JP3665708B2 - 集積弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等で使用される集積弁に関し、さらに詳細には、気化温度が高く、常温において外部から熱を加えないと液化しやすいジクロールシラン（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）等、温度制御が必要な流体を高精度に供給することができる集積弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体集積回路中の絶縁膜として、気相成膜された酸化珪素薄膜等が多用されている。かかる酸化珪素等の気相成膜は、成膜槽中に載置されたウエハ上に、化学蒸着成膜法にて行うのが普通である。
そのための珪素供給源としては、例えばモノシラン（ＳｉＨ₄ ）のような常温常圧で気体であるものばかりでなく、ジクロールシランのような、常温常圧では液化しやすいものも多く使用されている。
ジクロールシラン等の液化しやすいプロセスガスを供給する場合、プロセスガスの供給ルートを構成する高圧ボンベ、配管、マスフローコントローラ等のガスラインを加熱することが必要となる。その理由は、ガスラインの途中でジクロールシランが液化すると、流量計測が正確に行えないため反応チャンバへの供給ガス量が不正確となり、製造される半導体集積回路等の性能を悪くするからである。また、液化したジクロールシラン等が質量流量計付流量制御弁の細管を詰まらせて寿命を短縮させる問題もあるからである。
そのため、集積弁は従来からヒータを設け、ジクロールシラン等が気化温度以上になるように加熱保温するよう、被制御流体を温度制御するための構成がとられていた。
【０００３】
ここで図２は、従来の集積弁を示した外観斜視図である。この集積弁１００は、フィルター１０１、レギュレータ１０２及びバルブ１０３が、同一形状の取付プレート１０４，１０４，１０４と一体に設けられ、取付部が共通の集積ユニットとして構成されている。集積ユニットは、全てベースブロック１０５の取付け面にボルトによって同様に固定することができ、ベースブロック１０５に断続的に形成された不図示の流路によって接続されて、前述したジクロールシランなどの被制御流体が流れる流体制御ラインが構成されている。
そして、集積弁１００には、供給を制御する流体が常温で液化しないように加熱保温するためのヒータ１０６が設けられている。このヒータ１０６は、ベースブロック１０５の両側面にヒータブロック１０７，１０７が固定され、流路に沿って長手方向に形成された溝内に装填されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の集積弁１００は、ヒータブロック１０７がベースブロック１０５の側面部に設けられていたために幅の広いものとなり、集積弁１００の設置スペースが大きくなってしまっていた。通常、半導体の製造に用いる流体制御装置は、集積弁１００をプロセスガスごとに設けるため、複数の集積弁１００が基板上に並べられて複数の流体制御ラインが構成されている。そのため、複数の集積弁１００からなる流体制御装置を小型化するためには、その集積弁１００のコンパクト化が必要である。
また、ヒータブロック１０７に装填したヒータ１０６で流体を加熱保温したのでは、フィルター１０１などの集積ユニットやベースブロック１０５内を流れる流体までの距離が遠いため流体を温め難く、また熱も逃げやすかった。そのため、温度の制御性が悪いといった問題もあった。
更に、流体を加熱保温するためにヒータブロック１０７を必要とすることから、部品点数が多くなるといった不都合もあった。
【０００５】
そこで本発明は、かかる問題を解消すべく、コンパクトな集積弁を提供すること、また温度の制御性が良い集積弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の集積弁は、複数の集積ユニットをベースブロック上に並べて固定し、被制御流体が、そのベースブロックに断続的に形成された流路を介して各集積ユニットを流れる流体制御ラインを構成するものであって、前記ベースブロックが、前記流体制御ラインを流れる被制御流体の温度を調節するための温度調節用流体を流す温調流路を有することを特徴とする。
よって、本発明の集積弁では、例えば常温で液化してしまうような気体の被制御流体が集積弁内で冷えて液化してしまわないように、温調流路に温水を流すことによってベースブロックを温めて保温し、その被制御流体を適切な状態で制御できるようにする。
従って、本発明集積弁は、温度調節を行うための温度調節用流体がベースブロック内を流れるようにしたので、前記従来例のようにヒータ設けるために幅が広がってしまうことがなくコンパクトにすることができる。また、ヒータを取り付けるためのヒータブロックなどの別部材を介さずに直接ベースブロックの温度を調節するため、温度の制御性が良い集積弁となる。
【０００７】
また、本発明の集積弁は、前記温調流路が、被制御流体を流すための前記ベースブロックに形成された流路に沿って形成されていることを特徴とする。
よって、本発明の集積弁では、被制御流体が流れる近くを温度調節用流体が流れるので、その温度調節用流体の温度が被制御流体に伝わり易く、制御性が良いものとなる。
また、本発明の集積弁は、前記温調流路が、前記ベースブロック内に断続的に形成され、その流路端部の開口が前記集積ユニットを固定するための取付け面に開設されたものであって、前記集積ユニットが、前記ベースブロックへ固定するための取付プレートを備え、その取付プレートには、ベースブロックに固定された際に断続的な温調流路を連続させる接続流路が形成されていることを特徴とする。
よって、本発明の集積弁では、温度調節用流体が取付プレートの接続流路を流れることにより集積ユニットも温度調節されて、被制御流体にとってよりよい温度環境とすることができる。
また、本発明の集積弁は、前記取付プレートの接続流路が、集積ユニットのポートを囲むように形成されたものであることを特徴とする。
よって、本発明の集積弁では、集積ユニットとベースブロック間を出入りする被制御流体を効果的に温度制御することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる集積弁の一実施の形態について説明する。図１は、集積弁の一実施の形態を示した外観斜視図である。
本実施の形態の集積弁１は、前記従来例と同様にフィルター２、レギュレータ３及びバルブ４を連設したものであり、それぞれが取付プレート５，５，５によってベースブロック６に固定されている。取付プレート５，５，５は、全て同一形状で同様に四隅に固定孔が穿設されたものであり、フィルター２、レギュレータ３及びバルブ４が、取付部を共通にした集積ユニットとして構成されている。従って、集積弁１は、フィルタ２などの各集積ユニット（以下、集積ユニット２，３，４と記す）が、ベースブロック１０に対しその取付面１１の任意の位置に取り付けられるよう構成されている。
ベースブロック１０は直方体形状をなし、その一側面にユニット取付面１１が構成されている。そして、そのベースブロック１０には、集積ユニット間を接続するガス流路が断続的に形成され、流路端部の開口が取付面１１に開設されている。
【０００９】
ベースブロック１０の内部に形成されたガス流路は、集積ユニット２，３，４の間に位置するＶ字流路２２，２３と、各端面側に一方の開口が開設された供給流路２１と排出流路２４とが、それぞれ連続することなく断続的に形成されている（以下、まとめてガス流路２１，２２，２３，２４と記す）。取付面１１に開設されたガス流路２１，２２，２３，２４の開口は、その取付面１１に固定した集積ユニット２，３，４のポート（不図示）と接続可能な位置にある。
また、本実施の形態の集積弁１は、ベースブロック１０に更に温水を流すための温度調節用流路が形成されている。この温度調節用流路は、集積弁１を流れる被制御流体であるガスを常温で液化させないように保温するために設けられている。そこで、温度調節用流路は、ガス流路２１，２２，２３，２４に沿うようにほぼ同一の形状で形成され、供給流路３１、２個のＶ字流路３２，３３、そして排出流路３４（以下、まとめて温調流路３１，３２，３３，３４と記す）が、断続的に形成されている。
【００１０】
一方、集積ユニット２，３，４の取付プレート５，５，５には、図面上フィルタ２の取付プレート５にて破線で示すように、その取付面側にＣ形溝１５が形成されている。Ｃ形溝１５は、端部１５ａ，１５ｂの距離と、温調流路３１，３２の開口３１ａ，３２ｂの距離とが一致するよう形成され、取付プレート５をベースブロック１０に固定した際に端部１５ａが開口３１ａと、端部１５ｂが開口３２ｂと重なるよう構成されている。他の箇所の温調流路３２，３３，３４の開口についても同様である。そのため、集積ユニット２，３，４がベースブロック１０に固定されると、断続的に形成された温調流路３１，３２，３３，３４は、取付プレート５，５，５のＣ形溝１５を介して連続し、ベースブロック１０内を集積ユニット２，３，４の配列方向に流体が流れる１本の流路となる。なお、取付プレート５，５，５は、Ｃ形溝１５を流れる流体が漏れないように、ベースブロック１０との間にシール処理を施して固定される。
また、集積ユニット２，３，４がベースブロック１０に固定されると、これら集積ユニット２，３，４の図示しないポートは、断続的に形成されたガス流路２１，２２，２３，２４の隣り合う流路の開口部と接続され、各集積ユニット２，３，４をガス流路２１，２２，２３，２４でつないだ流体制御ラインが構成される。
【００１１】
よって、本実施の形態の集積弁１では、その温調流路３１，３２，３３，３４（Ｃ形溝１５も含む）に温水が流されてベースブロック１０及び取付プレート５，５，５が加熱保温される。
この場合、特に温調流路３１，３２，３３，３４がガス流路２１，２２，２３，２４とほぼ平行に形成したので、ガス流路２１，２２，２３，２４に対して熱の伝わりがほぼ均一になり、ガス流路内における温度分布にばらつきがなくなった。そのため、ガス流路２１，２２，２３，２４内は被制御流体にとって適切な温度環境となり、常温で液化しやすいジクロールシランなどが高精度な気化状態で適切に供給されるようになった。また、温調流路３１，３２，３３，３４（Ｃ形溝１５も含む）内を流れる温水の熱は、拡散することなく効率よく被制御流体に伝達されるため、温度の制御性が従来に比べて格段によくなり、省エネにも寄与することとなった。
また、Ｃ形溝１５は、集積ユニット２，３，４の図示しないポートを囲むようにして加熱保温するため、その集積ユニット２，３，４とベースブロック１０間を出入りする被制御流体を効果的に温度制御することができるようになった。
更に、前記従来例のようにヒータを設置させるためのヒータブロックをなくすことができ、集積弁自体をコンパクトにすることができた。
【００１２】
なお、本発明は、前記実施の形態のものに限定されるわけではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施の形態では、ガスの保温するために温調流路に温水を流したが、温水の代わりに熱風を流すようにしてもよい。また、温める場合のみならず、冷却する場合には冷水などを流すなどしてもよく、あらゆる温度領域の温度調節に対応することができる。
また、例えば温調流路の経路は、ベースブロック１０の長手方向に平行に複数本形成するようなものであってもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は、複数の集積ユニットがベースブロック上に並べて固定され、そのベースブロックに断続的に形成された流路によって、被制御流体が各集積ユニットを流通可能な流体制御ラインを構成し、そのベースブロックが、流体制御ラインを流れる被制御流体の温度を調節するための温度調節用流体を流す温調流路を有する構成としたので、コンパクトな集積弁を、また温度の制御性が良い集積弁を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積弁の一実施の形態を示した外観斜視図である。
【図２】従来の集積弁を示した外観斜視図である。
【符号の説明】
１ 集積弁
２ フィルタ（集積ユニット）
３ レギュレータ（集積ユニット）
４ バルブ（集積ユニット）
５ 取付プレート
１０ ベースブロック
１５ Ｃ形溝（温調流路）
２１ 供給流路（ガス流路）
２２，２３ Ｖ字流路（ガス流路）
２４ 排出流路（ガス流路）
３１ 供給流路（温調流路）
３２，３３ Ｖ字流路（温調流路）
３４ 排出流路（温調流路）

Claims (2)

1. 複数の集積ユニットをベースブロック上に並べて固定し、被制御流体が、そのベースブロックに断続的に形成された流路を介して各集積ユニットを流れる流体制御ラインを構成する集積弁において、
   前記ベースブロックは、内部にＶ字流路を有し、前記流体制御ラインを流れる被制御流体の温度を調節するための温度調節用流体を流す温調流路を、前記流路とほぼ並行に有し、
   前記温調流路は、前記ベースブロック内に断続的に形成され、その流路端部の開口が前記集積ユニットを固定するための取付け面に開設されたものであって、
   前記集積ユニットは、前記ベースブロックへ固定するための取付プレートを備え、その取付プレートには、ベースブロックに固定された際に断続的な温調流路を連続させる接続流路が形成されていることを特徴とする集積弁。
2. 複数の集積ユニットをベースブロック上に並べて固定し、被制御流体が、そのベースブロックに断続的に形成された流路を介して各集積ユニットを流れる流体制御ラインを構成する集積弁において、
   前記ベースブロックは、前記流体制御ラインを流れる被制御流体の温度を調節するための温度調節用流体を流す温調流路を有し、
   前記温調流路は、前記ベースブロック内に断続的に形成され、その流路端部の開口が前記集積ユニットを固定するための取付け面に開設されたものであって、
   前記集積ユニットは、前記ベースブロックへ固定するための取付プレートを備え、その取付プレートには、ベースブロックに固定された際に断続的な温調流路を連続させる接続流路が形成され、
   前記取付プレートの接続流路は、集積ユニットのポートを囲むように形成されたものであることを特徴とする集積弁。

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