專利名稱：混合氣體的供給方法和混合氣體的供給裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于向半導(dǎo)體制造裝置的處理腔室等氣體使用對象供給作為處理氣體的由多種氣體構(gòu)成的混合氣體的混合氣體的供給方法和混合氣體的供給裝置。

背景技術(shù)：
一直以來，在將由多種氣體構(gòu)成的混合氣體作為處理氣體供給到半導(dǎo)體制造裝置的處理腔室等氣體使用對象的情況下，例如，在將蝕刻氣體供給到等離子體蝕刻裝置的處理腔室的情況下，一般使用被稱為氣體箱(GAS BOX)的混合氣體供給裝置。
上述混合氣體供給裝置的結(jié)構(gòu)為，經(jīng)由連接在一根共同配管(總管，manifold)的多個(gè)個(gè)別氣體供給線供給多種氣體，將它們的混合氣體經(jīng)由共同配管的氣體輸出部利用混合氣體供給線對氣體使用對象供給。于是，在現(xiàn)有技術(shù)中，從設(shè)置在距離氣體輸出部最近的位置的個(gè)別氣體供給管道供給使用流量最大的氣體或分子量最大的氣體，從設(shè)置在距離氣體輸出部最遠(yuǎn)的位置的個(gè)別氣體供給管道供給使用流量最小的氣體或分子量最小的氣體。
專利文獻(xiàn)1特開平9-283504號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，經(jīng)過本發(fā)明者等的詳查明確了，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，在大流量氣體與小流量氣體同時(shí)流動(dòng)的情況下，大流量氣體會充滿在共同配管內(nèi)，妨礙小流量氣體的流動(dòng)，其結(jié)果為，小流量氣體到達(dá)處理腔室的時(shí)間產(chǎn)生較大延遲。
本發(fā)明應(yīng)對上述現(xiàn)有的情況，提供一種混合氣體的供給方法和混合氣體的供給裝置，能夠抑制小流量氣體到達(dá)處理腔室的時(shí)間產(chǎn)生較大延遲，能夠更快地對氣體使用對象供給規(guī)定的混合氣體。
本發(fā)明的第一方面的混合氣體的供給方法，經(jīng)由連接在共同配管上的多個(gè)個(gè)別氣體供給管道供給多種氣體，經(jīng)由上述共同配管的氣體輸出部利用混合氣體供給管道將該多種氣體的混合氣體供向氣體使用對象，該混合氣體的供給方法的特征在于，在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部較近的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給流量較少的氣體。
本發(fā)明的第二方面的混合氣體的供給方法，是本發(fā)明的第一方面所述的混合氣體的供給方法，其特征在于，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部最近的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給上述多種氣體中最小流量的氣體，并且，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部最遠(yuǎn)的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給上述多種氣體中最大流量的氣體。
本發(fā)明的第三方面的混合氣體的供給方法，是本發(fā)明的第一或第二方面所述的混合氣體的供給方法，其特征在于，使上述共同配管的內(nèi)徑比上述混合氣體供給管道的內(nèi)徑小，使混合氣體從內(nèi)徑比上述混合氣體供給管道小的上述共同配管流到內(nèi)徑更大的上述混合氣體供給管道。
本發(fā)明的第四方面的混合氣體的供給方法，是本發(fā)明的第一或第二方面所述的混合氣體的供給方法，其特征在于，在上述混合氣體供給管道上設(shè)置過濾器，除去混合氣體中的顆粒。
本發(fā)明的第五方面的混合氣體的供給裝置，經(jīng)由連接在共同配管上的多個(gè)個(gè)別氣體供給管道供給多種氣體，經(jīng)由上述共同配管的氣體輸出部通過混合氣體供給管道將該多種氣體的混合氣體供向氣體使用對象，該混合氣體的供給裝置的特征在于，其結(jié)構(gòu)為，在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部較近的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給流量較少的氣體。
本發(fā)明的第六方面的混合氣體的供給裝置，是本發(fā)明的第五方面所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于，其結(jié)構(gòu)為，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部最近的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給上述多種氣體中最小流量的氣體，并且，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部最遠(yuǎn)的位置的上述個(gè)別氣體供給管道供給上述多種氣體中最大流量的氣體。
本發(fā)明的第七方面的混合氣體的供給裝置，是本發(fā)明的第五或第六方面所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于，上述共同配管的內(nèi)徑比上述混合氣體供給管道的內(nèi)徑小。
本發(fā)明的第八方面的混合氣體的供給裝置，是本發(fā)明的第五或第六方面所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于，在上述混合氣體供給管道上，設(shè)置有用于除去混合氣體中的顆粒的過濾器。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種混合氣體的供給方法和混合氣體的供給裝置，能夠抑制小流量氣體到達(dá)處理腔室的時(shí)間產(chǎn)生較大延遲，能夠更快地對氣體使用對象供給規(guī)定的混合氣體。



圖1是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的混合氣體的供給裝置的簡要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于說明O2氣體的上升時(shí)間、穩(wěn)定時(shí)間的圖。
圖3是用于說明小流量氣體到達(dá)時(shí)間的延遲的產(chǎn)生的原因的圖。
符號說明 1A～1P、個(gè)別氣體供給管道 10、共同配管(總管) 11、氣體輸出部 20、混合氣體供給管道 21、過濾器 30、處理腔室 100、混合氣體的供給裝置
具體實(shí)施例方式 下面，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是示意地表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的混合氣體的供給裝置的簡要結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，混合氣體的供給裝置100具有對應(yīng)于多個(gè)氣體種類的多個(gè)(本實(shí)施方式中為16)個(gè)別氣體供給管道1A～1P，這些個(gè)別氣體供給管道1A～1P的一端連接在一根共同配管(總管)10上。
上述各個(gè)別氣體供給管道1A～1P的另一端連接在未圖示的氣體供給源上。另外，在各個(gè)別氣體供給管道1A～1P上，設(shè)置有用于控制氣體流量的氣體流量控制器(MFC或FCS)2A～2P、閥門3A～3P、閥門4A～4P等。
另外，上述的共同配管(總管)10的一端的氣體輸出部11連接在混合氣體供給管道20上，該混合氣體供給管道20連接在作為氣體使用對象的半導(dǎo)體制造裝置(例如，等離子體蝕刻裝置)的處理腔室30上。在該混合氣體供給管道20上設(shè)置有用于除去混合氣體中的顆粒的過濾器21、閥門22等。
本實(shí)施方式中，在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，將流量較少的氣體從設(shè)置在距離氣體輸出部11較近的位置的個(gè)別氣體供給管道1A～1P供給。另外，從設(shè)置在距離氣體輸出部11最近的位置的個(gè)別氣體供給管道1A供給多種氣體中最小流量的氣體，從設(shè)置在距離氣體輸出部11最遠(yuǎn)的位置的個(gè)別氣體供給管道1P供給多種氣體中最大流量的氣體。
另外，共同配管(總管)10以其內(nèi)徑比混合氣體供給管道20的內(nèi)徑小(細(xì))的方式構(gòu)成。在本實(shí)施方式中，共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為6.35mm(1/4英寸)，混合氣體供給管道20的內(nèi)徑設(shè)為12.7mm(1/2英寸)。這樣，優(yōu)選共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為6.35mm(1/4英寸)以下，混合氣體供給管道20的內(nèi)徑設(shè)為12.7mm(1/2英寸)以上。其原因?qū)⒃诤笫稣f明。
另外，在現(xiàn)有的混合氣體的供給裝置中，共同配管(總管)的內(nèi)徑與混合氣體供給管道的內(nèi)徑設(shè)為相同，例如它們的內(nèi)徑設(shè)為12.7mm(1/2英寸)等。
接著，對利用上述結(jié)構(gòu)的混合氣體供給裝置100的混合氣體供給方法進(jìn)行說明。如上所述，在本實(shí)施方式中，在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，將流量較少的氣體從設(shè)置在距離氣體輸出部11較近的位置的個(gè)別氣體供給管道1A～1P供給。例如，在同時(shí)供給Ar氣體與O2氣體，對處理腔室30供給Ar氣體與O2氣體的混合氣體的情況下，在O2氣體的流量比Ar氣體的流量小的情況下，與Ar氣體相比，將O2氣體從設(shè)置在距離氣體輸出部11較近的位置的個(gè)別氣體供給管道1A～1P供給。
具體而言，例如，從設(shè)置在距離氣體輸出部11第13的位置的個(gè)別氣體供給管道(13)1M供給Ar氣體，從設(shè)置在距離氣體輸出部11第12的位置的個(gè)別氣體供給管道(12)1L供給O2氣體。對于這種情況，在表1中表示了如下結(jié)果對Ar氣體/O2氣體＝500/20sccm、500/50sccm、1000/20sccm、1000/50sccm、1000/100sccm的各流量下，使氣體實(shí)際地流動(dòng)，使用質(zhì)量分析裝置(Q-MASS)分析到達(dá)處理腔室30內(nèi)的氣體，調(diào)查Ar氣體和O2氣體的到達(dá)時(shí)間(從開始?xì)怏w的供給到到達(dá)處理腔室30內(nèi)的時(shí)間)。
另外，質(zhì)量分析裝置(Q-MASS)的分析結(jié)果如圖2所示，對于氣體濃度，圖中實(shí)線所示的Ar氣體的濃度上升后，經(jīng)過延遲O2氣體開始上升，之后O2氣體的濃度穩(wěn)定。因此，如圖2所示，表1中所示的O2上升時(shí)間表示O2氣體檢出信號開始上升的時(shí)間，O2穩(wěn)定時(shí)間表示O2氣體檢出信號穩(wěn)定的時(shí)間。另外，作為比較例1，從設(shè)置在距離氣體輸出部11最近的位置的個(gè)別氣體供給管道(1)1A供給Ar氣體、從設(shè)置在距離氣體輸出部11第12的位置的個(gè)別氣體供給管道(12)1L供給O2氣體的情況下，調(diào)查Ar氣體和O2氣體的到達(dá)時(shí)間的結(jié)果表示在表1中。
表1
如表1所示，在上述實(shí)施例1的情況下，O2上升時(shí)間與Ar大致同時(shí)，O2穩(wěn)定時(shí)間也為數(shù)秒(3.3～5.2秒)。與其相對的，在比較例1的情況下，O2上升時(shí)間花費(fèi)3.9～15.9秒，O2穩(wěn)定時(shí)間也成為5.9～20.6秒。從該結(jié)果能夠明確，比較例1相比，實(shí)施例1能夠大幅縮短O2上升時(shí)間和O2穩(wěn)定時(shí)間。
在如上述的比較例1的情況下，氣體流量小的氣體的到達(dá)時(shí)間產(chǎn)生的大幅延遲，能夠推測為由以下的原因造成。即，圖3是在從設(shè)置在距離氣體輸出部較近的位置的個(gè)別氣體供給管道供給氣體流量大的Ar氣體，由此，從與其相比設(shè)置在距離氣體輸出部較遠(yuǎn)的位置的個(gè)別氣體供給管道供給氣體流量小的O2氣體或其它處理氣體的情況下，推定共同配管(總管)內(nèi)如圖3所示1、2、3部位的壓力和氣體分布的圖。
如該圖所示，推測在從距離氣體輸出部近的1位置對共同配管(總管)供給氣體流量大的Ar氣體的情況下，因?yàn)锳r氣體會成為暫時(shí)蔓延逆流至共同配管(總管)的2位置、3位置的狀態(tài)，小流量的O2氣體推動(dòng)這樣的Ar氣體，直到O2氣體等到達(dá)處理腔室會耗費(fèi)時(shí)間。
為了縮短上述的混合氣體向處理腔室30的到達(dá)時(shí)間，減小共同配管(總管)10內(nèi)的容積是有效的。這種情況下，通過減小共同配管(總管)10的內(nèi)徑，能夠縮短混合氣體向處理腔室30的到達(dá)時(shí)間。但是，若減小配管的內(nèi)徑，則傳導(dǎo)性會降低，也成為混合氣體向處理腔室30的到達(dá)時(shí)間延遲的主要原因。因此，優(yōu)選使混合氣體供給管道20的內(nèi)徑比共同配管(總管)10的內(nèi)徑大。另外，設(shè)置在該混合氣體供給管道20上的過濾器21優(yōu)選傳導(dǎo)性高、低壓力損失的過濾器。如上所述，在本實(shí)施方式中，使共同配管(總管)10的內(nèi)徑為6.35mm(1/4英寸)、混合氣體供給管道20的內(nèi)徑為12.7mm(1/2英寸)。
以下表示對如上所述由共同配管(總管)10的內(nèi)徑的差異造成的小流量氣體產(chǎn)生的到達(dá)時(shí)間的延遲的差異進(jìn)行調(diào)查的結(jié)果。在該實(shí)驗(yàn)中，為調(diào)查在到達(dá)時(shí)間的延遲較大的狀態(tài)下因內(nèi)徑差異造成的效果，從設(shè)置在距離氣體輸出部11第2的位置的個(gè)別氣體供給管道(2)1B供給Ar氣體，從設(shè)置在距離氣體輸出部11最遠(yuǎn)的第16的位置的個(gè)別氣體供給管道(16)1P供給O2氣體。另外，在氣體流量為Ar氣體/O2氣體＝500/10sccm、500/20sccm、500/50sccm、500/70sccm、1000/10sccm、1000/20sccm、1000/50sccm、1000/70sccm的各流量下，使氣體實(shí)際地流動(dòng)，使用質(zhì)量分析裝置(Q-MASS)分析到達(dá)處理腔室30內(nèi)的氣體，調(diào)查Ar氣體和O2氣體的到達(dá)時(shí)間(從開始?xì)怏w的供給到到達(dá)處理腔室30內(nèi)的時(shí)間)。在表2中表示該結(jié)果。另外，O2上升時(shí)間和O2穩(wěn)定時(shí)間與上述情況相同。
表2
如表2所示，在共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為6.35mm(1/4英寸)的情況下，與共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為12.7mm(1/2英寸)的情況相比，能夠同時(shí)大幅縮短O2上升時(shí)間和O2穩(wěn)定時(shí)間。
另外，作為用于增大上述混合氣體供給管道20的傳導(dǎo)性的方法的一例，將插入在該混合氣體供給管道20上的過濾器21由現(xiàn)有的過濾器(市售產(chǎn)品)變更為過濾器的通氣部的表面積為2倍的低壓力損失過濾器，并且，在上述的共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為6.35mm(1/4英寸)的情況下，同上述一樣地調(diào)查Ar氣體和O2氣體的到達(dá)時(shí)間(從開始?xì)怏w的供給到到達(dá)處理腔室30內(nèi)的時(shí)間)。在表2的最下段部表示該結(jié)果。如表2所示，在使用低壓力損失過濾器的情況下，與只將共同配管(總管)10的內(nèi)徑設(shè)為6.35mm(1/4英寸)的情況相比，能夠在幾乎全部的流量區(qū)域進(jìn)一步縮短O2上升時(shí)間和O2穩(wěn)定時(shí)間。因此，優(yōu)選通過使過濾器21為低壓力損失過濾器、增大混合氣體供給管道20的內(nèi)徑等，來增大混合氣體供給管道20的傳導(dǎo)性。
另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式和實(shí)施例，當(dāng)然也能夠有各種變形。例如，處理腔室30并不限于等離子體蝕刻裝置的情況，也可以是CVD裝置等的成膜裝置的處理腔室。另外，個(gè)別氣體供給管道的數(shù)目不限于16，可以是16以上，也可以不足16。
權(quán)利要求
1.一種混合氣體的供給方法，經(jīng)由連接在共同配管上的多個(gè)個(gè)別氣體供給管道供給多種氣體，經(jīng)由所述共同配管的氣體輸出部通過混合氣體供給管道將該多種氣體的混合氣體供向氣體使用對象，該混合氣體的供給方法的特征在于
在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，從設(shè)置在距離所述氣體輸出部較近的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給流量較少的氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的混合氣體的供給方法，其特征在于
從設(shè)置在距離所述氣體輸出部最近的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給所述多種氣體中最小流量的氣體，并且，從設(shè)置在距離所述氣體輸出部最遠(yuǎn)的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給所述多種氣體中最大流量的氣體。
3.如權(quán)利要求1或2所述的混合氣體的供給方法，其特征在于
使所述共同配管的內(nèi)徑比所述混合氣體供給管道的內(nèi)徑小，使混合氣體從內(nèi)徑比所述混合氣體供給管道小的所述共同配管流到內(nèi)徑更大的所述混合氣體供給管道。
4.如權(quán)利要求1或2所述的混合氣體的供給方法，其特征在于
在所述混合氣體供給管道上設(shè)置過濾器，除去混合氣體中的顆粒。
5.一種混合氣體的供給裝置，經(jīng)由連接在共同配管上的多個(gè)個(gè)別氣體供給管道供給多種氣體，經(jīng)由所述共同配管的氣體輸出部通過混合氣體供給管道將該多種氣體的混合氣體供向氣體使用對象，該混合氣體的供給裝置的特征在于
其構(gòu)成為在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，從設(shè)置在距離所述氣體輸出部較近的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給流量較少的氣體。
6.如權(quán)利要求5所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于
其構(gòu)成為從設(shè)置在距離所述氣體輸出部最近的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給所述多種氣體中最小流量的氣體，并且，從設(shè)置在距離所述氣體輸出部最遠(yuǎn)的位置的所述個(gè)別氣體供給管道供給所述多種氣體中最大流量的氣體。
7.如權(quán)利要求5或6所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于
所述共同配管的內(nèi)徑比所述混合氣體供給管道的內(nèi)徑小。
8.如權(quán)利要求5或6所述的混合氣體的供給裝置，其特征在于
在所述混合氣體供給管道上，設(shè)置有用于除去混合氣體中的顆粒的過濾器。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠抑制小流量氣體到達(dá)處理腔室的時(shí)間產(chǎn)生較大延遲，能夠更快地對氣體使用對象供給規(guī)定的混合氣體的混合氣體的供給方法和混合氣體的供給裝置。該混合氣體的供給方法，經(jīng)由連接在共同配管(10)上的多個(gè)個(gè)別氣體供給管道(1A～1P)供給多種氣體，經(jīng)由上述共同配管(10)的氣體輸出部(11)通過混合氣體供給管道將該多種氣體的混合氣體供給處理腔室(30)，在同時(shí)供給流量不同的兩種以上的氣體時(shí)，與流量較多的氣體相比，從設(shè)置在距離上述氣體輸出部(11)較近的位置的上述個(gè)別氣體供給管道(1A～1P)供給流量較少的氣體。
文檔編號F17D3/01GK101761779SQ20091026110
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者內(nèi)田陽平, 山本高弘 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社