TWI490940B - A supply method of a mixed gas, and a supply means for a mixed gas - Google Patents

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Description

混合氣體之供給方法及混合氣體之供給裝置
本發明係關於用以將由複數種之氣體所構成之混合氣體當作處理氣體供給至半導體製造裝置之處理腔室等之氣體使用對象的混合氣體之供給方法以及混合氣體之供給裝置。
自以往，於對半導體製造裝置之處理腔室等之氣體使用對象，供給由複數種氣體所構成之混合氣體以當作處理氣體之時，例如對電漿蝕刻裝置之處理腔室供給蝕刻氣體之時，一般使用被稱為氣體箱(GAS BOX)等之混合氣體之供給裝置。
在上述混合氣體之供給裝置中，成為通過被連接於一根共通配管(歧管)之複數的個別氣體供給管而供給複數種氣體，並將該些混合氣體通過共通配管之排氣部而藉由混合氣體供給管線供給至氣體使用對象的構成。作為使用如此混合氣體之供給裝置而供給之氣體，為在常溫常壓之氣體，有從氣體供給源在氣體之狀態下被供給之氣體(以下，稱為正常氣體)，和利用氣化單元加熱從液體原料供給源被供給之液體原料並使氣化的氣體(以下，稱為液體原料氣體)。所知的有於供給如此液體原料氣體之時，從接近於腔室之位置供給蒸氣壓較低的液體原料氣體的方法(例如，參照專利文獻1)。
[專利文獻1]日本特開平8-88191號公報
於上述般使用混合氣體之供給裝置對電漿蝕刻裝置之處理腔室等供給蝕刻氣體時，在共通配管(歧管)或混合氣體供給管線設置過濾器，進行除去混合正常氣體及氣體原料氣體後之混合氣體中之微粒。然而，如此之過濾器因傳導率低，在該過濾器之部分混合氣體之壓力上升，有可能使得液體原料氣體液化。因此，以往藉由加熱器將共通配管(歧管)、混合氣體供給管線等加熱至高溫，以防止液體原料氣體液化。
在上述般之以往技術中，必須藉由加熱器將共通配管(歧管)、混合氣體供給管線等加熱至高溫，以防止液體原料氣體液化，有著增加藉由加熱器加熱所需之電力之問題。
本發明係鑑於上述以往情形，提供在使用加熱液體原料而使氣化之液體原料氣體之時，可較以往降低藉由加熱器加熱所需之電力，並可謀求省能源之混合氣體之供給方法及混合氣體之供給裝置。
申請專利範圍第1項所記載之混合氣體之供給方法，係通過被連接於共通配管之複數的個別氣體供給管線而供 給複數種氣體，並使該複數種氣體之混合氣體通過上述共通配管之排氣部而藉由混合氣體供給管線，供給至氣體使用對象，該混合氣體之供給方法之特徵為：於同時供給從氣體供給源在氣體之狀態下被供給之正常氣體，和利用氣化單元加熱從液體原料供給源被供給之液體原料並使氣化之液體原料氣體之時，與上述正常氣體相比，從設置在接近於上述排氣部之位置的上述個別氣體供給管線供給上述液體原料氣體，並且對用以除去上述正常氣體中之微粒之過濾器之後段供給上述液體原料氣體。
申請專利範圍第2項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第1項所記載之混合氣體之供給方法中，在供給上述液體原料之配管設置過濾器，除去上述液體原料中之微粒，依此防止微粒混入至上述液體原料氣體中。
申請專利範圍第3項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第1或2項所記載之混合氣體之供給方法中，藉由第1加熱器將供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線的上述氣化單元和上述共通配管之連接部之間加熱至第1溫度，藉由第2加熱器將上述共通配管的至少供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之連接部和上述排氣部之間加熱至較上述第1溫度低之第2溫度。
申請專利範圍第4項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第3項所記載之混合氣體之供給方法中，上述第1溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之內部之壓力以上的溫度。
申請專利範圍第5項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第3或4項所記載之混合氣體之供給方法中，上述第2溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為上述共通配管內中之上述液體原料氣體之分壓以上的溫度。
申請專利範圍第6項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第1至5項中之任一項所記載之混合氣體之供給方法中，上述氣體使用對象為電漿蝕刻裝置之處理腔室。
申請專利範圍第7項之混合氣體之供給方法係申請專利範圍第1至6項中之任一項所記載之混合氣體之供給方法中，上述液體原料氣體為C5F8、C6F6、SiCl4、HF中之至少一個。
申請專利範圍第8項所記載之混合氣體之供給裝置，係通過被連接於共通配管之複數的個別氣體供給管線而供給複數種氣體，並使該複數種氣體之混合氣體通過上述共通配管之排氣部而藉由混合氣體供給管線，供給至氣體使用對象，其特徵為：被構成於同時供給從氣體供給源在氣體之狀態下被供給之正常氣體，和利用氣化單元加熱從液體原料供給源被供給之液體原料並使氣化之液體原料氣體之時，相較於上述正常氣體，從設置在接近於上述排氣部之位置的上述個別氣體供給管線供給上述液體原料氣體，並且對用以除去上述正常氣體中之微粒之過濾器之後段供給上述液體原料氣體。
申請專利範圍第9項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第8項所記載之混合氣體之供給裝置中，被構成在 供給上述液體原料之配管設置過濾器，除去上述液體原料中之微粒，依此防止微粒混入至上述液體原料氣體中。
申請專利範圍第10項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第8或9項所記載之混合氣體之供給裝置中，被構成藉由第1加熱器將供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線的上述氣化單元和上述共通配管之連接部之間加熱至第1溫度，藉由第2加熱器將上述共通配管的至少供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之連接部和上述排氣部之間加熱至較上述第1溫度低之第2溫度。
申請專利範圍第11項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第10項所記載之混合氣體之供給裝置中，上述第1溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之內部之壓力以上的溫度。
申請專利範圍第12項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第10或11項所記載之混合氣體之供給裝置中，上述第2溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為上述共通配管內中之上述液體原料氣體之分壓以上的溫度。
申請專利範圍第13項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第8至12項中之任一項所記載之混合氣體之供給裝置中，上述氣體使用對象為電漿蝕刻裝置之處理腔室。
申請專利範圍第14項之混合氣體之供給裝置係申請專利範圍第8至13項中之任一項所記載之混合氣體之供 給方法中，上述液體原料氣體為C5F8、C6F6、SiCl4、HF中之至少一個。
若藉由本發明，則可以提供在使用加熱液體原料而使氣化之液體原料氣體之時，可較以往降低藉由加熱器加熱所需之電力，並可謀求省能源之混合氣體之供給方法及混合氣體之供給裝置。
以下參照圖面針對實施型態詳細說明本發明。
第1圖為模式性表示本發明之一實施型態所涉及之混合氣體之供給裝置之概略構成的圖式。如第1圖所示般，混合氣體之供給裝置100具備有對應於複數氣體種類之多數(本實施形態中為13)之個別氣體供給管線1A~1M，該些個別氣體供給管線1A~1M之一端被連接於一條共通配管(歧管)50。
再者，上述共通配管(歧管)50之一端之排氣部51連接於混合氣體供給管線70，該混合氣體供給管線70連接於屬於氣體使用對象之半導體裝置(在本實施形態中為電漿蝕刻裝置)之處理腔室90。
上述各個別氣體供給管線1A~1M中，被設置在最接近於排氣部51之位置的個別氣體供給管線1A係用以供給藉由具有氣化單元之流量控制機器14加熱從無圖示之液體原料供給 源被供給之液體原料並使氣化之液體原料氣體(GAS1)。
再者，剩下之個別氣體供給管線1B~1M係用以供給從無圖示之氣體供給源在氣體之狀態下被供給之正常氣體。其中，被設置離排氣部51最遠之位置的個別氣體供給管線1M係用以供給當作淨化氣體之氮氣(N2氣體)，剩下之個別氣體供給管線1B~1L為用以供給由正常氣體所構成之處理氣體(GAS2~12)。
在用以供給由正常氣體所構成之處理氣體(GAS2~12)之個別氣體供給管線1B~1L，從上游側依序設置有過濾器2、手動閥3、調節器4、壓力計5、第1氣體操作閥6、質量流量控制器7、第2氣體操作閥8。
再者，在個別氣體供給管線1B~1L，設置有自第1氣體操作閥6和質量流量控制器7之間分歧之分歧配管9，在該些分歧配管9各設置有第3氣體操作閥10。
在用以供給當作淨化氣體之氮氣(N2氣體)之個別氣體供給管線1M，從上游側依序設置有過濾器2M、手動閥3M、壓力開關11、調節器4M、壓力計5M、第1氣體操作閥6M、第2氣體操作閥8M。再者，設置有從第1氣體操作閥6M和第2氣體操作閥8M之間分歧之分歧配管9M，該分歧配管9M連接有被設置在上述個別氣體供給管線1B~1L之分歧配管9。
在用以供給液體原料氣體(GAS1)之個別氣體供給管線1A，從上流側依序設置有第1手動閥3A、第1氣體操作閥6A、過濾器12、第2手動閥13、具有氣化單元之 流量控制機器14、第3手動閥15、第2氣體操作閥8A。該過濾器12為用以除去液體原料中之微粒，防止顆粒混入至液體原料氣體中。
再者，在個別氣體供給管線1A，設置有自第1氣體操作閥6A和過濾器12間分歧之分歧配管9A，在該分歧配管9A各設置有第3氣體操作閥10A。該分歧配管9A與分歧配管9M連接。
並且，在個別氣體供給管線1A，設置有個別氣體供給管線1A之第3手動閥15、與第2氣體操作閥8A之間分歧之第2分歧配管16，在該分歧配管16設置有第4氣體操作閥17。
在上述分歧配管9A和分歧配管9N之連接部設置有逆止閥18。再者，分歧配管9A係連接於第2分歧配管16，在與分歧配管9A之第2分歧配管16之連接部附近，設置有第5氣體操作閥19。
在共通配管(歧管)50之個別氣體供給管線1A之連接部，和個別氣體供給管線1B之連接部之間，設置有氣體操作閥52和過濾器53。該過濾器53為用以除去流通於共通配管(歧管)50內之正常氣體之混合氣體中之微粒。再者，在共通配管(歧管)50的較個別氣體供給管線1A之連接部下游側，設置有壓力開關54、氣體操作閥55。
再者，在較用以供給液體原料氣體(GAS1)之個別氣體供給管線1A之具有氣化單元的流量控制機器14下 游側，如圖中虛線所示般，設置有用以加熱該部分之第1加熱器60。並且，較共通配管(歧管)50之氣體操作閥52下游側，如圖中虛線所示般，設置有用以加熱該部份之第2加熱器61。該些第1加熱器60、第2加熱器61係用以加熱流通於個別氣體供給管線1A及共通配管(歧管)50之內部之液體原料氣體，防止液體原料氣體液化。
如上述般，在本實施形態之混合氣體之供給裝置100中，在共通配管(歧管)50之最接近排氣部51之位置，設置有用以供給藉由具有氣化單元之流量控制機器14加熱自液體原料供給源被供給之液體原料而產生之液體原料氣體(GAS1)的個別氣體管線1A。再者，在用以供給該液體原料氣體(GAS1)之個別氣體供給管線1A，設置有用以除去液體原料中之微粒的過濾器12。然後，在較具有氣化單元之流量控制機器14下游側，於個別氣體供給管線1A及共通配管(歧管)50之雙方，不設置用以除去氣體中之微粒的過濾器。
依此，可以抑制包含液體原料氣體及液體原料氣體之混合氣體由於低傳導率之過濾器其壓力上升，液體原料氣體液化之情形。因此，即使較以往減少藉由第1加熱器60、第2加熱器61的加熱量，但亦可防止液體原料氣體液化。依此，較以往可以抑制對第1加熱器60、第2加熱器61通電之電力，可以謀求省能源化。
藉由上述第1加熱器60、第2加熱器61加熱時之加熱設定溫度，係被構成藉由第2加熱器61之加熱設定溫 度的第2溫度較第1加熱器60之加熱設定溫度之第1溫度低。
即是，第1加熱器60之加熱設定溫度(第1溫度)係被設成液體原料之蒸氣壓成為供給液體原料氣體之個別氣體供給管線1A之內部之壓力以上的溫度。並且，此時，因藉由液體原料氣體之流量，個別氣體供給管線1A之內部之壓力變動，故因應配管內部壓力變更加熱設定溫度，或即使以可以在該混合氣體之供給裝置100流動液體原料氣體之最大流量流通之時，亦設為滿足上述條件之加熱設定溫度。
另外，第2加熱器61之加熱設定溫度(第2溫度)係被設成液體原料之蒸氣壓成為共通配管(歧管)50之內部之液體原料體之分壓以上的溫度。因此，該第2加熱器61之加熱設定溫度(第2溫度)係低於第1加熱器60之加熱設定溫度(第1溫度)。如此一來，藉由控制個別氣體供給管線1A及共通配管(歧管)50之溫度，可以防止在該些配管內部液體原料氣體液化，並且因可以藉由所需最小限之電力防止液體原料體之液化，比起以往可以謀求省能源化。
並且，作為液體原料氣體之例，可舉出例如C5F8、C6F6、SiCl4、HF等。再者，如此之液體原料氣體並不限定於僅一種，即使同時使用數種亦可。
並且，本發明並不限定於上述實施型態及實施例，當然可作各種之變形。例如，處理腔室90並不限定於電漿 蝕刻裝置之情形，即使為CVD裝置等之成膜裝置之處理腔室亦可。再者，個別氣體供給管線之數量並不限定於13，即使為13個以上，或低於13皆可。
1A~1M‧‧‧個別氣體供給管線
14‧‧‧具有氣化單元之流量控制機器
50‧‧‧共通配管(歧管)
51‧‧‧排氣部
53‧‧‧過濾器
70‧‧‧混合氣體供給管線
60‧‧‧第1加熱器
61‧‧‧第2加熱器
90‧‧‧處理腔室
100‧‧‧混合氣體之供給裝置
第1圖為模式性表示本發明之一實施型態所涉及之混合氣體之供給裝置之概略構成的圖式。
1A~1M‧‧‧個別氣體供給管線
2‧‧‧過濾器
3‧‧‧手動閥
3A‧‧‧第1手動閥
4‧‧‧調節器
5‧‧‧壓力計
6‧‧‧第1氣體操作閥
6A‧‧‧第1氣體操作閥
7‧‧‧質量流量控制器
8‧‧‧第2氣體操作閥
8A‧‧‧第2氣體操作閥
9‧‧‧分歧配管
9A‧‧‧分歧配管
10‧‧‧第3氣體操作閥
10A‧‧‧第3氣體操作閥
11‧‧‧壓力開關
12‧‧‧過濾器
13‧‧‧第2手動閥
14‧‧‧具有氣化單元之流量控制機器
15‧‧‧第3手動閥
16‧‧‧第2分歧配管
17‧‧‧第4氣體操作閥
18‧‧‧逆止閥
19‧‧‧第5氣體操作閥
50‧‧‧共通配管(歧管)
51‧‧‧排氣部
52‧‧‧氣體操作閥
53‧‧‧過濾器
54‧‧‧壓力開關
55‧‧‧氣體操作閥
70‧‧‧混合氣體供給管線
60‧‧‧第1加熱器
61‧‧‧第2加熱器
90‧‧‧處理腔室
100‧‧‧混合氣體之供給裝置
1M‧‧‧個別氣體供給管線
2M‧‧‧過濾器
3M‧‧‧手動閥
4M‧‧‧調節器
5M‧‧‧壓力計
6M‧‧‧第1氣體操作閥
8M‧‧‧第2氣體操作閥
9M‧‧‧分歧配管

Claims (14)

  1. 一種混合氣體之供給方法，通過被連接於共通配管之複數的個別氣體供給管線而供給複數種氣體，並使該複數種氣體之混合氣體通過上述共通配管之排氣部而藉由混合氣體供給管線，供給至氣體使用對象，該混合氣體之供給方法之特徵為：於同時供給從氣體供給源在氣體之狀態下被供給的正常氣體，和利用氣化單元加熱從液體原料供給源被供給之液體原料並使氣化的液體原料氣體之時，相較於上述正常氣體，從設置在接近於上述排氣部之位置的上述個別氣體供給管線供給上述液體原料氣體，並且對用以除去上述正常氣體中之微粒之過濾器之後段供給上述液體原料氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之混合氣體之供給方法，其中在供給上述液體原料之配管設置過濾器，除去上述液體原料中之微粒，依此防止微粒混入至上述液體原料氣體中。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之混合氣體之供給方法，其中藉由第1加熱器將供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線的上述氣化單元和上述共通配管之連接部之間加熱至第1溫度，藉由第2加熱器將上述共通配管的至少供給上述液體 原料氣體之上述個別氣體供給管線之連接部和上述排氣部之間加熱至較上述第1溫度低之第2溫度。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之混合氣體之供給方法，其中上述第1溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之內部之壓力以上的溫度。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之混合氣體之供給方法，其中上述第2溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為上述共通配管內中之上述液體原料氣體之分壓以上的溫度。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之混合氣體之供給方法，其中上述氣體使用對象為電漿蝕刻裝置之處理腔室。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所記載之混合氣體之供給方法，其中上述液體原料氣體為C5F8、C6F6、SiCl4、HF中之至少一個。
  8. 一種混合氣體之供給裝置，通過被連接於共通配管之複數的個別氣體供給管線而供給複數種氣體，並使該複數種氣體之混合氣體通過上述共通配管之排氣部而藉由混合氣體供給管線，供給至氣體使用對象，該混合氣體之供給裝置之特徵為：被構成於同時供給從氣體供給源在氣體之狀態下被供 給的正常氣體，和利用氣化單元加熱從液體原料供給源被供給之液體原料並使氣化的液體原料氣體之時，相較於上述正常氣體，從設置在接近於上述排氣部之位置的上述個別氣體供給管線供給上述液體原料氣體，並且對用以除去上述正常氣體中之微粒之過濾器之後段供給上述液體原料氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之混合氣體之供給裝置，其中被構成在供給上述液體原料之配管設置過濾器，除去上述液體原料中之微粒，依此防止微粒混入至上述液體原料氣體中。
  10. 如申請專利範圍第8或9項所記載之混合氣體之供給裝置，其中被構成藉由第1加熱器將供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線的上述氣化單元和上述共通配管之連接部之間加熱至第1溫度，藉由第2加熱器將上述共通配管的至少供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之連接部和上述排氣部之間加熱至較上述第1溫度低之第2溫度。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載之混合氣體之供給裝置，其中上述第1溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為供給上述液體原料氣體之上述個別氣體供給管線之內部之壓力以上的溫度。
  12. 如申請專利範圍第10項所記載之混合氣體之供給裝置，其中上述第2溫度係上述液體原料之蒸汽壓成為上述共通配管內中之上述液體原料氣體之分壓以上的溫度。
  13. 如申請專利範圍第8或9項所記載之混合氣體之供給裝置，其中上述氣體使用對象為電漿蝕刻裝置之處理腔室。
  14. 如申請專利範圍第8或9項所記載之混合氣體之供給裝置，其中上述液體原料氣體為C5F8、C6F6、SiCl4、HF中之至少一個。
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