JP2003190762A - フッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置 - Google Patents

フッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置

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cartridge
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temperature
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Atsushi Sonobe
淳 園部
Minoru Ino
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体処理システムのガス供給系に配設され、
フッ化水素の濃度を簡易且つ安全な操作で応答性よく所
定の濃度に設定することが可能な、フッ化水素を含むフ
ッ素ガスの生成装置を提供する。 【解決手段】半導体処理システムのガス供給系２０に配
設されたガス生成装置３０は、フッ化水素を含む溶融塩
からなる電解浴中でフッ化水素を電解することによりフ
ッ素ガスを生成する電解槽３４を含む。電解槽３４で生
成されたフッ素ガス中に混入するフッ化水素を捕捉する
ため、吸着剤を内蔵するカートリッジ４２が配設され
る。カートリッジ４２を通過したフッ素ガス中に混入す
るフッ化水素の濃度は検出器４６により検出される。コ
ントローラ４０は、この検出結果に基づいて、温度調節
器４４を介してカートリッジ４２の温度に対してフィー
ドバック制御を行うことにより、フッ化水素の濃度を設
定値に調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体処理システ
ムのガス供給系に配設される、フッ化水素を含むフッ素
ガスの生成装置に関する。なお、ここで、半導体処理と
は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板上に半導
体層、絶縁層、導電層等を所定のパターンで形成するこ
とにより、該被処理基板上に半導体デバイスや、半導体
デバイスに接続される配線、電極等を含む構造物を製造
するために実施される種々の処理を意味する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、被処
理基板、例えば半導体ウエハやＬＣＤ基板に、成膜、エ
ッチング、拡散等の各種の半導体処理が施される。この
ような処理を行う半導体処理システムでは、例えば、シ
リコン膜やシリコン酸化膜をエッチングする場合や、処
理室内をクリーニングする場合等、半導体処理に限ら
ず、種々の用途の処理ガスとしてフッ素系のガスが利用
される。
【０００３】フッ素系の処理ガスは、既にフッ素化合物
として製造され、ボンベに充填された状態で半導体処理
システムのガス供給系に配備されるのが一般的であり、
現場でフッ素等の必要な原料を使用して生成されること
は一般的でない。その理由は、ガス組成の信頼性の問題
だけでなく、フッ素のような酸化力の高い物質を高圧
（通常５ｋｇ／ｃｍ2 以上）に充填したボンベを半導体
処理システムのガス供給系に配備することが非常に危険
だからである。
【０００４】一方、米国特許第５，６８８，３８４等の
公報には、フッ素ガスの発生のオンとオフとを使用量に
応じて自動的に制御する装置が開示される。この装置で
は、フッ素ガスの発生部として、フッ化水素を電解する
ことによりフッ素ガスを生成する電解槽が使用される。
このような電解タイプの装置によれば、大気圧に近い圧
力でフッ素ガスを必要に応じて生成することができるた
め、フッ素ボンベを配備する際の安全性の問題を回避す
ることができる。
【０００５】また、日本特許第２７４６４４８号（特開
平３−２９３７２６）には、フッ素ガスをクリーニング
ガスとして使用する際、これに少量のフッ化水素ガスを
混入させることが望ましいことが開示される。このよう
な、フッ化水素ガスを含むフッ素ガスは、市販のガスと
して存在するものではないが、ユーザの要請によりガス
製造工場側で製造することができる。この場合、ガス製
造工場では、純粋なフッ素と、純粋なフッ化水素とを夫
々製造し、これ等のガスを夫々所定量取出して混合す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、フッ化
水素を含むフッ素ガスの製造方法は、安全性の観点か
ら、半導体処理システムのガス供給系で行うことは難し
い。従って、処理の仕様に応じてフッ化水素の濃度を変
更したい場合には、その都度、ガス製造工場側に新たな
ガスの製造依頼を発注せざるを得ない。
【０００７】もし、上述の製造方法を半導体処理システ
ムのガス供給系にボンベを配備した上で行うとしても、
フッ化水素を所定の濃度に設定するため、フッ素及びフ
ッ化水素の取出し量（流量）を正確に制御する必要があ
る。このような、流量をパラメータとしてガス濃度の設
定を行う方法は、設備、操作性、応答性等の点で問題を
もたらす。また、高圧のフッ素ボンベやフッ化水素ボン
ベを半導体処理システムのガス供給系に配備しておくこ
とは、安全性の点で問題がある。
【０００８】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、半導体処理システムのガス供給
系に配設され、フッ化水素の濃度を簡易且つ安全な操作
で応答性よく所定の濃度に設定することが可能な、フッ
化水素を含むフッ素ガスの生成装置を提供することを目
的とする。
【０００９】特に、本発明は、オンサイトで且つオンデ
マンドでフッ化水素を含むフッ素ガスを生成及び供給す
る装置を提供することを目的とする。ここで、オンサイ
トとは、フッ化水素を含むフッ素ガスを生成及び供給す
る機構が、所定の主処理装置、例えば、半導体処理シス
テムの主処理装置と組合わされることを意味する。ま
た、オンデマンドとは、主処理装置側からの要求に応じ
たタイミングで且つ必要とされる成分調整を伴ってガス
が供給可能となることを意味する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の視点は、
半導体処理システムのガス供給系に配設され、フッ化水
素を含むフッ素ガスを生成する装置であって、フッ化水
素を含む溶融塩からなる電解浴中でフッ化水素を電解す
ることによりフッ素ガスを生成する電解槽と、前記電解
槽で生成された前記フッ素ガス中に混入するフッ化水素
を吸着により捕捉すると共にその吸着能力が温度により
変化する吸着剤を内蔵するカートリッジと、前記カート
リッジの温度を調節する温度調節器と、前記カートリッ
ジを通過した前記フッ素ガス中に混入するフッ化水素の
濃度を検出する濃度検出器と、前記濃度検出器による検
出結果に基づいて、前記温度調節器を介して前記カート
リッジの温度に対してフィードバック制御を行うことに
より、前記カートリッジの温度をパラメータとして前記
フッ化水素の濃度を設定値に調節するコントローラと、
を具備することを特徴とする。
【００１１】本発明の第２の視点は、第１の視点の装置
において、前記濃度検出器は、前記フッ素ガス中に混入
するフッ化水素の濃度を光学的に検出することを特徴と
する。
【００１２】本発明の第３の視点は、第１または第２の
視点の装置において、前記電解浴の組成を代表する状態
を検出する状態検出器を更に具備し、前記コントローラ
は、前記状態検出器による検出結果に基づいて、前記フ
ィードバック制御に生じる誤差を補償することを特徴と
する。
【００１３】本発明の第４の視点は、半導体処理システ
ムのガス供給系に配設され、フッ化水素を含むフッ素ガ
スを生成する装置であって、フッ化水素を含む溶融塩か
らなる電解浴中でフッ化水素を電解することによりフッ
素ガスを生成する電解槽と、前記電解槽で生成された前
記フッ素ガス中に混入するフッ化水素を吸着により捕捉
すると共にその吸着能力が温度により変化する吸着剤を
内蔵するカートリッジと、前記カートリッジの温度を調
節する温度調節器と、前記電解浴の組成を代表する状態
を検出する状態検出器と、前記状態検出器による検出結
果に基づいて、前記温度調節器を介して前記カートリッ
ジの温度に対してフィードバック制御を行うことによ
り、前記カートリッジの温度をパラメータとして前記フ
ッ化水素の濃度を設定値に調節するコントローラと、を
具備することを特徴とする。
【００１４】本発明の第５の視点は、第３または第４の
視点の装置において、前記状態検出器は前記電解槽内の
前記電解浴の液面レベルを検出するレベル検出器である
ことを特徴とする。
【００１５】本発明の第６の視点は、第５の視点の装置
において、前記電解槽にフッ化水素を供給するフッ化水
素源を更に具備し、前記コントローラは、前記レベル検
出器による検出結果に基づいて、前記フッ化水素源から
前記電解槽にフッ化水素を補充することを特徴とする。
【００１６】本発明の第７の視点は、第１乃至第６の視
点のいずれかの装置において、前記フッ化水素の濃度の
設定値Ｃｘは、０％＜Ｃｘ＜１０％であることを特徴と
する。
【００１７】本発明の第８の視点は、第７の視点の装置
において、前記吸着剤はフッ化ナトリウムを具備する。
【００１８】本発明の第９の視点は、第８の視点の装置
において、前記コントローラは、前記フッ化水素の濃度
の設定値が高いほど前記カートリッジの温度が高くなる
ように制御することを特徴とする。
【００１９】本発明の第１０の視点は、第１乃至第９の
視点のいずれかの装置において、前記温度調節器は、前
記カートリッジの周囲に配設されたヒータを具備するこ
とを特徴とする。
【００２０】更に、本発明の実施の形態には種々の段階
の発明が含まれており、開示される複数の構成要件にお
ける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得
る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つ
かの構成要件が省略されることで発明が抽出された場
合、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が
周知慣用技術で適宜補われるものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、以下の説明におい
て、略同一の機能及び構成を有する構成要素について
は、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行
う。
【００２２】図１は本発明の実施の形態に係る、フッ化
水素を含むフッ素ガスの生成装置を組込んだ半導体処理
システムを示す概略図である。この半導体処理システム
は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の被処理基板に、成
膜、エッチング、或いは拡散等の処理を施す半導体処理
装置１０を有する。
【００２３】半導体処理装置１０は、被処理基板を収納
すると共に半導体処理を施すための処理室１２を具備す
る。処理室１２内には、被処理基板を載置するための下
部電極兼載置台（支持部材）１４が配設される。処理室
１２内にはまた、載置台１４に対向して上部電極１６が
配設される。両電極１４、１６間にＲＦ（高周波）電源
１５からＲＦパワーが印加されることにより、処理ガス
をプラズマに転化するためのＲＦ電界が処理室１２内に
形成される。処理室１２の下部には、内部を排気すると
共に真空に設定するための排気系１８が接続される。ま
た、処理室１２の上部には、処理ガスを供給するための
ガス供給系２０が接続される。
【００２４】図２は図１図示のガス供給系２０と組み合
わせて使用される半導体処理装置の変更例１０ｘを示す
概略図である。半導体処理装置１０ｘは、被処理基板を
収納すると共に半導体処理を施すための処理室１２を具
備する。処理室１２内には、被処理基板を載置するため
の載置台（支持部材）１４が配設される。処理室１２の
下部には、内部を排気すると共に真空に設定するための
排気系１８が接続される。処理室１２の上部には、プラ
ズマを生成するためのリモートプラズマ室１３が接続さ
れる。リモートプラズマ室１３の周囲には、コイルアン
テナ１７が巻回される。コイルアンテナ１７にＲＦ（高
周波）電源１５からＲＦパワーが印加されることによ
り、処理ガスをプラズマに転化するための誘導電界がリ
モートプラズマ室１３内に形成される。また、リモート
プラズマ室１３の上部には、処理ガスを供給するための
ガス供給系２０が接続される。
【００２５】図１に戻り、ガス供給系２０には、処理室
１２内に任意のガス、例えば半導体処理を行うための処
理ガスや処理室１２内をクリーニングするための処理ガ
スを、選択的に切替え且つ所定の流量で供給するための
流れ管理部２２が配設される。流れ管理部２２には、種
々な活性ガスや不活性ガスを貯蔵する複数のガス源を有
するガス貯蔵部２４が接続される。流れ管理部２２には
また、フッ素ガス系の処理ガスを反応処理により生成す
るガス生成部２６が接続される。
【００２６】流れ管理部２２及びガス生成部２６には、
本発明の実施の形態に係るフッ化水素を含むフッ素ガス
の生成装置３０が、コンプレッサ２８を介して接続され
る。即ち、生成装置３０は、流れ管理部２２にフッ化水
素を含むフッ素ガスを直接供給するか、或いはガス生成
部２６にフッ素ガス原料を供給するために使用される
（切替え用のバルブは図示せず）。ガス生成部２６で
は、例えば、フッ素ガス原料と、Ｃｌ等の他のハロゲン
ガスとを反応させることにより、ハロゲン間フッ素化合
物ガスが生成される。
【００２７】生成装置３０は、フッ化水素を含む溶融塩
からなる電解浴中でフッ化水素を電解することによりフ
ッ素ガス（Ｆ2 ）を生成する電解槽３４を有する。溶融
塩は、フッ化カリウム（ＫＦ）とフッ化水素（ＨＦ）と
の混合物（ＫＦ／２ＨＦ）或いはフレミー塩（Fremy's
salt）とフッ化水素との混合物からなる。電解槽３４に
は、消費原料であるフッ化水素を供給するためのフッ化
水素源３２が接続される。電解槽３４内には、電解浴の
組成の変化を代表する状態として電解浴の液面レベルを
検出するための検出器３６が配設され、検出器３６で得
られた検出結果はコントローラ４０に供給される。消費
原料であるフッ化水素は、コントローラ４０の制御下
で、検出器３６による検出結果に基づいて、量的なしき
い値を目安として、フッ化水素源３２から電解槽３４に
補充される。
【００２８】電解槽３４で生成されたフッ素ガスは、供
給配管３８に配設されたコンプレッサ４２により加圧さ
れた後、流れ管理部２２またはガス生成部２６に供給さ
れる。電解槽３４でフッ化水素が原料として使用される
ことにより、電解槽３４で生成されたフッ素ガス中には
数パーセントのフッ化水素が混入する。このフッ化水素
の濃度を調節するため、配管３８には、電解槽３４で生
成されたフッ素ガス中に混入するフッ化水素を吸着によ
り捕捉する吸着剤を内蔵するカートリッジ４２が配設さ
れる。
【００２９】吸着剤は、取扱いや圧力損失を考慮し、カ
ートリッジ４２内に充填された多数のペレットからな
る。吸着剤は、例えば、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）の
ような、その吸着能力が温度により変化する吸着剤から
なる。カートリッジ４２の周囲には、カートリッジ４２
の温度を調節するための温度調節ジャケット（ヒータ）
４４が配設される。ジャケット４４はコントローラ４０
の制御下で操作される。本実施の形態においては、ジャ
ケット４４はヒータによる加熱機能のみを有するが、冷
却機能を兼ね備えるようにすることもできる。
【００３０】なお、吸着剤であるフッ化ナトリウムは、
入手段階で既に大気に晒されていること、及び充填作業
が大気中で行われることにより、水分を多量に含んでい
る可能性がある。このため、フッ化ナトリウムをカート
リッジ４２に充填後、これを直接使用すると、フッ素ガ
スと水分とが接触反応してフッ化水素を発生し、フッ素
ガス中のフッ化水素濃度を非制御状態で大きく変化させ
る可能性がある。このため、実際の使用に先立ち、Ｈｅ
或いはＮ2 等の不活性ガスをカートリッジ４２に流すと
共に、コントローラ４０の制御下でジャケット４４によ
りカートリッジ４２を適当な温度、例えば３００℃に加
熱する。これにより、カートリッジ４２内のフッ化ナト
リウムから水分を除去する再生処理を行うことができ
る。
【００３１】カートリッジ４２よりも下流で、配管３８
には、カートリッジ４２を通過したフッ素ガス中に混入
するフッ化水素の濃度を光学的に検出する分光器（検出
器）４６が配設される。分光器４６で得られた検出結果
はコントローラ４０に供給される。コントローラ４０
は、分光器４６から供給されるフッ素ガス中に混入する
フッ化水素の濃度に関する検出結果に基づいて、ジャケ
ット４４を操作し、カートリッジ４２の温度に対してフ
ィードバック制御を行う。コントローラ４０はまた、検
出器３６から供給される電解槽３４内の電解浴の液面レ
ベルに関する検出結果に基づいて、このフィードバック
制御に生ずる誤差を補償する。
【００３２】前述のように、フッ素ガスを処理ガス或い
はその原料として使用する際、これに少量のフッ化水素
を混入させることが望ましい場合がある。しかし、この
ような場合であっても、フッ化水素の濃度が所定の設定
値に制御されていることが望ましい。かかる観点から、
コントローラ４０は、カートリッジ４２の温度をパラメ
ータとしてフッ素ガス中のフッ化水素の濃度を制御し、
配管３８を通して後段の流れ管理部２２またはガス生成
部２６に供給するガスの組成を安定させる。ここで、コ
ントローラ４０におけるフッ化水素の濃度の設定値Ｃｘ
は、０％＜Ｃｘ＜１０％、望ましくは０％＜Ｃｘ＜５％
とする。また、コントローラ４０は、フッ化ナトリウム
の吸着特性に鑑み、フッ化水素の濃度の設定値が高いほ
どカートリッジ４２の温度が高くなるように制御する。
【００３３】具体的には、カートリッジ４２内のフッ化
ナトリウムによるフッ化水素の吸着能力は、ジャケット
４４を介してカートリッジ４２の温度を調節すると、以
下のような態様で変化する。例えば、カートリッジ４２
が室温である場合には、フッ素ガス中に混入するフッ化
水素は、カートリッジ４２を通過する間にフッ化ナトリ
ウムによって殆ど吸着される。即ち、この場合、カート
リッジ４２を出たフッ素ガス中のフッ化水素は０％に近
くなる。これは、後段の流れ管理部２２またはガス生成
部２６側がフッ化水素を必要としている場合には、不適
当な条件である。一方、カートリッジ４２の温度を上げ
るに連れ、フッ化ナトリウムによるフッ化水素の吸着率
は低下し、フッ素ガス中のフッ化水素の濃度は上昇す
る。
【００３４】従って、カートリッジ４２の温度とカート
リッジ４２から出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度と
の相関関係を示すデータを予め作成し、コントローラ４
０に入力しておく。これにより、分光器４６による検出
結果に基づいて、フッ素ガス中のフッ化水素の濃度を設
定値に調節するように、コントローラ４０により、カー
トリッジ４２の温度に対してフィードバック制御を行う
ことができる。
【００３５】なお、電解槽３４で生成されるフッ素ガス
中のフッ化水素の濃度は、電解反応の進行に伴う電解浴
の組成（ＫＦ／２ＨＦ）の変化に大きく影響される。即
ち、電解を継続すると、原料のフッ化水素が消費される
ことにより浴の組成も少しずつ変化し、これが電解浴中
のフッ化水素の蒸気圧に影響を及ぼす。フッ素ガス中に
混入するフッ化水素の量は電解槽３４内の気相部に存在
するフッ化水素の蒸気分圧に依存して変化する。消費原
料であるフッ化水素は、検出器３６による検出結果に基
づいて、量的なしきい値を目安として、フッ化水素源３
２から電解槽３４に補充され、浴の組成が大きく変化す
ることが防止される。しかし、しきい値に至る前でも、
浴の組成は幾分変化しており、従って、電解槽３４から
出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度が或る程度変動す
ることは避けられない。
【００３６】このような変動は、上述のフィードバック
制御に使用される、カートリッジ４２の温度とカートリ
ッジ４２から出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度との
相関関係に影響する。何故なら、この相関関係は、カー
トリッジ４２に供給されるフッ素ガス中のフッ化水素の
濃度に依存して変化するからである。このため、カート
リッジ４２に供給されるフッ素ガス中のフッ化水素の濃
度に依存して、異なる相関関係データを使用するように
すれば、より正確なフィードバック制御することが可能
となる。
【００３７】この観点から、電解槽３４内の電解浴の液
面レベル（電解浴の組成を代表する状態として）と電解
槽３４から出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度との相
関関係を示すデータを予め作成し、コントローラ４０に
入力しておくことが望ましい。これにより、検出器３６
による検出結果に基づいて、カートリッジ４２に供給さ
れるフッ素ガス中のフッ化水素の濃度を推定し、カート
リッジ４２の温度に対するフィードバック制御に生じる
誤差を補償することができる。
【００３８】図１図示の生成装置３０によれば、原料に
由来してフッ素ガス中に混入するフッ化水素をそのまま
利用して、所定の濃度でフッ化水素を含むフッ素ガスを
生成する。即ち、この生成装置３０によれば、オンサイ
トで且つオンデマンドで、所定の濃度でフッ化水素を含
むフッ素ガス生々及び供給することができる。このた
め、純粋フッ素及び純粋フッ化水素を夫々費用や時間を
掛けて生成してボンベに充填した後、これ等を夫々のボ
ンベから所定量取出して混合するような無駄はなくな
る。
【００３９】また、図１図示の生成装置３０において
は、分光器４６の検出結果に基づいて、コントローラ４
０によりジャケット４４を操作し、カートリッジ４２の
温度に対してフィードバック制御を行う。また、フッ化
水素をある設定濃度から別の設定濃度に変更したい場合
には、単にコントローラ４０の設定値を変更すればよ
い。このため、フッ化水素を所定の濃度に設定するた
め、フッ素ガス及びフッ化水素ガスの流量を正確に制御
する必要がなく、設備、操作性、応答性等の点でメリッ
トが得られる。
【００４０】［実験］図１図示の生成装置３０を使用し
て評価実験を行った。実験において、電解槽３４で生成
されたフッ素ガスをカートリッジ４２に通した後、分光
器４６によりフッ素ガス中に混入するフッ化水素の濃度
を測定した。この測定を、カートリッジ４２の温度を変
化させて複数回行った。各温度条件において、カートリ
ッジ４２の入口におけるフッ素ガス中のフッ化水素の濃
度は一定（５％）にし、且つカートリッジ４２を通過す
るガスの線速度も一定（フッ化ナトリウムとの接触時間
が一定）とした。なお、カートリッジ４２は、外径２
５．４ｍｍ、内径２３．４ｍｍ、長さ２５０ｍｍのステ
ンレス鋼製の筒内に、フッ化ナトリウムのペレットを１
００ｇ充填することにより作成した。
【００４１】図３はこの実験によって得られた、カート
リッジ４２の温度とフッ素ガス中のフッ化水素の濃度と
を示すグラフである。図３図示の如く、カートリッジ４
２の温度をパラメータとして、フッ素ガス中のフッ化水
素の濃度を再現性よく調節できることが判明した。
【００４２】図４は本発明の別の実施の形態に係る、フ
ッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置を示す概略図であ
る。この実施の形態においては、コントローラ４０は、
検出器３６による電解浴の液面レベルの検出結果を参照
せず、分光器４６によるフッ化水素の濃度の検出結果の
みに基づいて、カートリッジ４２の温度に対してフィー
ドバック制御を行う。一方、検出器３６による電解浴の
液面レベルの検出結果は、コントローラ５０によって、
フッ化水素をフッ化水素源３２から電解槽３４に補充す
るために使用される。
【００４３】この実施の形態においては、検出器３６に
よる検出結果に基づいて、消費原料であるフッ化水素の
補充を、より高い頻度で行うようにすれば、電解浴の組
成をかなり狭い範囲で安定させることができる。従っ
て、分光器４６によるフッ化水素の濃度の検出結果のみ
に基づいてフィードバック制御を行っても、カートリッ
ジ４２から出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度を設定
値に調節することができる。
【００４４】図５は本発明の更に別の実施の形態に係
る、フッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置を示す概略
図である。この実施の形態においては、カートリッジ４
２から出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度を検出する
分光器４６を有していない。即ち、コントローラ４０
は、検出器３６による電解浴の液面レベルの検出結果の
みに基づいて、カートリッジ４２の温度に対してフィー
ドバック制御を行う。
【００４５】前述のように、電解槽３４で生成されるフ
ッ素ガス中のフッ化水素の濃度は、電解反応の進行に伴
う電解浴の組成の変化に大きく影響される。この電解浴
の組成を代表する情報として電解浴の液面レベルが使用
され、即ち、検出器３６による検出結果に基づいて、電
解槽３４からカートリッジ４２に供給されるフッ素ガス
中のフッ化水素の濃度が推定される。この推定を行うた
めのデータは、図１図示の実施の形態と同様、予め作成
してコントローラ４０に入力しておく。
【００４６】この実施の形態においては、更に、カート
リッジ４２における所定の出力濃度（カートリッジ４２
を出るフッ素ガス中のフッ化水素の濃度）を得るため
の、入力濃度（カートリッジ４２に供給されるフッ素ガ
ス中のフッ化水素の濃度）とカートリッジ４２の温度と
の相関関係を示すデータも予め作成し、コントローラ４
０に入力しておく。これにより、検出器３６による検出
結果に基づいて、フッ素ガス中のフッ化水素の濃度を設
定値に調節するように、コントローラ４０により、カー
トリッジ４２の温度に対してフィードバック制御を行う
ことができる。
【００４７】なお、上記実施の形態において、フッ素ガ
ス中に混入するフッ化水素の濃度を検出するため、分光
器に代え、他の濃度検出器を使用することも可能であ
る。また、電解浴の組成を代表する状態を検出するた
め、電解浴の液面レベルの検出器に代え、電解浴の電気
的特性、重量等、他の状態を検出する検出器を使用する
ことも可能である。また、フッ化水素を吸着する吸着剤
として、フッ化ナトリウムに代え、フッ化カリウム、フ
ッ化カルシウム等、他のフッ化物塩を使用することも可
能である。
【００４８】また、上記実施の形態において、フッ化水
素を含むフッ素ガスは、流れ管理部２２或いはガス生成
部２６に択一的に供給されるが、このガスは、他の処理
ガスとは別に直接処理室１２に供給するようにしてもよ
い。また、ガス生成部２６は、ハロゲン間フッ素化合物
ガスではなく、他のフッ素系の処理ガスを生成するよう
に構成することもできる。
【００４９】更に、カートリッジ４２内の吸着剤がフッ
化水素の吸着により飽和状態となった場合、カートリッ
ジ４２内に不活性ガス等の再生ガスを流すと共に高温に
設定することにより、吸着剤の再生を行うことができ
る。この場合、再生ガスにより吸着剤から離脱させたフ
ッ化水素を、再生ガスから分離してフッ化水素源３２に
戻すようにすれば、原料として再度使用することができ
る。
【００５０】その他、本発明の思想の範疇において、当
業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るも
のであり、それら変更例及び修正例についても本発明の
範囲に属するものと了解される。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体処理システムのガス供給系に配設され、フッ化水
素の濃度を簡易且つ安全な操作で応答性よく所定の濃度
に設定することが可能な、フッ化水素を含むフッ素ガス
の生成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る、フッ化水素を含む
フッ素ガスの生成装置を組込んだ半導体処理システムを
示す概略図。
【図２】図１図示のガス供給系と組み合わせて使用され
る半導体処理装置の変更例を示す概略図。
【図３】実験により得られた、カートリッジの温度とフ
ッ素ガス中のフッ化水素の濃度とを示すグラフ。
【図４】本発明の別の実施の形態に係る、フッ化水素を
含むフッ素ガスの生成装置を示す概略図。
【図５】本発明の更に別の実施の形態に係る、フッ化水
素を含むフッ素ガスの生成装置を示す概略図。
【符号の説明】
１０…半導体処理装置 １２…処理室 １３…リモートプラズマ室 １４…載置台 １５…ＲＦ電源 １６…上部電極 １７…コイルアンテナ １８…排気系 ２０…ガス供給系 ２２…流れ管理部 ２４…ガス貯蔵部 ２６…ガス生成部 ２８…コンプレッサ ３０…ガス生成装置 ３２…フッ化水素源 ３４…電解槽 ３６…レベル検出器 ４０…コントローラ ４２…カートリッジ ４４…温度調節ジャケット ４６…分光器（濃度検出器）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２５Ｂ 1/24 Ｇ０１Ｎ 21/27 Ｚ ５Ｆ０４５ 9/00 Ｈ０１Ｌ 21/302 １０１Ｇ Ｇ０１Ｎ 21/27 Ｃ２５Ｂ 9/00 Ｆ (71)出願人 595179619 75 Ｑｕａｉ ｄ’Ｏｒｓａｙ 75321 Ｐａｒｉｓ Ｃｅｄｅｘ 07 Ｆｒａｎｃ ｅ (72)発明者 園部 淳 茨城県つくば市花畑２−11−２ (72)発明者 猪野 実 茨城県つくば市吉沼3497−３ Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB01 CC20 JJ01 KK01 4D012 BA01 CA20 CB12 CD01 CE01 CE02 CF05 CF08 4G068 DA04 DB23 DC01 DD15 4K021 AA04 BA01 DC15 5F004 BA03 BA04 DA20 5F045 BB20 EB05 EE01 EE02 EE10 GB07

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体処理システムのガス供給系に配設さ
    れ、フッ化水素を含むフッ素ガスを生成する装置であっ
    て、 フッ化水素を含む溶融塩からなる電解浴中でフッ化水素
    を電解することによりフッ素ガスを生成する電解槽と、 前記電解槽で生成された前記フッ素ガス中に混入するフ
    ッ化水素を吸着により捕捉すると共にその吸着能力が温
    度により変化する吸着剤を内蔵するカートリッジと、 前記カートリッジの温度を調節する温度調節器と、 前記カートリッジを通過した前記フッ素ガス中に混入す
    るフッ化水素の濃度を検出する濃度検出器と、 前記濃度検出器による検出結果に基づいて、前記温度調
    節器を介して前記カートリッジの温度に対してフィード
    バック制御を行うことにより、前記カートリッジの温度
    をパラメータとして前記フッ化水素の濃度を設定値に調
    節するコントローラと、を具備することを特徴とするフ
    ッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置。
  2. 【請求項２】前記濃度検出器は、前記フッ素ガス中に混
    入するフッ化水素の濃度を光学的に検出することを特徴
    とする請求項１に記載のフッ化水素を含むフッ素ガスの
    生成装置。
  3. 【請求項３】前記電解浴の組成を代表する状態を検出す
    る状態検出器を更に具備し、前記コントローラは、前記
    状態検出器による検出結果に基づいて、前記フィードバ
    ック制御に生じる誤差を補償することを特徴とする請求
    項１または２に記載のフッ化水素を含むフッ素ガスの生
    成装置。
  4. 【請求項４】半導体処理システムのガス供給系に配設さ
    れ、フッ化水素を含むフッ素ガスを生成する装置であっ
    て、 フッ化水素を含む溶融塩からなる電解浴中でフッ化水素
    を電解することによりフッ素ガスを生成する電解槽と、 前記電解槽で生成された前記フッ素ガス中に混入するフ
    ッ化水素を吸着により捕捉すると共にその吸着能力が温
    度により変化する吸着剤を内蔵するカートリッジと、 前記カートリッジの温度を調節する温度調節器と、 前記電解浴の組成を代表する状態を検出する状態検出器
    と、 前記状態検出器による検出結果に基づいて、前記温度調
    節器を介して前記カートリッジの温度に対してフィード
    バック制御を行うことにより、前記カートリッジの温度
    をパラメータとして前記フッ化水素の濃度を設定値に調
    節するコントローラと、を具備することを特徴とするフ
    ッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置。
  5. 【請求項５】前記状態検出器は前記電解槽内の前記電解
    浴の液面レベルを検出するレベル検出器であることを特
    徴とする請求項３または４に記載のフッ化水素を含むフ
    ッ素ガスの生成装置。
  6. 【請求項６】前記電解槽にフッ化水素を供給するフッ化
    水素源を更に具備し、前記コントローラは、前記レベル
    検出器による検出結果に基づいて、前記フッ化水素源か
    ら前記電解槽にフッ化水素を補充することを特徴とする
    請求項５に記載のフッ化水素を含むフッ素ガスの生成装
    置。
  7. 【請求項７】前記フッ化水素の濃度の設定値Ｃｘは、０
    ％＜Ｃｘ＜１０％であることを特徴とする請求項１乃至
    ６のいずれかに記載のフッ化水素を含むフッ素ガスの生
    成装置。
  8. 【請求項８】前記吸着剤はフッ化ナトリウムを具備する
    ことを特徴とする請求項７に記載のフッ化水素を含むフ
    ッ素ガスの生成装置。
  9. 【請求項９】前記コントローラは、前記フッ化水素の濃
    度の設定値が高いほど前記カートリッジの温度が高くな
    るように制御することを特徴とする請求項８に記載のフ
    ッ化水素を含むフッ素ガスの生成装置。
  10. 【請求項１０】前記温度調節器は、前記カートリッジの
    周囲に配設されたヒータを具備することを特徴とする請
    求項１乃至９のいずれかに記載のフッ化水素を含むフッ
    素ガスの生成装置。
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