JP2006057645A - 流路ブロック構造 - Google Patents

Abstract

【課題】流路上に滞留部がなく、ガス置換を短時間で行うことができる流路ブロック構造を提供すること。
【解決手段】第１流路ブロック６には、取付孔８と、プロセスガス出力流路１１と、第１ポート１２と、プロセスガス入力流路１３と、パージガス入力流路１９とを設ける。パージ弁入力流路１９は、第２流路ブロック７と対向する側面から供給弁２の弁部付近に向かって穿設し、プロセスガス出力流路１１に連通させる。一方、第２流路ブロック７には、取付孔２０と、第２ポート２１と、パージガス出力流路２５と、パージ弁出力流路２４と、第３ポート２７と、出力流路２６とを設ける。第１流路ブロック６と第２流路ブロック７は、パージガス入力流路１９とパージ弁出力流路２４、及び、プロセスガス出力流路１１と共通出力流路２６とを相互に連通させるように連結し、流路ブロック構造５とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、供給弁とパージ弁が取り付けられる流路ブロック構造に関する。

従来、半導体製造工程において、エッチングガス等のプロセスガスを供給するプロセスガス供給ユニットが開発されている。プロセスガス供給ユニットは、例えば、マスフローコントローラの上流側（或いは下流側）に配設され、マスフローコントローラを交換する際に、プロセスガスの供給を止めてパージガスを供給し、ガス置換を行う。図１は、第一従来例のプロセスガス供給ユニット１００を示す断面図である。

プロセスガス供給ユニット１００は、流路ブロック１０１に上流側から供給弁１０２、パージ弁１０３、逆止弁１０４が取り付けられている。流路ブロック１０１には、外部入力口１０５と供給弁１０２とを接続するプロセスガス入力流路１０６が形成されるとともに、供給弁１０２と外部出力口１０８とを接続するプロセスガス出力流路１０７が形成されている。また、流路ブロック１０１には、逆止弁１０４とパージ弁１０３とを接続するパージガス出力流路１０９が形成されている。さらには、流路ブロック１０１には、パージ弁１０３に連通するパージ弁出力流路１１０がプロセスガス出力流路１０７に対して垂直に接続している。

かかるプロセスガス供給ユニット１００は、パージ弁１０３を閉、供給弁１０２を開として、外部入力口１０５にプロセスガスを供給すると、プロセスガスがプロセスガス入力流路１０６、供給弁１０２、プロセスガス出力流路１０７を介して外部出力口１０８から出力される。
その後、供給弁１０２を閉、パージ弁を開として、逆止弁１０４にパージガスを供給すると、パージガスがパージガス出力流路１０９、パージ弁１０３、パージ弁出力流路１１０、プロセスガス出力流路１０７を介して外部出力口１０８から出力される。このとき、パージガスが、自身の圧力によってパージ弁出力流路１１０、プロセスガス出力流路１０７に残留するプロセスガスを押し出し、置換される（例えば、特許文献１参照）。

また、図４は、第二従来例のプロセスガス供給ユニット２００を示す図である。
プロセスガス供給ユニット２００は、第１流路ブロック２０１と第２流路ブロック２０２を連結した流路ブロック構造２０３に、パージ弁２０４と供給弁２０５が上方から取り付けられている。第１流路ブロックには、第１ポート２０６、連通路２０７、第２ポート２０８、Ｖ字流路２０９、パージ弁出力流路２１０が設けられている。連通路２０７とパージ弁出力流路２１０は、第２流路ブロック２０２と対向する側面に開口している。一方、第２流路ブロック２０２には、プロセスガス入力流路２１１、プロセスガス出力流路２１２、第３ポート２１３、パージガス入力流路２１４が形成されている。供給弁２０５は、ダイアフラム２１７により弁室２１５が設けられ、プロセスガス入力流路２１１、プロセスガス出力流路２１２、パージガス入力流路２１４が弁室２１５に連通している。弁室２１５は、プロセスガス入力流路２１１の開口部外周に弁座２１６が設けられ、ダイアフラム２１７が弁座２１６に当接又は離間するようになっている。プロセスガス入力流路２１１とパージガス入力流路２１４は、第１流路ブロック２０１と対向する側面に開口し、第１流路ブロック２０１の連通路２０７、パージ弁出力流路２１０に接続している。

かかるプロセスガス供給ユニット２００は、パージ弁２０４を閉、供給弁２０５を開として、第１ポート２０６にプロセスガスを供給すると、プロセスガスが、連通路２０７、プロセスガス入力流路２１１、弁座２１６、弁室２１５、プロセスガス出力流路２１２を介して第３ポート２１３から出力される。その後、供給弁２０５を閉、パージ弁２０４を開として、第２ポート２０８にパージガスを供給すると、パージガスは、Ｖ字流路２０９、パージ弁出力流路２１０、パージガス入力流路２１４、弁室２１５、プロセスガス出力流路２１２を介して、第３ポート２１３から出力される。パージガスは、自身の圧力でプロセスガスを押し出し、ガス置換を行う（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−３１１４５１号公報 特開２００１−２５４８５７号公報

しかしながら、従来のガス供給ユニット１００，２００で用いられる流路構成には、以下の問題があった。
ガス供給ユニット１００の流路ブロック１０１は、流路を形成する関係上、パージ弁出力流路１１０がプロセスガス出力流路１０７の途中に接続するため、当該接続部分と供給弁１０２との間にプロセスガスが滞留してしまっていた（図中ドット部参照）。そのため、滞留部のガス置換を行いにくく、ガス切換に時間がかかっていた。
また、ガス供給ユニット２００の流路ブロック構造２０３は、弁室２１５の内壁が弁座２１６やダイアフラム２１７により凹凸しており、プロセスガスが弁室２１５の凹みに入り込んで滞留しやすかった。しかも、パージガスは、弁室２１５に流入すると、弁座２１６の周りを２方向に分かれて流れた後、プロセスガス出力流路２１２に流出しており、パージガスの流路が複雑で、弁室２１５の凹みに入り込んだプロセスガスを押し出しにくかった。よって、流路ブロック構造２０３を使用しても、ガス置換に時間がかかっていた。

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、流路上に滞留部がなく、ガス置換を短時間で行うことができる流路ブロック構造を提供することを目的とする。

本発明に係る流路ブロック構造は、次のような構成を有している。
（１）供給弁とパージ弁が取り付けられる流路ブロック構造において、第１流路ブロックと第２流路ブロックとを連結したものであり、第１流路ブロックは、供給弁が取り付けられる取付孔と、一端開口部が取付孔の内壁に開口し、他端開口部が第２流路ブロックと対向する側面に開口するプロセスガス出力流路と、プロセスガスを入力する第１ポートと、第１ポートと取付孔を連通させるプロセスガス入力流路と、第２流路ブロックと対向する側面から供給弁の弁部付近に向かって形成されるパージガス入力流路と、を有し、第２流路ブロックは、パージ弁が取り付けられる取付孔と、パージガスを入力する第２ポートと、取付孔と第２ポートとを連通させるパージガス出力流路と、一端開口部が取付孔の内壁に開口し、他端開口部が第１流路ブロックと対向する側面に開口するパージ弁出力流路と、ガスを出力する第３ポートと、第１流路ブロックと対向する側面から第３ポートに連通するように形成された共通出力流路と、を有し、第１流路ブロックと第２流路ブロックは、パージガス入力流路とパージ弁出力流路、及び、プロセスガス出力流路と共通出力流路とが相互に連通していること、を特徴とする。

（２）（１）に記載の発明において、第２ポートと接続する逆止弁を有することを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、パージガス入力流路は、弁部付近に向かってプロセスガス出力流路に対して鋭角に接続していること、を特徴とする。

続いて、本発明の作用効果について説明する。
本発明の流路ブロック構造に供給弁とパージ弁を取り付ける。パージ弁を閉、供給弁を開として、第１ポートにプロセスガスを供給すると、プロセスガスが作動入力流路、プロセスガス出力流路、共通出力流路を介して第３ポートから出力される。その後、供給弁を閉、パージ弁を開として、第２ポートにパージガスを供給すると、パージガスがパージガス出力流路、パージ弁出力流路、パージガス入力流路、プロセスガス出力流路、共通出力流路を介して第３ポートから出力される。このとき、パージガスは、パージガス入力流路から閉弁する供給弁の弁部付近に噴出し、プロセスガス出力流路の内壁にぶつかって弁部付近のプロセスガスを巻き込みながらプロセスガス出力流路へと流れるため、プロセスガス出力流路内に滞留部が発生せず、ガスを短時間で切り換えられる。
従って、本発明によれば、流路上に滞留部がなく、ガス置換を短時間で行うことができる。

また、第２ポートに逆止弁を接続すれば、プロセスガス等の逆流を防止できる。
さらに、パージガス入力流路を弁部付近に向かってプロセスガス出力流路に対して鋭角に接続すれば、パージガスは、弁部付近の内壁に鋭角にぶつかって方向転換するので、弁部付近の内壁に沿って流れ方向を変えやすく、効率的にガス置換できる。

次に、本発明に係る流路ブロック構造の一実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、プロセスガス供給ユニット１の断面図である。
プロセスガス供給ユニット１は、供給弁２とパージ弁３と逆止弁４とが取り付けられる流路ブロック構造５を備える。流路ブロック構造５は、供給弁２が取り付けられる第１流路ブロック６と、パージ弁３及び逆止弁４が取り付けられる第２流路ブロック７とを連結したものである。

第１流路ブロック６は、ＳＵＳなどの金属を略直方体形状に成形し、機械加工などで流路を形成したものである。第１流路ブロック６は、供給弁２を取り付けるための取付孔８が図中上側面から円筒形状に開設され、取付孔８と同軸上に弁孔９が設けられている。第１流路ブロック６は、第１連通路１０が第２流路ブロック７と対向する側面から水平方向に穿設され、弁孔９に連通している。従って、プロセスガス出力流路１１は、弁孔９と第１連通路１０によりＬ字形に設けられる。
また、第１流路ブロック６は、図中下側面に第１ポート１２が開設され、第１ポート１２と取付孔８とを連通するようにプロセスガス入力流路１３が設けられている。プロセスガス入力流路１３は、取付孔８の内壁から弁孔９と平行に穿設された垂直流路１４と、第１ポート１２から垂直流路１４に連通するように斜めに穿設された入口流路１５とからなる。

取付孔８の内周面には、ネジが切られ、供給弁２が螺設される。供給弁２は、エアオペレイト式ダイアフラム弁である。ダイアフラム１６は、周縁部が供給弁２と第１流路ブロック６との間で狭持され、取付孔８の内壁とともに弁室１７を形成する。弁室１７には、弁孔９の開口部外周に弁座１８が設けられ、ダイアフラム１６が弁座１８に当接又は離間する弁部が構成されている。従って、プロセスガス入力流路１３は、供給弁２の弁部を介してプロセスガス出力流路１１と連通する。

さらに、第１流路ブロック６には、パージガス入力流路１９が弁孔９に連通するように形成されている。パージガス入力流路１９は、第１流路ブロック６の第２流路ブロック７と対向する側面からダイアフラム１６と弁座１８が当接する弁部付近に向かって穿設され、弁孔９に対して鋭角に接続している。

一方、第２流路ブロック７は、ＳＵＳなどの金属を略直方体形状に成形し、機械加工などで流路を形成したものである。第２流路ブロック７の上側面には、パージ弁３を取り付けるための取付孔２０が円筒形状に開設されるとともに、パージガスを入力する第２ポート２１が開口している。第２流路ブロック７は、取付孔２０と同軸上に弁孔２２が設けられ、第２連通路２３が第１流路ブロック６と対向する側面から水平方向に穿設されて弁孔２２に連通している。従って、パージ弁出力流路２４は、弁孔２２と第２連通路２３によりＬ字形に設けられている。また、第２流路ブロック７は、パージガス出力流路２５が第２ポート２１と取付孔２０とを連通するようにＶ字形に形成されている。さらに、第２流路ブロック７は、これらの流路に重ならないように、共通出力流路２６が第１流路ブロック６と対向する側面から水平方向に穿設され、図中下側面に開口する第３ポート２７に連通している。

取付孔２０の内周面には、ネジが切られ、パージ弁３が螺設される。パージ弁３は、エアオペレイト式ダイアフラム弁である。ダイアフラム２８は、周縁部がパージ弁３と第２流路ブロック７との間で狭持され、取付孔２０の内壁とともに弁室２９を形成する。弁室２９は、弁孔２２の開口部外周に弁座３０が設けられ、ダイアフラム２８が当接又は離間する弁部が構成されている。従って、パージガス出力流路２５は、パージ弁３の弁部を介してパージ弁出力流路２４に連通する。

第１流路ブロック６と第２流路ブロック７は、パージガス入力流路１９とパージ弁出力流路２４との間、及び、プロセスガス出力流路１１と共通出力流路２６との間にガスケットなどのシール材を挟んで突き合わせ、ボルトなどの固定部材（図示せず）で連結される。シール材は、連結時に押しつぶされ、シール力を発生する。

かかる流路ブロック構造５には、供給弁２とパージ弁３が取付孔８，２０に図中上方からねじ込んで取り付けられるとともに、逆止弁４が第２ポート２１に図中上方から位置合わせされてボルトなどの固定部材で取り付けられ、ガス供給ユニット１を構成する。ガス供給ユニット１は、第１ポート１２が接続ブロック３１のＶ流路３２にシール材を介して接続し、また、第３ポート２７が接続ブロック３３のＶ流路３４にシール材を介して接続する。接続ブロック３１，３３は、他の流体制御機器（例えば、マスフローコントローラなど）に接続され、ガス供給ユニット１がガス供給ライン上に設置される。また、逆止弁４には、パージガス供給配管が接続される。

次に、ガス供給ユニット１の作用について説明する。
パージ弁３を閉、供給弁２を開として、第１ポート１２にプロセスガスを供給すると、プロセスガスが、プロセスガス入力流路１３、弁室１７、弁座１８、プロセスガス出力流路１１、共通出力流路２６を介して第３ポート２７から出力される。

その後、供給弁２を閉じてプロセスガスの供給を停止した後、パージ弁３を開として、逆止弁４から第２ポート２１にパージガス（例えば、窒素ガス）を供給すると、パージガスが、パージガス出力流路２５、弁室２９、弁座３０、パージ弁出力流路２４、パージガス入力流路１９、プロセスガス出力流路１１、共通出力流路２６を介して第３ポート２７から出力される。パージガスは、図２に示すように、パージガス入力流路１９から弁孔９に噴出すると、弁孔９の反対側内壁にぶつかった後、ダイアフラム１６に沿って流れ方向を変え、さらにプロセスガス出力流路１１に沿って流れる。供給弁２の弁部付近は、弁孔９の内壁とダイアフラム１６によって囲まれ、凸凹が少ないので、パージガスは、供給弁２の弁部付近のプロセスガスを巻き込んで自身の圧力で押し出やすい。そのため、プロセスガス出力流路１１内に滞留部が発生せず、ガスを短時間で切り換えて高純度のガスを供給できる。

特に、パージガスは、パージガス入力流路１９から弁孔９内壁に対して供給弁２の弁部方向に鋭角にぶつかって方向転換するので、パージガスが弁孔９とダイアフラム１６に沿って流れを変えやすく、淀みを発生しにくい。

従って、本実施の形態の流路ブロック構造５によれば、第１流路ブロック６と第２流路ブロック７とを連結したものであり、第１流路ブロック６は、供給弁２が取り付けられる取付孔８と、一端開口部が取付孔８の内壁に開口し、他端開口部が第２流路ブロック７と対向する側面に開口するプロセスガス出力流路１１と、プロセスガスを入力する第１ポート１２と、第１ポート１２と取付孔８を連通させるプロセスガス入力流路１３と、第２流路ブロック７と対向する側面から供給弁２の弁部付近に向かって形成されるパージガス入力流路１９と、を有し、第２流路ブロック７は、パージ弁３が取り付けられる取付孔２０と、パージガスを入力する第２ポート２１と、取付孔２０と第２ポート２１とを連通させるパージガス出力流路２５と、一端開口部が取付孔８の内壁に開口し、他端開口部が第１流路ブロック６と対向する側面に開口するパージ弁出力流路２４と、ガスを出力する第３ポート２７と、第１流路ブロック６と対向する側面から第３ポート２７に連通するように形成された共通出力流路２６と、を有し、第１流路ブロック６と第２流路ブロック７は、パージガス入力流路１９とパージ弁出力流路２４、及び、プロセスガス出力流路１１と共通出力流路２６とが相互に連通しているので、流路上に滞留部がなく、ガス置換を短時間で行うことができる。

また、本実施の形態の流路ブロック構造５によれば、第２ポート２１に逆止弁４を接続するので、プロセスガス等の逆流を防止できる。
また、本実施の形態の流路ブロック構造５によれば、パージガス入力流路１９は、弁部付近に向かってプロセスガス出力流路１１の弁孔９に対して鋭角に接続しているので、供給弁２の弁部付近の内壁に沿って流れ方向を変えやすく、効率的にガス置換できる。

尚、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。
（１）例えば、上記実施の形態では、第１ポート１２と第３ポート２７を第１ブロック６と第２ブロック７の下面に形成したが、側面に形成してもよい。このとき、第１ポート１２、第３ポート２７の周りに継手部分を設けてもよい。
（２）例えば、上記実施の形態では、プロセスガス入力流路１３をくの字形に形成したが、直線的に形成してもよい。
（３）例えば、上記実施の形態では、供給弁２とパージ弁３にエアオペレイト式ダイアフラム弁を使用したが、電磁弁などを使用してもよい。
（４）例えば、上記実施の形態では、第２ポート２１に逆止弁４を介してパージガス供給配管を接続したが、第２ポート２１に直接パージガス供給配管を接続してもよい。

本発明の実施の形態に係り、プロセスガス供給ユニットの断面図である。 同じく、パージガス合流部の拡大図である。 第一従来例のプロセスガス供給ユニットを示す断面図である。 第二従来例のプロセスガス供給ユニットを示す部分断面図である。

符号の説明

２ 供給弁
３ パージ弁
４ 逆止弁
５ 流路ブロック構造
６ 第１流路ブロック
７ 第２流路ブロック
８ 取付孔
１１ プロセスガス出力流路
１３ プロセスガス入力流路
１９ パージガス入力流路
２０ 取付孔
２１ 第２ポート
２４ パージ弁出力流路
２５ パージガス出力流路
２６ 共通出力流路
２７ 第３ポート

Claims (3)

1. 供給弁とパージ弁が取り付けられる流路ブロック構造において、
   第１流路ブロックと第２流路ブロックとを連結したものであり、
   前記第１流路ブロックは、
   供給弁が取り付けられる取付孔と、
   一端開口部が前記取付孔の内壁に開口し、他端開口部が前記第２流路ブロックと対向する側面に開口するプロセスガス出力流路と、
   プロセスガスを入力する第１ポートと、
   前記第１ポートと前記取付孔を連通させるプロセスガス入力流路と、
   前記第２流路ブロックと対向する側面から前記供給弁の弁部付近に向かって形成されるパージガス入力流路と、を有し、
   第２流路ブロックは、
   前記パージ弁が取り付けられる取付孔と、
   パージガスを入力する第２ポートと、
   前記取付孔と前記第２ポートとを連通させるパージガス出力流路と、
   一端開口部が前記取付孔の内壁に開口し、他端開口部が前記第１流路ブロックと対向する側面に開口するパージ弁出力流路と、
   ガスを出力する第３ポートと、
   前記第１流路ブロックと対向する側面から前記第３ポートに連通するように形成された共通出力流路と、を有し、
   前記第１流路ブロックと前記第２流路ブロックは、前記パージガス入力流路と前記パージ弁出力流路、及び、前記プロセスガス出力流路と前記共通出力流路とが相互に連通していること、を特徴とする流路ブロック構造。
2. 請求項１に記載する流路ブロック構造において、
   前記第２ポートと接続する逆止弁を有することを特徴とする流路ブロック構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載する流路ブロック構造において、
   前記パージガス入力流路は、前記弁部付近に向かって前記プロセスガス出力流路に対して鋭角に接続していること、を特徴とする流路ブロック構造。

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