TWI764231B - 流體控制裝置及半導體製造裝置 - Google Patents

流體控制裝置及半導體製造裝置

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Abstract

[課題]提供一種流體控制裝置，可以實現小型化、集成化且也可以確保供給流量。 [技術內容]一種流體控制裝置，是使由具有標準規格尺寸的寬度(W)且沿著第1方向(A1、A2)被配置的複數接頭塊體所構成的第1塊體列(BA1、BA2)及第2塊體列(BA3、BA4)，由規定間隔被配列在與第1方向垂直交叉的第2方向(B1、B2)。構成第1塊體列(BA1、BA2)的複數接頭塊體的各個，是具有形成單一管線(L)用的大徑流路，構成第2塊體列(BA3、BA4)的複數接頭塊體的各個，是具有形成第1管線(L1)及第2管線(L2)用的比大徑流路更小徑的小徑流路。

Description

流體控制裝置及半導體製造裝置
本發明，是有關於流體控制裝置及使用其的半導體製造裝置。
為了朝半導體製造裝置等的腔室等供給各種的加工氣體所使用的流體控制裝置，是廣泛使用複數流體機器是從上游朝向下游被配列的流體控制裝置(例如參照專利文獻1)。 在如上述的流體控制裝置的領域中，被要求藉由加工氣體的供給控制使獲得較高的反應性。因此，有必要將流體控制裝置儘可能小型化、集成化，更接近流體的供給目的地也就是腔室地設置。因此，比現在多數被製作的寬度1.125inch(約29mm)的流體控制裝置更進一步小型化、集成化的寬度10mm的流體控制裝置的開發也在發展中。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2002-206700號公報 [專利文獻2]日本特開2007-3013號公報
[發明所欲解決之問題]
寬度10mm的流體控制裝置，是與寬度1.125inch的流體控制裝置相比，在小型化、集成化的點是有利的。但是，寬度10mm的流體控制裝置，與寬度1.125inch的流體控制裝置相比，因為流路的徑變小，所以將流體的供給流量確保是困難的。 即，隨著半導體晶圓的大口徑化等的處理對象物的大型化的發展，也有必要配合其增加或是維持從流體控制裝置朝腔室內供給的流體的供給流量。
本發明的目的之一，是提供一種流體控制裝置，可以實現小型化、集成化且也可以確保供給流量。 [用以解決問題之技術手段]
本發明的流體控制裝置，是使由具有標準規格尺寸的寬度且沿著第1方向配置的複數接頭塊體所構成的第1塊體列及第2塊體列，在與前述第1方向垂直交叉的第2方向由規定間隔被配列的流體控制裝置，構成前述第1塊體列的複數接頭塊體的各個，是具有形成單一管線用的大徑流路，構成前述第2塊體列的複數接頭塊體的各個，是具有形成第1管線及第2管線用的比前述大徑流路更小徑的小徑流路。
本發明的流體控制裝置，是進一步具有：被設置在前述第1塊體列，具有與前述單一管線連接的前述大徑流路，尺寸為前述標準規格尺寸的流體機器；及被設置在前述第2塊體列，與前述第1管線或是第2管線連接，寬度為前述標準規格尺寸的一半以下的流體機器。
最佳是，前述流體機器，是包含被並列設置在共通的接頭塊體內的第1及第2流體機器。 此情況，前述流體機器，是可以採用包含流量控制裝置的結構。
也可以進一步具有：被設置在與前述第2塊體列相鄰接的接頭塊體，且，分別與前述第1及第2管線連接，設有寬度為前述標準規格尺寸的殼體的流體機器。
也可以是，前述流體機器，是包含2個閥要素並列的二通閥，前述二通閥，是具有與前述2個閥要素共通且寬度為前述標準規格尺寸的閥殼體。 最佳是，前述二通閥的殼體，是各別由2條螺栓與前述相鄰接的接頭塊體氣密或是液密地結合。
進一步具有：朝前述第2方向延伸，且設有與前述單一管線及前述第1管線及第2管線連接的共流通路的多支管。 也可以是，前述多支管中，大徑流路用的通口及小徑流路用的通口是與前述共流通路連通地形成。
也可以取代成，前述多支管中，前述大徑流路用的通口是等間隔地形成，前述大徑流路用的一通口是透過前述第1塊體列的單一管線與流體機器連接，且，其他的通口，是透過閥裝置與前述第2塊體列的第1管線及第2管線連接。 最佳是，前述閥裝置，是具有：2個閥要素、及與該2個閥要素共通的閥殼體，前述閥殼體，是在底面具有第1～第5通口，前述第1通口，是與前述多支管的大徑流路用通口連接，前述第2～第5通口，是分別與由前述第2塊體列的相鄰接的接頭塊體的前述小徑流路所構成的第1管線或是第2管線連接。 更佳是，前述閥裝置的閥殼體，是各別由2條的螺栓與前述相鄰接的接頭塊體而被氣密或是液密地結合，且，由前述多支管及2條的螺栓而被氣密或是液密地結合，將前述相鄰接的接頭塊體及前述閥殼體結合的4條的螺栓的徑、及將前述多支管及前述閥殼體結合的2條的螺栓的徑是不同。
最佳是，被包含於前述第1塊體列的接頭塊體，是在形成於表面的各通口的寬度方向的兩側各別形成供與流體機器結合用的螺紋孔，被包含於前述第2塊體列的接頭塊體，是形成有鄰接於形成於表面的各通口並供與流體機器結合用的單一的螺紋孔。 [發明的效果]
依據本發明的話，可以提供一種流體控制裝置，可以實現小型化、集成化且也可以確保供給流量。
以下，參照圖面說明本發明的實施方式。又，在本說明書及圖面中，對於功能是實質上同樣的構成要素，是使用相同符號並省略重複的說明。在圖中，A1、A2是顯示長度方向，A1是顯示上游側的方向，A2是顯示下游側的方向，B1、B2是顯示寬度方向，B1是顯示正面側的方向，B2是顯示背面側的方向。 第1圖～第3圖所示的流體控制裝置1，是在金屬板托板BS上，具有由沿著長度方向A1、A2被配置的複數流體機器所構成的流體機器列10A、10B、30A、30B。流體機器列10A、10B、30A、30B是在寬度方向B1、B2被等間隔配列。 又，本發明的「流體機器」，是指在將流體的流動控制的流體控制裝置所使用的機器，具備將流體流路劃界的殼體，具有在此殼體的表面(底面)形成的至少2個通口。
在此，在第4圖顯示設有上述的流體機器列10A、10B、30A、30B的接頭塊體列BA1～BA4。 接頭塊體列BA1，是由接頭塊體20、4個接頭塊體21、接頭塊體22及接頭塊體23所構成。 接頭塊體列BA2，是由接頭塊體20、4個接頭塊體21、2個接頭塊體24所構成。 被包含於接頭塊體列BA1、BA2的接頭塊體，是具有SEMI(國際半導體產業協會、Semiconductor Equipment and Materials International)的F82-F95所規定的標準規格尺寸，寬度W是1.125inch。 接頭塊體20，是在內部形成有無圖示的流路，此流路的一端是由上游側的端面與導入管26連接，另一端是在上面形成通口p。 接頭塊體21，是在內部形成有無圖示的V字狀流路，此流路的端部是在上面形成2個通口p。 接頭塊體22，是在內部形成有無圖示的流路，此流路的一端是從下游側的端面突出的突出管，這是藉由焊接等與管25連接，另一端是在上面形成通口p。 接頭塊體23，是在內部形成有無圖示的流路，此流路的一端是從上游側的端面突出的突出管，這是藉由焊接等與管25連接，另一端是在上面形成通口p。 接頭塊體24，是在內部形成有無圖示的V字狀流路，此流路的端部是在上面形成2個通口p。
上述的各接頭塊體21～24的通口p，是具有SEMI的F82-F95所規定的尺寸，透過由無圖示的金屬製或是樹脂製的密封墊等所構成的密封構件而與形成於流體機器的殼體的底面的通口連接。流體機器的殼體與各接頭塊體的結合，是將M4的螺栓BT1(第2圖)螺合在形成於各接頭塊體21～24的螺紋孔h1。螺紋孔h1，是在寬度方向B1、B2中，被設於各通口p的兩側。
流體機器若被設置在接頭塊體列BA1、BA2的話，就各別形成流體流通的單一的管線L。
接頭塊體列BA3、BA4，是相同的結構，由接頭塊體41、接頭塊體42及接頭塊體43所構成。 接頭塊體41～43，是形成有供形成第1管線L1及第2管線L2用的流路。接頭塊體41～43的寬度W是1.125inch。形成於接頭塊體41～43的流路的徑，是2.5～3mm程度，形成於被包含於接頭塊體列BA1、BA2的接頭塊體21～24的流路的徑是4～5mm程度。即，在接頭塊體21～24中形成有大徑流路，在接頭塊體41～43中形成有小徑流路。
接頭塊體41，是形成有分別與2個導入管45A、45B與連接的流路，該2個流路的端部是各別在上面形成通口p1及通口p2。 接頭塊體42，是在內部形成有無圖示的2條的V字狀流路，一方的流路的兩端部是在上面形成2個通口p1，另一方的流路的兩端部是在上面形成2個通口p2。 接頭塊體43，是各別形成有4個通口p1及通口p2。上游側的2個通口p1是由形成於內部的流路彼此連通，下游側的2個通口p1是由形成於內部的流路彼此連通。上游側的2個通口p2是由形成於內部的流路彼此連通，下游側的2個通口p2是由形成於內部的流路彼此連通。 又，上述的通口p是與大徑流路也就是管線L連接，通口p1是與小徑流路也就是第1管線L1連接，通口p2是與小徑流路也就是第2管線L2連接。
鄰接於各通口p1、p2地形成單一的螺紋孔h2。螺紋孔h2的尺寸，是比上述的螺紋孔h1更大徑，例如為M5。 各通口p1、p2，是透過由無圖示的金屬製或是樹脂製的密封墊等所構成的密封構件而與形成於流體機器的殼體的底面的通口連接。流體機器的殼體與各接頭塊體的結合，是將M5的螺栓BT2(第2圖)螺合在形成於各接頭塊體41～43的螺紋孔h2。 流體機器被設置在接頭塊體列BA3、BA4的話，就各別形成流體流通的第1管線L1及第2管線L2。
多支管50，是如第4圖所示，被配置於與接頭塊體列BA1～BA4垂直交叉的方向，即，寬度方向B1、B2，在內部形成有無圖示的共流通路，通口p是與此共流通路連通而等間隔地形成。在各通口p的兩側，各別形成M4的螺紋孔h1。 多支管60，是如第4圖所示，被配置於寬度方向B1、B2，且，被配置於長度方向A1、A2的最下游側，在內部形成有無圖示的共流通路，對應管線L形成有通口p而與此共流通路連通，通口p1及通口p2是對應第1管線L1及第2管線L2地並列形成。在各通口p的兩側各別形成M4的螺紋孔h1，鄰接於各通口p1及各通口p2而形成單一的M5的螺紋孔h2。且，在多支管60的一端部中，連接有導出管61。 又，在本實施方式中，多支管50、60，是形成塊體狀的一種接頭塊體。
如第1圖～第3圖所示，流體機器列10A，是從上游側朝向下游側，依序並列自動閥(二通閥)11、調節器12、壓力計13、自動閥(二通閥)11、接頭16、自動閥(二通閥)11。接頭16，是作為將接頭塊體21及多支管50及接頭塊體22的各個的通口p彼此連通的角色，多支管50的共流通路是成為時常與管線L連接的狀態。 流體機器列10B，是從上游側朝向下游側，依序並列自動閥(二通閥)11、調節器12、壓力計13、自動閥(二通閥)11、自動閥(三方閥)14、流量控制裝置15、自動閥(二通閥)11。 被包含於流體機器列10A、10B的流體機器，是具有SEMI的F82-F95所規定的標準規格尺寸，由M4的螺栓BT1被結合在各接頭塊體。且，被包含於流體機器列10A、10B的流體機器，是具備形成管線L的大徑流路。
流體機器列30A及流體機器列30B是相同的結構。流體機器列30A，是從上游側朝向下游側，依序並列自動閥也就是二通閥31、自動閥也就是閥裝置32、2台的流量控制裝置33及自動閥也就是二通閥31。構成流體機器列30A及流體機器列30B的流體機器，是具備構成第1管線L1或是第2管線L2的小徑流路。
二通閥31中的一個，是被設置在接頭塊體41及接頭塊體42，另一個是被設置在接頭塊體43及多支管60。二通閥31，是使內藏致動器的2個閥要素V1、V2被並列在寬度方向B1、B2，這些2個閥要素V1、V2是被設置在寬度W為標準規格尺寸的閥殼體31a。閥殼體31a，雖無圖示，具有：位於底面的2個通口p1、及透過閥要素V1將通口p1之間連通的流路，並且具有：位於底面的2個通口p2、及透過閥要素V2將通口p2之間連通的流路，且由2條的M5的螺栓BT2氣密或是液密地被結合在各接頭塊體。閥要素V1是將第1管線L1開閉，閥要素V2是將第2管線L2開閉。
閥裝置32，是被設置在接頭塊體42、多支管50及接頭塊體43。閥裝置32，是為了讓通過多支管50被供給的淨化氣體流通而設置。 在第5圖顯示閥裝置32的結構。 閥裝置32，是具有：2個閥要素V1、V2、及該2個閥要素V1、V2所共通的閥殼體32a。閥殼體32a，是在底面形成有5個通口，5個通口之中，1個是與多支管50的通口p連接的通口p，2個是與第1管線L1連接的通口p1，剩下的2個是與第2管線L2連接的通口p2。 在閥殼體32a中，形成有流路C1～C6，流路C1、C2的一端是與共通的通口p連通，流路C3、C4的一端是與一方的通口p1及另一方的通口p1連通，流路C5、C6的一端是與一方的通口p2及另一方的通口p2連通。流路C3、C4的另一端是與閥要素V1的閥室內連通，流路C5、C6是另一端是與閥要素V2的閥室內連通。流路C1，是在閥要素V1的閥室內透過閥與流路C3、C4連接。流路C2，是在閥要素V2的閥室內透過閥與流路C5、C6連接。 藉由閥要素V1、V2的作動，而選擇性地變更多支管50的共流通路、及第1管線L1及第2管線L2的連通狀態。 閥裝置32的閥殼體32a，是各別由2條的M5的螺栓BT2與接頭塊體42及接頭塊體43氣密或是液密地結合。且，閥殼體32a，是由M4的2條的螺栓BT1與多支管50氣密或是液密地被結合。
流量控制裝置33的寬度尺寸是10mm，2台的流量控制裝置33是被並列在接頭塊體43的上面內。2台的流量控制裝置33，是通過通口p1及通口p2分別與管線L1及管線L2連接。流量控制裝置33的殼體，是在上游側及下游側由2個M5的螺栓BT2被結合在接頭塊體43。流量控制裝置33，雖無圖示，但是具備：將通過流體流路的流體的質量流量測量的流量感測器單元、及調整通過流體流路的流體的流量的調整閥、及使由流量感測器單元所測量的流體的質量流量成為規定值地將調整閥的開度控制的控制部。流量控制裝置15也同樣。
在上述的流體控制裝置1中，具備：具有由大徑流路形成的單一管線L的流體機器列10A、10B、及具有由小徑流路形成的第1管線L1及第2管線L2的流體機器列30A、30B，藉由多支管50或是60將單一管線L及第1管線L1及第2管線L2彼此之間連接。由此，成為可確保流體的供給流量，可提高流體控制裝置1的集成度。即，可以從流體機器列10A、10B供給大流量的流體，且可以從流體機器列30A、30B供給小流量也就是更精密被計量的流量的流體。
在上述實施方式中，將2台流量控制裝置33設置在一個接頭塊體43，但是不限定於此，也可以是1台。且，也可以將流量控制裝置33各別設置在接頭塊體。 在上述實施方式中，將流量控制裝置33設於接頭塊體43內，但是不限定於此，也可以設置在2個接頭塊體。
在上述實施方式中，藉由將具有2個閥要素的二通閥31的閥殼體31a共通化，與將閥殼體形成於各閥要素的情況相比，閥殼體31a及接頭塊體之間的密封性能可以更穩定。
在上述實施方式中，2台的流量控制裝置33是並列在接頭塊體43的上面內，因為是在上游側及下游側的2處由螺栓BT2而結合在接頭塊體43的結構，所以與設置在2個以上的接頭塊體的情況相比，流量控制裝置33及接頭塊體之間的密封性能可以更穩定。
在上述實施方式中，藉由在接頭塊體42、43之間設置形成有大徑流路用的通口p的多支管50，例如，欲將接頭塊體列BA1變更成接頭塊體列BA3的情況時，因為不需要將多支管50、和其他的接頭塊體列取下，就可以進行流體機器等的交換、組裝，所以施工性可以提高。
又，本實施方式，不限定於上述的實施例。本行業者的話，在本揭示的範圍內，可以進行各種的追加和變更等。 雖由沿著長度方向A1、A2被配置的複數流體機器所構成的流體機器列10A、10B、30A、30B的順序配列，但不限定於此，例如，由10A、30A、10B、30B的順序也無妨。此時，多支管60的通口p、p1、p2，是在適宜對應處形成即可。且，多支管50是將4個通口p等間隔形成，但是通口p，只要是2個以上等間隔形成，幾個皆可以。
接著，說明本發明的半導體製造裝置。 第10圖所示的半導體製造裝置1000，是實行ALD(原子層沉積、Atomic Layer Deposition)法的半導體製造程序用的裝置，300是加工氣體供給源，400是氣體盒，500是槽桶，600是開閉閥，610是控制部，700是處理腔室，800是排氣泵。
在ALD法的半導體製造程序中，有必要精密地調整處理氣體的流量，並且因為基板的大口徑化，也有必要某程度確保處理氣體的流量。 氣體盒400，是為了將正確地計量的加工氣體供給至處理腔室700，而將本實施方式的流體控制裝置1收容在盒中。 槽桶500，是作為將從氣體盒400被供給的處理氣體暫時地貯留的暫存的功能。 開閉閥600，是控制由氣體盒400所計量的氣體的流量。 控制部610，是控制開閉閥600並實行流量控制。 處理腔室700，是提供ALD法中在基板形成膜用的密閉處理空間。 排氣泵800，是將處理腔室700內抽真空。
在上述適用例中，雖例示了將本發明的流量控制裝置使用在ALD法的半導體製造程序的情況，但不限定於此，本發明，可適用在例如原子層蝕刻(ALE Atomic Layer Etching)法等，需要精密的流量調整的任何對象。
1:流體控制裝置 10A,10B:流體機器列 11:自動閥 12:調節器 13:壓力計 14:自動閥 15:流量控制裝置 16:接頭 20~24:接頭塊體 25:管 26:導入管 30A,30B:流體機器列 31:二通閥 31a:閥殼體 32:閥裝置 32a:閥殼體 33:流量控制裝置 41,42,43:接頭塊體 45A,45B:導入管 50,60:多支管 61:導出管 400:氣體盒 500:槽桶 600:開閉閥 610:控制部 700:處理腔室 800:排氣泵 1000:半導體製造裝置 A1,A2:長度方向 B1,B2:寬度方向 BA1~BA4:接頭塊體列 BS:金屬板托板 BT1,BT2:螺栓 C1~C6:流路 L:單一管線 L1:第1管線 L2:第2管線 V1,V2:閥要素 h1,h2:螺紋孔 p:通口 p1:通口 p2:通口
[第1圖]本發明的一實施方式的流體控制裝置的外觀立體圖。 [第2圖]第1圖的流體控制裝置的俯視圖。 [第3圖]第1圖的流體控制裝置的前視圖。 [第4圖]顯示從第2圖的流體控制裝置將流體機器取下的狀態的俯視圖。 [第5圖]閥裝置的立體圖。 [第6圖]半導體製造裝置的概略結構圖。
1:流體控制裝置
20~24:接頭塊體
25:管
26:導入管
41:接頭塊體
42:接頭塊體
43:接頭塊體
45A:導入管
50,60:多支管
61:導出管
A1,A2:長度方向
B1,B2:寬度方向
BA1~BA4:接頭塊體列
BS:金屬板托板
L1:第1管線
L2:第2管線
h1,h2:螺紋孔
p:通口
p1:通口
p2:通口
W:寬度

Claims (14)

  1. 一種流體控制裝置，是使由具有標準規格尺寸的寬度且沿著第1方向配置的複數接頭塊體所構成的第1塊體列及第2塊體列，由規定間隔被配列在與前述第1方向的配置方向垂直交叉的第2方向，構成前述第1塊體列的複數接頭塊體的各個，是具有形成單一管線用的大徑流路，構成前述第2塊體列的複數接頭塊體的各個，是具有形成第1管線及第2管線用的比前述大徑流路更小徑的小徑流路。
  2. 如請求項1的流體控制裝置，其中，進一步具有：被設置在前述第1塊體列，具有與前述單一管線連接的前述大徑流路，尺寸為前述標準規格尺寸的流體機器；及被設置在前述第2塊體列，與前述第1管線或是第2管線連接，寬度為前述標準規格尺寸的一半以下的流體機器。
  3. 如請求項2的流體控制裝置，其中，前述流體機器，是包含：分別與前述第1管線及第2管線連接，且被並列設置在共通的接頭塊體內的第1及第2流體機器。
  4. 如請求項2或3的流體控制裝置，其中， 前述流體機器，是包含流量控制裝置。
  5. 如請求項1至3中任一項的流體控制裝置，其中，進一步具有：被設置在與前述第2塊體列相鄰接的接頭塊體，且，分別與前述第1及第2管線連接，且具有寬度為前述標準規格尺寸的殼體的流體機器。
  6. 如請求項5的流體控制裝置，其中，前述流體機器，是包含2個閥要素並列的二通閥，前述二通閥，是具有與前述2個閥要素共通且寬度為前述標準規格尺寸的閥殼體。
  7. 如請求項6的流體控制裝置，其中，前述二通閥的殼體，是各別由2條螺栓而氣密或是液密地被結合在前述相鄰接的接頭塊體。
  8. 如請求項1至3中任一項的流體控制裝置，其中，進一步具有：朝前述第2方向延伸，且設有與前述單一管線及前述第1管線及第2管線連接的共流通路的多支管。
  9. 如請求項8的流體控制裝置，其中，前述多支管，是使大徑流路用的通口及小徑流路用的通口與前述共流通路連通地形成。
  10. 如請求項8的流體控制裝置，其中，前述多支管中，前述大徑流路用的通口是等間隔地形成，前述大徑流路用的一通口是透過前述第1塊體列的單 一管線與流體機器連接，且，其他的通口，是透過閥裝置而與前述第2塊體列的第1管線及第2管線連接。
  11. 如請求項10的流體控制裝置，其中，前述閥裝置，是具有：2個閥要素、及與該2個閥要素共通的閥殼體，前述閥殼體，是在底面具有第1~第5通口，前述第1通口，是與前述多支管的大徑流路用的通口連接，前述第2~第5通口，是分別與由前述第2塊體列的相鄰接的接頭塊體的前述小徑流路所構成的第1管線或是第2管線連接。
  12. 如請求項11的流體控制裝置，其中，前述閥裝置的閥殼體，是各別由2條的螺栓與前述相鄰接的接頭塊體而被氣密或是液密地結合，且，由前述多支管及2條的螺栓而被氣密或是液密地結合，將前述相鄰接的接頭塊體及前述閥殼體結合的4條的螺栓的徑、及將前述多支管及前述閥殼體結合的2條的螺栓的徑是不同。
  13. 如請求項1至3中任一項的流體控制裝置，其中，被包含於前述第1塊體列的接頭塊體，是在形成於表面的各通口的寬度方向的兩側各別形成供與流體機器結合用的螺紋孔，被包含於前述第2塊體列的接頭塊體，是形成有鄰接於形成於表面的各通口並供與流體機器結合用的單一的螺 紋孔。
  14. 一種半導體製造裝置，在被密閉的腔室內由加工氣體進行的處理過程所需要的半導體裝置的製造程序中，對於前述加工氣體的控制是使用請求項1至13中任一項的流體控制裝置。
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