(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作用ガスを供給するガス供給装置を複数集めて取付板に固定した集積弁において、
前記取付板の前記ガス供給装置が固定された面の反対側には、前記取付板を加温する取付板加温手段を有し、
前記取付板加温手段は、シート状の加温部材と、前記加温部材が発生する熱を断熱する断熱部材と、前記加温部材と前記断熱部材とを前記取付板に固定する固定部材と、を有し、
前記加温部材が前記取付板と前記断熱部材との間に密着した状態で前記固定部材により前記取付板に固定されており、
前記ガス供給装置を取り外さずに前記加温部材を交換することができるものであること、を特徴とする集積弁。
【請求項２】
請求項１に記載する集積弁であって、
前記ガス供給装置が、有機金属を含むガスを供給すること、を特徴とする集積弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置等で使用されるガス供給装置が設置された集積弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体レーザや発光ダイオード等は、例えば、有機金属気相成長法により形成される。有機金属気相成長法は、チャンバ内の基板を約１２００℃程度に熱し、有機金属を含むガスをガス供給装置からチャンバに所定量で供給し、基板上に蒸着させる。有機金属気相成長法で使用されるガス供給装置は、有機金属の水溶性が低いため、メンテナンス時に流路内を水で洗い流される。流路内に水分が残存した状態でガス供給装置を使用すると、有機金属が流路内に残存する水分と化合して酸化し、製品品質を低下させる恐れがある。そのため、メンテナンス時には、ガス供給装置を約２日間程度加熱して、流路内の水分を完全に除去していた。ガス供給装置の加熱方法としては、図７に示すものがある。
【０００３】
図７のガス供給装置１００は、図中左から、入力開閉弁１０１、パージ弁１０２、質量流量計付き電磁弁１０３、出力開閉弁１０５、パージ出力弁１０４が、入力ブロック１０６、継手ブロック１０７，１０８、出力ブロック１０９にそれぞれ連結され、流路を形成している。入力ブロック１０６，出力ブロック１０９には、電圧を印加されて発熱する棒状ヒータ１１０，１１１が装着されている。出力ブロック１０９には、ガス供給装置１００の温度を測定するための温度センサ１１２が装着されている。棒状ヒータ１１０，１１１及び温度センサ１１２は、ガス供給装置１００の制御装置１１３に接続され、棒状ヒータ１１０，１１１の印加電圧を制御するようになっている。従って、ガス供給装置１００は、棒状ヒータ１１０，１１１により一定温度に加熱される。
【０００４】
しかしながら、図７のガス供給装置１００は、図示しない取付板に取り付けられて集積化されたときに、メンテナンスに非常に手間がかかっていた。すなわち、メンテナンスをするために図示しない取付板からガス供給装置１００を取り外す場合には、棒状ヒータ１１０，１１１及び温度センサ１１２を入力ブロック１０６及び出力ブロック１０９から外す必要があった。また、メンテナンス終了後にガス供給装置１００を図示しない取付板に取り付ける場合には、棒状ヒータ１１０，１１１及び温度センサ１１２を入力ブロック１０６及び出力ブロック１０９に装着する必要があった。この作業は、集積弁に取り付けられるガス供給装置１００の全てに行う必要があり、非常に手間がかかるものであった。
【０００５】
この問題に対し、図８に示す集積弁１１５は、ヒータを着脱せずにガス供給装置１１６を着脱できるようにしている。すなわち、図９に示すように、取付板１２０には、ガス供給装置１１６の流路ブロック１１７等を載置するためのベースプレート１１８が設けられている。ベースプレート１１８の両側には、一対のクリップ１２１，１２１が、内側に向かって弾性による付勢力が作用するように取り付けられている。一対のクリップ１２１，１２１には、ヒータブロック１２２がそれぞれ装着される。ヒータブロック１２２，１２２は、流路ブロック１１７等に直接当接する内側ブロック１２３と、テープヒータ１２５を内蔵する外側ブロック１２４とが重ねられてネジ１２６，１２６で固定されて構成されている。
【０００６】
従って、図９及び図８に示す集積弁１１５は、ガス供給装置１１６を取付板１２０に取り付ける場合には、ヒータブロック１２２，１２２を一対のクリップ１２１，１２１の付勢力に反して外側に押し広げる。押し広げられたヒータブロック１２２，１２２の間にガス供給装置１１６をはめ込み、ベースプレート１１８の上に載置する。ヒータブロック１２２，１２２から離し、ヒータブロック１２２，１２２を一対のクリップ１２１，１２１の付勢力によりガス供給装置１１６の側面に密着させる。そして、ガス供給装置１１６をベースプレート１１８にネジ等で固定する。この場合に、テープヒータ１２５に発熱させてヒータブロック１２２を加温すると、ヒータブロック１２２の熱が、流路ブロック１１７等に伝達され、ガス供給装置１１６が加熱される。
【０００７】
一方、ガス供給装置１１６を取付板１２０から取り外す場合には、ガス供給装置１１６とベースプレート１１８の固定を解除する。ヒータブロック１２２，１２２を一対のクリップ１２１，１２１の付勢力に反して外側に押し広げ、ガス供給装置１１６を抜き出す。従って、集積弁１１５では、ヒータブロック１２２，１２２を外すことなく、ガス供給装置１１６を取付板１２０に着脱することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す集積弁１１５は、各ガス供給装置１１６の側面にヒータブロック１２２，１２２が取り付けられていた。ここで、ガス供給装置１１６を個別的に加熱するのは、各ガス供給装置１１６を一定温度に加熱し、気化温度が高く、常温にて外部から熱を加えないと液化しやすいジクロールシラン等を高精度に制御することにより、チャンバ等で生産される製品の品質を向上させるためである。そのため、図８に示すようにガス供給装置１１６を複数寄せ集めて集積化したときに、隣接するガス供給装置１１６の間にヒータブロック１２２，１２２を配設するための隙間Ｓを設ける必要があった。従って、従来の集積弁１１５では、ラインピッチＱが大きいために幅寸法が長くなり、集積弁の最大のメリットであるコンパクト化が損なわれていた。
【０００９】
特に、半導体製造工程では、ガス流量の精度が品質に直接与える影響が極めて大きく、集積弁をコンパクトにして流量損失を小さくすることが強く望まれている点で問題である。また、上述したように、水分を完全に除去するためにガス供給装置１１６を加熱する場合には、各ガス供給装置１１６を一定温度に加熱する必要はなく、図８及び図９に示す集積弁１１５が適切にガス供給装置１１６を加熱しているとはいえない。
【００１０】
そこで、本発明は、ガス供給装置の設置間隔を短くしたコンパクトな集積弁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】
この課題を解決するために成された請求項１に記載の発明は、作用ガスを供給するガス供給装置を複数集めて取付板に固定した集積弁において、前記取付板の前記ガス供給装置が固定された面の反対側には、前記取付板を加温する取付板加温手段を有し、前記取付板加温手段は、シート状の加温部材と、前記加温部材が発生する熱を断熱する断熱部材と、前記加温部材と前記断熱部材とを前記取付板に固定する固定部材と、を有し、前記加温部材が前記取付板と前記断熱部材との間に密着した状態で前記固定部材により前記取付板に固定されており、前記ガス供給装置を取り外さずに前記加温部材を交換することができるものであること、を特徴とする。
【００１２】
よって、請求項１に記載の発明は、複数のガス供給装置が設置された取付板を取付板加温手段により加温する。取付板が発生する熱は、ガス供給装置の底面に伝達されて、ガス供給装置を加熱する。そのため、ガス供給装置を加熱するためのヒータ等をガス供給装置の側面等に取り付ける必要がない。従って、ガス供給装置を近接させて取付板に取り付けることができる。
【００１４】
また、請求項１に記載の発明は、取付板に加温部材及び断熱部材を重ねて固定部材で固定し、複数のガス供給装置を取り付ける。加温部材を加温すると、その熱が取付板に伝達されて取付板を加温する。取付板が発生する熱は、ガス供給装置の底面に伝達され、ガス供給装置を加熱する。ここで、加温部材が発生する熱は、断熱部材で逃げを防止されるため、効率良く取付板に伝達される。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、ガス供給装置が、有機金属を含むガスを供給すること、を特徴とする。
【００２０】
よって、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の作用に加え、ガス供給装置が有機金属を含むガスの流量を制御する。メンテナンス時には、ガス供給装置を水等で洗浄する。そして、取付板加温部材を加温して、ガス供給装置を加熱する。この加熱により、ガス供給装置は、流路の内壁等に付着する水分が完全に除去される。そのため、有機金属を含むガスは、ガス供給装置を流れるときに酸化しない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面を参照して説明する。図１に示す集積弁１は、複数のガス供給装置２を取付板２１に取り付けたものである。ガス供給装置２は、図中右側から手動弁３、調圧弁（レギュレータ）４、圧力計５、入力開閉弁６、パージ弁７、質量流量計付電磁弁８、出力開閉弁９が、流路ブロック１０，１１，１２，１３，１５，１８，１９及び継手ブロック１４，１６，１７を介して連結され、作用ガスが流れる集積ラインが形成されている。本実施の形態では、作用ガスとして有機金属を含むガスが使用されている。
【００２２】
取付板２１には、集積弁１を設置する設置面との間に空間を形成するための脚が設けられている。その空間には、取付板２１を加温するための取付板加温部材２２が配設されている。図２に示すように、取付板加温部材２２は、電圧を印加するための導線２０が接続され、電圧を印加されたときに発熱するようになっている。図３に示すように、取付板加温部材２２は、略正方形状をなし、取付板２１の表面に取り付けられた複数のガス供給装置２の設置面積と同程度の面積を有している。
【００２３】
取付板加温部材２２は、図４に示すように、シート状のヒータ２３とスポンジ２４が固定板２５に狭持されたものである。取付板加温部材２２は、取付板２１に挿し通されたボルト２６に、中間部材２７と固定板２５の貫通孔をはめ込み、ナット２８を締結することにより取付板２１に固定されている。中間部材２７を取付板２１と固定板２５との間に配設したのは、各固定箇所においてナット２８を一定の力で締結し、ヒータ２３を取付板２１にほぼ均等の圧力で密着させるためである。従って、取付板加温部材２２は、発生した熱を取付板２１にほぼ均等に伝達するように取付板２１に固定されている。
【００２４】
取付板２１には、複数のガス供給装置２をネジ固定するためのネジ孔が形成されている。このネジ孔は、隣接するガス供給装置２の側面が近接するように形成されている。従って、複数のガス供給装置２は、隣り合うガス供給装置２と近接した状態で取付板２１に取り付けられて集積化されている。
【００２５】
このような集積弁１をメンテナンスする場合には、各々のガス供給装置２に洗浄水を供給し、流路内に付着する有機金属を含むガスを洗い流す。そして、ヒータ２３に電圧を印加して、発熱させる。ヒータ２３の熱は、取付板２１の裏面に直接伝達され、取付板２１を加温する。取付板２１の熱は、表面に当接する各ガス供給装置２の底面に伝達される。従って、複数のガス供給装置２は、加温された取付板２１により一体的に加熱される。ここで、ヒータ２３は、スポンジ２４により断熱されているため、発熱した熱が効率よく取付板２１に伝達される。そして、ガス供給装置２は、取付板２１によって２日間程度加熱され、流路内の水分が完全に除去される。
【００２６】
従って、第１の実施の形態の集積弁１によれば、取付板加温部材２２で取付板２１を加温し、複数のガス供給装置２を一体的に加熱するので、各ガス供給装置２にヒータ等の加熱部材を取り付ける必要がなく、図８に示す従来の集積弁１１５のようにガス供給装置２の間に隙間Ｓを設ける必要がない。そのため、例えば、図８に示す従来の集積弁１１５では、ラインピッチＱが約５０ｍｍであったのに対して、図２に示す第１の実施の形態の集積弁１では、ラインピッチＰが約４０ｍｍになり、ラインピッチを約１０ｍｍも小さくすることができた。よって、第１の実施の形態の集積弁１では、ガス供給装置２の設置間隔を小さくして幅寸法を短くすることができ、集積弁１全体をコンパクトにすることができた。この効果は、取付板２１に取り付けるガス供給装置２の数が増加する程に顕著になることはいうまでもない。そして、集積弁１を半導体製造装置に使用した場合には、作用ガスの流量損失を低減して、作用ガスを高精度で制御することができ、製品品質を向上させることができる。
【００２７】
また、第１の実施の形態の集積弁１によれば、取付板加温部材２２が取付板２１に着脱可能に固定されているので、取付板加温部材２２が故障等しても、ガス供給装置２を取り外さずに取付板加温部材２２を交換することができ、メンテナンスが容易である。
【００２８】
尚、従来、ガス供給装置を加熱するのは、気化温度が高く、常温にて外部から熱を加えないと液化しやすいジクロールシラン等を高精度に制御することにより、チャンバ等で生産される製品の品質を向上させるためであった。そのため、各ガス供給装置２は、一定温度に加熱することが前提とされており、複数のガス供給装置２を一体的に加熱する技術的思想はなかった。それに対し、第１の実施の形態の集積弁１では、ガス供給装置２の流路内の水分を完全に除去し、有機金属を含むガスの酸化を防止するために、ガス供給装置２を加熱している。従って、各ガス供給装置２を一定温度に加熱する必要はなく、一体的に加熱しても何ら問題はない。むしろ、近接するガス供給装置２が互いに熱を伝達し合って相乗的に加熱され、効率が良い点で、好ましいと考えられる。
【００２９】
（第１の参考例）
続いて、本発明に係り第１の参考例の集積弁について図面を参照して説明する。図５に示す第１の参考例の集積弁は、図１に示す第１の実施の形態の集積弁１の取付板２１を改良したものである。従って、第１の参考例の集積弁の概要は、第１の実施の形態の集積弁１のものと同じであるので、その詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態の集積弁１に使用した符号は、第１の参考例の集積弁の説明においても使用するものとする。
【００３０】
第１の参考例の集積弁では、取付板３１が複数のヒータ孔３１ａを穿設されている。ヒータ孔３１ａは、各集積ラインのほぼ真下に形成されている。よって、ヒータ孔３１ａは、集積ラインと平行に等間隔で形成されている。各々のヒータ孔３１ａには、棒状ヒータ３２が隙間なくはめ込まれて図示しない止めネジで固定されている。
【００３１】
そして、取付板３１に設置されたガス供給装置２を加熱する場合には、棒状ヒータ３２に電圧を印加して、発熱させる。棒状ヒータ３２が発生する熱は、ヒータ孔３１ａの内壁に直接伝達されて、取付板３１を加温する。取付板３１の熱は、ガス供給装置２の底面に伝達され、ガス供給装置２を加熱する。ここで、棒状ヒータ３２は、ガス供給装置２の真下で各々発熱するため、棒状ヒータ３２の発生した熱が効率よくガス供給装置２に伝達される。
【００３２】
従って、第１の参考例の集積弁によれば、棒状ヒータ３２が故障したときに、ガス供給装置装置２を取り外さずに故障した棒状ヒータ３２を交換できるので、メンテナンスが容易である。また、故障した棒状ヒータ３２のみを交換できるので、第１の実施の形態の集積弁１と比較して、メンテナンスコストを抑えることができる。
【００３３】
また、第１の参考例の集積弁によれば、棒状ヒータ３２に電圧を個別的に印加して取付板２１を局部的に加温することにより、任意のガス供給装置２を加熱することができる。
【００３４】
（第２の参考例）
続いて、本発明に係り第２の参考例の集積弁について図面を参照して説明する。図６に示す第２の参考例の集積弁は、図１に示す第１の実施の形態の集積弁１の取付板２１を改良したものである。従って、図６に示す第２の参考例の集積弁の概要は、図１に示す第１の実施の形態の集積弁１のものと同じであるので、その詳細な説明は省略する。また、第１の実施の形態の集積弁１に使用した符号は、第２の参考例の集積弁の説明においても使用するものとする。
【００３５】
第２の参考例の集積弁では、取付板４１はインサート成形されている。取付板４１は、電圧を印加されて発熱する棒状のヒータ４２と一体的に形成されている。ヒータ４２は、取付板４１に等間隔に配置されるように折り曲げられており、両端部が電極に接続されるように外部に露出している。
【００３６】
そして、第２の参考例の集積弁は、取付板４１に取り付けられたガス供給装置２を加熱する場合には、ヒータ４２に電圧を印加する。ヒータ４２は、取付板４１に埋設されているので、ヒータ４２が発生する熱は取付板４１に直接伝達される。取付板４１が加温されると、その熱が、ガス供給装置２の底面に伝達される。従って、複数のガス供給装置２は、取付板４１により一体的に加熱される。
【００３７】
従って、第２の参考例の集積弁によれば、第１，第２の実施の形態のように、取付板４１に取付板加温部材２２や棒状ヒータ３２等を取り付ける必要がなく、第１の実施の形態、第１の参考例と比較して、構造を単純にすることができ、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【００３８】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００３９】
（１）例えば、上記第１の実施の形態の集積弁１では、計温せずに、ガス供給装置２を加熱している。それに対し、温度センサを設けて、流路内の温度等を計測しながらガス供給装置２を加熱するようにしてもよい。
【００４０】
（２）例えば、上記第１の実施の形態の集積弁１では、取付板加温部材２２を略正方形状に形成し、複数のガス供給装置２の全てに熱を伝達するように配設した。それに対し、取付板加温部材を短冊状に形成し、集積ラインと平行に取付板加温部材を取付板２１にそれぞれ固定するようにしてもよい。この場合、ガス供給装置２に温度センサを設け、温度センサの計測結果に基づいて取付板加温部材への印加電圧を各々調整し、各ガス供給装置２を一定温度に加熱するようにしてもよい。また、取付板加温部材を短冊状に形成し、集積ラインと直交するように取付板加温部材を取付板２１に固定してもよい。
【００４１】
（３）例えば、上記第１の実施の形態の集積弁１では、ガス供給装置２に入力開閉弁３等が搭載されている。それに対し、搭載する部材の種類や配置等を変更してもよい。また、各部材を連結する流路ブロック１０や継手ブロック１４等の種類や配置等を変更してもよい。
【００４２】
（４）例えば、上記第１の参考例の集積弁では、集積ラインと平行に棒状ヒータ３２を取付板３１に装着した。それに対し、集積ラインと直交するように複数の棒状ヒータを配置してもよい。この場合、棒状ヒータ３２を等間隔に配設して取付板３１を均等に加熱してもよいし、ガス供給装置２が取付板３１に当接する部分（例えば、流路ブロックの真下など）に棒状ヒータを配置して取付板３１を局部的に加熱するようにしてもよい。
【００４３】
（５）例えば、上記第２の参考例の集積弁では、折り曲げたヒータ４２を取付板４１と一体的に形成した。それに対し、ヒータ４２より短尺な棒状のヒータを等間隔に配置して、取付板４１と一体的に形成するようにしてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１に記載の集積弁によれば、ガス供給装置の設置間隔を小さくして、幅寸法を短くすることができ、集積弁全体をコンパクトにすることができる。
【００４５】
また、請求項１に記載の発明によれば、取付板を効率よく加温することができるとともに、ガス供給装置を取り外さずにヒータ、断熱部材、固定部材を交換することができ、メンテナンスが容易である。
【００４８】
また、請求項２に記載の発明によれば、歩留まり率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る第１の実施の形態において、集積弁の側面図である。
【図２】  同じく、集積弁の概略構成図である。
【図３】  同じく、取付板加温部材の配置を概念的に示した集積弁の平面図である。
【図４】  同じく、図１に示すＡ部の拡大断面図である。
【図５】  本発明に係る第１の参考例において、取付板の構造を示す図である。
【図６】  本発明に係る第２の参考例において、取付板の構造を示す図である。
【図７】  従来のガス供給装置の加熱構造を示す図である。
【図８】  従来の集積弁の平面図である。
【図９】  図８に示す集積弁におけるガス供給装置の加熱構造を示す図である。
【符号の説明】
１      集積弁
２      ガス供給装置
２１    取付板
２２    取付板加温部材
３１    取付板
３１ａ  ヒータ孔
３２    棒状ヒータ
４１    取付板
４２    ヒータ
【図１】
0004653358.tif 000002
【図２】
0004653358.tif 000003
【図３】
0004653358.tif 000004
【図４】
0004653358.tif 000005
【図５】
0004653358.tif 000006
【図６】
0004653358.tif 000007
【図７】
0004653358.tif 000008
【図８】
0004653358.tif 000009
【図９】
0004653358.tif 000010