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TWI435991B - 整合式氣體分配盤裝置 - Google Patents

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TWI435991B
TWI435991B TW96131216A TW96131216A TWI435991B TW I435991 B TWI435991 B TW I435991B TW 96131216 A TW96131216 A TW 96131216A TW 96131216 A TW96131216 A TW 96131216A TW I435991 B TWI435991 B TW I435991B
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TW
Taiwan
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gas
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TW96131216A
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English (en)
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TW200825315A (en
Inventor
Kazuhiro Oya
Tatsuya Hayashi
Original Assignee
Horiba Stec Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Horiba Stec Co filed Critical Horiba Stec Co
Publication of TW200825315A publication Critical patent/TW200825315A/zh
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Publication of TWI435991B publication Critical patent/TWI435991B/zh

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Description

整合式氣體分配盤裝置
本發明係關於一整合式氣體分配盤裝置,用於半導體製程等。
所謂整合式氣體分配盤裝置係用來將用於半導體裝置製造等之複數種氣體分別予以控制流量並最終加以混合,以供給至成膜腔室者,係為將由在此以前之管道構造所構成之氣體供給控制線加以縮小所開發而成。具體而言,如專利文獻1中示有一例,係將閥或質量流量控制器等氣體控制設備安裝於略呈面板狀之分配盤體而構成者。在分配盤體內部例如形成有:複數之分支流路,安裝有該氣體控制設備;及一主要流路,連接該等分支流路,令流經該等分支流路之各氣體匯流。
近年來吾人對如此之整合式氣體分配盤裝置施加各種改良,例如,吾人已知一整合式氣體分配盤裝置等,適當連設數種類塊體以組合成該分配盤體,俾使其可採取對應所使用之氣體種類數等之柔軟之流路構成。
【專利文獻1】日本特開平10-169881公報
在習知之此種裝置中,分支流路並列配置於主要流路之一方側,各分支流路與主要流路之匯流部位係依分支流路排列順序,自主要流路上游朝下游大致呈等間隔配置。
然而,以如此之構成,若例如分支流路增加許多,主要流路長度即相當程度需加以延長而導致氣體抵達最終出口之抵達時間延長,其會對液壓迴路系統之反應性造成不良影響。明顯受此影響者係來自位於主要流路上游側之分支流路之氣體或流量小之氣體。而其結果會導致難以實現對如要求具有短時間內之高速反應性之過程進行充分之處理。且反應性不佳亦會導致氣體濃度易不穩定之問題發生。
特別是在半導體步驟中,藉由製造步驟之高速氣體處理所造成之處理時間之縮短(至啟動穩定為止之排氣時間/結束時清洗時間之縮短等)已成為一重要因素,如此之反應性劣化所造成之問題並不為人所喜。
且例如在半導體製程中,吾人要求最終所供給之複數種氣體係處於充分混合之狀態。此係由於供給氣體之混合狀態中若有不均即會導致裝置之品質劣化,針對此點,過去皆設法將此整合式氣體分配盤裝置以後之管道長度加以延長以促進混合,亦或更在此後段設置氣體混合器。
然而,以如此之構成,雖可進行充分之混合,但會使管道容量增加而相當程度導致對反應性不良之影響,與上述相同,會導致難以實現對如要求具有短時間內之高速反應性之過程進行充分之處理。且反應性不佳亦會相當程度對氣體濃度之啟動穩定性等造成影響。且來自一部分分支流路之氣體流量小時,由於此氣體抵達時間長,反應性不佳,且易因流經主要流路之氣體壓力變動等,導致此小流量氣體之匯流量變動,最終有時會造成氣體濃度之不穩定化愈為明顯。
且習知之此種裝置中,分支流路並列配置於主要流路之一方側,各分支流路與主要流路之匯流部位係依分支流路排列順序,自主要流路上游朝下游大致呈等間隔配置,因此會發生各分支流路中,在主要流路之上游側匯流者與在下游側匯流者之氣體抵達最終出口之抵達時間不同之問題。此時,來自位於最上游側之分支流路之氣體抵達時間長,此氣體抵達時間會對此液壓迴路系統之反應性造成決定性的影響。
且吾人無法保證來自各分支流路之氣體抵達時間之同時性,因此在啟動狀態中氣體濃度分布易發生不穩定。
且若分支流路增加許多,主要流路長度即相當程度需加以延長,此亦會對液壓迴路系統之反應性造成不良影響。
換言之,根據習知之構成,會導致難以實現對如要求具有短時間內之高速反應性之過程進行充分之處理,且容易發生氣體濃度不穩定等問題。
為解決此等問題,本發明之主要目的在於提供一整合式氣體分配盤裝置,可獲得格外優異之反應性,亦可實現氣體濃度之穩定化,且可維持習知之分配盤型之形狀原形而不導致構造之複雜化或龐大化,或甚至可使其精簡化。
亦即,依申請專利範圍第1項之發明係一種整合式氣體分配盤裝置,包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;一主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中並匯流;及多歧管型分配盤體,藉由組裝複數之塊體,於其內部形成有該分支流路及主要流路;該整合式氣體分配盤裝置之特徵在於該分配盤體包含:主要流路用塊體,形成該主要流路;及分支流路用塊體,分別配置成以該主要流路用塊體為中心而沿左右兩側對向,形成該分支流路。
依此構成可將習知之僅配置於主要流路之一方側之分支流路配置於主要流路之左右,因此可縮短主要流路之長度。而其結果可縮短氣體抵達最終出口之抵達時間而可提昇反應性。此亦有助於氣體濃度之穩定化。且可將形成各流路之塊體配置在一平面上,而構成與習知者相同之分配盤體,因此可順利取代習知裝置。
縮短主要流路之最佳態樣中,可舉以下者為例:與夾著該主要流路相反方向之一分支流路及另一分支流路相對之該主要流路之各匯流部位沿該主要流路之延伸方向幾乎設定於同一位置。所謂沿主要流路之延伸方向幾乎同一位置意指除匯流部位完全一致外,亦包含主要流路之相互對向之管側壁部位或垂直之管側壁部位等。
為更提昇反應性、氣體濃度穩定性,宜在該主要流路用塊體內形成連通其內部之主要流路之插入孔;且在內部具有該分支流路出口部分之分支流路用塊體內設置使該分支流路朝外側突出之突出管道;在該突出管道插入該插入孔,以組裝該主要流路用塊體與分支流路用塊體之狀態下,該突出管道之前端比該主要流路之內側面更朝內方突出。
且依申請專利範圍第5項之發明係一種整合式氣體分配盤裝置,包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中;及分配盤體,藉由組裝複數之塊體,於其內部形成該分支流路及主要流路;該整合式氣體分配盤裝置之特徵在於:該塊體中,在內部具有該主要流路之主要流路用塊體內形成有連通其內部之主要流路之插入孔;且在內部具有該分支流路出口部分之分支流路用塊體內設置有使該分支流路朝外側突出之突出管道;在該突出管道插入該插入孔,以組裝該主要流路用塊體與分支流路用塊體之狀態下,該突出管道之前端比該主要流路之內側面更朝內方突出。
依此構成,在分支流路與主要流路之連接部分,係分支流路出口之突出管道突出於主要流路內,使此流路口徑變窄,因此藉由此部分之緊縮效果將分支流路內之氣體強力吸入主要流路內,且可藉由產生於突出管道後方之亂流等使此氣體擴散,因此可大幅促進流經主要流路之氣體與分支流路之氣體之混合。
因此,與習知者相比,可在此氣體分配盤裝置內進行氣體充分之混合,藉由縮小或省略原應配置於其後段之管道長度或氣體混合器之容量,與習知者相比,可成為就高速反應性而言係格外優異者。且藉此亦可提昇啟動時等之氣體濃度穩定性。
且即使分支流路內之氣體流量小,亦可將其確實吸入主要流路,因此此流量小之氣體匯流時不易發生流量變動,自此點而言亦可提昇氣體濃度穩定性。
且基本上可使突出管道恰自分支流路用塊體突出既定長度,因此幾乎不導致些許構造上之複雜化,在組裝狀態下,此突出管道隱藏於內部,因此可維持其與習知者在外形上幾乎完全相同。
為順利促進氣體之混合,以橫剖面觀之,該突出管道之前端宜突出至該主要流路之中央附近。
且依申請專利範圍第8項之發明係一種立體整合式氣體分配盤裝置,其特徵在於包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;一主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中並匯流;分支流路用塊體,內部形成有一分支流路,係以底面為安裝面之長條狀分配盤;及中心塊體,以形成於側周面之固持面固持複數之分支流路用塊體,俾使此等之縱長方向相互平行;且於該中心塊體形成有該主要流路,並形成有中間流路,分別自設定於該主要流路之匯流部位朝安裝於該中心塊體之側周面之分支流路用塊體之分支流路延伸。
依此構成,使過去被展開為平面狀之分支流路用塊體得以立體配置,因此變得更為精簡而可實現流路長度之縮短,可提昇反應性。且由於其係立體之構成因此提高了各流路之配置自由度,藉由調整其流路長度或匯流部位,可實現氣體匯流時點同時性之提昇,或進一步實現氣體濃度穩定性之提昇。
更具體而言,為藉由縮短主要流路以實現反應性之提昇,宜將該匯流部位設定於主要流路之一處。特別是通常在中心塊體之端面安裝有出口端口,因此若能將匯流部位設定於例如中心塊體之端部即可縮短主要流路長度,因此可在可及之範圍內實現反應性之提昇。
為提昇氣體匯流時點之同時性,宜藉由該各固持面構成為以中央塊體之軸線為中心之旋轉對稱形,且將該匯流部位設置在該軸線上,設定各中間流路其長度相等。
此時,若沿該軸線設置該主要流路,即可在可及之範圍內有助於主要流路長度之縮短。
為更為提昇同時性,可應氣體流量使中間流路之口徑或分支流路中特別是質量流量控制器以後之流路之口徑不同(氣體流量愈小口徑愈小)。
考慮到製造之容易性,具體之實施態樣中,該中心塊體宜為正多角柱狀。
本發明之效果特別明顯,可發揮其有用性之具體之實施態樣中,可舉將其使用在半導體製程中者為例。
依如此構成之申請專利範圍第1項之發明,可縮短主要流路長度,因此可提昇反應性或啟動時等之氣體濃度穩定性。且可維持與習知者相同之平面狀,因此可順利取代習知裝置。
依申請專利範圍第5項之發明,可大幅促進流經主要流路之氣體與分支流路之氣體之混合,因此藉由縮小或省略原應配置於其後段之管道長度或氣體混合器之容量,與習知者相比,可提昇高速反應性,進一步可提昇啟動時等之氣體濃度穩定性。且基本上可使突出管道恰自分支流路用塊體突出既定長度,因此幾乎不導致些許構造上之複雜化,在組裝狀態下,此突出管道隱藏於內部,因此可維持其與習知者在外形上幾乎完全相同。
依申請專利範圍第8項之發明,如上述,使分支流路用塊體立體配置,因此可實現精簡化或設計自由度之提昇,其結果使反應性或氣體濃度穩定性亦得以提昇。
以下參照圖示説明本發明之數種實施形態。又,各實施形態中,會對對應構件賦予同一符號。但若為同一功能而形狀相異,或相反之情況者等,亦可能賦予不同之符號。
第1實施形態
參照圖1至圖5說明第1實施形態。
依此實施形態之整合式氣體分配盤裝置1構成半導體製造系統之一部分,此概要如圖1所示,用來將成膜用之各種氣體自未經圖示之氣體供給源分別導入,混合此等者再供給至半導體成膜腔室(未經圖示)。
在此首先參照圖2説明此整合式氣體分配盤裝置1之流體迴路構造,亦包含其周邊迴路。
在此整合式氣體分配盤裝置1中包含:複數之分支流路R1,迴路上來看係並列者;及一主要流路R2,連接該等各分支流路R1之出口。
各分支流路R1,其基端分別連接進入端口PI,透過連接此進入端口PI之外部管道(未經圖示)分別將來自該氣體供給源之數種類氣體送入各分支流路R1。在各分支流路R1之途中設置有閥V或質量流量控制器MFC等氣體控制設備,藉由此等之動作,可分別控制流經各分支流路R1之氣體流量或朝清洗氣體之切換等。
另一方面,主要流路R2如上述係單一流路構造,上述之與各分支流路R1之連接部分CN不集中於1處,沿此路徑跳躍設置。此實施形態中,在此整合式氣體分配盤裝置1之下游,亦即主要流路R2之下游,配置有氣體混合器MIX,用以攪拌混合匯流之氣體,更在此下游設置有流量比率控制器FRC,將由氣體混合器MIX所混合之氣體依既定流量比率分配,自排出端口PO朝各成膜腔室輸出。又,此等氣體混合器MIX或流量比率控制器FRC、排出端口PO等不顯示於圖1。
藉由如此之構成,由各氣體供給源所供給之氣體,其流量分別在此整合式氣體分配盤裝置1之分支流路R1中受到控制再被導入主要流路R2,其後由氣體混合器MIX充分加以混合,由流量比率控制器FRC依既定之流量比自各排出端口PO分別輸出。
又,於圖2除主要流路R2、分支流路R1外亦記載有上述之清洗氣體流路或其入口端口PX、出口端口PY等。且以符號MFM所示之構件係一檢驗機,用以確認質量流量控制器所示之流量是否正確。
其次參照圖1等並説明此整合式氣體分配盤裝置1之物理性構成。
此氣體分配盤裝置1包含:分配盤體2,略呈面板狀,內部形成有該主要流路R2或分支流路R1;該氣體控制設備V、MFC,安裝於此分配盤體2;及附屬管道具,係進入端口PI等。
如圖1所示,分配盤體2係由複數之塊體在一平面上連設而構成之面板狀者。此塊體雖有數種類,但在此至少使用有:分支流路用塊體31,構成分支流路R1;及主要流路用塊體32,構成主要流路R2。
分支流路用塊體31係扁平之方形平板狀者,具有閥搭載用者或質量流量控制器搭載用者等內部管道不同者若干種。一分支流路R1係將複數之如此之分支流路用塊體31直列而形成為長條板狀者,但更可將如此直列之分支流路用塊體31之列(以下亦稱為分支流路塊體列5)橫向排列成面板狀,藉此構成迴路,如上述令複數之分支流路R1並列配置。
主要流路用塊體32係例如為一片長條板狀者,沿此縱長方向(延伸方向)在內部延伸有主要流路R2。且上下(沿與分配盤體2之平面方向垂直之方向)堆疊在分支流路用塊體31之下方而連接。此時主要流路用塊體32之延伸方向與該分支流路塊體列5之延伸方向垂直。
又,依此實施形態,以主要流路用塊體32為中心,左右對稱分別排列有複數(例如單側4支等)之分支流路用塊體列5。藉此如圖3所示之自平面方向所見之示意圖,以主要流路R2為中心,在其左右兩側對稱配置有分支流路R1。
且與夾著主要流路R2相反方向之一分支流路R1及另一分支流路R1相對之該主要流路R2之各連接部分(以下亦稱為匯流部位)CN沿該主要流路R2之延伸方向位於同一位置,設定於主要流路R2之相互對向之側部。又,該各連接部分CN沿主要流路R2之延伸方向位於同一位置即可,若因零件配置等設計上之狀況需使一方位於主要流路之底部另一方位於側部等亦可。
依如此構成之此氣體分配盤裝置1,過去僅配置於主要流路之一方側之分支流路R1被配置於主要流路R2之左右,因此可將主要流路R2中設置有各匯流部位CN之區域長度縮短至約過去的一半。其結果,可縮短氣體抵達最終出口之抵達時間,因此可提昇反應性,同時亦可提昇啟動時等之氣體濃度之穩定化。
且在一平面上配置塊體以構成與習知者相同之分配盤體2,維持了平面形狀,因此可順利取代例如已知之裝置。
其次説明本實施形態之變形(以下之變形例中對與該實施形態對應之構件賦予同一符號)。
亦可例如圖4所示意,令左右分支流路R1以交錯狀連接主要流路R2。依如此之構成,與相反方向之一分支流路及另一分支流路相對之主要流路之各匯流部位CN沿該主要流路R2之延伸方向位於不同之位置,與該實施形態之情形相比,主要流路R2長度稍微變長。然而與如習知者將分支流路僅配置於主要流路之一方側之情形相比,還是可格外縮短主要流路R2之長度,可期待與該實施形態發揮幾乎相同之作用效果。
且依如此之構成,如以下説明,在匯流部位CN中,令分支流路R1之出口管道311在主要流路R2內恰突出既定長度時,此出口管道311不互相干擾而可順利構成。
關於此匯流部位CN之構造,在此詳述其一例。
在此例中,如圖5所示,令該主要流路用塊體32之表面開口以形成插入孔321,使此插入孔321連通內部之主要流路R2,另一方面,將自該分支流路R1表面突出之圓筒狀出口管道(以下亦稱突出管道)311一體(分開亦可)設置在分支流路用塊體31之最下游者,亦即具有分支流路R1之出口部分之分支流路用塊體31(1)上。
然後,在將該突出管道311插入插入孔321以將主要流路用塊體32與分支流路用塊體31(1)加以組裝之狀態下,該突出管道311之前端比該主要流路R2之內側面R2a(示於圖5)更朝內方突出。此突出尺寸,以橫剖面觀之,例如突出管道311之前端係突出至約主要流路R2之中央附近。
且在此組裝狀態下,令O形環等密封構件6介在於主要流路用塊體32與分支流路用塊體31(1)所對向之平面間並沿推力方向密接,以防止氣體在此連接部分CN發生洩漏。
依如此之構成,在分支流路R1與主要流路R2之連接部分CN,係分支流路R1出口之突出管道311突出於主要流路R2內,使此流路口徑狹窄,因此此部分主要流路R2之氣體流速增加壓力降低,可將分支流路R1內之氣體強力吸入主要流路R2內。然後在主要流路R2中將此被吸入之氣體藉由產生於突出管道311後方之亂流等加以擴散,因此可將流經主要流路R2之氣體更均勻地混合。亦即與習知者相比,可預先在分配盤體2內部充分進行氣體之混合。
因此可將如習知者為進行氣體之充分混合而延長設定之連接部分以後之管道長度加以縮短,且亦可縮小氣體混合器MIX之容量或依情形省略之。而如此縮小流路容量可相當程度更為提昇此液壓迴路系統之反應性。
亦即若將此構成適用於該實施形態,即可同時實現主要流路R2之分支流路匯流處之長度縮短與此以後之流路長度縮短,可格外促進反應性之提昇與因此之啟動時等之氣體濃度穩定性之提昇。
且如上述,即使分支流路R1內之氣體流量小,亦可將其確實吸入主要流路R2,因此自此點而言最終亦可更為提昇混合氣體之濃度穩定性。
且在構造上與習知者大幅不同的除使分支流路用塊體對向設置外,僅有自分支流路用塊體31突出既定長度之突出管道311之部分,因此幾乎不導致些許構造上之複雜化,在組裝狀態下此突出管道311隱藏於內部,因此在此接合部分可與習知者在外形上相容。
做為其他之變形例,亦可應各氣體之流量設定例如各分支流路之內徑(流量愈少內徑愈小)。
藉此各氣體流速更為接近,與習知者相比可提昇主要流路內之各氣體匯流時點之同時性,因此可不為氣體流量所左右,在更短時間內供給混合氣體。
塊體除方形外亦可為例如圓板狀。惟為使其係一推力密封構造在相反方向處宜有平面部。
第2實施形態
以下參照圖6~圖10説明本發明之第2實施形態。
依此實施形態之整合式氣體分配盤裝置1構成半導體製造系統之一部分,其概要如圖6所示,用來將成膜用之各種氣體自未經圖示之氣體供給源分別導入,混合此等者再供給至半導體之成膜腔室(未經圖示)。
在此首先參照圖7説明此整合式氣體分配盤裝置1之流體迴路構造,亦包含其周邊迴路。
在此整合式氣體分配盤裝置1中設有:複數之分支流路R1,並列設置;及一主要流路R2,連接該等各分支流路R1之出口。
各分支流路R1之基端分別連接有進入端口PI,自該氣體供給源(未經圖示)將數種類氣體透過連接此進入端口PI之外部管道(未經圖示)分別送入各分支流路R1。在各分支流路R1之途中設置有閥V或質量流量控制器MFC等氣體控制設備,藉由此等之動作,可分別控制流經各分支流路R1之氣體流量或朝清洗氣體之切換等。
另一方面,主要流路R2如上述係單一流路構造,上述之與各分支流路R1之連接部分CN不集中於1處,沿此路徑跳躍設置。此實施形態中,在此整合式氣體分配盤裝置1之下游,亦即主要流路R2之下游,配置有氣體混合器MIX,用以攪拌混合匯流之氣體,更在此下游設置有流量比率控制器FRC,將由氣體混合器MIX所混合之氣體依既定流量比率分配,自排出端口PO朝各成膜腔室輸出。又,此等氣體混合器MIX或流量比率控制器FRC、排出端口PO等不顯示於圖6。
藉由如此之構成,由各氣體供給源所供給之氣體,其流量分別在此整合式氣體分配盤裝置1之分支流路R1中受到控制再被導入主要流路R2,其後由氣體混合器MIX充分加以混合,由流量比率控制器FRC依既定之流量比自各排出端口PO分別輸出。
又,於圖7除主要流路R2、分支流路R1外亦記載有上述之清洗氣體流路或其入口端口PX、出口端口PY等。且以符號MFM所示之構件係一檢驗機,用以確認質量流量控制器所示之流量是否正確。
其次參照圖6等並説明此整合式氣體分配盤裝置1之物理性構成。
此氣體分配盤裝置1包含:分配盤體2,略呈面板狀,內部形成有該主要流路R2或分支流路R1;該氣體控制設備,安裝於此分配盤體2;及附屬管道具,係進入端口PI等。
如圖6所示,分配盤體2係由複數之塊體在一平面上連設而構成之面板狀者。此塊體雖有數種類,但在此至少使用有:分支流路用塊體31,構成分支流路R1;及主要流路用塊體32,構成主要流路R2。
分支流路用塊體31係扁平之方形平板狀者,具有閥搭載用者或質量流量控制器搭載用者等內部管道不同者若干種。一分支流路R1係將複數之如此之分支流路用塊體31直列而形成為長條板狀者,但更可將如此直列之分支流路用塊體31之列(以下亦稱為分支流路塊體列5)橫向排列成面板狀,藉此構成迴路,如上述令複數之分支流路R1並列形成。
主要流路用塊體32係例如為一片長條板狀者,沿此縱長方向在內部形成有主要流路R2。且上下(沿與分配盤體之平面方向垂直之方向)堆疊在分支流路用塊體31之下方而連接。此時主要流路用塊體32之延伸方向與該分支流路塊體列5之延伸方向垂直。而藉此如上述,主要流路R2連接各分支流路R1之出口。
又,在此實施形態中,主要流路R2與分支流路R1之連接部分CN採用如以下之構成。
亦即,如圖8~圖10所示,令該主要流路用塊體32之上部平面開口以形成插入孔321,使此插入孔321連通內部之主要流路R2,另一方面,將自該分支流路R1之下部平面突出之圓筒狀突出管道311一體設置在分支流路用塊體31之最下游者,亦即具有分支流路R1之出口部分之分支流路用塊體31(1)上。又,此突出管道311之外徑與插入孔321之內徑幾乎一致。
然後,在將該突出管道311插入插入孔321以將主要流路用塊體32與分支流路用塊體31(1)加以組裝之狀態下,該突出管道311之前端比該主要流路R2之內側面R2a(示於圖10)更朝內方突出。此突出尺寸,以橫剖面觀之,例如突出管道311之前端係突出至約主要流路R2之中央附近。
且在此組裝狀態下,令O形環等密封構件6介在於主要流路用塊體32與分支流路用塊體31(1)所對向之平面間並沿推力方向密接,以防止氣體在此連接部分CN發生洩漏。又,符號322係刮削部,設於主要流路用塊體32,用以儲存密封構件6。此刮削部322亦可設於分支流路用塊體31。
依如此構成之本實施形態,在分支流路R1與主要流路R2之連接部分CN,係分支流路R1出口之突出管道311突出於主要流路R2內,使此流路口徑狹窄,因此此部分主要流路R2之氣體流速增加壓力降低,可將分支流路R1內之氣體強力吸入主要流路R2內。然後在主要流路R2中將此被吸入之氣體藉由產生於突出管道311後方之亂流等加以擴散,因此可將流經主要流路R2之氣體更均勻地混合。亦即與習知者相比,可預先在分配盤體2內部充分進行氣體之混合,可縮小其後段之氣體混合器MIX容量,或依情形省略之。而其結果可格外提昇反應性。且藉此亦可提昇啟動時等之氣體濃度穩定性。
且即使分支流路R1內之氣體流量小,亦可將其確實吸入主要流路R2,因此自此點而言最終亦可更為提昇混合氣體之濃度穩定性。
且在構造上與習知者大幅不同的僅有自分支流路用塊體31突出既定長度之突出管道311之部分,因此幾乎不導致些許構造上之複雜化,在組裝狀態下此突出管道311隱藏於內部,因此可與習知者在外形上相容。
且採用有推力密封構造,在各塊體31(1)、32所對向之平面間夾著密封構件6,因此可輕易且確實地使防止連接部分CN之氣體洩漏得以實現。
又,亦可使本實施形態變形。例如突出管道之外徑至少較主要流路內徑小即可,朝主要流路突出之尺寸,在此雖被認為宜突出至主要流路之中央附近,但事實上考慮氣體流量設定於最適合混合之狀態即可。
且亦可應各氣體流量設定(流量愈少內徑愈小)各突出管道之內徑(質量流量控制器以後之分支流路內徑則更佳),藉此即使氣體流量小流速亦與其他氣體同等,可縮短抵達時間,因此可提昇各氣體在主要流路中之匯流時點之同時性。亦即不為氣體流量所左右,可在更短時間內供給混合氣體。
且突出管道不限於圓筒狀,亦可為多角形筒,亦可考慮為其他各種形狀。
且突出管道不僅可一體設置於分支流路用塊體,亦可與分支流路用塊體分別設置再加以組裝。
塊體除方形外亦可為例如圓板狀。惟為使其係一推力密封構造在相反方向處宜有平面部。
第3實施形態
以下參照圖11~圖14説明本發明之第3實施形態。
依此實施形態之立體整合式氣體分配盤裝置1構成半導體製造系統之一部分,此概要如圖11所示,用來將成膜用之各種氣體自未經圖示之氣體供給源分別導入,混合此等者再供給至半導體成膜腔室(未經圖示)。
在此首先參照圖12説明此立體整合式氣體分配盤裝置1之流體迴路構造,亦包含其周邊迴路。
在此立體整合式氣體分配盤裝置1中包含:複數之分支流路R1,迴路上來看係並列者;一主要流路R2,連接該等各分支流路R1之出口;及複數之中間流路R3,連通該等分支流路R1及主要流路。
各分支流路R1,其基端分別連接進入端口PI,透過連接此進入端口PI之外部管道(未經圖示)分別將來自該氣體供給源之數種類氣體送入各分支流路R1。在各分支流路R1之途中設置有閥V或質量流量控制器MFC等氣體控制設備,藉由此等之動作,可分別控制流經各分支流路R1之氣體流量或朝清洗氣體之切換等。
中間流路R3分別連續連接各分支流路R1之前端(出口),使主要流路R2連通各分支流路R1。
主要流路R2如上述係一單一流路構造,而此實施形態中,在此主要流路R2之下游,亦即立體整合式氣體分配盤裝置1之下游,配置有氣體混合器MIX,用以攪拌混合匯流之氣體,更在此下游設置有流量比率控制器FRC,將由氣體混合器MIX所混合之氣體依既定流量比率分配,自排出端口PO朝各成膜腔室輸出。又,此等氣體混合器MIX或流量比率控制器FRC、排出端口PO等不顯示於圖11。
藉由如此之構成,由各氣體供給源所供給之氣體,其流量分別在此立體整合式氣體分配盤裝置1之分支流路R1中受到控制後經過中間流路R3再被導入主要流路R2,其後由氣體混合器MIX充分加以混合,由流量比率控制器FRC依既定之流量比自各排出端口PO分別輸出。
又,於圖12除主要流路R2、分支流路R1外亦記載有上述之清洗氣體流路或其入口端口PX、出口端口PY等。且以符號MFM所示之構件係一檢驗機,用以確認質量流量控制器MFC所示之流量是否正確。
其次參照圖11、圖13等並説明此立體整合式氣體分配盤裝置1之物理性構成。
此立體整合式氣體分配盤裝置1包含:分支流路用塊體3,係長條平板狀之分配盤,內部形成有一分支流路R1;中心塊體4,為正多角柱狀(在此為正八角柱狀),形成有主要流路R2或中間流路R3;該氣體控制設備V、MFC,安裝於該分支流路用塊體3;及附屬管道具,係進入端口PI等。
在此所謂一分支流路R1意指複數之分支流路中之一者。
分支流路用塊體3在此係由複數之扁平之方形平板狀塊體要素31直列而構成。此塊體要素31中,具有閥搭載用者或質量流量控制器搭載用者等內部管道不同者若干種。當然亦可不分割此分支流路用塊體3而使其為完整一片之構成。
如上述,中心塊體4呈以軸線為中心之旋轉對稱形,即正八角柱狀,將各分支流路用塊體3之安裝面即底面3a分別與係固持面之其各側周面41對向並固持之。
在此中心塊體4之一方之端部,沿其軸線C設有主要流路R2。於此主要流路R2之前端(該端部側之一端)安裝有出口端口P,用以與外部管道連接,自中心塊體4之端面4a突出。且在此主要流路R2之基端(與該端部相反之一側之一端)設定有匯流部位CN,與該軸線C垂直,自此匯流部位CN且朝中心塊體4之各側周面41呈放射狀延伸有中間流路R3。此等中間流路R3互相具有相等之長度。
依如此者,自各分支流路R1至主要流路R2之流路長度(中間流路R3之長度)相等,且所有中間流路R3匯流於設於主要流路R2之一處之匯流部位CN,因此自各分支流路R1至最終出口端口P之距離相等。藉此可格外提昇各氣體抵達時間之同時性。
且主要流路R2位於出口端口P之附近,即中心塊體4之端部,其距離非常短,因此反應性非常優異。此亦可說是活用了立體構造之特性所造成之效果。
且將習知之展開為平面狀之各種構件加以立體配置,因此亦可使其精簡化。
又,當然可使本實施形態變形。
例如為更加提昇同時性,可應氣體流量使中間流路之口徑或分支流路中特別是質量流量控制器以後之流路之口徑不同(氣體流量愈小口徑愈小)。除此之外,可應氣體流量使中間流路之長度不同(氣體流量愈小長度愈短)。此時,例如可使中間塊體保持旋轉對稱形原形,使匯流部位自中間塊體之軸線偏位,亦或使中間塊體本身為不同形狀,以令中間流路之長度不同。
且就此中心塊體而言,其不限於係單一構造者,亦可將複數之塊體要素組合而構成。且就形狀而言不限於正多角柱,重點係其藉由各固持面41而構成以軸線為中心之複數旋轉對稱形者即可。可舉例如圖14所示者為例。
且亦可在實質上對反應性之影響不造成問題之範圍內,因製造時之狀況或形狀上之限制等而不將匯流處訂於一處,設置於主要流路上稍微錯開之複數處。
除此之外本發明亦可將以上於各實施形態所述之構成之一部分適當組合,在不逸脫其趣旨之範圍內可進行各種變形。
1...(立體)(整合式)氣體分配盤裝置
2...分配盤體
3、31...分支流路用塊體(塊體要素)
3a...分支流路用塊體之安裝面(底面)
4...中心塊體
4a...中心塊體之端面
5...分支流路塊體列
6...密封構件
31(1)...具有分支流路出口部分之分支流路用塊體
32...主要流路用塊體
41...中心塊體之各側周面(固持面)
311...出口管道(突出管道)
321...插入孔
322...刮削部
R1...分支流路
R2...主要流路
R2a...主要流路之內側面
R3...中間流路
PI...進入端口
PO...排出端口
PX...入口端口
PY、P...出口端口
V...閥
MFC...質量流量控制器
CN...主要流路與分支流路之連接部分(匯流部位)
MIX...氣體混合器
FRC...流量比率控制器
MFM...檢驗機
C...軸線
圖1係本發明之第1實施形態中整合式氣體分配盤裝置之整體立體圖。
圖2係同實施形態中整合式氣體分配盤裝置之流體迴路圖。
圖3係自平面方向所見之顯示同實施形態中之連接部分之示意圖。
圖4係同實施形態之變形例中,自平面方向所見之顯示整合式氣體分配盤裝置連接部分之示意圖。
圖5係顯示同變形例中整合式氣體分配盤裝置之主要流路之重要部位縱剖面圖。
圖6係本發明之第2實施形態中整合式氣體分配盤裝置之整體立體圖。
圖7係同實施形態中整合式氣體分配盤裝置之流體迴路圖。
圖8係同實施形態中整合式氣體分配盤裝置之重要部位部分剖面圖。
圖9係顯示同實施形態中連接部分之分解立體圖。
圖10係同實施形態中整合式氣體分配盤裝置之重要部位部分剖面圖。
圖11係將本發明之第3實施形態中立體整合式氣體分配盤裝置內部部分斷開並加以顯示之整體立體圖。
圖12係同實施形態中立體整合式氣體分配盤裝置之流體迴路圖。
圖13係顯示同實施形態中匯流部位之示意橫端視圖。
圖14係同實施形態之變形例中中心塊體之示意橫剖面圖。
1...(立體)(整合式)氣體分配盤裝置
2...分配盤體
5...分支流路塊體列
31...分支流路用塊體(塊體要素)
32...主要流路用塊體
PI...進入端口
V...閥
MFC...質量流量控制器

Claims (13)

  1. 一種整合式氣體分配盤裝置,包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;一主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中並匯流;及歧管型分配盤體,藉由組裝複數之塊體,於其內部形成該分支流路及主要流路;該整合式氣體分配盤裝置之特徵在於該分配盤體包含:主要流路用塊體,形成該主要流路;及分支流路用塊體,形成平板狀,配置成以該主要流路用塊體為中心而對向,形成該分支流路;其中,以該主要流路用塊體作為中心,分別在其左右設置複數列的該分支流路用塊體,在該等分支流路用塊體列整齊並排於一平面上而形成面板狀的同時,以該主要流路為中心並在其左右兩側配置沿著該平面延伸的該分支流路。
  2. 如申請專利範圍第1項之整合式氣體分配盤裝置,其中夾著該主要流路對向之一分支流路及另一分支流路之與該主要流路相對之各匯流部位沿該主要流路之延伸方向幾乎設定於同一位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之整合式氣體分配盤裝置,其中在該匯流部位,分支流路之出口配管比主要流路之內側面更朝內方突出既定長度。
  4. 如申請專利範圍第1項之整合式氣體分配盤裝置,其中該氣體被使用在半導體製程中。
  5. 一種整合式氣體分配盤裝置,包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中;及分配盤體,藉由組裝複數之塊體,於其內部形成該分支流路 及主要流路;該整合式氣體分配盤裝置之特徵在於:該塊體中,在內部具有該主要流路之主要流路用塊體內形成連通其內部之主要流路之插入孔;且在內部具有該分支流路出口部分之分支流路用塊體內設置有使該分支流路朝外側突出之突出配管;在該突出配管插入該插入孔,以組裝該主要流路用塊體與分支流路用塊體之狀態下,該突出配管之前端比該主要流路之內側面更朝內方突出,使來自分支流路的氣體與流經主要流路的氣體混合。
  6. 如申請專利範圍第5項之整合式氣體分配盤裝置,其中以橫剖面觀之,該突出配管之前端突出至主要流路之中央附近。
  7. 如申請專利範圍第5項之整合式氣體分配盤裝置,其中該氣體被使用在半導體製程中。
  8. 一種立體整合式氣體分配盤裝置,包含:複數之分支流路,途中設有閥或質量流量控制器等氣體控制設備,可控制流經內部之氣體;一主要流路,來自該等分支流路之氣體流入其中並匯流;分支流路用塊體,內部形成有一分支流路,係以底面為安裝面之長條狀分配盤;及中心塊體,以形成於側周面之固持面固持複數之分支流路用塊體,俾使此等之縱長方向相互平行;且於該中心塊體形成有該主要流路,並形成有中間流路,分別自設定於該主要流路之匯流部位,朝安裝於該中心塊體之側周面之分支流路用塊體之分支流路延伸。
  9. 如申請專利範圍第8項之立體整合式氣體分配盤裝置,其中該匯流部位係設定於主要流路之一處。
  10. 如申請專利範圍第9項之立體整合式氣體分配盤裝置,其中藉由該各固持面構成為以中央塊體之軸線為中心之旋轉對稱 形,且將該匯流部位設置在該軸線上,設定各中間流路其長度相等。
  11. 如申請專利範圍第8項之立體整合式氣體分配盤裝置,其中該主要流路係沿該軸線設置。
  12. 如申請專利範圍第8項之立體整合式氣體分配盤裝置,其中該中心塊體係正多角柱狀。
  13. 如申請專利範圍第8項之立體整合式氣體分配盤裝置,其中該氣體被使用在半導體製程中。
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