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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】ガス供給装置および半導体製造装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/02 20060101AFI20241107BHJP
【ＦＩ】
H01L21/02 Z
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2023506965
(86)(22)【出願日】2022-03-04
(86)【国際出願番号】 JP2022009314
(87)【国際公開番号】W WO2022196386
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-07-28
(31)【優先権主張番号】P 2021045537
(32)【優先日】2021-03-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390033857
【氏名又は名称】株式会社フジキン
(74)【代理人】
【識別番号】110002893
【氏名又は名称】弁理士法人ＫＥＮ知財総合事務所
(72)【発明者】
【氏名】廣瀬 潤
(72)【発明者】
【氏名】澤地 淳
(72)【発明者】
【氏名】松田 隆博
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 一誠
(72)【発明者】
【氏名】執行 耕平
(72)【発明者】
【氏名】星子 泰輝
【審査官】平野 崇
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２００８／０２３７１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平１０－０２８８５５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／０２
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｂ０１Ｊ ４／００
Ｃ３０Ｂ ２５／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上流から下流へ向かうガスが流通する流路と、当該流路の中途に設けられ当該流路を流通するガスの流れを制御する流体制御機器とをそれぞれ含む複数の流体制御ユニットと、前記複数の流体制御ユニットと流体接続される複数の接続部と、前記複数の接続部を通じて導入されたガスを導出する単一のガス導出部と、を含む合流流路と、を有し、
前記複数の接続部のうち少なくとも一つの接続部は、前記合流流路の流路方向において前記ガス導出部に対して対称的に配置され、かつ、前記複数の接続部の各々には、２以上の前記流体制御ユニットが流体接続されており、
前記合流流路は、前記ガス導出部の両側近傍にそれぞれ設けられた開閉バルブを有し、各当該開閉バルブの上流側を他の部分から遮断できるように構成されている、ガス供給装置。
【請求項2】
前記複数の接続部は、前記合流流路の流路方向において、前記ガス導出部の一方側および他方側にそれぞれ複数かつ同数設けられている、請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項3】
上流から下流へ向かうガスが流通する流路と、当該流路の中途に設けられ当該流路を流通するガスの流れを制御する流体制御機器とをそれぞれ含む複数の流体制御ユニットと、前記複数の流体制御ユニットと流体接続され、当該複数の流体制御ユニットから導出されるガスを導入し、トーナメント状に合流させて外部へ導出するトーナメント状接続流路とを有するガス供給装置であって、
前記トーナメント状接続流路は、
前記流体制御ユニットにそれぞれ接続可能な導入口を有する２Ｎ本の第１段部分流路（Ｎは２以上の整数）と、
第ｋ―１段部分流路が(ｋは２からＮまでの整数)、２本ずつ合流して形成される第ｋ段部分流路と、
第Ｎ段部分流路が合流して形成され、前記ガスを外部へ導出する導出口を有する１本の第Ｎ＋１段部分流路と、を含む、
Ｎ＋１段の部分流路を有するトーナメント状の流路であり、
前記トーナメント状接続流路の各前記導入口から前記導出口までの流路長又は内容積が互いに等しい又は実質的に等しく、
前記トーナメント状接続流路は、前記第ｋ段部分流路（ｋは１からＮまでの整数）が２本ずつ合流する各箇所の上流側近傍にそれぞれ設けられた開閉バルブを有し、各当該開閉バルブの上流側を他の部分から遮断できるように構成されている、ガス供給装置。
【請求項4】
前記トーナメント状接続流路の各ガス導入口には、一又は複数の前記流体制御ユニットが直接に、又は、複数の前記流体制御ユニットが当該流体制御ユニットの下流側を互いに流体接続する合流配管を介して接続されている、請求項３に記載のガス供給装置。
【請求項5】
密閉されたプロセスチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの供給制御に請求項１ないし４のいずれかに記載のガス供給装置を用いた半導体製造装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造装置等に使用されるガス供給装置および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造プロセス等の各種製造プロセスにおいては、正確に計量した複数のプロセスガスを混合したガスをプロセスチャンバに供給するために、流体制御装置をボックスに収容したガスボックスと呼ばれるガス供給装置が用いられている（例えば、特許文献１、２等参照）。
従来の流体制御装置は、ガス毎に流体制御ユニットが構成され、これら流体制御ユニットが並列に配置されている（特許文献３等参照）。各流体制御ユニットには、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体制御機器が設けられている。各流体制御ユニットの出口側流路は、マニホールドブロックに接続され、複数のプロセスガスをこのマニホールドブロックで合流させ、当該マニホールドブロックの一端部から混合ガスを導出してプロセスチャンバに供給している。
従来の流体制御装置は、ガス毎に流体制御ユニットが構成され、これら流体制御ユニットが並列に配置されている（特許文献３等参照）。各流体制御ユニットには、開閉バルブ、レギュレータ、マスフローコントローラ等の各種の流体制御機器が設けられている。各流体制御ユニットの出口側流路は、マニホールドブロックに接続され、複数のプロセスガスをこのマニホールドブロックで合流させ、当該マニホールドブロックの一端部から混合ガスを導出してプロセスチャンバに供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2018-98387号公報
【文献】特開2018-88336号公報
【文献】特開2019-152234号公報
【文献】米国特許10,022,689号公報
【文献】特許第5037510号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
半導体製造装置では、ガス供給装置から短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給することが要求されている。
しかしながら、上記した従来構造の流体制御装置では、複数の流体制御ユニットを並列に配置して出口側流路をマニホールドブロックに接続しているため、各流体制御ユニットからプロセスチャンバへの流路の流路長が異なるため、ガス供給装置から短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給することが難しい。
特許文献４および５は、上記の課題を解決するために、複数の流体制御ユニットを放射状に配置して流体制御ユニットのプロセスチャンバまでの流路長を等しくする技術を提案しているが、流体制御機器の設置空間が大きく省スペース化が困難である。
しかしながら、上記した従来構造の流体制御装置では、複数の流体制御ユニットを並列に配置して出口側流路をマニホールドブロックに接続しているため、各流体制御ユニットからプロセスチャンバへの流路の流路長が異なるため、ガス供給装置から短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給することが難しい。
特許文献４および５は、上記の課題を解決するために、複数の流体制御ユニットを放射状に配置して流体制御ユニットのプロセスチャンバまでの流路長を等しくする技術を提案しているが、流体制御機器の設置空間が大きく省スペース化が困難である。
【0005】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、省スペース化が可能でガス供給装置から短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給可能なガス供給装置および半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の観点に係るガス供給装置は、上流から下流へ向かうガスが流通する流路と、当該流路の中途に設けられ当該流路を流通するガスの流れを制御する流体制御機器とをそれぞれ含む複数の流体制御ユニットと、
前記複数の流体制御ユニットと流体接続される複数の接続部と、前記複数の接続部を通じて導入されたガスを導出する単一のガス導出部と、を含む合流流路と、を有し、
前記複数の接続部は、前記合流流路の流路方向において前記ガス導出部に対して対称的に配置され、かつ、前記複数の接続部の各々には、２以上の前記流体制御ユニットが流体接続されている。
前記複数の流体制御ユニットと流体接続される複数の接続部と、前記複数の接続部を通じて導入されたガスを導出する単一のガス導出部と、を含む合流流路と、を有し、
前記複数の接続部は、前記合流流路の流路方向において前記ガス導出部に対して対称的に配置され、かつ、前記複数の接続部の各々には、２以上の前記流体制御ユニットが流体接続されている。
【0007】
好適には、前記複数の接続部は、前記合流流路の流路方向において、前記ガス導出部の一方側および他方側にそれぞれ複数かつ同数設けられている。
【0008】
好適には、前記合流流路は、前記ガス導出部の両側近傍にそれぞれ設けられた開閉バルブを有し、各当該開閉バルブの上流側を他の部分から遮断できるように構成されている。
【0009】
本発明の第２の観点に係るガス供給装置は、上流から下流へ向かうガスが流通する流路と、当該流路の中途に設けられ当該流路を流通するガスの流れを制御する流体制御機器とをそれぞれ含む複数の流体制御ユニットと、
前記複数の流体制御ユニットと流体接続され、当該複数の流体制御ユニットから導出されるガスを導入し、トーナメント状に合流させて外部へ導出するトーナメント状接続流路とを有するガス供給装置であって、
前記トーナメント状接続流路は、
前記流体制御ユニットにそれぞれ接続可能な導入口を有する２Ｎ本の第１段部分流路（Ｎは２以上の整数）と、
第ｋ―１段部分流路が(ｋは２からＮまでの整数)、２本ずつ合流して形成される第ｋ段部分流路と、
第Ｎ段部分流路が合流して形成され、前記ガスを外部へ導出する導出口を有する１本の第Ｎ＋１段部分流路と、を含む、
Ｎ＋１段の部分流路を有するトーナメント状の流路であり、
前記トーナメント状接続流路の各前記導入口から前記導出口までの流路長又は内容積が互いに等しい又は実質的に等しいものである。
前記複数の流体制御ユニットと流体接続され、当該複数の流体制御ユニットから導出されるガスを導入し、トーナメント状に合流させて外部へ導出するトーナメント状接続流路とを有するガス供給装置であって、
前記トーナメント状接続流路は、
前記流体制御ユニットにそれぞれ接続可能な導入口を有する２Ｎ本の第１段部分流路（Ｎは２以上の整数）と、
第ｋ―１段部分流路が(ｋは２からＮまでの整数)、２本ずつ合流して形成される第ｋ段部分流路と、
第Ｎ段部分流路が合流して形成され、前記ガスを外部へ導出する導出口を有する１本の第Ｎ＋１段部分流路と、を含む、
Ｎ＋１段の部分流路を有するトーナメント状の流路であり、
前記トーナメント状接続流路の各前記導入口から前記導出口までの流路長又は内容積が互いに等しい又は実質的に等しいものである。
【0010】
前記トーナメント状接続流路の各ガス導入口には、一又は複数の前記流体制御ユニットが直接に、又は、複数の前記流体制御ユニットが当該流体制御ユニットの下流側を互いに流体接続する合流配管を介して接続されている。
【0011】
好適には、前記トーナメント状接続流路は、前記合流する箇所の上流側近傍にそれぞれ設けられた開閉バルブを有し、各前記開閉バルブの上流側を他の部分から遮断できるように構成されている。
【0012】
本発明の半導体製造装置は、密閉されたプロセスチャンバ内においてプロセスガスによる処理工程を要する半導体装置の製造プロセスにおいて、前記プロセスガスの供給制御に上記したガス供給装置を用いている。
【発明の効果】
【0013】
本発明の第１の観点によれば、複数のガスを合流させる合流流路と複数の流体制御ユニットとの接続部を、当該合流流路の流路方向においてガス導出部の配置位置に関して対称に配置し、かつ、複数の接続部の各々には、２以上の前記流体制御ユニットを流体接続する構成としたので、対称的な配置の接続部に接続される複数の流体制御ユニットのプロセスチャンバまでの流路の流路長を等しくすることができ、省スペース化が可能で、かつ、短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給可能となる。
【0014】
本発明の第２の観点によれば、各導入口から導出口までの流路長又は内容積を互いに等しい又は実質的に等しいトーナメント状接続流路を用い、複数の流体制御ユニットから導出されるガスを導入しトーナメント状に合流させて外部へ導出させる構成としたので、複数の流体制御ユニットからプロセスチャンバまでの流路の流路長を等しくすることができ、省スペース化が可能で、かつ、短時間で安定した濃度成分の混合ガスを処理チャンバに供給可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るガス供給装置の概略構成図。
【図3】本発明の第２の実施形態に係るガス供給装置の概略構成図。
【図5】本発明の第３の実施形態に係るガス供給装置の概略構成図。
【図6】本発明の第３の実施形態に係る他のガス供給装置の流路切替えの例を示す概略図で、（ａ）は開発段階での構成例、（ｂ）は量産段階での構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係るガス供給装置１の概略構成を示す。
ガス供給装置１は、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２と、複数の合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２と、単一のメイン流路Ｍと、複数の接続流路Ｐ１,Ｐ２とを含む。このガス供給装置１をプロセスチャンバ１００に適用することにより、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置が構成される。
（第１の実施形態）
図１に本発明の第１の実施形態に係るガス供給装置１の概略構成を示す。
ガス供給装置１は、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２と、複数の合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２と、単一のメイン流路Ｍと、複数の接続流路Ｐ１,Ｐ２とを含む。このガス供給装置１をプロセスチャンバ１００に適用することにより、本発明の一実施形態に係る半導体製造装置が構成される。
【0017】
流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の各々は、流路ＣＨ、開閉バルブＶ１、流量制御器ＦＣ、開閉バルブＶ２、流路Ｃp、開閉バルブＶｐを含む。開閉バルブＶ１、流量制御器ＦＣおよび開閉バルブＶ２は、流路ＣＨの途中に設けられており、開閉バルブＶｐは、パージガスＰＧ用の流路Ｃｐの途中に設けられ、流路Ｃｐは開閉バルブＶ１と流量制御器ＦＣとの間の流路ＣＨに流体接続されている。
【0018】
各流路ＣＨには上流からプロセスガスＧが供給され、流路Ｃｐには上流からパージガスＰＧが供給される。流体制御ユニットＡ１～Ｈ２に供給されるプロセスガスＧの種類は、互いに異なる場合も互いに同じ場合もある。流路ＣＨや流路Ｃｐは、配管やブロックで形成することができる。
開閉バルブＶ１,Ｖ２は、流路ＣＨを開閉し、開閉バルブＶｐは流路Ｃｐを開閉する。
流量制御器ＦＣは、例えば、マスフローコントローラなどで構成され、流路ＣＨを上流から下流に向けて流れるガスの流量をコントロールする。
開閉バルブＶ１,Ｖ２は、流路ＣＨを開閉し、開閉バルブＶｐは流路Ｃｐを開閉する。
流量制御器ＦＣは、例えば、マスフローコントローラなどで構成され、流路ＣＨを上流から下流に向けて流れるガスの流量をコントロールする。
【0019】
上記した開閉バルブＶ１、流量制御器ＦＣ、開閉バルブＶ２、開閉バルブＶｐは、本発明の流体制御機器の一例であり、本発明の「流体制御機器」とは、ガスの流れを制御する流体制御に使用される機器であり、開閉弁(２方弁)、レギュレータ、プレッシャーゲージ、開閉弁（３方弁）、マスフローコントローラ等が含まれるが、これらに限定されるわけではない。また、本実施形態では、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の構成を同様の構成としたが、これに限定されるわけではなく、互いに異なる構成でもよく、また、圧力計等の流体を制御しない流体機器も各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２に含めることができる。
また、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の構成要素は、上流から下流に向けて一列に配置されることが好ましく、また、流体制御ユニットＡ１～Ｈ２は並列配置されることが好ましい。さらに、流体制御ユニットＡ１～Ｈ２は、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２に対して直交する向きに配置されることが好ましい。このような配置とすることで、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の配置に要するスペースを最小化することができる。
また、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の構成要素は、上流から下流に向けて一列に配置されることが好ましく、また、流体制御ユニットＡ１～Ｈ２は並列配置されることが好ましい。さらに、流体制御ユニットＡ１～Ｈ２は、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２に対して直交する向きに配置されることが好ましい。このような配置とすることで、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の配置に要するスペースを最小化することができる。
【0020】
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２は、両端部が閉塞した流路であり、配管やマニホールドブロック等で形成され、これらは互いに同一の構造および寸法を有することが好ましい。
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２は、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の各流路ＣＨの下流端部が流体接続される複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２と、当該合流流路ＭＨＣ１内で合流した混合ガスを導出する単一のガス導出部Ｋ１とをそれぞれ有する。
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２は、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２の各流路ＣＨの下流端部が流体接続される複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２と、当該合流流路ＭＨＣ１内で合流した混合ガスを導出する単一のガス導出部Ｋ１とをそれぞれ有する。
【0021】
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１は、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の流路方向において中央位置に配置されている。合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２は、直線状に形成することができるが、中央位置に関して対称性を有していれば、湾曲していてもよい。
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、流路方向の中央位置に関して左右対称な位置に配置されている。すなわち、複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、ガス導出部Ｋ１に対して対称的に配置される。接続部ＬＣ１,ＲＣ１と接続部ＬＣ２,ＲＣ２とがそれぞれ左右対称な位置に配置されている。すなわち、複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の流路方向において、ガス導出部Ｋ１の一方側および他方側にそれぞれ複数かつ同数設けられている。
（尚、合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１から両側の接続部ＬＣ１，ＲＣ１までの部分をそれぞれ第１段部分流路Ｔ１とも呼び、それらの両側の部分をそれぞれ合流配管Ｊとも呼ぶ。）
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、流路方向の中央位置に関して左右対称な位置に配置されている。すなわち、複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、ガス導出部Ｋ１に対して対称的に配置される。接続部ＬＣ１,ＲＣ１と接続部ＬＣ２,ＲＣ２とがそれぞれ左右対称な位置に配置されている。すなわち、複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２は、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の流路方向において、ガス導出部Ｋ１の一方側および他方側にそれぞれ複数かつ同数設けられている。
（尚、合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１から両側の接続部ＬＣ１，ＲＣ１までの部分をそれぞれ第１段部分流路Ｔ１とも呼び、それらの両側の部分をそれぞれ合流配管Ｊとも呼ぶ。）
【0022】
合流流路ＭＨＣ１の接続部ＬＣ１には流体制御ユニットＡ１,Ｃ１が流体接続され、合流流路ＭＨＣ１の接続部ＬＣ２には流体制御ユニットＡ２,Ｃ２が流体接続され、合流流路ＭＨＣ１の接続部ＲＣ１には流体制御ユニットＢ１,Ｄ１が流体接続され、合流流路ＭＨＣ１の接続部ＲＣ２には流体制御ユニットＢ２,Ｄ２が流体接続されている。
同様に、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＬＣ１には流体制御ユニットＥ１,Ｇ１が接続され、合流流路ＭＨＣ１の接続部ＬＣ２には流体制御ユニットＥ２,Ｇ２が接続され、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＲＣ１には流体制御ユニットＦ１,Ｈ１が接続され、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＲＣ２には流体制御ユニットＦ２,Ｈ２が接続されている。
各接続部ＬＣ１～ＲＣ２にそれぞれ接続される２つの流路ＣＨは、対向するように接続されていてもよいし、異なる方向を向くように接続されていてもよい。なお、本実施形態では、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の各接続部ＬＣ１～ＲＣ２に２つの流体制御ユニットを接続する場合を例に挙げたが、これに限定されるわけではなく、各接続部ＬＣ１～ＲＣ２に３つ以上の流体制御ユニットを流体接続することも可能である。
同様に、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＬＣ１には流体制御ユニットＥ１,Ｇ１が接続され、合流流路ＭＨＣ１の接続部ＬＣ２には流体制御ユニットＥ２,Ｇ２が接続され、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＲＣ１には流体制御ユニットＦ１,Ｈ１が接続され、合流流路ＭＨＣ２の接続部ＲＣ２には流体制御ユニットＦ２,Ｈ２が接続されている。
各接続部ＬＣ１～ＲＣ２にそれぞれ接続される２つの流路ＣＨは、対向するように接続されていてもよいし、異なる方向を向くように接続されていてもよい。なお、本実施形態では、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の各接続部ＬＣ１～ＲＣ２に２つの流体制御ユニットを接続する場合を例に挙げたが、これに限定されるわけではなく、各接続部ＬＣ１～ＲＣ２に３つ以上の流体制御ユニットを流体接続することも可能である。
【0023】
合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の各ガス導出部Ｋ１は、それぞれ接続流路Ｐ１,Ｐ２によって、メイン流路Ｍの合流部Ｒと流体接続されている。接続流路Ｐ１,Ｐ２は、同一の構造および寸法の配管等で形成されるのが好ましい。
メイン流路Ｍは、プロセスチャンバ１００に、複数のプロセスガスＧの混合ガスを供給する、またはパージガスＰＧを供給するための流路であり、配管等で形成される。
メイン流路Ｍは、プロセスチャンバ１００に、複数のプロセスガスＧの混合ガスを供給する、またはパージガスＰＧを供給するための流路であり、配管等で形成される。
【0024】
ここで、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２は、メイン流路Ｍの合流部Ｒに対して対称的に配置されている。合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２の対称的な配置には、合流部Ｒに対して左右対称な配置、上下対称な配置、面対称な配置、線対称な配置であることが含まれ、これらのいずれかであればよい。また、合流部Ｒの中心点に関して点対称であってもよい。本実施形態では、２つの合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２を例示したが、３つ以上の合流流路を備えていてもよく、その場合は、合流部Ｒの中心点に関して３つ以上の合流流路を点対称に配置する。
【0025】
複数の接続部ＬＣ１～ＲＣ２をガス導出部Ｋ１に対して対称的に配置することで、接続部ＬＣ１からガス導出部Ｋ１までの流路長と接続部ＲＣ１からガス導出部Ｋ１までの流路の流路長を等しくすることができ、また、接続部ＬＣ２からガス導出部Ｋ１までの流路長と接続部ＲＣ２からガス導出部Ｋ１までの流路の流路長を等しくすることができる。
加えて、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２をメイン流路Ｍの合流部Ｒに対して対称的に配置することで、合流流路ＭＨＣ１のガス導出部Ｋ１からメイン流路Ｍの合流部Ｒまでの流路長と、合流流路ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１からメイン流路Ｍの合流部Ｒまでの流路長とを等しくすることができる。
加えて、合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２をメイン流路Ｍの合流部Ｒに対して対称的に配置することで、合流流路ＭＨＣ１のガス導出部Ｋ１からメイン流路Ｍの合流部Ｒまでの流路長と、合流流路ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１からメイン流路Ｍの合流部Ｒまでの流路長とを等しくすることができる。
【0026】
ガス供給装置１を上記構成とすることにより、図２に示すように、複数の流体制御ユニットＡ１,Ｂ１,Ｃ１,Ｄ１,Ｅ１,Ｆ１，Ｇ１，Ｈ１の流路ＣＨの最下流側に配置された流体制御機器である開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路の流路長（または内容積）をそれぞれ等しくでき、また、複数の流体制御ユニットＡ２,Ｂ２，Ｃ２,Ｄ２,Ｅ２,Ｆ２，Ｇ２，Ｈ２の流路ＣＨの最下流側に配置された流体制御機器である開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路の流路長（または内容積）をそれぞれ等しくできる。
仮に、全ての流体制御ユニットＡ１～Ｈ２を並列に並べた場合には、各開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路長はそれぞれ異なるが、本実施形態では、対称的な配置関係にある流体制御ユニットの各開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路長を等しくすることができる。
この結果、ガス供給装置１の省スペース化が可能で、かつ、ガス供給装置１から短時間で安定した濃度成分の混合ガスをプロセスチャンバ１００に供給可能となる。
また、本実施形態によれば、全ての流体制御ユニットＡ１～Ｈ２を並列に並べた場合と比べて、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２のプロセスチャンバ１００までの流路長の短縮化が可能となる。
仮に、全ての流体制御ユニットＡ１～Ｈ２を並列に並べた場合には、各開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路長はそれぞれ異なるが、本実施形態では、対称的な配置関係にある流体制御ユニットの各開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路長を等しくすることができる。
この結果、ガス供給装置１の省スペース化が可能で、かつ、ガス供給装置１から短時間で安定した濃度成分の混合ガスをプロセスチャンバ１００に供給可能となる。
また、本実施形態によれば、全ての流体制御ユニットＡ１～Ｈ２を並列に並べた場合と比べて、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２のプロセスチャンバ１００までの流路長の短縮化が可能となる。
【0027】
上記実施形態では、２つの合流流路ＭＨＣ１,ＭＨＣ２を備える場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、１つの合流流路ＭＨＣ１のみを使用した場合も本発明の実施形態に含まれる。
【0028】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るガス供給装置１０の概略構成図である。
本実施形態は、各導入口ＴＣから導出口ＴＯまでの流路長又は内容積を互いに等しい又は実質的に等しいトーナメント状接続流路Ｔを用い、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ６から導出されるガスを導入しトーナメント状に合流させて外部へ導出させる形態である。
本実施形態のガス供給装置１０は、流体制御ユニットＡ１～Ｈ６と、トーナメント状接続流路Ｔと、合流配管Ｊから構成される。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るガス供給装置１０の概略構成図である。
本実施形態は、各導入口ＴＣから導出口ＴＯまでの流路長又は内容積を互いに等しい又は実質的に等しいトーナメント状接続流路Ｔを用い、複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ６から導出されるガスを導入しトーナメント状に合流させて外部へ導出させる形態である。
本実施形態のガス供給装置１０は、流体制御ユニットＡ１～Ｈ６と、トーナメント状接続流路Ｔと、合流配管Ｊから構成される。
【0029】
流体制御ユニットＡ１～Ｈ６の各々は、第１の実施形態の流体制御ユニットＡ１～Ｈ２と同様で、流路ＣＨ、開閉バルブＶ１（いずれも図１参照）、流量制御器ＦＣ、開閉バルブＶ２、開閉バルブＶｐ（図１参照）を含み、流路ＣＨを開閉するとともに流路ＣＨを上流から下流に向けて流れるガスの流量をコントロールするユニットである。図３では、簡略化のために、流路ＣＨ、開閉バルブＶ１、開閉バルブＶｐの図示を省略し、流量制御器ＦＣ、開閉バルブＶ２を流体制御ユニットＡ１についてのみ図示している。
【0030】
前記トーナメント状接続流路Ｔは、
前記流体制御ユニットＡ１～Ｈ６にそれぞれ接続可能な導入口ＴＣを有する２Ｎ本の第１段部分流路Ｔ１（Ｎは２以上の整数）と、
第ｋ―１段部分流路Ｔｋ－１が(ｋは２からＮまでの整数)、２本ずつ合流して形成される第ｋ段部分流路Ｔｋと、
第Ｎ段部分流路ＴＮが合流して形成され、ガスを外部へ導出する導出口ＴＯを有する１本の第Ｎ＋１段部分流路ＴＮ＋１と、を含む、
Ｎ＋１段の部分流路を有するトーナメント状の流路である。
また、トーナメント状接続流路Ｔの各導入口ＴＣから導出口ＴＯまでの流路長（又は内容積）が互いに（実質的に）等しく形成されている。
この構成は、例えば、段ごとに全ての部分流路Ｔｋ（ｋは１からＮまでの整数）の流路長を（実質的に）等しくし、流路を同一内径で形成することにより実現できる。
本実施形態のトーナメント状接続流路Ｔは、Ｎ＝３の例であり、８本の第１段部分流路Ｔ１と、この第１段部分流路Ｔ１が２本ずつ合流部Ｕ１で合流して形成された４本の第２段部分流路Ｔ２と、この第２段部分流路Ｔ２が２本ずつ合流部Ｕ２で合流して形成された２本の第３段部分流路Ｔ３と、この２本の第３段部分流路Ｔ３合流部がＵ３で合流して形成された１本の第４段部分流路Ｔ４とを含む。
各部分流路Ｔ１～Ｔ４は、配管で形成してもよく、マニホールドや流路ブロックで構成してもよい。また、段ごとに全ての部分流路の流路径が等しいことが好ましい。
前記流体制御ユニットＡ１～Ｈ６にそれぞれ接続可能な導入口ＴＣを有する２Ｎ本の第１段部分流路Ｔ１（Ｎは２以上の整数）と、
第ｋ―１段部分流路Ｔｋ－１が(ｋは２からＮまでの整数)、２本ずつ合流して形成される第ｋ段部分流路Ｔｋと、
第Ｎ段部分流路ＴＮが合流して形成され、ガスを外部へ導出する導出口ＴＯを有する１本の第Ｎ＋１段部分流路ＴＮ＋１と、を含む、
Ｎ＋１段の部分流路を有するトーナメント状の流路である。
また、トーナメント状接続流路Ｔの各導入口ＴＣから導出口ＴＯまでの流路長（又は内容積）が互いに（実質的に）等しく形成されている。
この構成は、例えば、段ごとに全ての部分流路Ｔｋ（ｋは１からＮまでの整数）の流路長を（実質的に）等しくし、流路を同一内径で形成することにより実現できる。
本実施形態のトーナメント状接続流路Ｔは、Ｎ＝３の例であり、８本の第１段部分流路Ｔ１と、この第１段部分流路Ｔ１が２本ずつ合流部Ｕ１で合流して形成された４本の第２段部分流路Ｔ２と、この第２段部分流路Ｔ２が２本ずつ合流部Ｕ２で合流して形成された２本の第３段部分流路Ｔ３と、この２本の第３段部分流路Ｔ３合流部がＵ３で合流して形成された１本の第４段部分流路Ｔ４とを含む。
各部分流路Ｔ１～Ｔ４は、配管で形成してもよく、マニホールドや流路ブロックで構成してもよい。また、段ごとに全ての部分流路の流路径が等しいことが好ましい。
【0031】
導入口ＴＣは、各第１段部分流路Ｔ１の上流側端部に設けられ、各導入口ＴＣに一又は複数の流体制御ユニットＡ１～Ｈ６を直接又は合流配管Ｊを介して接続できるように構成されている。合流配管Ｊは、複数の流体制御ユニットの下流側を互いに流体接続する配管で、第１の実施形態の合流流路ＭＨＣ１又はＭＨＣ２の接続部ＬＣ１，ＲＣ１の外側部分に相当する。
図３では、流体制御ユニットＡ１～Ｈ６は、各導入口ＴＣに接続されるグループＡ～Ｈに分けて示している。
グループＡでは、流体制御ユニットＡ２及びＡ３は導入口ＴＣに直接接続され、流体制御ユニットＡ１及びＡ４は導入口ＴＣに合流配管Ｊを介して接続されている。また、グループＨでは、流体制御ユニットＨ３及びＨ４は導入口ＴＣに直接接続され、流体制御ユニットＨ１，Ｈ２，Ｈ５及びＨ６は導入口ＴＣに合流配管Ｊを介して接続されている。
一方、グループＢでは、流体制御ユニットＢ１及びＢ２は導入口ＴＣに直接接続され、グループＣ、Ｄ、Ｆ、Ｇでも、同様に２つの流体制御ユニットが導入口ＴＣに直接接続されている。また、グループＥでは、１つの流体制御ユニットＥ１が導入口ＴＣに直接接続されている。
図３では、流体制御ユニットＡ１～Ｈ６は、各導入口ＴＣに接続されるグループＡ～Ｈに分けて示している。
グループＡでは、流体制御ユニットＡ２及びＡ３は導入口ＴＣに直接接続され、流体制御ユニットＡ１及びＡ４は導入口ＴＣに合流配管Ｊを介して接続されている。また、グループＨでは、流体制御ユニットＨ３及びＨ４は導入口ＴＣに直接接続され、流体制御ユニットＨ１，Ｈ２，Ｈ５及びＨ６は導入口ＴＣに合流配管Ｊを介して接続されている。
一方、グループＢでは、流体制御ユニットＢ１及びＢ２は導入口ＴＣに直接接続され、グループＣ、Ｄ、Ｆ、Ｇでも、同様に２つの流体制御ユニットが導入口ＴＣに直接接続されている。また、グループＥでは、１つの流体制御ユニットＥ１が導入口ＴＣに直接接続されている。
【0032】
上記のように、トーナメント状接続流路Ｔの各導入口ＴＣから導出口ＴＯまでの流路長（又は内容積）が互いに（実質的に）等しく形成されているので、各導入口ＴＣに直接接続された流体制御ユニットＡ２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２，Ｅ１，Ｆ１，Ｆ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｈ３及びＨ４から導出口ＴＯまでの流路長が互いに（実質的に）等しくなる。
また、グループＡにおける導入口ＴＣから合流配管Ｊの接続部ＪＣまでの距離をグループＨにおける導入口ＴＣから合流配管Ｊの最初の接続部ＪＣまでの距離を同じにすれば、接続部ＪＣに接続された流体制御ユニットＡ１，Ａ４，Ｈ２及びＨ５から導出口ＴＯまでの流路長が互いに（実質的に）等しくなる。
図４は、図３のガス供給装置の各流体制御ユニットＡ１～Ｈ６からプロセスチャンバ１００（導出口ＴＯ）までの流路長の関係を説明するための図表である。
また、グループＡにおける導入口ＴＣから合流配管Ｊの接続部ＪＣまでの距離をグループＨにおける導入口ＴＣから合流配管Ｊの最初の接続部ＪＣまでの距離を同じにすれば、接続部ＪＣに接続された流体制御ユニットＡ１，Ａ４，Ｈ２及びＨ５から導出口ＴＯまでの流路長が互いに（実質的に）等しくなる。
図４は、図３のガス供給装置の各流体制御ユニットＡ１～Ｈ６からプロセスチャンバ１００（導出口ＴＯ）までの流路長の関係を説明するための図表である。
【0033】
このように、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、対称的な配置関係にある流体制御ユニットの各開閉バルブＶ２からプロセスチャンバ１００までの流路長を等しくすることができ、全ての流体制御ユニットＡ１～Ｈ６を並列に並べた場合と比べて、各流体制御ユニットＡ１～Ｈ２のプロセスチャンバ１００までの流路長の短縮化が可能となる。その結果、ガス供給装置１０の省スペース化が可能で、かつ、ガス供給装置１０から短時間で安定した濃度成分の混合ガスをプロセスチャンバ１００に供給可能となる。
【0034】
上記実施形態では、段数Ｎ＝３のトーナメント状流路に、２１個の流体制御ユニットＡ１～Ｈ６を接続した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではない。トーナメント状接続流路Ｔの段数Ｎを増やすことにより、プロセスチャンバ１００までの流路長を等しく保ちつつ、より多くの流体制御ユニットを接続することができる。
【0035】
（第１の実施形態と第２の実施形態の関係）
図１に示す第１の実施形態は、第２の実施形態におけるＮ＝２のトーナメント状接続流路に該当する。すなわち、第１の実施形態の合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１から両側の接続部ＬＣ１，ＲＣ１までの部分は、それぞれ第１段部分流路Ｔ１に相当し、それらの両側の部分は、それぞれ合流配管Ｊに相当し、接続部ＬＣ２，ＲＣ２は接続部ＪＣに相当し、接続流路Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ第２段部分流路Ｔ２に相当し、メイン流路Ｍは、第３段部分流路Ｔ３に相当する。
図１に示す第１の実施形態は、第２の実施形態におけるＮ＝２のトーナメント状接続流路に該当する。すなわち、第１の実施形態の合流流路ＭＨＣ１，ＭＨＣ２のガス導出部Ｋ１から両側の接続部ＬＣ１，ＲＣ１までの部分は、それぞれ第１段部分流路Ｔ１に相当し、それらの両側の部分は、それぞれ合流配管Ｊに相当し、接続部ＬＣ２，ＲＣ２は接続部ＪＣに相当し、接続流路Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ第２段部分流路Ｔ２に相当し、メイン流路Ｍは、第３段部分流路Ｔ３に相当する。
【0036】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係るガス供給装置２０の概略構成図である。
本実施形態は、第２の実施形態において、トーナメント状接続流路Ｔの各合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の上流側近傍にそれぞれ開閉バルブＶＳを設けたもので、各開閉バルブＶＳの上流側を他の部分から遮断できるようにした形態である。
図５は、本発明の第３の実施形態に係るガス供給装置２０の概略構成図である。
本実施形態は、第２の実施形態において、トーナメント状接続流路Ｔの各合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の上流側近傍にそれぞれ開閉バルブＶＳを設けたもので、各開閉バルブＶＳの上流側を他の部分から遮断できるようにした形態である。
【0037】
この開閉バルブＶＳがないと、例えば、グループＡ（流体制御ユニットＡ１～Ａ４）が使用されないとき、グループＡ下流の合流部Ｕ１からこれらの流体制御ユニットＡ１～Ａ４の各開閉バルブＶ２までの流路が、いわゆる盲腸配管（Dead Space）になって、そこに存在する残留ガス等のために、プロセスチャンバ１００へ供給するプロセスガス種の切替えやパージに時間が掛かるという問題が発生する恐れがある。
このような流体制御ユニットのグループＡ～Ｈいずれかが使用されない場合とは、例えば以下のよう場合がある。
１）ガス供給装置２０がグループＡ～Ｈごとに異なるプロセスガスを流すように構成されている場合において、処理プロセスの切替えにより、あるプロセスガスが使用されなくなったため、対応するグループが使用されなくなった場合。
２）本ガス供給装置２０を含むプロセス装置の開発段階では構成に含まれていたグループを、プロセス装置の量産段階では削除した場合。この場合において、開発段階の配管系を量産段階のプロセス装置に流用すると、削除したグループに接続していた部分が盲腸配管になる。
このような流体制御ユニットのグループＡ～Ｈいずれかが使用されない場合とは、例えば以下のよう場合がある。
１）ガス供給装置２０がグループＡ～Ｈごとに異なるプロセスガスを流すように構成されている場合において、処理プロセスの切替えにより、あるプロセスガスが使用されなくなったため、対応するグループが使用されなくなった場合。
２）本ガス供給装置２０を含むプロセス装置の開発段階では構成に含まれていたグループを、プロセス装置の量産段階では削除した場合。この場合において、開発段階の配管系を量産段階のプロセス装置に流用すると、削除したグループに接続していた部分が盲腸配管になる。
【0038】
本実施形態では、各合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の上流側近傍にそれぞれ開閉バルブＶＳを設けたので、使用されないグループ下流の合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３の上流側の開閉バルブＶＳを閉じることにより、その開閉バルブＶＳの上流側の配管系を他の部分から遮断することができ、これにより盲腸配管の形成を防ぐことができる。
これらの開閉バルブＶＳ（仕切弁ともいう）は、自動バルブでもよいが、開閉頻度が少ない場合は手動バルブでもよい。また、これらの開閉バルブＶＳは、盲腸配管発生防止のため、合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３にできるだけ近づけて配置する。
これらの開閉バルブＶＳ（仕切弁ともいう）は、自動バルブでもよいが、開閉頻度が少ない場合は手動バルブでもよい。また、これらの開閉バルブＶＳは、盲腸配管発生防止のため、合流部Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３にできるだけ近づけて配置する。
【0039】
図６は、本実施形態の他のガス供給装置３０の流路切替えの例を示す概略図で、（ａ）は開発段階での構成例、（ｂ）は量産段階での構成例を示す。ここで、「開発段階」「量産段階」とは、ガス供給装置を採用するプロセス装置の開発段階、量産段階をいう。
図６（ａ）に示す開発段階の装置には、グループＣ、Ｄの流体制御ユニットＣ１～Ｄ２が構成に含まれていたが、図６（ｂ）に示す量産段階の装置では、グループＣ、Ｄの流体制御ユニットＣ１～Ｄ２を削除している。この場合において、量産段階の装置に開発段階の配管系を流用すると、グループＣ，Ｄに接続していた部分（破線で示す）が盲腸配管になる。
図６（ａ）に示す開発段階の装置には、グループＣ、Ｄの流体制御ユニットＣ１～Ｄ２が構成に含まれていたが、図６（ｂ）に示す量産段階の装置では、グループＣ、Ｄの流体制御ユニットＣ１～Ｄ２を削除している。この場合において、量産段階の装置に開発段階の配管系を流用すると、グループＣ，Ｄに接続していた部分（破線で示す）が盲腸配管になる。
【0040】
しかし、本実施形態のガス供給装置３０では、グループＣ，Ｄからの流路の、当該流路がグループＡ，Ｂからの流路と合流する合流部Ｕ２の上流側近傍に設けられた開閉バルブＶＳ１を閉じることにより、上記グループＣ，Ｄに接続していた部分（破線で示す）を他の部分から切り離すことができ、盲腸配管の発生を防ぐことができる。
このように、本実施形態のガス供給装置３０をプロセス装置に採用すれば、開発段階において含まれていた流体制御ユニットの一部を量産段階において削除する場合でも、上記盲腸配管の問題を防ぎつつ、量産段階の装置にガス供給装置３０の配管系をそのまま流用することができるため、配管系の設計変更等の開発コストを削減することができる。
このように、本実施形態のガス供給装置３０をプロセス装置に採用すれば、開発段階において含まれていた流体制御ユニットの一部を量産段階において削除する場合でも、上記盲腸配管の問題を防ぎつつ、量産段階の装置にガス供給装置３０の配管系をそのまま流用することができるため、配管系の設計変更等の開発コストを削減することができる。
【0041】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
【符号の説明】
【0042】
１，１０、２０，３０ ：ガス供給装置
１００ ：プロセスチャンバ
Ａ１～Ｈ６ ：流体制御ユニット
ＣＨ ：流路
Ｃｐ ：流路
ＦＣ ：流量制御器
Ｇ ：プロセスガス
Ｊ ：合流配管
ＪＣ ：（合流配管Ｊの）接続部
Ｋ１ ：ガス導出部
ＬＣ１,ＬＣ２,ＲＣ１,ＲＣ２ ：接続部
Ｍ ：メイン流路
ＭＨＣ１,ＭＨＣ２ ：合流流路
Ｐ１,Ｐ２ ：接続流路
ＰＧ ：パージガス
Ｒ ：合流部
Ｔ ：トーナメント状接続流路
ＴＣ ：導入口ＴＣ
Ｔ１ ：第１段部分流路
Ｔ２ ：第２段部分流路
ＴＯ ：導出口
Ｕ１，Ｕ２,Ｕ３：合流部
Ｖ１ ：開閉バルブ
Ｖ２ ：開閉バルブ
Ｖｐ ：開閉バルブ
ＶＳ ：開閉バルブ
１００ ：プロセスチャンバ
Ａ１～Ｈ６ ：流体制御ユニット
ＣＨ ：流路
Ｃｐ ：流路
ＦＣ ：流量制御器
Ｇ ：プロセスガス
Ｊ ：合流配管
ＪＣ ：（合流配管Ｊの）接続部
Ｋ１ ：ガス導出部
ＬＣ１,ＬＣ２,ＲＣ１,ＲＣ２ ：接続部
Ｍ ：メイン流路
ＭＨＣ１,ＭＨＣ２ ：合流流路
Ｐ１,Ｐ２ ：接続流路
ＰＧ ：パージガス
Ｒ ：合流部
Ｔ ：トーナメント状接続流路
ＴＣ ：導入口ＴＣ
Ｔ１ ：第１段部分流路
Ｔ２ ：第２段部分流路
ＴＯ ：導出口
Ｕ１，Ｕ２,Ｕ３：合流部
Ｖ１ ：開閉バルブ
Ｖ２ ：開閉バルブ
Ｖｐ ：開閉バルブ
ＶＳ ：開閉バルブ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】