TWI631233B - 氣體產生裝置 - Google Patents

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TWI631233B TW106116675A TW106116675A TWI631233B TW I631233 B TWI631233 B TW I631233B TW 106116675 A TW106116675 A TW 106116675A TW 106116675 A TW106116675 A TW 106116675A TW I631233 B TWI631233 B TW I631233B
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佐藤貴翔
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東芝三菱電機產業系統股份有限公司
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Abstract

本發明的目的在於提供既謀求裝置整體的小型化又搭載有複數個氣體產生器單元的氣體產生裝置。本發明係具備：六台氣體產生器單元(4a至4f)，係分別具有氣體產生器(43)；一單位的多交流電源部(3001)，係將六個高頻交流電壓供給至六台氣體產生器單元(4a至4f)；一單位的氣體控制部(3003)，係對六台氣體產生器單元(4a至4f)的原料氣體及輸出氣體進行控制；及一單位的控制暨操作部構成部(3002)，係以供給各自相互獨立且具有所期望電力量的六個高頻交流電壓之方式執行交流電力控制動作。此外，六台氣體產生器單元(4a至4f)、一單位的多交流電源部(3001)、氣體控制部(3003)、及控制暨操作部構成部(3002)係一體地設置。

Description

氣體產生裝置
本發明係有關搭載有複數個氣體(gas)產生器單元(unit)的氣體產生裝置。
在半導體製造裝置中，係在對晶圓(wafer)面進行乾式清洗(dry cleaning)、蝕刻(etching)處理、阻劑(resist)剝離處理、絕緣薄膜處理時，使用利用放電且所產生的氣體濃度、流量相異的氣體產生器等各種氣體產生器，且在複數個半導體製造程序中需要複數個氣體產生器。
思考對半導體製造處理程序等中必須供給具代表性的臭氧(ozone)等氣體的多氣體處理程序，供給複數種氣體時的情形。此時，一般而言會考慮建構如下的氣體供給系統(system)：對應於多氣體處理程序，設置複數個各含有氣體產生器、氣體產生用電源、流量控制器(MFC；Mass Flow Controller)等元件的氣體產生機構，且由各氣體產生機構獨立地應對。
亦即，為了應對多氣體處理程序，氣體供給系統係必須將下述等元件分別設置複數個：氣體產生器、氣體產生用電源、經由控制原料氣體流量的MFC等而 供給至氣體產生器之原料氣體配管系統、用以輸出從氣體產生器產生的氣體之針對氣體之產生氣體的濃度偵測器、流量計之輸出氣體配管系統。
要建構如上述的應對多氣體處理程序的利用放電等而進行的氣體產生系統，係需要非常大的空間(space)，此外，在建構對多氣體處理程序進行統合性的控制來供給所產生的氣體之系統時，系統構成會更龐大，有成本(cost)面和配置空間等的問題點，於實用上有許多不利點。
習知技術中，對應於多氣體處理程序的第一代氣體產生裝置係藉由搭載複數台由氣體產生器單元、氣體產生用電源單元、氣體控制單元、及電氣控制單元所組成的單元群而實現。其中，氣體控制單元係令經由控制原料氣體流量的MFC等而供給至氣體產生器的原料氣體配管系統、及具有針對從氣體產生單元內的氣體產生器產生的氣體即輸出氣體的濃度偵測器、流量計之輸出氣體配管系統等予以一體化而成之單元。電氣控制單元係對氣體控制單元及輸出氣體的濃度和氣體量進行控制之單元。
如上述的第一代的氣體產生裝置係必須構成為設置複數個前述單元群，因裝置構成會變大，故在增加單元群數量方面有困難。
在對應於多氣體處理程序的第二代氣體產生裝置中，就供給氣體至多氣體處理程序的氣體供給方式而言，係構成為具有臭氧氣體供給，就搭載有複數台氣體 產生器單元的氣體產生裝置而言，例如可舉出下述之專利文獻1所揭示的臭氧系統和專利文獻2所揭示的臭氧氣體供給系統。
例如，在前述專利文獻1所揭示的臭氧系統的情形下，所採用的是將一組臭氧產生器的容量提高，令輸出臭氧氣體的配管系統分歧成複數個配管，階段性(step)地令供給至各配管的預定流量、預定濃度的臭氧氣體輸出至多臭氧處理裝置之方式的臭氧氣體供給系統。
此外，在前述專利文獻2所揭示的臭氧氣體供給系統的情形下，係在一組臭氧產生單元搭載有氣體產生器、氣體產生用電源、經由控制原料氣體流量的MFC等而供給至氣體產生器的原料氣體配管系統、用以輸出從氣體產生器產生的氣體的針對氣體之產生氣體的濃度偵測器、流量計等而一體化，採用將該一體化的臭氧產生單元多段搭載之構成。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特表2009-500855號公報(專利文獻1之第2圖、第3圖、第5圖)
專利文獻2：國際專利公開第2011/065087號
在前述的第一代的氣體產生裝置中，係將 為了進行氣體供給所需的氣體產生部、令氣體產生用的電源供給部、對氣體供給暨輸出控制部及裝置整體進行管理的電氣控制部分別予以單元化而構成為一單位的氣體產生機構。當將如上述的多數個依功能而單元化的元件整合成一單位的氣體產生機構時，為了要搭載複數台氣體產生機構而令獨立規格的氣體輸出時，必須搭載複數台依各者功能而區分開來的單元，而有由複數個氣體產生機構所組成的氣體產生裝置的空間會變大等問題點。
就上述問題的解決方案之一而言，可舉出屬於第二代的氣體產生裝置(之一)的前述專利文獻1所揭示的臭氧系統。前述專利文獻1所揭示的臭氧系統所採用的構成係如前述，輸出產生自一個氣體產生器的氣體，令進行輸出的配管系統形成為分配配管。因此，所產生的氣體流量和所產生的氣體濃度係必須以固定的狀態供給至多氣體處理裝置，供給氣體至各氣體處理裝置的處理氣體供給條件係只有單一條件而共通化，會有無法將所產生的氣體流量和濃度獨立地為可變控制為相對應的氣體處理裝置用之問題點。
此外，在前述專利文獻1所揭示的臭氧系統中，由於將產生自一個氣體產生器的氣體供給至多氣體處理裝置，因此當氣體產生器故障時，便有將對全部供給對象的氣體處理裝置的氣體供給予以停止之必要等，而有關於氣體供給的可靠度低的問題點。
就前述問題的另一個解決方案而言，有一 種屬於第二代的氣體產生裝置(之一)的前述專利文獻2所揭示的臭氧氣體供給系統。臭氧氣體供給系統係構成如前述，係將一體化的臭氧產生單元多段搭載，故能夠針對複數個進行產生的氣體處理裝置各者對所產生的氣體流量和濃度獨立地進行可變控制。
然而，複數個臭氧產生單元係分別具備產生臭氧所需的全部週邊機器的功能，故有必須在每個單元設置週邊機器而在裝置整體的小型(compact)化方面無法減少週邊機器之數量、有製作成本等限制、臭氧產生單元各者的重量增加、修補維護(maintenance)耗時等問題點。
本發明的目的在於解決前述問題點，提供一種既謀求裝置整體的小型化又搭載有複數個氣體產生器單元的氣體產生裝置。
本發明的氣體產生裝置係具備分別具有產生輸出氣體的氣體產生器之複數個氣體產生器單元；前述氣體產生裝置係具備：多交流電源部，係於前述複數個氣體產生器單元間共有者，將複數個交流電壓供給至前述複數個氣體產生器單元；及氣體控制部，係於前述複數個氣體產生器單元間共有者，對由前述複數個氣體產生器單元所供給的原料氣體、及由前述複數個氣體產生器單元所產生的輸出氣體進行控制；前述氣體控制部係含有：複數個質量流量控制器，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別控制輸入至相對應的氣體產生器單元的原料 氣體的流量、亦即原料氣體流量；複數個自動壓力控制器，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別控制相對應的氣體產生器單元的氣體產生器內的壓力、亦即即內部壓力；及複數個氣體濃度計，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別檢測出相對應的氣體產生器單元的氣體產生器所輸出的輸出氣體的濃度以作為檢測濃度；前述氣體產生裝置係復具備：交流電源控制部，係執行對前述多交流電源部的交流電力控制動作；前述交流電力控制動作係含有：就前述複數個交流電壓，至少根據相對應的氣體濃度計所檢測出的檢測濃度來控制相對應的交流電壓的電力量之動作；前述複數個氣體產生器單元、前述多交流電源部、前述氣體控制部及前述交流電源控制部係一體地設置。
本發明的氣體產生裝置係針對複數個氣體產生器單元，將各為一單位的多交流電源部、氣體控制部及交流電源控制部予以一體地構成，故實現電源部的共通化與氣體控制部的集積配置，既謀求裝置整體的小型化又能夠搭載複數個氣體產生器單元。
本發明的目的、特徵、態樣、及優點係透過以下的詳細說明與所附圖式而更加清楚明白。
1、1B、1C‧‧‧氣體產生裝置
3、3B、3C‧‧‧電源暨氣體控制單元
4a至4f‧‧‧氣體產生器單元
4g‧‧‧外部的氣體產生器單元
11A、11AD至11AG、11AX、11B、11BD至11BG、11BX‧‧‧原料氣體供給口
11C、11CG‧‧‧原料氣體配管口
12A、12B‧‧‧配管
12C‧‧‧氣體輸出配管口
14A至14C‧‧‧輸入端子部
31‧‧‧顯示暨操作面板
32‧‧‧換流器
32G‧‧‧閘極控制電路
33a至33f‧‧‧反向器
33G‧‧‧反向器控制電路
34a至34f‧‧‧電抗器
35a至35f‧‧‧電流檢測器
37‧‧‧CPU基板
38a至38f‧‧‧MFC
38g‧‧‧外部用MFC
39a至39f‧‧‧氣體濃度計
41a至41f‧‧‧原料供給口
42a至42f‧‧‧氣體輸出口
43‧‧‧氣體產生器
44‧‧‧變壓器
45a至45f‧‧‧電力輸入端子
46‧‧‧冷卻水配管
48至50‧‧‧配管路徑群
65a至65f‧‧‧電力輸出端子
65g‧‧‧外部的電力輸出端子
111d至111g、111x‧‧‧配管
301a至301f‧‧‧APC
301g‧‧‧外部用APC
3001、3001C‧‧‧多交流電源部
3002、3002C‧‧‧控制暨操作部構成部
3003、3003B、3003C‧‧‧氣體控制部
第1圖係示意性顯示屬於本發明實施形態1的氣體產 生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。
第2圖係示意性顯示實施形態1的氣體產生裝置的複數個氣體產生器單元的構成之說明圖。
第3圖係顯示從正面觀看實施形態1的氣體產生裝置之各構成部的一配置例的概要之說明圖。
第4圖係顯示從實施形態1的氣體產生裝置的背面所觀察到之各構成部及配管的一配置例的概要之說明圖。
第5圖係示意性顯示屬於本發明實施形態2的氣體產生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。
第6圖係顯示從實施形態2的氣體產生裝置的背面所觀察到之各構成部及配管的一配置例的概要之說明圖。
第7圖係示意性顯示屬於本發明實施形態3的氣體產生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。
第8圖係顯示從實施形態3的氣體產生裝置的背面所觀察到之各構成部及配管的一配置例的概要之說明圖。
<實施形態1>
針對本發明實施形態1的氣體產生裝置，參照第1圖至第4圖進行說明。第1圖至第4圖的概要如下。第1圖係示意性顯示屬於本發明實施形態1的氣體產生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。第2圖係示意性顯示實施形態1的氣體產生裝置的複數個氣體產生器單元的構成之說明圖。第3圖係顯示從正面觀看實施形態1的 氣體產生裝置之各構成部的一配置例的概要之說明圖。第4圖係顯示從實施形態1的氣體產生裝置的背面所觀察到之各構成部的配管的一配置例的概要之說明圖。
(整體構成)
就本發明的整體構成而言，如第3圖及第4圖所示，係顯示實施形態1的氣體產生裝置1中之電源暨氣體控制單元3與分別具有氣體產生器(臭氧產生器)43的六台氣體產生器單元4a至4f(複數個氣體產生器單元)之配置例，且顯示氣體配管的配置構成、電氣配線的配置構成。
以下，針對氣體產生裝置1的電源暨氣體控制單元3與氣體產生器單元4a至4f，參照第1圖及第2圖進行說明。
如第2圖所示，氣體產生器單元(臭氧氣體產生器單元)4a至4f係分別形成相同的構成。以下，以氣體產生器單元4a為代表進行說明。氣體產生器單元4a係具有氣體產生器(臭氧產生器)43及變壓器(transformer)44以作為主要構成，從藉由配管而連結的原料供給口41a輸入原料氣體，從藉由配管而連結的氣體輸出口42a輸出所產生的臭氧氣體以作為輸出氣體。此外，氣體產生器(臭氧產生器)43係藉由循環的冷卻水配管46進行冷卻。
關於變壓器44係在變壓器的一次側經由端子45接受從電源暨氣體控制單元3輸出的高頻交流電壓，高頻交流電壓係在變壓器的二次側升壓成高電壓。藉由將 該升壓成高電壓的電壓施加至氣體產生器43的高壓端子與接地部(本體部)間，而在形成於氣體產生器43內所設置的電極之間的氣體空間部(放電空間部)會發生介電質阻障放電(Dielectric Barrier Discharge)，藉此，將供給至氣體空間部內的原料氣體轉換成臭氧氣體，以產生作為輸出氣體的臭氧氣體。
另外，在藉由變壓器44升壓成高電壓時，利用內建於變壓器44的電感(inductance)與氣體產生器43的靜電電容產生諧振，藉此提高電源部的功率因數，而能夠以高效率獲得高電壓。
另外，以下，在意指氣體產生器單元4a至4f的單體或統稱時，有時會簡化表記為「氣體產生器單元4」。
在實施形態1中，係針對將原料氣體作為高純度氧氣、採用無氮(nitrogen-free)的高純度的氣體產生器43作為氣體產生器，以多腔(chamber)產生單元的形式發揮功能的氣體產生器單元4a至4f的構成及動作等進行說明。
接著，針對設置在氣體產生裝置1的一台電源暨氣體控制單元3的構成，參照第1圖進行說明。
如第1圖所示，電源暨氣體控制單元3係由多交流電源部3001、控制暨操作部構成部3002、及氣體控制部3003所構成。
控制暨操作部構成部3002係由顯示暨操作面板(panel)31、及CPU(Central Processing Unit；中央處理 器)基板37所構成。
在氣體控制部3003中，MFC(Mass Flow Controller；質量流量控制器)38a至38f係從原料氣體供給口11B接受原料氣體，MFC 38a至38f係與氣體產生器單元4a至4f一對一地對應設置，以MFC 38a至38f分配要供給至氣體產生器單元4a至4f各者之氣體產生器(臭氧產生器)43的原料氣體的氣體流量，再經由氣體產生器單元4a至4f各者的原料氣體配管口11C供給至相對應的氣體產生器單元4。另外，以下，在意指MFC 38a至38的單體或統稱時，有時會簡化表記為「MFC 38」。
在各MFC 38中，係有以從顯示暨操作面板31指示的信號為根據的氣體流量設定信號從CPU基板37傳送過來，且以成為氣體流量設定信號所指示的原料氣體流量之方式控制通過MFC 38的原料氣體的流量。此外，將於MFC 38的輸入時在MFC 38內檢測出的原料氣體的檢測氣體流量信號值，經CPU基板37傳送回顯示暨操作面板31，CPU基板37係根據檢測氣體流量，將流至各氣體產生器單元4的氣體產生器43的原料氣體流量顯示在顯示暨操作面板31上，藉此，管理原料氣體流量。
此外，從各氣體產生器單元4的氣體產生器43產生的臭氧氣體、亦即輸出氣體，係以配管12A接收，經由氣體濃度計39a至39f及APC(Auto Pressure Controller；自動壓力控制器)301a至301f而從配管12B輸出。氣體濃度計39a至39f及APC 301a至301f係分別與氣體產生器單 元4a至4f一對一地對應設置。另外，以下，在意指氣體濃度計39a至39f的單體或統稱時，有時會簡化表記為「氣體濃度計39」；在意指APC 301a至301f的單體或統稱時，有時會簡化表記為「APC 301」。
由各氣體濃度計39所檢測出的檢測濃度(信號)係經由CPU基板37傳送至顯示暨操作面板31，CPU基板37係根據檢測濃度，將各氣體產生器單元4所產生之屬於臭氧氣體濃度之輸出氣體濃度的狀態顯示在顯示暨操作面板31上。
如上所述，氣體濃度計39a至39f係與氣體產生器單元4a至4f相對應設置，且分別檢測出相對應的氣體產生器單元4的氣體產生器43所輸出的輸出氣體的濃度。
在APC 301a至301f中，係有氣體壓力設定信號根據從顯示暨操作面板31所指示的信號而從CPU基板37傳送過來，以成為氣體壓力設定信號所指示的輸出氣體壓力之方式控制相對應的氣體產生器43的輸出側(上游側)的輸出氣體壓力。此外，將於APC 301的輸入時在APC 301內檢測出的檢測壓力，經由CPU基板37傳送回顯示暨操作面板31，CPU基板37係根據檢測壓力，將從各氣體產生器單元4的氣體產生器43輸出的輸出氣體壓力顯示在顯示暨操作面板31上，藉此管理輸出氣體壓力。
使用APC 301a至301f進行的氣體壓力控制係藉由上游壓的控制、亦即藉由控制各氣體產生器單元4 的氣體產生器43的輸出側的輸出氣體壓力，而最終使氣體產生器43內的壓力即內部壓力成為預定壓力P之壓力控制。
如第1圖所示，在多交流電源部3001中，係從輸入端子部14A接收預定電力之量的商用交流電壓的供給，將該交流電壓以換流器(converter)32進行整流，轉換並控制成以預定的穩定直流電壓VDC形成的一定值。將以換流器32轉換成直流的電壓輸入至複數個反向器(inverter,又稱逆變器)33a至33f，藉此，作為反向器33a至33f的輸出分配成為複數個高頻交流電壓，以設置在反向器33a至33f的輸出部的電抗器(reactor)34a至34f整形高頻交流電壓的波形，從電力輸出端子65a至65f向氣體產生器單元4a至4f的電力輸入端子45a至45f輸出滿足預定之電力量的六個高頻交流電壓。另外，以下，在意指反向器33a至33f的單體或統稱時，有時會簡化表記為「反向器33」。
另外，閘極(gate)控制電路32G係按照來自CPU基板37的指令對換流器32內的功率(power)元件進行導通/關斷(on/off)控制，以將換流器32的輸出電壓升壓成預定的直流電壓VDC，並且將直流電壓VDC穩定地控制為一定值。
此外，電流檢測器35a至35f係檢測出從換流器32獲得、且供給至輸入一定值之直流電壓VDC的反向器33a至33f各者的直流電流(的電流值)IDC，該檢測出的電 流IDC係以供給至各反向器33之功率(=VDC×IDC)的形式匯入CPU基板37。在CPU基板37內，以使來自電流檢測器35a至35f的直流電流IDC成為在反向器33a至33f各者間相互獨立的值且能夠將所期望的電力供給至反向器33a至33f之方式，從CPU基板37經由反向器控制電路33G將控制信號賦予至反向器33a至33f各者，以執行對反向器33a至33f各者的獨立的回授(feed back)控制。結果，在反向器33a至33f係獲得各自獨立的電力量的電力之供給，故反向器33a至33f係能夠輸出各者相互獨立、滿足所期望電力量的高頻交流電壓。
如上所述，多交流電源部3001係輸出與氣體產生器單元4a至4f對應的六個所期望的交流高頻電壓，氣體控制部3003係具有將原料氣體分配成為複數個氣體流量並供給至氣體產生器單元4a至4f，並且對所產生的輸出氣體的濃度及各氣體產生器單元4的氣體產生器43內的氣體壓力進行調整之功能。
如前所述，由顯示暨操作面板31及CPU基板37構成控制暨操作部構成部3002。
顯示暨操作面板31係設置在電源暨氣體控制單元3前側之面的顯示暨操作面板，依使用該顯示暨操作面板31所設定的條件，將指示要從多交流電源部3001供給的複數個高頻交流電壓的有效功率量(=VDC×IDC)之控制信號，輸出至多交流電源部3001的閘極控制電路32G及反向器控制電路33G。接著，藉由閘極控制電路32G將 換流器32的輸出電壓控制為一定電壓值VDC，藉由電流檢測器35a至35f控制電路33G檢測出所供給的直流電流IDC，以使該檢測出的直流電流值滿足所期望之功率量的電流值之方式進行回授控制，藉此從反向器33a至33f輸出複數個高頻交流電壓。因此，藉由控制暨操作部構成部3002設定供給至反向器33a至33f的功率量，且從電力輸出端子65a至65f輸出具有依所設定的功率量而決定的電壓值的複數個高頻交流電壓。
控制暨操作部構成部3002係從CPU基板37將控制信號(氣體流量設定信號及氣體壓力設定信號)賦予至氣體控制部3003的MFC 38a至38f及APC 301a至301f，藉此，控制氣體控制部3003的(氣體產生器單元4a至4f用的)原料氣體流量、氣體產生器43內的內部壓力。此時，以CPU基板37進行的控制內容係取決於從顯示暨操作面板31接收的設定信號。
結果，在氣體控制部3003內，MFC 38a至38f係分別根據相對應的氣體流量設定信號，控制供給至氣體產生器單元4a至4f的原料氣體流量；APC 301a至301f係分別根據相對應的氣體壓力設定信號，以使氣體產生器單元4a至4f內的氣體產生器43的內部壓力成為預定壓力P之方式，對相對應的氣體產生器43的上游壓(氣體產生器43的輸出側的輸出氣體的壓力)進行一定值控制。
如上所述，MFC 38a至38f係與氣體產生器單元4a至4f相對應設置，分別控制輸入至相對應的氣體 產生器單元4的原料氣體的流量、亦即原料氣體流量；APC 301a至301f係與氣體產生器單元4a至4f對應設置，且分別自動控制相對應的氣體產生器單元4的氣體產生器43內的壓力、亦即內部壓力。
如上所述，在接收了來自顯示暨操作面板31的設定信號的CPU基板37的控制下，亦即，在控制暨操作部構成部3002的控制下，執行以氣體控制部3003進行的氣體控制動作。
此外，CPU基板37係根據MFC 38a至38f、APC 301a至301f及氣體濃度計39a至39f所檢測出的檢測氣體流量、檢測壓力及檢測濃度，將氣體產生裝置1整體的運行狀態顯示在前側之面的顯示暨操作面板31上。
此外，控制暨操作部構成部3002係對多交流電源部3001執行下述的交流電力控制動作：設定要供給至多交流電源部3001內的反向器33a至33f各者的電力量，且令分別依所設定的電力量決定電壓值的複數個高頻交流電壓(複數個交流電壓)輸出。以下，詳細說明此點。
控制暨操作部構成部3002係根據由MFC 38a至38f中之相對應的MFC所檢測出的檢測氣體流量、由APC 301a至301f中之相對應的APC所檢測出的檢測壓力、及由氣體濃度計39a至39f中之相對應的氣體濃度計所檢測出的檢測濃度，以達到目標濃度之方式，求出氣體產生器單元4a至4f中之相對應的氣體產生器單元4的氣體產生器43的最佳的交流電源的電力量。接著，控制暨操 作部構成部3002係執行下述的交流電力控制動作：設定滿足所求得之電力量的直流設定值I0，以使由電流檢測器35a至35f所檢測出的直流電流IDC成為直流設定值I0的方式進行，藉此使高頻交流電壓(交流電壓)輸出。
如上所述，交流電力控制動作係為下述的控制動作：就供給至氣體產生器單元4a至4f的複數個高頻交流電壓，除了根據相對應的氣體濃度計39所檢測出的檢測濃度，還根據相對應的MFC 38所檢測出的檢測氣體流量、及相對應的APC 301所檢測出的檢測壓力，來求取供給至反向器33a至33f中相對應的反向器33的電力量的最佳值，令滿足最佳值電力量的交流電壓從反向器33輸出。
如上所述，作為交流電源控制部發揮功能的控制暨操作部構成部3002係將控制信號賦予至閘極控制電路32G及反向器控制電路33G而對多交流電源部3001執行交流電力控制動作。結果，以使供給至氣體產生器單元4a至4f中之相對應的氣體產生器單元4的氣體產生器43的電力量成為所期望之電力量之方式執行對反向器33a至33f的回授控制，故能夠使所期望的高頻交流電壓從各反向器33輸出。亦即，交流電力控制動作係成為下述動作：針對要供給的複數個高頻交流電壓，控制暨操作部構成部3002係至少根據由相對應之氣體濃度計39所檢測出的檢測濃度來控制相對應的高頻交流電壓的電力量。
實施形態1的氣體產生裝置1的控制暨操作 部構成部3002係藉由執行前述交流電力控制動作，而能夠對氣體產生器單元4a至4f中之相對應的氣體產生器單元4供給電壓值滿足電力量的的高頻交流電壓，其中該電力量係合適於原料氣體的氣體流量、氣體產生器43內的內部壓力、及輸出氣體的設定氣體濃度之電力量。
如上所述，控制暨操作部構成部3002係除了根據由氣體濃度計39a至39f中之相對應的氣體濃度計39所檢測出的檢測濃度，還根據由MFC 38a至38f中之相對應的MFC 38所檢測出的檢測氣體流量、由APC 301a至301f中之相對應的APC 301所檢測出的檢測壓力，來對多交流電源部3001執行交流電力控制動作。結果，以供給至氣體產生器單元4a至4f中之相對應的氣體產生器單元4的氣體產生器43的電力量成為所期望的一定值之方式，從多交流電源部3001輸出高頻交流電壓。
如第3圖所示，從正面觀看實施形態1的氣體產生裝置1時，係在上部搭載電源暨氣體控制單元3，能夠使用設置在電源暨氣體控制單元3前側之面的顯示暨操作面板31，且按每個氣體產生器單元4進行設定條件和裝置的啟動指令，將反映於該設定條件和裝置的啟動指令的控制信號從控制暨操作部構成部3002內的CPU基板37傳送至多交流電源部3001和氣體控制部3003。
結果，在各氣體產生器單元4中，交流電壓係經由變壓器44施加至氣體產生器43，並且，屬於原料氣體之高純度氧氣係供給至各氣體產生器單元4。此外， 施加至各氣體產生器單元4的氣體產生器43內的電極間(放電空間部)，且在該電極間產生介電質阻障放電(無聲放電)，藉此供給至放電空間部內的原料氣體會藉由放電現象而轉換成臭氧氣體，而能夠取出高濃度、高純度的臭氧氣體。
如第4圖所示，從背面觀看實施形態1的氣體產生裝置1時，在氣體產生裝置1背面上顯示有往各氣體產生器單元4的電氣配線系統及原料氣體的供給系統以及將所產生之臭氧氣體予以取出的氣體輸出系統。
在第4圖中，於輸入端子部14B接受來自外部的輸入端子部14A之單相或三相商用交流電壓，從該輸入端子部14B供給至電源暨氣體控制單元3的輸入端子部14C。在電源暨氣體控制單元3的輸入端子部14C與輸入端子部14B之間係理所當然裝設有裝置的輸入斷路器(breaker)、進行電力開關控制的導體(conductor)、去雜訊(noise cut)用濾波器(filter)，但為了說明上的方便，在第4圖中係省略圖示。
在電源暨氣體控制單元3中，係從外部(輸入端子部14A)接受商用交流電壓，且經由輸入端子部14B及14C(在第1圖中並未圖示)後以換流器32進行整流，再以六台反向器33a至33f轉換成六個高頻交流電壓，將該六個高頻交流電壓輸出至電源暨氣體控制單元3的電力輸出端子65a至65f，再傳輸至與電力輸出端子65a至65f電性連接的氣體產生器單元4a至4f的電力輸入端子45a至 45f。
此外，從原料氣體的供給系統說明氣體輸出系統時，從氣體產生裝置1的原料氣體供給口11A供給屬於原料氣體之高純度氧氣，該原料氣體係從原料氣體供給口11A供給至電源暨氣體控制單元3的原料氣體供給口11B。
如第1圖所示，原料氣體供給口11B、原料氣體配管口11C間的氣體控制部3003係設置有與氣體產生器單元4a至4f相對應的MFC 38a至38f，故原料氣體會經由電源暨氣體控制單元3的氣體控制部3003內的MFC 38a至38f而分配成為複數個原料氣體，再從原料氣體配管口11C供給至各氣體產生器單元4。此外，如第4圖所示，原料氣體配管口11C與原料供給口41a至41f之間係藉由配管路徑群48而連結，藉此能夠將六個原料氣體供給至氣體產生器單元4a至4f的氣體產生器43。
此外，在各氣體產生器單元4係具有用以冷卻氣體產生器43的放電熱的水冷功能，從各配管46供給並排出冷卻水，藉由令冷卻水循環而進行冷卻。
氣體產生器單元4a至4f係從電力輸入端子45a至45f供給預定電力的高頻交流電壓，從原料氣體配管口11C供給原料氣體。此外，以各氣體產生器單元4內的變壓器44升壓成高電壓，將升壓電壓施加至氣體產生器43。如此一來，在氣體產生器43的放電空間部內會產生介電質阻障放電，將供給至放電空間部內的原料氣體轉換成 高濃度、高純度的臭氧氣體，藉此使臭氧氣體產生，以所產生的臭氧氣體作為輸出氣體，且從氣體輸出口42a至42f輸出。
氣體輸出口42a至42f與配管12A之間係藉由配管路徑群49而連結，藉此能夠將六個輸出氣體(臭氧氣體)從氣體產生器單元4a至4f的氣體產生器43輸出。
從氣體產生器單元4a至4f的氣體產生器43產生的輸出氣體係從氣體輸出口42a至42f供給至電源暨氣體控制單元3的配管12A。
如第1圖所示，配管12A、配管12B間的氣體控制部3003係設置有氣體濃度計39a至39f及APC 301a至301f，故經由電源暨氣體控制單元3的氣體控制部3003內的氣體濃度計39a至39f及APC 301a至301f將輸出氣體從配管12B輸出。
如第4圖所示，配管12B、氣體輸出配管口12C間係藉由配管路徑群50而連結。從氣體輸出配管口12C供給至氣體產生裝置1外部的六個(複數個)半導體製造處理程序的多氣體處理程序用，以相應於多氣體處理程序各者的輸出氣體的氣體濃度及氣體流量進行利用。
就氣體產生裝置1而言，係構成為在原料氣體供給口11A、11B間或原料氣體供給口11B、原料氣體配管口11C間等原料氣體供給部設置去除雜質的氣體過濾器(gas filter)，且在配管12A、12B間或配管12B、氣體輸出配管口12C間、氣體輸出配管口12C的輸出側等設置氣體 過濾器。關於該等構成零件，由於並不屬於直接相關的發明範疇，故為了說明上的方便，在第4圖中係省略圖示。
如上所述，實施形態1的氣體產生裝置1係針對氣體產生器單元4a至4f(複數個氣體產生器單元)，將各為一單位的多交流電源部3001、氣體控制部3003及控制暨操作部構成部3002(交流電源控制部)予以以一體地構成，故既謀求裝置整體的小型化又例如能夠搭載六個(複數個)氣體產生器單元4。
具體而言，實施形態1的氣體產生裝置1係針對作為輸出氣體產生器而分別具有產生臭氧氣體的氣體產生器(臭氧產生器)43的六個氣體產生器單元4a至4f(複數個臭氧氣體產生器單元)，將各為一單位的多交流電源部3001、氣體控制部3003及控制暨操作部構成部3002予以一體地構成。因此，氣體產生裝置1係既謀求裝置整體的小型化又能夠搭載各具有氣體產生器(臭氧產生器)43的六個氣體產生器單元4。
如上所述，實施形態1的氣體產生裝置1係將六個氣體產生器單元4a至4f與電源暨氣體控制單元3加以統合化，藉此能夠從一個氣體產生裝置1輸出相互獨立的六個輸出氣體，且可在縮減氣體產生裝置1之設置面積的場所統籌控制六個輸出氣體。
亦即，氣體產生裝置1係能夠以一單位的電源暨氣體控制單元3，依據利用輸出氣體的氣體處理程序內容，而從複數個氣體產生器單元4a至4f供給具有不同 規格之氣體流量、濃度的複數個輸出氣體，從而能夠進行各氣體處理程序中使用的氣體的品質管理。
此外，係構成為在氣體產生裝置1內將氣體產生器單元4a至4f與電源暨氣體控制單元3予以分離，藉此有各單元變得輕量化，且在維護時容易更換單元之優點。
除此之外，氣體產生器單元4a至4f係構成為分別基本上僅搭載變壓器44與氣體產生器43，故氣體產生器43的更換等維護亦變得容易。此外，由於搭載有複數個氣體產生器單元4a至4f，故即使一部分的氣體產生器單元4發生故障，仍能夠藉由正常動作的其他氣體產生器單元4來供給輸出氣體，故亦能夠在氣體供給方面維持高度的可靠度。
<實施形態2>
針對屬於本發明實施形態2的氣體產生裝置1B，參照第5圖及第6圖進行說明。第5圖係示意性顯示屬於本發明實施形態2的氣體產生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。第6圖係顯示從實施形態2的氣體產生裝置的背面觀察到之各構成部及配管的一配置例的概要之說明圖。
以下，就實施形態2而言，鑒於基本發明思想與實施形態1相同，而以與實施形態1的相異點為中心進行說明，對於與實施形態1相同的構成部係標註相同的 元件符號且適當地省略說明。
在實施形態1的氣體產生裝置1中，係為就原料氣體而言供給一種原料氣體之構成，而就實施形態2的氣體產生裝置1B而言，係以相互獨立的方式供給複數種原料氣體，藉此便能夠利用各種半導體製造裝置的半導體製造處理程序和其他處理用途所需之來自氣體產生裝置1B的複數種產生氣體。
如第5圖及第6圖所示，在實施形態2的氣體產生裝置1B中係搭載有：電源暨氣體控制單元3B，係供給四種原料氣體(第一氣體至第四氣體)以作為原料氣體；及氣體產生器單元4a至4f，係輸出六種輸出氣體。
如第5圖及第6圖所示，在一台氣體產生裝置1B中，與實施形態1的氣體產生裝置1同樣地，搭載有能夠產生複數個放電現象的多腔產生器單元、亦即即氣體產生器單元4a至4f。此外，與實施形態1的氣體產生裝置1同樣地，氣體產生裝置1B係針對氣體產生器單元4a至4f設置有輸出複數個高頻交流電壓的多交流電源部3001。
另一方面，關於氣體控制部3003B，原料氣體供給口11B係由相互獨立的四個原料氣體供給口11BX、11BD、11BE及11BF所構成，原料氣體供給口11BX係經由配管111x而共通連接至MFC 38a至38c。另一方面，原料氣體供給口11BD至11BF係經由配管111d至111f而以一對一的關係連接至MFC 38d至38f。
亦即，藉由氣體控制部3003B，從原料氣體 供給口11BX供給之屬於原料氣體之第一氣體係在以三個系統的原料用的MFC 38a至38c分配後，作為氣體產生器單元4a至4c的氣體產生器43的原料氣體而供給。
此外，藉由氣體控制部3003B，從原料氣體供給口11BD至11BF供給的互不相同之屬於三種原料氣體之第二氣體、第三氣體及第四氣體係經由MFC 38d至38f，作為氣體產生器單元4d至4f的氣體產生器43的原料氣體而供給。
如上所述，氣體控制部3003B係具有以使四種原料氣體(複數種原料氣體)分別供給至氣體產生器單元4a至4f中之相對應的氣體產生器單元4之方式設置的含有配管111x、配管111d、配管111e及配管111f的原料氣體路徑。
因此，氣體控制部3003B係構成為針對六個氣體產生器單元4a至4f，供給以第一氣體至第四氣體分類的四種原料氣體(複數種原料氣體)，此點係不同於實施形態1的氣體控制部3003。
此外，在氣體控制部3003B中，與實施形態1的氣體控制部3003同樣地，由於以氣體產生器單元4a至4f的氣體產生器43進行生成，故在配管12A、12B間設置有：用以將氣體壓力自動控制在預定壓力P的APC301a至301f、及用以檢測從氣體產生器單元4a至4f的氣體產生器43產生的輸出氣體的氣體濃度值作為檢測濃度的氣體濃度計39a至39f。
如上所述，實施形態2的氣體產生裝置1B的電源暨氣體控制單元3B係含有上述構成的氣體控制部3003B、及與實施形態1相同構成的多交流電源部3001及控制暨操作部構成部3002。
如第5圖及第6圖所示，就構成所供給之原料氣體的氣體流路的原料氣體供給口11A而言，係設置相互獨立的四個原料氣體供給口11AX、11AD、11AE及11AF。此外，原料氣體供給口11AX及11AD至11AF、與原料氣體供給口11BX及11BD至11BF，係經由配管路徑群51而以一對一的關係連結。
原料氣體供給口11AX、11BX間係與實施形態1同樣地以高純度氧氣作為原料氣體(第一氣體)，如第5圖及第6圖所示，在氣體控制部3003B內分成三道氣體流路，供給至氣體產生器單元4a至4c的氣體產生器43。接著，從氣體產生器單元4a至4c各者的氣體產生器43令高純度臭氧氣體輸出，藉此輸出產生氣體流量、濃度互異的臭氧氣體，而能夠在外部的多氣體處理程序進行利用。因此，就氣體產生器單元4a至4c而言，係與實施形態1的氣體產生器單元4a至4f同樣地，將第一氣體供給至對應的氣體產生器43，且將氣體產生器43所產生的臭氧氣體作為輸出氣體從氣體輸出配管口12C輸出。
在原料氣體供給口11AD、11BD間、及原料氣體供給口11AE、11BE間，係採用以高純度氧氣(第1部分原料氣體)為基底(base)而將微量的第2部分原料氣體添 加至高純度氧氣而成的混合原料氣體，以作為氣體產生器單元4d的氣體產生器43用的第二氣體及氣體產生器單元4e的氣體產生器43用的第三氣體。
就第2部分原料氣體而言，可考慮碳系(CO2氣體、CO氣體、乙烷C2H6、丙烷C3H8、CF4等)氣體、氫系(H2、HF、HCL、HBr、H2S等)氣體、氮系(N2、NO2、N2O、NH3等)氣體、及氟系(F2、SF6、C3F8等)氣體中之至少一種氣體。
此外，對氣體產生器單元4d及4e的氣體產生器43供給不同於高純度氧氣的上述混合原料氣體、亦即第二氣體及第三氣體，藉此，利用以氣體產生器單元4d及4e的氣體產生器43進行的放電現象而將特殊的產生氣體作為輸出氣體，而能夠利用於氣體產生裝置1外部的半導體製造裝置的氣體處理程序。另外，就特殊的產生氣體而言，可考慮臭氧(氧系)．碳化合物系產生氣體、臭氧(氧系)．氫化合物系產生氣體、臭氧(氧系)．氮化合物系產生氣體、臭氧(氧系)．氟化合物系產生氣體等。
如上所述，將以氧氣(第1部分原料氣體)為基底之添加有約10%以下微量碳系氣體、氫系氣體、氮系氣體、氟系氣體(第2部分原料氣體)而成的混合原料氣體作為第二氣體及第三氣體供給至氣體產生器單元4d及4e的氣體產生器43，並施加高頻交流電壓，藉此產生氣體產生器43內的介電質阻障放電現象。
結果，從氣體產生器單元4d及4e各者的氣 體產生器43，除了臭氧氣體的產生，還能夠輸出因所添加的微量碳系、氫系、氮系、氟系氣體與氧氣之放電化學反應而生成的碳化合物系產生氣體、氫化合物系產生氣體、氮化合物系產生氣體、及氟化合物系產生氣體中之因放電化學反應而包括至少一種氧化化合物氣體的特殊的產生氣體。
因此，在外部的半導體製造裝置中，只要將因放電化學反應而得的特殊的產生氣體(氧化化合物氣體)供給至半導體製造程序所使用的負壓狀態的氣體處理腔，將氣體處理腔的環境溫度加熱至數百度等，使所供給的一部分的臭氧氣體分解反應成極為活性的氧原子自由基，同時促進該氧原子自由基與碳化合物系產生氣體、氫化合物系產生氣體、氮化合物系產生氣體、氟化合物系產生氣體間的化學反應，從而能夠對裝設在氣體處理腔的半導體晶圓面進行分別相應於氣體種類的特殊的半導體處理程序，使半導體晶圓面的氣體處理品質提高，並且能夠提高氣體處理效率。
例如，就以所產生的氧氣氣體與碳化合物系產生氣體所進行之裝設在氣體處理腔的半導體晶圓面處理而言，能夠在半導體晶圓面實現「碳一化學(C1-Chemistry)」反應，而能夠在半導體晶圓表面形成含碳的特殊的薄膜，且有能夠利用於具特殊性質的半導體之可能性。另外，所謂的碳一化學，係指碳等的合成氣體的碳原子數為1的原子與物質之結合、或合成碳原子數為2以上的氧化化合物 之技術。
此外，就以所產生的氧氣氣體與氫化合物系產生氣體進行之在半導體晶圓面利用上述「碳一化學」反應和氧氣氣體與氫化合物系產生氣體進行之裝設在氣體處理腔的半導體晶圓面處理而言，由於能夠在半導體晶圓面實現上述「碳一化學」反應和在半導體晶圓面實現OH自由基，故有能夠利用於半導體晶圓面的乾式清洗處理之可能性。
就以所產生的氧氣氣體與氮化合物系產生氣體進行之裝設在氣體處理腔的半導體晶圓面處理而言，能夠在半導體晶圓面促進利用臭氧氣體的熱解離反應熱進行的氮原子數1的化學反應，且能夠在半導體晶圓面形成特殊的氮化物質薄膜，而有能夠利用於半導體晶圓面的絕緣薄膜形成處理之可能性。
就以所產生的氧氣氣體與氟化合物系產生氣體進行之裝設在氣體處理腔的半導體晶圓面處理而言，能夠在半導體晶圓面促進利用臭氧氣體的熱解離反應熱進行的氟自由基的化學反應。氟自由基係具有極度令物質腐蝕的性質，而有能夠利用於利用該腐蝕效果進行的半導體晶圓面的蝕刻加工處理和阻劑剝離處理之可能性。
如上所述，在實施形態2的氣體產生裝置1B中係對氣體產生器單元4d及4e的氣體產生器43供給以氧氣氣體為基底之添加有微量其他氣體而成的混合原料氣體(第二氣體、第三氣體)，在氣體產生器43輸出包括臭 氧氣體的其他氧化化合物放電氣體，藉此能夠利用於各種半導體晶圓面的處理程序，而利用作為利用於導體晶圓面的特殊性質的半導體、品質提升、縮短處理時間等提高處理效率的氣體。
此外，在原料氣體供給口11AF、11BF間，係供給使用過的臭氧氣體以作為原料氣體(第四氣體)。此外，在氣體產生器單元4f的氣體產生器43，對臭氧氣體利用放電現象進行臭氧分解，而分解成低濃度的臭氧氣體，而利用為對使用過的臭氧氣體進行處理者。亦即，亦能夠將氣體產生器單元4f的氣體產生器43作為藉由放電令氣體分解的氣體產生器43而以反向方式利用。
如上所述，只要將半導體的各種處理程序使用過的排放氣體暫先送回氣體產生器單元4f的氣體產生器43，以作為氣體產生器43的原料氣體供給而供給至包括排放臭氧的各種化合物氣體的排放氣體，再藉由放電令該排放氣體進行氣體分解後排出氣體，便亦能夠替習知使用的排放氣體處理裝置帶來降低負荷的效果。
另外，在將氣體產生器單元4f專門利用為如上所述令包括排放臭氧的各種化合物氣體的排放氣體分解的排放氣體處理的臭氧分解器時，亦可省略第5圖中所示的MFC 38f和氣體濃度計39f。
如上所述，實施形態2的氣體產生裝置1B係能夠以一單位的構成供給轉換複數種原料氣體而得的複數種輸出氣體，故能夠對應多種氣體處理程序。
例如，從一台氣體產生裝置1B，採用將碳系氣體、氫系氣體、氮系氣體及氟系氣體中之至少一者、亦即第2部分原料氣體添加至第1部分原料氣體即氧氣氣體而成的混合原料氣體，作為氣體產生器單元4d及4e用的第二氣體及第三氣體，藉此，便能夠對應於多種氣體處理程序。
如上所述，實施形態2的氣體產生裝置1B係能夠供給複數種原料氣體，藉此能夠將從複數種原料氣體產生相異種類的產生氣體作為輸出氣體。結果，實施形態2的氣體產生裝置1B係可實現多種輸出氣體的提供，能夠以一個氣體產生裝置1B統籌管理利用輸出氣體進行的半導體製造程序的多種處理程序、亦即對晶圓面的乾式清洗、蝕刻處理、阻劑剝離處理、絕緣薄膜處理，而有能夠利用於效率更好的半導體製造程序之優點。
<實施形態3>
就屬於本發明實施形態3的氣體產生裝置1C，參照第7圖及第8圖進行說明。第7圖係示意性顯示屬於本發明實施形態3的氣體產生裝置的電源暨氣體控制單元的內部構成之說明圖。第8圖係顯示從實施形態3的氣體產生裝置的背面所觀察到之各構成部及配管的一配置例的概要之說明圖。
以下，就實施形態3，鑑於基本發明思想與實施形態1及實施形態2相同之點，以與實施形態1或實 施形態2的相異點為中心進行說明，對於與實施形態1和實施形態2相同的構成部係標註相同的元件符號且適當地省略說明。
在實施形態1及實施形態2中係針對氣體產生器單元4a至4f全部存在於氣體產生裝置1(1B)內的構成進行說明。實施形態3的氣體產生裝置1C係構成為即使一部分的氣體產生器單元存在於氣體產生裝置1C外仍能夠由氣體產生裝置1C的電源暨氣體控制單元3所利用，且能夠將外部的氣體產生器單元所產生的輸出氣體利用在各種半導體製造處理程序及其他處理用途。
以下，係以未圖示於第7圖及第8圖中之配置在氣體產生裝置1C外部的氣體產生器單元4g(外部氣體產生器單元)之存在為前提來進行說明。在實施形態3的氣體產生裝置1C中，多交流電源部3001C及氣體控制部3003C係設置成能夠與氣體產生裝置1C外部的氣體產生器單元4g連接。
如第7圖及第8圖所示，在實施形態3的氣體產生裝置1C中係搭載有：電源暨氣體控制單元3C，係就原料氣體而言供給四種原料氣體，藉由六台MFC 38a至38e及38g分配成為六個原料氣體，經由一台APC 301g將原料氣體供給至原料氣體配管口11CG，且經由五台氣體濃度偵測器39a至39e與五台APC 301a至301e將輸出氣體輸出至配管12B；及五台氣體產生器單元4a至4e，係輸出五種輸出氣體。此外，係構成為能夠將氣體產生器單元4g 設置在氣體產生裝置1C外部，且能夠對氣體產生器單元4g進行以多交流電源部3001C及氣體控制部3003C進行的控制。另外，未圖示的氣體產生器單元4g的內部構成係較佳為與氣體產生器單元4a至4e各者為相同的構成。
在實施形態3中，係在一單位的氣體產生裝置1C中搭載有能夠產生複數種放電現象之屬於多腔產生器單元之氣體產生器單元4a至4e。此外，氣體產生裝置1C係設置有對氣體產生器單元4a至4e及氣體產生器單元4g輸出複數個高頻交流電壓的多交流電源部3001C。
氣體控制部3003C係具有以使三種原料氣體分別供給至氣體產生器單元4a至4e中之相對應的氣體產生器單元4之方式設置的含有配管111x、配管111d、及配管111e之原料氣體路徑。
此外，氣體控制部3003C係能夠將一部分的原料氣體輸出至氣體產生器單元4g，並且將原料氣體供給至氣體產生器單元4g的氣體產生器43。除此之外，係構成為能夠將多交流電源部3001C的一部分的高頻交流電壓輸出至外部的氣體產生器單元4g，且構成為能夠將在外部的氣體產生器單元4g的氣體產生器43內藉由放電現象而得的產生氣體作為輸出氣體直接輸出至外部的預定的處理裝置。
如第7圖及第8圖所示，實施形態3的氣體產生裝置1C係具有就原料氣體而言供給四種原料氣體的電源暨氣體控制單元3C。在電源暨氣體控制單元3C中， 從原料氣體供給口11BX、11BD、11BE供給的一部分原料氣體係經由MFC 38a至38e而分配供給至氣體產生裝置1C內的氣體產生器單元4a至4e。另一方面，從原料氣體11BG供給的其他一部分氣體係經由MFC 38g及APC 301g而供給至外部的氣體產生器單元4g。氣體產生裝置1C係除了搭載有上述的電源暨氣體控制單元3C，還搭載有輸出五種輸出氣體的氣體產生器單元4a至4e。
如第7圖及第8圖所示，實施形態3的氣體產生裝置1C係就原料氣體而言與實施形態2同樣地接收四種氣體的供給，且搭載有以氣體產生器單元4a至4e構成的多腔產生器之氣體產生裝置。
如第7圖及第8圖所示，在氣體控制部3003C的輸入側的原料氣體供給口11B的原料氣體供給口11BX、11BD及11BE與輸出側的原料氣體配管口11C之間的構成，係與實施形態2的氣體控制部3003B共通，故省略說明。
在實施形態3的氣體產生裝置1C中，係假想為將實施形態1及實施形態2中搭載的氣體產生器單元4f拆掉，取而代之在氣體產生裝置1C之外部設置氣體產生器單元4g。
此外，在氣體控制部3003C的輸入側的原料氣體供給口11BG與原料氣體配管口11C之間，經介配管111g而插入有外部用MFC 38g及外部用APC 301g。
係構成為：就供給至原料氣體供給口11BG 的原料氣體(第四氣體)而言，供給氫氣、氟氣、氮氣和臭氧，在接收所供給的原料氣體(第四氣體)之氣體產生器單元4g中，利用放電，將原料氣體的自由基氣體作為輸出氣體供給至外部的半導體製造裝置等進行利用。
在實施形態3的氣體產生裝置1C的氣體控制部3003C中，如第7圖及第8圖所示，係構成為：經由原料氣體供給口11BG供給而來的原料氣體係以外部用MFC 38g而設定為預定流量，將控制產生器壓力的外部用APC 301g設置在氣體產生器43的輸入側(下游側)，經由該外部用APC 301g的原料氣體係經由配管口11CG而從設置在氣體產生裝置1C之背面上部的外部用原料供給口41g輸出，而能夠將原料氣體供給至外部的氣體產生器單元4g。
此處，其他APC 301a至301e係控制氣體的上游壓力即輸出氣體的壓力，調整設置在氣體產生裝置1C內的氣體產生器單元4a至4e的氣體產生器43內的內部壓力，而外部用APC 301g係控制屬於氣體產生器43的輸入側之氣體的下游壓力、亦即原料氣體的壓力，且調整設置在氣體產生裝置1C外的氣體產生器單元4g的氣體產生器43內的內部壓力。
此外，係構成為：在電源暨氣體控制單元3的背面上部，將用以將外部高頻交流電壓(外部交流電壓)供給至外部的電力輸出端子65g以與電力輸出端子65a至65e相鄰的方式設置，從與電力輸出端子65g電性連接且設置在電源暨氣體控制單元3外的氣體產生裝置1C上部 的外部用電力輸入端子45g，將外部高頻交流電壓供給至設置在氣體產生裝置1C的氣體產生器單元4g，藉此能夠將藉由外部的氣體產生器單元4g產生的氣體作為輸出氣體而直接利用。
此時，控制暨操作部構成部3002C係對氣體產生器單元4a至4e進行與實施形態1及實施形態2相同的交流電力控制動作，並且執行對供給至外部的氣體產生器單元4g的外部高頻交流電壓(外部交流電壓)的電流量進行控制之交流電力控制動作。
氣體產生器單元4g用的交流電力控制動作係進行下述的動作：根據外部用MFC 38g所檢測出的外部檢測氣體流量及外部用APC 301g所檢測出的外部檢測壓力，來對前述外部交流電壓的電流量進行控制。如上述，作為交流電源控制部發揮功能的控制暨操作部構成部3002C係除了執行氣體產生器單元4a至4e用的交流電力控制動作，還執行氣體產生器單元4g用的交流電力控制動作。
氣體產生器單元4g並未設置在氣體產生裝置1C，而是能夠設置在與氣體產生裝置1C不同的場所，故能夠設置在以氣體產生器單元4g所獲得的輸出氣體的供給目的地之外部的半導體處理腔(半導體製造裝置等半導體處理裝置)附近，故具有能夠以短的配管供給由氣體產生器單元4g所產生的輸出氣體之優勢。
此外，只要構成為將彼此近接配置的外部的半導體處理腔與氣體產生器單元4g予以直接連結，將氣 體產生器單元4g的氣體輸出口42a作成為噴嘴(nozzle)形狀，令氣體產生器單元4g所產生的輸出氣體噴出至形成為100Pa程度以下之負壓的半導體處理腔，則藉由使輸出氣體通過噴嘴而使氣體壓急速降低，結果，所噴出的輸出氣體係加速至超音速，且供給至設置在半導體處理腔內的晶圓處理面而能夠進行晶圓處理面的處理。
如上所述，就能夠將半導體處理腔與氣體產生器單元4g以比較短的配管直接連結之優點而言，由於能夠在非常短的時間內輸出所產生的氣體，且能夠將輸出氣體以超音速的氣體速度噴出至晶圓處理面，因此將以放電產生的氣體在數十m秒以下的時間內供給至晶圓處理面。以下，詳細說明此點。
在實施形態1及實施形態2中，就以氣體產生器單元4a至4f所獲得的輸出氣體而言，係以將分子狀的氣體且比較穩定的氣體供給至半導體處理腔為前提。相對於該前提，在實施形態3的氣體產生裝置1C中，係能夠以比較短的配管直接連結半導體處理腔與氣體產生器單元4g，故能夠將氣體產生器單元4g所產生的氣體在數十m秒以下的時間內供給至半導體處理腔而進行處理。因此，在以氣體產生器單元4g產生的輸出氣體的壽命非常短之情形時還是能夠供給至半導體處理腔，而能夠實現以放電產生的自由基氣體處理的晶圓處理面，使處理加工品質提高並且產生能夠以高速進行處理的效果。
例如，能夠採用臭氧氣體、氧氣氣體作為 原料氣體而供給至氣體產生器單元4g的氣體產生器43，將藉由氣體產生器單元4g的氣體產生器43而得的輸出氣體(氧自由基氣體)經由氣體噴出噴嘴而噴出至半導體處理腔內的晶圓面。此時，因半導體處理腔的噴嘴口到晶圓面為止的距離與環境氣體溫度，回復成氧分子的分解反應會減少，且能夠令高濃度的氧自由基氣體到達至晶圓面，而能夠進行高濃度氧自由基氣體處理，相較於習知的氧化處理，即使為高溫狀態還是能夠進行高濃度氧自由基氣體處理，且能夠實現品質更好的氧化絕緣薄膜的成膜。
此外，只要採用氫氣作為原料氣體而供給至設置在外部的氣體產生器單元4g，令藉由氣體產生器單元4g而得的輸出氣體(氫自由基氣體)經由氣體噴出噴嘴噴出至半導體處理腔的晶圓面，便能夠進行氫自由基氣體處理，而能夠進行以氫自由基氣體進行的氫還原反應處理，且能夠進行品質更好的晶圓面的清洗處理。
此外，只要從氣體產生器單元4g供給作為輸出氣體之氮自由基氣體至半導體處理腔的晶圓面，便能夠實現品質佳的氮化薄膜的成膜，且能夠形成高品質的薄膜。除此之外，只要從氣體產生器單元4g供給作為輸出氣體之氟自由基氣體至半導體處理腔的晶圓面，便能夠以高速進行晶圓面的蝕刻處理和阻劑剝離。
如上述說明，實施形態3的氣體產生裝置1C係將原料氣體供給至外部的氣體產生器單元4g，並且能夠在亦管理氣體產生器單元4g內的氣體產生器43的壓 力的前題下將外部高頻交流電壓施加至氣體產生器單元4g內的氣體產生器43。
如上所述，實施形態3的氣體產生裝置1C係構成為將屬於外部氣體產生器單元之氣體產生器單元4g直接連結至半導體處理腔且令自由基氣體產生，而能夠將所產生的氣體直接供給至半導體處理腔，從而能夠供給各種自由基氣體，以產生有助於半導體製造的品質提升之優點。
如上所述，實施形態3的氣體產生裝置1C係能夠從氣體產生裝置1C控制能夠離散配置之屬於外部輸出氣體產生單元的氣體產生器單元4g，故能夠謀求提升與外部的半導體製造裝置間的便利性，例如將氣體產生器單元4g配置在利用輸出氣體的外部的半導體製造裝置(半導體處理腔)附近等。
<其他>
雖係以產生半導體製造程序所利用之輸出氣體的氣體產生裝置為例具體說明了本發明，但作為前述的氣體產生裝置的商業模式(business model)發明，在全部的方面皆為例示，本發明並不以此為限。未例示出的無數變形例當理解為在未超出本發明的範圍內可思及者。
例如，亦可考慮在實施形態1的構成中將氣體產生器單元4f取代為實施形態3的氣體產生器單元4g等各種態樣。
雖已詳細說明了本發明，但上述說明在全部的方面皆為例示，本發明並不以此為限。未例示出的無數變形例當理解為在未超出本發明的範圍內可思及者。

Claims (7)

  1. 一種氣體產生裝置，係具備分別具有產生輸出氣體的氣體產生器(43)之複數個氣體產生器單元(4a至4f)；前述氣體產生裝置係具備：多交流電源部(3001、3001C)，係於前述複數個氣體產生器單元間共有者，將複數個交流電壓供給至前述複數個氣體產生器單元；及氣體控制部(3003、3003B、3003C)，係於前述複數個氣體產生器單元間共有者，對由前述複數個氣體產生器單元所供給的原料氣體、及由前述複數個氣體產生器單元所產生的輸出氣體進行控制；前述氣體控制部係含有：複數個質量流量控制器(MFC)(38a至38f)，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別控制輸入至相對應的氣體產生器單元的原料氣體的流量、亦即原料氣體流量；複數個自動壓力控制器(APC)(301a至301f)，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別控制相對應的氣體產生器單元的氣體產生器內的壓力、亦即內部壓力；及複數個氣體濃度計(39a至39f)，係與前述複數個氣體產生器單元相對應設置，且分別檢測出相對應的氣體產生器單元的氣體產生器所輸出的輸出氣體的濃度以作為檢測濃度；前述氣體產生裝置更具備：交流電源控制部(3002、3002C)，係執行對前述多交流電源部的交流電力控制動作；前述交流電力控制動作係含有：就前述複數個交流電壓，至少根據相對應的氣體濃度計所檢測出的檢測濃度來控制相對應的交流電壓的電力量之動作；前述複數個氣體產生器單元、前述多交流電源部、前述氣體控制部及前述交流電源控制部係一體地設置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體產生裝置，其中，前述複數個MFC係分別檢測原料氣體流量以作為檢測氣體流量，前述複數個APC係分別檢測出相對應的氣體產生器單元的輸出側的壓力以作為檢測壓力；前述交流電力控制動作係除了根據由相對應之氣體濃度計所檢測出的檢測濃度，還根據由相對應之MFC所檢測出的檢測氣體流量、及由相對應之APC所檢測出的檢測壓力來控制相對應的交流電壓的電力量。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體產生裝置，其中，前述原料氣體係包括氧氣氣體，前述輸出氣體係包括臭氧氣體；前述氣體產生器係從氧氣氣體產生臭氧氣體的臭氧產生器，前述複數個氣體產生器單元係複數個臭氧氣體產生器單元。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氣體產生裝置，其中，前述原料氣體係包括互不相同的複數種原料氣體；前述氣體控制部(3003B、3003C)係具有以使前述複數種原料氣體分別供給至前述複數個氣體產生器單元中之相對應的氣體產生器單元之方式設置的原料氣體路徑；前述輸出氣體係包括與前述複數種原料氣體對應的複數種輸出氣體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之氣體產生裝置，其中，前述複數種原料氣體係包括：屬於氧氣氣體之第1部分原料氣體、及將碳系氣體、氫系氣體、氮系氣體及氟系氣體中之至少一者、亦即第2部分原料氣體添加至前述第1部分原料氣體而成的混合原料氣體。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述之氣體產生裝置，更具備：外部氣體產生器單元(4g)，係與前述複數個氣體產生器單元、前述多交流電源部、前述氣體控制部及前述交流電源控制部分離而設置在外部，且具有氣體產生器；前述多交流電源部(3001C)係進一步將外部交流電壓供給至前述外部氣體產生器單元；前述氣體控制部(3003C)係對前述外部氣體產生器單元所產生的輸出氣體進行控制；前述氣體控制部更含有：外部用MFC(38g)，係控制輸入至前述外部氣體產生器單元的原料氣體的流量、亦即原料氣體流量；及外部用APC(301g)，係控制前述外部氣體產生器單元的氣體產生器內的壓力、亦即內部壓力；前述外部用MFC係檢測出輸入至前述外部氣體產生器單元的原料氣體流量作為外部檢測氣體流量，前述外部用APC係檢測出前述外部氣體產生器單元的輸入側的壓力作為外部檢測壓力；前述交流電源控制部(3002C)所執行的前述交流電力控制動作更含有：根據由前述外部用MFC所檢測出的外部檢測氣體流量、及由前述外部用APC所檢測出的外部檢測壓力來控制前述外部交流電壓的電力量之動作。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之氣體產生裝置，其中，前述複數個氣體產生器單元所產生的輸出氣體係包括臭氧氣體、氧氣、氫氣、氮氣及氟氣中之任一者；前述外部氣體產生器單元所產生的輸出氣體係包括氧自由基氣體、氫自由基氣體、氮自由基氣體、氟自由基氣體中之至少一種自由基氣體；前述外部氣體產生器單元係以使自由基氣體直接輸出至外部的氣體處理裝置之方式直接連結至前述氣體處理裝置。
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