(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が出力ガスを発生するガス発生器（４３）を有する複数のガス発生器ユニット（４ａ〜４ｆ）を備えるガス発生装置であって、
前記複数のガス発生器ユニット間で共有され、前記複数のガス発生器ユニットに複数の交流電圧を供給する多交流電源部（３００１，３００１Ｃ）と、
前記複数のガス発生器ユニット間で共有され、前記複数のガス発生器ユニットが供給する原料ガス、及び、前記複数のガス発生器ユニットが発生する出力ガスを制御するガス制御部（３００３，３００３Ｂ，３００３Ｃ）とを備え、
前記ガス制御部は、
前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットに入力される原料ガスの流量である原料ガス流量を制御する、複数のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）（３８ａ〜３８ｆ）と、
前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットのガス発生器内の圧力である内部圧力を制御する、複数のオートプレッシャコントローラ（ＡＰＣ）（３０１ａ〜３０１ｆ）と、
前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットのガス発生器が出力する出力ガスの濃度を検出濃度として検出する、複数のガス濃度計（３９ａ〜３９ｆ）とを含み、
前記ガス発生装置は、
前記多交流電源部に対する交流電力制御動作を実行する交流電源制御部（３００２，３００２Ｃ）をさらに備え、
前記交流電力制御動作は、前記複数の交流電圧に関し、少なくとも、対応するガス濃度計で検出された検出濃度に基づき、対応する交流電圧の電力量を制御する動作を含み、
前記複数のガス発生器ユニット、前記多交流電源部、前記ガス制御部及び前記交流電源制御部が一体的に設けられる、
ガス発生装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス発生装置であって、
前記複数のＭＦＣはそれぞれ原料ガス流量を検出ガス流量として検出し、前記複数のＡＰＣはそれぞれ対応するガス発生器ユニットの出力側の圧力を検出圧力として検出し、
前記交流電力制御動作は、対応するＭＦＣで検出された検出ガス流量に加え、対応するガス濃度計で検出された検出濃度、及び、対応するＡＰＣで検出された検出圧力に基づき、対応する交流電圧の電力量を制御する、
ガス発生装置。
【請求項３】
請求項１記載のガス発生装置であって、
前記原料ガスは酸素ガスを含み、前記出力ガスはオゾンガスを含み、
前記ガス発生器は酸素ガスからオゾンガスを発生するオゾン発生器であり、前記複数のガス発生器ユニットは複数のオゾンガス発生器ユニットである、
ガス発生装置。
【請求項４】
請求項１記載のガス発生装置であって、
前記原料ガスは互いに異なる複数種の原料ガスを含み、
前記ガス制御部（３００３Ｂ，３００３Ｃ）は、前記複数種の原料ガスがそれぞれ前記複数のガス発生器ユニットのうち対応するガス発生器ユニットに供給されるように設けられた原料ガス経路を有し、
前記出力ガスは前記複数種の原料ガスに対応した複数種の出力ガスを含む、
ガス発生装置。
【請求項５】
請求項４記載のガス発生装置であって、
前記複数種の原料ガスは、酸素ガスである第１の部分原料ガスと、炭素系ガス、水素系ガス、窒素系ガス及びフッ素系ガスのうち少なくとも一つである第２の部分原料ガスを前記第１の部分原料ガスに添加した混合原料ガスを含む、
ガス発生装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうち、いずれか１項に記載のガス発生装置であって、
前記複数のガス発生器ユニット、前記多交流電源部、前記ガス制御部及び前記交流電源制御部とは分離して外部に設けられ、ガス発生器を有する外部ガス発生器ユニット（４ｇ）をさらに備え、
前記多交流電源部（３００１Ｃ）は、前記外部ガス発生器ユニットに外部交流電圧をさらに供給し、
前記ガス制御部（３００３Ｃ）は、前記外部ガス発生器ユニットが発生する出力ガスを制御し、
前記ガス制御部は、
前記外部ガス発生器ユニットに入力される原料ガスの流量である原料ガス流量を制御する、外部用ＭＦＣ（３８ｇ）と、
前記外部ガス発生器ユニットのガス発生器内の圧力である内部圧力を制御する外部用ＡＰＣ（３０１ｇ）とをさらに含み、
前記外部用ＭＦＣは前記外部ガス発生器ユニットに入力される原料ガス流量を外部検出ガス流量として検出し、前記外部用ＡＰＣは前記外部ガス発生器ユニットの入力側の圧力を外部検出圧力として検出し、
前記交流電源制御部（３００２Ｃ）が実行する前記交流電力制御動作は、前記外部用ＭＦＣで検出された外部検出ガス流量、及び前記外部用ＡＰＣで検出された外部検出圧力に基づき、前記外部交流電圧の電力量を制御する動作をさらに含む、
ガス発生装置。
【請求項７】
請求項６記載のガス発生装置であって、
前記複数のガス発生器ユニットが発生する出力ガスは、オゾンガス、酸素ガス、水素ガス、窒素ガス及びフッ素ガスのうち、いずれか一つを含み、
前記外部ガス発生器ユニットが発生する出力ガスは、酸素ラジカルガス、水素ラジカルガス、窒素ラジカルガス、フッ素ラジカルガスのうち、少なくとも一つのラジカルガスを含み、
前記外部ガス発生器ユニットは、外部のガス処理装置に直接ラジカルガスを出力するように、前記ガス処理装置に直結される、
ガス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のガス発生器ユニットを搭載したガス発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、ウェハー面に対しドライ洗浄やエッチング処理やレジスト剥離処理や絶縁薄膜処理を実行する際、放電を利用した、発生したガス濃度、流量が異なるガス発生器等、様々なガス発生器が利用されており、複数の半導体製造工程で、複数のガス発生器が求められるようになりつつある。【０００３】
半導体製造処理工程等で代表されるオゾン等のガスの供給を必要とする多ガス処理工程に対して複数のガスを供給する場合を考える。この場合、多ガス処理工程に対応して、各々がガス発生器、ガス発生用電源、流量コントローラ（ＭＦＣ）等を含む複数のガス発生機構を設け、各ガス発生機構が独立して対応するガス供給システムを構築することが一般的に考えられる。【０００４】
すなわち、ガス供給システムは、多ガス処理工程に対応すべく、ガス発生器、ガス発生用電源、原料ガス流量をコントロールするＭＦＣ等を介してガス発生器に供給する原料ガス配管系統、ガス発生器から発生したガスを出力されるガスに対し発生ガスの濃度検知器、流量計を有した出力ガス配管系統等を、それぞれ複数設ける必要がある。【０００５】
このような多ガス処理工程に対応する、放電等によるガス発生システムを構築するには、非常に大きなスペースを要し、さらに、多ガス処理工程に対し統合的な制御を行って、発生したガスを供給するシステムを構築する場合、さらに大きなシステム構成になり、コスト面や配置スペース等の問題点があり実用上不利な点が多々あった。【０００６】
従来、多ガス処理工程に対応する第１世代のガス発生装置は、ガス発生器ユニット、ガス発生用電源ユニット、ガス制御ユニット、及び電気制御ユニットからなるユニット群を複数台搭載することにより実現していた。なお、ガス制御ユニットは、原料ガス流量をコントロールするＭＦＣ等を介してガス発生器に供給する原料ガス配管系統、ガス発生ユニット内のガス発生器から発生したガスである出力ガスに対する濃度検知器、流量計を有した出力ガス配管系統等を一体化させたユニットである。電気制御ユニットは、ガス制御ユニット及び出力ガスの濃度やガス量を制御するユニットである。【０００７】
このような第１世代のガス発生装置は、上述したユニット群を複数設けて構成する必要があり、装置構成が大きくなるため、ユニット群の数を多くすることが困難であった。【０００８】
多ガス処理工程に対応する第２世代のガス発生装置において、多ガス処理工程へのガス供給方式としてオゾンガス供給があり、複数台のガス発生器ユニットを搭載したガス発生装置にとして、例えば、特許文献１に開示のオゾン・システムや、特許文献２に開示のオゾンガス供給システムが挙げられる。【０００９】
例えば、特許文献１に開示されているオゾン・システムの場合、１式のオゾン発生器の容量を大きくして、オゾンガスを出力する配管系統を複数配管に分離させ、多オゾン処理装置へそれぞれへの所定流量、所定濃度のオゾンガスをステップ的に出力させる方式のオゾンガス供給システムが採用されている。【００１０】
また、特許文献２に開示されているオゾンガス供給システムの場合、１式のオゾン発生ユニットに、ガス発生器、ガス発生用電源、原料ガス流量をコントロールするＭＦＣ等を介してガス発生器に供給する原料ガス配管系統、ガス発生器から発生したガスを出力されるガスに対し発生ガスの濃度検知器、流量計等を搭載することにより、一体化したオゾン発生ユニットを多段搭載した構成を採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表２００９−５００８５５号公報（図２，図３，図５）
【特許文献２】国際公開第２０１１／０６５０８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した第１世代のガス発生装置は、ガス供給のために、必要なガス発生部、ガス発生させるための電源供給部、ガス供給・出力制御部および装置全体を管理する電気制御部をそれぞれユニット化して、１単位のガス発生機構を構成にしていた。このような多数の機能別のユニット化したものをまとめて、１単位のガス発生機構にすると、ガス発生機構を複数台搭載して、独立した仕様のガスを出力させるためには、それぞれの機能に分けたユニットを複数台搭載する必要が生じ、複数のガス発生機構からなるガス発生装置のスペースが大きくなるなどの問題点があった。【００１３】
上記問題の解決策として、１つは、第２世代のガス発生装置（その１）である、特許文献１で開示されたオゾン・システムが挙げられる。特許文献１に開示のオゾン・システムは、上述したように、１つのガス発生器から発生したガスを出力し、出力する配管系統を分配配管させる構成を採用している。このため、発生したガス流量や発生したガス濃度は一定の状態で多ガス処理装置へ供給しなければならず、各ガス処理装置への処理ガス供給条件は１条件のみで共通化され、発生したガス流量や濃度を、対応するガス処理装置用に独立して可変制御することが不可能であるという問題点があった。【００１４】
また、特許文献１で開示されたオゾン・システムでは、１つのガス発生器から発生したガスを多ガス処理装置に供給しているため、ガス発生器が故障すると、供給対象の全てのガス処理装置へのガス供給を停止する必要がある等、ガス供給に関する信頼性が低いという問題点があった。【００１５】
上記問題の解決策として、もう１つは、第２世代のガス発生装置（その１）である、特許文献２で開示されたオゾンガス供給システムがある。オゾンガス供給システムは、上述したように構成されており、一体化したオゾン発生ユニットを多段搭載しているため、発生したガス流量や濃度を複数の発生したガス処理装置それぞれを独立して可変制御することは可能である。【００１６】
しかしながら、複数のオゾン発生ユニットはそれぞれ、オゾン発生に必要な周辺機器の機能を全て有しているため、ユニット毎に周辺機器を設ける必要があり装置全体のコンパクト化には周辺機器点数は削減できず、製作コスト等の限界があり、オゾン発生ユニットそれぞれの重量が重くなり、補修メンテナンスに時間がかかるなどの問題点があった。【００１７】
本発明では、上記のような問題点を解決し、装置全体のコンパクト化が図りつつ、複数のガス発生器ユニットを搭載したガス発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係るガス発生装置は、各々が出力ガスを発生するガス発生器を有する複数のガス発生器ユニットを備えるガス発生装置であって、前記複数のガス発生器ユニット間で共有され、前記複数のガス発生器ユニットに複数の交流電圧を供給する多交流電源部と、前記複数のガス発生器ユニット間で共有され、前記複数のガス発生器ユニットが供給する原料ガス、及び、前記複数のガス発生器ユニットが発生する出力ガスを制御するガス制御部とを備え、前記ガス制御部は、前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットに入力される原料ガスの流量である原料ガス流量を制御する、複数のマスフローコントローラと、前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットのガス発生器内の圧力である内部圧力を制御する、複数のオートプレッシャコントローラと、前記複数のガス発生器ユニットに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニットのガス発生器が出力する出力ガスの濃度を検出濃度として検出する、複数のガス濃度計とを含み、前記ガス発生装置は、前記多交流電源部に対する交流電力制御動作を実行する交流電源制御部をさらに備え、前記交流電力制御動作は、前記複数の交流電圧に関し、少なくとも、対応するガス濃度計で検出された検出濃度に基づき、対応する交流電圧の電力量を制御する動作を含み、前記複数のガス発生器ユニット、前記多交流電源部、前記ガス制御部及び前記交流電源制御部が一体的に設けられる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明におけるガス発生装置は、複数のガス発生器ユニットに対し、各々が一単位の多交流電源部、ガス制御部及び交流電源制御部を一体的して構成しているため、電源部の共通化とガス制御部の集積配置とを実現し、装置全体のコンパクト化が図りつつ、複数のガス発生器ユニットを搭載することができる。【００２０】
この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。
【図２】実施の形態１のガス発生装置の複数のガス発生器ユニットの構成を模式的に示す説明図である。
【図３】実施の形態１のガス発生装置を正面から視た各構成部の一配置例の概要を示す説明図である。
【図４】実施の形態１のガス発生装置の裏面から視た各構成部及び配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。
【図６】実施の形態２のガス発生装置の裏面から視た各構成部及び配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。
【図８】実施の形態３のガス発生装置の裏面から視た各構成部及び配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜実施の形態１＞
この発明の実施の形態１であるガス発生装置に関し、図１〜図４を参照して説明する。図１〜図４の概要は以下の通りである。図１はこの発明の実施の形態１であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。図２は実施の形態１のガス発生装置の複数のガス発生器ユニットの構成を模式的に示す説明図である。図３は実施の形態１のガス発生装置を正面から視た各構成部の一配置例の概要を示す説明図である。図４は実施の形態１のガス発生装置の裏面から視た各構成部の配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【００２３】
（全体構成）
本発明の全体構成としては、図３及び図４に示すように、実施の形態１のガス発生装置１における、電源・ガス制御ユニット３と各々がガス発生器（オゾン発生器）４３を有する６台のガス発生器ユニット４a〜４ｆ（複数のガス発生器ユニット）との配置例を示しており、ガス配管の配置構成、電気配線の配置構成を示している。
【００２４】
以下、ガス発生装置１における電源・ガス制御ユニット３とガス発生器ユニット４ａ〜４ｆについて、図１及び図２を参照して説明する。
【００２５】
図２に示すように、ガス発生器ユニット（オゾンガス発生器ユニット）４ａ〜４ｆはそれぞれ同一構成を呈している。以下、ガス発生器ユニット４ａを代表して説明する。ガス発生器ユニット４ａはガス発生器（オゾン発生器）４３及びトランス４４を主要構成として有し、配管により連結された原料供給口４１ａから原料ガスを入力し、配管により連結されたガス出力口４２ａから発生したオゾンガスを出力ガスとして出力している。また、循環する冷却水配管４６によりガス発生器（オゾン発生器）４３は冷却される。
【００２６】
トランス４４は、電源・ガス制御ユニット３から出力された高周波交流電圧を端子４５を介してトランスの１次側に受け、トランスの２次側で高周波交流電圧が高電圧に昇圧される。この高電圧に昇圧された電圧をガス発生器４３の高圧端子と接地部（本体部）間に印加することにより、ガス発生器４３内に設けた電極間に形成されるガス空間部（放電空間部）に誘電体バリア放電を発生することにより、ガス空間部内に供給された原料ガスをオゾンガスに変換して、出力ガスとなるオゾンガスを発生している。
【００２７】
なお、トランス４４によって、高電圧に昇圧する際、トランス４４のインダクタンスとガス発生器４３に内蔵した静電容量とによって共振させることにより電源部の力率を高め、高効率で高電圧を得ることができる。
【００２８】
なお、以下では、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆの単体あるいは総称を意味する場合、単に「ガス発生器ユニット４」と表記する場合がある。
【００２９】
実施の形態１では、原料ガスを高純度酸素ガスとし、ガス発生器として、窒素レスの高純度なガス発生器４３を取り上げて、多チャンバー発生ユニットとして機能するガス発生器ユニット４ａ〜４ｆの構成及び動作等について説明する。
【００３０】
次に、ガス発生装置１１に設置した１台の電源・ガス制御ユニット３の構成について図１を参照して説明する。
【００３１】
図１に示すように、電源・ガス制御ユニット３は多交流電源部３００１、制御・操作部構成部３００２及びガス制御部３００３により構成される。
【００３２】
制御・操作部構成部３００２は、表示・操作パネル３１及びＣＰＵ基板３７により構成される。
【００３３】
ガス制御部３００３において、ＭＦＣ（マスフローコントローラ（Mass Flow Controller））３８ａ〜３８ｆは原料ガス供給口１１Ｂから原料ガスを受け、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆはガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに１対１に対応して設けられ、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆそれぞれのガス発生器（オゾン発生器）４３に供給する原料ガスのガス流量をＭＦＣ３８a〜３８ｆで振り分けし、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆそれぞれの原料ガス配管口１１Ｃを介して対応するガス発生器ユニット４に供給している。なお、以下では、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆの単体あるいは総称を意味する場合、単に「ＭＦＣ３８」と表記する場合がある。
【００３４】
各ＭＦＣ３８には表示・操作パネル３１から指示された信号に基づくガス流量設定信号がＣＰＵ基板３７から送られ、ガス流量設定信号の指示する原料ガス流量となるようにＭＦＣ３８を通過する原料ガスの流量を制御する。また、ＭＦＣ３８の入力時にＭＦＣ３８内で検出した原料ガスの検出ガス流量信号値がＣＰＵ基板３７を介して表示・操作パネル３１に戻され、ＣＰＵ基板３７は検出ガス流量に基づき、各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３に流れている原料ガス流量を表示・操作パネル３１上に表示することにより、原料ガス流量を管理している。
【００３５】
また、各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３から発生したオゾンガスである出力ガスは、配管１２Ａで受け、ガス濃度計３９ａ〜３９ｆ及びＡＰＣ（オートプレッシャコントローラ (Auto Pressure Controller)）３０１ａ〜３０１ｆを介して配管１２Ｂから出力される。ガス濃度計３９ａ〜３９ｆ及びＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆはそれぞれガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに１対１に対応して設けられる。なお、以下では、ガス濃度計３９ａ〜３９ｆの単体あるいは総称を意味する場合、単に「ガス濃度計３９」と表記し、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆの単体あるいは総称を意味する場合、単に「ＡＰＣ３０１」と表記する場合がある。
【００３６】
各ガス濃度計３９で検出された検出濃度（信号）は、ＣＰＵ基板３７を介して表示・操作パネル３１に送られ、ＣＰＵ基板３７は検出濃度に基づき、各ガス発生器ユニット４で発生したオゾンガス濃度である出力ガス濃度の状態を表示・操作パネル３１上に表示する。
【００３７】
このように、ガス濃度計３９ａ〜３９ｆは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニット４のガス発生器４３が出力する出力ガスの濃度を検出する。
【００３８】
ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆには、表示・操作パネル３１から指示された信号に基づき、ＣＰＵ基板３７からガス圧力設定信号が送られ、ガス圧力設定信号の指示する出力ガス圧力となるように、対応するガス発生器４３の出力側（上流側）の出力ガス圧力を制御する。また、ＡＰＣ３０１が入力時にＡＰＣ３０１内で検出した検出圧力が、ＣＰＵ基板３７を介して表示・操作パネル３１に戻され、ＣＰＵ基板３７は検出圧力に基づき、各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３から出力される出力ガス圧力を表示・操作パネル３１上に表示することにより、出力ガス圧力を管理している。
【００３９】
ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆを用いたガス圧力制御は、上流圧の制御、つまり、各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３の出力側における出力ガス圧力を制御することにより、結果的にガス発生器４３内の圧力である内部圧力を所定圧力Ｐにする圧力制御である。
【００４０】
図１に示すように、多交流電源部３００１においては、入力端子部１４Ａから所定電力分の商用交流電圧の供給を受け、この交流電圧をコンバータ３２で一旦整流して、所定の安定した直流電圧ＶDCによる一定値に変換制御している。コンバータ３２で直流に変換した電圧を複数のインバータ３３ａ〜３３ｆに入力することにより、インバータ３３ａ〜３３ｆの出力として複数の高周波交流電圧に分配して、インバータ３３ａ〜３３ｆの出力部に設けたリアクトル３４a〜３４ｆで高周波交流電圧の波形を整形し、電気出力端子６５ａ〜６５ｆから、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆの電気入力端子４５ａ〜４５ｆに向けて所定の電力量を満足する６つの高周波交流電圧を出力している。なお、以下では、インバータ３３ａ〜３３ｆの単体あるいは総称を意味する場合、単に「インバータ３３」と表記する。
【００４１】
なお、ゲート制御回路３２Ｇは、ＣＰＵ基板３７からの指令に従い、コンバータ３２の出力電圧を所定の直流電圧ＶDCに昇圧するとともに、直流電圧ＶDCを一定値に安定制御するためにコンバータ３２内のパワー素子をオン・オフ制御している。
【００４２】
また、電流検出器３５ａ〜３５ｆは、コンバータ３２より得られる、一定値の直流電圧ＶDCを入力するインバータ３３ａ〜３３ｆそれぞれに供給する直流電流（の電流値）ＩDCを検出しており、この検出した電流ＩDCは各インバータ３３に供給される電力（＝ＶDC×ＩDC）としてＣＰＵ基板３７に取り込まれる。ＣＰＵ基板３７内で、所望の電力をインバータ３３ａ〜３３ｆに供給できるように、電流検出器３５ａ〜３５ｆからの直流電流ＩDCがインバータ３３ａ〜３３ｆそれぞれで互いに独立した値になるように、ＣＰＵ基板３７からインバータ制御回路３３Ｇを介してインバータ３３ａ〜３３ｆそれぞれに制御信号を付与して、インバータ３３ａ〜３３ｆそれぞれに対する独立したフィードバック制御を実行する。その結果、インバータ３３ａ〜３３ｆにはそれぞれ独立した電力量の電力が供給されるため、インバータ３３ａ〜３３ｆはそれぞれ互いに独立した、所望の電力量を満足する高周波交流電圧を出力することができる。
【００４３】
上述したように、多交流電源部３００１がガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対応する６つの所望の交流・高周波電圧を出力し、ガス制御部３００３は原料ガスを複数のガス流量に分配してガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに供給するとともに、発生した出力ガスの濃度及び各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３内のガス圧力を調整する機能を有している。
【００４４】
前述したように、表示・操作パネル３１及びＣＰＵ基板３７によって制御・操作部構成部３００２が構成されている。
【００４５】
表示・操作パネル３１は電源・ガス制御ユニット３の前面に設置した表示・操作パネルであり、この表示・操作パネル３１を用いて設定した条件によって、多交流電源部３００１から供給する複数の高周波交流電圧の有効電力量（＝ＶDC×ＩDC）を指示する制御信号を、多交流電源部３００１のゲート制御回路３２Ｇ及びインバータ制御回路３３Ｇに出力している。そして、ゲート制御回路３２Ｇによりコンバータ３２の出力電圧が一定電圧値ＶDCに制御され、インバータ制御回路３３Ｇにより供給される直流電流IDCを検出し、この検出した直流電流値が、所望する電力量を満足する電流値になるようにフィードバック制御されることにより、インバータ３３ａ〜３３ｆから複数の高周波交流電圧が出力される。したがって、制御・操作部構成部３００２によって、インバータ３３ａ〜３３ｆに供給される電力量が設定され、電気出力端子６５ａ〜６５ｆから設定された、設定された電力量により決定される電圧値を有する複数の高周波交流電圧が出力される。
【００４６】
制御・操作部構成部３００２は、ＣＰＵ基板３７からガス制御部３００３のＭＦＣ３８ａ〜３８ｆ及びＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆに制御信号（ガス流量設定信号及びガス圧力設定信号）を付与することにより、ガス制御部３００３における（ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆ用の）原料ガス流量、ガス発生器４３内の内部圧力を制御している。この際、ＣＰＵ基板３７による制御内容は、表示・操作パネル３１から受ける設定信号によって決定される。
【００４７】
その結果、ガス制御部３００３内において、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆはそれぞれ対応するガス流量設定信号に基づき、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに供給する原料ガス流量を制御し、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆはそれぞれ対応するガス圧力設定信号に基づき、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆ内のガス発生器４３の内部圧力が所定圧力Ｐになるように、対応するガス発生器４３の上流圧（ガス発生器４３の出力側の出力ガスの圧力）を一定値制御している。
【００４８】
上述したように、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニット４に入力される原料ガスの流量である原料ガス流量を制御し、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対応して設けられ、各々が対応するガス発生器ユニット４のガス発生器４３内の圧力である内部圧力を自動制御する。
【００４９】
このように、表示・操作パネル３１からの設定信号を受けたＣＰＵ基板３７の制御下で、すなわち、制御・操作部構成部３００２の制御下でガス制御部３００３によるガス制御動作が実行される。
【００５０】
また、ＣＰＵ基板３７は、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆ、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆ及びガス濃度計３９ａ〜３９ｆで検出した検出ガス流量、検出圧力及び検出濃度に基づき、ガス発生装置１全体の運転状態を前面の表示・操作パネル３１上に表示している。
【００５１】
さらに、制御・操作部構成部３００２は、多交流電源部３００１内のインバータ３３ａ〜３３ｆそれぞれに供給される電力量を設定し、各々が設定された電力量により電圧値が決定される複数の高周波交流電圧（複数の交流電圧）を出力させる交流電力制御動作を多交流電源部３００１に対し実行する。以下、この点を詳述する。
【００５２】
制御・操作部構成部３００２は、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆのうち対応するＭＦＣで検出された検出ガス流量、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆのうち対応するＡＰＣで検出された検出圧力、及びガス濃度計３９ａ〜３９ｆのうち対応するガス濃度計で検出された検出濃度に基づき、目標濃度に達するように、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのうち対応するガス発生器ユニット４におけるガス発生器４３の最適な交流電源の電力量を求める。そして、制御・操作部構成部３００２は、求めた電力量を満足する直流設定値Ｉ0を設定し、電流検出器３５ａ〜３５ｆで検出した直流電流ＩDCが直流設定値Ｉ0になるようにすることにより、高周波交流電圧（交流電圧）を出力させる交流電力制御動作を実行する。
【００５３】
このように、交流電力制御動作は、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに供給する複数の高周波交流電圧に関し、対応するガス濃度計３９で検出された検出濃度に加え、対応するＭＦＣ３８で検出された検出ガス流量、及び、対応するＡＰＣ３０１で検出された検出圧力に基づき、インバータ３３ａ〜３３ｆのうち対応するインバータ３３に供給される電力量の最適値を求め、最適値の電力量を満足する交流電圧をインバータ３３から出力させる制御動作である。
【００５４】
上記のように、交流電源制御部として機能する制御・操作部構成部３００２は、ゲート制御回路３２Ｇ及びインバータ制御回路３３Ｇに制御信号を与え多交流電源部３００１に対し交流電力制御動作を実行している。その結果、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのうち対応するガス発生器ユニット４のガス発生器４３に、供給される電力量が所望の電力量となるように、インバータ３３ａ〜３３ｆに対するフィードバック制御が実行されるため、各インバータ３３から所望の高周波交流電圧を出力させることができる。すなわち、交流電力制御動作は、制御・操作部構成部３００２が供給する複数の高周波交流電圧に関し、少なくとも、対応するガス濃度計３９で検出された検出濃度に基づき、対応する高周波交流電圧の電力量を制御する動作となる。
【００５５】
実施の形態１のガス発生装置１における制御・操作部構成部３００２は、上述した交流電力制御動作を実行することにより、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのうち対応するガス発生器ユニット４に対し、原料ガスのガス流量、ガス発生器４３内の内部圧力、及び出力ガスの設定ガス濃度に適した電力量を満足する電圧値の高周波交流電圧を供給することができる。
【００５６】
このように、制御・操作部構成部３００２は、ガス濃度計３９ａ〜３９ｆのうち対応するガス濃度計３９で検出された検出濃度に加え、ＭＦＣ３８ａ〜３８ｆのうち対応する対応するＭＦＣ３８で検出された検出ガス流量、ＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆのうち対応するＡＰＣ３０１で検出された検出圧力に基づき、多交流電源部３００１に対し交流電力制御動作を実行している。その結果、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのうち対応するガス発生器ユニット４におけるガス発生器４３に供給する電力量が所望の一定値になるように、多交流電源部３００１から高周波交流電圧が出力される。
【００５７】
図３に示すように、実施の形態１のガス発生装置１を正面から視ると、上部に、電源・ガス制御ユニット３が搭載されており、電源・ガス制御ユニット３の前面に設けられた表示・操作パネル３１を用いてガス発生器ユニット４毎に設定条件や装置の起動指令が行え、この設定条件や装置の起動指令に反映した制御信号を、制御・操作部構成部３００２内のＣＰＵ基板３７から多交流電源部３００１やガス制御部３００３に送っている。
【００５８】
その結果、各ガス発生器ユニット４において、交流電圧がトランス４４を介してガス発生器４３に印加されるとともに、原料ガスである高純度酸素ガスが各ガス発生器ユニット４に供給される。さらに、各ガス発生器ユニット４のガス発生器４３内の電極間（放電空間部）に印加され、この電極間に誘電体バリア放電（無声放電）を発生させることにより、放電空間部内に供給された原料ガスが放電現象によってオゾンガスに変換され、高濃度・高純度のオゾンガスを取り出せる。
【００５９】
図４に示すように、実施の形態１のガス発生装置１を裏面から視ると、ガス発生装置１の裏面上で各ガス発生器ユニット４への電気配線系統および原料ガスの供給系統と発生したオゾンガスの取り出すガス出力系統が示されている。
【００６０】
図４において、外部の入力端子部１４Ａから単相もしくは三相商用交流電圧を入力端子部１４Ｂに受け、この入力端子部１４Ｂから電源・ガス制御ユニット３の入力端子部１４Ｃに供給される。電源・ガス制御ユニット３の入力端子部１４Ｃと入力端子部１４Ｂとの間には、装置の入力ブレーカや電気の開閉制御するコンダクタやノイズカット用フィルターが当然装着されているが、説明の都合上、図４では図示を省略している。
【００６１】
電源・ガス制御ユニット３においては、外部（入力端子部１４Ａ）より商用交流電圧を受け、入力端子部１４Ｂ及び１４Ｃ（図１では図示せず）を介して、コンバータ３２で整流され、６台のインバータ３３ａ〜３３ｆで、６つの高周波交流電圧に変換され、この６つの高周波交流電圧が電源・ガス制御ユニット３の電気出力端子６５ａ〜６５ｆに出力され、電気出力端子６５ａ〜６５ｆに電気的に接続されたガス発生器ユニット４ａ〜４ｆの電気入力端子４５ａ〜４５ｆに伝達される。
【００６２】
また、原料ガスの供給系統からガス出力系統を説明すると、ガス発生装置１の原料ガス供給口１１Ａから原料ガスである高純度酸素ガスを供給し、この原料ガスは原料ガス供給口１１Ａから電源・ガス制御ユニット３の原料ガス供給口１１Ｂに供給される。
【００６３】
原料ガス供給口１１Ｂ，原料ガス配管口１１Ｃ間のガス制御部３００３は、図１に示すように、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対応するＭＦＣ３８ａ〜３８ｆが設けられているため、電源・ガス制御ユニット３のガス制御部３００３内のＭＦＣ３８ａ〜３８ｆを介して複数の原料ガスに分配され、原料ガス配管口１１Ｃから各ガス発生器ユニット４に原料ガスが供給される。そして、図４に示すように、原料ガス配管口１１Ｃと原料供給口４１ａ〜４１ｆとの間が配管経路群４８によって連結されることにより、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのガス発生器４３に６つの原料ガスを供給することができる。
【００６４】
また、各ガス発生器ユニット４には、ガス発生器４３の放電熱を冷却するための水冷機能を有しており、冷却水を各配管４６から供給、排出して、冷却水を循環させることで冷却している。
【００６５】
ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆは、電気入力端子４５ａ〜４５ｆから所定電力の高周波交流電圧を供給し、原料ガス配管口１１Ｃから原料ガスを供給する。そして、各ガス発生器ユニット４内のトランス４４で高電圧に昇圧され、昇圧電圧をガス発生器４３に印加する。すると、ガス発生器４３の放電空間部内で誘電体バリア放電を発生させ、放電空間部内に供給される原料ガスを高濃度・高純度のオゾンガスに変換することにより、オゾンガスを発生させ、発生したオゾンガスを出力ガスとして、ガス出力口４２ａ〜４２ｆから出力する。
【００６６】
ガス出力口４２ａ〜４２ｆと配管１２Ａとの間が配管経路群４９によって連結されることにより、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのガス発生器４３から６つの出力ガス（オゾンガス）を出力することができる。
【００６７】
ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのガス発生器４３より発生した出力ガスは、ガス出力口４２ａ〜４２ｆから電源・ガス制御ユニット３の配管１２Ａに供給される。
【００６８】
配管１２Ａ，配管１２Ｂ間のガス制御部３００３は、図１に示すように、ガス濃度計３９ａ〜３９ｆ及びＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆが設けられているため、電源・ガス制御ユニット３のガス制御部３００３内のガス濃度計３９ａ〜３９ｆ及びＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆを介して出力ガスが配管１２Ｂから出力される。
【００６９】
図４に示すように、配管１２Ｂ，ガス出力配管口１２Ｃ間は配管経路群５０によって連結されている。ガス出力配管口１２Ｃから、ガス発生装置１外部の６つの（複数の）半導体製造処理工程の多ガス処理工程用に供給され、多ガス処理工程それぞれに応じた出力ガスのガス濃度、及びガス流量で利用される。
【００７０】
ガス発生装置１としては、原料ガス供給口１１Ａ，１１Ｂ間、あるいは原料ガス供給口１１Ｂ，原料ガス配管口１１Ｃ間等の原料ガス供給部に不純物を除去するガスフィルターを設けたり、配管１２Ａ，１２Ｂ間、あるいは配管１２Ｂ，ガス出力配管口１２Ｃ間、ガス出力配管口１２Ｃの出力側等にガスフィルターを設けたりする構成がなされる。この構成部品については、直接的な発明範疇には属さないため、説明の都合上、図４においては図示を省略している。
【００７１】
このように、実施の形態１のガス発生装置１は、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆ（複数のガス発生器ユニット）に対し、各々が一単位の多交流電源部３００１、ガス制御部３００３及び制御・操作部構成部３００２（交流電源制御部）を一体的して構成しているため、装置全体のコンパクト化が図りつつ、例えば、６つ（複数）のガス発生器ユニット４を搭載することができる。
【００７２】
具体的には、実施の形態１のガス発生装置１は、出力ガス発生器として各々がオゾンガスを発生するガス発生器（オゾン発生器）４３を有する６つガス発生器ユニット４ａ〜４ｆ（複数のオゾンガス発生器ユニット）に対し、各々が一単位の多交流電源部３００１、ガス制御部３００３及び制御・操作部構成部３００２を一体的して構成している。このため、ガス発生装置１は、装置全体のコンパクト化を図りつつ、各々がガス発生器（オゾン発生器）４３を有する６つのガス発生器ユニット４を搭載することができる。
【００７３】
上述したように、実施の形態１のガス発生装置１は、６つのガス発生器ユニット４ａ〜４ｆと、電源・ガス制御ユニット３とを統合化することにより、１つのガス発生装置１から、互いに独立した６つの出力ガスを出力することができ、ガス発生装置１の設置面積を小さくした場所で、６つの出力ガスの一括制御を可能にしている。
【００７４】
すなわち、ガス発生装置１は１単位の電源・ガス制御ユニット３で、複数のガス発生器ユニット４ａ〜４ｆから、仕様の異なったガス流量・濃度を有する複数の出力ガスを、出力ガスを利用するガス処理工程内容に応じて供給することができ、各ガス処理工程で使用するガスの品質管理を行うことができる。
【００７５】
また、ガス発生装置１内でガス発生器ユニット４ａ〜４ｆと電源・ガス制御ユニット３とを分離して構成することにより、それぞれのユニットが軽くなり、メンテナンスのユニット交換が容易にできるメリットがある。
【００７６】
加えて、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆはそれぞれ、基本的にトランス４４とガス発生器４３のみの搭載にする構成であるため、ガス発生器４３の交換等のメンテナンスも容易になる。また、複数のガス発生器ユニット４ａ〜４ｆを搭載しているため、一部のガス発生器ユニット４に故障が発生しても、正常に動作する他のガス発生器ユニット４により出力ガスを供給することができるため、ガス供給に関する信頼性も高く維持することができる。
【００７７】
＜実施の形態２＞
この発明の実施の形態２であるガス発生装置１Ｂに関し、図５及び図６を参照して説明する。図５はこの発明の実施の形態２であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。図６は実施の形態２のガス発生装置の裏面から視た各構成部及び配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【００７８】
以下では、実施の形態２に関し、実施の形態１と基本発明思想は同じである点を鑑み、実施の形態１と異なる点を中心に説明し、実施の形態１と同じ構成部については同一符号を付して説明を適宜省略する。
【００７９】
実施の形態１のガス発生装置１では、原料ガスとして、１種類の原料ガスを供給する構成であったが、実施の形態２のガス発生装置１Ｂとしては、互いに独立して複数種の原料ガスを供給することにより、様々な半導体製造装置における半導体製造処理工程や他の処理用途として必要とするガス発生装置１Ｂからの複数の発生ガスを利用できるようにしている。
【００８０】
実施の形態２のガス発生装置１Ｂにおいては、図５及び図６に示すように、原料ガスとして、４種類の原料ガス（第一ガス〜第四ガス）を供給し、電源・ガス制御ユニット３Ｂと６つの出力ガスを出力するガス発生器ユニット４ａ〜４ｆとを搭載している。
【００８１】
これらの図に示すように、１台のガス発生装置１Ｂにおいて、実施の形態１のガス発生装置１と同様、複数の放電現象を発生させることのできる多チャンバー発生器ユニットであるガス発生器ユニット４ａ〜４ｆを搭載している。そして、ガス発生装置１Ｂは、実施の形態１のガス発生装置１と同様、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対し、複数の高周波交流電圧の出力する多交流電源部３００１を設けている。
【００８２】
一方、ガス制御部３００３Ｂは、原料ガス供給口１１Ｂは互いに独立した４つの原料ガス供給口１１ＢＸ、１１ＢＤ、１１ＢＥ及び１１ＢＦから構成されており、原料ガス供給口１１ＢＸは配管１１１ｘを介してＭＦＣ３８ａ〜３８ｃに共通に接続される。一方、原料ガス供給口１１ＢＤ〜１１ＢＦは配管１１１ｄ〜１１１ｆを介してＭＦＣ３８ｄ〜３８ｆに対し１対１の関係で接続される。
【００８３】
すなわち、ガス制御部３００３Ｂによって、原料ガス供給口１１ＢＸから供給される原料ガスである第一ガスは、三系統の原料用のＭＦＣ３８ａ〜３８ｃにて分配された後、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｃのガス発生器４３の原料ガスとして供給される。
【００８４】
また、ガス制御部３００３Ｂによって、原料ガス供給口１１ＢＤ〜１１ＢＦから供給される互いに異なる３種類の原料ガスである第二ガス、第三ガス及び第四ガスは、ＭＦＣ３８ｄ〜３８ｆを介してガス発生器ユニット４ｄ〜４ｆのガス発生器４３の原料ガスとして供給される。
【００８５】
このように、ガス制御部３００３Ｂは、４種類の原料ガス（複数種の原料ガス）がそれぞれガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのうち対応するガス発生器ユニット４に供給されるように設けられた、配管１１１ｘ、配管１１１ｄ、配管１１１ｅ及び配管１１１ｆを含む原料ガス経路を有している。
【００８６】
したがって、ガス制御部３００３Ｂは、６つのガス発生器ユニット４ａ〜４ｆに対し、第一ガス〜第四ガスで分類される４種類の原料ガス（複数種の原料ガス）が供給されるように構成されている点が、実施の形態１のガス制御部３００３と異なる。
【００８７】
また、ガス制御部３００３Ｂにおいて、実施の形態１のガス制御部３００３と同様、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのガス発生器４３で生成するためガス圧力を所定圧力Ｐに自動制御するためのＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｆと、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆのガス発生器４３から発生される出力ガスのガス濃度値を検出濃度として検出するためのガス濃度計３９ａ〜３９ｆとが配管１２Ａ，１２Ｂ間に設けられている。
【００８８】
このように、実施の形態２のガス発生装置１Ｂにおける電源・ガス制御ユニット３Ｂは、上述した構成のガス制御部３００３Ｂと、実施の形態１と同じ構成の多交流電源部３００１及び制御・操作部構成部３００２とを含んでいる。
【００８９】
図５及び図６に示すように、供給する原料ガスのガス流路を構成する原料ガス供給口１１Ａとして、互いに独立した４つの原料ガス供給口１１ＡＸ、１１ＡＤ、１１ＡＥ及び１１ＡＦが設けられる。そして、原料ガス供給口１１ＡＸ及び１１ＡＤ〜１１ＡＦと原料ガス供給口１１ＢＸ及び１１ＢＤ〜１１ＢＦとは配管経路群５１を介して１対１の関係で連結されている。
【００９０】
原料ガス供給口１１ＡＸ，１１ＢＸ間においては、実施の形態１と同様、高純度酸素ガスを原料ガス（第一ガス）とし、図５及び図６に示すように、ガス制御部３００３Ｂ内において、３つのガス流路に分け、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｃのガス発生器４３に供給している。そして、バス発生器ユニット４ａ〜４ｃそれぞれのガス発生器４３から高純度オゾンガスを出力させることにより、互いに異なった発生ガス流量、濃度のオゾンガスを出力し、外部の多ガス処理工程にて利用できるようにしている。したがって、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｃに関しては、実施の形態１のガス発生器ユニット４ａ〜４ｆと同様、第一ガスを対応のガス発生器４３に供給し、ガス発生器４３で発生したオゾンガスを出力ガスとしてガス出力配管口１２Ｃから出力している。
【００９１】
原料ガス供給口１１ＡＤ，１１ＢＤ間、及び原料ガス供給口１１ＡＥ，１１ＢＥ間においては、高純度酸素ガス（第１の部分原料ガス）をベースにし、微量の第２の部分原料ガスを高純度酸素ガスに添加した混合原料ガスを、ガス発生器ユニット４ｄのガス発生器４３用の第二ガス及びガス発生器ユニット４ｅのガス発生器４３用の第三ガスとしている。
【００９２】
第２の部分原料ガスとしては、炭素系（ＣＯ２ガス、ＣＯガス、エタンＣ２Ｈ６、プロパンＣ３Ｈ８、ＣＦ４等）ガス、水素系（Ｈ２、ＨＦ、ＨＣＬ、ＨＢｒ、Ｈ２Ｓ等）ガス、窒素系（Ｎ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、ＮＨ３等）ガス、及びフッ素系（Ｆ２、ＳＦ６、Ｃ３Ｆ８等）ガスのうち少なくとも一つのガスが考えられる。
【００９３】
そして、ガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅのガス発生器４３に、高純度酸素ガスとは異なる、上述した混合原料ガスである第二ガス及び第三ガスを供給することにより、ガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅのガス発生器４３による放電現象を利用して特殊な発生ガスを出力ガスとして、ガス発生装置１の外部の半導体製造装置におけるガス処理工程に利用できるようにしている。なお、特殊な発生ガスとしては、オゾン（酸素系）・炭素化合物系発生ガス、オゾン（酸素系）・水素化合物系発生ガス、オゾン（酸素系）・窒素化合物系発生ガス、オゾン（酸素系）・フッ素化合物系発生ガス等が考えられる。
【００９４】
上述したように、酸素（第１の部分原料ガス）をベースにした、約１０％以下の微量の炭素系ガスや水素系ガスや窒素系ガスやフッ素系ガス（第２の部分原料ガス）を加えて得られる混合原料ガスを、第二ガス及び第三ガスとしてガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅのガス発生器４３に供給し、高周波交流電圧を印加することにより、ガス発生器４３内の誘電体バリア放電現象を発生させている。
【００９５】
その結果、ガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅそれぞれのガス発生器４３から、オゾンガスの発生に加え、添加した微量の炭素系、水素系、窒素系、フッ素系ガスと酸素ガスとの放電化学反応で生成される炭素化合物系発生ガス、水素化合物系発生ガス、窒素化合物系発生ガス、及びフッ素化合物系発生ガスのうち、放電化学反応で少なくとも一つの酸化化合物ガスを含む特殊な発生ガスを出力することができる。
【００９６】
したがって、外部の半導体製造装置において、半導体製造工程で用いる負圧状態のガス処理チャンバーに放電化学反応で得た特殊な発生ガス（酸化化合物ガス）を供給し、ガス処理チャンバーの雰囲気温度を数百度等に加熱すれば、供給した一部のオゾンガスは、非常に活性な酸素原子ラジカルに分解反応するとともに、この酸素原子ラジカルと炭素化合物系発生ガス、水素化合物系発生ガス、窒素化合物系発生ガス、フッ素化合物系発生ガスとの化学反応が促進され、ガス処理チャンバーに装着した半導体ウェハー面に対しそれぞれガス種に応じた特殊な半導体処理工程が可能になり、半導体ウェハー面のガス処理品質が高まるとともに、ガス処理効率が高められる。
【００９７】
例えば、発生した酸素ガスと炭素化合物系発生ガスによる、ガス処理チャンバーに装着した半導体ウェハー面処理として、半導体ウェハー面で、「Ｃ１化学（C1-Chemistry）」反応が実現でき、半導体ウェハー表面に炭素を含んだ特殊な薄膜を形成することができ、特殊な性質を有した半導体に利用できる可能性がある。なお、Ｃ１化学とは、炭素等の合成ガスの炭素数が１の原子と物質との結合や炭素数が２以上の酸化化合物を合成する技術である。
【００９８】
また、発生した酸素ガスと水素化合物系発生ガスによる半導体ウェハー面で、上記の「Ｃ１化学」反応や酸素ガスと水素化合物系発生ガスを利用して行う、ガス処理チャンバーに装着した半導体ウェハー面処理として、半導体ウェハー面で、上記の「Ｃ１化学」反応や半導体ウェハー面でＯＨラジカルが実現できるため、半導体ウェハー面でのドライクリーニング処理に利用できる可能性がある。
【００９９】
発生した酸素ガスと窒素化合物系発生ガスとによる、ガス処理チャンバーに装着した半導体ウェハー面処理として、半導体ウェハー面で、オゾンガスの熱解離反応熱を利用した窒素数１の化学反応を促進させることができ、半導体ウェハー面に特殊な窒化物質薄膜を形成でき、半導体ウェハー面の絶縁薄膜形成処理に利用できる可能性がある。
【０１００】
発生した酸素ガスとフッ素化合物系発生ガスによる、ガス処理チャンバーに装着した半導体ウェハー面処理として、半導体ウェハー面で、オゾンガスの熱解離反応熱を利用したフッ素ラジカルの化学反応を促進させることができる。フッ素ラジカルは、非常に物質を腐食させる性質を有しており、この腐食させる効果を利用した半導体ウェハー面のエッチング加工処理やレジスト剥離処理に利用できる可能性がある。
【０１０１】
以上のように、実施の形態２のガス発生装置１Ｂでは、ガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅのガス発生器４３に対し、酸素ガスをベースにした微量の他ガスを添加した混合原料ガス（第二ガス，第三ガス）を供給して、ガス発生器４３で、オゾンガスを含めた他の酸化化合物放電ガスを出力することで、様々な、半導体ウェハー面の処理工程に利用でき、半導体ウェハー面の特殊な性質の半導体への利用や品質向上や処理時間の短縮などの処理効率を高めるガスとして利用される。
【０１０２】
さらに、原料ガス供給口１１ＡＦ，１１ＢＦ間においては、使用済みのオゾンガスを原料ガス（第四ガス）として供給している。そして、ガス発生器ユニット４ｆのガス発生器４３に、オゾンガスに対し放電現象を利用して、低濃度のオゾンガスにまで、オゾン分解させて使用したオゾンガスを処理するものに利用している。すなわち、ガス発生器ユニット４ｆのガス発生器４３を放電によってガス分解させるガス発生器４３として逆利用法も可能である。
【０１０３】
このように、半導体の様々な処理工程で使用した排ガスを一旦、ガス発生器ユニット４ｆのガス発生器４３に戻し、ガス発生器４３の原料ガスとして供給させ、排オゾンを含む種々な化合物ガスの排ガスを供給させ、この排ガスを放電により、ガス分解させてガス排出させれば、従来から使用している排ガス処理装置の負荷の低減に効果をもたらすこともできる。
【０１０４】
なお、ガス発生器ユニット４ｆを上記のように排オゾンを含む種々な化合物ガスの排ガスを分解させる排ガス処理のオゾン分解器専用に利用する場合、図５に示した、ＭＦＣ３８ｆやガス濃度計３９ｆを省略しても良い。
【０１０５】
このように、実施の形態２のガス発生装置１Ｂは、１単位構成で、複数種の原料ガスを変換して得られる複数種の出力ガスを供給するができるため、多様なガス処理工程に対応することができる。
【０１０６】
例えば、１台のガス発生装置１Ｂから、炭素系ガス、水素系ガス、窒素系ガス及びフッ素系ガスのうち少なくとも一つである第２の部分原料ガスを、第１の部分原料ガスである酸素ガスに添加した混合原料ガスを、ガス発生器ユニット４ｄ及び４ｅ用の第二ガス及び第三ガスとして採用することにより、多様なガス処理工程に対応することができる。
【０１０７】
上述したように、実施の形態２のガス発生装置１Ｂは、複数種の原料ガスを供給可能にすることにより、複数種の原料ガスから異なった種類の発生ガスを出力ガスとすることができる。その結果、実施の形態２のガス発生装置１Ｂは、多様な出力ガスの提供を可能にして、出力ガスを利用する、半導体製造工程における多様な処理工程であるウェハー面をドライ洗浄やエッチング処理やレジスト剥離処理や絶縁薄膜処理を１つのガス発生装置１Ｂで一括管理でき、より効率の良い半導体製造工程に利用できるメリットが生じる。
【０１０８】
＜実施の形態３＞
この発明の実施の形態３であるガス発生装置１Ｃに関し、図７及び図８を参照して説明する。図７はこの発明の実施の形態３であるガス発生装置の電源・ガス制御ユニットの内部構成を模式的に示す説明図である。図８は実施の形態３のガス発生装置の裏面から視た各構成部及び配管の一配置例の概要を示す説明図である。
【０１０９】
以下では、実施の形態３に関し、実施の形態１及び実施の形態２と基本発明思想は同じである点を鑑み、実施の形態１あるいは実施の形態２と異なる点を中心に説明し、実施の形態１や実施の形態２と同じ構成部については同一符号を付して説明を適宜省略する。
【０１１０】
実施の形態１及び実施の形態２では、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆが全てガス発生装置１（１Ｂ）内に存在する構成について述べた。実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、一部のガス発生器ユニットが、ガス発生装置１Ｃ外に存在しても、ガス発生装置１Ｃの電源・ガス制御ユニット３が利用でき、外部のガス発生器ユニットで発生した出力ガスを様々な半導体製造処理工程や他の処理用途で利用できるように構成している。
【０１１１】
以下、図７及び図８では図示されていない、ガス発生装置１Ｃの外部に配置されたガス発生器ユニット４ｇ（外部ガス発生器ユニット）の存在を前提として説明する。実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、ガス発生装置１Ｃ外部のガス発生器ユニット４ｇに対し多交流電源部３００１Ｃ及びガス制御部３００３Ｃが接続可能に設けられている。
【０１１２】
実施の形態３のガス発生装置１Ｃにおいては、図７及び図８に示すように、原料ガスとして、４種類の原料ガスを供給し、６台のＭＦＣ３８ａ〜３８ｅ及び３８ｇによって、６つの原料ガスに分配し、１つのＡＰＣ３０１ｇを介して原料ガスを原料ガス配管口１１ＣＧに供給し、５台のガス濃度検知器３９ａ〜３９ｅと５台のＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｅを介して出力ガスを配管１２Ｂに出力する電源・ガス制御ユニット３Ｃと、５つの出力ガスを出力するガス発生器ユニット４ａ〜４ｅとを搭載している。そして、ガス発生装置１Ｃの外部にガス発生器ユニット４ｇを設置可能にし、ガス発生器ユニット４ｇに対し多交流電源部３００１Ｃ及びガス制御部３００３Ｃによる制御を可能に構成している。なお、図示しないガス発生器ユニット４ｇの内部構成はガス発生器ユニット４ａ〜４ｅそれぞれと同一構成であることが望ましい。
【０１１３】
実施の形態３では、１単位のガス発生装置１Ｃにおいて、複数の放電現象を発生させることのできる多チャンバー発生器ユニットであるガス発生器ユニット４ａ〜４ｅを搭載している。そして、ガス発生装置１Ｃは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｅ及びガス発生器ユニット４ｇに対し、複数の高周波交流電圧の出力する多交流電源部３００１Ｃを設けている。
【０１１４】
ガス制御部３００３Ｃは、３種類の原料ガスがそれぞれガス発生器ユニット４ａ〜４ｅのうち対応するガス発生器ユニット４に供給されるように設けられた、配管１１１ｘ、配管１１１ｄ、及び配管１１１ｅを含む原料ガス経路を有している。
【０１１５】
さらに、ガス制御部３００３Ｃは一部の原料ガスをガス発生器ユニット４ｇに出力可能にするともに、ガス発生器ユニット４ｇのガス発生器４３に原料ガスを供給している。加えて、多交流電源部３００１Ｃの一部の高周波交流電圧を外部のガス発生器ユニット４ｇに出力できるようにし、外部のガス発生器ユニット４ｇのガス発生器４３内で放電現象により得られる発生ガスを出力ガスとして外部の所定の処理装置に直接出力できるようにしている。
【０１１６】
実施の形態３のガス発生装置１Ｃにおいては、図７及び図８に示すように、原料ガスとして、４種類の原料ガスを供給する電源・ガス制御ユニット３Ｃを有している。電源・ガス制御ユニット３Ｃは、原料ガス供給口１１ＢＸ、１１ＢＤ、１１ＢＥから供給される一部の原料ガスは、ガス発生装置１Ｃ内のガス発生器ユニット４ａ〜４ｅにＭＦＣ３８ａ〜３８ｅを介して分配供給される。一方、原料ガス１１ＢＧから供給される他の一部のガスは、ＭＦＣ３８ｇおよびＡＰＣ３０１ｇを介して外部のガス発生器ユニット４ｇに供給される。ガス発生装置１Ｃは、上述した電源・ガス制御ユニット３Ｃに加え、５つの出力ガスを出力するガス発生器ユニット４ａ〜４ｅとを搭載している。
【０１１７】
実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、図７及び図８に示すように、原料ガスとして、実施の形態２と同様に４種類のガスの供給を受け、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｅで構成される多チャンバー発生器を搭載のガス発生装置である。
【０１１８】
図７及び図８で示すように、ガス制御部３００３Ｃの入力側の原料ガス供給口１１Ｂにおける原料ガス供給口１１ＢＸ、１１ＢＤ及び１１ＢＥと、出力側の原料ガス配管口１１Ｃとの間における構成は、実施の形態２のガス制御部３００３Ｂと共通するため、説明を省略する。
【０１１９】
実施の形態３のガス発生装置１Ｃにおいては、実施の形態１及び実施の形態２で搭載したガス発生器ユニット４ｆを無くし、その代わりにガス発生装置１Ｃの外部にガス発生器ユニット４ｇを設けることを想定している。
【０１２０】
そして、ガス制御部３００３Ｃの入力側の原料ガス供給口１１ＢＧと原料ガス配管口１１Ｃとの間に、配管１１１ｇを介して外部用ＭＦＣ３８ｇ及び外部用ＡＰＣ３０１ｇを介挿している。
【０１２１】
原料ガス供給口１１ＢＧに供給する原料ガス（第四ガス）として、水素ガス、フッ素ガス、窒素ガスやオゾンを供給し、供給した原料ガス（第四ガス）を受けるガス発生器ユニット４ｇにおいて、放電を利用し、原料ガスのラジカルガスを出力ガスとして外部の半導体製造装置等に供給して利用するようにしている。
【０１２２】
実施の形態３のガス発生装置１Ｃのガス制御部３００３Ｃにおいて、図７及び図８に示すように、原料ガス供給口１１ＢＧを介して供給された原料ガスは、外部用ＭＦＣ３８ｇで、所定流量にしたガスを、原料ガス部分で、発生器圧力を制御する外部用ＡＰＣ３０１ｇを、ガス発生器４３の入力側（下流側）に設け、その外部用ＡＰＣ３０１ｇを介した原料ガスが配管口１１ＣＧを介してガス発生装置１Ｃの裏面上部に設けた外部用原料供給口４１ｇから出力し、外部のガス発生器ユニット４ｇに原料ガスを供給できるようにしている。
【０１２３】
ここで、他のＡＰＣ３０１ａ〜３０１ｅは、ガスの上流圧力である出力ガスの圧力を制御して、ガス発生装置１Ｃ内に設置したガス発生器ユニット４ａ〜４ｅのガス発生器４３内の内部圧力を調整していたが、外部用ＡＰＣ３０１ｇは、ガス発生器４３の入力側である、ガスの下流圧力である原料ガスの圧力を制御して、ガス発生装置１Ｃ外に設置したガス発生器ユニット４ｇのガス発生器４３内の内部圧力を調整している。
【０１２４】
また、電源・ガス制御ユニット３の裏面上部に外部へ外部高周波交流電圧（外部交流電圧）を供給するための電気出力端子６５ｇを電気出力端子６５ａ〜６５ｅに隣接して設け、電気出力端子６５ｇと電気的に接続され、電源・ガス制御ユニット３外のガス発生装置１Ｃの上部に設けられた外部用電気入力端子４５ｇからガス発生装置１Ｃに設置したガス発生器ユニット４ｇに外部高周波交流電圧を供給することにより、外部のガス発生器ユニット４ｇより発生したガスを出力ガスとして直接利用できるようにしている。
【０１２５】
この際、制御・操作部構成部３００２Ｃは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｅに対し、実施の形態１及び実施の形態２と同様の交流電力制御動作を行うと共に、外部のガス発生器ユニット４ｇに供給する外部高周波交流電圧（外部交流電圧）の電流量を制御する交流電力制御動作を実行する。
【０１２６】
ガス発生器ユニット４ｇ用の交流電力制御動作は、外部用ＭＦＣ３８ｇで検出された外部検出ガス流量及び外部用ＡＰＣ３０１ｇで検出された外部検出圧力に基づき、上記外部交流電圧の電流量を制御する動作である。このように、交流電源制御部として機能する制御・操作部構成部３００２Ｃは、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｅ用の交流電力制御動作に加え、ガス発生器ユニット４ｇ用の交流電力制御動作を実行している。
【０１２７】
ガス発生器ユニット４ｇは、ガス発生装置１Ｃに設けられておらず、ガス発生装置１Ｃと異なる場所に配置することができるため、ガス発生器ユニット４ｇで得た出力ガスの供給先の外部の半導体処理チャンバー（半導体製造装置等の半導体処理装置）近くに設置することができるため、ガス発生器ユニット４ｇで発生した出力ガスを短い配管で供給できる優位性を有する。
【０１２８】
さらに、互いに近接配置した外部の半導体処理チャンバーとガス発生器ユニット４ｇとを直結し、ガス発生器ユニット４ｇのガス出力口４２ａをノズル形状にし、１００Ｐａ程度以下の負圧になった半導体処理チャンバーに、ガス発生器ユニット４ｇで発生した出力ガスを噴出させるようにすれば、出力ガスはノズルを通過することで、ガス圧が急速に低下する結果、噴出される出力ガスは、超音速まで加速され、半導体処理チャンバー内に設置されたウェハー処理面に供給され、ウェハー処理面の処理が可能となる。
【０１２９】
このように、半導体処理チャンバーとガス発生器ユニット４ｇとを比較的短い配管で直結できるメリットは、発生したガスを非常に短時間で出力でき、超音速のガス速度で、ウェハー処理面に出力ガスを噴出できるため、数十ｍ秒以下で、ウェハー処理面に放電で発生したガスを供給することなる。以下、この点を詳述する。
【０１３０】
実施の形態１及び実施の形態２では、ガス発生器ユニット４ａ〜４ｆで得られた出力ガスとしては、分子状のガスで、比較的安定なガスを半導体処理チャンバーに供給することを前提としていた。この前提に対し、実施の形態３のガス発生装置１Ｃでは、半導体処理チャンバーとガス発生器ユニット４ｇとを比較的短い配管で直結できるため、ガス発生器ユニット４ｇで発生したガスを数十ｍ秒以下で、半導体処理チャンバーに供給して処理が行える。このため、ガス発生器ユニット４ｇで発生する出力ガスが非常に寿命の短いである場合も半導体処理チャンバーに供給できるようになり、放電で発生したラジカルガスでのウェハー処理面が可能になり、処理加工品質が高まるとともに、高速で処理が行える効果が生じる。
【０１３１】
例えば、ガス発生器ユニット４ｇのガス発生器４３に、オゾンガス、酸素ガスを原料ガスとして供給して、ガス発生器ユニット４ｇのガス発生器４３により得られる出力ガス（酸素ラジカルガス）を、ガス噴出ノズルを介して半導体処理チャンバー内のウェハー面に噴出することができる。この場合、半導体処理チャンバーのノズル口からウェハー面までの距離と雰囲気ガス温度で、酸素分子に戻る分解反応が少なくなり、高濃度の酸素ラジカルガスをウェハー面まで到達させることができ、高濃度酸素ラジカルガス処理が可能になり、従来の酸化処理よりも、高温状態でも高濃度酸素ラジカルガス処理ができることになり、より品質の良い酸化絶縁薄膜の成膜が実現できるようになる。
【０１３２】
また、水素ガスを原料ガスとして、外部に設置したガス発生器ユニット４ｇに供給して、ガス発生器ユニット４ｇにより得られる出力ガス（水素ラジカルガス）をガス噴出ノズルを介して半導体処理チャンバーのウェハー面に噴出させれば、水素ラジカルガス処理が可能になり、水素ラジカルガスによる水素還元反応処理が可能なり、より品質の良いウェハー面のクリーニング処理ができるようになる。
【０１３３】
さらに、ガス発生器ユニット４ｇから出力ガスとして窒素ラジカルガスを半導体処理チャンバーのウェハー面に供給すれば、品質の良い窒化薄膜の成膜が実現でき、高品質の薄膜を形成できる。加えて、ガス発生器ユニット４ｇから出力ガスとしてフッ素ラジカルガスを半導体処理チャンバーのウェハー面に供給すれば、高速で、ウェハー面のエッチング処理やレジスト剥離ができるようになる。
【０１３４】
以上説明したように、実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、外部のガス発生器ユニット４ｇに原料ガスを供給するとともに、ガス発生器ユニット４ｇ内のガス発生器４３の圧力も管理した上で、ガス発生器ユニット４ｇ内のガス発生器４３に外部高周波交流電圧を印加することができる。
【０１３５】
このように、実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、外部ガス発生器ユニットであるガス発生器ユニット４ｇを半導体処理チャンバーに直結してラジカルガスを発生させ、直接、発生したガスを半導体処理チャンバーに供給できるように構成されており、様々なラジカルガスを供給することが可能になり、半導体製造の品質向上につながるメリットが生じる。
【０１３６】
上述したように、実施の形態３のガス発生装置１Ｃは、ガス発生装置１Ｃから離散配置可能な外部出力ガス発生ユニットであるガス発生器ユニット４ｇを制御することができるため、出力ガスを利用する外部の半導体製造装置（半導体処理チャンバー）の近くにガス発生器ユニット４ｇを配置する等、外部の半導体製造装置との利便性の向上を図ることができる。
【０１３７】
＜その他＞
この発明は特に、半導体製造工程で利用する出力ガスを発生するガス発生装置に説明されたが、上記したガス発生装置のビジネスモデル発明として、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【０１３８】
例えば、実施の形態１の構成で、ガス発生器ユニット４ｆを実施の形態３のガス発生器ユニット４ｇに置き換える様な態様も考えられる。
【０１３９】
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
【符号の説明】
【０１４０】
１，１Ｂ，１Ｃ  ガス発生装置
３，３Ｂ，３Ｃ  電源・ガス制御ユニット
３１  表示・操作パネル
３７  ＣＰＵ基板
３８ａ〜３８ｆ  ＭＦＣ
３８ｇ  外部用ＭＦＣ
３９ａ〜３９ｆ  ガス濃度計
４３  ガス発生器
４４  トランス
３０１ａ〜３０１ｆ  ＡＰＣ
３０１ｇ  外部用ＡＰＣ
３００１，３００１Ｃ  多交流電源部
３００２，３００２Ｃ  制御・操作部構成部
３００３，３００３Ｂ，３００３Ｃ  ガス制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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