JPS6082668A - ガス流量制御装置 - Google Patents

ガス流量制御装置

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JPS6082668A
JPS6082668A JP18690183A JP18690183A JPS6082668A JP S6082668 A JPS6082668 A JP S6082668A JP 18690183 A JP18690183 A JP 18690183A JP 18690183 A JP18690183 A JP 18690183A JP S6082668 A JPS6082668 A JP S6082668A
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JP
Japan
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flow rate
gas
secondary side
orifice
heater
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JP18690183A
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Akira Sasaki
彰 佐々木
Tamotsu Sasaki
保 佐々木
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Hitachi Ltd
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd
Hitachi Ltd
Hitachi Ome Electronic Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45561Gas plumbing upstream of the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発BAは安定したガス流量の制御を可能にした流量制
御装置に関するものである。
〔背景技術〕
半導体装置の製造技術の一つに所謂CVD法があシ、半
導体ウェーッ・の表面に薄膜を形成する。
この、CVD法は1種又は複数種のガスをチャンバ内に
おいて反応させることにより反応生成物をウェーハ上に
堆積して薄膜を形成す不ものであるが、薄膜を所要の組
成とするためKはチャンバ内に供給する〜ガス流量を所
要の値に維持しなければならない。このため、この種の
装置のガス供給系には流量側・御用マスフロコントロー
ラが必要とされているが、これには次のような問題点が
あった。
(1) ガスの流量制御をガス通路の迷電に設けたオリ
フィスの前(一次側)と後(二次側)との差圧を利用し
て行なっているので、二次側では一次側に較べて低圧と
され、ガスが液化されてし甘うことがある。ガスが液化
されると、差圧を利用した正確な流量制御が不可能にカ
リ、マスフロコントローラの機能が損なわれる。
(2)液化されたガスは高い反応性を示し易いため、周
囲を気密保持しているOリングが腐蝕され、マスフロコ
ントローラの外部に漏れて危険である。
(3)マスフロコントローラ内部ガスを排気するために
不活性ガスを送入するが、一度液化されると復帰するま
でに長時間を要する。
(4)二次側は反応管に連通しておシ、この反応管は真
空ポンプによって真空引きされているため、前記腐蝕物
や漏れによる空気との反応物が反応管内に引かれ、ウェ
ーハ等の製品上に付着して不良を発生する。
これらの問題に対しては現在の段階では良好な対策はな
く、製品の歩留低下は避けられないのが現状である。
〔発明の目的〕
本発明の目的はオリフィス二次側におけるガスの液化を
防止し、これにより正確な流量制御を可能にする一方で
、腐蝕やこれに伴なう製品歩留りの低下、安全性の低下
等の不具合を解消することのできるガス流量制御装置を
提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からききらかになるであ
ろう。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、ガス流量制御装置のオリフィス二次側部位に
ヒータ手段を設け、オリフィス二次側におけるガスに熱
エネルギを付与することにより、ガスの液化を防止して
正常な流量制御を可能とし、合わせて液化に伴なう種々
の不具合を防止しようとするものである。
〔実施例〕
第1図ないし第3図は本発明をCVD装置に適用した実
施例であシ、牛導体ウェーハ表面に形成するシリコン窒
化膜(si3N、)の反応カス、つtリジクロルシラン
(S iH2c4 )およびアンモニア(NT(3)の
各ガスの流t【制御に用いた例である。
第1図において、ジクロルシランガス供給系人け、ジク
ロルシランガス源1に接続されたボールパル7’4. 
圧力計5t エアパルプ6、ポールバルフ7.フィルタ
8.マス70コントローラ9.フィルタ10.ボールバ
ルブ11.エアパル7”12゜フィルタ13.バルブ1
4.圧力計15を経てCVD処理用の反応管16に連通
している。また、エアパルプ17.チェックバルブ18
を経てスクラバ(図示せず)に導かられている。エアパ
ルプ12.17は一方が開のとき他方が閉となシ、図の
場合にはエアパルプ12が閉、17が開の状態である。
また、エアパルプ6も後述のように不活性ガス供給系の
エアパルプ38と交互に開閉される。
アンモニアガス供給系Bは、アンモニアガス源2に接続
されたボールバルブ19.圧力計20゜エアパルプ21
.ボールバルブ22.フィルタ23゜マスフロコントロ
ーラ24.フィルタ25.ボールバルブ26.流量計2
7.エアパルプ28.ボールバルブ29を経て反応管1
6に連通している。
1だ、前記エアパルプ28と交互に開閉されるエアパル
プ30.チェックバルブ31を経てスクラバ(図示せず
)へ連通している。
更に、N2ガス供給系Cは、N2ガス源3に接続された
ボールバルブ32,7,1ルタ33.レギュレータ34
.圧力計35.マスフロメータ36゜チェックバルブ3
7.前記ジクロルシランガス供給系Aのエアパルプ6と
交互に開閉されるエアパルプ38を経て前記マスフロコ
ントローラ9よりも上流側に連通している。また、N2
ガス供給系Cは、圧力計35の下流から圧力スイッチ3
9を経て流量計40とエアパルプ41および流量計42
とエアパルプ43の側にも分岐しており、両エアパルプ
41,43は交互に開閉される。
なお、符号44は反応管16の排気系であり、排気用の
回転ポンプ等を含んでいる。
前記マスフロコントローラ9(24も同じ)を第2図、
第3図に示す。本体50には図示左側に入口51.右側
に出口52を有し、これら人口51と出口52とを主通
路53にて連通ずる一方、主通路53に臨んでセンサ部
54.バイパス部55およびサーマルバルブ56を配設
している。センサ部54は主通路53のガス一部が通流
されるように内径0.01インチの細管57を有し、こ
の細管57の上流側、下流側には夫々サーモンレジスタ
58.59を巻き付けている。これらのサーモンレジス
タ58,59け基板60とブリッジ回路を構成する一方
でセンサを加熱するヒータも兼ねており、ガス通流に伴
なう熱の移動量によって平衡状j涙が崩れることを利用
してブリッジ回路からガス流量に関係した信号を出力す
る。
バイパス部55は、ガス測定流量範囲内全域においてセ
ンサ部54とバイパス部55のガス流量が層流となるよ
うな特殊な構造をしており、これによりセンサ部54か
らの前記出力信号はトータルガス流量に対してリニアな
特性が得られる。そして、との出力信号は、比較回路(
図示せず)において設定信号と電圧比較され、その差信
号を制御回路に出力した上でサーマルバルブ56をコン
トロールして流量を制御する。
前記サーマルバルブ56は、第3図のように主通路53
内に内筒61と外筒62を取着して主通路一部を内、外
筒間および内筒61内に形成し、この内筒61の下端に
シート部63.シート押え0リング64.シート押え金
具65を取着している。また、内、外筒61,62の上
端にはヒータカバー66、ベローズ67をバルブナツト
68にて固着し内筒61内にアクチュエータ69を垂架
している。アクチュエータ69は先端にボール70を固
着し、内蔵したヒータ部71の温度に応じて伸縮するこ
とによりポール70と前記シート部63との間に形成す
るオリアイス径を変化できる。そして、このオリフィス
の下流側、即ち二次側に対応する本体内には主通路53
を加熱するためのヒータ72を埋設している。図中、7
3はアウタ0リング、74はインナOリングである。
次に、以上の構成の作用を説明する。通常のデポジショ
ンを行なう場合、ジクロルシランガス源1からジクロル
シランガス、またアンモニアガス源2からアンモニアガ
スを夫々のガス供給系A。
Bを経て反応管16の中に供給し、反応管内のウェーハ
にシリコン窒化膜を形成する。このとき、各ガス供給系
のガス流量は夫々マス70コントローラ9,24によシ
制御される。
即ち、マス70コントローラ9では、入口51から入っ
たガスの一部はセンサ部54に通流され、ここでその流
量がセンサされる。そして、このセンス信号によりサー
マルバルブ56のアクチュエータ69温度をコントロー
ルすれば、アクチェエータ69はボールア0位置を所定
の高さ位置に設定し、シート部63との間に所定径のオ
リフィスを形成する。これにより、出口52からのガス
流量は所望の量にコントロールされる。し、かるに、こ
のときオリフィスの二次側では低圧状態とされガスの液
化が心配されるが、ヒータ72により二次側部位を加熱
しているため二次側に通流されたガスは熱エネルギが供
給され、したがって圧力の低下にも拘らず液化されるこ
とはない。
これにより、正確なガス流量のコントロールが可能にさ
れると共に、液化に伴なう0リング等の腐蝕の防止を図
り、また外部への漏れを防止して安全性の向上を図るこ
とができる。更に、反応管16への異物の侵入を防止し
て製品歩留りの向上を達成できる。
なお、ヒータを埋設する代シに第4図のように、オリフ
ィス二次側に対応する本体の一部をヒータ75にて構成
するようにしてもよい。
〔効果〕
(g ガス主通路に設けたサーマルバルブ、即チオリア
イスの二次側に近接してヒータを設け、オリフィス二次
側のガスに熱エネルギを供給しているので、二次側にお
けるガスの液化を防止でき、正確な流量制御を行なうこ
とができる。
(2) ガスの液化を防止できるので、高い反応性が示
されることはなく0リング等の腐蝕防止を図ると共に、
外部に漏れが生じることがかく安全性を確保できる。
(3101Jング等の腐蝕防止や外部への漏れが防止で
きるので、反応管内への異物の侵入を防止して製品歩留
の向上が達成できる。
(4)液化ガスが存在しないので内部排気を容易かつ迅
速に行なうことができる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明(7たが、本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。たとえば前例以外の
ガスの流量制御に使用でき、捷たヒータ手段の構造は適
宜に変化させることができる。
〔利用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるCVD装置のマスフ
ロコントローラに適用した場合について説明したが、そ
れに限定されるものではなく、ガス流量をオリフィスに
てコントロールする方式の流量制御装置全般に適用でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例をCVD装置に適用[−だガ
ス系統図、 第2図はマスクロコントローラの破断斜視図、第3図a
サーマルバルブ近傍の断面図、第4図は変形例の外観斜
視図である。 A゛・・ジクロル7ランガス供給系、B・・・アンモニ
アガス供給系、C・・・N2ガス供給系、9・・・マス
70コントローラ、16・・・反応W、24・・・マス
70コントローラ、5o・・・本体、53・・・主通路
、54・・・センサ部、55・・・バイパス部、56・
・・サーマルバルブ、63・・・シート部、69・・・
アクチュエータ、70・・・ボール、72・・・ヒータ
、73・・・ヒータ。 代理人 弁理士 高 措 明 夫゛) 、/ 第 2 図 第 3 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ガス通流路に設けたオリフィスによりガス流量を
    コントロールし得る流量制御装置において、前記オリフ
    ィスの二次側部位にヒータ手段を付設置−、オリフィス
    二次側の連成ガスに熱エネルギを供給し得るように構成
    したことを特徴とするガス流分制御装置。 2、流量制御装置のオリフィス二次側近傍の装置本体内
    にヒータを埋設してなる特許請求の範囲第1項記載のガ
    ス流量制御装置。 ゛ 3、オリフィス二次側のカス通路を包囲する装置本
    体の一部をヒータにて構成してなる特許請求の範囲第1
    項記載のガス流量制御装置。
JP18690183A 1983-10-07 1983-10-07 ガス流量制御装置 Pending JPS6082668A (ja)

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JP18690183A JPS6082668A (ja) 1983-10-07 1983-10-07 ガス流量制御装置

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JP18690183A JPS6082668A (ja) 1983-10-07 1983-10-07 ガス流量制御装置

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JPS6082668A true JPS6082668A (ja) 1985-05-10

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ID=16196658

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JP18690183A Pending JPS6082668A (ja) 1983-10-07 1983-10-07 ガス流量制御装置

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Cited By (5)

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