| 【発明の名称】 |
バルブの取付方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山口 博史
【氏名】高橋 岳
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| 【要約】 |
【課題】ソースボトル１を交換する際に、そのバルブ６は配管３から切り離されて形態が複雑で接触面積の大きくコンダクタンスの悪い流路が大気に開放されるため、この部分に付着した反応性物質が酸化作用等を受けて流路が変質、腐食してパーティクル等の不純物が残留するため、ガスパージ等によってパーティクル等の不純物を除去することが難しく、ソースボトル１を配管３に接続して純粋な反応性物質をチャンバーへ供給するまでに多くの時間を要し、装置の立ち上げまでに多くの時間を要する。
【解決手段】本発明のバルブの取付方法は、ソースボトル１にバルブ６を取り付ける場合、バルブ本体６１内で弁体６２の作動空間６１Ｄに対して弁座６１Ｈにおいて開口する流路６１Ｇを大気側に開放可能にすると共に作動空間６１Ｄに対して弁座６１Ｈ以外の部位で開口する流路６１Ｆを反応性物質の雰囲気側に開放してバルブ６をソースボトル１に接続することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 原料供給源及び／または配管にバルブを取り付ける方法において、バルブ本体内で弁体の作動空間に対して弁座において開口する流路を大気側に開放可能にすると共に上記弁体の作動空間に対して上記弁座以外の部位で開口する流路を反応性物質の雰囲気側に開放して上記バルブを上記原料供給源及び／または上記配管に接続することを特徴とするバルブの取付方法。
【請求項２】 上記バルブとしてベローズバルブを取り付けることを特徴とする請求項１に記載のバルブの取付方法。
【請求項３】 上記バルブとしてダイアフラムバルブを取り付けることを特徴とする請求項１に記載のバルブの取付方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バルブの取付方法に関し、更に詳しくは、半導体製造プロセスに好適に用いられるバルブの取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】生産工場ではガスを給排するために種々のガス配管が敷設されている。そして、ガス配管におけるガスの流量制御には多種類のバルブが用いられている。特に腐食性ガスや腐食性液体等の反応性物質が流れるガス配管の流路には種々の耐食性材料を用いるなどして様々な防食対策が施されている。
【０００３】例えば、半導体工場においても半導体ウエハ等の被処理体を処理するために多くの反応性物質が用いられている。例えば、図４は成膜処理装置またはエッチング処理装置のフローを示す概念図である。このようなプロセスでは、図４に示すように反応性物質を供給する原料供給源であるソースボトル１と所定の条件下で被処理体を処理するチャンバー２が配管３を介して接続されている。チャンバー２には例えば排気管４を介して真空ポンプ５が接続され、真空ポンプ５を介してチャンバー２内を所定に真空度に維持する。成膜用の反応性物質としては、例えば、アルシン（ＡｓＨ３）、ホスフィン（ＰＨ３）等の無機系化合物や、トリメチルアルミニウム（Ａｌ(ＣＨ３)３）等のジメチル亜鉛（Ｚｎ(ＣＨ３)２）等の有機系化合物がある。また、エッチング用の反応性物質としては、例えば、四フッ化メタン（ＣＦ４）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）等の無機化合物がある。
【０００４】ソースボトル１には例えば手動式バルブ６が接続され、このバルブ６を手動操作することによりソースボトル１から反応性物質をチャンバー２へ供給する。この配管３にはマスフローコントローラ７及び自動制御できるバルブ６Ａ、６Ｂが配設され、ソースボトル１からの反応性物質を予め設定された流量でチャンバー２へ供給し、チャンバー２内で被処理体に対して所定の処理を施す。この処理によりソースボトル１の反応性物質が使い尽くされたり、他の処理を行うために他の反応性物質と切り換えたりする場合には、ソースボトル１を交換する必要がある。この場合、フランジ２Ａの部分でソースボトル１をバルブ６と一緒に配管３から切り離し、既にガス充填されたソースボトル１をフランジ２Ａを介して接続する。また、空になったソースボトル１にはバルブ６を介して所定の反応性物質を充填する。このようにソースボトル１を配管３から切り離すと、例えばバルブ６の場合には反応性物質の出口側が大気に曝される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来のバルブの取付方法ではソースボトル１に接続されたバルブ６は弁体が配置され反応性物質との接触面積が大きいコンダクタンスの悪い流路が大気に開放され、反応性物質との接触面積の小さくコンダクタンスの良い流路がソースボトル１側に接続されているため、ボトル交換に伴ってソースボトル１を配管３から切り離した時にコンダクタンスの悪い流路に付着した反応性物質が大気の酸化雰囲気に曝される。その結果、コンダクタンスの悪い大面積の部分で反応性物質が酸化作用等を受け、その部分が短時間で反応性物質により侵されて変質、腐食し、ひいてはチャンバー２内での処理に必要な反応性物質の純度を下げるパーティクルがその部分に付着したまま残留する。このような不純物を除去するために従来から例えばガスパージ等や洗浄によりパーティクル等の不純物を除去しているが、コンダクタンスの悪い流路は形態が複雑であるため、パーティクル等の不純物を短時間で除去することができず、プロセスで使用する純粋な反応性物質をチャンバー２へ供給するまでに多くの時間を要し、ひいては成膜処理装置やエッチング処理装置等の立ち上げまでに多くの時間を要する。
【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、バルブ内での大気に開放される側の流路の面積を小さくして（流体のコンダクタンスを大きくして）、パージ効率を向上させることによりバルブの反応物質による変質、腐食を抑制して不純物の発生を抑制することができ、ひいては短時間で本来の純粋な反応性物質を所定の部位へ供給することができ、装置立ち上げ時間を短縮することができるバルブの取付方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載のバルブの取付方法は、原料供給源及び／または配管にバルブを取り付ける方法において、バルブ本体内で弁体の作動空間に対して弁座において開口する流路を大気側に開放可能にすると共に上記弁体の作動空間に対して上記弁座以外の部位で開口する流路を反応性物質の雰囲気側に開放して上記バルブを上記原料供給源及び／または上記配管に接続することを特徴とするものである。
【０００８】また、本発明の請求項２に記載のバルブの取付方法は、請求項１に記載の発明において、上記バルブとしてベローズバルブを取り付けることを特徴とするものである。
【０００９】また、本発明の請求項３に記載のバルブの取付方法は、請求項１に記載の発明において、上記バルブとしてダイアフラムバルブを取り付けることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図３に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。本発明のバルブの取付方法は種々の場面で適用することができるが、本実施形態では例えば図４に示すソースボトルへのバルブの取付方法を例に挙げて説明する。
【００１１】本実施形態のバルブの取付方法を説明する前に、まず本実施形態に用いられる図１に示すベローズバルブについて説明する。このベローズバルブ６は、同図に示すように、略逆Ｔ字状に形成されたバルブ本体６１と、このバルブ本体６１内に配置された弁体６２と、この弁体６２を先端に有するベローズ６３とを備えている。バルブ本体６１は、バルブ本体６１から左右に延びるネジ部６１Ａ、６１Ｂと、これらの中央から略垂直に延びて弁体６２及びベローズ６３を収納するボンネット部６１Ｃとを有している。そして、バルブ６は左右のネジ部６１Ａ、６１Ｂを介して配管またはソースボトル（図４参照）と接続される。
【００１２】上記ボンネット部６１Ｃ内には弁体６２及びベローズ６３が作動する作動空間６１Ｄが形成され、このボンネット部６１Ｃにはボンネットナット６１Ｅが螺合している。左右のネジ部６１Ａ、６１Ｂの内側には流路６１Ｆ、６１Ｇがそれぞれ形成され、右側のネジ部６１Ａの流路６１Ｆはボンネット部６１Ｃ内の作動空間６１Ｄに側方から開口し、左側のネジ部６１Ｂの流路６１Ｇは作動空間６１Ｄの下端に形成された弁座６１Ｈで開口している。ボンネットナット６１Ｅの上端には弁体６２を操作するコック６４が配置され、このコック６４はボンネットナット６１Ｅを貫通するステム６５を介して弁体６２と連結されている。従って、コック６４の操作により弁体６２が弁座６１Ｈにおいて離接して流路６１Ｇを開閉し、もって流路６１Ｆ、作動空間６１Ｄ及び流路６１Ｇを連通し、遮断する。尚、６６は弁体６２を常に一定圧力で弁座６１Ｈに押圧するコイルスプリングである。
【００１３】而して、上記ベローズバルブ６をソースボトルへ取り付ける場合には、バルブ本体６１の右側のネジ部６１Ａをソースボトル１の雌ネジ部に接続し、左側のネジ部６１Ｂをフランジ付きの配管に接続するようにしてあり（図１では配管との接続前の状態を示している。）、本実施形態では従来とは逆向きにベローズバルブ６をソースボトル１に対して取り付けてある。これによりコンダクタンスの悪い流路、即ち右側の流路６１Ｆ及び作動空間６４Ｄを反応性物質の雰囲気に曝し、コンダクタンスの良い流路６１Ｇを大気に曝した状態にしている。
【００１４】従って、ソースボトル１内に反応性物質を充填する場合には、ソースボトル１をフランジ付き配管を介して反応性物質を貯留するタンクと接続した後、コック６４を手動操作して弁体６２を弁座６１Ｈから引き上げて通路６１Ｇを開くと、流路６１Ｇ、作動空間６１Ｄ及び右側の流路６１Ｆが連通しタンク内の反応性物質をソースボトル内へ充填することができる。この時、反応性物質はバルブ６の左側の流路６１Ｇ、作動空間６１Ｄ及び右側の流路６１Ｆの順に流れてソースボトル内に充填される。充填後にはコック６４を手動操作して弁体６２を弁座６１Ｈに着座させて流路６４Ｇを閉じた後、ソースボトルをフランジ付き配管を介してタンクから切り離し、ソースボトルを装置まで搬送し、配管に接続する。
【００１５】ソースボトル１を搬送して配管３に接続するまでの間、ボトル側の流路６１Ｆ及び作動空間６１Ｄは反応性物質雰囲気にあり空気が遮断されているため、バルブ本体６１内の反応性物質との接触部分（作動空間６１Ｄ、右側の流路６１Ｆ及びベローズ６３）は純粋な反応性物質と接触し、反応性物質の酸化等による反応生成物等のパーティクルを発生したり、反応生成物等により流路が変質したり、腐食したりすることはない。一方、バルブ本体６１の左側の流路６１Ｇは大気に曝されるが、その部分は面積が小さくコンダクタンスが良いため、ソースボトル１内の反応性物質をパージすることで流路６１Ｇに付着したパーティクル等の不純物を簡単に除去することができ、短時間で純粋な反応性物質をチャンバー２へ供給できるようになり装置を短時間で立ち上げることができる。
【００１６】ところが、従来のバルブの取付方法であれば、反応物質との接触面の形態が複雑でコンダクタンスの悪い流路、即ち作動空間６１Ｄ及び右側の流路６１Ｆが大気に開放されて酸化雰囲気に曝され、その表面に付着した反応性物質が酸化作用等を受け、この反応により形態の複雑な面で変質し、腐食し、反応生成物がパーティクル等の不純物として付着する。しかも、作動空間６１Ｄ内にはベローズ６３が存在し接触部分の形態が複雑で、この部分でも不純物が付着するため、ガスパージ等を行って洗浄しても簡単にはパーティクル等の不純物を除去することができず、チャンバー２へ純粋な反応生成物を供給するまでに長い時間が必要になり、装置の立ち上げまでの時間が長くなる。
【００１７】また、図２はダイアフラムバルブの要部を示す断面図である。このダイアフラムバルブをベローズバルブと同一または相当部分には同一符号を附して説明する。このダイアフラムバルブ６は、同図に示すように、略逆Ｔ字状に形成されたバルブ本体６１と、このバルブ本体６１内に配置された弁体に相当する弁膜６２と、この弁膜６２を操作するコンプレッサ６３とを備え、流体のコンダクタンスがベローズバルブよりも良くなっている他はベローズバルブに準じて構成されている。バルブ本体６１から左右に左右のネジ部６１Ａ、６１Ｂを介して配管またはソースボトル（図４参照）と接続するようになっている。
【００１８】上記ダイアフラムバルブ６をソースボトルへ取り付ける場合には、バルブ本体６１の右側のネジ部６１Ａをソースボトル１の雌ネジ部に接続し、左側のネジ部６１Ｂをフランジ付きの配管に接続し、従来とは逆向きにベローズバルブ６をソースボトルに対して取り付ける。これによりコンダクタンスの悪い流路、即ち右側の流路６１Ｆ及び作動空間６４Ｄを反応性物質の雰囲気に曝し、コンダクタンスの良い流路６１Ｇを大気に曝した状態にすることができる。
【００１９】従って、ソースボトル内に反応性物質を充填する場合には、ソースボトルをフランジ付き配管を介して反応性物質を貯留するタンクと接続した後、コック６４を手動操作して弁体６２をリング状の弁座６１Ｈから引き上げて通路６１Ｇを開くと流路６１Ｇ、作動空間６１Ｄ及び右側の流路６１Ｆが連通しタンク内の反応性物質をソースボトル内へ充填することができる。充填後にはコック６４を手動操作して弁体６２を弁座６１Ｈに着座させて流路６４Ｇを閉じた後、ソースボトルをフランジ付き配管を介してタンクから切り離し、ソースボトルを装置まで搬送し、配管に接続する。従って、ダイアフラムバルブ６の場合も従来とは逆向きにソースボトルに取り付けることで、大気に開放した時に発生するパーティクルを抑制することができ、ひいては装置の立ち上げ時間を短縮することができる。
【００２０】図３は、本実施形態のバルブの取付方法を適用した場合と従来の取付方法を適用した場合のガスパージによる洗浄回数とソースボトルで使用されていた反応性物質の残留濃度との関係を示したものである。図３に示す実施例及び比較例ではバルブとして６個のダイヤフラムバルブを使用し、反応性物質として四塩化チタンを使用した。そして、使用後のダイヤフラムバルブの流路にヘキサンをクリーニング液として流して流路を洗浄し、バルブの出口から流出した洗浄後のヘキサンに含まれている四塩化チタンの濃度を残留濃度として測定した。実施例１〜３は本実施形態の取付方法による３個のバルブの測定データであり、比較例１〜３は従来の取付方法による３個のバルブの測定データである。図３に示す結果によれば、実施例１〜３は比較例１〜３よりも少ない洗浄回数でバルブ内に残留している四塩化チタンを除去することができることが判った。
【００２１】以上説明したように本実施形態によれば、ソースボトル１にベローズバルブ（またはダイアフラムバルブ）６を取り付ける場合に、バルブ本体６１内で弁体（または弁膜）６２の作動空間６１Ｄに対して弁座６１Ｈを介して開口する流路６１Ｇを大気側に開放可能にすると共に弁体（または弁膜）６２の作動空間６１Ｄに対して弁座６１Ｈ以外の部位で連通する流路６１Ｆを反応性物質の雰囲気側に開放してベローズバルブ（またはダイアフラムバルブ）６をソースボトル１に接続するようにしたため、ソースボトルの交換時等に流路６１Ｇが大気に開放されて反応性物質が付着した流路６１Ｇが酸化性雰囲気に曝されたとしても、この部分の形状は単純でコンダクタンスが良いため、反応性物質を使用する場合に、ガスパージ等により流路６１Ｇに付着したパーティクル等の不純物を簡単且つ短時間で除去して純粋な反応性物質を短時間でチャンバー２１へ供給することができ、ひいては装置を短時間で立ち上げることができる。
【００２２】尚、上記実施形態ではベローズバルブ及びダイアフラムバルブを例に挙げ、これらのバルブをソースボトルに取り付ける場合について説明したが、本発明のバルブの取付方法は上記各実施形態に制限されるものではなく、その他のバルブについても広く適用することができ、また、図４の配管３に配設されたバルブ６Ａについても本発明を適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、バルブ内での大気に開放される側の流路の面積を小さくして（流体のコンダクタンスを大きくして）、パージ効率を向上させることによりバルブの反応物質による変質、腐食を抑制して不純物の発生を抑制することができ、ひいては短時間で本来の純粋な反応性物質を所定の部位へ供給することができ、装置立ち上げ時間を短縮するバルブの取付方法を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２１９９６７
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年７月９日（１９９９．７．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６９１０
【弁理士】
【氏名又は名称】小原 肇
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１０６２（Ｐ２００１−２１０６２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月２６日（２００１．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１９６１１２ |
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