JP2002110570A - 半導体製造装置用ガスラインシステム - Google Patents

半導体製造装置用ガスラインシステム

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JP2002110570A JP2000304840A JP2000304840A JP2002110570A JP 2002110570 A JP2002110570 A JP 2002110570A JP 2000304840 A JP2000304840 A JP 2000304840A JP 2000304840 A JP2000304840 A JP 2000304840A JP 2002110570 A JP2002110570 A JP 2002110570A
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Takayuki Yamagishi
孝幸 山岸
Masae Suwada
雅栄 諏訪田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低コスト及び小フットプリントを実現するガス
ラインシステムを与える。 【解決手段】少なくとも２台のリアクタを有する半導体
製造装置に使用するガスラインシステムは、少なくとも
一つのガスソースと、ガスソースからのソースガスを受
け取る一次側の入力ポートと、入力されたソースガスを
等分配して出力する二次側の出力ポートとから成る分流
器手段であって、一次側の入力ポートはガスソースに接
続され、二次側の出力ポートはリアクタに接続される分
流器手段と、リアクタに接続されリアクタ内のガスを排
気するための一つの排気ポンプと、から成る。好適に
は、当該システムはさらにリアクタと排気ポンプとの間
にあって、リアクタ毎に圧力制御を行うためのAPCを含
むことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願は半導体製造装置用のガ
スラインシステムに関し、特に、枚葉式の半導体製造装
置のガスラインシステムに使用されるガス分流器及びそ
の方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、半導体基板を処理する装置には、枚
葉式基板処理型とバッチ式基板処理型がある。枚葉式基
板処理型とは、リアクタ毎に一枚の基板を処理するタイ
プを言い、一方バッチ式基板処理型とは、単一のリアク
タで複数枚の基板を処理するタイプを言う。
【０００３】バッチ式基板処理型は単一のリアクタで複
数枚の基板を処理するため生産性が高い。しかしバッチ
処理では、基板上に成膜される薄膜の膜厚及び膜質にバ
ラツキが生じることがしばしば問題になる。膜厚及び膜
質の均一性を改善するために枚葉式基板処理装置の使用
が有効である。共通の搬送室に複数のリアクタを取付け
た従来の枚葉式基板処理装置の場合、各リアクタは独立
したガス系及び真空系を有し、各々のリアクタで単独に
成膜処理を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の枚様式
処理装置において生産性を高めようとすると、リアクタ
の個数が増え、その個数分ガスライン及び真空ポンプを
含む真空エレメントが必要になり、その結果リアクタ１
台当たりのコストが高くなると同時にフットプリント
（装置占有床面積）も増大していた。
【０００５】また、従来、ひとつのガスラインから２つ
のリアクタにガスを分流する方法としてＴ型継手を使用
するものがあるが、この場合圧力が低い方のリアクタに
余分にガスが流入し分配バランスが崩れ２つのリアクタ
のプロセスバランスが悪くなるという欠点があった。
【０００６】したがって、本発明の目的は、低コスト及
び小フットプリントを実現するガスラインシステムを与
えることである。
【０００７】本発明の他の目的は、ガス系及び排気系の
省力化を実現するガスラインシステムを与えることであ
る。
【０００８】本発明の他の目的は、プロセス的に安定で
高スループットを実現するガスラインシステム及び方法
を与えることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体製造装置用ガスラインシステム
は以下の手段から成る。
【００１０】少なくとも２台のリアクタを有する半導体
製造装置に使用するガスラインシステムは、少なくとも
一つのガスソースと、ガスソースからのソースガスを受
け取る一次側の入力ポートと、入力されたソースガスを
等分配して出力する二次側の出力ポートとから成る分流
器手段であって、一次側の入力ポートはガスソースに接
続され、二次側の出力ポートはリアクタのそれぞれに接
続される分流器手段と、リアクタに接続されリアクタ内
のガスを排気するための一つの排気ポンプと、から成
る。
【００１１】具体的には、分流器手段は、一次側の入力
ポートに接続された一つのマスフローメーターと、マス
フローメーターから分岐したライン上にそれぞれ与えら
れる二つのマスフローコントローラーと、マスフローメ
ーターとマスフローコントローラーとの間に電気的に接
続されたアナログ信号変換装置とから成る。
【００１２】また、分流器手段は、一次側の入力ポート
に接続された一つのデジタル式マスフローメーターと、
デジタル式マスフローメーターから分岐したライン上に
それぞれ与えられる二つのデジタル式マスフローコント
ローラーと、デジタル式マスフローメーターとデジタル
式マスフローコントローラーとの間に電気的に接続され
たデジタル信号処理装置とから成ることもできる。
【００１３】好適には、当該システムはリアクタと排気
ポンプとの間にあって、リアクタ毎に圧力制御を行うた
めのAPCを含む。
【００１４】一方、本発明に係るガスラインシステムを
使用する方法は、分流器手段の一次側のマスフローコン
トローラーによって各ソースガスの流量を制御する工程
と、分流器手段によって一次側で混合されたソースガス
を二次側の２つの出力ポートに等分配する工程と、ソー
スガスを各リアクタに導入する工程と、APCによって各
リアクタ内の圧力を所望の圧力に制御する工程と、から
成る。
【００１５】また具体的には、分流器手段によって２つ
の出力ポートに等分配する工程は、マスフローメーター
で流量を計測する工程と、計測した値をアナログ信号に
変換する工程と、信号を各マスフローコントローラーに
送信する工程と、各マスフローコントローラーが信号を
受信し流量を一次側流量の５０％に制御する工程と、か
ら成る。
【００１６】さらに具体的には、分流器手段によって２
つの出力ポートに等分配する工程は、デジタル式マスフ
ローメーターで流量を計測する工程と、計測した値をデ
ジタル信号処理する工程と、デジタル処理された信号を
各デジタル式マスフローコントローラーに送信する工程
と、各デジタル式マスフローコントローラーがデジタル
処理された信号を受信し流量を一次側流量の５０％に制
御する工程と、から成る。
【００１７】
【発明の実施の態様】以下、図面を参照しながら本発明
を詳細に説明する。図１は、２台のリアクタを有する枚
葉式半導体製造装置に使用されるガスラインシステムの
好適実施例を示したものである。当該装置において２枚
の半導体基板は同時に処理されることから、好適には、
２台のリアクタで１ガス系及び１排気系とする。
【００１８】図１に示すリアクタのガスラインシステム
は、少なくとも１つのガスソース1を含む。具体的に
は、ガスソース1は内部にマスフローコントローラーを
有するガスボックスから成る。
【００１９】分流器手段2はガスソース1からのソースガ
スを受け取る一次側の入力ポートと、入力されたソース
ガスを等分配して出力する二次側の出力ポートとから成
り、一次側の入力ポートはガスソース1に接続され、二
次側の出力ポートはリアクタ（3、4）にそれぞれ接続さ
れる。
【００２０】本発明に係るガスラインシステムの１つの
ガス系は、ガスソース1と、分流器手段2と、該分流器手
段2と各リアクタ（3、4）との間に接続されリアクタ毎
に設けられるガスストップバルブ（8、9）とを含む。
【００２１】また、本発明に係るガスラインシステムの
１つの排気系は、各リアクタ（3、4）に接続される一つ
の排気ポンプ5と、リアクタ（3、4）及び排気ポンプ5の
間に接続されリアクタ（3、4）毎に設けられるAPC（自
動的に圧力制御が可能な可変式バタフライバルブ）
（6、7）と、APCと各リアクタ（3、4）との間に接続さ
れリアクタ毎に設けられる真空排気バルブ（10、11）を
含む。
【００２２】分流器手段2は一次側に入力した０〜１０S
LMのガス流量を二次側に同量（０〜５SLM）ずつ出力す
ることができるものである。
【００２３】図２は分流器手段の第１の実施例を示した
ものである。分流器手段20は一次側の入力ポート23及び
二次側の出力ポート（28、29）を有する。分流器手段20
は、一次側の入力ポート23に接続された一つのマスフロ
ーメーター（以下、MFMという）24と、MFM24から分岐し
たライン上にそれぞれ与えられる２つのマスフローコン
トローラー（以下、MFCという）（26、27）と、MFM24と
MFC（26、27）との間に電気的に接続されたアナログ信
号変換装置25とから成る。２つのMFC（26、27）はそれ
ぞれ二次側の出力ポート（28、29）に接続されている。
好適にはMFC（26、27）は常時開である。アナログ信号
変換装置25に対して外部補正入力（±１V）を行うこと
によりMFC（26、27）の分流バランスを２０％変更する
ことが可能である。なお、MFM、MFC及び信号変換装置
は、３装置とも同じ方式であれば、アナログ方式でもデ
ジタル方式でもよい。
【００２４】図３は図２の分流器手段で使用しているMF
M及びMFCをデジタル化した第２の実施例である。分流器
手段30は一次側の入力ポート33及び二次側の出力ポート
（38、39）を有する。分流器手段30は、一次側の入力ポ
ート33に接続された一つのデジタル式マスフローメータ
ー（以下、D-MFMという）34と、D-MFM34から分岐したラ
イン上にそれぞれ与えられる２つのデジタル式マスフロ
ーコントローラー（以下、D-MFCという）（36、37）
と、D-MFM34とD-MFC（36、37）との間に電気的に接続さ
れたデジタル信号処理装置35とから成る。
【００２５】次に、図１に示す実施例の作用について説
明する。真空排気バルブ（10、11）が開かれ真空ポンプ
5によってリアクタ（3、4）が真空引きされたところへ
２枚の半導体基板が同時にロードされる。次に、ガスス
トップバルブ（8、9）が開いてリアクタ内にソースガス
が導入される。この際、分流器手段2及びAPC（6、7）の
組み合わせにより、各リアクタ（3、4）内には均等にソ
ースガスが導入される。次に、RFジェネレータ（12、1
3）によりリアクタ内の半導体基板に高周波電圧が印加
されて成膜反応が両リアクタ内で同時に生じる。
【００２６】図１の実施例では、リアクタ毎にAPCによ
り圧力制御を行いかつ単一のポンプを用いて各リアクタ
のガスを排出している。この独立した圧力制御と上記分
流器手段を用いることにより、リアクタ毎にガスライン
を用いたのと同様に単独で成膜の制御を行うことがで
き、処理室の個体差に対応できる。また、リアクタ毎に
ガスストップバルブ及び真空排気バルブを有しているた
め、１リアクタのみでも処理を行うことができる。さら
に、ガスラインシステムがリアクタ２台に対し1ガス系
及び１排気系から成ることにより、省力化、低コスト化
及び小フットプリント化を図ることができる。
【００２７】次に、本発明に係るガスラインシステムを
使用する方法について説明する。少なくとも２台のリア
クタを有する半導体製造装置用のガスラインシステムを
使用するために、まず、分流器手段の一次側のMFC（1
4、15）（好適にはガスソース1内に含まれる）によって
各ソースガスの流量を制御する。次に、分流器手段2に
よって一次側で混合されたソースガスを二次側の２つの
出力ポートに等分配する。そうしてソースガスを各リア
クタに導入したら、APCによって各リアクタ内の圧力を
所望の圧力に制御する。
【００２８】分流器手段によって分流するには、図２に
記載の分流器手段20を使用した場合には、まず、MFC（1
4、15）によって流量制御され混合されたソースガスが
一次側の入力ポート23へ流入する流量をMFM24によって
計測する。次に、その値をアナログ信号変換装置25を用
いてアナログ信号に変換する。さらにその信号を２台の
MFC（26、27）にそれぞれ送信する。最後に、MFC（26、
27）が信号を受信し一次側入力ポート23に流入される流
量の５０％ずつを二次側出力ポート（28、29）にそれぞ
れ流す。
【００２９】一方、分流器手段として図３に記載の分流
器手段30を使用した場合には、まず、MFC（14、15）に
よって流量制御され混合されたソースガスが一次側の入
力ポート33へ流入する流量をD-MFM34によって計測す
る。次に、その値をデジタル信号処理装置35を用いてデ
ジタル処理する。さらにそのデジタル処理された信号を
２台のD-MFC（36、37）に送信する。最後に、D-MFC（3
6、37）が信号を受信し一次側入力ポート33に流入され
る流量の５０％ずつを二次側出力ポート（38、39）にそ
れぞれ流す。
【００３０】本発明に係る方法によれば、本発明に従う
分流器手段及びAPCの組み合わせにより、常に一次側の
流量を二次側に正確に等分配することができ、優れた分
流バランスを達成することができる。その結果、２台の
リアクタ内部はプロセス的に非常に安定であり、スルー
プットが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本願発明に従うガスラインシステムの
実施例を示したものである。
【図２】図２は、本発明に従う分流器手段の第１の実施
例を示したものである。
【図３】図３は、本発明に従う分流器手段の第２の実施
例を示したものである。
【符号の説明】
1 ガスソース 2 分流器手段 3、4 リアクタ 5 排気ポンプ 6、7 APC 8、9 ガスストップバルブ 10、11 真空排気バルブ 12、13 RFジェネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA03 EA11 HA01 HA15 JA05 JA09 KA41 5F045 AA08 BB08 BB10 DQ14 EC07 EE04 EE12 EG01 EN04 GB15

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも２台のリアクタを有する半導体
    製造装置に使用するガスラインシステムであって、 少なくとも一つのガスソースと、 前記ガスソースからのソースガスを受け取る一次側の入
    力ポートと、入力されたソースガスを等分配して出力す
    る二次側の出力ポートとから成る分流器手段であって、
    前記一次側の入力ポートは前記ガスソースに接続され、
    前記二次側の出力ポートは前記リアクタのそれぞれに接
    続される分流器手段と、 前記リアクタに接続されリアクタ内のガスを排気するた
    めの一つの排気ポンプと、から成るシステム。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のガスラインシステムであ
    って、前記分流器手段は、前記一次側の入力ポートに接
    続された一つのマスフローメーターと、前記マスフロー
    メーターから分岐したライン上にそれぞれ与えられる二
    つのマスフローコントローラーと、前記マスフローメー
    ターと前記マスフローコントローラーとの間に電気的に
    接続されたアナログ信号変換装置とから成る、システ
    ム。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のガスラインシステムであ
    って、前記分流器手段は、前記一次側の入力ポートに接
    続された一つのデジタル式マスフローメーターと、前記
    デジタル式マスフローメーターから分岐したライン上に
    それぞれ与えられる二つのデジタル式マスフローコント
    ローラーと、前記デジタル式マスフローメーターと前記
    デジタル式マスフローコントローラーとの間に電気的に
    接続されたデジタル信号処理装置とから成る、システ
    ム。
  4. 【請求項４】請求項２または３に記載のガスラインシス
    テムであって、さらに前記ガスソースと前記分流器手段
    の一次側入力ポートとの間にあって、ソースガスの流量
    を制御するためのマスフローコントローラーを含む、と
    ころのシステム。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のガスラインシステムであ
    って、さらに前記リアクタと前記排気ポンプとの間にあ
    って、リアクタ毎に圧力制御を行うためのAPCを含む、
    ところのシステム。
  6. 【請求項６】請求項５に記載のガスラインシステムであ
    って、さらに前記分流器手段の出力ポートと各前記リア
    クタとの間にあってソースガスを制御するためのガスス
    トップバルブと、各前記リアクタと各前記APCとの間に
    あって排気ガスを制御するための真空排気バルブとを含
    むところのシステム。
  7. 【請求項７】請求項５に記載のガスラインシステムを使
    用する方法であって、 前記分流器手段の一次側のマスフローコントローラーに
    よって各ソースガスの流量を制御する工程と、 請求項２に記載の分流器手段によって一次側で混合され
    たソースガスを二次側の２つの出力ポートに等分配する
    工程と、 前記ソースガスを各リアクタに導入する工程と、 前記APCによって各リアクタ内の圧力を所望の圧力に制
    御する工程と、から成る方法。
  8. 【請求項８】請求項５に記載のガスラインシステムを使
    用する方法であって、 前記分流器手段の一次側のマスフローコントローラーに
    よって各ソースガスの流量を制御する工程と、 請求項３に記載の分流器手段によって一次側で混合され
    たソースガスを二次側の２つの出力ポートに等分配する
    工程と、 前記ソースガスを各リアクタに導入する工程と、 前記APCによって各リアクタ内の圧力を所望の圧力に制
    御する工程と、から成る方法。
  9. 【請求項９】請求項７に記載の方法であって、請求項２
    に記載の分流器手段によって２つの出力ポートに等分配
    する工程が、 マスフローメーターで流量を計測する工程と、 計測した値をアナログ信号に変換する工程と、 前記信号を各マスフローコントローラーに送信する工程
    と、 各マスフローコントローラーが前記信号を受信し流量を
    一次側流量の５０％に制御する工程と、から成る方法。
  10. 【請求項１０】請求項８に記載の方法であって、請求項
    ３に記載の分流器手段によって２つの出力ポートに等分
    配する工程が、 デジタル式マスフローメーターで流量を計測する工程
    と、 計測した値をデジタル信号処理する工程と、 デジタル処理された信号を各デジタル式マスフローコン
    トローラーに送信する工程と、 前記各デジタル式マスフローコントローラーが前記デジ
    タル処理された信号を受信し流量を一次側流量の５０％
    に制御する工程と、から成る方法。
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