JP4570748B2 - Gas processing apparatus and collective valve used therefor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CVD成膜等のガス処理を行うガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)に配線パターンを形成するために、あるいは配線間のホールを埋め込むために、W(タングステン)、WSi(タングステンシリサイド)、Ti(チタン)、TiN(チタンナイトライド)、TiSi(チタンシリサイド)等の金属あるいは金属化合物を堆積させて薄膜を形成している。
【0003】
これらの中で、WSi膜には、処理ガスとして例えばWF6(六フッ化タングステン)とSiH4(シラン)またはSiH2Cl2(ジクロルシラン)とが用いられる。
【0004】
そして、WSi膜を成膜する際には、上記処理ガスをキャリアガスによりキャリアさせてチャンバー内に導入し、チャンバー内のウエハを加熱することにより処理ガスを反応させる。この際に、初期段階においてWF6の流量を厳密に制御して所望のニュークリエーション膜を形成することにより膜質の向上を図っており、このため、流量を厳密に制御することが可能なニュークリエーション膜用のWF6ガスラインと通常のWF6ガスラインとを設けている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらガスラインを切換えた際、従前のガスラインのバルブ下流側部分にはWF6ガスが残存し、その残存量が多い場合には、この残存ガスがキャリアガスによって吸い出され、チャンバー内には制御外の処理ガスが供給されることとなり、形成された膜が所要の膜質とならない場合が生じる。
【0006】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少なくすることができるガス処理装置およびそれに用いられる集合バルブを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、処理ガスの供給を停止した際における処理ガスラインから流出する処理ガスの量は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少ないことを見出した。また、このように処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくするためには、バルブ下流側のガス溜まりを小さくすることができる構造の集合バルブを用いることが有効であることを見出した。
【0008】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、被処理基板が配置され、被処理基板に対するガス処理が行われるチャンバーと、前記チャンバー内に処理ガスを含むガスを供給するガス供給システムと、前記チャンバー内を真空状態に維持する真空ポンプとを具備するガス処理装置であって、
前記ガス供給システムは、
前記処理ガスを前記チャンバー内に供給するための処理ガス供給源と、
前記処理ガス供給源からの処理ガスを前記チャンバー内に導く処理ガスラインと、
バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、処理ガスラインの一部を有する集合バルブと
を具備し、
前記集合バルブは、ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記集合バルブ内において、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とするガス処理装置を提供するものである。
【0009】
上記ガス処理装置において、前記ガス供給システムは、前記処理ガスをキャリアさせるキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給源と、前記キャリアガス供給源から前記チャンバーに至るキャリアガスラインとをさらに有し、前記集合バルブは、最下流側にバルブを有し、前記処理ガスラインの前記最下流側のバルブから下流側に延びる部分が、前記キャリアガスラインに合流している構成とすることができる。また、前記ガス供給システムは、他のガスを前記チャンバー内に供給するための、前記処理ガスラインに隣接した他のガスラインをさらに有し、前記他のガスラインは、少なくともバルブを有する他の集合バルブを有し、前記集合バルブのバルブと、前記他の集合バルブのバルブとがガス通流可能に構成されているようにすることができる。この場合に、前記集合バルブの前記バルブと、前記他の集合バルブの前記バルブとの間が継手ブロックで接続されている構成とすることができる。
【0010】
また、本発明は、所定の処理ガスをチャンバー内に導入してチャンバー内で被処理基板に所定のガス処理を施すガス処理装置におけるガス供給システムに設けられ、バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、前記チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガスラインの一部を有する集合バルブであって、
ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とする集合バルブを提供するものである。
【0012】
このような集合バルブは、前記バルブの前記弁体はガス流路を有し、弁体を回転させて、前記ガス流路を前記処理ガスラインに対応させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とし、前記ガス流路を前記処理ガスラインからずらすことにより前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とするように構成することができる。
【0014】
また、上記集合バルブは、前記バルブの前記弁体を降下させることにより、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とし、弁体を上昇させることにより前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態とするように構成することができる。
【0015】
さらにまた、上記集合バルブは、前記バルブの前記弁体は他のガスラインからつながるガス流路を有し、かつ前記他のラインからその中の前記処理ガスラインへガスを流す他のガス流路を有するように構成することができる。
【0016】
さらにまた、上記集合バルブは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記継手ブロックを貫通するように、前記処理ガスラインの他にキャリアガスラインが直線状に形成され、前記バルブの前記弁体は前記処理ガスラインと前記キャリアガスラインとをつなぐことが可能なガス流路を有し、弁体を回転または昇降させて、ガス流路の切換を行うように構成することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るCVD装置を模式的に示す断面図であり、WSi膜成膜用のものを示す。
【0021】
図1に示すように、CVD装置1は、例えばアルミニウム等により円筒状に形成されたチャンバー11を有しており、その上に蓋体12が設けられている。このチャンバー11内には、チャンバー11の底部から起立させた支持部材13上に、保持部材14を介してウエハWを載置する載置台15が設けられている。なお、この支持部材13の径方向内側は、熱線を反射するように形成されており、載置台15は、厚さ2mm程度の例えばカーボン素材、セラミックス等で形成されている。
【0022】
この載置台15の下方には、ウエハWを載置台15から持ち上げるためのリフトピン16が例えば3本設けられており、このリフトピン16は、保持部材17を介して押し上げ棒18に支持されていて、この押し上げ棒18がアクチュエータ19に連結している。これにより、アクチュエータ19が押し上げ棒18を昇降させると、押し上げ棒18および保持部材17を介してリフトピン16が昇降し、ウエハWが昇降するようになっている。このリフトピン16は、熱線を透過する材料、例えば石英により形成されている。また、リフトピン16に一体的に支持部材20が設けられており、この支持部材20にシールドリング21が取り付けられている。このシールドリング21は、後述するハロゲンランプ26の熱線が上方に照射されることを防止するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流路を確保する機能を有している。載置台15には、さらに、ウエハWの加熱時にウエハWの温度を計測するための熱電対22が埋設されており、この熱電対22の保持部材23が支持部材13に取付けられている。
【0023】
載置台15の真下のチャンバー底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓24が気密に設けられており、その下方には、透過窓24を囲むように箱状の加熱室25が設けられている。この加熱室25内には、例えば4個のハロゲンランプ26が反射鏡をも兼ねる回転台27に取付けられており、この回転台27は、回転軸28を介して加熱室25の底部に設けられた回転モータ29により回転されるようになっている。したがって、このハロゲンランプ26から放出された熱線は、透過窓24を透過して載置台15の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。この加熱室25の側壁には、この室内や透過窓24を冷却するための冷却エアを導入する冷却エア導入口30およびこのエアを排出するための冷却エア排出口31が設けられている。
【0024】
載置台15の外周側には、多数の整流孔を有するリング状の整流板32が、環状に形成した支持コラム33の上端に設けられた水冷プレート34に載置されている。この水冷プレート34の内周側には、上方の処理ガスが下方に流れることを防止するためのリング状の石英製またはアルミニウム製のアタッチメント35が設けられている。これら整流板32、水冷プレート34およびアタッチメント35の下側には、成膜処理時、処理ガスと反応しない不活性ガス例えば窒素ガス等をバックサイドガスとして供給し、これにより、処理ガスが載置台15の下側に回り込んで余分な成膜作用を及ぼすことを防止している。
【0025】
また、チャンバー11の底部の四隅には、排気口36が設けられており、この排気口36には、図示しない真空ポンプが接続されている。これにより、チャンバー11内は、例えば100Torr〜10−6Torrの真空度に維持し得るようになっている。
【0026】
チャンバー11の天井部には、処理ガス等を導入するためのシャワーヘッド40が設けられている。このシャワーヘッド40は、蓋体12に嵌合して形成されたシャワーベース41を有しており、このシャワーベース41の上部中央には、処理ガス等を通過させるオリフィスプレート42が設けられている。さらに、このオリフィスプレート42の下方に、2段の拡散プレート43,44が設けられており、これら拡散プレート43,44の下方に、シャワープレート45が設けられている。オリフィスプレート42の上側にはガス導入部材46が配置されており、このガス導入部材46にはガス導入口47が設けられている。このガス導入口47にはチャンバー11内へ処理ガス等を供給するガス供給システム50が接続されている。
【0027】
ガス供給システム50は、図2に示すように、WF6ガスラインにパージガス(例えばN2ガス)を供給するパージガス供給源51、WF6ガス供給源52、クリーニングガス(例えばClF3ガス)を供給するクリーニングガス供給源53、WF6ガスをキャリアするためのキャリアガス(例えばArガス)を供給するキャリアガス供給源54、SiH2Cl2ガス供給源55、SiH2Cl2ガスラインにパージガス(例えばN2ガス)を供給するパージガス供給源56、SiH2Cl2ガスをキャリアするためのキャリアガス(例えばArガス)を供給するキャリアガス供給源57を有しており、パージガス供給源51にはパージガスライン58が、WF6ガス供給源52にはWF6ガスライン59が、クリーニングガス供給源53にはクリーニングガスライン61が、キャリアガス供給源54にはキャリアガスライン62が、SiH2Cl2ガス供給源55にはSiH2Cl2ガスライン63が、パージガス供給源56にはパージガスライン64が、キャリアガス供給源57にはキャリアガスライン65がそれぞれ接続されている。WF6ガスライン59には分岐ライン59aが接続されている。また、キャリアガスライン65には分岐ライン65aが接続されている。
【0028】
パージガスライン58には2つの集合バルブ66a,66bが設けられ、WF6ガスライン59には集合バルブ67が設けられ、WF6ガスライン59から分岐する分岐ライン59aには集合バルブ68が設けられ、クリーニングガスライン61には集合バルブ69が設けられ、キャリアガスライン62には集合バルブ70が設けられ、SiH2Cl2ガスライン63には集合バルブ71が設けられ、パージガスライン64には2つの集合バルブ72a,72bが設けられ、キャリアガスライン65には集合バルブ73が設けられ、キャリアガスライン65から分岐する分岐ライン65aには集合バルブ74が設けられている。
【0029】
各集合バルブは複数のバルブ等が一体的に構成されたものである。そして、各集合バルブ同士も一体的に構成され、省スペース構造となっている。
【0030】
パージガスライン58に設けられた集合バルブ66aは、上流側から順に、逆止バルブ75、開閉バルブ76、および分岐部を有する分岐ブロック77が配列されており、集合バルブ66bは、上流側から順に、開閉バルブ78、分岐部を有する分岐ブロック79、および開閉バルブ80が配列されている。逆止バルブ75および開閉バルブ76の間、開閉バルブ76と分岐ブロック77との間、開閉バルブ78と分岐ブロック79との間、分岐ブロック79と開閉バルブ80との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0031】
また、WF6ガスライン59に設けられた集合バルブ67は、上流側から順に、開閉バルブ81、三方バルブ82、フィルター83、マスフローコントローラ84、三方バルブ85、開閉バルブ86が配列されている。三方バルブ82とフィルター83との間、フィルター83とマスフローコントローラ84との間、マスフローコントローラ84と三方バルブ85との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0032】
分岐ライン59aに設けられた集合バルブ68は、上流側から順に、開閉バルブ87、三方バルブ88、フィルター89、マスフローコントローラ90、三方バルブ91,開閉バルブ92が配列されている。三方バルブ88とフィルター89との間、フィルター89とマスフローコントローラ90との間、マスフローコントローラ90と三方バルブ91との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0033】
クリーニングガスライン61に設けられた集合バルブ69は、上流側から順に、開閉バルブ93、三方バルブ94、フィルター95、マスフローコントローラ96、三方バルブ97、開閉バルブ98が配列されている。三方バルブ94とフィルター95との間、フィルター95とマスフローコントローラ96との間、マスフローコントローラ96と三方バルブ97との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0034】
キャリアガスライン62に設けられた集合バルブ70は、上流側から順に、開閉バルブ99、フィルター100、マスフローコントローラ101、開閉バルブ102が配列されている。開閉バルブ99とフィルター100との間、フィルター100とマスフローコントローラ101との間、マスフローコントローラ101と開閉バルブ102との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0035】
SiH2Cl2ガスライン63に設けられた集合バルブ71は、上流側から順に、開閉バルブ103、三方バルブ104、フィルター105、マスフローコントローラ106、三方バルブ107、開閉バルブ108が配列されている。三方バルブ104とフィルター105との間、フィルター105とマスフローコントローラ106との間、マスフローコントローラ106と三方バルブ107との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0036】
パージガスライン64に設けられた集合バルブ72aは、上流側から順に、逆止バルブ109、開閉バルブ110、および分岐部を有する分岐ブロック111が配列されており、集合バルブ72bは、上流側から順に、開閉バルブ112、分岐部を有する分岐ブロック113、および開閉バルブ114が配列されている。逆止バルブ109および開閉バルブ110の間、開閉バルブ110と分岐ブロック111との間、開閉ブロック112と分岐ブロック113との間、分岐ブロック113と開閉バルブ114との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0037】
キャリアガスライン65に設けられた集合バルブ73は、上流側から順に、開閉バルブ115、フィルター116、マスフローコントローラ117、開閉バルブ118が配列されている。開閉バルブ115とフィルター116との間、フィルター116とマスフローコントローラ117との間、マスフローコントローラ117と開閉バルブ118との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0038】
キャリアガスライン65から分岐した分岐ライン65aは、上流側から順に、開閉バルブ119、フィルター120、マスフローコントローラ121、開閉バルブ122が配列されている。開閉バルブ119とフィルター120との間、フィルター120とマスフローコントローラ121との間、マスフローコントローラ121と開閉バルブ122との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。
【0039】
さらに、集合バルブ66aの分岐ブロック77と集合バルブ67の三方バルブ82との間、集合バルブ67の三方バルブ82と集合バルブ68の三方バルブ88との間、集合バルブ68の三方バルブ88と集合バルブ69の三方バルブ94との間、集合バルブ71の三方バルブ104と集合バルブ72aの分岐ブロック111との間、集合バルブ66bの分岐ブロック79と集合バルブ67の三方バルブ85との間、集合バルブ67の三方バルブ85と集合バルブ68の三方バルブ91との間、集合バルブ68の三方バルブ91と集合バルブ69の三方バルブ97との間、集合バルブ71の三方バルブ107と集合バルブ72bの分岐ブロック113との間にもそれぞれ継手ブロックTが設けられている。なお、図2中、CVは逆止バルブ、V1は開閉バルブ、V2は三方バルブ、Fはフィルター、MFCはマスフローコントローラを示す。
【0040】
パージガスライン58に通流されたパージガスは、分岐ブロック77から分岐し、それぞれ三方バルブ82、88、および94を介して、または、分岐ブロック79から分岐し、それぞれ三方バルブ85、91、97を介して、WF6ガスライン59、分岐ライン59a、およびクリーニングガスライン61へ通流可能となっている。また、パージガスライン64に通流されたパージガスは、分岐ブロック111から分岐し、三方バルブ104を介して、または、分岐ブロック113から分岐し、三方バルブ107を介して、SiH2Cl2ガスライン63へ通流可能となっている。
【0041】
WF6ガスライン59および分岐ライン59aは、集合バルブの下流部分でキャリアガスライン62に合流するようになっている。また、SiH2Cl2ガスライン63は、集合バルブの下流部分でキャリアガスライン65に合流するようになっている。そして、これらキャリアガスライン62,65、およびクリーニングガスライン61がチャンバー11のガス導入口47に接続されている。
【0042】
次に、各ガスラインに設けられた集合バルブのうちWF6ガスライン59に設けられた集合バルブ67を例にとってその構造について説明する。なお、集合バルブ68,69,70,71,73,74についても、多少の違いはあるが、ほぼ同様である。図3は、集合バルブ67を示す断面図である。この集合バルブ67は、上述したように、WF6ガスライン59の上流側から、開閉バルブ81、三方バルブ82、フィルター83、マスフローコントローラ84、三方バルブ85、開閉バルブ86が一体的に配列されて構成されており、これらはベースブロック130の上に取り付けられている。開閉バルブ81の弁体133および三方バルブ82の弁体134は共通のブロック131に収容され、また、三方バルブ85の弁体135および開閉バルブ86の弁体136は共通のブロック132に収容されている。WF6ガスライン59は、これらブロック131およびブロック132を貫通して延びている。開閉バルブ81の弁体133、三方バルブ82の弁体134、三方バルブ85の弁体135および開閉バルブ86の弁体136は、それぞれアクチュエーター138,139,140,141により回転されてバルブ動作が行われるようになっている。この際に、各バルブの弁体133,134,135,136はガスライン59に直接作用するようになっている。
【0043】
すなわち、開閉バルブ81の弁体133には、図4に示すように、ガスライン59に対応する位置に貫通孔133aが形成されており、図4の(a)に示すように貫通孔133aがガスライン59に連続するようにされることによりバルブ81が開状態となり、弁体133を回転させることにより図4の(b)に示すように貫通孔133aがガスライン59から外れた位置にされることによりバルブ81が閉状態となる。開閉バルブ86も同様に構成される。
【0044】
また、三方バルブ82の弁体134には、図5に示すように、ガスライン59に対応する位置に貫通孔134aが形成されているとともに、パージガスライン58からのパージガスを導入可能な円周溝134bがその上部の外周に沿って形成され、この円周溝134bから下方にガスライン59の位置まで延びる垂直溝134cが形成されている。そして、図5の(a)に示すように貫通孔134aがガスライン59に連続するようにされることにより、ガスライン59がつながるとともにパージガスの流路は閉じられた状態となる。この状態から弁体134を回転させることにより図5の(b)に示すように貫通孔134aがガスライン59から外れた位置にされるとともに、垂直溝134cがガスライン59につながると、ガスライン59が閉じられた状態となるとともにパージガスは円周溝134bおよび垂直溝134cを経てガスライン59に流れるようになる。三方バルブ85も同様に構成される。
【0045】
上述したように、三方バルブ82とフィルター83との間、フィルター83とマスフローコントローラ84との間、マスフローコントローラ84と三方バルブ85との間にはそれぞれ継手ブロックTが設けられている。図3に示すように、継手ブロックTはボルトBにより三方バルブ82およびフィルター83等を接続するようになっている。
【0046】
また、図6に示すように隣接する集合バルブ67および68間での三方バルブ82および85の接続も同様な構造の継手ブロックTにより、ボルトを用いて行われる。隣接する集合バルブの他の接続部分も同様に継手ブロックTにより行われる。
【0047】
このような継手ブロックTは、図7の(a)の側面図および(b)の斜視図に示すように、その両方の接続面において、それぞれ2つのコーナー部分にボルトを挿入するための切欠部171を有しており、それら切欠部171からボルト挿入孔172が水平に貫通孔として形成されている。また、ガスライン59を構成するガス通流孔173が水平に貫通孔として形成されている。
【0048】
本実施形態においては、いずれの集合バルブも上述したように弁体がガスラインに直接作用するようになっていることから構造がシンプルであり、その要素同士、例えばバルブとフィルターとを接続する際に、ガスラインを構成するガス通流孔を有するだけの簡易な構造の継手ブロックTを介在させるだけでよく、要素同士の接続を極めて容易に行うことができる。
【0049】
なお、開閉バルブについては、図8に示すように、アクチュエーター138’で弁体133’を降下させることにより、ガスライン59の弁体作用部上流側から垂直上方に延びた部分の上部開口部145aと、ガスライン59の弁体作用部下流側から垂直上方に延びた部分の上部開口部145bとを弁体133’により直接閉じるようにすることもできる。
【0050】
また、図9に示すように、ガスライン59の途中にガスラインから下方に延びる凹所146を形成し、アクチュエーター138''で弁体133''を降下させることにより、弁体133''の先端部を凹所146に嵌合させて、ガスライン59を直接閉じるようにすることもできる。
【0051】
以上のように構成されるCVD装置1により、ウエハWの表面にWSi膜を成膜する際には、まず、チャンバー11の側壁に設けられた図示しないゲートバルブを開いて搬送アームによりチャンバー11内にウエハWを搬入し、リフトピン16を押し上げることによりウエハWをリフトピン16側に受け渡し、押し上げ棒18を降下させることによりリフトピン16を押し下げて、ウエハWを載置台15上に載置する。
【0052】
次いで、排気口36から内部雰囲気を吸引排気することによりチャンバー11内を所定の真空度例えば13.3〜10640Pa(0.1〜80Torr)の範囲内の値に設定し、後述するようにしてガス供給システム50からシャワーヘッド40を介してチャンバー11内に処理ガスであるWF6ガスおよびSiH2Cl2ガスを導入し、これと同時に加熱室25内のハロゲンランプ26を回転させながら点灯し、ハロゲンランプ26からの熱線を載置台15に照射する。これにより、所定の反応が生じてウエハW上にWSi膜が成膜される。
【0053】
次に、ガス供給システム50による処理ガスの供給について詳細に説明する。
上述したように、ガス供給システム50から処理ガスを供給する際には、キャリアガス供給源54からキャリアガスライン62にキャリアガス、例えばArガスを流しつつ、まずWF6ガス供給源52から集合バルブ68の高精度のマスフローコントローラ90で厳密に流量を制御しつつ、ニュークリエーションのためのWF6ガスをWF6ガスライン59から分岐する分岐ライン59aに流すとともに、キャリアガス供給源57からキャリアガスライン65にキャリアガス、例えばArガスを流しつつ、SiH2Cl2ガス供給源55からもう一方の処理ガスであるSiH2Cl2ガスをSiH2Cl2ガスライン63に流す。分岐ライン59aからのWF6ガスはキャリアガスライン62に合流してキャリアガスにキャリアされ、SiH2Cl2ガスライン63からのSiH2Cl2ガスはキャリアガスライン65に合流してキャリアガスにキャリアされ、いずれもシャワーヘッド40を介してチャンバー11内に供給される。
【0054】
所定時間経過後、分岐ライン59aの集合バルブ68の各バルブが閉じられ、分岐ライン59aへのWF6ガスの供給が停止され、代わりにWF6ガスライン59の集合バルブ67の各バルブが開かれ、ニュークリエーション時よりも多い流量のWF6ガスがWF6ガスライン59からキャリアガスライン62に合流する。
【0055】
このようにして成膜用のガスをチャンバー11内に供給して成膜処理が終了した後、パージガス源51,56から、パージガスとしてのN2ガスを、WF6ガスライン59、分岐ライン59a、SiH2Cl2ガスライン63に流してこれらのガスをパージし、次いで、クリーニングガス供給源53からクリーニングガスライン61を通ってクリーニングガスとしてのClF3をチャンバー11内に供給してクリーニングを行い、その後、パージガス供給源51からクリーニングガスライン61にパージガスを供給してクリーニングガスをパージし、次の処理に備える。
【0056】
このような成膜処理において、前述のようにWF6ガスをニュークリエーション用の分岐ライン59aからWF6ガスライン59に切り換える際に、分岐ライン59aの集合バルブ68の下流側部分にはWF6ガスが残存し、この残存ガスがキャリアガスによって吸い出されるが、この吸い出される量は、キャリアガスライン62と分岐ライン59aとの合流点から分岐ライン59aの最下流のバルブ(集合バルブ68のバルブ92)までの距離および処理ガスラインである分岐ライン59aの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインである分岐ライン59aの最下流のバルブ92開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少ない。したがって、キャリアガスライン62と処理ガスラインである分岐ライン59aとの合流点から分岐ライン59aのバルブまでの距離および処理ガスラインの径を、できるだけ短くおよび細くし、バルブを閉じた際に処理ガスラインに残留する処理ガス量が、成膜に影響を及ぼさない所定値以下になるように設定する。
【0057】
以下、このような結論に至ったシミュレーション結果について説明する。
図10に示すような、処理ガスラインとキャリアガスラインとの合流部分の構造を用いてシミュレーションを行った。処理ガスライン200のバルブ202下流側の長さを10cmおよび20cmに設定し、処理ガスライン200およびキャリアガスライン201の管径をφ6mmおよびφ12mmに設定した。処理ガスはバルブ202により供給を遮断し、処理ガスライン200のバルブ202下流側の部分に処理ガスが残存しているものとした。図10の構造において、処理ガスライン側のバルブ83を閉じ、キャリアガスのみを流した場合に、処理ガスラインのバルブ直下部分(図中点B)および2つのラインの合流点(図中点A)における一定時間経過後の処理ガス残存濃度を、キャリアガス流量を0.005,0.05、0.25,0.5L/minとして、シミュレーションにより求めた。なお、シミュレーションには汎用解析プログラムであるFLUENTを用いた。
【0058】
その際に用いた解析チャートの例を図11,12に示す。図11は処理ガスライン200のバルブ202から合流点までの長さ(以下ライン長という)を変化させたものであり、(a)はライン長が10cmの場合、(b)は20cmの場合である。また、図12は処理ガスライン200の管径を変化させたものであり、(a)は管径がφ6mmの場合、(b)は管径がφ12mmの場合である。実際のチャートはガス濃度が色彩で示されており、濃度分布が明確に把握することができるようになっている。
【0059】
このシミュレーション結果をまとめたものが図13〜図16である。図13、図14はキャリアガス流量を変化させた際の処理ガス残存量をライン長10cmと20cmとで対比して示すものであり、図13は点Aにおける処理ガス残存濃度を示し、図14は点Bにおける処理ガス残存濃度を示す。また、図15、図16はキャリアガス流量を変化させた際の処理ガス残存濃度を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すものであり、図15は点Aにおける処理ガス残存濃度を示し、図16は点Bにおける処理ガス残存濃度を示す。
【0060】
図13および図14から、キャリアガスの流量にかかわらず、ライン長が長くなるとそれに比例して処理ガス残存量が多くなることがわかる。
【0061】
一方、図15および図16から、キャリアガスの流量にかかわらず、管径の大きいほうが処理ガスの残存濃度が高いことがわかる。また、管径がφ6mmの場合には処理ガスの残存濃度のキャリアガス流量依存性が少なく、特にキャリアガスが0.1L/min以上ではキャリアガス流量依存性はほとんどないが、管径がφ12mmではキャリアガスが少ない部分で処理ガスの残存濃度のキャリアガス流量依存性が高いことがわかる。
【0062】
以上のことから、(1)ライン長を短くするほど処理ガスラインのバルブを閉じた後の処理ガス残存濃度を低く保つことができること、(2)管径を細くするほど、処理ガスライン中の処理ガス残存濃度を低く保つことができること、(3)管径がφ6mm以下になるとキャリアガス0.1L/min以上で流量依存性がなく、したがってキャリアガスの流量を最適化することが可能となることを導くことができる。
【0063】
上記(1)および(2)から、処理ガスラインの処理ガス残存濃度は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインのバルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少なくすることができるといえる。
処理ガスラインからキャリアガスに吸い出されて流出する処理ガス流出量は、処理ガスラインの処理ガス残存濃度が高い場合、すなわち処理ガス残存量が多い場合ほど多くなるから、上記結果からキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインのバルブまでの距離および処理ガスラインの径を、短くおよび細くするほど処理ガスの流出量を少なくすることができることが導かれる。したがって、処理ガスラインを、バルブを閉じた際に処理ガスラインから流出する処理ガス量が処理に対して問題にならない所定値以下になるまで短くおよび細く設定すればよいことが導かれる。また、上記(3)から処理ガス流出量のキャリアガス依存性をなくするためには処理ガスラインの管径をφ6mm以下とすればよいことがわかる。
【0064】
また、上述のように処理ガスラインから流出する処理ガスの量を少なくするためには、処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくする必要があるが、そのために上述のように、処理ガスラインに、複数のバルブが集合した集合バルブを設け、その集合バルブを、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように構成する。
【0065】
従来用いられている集合バルブは、バルブ本体の中までガス配管が延びており、その中でバルブのON/OFFを行うため、集合バルブ内での配管長さが長いものとなり、バルブからキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点までの距離も長くなってしまい、結果として処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が大きくなってしまう。これに対し、上述のように各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように集合バルブを構成すれば、バルブからキャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点までの距離を極力短くして、処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積を小さくすることができる。
【0066】
なお、上記ガス供給システム50においては、パージガスを処理ガスラインに流すためにガスの切換を行う必要があるが、上記集合バルブを用いてパージガスおよび処理ガスの2ラインの開閉および切換を行うこともできる。その際に集合バルブに組み込まれたバルブの例を図17および図18に基づいて説明する。
【0067】
図17に示すバルブ150は、弁体151がアクチュエーター154により回転可能に構成されており、ブロック131’にはガスライン152および153の2ラインが形成されている。弁体151には、ガスライン152に対応する位置に貫通孔151aが形成されており、ガスライン153に対応する位置に貫通孔151bが形成されている。また、弁体151の表面には、ガスライン152からガスライン153にガスを流すことが可能な溝151cが形成されている。
そして、ガスライン152をパージガスとして使用し、ガスライン153を処理ガスラインとして使用する場合には、図17の(a)の状態では、貫通孔151aおよび151bがそれぞれガスライン152および153に対応する位置にあり、パージガスがガスライン152を流れ、処理ガスがガスライン153を流れるが、図17の(b)に示すように、溝151cをガスライン152とガスライン153とをつなぐ位置にすると、パージガスをガスライン153に流すことができる。弁体をこれらの中間位置にすることにより両方のガスの供給を停止することもできる。また、ガスライン153からガスライン152にガスを流す必要がある場合には、弁体151をさらに回転させて溝151cが逆につながるようにすればよい。
【0068】
図18に示すバルブ160は、弁体161がアクチュエーター164により昇降可能に構成されており、ブロック131''にはガスライン162および163の2ラインが形成されている。弁体161には、ガスライン162に対応可能な位置に貫通孔161aが形成されており、ガスライン163に対応可能な位置に貫通孔161bが形成されている。また、弁体161の表面には、ガスライン162からガスライン163にガスを流すことが可能な溝161cが形成されている。そして、ガスライン162をパージガスとして使用し、ガスライン163を処理ガスラインとして使用する場合には、図18の(a)の状態では、貫通孔161aおよび161bがそれぞれガスライン162および163に対応する位置にあり、パージガスがガスライン162を流れ、処理ガスが処理ガスライン163を流れるが、図18の(b)に示すように、溝161cをガスライン162とガスライン163とをつなぐ位置にすると、パージガスを処理ガスライン163に流すことができる。弁体をこれらの中間位置にすることにより両方のガスの供給を停止することもできる。また、ガスライン163からガスライン162にガスを流す必要がある場合には、高さの違う位置にガスライン163からガスライン162に向かう溝をさらに形成すればよい。
【0069】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では本発明をWSiのCVD成膜に規定したが、これに限らず、他の材料、例えばW、Ti、TiN等のCVD成膜に適用することができるし、また、CVD以外の他のガス処理にも適用することができる。また、被処理基板はウエハに限られるものではなく、他の基板であってもよい。さらに、キャリアガスとしてはArガスを例示したが、これに限らず他の不活性ガスであってもよいし、NH3、N2O、NO等の無機ガスや、気化または蒸発した有機溶媒等の有機系ガスのように、処理ガスの一部として機能するものであってもよい。
【0070】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理ガスラインから流出する処理ガスの量は、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径が小さいほど、すなわち処理ガスラインの開閉バルブから上記合流点までの部分の容積が小さいほど少なくすることができるという結果に基づき、キャリアガスラインと処理ガスラインとの合流点から処理ガスラインの開閉バルブまでの距離および処理ガスラインの径を、前記開閉バルブを閉じた際に処理ガスラインから流出する処理ガスが所定値以下になるように短くかつ細く設定するので、処理ガスラインからの処理ガスの供給を停止した際に、処理ガスラインからの処理ガス流出量を確実に少なくすることができる。また、処理ガスラインに、複数のバルブが集合した集合バルブを設け、その集合バルブを、各バルブの弁体が処理ガスラインに直接作用するように構成することにより、処理ガスラインからの処理ガス流出量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るCVD装置を模式的に示す断面図。
【図2】図1のCVD装置に用いたガス供給システムを示す概略構成図。
【図3】ガス供給システムに用いた集合バルブの構造を示す断面図。
【図4】上記集合バルブに適用されている開閉バルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図5】上記集合バルブに適用されている三方バルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図6】隣接する集合バルブ間での三方バルブを継手ブロックにより接続した状態を説明するための断面図。
【図7】継手ブロックの構造を説明するための側面図および斜視図。
【図8】上記集合バルブに適用されている開閉バルブの他の例を示す断面図。
【図9】上記集合バルブに適用されている開閉バルブのさらに他の例を示す断面図。
【図10】本発明を導いたシミュレーションの条件を示す模式図。
【図11】シミュレーション結果を示すチャート。
【図12】シミュレーション結果を示すチャート。
【図13】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Aにおける処理ガス残存濃度をライン長10cmと20cmとで対比して示すグラフ。
【図14】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Bにおける処理ガス残存濃度をライン長10cmと20cmとで対比して示すグラフ。
【図15】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Aにおける処理ガス残存濃度を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すグラフ。
【図16】シミュレーション結果に基づいて、キャリアガス流量を変化させた際の点Bにおける処理ガス残存濃度を管径φ6mmとφ12mmとで対比して示すグラフ。
【図17】2ラインの開閉および切換を行うことができる集合バルブに組み込まれたバルブの構造および動作を説明するための断面図。
【図18】2ラインの開閉および切換を行うことができる集合バルブに組み込まれたバルブの他の例の構造および動作を説明するための断面図。
【符号の説明】
11;チャンバー
15;載置台
40;シャワーヘッド
50;ガス供給システム
59;WF6ガスライン(処理ガスライン)
59a;分岐ライン(処理ガスライン)
62,65;キャリアガスライン
66a,66b,67,68,69,70,71,72a,72b,73,74;集合バルブ
133,133’,133'',134,151,161;弁体
T;継手ブロック
W;半導体ウエハ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas processing apparatus that performs gas processing such as CVD film formation and a collective valve used therefor.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor manufacturing process, W (tungsten) or WSi (tungsten silicide) is used to form a wiring pattern on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) as an object to be processed or to fill a hole between wirings. , Ti (titanium), TiN (titanium nitride), TiSi (titanium silicide) or the like is deposited to form a thin film.
[0003]
Among these, the WSi film has, for example, WF as a processing gas.6(Tungsten hexafluoride) and SiH4(Silane) or SiH2Cl2(Dichlorosilane).
[0004]
Then, when forming the WSi film, the processing gas is carried by a carrier gas and introduced into the chamber, and the processing gas is reacted by heating the wafer in the chamber. At this time, in the initial stage, WF6The film quality is improved by strictly controlling the flow rate of the film to form a desired nucleation film. For this reason, the WF for a nucleation film capable of strictly controlling the flow rate6Gas line and normal WF6A gas line is provided.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when these gas lines are switched, the WF is located on the downstream side of the valve of the conventional gas line.6When the gas remains and the remaining amount is large, the residual gas is sucked out by the carrier gas, and the processing gas outside the control is supplied into the chamber, and the formed film has the required film quality. It may not be possible.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and when the supply of the processing gas from the processing gas line is stopped, the gas processing apparatus capable of reducing the amount of the processing gas flowing out from the processing gas line, and the same An object is to provide a collective valve to be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventors have determined that the amount of the processing gas flowing out from the processing gas line when the supply of the processing gas is stopped is the confluence of the carrier gas line and the processing gas line. It has been found that the smaller the distance from the open / close valve to the processing gas line and the diameter of the processing gas line, that is, the smaller the volume of the portion from the open / close valve of the processing gas line to the junction, the smaller. Further, in order to reduce the volume of the portion from the open / close valve of the processing gas line to the junction point in this way, it is effective to use a collective valve having a structure capable of reducing the gas reservoir on the downstream side of the valve. I found out.
[0008]
The present invention has been made based on such knowledge,A chamber in which a substrate to be processed is disposed, gas processing is performed on the substrate to be processed, a gas supply system that supplies a gas containing a processing gas into the chamber, and a vacuum pump that maintains the inside of the chamber in a vacuum state. DoA gas treatment device,
The gas supply system includes:
A processing gas supply source for supplying the processing gas into the chamber;
A processing gas line for introducing processing gas from the processing gas supply source into the chamber;
A collective valve in which a valve, a filter, and a mass flow controller are integrally arranged and have a part of a processing gas line;
Comprising
The collective valve isOn the base block, a valve block for accommodating the valve, a filter, and a mass flow controller are arranged in a state of being connected by a joint block, and the processing gas line is arranged in the collective valve in the valve block, the filter, and the mass flow controller. The controller and the joint block are formed in a straight line so as to pass through,
The valve has a valve body accommodated in the valve block, and the valve body is switched between an open state in which the processing gas line passes linearly and a closed state in which the processing gas line is directly blocked. Is possibleThe gas processing apparatus characterized by the above is provided.
[0009]
In the gas processing apparatus, the gas supply system further includes a carrier gas supply source for supplying a carrier gas for carrier of the processing gas, and a carrier gas line extending from the carrier gas supply source to the chamber, The collective valve may have a valve on the most downstream side, and a portion of the processing gas line that extends downstream from the most downstream valve may join the carrier gas line. The gas supply system further includes another gas line adjacent to the processing gas line for supplying another gas into the chamber, and the other gas line includes at least a valve. A collecting valve may be provided, and the valve of the collecting valve and the valve of the other collecting valve may be configured to allow gas flow. In this case, the valve of the collective valve and the valve of the other collective valve may be connected by a joint block.
[0010]
AlsoThe present invention relates to a gas processing apparatus for introducing a predetermined processing gas into a chamber and performing a predetermined gas processing on a substrate to be processed in the chamber.Provided in the gas supply system, a valve, a filter, and a mass flow controller are integrally arranged, and has a part of a processing gas line that supplies a processing gas into the chamber.A collective valve,
On the base block, a valve block for accommodating the valve, a filter, and a mass flow controller are arranged in a state of being connected by a joint block, and the processing gas line includes the valve block, the filter, the mass flow controller, and the joint block. It is formed in a straight line so as to penetrate inside,
The valve has a valve body accommodated in the valve block, and the valve body is switched between an open state in which the processing gas line passes linearly and a closed state in which the processing gas line is directly blocked. Is possibleA collective valve characterized by the above is provided.
[0012]
In such a collective valve, the valve body of the valve has a gas flow path, and by rotating the valve body, the gas flow path is made to correspond to the processing gas line.The processing gas line is in an open state that penetrates linearly, and the gas flow path is the processingBy shifting from the gas lineClosed to directly shut off the process gas lineIt can be constituted as follows.
[0014]
Also, The collective valve isSaidBy lowering the disc,Close the process gas line directly.By raising the valve bodyIt is set as the open state which penetrates the said process gas line linearly.It can be constituted as follows.
[0015]
Furthermore, the collective valve isOf the valveThe valve body has a gas flow path connected to another gas line, andSaidIn it from other linesSaid processingIt can be configured to have another gas flow path for flowing gas to the gas line.
[0016]
Furthermore, the collective valve isIn addition to the processing gas line, a carrier gas line is formed in a straight line so as to penetrate the valve block, the filter, and the joint block,Of the valveSaidThe disc isThe processing gas line and the carrier gas lineA gas flow path that can be connected is provided, and the valve body can be rotated or moved up and down to switch the gas flow path.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, which is for forming a WSi film.
[0021]
As shown in FIG. 1, the
[0022]
Below the mounting table 15, for example, three
[0023]
A
[0024]
On the outer peripheral side of the mounting table 15, a ring-shaped
[0025]
In addition,
[0026]
A
[0027]
As shown in FIG. 2, the
[0028]
The
[0029]
Each collective valve is formed by integrating a plurality of valves and the like. And each collective valve is also comprised integrally, and has a space-saving structure.
[0030]
The
[0031]
WF6In the
[0032]
In the
[0033]
In the
[0034]
In the
[0035]
SiH2Cl2In the
[0036]
In the
[0037]
In the
[0038]
On the
[0039]
Further, between the
[0040]
The purge gas passed through the
[0041]
WF6The
[0042]
Next, of the collective valves provided in each gas line, WF6The structure of the
[0043]
That is, as shown in FIG. 4, the
[0044]
Further, as shown in FIG. 5, the
[0045]
As described above, the joint blocks T are provided between the three-
[0046]
Further, as shown in FIG. 6, the connection of the three-
[0047]
As shown in the side view of FIG. 7 (a) and the perspective view of FIG. 7 (b), such a joint block T has notches for inserting bolts into two corner portions on both connection surfaces. The
[0048]
In this embodiment, since the collective valve is designed to directly act on the gas line as described above, the structure is simple. When connecting the elements, for example, the valve and the filter, In addition, it is only necessary to interpose a joint block T having a simple structure only having a gas flow hole constituting the gas line, and the elements can be connected to each other very easily.
[0049]
For the on-off valve, as shown in FIG. 8, the
[0050]
Further, as shown in FIG. 9, a
[0051]
When the WSi film is formed on the surface of the wafer W by the
[0052]
Next, the inside atmosphere is sucked and exhausted from the
[0053]
Next, supply of the processing gas by the
As described above, when the processing gas is supplied from the
[0054]
After a predetermined time has elapsed, each valve of the collecting
[0055]
After the film forming gas is supplied into the
[0056]
In such a film forming process, as described above, WF6Gas WF from
[0057]
Hereinafter, simulation results that have led to such a conclusion will be described.
A simulation was performed using the structure of the joining portion of the processing gas line and the carrier gas line as shown in FIG. The length of the
[0058]
Examples of analysis charts used at that time are shown in FIGS. FIG. 11 shows a case where the length (hereinafter referred to as line length) from the
[0059]
A summary of the simulation results is shown in FIGS. FIG. 13 and FIG. 14 show the remaining amount of the processing gas when the carrier gas flow rate is changed by comparing the line lengths of 10 cm and 20 cm. FIG. 13 shows the processing gas remaining concentration at the point A. FIG. Indicates the residual concentration of the processing gas at point B. 15 and 16 show the processing gas residual concentration when the carrier gas flow rate is changed in comparison with the tube diameters φ6 mm and φ12 mm, and FIG. 15 shows the processing gas residual concentration at point A. FIG. 16 shows the process gas residual concentration at point B. FIG.
[0060]
From FIG. 13 and FIG. 14, it can be seen that the remaining amount of the processing gas increases in proportion to the increase in the line length regardless of the flow rate of the carrier gas.
[0061]
On the other hand, FIG. 15 and FIG. 16 show that the remaining concentration of the processing gas is higher when the pipe diameter is larger, regardless of the flow rate of the carrier gas. Further, when the tube diameter is φ6 mm, the residual concentration of the processing gas is less dependent on the carrier gas flow rate. In particular, when the carrier gas is 0.1 L / min or more, there is almost no dependency on the carrier gas flow rate. It can be seen that the dependency of the residual concentration of the processing gas on the carrier gas flow rate is high at the portion where the carrier gas is small.
[0062]
From the above, (1) the processing gas residual concentration after closing the valve of the processing gas line can be kept low as the line length is shortened, and (2) the thinner the tube diameter, The processing gas residual concentration can be kept low, and (3) when the tube diameter is φ6 mm or less, the carrier gas has a flow rate dependency of 0.1 L / min or more, and therefore the carrier gas flow rate can be optimized. Can guide you.
[0063]
From the above (1) and (2), the processing gas residual concentration of the processing gas line is smaller as the distance from the confluence of the carrier gas line and the processing gas line to the valve of the processing gas line and the diameter of the processing gas line are smaller. In other words, it can be said that the smaller the volume of the portion from the valve of the processing gas line to the above-mentioned confluence, the smaller the volume.
The amount of processing gas that is sucked out of the processing gas line into the carrier gas and flows out increases when the processing gas residual concentration in the processing gas line is high, that is, as the processing gas residual amount is large. It is derived that the outflow amount of the processing gas can be reduced as the distance from the confluence of the gas and the processing gas line to the valve of the processing gas line and the diameter of the processing gas line are shortened and made narrower. Therefore, it is derived that the processing gas line may be set to be short and narrow until the amount of the processing gas flowing out from the processing gas line when the valve is closed becomes equal to or less than a predetermined value that does not cause a problem for processing. Further, from the above (3), it can be seen that the diameter of the processing gas line may be set to φ6 mm or less in order to eliminate the dependency of the processing gas outflow amount on the carrier gas.
[0064]
Further, in order to reduce the amount of the processing gas flowing out from the processing gas line as described above, it is necessary to reduce the volume of the portion from the opening / closing valve of the processing gas line to the junction point. As described above, a collective valve in which a plurality of valves are gathered is provided in the process gas line, and the collective valve is configured such that the valve body of each valve directly acts on the process gas line.
[0065]
In a conventional collective valve, the gas pipe extends into the valve body, and the valve is turned on and off in the valve body. Therefore, the pipe length in the collective valve is long, and the carrier gas is supplied from the valve. The distance from the line to the process gas line to the junction is also increased, and as a result, the volume of the portion from the open / close valve of the process gas line to the junction is increased. On the other hand, if the collective valve is configured such that the valve body of each valve acts directly on the processing gas line as described above, the distance from the valve to the junction of the carrier gas line and the processing gas line is minimized. Thus, the volume of the portion from the open / close valve of the processing gas line to the junction can be reduced.
[0066]
In the
[0067]
The
When the
[0068]
A
[0069]
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the present invention is defined as the WSi CVD film formation. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to CVD film formation of other materials such as W, Ti, TiN, and the like. It can also be applied to other gas treatments. Further, the substrate to be processed is not limited to a wafer, and may be another substrate. Furthermore, although Ar gas is exemplified as the carrier gas, the present invention is not limited to this, and other inert gas may be used.3, N2It may function as a part of the processing gas, such as an inorganic gas such as O or NO, or an organic gas such as a vaporized or evaporated organic solvent.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the amount of the processing gas flowing out from the processing gas line depends on the distance from the junction of the carrier gas line and the processing gas line to the opening / closing valve of the processing gas line and the processing gas line. Based on the result that the smaller the diameter, that is, the smaller the volume of the portion from the open / close valve of the processing gas line to the confluence, the smaller the diameter of the processing gas line from the confluence of the carrier gas line and the processing gas line. Since the distance to the on-off valve and the diameter of the processing gas line are set so as to be short and narrow so that the processing gas flowing out from the processing gas line when the on-off valve is closed is less than or equal to a predetermined value, processing from the processing gas line When the gas supply is stopped, the outflow amount of the processing gas from the processing gas line can be surely reduced. In addition, a collective valve in which a plurality of valves are gathered is provided in the process gas line, and the collective valve is configured so that the valve body of each valve directly acts on the process gas line, so that the process gas from the process gas line is configured. The amount of outflow can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic configuration diagram showing a gas supply system used in the CVD apparatus of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of a collective valve used in a gas supply system.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of an on-off valve applied to the collective valve.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of a three-way valve applied to the collective valve.
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a state where three-way valves are connected by joint blocks between adjacent collecting valves.
7A and 7B are a side view and a perspective view for explaining the structure of the joint block.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing another example of an open / close valve applied to the collective valve.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another example of an on-off valve applied to the collective valve.
FIG. 10 is a schematic diagram showing the conditions of simulation leading to the present invention.
FIG. 11 is a chart showing simulation results.
FIG. 12 is a chart showing simulation results.
FIG. 13 is a graph showing the processing gas residual concentration at point A when the carrier gas flow rate is changed based on the simulation results in comparison with line lengths of 10 cm and 20 cm.
FIG. 14 is a graph showing the processing gas residual concentration at point B when the carrier gas flow rate is changed based on the simulation results in comparison with line lengths of 10 cm and 20 cm.
FIG. 15 is a graph showing the treatment gas residual concentration at point A when the carrier gas flow rate is changed based on the simulation results in comparison with the tube diameters φ6 mm and φ12 mm.
FIG. 16 is a graph showing the treatment gas residual concentration at point B when the carrier gas flow rate is changed based on the simulation results in comparison with the tube diameters φ6 mm and φ12 mm.
FIG. 17 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of a valve incorporated in a collective valve capable of opening / closing and switching two lines.
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining the structure and operation of another example of a valve incorporated in a collective valve capable of opening / closing and switching two lines.
[Explanation of symbols]
11; chamber
15: Mounting table
40; shower head
50; gas supply system
59; WF6Gas line (processing gas line)
59a; branch line (processing gas line)
62,65; Carrier gas line
66a, 66b, 67, 68, 69, 70, 71, 72a, 72b, 73, 74; collective valve
133, 133 ', 133' ', 134, 151, 161; valve body
T: Joint block
W: Semiconductor wafer
Claims (9)
前記ガス供給システムは、
前記処理ガスを前記チャンバー内に供給するための処理ガス供給源と、
前記処理ガス供給源からの処理ガスを前記チャンバー内に導く処理ガスラインと、
バルブ、フィルター、マスフローコントローラが一体的に配列され、処理ガスラインの一部を有する集合バルブと
を具備し、
前記集合バルブは、ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記集合バルブ内において、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とするガス処理装置。 A chamber in which a substrate to be processed is disposed, gas processing is performed on the substrate to be processed, a gas supply system that supplies a gas containing a processing gas into the chamber, and a vacuum pump that maintains the inside of the chamber in a vacuum state. A gas processing device that performs
The gas supply system includes:
A processing gas supply source for supplying the processing gas into the chamber;
A processing gas line for introducing processing gas from the processing gas supply source into the chamber;
A collective valve in which a valve, a filter, and a mass flow controller are integrally arranged and have a part of a processing gas line;
Comprising
The collective valve is arranged on a base block in a state in which a valve block that accommodates the valve, a filter, and a mass flow controller are connected by a joint block, and the processing gas line is arranged in the collective valve in the valve block, It is formed in a straight line so as to penetrate the filter, the mass flow controller, and the joint block,
The valve has a valve body accommodated in the valve block, and the valve body is switched between an open state in which the processing gas line passes linearly and a closed state in which the processing gas line is directly blocked. A gas processing apparatus capable of being used.
前記集合バルブは、最下流側にバルブを有し、前記処理ガスラインの前記最下流側のバルブから下流側に延びる部分が、前記キャリアガスラインに合流していることを特徴とする請求項1に記載のガス処理装置。 2. The collecting valve has a valve on the most downstream side, and a portion extending downstream from the most downstream valve of the processing gas line joins the carrier gas line. The gas processing apparatus as described in.
ベースブロックの上に、前記バルブを収容するバルブブロック、フィルター、マスフローコントローラが継手ブロックで接続した状態で配列され、前記処理ガスラインは、前記バルブブロック、前記フィルター、前記マスフローコントローラ、および前記継手ブロック内を貫通するように直線状に形成され、
前記バルブは、前記バルブブロック内に収容された弁体を有し、前記弁体が、前記処理ガスラインを直線状に貫通させる開状態と、前記処理ガスラインを直接遮断する閉状態とで切替可能であることを特徴とする集合バルブ。Provided in a gas supply system in a gas processing apparatus that introduces a predetermined processing gas into the chamber and performs predetermined gas processing on the substrate to be processed in the chamber, and a valve, a filter, and a mass flow controller are integrally arranged, and the chamber A collecting valve having a part of a processing gas line for supplying a processing gas therein ,
On the base block, a valve block for accommodating the valve, a filter, and a mass flow controller are arranged in a state of being connected by a joint block, and the processing gas line includes the valve block, the filter, the mass flow controller, and the joint block. It is formed in a straight line so as to penetrate inside,
The valve has a valve body accommodated in the valve block, and the valve body is switched between an open state in which the processing gas line passes linearly and a closed state in which the processing gas line is directly blocked. A collective valve characterized by being possible .
前記バルブの前記弁体は前記処理ガスラインと前記キャリアガスラインとをつなぐことが可能なガス流路を有し、弁体を回転または昇降させて、ガス流路の切換を行うことを特徴とする請求項5に記載の集合バルブ。 In addition to the processing gas line, a carrier gas line is formed in a straight line so as to penetrate the valve block, the filter, and the joint block,
Wherein the valve body of the valve has a gas passage capable of connecting the said carrier gas line and the process gas line, the rotation or by lifting the valve body, and characterized in that for switching the gas flow path The collective valve according to claim 5 .
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