半導体製造装置のガス供給システム
【課題】半導体製造装置に腐食性ガスを供給する際に，ガスフィルタでは除去できない揮発性金属成分の混入を防止する。
【解決手段】半導体製造装置（例えば熱処理装置１１０）にガス供給流路２２０を介して腐食性の高いガスを供給可能なガス供給システムであって，ガス供給流路２２０に設けたガスフィルタ２４０と，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０の配設位置よりも下流側に設けられ，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器２５０とを設けた。
【解決手段】半導体製造装置（例えば熱処理装置１１０）にガス供給流路２２０を介して腐食性の高いガスを供給可能なガス供給システムであって，ガス供給流路２２０に設けたガスフィルタ２４０と，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０の配設位置よりも下流側に設けられ，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器２５０とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体製造装置のガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば拡散装置，エッチング装置，スパッタリング装置などの半導体製造装置においては，ガスボンベなどの処理ガス供給源からのガスを半導体製造装置に供給するガス供給システムを備え，このガス供給システムから供給するガスを用いた半導体デバイスを製造するための工程例えば所定のガスを用いた成膜工程，エッチング工程を行うことによって，被処理基板例えば半導体ウエハに対して表面処理などを施すようになっている。
【０００３】
このような半導体ウエハの製造工程においては，処理の種類によって塩素ガスやシラン系のガスなど腐食性の強いガスが使用されるため，ガス供給流路を構成するガス配管材料としては，従来より比較的耐食性の大きい例えばＳＵＳ３１６Ｌを用いるなど，クリーンなガスを供給するために種々の工夫がなされている。例えば塩素系ガス，シラン系ガスを流通させるガス配管の溶接部における腐食対策として，ガス流路の一部又は全部を所定のオーステナイトステンレス鋼で構成するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら，上述のようにガス供給流路を構成するガス配管の構成材料としてステンレス鋼を用いても，腐食性ガスの種類によっては，ガス配管の腐食を完全に抑えることはできず，腐食性ガスがガス配管を構成する金属と反応して不所望の金属化合物が発生したり，ガス配管を腐食させてそのガス配管を構成する金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）が腐食性ガスに混入したりするという問題があった。特にフッ素系の腐食性ガス（ＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスなど）は腐食性が極めて強く，ガス配管にステンレス鋼を用いたとしても，ガス配管の腐食は完全には避けられず，金属成分が腐食性ガスに混入するとともに，ガス配管を構成する金属と反応して不所望の金属化合物（金属フッ化物）を生成する。
【０００５】
こうしてガス供給流路で発生する金属化合物や金属成分などは，ガス供給流路にガスフィルタを設けることで，そのガスフィルタで捕捉させて，半導体製造装置内へ入り込むことを防止することができるとも考えられる。熱処理装置のガス供給路にガスフィルタを設け，そのガスフィルタでパーティクルを捕捉するものとしては特許文献２に記載のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６８８６５号公報
【特許文献２】特開平５−６８８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが，上述したようなガス供給流路内における金属化合物や金属成分は，ガスフィルタで捕捉できる固体金属粒子の状態（例えばパーティクルの状態）で存在するもののみならず，ガスフィルタで捕捉できない揮発性金属成分の状態（例えば気化した状態）で存在するものもあることがわかった。従って，ガス供給流路にガスフィルタを設けただけでは，ガス供給流路で発生した金属化合物や金属成分を十分に除去することはできない。
【０００８】
このようにガスフィルタを通り抜けた揮発性金属成分は，腐食性ガスとともに半導体製造装置内へ入り込んで半導体ウエハ上のパーティクル発生原因になるなどメタルコンタミネーションの問題を引き起こす。
【０００９】
特に，近年では半導体デバイスが高集積化，高性能化が益々進み，このような揮発性金属成分によるメタルコンタミネーションでも製品の歩留まりや品質，信頼性に益々大きな影響を与えるようになってきている。メタルコンタミネーションによるデバイスの不良原因としては，パターン欠陥や電気的特性劣化などがある。
【００１０】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，半導体製造装置に腐食性ガスを供給する際に，ガスフィルタでは除去できない揮発性金属成分の混入を防止できる半導体製造装置のガス供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも下流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器とを備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システムが提供される。
【００１２】
このような本発明によれば，ガス供給流路のガスフィルタよりも下流側に金属成分除去器を設けたことにより，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，固体金属粒子の状態で流通するものについてはガスフィルタで捕捉され除去されるとともに，ガスフィルタで捕捉できずに通過してしまった揮発性金属成分の状態で流通するものについては金属成分除去器内で液化して除去されるので，これらが半導体製造装置に混入することを防止できる。
【００１３】
また，上記金属成分除去器は，例えば前記ガス供給流路の一部を構成するガス流路と，このガス流路の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路を外側から冷却する流路冷却手段とを備える。これによれば，金属成分除去器内のガス流路に流入した揮発性金属成分の状態で流通する金属性の汚染物質を，冷却により液化することができる。
【００１４】
この場合には，上記金属成分除去器の流路冷却手段は，例えば前記金属成分除去器内のガス流路の外側を巻回するように設けられたコイル状冷媒流路に前記冷媒を流通させるようにしてもよい。これにより，ガス流路を効率よく冷却することができ，またコイル状冷媒流路自体がガス流路を流通する腐食性の高いガスと接触することを防止することができる。
【００１５】
また，上記金属成分除去器内のガス流路は，例えば鉛直に配設し，前記ガス供給流路を流通するガスが，前記ガス流路の下方の側部から流入して上方の側部から流出されるようにするとともに，前記ガス流路の下端を開口して液溜り室を連通させるようにしてもよい。このように金属成分除去器のガス流路を鉛直に設けてその外側からガス流路を冷却することによって，液化した揮発性金属成分をその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分を効率よく除去することができる。
【００１６】
また，上記金属成分除去器内のガス流路は，例えば流入側流路と流出側流路に分けてそれぞれ鉛直に配設し，前記流入側流路の上方の側部からガスが流入するようにし，前記流入側流路の下方は液溜り室に連通させるように構成し，前記流出側流路の下方は前記液溜り室に連通させて，前記流出側流路の上方の側部からガスが流出するように構成するようにしてもよい。これにより，液化した揮発性金属成分をその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分を効率よく除去することができる。
【００１７】
また，上記ガス供給流路から供給するガスは，例えばフッ素系の腐食性ガスである。このような腐食性ガスとしては，例えばＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスのいずれか又はこれらを含む混合ガスである。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも上流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を前記ガスフィルタで捕捉可能な固体金属化合物に化学変化させるガスを添加する添加ガス供給手段と，を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システムが提供される。上記ガス供給流路から供給するガスは，例えばフッ素系の腐食性ガスである。また，例えば添加ガスは例えばＯ２ガスである。
【００１９】
このような本発明によれば，ガス供給流路のガスフィルタよりも上流側から添加ガスが供給されるので，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，揮発性金属成分の状態で流通する場合でも，その添加ガスと反応して固体金属化合物（例えば固体金属酸化物）に変化する。この固体金属化合物の状態であれば，固体金属粒子の状態で流通するものとともにガスフィルタで捕捉できるので，ガスフィルタでの除去が可能となるので，これらが半導体製造装置に混入することを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，固体金属粒子の状態で流通している場合のみならず，揮発性金属成分の状態で流通している場合でも，半導体製造装置に流入する前に除去することができる。このように，ガス供給流路を流通する金属性の汚染物質の状態如何に拘らず半導体製造装置に混入することを防止できる。
装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態にかかる半導体製造装置の構成例）
まず，本発明を第１実施形態にかかる半導体製造装置について図面を参照しながら説明する。ここでは，半導体製造装置として，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）に対して所定の熱処理を行う熱処理装置を例に挙げて説明する。図１は，第１実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す図である。熱処理装置１００は，ウエハＷに対して処理（例えば熱処理）を行う処理部としての熱処理部１１０を備える。熱処理部１１０は例えば図１に示すように反応容器（処理容器）又は反応室（処理室）を構成する縦型の反応チューブ１１２で構成される。この反応チューブ１１２内にはウエハＷを多数枚搭載した保持具１１４を搬入できるようになっている。熱処理部１１０には，反応チューブ１１２内の排気を行う排気系１２０と，反応チューブ１１２内に所定のガスをガス供給流路２２０を介して供給するためのガス供給系２００と，反応チューブ１１２の外側に配設された図示しない加熱手段（例えばヒータ）とを備える。
【００２３】
熱処理部１１０は，反応チューブ１１２内にウエハＷを多数枚搭載した保持具１１４を搬入した状態で，ガス供給系２００により反応チューブ１１２内に所定のガスを供給するとともに排気系１２０により反応チューブ１１２内の排気を行いながら，加熱手段により反応チューブ１１２の外側から加熱することによりウエハＷに対して所定の熱処理を行うようになっている。
【００２４】
排気系１２０は，例えば真空ポンプなどで構成される真空排気手段１２４を反応チューブ１１２の天井に排気管１２２を介して接続して構成される。なお，図１では図示を省略しているが，排気系１２０の排気管１２２は，バイパスラインを介してガス供給系２００に迂回して接続している。このバイパスラインは，例えばガス供給流路２２０の上流側部位にバイパス管で接続して構成される。バイパス管の排気系側には排気側バイパス遮断弁が接続しており，バイパス管のガス供給系２００側には供給側バイパス遮断弁が接続している。
【００２５】
（第１実施形態にかかるガス供給システムの構成例）
次に，第１実施形態にかかるガス供給システムの１例としてのガス供給系２００について説明する。ガス供給系２００は，例えばＨＦ，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３などのフッ素系の腐食性ガスを充填したボンベよりなるガス供給源２１０を備える。この腐食性ガスは，例えばウエハＷに処理を行う処理ガスとして用いたり，クリーニングガスとして用いたりすることができる。このガス供給源２１０にはガス供給流路２２０の一端が接続しており，このガス供給流路２２０の他端は反応チューブ１１２にガスを導入するためのノズル（例えばインジェクタ）２０２に接続されている。これにより，ガス供給源２１０からのガスは，ガス供給流路２２０を介して反応チューブ１１２内に供給される。
【００２６】
ガス供給流路２２０には複数の流体制御機器が介装されている。本実施形態はこのような流体制御機器として例えば，図１に示すガス供給流路２２０の上流側から下流側へ向けて順番に，減圧弁（レギュレータ）２３０，圧力計（ＰＴ）２３２，第１遮断弁（バルブ）２３４，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６，第２遮断弁（バルブ）２３８，ガスフィルタ（ＦＥ）２４０などが設けられている。
【００２７】
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６は，ガス供給源２１０から反応チューブ１１２内に供給するガス流量を調整するものである。ガスフィルタ（ＦＥ）２４０は，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる固体の金属粒子などのパーティクルを捕捉する。
【００２８】
さらに，第１実施形態にかかるガス供給流路２２０には，ガスフィルタ２４０よりも下流側に金属成分除去器２５０が設けられている。この金属成分除去器２５０は，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる揮発性の金属成分を液化させて捕集するものであり，その具体的な構成例は後述する。
【００２９】
これらの流体制御機器は，例えばガス配管や内部に流路を形成した流路ブロックなどで接続されて，ガス供給流路２２０が構成される。これらのガス配管や流路ブロックは，例えば比較的耐食性の大きいＳＵＳ３１６Ｌで構成される。
【００３０】
このように構成された第１実施形態にかかるガス供給系２００では，例えば反応チューブ１１２内のクリーニングを行う際に，ガス供給源２１０からフッ素系ガス例えばＦ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６により所定の流量に調整されて反応チューブ１１２に供給される。
【００３１】
このとき，ガス供給流路２２０のガス配管や流路ブロックの流路内を流通するＦ２ガスは極めて腐食性が高いので，ガス配管や流路ブロックを構成する金属を腐食させて，不所望の金属化合物（金属フッ化物）が発生したり，そのガス配管や流路ブロックを構成する金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）がＦ２ガスに混入したりする。
【００３２】
このようなガス供給流路２２０内に含まれる金属化合物や金属成分は，例えば図２に示すように，固体金属粒子Ｐの状態（パーティクルの状態）で存在するものと，揮発性金属成分ｑの状態（例えば気化した状態）で存在するものとがある。これらのうち，固体金属粒子Ｐについては，ガスフィルタ２４０で捕捉されるので，ガスフィルタ２４０よりも下流側には流出しないのに対して，揮発性金属成分ｑについては，ガスフィルタ２４０で捕捉できないので，ガスフィルタ２４０よりも下流側に流出してしまう。
【００３３】
このため，もし仮に従来のようにガス供給流路２２０にガスフィルタ２４０を設けただけでは，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑは，Ｆ２ガスとともに反応チューブ１１２内へ入り込んでウエハＷ上のパーティクル発生原因になるなどメタルコンタミネーションの問題を引き起こす。
【００３４】
そこで，本実施形態では，ガスフィルタ２４０の他に，その下流側に金属成分除去器２５０を設けて，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑを除去することにより，揮発性金属成分ｑが反応チューブ１１２内に混入することを防止できるようになっている。
【００３５】
金属成分除去器２５０は，例えば図２に示すように，パイプ状の枠体２５２と，その枠体２５２の内部に設けられ，ガス供給流路２２０の一部を構成するガス流路２５４と，このガス流路２５４の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路２５４を外側から冷却する流路冷却手段２５６とを備える。流路冷却手段２５６は，例えば図示しない媒体供給源から所定の温度に調整された冷媒がガス流路２５４の外周を流通するようになっている。この冷媒は，ガス流路２５４内に含まれる揮発性金属成分ｑのみが液化される温度に調整される。
【００３６】
ガス流路２５４の途中には，流路冷却手段２５６により冷却されて液化した揮発性金属成分をガス流路２５４から排出するドレーン２５７が形成されている。このドレーン２５７には液状の揮発性金属成分を溜める液溜り室２５８が連通されており，液溜り室２５８に溜った液状の揮発性金属成分を排出する排出口２５９が形成されている。排出口２５９には例えば排出パイプが接続されており，液状の揮発性金属成分が再び気化してガス流路２５４に逆流しないように排出される。
【００３７】
このような金属成分除去器２５０においては，例えば図２に示すように，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑは，金属成分除去器２５０のガス流路２５４内で流路冷却手段２５６によって冷却されて液化される。これに対して，ガス流路２５４内のＦ２ガスのガス成分は液化されることなく，金属成分除去器２５０のガス流路２５４を通り抜ける。そして，ガス流路２５４内で液化した揮発性金属成分ｑは，ドレーン２５７を介して液溜り室２５８に溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００３８】
こうして，ガスフィルタ２４０では除去できずに通り抜けた揮発性金属成分ｑは，金属成分除去器２５０により液化されて除去されるので，揮発性金属成分ｑが反応チューブ１１２内に混入することを防止できる。
【００３９】
なお，金属成分除去器２５０の流路冷却手段２５６は，図２に示すものに限られるものでなく，例えば図３に示すようにガス流路２５４の外側を巻回するコイル状冷媒流路２５５に冷媒を流通させるように構成してもよい。このようなコイル状冷媒流路２５５を冷媒が流通することにより，ガス流路２５４を効率よく冷却することができる。なお，図３では，ガス流路２５４内の作用説明を分かり易くするため，コイル状冷媒流路２５５の巻回部分を点線で表している（後述する図４，図５についても同様）。
【００４０】
また，このように冷媒を流通させるコイル状冷媒流路２５５をガス流路２５４の外側に設けることにより，コイル状冷媒流路２５５自体がガス流路２５４を流通する腐食性の高いガスと接触することを防止することができる。これにより，金属成分除去器２５０内で腐食性ガスがコイル状冷媒流路２５５を腐食させて別のコンタミネーションが発生することを防止できる。
【００４１】
ここで，金属成分除去器２５０の他の構成例について図面を参照しながら説明する。図４は，金属成分除去器２５０の他の構成例を示す図である。上述した図２，図３に示すものは，金属成分除去器２５０内のガス流路２５４を水平に設けた場合の構成例であるが，図４に示すものは，金属成分除去器２５０内のガス流路２５４を鉛直に設けた場合の構成例である。
【００４２】
具体的には図４に示す金属成分除去器２５０は，その枠体２５２内に鉛直にガス流路２５４を設け，その下端の開口部に液溜り室２５８を連通するとともに，ガス流路２５４の上端は水平に屈曲して，金属成分除去器２５０の側部に開口するようになっている。このガス流路２５４には，冷媒を流通させるコイル状冷媒流路２５５が鉛直方向に巻回して設けられている。
【００４３】
ガスフィルタ２４０を通ってガス供給流路２２０を流通するガスは，ガス流路２５４の下方の側部から金属成分除去器２５０内に流入し，ガス流路２５４に沿って鉛直上方に向い，ガス流路２５４の上端の水平屈曲部に沿って，金属成分除去器２５０の側部から流出し，反応チューブ１１２に向けて流通する。このとき，コイル状冷媒流路２５５に冷媒が流通することにより，ガス流路２５４内を流通するガスに含まれる揮発性金属成分ｑは冷却されて液化し，その自重でガス流路２５４の下方の液溜り室２５８に落下して溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００４４】
このように，金属成分除去器２５０のガス流路２５４を鉛直に設けてその外側からコイル状冷媒流路２５５で冷却することによって，液化した揮発性金属成分ｑをその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分ｑを効率よく除去することができる。
【００４５】
なお，このような鉛直にガス流路２５４を設ける金属成分除去器２５０としては，図４に示すものに限られるものではなく，例えば図５に示すようにガス流路２５４をさらに流入側流路２６２と流出側流路２６４に分けて構成するようにしてもよい。
【００４６】
具体的には，例えば図５に示すように，流入側流路２６２の上端を水平に屈曲させて金属成分除去器２５０の側部からガスが流入するようにし，流入側流路２６２の下端は液溜り室２５８に連通させるように構成する。一方，流出側流路２６４の下端は液溜り室２５８に連通させて，流出側流路２６４の上端を水平に屈曲させて金属成分除去器２５０の側部からガスが流出するように構成する。この場合，コイル状冷媒流路２５５は，図５に示すように流入側流路２６２の外側に設けるようにしてもよく，また流出側流路２６４の外側に設けるようにしてもよい。さらに，流入側流路２６２の外側と流出側流路２６４の外側の両方にコイル状冷媒流路２５５を設けるようにしてもよい。
【００４７】
このような図５に示す金属成分除去器２５０によれば，ガスフィルタ２４０を通ってガス供給流路２２０を流通するガスは，流入側流路２６２の上端の水平屈曲部から金属成分除去器２５０内に流入し，流入側流路２６２に沿って鉛直下方に向い，液溜り室２５８の空間を介して，流出側流路２６４の下端に流入する。そして，流出側流路２６４に沿って鉛直上方に向い，流出側流路２６４の上端の水平屈曲部に沿って金属成分除去器２５０の側部から流出し，反応チューブ１１２に向けて流通する。このとき，コイル状冷媒流路２５５に冷媒が流通することにより，流入側流路２６２内を流通するガスに含まれる揮発性金属成分ｑは冷却されて液化し，その自重で流入側流路２６２の下方の液溜り室２５８に落下して溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００４８】
図５に示す金属成分除去器２５０においても，図４に示す金属成分除去器２５０と同様に，液化した揮発性金属成分ｑをその自重で落下させることができるので，液化した揮発性金属成分ｑを効率よく除去することができる。
【００４９】
（第２実施形態にかかるガス供給システムの構成例）
次に，第２実施形態にかかるガス供給システムの構成例について図面を参照しながら説明する。図６は第２実施形態にかかるガス供給システムを適用した半導体製造装置としての熱処理装置の構成例を示す図である。図６において，図１に示すものと実質的に同一の機能を有するものについては，同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
第１実施形態では，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも下流側にコンタミネーションの原因となる揮発性金属成分を除去する金属成分除去器２５０を設けた場合について説明したが，第２実施形態では，金属成分除去器２５０を設ける代りに，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側に，揮発性金属成分ｑをガスフィルタ２４０で捕捉可能な固体金属化合物に変化させるガスを添加する添加ガス供給手段を設けた場合について説明する。
【００５１】
具体的には添加ガス供給手段は，図６に示すように，添加ガスを充填したボンベよりなる添加ガス供給源３１０を備える。この添加ガスは，ガス供給流路２２０に含まれる揮発性金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）と酸化反応，還元反応などの化学反応を起して固体金属化合物に変化させるガスが使用される。このような添加ガスとしては，酸素（Ｏ２）ガスが挙げられる。このＯ２ガスは，揮発性金属成分を酸化させて固体金属化合物である固体金属酸化物に変化させることができる。
【００５２】
添加ガス供給源３１０には添加ガス供給流路３２０の一端が接続しており，この添加ガス供給流路３２０の他端は，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側例えばガス供給流路２２０の第１遮断弁（バルブ）２３４とマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６との間に接続される。
【００５３】
添加ガス供給流路３２０には，複数の流体制御機器が介装されている。例えば，図６に示す添加ガス供給流路３２０の上流側から下流側へ向けて順番に，減圧弁（レギュレータ）３３０，圧力計（ＰＴ）３３２，第１遮断弁（バルブ）３３４，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６，逆止弁３３７，第２遮断弁（バルブ）３３８などが設けられている。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６は，添加ガス供給流路３２０を介してガス供給流路２２０に添加する添加ガスの流量を調整するものである。
【００５４】
このように構成された第２実施形態にかかるガス供給系２００では，例えば反応チューブ１１２内のクリーニングを行う際に，ガス供給源２１０からは，フッ素系ガス例えばＦ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６により流量が調整されて反応チューブ１１２に供給される。また，添加ガス供給源３１０からは，添加ガス例えばＯ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６により所定の流量に調整されて，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側（ここでは第１遮断弁（バルブ）２３４とマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６との間）に供給される。
【００５５】
すると，腐食性の高いＦ２ガスがガス供給流路２２０を流通するので，第１実施形態と同様にＦ２ガスがガス供給流路２２０を構成するガス配管や流路ブロックを構成する金属を腐食させて，ガス供給流路２２０内には例えば図７に示すように，金属化合物や金属成分が固体金属粒子Ｐの状態（例えばパーティクルの状態）で存在するとともに，揮発性金属成分ｑの状態（例えば気化した状態）で存在する。
【００５６】
このとき，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側から添加ガスとしてＯ２ガスが供給されるので，図７に示すように，揮発性金属成分ｑは酸化して固体金属酸化物Ｑに変化する。この固体金属酸化物（固体金属化合物）の状態であれば，ガスフィルタ２４０で捕捉できるので，ガスフィルタ２４０での除去が可能となる。
【００５７】
このように，揮発性金属成分ｑをガスフィルタ２４０で捕捉可能な固体金属酸化物Ｑに変化させて除去することができるので，ガスフィルタ２４０よりも下流側の反応チューブ１１２内に揮発性金属成分ｑが混入することを防止することができる。
【００５８】
なお，添加ガスは揮発性金属成分の化学反応でそのほとんどは使用されることになるが，クリーニングガスやプロセスガスとともに反応チューブ１１２内に混入される虞もあるので，多少反応チューブ１１２内に混入されても，反応チューブ１１２内で行われる処理に影響を与えないような種類のガスを添加ガスとして選択することが好ましい。また，添加ガスの流量は，揮発性金属成分ｑを固体金属化合物Ｑに変化させる程度の微量で足りる。これにより，添加ガスがクリーニングガスやプロセスガスとともに反応チューブ１１２内に混入しても，反応チューブ１１２内で行われるクリーニングやプロセス処理に影響を与えることはない。
【００５９】
上述した第１，第２実施形態にかかるガス供給系２００には，これらの配管や反応チューブ１１２内をパージするＮ２ガスなどのパージガスを供給する図示しないパージガス供給系を設けてもよい。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば上記実施形態では，半導体製造装置として熱処理装置を例に挙げて説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，ガスを導入して基板などの処理を行う半導体製造装置であれば，様々な種類の半導体製造装置に適用することができる。例えば半導体製造装置として熱処理装置の他に，エッチング装置や成膜装置などに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，半導体製造装置のガス供給システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す図である。
【図２】同実施形態における金属成分除去器の概略構成と作用を説明するための図である。
【図３】図２に示す金属成分除去器の変形例を説明するための図である。
【図４】同実施形態における金属成分除去器でガス配管を鉛直に配設した場合の概略構成と作用を説明するための図である。
【図５】図４に示す金属成分除去器の変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる熱処理装置のガス供給系の構成例を示す図である。
【図７】同実施形態における作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 熱処理装置
１１０ 熱処理部
１１２ 反応チューブ
１１４ 保持具
１２０ 排気系
１２２ 排気管
１２４ 真空排気手段
２００ ガス供給系
２０２ ノズル
２１０ ガス供給源
２２０ ガス供給流路
２３０ 減圧弁（レギュレータ）
２３２ 圧力計（ＰＴ）
２３４ 第１遮断弁（バルブ）
２３６ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２３８ 第２遮断弁（バルブ）
２４０ ガスフィルタ
２５０ 金属成分除去器
２５２ 枠体
２５４ ガス流路
２５５ コイル状冷媒流路
２５６ 流路冷却手段
２５７ ドレーン
２５８ 液溜り室
２５９ 排出口
２６２ 流入側流路
２６４ 流出側流路
３１０ 添加ガス供給源
３２０ 添加ガス供給流路
３３０ 減圧弁（レギュレータ）
３３２ 圧力計（ＰＴ）
３３４ 第１遮断弁（バルブ）
３３６ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
３３７ 逆止弁
３３８ 第２遮断弁（バルブ）
Ｐ 固体金属粒子
ｑ 揮発性金属成分
Ｑ 固体金属酸化物
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，半導体製造装置のガス供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば拡散装置，エッチング装置，スパッタリング装置などの半導体製造装置においては，ガスボンベなどの処理ガス供給源からのガスを半導体製造装置に供給するガス供給システムを備え，このガス供給システムから供給するガスを用いた半導体デバイスを製造するための工程例えば所定のガスを用いた成膜工程，エッチング工程を行うことによって，被処理基板例えば半導体ウエハに対して表面処理などを施すようになっている。
【０００３】
このような半導体ウエハの製造工程においては，処理の種類によって塩素ガスやシラン系のガスなど腐食性の強いガスが使用されるため，ガス供給流路を構成するガス配管材料としては，従来より比較的耐食性の大きい例えばＳＵＳ３１６Ｌを用いるなど，クリーンなガスを供給するために種々の工夫がなされている。例えば塩素系ガス，シラン系ガスを流通させるガス配管の溶接部における腐食対策として，ガス流路の一部又は全部を所定のオーステナイトステンレス鋼で構成するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら，上述のようにガス供給流路を構成するガス配管の構成材料としてステンレス鋼を用いても，腐食性ガスの種類によっては，ガス配管の腐食を完全に抑えることはできず，腐食性ガスがガス配管を構成する金属と反応して不所望の金属化合物が発生したり，ガス配管を腐食させてそのガス配管を構成する金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）が腐食性ガスに混入したりするという問題があった。特にフッ素系の腐食性ガス（ＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスなど）は腐食性が極めて強く，ガス配管にステンレス鋼を用いたとしても，ガス配管の腐食は完全には避けられず，金属成分が腐食性ガスに混入するとともに，ガス配管を構成する金属と反応して不所望の金属化合物（金属フッ化物）を生成する。
【０００５】
こうしてガス供給流路で発生する金属化合物や金属成分などは，ガス供給流路にガスフィルタを設けることで，そのガスフィルタで捕捉させて，半導体製造装置内へ入り込むことを防止することができるとも考えられる。熱処理装置のガス供給路にガスフィルタを設け，そのガスフィルタでパーティクルを捕捉するものとしては特許文献２に記載のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−６８８６５号公報
【特許文献２】特開平５−６８８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが，上述したようなガス供給流路内における金属化合物や金属成分は，ガスフィルタで捕捉できる固体金属粒子の状態（例えばパーティクルの状態）で存在するもののみならず，ガスフィルタで捕捉できない揮発性金属成分の状態（例えば気化した状態）で存在するものもあることがわかった。従って，ガス供給流路にガスフィルタを設けただけでは，ガス供給流路で発生した金属化合物や金属成分を十分に除去することはできない。
【０００８】
このようにガスフィルタを通り抜けた揮発性金属成分は，腐食性ガスとともに半導体製造装置内へ入り込んで半導体ウエハ上のパーティクル発生原因になるなどメタルコンタミネーションの問題を引き起こす。
【０００９】
特に，近年では半導体デバイスが高集積化，高性能化が益々進み，このような揮発性金属成分によるメタルコンタミネーションでも製品の歩留まりや品質，信頼性に益々大きな影響を与えるようになってきている。メタルコンタミネーションによるデバイスの不良原因としては，パターン欠陥や電気的特性劣化などがある。
【００１０】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，半導体製造装置に腐食性ガスを供給する際に，ガスフィルタでは除去できない揮発性金属成分の混入を防止できる半導体製造装置のガス供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも下流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器とを備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システムが提供される。
【００１２】
このような本発明によれば，ガス供給流路のガスフィルタよりも下流側に金属成分除去器を設けたことにより，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，固体金属粒子の状態で流通するものについてはガスフィルタで捕捉され除去されるとともに，ガスフィルタで捕捉できずに通過してしまった揮発性金属成分の状態で流通するものについては金属成分除去器内で液化して除去されるので，これらが半導体製造装置に混入することを防止できる。
【００１３】
また，上記金属成分除去器は，例えば前記ガス供給流路の一部を構成するガス流路と，このガス流路の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路を外側から冷却する流路冷却手段とを備える。これによれば，金属成分除去器内のガス流路に流入した揮発性金属成分の状態で流通する金属性の汚染物質を，冷却により液化することができる。
【００１４】
この場合には，上記金属成分除去器の流路冷却手段は，例えば前記金属成分除去器内のガス流路の外側を巻回するように設けられたコイル状冷媒流路に前記冷媒を流通させるようにしてもよい。これにより，ガス流路を効率よく冷却することができ，またコイル状冷媒流路自体がガス流路を流通する腐食性の高いガスと接触することを防止することができる。
【００１５】
また，上記金属成分除去器内のガス流路は，例えば鉛直に配設し，前記ガス供給流路を流通するガスが，前記ガス流路の下方の側部から流入して上方の側部から流出されるようにするとともに，前記ガス流路の下端を開口して液溜り室を連通させるようにしてもよい。このように金属成分除去器のガス流路を鉛直に設けてその外側からガス流路を冷却することによって，液化した揮発性金属成分をその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分を効率よく除去することができる。
【００１６】
また，上記金属成分除去器内のガス流路は，例えば流入側流路と流出側流路に分けてそれぞれ鉛直に配設し，前記流入側流路の上方の側部からガスが流入するようにし，前記流入側流路の下方は液溜り室に連通させるように構成し，前記流出側流路の下方は前記液溜り室に連通させて，前記流出側流路の上方の側部からガスが流出するように構成するようにしてもよい。これにより，液化した揮発性金属成分をその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分を効率よく除去することができる。
【００１７】
また，上記ガス供給流路から供給するガスは，例えばフッ素系の腐食性ガスである。このような腐食性ガスとしては，例えばＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスのいずれか又はこれらを含む混合ガスである。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも上流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を前記ガスフィルタで捕捉可能な固体金属化合物に化学変化させるガスを添加する添加ガス供給手段と，を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システムが提供される。上記ガス供給流路から供給するガスは，例えばフッ素系の腐食性ガスである。また，例えば添加ガスは例えばＯ２ガスである。
【００１９】
このような本発明によれば，ガス供給流路のガスフィルタよりも上流側から添加ガスが供給されるので，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，揮発性金属成分の状態で流通する場合でも，その添加ガスと反応して固体金属化合物（例えば固体金属酸化物）に変化する。この固体金属化合物の状態であれば，固体金属粒子の状態で流通するものとともにガスフィルタで捕捉できるので，ガスフィルタでの除去が可能となるので，これらが半導体製造装置に混入することを防止できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば，ガス供給流路を例えば極めて腐食性の強いガスが流通したときに発生する被処理基板に対する金属性の汚染物質が，固体金属粒子の状態で流通している場合のみならず，揮発性金属成分の状態で流通している場合でも，半導体製造装置に流入する前に除去することができる。このように，ガス供給流路を流通する金属性の汚染物質の状態如何に拘らず半導体製造装置に混入することを防止できる。
装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２２】
（第１実施形態にかかる半導体製造装置の構成例）
まず，本発明を第１実施形態にかかる半導体製造装置について図面を参照しながら説明する。ここでは，半導体製造装置として，基板例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する。）に対して所定の熱処理を行う熱処理装置を例に挙げて説明する。図１は，第１実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す図である。熱処理装置１００は，ウエハＷに対して処理（例えば熱処理）を行う処理部としての熱処理部１１０を備える。熱処理部１１０は例えば図１に示すように反応容器（処理容器）又は反応室（処理室）を構成する縦型の反応チューブ１１２で構成される。この反応チューブ１１２内にはウエハＷを多数枚搭載した保持具１１４を搬入できるようになっている。熱処理部１１０には，反応チューブ１１２内の排気を行う排気系１２０と，反応チューブ１１２内に所定のガスをガス供給流路２２０を介して供給するためのガス供給系２００と，反応チューブ１１２の外側に配設された図示しない加熱手段（例えばヒータ）とを備える。
【００２３】
熱処理部１１０は，反応チューブ１１２内にウエハＷを多数枚搭載した保持具１１４を搬入した状態で，ガス供給系２００により反応チューブ１１２内に所定のガスを供給するとともに排気系１２０により反応チューブ１１２内の排気を行いながら，加熱手段により反応チューブ１１２の外側から加熱することによりウエハＷに対して所定の熱処理を行うようになっている。
【００２４】
排気系１２０は，例えば真空ポンプなどで構成される真空排気手段１２４を反応チューブ１１２の天井に排気管１２２を介して接続して構成される。なお，図１では図示を省略しているが，排気系１２０の排気管１２２は，バイパスラインを介してガス供給系２００に迂回して接続している。このバイパスラインは，例えばガス供給流路２２０の上流側部位にバイパス管で接続して構成される。バイパス管の排気系側には排気側バイパス遮断弁が接続しており，バイパス管のガス供給系２００側には供給側バイパス遮断弁が接続している。
【００２５】
（第１実施形態にかかるガス供給システムの構成例）
次に，第１実施形態にかかるガス供給システムの１例としてのガス供給系２００について説明する。ガス供給系２００は，例えばＨＦ，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３などのフッ素系の腐食性ガスを充填したボンベよりなるガス供給源２１０を備える。この腐食性ガスは，例えばウエハＷに処理を行う処理ガスとして用いたり，クリーニングガスとして用いたりすることができる。このガス供給源２１０にはガス供給流路２２０の一端が接続しており，このガス供給流路２２０の他端は反応チューブ１１２にガスを導入するためのノズル（例えばインジェクタ）２０２に接続されている。これにより，ガス供給源２１０からのガスは，ガス供給流路２２０を介して反応チューブ１１２内に供給される。
【００２６】
ガス供給流路２２０には複数の流体制御機器が介装されている。本実施形態はこのような流体制御機器として例えば，図１に示すガス供給流路２２０の上流側から下流側へ向けて順番に，減圧弁（レギュレータ）２３０，圧力計（ＰＴ）２３２，第１遮断弁（バルブ）２３４，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６，第２遮断弁（バルブ）２３８，ガスフィルタ（ＦＥ）２４０などが設けられている。
【００２７】
マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６は，ガス供給源２１０から反応チューブ１１２内に供給するガス流量を調整するものである。ガスフィルタ（ＦＥ）２４０は，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる固体の金属粒子などのパーティクルを捕捉する。
【００２８】
さらに，第１実施形態にかかるガス供給流路２２０には，ガスフィルタ２４０よりも下流側に金属成分除去器２５０が設けられている。この金属成分除去器２５０は，ガス供給流路２２０を流通するガスに含まれる揮発性の金属成分を液化させて捕集するものであり，その具体的な構成例は後述する。
【００２９】
これらの流体制御機器は，例えばガス配管や内部に流路を形成した流路ブロックなどで接続されて，ガス供給流路２２０が構成される。これらのガス配管や流路ブロックは，例えば比較的耐食性の大きいＳＵＳ３１６Ｌで構成される。
【００３０】
このように構成された第１実施形態にかかるガス供給系２００では，例えば反応チューブ１１２内のクリーニングを行う際に，ガス供給源２１０からフッ素系ガス例えばＦ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６により所定の流量に調整されて反応チューブ１１２に供給される。
【００３１】
このとき，ガス供給流路２２０のガス配管や流路ブロックの流路内を流通するＦ２ガスは極めて腐食性が高いので，ガス配管や流路ブロックを構成する金属を腐食させて，不所望の金属化合物（金属フッ化物）が発生したり，そのガス配管や流路ブロックを構成する金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）がＦ２ガスに混入したりする。
【００３２】
このようなガス供給流路２２０内に含まれる金属化合物や金属成分は，例えば図２に示すように，固体金属粒子Ｐの状態（パーティクルの状態）で存在するものと，揮発性金属成分ｑの状態（例えば気化した状態）で存在するものとがある。これらのうち，固体金属粒子Ｐについては，ガスフィルタ２４０で捕捉されるので，ガスフィルタ２４０よりも下流側には流出しないのに対して，揮発性金属成分ｑについては，ガスフィルタ２４０で捕捉できないので，ガスフィルタ２４０よりも下流側に流出してしまう。
【００３３】
このため，もし仮に従来のようにガス供給流路２２０にガスフィルタ２４０を設けただけでは，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑは，Ｆ２ガスとともに反応チューブ１１２内へ入り込んでウエハＷ上のパーティクル発生原因になるなどメタルコンタミネーションの問題を引き起こす。
【００３４】
そこで，本実施形態では，ガスフィルタ２４０の他に，その下流側に金属成分除去器２５０を設けて，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑを除去することにより，揮発性金属成分ｑが反応チューブ１１２内に混入することを防止できるようになっている。
【００３５】
金属成分除去器２５０は，例えば図２に示すように，パイプ状の枠体２５２と，その枠体２５２の内部に設けられ，ガス供給流路２２０の一部を構成するガス流路２５４と，このガス流路２５４の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路２５４を外側から冷却する流路冷却手段２５６とを備える。流路冷却手段２５６は，例えば図示しない媒体供給源から所定の温度に調整された冷媒がガス流路２５４の外周を流通するようになっている。この冷媒は，ガス流路２５４内に含まれる揮発性金属成分ｑのみが液化される温度に調整される。
【００３６】
ガス流路２５４の途中には，流路冷却手段２５６により冷却されて液化した揮発性金属成分をガス流路２５４から排出するドレーン２５７が形成されている。このドレーン２５７には液状の揮発性金属成分を溜める液溜り室２５８が連通されており，液溜り室２５８に溜った液状の揮発性金属成分を排出する排出口２５９が形成されている。排出口２５９には例えば排出パイプが接続されており，液状の揮発性金属成分が再び気化してガス流路２５４に逆流しないように排出される。
【００３７】
このような金属成分除去器２５０においては，例えば図２に示すように，ガスフィルタ２４０を通り抜けた揮発性金属成分ｑは，金属成分除去器２５０のガス流路２５４内で流路冷却手段２５６によって冷却されて液化される。これに対して，ガス流路２５４内のＦ２ガスのガス成分は液化されることなく，金属成分除去器２５０のガス流路２５４を通り抜ける。そして，ガス流路２５４内で液化した揮発性金属成分ｑは，ドレーン２５７を介して液溜り室２５８に溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００３８】
こうして，ガスフィルタ２４０では除去できずに通り抜けた揮発性金属成分ｑは，金属成分除去器２５０により液化されて除去されるので，揮発性金属成分ｑが反応チューブ１１２内に混入することを防止できる。
【００３９】
なお，金属成分除去器２５０の流路冷却手段２５６は，図２に示すものに限られるものでなく，例えば図３に示すようにガス流路２５４の外側を巻回するコイル状冷媒流路２５５に冷媒を流通させるように構成してもよい。このようなコイル状冷媒流路２５５を冷媒が流通することにより，ガス流路２５４を効率よく冷却することができる。なお，図３では，ガス流路２５４内の作用説明を分かり易くするため，コイル状冷媒流路２５５の巻回部分を点線で表している（後述する図４，図５についても同様）。
【００４０】
また，このように冷媒を流通させるコイル状冷媒流路２５５をガス流路２５４の外側に設けることにより，コイル状冷媒流路２５５自体がガス流路２５４を流通する腐食性の高いガスと接触することを防止することができる。これにより，金属成分除去器２５０内で腐食性ガスがコイル状冷媒流路２５５を腐食させて別のコンタミネーションが発生することを防止できる。
【００４１】
ここで，金属成分除去器２５０の他の構成例について図面を参照しながら説明する。図４は，金属成分除去器２５０の他の構成例を示す図である。上述した図２，図３に示すものは，金属成分除去器２５０内のガス流路２５４を水平に設けた場合の構成例であるが，図４に示すものは，金属成分除去器２５０内のガス流路２５４を鉛直に設けた場合の構成例である。
【００４２】
具体的には図４に示す金属成分除去器２５０は，その枠体２５２内に鉛直にガス流路２５４を設け，その下端の開口部に液溜り室２５８を連通するとともに，ガス流路２５４の上端は水平に屈曲して，金属成分除去器２５０の側部に開口するようになっている。このガス流路２５４には，冷媒を流通させるコイル状冷媒流路２５５が鉛直方向に巻回して設けられている。
【００４３】
ガスフィルタ２４０を通ってガス供給流路２２０を流通するガスは，ガス流路２５４の下方の側部から金属成分除去器２５０内に流入し，ガス流路２５４に沿って鉛直上方に向い，ガス流路２５４の上端の水平屈曲部に沿って，金属成分除去器２５０の側部から流出し，反応チューブ１１２に向けて流通する。このとき，コイル状冷媒流路２５５に冷媒が流通することにより，ガス流路２５４内を流通するガスに含まれる揮発性金属成分ｑは冷却されて液化し，その自重でガス流路２５４の下方の液溜り室２５８に落下して溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００４４】
このように，金属成分除去器２５０のガス流路２５４を鉛直に設けてその外側からコイル状冷媒流路２５５で冷却することによって，液化した揮発性金属成分ｑをその自重で落下させることができるので，揮発性金属成分ｑを効率よく除去することができる。
【００４５】
なお，このような鉛直にガス流路２５４を設ける金属成分除去器２５０としては，図４に示すものに限られるものではなく，例えば図５に示すようにガス流路２５４をさらに流入側流路２６２と流出側流路２６４に分けて構成するようにしてもよい。
【００４６】
具体的には，例えば図５に示すように，流入側流路２６２の上端を水平に屈曲させて金属成分除去器２５０の側部からガスが流入するようにし，流入側流路２６２の下端は液溜り室２５８に連通させるように構成する。一方，流出側流路２６４の下端は液溜り室２５８に連通させて，流出側流路２６４の上端を水平に屈曲させて金属成分除去器２５０の側部からガスが流出するように構成する。この場合，コイル状冷媒流路２５５は，図５に示すように流入側流路２６２の外側に設けるようにしてもよく，また流出側流路２６４の外側に設けるようにしてもよい。さらに，流入側流路２６２の外側と流出側流路２６４の外側の両方にコイル状冷媒流路２５５を設けるようにしてもよい。
【００４７】
このような図５に示す金属成分除去器２５０によれば，ガスフィルタ２４０を通ってガス供給流路２２０を流通するガスは，流入側流路２６２の上端の水平屈曲部から金属成分除去器２５０内に流入し，流入側流路２６２に沿って鉛直下方に向い，液溜り室２５８の空間を介して，流出側流路２６４の下端に流入する。そして，流出側流路２６４に沿って鉛直上方に向い，流出側流路２６４の上端の水平屈曲部に沿って金属成分除去器２５０の側部から流出し，反応チューブ１１２に向けて流通する。このとき，コイル状冷媒流路２５５に冷媒が流通することにより，流入側流路２６２内を流通するガスに含まれる揮発性金属成分ｑは冷却されて液化し，その自重で流入側流路２６２の下方の液溜り室２５８に落下して溜り，排出口２５９からガス流路２５４の外に排出される。
【００４８】
図５に示す金属成分除去器２５０においても，図４に示す金属成分除去器２５０と同様に，液化した揮発性金属成分ｑをその自重で落下させることができるので，液化した揮発性金属成分ｑを効率よく除去することができる。
【００４９】
（第２実施形態にかかるガス供給システムの構成例）
次に，第２実施形態にかかるガス供給システムの構成例について図面を参照しながら説明する。図６は第２実施形態にかかるガス供給システムを適用した半導体製造装置としての熱処理装置の構成例を示す図である。図６において，図１に示すものと実質的に同一の機能を有するものについては，同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
第１実施形態では，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも下流側にコンタミネーションの原因となる揮発性金属成分を除去する金属成分除去器２５０を設けた場合について説明したが，第２実施形態では，金属成分除去器２５０を設ける代りに，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側に，揮発性金属成分ｑをガスフィルタ２４０で捕捉可能な固体金属化合物に変化させるガスを添加する添加ガス供給手段を設けた場合について説明する。
【００５１】
具体的には添加ガス供給手段は，図６に示すように，添加ガスを充填したボンベよりなる添加ガス供給源３１０を備える。この添加ガスは，ガス供給流路２２０に含まれる揮発性金属成分（Ｆｅ，Ｃｒ，Ｎｉなど）と酸化反応，還元反応などの化学反応を起して固体金属化合物に変化させるガスが使用される。このような添加ガスとしては，酸素（Ｏ２）ガスが挙げられる。このＯ２ガスは，揮発性金属成分を酸化させて固体金属化合物である固体金属酸化物に変化させることができる。
【００５２】
添加ガス供給源３１０には添加ガス供給流路３２０の一端が接続しており，この添加ガス供給流路３２０の他端は，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側例えばガス供給流路２２０の第１遮断弁（バルブ）２３４とマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６との間に接続される。
【００５３】
添加ガス供給流路３２０には，複数の流体制御機器が介装されている。例えば，図６に示す添加ガス供給流路３２０の上流側から下流側へ向けて順番に，減圧弁（レギュレータ）３３０，圧力計（ＰＴ）３３２，第１遮断弁（バルブ）３３４，マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６，逆止弁３３７，第２遮断弁（バルブ）３３８などが設けられている。マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６は，添加ガス供給流路３２０を介してガス供給流路２２０に添加する添加ガスの流量を調整するものである。
【００５４】
このように構成された第２実施形態にかかるガス供給系２００では，例えば反応チューブ１１２内のクリーニングを行う際に，ガス供給源２１０からは，フッ素系ガス例えばＦ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６により流量が調整されて反応チューブ１１２に供給される。また，添加ガス供給源３１０からは，添加ガス例えばＯ２ガスがマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３６により所定の流量に調整されて，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側（ここでは第１遮断弁（バルブ）２３４とマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２３６との間）に供給される。
【００５５】
すると，腐食性の高いＦ２ガスがガス供給流路２２０を流通するので，第１実施形態と同様にＦ２ガスがガス供給流路２２０を構成するガス配管や流路ブロックを構成する金属を腐食させて，ガス供給流路２２０内には例えば図７に示すように，金属化合物や金属成分が固体金属粒子Ｐの状態（例えばパーティクルの状態）で存在するとともに，揮発性金属成分ｑの状態（例えば気化した状態）で存在する。
【００５６】
このとき，ガス供給流路２２０のガスフィルタ２４０よりも上流側から添加ガスとしてＯ２ガスが供給されるので，図７に示すように，揮発性金属成分ｑは酸化して固体金属酸化物Ｑに変化する。この固体金属酸化物（固体金属化合物）の状態であれば，ガスフィルタ２４０で捕捉できるので，ガスフィルタ２４０での除去が可能となる。
【００５７】
このように，揮発性金属成分ｑをガスフィルタ２４０で捕捉可能な固体金属酸化物Ｑに変化させて除去することができるので，ガスフィルタ２４０よりも下流側の反応チューブ１１２内に揮発性金属成分ｑが混入することを防止することができる。
【００５８】
なお，添加ガスは揮発性金属成分の化学反応でそのほとんどは使用されることになるが，クリーニングガスやプロセスガスとともに反応チューブ１１２内に混入される虞もあるので，多少反応チューブ１１２内に混入されても，反応チューブ１１２内で行われる処理に影響を与えないような種類のガスを添加ガスとして選択することが好ましい。また，添加ガスの流量は，揮発性金属成分ｑを固体金属化合物Ｑに変化させる程度の微量で足りる。これにより，添加ガスがクリーニングガスやプロセスガスとともに反応チューブ１１２内に混入しても，反応チューブ１１２内で行われるクリーニングやプロセス処理に影響を与えることはない。
【００５９】
上述した第１，第２実施形態にかかるガス供給系２００には，これらの配管や反応チューブ１１２内をパージするＮ２ガスなどのパージガスを供給する図示しないパージガス供給系を設けてもよい。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６１】
例えば上記実施形態では，半導体製造装置として熱処理装置を例に挙げて説明したが，必ずしもこれに限定されるものではなく，ガスを導入して基板などの処理を行う半導体製造装置であれば，様々な種類の半導体製造装置に適用することができる。例えば半導体製造装置として熱処理装置の他に，エッチング装置や成膜装置などに適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は，半導体製造装置のガス供給システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱処理装置の構成例を示す図である。
【図２】同実施形態における金属成分除去器の概略構成と作用を説明するための図である。
【図３】図２に示す金属成分除去器の変形例を説明するための図である。
【図４】同実施形態における金属成分除去器でガス配管を鉛直に配設した場合の概略構成と作用を説明するための図である。
【図５】図４に示す金属成分除去器の変形例を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態にかかる熱処理装置のガス供給系の構成例を示す図である。
【図７】同実施形態における作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００ 熱処理装置
１１０ 熱処理部
１１２ 反応チューブ
１１４ 保持具
１２０ 排気系
１２２ 排気管
１２４ 真空排気手段
２００ ガス供給系
２０２ ノズル
２１０ ガス供給源
２２０ ガス供給流路
２３０ 減圧弁（レギュレータ）
２３２ 圧力計（ＰＴ）
２３４ 第１遮断弁（バルブ）
２３６ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
２３８ 第２遮断弁（バルブ）
２４０ ガスフィルタ
２５０ 金属成分除去器
２５２ 枠体
２５４ ガス流路
２５５ コイル状冷媒流路
２５６ 流路冷却手段
２５７ ドレーン
２５８ 液溜り室
２５９ 排出口
２６２ 流入側流路
２６４ 流出側流路
３１０ 添加ガス供給源
３２０ 添加ガス供給流路
３３０ 減圧弁（レギュレータ）
３３２ 圧力計（ＰＴ）
３３４ 第１遮断弁（バルブ）
３３６ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）
３３７ 逆止弁
３３８ 第２遮断弁（バルブ）
Ｐ 固体金属粒子
ｑ 揮発性金属成分
Ｑ 固体金属酸化物
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，
前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，
前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも下流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器と，
を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システム。
【請求項２】
前記金属成分除去器は，前記ガス供給流路の一部を構成するガス流路と，このガス流路の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路を外側から冷却する流路冷却手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記金属成分除去器の流路冷却手段は，前記金属成分除去器内のガス流路の外側を巻回するように設けられたコイル状冷媒流路に前記冷媒を流通させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項４】
前記金属成分除去器内のガス流路は鉛直に配設し，前記ガス供給流路を流通するガスが，前記ガス流路の下方の側部から流入して上方の側部から流出されるようにするとともに，前記ガス流路の下端を開口して液溜り室を連通させたことを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項５】
前記金属成分除去器内のガス流路は，流入側流路と流出側流路に分けてそれぞれ鉛直に配設し，
前記流入側流路の上方の側部からガスが流入するようにし，前記流入側流路の下方は液溜り室に連通させるように構成し，
前記流出側流路の下方は前記液溜り室に連通させて，前記流出側流路の上方の側部からガスが流出するように構成することを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項６】
前記ガス供給流路から供給するガスは，フッ素系の腐食性ガスであることを特徴とする請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項７】
前記腐食性ガスは，ＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスのいずれか又はこれらを含む混合ガスであることを特徴とする請求項６に記載のガス供給システム。
【請求項８】
半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，
前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，
前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも上流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を前記ガスフィルタで捕捉可能な固体金属化合物に化学変化させるガスを添加する添加ガス供給手段と，
を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システム。
【請求項９】
前記ガス供給流路から供給するガスは，フッ素系の腐食性ガスであることを特徴とする請求項８に記載のガス供給システム。
【請求項１０】
前記添加ガスは，Ｏ２ガスであることを特徴とする請求項８に記載のガス供給システム。
【請求項１】
半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，
前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，
前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも下流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を液化させて除去する金属成分除去器と，
を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システム。
【請求項２】
前記金属成分除去器は，前記ガス供給流路の一部を構成するガス流路と，このガス流路の外側に冷媒を流通させて，そのガス流路を外側から冷却する流路冷却手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のガス供給システム。
【請求項３】
前記金属成分除去器の流路冷却手段は，前記金属成分除去器内のガス流路の外側を巻回するように設けられたコイル状冷媒流路に前記冷媒を流通させるようにしたことを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項４】
前記金属成分除去器内のガス流路は鉛直に配設し，前記ガス供給流路を流通するガスが，前記ガス流路の下方の側部から流入して上方の側部から流出されるようにするとともに，前記ガス流路の下端を開口して液溜り室を連通させたことを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項５】
前記金属成分除去器内のガス流路は，流入側流路と流出側流路に分けてそれぞれ鉛直に配設し，
前記流入側流路の上方の側部からガスが流入するようにし，前記流入側流路の下方は液溜り室に連通させるように構成し，
前記流出側流路の下方は前記液溜り室に連通させて，前記流出側流路の上方の側部からガスが流出するように構成することを特徴とする請求項２に記載のガス供給システム。
【請求項６】
前記ガス供給流路から供給するガスは，フッ素系の腐食性ガスであることを特徴とする請求項５に記載のガス供給システム。
【請求項７】
前記腐食性ガスは，ＨＦガス，Ｆ２ガス，ＣｌＦ３ガスのいずれか又はこれらを含む混合ガスであることを特徴とする請求項６に記載のガス供給システム。
【請求項８】
半導体製造装置にガス供給流路を介して所定のガスを供給する半導体製造装置のガス供給システムであって，
前記ガス供給流路に設けたガスフィルタと，
前記ガス供給流路の前記ガスフィルタの配設位置よりも上流側に設けられ，前記ガス供給流路を流通するガスに含まれる揮発性金属成分を前記ガスフィルタで捕捉可能な固体金属化合物に化学変化させるガスを添加する添加ガス供給手段と，
を備えたことを特徴とする半導体製造装置のガス供給システム。
【請求項９】
前記ガス供給流路から供給するガスは，フッ素系の腐食性ガスであることを特徴とする請求項８に記載のガス供給システム。
【請求項１０】
前記添加ガスは，Ｏ２ガスであることを特徴とする請求項８に記載のガス供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２６２９６５（Ｐ２００８−２６２９６５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０２５５６（Ｐ２００７−１０２５５６）
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月３０日（２００８．１０．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１０日（２００７．４．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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