專利名稱：吹掃氣體單元和吹掃氣體供應集成單元的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種吹掃氣體單元以及吹掃氣體供應集成單元，該吹 掃氣體單元以及吹掃氣體供應集成單元布置成通過使用流量傳感器對 將要供應到過程氣體單元的吹掃氣體的流量進行測量，并基于測量結(jié) 果對開/關控制閥進行反饋控制。
背景技術(shù)：
例如， 一些半導體制造處理包括腔室內(nèi)的連續(xù)處理，例如，在基 片上的連續(xù)沉積處理以及在腔室內(nèi)的清洗處理，所述處理是通過有選 擇地使得連接到所述腔室上的多個過程氣體單元與所述腔室連通而進行的。例如在WO 02/93053中公開了這一技術(shù)。
在該情況下，如果過程氣體殘留在過程氣體單元中，則過程氣體 的成分在被供應到腔室之前易于惡化。為了避免這一缺點，經(jīng)由吹掃 氣體單元將過程氣體單元連接到吹掃氣體管路上，以用吹掃氣體來稀釋殘留在流動通道內(nèi)的過程氣體。為了使得此時腔室內(nèi)的反應穩(wěn)定， 吹掃氣體的總流量需要連續(xù)控制為固定的值，以提供對過程氣體的穩(wěn) 定稀釋率。傳統(tǒng)的吹掃氣體單元從而布置成通過使用流量傳感器對將要供應到過程氣體單元的吹掃氣體的流量進行控制，并基于其測量結(jié) 果對開/關控制閥進行反饋控制，從而使得吹掃氣體能夠以固定的量供 應至過程氣體單元。該技術(shù)例如在JP 11(1999)-294697A中公開。
然而，在傳統(tǒng)的吹掃氣體單元中，吹掃氣體管路通過管道連接到 所述開/關控制閥。這一結(jié)構(gòu)需要較大的底部空間(安裝空間)。而且，傳統(tǒng)的吹掃氣體單元布置成通過設置在所述單元外的吹掃
氣體公共通道接收吹掃氣體。因此，需要管道空間用于吹掃氣體公共 通道，從而導致較寬的底部空間。吹掃氣體單元的數(shù)量隨著額外過程 氣體單元的安裝而增加。當所布置的氣體管路的數(shù)量增加時，底部空 間將是明顯成問題的。此外，近來半導體制造系統(tǒng)存在減小設備尺寸 的需求，以便縮短氣體管路以提高過程氣體的流量的精度。因此，要 求減小吹掃氣體單元的尺寸。發(fā)明內(nèi)容針對上述情形作出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種吹掃 氣體單元以及一種具有較小底部空間的吹掃氣體集成單元。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種吹掃氣體單元，該吹掃氣體單 元包括輸入塊，該輸入塊用于將吹掃氣體輸入到所述吹掃氣體單元 中，所述輸入塊包括穿過所述輸入塊形成以在所述輸入塊的側(cè)表面中 提供開口的吹掃通道、和從所述吹掃通道分叉形成的輸入通道；輸出 塊，該輸出塊用于從所述吹掃氣體單元輸出所述吹掃氣體；以及連通 塊，該連通塊連接至所述輸入塊和所述輸出塊，以提供在所述輸入塊 和所述輸出塊之間的連通。根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元 包括輸入塊，該輸入塊用于將吹掃氣體輸入到所述吹掃氣體單元中；輸出塊，該輸出塊用于從所述吹掃氣體單元輸出所述吹掃氣體，所述 輸出塊包括在所述輸出塊的側(cè)表面中的第一開口和第二開口、以及將 所述第一開口和所述第二開口連接成彼此流體連通的連通通道，第一開口和第二開口中的一個開口在另一個開口上方敞開；連通塊，該連 通塊連接至放置在所述連通塊的兩側(cè)的所述輸入塊和所述輸出塊，從 而在所述連通塊和安裝表面之間提供空間；流量傳感器，該流量傳感器連接到所述連通塊的上表面，以測量流過所述連通塊的吹掃氣體的流量；以及開/關控制閥，該開/關控制閥連接至所述輸出塊，并放置在 所述空間中，以通過所述連通通道與所述流量傳感器連通。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的吹掃氣體供應集成單元的平面圖；圖2為圖1的吹掃氣體單元的側(cè)視圖； 圖3為圖2的吹掃氣體單元的剖視圖； 圖4為圖2的吹掃氣體單元的平面圖； 圖5為圖2的吹掃氣體單元的從輸入側(cè)觀察的側(cè)視圖； 圖6A為圖l所示的連接構(gòu)件的前視圖； 圖6B為圖6A的連接構(gòu)件的頂視圖； 圖6C為連接構(gòu)件的沿圖6A中的線A-A的剖視圖； 圖6D為連接構(gòu)件的沿圖6A中的線B-B的剖視圖； 圖7為示出圖1所示的吹掃氣體單元的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的分解透視圖； 圖8為示出當吹掃氣體單元聯(lián)接時的吹掃通道的連接部分的放大 剖視圖；圖9為呈第一變型形式的吹掃氣體單元的局部剖視側(cè)視圖； 圖IO為呈第二變型形式的吹掃氣體單元的局部剖視側(cè)視圖；而 圖11為示出其中將傳統(tǒng)吹掃氣體單元集成從而形成與圖1所示的 通道結(jié)構(gòu)相同的通道結(jié)構(gòu)的情形的視圖。
具體實施方式
現(xiàn)在將參照附圖，給出對具體實施本發(fā)明的吹掃氣體單元和吹掃 氣體供應集成單元的優(yōu)選實施例的詳細描述。<吹掃氣體供應集成單元〉圖1為吹掃氣體供應集成單元100的平面圖。該吹掃氣體供應集成單元100以與傳統(tǒng)技術(shù)相同的方式安裝在半 導體制造系統(tǒng)中。未示出的半導體制造系統(tǒng)包括多個過程氣體單元， 這些過程氣體單元用于通過選擇或混合過程氣體而將各種過程氣體供
應到腔室。本實施例的吹掃氣體供應集成單元100包括與安裝并集成 在安裝板101上的過程氣體單元的數(shù)量相同的吹掃氣體單元1、以及以 預定的量將吹掃氣體供應到未示出的過程氣體單元的吹掃氣體供應控制單元80。吹掃氣體供應控制單元80包括相互一體聯(lián)接成一直線的手動操 作閥81、調(diào)節(jié)器82以及壓力傳感器83。通過手動操作閥81的操作允 許吹掃氣體進入，且吹掃氣體在受到通過調(diào)節(jié)器82和壓力傳感器83 的壓力控制后流入吹掃氣體公共通道90。鄰接的吹掃氣體單元1與連接構(gòu)件51及52聯(lián)接，從而形成在吹 掃氣體單元1上延伸的吹掃氣體公共通道90。每個吹掃氣體單元1具 有用于允許吹掃氣體從吹掃氣體公共通道90流入到過程氣體單元中的 通道結(jié)構(gòu)。<吹掃氣體單元的示例性結(jié)構(gòu)>圖2為根據(jù)本發(fā)明的當前實施例的吹掃氣體單元1的側(cè)視圖。在 以下說明中，流量傳感器7側(cè)(圖2中的上側(cè))被稱作"上側(cè)"，安裝板 101側(cè)(圖2中的下側(cè))被稱作"下側(cè)"，吹掃氣體上游側(cè)(圖2中的左側(cè)) 被稱作"輸入側(cè)"，而吹掃氣體下游側(cè)(圖2中的右側(cè))被稱作"輸出側(cè)"。吹掃氣體單元1包括輸入塊4、連通塊5以及輸出塊6，這些塊連 接成倒U形以形成流動通道，用于允許輸入輸入塊4的吹掃氣體通過 連通塊5、然后從輸出塊6輸出。在連通塊5的頂部上，放置流量傳感器7以測量吹掃氣體的流量。 輸出塊6設有輸出接頭8，管道連接到該輸出接頭8用于連接至過程氣 體單元。作為"開/關控制閥"示例的電磁比例閥9連接到輸出塊6的 與設有輸出接頭8的一側(cè)相反的一側(cè)。電磁比例閥9相對于輸出塊6 橫向設置，并放置在設置于連通塊5的下表面和單元安裝板101的單
元安裝表面IO之間的空間S中。因此，流量傳感器7與電磁比例閥9以平行的關系設置。流量傳感器7和電磁比例閥9連接到半導體制造 系統(tǒng)的控制單元(未示出)，從而基于流量傳感器7的測量結(jié)果控制電磁 比例閥9的操作。<吹掃氣體單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)〉圖3為圖2的吹掃氣體單元1的剖視圖。在吹掃氣體單元l中，輸入塊4以及輸出塊6分別通過螺釘22和 31固定到連通塊5的兩側(cè)上，從而使得在流動通道ll、 12、 13、 14、 15、 16和17之間形成流體連通。而且，流量傳感器7、電磁比例閥9 等是成套的。<連通塊>連通塊5為鋁制成的長方體部件。連通塊5形成有允許吹掃氣體 從輸入塊4經(jīng)由流量傳感器7流動到輸出塊6的流動通道。具體而言， 連通塊5形成有安裝孔18，該安裝孔18在塊5的頂部開口，并保持流 量傳感器7的層壓元件32。連通塊5還形成有主流動通道14和副流動 通道15，這些流動通道被鉆孔，從而分別打開塊5的輸入側(cè)表面和輸 出側(cè)表面并與安裝孔18連通。流量傳感器7為通過電阻元件(加熱線圈)測量流量的熱流量傳感 器。流量傳感器7包括層壓元件32、傳感器基片33等。層壓元件32 由交替層壓并粘附的預定數(shù)量的薄網(wǎng)格板和薄間隔器(例如，十一個網(wǎng) 格板和十一個間隔器)制成。該元件無間隙地配合在安裝孔18中。傳感 器基片33用于輸出表示所測流量的電信號，并通過介于傳感器基片33 與連通塊5之間的密封填料34螺紋保持到連通塊5的頂部。測量芯片 35安裝在傳感器基片33的將被暴露于吹掃氣體的表面上，而且在傳感 器基片33的另一表面上設有電路36。在測量芯片35的與傳感器基片 33接觸的表面上，凹槽(未示出)形成為沿著吹掃氣體流動的方向延伸。 加熱電阻元件(未示出)放置成橫向地跨越該凹槽。流量傳感器7包括固定到連通塊5上用于覆蓋傳感器基片33的蓋37、電路36等，以便避 免對流量測量的擾動影響。連接到電路36上的導線38設置成延伸到 蓋37之外，并連接到半導體制造系統(tǒng)的未示出控制單元上。以上流量傳感器7構(gòu)造成允許供應到主流動通道14的吹掃氣體通 過配合在安裝孔18中的層壓元件32、通過測量芯片35的凹槽、并再 次通過層壓元件32從而流入副流動通道15。此時，沿著測量芯片35 流動的吹掃氣體從加熱電阻元件(未示出)吸熱。這樣，電路36基于加 熱電阻元件(未示出)的溫度(電阻值)測量流量，并向未示出的控制單元 輸出測量結(jié)果。<輸入塊〉輸入塊4包括疊置成一體的通道公共塊2和方向改變塊3。輸入 塊4形成有流動通道，該流動通道構(gòu)造成將來自吹掃氣體公共通道90 的吹掃氣體分布到連通塊5。通道公共塊2為鋁制成的長方體部件。通道公共塊2形成有延伸 穿過塊2的中心從而在塊2的相對側(cè)表面中開口的吹掃通道ll(參見圖 4和圖5)。塊2還設有輸入通道12，該輸入通道12與吹掃通道11相 垂直地延伸從而在塊2的上表面開口。方向改變塊3為鋁制成的長方體部件。該塊3形成有L形流動通 道13。通道公共塊2以及方向改變塊3相互固定，其固定方式使得由諸 如碳氟化合物橡膠和全氟彈性體的橡膠制成的O形環(huán)19配合在輸入通 道12和L形通道13的連接部分中，然后在O形環(huán)19周圍將兩個螺釘 20插入穿過方向改變塊3，并將它們緊固在通道公共塊2中。此時，0 形環(huán)19在通道公共塊2和方向改變塊3之間被周向壓縮，從而提供用
于防止流體從輸入通道12和L形通道13之間的連接部分泄漏的密封 強度。以上輸入塊4的方向改變塊3以表面接觸的關系連接到連通塊5， 從而使得方向改變塊3的L形通道13與連通塊5的主流動通道14連 續(xù)，而其間介入由諸如碳氟化合物橡膠和全氟彈性體的橡膠制成的O 形環(huán)21。四個螺釘22在0形環(huán)21的周圍插入穿過方向改變塊3，并 緊固在連通塊5中。這樣，輸入塊4固定到連通塊5上。在該狀態(tài)下， O形環(huán)21被周向均勻的力壓縮在方向改變塊3和連通塊5之間，從而 提供防止流體從L形通道13和主流動通道14之間的連接部分泄漏的 密封強度。<輸出塊>輸出塊6為鋁制成的長方體部件。輸出塊6形成有流動通道，該 流動通道用于允許經(jīng)由連通塊5供應的吹掃氣體流入電磁比例閥9，然 后通過輸出接頭8排出。輸出塊6設計成高度幾乎與輸入塊4相等，從而輸入塊4和輸出 塊6將流量傳感器7保持在輸入塊4和輸出塊6之間，使流量傳感器7 與單元安裝表面IO平行。輸出塊6形成有第一開口 23和第二開口 24，第一開口23和第二 開口 24中的一個開口布置在另一個開口上方，從而在塊6的輸入側(cè)表 面中開口，并且輸出塊6還形成有在截面中呈側(cè)向面對形式的V形通 道16(用于允許向下的流動)，該V形通道16是將第一和第二開口 23 和24連接成彼此流體連通的"連通通道"的示例。在V形通道16的 下方，排出通道17形成為穿過輸出塊6，從而分別在形成有第一和第 二開口 23和24的側(cè)表面中以及相反側(cè)表面中開口 。在輸出塊6的輸出側(cè)表面中，安裝孔25與排出通道17同軸地形 成，以接收輸出接頭8。安裝孔25形成有內(nèi)螺紋，輸出接頭S的外螺紋可螺紋結(jié)合在該內(nèi)螺紋中。在輸出塊6的安裝孔25中，當緊固時， 過濾器26就被輸出接頭8的壓力擠壓和保持。電磁比例閥9通過螺釘27成橫向取向固定到這樣的輸出塊6上， 從而V形通道16的第二開口 24及排出通道17分別與電磁比例閥9的 輸入通道41及輸出通道42對準。在該狀態(tài)下，由碳氟化合物橡膠、 全氟彈性體橡膠等制成的橡膠O形環(huán)28和29配合在電磁比例閥9和 輸出塊6之間。在螺釘27緊固時，0形環(huán)28和29彈性變形，以提供 防止流體從第二開口 24和輸入通道41之間以及排出通道17和輸出通 道42之間的連接部分泄漏的密封強度。而且，在與電磁比例閥9連接的輸出塊6中，由諸如碳氟化合物 橡膠和全氟彈性體的橡膠制成的O形環(huán)30配合在V形通道16的第一 開口 23和連通塊5的副通道15之間。四個螺釘31在O形環(huán)30的周 圍插入穿過輸出塊6，并緊固在連通塊5中。在該狀態(tài)下，O形環(huán)30 被周向均勻的力壓縮在連通塊5和輸出塊6之間，以防止流體從第一 開口 23和副通道15的連接部分泄漏。這里將簡要說明電磁比例閥9。電磁比例閥9包括主體43，該主體43在內(nèi)部形成有輸入通道 41和輸出通道42;以及連接到該主體43上的螺線管組件44。該螺線 管組件44構(gòu)造成在線圈45通電后激勵固定鐵芯46，以根據(jù)通電量在 固定鐵芯46中產(chǎn)生吸引力。在主體43和螺線管組件44之間可移動地 放置柱塞47。柱塞47由呈板形的磁性材料制成。樹脂岡片48居中放 置在柱塞47上，且板簧49焊接到柱塞47上以將閥片48的外周邊緣 壓在柱塞47上。板簧49的中央孔露出閥片48。主體43在輸入通道 41和輸出通道42之間設有閥座50。閥片48能夠與閥座50接觸或與 閥座50分開。
電磁比例閥9構(gòu)造成使得在不通電的過程中柱塞47被板簧49的 彈性力向閥座50推壓，從而使得閥片48與閥座50接觸。因此，輸入 通道41和輸出通道42之間的連通被關閉，以中斷吹掃氣體從電磁比 例閥9的流動。另一方面，在電磁比例閥9中，在線圈45通電時，固定鐵芯46 抵抗板簧47的推壓力而吸引柱塞47，以使閥片48脫離與閥座50的接 觸。根據(jù)在固定鐵芯46吸引柱塞47的吸引力、和板簧49沿著與固定 鐵芯46相反的方向推壓柱塞47的推壓力之間的平衡而調(diào)節(jié)閥開度。 這樣，通過控制線圈45的通電量，能以小的流量調(diào)節(jié)吹掃氣體。之后，在線圈45停止通電時，固定鐵芯46停止吸引柱塞47。柱 塞47從而被板簧49向閥座50推壓，從而使得閥片48與閥座50接觸。 這將電磁比例閥9置于閥關閉狀態(tài)。<吹掃氣體單元的聯(lián)接結(jié)構(gòu)> 以下說明吹掃氣體單元1的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。如圖1所示，吹掃氣體單元l相互聯(lián)接，其聯(lián)接方式使得一個吹 掃氣體單元1的輸入塊4的通道公共塊2通過連接構(gòu)件51和52連接 到鄰接的吹掃氣體單元1的輸入塊4的通道公共塊2上。圖4為圖2的吹掃氣體單元1的平面圖。圖5為圖2的吹掃氣體 單元1的從輸入側(cè)看到的側(cè)視圖。通道公共塊2具有對稱的側(cè)表面，不過上表面具有輸入通道12的 開口而下表面沒有。如圖4和圖5所示，通道公共塊2包括分別沿著輸入側(cè)表面的邊 緣和輸出側(cè)表面的邊緣形成的臺階部分61，以接收連接構(gòu)件51和52。 每個臺階部分61都包括以傾斜角01向輸入側(cè)表面或輸出側(cè)表面的中 心部成錐形的傾斜表面62。如圖2所示，通道公共塊2在吹掃通道11的開口周圍形成有環(huán)形 凹槽63。通道公共塊2還形成有插入凹槽64，這些插入凹槽64具有 半圓形截面，并在環(huán)形凹槽63上方和下方相互平行地布置。通道公共 塊2在相對于環(huán)形凹槽63的徑向?qū)χ玫奈恢锰幵O有凸緣65，從而這些 凸緣65分別向輸入側(cè)和輸出側(cè)水平延伸。每個凸緣65的厚度都如圖4 和圖5所示向外減小。具體而言，每個凸緣65具有與鄰接的通道公共 塊2接觸的平坦接觸表面、以及與該接觸表面相反的傾斜表面，該傾 斜表面相對于該接觸表面的傾斜角為<92。以下說明連接構(gòu)件51和52的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，通過用連接構(gòu)件51和52從輸入側(cè)和輸出側(cè)保持相 應的輸入塊4使鄰接的吹掃氣體單元1相互聯(lián)接。圖6A為圖1的連接構(gòu)件52的前視圖。圖6B為圖6A的連接構(gòu)件 52的頂視圖。圖6C為連接構(gòu)件52的沿圖6A中的線A-A的剖視圖。 圖6D為連接構(gòu)件52的沿圖6A中的線B-B的剖視圖。連接構(gòu)件52由硬度等于或低于通道公共塊2的材料的硬度的材料 制成，以便防止在吹掃氣體單元1相互聯(lián)接時通道公共塊2變形。在 本實施例中，如圖6A和圖6B所示，連接構(gòu)件52由鋁制成為幾乎長方 體形狀。如圖6B所示，連接構(gòu)件52包括傾斜表面56，這些傾斜表面56 面對通道公共塊2的傾斜表面62。每個傾斜表面56以與通道公共塊2 的傾斜表面62的傾斜角01相匹配的傾斜角03傾斜。
如圖6A所示，連接構(gòu)件52在與通道公共塊2的臺階部分61接合 的側(cè)表面的中央部中形成有凹部54。如圖6C所示，凹部54具有以與 凸緣65的形狀相匹配的傾斜角04傾斜的內(nèi)表面。凹部54的內(nèi)表面的 傾斜角64設定成等于或稍大于凸緣65的傾斜角02。如圖6D所示，插入孔55形成在凹部54的上方和下方用于接收螺 栓53(見圖7)。連接構(gòu)件52還形成有安裝孔57，這些安裝孔57在與凹 部54相反的側(cè)表面中開口，從而與插入孔55同軸。在每個安裝孔57 中，通過粘附等固定有高剛硬金屬螺母58。連接構(gòu)件51未設有安裝孔57中的螺母58，該連接構(gòu)件51設計 成接收每個螺栓53的頭部。連接構(gòu)件51的其它結(jié)構(gòu)與連接構(gòu)件52的 其它結(jié)構(gòu)相同，從而省略對它們的說明。<集成吹掃氣體供應集成單元的方式〉 圖2所示的吹掃氣體單元1如下組裝。方向改變組件3首先通過螺釘20固定到通道公共塊2以構(gòu)成輸入 塊4。電磁比例閥9通過螺釘27固定到輸出塊6，而輸出接頭8也連 接到輸出塊6上。接著，流量傳感器7連接到連通塊5上。輸入塊4 通過螺釘22固定到連通塊5的輸入側(cè)表面上。輸出塊6通過螺釘31 固定到連通塊5的輸出側(cè)表面上。這樣完全組裝了吹掃氣體單元1。如圖1所示，如上組裝的吹掃氣體單元1通過螺釘?shù)裙潭ǖ桨惭b 板101上。如果要安裝多個吹掃氣體單元1，則通過連接構(gòu)件51和52 相互聯(lián)接鄰接的吹掃氣體單元l。該聯(lián)接方式稍后將提及。與吹掃氣體單元1 一樣，吹掃氣體供應控制單元80固定到安裝板 101上，從而壓力傳感器83連接到靠近控制單元80放置的吹掃氣體單 元1的吹掃通道11。吹掃氣體單元1中的與吹掃氣體供應控制單元80相對的最外面一個吹掃氣體單元1連接有關閉構(gòu)件84，從而密封地關 閉吹掃氣體公共通道90的端部。<除水操作>如上集成的吹掃氣體供應集成單元100要進行除水操作。每個吹 掃氣體通道的開口通過塞子85關閉，從而在壓力下將吹掃氣體封閉在 每個單元中。具體而言，打開吹掃氣體供應控制單元80的手動操作閥81以及 每個吹掃氣體單元1的電磁比例閥9，將12(TC至14(TC的干燥吹掃氣 體或12(TC至140'C的干燥壓縮氣體供應到吹掃氣體供應控制單元80。 通過手動操作閥81輸入的吹掃氣體將經(jīng)由調(diào)節(jié)器82和壓力傳感器83 流到吹掃氣體公共通道90，通過吹掃氣體公共通道90流入每個吹掃氣 體單元l，然后通過每個吹掃氣體單元1的輸出接頭8輸出。此時，吹 掃氣體吹掉附著到通道壁上的水或濕氣，然后吹掃氣體從每個單元排出，并同時帶走水或濕氣。對從每個吹掃氣體單元1排出的吹掃氣體的濕氣含量進行測量。 在測量的濕氣含量降低到基準值或基準值以下時，就停止吹掃氣體的 供應。塞子85分別旋擰在吹掃氣體供應控制單元80的輸入側(cè)接頭86 和每個吹掃氣體單元1的輸出接頭8中，以關閉通道的每個開口。這 樣，每個單元1在壓力下包含干燥吹掃氣體或干燥壓縮空氣時被密封。在塞子85和關閉構(gòu)件84保持連接在通道開口上的同時，將如上 已除去水或濕氣的吹掃氣體供應集成單元100運送到目的地以使用。 塞子85在目的地位置卸下，并將吹掃氣體供應集成單元100結(jié)合在半 導體制造系統(tǒng)中。例如，在集成為吹掃氣體供應集成單元100的吹掃氣體單元中的
一個吹掃氣體單元中，可能在流量傳感器7、電磁比例閥9等中出現(xiàn)故 障。在這種情況下，可用已進行除水操作的新吹掃氣體單元1單獨地 替換包括故障部件的吹掃氣體單元1。這樣，也已從每個新的吹掃氣體 單元1的通道去除水或濕氣。以與針對吹掃氣體供應集成單元100的上述方式類似的方式進行 從每個新的吹掃氣體單元1去除水。然而，以下還將簡短地說明該去 除方式。吹掃通道11的一個開口端被關閉構(gòu)件84關閉，且打開電磁比例 閥9。然后，通過另一開口端將12(TC至14(TC的干燥吹掃氣體或120°C 至140'C的干燥壓縮氣體供應到吹掃通道11。在從吹掃氣體單元1的輸 出接頭8輸出的吹掃氣體的濕氣含量降低到基準值或基準值以下時， 停止吹掃氣體的供應。吹掃通道11的開口端被關閉構(gòu)件84關閉，并 用塞子85密封輸出接頭8的開口。此時，干燥吹掃氣體或壓縮空氣在 壓力下被封閉在吹掃氣體單元1的流動通道中。在使用的目的地中，從已如上去除了水的新吹掃氣體單元1卸下 關閉構(gòu)件84和塞子85，并通過連接構(gòu)件51和52將新的吹掃氣體單元 1組裝到現(xiàn)有的吹掃氣體單元1上。<聯(lián)接吹掃氣體單元的方式>以下說明聯(lián)接吹掃氣體單元的方式。圖7為示出圖1的吹掃氣體 單元1的聯(lián)接結(jié)構(gòu)的分解透視圖。在圖7中，為了便于說明，僅僅示 出了直接有助于吹掃氣體單元1的聯(lián)接的通道公共塊2。使將要相互連 接的通道公共塊2給定附加的標記"A"和"B"用于區(qū)分。通道公共塊2A和2B布置成通過將碳氟化合物橡膠制成的密封構(gòu) 件71介入塊2A的環(huán)形凹槽63A和塊2B的環(huán)形凹槽63B之間使塊2A 的凸緣65A和塊2B的凸緣65B放置成相互接觸。這樣，塊2A的插入
凹槽64A以及塊2B的插入凹槽64B組合以形成螺栓53分別插入通過 的插入孔。
在使通道公共塊2A和2B的端面相互接觸時，使臺階部分61A和 61B連續(xù)，以形成傾斜表面62A和62B之間的凹部。然后將連接構(gòu)件 51和52以一種簡單方式接合在該凹槽中，S卩，沿著傾斜表面62A和 62B引導傾斜表面56和56，以允許凹部54與端面保持在緊密接觸的 關系中的塊2A的凸緣65A及塊2B的凸緣65B接合。
在該狀態(tài)下，螺栓53插入通過連接構(gòu)件51的插入孔55以及通道 公共塊2A和2B的插入凹槽64A和64B，且通過螺母58而緊固在連 接構(gòu)件52的插入孔55中。因此，連接構(gòu)件51和52從輸入側(cè)和輸出 側(cè)夾緊塊2A和2B的連接部分。通道公共塊2A和2B從而相互聯(lián)接。圖8為示出當圖2的吹掃氣體單元1A和1B相互聯(lián)接時吹掃通道 IIA和11B的連接部分的放大剖視圖。而且在圖8中，吹掃氣體單元 1(通道公共塊2)給定附加的標記"A"和"B"用于區(qū)分。
在通道公共塊2A和2B中，凸緣65A和65B以角度02傾斜，從 而具有向外減小的厚度。在連接構(gòu)件51和52中，每個凹部54都具有 以角度04傾斜的相對內(nèi)壁。因此，當凸緣65A和65B接合在連接構(gòu)件 51和52的每個凹部54中時，凹部54的內(nèi)錐形表面54a擠壓凸緣65A 和65B的錐形表面65a，從而將凸緣65A和65B的端面保持在相互穩(wěn) 固接觸的關系中。這使得能夠通過周向均勻的力穩(wěn)固地壓縮密封構(gòu)件 71。這樣，即使在塊2A和2B放置在接觸關系中從而連接吹掃通道11A 和11B的情況下，吹掃氣體也不可能從連接部分泄漏。
<吹掃氣體單元的發(fā)明情況>
在設計本實施例的吹掃氣體單元1的過程中，發(fā)明人提出如圖9 和圖IO所示的吹掃氣體單元110A和110B。圖9為呈第一變型形式的
吹掃氣體單元的局部剖視側(cè)視圖。圖IO為呈第二變型形式的吹掃氣體 單元的局部剖視側(cè)視圖。發(fā)明人起初想到直接聯(lián)接吹掃氣體單元以便減小吹掃氣體供應集成單元100的底部空間，然后構(gòu)想了如圖9所示的通道公共塊2的形 狀。為了進一步減小吹掃氣體單元110A的底部空間，他們想到一種形 成用于吹掃氣體的通道的方法，即，通過相互連接通道公共塊2、連接 有流量傳感器7的連通塊5、用于改變通道方向的通道塊111、以及連 接有電磁比例閥9的通道塊112。然而，由于通道公共塊2側(cè)與通道塊112側(cè)之間的高度差，所以 圖9的吹掃氣體單元110A在安裝中具有穩(wěn)定性問題。也不能有效利用 流量傳感器7和單元安裝表面IO之間的空間Sl。于是，發(fā)明人想到圖IO所示的吹掃氣體單元110B，其中，通道 公共塊2布置成使其部件設置在連通塊5下方，并且通道公共塊2和 連通塊5通過通道塊113相互連通。因為通道公共塊2設置在連通塊5 下方，所以連通塊5位于較高的位置，因此使用總體高度大于圖9的 通道塊111的通道塊114來連接連通塊5和通道塊112。該結(jié)構(gòu)可提高 吹掃氣體單元110B的安裝穩(wěn)定性。吹掃氣體單元110B的通道的總長 度可減小為稍短于吹掃氣體單元110A的總長度。然而，在該吹掃氣體單元110B中，連通塊5和單元安裝表面10 之間的空間S2仍然沒有有效利用。因為連通塊5位于較高位置，倘若 空間S2大于圖9所示的空間Sl，則提高了空間S2的可用性。因此，發(fā)明人將V形通道形成為面向上方從而其開口如圖9和圖 10所示向上打開的傳統(tǒng)構(gòu)思改變?yōu)閂形通道16形成為如圖2所示在 輸出塊6中側(cè)向面對的另一構(gòu)思。這使得能夠?qū)㈦姶疟壤y9橫向連 接到輸出塊6上，使得電磁比例閥9以橫向取向設置在空間S中。在
該情況下，由于電磁比例閥9的軸向長度大于連通塊5，所以通道公共塊2從連通塊5下方稍微偏移成更加靠近輸入側(cè)，并通過方向改變塊3 連接到連通塊5。在圖2所示的吹掃氣體單元1中，根據(jù)向輸入側(cè)移位以連接電磁 比例閥9的通道公共塊2的位置，輸入塊4需要較寬的安裝空間。然 而，由于V形通道16的形成以及輸出塊6在豎立姿態(tài)中連接到連通塊 5上，所以將輸出塊6的安裝空間減小到圖9和圖10的通道塊112的 安裝空間的大約三分之一。通過輸出塊6的安裝面積的減小和連通塊5 的安裝面積的增加的組合，吹掃氣體單元l的總長度L3可降低為圖9 和圖IO所示的吹掃氣體單元110A和110B的總長度Ll和L2中每個 總長度的約80%。因此，在以上試驗之后如圖2所示地設計吹掃氣體單元1。在本 實施例中，在單元1如圖1所示通過連接構(gòu)件51和52相互聯(lián)接并一 體安裝在安裝板101上及吹掃氣體供應控制單元80上時，集成單元100 的橫向長度Wl為301.28mm，垂直長度W2為129.4mm,安裝面積為 390cm2。另一方面，通過使用每個都安裝有作為流量傳感器7的質(zhì)量流量 控制器124以及電磁比例閥9的吹掃氣體單元來構(gòu)造成圖11所示的吹 掃氣體供應集成單元。具體而言，每個吹掃氣體單元都通過管道聯(lián)接 到吹掃氣體供應控制單元123，以提供與圖1相同的通道結(jié)構(gòu)。圖11 的吹掃氣體集成單元的橫向?qū)挾萕ll為360.5mm，垂直長度W22為 449.3mm，安裝面積為1332cm2。與圖ll所示的吹掃氣體供應集成單元相比，圖1的吹掃氣體供應 集成單元100能具有降低至大約80%的較小橫向?qū)挾萕2、降低至大約 30%的較小垂直寬度Wl、以及降低為大約30%的較小安裝面積。 圖1的吹掃氣體供應集成單元100與圖11的吹掃氣體供應集成單 元相比能顯著減小尺寸的原因可認為包括以下原因。
在圖ll所示的吹掃氣體供應集成單元中，考慮到難以使大流量流 體流動到調(diào)節(jié)器121，在手動操作閥81的下游以并行的關系連接三個調(diào)節(jié)器121、并且在調(diào)節(jié)器121的下游分別放置壓力傳感器122來構(gòu)成 吹掃氣體供應控制單元123。另一方面，圖l所示的吹掃氣體供應集成 單元100包括代替壓力調(diào)節(jié)器121的單個調(diào)節(jié)器82，從而代替壓力傳 感器122的單個壓力傳感器83。因此，圖1的吹掃氣體供應集成單元 100能夠消除圖11所示的用于連接多個調(diào)節(jié)器121的管道120的需求， 并還能減少構(gòu)成吹掃氣體供應控制單元100的流體控制裝置的數(shù)量， 從而減小設備尺寸。圖11的吹掃氣體供應集成單元包括通過管道125連接到每個壓力 傳感器122上的多個質(zhì)量流量控制器124。 g卩，管道125構(gòu)造吹掃氣體 公共通道90。另一方面，在圖1所示的吹掃氣體供應集成單元100中， 吹掃單元l通過連接構(gòu)件51和52相互聯(lián)接，從而形成吹掃氣體公共 通道90。換言之，吹掃氣體單元1本身相互連接從而提供歧管構(gòu)造。 因此，圖1的吹掃氣體供應集成單元100能夠消除用于管道125的配 管空間的需求。
<功能和效果〉
如上所述，本發(fā)明的吹掃氣體單元1中用于吹掃氣體輸入的輸入 塊4以及用于吹掃氣體輸出的輸出塊6從連通塊5的兩側(cè)連接到連通 塊5(參見圖2和圖3)，從而本發(fā)明的吹掃氣體單元1能無需用于將吹 掃氣體供應到流量傳感器7的管道以及用于流量傳感器7和電磁比例 閥9之間的連接的管道。而且，輸出塊6形成有處于側(cè)向面對姿態(tài)的V 形通道16，且電磁比例閥9連接至輸出塊6，從而電磁比例閥9以橫 向取向放置在連通塊5的下表面和安裝板101的單元安裝表面10之間 的空間S中(參見圖2和圖3)。因此，流量傳感器7和電磁比例閥9布 置成雙層結(jié)構(gòu)，而無需用于電磁比例閥9的安裝空間。根據(jù)如上本實 施例的吹掃氣體單元1，能節(jié)省可拆卸的配管空間和安裝空間以降低底 部空間。
本實施例的吹掃氣體單元1通過利用連接構(gòu)件51和52布置成使 得輸入塊4的通道公共塊2與鄰接的吹掃氣體單元1的輸入塊4的通 道公共塊2表面接觸地聯(lián)接(參見圖1和圖7)，以將形成吹掃氣體公共 通道90的吹掃通道11連接到鄰接的吹掃氣體單元1的吹掃通道11。 根據(jù)本實施例的吹掃氣體單元1，吹掃氣體公共通道90能以如下的方 式延伸，即， 一個吹掃氣體單元1的輸入塊4(通道公共塊2)通過利用 連接構(gòu)件51和52連接到鄰接的吹掃氣體單元1的輸入塊4(通道公共 塊2)，從而將一個吹掃通道ll連接到鄰接的吹掃通道ll。這使得能夠 消除用于形成吹掃氣體公共通道90的管道的需求，從而導致底部空間 減小。
在本實施例的吹掃氣體單元1中，在輸入塊4的凸緣65的端面保 持成與鄰接的吹掃氣體單元1的輸入塊4的凸緣65的端面緊密接觸、 并且凸緣之間介入樹脂橡膠構(gòu)件71的同時，將輸入塊4的凸緣65和 鄰接的輸入塊4的凸緣65 —起配合在每個連接構(gòu)件51和52的凹部54 中(參見圖8)。因此能夠防止流體從吹掃通道11的連接部分泄漏。應指 出的是，過程氣體單元通常包括用于通道連接部分的用作金屬密封件 的金屬墊圈，以用于確保氣密性從而防止腐蝕氣體等泄漏到外部。另 一方面，吹掃氣體單元1用于使諸如在空氣和壓縮空氣中大量含有的 N2氣體的吹掃氣體流動。因此，可在通道區(qū)域中使用樹脂密封構(gòu)件71， 即使密封強度低于金屬密封件也不會引起任何問題。
本實施例的吹掃氣體單元1包括鋁制成的輸入塊4、連通塊5以 及輸出塊6。從而吹掃氣體單元1能重量輕且低成本地制造。這里，公共鋁通道塊具有不規(guī)則的通道表面，這使得在吹掃工作
中難以去除留在凹部中的水和濕氣。如果將剛組裝的吹掃氣體單元1 直接結(jié)合到半導體制造系統(tǒng)中，吹掃工作可能花費較長時間。就此而言，本實施例的吹掃氣體單元1在組裝后要進行吹掃工作以通過吹掃氣體去除水和濕氣，然后將關閉構(gòu)件84和塞子85連接到 吹掃氣體單元1的相應通道開口(吹掃通道11的開口以及輸出接頭8的開口)，從而在壓力下將吹掃氣體封閉在通道中。這樣的吹掃氣體單元1能避免在運輸過程中空氣通過吹掃通道11和輸出接頭8的開口進入到通道11、 12、 13、 14、 15、 16和17，從而防止水或濕氣附著到通道表面上。在使用的目的地中，在從通道開口 卸下關閉構(gòu)件84和塞子85并將吹掃氣體單元1安裝在半導體制造系 統(tǒng)中時，允許空氣通過吹掃通道11和輸出接頭8的開口進入通道11、 12、 13、 14、 15、 16和17。然而，安裝工作所需的時間較短，從而只 有少量的水可附著到通道表面上。因此，根據(jù)本實施例的吹掃氣體單 元l，在將單元l安裝在半導體制造系統(tǒng)中的工作期間，僅有少量水或 濕氣可附著到通道表面上。因此，不會需要比所需更長的吹掃時間。在集成上述吹掃氣體單元1時，由于每個單元都具有小的底部空 間，所以吹掃氣體供應集成單元100能具有減小的底部空間(參見圖1)。在集成吹掃氣體單元1以構(gòu)成吹掃氣體供應集成單元100時，向 每個吹掃氣體單元1供應吹掃氣體以從通道去除水或濕氣。然后，將 塞子85和關閉構(gòu)件84連接到吹掃通道的開口以將吹掃氣體封閉在通 道中。這使得在運輸期間能夠防止空氣進入通道開口，并避免水附著 到吹掃氣體公共通道90和每個吹掃氣體單元1的通道的內(nèi)壁上。當在 將吹掃氣體供應集成單元100安裝在半導體制造系統(tǒng)中之前從每個吹 掃氣體單元1的輸出接頭8和吹掃氣體供應控制單元80的輸入側(cè)接頭 86拆下塞子85時，空氣將通過通道開口進入吹掃氣體通道。然而，安 裝時間短得僅使得少量水能夠附著到通道表面上。因此，在將本實施
例的吹掃氣體供應集成單元100安裝在半導體制造系統(tǒng)的工作期間， 附著到通道表面上的水的量較少。因此，不會需要比所需更長的吹掃 時間。在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)性特征的情況下，可通過其它具體的形式 來實現(xiàn)本發(fā)明。(1) 例如，在以上實施例中，輸出塊6設置為單一塊?？蛇x的是， 輸出塊6可包括形成有V形通道16的通道組件和形成有排出通道17 的通道塊的組合。(2) 在以上實施例中，輸出接頭8連接到吹掃氣體單元1上?？蛇x 的是，吹掃氣體單元1可在沒有輸出接頭8的情況下裝配。(3) 盡管以上實施例中的流量傳感器7為熱流量傳感器，但可采用 諸如質(zhì)量流動控制器的流量測量類型的任何流量傳感器。(4) 以上實施例中的電磁比例閥9用作開/關控制閥?？蛇x的是，可 采用空氣操作閥、具有柱塞的電磁閥等作為開/關閥。(5) 盡管以上實施例中密封構(gòu)件71由樹脂制成，但它可由諸如碳氟 化合物橡膠和全氟彈性體的橡膠制成的密封構(gòu)件替代。(6) 盡管以上實施例中連接構(gòu)件51和52由鋁制成，但它們可以由 樹脂制成。(7) 在以上實施例中，吹掃氣體單元1設有流量傳感器7和電磁比 例閥(開/關控制閥)9?？蛇x的設計是在吹掃氣體單元中僅僅設置質(zhì)量流 量控制器，從而將其作為流量傳感器和開/關控制閥使用。 (8) 盡管以上實施例中，連通塊5構(gòu)造成單一塊，但可連接多個管 道塊從而形成連通塊。(9) 在以上實施例中，輸入塊4和輸出塊6設計成高度幾乎相等。 輸入塊4的總體高度可小于或大于輸出塊6的總體高度。在該情況下， 吹掃氣體單元l能固定到安裝板101上，而整體高度較低的塊放置成 在安裝表面IO上方產(chǎn)生空間?？蛇x的是，可在整體高度較低的塊下放 置墊片以保持流量傳感器7的水平姿態(tài)。(10) 在以上實施例中，形成在輸出塊內(nèi)從而在相同表面中相互疊置 開口的第一和第二開口 23和24通過V形通道16連接。它們可通過諸 如U形通道的不同形狀通道連接。盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的當前優(yōu)選實施例，但是應理解， 本公開是為了說明的目的，在不偏離由所附權(quán)利要求闡明的本發(fā)明的 范圍的情況下可作出各種變化和變型。
權(quán)利要求
1. 一種吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元包括輸入塊，該輸入塊用于將吹掃氣體輸入到所述吹掃氣體單元中， 所述輸入塊包括穿過所述輸入塊形成以在所述輸入塊的側(cè)表面中提供 開口的吹掃通道、和從所述吹掃通道分叉形成的輸入通道；輸出塊，該輸出塊用于從所述吹掃氣體單元輸出所述吹掃氣體；以及連通塊，該連通塊連接至所述輸入塊和所述輸出塊，以提供在所 述輸入塊和所述輸出塊之間的連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元還包括 連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件構(gòu)造成以表面接觸的關系將所述輸入塊連接至鄰接的吹掃氣體單元的輸入塊，使得所述吹掃通道連接至所述鄰 接的吹掃氣體單元的吹掃通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元還包括 凸緣，該凸緣形成在所述輸入塊的所述吹掃通道的所述開口附近， 其中，所述連接構(gòu)件構(gòu)造成將所述輸入塊的所述凸緣與所述鄰接的吹掃氣體單元的凸緣保持在一起。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的吹掃氣體單元，其中 所述凸緣包括錐形表面，該錐形表面傾斜從而相對于所述吹掃通道的所述開口向外減小所述凸緣的厚度，所述連接構(gòu)件成形為塊形式，該塊形式包括可與所述凸緣接合的 凹部，并具有錐形內(nèi)表面，該錐形內(nèi)表面面對所述凸緣的所述錐形表 面。
5. —種吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元包括輸入塊，該輸入塊用于將吹掃氣體輸入到所述吹掃氣體單元中； 輸出塊，該輸出塊用于從所述吹掃氣體單元輸出所述吹掃氣體， 所述輸出塊包括形成在所述輸出塊的側(cè)表面中的第一開口和第二開 口、以及將所述第一開口和所述第二開口連接成彼此流體連通的連通 通道，第一開口和第二開口中的一個開口在另一個開口上方敞開；連通塊，該連通塊連接至放置在所述連通塊的兩側(cè)的所述輸入塊 和所述輸出塊，從而在所述連通塊和安裝表面之間提供空間；流量傳感器，該流量傳感器連接到所述連通塊的上表面，以測量 流過所述連通塊的吹掃氣體的流量；以及開/關控制閥，該開/關控制閥連接至所述輸出塊，并放置在所述空 間中，以通過所述連通通道與所述流量傳感器連通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的吹掃氣體單元，其中 所述連通通道為V形通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的吹掃氣體單元，其中 所述輸入塊、所述連通塊、以及所述輸出塊由鋁制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的吹掃氣體單元，其中 所述輸入塊、所述連通塊、以及所述輸出塊由鋁制成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元還包括 輸出接頭，該輸出接頭連接至所述輸出塊；以及塞子，該塞子連接到所述輸出接頭和所述吹掃通道的開口中的每 一個，所述塞子布置成在通過允許所述吹掃氣體流入所述輸入塊并通 過所述連通通道從所述輸出塊流出而對所述吹掃氣體單元進行吹掃工 作之后將所述吹掃氣體封閉在所述吹掃氣體單元中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的吹掃氣體單元，該吹掃氣體單元還包括輸出接頭，該輸出接頭連接至所述輸出塊；以及 塞子，該塞子連接到所述輸出接頭和所述吹掃通道的開口中的每 一個，所述塞子布置成在通過允許所述吹掃氣體流入所述輸入塊并通 過所述連通通道從所述輸出塊流出而對所述吹掃氣體單元進行吹掃工 作之后將所述吹掃氣體封閉在所述吹掃氣體單元中。
11. 一種吹掃氣體供應集成單元，該吹掃氣體供應集成單元包括 多個根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹掃氣體單元。
12. —種吹掃氣體供應集成單元，該吹掃氣體供應集成單元包括 多個根據(jù)權(quán)利要求5所述的吹掃氣體單元。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的吹掃氣體供應集成單元，該吹掃氣體 供應集成單元還包括關閉構(gòu)件，該關閉構(gòu)件用于關閉集成的吹掃氣體 單元中的最外面一個吹掃氣體單元的吹掃通道，而且其中每個吹掃氣體單元布置成在通過允許所述吹掃氣體流入每個吹掃氣體單元而從每個吹掃氣體單元去除水或濕氣從而對每個吹掃氣 體單元迸行吹掃工作之后封閉所述吹掃氣體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的吹掃氣體供應集成單元，該吹掃氣體 供應集成單元還包括關閉構(gòu)件，該關閉構(gòu)件用于關閉集成的吹掃氣體 單元中的最外面一個吹掃氣體單元的吹掃通道，而且其中每個吹掃氣體單元布置成在通過允許所述吹掃氣體流入每個 吹掃氣體單元而從每個吹掃氣體單元去除水或濕氣從而對每個吹掃氣體單元進行吹掃工作之后封閉所述吹掃氣體。
全文摘要
為提供具有較小底部空間的吹掃氣體單元和吹掃氣體供應集成單元，所述吹掃氣體單元包括輸入塊，該輸入塊用于將吹掃氣體輸入到所述吹掃氣體單元中，所述輸入塊包括穿過所述輸入塊形成以在所述輸入塊的側(cè)表面中提供開口的吹掃通道、和從所述吹掃通道分叉形成的輸入通道；輸出塊，該輸出塊用于從所述吹掃氣體單元輸出所述吹掃氣體；以及連通塊，該連通塊連接至所述輸入塊和所述輸出塊，以提供在所述輸入塊和所述輸出塊之間的連通。
文檔編號H01L21/00GK101122013SQ20071014083
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者岡部庸之, 杉野彰仁, 森洋司, 稻垣竹矢 申請人:喜開理株式會社;東京毅力科創(chuàng)株式會社