JP7747489B2 - Fluid supply device and gas supply method - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャック装置用のガス供給システムに用いられる流体供給装置及びこれを用いたガス供給方法に関するものである。 The present invention relates to a fluid supply device used in a gas supply system for an electrostatic chuck device and a gas supply method using the same.
従来、プラズマエッチング装置、プラズマCVD装置等のプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、真空チャンバー内でシリコンウエハ等の試料を固定するために静電チャック装置が用いられている。この静電チャック装置は、静電力により対象物を吸着する吸着プレートと、吸着プレートの裏面に接触する金属製のベースプレートとを備えている。静電チャック装置を用いて、シリコンウエハの裏面(被吸着面)を吸着プレートで吸着することにより、シリコンウエハを固定するともに、例えばシリコンウエハに加わるプラズマ熱をベースプレート側に逃がして冷却し、表面温度分布の均一化を図ることができる。 Conventionally, in semiconductor manufacturing processes using plasma processing equipment such as plasma etching equipment and plasma CVD equipment, electrostatic chuck devices are used to secure samples such as silicon wafers within a vacuum chamber. These electrostatic chuck devices include an attraction plate that attracts the object using electrostatic force and a metal base plate that contacts the back surface of the attraction plate. By using an electrostatic chuck device to attract the back surface (attached surface) of the silicon wafer with the attraction plate, the silicon wafer is secured in place and, for example, plasma heat applied to the silicon wafer is dissipated toward the base plate, cooling it and achieving a uniform surface temperature distribution.
吸着プレートの吸着面やシリコンウエハの被吸着面には微細な凹凸が存在している。そのため、静電チャック装置によりシリコンウエハを吸着している状態であっても被吸着面と吸着面との間には厚さ10μm程の微小な空間が生じ、物理的な接触面積が小さくなることで熱伝導の効率が低下している。そこで従来、吸着プレートの吸着面に開口する複数のガス供給口を備えるガス供給システムを用いて、シリコンウエハの被吸着面と吸着プレートの吸着面との間の空間に熱伝導性ガス(所謂バックサイドガス)を供給することで、シリコンウエハに加わるプラズマ熱を吸着プレート側に効率よく逃がすようにしている(特許文献1)。 The attracting surface of the chucking plate and the attracted surface of the silicon wafer have minute irregularities. Therefore, even when the silicon wafer is being attracted by the electrostatic chuck device, a minute space about 10 μm thick is created between the attracting surface and the attracted surface, reducing the physical contact area and reducing the efficiency of heat conduction. Therefore, a gas supply system equipped with multiple gas supply ports opening into the attracting surface of the chucking plate has been used to supply a thermally conductive gas (so-called backside gas) into the space between the attracted surface of the silicon wafer and the attracting surface of the chucking plate, thereby efficiently dissipating the plasma heat acting on the silicon wafer toward the chucking plate (Patent Document 1).
ところで、上記したプラズマ処理装置を用いた半導体製造工程においては、ウエハ等の対象物の表面温度の均一性を高めることが求められている。このウエハの表面温度の均一性は、吸着面と被吸着面との間の複数領域における熱伝導性ガスの圧力や流量に依存している。そのため、上記したガス供給システムにおいて、各領域に対応する複数のガス供給流路を備え、この複数の流路を流れる熱伝導性ガスの流量や圧力をガス制御機器により個別に調整して各ガス供給流路から供給できるようにすることが望まれている。 In the semiconductor manufacturing process using the above-mentioned plasma processing apparatus, there is a demand for increased uniformity in the surface temperature of objects such as wafers. The uniformity of this wafer surface temperature depends on the pressure and flow rate of the thermally conductive gas in multiple regions between the adsorption surface and the adsorption receiving surface. Therefore, it is desirable for the above-mentioned gas supply system to have multiple gas supply flow paths corresponding to each region, and for the flow rate and pressure of the thermally conductive gas flowing through these multiple flow paths to be individually adjusted by gas control equipment so that it can be supplied from each gas supply flow path.
また上記したガス供給システムでは、ウエハ等の裏面に供給される熱伝導性ガスの圧力が大きすぎるとウエハが吸着面から離れてしまう恐れがあるため、ガス供給流路を流れる過剰な熱伝導性ガスを排気させる排気流路が通常設けられる。 In addition, in the above-mentioned gas supply system, if the pressure of the thermally conductive gas supplied to the backside of the wafer or the like is too high, there is a risk that the wafer will separate from the adsorption surface, so an exhaust flow path is usually provided to exhaust excess thermally conductive gas flowing through the gas supply flow path.
しかしながら、ガス供給システムが搭載される半導体製造装置では、これらの流路やガス制御機器を設置できる物理的なスペースが限られている。そのため、この限られたスペースにおいて、複数のガス供給流路や排気流路、更には各種のガス制御機器を効率よく設置することが求められる。 However, in semiconductor manufacturing equipment equipped with gas supply systems, the physical space available for installing these flow paths and gas control equipment is limited. Therefore, it is necessary to efficiently install multiple gas supply flow paths, exhaust flow paths, and various gas control devices in this limited space.
本発明は上記要求に応えるべくなされたものであり、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するガス供給システムにおいて、複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化できるようにすることを主たる課題とするものである。 The present invention was made to meet the above-mentioned demands, and its main objective is to enable efficient arrangement of multiple flow paths and gas control devices in a gas supply system that supplies thermally conductive gas to the chucking surface of an electrostatic chuck device, thereby saving space.
すなわち本発明にかかる流体供給装置は、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するためのものであり、ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備えるものであって、前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されていることを特徴とする。 That is, the fluid supply device according to the present invention is for supplying a thermally conductive gas to the chucking surface of an electrostatic chuck device, and includes a block body having multiple flow paths formed therein, with a gas control device installed midway through the path to control the thermally conductive gas flowing therethrough. The multiple flow paths are formed to form a two-layer structure within the block body, and of the multiple flow paths, multiple gas supply flow paths that supply a thermally conductive gas to the chucking surface are formed to form one layer of the two-layer structure, and exhaust flow paths that exhaust the thermally conductive gas from within the multiple gas supply flow paths are formed to form the other layer of the two-layer structure.
このようなものであれば、複数のガス供給流路と排気流路とガス制御機器とをブロック体に集積化させることで、流体供給装置全体を小型化することができる。そしてブロック体の内部において、複数の流路を二層構造を成すように形成し、複数のガス供給流路が一方の層を構成するように形成するとともに、排気流路が他方の層を構成するように形成するようにしているので、これらの流路の全てを同一層内に配置する場合に比べて、ブロック体における各流路の合計占有面積を小さくできる。さらに、複数のガス供給流路と排気流路とを二層に形成することで、これらを同一層に形成する場合に比べて、各ガス供給流路と排気流路とを近づけることができるので、これらを接続する流路の流路長を短くできる。またこの二層を接続する流路の端部を例えばブロック体から開口するようにしておけば、セラミックスリストリクタ等の流体抵抗素子を任意の位置に差し込むができように設計を変更することもできる。このようにして、限られたスペースにおいて複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化することができる。 In this configuration, by integrating multiple gas supply flow paths, exhaust flow paths, and gas control devices into a block body, the entire fluid supply device can be made smaller. Furthermore, by forming multiple flow paths in a two-layer structure within the block body, with multiple gas supply flow paths forming one layer and exhaust flow paths forming the other layer, the total area occupied by each flow path in the block body can be reduced compared to when all of these flow paths are arranged in the same layer. Furthermore, by forming multiple gas supply flow paths and exhaust flow paths in two layers, the gas supply flow paths and exhaust flow paths can be closer together than when they are arranged in the same layer, thereby shortening the flow path length connecting them. Furthermore, by opening the ends of the flow paths connecting the two layers from the block body, for example, the design can be modified to allow fluid resistance elements such as ceramic restrictors to be inserted at any position. In this way, multiple flow paths and gas control devices can be efficiently arranged in a limited space, thereby saving space.
なお、本明細書において、「複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されている」とは、ブロック体における、ガス制御機器が取付けられる機器取付面側から視た平面視において、その面内方向に沿って熱伝導性ガスを流すように形成された複数の流路が、奥行き方向に沿って互いにずれて形成されていることを意味する。二層構造をなす各流路は、平面視において互いに重複する部分を有していても、有していなくてもよい。 In this specification, "multiple flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body" means that, in a plan view from the device mounting surface of the block body where the gas control device is mounted, multiple flow paths are formed to allow the thermally conductive gas to flow in the in-plane direction and are offset from each other in the depth direction. The flow paths forming the two-layer structure may or may not have overlapping portions in a plan view.
また本明細書において「複数のガス供給流路が一方の層を構成するように形成され、排気流路が他方の層を構成するように形成されている」とは、一方の層に排気流路が形成され、他方の層にガス供給流路が形成されることを妨げるものではない。すなわち、複数のガス供給流路とともに排気流路の一部が一方の層を構成するように形成されるものや、ガス供給流路とともにガス供給流路が他方の層を構成するように形成されるものを含むことを意図している。 In addition, in this specification, the phrase "multiple gas supply channels are formed to constitute one layer, and an exhaust channel is formed to constitute the other layer" does not preclude an exhaust channel being formed in one layer and a gas supply channel being formed in the other layer. In other words, it is intended to include a configuration in which a portion of an exhaust channel is formed to constitute one layer together with multiple gas supply channels, or a configuration in which a gas supply channel is formed to constitute the other layer together with a gas supply channel.
前記ガス供給装置は、平面視において、前記複数のガス供給流路と前記排気流路とが重複するように形成されているのが好ましい。
このようにすれば、平面視における各流路の合計占有面積をより小さくし、より一層の省スペース化を図ることができる。
The gas supply device is preferably formed so that the plurality of gas supply channels and the exhaust channel overlap each other in a plan view.
This reduces the total area occupied by the flow paths in plan view, thereby achieving further space savings.
前記ガス供給装置は、前記ブロック体内に、前記各ガス供給流路と前記排気流路との重複部においてこれらの流路を互いに接続する接続流路が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、各ガス供給流路と排気流路とを最短距離で接続することができるようになるので、より一層の省スペース化を図ることができる。
The gas supply device preferably has, within the block body, connecting passages that connect the gas supply passages and the exhaust passages to each other at overlapping portions of the passages.
In this way, each gas supply flow path and the exhaust flow path can be connected in the shortest distance, thereby achieving further space saving.
前記各ガス供給流路の一部が、前記ガス制御機器が取り付けられる前記ブロック体の取付面に開口しており、流体抵抗素子が前記取付面上の開口部から各ガス供給流路内に挿入されているのが好ましい。
このようにしておけば、ガス供給システムの用途や目的に合わせて流体抵抗素子の位置を変える等して、ガス供給装置の流路構成を柔軟に変更できる。
It is preferable that a portion of each of the gas supply flow paths opens onto the mounting surface of the block body on which the gas control device is mounted, and that a fluid resistance element is inserted into each of the gas supply flow paths from the opening on the mounting surface.
In this way, the flow path configuration of the gas supply device can be flexibly changed by, for example, changing the position of the fluid resistance element in accordance with the use or purpose of the gas supply system.
前記流体抵抗素子の具体的態様としては、管状部材と、当該管状部材内に挿入され、抵抗となる流路を形成する流路形成部材とを含むものが挙げられる。 Specific examples of the fluid resistance element include a tubular member and a flow path forming member inserted into the tubular member to form a flow path that provides resistance.
前記ブロック体の内部に、前記複数のガス供給流路が接続され、当該複数のガス供給流路に前記熱伝導性ガスを導入する共通ガス流路が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、例えば各ガス供給流路に導入される熱伝導性ガスの圧力を測定する圧力センサ等のガス制御機器を各ガス供給流路に個別に設けるのではなく、共通ガス流路に設けて共通化できるので、ブロック体に取付けるガス制御機器の数を減らすことができるので、より一層の省スペース化を図ることができる。
It is preferable that the plurality of gas supply channels are connected to the inside of the block body, and that a common gas channel be formed to introduce the thermally conductive gas into the plurality of gas supply channels.
In this way, gas control devices such as pressure sensors that measure the pressure of the thermally conductive gas introduced into each gas supply flow path can be installed in the common gas flow path and made common rather than being installed individually in each gas supply flow path, which reduces the number of gas control devices attached to the block body and enables further space savings.
また共通ガス流路を備える構成においては、平面視において、前記ガス供給流路が前記共通ガス流路から左右に分岐して延びるように形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ガス供給流路が多数ある場合に、共通ガス流路の左右にバランスよくガス供給流路を形成することで、各ガス供給流路に導入される熱伝導性ガスの圧力や流量のバラツキを小さくできる。またこのようにガス供給流路を左右にバランスよく(例えば左右対称に)形成することで全体としてコンパクトにでき、各ガス供給流路から静電チャック装置の吸着面への距離を短くすることができる。このような効果は、ガス供給流路の本数が多い程より顕著になる。
In a configuration including a common gas flow path, it is preferable that the gas supply flow paths are formed so as to branch out and extend to the left and right from the common gas flow path in a plan view.
In this way, when there are multiple gas supply passages, by forming the gas supply passages on the left and right of the common gas passage in a balanced manner, it is possible to reduce variations in the pressure and flow rate of the thermally conductive gas introduced into each gas supply passage. Furthermore, by forming the gas supply passages in a balanced manner on the left and right (for example, symmetrically) in this way, the overall size can be made compact, and the distance from each gas supply passage to the attraction surface of the electrostatic chuck device can be shortened. This effect becomes more pronounced as the number of gas supply passages increases.
前記複数のガス供給流路の出口ポートが、前記ブロック体の相対向する前記左右の側面に設けられているのが好ましい。
このようにすれば、ガス供給流路が多数ある場合に、複数の出口ポートが全て1つの側面に設けられている場合に比べて配管の取り回しをより簡単にすることができる。
It is preferable that outlet ports of the plurality of gas supply channels are provided on the opposing left and right side surfaces of the block body.
In this way, when there are many gas supply passages, the piping arrangement can be made simpler than when a plurality of outlet ports are all provided on one side surface.
前記ブロック体に、前記二層構造をなす前記複数の流路が重なる方向である厚み方向に沿ってガス制御機器のケーブルを挿通させるための貫通孔が形成されているのが好ましい。
このようにすれば、ブロック体の一面(例えば上面)に取り付けられたガス制御機器のケーブルを、ブロック体の貫通孔に通して、その下面側に設けた制御装置等に接続することができるので、ケーブルの取り回しをスッキリさせて、より省スペース化を図ることができる。
It is preferable that the block body has a through hole formed therein for inserting a cable of a gas control device along the thickness direction, which is the direction in which the multiple flow paths forming the two-layer structure overlap.
In this way, the cable of the gas control device attached to one surface (for example, the top surface) of the block body can be passed through the through hole of the block body and connected to the control device, etc., provided on the underside, thereby enabling neater cable routing and further space savings.
また本発明のガス供給方法は、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給する方法であり、ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備える流体供給装置であって、前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されている流体供給装置を用いて、前記静電チャック装置の前記吸着面に前記熱伝導性ガスを供給することを特徴とする。
このようなガス供給方法であれば、前記した本発明の流体供給装置と同様の作用効果を奏することができる。
Furthermore, a gas supply method of the present invention is a method for supplying a thermally conductive gas to an attracting surface of an electrostatic chuck device, and is characterized in that the thermally conductive gas is supplied to the attracting surface of the electrostatic chuck device using a fluid supply apparatus including a block body having a plurality of flow paths formed therein, the flow paths being configured to control the thermally conductive gas flowing therethrough by providing a gas control device therein, the plurality of flow paths being formed to form a two-layer structure within the block body, and among the plurality of flow paths, a plurality of gas supply flow paths for supplying a thermally conductive gas to the attracting surface are formed to form one layer of the two-layer structure, and an exhaust flow path for exhausting the thermally conductive gas from within the plurality of gas supply flow paths are formed to form the other layer of the two-layer structure.
Such a gas supply method can achieve the same effects as the fluid supply device of the present invention described above.
このように構成した本発明によれば、静電チャック装置の吸着面に熱伝導性ガスを供給するガス供給システムにおいて、複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化できる。 With this configuration, the present invention allows for efficient arrangement of multiple flow paths and gas control devices in a gas supply system that supplies thermally conductive gas to the chucking surface of an electrostatic chuck device, thereby saving space.
以下に本発明にかかる流体供給装置3について図面を参照して説明する。 The fluid supply device 3 according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態の流体供給装置3は、静電力によりウエハW等の対象物を吸着する静電チャック装置1の吸着面1sに熱伝導性ガスを供給する静電チャック装置1用のガス供給システム2の一部を構成するものである。 The fluid supply device 3 of this embodiment constitutes part of a gas supply system 2 for an electrostatic chuck device 1, which supplies a thermally conductive gas to the attraction surface 1s of the electrostatic chuck device 1, which attracts an object such as a wafer W by electrostatic force.
まずこの静電チャック装置1は、図1に示すように、例えばプラズマを用いた半導体製造装置の真空チャンバーVC内に配置され、処理対象となるウエハWを静電吸着するためのものである。具体的にこの静電チャック装置1は、セラミックスやガラス等の絶縁体からなる円形平板状をなし、ウエハWを静電吸着する吸着面1sを有する吸着プレート11と、当該吸着プレート11内に埋設された内部電極12と、当該内部電極12に電圧を印加する電源13とを備えている。電源13によって内部電極12に電圧を印加することによって、吸着プレート11内で誘電分極現象が生じ、吸着プレート11の上面が概略平面状の吸着面1sとなる。なお、真空チャンバーVCは、真空ポンプによって真空排気されるように構成されている。 First, as shown in FIG. 1, this electrostatic chuck device 1 is placed in a vacuum chamber VC of, for example, a plasma-based semiconductor manufacturing device, for electrostatically attracting a wafer W to be processed. Specifically, this electrostatic chuck device 1 includes a circular, flat chucking plate 11 made of an insulator such as ceramic or glass, with an attracting surface 1s for electrostatically attracting the wafer W, an internal electrode 12 embedded in the chucking plate 11, and a power supply 13 for applying a voltage to the internal electrode 12. When the power supply 13 applies a voltage to the internal electrode 12, a dielectric polarization phenomenon occurs within the chucking plate 11, and the upper surface of the chucking plate 11 becomes a roughly planar attracting surface 1s. The vacuum chamber VC is configured to be evacuated by a vacuum pump.
吸着プレート11の吸着面1sには複数の吸着領域が予め設定されており、各吸着領域には熱伝導性ガスを吹き出すための複数のガス供給口2pが形成されている。各ガス供給口2pは、吸着プレート11を板厚方向に貫通するように設けた貫通孔により形成されている。 Multiple suction areas are pre-defined on the suction surface 1s of the suction plate 11, and multiple gas supply ports 2p are formed in each suction area for blowing out thermally conductive gas. Each gas supply port 2p is formed by a through-hole that penetrates the suction plate 11 in the plate thickness direction.
ガス供給システム2は、静電チャック装置1の吸着面1sとウエハWの被吸着面との間の空間に熱伝導性ガス(所謂バックサイドガス)を供給するためのものである。このガス供給システム2は、流量及び圧力を領域毎に個別に調整した熱伝導性ガスを各吸着領域に設けられたガス供給口2pから供給できるように構成されている。なお、熱伝導性ガスは、例えばヘリウムガスやアルゴンガス等の単ガスでもよく、複数のガスを任意の比率で混合した混合ガス等の任意のものであってよい。 The gas supply system 2 is used to supply a thermally conductive gas (so-called backside gas) to the space between the attracting surface 1s of the electrostatic chuck device 1 and the attracting surface of the wafer W. This gas supply system 2 is configured to supply a thermally conductive gas, the flow rate and pressure of which are individually adjusted for each region, from gas supply ports 2p provided in each attracting region. The thermally conductive gas may be a single gas such as helium gas or argon gas, or it may be any gas, such as a mixed gas of multiple gases mixed in any ratio.
このガス供給システム2は、ガス供給源から供給された熱伝導性ガスを、流量及び圧力を調整して静電チャック装置1の各吸着領域に供給するための流体供給装置3と、流体供給装置3の各機器を制御する制御装置Cとを備えている。この流体供給装置3の流体回路構造を、周辺回路も含め、図2を参照しながら説明する。 This gas supply system 2 includes a fluid supply device 3 that adjusts the flow rate and pressure of the thermally conductive gas supplied from the gas supply source and supplies it to each attraction region of the electrostatic chuck device 1, and a control device C that controls each component of the fluid supply device 3. The fluid circuit structure of this fluid supply device 3, including peripheral circuits, will be described with reference to Figure 2.
この流体供給装置3には、熱伝導性ガスが流れる共通ガス流路31と、上流端が共通ガス流路31に接続している互いに並列な複数のガス供給流路32と、上流端が共通ガス流路31に接続している排気流路33と、各ガス供給流路32と排気流路33とを接続する接続流路34とが設けられている。各流路の途上には、圧力センサや流体制御バルブ、開閉バルブOV等のガス制御機器が配されている。 This fluid supply device 3 is provided with a common gas flow path 31 through which a thermally conductive gas flows, multiple parallel gas supply flow paths 32 whose upstream ends are connected to the common gas flow path 31, exhaust flow paths 33 whose upstream ends are connected to the common gas flow path 31, and connecting flow paths 34 that connect each gas supply flow path 32 to the exhaust flow path 33. Gas control devices such as pressure sensors, fluid control valves, and on-off valves OV are arranged along each flow path.
共通ガス流路31は、ガス供給源から供給された熱伝導性ガスを各ガス供給流路32に導入するものである。共通ガス流路31は、その上流端にガス導入ポートPi(入口ポートともいう)が接続されたものであり、このガス導入ポートPiに接続した外部配管を介して、前記ガス供給源から熱伝導性ガスが送り込まれる。 The common gas flow path 31 introduces thermally conductive gas supplied from a gas supply source into each gas supply flow path 32. A gas introduction port Pi (also called an inlet port) is connected to the upstream end of the common gas flow path 31, and thermally conductive gas is delivered from the gas supply source via an external pipe connected to this gas introduction port Pi.
共通ガス流路31は、各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの総流量を制御できるように構成されている。具体的に共通ガス流路31には、流路を開閉する開閉バルブOVと、共通ガス流路31を流れる熱伝導性ガスの流量を変更する第1流体制御バルブFV1と、各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの圧力を測定するための第1圧力センサPS1が上流から順に設けられている。これらの開閉バルブOV、第1流体制御バルブFV1及び第1圧力センサPS1は、各ガス供給流路32間で共通化されているともいえる。 The common gas flow path 31 is configured to control the total flow rate of the thermally conductive gas introduced into each gas supply flow path 32. Specifically, the common gas flow path 31 is equipped with, in order from upstream, an on-off valve OV that opens and closes the flow path, a first fluid control valve FV1 that changes the flow rate of the thermally conductive gas flowing through the common gas flow path 31, and a first pressure sensor PS1 that measures the pressure of the thermally conductive gas introduced into each gas supply flow path 32. It can be said that the on-off valve OV, first fluid control valve FV1, and first pressure sensor PS1 are common to each gas supply flow path 32.
各ガス供給流路32は、吸着面1sにおける各吸着領域に対応して設けられたものである。各ガス供給流路32はいずれもその上流端が、共通ガス流路31における第1流体制御バルブFV1よりも下流に接続されるとともに、下流端がガス供給ポートPs(出口ポートともいう)に接続されている。そして各ガス供給流路32は、共通ガス流路31から導入された熱伝導性ガスを、ガス供給ポートPsに接続した外部配管を介して各吸着領域に供給するように構成されている。 Each gas supply flow path 32 is provided corresponding to each adsorption region on the adsorption surface 1s. The upstream end of each gas supply flow path 32 is connected downstream of the first fluid control valve FV1 in the common gas flow path 31, and the downstream end is connected to a gas supply port Ps (also referred to as an outlet port). Each gas supply flow path 32 is configured to supply the thermally conductive gas introduced from the common gas flow path 31 to each adsorption region via an external pipe connected to the gas supply port Ps.
各ガス供給流路32には、流体抵抗素子R、流体抵抗素子Rの下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第2圧力センサPS2、通過する熱伝導性ガスの流量を変更する第2流体制御バルブFV2及び第2流体制御バルブFV2の下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第3圧力センサPS3が上流からこの順に設けられている。 Each gas supply flow path 32 is provided, in this order from upstream, with a fluid resistance element R, a second pressure sensor PS2 that measures the pressure of the thermally conductive gas downstream of the fluid resistance element R, a second fluid control valve FV2 that changes the flow rate of the thermally conductive gas passing through, and a third pressure sensor PS3 that measures the pressure of the thermally conductive gas downstream of the second fluid control valve FV2.
排気流路33は、共通ガス流路31及びガス供給流路32を流れる過剰な熱伝導性ガスを所定の流量で排気するためのものである。排気流路33は、その上流端が共通ガス流路31における第1流体制御バルブFV1よりも下流に接続されるとともに、下流端がガス排気ポートPeに接続されており、ガス排気ポートPeに接続された外部配管に設けられた真空ポンプによって排気されるように構成されている。この排気流路33には、流体抵抗素子R、流体抵抗素子Rの下流側の熱伝導性ガスの圧力を測定する第4圧力センサPS4、通過する熱伝導性ガスの流量を変更する第3流体制御バルブFV3及び第3流体制御バルブFV3の下流側における熱伝導性ガスの圧力を測定する第5圧力センサPS5が上流から順に設けられている。 The exhaust flow path 33 is used to exhaust excess thermally conductive gas flowing through the common gas flow path 31 and the gas supply flow path 32 at a predetermined flow rate. The upstream end of the exhaust flow path 33 is connected downstream of the first fluid control valve FV1 in the common gas flow path 31, and the downstream end is connected to the gas exhaust port Pe. The exhaust flow path 33 is configured to be exhausted by a vacuum pump attached to an external pipe connected to the gas exhaust port Pe. The exhaust flow path 33 is equipped with, in order from upstream to downstream, a fluid resistance element R, a fourth pressure sensor PS4 that measures the pressure of the thermally conductive gas downstream of the fluid resistance element R, a third fluid control valve FV3 that changes the flow rate of the thermally conductive gas passing through it, and a fifth pressure sensor PS5 that measures the pressure of the thermally conductive gas downstream of the third fluid control valve FV3.
接続流路34は、ガス供給流路32を流れる熱伝導性ガスの一部を排気流路33に導入するためのものであり、その上流端がガス供給流路32における第2流体制御バルブFV2よりも下流に接続され、その下流端が排気流路33に接続されている。接続流路34には流体抵抗素子Rが設けられている。 The connecting flow path 34 is used to introduce a portion of the thermally conductive gas flowing through the gas supply flow path 32 into the exhaust flow path 33. Its upstream end is connected to the gas supply flow path 32 downstream of the second fluid control valve FV2, and its downstream end is connected to the exhaust flow path 33. A fluid resistance element R is provided in the connecting flow path 34.
前記した各流路に設けられた流体抵抗素子Rは、熱伝導性ガスが流れる際の抵抗となるものであり、一次側圧力と二次側圧力とガスの温度とに基づいて通過するガスの質量流量が定まる固有の流量特性を備えるものであり、例えば層流素子抵抗体等である。 The fluid resistance element R provided in each of the aforementioned flow paths provides resistance to the flow of thermally conductive gas, and has unique flow characteristics that determine the mass flow rate of the passing gas based on the primary pressure, secondary pressure, and gas temperature; for example, it is a laminar flow element resistor.
また前記した各流路に設けられた第1流体制御バルブFV1、第2流体制御バルブFV2、第3流体制御バルブFV3は、制御装置Cからの制御信号に応じてそのバルブ開度を変更することにより、各流路を流れる熱伝導性ガスの流量を変更するものであり、例えばピエゾアクチュエータバルブ、ソレノイドアクチュエータバルブ、サーマルアクチュエータバルブ等である。 The first fluid control valve FV1, second fluid control valve FV2, and third fluid control valve FV3 provided in each of the above-mentioned flow paths change the flow rate of the thermally conductive gas flowing through each flow path by changing the valve opening in response to a control signal from the control device C. These valves may be, for example, piezoelectric actuator valves, solenoid actuator valves, or thermal actuator valves.
制御装置Cは、CPUや内部メモリ等を内蔵する汎用乃至専用のコンピュータであり、内部メモリに記憶された所定のプログラムに基づきCPU及びその周辺機器が協働することによって、流量算出部C1及び弁制御部C2としての機能を少なくとも発揮する。 The control device C is a general-purpose or dedicated computer that incorporates a CPU, internal memory, etc., and performs at least the functions of a flow rate calculation unit C1 and a valve control unit C2 by the CPU and its peripheral devices working together based on a predetermined program stored in the internal memory.
流量算出部C1は、共通ガス流路31から各ガス供給流路32に導入される熱伝導性ガスの流量Qin、共通ガス流路31から排気流路33に導入される熱伝導性ガスの流量Qvac1、各ガス供給流路32から排気流路に導入される熱伝導性ガスの流量Qvac2を個別に算出するものである。具体的にこの流量算出部C1は、各ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rが備える固有の流量特性と、各流体抵抗素子Rの一次側圧力及び二次側圧力とに基づいて、各流路に導入される熱伝導性ガスの流量Qin、Qvac1、Qvac2を算出するように構成されている。 The flow rate calculation unit C1 individually calculates the flow rate Qin of the thermally conductive gas introduced from the common gas flow path 31 to each gas supply flow path 32, the flow rate Qvac1 of the thermally conductive gas introduced from the common gas flow path 31 to the exhaust flow path 33, and the flow rate Qvac2 of the thermally conductive gas introduced from each gas supply flow path 32 to the exhaust flow path. Specifically, the flow rate calculation unit C1 is configured to calculate the flow rates Qin, Qvac1 , and Qvac2 of the thermally conductive gas introduced into each flow path based on the inherent flow characteristics of the fluid resistance elements R provided in each gas supply flow path 32 and the primary side pressure and secondary side pressure of each fluid resistance element R.
具体的に流量算出部C1は、ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第1圧力センサPS1から取得した一次側圧力と、第2圧力センサPS2から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qinを算出する。この流量特性関数は、例えば、流体抵抗素子Rにかかる一次側の圧力と、流体抵抗素子Rにかかる二次側の圧力と、流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの温度とを入力変数とし、流体抵抗素子Rを通過する質量流量を出力変数とする関数で表されるマップ等であり、メモリの所定領域に予め記憶されている。なお算出される質量流量Qinは、各ガス供給流路32に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。 Specifically, the flow rate calculation unit C1 calculates the mass flow rate Qin based on a flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristics of the fluid resistance elements R provided in the gas supply flow paths 32, the primary pressure acquired from the first pressure sensor PS1, and the secondary pressure acquired from the second pressure sensor PS2 . This flow rate characteristic function is, for example, a map or the like expressed by a function having the primary pressure applied to the fluid resistance elements R, the secondary pressure applied to the fluid resistance elements R, and the temperature of the thermally conductive gas passing through the fluid resistance elements R as input variables, and the mass flow rate passing through the fluid resistance elements R as an output variable, and is stored in advance in a predetermined area of memory. The calculated mass flow rate Qin is the mass flow rate of the thermally conductive gas passing through the fluid resistance elements R provided in each gas supply flow path 32.
また流量算出部C1は、排気流路33に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第1圧力センサPS1から取得した一次側圧力と、第4圧力センサPS4から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qvac1を算出する。この算出される質量流量Qvac1は、排気流路33に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。 The flow rate calculation unit C1 calculates the mass flow rate Q vac1 based on a flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristics of the fluid resistance element R provided in the exhaust flow path 33, the primary side pressure acquired from the first pressure sensor PS1, and the secondary side pressure acquired from the fourth pressure sensor PS4. The calculated mass flow rate Q vac1 is the mass flow rate of the thermally conductive gas passing through the fluid resistance element R provided in the exhaust flow path 33.
また流量算出部C1は、接続流路34に設けられた流体抵抗素子Rの流量特性を示す流量特性関数と、第3圧力センサPS3から取得した一次側圧力と、第5圧力センサPS5から取得した二次側圧力とに基づいて質量流量Qvac2を算出する。この算出される質量流量Qvac2は、接続流路34に設けられた流体抵抗素子Rを通過する熱伝導性ガスの質量流量である。 The flow rate calculation unit C1 calculates the mass flow rate Q vac2 based on a flow rate characteristic function indicating the flow rate characteristics of the fluid resistance element R provided in the connection flow path 34, the primary pressure acquired from the third pressure sensor PS3, and the secondary pressure acquired from the fifth pressure sensor PS5. The calculated mass flow rate Q vac2 is the mass flow rate of the thermally conductive gas passing through the fluid resistance element R provided in the connection flow path 34.
そして弁制御部C2は、第1流体制御バルブFV1、第2流体制御バルブFV2及び第3流体制御バルブFV3に制御信号を送信し、そのバルブ開度を制御するものである。具体的にこの弁制御部C2は、流量算出部C1が算出した各質量流量Qin、Qvac1、Qvac2と、各質量流量に対して予め設定された所定の目標値とを比較し、流量算出部C1が算出した各質量流量Qin、Qvac1、Qvac2をそれぞれの目標値に一致させるように、各流体制御バルブFV1、FV2、FV3の開度等をフィードバック制御する。 The valve control unit C2 sends control signals to the first fluid control valve FV1, the second fluid control valve FV2, and the third fluid control valve FV3 to control the valve openings. Specifically, the valve control unit C2 compares the mass flow rates Qin , Qvac1 , and Qvac2 calculated by the flow rate calculation unit C1 with predetermined target values set in advance for each mass flow rate, and feedback-controls the openings of the fluid control valves FV1 , FV2, and FV3 so that the mass flow rates Qin, Qvac1 , and Qvac2 calculated by the flow rate calculation unit C1 coincide with the respective target values.
このような構成によってガス供給源から供給された熱伝導性ガスは、共通ガス流路31から各ガス供給流路32に分配され、各ガス供給流路32においてそれぞれ流量及び圧力を調整されて、対応する各ガス供給ポートPsから出力される。そして、共通ガス流路31及び各ガス供給流路32を流れる過剰な熱伝導性ガスは排気流路33に導入されて、ガス排気ポートPeを介して排気される。 With this configuration, the thermally conductive gas supplied from the gas supply source is distributed from the common gas flow path 31 to each gas supply flow path 32, where the flow rate and pressure are adjusted and the gas is output from the corresponding gas supply port Ps. Excess thermally conductive gas flowing through the common gas flow path 31 and each gas supply flow path 32 is introduced into the exhaust flow path 33 and exhausted via the gas exhaust port Pe.
次にこの流体供給装置3の物理的な構成について、図3~図9を用いて説明する。 Next, the physical configuration of this fluid supply device 3 will be explained using Figures 3 to 9.
ガス供給装置は、この流体供給装置3は、複数の流路及びガス制御機器が集積化された集積型のものである。具体的にこのガス供給装置は、前記した共通ガス流路31、ガス供給流路32、排気流路33及び接続流路34等の流路が内部に形成されたブロック体4と、そのブロック体4に取り付けられた各ガス制御機器と、さらにガス導入ポートPi、ガス供給ポートPs及びガス排気ポートPeを形成する付属配管具とを備えている。 The gas supply device, this fluid supply device 3, is an integrated type in which multiple flow paths and gas control devices are integrated. Specifically, this gas supply device comprises a block body 4 in which flow paths such as the common gas flow path 31, gas supply flow path 32, exhaust flow path 33, and connection flow path 34 are formed, each gas control device attached to the block body 4, and additional piping fixtures that form a gas inlet port Pi, gas supply port Ps, and gas exhaust port Pe.
ブロック体4は、図3~図5に示すように、概略面板状をなす樹脂製のものである。ブロック体4の上面41は平面視(又は上面視)して矩形状をなしており、各ガス制御機器が取り付けられる機器取付面として機能する。具体的にこの上面41には、各流体制御バルブ及び開閉制御バルブを取り付けるためのバルブ取付部MV0~MV3(例えば凹部)と、各圧力センサPS1~PS5を取り付けるためのセンサ取付部MS1~MS5(例えば凹部)が複数形成されている。この複数の取付部は、平面視においてブロック体4の相対向する1組の側面に沿った方向を縦方向(図5における上下の方向)とし、他の相対向する1組の側面に沿った方向を横方向(図5における左右の方向)として、縦横マトリクス状に(すなわち、縦方向及び横方向に沿って格子状に)形成されている。より具体的にこの複数の取付部は、縦方向に沿って等間隔に並ぶように形成され、かつブロック体4の横方向における中心線を対称軸として左右対称となるように形成されている。 As shown in Figures 3 to 5, the block body 4 is made of resin and has a roughly plate-like shape. The top surface 41 of the block body 4 is rectangular in plan view (or top view) and functions as an equipment mounting surface on which each gas control device is mounted. Specifically, this top surface 41 is formed with multiple valve mounting portions MV0 to MV3 (e.g., recesses) for mounting each fluid control valve and on-off control valve, and multiple sensor mounting portions MS1 to MS5 (e.g., recesses) for mounting each pressure sensor PS1 to PS5. These mounting portions are arranged in a matrix (i.e., a grid pattern along the vertical and horizontal directions), with the direction along one pair of opposing side surfaces of the block body 4 in plan view being the vertical direction (the up-down direction in Figure 5) and the direction along the other pair of opposing side surfaces being the horizontal direction (the left-right direction in Figure 5). More specifically, these mounting portions are arranged at equal intervals along the vertical direction and are symmetrical about the center line of the block body 4 in the horizontal direction.
ブロック体4の側面には前記した付属配管具が取り付けられている。具体的にはブロック体4の縦方向に沿った相対向する1組の側面に複数(ここでは合計12個)の付属配管具が取り付けられている。平面視において複数の付属配管具は、縦方向に沿って等間隔に、かつ左右対称となるように、左右の両側面に同数ずつ(6こずつ)形成されている。複数の付属配管具のうち1つがガス導入ポートPiとして、他の1つがガス排気ポートPeとして、他の10個がガス供給ポートPsとして機能する。ここでは、平面視して最左上の付属配管具がガス導入ポートPiとして機能し、最右上の付属配管具がガス排気ポートPeとして機能するようにしている。 The aforementioned accessory piping fixtures are attached to the side surfaces of the block body 4. Specifically, multiple accessory piping fixtures (here, a total of 12) are attached to a pair of opposing vertical side surfaces of the block body 4. In plan view, the multiple accessory piping fixtures are formed on both the left and right sides, equally spaced vertically and symmetrically, with the same number (six on each side). Of the multiple accessory piping fixtures, one functions as a gas inlet port Pi, another as a gas exhaust port Pe, and the remaining ten function as gas supply ports Ps. In this example, the upper left accessory piping fixture in plan view functions as a gas inlet port Pi, and the upper right accessory piping fixture functions as a gas exhaust port Pe.
そして図5に示すように、平面視において各流路は縦方向及び横方向に沿って略直線状に形成されている。また各流路は、ブロック体4の上面41におけるバルブ取付部MV0~MV3及びセンサ取付部MS1~MS5においてその一部が開口しており、この開口を覆うようにして流体制御バルブや圧力センサが取り付けられる。 As shown in Figure 5, each flow path is formed in a generally linear fashion along the vertical and horizontal directions in a plan view. Each flow path also has a partial opening at the valve mounting portions MV0-MV3 and sensor mounting portions MS1-MS5 on the top surface 41 of the block body 4, and a fluid control valve or pressure sensor is attached to cover this opening.
図5及び図6に示すように、共通ガス流路31は、ガス導入ポートPiから横方向に沿ってブロック体4の中央まで延びる導入流路部311と、ブロック体4の中央において導入流路部311に接続され、縦方向に沿って延びる中央流路部312とを備えている。また共通ガス流路31は、図7に示すように、ガス導入ポートPiと、開閉バルブOV及び第1流体制御バルブFV1を取り付けるバルブ取付部MV0,MV1と、第1圧力センサPS1を取り付けるセンサ取付部MS1と、中央流路部312とを連通するように形成されている。 As shown in Figures 5 and 6, the common gas flow path 31 includes an inlet flow path portion 311 that extends horizontally from the gas inlet port Pi to the center of the block body 4, and a central flow path portion 312 that is connected to the inlet flow path portion 311 at the center of the block body 4 and extends vertically. As shown in Figure 7, the common gas flow path 31 is formed to communicate between the gas inlet port Pi, valve mounting portions MV0 and MV1 that mount the on-off valve OV and the first fluid control valve FV1, sensor mounting portion MS1 that mounts the first pressure sensor PS1, and the central flow path portion 312.
各ガス供給流路32は、共通ガス流路31の中央流路部312から横方向に沿って左右両側に分岐して延び、その下流端が対応するガス供給ポートPsに接続されるように形成されている。各ガス供給流路32は、いずれも横方向に沿って互いに平行となるように設けられ、且つ縦方向に等間隔になるよう設けられている。 Each gas supply flow path 32 branches off to the left and right from the central flow path portion 312 of the common gas flow path 31 in the horizontal direction, and its downstream end is connected to the corresponding gas supply port Ps. The gas supply flow paths 32 are arranged parallel to each other in the horizontal direction and at equal intervals in the vertical direction.
図8に示すように、各ガス供給流路32は、共通ガス流路31の中央流路部312と、第2圧力センサPS2及び第3圧力センサPS3を取り付けるセンサ取付部MS2、MS3と、第2流体制御バルブFV2を取り付けるバルブ取付部MV2と、ガス供給ポートPsとを連通させるように形成されている。そして、各ガス供給流路32における、中央流路部312と、第2圧力センサPS2に対応するセンサ取付部MS2との間には、前記した流体抵抗素子Rが設けられている。 As shown in FIG. 8, each gas supply flow path 32 is formed to communicate the central flow path portion 312 of the common gas flow path 31, the sensor mounting portions MS2 and MS3 for mounting the second pressure sensor PS2 and the third pressure sensor PS3, the valve mounting portion MV2 for mounting the second fluid control valve FV2, and the gas supply port Ps. Furthermore, in each gas supply flow path 32, the aforementioned fluid resistance element R is provided between the central flow path portion 312 and the sensor mounting portion MS2 corresponding to the second pressure sensor PS2.
具体的にこの流体抵抗素子Rは、樹脂又は金属等からなる管状部材と、この管状部材内に挿入されて抵抗となる流路(以下、抵抗流路とも言う。)を形成する流路形成部材とにより構成されている。この流路形成部材は、例えばセラミック等からなる円柱状をなすものであり、抵抗流路は、流路形成部材を軸方向に貫通してなる、例えば横断面円形状の直線状のものである。そしてこの流体抵抗素子Rは、第2圧力センサPS2に対応するセンサ取付部MS2に形成されている各ガス供給流路32の開口部から挿入されて取り付けられている(挿し込まれている)。 Specifically, this fluid resistance element R is composed of a tubular member made of resin, metal, or the like, and a flow path forming member that is inserted into this tubular member to form a flow path that acts as a resistance (hereinafter also referred to as a resistance flow path). This flow path forming member is cylindrical and made of, for example, ceramic, and the resistance flow path is linear, for example, with a circular cross section, penetrating the flow path forming member in the axial direction. This fluid resistance element R is then inserted and attached (inserted) through the opening of each gas supply flow path 32 formed in the sensor mounting portion MS2 corresponding to the second pressure sensor PS2.
しかして本実施形態の流体供給装置3では、複数の内部流路がブロック体4の厚み方向に沿って上下二層構造を成すように形成されている。より具体的には、前記複数のガス供給流路32が一方の層(上部層)を構成するように形成されており、前記排気流路33が他方の層(下部層)を構成するように形成されている。 In the fluid supply device 3 of this embodiment, multiple internal flow paths are formed in a two-layer structure, upper and lower, along the thickness direction of the block body 4. More specifically, the multiple gas supply flow paths 32 are formed to constitute one layer (upper layer), and the exhaust flow path 33 is formed to constitute the other layer (lower layer).
図5及び図6に示すように、排気流路33は、上流端が中央流路部312に接続され、下流端がガス排気ポートPeに接続された主排気流路部331と、各ガス供給流路32を流れる熱伝導性ガスの一部を取り出して主排気流路部331に導く副排気流路部332と、これらを連通させる連通流路部333とを有している。そして排気流路33のうち、主排気流路部331が共通ガス流路31及びガス供給流路32とともに上部層を構成するように形成され、副排気流路部332が下部層を構成するように形成されている。 As shown in Figures 5 and 6, the exhaust flow path 33 has a main exhaust flow path section 331 whose upstream end is connected to the central flow path section 312 and whose downstream end is connected to the gas exhaust port Pe, a secondary exhaust flow path section 332 that extracts a portion of the thermally conductive gas flowing through each gas supply flow path 32 and directs it to the main exhaust flow path section 331, and a communication flow path section 333 that connects these. Of the exhaust flow paths 33, the main exhaust flow path section 331 is formed to form an upper layer together with the common gas flow path 31 and the gas supply flow path 32, and the secondary exhaust flow path section 332 is formed to form a lower layer.
主排気流路部331は、平面視において、ブロック体4の中央からガス排気ポートPeに向かって、横方向に沿って略直線状に形成されている。この主排気流路部331は、中央流路部312を対称軸として導入流路部311と対称となるように形成されており、また各ガス供給流路32と互いに平行になるように形成されている。また主排気流路部331は、図7に示すように、中央流路部312と、第3流体制御バルブFV3を取り付けるバルブ取付部MV3と、第4圧力センサPS4及び第5圧力センサPS5を取り付けるセンサ取付部MS4,MS5と、ガス排気ポートPeとを連通するように形成されている。そしてこの主排気流路部331における第4圧力センサPS4に対応するセンサ取付部MS4と中央流路部312との間には流体抵抗素子Rが設けられている。この流体抵抗素子Rは、ガス供給流路32におけるものと同様に、第4圧力センサPS4に対応するセンサ取付部MS4に形成されている主排気流路部331の開口部から挿入されて取り付けられている。 In a plan view, the main exhaust flow path section 331 is formed in a substantially linear shape along the horizontal direction from the center of the block body 4 toward the gas exhaust port Pe. This main exhaust flow path section 331 is formed symmetrically with the inlet flow path section 311, with the central flow path section 312 as the axis of symmetry, and is formed parallel to each of the gas supply flow paths 32. As shown in FIG. 7 , the main exhaust flow path section 331 is formed to communicate with the central flow path section 312, the valve mounting section MV3 for mounting the third fluid control valve FV3, the sensor mounting sections MS4 and MS5 for mounting the fourth pressure sensor PS4 and the fifth pressure sensor PS5, and the gas exhaust port Pe. A fluid resistance element R is provided between the sensor mounting section MS4 corresponding to the fourth pressure sensor PS4 in this main exhaust flow path section 331 and the central flow path section 312. Similar to the fluid resistance element R in the gas supply flow path 32, this fluid resistance element R is inserted and attached through an opening in the main exhaust flow path section 331 formed in the sensor mounting section MS4 corresponding to the fourth pressure sensor PS4.
副排気流路部332は、図6、図8及び図9に示すように、ブロック体4の厚み方向において各ガス供給流路32よりも下側に形成されており、平面視において複数のガス供給流路32の全てと重複(具体的には交差)するように形成されている。具体的にこの副排気流路部332は、複数のガス供給流路32からの熱伝導性ガスが流れ込む流入流路部332aを備えている。この流入流路部332aは、平面視において縦方向に沿って略直線状に形成されており、複数のガス供給流路32を縦断することにより各ガス供給流路32と交差している。ここでは副排気流路部332は、中央流路部312を挟んで左右対称に形成された2つの流入流路部332aを備えており、各流入流路部332aは、中央流路部312から左右に分岐したガス供給流路32とそれぞれ交差している。そして流入流路部332aは、平面視において、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3において各ガス供給流路32と重複(ここでは交差)している。すなわち、流入流路部332aは、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3の直下を通るように形成されている。 As shown in Figures 6, 8, and 9, the sub-exhaust passage section 332 is formed below each gas supply passage 32 in the thickness direction of the block body 4 and is formed to overlap (specifically, intersect) with all of the multiple gas supply passages 32 in a plan view. Specifically, the sub-exhaust passage section 332 has an inlet passage section 332a into which thermally conductive gas flows from the multiple gas supply passages 32. This inlet passage section 332a is formed approximately linearly along the vertical direction in a plan view and intersects with each of the multiple gas supply passages 32 by cutting through the multiple gas supply passages 32. Here, the sub-exhaust passage section 332 has two inlet passage sections 332a formed symmetrically on either side of the central passage section 312, and each inlet passage section 332a intersects with the gas supply passages 32 branching to the left and right from the central passage section 312. In a plan view, the inlet passage section 332a overlaps (intersects with) each gas supply passage 32 at the sensor mounting section MS3 corresponding to the third pressure sensor PS3. That is, the inflow passage 332a is formed to pass directly below the sensor mounting portion MS3 corresponding to the third pressure sensor PS3.
連通流路部333は、上部層を構成する主排気流路部331と、下部層を構成する副排気流路部332とを連通させるものであり、具体的には図7に示すようにブロック体4の厚み方向に沿って形成された略直管状の流路により構成されている。主排気流路部331と副排気流路部332とは、平面視において、第5圧力センサPS5に対応するセンサ取付部MS5において重複しており、連通流路部333はその重複部に形成されている。 The communicating flow passage 333 connects the main exhaust flow passage 331, which constitutes the upper layer, with the sub-exhaust flow passage 332, which constitutes the lower layer, and is specifically composed of a substantially straight flow passage formed along the thickness direction of the block body 4, as shown in Figure 7. In plan view, the main exhaust flow passage 331 and the sub-exhaust flow passage 332 overlap at the sensor mounting portion MS5 corresponding to the fifth pressure sensor PS5, and the communicating flow passage 333 is formed in this overlapping area.
そして、排気流路33のうち副排気流路部332と各ガス供給流路32とはその重複部(ここでは交差部)において、前記した接続流路34により接続されている。具体的にこの接続流路34は、図8及び図9に示すようにブロック体4の厚み方向に沿って形成された略直管状の流路により構成されている。この接続流路34は、厚み方向に沿った下側の端部が副排気流路部332に接続されており、上側の端部がブロック体4の上面41における第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3に開口している。そしてこの接続流路34には流体抵抗素子Rが設けられている。この流体抵抗素子Rは、ガス供給流路32や主排気流路部331におけるものと同様に、第3圧力センサPS3に対応するセンサ取付部MS3に形成されている主排気流路部331の開口部から挿入されて取り付けられている。 The auxiliary exhaust flow path section 332 of the exhaust flow path 33 and each gas supply flow path 32 are connected at their overlapping portions (here, intersections) by the aforementioned connecting flow paths 34. Specifically, as shown in Figures 8 and 9, this connecting flow path 34 is configured as a substantially straight pipe-shaped flow path formed along the thickness direction of the block body 4. The lower end of this connecting flow path 34 along the thickness direction is connected to the auxiliary exhaust flow path section 332, and the upper end opens to a sensor mounting portion MS3 on the top surface 41 of the block body 4 that corresponds to the third pressure sensor PS3. A fluid resistance element R is provided in this connecting flow path 34. Similar to the fluid resistance element R in the gas supply flow path 32 and the main exhaust flow path section 331, this fluid resistance element R is inserted and attached through an opening in the main exhaust flow path section 331 that is formed in the sensor mounting portion MS3 that corresponds to the third pressure sensor PS3.
また本実施形態のブロック体4には、上面41に取り付けられた各ガス制御機器のケーブルを下面側に挿通させるためのケーブル挿通部5が設けられている。このケーブル挿通部5は、ガス供給流路32に対応する各制御機器のケーブルを挿通させるための第1ケーブル挿通部51と、共通ガス流路31と排気流路33に対応する各制御機器のケーブルを挿通させるための第2ケーブル挿通部52とを備えている。 In addition, the block body 4 of this embodiment is provided with a cable insertion portion 5 for inserting the cables of each gas control device attached to the upper surface 41 to the lower surface side. This cable insertion portion 5 includes a first cable insertion portion 51 for inserting the cables of each control device corresponding to the gas supply flow path 32, and a second cable insertion portion 52 for inserting the cables of each control device corresponding to the common gas flow path 31 and the exhaust flow path 33.
具体的に第1ケーブル挿通部51は、ブロック体4の厚み方向に沿って上下に貫通するように形成された貫通孔である。図5に示すように、この第1ケーブル挿通部51は、平面視において横方向に沿って延びる長孔状のものであり、各ガス供給流路32と平行になるように形成されている。各第1ケーブル挿通部51は、各ガス供給流路32の間に形成されている。 Specifically, the first cable insertion portion 51 is a through-hole formed to penetrate vertically along the thickness direction of the block body 4. As shown in FIG. 5 , this first cable insertion portion 51 is an elongated hole extending horizontally in a plan view, and is formed to be parallel to each gas supply flow path 32. Each first cable insertion portion 51 is formed between each gas supply flow path 32.
第2ケーブル挿通部52は、共通ガス流路31と排気流路33に近接するブロック体4の側面に形成された切欠き溝(凹部)である。この切欠き溝は、ブロック体4の側面において、上面41から下面にかけて形成されている。 The second cable insertion section 52 is a notched groove (recess) formed in the side surface of the block body 4 near the common gas flow path 31 and the exhaust flow path 33. This notched groove is formed on the side surface of the block body 4 from the upper surface 41 to the lower surface.
このように構成した本実施形態の流体供給装置3によれば、複数のガス供給流路32と排気流路33とガス制御機器とを集積化させることで、流体供給装置3全体を小型化することができる。そしてブロック体4の内部において、複数の流路を上下二層構造を成すように形成し、複数のガス供給流路32が一方の層を構成するように形成するとともに排気流路33が他方の層を構成するように形成するようにしているので、これらの流路の全てを同一層に配置する場合に比べて、ブロック体4における各流路の合計占有面積を小さくできる。さらに、複数のガス供給流路32と排気流路33とを上下二層に形成することで、これらを同一層に形成する場合に比べて、各ガス供給流路32と排気流路33とを近づけることができるので、これらを接続する流路の流路長を短くできる。このようにして、限られたスペースにおいて複数の流路及びガス制御機器を効率よく配置し、省スペース化することができる。 With the fluid supply device 3 of this embodiment configured as described above, the integration of the multiple gas supply flow paths 32, exhaust flow paths 33, and gas control devices allows the entire fluid supply device 3 to be miniaturized. Furthermore, the multiple flow paths are formed in a two-layer structure inside the block body 4, with the multiple gas supply flow paths 32 forming one layer and the exhaust flow paths 33 forming the other layer. This reduces the total area occupied by each flow path in the block body 4 compared to when all of these flow paths are arranged in the same layer. Furthermore, by forming the multiple gas supply flow paths 32 and exhaust flow paths 33 in two layers, the gas supply flow paths 32 and exhaust flow paths 33 can be placed closer to each other than when they are formed in the same layer, thereby shortening the length of the flow paths connecting them. In this way, the multiple flow paths and gas control devices can be efficiently arranged in a limited space, thereby saving space.
また平面視において複数のガス供給流路32と排気流路33とが重複するように形成されており、この重複部においてこれらの流路を互いに接続する接続流路34が形成されているので、各ガス供給流路32と排気流路33とを最短距離で接続することができるようになるので、より一層の省スペース化を図ることができる。 In addition, multiple gas supply flow paths 32 and exhaust flow paths 33 are formed so that they overlap in a plan view, and connecting flow paths 34 are formed at these overlapping areas to connect these flow paths to each other. This allows each gas supply flow path 32 and exhaust flow path 33 to be connected over the shortest distance, thereby further reducing space.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態において、各流路における圧力センサ及び流体制御バルブの数および位置は一例を示すものであり、他の実施形態では異なる位置に異なる数で配置されていてもよい。また前記実施形態の流体供給装置3は、各ガス供給流路32に熱伝導性ガスを導入する共通ガス流路31を1つのみ備えていたが、複数本備えていてもよい。また他の実施形態の流体供給装置3は、排気流路33を複数備えていてもよい。 For example, in the above embodiment, the number and positions of pressure sensors and fluid control valves in each flow path are shown as examples, and in other embodiments, they may be arranged in different positions and in different numbers. Furthermore, while the fluid supply device 3 in the above embodiment had only one common gas flow path 31 that introduces thermally conductive gas into each gas supply flow path 32, multiple common gas flow paths 31 may be provided. Furthermore, the fluid supply device 3 in other embodiments may have multiple exhaust flow paths 33.
また前記実施形態では、ブロック体4を平面視して最左上の付属配管具がガス導入ポートPiとして機能し、最右上の付属配管具がガス排気ポートPeとして機能するように各流路が構成されていたが、これに限らない。他の実施形態では、異なる付属配管具がガス導入ポートPi及びガス排気ポートPeとして機能するように各流路が構成されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the flow paths are configured so that the upper left accessory piping fixture functions as the gas inlet port Pi and the upper right accessory piping fixture functions as the gas exhaust port Pe when viewed from above the block body 4, but this is not limited to this. In other embodiments, the flow paths may be configured so that different accessory piping fixtures function as the gas inlet port Pi and the gas exhaust port Pe.
また前記実施形態では、連通流路部333及び接続流路34は、ブロック体4の厚み方向に沿って形成されていたがこれに限らない。他の実施形態の連通流路部333及び接続流路34は、上部層と下部層を連通できれば、厚み方向に対して傾斜するように形成されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the communicating flow path portion 333 and the connecting flow path 34 were formed along the thickness direction of the block body 4, but this is not limited to this. In other embodiments, the communicating flow path portion 333 and the connecting flow path 34 may be formed so as to be inclined with respect to the thickness direction, as long as they can communicate between the upper layer and the lower layer.
また前記実施形態の副排気流路部332は、平面視において複数のガス供給流路32の全てと、その重複部において交差するように形成されていたがこれに限らない。他の実施形態では、副排気流路部332は、平面視において複数のガス供給流路32の一部又は全部と、その重複部において同一方向を向くように形成されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the sub-exhaust flow path portion 332 is formed so as to intersect with all of the multiple gas supply flow paths 32 at their overlapping portions in a plan view, but this is not limited to this. In other embodiments, the sub-exhaust flow path portion 332 may be formed so as to face in the same direction as some or all of the multiple gas supply flow paths 32 at their overlapping portions in a plan view.
また前記実施形態では、排気流路部332は平面視において複数のガス供給流路32の全てと重複するように形成されていたが、他の実施形態では一部のガス供給流路32とのみ重複するように形成されていてもよい。 In addition, in the above embodiment, the exhaust flow path portion 332 was formed so as to overlap with all of the multiple gas supply flow paths 32 in a plan view, but in other embodiments, it may be formed so as to overlap with only some of the gas supply flow paths 32.
また他の実施形態のブロック体4には、ケーブル挿通部5が設けられてなくてもよい。 In other embodiments, the block body 4 may not be provided with a cable insertion portion 5.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible without departing from the spirit of the invention.
1 ・・・静電チャック装置
2 ・・・ガス供給システム
3 ・・・流体供給装置
31 ・・・共通ガス流路
32 ・・・ガス供給流路
33 ・・・排気流路
4 ・・・ブロック体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic chuck device 2 Gas supply system 3 Fluid supply device 31 Common gas flow path 32 Gas supply flow path 33 Exhaust flow path 4 Block body
Claims (10)
前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、
前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、
前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されており、
前記ブロック体内に、前記複数のガス供給流路の各々と前記排気流路とを互いに接続する複数の接続流路が形成されており、
抵抗となる流路を形成するセラミック製の流路形成部材を有する流体抵抗素子が、前記ガス供給流路内又は前記接続流路内の少なくともいずれかに配置されている流体供給装置。 A fluid supply device for supplying a thermally conductive gas to an attracting surface of an electrostatic chuck device, the fluid supply device including a block body having a plurality of flow paths formed therein, the flow paths being configured so that a gas control device is provided midway and the thermally conductive gas flowing therethrough can be controlled,
The plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and among the plurality of flow paths,
a plurality of gas supply channels for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer of the two-layer structure;
an exhaust flow path that exhausts the thermally conductive gas in the plurality of gas supply flow paths is formed so as to constitute the other layer of the two-layer structure;
a plurality of connection flow paths are formed in the block body, the connection flow paths connecting each of the plurality of gas supply flow paths to the exhaust flow path;
A fluid supply device in which a fluid resistance element having a ceramic flow path forming member that forms a flow path that acts as a resistance is disposed in at least one of the gas supply flow path and the connecting flow path .
前記流体抵抗素子が、前記取付面上の開口部から各ガス供給流路内に挿入されている請求項1~3のいずれか一項に記載の流体供給装置。 a portion of each of the gas supply channels opens to a mounting surface of the block body to which the gas control device is attached,
4. The fluid supply device according to claim 1, wherein the fluid resistance elements are inserted into the gas supply flow paths from openings on the mounting surface.
ガス制御機器が途上に設けられて内部を流れる前記熱伝導性ガスを制御できるように構成された複数の流路が形成されたブロック体を備える流体供給装置であって、
前記複数の流路が前記ブロック体の内部で二層構造を成すように形成されており、当該複数の流路のうち、
前記吸着面に熱伝導性ガスを供給する複数のガス供給流路が、前記二層構造における一方の層を構成するように形成され、
前記複数のガス供給流路内の熱伝導性ガスを排気する排気流路が、前記二層構造における他方の層を構成するように形成されており、
前記ブロック体内に、前記複数のガス供給流路の各々と前記排気流路とを互いに接続する複数の接続流路が形成されており、
抵抗となる流路を形成するセラミック製の流路形成部材を有する流体抵抗素子が、前記ガス供給流路内又は前記接続流路内の少なくともいずれかに配置されている流体供給装置を用いて、前記静電チャック装置の前記吸着面に前記熱伝導性ガスを供給するガス供給方法。 A method for supplying a thermally conductive gas to an adsorption surface of an electrostatic chuck device,
A fluid supply device including a block body having a plurality of flow paths formed therein, the flow path being configured so that a gas control device is provided midway and the thermally conductive gas flowing therethrough can be controlled,
The plurality of flow paths are formed to form a two-layer structure inside the block body, and among the plurality of flow paths,
a plurality of gas supply channels for supplying a thermally conductive gas to the adsorption surface are formed so as to constitute one layer of the two-layer structure;
an exhaust flow path that exhausts the thermally conductive gas in the plurality of gas supply flow paths is formed so as to constitute the other layer of the two-layer structure;
a plurality of connection flow paths are formed in the block body, the connection flow paths connecting each of the plurality of gas supply flow paths to the exhaust flow path;
a fluid supply device in which a fluid resistance element having a ceramic flow path forming member that forms a flow path that serves as resistance is disposed in at least one of the gas supply flow path and the connecting flow path , and the thermally conductive gas is supplied to the attracting surface of the electrostatic chuck device.
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