JP4567370B2 - ガス供給集積ユニット - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置等で使用されるガス供給集積ユニットに関し、さらに詳細には、気化温度が高く、常温において外部から熱を加えないと液化しやすいジクロールシラン、ＷＦ６、ＨＢｒ等のプロセスガスを液化させることなく、高精度に供給するガス供給集積ユニットに関するものである。

従来より、半導体集積回路中の絶縁膜として、気相成膜された酸化珪素薄膜等が多用されている。かかる酸化珪素等の気相成膜は、成膜槽中に載置されたウエハ上に、化学蒸着成膜法にて行うのが普通である。

ジクロールシラン等の液化しやすいプロセスガスを供給する場合、プロセスガスの供給ルートである高圧ボンベ、配管、マスフローコントローラ、反応チャンバ等を加熱することが必要となる。その理由は、供給ルートの途中でジクロールシランが液化すると、流量計測が正確に行えず、製造される半導体集積回路等の性能を悪くするからである。また、液化したジクロールシラン等が質量流量計付電磁弁の細管を詰まらせて流量計測を不正確にする問題もあった。
ジクロールシラン等のプロセスガスの液化を防止するため、特許文献１のガス供給装置では、例えば図９に示すように、配管、継手、ガス弁６２、６４及び質量流量計付電磁弁６１等により構成されるガスユニットの両側に、伝熱ブロック５１と副伝熱ブロック５２とに形成された保持溝５３、５４にテープ状のヒータ６０が保持され、配設されることにより、ジクロールシラン等が気化温度以上になるように加熱保温される。
また、図１０に示すように、伝熱ブロック５１の上面は、質量流量計付電磁弁６１に下方から接触する接触面６５となっており、質量流量計付電磁弁６１を加熱保温している。
特開平７―２８６７２０号公報

しかしながら、特許文献１のガス供給装置には、以下の問題点があった。
（１）ガス供給装置はコストダウンのため、小型化と集積化が望まれているが、図９に示すガス供給装置は、ガスユニットの両側に、伝熱ブロック５１と副伝熱ブロック５２とに形成された保持溝５３、５４にテープ状のヒータ６０を保持するように配接しているので、ガスユニット巾が、ヒータを必要としないガスユニットに比較して大きくなる。
（２）ガス供給装置は、ガスユニットの両側にヒータ６０、伝熱ブロック５１及び副伝熱ブロック５２など、加熱保温のための部品を多く必要とし、コストが高くなる。
そこで本発明は、係る課題を解決すべく、常温常圧では液化しやすいプロセスガスを加熱保温しながら供給するためのガス供給集積ユニットを提供することを目的とする。

本発明のガス供給集積ユニットは、上記課題を解決するために以下のような構成を有している。
（１）出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、断面がコの字型であって、前記流路ブロック及びユニット固定板が嵌合される保持部材と、前記ユニット固定板の下部に配設され、前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟まれて固定される平面ヒータとを有することを特徴とする。
（２）（１）に記載するガス供給集積ユニットにおいて、前記ガスユニットが前記保持部材に嵌合されて、締結されるレールと、前記保持部材と前記レールの間に狭持される板状のスペーサ部材とを有することを特徴とする。
（３）出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、前記ガスユニットの底面に接して配設される１枚又は２枚以上の平面ヒータと、前記平面ヒータを保持する保持部材と、前記平面ヒータを前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟んで、保持部材を固定する保持部材固定板とを有することを特徴とする。

本発明のガス供給集積ユニットは、次のように作用効果を奏する。
本発明のガス供給集積ユニットは、出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、断面がコの字型であって、前記流路ブロック及び前記ユニット固定板が嵌合される保持部材と、前記ユニット固定板の下部に配設され、前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟まれて固定される平面ヒータとを有するので、ガスユニットの外形寸法を平面ヒータを必要としないガスユニットと全く同一にすることが出来る。従って、ガスユニットを集積したガス供給集積ユニット全体でも外形寸法が変化しない。更に、ガスユニットの流路ブロック及びユニット固定板を裏面から加熱保温するので、加熱保温するための部品として、１ガスユニットに対して、１枚の平面ヒータと１個の保持部材を必要するだけで、部品点数が少なく、コストダウンすることが出来る。

また、本発明のガス供給集積ユニットは、前記ガスユニットが前記保持部材に嵌合されて、締結されるレールと、前記保持部材と前記レールの間に狭持される板状のスペーサ部材とを有するので、スペーサ部材を抜き取ることにより、ガス供給集積ユニットを使用できる状態を維持したままで、平面ヒータを取り外し、別の平面ヒータを取り付けることができる。このように平面ヒータの交換が容易で、メンテナンスし易い。
また、本発明のガス供給集積ユニットは、出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、前記ガスユニットの底面に接して配設される１枚又は２枚以上の平面ヒータと、前記平面ヒータを保持する保持部材と、前記平面ヒータを前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟んで、保持部材を固定する保持部材固定板とを有するので、ガスユニット毎に平面ヒータと保持部材を各１個必要とせず、ガス供給集積ユニット全体で平面ヒータと保持部材がそれぞれ、１枚又は２枚以上であればよく、ガス供給集積ユニットを加熱保温するための部品点数が少なく、コストダウンすることが出来る。更に、平面ヒータの枚数が減ることで配線が容易になり、平面ヒータの交換もし易い。

以下、本発明に係るガス供給集積ユニットの第１実施例について、添付図面に基づいて説明する。図１は５ラインへプロセスガスの供給を行うガス供給集積ユニットの構成を示す平面図で、図２は図１の正面図である。図３は図１の回路図を示す。
２本のレール１０、１２は、両端をレール固定棒１３,１４により平行に固定される。レール固定棒１３,１４に平行に、左からパージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅがそれぞれユニット固定板１５により、レール１０、１２に沿って横方向に平行移動可能に取り付けられる。パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅにそれぞれ取り付けられる機器の回路構成は図３に示す。
パージガス手動弁２９はパージガス供給口２８を介して図示しないパージガスタンクと接続する。パージガス手動弁２９は、エアオペレート弁３２、逆止弁３３、パージガス共通流路４３を介して、第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅの一方のポートに接続する。パージガス手動弁２９と、エアオペレート弁３２とを連通させる流路に、圧力計３１が連通される。第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅの他のポートは、レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅの一方のポートに接続される。

プロセスガス手動弁３５は、プロセスガス供給口３４を介して図示しないプロセスガスタンクと接続される。プロセスガス手動弁３５は、エアオペレート弁３７、プロセスガス共通流路４４を介して、エアオペレート弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ，２６Ｄ、２６Ｅの一方のポートに接続される。プロセスガス手動弁３５と、エアオペレート弁３７とを連通される流路に、圧力計３６が連通される。
エアオペレート弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ，２６Ｄ、２６Ｅの他のポートは、レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅの一方のポートに接続される。レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅの他のポートは、第１手動弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄ、２２Ｅを介して、プロセスガス出口２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄ、２１Ｅと連通される。レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅと、第１手動弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄ、２２Ｅとを連通させる流路に、圧力計２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ，２３Ｄ、２３Ｅが連通される。
プロセスガス共通流路４４の端部は、プロセスガス共通流路端部手動弁４１により封止される。また、パージガス共通流路４３の端部は、パージガス共通流路端部手動弁３８により封止される。

図４はガス供給集積ユニットの１ラインのガスユニットの組み立て順序を示す斜視図である。パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅのいずれのガスユニットでも全く同様である。ガスユニットは、各機器が流路ブロック４６を介して、ユニット固定板１５により、直列一体に連結される。ユニット固定板１５と、ユニット固定板１５の下部に配設された平面ヒータ１６は、保持部材１８のコの字型断面に嵌合される。ユニット固定板１５は保持部材１８とレール１０、レール１２の間に、板状のスペーサ部材１９を狭持して、レール１０、レール１２に締結手段２０により固定される。

このように設けられた本発明の第１実施例に係るガス供給集積ユニットの作動及びその作用効果について説明する。まず、ガス供給集積ユニットの全体の作用について説明する。半導体の製造工程へプロセスガスを供給するときには、プロセスガス手動弁３５及び第１手動弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄ、２２Ｅを開き、エアオペレート弁３７及びエアオペレート弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ，２６Ｄ、２６Ｅを信号により開とする。パージガス回路のパージガス手動弁２９、及び第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅを閉じ、エアオペレート弁３２を信号により閉とする。これにより、プロセスガスは図示しないプロセスガスタンクから、プロセスガス供給口３４、プロセスガス手動弁３５、エアオペレート弁３７、プロセスガス共通流路４４、エアオペレート弁２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ，２６Ｄ、２６Ｅを経由し、レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅへ流れ、第１手動弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄ、２２Ｅから、プロセスガス出口２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄ、２１Ｅを経由し、供給先へ流れる。

次に、ガスユニットのメンテナンスの必要が生じた場合は、プロセスガスの供給を停止した後、実施される。この際、回路が大気に暴露されるので、大気中の水分を除去するために、窒素ガスであるパージガスを回路に導入する。即ち、プロセスガス手動弁３５を閉じ、エアオペレート弁３７を信号により閉として、プロセスガスの流れを遮断する。そして、パージガス手動弁２９、第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅを開き、エアオペレート弁３２を信号により開とする。こうして、図示しないパージガスタンクから窒素ガスであるパージガスがガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの各ラインに導入される。即ち、パージガスはパージガス手動弁２９、エアオペレート弁３２、逆止弁３３、パージガス共通流路４３、第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅを経由し、レギュレータ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ，２４Ｄ、２４Ｅへ流れ、第１手動弁２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ，２２Ｄ、２２Ｅから、プロセスガス出口２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ，２１Ｄ、２１Ｅを経由し、排気系へ排出される。そして所定時間後、パージガス手動弁２９、第２手動弁２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ，２５Ｄ、２５Ｅを閉じ、エアオペレート弁３２を信号により閉として、パージガスの流入を止める。

次に、平面ヒータ１６の作用について説明する。パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅのいずれのガスユニットでも全く同様である。平面ヒータ１６はユニット固定板１５の下部に配設されて、保持部材１８のコの字型断面に嵌合される。ガス供給集積ユニットにプロセスガスを流しているときに、平面ヒータ１６に通電してジュール熱を発生させると、その熱はユニット固定板１５を介して、パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅの流路ブロック４６及び流路ブロック４６に取り付けられている機器に伝達される。こうして、ガスユニットの流路ブロック４６及びユニット固定板１５に取り付けられている機器に熱が伝達されることにより、プロセスガスが流れるガスユニット内部の温度がプロセスガスの凝結温度以上に維持される。従って、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ内でプロセスガスが液化することによる種々の不具合の発生を防止することが出来る。

次に、スペーサ部材１９の作用について、図１のＡ−Ａ部の断面を示す図５及び図６の平面ヒータ１６の脱着を示す図で説明する。ガスユニットＥの断面図で説明するが、パージガスユニット、プロセスガスユニット，ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄでも全く同様である。ユニット固定板１５と、ユニット固定板１５の下部に配設された平面ヒータ１６は、保持部材１８のコの字型断面に嵌合され、ユニット固定板１５が保持部材１８とレール１０、レール１２の間に、板状のスペーサ部材１９を狭持して、レール１０、レール１２に締結手段２０により固定される。平面ヒータ１６の交換が必要になったとき、締結手段２０を取り外してスペーサ部材１６を抜くことにより、ガス供給集積ユニットを使用できる状態を維持したままで、図６に示すように平面ヒータ１６を取り外し、別の平面ヒータ１６を取り付けることができる。

以上詳細に説明したように第１実施例のガス供給集積ユニットによれば、出口流路に設けられた第１手動弁２２と、第１手動弁２２とプロセスガス共通流路４４とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁２６と、第１手動弁２２とパージガス共通流路４３とを連通する位置に設けられた第２手動弁２５とが流路ブロック４６及びユニット固定板１５により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、断面がコの字型であって、流路ブロック４６及びユニット固定板１５が嵌合される保持部材１８と、保持部材１８と流路ブロック４６及びユニット固定板１５との間に挟まれて固定される平面ヒータ１６とを有するので、ガスユニットの外形寸法を平面ヒータ１６を必要としないガスユニットと全く同一にすることが出来る。従って、ガスユニットを集積したガス供給集積ユニット全体でも外形寸法が変化しない。更に、ガスユニットの流路ブロック４６及びユニット固定板１５を裏面から加熱保温するので、加熱保温するための部品として、１ガスユニットに対して、１枚の平面ヒータと１個の保持部材を必要するだけで、部品点数が少なく、コストダウンすることが出来る。
また、第１実施例のガス供給集積ユニットによれば、ガスユニットが保持部材１８に嵌合されて、締結されるレール１０、レール１２と、保持部材１８とレール１０、レール１２の間に狭持される板状のスペーサ部材１９とを有するので、平面ヒータ１６の交換が容易で、メンテナンスし易い。即ち、スペーサ部材１９を抜き取ることにより、ガス供給集積ユニットを使用できる状態を維持したままで、平面ヒータ１６を取り外し、別の平面ヒータ１６を取り付けることができる。

次に、本発明に係るガス供給集積ユニットの第２実施例について、添付図面に基づいて説明する。図７は図１と同様なガス供給集積ユニットの構成を示す平面図で、図８は図７のＢ−Ｂ部の断面を示す。２本のレール１０、１２が、両端をレール固定棒１３,１４により平行に固定されている。レール固定棒１３,１４に平行に、左からパージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅがそれぞれユニット固定板１５により、レール１０、１２に沿って横方向に平行移動可能に取り付けられている。
平面ヒータ１７は、１枚又は２枚以上であるが、図７及び図８では、２枚の例で示す。２枚の平面ヒータ１７は、パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅがそれぞれ固定されているユニット固定板１５の下部に接して、ユニット固定板１５の長手方向に直交して配設される。２枚の平面ヒータ１７はそれぞれ保持部材４８により保持され、保持部材４８は締結手段４９により、二つの保持部材固定板４７により固定される。一つの保持部材固定板４７は、レール固定棒１３と平行にプロセスガスユニットの左側に取り付けられ、もう一つの保持部材固定板４７は、レール固定棒１４と平行にガスユニットＥの右側に取り付けられる。二つの保持部材固定板４７は両端をそれぞれレール１０、１２に固定される。

このように設けられた本発明の第２実施例に係るガス供給集積ユニットの作動及びその作用効果について説明する。ガス供給集積ユニットの全体の作用については、第１実施例と同様であるので省略し、平面ヒータ１７の作用について説明する。平面ヒータ１７はユニット固定板１５の下部に接して配設され、保持部材４８により保持される。ガス供給集積ユニットにプロセスガスを流しているときに、平面ヒータ１７に通電してジュール熱を発生させると、その熱はユニット固定板１５を介して、パージガスユニット、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの流路ブロック４６に取り付けられている機器に伝達される。こうして、各ユニットの流路ブロック４６に取り付けられている機器に熱が伝達されることにより、プロセスガスが流れるガスユニット内部の温度がプロセスガスの凝結温度以上に維持される。従って、プロセスガスユニット、ガスユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ内でプロセスガスが液化することによる種々の不具合の発生を防止することが出来る。

次に、平面ヒータ１７の脱着を図７の第２実施例のガス供給集積ユニットの構成を示す平面図、及び図７のＢ−Ｂ部の断面を示す図８で説明する。平面ヒータ１７は、図７の右側面方向から見て、左右に２枚ある。左側の平面ヒータ１７の装着状態は、図８で保持部材４８が締結手段４９により締め付けられていない状態を示し、右側の平面ヒータ１７の装着状態は、図８で保持部材４８が締結手段４９により締め付けられている状態を示す。平面ヒータ１７の交換が必要になったとき、図７の右側面方向から見て、左側の平面ヒータ１７の状態にして、ガス供給集積ユニットを使用できる状態を維持したままで、平面ヒータ１７を矢印の右方向に引いて取り外し、別の平面ヒータ１７を矢印の左方向に挿入した後、締結手段４９により保持部材４８を保持部材固定板４７に固定する。

以上詳細に説明したように第２実施例のガス供給集積ユニットによれば、ガスユニットの底面に接して配設される１枚又は２枚以上の平面ヒータ１７と、平面ヒータ１７を保持する保持部材４８と、平面ヒータ１７を保持部材４８と流路ブロック４６及びユニット固定１５との間に挟んで、保持部材４８を固定する保持部材固定板４７とを有するので、ガスユニットの外形寸法を平面ヒータ１７を必要としないガスユニットと全く同一にすることが出来る。従って、ガスユニットを集積したガス供給集積ユニット全体でも外形寸法が変化しない。更に、ガスユニット毎に平面ヒータ１７と保持部材４８を各１個必要とせず、ガス供給集積ユニット全体で平面ヒータ１７と保持部材４８がそれぞれ、１枚又は２枚以上であればよい。従って、ガス供給集積ユニットを加熱保温するための部品点数が少なく、コストダウンすることが出来る。更に、平面ヒータ１７の枚数が減ることで配線が容易になり、平面ヒータ１７の交換もし易い。
なお、本発明の実施の一形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、様々な応用が可能である。

本発明の第１実施例であるガス供給集積ユニットの構成を示す平面図である。 本発明の第１実施例であるガス供給集積ユニットの正面図である。 図１の構成を示す回路図である。 本発明の第１実施例のガスユニットの組み立て順序を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ部の断面図である。 図５において、ヒータ１６の脱着を示す図である。 本発明の第２実施例であるガス供給集積ユニットの構成を示す平面図である。 図７のＢ−Ｂ部の断面図である。 従来のガス供給装置の斜視図である。 図９の伝熱ブロックを説明する図である。

符号の説明

１０ レール
１２ レール
１５ ユニット固定板
１６ 平面ヒータ
１７ 平面ヒータ
１８ 保持部材
１９ スペーサ部材
２２ 第１手動弁
２５ 第２手動弁
２６ エアオペレート弁
４３ パージガス共通流路
４４ プロセスガス共通流路
４６ 流路ブロック
４７ 保持部材固定板
４８ 保持部材

Claims (3)

1. 出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、
   断面がコの字型であって、前記流路ブロック及びユニット固定板が嵌合される保持部材と、
   前記ユニット固定板の下部に配設され、前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟まれて固定される平面ヒータとを有することを特徴とするガス供給集積ユニット。
2. 請求項１に記載するガス供給集積ユニットにおいて、
   前記ガスユニットが前記保持部材に嵌合されて、締結されるレールと、
   前記保持部材と前記レールの間に狭持される板状のスペーサ部材とを有することを特徴とするガス供給集積ユニット。
3. 出口流路に設けられた第１手動弁と、該第１手動弁とプロセスガス共通流路とを連通する位置に設けられたエアオペレート弁と、該第１手動弁とパージガス共通流路とを連通する位置に設けられた第２手動弁とが流路ブロック及びユニット固定板により直列一体に連結されているガスユニットを複数備えるガス供給集積ユニットにおいて、
   前記ガスユニットの底面に接して配設される１枚又は２枚以上の平面ヒータと、
   前記平面ヒータを保持する保持部材と、
   前記平面ヒータを前記保持部材と前記流路ブロック及び前記ユニット固定板との間に挟んで、保持部材を固定する保持部材固定板とを有することを特徴とするガス供給集積ユニット。

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