JPH0568866A

JPH0568866A - ガス供給装置

Info

Publication number: JPH0568866A
Application number: JP25857891A
Authority: JP
Inventors: Takenobu Matsuo; 剛伸松尾; Takeshi Wakabayashi; 剛若林; Shuji Moriya; 修司守谷
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1991-09-09
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体ウエハなどの処理部に処理ガスを供給
するためのガス供給装置において、バルブなどの各配管
機器の小型化、軽量化を図り、ガス供給装置をコンパク
ト化すること。【構成】ガス供給源１０に接続されたガス配管２に
は、緊急遮断弁３を介して下流側に減圧弁ＲＧ２を設
け、これら減圧弁ＲＧ２の二次側に圧力センサー５を介
してガスフィルタＦ１やマスフローコントローラＭＦＣ
１などの配管機器を設ける。圧力センサー５の圧力検出
値をコントローラ４にて比較し、圧力検出値が設定値を
越えたときに緊急遮断弁３に対して閉指令を出力する。
従って減圧弁ＲＧ２に異常が起こって例えばその減圧機
能がなくなっても一次側の高圧なガスが配管機器へ流入
することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガス供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造工場においては、一
般に作業領域をクリーンルームとメンテナンスルームと
に分離し、ウエハの搬送系などをクリーンルーム内に配
置すると共に、熱処理装置などにおけるガス供給装置や
排気系をメンテナンスルームに設置するようにしてい
る。そしてウエハを成膜処理やエッチング処理する場合
は支燃性、可燃性あるいは毒性をもつ危険性の高いガス
が使用されるためガスボンベを例えば屋外に設置し、こ
こからのガスをメンテナンスルーム内のガス供給路を介
して処理装置の反応管内に供給するようにしている。

【０００３】そして前記ガスボンベ中に封入されている
ガスは極めて高圧であるため、通常ガスボンベに減圧弁
を直結して例えばガス圧を５０Ｋｇ／ｃｍ^２程度に減圧
し、更にガス供給路に設けられた減圧弁を介して減圧し
た後バルブやマスフローコントローラなどの配管機器を
介して所定の圧力、流量に調整している。ガスの圧力、
流量の大きさについては、処理の種類によって異なる
が、例えば減圧ＣＶＤ法によるポリシリコン膜を生成す
る場合には、流量が数百〜数千ＳＣＣＭ、圧力が２〜３
Ｋｇ／ｃｍ^２以下に設定されている。

【０００４】一方半導体ウエハの製造工程に用いられる
処理ガスは、上述のように危険性の高いガスが使用され
るため、十分な安全対策を講じる必要がある。例えば前
記減圧弁の異常時にガス供給源よりの高圧のガスが減圧
されずにそのまま配管機器に大流量で流入するおそれが
あるため、従来はガスフィルタやバルブなどの各配管機
器の一つ一つに対してこのような場合にも破壊しないよ
うな耐圧、流量特性のものを用いて安全対策をとってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近の半導体
製造設備においては、処理プロセスの数が増えかつ複雑
化しているため、システム全体をコンパクト化しようと
する傾向にあり、ガス供給装置においてもコンパクト化
やメンテナンスの容易性及びシステムの汎用性などを図
るため配管機器を集積化して配管機器ユニットを構成す
ることが検討されており、ガス供給装置を例えば熱処理
炉に隣接した排気系ユニットと一体化して設置したり、
あるいは熱処理炉の上方に配置するといったことも検討
されている。

【０００６】一方ガス供給装置においては、処理プロセ
スが多様化しているためガス供給路が多系統化し、また
１系統当りの配管機器の数が多くなっているため上述の
ように配管機器ユニットを構成した場合、配管機器ユニ
ット内の配管が長く、かつ配管機器の数が多くなる。し
かしながら既に述べたように各配管機器は、個々に安全
対策をとっているので耐圧の大きな例えば百数十Ｋｇ／
ｃｍ^２程度もの耐圧のものが用いられ、このため肉厚が
厚く、大型で重量が大きくなり、この結果配管機器ユニ
ットが大型化、大重量化して、広い設置スペースが必要
になる上、配管機器ユニットを取り付けるために頑強で
複雑な構造体が必要になるという問題があった。

【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、その目的は、ガス供給装置の小型化、軽量
化を図ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス供給源よ
りの処理ガスを、ガス供給路に設けた配管機器を介して
処理に供給するためのガス供給装置において、前記ガス
供給路における配管機器の上流側に設けた減圧弁と、こ
の減圧弁の二次側のガス圧力を検出するために当該減圧
弁と配管機器との間に設けられた圧力検出部と、この圧
力検出部の圧力検出値が予め設定した値を越えたときに
配管機器への処理ガスの流入を遮断するための遮断部と
を有し、前記配管機器の耐圧が減圧弁の一次側のガス圧
力よりも小さいことを特徴とする。

【０００９】

【作用】ガス供給源よりのガスが減圧弁及びマスフロメ
ータなどの配管機器を介して、所定の圧力、流量に調整
されて処理部に供給される。ここで減圧弁に異常が起こ
って減圧機能がなくなるかあるいは低下すると、圧力検
出部の圧力検出値が上昇し、設定値を越えると、遮断部
が動作し、この結果減圧弁の一次側からの高圧なガスの
配管機器への流入が阻止される。従って減圧弁の異常時
においても配管機器には予め設定した値以上の圧力が加
わらないので、各配管機器の耐圧、流量特性について
は、処理部にて要求される圧力、流量に見合う配管機器
を用いることによりガス供給装置の小型化、軽量化が図
れる。

【００１０】

【実施例】以下本発明を半導体ウエハの熱処理装置のガ
ス供給装置に適用した実施例について説明する。

【００１１】図１は本発明の実施例を示す説明図であ
る。図１中１はガスボンベであり、このガスボンベ１内
には半導体ウエハの熱処理装置の反応管内に供給する例
えば水素ガス、酸素ガス、塩素ガスや窒素ガスなどの処
理ガス（キャリアガスや不活性雰囲気を維持するための
ガスも含む）が例えば１５０〜２００Ｋｇ／ｃｍ^２程度
の極めて高圧の圧縮状態で封入されている。

【００１２】前記ガスボンベ１の出口側にはこのような
高圧の処理ガスを例えば５０Ｋｇ／ｃｍ^２程度に一次減
圧するための減圧弁ＲＧ１が直結されていて、ボンベ１
と共にガス供給源１０を構成している。このガス供給源
１０には例えばＳＵＳステンレス鋼よりなるガス配管２
が接続されており、このガス配管２には、ハンドバルブ
ＨＶ１、遮断部をなす緊急遮断弁３及び減圧弁ＲＧ２が
この順に設けられている。

【００１３】前記緊急遮断弁３は通常は開状態である
が、例えばガス供給装置全体を監視するコントローラ４
よりの閉指令信号によって閉止するように構成されてい
る。また、前記減圧弁ＲＧ２はガス供給源１０よりの高
圧のガスを例えば２〜３Ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力に減圧
するためのものであり、この減圧弁ＲＧ２の二次側には
圧力検出部をなす圧力センサー５が設けてある。

【００１４】前記コントローラ４は圧力センサー５より
の圧力検出値を取り込んで、予め設定された圧力例えば
５Ｋｇ／ｃｍ^２に対応する設定値と比較して、圧力検出
値が設定値を超えたときに閉止指令を前記緊急遮断弁３
に出す機能を有している。

【００１５】更に圧力センサー５の下流側のガス配管２
には多数の配管機器例えばガスフィルタＦ１、バルブＶ
１、マスフローコントローラＭＦＣ１、逆止弁ＣＶ１、
ハンドバルブＨＶ１及びガスフィルタＦ２がこの順に設
けられており、これら配管機器は、図示しないベースプ
レートに集積して配置されて配管機器ユニットを構成
し、例えば図示しない構造体に取り付けられている。こ
の配管機器ユニットは後述するようにベースプレートに
固定されたパネルにガス供給源１０側及び熱処理装置側
のガス配管と夫々接続するためのガス配管接続部が取り
付けられている。

【００１６】前記ガスフィルタＦ２の下流側のガス配管
２にはテフロンチューブＴを介して例えば石英やＳＵＳ
ステンレス鋼よりなるインジェクタ６１が接続されてお
り、このインジェクタ６１は処理部である熱処理装置６
の反応管６２内に挿設されている。前記熱処理装置６
は、例えば内管及び外管よりなる反応管６２、この反応
管６２を取り囲むよう設置されたヒータ６３及び反応管
６２内にウエハＷをロード、アンロードするためのウエ
ハボート６４などから構成されている。

【００１７】そして前記減圧弁ＲＧ２の二次側の各配管
機器には、耐圧が減圧弁ＲＧ２の一次側圧力よりも小さ
いものが使用され、ウエハの熱処理プロセスにて調整さ
れる処理ガスの圧力例えば２〜３Ｋｇ／ｃｍ^２程度に見
合った例えば５Ｋｇ／ｃｍ^２の耐圧のものが使用されて
いる。

【００１８】次に上述の実施例の作用について説明す
る。ガス供給源１０より例えば５０Ｋｇ／ｃｍ^２程度の
高圧のガスがガス配管２内に流入し、ハンドバルブＨＶ
１、緊急遮断弁３を通過した後減圧弁ＲＧ２により減圧
されて所定の圧力例えば２〜３Ｋｇ／ｃｍ^２に減圧され
る。ここで減圧された処理ガスは配管機器ユニットＵ内
のガスフィルタＦ１及びバルブＶ１を介してマスフロー
メータＭＦＣ１に流入し、ここで所定の流量に調整さ
れ、逆止弁ＣＶ１、ハンドバルブＨＶ２、ガスフィルタ
Ｆ２を通り、更にテフロンチューブＴを介してインジェ
クタ６１より熱処理装置６内の反応管６２内に供給され
る。前記反応管６２内には予めウエハボード６４がロー
ドされていて、ヒータ６３により所定の均熱領域が形成
され、前記処理ガスによりＣＶＤなどの所定の熱処理が
行われる。

【００１９】一方前記減圧弁ＲＧ２と配管機器ユニット
Ｕとの間に設けられた圧力センサー５により減圧弁ＲＧ
２の二次側の圧力が検出され、この圧力検出値と予め設
定された設定値がコントローラ４にて比較される。そし
て減圧弁ＲＧ２が正常に作動して圧力検出値が設定値以
下であるときは緊急遮断弁３に閉指令信号が出力されな
いので緊急遮断弁３は動作せず、所定の処理ガスの供給
が行われるが、減圧弁ＲＧ２に異常が起こり、減圧弁Ｒ
Ｇ２の減圧機能が低下するかまたは失われると圧力セン
サー５の圧力検出値が上昇して設定値を越え、この結果
コントローラ４より緊急遮断弁３に閉指令信号が出力さ
れ、緊急遮断弁３は閉止状態となる。従って減圧弁ＲＧ
２の一次側の高圧の処理ガスが減圧弁ＲＧ２を通って配
管機器に流入しないので配管機器の損傷や破壊に至らな
い。

【００２０】図１の例では、便宜上ガス供給路の一系統
について説明したが、実際のガス供給装置では多数の系
統及び配管機器を備えており、図２及び図３に夫々ガス
供給装置の一例の配管系統、及び配管機器ユニットの構
造一例を示す。ただし実際のガス供給装置及び配管機器
ユニットは更に複雑な系統、構造になっている。

【００２１】図２に示すガス供給装置では、ガス供給源
１１〜１３に接続されたガス配管２１〜２３において例
えば配管機器ユニットの上流側にて減圧弁ＲＧ３〜ＲＧ
５を夫々設けると共に減圧弁ＲＧ３〜ＲＧ５の一次側及
び二次側に夫々緊急遮断弁３１〜３３及び圧力センサー
５１〜５３を配置し、更に各圧力センサー５１〜５３の
圧力検出値をコントローラ４内に入力しかつ圧力検出値
が設定値を越えたときにコントローラ４から各緊急遮断
弁３１〜３３に閉指令を出力するように構成している。
従っていずれの系統についても減圧弁ＲＧ３〜ＲＧ５の
異常時における安全対策が施されているため、減圧弁Ｒ
Ｇ３〜ＲＧ５の下流側の配管機器を損傷させたり破壊さ
せたりすることはない。なお図２中ＨＶ３〜ＨＶ８はハ
ンドバルブ、Ｆ３〜Ｆ８はガスフィルタ、Ｖ２〜Ｖ８は
バルブ、ＣＶ３〜ＣＶ５は逆止弁、ＭＦＣ２〜ＭＦＣ６
はマスフローコントローラ、Ｔ１〜Ｔ３はテフロンチュ
ーブである。

【００２２】また図３に示す配管機器ユニットおいて
は、Ｌ字型の固定用構造体７の側部に相当するパネル７
１に、ガス供給源側あるいは熱処理装置側のガス配管と
接続するためのガス配管接続部７２が取り付けられてお
り、バルブＶやマスフロコントローラＭＦＣなどの配管
機器が集積されて固定用構造体７に固定されると共に、
各配管機器がガス配管７３によって接続されている。

【００２３】そして上述実施例によれば、減圧弁の異常
時にも配管機器ユニットの上流側にて一括した安全対策
が施されていて減圧弁の一次側の高圧のガスが配管機器
ユニット内に流れ込まないため、配管機器ユニットの各
配管機器としては例えば熱処理に必要な小さな圧力、流
量に対応したもの例えば５Ｋｇ／ｃｍ^２程度の小さな耐
圧のものを使用できるので、各配管機器を内厚が薄くて
小型で軽量な構造とすることができる。この結果各配管
機器のガス置換性を良好なものにすることができるので
高純度のガスを供給できると共に例えば図３に示すよう
な配管機器ユニットを構成する場合各配管機器の数が多
くて一箇所に集められていることから、従来に比べて格
段にコンパクト化、軽量化を図ることができ、従って設
置スペースを狭くできる上、配管機器ユニットを支持装
置する構造体としても軽量小型かつシンプルなもので済
む。

【００２４】また図４は、ガス供給源であるガスボンベ
１よりの処理ガスを、ガスボンベ１に直結してあるいは
ガス配管２の途中に設けられた減圧弁ＲＧ１により４Ｋ
ｇ／ｃｍ^２程度の圧力に減圧し、更に下流側の減圧弁Ｒ
Ｇ２により２Ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧力に調整するシステ
ムに本発明を適用した実施例を示す。この例において
は、例えば配管機器ユニットＵ内に圧力センサ５、緊急
遮断弁３、及び減圧弁ＲＧ２を上流側からこの順に配置
しており、減圧弁ＲＧ１に異常が起こって減圧弁ＲＧ２
の減圧機能が低下するかまたは失われると圧力センサ５
の圧力検出値が上昇して設定値を越え、この結果コント
ロ−ラ４より緊急遮断弁３に閉指令信号が出力され、緊
急遮断弁３は閉止状態となる。従って減圧弁ＲＧ１の一
次側の高圧の例えば１５０Ｋｇ／ｃｍ^２程度の処理ガス
が減圧弁ＲＧ２及びその下流側の配管機器に流れ込まな
いので、これらの損傷や破壊に至らない。なおこの場合
減圧弁ＲＧ２は配管機器に相当するものである。

【００２５】ここで図５は、本発明に係るガス供給装置
の配管機器ユニットＵを、熱処理装置６に排気管８１を
介して隣接する真空ポンプなどよりなる排気系ユニット
８の上に取り付けた例を示す。図中図１と同符合の箇所
は同一部分を示す。このような例によれば排気系ユニッ
ト８の上方のスペ−スは狭いため、本発明のように各配
管機器を小型化することは非常に有効である。また配管
機器ユニットは、例えば図４に示す熱処理装置６の天井
部に取り付けるようにしてもよい。

【００２６】以上において本発明では、遮断部を減圧弁
の一次側に設ける代りに減圧弁の二次側と配管機器との
間に設けるようにしてもよい。

【００２７】また本発明は、半導体ウエハの熱処理装置
にガスを供給するための装置に限らず、加熱しない状態
でエッチングなどの処理を行う場合や、あるいはガラス
基板やＬＣＤ基板に対して処理を行う場合などに使用さ
れるガス供給装置に適用することができる。

【００２８】更に本発明は、配管機器を集積してユニッ
ト化する場合に限定されるものではない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、減圧弁に
異常が起きても遮断部を動作して高圧のガスが配管機器
に流入するのを阻止して、一括した安全対策をとってい
るため、配管機器の各々を減圧弁の一次側の圧力、流量
に対応させることなく処理部における処理のみを考慮し
て設計することができるので、配管機器の小型化、軽量
化を図ることができ、ガスの置換性が良好になると共
に、ガス供給装置のコンパクト化、軽量化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図である。

【図２】本発明のガス供給装置の一例の配管系統図であ
る。

【図３】本発明のガス供給装置の一例の斜視図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す説明図である。

【図５】本発明の供給装置を熱処理装置に適用した一例
を示す概観斜視図である。、

【符号の説明】

１０〜１３ガス供給源２、２１〜２３ガス配管３、３１〜３３緊急遮断弁４コントローラ５、５１〜５３圧力センサ６熱処理装置６１インジェクタ６２反応管ＲＧ１〜ＲＧ５減圧弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス供給源よりの処理ガスを、ガス供給
路に設けた配管機器を介して処理部に供給するためのガ
ス供給装置において、前記ガス供給路における配管機器の上流側に設けた減圧
弁と、この減圧弁の二次側のガス圧力を検出するために当該減
圧弁と配管機器との間に設けられた圧力検出部と、この圧力検出部の圧力検出値が予め設定した値を越えた
ときに配管機器への処理ガスの流入を遮断するための遮
断部とを有し、前記配管機器の耐圧が減圧弁の一次側のガス圧力よりも
小さいことを特徴とするガス供給装置。