WO2020085033A1 - 流体供給システム、流体制御装置、及び半導体製造装置 - Google Patents

流体供給システム、流体制御装置、及び半導体製造装置 Download PDF

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fluid control
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supply system
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春彦 栗城
一 中川
献治 相川
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株式会社フジキン
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    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment

Definitions

  • the present invention relates to a fluid supply system, a fluid control device, and a semiconductor manufacturing device.
  • Patent Document 1 discloses a fluid supply system in which a plurality of fluid lines in which fluid control devices and joints are connected in series by piping are arranged in parallel. Such a fluid supply system is configured by integrating and arranging a plurality of fluid control devices, and realizes miniaturization of a fluid control device (gas box) having the fluid supply system housed in a housing.
  • the surface width of the fluid control device in the arrangement direction of the fluid lines is made small (for example, about 1/3 of the conventional one), and the arrangement of these in the parallel direction is made. It is necessary to reduce the pitch width and densely integrate.
  • the joint requires a certain amount of thickness in order to secure the strength of the torque applying portion that is rotated and fastened by a tool such as a spanner, and there is a limit to reducing the thickness. Therefore, in the densely integrated piping structure, it is necessary to secure a working space for performing the joint fastening work, which hinders further downsizing of the fluid supply system and the fluid control device.
  • a processing gas (fluid) that has passed through a gas box is supplied to a chamber for performing processing.
  • ALD Atomic Layer Deposition method
  • a processing gas at a minute flow rate must be rapidly and highly accurately supplied to a chamber. That is, it is required to further improve the responsiveness and controllability of the treatment process of the ALD method.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to further reduce the size of a fluid supply system and a size of a fluid control device while securing a construction space in a piping structure.
  • ALD method is intended to provide a semiconductor manufacturing apparatus which realizes further improvement of response and controllability.
  • the fluid supply system is a fluid supply system in which a plurality of fluid lines in which a fluid control device and a joint are connected in series by piping are arranged in parallel, and each fluid line is a plane including these arrangement directions. When viewed, it is linearly extended in the extending direction substantially orthogonal to the arrangement direction, each fluid control device is arranged side by side in the arrangement direction with the connection surface to which the pipes are connected facing the same direction, The diameter of the pipe is equal to or smaller than the surface width in the arrangement direction of the connection surface, the diameter of the joint is equal to or larger than the surface width in the arrangement direction of the connection surface, and each pipe adjacent to the arrangement direction has a joint in the extending direction. It is located in a displaced position.
  • one of the pipes adjacent to the arrangement direction has a joint.
  • the bent portions are located at positions displaced from each other in the intersecting direction.
  • the joint is a first joint member, a second joint member screwed to the first joint member, and a second joint member screwed to the first joint member.
  • the fluid control device has the above-described fluid supply system housed in a housing.
  • a semiconductor manufacturing apparatus includes the above-mentioned fluid control device, a pipe extending from the fluid control device is connected to the chamber, which processes a fluid supplied from the fluid control device, and a fluid control device.
  • An opening / closing valve that is provided in a pipe between the chamber and the chamber and controls the flow rate of the fluid supplied from the fluid control device to the chamber is further included.
  • a more compact fluid supply system a more compact fluid control device, and a greater responsiveness of the treatment process of the ALD method while securing a construction space in a piping structure are provided.
  • a semiconductor manufacturing apparatus with improved controllability can be provided.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a part of a conventional semiconductor manufacturing apparatus and a part of the semiconductor manufacturing apparatus of the present embodiment (b) for comparison. It is the top view which looked at the conventional piping structure formed from the conventional piping from the crossing direction.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a fluid supply system 1.
  • the fluid supply system 1 is configured by arranging a plurality of fluid lines 8 in parallel in which a fluid control device 2 and a joint 4 are connected in series by pipes 6a and 6b (hereinafter, may be representatively referred to as pipe 6). ing.
  • the fluid line 8 is extended in the extending direction X and arranged in the arranging direction Y, and it is defined that the intersecting direction Z is substantially orthogonal to both the extending direction X and the arranging direction Y.
  • the fluid control device 2 is, for example, a mass flow controller or a pressure control type flow rate controller, and the main body of the fluid control device 2 is fixed to the base block 10.
  • a connection surface 2a to which a pipe 6a on the fluid inlet side of the fluid control device 2 is connected by screwing or the like and a pipe 6a on the fluid outlet side of the fluid control device 2 are connected to the base block 10 by screwing or the like.
  • Connection surface 2b is formed.
  • the fluid flowing from the pipe 6a into the fluid control device 2 is flow-controlled by the fluid control device 2 and then flows out to the pipe 6b through a flow path (not shown) in the base block 10.
  • a flow path (not shown) in the base block 10.
  • other fluid control devices such as an on-off valve and a regulator (not shown) may be fixed to the base block 10 as one of the fluid control devices 2 in one fluid line 8.
  • the pipes 6a and 6b may be connected to the connection surfaces 2a and 2b formed on the body of the fluid control device 2, respectively. Further, a plurality of fluid control devices 2 and the joint 4 may be provided in one fluid line 8. Further, the base block 10 may be an integrated type base block in which a collecting channel is formed.
  • FIG. 2 shows a front view of the fluid control device 12.
  • the fluid control device 12 is one in which the fluid supply system 1 is housed in a housing 14 shown in cross section in FIG. 2.
  • the fluid to be controlled is a gas
  • the fluid box When the fluid to be controlled is a gas, it is called a so-called gas box and a large number of gas supply lines are provided. Is provided as the fluid line 8.
  • devices related to fluid control such as an on-off valve and a regulator (not shown) are appropriately arranged, and each fluid line 8 is arranged at a position where they do not interfere with these devices.
  • Each fluid line 8 is a plane including these arrangement directions Y (vertical direction in FIG. 2), that is, an extension direction X (right and left in FIG. 2) substantially orthogonal to the arrangement direction Y when viewed in the state of FIG. Direction) is extended linearly.
  • the orthographic projection of each fluid line 8 in FIG. 2 appears to extend linearly in the extending direction X.
  • the fluid control devices 2 are arranged side by side in the arrangement direction Y, with the connection surface 2a facing the same direction on the left side in FIG. 1, the connection surface 2b facing the same direction on the right side in FIG.
  • FIG. 3 shows an enlarged plan view of the piping structure 16 of the fluid supply system 1.
  • the diameter Dp of the pipe 6 is equal to or smaller than the surface width W of the connection surface 2 a of the fluid control device 2 in the arrangement direction Y. The same applies to the surface width W of the connection surface 2b.
  • the connection surfaces 2a and 2b of the respective fluid control devices 2 are arranged in the same direction, and the diameter Dp of the pipe 6 is set to be equal to or less than the surface width W of the connection surfaces 2a and 2b.
  • the pipes 6 can be linearly extended in the extension direction X within the range of the surface width W of the connection faces 2a and 2b, and the pipes 6 adjacent in the arrangement direction Y do not come into contact with each other.
  • connection surface 2a of the fluid control device 2 has a surface width W that is about 1 ⁇ 3 of the conventional width.
  • the pipes 6 are densely arranged in the arrangement direction Y such that the axis center C has a constant pitch width Wp in plan view.
  • the surface width W is 10 mm and the pitch width Wp is 11 mm.
  • the gap between the fluid control devices 2 adjacent to each other in the arrangement direction Y is 1 mm.
  • the fluid supply system 1 of the present embodiment is further integrated and downsized as compared with the conventional one.
  • FIG. 4 shows a side view of the piping structure 16 seen from the arrangement direction Y in FIG.
  • the intersecting direction Z that is substantially orthogonal to both the arrangement direction Y and the extending direction X is defined
  • one of the pipes 6 adjacent to the arrangement direction Y is The bent portions 18 are provided to position the joint 4 in positions displaced from each other in the intersecting direction Z.
  • the bent portion 18 does not necessarily have to be formed by bending at right angles from the straight pipe portion of the pipe 6 along the intersecting direction Z, and the bent portion 18 can shift the joint 4 from each other in the intersecting direction Z. If so, the angle between the straight pipe portion of the pipe 6 and the bent portion 18 may be an acute angle or an obtuse angle.
  • the joint 4 is a screw-in type pipe joint, and includes a male nut (first joint member) 20 that is a hexagon nut and a female nut (second joint member) 22 that is a hexagon nut. There is.
  • the female nut 22 is formed with a torque applying portion 24 having a diagonal dimension Dd1.
  • a rotational torque is applied to the female nut 22 by engaging and rotating a tool such as a spanner with the torque applying portion 24.
  • the male nut 20 is formed with a fixed portion (torque imparting portion) 26 having a diagonal dimension Dd2.
  • a tool such as a wrench is engaged with the fixing portion 26 to fix the male nut 20, whereby idling of the male nut 20 is prevented.
  • the fixing portion 26 can also be treated as the torque applying portion 24. Therefore, hereinafter, the fixed portion 26 and the fixed portion 26 may be collectively referred to as the torque applying portion 24.
  • the diameter of the joint 4, in particular, the diagonal dimension Dd1 of the torque applying portion 24 and the diagonal dimension Dd2 of the fixed portion 26 are equal to or larger than the surface width W of the connection surfaces 2a and 2b of the fluid control device 2.
  • the joint 4 requires a certain amount of wall thickness in order to secure the strength of the torque applying portion 24 that is rotated and fastened with a tool such as a spanner, and there is a limit to reducing the wall thickness of the joint surface 2a, 2b. Therefore, a size larger than the width W is required.
  • FIG. 5 is a perspective view when torque is applied to the torque applying portion 24 of the female nut 22 by the spanner 28 in the piping structure 16.
  • the above-mentioned bent portion 18 is formed in the pipe 6 adjacent to the pipe 6 having the torque applying portion 24 with which the spanner 28 is engaged.
  • the joint 4 can be positioned not only in the extending direction X but also in the intersecting direction Z. Therefore, despite the densely integrated piping structures 16 in the arrangement direction Y, a construction space is secured in the piping structure 16 in which the spanner 28 can be engaged with and rotated by the torque applying portion 24.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the piping structure 16 as seen from the extension direction X.
  • the spanner 28 can be engaged and rotated with respect to the torque applying portion 24, and in addition to the arrangement direction Y as well as the crossing direction Z.
  • a densely integrated piping structure 16 can be formed. Therefore, the piping structure 16, the fluid supply system 1, and eventually the fluid control device 12 can be further downsized while enabling the joint 4 to be fastened.
  • the fastening operation of the joint 4 is mainly performed in the torque applying portion 24, at least the torque applying portion 24 of the joint 4 is displaced from each other in both the extending direction X and the intersecting direction Z, not the entire joint 4. You may make it position in a position. As a result, it is possible to secure not only the entire joint 4 but only the construction space of the portion of the joint 4 that requires fastening work. Therefore, the piping structure 16, the fluid supply system 1, and eventually the fluid control device 12 can be further downsized.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a part of (a) a conventional semiconductor manufacturing apparatus 40 and (b) a semiconductor manufacturing apparatus 42 of the present embodiment and comparing them.
  • a gas box 44 which is a fluid control device and a pipe 46 extended from the gas box 44 are connected to each other, and a gas supplied from the gas box 44 is supplied.
  • the chamber 48 for processing the gas is provided with an opening / closing valve 50 which is provided in the pipe 46 between the gas box 44 and the chamber 48 and controls the flow rate of the gas supplied from the gas box 44 to the chamber 48.
  • FIG. 8 shows a plan view of a conventional piping structure 52 formed from the conventional piping 46 as seen from the cross direction Z.
  • the piping structure 52 is a fluid supply system in which a plurality of fluid lines 54 in which a fluid control device 2 having a surface width W and the same as the present embodiment and a joint 4 similar to the present embodiment are connected by piping 46 are arranged in parallel. 56 are configured.
  • each fluid line 54 is greatly bent in the arrangement direction Y when viewed in the state of FIG. 8, that is, in a plane including the arrangement direction Y. That is, each fluid line 54 does not have a projection extending linearly in the extension direction X. This is because when the pipes 46 are linearly extended in the extension direction X, the joints 4 adjacent to each other in the arrangement direction Y come into contact with each other, so that each pipe 46 is enlarged in the arrangement direction Y in order to secure a construction space for the joint 4. It is due to being forced to bend.
  • the joints 4 are separated from each other by bending and extending the respective pipes 46 in the arrangement direction Y greatly, and a construction space that enables the fastening work of the joints 4 is provided between the adjacent pipes 46. This is ensured only in the arrangement direction Y of.
  • the semiconductor manufacturing apparatus 42 of the present embodiment has the above-described fluid control device 12 (hereinafter, also referred to as the gas box 12. The same is true for the illustration in FIG. 7B. ), The above-described pipe 6, a chamber 48 similar to the conventional one, and an opening / closing valve 50 similar to the conventional one are partially provided.
  • the gas box 12 has each pipe 6 linearly extended in the extension direction X when viewed from the crossing direction Z in the pipe structure 16 of the fluid supply system 1.
  • the width in the arrangement direction Y is smaller than that of the conventional gas box 44 by ⁇ H.
  • the gas box 12 can be installed in a narrow space, and the distance of each pipe 6 from the conventional gas box 44 to the chamber 48 can be reduced by ⁇ L.
  • the bent portion 18 is provided in either one of the pipes 6 adjacent in the arrangement direction Y and the crossing direction is provided. All you have to do is bend to Z. As a result, the number of bent portions in the fluid supply system 1 is reduced, and the length of each fluid line 8 can be made relatively shorter than that of each conventional fluid line 54.
  • the switching frequency of the opening / closing valve 50 is significantly increased, and high-speed switching of the opening / closing valve 50 is required, and the fluid control by the opening / closing valve 50 is performed by precise pulse control.
  • the pulse width for pulse control of the fluid can be made smaller than the conventional one, and the pulse shape is changed to the conventional one. It is possible to make the rectangle more precise compared to.
  • the semiconductor manufacturing apparatus 42 of the present embodiment can supply the processing gas with a minute flow rate to the chamber 48 more quickly and with higher accuracy than in the conventional case, and further improve the response of the processing process of the ALD method. And controllability can be improved.
  • the fluid supply system 1 is further downsized while securing the construction space in the piping structure 16 of the fluid supply system 1, and the fluid control including the fluid supply system 1 is further performed. It is possible to further reduce the size of the apparatus 12 and further improve the responsiveness and controllability of the processing process of the ALD method in the semiconductor manufacturing apparatus 42 including the fluid control apparatus 12.
  • the fluid supply system 1 is widely applicable not only to a gas supply system but also to a fluid supply system that also includes a liquid
  • the fluid control device 12 is not limited to a semiconductor manufacturing process such as the semiconductor manufacturing device 42, but can be various types. It can also be applied to the process.

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Abstract

流体制御機器2及び継手4が直列に配管6で接続された流体ライン8を並列に複数配列した流体供給システム1であって、各流体ライン8は、これらの配列方向Yを含む平面で見たとき、配列方向Yと実質的に直交する延設方向Xに直線状に延設され、各流体制御機器2は、配管6が接続される接続面2a、2bを同一方向に向けて配列方向Yに並んで配置され、配管6の直径Dpは、接続面2a、2bの配列方向Yにおける面幅W以下であり、継手4の直径Dd1、Dd2は、面幅W以上であり、配列方向Yに隣り合う各配管6は、継手4が延設方向Xに互いにずれた位置に位置付けられる。

Description

流体供給システム、流体制御装置、及び半導体製造装置
 本発明は、流体供給システム、流体制御装置、及び半導体製造装置に関する。
 特許文献1は、流体制御機器及び継手が直列に配管で接続された流体ラインが並列に複数配置された流体供給システムを開示している。このような流体供給システムは、複数の流体制御機器を集積化して配置することにより構成され、この流体供給システムを筐体に収容した流体制御装置(ガスボックス)の小型化を実現している。
特開2018-84255号公報
 高度に集積化された小型の流体制御装置を実現するためには、流体ラインの配列方向における流体制御機器の面幅を小さく(例えば従来の1/3程度)し、これらの並列方向における配置のピッチ幅を小さくして密に集積する必要がある。しかし、継手は、スパナ等の工具で回動して締結するトルク付与部の強度を確保するために、ある程度の肉厚を要し、小さくするには限度がある。従って、密に集積された配管構造においては、継手の締結作業を行うための施工スペースを確保しなければならず、流体供給システム及び流体制御装置のさらなる小型化を阻んでいた。
 また、例えば半導体製造プロセスにおいては、ガスボックスを経由した処理ガス(流体)は、処理を行うためのチャンバに供給される。原子層堆積法(ALD:Atomic Layer Deposition 法)により半導体基板に膜を堆積させる処理プロセスにおいては、チャンバに微小流量の処理ガスを迅速に且つ高精度に供給しなければならない。つまり、ALD法の処理プロセスのより一層の応答性及び制御性向上を図ることが求められている。
 このように、流体供給システムの配管構造における施工スペースを確保しながら、流体供給システムのより一層の小型化を図り、さらに当該システムを備える流体制御装置のより一層の小型化を図り、さらに当該装置を備える半導体製造装置においてALD法の処理プロセスのより一層の応答性向上及び制御性向上を実現するには、依然として課題が残されていた。
 本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、配管構造における施工スペースを確保しつつ、より一層小型化した流体供給システム、より一層小型化した流体制御装置、ALD法の処理プロセスのより一層の応答性及び制御性向上を実現した半導体製造装置を提供することにある。
 本発明は以下の態様として実現することができる。
 本態様に係る流体供給システムは、流体制御機器及び継手が直列に配管で接続された流体ラインを並列に複数配列した流体供給システムであって、各流体ラインは、これらの配列方向を含む平面で見たとき、配列方向と実質的に直交する延設方向に直線状に延設され、各流体制御機器は、配管が接続される接続面を同一方向に向けて配列方向に並んで配置され、配管の直径は、接続面の配列方向における面幅以下であり、継手の直径は、接続面の配列方向における面幅以上であり、配列方向に隣り合う各配管は、継手が延設方向に互いにずれた位置に位置付けられる。
 また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、配列方向と延設方向との双方と実質的に直交する交差方向を規定したとき、配列方向に隣り合う各配管の何れか一方は、継手を交差方向に向けて互いにずれた位置に位置付ける屈曲部を有する。
 また、本態様に係る前述した流体供給システムにおいて、継手は、第1継手部材と、第1継手部材に螺合される第2継手部材と、第1継手部材に対する第2継手部材の螺合に際して回転トルクが付与されるトルク付与部とを有し、配列方向と延設方向との双方と実質的に直交する交差方向を規定したとき、配列方向に隣り合う各配管は、継手の少なくともトルク付与部が延設方向と交差方向との双方に互いにずれた位置に位置付けられる。
 一方、本態様に係る流体制御装置は、前述した流体供給システムを筐体に収容してなる。
 一方、本態様に係る半導体製造装置は、前述した流体制御装置を備え、流体制御装置から延設された配管が接続され、流体制御装置から供給される流体を処理するチャンバと、流体制御装置とチャンバとの間の配管に設けられ、流体制御機器からチャンバに供給される流体の流量を制御する開閉バルブとをさらに備える。
 本発明の前述した態様によれば、配管構造における施工スペースを確保しつつ、より一層小型化した流体供給システム、より一層小型化した流体制御装置、ALD法の処理プロセスのより一層の応答性及び制御性向上を実現した半導体製造装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る流体供給システムの斜視図である。 本発明の一実施形態に係る流体制御装置の正面図である。 流体供給システムの配管構造を拡大した平面図である。 配管構造を図3の配列方向Yから見た側面図である。 配管構造においてメスナットのトルク付与部にスパナでトルクを付与するときの斜視図である。 配管構造を図3の延設方向Xから見たときの断面図である。 (a)従来の半導体製造装置と、(b)本実施形態の半導体製造装置との一部をそれぞれ示して比較したブロック図である。 従来の配管から形成された従来の配管構造を交差方向から見た平面図である。
 以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係る流体供給システム、当該システムを備えた流体制御装置、及び当該装置を備えた半導体製造装置について説明する。
 図1は、流体供給システム1の斜視図を示す。流体供給システム1は、流体制御機器2及び継手4が直列に配管6a、6b(以下、代表して配管6と称することもある)で接続された流体ライン8を並列に複数配列して構成されている。なお、流体ライン8は延設方向Xに延設されるとともに配列方向Yに配列され、延設方向Xと配列方向Yとの双方と実質的に直交するのは交差方向Zであると規定して以降の各図面について説明する。
 流体制御機器2は、例えばマスフローコントローラ、或いは圧力制御式流量コントローラ等であり、流体制御機器2の本体はベースブロック10に固定される。ベースブロック10には、流体制御機器2への流体の入口側の配管6aがねじ込み等により接続される接続面2aと、流体制御機器2からの流体の出口側の配管6aがねじ込み等により接続される接続面2bとが形成されている。
 配管6aから流体制御機器2に流入した流体は、流体制御機器2にて流量制御された後、ベースブロック10内の図示しない流路を通過して配管6bに流出される。なお、1つの流体ライン8に、図示しない開閉バルブ、レギュレータ等の他の流体制御に関わる機器を流体制御機器2の1つとしてベースブロック10に固定して設けても良い。
 また、ベースブロック10を設けない場合、流体制御機器2の本体に形成した接続面2a、2bにそれぞれ配管6a、6bを接続しても良い。また、1つの流体ライン8に、複数の流体制御機器2及び継手4を設けても良い。また、ベースブロック10は集合流路が形成された一体型ベースブロックであっても良い。
 図2は、流体制御装置12の正面図を示す。流体制御装置12は、流体供給システム1を図2に断面で示す筐体14に収容したものであり、制御対象の流体がガスの場合には、いわゆるガスボックスと称され、多数のガス供給ラインを流体ライン8として備えている。筐体14内の空きスペースには、図示しない開閉バルブ、レギュレータ等の流体制御に関わる機器が適宜配置され、これらの機器に干渉しない位置に各流体ライン8が配置されている。
 各流体ライン8は、これらの配列方向Y(図2における上下方向)を含む平面、つまり図2の状態で見たとき、配列方向Yと実質的に直交する延設方向X(図2における左右方向)に直線状に延設されている。換言すると、配管6は後述する屈曲部18を有するため、各流体ライン8の図2における正射投影が延設方向Xに直線状に延設されたように見えるのである。また、各流体制御機器2は、接続面2aを図1における左側の同一方向に向け、接続面2bを図1における右側の同一方向に向けるとともに、配列方向Yに並んで配置されている。
 図3は、流体供給システム1の配管構造16を拡大した平面図を示す。配管6の直径Dpは、流体制御機器2の接続面2aの配列方向Yにおける面幅W以下である。接続面2bの面幅Wも同様である。このように、各流体制御機器2の接続面2a、2bをそれぞれ同一方向に向けて配置し、配管6の直径Dpを接続面2a、2bの面幅W以下としたことにより、配管6は、接続面2a、2bの面幅Wに収まる範囲で延設方向Xに直線状に延設可能となり、配列方向Yに隣り合う配管6同士が互いに接触することはない。
 具体的には、流体制御機器2の接続面2aは従来の1/3程度の面幅Wを有している。また、配管6は、それぞれ、軸中心Cが平面視で一定のピッチ幅Wpとなるように配列方向Yに密に配列される。例えば、面幅Wは10mmであって、ピッチ幅Wpは11mmであり、この場合、配列方向Yに隣り合う流体制御機器2同士の隙間は1mmである。このように、本実施形態の流体供給システム1は従来に比してさらなる集積化と小型化が図られている。
 図4は、配管構造16を図3の配列方向Yから見た側面図を示す。
 本実施形態の流体供給システム1は、配列方向Yと延設方向Xとの双方と実質的に直交する交差方向Zを規定したとき、配列方向Yに隣り合う各配管6の何れか一方は、継手4を交差方向Zに向けて互いにずれた位置に位置付ける屈曲部18を有する。なお、屈曲部18を必ずしも配管6の直管部から交差方向Zに沿って直角に屈曲して形成する必要はなく、屈曲部18が継手4を交差方向Zに向けて互いにずれさせることが可能であれば、配管6の直管部と屈曲部18との角度は鋭角又は鈍角であっても良い。
 図3に示すように、継手4は、ねじ込み式の管継手であって、六角ナットであるオスナット(第1継手部材)20と、六角ナットであるメスナット(第2継手部材)22とを備えている。オスナット20にメスナット22を螺合することにより、延設方向Xに分離された配管6が互いに接続される。メスナット22には、対角寸法Dd1を有するトルク付与部24が形成されている。オスナット20に対するメスナット22の螺合に際し、トルク付与部24にスパナ等の工具を係合して回動することによりメスナット22に回転トルクが付与される。
 一方、オスナット20には、対角寸法Dd2を有する固定部(トルク付与部)26が形成されている。トルク付与部24へのトルク付与に際し、固定部26にスパナ等の工具を係合してオスナット20を固定することによりオスナット20の空回りが阻止される。なお、オスナット20に空回りを阻止するための固定のためのトルク付与がなされていると考えると、固定部26もトルク付与部24として扱うことが可能である。従って、以降、固定部26も含めてトルク付与部24と総称することがある。
 継手4の直径、特にトルク付与部24の対角寸法Dd1と固定部26の対角寸法Dd2とは、流体制御機器2の接続面2a、2bの面幅W以上である。継手4は、スパナ等の工具で回動して締結するトルク付与部24の強度を確保するために、ある程度の肉厚を要し、小さくするには限度があり、接続面2a、2bの面幅W以上の大きさが必要となるのである。しかしながら、配列方向Yに隣り合う各配管6は、継手4が延設方向Xに互いにずれた位置に位置付けられるため、配列方向Yに隣り合う配管6に設けられた継手4同士が互いに接触することはない。
 さらに本実施形態では、図3及び図4から明らかなように、配列方向Yに隣り合う各配管6は、継手4の少なくともトルク付与部24が延設方向Xと交差方向Zとの双方に互いにずれた位置に位置付けられる。
 図5は、配管構造16においてメスナット22のトルク付与部24にスパナ28でトルクを付与するときの斜視図を示す。
 スパナ28が係合されるトルク付与部24を有する配管6に隣り合う配管6には、前述した屈曲部18が形成されている。これにより、配列方向Yに隣り合う各配管6において、継手4を延設方向Xのみならず交差方向Zにも互いにずれた位置に位置付けることができる。従って、配列方向Yに密に集積された配管構造16にも拘わらず、トルク付与部24へのスパナ28の係合及び回動が可能な施工スペースが配管構造16に確保される。
 図6は、配管構造16を延設方向Xから見たときの断面図を示す。図6から明らかなように、配管6に屈曲部18を形成したことにより、トルク付与部24へのスパナ28の係合及び回動を可能としながら、配列方向Yのみならず交差方向Zにも密に集積された配管構造16を形成することができる。従って、継手4の締結作業を可能としながら、配管構造16、流体供給システム1、ひいては流体制御装置12のさらなる小型化を実現することができる。
 また、継手4の締結作業は主としてトルク付与部24において行われることから、継手4の全体ではなく、継手4の少なくともトルク付与部24を延設方向Xと交差方向Zとの双方に互いにずれた位置に位置付けるようにしても良い。これにより、継手4の全体ではなく、継手4において締結作業を要する部位の施工スペースのみを確保することができる。従って、配管構造16、流体供給システム1、ひいては流体制御装置12のより一層の小型化を実現することが可能である。
 図7は、(a)従来の半導体製造装置40と、(b)本実施形態の半導体製造装置42との一部をそれぞれ示して比較したブロック図である。
 図7(a)に示すように、従来の半導体製造装置40は、流体制御装置であるガスボックス44と、ガスボックス44から延設された配管46が接続され、ガスボックス44から供給されるガスを処理するチャンバ48と、ガスボックス44とチャンバ48との間の配管46に設けられ、ガスボックス44からチャンバ48に供給されるガスの流量を制御する開閉バルブ50とを備えている。
 図8は、従来の配管46から形成された従来の配管構造52を交差方向Zから見た平面図を示す。配管構造52は、面幅Wを有する本実施形態と同様の流体制御機器2と、本実施形態と同様の継手4とが配管46で接続された流体ライン54を並列に複数配列した流体供給システム56を構成している。
 しかし、この従来の流体供給システム56の配管構造52においては、各流体ライン54は、図8の状態、つまり配列方向Yを含む平面で見たとき、配列方向Yに大きく屈曲されている。すなわち、各流体ライン54は、延設方向Xに直線状に延設された投影を有していない。これは、配管46を延設方向Xに直線状に延設した場合、配列方向Yに隣り合う継手4が接触するため、継手4の施工スペースを確保するべく各配管46を配列方向Yに大きく屈曲せざるを得ないことに起因する。
 従って、従来においては、各配管46を配列方向Yに大きく屈曲させて延設することにより、継手4を互いに離間させ、継手4の締結作業を可能とする施工スペースを隣り合う各配管46の間の配列方向Yのみにおいて確保する他ないのである。
 一方、図7(b)に示すように、本実施形態の半導体製造装置42は、前述した流体制御装置12(以下、ガスボックス12とも称する。図7(b)への図示も同様である。)、前述した配管6と、従来と同様のチャンバ48と、従来と同様の開閉バルブ50とを一部に備えている。
 ガスボックス12は、配管6に屈曲部18を形成した結果、流体供給システム1の配管構造16において、交差方向Zから見たとき、各配管6が延設方向Xに直線状に延設されることとなったため、従来のガスボックス44よりも、配列方向Yにおける幅がΔHだけ短くなる。このように、筐体14内の交差方向Zのスペースを有効活用したことにより、より一層小型化されたガスボックス12を提供することができる。従って、半導体製造装置42においてガスボックス12を狭小空間に設置することができ、従来のガスボックス44からチャンバ48までの各配管6の距離をΔL縮めることができる。
 また、従来においては、各配管46のすべてを配列方向Yに大きく屈曲させていたが、本実施形態では、配列方向Yに隣り合う各配管6の何れか一方に屈曲部18を設けて交差方向Zに屈曲するだけで良い。これにより、流体供給システム1における屈曲部の数が少なくなり、各流体ライン8の長さを従来の各流体ライン54よりも相対的に短くすることができる。
 ここで、ALD法による処理プロセスにおいては、チャンバ48に微小流量の処理ガスを迅速に且つ高精度に供給しなければならない。このため、開閉バルブ50の切り換え回数が著しく増大するとともに、開閉バルブ50の高速切り換えが求められ、開閉バルブ50による流体制御は精密なパルス制御で行われる。本実施形態では、各流体ライン8の長さが従来に比して短くなったことにより、流体のパルス制御に係るパルス幅を従来に比して小さくすることができ、また、パルス形を従来に比してより精密な矩形とすることができる。
 従って、本実施形態の半導体製造装置42は、チャンバ48に微小流量の処理ガスを従来に比してより一層迅速に且つ高精度に供給することができ、ALD法の処理プロセスのより一層の応答性及び制御性向上を図ることができる。
 以上のように、本実施形態によれば、流体供給システム1の配管構造16における施工スペースを確保しながら、流体供給システム1のより一層の小型化を図り、さらに流体供給システム1を備える流体制御装置12のより一層の小型化を図り、さらに流体制御装置12を備える半導体製造装置42においてALD法の処理プロセスのより一層の応答性向上及び制御性向上を図ることができる。
 以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
 例えば、流体供給システム1は、ガス供給システムに限らず、液体も含む流体供給システムに広く適用可能であり、また、流体制御装置12は半導体製造装置42等の半導体製造プロセスに限らず、種々のプロセスに適用することも可能である。
      1 流体供給システム
      2 流体制御機器
  2a、2b 接続面
      4 継手
6、6a、6b 配管
      8 流体ライン
     12 ガスボックス、流体制御装置
     14 筐体
     18 屈曲部
     20 オスナット(第1継手部材)
     22 メスナット(第2継手部材)
     24 トルク付与部
     42 半導体製造装置
     48 チャンバ
     50 開閉バルブ
     Dp 配管の直径
Dd1、Dd2 継手の直径
      W 接続面の面幅
      X 延設方向
      Y 配列方向
      Z 交差方向

Claims (5)

  1.  流体制御機器及び継手が直列に配管で接続された流体ラインを並列に複数配列した流体供給システムであって、
     前記各流体ラインは、これらの配列方向を含む平面で見たとき、前記配列方向と実質的に直交する延設方向に直線状に延設され、
     前記各流体制御機器は、前記配管が接続される接続面を同一方向に向けて前記配列方向に並んで配置され、
     前記配管の直径は、前記接続面の前記配列方向における面幅以下であり、前記継手の直径は、前記面幅以上であり、
     前記配列方向に隣り合う前記各配管は、前記継手が前記延設方向に互いにずれた位置に位置付けられる、流体供給システム。
  2.  前記配列方向と前記延設方向との双方と実質的に直交する交差方向を規定したとき、
     前記配列方向に隣り合う前記各配管の少なくとも何れか一方は、前記継手を前記交差方向に向けて互いにずれた位置に位置付ける屈曲部を有する、請求項1に記載の流体供給システム。
  3.  前記継手は、
     第1継手部材と、
     前記第1継手部材に螺合される第2継手部材と、
     前記第1継手部材に対する前記第2継手部材の螺合に際して回転トルクが付与されるトルク付与部と
    を有し、
     前記配列方向と前記延設方向との双方と実質的に直交する交差方向を規定したとき、
     前記配列方向に隣り合う前記各配管は、前記継手の少なくとも前記トルク付与部が前記延設方向と前記交差方向との双方に互いにずれた位置に位置付けられる、請求項1又は2に記載の流体供給システム。
  4.  請求項1から3の何れか一項に記載の流体供給システムを筐体に収容してなる、流体制御装置。
  5.  請求項4に記載の流体制御装置を備える半導体製造装置であって、
     前記流体制御装置から延設された前記配管が接続され、前記流体制御装置から供給される流体を処理するチャンバと、
     前記流体制御装置と前記チャンバとの間の前記配管に設けられ、前記流体制御機器から前記チャンバに供給される流体の流量を制御する開閉バルブと
    を備える、半導体製造装置。
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