气体供给装置和气体供给方法

技术领域

本发明涉及气体供给装置和气体供给方法。

背景技术

在半导体器件的制造工序中，将作为基片的半导体晶片(以下记为晶片)收纳在处理容器中，对该处理容器内供给气体来进行处理。为了对该处理容器内供给气体，构成有配管系统。存在采取从该配管系统泄漏气体时的对策的情况。另外，在这样的配管系统中设置阀。

在专利文献1中公开了一种装置，其具有：第1配管、处理气体供给流量控制部、第2配管、连接第1配管与处理气体供给流量控制部的第1配管接头部、连接第2配管与处理气体流量控制部的第2配管接头部和气体箱。该气体箱收纳第1配管接头部、第2配管接头部和处理气体流量控制部，具有将气体箱外的气氛吸入到气体箱内的吸入口和对气体箱内的气氛进行排气的排气口。另外，在专利文献2公开了具有防松动构造的阀。该阀包括：形成流路的主体部；可相对于流路进退的阀体部；通过旋转来调节阀体部的进退量的把手部；防止主体部与把手部的相对旋转的防旋转部件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-242791号公报

专利文献2：日本特开2011-247352号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明提供一种在使气体供给通路的下游侧分支来对处理容器供给气体时，能够以简单的结构防止上述气体从气体供给通路泄露的技术。

用于解决问题的技术手段

本发明的气体供给装置，包括：

为了对基片进行处理而收纳该基片的处理容器；

对所述处理容器内进行排气来形成真空气氛的排气机构；

气体供给通路，其包括上游侧流路和多个分支通路，其中，所述上游侧流路从气体供给源供给气体，所述多个分支通路是该上游侧流路的下游侧分支为多个而形成的，并且分别连接到所述处理容器；

开度可变但不能够全闭的第1阀，该第1阀为了将供给到所述上游侧流路的气体向所述多个分支通路分流而分别设置于该分支通路；

第2阀，其设置于所述上游侧流路，用于向下游侧供给气体或停止气体供给；

用于检测所述处理容器内的压力的压力传感器；和

异常检测部，其基于检测出的所述处理容器内的压力，来检测所述气体供给通路中的所述第2阀的下游侧的异常。

发明效果

根据本发明，在使气体供给通路的下游侧分支来对处理容器供给气体时，能够以简单的结构来防止上述气体从气体供给通路泄露。

附图说明

图1是作为本发明的一实施方式的成膜装置的纵剖侧视图。

图2是构成上述成膜装置的处理容器的横剖平面图。

图3是构成上述成膜装置的天线组件的纵剖侧视图。

图4是设置在上述成膜装置所设置的配管上的阀的概略纵剖侧视图。

图5是设置在上述成膜装置所设置的配管上的阀的概略纵剖侧视图。

图6是表示上述成膜装置的动作的流程图。

图7是表示评价试验的结果的图。

具体实施方式

参照图1的纵剖侧视图，说明作为本发明的气体供给装置的一实施方式的成膜装置1。该成膜装置1包括收纳晶片W的圆形的处理容器11，从该处理容器11内的多个部位供给气体。该成膜装置1构成为能够将该气体通过微波而等离子体化，并通过CVD(ChemicalVapor Deposition)在晶片W形成SiBN膜(含硼氮化硅膜)。为了对晶片W进行均匀性高的处理，气体和微波分别被供给到处理容器11内的多个部位。在该成膜装置1中，在构成为能够如上述那样将气体供给到多个部位的配管系统中产生气体向周围泄露的风险时，能够检测该情况并防止该气体泄漏，这在后文详细述说。

上述的处理容器11设置在大气压气氛下，在该处理容器11的内部设置有用于载置晶片W的圆形的载置台12。载置台12为了进行上述的CVD而构成为能够将晶片W加热至规定的温度。另外，处理容器11内由排气机构13例如一直进行排气，成为所希望的压力的真空气氛。图2表示处理容器11的横剖平面图。在处理容器11的侧壁，在载置台12的上侧，用于供给气体的30个直管状的侧壁喷嘴14在处理容器11的周向上等间隔地设置。

各侧壁喷嘴14以俯视时朝向载置台12的中心部的方式在水平方向上排出气体。在处理容器11的侧壁形成有为了对各侧壁喷嘴14供给气体而沿着该侧壁的周向形成的俯视时圆环状的缓冲空间15。而且，作为气体的供给管的6个配管41各自的下游端从处理容器11的外部沿着处理容器11的周向等间隔地连接于该缓冲空间15。即，从配管41供给的气体经由缓冲空间15从侧壁喷嘴14排出。

另外，在处理容器11的顶部，例如6个直管状的顶部喷嘴16沿处理容器11的周向等间隔地设置。各顶部喷嘴16向垂直下方供给气体。3个配管42的下游端从处理容器11的外部连接于处理容器11的顶部。在处理容器11的顶壁形成有缓冲空间(未图示)，从各配管42供给的气体经由该缓冲空间从各顶部喷嘴16排出。

在处理容器11的顶部设置有用于分别将微波导入到处理容器11内的7个天线组件2，处理容器11内的设置该天线组件2的区域的垂直下方构成为微波的照射区域20。该照射区域20之中的1个位于载置台12的中心部上，另外的6个俯视时与载置台12的中心部隔开间隔，并且，沿着处理容器11的周向等间隔设置。这样，在俯视时，与照射区域20配置在处理容器11内的周向上彼此不同的位置相应地，上述的配管41也在俯视时连接于处理容器11的侧壁的周向上彼此不同的位置，构成为能够导入气体。

成膜装置1包括微波输出部21(参照图1)，该微波输出部21对各天线组件2分配供给微波。成为微波照射部的天线组件2包括放大器部22和微波导入机构23。放大器部22除了放大器之外，还包括用于使微波的相位变化来调节等离子体的分布的相位器和/或用于分离由微波导入机构23的天线部对该放大器反射的反射微波的隔离器等。

使用图3简单说明微波导入机构23。微波导入机构23包括调谐器25和将由放大器部22增幅了的微波辐射到处理容器11内的天线部26。并且，微波导入机构23还包括：形成上下延伸的圆筒状的外侧导体的主体容器27；和沿着主体容器27的中心轴延伸的内侧导体28。主体容器27和内侧导体28构成同轴管，主体容器27的内周面与内侧导体28的外周面之间的空间形成微波传送通路29。

上述的天线部26包括：与内侧导体28的下端部连接的平面天线31；配置在平面天线31的上表面侧的微波慢波部件32；和配置在平面天线31的下表面侧的微波透过窗33。平面天线31包括多个缝隙(开口部)31A。微波慢波部件32例如由石英构成，通过缩短微波的波长来调节等离子体。微波透过窗33例如由石英、陶瓷等的电介质材料构成，将形成于处理容器11的顶部的开口部封闭。通过微波传送通路29到达平面天线31的微波从平面天线31的缝隙31A透过微波透过窗33以TE模式向处理容器11内辐射。

另外，上述的调谐器25包括呈环状地在上下方向隔开间隔地设置的由电介质构成的芯体34A、34B、调节器35和控制调节器35的未图示的调谐器控制器。通过调节器35，来调节芯体34A、34B各自的上下位置以使得从放大器部22观察微波导入机构23时的阻抗成为规定的值，从而高精度地消除至平面天线31为止的阻抗不匹配。

返回图1继续说明。在处理容器11中设置有作为压力传感器的压力开关19。压力开关19在处理容器11的内部的压力成为超过规定的阈值的压力时从断开切换为接通，对后述的控制部10输出表示这样的压力超过阈值的情况的检测信号。该压力开关19，除了具有监视处理容器11内的异常的作用之外，还具有如后文详细述说的那样检测包含配管41、42的配管系统的异常的作用。

与上述的处理容器11的侧壁连接的各配管41的上游侧依次经由阀5、质量流量计(MFM)40后合流，形成合流配管43。合流配管43的上游侧依次经由阀V1、质量流量控制器(MFC)44、阀V2与气体供给源45连接。另外，与上述的处理容器11的顶部连接的各配管42的上游侧依次经由阀5、质量流量计(MFM)40后合流，形成合流配管46。合流配管46的上游侧依次经由阀V3、质量流量控制器(MFC)47、阀V4与气体供给源45连接。

阀V1～V4基于从控制部10输出的控制信号进行开闭，能够切换对处理容器11内的气体的供给和该气体的供给的停止。此外，阀V1～V4为了使对处理容器11的气体的供给停止，与在后文详细说明的第1阀即阀5不同，能够全闭。阀V1、V3相当于第2阀。另外，由合流配管43、46形成的气体流路为上游侧流路，由配管41、42形成的气体流路为分支通路，由上述上游侧流路和分支通路构成气体供给通路。

气体供给源45构成为能够分别对合流配管43、46供给或停止供给SiH

设置有包围上述的阀V1～V4和MFC44、47的壳体48，上述的合流配管43、46在成为密闭空间的该壳体48内环绕。在壳体48连接有排气通路49，经由该排气通路49，壳体48内被排气。另外，虽然省略图示，但是在壳体48设置有用于将该壳体48的外部的气氛取入到壳体48内的供气口。该壳体48例如作为能够防止从用于将阀V1～V4和MFC44、47分别连接于合流配管43、46的未图示的接头泄露包含上述的可燃性气体和毒性气体的各种气体时向周围的扩散，即所谓的气体箱而构成。此外，在壳体48内，对上述的各气体的每一种设置具有MFC、MFC的上游侧的阀和MFC的下游侧的阀的配管，且以能够对各气体分别独立地控制向合流配管43、46的下游侧的供给和停止供给以及流量的方式形成有配管系统。在此，为了说明的方便，将该配管系统简化。

对上述的6个配管41分别设置的阀5是为了从合流配管43向该各配管41分流气体而设置的。对3个配管42分别设置的阀5是为了从合流配管46向该各配管42分流气体而设置的。即，阀5不是用于切换对处理容器11内的气体的供给和该供给的停止的部件，而是与设置在其上游侧的MFM40一起构成分支器。各阀5构成为可供操作员通过手动来改变其开度，在其开度变更时不会成为全闭。

参照作为概略纵剖侧视图的图4来说明该阀5。阀5在该例子中作为所谓的隔膜阀而构成，包括：横长的主体51；和固定于主体51并且从该主体51的长度方向的中央部向上方延伸的阀盖52。主体51和阀盖52构成主体部。

设置于主体51的一次侧流路54和二次侧流路55在设置于阀盖52中的空间53的底部开口。在该空间53中设置有覆盖于一次侧流路54的开口和二次侧流路55的开口的作为阀体部的隔膜56。空间53中的隔膜56的下方区域为连接一次侧流路54与二次侧流路55的流路50。在隔膜56的上方设置有与一次侧流路54的开口和二次侧流路55的开口相对的闸板57。闸板57的上表面经由弹簧58与设置在该闸板57的上方的阀杆59连接。

阀杆59的上部经由在上下方向穿孔于阀盖52的孔61向该阀盖52的上方延伸，形成在阀杆59的外周面的螺纹62和形成在孔61的内周面的螺纹63彼此螺合。在该阀杆59的上端部设置有把手64。另外，在该阀杆59上，作为凸缘的止转件65设置在比阀盖52靠上方且比把手64靠下方。此外，在以上的阀5的说明中，将设置有图4所示的把手64的一侧作为上方侧进行说明，但是把手64不限于以与该图4所示的朝向相同的朝向设置。例如，也可以将把手64以相对于主体51横向配置的朝向设置来进行使用。

当操作员使把手64旋转时，成为旋转轴的阀杆59绕轴旋转。通过上述的螺纹62、63的螺合，与把手64的旋转量相应地，该把手64相对于阀盖52和主体51进退，并且经由阀杆59与把手64连接的闸板57相对于流路50进退。该进退移动时，把手64、阀杆59、止转件65、弹簧58和闸板57不改变彼此的位置，闸板57与把手64的距离构成为固定。另外，在阀5的使用时，通过从一次侧流路54流入主体51的气体的压力，隔膜56被按压到闸板57。因此，隔膜56的下方中的流路50的宽度(高度)、即阀5的开度，成为与空间53中的闸板57的高度位置相对应的开度，换言之成为与把手64相对于主体51的位置相对应的大小。

图4表示阀5的开度比较大的状态。从该图4所示的状态转动把手64使阀5的开度变小时，在把手64的旋转量大的情况下，如图5所示止转件65与阀盖52抵接，从而能够防止把手64的进一步旋转。即，图5表示使阀5的开度为最小的状态。在该状态下，流路50没有被封闭，所以阀5不为全闭。即，上述的止转件65作为抵接部件而设置，该抵接部件限制把手64的旋转量，使得在阀盖52的空间53中闸板57不能够移动到比任意的位置靠下方，从而防止阀5成为全闭。

此外，在配管41、42不设置无法改变开度的阻尼孔等而设置能够改变开度的阀5是因为，在成膜装置1的维护时等中，能够容易地再调节被分流到各配管41、42的气体的流量。另外，在上述的例子中，将阀5设为隔膜阀，但是，作为该阀5，只要不会全闭且开度能够调节即可。因此，作为阀5，例如也可以由能够通过针来调节流路的开度的针型阀构成。

在此，为了说明上述那样阀5不会全闭的构造的理由，先说明假设使用能够全闭的阀5的情况下所引起的状况。即，在成膜装置1的运行中，假设阀5是能够切换为全闭的状态和非全闭的规定开度的状态的阀。处理容器11的外侧如上所述为大气压。然后，通过在处理容器11内进行排气，该阀5的二次侧的压力成为比该大气压低的负压，所以气体从该阀5的二次侧泄露的风险低。但是，存在由于当阀5成为全闭时向该阀5的一次侧供给的气体而使该阀5的一次侧的压力变得比大气压高的问题，作为其结果，考虑气体从设置于该阀5的一次侧的接头向周围泄露。在此所谓的设置于阀5的一次侧的接头具体来说例如为用于将阀5和MFM40分别连接于配管41或者配管42而设置的接头。

因此，考虑例如以下那样构成装置，即：以通过包围MFM40和阀5来收纳设置于该阀5的一次侧的各接头的方式设置气体箱并进行排气，即使气体从该各接头泄露，也能够防止该气体的扩散。即，考虑与由上述的壳体48构成的气体箱不同地另外设置气体箱。另外，考虑在合流配管43、46设置压力开关，监视该合流配管43、46内相对于大气压是否维持为负压。即，考虑与上述的压力开关19不同地另外设置压力开关。但是，如上所述，气体箱、压力开关的数量变多，增大构成成膜装置1的设备的布局的限制，使成膜装置1的系统扩大化并使制造成本增加。

但是，在上述的成膜装置1中，阀5不会全闭，从处理容器11来看最近的能够全闭的阀为阀V1、V3。因此，在由合流配管43、46和配管41、42构成的气体流路中，阀V1的下游侧和阀V3的下游侧通过处理容器11内的排气而相对于大气压保持为负压。假设该阀V1的下游侧、阀V3的下游侧的各气体流路相对于配管的外部的气氛的密封变得不完全。即，在成为可引发气体从各气体流路向配管的外部泄露的状态时，该配管的外部的气氛流入到该流路中，气体流路的压力上升。由此，处理容器11的压力也上升，压力开关19从断开切换为接通。即，能够通过压力开关19来检测出产生气体泄露风险的情况。因此，不需要设置包围上述的阀5和MFM40的气体箱、合流配管43、46处的压力开关。而且，如上述那样从处理容器11来看最近的能够全闭的阀为阀V1、V3，但是阀V1、V3如上所述由壳体48包围。即，即使阀V1、V3的一次侧的压力变高，从该一次侧发生气体泄露，也能够防止气体向周围的扩散。

另外，在阀5全闭的情况下，在比阀5靠上游侧的流路中，即使与配管的外部的密封变得不完全而成为可引发气体泄露的状态，通过阀5成为全闭也不会引起处理容器11内的压力上升昇。即，通过压力开关19无法进行阀5的上游侧的流路的异常的监视。因此，通过使用不能够全闭的阀5，可利用压力开关19来监视流路异常的范围扩大至从阀V1、V3的下游侧到处理容器11的区域。

另外，如图1所示，成膜装置1包括作为异常检测部的控制部10。该控制部10由计算机构成，包括程序、存储器和CPU。在程序中编写有步骤组，使得能够执行成膜装置1中的一系列的动作，通过该程序，控制部10对成膜装置1的各部输出控制信号，能够控制该各部的动作。具体来说，例如，能够控制阀V1～V4的开闭、排气机构13的排气、微波输出部21的微波的供给等的各动作。上述的程序例如保存在光盘、硬盘、DVD等的存储介质中，能够安装到控制部10。另外，控制部10包括输出在压力开关19成为接通时对操作员告知发生异常的警告的警告输出部。该警告输出部例如为显示器和/或扬声器，警告为声音和/或图像显示。

以下，说明由成膜装置1进行的成膜处理。向由排气机构13进行排气而成为规定的真空压力的处理容器11内，通过未图示的搬送机构送入晶片W，并将其载置在载置台12上，加热至规定的温度。然后，从微波输出部21将微波供给到天线组件2，辐射到处理容器11内。与该微波的辐射一起打开阀V1～V4，从侧壁喷嘴14和顶部喷嘴16将SiH

然后，向处理容器11内的微波辐射停止，并且SiH

在成膜装置1的运行中，一直通过控制部10进行是否成为可引发气体泄露的状态的检查。即，即使在如上所述对晶片W进行的成膜处理中，或者不进行该成膜处理而使装置待机中，也通过控制部10来监视是否从压力开关19输出了表示压力超过阈值的检测信号。以下，一边参照图6的流程图，一边说明该监视和与监视相关联的动作。如上所述，假设由阀V1的下游侧和阀V3的下游侧的配管形成的流路与该配管的外侧的密封破坏而成为可引发气体泄露的状态(步骤S1)。于是，配管的周围的气氛流入到配管内甚至是处理容器11内，该处理容器11内的压力上升。然后，当超过规定的阈值时，压力开关19变为接通，检测信号被输出到控制部10(步骤S2)。

接收到检测信号的控制部10判断成为上述的可引发气体泄露的异常状态，而输出警告。另外，在阀V1～V4打开而进行着成膜处理的情况下，输出控制信号，使得这些阀V1～V4关闭，各气体向阀V1、V3的下游侧的供给停止，进而成膜处理停止，防止气体泄露(步骤S3)。

根据上述的成膜装置1，在从设置有能够全闭的阀V1、V3的合流配管43、46分别分支出的配管41、配管42中，分别设置有用于不全闭地使气体分流至该配管41、42的阀5。而且，由控制部10监视通过处理容器11内的压力来切换接通/断开的压力开关19的状态。通过这样的构成，能够监视阀V1、V3的下游侧的气体流路中有无异常，所以如上所述能够防止设置气体箱和压力开关的数量增加。即，在该成膜装置1中，能够使装置结构简单，并且能够防止气体从环绕于构成气体箱的壳体48的外侧的配管向该配管的周围泄露。另外，根据成膜装置1，在检测出异常时，阀V1～V4自动关闭，因此能够更可靠地防止气体泄露。

此外，可以考虑使上述的壳体48构成为除了包围阀V1～V4和MFC44、47之外，还包围阀5和MFM40。但是，从合流配管43分支出的各配管41和从合流配管46分支出的各配管42，其长度变大，配管容积越大，气体到达处理容器11的时间变长。作为其结果，存在晶片W的处理时间变长的可能性。因此，优选使配管41、42缩短长度，并将MFM40和阀5设置在处理容器11的附近。但是，气体箱由于在包围阀等的各设备且进行排气的结构上变得比较大，因此难以设置在处理容器11的附近。即，成膜装置1中，由于构成为壳体48不包围阀5和MFM40而仅包围阀V1～V4和MFC44、47，因此阀5和MFM40能够如上所述设置在处理容器11的附近。因此，根据成膜装置1，能够使晶片W的处理时间缩短。

在上述的例子中，气体供给装置作为进行CVD的成膜装置1而构成，但是不限于这样的结构。例如，气体供给装置可以作为对处理容器11内供给气体来进行ALD(AtomicLayer Deposition)的成膜装置而构成。另外，也可以作为将蚀刻气体供给到处理容器11内来对晶片W进行蚀刻的蚀刻装置而构成。并且，也可以为在晶片W的处理时能够形成等离子体的装置，还可以为不形成等离子体的装置。另外，在对晶片W成膜时，在处理容器11内的各部也进行成膜，因此在对晶片W的成膜处理后，对处理容器11内供给清扫气体来除去膜。在将该清扫气体供给到处理容器11内时，也可以应用本发明的技术。因此，本发明的技术不限于用于将成膜气体、蚀刻气体等的用于对晶片W进行处理的处理气体供给到处理容器11内的情况。

另外，阀5不限于需操作员手动调节该开度的结构。即，阀5只要不为全闭，则例如也可以为基于来自控制部10的控制信号来改变开度的结构。但是，根据图4、图5中说明的结构的阀5，构造简单，在操作员调节开度时不会错误地成为全闭，因此优选。此外，阀5也可以为不设置止转件65，而使把手64与阀盖52彼此抵接来使该把手64不转动的结构。

在此，阀5不全闭是指，构成为至少在装置的运行中阀5不为全闭。装置的电源从接通到断开为止，反复执行等待向处理容器11内的晶片W送入的待机状态和收纳于上述的处理容器11中的晶片W的处理。在如上述那样反复执行待机和处理的装置的运行中，阀5不为全闭即可，即，在需要进行气体泄露的检测时，阀5不为全闭即可。因此，例如在使装置的电源关闭的期间，阀5为全闭，通过装置的电源接通，从控制部10输出控制信号，使阀5的全闭状态解除，在进行第一次的成膜处理之前成为规定的开度。然后，可以构成为在进行了最后的成膜处理之后进行电源断开的操作时，再次成为全闭。

此外，本次公开的实施方式在所有的方面均是例示而不应认为是限制性的。上述的实施方式在不脱离附加的权利要求的范围及其主旨的情况下，可以以各种的方式省略、置换、变更。

(评价试验)

对与上述的成膜装置1相关联地进行的评价试验进行说明。在该评价试验中，在上述的成膜装置1中分别设置有测定合流配管43的阀V1的下游侧的压力的第1压力计、分别测定合流配管46的阀V3的下游侧的压力的第2压力计。而且，通过排气机构13将处理容器11内排气成为真空气氛，并且对合流配管43、46分别供给N

图7的图表示该评价试验的结果。图的横轴表示N

附图标记说明

1成膜装置

10控制部

11处理容器

13排气机构

19压力开关

41、42配管

43、46合流侧流路

45气体供给源

V1、V3阀

5阀