JP4092164B2 - ガス供給ユニット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程で使用される供給ガスの供給を行うためのガス供給ユニットに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、半導体等の製造工程においては数種類の腐食性を有する供給ガスが使用されており、このような数種類の供給ガスを供給するガス供給ラインの一部にガス供給ユニットが使用されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
図15は、従来のガス供給ユニット100の一例を示す図である。
ガス供給ユニット100は、流体制御機器である手動弁101、レギュレータ102、圧力計103、フィルタ104、入力弁105、パージ弁106、マスフローコントローラ107、出力弁108が、ガス流路がそれぞれ形成された配管ブロック109,110,111,112,113,114,115,116,117に接続されることによって数種類の供給ガスを供給するガス供給ラインの一部を構成している。こうしたガス供給ユニット100は、流体制御機器101〜108の間に接続部品を必要としないので、設置面積をコンパクトにして流路長さを短縮することができる。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−153289号公報(第5頁、第9図)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図15のガス供給ユニット100は、次のような問題があった。
すなわち、ガス供給ユニット100では、流体制御機器101〜108を配管ブロック109〜117の上面に取り付けて供給ガスの流路を形成しているため、例えば、流体制御機器101〜108の1つであるフィルタ104を2個の配管ブロック112,113に接続する必要がある。そのため、ガス供給ユニット100は、ガス供給ラインに設置するときに、流体制御機器101〜108と配管ブロック109〜117の設置スペースを要し、占有スペースが大きくなる問題があった。また、流体制御機器101〜108や配管ブロック109〜117など部品点数が多いため、ガス供給ユニット100自体の重量が重くなる問題があった。特に、ガス供給ユニット100は、複数列隣り合わせて使用されることが一般的であり、占有スペースや重量の問題は、ガス供給ラインに使用されるガス供給ユニット100の数が増加する毎に顕著になる。
【0006】
また、ガス供給ユニット100はフィルタ104の配置変更が煩わしかった。すなわち、例えば、フィルタ104の配置を入力弁105の上流側からレギュレータ102の上流側に配置変更する場合、従来のガス供給ユニット100では、レギュレータ102と圧力計103とフィルタ104を配管ブロック110〜113からそれぞれ取り外し、レギュレータ102と圧力計110を下流側にずらして配管ブロック111〜113に接続した後に、フィルタ104を配管ブロック110,111に接続することにより、レギュレータ102と圧力計103とフィルタ104との順序を並べ替える必要があり、配置変更に手間がかかっていた。
【0007】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、コンパクト且つ軽量で配置変更の容易なガス供給ユニットを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、以下の構成を有する。
(1)2以上の流体制御機器と、配管ブロックとを有し、配管ブロックの上面に流体制御機器を取り付けることによって流体制御機器同士を接続し、ガス供給ラインの一部を構成するガス供給ユニットにおいて、流体制御機器と配管ブロックとの間に取り付けられ、流体制御機器と配管ブロックとを連通させる流路にフィルタエレメントを設けたフィルタブロックを有することを特徴としている。
【0009】
上記のように構成されたガス供給ユニットでは、フィルタブロックを流体制御機器と配管ブロックとの間に設けることにより、従来流体制御機器として配管ブロックに接続していたフィルタを除去し、それに伴ってフィルタに接続していた2個の配管ブロックのうち1個を除去したため、全長を短くしてユニット全体をコンパクトにすることができると同時に、部品点数などを減らして重量を軽量化することができる。そして、フィルタブロックは、流体制御機器と配管ブロックとの間に配置されるので、流体制御機器の順序を並べ替えることなく簡単に配置変更することができる。
【0010】
(2)(1)に記載の発明において、2以上の流体制御機器が、供給ガスが入力する入力ポートと、供給ガスが出力する出力ポートと、フィルタブロックを取り付けられる取付孔とをそれぞれ同じ位置に設けられていることを特徴としている。
すなわち、フィルタブロックを2以上の流体制御機器の何れに対しても接続可能なので、使用目的に応じてフィルタブロックの配置を自由に選択することができる。
【0011】
(3)(1)又は(2)に記載の発明において、フィルタブロックが、天地を逆さにしたときにも流体制御機器に対して取り付けられることを特徴としている。
すなわち、フィルタブロックの取り付けを流体制御機器に対して天地を逆さにして取り付ければ、各流体制御機器に対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの上流側と下流側に選択的に取り付けることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1実施の形態)
次に、本発明に係るガス供給ユニットの第1実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、ガス供給ユニット10の側面図であって、レギュレータ2に対してフィルタエレメント26を供給ガスの流れの上流側に配置した図である。
ガス供給ユニット10は、上流側から流体制御装置である手動弁1、レギュレータ2、圧力トランスデューサ3、遮断弁4、マスフローコントローラ5、パージ弁6及び逆止弁7の各モジュールの順に並べられ、それぞれベース部材19上に組み付けられたものである。そして、各モジュール1〜7は、従来例のガス供給ユニット100(図15参照)と同様に配管ブロック11〜18を介して接続され、ガス供給ラインの一部を構成している。ここで、ベース部材19としては、ベースプレートやレールなどを用いる。
【0013】
第1実施の形態のガス供給ユニット10と従来例のガス供給ユニット100との相違は、ガス供給ユニットを構成するモジュールからフィルタ104を除去している点にある。フィルタ104は、供給された供給ガス内の混入不純物を除去するためガス供給ラインを構成する上で必須の構成ではあるが、第1実施の形態のガス供給ユニット10では、それを手動弁1やレギュレータ2などのようにモジュール化するのではなく、新たにフィルタ機能を内蔵するフィルタブロック20を用いることにより代替させている。
【0014】
図15に示す従来例のガス供給ユニット100では、手動弁101を通った供給ガスは、レギュレータ102から配管ブロック111、圧力計103、配管ブロック112、フィルタ104へと供給され、フィルタ104で不純物が除去された後に、配管ブロック113、入力弁105、配管ブロック114、パージ弁106、配管ブロック115、マスフローコントローラ107、配管ブロック116、出力弁108へと順次流れていく。このとき、モジュール101〜106は配管ブロック109〜115の上面に直接接続されていた。それに対して、図1に示す第1実施の形態のガス供給ユニット10は、フィルタ機能を内蔵するフィルタブロック20をモジュール1〜4と配管ブロック11〜15との間に適宜配設することを提案するものである。
【0015】
図2は、レギュレータ2の下面図である。
レギュレータ2の下面は、一辺の長さAの正方形をなし、その四隅には、取付孔31が形成されている。取付孔31は、レギュレータ2の下面におけるガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)の辺に対して中点からBだけ離れた位置に左右対称に形成され、且つ、ガス供給ユニット10の幅方向(図中上下方向)の辺に対して中点からCだけ離れた位置に上下対称に形成されている。また、レギュレータ2の入力ポート32と出力ポート33は、レギュレータ2の下面におけるガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)の辺に対して中点からBだけ離れた位置に左右対称に設けられている。入力ポート32と出力ポート33の開口部には、図示しないガスケットを嵌め込むための段差が形成されている。
【0016】
図3は、フィルタブロック20の上面図である。図4は、図3のNN断面図である。図5は、フィルタブロック20の下面図である。
フィルタブロック20は、上面と下面が一辺の長さAの正方形をなす直方体に成形されたものであり、その四隅には、モジュール1〜4に対してフィルタブロック20を図示しないボルトで固定するためのネジ穴30がレギュレータ2の取付孔31と対応するよう形成されている。すなわち、ネジ孔30は、フィルタブロック20におけるガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)の辺に対して中点からBだけ離れた位置に左右対称に形成され、且つ、ガス供給ユニット10の幅方向(図中上下方向)の辺に対して中点からCだけ離れた位置に上下対称に形成されている。
【0017】
フィルタブロック20の上面には、レギュレータ2の入力ポート32と出力ポート33に接続可能なポート21,22が形成されている。ポート21,22は、フィルタブロック20の上面におけるガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)の辺に対して中点からBだけ離れた位置に左右対称に設けられている。ポート21,22の開口部には、図示しないガスケットを嵌め込むための段差が形成されている。
一方、フィルタブロック20の下面には、ポート21,22の真下にポート23,24が設けられている。そのため、ポート23,24は、フィルタブロック20の下面におけるガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)に対して中点からBだけ離れた位置に左右対称に設けられている。従って、フィルタブロック20は、ポート21,22とポート23,24とが上面と下面の同じ位置に設けられているので、上下方向の取り付けを制限されない。尚、ポート23,24の開口部には、図示しないガスケットを嵌め込むための段差が形成されている。
【0018】
ポート21とポート23とは、フィルタ室25を介してつながっている。フィルタ室25は、フィルタブロック20の下面側から円形にあけられた穴であり、天井側に金属製のフィルタエレメント26を嵌め込まれている。フィルタエレメント26は、フィルタ室25を塞ぐように下面側から入れられたフィルタ押え27によって押さえ付けられて位置決めされている。フィルタ押え27は、フィルタ室25からのガス漏れを防止するためにも、フィルタ押え27とフィルタブロック20との隙間部分を溶接で塞いでフィルタ押え27をフィルタブロック20に一体に固定させている。また、ポート23に接続する流路28がフィルタ室25の内壁面に開口部を有しているため、フィルタ室25には、円筒形状の側壁に流路28とつながる貫通穴29が形成されている。
【0019】
図6は、配管ブロック12,13の上面図である。
配管ブロック12は、長手方向の長さAの直方体に成形されたものであり、その四隅には、フィルタブロック20を介して間接的に、或いは、直接的に配管ブロック12をレギュレータ2などのモジュール1〜7にボルトで固定するためのネジ穴42が形成されている。ネジ孔42は、ガス供給ユニット10の長手方向(図中左右方向)にDだけ離れ、且つ、ガス供給ユニット10の幅方向(図中上下方向)の辺に対して中点からCだけ離れた位置に上下対称に設けられている。
【0020】
配管ブロック12には、配管ブロック14をボルトによりベース部材19に固定するための貫通穴41,41が形成されている。そして、配管ブロック12の上面には、V字形流路(図1参照)と連通するポート43,44が、ガス供給ユニット10の幅方向(図中上下方向)の中点位置においてDだけ離れて形成されている。ポート43,44の開口部には、図示しないガスケットを嵌め込むための段差が形成されている。
【0021】
尚、配管ブロック13も配管ブロック12と同様の構造を有し、配管ブロック12,13は、配管ブロック12のポート44と配管ブロック13のポート43とがE(=B+B)だけ離れるようにベース部材19に取り付けられる。
【0022】
図7は、配管ブロック11(18)の上面図である。
配管ブロック11は、配管ブロック12等と同様にして、貫通穴41,41、ネジ穴42,42が形成されている。ネジ孔42は、配管ブロック11の上面におけるガス供給ユニット10の幅方向(図中上下方向)の辺に対して中点からCだけ離れた位置に上下対称に形成されている。ネジ孔42,42の間には、手動弁1の入力ポートと接続可能なポート49が形成され、入力口8と連通している。ポート49の開口部には、図示しないガスケットを嵌め込むための段差が形成されている。こうした配管ブロック11は、ポート49が配管ブロック12のポート43とE(=B+B)だけ離れるようにベース部材19に取り付けられる。
尚、配管ブロック18も配管ブロック11と同様の構造を有している。
【0023】
こうした図1のガス供給ユニット10では、配管ブロック11〜18のポートがE(=B+B)ずつ離れるように配管ブロック11〜18をベース部材19に取り付け、各モジュール1〜7を図示しないガスケットを介して配管ブロック11〜18の上面に配置して上方からネジを締結することにより各モジュール1〜7を配管ブロック11〜18に組み付けて固定する。このとき、レギュレータ2においては、配管ブロック12,13との間にフィルタブロック20を配設され、ガス供給ラインの一部を構成している。フィルタブロック20は、ポート21がレギュレータ2の入力ポート33に接続しているため、フィルタエレメント26がレギュレータ2に対して供給ガスの流れの上流側に配設されている。そして、ガス供給ユニット10は、入力口8側がガス供給源に接続される一方、出力口9側がチャンバに配管される。こうしたガス供給ユニット10は、供給ガスの種類に従って数個のユニットが並べられ、それぞれが配管されてガス供給回路が構成される。
【0024】
そこで、ガス供給回路を構成する1つのガス供給ユニット10における供給ガスの流れを見てみる。入力口8から入った供給ガスは、手動弁1からレギュレータ2へと送られる間に、フィルタブロック20で混入不純物を除去される。混入不純物を除去された供給ガスは、圧力トランスデューサ3から遮断弁4へと送られる。その際、供給ガスは、圧力トランスデューサ3を流れて圧力を監視される。そして、供給ガスは、マスフローコントローラ5を流れて所定流量に絞られる。こうして設定圧力及び設定流量に調節された供給ガスは、パージ弁6及び逆止弁7を通って出力口9からチャンバへと送られる。このとき、レギュレータ2やマスフローコントローラ5では、供給ガスの混入不純物がレギュレータ2の上流側で除去されているため、内部の細い流路がつまることを防止される。
【0025】
ここで、より確実にマスフローコントローラ5のつまりを防止するためには、マスフローコントローラ5の上流側にフィルタエレメント26を配置することが望ましい。この場合、図2に示すように、遮断弁4の下面にレギュレータ2と同じ位置に取付孔31、入力ポート32、出力ポート33を設ければ、フィルタブロック20をレギュレータ2と配管ブロック12,13との間から(図1参照)、マスフローコントローラ5と配管ブロック14,15との間に配置変更することができる(図8参照)。すなわち、レギュレータ2とフィルタブロック20とを配管ブロック12,13から取り外してレギュレータ2のみを配管ブロック12,13にネジで組み付けて固定した後、遮断弁4を配管ブロック14,15から取り外し、フィルタブロック20を遮断弁4と配管ブロック14,15との間に設置して遮断弁4とフィルタブロック20とを配管ブロック14,15に対してネジで組み付けて固定する。
【0026】
このとき、図8に示すように、フィルタブロック20のポート21を遮断弁4の入力ポート32に接続し、フィルタブロック20のポート22を遮断弁4の出力ポート33に接続するようにフィルタブロック20を遮断弁4と配管ブロック14,15の間に配置すると、フィルタエレメント26が遮断弁4に対して供給ガスの流れの上流側に配設される。この場合、ガス供給ユニット10をパージした後にフィルタブロック20のフィルタ室25やフィルタエレメント26に供給ガスが付着していても、遮断弁4を閉弁させておけば、マスフローコントローラ5を配管ブロック15から取り外してメンテナンスを行うときなどにガス漏れしない。
【0027】
また、フィルタブロック20は、ネジ孔31…同士、及び、ポート21,22とポート23,24とが上下面の同じ位置に設けられているので、フィルタブロック26の配置を図8に示す状態から遮断弁4に対して天地を逆さにさせ、図9に示すように遮断弁4と配管ブロック14,15の間に組み付けて固定することができる。このとき、フィルタブロック20は、ポート23が遮断弁4の出力ポート33と接続する一方、ポート21が配管ブロック15と接続するため、フィルタエレメント26が遮断弁4に対して供給ガスの流れの下流側に配設される。この場合、マスフローコントローラ5に入力する直前に供給ガスの混入不純物を除去するため、マスフローコントローラ5のつまりが防止される。
【0028】
尚、手動弁1、圧力トランスデューサ3の下面にも、レギュレータ2と同じ位置に取付孔31、入力ポート32、出力ポート33を設ければ、手動弁1と配管ブロック11,12との間(図10参照)や、圧力トランスデューサ3と配管ブロック13,14との間(図11参照)にフィルタブロック20を配置変更することが可能になり、更には、フィルタエレメント26を手動弁1や圧力トランスデューサ3に対して供給ガスの流れの上流側と下流側とに選択的に取り付けることが可能になる。
【0029】
従って、第1実施の形態のガス供給ユニット10によれば、フィルタブロック20を流体制御機器1〜7と配管ブロック11〜15との間に設けることにより(図1参照)、従来流体制御機器として配管ブロック112,113に接続していたフィルタ104(図15参照)を除去し、それに伴ってフィルタ104に接続していた2個の配管ブロック112,113のうち1個を除去したため、全長を短くしてユニット全体をコンパクトにすることができると同時に、部品点数などを減らして重量を軽量化することができる。そして、フィルタブロック20は、流体制御機器1〜4と配管ブロック11〜15との間に配置されるので、流体制御機器1〜4の順序を並べ替えることなく簡単に配置変更することができる。
【0030】
このとき、流体制御機器1〜7の下面に入力ポート32と出力ポート33をそれぞれ同じ位置に設ければ(図2参照)、フィルタブロック20を流体制御機器1〜7の何れに対しても接続可能になるので(図1、図8〜図11参照)、使用目的に応じてフィルタブロック20の配置を自由に選択することができる。
【0031】
また、フィルタブロック20の取り付けを流体制御機器1〜7に対して天地を逆さにして取り付ければ(図8、図9参照)、各流体制御機器1〜7に対してフィルタエレメント26を供給ガスの流れの上流側と下流側に選択的に取り付けることができる。
【0032】
(第2実施の形態)
次に、本発明のガス供給ユニットの第2実施の形態について図面を参照して説明する。第2実施の形態では、第1実施の形態とフィルタブロックの構成が相違しているので、この相違点について詳細に説明する。図12は、フィルタブロック50の上面図である。図13は、フィルタブロック50の側面図である。図14は、図12のHH断面図である。
【0033】
第2実施の形態のガス供給システムで使用されるフィルタブロック50は、フィルタブロック50の側面からあけられたフィルタ室55に金属製のフィルタエレメント56を横から挿入するようにしている。フィルタエレメント56は、円筒の一端を囲んだ袋形状をしたものであり、反対の開放端に固定された環状板60をフィルタ室55に嵌め込んで位置決めされている。フィルタ室55の開口部は蓋57で閉じられ、ポート51,53の間にフィルタエレメント56を配置したフィルタブロック50を構成している。フィルタブロック50のポート51〜54は、第1実施の形態のフィルタブロック20に形成されたポート21〜24と同様に上面と下面の同じ位置に形成されている。そして、フィルタブロック50は、ネジ穴59に挿通したボルトで流体制御機器1〜7に固定され、流体制御機器1〜7と配管ブロック11〜15との間に配置される。
【0034】
こうしたフィルタブロック50を使用したガス供給ユニットによれば、第1実施の形態のガス供給ユニット10と同様に、従来流体制御機器として配管ブロック112,113に接続していたフィルタ104(図15参照)を除去し、それに伴ってフィルタ104に接続していた2個の配管ブロック112,113のうち1個を除去したため、ユニット全体のコンパクト化と軽量化を図ることができることに加え、小型の集積ユニットを構成した場合にでも、フィルタ部分の流路を小さくすることなく十分な流量を確保することができる。
【0035】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。
【0036】
(1)例えば、上記実施の形態では、流体制御機器1〜7の下面に形成した入力ポート32と出力ポート33を取付孔31と同軸上に形成したり、フィルタブロック20,50のポート21〜24、51〜54をネジ孔30,59と同軸上に形成したり、配管ブロック12,13のポート43,44をネジ孔42と同軸上に形成したりすることにより、流体制御機器1〜7とフィルタブロック20又は配管ブロック12,13などの間に配設したガスケットを効率的に押し潰してシール性を向上させるようにした。それに対して、ガスケット自体に弾性などを有してシール性のよいものを使用することにより、各ポート、取付孔、ネジ孔を任意の位置に設けるようにしてもよい。
【0037】
(2)例えば、上記第1実施の形態では、フィルタエレメント26をフィルタ室25内に水平に配置した。それに対して、フィルタ室25に斜めに配置するフィルタエレメントを使用し、フィルタ部分の面積を広く確保するようにしてもよい。
【0038】
(3)例えば、上記第2実施の形態では、円筒形状のフィルタエレメント56を使用した。それに対して、表面に凹凸を設け、フィルタ部分の面積を広く確保するようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
従って、本発明のガス供給ユニットによれば、2以上の流体制御機器と、配管ブロックとを有し、配管ブロックの上面に流体制御機器を取り付けることによって流体制御機器同士を接続し、ガス供給ラインの一部を構成するガス供給ユニットにおいて、流体制御機器と配管ブロックとの間に取り付けられ、流体制御機器と配管ブロックとを連通させる流路にフィルタエレメントを設けたフィルタブロックを有しているので、全長を短くしてユニット全体をコンパクトにすることができると同時に、部品点数などを減らして重量を軽量化することができ、さらに、流体制御機器を並べ替えることなくフィルタブロックを簡単に配置変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施の形態に係り、ガス供給ユニットの側面図であって、レギュレータに対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの上流側に配置した図である。
【図2】 同じく、レギュレータの下面図である。
【図3】 同じく、フィルタブロックの上面図である。
【図4】 同じく、図3のNN断面図である。
【図5】 同じく、フィルタブロックの下面図である。
【図6】 同じく、配管ブロックの上面図である。
【図7】 同じく、配管ブロックの上面図である。
【図8】 同じく、ガス供給ユニットの側面図であって、遮断弁に対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの上流側に配置した図である。
【図9】 同じく、ガス供給ユニットの側面図であって、遮断面に対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの下流側に配置した図である。
【図10】 同じく、ガス供給ユニットの側面図であって、手動弁に対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの上流側に配置した図である。
【図11】 同じく、ガス供給ユニットの側面図であって、圧力トランスデューサに対してフィルタエレメントを供給ガスの流れの上流側に配置した図である。
【図12】 本発明の第2実施の形態に係り、フィルタブロックの上面図である。
【図13】 同じく、フィルタブロックの側面図である。
【図14】 同じく、図12のHH断面図である。
【図15】 従来のガス供給ユニットの一例を示す図である。
【符号の説明】
1 手動弁
2 レギュレータ
3 圧力トランスデューサ
4 遮断弁
5 マスフローコントローラ
6 パージ弁
7 逆止弁
10 ガス供給ユニット
11〜18 配管ブロック
20 フィルタブロック
21〜24 ポート
25 フィルタ室
26 フィルタエレメント
28 流路
32 入力ポート
33 出力ポート
Claims (2)
- 2以上の流体制御機器と、配管ブロックとを有し、前記配管ブロックの上面に前記流体制御機器を取り付けることによって前記流体制御機器同士を接続し、ガス供給ラインの一部を構成するガス供給ユニットにおいて、
前記流体制御機器と前記配管ブロックとの間に取り付けられ、前記流体制御機器と前記配管ブロックとを連通させる第1流路上に設けられたフィルタ室の内壁に段差が設けられ、前記段差に突き当たるように前記フィルタ室に嵌め込まれて前記フィルタ室に2つの部屋を形成するフィルタエレメントを有し、前記フィルタ室に並列して第2流路が形成されているフィルタブロックを有することを特徴とするガス供給ユニット。 - 請求項1に記載するガス供給ユニットにおいて、
前記フィルタブロックが、天地を逆さにしたときにも前記流体制御機器に対して取り付けられることを特徴とするガス供給ユニット。
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