JP6630496B2 - マニホールドブロックおよび流体制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置等に使用される流体制御装置で用いられるマニホールドブロックおよびそのマニホールドブロックを備える流体制御装置に関する。

従来より、複数のガスラインを備える流体制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。各ガスラインは、複数の流体制御機器と、複数の継手とを有し、複数の継手の上面に複数の流体制御機器を装着することにより、複数の流体制御機器同士が接続され、流体が供給される。そして、複数のガスラインにおけるガスの流れの最も下流側には、一つのマニホールドが複数のガスラインに対し共通に設けられている。マニホールドには、各ガスラインからのガスを受け入れる複数の流入路と、ガスラインに直交する方向に延び各流入路からのガスをチャンバへ流出させるための流出路とが形成されている。

特開２０１５−０１０６２３号公報

従来のマニホールドでは、仕様変更等によりガスラインの増減が生じた場合、ガスライン数に応じた長さのマニホールドに取り換える必要があり、マニホールドに連結されている流体制御機器を全て取り外す必要がある。このため、仕様変更等に工数および時間がかかってしまう。

また、マニホールドの流出路は、ガンドリルで切削することにより形成される。このため、流出路の長さはドリルビットの長さに依存するが、ドリルビットの長さを長くするとドリルビットが破損し易くなるので、流出路の長さをあまり長くすることができない。よって、ガスラインの数が限られていた。

そこで本発明は、ガスラインの数を制限せず、かつ容易にガスラインを増減可能なマニホールドブロックおよび流体制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために、本発明の一態様であるマニホールドブロックは、第１流路および第２流路が形成されたマニホールドブロックであって、流体制御機器が配置される第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有する基部と、前記第２面と段差部を形成する第３面を有する第１連結部と、前記第１面と段差部を形成する第４面を有する第２連結部と、を備え、前記第１流路の第１端部は前記第３面に開口し、前記第２流路の第１端部は、前記第１流路の第２端部に連通し、かつ前記第１面に開口し、前記第２流路の第２端部は前記第４面に開口し、前記第１連結部は、別のマニホールドブロックにおける前記第２連結部に相当する部分に対し連結され、前記第１流路と前記別のマニホールドブロックにおける前記第２流路に相当する流路とが連通する。

また、前記第２流路は、前記第１面に開口する複数の第１端部を有しても良い。

また、前記第２流路、前記別のマニホールドブロックにおける前記第１流路に相当する流路の順に流体が流れるように流体制御装置に装着されても良い。

また、本発明の一態様である流体制御装置は、上記に記載のマニホールドブロックが連結されたマニホールドを備える。

本発明によれば、ガスラインの数を制限せず、かつ容易にガスラインを増設可能なマニホールドブロックおよび流体制御装置を提供することができる。

マニホールドブロックを備える流体制御装置の斜視図を示す。 マニホールドブロックの外観斜視図を示す。 マニホールドブロックに形成された流路の説明図を示す。 マニホールドブロックが他部材と連結するための構造の説明図を示す。 隣り合うマニホールドブロックが連結された状態を示す図である。 変形例に係るマニホールドブロックの説明図を示す。

本発明の第１の実施形態に係るマニホールドブロックおよび流体制御装置について、図面を参照して説明する。以下の説明における上下は、図１の上下とする。

図１は、本実施形態に係るマニホールドブロック２０を備える流体制御装置１の斜視図を示している。

流体制御装置１は、基盤２と、複数（３ライン）のガスライン３と、閉止ブロック４と、ガスアウトブロック５を備えている。各ガスライン３の構成は同じであるので、以下では複数のガスライン３のうちの一つのガスライン３についてのみ説明を行う。

図１に示すように、ガスライン３は、複数の継手１０、１１、２０と、複数の流体制御機器１２〜１８と、を備える。

複数の継手１０、１１、２０は、ガスの入口となる入口継手１０と、ガスの出口となるマニホールドブロック２０と、入口継手１０とマニホールドブロック２０との間に配置される複数のブロック状の継手１１とにより構成さている。複数の継手１０、１１、２０は、基盤２上に一列に並ぶように設けられ、図示せぬボルトにより基盤２に固定されている。各継手１０、１１、２０には、ガスの流路が形成されている。

複数の流体制御機器１２〜１８は、自動弁（例えば流体駆動式の自動弁）１２〜１５と、手動式のレギュレータ（減圧弁）１６と、フィルタ１７と、流量制御機器（例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ））１８と、により構成されている。図１に示すように、各流体制御機器１２〜１８は、ボルト１９Ａ（図の簡略化のため一つのボルト１９Ａにのみ参照番号を付している。）により、継手１０、１１、２０に対しそれぞれ連結されている。

そして、入口継手１０から流入するガスは、流体制御機器１２〜１８および複数の継手１１、２０およびガスアウトブロック５を通過して、図示せぬチャンバへ供給される。また、後述のように複数のマニホールドブロック２０は、互いに連結可能に構成され、一体となって閉止ブロック４およびガスアウトブロック５と共にマニホールドを構成する。マニホールドにおいて、閉止ブロック４がガスの流れの上流側となり、ガスアウトブロック５がガスの流れの下流側となる。

次に、マニホールドブロック２０について、図２〜図４を参照して説明する。

図２は、マニホールドブロック２０の外観斜視図を示している。図３は、マニホールドブロック２０に形成された流路の説明図を示している。図４は、マニホールドブロック２０が他部材と連結するための構造の説明図を示している。

図２に示すように、マニホールドブロック２０は、基部２１と、第１連結部２２と、第２連結部２３とを備える。マニホールドブロック２０は、鋳造、ロストワックス、または３Ｄプリンタにより製造される。

基部２１は、略直方体状をなし、第１面２１Ａと第１面２１Ａの反対側に位置する第２面２１Ｂとを有する。第１面２１Ａには、自動弁１５が配置される。また、第１面２１Ａには、環状凹部２１ｃが形成されている。第２面２１Ｂは、マニホールドブロック２０が基盤２に固定される時に基盤２に当接する。

第１連結部２２は、第１面２１Ａに対して平行な所定方向Ｄの一方の側（マニホールドにおけるガスの流れの上流側）に突出するように設けられている。第１連結部２２は、第２面２１Ｂと段差部２４を形成する第３面２２Ａを有する。第３面２２Ａには、環状凹部２２ｂ（図３）が形成されている。なお、所定方向Ｄは、マニホールドブロック２０が基盤２に連結された状態において、基板２に平行で、かつガスライン３が延びる方向に直交する方向に相当する。

第２連結部２３は、所定方向Ｄの他方の側（マニホールドにおけるガスの流れの下流側）に突出するように設けられている。第２連結部２３は、第１面２１Ａと段差部２５を形成する第４面２３Ａを有する。第４面２３Ａには、環状凹部２３ｂが形成されている。また、第３面２２Ａと第４面２３Ａとは、略同一平面上に位置する。なお、第１連結部２２の第３面２２Ａの反対側に位置する第５面２２Ｄと第１面２１Ａとは、面一の関係にあり、第２連結部２３の第４面２３Ａの反対側に位置する第６面２３Ｄと第２面２１Ｂとは面一の関係にある。また、マニホールドブロック２０における他部材との連結するための構造については後述する。

図３に示すように、マニホールドブロック２０には、第１流路２６と第２流路２７とが形成されている。

第１流路２６は、第３面２２Ａに開口する第１入口部（第１端部）２６Ａと、第２流路２７に開口する第１出口部（第２端部）２６Ｂとを有する。第１流路２６は、第１入口部２６Ａから上方に延びる部分と、上方に延びる部分の上端から所定方向Ｄに沿って延びる部分とにより構成される。

第２流路２７は、第１面２１Ａに開口する第２入口部（第１端部）２７Ａと、第４面２３Ａに開口する第２出口部（第２端部）２７Ｂとを有する。第２流路２７は、第２入口部２７Ａから下方に向かって延びる部分と、下方に延びる部分の下端から所定方向Ｄに直交する方向に沿って延びる部分と、所定方向Ｄに直交する方向に延びる部分の端部から下方に向かって延びる部分と、下方に延びる部分の下端から所定方向Ｄに沿って延びる部分と、所定方向Ｄに沿って延びる部分の端部から上方に向かって延びる部分とにより構成される。

図３（ｃ）に示すように、第１流路２６の第１入口部２６Ａと第２流路２７の第２出口部２７Ｂとは、所定方向Ｄにおいて並ぶように形成されており、第２流路２７の第２入口部２７Ａは、第１入口部２６Ａおよび第２出口部２７Ｂの並びからずれた位置に形成されている。

図４に示すように、マニホールドブロック２０には、基部２１に一対の接続ネジ穴２１ｄおよび取付穴２１ｅが、第１連結部２２に一対のボルト挿入穴２２ｃが、第２連結部２３に一対の雌ネジ穴２３ｃが形成されている。

一対の接続ネジ穴２１ｄには、ボルト１９Ａ（図１）が螺合され、自動弁１５が基部２１の第１面２１Ａに対し連結される。取付穴２１ｅには、ボルト１９Ｂ（図１）が挿入されて、マニホールドブロック２０が基盤２に対し連結される。一対のボルト挿入穴２２ｃには、それぞれボルト１９Ｃ（図１）が挿入され、隣接するマニホールドブロック２０の雌ネジ穴２３ｃに螺合され、図５に示すように、隣り合うマニホールドブロック２０が連結される。

図５は、隣り合うマニホールドブロック２０が連結された状態を示す図である。なお、図５において、マニホールドブロック２０のみ断面図で示されており、３個のマニホールドブロック２０に対し、ガスの流れの上流側から順に参照番号２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを付して説明する。

図５に示すように、マニホールドブロック２０Ａの第１入口部２６Ａは、閉止ブロック４により閉じられており、マニホールドブロック２０Ｃの第２出口部２７Ｂには、ガスアウトブロック５が連結されている。

マニホールドブロック２０Ｂの第１連結部２２が、マニホールドブロック２０Ａの第２連結部２３に対し、上下方向で重なった状態で互いに連結されている。換言すれば、マニホールドブロック２０Ｂの第１連結部２２がマニホールドブロック２０Ａの段差部２５（図３）内に位置し、マニホールドブロック２０Ａの第２連結部２３がマニホールドブロック２０Ｂの段差部２４（図３）内に位置するようにして連結されている。これにより、マニホールドブロック２０Ａの第２流路２７と、マニホールドブロック２０Ｂの第１流路２６とが互いに連通する。

マニホールドブロック２０Ａの第２連結部２３の環状凹部２３ｂおよびマニホールドブロック２０Ｂの第１連結部２２の環状凹部２２ｂには、ガスケット２８が挿入され、マニホールドブロック２０Ａとマニホールドブロック２０Ｂとの連結部分をシールしている。

マニホールドブロック２０Ｃは、マニホールドブロック２０Ｂがマニホールドブロック２０Ａに連結された形態と同様の形態で、マニホールドブロック２０Ｂに連結されている。

また、マニホールドブロック２０Ａの第１連結部２２の環状凹部２２ｂおよび閉止ブロック４の図示せぬ環状凹部にもガスケット２８が挿入され、マニホールドブロック２０Ａと閉止ブロック４との連結部分をシールしている。マニホールドブロック２０Ｃの第２連結部２３の環状凹部２３ｂおよびガスアウトブロック５の図示せぬ環状凹部にもガスケット２８が挿入され、マニホールドブロック２０Ｃとガスアウトブロック５との連結部分をシールしている。

このように、マニホールドブロック２０Ａ〜２０Ｃ、閉止ブロック４、およびガスアウトブロック５が、所定方向Ｄに沿って連結されて、一本の流路を有する マニホールドが構成される。

次に、マニホールドブロック２０を備えた流体制御装置１においてガスライン３を増設または削減する方法について図１、図５を参照して説明する。

ガスライン３の増設時には、マニホールドブロック２０Ｃの第２連結部２３および基盤２からガスアウトブロック５を外して、増設するマニホールドブロック２０の第１連結部２２を、マニホールドブロック２０Ｃの第２連結部２３にボルト１９Ｃにより連結させ、ボルト１９Ｂにより増設するマニホールドブロック２０を基盤２に連結させる。ガスアウトブロック５を、増設したマニホールドブロック２０の第２連結部２３に連結させる。次に、増設するガスライン３の複数の継手１０、１１および複数の流体制御機器１２〜１８を装着する。

ガスライン３の削減時には、ガスアウトブロック５をマニホールドブロック２０Ｃから外し、削減するガスライン３の複数の継手１０、１１および複数の流体制御機器１２〜１８とマニホールドブロック２０Ｃを外す。次に、マニホールドブロック２０Ｂの第２連結部２３に対し、ガスアウトブロック５を連結させる。

上記のようなマニホールドブロック２０によれば、マニホールドブロック２０の第１連結部２２を、別のマニホールドブロック２０の第２連結部２３に連結または第２連結部２３から外すことにより、容易にマニホールドの長さの変更することができる。これにより、ガスライン３の数が制限されず、かつ容易にガスライン３の増減を行うことができる。

また、マニホールドブロック２０Ｂの第１連結部２２が、マニホールドブロック２０Ａの第２連結部２３に対し、上下方向で重なった状態で、上側からボルト１９Ｃにより互いに連結されている。このため、マニホールドブロック２０を連結または取り外す際には、上方からのアクセスのみで マニホールドブロック２０を連結または取り外すことができる。よって、広いスペースを確保しなくても、マニホールドブロック２０の連結および取外しを行うことができる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

例えば、図６に示すように、上記の実施形態のマニホールドブロック２０を複数（図６では２つ）連結したようなマニホールドブロック１２０であっても良い。マニホールドブロック１２０の基部１２１の第１面１２１Ａには、２つの環状凹部１２１ｃが形成され、２つの自動弁１５を連結可能に構成されている。基部１２１は、第１面１２１Ａの反対側に位置する第２面１２１Ｂを有する。基部１２１には、２つの自動弁１５を連結するための二対の接続ネジ穴１２１ｄ、およびマニホールドブロック１２０を基盤２に取り付けるための取付穴１２１ｅが形成されている。そして、第２流路１２７は、第１面１２１Ａに開口する複数（図６では２つ）の第２入口部１２７Ａと、第４面２３Ａに開口する第２出口部１２７Ｂとを有する。かかる構成のマニホールドブロック１２０によれば、複数のガスライン３の増設を容易に行うことができる。

また、第１流路２６は、第３面２２Ａに開口する第１入口部２６Ａおよび第２流路２７に接続する第１出口部２６Ｂを有していれば、どのような形状であっても良い。同様に、第２流路２７は、第１面２１Ａに開口する第２入口部２７Ａおよび第４面２３Ａに開口する第２出口部２７Ｂを有していれば、どのような形状であっても良い。

また、実施形態では、流体制御装置１は、流体制御機器として開閉弁、フィルタ、レギュレータ、およびマスフローコントローラを備えていたが、これらの他に、逆止弁、圧力計等を備えていても良い。

１：流体制御装置
１２〜１８：流体制御機器
１９Ｃ：ボルト
２０、１２０：マニホールドブロック
２１、１２１：基部
２１Ａ、１２１Ａ：第１面
２１Ｂ、１２１Ｂ：第２面
２２：第１連結部
２２Ａ：第３面
２３：第２連結部
２３Ａ：第４面
２４、２５：段差部
２６：第１流路
２６Ａ：第１入口部
２６Ｂ：第１出口部
２７、１２７：第２流路
２７Ａ、１２７Ａ：第２入口部
２７Ｂ、１２７Ｂ：第２出口部

Claims (4)

1. 第１流路および第２流路が形成されたマニホールドブロックであって、
   流体制御機器が配置される第１面と、前記第１面の反対側に位置する第２面と、を有する基部と、
   前記第２面と段差部を形成する第３面を有する第１連結部と、
   前記第１面と段差部を形成する第４面を有する第２連結部と、を備え、
   前記第１流路の第１端部は前記第３面に開口し、
   前記第２流路の第１端部は、前記第１流路の第２端部に連通し、かつ前記第１面に開口し、
   前記第２流路の第２端部は前記第４面に開口し、
   前記第１連結部は、別のマニホールドブロックにおける前記第２連結部に相当する部分に対し連結され、前記第１流路と前記別のマニホールドブロックにおける前記第２流路に相当する流路とが連通し、
   前記第２流路の前記第１端部は、前記第１面において、所定方向に沿って並ぶ前記第１流路の前記第１端部および前記第２流路の前記第２端部の列からずれた位置に開口し、
   前記第１面には、所定方向に沿って並ぶ前記第１流路の前記第１端部および前記第２流路の前記第２端部の列からずれた位置に、前記流体制御機器をボルトにより連結するための一対の接続ネジ穴が、前記第２流路の前記第１端部を挟むように形成されているマニホールドブロック。
2. 前記第２流路は、前記第１面に開口する複数の第１端部を有する請求項１に記載のマニホールドブロック。
3. 前記第２流路、前記別のマニホールドブロックにおける前記第１流路に相当する流路の順に流体が流れるように流体制御装置に装着される、請求項１または請求項２に記載のマニホールドブロック。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のマニホールドブロックが連結されたマニホールドを備える流体制御装置。

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