专利名称：流体控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造装置等所使用的流体控制装置，尤其涉及多个流体控制器被集成化而形成的流体控制装置。
背景技术：
在半导体制造装置所使用的流体控制装置中，正在推进下述的集成化(专利文献 1以及专利文献幻多个流体控制器串联状地配置，并且不经由管或接头地连接，将由此形成的多条管线并列状地设置在基座部件上。在专利文献1的流体控制装置中，如图7所示，以一个流量控制器21作为基本构成要素而构成1列生产气体控制管线(流体控制管线)，多条(与流量控制器21的数量相同)生产气体控制管线Ll L16并列地配置，由此构成流体控制装置。进一步与流体控制管线Ll L16并列地追加的管线P为清洁气体管线。图7中，各生产气体控制管线Ll L16从入口侧开始具有过滤器对、入口侧的两个开闭阀23、流量控制器(质量流量控制器)21以及出口侧的开闭阀25，在各生产气体控制管线Ll L16共用的出口部分上设有开闭阀26。在这样的流体控制装置中，并不是所有生产气体控制管线Ll L16中总是有流体 (气体)流动，而是使用2 3条管线，依次切换不同种类、不同流量的气体，通过流量调整器21调整其流量，并向下游侧的腔室输送。作为流量调整器21而使用的质量流量控制器， 是内置有流量传感器以及控制阀等的装置，价格高且需要频繁的维护，这成为导致整体的成本增加的主要原因。另一方面，在半导体制造装置所使用的流体控制装置中，存在流体种类增加的倾向，与此相伴，存在空间以及成本增加的问题。另外，在专利文献2的流体控制装置中，具有流体控制部和流体导入部，其中，流体控制部是将以一个流量控制器作为基本构成要素且分别具有一个入口以及一个出口的1 列流体控制管线配置M列而构成的；流体导入部是通过多个开闭阀以入口数为N( > M)且出口数为M的方式而构成的，流体导入部的M个出口和流体控制部的M个入口分别以1 1 的比例连接。若使该专利文献2的结构与图7所示的现有的流体控制装置对应，则如图6所示， 成为下述装置该装置具有将以M个(图示为8个)流量控制器21作为基本构成要素的流体控制管线Ll L8配置M列而成的流体控制部2 ；通过多个开闭阀23以入口数为N (图示为16个)且出口数为M的方式构成的流体导入部3。在该图中，各流体控制管线Ll L8是对生产气体(process gas)进行控制的管线，以与这些管线并列的方式设有1列清洁气体管线P。作为流量控制器21，使用质量流量控制器。由于质量流量控制器21能够进行流量调整的范围较窄，即使是相同种类的流体，在其流量调整范围不同的情况下，要使用不同的质量流量控制器21，通过M列的流体控制管线Ll L8，能够对M个种类的生产气体(包括生产气体相同但流量不同的情况)的流量进行调整。
流体导入部3由NXM个开闭阀23构成，流体导入部3的M个出口和流体控制部 2的M个入口分别以11对应的方式连接。在流体导入部3的N个各入口上分别设有过滤器M以及手动阀27。在M列的各流体控制管线Ll L8上分别设有两个出口侧开闭阀25。另外，在流体控制部2的出口侧设有各流体控制管线Ll L8共用的压力开关观、过滤器M以及开闭阀26。此外，作为流量控制器，除了质量流量控制器，还已知压力式控制器(参照专利文献3) ο专利文献1 日本特开2002-206700号公报专利文献2 日本特开2000-323464号公报专利文献3 日本专利第3387849号公报根据上述图6所示的流体控制装置，与图7所示的流体控制装置相比，具有能够将包含成本相对较高且维护麻烦的流量控制器21的流体控制管线从16列(N列)减少到8 列(M列)的优点，但由于开闭阀23的数量大幅增加，在欲增加入口数量的情况下，存在着无法充分发挥该优点的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种流体控制装置，能够减少成本，并且能够实现空间的减少。本发明的流体控制装置，具有流体控制部和流体导入部，其中，所述流体控制部是将以一个流量控制器作为基本构成要素且分别具有一个入口以及一个出口的1列流体控制管线配置M列而构成的；所述流体导入部是通过多个开闭阀以入口数为Ν( > Μ)且出口数为M的方式而构成的，流体导入部的M个出口和流体控制部的M个入口分别以1 1的比例连接，其特征在于流体导入部被分成入口侧阻断开放部，该入口侧阻断开放部由多个开闭阀构成，并配置在入口侧，其入口的总数为N个、出口的总数为K个；流体控制部侧阻断开放部，该流体控制部侧阻断开放部由多个开闭阀构成，配置在入口侧阻断开放部和流体控制部之间，其入口的总数为K个、出口的总数为M个，并且，入口侧阻断开放部被分成分别具有2个以上的所希望数量的开闭阀的多组。该流体控制装置，入口数为N个，出口数为M个，能够使用M列流体控制管线(例如Ll L8)对N个种类的流体的流量进行调整。1列流体控制管线是通过单独在流量控制器上或在流量控制器上连接所需要的流体控制器而形成的。这里，流体控制器是指流量控制器(质量流量控制器或流体可变型流量控制装置)以外的流体控制装置构成要素，作为流体控制器，可以适当使用开闭阀(进行流体通路的阻断、开放的阀)、减压阀、压力显示机、过滤器、压力开关等。流体控制装置所需要的流体控制器被分为分别设在流体导入部的N个入口的部分、设在M列流体控制管线中的各列上的部分、在流体控制部的出口作为M列流体控制管线共用的部分而设置的部分， 该流体控制器被配置在适当的位置。一个流体控制管线中，例如，成为下层的多个块状接头部件通过外螺纹部件被安装在可动导轨上，成为上层的多个流体控制器以及流量控制器以横跨相邻的接头部件的方式通过从上方的螺纹部件被安装在接头部件上。
一般地，入口的总数为N个且出口的总数为K个的入口侧阻断开放部由NXK个开闭阀构成，K个出口的总数为M个的流体控制部侧阻断开放部由KXM个开闭阀构成，但入口侧阻断开放部被分成分别具有两个以上的所希望数量的开闭阀的多个(例如两个或四个) 组，由此，在入口侧阻断开放部的开闭阀的总数被分为两组的情况下，减少到NXK/2个，在被分成四组的情况下，减少到NXK/4个。例如，流体导入部包括第一以及第二入口侧阻断开放部，该第一以及第二入口侧阻断开放部分别由m X 2个以及(N-Nl) X 2个开闭阀构成；流体控制部侧阻断开放部，该流体控制部侧阻断开放部由4XM个开闭阀构成。m成为例如N/2。N为入口数，M为出口数，在该情况下，通过第一以及第二入口侧阻断开放部，相对于入口数N个，出口数成为4个 (作为流体种类，最大情况下各入口侧阻断开放部为两种，合计限定为4个种类)，通过流体控制部侧阻断开放部，4个种类的流体被分配给M个出口的任一个。这样，能够减少构成流体导入部所需要的开闭阀的数量。另外，流体导入部包括设N = W+N2+N3+N4，分别由Ni、N2、N3以及N4个开闭阀构成的第一至第四入口侧阻断开放部；由4XM个开闭阀构成的流体控制部侧阻断开放部。 例如，m = N2 = N3 = N4 = N/4. N为入口数，M为出口数，在该情况下，通过第一至第四入口侧阻断开放部，相对于入口数N个，出口数为4个(作为流体种类，最大情况下各入口侧阻断开放部为一种，合计限定为4个种类)，通过流体控制部侧阻断开放部，4个种类的流体被分配给M个出口的任一个。这样，能够进一步减少构成流体导入部所需要的开闭阀的数量。另外，流体导入部包括分别由N/4个开闭阀构成的第一至第四入口侧阻断开放部；分别由2XM/2个开闭阀构成的第一以及第二流体控制部侧阻断开放部。N为入口数， M为出口数，该情况下，通过从第一至第四的入口侧阻断开放部，相对于入口数N个，出口数为4个(作为流体种类，最大情况下各入口侧阻断开放部为一种，合计限定为4个种类)， 通过第一以及第二流体控制部侧阻断开放部，4个种类的流体被分配给M个出口的任一个。 这样，能够减少流体控制部侧阻断开放部的开闭阀，能够进一步减少构成流体导入部所需要的开闭阀的数量。作为流量控制器，例如，能够使用质量流量控制器，质量流量控制器可以由形成有入口通路以及出口通路的主体和安装在主体上的流量传感器以及压电元件式控制阀构成， 另外，还可以由开闭控制阀、压力传感器、节流部、流量传感器以及控制部构成。作为流量控制器，可以为压力式的控制器(压力式流量控制装置)，作为这样的流量控制器，例如，流量控制器是在将孔口的上游侧压力保持在下游侧压力的约2倍以上的状态下进行流体的流量控制的压力式的控制器，该流量控制器构成为包括在金属薄板上穿设微小的孔而形成且具有所需要的流量特性的孔口 ；设在孔口的上游侧的控制阀；设在控制阀和孔口之间的压力检测器；根据压力检测器的检测压力P并通过Qc = KXP(K为常数)而对流量Qc进行运算，并且，将流量指令信号Qs和所述运算的流量信号Qc的差作为控制信号Qy向控制阀的驱动部输出的运算控制装置，该流量控制器通过控制阀的开闭调整孔口上游侧压力，并控制孔口下游侧流量。根据该压力式流量控制器，能够通过一台压力式流量控制器对多种流体的流量进行调整，因此，能够以具有m( < Μ)个该压力式流量控制器的M列的流体控制管线将具有M
5个流量控制器的M列流体控制管线置换。这样，能够保持入口数以及出口数相同，能够减少流体控制部所使用的流量控制器的数量。发明的效果根据该发明的流体控制装置，与N个入口数相对应地，以M( < N)列流体控制管线进行应对，因此，能够减少成为成本增加主要原因的流量控制器，能够降低整体的成本。另外，由于抑制了由多个开闭阀构成的流体导入部的开闭阀的数量的增加，因此，能够进一步降低成本，并且，作为整体的设置空间也得以减少。
图1是表示基于本发明的流体控制装置的第一实施方式的流程图。图2是表示基于本发明的流体控制装置的第二实施方式的流程图。图3是表示基于本发明的流体控制装置的第三实施方式的流程图。图4是表示基于本发明的流体控制装置的第四实施方式的流程图。图5是表示基于本发明的流体控制装置的第四实施方式中使用的流量控制器的框图。图6是表示作为本发明的流体控制装置的比较例的现有的流体控制装置的流程图。图7是表示现有的流体控制装置的其他例的流程图。附图标记的说明1流体控制装置2、4流体控制部3流体导入部5、6第一以及第二入口侧阻断开放部7流体控制部侧阻断开放部8、9、10、11第一 第四入口侧阻断开放部12,13第一以及第二流体控制部侧阻断开放部21、22流量控制器23开闭阀31控制阀32驱动部33压力检测器；34 孔口42运算控制电路(运算控制装置)Ll L8流体控制管线
具体实施例方式以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，对与图6所示部分结构相同的部分标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。图1表示本发明的流体控制装置的第一实施方式。
本实施方式的流体导入部3被分成三部分，包括配置在入口侧且分别由2XN/2 个开闭阀23构成的第一以及第二入口侧阻断开放部5、6 ；由4XM个开闭阀23构成且配置在第一以及第二入口侧阻断开放部5、6和流体控制部2之间的流体控制部侧阻断开放部7。第一以及第二入口侧阻断开放部5、6将N个入口分成两个入口侧阻断开放部，所以，分别具有N/2个入口和2个出口。由此，第一以及第二入口侧阻断开放部5、6总的出口数(对于流体控制部侧阻断开放部7来说为入口数)为(2+2)个，与该合计4个出口数对应地，使流体控制部侧阻断开放部7由4XM个开闭阀23构成，由此，作为整个流体导入部 3，能够得到M个出口，流体导入部3的M个出口和流体控制部2的M个入口以分别1 1 对应的方式连接。在图6所示的结构中，能够同时向流体控制部2导入最多M个种类(8个种类)的流体。但是，在实用性方面，只要同时向流体控制部2导入最多4个种类的流体即可，在该条件下，通过如第一实施方式那样设置，能够实现开闭阀23数量的减少。此外，在本实施方式中，第一以及第二入口侧阻断开放部5、6的总共的出口数为两个，在同时导入4个种类的流体时，由于不能向第一以及第二入口侧阻断开放部5、6的任一方一起导入4个种类的流体，所以，向第一以及第二入口侧阻断开放部5、6分别各导入2个种类的流体。这样，根据第一实施方式的结构，与图6所示的结构相比，开闭阀23的数量从NXM 个减少到(2N+4XM)个。图2表示本发明的流体控制装置的第二实施方式。 本实施方式的流体导入部3被分成五部分，包括配置在入口侧且分别由N/4个开闭阀23构成的第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11 ；由4XM个开闭阀23构成且配置在第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11和流体控制部2之间的流体控制部侧阻断开放部7。流体控制部侧阻断开放部7具有与第一实施方式相同的结构。与第一实施方式的不同点在于，对第一实施方式中的第一以及第二入口侧阻断开放部5、6分别进行进一步分割并分成四个入口侧阻断开放部8、9、10、11。根据第二实施方式的结构，向第一至第四的各入口侧阻断开放部8、9、10、11分别各导入1个种类的流体，由此，与第一实施方式相同地， 第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11的总出口数(对于流体控制部侧阻断开放部7来说为入口数)为(1+1+1+1)的4个，使该合计4个出口数与由4XM个开闭阀23构成的流体控制部侧阻断开放部7的各入口对应，由此，作为整个流体导入部3，能够得到M个出口， 流体导入部3的M个出口和流体控制部2的M个入口以分别11对应的方式连接。这样，根据第二实施方式，与第一实施方式相比，开闭阀23的数量进一步减少N 个。图3表示本发明的流体控制装置的第三实施方式。本实施方式的流体导入部3被分成六部分，包括配置在入口侧且分别由N/4个开闭阀23构成的第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11 ；分别由2XM/2个开闭阀23构成且配置在第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11和流体控制部2之间的第一以及第二的流体控制部侧阻断开放部12、13。第一至第四入口侧阻断开放部8、9、10、11具有与第二实施方式相同的结构。第三实施方式与第二实施方式的不同点在于，将第二实施方式中的流体控制部侧阻断开放部7分别分割成两个流体控制部侧阻断开放部12、13。第一以及第二的流体控制部侧阻断开放部12、13，作为整体，其入口数为4个，出口数为M个，这与第二实施方式相同。因此，根据第三实施方式的结构，向第一至第四的各入口侧阻断开放部8、9、10、 11分别各导入1个种类的流体，由此，与第三实施方式相同地，第一至第四的入口侧阻断开放部8、9、10、11的总出口数(对于流体控制部侧阻断开放部12、13来说为入口数)成为 (1+1+1+1)的4个，使该合计4个出口数与第一流体控制部侧阻断开放部12的2个入口以及第二流体控制部侧阻断开放部13的2个入口分别对应，由此，作为整个流体控制部侧阻断开放部12、13 (整个流体导入部幻，能够得到M个出口，流体导入部3的M个出口和流体控制部2的M个入口以分别11对应的方式连接。这样，根据第三实施方式的结构，与第二实施方式相比，流体控制部侧阻断开放部 12,13的开闭阀23的数量被减少到一半(M/2个)。图4表示本发明的流体控制装置的第四实施方式。第四实施方式的结构与第三实施方式的结构相比，其流体控制部2、4的构成不同。在第四实施方式的结构中，作为流量控制器22，取代质量流量控制器21而采用压力式的控制器。 该流量控制器21，如图5所示，包括控制阀31、该驱动部32、压力检测器33、孔口 ；34、流体取出用接头35、流量运算电路36、流体种类选择电路37、流量设定电路38、比FF存储部39、流量运算部40、流量显示部41以及运算控制电路42。流量运算电路36包括温度检测器44、放大电路43、45、A/D转换器46、47、温度修正电路48以及运算电路49。另外，运算控制电路42包括比较电路50以及放大电路51。控制阀31中，使用所谓直接接触型的金属膜片阀，另外，其驱动部32使用压电元件型驱动装置。此外，作为这些驱动部，除此以外，还使用磁应变元件型驱动装置或螺线管型驱动装置、马达型驱动装置、空气压型驱动装置、热膨胀型驱动装置。压力检测器33使用半导体应变型压力传感器，但作为压力检测器，除此以外还可以使用金属箔应变型压力传感器或静电容量型压力传感器、磁阻型压力传感器等。温度检测器44使用热电偶型温度传感器，但还能够使用测温电阻型温度传感器等公知的各种温度传感器。孔口 34以具有所希望的流量特性的方式，通过切削加工在金属薄板制垫圈上穿设微小的孔而形成。作为孔口，除此以外，还能够使用通过蚀刻及放电加工在金属膜上形成孔的孔口。流体种类选择电路37对流体进行选择，流量设定电路38将其流量设定信号Qe向运算控制电路42进行指令。比FF存储部39是对相对于队气体的比FF进行存储的存储器。在流量运算部40中利用比FF的数据，通过Q =比FFX 4( 为相当于N2气体流量)来运算流通的流体种类的流量Q，并将该值显示在流量显示部41中。在该流量控制器22中，能够以如下方式进行设定，即，边将上游侧压力保持在下游侧压力的约2倍以上，边关于特定的流体通过Qc = KXP(K 常数)来运算下游侧的流量 Qc，通过该运算流量Qc和设定流量Qs的差信号，控制阀31受到开闭控制。这里，因流体种类而不同的流量因数FF通过下式计算。FF= (k/ y ) {2/ ( κ +1)}1/(K[ κ / {( κ +1) R}1/2,
y 流体的标准状态时的密度，κ 流体的比热比，R 流体常数，k:不因流体种类而变化的比例常数。而且，利用比FF存储部39中存储的、流体种类B相对于流体种类A的比流量因数， 在流量运算部40中，在作为基准的流体种类A的运算流量为Qa的情况下，在同一孔口、同一上游侧压力以及同一上游侧温度的条件下使流体种类B流通时，其运算流量Qb作为Qb =比流量因数X Qa被算出。由此，能够以1台流量控制器22应对多个流体种类，在第四实施方式中，通过使用流量控制器，与第三实施方式相比，能够使M个流量控制器21变为m个(例如一半)的流量控制器22。减少的流量控制器22的数量根据流体的种类以及流量范围而适当变更。该第四实施方式的流体控制部4还能够适用于第一至第三实施方式的流体控制装置1，由此，能够对各实施方式减少流量控制器21的数量。工业实用性在集成了多个流体控制器而形成的流体控制装置中，能够降低成本并且空间也能够减少，因此，通过在半导体制造装置等所使用的流体控制装置中适用这一结构，能够有助于半导体制造装置等的性能提高。
权利要求
1.一种流体控制装置，具有流体控制部和流体导入部，其中，所述流体控制部是将以一个流量控制器作为基本构成要素且分别具有一个入口以及一个出口的1列流体控制管线配置M列而构成的；所述流体导入部是通过多个开闭阀以入口数为N且出口数为M的方式而构成的，其中N >M，流体导入部的M个出口和流体控制部的M个入口分别以1 1的比例连接，其特征在于流体导入部被分成入口侧阻断开放部，该入口侧阻断开放部由多个开闭阀构成，并配置在入口侧，其入口的总数为N个、出口的总数为K个；流体控制部侧阻断开放部，该流体控制部侧阻断开放部由多个开闭阀构成，配置在入口侧阻断开放部和流体控制部之间，其入口的总数为K个、出口的总数为M个，并且，入口侧阻断开放部被分成分别具有2个以上的所希望数量的开闭阀的多组。
2.如权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，流体导入部包括第一以及第二入口侧阻断开放部，该第一以及第二入口侧阻断开放部分别由mX2个以及(N-Nl) X2个开闭阀构成；流体控制部侧阻断开放部，该流体控制部侧阻断开放部由4XM个开闭阀构成。
3.如权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，流体导入部包括设N= W+N2+N3+N4，分别由m、N2、N3以及N4个开闭阀构成的第一至第四入口侧阻断开放部；由 4XM个开闭阀构成的流体控制部侧阻断开放部。
4.如权利要求1所述的流体控制装置，其特征在于，流体导入部包括分别由N/4个开闭阀构成的第一至第四入口侧阻断开放部；分别由2XM/2个开闭阀构成的第一以及第二流体控制部侧阻断开放部。
5.如权利要求1 4的任一项所述的流体控制装置，其特征在于，流量控制器是在将孔口的上游侧压力保持在下游侧压力的约2倍以上的状态下进行流体的流量控制的压力式的控制器，该流量控制器构成为包括在金属薄板上穿设微小的孔而形成且具有所需要的流量特性的孔口 ；设在孔口的上游侧的控制阀；设在控制阀和孔口之间的压力检测器；根据压力检测器的检测压力P并通过Qc = KXP，其中K为常数，而对流量Qc进行运算，并且， 将流量指令信号Qs和所述运算的流量信号Qc的差作为控制信号Qy向控制阀的驱动部输出的运算控制装置，该流量控制器通过控制阀的开闭调整孔口上游侧压力，并控制孔口下游侧流量，以具有m个该压力式流量控制器的M列的流体控制管线置换具有M个流量控制器的M列流体控制管线，其中m < M。
全文摘要
本发明提供一种流体控制装置，能够减少成本，并且能够实现空间的减少。流体控制装置(1)具有流体控制部(2)和流体导入部(3)。流体导入部(3)被分成三部分，包括配置在入口侧且分别由2×N/2个开闭阀(23)构成的第一以及第二入口侧阻断开放部(5、6)；由4×M个开闭阀(23)构成且配置在第一以及第二入口侧阻断开放部(5、6)和流体控制部(2)之间的流体控制部侧阻断开放部(7)。
文档编号G05D7/06GK102341760SQ20098015783
公开日2012年2月1日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年3月3日
发明者内田阳平, 土肥亮介, 小艾睦典, 广濑润, 手塚一幸, 松田隆博, 池田信一, 西野功二 申请人:东京毅力科创株式会社, 株式会社富士金