KR101366019B1 - 혼합 가스 공급 장치 - Google Patents

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코우지 니시노
노부카즈 이케다
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가부시키가이샤 후지킨
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Abstract

반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치에 있어서, 프로세스 가스 공급 라인으로의 다른 가스 종류의 역확산을 방지하여 혼합 가스 공급 장치의 매니폴드 및 프로세스 챔버의 가스 치환의 고속화를 도모한다.
본 발명은 유량 제어 장치와 출구측 스위칭 밸브(VO)로 이루어지는 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 설치하고, 각 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구를 매니폴드(1)로 연락함과 아울러 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구에 가까운 위치의 가스 공급 라인을 소유량용 가스의 공급용으로 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서, 유량 제어 장치의 출구측과 출구측 스위칭 밸브(VO)의 입구측을 상기 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구(22) 및 가스 통로(19a)를 갖는 장착대(19)를 통하여 기밀하게 연결하고, 상기 출구측 연결 금구(22)의 유로(24)의 일부 및 또는 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)와 매니폴드(1)의 혼합 가스 유통로(20)를 연통하는 유로(25)에 소구멍부(26)를 형성하여 출구측 스위칭 밸브(VO)의 상류측 또는 유량 제어 장치의 상류측으로의 다른 가스의 역확산 방지와 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구(2)에 연결한 프로세스 챔버(5)의 고속 가스 치환을 가능하게 한다.

Description

혼합 가스 공급 장치{MIXTURE GAS SUPPLY DEVICE}
본 발명은 반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치의 개량에 관한 것으로서, 복수의 가스를 역류나 역확산을 일으키는 일없이 신속하게 스위칭 공급할 수 있도록 함으로써 프로세스 시간의 단축, 가스 손실의 감소 및 혼합 가스 제조 장치의 소형화 등을 가능하게 한 혼합 가스 공급 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 제조 장치의 분야에 있어서는 장치의 소형화나 제조 비용의 인하, 제품 품질의 향상 등이 강하게 요청되고 있고, 이들의 요청에 응하기 위해서 차세대용 반도체 제조 장치로서, 예를 들면 웨이퍼에 대한 산화막 처리와 폴리실리콘막 처리를 연속적으로 행하도록 한 통합형 처리 장치의 개발이 진행되고 있다.
그러나, 이러한 통합형 처리 장치에서는 공급해야 할 가스 종류가 30종의 다종이 되고, 산화막 처리에 있어서의 에칭용 가스 종류에 추가하여 HBr이나 Cl2 등의 부식성 가스 종류도 추가되게 된다. 그 때문에, 소위 가스 종류의 스위칭시의 역류나 역확산 방지와 고속 가스 치환에 의한 가스 이용률의 향상이 한층더 중요한 문제가 되고 있다.
그런데, 본건 특허출원인은 지금까지 상기 공급 가스 종류의 스위칭시의 역류나 역확산의 방지에 관한 기술을 다수 개발하고, 이것을 공개하고 있다.
예를 들면, 일본 특허 제 3442604호는 그 일례를 나타내는 것이고, 도 18에 나타내는 바와 같이 복수의 가스 종류(G1~Gn)를 스위칭 밸브(V1~Vn)의 조작에 의해 스위칭 공급하는 경우에 1. 최소 유량의 가스 종류의 공급 라인(Ln)을 가스 아웃부(G0)로부터 가장 떨어진 위치에 배치하거나, 2. 오리피스(S1~Sn)를 설치해서 각 라인(L1~Ln)의 통로 면적과 각 라인의 가스 유량의 비가 일정해지도록 하거나, 또는 3. 최소 유량 라인(Ln)의 스위칭 밸브(Vn)에 도 19와 같은 오리피스(OL)를 내장한 밸브를 사용해서 최소 유량의 가스 종류의 유속을 높임으로써 상기 스위칭 밸브(V1~Vn)의 스위칭에 의한 가스 종류의 변경시에 발생하는 다른 가스의 역류나 역확산의 방지를 도모하고 있다. 예를 들면, 스위칭 밸브(V3)를 개방으로부터 폐쇄, 스위칭 밸브(V1)를 폐쇄로부터 개방으로 동시 조작해서 가스 종류를 가스(G3)로부터 가스(G1)로 변경했을 때에 가스(G1)가 스위칭 밸브(V3)의 상류측으로 역류하는 것을 방지하도록 하고 있다.
또한, 일본 특허 제 338777호는 상기 도 18의 스위칭 밸브(V1~Vn)를 모두 도 19와 같은 구성의 오리피스 내장형 밸브로 하고, 각 가스 종류(G1~Gn)의 각 라인(L1~Ln)의 유로 단면적과 각 라인(L1~Ln)의 가스 유량비를 각 스위칭 밸브(V1~Vn)에 내장한 오리피스의 구경을 변경함으로써 일정하게 함으로써 스위칭 밸브(V1~Vn)의 스위칭 조작시에 발생하는 가스의 역류나 역확산을 방지하려고 하는 것이다.
또한, 가스의 유량 제어 장치에 있어서 오리피스를 유로에 개재시켜 설치하거나, 오리피스 내장형 밸브를 사용하거나, 또는 오리피스를 개스킷형 오리피스로 하는 것 등은 공지이지만, 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 연결하고, 각 가스 공급 라인으로부터의 혼합 가스를 매니폴드를 통해서 가스 사용 개소에 공급하도록 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서 스위칭 밸브의 조작시에 있어서의 대유량 가스의 소유량 가스 라인 내로의 역류나 역확산을 방지할 목적으로 오리피스 또는 오리피스 내장 밸브를 사용하는 구성으로 한 것은 상기 일본 특허 제 3442604호나 일본 특허 제 338777호 등에만 한정되어 있다.
일본 특허 제 338777호 공보 일본 특허 제 3442604호 공보 일본 특허 제 4137267호 공보 일본 특허공개 2003-86579호 공보 일본 특허공개 2007-57474호 공보 일본 특허공개 2007-4644호 공보 일본 특허공개 2007-7644호 공보
상기 일본 특허 제 3442604호나 일본 특허 제 338777호의 기술은, 예를 들면 스위칭 밸브의 개폐 조작시에 대유량 가스 라인의 가스가 소유량 가스 라인의 스위칭 밸브의 1차측(상류측)으로 역류 또는 역확산하는 것을 유효하게 방지할 수 있어 뛰어난 실용적 효용을 얻는 것이다.
그러나, 상기 일본 특허 발명의 기술은 모든 가스 아웃부(Go)에 대하여 소유량 가스 라인을 대유량 가스 라인의 상류측[가스 아웃부(Go)로부터 보다 떨어진 개소]에 위치시키는 것을 기본으로 하고 있기 때문에, 프로세스 가스가 소유량인 경우에는 각 가스 공급 라인을 접합하는 매니폴드부의 가스 치환에 장시간을 필요로 하여 가스 치환의 점에서 반도체 제조에 있어서의 프로세스 시간의 대폭적인 단축을 도모할 수 없다고 하는 문제가 있다.
본원 발명은 종전의 반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치에 있어서의 상술한 바와 같은 문제, 즉 소유량 가스 공급 라인을 가스 아웃부(Go)에 대하여 대유량 가스 공급 라인의 상류측에 위치시키는 일없이 가스 종류의 역류나 역확산을 유효하게 방지할 수 있고, 또한 매니폴드부를 포함해서 가스 공급계의 가스 치환성을 높여 프로세스 처리 시간의 대폭적인 단축을 가능하게 한 혼합 가스 공급 장치를 제공하는 것을 발명의 주목적으로 하는 것이다.
본원 발명자들은 반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치에 있어서, 가스의 공급 라인수의 증가나 샤워 플레이트의 대형화에 대응하여 그 가스 치환의 고속화나 가스 역확산 방지를 도모하기 위하여, 우선 오리피스의 개재 위치와 가스의 역류나 역확산 방지 작용의 관계를 실험에 의해 확인하고, 이어서 혼합 가스 공급 장치에 있어서의 가스 공급 라인의 배열이나 매니폴드의 내경, 샤워 플레이트의 특성 등과 챔버 내의 가스 치환 시간의 관계를 실험에 의해 확인했다. 본원 발명은 본원 발명자들의 상기 각 시험의 결과에 의거하여 창안된 것이고, 가스 치환의 고속화와 역류나 역확산의 방지를 가능하게 한 반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치를 제공하는 것이다.
우선, 본원 발명자들은 혼합 가스 공급 장치의 가스 치환에 관련된 가스의 역류 및 역확산을 하기 <1>~<3>과 같이 정의하고, 이것에 의거하여 역류나 역확산의 억제책을 검토했다.
<1> 밸브의 동시 개폐시의 가스의 역류 … 동시에 복수 라인의 밸브를 개폐했을 때에 밸브를 개방으로 한 라인의 가스가 폐쇄로 한 라인의 밸브의 상류측으로 흘러들어가 가두어지는 현상.
<2> 밸브 개방시의 역류 … 정상 상태로 흐르고 있는 가스에 다른 가스를 추가하기 위해서 그 밸브를 개방으로 했을 때에 다른 가스가 먼저 흐르고 있는 라인의 상류로 흘러들어가는 현상(한번은 역류하지만, 서서히 밀어내어진다).
<3> 가스의 역확산 … 동시에 복수의 가스를 흘리고 있을 때에 대유량 라인의 가스가 소유량 라인으로 확산되어 들어가는 현상.
상기 <1>의 밸브의 동시 개폐시에 일어나는 가스의 역류는 기본적으로는 밸브의 동시 개폐시에 쌍방의 밸브가 동시에 개방되어 있는 시간이 존재하기 때문에 발생하는 현상이기 때문에 밸브의 개폐 동작 특성에 관계된 것이다. 역류 방지를 위해서는 양 밸브의 개폐에 시간차(딜레이 타임)를 형성할 필요가 있고, 예를 들면 밸브를 공기압 작동형의 금속 다이어프램 밸브(가부시키가이샤 후지킨제형)로 했을 경우 조작용 공기압 공급계의 구성에 따라서도 차이가 있지만 공기압 튜브의 길이 1000㎜, 외경 3㎜φ, 공급압 0.4~0.6㎫인 경우에는 약 40msec의 딜레이 타임을 형성함으로써 상기 <1>의 역류를 완전히 방지할 수 있는 것이 확인되어 있다.
도 1은 상기 <2>의 역류 및 <3>의 역확산 검토에 사용한 가스 확산 시험 장치를 나타내는 것이고, 상기 시험 장치를 이용하여 Ar과 소유량 He를 동시 공급했을 경우의 역확산 현상을 소유량 라인 He의 유량, 매니폴드부의 압력, Ar/He의 동시 공급 시간, 대유량 라인 Ar의 유량, Ar과 He의 공급 라인 사이의 위치(거리), 오리피스의 개재 위치 등을 파라미터로 해서 검토를 했다.
또한, 도 1에 있어서 GS1~GS4는 가스 공급구, RG는 압력 조정기, PG는 압력계, F는 필터, VS1~VS4는 입구측 밸브, FCS는 압력식 유량 제어 장치, VO1~VO4는 출구측 스위칭 밸브, 1은 매니폴드(내경 4.4㎜φ), 2는 혼합 가스 출구, 3은 혼합 가스 공급관(1/4"×0.6m), 4는 조정 밸브, 5는 프로세스 챔버(39.5l), 6은 진공 펌프, 7은 조정 밸브, 8은 사중극 질량분석계(Qmass·도입 압력 3.0×10-4Pa), 9는 압력 조정기, CM은 압력계(커패시턴스 마노미터·100Torr, 1Torr), 10은 2연 3방향 밸브(double three way valve), 11은 PC, 12는 전자 밸브, 13은 제어 장치(PLC), 14는 에어 튜브(내경 2.5㎜×1m)이다.
상기 가스 공급구(GS)로의 공급압은 250KPaG이고, 입구측 밸브(VS) 및 출구측 스위칭 밸브(VO)에는 금속 다이어프램 밸브가 사용되고 있다.
시험의 결과, a. 동시에 흐르는 대유량 라인이 소유량 라인의 상류에 위치할 때 역확산이 발생하기 쉬운 점, b. 소유량 라인의 유량이 7sccm 이하일 때 역확산이 커지는 점, c. 매니폴드부의 압력이 높아지면 역확산이 발생하기 쉬워지는 점 등이 판명되었다.
또한, 역확산을 억제하기 위해서는 a. 소유량 가스 라인을 동시에 흐르는 대유량 가스의 상류측이 되도록 떨어지게 설치할 것, b. 소유량 가스 유량을 10sccm 이상으로 할 것, c. 매니폴드부의 압력을 낮게 할 것, d. 오리피스가 큰 역확산 방지 효과를 가질 것 등이 판명되었다.
상기 각 시험 결과의 대부분은 종전의 공지 기술로부터 예측된 것이지만, 실험의 과정을 통하여 오리피스가 특히 큰 역확산 방지 효과를 갖는 것이 판명되었기 때문에 본원 발명자들은 계속하여 오리피스의 설치 개소와 역확산 방지 작용의 관계에 대해서 검토를 했다.
도 2는 상기 검토가 대상으로 한 혼합 가스 공급 장치의 오리피스의 설치 개소를 나타내는 것이고, 가스 공급구(GS1)로 퍼지용 He 가스, 대유량 라인의 가스 공급구(GS4)로 Ar 가스 140sccm, 소유량 라인의 가스 공급구(GS5)로 He 가스 1~10sccm을 공급하고, 입구측 밸브 VS1~VS3를 폐쇄, VS4~VS5를 개방, 출구측 밸브 VO1~VO3를 폐쇄, VO4~VO5를 개방으로 해서 매니폴드(1)의 압력을 100Torr로 한 조건 하에서 1분간 He와 Ar을 동시 공급하고, 그 후에 VO4, VO5를 폐쇄로 하고, VS1 및 VO1을 개방으로 해서 합류부를 He로 충분히 퍼지한 뒤에 VO1을 폐쇄, VO5를 개방으로 해서 도 1의 Qmass8에 소유량 라인의 He를 끌어들여 He 가스 내의 Ar 이온 농도를 측정했다.
또한, 오리피스의 개재 위치는 출구측 밸브(VO5)의 하류측(A)과, 출구측 밸브(VO5)의 상류측(B)과, 유량 제어 장치(FCS)의 상류측(C)의 3개소로 변경하고, 각각의 경우에 대해서 Ar 이온 농도를 측정했다.
도 3은 상기 Ar의 역확산 시험의 결과를 나타내는 것이고, 곡선 a는 도 2의 위치 A에 오리피스를 개재했을 경우, 곡선 b는 위치 B에 오리피스를 개재했을 경우, 곡선 c는 위치 C에 오리피스를 개재했을 경우를 나타내는 것이고, 오리피스를 출구측 밸브(VO)의 하류측에 설치하는 것이 역확산 방지나 역류 방지에 가장 효과적인 것이 판명되었다.
또한, 도 2의 시험 장치에 있어서 대유량 가스 라인의 유량 제어 장치로서 압력식 유량 제어 장치(FCS)를 사용하고 있는 것은 오리피스(C)로서 FCS의 출구측에 설치되어 있는 개스킷형 오리피스를 유용하기 위해서이고, 소유량 가스 라인과 마찬가지로 열식 유량 제어 장치(MFC)를 이용하여 그 하류측(출구측)에 오리피스(C)를 개재하도록 해도 되는 것은 물론이다.
또한, 도 2에 있어서는 대유량 가스 라인의 바로 근방의 하류측(약 40㎜ 간격)에 소유량 가스 라인을 배치하도록 하고 있지만, 이러한 가스 공급 라인의 배치 관계라도 출구측 밸브(VO5)의 하류측에 오리피스를 배치함으로써 대유량 가스의 소유량 라인 내로의 역확산을 유효하게 방지할 수 있는 것이 판명되었다.
이어서, 본원 발명자들은 혼합 가스 공급 장치에 있어서의 가스 치환에 관한 기초 데이터를 얻기 위해서 도 4에 나타내는 바와 같은 혼합 가스 공급 장치를 사용한 시험 장치를 준비하고, 상기 시험 장치를 이용하여 후술하는 각종 가스 공급 조건 하에 있어서의 챔버 내 가스 치환 특성을 검토했다.
또한, 도 4에서는 상기 도 1의 경우와 동일한 부재에는 이것과 같은 참조 번호가 붙여져 있고, 혼합 가스 공급관(3)이 3/8"×1.2m로 되어 있는 점, 및 혼합 가스 공급관(3) 내에 유사 샤워 플레이트(SP)를 개재하고 있는 점만이 주로 다른 점이다. 즉, 이 유사 샤워 플레이트(SP)는 프로세스 챔버(5) 내에 설치되어 있는 샤워 플레이트의 기능을 대체하는 것으로서, 내용량 137.8cc, 압력 3, 50, 100Torr로 조정할 수 있는 것이 사용되고 있다.
우선, 가스 공급구(GS1)로부터 프로세스 가스(Ar) 및 가스 공급구(GS4)로부터 캐리어 가스(N2)를 각각 도 5에 나타내는 바와 같은 가스 공급 시퀸스로 공급하고, 챔버(5)(내용적 39.5l)에 설치한 사중극 질량분석계(8)에 의해 챔버(5) 내의 가스 치환을 측정했다.
측정은 유사 샤워 플레이트(SP)의 내압(3Torr, 50Torr, 100Torr), 매니폴드(1)의 내경(4.4㎜φ, 10㎜φ) 및 프로세스 가스(Ar)의 유량(3sccm, 5sccm, 10sccm)을 파라미터로 해서 각각 행하고, 도 6[매니폴드(1)의 내경 4.4㎜φ] 및 도 8[매니폴드(1)의 내경 10㎜φ]과 같은 결과를 얻었다.
도 6 및 도 8의 가스 치환 특성의 시험 결과로부터도 분명한 바와 같이, a.유사 샤워 플레이트(SP)의 압력이 높아지면 샤워 플레이트 및 매니폴드(1)를 포함한 상류 배관을 채우기 위해 시간을 필요로 하고, 그 결과 챔버(5) 내의 가스 치환에 필요한 시간이 길어지는 것, b. 소유량 가스 라인이 캐리어 가스 라인의 상류에 있을 경우에는 소유량 프로세스 라인의 유량에 의해 가스 치환 시간이 변하는 것 등이 판명되었다.
이어서, 도 4에 나타내는 바와 같이 소유량 가스 라인(Ar)을 가스 공급구(VO4), 캐리어 가스(N2)를 가스 공급구(VO1)로부터 공급했을 경우에 대해서도 마찬가지의 시험을 행했다. 도 7[매니폴드(1)의 내경 4.4㎜φ] 및 도 9[매니폴드(1)의 내경 10㎜φ]는 그 결과를 나타내는 것이고, 유사 샤워 플레이트(SP)의 압력이 높아지면 챔버(5) 내의 가스 치환에 필요한 시간이 길어지고, 또한 챔버 내 가스 치환에 필요한 시간은 소유량 라인이 대유량 라인의 하류에 있을 때에는 소유량 가스 라인의 유량에 의존하지 않는 것이 판명되었다.
본원 발명자들은 상기 각 시험 등의 결과로부터 반도체 제조 장치용 혼합 가스 공급 장치에 있어서 소유량 가스 공급 라인을 혼합 가스 출구의 바로 근방에 배치함과 아울러 소유량 가스 공급 라인의 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 유출구 단부에 적당한 구경의 역확산 방지용 오리피스를 개재하거나, 또는 오리피스 대신에 유량 제어 장치의 출구측 가스 통로의 일부의 통로 단면적을 줄여서 가스의 역류나 역확산을 방지하고, 고속 가스 치환과 가스 역확산 방지를 가능하게 함으로써 가스 공급 라인의 증가나 샤워 플레이트의 대형화, 복잡화에도 대응 가능한 것을 착상하고, 상기 착상에 의거하여 본원 발명에 의한 혼합 가스 공급 장치를 창안했다.
즉, 청구항 1의 발명은 유량 제어 장치와 출구측 스위칭 밸브(VO)로 이루어지는 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 설치하고, 각 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구를 매니폴드(1)에 연락함과 아울러 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구에 가까운 위치의 가스 공급 라인을 소유량용 가스의 공급용으로 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서, 유량 제어 장치의 출구측과 출구측 스위칭 밸브(VO)의 입구측을 상기 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구(22) 및 가스 통로(19a)를 갖는 장착대(19)를 통하여 기밀하게 연결하고, 상기 출구측 연결 금구(22)의 유로(24)의 일부 및 또는 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)와 매니폴드(1)의 혼합 가스 유통로(20)를 연통하는 유로(25)에 소구멍부(26)를 형성하여 출구측 스위칭 밸브(VO)의 상류측 또는 유량 제어 장치의 상류측으로의 다른 가스의 역확산 방지와 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구(2)에 연결된 프로세스 챔버(5)의 고속 가스 치환을 가능하게 한 것을 발명의 기본 구성으로 한 것이다.
청구항 2의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서 유량 제어 장치를 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 상기 출구측 연결 금구(22)의 유로(28)를 대경의 수평 방향 통로(29a)와 소경의 수평 방향 통로(29b)와 이것들을 연통하는 소경의 수직 방향 통로(28a)로 형성하고, 소경의 수직 방향 통로(28a)의 일부에 상기 소구멍부(26)를 형성하도록 한 것이다.
청구항 3의 발명은 청구항 1의 발명에 있어서 유량 제어 장치를 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 상기 출구측 연결 금구(22)의 유로(28)를 대경의 수평 방향 통로(29a)와 소경의 수평 방향 통로(29b)와 이것들을 연통하는 대경의 수직 방향 통로(28b)로 형성하고, 소경의 수평 방향 통로(29b)의 일부에 상기 소구멍(26)을 형성하도록 한 것이다.
청구항 4의 발명은 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3의 발명에 있어서 혼합 가스 출구(2)에 연결된 프로세스 챔버(5)를 샤워 플레이트(SP)가 부착된 프로세스 챔버(5)로 하도록 한 것이다.
청구항 5의 발명은 청구항 1, 청구항 2 또는 청구항 3의 발명에 있어서 출구측 스위칭 밸브(VO)를 금속 다이어프램제 밸브체를 밸브 시트에 접속·분리시키는 공기압 작동형 밸브로 한 것이다.
청구항 6의 발명은 유량 제어 장치와 출구측 스위칭 밸브(VO)로 이루어지는 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 설치하고, 각 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구를 매니폴드(1)에 연락함과 아울러 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구에 가까운 위치의 가스 공급 라인을 소유량용 가스의 공급용으로 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서, 소유량 가스 공급 라인의 유량 제어 장치의 출구측과 출구측 스위칭 밸브(VO)의 입구측을 상기 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구(22) 및 가스 통로(19a)를 갖는 장착대(19)를 통하여 기밀하게 연결함과 아울러 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27)와 매니폴드(1)를 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27)의 출구측 단부와 매니폴드(1)의 혼합 가스 유통로(20)에 연통하는 가스 유로(25)의 입구측 사이에 역확산 방지용 오리피스(30)를 설치해서 기밀하게 연결하여 출구측 스위칭 밸브(VO)의 상류측으로의 다른 가스의 역확산 방지와 매니폴드(1)의 혼합 가스 출구(2)에 연결한 프로세스 챔버(5)의 고속 가스 치환을 가능하게 한 것을 발명의 기본 구성으로 한 것이다.
청구항 7의 발명은 청구항 6의 발명에 있어서 유량 제어 장치를 대유량용 오리피스(OL1)와 소유량용 오리피스(OL2)를 구비한 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 유량 제어 장치의 유량 제어 범위를 3SCCM~2000SCCM 및 오리피스(30)의 내경을 0.6㎜φ로 하도록 한 것이다.
청구항 8의 발명은 청구항 6의 발명에 있어서 오리피스(30)를 개스킷형 오리피스로 한 것이다.
청구항 9의 발명은 청구항 6, 청구항 7 또는 청구항 8의 발명에 있어서 혼합 가스 출구(2)에 연결한 프로세스 챔버(5)를 샤워 플레이트(SP)가 부착된 프로세스 챔버(5)로 하도록 한 것이다.
청구항 10의 발명은 청구항 6, 청구항 7 또는 청구항 8의 발명에 있어서 출구측 스위칭 밸브(VO)를 금속 다이어프램제 밸브체를 밸브 시트에 접속·분리시키는 공기압 작동형 밸브로 한 것이다.
(발명의 효과)
본 발명에 있어서는 혼합 가스 공급 장치의 매니폴드의 혼합 가스 출구(2)에 가까운 위치에 소유량 프로세스 가스의 공급 라인을 설치함과 아울러 대유량 가스의 공급 라인을 혼합 가스 출구(2)의 상류측, 즉 혼합 가스 출구(2)로부터 떨어진 위치에 설치하도록 하고 있기 때문에 종전의 소유량 프로세스 가스 공급 라인을 대유량 가스의 공급 라인의 상류측, 즉 혼합 가스 출구(2)로부터 보다 떨어진 위치에 설치하도록 했을 경우와 비교하여 매니폴드 부분의 가스 치환을 보다 신속하게 행할 수 있다. 그 결과, 샤워 플레이트(SP) 부분의 압력이 높아져도, 즉 샤워 플레이트가 대형화되어도 프로세스 챔버의 가스 치환 시간의 단축이 가능해져 반도체의 생산성이나 가스 이용 효율이 현저하게 향상된다.
또한, 압력식 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구(22) 내의 유로(24)에 소구멍부(26)를 형성하고, 상기 소구멍부(26)에 의해 압력식 유량 제어 장치(FCS)의 본체 내로의 가스의 역확산을 유효하게 방지하도록 하고 있다. 그 결과, 대폭적인 압력 손실을 일으켜 압력식 유량 제어 장치(FCS)의 제어 특성을 저하시키는 일없이 가스의 역확산을 유효하게 방지할 수 있고, 또한 오리피스를 사용하지 않기 때문에 혼합 가스 제조 장치의 구조의 간소화나 조립의 용이화가 가능해진다.
또한, 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27)의 출구측 단부와 매니폴드(1)의 혼합 가스 유통로(20)에 연통하는 가스 유로(25)의 입구측부 사이에 개스킷형 오리피스(30)를 설치하여 출구측 스위칭 밸브(VO)의 상류측으로의 가스를 유효하게 방지하도록 하고 있다.
그 결과, 매니폴드의 혼합 가스 출구(2)에 가까운 위치에 소유량 프로세스 가스의 공급 라인을 설치해도 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27) 내로의 가스의 역확산이 완전히 없어져 가스 스위칭 시간의 대폭적인 단축이 도모됨과 아울러 혼합 가스 제조 장치의 구조의 간소화 및 조립의 용이화가 가능해진다.
도 1은 가스 역류 및 역확산에 관한 기초 실험에 사용한 가스 확산 시험 장치의 구성 계통도이다.
도 2는 오리피스의 개재 위치와 역확산 방지 효과의 시험에 있어서의 혼합 가스 공급 장치의 오리피스 개재 위치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 시험 장치에 의한 Ar의 역확산 시험 결과를 나타내는 것이다.
도 4는 가스 치환성의 기초 시험에 사용한 시험 장치의 구성 계통도이다.
도 5는 도 4의 시험에 있어서의 캐리어 가스(N2)와 프로세스 가스(Ar)의 공급 시퀸스를 나타내는 것이다.
도 6은 매니폴드의 내경이 4.4㎜φ인 경우의 가스 치환 특성을 나타내는 것이다(소유량 Ar 라인이 캐리어 가스 라인의 상류).
도 7은 소유량 가스 라인을 매니폴드의 하류측으로 했을 경우의 가스 치환 특성을 나타내는 것이다(소유량 Ar 라인이 캐리어 가스 라인의 하류).
도 8은 매니폴드의 내경이 10㎜φ인 경우의 가스 치환 특성을 나타내는 것이다(소유량 Ar 라인이 캐리어 가스 라인의 상류).
도 9는 소유량 가스 라인을 매니폴드의 하류측으로 했을 경우의 가스 치환 특성을 나타내는 것이다(소유량 Ar 라인이 캐리어 가스 라인의 하류).
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치의 계통도이다.
도 11은 도 10에 나타낸 혼합 가스 공급 장치의 정면 개요도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치에서 사용하는 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치의 구조도이다.
도 13은 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치에 사용하는 출구측 연결 금구의 단면 개요도이다.
도 14는 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치에 사용하는 출구측 연결 금구의 다른 예를 나타내는 단면 개요도이다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치의 정면 개요도이다.
도 16은 오리피스 지름을 파라미터로 하는 소유량 He 가스 유량과 He 가스 내로의 Ar 가스의 역확산 관계를 나타내는 선도이다.
도 17은 도 15의 혼합 가스 공급 장치에서 사용하는 유량 가변형 압력식 유량 제어 장치의 설명도이다.
도 18은 종전의 혼합 가스 공급 장치의 구성 계통도이다.
도 19는 종전의 혼합 가스 공급 장치에서 사용하는 출구측 스위칭 밸브의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치의 계통도이고, 도 11은 그 정면 개요도이다.
도 10 및 도 11에 있어서 GS1~GSn은 가스 공급구, RG는 압력 조정기, F는 필터, VS1~VSn은 입구측 밸브, FCS는 압력식 유량 제어 장치, VO1~VOn은 출구측 스위칭 밸브, 1은 매니폴드이다. 또한, 본 실시예에 있어서는 유량 제어 장치로서 압력식 유량 제어 장치를 사용하고 있지만, 압력식 유량 제어 장치 대신에 열식 유량 제어 장치(MFC)를 사용하도록 해도 되는 것은 물론이다.
또한, 15~19는 장착대, 21은 압력식 유량 제어 장치의 입구측 연결 금구, 22는 출구측 연결 금구이고, 가스 공급구(GS)로부터 유입된 가스는 입구측 연결 금구(21)의 유로(23)를 통하여 유량 제어 장치의 본체 내로 유입되고, 소정의 유량으로 제어된 가스가 출구측 연결 금구(22)의 유로(24), 장착대(19)의 유로(19a)를 통하여 출구측 스위칭 밸브(VO) 내로 유입된다. 또한, 출구측 스위칭 밸브(VO)로부터 유출된 가스는 매니폴드(1)의 유로(25)를 통하여 혼합 가스 통로(20) 내로 유입되고, 혼합 가스 출구(2)로부터 프로세스 챔버로 공급되어 간다. 또한, 도 10에 있어서 5는 프로세스 챔버, SP는 프로세스 챔버(5) 내에 설치한 샤워 플레이트, 6은 진공 펌프이다.
본 실시예에 있어서는, 출구측 스위칭 밸브(VO)의 매니폴드(1)에 형성한 유로(25)의 적어도 1~5㎜의 길이 부분의 내경을 약 0.4㎜~1.2㎜φ의 소구멍부(26)로 하고, 이 소구멍부(26)에 종전의 역확산 방지용 오리피스의 기능을 대체시키도록 하는 것이다. 또한, 상기 소구멍(26)의 길이는 1~5㎜ 정도가 최적이고, 5㎜를 초과하면 가스 유량이 많을 경우에 압력 손실이 증대되고, 압력식 유량 제어 장치의 2차측 압력이 상승해서 유량 제어 범위가 감소하게 된다. 이것은 소구멍부(26)의 내경에 대해서도 마찬가지이고, 상기 소구멍부(26)의 내경 및 길이 치수는 압력식 유량 제어 장치의 제어 특성에 악영향을 주지 않는 값으로 선정해야만 한다.
또한, 상기 각 장착대(15~19)와 각 기기(RG, F, VS, FCS, VO 등)는 공지와 같이 착탈 가능하게 기밀하게 연결되어 있고, 마찬가지로 압력식 유량 제어 장치(FCS)의 본체와 각 연결 금구(21, 22)간도 착탈 가능하게 기밀하게 장착 고정되어 있다.
또한, 압력식 유량 제어 장치(FCS)나 기타 기기류는 모두 공지의 것이기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 제 1 실시예에 있어서는, 소유량 가스 라인을 캐리어 가스 라인의 하류에 배치했을 경우에 있어서도 상기 매니폴드(1)의 유로(25)에 형성한 소구멍부(26)에 의해 가스가 출구측 스위칭 밸브(VO)측으로 역류 또는 역확산을 하지 않아 특별히 긴 가스 치환 시간을 필요로 하는 일없이 신속한 챔버 내 가스 치환, 즉 이론 계산값에 거의 같은 시정수(Z=PV/f)(Z는 시정수, P는 챔버 내 압력, V는 챔버 내 용적, f는 토털 유량)로 가스 치환을 행할 수 있다.
또한, 도 11에 있어서는 매니폴드(1)의 유로(25)에 소구멍부(26)를 형성하고 있지만, 상기 소구멍부(26)를 출구측 연결 금구(22)의 유로(24)의 일부에 형성하도록 해도 된다. 이 경우에는, 압력식 유량 제어 장치(FCS)의 본체 내로의 가스의 역확산을 유효하게 방지할 수 있다. 마찬가지로, 소구멍부(26)를 장착대(19)의 유로(19a)의 일부에 형성할 수도 있다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시예 및 후술하는 제 2 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치에서 사용하는 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치의 구조도이고, 도 13 및 도 14는 그 출구측 연결 금구의 단면도이다.
이 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치는 특허문헌 6 및 특허문헌 7에 의해 공지된 것이고, 본체 내에 대유량용 오리피스(OL1)와 소유량용 오리피스(OL2)가 설치되어 있으며, 전자 밸브(EV)를 조작해서 밸브(V)를 개폐함으로써 대유량용(OL1 및 OL2 양쪽을 가스가 유통한다) 또는 소유량용(OL2만을 가스가 유통한다)으로 해서 스위칭 이용하는 것이다.
상기 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치의 각 오리피스(OL1) 및 오리피스(OL2)의 출구측은 연결 금구(22)에 형성한 가스 통로에 연결되어 있다. 즉, 연결 금구(22)의 가스 통로는 도 13 및 도 14에 나타내는 바와 같이 수직 방향 통로(28a) 또는 수직 방향 통로(28b)와, 그 상단에 연통하는 대유량의 수평 방향 통로(29a)와, 수직 방향 통로(28a) 또는 수직 방향 통로(28b)의 하방부에 연통하는 소유량용 수평 방향 통로(29b)로 형성되어 있고, 수직 방향 통로(28a, 28b)의 하단부가 가스 출구로 되어 있다.
도 13의 연결 금구(22)에 있어서는 수직 방향 통로(28a)의 하단부, 즉 소유량용 수평 방향 통로(29b)의 연통부보다 하방이 내경이 0.4~1.2㎜인 소구경[소구멍부(26)]으로 되어 있고, 이 부분이 상기 도 11의 소구멍(26) 부분과 마찬가지로 가스의 역확산 방지 작용을 행하게 되어 압력식 유량 제어 장치 본체 내로의 가스의 역확산이 방지되게 된다.
또한, 도 14의 연결 금구(22)에 있어서는 소유량용 수평 방향 통로(29b) 부분의 내경이 0.4~1.2㎜φ인 소구경[소구멍부(26)]으로 형성되어 있고, 이 부분이 상기 도 11의 소구멍(26) 부분과 마찬가지로 가스의 역확산 방지 작용을 행하게 된다.
또한, 상기 소구경부(26)의 내경 및 그 길이 치수는 상기 도 11의 제 1 실시예의 경우와 마찬가지이고, 압력식 유량 제어 장치의 제어 성능에 악영향을 끼치지 않는 범위의 소구멍으로 해야 하는 것은 물론이며, 가스 제어 유량이 2000sccm 정도의 압력식 유량 제어 장치의 경우에는 내경 0.4~1.2㎜φ, 길이 2~3㎜ 정도로 선정되어 있다.
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치의 정면도이고, (a) 압력식 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구(22)의 유로(24)에 소경부를 형성하고 있지 않은 점, (b) 매니폴드(1)의 유로(25)에 소구멍부를 형성하고 있지 않은 점 및 (c) 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27)의 출구측 단부와 매니폴드(1)의 가스 통로(25)의 입구측 단부 사이에 개스킷형 오리피스(30)를 개재하고 있는 점만이 상기 도 11의 제 1 실시예에 의한 혼합 가스 공급 장치와 다르고, 그 이외의 점은 도 11의 경우와 완전히 같다.
즉, 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로(27)의 출구측 단부와 매니폴드(1)의 가스 통로(25)의 입구측 단부의 간극에 개스킷형 오리피스(30)을 삽착하고, 출구측 스위칭 밸브(VO)의 본체와 매니폴드(1) 사이를 협압(挾壓) 고정함으로써 개스킷형 오리피스(30)가 기밀하게 개재되어 있다. 또한, 도 15의 제 2 실시예에서는 개스킷형 오리피스(30)를 사용하고 있지만, 오리피스 자체는 어떠한 형태의 것이라도 되는 것은 물론이다.
도 16은 도 2의 시험 장치를 사용하여 오리피스(30) 사이즈를 파라미터로 해서 측정한 소유량 He 가스 유량(SCCM)과 Ar 가스의 He 내로의 역확산의 관계를 나타내는 선도이고, 소유량 헬륨 가스 유량이 약 3SCCM 이상인 경우에는 오리피스(30)의 구경을 0.6㎜φ 이하로 함으로써 소유량 헬륨 가스 내로의 역확산이 방지되는 것을 알 수 있다.
표 1은 도 15의 혼합 가스 공급 장치에 있어서 압력식 유량 제어 장치로서 도 17에 나타낸 유량 가변 압력식 유량 제어 장치를 사용했을 경우의 오리피스(OL1)의 상류측 압력(P1)과 하류측 압력(P2)과 역확산 방지용 오리피스(30)의 구경의 실측치를 나타내는 것이다.
Figure 112012048240803-pct00001
표 1로부터도 분명하게 나타나있는 바와 같이, 압력식 유량 제어 장치의 유량이 증가하면, 예를 들면 도 17의 유량 가변형 압력식 유량 제어 장치에 있어서 대구경 오리피스(OL1)를 유통하는 가스 유량이 2000(SCCM)이 되면 오리피스(OL1)의 상류측 압력 P1=2250Torr에 대하여 역확산 방지용 오리피스(30)의 구경이 0.4㎜φ인 경우에는 압력 하강이 커져 오리피스(OL1)의 하류측 압력 P2=1263.8Torr가 되고, 오리피스(OL1)에 있어서의 가스의 임계 팽창 조건(P2/P1=0.5 이하)을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 이 경우에는 오리피스(30)의 구경을 0.4㎜φ 이상(예를 들면 0.6㎜φ)으로 할 필요가 있다.
또한, 오리피스(30)의 구경을 0.6㎜φ로 했을 경우에는 도 16으로부터도 분명히 나타나 있는 바와 같이 소유량 He 가스 유량이 3SCCM 이상이면 역확산을 나타내는 Ar 이온 강도가 10-12(A)의 레벨이 되어 역확산이 발생하지 않는 것, 즉 Ar의 역확산을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
상기 도 16의 측정 결과 및 표 1의 측정 결과로부터 기준 가스 N2의 경우, 유량 2000SCCM~3SCCM의 유량 범위에 있어서는 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구 유로 단부에 설치하는 역확산 방지용 오리피스(30)의 구경을 0.6㎜φ 이상으로 하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
본 발명에 있어서는 소유량 가스의 공급을 혼합 가스 출구의 부근에 배치해도 가스의 역확산을 유효하게 방지할 수 있음과 아울러 출구측 스위칭 밸브의 개폐 속도를 높여 양 밸브가 동시에 개방 상태가 되는 시간을 가능한 한 단축해서 딜레이 타임을 짧게 함으로써 샤워 플레이트 용량이 큰 경우라도 챔버 내나 매니폴드 내의 가스 치환을 보다 고속으로 행할 수 있게 된다.
<산업상의 이용 가능성>
본 발명에 의한 혼합 가스 공급 장치는 모든 종류의 반도체 제조 장치의 가스 공급 장치에 적용할 수 있는 것이다.
GS1~GS4 : 가스 공급구 RG : 압력 조정기
PG : 압력계 F : 필터
VS1~VS4 : 입구측 밸브 FCS : 압력식 유량 제어 장치
VO1~VO4 : 출구측 스위칭 밸브 1 : 매니폴드
2 : 혼합 가스 출구 3 : 혼합 가스 공급관
4 : 조정 밸브 5 : 프로세스 챔버
6 : 진공 펌프 7 : 조정 밸브
8 : 사중극 질량분석계(Qmass) 9 : 압력 조정기
10 : 2연 3방향 밸브 11 : PC
12 : 전자 밸브 13 : 제어 장치(PLC)
14 : 공기 튜브 15~19 : 장착대
15a~19a : 가스 유로 20 : 매니폴드(1)의 혼합 가스 유통로
21 : 압력식 유량 제어 장치의 입구측 연결 금구
22 : 압력식 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구
23 : 유로 24 : 유로
25 : 유로 26 : 소구멍부
27 : 출구측 스위칭 밸브의 출구측 가스 통로
28a : 소경의 수직 방향 통로 28b : 대경의 수직 방향 통로
29a : 대경의 수평 방향 통로 29b : 소경의 수평 방향 통로
30 : 역확산 방지용 오리피스 MFC : 열식 유량 제어 장치
EV : 전자 밸브 OL1 : 대유량용 오리피스
OL2 : 소유량용 오리피스 F : 필터
CM : 압력계(커패시턴스 마노미터)
SP : 유사 샤워 플레이트

Claims (10)

  1. 유량 제어 장치와 출구측 스위칭 밸브로 이루어지는 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 설치하고, 각 출구측 스위칭 밸브의 가스 출구를 매니폴드로 연락함과 아울러 매니폴드의 혼합 가스 출구에 가까운 위치의 가스 공급 라인을 소유량용 가스의 공급용으로 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서: 유량 제어 장치의 출구측과 출구측 스위칭 밸브의 입구측을 상기 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구 및 가스 통로를 갖는 장착대를 통하여 기밀하게 연결하고, 상기 출구측 연결 금구의 유로의 일부, 상기 장착대의 가스 통로의 일부, 또는 상기 출구측 스위칭 밸브와 매니폴드의 혼합 가스 유통로를 연통하는 유로에 소구멍부를 형성하여 출구측 스위칭 밸브의 상류측 또는 유량 제어 장치의 상류측으로의 다른 가스의 역확산 방지와 매니폴드의 혼합 가스 출구에 연결한 프로세스 챔버의 고속 가스 치환을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유량 제어 장치를 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 상기 출구측 연결 금구의 유로를 대경의 수평 방향 통로와 소경의 수평 방향 통로와 이것들을 연통하는 소경의 수직 방향 통로로 형성하고, 소경의 수직 방향 통로의 상기 소경의 수평 방향 통로가 연통하는 개소보다 하방의 일부에 상기 소구멍부를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유량 제어 장치를 상기 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 상기 출구측 연결 금구의 유로를 대경의 수평 방향 통로와 소경의 수평 방향 통로와 이것들을 연통하는 대경의 수직 방향 통로로 형성하고, 소경의 수평 방향 통로의 일부에 상기 소구멍부를 형성하도록 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 출구에 연결한 프로세스 챔버를 샤워 플레이트가 부착된 프로세스 챔버로 하도록 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출구측 스위칭 밸브를 금속 다이어프램제 밸브체를 밸브 시트에 접속·분리시키는 공기압 작동형 밸브로 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  6. 유량 제어 장치와 출구측 스위칭 밸브(VO)로 이루어지는 복수의 가스 공급 라인을 병렬 형상으로 설치하고, 각 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구를 매니폴드로 연락함과 아울러 매니폴드의 혼합 가스 출구에 가까운 위치의 가스 공급 라인을 소유량용 가스의 공급용으로 한 혼합 가스 공급 장치에 있어서: 소유량 가스 공급 라인의 유량 제어 장치의 출구측과 출구측 스위칭 밸브(VO)의 입구측을 상기 유량 제어 장치의 출구측 연결 금구 및 가스 통로를 갖는 장착대를 통하여 기밀하게 연결함과 아울러 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로와 매니폴드를 상기 출구측 스위칭 밸브(VO)의 가스 출구측 통로의 출구측 단부와 매니폴드의 혼합 가스 유통로에 연통하는 가스 통로의 입구측 단부 사이에 역확산 방지용 오리피스를 설치해서 기밀하게 연결하여 출구측 스위칭 밸브(VO)의 상류측으로의 다른 가스의 역확산 방지와 매니폴드의 혼합 가스 출구에 연결한 프로세스 챔버의 고속 가스 치환을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유량 제어 장치를 대유량용 오리피스(OL1)와 소유량용 오리피스(OL2)를 구비한 유량 레인지 가변형 압력식 유량 제어 장치로 함과 아울러 유량 제어 장치의 유량 제어 범위를 3SCCM~2000SCCM으로, 오리피스의 내경을 0.6㎜φ로 하도록 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 오리피스를 개스킷형 오리피스로 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 혼합 가스 출구에 연결한 프로세스 챔버를 샤워 플레이트(SP)가 부착된 프로세스 챔버로 하도록 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 출구측 스위칭 밸브(VO)를 금속 다이어프램제 밸브체를 밸브 시트에 접속·분리시키는 공기압 작동형 밸브로 한 것을 특징으로 하는 혼합 가스 공급 장치.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013046660A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社フジキン ガス供給装置
CN103943534B (zh) * 2013-01-18 2017-10-24 北京北方华创微电子装备有限公司 进气系统及基片处理设备
US9454158B2 (en) 2013-03-15 2016-09-27 Bhushan Somani Real time diagnostics for flow controller systems and methods
CN104150431A (zh) * 2013-05-14 2014-11-19 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 进气系统及基片处理设备
TWI651486B (zh) * 2013-12-05 2019-02-21 Ｃｋｄ股份有限公司 流體供給控制裝置
TWI693638B (zh) 2014-04-07 2020-05-11 美商蘭姆研究公司 獨立於配置的氣體輸送系統
US10557197B2 (en) 2014-10-17 2020-02-11 Lam Research Corporation Monolithic gas distribution manifold and various construction techniques and use cases therefor
CN104409390A (zh) * 2014-11-12 2015-03-11 浙江晶科能源有限公司 硅片和湿法刻蚀系统
US10022689B2 (en) 2015-07-24 2018-07-17 Lam Research Corporation Fluid mixing hub for semiconductor processing tool
US10118263B2 (en) 2015-09-02 2018-11-06 Lam Researech Corporation Monolithic manifold mask and substrate concepts
US9879795B2 (en) * 2016-01-15 2018-01-30 Lam Research Corporation Additively manufactured gas distribution manifold
US10215317B2 (en) * 2016-01-15 2019-02-26 Lam Research Corporation Additively manufactured gas distribution manifold
US10983537B2 (en) 2017-02-27 2021-04-20 Flow Devices And Systems Inc. Systems and methods for flow sensor back pressure adjustment for mass flow controller
SG10202101459XA (en) * 2020-02-25 2021-09-29 Kc Co Ltd Gas mixing supply device, mixing system, and gas mixing supply method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09283504A (ja) * 1996-02-15 1997-10-31 Fujikin:Kk 混合ガスの供給方法及び混合ガス供給装置並びにこれらを備えた半導体製造装置
JPH112400A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Fujikin:Kk 混合ガス供給装置
JP2000323464A (ja) * 1999-04-22 2000-11-24 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置用のガス供給装置及びガス供給方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2646931B2 (ja) * 1991-04-11 1997-08-27 松下電器産業株式会社 気相成長装置とそれを用いた気相成長方法
US5308433A (en) 1991-04-11 1994-05-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for vapor growth
US6394138B1 (en) * 1996-10-30 2002-05-28 Unit Instruments, Inc. Manifold system of removable components for distribution of fluids
JP4137267B2 (ja) 1999-01-28 2008-08-20 忠弘 大見 オリフィス内蔵弁
JP4597440B2 (ja) 2001-09-14 2010-12-15 シーケーディ株式会社 半導体製造装置用ガス供給集積ユニット
US7192486B2 (en) * 2002-08-15 2007-03-20 Applied Materials, Inc. Clog-resistant gas delivery system
JP2004183771A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Fujikin Inc 流体制御装置
EA008187B1 (ru) 2005-06-07 2007-04-27 Владимир Яковлевич ШИРИПОВ Способ очистки теневых масок в производстве дисплеев (варианты) и устройство для его реализации
JP4856905B2 (ja) 2005-06-27 2012-01-18 国立大学法人東北大学 流量レンジ可変型流量制御装置
JP4690827B2 (ja) 2005-08-26 2011-06-01 株式会社フジキン ガスケット型オリフィス及びこれを用いた圧力式流量制御装置
JP5150628B2 (ja) 2007-05-31 2013-02-20 東京エレクトロン株式会社 流体制御装置
JP5001757B2 (ja) * 2007-08-31 2012-08-15 シーケーディ株式会社 流体混合システム及び流体混合装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09283504A (ja) * 1996-02-15 1997-10-31 Fujikin:Kk 混合ガスの供給方法及び混合ガス供給装置並びにこれらを備えた半導体製造装置
JPH112400A (ja) * 1997-06-11 1999-01-06 Fujikin:Kk 混合ガス供給装置
JP2000323464A (ja) * 1999-04-22 2000-11-24 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置用のガス供給装置及びガス供給方法

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