(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス導入配管へのガスの付着による導入ガス濃度の変化を防止するためにガス導入配管を約５００ｋＨｚの周波数で超音波振動させた状態でガスを送ることを特徴とするガス導入方法。
【請求項２】
超音波振動子をガス導入配管に取り付けて超音波振動をガス導入配管に与えてガス導入配管を超音波振動させることを特徴とする請求項１に記載のガス導入方法。
【請求項３】
ガス導入配管自体が外部より与えられる超音波エネルギによって超音波振動することを特徴とする請求項１に記載のガス導入方法。
【請求項４】
半導体ガスがガス導入配管を流れる時にガス導入配管にガスが付着することを防止するためにガス導入配管を約５００ｋＨｚの周波数で超音波振動させながらガスをガス導入配管に導入するガス導入装置。
【請求項５】
超音波振動子をガス導入配管に取り付けて超音波振動をガス導入配管に与えてガス導入配管を超音波振動させることを特徴とする請求項４に記載のガス導入装置。
【請求項６】
ガス導入配管自体が外部より与えられる超音波エネルギによって超音波振動することを特徴とする請求項４に記載のガス導入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガス導入方法およびガス導入装置に関し、特に、ガス導入配管を通過するガスの配管内壁への付着防止に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば半導体装置の製造におけるリソグラフィプロセスでは、所定の回路素子を形成する半導体ウエハの主平面の薄膜上にレジストを塗布し、必要な部分を感光させて現像し、残ったレジストをマスクとして薄膜の一部をエッチングし、最後にこのレジストを取り除いている。したがって、薄膜を正しく必要な形状にエッチングできるかどうかはレジストの性能如何によることが多い。そして、塗布されたレジストの性能を評価する方法としては、半導体ウエハを加熱して発生する吸着性ガスをガス分析装置に導入し、これを計測、評価することが考えられる。
【０００３】
また、高密度・超微細な半導体素子を高歩留まりで製造するために、半導体ウエハ上に形成された薄膜をエッチングするプロセスにおいては、チャンバ内で発生する不純物ガスを高精度で測定し、これを管理、制御することが考えられる。
【０００４】
さらに、半導体の製造工程においては様々な半導体用ガスが用いられているが、これらのガスは可能な限り純度が高いことが必要とされるのみならず、供給量は高精度に制御されることが要求される。
【０００５】
このように、発生したガスの分析や半導体用ガスの供給には、処理室からガス分析装置へガスを導入するために、あるいはガス供給部から処理室へガスを供給するために、両者を連通するガス導入配管が設けられている。
【０００６】
ここで、たとえば半導体ウエハを加熱して発生する吸着性ガスを処理室からガス分析装置に導入する際に見られるように、途中に設けられたガス導入配管の温度が運ばれるガスの温度よりも低い場合には、ガスがガス導入配管の配管内壁に付着する現象が発生する。ガスの一部が配管内壁に付着した場合には、ガス分析装置における分析データが不正確となって所望の品質を作り込むことができなくなったり、あるいは、処理室内に導入されるガス供給量にバラツキが生じて安定的に高品質の半導体装置を製造することができなくなる。
【０００７】
そこで、ガス導入配管の配管内壁へのガスの付着を防止するための技術として、たとえば、半導体基板技術研究会発行、「ウルトラクリーンテクノロジー」第３巻、第５号（１９９１年１２月２５日発行）、Ｐ５１〜Ｐ５２において、大気圧イオン化質量分析装置による高純度窒素ガス中の１０〜５００ｐｐｂの微量水分の検量線作成法で、ガス導入配管の全体にヒータを取り付ける技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにガス導入配管を加熱制御する技術によれば、配管内壁へのガスの付着は防止されるものの、ガス導入配管を通してガスを導入する際に、熱によりガスの圧力が上昇して配管出口で濃度変化が発生し、ガスを高精度に取り込むことができなくなる。また、ガスの温度が上昇することで流体粘度が変化し、同様に、配管出口で濃度変化が発生してガスを高精度に取り込むことができなくなる。
【０００９】
したがって、やはりガスは正確に導入されているとは言えず、ガス分析データやガス供給量の信頼性は依然として十分とはいえないものであった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ガス導入配管を通過するガスの配管内壁への付着やガス導入配管の加熱による濃度変化を防止することのできる技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【００１３】
すなわち、本発明によるガス導入方法は、ガス導入配管を超音波振動させた状態でガスを送るものである。この場合のガス導入配管の周波数は、約５００ｋＨｚとすることが望ましい。
【００１４】
また、本発明によるガス導入配管は、ガス導入配管へのガスの付着による導入ガス濃度の変化を防止するために超音波振動子が取り付けられているもの、あるいはガス導入配管自体が超音波振動子により構成されているものである。これらの場合において、前記した超音波振動子による周波数は約５００ｋＨｚとすることが望ましい。
【００１５】
そして、本発明によるガス導入装置は、半導体ガスがガス導入配管を流れる時にガス導入配管にガスが付着することを防止するためにガス導入配管を超音波振動させながらガスをガス導入配管に導入するものである。
【００１６】
【作用】
上記した手段によれば、ガス導入配管を超音波振動させることにより、通過するガスがガス導入配管内の配管内壁へ付着して損失が生じることがない。また、ガス導入配管を加熱することがないので、ガス圧の上昇や流体粘度の変化による配管出口付近での濃度変化が発生することもない。
【００１７】
したがって、ガス導入配管を通過するガスが配管内壁へ付着したり加熱により濃度変化することがないので、成分を変化させることなく正確にガスを流通させることが可能になる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１は本発明の一実施例であるガス導入配管が用いられたガス導入装置を示す概略図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３は図１のガス導入配管によるガス分子の流れを示す説明図である。
【００２０】
本実施例のガス導入装置は、たとえば半導体装置の製造に用いられるもので、リソグラフィプロセスにおいてレジストの塗布された半導体ウエハ１を加熱し、これによって発生するガスの成分をガス分析部２で分析してレジストの性能を評価するものである。
【００２１】
半導体ウエハ１が収納されているチャンバ３内にはヒータ４が設けられており、図示しないレジストが塗布された半導体ウエハ１をこのヒータ４上に載置して加熱することによって吸着性のガスが発生されるようになっている。
【００２２】
チャンバ３はガス導入配管５によってマスフローコントローラ６に連通されている。このマスフローコントローラ６は、コントロールバルブ（図示せず）の開度を変化させて通過するガスの流量を制御するもので、チャンバ３内のガスはこのマスフローコントローラ６によって所定の設定量に絞られる。
【００２３】
そして、ガスの流量を制御するマスフローコントローラ６は、同様にガス導入配管５によってガス分析部２に連通されている。このガス分析部２は、たとえば１気圧付近での化学反応を利用したイオン源を有する大気圧イオン化質量分析計（Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ  −  ＡＰＩＭＳ）  であり、ガス内に含まれる不純物をｐｐｔ（１／１  兆）  レベルで分析してレジストの性能を評価するものである。
【００２４】
ここで、ガス導入配管５は、図２に示すように、円筒形の断面形状を有し、超音波振動子により構成されている。すなわち、配管内壁が電解研磨されたステンレスチューブよりなるガス導入配管５が超音波発振器７と電気的に接続されており、この超音波発振器７から供給された電気エネルギーによって超音波振動子であるガス導入配管５が機械的に超音波振動するものである。
【００２５】
超音波発振器７によるガス導入配管５の周波数は、たとえば約５００ｋＨｚに設定されている。この値は、ガス導入配管５の配管内壁にＨ  ２  Ｏ  が水素結合で付着し、配管内壁と１分子層のＨ  ２  Ｏ  とを切り離すエネルギーを周波数に変換して決定されたものである。そして、図３に示すように、このようなガス導入配管５により、該ガス導入配管５の配管内壁に付着しようとしたガス分子８は超音波振動Ｆによって弾かれるようにして離反し、ガス分析部２（図１）に送られる。
【００２６】
ガスの分析データにより半導体ウエハ１上のレジストが所望の性能を有していると判断されると、図示しないフォトマスクにより必要な部分を感光させて現像し、残ったレジストをマスクとして薄膜の一部をエッチングし、最後にこのレジストを取り除く。そして、このような工程を繰り返し行うことで半導体ウエハ１上に所定の回路素子が形成されることになる。
【００２７】
このように、本実施例に示すガス導入装置によれば、ガス導入配管５を超音波振動子により構成し、これを例えば約５００ｋＨｚで振動させることにより、このガス導入配管５内を通過するガスはガス導入配管５の配管内壁へ付着して損失が生じることなくガス分析部２に到達する。また、ガス導入配管５を加熱することなくガスの配管内壁への付着が防止できるので、ガス圧の上昇や流体粘度の変化による配管出口付近での濃度変化が発生することもない。
【００２８】
したがって、チャンバ３内で発生したガスを高精度でガス分析部２に取り込むことが可能になり、該ガス分析部２で分析されたデータは十分な信頼性を有するものとなる。よって、的確なレジストの性能評価が可能になり、製造された半導体装置の歩留まりの向上を図ることができる。
【００２９】
（実施例２）
図４は本発明の他の実施例であるガス導入配管が用いられたガス導入装置を示す概略図である。
【００３０】
本実施例のガス導入装置は、たとえば半導体装置の製造において、ガス供給部９からウエハ処理部１０にエッチング用の反応性ガスを供給するプラズマエッチング装置（ガス使用装置）で、ウエハ処理部１０へのガスの供給量を制御するために、前記した実施例１と同様のマスフローコントローラ６が用いられている。そして、ガス供給部９とマスフローコントローラ６、およびマスフローコントローラ６とウエハ処理部１０とは、それぞれガス導入配管１５によって連通されている。なお、符号１１は排気管であり、ウエハ処理部１０内で使用されたガスがこの排気管１１を通って排気されるようになっている。
【００３１】
ここで、本実施例のガス導入配管１５のたとえば２箇所には超音波振動子１６が取り付けられている。そして、超音波発振器７と電気的に接続され、この超音波発振器７から供給された電気エネルギーによってたとえば約５００ｋＨｚで振動する超音波振動子１６の振動によってガス導入配管１５が超音波振動するようになっている。なお、ガス供給部９とマスフローコントローラ６との間にもガス導入配管１５を取り付けてもよい。また、取り付けられる超音波振動子１６は、ガス導入配管１５の長さに応じて適当な数だけ設けることができ、本実施例のような２箇所に限定されるものではない。
【００３２】
このように、ガス導入配管１５に超音波振動子１６を取り付けることによっても、このガス導入配管１５内を通過するガスは配管内壁へ付着することがなく、また、ガス圧の上昇や流体粘度の変化による配管出口付近での濃度変化が発生することもない。
【００３３】
したがって、本実施例に示すガス導入装置によれば、ガス供給部９からのガスを高精度でウエハ処理部１０に供給することが可能になり、適切な環境下におけるウエハ処理が可能になる。
【００３４】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００３５】
たとえば、ガス導入配管５，１５の周波数である約５００ｋＨｚは、採り得る様々な周波数の一例を示すものであり、これに限定される趣旨のものではない。
【００３６】
また、本実施例によるガス導入配管５，１５の配管内壁は電解研磨されているものであるが、これに不動態処理（すなわち、酸化処理炉にセットしてドライ雰囲気下で行う酸化処理）を施してもよい。
【００３７】
さらに、以上の説明では、主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である半導体装置を製造するガス導入装置について説明したが、さらに、他の種々の分野のガス導入装置として適用することが可能である。
【００３８】
したがって、ガス導入配管５，１５を通過するガスは加熱されたレジストなどから発生するガスやたとえばＳｉＨ  ４  、ＰＨ３  、ＨＣｌ  あるいはＮＨ３  などの各種の半導体ガスに限定されるものではなく、他の種々のガスとすることが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。
【００４０】
（１）．すなわち、本発明のガス導入技術によれば、ガス導入配管を超音波振動させることにより、通過するガスがガス導入配管内の配管内壁への付着して損失が生じることがない。また、ガス導入配管を加熱することがないので、ガス圧の上昇や流体粘度の変化による配管出口付近での濃度変化が発生することもない。したがって、ガス導入配管を通過するガスが配管内壁へ付着したり加熱により濃度変化することないので、成分を変化させることなく正確にガスを流通させることが可能になる。
【００４１】
（２）．よって、このガス導入配管を用いたガス導入装置としてのガス分析装置にあっては、チャンバ内で発生したガスを高精度でガス分析部に取り込むことが可能になり、ガス分析部で得られたデータの信頼性が向上する。
【００４２】
（３）．また、このガス導入配管を用いたガス導入装置としてのガス使用装置にあっては、ガス供給部からのガスを高精度で導入することが可能になり、適切な環境下における処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１によるガス導入配管が用いられたガス導入装置を示す概略図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図である。
【図３】図１のガス導入配管によるガス分子の流れを示す説明図である。
【図４】本発明の実施例２によるガス導入配管が用いられたガス導入装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１        半導体ウエハ
２        ガス分析部
３        チャンバ
４        ヒータ
５        ガス導入配管
６        マスフローコントローラ
７        超音波発振器
８        ガス分子
９        ガス供給部
１０    ウエハ処理部
１１    排気管
１５    ガス導入配管
１６    超音波振動子
Ｆ        超音波振動
【図１】
0003614192.tif 000002
【図２】
0003614192.tif 000003
【図３】
0003614192.tif 000004
【図４】
0003614192.tif 000005