el의 돌출관부10pl을 통해서 길이 방향으로 드릴로 구멍을 뚫어 제1유로12c와 접속하면 좋다. 제2유로13d는, 베이스 블록(10B)의 단면10e2의 돌출관부10p2를 통해서 드릴로 구멍을 뚫어 제1유로13c와 접속하면 좋다. 이러한 방법에 의하면, 소위 V형 유로를 가공하는 것 보다도 가공이 용이하다. 또한, 다른 베이스 블록의 유로의 가공 방법도 같다. 또한, 돌출관부10pl, 10p2는, 블록형의 재료로부터 깎아내서 형성하는 것도 가능하고, 용접으로 관을 단면에 접합할 수도 있다.
도3a∼도3c는, 베이스 블록(10C)의 구조를 나타내고 있고, 도3a는 외관사시도, 도3b는 평면도, 도3c는 길이 방향을 따라 절단한 단면도다.
베이스 블록(10C)의 기본적 구조는, 상기한 베이스 블록(10B)과 같다.
도3c에 도시한 바와 같이, 베이스 블록(10C)의 유로12는, 길이 방향의 상류측의 단면(10el)쪽에 형성되고, 유로13은, 길이 방향의 하류측의 단면(10e2)쪽에 형성되며, 길이 방향에 있어서 유로12와 유로13과의 사이의 두 곳에는, 저면(10b)에서 개구하고 상면(10a)을 향해서 연장되는 나사 구멍(10h3, 10h4)이 형성되어 있다. 이것들의 나사 구멍(10h3, 10h4)은, 후술하는, 보유 부재(200)에 베이스 블록(10C)을 부착하기 위한 나사 구멍이다. 나사 구멍(10h3, 10h4)의 상면(10a)을 향하는 선단부는, 베이스 블록(10C)의 내부에서 폐색하고 있다.
도4a∼4c에, 베이스 블록(30)의 구조를 나타낸다.
베이스 블록(30)은, 도5에 나타낸 베이스 블록 어셈블리(BA)의 상류측 단부와 하류측 단부에 사용된다. 이 베이스 블록(30)은, 상기한 베이스 블록(10A∼10D)과 마찬가지로, 스테인레스 합금등의 금속제의 부재이며, 서로 대향하는 평면으로 이루어지는 상면(30a) 및 평면으로 이루어지는 저면(30b), 상면(30a) 및 저면(30b)에 대하여 각각 직교하는 2개의 측면(3Oc, 30d), 상면(30a), 저면(30b) 및 측면(30c, 30d)에 직교하는 서로 대향하는 단면30el, 단면30e2를 갖는다.
도4c등으로부터 알 수 있듯이, 베이스 블록(30)은, 유로(32)를 구비하고 있고, 이 유로(32)는, 상면(30a)에서 개구하는 유로구(32a)로부터 저면(30b)을 향해서 연장되는 제1유로(32c)와, 베이스 블록(30)의 내부에서 제1유로(32c)와 접속되어 단면(30el)을 향해서 연장되는 제2유로(32d)를 갖고, 유로(32)는, 도4c의 단면도로부터 알 수 있듯이, 대략 L형상을 하고 있다. 또 제2유로(32d)는, 상면(30a)과 저면(30b)과의 사이에서 저면(30b)측으로 기울어져 배치되어 있다.
한쪽의 단면(30el)으로부터는, 돌출관부(30p)가 돌출해서 형성되어 돌출관부(30p)는 제2유로(32d)와 연통하고, 돌출관부(30p)의 원환형의 선단면(30pe)는 유로(32)의 유로구(32b)를 획정하고 있다.
유로구(32a)의 주위에는, 후술하는 가스켓(GK)을 보유하기 위한 보유부(35)가 형성되고, 이 보유부(35)의 저면에는, 가스켓(GK)의 일부를 변형시키기 위해서 가스켓(GK)의 형성 재료보다도 경도를 충분히 높게 하는 경화 처리를 한 원환형의 돌기부(36)가 유로구(32a)와 동심형으로 형성되어 있다.
베이스 블록(30)에는, 유로구(32a)에 대하여 단면(30el)측의 상면(30a)에서 개구하여 저면(30b)을 향해서 연장되는 나사 구멍(30hl)이 형성되고, 나사 구멍(30hl)은 제2유로(32d)의 상방에서 폐색함과 아울러, 도4b에 도시한 바와 같이, 상면에서 볼 때 유로(32d)와 중복하는 위치에 형성되어 있다. 또한, 나사 구멍(30hl)의 깊이를 충분히 확보할 수 있을 경우에는, 제2유로(32d)는 저면(30b)측으로 기울게 하지 않아도 좋다.
또한, 베이스 블록(30)에는, 유로구(32a)에 대하여 단면(30e2)측에서 상면(30a)으로부터 저면(30b)을 향해서 관통하는 관통구멍(30h)이 형성되어 있다. 관통구멍(30h)의 상면(30a)측에는, 나사 구멍30hl과 같은 직경의 나사 구멍30h2가 형성되고, 저면(30b)측에는, 나사 구멍30h2보다도 지름이 작은 나사 구멍30h3이 형성되어 있다. 나사 구멍30h3은, 후술하는 보유 부재(200)에 베이스 블록(30)을 고정하기 위한 것이다.
도5에 도시한 바와 같이, 베이스 블록 어셈블리(BA)는, 베이스 블록30의 돌출관부30p와 베이스 블록10A의 돌출관부10pl, 베이스 블록10A의 돌출관부10p2와 베이스 블록10B의 돌출관부10pl, 베이스 블록10B의 돌출관부10p2와 베이스 블록10C의 돌출관부10pl, 베이스 블록10C의 돌출관부10p2와 베이스 블록10D의 돌출관부10pl, 베이스 블록10D의 돌출관부10p2와 베이스 블록30의 돌출관부30p가, 용접 재료(WL)를 통해 기밀 또는 액밀로 맞대기 용접되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 맞대기 용접을 사용했을 경우를 예시하지만, 각 돌출관부 외경보다도 큰 내경을 갖는 이음매를 2개의 돌출관부에 삽입해서 용접하는 삽입 용접도 가능하다.
또한, 용접이 아니고, 한쪽의 돌출관부의 외주에 나사를 자르고, 다른쪽의 돌출관부에 유니온 너트를 설치하고, 2개의 돌출관부의 사이에 가스켓을 개재시키면서 유니온 너트를 한쪽의 돌출관부의 외주 나사에 비틀어 박는 것으로, 돌출관부간을 기밀 또는 액밀로 접속하는 것도 가능하다.
도6a 및 도6b는, 유체용 기기로서의 개폐 밸브(2방향 밸브)(110)를 도시한 도면이며, 도6a는 정면도, 도6b는 저면도다.
개폐 밸브(2방향 밸브)(110)는, 보디(111)를 갖고, 이 보디(111)의 폭은, 베이스 블록 어셈블리(BA)의 폭으로 조정하고 있고(도1a∼도1c 참조), 예를 들면, 10mm정도이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.
보디(111)는, 유로(112, 113)를 획정한다. 이 유로(112, 113)는, 개폐 밸브(2방향 밸브)(110)의 내부에서 연통하고 있고, 내장된 도시하지 않는 제어 밸브에 의해 개폐되게 되어 있다.
보디(111)의 길이 방향의 양측부에는, 플랜지부(111f)가 각각 형성되고, 플랜지부(111f)에는, 체결 볼트(50)를 위한 관통구멍(111h)이 형성되어 있다.
유로(112, 113)는, 저면(111b)에서 개구하는 유로구(112a, 113a)를 각각 갖고, 유로구(112a, 113a)의 주위에는 가스켓(GK)을 보유하기 위한 보유부(114)가 형성되어 있다. 보유부(114)의 저면에는, 베이스 블록(10B)에 형성된 원환형의 돌기부16과 마찬가지의 돌기부115가 형성되어 있다.
또한, 개폐 밸브(2방향 밸브)(110)의 보디111을 예시했지만, 다른 유체용 기기이다. 개폐 밸브(3방향 밸브)(120)의 보디121, 매스플로우 콘트롤러(130)의 보디131, 개폐 밸브(2방향 밸브)(140)의 보디141도, 베이스 블록 어셈블리(BA)의 폭으로 조정하고 있다. 그리고, 이것들의 보디(121, 131, 141)는, 저면에 2개의 유로구를 갖고, 체결 볼트(50)를 위한 관통구멍이 형성된 플랜지부를 구비하고, 가스켓(GK)을 보유하기 위한 보유부 및 원환형의 돌기를 구비하고 있다. 이것들의 유체용 기기의 상세설명은 생략한다.
다음에, 도7∼10b를 참조하여, 본 실시예에 따른 유체제어장치의 조립 순서에 대해서 설명한다.
우선, 도7에 도시한 바와 같이, 베이스 블록30과, 베이스 블록10A와, 베이스 블록10B와, 베이스 블록10C와, 베이스 블록10D와, 베이스 블록30과의 사이의 각 돌출관부를 맞대기 용접에 의해 기밀 또는 액밀로 접속하고, 베이스 블록 어셈블리(BA)를 필요한 갯수 준비한다.
다음에, 도8a에 도시한 바와 같이, 보유 부재(200)에 베이스 블록 어셈블리(BA)를 부착한다. 보유 부재(200)는, 금속판을 가공 형성한 것이며, 길이 방향을 따라 대향하는 대향벽부(200a, 200b)와, 대향벽부(200a, 200b)의 사이를 연결하는 보유부(200c)와, 길이 방향의 양단부에 형성된 부착부(200dl, 200d2)와, 부착부(200dl, 200d2)에 형성된 관통구멍(200hl, 200h2)와, 보유부(200c)의 길이 방향의 양단부에 형성된 긴 구멍(200h3, 200h4)과, 보유부(200c)의 길이 방향의 중도부의 2곳에 형성된 관통구멍(200h5, 200h6)을 갖는다. 긴 구멍(200h3, 200h4)은, 상류측과 하류측의 베이스 블록(30)에 각각 형성된 나사 구멍(30h3)에 대응하는 위치에 형성되고, 관통구멍(200h5, 200h6)은 베이스 블록(10C)에 형성된 나사 구멍(10h3, 10h4)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. M4의 체결 볼트(60)를 보유 부재(200)의 보유부(200c)의 이면측으로부터, 긴 구멍(200h3, 200h4), 관통구멍(200h5, 200h6)을 통해서 각 나사 구멍에 비틀어 박는 것으로, 베이스 블록 어셈블리(BA)가 보유 부재(200)에 고정된다.
다음에, 도8b에 도시한 바와 같이, 보유 부재(200)에 보유된 베이스 블록 어셈블리(BA)에, 각종 유체용 기기(110∼140)를 설치한다. 이때 각종 유체용 기기(110∼140)의 보디(111∼141)의 저면에 개구한 유로구와, 이것에 대응하는 베이스 블록 어셈블리(BA)의 각 베이스 블록의 상면(10a)에 형성된 유로구와의 주위에는, 씰 부재로서 가스켓(GK)이 배치된다. 그리고, 체결 볼트(50)를 각 보디(111∼141)를 통해서 베이스 블록 어셈블리(BA)의 각 베이스 블록의 나사 구멍에 비틀어 박는 것에 의해, 각종 유체용 기기(110∼140)의 보디(111∼141)가 대응하는 베이스 블록(10A∼10D)에 연결됨과 아울러, 보디(111∼141)와 베이스 블록(10A∼10D)의 사이의 가스켓(GK)은 각 체결 볼트(50)의 체결력에 의해 눌려진다. 이에 따라, 유체제어 어셈블리(Al∼A3)를 조립할 수 있다.
가스켓(GK)으로서는, 금속제 또는 수지제등의 가스켓을 들 수 있다.
가스켓으로서는, 연질 가스켓, 세미메탈 가스켓, 메탈 가스켓등을 들 수 있다. 구체적으로는, 이하의 가스켓이 적합하게 사용된다.
(1) 연질 가스켓
·고무0링
·고무 시트(전체면 자리용)
·조인트 시트
·팽창흑연 시트
·PTFE시트
·PTFE재킷형
(2) 세미메탈 가스켓
·스파이럴형 가스켓(Spiral-wound gaskets)
·메탈 재킷 가스켓
(3) 메탈 가스켓
·금속평형 가스켓
·메탈 중공 0링
·링 조인트
도9a 및 도9b는, 도8a 및 도8b에서 설명한 조립 순서의 대체의 조립 순서를 나타내고 있다.
도9a에 도시한 바와 같이, 베이스 블록 어셈블리(BA)에 각종 유체용 기기(110∼140)를 맞붙인 뒤, 도9b에 도시한 바와 같이, 각종 유체용 기기(110∼140)가 맞붙여진 베이스 블록 어셈블리(BA)를 보유 부재(200)에 고정한다. 이에 따라, 도8a 및 도8b의 순서로 얻어지는 것과 마찬가지의 유체제어 어셈블리(Al∼A3)가 얻어진다.
다음에, 조립되었던 유체제어 어셈블리(Al∼A3)를 도10a에 도시한 바와 같이, 베이스 플레이트(500)의 설치면(502)의 원하는 위치에 체결 볼트(60)를 나사 구멍(503)에 비틀어 박아서 고정한다. 이에 따라, 유체제어 어셈블리(Al∼A3)는, 베이스 플레이트(500)의 설치면(502)에 병렬된다.
다음에, 도10b에 도시한 바와 같이, 유체제어 어셈블리(Al∼A3)의 상류측 단부의 베이스 블록(30)에 이음매 블록(150)을 설치하고, 3개의 개폐 밸브(3방향 밸브)(120)에 연통 관(300)을 설치하고, 하류측 단부의 베이스 블록(30)에 공급관부(400)를 설치한다. 이에 따라, 유체제어장치(1)가 형성된다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 각 베이스 블록(10A∼10D)의 나사 구멍(10hl, 10h2)을 상면에서 볼 때 유로(12d, 13d)와 중복하는 위치에 형성함과 아울러, 베이스 블록(10A∼10D) 및 베이스 블록(30)에 체결 볼트를 관통시키는 관통구멍을 형성하지 않는다. 이 때문에, 유체유로의 단면적을 최대한 확보하면서, 베이스 블록의 치수, 특히, 폭을 비약적으로 협소화할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는, 3개의 유체제어 어셈블리(Al∼A3)를 베이스 플레이트(500)의 설치면(502) 위에 간격을 두고서 배치했을 경우를 예시했지만, 본 실시예의 베이스 플레이트(500)는 최대로 5개의 유체제어 어셈블리를 설치하는 것이 가능하다. 다시 말해, 유체제어 어셈블리Al과 유체제어 어셈블리A2와의 사이, 및 유체제어 어셈블리A2와 유체제어 어셈블리A3과의 사이에도, 유체제어 어셈블리를 설치 가능하다.
상기 실시예에서는, 유체용 기기의 보디에는 2개의 유로구를 획정하는 경우를 예시했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 저면에 3개의 유로구(도시하지 않음)가 형성된 보디를 포함하는 유체용 기기도 본 발명의 대상이다.
상기 실시예에서는, 보유 부재(200)를 통해 베이스 블록 어셈블리(BA)를 베이스 플레이트(500)에 부착하는 구성으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 베이스 블록 어셈블리(BA)를 베이스 플레이트(500)에 직접 부착하는 것도 가능하다.
다음에, 도11을 참조하여, 상기한 유체제어장치(1)의 적용 예에 대해서 설명한다.
도11에 나타내는 반도체 제조장치(1000)는, 원자층 퇴적법(ALD: Atomic Layer Deposition법)에 의한 반도체 제조 프로세스를 실행하기 위한 시스템이며, 600은 프로세스 가스 공급원, 700은 가스 박스, 710은 탱크, 800은 처리 챔버, 900은 배기 펌프를 나타내고 있다.
기판에 막을 퇴적시키는 처리 프로세스에 있어서는, 처리 가스를 안정적으로 공급하기 위해서 가스 박스(700)로부터 공급되는 처리 가스를 버퍼로서의 탱크(710)에 일시적으로 저류하고, 처리 챔버(800)에 바로 가깝게 설치된 밸브(720)를 고빈도로 개폐시켜서 탱크로부터의 처리 가스를 진공분위기의 처리 챔버에 공급한다.
ALD법은, 화학기상성장법의 1개이며, 온도나 시간등의 성막조건의 아래에서, 2종류이상의 처리 가스를 1종류씩 기판 표면상에 교대로 흘리고, 기판 표면상 원자와 반응시켜서 단층씩 막을 퇴적시키는 방법이며, 단원자층씩 제어가 가능하기 때문에, 균일한 막 두께를 형성시킬 수 있고, 막질로서도 대단히 치밀하게 막을 성장시킬 수 있다.
ALD법에 의한 반도체 제조 프로세스에서는, 처리 가스의 유량을 정밀하게 조정할 필요가 있음과 아울러, 기판의 대구경화 등에 의해, 처리 가스의 유량을 어느 정도 확보할 필요도 있다.
가스 박스(700)는, 정확하게 계량한 프로세스 가스를 처리 챔버(800)에 공급하기 위해서, 상기 실시예에서 설명한 각종의 유체제어 기기를 집적화한 유체제어장치(1)를 박스에 수용한 것이다.
탱크(710)는, 가스 박스(700)로부터 공급되는 처리 가스를 일시적으로 저류하는 버퍼로서 기능한다.
처리 챔버(800)는, ALD법에 의한 기판에의 막형성을 위한 밀폐 처리 공간을 제공한다.
배기 펌프(900)는, 처리 챔버(800)안을 진공으로 한다.
1 유체제어장치
10A, 10B, 10C, 10D 베이스 블록
10a 상면
10b 저면
10c, 10d 측면
10el, 10e2 단면
10hl, 10h2, 10h3, 10h4 나사 구멍
12 상류측 유로
12a, 12b 유로구
12c 제1유로
12d 제2유로
13 하류측 유로
13c 제1유로
13d 제2유로
13a, 13b 유로구
15 보유부
16 돌기부
30 베이스 블록
30a 상면
30b 저면
30c, 30d 측면
30el, 30e2 단면
30h 관통구멍
30hl, 30h2, 30h3 나사 구멍
50, 60 체결 볼트
110 개폐 밸브(2방향 밸브)
111 보디
111b 저면
lllf 플랜지부
lllh 관통구멍
l12, 113 유로
112a, 113a 유로구
114 보유부
115 돌기부
120 개폐 밸브(3방향 밸브)
121 보디
130 매스플로우 콘트롤러
131 보디
135 이음매 블록
136 연통 관
140 개폐 밸브(2방향 밸브)
141 보디
150 이음매 블록
151 도입 관
160 이음매 블록
161 접속 관
162 배출 관
200 보유 부재
300 연통 관
400 공급관부
500 베이스 플레이트
501 지지부
502 설치면
503 나사 구멍
600 프로세스 가스 공급원
700 가스 박스
710 탱크
720 밸브
800 처리 챔버
900 배기 펌프
1000 반도체 제조장치
Al, A2, A3 유체제어 어셈블리
BA 베이스 블록 어셈블리
Gl 길이 방향(상류측)
G2 길이 방향(하류측)
GK 가스켓
Wl 폭방향(정면측)
W2 폭방향(배면측)
WL 용접 재료

Claims (7)

  1. 소정방향을 따라서 상류측과 하류측에 배치되는 제1 및 제2의 베이스 블록이며, 상면과, 상기 상면에 대향하는 저면과, 상기 상면으로부터 상기 저면측을 향해서 연장됨과 아울러 상기 소정방향에 있어서 서로 대향하는 상류측 단면 및 하류측 단면을 각각 획정하는 제1 및 제2의 베이스 블록과,
    유체유로를 획정하는 보디를 갖고 해당 보디의 저면에 상기 유체유로의 유로구를 2개 갖는, 상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상면에 각각 설치되는 제1 및 제2의 유체용 기기를 갖고,
    상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 각각은,
    상기 소정방향의 상류측과 하류측으로 분리해서 형성된 상류측 유로 및 하류측 유로와,
    상기 소정방향의 상류측과 하류측에 형성되고, 상기 상면에서 개구하고 또 상기 저면측을 향해서 연장되는 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍을 갖고,
    상기 상류측 유로 및 하류측 유로는, 상기 상면에서 개구하는 유로구로부터 상기 저면을 향해서 연장되는 제1유로와, 상기 제1유로와 상기 베이스 블록 내부에서 접속되어 상기 소정방향의 상류측 단면 또는 하류측 단면을 향해서 연장되는 제2유로를 각각 갖고,
    상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍은, 상면에서 볼 때, 적어도 일부가 대응하는 상기 제2유로와 중복하도록 배치되어 있음과 아울러, 대응하는 상기 제2유로의 상방에서 폐색하고,
    상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디를 관통해서 상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 상기 상류측 나사 구멍 및 하류측 나사 구멍에 각각 나사 결합하는 체결 볼트의 체결력에 의해, 상기 제1 및 제2의 베이스 블록과 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디가 각각 연결됨과 아울러, 상기 베이스 블록의 상면의 유로구와 각각 맞대진 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디의 대응하는 유로구와의 주위에 배치된 씰 부재가 상기 제1 및 제2의 베이스 블록과 상기 제1 및 제2의 유체용 기기의 보디와의 사이에서 눌려지고,
    상기 제1 및 제2의 베이스 블록의 각각은, 상기 상류측 단면 및 하류측 단면으로부터 상기 소정방향으로 돌출하는 돌출관부를 갖고,
    상기 돌출관부의 각각은, 대응하는 상기 제2유로와 연통하고 있고,
    상기 제1의 베이스 블록의 하류측 단면의 돌출관부와 상기 제2의 베이스 블록의 상류측 단면의 돌출관부는, 기밀 또는 액밀로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 베이스 블록은, 체결 부재를 관통시키기 위한 관통구멍을 갖지 않고 있는 것을 특징으로 하는, 유체제어장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2유로는, 상기 상면과 저면과의 사이에서 해당 저면측으로 기울어져 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 유체제어장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2의 베이스 블록을 포함하는 유체유로를 획정하는 복수의 베이스 블록이 서로 접속되어서 형성되는 베이스 블록 어셈블리를 갖고,
    상기 베이스 블록 어셈블리의 각각에 유체용 기기가 각각 단독으로 설치되고,
    상기 베이스 블록 어셈블리를 구성하는 베이스 블록의 모두가 체결 부재를 관통시키기 위한 관통구멍을 갖고 있지 않는 것을 특징으로 하는, 유체제어장치.
  5. 프로세스 가스의 유량제어에 청구항 1∼4 중 어느 하나에 기재된 유체제어장치를 사용한 것을 특징으로 하는, 유량제어방법.
  6. 밀폐된 챔버내에 있어서 프로세스 가스에 의한 처리 공정을 요하는 반도체장치, 플랫 패널 디스플레이, 솔라패널 등의 제품의 제조 프로세스에 있어서, 상기 프로세스 가스의 제어에 청구항 1∼4 중 어느 하나에 기재된 유체제어장치를 사용한 것을 특징으로 하는, 제품 제조방법.
  7. 처리 챔버에 프로세스 가스를 공급하기 위한 유체제어장치를 갖고,
    상기 유체제어장치는, 청구항 1∼4 중 어느 하나에 기재된 유체제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반도체 제조장치.
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