特許 7329130 プラズマ処理装置

(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】2023-08-08

(45)【発行日】2023-08-17

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20230809BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20230809BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20230809BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 101G

H01L21/31 C

C23C16/455

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022506833

(86)(22)【出願日】2021-05-27

(86)【国際出願番号】 JP2021020226

(87)【国際公開番号】W WO2022249398

(87)【国際公開日】2022-12-01

【審査請求日】2022-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110002066

【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清末 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 浩平

(72)【発明者】

【氏名】磯村 僚一

(72)【発明者】

【氏名】永井 宏治

(72)【発明者】

【氏名】松芳 勉

【審査官】加藤 芳健

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－０４８６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１５０３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０４２９９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室と、処理用ガスを前記処理室の内部へ供給するためのガス供給装置とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記ガス供給装置は、
吸気口および排気口を有するマスフローコントローラボックスと、
前記マスフローコントローラボックスの内部に設けられ、且つ、それぞれにマスフローコントローラが取り付けられた複数の第１配管と、
前記マスフローコントローラボックスの内部において前記複数の第１配管に連結され、且つ、前記マスフローコントローラボックスの外部において、前記処理用ガスの供給源となる複数の第３配管に、複数の第１継手によって連結された複数の第２配管と、
を有し、
前記複数の第１継手のうち少なくとも１つは、第１配管カバーによって覆われ、
１つの前記第１配管カバーは、１つの前記第１継手を密閉し、
前記第１配管カバーの内部および前記マスフローコントローラボックスの内部は、第１連通部材によって連通している、プラズマ処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記第１連通部材は、前記複数の第２配管のうち前記第１配管カバーが設けられている前記第２配管の外周を覆う外周配管を含む、プラズマ処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記外周配管は、金属材料で構成される、プラズマ処理装置。

【請求項4】

請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記外周配管は、樹脂材料で構成される、プラズマ処理装置。

【請求項5】

請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記第１連通部材は、前記第１配管カバーおよび前記マスフローコントローラボックスに着脱可能に接続されたチューブを含む、プラズマ処理装置。

【請求項6】

請求項５に記載のプラズマ処理装置において、
前記チューブは、可視光が透過可能な樹脂材料で構成される、プラズマ処理装置。

【請求項7】

請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
前記複数の第１継手のうち少なくとも１つは、第２配管カバーによって覆われ、
１つの前記第２配管カバーは、１つの前記第１継手を密閉し、
前記第２配管カバーの内部および前記マスフローコントローラボックスの内部は、第２連通部材によって連通し、
前記第２連通部材は、前記第２配管カバーおよび前記マスフローコントローラボックスに着脱可能に接続されたチューブを含み、
前記第２連通部材が適用されている前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管に流される前記処理用ガスは、前記第１連通部材が適用されている前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管に流される前記処理用ガスよりも、高い沸点を有するガスである、プラズマ処理装置。

【請求項8】

請求項７に記載のプラズマ処理装置において、
前記第１連通部材が適用されている前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管に流される前記処理用ガスは、Ｈ_２、ＣＨ_３Ｆ、ＣＨ_４、Ｃｌ_２、ＳＯ_２、ＨＢｒ、ＳｉＦ_４、ＮＦ_３またはＣＯ_２であり、
前記第２連通部材が適用されている前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管に流される前記処理用ガスは、ＳｉＣｌ_４またはＢＣｌ_３であり、
前記第１連通部材または前記第２連通部材が適用されていない前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管に流される前記処理用ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６またはＣＦ_４である、プラズマ処理装置。

【請求項9】

請求項７に記載のプラズマ処理装置において、
前記第２連通部材が適用されている前記第１配管、前記第２配管および前記第３配管の外周には、ヒータが設けられている、プラズマ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、処理用ガスを処理室の内部へ供給するためのガス供給装置を備えたプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体チップの製造工程において、プラズマ処理装置を用いて、半導体ウェハの表面にプラズマ処理が行われている。例えば特許文献１には、フッ素元素を含有するガスを用いて、プラズマ処理装置の処理室の内部をプラズマクリーニングした後、シリコン元素を含有するガスを用いて、プラズマにより堆積膜を処理室の内部に堆積させ、その後、被処理材である半導体ウェハに対して、プラズマエッチングを行う方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０４６２１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されるように、近年、ＳｉＣｌ_４またはＢＣｌ_３などの低蒸気圧ガスを用いるプロセスが実現されている。これら可燃性を有した低蒸気圧ガスを処理室へ導入する際には、低蒸気圧ガスを高温状態に維持すると共に、プラズマ処理装置の周囲へのガスの漏洩を抑制できる供給手段が求められる。

【0005】

また、従来では、プラズマ処理装置が設置される建屋において、ガスの供給源からの複数種類のガス供給用の複数の配管が、プラズマ処理装置に備えられたマスフローコントローラボックスに連結され、上記マスフローコントローラボックスから延びる処理ガス用の配管を通して、処理室の内部へガスの供給を行っている。更に、建屋のガス供給源からの複数の配管は、上記建屋のプラズマ処理装置の設置される箇所の床面下方に配置されたガス配管接続ボックスに接続され、その内部で上記マスフローコントローラボックスに接続され、下方に伸びる複数のガス供給用の配管と着脱可能に接続されている。そして、各ボックスの内部は、排気ポンプ等の排気機構と接続され、各ボックスの内部のガスが排気されることで、仮に各マスフローコントローラまたはガス配管の接続部からガスが漏れ出た場合でも、上記建屋の内部へのガスの漏洩を防止している。

【0006】

一方で、上記の漏れガスの拡散を抑制するための排気に係るプラズマ処理装置の運転コストの低減のために、ガス配管接続ボックスまたはその内部の排気を省略することが求められている。しかしながら、単にガス配管接続ボックスまたはその内部を排気する機構を停止または除いた場合では、上記建屋からのガスの配管とマスフローコントローラボックスに接続されたプラズマ処理装置側の配管との連結部において、ガスの漏洩が発生した際に、建屋の内部に漏れたガスが容易に拡散してしまう恐れがある。従って、そのようなガスの漏洩または拡散を防止できるガス供給装置を備えたプラズマ処理装置の提供が求められる。

【0007】

その他の課題および新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになる。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

【0009】

一実施の形態におけるプラズマ処理装置は、処理室と、処理用ガスを前記処理室の内部へ供給するためのガス供給装置とを備える。前記ガス供給装置は、吸気口および排気口を有するマスフローコントローラボックスと、前記マスフローコントローラボックスの内部に設けられ、且つ、それぞれにマスフローコントローラが取り付けられた複数の第１配管と、前記マスフローコントローラボックスの内部において前記複数の第１配管に連結され、且つ、前記マスフローコントローラボックスの外部において、前記処理用ガスの供給源となる複数の第３配管に、複数の第１継手によって連結された複数の第２配管と、を有する。ここで、前記複数の第１継手のうち少なくとも１つは、前記第１継手が密閉されるように、第１配管カバーによって覆われ、前記第１配管カバーの内部および前記マスフローコントローラボックスの内部は、第１連通部材によって連通している。

【発明の効果】

【0010】

一実施の形態によれば、プラズマ処理装置の運転コストの低減できると共に、ガスの漏洩を防止できるガス供給装置を備えたプラズマ処理装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１におけるプラズマ処理装置を示す模式図である。

【図2】検討例におけるガス供給装置を示す正面図である。

【図3】検討例におけるガス供給装置を示す正面透過図である。

【図4】実施の形態１におけるガス供給装置を示す正面図である。

【図5】実施の形態１におけるガス供給装置を示す正面透過図である。

【図6】実施の形態１におけるマスフローコントローラを含む配管を示す正面図である。

【図7】実施の形態１における配管カバーの周囲を示す正面透過図である。

【図8】実施の形態１における配管カバーの周囲を示す正面透過図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。

【0013】

（実施の形態１）
＜プラズマ処理装置の構成＞
以下に図１を用いて、実施の形態１におけるプラズマ処理装置１の概要について説明する。

【0014】

プラズマ処理装置１は、円筒形状の真空容器である処理室２と、処理室２の内部に設けられたステージ３とを備える。ステージ３の上方には、円板形状を成す窓部材４と、円板形状を成すプレート５とが設けられている。窓部材４は、例えば石英またはセラミクスのような誘電体材料からなり、処理室２の内部を気密に封止する。プレート５は、窓部材４から離間するように窓部材４の下方に設けられ、例えば石英のような誘電体材料からなる。また、プレート５には、複数の貫通穴６が設けられている。

【0015】

ステージ３は、被処理材７に対してプラズマ処理を行う際に、被処理材７を設置するために用いられる。なお、被処理材７は、例えばシリコンのような半導体材料からなるウェハである。ステージ３と処理室２の底面との間の空間は、ステージ３の側壁と処理室２の側面との間の隙間を介して、ステージ３の上方の空間と連通している。そのため、ステージ３上に設置された被処理材７の処理中に生じた生成物、プラズマまたはガスの粒子は、ステージ３と処理室２の底面との間の空間を経由して、処理室２の外部へ排出される。

【0016】

また、詳細な図示はしないが、ステージ３は、円筒形状を成し、且つ、金属材料からなる基材を有する。上記基材の上面は、誘電体膜によって覆われている。誘電体膜の内部には、ヒータが設けられ、ヒータの上方には、複数の電極が設けられている。上記複数の電極には、直流電圧が供給される。この直流電圧によって、被処理材７を上記誘電体膜の上面に吸着させ、被処理材７を保持するための静電気力を、上記誘電体膜および被処理材７の内部に生成することができる。

【0017】

また、ステージ３には、同心円状または螺旋状状に多重に配置された冷媒流路が設けられている。また、上記誘電体膜の上面上に被処理材７が設置された状態において、被処理材７の下面と誘電体膜上面との間の隙間には、Ｈｅなどの伝熱性を有したガスが供給される。そのため、上記基材および誘電体膜の内部には、上記ガスが通流する配管が配置されている。

【0018】

また、プラズマ処理装置１は、インピーダンス整合器８と、高周波電源９とを備える。上記基材には、インピーダンス整合器８を介して高周波電源９が接続される。被処理材７のプラズマ処理中において、被処理材７の上面上にプラズマ中の荷電粒子を誘引するための電界を形成するために、高周波電源９から上記基材へ高周波電力が供給される。

【0019】

また、プラズマ処理装置１は、配管３１と、ガス供給装置３０とを備える。ガス供給装置３０は、配管３１を介して処理室２に接続されている。ガスは、ガス供給装置３０から配管３１を介して窓部材４とプレート５との間の空間に供給され、上記空間内で拡散する。拡散したガスは、貫通穴６からステージ３の上方へ供給される。

【0020】

本願の主な特徴は、ガス供給装置３０の構成にあるが、この特徴については、後で詳細に説明する。

【0021】

また、プラズマ処理装置１は、導波管１０と、マグネトロン発振器１１と、ソレノイドコイル１２と、ソレノイドコイル１３とを備える。窓部材４の上方には、導波管１０が配置され、導波管１０の一端部には、マグネトロン発振器１１が設けられている。マグネトロン発振器１１は、マイクロ波の電界を発振して出力できる。導波管１０は、マイクロ波の電界が伝播するための管路であり、マイクロ波の電界は、導波管１０を介して処理室２の内部に供給される。ソレノイドコイル１２およびソレノイドコイル１３は、導波管１０および処理室２の周囲に設けられ、磁場発生手段として使用される。

【0022】

また、プラズマ処理装置１は、圧力調整板１４と、圧力検出器１５と、高真空ポンプであるターボ分子ポンプ１６と、粗引きポンプであるドライポンプ１７と、排気配管１８と、バルブ１９～２１とを備える。ステージ３と処理室２の底面の間の空間は、真空排気部として機能する。圧力調整板１４は、円板形状のバルブであり、排気口の上方で上下に移動することで、排気口へガスが流入するための流路の面積を増減する。すなわち、圧力調整板１４は、排気口を開閉するバルブの役目も兼用している。

【0023】

圧力検出器１５は、処理室２の内部の圧力を検知するためのセンサである。圧力検出器１５から出力された信号は、図示しない制御部に送信され、上記制御部において圧力の値が検出され、検出された値に応じて上記制御部から指令信号が出力される。上記指令信号に基いて、圧力調整板１４が駆動され、圧力調整板１４の上下方向の位置が変化し、排気の流路の面積が増減される。

【0024】

ターボ分子ポンプ１６の出口は、排気配管を介してドライポンプ１７に連結され、上記排気配管の途中にはバルブ１９が設けられている。ステージ３と処理室２の底面の間の空間は、排気配管１８に接続され、排気配管１８には、バルブ２０およびバルブ２１が設けられている。バルブ２０は、処理室２が大気圧から真空状態になるように、ドライポンプ１７で低速に排気するためのスロー排気用のバルブであり、バルブ２１は、ターボ分子ポンプ１６で高速に排気するためのメイン排気用のバルブである。

【0025】

以下に、被処理材７の上面上に予め形成された所定の膜に対して、プラズマを用いたエッチング処理を実行する場合について例示する。

【0026】

被処理材７は、プラズマ処理装置１の外部からロボットアームのような真空搬送装置のアームの先端部に載せられ、処理室２の内部へ搬送され、ステージ３上に設置される。真空搬送装置のアームが処理室２から退室すると、処理室２の内部が密封される。そして、ステージ３の誘電体膜の内部の静電吸着用の電極に直流電圧が印加され、生成された静電気力によって、被処理材７は、上記誘電体膜上で保持される。

【0027】

この状態で、被処理材７と上記誘電体膜との間の隙間には、Ｈｅなどの熱伝達性を有するガスが、ステージ３の内部に設けられた配管を介して供給される。また、図示しない冷媒温度調整器によって所定の温度に調整された冷媒が、ステージ３の内部の冷媒流路に供給される。これにより、温度が調整された基材と被処理材７との間で、熱の伝達が促進され、被処理材７の温度が、プラズマ処理の開始に適切な範囲内の値に調整される。

【0028】

ガス供給装置３０によって流量および速度が調整された処理ガスが、配管３１を介して処理室２の内部に供給されると共に、ターボ分子ポンプ１６の動作によって、排気口から処理室２の内部が排気される。両者のバランスによって、処理室２の内部の圧力が、プラズマ処理に適した範囲内の値に調整される。

【0029】

この状態で、マグネトロン発振器１１からマイクロ波の電界が発振される。マイクロ波の電界は、導波管１０内部を伝播し、窓部材４およびプレート５を透過する。更に、ソレノイドコイル１２およびソレノイドコイル１３によって生成された磁界が、処理室２に供給される。上記磁界とマイクロ波の電界との相互作用によって、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Resonance）が生起され、処理ガスの原子または分子が励起、電離または解離することによって、処理室２の内部にプラズマが生成される。

【0030】

プラズマが生成されると、高周波電源９からステージ３の基材へ高周波電力が供給され、被処理材７の上面上にバイアス電位が形成され、プラズマ中のイオンなどの荷電粒子が被処理材７の上面に誘引される。これにより、マスク層のパターン形状に沿うように、被処理材７の所定の膜に対して、エッチング処理が実行される。その後、処理対象の膜の処理が、その終点に到達したことが検出されると、高周波電源９からの高周波電力の供給が停止され、プラズマ処理が停止される。

【0031】

更なる被処理材７のエッチング処理の必要が無い場合、高真空排気が行われる。そして、静電気が除かれて被処理材７の吸着が解除された後、真空搬送装置のアームが処理室２の内部へ進入し、処理済みの被処理材７がプラズマ処理装置１の外部へ搬送される。

【0032】

＜検討例におけるガス供給装置の構成＞
以下に図２および図３を用いて、本発明の従来技術に係るガス供給装置３００について説明する。図３では、図２に示されるマスフローコントローラボックス（ＭＦＣボックス）４０およびガス配管接続ボックス５０の各々の内部に設けられた配管が示されている。なお、ガス供給装置３００は、主にガス配管接続ボックス５０が設けられている点で、実施の形態１におけるガス供給装置３０と異なっている。

【0033】

ＭＦＣボックス４０の内部に設けられた複数の配管４３には、それぞれマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が取り付けられている。複数の配管４３は、ＭＦＣボックス４０の内部において、複数の継手４４によって複数の配管５２に連結されている。処理用ガスの供給源となる複数の配管５４は、建屋に設けられており、ガス配管接続ボックス５０の内部において、複数の継手５３によって複数の配管５２に連結されている。処理用ガスは、複数の配管５４、複数の配管５２および複数の配管４３を流れ、複数の配管４３を集約した配管３１を介して、プラズマ処理装置１の処理室２の内部へ供給される。

【0034】

ここで、基本的には、ガスの漏洩が発生しないように、各配管を流れるガスの流量および圧力などが調整されているが、地震などのような予期せぬ事態が発生した際に、ガスの漏洩が発生する恐れがある。特に、各配管の連結箇所である継手４４および継手５３において、ガスの漏洩が発生する恐れがある。

【0035】

しかしながら、継手４４は、ＭＦＣボックス４０の内部に設けられ、継手５３は、ガス配管接続ボックス５０の内部に設けられている。そこで、ＭＦＣボックス４０の内部の気体を排気口４２から建屋外へ常時排気し、ガス配管接続ボックス５０の内部の気体を排気口４２から建屋外へ常時排気することで、仮に、継手４４および継手５３においてガスの漏洩が発生したとしても、建屋内にガスが拡散することを防止できる。

【0036】

一方で、プラズマ処理装置１の運転コストの低減のために、ガス配管接続ボックス５０の排気を省略することが求められている。このため、継手５３においてガスの漏洩が発生した場合、建屋内にガスが拡散する恐れがある。実施の形態１におけるガス供給装置３０は、そのような要求を満たすように、ガス配管接続ボックス５０の排気を省略した場合でも、ガスの漏洩を防止できる技術を提供する。

【0037】

＜実施の形態１におけるガス供給装置の構成＞
以下に図４～図８を用いて、本願発明者らが検討した検討例におけるガス供給装置３０について説明する。図５では、図４に示されるＭＦＣボックス４０の内部に設けられた配管が示されている。

【0038】

図４および図５に示されるように、ガス供給装置３０は、ＭＦＣボックス４０、複数の配管４３、複数の継手４４、複数の配管５２、複数の継手５３、複数のヒータ５５、複数の配管カバー６０ａ、複数の配管カバー６０ｂ、複数の外周配管６１および複数のチューブ６２などを有する。

【0039】

ＭＦＣボックス４０は、吸気口４１および排気口４２を有する。排気口４２は、図示しない配管等の排気用の管路と接続され、プラズマ処理装置１が設置された建屋の床面下方、または、建屋外に設置された排気ポンプ等の排気用の機構若しくはガス処理室などに連通され、連結されている。実施の形態１における排気用の機構は常時駆動される。上記機構の動作によって、ＭＦＣボックス４０内部のガスは、排気口４２から排気口４２に接続された管路を通ることで排気されると共に、建屋内の雰囲気である空気が吸気口４１から吸気される。ＭＦＣボックス４０の内部は、プラズマ処理装置１の運転中では吸気口４１および排気口４２を介して、建屋の内部の雰囲気と常時置換されている。

【0040】

複数の配管４３は、ＭＦＣボックス４０の内部に設けられ、配管３１に集約されている。また、図６に示されるように、複数の配管４３の各々には、それぞれＭＦＣ４３ａ、バルブ４３ｂおよびバルブ４３ｃなどが取り付けられている。ＭＦＣ４３ａによって、配管４３を流れるガスの流量が制御される。バルブ４３ｂおよびバルブ４３ｃは、主に配管４３を流れるガスの供給の開始および停止を制御する目的で用いられる。配管４３において流量を制御されたガスが、配管３１を介して処理室２の内部へ供給される。

【0041】

相対的に体積が大きいＭＦＣ４３ａおよびバルブ４３ｂ，４３ｃは、ＭＦＣボックス４０内部の空間の上部の配管４３上に配置され、配管４３の下部、これに接続された継手４４および配管５２は、ＭＦＣボックス４０の内部の空間の下部に位置している。更に、本例のＭＦＣボックス４０の右側側壁に配置された排気口４２と、好ましくは吸気口４１とは、図面の上下方向についてバルブ４３ｃよりも下方の高さ位置に配置されている。このため、ＭＦＣボックス４０の内部を図面の左から右に向けて通流する雰囲気のガスの流れは、ＭＦＣボックス４０の下部において、速度または流量が大きくなるように構成されている。

【0042】

また、複数の配管４３の各々は、ＭＦＣボックス４０の内部において、複数の継手４４の各々によって複数の配管５２に連結されている。複数の配管５２の各々は、図面の下方のＭＦＣボックス４０の外部へ延在し、ＭＦＣボックス４０の外部において、上下方向に延在する複数の配管５４に複数の継手５３の各々によって連結されている。複数の配管５４の各々は、図示しないタンクなどの貯留部を含む複数の種類のガス源に連結されている。建屋の床面下方には、複数種類のガスを供給する複数の配管が存在するが、複数の配管５４の各々は、複数種類のガスのうち処理室に供給される処理用ガスの供給経路である。また、複数の配管５４の各々は、建屋の床面下方の空間の内部において、上記ガス源からプラズマ処理装置１が設置される箇所の近傍まで引き出されている。

【0043】

処理用ガスの種類は、各配管５４の各々で異なっていてもよいし複数の配管５４に同じ種類のガスが通粒子供給されても良い。ここでは、処理用ガスとして、３種類に大別したガスを例示する。１種類目のガスは、強い可燃性または毒性を有するガスであり、且つ、相対的に液化し難いガスである。２種類目のガスは、強い可燃性または毒性を有するガスであり、且つ、相対的に液化し易いガスである。言い換えれば、２種類目のガスは、１種類目のガスよりも高い沸点を有するガスである。３種類目のガスは、弱い可燃性を有するガスであり、毒性の無いガスであり、且つ、相対的に液化し難いガスである。

【0044】

１種類目のガスは、例えば、Ｈ_２、ＣＨ_３Ｆ、ＣＨ_４、Ｃｌ_２、ＳＯ_２、ＨＢｒ、ＳｉＦ_４、ＮＦ_３またはＣＯ_２である。２種類目のガスは、例えば、ＳｉＣｌ_４またはＢＣｌ_３である。３種類目のガスは、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｏ_２、Ｎ_２、ＣＨＦ_３、ＳＦ_６またはＣＦ_４である。

【0045】

本例においても、プラズマ処理装置１が長期に亘って運転された場合には、性能の劣化または部材の変質等の要因によって、継手５３においてガスの漏洩が発生する恐れがある。上述の従来技術の例において説明したように、ガス配管接続ボックス５０およびその排気を省略したことで、特に強い可燃性または毒性を有するガス（１種類目のガス、２種類目のガス）については、その漏洩が生じた際にも、その建屋内部での拡散を抑制する必要がある。

【0046】

そのため、実施の形態１では、配管カバー６０ａ、６０ｂと、連通部材として外周配管６１およびチューブ６２などとを適用する。なお、３種類目のガスは漏洩しても特に問題無いので、３種類目のガスが流れる配管には、配管カバー６０ａ、６０ｂおよび上記連通部材を適用していない。

【0047】

配管カバー６０ａ、６０ｂは、継手５３、配管５２および配管５４の外周側を覆っている。配管カバー６０ａ、６０ｂと、継手５３、配管５２および配管５４との間には、隙間が設けられている。外周配管６１は、その下端において配管カバー６０ａに接続され、配管カバー６０ａの内部とＭＦＣボックス４０の内部とを連通する。また、外周配管６１は、配管５２を中心軸として延在し、配管５２の外周を覆っている。チューブ６２は、配管カバー６０ｂの側壁に接続され、配管５２と異なる箇所でＭＦＣボックス４０に接続され、配管５２とは異なるガスの経路を構成する。

【0048】

図７は、図４および図５の配管カバー６０ａの周囲を詳細に示しており、連通部材として外周配管６１を含む場合を示している。外周配管６１は、上述の１種類目のガスを配管４３、配管５２および配管５４に流す場合に適している。

【0049】

図４および図５に示されるように、複数の継手５３のうち少なくとも１つは、継手５３とその周囲の空間とが密閉されるように、配管カバー６０ａによって覆われている。配管カバー６０ａは、継手５３の上下方向の長さより長い円筒形状を成す。配管カバー６０ａは、例えばステンレス、鉄若しくは銅、または、これらを主成分とする合金のような金属材料によって構成される。また、配管カバー６０ａの内部の気密性を高めるために、配管カバー６０ａを構成する部材のうち、配管５２および配管５４の外周側壁面と対向する上端または下端の部分に、パッキン等のシールを備えていてもよい。これにより、仮に継手５３からガスが漏洩したとしても、そのガスは、配管カバー６０ａの内部に留まる。

【0050】

外周配管６１は、複数の配管５２のうち配管カバー６０ａが設けられている配管５２を中心軸として延在し、その配管５２の外周を覆っている。また、外周配管６１は、配管カバー６０ａの上部およびＭＦＣボックス４０の底部に接続されている。配管カバー６０ａの内部およびＭＦＣボックス４０の内部は、配管５２の外周側壁面と外周配管６１の内周側壁面との間の空間を介して連通される。これにより、継手５３に接続された配管５２または配管５４の接続部から配管カバー６０ａの内部へ漏洩したガスは、配管５２と外周配管６１との間の隙間の内部を拡散し、ＭＦＣボックス４０の内部へ導入される。

【0051】

また、外周配管６１は、金属材料または樹脂材料によって構成される。上記金属材料は、例えばステンレス、鉄若しくは銅、または、これらを主成分とする合金である。例えば、供給されるガスが可燃性ガスである場合に、漏洩した可燃性ガスが爆発することを想定する。配管カバー６０ａが剛性の高い上記金属材料であれば、衝撃による破損または圧力上昇などを抑制し易くなる。

【0052】

上記樹脂材料は、例えばエポキシ樹脂である。例えば、供給されるガスが爆発する可能性は低いが、そのガスが毒性ガスである場合、材料のコストなどを考慮して、相対的に安価な上記樹脂材料を適用してもよい。

【0053】

図８は、図４および図５の配管カバー６０ｂの周囲を詳細に示しており、連通部材としてチューブ６２を含む場合を示している。チューブ６２は、上述の２種類目のガスを配管４３、配管５２および配管５４に流す場合に適している。

【0054】

上述のように、２種類目のガスは相対的に液化し易いガスである。このような２種類目のガスを配管５４から供給する場合、液化を防止するために、配管４３、配管５２および配管５４の外周にヒータ５５を設けることが有効である。ヒータ５５によって、配管４３、配管５２および配管５４の内部を流れるガスの温度が、凝縮温度以上に維持される。ここでは、ヒータ５５は、例えば帯状の導電体であり、この導電体に電流を流すことで、導電体から熱が発生される。ヒータ５５が、配管４３、配管５２および配管５４の外周に沿って上下方向に螺旋状に巻きつけられて設けられていることで、配管４３、配管５２および配管５４の内部を十分に加熱することができる。

【0055】

図８でも図７と同様に、複数の継手５３のうち少なくとも１つは、継手５３とその周囲の空間とが密閉されるように、配管カバー６０ｂによって覆われている。配管カバー６０ｂは、継手５３の上下方向の長さより長い円筒形状を成す。配管カバー６０ｂの内部を気密に封止するために、対向する配管カバー６０ｂの上下の端部の内周壁面と、配管５２および配管５４の外周壁との間に、Ｏリング等のシールが配置されてもよい。なお、図８では、図面を見易くするために、図４および図５に示されるヒータ５５を省略している。ヒータ５５が必要になることで、図７の外周配管６１の適用が難しい場合がある。そのような場合に、チューブ６２は、好適に使用できる。

【0056】

チューブ６２の下端部が、継手６３を介して配管カバー６０ｂの外側壁面に気密に接続されている。これにより、チューブ６２の内部と配管カバー６０ｂの内部とが、連通されている。また、チューブ６２の上端部は、継手４５を介してＭＦＣボックス４０の排気口４２の下方の側壁面に気密に接続されている。このように、配管カバー６０ｂの内部およびＭＦＣボックス４０の内部は、チューブ６２によって連通している。これにより、継手５３に接続された配管５２または配管５４の接続部から配管カバー６０ｂの内部へ漏洩したガスは、配管カバー６０ｂの内部からチューブ６２の内部へ拡散し、ＭＦＣボックス４０の内部へ導入される。

【0057】

なお、配管カバー６０ｂには継手６３が着脱可能に設けられ、ＭＦＣボックス４０には継手４５が着脱可能に設けられている。チューブ６２は、継手６３を介して配管カバー６０ｂに接続され、継手４５を介してＭＦＣボックス４０に接続されている。このため、チューブ６２は、配管カバー６０ｂおよびＭＦＣボックス４０に着脱可能となっている。

【0058】

また、チューブ６２は、可視光が透過可能な樹脂材料で構成されている。言い換えれば、チューブ６２は、プラズマ処理装置１を操作するオペレータがチューブ６２の内部を目視できる材料で構成されている。配管カバー６０ｂの内部に留まっていた漏洩ガスがヒータ５５から離れると、漏洩ガスがチューブ６２の内部で液化する可能性がある。その際に、オペレータが目視で液化したガスを確認できれば、オペレータは、継手５３からガスの漏洩が発生していることを早期に発見し易くなる。そして、ガスの漏洩に対して、何らかの対策手段を講じ易くなる。

【0059】

以上のように、実施の形態１によれば、ガス配管接続ボックス５０の排気を省略できるので、プラズマ処理装置１の運転コストを低減することができる。また、継手５３からガスの漏洩が発生したとしても、配管カバー６０ａ、６０ｂと連通部材（外周配管６１、チューブ６２）とによって、漏洩ガスをＭＦＣボックス４０の内部へ導入させることができ、漏洩ガスをＭＦＣボックス４０の排気口４２から建屋外へ排気することができる。すなわち、実施の形態１によれば、ガスの漏洩を防止できるガス供給装置３０を備えたプラズマ処理装置１を提供できる。

【0060】

以上、上記実施の形態に基づいて本発明を具体的に説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0061】

例えば、上記実施の形態では、連通部材として外周配管６１およびチューブ６２を例示したが、ＭＦＣボックス４０の内部および配管カバー６０ａ、６０ｂの内部を連通させるものであれば、連通部材は、他の構成であってもよい。

【0062】

また、上記実施の形態では、３種類目のガスが流れる配管には、配管カバー６０ａ、６０ｂおよび上記連通部材を適用しない場合を例示したが、そのような配管にも、配管カバー６０ａ、６０ｂ若しくは上記連通部材、または、それらの両方を適用してもよい。

【符号の説明】

【0063】

１ プラズマ処理装置
２ 処理室
３ ステージ
４ 窓部材
５ プレート
６ 貫通穴
７ 被処理材（ウェハ）
８ インピーダンス整合器
９ 高周波電源
１０ 導波管
１１ マグネトロン発振器
１２ ソレノイドコイル
１３ ソレノイドコイル
１４ 圧力調整板
１５ 圧力検出器
１６ ターボ分子ポンプ
１７ ドライポンプ
１８ 排気配管
１９～２１ バルブ
３０ ガス供給装置
３１ 配管
４０ マスフローコントローラボックス（ＭＦＣボックス）
４１ 吸気口
４２ 排気口
４３ 配管
４３ａ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
４３ｂ、４３ｃ バルブ
４４、４５ 継手
５０ ガス配管接続ボックス
５１ 排気口
５２ 配管
５３ 継手
５４ 配管
５５ ヒータ
６０ａ、６０ｂ 配管カバー
６１ 外周配管
６２ チューブ
６３ 継手
３００ ガス供給装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】