JPH034928A - ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超高純度ガスを取扱うガス供給装置に関し、特
に、半導体素子の製造過程における薄膜形成や微細パタ
ーン・エツチング等の工程に必要な超高純度ガスを取扱
うガス供給装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造過程で使用される超高純度ガス（プロ
セスガス、パージガス等）の流通系においては各種の部
品（ガスシリンダ、プロセスチャンバ、バルブ、圧力調
整器、フィルタ、マスフローコントローラ、圧力計、流
量計、パイプ、継手等）が設けられている。これら部品
は、それぞれの全部または大部分が金属材料から形成さ
れているが、種々な連結部等に設けられるガスケットや
０−リングなどのシール部材や、開閉部等に設けられる
シート部材などは、主としてつぎのような理由から従来
はフッ素系樹脂またはフッ素ゴム等の非金属材料から形
成されていた。

イ、上記非金属材料は薄膜形成や微細パターン・エツチ
ング等の工程で使用される強腐蝕性プロセスガス（Ｈｉ
やＣＦ２等）に対する耐蝕性に優れている。

口１組立てられた部品や装置などの漏洩検査は従来の加
圧発泡試験や加圧放置試験程度の精度であれば充分とさ
れていた。

ハ、上記非金属材料から形成されたシール部材やシート
部材は他部材との境界部におけ漏洩防止には充分である
と考えられており、かつ材料自体のガス透過性（たとえ
ばＨＣｊＪ用配管定配管る透過ガスと大気中水分との反
応により外面に発生した赤錆に、使用開始後数年を経過
してから気付く程度）はやむを得ないものとして容認さ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

近来は、半導体素子の集積度、品質、生産性等の向上を
図るためガスの超高純度化が強（要望されており、一方
ではヘリウム・リーク・ディテクタや大気イオン化質量
分析装置（ＡＰＩＭＳ）などの導入に伴って、漏洩量の
検出精度（Ｔｏｒｒｐ　／５ｅｃ）が従来の１０−’　
〜１０−’程度から１０−１０〜１０−１程度に向上さ
れたり、不純分の分析精度がｐｐ＋ｗオーダーからｐｐ
ｂないしｐｐｔオーダーまで向上されるようになったの
で、上述のようにシール部材やシート部材などに樹脂等
の非金属材料を使用することに起因する問題点として、
特にガス純度、ひいては半導体素子の品質に悪影響を及
ぼすという点で、つぎのようなことが指摘されるように
なった。

ａ、透過によって流路内に外気が浸入するとガスの純度
を低下させるばかりでなく、ガスが腐蝕性の場合には大
気中の水分と反応して流路内部が腐蝕したり、反応性ま
たは分解性の場合には反応生成物を析出したりして、部
品の損傷や閉塞などの原因になる。

ｂ、上記非金属材料は、金属材料に比し著しく多量のガ
スを吸蔵し、かつこれを放出する性質があるためガスの
純度を劣化させる原因になる。しかも、放出は徐々に行
われるためパージングには著しく長い時間を必要とする
。（たとえば、水分濃度が２０　ｐｐｂに低下するまで
超高純度Ｎ２で連続パージングを行ったのちガス供給を
９日間停止した場合、ガス供給再開後の水分濃度が吸蔵
ガスの放出により１００１）ｐｂまで増加し、こ−れを
２０　ｐｐｂレベルに戻すために３日以上のパージング
を要した例もある。） Ｃ１装置からその部品を取外す場合、特に腐蝕性ガス毒
性を伴うを流通させた後ではＮ２等の不活性ガスによる
パージング（たとえば１時間連続）を施してから取外す
が、それでも上記非金属材料に吸蔵された腐蝕性ガスが
残留しているためしばらく放置しておく間に放出される
ので、大気中の水分と反応して金属部に発錆することが
あるし、毒性を伴うガスの場合には安全上の問題がある
。

ｄ、上記樹脂等の非金属材料でも厳密には腐蝕性ガス（
ＨＣ，Ｑ　ＳＣ３２、ＷＦ６等）に対して万全ではなく
、その影響により機械的強度の低下、変色、体積や重量
の変化などを生ずるため漏洩の原因になる恐れがあり、
安全性の点からも問題になる。

ｅ、上述のような腐蝕性ガスを取扱う゛装置においては
、上記非金属材料の代わりにステンレス鋼よりも耐蝕性
に勝るハステロイまたはモネルなどの金属材料が使用さ
れるが、このような材料から形成されたシート部材を有
する従来のバルブにおいては、開閉ｎ、′ｉに弁体とシ
ート部材とが摺動するため多量の金属微粒子を生じてガ
ス純度に悪影響を及ぼすばかりでなく、閉塞を確実にす
るための過大な締付力による損傷等を生じやすい。

本発明は上述のような問題点を解決するためになされた
もので、ガスの透過、吸蔵および放出、金属微粒子の生
成、使用材料の変質等が極少でガス純度の劣化をもたら
すことがなく、半導体素子の製造過程において使用され
る超高純度ガスの取扱に好適なガス供給装置を提供する
ことを目的とす・る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、超高純度ガスを取扱うガス供給装置において
、上記ガスの流路における全ての接ガス部分が金属材料
からなることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は、上述のように流路内の全ての接ガス部分が金
属材料からなっているので、シール部材およびシート部
材等が非金属材料から形成された従来例に比しガスの透
過、吸蔵および放出、変質等が極めて少なく、かつ開閉
部を非摺動形とすることにより金属微粒子の生成が防止
される。

〔実施例〕

以下、本発明について図示の一実施例を参照しながら説
明する。

この実施例は、適宜配管を介して相互に接続されるガス
供給部およびガス受給部を備えており、第１図に例示す
るガス供給部Ａにおいては、所望のプロセスガスを収容
したシリンダ１がシリンダ・バルブ２の主弁２ａを介し
てプロセスガス管３に、パージ弁２ｂを介してパージガ
ス管４にそれぞれ接続されている。プロセスガス管３に
は４連式集積弁５の緊急遮断弁（たとえば空気圧作動式
）５ａおよび開閉弁５ｂ、圧力調整器６、開閉弁７等が
設けられている。パージガス管４・は開閉弁８および９
を備え、図示省略した適宜パージガス源に接続されてい
る。上記４連式集積弁５の緊急遮断弁５ａと開閉弁５ｂ
との中間部は、開閉弁５ｃを介して開閉弁８および９の
中間部に接続されるとともに、開閉弁５ｄを介して排気
管１０に接続されている。排気管１０には圧力計１１お
よび開閉弁１２が設けられている。

上記ガス供給部Ａからプロセスガスを供給する場合は、
シリンダ・バルブ２のパージ弁２ｂ１４連式集積弁５の
開閉弁５Ｃおよび５ｄを閉じるとともにプロセスガス管
３を連通状態にしてシリンダ・バルブ２の主弁２ａを開
けばよく、ガス圧力は必要に応じて圧力調整器６により
適宜に調整される。４連式集債弁５はプロセスガスおよ
びパージガスをプロセスガス管３、パージガス管４、排
気管１０等へ切替えるためのもので、その緊急遮断弁５
ａは地震発生などの緊急時にプロセスガスの供給を自動
的に遮断するためのものである。また、パージングは適
用区間に応じて各弁を選択的に開閉することによ、って
行なわれる。

第２図に例示するガス受給部Ｂにおいては、上記ガス供
給部Ａが個別に接続される２系統のプロセスガス管２０
．２１と、適宜のパージガス源に接続される１系統のパ
ージガス管２２とを備えている。各プロセスガス管２０
．２１およびパージガス管２２には開閉弁２３、フィル
タ２４、圧力調整器２５がそれぞれ設けられている。プ
ロセスガス管２０．２１にはさらに第１の２連式集積弁
２６の開閉弁２６　ａ　、マスフローコントローラ２７
、第２の２連式集積弁２８の開閉弁２８ａがそれぞれ設
けられており、かつこれらの合流管２９は第３の２連式
集積弁３０の開閉弁３０ａを介してプロセスチャンバー
３１に導かれている。

パージガス管２２は分岐管３２および第１の２連式集積
弁２６の開閉弁２６ｂを経て開閉弁２６ａの下流側にそ
れぞれ接続されている。第２の２連式集積弁２８の開閉
弁２８ａおよび第３の２連式集積弁３０の開閉弁３０ａ
の各上流側は、それぞれに接続された開閉弁２８ｂおよ
び３０ｂを介して排気管３３に導かれている。

上記第１の２連式集積弁２６はプロセスガスとパージガ
スとの切替え用であり、第２の２連弐集積弁２８は２８
類のプロセスガスの両方またはいずれか一方とパージガ
スとをプロセスチャンバー３１と排気管３３とに切替え
るために用いられものであって、このような組合せはマ
スフローコントローラ２７のパージングを確実にするた
めに効果的である。第３の２連式集積弁３０はプロセス
ガスまたはパージガスをプロセスチャンバー３１と排気
管３３とに切替えるために用いられものである。プロセ
スチャンバー３１では半導体素子における薄膜形成や微
細パターン・エツチング等の工程が行なわれる。

そして、上記ガス供給部Ａおよび同受給部Ｂが。らなる
ガス供給装置は、っぎの諸条件に適合するように構成さ
れている。

■ガス流路における全ての接ガス部分（連結部等におけ
るシール部材および開閉部等におけるシート部材等を含
む）は、ステンレスその他の適宜耐蝕性金属材料から形
成されていること。

■上記接ガス部分は表面粗さがＲＩＩｌａｘ＜１μｍの
鏡面仕上げが施工されること。

■外部への漏洩量は１０−”　Ｔｏｒｒ　　ｐ　／　ｓ
ｅｅ以下であること。

■ガス流路にガスの滞留を許容するデッドスペースが存
在しないこと。やむを得ないデッドスペースに対しては
プロセスガスの非流通時に常にパージングが可能なバー
ジラインが設けられていること。

■開閉部等の動作時に発生する０、１μｍ以上の微粒子
の数が極少（たとえばガス１ｆｔ３中に１０個以下）で
あること。そのためには開閉部等に摺動部が存在しない
こと。

■バルブ等の機器の入口側に保安用としてメタルフィル
ターを組み込めるようにすること。

上記構成によれば全ての接ガス部分を金属材料で（を成
したことによりガスの吸蔵および放出が極少で水分含有
量が１　ｐｐｂ以下の超高純度ガスを供給し得るばかり
でなく、漏洩量が１０−１０ＴｏｒｒＮ／ｓｅｅ以下で
あるとともに０．１μ膳以上の微粒子の数を極少にする
ことができる。

なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではな
い。たとえば上記ガス受給部Ｂの代りに他の適宜ガス受
給部を設けるようにしてもよく、その他、本発明の要°
旨とするところの範囲内で種々の変更ないし応用が可能
である。

すなわち、第３図に例示するガス受給部Ｃにおいては、
２台のガス供給部Ａにそれぞれ接続される２系統のガス
管４０．４１を備え、２種類のプロセスガス（これらが
流通されない場合にはパージガス）がこれらガス管４０
．４１に別々に供給されるようになっている。各ガス管
４０および４１はそれぞれ開閉弁４２、圧力調整器４３
が並列接続された第１の３連式集禎弁４４、マスフロー
コントローラ４５が並列接続された第２の３連式集積弁
４６を備え、かつ４連式集積弁４７および２連式集積弁
４８を経てプロセスチャンバー４９に導かれている。第
１の３連式集積弁４４は圧力調整器４３と直列に設けら
れた開閉弁４４ａ。

４４ｂと、これらと並列に設けられた開閉弁４４ｃとを
備え、ガス流を止めることなく圧力調整器４３の流路を
開閉し得るようになっている。

第２の３連式集積弁４６はマスフローコントローラ４５
と直列に設けられた開閉弁４６ａ、４６ｂと、これらと
並列に設けられた開閉弁４６ｃとを備え、ガス流を止め
ることなくマスフローコントローラ４５の流路を開閉し
得るようになっている。

４連式集積弁４７はガス管４０および４１とそれぞれ直
列に設けられた一対の開閉弁４７ａと、これらの上流側
を排気管５０に導く流路に設けられた一対の開閉弁４７
ｂとを備え、プロセスガスの供給を停止したとき効果的
なバージ−ングを行ない得るようになっている。その他
は上記ガス受給部Ｂにおけると実質的に同等に構成され
ている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上述のようにガスの透過、吸蔵および
放出、金属微粒子の生成、使用材料の変質等が極少でガ
ス純度の劣化をもたらすことがなく、半導体素子の製造
過程において使用される超高純度ガスの取扱に好適なガ
ス供給装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すガス供給
部およびガス受給部の各系統図、第３図はガス受給部の
変形例を示す系統図である。 Ａ、・・ガス供給部、Ｂ、Ｃ・・・ガス受給部、１・・
・シリンダ、２・・・シリンダ・バルブ、３，２０゜２
１・・・プロセスガス管、４．２２・・・パージガス管
、５．２６，２８，３０，４４，４６．４７．４８・・
・集積弁、６，２５．４３・・・圧力調整器、１０゜３
３．５０・・・排気管、１１・・・圧力計、２４・・・
フィルタ、２７．４５・・・マスフローコントローラ、
３１．４９・・・プロセスチャンバ、４０．４１・・・
ガス管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　超高純度ガスを取扱うガス供給装置において、上記ガ
   スの流路における全ての接ガス部分が金属材料からなる
   ことを特徴とするガス供給装置。