專利名稱：半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)和氣體供給集成單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)和氣體供給集成 單元。
背景技術(shù)：
例如擴散裝置、蝕刻裝置、濺射裝置等的半導(dǎo)體制造裝置具有將 來自儲氣瓶等的處理氣體供給源的氣體供給至處理部的氣體供給系 統(tǒng)。并且，通過進行使用從該氣體供給系統(tǒng)供給的氣體的用于制造半 導(dǎo)體器件的工序，例如使用規(guī)定的氣體的成膜工序、蝕刻工序，對被 處理基板例如半導(dǎo)體晶片實施表面處理等。在這樣的半導(dǎo)體晶片的制造工序中，根據(jù)處理的種類會使用氯氣、 硅烷類氣體等腐蝕性強的氣體。因此，作為構(gòu)成氣體供給流路的氣體 配管材料，使用與現(xiàn)有技術(shù)相比耐腐蝕性較大的例如SUS316L等，為 了供給純凈的氣體而進行各種研究。例如，作為流通氯類氣體、硅烷 類氣體的氣體配管的焊接部的抗腐蝕對策，具有以規(guī)定的奧氏體不銹 鋼構(gòu)成氣體流路的一部分或全部的方案(例如參照日本特開平5-68865 號公報)。但是，即使使用不銹鋼作為如上所述構(gòu)成氣體供給流路的氣體配 管的構(gòu)成材料，依據(jù)腐蝕性氣體的種類，也不能夠完全抑制氣體配管 的腐蝕。即，存在腐蝕性氣體與構(gòu)成氣體配管的金屬產(chǎn)生反應(yīng)而生成 不期望的金屬化合物、腐蝕氣體配管而構(gòu)成該氣體配管的金屬成分 (Fe、 Cr、 Ni等)混入腐蝕性氣體的問題。尤其是氟類的腐蝕性氣體 (HF氣體、F/氣體、C1F3氣體等)的腐蝕性極強，即使在氣體配管中使用不銹鋼，也不能完全避免氣體配管的腐蝕。在腐蝕性氣體中混入 金屬成分的同時，與構(gòu)成氣體配管的金屬產(chǎn)生反應(yīng)而生成不期望的金 屬化合物(金屬氟化物)。在這樣的氣體供給流路中產(chǎn)生的金屬化合物、金屬成分等，與腐 蝕性氣體一起進入半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)，成為半導(dǎo)體晶片上的顆粒產(chǎn)生 的原因等，引起金屬污染的問題。尤其是，近年來半導(dǎo)體器件的高集成化、高性能化不斷進展，即 使是微量的金屬污染也會對產(chǎn)品的成品率、質(zhì)量和可靠性帶來越來越 大的影響。作為由金屬污染導(dǎo)致器件不良的原因，存在由粒子狀級別 的金屬性污染物質(zhì)(顆粒)引起圖案缺陷，由原子、分子級別的污染 物質(zhì)例如重金屬等引起電特性惡化等。專利文獻1:日本特開平5-68865號公報 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明考慮這樣的情況而提出，其目的在于提供一種半導(dǎo)體制造 裝置的氣體供給系統(tǒng)和氣體供給集成單元，在向半導(dǎo)體制造裝置的處 理部供給腐蝕性氣體時，能夠極力抑制相對被處理基板的金屬性污染 物質(zhì)的混入。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體制造裝置的氣 體供給系統(tǒng)，用于從氣體供給源向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給規(guī)定的氣體，其特征在于具有與上述氣體供給源和上述處理部連接的氣 體供給流路，上述氣體供給流路包括多個流體控制設(shè)備，和連接在這 些各流體控制設(shè)備之間、內(nèi)部形成有上述氣體的流路的流路構(gòu)成部件， 上述流路構(gòu)成部件由碳材料構(gòu)成。根據(jù)這樣的本發(fā)明，通過由作為非金屬的碳材料構(gòu)成連接流體控 制設(shè)備的各流路構(gòu)成部件，即使該流路構(gòu)成部件內(nèi)的流路流過腐蝕性 極強的氣體，在該流路內(nèi)也不會產(chǎn)生金屬性的污染物質(zhì)，不會由于腐 蝕而混入金屬成分，因此能夠極力抑制相對被處理基板的金屬性的污此外，上述流路構(gòu)成部件例如由在內(nèi)部形成有流路的流路塊構(gòu)成。 通過使構(gòu)成流路的流路塊本身由非金屬的碳材料構(gòu)成，能夠極力抑制相對被處理基板的金屬性的污染物質(zhì)的混入，并且與由氣體配管構(gòu)成 流路的情況相比，能夠提高氣體供給流路的集成化，并能夠提高構(gòu)成 流路的部分的強度。此外，上述流路構(gòu)成部件的上述碳材料由碳燒結(jié)材料、硬質(zhì)碳材 料中的任一種或者它們的組合構(gòu)成。其中，碳燒結(jié)材料優(yōu)選具有浸滲 至內(nèi)部的氟樹脂。通過在多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)的碳燒結(jié)材料中浸滲例如氟樹脂等的樹脂，能夠提高氣體的泄漏(leak)性。而且，上述多個流體控制設(shè)備包括閥、減壓閥和壓力計。在該情 況下，優(yōu)選上述流體控制設(shè)備分別具有與上述氣體接觸的氣體接觸部， 該氣體接觸部由碳材料構(gòu)成。由此，即使在流體控制設(shè)備的內(nèi)部也能 夠防止金屬化合物的產(chǎn)生、金屬成分的混入。為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一觀點，提供一種氣體供給 集成單元，用于向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給規(guī)定的腐蝕性氣體，其特征在于包括多個流體控制設(shè)備，和連接在這些各流體控制設(shè)備 之間、內(nèi)部形成有上述氣體的流路的流路塊，上述流路塊由碳材料構(gòu) 成。根據(jù)這樣的本發(fā)明，對于使用腐蝕構(gòu)成流路的部件的金屬的腐蝕 性氣體的氣體供給集成單元，能夠僅是其流路塊由碳材料構(gòu)成。此外， 上述腐蝕性氣體例如由氟類的腐蝕性氣體構(gòu)成。這樣的腐蝕性氣體由例如HF氣體、F/氣體、C1F3氣體中的任一種或者含有它們的混合氣體 構(gòu)成。此外，上述流路塊的上述碳材料優(yōu)選由浸滲有氟樹脂的碳燒結(jié) 材料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明，在向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給腐蝕性氣體時， 能夠極力抑制相對被處理基板的金屬性污染物質(zhì)的混入。


圖1為表示本發(fā)明實施方式的熱處理裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。 圖2為概略表示氣體供給集成單元的外觀的圖。 圖3為表示配置在圖2所示的氣體供給集成單元的最上游側(cè)的流 路塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。
圖4為表示配置在圖2所示的氣體供給集成單元的最下游側(cè)的流路塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。圖5為表示配置在圖2所示的氣體供給集成單元的中間的各流路 塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。圖6為表示配置在圖2所示的氣體供給集成單元的中間的各流路塊的另一結(jié)構(gòu)例的截面圖。圖7為表示配置在圖2所示的氣體供給集成單元的中間的各流路 塊的又一結(jié)構(gòu)例的截面圖。
具體實施方式
以下參照附圖對本發(fā)明的適宜的實施方式進行詳細說明。而且， 在本說明書和附圖中，對具有實質(zhì)上相同的功能結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素附給 相同的符號，省略重復(fù)說明。(半導(dǎo)體制造裝置的結(jié)構(gòu)例)首先，參照附圖對將本發(fā)明的氣體供給系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體制造裝 置的實施方式進行說明。此處，作為半導(dǎo)體制造裝置，舉出對基板例 如半導(dǎo)體晶片(以下也簡稱"晶片")進行規(guī)定的熱處理的熱處理裝置 為例進行說明。圖1是表示本實施方式的熱處理裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。熱處理裝置100具有作為對晶片W進行處理(例如熱處理)的處 理部的熱處理部110。例如圖1所示，熱處理部110具有構(gòu)成反應(yīng)容器 (處理容器)或反應(yīng)室(處理室)的立式的反應(yīng)管112。能夠?qū)⒋钶d有 多塊晶片W的保持具114搬入該反應(yīng)管112內(nèi)。在熱處理部110上連 接有進行反應(yīng)管112內(nèi)的排氣的排氣系統(tǒng)120、向反應(yīng)管112內(nèi)供給 規(guī)定的氣體的作為本實施方式的氣體供給系統(tǒng)的一個例子的氣體供給 系統(tǒng)200、和配置在反應(yīng)管112的外側(cè)的未圖示的加熱單元(例如加熱 器)。熱處部l]O用于對晶片W進行規(guī)定的熱處理。在該情況下，首 先將搭載有多塊晶片W的保持具114搬入熱處理部110的反應(yīng)管112 內(nèi)。接著，在這樣搬入有保持具114的狀態(tài)下，通過氣體供給系統(tǒng)200 向反應(yīng)管1]2內(nèi)供給規(guī)定的氣體，并且通過排氣系統(tǒng)120進行反應(yīng)管 112內(nèi)的排氣，同時通過加熱單元從反應(yīng)管11.2的外側(cè)進行加熱。這樣， 對晶片W進行規(guī)定的熱處理。此外，排氣系統(tǒng)]20具有例如由真空泵等構(gòu)成的真空排氣單元124;和一端與真空排氣單元124連接，且另一端與反應(yīng)管H2的頂部 連接的排氣管122。而且，雖在圖1中省略了圖示，但排氣系統(tǒng)120 的排氣管122通過旁通線路迂回地連接于氣體供給系統(tǒng)200。該旁通線 路由旁通管連接于例如氣體供給流路220的上游側(cè)部位。在旁通管的 排氣系統(tǒng)一側(cè)連接有排氣側(cè)旁通截止閥，在旁通管的氣體供給系統(tǒng)200 一側(cè)連接有供給側(cè)旁通截止閥。 (氣體供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例)以下，對作為本實施方式的氣體供給系統(tǒng)的一個例子的氣體供給 系統(tǒng)200進行說明。氣體供給系統(tǒng)200具有由例如填充有HF、 F2氣體、 C1F3等的氟類腐蝕性氣體的儲氣瓶構(gòu)成的氣體供給源210。該腐蝕性氣 體例如能夠使用為對芯片W進行處理的處理氣體，或使用為清潔氣體。 氣體供給流路220的一端連接于該氣體供給源210，該氣體供給流路 220的另一端連接于用于向反應(yīng)管112導(dǎo)入氣體的噴嘴(例如噴射器) 202。由此，來自氣體供給源210的氣體通過氣體供給流路220被供給 至反應(yīng)管112內(nèi)。氣體供給流路220具有多個流體控制設(shè)備。本實施方式中，作為 這樣的流體控制設(shè)備，從圖1所示的氣體供給流路220的上游側(cè)開始， 依次設(shè)置有手動閩231、減壓閥(調(diào)節(jié)器)232、壓力計(PT) 233、 單向閥234、第一截止閥(閥門)235、第二截止閥(閥門)236、質(zhì)量 流量控制器(MFC) 237、和氣體過濾器(FE) 238。進而，在這些各 流體控制設(shè)備231 238之間，連接有在各自的內(nèi)部形成有氣體的流路 221 229的流路構(gòu)成部件(后述的流路塊241 249)。參照附圖對這樣的氣體供給流路220的具體的結(jié)構(gòu)例進行說明。 在這里，例舉通過連接各流體控制設(shè)備的流路塊構(gòu)成氣體供給流路220 的氣體供給集成單元。通過由這樣的氣體供給集成單元構(gòu)成氣體供給 流路220，能夠使各流體控制設(shè)備集成化，能夠使氣體供給流路220 更為小型化。圖2是概略表示氣體供給集成單元的外觀的圖。而且， 圖2所示的氣體供給集成單元240是對圖1所示的虛線部分進行單元 化的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，氣體供給集成單元240具有上述流體控制設(shè)備231 238、和分別連接于各流體控制設(shè)備231 238的流路塊241 249。在 這些流路塊241 249的內(nèi)部分別形成有流路，通過該流路使各流體控 制設(shè)備231 238彼此之間連接。 (流路塊的結(jié)構(gòu)例) 此處，參照附圖對各流路塊241 249進行說明。圖3為表示配置 在最上游側(cè)的流路塊241的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖，圖4為表 示配置在最下游側(cè)的流路塊249的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面圖。圖5 為表示配置在中間的各流路塊242 248的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一個例子的截面 圖。首先，配置在圖2所示的氣體供給集成單元240的最上游側(cè)的流 路塊241具有與圖1所示的氣體供給源210連接的流路221。在該流路 塊241的內(nèi)部例如形成有圖3所示的流路221。該流路221的一端221a 與氣體供給源210連接，另一端221b與手動閥231連接。配置在圖2所示的氣體供給集成單元240的最下游側(cè)的流路塊249 具有與圖1所示的反應(yīng)管112的噴嘴202連接的流路塊229。在該流路 塊249的內(nèi)部例如形成有圖4所示的流路229。該流路229的一端229a 與噴嘴202連接，另一端229b與氣體過濾器(FE) 238連接。配置在上述流路塊241、 249之間的圖2所示的各流路塊242 248 具有連接圖1所示的各流體控制設(shè)備231 238的流路222 228。在各 流路塊242 248內(nèi)部形成的流路222 228分別形成為相同的形狀。 例如在流路塊242內(nèi)部形成有圖5所示的V字狀的流路222。在該流 路222的一端222a上連接有手動閥231 ，在另-一端222b上連接有減壓 閥(調(diào)節(jié)器)232。如果由例如與現(xiàn)有的配管同樣的不銹鋼等金屬構(gòu)成各流路塊 241 249，則在流通從氣體供給源210供給的氟類的腐蝕性氣體(例 如HF氣體)時，存在下述問題，與構(gòu)成作為其氣體接觸部分的流路 221 229的金屬產(chǎn)生反應(yīng)而生成不期望的金屬氟化物，或者構(gòu)成流路 221 229的金屬被腐蝕、作為其構(gòu)成成分的金屬成分(Fe、 Cr、 Ni等) 混入腐蝕性氣體。這樣的金屬氟化物、金屬成分等金屬性污染物質(zhì)與 腐蝕性氣體--同進入反應(yīng)管112內(nèi)，成為晶片W上的顆粒產(chǎn)生的原因 等，引起金屬污染的問題。在本實施方式中，由非金屬的碳材料構(gòu)成各流路塊241 249。由 此，能夠防止在氟類的腐蝕性氣體流過形成于各流路塊241 249的流 路221 229時金屬氟化物的產(chǎn)生，并且能夠防止金屬成分的混入，從 而能夠極力抑制相對晶片的金屬性污染物質(zhì)的混入。此外，通過使構(gòu)成流路的各流路塊241 249本身由非金屬的碳材 料構(gòu)成，與由氣體配管構(gòu)成流路的情況相比，能夠提高氣體供給流路 的集成化，并且能夠提高構(gòu)成流路的部分的強度。作為構(gòu)成各流路塊241 249的碳材料，優(yōu)選使用碳燒結(jié)體等的碳 燒結(jié)材料。進一步，優(yōu)選在碳燒結(jié)體中浸滲有樹脂，例如特氟隆(注 冊商標(biāo))樹脂等的氟樹脂。通過在多孔質(zhì)結(jié)構(gòu)(多孔(porous)結(jié)構(gòu)) 的碳燒結(jié)體中浸滲氟樹脂等的樹脂，能夠提高各流路塊241 249的氣 體的泄漏性。此外，作為上述碳燒結(jié)材料以外的碳材料，也可以由無定形碳、 類金剛石碳(DLC)等的硬質(zhì)碳材料(硬質(zhì)碳膜)構(gòu)成各流路塊241 249。此外也可以組合這些硬質(zhì)碳材料和碳燒結(jié)材料而構(gòu)成。此外，可以由碳材料構(gòu)成各流路塊241 249的整體，也可以僅使 構(gòu)成流過腐蝕性氣體的流路的壁部由碳材料構(gòu)成。在該情況下，也可 以通過例如CVD法(化學(xué)氣相生長法)以類金剛石碳(DLC)對構(gòu)成 各流路塊241 249的流路的壁部進行涂層。進而，不僅是流路塊241 249，也可以使用碳材料構(gòu)成以該流路 塊連接的流體控制設(shè)備的氣體接觸部(即與氣體接觸的部分)。例如也 可以對閥231、 235、 236、減壓閥232的構(gòu)成部件(例如彈簧部件等) 的表面、壓力計233的構(gòu)成部件(例如應(yīng)變計等)的表面，通過CVD 法以類金剛石碳(DLC)進行涂層。由此，即使在流體控制設(shè)備的內(nèi) 部也可以防止金屬氟化物的產(chǎn)生、金屬成分的混入。此外，流路塊241 249的流路的形狀并不限于上述情況。例如形 成于配置在中間的流路塊242 248的流路，可以是圖6所示的^字形 狀，也可以是圖7所示的U字形狀。此外，代替由多個塊構(gòu)成流路塊 241 249，其也可以為一體構(gòu)成。此外，上述流路塊也可以在碳燒結(jié) 材料等的碳材料上開孔并形成流路，還可以使用模型，通過以使流路 為期望的形狀的方式進行燒結(jié)以形成流路塊。這樣，通過以碳燒結(jié)材料等的碳材料進行流路塊的成形，流路也容易成形為期望的形狀。而且，在上述實施方式中，對具有一個氣體供給集成單元240的氣體供給系統(tǒng)200進行了說明，但是并不限定于此，例如在將多種處 理氣體供給至與處理部110連接的反應(yīng)管112的情況下，也可以對每 個氣體設(shè)置氣體供給集成單元。在該情況下，在這些氣體供給集成單 元中，也可以僅是供給腐蝕性氣體的氣體供給集成單元的流路塊由碳 材料構(gòu)成。由此，只要在必須抑制相對晶片的金屬性污染物質(zhì)的混入 的氣體供給集成單元中使用碳材料即可。只要對具有現(xiàn)有的使用不銹 鋼的多個氣體供給集成單元的氣體供給單元的一部分氣體供給集成單 元進行改良，即可以抑制相對晶片的金屬性污染物質(zhì)的混入。此外，在上述實施方式中，以通過氣體供給集成單元構(gòu)成與流體 控制設(shè)備連接的流路、使用流路塊作為構(gòu)成流路的部件的情況為例進 行了說明，但并不限定于此，構(gòu)成流路的部件也可以由氣體配管構(gòu)成。 在該情況下，可以由碳材料構(gòu)成例如氣體配管整體，也可以以碳材料 (例如硬質(zhì)碳材料膜)對氣體配管的內(nèi)壁進行涂層。以上，參照附圖對本發(fā)明的適宜的實施方式進行了說明，但本發(fā) 明當(dāng)然并不限定于上述示例?？梢悦鞔_的是本領(lǐng)域的技術(shù)人員在權(quán)利 要求的范圍所記載的范疇內(nèi)能夠想到各種變更例或修正例，應(yīng)該了解 到它們當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。例如在上述實施方式中，作為半導(dǎo)體制造裝置，舉出熱處理裝置 為例進行了說明，但是并不限定于此，只要是導(dǎo)入氣體并進行基板等 的處理的半導(dǎo)體制造裝置，則能夠應(yīng)用于各種半導(dǎo)體制造裝置。例如， 作為半導(dǎo)體制造裝置，除了熱處理裝置之外，也可以應(yīng)用于蝕刻裝置、 成膜裝置等。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，用于從氣體供給源向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給規(guī)定的氣體，其特征在于，具有與所述氣體供給源和所述處理部連接的氣體供給流路，所述氣體供給流路包括多個流體控制設(shè)備；和連接在這些各流體控制設(shè)備之間、內(nèi)部形成有所述氣體的流路的流路構(gòu)成部件，所述流路構(gòu)成部件由碳材料構(gòu)成。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，其特征 在于所述流路構(gòu)成部件由在內(nèi)部形成有流路的流路塊構(gòu)成。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，其特征 在于所述流路構(gòu)成部件的所述碳材料由碳燒結(jié)材料、硬質(zhì)碳材料中的 任一種或者它們的組合構(gòu)成。
4. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，其特征在于所述碳燒結(jié)材料具有浸滲至內(nèi)部的氟樹脂。
5. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，其特征 在于所述多個流體控制設(shè)備包括閥、減壓閥和壓力計。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)，其特征 在于所述流體控制設(shè)備分別具有與所述氣體接觸的氣體接觸部，該氣體接觸部由碳材料構(gòu)成。
7. —種氣體供給集成單元，用于向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給 規(guī)定的腐蝕性氣體，其特征在于，包括 多個流體控制設(shè)備；和連接在這些各流體控制設(shè)備之間、內(nèi)部形成有所述氣體的流路的 流路塊，所述流路塊由碳材料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的氣體供給集成單元，其特征在于: 所述腐蝕性氣體由氟類的腐蝕性氣體構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求8所述的氣體供給集成單元，其特征在于 所述腐蝕性氣體由HF氣體、F2氣體、C1F3氣體中的任一種或者含 有它們的混合氣體構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7所述的氣體供給集成單元，其特征在于 所述流路塊的所述碳材料由浸滲有氟樹脂的碳燒結(jié)材料構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體制造裝置的氣體供給系統(tǒng)和氣體供給集成單元。氣體供給系統(tǒng)用于從氣體供給源向半導(dǎo)體制造裝置的處理部供給規(guī)定的氣體。該氣體供給系統(tǒng)具有與氣體供給源和處理部連接的氣體供給流路。氣體供給流路包括多個流體控制設(shè)備(手動閥、減壓閥、壓力計、單向閥、第一截止閥、第二截止閥、質(zhì)量流量控制器、氣體過濾器)，和連接在這些流體控制設(shè)備之間、形成有氣體的流路的流路構(gòu)成部件(流路塊)。這些流路構(gòu)成部件由碳材料構(gòu)成。由此，在向處理部供給腐蝕性氣體時，能夠極力抑制相對被處理基板的金屬性污染物質(zhì)的混入。
文檔編號C30B25/14GK101256940SQ200810082230
公開日2008年9月3日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月26日
發(fā)明者中尾賢, 守谷修司 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社