JP5029303B2 - 処理ガスの供給方法、処理ガスの供給システム及び被処理体の処理システム - Google Patents
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Description
請求項1に係る発明は、被処理体に対して減圧雰囲気中で所定の処理を施す処理装置に向けて温度又は圧力に依存して重合する性質を有し且つ大気圧以上の圧力で流れてくる処理ガスを流量制御しつつ供給する処理ガスの供給方法において、前記大気圧以上の圧力で流れてくる前記処理ガスを圧力制御機構により大気圧よりも低い5kPa〜40kPaの範囲内に減圧する工程と、前記5kPa〜40kPaの範囲内が動作範囲となるようにするために、アクチュエータによって動かされるダイヤフラムを有すると共に前記ダイヤフラムにより弁開度が調整される弁口の直径が10mm以上に設定され且つ前記ダイヤフラムのストローク量は20μm以上に設定されている質量流量制御装置を用いて前記処理ガスの流量を制御する工程と、を有するようにしたことを特徴とする処理ガスの供給方法である。
また例えば請求項3に記載したように、前記質量流量制御装置の温度は30〜70℃未満の範囲内に設定されている。
また例えば請求項4に記載したように、前記処理ガスはHFである。
また例えば請求項7に記載したように、前記質量流量制御装置の温度は30〜70℃未満の範囲内に設定されている。
また例えば請求項8に記載したように、前記処理ガスはHFである。
大気圧よりも低い5kPa〜40kPaの供給圧力が適正動作範囲となっているダイヤフラムを有する質量流量制御装置を用いて処理ガスの流量を制御するようにしたので、HFガス等の温度に依存して重合する処理ガスの供給量(実流量)を精度良く、且つ安定して制御することができる。
図1は本発明に係る処理ガスの供給システムと処理装置とを有する被処理体の処理システムの一例を示す概略構成図、図2は本発明の処理ガスの処理システムに用いるダイヤフラムを有する低差圧型の質量流量制御装置の一例を示す概略構成図である。尚、ここでは処理ガスとして、圧力や温度に依存して重合したり、重合の度合が変化するHFガスを用い、処理装置として被処理体に対してエッチング処理を施すエッチング処理装置を用いた場合を例にとって説明する。
そして、この質量流量制御装置34の全体は、例えば恒温槽36内に収容されており、上記質量流量制御装置34を所定の温度、例えば30〜70℃未満の温度範囲内に維持できるようになっている。また、この質量流量制御装置34の直ぐ上流側と直ぐ下流側のガス供給通路30には上流側開閉弁38と下流側開閉弁40とがそれぞれ介設されている。
このセンサ管74には、一対の制御用の抵抗線R1、R2が巻回されており、これに接続されたセンサ回路76により検出した流量値を出力するようになっている。上記センサ回路76では、上記抵抗線R1、R2や図示しない2つの基準抵抗を用いたブリッジ回路が形成されている。
この実施例でダイヤフラム80は、屈曲部81を設けることによって大気圧よりも低い供給圧力で適正動作が可能としているが、例えば、図面上方向に凸となる部分球殻状とすることもできる。この場合、球殻の曲率を小さく設けたり、ダイヤフラムを複数枚設けたりすることによって、大気圧よりも低い供給圧力で適正動作が可能とすることができる。
図3(A)に示した質量流量制御装置は、ダイヤフラム80の反対側に押し台83Aと剛球83Bが設けられ、剛球83Bは弁棒87に当接している。弁棒87は、内部に中空空間88が設けられ、また中空空間88と弁棒87の外表面とを貫通する貫通孔90が設けられている。
まず、例えば表面にシリコンの自然酸化膜等が付着した半導体ウエハWを処理装置4のゲートバルブ14を開いて処理容器8内へ搬入し、このウエハWを載置台10上に載置した後に、この処理容器8内を密閉する。
次に、本発明に係る処理ガスの供給システムを用いてHFガスを実際に流量制御しつつ流して評価を行ったので、その評価結果について説明する。
[適正動作範囲が大気圧程度の質量流量制御装置]
まず、比較例として、適正動作範囲が大気圧(101kPa)程度に設定された質量流量制御装置について供給圧力の依存性について評価を行った。図4は適正動作範囲が大気圧(101kPa)程度に設定された質量流量制御装置の供給圧力の依存性を示すグラフである。
これに対して、前述したように、圧力や温度に関係なく会合、或いは重合しないN2 ガスは40kPa〜130kPaの供給圧力の全範囲に亘って281sccm程度の実流量で精度良く適正に流量制御できることが判る。
次に、上記図4に示す数値に関してコンバージョンファクタを求めて評価を行ったので、その評価結果について説明する。図5は図4に示す数値に関して求めたコンバージョンファクタの変化を示すグラフである。ここでコンバージョンファクタ(C.F.)とは、下記式に示すようにHFガスとN2 ガスの流量比で表され、質量流量制御装置の使用ガス種に対する温度及び圧力の依存性を示す要素である。
C.F.=HFガス流量/N2 ガス流量
このことは、ガスの供給圧力の低圧側、例えば40kPa以下の領域において、ガスの実流量がガスの供給圧力に対して純感な部分が存在すること、すなわちガスの実流量が供給圧力に依存しない部分、或いは依存してもその程度が非常に僅かになる部分が存在することを意味する。すなわち、C.F.=1の領域ではN2 ガスの供給量とHFガスの供給量とが同じになることを意味する。
図6は適正動作範囲が5kPa〜40kPaの質量流量制御装置を用いて供給量の評価を行った時の状態を示すグラフであり、図6(A)は供給圧力とHFガス供給量(実流量)との関係を示すグラフ、図6(B)は図6(A)に示す数値を基に求めたコンバージョンファクタを示すグラフである。ここでの、HFの供給量の設定値は200sccm(弁開度100%)である。また質量流量制御装置34の温度については40℃、50℃、60℃の3種類について行った。
尚、上記実施例では自然酸化膜を除去するエッチング処理を行う場合を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明はHFガスを用いる全ての処理について適用することができる。
また、本実施例で説明した図1に示す、いわゆる枚葉式の処理装置は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されないのは勿論であり、本発明は、一度に複数枚のウエハを同時に処理することができる、いわゆるバッチ式の処理装置にも適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、LCD基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
4 被処理体の処理装置
6 処理ガスの供給システム
8 処理容器
10 載置台
12 加熱手段
18 真空排気系
30 ガス供給通路
32 処理ガス源
33 圧力制御機構
34 質量流量制御装置
42 真空減圧弁
44 圧力センサ
46 圧力制御部
50 不活性ガス供給系
60 制御手段
62 記憶媒体
66 質量流量検出部
68 流量制御弁機構
72 バイパス群
74 センサ管
80 ダイヤフラム
82 弁口
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (9)
- 被処理体に対して減圧雰囲気中で所定の処理を施す処理装置に向けて温度又は圧力に依存して重合する性質を有し且つ大気圧以上の圧力で流れてくる処理ガスを流量制御しつつ供給する処理ガスの供給方法において、
前記大気圧以上の圧力で流れてくる前記処理ガスを圧力制御機構により大気圧よりも低い5kPa〜40kPaの範囲内に減圧する工程と、
前記5kPa〜40kPaの範囲内が動作範囲となるようにするために、アクチュエータによって動かされるダイヤフラムを有すると共に前記ダイヤフラムにより弁開度が調整される弁口の直径が10mm以上に設定され且つ前記ダイヤフラムのストローク量は20μm以上に設定されている質量流量制御装置を用いて前記処理ガスの流量を制御する工程と、
を有するようにしたことを特徴とする処理ガスの供給方法。 - 前記質量流量制御装置は、HFガスとN 2 ガスの流量比を示すコンバージョンファクタが前記処理ガスの供給時の圧力変化と温度変化に依存しないようになされていることを特徴とする請求項1記載の処理ガスの供給方法。
- 前記質量流量制御装置の温度は30〜70℃未満の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1又は2記載の処理ガスの供給方法。
- 前記処理ガスはHFであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の処理ガスの供給方法。
- 被処理体に対して減圧雰囲気中で所定の処理を施す処理装置に向けて温度又は圧力に依存して重合する性質を有し且つ大気圧以上の圧力で流れてくる処理ガスを流量制御しつつ供給する処理ガスの供給システムにおいて、
前記処理装置に接続されるガス供給通路と、
前記ガス供給通路に介設されて処理ガス源より大気圧以上の圧力で供給される処理ガスを大気圧よりも低い5kPa〜40kPaの範囲内の圧力に制御する圧力制御機構と、
前記圧力制御機構よりも下流側の前記ガス供給通路に介設されて前記5kPa〜40kPaの範囲内の供給圧力が動作範囲となるようにするために、アクチュエータによって動かされるダイヤフラムを用いると共に前記ダイヤフラムにより弁開度が調整される弁口の直径が10mm以上に設定され且つ前記ダイヤフラムのストローク量は20μm以上に設定されている質量流量制御装置と、
を備えたことを特徴とする処理ガスの供給システム。 - 前記質量流量制御装置は、HFガスとN 2 ガスの流量比を示すコンバージョンファクタが前記処理ガスの供給時の圧力変化と温度変化に依存しないようになされていることを特徴とする請求項5記載の処理ガスの供給システム。
- 前記質量流量制御装置の温度は30〜70℃未満の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項5又は6記載の処理ガスの供給システム。
- 前記処理ガスはHFであることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載の処理ガスの供給システム。
- 被処理体に対して減圧雰囲気中で所定の処理を施す処理装置と、
請求項5乃至8のいずれか一項に記載の処理ガスの供給システムと、
を備えたことを特徴とする被処理体の処理システム。
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