(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】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(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】
C23C 16/455 20060101AFI20230817BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20230817BHJP
F17D 1/02 20060101ALI20230817BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
H01L21/205
F17D1/02
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019121020
(22)【出願日】2019-06-28
(65)【公開番号】P2021006654
(43)【公開日】2021-01-21
【審査請求日】2022-05-18
(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】渡邉 湖介
(72)【発明者】
【氏名】栗城 春彦
(72)【発明者】
【氏名】余湖 隆司
【審査官】▲高▼橋 真由
(56)【参考文献】
【文献】特開２００５－３２１０６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２２７３６８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｆ１７Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
プロセス材料を処理チャンバに供給する複数の流体制御装置を有するガス供給装置であって、前記複数の流体制御装置の各々は、
プロセス材料が供給される入力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部または全部を前記処理チャンバに連通するプロセスラインに排出する第１の出力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部を排出する第２の出力部とを備える分岐ブロックを有し、
前記複数の流体制御装置の各々の分岐ブロックは、前記入力部がプロセス材料の供給源に供給管を介して接続され、又は、上流側の他の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部に分岐管を介して接続され、
最下流側の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部は、前記分岐管が接続される代わりに、閉止部材によって閉止されており、
前記複数の流体制御装置の各々は、
前記プロセスラインに設けられて液体材料からなるプロセス材料をガス化する気化器と、
前記プロセスラインにおける前記気化器の上流に、上流側から直列にこの順に設けられた第１の二方弁、第１の三方弁、第２の二方弁及び第２の三方弁を含むバルブ列であって、前記第１の三方弁が前記第１の出力部に接続された、バルブ列と、
前記プロセスラインにパージガスを流すためのパージガス用配管を有し、
前記パージガス用配管は、
前記プロセスラインの前記第２の三方弁に接続された上流側配管と、
前記プロセスラインの前記気化器からのガスの排出ラインに接続された下流側配管と、
前記プロセスラインの前記第１の三方弁に接続された最上流側配管と、を有する、ガス供給装置。
【請求項2】
前記分岐管および閉止部材は、前記分岐ブロックに対して着脱自在に形成されている、請求項１に記載のガス供給装置。
【請求項3】
密閉された処理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に請求項１又は２に記載のガス供給装置を用いる半導体製造装置。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体材料を気化させて処理チャンバに供給するガス供給装置およびこれを用いた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造プロセスにおいては、気化器を内蔵する流体制御装置を用いて、液体材料をガス化して、処理チャンバに供給することが行われている。
複数の処理チャンバに共通の液体材料をガス化して供給する場合には、複数の処理チャンバの各々に対応して複数の流体制御装置を用意し、液体材料のタンクから複数の流体制御装置にそれぞれ延びる配管を設けることにより対応していた。処理チャンバの複数の箇所にガスを供給する場合にも同様の方法が採用されていた。
複数の処理チャンバに共通の液体材料をガス化して供給する場合には、複数の処理チャンバの各々に対応して複数の流体制御装置を用意し、液体材料のタンクから複数の流体制御装置にそれぞれ延びる配管を設けることにより対応していた。処理チャンバの複数の箇所にガスを供給する場合にも同様の方法が採用されていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記の方法で液体材料をガス化して複数の処理チャンバ又は複数の供給箇所に供給したのでは、処理チャンバや供給箇所の数が増減した場合に、液体材料のタンクと各流体制御装置とを結ぶ配管設備を新たに設計しなおす必要があった。
【0004】
本発明の目的は、ガスを供給すべき供給箇所や処理チャンバの増減に柔軟に対応できるガス供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係るガス供給装置は、
プロセス材料を処理装置に供給する複数の流体制御装置を有するガス供給装置であって、
前記複数の流体制御装置の各々は、
プロセス材料が供給される入力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部または全部を前記処理装置に連通するプロセスラインに排出する第１の出力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部を排出する第２の出力部とを備える分岐ブロックを有し、
前記複数の流体制御装置の各々の分岐ブロックは、前記入力部がプロセス材料の供給源に供給管を介して接続され、又は、上流側の他の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部に分岐管を介して接続され、
最下流側の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部は、前記分岐管が接続される代わりに、閉止部材によって閉止されている。
プロセス材料を処理装置に供給する複数の流体制御装置を有するガス供給装置であって、
前記複数の流体制御装置の各々は、
プロセス材料が供給される入力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部または全部を前記処理装置に連通するプロセスラインに排出する第１の出力部と、前記入力部を通じて供給されたプロセス材料の一部を排出する第２の出力部とを備える分岐ブロックを有し、
前記複数の流体制御装置の各々の分岐ブロックは、前記入力部がプロセス材料の供給源に供給管を介して接続され、又は、上流側の他の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部に分岐管を介して接続され、
最下流側の流体制御装置の分岐ブロックの第２の出力部は、前記分岐管が接続される代わりに、閉止部材によって閉止されている。
【0006】
好適には、前記分岐管および閉止部材は、前記分岐ブロックに対して着脱自在に形成されている、構成を採用できる。
【0007】
さらに好適には、
前記複数の流体制御装置の各々は、パージガス用配管を有し、
前記パージガス用配管は、
前記プロセスラインの前記気化器への液体材料の供給ラインに接続された上流側配管と、
前記プロセスラインの前記気化器からのガスの排出ラインに接続された下流側配管と、
前記供給ラインの前記分岐ブロックの第１の出力部からの液体材料の供給位置よりもさらに上流側に接続された最上流側配管と、を有する。
前記複数の流体制御装置の各々は、パージガス用配管を有し、
前記パージガス用配管は、
前記プロセスラインの前記気化器への液体材料の供給ラインに接続された上流側配管と、
前記プロセスラインの前記気化器からのガスの排出ラインに接続された下流側配管と、
前記供給ラインの前記分岐ブロックの第１の出力部からの液体材料の供給位置よりもさらに上流側に接続された最上流側配管と、を有する。
【0008】
本発明の半導体製造装置は、密閉された処理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に上記のガス供給装置を用いる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ガスを供給すべき供給箇所や処理チャンバの増減に容易かつ柔軟に対応でき、拡張性の高いガス供給装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に係るガス供給装置の概略構成を示す機能ブロック図。
【図2A】上流側における分岐ブロック部の外観斜視図。
【図2B】上流側における分岐ブロック部の断面図。
【図3A】最下流側における分岐ブロック部の外観斜視図。
【図3B】最下流側における分岐ブロック部の断面図。
【図4A】上流側のガスボックス内の構成の一例を示す図。
【図4B】最下流側のガスボックス内の構成の一例を示す図。
【図5】本発明の他の実施形態に係るガス供給装置の概略構成を示す機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書および図面においては、機能が実質的に同様の構成要素には、同じ符号を使用することにより重複した説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス供給装置１の概略構成を示している。
図１において、ガス供給装置１は、複数の流体制御装置１０（１０Ａ～１０Ｃ）を有している。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス供給装置１の概略構成を示している。
図１において、ガス供給装置１は、複数の流体制御装置１０（１０Ａ～１０Ｃ）を有している。
【0012】
流体制御装置１０Ａ～１０Ｃは、それぞれ液体材料をガス化する気化器１１を内蔵しており、ガスを対応する処理チャンバ２０Ａ～２０Ｃに供給する。なお、処理チャンバ２０Ａ～２０Ｃおよび気化器１１については、周知技術であるので詳細説明を省略する。
流体制御装置１０Ａ～１０Ｃは、液体材料を処理チャンバ２０Ａ～２０Ｃに接続すると共に、下流側の流体制御装置１０Ｂ、１０Ｃとに分岐させるための分岐ブロック部５０をそれぞれ備えている。
流体制御装置１０Ａ～１０Ｃは、液体材料を処理チャンバ２０Ａ～２０Ｃに接続すると共に、下流側の流体制御装置１０Ｂ、１０Ｃとに分岐させるための分岐ブロック部５０をそれぞれ備えている。
【0013】
流体制御装置１０Ａの分岐ブロック部５０は、液体材料タンク３０と供給管６０により接続され、気化器１１に排出管７０により接続され、下流側の流体制御装置１０Ｂの分岐ブロック部５０に分岐管６１により接続されている。
流体制御装置１０Ｂの分岐ブロック部５０は、下流側の流体制御装置１０Ｃの分岐ブロック部５０と分岐管６１により接続され、気化器１１に排出管７０により接続されている。
図１における４０はパージガス供給部であり、供給管６０を通じて流体制御装置１０Ａ～１０ＣにパージガスＰＧを供給するが、詳細は後述する。
流体制御装置１０Ｂの分岐ブロック部５０は、下流側の流体制御装置１０Ｃの分岐ブロック部５０と分岐管６１により接続され、気化器１１に排出管７０により接続されている。
図１における４０はパージガス供給部であり、供給管６０を通じて流体制御装置１０Ａ～１０ＣにパージガスＰＧを供給するが、詳細は後述する。
【0014】
図２Ａおよび図２Ｂに、流体制御装置１０Ａ，１０Ｂの分岐ブロック部５０の構造を示し、図３Ａおよび図３Ｂに流体制御装置１０Ｃの分岐ブロック部５０の構造を示す。
図２Ａ，図２Ｂに示すように、分岐ブロック部５０は、分岐ブロック５１と、分岐ブロック５１上の接続ブロック６２，６３からなる。
分岐ブロック５１には、液体材料Ｌが供給される入力部５１ａと、入力部５１ａを通じて供給された液体材料Ｌの一部または全部Ｌ１を気化器１１に排出する第１の出力部５１ｂと、入力部５１ａを通じて供給された液体材料Ｌの一部Ｌ２を排出する第２の出力部５１ｃが形成されている。
入力部５１ａには、接続ブロック６２によって供給管６０または分岐管６１が接続されている。
第１の出力部５１ｂには、排出管７０が直接接続されている。
第２の出力部５１ｃには、接続ブロック６３によって分岐管６１が接続されている。
図２Ａ，図２Ｂに示すように、分岐ブロック部５０は、分岐ブロック５１と、分岐ブロック５１上の接続ブロック６２，６３からなる。
分岐ブロック５１には、液体材料Ｌが供給される入力部５１ａと、入力部５１ａを通じて供給された液体材料Ｌの一部または全部Ｌ１を気化器１１に排出する第１の出力部５１ｂと、入力部５１ａを通じて供給された液体材料Ｌの一部Ｌ２を排出する第２の出力部５１ｃが形成されている。
入力部５１ａには、接続ブロック６２によって供給管６０または分岐管６１が接続されている。
第１の出力部５１ｂには、排出管７０が直接接続されている。
第２の出力部５１ｃには、接続ブロック６３によって分岐管６１が接続されている。
【0015】
図３Ａ，図３Ｂに示す分岐ブロック部５０は、分岐ブロック５１上の上記の接続ブロック６３に代えて閉止部材としての閉止ブロック６４が設けられている。
閉止ブロック６４は、第２の出力部５１ｃを閉止する。
なお、接続ブロック６２，６３および閉止ブロック６４は、分岐ブロック５１に対して着脱自在に形成されている。
閉止ブロック６４は、第２の出力部５１ｃを閉止する。
なお、接続ブロック６２，６３および閉止ブロック６４は、分岐ブロック５１に対して着脱自在に形成されている。
【0016】
上記のように本実施形態に係るガス供給装置１は、分岐ブロック部５０を複数の流体制御装置１０Ａ～１０Ｃの各々に設けて複数の流体制御装置１０Ａ～１０Ｃをひとつなぎにしている。このため、処理チャンバ２０Ａ～２０Ｃに加えて新たな処理チャンバにガスを供給するには、流体制御装置１０を追加し、新たな分岐管６１を閉止ブロック６４に代えて最下流の流体制御装置１０Ｃの分岐ブロック５１の第２の出力部５１ｃに接続し、追加の流体制御装置１０の第２の出力部５１ｃを閉止ブロック６４で閉止すればよい。
処理チャンバの数を削減する場合には、分岐管６１の代わりに閉止ブロック６４で第２の出力部５１ｃを閉止すればよい。すなわち、分岐管６１と閉止ブロック６４の接続関係を変更するだけで、ガスの出力数を簡単に変更できる。
処理チャンバの数を削減する場合には、分岐管６１の代わりに閉止ブロック６４で第２の出力部５１ｃを閉止すればよい。すなわち、分岐管６１と閉止ブロック６４の接続関係を変更するだけで、ガスの出力数を簡単に変更できる。
【0017】
次に、ガス供給装置１のパージガスによるメンテナンス方法について説明する。
ガス供給装置１は頻繁に取り外してメンテナンスする必要がある。メンテナンス時には、各配管に液体材料やガスが残留していないようにパージガスで予めパージしてやる必要がある。
このため、図４Ａ，４Ｂに示すように、複数の流体制御装置１０Ａ～１０Ｃの各々は、パージガス用配管１００を備えている。
パージガス用配管１００は、気化器１１の下流に設けられたヒータライン１２の下流にパージガスＰＧを供給する下流側配管１０１と、気化器１１への液体材料Ｌの供給ライン１５に接続された上流側配管１０２と、供給ライン１５の分岐ブロック部５０からの液体材料Ｌの供給位置よりもさらに上流側に接続された最上流側配管１０３とを有する。ヒータライン１２は、気化器１１で気化されたガスが液化しないように加熱するために設けられている。
図４Ａおよび図４Ｂに示すパージガス用配管１００には、複数のバルブＶ１～Ｖ６（Ｖ３,Ｖ５は三方弁である。）が設けられている。これらのバルブＶ１,Ｖ２,Ｖ３,Ｖ４,Ｖ６を開放することで、下流側配管１０１、上流側配管１０２および最上流側配管１０３からパージガスＰＧが供給される。
バルブＶ１は、図示しないパージガス供給源からのパージガスＰＧを供給する供給管１０４に設けられ、バルブＶ２は下流側配管１０１の出口に設けられ、バルブＶ３は上流側配管１０２の出口に設けられ、バルブＶ４はバルブＶ３の上流側に設けられ、バルブＶ５は排出管７０の出口に設けられ、バルブＶ６はバルブＶ５の上流側に設けられている。
ここで、バルブＶ３～Ｖ６、供給ライン１５、気化器１１、ヒータライン１２、処理チャンバに連通する排出ライン１６を含めてプロセスラインＰＬとする。
ガス供給装置１は頻繁に取り外してメンテナンスする必要がある。メンテナンス時には、各配管に液体材料やガスが残留していないようにパージガスで予めパージしてやる必要がある。
このため、図４Ａ，４Ｂに示すように、複数の流体制御装置１０Ａ～１０Ｃの各々は、パージガス用配管１００を備えている。
パージガス用配管１００は、気化器１１の下流に設けられたヒータライン１２の下流にパージガスＰＧを供給する下流側配管１０１と、気化器１１への液体材料Ｌの供給ライン１５に接続された上流側配管１０２と、供給ライン１５の分岐ブロック部５０からの液体材料Ｌの供給位置よりもさらに上流側に接続された最上流側配管１０３とを有する。ヒータライン１２は、気化器１１で気化されたガスが液化しないように加熱するために設けられている。
図４Ａおよび図４Ｂに示すパージガス用配管１００には、複数のバルブＶ１～Ｖ６（Ｖ３,Ｖ５は三方弁である。）が設けられている。これらのバルブＶ１,Ｖ２,Ｖ３,Ｖ４,Ｖ６を開放することで、下流側配管１０１、上流側配管１０２および最上流側配管１０３からパージガスＰＧが供給される。
バルブＶ１は、図示しないパージガス供給源からのパージガスＰＧを供給する供給管１０４に設けられ、バルブＶ２は下流側配管１０１の出口に設けられ、バルブＶ３は上流側配管１０２の出口に設けられ、バルブＶ４はバルブＶ３の上流側に設けられ、バルブＶ５は排出管７０の出口に設けられ、バルブＶ６はバルブＶ５の上流側に設けられている。
ここで、バルブＶ３～Ｖ６、供給ライン１５、気化器１１、ヒータライン１２、処理チャンバに連通する排出ライン１６を含めてプロセスラインＰＬとする。
【0018】
プロセスラインＰＬは、バルブＶ１,Ｖ２,Ｖ３,Ｖ４,Ｖ６を開放することでパージされる。その後、気化器１１が取り外され、メンテナンスが行われる。
なお、バルブＶ３,Ｖ４,Ｖ６を開放すると、プロセスラインＰＬの最上流側からパージガスＰＧが供給され、プロセスラインＰＬ供内の液体材料が全てパージされ、プロセスラインＰＬ内に液体材料Ｌの液だまりが生じるのを防止できる。
なお、バルブＶ３,Ｖ４,Ｖ６を開放すると、プロセスラインＰＬの最上流側からパージガスＰＧが供給され、プロセスラインＰＬ供内の液体材料が全てパージされ、プロセスラインＰＬ内に液体材料Ｌの液だまりが生じるのを防止できる。
【0019】
供給配管は上流側に設けられたバルブ（図示省略）からパージガスが流入し、最下流側のガスボックスのバルブＶ１～Ｖ６を全て開放することでパージされる。
【0020】
以上のように、本実施形態によれば、処理チャンバの増減に容易かつ柔軟に対応でき、拡張性の高いガス供給装置が得られる。また、メンテナンスの際には、本実施形態に係るガス供給装置はパージガスの供給によりプロセスラインに液体材料の液だまりが生じるのを防ぐことができる。
【0021】
上記実施形態では、液体材料Ｌを最上流側の流体制御装置１０Ａから最下流側の流体制御装置１０Ｃに向けて供給したが、最下流側の流体制御装置１０Ｃ
から最上流側の流体制御装置１０Ａに向けて液体材料Ｌを供給することもできる。この場合には、供給管６０の接続ブロック６２を閉止ブロック６４に交換し、最下流側の流体制御装置１０Ｃに設けた閉止ブロック６４を供給管６０の接続ブロック６２に取り換える。このように、分岐ブロック部５０により流体制御装置１０Ａ～１０Ｃをひとつなぎにすることで、液体材料の供給位置も可変にできる。
から最上流側の流体制御装置１０Ａに向けて液体材料Ｌを供給することもできる。この場合には、供給管６０の接続ブロック６２を閉止ブロック６４に交換し、最下流側の流体制御装置１０Ｃに設けた閉止ブロック６４を供給管６０の接続ブロック６２に取り換える。このように、分岐ブロック部５０により流体制御装置１０Ａ～１０Ｃをひとつなぎにすることで、液体材料の供給位置も可変にできる。
【0022】
上記実施形態では、気化器１１を各流体制御装置１０Ａ～１０Ｃに内蔵した場合を例示したが、これに限定されない。
図５に示すガス供給装置１００Ａのように、流体制御装置１１０（１１０Ａ～１１０Ｃ）の上流側に気化器１１を設け、流体制御装置１１０Ａ～１１０Ｃでは気化を行わないことも可能である。
また、最下流側から液体材料を供給する場合には、気化器１１を下流側に配置すればよい。
図５に示すガス供給装置１００Ａのように、流体制御装置１１０（１１０Ａ～１１０Ｃ）の上流側に気化器１１を設け、流体制御装置１１０Ａ～１１０Ｃでは気化を行わないことも可能である。
また、最下流側から液体材料を供給する場合には、気化器１１を下流側に配置すればよい。
【0023】
上記実施形態では、ガス供給装置から複数の処理チャンバにガスを供給する場合を例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、一の処理チャンバの複数個所にガスを供給する場合にも適用可能である。
【符号の説明】
【0024】
１ ：ガス供給装置
１０，１０Ａ－１０Ｃ ：流体制御装置
１１ ：気化器
１２ ：ヒータライン
１５ ：供給ライン
ＰＬ ：プロセスライン
２０Ａ－２０Ｃ ：処理チャンバ
３０ ：液体材料タンク
４０ ：パージガス供給部
５０ ：分岐ブロック部
５１ ：分岐ブロック
５１ａ ：入力部
５１ｂ ：第１の出力部
５１ｃ ：第２の出力部
６０ ：供給管
６１ ：分岐管
６２，６３ ：接続ブロック
６４ ：閉止ブロック
７０ ：排出管
１００ ：パージガス用配管
１０１ ：下流側配管
１０２ ：上流側配管
１０３ ：最上流側配管
１０４ ：供給管
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ ：液体材料
ＰＧ ：パージガス
Ｖ１－Ｖ６ ：バルブ
１０，１０Ａ－１０Ｃ ：流体制御装置
１１ ：気化器
１２ ：ヒータライン
１５ ：供給ライン
ＰＬ ：プロセスライン
２０Ａ－２０Ｃ ：処理チャンバ
３０ ：液体材料タンク
４０ ：パージガス供給部
５０ ：分岐ブロック部
５１ ：分岐ブロック
５１ａ ：入力部
５１ｂ ：第１の出力部
５１ｃ ：第２の出力部
６０ ：供給管
６１ ：分岐管
６２，６３ ：接続ブロック
６４ ：閉止ブロック
７０ ：排出管
１００ ：パージガス用配管
１０１ ：下流側配管
１０２ ：上流側配管
１０３ ：最上流側配管
１０４ ：供給管
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２ ：液体材料
ＰＧ ：パージガス
Ｖ１－Ｖ６ ：バルブ
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5】