JP5372353B2 - 半導体製造装置用ガス供給装置 - Google Patents
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Description
本願発明は上記着想並びにこれを適用したガス供給設備による流量・圧力制御試験の結果を基にして創作されたものであり、請求項1の発明は、反応炉への原料ガスを供給するメインガス供給ラインと前記原料の排気をするべントガス供給ラインとを備え、両ガスラインの中間部に複数のガス供給機構を配設して成る有機金属気相成長法による半導体製造設備用のガス供給装置であって、前記メインガス供給ラインの入口側に圧力式流量制御装置を設け、当該圧力式流量制御装置により流量制御をしつつ所定流量のキャリアガスをメインガス供給ラインへ供給すると共に、前記ベントガス供給ラインの入口側に圧力制御装置を設け、当該圧力制御装置により圧力調整をしつつ所定圧力のキャリアガスをベントガス供給ラインへ供給し、前記圧力式流量制御装置のオリフィス下流側で検出したメインガス供給ラインのガスの圧力検出信号P10とベントガス供給ラインの圧力制御装置の圧力コントロールバルブ下流側で検出したガスの圧力検出信号P2とを対比し、両者の差が零となるように前記圧力制御装置によりベントガス供給ラインのガス圧力を調整する半導体製造設備用のガス供給装置において、前記メインガス供給ラインに設ける圧力式流量制御装置を、バルブ駆動部を設けた流量コントロールバルブと、流量コントロールバルブの下流側に設けたオリフィスと、オリフィスと流量コントロールバルブとの間に設けたオリフィス上流側圧力検出器と、オリフィスの下流側に設けたオリフィス下流側圧力検出器と、オリフィス上流側圧力検出器からの圧力検出信号P1によりオリフィスを流通するガス流量Qを演算すると共に、外部から入力された設定流量Qsと前記演算流量Qとの差Yを演算し、当該差Yを流量コントロールバルブのバルブ駆動部へ入力して前記差Yが零となる方向に流量コントロールバルブを開閉制御する流量制御回路部とから構成すると共に、前記ベントガス供給ラインに設けた圧力制御装置を、バルブ駆動部を設けた圧力コントロールバルブと、圧力コントロールバルブの下流側に設けた圧力検出器と、前記バルブ下流側圧力検出器の圧力検出信号P2と前記圧力式流量制御装置のオリフィス下流側圧力検出器の圧力検出信号P10とが入力され、両者の差P10−P2を演算すると共にその差Xを圧力コントロールバルブのバルブ駆動部へ入力して、前記差Xが零となる方向に圧力コントロールバルブを開閉制御する圧力制御回路部とから構成し、両ラインL1、L2間の圧力差Xが零となるようにベントガス供給ラインのガス圧力を調整することを発明の基本構成とするものである。
その結果、供給する原料ガスの切換時に、両ライン間に圧力差が生じることが皆無となり、新たに供給原料ガスの過渡流通現象が発生しなくなり、所謂薄膜界面の急峻性の低下が防止されて、高品質な半導体製品を得ることが出来る。
図1は、本発明に係る半導体製造設備用ガス供給装置の実施形態を示すものであり、図1に於いて、ECS−Nは圧力式流量制御装置、FCS−RVは圧力制御装置、A1は有機金属の原料ガス供給機構、A2は他の原料ガス供給機構、L1はメインガス供給ライン、L2はベントガス供給ラインであり、その他の各構成部材は、前記図10に示した従前のガス供給装置の場合と同一であるため、ここではその説明を省略する。
尚、圧力制御装置FCS−RVへは外部設定圧力Psを入力することも出来、この場合にはPS−P2が零となるようにコントロールバルブVC2が開度制御されることになる。また、設定圧力PsがP10と異なる値に設定される場合には、前記圧力検出器3からの圧力検出信号P10は遮断されることになる。
一方、ベントガス供給ラインL2の方では、ベントガス供給ラインL2を介して所定の圧力(圧力検出信号P 2 )でもってベントガスが流通することになり、メインガス供給ラインL1の圧力検出信号P10を制御回路部11へ入力することにより、ベントガス供給ラインL2の圧力検出信号P2は、コントロールバルブVC2の開閉制御によって自動的にP10−P2=0となるように瞬時に調整されることになる。即ち、両ラインL1、L2間の圧力差が瞬時に零となるように調整されることになる。
更に、圧力式流量制御装置FCS−Nの流量設定入力は0,3,4,5,10SLM(H2に換算)とした。
先ず、メインガス供給ラインL1の圧力調整弁NV1を一定及びFCS−Nを4SLHに設定し、VP1の排気圧を100Torrとした。また、ベントガス供給ラインL2のNV2を調整及びFCS−RVを100Torrに設定して、真空排気ポンプVP2の排気流量を3SLM(H2換算)とした。
この状態から、メインガス供給ラインL1の流量設定値をQsを0→3→4→5→10SLMの順に切換したときのFCS−Nの設定流量Qsと流量出力Qの変化(曲線F)、流量測定器MFMの流量出力Q0(曲線G)、圧力制御装置FCS−RVの圧力出力P2(曲線H)及び両ラインL1・L2間の圧力差ΔP=P10−P2(曲線I)を測定した。上記結果を図示したものが図4であり、差圧ΔPは殆ど零であることが判る。尚、図4の1目盛は500msである。また、曲線F及び曲線Hは、二種のデータが略重なって表示されている。
次に、圧力調整弁NV1を調整及び圧力式流量制御装置FCS−Nを4SLM(H2換算)に設定して、真空排気ポンプVP1の排気圧を75Torrとした。また、ベントガス供給ラインL2の圧力調整弁NV2を一定及び圧力制御器FCS−RVを100Toorに設定して、真空排気ポンプVP2の排気量を4SLM(H2換算)とした。
この状態から、実験1の場合と同様にメインガス供給ラインL1の流量設定値QSを0,3,4,5,10SLMと順に切換変化させた場合の前記実験1の場合と同じ各部の変化状況をしめしたものが、図7である。
産業上の利用可能性
L2 ベントガス供給ライン
PC 反応炉(プロセスチャンバー)
VP 真空ポンプ
MFC1 メインガス供給ラインのマスフローコントローラ
MFC2 ベントガス供給ラインのマスフローコントローラ
Q1・Q2 マスフローコントローラMFC1及びMFC2の流量設定値
MFC マスフローコントローラ
P1’〜P4’ 圧力検出器
P 1S ’ 圧力検出器P 1 ’の検出信号
DP 差圧検出器
ΔP 差圧検出器DPの検出信号
VR1〜VR4 圧力調整器
V0〜V4 切換弁
A1・A2 ガス供給機構
B1・B2 切換弁機構
OM 有機金属液(原料ガス)
GB 原料ガスボンベ
C01・C02 各ラインL1・L2へ供給するキャリアガス
C1〜C5 キャリアガス
CA・CB 原料ガス
L1 メインガス供給ライン
L2 ベントガス供給ライン
FBL フィードバック制御ライン
FCS−N 圧力式流量制御装置
FCS−RV 圧力制御装置
Ps 外部からの設定圧力信号
Qs 外部からの設定入力信号
P0 外部への圧力出力信号
Q0 外部への流量出力信号
D1・D2 バルブ駆動装置
VC1・VC2 コントロールバルブ
OL オリフィス
P1 メインガス供給ラインL1のオリフィス上流側のガス圧力
P10 メインガス供給ラインL1のオリフィス下流側のガス圧力
P2 ベントガス供給ラインL2のガス圧力
1,2,3 圧力検出器
10、11 制御回路部
12 キャリアガス供給源
RG 圧力調整器
PT 圧力計
NV1・NV2 圧力調整弁
Claims (4)
- 反応炉への原料ガスを供給するメインガス供給ラインと前記原料の排気をするべントガス供給ラインとを備え、両ガスラインの中間部に複数のガス供給機構を配設して成る有機金属気相成長法による半導体製造設備用のガス供給装置であって、前記メインガス供給ラインの入口側に圧力式流量制御装置を設け、当該圧力式流量制御装置により流量制御をしつつ所定流量のキャリアガスをメインガス供給ラインへ供給すると共に、前記ベントガス供給ラインの入口側に圧力制御装置を設け、当該圧力制御装置により圧力調整をしつつ所定圧力のキャリアガスをベントガス供給ラインへ供給し、前記圧力式流量制御装置のオリフィス下流側で検出したメインガス供給ラインのガスの圧力検出信号P10とベントガス供給ラインの圧力制御装置の圧力コントロールバルブ下流側で検出したガスの圧力検出信号P2とを対比し、両者の差が零となるように前記圧力制御装置によりベントガス供給ラインのガス圧力を調整する半導体製造設備用のガス供給装置において、前記メインガス供給ラインに設ける圧力式流量制御装置を、バルブ駆動部を設けた流量コントロールバルブと、流量コントロールバルブの下流側に設けたオリフィスと、オリフィスと流量コントロールバルブとの間に設けたオリフィス上流側圧力検出器と、オリフィスの下流側に設けたオリフィス下流側圧力検出器と、オリフィス上流側圧力検出器からの圧力検出信号P1によりオリフィスを流通するガス流量Qを演算すると共に、外部から入力された設定流量Qsと前記演算流量Qとの差Yを演算し、当該差Yを流量コントロールバルブのバルブ駆動部へ入力して前記差Yが零となる方向に流量コントロールバルブを開閉制御する流量制御回路部とから構成すると共に、前記ベントガス供給ラインに設けた圧力制御装置を、バルブ駆動部を設けた圧力コントロールバルブと、圧力コントロールバルブの下流側に設けた圧力検出器と、前記バルブ下流側圧力検出器の圧力検出信号P2と前記圧力式流量制御装置のオリフィス下流側圧力検出器の圧力検出信号P10とが入力され、両者の差P10−P2を演算すると共にその差Xを圧力コントロールバルブのバルブ駆動部へ入力して、前記差Xが零となる方向に圧力コントロールバルブを開閉制御する圧力制御回路部とから構成し、両ラインL1、L2間の圧力差Xが零となるようにベントガス供給ラインのガス圧力を調整する構成としたことを特徴とする半導体製造設備用のガス供給装置。
- メインガス供給ラインに設ける圧力式流量制御装置を、ガス流が臨界状態下でオリフィスを流通する構成のものとした請求項1に記載の半導体製造設備用のガス供給装置。
- メインガス供給ラインの圧力式流量制御装置に設けたオリフィス下流側圧力検出器の圧力検出信号P10を、何れかのガス供給機構による供給ガス種の切換操作前にベントガス供給ラインの圧力制御装置の圧力制御回路部へ入力し、両ラインL1、L2間の圧力差を零になるように調整する構成とした請求項1に記載の半導体製造設備用のガス供給装置。
- 圧力制御装置又は圧力式流量制御装置の何れかに、両ラインL1、L2間の圧力差の表示機構を設けたことを特徴とする請求項1に記載の半導体製造設備用のガス供給装置。
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