JPH08145884A - 半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法及び半導体製造装置 - Google Patents

半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法及び半導体製造装置

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JPH08145884A
JPH08145884A JP31244094A JP31244094A JPH08145884A JP H08145884 A JPH08145884 A JP H08145884A JP 31244094 A JP31244094 A JP 31244094A JP 31244094 A JP31244094 A JP 31244094A JP H08145884 A JPH08145884 A JP H08145884A
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宙幸 原田
Toshihiko Uno
敏彦 宇野
Shigeyuki Akiyama
重之 秋山
Tetsuo Shimizu
哲夫 清水
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Mitsubishi Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体製造装置のガス配管系にインラインと
して組み込むことが可能で、ガス配管内を流れている或
いはガス配管系内に充満しているガスの成分及び濃度を
計測することができ誤接続のない半導体用特殊材料ガス
成分濃度測定方法及び半導体製造装置を提供する。 【構成】 半導体用特殊材料ガスを収納したガスボンベ
2と半導体製造部との間のガス管路5途中にガス検出器
3を配置してインラインによりガス成分や濃度を測定す
る半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法及び半導体製
造装置。複数本のガスボンベに連結される管路の合流管
路にガス検出器3を配置することもある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造に際して
使用されるモノシラン(NiH4)、ホスフィン(PH3 )等
の半導体用特殊材料ガスのガス成分及びその濃度を実際
の製造プロセスライン(インライン)で計測する半導体
用特殊材料ガス成分濃度測定方法及びこの測定方法で使
用するガス成分濃度計を組み込んだ半導体製造装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】ガスボンベから漏洩した微量の半導体用
特殊材料ガスを検知するガス漏洩検知器は、従来より市
販されており広く使用されている。しかしガスボンベに
充填されている半導体用特殊材料ガスのガス成分及び濃
度を実際の製造プロセスライン(インライン)で測定出
来る計測器は市販されていない。従って、現在使用して
いる或いはこれから使用しようとするガスの成分及び濃
度は、ガスボンベに表示されている組成及び濃度をその
まま信用して使用しているのが現状である。
【0003】ガスボンベの特殊材料ガスの濃度を測定す
る手段としては半導体製造装置やガスボンベ収納庫のガ
ス配管系の一部にサンプリング用の配管を設け、ガスク
ロマトグラフで分析する方法がある。また、ガス濃度を
計測する他の手段としては超音波式濃度計、光の屈折率
計等で計測する方法がある。しかしガスクロマトグラフ
を用いる方法はガス配管系に『溜まり部分』ができるの
でパ−ジ操作が煩わしい上にサンプリングしたガスの廃
棄のための無害化処理が必要となる。また、超音波式濃
度計や光の屈折率計はガスの種類を検出するための選択
性がなく、例えば測定中数値が変化した場合、ガスの濃
度が変わったのか或いはガスの種類が異なるのかを判別
することが出来ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】半導体用特殊材料ガス
の成分や濃度は、ガスメ−カ−により分析計測されガス
ボンベに貼って表示されたり、分析表が添付されたりし
て使用者(半導体製造メ−カ−等)に知らされる。この
場合、表示や分析表に誤りがなかったかどうかの確認は
特別に試料を取り出しガスクロマトグラフ等で分析し計
測する以外に方法はない。また、ガスメ−カ−サイドに
誤りがなくても使用者の側で誤ってガスボンベを接続し
たり、間違って別のボンベを使用したりするといった誤
接続、誤配管、誤交換等が生じやすくこのような誤使用
を完全に防止する方法はないのが現状である。しかもこ
のような誤接続や誤配管の発生を防ぎきれず管理室でも
集中点検できないので安全管理上常に問題となってい
る。
【0005】この発明は上記する課題に着目してなされ
たものであり、ガスボンベ収納庫や半導体製造装置のガ
ス配管系にインラインとして組み込むことが可能で、ガ
ス配管内を流れている或いはガス配管系内に充満してい
るガスの成分及び濃度を計測することが出来、誤接続や
誤配管或いは誤交換といった事故のない半導体用特殊材
料ガス成分濃度測定方法及び半導体製造装置を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】即ち、この発明は上記す
る課題を解決するために、半導体用特殊材料ガス成分濃
度測定方法が、半導体用特殊材料ガスを収納したガス
ボンベと半導体製造部との間のガス管路途中にガス検出
器を配置してインラインによりガス成分又は/及びガス
濃度を測定することを特徴とする。そして前記ガス検
出器が赤外線検出器若しくは紫外線検出器であることを
特徴とする。また、半導体用特殊材料ガス成分濃度測
定方法が、半導体用特殊材料ガスを収納した複数本のガ
スボンベに連結された各管路の合流管路と半導体製造部
との間の管路途中にガス検出器を配置したことを特徴と
する。更に、半導体製造装置が、半導体用特殊材料ガ
スを収納したガスボンベと半導体製造部との間のガス管
路途中にインラインによりガス成分又は/及びガス濃度
を測定するガス検出器を配置したことを特徴とする。そ
して前記ガス検出器が赤外線検出器若しくは紫外線検
出器であることを特徴とする。
【0007】
【作用】半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法及び半
導体製造装置を上記手段とした場合の作用について添付
図とその符号を用いて説明する。とと及びの手
段では、ガス検出器3には赤外線光源32を設置しパイ
ロセンサ37で半導体用特殊材料ガスの種類と濃度を検
出することができる。即ち、半導体用特殊材料ガスはそ
のガス特有の赤外線吸収スペクトルを有しているので、
ガス検出器3内のガス流路31aを流通するガスに赤外
線を投射して吸収させることによりそのガスの種類及び
濃度を計測しモニタすることが可能である。この場合、
測定に際してはガス検出器3はインラインに組み込まれ
るので非接触且つ非破壊による測定が可能となり、汚れ
やパ−ティクルの発生も生じない。そして、管路5に配
置した電磁弁5c及びガス検出器3は図示しない制御装
置に接続され異常が生じた場合直ちに該電磁弁5cを閉
鎖することが可能である。ガス検出器3としてし紫外線
検出器を用いた場合、赤外線光源32の代わりに紫外線
光源を用いるが作用としては同様である。またと及
びの手段では、混合ガス中の各ガスは成分ごとに独自
の赤外線吸収スペクトルを有しているのでガス検出器3
によれば各成分とその濃度を同時に計測することが可能
である。そして予め設定してある混合濃度をこのガス検
出器3で監視し、若し成分に変化が生じた場合は直ちに
異常を感知し、電磁弁等を作動させてガスの供給を停止
することが出来る。ガス検出器3としてし紫外線検出器
を用いた場合、赤外線光源32の代わりに紫外線光源を
用いるが作用としては同様である。
【0008】
【実施例】以下、この発明の具体的実施例について図面
を参照しながら説明することとする。図1はこの発明の
半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法を実施するため
の配管図である。1はシリンダボックスであって有毒ガ
ス成分の漏洩や爆発を防止するため密閉空間となるよう
にしてあり、内部には半導体製造装置で使用される例え
ばモノシラン、アルシン、ホスフィン等の半導体用特殊
材料ガスを収容したガスボンベ2、4が収納されてい
る。このシリンダボックス1内には半導体製造部門へ材
料ガスを流すプロセス用の管路5と、排出用管路6と、
パ−ジ用ガス管路7と、が配管されている。プロセス用
の管路5には、パ−ジガスでパ−ジした後、切替弁8を
切り換えてボンベ2から材料ガスが供給される。
【0009】前記プロセス用の管路5には切換弁8を介
して開閉弁5aと減圧弁5bと電磁弁5cと更に二つの
開閉弁5dと5eとの間にガス検出器3及びフィルタ5
fが配置されている。ガスボンベ2から供給されるガス
は通常2〜5kgf/cm2(ゲ−ジ圧)程度に減圧さ
れて供給される。また、排出用管路6には開閉弁6aと
減圧弁6bと逆止弁6cとが配置されているが、この管
路6はパ−ジガスでプロセス用の管路5をパ−ジすると
きのパ−ジガス排出用として用いるための管路である。
パ−ジガス管路7には、逆止弁7aと開閉弁7bとが配
置され、ガスボンベ2を別の新しい材料ガスの収納され
たボンベと交換した場合、管路5をパ−ジガス((N2
Ar等)等を流してパ−ジする。前記ガス検出器3と電磁
弁5cは外部に設置した図示しない制御装置(CPU)
からの信号9で制御する。
【0010】図2はプロセス管路5に配置された前記ガ
ス検出器3の構成の詳細を示す断面図である。即ち、こ
のガス検出器3は実際に半導体製造装置へガスを供給す
るプロセス管路5の途中にインライン配置される。セル
ブロック31にはガス流路31aが設けられ両側には配
管継手を連結できるよう雌ねじ部31b、31cが設け
られている。そして該セルブロック31の中央部には流
路31aに向けて(面して)上下に窓31d及び31e
が設けられ、上側の窓31dには赤外線光源32を取り
付けた光源ブロック33に固定された金属製リング34
が嵌め込まれ、下側の窓31eにはセンサブロック36
に固定された金属リング35が嵌め込まれている。ま
た、該センサブロック36には測定ガスの吸収特性に合
致した波長を持つ干渉フィルタ(バンドパスフィルタ)
37とセンサ(例えばパイロセンサ)38が取り付けら
れている。これらの金属リング34及び35は鑞付けし
て該セルブロック31に固定してある。このようにセル
ブロック31内は有毒ガス或いは爆発の危険性のあるガ
スが外部へ漏洩しないようタイトな構造としてある。ま
た、前記パイロセンサ38は増幅器40に接続されコネ
クタ41を介して図示しない制御装置(CPU)へ接続
される。
【0011】前記セルブロック31の流路31aの途中
には圧力センサ30が配置され流通ガスの濃度測定と同
時にガス圧を計測するようにしてある。即ち、ガス圧力
と赤外線センサの濃度信号(赤外線吸収率)とは1対1
の関係にあるので、ガス検出器3に圧力センサ30を配
置して正確な濃度計測を保証するようにしてある。
【0012】上記するように、前記ガス検出器3には赤
外線光源32を設置しパイロセンサ38で半導体用特殊
材料ガスの種類と濃度を検出することができる。即ち、
半導体用特殊材料ガスはそのガス特有の赤外線吸収スペ
クトルを有しているので、ガス検出器3内のガス流路3
1aを流通するガスに赤外線を投射して吸収させること
によりそのガスの種類及び濃度を計測しモニタすること
が可能となる。この場合、測定に際してはガス検出器3
はインラインに組み込まれるので非接触且つ非破壊によ
る測定が可能となり、汚れやパ−ティクルの発生も生じ
ない。そして、管路5に配置した電磁弁5c及びガス検
出器3は図示しない制御装置に接続され異常が生じた場
合直ちに該電磁弁5cを閉鎖してガスの供給を停止させ
ることが可能である。
【0013】次に、図3は例えば半導体製造装置におい
て、混合系のガス供給装置で同時に複数の材料ガスを使
用する場合の混合ガス配管図である。この実施例では3
種類のガスを同時に使用する場合で、ガスボンベ11の
管路21にはマスフロ−コントロ−ラ21aが配置さ
れ、ガスボンベ12の管路22にはマスフロ−コントロ
−ラ22aが配置され、ガスボンベ13の管路23には
マスフロ−コントロ−ラ23aが配置される。これらの
管路の合流管路24には前記ガス検出器3が配置されて
いる。そして混合ガスはガス検出器3を通過して例えば
半導体製造装置25へ供給されるようにしてある。尚、
この図には省略してあるが、各管路21、22、23及
び合流管路24には開閉弁や減圧弁及び電磁弁等が配置
される。
【0014】前記各マスフロ−コントロ−ラ21a、2
2a、23a及びガス検出器3は半導体用ガス供給装置
制御部26に接続されている。また、半導体製造装置2
5におけるガス供給もこの半導体用ガス供給装置制御部
26によりコントロ−ルされるようになっている。
【0015】上記する混合ガス配管路の途中にガス検出
器3を配置すると、混合ガス中の各ガスは組成ごとに独
自の赤外線吸収スペクトルを有しているので該ガス検出
器3によれば各成分とその濃度を同時に計測することが
可能である。そして予め設定してある混合濃度をこのガ
ス検出器3で監視し、若し成分に設定誤差以上の変化が
生じた場合は直ちに異常を感知し、電磁弁等を作動させ
てガスの供給を停止することが出来る。
【0016】この発明の上記実施例においては、ガス検
出器3として非分散形の赤外線検出器を用いて説明した
が、このガス検出器3の代わりに紫外線吸収スペクトル
を持つガスを紫外検出器を用いてモニタするようにして
も良い。
【0017】
【発明の効果】この発明の半導体用特殊材料ガス成分濃
度測定方法及び半導体製造装置によれば、ボンベから供
給されるガスの種類の成分と濃度をプロセスライン(イ
ンライン)下において同時に安全且つ容易に計測するこ
とが出来る。また、ガス検出器はインライン形式により
配置してあるため応答が早く、ガスの種類や濃度に異常
があると判断すると直ちに制御装置によりガス供給を停
止するができる。更に、この発明ではインラインにおい
てガスの種類と濃度とを同時に計測可能であるため生産
管理、安全管理を行う上で極めて便利である。更にま
た、ガス検出器には赤外線や紫外線を吸収するガス特性
を利用してあるため汚れやパ−ティクルの発生を防止す
ることが出来る。そして混合ガスを使用する場合の混合
ガス供給装置でもマスフロ−コントロ−ラを用いること
によりガス検出器を混合ガスの各成分と濃度とを同時に
計測可能な多成分の測定モニタとすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体用特殊材料ガス成分濃度測定
方法を実施するための配管図である。
【図2】プロセス管路に配置されたガス検出器の詳細を
示す断面図である。
【図3】半導体製造装置において、混合系のガス供給装
置で同時に複数の材料ガスを使用する場合の混合ガス配
管図である。
【符号の説明】
1 シリンダボックス 2、4 ガスボンベ 3 ガス検出器 5 プロセス用の
管路 31 セルブロック 32 赤外線光源 36 フィルタ 37 センサ(パイ
ロセンサ)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 敏彦 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 秋山 重之 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (72)発明者 清水 哲夫 京都府京都市南区久世築山町378番31号 株式会社エステック内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体用特殊材料ガスを収納したガスボ
    ンベと半導体製造部との間のガス管路途中にガス検出器
    を配置してインラインによりガス成分又は/及びガス濃
    度を測定する半導体用特殊材料ガス成分濃度測定方法。
  2. 【請求項2】 ガス検出器が赤外線検出器若しくは紫外
    線検出器である請求項第1項記載の半導体用特殊材料ガ
    ス成分濃度測定方法。
  3. 【請求項3】 半導体用特殊材料ガスを収納した複数本
    のガスボンベに連結された各管路の合流管路と半導体製
    造部との間の管路途中にガス検出器を配置した請求項第
    1項若しくは第2項記載の半導体用特殊材料ガス成分濃
    度測定方法。
  4. 【請求項4】 半導体用特殊材料ガスを収納したガスボ
    ンベと半導体製造部との間のガス管路途中にインライン
    によりガス成分又は/及びガス濃度を測定するガス検出
    器を配置したことを特徴とする半導体製造装置。
  5. 【請求項5】 ガス検出器が赤外線検出器若しくは紫外
    線検出器である請求項第4項記載の半導体製造装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1049788A (ja) * 1996-07-08 1998-02-20 Samsung Electron Co Ltd ガス圧力及びガス漏出感知システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1049788A (ja) * 1996-07-08 1998-02-20 Samsung Electron Co Ltd ガス圧力及びガス漏出感知システム

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