KR101140476B1

KR101140476B1 - 처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치

Info

Publication number: KR101140476B1
Application number: KR1020107001252A
Authority: KR
Inventors: 겐지 마츠모토; 히토시 이토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2012-04-30
Also published as: JP2009076881A; CN101765680A; US20110139272A1; CN101765680B; KR20100039850A

Abstract

처리 가스 공급 시스템(2)은, 가스 사용 시스템(4)에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급한다. 처리 가스 공급 시스템(2)은 처리 가스 탱크(10)와, 희석 가스 탱크(12)와, 처리 가스 탱크(10)와 가스 사용 시스템(4)을 접속하는 주가스 통로(14)와, 희석 가스 탱크(12)를 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로를 포함한다. 주가스 통로(14) 및 희석 가스 통로에는, 각각 유량 제어기(FC1, FC2, FC5)가 개재되어 있다. 희석 가스 통로는 복수의 유량 제어기 중 최하류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 하류측에서 주가스 통로에 접속되어 있다. 유량 제어기 중 최상류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 상류측에서 주가스 통로에 접속하고, 잉여 희석된 처리 가스를 배출하는 잉여 가스 배출 통로(24)가 더 설치되어 있다.

Description

처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치{TREATING-GAS SUPPLY SYSTEM AND TREATING APPARATUS}

본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 어닐링 처리나 성막 처리 등의 미리 결정된 처리를 실시하는 처리 장치 및 이것에 이용하는 처리 가스 공급 시스템에 관한 것이며, 특히 처리 가스를 희석 가스에 의해 수 ppb 레벨～수 100 ppb 레벨의 매우 희석율이 높은 영역에서 정밀도 좋게 희석하여 공급할 수 있는 처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는, 반도체 웨이퍼에 성막 처리, 에칭 처리, 어닐링 처리, 산화 확산 처리, 개질 처리 등의 각종 처리를 반복하여 행함으로써, 원하는 디바이스가 제조된다. 최근에는 반도체 디바이스에 대한 더 나은 고집적화 및 고미세화의 요청에 의해, 선폭이나 홀 직경이 점점 미세화되고 있다.

이러한 상황하에서, 전술한 바와 같은 각종 처리를 실시함에 있어서, 프로세스 조건인, 예컨대 프로세스 온도나 프로세스 압력 등은 보다 엄격하게 정밀도가 높은 제어가 요구된다. 이것과 동시에, 프로세스 가스인 처리 가스에 관해서도 보다 엄격하게 정밀도가 높은 유량 제어가 요구된다. 특히, 미량인 처리 가스를 공급하는 경우에서는, 이 처리 가스의 미세량을 정밀도 좋게 유량 제어하면서 공급하는 것이 요구되는 경우가 있다.

예컨대 최근에는, JP2004-107747A 등에 개시되어 있는 바와 같이, 배선 재료나 트렌치, 홀 등의 오목부 안에 대한 매립 재료로서 전기 저항이 작은 구리가 이용되는 경우가 있다. 그리고, 매립 재료로서 전기 저항이 작은 구리가 이용되는 경우, 종래의 Ta막이나 TaN막으로 이루어지는 배리어막 대신에, Mn막이나 CuMn 합금막을 이용한 자기 형성 배리어층을 이용하는 것이 주목받고 있다(예컨대, JP2005-277390A). Mn막이나 CuMn 합금막은 스퍼터링에 의해 성막되고, 또한 이 Mn막이나 CuMn 합금막 자체가 시드막이 된다. 이 때문에, 이 Mn막이나 CuMn 합금막의 위쪽에 Cu 도금층을 직접 형성할 수 있다. Cu 도금 후에 어닐링을 실시하면, Mn막이나 CuMn 합금막중의 Mn 성분이 자기 정합적으로 하층의 절연막인 SiO₂층과 반응한다. 이것에 의해, SiO₂층과 도금한 Cu층의 경계 부분에 MnSi_xO_y(x, y: 임의의 자연수)막, 또는 망간 산화물 Mn_xO_y(x, y: 임의의 자연수)막이라는 배리어막이 형성된다. 그 결과로서, 제조 공정수도 삭감할 수 있다는 이점을 가질 수 있다.

전술한 바와 같은 Mn막이나 CuMn 합금막에 의한 자기 형성 배리어막을 이용한 Cu 배선의 신뢰성을 향상시키기 위해서는, Cu층의 형성 후에 O₂ 분위기 내에서 어닐링 처리를 수행하고, Mn막이나 CuMn 합금막 내의 여분의 Mn을 Cu층 위에 배출시켜야 한다. 이 때, Mn의 Cu 표면에 대한 배출 정도를 제어하기 위해서는, 상기 O₂분위기의 O₂ 농도를 수 ppb 내지 수 100 ppb 레벨이라는 매우 낮은 값으로 설정하는 것이 필요하고, 이 농도를 정밀도 좋게 제어하는 것이 요구된다.

또한 다른 예로서는, 상기 Mn막 또는 Mn 함유막은, 예컨대 Mn을 포함하는 유기 금속 재료와 약간의 수분을 이용하여, 예컨대 CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 형성될 수 있다. 이 때에 필요한 수분은 매우 미량이다. 신뢰성이 높은 Mn_xO_y 배리어막을 형성하기 위해서는, 이 수분량을 수 ppb 내지 수 100 ppb 레벨로 정밀도 좋게 유량 제어해야 한다.

예컨대, JP2006-521707T에 개시되어 있는 바와 같이, 전술한 바와 같은 미량의 유량으로 처리 가스를 공급하는 것이 행해지고 있다. 즉, 상기 처리 가스를 미소한 유량으로 흘리면서 다량의 Ar이나 N₂ 등의 희석 가스로 희석하여, 이 희석 처리 가스를 공급한다.

그런데, 전술한 내용과 같이, 미소량의 처리 가스를 흘리면서 이것을 다량의 희석 가스로 희석하는 경우, 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기의 특성상의 문제로부터, 처리 가스의 농도를 전술한 바와 같은 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어하는 것은 매우 어려웠다.

또한, 매우 많은 희석 가스를 흘리지 않으면 원하는 농도의 희석 처리 가스를 만들 수 없다. 추가로, 희석 처리 가스 중 필요한 유량 이외의 잉여분을 폐기해야 한다. 이런 점으로부터, 희석 가스의 사용이 비효율적이고, 가스의 비용이 높은 문제점도 있었다.

본 발명은, 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 유효하게 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 처리 가스의 농도를 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있는 처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치를 제공하는 것에 있다. 또한 본 발명의 다른 목적은, 처리 가스를 재이용함으로써 가스의 비용을 저감하는 것에 있다.

본 발명에 의한 제1 처리 가스 공급 시스템은, 가스 사용 시스템에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 시스템으로서, 상기 처리 가스를 저장하는 처리 가스 탱크와, 상기 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크와, 상기 처리 가스 탱크와 상기 가스 사용 시스템을 접속하는 주가스 통로와, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기와, 상기 희석 가스 탱크를 상기 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로로서, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최하류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있는 희석 가스 통로와, 상기 희석 가스 통로에 설치된 유량 제어기와, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최상류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 상류측에서 상기 주가스 통로에 접속하고, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제1 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 처리 가스 탱크로부터 주가스 통로 안을 유량 제어되면서 흘러온 처리 가스를, 희석 가스 통로 안을 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스에 의해 희석함으로써, 희석된 처리 가스가 생성될 수 있다. 그리고, 희석된 처리 가스는 유량이 제어되면서 공급되고, 이 때, 잉여 희석 처리 가스는 배출되도록 되어 있다. 이 결과, 처리 가스의 농도를 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제1 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 처리 가스 탱크 안에는, 순수한 처리 가스, 또는 희석 가스에 의해 미리 결정된 농도로 희석된 처리 가스가 수용되어 있어도 된다. 특히 희석 가스에 의해 미리 결정된 농도에 희석된 처리 가스가 처리 가스 탱크 안에 수용되어 있는 경우에는, 처리 가스의 농도를 더 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제1 처리 가스 공급 시스템에서, 상기 처리 가스는 O₂ 가스여도 좋다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템은, 가스 사용 시스템에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 시스템으로서, 상기 처리 가스의 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크와, 상기 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크와, 상기 액체 원료 탱크와 상기 가스 사용 시스템을 접속하는 주가스 통로와, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기와, 상기 희석 가스 탱크를 상기 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로로서, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기의 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있는 희석 가스 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 처리 가스의 원료로서 액체의 원료가 이용되고 있다. 그리고, 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크로부터 유량 제어하면서 흘러온 처리 가스를, 희석 가스 통로 안을 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스에 의해 희석함으로써, 희석된 처리 가스가 생성될 수 있다. 따라서, 처리 가스의 농도를 수 ppm～수 100 ppm 레벨의 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 액체 원료 탱크는, 이 액체 원료 탱크 안에서 상기 액체 원료가 증발하는 것에 의해 발생하는 처리 가스가 상기 주가스 통로에 유출되도록 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템은, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기와, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최상류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 상류측에서 주가스 통로에 접속되어, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로를 더 포함하며, 상기 희석 가스 통로는, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최하류측 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템은, 상기 액체 원료 탱크의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 설치된 압력 조정 밸브 기구를 더 포함하도록 해도 좋다.

본 발명에 의한 제2 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 처리 가스는 수증기(H₂O)여도 된다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템은, 가스 사용 시스템에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 시스템으로서, 상기 처리 가스의 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크와, 상기 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크와, 상기 액체 원료 탱크 안에 저장된 상기 액체 원료중에, 유량 제어기에 의해 유량을 제어하면서, 희가스를 도입하는 것에 의해, 상기 액체 원료를 기화시켜 상기 처리 가스를 생성하도록 구성된 버블링 기구와, 상기 액체 원료 탱크와 상기 가스 사용 시스템을 접속하는 주가스 통로와, 상기 희석 가스 탱크를 상기 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로와, 상기 희석 가스 통로에 설치된 유량 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 처리 가스의 원료로서 액체의 원료가 이용되고 있다. 그리고, 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크 안에 유량 제어하면서 희석 가스를 도입함으로써, 즉, 희석 가스를 이용한 버블링에 의해, 처리 가스를 생성하고 있다. 또한 희석 가스 통로 안을 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스에 의해 처리 가스를 희석함으로써, 희석된 처리 가스가 생성될 수 있다. 따라서, 처리 가스의 농도를 수 ppm～수 100 ppm 레벨의 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템은, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기와, 이 유량 제어기의 바로 상류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로를 더 포함하도록 해도 된다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템은, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기와, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최상류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 상류측에서 주가스 통로에 접속되어, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로를 더 포함하며, 상기 희석 가스 통로는, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최하류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있어도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 희석 가스 통로와 잉여 가스 배출 통로를 복수단에 걸쳐 설치하여, 처리 가스의 희석과 잉여 가스의 배출을 반복하면서 복수단에 걸쳐 희석을 반복하도록 할 수 있다. 따라서 처리 가스의 농도를 더 낮은 농도 영역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한 다단 구성으로 함으로써, 희석 가스의 총사용량을 적게 할 수도 있다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템은, 상기 액체 원료 탱크의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 설치된 압력 조정 밸브 기구를 더 포함하도록 해도 된다.

본 발명에 의한 제3 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 처리 가스는 수증기(H₂O)여도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제3 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 가스 사용 시스템 직전에서의 상기 주가스 통로, 또는 상기 가스 사용 시스템에 설치되고, 상기 처리 가스의 농도를 측정하는 농도 측정기와, 상기 농도 측정기의 검출값에 기초하여 상기 유량 제어기를 피드백 제어하도록 구성된 피드백 제어부를 더 포함하도록 해도 좋다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 주가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기여도 된다. 또는 이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 희석 가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기여도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 가스 사용 시스템에 도입되는 처리 가스의 농도를 검출하여 피드백 제어가 행해지게 된다. 따라서, 처리 가스의 농도를 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제4 처리 가스 공급 시스템은, 가스 사용 시스템에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 시스템으로서, 상기 처리 가스를 형성하는 처리 가스 형성부와, 상기 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크와, 상기 처리 가스 형성부와 상기 가스 사용 시스템을 접속하는 주가스 통로와, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기와, 상기 희석 가스 탱크를 상기 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로로서, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기의 상류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있는 희석 가스 통로와, 상기 희석 가스 통로에 설치된 유량 제어기와, 상기 주가스 통로에 설치된 유량 제어기의 바로 상류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 제4 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 처리 가스 형성부로부터 주가스 통로 안을 흘러온 처리 가스를, 희석 가스 통로 안을 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스에 의해 희석함으로써, 희석된 처리 가스가 생성될 수 있다. 그리고, 희석된 처리 가스는 유량이 제어되면서 공급되고, 이 때, 잉여 희석 처리 가스는 배출되도록 되어 있다. 이 결과, 처리 가스의 농도를 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제4 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 처리 가스 형성부는, 상기 처리 가스를 형성하기 위한 복수의 원료 가스를 개별적으로 유량 제어하면서 공급하는 원료 가스 공급 시스템과, 상기 원료 가스 공급 시스템으로부터의 상기 복수의 원료 가스를 반응시켜 상기 처리 가스를 형성하는 반응부를 갖도록 해도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 처리 가스 형성부에서 형성되는 처리 가스의 순도를 높게 유지할 수 있고, 농도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

본 발명에 의한 제4 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 복수의 원료 가스는 H₂ 가스 및 O₂ 가스이고, 상기 처리 가스는 수증기(H₂O)여도 좋다.

본 발명에 의한 제4 처리 가스 공급 시스템은, 상기 가스 사용 시스템 직전에서의 상기 주가스 통로, 또는 상기 가스 사용 시스템에 설치되고, 상기 처리 가스의 농도를 측정하는 농도 측정기와, 상기 농도 측정기의 검출값에 기초하여 상기 유량 제어기를 피드백 제어하도록 구성된 피드백 제어부를 더 포함하도록 해도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 주가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기, 또는 상기 처리 가스 형성부에 설치된 유량 제어기여도 된다. 또는 이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 희석 가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기여도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 잉여 가스 배출 통로와 상기 희석 가스 통로를 접속하는 제1 재이용 가스 통로를 더 포함하고, 상기 제1 재이용 가스 통로는, 상기 잉여 가스 배출 통로로부터 배출된 잉여 가스의 전부 또는 그 일부를 상기 희석 가스로서 재이용할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 의하면, 배출된 잉여 가스의 전부, 또는 배출된 잉여 가스의 일부를 재이용할 수 있게 되고, 가스의 비용을 저감하여 운전 비용을 삭감할 수 있다.

이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 제1 재이용 가스 통로에, 상기 희석 가스와 상기 처리 가스를 포함하는 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 흡수하는 처리 가스 제거 필터가, 설치되고, 상기 처리 가스 제거 필터는, 상기 제1 재이용 가스 통로 안을 흐르는 상기 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 배제하여 상기 희석 가스를 통과시키도록 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 잉여 가스 배출 통로와 상기 가스 사용 시스템에 설치된 배기 시스템을 접속하는 제2 재이용 가스 통로를 더 포함하고, 상기 제2 재이용 가스 통로는, 상기 잉여 가스 배출 통로로부터 배출된 잉여 가스의 전부 또는 그 일부를 상기 배기 시스템의 진공 펌프에 대한 퍼지 가스로서 재이용할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 제2 재이용 가스 통로에, 상기 희석 가스와 상기 처리 가스를 포함하는 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 흡수하는 처리 가스 제거 필터가, 설치되고, 상기 처리 가스 제거 필터는, 상기 제2 재이용 가스 통로 안을 흐르는 상기 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 배제하여 상기 희석 가스를 통과시키도록 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 최하류측에 위치하는 상기 유량 제어기보다 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어 있는 폐기 가스 배출 통로를 더 포함하고, 폐기 가스 배출 통로는, 상기 가스 사용 시스템을 바이패스하여 상기 처리 가스를 흘리며, 이 처리 가스를 폐기하도록, 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나에서, 상기 잉여 가스 배출 통로에, 상기 처리 가스의 압력이 미리 결정된 압력 이상이 되면 개방 동작하는 역지 밸브가 설치되어 있어도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 역지 밸브보다 상류측에서, 상기 잉여 가스 배출 통로에 니들 밸브가 설치되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 주가스 통로에 설치되고, 상기 주가스 통로 안의 가스 압력을 측정하는 압력계와, 상기 잉여 가스 배출 통로에 설치된 압력 조정 밸브와, 상기 압력계의 측정값에 기초하여 상기 압력 조정 밸브의 밸브 개방도를 제어하도록 구성된 밸브 제어부를 더 포함하도록 해도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나에서, 상기 잉여 가스 배출 통로가 접속하는 접속 위치와, 상기 잉여 가스 배출 통로의 접속 위치보다 하류측으로서 상기 희석 가스 통로가 접속하는 접속 위치 사이에 위치하는 상기 주가스 통로의 부분은, 이 부분의 상류측 및 하류측에 인접하는 주가스 통로의 다른 부분과 비교하여, 작은 단면적으로 되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 주가스 통로에 설치되고, 상기 주가스 통로 안의 가스 내의 산소 농도를 측정하는 지르코니아식 농도 측정기와, 상기 지르코니아식 농도 측정기의 검출값에 기초하여 상기 유량 제어기를 피드백 제어하도록 구성된 피드백 제어부를 더 포함하도록 해도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템은 상기 주가스 통로에 설치된, 개폐 밸브가 설치된 측정기 바이패스관을 더 포함하고, 상기 측정기 바이패스관은 개폐 밸브를 포함하며, 상기 지르코니아식 농도 측정기를 바이패스하여 상기 처리 가스를 흘릴 수 있도록, 구성되어 있어도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나에 있어서, 상기 가스 사용 시스템은 피처리체의 표면에 박막의 성막 처리를 행하는 성막 장치(성막 챔버), 또는 박막이 형성된 피처리체에 대하여 어닐링 처리를 행하는 어닐링 장치(어닐링 챔버)여도 된다. 이러한 처리 가스 공급 시스템에 있어서, 상기 박막은 CuMn막, 고유전률막, Mn막, 및 Mn 함유막 중 어느 하나로 해도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나가, 상기 주가스 통로의 상기 희석 가스 통로가 접속되는 위치에 설치된 혼합기를 더 포함하도록 해도 된다.

본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나에서, 상기 희석 가스는 N₂ 가스 및 희가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스로 이루어지도록 해도 된다.

본 발명에 의한 처리 장치는, 피처리체에 대하여 미리 결정된 처리를 실시하는 처리 장치로서, 하나 이상의 피처리체를 수용할 수 있는 처리 용기와, 상기 처리 용기 안에 가스를 도입하기 위한 가스 도입 부재와, 상기 처리 용기 안에 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하기 위해 상기 가스 도입 수단에 접속한 처리 가스 공급 시스템을 포함하고, 처리 가스 공급 시스템은 전술한 본 발명에 의한 제1 내지 제4 처리 가스 공급 시스템 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 처리 장치는, 상기 처리 용기 안의 분위기를 배기하기 위한 배기 시스템을 더 포함하고, 상기 배기 시스템은 도중에 개폐 밸브와 진공 펌프가 설치된 주배기 통로와, 상기 진공 펌프를 우회하도록 하여 상기 주배기 통로에 접속되어, 도중에 개폐 밸브가 설치된 대기압 처리용 바이패스 배기 통로를 갖도록 해도 된다.

본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치에 의하면, 처리 가스의 농도를 수 ppm～수 100 ppm 레벨의 낮은 농도로, 또는 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도로 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한 처리 가스를 재이용함으로써, 가스의 비용을 저감하여 운전 비용을 삭감할 수 있다.

도 1은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제1 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 2a는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2b는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 2c는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 2d는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 2e는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 2f는 주가스 통로와 희석 가스 통로의 접속부의 또 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 3은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제2 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 4는 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제3 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 5는 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제4 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 6은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제5 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 7은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제6 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 8은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제7 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 9는 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제8 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 10은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제9 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 11은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제10 실시형태를 도시하는 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제11 실시형태를 도시하는 부분 구성도이다.
도 13은 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제12 실시형태를 도시하는 부분 구성도이다.
도 14a는 가스 사용 시스템인 처리 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다.
도 14b는 가스 사용 시스템인 처리 장치의 다른 예를 도시하는 개략 구성도이다.

이하에, 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템 및 처리 장치의 적합한 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 상술한다. 이하에 설명하는 각 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 성막 처리나 어닐링 처리 등의 각종 처리를 실시하는 처리 장치를, 가스 사용 시스템으로 한 예를 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 예에서는, 처리 가스로서 O₂ 가스 또는 수증기(H₂O)를 이용하고, 희석 가스로서 희가스 중 Ar 가스를 이용한다.

<제1 실시형태>

도 1은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제1 실시형태를 도시하는 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 가스 사용 시스템으로서는 전술한 바와 같이 처리 장치(4)가 이용되고 있다. 이 처리 가스 공급 시스템(2)은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 성막 처리나 어닐링 처리 등의 각종 처리를 실시하기 위해, 상기 처리 장치(4)의 가스 도입 부재(6)에 접속되어 있다. 그리고 이 처리 장치(4) 안은 배기 시스템을 구성하는 진공 펌프(8)에 의해 탈기되어 감압 분위기로 이루어져 있다.

상기 처리 가스 공급 시스템(2)은, 상기 처리 장치(4)에서 이용하는 처리 가스를 저장하는 처리 가스 탱크(10)와, 이 처리 가스를 희석하는 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크(12)를 갖고 있다. 이 경우, 이 처리 가스 탱크(10)나 희석 가스 탱크(12)에는 각각의 원료가 액체로 저장되어 있어도 되고, 기체로 저장되어 있어도 된다.

또한, 이들 양쪽 탱크(10, 12)로서는, 상기 처리 장치(4)가 설치되는 반도체 제조 공장에, 공장 설비로서 상시 설치되어 있는 탱크 설비를 이용하여도 좋고, 또는 반송이 가능한 가동식 탱크 설비를 이용해도 된다. 이상의 점은, 후술하는 다른 실시형태에서도 마찬가지이다.

특히, 이 제1 실시형태에서는, 상기 희석 가스 탱크(12) 안에는, 농도가 실질적으로 100%인 순수한 희석 가스가 저장되어 있고, 상기 처리 가스 탱크(10) 안에는, 희석 가스에 의해 미리 결정된 농도로 희석된 처리 가스가 저장되어 있다. 여기서 전술한 바와 같이, 희석 가스로서는 Ar 가스가 이용되고, 처리 가스로서는 O₂ 가스가 이용되고 있다. 따라서, 상기 처리 가스 탱크(10) 안에는 Ar 가스로 희석된 O₂ 가스가 충전되어 있다. 처리 가스 탱크(10) 안에 저장된 O₂의 함유량은 예컨대 500 ppm 정도로 설정되어 있다. 이 정도의 O₂ 농도의 희석 처리 가스는 가스 제조 회사에서 정밀도 좋게 비교적 용이하게 제조될 수 있다. 본 예에서, 처리 가스 탱크(10)로서 가동식 탱크 설비가 이용되고 있고, 희석 가스 탱크(12)로서는 공장 설비의 고정식 탱크 설비가 이용되고 있다.

그리고, 상기 처리 가스 탱크(10)와 상기 처리 장치(4)의 가스 도입 부재(6)를 접속하도록 하여 주가스 통로(14)가 설치되어 있다. 그리고, 이 주가스 통로(14) 도중에는, 복수개, 도시하는 예에서는 2개의 유량 제어기(FC1, FC5)가 상류측으로부터 하류측을 향해 순차 설치되어 있다. 또한 상기 희석 가스 탱크(12)로부터 연장되도록 하여 희석 가스 통로(16)가 설치되어 있다. 이 희석 가스 통로(16)의 선단(先端)은 상기 주가스 통로(14)에 접속되어 있다.

구체적으로는, 본 예에서는 상기 희석 가스 통로(16)는 하나이다. 희석 가스 통로(16)의 선단은, 최하류측의 유량 제어기 FC5 이외의 다른 유량 제어기, 여기서는 최상류측의 유량 제어기 FC1의 바로 하류측에서, 주가스 통로(14)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 처리 가스 탱크(10)측으로부터 흘러오는 희석 처리 가스를, 희석 가스 통로(16)로부터 새롭게 도입되는 희석 가스에 의해, 더 흐릿하게 희석하도록 되어 있다.

그리고, 이 주가스 통로(14)와 희석 가스 통로(16)의 접속부는, 도 2에 도시하는 바와 같이 구성될 수 있다. 예컨대 도 2a에 도시하는 바와 같이, 주가스 통로(14)의 일부를 직경 축소하고, 직경 축소된 부분에 희석 가스 통로(16)가 연결되도록 해도 된다. 이러한 구성에 의하면, 벤튜리 효과를 기대할 수 있다. 더 바람직하게는 도 2b～도 2f에 도시하는 바와 같이, 양쪽 가스의 혼합을 촉진시키기 위한 혼합기(18)가 설치되어 있도록 해도 된다. 도 2b 및 도 2c에 도시하는 바와 같이, 혼합기(18)는, 어느 정도 크기의 용량을 갖은 용기 본체(18A)를 갖고 있다. 이 혼합기(18)에서는, 용기 본체(18A)의 일단으로부터 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가는 처리 가스가 도입되고, 용기 본체(18A)의 타단으로부터 처리 가스가 하류를 향해 유출된다. 또한 상기 처리 가스는, 용기 본체(18A) 안에서, 희석 가스 통로(16) 안을 흘러 내려가는 희석 가스에 의해 희석된다.

이 경우, 상기 희석 가스 통로(16)의 단부는, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 용기 본체(18A)의 측면에 접속하도록 해도 된다. 또는 상기 희석 가스 통로(16)의 단부는, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 상류측으로부터 연장되어 오는 주가스 통로(14)가 접속되어 있는 용기 본체(18)의 단부면에 접속되도록 해도 된다. 또한 용기 본체(18A) 안에 SUS(스테인리스 스틸) 또는 세라믹의 볼을 채우거나, 각종 필터 미디어를 설치해도 된다. 또한 도 2d～도 2f에 도시하는 바와 같이, 도 2d에 도시하는 바와 같이, 용기 본체(18A) 안에 복수의 구멍을 형성한 구멍이 개방된 배플 플레이트(18B)를 용기 본체(18A) 안에 설치해도 된다. 또한, 도 2e에 도시하는 바와 같이, 오리피스 구멍을 갖는 오리피스 플레이트(18C)를 용기 본체(18A) 안에 설치해도 된다. 더 나아가서는 도 2f에 도시하는 바와 같이, 주가스 통로(14)의 배관의 일부를 용기 본체(18A) 안에 연장하고, 이 배관의 용기 본체(18A) 안을 연장하고 있는 부분에 복수의 구멍을 형성해도 된다. 즉, 주가스 통로(14)의 배관 일부를 구멍이 개방된 관(18D)으로서 형성해도 된다. 이상 설명한 희석 가스 통로와 주가스 통로(14)와의 접속부에 관한 사항은, 이 이후에 설명하는 모든 실시형태에 대해서도 마찬가지로 적용된다.

그리고, 상기 희석 가스 통로(16) 도중에는, 유량 제어기 FC2가 개재되어 있다. 이것에 의해, 희석 가스는 유량이 제어되면서, 흐르게 된다. 여기서 이용되는 유량 제어기(FC1, FC2, FC5)로서는, 매스플로우 컨트롤러나 조리개 유량계나 음속 노즐을 이용한 압력 제어에 의한 플로 컨트롤러 등을 이용할 수 있고, 이 점은, 이 이후에 설명하는 실시형태에서도 마찬가지이다.

그리고, 상기 처리 가스 탱크(10)의 바로 하류측의 주가스 통로(14) 및 상기 희석 가스 탱크(12)의 바로 하류측의 희석 가스 통로(16)에는, 각각의 통로 안을 흐르는 가스중의 수분 등의 불순물을 제거하기 위한 인라인 가스 정제기(20, 22)가 각각 설치된다. 그리고, 주가스 통로(14)의 상기 복수, 본 예에서는 2개의 유량 제어기(FC1, FC5) 안의 최상류측의 유량 제어기 FC10 이외의 유량 제어기, 즉 본 예에서는 유량 제어기 FC5의 바로 상류측으로서 상기 혼합기(18)의 하류측 위치에서, 주가스 통로(14)에는, 잉여 가스 배출 통로(24)가 접속되어 있다. 이 잉여 가스 배출 통로(24)에는 개폐 밸브(26)와 배출용 역지 밸브(28)가 순차 설치되어 있고, 상기 주가스 통로(14) 안의 압력이 일정 압력 이상이 되었을 때에 상기 역지 밸브(28)가 개방되어 잉여 희석 처리 가스를 시스템 밖에 배출하도록 되어 있다. 잉여 가스 배출 통로(24)의 하류측은, 예컨대 처리 장치(4)의 배기 시스템에 설치된 진공 펌프(8)의 상류측에, 또는 진공 펌프(8)의 하류측의 감압된 배기 덕트에 접속될 수 있다.

또한, 상기 처리 장치(4) 직전의 위치에서, 주가스 통로(14)에는, 주가스 통로(14) 안을 흐르는 처리 가스의 농도를 측정하는 농도 측정기(30)가 설치되어 있다. 본 예에서는, 처리 가스인 O₂의 농도를 측정할 수 있게 되어 있다. 이 농도 측정기(30)로서는 차동 배기 기능이 있는 Q-mass(4중극 질량 분석계)를 이용할 수 있다. 또한, 다른 예로서, 한계 전류식(지르코니아식), 자기 유량비식, 격막 갈바니 전지식 등의 분석계나, 푸리에 변환 적외 분광 분석계(FT-IR)를, 농도 측정기(30)로서 이용할 수 있다. 이 농도 측정기(30)의 검출값은 예컨대 컴퓨터 등으로 이루어지는 피드백 제어부(32)에 입력된다. 유량 제어기 FC5를 제외하는 상류측의 유량 제어기 FC1 또는 유량 제어기 FC2가 피드백 제어부(32)에 의해 제어되고, 이것에 의해, 미리 결정된 처리 가스 농도, 즉 미리 결정된 O₂ 농도가 유지될 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 농도 측정기(30)는 주가스 통로(14)가 아니라, 처리 장치(4) 안에 설치되어도 좋다.

다음에, 이상과 같이 구성된 처리 가스 공급 시스템(2)의 동작에 대해서 설명한다. 우선, 처리 장치(4)의 동작시에는, 처리 장치(4)에 설치된 진공 펌프(8)가 연속적으로 구동되고, 처리 장치(4) 안이 탈기된다. 이 결과, 처리 장치(4)의 동작시에, 처리 장치(4) 안이 미리 결정된 감압 분위기, 예컨대 10^-7 Pa로 유지된다.

희석 가스인 Ar 가스에 의해 예컨대 500 ppm 정도까지 미리 희석된 처리 가스로서의 O₂가스를 포함한 희석 처리 가스가, 상기 처리 가스 탱크(10)로부터 공급되고, 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려간다. 희석 처리 가스의 유량은, 유량 제어기 FC1에 의해, 예컨대 10 sccm 정도로 유량 제어된다. 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가는 희석 처리 가스중에 포함되는 수분 등의 불순물은 인라인 가스 정제기(20)에 의해 제거된다. 또한 유량 제어기의 제어 정밀도는, 일반적으로 유량을 제어할 수 있는 범위인 풀스케일의 1% 정도가 된다. 따라서, 필요에 따라서 풀스케일을 변경하면, 여러 가지 농도나 유량 등에 대응할 수 있게 된다. 그리고, 전술한 바와 같이 수분 등의 불순물이 제거된 희석 처리 가스는 유량 제어기 FC1을 통과한 후에 혼합기(18) 안에 유입된다.

한편, 희석 가스 탱크(12)로부터는, 희석 가스인 Ar 가스가 공급된다. 희석 가스인 Ar 가스는 유량 제어기 FC2에 의해, 예컨대 50 slm 정도로 유량 제어되면서, 희석 가스 통로(16) 안을 흘러 내려간다. 희석 가스 내에 포함되는 수분 등의 불순물은 인라인 가스 정제기(22)에 의해 제거된다. 그리고, 이 수분 등의 불순물 제거 후의 Ar 가스는 유량 제어기 FC2를 통과한 후에, 혼합기(18) 안에 유입된다. 이 혼합기(18) 안에서는, 상기 주가스 통로(14) 안을 흘러온 희석 처리 가스가, 상기 희석 가스 통로(16) 안을 흘러온 Ar 가스와, 균일하게 혼합된다. 이것에 의해, 희석 처리 가스는 혼합기(18) 안에서 더 희석된 후, 혼합기(18)로부터 하류측의 주가스 통로(14)로 유출되어 간다. 이 결과, 희석된 처리 가스 내에서의 O₂ 농도는, 일례로서 100 ppb 정도가 된다.

이와 같이, O₂농도가 100 ppb 정도까지 희석된 희석 처리 가스는 더 하류측에 흐른다. 희석된 희석 처리 가스의 유량은, 제어기 FC5에 의해, 예컨대 20 slm 정도로 더 제어된다. 그리고, 이 유량 제어된 희석 처리 가스는 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가 처리 장치(4) 안에 더 도입된다. 처리 장치(4) 안에 도입된 희석 처리 가스는, 미리 결정된 처리, 예컨대 어닐링 처리 등에 이용된다. 따라서, 매우 낮은 100 pbb 정도에까지 O₂ 농도가 Ar에 의해 희석된 처리 가스가, 처리 장치(4) 안에서 사용된다. 또한, 가스 사용 시스템에서 상기 O₂ 이외의 다른 처리 가스가 필요한 경우에는 도시하지 않는 가스 공급계로부터 이 다른 종류의 필요한 가스가 처리 장치에 도입되는 것은 물론이다.

여기서 상기 혼합기(18)와 유량 제어기 FC5 사이의 주가스 통로(14) 안에는 잉여 희석 처리 가스가 체류하게 된다. 그리고, 이 부분의 압력이 일정 이상이 되면 잉여 가스 배출 통로(24)에 설치된 역지 밸브(28)가 개방 동작하고, 상기 잉여 희석 처리 가스가 이 잉여 가스 배출 통로(24)를 통해 시스템 밖으로 배기된다. 또한 처리 장치(4) 직전의 주가스 통로(14)에 설치한 농도 측정기(30)에 의해, 희석 처리 가스중의 처리 가스의 농도, 즉 O₂가스 농도가 측정되어 검출된다. 농도 측정기(30)에 의한 검출값은 피드백 제어부(32)에 입력된다. 피드백 제어부(32)는, 유량 제어기 FC1 또는 유량 제어기 FC2를 제어하고, 희석 처리 가스 내의 O₂ 농도가 설정값을 유지하게 된다.

또한, 유량이 큰 희석 가스 통로(16)의 유량 제어기 FC2를 피드백 제어하여 O₂ 농도를 조정하는 경우, 응답 속도는 늦어져 버리지만, 유량 정밀도를 높일 수 있다. 반대로, 주가스 통로(14)에 설치된 유량 제어기 FC1을 피드백 제어하여 O₂ 농도를 조정하는 경우, 희석 가스 통로(16) 안을 흐르는 희석 가스 유량에 대하여 훨씬 적은 유량의 처리 가스를 유량 제어하게 된다. 따라서, 유량 정밀도는 조금 낮아지지만 응답 속도를 빠르게 할 수 있다. 다른 시점으로부터 고찰하면, 유량 제어기의 풀스케일(FS)을 적절하게 선택하는 것에 의해, 최적 동작을 선택할 수 있다. 즉, 유량 제어의 정밀도를 우선하는 경우에는, 유량 제어기에 실제로 흘리는 유량(상정 유량)에 가까운 FS를 갖는 유량 제어기(예컨대 상정 유량 10 sccm에 대하여, FS를 20 sccm로 함)를 설치하는 것이 유효하다. 한편, 유량 제어의 속도를 우선하는 경우에는, 유량 제어기에 실제로 흘리는 유량보다 훨씬 큰 FS를 갖는 유량 제어기(예컨대, 상정 유량 10 sccm에 대하여, FS를 100 sccm으로 함)를 설치하는 것도 유효하다.

이와 같이, 처리 가스 탱크(10)로부터 주가스 통로(14) 안을 유량 제어되면서 흘러온 처리 가스를, 희석 가스 통로(16) 안을 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스로 희석하는 것에 의해, 희석 처리 가스의 농도를 제어할 수 있다. 또한, 희석 처리 가스의 유량이 제어되고, 잉여 희석 처리 가스가 시스템 밖에 배출되도록 되어 있다. 따라서, 처리 가스의 농도, 예컨대 O₂ 농도를 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

또한, 처리 가스 탱크(10) 안에, 희석 가스에 의해 미리 결정된 농도에 희석된 처리 가스를 수용해 둠으로써, 처리 가스의 농도를 더 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한, 가스 사용 시스템인 처리 장치(4)에 도입되는 처리 가스의 농도를 검출하여 피드백 제어하도록 했기 때문에, 처리 가스의 농도를 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다.

<제2 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 도 3은 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제2 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한 도 1 및 도 2에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 3에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞의 제1 실시형태에서는, 처리 가스 탱크(10) 안에 미리 희석 가스로 정밀도 좋게 미리 결정된 O₂ 농도, 예컨대 500 ppm으로 희석된 가스가 충전되어 있는 예에 대해서 설명하였다. 한편, 제2 실시형태의 처리 가스 공급 시스템에서는, 제1 실시형태에서의 처리 가스 탱크(10) 대신에, 순수한 O₂ 가스가 처리 가스로서 충전된 처리 가스 탱크(34)를 이용하고 있다. 그리고, 이 순수한 처리 가스를, 복수 단계로 나누고, 여기서는 2단계로 나눠, 희석 가스에 의해 희석하도록 하고 있다.

구체적으로는, 상기 희석 가스 통로(16) 도중에서 분기된 새로운 희석 가스 통로(36)가 설치되어 있다. 새로운 희석 가스 통로(36) 도중에는, 지금까지 설명한 유량 제어기(FC1, FC2, FC5)와는 별도의 유량 제어기 FC4가 개재되어 있다. 이 희석 가스 통로(36)의 타단은, 전술한 혼합기(18)와는 별도의 새로운 혼합기(38)를 설치하여 상기 주가스 통로(14)에 접속하고 있다. 이 희석 가스 통로(36)의 주가스 통로(14)에 대하는 접속 위치는, 앞의 제1 실시형태에서 설명한 혼합기(18)가 주가스 통로(14)에 접속하는 위치와, 잉여 가스 배출 통로(24)가 주가스 통로(14)에 접속하는 위치 사이의 위치로 되어 있다.

그리고, 이 혼합기(38)의 바로 상류측의 위치에서, 주가스 통로(14)에 별도의 유량 제어기 FC3가 개재되어 있다. 또한 이 유량 제어기 FC3의 바로 상류측으로서 상기 혼합기(18)의 하류측의 위치에서, 주가스 통로(14)에 새로운 잉여 가스 배출 통로(40)가 접속되어 있다. 그리고, 이 잉여 가스 배출 통로(40)에는, 개폐 밸브(42)와 배출용 역지 밸브(44)가 순차 개재되어 있다. 잉여 가스 배출 통로(40)가 접속되어 있는 위치의 주변에서의 주가스 통로(14) 안의 압력이 일정값 이상이 된 경우, 상기 역지 밸브(44)가 개방되어 잉여 희석 처리 가스가 시스템 밖에 배출되도록 되어 있다. 이 경우, 주가스 통로(14)의 상류측에 갈수록, 주가스 통로(14) 안의 압력이 높아지도록 상기 각 역지 밸브(28, 44)의 개방 압력값이 설정되어 있다. 또한 피드백 제어부(32)의 피드백 목적지는, 이 경우에는 유량 제어기(FC1～FC4) 중 어느 하나가 된다.

다음에, 상기한 제2 실시형태의 동작에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서는, 각 유량 제어기 FC1의 설정값은 10 sccm, 유량 제어기 FC2의 설정값은 20 slm, 유량 제어기 FC3은 10 sccm, 유량 제어기 FC4는 50 slm, 유량 제어기 FC5는 20 slm으로 되어 있다. 우선, 처리 가스 탱크(34)로부터 순수한 O₂ 가스가 주가스 통로(14) 안을 향해 흘러간다. 이 순수한 O₂가스의 가스 유량은 초단(初段)의 유량 제어기 FC1에 의해 10 sccm으로 제어된다. 이 순수한 O₂ 가스는 희석 가스 통로(16) 안을 흘러오는 Ar 가스와 초단의 혼합기(18)로써 균일하게 혼합되고, 이 Ar 가스에 의해 희석된다. 이때의 Ar 가스의 유량은 유량 제어기 FC2에 의해 20 slm으로 유량 제어되어 있다. 따라서, 혼합기(18)로써 희석된 희석 처리 가스의 O₂농도는 500 ppm 정도가 된다.

혼합기(18)로부터 유출된 희석 처리 가스는, 제2 단의 유량 제어기 FC3에 의해 10 sccm으로 유량 제어되어 제2 단의 혼합기(38) 안에 유입된다. 이 혼합기(38)에 의해, 상기 O₂농도가 500 ppm인 희석 처리 가스는 희석 가스 통로(36) 안을 흘러오는 Ar 가스와 균일하게 혼합되고, 이 Ar 가스에 의해 더 희석된다. 제2 단의 혼합기(38) 안에 유입하는 Ar 가스의 유량은, 유량 제어기 FC4에 의해 50 slm으로 제어된다. 따라서, 혼합기(38)에 의해 희석된 희석 처리 가스의 O₂ 농도는 100 ppb(제1 실시형태와 동일한 O₂농도)가 된다. 그 후, 2단계로 나눠 희석된 희석 처리 가스는, 유량 제어기 FC5에 의해 20 slm으로 유량 제어되면서, 처리 장치(4) 안에 도입된다.

본 실시형태에서도, 각 유량 제어기(FC3, FC5)의 상류측에서 잉여가 된 희석 처리 가스는, 각각 잉여 가스 배기 통로(40, 24)를 통해 시스템 밖에 배출된다. 또한 이 제2 실시형태에서, 각 유량 제어기(FC3, FC4, FC5)에서의 유량 설정값은 제1 실시형태에서의 각 유량 제어기(FC1, FC2, FC5)의 유량 설정값에 대응하고 있다.

제2 실시형태에서, 유량이 큰 희석 가스 통로(16, 36)의 유량 제어기 FC2 또는 유량 제어기 FC4를 피드백 제어하고 O₂농도를 조정하는 경우, 응답 속도는 늦어져 버리지만, 유량 정밀도를 높일 수 있다. 반대로, 주가스 통로(14)에 설치된 유량 제어기 FC1 또는 유량 제어기 FC3을 피드백 제어하여 O₂ 농도를 조정하는 경우, 희석 가스 통로(16) 안을 흐르는 희석 가스 유량에 대하여 훨씬 적은 유량의 처리 가스를 유량 제어하게 된다. 따라서, 유량 정밀도는 조금 낮아지지만 응답 속도를 빠르게 할 수 있다. 이 제2 실시형태에서도, 앞의 제1 실시형태와 유사한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

<제3 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제3 실시형태에 대해서 설명한다. 도 4는 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제3 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 4에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞의 제2 실시형태에서는 잉여 가스 배출 통로(24, 40)로부터 배출된 잉여 가스는 모두 폐기되어 있었다. 제3 실시형태에서는, 시스템 밖에 배출된 잉여 가스의 일부가, 재이용되도록 되어 있다. 구체적으로는 O₂ 농도가 보다 낮아져 있는 잉여 가스, 즉 하류측의 잉여 가스 배출 통로(24)로부터 배출된 잉여 가스가, 재이용되도록 되어 있다. 따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하류측의 잉여 가스 배출 통로(24)는, 여기서는 제1 재이용 가스 통로(46)에 접속되어 있다. 이 제1 재이용 가스 통로(46)의 선단은, 유량 제어기 FC2의 바로 상류측에서, 상기 희석 가스 통로(16)에 접속되어 있다. 즉, 상기 잉여 가스 배출 통로(24)는, 상기 제1 재이용 가스 통로(46)를 통해 상기 희석 가스 통로(16)측에 접속되어 있다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 제1 재이용 가스 통로(46)에는, 배출되는 잉여 가스의 압력을 높이기 위한 가압 펌프(48)와, 이 가압 펌프(48)로부터 약간 발생하는 먼지나 티끌을 제거하기 위해 또한 가압 펌프(48)의 압력 진동을 완화하기 위한 필터(50), 및 가스 내의 수분 등의 불순물을 제거하는 인라인 가스 정제기(52)가 순차 설치되어 있다. 상기 가압 펌프(48)로서는, 가스 내에 오일이 혼입되지 않도록, 오일 프리 펌프, 예컨대 다이어프램 펌프 등의 드라이 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 인라인 가스 정제기(52)의 하류측에서, 제1 재이용 가스 통로(46)에는, 잉여 가스 배출 통로(54)가 접속되어 있다. 이 잉여 가스 배출 통로(54)에는, 개폐 밸브(56) 및 역지 밸브(58)가 순차 설치되어 있다. 재이용되지 않은 잉여 가스가, 제1 재이용 가스 통로(46)로부터 잉여 가스 배출 통로(54)를 통해 배기되도록 되어 있다.

또한, 희석 가스 통로(16) 위에 설치된 인라인 가스 정제기(22)의 출구측과, 희석 가스 통로(16) 위에서의 제1 재이용 가스 통로(46)의 접속 위치 사이에서, 희석 가스 통로(16)에, 역지 밸브(60) 및 개폐 밸브(62)가, 하류측을 향해 이 순서로 순차 설치되어 있다. 이것에 의해, 상기 제1 재이용 가스 통로(46) 안을 흘러오는 가스의 유량이 부족한 경우에는, 이 부족분을 희석 가스 탱크(12)측으로부터 공급하여 보충하게 되어 있다. 또한 후단의 혼합기(38)에 접속되는 희석 가스 통로(36) 안에, 재이용 가스가 유입되지 않게 된다. 이 때문에, 상기 재이용 가스 내에는 어느 정도의 O₂가스가 포함되게 되지만, 후단의 혼합기(38)에 접속되는 희석 가스 통로(36) 안에는 순수한 Ar 가스만이 흐르도록 할 수 있다.

제3 실시형태에 의하면, 앞의 제2 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 여기서는 제1 재이용 가스 통로(46)를 설치하는 것에 의해, 배출된 잉여 가스의 일부가 재이용되도록 되어 있다. 이것에 의해, 운전 비용을 저감할 수 있다.

<제4 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제4 실시형태에 대해서 설명한다. 도 5는 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제4 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 4에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 5에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞의 제3 실시형태에서는, 2개의 잉여 가스 배출 통로(24, 40)로부터 배출된 잉여 가스 중, O₂ 농도가 낮은 한쪽의 잉여 가스 배출 통로(24)로부터 배출된 잉여 가스만이 재이용되도록 되어 있었다. 제4 실시형태에서는, 상기 2개의 잉여 가스 배출 통로(24, 40)의 쌍방으로부터 배출된 잉여 가스, 즉 모든 잉여 가스가 재이용되도록 되어 있다. 구체적으로는, 상기 2개의 잉여 가스 배출 통로(24, 40)가, 각각, 상기 제1 재이용 가스 통로(46)에 접속되어 있다. 이 제1 재이용 가스 통로(46)의 타단은, 상기 희석 가스 통로(16)측에 접속되어 있다. 본 실시형태에서의 제1 재이용 가스 통로(46) 도중에는, 제1 재이용 가스 통로(46) 안을 흐르는 가스 내로부터 처리 가스인 O₂가스를 제거하기 위한 처리 가스 제거 필터(64)가 설치되어 있다. 이것에 의해, O₂가 제거된 희석 가스(Ar 가스)만이 재이용되도록 되어 있다.

전술한 바와 같이, 처리 가스 제거 필터(64)를 통과한 후의 재이용 가스 내에는 O₂ 성분이 포함되어 있지 않다. 따라서, 처리 가스 제거 필터(64)를 통과한 후의 재이용 가스는, 순수한 희석 가스(Ar)만으로 이루어진다. 이 때문에, 재이용 가스를 후단의 혼합기(38)에 도입할 수 있게 된다. 제4 실시형태에서는, 제3 실시형태와는 달리, 희석 가스 통로(16)로부터 다른쪽 희석 가스 통로(36)가 분기되는 분기점을, 인라인 가스 정제기(22)의 바로 하류측(도 4 참조)의 위치가 아니라, 인라인 가스 정제기(22)의 하류측에 설치된 역지 밸브(60) 및 개폐 밸브(62)의 바로 하류측, 즉 유량 제어기 FC2의 바로 상류측으로 옮기고 있다.

이 제4 실시형태에 의하면, 앞의 제3 실시형태와 유사한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한 제4 실시형태에서는 재이용 가스가, 한쪽 희석 가스 통로(16)뿐만 아니라, 다른쪽 희석 가스 통로(36)측에도 공급되도록 되어 있다. 따라서, 제4 실시형태에서는, 배출된 잉여 가스의 전부를 재이용할 수 있고, 이것에 의해, 운전 비용을 더 저감할 수 있다.

<제5 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제5 실시형태에 대해서 설명한다. 도 6은 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제5 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 5에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 6에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

앞의 제4 실시형태에서는, 제1 재이용 가스 통로(46)를 통해 잉여 가스 배출 통로(24, 40)를 희석 가스 통로(16)에 접속하고, 시스템 밖에 배기된 잉여 가스가 희석 가스인 Ar 가스로서 재이용되도록 하였다. 제5 실시형태에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 잉여 가스 배출 통로(24, 40)에 접속된 제2 재이용 가스 통로(47)를, 처리 장치(4)에 설치한 진공 펌프(8)에 접속하고, 잉여 가스가 진공 펌프(8)의 회전 샤프트의 퍼지 가스로서 이용될 수 있도록 하고 있다.

예컨대 반도체 웨이퍼의 성막 처리나 에칭 처리 등을 행하는 경우, 처리 장치(4) 안에 잔류하는 반응 가스나 반응 부생성물이 배기 가스로서 배출된다. 이 때, 이들 반응 가스나 반응 부생성물이 진공 펌프(8)의 회전 샤프트 등에 부착되어 진공 펌프(8)를 고장나게 할 우려가 있다. 제5 실시형태에서는, 이 부착 현상을 방지하기 위해, 상기 제2 재이용 가스 통로(47) 안에 흘러오는 희석 가스로 이루어지는 잉여 가스가, 퍼지 가스로서 이용된다. 구체적으로는, 제2 재이용 가스 통로(47)로부터의 잉여 가스를 진공 펌프(8)의 회전 샤프트(8A)로 분무하는 것에 의해, 회전 샤프트에 반응 가스나 반응 부생성물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.

제5 실시형태에서는, 상기 잉여 가스는 희석 가스로서 이용하는 것이 아니기 때문에, 제3 및 제4 실시형태에서 설치한 가압 펌프(48), 필터(50), 인라인 가스 정제기(52), 잉여 가스 배출 통로(54), 개폐 밸브(56, 62), 역지 밸브(58, 60)를, 잉여 가스의 유로에 설치할 필요가 없다. 또한 O₂ 성분을 제거하는 처리 가스 제거 필터(64)는 필요에 따라서 설치하도록 하면 된다.

제5 실시형태에 의하면, 앞의 제4 실시형태와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 여기서는 모든 잉여 가스가 재이용되도록 했지만, 이것에 한정되지 않고, 양쪽 잉여 가스 배출 통로(24, 40) 중 어느 한쪽의 잉여 가스 배출 통로로부터 배기되는 잉여 가스만을 재이용하도록 해도 된다. 또한 진공 펌프(8)의 회전 샤프트(8A)의 퍼지 가스로서의 용도 이외의 용도로서는, 제해 장치에서의 배기 가스 냉각이나, H₂ 등의 가연성 가스의 폭발 하한 희석 용도에도 이용할 수 있다.

<제6 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제6 실시형태에 대해서 설명한다. 이 제6 실시형태로부터 제10 실시형태에서는, 처리 가스로서 수분(수증기)을 이용하는 예를 설명한다. 도 7은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제6 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 6에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 7에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 7에 도시하는 제6 실시형태의 구성은, 기본적으로는 도 1에서 도시한 제1 실시형태의 구성과 동일하게 되어 있다. 단 제6 실시형태에서는, 처리 가스 탱크(10)(도 1 참조) 대신에, 처리 가스의 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크(66)가 설치되어 있다. 이 액체 원료 탱크(66)는 조인트(68)를 통해, 주가스 통로(14)에 대하여 착탈 가능하게 접속되어 있다. 액체 원료 탱크(66)의 착탈시에는, 이 액체 원료 탱크(66)의 출구에 설치된 개폐 밸브(70)를 수동으로 개폐할 수 있게 되어 있다. 액체 원료 탱크(66)는, 예컨대 스테인레스 스틸로 이루어진다. 액체 원료 탱크(66)의 내부에는, 액체 원료(72)가 수용된다. 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 처리 가스로서 수증기가 이용되기 때문에, 상기 액체 원료(72)로서는 청정한 물이 이용된다. 또한 필요에 따라서 조인트(68)와 유량 제어기 FC1 사이에 밸브가 설치되어도 된다.

액체 원료 탱크(66)에서는, 액체 원료(72)의 온도에 따른 증기, 본 실시형태에서는 수증기가 발생하고, 액체 원료 탱크(66) 안은 미리 결정된 수증기압으로 되어 있다. 예컨대 35℃에서의 수증기압은 45.1 Torr(6.0 KPa)이다. 본 실시형태에서는, 발생한 수증기는 처리 가스로서 이용되고, 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가게 된다. 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가는 수증기(H₂O)의 공급량은, 유량 제어기 FC1에 의해 적절하게 제어될 수 있다. 필요한 경우에는 상기 액체 원료 탱크(66)에 히터를 설치하고, 이 히터에 의해 액체 원료 탱크(66)를 미리 결정된 온도로 가열하도록 해도 된다. 바꿔 말하면, 히터에 의해 필요한 수증기압을 얻을 수 있도록 액체 원료 탱크(66)의 온도가 조절될 수 있다. 또한 액체 원료의 증기가 주가스 통로(14) 내부에서 응축되어 버리는 것을 방지할 필요가 생길 수 있다. 이 목적으로부터, 주가스 통로(14), 및 주가스 통로(14)에 설치되는 유량 제어기나 혼합기 등을, 액체 원료 탱크(66)의 온도 정도까지 가열할 수 있도록, 히터가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에서는, 액체 원료 탱크(66) 안에서 발생한 수증기, 즉 처리 가스를 전부 이용할 수 있다. 즉, 도 1에서 이용한 잉여 가스 배출 통로(24)가 설치되어 있지 않다. 그리고, 상기 주가스 통로(14) 안을 흘러 내려가는 수증기는, 희석 가스 통로(16)로부터의 Ar 가스에 의해 희석되도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서, 처리 장치(4) 직전의 주가스 통로(14)에 설치한 농도 측정기(74)는 수분의 농도를 검출하도록 구성되어 있다. 피드백 제어부(32)는, 농도 측정기(74)에 의해 검출된 물의 농도의 검출값에 기초하여, 유량 제어기 FC1 또는 유량 제어기 FC2를 제어하게 된다.

이 제6 실시형태에서는, 상기 원료 가스용 유량 제어기 FC1은 0.5 sccm로 설정되고, 희석 가스용 유량 제어기 FC2는 20 slm으로 설정되어 있다. 따라서, 혼합기(18)로부터 흘러 내려가는 희석 처리 가스 내의 수분 농도는 25 ppm가 되고, 이 수분 농도가 25 ppm인 희석 처리 가스가 처리 장치(4) 안에 도입되게 된다. 또한 액체 원료 탱크(66) 안의 액체 원료(72)의 온도가 전술한 바와 같이 35℃인 경우, 수증기압은 45.1 Torr(6.0 KPa)가 된다. 이 수증기 압력은 유량 제어기 FC1을 동작시키는 압력으로서, 충분하다. 일반적으로, 유량 제어기가 동작하기 위해서는, 유량 제어기의 상류측과 하류측의 차압이 일정값 이상으로 되어 있어야 한다. 이 때문에, 유량 제어기 FC1의 하류의 압력을, 45 Torr(6.0 KPa)보다 높아지지 않도록 해둔다.

이상과 같이, 처리 가스의 원료가 액체 원료(72)로 이루어지는 경우에, 이 액체 원료를 저장하는 액체 원료 탱크(66)로부터 발생하는 처리 가스(수증기)를 유량 제어하면서 흘리면서 유량 제어된 희석 가스에 의해 희석하도록 했기 때문에, 처리 가스의 농도를 수 ppm～수 100 ppm 레벨의 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한, 가스 사용 시스템[처리 장치(4)]에 도입되는 처리 가스의 농도를 검출하여 피드백 제어하도록 했기 때문에, 처리 가스의 농도를 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다.

<제7 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제7 실시형태에 대해서 설명한다. 도 8은 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제7 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한 도 1 내지 도 7에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 8에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 제7 실시형태에서는, 도 7에 도시하는 제6 실시형태의 액체 원료 탱크(66)에 대하여 버블링 기구(78)가 설치되어 있다. 구체적으로 설명하면, 버블링 기구(78)는, 상기 희석 가스 통로(16)측으로부터 분기시킨 버블링용 가스 통로(80)를 갖고 있다. 즉 본 실시형태에서는, Ar 가스가 버블링 가스로서 이용되게 되어 있다. 이 버블링용 가스 통로(80)에는 유량 제어기 FC1, 열 교환기(82) 및 개폐 밸브(84)가 순차 설치되어 있다. 이 열 교환기(82)는 버블링 가스를 일정한 온도로 유지하는 것이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 버블링용 가스 통로(80)의 일단은, 상기 액체 원료 탱크(66) 안에 배치된 버블링 노즐(86)에, 조인트(88)를 통해, 접속되어 있다. 버블링 노즐(86)의 선단은, 액체 원료 탱크(66) 안의 액체 원료(72)중에 침지되어 있다. 버블링 노즐(86)에는 수동에 의한 개폐 밸브(90)가 설치되어 있다.

한편, 상기 주가스 통로(14)에는, 도 7에 도시된 유량 제어기 FC1 대신에, 압력 조정 밸브 기구(92)가 설치되어 있다. 이 압력 조정 밸브 기구(92)는, 상기 주가스 통로(14)에 개재시킨 압력 조정 밸브(94)와, 압력 측정기(96)를 포함하고 있다. 압력 조정 밸브(94)는 압력 측정기(96)로 얻어진 압력값에 기초하여 제어되도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 압력 조정 밸브 기구(92)에 의해, 예컨대 1 kPa～50 kPa 정도의 범위에, 주가스 통로(14) 안의 압력이 제어된다.

이 제7 실시형태에서는, 유량 제어기 FC1의 유량이 0.69 sccm로 설정되고, 유량 제어기 FC2의 유량이 20 slm으로 설정된다. 그리고, 원료 액체(72)의 온도를 35℃로 설정하고, 액체 원료 탱크(66) 내부 압력을 200 Torr(26.7 KPa)로 설정하면, 이때의 Ar 가스를 이용한 버블링에 의해 발생한 수증기 내의 수분의 실유량이 0.20 sccm가 된다. 이 결과, 처리 장치(4)에 도입되는 가스 내의 수분 농도는 10.06 ppm가 된다.

이와 같이 하여 생성된 수증기를 포함하는 희석 처리 가스는 Ar 가스에 의해, 혼합기(18) 안에서 더 희석되고, 처리 장치(4)측에 공급된다. 본 실시형태에서, 피드백 제어부(32)는 유량 제어기 FC1 또는 유량 제어기 FC2를 피드백 제어하게 된다. 이와 같이, 본 실시형태에서는, 처리 가스의 원료가 액체 원료(72)인 경우에는, 이 액체 원료(72)를 저장하는 액체 원료 탱크(66) 안에 유량 제어된 희석 가스를 도입하여 버블링에 의해 처리 가스(수증기)를 형성하고, 이 처리 가스를 유량 제어된 희석 가스에 의해 더 희석하도록 하고 있다. 따라서, 처리 가스의 농도를 수 ppm～수 100 ppm 레벨의 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

또한, 가스 사용 시스템[처리 장치(4)]에 도입되는 처리 가스의 농도를 검출하여 피드백 제어하도록 했기 때문에, 처리 가스의 농도를 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다.

<제8 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제8 실시형태에 대해서 설명한다. 도 9는 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제8 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 8에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 9에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 이 제8 실시형태에서는, 도 8에 도시하는 제7 실시형태의 구성에 대하여, 주가스 통로(14) 도중에 유량 제어기 FC5를 설치하였다. 또한 제8 실시형태에서는, 개폐 밸브(26) 및 역지 밸브(28)를 갖는 잉여 가스 배기 통로(24)가, 유량 제어기 FC5의 바로 상류측의 위치에서 주가스 통로(14)로부터 분기되어 설치되어 있다. 잉여 가스 배기 통로(24)는 유량 제어기 FC5보다 상류측의 주가스 통로(14) 안의 수증기를 포함한 희석 처리 가스 중 잉여분을 배기하도록 되어 있다.

이 제8 실시형태에서의 각 유량 제어기(FC1, FC2, FC5)의 각 설정값은 각각 1 sccm, 50 slm, 20 slm이다. 그리고, 액체 원료(72)의 온도를 35℃로 설정하고 동시에, 액체 원료 탱크(66) 안의 압력을 1140 Torr(152 KPa)로 설정하면, 이때의 Ar 가스를 이용한 버블링에 의해 발생한 수증기 내의 물의 실유량은 0.04 sccm가 된다. 이 결과, 처리 장치(4)에 도입되는 가스 내의 수분 농도는 0.82 ppm이 된다.

제8 실시형태에 의하면, 앞의 도 8에 도시하는 제7 실시형태와 유사한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 제8 실시형태에서는, 압력 조정 밸브 기구(92)에서의 압력 제어 범위를 제7 실시 형태보다 높게, 예컨대 10 kPa～500 kPa로 하고 있다. 이것에 의해 발생하는 수증기의 양이 저감되고, 처리 가스의 농도를 제7 실시형태보다 더 낮은 농도역에서 제어할 수 있다.

<제9 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제9 실시형태에 대해서 설명한다. 도 10은 처리 장치에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제9 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 9에 도시된 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 9에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 제9 실시형태에서는, 도 9에 도시하는 제8 실시형태의 구성에 대하여, 도 3에 도시하는 제2 실시형태에서 이미 설명한 새로운 희석 가스 통로(36)와, 이 희석 가스 통로(36)에 설치된 유량 제어기 FC4와, 주가스 통로(14)에 설치된 혼합기(38) 및 유량 제어기 FC3와, 개폐 밸브(42) 및 역지 밸브(44)를 갖는 새로운 잉여 가스 배출 통로(40)가 더 설치된다.

이 제9 실시형태에서의 각 유량 제어기(FC1～FC5)의 각 설정값은, 각각 65 sccm, 20 slm, 50 sccm, 50 slm, 20 slm이다. 그리고, 액체 원료(72)의 농도를 35℃로 설정하고, 액체 원료 탱크(66) 안의 압력을 1520 Torr(203 KPa)로 설정하면, 이때의 Ar 가스를 이용한 버블링에 의해 발생한 수증기 내의 물의 실유량은 1.99 sccm이 된다. 이 결과, 처리 장치(4)에 도입되는 가스 내의 수분 농도는 99 ppb가 된다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 희석 가스 통로(16, 36)와 잉여 가스 배출 통로(24, 40)를 복수단, 예컨대 2단에 걸쳐 설치하고, 처리 가스(수증기)의 희석과 잉여 가스의 배출을 반복하면서 복수단, 예컨대 2단에 걸쳐 희석을 반복하도록 하고 있다. 이 때문에, 처리 가스의 농도를 더 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한 가스 사용 시스템[처리 장치(4)]에 도입되는 처리 가스의 농도를 검출하여 피드백 제어하도록 했기 때문에, 처리 가스의 농도를 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다.

<제10 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제10 실시형태에 대해서 설명한다. 도 11은 처리 장치(4)에 접속된 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제10 실시형태를 도시하는 구성도이다. 또한, 도 1 내지 도 10에 도시한 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 11에서도 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 이 제10 실시형태에서는, 도 10에 도시하는 제9 실시형태에서의 액체 원료 탱크(66)나 버블링 기구(78) 대신에, 다른 기구의 처리 가스 형성부(100)를 설치하고 있다. 또한, 도 9에 도시하는 제8 실시형태에서, 상기 액체 원료 탱크(66)나 버블링 기구(78) 대신에, 본 실시형태에서의 처리 가스 형성부(100)를 설치하도록 해도 된다.

구체적으로는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 처리 가스 형성부(100)는 처리 가스를 형성하기 위한 복수의 원료 가스를 개별적으로 유량 제어하면서 공급하는 원료 가스 공급 시스템(102)과, 이 원료 가스 공급 시스템(102)으로부터의 복수의 원료 가스를 반응시켜 상기 처리 가스를 형성하는 반응부(104)를 갖고 있다.

도 11에 도시하는 예에서는, 상기 원료 가스 공급계(102)로서, 2개의 원료 가스를 저장하는 원료 가스 탱크(106A, 106B)가 설치된다. 예컨대 한쪽 원료 가스 탱크(106A)에는 순수한 H₂ 가스가 저장되고, 다른쪽 원료 가스 탱크(106B)에는 순수한 O₂ 가스가 저장된다. 또한, 상기 양쪽 원료 가스 탱크(106A, 106B)로서는, 공장 설비의 탱크를 이용하도록 해도 된다. 그리고, 상기 양쪽 원료 가스 탱크(106A, 106B)로부터의 가스 통로(108A, 108B)는 도중에서 하나로 접속되어 가스 통로(108)가 되고, 이 가스 통로(108) 도중에 상기 반응부(104)가 설치된다.

반응부(104)에서는, 촉매 반응에 의해 또는 연소 반응에 의해, 처리 가스, 도시하는 예에서는 수증기를 형성하도록 되어 있다. 그리고, 이 가스 통로(108)가 상기 주가스 통로(14)에 접속되어 있고, 처리 가스로서 수증기를 하류를 향해 흐르게 하도록 되어 있다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 각 가스 통로(108A, 108B)에는, 각각 유량 제어기(FC1-a, FC1-b)가 설치된다. 유량 제어기(FC1-a, FC1-b)는, 각 가스 통로(108A, 108B) 안을 흐르는 가스의 유량을 제어하도록 되어 있다. 또한, 상기 반응부(104)의 바로 상류측에서, 가스 통로(108)에 필터(110)가 설치된다. 또한 반응부(104)의 바로 하류측에서, 가스 통로(108)에는 H₂, 또는 O₂를 검출하는 센서(112) 및 필터(114)가 각각 설치된다.

또한, 필요에 따라서 O₂ 가스, 또는 H₂ 가스를 저장하는 첨가용 가스 탱크(116)를 설치하고, 이 탱크(116)로부터, 도중에 유량 제어기 FC1-c가 설치된 가스 통로(118)를 연장하며, 가스 통로(118)의 선단을 반응부(104)의 하류측에서 가스 통로(108)에 접속하도록 해도 된다. 반응부(104)로부터 흘러나오는 가스에 추가로, 첨가 가스로서 O₂가스, 또는, H₂ 가스가 공급되도록 해도 된다.

이 제10 실시형태에서의 각 유량 제어기(FC1-a, FC1-b, FC2～FC5)의 각 설정값은, 제어기 FC1-a가 10 sccm, FC1-b가 5 sccm, FC2가 50 slm, FC3이 25 sccm, FC4가 50 slm, FC5가 20 slm이다. 또한, 반응부(104)에서 촉매 반응이나 연소 반응에 의해 생기는 물의 생성량은 10 sccm가 된다. 또한, 잉여 희석 처리 가스는 잉여 가스 배출 통로(24, 40)로부터 배출되는 것은 전술한 바와 같다. 이 결과, 처리 장치(4) 안에 도입되는 가스 내의 수분 농도는 100 ppb가 된다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 처리 가스 형성부(100)로부터 주가스 통로(14) 안을 흘러온 처리 가스(수증기)를, 희석 가스 통로(16, 36) 안에 유량 제어되면서 흘러온 희석 가스에 의해 희석함으로써, 농도가 조정된 희석 처리 가스를 생성하도록 하고 있다. 또한, 희석 처리 가스는 유량 제어되면서 공급되고, 잉여 희석 처리 가스는 배출되도록 되어 있다. 따라서, 처리 가스의 농도를 수 ppb～수 100 ppb 레벨의 매우 낮은 농도역에서 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

또한, 처리 가스 형성부(100)에서는, 처리 가스를 형성하기 위한 복수의 원료 가스, 예컨대 O₂가스와 H₂ 가스를 공급하면서 이들 원료 가스를 반응부(104)로 반응시켜 처리 가스를 형성하도록 하고 있다. 따라서, 반응부(104)에서 형성되는 처리 가스의 순도를 높게 유지할 수 있다. 또한, 원료 가스를 공급하는 2개의 유량 제어기(FC1-a, FC1-b)에 의해, 원료 가스의 유량을 정밀도 좋게 제어할 수 있기 때문에, 이들 양쪽 가스의 반응에 의해 생기는 처리 가스(수분=수증기)의 유량을 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

또한, 가스 내의 수분 농도를 조정하는 피드백 제어부(32)의 피드백 목적지는 유량 제어기(FC2, FC3, FC4) 중 어느 하나가 된다. 그리고, 이 피드백 제어에 의해, 가스 내의 수분 농도를 매우 낮은 농도역임에도 불구하고, 정밀도 좋게 안정적으로 제어할 수 있다. 또한, 상기 수분 농도를 조정하기 위해 유량 제어기 FC1-a 또는 유량 제어기 FC1-b를 피드백 제어하도록 해도 된다. 또한, 처리 가스 형성부(100)에서는 파라미터라고 불리는 침투막식의 미량 증발기를 이용해도 되고, 이 경우에도 전술의 실시형태와 유사한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

<제11 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제11 실시형태에 대해서 설명한다. 도 12는 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제11 실시형태를 도시하는 부분 구성도이다. 또한, 도 3에 도시한 제2 실시형태의 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 12에서도 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 이 제11 실시형태는, 앞에 도 3을 참조하여 설명한 제2 실시형태를 기본 구성으로서 개량한 것이고, 처리 장치(4) 안에서 주로 어닐링 처리를 진공 분위기뿐만 아니라, 대기압, 또는 대기압에 가까운 분위기 내에서도 실시할 수 있도록 하며, 각 유량 제어기의 상류측에서의 압력 변동을 억제하여 유량 제어기의 안정 동작을 보증하도록 한 것이다.

우선, 여기서는 어닐링 처리를 진공 분위기 내뿐만 아니라, 대기압, 또는 대기압에 가까운 분위기 내에서도 선택적으로 행할 수 있도록 하기 위해, 진공 배기 시스템(배기 시스템)을 2계통으로 하고 있다. 즉, 가스 사용 시스템인 처리 장치(4)에는, 이 내부 분위기를 배기하는 진공 배기 시스템(128)이 접속되어 있다. 이 진공 배기 시스템(128)은 도중에 개폐 밸브(160), 처리 장치(처리 용기)(4) 안의 압력을 조정하는 압력 조정 밸브(126), 및 드라이 펌프 등의 진공 펌프(8)를 순차 설치한 주배기 통로(162)를 갖고 있다. 이 주배기 통로(162)의 하류측은, 도시하지 않는 제해 장치 등을 통해 대기압 정도로 이루어진 배기 덕트에 접속되어 있다. 처리 용기(4)로부터의 배기 가스는, 이 도시하지 않는 배기 덕트를 통해 대기 방산된다.

주배기 통로(162)에는, 상기 진공 펌프(8)를 우회하도록 하여 도중에 개폐 밸브(164)를 설치된 바이패스 배기 통로(166)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 이 바이패스 배기 통로(166)의 상류측의 일단은, 개폐 밸브(160)보다 상류측에서 주배기 통로(162)에 접속되고, 그 하류측 타단은 진공 펌프(8)보다 하류측에서 주배기 통로(162)에 접속되어 있다. 따라서, 처리 장치(4) 안에서 진공 분위기 내에서 어닐링 처리를 행하는 경우에는, 바이패스 배기 통로(166)측의 개폐 밸브를 폐쇄 상태로 하고, 주배기 통로(162)측의 개폐 밸브(160)를 개방 상태로 한다. 그리고, 진공 펌프(8)를 회전 구동시키는 것에 의해, 진공 분위기 내에서의 어닐링 처리를 가능하게 한다.

이것에 대하여, 처리 장치(4) 안에서 대기압 분위기, 또는 그것에 가까운 압력 분위기 내에서 어닐링 처리를 행하는 경우에는, 상술한 내용과는 반대로, 바이패스 배기 통로(166)측의 개폐 밸브(164)를 개방 상태로 하고, 주배기 통로(162)측의 개폐 밸브(160)를 폐쇄 상태로 한다. 이것에 의해, 처리 장치(4) 안의 분위기는, 배기 덕트측으로부터 직접적으로 흡인되고, 대기압, 또는 그것에 가까운 압력 분위기 내에서 어닐링 처리를 수행할 수 있게 되어 있다. 이와 같이 하여, 진공 분위기중 어닐링 처리와 대기압중 어닐링 처리를 선택적으로 실행할 수 있게 되어 있다. 바꿔 말하면, 진공 분위기 내에서 대기압 분위기 내까지 광범위한 압력 분위기 내에서 어닐링 처리를 수행할 수 있게 되어 있다. 또한, 이 진공 배기 시스템의 구성은, 제1～제10의 모든 실시형태에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 산소 농도 등의 처리 가스의 농도를 전환하는 경우나, 처리 시스템의 가동시 등에는, 유량이 일시적으로 불안정하게 되는 경우가 있다. 이러한 경우에는, 처리 가스를 처리 장치(4) 안에 흘리지 않고, 바이패스시켜 폐기하는 것이 필요해지는 경우도 있다. 이 때문에, 이 처리 가스 공급 시스템의 주가스 통로(14)에는, 처리 장치(4) 직전 근방에서, 처리 가스를 폐기시키기 위한 폐기 가스 배출 통로(168)가 접속되어 있다. 또한, 이 접속점과 상기 처리 장치(4) 사이의 주가스 통로(14)에는 개폐 밸브(170)가 설치되어 있다. 처리 가스의 폐기시에는, 이 개폐 밸브(170)을 폐쇄 상태로 하여 처리 장치(4)측에 처리 가스가 흐르지 않도록 할 수 있다. 또한, 처리 장치(4) 안에 처리 가스를 흘릴 때에는 이 개폐 밸브(170)를 개방 상태로 하는 것은 물론이다.

그리고, 상기 폐기 가스 배출 통로(168)는, 2개의 분기로(168A, 168B)로 분기되어 있다. 한쪽 분기로(168A)의 하류측은, 진공 펌프(8)의 바로 상류측으로써 주배기 통로(162)에 접속되어 있다. 다른쪽 분기관(168B)의 하류측은, 개폐 밸브(164)의 하류측으로써 바이패스 배기 통로(166)에 접속되어 있다. 그리고, 한쪽 분기로(168A)의 도중에는 진공 분위기용 개폐 밸브(172A)가 설치되고, 다른쪽 분기로(168B)의 도중에는 대기압 분위기용의 개폐 밸브(172B)가 설치된다. 따라서, 진공 분위기 내에서 어닐링 처리를 행할 때의 불필요한 처리 가스(유량이 안정될 때까지의 가스)는, 상기 진공 분위기용 개폐 밸브(172A)를 개방 상태로 하고 이 분기로(168A)를 통해 주배기 통로(162)측으로 폐기된다.

또한 대기압 분위기 내에서 어닐링 처리를 행할 때의 불필요한 처리 가스(유량이 안정될 때까지의 가스)는, 상기 대기압 분위기용 개폐 밸브(172B)를 개방 상태로 하여 이 분기로(168B)를 통해 바이패스 배기 통로(166)측으로 폐기된다. 이 폐기 가스 배출 통로(168)의 일련의 구성은, 전술한 제1～제10 모든 실시형태에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 여기서는 O₂ 농도를 측정하는 상기 농도 측정기(30)로서, 지르코니아식 농도 측정기(30A)를 설치하는 예가 개시되어 있다. 이 지르코니아식 농도 측정기(30A)는 주가스 통로(14)에 흐르는 처리 가스의 일부를 분기시켜 취출하기 위한 분기 측정관(176)을 갖고 있다. 분기 측정관(176)에는, 오리피스(178) 및 지르코니아식 O₂측정 센서(180)가 순차 설치되어 있다. 이러한 구성으로 이루어지는 농도 측정기(30A)를 이용하여, 상기 처리 가스중의 O₂ 농도가 측정될 수 있도록 되어 있다.

이러한 농도 측정기(30A)에서는, 분기 측정관(176)으로 분기되어 유입되는 처리 가스의 유량은, 상기 오리피스(178)를 설치하고 있기 때문에 상당히 제한된다. 예컨대, 분기 측정관(176) 안을 흐르는 가스 유량은, 주가스 통로(14) 안을 흐르는 가스 유량의 약 10% 정도로, 매우 적어진다. 이 때문에, 처리 장치(4) 안에서의 어닐링 처리에 악영향을 부여하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 지르코니아식 O₂ 측정 센서(180)에서는, 그 측정 방법에 기인하여 측정 대상이 된 가스중의 O₂ 농도가 약간 증가하는 경향이 있다. 이 때문에, 측정 대상이 된 가스를 재차, 주가스 통로(14) 안에 복귀시키는 것은 바람직하지 않다. 본 실시형태에서는, 분기 측정관(176) 안에 유입된 가스는, 진공 배기 시스템(128)측으로 폐기되도록 되어 있다. 구체적으로는, 이 분기 측정관(176)의 하류측이, 도중에 개폐 밸브(184)가 설치된 배관(182)을 통해, 상기 바이패스 배기 통로(166)에 접속되어 있다.

이러한 구성에 의해, 처리 장치(4) 안에서 대기압 분위기 내에서 어닐링 처리가 행해질 때에는, 농도 측정기(30A)에 의한 O₂ 농도 측정 대상이 된 처리 가스가, 배관(182)을 통해 바이패스 배기 통로(166)에 폐기되도록 되어 있다.

또한, 진공 분위기 내에서는 지르코니아식 O₂ 측정 센서(180)를 쓸 수 없기 때문에, 또는 처리 가스중의 O₂ 농도를 측정할 필요가 없는 경우도 있기 때문에, 이러한 경우를 위해, 상기 주가스 통로(14)에는, 상기 지르코니아식 농도 측정기[30(30A)]를 바이패스시키기 위해, 도중에 개폐 밸브(186)가 설치된 측정기 바이패스관(188)이 접속되어 있다.

그리고, 주가스 통로(14) 위에서의, 지르코니아식 농도 측정기[30(30A)]의 바로 상류측 및 바로 하류측에도, 각각 개폐 밸브(190)가 설치되어 있다. 이들 개폐 밸브(190)와, 측정기 바이패스관(188)에 설치된 개폐 밸브(186)를 전환 조작함으로써, 처리 가스 내의 O₂ 농도를 측정하는지의 여부를 선택할 수 있게 되어 있다.

여기서 지르코니아식의 O₂ 측정 센서(180)에서의 측정값은 피드백 제어부(32)에 입력된다. 그리고, 피드백 제어부(32)에 의해, 유량 제어기(FC1～FC4) 중 어느 하나가 제어되고, O₂ 농도가 미리 정해진 일정값을 유지하도록 되어 있다.

또한, 유량 제어기(FC2, FC4)의 제어 유량은 유량 제어기(FC1, FC3)의 제어 유량과 비교하여 1000배 이상 크다. 따라서, O₂ 농도를 조정하고자 할 때에는, 유량 제어기(FC2, FC4)의 유량은 고정한 채로, 제어 유량이 작은 유량 제어기(FC1, FC3)의 유량을 제어한다. 여기서 유량 제어기 FC1로부터 처리 장치(4)까지의 가스 통로길이는, 유량 제어기 FC3으로부터 처리 장치(4)까지의 길이보다 길다. 따라서, 유량 제어기 FC1의 유량을 제어하여 O₂ 농도를 조정하고자 하면, 제어 결과로서의 O₂ 농도가 처리 장치(4) 안에서 반영될 때까지 긴 시간이 요구된다. 결과적으로, 유량 제어기 FC3의 유량을 제어하여 O₂ 농도를 제어하는 것이 가장 바람직하다. 이 지르코니아식 농도 측정기[30A(30)]의 구성은, 제1～제10 모든 실시형태에 대해서도, O₂ 농도를 측정하는 경우에 적용할 수 있다.

또한, 각 잉여 가스 배출 통로(24, 40) 도중에는, 각각 주가스 통로(14) 안의 압력이 미리 결정된 압력 이상이 되면 개방 상태가 되는 역지 밸브(28, 44)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 잉여 가스 배출 통로(24, 40)의 각 역지 밸브(28, 44)의 상류측에는, 각각 니들 밸브(192, 194)가 더 설치되어 있다. 이 니들 밸브(192, 194)에 의해, 각 역지 밸브(28, 44)가 개방 상태가 된 경우라도, 주가스 통로(14) 안의 압력이 급격히 감소하는 것을 방지하고, 완만히 감소되도록 하고 있다.

일반적으로, 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(FC3, FC5)는, 그 상류측과 하류측 사이에서 큰 압력 변동이 생기면, 유량 제어의 정밀도가 저하되는 것이 알려져 있다. 전술한 바와 같이 잉여 가스 배출 통로(24, 40) 도중에 니들 밸브(192, 194)를 설치함으로써, 각 역지 밸브(28, 44)가 개방 상태가 된 경우라도 주가스 통로(14) 안의 압력은, 급격히 저하되지 않고 완만히 감소하게 된다. 이것에 의해, 각 유량 제어기(FC3, FC5)의 상류측의 압력 변동을 억제할 수 있어, 결과로서, 각 유량 제어기(FC3, FC5)의 유량 제어의 정밀도를 높게 유지할 수 있다. 이 니들 밸브(192, 194)의 구성은, 제1～제10 모든 실시형태에 대하여 적용할 수 있다.

또한, 이 주가스 통로(14)의 최하류측에는, 불활성 가스에 의한 퍼지 라인(210)이 접속되어 있다. 이 퍼지 라인(210) 도중에는, 개폐 밸브(212) 및 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(214)가 각각 개재되어 있다. 이 퍼지 라인(210)에 의하면, 필요에 따라서 퍼지 가스를 흘리는 것에 의해 처리 장치(4)의 잔류 가스의 배출을 촉진시키는 것이 가능해진다. 또한, 퍼지 가스로서는 N₂ 가스 등의 불활성 가스나 Ar 등의 희가스를 이용할 수 있다.

<제12 실시형태>

다음에 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제12 실시형태에 대해서 설명한다. 도 13은 본 발명에 따른 처리 가스 공급 시스템의 제12 실시형태를 도시하는 부분 구성도이다. 또한, 도 3 및 도 12에 도시한 구성 부분과 동일한 구성 부분에 대해서는, 도 13에서도 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 이 제12 실시형태는, 각 유량 제어기의 상류측에서의 압력 변동을 더 억제하도록 한 것이다.

본 실시형태에서는, 상기 각 잉여 가스 배출 통로(24, 40) 도중에, 도 12에서 도시한 역지 밸브(28, 44)나 니들 밸브(192, 194)가 설치되어 있지 않고, 이들 대신에 압력 조정 밸브(196, 198)가 설치되어 있다. 이 압력 조정 밸브(196, 198)에 의하면, 주가스 통로(14) 안의 압력을 미리 결정된 값으로 제어할 수 있게 된다. 본 실시형태에서는 주가스 통로(14)의 각 유량 제어기(FC5, FC3)의 바로 상류측의 위치에, 각각 압력계(200, 202)가 설치되어 있다. 또한 이들 압력계(200, 202)의 측정값은, 각각 밸브 제어부(204, 206)에 입력되고, 이들 밸브 제어부(204, 206)가 각각 개별적으로 압력 조정 밸브(196, 198)를 제어하도록 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 압력 조정 밸브(196, 198)의 동작에 의해, 각 유량 제어기(FC5, FC3)의 상류측의 압력은 항상 일정하게 유지된다. 따라서, 각 유량 제어기(FC5, FC3)의 동작을, 제11 실시형태의 경우와 비교하여 더 안정화시킬 수 있다. 이것에 의해, 유량 제어기(FC5, FC3)에 의한 유량 제어의 정밀도를 한층 더 향상시킬 수 있다. 또한 이 압력 조정 밸브(196, 198)의 구성은, 제1～제10 실시형태에 대해서도 적용할 수 있다.

그런데, 처리 가스의 산소 농도의 전환을 신속하게 행하여 작업 처리량을 향상시키기 위해서는 주가스 통로(14)의 전체 길이를 가능한 한 짧게 하고, 통로 내부의 용적을 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시형태에서는, 산소 농도의 조정을 더 신속화하기 위해, 주가스 통로(14)에 대한 잉여 가스 배출 통로(40)의 접속점 P1과, 이 접속점 P1보다 주가스 통로(14)를 따라 하류측이 되는 주가스 통로(14)에 대한 희석 가스 통로(36)의 접속점 P2 사이에서의 주가스 통로는, 그 외의 부분에서의 주가스 통로와 비교하여, 그 내경이 작아져 있다.

구체적으로는, 주가스 통로(14)에 대한 잉여 가스 배출 통로(40)의 접속점 P1과, 이 접속점 P1보다 주가스 통로(14)를 따라 하류측이 되는 주가스 통로(14)에 대한 희석 가스 통로(36)의 접속점 P2[구체적으로는 혼합기(38)] 사이에 위치하는 주가스 통로의 부분 L1은, 다른 주가스 통로의 부분보다 그 내경이 작아져 있다. 예컨대 주가스 통로(14)의 대부분은, 예컨대 배관 직경이 1/4 인치인 배관이 이용되고 있다. 한편, 주가스 통로 부분 L1에서는 배관 직경이 1/8 인치인 배관이 이용되고 있다. 이러한 구성에 의하면, 예컨대 처리 가스의 O₂ 농도를 전환하는 경우에는, 상기 주가스 통로 부분 L1의 용적은 매우 적게 설정되어 있기 때문에, 이 부분의 처리 가스의 교체를 신속히 행할 수 있다.

또한, 마찬가지로, 유량 제어기 FC1과, 그 바로 하류측의 희석 가스 통로(16)의 접속점 P3[혼합기(18)] 사이의 주가스 통로의 부분 L2에 대해서도, 배관 직경을 변화시키도록 해도 된다. 주가스 통로 부분 L2에는, 100% 농도의 O₂가 잔류하고 있다. 그리고, 주가스 통로 부분 L2에 대하여 전술과 같이 배관 직경이 1/8 인치의 배관을 이용함으로써, 주가스 통로 부분 L2에서의 처리 가스의 교체를 신속화시키도록 해도 된다.

이와 같이 주가스 통로를 이루는 배관의 배관 직경을 부분적으로 변화시켜, 산소 농도의 조정을 더 신속화할 수 있도록 하는 구성은, 제1～제10 실시형태에 대해서도 적용할 수 있다.

<가스 사용 시스템인 처리 장치>

다음에, 상기 제1～제12 실시형태의 처리 가스 공급 시스템(2)을 이용한 가스 사용 시스템인 처리 장치(4)의 일례에 대해서 설명한다. 도 14는 가스 사용 시스템인 처리 장치의 일례를 도시하는 개략 구성도이다. 우선 도 14a는, 한번에 복수매의 피처리체를 처리하는 배치식 처리 장치의 일례를 도시하고 있다. 도 14b는 1장씩 피처리체를 처리하는 웨이퍼형의 처리 장치의 일례를 도시하고 있다.

도 14a에 도시된 처리 장치(4)는, 예컨대 어닐링 처리를 행하는 처리 장치이다. 처리 장치(4)는, 원통형상의 석영제 처리 용기(120)를 갖고 있다. 예컨대 석영제 처리 용기(120)는 천장부를 갖지만, 그 하단은 개방되어 있다. 처리 장치(4)에는, 예컨대 웨이퍼 보트와 같은 유지 기구(122)가 설치되어 있다. 유지 기구(122)는, 처리 용기(120)의 하측으로부터 처리 용기(120) 안을 향해 처리 용기(120)에 상승 가능하고, 처리 용기(120) 안으로부터 처리 용기(120) 밖을 향해 처리 용기(120)에 하강 가능하게 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 유지 기구(122)는, 처리 용기(120) 안에 삽입 분리 가능하게 되어 있다. 처리 용기(120)의 하단은 덮개부(124)에 의해 밀폐된다. 그리고, 상기 유지 기구(122)에는, 피처리체로서 복수매의 반도체 웨이퍼(W)가 다단으로 지지되어 있다.

또한 처리 용기(120)의 하부에는, 압력 조정 밸브(126) 및 진공 펌프(8)가 설치된 진공 배기 시스템(128)이 접속되어 있다. 진공 배기 시스템(128)에 의해, 상기 처리 용기(120) 안을 탈기하여, 처리 용기(120) 안을 미리 결정된 감압 분위기로 유지할 수 있게 되어 있다. 상기 처리 용기(120)의 외주에는, 이것을 둘러싸도록 하여 원통형상의 가열 장치(130)가 설치되어 있다. 가열 장치(130)에 의해, 상기 웨이퍼(W)를 가열할 수 있게 되어 있다. 또한, 처리 용기(120)에는 처리 용기(120)에 가스를 도입하기 위한 가스 도입 부재(6)가 설치되어 있다. 이 가스 도입 부재(6)는, 예컨대 처리 용기(120) 안을 상하 방향을 따라 연장하는 가스 노즐로서 구성된다.

그리고, 이 가스 도입 부재(6)에, 상기 제1～제5 실시형태 및 제11, 제12 실시형태 중 어느 하나의 처리 가스 공급 시스템(2)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급 시스템(2)은, 전술한 바와 같이 O₂ 농도가 극히 미량으로 제어된 가스를 처리 가스로서 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 특히 처리 가스 공급 시스템(2)으로부터의 가스 공급량이 많은 경우에는, 처리 가스 공급 시스템(2)으로부터의 가스 공급에 의해 처리 용기 안의 온도 분위기를 냉각해 버릴 우려가 있다. 처리 용기 안의 온도 분위기의 온도 저하를 방지하는 관점에서, 미리 가스를 가열해 두기위한 열교환기(가스 가열기)를, 유량 제어기 FC5로부터 농도 측정기(30)를 경유하여 가스 도입 부재(6)에 이르는 주가스 통로(14)에 설치해 두는 것이 바람직하다.

이 처리 장치를 이용하면, Mn막이나 CuMn막이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(W)에 대하여, O₂농도가 매우 희박해지도록 농도 조정된 분위기하로써, 어닐링 처리를 실시할 수 있다. 또한, 필요한 경우에는, 다른 처리 가스도 처리 용기(120) 안에 공급할 수 있는 것은 물론이다. 또한 상기 어닐링 처리를 도 14b에 도시하는 바와 같은 웨이퍼형의 처리 장치로 행하도록 해도 된다.

도 14b에 도시하는 처리 장치(4)는, 박막, 예컨대 Mn 함유막의 성막을 처리하는 처리 장치이다. 이 처리 장치(4)는, 예컨대 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 통형상의 처리 용기(134)를 갖고 있다. 이 처리 용기(134) 안에는, 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 유지 기구(136)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 이 유지 기구(136)는 용기 바닥부로부터 지주(138)에 의해 기립된 원판형의 배치대(140)를 포함하고 있다. 이 배치대(140)는, 그 위에 웨이퍼(W)를 배치한 상태로 웨이퍼를 유지할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 이 배치대(140) 안에는, 예컨대 텅스텐 와이어 등으로 이루어지는 가열 장치(142)가 설치되어 있다. 가열 장치(142)에 의해, 상기 웨이퍼(W)가 가열되게 되어 있다.

이 처리 용기(134)의 바닥부에는, 배기구(144)가 설치되어 있다. 이 배기구(144)에는, 압력 조정 밸브(146) 및 진공 펌프(8)가 순차 설치된 진공 배기 시스템(148)이 접속되어 있다. 진공 배기 시스템(148)에 의해 상기 처리 용기(134) 안을 탈기하고, 처리 용기(134) 안을 미리 결정된 감압 분위기로 유지할 수 있게 되어 있다. 처리 용기(134) 안에는 압력 조정 밸브(146)를 동작시키기 위해, 도시하지 않는 압력계가 설치되어 있다. 또한 진공 배기 시스템(148)은 처리 가스가 불필요한 공정일 때에는 처리 용기(134) 안에서 처리 가스를 조속히 배기시켜야 한다. 이 때문에, 필요에 따라서 터보 분자 펌프(TMP)나 이온 펌프, 스퍼터 이온 펌프, 노블 펌프, 티타늄 서브리메이션 펌프, 크라이오 펌프 등의 고진공 배기 시스템을 설치하도록 해도 된다.

처리 용기(134)의 천장부에는, 예컨대 샤워 헤드로 이루어지는 가스 도입 부재(6)가 설치되어 있다. 가스 도입 부재(6)를 통해, 처리 용기(134) 안에 필요한 가스가 공급되도록 되어 있다. 도 14b에 도시하는 바와 같이, 가스 도입 부재(6)에는 Mn 원료를 공급하는 Mn 원료 공급 시스템(152), 및 제6～제10 실시형태 중 어느 하나의 처리 가스 공급 시스템(2)이 접속되어 있다. 전술한 바와 같이, 처리 가스 공급 시스템(2)은 H₂O 농도가 극히 미량으로 제어된 가스를 처리 가스로서 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 상기 Mn 원료 공급계(152)는, Mn 원료로서 예컨대 Mn 유기 금속 재료가 이용되고, 이 가스를 유량 제어하면서 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, H₂O와 Mn 원료가, 샤워 헤드(가스 도입 부재)(6) 안을 따로따로 흐르고, 처리 용기(134) 안에서 처음으로 혼합되는, 소위 포스트믹스의 공급 방식으로 되어 있다.

이 처리 장치를 이용하면, 반도체 웨이퍼(W) 위에 품질이 양호한 Mn 함유막을, 고정밀도로 조정된 막 두께로, 형성할 수 있다. 또한, 필요한 경우에는, 다른 처리 가스도 처리 용기(134) 안에 공급할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 상기 성막 처리를 도 14a에 도시하는 바와 같은 배치식의 처리 장치 안에서 행하도록 해도 된다. 또한 이상의 각 실시형태에서는, 희석 가스로서 Ar 가스를 이용한 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 희석 가스로서, N₂ 및 희가스(Ar, Ne, He, Xe 등)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 이용할 수 있다.

또한, 여기서 설명한 각 가스의 유량이나 가스 농도는 단순히 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들 수치예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 또한, 전술한 실시형태에서는 Mn 함유막이나 CuMn막 등의 박막을 어닐링 처리하는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, Cu막, Co막, W막, Al막이나, 고유전률막(high-k막) 등의 박막이 더 어닐링 처리되도록 해도 된다. 또한 상기 각 실시형태에서는 처리 가스에, 최대 2단계에 걸쳐 희석 가스를 혼합시켜 희석하도록 했지만, 이것에 한정되는 것이 아니라, 3단계 이상에 걸쳐 희석 가스를 혼합시켜 처리 가스를 희석하도록 해도 된다. 이러한 변형예에서는, 희석 단계 수에 적당한 희석 가스 통로, 잉여 가스 배출 통로, 혼합기 등을 설치해도 되는 것은 물론이다.

또한, 상기 실시형태에서는 O₂ 가스 또는 수분(수증기)을 희석하여 공급하는 예를 설명했지만, 이들 가스에 한정되지 않고, 예컨대 복수의 처리 가스를 혼합한 후에, 얻어진 혼합 가스를 희석하여 저농도의 희석 처리 가스를 생성하도록 해도 된다. 또한 본 발명은 모든 가스의 공급에 있어서 적용할 수 있는 것은 물론이고, 반응 촉진제, 반응 억제제, 산화제, H₂ 등의 환원제 등의 가스를 미량 첨가하는 경우에 특히 유효하다.

더 나아가서는, 도 14b에 도시하는 성막 처리에서는 열 CVD에 의해, 성막하는 예를 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, ALD(Atomic Layer Deposition)법, 스퍼터법, 증착법 등에 의한 성막 방법에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한 더 나아가서는, 본 발명은 성막 처리나 어닐링 처리에 한정되지 않고, 다른 모든 처리, 예컨대 산화 확산 처리, 애싱 처리, 개질 처리 등에도 적용할 수 있다. 또한, 여기서는 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 유리 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims

피처리체에 대하여 미리 결정된 처리를 실시하는 가스 사용 시스템에 대하여 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 시스템으로서,
상기 처리 가스를 저장하는 처리 가스 탱크와,
상기 희석 가스를 저장하는 희석 가스 탱크와,
상기 처리 가스 탱크와 상기 가스 사용 시스템을 접속하는 주가스 통로와,
상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기와,
상기 희석 가스 탱크를 상기 주가스 통로에 접속하는 희석 가스 통로로서, 상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최하류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되는 희석 가스 통로와,
상기 희석 가스 통로에 설치된 유량 제어기와,
상기 주가스 통로에 설치된 복수의 유량 제어기 중 최상류측의 유량 제어기 이외의 유량 제어기의 바로 상류측에서 상기 주가스 통로에 접속되어, 잉여 희석된 처리 가스를 상기 주가스 통로로부터 배출하는 잉여 가스 배출 통로와,
상기 잉여 가스 배출 통로와 상기 희석 가스 통로를 접속하는 제1 재이용 가스 통로를 포함하고,
상기 제1 재이용 가스 통로를 흐르는 상기 처리 가스는 상기 피처리체를 처리하기 전의 미사용 가스인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 처리 가스 탱크 안에는, 순수한 처리 가스, 또는 희석 가스에 의해 미리 결정된 농도로 희석된 처리 가스가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 재이용 가스 통로는, 상기 잉여 가스 배출 통로로부터 배출된 잉여 가스의 전부 또는 그 일부를 상기 희석 가스로서 재이용할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제1 재이용 가스 통로에, 상기 희석 가스와 상기 처리 가스를 포함하는 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 흡수하는 처리 가스 제거 필터가 설치되고,
상기 처리 가스 제거 필터는, 상기 제1 재이용 가스 통로 안을 흐르는 상기 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 배제하여 상기 희석 가스를 통과시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 잉여 가스 배출 통로와 상기 가스 사용 시스템에 설치된 배기 시스템을 접속하는 제2 재이용 가스 통로를 더 포함하고,
상기 제2 재이용 가스 통로는, 상기 잉여 가스 배출 통로로부터 배출된 잉여 가스의 전부 또는 그 일부를 상기 배기 시스템의 진공 펌프에 대한 퍼지 가스로서 재이용할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제2 재이용 가스 통로에, 상기 희석 가스와 상기 처리 가스를 포함하는 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 흡수하는 처리 가스 제거 필터가 설치되고,
상기 처리 가스 제거 필터는, 상기 제2 재이용 가스 통로 안을 흐르는 상기 희석된 처리 가스로부터 상기 처리 가스를 배제하고 상기 희석 가스를 통과시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 가스 사용 시스템 직전에서의 상기 주가스 통로, 또는 상기 가스 사용 시스템에 설치되어, 상기 처리 가스의 농도를 측정하는 농도 측정기와,
상기 농도 측정기의 검출값에 기초하여 상기 유량 제어기를 피드백 제어하도록 구성된 피드백 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제7항에 있어서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 주가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제7항에 있어서, 상기 피드백 제어부에 의한 피드백 제어가 행해지는 유량 제어기는, 상기 희석 가스 통로에 설치된 상기 유량 제어기인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 최하류측에 위치하는 상기 유량 제어기보다 하류측에서 상기 주가스 통로에 접속되는 폐기 가스 배출 통로를 더 포함하고,
상기 폐기 가스 배출 통로는, 상기 가스 사용 시스템을 바이패스하여 상기 처리 가스를 흘리며, 이 처리 가스를 폐기하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 잉여 가스 배출 통로에, 상기 처리 가스의 압력이 미리 결정된 압력 이상이 되면 개방 동작하는 역지 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제11항에 있어서, 상기 역지 밸브보다 상류측에서, 상기 잉여 가스 배출 통로에 니들 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 주가스 통로에 설치되어, 상기 주가스 통로 안의 가스 압력을 측정하는 압력계와,
상기 잉여 가스 배출 통로에 설치된 압력 조정 밸브와,
상기 압력계의 측정값에 기초하여 상기 압력 조정 밸브의 밸브 개방도를 제어하도록 구성된 밸브 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 잉여 가스 배출 통로가 접속되는 접속 위치와, 상기 잉여 가스 배출 통로의 접속 위치보다 하류측으로서 상기 희석 가스 통로가 접속되는 접속 위치 사이에 위치하는 상기 주가스 통로의 부분은, 이 부분의 상류측 및 하류측에 인접하는 주가스 통로의 다른 부분과 비교하여, 작은 단면적으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 주가스 통로에 설치되고, 상기 주가스 통로 안의 가스 중 산소 농도를 측정하는 지르코니아식 농도 측정기와,
상기 지르코니아식 농도 측정기의 검출값에 기초하여 상기 유량 제어기를 피드백 제어하도록 구성된 피드백 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제15항에 있어서, 상기 주가스 통로에 설치되며, 개폐 밸브가 설치된 측정기 바이패스관을 더 포함하고, 상기 측정기 바이패스관은 개폐 밸브를 포함하며, 상기 지르코니아식 농도 측정기를 바이패스하여 상기 처리 가스를 흘릴 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 가스 사용 시스템은, 피처리체의 표면에 박막의 성막 처리를 행하는 성막 장치, 또는 박막이 형성된 피처리체에 대하여 어닐링 처리를 행하는 어닐링 장치인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제17항에 있어서, 상기 박막은 CuMn막, 고유전률막, Mn막, 및 Mn 함유막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 주가스 통로의 상기 희석 가스 통로가 접속되는 위치에 설치된 혼합기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 희석 가스는, N₂가스 및 희가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1 이상의 가스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
제1항에 있어서, 상기 처리 가스는 O₂ 가스인 것을 특징으로 하는 처리 가스 공급 시스템.
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피처리체에 대하여 미리 결정된 처리를 실시하는 처리 장치로서,
하나 이상의 피처리체를 수용할 수 있는 처리 용기와,
상기 처리 용기 안에 가스를 도입하기 위한 가스 도입 부재와,
상기 처리 용기 안에 희석 가스에 의해 희석된 처리 가스를 공급하기 위해 상기 가스 도입 부재에 접속된 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 처리 가스 공급 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
제38항에 있어서, 상기 처리 용기 안의 분위기를 배기하기 위한 배기 시스템을 더 포함하고,
상기 배기 시스템은, 도중에 개폐 밸브와 진공 펌프가 설치된 주배기 통로와, 상기 진공 펌프를 우회하도록 하여 상기 주배기 통로에 접속되어, 도중에 개폐 밸브가 설치된 대기압 처리용 바이패스 배기 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.