特開 2024-146175 流体制御装置及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024146175

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】流体制御装置及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 27/00 20060101AFI20241004BHJP

   F16K 27/02 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

F16K27/00 D

F16K27/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023058918

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 崇

【テーマコード（参考）】

3H051

【Ｆターム（参考）】

3H051AA01

3H051AA08

3H051BB10

3H051CC01

3H051CC14

3H051DD01

3H051FF01

(57)【要約】

【課題】短時間で大流量の処理ガスを供給できる技術を提供する。
【解決手段】本開示の一態様による流体制御装置は、処理容器内に供給される流体を制御する流体制御装置であって、流路ブロックと、前記流路ブロックに取り付けられる流体制御機器と、を備え、前記流路ブロックは、前記流体が流れ込む入口と該流体を前記処理容器内に流す出口とを有するガス供給流路と、前記入口と前記出口との間の前記ガス供給流路において前記流体を貯留する貯留室と、を有し、前記流体制御機器は、前記入口と前記貯留室との間の前記ガス供給流路を開閉する第１バルブと、前記貯留室と前記出口との間の前記ガス供給流路を開閉する第２バルブと、を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器内に供給される流体を制御する流体制御装置であって、
流路ブロックと、
前記流路ブロックに取り付けられる流体制御機器と、を備え、
前記流路ブロックは、
前記流体が流れ込む入口と該流体を前記処理容器内に流す出口とを有するガス供給流路と、
前記入口と前記出口との間の前記ガス供給流路において前記流体を貯留する貯留室と、
を有し、
前記流体制御機器は、
前記入口と前記貯留室との間の前記ガス供給流路を開閉する第１バルブと、
前記貯留室と前記出口との間の前記ガス供給流路を開閉する第２バルブと、
を有する、
流体制御装置。

【請求項2】

前記流路ブロックは、前記貯留室に接続される排気流路を有し、
前記流体制御機器は、前記排気流路を開閉する第３バルブを有する、
請求項１に記載の流体制御装置。

【請求項3】

前記第１バルブ、前記第３バルブ及び前記第２バルブは、前記入口から前記出口に向かってこの順に１列に配置される、
請求項２に記載の流体制御装置。

【請求項4】

前記排気流路は、前記流路ブロックの前記入口が設けられる面に設けられる排気口を有する、
請求項２又は３に記載の流体制御装置。

【請求項5】

前記流体制御機器は、前記貯留室内の圧力を検出する圧力センサを有する、
請求項１に記載の流体制御装置。

【請求項6】

前記圧力センサは、前記流路ブロックの前記入口が設けられる面に設けられる、
請求項５に記載の流体制御装置。

【請求項7】

前記流体制御機器は、前記流路ブロックの内部に設けられるヒータを有する、
請求項１に記載の流体制御装置。

【請求項8】

処理容器と、
前記処理容器内に供給される流体を制御する流体制御装置と、
を備え、
前記流体制御装置は、
流路ブロックと、
前記流路ブロックに取り付けられる流体制御機器と、を備え、
前記流路ブロックは、
前記流体が流れ込む入口と該流体を前記処理容器内に流す出口とを有するガス供給流路と、
前記入口と前記出口との間の前記ガス供給流路において前記流体を貯留する貯留室と、
を有し、
前記流体制御機器は、
前記入口と前記貯留室との間の前記ガス供給流路を開閉する第１バルブと、
前記貯留室と前記出口との間の前記ガス供給流路を開閉する第２バルブと、
を有する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、流体制御装置及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス供給源から供給されたガスをプロセスチャンバに流すガス供給流路と、ガス供給流路から分岐して真空ポンプに接続される分岐通路とを有し、分岐通路の途中にタンク室を設けたタンク室付ブロックバルブが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－１１９８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、短時間で大流量の処理ガスを供給できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による流体制御装置は、処理容器内に供給される流体を制御する流体制御装置であって、流路ブロックと、前記流路ブロックに取り付けられる流体制御機器と、を備え、前記流路ブロックは、前記流体が流れ込む入口と該流体を前記処理容器内に流す出口とを有するガス供給流路と、前記入口と前記出口との間の前記ガス供給流路において前記流体を貯留する貯留室と、を有し、前記流体制御機器は、前記入口と前記貯留室との間の前記ガス供給流路を開閉する第１バルブと、前記貯留室と前記出口との間の前記ガス供給流路を開閉する第２バルブと、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、短時間で大流量の処理ガスを供給できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る基板処理装置を示す図である。

【図2】実施形態に係る流体制御装置を示す断面図である。

【図3】実施形態の第１変形例に係る流体制御装置を示す断面図である。

【図4】実施形態の第２変形例に係る流体制御装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0009】

〔基板処理装置〕
図１を参照し、実施形態に係る基板処理装置について説明する。実施形態に係る基板処理装置は、処理容器内に基板を収容して、基板に対して所定の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理）を施す装置である。基板処理装置は、例えば複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の装置である。基板処理装置は、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。

【0010】

基板処理装置は、処理容器１と、ガス供給部２と、排気部３とを備える。基板処理装置では、ガス供給部２により処理容器１内に処理ガスが供給されることで処理容器１内に収容された基板に対して所定の処理が施される。基板処理装置では、処理容器１内に供給された処理ガスが排気部３により排気される。

【0011】

処理容器１は、基板を収容する。処理容器１は、供給ポート１１を有し、供給ポート１１を介してガス供給部２から処理容器１内に処理ガスが供給される。処理容器１は排気ポート１２を有し、排気ポート１２を介して処理容器１内から処理ガスが排気される。

【0012】

ガス供給部２は、供給源２１と、流体制御装置２２と、供給配管２３とを有する。供給源２１は、処理ガスの供給源２１ａと、パージガスの供給源２１ｂとを含む。処理ガスの供給源２１ａは、気化器を含んでよい。処理ガスは、例えばヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガスである。処理ガスは、ジクロロシラン（ＤＣＳ）ガスであってもよい。パージガスは、例えば窒素（Ｎ_２）ガスである。パージガスは、アルゴン（Ａｒ）ガスであってもよい。供給源２１は、酸素含有ガス、窒素含有ガス等の反応ガスの供給源を含んでもよい。流体制御装置２２は、処理容器１内に供給される流体を制御する。流体制御装置２２の詳細については後述する。供給配管２３は、供給ポート１１と供給源２１とを接続する。ガス供給部２は、供給源２１から導入され、流体制御装置２２で流量が制御された処理ガスを、供給ポート１１を介して処理容器１内に供給する。

【0013】

排気部３は、排気配管３１と、ＡＰＣバルブ３２と、真空ポンプ３３とを有する。排気配管３１は、排気ポート１２と真空ポンプ３３とを接続する。ＡＰＣバルブ３２は、排気配管３１に介設される。ＡＰＣバルブ３２は、排気配管３１のコンダクタンスを制御することで排気速度を調整する。真空ポンプ３３は、排気配管３１を介して処理容器１内を排気する。真空ポンプ３３は、例えばドライポンプ、ターボ分子ポンプを含む。

【0014】

〔流体制御装置〕
図１から図４を参照し、実施形態に係る基板処理装置が備える流体制御装置２２について説明する。

【0015】

流体制御装置２２は、流路ブロック２２１を有する。流路ブロック２２１は、略ブロック状に形成される。流路ブロック２２１は、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成される。流路ブロック２２１は、処理ガス供給流路２２２と、貯留室２２３と、排気流路２２４と、パージガス供給流路２２５と、測定流路２２６とを有する。ただし、流路ブロック２２１は、排気流路２２４、パージガス供給流路２２５及び測定流路２２６を有しなくてもよい。

【0016】

処理ガス供給流路２２２は、入口２２２ａと、出口２２２ｂとを有する。入口２２２ａは、処理ガスの供給源２１ａからの処理ガスが流れ込むポートである。入口２２２ａは、流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）に設けられる。出口２２２ｂは、入口２２２ａから流れ込む処理ガスを処理容器１内に流すためのポートである。出口２２２ｂは、流路ブロック２２１の後面（Ｙ軸方向正側）に設けられる。

【0017】

貯留室２２３は、流路ブロック２２１内に設けられる。貯留室２２３は、入口２２２ａと出口２２２ｂとの間の処理ガス供給流路２２２に設けられる。貯留室２２３は、処理ガス供給流路２２２を流れる処理ガスを貯留する。貯留室２２３は、処理ガス供給流路２２２よりも容積が大きい。

【0018】

排気流路２２４は、貯留室２２３に接続される。排気流路２２４は、貯留室２２３内の処理ガスを排気する。排気流路２２４は、排気口２２４ａを有する。排気口２２４ａは、貯留室２２３内の処理ガスを排気するためのポートである。排気口２２４ａは、流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）に設けられる。すなわち、排気口２２４ａは、入口２２２ａと同じ面に設けられる。ただし、図３に示されるように、排気口２２４ａは、流路ブロック２２１の上面（Ｚ軸方向正側）に設けられてもよい。

【0019】

パージガス供給流路２２５は、貯留室２２３と出口２２２ｂとの間の処理ガス供給流路２２２に接続される。パージガス供給流路２２５は、処理ガス供給流路２２２にパージガスを供給する。パージガス供給流路２２５は、入口２２５ａを有する。入口２２５ａは、パージガスの供給源２１ｂからのパージガスが流れ込むポートである。入口２２５ａは、流路ブロック２２１の上面（Ｚ軸方向正側）に設けられる。ただし、入口２２５ａは、流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）に設けられてもよい。

【0020】

測定流路２２６は、貯留室２２３に接続される。測定流路２２６は、測定口２２６ａを有する。測定口２２６ａは、流路ブロック２２１の入口２２２ａと同じ面に設けられる。ただし、図４に示されるように、測定口２２６ａは、流路ブロック２２１の出口２２２ｂと同じ面に設けられてもよい。

【0021】

流体制御装置２２は、流体制御機器２２７を有する。流体制御機器２２７は、バルブ２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ、２２７ｄと、圧力センサ２２７ｅと、ヒータ２２７ｆ、２２７ｇとを有する。

【0022】

バルブ２２７ａは、入口２２２ａと貯留室２２３との間の処理ガス供給流路２２２を開閉する。バルブ２２７ａを開くと、貯留室２２３内に処理ガスが流れ込む。バルブ２２７ａを閉じると、貯留室２２３内への処理ガスの流れ込みが停止される。バルブ２２７ａは、第１バルブの一例である。

【0023】

バルブ２２７ｂは、貯留室２２３と出口２２２ｂとの間の処理ガス供給流路２２２を開閉する。バルブ２２７ｂを開くと、貯留室２２３内から処理容器１内に処理ガスが供給される。バルブ２２７ｂを閉じると、貯留室２２３内から処理容器１内への処理ガスの供給が停止される。バルブ２２７ｂは、処理ガス供給流路２２２とパージガス供給流路２２５との接続状態を切り換える。バルブ２２７ｂは、例えば三方弁である。バルブ２２７ｂは、第２バルブの一例である。

【0024】

バルブ２２７ｃは、排気流路２２４を開閉する。バルブ２２７ｃを開くと、貯留室２２３内の処理ガスが排気される。バルブ２２７ｃを閉じると、貯留室２２３内からの処理ガスの排気が停止される。バルブ２２７ｃは、第３バルブの一例である。

【0025】

バルブ２２７ｄは、パージガス供給流路２２５を開閉する。バルブ２２７ｄを開くと、処理ガス供給流路２２２内にパージガスが流れ込む。バルブ２２７ｄを閉じると、処理ガス供給流路２２２内へのパージガスの流れ込みが停止される。

【0026】

バルブ２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ、２２７ｄの各々は、例えばダイヤフラム式バルブである。バルブ２２７ａ、バルブ２２７ｃ、バルブ２２７ｄ及びバルブ２２７ｂは、流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）から後面（Ｙ軸方向正側）に向かってこの順に１列に配置される。この場合、流体制御装置２２の幅方向（Ｘ軸方向）の長さを短くできる。このため、複数の流体制御装置２２を幅方向（Ｘ軸方向）に並べて配置しやすい。すなわち、拡張性が向上する。

【0027】

圧力センサ２２７ｅは、貯留室２２３内の圧力を検出する。圧力センサ２２７ｅは、流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）に設けられる。圧力センサ２２７ｅは、流路ブロック２２１の入口２２２ａが設けられる面に設けられる。ただし、図４に示されるように、圧力センサ２２７ｅは、流路ブロック２２１の後面（Ｙ軸方向正側）に設けられてもよい。なお、図４では、ヒータ２２７ｆの図示を省略する。

【0028】

ヒータ２２７ｆは、流路ブロック２２１の内部に設けられる。ヒータ２２７ｆは、流路ブロック２２１の後面（Ｙ軸方向正側）から流路ブロック２２１の内部に挿通され、Ｙ軸方向に沿って流路ブロック２２１の前面（Ｙ軸方向負側）の近傍まで延びる棒状を有する。ただし、ヒータ２２７ｆは、流路ブロック２２１の前面から流路ブロック２２１の内部に挿通されてもよい。ヒータ２２７ｆは、処理ガス供給流路２２２を流れる処理ガス及び貯留室２２３に貯留される処理ガスを加熱する。この場合、処理ガスを貯留する貯留室２２３が流体制御装置２２と別に設けられる場合に比べて、ヒータ２２７ｆの数を少なくできる。これにより、温度管理点数が少なくなるため、温度管理が容易となる。このため、温度ばらつきを小さくできる。また、消費電力を低減できる。ヒータ２２７ｆは、例えばカートリッジヒータである。

【0029】

ヒータ２２７ｇは、圧力センサ２２７ｅに取り付けられる。ヒータ２２７ｇは、圧力センサ２２７ｅを覆う。ヒータ２２７ｇは、圧力センサ２２７ｅを加熱する。ヒータ２２７ｇは、例えばジャケットヒータである。

【0030】

係る流体制御装置２２では、バルブ２２７ｂ、２２７ｃ、２２７ｄを閉状態とし、バルブ２２７ａを開状態とすることで、貯留室２２３内に処理ガスを貯留できる。係る流体制御装置２２では、貯留室２２３内に処理ガスが貯留された状態で、バルブ２２７ａ、２２７ｃ、２２７ｄを閉状態とし、バルブ２２７ｂを開状態とすることで、貯留室２２３内に貯留された処理ガスを短時間で処理容器１内に供給できる。

【0031】

以上に説明したように、実施形態に係る流体制御装置２２によれば、流路ブロック２２１と、流路ブロック２２１に取り付けられる流体制御機器２２７とを備える。流路ブロック２２１は、処理ガス供給流路２２２と、貯留室２２３とを有する。処理ガス供給流路２２２は、処理ガスが流れ込む入口２２２ａと、処理ガスを処理容器１内に流す出口２２２ｂとを有する。貯留室２２３は、入口２２２ａと出口２２２ｂとの間の処理ガス供給流路２２２において処理ガスを貯留する。流体制御機器２２７は、入口２２２ａと貯留室２２３との間の処理ガス供給流路２２２を開閉するバルブ２２７ａと、貯留室２２３と出口２２２ｂとの間の処理ガス供給流路２２２を開閉するバルブ２２７ｂとを有する。この場合、貯留室２２３とバルブ２２７ｂとの距離が近いため、貯留室２２３とバルブ２２７ｂとの間の処理ガス供給流路２２２の圧力損失が小さくなる。そのため、短時間で大流量の処理ガスを処理容器１内に供給できる。例えば、メモリ向け等の表面積が大きな基板の上に原子層堆積によってシリコン窒化膜を成膜する場合、実施形態に係る流体制御装置２２を用いて短時間で大流量の処理ガスを処理容器１内に供給することで、良好な面内均一性や段差被覆性が得られる。

【0032】

また、実施形態に係る流体制御装置２２によれば、１つの流路ブロック２２１内に処理ガス供給流路２２２及び貯留室２２３が設けられる構造であるため、切削加工により流路ブロック２２１を形成できる。このため、複数の流体制御装置２２間の寸法ばらつきを小さくできる。

【0033】

また、実施形態に係る流体制御装置２２によれば、貯留室２２３と流体制御機器２２７とが１つの部品として構成されるので、部品点数を削減できる。これにより、メンテナンス性が向上する。

【0034】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0035】

１ 処理容器
２２ 流体制御装置
２２１ 流路ブロック
２２２ 処理ガス供給流路
２２２ａ 入口
２２２ｂ 出口
２２３ 貯留室
２２７ 流体制御機器
２２７ａ、２２７ｂ バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】