供应处理气体的方法、系统和处理被处理物体的系统.pdf

一种供应处理气体的方法，其包括其中生成取决于温度而可聚合的处理气体的步骤，和其中将由此生成的处理气体供应给配置成在减压大气下对被处理物体W进行预定处理的处理装置4。将处理气体供应给处理装置4时，处理气体的流速通过使用其中供应压力的适当操作范围设定成低于大气压的具有隔膜80的低差压型质量流速控制装置来控制。因此，诸如取决于温度而可聚合的HF气体的处理气体的供应速度(实际流速)可以通过稳定的方式得到精确控制。

1.  一种用于供应处理气体的方法，所述方法包括：
其中生成取决于温度而可聚合的处理气体的步骤；和
其中将由此生成的处理气体供应给配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理的处理装置的步骤；
其中，将所述处理气体供应给所述处理装置时，所述处理气体的流速通过使用具有隔膜的低差压型质量流速控制装置来控制，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压。

2.  根据权利要求1所述的用于供应处理气体的方法，其中
所述的适当操作范围在5kPa与40kPa之间。

3.  根据权利要求1所述的用于供应处理气体的方法，其中
所述质量流速控制装置中的温度设定在不低于30℃的温度与低于70℃的温度之间的范围内。

4.  根据权利要求1所述的用于供应处理气体的方法，其中
所述处理气体是HF。

5.  一种用于供应处理气体的系统，其配置成将取决于温度而可聚合的处理气体供应给配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理的处理装置，所述系统包括：
与所述处理装置连接的气体供应通道；
配置成控制所述处理气体的流速的质量流速控制装置，所述质量流速控制装置安置在所述气体供应通道上并具有隔膜，其中供应压力的适当操作范围被设置定低于大气压；和
安置在所述气体供应通道上、位于所述质量流速控制装置的上游位置处的压力控制机构，所述压力控制机构配置成控制已从处理气体源供应的处理气体，使得所述处理气体的压力落入所述的适当操作范围内。

6.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
所述的适当操作范围在5kPa与40kPa之间。

7.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
所述质量流速控制装置中的温度设定在不低于30℃的温度与低于70℃的温度之间的范围内。

8.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
所述处理气体是HF。

9.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
所述隔膜设置有在所述气体供应通道的相对侧上突出的环形弯曲部。

10.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
所述隔膜具有在所述气体供应通道的相对侧上突出的部分球壳形。

11.  根据权利要求5所述的用于供应处理气体的系统，其中
在所述气体供应通道中面对所述隔膜的位置处形成阀口，
其冲程能够变化的作动器在所述气体供应通道的相对侧上与所述隔膜连接，
所述阀口的直径不小于10mm，并且
所述作动器的冲程量不小于20μm。

12.  一种用于对被处理物体进行处理的系统，所述系统包括：
处理气体源，处理气体从所述处理气体源供应；
与所述处理气体源连接的气体供应通道，
配置成控制处理气体的流速的质量流速控制装置，所述质量流速控制装置安置在所述气体供应通道上并具有隔膜，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压；
安置在所述气体供应通道上、位于所述质量流速控制装置的上游位置处的压力控制机构，所述压力控制机构配置成控制从所述处理气体源供应的处理气体，使得所述处理气体的压力落入所述的适当操作范围内；和
与所述气体供应通道连接的处理装置，所述处理装置配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理。

供应处理气体的方法、系统和处理被处理物体的系统
相关申请的交叉引用
本申请是基于2006年11月13日提交的在先日本专利申请第2006-306109号并要求其优先权，其全部内容在此并入作为参考。
技术领域
本发明涉及用于向诸如半导体晶片的被处理物体供应诸如HF气体(氟化氢气体)的处理气体的方法、用于供应这种处理气体的系统和用于对被处理物体进行处理的系统。
背景技术
为了制造诸如半导体集成电路，诸如由硅基片等形成的半导体晶片等，通常要进行多种处理，例如成膜处理、蚀刻处理、氧化处理、扩散处理和去除自然氧化膜的处理。特别地，在用于去除硅基片的自然氧化膜的蚀刻处理中，在用于去除另一氧化膜的蚀刻处理中，或者在用于去除诸如粘附到诸如处理装置中使用的处理容器的内壁上的不必要的膜的清洁处理中，HF气体(氟化氢气体)被广泛用作蚀刻气体(清洁气体)。
在这些情形中，为了进行精确的蚀刻处理(包括以下类似的清洁处理)，必须以稳定的方式精确地控制HF气体的供应速度。为了控制HF气体的流速，常规地已知有差压型流速控制装置(JP2004-264881A等)和诸如质量流量控制器的质量流速控制装置(JP2005-222173A等)。
差压型流速控制装置是使用以下特征的装置：其中，当流过孔的气体处于所谓的临界条件下时，此时气体的流速根据该孔上游侧上的压力而确定。另一方面，质量流速控制装置是其中具有由薄金属板形成的可弯曲隔膜(diaphragm)作为阀门部件的装置，以便基于检测到的根据气流的运动而运动的热量来使隔膜弯曲，从而控制阀门的开度。
与诸如氮气和He气的不活泼性气体不同，HF气体具有聚合特性(也称为“聚类特性”)。即，HF气体可以根据温度和/或压力而聚合。例如，在不低于70℃的温度下，HF分子在气体中单独存在。另一方面，在低于70℃的温度下，大约(HF)₂到(HF)₆的聚合物以混合形式出存在于气体中。这样，分子量取决于温度而变化。
在差压型流速控制装置中，流速得到控制，使得在标准条件下，液体的流速与孔的上游侧上的压力成比例，并且流量因数(flow factor)与气体的密度成反比。如上所述，由于HF气体具有聚类特性，差压型流速控制单元的控制电路需要存储每个温度和压力下的之前计算的流量因数。
在供应HF气体的通常方法中，在液态存储的气体源中汽化的高压下的HF气的压力被降低至大约大气压(101kPa)，并且使得气体流动。在流体通道的中间点，气体的流速通过流速控制装置而控制，并且将流速由此控制的HF气体供应到大致真空的处理容器中。此时，气体实际供应的压力大约以±20kPa变化。这使得差压型流速控制装置的控制变得复杂。另外，当压力和/或温度改变时，存在流速不能精确控制的可能。
另一方面，在使用隔膜的质量流速控制装置中，存在以下可能：尽管用于控制气体流速的反馈控制系统正常操作，通过质量流速控制装置控制的HF气体的实际流速也有变化。在该情况下，精确控制HF气体的供应速度(实际流速)会很困难。其原因考虑如下。由于HF气体变成其中混合有聚合物的气体，检测气体流速所需的气体比热发生变化，影响了流速检测器的传热量。结果，检测质量流量速度的检测精度降低。
作为上述问题的对策，可以在HF气体不发生聚合的不低于70℃的温度下连续加热整个质量流量控制装置。然而，在该情况下，由于半导体制造装置周围的精密仪器可能被热损坏，采用这种措施是不优选的。
发明内容
鉴于以上问题，已经做出了本发明来有效解决该问题。本发明的目的在于提供用于供应处理气体的方法、用于供应处理气体的系统和和用于对被处理物体进行处理的系统，其中诸如取决于温度而可聚合的HF气体的处理气体的供应速度(实际流速)可以通过稳定的方式得到精确控制。
作为用于供应HF气体的方法的深入考察的结果，本发明的发明人发现，HF气体的供应速度可以通过在大大低于大气压的供应压力下，通过使用隔膜的质量流速控制装置来控制HF气体的流速而得到精确控制。本发明由此完成。
根据本发明的对处理气体进行处理的方法包括：
其中生成取决于温度而可聚合的处理气体的步骤；和
其中将由此生成的处理气体供应给配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理的处理装置的步骤；
其中，将处理气体供应给处理装置时，处理气体的流速通过使用具有隔膜的低差压型质量流速控制装置来控制，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压。
通过使用具有隔膜的低差压型质量流速控制装置来控制处理气体的流速，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压。因此，诸如取决于温度而可聚合的HF气体的处理气体的供应速度(实际流速)可以通过稳定的方式得到精确控制。
在根据本发明的对处理气体进行处理的方法中，优选地，适当的操作范围在5kPa与40kPa之间。
在根据本发明的对处理气体进行处理的方法中，优选地，质量流速控制装置中的温度设定在不低于30℃的温度与低于70℃的温度之间的范围内。
在根据本发明的对处理气体进行处理的方法中，优选地，处理气体是HF。
根据本发明的用于供应处理气体的系统是配置成将取决于温度而可聚合的处理气体供应给配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理的处理装置的用于供应处理气体的系统，该系统包括：
与处理装置连接的气体供应通道；
配置成控制处理气体的流速的质量流速控制装置，该质量流速控制装置安置在气体供应通道上并具有隔膜，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压；和
安置在气体供应通道上、位于质量流速控制装置的上游位置处的压力控制机构，该压力控制机构配置成控制已从处理气体源供应的处理气体，使得处理气体的压力落入适当的操作范围内。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，适当的操作范围在5kPa与40kPa之间。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，质量流速控制装置中的温度设定在不低于30℃的温度与低于70℃的温度之间的范围内。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，处理气体是HF。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，隔膜设置有在气体供应通道的相对侧上突出的环形弯曲部。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，隔膜具有在气体供应通道的相对侧上突出的部分球壳形。
在根据本发明的用于供应处理气体的系统中，优选地，在气体供应通道中面对隔膜的位置处形成阀口，冲程可以变化的作动器(actuator)在气体供应通道的相对侧上与隔膜连接，阀口的直径不小于10mm，并且作动器的冲程量不小于20μm。
根据本发明的用于对被处理的物体进行处理的系统包括：
处理气体源，处理气体从该处理气体源供应；
与处理气体源连接的气体供应通道，
配置成控制处理气体的流速的质量流速控制装置，该质量流速控制装置安置在气体供应通道上并具有隔膜，其中供应压力的适当操作范围被设定成低于大气压；
安置在气体供应通道上、位于质量流速控制装置的上游位置处的压力控制机构，该压力控制机构配置成控制从处理气体源供应的处理气体，使得处理气体的压力落入适当的操作范围内；和
与气体供应通道连接的处理装置，该处理装置配置成在减压气氛下对被处理物体进行预定处理。
根据用于供应处理气体的方法、用于供应处理气体的系统和用于对被处理物体进行处理的系统，可以产生以下效果。
通过使用其中供应压力的适当操作范围设定成低于大气压的具有隔膜的低差压型质量流速控制装置来控制处理气体的流速。由此，诸如取决于温度而可聚合的HF气体的处理气体的供应速度(实际流速)可以通过稳定的方式得到精确控制。
附图说明
图1是显示包括根据本发明的用于供应处理气体的系统和处理装置的用于对被处理物体进行处理的系统的实例的示意结构视图。
图2是显示用在根据本发明的处理气体的处理系统中的具有隔膜的低差压型质量流速控制装置的实例的示意结构视图。
图3A是显示根据本发明的质量流速控制装置的具体实例的结构视图。
图3B是显示常规质量流速控制装置的具体实例的结构视图。
图4是显示其中适当操作范围被设定在大约大气压(101kPa)的质量流速控制装置的供应压力的依赖性的图。
图5是显示关于图4所示的数值而计算的转换因数的变化的图。
图6是示出显示通过使用其中适当操作范围设定在5kPa和40kPa之间的质量流速控制装置来控制供应速度的评价结果的图。
具体实施方式
以下参照附图说明根据本发明的用于供应处理气体的方法、用于供应处理气体的系统和用于对被处理物体进行处理的系统的实施方式。
图1是显示包括根据本发明的用于供应处理气体的系统和处理装置的用于对被处理物体进行处理的系统的实例的示意结构视图。图2是显示用在根据本发明的处理气体的处理系统中的具有隔膜的低差压型质量流速控制装置的实例的示意结构视图。在此，作为实例，使用取决于压力和/或温度而可聚合、或者其聚合程度改变的HF气体作为处理气体。另外，作为实例，使用对被处理物体进行蚀刻处理的蚀刻装置作为处理装置。
如图1所示，用于对被处理物体进行处理的系统2主要由以下部分组成：配置成在减压气氛下对诸如半导体晶片W的被处理物体进行诸如蚀刻处理的预定处理的处理装置4；和配置成向处理装置4供应HF气体作为处理气体的用于供应处理气体的系统6。
处理装置4包括由铝合金制成的圆柱形处理容器8。在处理容器8中，安置有从容器底部突出的例如盘状的载置台10。半导体晶片W可被放置在载置台10的上表面上。由例如电阻加热器形成的加热装置12埋入在载置台10中，使得载置台10上的晶片W可以被加热。作为加热装置12，可以在载置台10下方安置多个加热灯，以替代电阻加热器。
在处理容器8的侧壁上，布置有当晶片W被装载在处理容器8中或从处理容器8中卸载时开启和关闭的闸阀14。排气口16形成在容器的底部。抽真空系统18与排气口16连接，使得处理容器8的内部可以被抽空至预定的减压气氛。具体地，抽真空系统18具有与排气口16的排气通道20。压力控制阀22和真空泵24等沿着排气的流动方向以该顺序安置在排气通道20上。因此，处理容器8的内部可以如上所述被抽真空。
处理容器8具有配置成将各种所需气体供应给处理容器8的气体导入部26。在该实施例中，用作气体导入部26的喷头28布置在处理容器8的顶部。由此，各种气体可以通过形成在喷头28的下表面中的多个喷气孔28A喷射到处理容器8中。另外可选地，不限于喷头28，例如，可以设置喷嘴作为气体导入部26。气体导入部26的形状不受具体限制。
另一方面，与处理装置4连接的用于供应处理气体的系统6具有与喷头28的进气口连接的气体供应通道30。在气体供应通道30的近端，连接有能够容纳例如液态或压缩气态的HF作为处理气体的处理气体源32。压力控制机构33和使用隔膜的质量流速控制装置34从气流的上游侧朝向下游侧以该顺序安置在气体供应通道30上。通过连接凸缘34A和34B，质量流速控制装置34在其中间位置处与气体供应通道30连接(另参见图2)。
质量流速控制装置34中的供应压力的适当操作范围设定成低于大气压。例如，适当操作范围设定在5kPa和40kPa之间。以下说明质量流速控制装置34的结构。
整个质量流速控制装置34均容纳在例如恒温槽36中。由此，质量流速控制装置34可以保持在预定的温度下，例如，在不低于30℃的温度和低于70℃的温度之间。上游侧开关阀38和下游侧开关阀40安置在气体供应通道30上紧邻质量流速控制装置34上游侧的位置处以及紧邻质量流速控制装置34下游侧的位置处。
另一方面，安置在质量流速控制装置34上游侧上的压力控制机构33具有安置在气体供应通道30上的真空减压阀42，以及安置在真空减压阀42下游侧上的由诸如电容压力计形成的压力传感器44。基于压力传感器44的输出，通过压力控制部46来控制真空减压阀42，从而使得在高于大气压的供应压力下从上游侧流出的HF气体的供应压力得到降低，使得供应压力落入适当的操作范围。
不活泼性气体供应系统50与喷头28连接。具体地，不活泼性气体供应系统50具有与喷头28连接的气管52。气管52以如下顺序装配有诸如质量流量控制器的流速控制器54和开关阀56。由此，例如N₂气体可以作为吹扫气体或稀释气体而供应到处理容器8中。另外可选地，可以使用诸如He和Ar的稀有气体来代替N₂。
诸如结构如上的整体处理系统2的控制启动并停止各种气体的供应，并且气体流速、压力和温度的控制通过由诸如微型计算机形成的控制装置60来进行。控制装置60包括由诸如软盘、硬盘、CD-ROM、DVD和闪存存储器形成的存储介质62，该存储介质存储有用以控制装置所有操作的程序。
接下来，另参照图2说明用于供应处理气体的系统6中使用的低差压型质量流速控制装置34。质量流速控制装置34主要由以下部分组成：由诸如不锈钢制成的与气体供应通道30直接连接的管64；检测流体(气体)质量流速的质量流速检测部66；控制气体流量的流速控制阀机构68；和在控制装置60的控制下控制整体质量流速控制装置34的操作的控制部70。气体的流速得到控制，使得流速与通过控制装置60输入的设定流速一致。
具体地，质量流速检测部66包括具有旁路管束(bunch of bypasspipes)的旁路组(bypass group)72，该旁路组72安置在管64的上游侧。传感器管74与旁路组72的相对的端侧连接，使得传感器管74绕过旁路组72。由此，气体以小于流过旁路组72的气体的流速的恒定流速流过传感器管74。
传感器管74缠绕有一对控制电阻丝R1和R2。通过与电阻丝R1和R2连接的传感器电路76检测到的流速值可以得到输出。在传感器电路76中，桥式电路由电阻丝R1和R2和未示出的两个参考电阻形成。
由此，当已经由位于传感器管74上游侧的电阻丝R1的热量加热的气体向下游流动时，热量转移，使得下游侧的电阻丝R2此时由与气体流速对应的热量加热。结果，通过取得此时下游电阻丝R2的电阻变化作为电位的变化，此时流过的气体的流速可以得到测量。
另一方面，流速控制阀机构68包括安置在旁路组72下游侧的流速控制阀78。流速控制阀78具有由金属板制成的可弯曲隔膜80作为用于直接控制气体流速的阀部件。隔膜80具有横截面呈半圆弧形的环形弯曲部81。通过朝向阀口82适当地弯曲和变形隔膜80，阀口82的阀门开度可以得到控制。
在隔膜80的相对侧表面(隔膜80的上表面)上，经由例如由推动底座(push base)83A和钢性球83B形成的连接部件83安置有作动器84。通过来自阀驱动电路86的驱动信号，作动器84的伸展和收缩冲程量可以得到控制。作动器84由例如层压压电元件形成。阀驱动电路86通过来自控制部70的驱动命令来操作，从而可以反馈控制气体的流速。
在如上结构的质量流速控制装置34中，已知控制从上游侧流过的气体的流速的精度在很大程度上随着供应气体的压力而改变。因此，通常的质量流速控制装置设计成当从上游侧流过的气体的供应压力大约与大气压相同时，流过下游的气体的供应速度可以被精确控制。也就是说，在通常的质量流速控制装置中，供应压力的适当操作范围设计成大约与大气压相同。另一方面，在本发明中使用的质量流量控制单元34中，供应压力的适当操作范围被设计成低于大气压。具体地，适当操作范围在5kPa和40kPa之间，优选在10kPa和30kPa之间。通过将供应压力的适当操作范围设定成低于大气压，HF气体的流速可以在相对较低的温度下得到精确的控制。
其中供应压力的适当操作范围设定成低于大气压的质量流速控制装置，通常通过对例如阀口82的直径、作动器84的冲程量(阀门开度)和隔膜80的直径进行优化而制造。作为质量流速控制装置34，可以使用诸如Hitachi Metals制造的SFC1571系列的SFC1571FAMO-4UGLN(机器名)。
与常规质量流速控制装置相比较来具体说明上述的质量流速控制装置。图3显示了根据本发明的质量流速控制装置的具体实例，以及常规质量流速控制装置的具体实例。
图3A显示了根据本发明的质量流速控制装置的实施方式，其中供应压力的适当操作范围设定成低于大气压。在此，与图2所示的元件等效的元件由相同的附图标记表示。图3B显示了流速范围与图3A所示的质量流速控制装置的流速范围相同的常规质量流速控制装置。在图3B中，与本发明的元件等效的元件由图3A中的附图标记加上“0”来表示。
如图3A所示，在质量流速控制装置34中，阀口82的直径设定成φ12.4mm，作动器84的冲程量设定成大约30μm，并且流速范围设定成200cc/min。
另一方面，在图3B所示的常规质量流速控制装置340中，流速范围设定成200cc/min，与本发明的装置的流速范围相同，阀口820的直径设定成φ0.6mm，并且作动器840的冲程量设定成大约20μm。
即，在常规质量流速控制装置340中，即使当气流的下游侧部分的压力被降低以产生真空，由于阀口820起到孔板的作用，阀口820上游侧的压力也不能达到所需的真空。结果，HF气体在HF分子没有变成单分子的情况下通过构成质量流速检测部的旁路组和传感器管等。因此，很难精确地控制流速。
另一方面，在根据本发明的质量流速控制装置34中，阀口的直径和作动器的冲程量分别设定成常规质量流速控制装置340的阀口直径和作动器冲程量的大约20倍和大约1.5倍。因此，提供了一种低差压型质量流速控制装置，其中几乎不产生阀口82上游侧的压力和阀口82下游侧的压力之间的差别。在该低差压型质量流速控制装置中，由于直至阀口82上游侧的部分被设定在所需的真空压力下，HF气体中的HF分子变成单分子，这使得精确地控制流速成为可能。
在该情况下，优选地，阀口82的直径设定成至少10mm或更多，并且作动器84的冲程量设定成20μm或更多。
隔膜80配置成能够在低于大气压的供应压力下适当地操作。即，当管64的内部被设定在真空压力下时，隔膜80在作动器84一侧承受大气压。即，隔膜80承受将隔膜80推向阀口82的压力。然而，由于圆形突出的弯曲部81，隔膜80具有朝向作动器84的自恢复弹力。因此，由于隔膜80不会朝向阀口82移位，所以当隔膜80承受大气压时，阀门开度可以得到精确的保持。因此，隔膜80可以精确地保持阀门的开度，从而适于在真空压力下控制流速。
阀口82是以渐变的(tapered)方式在附图中朝上的方向上扩大，以便在弯曲部81附近与隔膜80接触的阀口。由于阀口82位于弯曲部81附近，隔膜80的操作移位(operational displacement)可以被进一步稳定。
在该实施方式中，隔膜80具有弯曲部81，以便在低于大气压的供应压力下适当地操作。然而，隔膜80可以具有例如在附图中向上的方向上突起的部分球壳形。在该情况下，通过减小球壳的曲率，或着通过提供多个隔膜，可以实现在低于大气压的供应压力下的适当操作。
图2显示了其中当装置不被控制时阀门以最大开度打开的所谓正常开放型。然而，如图3A所示，所谓的正常关闭型是可能的，其中阀门在装置不被控制时关闭。
在图3A所示的质量流速控制装置中，推动底座83A和钢性球83B设置成与隔膜80相对，并且钢性球83B与阀杆87接触。阀杆87在其中包括中空空间88，并具有穿过中空空间88和阀杆87外表面的通孔90。
提供有穿过阀杆87的通孔90的桥部92，部桥92的相对端固定在流速控制阀机构68的主体上。桥部92容纳作动器84的下端，使得下端不能在上下方向上移动。另一方面，作动器84的上端经由调整部件94由阀杆87支持。在阀杆87和桥部92之间，设置有螺旋弹簧96作为向下推动阀杆87的推动装置。例如，作动器84通过堆叠三层层压压电元件而形成，其长度为大约20mm。当向作动器84施加电压时，层压压电元件将会伸展。
因此，当没有向作动器84施加电压时，阀杆87被螺旋弹簧96的推力向下压按，使得流速控制阀机构68处于关闭状态。当向作动器84施加电压时，作动器84大体上与电压成比例地伸展，使得阀杆87逆着螺旋弹簧96的推力向上移动。因此，流速控制阀机构68的阀门开度可以得到调节，以控制流速。
接下来随后，说明通过如上结构的用于对被处理物体进行处理的系统2进行的蚀刻处理。
首先，处理装置4的闸阀14打开，在处理容器8中装入半导体晶片W，其表面上粘附有硅自然氧化膜等。
随后，驱动真空排气系统18，以对处理容器8中的气氛进行抽真空，以将处理容器8保持在预定的处理压力下，并且通过加热装置12将晶片W加热至预定的处理温度，并保持在该温度。同时，在HF气体的流速受到控制的情况下从用于供应处理气体的系统6供应HF气体。HF气体通过喷头28导入处理容器8中，以便进行用于去除晶片表面上的自然氧化膜的蚀刻处理。
现说明用于供应处理气体的系统6的具体操作。首先，HF气体从处理气体源32在大约等于大气压或更大的压力下供应，并且HF气体流过气体供应通道30。随后，HF气体的供应压力通过压力控制机构33的真空减压阀42降低至预定压力，即降低至5kPa和40kPa之间的范围——质量流速控制装置34中的供应压力的适当操作范围内。随后，其供应压力已落入适当操作范围的HF气体的流速(供应速度)通过质量流速控制装置34来控制，HF气体流向下游处理装置4。
这时，如果需要的话，整个质量流速控制装置34通过恒温槽36加热至范围从不低于30℃的温度到低于70℃、优选40℃到60℃的温度。当质量流速控制装置34被加热至70℃或更高时，存在着装置周围的精密仪器等发生不希望的损坏的可能性。另一方面，当质量流速控制装置34中的温度低于30℃时，存在着HF气体的聚合度迅速增加使得流速控制精度可能不希望地大大降低的可能性。
如上所述，由于处理气体的流速使用其中供应压力的适当操作范围低于大气压的具有隔膜的低差压型质量流速控制装置34来控制，取决于温度而可聚合的处理气体例如HF气体的供应速度(实际流速)可以通过稳定的方式精确地控制。
<根据本发明的用于供应处理气体的系统的评价>
接下来，进行评价测试，其中，使HF气体实际流动，HF气体的流速通过根据本发明的用于供应处理气体的系统来控制，并说明评价结果。
[其中适当操作范围大约等于大气压的质量流速控制装置]
作为比较例，对其中适当操作范围设定成大约大气压(101kPa)的质量流速控制装置的供应压力依赖性(dependency)进行评价。图4是显示其中适当操作范围设定成大约大气压(101kPa)的质量流速控制装置的供应压力的依赖性的图。
为进行比较，进行以下测试，其中，测量不取决于压力和/或温而可聚合的N₂气体。在此，横轴表示气体供应压力，纵轴表示HF气体和N₂气体的流速(实际流速)。质量流速控制装置本身中的温度设定在40℃、50℃、60℃和70℃。HF气体的设定流速值为200sccm(阀开度：100％)，N₂气体的设定流速值为281sccm(阀开度：100％)。
从图4中明显看出，对于在100kPa压力下供应的HF气体，当温度在40℃和60℃之间时，HF气体的流速为200sccm，与设定值相同。当供应压力在40kPa和135kPa之间的范围内变化时，随着供应压力的增大，HF气体的流速(实际流速)逐渐线性降低。因此，可以确定，流速控制精度取决于HF气体供应压力的变化而变差。另外，当装置本身的温度变化到40℃、50℃和60℃时，气体流速基本上相同。然而，当装置的温度为30℃时，气体流速迅速地显著降低。
另一方面，当供应压力为40kPa时，在装置温度为70℃的情况下，气体流速与装置温度为40℃到60℃的情况下的气体流速基本相同。然而，可以确定，当供应压力增大时，在流速增加方向(+方向)上的流速差逐渐地与当温度为40℃到60℃时获得的曲线不同。由于供应压力设定成大约为大气压，C.F.(转换因数，conversion factor)设定为“0.711”。
另一方面，可以理解，N₂气体无论在任何压力和/或温度下均不会可缔合或可聚合，在40kPa和135kPa之间的整个供应压力范围下，N₂气体均可以在大约281sccm的实际流速下得到精确控制。
[转换因数的评价]
随后，进行评价测试，其中相对于图4所示的值来计算转换因数，并说明评价结果。图5是显示关于图4所示的数值而计算的转换因数的变化的图。如下列方程所示，转换因数(C.F.)用HF气体的流速相对于N₂气体的流速的比例表示。转换因数是显示温度和质量流速控制装置中所使用气体的压力的依赖性的因素。
C.F.＝HF气体流速/N₂气体流速
如图5所示，30℃、40℃、50℃、60℃和70℃温度下的曲线与图4所示的曲线的趋势基本相同。即，可以理解到，当供应压力减小时，曲线趋向于图的左上部集合，并在供应压力不大于40kPa且转换因数为“1.0”的X1区域处汇合。
这表明，在气体供应压力较低，即不大于40kPa的区域中，存在有气体的实际流速对气体的供应压力不敏感的部分。即，存在有气体的实际流速不取决于供应压力的部分，或气体的实际流速几乎不取决于供应压力的部分。也就是说，这表示，在C.F.＝1的区域处，N₂气体的供应速度与HF气体的供应速度彼此相等。
因此，在本发明中，如上所述，HF气体的流速通过使用低差压型质量流速控制装置34来控制，其中气体供应压力的适当操作范围设定在5kPa和40kPa之间的范围内，并且C.F.设定为“1”。
[其中适当操作范围设定在5kPa和40kPa之间的质量流速控制装置]
图6是示出显示通过使用其中适当操作范围设定在5kPa和40kPa之间的质量流速控制装置来控制供应速度的评价结果的图。图6(A)是显示供应压力和HF气体供应速度(实际流速)之间关系的图，图6(B)是显示基于图6(A)所示的数值计算的转换因数的图。HF气体供应速度的设定值为200sccm(阀开度：100％)。质量流速控制装置34中的温度设定在40℃、50℃和60℃。
从图6(A)明显看出，即使当HF气体的供应压力在5kPa和40kPa之间的范围内变化时，HF气体的供应速度(实际流速)在4℃、50℃和60℃的所有温度下均指示大约200sccm。如图6(B)所示，每一温度下的C.F.大约指示“1”。因此，可以确定，HF气体的流速可以通过稳定的方式得到精确控制。
在该情况下，当气体的供应压力在5kPa以下时，每单位时间的气体供应速度过度下降，这是不实际的。另一方面，当气体的供应压力大于40kPa时，实际流速的控制精度变差。从图6(A)所示的图判断，更优选的气体供应压力的范围是大约10kPa和大约30kPa之间。
在上述实施方式中，说明本发明的实例是进行用于去除自然氧化膜的蚀刻处理的情况。但本发明不限于此，本发明可以应用于其中使用HF气体的所有处理。
另外，使用的气体不限于HF气体，本发明可以应用于所有取决于温度和/或压力而可缔合(可聚合)的气体。
另外，在该实施方式中参照图1说明了晶片供给型处理装置。但这种处理装置仅仅是一个例子，本发明自然不限于此。即，本发明可以应用于其中多个晶片可以同时处理的批量型处理装置。
此外，采用半导体晶片作为被处理物体的例子。但本发明不限于此，本发明可以应用于玻璃基片、LCD基片、陶瓷基片等。