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JPH09283504A - 混合ガスの供給方法及び混合ガス供給装置並びにこれらを備えた半導体製造装置 - Google Patents

混合ガスの供給方法及び混合ガス供給装置並びにこれらを備えた半導体製造装置

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JPH09283504A
JPH09283504A JP366797A JP366797A JPH09283504A JP H09283504 A JPH09283504 A JP H09283504A JP 366797 A JP366797 A JP 366797A JP 366797 A JP366797 A JP 366797A JP H09283504 A JPH09283504 A JP H09283504A
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Japan
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gas
flow rate
gas supply
mixed gas
line
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JP366797A
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Yukio Minami
幸男 皆見
Shinichi Ikeda
信一 池田
Eru Shiyuresuta Manoharu
マノハル、Ｌ、シュレスタ
Satoru Kagatsume
哲 加賀爪
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Tokyo Electron Ltd
Fujikin Inc
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Fujikin Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置用の混合ガス供給装置に於い
て、大流量供給ガスが小流量供給ガスのライン内へ逆流
し、これが原因でバルブやマスフロメータに生ずる各種
のトラブルを防止する。 【解決手段】 複数のガス供給ラインを通して複数のガ
スを供給し、それ等の混合ガスをガスアウト部を通して
ガス使用対象へ供給する混合ガス供給方法に於いて、前
記複数のガスの中の最小流量のガスをガスアウト部から
最も離れた位置に設けたガス供給ラインから供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術的分野】本発明は主として半導体等
の製造に利用されるものであり、半導体製造装置へ複数
の異なるガスの混合ガスを供給する場合に、小流量ガス
の供給ライン内へ大流量ガスの供給ラインからガスが逆
流若しくは逆拡散するのを防止できるようにした混合ガ
スの供給方法と混合ガス供給装置及びこれ等を備えた半
導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造に於いては、例えばシラン
ガスのように、空気に触れると固体（ＳｉＯ2 ）となっ
て析出するような反応性に富んだガスを含んだ所謂半導
体製造用ガスが多く利用されている。図１１は前記半導
体製造装置の一つであるドライエッチング装置の一例を
示すものであり、混合ガス供給装置Ａで形成されたＨ2
とＯ2 とＣＦ4 の混合ガスがプロセスチャンバー（エッ
チング室）Ｃへ供給され、ここで所謂Ｓi ウエハー等に
エッチング処理が行なわれる。尚、図１１においてＭＦ
Ｃ1 〜ＭＦＣ3 はマスフローコントローラ、Ｖ1 〜Ｖ 3
はバルブ、Ｔは輸送管、Ｒはドライポンプ、ＶM は主バ
ルブ、Ｚ1 ，Ｚ2 はトラップ、Ｙはメカニカルブースタ
ーポンプである。
【０００３】ところで、図１１のような混合ガス供給装
置Ａでは、各ガス供給ラインＬ1 〜Ｌ3 へ供給される各
ガスの圧力Ｐが大気圧以上であり、且つ混合ガスのガス
供給系内が真空排気されているため、これ迄ＣＦ4 ガス
がＨ2 ガス内へ逆流したり、或いはＣＦ4 ガスがＯ2 ガ
ス内へ逆流することは全く無いものと考えられていた。
【０００４】しかし、現実には、例えばシリコン酸化膜
のドライエッチング装置等に於いては大流量のラインの
ガスが小流量のラインのガス内へ逆流することがあり、
逆流ガスによって小流量のガスライン内に反応生成物が
起生し、これが原因で小流量のガスラインのバルブに漏
洩が生じたり、或いは小流量のガスラインのマスフロー
コントローラに詰まりが生じると云う問題が生じてい
る。特に、混合ガスの一種が微小流量の場合には、前記
逆流の問題が顕著になってくる。
【０００５】そこで、本願発明者は、前記ガスの逆流を
確認するため、先ず図６に示す如き半導体製造装置の混
合ガス供給装置Ａと略同一の試験用ユニットを組み立
て、各ガス供給ラインＬ1 、Ｌ2 、Ｌ3 に下表の如き条
件で各ガスを供給し、小流量ラインＬ3 のＮ2 内へ大流
量ラインＬ1 のＨe が逆流するか否かを調査した。
【表１】
【０００６】その結果、小流量ラインＬ3 のＮ2 流量が
５ｃｃ／ｍｉｎ以下の場合には、大流量ラインＬ1 のＨ
e がＮ2 内へ逆流することが確認された。また、小流量
ラインＬ3 のＭＦＣ3 の調整最小値２．０ｃｃ／ｍｉｎ
に於いて、逆流ガスであるＨe の最大濃度が約９０ｐｐ
ｍであることが判った。
【０００７】更にガス導入時間が３０秒以上になれ
ば、逆流状態が安定すること、バルブＶ1 、Ｖ2 、Ｖ
3 の操作順序は、逆流量に殆んど無関係であること、
一次側圧力Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 を変化せしめても、逆流量
は変わらないこと、複数のガス供給ラインの出口側合
流部Ｇo （以下ガスアウト部Ｇo と呼ぶ）の圧力が大気
開放（ＡＴＭ）の時よりも真空（ＶＡＣ）の時の方が、
逆流量は小さくなること、小流量ラインＬ3 のバルブ
Ｖ3 とガスアウト部Ｇo 間の長さＬが長いほど、配管比
（配管長さＬ／配管内径Ｄ）が大きくなるため逆流が少
なくなること、小流量ラインＬ3 のガス合流部の上流
側にオリフィス等を設けてＮ2 ガスの流速を上げると、
Ｈe の逆流が少なくなること、小流量ラインＬ3 の組
付け位置を変えることにより、逆流量が変化すること等
の事象が、上記確認試験の結果から判った。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の半導
体製造装置用の混合ガス供給装置に於ける上述の如き問
題、即ちプロセスチャンバへ混合ガスを供給する場合
に、大流量のガスラインのガスが小流量ガスライン内へ
逆流して反応生成物が形成され、これが原因で小流量の
ガスラインのバルブに漏洩が生じたり、マスフローコン
トローラに詰まり等のトラブルを生じると云う問題を解
決せんとするものであり、大流量のガスラインから小流
量のガスライン内へガスの逆流を生じないようにした混
合ガスの供給方法とこれに用いる混合ガス供給装置並び
にこれらを備えた半導体製造装置を提供するものであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記逆流確
認試験の結果より得られた知見に基づいて、後述する如
き数多くの逆流試験を実施した。本願発明はこれ等の逆
流試験の結果を基に創作されたものであり、請求項１に
記載の発明は、複数のガス供給ラインを通して複数のガ
スを供給し、それ等の混合ガスをガスアウト部を通して
ガス使用対象へ供給する混合ガス供給方法に於いて、前
記複数のガスの中の最小流量のガスをガスアウト部から
最も離れた位置に設けたガス供給ラインから供給するこ
とを発明の基本構成とするものである。
【００１０】請求項２に記載の発明は、複数のガス供給
ラインを通して複数のガスを供給し、それ等の混合ガス
をガスアウト部を通してガス使用対象へ供給する混合ガ
ス供給方法に於いて、前記複数のガス供給ラインの通路
断面積Ｓと流通するガス流量Ｑとの比Ｑ／Ｓをほぼ等し
いようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１１】請求項３に記載の発明は、複数のガス供給
ラインを通して複数のガスを供給し、それ等の混合ガス
をガスアウト部を通してガス使用対象へ供給する混合ガ
ス供給方法に於いて、前記複数のガスの中の最小流量の
ガスをガスアウト部から最も離れた位置に設けたガス供
給ラインから供給すると共に、各ガス供給ラインの通路
断面積Ｓと流通するガス流量Ｑとの比Ｑ／Ｓをほぼ等し
いようにしたことを発明の基本構成とするものである。
【００１２】請求項８に記載の発明は、ガスアウト部に
最も遠いガス供給ラインから最小流量のガスを供給する
と共に、ガスアウト部に最も近接したガス供給ラインか
ら最大流量のガス又は最大分子量のガスを供給するよう
にした混合ガス供給装置に於いて、前記ガスアウト部に
最も遠いガス供給ラインに介設するバルブを、バルブ本
体のガス入口部と弁室とを連通するガス通路内にオリフ
ィスガスケットを設けて流通ガスの流速を高めると共
に、弁室内に設けた弁座へ金属ダイヤフラム製弁体を直
接当・離座させることを発明の基本構成とするものであ
る。
【００１３】請求項１２に記載の発明は、半導体製造装
置に於いて請求項１、請求項２又は請求項３に記載のガ
ス供給方法を、また請求項１３に記載の発明は導体製造
装置に於いて請求項８に記載のガス供給装置を、夫々使
用することを発明の基本構成とするものである。
【００１４】［基礎試験１］次に、前記本願発明の創作
の基礎となった各種試験とその結果について説明する。
先ず、図６の如き三種のガス供給ラインＬ1 〜Ｌ3 を有
する試験ユニットを製作し、これを用いて各種の逆流試
験を行なった。尚、図６に於いてＳはサンプリング系、
Ｑmas は四重極質量分析計、Ｒp は真空ポンプ、Ｖ4 〜
Ｖ8 はバルブ、Ｌp はパージライン、Ｌv はベントライ
ンである。
【００１５】尚、本試験ユニットを用いた逆流試験は、
下記の順序により実施した。 ライン設定：各ラインＬの一次側圧力Ｐを１ｋｇｆ
／ｃｍ2 Ｇ、ラインＬ1 のＨe 流量Ｑ1 を１００ｃｃ／
ｍｉｎ、ラインＬ2 のＡr 流量Ｑ2 を２００ｃｃ／ｍｉ
ｎ、ラインＬ3 のＮ2 流量Ｑ3 を１０ｃｃ／ｍｉｎに設
定する。 ラインＬ1 〜Ｌ3 のガスパージ：Ｖ1 、Ｖ2 、
Ｖ3 、Ｖ5 、Ｖ6 、Ｖ7 を閉。Ｖ4 を開にして系内を真
空に排気しながらＶ1 を開にし、１０ｓｅｃ間ラインＬ
1 のガスをパージする。Ｖ2 、Ｖ3 についても同様の操
作を別々に実施し、ラインＬ2 およびラインＬ3 のガス
もパージする。 ガスアウト部Ｇo の大気圧設定：Ｖ1 、Ｖ2 、
Ｖ3 、Ｖ4 、Ｖ5 、Ｖ7 を閉。Ｖ6 を開にして真空とな
っている系内をＮ2 にて大気圧に戻す。その後Ｖ5 を開
にしてベント部ＬｖよりＮ2 をパージする。 逆流操作：Ｖ5 を開、Ｖ4 、Ｖ6 、Ｖ7 を閉とし、
Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 を同時に開にしてベント側にガスを３
０ｓｅｃ流す（逆流が生じる場合には、Ｖ3 の上流にＨ
e およびＡr が逆流する。）。 残留ガス除去：Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ5 、Ｖ6 、Ｖ
7 を閉、Ｖ4 を開にしてガスアウト部Ｇo の残留ガスを
真空ポンプＲＰにて３０ｓｅｃ真空排気する。 Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 、Ｖ5 、Ｖ7 を閉、Ｖ6 を
開にしてガスアウト部Ｇo の圧力をＮ2 により真空から
大気圧にもどし、Ｖ7 を開にしてＮ2 をサンプリング系
Ｓにパージする。 サンプリング系ＳのＢＧの確認：Ｖ8 を開にし、Ｎ
2 ガスをサンプリングし、Ｈe およびＡr がＢＧレベル
であることを確認する。 逆流確認：ラインＬ3 の流量Ｑ3 を１０ｃｃ／ｍｉ
ｎにセットし、Ｖ6 閉、Ｖ3 を開にしてＶ3 の上流に逆
流したＨe およびＡr をＮ2 とともに追い出し、このガ
スをサンプリングすることにより逆流を確認する。 ラインＬ3 の流量Ｑ3 の設定を１０〜３ｃｃ／ｍｉ
ｎに変化させ、上記〜を繰り返し行い逆流を確認す
る。
【００１６】上記試験の結果は下記の通りであった。 小流量ラインＬ3 の流量変更について 小流量ラインＬ3 のガスがＮ2 の場合、約５ｃｃ／ｍｉ
ｎより大流量のラインＬ1 のガスＨe の逆流が発生す
る。大流量と小流量の比（今回はＬ1 （Ｈe ）：Ｌ
2 （Ａr ）：Ｌ3 （Ｎ2 ）＝１００：２００：５）も関
与すると考えられる（参考：配管内径φ４．３５ｍｍ、
流量５ｃｃ／ｍｉｎの時の流速は５．６ｍｍ／ｓ）。
【００１７】 大流量ラインＬ1 またはＬ2 の流量変
更について 小流量ラインＬ3 に２つの大流量ラインＬ1 、Ｌ2 のガ
スは共に逆流する。大流量ラインＬ1 、Ｌ2 の流量比に
より逆流の状態（ガス種、その量）は変化する。次の表
に標準設定と大流量ラインの流量を変更した時のデータ
を示す。大流量ラインの流量が増えることによりその傾
向が確認できる。ガスアウト部Ｇo の圧力は大気圧であ
る。
【表２】 ＢＧ（バックグラウンド）レベルのものは、ＮＤ（検出
限界以下）とした。 小流量ラインガス種Ｎ2 時、Ｈe ＢＧ：１０〜２０ｐｐｍ Ａr ＢＧ：２０〜３０ｐｐｍ
【００１８】 小流量ラインの位置について 小流量ラインの位置としては、ガスアウト部Ｇo より遠
い位置（上流側）が良い。下の表に標準設定と大流量ラ
インの流量を変更した時のデータを示す。大流量ライン
の流量が増えることによりその傾向が確認できる。
【表３】 注）ガスアウト部圧力は大気圧のデータである。
【００１９】 ガスアウト部Ｇo の圧力について ラインＬ1 およびＬ2 のガスが、ラインＬ3 に逆流する
のは、ガスアウト部Ｇo の圧力（二次側圧力）が大気圧
よりも真空のほうが少ない傾向にある。下の表に標準設
定等においてガスアウト部の圧力を変更した時のデータ
を示す。
【表４】 注）Ａr の残留ガス最大濃度は全てＮＤであった。
【００２０】 ガスアウト部Ｇo からバルブＶ3 まで
のライン長さについて ガスアウト部Ｇo からバルブＶ3 の二次側までのライン
長さが長いほうが逆流は少ない。即ち、配管比（配管長
さＬ／配管内径Ｄ）を大きくとるほうが逆流は少なくな
る。
【００２１】 また、小流量ラインのバルブＶ3 の二
次側にオリフィスガスケットを挿入すると内径が小さく
なるほど、逆流が少なくなる。即ち、流速を大きくする
と逆流は少なくなる傾向にある。
【００２２】 ガスアウト部Ｇo のフロー形状につい
て ガスアウト部のフロー形状としては、図７よりも図８の
ほうが逆流が少ない傾向にある。小流量ラインの位置を
ライン３→ライン１に変更すると逆流現象は確認されず
ＢＧレベルであった。ガスの分子量、流量等とラインの
位置に関与すると考えられる。下の表に標準設定と大流
量ラインＬ1 の流量を変更した時のデータを示す。
【表５】 注）Ａr の残留ガス最大濃度は全てＮＤであった。 ［基礎試験２］次に、前記図６と同じ試験ユニットを使
用し、小流量ラインＬ3 のガスをＮ2→Ｈe に、また、
大気圧に戻す場合のガスをＮ2 →Ｈe に夫々変え、小流
量のラインＬ3 のガスＨe 中へ逆流してくるＮ2 及びＡ
r を確認する方法により逆流試験を行なった。上記逆流
試験２の結果から、下記の事象が判明した。
【００２３】 小流量ラインＬ3 のガス種がＨe の時
とＮ2 の時とを比較すると、Ｈe の時のほうが全体的に
逆流が多い。小流量のガスの分子量が他のガスの分子量
よりも小さいほど逆流は多くなる傾向にある。また、ガ
スアウト圧力、ガスアウト部のフロー形状、小流量ライ
ンの位置等の各パラメータによる逆流現象の傾向はガス
種が変わっても同じであり、その傾向を確認するのに
は、小流量ラインＬ3 のガス種がＨe の時のほうが確認
しやすい。 大流量ラインＬ1 と小流量ラインＬ3 の流量比の影
響を確認するため次の設定で逆流現象の比較を実施した
（図７のフローを用いて実施した）。
【表６】 その結果を図９に示す。小流量ラインのガス種がＨe の
とき、大流量ラインＮ2 ，Ａr の流量が２００→１００
０ｃｃ／ｍｉｎと増えると、Ａr の逆流を抑えるために
必要な小流量ラインのＨe 流量は５０→１００ｃｃ／ｍ
ｉｎと増加している。また、大流量ラインの流量を２０
０ｃｃ／ｍｉｎに統一し、小流量ラインのガス種をＨe
（ｍ／ｅ４）→Ｎ2 （ｍ／ｅ２８）に変更すると、逆流
を抑えるための小流量ラインの流量は５０→６ｃｃ／ｍ
ｉｎに変化している。小流量ラインガスの分子量が小さ
いほど、また大流量ラインと小流量ラインとの流量比が
大きいほど逆流は大きくなる。
【００２４】 二つの大流量ラインのガスがあり、こ
のガスを小流量ラインに対してどの位置に設置すればよ
いのかを確認するため次の設定で逆流現象の比較を実施
した（図７のフローにて実施）。
【表７】 その結果を図１０に示す。ラインＬ1 ：ラインＬ2 のガ
ス種をＮ2 ：Ａrに固定し、Ａr 流量を変化させると、
流量を増やしたＡr ガスの残留最大濃度は増加するが、
もう一方のガスＮ2 の残留最大濃度は減少している。こ
れは、他の設定でも同じ傾向であり、流量により大流量
ラインの二つのガスが影響しあっている。またラインＬ
1 ：Ｌ2 のガス種をＮ2 ：Ａr →Ａr ：Ｎ2 に変更する
と相対的に残留最大濃度は減少している。小流量ライン
Ｌ3 の位置に対して、大流量ラインＬ1 の位置は、ガス
種の分子量が大きいほど小流量ラインＬ3 から離して設
置するほうが、逆流は抑えられる傾向がある。上記各逆
流試験の結果から、下記の事項を確認することができ
る。即ち、半導体製造装置用等の逆流を嫌うガス供給ユ
ニットに於いては、 小流量ラインの位置はガスアウト部Ｇo より遠い位
置（上流側）に設定することが望ましい。 小流量ラインをガスアウト部Ｇo より遠い位置にし
た場合、大流量ラインの位置は流れるガスの分子量が大
きいものほどガスアウト部Ｇo に近い位置（下流側）に
設定するのが望ましい。流量よりも分子量が効いてい
る。 小流量ガスラインのＭＦＣ二次側のバルブはガス流
速が大で且つ内部のデッドスペースの小さなものが望ま
しい。 ガスアウト部のフロー形状は図８の形状とするのが
望ましい。 ガスアウト部Ｇo から逆流を嫌う小流量ラインのバ
ルブの二次側までの管路の配管比（Ｌ／Ｄ）は大きいほ
うが望ましい。
【００２５】
【発明の実態の態様】本発明は、前記各基礎試験の結果
から創作されたものであり、次にその実施の態様を説明
する。図１は、本発明に係る混合ガスの供給方法の説明
図である。図１に於いてＡは混合ガスガス供給装置、Ｌ
はガス供給ライン、Ｖはバルブ、ＭＦＣはマスフローコ
ントローラ、Ｇo はガスアウト部、１は元弁、２はフィ
ルター、３は圧力調整器、４は主バルブ、５は分岐管、
６は連結管、Ｇ1 は第１ガス、Ｇ2 は第２ガス、Ｇ3 は
第３ガス、Ｇn は第ｎガスである。
【００２６】前記混合ガス供給Ａに於いて、ガスアウト
部Ｇo から最も離隔したガス供給ラインＬ1 へは、最小
流量の第１ガスＧ1 が供給され、またガスアウト部Ｇo
に最も近接したガス供給ラインＬn へは、流量が最も大
流量の第ｎガスＧn が供給される。また、前記第ｎガス
Ｇn に隣接するガス供給ラインＬ3 へ供給される第３ガ
スＧ3 は、第ｎガスＧn より流量の小さなガスであり、
更に、第３ガスＧ3 に隣接するガス供給ラインＬ2 へ供
給される第２ガスＧ3 は、第３ガスＧ3 よりも流量の小
さなガスである。
【００２７】尚、前記図１に於いて、流量がほぼ同等の
大流量ガスが複数ある場合には、ガスの分子量の大きい
方のガスが小流量ガスのガス供給ラインより離れたガス
供給ラインＬn へ供給される。
【００２８】具体的には、最小流量のガスＧ1 を除くそ
の他のガスは、分子量の大きなガスから順に小流量ガス
のガス供給ラインより離れたガス供給ラインへ順に供給
される。
【００２９】また、別の方法としては、最小流量のガス
Ｇ1 を除くその他のガスは、ガス流量と分子量の積を求
め、この値の大きいガスから順に最小流量ガスのガス供
給ラインから離れたガス供給ラインへ順に供給するよう
にしてもよい。
【００３０】前記供給ガスＧ1 〜Ｇn としてはＨe 、Ａ
r 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ｎ2 の他にＨＣｌ、Ｃｌ2 、Ｈ2 Ｓ、
ＳＦ6 、Ｓi Ｈ4 等の各種所謂半導体製造用ガスが供給
される。また、配管型式は、図１に示す如く、最大流量
のガスＧn の流れる分岐管５とガスアウト部Ｇo とが直
線状に連結された構造の型式とするのが望ましい。
【００３１】更に、前記図１に於いては、各ガス供給ラ
インＬ1 〜Ｌn の内径を同一にしているため、各ライン
Ｌ1 〜Ｌn 内を流通するガスの流速は夫々異なった速度
になっている。そのため、各ガス供給ラインＬ1 〜Ｌn
に、点線で示すようにオリフィス装置Ｓ1 〜Ｓn を設
け、各ラインＬ1 〜Ｌn の通路面積Ｓ1 〜Ｓn とガス流
量Ｑ1 〜Ｑn との比Ｑ／Ｓが夫々ほぼ等しくなるように
するのが望ましい。各ラインＬ1 〜Ｌn のガス流速をほ
ぼ等しくすることにより、小流量ガスラインへの大流量
ガスラインからのガスの逆流をより完全に防止できるこ
とが、実験により確認されている。
【００３２】図２及び図３は混合ガス供給装置Ａの最小
流量のガス供給ラインＬ1 で使用するバルブＶ1 の断面
図である。図２及び図３に於いて、７はバルブ本体、８
はオリフィスガスケット、９は弁駆動装置、１０は弁
座、１１は弁体、１２はシャフトである。
【００３３】バルブ本体７はステンレス鋼等の耐食鋼に
より形成されており、ガス入口７ａ、弁室７ｂ、ガス出
口７ｃ、ガス通路７ｄ、７ｅ等が設けられている。ま
た、ガス入口７ａと弁室７ｂ間を連通する通路７ｄには
オリフィスガスケット８が設けられており、当該ガスケ
ット８に穿設したオリフィス小孔８ａを通してガスを流
通させることにより、その流通速度を上昇させるように
している。
【００３４】前記弁体１１はステンレス鋼等の薄板であ
り、スプリング１３により弁体押え１２ａを介して押圧
されて弾性変形をし、弁座１０側へ当座すると共に、シ
ャフト１２が右方向へ引っ張られて押圧力が喪失する
と、その弾性力によって弁座１０から離座する。尚、弁
体１１の外周縁部はボンネット１４及び袋ナット１５を
介してバルブ本体７側へ気密状に押圧固定されている。
【００３５】当該逆流防止用バルブは、主として混合ガ
ス供給装置Ａの最小流量のガス供給ラインの分岐管５内
に介設され、最小流量のガスＧ1 の流速をオリフィスガ
スケット８によって上昇させることにより、大流量のガ
スＧn 等が最小流量のガスＧ 1 内へ逆流するのを防止す
る。尚、当該逆流防止用バルブは、最小流量のガス供給
ラインＬ1 の分岐管５内だけでなく、その他のガス供給
ラインＬ2 ・Ｌ3 ・・の分岐管５内でも使用してもよい
ことは勿論である。また、弁駆動装置９は公知のエアー
シリンダ型駆動装置であるが、電動型であっても、或い
は油圧シリンダ型であってもよいことは勿論である。更
に、前記バルブ本体７内のガス通路７ｄ、７ｅ等の容積
は可能な限り小さくし、ガスの置換性等を高めることは
勿論であり、更に分岐管５の配管比（配管長さＬ／配管
内径Ｄ）は可能な限り大きくするのが望ましい。
【００３６】図４は逆流防止用バルブの第２実施例を示
すものである。この第２実施例にあっては、ガス通路７
ｄの弁室７ｂ側の端部が、内径φ＝０．２〜２ｍｍ程度
の細径に形成されている。この細径部分によってガス流
量が高められ、他の大流量ガス供給ラインからのガスの
逆流が有効に防止される。尚、細径部の流路の長さは約
１ｍｍ程度で十分である。
【００３７】図５は逆流防止用バルブの第３実施例を示
すものである。この第３実施例にあっては、ダイヤフラ
ム１１の弁室側の中央部にニードル体１６が溶接されて
おり、且つニードル体１６の先端は流体通路７ｄ内へ挿
入されている。また、弁駆動装置９のケース体にはスト
ローク調整ねじ１７が設けられており、この調整ねじ１
７の締込み量を調整することにより、シャフト１２の作
動ストロークＸが規制されている。その結果、開弁時の
ニードル体１６の移動量、即ち流体通路の間隙Ｇの調整
が可能となり、最小流量のガス供給ラインＬ1 に流れる
ガス流量Ｑ1 に応じて、弁全開時の前記間隙Ｇの大きさ
が調整される。
【００３８】
【発明の効果】本発明では、上述の如く最小流量のガス
をガスアウト部Ｇo から最も離れた位置のガス供給ライ
ンへ供給する構成としているため、大流量のガスが最小
流量のガス内へ逆流若しくは拡散することが皆無とな
る。その結果、小流量ガスのガス供給ライン内に逆流ガ
スによる有害な反応生成物等が一切形成されなくなり、
バルブやマスフロコントローラのトラブルが大幅に減少
することになる。また、本発明の混合ガス供給装置に於
いては、少なくとも最小流量ガスのガス供給ラインに
は、ガス通路の通路断面積を減少せしめて流通ガスの流
速を高めるようにしたメタルタッチ型ダイヤフラム弁を
介設し、最小流量ガスのガス流速を高めると共に、最小
流量ガス及び最大流量ガスのガス供給位置を夫々特定す
る構成としているため、最小流量ガスのガス供給ライン
内への最大流量ガスの逆流をほぼ完全に防止することが
できる。更に、本発明に係るガス供給方法又はガス供給
装置を用いた半導体製造装置は、半導体製造用の混合ガ
スを連続して円滑に供給することができ、ガス供給に関
するトラブルが皆無になって生産能率と製品品質の一層
の向上が可能となる。本発明は上述の通り、極めて簡単
な構成にも拘わらず半導体製造の技術分野に於いて優れ
た実用的効用を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る混合ガスの供給方法の説明図であ
る。
【図２】混合ガス供給装置用バルブの横断面図である。
【図３】図２のイ−イ視断面図である。
【図４】混合ガス供給装置用バルブの第２実施例を示す
横断面図である。
【図５】混合ガス供給装置用バルブの第３実施例を示す
横断面図である。
【図６】本発明の実施態様を示す説明図である。
【図７】ガスフローの一例を示す説明図である。
【図８】ガスフローの他の例を示す説明図である。
【図９】小流量ガスラインのガス種と逆流の関係を示す
線図である。
【図１０】大流量ガス供給ラインの位置と逆流の関係を
示す線図である。
【図１１】従前の半導体製造装置のガスフロの一例を示
すものである。
【符号の説明】
Ａは混合ガス供給装置、Ｌ1 〜Ｌn はガス供給ライン、
Ｖ1 〜Ｖn はバルブ、ＭＦＣ1 〜ＭＦＣn はマスフロー
コントローラ、Ｇo はガスアウト部、Ｇ1 〜Ｇn は供給
ガス、Ｐ1 〜Ｐn は供給ガス圧、１は元弁、２はフィル
タ、３は圧力調整器、４は主バルブ、５は分岐管、６は
連結管、７はバルブ本体、８はオリフィスガスケット、
９は弁駆動装置、１０は弁座、１１は弁体、１２はシャ
フト、１３はスプリング、１４はボンネット、１５は袋
ナット、１６はニードル体、１７はストローク調整ね
じ、Ｓはサンプリング系、Ｖ4 〜Ｖ8 はバルブ、Ｑmas
は四重極質量分析計、Ｒp は真空ポンプ、Ｌp はパージ
ライン、Ｌv はベントライン、Ｘはシャフトストローク
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マノハル、Ｌ、シュレスタ 大阪府大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会社フジキン内 (72)発明者 加賀爪 哲 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のガス供給ラインを通して複数のガ
    スを供給し、それ等の混合ガスをガスアウト部を通して
    ガス使用対象へ供給する混合ガス供給方法に於いて、前
    記複数のガスの中の最小流量のガスをガスアウト部から
    最も離れた位置に設けたガス供給ラインから供給するよ
    うにしたことを特徴とする混合ガスの供給方法。
  2. 【請求項２】 複数のガス供給ラインを通して複数のガ
    スを供給し、それ等の混合ガスをガスアウト部を通して
    ガス使用対象へ供給する混合ガス供給方法に於いて、前
    記複数のガス供給ラインの通路断面積Ｓと流通するガス
    流量Ｑとの比Ｑ／Ｓをほぼ等しいようにしたことを特徴
    とする混合ガスの供給方法。
  3. 【請求項３】 複数のガス供給ラインを通して複数のガ
    スを供給し、それ等の混合ガスをガスアウト部を通して
    ガス使用対象へ供給する混合ガス供給方法に於いて、前
    記複数のガスの中の最小流量のガスをガスアウト部から
    最も離れた位置に設けたガス供給ラインから供給すると
    共に、各ガス供給ラインの通路断面積Ｓと流通するガス
    流量Ｑとの比Ｑ／Ｓをほぼ等しいようにしたことを特徴
    とする混合ガスの供給方法。
  4. 【請求項４】 複数のガスの中の最大流量のガスを、ガ
    スアウト部に最も近い位置に設けたガス供給ラインから
    供給するようにした請求項１、請求項２又は請求項３に
    記載の混合ガスの供給方法。
  5. 【請求項５】 最小の流量のガスを除いたその他のガス
    を、ガスの分子量の大きいものから順に、最小流量ガス
    のガス供給ラインから離れたガス供給ラインから順に供
    給するようにした請求項１、請求項２又は請求項３に記
    載の混合ガスの供給方法。
  6. 【請求項６】 最小の流量のガスを除いたその他のガス
    を、ガスの分子量×流量の値の大きいものから順に、最
    小流量ガスのガス供給ラインから離れたガス供給ライン
    から順に供給するようにした請求項１、請求項２又は請
    求項３に記載の混合ガスの供給方法。
  7. 【請求項７】 最大流量のガスの流通方向とガスアウト
    部内を流れる混合ガスの流通方向が一直線状となるよう
    にした請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求
    項５又は請求項６に記載の混合ガスの供給方法。
  8. 【請求項８】 ガスアウト部に最も遠いガス供給ライン
    から最小流量のガスを供給すると共に、ガスアウト部に
    最も近接したガス供給ラインから最大流量のガス又は最
    大分子量のガスを供給するようにした混合ガス供給装置
    に於いて、各ガス供給ラインのバルブの中の少なくとも
    前記ガスアウト部に最も遠いガス供給ラインに介設する
    バルブを、バルブ本体のガス入口部と弁室とを連通する
    ガス通路の通路断面積を減少せしめて流通ガスの流速を
    高めると共に、弁室内に設けた弁座へ金属ダイヤフラム
    製弁体を直接当・離座させる構成のバルブとしたことを
    特徴とする混合ガス供給装置。
  9. 【請求項９】 ガスの通路内にオリフィスガスケットを
    設けて通路断面積を減少させるようにした請求項８に記
    載の混合ガス供給装置。
  10. 【請求項１０】 ガス通路の一部を細径として通路断面
    積を減少させるようにした請求項８に記載の混合ガス供
    給装置。
  11. 【請求項１１】 ガス通路内へ金属ダイヤフラムに固着
    したニードル体の先端を挿入することにより、通路断面
    積を減少させるようにした請求項８に記載の混合ガス供
    給装置。
  12. 【請求項１２】 請求項１、請求項２又は請求項３に記
    載の混合ガスの供給方法を使用することを特徴とする半
    導体製造装置。
  13. 【請求項１３】 請求項８に記載の混合ガスの供給装置
    を具備することを特徴とする半導体製造装置
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