气体供给单元和气体供给系统的制作方法

专利名称：气体供给单元和气体供给系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体供给单元和气体供给系统，所述气体供给单元和 气体供给系统安装在供给气体输送管路上，并且设置有用于控制供给 气体的流体控制装置。
背景技术：
迄今为止，在半导体制造工艺中，采用腐蚀性气体用于光刻工艺 中的蚀刻或类似操作。在半导体制造工艺中，光刻工艺(光刻胶涂渍、 曝光、显象和蚀刻)重复数次。因此，用于提供所需要的腐蚀性气体 的气体供给单元用于实际的半导体制造工艺中。
图15是气体供给单元的回路框图的一个实例。
在气体供给单元中，工作气体和净化气体在图中从气体供给单元 的左侧流向右侧。工作气体供给源1依次连接至调节器2、压力传感器 3、入口开关阀4 (对应于权利要求中的"第一流体控制装置")、质量流 控制器5以及出口开关阀6。出口开关阀6的出口端口连接至真空室7。 另一方面，净化气体供给源8连接至净化阀(对应于权利要求中的"第 二流体控制装置")9。净化阀9的输出端口连接至入口开关阀4和质量 流控制器5，并且位于两者之间。
图16是传统的气体供给单元100的侧视图，其包括图15中所示 的回路框图。
传统的气体供给单元100具有如下结构。调节器2通过从上方紧 固的螺栓固定在输入模块101和流路模块102的顶表面上，并且，调节器2的输入端口通过输入模块101与工作气体供给源1连通。压力
传感器3通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块102和流路模块103 的顶表面上，并且，压力传感器3的输入端口与调节器的输出端口连 通。入口开关阀4通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块103和流路 模块104的顶表面上，并且，入口开关阀4的输入端口与压力传感器3 的输出端口连通。净化阀9通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块104、 流路模块105和净化模块108的顶表面上。净化阀9的工作气体输入 端口与入口开关阀4的输出端口连通，并且，净化阀9的净化气体输 入端口通过净化模块108与净化气体供给源8连通。质量流控制器5 通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块105和流路模块106的顶表面 上，并且，质量流控制器5的输入端口与净化阀9的公共输出端口连 通。出口开关阀6通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块106和输出 模块107的顶表面上，并且，出口开关阀6的输出端口通过输出模块 107与真空室7连通。气体供给单元100配备有装置2至9，所述装置 2至9通过从上方紧固的螺栓固定，从而全长可以更短，并且，与所有 装置2至9通过利用管路连接的情况(参见专利文献1)相比，单元 IOO可以制造得更为紧凑。
此外，质量流控制器5通过流路模块105和106保持在上升位置， 以与安装表面之间形成空隙。在此情况下，要求更换的频率较低的入 口开关阀4或出口开关阀6在流路模块105和106上安装在旁侧，并 且设置在质量流控制器5和安装表面之间，从而使气体供给单元的全 长进一步縮短。已经提出了这样的技术(参见专利文献2)。
专利文献l:日本在审专利公开No.JPll ( 1999) —159649 专利文献2:国际公开No.W02002/09305
发明内容
本发明要解决的问题
传统的气体供给单元IOO被设置成这样，即，装置2至9从上方安装在模块101至107上，并且， 一个装置安装在质量流控制器5和 安装表面之间，以使单元100结构紧凑。然而，即使这样的布置结构 仍然不能满足今天更紧凑的工作气体供给单元的需求。换句话说，在
装置2至4和安装表面之间存在不必要的空间，从而导致大的台面面 积(footprint)。此外，各装置与两个模块固定到一起以与其他装置相连 通，因此，模块和密封部件的数量增加以密封装置与模块之间的连接 部分。因此，传统的气体供给单元需要较高的用于例如各模块和密封 件的材料的材料成本，并且需要更高的用于加工密封部件的加工成本， 从而导致总成本增加。
本发明致力于解决上述问题，并且其目的是提供紧凑、经济的气 体供给单元和气体供给系统。
用于解决问题的方案
为实现上述目的，本发明的气体供给单元被形成为具有下列结构。
(1) 一种气体供给单元，其安装在工作气体输送管路上，并且包 括多个流体控制装置，所述流体控制装置通过流路模块彼此连通以控 制工作气体，所述气体供给单元包括第一流路模块和第二流路模块， 所述第一流路模块具有包括在流体控制装置内的第一流体控制装置连 接在其上的侧表面，所述第二流路模块具有包括在流体控制装置内的 第二流体控制装置连接在其上的侧表面，其中，在垂直于工作气体的 输送方向的方向上，第一流路模块和第二流路模块彼此堆叠，并且， 第一流体控制装置和第二流体控制装置设置在流体控制装置和安装表 面之间，所述流体控制装置安装在工作气体输送管路上，所述单元安 装在所述安装表面上。
(2) 在根据(1)所述的气体供给单元中，优选地，第一流路模 块被形成为在顶表面和底表面上具有至少一个端口 ，所述端口通过第 一流体控制装置相互连通，并且，第二流路模块被形成为在顶表面和 侧表面上具有至少一个端口 ，所述侧表面与将第二流体控制装置连接到的侧表面相对，所述端口通过第二流体控制装置相互连通。
(3) 在根据(2)所述的气体供给单元中，优选地，第一流路模 块被形成为具有在与将第一流体控制装置连接到的侧表面相对的侧表 面内开口的至少一个端口，所述端口通过流体控制装置与在第一流路 模块的顶表面和底表面内开口的端口连通。
(4) 在根据(1)至(3)中所述的气体供给单元中的任一个气体 供给单元中，优选地，用于将第一流路模块或者第二流路模块连接至 安装在工作气体输送管路上的流路模块的旁通管设置在流体控制装置 和安装表面之间。
此外，为实现上述目的，本发明的气体供给系统被形成为具有下 列结构。
(5) —种气体供给系统，其包括一对支架，所述支架安装在根据 (1)至(4)中任何一项所述的气体供给单元的两端上，用于水平地
保持气体供给单元，其中，所述一对支架固定至安装构件，由此，气 体供给单元被集成。
发明效果
下面描述本发明的操作和优点。
在本发明的气体供给单元中，例如，为了在水平方向上提供工作 气体，第一流路模块和第二流路模块沿垂直方向设置，或者沿相对于 工作气体的输送方向的竖直方向设置。因此，固定至第一流路模块的 一侧表面的第一流体控制装置和固定至第二流路模块的一侧表面的第 二流体控制装置在流体控制装置和安装表面之间的间隙内横向安装， 所述流体控制装置设置在工作气体供给管路和安装表面上，所述气体 供给单元固定至所述安装表面。简而言之，在安装在气体供给单元内的流体控制装置中，除第一和第二流体控制装置以外的其他流体控制 装置设置在工作气体输送管路上。此外，第一和第二流路模块在垂直 方向上堆叠，以消除单元总长方向上的不必要的空间，因此，与一个 流体控制装置固定至两个流路模块的情形相比，流路模块之间的不必 要的空间减小。在此情况下，第一和第二流体控制装置分别直接地固 定至第一和第二流路模块。因此，在气体供给单元中，与一个装置固 定至两个流路模块的情形相比，模块和密封部件的数量可以减少。
因此，在本发明的气体供给单元中，流路模块中的不必要的空间 减小，同样，安装在工作气体输送管路上的流体控制装置的数量减少， 从而单元的总长可以縮短，并且单元本身可以制造得紧凑。此外，在 本发明的气体供给单元中，通过减少模块和密封部件的数量，可以实 现在材料成本和加工成本方面的成本降低。
当第一流路模块和第二流路模块垂直地堆叠时，在第一流路模块 的底表面内开口的端口和在第二流路模块的顶表面内开口的端口相互 连通。在第一流路模块内，在顶表面和底表面内开口的端口通过第一 流体控制装置连通。在第二流路模块内，在顶表面和侧表面内开口的 端口通过第二流体控制装置连通，其中所述侧表面与固定第二流体控 制装置的侧表面相对。因此，提供至在第二流路模块的侧表面内开口 的端口的流体可以通过第一流体控制装置从在第一流路模块的顶表面 内开口的端口输出，并且随后提供至安装在工作气体输送管路上的流
体控制装置。
因此，在本发明的气体供给单元中，仅仅通过堆叠第一和第二流 路模块，就可以在垂直方向上容易地形成流路，所述流路能够通过利 用第一和第二流体控制装置控制流体。
特别地，当在所有端口都通过第一流体控制装置相互连通的状态 中，除了在顶表面和底表面内的端口，第一流路模块还在与固定第一流体控制装置的侧表面相对的侧表面内形成有端口时，除第一流体控 制装置以外的流体控制装置和流路模块可以直接地连接至此侧表面， 并且与之连在一起。因此，可以减少需要安装在工作气体输送管路上 的流体控制装置的数量，并且减小流路模块之间的不必要的空间，因 此，单元可以制造得紧凑。
如上所述，当第一和第二流路模块垂直地堆叠时，可能在安装在 工作气体输送管路上的流体控制装置和安装表面之间产生额外的间 隙。在此情况下，旁通管的一端可以连接至第一或第二流路模块，其 另一端可以连接至安装在工作气体输送管路上的流路模块。因此，旁 通管设置于安装在工作气体输送管路上的流体控制装置和安装表面之 间，因此，旁通管可以设置在一条线路的占用空间内。
上述气体供给单元通过一对支架水平地保持，所述支架安装在气 体供给单元的两端上，并且，通过将支架固定至安装构件，所述气体 供给单元被集成。这种系统化的气体供给系统采用紧凑并且便宜的气 体供给单元，因此，系统本身还可以縮小尺寸和降低成本。


图1是本发明的第一实施例中的气体供给单元的侧视图2A是流路模块的主体部件的剖视图，在所述流路模块上安装了 流控制装置，所述剖视图示出了用于第一实施例中的气体供给单元的 流路模块的结构；
图2B是图2A中的流路模块的左视图2C是图2A中的流路模块的俯视图2D是图2A中的流路模块的仰视图3A是流路模块的主体部件的剖视图，在所述流路模块上安装了 流体控制装置，所述剖视图示出了用于第一实施例中的气体供给单元 中的流路模块的结构；
图3B是图3A中的流路模块的左视图；图3C是图3A中的流路模块的俯视图； 图3D是图3A中的流路模块的仰视图4所示的视图示出了第一实施例中的气体供给单元的尺寸和密 封部件；
图5所示的视图示出了图16中示出的传统的气体供给单元的尺寸 和密封部件；
图6是本发明的第二实施例中的气体供给单元的回路图； 图7是第二实施例中的气体供给单元的侧视图8是第二实施例中的气体供给单元的平面图9是传统的气体供给单元的侧视图，所述传统的气体供给单元
包括根据第二实施例如图6所示的回路；
图io是传统的气体供给单元的平面图，所述传统的气体供给单元
包括根据第二实施例如图6所示的回路；
图11是本发明的第三实施例中的气体供给单元的回路图12是气体供给单元的侧视图，所述气体供给单元包括根据第三
实施例如图11所示的回路；
图13是本发明的第四实施例中的气体供给单元的侧视图14A是流路模块的主体部件的剖视图，在所述流路模块上安装
了流体控制装置，所述视图示出了用于第四实施例中的气体供给单元
中的流路模块的结构；
图14B是图14A中的流路模块的俯视图14C是图14A中的流路模块的仰视图15是气体供给单元的回路图的一个实例；以及
图16是包括图15所示的回路的传统气体供给单元的侧视图。
附图标记说明
2 — 6， 9流体控制装置 4 入口开关阀 9 净化阀
11A—11D 气体供给单元14第一流路模块
17第二流路模块
22第一端口
23第—顺口
24第三端口
32第一端口
33第一顺口
51 —-53流体控制装置
53第一净化阀
56旁通管
61 —-63流体控制装置
74第一端口
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述实施本发明的气体供给单元、气体供给 系统和流路模块的优选实施例。
(第一实施例)
现在描述本发明第一实施例中的气体供给单元。图1是气体供给
单元IIA的侧视图。
气体供给单元IIA包括图15中所示的回路，以区别于图16中所 示的传统的气体供给单元100。与图16中示出的传统气体供给单元的 结构相同的结构采用相同的附图标记表示。气体供给单元IIA被形成 为具有调节器2、压力传感器3、入口开关阀4、质量流控制器5、出 口开关阀6和净化阀9，它们都充当流体控制装置，并且，这些装置2 至9安装在模块12至17上以相互连通，形成类似于杆的形状。考虑 到热阻和刚性，装置2至9和模块12至17由刚硬的金属比如不锈钢 或类似材料制成。气体供给单元11A的特征在于流路模块(对应于 权利要求中的"第一流路模块")4和流路模块(对应于权利要求中的"第二流路模块")17在工作气体的输送方向的垂直方向或纵向方向堆叠 在一起。
在气体供给单元IIA中，调节器2通过从上方紧固的螺栓固定在 输入模块12和流路模块13的顶表面上，并且，调节器2的输入端口 通过输入模块12与工作气体供给源1连通。在流路模块13中，L形流 路被形成为使工作气体从连接至调节器2的输出端口的端口流向设置 在图中的流路模块13的右侧表面内的端口。流路模块13进一步包括 支流路，所述支流路从L形流路上分出来并且开口向上。压力传感器3 与支流路对齐，并且通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块13的顶表 面上以测量流过流路模块13的工作气体的流体压力。
流路模块14通过从流路模块13的左侧表面贯穿流路模块13的螺 栓紧固，因此，流路模块14固定至流路模块13。在流路模块14的右 侧表面上，入口开关阀4横向安装。换句话说，入口开关阀4设置在 质量流控制器5和安装表面之间。入口开关阀4是气动开关控制阀， 其阀体由流路模块14组成。稍后将描述流路模块14。
质量流控制器5通过从上方紧固的螺栓固定在流路模块14和流路 模块15的顶表面上，以致质量流控制器5的输入端口与入口开关阀4 的公共输出端口连通。出口开关阀6通过从上方紧固的螺栓固定在流 路模块15和输出模块16的顶表面上，以致出口开关阀6的输出端口 通过输出模块16与真空室7连通。此外，流路模块15所处的高度与 流路模块14所处的高度相同，以便保持质量流控制器5水平。然而， 通用产品被用作输出模块16，因此，流路模块15设置有台阶部分，用 于在与流路模块16相同的高度处固定出口开关阀6。
另一方面，流路模块M通过螺栓紧固，所述螺栓从流路模块17 的底部贯穿流路模块17，以将流路模块17固定至流路模块14的底表 面。在图中，净化阔9横向地拧在流路模块14的右侧表面内。简而言之，净化阀9和入口开关阔4在质量流控制器和安装表面之间层叠。
净化阀9是气动开关控制阀，其阀体由流路模块17组成。净化模块19 通过净化管18连接至流路模块17，因此，净化阀9的净化气体输入端 口与净化气体供给源8连通。
现在描述流路模块14的结构。图2示出了用于气体供给单元11A 的流路模块14的结构。图2A所示的剖视图示出了流路模块14的主体 部件，入口开关阀4安装在所述流路模块14中，图2B是左视图，图 2C是俯视图，且图2D是流路模块14的仰视图。
如图2A所示，流路模块14大致为立方体形状。在流路模块14 的右侧表面内，安装孔21呈圆柱形，在其内形成螺纹，以容纳入口开 关阀4。流路模块14具有第一端口 22，在图中，所述第一端口 22形 成为在左侧表面内开口，并且与安装孔21同轴地延伸，以通过直的流 路与安装孔21的中心部分连通。此外，在图中，流路模块14具有第 二端口 23和第三端口 24，所述第二端口 23形成为在其顶表面内开口， 所述第三端口 24形成为在其底表面内开口。第二和第三端口 23和24 通过L形流路与安装孔21连通。在安装孔21的底部，阀座25被设置 成环绕与第一端口 22连通的开口部分，并且，与第二和第三端口 23 和24连通的流路被形成为相对于阀座25在位置上呈上、下对称。流 路模块14的安装孔21通过隔板26密闭地隔开，因此，限定了阀室27， 所述阀室27与第一至第三端口 22至24连通。
此外，如图2B至2C所示，流路模块14被形成为具有数对螺孔 28、 29和30，它们分别相对于第一端口 22、第二端口23和第三端口 24对称布置。
现在描述流路模块17的结构。图3示出了用于气体供给单元11A 的流路模块17的结构。图3A所示的剖视图示出了流路模块17的主体 部件，流体控制装置安装在所述流路模块17上，图3B是左视图，图3C是俯视图，且图3D是流路模块17的仰视图。
如图3A所示，流路模块17大致为立方体形状。在流路模块17 的右侧表面内，安装孔31呈圆柱形，在其内形成螺纹，以容纳净化阀 9。流路模块17具有第一端口 32，所述第一端口 32在图中形成为在左 侧表面内开口，并且与安装孔31同轴地延伸，以通过直的流路与安装 孔31的中心部分连通。此外，流路模块17具有第二端口 33，所述第 二端口 33形成为在其顶表面内开口，并且通过L形流路与安装孔31 连通。在安装孔31的底部，阀座35被设置成环绕与第一端口 32连通 的开口部分，并且，与第二端口 33连通的流路被形成为环绕阀座35。 流路模块17的安装孔31通过隔板36密闭地隔开，因此，限定了阀室 37，所述阀室37与第一和第二端口 32和33连通。
如图3B所示，在流路模块17的左侧表面， 一对螺孔38相对于第 一端口32对称地形成。此外，如图3C和3D所示，流路模块17被形 成为具有多个通孔39，在相对于第二端口 33对称的位置处，螺栓从所 述通孔39中通过。此外，在流路模块17的底表面处，提供有台阶部 分40，以锁定螺栓头部，如图3D所示。
上述结构的流路模块14和17是相互堆叠，并且通过螺栓固定。 流路模块14和17具有相同的外形，以便它们能够取决于所需求的回 路而互换。当流路模块14和17堆叠时，流路模块14的第二和第三端 口 23和24与流路模块17的第二端口 33被设置成处于相同的轴线上。 因此，例如，如果回路不是用于提供净化气体，那么可以这样布置， 即，省去净化模块19、净化管18和净化阀9，并且在单个堆叠组中使 用流路模块17，取代流路模块14。此外，为了使流路模块具有可替换 性，在流路模块17中，优选地，各通孔39被形成为在其内圆周上具 有内螺纹，以致螺栓能够拧入其中。
流路模块14和流路模块17以如下方式安装在气体供给单元11A上。如图1所示，流路模块14以这样的方式与流路模块13集成在一
起，即，在图中，第一端口 22与在流路模块13的右侧表面内开口的
端口对齐，使得垫圈(未示出)插入在中间，随后，从左侧表面到右
侧表面插入通过流路模块13的螺栓拧入螺孔28中，所述螺孔28形成 在流路模块14的左侧表面内。随后，流路模块14通过紧固螺栓与质 量流控制器5集成在一起，其中所述紧固螺栓从上插入到流路模块14 的顶表面上的螺孔30中。通过在流路模块14的第三端口 24和流路模 块17的第二端口 33之间插入垫圈(未示出)，流路模块14的底表面 接触流路模块17的顶表面，随后，从下面插入流路模块17的通孔39 并从中通过的螺栓固定在流路模块14的螺孔29内，因此流路模块14 和17集成在一起。流路模块17进一步以这样的方式与净化管18集成 在一起，即，垫圈设置在第一端口 32和净化管18之间，并且，从净 化管18的固定模块中穿过的螺栓固定在流路模块17的左侧表面内的 螺孔38中。在此情况下，优选地，各螺栓紧固，以便利用均匀的力挤 压各垫圈，从而环绕各端口提供均匀的密封强度。
气体供给单元11A通过支架41和42支承，并且固定至安装板10， 因此构成气体供给系统。支架41和42由金属板制成，各支架在两端 处在相对方向上呈直角弯曲，以使接触部分41a和42a接触气体供给单 元11A的底表面，且接触部分41b和42b接触安装板10。气体供给单 元11A通过紧固螺栓固定至支架41和42，所述紧固螺栓在模块12、 13和16中分别贯穿接触部分41a和42a，此外，单元11A固定至安装 板10，以便通过紧固螺栓设置于安装板上方，所述紧固螺栓贯穿安装 板10中的支架41和42的接触部分41b和42b。
此时，净化管18贯穿形成在支架41内的通孔或者槽，以致净化 管18能够直接安装在调节器2和压力传感器3下方，从而省去在气体 供给单元IIA中不必要的横向空间。此外，净化模块19设置在支架41 外侧，以致当安装更多的气体供给单元11A时，净化管路的布置变得 方便。现在描述气体供给单元11A的运行和优点。
在气体供给单元11A中，当既不提供工作气体或也不提供净化气
体时，入口开关阀4、出口开关阀6和净化阀9关闭。
在气体供给单元11A中，当提供工作气体时，入口开关阀4和出 口开关阀6开启，而净化阀9关闭。因此，从工作气体供给源1提供 至输入模块12的工作气体通过调节器2进行压力调节，随后，工作气 体通过流路模块13输入至流路模块14的第一端口 22。因为净化阀9 正被关闭，所以工作气体依次通过第一端口 22、阀座25和阀室27供 给至第二端口 23。工作气体从流路模块14的第二端口 23输入至质量 流控制器5，在所述质量流控制器5中进行流量调节。然后，工作气体 通过出口开关阀6和输出模块16输出至真空室7。
当气体供给单元IIA随后输送净化气体时，入口开关阀4关闭， 且净化阀9开启。从净化气体供给源8提供至净化模块19的净化气体 通过净化管18输入至流路模块17的第一端口 32。净化气体然后通过 第一端口32、阀座35和阀室37提供至第二端口 33，并且输入至流路 模块14的第三端口 24。当净化气体从与第三端口 24连通的流路流入 阀室27时，净化气体分流以在环绕阀座25的两个方向上流动，流入 与第二端口 23连通的流路。随后，净化气体从第二端口 23输入至质 量流控制器5，然后通过流路模块15、出口开关阀6和输出模块16输 出至真空室7。此时，通过来自入口开关阀4、流路模块14、质量流控 制器5、流路模块15、出口开关阀6和输出模块16内的流体压力，净 化气体排出剩余的工作气体，因此替换气体。此后，气体供给单元11A 关闭净化阀9以完成净化。
因此，在当前实施例的气体供给单元中11A中，在图中，相对于 工作气体的输送方向来说，流路模块14和流路模块17设置在垂直方向或竖直方向上，其中所述工作气体从输入模块12侧流向输出模块16 侧。因此，安装在流路模块14的一个侧表面上的入口开关阀4和安装
在流路模块17的一个侧表面上的净化阀9横向地设置在质量流控制器 5和安装表面之间的间隙内，所述质量流控制器5安装在工作气体供给 管路上，气体供给单元11A安装在所述安装表面内。因此，在安装于 气体供给单元11A上的流体控制装置2至6和9之间，除入口开关阀4 和净化阀9以外的流体控制装置设置在工作气体供给管路上。此外， 流路模块14和17彼此堆叠，没有在单元11A的总长方向上形成不必 要的间隙S。因此，与一个流体控制装置固定至两个流路模块的情形相 比，可以减小流路模块间的不必要的间隙S。此处，入口开关阀4和净 化阀9分别直接地连接至流路模块14和17。因此，在气体供给单元 11A中，入口开关阀4和净化阀9不必像现有技术中那样连接至两个流 路模块(参见图16)，从而可以减少模块和密封部件的数量。
通过比较都包括同样回路的气体供给单元IIA和100，能更具体 地说明上述优点。图4所示的视图示出了气体供给单元11A的尺寸和 密封位置；图5所示的视图示出了图16中的传统的气体供给单元100 的尺寸和密封位置。如上所述，气体供给单元IIA和传统的气体供给 单元100包括如图15所示的同样的回路。
在总长方向上，气体供给单元11A只在输入模块12和流路模块 13之间具有间隙S。另一方面，传统的气体供给单元100在输入模块 101和流路模块102之间，在流路模块102和流路模块103之间，以及 在流路模块103和流路模块104之间，具有三个间隙S。因此，与传统 的气体供给单元100相比，气体供给单元IIA在总长方向上具有较小 的间隙量。此外，不同于传统的气体供给单元100，在气体供给单元 IIA中，入口开关阀4和净化阀9不是沿着供气管路安装，因此，入口 开关阀4和净化阀9的安装空间可以减小。因此，气体供给单元11A 的总长是178mm，而传统的气体供给单元100的总长是269mm。简而 言之，气体供给单元11A的总长大约可以縮短为传统的气体供给单元100的总长的2/3。
通过一个位于另一个上方地设置流路模块14和17，气体供给单 元11A的总高为202mm，与总高为142mm的传统的气体供给单元100 相比，在高度方向上需要更多的空间。然而，在半导体制造装置或类 似装置中，即使在总长方向上或宽度方向上存在较高的减小空间的要 求，也较少要求在高度方向上减小空间。因此，即使气体供给单元11A 的总高度较高，总高度也几乎不是问题。
此外，在气体供给单元11A中，入口开关阀4和净化阔9直接地 连接至流路模块14和17，因此，如图4所示， 一共需要七个模块。另 一方面，在传统的流路模块100中，入口开关阀4和出口开关阀9固 定至流路模块103、 104和105,因此，总其需要八个模块。具体地说， 与传统的气体供给单元100相比，气体供给单元IIA可以省去一个模 块。此外，如图4所示，气体供给单元IIA包括十一个密封部件X， 而传统的气体供给单元IOO包括十四密封部件X，如图5所示。因此， 与传统的气体供给单元100相比，与模块的数量的减少相关地，气体 供给单元IIA可以省去三个密封部件X。
因此，根据当前实施例的气体供给单元IIA，可以减小流路模块 之间的不必要的间隙S，同时，减小了安装在工作气体输送管路上的流 动控制装置的数量。因此，可以縮短单元11A的总长，并且可以縮小 单元11A的尺寸。此外，在当前实施例的气体供给单元中11A中，模 块和密封部件X的数量减少，导致材料成本和加工成本方面的成本降 低。
当流路模块"和流路模块17彼此堆叠时，在流路模块14的底表 面中开口的第三端口 24和在流路模块17的顶表面中开口的第二端口 33相互连通。在流路模块14中，在顶表面中开口的第二端口 23和在 底表面上开口的第三端口 24通过入口开关阀4相连通。此时，在流路模块17中，在顶表面开口的第二端口 33和在与右侧表面相对的左侧
表面上开口的第一端口 32通过净化阀9相连通，其中，净化阀9安装 在所述右侧表面上。因此，通过净化阀9和入口开关阀4，提供至流路 模块17的第一端口 32的净化气体输出通过在流路模块14的顶表面中 开口的第二端口 23，然后，净化气体可以提供至质量流控制器5，所 述质量流控制器5安装在工作气体输送管路上。
因此，在当前实施例的气体供给单元11A中，仅仅通过彼此堆叠 流路模块14和17，可以在竖直方向上容易地形成流路，所述流路能够 通过利用入口开关阀4和净化阀9来控制流体。
特别地，除了在顶表面和底表面内的第二和第三端口 23和24夕卜， 流路模块14被形成为具有第一端口 22，其在与右侧表面相对的左侧表 面上开口，入口开关阔4安装在右侧表面上，并且，这些端口22、 23 和24通过入口开关阀4相互连通。因此，流路模块13可以连接至流 路模块14，使得与流路模块14的右侧表面直接接触，以致单元11A 可以縮小尺寸，以省去流路模块13和14之间不必要的间隙。
上述气体供给单元11A以这样的方式集成，即，单元11A通过固 定到单元11A的两端的一对支架41和42水平地保持，并且支架41和 42通过螺栓固定至安装板10。因此，系统化的气体供给系统采用紧凑、 经济的气体供给单元IIA，导致系统本身尺寸縮小和成本降低。
(第二实施例) 现在参照附图描述第二实施例中的气体供给单元。
此实施例中的气体供给单元设置有与第一实施例的回路不同的回 路。图6是气体供给单元的回路图。对于与第一实施例相同的结构， 附图中采用了相同的附图标记，且对其的说明也相应地省略。当前实施例的气体供给单元与第一实施例的气体供给单元的不同 在于，旁通管被形成为从净化管路上分出来，并且连接至质量流控制 器5的下游侧。在旁通管中，安装有用于加快流速的喷嘴54和第二净
化阀9。此外，在入口开关阀4的上游，设置有流量调节阀51，从而
以较小的流量将自工作气体供给源1输入的工作气体提供至入口开关
阀4。在第一净化阀53 (对应于权利要求中的"第一流体控制装置")的 上游，设置有止回阀52，以防止工作气体反向流动。
图7是气体供给单元11B的侧视图。
当前实施例的气体供给单元IIB包括图6中示出的回路。在气体 供给单元中IIB中，在质量流控制器5和安装表面之间，流路模块14、 55和17彼此堆叠。因此，在质量流控制器5和安装表面之间产生的间 隙被用于安装旁通管56。当前实施例的气体供给单元11B包括与第一 实施例的气体供给单元11A相同的结构。因此，在此实施例中，下面 的描述集中于不同于第一实施例的结构。因此，相同的附图标记表示 与第一实施例中的元件或部件相同的元件或部件，并且酌情省去对它 们的描述。
在气体供给单元中11B中，流路模块55设置在流路模块14和17 之间，即，三个流路模块彼此堆叠。具有同样的外形的流路模块14、 17和55像杆一样竖直地相连。
流路模块55具有几乎与流路模块14相同的流路结构。具体地说， 在图中，第一净化阀53通过螺纹固定至流路模块的右侧表面，并且， 第一端口设置在与右侧表面相对的左侧表面上，所述右侧表面与第一 净化阀53接合。此外，第二端口设置在流路模块55的底表面内，且 第三端口设置在流路模块55的顶表面内。在图中，止回阀52在流路 模块55的左侧表面上直接与流路模块55相连，以与第一端口连通。 止回阀52通过净化管18与净化模块19连通，以允许净化气体只流入第一净化阀53内。此外，流路模块5的第二端口在与流路模块17的
第二端口 33相对应的位置处开口。因此，第二和第三端口没有被形成 为互相对齐，这不同于流路模块14。
旁通管56与流路模块17和流路模块57固定在一起。旁通管56 安装在质量流控制器5的下游，因此，流路模块17以与第一实施例中 的方位反向180度的不同方位设置。因此，在工作气体输送管路上， 第二净化阀9横向地设置在安装表面和流量调节阀51之间，并且，阀 9和止回阀52被设置成一个位于另一个的上方。在流路模块17的第二 端口 33中，喷嘴54加载。此外，第一端口 32与旁通管56连通。通 过紧固螺栓，旁通管56与流路模块17集成在一起，所述紧固螺栓利 用流路模块17的螺孔38贯穿固定模块56a。
旁通管56的另一端与设置在质量流控制器5的下游的流路模块 57固定在一起。旁通管56与流路模块57以这样的方式集成在一起， 即，固定模块56b布置成接触流路模块57的底表面，并且通过从上贯 穿流路模块57的螺栓紧固。质量流控制器5位于流路模块14和57的 顶表面上，并且通过螺栓从上方固定至流路模块14和57的顶表面。 出口开关阀6通过螺栓固定至流路模块57和输出模块58的顶表面。 在此情况下，在流路模块57中，与质量流控制器5连通的输入端口和 与出口开关阀6连通的输出端口都与净化气体输入端口相连通，所述 净化气体输入端口在流路模块57的底表面上开口。因此，流路模块57 被设置成汇合来自质量流控制器5的净化气流和来自旁通管56的净化 气流，并且将汇合的净化气体供给至出口开关阀6。
图8是气体供给单元11B的平面图。
从图中可以清楚地看出，在气体供给单元中11B中，旁通管56 设置在质量流控制器5和安装表面之间，所以在没有在工作气体供给 管路的宽度方向上凸出的情况下安装旁通管56。下面，检验包括图6所示回路的传统的气体供给单元200。图9
是包括图6所示的回路的传统气体供给单元200的侧视图。气体供给 单元200被配置成这样，即， 一个装置安装在两个流路模块上。用于 工作气体供给管路的气体供给单元200包括输入模块201，流量调节 阀51，流路模块202，净化模块203，切换模块204，流路模块205， 支流模块206，流路模块207，质量流控制器5，流路模块208，第二 净化阀9，流路模块209，出口开关阀6，以及输出模块210。用于净 化气体管路的气体供给单元200进一步包括止回阀52，净化模块203， 第一净化阀53，切换模块204，入口开关阀4，流路模块205，支流模 块206，以及流路模块207。因此，传统的气体供给单元200的总长大 于当前实施例的气体供给单元11B的总长，在所述传统的气体供给单 元200中，入口开关阀4、止回阀52、第一净化阀53和第二净化阀9 设置在工作气体输送管路上。此外，在传统的气体供给单元200中， 在净化模块203和切换模块204的下方以及质量流控制器5的下方， 形成不必要的间隙S。
图IO是包括图6所示回路的传统气体供给单元200的平面图。
在气体供给单元中200中，旁通管路由支流模块206、上游旁通 模块211、旁通管212和下游旁通模块213组成。在这样的结构中，旁 通管212在气体供给单元200的宽度方向上凸出。简而言之，气体供 给单元200包括两个管路，即，在宽度方向上并联设置的工作气体供 给管路和旁通管路。因此，与当前实施例的气体供给单元IIB相比， 在宽度方向上，传统的气体供给单元200要求更大的安装空间。
因此，在当前实施例的气体供给单元中IIB中，旁通管56的一端 连接至流路模块17，且其另一端连接至流路模块57，所述流路模块57 安装在工作气体供给管路上。因此，旁通管56设置于安装在工作气体 供给管路上的质量流控制器5和安装表面之间，以致旁通管56可以设置在一条管路的占用空间内。
此外，在当前实施例的气体供给单元11B中，流路模块55被形成
为在与第一净化阀53连接的侧表面相对的侧表面上具有第一端口，并 且直接地连接止回阀52，因此，可以减少安装在工作气体输送管路上
的流体控制装置的数量。
此外，当流路模块14、 55和17是彼此堆叠时，不但在质量流控 制器5下方形成间隙，而且在质量流调节阀51的下方形成间隙。在气 体供给单元11B中，利用在流路模块55和17的两侧处所形成的这样 的空间，以在与流路模块55和17相对的方向上设置流体控制装置52、 53和9与旁通管9。因此，在单元下方形成的间隙得到有效地利用， 以致装置可以有效地縮小尺寸。
(第三实施例)
现在参照附图描述本发明的第三实施例中的气体供给单元。图11 是气体供给单元的回路框图。
当前实施例采用与第一实施例不同的回路。具体地说，过滤器61 和63设置在输入侧和输出侧，手控阀62设置在过滤器61和调节器62 之间，并且，止回阀52设置在净化阀9的上游，这不同于第一实施例。
图12是气体供给单元11C的侧视图，所述气体供给单元11C包 括根据如图11所示的回路。
在气体供给单元11C中，手控阀62通过螺栓从上方固定在输入模 块12和流路模块64的顶表面上。在输入模块12的输入端口上，安装 有过滤器61以从工作气体去除杂质，以致此经过净化的工作气体输入 至手控阀62。调节器2通过螺栓从上方固定在流路模块64和流路模块 13的顶表面上。此外，调节器2的输入端口与手控阀62的输出端口连通，并且，其输出端口通过流路模块13和14与入口开关阀4连通。
此外，过滤器63嵌入输出模块16中，因此，杂质己被过滤器63去除 的气体输出至真空室7。此外，在图中，止回阀52通过螺栓固定在流 路模块17的左侧表面上，以与第一端口32连通，因此，流路模块17 通过止回阀52和净化管18与净化模块19连通。
因此，在当前实施例的气体供给单元中11C中，需要特定运行的 装置安装在模块12、 64和13上并且安装在工作气体输送管路上，所 述装置比如由操作员操作的手控阀62和调节器2，需要定期检修的过 滤器61和63，以及需要操作员进行视觉检查的压力传感器3。另一方 面，较少运行的止回阀52和其他装置设置在装置62、 2、 3和5之间， 所述装置62、 2、 3和5安装在工作气体输送管路和安装表面上。因此， 气体供给单元11C可以縮小尺寸，且不损害运行性能(工作能力)及 其维护。
(第四实施例)
现在参照附图描述本发明的第四实施例。图13是气体供给单元 11D的侧视图。
当前实施例的气体供给单元IID不同于第一实施例的地方在于， 使用流路模块(对应于权利要求中的"第一流路模块")73代替流路模 块14，使用手控阀62代替调节器2，并且，压力传感器3直接地连接 至流路模块73。因此，在下文中，对图中相同的元件标注相同的附图 标记，且省略对其的描述，集中对不同于第一实施例的部分进行描述。
手控阔62通过螺栓从上方固定在输入模块71和流路模块72的顶 表面上，并且，压力传感器3通过螺栓从上方固定在流路模块72和流 路模块73的顶表面上。输入模块71和流路模块72形状相同，并且， 输入模块71被制造成从上方引入工作气体。输入模块71和流路模块 72被设计成在高度方面低于第一实施例中的输入模块12和流路模块13。这是因为压力传感器3的输出端口直接地连接至在流路模块73的
顶表面中开口的端口 ，以致流路模块72不需要在其右侧表面具有端口 。 因此，通过使用具有较低高度的模块71和72，可以实现重量减轻和成 本降低。然而，在流路模块73中，因为两个流体控制装置(此处为压 力传感器3和质量流控制器5)固定在其顶表面上，所以在总长方向上 的宽度尺寸被制造成大于流路模块17在总长方向上的宽度尺寸。
图14所示的视图示出了流路模块73的结构。图14A所示的剖视 图示出了流路模块73的主体部件，流体控制装置安装在所述流路模块 73内，图14B是俯视图，且图14C是流路模块73的仰视图。
流路模块73具有基本上与图2中所示的流路模块14相同的结构， 但是，其与第一实施例中的流路模块14的不同点在于，第一端口 74 和第二端口 23设置在顶表面上。如图4B所示，在流路模块73的顶表 面上，在第一端口 74的两侧处形成一对螺孔75，以致当垫圈(未示出) 被挤压在流路模块73的顶表面和压力传感器3的底表面之间时，流路 模块73被均匀地密封。
在气体供给单元11D中，输入至输入模块71的工作气体进一步通 过流路模块72和压力传感器3输入至流路模块73的第一端口 74。当 入口开关阀4开启并且净化阀9关闭时，工作气体依次输出至流路模 块73的阀座25和阀室27、第二输出端口23，随后，通过质量流控制 器5和出口开关阀6供给至真空室7。
另一方面，当入口开关阀4关闭且净化阀9开启时，工作气体不 从流路模块73的阀座25流入阀室27，但是，净化气体从净化阀9通 过入口开关阀4的第三端口 24、真空室27和第二端口 23供给至质量 流控制器5。因此，净化气体通过出口开关阀6排出至真空室7。
因此，仅仅通过改变流路模块14、 17和73的端口的位置，当前实施例的气体供给单元11D就可以增加可用回路设计的自由度，所述
流路模块14、 17和73对应于安装在单元11D内的流体控制装置的类
型而堆叠。
本发明可以在不背离其主要特征的情况下以其他方式实施。
(1) 例如，在上述实施例中，描述了安装在半导体制造装置中的
气体供给单元IIA至IID。可选地，气体供给单元IIA至IID可以用 于采用CVD装置、蚀刻装置等的每个工业领域。
(2) 例如，在上述实施例中，各气体供给单元IIA至11D中的 每个固定至安装板10，但是，替代地可以采用导轨作为安装构件。在 此情况下，只要支架41和42被成形为接合导轨并且气体供给单元11A 至11D中的每个沿着导轨移动且固定在某一位置处，那么气体供给单 元IIA至IID可以是更容易地系统化。
(3) 例如，在上述实施例中，各流路模块和各流体控制装置由具 有热阻性和刚性的金属制成。可选地，当控制高腐蚀性气体或类似物 时，树脂如PTFE和PP可以用作用于制造流路模块和流体控制装置的 材料。
权利要求
1. 一种气体供给单元，该气体供给单元要安装在工作气体输送管路上，并且包括多个流体控制装置，所述多个流体控制装置通过流路模块彼此连通，以控制工作气体，所述气体供给单元包括第一流路模块，该第一流路模块具有侧表面，包括在所述流体控制装置中的第一流体控制装置连接在上述侧表面上；和第二流路模块，该第二流路模块具有侧表面，包括在所述流体控制装置中的第二流体控制装置连接在上述侧表面上，其中在与所述工作气体的输送方向垂直的方向上，所述第一流路模块和所述第二流路模块彼此堆叠，并且，所述第一流体控制装置和所述第二流体控制装置布置在所述流体控制装置和安装表面之间，所述流体控制装置安装在所述工作气体输送管路上，所述单元要安装在所述安装表面上。
2. 根据权利要求1所述的气体供给单元，其中所述第一流路模块在顶表面和底表面上每个形成有至少一个端 口，上述端口通过所述第一流体控制装置相互连通，并且，所述第二流路模块在顶表面和侧表面上每个形成有至少一个端 口，上述侧表面与连接所述第二流体控制装置的侧表面相对，上述端 口通过所述第二流体控制装置相互连通。
3. 根据权利要求2所述的气体供给单元，其中所述第一流路模块形成有至少一个端口 ，所述至少一个端口在与 连接所述第一流体控制装置的侧表面相对的侧表面中开口，上述端口 通过所述流体控制装置与在所述第一流路模块的顶表面和底表面中开 口的端口连通。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的气体供给单元，其中 用于将所述第一流路模块或者所述第二流路模块连接至安装在所述工作气体输送管路上的流路模块的旁通管布置在所述流体控制装置 和所述安装表面之间。
5. —种气体供给系统，该气体供给系统包括一对支架，所述对支 架安装在根据权利要求1至4中任一项所述的气体供给单元的两端上， 用于水平地保持所述气体供给单元，其中所述对支架固定在安装构件上，由此集成所述气体供给单元。
全文摘要
小型、经济的气体供给单元和气体供给系统。气体供给单元(11A)安装在工作气体输送管路上，并且具有通过流路模块(12-17)连通且控制工作气体的流体控制装置(2-6，9)。气体供给单元具有第一流路模块(14)，包括在流体控制装置内的入口开关阀(4)固定至其一侧，且气体供给单元还具有第二流路模块(17)，包括在流体控制装置内的净化阀(9)固定至其一侧。第一流路模块(14)和第二流路模块(17)在垂直于工作气体的输送方向的方向上层叠。入口开关阀(4)和净化阀(9)设置在质量流控制器(5)和安装表面之间，其中所述质量流控制器(5)安装在工作气体输送管路上，单元(11A)安装在所述安装表面内。
文档编号F16K27/00GK101438091SQ200680054549
公开日2009年5月20日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者伊藤稔, 冈部庸之, 土居广树, 守谷修司, 板藤宽, 长冈秀树 申请人:喜开理株式会社;东京毅力科创株式会社