CN101761778A - 混合气体的供给方法和混合气体的供给装置 - Google Patents

混合气体的供给方法和混合气体的供给装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种混合气体的供给方法和混合气体的供给装置，在使用通过加热液体原料使其气化而成的液体原料气体的情况下，与现有技术相比，能够减少在利用加热器进行的加热中所需的电量，能够实现节能化。在同时供给从气体供给源以气体状态供给的通常气体和使用带有气化单元的流量控制器(14)将从液体原料供给源供给的液体原料加热使其气化而成的液体原料气体时，从与通常气体相比距离气体出口部(51)较近的位置所设置的上述单独气体供给管线(1A)供给液体原料气体，并且将液体原料气体供给到用于除去通常气体中的颗粒的过滤器(53)的后级。

Description

混合气体的供给方法和混合气体的供给装置
技术领域
本发明涉及混合气体的供给方法和混合气体的供给装置，用于向半导体制造装置的处理腔室等气体使用对象供给作为处理气体的由多种气体构成的混合气体。
背景技术
在现有技术中，在向半导体制造装置的处理腔室等气体使用对象供给作为处理气体的由多种气体构成的混合气体的情况下，例如，在向等离子体蚀刻装置的处理腔室供给蚀刻气体的情况下，一般使用被称为气体箱(GAS BOX)的混合气体供给装置。
上述混合气体供给装置构成为：通过连接在一条公共配管(集管、总管(manifold))上的多个单独气体供给管线来供给多种气体，将这些多种气体的混合气体通过公共配管的气体出口部利用混合气体供给管线向气体使用对象进行供给。作为使用这样的混合气体的供给装置进行供给的气体包括：在常温常压下为气体，从气体供给源以气体的状态被供给的气体(以下称为通常气体)；和使用气化单元对从液体原料供给源所供给的液体原料进行加热使其气化而得到的气体(以下称为液体原料气体)。在供给这样的液体原料气体的情况下，公知有从距离处理腔室较近的位置供给蒸汽压非常低的液体原料气体的方法(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平8-88191号公报
如上所述，在使用混合气体的供给装置对等离子体蚀刻装置的处理腔室等供给蚀刻气体的情况下，在公共配管(集管、总管(manifold))或混合气体供给管线上设置过滤器，除去通常气体和气体原料气体混合后的混合气体中的颗粒。但是，因为这种过滤器的传导性(conductance)较低，所以，在该过滤器的部分混合气体的压力上升，液体原料气体有可能发生液化。因此，在现有技术中，将公共配管(集管、总管(manifold))、混合气体供给管线等利用加热器加热至高温，以防止液体原料气体发生液化。
如上所述，在现有技术中，需要通过将公共配管(集管、总管(manifold))、混合气体供给管线等利用加热器加热至高温来防止液体原料气体发生液化的情况，因此，存在利用加热器进行的加热中所必要的电量增大的问题。
发明内容
本发明是根据上述现有的情况而提出的，其目的在于提供一种混合气体的供给方法和混合气体的供给装置，在使用通过加热液体原料使其气化而得到的液体原料气体的情况下，与现有技术相比能够减少利用加热器进行的加热中所必要的电量，能够实现节能化。
本发明的第一方面的混合气体的供给方法，通过连接在公共配管上的多个单独气体供给管线供给多种气体，通过上述公共配管的气体出口部利用混合气体供给管线向气体使用对象供给该多种气体的混合气体，该混合气体的供给方法的特征在于：在同时供给从气体供给源以气体状态供给的通常气体和使用气化单元对从液体原料供给源供给的液体原料进行加热使其气化而得到的气体时，从与通常气体相比距离上述气体出口部较近的位置设置的上述单独气体供给管线供给上述液体原料气体，并且，将上述液体原料气体供给到用于除去上述通常气体中的颗粒的过滤器的后级。
本发明的第二方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第一方面所述的混合气体的供给方法中，在供给上述液体原料的配管上设置有过滤器，通过除去上述液体原料中的颗粒来防止颗粒向上述液体原料气体中的混入。
本发明的第三方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第一或第二方面所述的混合气体的供给方法中，利用第一加热器将供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线的、与上述气化单元的连接部和与上述公共配管的连接部之间加热至第一温度，利用第二加热器将上述公共配管的、至少与供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线的连接部和上述气体出口部之间加热至比上述第一温度低的第二温度。
本发明的第四方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第三方面上述的混合气体的供给方法中，上述第一温度为使上述液体原料的蒸汽压力成为供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线内部的压力以上的温度。
本发明的第五方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第三或第四方面所述的混合气体的供给方法中，上述第二温度为使上述液体原料的蒸汽压力成为上述公共配管内的上述液体原料气体的分压以上的温度。
本发明的第六方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第一至五方面中任一方面所述的混合气体的供给方法中，上述气体使用对象为等离子体蚀刻装置的处理腔室。
本发明的第七方面的混合气体的供给方法，其特征在于：在本发明的第一至六方面中任一方面所述的混合气体的供给方法中，上述液体原料气体为C5F8、C6F6、SiCl4、HF中的至少任一种。
本发明的第八方面的混合气体的供给装置，通过连接在公共配管上的多个单独气体供给管线供给多种气体，通过上述公共配管的气体出口部利用混合气体供给管线向气体使用对象供给该多种气体的混合气体，该混合气体的供给装置的特征在于：该混合气体的供给装置构成为：在同时供给从气体供给源以气体状态供给的通常气体和使用气化单元对从液体原料供给源供给的液体原料进行加热使其气化而得到的气体时，从与通常气体相比距离上述气体出口部较近的位置设置的上述单独气体供给管线供给上述液体原料气体，并且，将上述液体原料气体供给到用于除去上述通常气体中的颗粒的过滤器的后级。
本发明的第九方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第八方面所述的混合气体的供给装置中，该混合气体的供给装置构成为：在供给上述液体原料的配管上设置有过滤器，通过除去上述液体原料中的颗粒来防止颗粒向上述液体原料气体中的混入。
本发明的第十方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第八或第九方面所述的混合气体的供给装置中，该混合气体的供给装置构成为：利用第一加热器将供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线的、与上述气化单元的连接部和与上述公共配管的连接部之间加热至第一温度，利用第二加热器将上述公共配管的、至少与供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线的连接部和上述气体出口部之间加热至比上述第一温度低的第二温度。
本发明的第十一方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第十方面所述的混合气体的供给装置中，上述第一温度为使上述液体原料的蒸汽压力成为供给上述液体原料气体的上述单独气体供给管线内部的压力以上的温度。
本发明的第十二方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第十或第十一方面所述的混合气体的供给装置中，上述第二温度为使上述液体原料的蒸汽压力成为上述公共配管内的上述液体原料气体的分压以上的温度。
本发明的第十三方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第八至十二方面中任一方面所述的混合气体的供给装置中，上述气体使用对象为等离子体蚀刻装置的处理腔室。
本发明的第十四方面的混合气体的供给装置，其特征在于：在本发明的第八至十三方面中任一方面所述的混合气体的供给装置中，上述液体原料气体为C5F8、C6F6、SiCl4、HF中的至少任一种。
根据本发明，能够提供一种混合气体的供给方法和混合气体的供给装置，在使用通过加热液体原料使其气化而得到的液体原料气体的情况下，与现有技术相比能够减少在利用加热器进行的加热中所必要的电量，从而能够实现节能化。
附图说明
图1是示意地表示本发明的一个实施方式所涉及的混合气体的供给装置的简要结构的示意图。
符号说明
1A～1N：单独气体供给管线
14：带有气化单元的流量控制器
50：公共配管(集管)
51：气体出口部
53：过滤器
70：混合气体供给管线
60：第一加热器
61：第二加热器
90：处理腔室
100：混合气体的供给装置
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是示意地表示本发明的一个实施方式所涉及的混合气体的供给装置的简要结构的示意图。如图1所示，混合气体的供给装置100包括对应于多个气体种类的多个(在本实施方式中为13个)单独气体供给管线1A～1M，这些单独气体供给管线1A～1M的一端连接在一根公共配管(集管)50上。
上述公共配管(集管)50的一端的气体出口部51连接在混合气体供给管线70上，该混合气体供给管线70连接在作为气体使用对象的半导体制造装置(在本实施方式中为等离子体蚀刻装置)的处理腔室90上。
在上述各单独气体供给管线1A～1M中，设置在距离气体出口部51最近位置的单独气体供给管线1A是用于供给使用气化单元14将从图中未标示的液体原料供给源所供给的液体原料加热使其气化而得到的液体原料气体(GAS1)的供给管线。
另外，剩下的单独气体供给管线1B～1M是用于供给从图中未标示的气体供给源以气体的状态供给的通常气体的供给管线。在它们之中，在距离气体出口部11最远的位置设置的单独气体供给管线1M是用于供给作为吹扫气体的氮气(N2气体)的供给管线，剩下的单独气体供给管线1B～1L是用于供给由通常气体构成的处理气体(GAS2～12)的供给管线。
在用于供给由通常气体构成的处理气体(GAS2～12)的供给管1B～1L上，从上游侧依次设置有过滤器2、手动阀3、调节器4、压力计5、第一气动阀6、质量流控制器7、第二气动阀8。
另外，在单独气体供给管线1B～1L上，设置有从第一气动阀6与质量流控制器7之间分支的分支配管9，在这些分支配管9上，各自设置有第三气动阀10。
在用于供给作为吹扫气体的氮气(N2气体)的单独气体供给管线1M上，从上游侧开始依次设置有过滤器2M、手动阀3M、压力开关11、调节器4M、压力计5M、第一气动阀6M、第二气动阀8M。另外，设置有从第一气动阀6M与第二气动阀8M之间分支的分支配管9M，在该分支配管9M上，连接有上述的设置在单独气体供给管线1B～1L上的分支配管9。
在用于供给液体原料气体(GAS1)的单独气体供给管线1A上，从上游侧开始依次设置有第一手动阀3A、第一气动阀6A、过滤器12、第二手动阀13、带有气化单元的流量控制器14、第三手动阀15、第二气动阀8A。该过滤器12用于除去液体原料中的颗粒，以防止颗粒混入到液体原料气体中。
另外，在单独气体供给管线1A上，设置有从第一气动阀6A与过滤器12之间分支的分支配管9A，在该分支配管9A上设置有第三气动阀10A。该分支配管9A与分支配管9M连接。
另外，在单独气体供给管线1A上，设置有从单独气体供给管线1A的第三手动阀15与第二气动阀8A之间分支的第二分支配管16，该分支配管16上设置有第四气动阀17。
在上述分支配管9A与分支配管9M的连接部，设置有止回阀18。另外，分支配管9A连接在第二分支配管16上，在分支配管9A的、与第二分支配管16的连接部附近，设置有第五气动阀19。
在公共配管(集管)50的、与单独气体供给管线1A的连接部和与单独气体供给管线1B的连接部之间，设置有气动阀52与过滤器53。该过滤器53用于除去流通在公共配管(集管)50内的通常气体的混合气体中的颗粒。另外，在公共配管(集管)50的、与单独气体供给管线1A的连接部的下游侧，设置有压力开关54、气动阀55。
另外，在用于供给液体原料气体(GAS1)的单独气体供给管线1A的带有气化单元的流量控制器14的下游侧，如图中虚线所示，设置有用于加热该部分的第一加热器60。另外，在公共配管(集管)50的气动阀52的下游侧，如图中虚线(点划线)所示，设置有用于加热该部分的第二加热器61。这些第一加热器60、第二加热器61用于加热流通在单独气体供给管线1A和公共配管(集管)50内部的液体原料气体，以防止液体原料气体发生液化。
如上所述，在本实施方式的混合气体的供给装置100中，用于供给液体原料气体(GAS 1)的单独气体供给管线1A被设置在公共配管(集管)50的、距离气体出口部51最近的位置，该液体原料气体(GAS1)通过利用带有气化单元的流量控制器14加热从液体原料供给源供给的液体原料而产生。另外，在用于供给该液体原料气体(GAS1)的单独气体供给管线1A上，设置有用于除去液体原料中的颗粒的过滤器12。而且，在带有气化单元的流量控制器14的下游侧，在单独气体供给管线1A和公共配管(集管)50两者上，不设置用于除去气体中的颗粒的过滤器。
由此，能够抑制液体原料气体和含有液体原料气体的混合气体因低传导性的过滤器造成其压力上升从而导致液体原料气体发生液化的情况。因此，即便使第一加热器60、第二加热器61的加热量比现有技术减少，也能够防止液体原料气体发生液化。由此，与现有技术相比，能够抑制对第一加热器60、第二加热器61通电的电量，从而能够实现节能化。
对于利用上述第一加热器60、第二加热器61加热时的加热设定温度，以作为第二加热器61的加热设定温度的第二温度比作为第一加热器60的加热设定温度的第一温度低的方式进行设定。
即，第一加热器60的加热设定温度(第一温度)为使液体原料的蒸汽压力成为供给液体原料气体的单独气体供给管线1A的内部的压力以上的温度。另外，在这种情况下，根据液体原料气体流量的不同，单独气体供给管线1A的内部的压力会发生变动，因此，或者对应配管内部压力改变加热设定温度，或者将加热设定温度设定成在液体原料气体以能够在该混合气体的供给装置100中流动的最大流量进行流动的情况下也满足上述条件。
另一方面，第二加热器61的加热设定温度(第二温度)为使液体原料的蒸汽压力成为公共配管(集管)50内部的液体原料气体的分压以上的温度。于是，该第二加热器61的加热设定温度(第二温度)比第一加热器60的加热设定温度(第一温度)低。像这样通过控制单独气体供给管线1A和公共配管(集管)50的温度，能够防止在这些配管内部液体原料气体发生液化，并且，能够以必要的最小限度的电量防止液体原料气体发生液化，因此，与现有技术相比能够实现节能化。
另外，作为液体原料气体的例子，能够列举出例如C5F8、C6F6、SiCl4、HF等。另外，像这样的液体原料气体，并不仅限于一种，也可以同时使用多种。
另外，本发明并不限于上述实施方式和实施例，当然也能够对其进行种种变形。例如，处理腔室90并不限于等离子体蚀刻装置的情况，也可以是CVD装置等的成膜装置的处理腔室。另外，单独气体供给管线的数目不限于13，可以是13以上，也可以不足13。

Claims (14)

1.一种混合气体的供给方法，通过连接在公共配管上的多个单独气体供给管线供给多种气体，通过所述公共配管的气体出口部利用混合气体供给管线向气体使用对象供给该多种气体的混合气体，该混合气体的供给方法的特征在于：
在同时供给从气体供给源以气体状态供给的通常气体和使用气化单元对从液体原料供给源供给的液体原料进行加热使其气化而得到的气体时，
从与通常气体相比距离所述气体出口部较近的位置设置的所述单独气体供给管线供给所述液体原料气体，并且，将所述液体原料气体供给到用于除去所述通常气体中的颗粒的过滤器的后级。
2.如权利要求1所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
在供给所述液体原料的配管上设置有过滤器，通过除去所述液体原料中的颗粒来防止颗粒向所述液体原料气体中的混入。
3.如权利要求1或2所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
利用第一加热器将供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线的、与所述气化单元的连接部和与所述公共配管的连接部之间加热至第一温度，
利用第二加热器将所述公共配管的、至少与供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线的连接部和所述气体出口部之间加热至比所述第一温度低的第二温度。
4.如权利要求3所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
所述第一温度为使所述液体原料的蒸汽压力成为供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线内部的压力以上的温度。
5.如权利要求3所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
所述第二温度为使所述液体原料的蒸汽压力成为所述公共配管内的所述液体原料气体的分压以上的温度。
6.如权利要求1或2所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
所述气体使用对象为等离子体蚀刻装置的处理腔室。
7.如权利要求1或2所述的混合气体的供给方法，其特征在于：
所述液体原料气体为C5F8、C6F6、SiCl4、HF中的至少任一种。
8.一种混合气体的供给装置，通过连接在公共配管上的多个单独气体供给管线供给多种气体，通过所述公共配管的气体出口部利用混合气体供给管线向气体使用对象供给该多种气体的混合气体，该混合气体的供给装置的特征在于：
该混合气体的供给装置构成为：
在同时供给从气体供给源以气体状态供给的通常气体和使用气化单元对从液体原料供给源供给的液体原料进行加热使其气化而得到的气体时，
从与通常气体相比距离所述气体出口部较近的位置设置的所述单独气体供给管线供给所述液体原料气体，并且，将所述液体原料气体供给到用于除去所述通常气体中的颗粒的过滤器的后级。
9.如权利要求8所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
该混合气体的供给装置构成为：
在供给所述液体原料的配管上设置有过滤器，通过除去所述液体原料中的颗粒来防止颗粒向所述液体原料气体中的混入。
10.如权利要求8或9所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
该混合气体的供给装置构成为：
利用第一加热器将供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线的、与所述气化单元的连接部和与所述公共配管的连接部之间加热至第一温度，
利用第二加热器将所述公共配管的、至少与供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线的连接部和所述气体出口部之间加热至比所述第一温度低的第二温度。
11.如权利要求10所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
所述第一温度为使所述液体原料的蒸汽压力成为供给所述液体原料气体的所述单独气体供给管线内部的压力以上的温度。
12.如权利要求10所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
所述第二温度为使所述液体原料的蒸汽压力成为所述公共配管内的所述液体原料气体的分压以上的温度。
13.如权利要求8或9所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
所述气体使用对象为等离子体蚀刻装置的处理腔室。
14.如权利要求8或9所述的混合气体的供给装置，其特征在于：
所述液体原料气体为C5F8、C6F6、SiCl4、HF中的至少任一种。
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