专利名称：混合气体供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造装置用的混合气体供给装置的改良，涉及通过能够将多种气体不发生逆流及逆扩散而迅速地切换供给、能够实现过程时间的缩短、气体损失的减少及混合气体制造装置的小型化等的混合气体供给装置。
背景技术：
近年来，在半导体制造装置的领域中，强烈要求装置的小型化及制造成本的降低、制品品质的提高等，为了应对这些等的要求，作为下一代用的半导体制造装置，推进了例如连续地进行对于晶片的氧化膜处理和聚硅酮膜处理的综合型处理装置的开发。但是，在这样的综合型处理装置中，应供给的气体种类为30种的多种，除了氧化膜处理中的蚀刻用气体种类以外，还加上HBr或Cl2等腐蚀性气体种类。因此,所谓气体种类的切换时的逆流及逆扩散的防止和因高速气体置换的气体利用率的提高成为更加重要的问题。于是，本件专利申请人迄今为止开发了许多关于上述供给气体种类的切换时的逆流及逆扩散的防止的技术，并将其公开。例如，特许第3442604号是表不其一例的文献，如图18所不，在将多个气体种类G1 Gn通过切换阀V1 Vn的操作而切换供给的情况下，通过A.将最小流量的气体种类的供给线配置到距气体出口部Go最远的位置上、或者B.设置节流孔S1 Sn而使各线L1 Ln的通路面积与各线的气体流量的比成为一定、或者C.在最小流量线Ln的切换阀Vn中使用图19那样的内置有节流孔OL的阀而提高最小流量的气体种类的流速，实现了在通过上述切换阀V1 Vn的切换进行的气体种类的变更时发生的其他气体的逆流及逆扩散的防止。例如，当将切换阀V3从开向闭、将切换阀V1从闭向开同时操作而将气体种类从气体G3变更为气体G1时，防止气体G1向切换阀V3的上游侧逆流。此外，特许第338777号是将上述图18的切换阀V1 Vn全部做成如图19那样的结构的节流孔内置型阀、通过改变内置在各切换阀V1 Vn中的节流孔的口径、使各气体种类G1 Gn的各线L1 Ln的流路截面积与各线L1 Ln的气体流量比成为一定、由此来防止在切换阀V1 Vn的切换操作时发生的气体的逆流及逆扩散的技术。另外，在气体的流量控制装置中，将节流孔夹设在流路中、或使用节流孔内置型阀、或者将节流孔做成垫片型节流孔等是公知的，但在将多个气体供给线以并列状连结、将来自各气体供给线的混合气体通过歧管向气体使用部位供给的混合气体供给装置中、以防止切换阀的操作时的大流量气体的向小流量气体线内的逆流及逆扩散的目的、做成了使用节流孔或节流孔内置阀的结构的技术并不仅限于上述特许第3442604号及特许第338777
县坐
V寸ο专利文献I :特许第338777号公报专利文献2 :特许第3442604号公报
专利文献3 :特许第4137267号公报专利文献4 :特开2003 - 86579号公报专利文献5 :特开2007 - 57474号公报专利文献6 :特开2007 - 4644号公报专利文献7 :特开2007 - 7644号公报。
发明内容
上述特许第3442604号及特许第338777号的技术在例如切换阀的开闭操作时能够有效地防止大流量气体线的气体向小流量气体线的切换阀的一次侧(上游侧)逆流或逆扩散，起到良好的实用的功用。但是，上述专利发明的技术都以使小流量气体线相对于气体出口部Go位于大流量气体线的上游侧(距气体出口部Go更远的部位)为基本，所以在过程气体(:/ α々7力'为小流量的情况下，在将各气体供给线接合的歧管部的气体置换中需要长时间，从气体置换的方面有不能实现半导体制造中的过程时间的大幅的缩短的问题。本申请发明的发明主要目的是提供一种没有以往的半导体制造装置用的混合气体供给装置中的上述那样的问题、即能够不使小流量气体供给线相对于气体出口部Go位于大流量气体供给线的上游侧而有效地防止气体种类的逆流及逆扩散、并且包括歧管部能够提高气体供给系统的气体置换性、能够实现过程处理时间的大幅的缩短的混合气体供给
>J-U ρ α装直。本申请发明者等在半导体制造装置用的混合气体供给装置中，为了对应于气体的供给线数的增加及喷淋板的大型化、实现其气体置换的高速化及气体逆扩散的防止，首先，通过实验确认节流孔的夹设位置与气体的逆流及逆扩散的防止作用的关系，接着，通过实验确认了混合气体供给装置中的气体供给线的排列及歧管的内径、喷淋板的特性等与腔室内的气体置换时间的关系。本申请发明是基于本申请发明者等的上述各试验的结果做出的，提供一种能够实现气体置换的高速化和逆流及逆扩散的防止的半导体制造装置用的混合气体供给装置。首先，本申请发明者等将与混合气体供给装置的气体置换关联的气体的逆流及逆扩散如下述A C那样定义，基于此研究逆流及逆扩散的抑制对策。Α.阀的同时开闭时的气体的逆流■ ■ ■当同时将多条线的阀开闭时、使阀为开的线的气体流入到为闭的线的阀的上游侧而被关入的现象。B.阀的开时的逆流■ ■ ■在为了对以稳定状态流动的气体追加别的气体而使该阀为开时、别的气体先流入到流动的线的上游的现象(一度逆流、但逐渐被压出)。C.气体的逆扩散■ ■ ■当同时使多种气体流动时、大流量线的气体扩散进入到小流量线中的现象。上述A的在阀的同时开闭时发生的气体的逆流基本上是在阀的同时开闭时、因存在两者的阀同时被开放的时间而发生的现象，所以是与阀的开闭动作特性有关系的。为了防止逆流，需要在两阀的开闭中设置时间差(延迟时间)，例如，在使阀为气压动作型的金属隔膜阀(株式会社7> 制型)的情况下，虽然根据操作用气压供给系统的结构而有差异，但在气压管的长度1000mm、外径3ι πιΦ、供给压O. 4 O. 6MPa的情况下,可以确认通过设置约40msec的延迟时间能够完全防止上述A的逆流。
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图I是表示在上述B的逆流及C的逆扩散的研究中使用的气体扩散试验装置的图，将使用该试验装置同时供给Ar和小流量He的情况下的逆扩散现象以小流量线He的流量、歧管部的压力、Ar/He的同时供给时间、大流量线Ar的流量、Ar与He的供给线之间的位置(距离)、节流孔的夹设位置等为参数进行了研究。另外，在图I中，GS1-GS4是气体供给口，RG是压力调整器，PG是压力计，F是过滤器，VS1 VS4是入口侧阀，FCS是压力式流量控制装置，VO1 VO4是出口侧切换阀，I是歧管(内径4. 4mm Φ )，2是混合气体出口，3是混合气体供给管(1/4”X O. 6m)，4是调整阀，5是过程腔室(39. 51 )，6是真空泵，7是调整阀，8是四极质量分析仪(Qmass ■取入压力3. OX 10 一4Pa), 9是压力调整器，CM是压力计(电容压力计_100Torr，lTorr)，10是2联3通阀，11是PC, 12是电磁阀，13是控制装置(PLC)，14是空气管(内径2. 5mmX lm)。向上述气体供给口 GS的供给压是250KPaG，在入口侧阀VS及出口侧切换阀VO中使用金属隔膜阀。试验的结果判明，a当同时流动的大流量线位于小流量线的上游时容易发生逆扩散，b当小流量线的流量为7Sccm以下时逆扩散变大，c如果歧管部的压力变高则容易发生逆扩散等。此外判明，为了抑制逆扩散，a.将小流量气体线尽量远离同时流动的大流量气体的上游侧而设置，b.使小流量气体流量为IOsccm以上，c.使歧管部的压力变低，d.节流孔具有较大的逆扩散防止效果等。上述各试验结果几乎都是根据以往的公知技术预测的，但经过实验的过程，判明节流孔具有特别大的逆扩散防止效果，所以本申请发明者等接着对节流孔的设置部位与逆扩散防止作用的关系进行了研究。图2是表示作为上述研究的对象的混合气体供给装置的节流孔的设置部位的图，向气体供给口 GS1供给清洗用He气，向大流量线的气体供给口 GS4供给Ar气HOsccm，向小流量线的气体供给口 GS5供给He气I lOsccm，在将入口侧阀VS1 VS3关闭、将VS4 VS5打开、将出口侧阀VO1 VO3关闭、将VO4 VO5打开、使歧管I的压力为IOOTorr的条件下，将He和Ar同时供给I分钟，然后，将V04、V05关闭，将VS1及VO1打开，将合流部用He充分清洗后，将VO1关闭，将VO5打开，将小流量线的He向图I的Qmass8引入，测量He气内的Ar离子浓度。另外，将节流孔的夹设位置改变为出口侧阀VO5的下游侧A、出口侧阀VO5的上游侧B、和流量控制装置FCS的上游侧C的3处，对于各个情况测量Ar离子浓度。图3是表示上述Ar的逆扩散试验的结果的图，曲线a是表示在图2的位置A处夹设节流孔的情况的图，曲线b是表示在位置B处夹设节流孔的情况的图，曲线C是表示在位置C处夹设节流孔的情况的图，判明将节流孔设在出口侧阀VO的下游侧对于逆扩散防止及逆流防止最有效。另外，在图2的试验装置中，作为大流量气体线的流量控制装置而使用压力式流量控制装置FCS是为了挪用作为节流孔C设在FCS的出口侧的垫片型节流孔，当然也可以与小流量气体线同样使用热式流量控制装置MFC、在其下游侧(出口侧)夹设节流孔C。此外，在图2中，在大流量气体线的附近的下游侧(约40mm间隔)配置小流量气体线，但判明即使是这样的气体供给线的配置关系，也通过在出口侧阀VO5的下游侧配置节流孔，能够有效地防止大流量气体的向小流量线内的逆扩散。接着，本申请发明者等为了得到关于混合气体供给装置的气体置换的基础数据，准备图4所示那样的使用混合气体供给装置的试验装置，使用该试验装置研究了后述的各种气体供给条件下的腔室内气体置换特性。另外，在图4中，对于与上述图I的情况相同的部件赋予与其相同的附图标记，仅混合气体供给管3为3/8” X I. 2m这一点、以及在混合气体供给管3内夹设有模拟喷淋板SP这一点是主要不同的点。即，该模拟喷淋板SP是替代设置在过程腔室(/口>八)5内的喷淋板的功能的，使用能够调整为内容量137. 8cc、压力3、50、IOOTorr的结构。
首先，从气体供给口 GS1将过程气体Ar以及从气体供给口 GS4将载体气体N2分别以图5所示那样的气体供给次序供给，通过设置在腔室5 (内容积39. 51)中的四极质量分析仪8，测量腔室5内的气体置换。测量以模拟喷淋板SP的内压(3Torr、5Torr、100Torr)、歧管I的内径(4. 4ι πιΦ、IOmmΦ )及过程气体Ar的流量(3sccm、5sccm、10sccm)为参数分别进行,得到了图6 (歧管I的内径4. 4πιπιΦ )及图8 (歧管I的内径IOmmΦ )那样的结果。由图6及图8的气体置换特性的试验结果也清楚的那样，判明a.如果模拟喷淋板SP的压力变高，则为了充满包括喷淋板及歧管I的上游配管而需要时间，结果腔室5内的气体置换所需要的时间变长，b.在小流量气体线处于载体气体线的上游的情况下，根据小流量过程线的流量，气体置换时间变化等。接着，如图4所示，对于将小流量气体线Ar从气体供给口 VO4、将载体气体N2从气体供给口 VO1供给的情况也进行了同样的试验。图7 (歧管I的内径4.4πιπιΦ)及图9 (歧管I的内径ΙΟπιπιΦ )是表示该结果的图，判明如果模拟喷淋板SP的压力变高，则腔室5内的气体置换所需要的时间变长，此外，当小流量线处于大流量线的下游时，腔室内气体置换所需要的时间依存于小流量气体线的流量。本申请发明者等根据上述各试验等的结果，构想在半导体制造装置用的混合气体供给装置中、通过将小流量气体供给线配置在混合气体出口的附近、并且在小流量气体供给线的出口侧切换阀Vo的气体流出口端部夹设适当的口径的逆扩散防止用节流孔、或者代替节流孔而将流量控制装置的出口侧气体通路的一部分的通路截面积缩小来防止气体的逆流及逆扩散、能够实现高速气体置换和气体逆扩散防止、对于气体供给线的增加及喷淋板的大型化、复杂化也能够应对，基于该构想，做出了有关本申请发明的混合气体供给装置。S卩，技术方案I的发明，在将由流量控制装置和出口侧切换阀VO构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀VO的气体出口向歧管I连接、并且将距歧管I的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用的混合气体供给装置中，发明的基本结构为，经由上述流量控制装置的出口侧连结配件22及具有气体通路19a的安装台19将流量控制装置的出口侧与出口侧切换阀VO的入口侧气密地连结，在上述出口侧连结配件22的流路24的一部分及或将上述出口侧切换阀VO与歧管I的混合气体流通孔20连通的流路25中设置小孔部26，能够实现其他气体向出口侧切换阀VO的上游侧或流量控制装置的上游侧的逆扩散的防止、和连结在歧管I的混合气体出口 2上的过程腔室6的高速气体置换。
技术方案2的发明在技术方案I的发明中，使流量控制装置为流量范围可变型压力式流量控制装置，并且将上述出口侧连结配件22的流路28通过大径的水平方向通路29a、小径的水平方向通路29b、和将它们等连通的小径的垂直方向通路28a形成，在小径的垂直方向通路28a的一部分中设置上述小孔部26。技术方案3的发明在技术方案I的发明中，使流量控制装置为流量范围可变型压力式流量控制装置，并且将上述出口侧连结配件22的流路28通过大径的水平方向通路29a、小径的水平方向通路2%、和将它们等连通的大径的垂直方向通路28b形成，在小径的水平方向通路29b的一部分中设置上述小孔26。技术方案4的发明在技术方案I、技术方案2或技术方案3的发明中，使连结在混合气体出口 2上的过程腔室5为带有喷淋板SP的过程腔室5。技术方案5的发明在技术方案I、技术方案2或技术方案3的发明中，使出口侧切换阀VO为使金属隔膜制阀体相对于阀座接触分离的气压动作型阀。技术方案6的发明，在将由流量控制装置和出口侧切换阀VO构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀VO的气体出口向歧管I连接、并且将距歧管I的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用的混合气体供给装置中，发明的基本结构为，经由上述流量控制装置的出口侧连结配件22及具有气体通路19a的安装台19将小流量气体供给线的流量控制装置的出口侧与出口侧切换阀VO的入口侧气密地连结，并且在该出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27的出口侧端部与连通到歧管I的混合气体流通路20的气体流路25的入口侧之间设置逆扩散防止用节流孔30而将上述出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27与歧管I气密地连结，能够实现其他气体向出口侧切换阀VO的上游侧的逆扩散的防止、和连结在歧管I的混合气体出口 2上的过程腔室6的高速气体置换。技术方案7的发明在技术方案6的发明中，使流量控制装置为具备大流量用节流孔OL1和小流量用节流孔OL2的流量范围可变型压力式流量控制装置，并且使流量控制装置的流量控制范围为3SCCM 2000SCCM，且使节流孔30的内径为O. 6πιπιΦ。技术方案8的发明在技术方案6的发明中，使节流孔30为垫片型节流孔。技术方案9的发明在技术方案6、技术方案7或技术方案8的发明中，使连结在混合气体出口 2上的过程腔室5为带有喷淋板SP的过程腔室5。技术方案10的发明在技术方案6、技术方案7或技术方案8的发明中，使出口侧切换阀VO为使金属隔膜制阀体相对于阀座接触分离的气压动作型阀。在本发明中，由于在混合气体供给装置的距歧管的混合气体出口 2较近的位置处设置小流量过程气体的供给线，并且将大流量气体的供给线设在混合气体出口 2的上游侧、即从混合气体出口 2离开的位置上，所以与以往的将小流量的过程气体供给线设在大流量气体的供给线的上游侧、即距混合气体出口 2更远的位置处的情况相比，能够更迅速地进行歧管部分的气体置换。结果，即使喷淋板SP部分的压力变高、即，即使喷淋板大型化，也能够实现过程腔室的气体置换时间的缩短，半导体的生产率及气体利用效率显著地提闻。此外，在压力式流量控制装置的出口侧连结配件22内的流路24中设置小孔部26，通过该小孔部26有效地防止向压力式流量控制装置FCS的主体内的气体的逆扩散。结果，能够不发生大幅的压力损失使压力式流量控制装置FCS的控制特性下降、而有效地防止气体的逆扩散，并且，由于不使用节流孔，所以能够实现混合气体制造装置的构造的简单化及组装的容易化。进而，在出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27的出口侧端部与连通到歧管I的 混合气体流通路20的气体流路25的入口侧部之间设置垫片型节流孔28，有效地防止向出口侧切换阀VO的上游侧的气体。结果，即使在距歧管的混合气体出口 2较近的位置上设置小流量过程气体的供给线，向出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27内的气体的逆扩散也完全消失，能够实现气体切换时间的大幅的缩短，并且能够实现混合气体制造装置的构造的简单化及组装的容易化。
图I是在关于气体逆流及逆扩散的基础实验中使用的气体扩散试验装置的结构系统图。图2是表示节流孔的夹设装置和逆扩散防止效果的试验中的混合气体供给装置的节流孔夹设位置的图。图3是表示由图2的试验装置得到的Ar的逆扩散试验结果的图。图4是在气体置换性的基础试验中使用的试验装置的结构系统图。图5是表示图4的试验中的载体气体N2和过程气体Ar的供给次序的图。图6是表示歧管的内径是4.4mm Φ的情况下的气体置换特性的图(小流量Ar线为载体气体的上游)。图7是表示使小流量气体线为歧管的下游侧的情况下的气体置换特性的图。图8是表示歧管的内径为IOmm Φ的情况下的气体置换特性的图(小流量Ar线为载体气体的上游)。图9是表示使小流量气体线为歧管的下游侧的情况下的气体置换特性的图。图10是有关本发明的第I实施例的混合气体供给装置的系统图。图11是图10所示的混合气体供给装置的正面概要图。图12是在有关本发明的第I实施例及第2实施例的混合气体供给装置中使用的流量范围可变型压力式流量控制装置的构造图。图13是在流量范围可变型压力式流量控制装置中使用的出口侧连结配件的剖视概要图。图14是表示在流量范围可变型压力式流量控制装置中使用的出口侧连结配件的另一例的剖视概要图。图15是有关本发明的第2实施例的混合气体供给的正视概要图。图16是表示以节流孔径为参数的小流量He气流量与Ar气向He气内的逆扩散的关系的线图。图17是在图15的混合气体供给装置中使用的流量可变型压力式流量控制装置的说明图。图18是以往的混合气体供给装置的结构系统图。
图19是表示在以往的混合气体供给装置中使用的出口侧切换阀的一例的剖视图。
具体实施例方式图10是有关本发明的第I实施例的混合气体供给装置的系统图，图11是其正视概要图。在图10及图11中，GS1 GSn是气体供给口，RG是压力调整器，PG是压力计，F是过滤器，VS1 VSn是入口侧阀，FCS是压力式流量控制装置，VO1 VOn是出口侧切换阀，I是歧管。另外，在本实施例中，作为流量控制装置而使用压力式流量控制装置，但当然也可以代替压力式流量控制装置而使用热式流量控制装置MFC。此外，15 19是安装台，21是压力式流量控制装置的入口侧连结配件，22是出口侧连结配件，从气体供给口 GS流入的气体通过入口侧连结配件21的流路23向流量控制装置的主体内流入，被控制为规定的流量的气体通过出口侧连结配件22的流路24、安装台19的流路19a向出口侧切换阀VO内流入。此外，从出口侧切换阀VO流出的气体通过歧管I的流路25向混合气体通路20内流入，被从混合气体出口 2向过程腔室供给。另外，在图10中，5是过程腔室，SP是设在过程腔室5内的喷淋板，6是真空泵。在本实施例中，将形成在出口侧切换阀VO的歧管I中的流路25的至少I 5mm的长度部分的内径作为约O. 4mm I. 2mm Φ的小孔部26，使该小孔部26替代以往的逆扩散防止用的节流孔的功能。另外，上述小孔26的长度为I 5_左右是最适当的，如果超过5mm，则在气体流量较多的情况下压力损失增大，压力式流量控制装置的二次侧压力上升，流量控制范围减少。这关于小孔部26的内径也是同样的，该小孔部26的内径及长度尺寸必须选定为不给压力式流量控制装置的控制特性带来不良影响的值。另外，上述各安装台15 19与各设备RG、F、VS、FCS、VO等如周知那样拆装自如地气密地连结，同样，压力式流量控制装置FCS的主体与各连结配件21、22间也拆装自如地气密地安装固定。此外，压力式流量控制装置FCS及其他设备类都是周知的，所以其详细的说明省略。在该第I实施例中，在将小流量气体线配置在载体气体线的下游的情况下，也通过设在上述歧管I的流路25中的小孔部26，气体不向出口侧切换阀VO侧逆流或逆扩散，不需要特别长的气体置换时间，能够进行迅速的腔室内气体置换，即，能够以大致等于理论计算值的时间常数Z=PV/f (Z是时间常数，P是腔室内压力，V是腔室内容积，f是总流量)进行气体置换。此外，在图11中，在歧管I的流路25中设有小孔部26，但也可以将该小孔部26设在出口侧连结配件22的流路24的一部分中。在此情况下，能够有效地防止向压力式流量控制装置FCS的主体内的气体的逆扩散。同样，也可以将小孔部26设在安装台19的流路19a的一部分中。图12是在有关本发明的第I实施例及后述的第2实施例的混合气体供给装置中使用的流量范围可变型压力式流量控制装置的构造图，图13及图14是其出口侧连结配件的剖视图。
该流量范围可变型压力式流量控制装置根据专利文献6及专利文献7，是周知的结构，在主体内设有大流量用节流孔OL1和小流量用节流孔OL2，通过操作电磁阀EV将阀V开闭，作为大流量用(气体在OL1及OL2的两者中流通)或小流量用(气体仅在OL2中流通)而切换使用。该流量范围可变型压力式流量控制装置的各节流孔OL1及OL2的出口侧连结在设在连结配件22上的气体通路上。即，连结配件22的气体通路如图13及图14所示，由垂直方向通路28a或28b、连通在其上端的大流量的水平方向通路29a、和连通在垂直方向通路28a或28b的下方部的小流量用水平方向通路29b形成，垂直方向通路28a、28b的下端部为气体出口。在图13的连结配件22中，垂直方向通路28a的下端部、S卩比小流量用水平方向29b的连通部靠下方为内径是O. 4 I. 2mm的小口径(小孔部2b)，该部分与上述图11的小孔26部分同样进行气体的逆扩散防止作用，防止向压力式流量控制装置主体内的气体的逆扩散。此外，在图14的连结配件22中，小流量用水平方向通路29b的部分的内径形成为
0.4 I. 2mmΦ的小口径(小孔部26)，该部分与上述图11的小孔26部分同样进行气体的逆扩散防止作用。另外，上述小口径部26的内径及其长度尺寸与上述图11的第I实施例的情况是同样的，当然应该做成不给压力式流量控制装置的控制性能带来不良影响的范围的小孔，在气体控制流量为2000sCCm左右的压力式流量控制装置的情况下，选定为内径O. 4
1.2mm Φ、长度2 3mm左右。图15是有关本发明的第2实施例的混合气体供给装置的主视图，仅(a)在压力式流量控制装置的出口侧连结配件22的流路24中在小径24处没有设置小径部这一点、(b)在歧管I的流路25中没有设置小孔部这一点以及(c)在出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27的出口侧端部与歧管I的气体通路25的入口侧端部之间夹设有垫片型节流孔30这一点与上述图11的有关第I实施例的混合气体供给装置不同，其他方面与图11的情况完全相同。S卩，在出口侧切换阀VO的气体出口侧通路27的出口侧端部与歧管I的气体通路25的入口侧端部的间隙中插装垫片型节流孔30，通过将出口侧切换阀VO的主体与歧管I间夹压固定，气密地夹设垫片型节流孔30。另外，在图15的第2实施例中使用垫片型节流孔30，但节流孔本身当然是怎样的形态都可以。图16是使用图2的试验装置、以节流孔尺寸30为参数测量的小流量He气流量(SCCM)与Ar气的向He内的逆扩散的关系的线图，可知在小流量氦气流量为约3SCCM以上的情况下，通过使节流孔30的口径为O. 6mm Φ以下，防止了向小流量氦气内的逆扩散。表I是表示在图15的混合气体供给装置中、作为压力式流量控制装置而使用图17所示的流量可变压力式流量控制装置的情况下的、节流孔OLl的上游侧压力P1、下游侧压力P2、和逆扩散防止用节流孔28的口径的实测值的表。[表I]
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由表I也清楚的那样，如果压力式流量控制装置的流量增加，则例如在图17的流量可变型压力式流量控制装置中，如果在大口径节流孔OLl中流通的气体流量成为2000(SCCM)，则对于节流孔OLl的上游侧压力Pl=2250Torr，在逆扩散防止用节流孔30的口径为O. 4mm Φ的情况下,压力下降变大,节流孔OLl的下游侧压力成为P2=1263. 8Torr,不能确保节流孔OLl中的气体的临界膨胀条件(P2/P1=0.5以下)。因而，在此情况下，需要使节流孔30的口径为0.4mmΦ以上(例如O. 6mmΦ )。另外，在使节流孔30的口径为O. 6mmΦ的情况下，由图16也清楚的那样，可知如果小流量He气流量是3SCCM以上，则表示逆扩散的Ar离子强度为10 —12 (A)的水平，不发生逆扩散，即能够防止Ar的逆扩散。根据上述图16的测量结果及表I的测量结果可知，在基准气体N2的情况下，在流量2000SCCM 3SCCM的流量范围中，优选的是使设在出口侧切换阀VO的气体出口流路端部上的逆扩散防止用节流孔30的口径为O. 6πιπιΦ以上。在本发明中，即使将小流量的气体的供给配置在混合气体出口的附近，也能够有效地防止气体的逆扩散，并且通过提高出口侧切换阀的开闭速度、将两阀同时成为开放状态的时间尽可能缩短而减少延迟时间，即使是喷淋板容量较大的情况，也能够更高速地进行腔室内及歧管内的气体置换。产业上的可利用性
有关本发明的混合气体供给装置在所有种类的半导体制造装置的气体供给装置中都能够应用。附图标记说明
GS1 GS4气体供给口，RG压力调整器，PG压力计，F过滤器，VS1 VS4入口侧阀，FCS压力式流量控制装置，VO1 VO4出口侧切换阀，I歧管，2混合气体出口，3混合气体供给管，4调整阀，5过程腔室，6真空泵，7调整阀，8四极质量分析仪(Qmass)，9压力调整器，10 二联三通阀，11 PC, 12电磁阀，13控制装置(PLC)，14空气管，15 19安装台，15a 19a气体流路，20歧管I的混合气体流通孔，21压力式流量控制装置的入口侧连结配件，22压力式流量控制装置的出口侧连结配件，23流路，24流路，25流路，26小孔部，27出口侧切换阀的出口侧气体通路，28a小径的垂直方向通路，28b大径的垂直方向通路，29a大径的水平方向通路，29b小径的水平方向通路，30逆扩散防止用节流孔，MFC热式流量控制装置，EV电磁阀，OL1大流量用节流孔，OL2小流量用节流孔，F过滤器，CM压力计(电容压力计)，SP模拟喷淋板。
1权利要求
1.一种混合气体供给装置，是将由流量控制装置和出口侧切换阀构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀的气体出口向歧管连接、并且将距歧管的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用的混合气体供给装置，其特征在于，经由上述流量控制装置的出口侧连结配件及具有气体通路的安装台将流量控制装置的出口侧与出口侧切换阀的入口侧气密地连结，在上述出口侧连结配件的流路的一部分及或将上述出口侧切换阀与歧管的混合气体流通孔连通的流路中设置小孔部，能够实现其他气体向出口侧切换阀的上游侧或流量控制装置的上游侧的逆扩散的防止、和连结在歧管的混合气体出口上的过程腔室的高速气体置换。
2.如权利要求I所述的混合气体供给装置，其特征在于，使流量控制装置为流量范围可变型压力式流量控制装置，并且将上述出口侧连结配件的流路通过大径的水平方向通路、小径的水平方向通路、和将它们等连通的小径的垂直方向通路形成，在小径的垂直方向通路的一部分中设置上述小孔部。
3.如权利要求2所述的混合气体供给装置，其特征在于，使流量控制装置为流量范围可变型压力式流量控制装置，并且将上述出口侧连结配件的流路通过大径的水平方向通路、小径的水平方向通路、和将它们等连通的大径的垂直方向通路形成，在小径的水平方向通路的一部分中设置上述小孔。
4.如权利要求I 3中任一项所述的混合气体供给装置，其特征在于，使连结在混合气体出口上的过程腔室为带有喷淋板的过程腔室。
5.如权利要求I 3中任一项所述的混合气体供给装置，其特征在于，使出口侧切换阀为使金属隔膜制阀体相对于阀座接触分离的气压动作型阀。
6.一种混合气体供给装置，是将由流量控制装置和出口侧切换阀(VO)构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀(VO)的气体出口向歧管连接、并且将距歧管的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用的混合气体供给装置，其特征在于，经由上述流量控制装置的出口侧连结配件及具有气体通路的安装台将小流量气体供给线的流量控制装置的出口侧与出口侧切换阀(VO)的入口侧气密地连结，并且在该出口侧切换阀(VO)的气体出口侧通路的出口侧端部与连通到歧管的混合气体流通路的气体通路的入口侧端部之间设置逆扩散防止用节流孔而将上述出口侧切换阀(VO)的气体出口侧通路与歧管气密地连结，能够实现其他气体向出口侧切换阀(VO)的上游侧的逆扩散的防止、和连结在歧管的混合气体出口上的过程腔室的高速气体置换。
7.如权利要求6所述的混合气体供给装置，其特征在于，使流量控制装置为具备大流量用节流孔(OL1)和小流量用节流孔(OL2)的流量范围可变型压力式流量控制装置，并且使流量控制装置的流量控制范围为3SCCM 2000SCCM、使节流孔的内径为O. 6πιπιΦ。
8.如权利要求6或7所述的混合气体供给装置，其特征在于，使节流孔为垫片型节流孔。
9.如权利要求6 8中任一项所述的混合气体供给装置，其特征在于，使连结在混合气体出口上的过程腔室为带有喷淋板(SP)的过程腔室。
10.如权利要求6 9中任一项所述的混合气体供给装置，其特征在于，使出口侧切换阀(VO)为使金属隔膜制阀体相对于阀座接触分离的气压动作型阀。
全文摘要
在半导体制造装置用的混合气体供给装置中，防止其他气体种类向过程气体供给线的逆扩散，实现混合气体供给装置的歧管及过程腔室的气体置换的高速化。本发明是一种混合气体供给装置，将由流量控制装置和出口侧切换阀(VO)构成的多个气体供给线以并列状配设、将各出口侧切换阀(VO)的气体出口向歧管(1)连接、并且将距歧管(1)的混合气体出口较近的位置的气体供给线作为小流量用气体的供给用，其中，经由上述流量控制装置的出口侧连结配件(22)及具有气体通路(19a)的安装台(19)将流量控制装置的出口侧和出口侧切换阀(VO)的入口侧气密地连结，在上述出口侧连结配件(22)的流路(24)的一部分及或将上述出口侧切换阀(VO)与歧管(1)的混合气体流通孔(20)连通的流路(25)中设置小孔部(26)，能够实现其他气体向出口侧切换阀(VO)的上游侧或流量控制装置的上游侧的逆扩散的防止和连结在歧管(1)的混合气体出口(2)上的过程腔室(6)的高速气体置换。
文档编号H01L21/205GK102934202SQ201080064420
公开日2013年2月13日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年2月22日
发明者永濑正明, 土肥亮介, 西野功二, 池田信一 申请人:株式会社富士金