KR20230135655A - 가스 공급 장치 및 반도체 제조 장치 - Google Patents

가스 공급 장치 및 반도체 제조 장치 Download PDF

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KR20230135655A
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아츠시 사와치
타카히로 마츠다
카즈나리 와타나베
코헤이 시교
타이키 호시코
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 공간 절약화가 가능하고, 또한, 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급 가능한 가스 공급 장치를 제공한다.
[해결 수단] 가스G이 유통하는 유로ＣＨ와, 해당 유로ＣＨ의 중도에 설치되어 해당 유로를 유통하는 가스G의 흐름을 제어하는 유체제어 기기V1,ＦＣ,V2를 각각 포함하는 복수의 유체제어 유닛A1∼D2와, 복수의 유체제어 유닛A1∼D2와 유체 접속되는 복수의 접속부ＬＣ1,ＬＣ2,ＲＣ1,ＲＣ2와, 복수의 접속부ＬＣ1,ＬＣ2,ＲＣ1,ＲＣ2을 통해서 도입된 가스를 도출하는 단일의 가스 도출부K1을, 포함하는 합류 유로ＭＣＨ1을, 가지고, 복수의 접속부ＬＣ1,ＬＣ2,ＲＣ1,ＲＣ2은, 합류 유로ＭＣＨ1의 유로방향에 있어서 가스 도출부K1에 대하여 대칭적으로 배치되고, 또한, 복수의 접속부ＬＣ1,ＬＣ2,ＲＣ1,ＲＣ2의 각각에는, 2이상의 유체제어 유닛이 유체 접속된다.

Description

가스 공급 장치 및 반도체 제조 장치
본 발명은, 반도체 제조 장치 등에 사용되는 가스 공급 장치 및 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스 등의 각종 제조 프로세스에 있어서는, 정확하게 계량한 복수의 프로세스 가스를 혼합한 가스를 프로세스 챔버에 공급하기 위해서, 유체제어장치를 박스에 수용한 가스 박스라고 불리는 가스 공급 장치가 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2등 참조).
종래의 유체제어장치는, 가스마다 유체제어 유닛이 구성되고, 이것들 유체제어 유닛이 병렬로 배치되어 있다(특허문헌 3등 참조). 각 유체제어 유닛에는, 개폐 밸브, 레귤레이터, 매스 플로우 컨트롤러 등의 각종의 유체제어 기기가 설치된다. 각 유체제어 유닛의 출구측 유로는, 매니폴드 블록에 접속되어, 복수의 프로세스 가스를 이 매니폴드 블록에서 합류시켜, 해당 매니폴드 블록의 일단부로부터 혼합 가스를 도출해서 프로세스 챔버에 공급하고 있다.
특허문헌1: 일본 특허공개2018-98387호 공보 특허문헌2: 일본 특허공개2018-88336호 공보 특허문헌3: 일본 특허공개2019-152234호 공보 특허문헌4: 미국 특허10,022,689호 공보 특허문헌5: 특허 제5037510호 공보
반도체 제조 장치에서는, 가스 공급 장치로부터 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급하는 것이 요구되고 있다.
그렇지만, 상기한 종래 구조의 유체제어장치에서는, 복수의 유체제어 유닛을 병렬로 배치해서 출구측 유로를 매니폴드 블록에 접속하고 있기 때문에, 각 유체제어 유닛으로부터 프로세스 챔버에의 유로의 유로 길이가 상이하기 때문에, 가스 공급 장치로부터 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급하는 것이 어렵다.
특허문헌4 및 5는, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 복수의 유체제어 유닛을 방사형으로 배치해서 유체제어 유닛의 프로세스 챔버까지의 유로 길이를 같게 하는 기술을 제안하고 있지만, 유체제어 기기의 설치 공간이 크게 공간 절약화가 곤란하다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 공간 절약화가 가능하고 가스 공급 장치로부터 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급 가능한 가스 공급 장치 및 반도체 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1의 관점에 관계되는 가스 공급 장치는, 상류로부터 하류로 향하는 가스가 유통하는 유로와, 해당 유로의 중도에 설치되어 해당 유로를 유통하는 가스의 흐름을 제어하는 유체제어 기기를, 각각 포함하는 복수의 유체제어 유닛과,
상기 복수의 유체제어 유닛과 유체 접속되는 복수의 접속부와, 상기 복수의 접속부를 통해서 도입된 가스를 도출하는 단일의 가스 도출부를, 포함하는 합류 유로를 가지고,
상기 복수의 접속부는, 상기 합류 유로의 유로방향에 있어서 상기 가스 도출부에 대하여 대칭적으로 배치되고, 또한, 상기 복수의 접속부의 각각에는, 2이상의 상기 유체제어 유닛이 유체 접속되어 있다.
적합하게는, 상기 복수의 접속부는, 상기 합류 유로의 유로방향에 있어서, 상기 가스 도출부의 한 방향측 및 다른 방향측에 각각 복수 또한 동수 설치된다.
적합하게는, 상기 합류 유로는, 상기 가스 도출부의 양측 근방에 각각 설치된 개폐 밸브를 가지고, 각 해당 개폐 밸브의 상류측을 다른 부분으로부터 차단할 수 있게 구성되어 있다.
본 발명의 제2의 관점에 관계되는 가스 공급 장치는, 상류로부터 하류로 향하는 가스가 유통하는 유로와, 해당 유로의 중도에 설치되어 해당 유로를 유통하는 가스의 흐름을 제어하는 유체제어 기기를, 각각 포함하는 복수의 유체제어 유닛과,
상기 복수의 유체제어 유닛과 유체 접속되어, 해당 복수의 유체제어 유닛으로부터 도출되는 가스를 도입하고, 토너먼트형으로 합류시켜서 외부에 도출하는 토너먼트형 접속 유로를, 가지는 가스 공급 장치로서,
상기 토너먼트형 접속 유로는,
상기 유체제어 유닛에 각각 접속 가능한 도입구를 가지는 2N개의 제1단 부분 유로(N은 2이상의 정수)와,
제k-1단 부분 유로가(k는 2부터 N까지의 정수), 2개씩 합류해서 형성되는 제k단 부분 유로와,
제N단 부분 유로가 합류해서 형성되어, 상기 가스를 외부에 도출하는 도출구를 가지는 1개의 제N+1단 부분 유로를, 포함하는,
N+1단의 부분 유로를 가지는 토너먼트형의 유로이며,
상기 토너먼트형 접속 유로의 각 상기 도입구로부터 상기 도출구까지의 유로 길이 또는 내부용적이 서로 같거나 또는 실질적으로 같은 것이다.
상기 토너먼트형 접속 유로의 각 가스 도입구에는, 하나 또는 복수의 상기 유체제어 유닛이 직접, 또는, 복수의 상기 유체제어 유닛이 해당 유체제어 유닛의 하류측을 서로 유체 접속하는 합류 배관을 통해서 접속되어 있는, 청구항 5에 기재된 가스 공급 장치.
적합하게는, 상기 토너먼트형 접속 유로는, 상기 합류하는 개소의 상류측 근방에 각각 설치된 개폐 밸브를 가지고, 각 상기 개폐 밸브의 상류측을 다른 부분으로부터 차단할 수 있게 구성되어 있다.
본 발명의 반도체 제조 장치는, 밀폐된 프로세스 챔버내에 있어서 프로세스 가스에 의한 처리 공정을 필요로 하는 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 상기 프로세스 가스의 공급 제어에 상기한 가스 공급 장치를 사용하고 있다.
본 발명의 제1의 관점에 의하면, 복수의 가스를 합류시키는 합류 유로와 복수의 유체제어 유닛과의 접속부를, 해당 합류 유로의 유로방향에 있어서 가스 도출부의 배치 위치에 관해서 대칭으로 배치하고, 또한, 복수의 접속부의 각각에는, 2이상의 상기 유체제어 유닛을 유체 접속하는 구성으로 했으므로, 대칭적인 배치의 접속부에 접속되는 복수의 유체제어 유닛의 프로세스 챔버까지의 유로의 유로 길이를 같게 할 수 있고, 공간 절약화가 가능하고, 또한, 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급 가능해진다.
본 발명의 제2의 관점에 의하면, 각 도입구로부터 도출구까지의 유로 길이 또는 내부용적을 서로 같거나 또는 실질적으로 같은 토너먼트형 접속 유로를 사용하여, 복수의 유체제어 유닛으로부터 도출되는 가스를 도입해 토너먼트형으로 합류시켜서 외부에 도출시키는 구성으로 했으므로, 복수의 유체제어 유닛으로부터 프로세스 챔버까지의 유로의 유로 길이를 같게 할 수 있고, 공간 절약화가 가능하고, 또한, 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 처리 챔버에 공급 가능해진다.
[도1] 본 발명의 제1의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치의 개략 구성도.
[도2] 도1의 가스 공급 장치의 각 유체제어 유닛의 프로세스 챔버까지의 유로 길이의 관계를 설명하기 위한 도표.
[도3] 본 발명의 제2의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치의 개략 구성도.
[도4] 도3의 가스 공급 장치의 각 유체제어 유닛의 프로세스 챔버까지의 유로 길이의 관계를 설명하기 위한 도표.
[도5] 본 발명의 제3의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치의 개략 구성도.
[도6] 본 발명의 제3의 실시 형태에 관계되는 다른 가스 공급 장치의 유로전환의 예를 도시한 개략도로, (a)는 개발 단계에서의 구성 예, (b)는 양산 단계에서의 구성 예를 도시한다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
(제1의 실시 형태)
도1에 본 발명의 제1의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치(1)의 개략 구성을 도시한다.
가스 공급 장치(1)는, 복수의 유체제어 유닛A1∼H2와, 복수의 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2와, 단일의 메인 유로M과, 복수의 접속 유로P1,P2를, 포함한다. 이 가스 공급 장치(1)를 프로세스 챔버(100)에 적용함으로써, 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 반도체 제조 장치가 구성된다.
유체제어 유닛A1∼H2의 각각은, 유로ＣＨ, 개폐 밸브V1, 유량제어기ＦＣ, 개폐 밸브V2, 유로Cp, 개폐 밸브Ｖｐ를 포함한다. 개폐 밸브V1, 유량제어기ＦＣ 및 개폐 밸브V2는, 유로ＣＨ의 도중에 설치되어 있고, 개폐 밸브Ｖｐ은, 퍼지 가스ＰＧ용의 유로Ｃｐ의 도중에 설치되고, 유로Ｃｐ은 개폐 밸브V1과 유량제어기ＦＣ과의 사이의 유로ＣＨ에 유체 접속되어 있다.
각 유로ＣＨ에는 상류로부터 프로세스 가스G이 공급되어, 유로Ｃｐ에는 상류로부터 퍼지 가스ＰＧ이 공급된다. 유체제어 유닛A1∼H2에 공급되는 프로세스 가스G의 종류는, 서로 다른 경우도 서로 같은 경우도 있다. 유로ＣＨ나 유로Ｃｐ은, 배관이나 블록으로 형성할 수 있다.
개폐 밸브V1,V2은, 유로ＣＨ를 개폐하고, 개폐 밸브Ｖｐ은 유로Ｃｐ을 개폐한다.
유량제어기ＦＣ은, 예를 들면, 매스 플로우 컨트롤러 등으로 구성되어, 유로ＣＨ를 상류로부터 하류를 향해서 흐르는 가스의 유량을 컨트롤 한다.
상기한 개폐 밸브V1, 유량제어기ＦＣ, 개폐 밸브V2, 개폐 밸브Ｖｐ은, 본 발명의 유체제어 기기의 일례이며, 본 발명의 「유체제어 기기」란, 가스의 흐름을 제어하는 유체제어에 사용되는 기기이며, 개폐 밸브(2방향 밸브), 레귤레이터, 프레셔 게이지, 개폐 밸브(3방향 밸브), 매스 플로우 컨트롤러 등이 포함되지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시 형태에서는, 각 유체제어 유닛A1∼H2의 구성을 같은 구성으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 서로 다른 구성이여도 좋고, 또한, 압력계 등의 유체를 제어하지 않는 유체기기도 각 유체제어 유닛A1∼H2에 포함시킬 수 있다.
또한, 각 유체제어 유닛A1∼H2의 구성 요소는, 상류로부터 하류를 향해서 일렬로 배치되는 것이 바람직하고, 또한, 유체제어 유닛A1∼H2은 병렬 배치되는 것이 바람직하다. 더욱이, 유체제어 유닛A1∼H2은, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2에 대하여 직교하는 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 배치로 함으로써, 복수의 유체제어 유닛A1∼H2의 배치에 필요로 하는 스페이스를 최소화 할 수 있다.
합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2은, 양단부가 폐색한 유로이며, 배관이나 매니폴드 블록 등으로 형성되고, 이것들은 서로 동일한 구조 및 치수를 가지는 것이 바람직하다.
합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2은, 복수의 유체제어 유닛A1∼H2의 각 유로ＣＨ의 하류단부가 유체 접속되는 복수의 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2과, 해당 합류 유로ＭＨＣ1내에서 합류한 혼합 가스를 도출하는 단일의 가스 도출부K1을, 각각 가진다.
합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 가스 도출부K1은, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 유로방향에 있어서 중앙위치에 배치되어 있다. 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2은, 직선형으로 형성할 수 있지만, 중앙위치에 관해서 대칭성을 가지고 있으면, 만곡하고 있어도 좋다.
합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 복수의 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2은, 유로방향의 중앙위치에 관해서 좌우 대칭한 위치에 배치되어 있다. 다시 말해, 복수의 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2은, 가스 도출부K1에 대하여 대칭적으로 배치된다. 접속부ＬＣ1,ＲＣ1과 접속부ＬＣ2,ＲＣ2가 각각 좌우 대칭한 위치에 배치되어 있다. 다시 말해, 복수의 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2은, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 유로방향에 있어서, 가스 도출부K1의 한 방향측 및 다른 방향측에 각각 복수 또한 동수 설치된다.
(한편, 합류 유로ＭＨＣ 1,ＭＨＣ2의 가스 도출부K1로부터 양측의 접속부ＬＣ1,ＲＣ1까지의 부분을 각각 제1단 부분 유로T1이라고도 부르고, 그것들의 양측의 부분을 각각 합류 배관J라고도 부른다.)
합류 유로ＭＨＣ1의 접속부ＬＣ1에는 유체제어 유닛A1,C1이 유체 접속되고, 합류 유로ＭＨＣ1의 접속부ＬＣ2에는 유체제어 유닛A2,C2이 유체 접속되고, 합류 유로ＭＨＣ1의 접속부ＲＣ1에는 유체제어 유닛B1,D1이 유체 접속되며, 합류 유로ＭＨＣ1의 접속부ＲＣ2에는 유체제어 유닛B2,D2이 유체 접속되어 있다.
마찬가지로, 합류 유로ＭＨＣ2의 접속부ＬＣ1에는 유체제어 유닛E1,G1이 접속되고, 합류 유로ＭＨＣ1의 접속부ＬＣ2에는 유체제어 유닛E2,G2이 접속되고, 합류 유로ＭＨＣ2의 접속부ＲＣ1에는 유체제어 유닛F1,H1이 접속되며, 합류 유로ＭＨＣ2의 접속부ＲＣ2에는 유체제어 유닛F2,H2이 접속되어 있다.
각 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2에 각각 접속되는 2개의 유로ＣＨ는, 대향하도록 접속되어 있어도 좋고, 상이한 방향을 향하도록 접속되어 있어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 각 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2에 2개의 유체제어 유닛을 접속하는 경우를 예로 들었지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 각 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2에 3개이상의 유체제어 유닛을 유체 접속하는 것도 가능하다.
합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 각 가스 도출부K1은, 각각 접속 유로P1,P2에 의해, 메인 유로M의 합류부R와 유체 접속되어 있다. 접속 유로P1,P2은, 동일한 구조 및 치수의 배관 등으로 형성되는 것이 바람직하다.
메인 유로M은, 프로세스 챔버(100)에, 복수의 프로세스 가스G의 혼합 가스를 공급하거나, 또는 퍼지 가스ＰＧ을 공급하기 위한 유로이며, 배관 등으로 형성된다.
여기에서, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2은, 메인 유로M의 합류부R에 대하여 대칭적으로 배치되어 있다. 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 대칭적인 배치에는, 합류부R에 대하여 좌우 대칭한 배치, 상하 대칭한 배치, 면대칭한 배치, 선대칭한 배치인 것이 포함되고, 이것들 중 어느 하나이면 좋다. 또한, 합류부R의 중심점에 관해서 점대칭이여도 좋다. 본 실시 형태에서는, 2개의 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2을 예시했지만, 3개이상의 합류 유로를 구비하고 있어도 좋고, 그 경우는, 합류부R의 중심점에 관해서 3개이상의 합류 유로를 점대칭으로 배치한다.
복수의 접속부ＬＣ1∼ＲＣ2을 가스 도출부K1에 대하여 대칭적으로 배치함으로써, 접속부ＬＣ1로부터 가스 도출부K1까지의 유로 길이와 접속부ＲＣ1로부터 가스 도출부K1까지의 유로의 유로 길이를 같게 할 수 있고, 또한, 접속부ＬＣ2로부터 가스 도출부K1까지의 유로 길이와 접속부ＲＣ2로부터 가스 도출부K1까지의 유로의 유로 길이를 같게 할 수 있다.
게다가, 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2을 메인 유로M의 합류부R에 대하여 대칭적으로 배치함으로써, 합류 유로ＭＨＣ1의 가스 도출부K1로부터 메인 유로M의 합류부R까지의 유로 길이와, 합류 유로ＭＨＣ2의 가스 도출부K1로부터 메인 유로M의 합류부R까지의 유로 길이를 같게 할 수 있다.
가스 공급 장치(1)를 상기 구성으로 함으로써, 도2에 도시한 바와 같이, 복수의 유체제어 유닛A1,B1,C1,D1,E1,F1,G1,H1의 유로ＣＨ의 최하류측에 배치된 유체제어 기기인 개폐 밸브V2로부터 프로세스 챔버(100)까지의 유로의 유로 길이(또는 내부용적)을 각각 같게 할 수 있고, 또한, 복수의 유체제어 유닛A2,B2,C2,D2,E2,F2,G2,H2의 유로ＣＨ의 최하류측에 배치된 유체제어 기기인 개폐 밸브V2로부터 프로세스 챔버(100)까지의 유로의 유로 길이(또는 내부용적)을 각각 같게 할 수 있다.
만일, 모든 유체제어 유닛A1∼H2을 병렬로 늘어놓았을 경우에는, 각 개폐 밸브V2로부터 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이는 각각 상이하지만, 본 실시 형태에서는, 대칭적인 배치 관계에 있는 유체제어 유닛의 각 개폐 밸브V2로부터 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이를 같게 할 수 있다.
이 결과, 가스 공급 장치(1)의 공간 절약화가 가능하고, 또한, 가스 공급 장치(1)로부터 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 프로세스 챔버(100)에 공급 가능해진다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 모든 유체제어 유닛A1∼H2을 병렬로 늘어놓았을 경우와 비교하여, 각 유체제어 유닛A1∼H2의 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이의 단축화가 가능해진다.
상기 실시 형태에서는, 2개의 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2을 구비하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 1개의 합류 유로ＭＨＣ1만을 사용했을 경우도 본 발명의 실시 형태에 포함된다.
(제2의 실시 형태)
도3은, 본 발명의 제2의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치(10)의 개략 구성도다.
본 실시 형태는, 각 도입구ＴＣ으로부터 도출구ＴＯ까지의 유로 길이 또는 내부용적을 서로 같거나 또는 실질적으로 같은 토너먼트형 접속 유로T를 사용하여, 복수의 유체제어 유닛A1∼H6로부터 도출되는 가스를 도입해 토너먼트형으로 합류시켜서 외부에 도출시키는 형태다.
본 실시 형태의 가스 공급 장치(10)는, 유체제어 유닛A1∼H6과, 토너먼트형 접속 유로T와, 합류 배관J로 구성된다.
유체제어 유닛A1∼H6의 각각은, 제1의 실시 형태의 유체제어 유닛A1∼H2와 같아서, 유로ＣＨ, 개폐 밸브V1(모두 도1 참조), 유량제어기ＦＣ, 개폐 밸브V2, 개폐 밸브Ｖｐ(도1 참조)을 포함하고, 유로ＣＨ를 개폐함과 아울러 유로ＣＨ를 상류로부터 하류를 향해서 흐르는 가스의 유량을 컨트롤 하는 유닛이다. 도3에서는, 간략화를 위해, 유로ＣＨ, 개폐 밸브V1, 개폐 밸브Ｖｐ의 도시를 생략하고, 유량제어기ＦＣ, 개폐 밸브V2을 유체제어 유닛A1에 대해서만 도시하고 있다.
상기 토너먼트형 접속 유로T는,
상기 유체제어 유닛A1∼H6에 각각 접속 가능한 도입구ＴＣ을 가지는 2N개의 제1단 부분 유로T1(N은 2이상의 정수)과,
제k-1단 부분 유로Ｔｋ-1이(k는 2로부터 N까지의 정수), 2개씩 합류해서 형성되는 제k단 부분 유로Ｔｋ과,
제N단 부분 유로ＴＮ이 합류해서 형성되어, 가스를 외부에 도출하는 도출구ＴＯ를 가지는 1개의 제N+1단 부분 유로ＴＮ+1을, 포함하는,
N+1단의 부분 유로를 가지는 토너먼트형의 유로다.
또한, 토너먼트형 접속 유로T의 각 도입구ＴＣ으로부터 도출구ＴＯ까지의 유로 길이(또는 내부용적)가 서로 (실질적으로) 같게 형성되어 있다.
이 구성은, 예를 들면, 단마다 모든 부분 유로Ｔｋ(k는 1로부터 N까지의 정수)의 유로 길이를 (실질적으로) 같게 해, 유로를 동일 내경으로 형성함으로써 실현할 수 있다.
본 실시 형태의 토너먼트형 접속 유로T는, N=3의 예이며, 8개의 제1단 부분 유로T1과, 이 제1단 부분 유로T1이 2개씩 합류부U1에서 합류해서 형성된 4개의 제2단 부분 유로T2과, 이 제2단 부분 유로T2이 2개씩 합류부U2에서 합류해서 형성된 2개의 제3단 부분 유로T3과, 이 2개의 제3단 부분 유로T3 합류부가 U3에서 합류해서 형성된 1개의 제4부분 유로T4를, 포함한다.
각 부분 유로T1∼T4은, 배관으로 형성해도 좋고, 매니폴드나 유로 블록으로 구성해도 좋다. 또한, 단마다 모든 부분 유로의 유로지름이 같은 것이 바람직하다.
도입구ＴＣ은, 각 제1단 부분 유로T1의 상류측 끝부에 설치되고, 각 도입구ＴＣ에 하나 또는 복수의 유체제어 유닛A1∼H6을 직접 또는 합류 배관J를 통해 접속할 수 있게 구성되어 있다. 합류 배관J는, 복수의 유체제어 유닛의 하류측을 서로 유체 접속하는 배관으로, 제1의 실시 형태의 합류 유로ＭＨＣ1 또는 ＭＨＣ2의 접속부ＬＣ1,ＲＣ1의 외측부분에 상당한다.
도3에서는, 유체제어 유닛A1∼H6은, 각 도입구ＴＣ에 접속되는 그룹A∼H로 나누어서 도시하고 있다.
그룹A에서는, 유체제어 유닛A2 및 A3은 도입구ＴＣ에 직접 접속되고, 유체제어 유닛A1 및 A4은 도입구ＴＣ에 합류 배관J를 통해서 접속되어 있다. 또한, 그룹H에서는, 유체제어 유닛H3 및 H4은 도입구ＴＣ에 직접 접속되고, 유체제어 유닛H1,H2,H5 및 H6은 도입구ＴＣ에 합류 배관J를 통해서 접속되어 있다.
한편, 그룹B에서는, 유체제어 유닛B1 및 B2은 도입구ＴＣ에 직접 접속되고, 그룹C, D, F, G에서도, 마찬가지로 2개의 유체제어 유닛이 도입구ＴＣ에 직접 접속되어 있다. 또한, 그룹E에서는, 1개의 유체제어 유닛E1이 도입구ＴＣ에 직접 접속되어 있다.
상기한 바와 같이, 토너먼트형 접속 유로T의 각 도입구ＴＣ으로부터 도출구ＴＯ까지의 유로 길이(또는 내부용적)가 서로 (실질적으로) 같게 형성되어 있으므로, 각 도입구ＴＣ에 직접 접속된 유체제어 유닛A2,A 3,B1,B2,C1,C2,D1,D2,E1,F1,F2,G1,G2,H3 및 H4로부터 도출구ＴＯ까지의 유로 길이가 서로 (실질적으로) 같아진다.
또한, 그룹A에 있어서의 도입구ＴＣ으로부터 합류 배관J의 접속부ＪＣ까지의 거리를 그룹H에 있어서의 도입구ＴＣ으로부터 합류 배관J의 최초의 접속부ＪＣ까지의 거리를 동일하게 하면, 접속부ＪＣ에 접속된 유체제어 유닛A1,A4,H2 및 H5로부터 도출구ＴＯ까지의 유로 길이가 서로 (실질적으로) 같아진다.
도4는, 도3의 가스 공급 장치의 각 유체제어 유닛A1∼H6로부터 프로세스 챔버(100)(도출구ＴＯ)까지의 유로 길이의 관계를 설명하기 위한 도표다.
이렇게, 본 실시 형태에서도, 제1의 실시 형태와 마찬가지로, 대칭적인 배치 관계에 있는 유체제어 유닛의 각 개폐 밸브V2로부터 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이를 같게 할 수 있고, 모든 유체제어 유닛A1∼H6을 병렬로 늘어놓았을 경우와 비교하여, 각 유체제어 유닛A1∼H2의 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이의 단축화가 가능해진다. 그 결과, 가스 공급 장치(10)의 공간 절약화가 가능하고, 또한, 가스 공급 장치(10)로부터 단시간에 안정한 농도성분의 혼합 가스를 프로세스 챔버(100)에 공급 가능해진다.
상기 실시 형태에서는, 단수N=3의 토너먼트형 유로에, 21개의 유체제어 유닛A1∼H6을 접속했을 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 토너먼트형 접속 유로T의 단수N을 늘리는 것에 의해, 프로세스 챔버(100)까지의 유로 길이를 같게 유지하면서, 보다 많은 유체제어 유닛을 접속할 수 있다.
(제1의 실시 형태와 제2의 실시 형태의 관계)
도1에 도시한 제1의 실시 형태는, 제2의 실시 형태에 있어서의 Ｎ=2의 토너먼트형 접속 유로에 해당한다. 다시 말해, 제1의 실시 형태의 합류 유로ＭＨＣ1,ＭＨＣ2의 가스 도출부K1로부터 양측의 접속부ＬＣ1,ＲＣ1까지의 부분은, 각각 제1단 부분 유로T1에 상당하고, 그것들의 양측의 부분은, 각각 합류 배관J에 상당하고, 접속부ＬＣ2,ＲＣ2은 접속부ＪＣ에 상당하고, 접속 유로P1,P2은, 각각 제2단 부분 유로T2에 상당하며, 메인 유로M은, 제3단 부분 유로T3에 상당한다.
(제3의 실시 형태)
도5는, 본 발명의 제3의 실시 형태에 관계되는 가스 공급 장치(20)의 개략 구성도다.
본 실시 형태는, 제2의 실시 형태에 있어서, 토너먼트형 접속 유로T의 각 합류부U1,U2,U3의 상류측 근방에 각각 개폐 밸브ＶＳ를 설치한 것으로, 각 개폐 밸브ＶＳ의 상류측을 다른 부분으로부터 차단할 수 있게 한 형태다.
이 개폐 밸브ＶＳ가 없으면, 예를 들면, 그룹A(유체제어 유닛A1∼A4)이 사용되지 않을 때, 그룹A하류의 합류부U1로부터 이것들의 유체제어 유닛A1∼A4의 각 개폐 밸브V2까지의 유로가, 소위 맹장배관(Dead Space)이 되고, 거기에 존재하는 잔류 가스 등 때문에, 프로세스 챔버(100)에 공급하는 프로세스 가스종의 전환이나 퍼지에 시간이 걸린다고 하는 문제가 발생할 우려가 있다.
이러한 유체제어 유닛의 그룹A∼H 어느 하나가 사용되지 않은 경우란, 예를 들면 이하와 같은 경우가 있다.
1) 가스 공급 장치(20)가 그룹A∼H마다 상이한 프로세스 가스를 흘리도록 구성되어 있는 경우에 있어서, 처리 프로세스의 전환에 의해, 어떤 프로세스 가스가 사용되지 않게 되었기 때문에, 대응하는 그룹이 사용되지 않게 되었을 경우.
2) 본 가스 공급 장치(20)를 포함하는 프로세스 장치의 개발 단계에서는 구성에 포함되어 있었던 그룹을, 프로세스 장치의 양산 단계에서는 삭제했을 경우. 이 경우에 있어서, 개발 단계의 배관계를 양산 단계의 프로세스 장치에 유용하면, 삭제한 그룹에 접속하고 있었던 부분이 맹장배관이 된다.
본 실시 형태에서는, 각 합류부U1,U2,U3의 상류측 근방에 각각 개폐 밸브ＶＳ를 설치했으므로, 사용되지 않는 그룹 하류의 합류부U1,U2,U3의 상류측의 개폐 밸브ＶＳ를 닫는 것에 의해, 그 개폐 밸브ＶＳ의 상류측의 배관계를 다른 부분으로부터 차단할 수 있고, 이에 따라 맹장배관의 형성을 막을 수 있다.
이것들의 개폐 밸브ＶＳ(게이트 밸브라고도 한다)는, 자동 밸브이여도 좋지만, 개폐 빈도가 적을 경우는 수동 밸브이여도 좋다. 또한, 이것들의 개폐 밸브ＶＳ는, 맹장배관 발생 방지를 위해, 합류부U1,U2,U3에 될 수 있는 한 가깝게 하여 배치한다.
도6은, 본 실시 형태의 다른 가스 공급 장치(30)의 유로전환의 예를 도시한 개략도로, (a)는 개발 단계에서의 구성 예, (b)는 양산 단계에서의 구성 예를 도시한다. 여기에서, 「개발 단계」 「양산 단계」란, 가스 공급 장치를 채용하는 프로세스 장치의 개발 단계, 양산 단계를 말한다.
도6(a)에 도시한 개발 단계의 장치에는, 그룹C, D의 유체제어 유닛C1∼D2이 구성에 포함되어 있었지만, 도6(b)에 도시한 양산 단계의 장치에서는, 그룹C, D의 유체제어 유닛C1∼D2을 삭제하고 있다. 이 경우에 있어서, 양산 단계의 장치에 개발 단계의 배관계를 유용하면, 그룹C, D에 접속하고 있었던 부분(파선으로 도시함)이 맹장배관이 된다.
그러나, 본 실시 형태의 가스 공급 장치(30)에서는, 그룹C, D로부터의 유로의, 해당 유로가 그룹A, B로부터의 유로와 합류하는 합류부U2의 상류측 근방에 설치된 개폐 밸브ＶＳ1을 닫는 것에 의해, 상기 그룹C, D에 접속하고 있었던 부분(파선으로 도시함)을 다른 부분으로부터 분리할 수 있어, 맹장배관의 발생을 막을 수 있다.
이렇게, 본 실시 형태의 가스 공급 장치(30)를 프로세스 장치에 채용하면, 개발 단계에 있어서 포함되어 있었던 유체제어 유닛의 일부를 양산 단계에 있어서 삭제하는 경우라도, 상기 맹장배관의 문제를 막으면서, 양산 단계의 장치에 가스 공급 장치(30)의 배관계를 그대로 유용할 수 있으므로, 배관계의 설계 변경 등의 개발 코스트를 삭감할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면, 본 발명의 범위내에서, 여러 가지의 추가나 변경 등을 행할 수 있다.
1,10,20,30 : 가스 공급 장치
100 : 프로세스 챔버
A1∼H6 : 유체제어 유닛
ＣＨ : 유로
Ｃｐ : 유로
ＦＣ : 유량제어기
G : 프로세스 가스
J : 합류 배관
ＪＣ :（합류 배관J의) 접속부
K1 : 가스 도출부
ＬＣ1,ＬＣ2,ＲＣ1,ＲＣ2 : 접속부
M : 메인 유로
ＭＨＣ1,ＭＨＣ2 : 합류 유로
P1,P2 : 접속 유로
ＰＧ : 퍼지 가스
R : 합류부
T : 토너먼트형 접속 유로
ＴＣ : 도입구ＴＣ
T1 : 제1단 부분 유로
T2 : 제2단 부분 유로
ＴＯ : 도출구
U1,U2,U3 : 합류부
V1 : 개폐 밸브
V2 : 개폐 밸브
Ｖｐ : 개폐 밸브
ＶＳ : 개폐 밸브

Claims (7)

  1. 상류로부터 하류로 향하는 가스가 유통하는 유로와, 해당 유로의 중도에 설치되어 해당 유로를 유통하는 가스의 흐름을 제어하는 유체제어 기기를, 각각 포함하는 복수의 유체제어 유닛과,
    상기 복수의 유체제어 유닛과 유체 접속되는 복수의 접속부와, 상기 복수의 접속부를 통해서 도입된 가스를 도출하는 단일의 가스 도출부를, 포함하는 합류 유로를, 가지고,
    상기 복수의 접속부 중 적어도 하나의 접속부는, 상기 합류 유로의 유로방향에 있어서 상기 가스 도출부에 대하여 대칭적으로 배치되고, 또한, 상기 복수의 접속부의 각각에는, 2이상의 상기 유체제어 유닛이 유체 접속되어 있는, 가스 공급 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 접속부는, 상기 합류 유로의 유로방향에 있어서, 상기 가스 도출부의 한 방향측 및 다른 방향측에 각각 복수 또한 동수 설치되어 있는, 가스 공급 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 합류 유로는, 상기 가스 도출부의 양측 근방에 각각 설치된 개폐 밸브를 가지고, 각 해당 개폐 밸브의 상류측을 다른 부분으로부터 차단할 수 있게 구성되어 있는, 가스 공급 장치.
  4. 상류로부터 하류를 향하는 가스가 유통하는 유로와, 해당 유로의 중도에 설치되어 해당 유로를 유통하는 가스의 흐름을 제어하는 유체제어 기기를, 각각 포함하는 복수의 유체제어 유닛과,
    상기 복수의 유체제어 유닛과 유체 접속되어, 해당 복수의 유체제어 유닛으로부터 도출되는 가스를 도입하고, 토너먼트형으로 합류시켜서 외부에 도출하는 토너먼트형 접속 유로를, 가지는 가스 공급 장치로서,
    상기 토너먼트형 접속 유로는,
    상기 유체제어 유닛에 각각 접속 가능한 도입구를 가지는 2N개의 제1단 부분 유로(N은 2이상의 정수)와,
    제k-1단 부분 유로가(k는 2로부터 N까지의 정수), 2개씩 합류해서 형성되는 제k단 부분 유로와,
    제N단 부분 유로가 합류해서 형성되어, 상기 가스를 외부에 도출하는 도출구를 가지는 1개의 제N+1단 부분 유로를, 포함하는,
    N+1단의 부분 유로를 가지는 토너먼트형의 유로이며,
    상기 토너먼트형 접속 유로의 각 상기 도입구로부터 상기 도출구까지의 유로 길이 또는 내부용적이 서로 같거나 또는 실질적으로 같은, 가스 공급 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 토너먼트형 접속 유로의 각 가스 도입구에는, 하나 또는 복수의 상기 유체제어 유닛이 직접, 또는, 복수의 상기 유체제어 유닛이 해당 유체제어 유닛의 하류측을 서로 유체 접속하는 합류 배관을 통해서 접속되어 있는, 가스 공급 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 토너먼트형 접속 유로는, 상기 제k단 부분 유로(k는 1로부터 N까지의 정수)가 2개씩 합류하는 개소의 상류측 근방에 각각 설치된 개폐 밸브를 가지고, 각 해당 개폐 밸브의 상류측을 다른 부분으로부터 차단할 수 있게 구성되어 있는, 가스 공급 장치.
  7. 밀폐된 프로세스 챔버내에 있어서 프로세스 가스에 의한 처리 공정을 필요로 하는 반도체 장치의 제조 프로세스에 있어서, 상기 프로세스 가스의 공급 제어에 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 가스 공급 장치를 사용한 반도체 제조 장치.
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