特許 6966499 ガス供給ユニット及びガス供給方法

(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】6966499

(24)【登録日】2021年10月25日

(45)【発行日】2021年11月17日

(54)【発明の名称】ガス供給ユニット及びガス供給方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20211108BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20211108BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20211108BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 B

   H01L21/205

   C23C16/455

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2019-40460(P2019-40460)

(22)【出願日】2019年3月6日

(65)【公開番号】特開2020-145301(P2020-145301A)

(43)【公開日】2020年9月10日

【審査請求日】2020年9月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】特許業務法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 竹矢

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０２０−０２６５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２２２８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０８４５２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１温度に制御された第１ガス、又は、化学反応を開始する反応開始温度が前記第１温度より低い第２ガスをチャンバに供給するガス供給ユニットにおいて、
ベースプレートと、
前記第１ガス又は前記第２ガスが流れる上部機器と、
前記ベースプレートと前記上部機器との間に配設され、前記上部機器の流路に接続すると共に、前記ベースプレートと前記上部機器との間に空間部を形成する複数の中間ブロックと、
前記上部機器を前記第１温度に加熱する第１ヒータと、
前記空間部に冷却エアを供給し、前記上部機器を前記反応開始温度以下まで冷却する冷却部材と、を有すること、
を特徴とするガス供給ユニット。

【請求項2】

請求項１に記載するガス供給ユニットにおいて、
前記第１ヒータは、面状のヒータであること、
前記冷却部材は、前記第１ヒータと前記上部機器との間に配置され、前記第１ヒータと前記上部機器に面接触するアルミ製の冷却プレート部材であること、
を特徴とするガス供給ユニット。

【請求項3】

請求項２に記載するガス供給ユニットにおいて、
前記冷却プレート部材は、前記空間部に前記冷却エアを供給する冷却流路が、前記第１ガスが前記ガス供給ユニットを流れる方向に沿って形成されていること、
を特徴とするガス供給ユニット。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載するガス供給ユニットにおいて、
前記空間部は、前記冷却部材から前記冷却エアを供給される開口部と反対側の開口部が、前記上部機器に当接するように配置された面状の第２ヒータにより塞がれていること、
を特徴とするガス供給ユニット。

【請求項5】

第１温度に制御された第１ガス、又は、化学反応を開始する反応開始温度が前記第１温度より低い第２ガスが流れる上部機器を、ヒータを用いて加熱した状態で、前記第１ガスをチャンバに供給する第１ガス供給工程と、
前記上部機器と、前記上部機器を支持するベースプレートとの間に配設される中間ブロックにより、前記上部機器と前記ベースプレートとの間に形成された空間部に、冷却エアを供給し、前記上部機器を冷却する冷却工程と、
前記冷却工程にて、前記上部機器の温度が前記反応開始温度以下になった後、前記第２ガスを前記チャンバに供給する第２ガス供給工程と、
を有することを特徴とするガス供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガス供給ユニット及びガス供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体製造工程には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜といった薄膜をウエハの表面に形成する工程が多数含まれている。薄膜は、例えば、ＣＶＤ装置を用いて形成される。ＣＶＤ装置では、薄膜材料を構成する元素からなる１種又は数種のプロセスガスをウエハ上に供給している。ウエハ表面に形成される薄膜を所望のものにするために、ガスを供給するガス供給ユニットがＣＶＤ装置に組み込まれている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

プロセスガスの中には、常温で液化するものがある。プロセスガスの気化状態を保つため、ガス供給ユニットは、プロセスガスが流れる流体機器をヒータによって、プロセスガスと同程度の温度に加熱する。

【0004】

プロセスガスを用いて成膜を行うと、ウエハ表面だけでなく、チャンバの内表面や配管内面にも、デポジット膜や副生成物が堆積する。これらの堆積物は、薄膜の品質低下やパーティクル発生の要因になる。そのため、クリーニングガスをガス供給ユニットやチャンバに適時供給することにより、チャンバの内表面や配管内面に堆積した堆積物をクリーニングガスと化学反応させて除去するクリーニングが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−２３４０２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記従来の技術には以下の問題があった。すなわち、クリーニングガスの中には、プロセスガスより低温に制御されないと、チャンバに流れる前に堆積物と反応して、配管内面を腐食させる、或いは、配管内面のデポジット膜を成長させるガスがある。この種のクリーニングガスを使用する場合、従来のガス供給ユニットは、クリーニングガスの反応開始温度以下になるまで、流体機器を自然冷却させていた。自然冷却を行う間、作業が滞る。よって、半導体製造装置のプロセス時間の短縮には改善の余地があった。

【0007】

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、冷却時間を短くして、半導体製造装置のプロセス時間を短縮できるガス供給ユニット及びガス供給方法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】

【0008】

本発明の一態様は、次のような構成を有している。（１）第１温度に制御された第１ガス、又は、化学反応を開始する反応開始温度が前記第１温度より低い第２ガスをチャンバに供給するガス供給ユニットにおいて、ベースプレートと、前記第１ガスと前記第２ガスが流れる上部機器と、前記ベースプレートと前記上部機器との間に配設され、前記上部機器の流路に接続すると共に、前記ベースプレートと前記上部機器との間に空間部を形成する複数の中間ブロックと、前記上部機器を前記第１温度に加熱する第１ヒータと、前記空間部に冷却エアを供給し、前記上部機器を前記反応開始温度以下まで冷却する冷却部材と、を有すること、を特徴とする。

【0009】

上記構成のガス供給ユニットでは、第１ヒータにより上部機器を加熱して第１ガスを供給した後、チャンバに第２ガスを供給して、ガス供給ユニットやチャンバや配管のクリーニングを行う場合、第２ガスを供給する前に空間部に冷却エアを供給する。空間部に供給された冷却エアは、第１ヒータにより加熱された上部機器と熱交換を行い、上部機器を冷却する。よって、本形態のガス供給ユニットによれば、上部機器を自然冷却する場合より、上部機器の冷却時間を短縮することができ、半導体製造装置のプロセス時間を短縮することができる。

【0010】

（２）（１）に記載のガス供給ユニットにおいて、前記第１ヒータは、面状のヒータであること、前記冷却部材は、前記第１ヒータと前記上部機器との間に配置され、前記第１ヒータと前記上部機器に面接触するアルミ製の冷却プレート部材であること、が好ましい。

【0011】

上記構成のガス供給ユニットでは、ステンレスより伝熱性が高いアルミを材質とする冷却プレート部材が、上部機器と第１ヒータに面接触している。第１ヒータが発熱する場合、冷却プレート部材は、第１ヒータと同程度の温度まで素早く昇温し、第１ヒータと一体的に上部機器を加熱する。一方、第１ヒータが発熱しなくなり、冷却エアが空間部に供給される場合、冷却プレート部材は、冷却エアにより素早く冷却され、上部機器を冷やす。よって、上記構成のガス供給ユニットによれば、上部機器と第１ヒータとの間に冷却プレート部材を配設していても、上部機器を効率良く加熱・冷却することができる。

【0012】

（３）（２）に記載のガス供給ユニットにおいて、前記冷却プレート部材は、前記空間部に前記冷却エアを供給する冷却流路が、前記第１ガスが前記ガス供給ユニットを流れる方向に沿って形成されていること、が好ましい。

【0013】

上記構成のガス供給ユニットは、前記第１ガスが前記ガス供給ユニットを流れる方向に沿って冷却エアが冷却プレート部材に流れるので、上部機器を均一に冷却し、冷却時間を短縮できる。

【0014】

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載するガス供給ユニットにおいて、前記空間部は、前記冷却部材から前記冷却エアを供給される開口部と反対側の開口部が、前記上部機器に当接するように配置された面状の第２ヒータにより塞がれていること、が好ましい。

【0015】

上記構成のガス供給ユニットは、冷却エアを空間部全体に行き渡らせることができるので、上部機器と複数の中間ブロックを均一に冷却し、冷却時間を短くすることができる。

【0016】

更に、本発明の別態様は、第１温度に制御された第１ガスと、化学反応を開始する反応開始温度が前記第１温度より低い第２ガスとが流れる上部機器を、ヒータを用いて加熱した状態で、前記第１ガスをチャンバに供給する第１ガス供給工程と、前記上部機器と、前記上部機器を支持するベースプレートとの間に形成された空間部に、冷却エアを供給し、前記上部機器を冷却する冷却工程と、前記冷却工程にて、前記上部機器の温度が前記反応開始温度以下になった後、前記第２ガスを前記チャンバに供給する第２ガス供給工程と、を有することを特徴とするガス供給方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明のガス供給ユニットによれば、冷却時間を短くして、半導体製造装置のプロセス時間を短縮できるガス供給ユニット及びガス供給方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係るガス供給ユニットの外観斜視図である。

【図2】ガス供給ユニットの上面図である。

【図3】ガス供給ユニットの側面図である。

【図4】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図5】冷却エアの流れを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に、本発明に係るガス供給ユニット及びガス供給方法の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガス供給ユニット１の外観斜視図である。図２は、ガス供給ユニット１の上面図である。図３は、ガス供給ユニット１の側面図である。図４は、図１のＡ−Ａ断面図である。図５は、冷却エアの流れを説明する図である。尚、以下の説明では、ベースプレート１０の厚み方向を上下方向として説明する。

【0020】

図１及び図２に示すガス供給ユニット１は、圧力センサ１６とバルブ１７を直列一体に連結したものである。ガス供給ユニット１は、例えば、半導体に薄膜を形成するＣＶＤ装置に用いられる。ＣＶＤ装置は、例えば、チャンバ５に接続する共通系統に対して、プロセスガスを供給する第１ガス供給系統と、パージガスを供給する第２ガス供給系統と、クリーニングガスを供給する第３ガス供給系統が分岐して設けられている。ガス供給ユニット１は、共通系統に配設されている。第１〜第３ガス供給系統が共通系統に接続する接続点には、図示しない切換弁が配設されている。ガス供給ユニット１は、図示しない切換弁によって切り換えられ、チャンバ５に供給されるガスを制御する。プロセスガスは第１ガスの一例であり、クリーニングガスは第２ガスの一例である。

【0021】

図３に示すように、ガス供給ユニット１は、ベースプレート１０と、第１中間ブロック１２と、第２中間ブロック１３と、第３中間ブロック１４と、圧力センサ１６と、バルブ１７とを備え、チャンバ５に供給するガスを制御する。なお、圧力センサ１６とバルブ１７は、「上部機器」の一例である。また、ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと、第２ヒータ２Ｂと、冷却プレート部材３とを備え、プロセスに応じて加熱又は冷却される。冷却プレート部材３は、冷却部材の一例である。なお、上記機器の機種や数、中間ブロックの数は本形態に限定されない。

【0022】

第１中間ブロック１２と第２中間ブロック１３と第３中間ブロック１４と機器ブロック１６１と機器ブロック１７１は、ステンレスなど伝熱性がよい金属を直方体形状に形成したものである。第１中間ブロック１２と第２中間ブロック１３と第３中間ブロック１４は、ベースプレート１０の上面にねじ固定されている。

【0023】

圧力センサ１６は、圧力を検知するものであり、第１中間ブロック１２と第２中間ブロック１３の上面にねじ固定されている。バルブ１７は、流体の供給を制御するものであり、第２中間ブロック１３と第４中間ブロック１４の上面にねじ固定されている。第１〜第３中間ブロック１２〜１４により、ベースプレート１０と圧力センサ１６及びバルブ１７との間には、空間部Ｓ１，Ｓ２が形成されている。

【0024】

第１中間ブロック１２は、図中左側面に第１継手１１が一体的に設けられ、第１継手１１を圧力センサ１６の流路に接続するための流路１２１が形成されている。第２中間ブロック１３は、圧力センサ１６とバルブ１７の流路を接続するためのＶ字形の流路１３１が形成されている。第３中間ブロック１４は、図中右側面に第２継手１５が設けられ、バルブ１７の流路を第２継手１５に接続するための流路１４１が形成されている。

【0025】

本形態のプロセスガスは、薄膜形成材料を含むガスであって、例えば塩化チタン（ＴｉＣｌ₄）のように、常温で液化するガスである。かかるプロセスガスの気化状態を保つために、ガス供給ユニット１は、図２に示すように、プロセスガスが流れる圧力センサ１６とバルブ１７の両側に、つまり、ガスが流れる流路を挟んで両側に、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂが配設されている。

【0026】

また、本形態のクリーニングガスは、ガス供給ユニット１の流路面や、チャンバ５の内表面や、ガス供給ユニット１とチャンバ５とを接続する配管の内周面などに付着する堆積物と反応して、堆積物を除去する材料を含むガスであって、化学反応を開始する反応開始温度がプロセスガスの設定温度より低いガスである。クリーニングガスは、例えば、三フッ化塩素（ＣｌＦ₃）などのフッ化ガスである。ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと圧力センサ１６及びバルブ１７との間に、冷却プレート部材３が配設されている。冷却プレート部材３は、冷却部材の一例である。

【0027】

図１に示すように、第１ヒータ２Ａは、矩形状の面状のヒータであり、配線２１，２２の間の通電量に応じて発熱する。図２及び図３に示すように、第１ヒータ２Ａは、ベースプレート１０と第１中間ブロック１２の第１側面１２２と第２中間ブロック１３の第１側面１３２と第３中間ブロック１４の第１側面１４２と機器ブロック１６１の第１側面１６１２と機器ブロック１７１の第１側面１７１２に当接可能な大きさで設けられている。第２ヒータ２Ｂは、第１ヒータ２Ａと同様に構成され、ベースプレート１０と第１中間ブロック１２の第２側面１２３と第２中間ブロック１３の第２側面１３３と第３中間ブロック１４の第２側面１４３と機器ブロック１６１の第２側面１６１３と機器ブロック１７１の第２側面１７１３に当接可能な大きさで設けられている。

【0028】

図４及び図５に示すように、冷却プレート部材３は、ステンレスより伝熱性が高いアルミを、第１ヒータ２Ａと同程度の大きさを有する板状に形成したものである。冷却プレート部材３は、冷却流路３０を形成できる程度の厚みを有する。冷却流路３０は、長流路３１と分岐流路３２ａ，３２ｂを有する。長流路３１は、圧力センサ１６とバルブ１７の連結方向、すなわち、ガスがガス供給ユニット１を流れる方向に沿って長く形成されている。分岐流路３２ａ，３２ｂは、長流路３１から分岐して空間部Ｓ１，Ｓ２に連通するように形成されている。

【0029】

なお、本形態では、空間部Ｓ１，Ｓ２に対して分岐流路３２ａ，３２ｂを１個ずつ設けたが、空間部Ｓ１，Ｓ２に対して２以上の分岐流路３２ａ，３２ｂを設けてもよい。また、長流路３１と分岐流路３２ａ，３２ｂは、水平方向に切った同一の断面上に設けられているが、例えば、分岐流路３２ａ，３２ｂを長流路３１に対して斜めに形成してもよい。

【0030】

図５に示すように、冷却プレート部材３は、貫通穴３３を備える。熱電対４は、第１ヒータ２Ａと、冷却プレート部材３の貫通穴３３に貫き通され、先端部が機器ブロック１７１の第１側面１７１２に突き当てられている。第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂを用いて、第１〜第３中間ブロック１２〜１４と機器ブロック１６１，１７１は一体的に加熱される。そのため、熱電対４は、機器ブロック１７１を介して、ガス供給ユニット１全体の温度を検出する。

【0031】

なお、ガス供給ユニット１は、熱電対４と第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂとに接続する図示しないコントローラによって、温度を制御される。図示しないコントローラは、ガス供給ユニット１と一体に設けられてもよいし、上位コントローラなどガス供給ユニット１と別体に設けられていてもよい。

【0032】

続いて、ガス供給ユニット１のガス供給動作を説明する。ここでは、プロセスガスとして塩化チタンを使用し、クリーニングガスとして三フッ化塩素を使用し、パージガスとして窒素ガスを使用するものとする。

【0033】

ＣＶＤ装置が薄膜形成を行う場合、ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂを用いて、第１〜第３中間ブロック１２〜１４と機器ブロック１６１，１７１が加熱される。第１ヒータ２Ａは、冷却プレート部材３を介してガス供給ユニット１の側面に配置されている。しかし、冷却プレート部材３は、熱伝導率の高い材料で形成されているので、第１ヒータ２Ａと一体的に昇温する。そのため、ガス供給ユニット１は、冷却プレート部材３がない場合と同様に、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂに加熱される。ガス供給ユニット１は、プロセスガスの設定温度と同程度の温度に加熱されたことを熱電対４が検出するまで、バルブ１７が弁閉され、チャンバ５にプロセスガスを供給しない（予熱工程）。ここでは、プロセスガスの設定温度を１５０℃とする。

【0034】

ガス供給ユニット１は、熱電対４がプロセスガスの設定温度と同程度の温度を検出すると、バルブ１７が弁開される。バルブ１７が弁開すると、プロセスガスがガス供給ユニット１を介してチャンバ５に供給される。この間、ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂによって、プロセスガスの設定温度と同程度の温度に維持される。ガス供給ユニット１は、チャンバ５にプロセスガスを所定量供給すると、バルブ１７が弁閉される（プロセスガス供給工程）。プロセスガス供給工程は、第１ガス供給工程の一例である。

【0035】

チャンバ５にて薄膜を形成する工程が終了すると、ガス供給ユニット１の上流側にて、ガス供給ユニット１に供給されるガスがプロセスガスからパージガスに切り換えられる。ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂによって加熱された状態でバルブ１７が弁開され、パージガスをチャンバ５に供給する（パージガス供給工程）。

【0036】

チャンバ５は、上記のようにプロセスガスとパージガスの供給が切り換えられながら、薄膜を形成するプロセスを行う。

【0037】

ガス供給ユニット１やチャンバ５や配管のクリーニングを行う場合、ガス供給ユニット１は、バルブ１７を弁閉した状態で、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂへの通電が停止され、加熱されなくなる。そして、ガス供給ユニット１は、常温の冷却エアが冷却プレート部材３から空間部Ｓ１，Ｓ２に供給される（冷却工程）。

【0038】

冷却エアは、長流路３１と分岐流路３２ａ，３２ｂを介して空間部Ｓ１，Ｓ２に所定流量で供給される。空間部Ｓ１，Ｓ２は、冷却プレート部材３と反対側の開口部が、第２ヒータ２Ｂによって塞がれているので、冷却エアが空間部Ｓ１，Ｓ２全体に行き渡る。また、分岐流路３２ａ，３２ｂが流路１２１，１３１，１４１の下端位置、または、当該下端位置より下側の位置において空間部Ｓ１，Ｓ２に開口している。そのため、冷却エアは、空間部Ｓ１，Ｓ２に熱対流を生じさせ、第１〜第３中間ブロック１２〜１４と圧力センサ１６とバルブ１７を効率良く冷却する。

【0039】

第２ヒータ２Ｂは、ベースプレート１０、第１〜第３中間ブロック１２〜１４、圧力センサ１６、バルブ１７に密着せず、それらとの間に隙間を形成している。そのため、空間部Ｓ１，Ｓ２内の空気は、冷却エアの圧力によってその隙間に導入され、大気に押し出される。つまり、冷却エアは、空間部Ｓ１，Ｓ２に第１ヒータ２Ａ側から第２ヒータ２Ｂ側への流れを形成し、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂによって加熱された第１〜第３中間ブロック１２〜１４、圧力センサ１６、及び、バルブ１７との熱交換が促進される。よって、ガス供給ユニット１は、チャンバ５にクリーニングガスを供給する前に、冷却エアが空間部Ｓ１，Ｓ２を流れ、ガス供給ユニット１の温度を速やかに低下させる。

【0040】

ガス供給ユニット１は、クリーニングガスの反応開始温度以下、例えば８０℃以下の温度を熱電対４が検出すると、ユニット上流側からクリーニングガスが供給される。ガス供給ユニット１は、バルブ１７を弁開し、クリーニングガスをチャンバ５に供給する。所定時間が完了すると、ガス供給ユニット１は、バルブ１７が弁閉され、クリーニングガスの供給を停止する（クリーニングガス供給工程）。クリーニングガス供給工程は第２ガス供給工程の一例である。ガス供給ユニット１、配管、チャンバ５は、クリーニングガスが流れることによって、堆積物を除去される。

【0041】

クリーニングガスは、反応開始温度以下まで降温したガス供給ユニット１を流れる。そのため、クリーニングガスは、反応開始温度以下の低温状態を維持した状態で、ガス供給ユニット１からチャンバ５に流入する。よって、クリーニングガスは、ガス供給ユニット１や、チャンバ５の内表面や、ガス供給ユニット１とチャンバ５とを接続する配管内面などに付着した堆積物と化学反応せずに、堆積物を除去する。

【0042】

次の薄膜形成を行う場合、ガス供給ユニット１は、上述した予熱工程、プロセスガス供給工程、パージガス供給工程を順次行う。尚、冷却工程とクリーニング工程は、薄膜を形成するプロセスが完了する度に行っても良いし、１日１回や１週間に１回など定期的に行っても良い。

【0043】

（まとめ）
以上説明したように、本形態のガス供給ユニット１は、第１温度に制御されたプロセスガス、又は、化学反応を開始する反応開始温度が第１温度より低いクリーニングガスをチャンバに供給するガス供給ユニット１において、ベースプレート１０と、プロセスガスとクリーニングガスが流れる圧力センサ１６及びバルブ１７と、ベースプレート１０と圧力センサ１６及びバルブ１７との間に配設され、圧力センサ１６及びバルブ１７の流路に接続すると共に、ベースプレート１０と圧力センサ１６及びバルブ１７との間に空間部Ｓ１，Ｓ２を形成する第１〜第３中間ブロック１２〜１４と、圧力センサ１６及びバルブ１７を第１温度に加熱する第１ヒータ２Ａと、空間部Ｓ１，Ｓ２に冷却エアを供給し、圧力センサ１６及びバルブ１７を反応開始温度以下まで冷却する冷却プレート部材３と、を有すること、を特徴とする。

【0044】

このような本形態のガス供給ユニット１では、第１ヒータ２Ａにより圧力センサ１６及びバルブ１７を加熱してプロセスガスを供給した後、チャンバ５にクリーニングガスを供給して、ガス供給ユニット１や配管やチャンバ５のクリーニングを行う場合、クリーニングガスを供給する前に空間部Ｓ１，Ｓ２に冷却エアを供給する。空間部Ｓ１，Ｓ２に供給された冷却エアは、第１ヒータ２Ａにより加熱された圧力センサ１６及びバルブ１７と熱交換を行い、圧力センサ１６及びバルブ１７を冷却する。よって、本形態のガス供給ユニット１によれば、圧力センサ１６及びバルブ１７を自然冷却する場合より、圧力センサ１６及びバルブ１７の冷却時間を短縮することができ、半導体製造装置のプロセス時間を短縮することができる。

【0045】

上述したように、プロセスガスとして塩化チタンを使用し、クリーニングガスとして三フッ化塩素を使用する場合、プロセス時には、塩化チタンの沸点が１３６．４℃と高いため、ガス供給ユニット１は、第１ヒータ２Ａと第２ヒータ２Ｂを用いて１５０℃に加熱されている。クリーニングを行うときに、圧力センサ１６及びバルブ１７が１５０℃のままだと、三フッ化塩素が圧力センサ１６及びバルブ１７を流れる際に加熱され、チャンバ５に流入する前にガス供給ユニット１の流路面や、ガス供給ユニット１とチャンバ５とを接続する配管の内周面などに付着した堆積物と化学反応したり、チャンバ５に流入した後にチャンバ５の内表面に付着した堆積物と化学反応したりして、腐食やデポジット膜の成長を促進する。これを防止するため、圧力センサ１６及びバルブ１７は、三フッ化塩素を供給する前に、８０℃以下に冷却される必要がある。

【0046】

自然冷却により、圧力センサ１６及びバルブ１７を１５０℃から８０℃以下まで降温させる場合、冷却時間が約２時間かかった。しかし、冷却ガスを空間部Ｓ１，Ｓ２に供給して圧力センサ１６及びバルブ１７を８０℃以下に強制冷却する場合、冷却時間は約１５分であった。このように、本形態のガス供給ユニット１は、圧力センサ１６及びバルブ１７を自然冷却する場合と比べ、圧力センサ１６及びバルブ１７の冷却時間を大幅に短くなるので、半導体製造装置のプロセス時間を短縮できる。

【0047】

（２）（１）に記載するガス供給ユニット１において、圧力センサ１６及びバルブ１７は、材質がステンレスであること、第１ヒータ２Ａは、面状のヒータであること、冷却プレート部材３は、第１ヒータ２Ａと圧力センサ１６及びバルブ１７との間に配置され、第１ヒータ２Ａと圧力センサ１６及びバルブ１７に面接触するアルミ製の冷却プレート部材３であること、を特徴とする。

【0048】

このような本形態のガス供給ユニット１では、ステンレスより伝熱性が高いアルミを材質とする冷却プレート部材３が、圧力センサ１６及びバルブ１７と第１ヒータ２Ａに面接触している。第１ヒータ２Ａが発熱する場合、冷却プレート部材３は、第１ヒータ２Ａと同程度の温度まで素早く昇温し、第１ヒータ２Ａと一体的に圧力センサ１６及びバルブ１７を加熱する。一方、第１ヒータ２Ａが発熱しなくなり、冷却エアが空間部Ｓ１，Ｓ２に供給される場合、冷却プレート部材３は、冷却エアにより素早く冷却され、圧力センサ１６及びバルブ１７を冷やす。よって、本形態のガス供給ユニット１によれば、圧力センサ１６及びバルブ１７と第１ヒータ２Ａとの間に冷却プレート部材３を配設していても、圧力センサ１６及びバルブ１７を効率良く加熱・冷却することができる。

【0049】

（３）（２）に記載するガス供給ユニット１において、冷却プレート部材３は、空間部Ｓ１，Ｓ２に冷却エアを供給する冷却流路３０が、プロセスガスがガス供給ユニット１を流れる方向に沿って形成されていること、を特徴とする。

【0050】

このような本形態のガス供給ユニット１は、プロセスガスがガス供給ユニット１を流れる方向に沿って、つまり、圧力センサ１６及びバルブ１７の配置方向に沿って、冷却エアが冷却プレート部材３に流れるので、圧力センサ１６及びバルブ１７を均一に冷却し、冷却時間を短縮できる。

【0051】

（４）（１）乃至（３）の何れか一つに記載するガス供給ユニット１において、空間部Ｓ１，Ｓ２は、冷却プレート部材３から冷却エアを供給される開口部と反対側の開口部が、圧力センサ１６及びバルブ１７に当接するように配置された面状の第２ヒータ２Ｂにより塞がれていること、を特徴とする。

【0052】

このような本形態のガス供給ユニット１は、冷却エアを空間部Ｓ１，Ｓ２全体に行き渡らせることができるので、圧力センサ１６及びバルブ１７と第１〜第３中間ブロック１２〜１４を均一に冷却し、冷却時間を短くすることができる。

【0053】

尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。

【0054】

（１）例えば、上記形態では、圧力センサ１６及びバルブ１７と第１ヒータ２Ａとの間に配設される冷却プレート部材３から空間部Ｓ１，Ｓ２に冷却エアを供給するようにしたが、冷却エアを噴出するノズルを冷却部材として設け、第１ヒータ２Ａに取り付けるようにしても良い。但し、冷却部材を冷却プレート部材３で構成することにより、圧力センサ１６及びバルブ１７を広い面積で冷却し、冷却時間を短縮できる。また、冷却プレート部材３に冷却流路３０を形成することにより、冷却エアが流れる配管の配管スペースを省略し、ガス供給ユニット１をコンパクトにできる。

【0055】

（２）例えば、上記実施形態では、冷却プレート部材３をアルミで形成したが、ステンレスで形成しても良い。但し、冷却プレート部材３の材質をアルミにすることにより、冷却プレート部材３の昇温時間と冷却時間を短縮し、半導体製造装置のプロセス時間を短縮することができる。

【0056】

（３）例えば、上記実施形態では、空間部Ｓ１，Ｓ２の両端開口部を冷却プレート部材３と第２ヒータ２Ｂにより閉鎖した。これに対して、冷却プレート部材３と反対側の開口部を塞いでいなくても良い。但し、冷却プレート部材３と反対側の開口部を塞いで、圧力センサ１６及びバルブ１７の下の空間部Ｓ１，Ｓ２を部屋のように仕切ることにより、冷却エアを圧力センサ１６及びバルブ１７の下面に行き渡らせて、圧力センサ１６及びバルブ１７を効率良く冷却し、冷却時間を短縮できる。

【0057】

（４）例えば、上記形態では、ガス供給ユニット１をＣＶＤ装置のチャンバ５に接続し、プロセスガスとクリーニングガスの供給に用いたが、ガス供給ユニット１は、異なる工程のチャンバに接続し、種類が異なるプロセスガスなどの供給に用いても良い。

【0058】

（５）例えば、パージガス供給工程はなくても良い。つまり、ガス供給ユニット１は、プロセスガスの供給のみを行ってもよい。

【0059】

（６）ガス供給ユニット１の上部機器は、例えば、流量センサと比例弁、あるいは、流量制御弁と開閉弁というように、上記形態と異なってもよい。また、ガス供給ユニット１は、上部機器の数が１個、または、３個以上であってもよい。更に、中間ブロックの数は、上部機器の数や流路構成に応じて適宜変更してよい。例えば、マニホールドブロックに流体機器を取り付けて上部機器を構成し、マニホールドブロックとベースプレートとの間に中間ブロックを複数配置してもよい。

【0060】

（７）プロセスガスとパージガスを切り換える切換弁をガス供給ユニット１に設け、複数種類のガスの供給をガス供給ユニット１に制御させてもよい。

【符号の説明】

【0061】

１ ガス供給ユニット
２Ａ 第１ヒータ
２Ｂ 第２ヒータ
３ 冷却プレート部材
５ チャンバ
１０ ベースプレート
１２ 第１中間ブロック
１３ 第２中間ブロック
１４ 第３中間ブロック
３０ 冷却流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】