JP3745547B2

JP3745547B2 - 集積弁

Info

Publication number: JP3745547B2
Application number: JP35119598A
Authority: JP
Inventors: 寛板藤; 剛小倉; 和彦小池
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000170955A

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）、六フッ化タングステン（ＷＦ₆ ）、三フッ化塩素（ＣｌＦ₃ ）等のプロセスガスを液化させることなく、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ガスライン上の高圧ボンベ、配管、マスフローコントローラ等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、従来から集積弁にはヒータを設けて、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構成がとられていた。
【０００３】
ここで図４は、従来の集積弁示した図である。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、前記集積ユニットとベースブロックとの間に流体を加熱保温するためのヒータを介在させたことを特徴とする。
よって、本発明の集積弁によれば、集積ユニットとベースブロックとの間にヒータを介在させれば、前記従来例のように集積弁の側面部を出っ張らせることなくコンパクト化でき、そのヒータの熱が流路の形成された集積ユニットやベースブロックを直接加熱するので、被制御流体温度の制御性が良くなる。
【０００７】
また、本発明の集積弁は、前記ヒータが、前記集積ユニットの取付け面に対応した形状のシート状のものであって、前記集積ユニットを前記ベースブロックへ固定するボルトを通すための固定孔と、前記集積ユニットと前記ベースブロックとの流路が接続可能となるための接続孔とが形成されたものであることを特徴とする。
そのため、ボルトに貫通されたヒータは、集積ユニットの取付け面に重ねて挟み込まれて位置決めされ、接続孔の位置で集積ユニットとベースブロックとの流路が接続される。よって、なんら構造的に付加することなくヒータを装着することができ、また集積弁自体もヒータを取り付けない状態とほとんど変わることがない大きさになり、コンパクトにすることができる。
【０００８】
また、本発明の集積弁は、前記ベースブロックが、ユニット取付面に凸部を備え、前記ヒータが、前記集積ユニットの取付け面に対応した形状のシート状のものであって、ベースブロックの凸部に合わせてカットされたはめ合い部を備えるものであって、そのヒータのはめ合い部をベースブロックの凸部にはめ込むことにより、ヒータをユニット取付面に位置決めすることを特徴とする。
また、本発明の集積弁は、前記ベースブロックが、前記集積ユニットを固定するボルトを螺合させるためのネジ穴と、前記集積ユニットの流路口と接続する流路口とが、ユニット取付面に突設された凸部に形成され、前記ヒータが、前記集積ユニットの取付け面に対応した形状のシート状のものであって、前記ベースブロックのユニット取付面に形成された凸部の形状に合わせてカットされたものであることを特徴とする。
よって、これら本発明の集積弁では、ユニット取付面の凸部に合わせようにヒータを載置させれば、ヒータはずれることなく簡単に集積ユニットとの間に挟み込んで取り付けられる。
【０００９】
また、本発明の集積弁は、前記集積ユニットが、前記ベースブロックに固定するための取付プレートが一体に形成され、その取付プレートが同一の形状で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、取付プレートを同一形状にして、ベースブロックに対する集積ユニットの取付部を共通にすることにより、一種類の形状のヒータで対応させることができる。
【００１０】
【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、集積弁の第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２２，２２…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６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。
【００１１】
ベースブロック６は、直方体形状をなし、一側面にユニット取付面１１が形成されている。そのユニット取付面１１には、取付プレート５を固定するためのボルト２１，２１…のネジ穴１２，１２…が、４箇所の穴を一組にして所定間隔で設けられている。
またベースブロック６の内には、図２に示すように集積ユニット２，３，４の間に位置するＶ字形の流路２７，２８と、各端面側に一方の開口が開設された供給側の流路２６と排出側の流路２９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。そして、取付面１１に開設された流路２６，２７，２８，２９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。
従って、集積弁１は、集積ユニット２，３，４がベースブロック６に取り付けられると、その集積ユニット２，３，４及びベースブロック６の流路２６，２７，２８，２９によって、流体が流れる一連の流体制御ラインが構成される。
【００１２】
そして、本実施の形態の集積弁１では、流体を加熱保温するためのヒータ７を集積ユニット２，３，４とベースブロック６との間に直接挟み込むように構成している。即ち、取付プレート５の底面にヒータ７を配置させて、その取付プレート５をベースブロック６へボルト２１，２１…で固定するようにしたものである。
ヒータ７は、取付プレート５と略同一の大きさに形成され、取付プレート５の固定孔２２，２２…と一致する位置に固定孔２３，２３…が形成されている。また、集積ユニット２，３，４のポート部分とベースブロック６の接続口１３，１３とを接続させるため、中央部分には長円形の接続孔２４が形成され、そこにガスケット８，８が入れられるようになっている。
このヒータ７は、例えば抵抗線をガラス繊維コードに螺旋状に巻き付けた抵抗エレメントや、抵抗箔をエッチングして形成した抵抗エレメントをガラス繊維で補強された薄い２枚のシリコンラバーの間にセットし加硫したものである。
【００１３】
そこで、ヒータ７が備え付けられた集積弁１では、ヒータ７によって温度が調整され、常温で液化しやすいジクロールシランなどの流体が高精度な気化状態で適切に供給されることとなる。
集積弁１では、ジクロールシランなどの常温で液化しやすい流体を流す際には、ヒータ７を通電して熱を発生させる。ヒータ７の熱は、そのヒータ７を挟み込んだ集積ユニット２，３，４やベースブロック６へと伝えられるため、そこを流れる流体が温められることとなる。即ち、集積ユニット２，３，４及びベースブロック６の流路内の温度が、ヒータ７の発熱によって流体の凝結温度以上に維持されるため、この集積弁１によって流量制御された流体が気化状態で適切に供給されることとなる。
【００１４】
よって、本実施の形態の集積弁１では、ヒータ７の熱が拡散することなく、直接集積ユニット２，３，４及びベースブロック６へと効率よく伝わるようになった。従って、ヒータ７による温度の制御性が従来に比べて格段によくなり、省電力化にも寄与することとなった。
また、従来例で示したようなヒータ１０６を設置させるためのヒータブロック１０７をなくすことができ、部品点数を減らすことができたことに加え、側方に突設されていたヒータブロック１０７のためのスペースを省くことができ、集積弁１をコンパクトにすることもできた。特に、ヒータ７は薄いものであり、これを取り付けるための設置個所を別途設ける必要もないため、ヒータを設けない集積弁と同程度の大きさのものとすることができた。
【００１５】
次いで本発明にかかる集積弁の第二実施の形態について説明する。図３は、集積弁の第二実施の形態を示した外観斜視図である。但し、前記第一実施の形態と同一の構成については、同符号を付して説明する。
本実施の形態の集積弁３１は、前記実施の形態と同様にフィルター２、レギュレータ３及びバルブ４が、取付プレート５，５，５と一体に形成され、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。そして、これら集積ユニット２，３，４が、取付プレート５，５，５とベースブロック３２との間にヒータ３３，３３，３３を挟んで固定される。
ベースブロック３２は、そのユニット取付面４１に取付プレート５，５，５をボルト２１で固定するためのネジ穴４２，４２…が形成され、また各集積ユニット２，３，４のポート部分と接続する接続口４３，４３が開設されている。そして、本実施の形態のベースブロック３２は、ネジ穴４２，４２…が凸部４５，４５…に、接続口４３，４３が凸部４６に設けられている。凸部４５，４５…，４６は同一高さで形成されているが、その高さは、ヒータ３３，３３，３３の厚みと一致する。
【００１６】
一方、ヒータ３３は、取付プレート５，５，５と略同一の大きさの四角形から、凸部４５，４５…に対応して四隅をカットした略十字形に形成され、更に中央部分に凸部４６に対応した長円形の孔が明けられている。
そこで、集積ユニット２，３，４をベースブロック３２へ取り付ける場合には、先ずベースブロック３２のユニット取付面４１にヒータ３３，３３，３３をセットすれば、ヒータ３３，３３，３３は、凸部４５，４５…，４６の間にははまり込んで位置決めされる。そのため、ベースブロック３２上のヒータ５１はずれることなく、その後固定された取付プレート５，５，５によって挟み込まれる。
ヒータ５１は、前記実施の形態のものと同様に抵抗線をガラス繊維コードに螺旋状に巻き付けた抵抗エレメントや、抵抗箔をエッチングして形成した抵抗エレメントをガラス繊維で補強された薄い２枚のシリコンラバーの間にセットし加硫したものである。
【００１７】
よって、本実施の形態の集積弁３１では、前記第一実施の形態のものと同様に、ヒータ３３，３３，３３によって温度調整がなされ、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こととなる。その際、ヒータ３３，３３，３３の熱は、拡散することなく効率よく流体に達される。そのため、ヒータ３３，３３，３３による温度の制御性が従来に比べて格段によくなり、省電力化にも寄与することとなった。
また、従来例のようにヒータ１０６を設置させるためのヒータブロック１０７，１０７をなくすことができ、部品点数を減らすことができたことに加え、ヒータブロックのためのスペースをなくすことでコンパクトにすることもできた。
更に、本実施の形態では、ヒータ３３，３３，３３を凸部４５，４５…，４６にはめ込むようにセットすれば、その後にずれることがないので、集積ユニット２，３，４の組み付けが非常に簡単になった。
【００１８】
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。
前記実施の形態では、フィルター２、レギュレータ３、バルブ４を集積ユニットとした集積弁を示して説明したが、集積弁の形態としては、別の集積ユニットを組み合わせたものであってもよい。
また、例えば前記実施の形態では、集積ユニット毎にヒータを設けたが、ベースブロックの取付面全体に一枚のヒータを挟み込むようにしてもよい。
また、例えば前記第二実施の形態では、ベースブロックにネジ穴４２，４２…部分と接続口４３，４３部分に凸部４５，４５…，４６で形成したが、このような加工部分とは関係なく位置決めのための凸部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
【発明の効果】
そこで、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れる流体制御ラインを構成し、その集積ユニットとベースブロックとの間に流体を加熱保温するためのヒータを介在させるようにしたので、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が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積弁の第一実施の形態を示した外観斜視図である。
【図２】集積弁１のベースブロック６内の流路を示した透視図である。
【図３】集積弁の第二実施の形態を示した外観斜視図である。
【図４】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
３レギュレータ
４バルブ
５取付プレート
６ベースブロック
７ヒータ
２６，２７，２８，２９流路

Claims

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、
前記集積ユニットは、前記ベースブロックに固定するための取付プレートが一体に形成され、
前記集積ユニットとベースブロックとの間に、流体を加熱保温するためのシート状ヒータを介在させ、
前記シート状ヒータは、前記取付プレートの下面と略同一の形状であり、
前記シート状ヒータの上面が、前記取付プレートの下面と接触し、前記シート状ヒータの下面が前記ベースブロックに前記集積ユニットを取り付けるユニット取付面と接触することを特徴とする集積弁。
請求項１に記載の集積弁において、
前記ベースブロックは、前記ユニット取付面に凸部を備え、
前記シート状ヒータは、前記ユニット取付面の凸部に合わせてカットされたはめ合い部を備えるものであって、
前記シート状ヒータのはめ合い部を前記ユニット取付面の凸部にはめ込むことにより、前記シート状ヒータを前記ユニット取付面に位置決めすることを特徴とする集積弁。
請求項２に記載の集積弁において、
前記ベースブロックは、前記集積ユニットを固定するボルトを螺合させるためのネジ穴と、前記集積ユニットの流路口と接続する流路口とが、前記ユニット取付面に突設された凸部に形成されて有していることを特徴とする集積弁。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の集積弁において、
前記集積ユニットは、前記取付プレートが同一の形状で形成されたものであることを特徴とする集積弁。