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JP4077998B2 - プロセスガス供給ユニット - Google Patents

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JP4077998B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、主に半導体製造に係るプロセスガス供給ユニットに関し、特に詳細には、マニホールドブロックを小スペース化し、ユニット全体を小型化したプロセス供給ユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
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ためのプロセスガス供給ユニットが開発されている。図16は従来のプロセスガス供給ユニットの平面図である。図15は図16の側面図である。図17は図16の下面図である。
【0003】
図15及び図16に示すように、プロセスガス供給ユニットは、略直方体のマニホールドブロック101の上面に、供給弁120、真空弁130、パージ弁140及びチェック弁150が上方からネジNで固定されている。マニホールドブロック101は、真空弁130及びチェック弁150の下方側面に凸部101A、101Bが突設されている。マニホールドブロック101の図中右側面には、直方体に成形された出力ブロック160がネジMで連結されている。
出力ブロック160にはL字形流路161が形成されている。L字形流路161の一方の開口部は、マニホールドブロック101に当接する面の略中央部に形成されている。また、他方の開口部は、下面中央部に形成されたプロセスガス出力ポート162(図17参照)に接続されている。
【0004】
図17に示すように、マニホールドブロック101の下面には、プロセスガスが供給されるプロセスガス入力ポート102と、不図示の真空ポンプに連通する真空入力ポート103と、パージガスが供給されるパージガス入力ポート104とが形成されている。プロセスガス入力ポート102は、図中左端中央部に形成されており、出力ブロック160のプロセスガス出力ポート162に対して同一直線上に設けられている。また、真空入力ポート103及びパージガス入力ポート104は、凸部101A、101Bの下面に各々形成されており、両者は同一直線上に設けられている。
【0005】
次に、従来のプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロック101の構成を説明する。図18は、従来のプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの上面図である。図19は図18のXX断面図である。図20は図18のYY断面図である。図21は図18のZZ断面図である。
【0006】
図19に示すように、マニホールドブロック101にはプロセスガス入力ポート102から供給弁120の入力ポート121に連通するプロセスガス入力流路105が形成されている。そして、マニホールドブロック101の略中央部長手方向にはプロセスガス出力流路106が形成されている。プロセスガス出力流路106の一端は、上面に向かってまっすぐ形成されて、供給弁120の出力ポート122に接続されている。一方、他端は、出力ブロック160に形成されたL字形流路161に接続されている。プロセスガス出力流路106には、真空弁130の出力ポート132に接続する真空出力流路107と、パージ弁140の出力ポート142に接続するパージガス出力流路108とが各々連通している。そして、マニホールドブロック101には、チェック弁150の出力ポート152とパージ弁140の入力ポート141とが連通するようにV字形に形成されたV字形流路109が設けられている。
これらの流路105〜109は、マニホールドブロック101の同一断面上に設けられている。
【0007】
また、マニホールドブロック101には、図20に示すように、真空入力ポート103と真空弁130の入力ポート131とを接続する真空入力流路110が形成されている。真空入力流路110は、真空入力ポート103をパージガス入力ポート104と同一直線上に配置した関係上、くの字型に形成されている。
また、マニホールドブロック101には、図21に示すように、パージガス入力ポート104とチェック弁150の入力ポート151とを接続するパージガス入力流路111が形成されている。パージガス入力流路111は、プロセスガス出力流路106を避けて斜めに形成されている。
【0008】
また、マニホールドブロック101の上面には、図18に示すように、供給弁120、真空弁130、パージ弁140及びチェック弁150をネジ止めするために、ネジ孔101aが複数個形成されている。また、供給弁120、真空弁130、パージ弁140及びチェック弁150をマニホールドブロック101に対して各々位置決めするために、位置決め孔101bが形成されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のプロセスガス供給ユニットは、マニホールドブロック101に凸部101A、101Bが形成されていたため、設置スペースが大きくなってしまっていた。近年、半導体製造工程において、複数枚のウエハをバッチ処理する方法から一枚ずつ処理する枚葉処理方法に移行するようになったため、装置数が増加し、プロセスガス供給ユニットの小型化がより強く要求されるようになった。
また、半導体製造工程で使用されるガスの種類が多様化し、システムが複雑化したため、プロセスガス供給ユニットが1つの装置について複数個連設して使用されるようになった。ところが、従来のプロセスガス供給ユニットを連設すると、マニホールドブロック101の凸部101A、101Bの先端部が隣接するマニホールドブロック101に当接して、マニホールドブロック101間に隙間が生じ、装置全体が大きくなってしまっていた。そのため、プロセスガス供給ユニットの小型化が要求されていた。
【0010】
そこで、本発明は上記技術的課題を解決するためになされたものであり、マニホールドブロックを小スペース化し、ユニット全体を小型化したプロセス供給ユニットを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
(1)願発明のプロセスガス供給ユニットは、流路が形成されたマニホールドブロックと、その上面に取り付けられた供給弁、パージ弁、及びチェック弁とを有するものであって、前記供給弁へのプロセスガス入力ポートと、前記供給弁からのプロセスガス出力ポートと、前記チェック弁へのパージガス入力ポートとが、前記マニホールドブロック下面に、一直線上に形成されていることを特徴とする。
上記構成を有するプロセスガス供給ユニットによれば、プロセスガス入力ポート、プロセスガス出力ポート及びパージガス入力ポートが一直線上に形成されるので、マニホールドブロックを直方体に形成することができる。
これにより、マニホールドブロックを小スペース化することができる。また、プロセスガス供給ユニットを隙間なく並べることができ、装置全体を小型化することができる。
【0012】
(2)願のプロセスガス供給ユニットは、(1)に記載するものであって、前記マニホールドブロックの上面に真空弁が取り付けられ、前記真空弁への真空入力ポートが、前記マニホールドの下面に、前記プロセスガス入力ポート、前記プロセスガス出力ポート、前記パージガス入力ポートと一直線上に形成されていることを特徴とする。
上記構成を有するプロセスガス供給ユニットによれば、プロセスガス入力ポート、プロセスガス出力ポート、パージガス入力ポート及び真空入力ポートが一直線上に形成されるので、マニホールドブロックを直方体に形成することができる。
これにより、マニホールドブロックを小スペース化することができる。また、プロセスガス供給ユニットを隙間なく並べることができ、装置全体を小型化することができる。
【0013】
(3)願のプロセスガス供給ユニットによれば、(1)又は(2)に記載するものであって、前記供給弁が、前記マニホールドブロックの上面端部に取り付けられ、前記プロセスガス入力ポートが、前記マニホールドブロックの下面端部に形成され、前記プロセスガス出力ポートが、前記マニホールドブロックの下面他端部に形成され、前記プロセスガス供給ポートと前記プロセスガス出力ポートとを連通するプロセスガス出力流路が前記マニホールドブロックの中心部に形成され、前記チェック弁と前記パージガス入力ポートとを連通するパージガス入力流路が、前記プロセスガス出力流路を迂回してV字形に形成されていることを特徴とする。
上記構成を有するプロセスガス供給ユニットは、パージガス入力流路がV字形に形成されているので、マニホールドブロックに凸部を形成する必要がなく、プロセスガス供給ユニットを小型化することができる。また、マニホールドブロックに余分な孔が形成されないので、揮発性流体を流して流路を洗浄するときに、流路内に付着した不純物を完全に除去することができる。
【0014】
(4)願のプロセスガス供給ユニットによれば、(3)に記載するものであって、前記真空弁と前記真空入力ポートとを連通する真空入力流路が、前記プロセスガス出力流路を迂回してV字形に形成されていることを特徴とする。
上記構成を有するプロセスガス供給ユニットは、パージガス入力流路及び真空入力流路がV字形に形成されているので、マニホールドブロックに凸部を形成する必要がなく、プロセスガス供給ユニットを小型化することができる。また、マニホールドブロックに余分な孔が形成されないので、揮発性流体を流して流路を洗浄するときに、流路内に付着した不純物を完全に除去することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの側面図である。図2は、本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの上面図である。図3は、本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの下面図である。
第1実施の形態のプロセスガス供給ユニット1は、図1及び図2に示すように、マニホールドブロック2の上面に供給弁20、パージ弁40及びチェック弁50が上方から接続ネジNで固定されている。
【0016】
マニホールドブロック2の構成について図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの上面図である。図5は、第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの下面図である。図6は図5のAA断面図である。
【0017】
図5に示すように、マニホールドブロック2は第1マニホールドブロック2Aと第2マニホールドブロック2Bとを接続ネジ96で連結させたものである。
マニホールドブロック2の下面には、図3に示すように、プロセスガスが供給されるプロセスガス入力ポート3、N2等のパージガスが供給されるパージガス入力ポート4及びプロセスガスが排出されるプロセスガス出力ポート5が、同一直線上に形成されている。また、マニホールドブロック2の下面には、不図示のベースプレートを固定するための接続ネジが締結されるネジ孔93が形成されている。
【0018】
マニホールドブロック2には、図1に示すように、プロセスガス入力ポート3と供給弁20の入力ポート21とを連通させるプロセスガス入力流路6が形成されている。
また、マニホールドブロック2には、供給弁20の出力ポート22と第2マニホールドブロック2Bに形成されたプロセスガス出力ポート5とを連通させるプロセスガス出力流路7が形成されている。プロセスガス出力流路7は、供給弁20の出力ポート22から第1マニホールドブロック2Aの略中央に向かって斜めに穿設された斜め流路7aと、第1マニホールドブロック2Aの略中央部長手方向に形成された水平流路7bと、第2マニホールドブロック2Bの略中央部長手方向に形成された水平流路7cと、水平流路7cの端部からプロセスガス出力ポート5に垂直に形成された垂直流路7dとから形成されている。斜め流路7aには、パージ弁40の出力ポート42に連通するパージガス出力流路8が連通している。
【0019】
また、マニホールドブロック2には、チェック弁50の出力ポート52とパージ弁40の入力ポート41とを連通させるコの字形流路9が形成されている。
ここで、コの字形流路9と水平流路7bの途中には、第1、第2マニホールドブロック2A、2Bの接続部分があるため、その接続部分にはシール部材95が配設されている。
【0020】
また、第2マニホールドブロック2Bには、チェック弁50の入力ポート51とパージガス入力ポート4とを連通させるためのパージガス入力流路10が形成されている。パージガス入力流路10は、図6に示すように、チェック弁50の入力ポート51と接続する部分からプロセスガス出力流路7を回避するように斜めに穿設された流路と、パージガス入力ポート4からプロセスガス出力流路7を回避するように斜めに穿設された流路とを連通させたものであり、V字形に形成されている。
【0021】
マニホールドブロック2の上面に形成された流路6、7、8、9、10の開口部は、図4に示すように、同一直線上に設けられている。また、マニホールドブロック2の上面には、接続ネジN(図2参照)が締結されるネジ孔91と、マニホールドブロック2に対して供給弁20等を位置決めするための位置決めピンが挿通される位置決め孔92が形成されている。
【0022】
このように構成されたプロセスガス供給ユニットは、半導体製造装置で使用される複数種類のガスの流量を調節するために、マスフローコントローラ等と共にシステム化される。図7は、第1実施の形態のプロセスガス供給ユニットをシステム化した一例を示す図である。
図7に示すように、プロセスガス供給ユニット1は、マスフローコントローラ70等と共に隙間なく連設されて半導体製造装置に組み付けられる。
【0023】
上記構成を有する第1実施の形態のプロセスガス供給ユニットは、次のように作用する。
プロセスガス出力ポート5をマスフローコントローラ70等を介して、半導体製造工程の真空チャンバ(不図示)に接続する。また、プロセスガス入力ポート3をプロセスガス供給源(不図示)に接続する。
パージ弁40を閉じた状態で供給弁20を開くことにより、プロセスガスはプロセスガス入力流路6、入力ポート21、出力ポート22、プロセスガス出力流路7を通ってプロセスガス出力ポート5からマスフローコントローラ70へと流れる。
【0024】
マスフローコントローラ70で所定量のプロセスガスを流したことを検出すると、供給弁20を閉じてプロセスガスの供給を停止する。そして、マスフローコントローラ70の出口側を真空チャンバから排気手段へ切り換える。
その後、パージ弁40を開いて、パージガスとして、N2ガス等の不活性ガスをパージガス入力ポート4、パージガス入力流路10、チェック弁50の入力ポート51、チェック弁50の出力ポート52、コの字形流路9、パージ弁40の入力ポート41、パージ弁40の出力ポート42、パージガス出力流路8を通して、プロセスガス出力流路7へ流す。これにより、プロセスガス出力流路7及びマスフローコントローラ70内に残留しているプロセスガスを排除することができる。
【0025】
以上詳細に説明したように、第1実施の形態のプロセスガス供給装置によれば、パージガス入力流路10をV字形に形成したことにより、プロセスガス入力ポート3、パージガス入力ポート4及びプロセスガス出力ポート5を同一直線上に形成することができた。これにより、マニホールドブロック2を直方体に成形することができ、プロセスガス供給ユニットを小型化することができた。
また、各種ガスの入力ポートが同一直線状に配置されるので、流路を設計しやすくなった。
【0026】
また、マニホールドブロック2が直方体に成形されているので、図7に示すようにプロセスガス供給ユニット1を隙間なく連設することができ、半導体製造装置全体を小スペース化することができた。
【0027】
また、マニホールドブロック2が直方体に成形されているので、流路を設計するときに従来のプロセスガス供給ユニット100のように凸部の位置に拘束されることがなく、設計の自由度が向上した。また、流路の形成時においても、マニホールドブロック2の向きを一々確認してから作業をする必要がなく、簡単に流路を形成することができるようになり、作業効率が向上した。
【0028】
また、パージガス供給流路10はチェック弁50の入力ポート51に接続する部分から斜めに穿設された流路と、パージガス入力ポート4から斜めに穿設された流路とを連通させてV字形に形成したので、パージガス入力流路10は余分な孔を形成せずに、簡単に形成することができる。すなわち、例えば、上面から下面に貫通する貫通孔を形成し、その貫通孔に連通する流路をチェック弁50の入力ポート51及びパージガス入力ポート4から形成して略「升」形の流路を設け、流体が外部に洩れないように貫通孔の両端を塞ぐ必要がない。
また、パージガス入力流路10をV字形に成形することにより、揮発性流体で流路内を洗浄するときに、流路の交差部分から揮発性流体が外部に漏れることがないので、流路内の不純物を完全に除去することができる。
【0029】
続いて、本発明の第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットについて説明する。図8は、第2実施の形態のプロセスガス供給にユニットの側面図である。図9は、第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットの上面図である。図10は、第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットの下面図である。図11は、第2実施の形態で使用されているマニホールドブロックの上面図である。図12は、第2実施の形態で使用されているマニホールドブロックの下面図である。図13は、図12のBB断面図である。図14は、図12CC断面図である。
尚、第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットは第1実施の形態のプロセスガス供給ユニット1に真空弁を取り付けたものであるので、第1実施の形と重複する部分には同じ符号を付して詳細な説明を省略し、第1実施の形態と異なる構成のみ説明する。
【0030】
図8及び図9に示すように、マニホールドブロック2の上面には、供給弁20、パージ弁40、チェック弁50及び真空弁30が上方から接続ネジNで固定されている。
図12に示すように、マニホールドブロック2は第1マニホールドブロック2Aと第3マニホールドブロック2Cとを接続ネジ96で連結したものである。
図10及び図12に示すように、マニホールドブロック2の下面には、プロセスガスが供給されるプロセスガス入力ポート3と、パージガスが供給されるパージガス入力ポート11と、不図示の真空ポンプに連通する真空入力ポート12と、プロセスガスが排出されるプロセスガス出力ポート13が同一直線上に形成されている。
【0031】
図8に示すように、マニホールドブロック2には供給弁20の出力ポート22とプロセスガス出力ポート13とを連通させるプロセスガス出力流路7が形成されている。第3マニホールドブロック2Cには、第1マニホールドブロック2Aに形成された水平流路7bに接続する水平流路7eが形成され、ぞの水平流路7eの端部とプロセスガス出力ポート13とを連通させる垂直流路7fが形成されている。
第3マニホールドブロック2Cには、真空弁30の出力ポート32から水平流路7eに対して垂直に形成された真空出力流路15が形成されており、真空出力流路15と水平流路7eとは連通している。
【0032】
また、第3マニホールドブロック2Cには、図8に示すように、真空弁30の入力ポート31と真空入力ポート12とを連通させる真空入力流路16が形成されている。真空入力流路16は、図14に示すように、真空弁30の入力ポート31が接続する部分から斜めに穿設された流路と、真空入力ポート12から斜めに穿設された流路とを連通させたものであり、V字形に形成されている。
【0033】
また、第3マニホールドブロック2Cには、図8に示すように、チェック弁50の入力ポート51とパージガス入力ポート11とを連通させるパージガス入力流路14が形成されている。ここで、図13に示すように、接続ネジ96(図12参照)が締結されるネジ孔97が4カ所形成されている。そのため、パージガス入力流路14は、図8及び図13に示すように、プロセスガス出力流路7、コの字形流路9及びネジ孔97を回避するように形成されている。すなわち、チェック弁50の入力ポートから斜めに穿設した流路と、パージガス入力ポート11から斜めに穿設した流路とを連通させて、V字形に形成されている。
これらの流路6、7、8、9、14、15、16の開口部は、図11に示すように、マニホールドブロック2の上面に同一直線上に形成されている。
【0034】
上記構成を有する第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットの作用を第1実施の形態と異なる点について簡単に説明する。
プロセスガスの供給が終了してプロセスガス出力流路7内に残留しているプロセスガスをパージガスと置換するときに、供給弁20を閉じた後、真空弁30を開いて、残留するプロセスガスを真空入力流路16を介して真空入力ポート12から所定時間(例えば数分間)吸引する。その後、パージ弁40を開いてパージガスによりパージを行う。この吸引とパージを数回繰り返すことにより、短時間で置換を完了することができる。
【0035】
以上詳細に説明したように、第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットは、パージガス入力流路14及び真空入力流路16をV字形に形成したことにより、プロセスガス供給ポート3、パージガス入力ポート11、真空入力ポート12及びプロセスガス出力ポート13を同一直線上に形成することができたので、マニホールドブロック2を直方体に成形することができ、プロセスガス供給ユニットを小スペース化することができた。
また、マニホールドブロック2が直方体に成形されているので、隙間無く連設することができ、装置全体を小型化することができた。
【0036】
また、第1実施の形態のプロセスガス供給ユニット及び第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットで第1マニホールドブロック2Aを共用している。そのため、第1マニホールドブロック2Aをベースプレート(不図示)に固定した状態で、第2、第3マニホールドブロック2B、2Cを上方から接続ネジNで取り付けると共に、第1マニホールドブロック2Aの側面から接続ネジ96でブロック同士を締結するだけで簡単に仕様変更をすることができるようになった。
【0037】
尚、本発明は上記実施の形態に何ら拘束されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、適宜変更可能であることはいうまでもない。
すなわち、例えば、プロセスガス供給ユニットを構成する各パーツ機器の構成は、上記実施の形態のものに拘束されるわけではない。
【0038】
【発明の効果】
よって、本発明のプロセスガス供給ユニットによれば、流路が形成されたマニホールドブロックと、その上面に取り付けられた供給弁、パージ弁、及びチェック弁とを有するものであって、前記供給弁へのプロセスガス入力ポートと、前記供給弁からのプロセスガス出力ポートと、前記チェック弁へのパージガス入力ポートとが、前記マニホールドブロック下面に、一直線上に形成されているので、マニホールドブロックを直方体に成形して小スペース化することができ、装置全体を小型化することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの側面図である。
【図2】本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの上面図である。
【図3】本発明の第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットの下面図である。
【図4】第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの上面図である。
【図5】第1実施の形態に係るプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの下面図である。
【図6】図5のAA断面図である。
【図7】第1実施の形態のプロセスガス供給ユニットをシステム化した一例を示す図である。
【図8】第2実施の形態のプロセスガス供給にユニットの側面図である。
【図9】第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットの上面図である。
【図10】第2実施の形態のプロセスガス供給ユニットの下面図である。
【図11】第2実施の形態で使用されているマニホールドブロックの上面図である。
【図12】第2実施の形態で使用されているマニホールドブロックの下面図である。
【図13】図12のBB断面図である。
【図14】図12CC断面図である。
【図15】図16の側面図である。
【図16】従来のプロセスガス供給の平面図である。
【図17】図16の下面図である。
【図18】従来のプロセスガス供給ユニットで使用されているマニホールドブロックの上面図である。
【図19】図18のXX断面図である。
【図20】図18のYY断面図である。
【図21】図18のZZ断面図である。
【符号の説明】
1 プロセスガス供給ユニット
2 マニホールドブロック
3 プロセスガス入力ポート
4 パージガス入力ポート
5 プロセスガス出力ポート
20 供給弁
40 パージ弁
50 チェック弁

Claims (2)

  1. 流路が形成されたマニホールドブロックと、その上面に取り付けられた供給弁、パージ弁、及びチェック弁とを有するプロセスガス供給ユニットにおいて、
    前記マニホールドブロックは、第1マニホールドブロックの側面に、第2マニホールドブロックを接続ネジで連結したものであって、
    前記第1マニホールドブロックは、プロセスガスが供給されるプロセスガス入力ポートが下面に開口し、
    前記第2マニホールドブロックは、前記供給弁が出力したプロセスガスを出力するプロセスガス出力ポートと、前記パージガスが供給されるパージガス入力ポートとが、上面に取り付けられた前記チェック弁の入力ポートに接続するポート及び前記供給弁の出力ポートと前記プロセスガス出力ポートとを連通させるプロセスガス出力流路と、前記プロセスガス出力流路の中心線を含んで前記第2マニホールドブロックに対して垂直な同一断面上に形成されるように下面に開口するとともに、前記パージガス入力ポートと前記チェック弁の入力ポートに接続するポートとを連通させるパージガス入力流路がV字形に形成されていること
    を特徴とするプロセスガス供給ユニット。
  2. 請求項1に記載するプロセスガス供給ユニットにおいて、
    前記第2マニホールドブロックは、上面に真空弁が取り付けられ、真空ポンプに接続するための真空入力ポートが、前記真空弁の入力ポートに接続するポート及び前記プロセスガス出力流路と、前記同一断面上に形成されるように下面に開口し、前記真空入力ポートと前記真空弁の入力ポートとを連通させる真空入力流路がV字形に形成されていること
    を特徴とするプロセスガス供給ユニット。
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