KR101940325B1 - 유체 기구 및 상기 유체 기구를 구성하는 지지 부재 및 유체 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 복수의 유체 기기 유닛(10)과 그것들에 세트로 부착되는 외부 유체 기기(V1,V2)를 효율적으로 컴팩트하게 배치 가능한 유체 기구(100)를 제공하고, 각각의 유체 기기 유닛(10)의 길이방향 측면끼리를 밀착시켜 배치하는 동시에, 외부 유체 기기(V1,V2)를, 유체 기기 유닛(10)의 폭방향 외측에 나열하여 배치하도록 하였다. 게다가, 외부 유체 기기(V1,V2)와 유체 기기 유닛(10)을 접속하는 유입 경로(9c) 및 유출 경로(9d)에 있어서, 짧은 유입 경로(9c)는 긴 유출 경로(9d)에 접속하도록 하였다.

Description

유체 기구 및 상기 유체 기구를 구성하는 지지 부재 및 유체 제어 시스템 {FLUID MECHANISM, SUPPORT MEMBER CONSTITUTING FLUID MECHANISM AND FLUID CONTROL SYSTEM}

이 발명은, 예를 들면 반도체 제조 프로세스에서 이용되는 재료 가스 등의 유량을 측정하거나 제어하거나 하는 유체 기구 및 이 유체 기구를 구성하는 지지 부재 및 가스 공급 시스템 등에 있어서의 유체 제어 시스템에 관한 것이다.

종래의 유체 기기 유닛인, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러는, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 유체 기기인 유량 센서나 유량 제어 밸브를 가지고 있고, 별개 또는 일체로 마련한 정보처리 회로에 의해서, 유체의 유량을 설정치로 제어하는 구성으로 되어 있다.

또한, 최근에는 풋프린트(footprint) 축소를 위해, 상기 매스 플로우 컨트롤러를 포함한 유체 기구의 슬림화가 요구되고 있다.

그 때문에, 예를 들면 본 발명자들은, 평면 방향에서 보아 길이방향과 직교하는 방향인 폭방향의 치수가 매우 작은 매스 플로우 컨트롤러를 개발하고 있다. 이러한 매스 플로우 컨트롤러는, 유체가 도입되는 입력 포트와 유체가 도출되는 출력 포트와의 사이에 1 또는 복수의 유체 기기가 설치되고, 평면 방향에서 보아 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 방향이 길이방향으로 설정되어 있다.

이러한 구성이면, 병렬하는 복수의 유체 경로를 마련하는 경우에도, 예를 들면, 복수의 매스 플로우 컨트롤러를 그들의 길이방향이 서로 평행이 되도록 측면끼리를 인접 배치하는 것에 의해서, 매우 컴팩트한 유량 제어 기구를 구축할 수 있다.

그런데, 이러한 유량 제어 기구에는, 매스 플로우 컨트롤러에 더해, 유로를 완전하게 닫을 때나, 이상시에서의 정지시 등에 이용하는 개폐 밸브 등의 보조적인 외부 유체 기기를 각 매스 플로우 컨트롤러에 대응시켜 부가하는 경우가 있다. 이러한 외부 유체 기기는, 통상은, 매스 플로우 컨트롤러의 길이방향을 따라 앞뒤로 배치된다.

또한, 종래, 반도체 제조 프로세스에 있어서는, 여러 가지의 요소(要所) 가스를 소정의 비율로 혼합하여 재료 가스를 생성하고, 이 재료 가스를 챔버 안에 공급하도록 하고 있다. 그 때문에, 예를 들면, 특허문헌 2, 3에 나타내는 가스 공급 장치가 이용되고 있다.

게다가 최근에는, 웨이퍼의 대구경화(大口經化)에 의해 동일 챔버의 복수 개소에 설치한 가스 유입 포트로부터 재료 가스를 공급하는 경우도 있기 때문에, 혼합한 재료 가스를 임의의 유량비로 복수로 분류(分流)하는 분배기를 구비한 것도 개발되어 있다.

일본 공개특허공보 2011-154433호 일본 공개특허공보 2010-204899호 국제공개특허공보 WO2008/023711호

그런데, 이 외부 유체 기기의 평면 방향에서 보았을 때의 배치 치수가, 상기 매스 플로우 컨트롤러의 폭치수보다 큰 경우, 매스 플로우 컨트롤러의 길이방향을 따른 전후에 중심선을 맞추어 외부 유체 기기를 배치하면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 매스 플로우 컨트롤러끼리를 이간시켜 배치하지 않을 수 없게 되어, 쓸데없는 공간이 생겨 버릴 뿐만 아니라, 원래 매스 플로우 컨트롤러를 슬림화한 의의가 없어진다. 또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 외부 유체 기기와 매스 플로우 컨트롤러와의 중심선을 옮기면, 매스 플로우 컨트롤러끼리를 인접시킬 수는 있지만, 각 유로의 길이가 다르게 되어, 응답 어긋남 등의 관점으로부터 바람직하지는 않다. 게다가, 매스 플로우 컨트롤러의 길이방향의 전후에 외부 유체 기기가 배치되기 때문에, 길이방향의 치수를 축소하고 싶은 경우에 한계가 생긴다.

본 발명은 이러한 부적절함을 해결할 수 있도록 도모한 것으로서, 복수의 유체 기기 유닛과 그것들에 세트로 부착되는 외부 유체 기기를 효율적으로 컴팩트하게 배치하면서도, 컴팩트하고 간단하고 쉬운 구성으로 유체의 유량을 소정 비율로 분류할 수 있도록 하는 것을 그 주된 소기 과제로 하는 동시에, 각각의 유체 기기 유닛에 대응하는 유체 유로를 가급적으로 동일한 길이로 할 수 있도록 하여, 유체 공급 등에 있어서의 응답 어긋남 등을 생기기 어렵게 하는 것도 도모한 것이다.

또한, 분배기에서는, 분배한 유로의 각각에 유체 저항소자를 마련하고 있기 때문에, 분배수가 증가하면 부피가 커진다고 하는 문제점이 생긴다.

게다가 분배기에서는, 각 가스 유입 포트에의 재료 가스의 유량비를 컨트롤 할 수 있지만 개개의 농도까지 컨트롤 할 수는 없다. 개개의 농도를 컨트롤하기 위해서는, 각 가스 도입 포트에의 재료 가스 공급 시스템을 서로 독립하여 마련하면 좋지만, 이러한 구성이면, 규모나 비용이 증가하여 현실적이지 않다.

본 발명은 이러한 부적절함을 감안하여 이루어진 것으로서, 컴팩트하고 간이성을 유지하면서, 유체의 혼합도 동시에 행할 수 있도록 도모한 것이다.

즉, 본 발명에 관한 유체 기구는, 유체가 유입되는 입력 포트와 유체가 유출되는 출력 포트와의 사이에 1 또는 복수의 유체 기기가 설치되고, 평면 방향에서 보아 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 방향이 길이방향으로 설정되어 있는 유체 기기 유닛과, 복수의 상기 유체 기기 유닛을, 그들의 길이방향이 서로 대략 평행하게 되도록 인접시켜 지지하는 지지 부재를 구비한 것이다.

그리고, 상기 지지 부재가, 상기 입력 포트에 접속되어 상기 입력 포트에 유체를 도입하는 유입 유로와, 상기 출력 포트에 접속되어 상기 출력 포트로부터 유체를 도출하는 유출 유로를 구비하고, 상기 유입 유로의 시단(始端)에 형성되는 도입 포트가, 평면 방향에서 보아 상기 길이방향과는 직교하는 방향인 폭방향에서, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있고, 상기 유출 유로의 종단(終端)에 형성되는 도출 포트가, 상기 폭방향에서, 가장 외측에 위치하는 다른쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 것이면, 측면끼리를 인접시켜 조밀하게 배치한 복수의 유체 기기 유닛의 길이방향 전후가 아니라, 측방에 도출입 포트가 설치되어 있으므로, 이 도출입 포트에 접속해야 할 외부 유체 기기의 치수가, 유체 기기 유닛의 폭치수보다 커도, 쓸데없는 공간이 생기는 일 없이, 풋프린트를 최소로 하는 면적 효율이 좋은 컴팩트한 구성이 가능해진다. 게다가, 길이방향 치수도 유체 기기 유닛만의 길이방향 치수로 억제할 수 있다.

또한, 상기 각 입력 포트 및 각 출력 포트가 각각 상기 폭방향을 따라서 대략 직렬되도록, 상기 유체 기기 유닛이 배치되어 있고, 상기 유입 유로가, 상기 길이방향으로 대략 나열된 상기 도입 포트를, 상기 입력 포트에 가까운 단(端)의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 대략 나열된 상기 입력 포트의, 상기 도입 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것이고, 상기 유출 유로가, 상기 길이방향으로 대략 나열된 상기 도출 포트를, 상기 출력 포트에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 대략 나열된 상기 출력 포트의, 상기 도출 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것이면, 도입 포트로부터 도출 포트까지의 각 유로의 길이를 비교한 경우, 짧은 유입 유로는 긴 유출 유로에 접속되므로, 각 유로의 길이의 격차를 억제할 수 있어, 응답성 등에서의 문제를 해결할 수 있다.

한편, 여기서 말하는 포트란, 유로의 시단 및 종단에 형성되는 입구를 말하지만, 예를 들면, 어떠한 부재를 부착 가능하게 구성된 것 같은 특별한 물리적 구조를 취하는 것으로는 한정되지 않는다. 예를 들면 2개의 유로가 연속하고 있는 경우, 포트는, 그들 유로의 사이에 형성되는 개념적인 것이 된다.

본 발명의 공간절약 효과가 보다 현저하게 발휘되는 구체적인 형태로서는, 상기 한쪽의 유체 기기 유닛의 폭방향 외측에서 대략 상기 길이방향을 따라서 배치되는 동시에 상기 각 도입 포트에 각각 접속되는, 유체 기기 유닛과 동수의 상류측 외부 유체 기기, 및/또는, 상기 다른쪽의 유체 기기 유닛의 폭방향 외측에서 대략 상기 길이방향을 따라서 배치되는 동시에 상기 각 도출 포트에 각각 접속되는, 유체 기기 유닛과 동수의 하류측 외부 유체 기기를 더 구비하고, 평면 방향에서 보아 상기 외부 유체 기기의 배치에 필요로 하는 최단 치수가, 상기 유체 기기 유닛의 폭방향 치수보다 큰 것을 들 수 있다.

시스템 전체에서의 길이방향의 치수를, 유체 기기 유닛의 길이방향의 치수내에 넣기 위해서는, 상기 상류측 외부 유체 기기의 배치 상태에서의 전체의 길이방향 치수 및 상기 하류측 외부 유체 기기의 배치 상태에서의 전체의 길이방향 치수가, 유체 기기 유닛의 길이방향 치수와 대략 합치하거나 또는 그것보다 작아지도록, 유체 기기 유닛의 개수가 정해져 있는 것이 바람직하다.

보다 간단한 구성으로 공간 절약화를 실현하기 위해서는, 상기 지지 부재가 평판 형상을 이루고, 그 내부에 상기 유입 유로 및 유출 유로가 형성된 것인 동시에, 그 상면에 상기 유체 기기 유닛이 부착되어 있는 것이 바람직하다.

상기 유체 기기 유닛이, 그 유체 기기를 제어하고, 또는 유체 기기로부터의 출력을 연산하는 정보처리 회로를 더 구비한 것이고, 상기 정보처리 회로가 각각의 유체 기기 유닛에서 공통화되고 있는 것이면, 공간 절약화 뿐만 아니라 비용저감도 도모할 수 있다.

풋프린트를 불필요하게 넓히지 않는 구체적인 형태로서는, 상기 유체 기기 유닛이, 그 유체 기기를 덮는 제 1 하우징을 더 구비하고, 상기 정보처리 회로를 수용하는 제 2 하우징이 상기 제 1 하우징의 상면에 마련되어 있고, 상기 제 2 하우징의 평면 방향에서 본 윤곽이, 서로 인접하는 상기 제 1 하우징 전체의 평면 방향에서 본 윤곽내에 대략 넣어질 수 있도록 구성되어 있는 것을 들 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 유체 제어 시스템은, 가상 평면과 평행하게 연신하는 1차 유로와,

상기 가상 평면 방향에서 보아 상기 1차 유로와 교차하는 동시에, 그 교차 포인트에서 상기 1차 유로와 접속되어 상기 1차 유로를 흐르는 유체의 일부가 흘러들어가도록 구성된 복수의 2차 유로와, 상기 교차 포인트에 설정된 설치 영역에 배치되어, 상기 1차 유로로부터 2차 유로에 흘러들어가는 유체 유량의 비율을 정하는 유체 저항소자를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 것이면, 1차 유로와 2차 유로의 교차 포인트에 유체 저항소자가 배치되므로, 유로의 도중에 유체 저항소자를 마련한 것과 비교해서, 유로를 생략할 수 있는 동시에, 가상 평면 방향에서 보아 면적이 작은 것으로 할 수 있다. 즉, 간단하고 점유 면적이 작은 컴팩트한 구성으로 2차 유로에 유체의 유량 분배가 가능한 유량 제어 시스템을 구축하는 것이 가능하게 된다.

복수의 유체의 혼합이 가능하고, 게다가 그 혼합비나 농도를 컨트롤할 수 있도록 하기 위해서는, 상기 1차 유로의 양단에 각각 접속된 유체 공급 장치를 더 구비하고, 상기 1차 유로에 그 양단으로부터 각각 유체가 흘러들어가도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

복수의 유체의 분배나 혼합의 제어를 자유로이 행할 수 있도록 하여, 성분, 혼합비, 농도 등이 다른 복수의 혼합 유체를 동시에 생성할 수 있고, 또한 컴팩트성 및 간이 구조를 유지할 수 있도록 하기 위해서는, 복수의 1차 유로를 구비하고, 그들 복수의 1차 유로와 상기 복수의 2차 유로가, 상기 가상 평면 방향에서 보아 격자 형상으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 상기 설치 영역이 1차 유로에 설치되어 있는 것을 들 수 있고, 더 구체적으로는, 상기 유체 저항소자가, 실질적으로 저항이 발생하지 않는 대경로(大徑路)와, 이 대경로로부터 분기하여 저항을 발생하는 한 쌍의 소경로(小徑路)를 내부에 형성한 것이고, 설치 영역에 배치된 상기 유체 저항소자의 대경로가 상기 2차 유로에 연이어 통하는 동시에, 각 소경로가 각각 1차 유로에 있어서의 상기 설치 영역의 상류측 및 하류측에 연이어 통하도록 구성되어 있는 것을 들 수 있다.

이상으로 서술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수의 유체 기기 유닛과 그것들에 세트로 부착되는 외부 유체 기기를 효율적으로 컴팩트하게 배치하는 것이 가능해진다. 또한, 유출입 유로의 루트를 궁리하는 것에 의해, 도입 포트로부터 도출 포트에 이르기까지의 각각의 유체의 응답 특성을 일치시키는 것이 가능해진다.

게다가, 본 발명에 의하면, 간단하고 점유 면적이 작은 컴팩트한 구성으로 유체의 유량 분배가 가능한 유량 제어 시스템을 구축하는 것이 가능하게 된다. 또한, 1차 유로에 그 양단으로부터 각각 유체가 흘러들어가도록 구성함으로써 혼합도 가능해지고, 복수의 1차 유로를 더 마련하는 것에 의해, 성분, 혼합비, 농도가 다른 복수의 혼합 유체를 동시에 생성할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 유체 기구의 유체 회로도.
도 2는 상기 실시형태에 있어서의 유체 기구의 전체 사시도.
도 3은 상기 실시형태에 있어서의 매스 플로우 컨트롤러의 유체 회로도.
도 4는 상기 실시형태에 있어서의 매스 플로우 컨트롤러의 전체 사시도.
도 5는 상기 실시형태에 있어서의 매스 플로우 컨트롤러의 내부 구조를 나타내는 종단면도.
도 6은 상기 실시형태에 있어서의 매스 플로우 컨트롤러의 내부 구조를 나타내는 횡단면도.
도 7은 상기 실시형태에 있어서의 유체 저항 부재의 분해 사시도.
도 8은 상기 실시형태에 있어서의 지지 부재의 저면도 및 부분 단면도.
도 9는 상기 실시형태에 있어서의 유체의 흐름을 나타내는 유체 흐름도.
도 10은 종래의 유체 기구의 배치예를 나타내는 모식도.
도 11은 종래의 유체 기구의 배치예를 나타내는 모식도.
도 12는 본 발명의 다른 실시형태에 있어서의 지지 부재의 저면도.
도 13은 본 발명의 제 2 실시형태에 있어서의 유체 제어 시스템의 모식적 평면도.
도 14는 상기 실시형태에 있어서의 1차 유로 형성 부재의 종단면도.
도 15는 상기 실시형태에 있어서의 1차 유로 형성 부재의 평면도.
도 16은 상기 실시형태에 있어서, 1차 유로 형성 부재에 부착된 유체 저항소자를 나타내는 종단면도.
도 17은 상기 실시형태에 있어서의 유체 저항소자의 분해 사시도.
도 18은 상기 실시형태에 있어서, 1차 유로 형성 부재에 부착된 접속 부재를 나타내는 종단면도.
도 19는 상기 실시형태에 있어서의 유체 제어 시스템의 작용을 나타내는 작용 설명도.

이하, 본 발명의 일 실시형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태에 관한 유체 기구(100)는, 예를 들면, 반도체 제조 장치에 이용되는 것이고, 도 1에 전체 유체 회로도를 도시하는 바와 같이, 복수개(여기에서는 4개)의 병렬하는 가스 공급 라인을 형성하는 것이다. 각 재료 가스 공급 라인에는, 상류측 외부 유체 기기인 상류측 개폐밸브(V1), 유체 기기 유닛인 매스 플로우 컨트롤러(10) 및 하류측 외부 유체 기기인 하류측 개폐밸브(V2)가, 상류측으로부터 이 순서로 각각 나열되어 있고, 각 재료 가스 공급 라인에 있어서 서로 독립하여 재료 가스의 유량을 제어할 수 있도록 되어 있다.

또한, 이 유체 기구는, 도 2에 전체 사시도를 도시하는 바와 같이, 물리적으로는, 상기 상류측 개폐밸브(V1), 매스 플로우 컨트롤러(10) 및 하류측 개폐밸브 (V2)에 더하여, 이것들을 지지하는 지지부재(9)를 구비하고 있다. 이하에 각 부를 설명한다.

매스 플로우 컨트롤러(10)는, 도 3에 유체 회로도, 도 4에 사시도를 도시하는 바와 같이, 유체가 흐르는 내부 유로(1a)를 가지는 보디(1)와, 상기 내부 유로(1a)상에 설치된 유체 기기인 유량 조정 밸브(4)와, 이 유량 조정 밸브(4)보다 하류측에 설치되어 상기 내부 유로(1a)를 흐르는 유체의 질량 유량을 측정하기 위한 측정용 유체 기기인 압력 센서(21,22) 및 유체 저항소자(3)와, 압력 센서(21,22)에 의한 측정 압력에 기초하여 내부 유로(1a)를 흐르는 유량을 산출하는 동시에 그 측정 유량이 미리 정한 목표 유량이 되도록 상기 유량 조정 밸브(4)를 제어하는 정보처리 회로(6)와, 상기 보디(1)에 부착되어 유량 조정 밸브(4) 및 압력 센서(21,22)를 덮는 제 1 하우징(7)을 구비하고 있다.

보디(1)는, 도 4 내지 도 6 등에 도시하는 바와 같이, 가늘고 긴 직방체 형상을 이루는, 예를 들면 금속제인 것이다. 이 보디(1)에 있어서의 길이방향과 평행한 1개의 면은, 부품 부착면(1c)으로서 설정해 두고, 이 부품 부착면(1c)에만, 상기 유량 조정 밸브(4)나 압력 센서(21,22) 등의 부품이 부착되도록 구성되어 있다. 또한, 이 부착면(1c)의 반대측의 면을, 상기 보디(1)를 패널 등에 고정하기 위한 고정면(1b)으로 하고 있다. 그리고, 이 실시형태에서는, 상기 고정면(1b)의 길이방향에 있어서의 일단부에 내부 유로(1a)의 입력 포트(1d)가 개구되어 있는 동시에, 타단부에 내부 유로(1a)의 출력 포트(1e)가 개구되어 있다. 한편, 길이방향과 평행한 다른 2면(이하, 측면이라고 한다)에는 아무것도 부착되지 않도록 하고, 복수의 매스 플로우 컨트롤러(10)를 그 보디(1)의 측면끼리가 밀착 내지 근접시켜 배치할 수 있도록 구성되어 있다.

내부 유로(1a)는, 보디(1)의 길이방향에 있어서의 일단부로부터 타단부를 향하여 늘어나는 것으로, 상기 부품 부착면(1c)에 수직인 방향인 평면 방향에서 보았을 때에(이하, 평면시(平面視)라고도 한다), 유체가 길이방향과 대략 평행하게 흘러가도록 구성되어 있다. 한편, 이하, 평면 방향에서 보아 길이방향과 수직인 방향을 폭방향이라고 한다.

유량 조정 밸브(4)는, 도 5 등에 도시하는 바와 같이, 기둥형상을 이루는 것이고, 상기 부품 부착면(1c)에 연직으로 부착되어 있다. 이 유량 조정 밸브(4)의 최대 폭치수는, 상기 부품 부착면(1c)의 폭치수(길이방향과 직교하는 방향의 치수)보다 작거나 또는 동일하게 설정해 두고, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이 유량 조정 밸브(4)를 보디(1)에 부착한 상태로, 유량 조정 밸브(4)가 보디(1)보다 폭방향으로 돌출하지 않도록 구성되어 있다.

이 유량 조정 밸브(4)를 구성하는 부재 중, 밸브시트 부재(42)는, 중앙에 축방향으로 늘어나는 관통구멍인 유체 도입로(42b)를 형성하는 동시에, 주위에 축방향으로 늘어나는 관통구멍인 유체 도출로(42c)를 형성한 원기둥 형상의 것으로, 그 정수리면에 상기 중앙 관통구멍을 둘러싸도록 원고리 형상의 시트면이 돌출 형성되어 있다. 그리고, 이 시트면에 후술하는 밸브체 부재(41)가 밀착되는 것에 의해서 유체 도입로(42b)와 유체 도출로(42c)가 차단되는 닫힘 상태가 되고, 이간하는 것에 의해서 유체 도입로(42b)와 유체 도출로(42c)가 연이어 통하는 열림 상태가 되도록 구성되어 있다.

이 밸브시트 부재(42)는, 상기 부품 부착면(1c)의 일단부에 개구된 바닥이 있는 오목부(1f)에 끼워넣어진다. 이 바닥이 있는 오목부(1f)는, 상기 내부 유로 (1a)를 분단하는 위치에 형성되어 있고, 밸브시트 부재(42)를 끼워넣은 상태에서는, 상기 내부 유로(1a)중의 상류측 내부 유로(1a(1))의 종단이 밸브시트 부재(42)의 유체 도입로(42b)에 접속되는 동시에, 상기 내부 유로(1a)중의 하류측 내부 유로(1a(2))의 시단이 밸브시트 부재(42)의 유체 도출로(42c)에 접속되도록 구성되어 있다.

한편, 유량 조정 밸브(4)를 구성하는 부재중, 밸브체 부재(41)는, 상기 시트면에 대향하는 위치에 설치된 다이어프램 형상의 것이다. 이 밸브체 부재(41)는, 시트면과는 반대측에 설치된 액츄에이터인 적층 압전소자(43)에 의해서 시트면에 접합분리 가능하게 작동된다. 이 적층 압전소자(43)는, 상기 부품 부착면(1c)으로부터 기립시킨 기둥형상의 케이스(44)에 수용되어 있다.

그리하여 이 구성에 의해, 적층 압전소자(43)에 소정 전압을 인가함으로써, 시트면과 밸브체 부재(41)와의 거리를 제어하고, 유체의 유량을 컨트롤할 수 있도록 구성되어 있다.

유량 측정용 기기로서는, 상술한 바와 같이, 내부 유로(1a)상에 마련한 유체 저항 부재(3)와, 상기 유체 저항 부재(3)의 상류측 및 하류측의 유체 압력을 각각 계측하기 위한 한 쌍의 압력 센서(21,22)를 이용하고 있다. 각 부를 상세히 서술한다.

상기 유체 저항 부재(3)는, 도 5, 도 7 등에 도시하는 바와 같이, 복수의 직사각형 형상 박판(3a)을 적층시킨 직방체 형상을 이루는 것이고, 내부를 흐르는 유체가 층류(層流)가 되도록 구성되어 있기 때문에 층류 저항소자라고도 해야 할 것이다. 이 유체 저항 부재(3)에는, 중앙에 관통하는 연통로(3c)와, 상기 연통로(3c)에 안쪽단이 연이어 통하고 바깥쪽단이 측면으로 개구하는 소경(小經) 유로(3d)가 마련되어 있고, 이 소경 유로(3d)가 저항 유로가 되도록 구성되어 있다. 소경 유로 (3d)는, 상기 박판(3a)에 슬릿(3b)을 설치하여 형성한 것이고, 박판(3a)에 형성되는 슬릿(3b)의 형상이나 수를 다르게 하는 것에 의해서 유로 저항을 조정할 수 있도록 되어 있다.

한편, 보디(1)의 부품 부착면(1c)에 있어서의 길이방향 중앙부에는, 내부 유로(1a)를 분단하도록 직사각형 형상의 오목부(1h)가 형성되어 있다. 이 오목부(1h)는, 상기 유체 저항 부재(3)가, 폭방향으로는 빈틈없이, 보디(1)의 길이방향으로는 빈틈을 가지고 끼워 넣어지도록 설계된 것이다.

그리하여, 이 유체 저항 부재(3)가 오목부(1h)에 끼워넣어진 상태에서는, 상기 연통로(3c)가 상류측 내부 유로(1a(2))의 종단에 접속되고, 소경 유로(3d)의 바깥쪽단이 하류측 내부 유로(1a(3))의 시단에 연이어 통해지도록 구성되어 있다. 즉, 상류측 내부 유로(1a(2))는, 연통로(3c) 및 소경 유로(3d)를 통하여, 하류측 내부 유로(1a(3))에 접속된다.

압력 센서(21,22)는, 도 4 내지 도 6 등에 도시하는 바와 같이, 편평한 형상을 이루는 본체 부재(2A)와, 그 본체 부재(2A)내에 내장한 압력 검지용 소자(2B)를 구비하는 것이다. 그리고, 이 편평한 본체 부재(2A)를, 그 면판부(편평면)가 부품 부착면(1c)에 수직으로 또한 보디(1)의 길이방향과 대략 평행하게, 즉 평면시, 유체가 흐르는 방향과 대략 평행하게 되도록, 상기 부품 부착면(1c)에 부착되어 있다. 또한, 압력 센서(21,22)의 두께 치수는, 도 6 등에 도시하는 바와 같이, 부품 부착면(1c)의 폭방향 치수보다 작거나 또는 동일하게 설정해 두고, 부착 상태로 압력 센서(21,22)가 보디(1)보다 폭방향으로 돌출하지 않도록 구성되어 있다.

상기 본체 부재(2A)내에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상기 면판부와 평행한 한 면인 감압면(2b1)을, 탄성변형하는 다이어프램 벽(2A1)에서 형성한 얇은 원판 형상을 이루는 유체 충전실(2b)과, 이 유체 충전실(2b) 및 압력 도입구(2a1)를 연이어 통하는 유체 도입로(2c)가 형성되어 있다. 상기 압력 도입구(2a1)는, 보디 (1)의 부착면(2a)으로 개구되어 있다.

상기 압력 검지용 소자(2B)는, 여기에서는 상기 다이어프램 벽(2A1)의 이면에 붙인 4개의 등가인 전기 저항소자를 브리지 접속해서 이루어지는 것을 이용하고 있다. 한편, 이것에 한정되는 것이 아니라, 피에조 소자나 정전용량형 전극 등, 유체 압력에 의해서 변형하는 다이어프램 벽(2A1)의 변형량을 측정할 수 있는 것이면 좋다.

그런데, 이러한 한 쌍의 압력 센서(21,22)중의 상류측의 압력 센서(21)는, 보디(1)의 부품 부착면(1c)에 있어서의 길이방향 중앙부에 부착되어 있고, 하류측의 압력 센서(22)는, 그것보다 하류측의 상기 부품 부착면(1c)에 부착되어 있다.

특히 상기 상류측 압력 센서(21)는, 보디(1)에 부착되는 것에 의해서, 그 부착면(2a)이 상기 오목부(1h)의 개구를 고리 형상 시일부재를 통하여 기밀하게 밀봉하는 동시에, 오목부(1h)내의 유체 저항 부재(3)를, 오목부(1h)의 바닥면과의 사이에 눌러 끼워 지지하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 유체 저항 부재(3)를 전용의 뚜껑 등으로 시일할 필요가 없어져, 부품 점수의 삭감이나 조립의 간단화를 촉진하여 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 이 상태에서, 유체 저항 부재(3)에 있어서의 연통로(3c)가 상류측 압력 센서(21)의 압력 도입구(2a1)에 접속되어, 저항 유로(3d)보다 상류측의 내부 유로(1a(2))가 상기 연통로(3c)를 통하여 상류측 압력 센서(21)에 연이어 통해지도록 구성되어 있다.

한편, 저항 유로(3d)보다 하류측의 내부 유로(1a(3))는, 보디(1)의 길이방향을 따라서 연신하여 출력 포트(1e)에 이르는 동시에, 그 도중에 하류측 압력 센서 (22)의 압력 도입구(2a1)에 접속되도록 되어 있다.

정보처리 회로(6)는, 물리적으로는, CPU, 메모리, I/O채널, A/D컨버터, D/A컨버터, 그 외의 아날로그 내지 디지털 전기회로로 이루어지고, 메모리에 격납한 프로그램에 따라서 CPU나 그 외 주변기기가 협동하는 것에 의해서, 이 정보처리 회로(6)가, 도 3에 도시하는 바와 같이 유량 산출 회로(61)와 제어 회로(62)로서의 기능을 담당하도록 구성되어 있다.

구체적으로 유량 산출 회로(61)는, 상기 압력 센서(21,22)로부터의 압력 측정 신호를 받아들여, 그들 값과 미리 기억시킨 상기 유체 저항 부재(3)의 유체 저항 특성에 기초하여, 내부 유로(1a)를 흐르는 유체의 질량 내지 체적 유량을 산출하여 출력하는 것이다.

한편, 제어 회로(62)는, 상기 유량 조정 밸브(4)에 제어 신호를 출력하여 적층 압전소자(43)에 전압을 인가하고, 상기 유량 산출 회로(61)에서 산출된 내부 유로(1a)의 유체 유량이, 외부로부터 지시한 설정 유량이 되도록 제어하는 것이다.

다음에, 상류측 개폐밸브(V1) 및 하류측 개폐밸브(V2)에 대해 설명한다.

이들 개폐밸브(V1,V2)는, 전부 열림, 전부 닫힘의 2상태만을 취할 수 있는, 예를 들면 전자 구동 방식의 것으로, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정방형판 형상을 이루는 부착 기판부(Va)와 그 면판부에 직립하는 개략 원기둥 형상을 이루는 본체부(Vb)로 이루어지는 것이다. 그리하여, 이 개폐밸브(V1,V2)의 배치에 필요로 하는 치수는, 평면 방향에서 보아, 상기 부착 기판부(Va)의 크기로 정해지고, 그 한 변의 길이가, 상기 매스 플로우 컨트롤러(10)의 폭치수(보디(1)의 폭치수)보다 큰 것이다.

다음에, 지지부재(9)에 대해 설명한다.

이 지지부재(9)는, 두께가 같은 직사각형 평판 형상을 이루는 것이고, 그 한쪽의 면판부(이하, 상면이라고도 한다)에서, 상기 복수의 매스 플로우 컨트롤러 (10)와 상류측 개폐밸브(V1) 및 하류측 개폐밸브(V2)를 지지하는 것이다.

복수의 매스 플로우 컨트롤러(10)는, 보디(1)의 측면끼리가 밀접하여 그들이 전체적으로 평면시 직사각형 형상되도록 지지된다. 즉, 각 매스 플로우 컨트롤러 (10)는, 그들의 길이방향이 서로 평행이 되고, 또한 그들의 각 입력 포트(1d) 및 각 출력 포트(1e)가, 평면 방향에서 보아 상기 길이방향과는 직교하는 방향인 폭방향으로 등간격으로 직렬되도록, 지지부재(9)상에 배치되어 있다.

상기 상류측 개폐밸브(V1)는, 단(端)의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 폭방향 외측에서, 상기 길이방향으로 직렬되도록 지지부재(9)의 상면에 배치되어 있다. 한편, 하류측 개폐밸브(V2)는, 상류측 개폐밸브(V1)의 반대측, 즉, 다른 쪽의 단의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 폭방향 외측에서, 상기 길이방향으로 직렬되도록 지지부재(9)의 상면에 배치되어 있다.

게다가, 이 지지부재(9)에는, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 매스 플로우 컨트롤러(10)의 길이방향을 따라서 등간격으로 직렬하는 복수의 도입 포트(9a)와, 가장 외측에 위치하는 다른쪽의 매스 플로우 컨트롤러 유닛(10)의 길이방향을 따라서 등간격으로 직렬하는 도출 포트(9b)가 설치되어 있다. 도입 포트(9a)는, 상기 입력 포트(1d)에 접속되어 상기 입력 포트(1d)에 유체를 도입하기 위한 것이고, 도출 포트(9b)는, 상기 출력 포트(1e)에 접속되어 상기 출력 포트로부터 유체를 도출하기 위한 것이다.

구체적으로는, 상기 길이방향으로 대략 나열된 복수의 도입 포트(9a)를, 상기 입력 포트(1d)에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 대략 나열된 상기 입력 포트(1d)가, 상기 도입 포트(9a)에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 평면시 직선 형상의 유입 유로(9c)와, 상기 길이방향으로 대략 나열된 상기 도출 포트(9b)를, 상기 출력 포트(1e)에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 대략 나열된 상기 출력 포트(1e)가, 상기 도출 포트(9b)에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 평면시 직선 형상의 유출 유로(9d)가 형성되어 있다.

상기 도입 포트(9a)는, 이 실시형태에서는 지지부재(9)의 두께 방향으로 관통시킨 구멍(91)의 상면 개구에 형성한 것이다. 그리고, 이 도입 포트(9a)상에 상류측 개폐밸브(V1)의 출구 포트가 위치하도록, 상기 상류측 개폐밸브(V1)가 배치되어 있다.

상기 유입 유로(9c)는, 상기 구멍(91)과, 지지부재(9)에서 매스 플로우 컨트롤러(10)의 입력 포트(1d) 바로 아래에 형성되어 상기 입력 포트(1d)와 연이어 통하는 관통구멍(92)과, 상기 구멍(91)의 하면 개구부 및 상기 관통구멍(92)의 하면 개구부를 접속하도록 직선 형상으로 형성한 바닥이 있는 홈(93)에 의해서 구성한 것이다.

상기 도출 포트(9b) 및 유출 유로(9d)에 대해서도 마찬가지이다.

즉 도출 포트(9b)는, 지지부재(9)의 두께 방향으로 관통시킨 구멍(94)의 상면 개구에 형성한 것이고, 이 도출 포트(9b)상에 하류측 개폐밸브(V2)의 입구 포트가 위치하도록, 상기 하류측 개폐밸브(V2)가 배치되어 있다.

또한, 상기 유출 유로(9d)는, 상기 구멍(94)과, 지지부재(9)에서 매스 플로우 컨트롤러(10)의 출력 포트(1e) 바로 아래에 형성되어 상기 출력 포트(1e)와 연이어 통하는 관통구멍(95)과, 상기 구멍(94)의 하면 개구부와 상기 관통구멍(95)의 하면 개구부를 접속하도록 형성한 직선 형상의 바닥이 있는 홈(96)에 의해서 구성한 것이다.

한편, 도시하지 않지만, 이 지지부재(9)의 하면에는, 별도 도시하지 않는 밀봉판이 부착되고, 바닥이 있는 홈(93,96)이나 구멍(91,94), 혹은 관통구멍(92,95)의 하면 개구를 밀봉하도록 구성되어 있다.

게다가 이 실시형태에서는, 상기 정보처리 회로(6)의 일부가, 각 매스 플로우 컨트롤러(10)에 공통으로 설치되어 있고, 그 공통화된 부분이, 도 2에 도시하는 바와 같이, 인접 배치한 제 1 하우징(7)의 상면에 마련한 제 2 하우징(8)에 수용되어 있다. 한편, 정보처리 회로(6) 중 공통화되어 있지 않은 부분은, 각 제 1 하우징(7)에 각각 수용되어 있다. 그리고, 상기 제 2 하우징의 평면 방향에서 본 윤곽이, 서로 인접하는 상기 제 1 하우징 전체의 평면 방향에서 본 윤곽내에 대략 넣어질 수 있도록 구성되어 있다.

그리하여, 이러한 구성에 의하면, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 길이방향 전후가 아니라, 옆쪽에 개폐밸브(V1,V2)가 설치되므로, 이 실시형태와 같이, 개폐밸브(V1,V2)의 배치 치수가 매스 플로우 컨트롤러(10)의 폭치수보다 커도, 복수의 매스 플로우 컨트롤러(10)를, 그들의 측면끼리를 인접시켜 조밀하게 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 쓸데없는 공간이 생기는 일 없이, 풋프린트를 최소로 하는 면적 효율이 좋은 컴팩트한 구성이 가능해진다.

또한, 도입 포트(9a)로부터 도출 포트(9b)에 이르기까지의 각각의 유로에서의 길이를 비교한 경우, 도 9에 유체의 흐름을 화살표로 나타내는 바와 같이, 짧은 유입 유로(9c)는 긴 유출 유로(9d)에 접속되어 각각의 유로에서의 길이의 격차를 억제할 수 있다. 따라서, 응답성의 격차 등에 있어서 큰 문제가 생기는 일도 없다. 게다가, 길이방향 치수도 매스 플로우 컨트롤러(10)만의 길이방향 치수로 실질적으로 억제할 수 있다.

게다가, 정보처리 회로(6)를 수용하는 제 2 하우징(8)이 상기 제 1 하우징 (7)의 상면에 마련되어 있고, 상기 제 2 하우징(8)의 평면 방향에서 본 윤곽이, 서로 인접하는 상기 제 1 하우징(7) 전체의 평면 방향에서 본 윤곽내에 대략 넣어질 수 있도록 구성되어 있으므로, 평면 방향에서 보아, 정보처리 회로(6)에 의한 공간은 별도 불필요하다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 상기 실시형태에서는, 유체 기기 유닛으로서 매스 플로우 컨트롤러(유량 제어기)를 열거했지만, 유량 조정 밸브가 없는 플로우 미터(유량 측정기) 등, 다른 기기 유닛이라도 상관없다.

또한, 지지 부재는, 판 형상의 것뿐만 아니라, 복수의 배관으로 형성된 것이라도 상관없다.

유입로, 유출로는, 직선 형상이 아니라, 도중에 구부러져 있는 것이라도 좋다.

외부 유체 기기도, 개폐밸브 뿐만 아니라, 예를 들면, 3방향밸브, 압력 센서, 유체 저항소자, 유량 조정 밸브 등이라도 좋다. 또한, 반드시 유체 기기 유닛군의 양측에 설치할 필요는 없고, 한쪽만(예를 들면 개폐밸브(V1)만)이더라도 상관없다.

외부 유체 기기는, 정확하게 직선 형상으로 나열하고 있을 필요는 없고, 배치의 관점으로부터 약간 지그재그로 배치해도 좋다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 지지 부재에 있어서, 각 입력 포트(1d)를 연이어 통하여 공통화하는 입력 공통화 유로(9e)나, 각 출력 포트(1e)를 연이어 통하여 공통화하는 출력 공통화 유로(9f)를 마련해도 좋다. 이러한 것이면, 유체의 혼합이나 분배가 가능하게 되는, 공통화하는 것은, 입력 포트만, 혹은 출력 포트만이더라도 상관없다. 예를 들면, 입력 포트를 공통화했을 때는 분배를 할 수 있다. 그 경우, 동종의 가스이면, 1개의 도입 포트만을 사용하도록 하고, 다른 도입 포트는 폐쇄해도 상관없다.

또한, 상기 실시형태에서는, 유체 기기 유닛과 외부 유체 기기와의 평면 방향에서 보아 서로의 치수의 관계로부터, 유체 기기 유닛의 수를 최적인 4로 설정하고 있었지만, 치수 관계가 바뀌면, 그 수를 바꾸는 쪽이 좋은 경우도 있다.

게다가 인접하는 유체 기기 유닛 중 어느 하나 또는 복수에 있어서의 입력 포트와 출력 포트가 다른 유체 기기 유닛과 반대로 설정되어 있어도 상관없다. 또한, 유체 기기 유닛끼리는, 길이방향에 있어서의 측면끼리가 인접하고 있으면 좋고, 길이방향으로 다소 어긋나는, 즉, 서로 이웃하는 유체 기기 유닛끼리의 입력 포트 내지 출력 포트가 폭방향으로 정확하게 나열하고 있을 필요는 없다. 다만, 길이방향으로 직렬하는 것은 포함하지 않는다.

그 외, 본 발명은 상기 도시예에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.

제 2 실시형태에 관한 유체 제어 시스템(X100)은, 예를 들면 반도체 제조 프로세스에 있어서 사용되는 재료 가스를, 요소 가스를 혼합하여 생성하여, 공급하는 것으로서, 도 13에 모식도를 도시하는 바와 같이, 가상 평면(여기에서는 도 13의 지면)에 평행하게 배치된 복수(여기에서는 예를 들면 4개)의 1차 유로(X1) 및 복수 (각각에서는 예를 들면 4개)의 2차 유로(X2)를 가지는 것이다.

각 1차 유로(X1)는, 직선 형상으로 연신된 것으로, 서로 평행하게 등간격으로 배치되어 있다. 또한, 각 2차 유로(X2)는, 상기 1차 유로(X1)와 수직인 방향을 따라서 직선 형상으로 연신된 것으로, 등간격으로 배치되어 있고, 이들 1차 유로 (X1)와 2차 유로(X2)가 가상 평면 방향에서 보아 격자 형상을 이루도록 형성되어 있다.

1차 유로(X1)의 양단에는, 가스 공급장치(여기에서는 유량 제어장치)(X5)가 각각 접속되어 있고, 그들 유량 제어장치(X5)로부터 별종(또는 동종)의 요소 가스가 상기 1차 유로(X1)에 서로 상반되는 방향으로 흘러들어가도록 구성되어 있다.

상기 1차 유로(X1)는, 2차 유로(X2)와의 가상 평면 방향에서 본 교차 포인트에서, 상기 2차 유로(X2)와 접속되어 있다. 다만, 모든 교차 포인트에서 접속되어 있는 것이 아니라, 필요한 일부의 교차 포인트에서만 접속되어 있다.

또한, 상기 각 교차 포인트에는, 각각 설치 영역(X4)이 설치되어 있고, 그 설치 영역(X4)에 유체 저항소자(X3)를 탈착 가능하게 설치할 수 있도록 구성되어 있다. 한편, 모든 설치 영역(X4)(혹은 교차 포인트)에 유체 저항소자(X3)를 설치할 필요는 없고, 이 실시형태에서는, 필요한 일부의 설치 영역(X4)에만 유체 저항소자 (X3)가 설치되어 있다.

보다 상세하게 설명하면, 1차 유로(X1)는, 도 14, 도 15에 도시하는 바와 같이, 직사각형 바 형상을 이루는 1차 유로 형성 부재(X6)의 길이방향으로 관통되도록 형성되어 있다. 또한, 2차 유로(X2)는, 1차 유로(X1)와 같이, 직사각형 바 형상을 이루는 2차 유로 형성 부재(X9)의 길이방향으로 관통되도록 형성되어 있다. 이 2차 유로 형성 부재(X9)는, 상기 1차 유로 형성 부재(X6)에 직교하는 동시에 그 바닥면에 접하도록 배치되어 있고, 이것들은 교차 포인트에서 적층한다. 따라서, 1차 유로(X1)와 2차 유로(X2)는 꼬임의 위치 관계에 있고, 그 사이는, 후술하는 연통구멍(X7)에 의해서 접속되도록 구성되어 있다.

그러나 1차 유로 형성 부재(X6)에는, 상면에 개구되는 오목형 형상의 상기 설치 영역(X4)이 1차 유로(X1)를 분단하도록 복수 설치되어 있다. 그리고, 이 설치 영역(X4)에 유체 저항소자(X3)를 끼워넣는 것에 의해, 1차 유로(X1)상에 유체 저항소자(X3)가 배치된다. 한편, 이 설치 영역(X4)의 상면 개구는, 1차 유로 형성 부재 (X6)의 상면에 도시하지 않는 뚜껑을 배치하는 것에 의해서 밀봉된다.

또한, 각 설치 영역(X4)의 바닥면에서는, 상기 1차 유로 형성 부재(X6)의 바닥면에 개구되어, 2차 유로(X2)에 접속되는 상기 연통구멍(X7)이 형성되어 있다.

유체 저항소자(X3)는, 도 16, 도 17에 도시하는 바와 같이, 복수의 직사각형 형상 박판(X3a)을 적층시킨 직방체 형상을 이루는 것이고, 유체가 층류 상태로 내부를 흐르도록 구성되어 있기 때문에 층류 저항소자라고도 해야 할 것이다. 이 유체 저항소자(X3)에는, 중앙에 관통하는 대경로(X3c)와, 이 대경로(X3c)에 안쪽단이 연이어 통하는 동시에 바깥쪽단이 대향하는 각 측면으로 개구하는 한 쌍의 소경로 (X3d)가 마련되어 있고, 이 소경로(X3d)가 실질적인 저항 유로가 되도록 구성되어 있다. 한편, 유체 저항소자로서는, 층류 저항소자 뿐만 아니라, 오리피스와 같은 난류(亂流) 저항소자 등이라도 상관없다.

이 실시형태에서는, 대경로(X3c)는, 실질적인 저항 유로는 되지 않는 지름을 가진 것으로, 그 바닥면이 상기 연통구멍(X7)에 접속된다. 또한, 소경로(X3d)는, 상기 박판(X3a)에 슬릿(X3b)을 설치하여 형성한 것이고, 박판(X3a)에 형성하는 슬릿(X3b)의 형상이나 수를 다르게 하는 것에 의해서 유로 저항을 조정할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 유체 저항소자(X3)를 설치 영역(X4)에 배치한 상태에서는, 상기 유체 저항소자(X3)의 대경로(X3c)가 상기 2차 유로(X2)에 연이어 통하는 동시에, 각 소경로(X3d)가 각각 1차 유로(X1)에 있어서의 상기 설치 영역(X4)의 상류측 및 하류측에 연이어 통해지도록 구성되어 있다.

한편, 상기 설치 영역(X4)에는, 유체 저항소자(X3) 뿐만 아니라, 다른 부재를 배치할 수도 있고, 아무것도 배치하지 않게 할 수도 있도록 구성되어 있다. 예를 들면, 이 설치 영역(X4)에, 도 18에 도시하는 바와 같이, 1차 유로(X1)와 동일 방향으로 관통하는 연락로(X8a)를 가지는 동시에 바닥면에 상기 연통구멍(X7)의 상면을 밀봉하는 밀봉면이 마련된 접속 부재(X8)를 배치하는 것에 의해, 이 교차 포인트에서의 1차 유로(X1)와 2차 유로(X2)와의 접속을 차단할 수 있다. 또한, 이 설치 영역(X4)에 아무것도 배치하지 않으면, 이 교차 포인트에 있어서는 1차 유로 (X1)와 2차 유로(X2)가 실질적인 유체 저항 없이 접속되게 된다.

다음에, 이러한 구성의 유체 제어 시스템(X100)에 대해서, 그 작용예를 도 19에 기초하여 설명한다. 여기에서는 유체로서 반도체 제조에 이용되는 가스를 예로 든다. 이 도 19에서, 부호 X4(1)는, 아무것도 설치되지 않은 설치 영역(X4)을 나타내고, 부호 X4(2)는, 상기 유체 저항소자(X3)가 설치되어 있는 설치 영역(X4), 부호 X4(3)는, 상기 접속 부재(X8)가 설치되어 있는 설치 영역(X4)을 나타내고 있다. 또한 2차 유로(X2)는, 도시하지 않는 반도체 제조 챔버에 설치된 복수의 가스 도입 포트에 각각 접속되어 있다.

이 예에 의하면, 초단(初段)의 1차 유로(X1)에 있어서, 요소 가스(XA,XB)가 혼합되고, 그 혼합 가스(XAB)가, 상기 1차 유로(X1)에 배치되어 있는 각각의 유체 저항소자(X3)의 저항 특성에 따른 비율로 분배된다.

다음에, 다음단의 1차 유로(X1)에 있어서 요소 가스(XC,XD)가 혼합되고, 그 혼합 가스(XCD)가, 1열째와 2열째의 2차 유로(X2)에 소정의 비율로 분배되어, 그곳을 흐르는 혼합 가스(XAB)와 혼합한다. 즉, 1열째와 2열째의 2차 유로(X2)에는, 혼합 가스(XABCD)가 흐르고, 3열째와 4열째의 2차 유로(X2)에는, 혼합 가스(XAB)가 흐르게 된다.

다음에, 제3단의 1차 유로(X1)에 있어서 요소 가스(XE,XF)가 혼합되고, 그 혼합 가스(XEF)가, 3열째의 2차 유로(X2)에 전부 흘러들어간다. 이것에 의해서, 3열째의 2차 유로(X2)에는, 혼합 가스(XABEF)가 흐르게 된다.

마지막으로, 최종단의 1차 유로(X1)에 있어서 요소 가스(XG,XH)가 혼합되고, 그 혼합 가스(XGH)가, 4열째의 2차 유로(X2)에 전부 흘러들어간다. 이것에 의해서, 4열째의 2차 유로(X2)에는, 혼합 가스(XABGH)가 흐르게 된다.

이와 같이, 제 2 실시형태에 의하면, 복수의 요소 가스를 자유로이 혼합하고, 또한 분배하여, 2차 유로(X2)에 여러 가지의 혼합 가스를 흐르게 할 수 있다. 게다가, 각 요소 가스는, 유량 제어장치(X5)에 의해서 그 유량을 컨트롤 할 수 있으므로, 농도도 자유로이 컨트롤 할 수 있다.

게다가, 이와 같이 각 2차 유로(X2)에 흐르게 하는 가스의 유량, 성분 및 농도를 극히 높은 자유도로 각각 컨트롤할 수 있는 구성에도 불구하고, 그 구성은, 매트릭스 형상으로 1차 유로(X1) 및 2차 유로(X2)를 배치하고, 그 교차 포인트에 유체 저항소자(X3) 내지 접속 부재(X8)를 요구 사양에 따라 설치하는 것만으로, 컴팩트하고 간단한 것이 된다. 또한, 유체 저항소자(X3) 내지 접속 부재(X8)는 탈착 가능하고 유체 저항소자(X3)도 그 저항 특성을 여러 가지 변경할 수 있는 것이므로, 시스템의 사양 변경 등에도 유연하게 대응할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 유체 저항소자(X3)가 배치되어 있는 설치 영역(X4)의 상면 개구에 압력 센서를 부착하면, 설치 영역(X4)을 밀봉할 수 있는 동시에, 별도로 2차 유로(X2)에 설치한 압력 센서와의 측정 압력을 이용하는 것에 의해서, 2차 유로(X2)를 흐르는 유체 유량을 측정할 수 있다.

또한, 유체 저항소자(X3)나 접속 부재(X8)는, 가상 평면 방향에서 본 교차 포인트에 설치하면 좋고, 예를 들면 상기 실시형태에 있어서의 연통구멍(X7)의 도중에 설치 영역을 설치해도 상관없다.

게다가, 상기 실시형태에서는 1차 유로(X1)와 2차 유로(X2)가 꼬임의 위치 관계에 있었지만, 이것들을 동일 평면상에 설치해도 좋다. 예를 들면, 그 형태는, 상기 실시형태에 있어서의 1차 유로 형성 부재(X6)를 적층, 즉, 하나의 1차 유로 형성 부재(X6)의 상면과 별도의 1차 유로 형성 부재(X6)의 바닥면이 밀접하도록 하면, 실현할 수 있다. 이 경우, 2차 유로는 상기 연통구멍(X7)과 대경로(X3c)에 의해서 형성된다.

그 외, 본 발명은 상기 도시예에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형이 가능하다.

100 : 유체 기구
10 : 매스 플로우 컨트롤러(유체 기기 유닛)
21 : 상류측 압력 센서(유체 기기)
22 : 하류측 압력 센서(유체 기기)
3 : 유체 저항 부재(유체 기기)
6 : 정보처리 회로
7 : 제 1 하우징
8 : 제 2 하우징
9a : 도입 포트
9b : 도출 포트
1d : 입력 포트
1e : 출력 포트
9c : 유입 경로
9d : 유출 경로
X100 : 유체 제어 시스템
X1 : 1차 유로
X2 : 2차 유로
X3 : 유체 저항소자
X4 : 설치 영역

Claims (12)

1. 유체가 유입되는 입력 포트와 유체가 유출되는 출력 포트를 갖고, 상기 입력 포트 및 상기 출력 포트 사이에 1 또는 복수의 유체 기기가 설치되고, 평면 방향에서 보아 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 방향이 길이방향으로 설정되어 있는 복수의 유체 기기 유닛과,
   복수의 상기 유체 기기 유닛을, 그들의 길이방향이 서로 평행하게 되도록 인접시켜 지지하는 지지 부재를 구비하고,
   상기 지지 부재가,
   상기 입력 포트에 접속되어 상기 입력 포트에 유체를 도입하는 유입 유로와,
   상기 출력 포트에 접속되어 상기 출력 포트로부터 유체를 도출하는 유출 유로를 구비하고,
   상기 유입 유로의 시단(始端)에 형성되는 도입 포트가, 평면 방향에서 보아 상기 길이방향과는 직교하는 방향인 폭방향에서, 가장 외측에 위치하는 한쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있고,
   상기 유출 유로의 종단에 형성되는 도출 포트가, 상기 폭방향에서, 가장 외측에 위치하는 다른쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 기구.
2. 제 1 항에 있어서, 복수의 상기 유체 기기 유닛의 각 입력 포트 및 각 출력 포트가 각각 상기 폭방향을 따라서 직렬되도록, 상기 유체 기기 유닛이 배치되어 있고,
   상기 유입 유로가, 상기 길이방향으로 나열된 상기 도입 포트를, 상기 입력 포트에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 나열된 상기 입력 포트의, 상기 도입 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것이고,
   상기 유출 유로가, 상기 길이방향으로 나열된 상기 도출 포트를, 상기 출력 포트에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 나열된 상기 출력 포트의, 상기 도출 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것인 것을 특징으로 하는 유체 기구.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 한쪽의 유체 기기 유닛의 폭방향 외측에서 상기 길이방향을 따라서 배치되는 동시에 상기 각 도입 포트에 각각 접속되는, 유체 기기 유닛과 동수의 상류측 외부 유체 기기, 또는,
   상기 다른쪽의 유체 기기 유닛의 폭방향 외측에서 상기 길이방향을 따라서 배치되는 동시에 상기 각 도출 포트에 각각 접속되는, 유체 기기 유닛과 동수의 하류측 외부 유체 기기를 더 구비하고,
   평면 방향에서 보아 상기 상류측 외부 유체 기기의 배치에 필요로 하는 최단 치수 또는 평면 방향에서 보아 상기 하류측 외부 유체 기기의 배치에 필요로 하는 최단 치수가, 상기 유체 기기 유닛의 폭방향 치수보다 큰 것을 특징으로 하는 유체 기구.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 상류측 외부 유체 기기의 배치 상태에서의 전체의 길이방향 치수 및 상기 하류측 외부 유체 기기의 배치 상태에서의 전체의 길이방향 치수가, 유체 기기 유닛의 길이방향 치수와 합치하거나 또는 그것보다 작아지도록, 유체 기기 유닛의 개수가 정해져 있는 것을 특징으로 하는 유체 기구.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 지지 부재가 평판 형상을 이루고, 그 내부에 상기 유입 유로 및 유출 유로가 형성된 것인 동시에, 그 상면에 상기 유체 기기 유닛을 부착하고 있는 것을 특징으로 하는 유체 기구.
6. 유체가 유입되는 입력 포트와 유체가 유출되는 출력 포트를 갖고, 상기 입력 포트 및 상기 출력 포트 사이에 1 또는 복수의 유체 기기가 설치되고, 평면 방향에서 보아 상기 입력 포트와 출력 포트를 연결하는 방향이 길이방향으로 설정되어 있는 유체 기기 유닛을 복수, 그들의 길이방향이 서로 평행하게 되도록 인접시켜 지지하는 지지 부재로서,
   상기 입력 포트에 접속되어 상기 입력 포트에 유체를 도입하는 유입 유로와,
   상기 출력 포트에 접속되어 상기 출력 포트로부터 유체를 도출하는 유출 유로를 구비하고,
   상기 유입 유로의 시단에 형성되는 도입 포트가, 평면 방향에서 보아 상기 길이방향과는 직교하는 방향인 폭방향에서, 가장 외측에 배치되는 한쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있고,
   상기 유출 유로의 종단에 형성되는 도출 포트가, 상기 폭방향에서, 가장 외측에 배치되는 다른쪽의 유체 기기 유닛보다 더 외측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 지지 부재.
7. 제 6 항에 있어서, 복수의 상기 유체 기기 유닛의 각 입력 포트 및 각 출력 포트가 각각 상기 폭방향을 따라서 직렬되도록, 상기 유체 기기 유닛이 배치되도록 구성되어 있고,
   상기 유입 유로가, 상기 길이방향으로 나열된 상기 도입 포트를, 상기 입력 포트에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 나열된 상기 입력 포트의, 상기 도입 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것이고,
   상기 유출 유로가, 상기 길이방향으로 나열된 상기 도출 포트를, 상기 출력 포트에 가까운 단의 것부터 순서대로, 상기 폭방향으로 나열된 상기 출력 포트의, 상기 도출 포트에 가까운 단의 것에 순서대로, 각각 접속하는 것인 것을 특징으로 하는 지지 부재.
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