JPH01281138A

JPH01281138A - プロセスガス供給配管装置

Info

Publication number: JPH01281138A
Application number: JP63111152A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Kazuhiko Sugiyama; 和彦杉山; Fumio Nakahara; 中原　文生; Masaru Umeda; 優梅田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-05-08
Filing date: 1988-05-08
Publication date: 1989-11-13
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPH0644986B2; US4917136A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は各種薄膜形成や微細パターンのドライエツチン
グ工程のプロセスガスの供給配管システムに係り、特に
高品質成膜及び高品質エツチングを可能にするプロセス
ガス供給システムに関するものである。

［従来の技術］近年、高品質薄膜形成や微細パターンのドライエツチン
グ等のプロセスにおいて、プロセス霊囲気の超高清浄化
、すなわち、超高純度ガスをプロセス装置に供給する技
術が非常に重要となってきている。

例えば半導体デバイスについて見ると、集積回路の集積
度を向上させるために単位素子の寸法は年々小さくなっ
ており、１μｍからサブミクロンの寸法や、さらには０
．５μｍ以下の寸法を持つ半導体デバイスが実用化のた
めに盛んに研究開発されている。こ４のような半導体デ
バイスの製造は、薄膜を形成したり、あるいはこれらの
薄膜を所定の回路パターンにエツチングする工程をくり
返して行われる。そしてこのようなプロセスは、シリコ
ンウェハをプロセス用反応チャンバ内に入れ、所定のガ
スを導入した減圧雰囲気で行われるのが通常となってき
ている。減圧状態とする目的は、アスペクト比の高いス
ルーホールやコンタクトホールのエツチングを行うこと
、穴埋めのためにガス分子の平均自由行程を長くするこ
と、及び気相反応を制御することである。

これらの工程の反応雰囲気に不純物が混入すれば、薄膜
の膜質が劣化したり、微細加工の精度が得られなかった
り、異種物質量のエツチングの選択比が大きく取れなか
ったり、薄膜間の密着性が不足するなどの問題を生じる
。大口径ウェハ上に、サブミクロン、ローワサブミクロ
ンのパターンの集積回路を高密度にかつ高歩留りで製作
するには、成膜、エツチング等に寄与する反応雰囲気が
完全に制御されていなければならない。これが超高純度
ガスを供給する技術が重要となる理由マある。

半導体製造装置に使用されるガスには、比較的安定な一
般ガス（Ｎ２　、　Ａ　ｒ、　Ｈｅ、　０２　、　Ｈ２
）と、強毒性、自然性、腐食性等の性質を持った特殊材
料ガス（ＡｓＨ３、ＰＨ３、ＳｉＨ４゜Ｓｉ２　Ｈ６、
ＨＣＩ、ＮＨ３、ＣＩ２　、ＣＦ４　。

ＳＦｅ　、ＮＦ８．ＷＦａ等）がある。一般ガスは、そ
の取扱いが比較的容易であるため、精製装置から直接半
導体製造装置へ圧送される場合がほとんどであり、貯槽
、精製装置、配管材料等が開発、改善されたことにより
、超高純度ガスを半導体製造装置へ供給することが可能
となった（犬見忠弘、“ｐｐｔへの挑戦〜ｐｐｔの不純
物濃度に挑戦する半導体用ガス配管システム”、日経マ
イクロデバイス、１９８７年７月号、ｐｐ、９８−１１
９）。他方、特殊材料ガスは、取扱いに十分な注意が必
要であり、一般ガスに比べ使用量がかなり少ないなどの
点から、シリンダーに充填されたガスを、シリンダーキ
ャビネット配管装置を経由して、半導体製造装置へ圧送
する場合がほとんどである。

これまでシリンダーからシリンダーキャビネット配管装
置を経由して供給されるガスの超高純度化においてもっ
とも深刻な問題となっていたのは、シリンダー自身の内
面の汚なさと、シリンダーバルブとシリンダー接続部に
おける大きな外部リークの存在と、シリンダーバルブ内
部をクリーニングできないため生じる多量の吸着ガスに
よる汚染であった。しかし、この問題も、内面を複合電
解研磨することにより加工変質層のない鏡面に仕上げた
ことと、パージバルブを内蔵しＭＣＧ　（Ｍｅｔａｌ　
ＣＲｉｎｇフィティング）を用いた外ネジ方式のシリン
ダーバルブの開発とにより殆んど克服された（大見忠弘
、室田淳−１“クリーンボンベとガス充填技術”、第６
回超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム
予稿集「高性能化プロセス技術■」、１９８８年１月、
ｐｐ、１０９−１２８）。さらに、ガスシリンダーを収
納しプロセスガスを供給するためのシリンダーキャビネ
ット配管装置の全配管ラインを大気に対し二瓜切りとし
、かつ、パージガス供給ラインを常時パージできる構造
として、配管系への大気の混入や配管材内壁からの水分
を中心とする放出ガスによる汚染を極力抑え込んだ装置
を実現したことによって、超高純度ガスが供給できるよ
うになった。

通常こうしたプロセスガスの供給は、プロセス装置に対
応したシリンダーキャビネット配管装置が設置されてお
り、１本のガスシリンダーからは１台のプロセス装置へ
プロセスガスを供給するようにしている。この場合、シ
リンダーキャビネット配管装置に供給されるパージガス
でプロセスガス供給ラインをパージできるため、大きな
問題はない。ところが、ガスシリンダーを多く使う装置
（例えば、リアクティブイオン・エツチング装置（ＲＩ
Ｅ）や電子サイクロトロン供鳴装置（ＥＣＲ））が複数
台設置される場合、シリンダーキャビネット配管装置の
設置スペース、コストなどの面から、１本のガスシリン
ダーから複数台のプロセス装置へ原料ガスを分岐配管に
よって供給しなければならないケースも少なくない。

この場合、プロセスガスが流れている装置はよいが、プ
ロセスガスを使用していない装置へのプロセスガス供給
配管ラインは通常ガスを封入した状態となり、配管材内
壁からの水分を中心とした放出ガスの影響によって汚染
され、供給されるプロセスガスの純度低下の原因となっ
ていた。また、同時に複数台のプロセス装置にプロセス
ガスを供給した場合、例えば、１台のプロセス装置への
プロセスガスの供給を停止すると、そのガス供給系のパ
ージガスによるプロセスガスのパージを行うことができ
ず、強毒性、腐食性等の性質を持ったプロセスガスが残
存している状態で放置されてしまうといった問題があっ
た。すなわち、従来の設備ではプロセスガス供給ライン
が汚染されるだけでなく、危険性も有していた。

このようにガス配管系に流れるガスが停止することによ
り配管系が汚染され、供給されるガスの純度が低下する
と、プロセスに重大な影響を与える。

例えば、新たに開発されたＤＣ−ＲＦ結合バイアススパ
ッタ装置では、４００℃で熱処理をしても全くヒロック
の現われない、表面が鏡面状の極めて優れたＡｎ薄膜が
得られている（Ｔ、Ｏｈｍｉ。

Ｈ９にｕｗａｂａｒａ、Ｔ、５ｈｉｂａｔａ　ａｎｄ　
Ｔ、に１ｙｏｔａ、“ＲＦ−ＤＣｃｏｕｐｌｅｄ　ｍｏ
ｄｅ　ｂｉａｓ　ｓｐｕｔｔｌｅｒｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｕ
ＬＳＩｍｅｔａｌｉｘａｔｉｏｎ”、Ｐｒｏｃ　１ｓｔ
　Ｉｎｔ、Ｓｙｍｐ、ｏｎ　ＬｌｌｔｒａＬａｒｇｅ　
５ｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ　５ｃｉｅｎｃｅ
　ａｎｄ　Ｔａｃｈｎｏ−１ｏｇｙ、　ＭａＹ　１０−
１５．１９８７．　Ｐｈ１ｌａｄｅｌｐｈｉａ　、及び
、大見忠弘、“不純物を徹底除去、ヒロックが発生しな
いＡｉの成膜条件を把握“、日経マイクロデバイス、１
９８７年１０月号、ｐｐ、１０９−１１１）。この装置
を用いたＡＪｌ成膜においては、Ａｒ中に含まれる水分
量をｔ　０ｐｐｂ以下に抑え込んだうえで初めてＡＪ２
膜を形成する最適な製造条件を求めることができること
がわかフている。Ａｒスパッタ雰囲気中に水分が１　ｏ
ｐｐｂ以上含まれると、ＡＩｌ膜表面のモフォロジが劣
化する。これでは抵抗率がバルクのＡＪ２．に等しくか
つ熱処理でヒロックの現われないｌｆ２の成膜パラメー
タを最適化することは不可能である。

また、減圧ＣＶＤにおいて超高純度の水分含有量が１０
ｐｐｂ以下のＳｉＨ４，Ｈ２，Ｎ、を用いてＳｉｉ膜形
成を行った結果、ウニ八表面の水分吸着を十分少なく抑
えれば、従来選択成長ならびにエピタキシャル成長しな
いとされていた実用的薄膜形成条件下（温度６５０℃、
圧力数Ｔｏ　ｒ　ｒ）でも選択成長ならびにエピタキシ
ャル成長することが見い出されている。すなわち、クリ
ーンなＳｔ裏表面Ｓｔのエピタキシャル成長が得られ、
５ｉ０２のポリシリコン成膜は少なく抑えられる（室田
淳−１中村直人、加藤学、御子柴實夫、大見忠弘、”高
選択性を有するウルトラクリーンＣＶＤ技術”、第６回
超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジーシンポジウム予
稿集ｒ高性能化プロセス技術１１１Ｊ、１９８８年１月
、ｐｐ。

２１５−２２６）。

第２１図は、シリンダーキャビネット配管装置からプロ
セス装置へプロセスガスを供給する配管システムのもっ
ともよく配慮された従来例である。通常、−台のシリン
ダーキャビネット配管装置には３本〜６本といった複数
のガスシリンダーが収納されており、これが半導体工場
などではプロセス装置に対応して例えば１００台〜２０
０台といったように複数設置されている。ところが、設
置スペース、コストなどの面から、１本のガスシリンダ
ーから例えば２台〜４台といったような複数のプロセス
装置へプロセスガスを供給しなければならないケースも
少なくない。

第２１図についてその概要を説明する。第２１図は、簡
単のために、シリンダーキャビネット配管装置からプロ
セス装置へ１本のガス供給ラインが描かれている。第２
１図において、１．２．３はプロセス装置、４，５．６
は供給するガスの圧力や流量などを制御する制御ユニッ
ト、７はガスシリンダーを収納しシリンダーガスをプロ
セス装置へ供給するためのシリンダーキャビネット配管
装置である。８，９．１０，１１，１２，１３゜１４．
１５，１６．１７はストップバルブである。このうち、
８と１０，９と１１．１２と１５．１３と１６．及び１
４と１７は、通常、それぞれ２つのバルブを一体化した
２連３方バルブを使用する。ｉｓ、ｔａ’　、ｔａｏｏ
はプロセスガス供給配管ライン、１９，２０．２１はパ
ージガスを排気するための配管であり、それぞれ排気ダ
クト又は排気装置へ接続されている。１８゜１８°、１
８°’、１９，２０．２１は、通常、１／４“の電解研
磨５ＵＳ３１６Ｌ管で構成されている。

次に第２１図の機能及び操作について説明する。

まず、プロセスガスの供給について説明する。

プロセス装置へ供給されるプロセスガスの濃度を均一に
するために、供給配管系内に残存するパージガス（例え
ばＡｒガス）等をプロセスガスにａ換する操作を行う。

プロセス装ｇ１．２．３が使用されていないときは、シ
リンダーキャビネット配管装置７からガス配管系パージ
用ガス（例えばＡｒ）が供給され、８，９，１０，１１
゜１５．１６．１７開、１２，１３．１４閉の状、態で
プロセス装置直前まで常時パージガスでパージされてい
る。プロセス装置１にプロセスガスを供給する場合を例
として操作を説明すると、バルブ１０．１２．　１５閉
、ａ開の状態でプロセスガスをプロセスガス供給配管ラ
イン１８へ供給する。

次にシリンダーキャビネット配管装置７内にあるプロセ
スガス供給バルブを閉じ、バルブ１５を開き、プロセス
ガス供給配管ライン１８内のガスを放出する。このプロ
セスガス供給配管ライン１８内にプロセスガスを充填し
次いで放出する操作を３回以上繰り返し、内部をプロセ
スガスに置換する。そして、バルブ１０．１５閉、８，
１２開としてシリンダーキャビネット配管装置７内のプ
ロセスガスを制御ユニット４でコントロールしながらプ
ロセス装置１へ供給する。

次にプロセスガスの供給を停止する方法について説明す
る。操作はプロセスガス供給の場合と同じ方法で、パー
ジガスをプロセスガスに置換するかわりに、シリンダー
キャビネット配管装置７内に配管されたパージガス（例
えばＡｒガス）でプロセスガス供給配管ライン１８内の
プロセスガスを置換する。パージガスで置換した後は、
配管材料内壁からの水分を中心とする放出ガスの影響を
なくすために、できる限りパージガスを流しておくこと
が望ましい。

［発明が解決しようとする課題］ところが第２１図では、例えば、プロセス装置１のみに
プロセスガスを供給した場合、プロセス装置２．３への
プロセスガス供給配管ライン１８°、１８°゛にパージ
ガスを流すことができず、完全に閉鎖せざるをえない。

同様に、例えハ、プロセス装置１．２のみにプロセスガ
スを供給した場合、プロセス装置３へのプロセスガス供
給配管ライン１８°゛にパージガスを流すことができず
、完全に閉鎖せざるをえない。つまり、同時に１台もし
くは２台のプロセス装置にプロセスガスを供給した場合
、使用していないプロセス装置へのプロセスガス供給配
管ラインは閉鎮している。このようにガス供給配管系内
を完全に閉鎖した場合、配管材内壁からの水分を中心と
した放出ガスによって系内部が汚染される。

第２図はこうしたガス配管系で実際に系を閉鎖した時の
露点の変化を示している。供給配管系をベーキングする
などによってガスの露点が一９８℃まで下がった系で、
９日間ガス供給を停止した後に再びガスを流し始めた場
合、ガスの露点は一４２℃まで上昇し、元の値に回復す
るまでに３日間以上もかかっている。このように、ガス
供給配管系を閉鎖するということは、配管系内を汚染す
ることとなり、超高純度ガスを必要とするプロセス装置
へのガス供給系として大きな問題となる。

また、第２１図において、同時に２台以上のプロセス装
置にプロセスガスを供給した場合、いずれか１台のプロ
セスガスの供給を停止した場合も、その後のパージガス
での置換操作を行うことができないといフた問題点もあ
るのが現状であった。

従って、１本のガスシリンダーから３台〜４台といった
複数のプロセス装置へ分岐配管によってプロセスガスを
供給する場合に、各プロセス装置への分岐配管部を独立
にパージすることができ、またガスの滞溜のない常時パ
ージガスを流し続けることができるシステム技術が望ま
れていた。

本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、プロセ
スガス供給配管ラインを分岐して使用する場合に、各分
岐配管部でのガスの滞溜が無く、各々のプロセスガス供
給配管ラインを独立にパージで仕る構造としたプロセス
ガス供給配管システムを提供することを目的としている
。

［課題を解決するための手段］本発明は、一本のプロセスガス供給配管ラインから少な
くとも２台以上のプロセス装置へプロセスガスを供給す
るガス配管システムにおいて、前記プロセスガス供給配
管ラインから分岐されたプロセス装置配管ラインを各々
独立にパージできるようにすべくパージガス配管ライン
を設け、前記プロセスガス供給配管ラインと前記プロセ
ス装置配管ラインとの分岐点と前記パージガス配管ライ
ンとを少なくとも四個のバルブで接続したことを特徴と
するプロセスガス供給配管システムに要旨が存在する。

［作用］すなわち、本発明は、１台のシリンダーキャビネット配
管装置から２台以上の複数のプロセス装置へプロセスガ
スを供給するプロセスガス供給配管システムにおいて、
プロセスガスが供給されて稼動中の装置とプロセスガス
が供給されず停止中の装置とが存在する場合に、停止中
のプロセス装置へのプロセスガス供給配管ラインを常時
パージガスによってパージできる構造にし、全てのガス
供給配管ラインで常時ガスが流れているガス滞溜部の全
く無いガス供給配管システムとしたものである。

さらに、本発明のガス供給配管システムと、新たに開発
された半導体用クリーンガスシリンダー（特願昭６３−
５３８９号）及びシリンダーガスキャビネット配管装置
（特願昭６３−５２４５７号）とを併用することにより
、水分含有量が１゜ＰＰｂ以下の超高純度のプロセスガ
スを常時プロセス装置へ供給することができる。

ここで、新たに開発された半導体用クリーンガスシリン
ダーとは次のようなものである。

■主要部分がステンレス鋼で形成されている装置であり
、装置内部に露出する前記ステンレス鋼の表面の少なく
とも一部には、ステンレス鋼と不動態膜との界面近傍に
形成されたクロムの酸化物を主成分とする層と、不動態
膜の表面近傍に形成された鉄の酸化物を主成分とする層
との２つの層から構成され、厚さが５０Å以上の不動態
膜が、１５０℃以上４００℃未満の温度においてステン
レス鋼を加熱酸化せしめて形成されているもの。

■主要部分がステンレス鋼で形成されている装置であり
、装置内部に露出する前記ステンレス鋼の表面の少なく
とも一部には、クロムの酸化物と鉄の酸化物との混合酸
化物を主成分とする層からなる、厚さが１００Å以上の
不動態膜が、４００℃以上５００℃未満の温度において
ステンレス鋼を加熱酸化せしめて形成されているもの。

■主要部分がステンレス鋼で形成されている装置であり
、装置内部に露出する前記ステンレス鋼の表面の少なく
とも一部には、クロムの酸化物を主成分とする層からな
る、厚さが１３０Å以上の不動態膜が、５５０℃以上の
温度において９時間以上ステンレス鋼を加熱酸化せしめ
て形成されているもの。

特に、不動態膜が形成されたステンレス鋼の表面が、半
径５μｍの円周内における凸部と凹部との高さの差の最
大値が１μｍ以下の平坦度を有しているものが好ましい
。

こうした新しい技術において本発明で得られる不純物の
少ないクリーンなＳｉＨ４，Ｓｔ、Ｈ。

ガスを用いることにより、Ｓｔのエピタキシャル成長温
度を６００℃まで低温化でき、また、Ｓｉ、ＳｉＯ２上
へのシリコン堆積において、明白な選択性が得らｔでい
る（森田瑞穂、光地哲伸、大見忠弘、熊谷清祥、伊藤雅
樹、“自由分子流照射型低温高速ＣＶＤ技術”、第６回
超ＬＳＩウルトラクリーンテクノロジー予稿集ｒ高性能
化プロセス技術ＨＩＪ、１９８８年１月、ｐｐ。

２２９−２４３、及び、室田淳−１中村直人、加藤学、
御子柴宣夫、大見忠弘、″高選択性を有するウルトラク
リーンＣＶＤ技術“、同上、ｐｐ。

２１５−２２６）。このように、原料ガス供給系をトー
タル化かつクリーン化されたシステムとすることによっ
て、高品質成膜及び高品質エツチングが可能となる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を用いて詳しく説明する。

（実施例１）第１図は本発明の実施例１を示すガス供給配管システム
の配管図である。本例は３台のプロセス装置を用いる例
で、簡単のために１本のプロセスガス供給配管ラインが
描かれている。３０１゜３０２．３０３はプロセス装置
、３０４゜３０５．３０６はプロセス装置へ供給するプ
ロセスガスをコントロールする制御ユニット、３０７は
プロセスガス供給のためのシリンダーキャビネット配管
装置である。３０８，３０９゜３１０．３１１，３１２
，３１３，３１４゜３１５．３１６，３１７，３１８，
３１９゜３２５．３３０は、ストップバルブである。

このうち、３０８，３０９，３１０，３１１゜３１２．
３１３は、６個のバルブを一体化しガス滞溜部を極少化
したモノブロックバルブである。

また、３１４と３１７，３１５と３１８．及び３１６と
３１９は、それぞれ２個のバルブを一体化した２連３方
バルブである。３２３，３２８はニードルバルブ、３２
４，３２９は浮子式流量計である。３２３と３２４，３
２８と３２９は、それぞれ一体化したニードルバルブ付
浮子式流量計でもよいし、マスフローコントローラーを
用いてもかまわない。これらの部品材料は、パーティク
ル発生無し、外部リーク無し、放出ガス極小の立場から
、内面電解研磨品が望ましい。３２２゜３２７はパージ
ガスの放出口から大気の逆拡散による混入を防止するた
めのスパイラル状のバイブであり、１／４″の内面研磨
５ＵＳ３１６Ｌ管で４ｍ程度以上の長さのものを設置す
ることが好ましい。３２０はシリンダーキャビネット配
管装置３０７からプロセス装置３０１，３０２，３０３
へのプロセスガス供給配管ライン、３２１はＡｒなどの
パージガス供給配管ライン、３２６゜３３１はパージガ
ス排気ラインである。これらの各ラインは、もちろんガ
スの使用量にもよるが、１／４″あるいは３／８″の内
面電解研磨５ＵＳ３１６Ｌ管で構成される。流れるガス
が塩素系あるいはフッ素系のガスで腐食性が強い場合に
は、Ｎｉ配管を使うことも有効である。またパージガス
排気ライン３３１は、簡単のために３つのラインを１つ
にまとめているが、それぞれ単独で配管してもかまわな
い。

次に第１図の機能、操作について図面を用いて説明する
。まずパージガス供給配管ライン３２１は、配管材内壁
からの水分を中心とした放出ガスの影響を受けてパージ
ガスの純度が低下することを防止するために、パージガ
スを常時パージできる構造とする０例えば、スパイラル
状のバイブ３２２の管径が１　／４”で長さが４ｍの場
合、放出口からの大気の逆拡散による混入を防止するた
めに、ガス流量がＩＩＬ／ｍｉｎ以上になるようにニー
ドルバルブ３２３．浮子式流量計３２４を調節し、パー
ジガス供給配管ライン３２１に常時小流量の高純度パー
ジガスが流れるようにする。これにより、パージガス中
の不純物レベルを少なくとも数Ｐｐｂ以下に保った状態
で高純度のパージガスを供給することが可能となる。

次に第２図は、各供給配管をプロセス装置に接続する方
法を説明する図である。１０１はプロセス装置である。

１０２は配管接続継手で、パーティクル発生無し、外部
リーク無しの立場からメタルＣリングを用いた接続継手
が望ましい。

１０３は前述の２連３方バルブ、１０４はプロセスガス
供給配管ライン、１０５はパージガス排気ラインであり
、内面電解研磨５ＵＳ３１６Ｌ管で構成される。流れる
ガスが塩素系、フッ素系の腐食性の強いガスの場合は、
Ｎｉ配管を使うことも有効であ−る。

プロセス装置１０１は、保守のために、配管接続継手１
０２を外して作業を行うことがある。この時、プロセス
ガス供給配管ライン１０４．パージガス排気ライン１０
５は、プロセスガス供給配管ライン１０４に示すように
エルボ等を使用して、プロセス装置供給口に対し水平な
部分を作って自由度を持たせ、配管接続継手１０２が完
全に離れるようにする。もしくは、プロセスガス供給配
管ライン１０４をパーティクルが発生しないように曲率
半径を大きくしたスパイラル状の配管とし、フレキシブ
ルなものとしてもかまわない。このような構成にすれば
、全金属製の配管系でプロセス装置にガスを供給するこ
とができ、装置の保守時には配管系の脱着が容易に行え
、しかも保守の間中もガス配管系にはパージガスを流し
続けられる。

次に第１図のガス供給配管システムの操作方法を説明す
る。

第４図は、全プロセス装置が停止している時のパージガ
スの流れを示している。ガスが流れているラインを黒く
太く描いである。シリンダーキャビネット配管装置３０
７からＡｒなどのパージガスを供給し、バルブ３０８，
３０９，３１０゜３１７．３１８，３１９，３３０を開
、３１１゜３１２．３１３，３１４，３１５，３１６を
閉の状態でパージガスを少量ずつ流しておく。また、パ
ージガス供給配管ライン３２１はバルブ３２５開の状態
で常時パージガスがｌｊｌ／ｍｉｎ程度以上で流れてい
る状態にしておく。

次に各装置にプロセスガスを供給する場合について説明
する。ガスが流れているラインを黒く太く描いである。

第５図はプロセス装置３０１にだけプロセスガスを供給
した状態を示したものである。バルブ３０９，３１０，
３１１，３１７を閉、３０８，３１４を開とした状態で
、プロセスガスをシリンダーキャビネット配管装置３０
７がらプロセスガス供給配管ライン３２０を通じて、制
御ユニット３０４を経て、プロセス装置３０１へ供給す
る。この時、バルブ３１２，３１３゜３１８．３１９，
３３０を開、３１５，３１６を閉の状態でパージガス供
給配管ラインよりパージガスをプロセス装置３０２，３
０３へのプロセスガス供給配管ライン３２１へ供給し、
パージガス排気ライン３３１へ流量ｉｎ／ｍｉｎ程度以
上で放出するようにして、プロセスガス供給配管ライン
を常時パージしておくようにする。また、パージガス供
給配管ライン３２１は、前記第４図同様流量ｉＩｌ／ｍ
ｉｎでパージガス排気ライン３２６へ放出し常時ガスを
流して、ガスが滞溜することを防止する。

第６図は、プロセス装置３０２にだけプロセスガスを供
給する場合のガスの流れを示している。

バルブ３０８，３１０，３１２，３１８を閉、３０９．
３１４を開とした状態で、プロセスガスをシリンダーキ
ャビネット配管装置３０７かうプロセスガス供給配管ラ
イン３２０を通じて、制御ユニット３０５を経て、プロ
セス装置３０２へ供給する。また、バルブ３１１，３１
３，３１７゜３１９．３３０を開、３１４，３１６を閉
の状態でパージガス供給配管ライン３２１よりパージガ
スをプロセス装置３０１，３０３へのプロセスガス供給
配管ラインへ供給し、パージガス排気ライン３３１へ流
量ｉｎ／ｍｉｎ程度以上で放出し、常時パージを行う。

第７図は、プロセス装置３０３にだけプロセスガスを供
給する場合のガスの流れを示している。

バルブ３０８，３０９，３１１，３１２，３１９を閉、
３１０，３１６を開の状態でプロセスガスをプロセス装
置３０３へ供給し、バルブ３１１゜３１２，３１７，３
１８，３３０を開、３１３゜３１４．３１５を閉の状態
で、プロセス装置３０１．３０２へのプロセスガス供給
配管ラインへパージガスを供給し常時パージを行う。パ
ージガスは第５図同様、第６図、第７図でも、パージガ
ス排気ライン３２６へ常時、パージし、パージガスが滞
溜することを防止する。

次に、第８図、第９図、第１０図は、２台のプロセス装
置に、同時にプロセスガスを供給する場合のガスの流れ
を示している。

第８図はプロセス装置３０１，３０２にプロセスガスを
供給する場合のガスの流れを示しており、バルブ３０８
，３０９，３１４，３１５を開、３１０，３１７，３１
８を閉の状態でプロセスガスを３０７から３０４及び３
０５を経由して、３０１及び３０２へ供給し、バルブ３
１３゜３１９．３３０を開、３１６を閉の状態でパージ
ガスをパージガス排気ライン３２６及び３３１へ１１／
ｍｉｎ程度以上で流しておく。

第９図はプロセス装置３０１，３０３へプロセスガスを
供給する場合のガスの流れを示しており、バルブ３０８
，３１０，３１４，３１６を開、３０９，３１７，３１
９を閉の状態でプロセスガスを３０７から３０４及び３
０６を経由して、３０１及び３０３へ供給し、バルブ３
１２゜３１８．３３０を開、３１５を閉の状態でパージ
ガスをパージガス排気ライン３２６及び３３１へＩＪ２
／ｍｉｎ程度以上流しておく。

第１０図はプロセス装置３０２，３０３へプロセスガス
を供給する場合のガスの流れを示しており、バルブ３０
９，３１０，３１５，３１６を開、３０８，３１８，３
１９を閉の状態でプロセスガスを３０７から３０４及び
３０５を経由して、３０２及び３０３へ供給し、バルブ
３１１゜３１７．３３０を開、３１４を閉の状態でパー
ジガスをパージガス排気ライン３２６及び３３１へｉｆ
Ｌ／ｍｉｎ程度以上で流しておく。

このようにして、２台のプロセス装置へ同時にプロセス
ガスを供給する場合でも、プロセスガス供給配管ライン
及びパージガス供給配管ラインに常時ガスが流れている
状態にし、ガスが滞溜することを防止する。この２台の
プロセス装置に同時にプロセスガスを流した状態でいず
れか一方のプロセスガスの供給を停止する場合のガスの
流れは、第８図の場合は第５図又は第６図、第９図の場
合は第５図又は第７図、第１０図の場合は第６図又は第
７図にそれぞれ従う。但しこの操作は、プロセスガスを
停止するラインにプロセスガスが陽圧で残フていると、
プロセスガスがパージガス供給配管ラインに送流する危
険性があるので、プロセスガスを完全に放出してから行
う。

次に３台のプロセス装置３０１，３０２゜３０３に同時
にプロセスガスを供給する場合のガスの流れを第１１図
に示す。バルブ３０８゜３０９．３１０，３１４，３１
５．３１６を開、３１１．３１２，３１３，３１７，３
１８゜３１９を閉の状態でプロセスガスをシリンダーキ
ャビネット配管装置３０７からプロセスガス供給配管ラ
イン３２０、制御ユニット３０４゜３０５．３０６を径
由してプロセス装置３０１゜３０２．３０３にそれぞれ
供給する。このとき、前述同様パージガスはバルブ３２
５開で流量１ｕ／ｍｉｎ程度で流し続け、パージガス供
給配管ラインにガスが滞溜しないようにし、配管内壁か
らの放出ガスによる汚染を防止する。またこのとき、ど
れか１台、もしくは２台のプロセス装置のプロセスガス
供給を停止する場合は、それぞれ第５図、第６図、第７
図、第８図、第９図、第１０図に準する操作を行い、プ
ロセスガス供給配管ライン及びパージガス供給配管ライ
ンに常時ガスが流れているようにする。またこのときも
、プロセスガスがパージガス供給配管ラインへ流れ込ま
ないよう操作は十分注意して行う。

また、６個のバルブを一体化したモノブロックバルブは
１木のガスシリンダーから供給するプロセス装置の台数
によって異なり、第１面ではプロセス装置３台にプロセ
スガスを供給する場合のバルブの構造を示している。

第３図（ａ）はプロセス装置が２台、第３図（ｂ）はプ
ロセス装置が４台の場合のモノブロックバルブの構造の
例を示しており、各図について説明する。

第３図（ａ）において、４０１，４０２゜４０３．４０
４はストップバルブであり、４個のバルブを一体化し、
ガス沸溜部を極力少なくした構造としたモノブロックバ
ルブである。４０５はプロセスガス供給配管ライン、４
０６，４０７は各プロセス装置へプロセスガスを供給す
るライン、４０８はパージガス供給配管ライン、４０９
はパージガス排気ラインである。

第３図（ｂ）において、５０１，５０２゜５０３．５０
４，５０５，５０６，５０７゜５０８はストップバルブ
であり、８個のバルブを一体化したモノブロックバルブ
である。５０９はプロセスガス供給配管ライン、５１０
，５１１゜５１２．５１３はそれぞれプロセス装置へプ
ロセスガスを供給するライン、５１４はパージガス供給
配管ライン、５１５はパージガス排気ラインである。操
作方法は第１図のモノブロックバルブの操作方法に準す
る。このように、モノブロックバルブの構造はプロセス
装置の台数に応じて決定するが、その際、将来の増設等
を考慮しておくとよい。また、複数バルブのモノブロッ
ク化は、ガス配管系の性能向上に有効なだけでなく、そ
の小型化に劇的な効果を発揮する。

以上でプロセスガス供給配管ラインとパージガス供給ラ
インとの縁切りは１個のバルブで行われているが、通常
１００万回以上の開閉動作を保証するストップバルブの
弁座り−ク（スルーリーク）は１ｘｌＯ−’Ｔｏｒｒ−
ｕ／ｓｅｅ程度であり、たとえパージガスがこのオーダ
ーでプロセスガス供給配管ラインへ混入したとしても、
その濃度は数ｐｐｂ以下でありプロセスへの影響は極め
て小さい。しかし、この程度のリーク量でも縁切りが不
十分であると考える場合には、各ストップバルブを二重
に設置する二重切りの構造としてもかまわない。

第１２図は本発明の他の実施例を示すガス供給配管シス
テムの配管図であり、第１図の従来システムを改良する
場合の例である。２０１゜２０２．２０３はプロセス装
置である。２０４゜２０５．２０６はプロセスの供給圧
力、流量等をコントロールする制御ユニットである。２
０７はプロセスガスシリンダーを収納し、プロセスガス
を供給するシリンダーキャビネット配管装置である。２
０８，２０９，２１０，２１１，２１２゜２１３．２１
４，２１５，２１６，２１７゜２１８．２１９，２２０
，２２１，２２７゜２３２はストップバルブである。こ
のうち２０８と２１０と２１２と２１４、及び、２０９
と２１１と２１３と２１５は、それぞれ４個のバルブを
一体化し、ガス沸溜部を極力少なくした構造としたモノ
ブロックバルブである。また、２１６と２１９．２１７
と２２０、及び２１８と２２１はそれぞれ２個のバルブ
を一体化した２連３方バルブである。２２２，２２２°
、２２２”はプロセスガス供給配管ライン、２２３はＡ
ｒなどのパージガス供給配管ライン、２２８，２３３は
パージガス排気ラインであり、これらの各ラインは、も
ちろんガスの使用量にもよるが、通常１／４＃又は３／
８′内面電解研磨５Ｕ３３１６Ｌ管で構成される。２２
４，２２９は排気口からの大気の逆拡散による各ライン
への混入を防止するために十分配管長さを持たせたスパ
イラル状のパイプであり、２２５，２３０はニードルバ
ルブ、２２６，２３１は流量計である。この２２４と２
２５と２２６、及び２２９と２３０と２３１より構成さ
れるパージガス排気システムは、第４図のものと同一の
機能を有し、パージガスはパージガス供給配管ライン２
２３から、２２４゜２２５．２２６，２２７を経由して
、流量１４１／ｍｉｎ以上で常時パージし、配管系にガ
スの沸溜が起こらないようなシステムとする。また、パ
ージガス排気ライン２３３は簡単のために１木で描いて
いるが、３本独立であってもかまわない。

次に第１２図の操作を説明する。ガスの流れているライ
ンを黒く太く描いている。

第１３図は、全プロセス装置が停止している時のガスの
流れを示している。バルブ２０８゜２１０，２０９，２
１１，２１９，２２０゜２２１．２３２を開、２１２，
２１４，２１３゜２１５．２１６，２１７，２１８を閉
の状態でシリンダーキャビネット配管装置からパージ用
ガスをプロセスガス供給配管ライン２２２，２２２’。

２２２°°、制御ユニット２０４，２０５．２０６をそ
れぞれ経由して、パージガス排気ライン２３３へ流量１
１Ｌ　／　ｍ　ｉ　ｎ以上で流すようにし、配管系内の
ガス沸溜による汚染を防止する。

第１４図は、プロセス装置２０１だけにプロセスガスを
供給する場合のガスの流れを示している。バルブ２０８
，２１６開、２１０，２１２゜２１９閉の状態でプロセ
スガスをシリンダーキャビネット配管装置２０７からプ
ロセスガス供給配管ライン２２２、制御ユニット２０４
を経由して、プロセス装置２０１へ供給する。一方、バ
ルブ２１４，２０９，２１１，２２０，２２１゜２３２
開、２１３，２１５，２１７，２１８閉の状態でパージ
ガスをパージガス供給配管ライン２２３から他のプロセ
ス装置のプロセスガス供給配管ライン２２２°、２２２
”、制御ユニット２０５．２０６を経由してパージガス
排気ライン２３３へ流し、流量ｉｎ、／ｍｉｎ以上で放
出し、ガス供給ラインのガスの沸・−溜を防止する。

第１５図はプロセス装置２０２だけにプロセスガスを供
給する場合のガスの流れを示している。

バルブ２１０，２０９，２１７開、２ｏ８゜２１４．２
１３，２１１，２２０閉の状態でプロセスガスをシリン
ダーキャビネット配管装置２０７からプロセスガス供給
配管ライン２２２゜２２２’、制御ユニット２０５を経
由してプロセス装２２０２に供給する。一方、バルブ２
１２゜２１５．２１９，２２１，２３２開、２１６゜２
１８閉の状態でパージガスをパージガス供給配管ライン
２２３から制御ユニット２０４，２０６を経由してパー
ジガス排気ライン２３３へ流量ＩＪＺ／ｍｉｎ以上で放
出し、ガス供給ラインのガスの沸溜を防止する。

第１６図はプロセス装置２０３だけにプロセスガスを供
給する場合のガスの漬れを示している。

バルブ２１０，２１１，２１８開、２０８゜２１４．２
０９，２１５，２２１閉の状態でプロセスガスをシリン
ダーキャビネット配管装置２０７からプロセスガス供給
配管ライン２２２゜２２２’　、２２２”、制御ユニッ
ト２０６を経由してプロセス装置２０２に供給する。一
方、バルブ２１２，２１３，２１９，２２０，２３２開
、２１６．２１７閉の状態でパージガスをパージガス供
給配管ライン２２３から制御ユニット２０４．２０５を
経由してパージガス排気ライン２３３へ流量ｉｎ／ｍｉ
ｎ以上で放出し、ガス供給ラインのガスの沸溜を防止す
る。

次に２台のプロセス装置に同時にプロセスガスを供給す
る場合について説明する。

第１７図はプロセス装置２０１，２０２に同時にプロセ
スガスを供給する場合のガスの流れを示している。バル
ブ２０８，２１０，２０９゜２１６．２１７を開、２１
２，２１４，２１３゜２１１．２１９，２２０を閉の状
態でシリンダーキャビネット配管装置２０７かうプロセ
スガス供給配管ライン２２２，２２２°、制御ユニット
２０４．２０５を経由してプロセス装置２０１゜２０２
にプロセスガスを供給する。一方、バルブ２１５．２２
１，２３３開、２１８閑の状態でパージガスをプロセス
装置２０３のプロセスガス供給配管ライン２２２゛、制
御ユニット２０６を経由しパージガス排気ライン２３３
へ流し、このラインのガスの沸溜を防止する。

第１８図はプロセス装置２０１，２０３に同時にプロセ
スガスを供給する場合のガスの流れを示している。バル
ブ２０８，２１０，２１１゜２１６．２１８を開、２１
２，２１４，２０９゜２１５．２１９，２２１を閉の状
態でシリンダーキャビネット配管装置２０７からプロセ
スガスをプロセス装置２０１，２０３に供給する。一方
、バルブ２１３，２２０，２３２を開、２１７を閉の状
態でパージガスを制御ユニット２０５を経由しパージガ
ス排気ライン２３３へ流し、ガスの沸溜を防止する。

第１９図はプロセス装置２０２，２０３に同時にプロセ
スガスを供給する場合を示している。バルブ２１０，２
０９，２１１，２１７，２１８を開、２０８，２１４，
２１３，２１５，２２０゜２２１を閑の状態でプロセス
ガスをシリンダーキャビネット配管装置２０７からプロ
セスガス供給配管ライン２２２，２２２°、２２２°°
、制御ユニット２０５，２０６を経由してプロセス装置
２０２，２０３に供給する。一方、バルブ２１２．２１
９，２３２を開、２１６を閉の状態でパージガスをパー
ジガス供給配管ライン２２３から制御ユニット２０４を
経由しパージガス排気ライン２３３へ流しガスの沸溜を
防止する。

もちろん２台のプロセス装置へ同時にプロセスガスを供
給していて、片方だけを停止する場合は、それぞれ、第
１４図、第１５図、第１６図に従う。

最後に第２０図に３台のプロセス装置２０１゜２０２．
２０３へ同時にガスを供給する場合のガスの流れを示す
。バルブ２０８，２１０゜２０９．２１１，２１６，２
１７，２１８を開、２１２、　２１４．　２１３．　２
１５．　２１９゜２２０．２２１，２３１を閉の状態で
プロセスガスをシリンダーキャビネット配管装置２０７
からプロセスガス供給配管ライン２２２，２２２’　。

２２２”、制御ユニット２０４，２０５，２０６を経由
して各プロセス装置２０１，２０２゜２０３へ供給する
。このときもちろんパージガスは、前述したように、バ
ルブ２２７を開の状態で常時ｉｆ／ｍｉｎ以上で流して
おくようにし、パージガスの沸溜及び排気系からの大気
の逆拡散による混入を防止し、配管内が汚染されないよ
うにする・　第１図のプロセスガス供給配管の同一個所から複数
のプロセス装置への配管を分岐する方式にくらべて、第
１２図のようにプロセスガス供給配管から各プロセス装
置へ順次分岐して行く方式の方が、準備する部品の種類
が少なくて済み、コスト的には有利である。第１２図か
ら明らかなように４個のバルブを一体化したモノブロッ
クバルブを一種類用意すれば、何台ものプロセス装置へ
のガス供給が行えるからである。

以上、本発明の実施例として第１図、第１２図の配管シ
ステムの説明をした。もちろん、１木のガスシリンダー
から供給するプロセス装置の台数、プロセスガスの供給
方法、供給ラインのパージ方法等が異なるシステムに対
しても、パージガスライン及びプロセスガス供給ライン
等に本発明を用いることが可能である。

なお、ガスシリンダーに充填されたＳｉＨ４゜ＳｉＨ，
、ＳｉＨ，ＣＪＺ、、５ｉｃｆＬ、。

ＣＣｌＬａ　、ＣＦ４　、ＣＦ２　Ｃｆ１２．ＷＦａ　
。

ＮＦ３　、ＡｓＨ３、ＰＨ３、Ｂ２　Ｈｓ　といフた特
殊ガスと呼ばれるプロセスガスを複数のプロセス装置に
供給する件について以上では説明したが、本発明はＮ２
　、Ａｒ、Ｎ２．０２　、Ｈｅといった一般ガスと呼ば
れるプロセスガスの供給配管システムにも適用できるこ
とは言うまでもない。特に、Ｎ２．Ａｒ、Ｎ２といった
プロセスガスは大型の純化器を過した後、各装置に分岐
して供給するのが適例である。０２．Ｈｅもそうした構
成とすることが多い。したがって、本発明はガスシリン
ダーに充填され°Ｃ供給されるプロセスガスだけでなく
、ン夜化ガスタンクやオンサイトプラントから供給され
るプロセスガスについても、そのまま適用できる。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば、配管系をガス供給
配管系の中にガスが流れない部分が一切生じさせないよ
うに設計し組み立てることができる。よって、パージに
使うガスの純度が十分高ければ、ガスシリンダーに詰め
られたプロセスガスの純度をそのまま保ち、プロセス装
置にいついかなる時でも供給することができる。

また、ＳｉＨ４，５ｉ２Ｈｓ、５ｉＣ１４゜ＣＣｌ４　
、ＣＦ４等のプロセスガスに対して、プロセス装置の位
置で５ｐｐｂ以下の水分濃度が実現でき、低温、高選択
性の成膜、エツチングが可能となる。

このように、原料ガス供給系をトータル化かつクリーン
化されたシステムとすることによって、高品質成膜及び
高品質エツチングが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるプロセスガス供給配管システムの
実施例１を示す図、第２図は本発明によるプロセスガス
供給配管システムのプロセス装置への配管方法詳細を示
す図、第３図（ａ）は第１図に示した本発明によるプロ
セスガス供給配管システムにおいて２台のプロセス装置
へガスを供給する場合のモノブロックバルブの構造を示
す図、第３図（ｂ）は第１図に示した本発明によるプロ
セスガス供給配管システムにおいて４台のプロセス装置
へガスを供給する場合のモノブロックバルブの構造を示
す図、第４図乃至第１１図は第１図に示した本発明によ
るプロセスガス供給配管システムの操作例を示す図であ
る。第１２図は本発明によるプロセスガス供給配管シス
テムの実施例２を示す図、第１３図乃至第２０図は第１
２図に示した本発明によるプロセスガス供給配管システ
ムの操作例を示す図である。第２１図は従来のプロセスガス供給配管システムの例を
示す図、第２２図は従来のプロセスガス供給配管システ
ムで露点の変化を測定した結果を示すグラフである。１．２．３・・・プロセス装置、４，５．６・・・制御
ユニット、７・・・シリンダーキャビネット配管装置、
８，９，１０，１１，１２，１３，１４゜１５．１６．
１７・・・ストップバルブ、１８゜１８°、１８°°・
・・プロセスガス供給配管ライン、１９．２０．２１・
・・パージガス排気ライン、１０１・・・プロセス装置
、１０２・・・配管接続継手、１０３・・・２連３方バ
ルブ、１０４・・・プロセスガス供給配管ライン、１０
５・・・パージガス排気ライン、２０１，２０２，２０
３・・・プロセス装置、２０４．２０５，２０６・・・
制御ユニット、２０７・・・シリンダーキャビネット配
管装置、２０８゜２０９．２１０，２１１，２１２，２
１３゜２１４．２１５，２１６，２１７，２１８゜２１
９．２２０，２２１，２２７，２３２・・・ストップバ
ルブ、２２２，２２２’　、２２２°゛・・・プロセス
ガス供給配管ライン、２２３−・・パージガス供給配管
ライン、２２４．２２９・・・スパイラル状のパイプ、
２２５．２３０・・・ニードルバルブ、２２６．２３１
・・・流量計、３０１，３０２゜３０３・・・プロセス
装置、３０４，３０５，３０６・・・制御ユニット、３
０７・・・シリンダーキャビネット配管装置、３０８，
３０９，３１０，３１１゜３１２．３１３，３１４，３
１５，３１６゜３１７．３１８，３１９，３２５，３３
０・・・ストップバルブ、３２３，３２８・・・ニード
ルバルブ、３２４，３２９・・・浮子式流量計、３２２
゜３２７・・・スパイラル状のパイプ、３２０・・・プ
ロセスガス供給配管ライン、３２１・・・パージガス供
給配管ライン、３２６，３３１・・・パージガス排気ラ
イン、４０１，４０２，４０３，４０４・・・ストップ
バルブ、４０５・・・プロセスガス供給配管ライン、４
０６，４０７・・・プロセスガスを供給するライン、４
０８・・・パージガス供給配管ライン、４０９・・・パ
ージガス排気ライン、５０１゜５０２、　５０３．　５
０４．　５０５．　５０６゜５０７．５０８・・・スト
ップバルブ、５ｏ９・・・プロセスガス供給配管ライン
、５１０，５１１゜５１２．５１３・・・プロセスガス
を供給するライン、５１４・・・パージガス供給配管ラ
イン、５１５・・・パージガス排気ライン。第２図第３図（ａ）第３図（ｂ）手続補正歯昭和６３年　５月２０日Ｊ、１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一本のプロセスガス供給配管ラインから少なくと
も２台以上のプロセス装置へプロセスガスを供給するガ
ス配管システムにおいて、前記プロセスガス供給配管ラ
インから分岐されたプロセス装置配管ラインを各々独立
にパージできるようにすべくパージガス配管ラインを設
け、前記プロセスガス供給配管ラインと前記プロセス装
置配管ラインとの分岐点と前記パージガス配管ラインと
を少なくとも四個のバルブで接続したことを特徴とする
プロセスガス供給配管システム。
（２）前記パージガス配管ラインが、少なくとも一個の
流量計及び少なくとも一個の流量制御バルブを介して排
気ラインに接続されていることを特徴とする請求項１記
載のプロセスガス供給配管システム。
（３）前記プロセスガス供給配管ラインの同一の分岐点
から複数の前記プロセス装置配管ラインが分岐されるシ
ステムにおいて、前記分岐点と前記パージガス配管ライ
ンの少なくとも２倍の数のバルブが設置されることを特
徴とする請求項１又は請求項２記載のプロセスガス供給
配管システム。
（４）前記プロセスガス供給配管ラインと前記プロセス
装置配管ラインとの前記分岐点と前記パージガス配管ラ
インとの接続点に設けられた少なくとも四個以上の前記
バルブが、一体に構成されたモノブロックバルブである
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のプロセス
ガス供給配管システム。