專利名稱：流體控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造裝置等所使用的流體控制裝置，尤其涉及多個流體控制器被集成化而形成的流體控制裝置。
背景技術：
在半導體制造裝置所使用的流體控制裝置中，正在推進下述的集成化(專利文獻 1以及專利文獻幻多個流體控制器串聯狀地配置，并且不經由管或接頭地連接，將由此形成的多條管線并列狀地設置在基座部件上。在專利文獻1的流體控制裝置中，如圖7所示，以一個流量控制器21作為基本構成要素而構成1列生產氣體控制管線(流體控制管線)，多條(與流量控制器21的數量相同)生產氣體控制管線Ll L16并列地配置，由此構成流體控制裝置。進一步與流體控制管線Ll L16并列地追加的管線P為清潔氣體管線。圖7中，各生產氣體控制管線Ll L16從入口側開始具有過濾器對、入口側的兩個開閉閥23、流量控制器(質量流量控制器)21以及出口側的開閉閥25，在各生產氣體控制管線Ll L16共用的出口部分上設有開閉閥26。在這樣的流體控制裝置中，并不是所有生產氣體控制管線Ll L16中總是有流體 (氣體)流動，而是使用2 3條管線，依次切換不同種類、不同流量的氣體，通過流量調整器21調整其流量，并向下游側的腔室輸送。作為流量調整器21而使用的質量流量控制器， 是內置有流量傳感器以及控制閥等的裝置，價格高且需要頻繁的維護，這成為導致整體的成本增加的主要原因。另一方面，在半導體制造裝置所使用的流體控制裝置中，存在流體種類增加的傾向，與此相伴，存在空間以及成本增加的問題。另外，在專利文獻2的流體控制裝置中，具有流體控制部和流體導入部，其中，流體控制部是將以一個流量控制器作為基本構成要素且分別具有一個入口以及一個出口的1 列流體控制管線配置M列而構成的；流體導入部是通過多個開閉閥以入口數為N( > M)且出口數為M的方式而構成的，流體導入部的M個出口和流體控制部的M個入口分別以1 1 的比例連接。若使該專利文獻2的結構與圖7所示的現有的流體控制裝置對應，則如圖6所示， 成為下述裝置該裝置具有將以M個(圖示為8個)流量控制器21作為基本構成要素的流體控制管線Ll L8配置M列而成的流體控制部2 ；通過多個開閉閥23以入口數為N (圖示為16個)且出口數為M的方式構成的流體導入部3。在該圖中，各流體控制管線Ll L8是對生產氣體(process gas)進行控制的管線，以與這些管線并列的方式設有1列清潔氣體管線P。作為流量控制器21，使用質量流量控制器。由于質量流量控制器21能夠進行流量調整的范圍較窄，即使是相同種類的流體，在其流量調整范圍不同的情況下，要使用不同的質量流量控制器21，通過M列的流體控制管線Ll L8，能夠對M個種類的生產氣體(包括生產氣體相同但流量不同的情況)的流量進行調整。
流體導入部3由NXM個開閉閥23構成，流體導入部3的M個出口和流體控制部 2的M個入口分別以11對應的方式連接。在流體導入部3的N個各入口上分別設有過濾器M以及手動閥27。在M列的各流體控制管線Ll L8上分別設有兩個出口側開閉閥25。另外，在流體控制部2的出口側設有各流體控制管線Ll L8共用的壓力開關觀、過濾器M以及開閉閥26。此外，作為流量控制器，除了質量流量控制器，還已知壓力式控制器(參照專利文獻3) ο專利文獻1 日本特開2002-206700號公報專利文獻2 日本特開2000-323464號公報專利文獻3 日本專利第3387849號公報根據上述圖6所示的流體控制裝置，與圖7所示的流體控制裝置相比，具有能夠將包含成本相對較高且維護麻煩的流量控制器21的流體控制管線從16列(N列)減少到8 列(M列)的優點，但由于開閉閥23的數量大幅增加，在欲增加入口數量的情況下，存在著無法充分發揮該優點的問題。
發明內容
本發明的目的在于提供一種流體控制裝置，能夠減少成本，并且能夠實現空間的減少。本發明的流體控制裝置，具有流體控制部和流體導入部，其中，所述流體控制部是將以一個流量控制器作為基本構成要素且分別具有一個入口以及一個出口的1列流體控制管線配置M列而構成的；所述流體導入部是通過多個開閉閥以入口數為Ν( > Μ)且出口數為M的方式而構成的，流體導入部的M個出口和流體控制部的M個入口分別以1 1的比例連接，其特征在于流體導入部被分成入口側阻斷開放部，該入口側阻斷開放部由多個開閉閥構成，并配置在入口側，其入口的總數為N個、出口的總數為K個；流體控制部側阻斷開放部，該流體控制部側阻斷開放部由多個開閉閥構成，配置在入口側阻斷開放部和流體控制部之間，其入口的總數為K個、出口的總數為M個，并且，入口側阻斷開放部被分成分別具有2個以上的所希望數量的開閉閥的多組。該流體控制裝置，入口數為N個，出口數為M個，能夠使用M列流體控制管線(例如Ll L8)對N個種類的流體的流量進行調整。1列流體控制管線是通過單獨在流量控制器上或在流量控制器上連接所需要的流體控制器而形成的。這里，流體控制器是指流量控制器(質量流量控制器或流體可變型流量控制裝置)以外的流體控制裝置構成要素，作為流體控制器，可以適當使用開閉閥(進行流體通路的阻斷、開放的閥)、減壓閥、壓力顯示機、過濾器、壓力開關等。流體控制裝置所需要的流體控制器被分為分別設在流體導入部的N個入口的部分、設在M列流體控制管線中的各列上的部分、在流體控制部的出口作為M列流體控制管線共用的部分而設置的部分， 該流體控制器被配置在適當的位置。一個流體控制管線中，例如，成為下層的多個塊狀接頭部件通過外螺紋部件被安裝在可動導軌上，成為上層的多個流體控制器以及流量控制器以橫跨相鄰的接頭部件的方式通過從上方的螺紋部件被安裝在接頭部件上。
一般地，入口的總數為N個且出口的總數為K個的入口側阻斷開放部由NXK個開閉閥構成，K個出口的總數為M個的流體控制部側阻斷開放部由KXM個開閉閥構成，但入口側阻斷開放部被分成分別具有兩個以上的所希望數量的開閉閥的多個(例如兩個或四個) 組，由此，在入口側阻斷開放部的開閉閥的總數被分為兩組的情況下，減少到NXK/2個，在被分成四組的情況下，減少到NXK/4個。例如，流體導入部包括第一以及第二入口側阻斷開放部，該第一以及第二入口側阻斷開放部分別由m X 2個以及(N-Nl) X 2個開閉閥構成；流體控制部側阻斷開放部，該流體控制部側阻斷開放部由4XM個開閉閥構成。m成為例如N/2。N為入口數，M為出口數，在該情況下，通過第一以及第二入口側阻斷開放部，相對于入口數N個，出口數成為4個 (作為流體種類，最大情況下各入口側阻斷開放部為兩種，合計限定為4個種類)，通過流體控制部側阻斷開放部，4個種類的流體被分配給M個出口的任一個。這樣，能夠減少構成流體導入部所需要的開閉閥的數量。另外，流體導入部包括設N = W+N2+N3+N4，分別由Ni、N2、N3以及N4個開閉閥構成的第一至第四入口側阻斷開放部；由4XM個開閉閥構成的流體控制部側阻斷開放部。 例如，m = N2 = N3 = N4 = N/4. N為入口數，M為出口數，在該情況下，通過第一至第四入口側阻斷開放部，相對于入口數N個，出口數為4個(作為流體種類，最大情況下各入口側阻斷開放部為一種，合計限定為4個種類)，通過流體控制部側阻斷開放部，4個種類的流體被分配給M個出口的任一個。這樣，能夠進一步減少構成流體導入部所需要的開閉閥的數量。另外，流體導入部包括分別由N/4個開閉閥構成的第一至第四入口側阻斷開放部；分別由2XM/2個開閉閥構成的第一以及第二流體控制部側阻斷開放部。N為入口數， M為出口數，該情況下，通過從第一至第四的入口側阻斷開放部，相對于入口數N個，出口數為4個(作為流體種類，最大情況下各入口側阻斷開放部為一種，合計限定為4個種類)， 通過第一以及第二流體控制部側阻斷開放部，4個種類的流體被分配給M個出口的任一個。 這樣，能夠減少流體控制部側阻斷開放部的開閉閥，能夠進一步減少構成流體導入部所需要的開閉閥的數量。作為流量控制器，例如，能夠使用質量流量控制器，質量流量控制器可以由形成有入口通路以及出口通路的主體和安裝在主體上的流量傳感器以及壓電元件式控制閥構成， 另外，還可以由開閉控制閥、壓力傳感器、節流部、流量傳感器以及控制部構成。作為流量控制器，可以為壓力式的控制器(壓力式流量控制裝置)，作為這樣的流量控制器，例如，流量控制器是在將孔口的上游側壓力保持在下游側壓力的約2倍以上的狀態下進行流體的流量控制的壓力式的控制器，該流量控制器構成為包括在金屬薄板上穿設微小的孔而形成且具有所需要的流量特性的孔口 ；設在孔口的上游側的控制閥；設在控制閥和孔口之間的壓力檢測器；根據壓力檢測器的檢測壓力P并通過Qc = KXP(K為常數)而對流量Qc進行運算，并且，將流量指令信號Qs和所述運算的流量信號Qc的差作為控制信號Qy向控制閥的驅動部輸出的運算控制裝置，該流量控制器通過控制閥的開閉調整孔口上游側壓力，并控制孔口下游側流量。根據該壓力式流量控制器，能夠通過一臺壓力式流量控制器對多種流體的流量進行調整，因此，能夠以具有m( < Μ)個該壓力式流量控制器的M列的流體控制管線將具有M
5個流量控制器的M列流體控制管線置換。這樣，能夠保持入口數以及出口數相同，能夠減少流體控制部所使用的流量控制器的數量。發明的效果根據該發明的流體控制裝置，與N個入口數相對應地，以M( < N)列流體控制管線進行應對，因此，能夠減少成為成本增加主要原因的流量控制器，能夠降低整體的成本。另外，由于抑制了由多個開閉閥構成的流體導入部的開閉閥的數量的增加，因此，能夠進一步降低成本，并且，作為整體的設置空間也得以減少。
圖1是表示基于本發明的流體控制裝置的第一實施方式的流程圖。圖2是表示基于本發明的流體控制裝置的第二實施方式的流程圖。圖3是表示基于本發明的流體控制裝置的第三實施方式的流程圖。圖4是表示基于本發明的流體控制裝置的第四實施方式的流程圖。圖5是表示基于本發明的流體控制裝置的第四實施方式中使用的流量控制器的框圖。圖6是表示作為本發明的流體控制裝置的比較例的現有的流體控制裝置的流程圖。圖7是表示現有的流體控制裝置的其他例的流程圖。附圖標記的說明1流體控制裝置2、4流體控制部3流體導入部5、6第一以及第二入口側阻斷開放部7流體控制部側阻斷開放部8、9、10、11第一 第四入口側阻斷開放部12,13第一以及第二流體控制部側阻斷開放部21、22流量控制器23開閉閥31控制閥32驅動部33壓力檢測器；34 孔口42運算控制電路(運算控制裝置)Ll L8流體控制管線
具體實施例方式以下參照附圖對本發明的實施方式進行說明。在以下的說明中，對與圖6所示部分結構相同的部分標注相同的附圖標記，并省略其詳細的說明。圖1表示本發明的流體控制裝置的第一實施方式。
本實施方式的流體導入部3被分成三部分，包括配置在入口側且分別由2XN/2 個開閉閥23構成的第一以及第二入口側阻斷開放部5、6 ；由4XM個開閉閥23構成且配置在第一以及第二入口側阻斷開放部5、6和流體控制部2之間的流體控制部側阻斷開放部7。第一以及第二入口側阻斷開放部5、6將N個入口分成兩個入口側阻斷開放部，所以，分別具有N/2個入口和2個出口。由此，第一以及第二入口側阻斷開放部5、6總的出口數(對于流體控制部側阻斷開放部7來說為入口數)為(2+2)個，與該合計4個出口數對應地，使流體控制部側阻斷開放部7由4XM個開閉閥23構成，由此，作為整個流體導入部 3，能夠得到M個出口，流體導入部3的M個出口和流體控制部2的M個入口以分別1 1 對應的方式連接。在圖6所示的結構中，能夠同時向流體控制部2導入最多M個種類(8個種類)的流體。但是，在實用性方面，只要同時向流體控制部2導入最多4個種類的流體即可，在該條件下，通過如第一實施方式那樣設置，能夠實現開閉閥23數量的減少。此外，在本實施方式中，第一以及第二入口側阻斷開放部5、6的總共的出口數為兩個，在同時導入4個種類的流體時，由于不能向第一以及第二入口側阻斷開放部5、6的任一方一起導入4個種類的流體，所以，向第一以及第二入口側阻斷開放部5、6分別各導入2個種類的流體。這樣，根據第一實施方式的結構，與圖6所示的結構相比，開閉閥23的數量從NXM 個減少到(2N+4XM)個。圖2表示本發明的流體控制裝置的第二實施方式。 本實施方式的流體導入部3被分成五部分，包括配置在入口側且分別由N/4個開閉閥23構成的第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11 ；由4XM個開閉閥23構成且配置在第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11和流體控制部2之間的流體控制部側阻斷開放部7。流體控制部側阻斷開放部7具有與第一實施方式相同的結構。與第一實施方式的不同點在于，對第一實施方式中的第一以及第二入口側阻斷開放部5、6分別進行進一步分割并分成四個入口側阻斷開放部8、9、10、11。根據第二實施方式的結構，向第一至第四的各入口側阻斷開放部8、9、10、11分別各導入1個種類的流體，由此，與第一實施方式相同地， 第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11的總出口數(對于流體控制部側阻斷開放部7來說為入口數)為(1+1+1+1)的4個，使該合計4個出口數與由4XM個開閉閥23構成的流體控制部側阻斷開放部7的各入口對應，由此，作為整個流體導入部3，能夠得到M個出口， 流體導入部3的M個出口和流體控制部2的M個入口以分別11對應的方式連接。這樣，根據第二實施方式，與第一實施方式相比，開閉閥23的數量進一步減少N 個。圖3表示本發明的流體控制裝置的第三實施方式。本實施方式的流體導入部3被分成六部分，包括配置在入口側且分別由N/4個開閉閥23構成的第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11 ；分別由2XM/2個開閉閥23構成且配置在第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11和流體控制部2之間的第一以及第二的流體控制部側阻斷開放部12、13。第一至第四入口側阻斷開放部8、9、10、11具有與第二實施方式相同的結構。第三實施方式與第二實施方式的不同點在于，將第二實施方式中的流體控制部側阻斷開放部7分別分割成兩個流體控制部側阻斷開放部12、13。第一以及第二的流體控制部側阻斷開放部12、13，作為整體，其入口數為4個，出口數為M個，這與第二實施方式相同。因此，根據第三實施方式的結構，向第一至第四的各入口側阻斷開放部8、9、10、 11分別各導入1個種類的流體，由此，與第三實施方式相同地，第一至第四的入口側阻斷開放部8、9、10、11的總出口數(對于流體控制部側阻斷開放部12、13來說為入口數)成為 (1+1+1+1)的4個，使該合計4個出口數與第一流體控制部側阻斷開放部12的2個入口以及第二流體控制部側阻斷開放部13的2個入口分別對應，由此，作為整個流體控制部側阻斷開放部12、13 (整個流體導入部幻，能夠得到M個出口，流體導入部3的M個出口和流體控制部2的M個入口以分別11對應的方式連接。這樣，根據第三實施方式的結構，與第二實施方式相比，流體控制部側阻斷開放部 12,13的開閉閥23的數量被減少到一半(M/2個)。圖4表示本發明的流體控制裝置的第四實施方式。第四實施方式的結構與第三實施方式的結構相比，其流體控制部2、4的構成不同。在第四實施方式的結構中，作為流量控制器22，取代質量流量控制器21而采用壓力式的控制器。 該流量控制器21，如圖5所示，包括控制閥31、該驅動部32、壓力檢測器33、孔口 ；34、流體取出用接頭35、流量運算電路36、流體種類選擇電路37、流量設定電路38、比FF存儲部39、流量運算部40、流量顯示部41以及運算控制電路42。流量運算電路36包括溫度檢測器44、放大電路43、45、A/D轉換器46、47、溫度修正電路48以及運算電路49。另外，運算控制電路42包括比較電路50以及放大電路51。控制閥31中，使用所謂直接接觸型的金屬膜片閥，另外，其驅動部32使用壓電元件型驅動裝置。此外，作為這些驅動部，除此以外，還使用磁應變元件型驅動裝置或螺線管型驅動裝置、馬達型驅動裝置、空氣壓型驅動裝置、熱膨脹型驅動裝置。壓力檢測器33使用半導體應變型壓力傳感器，但作為壓力檢測器，除此以外還可以使用金屬箔應變型壓力傳感器或靜電容量型壓力傳感器、磁阻型壓力傳感器等。溫度檢測器44使用熱電偶型溫度傳感器，但還能夠使用測溫電阻型溫度傳感器等公知的各種溫度傳感器。孔口 34以具有所希望的流量特性的方式，通過切削加工在金屬薄板制墊圈上穿設微小的孔而形成。作為孔口，除此以外，還能夠使用通過蝕刻及放電加工在金屬膜上形成孔的孔口。流體種類選擇電路37對流體進行選擇，流量設定電路38將其流量設定信號Qe向運算控制電路42進行指令。比FF存儲部39是對相對于隊氣體的比FF進行存儲的存儲器。在流量運算部40中利用比FF的數據，通過Q =比FFX 4( 為相當于N2氣體流量)來運算流通的流體種類的流量Q，并將該值顯示在流量顯示部41中。在該流量控制器22中，能夠以如下方式進行設定，即，邊將上游側壓力保持在下游側壓力的約2倍以上，邊關于特定的流體通過Qc = KXP(K 常數)來運算下游側的流量 Qc，通過該運算流量Qc和設定流量Qs的差信號，控制閥31受到開閉控制。這里，因流體種類而不同的流量因數FF通過下式計算。FF= (k/ y ) {2/ ( κ +1)}1/(K[ κ / {( κ +1) R}1/2,
y 流體的標準狀態時的密度，κ 流體的比熱比，R 流體常數，k:不因流體種類而變化的比例常數。而且，利用比FF存儲部39中存儲的、流體種類B相對于流體種類A的比流量因數， 在流量運算部40中，在作為基準的流體種類A的運算流量為Qa的情況下，在同一孔口、同一上游側壓力以及同一上游側溫度的條件下使流體種類B流通時，其運算流量Qb作為Qb =比流量因數X Qa被算出。由此，能夠以1臺流量控制器22應對多個流體種類，在第四實施方式中，通過使用流量控制器，與第三實施方式相比，能夠使M個流量控制器21變為m個(例如一半)的流量控制器22。減少的流量控制器22的數量根據流體的種類以及流量范圍而適當變更。該第四實施方式的流體控制部4還能夠適用于第一至第三實施方式的流體控制裝置1，由此，能夠對各實施方式減少流量控制器21的數量。工業實用性在集成了多個流體控制器而形成的流體控制裝置中，能夠降低成本并且空間也能夠減少，因此，通過在半導體制造裝置等所使用的流體控制裝置中適用這一結構，能夠有助于半導體制造裝置等的性能提高。
權利要求
1.一種流體控制裝置，具有流體控制部和流體導入部，其中，所述流體控制部是將以一個流量控制器作為基本構成要素且分別具有一個入口以及一個出口的1列流體控制管線配置M列而構成的；所述流體導入部是通過多個開閉閥以入口數為N且出口數為M的方式而構成的，其中N >M，流體導入部的M個出口和流體控制部的M個入口分別以1 1的比例連接，其特征在于流體導入部被分成入口側阻斷開放部，該入口側阻斷開放部由多個開閉閥構成，并配置在入口側，其入口的總數為N個、出口的總數為K個；流體控制部側阻斷開放部，該流體控制部側阻斷開放部由多個開閉閥構成，配置在入口側阻斷開放部和流體控制部之間，其入口的總數為K個、出口的總數為M個，并且，入口側阻斷開放部被分成分別具有2個以上的所希望數量的開閉閥的多組。
2.如權利要求1所述的流體控制裝置，其特征在于，流體導入部包括第一以及第二入口側阻斷開放部，該第一以及第二入口側阻斷開放部分別由mX2個以及(N-Nl) X2個開閉閥構成；流體控制部側阻斷開放部，該流體控制部側阻斷開放部由4XM個開閉閥構成。
3.如權利要求1所述的流體控制裝置，其特征在于，流體導入部包括設N= W+N2+N3+N4，分別由m、N2、N3以及N4個開閉閥構成的第一至第四入口側阻斷開放部；由 4XM個開閉閥構成的流體控制部側阻斷開放部。
4.如權利要求1所述的流體控制裝置，其特征在于，流體導入部包括分別由N/4個開閉閥構成的第一至第四入口側阻斷開放部；分別由2XM/2個開閉閥構成的第一以及第二流體控制部側阻斷開放部。
5.如權利要求1 4的任一項所述的流體控制裝置，其特征在于，流量控制器是在將孔口的上游側壓力保持在下游側壓力的約2倍以上的狀態下進行流體的流量控制的壓力式的控制器，該流量控制器構成為包括在金屬薄板上穿設微小的孔而形成且具有所需要的流量特性的孔口 ；設在孔口的上游側的控制閥；設在控制閥和孔口之間的壓力檢測器；根據壓力檢測器的檢測壓力P并通過Qc = KXP，其中K為常數，而對流量Qc進行運算，并且， 將流量指令信號Qs和所述運算的流量信號Qc的差作為控制信號Qy向控制閥的驅動部輸出的運算控制裝置，該流量控制器通過控制閥的開閉調整孔口上游側壓力，并控制孔口下游側流量，以具有m個該壓力式流量控制器的M列的流體控制管線置換具有M個流量控制器的M列流體控制管線，其中m < M。
全文摘要
本發明提供一種流體控制裝置，能夠減少成本，并且能夠實現空間的減少。流體控制裝置(1)具有流體控制部(2)和流體導入部(3)。流體導入部(3)被分成三部分，包括配置在入口側且分別由2×N/2個開閉閥(23)構成的第一以及第二入口側阻斷開放部(5、6)；由4×M個開閉閥(23)構成且配置在第一以及第二入口側阻斷開放部(5、6)和流體控制部(2)之間的流體控制部側阻斷開放部(7)。
文檔編號G05D7/06GK102341760SQ20098015783
公開日2012年2月1日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年3月3日
發明者內田陽平, 土肥亮介, 小艾睦典, 廣瀨潤, 手塚一幸, 松田隆博, 池田信一, 西野功二 申請人:東京毅力科創株式會社, 株式會社富士金