DE68908436T2

DE68908436T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Schätzung des Reinigungsvermögens eines Gasreinigers.

Info

Publication number: DE68908436T2
Application number: DE89103084T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Mori; Katsuya Okumura; Tohru Watanabe
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: EP0330175B1; US4912963A; DE68908436D1; JPH0577452B2; KR890013741A; EP0330175A3; KR910008102B1; JPH01215343A; EP0330175A2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten der Gasreinigungsfähigkeit eines Gasreinigers vom Getter-Typ, der zum Herstellen von Halbleiterbauteilen geeignet ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Prozeßgase, die zur Herstellung von Halbleiterbauteilen verwendet werden, müssen eine größere Reinheit aufweisen, als Gase, die in der allgemeinen Industrie verwendet werden, um die Zuverlässigkeit der Halbleiterbauteile zu verbessern. Insbesondere besitzt die Reinheit des bei der Sputter-Technik verwendeten Ar-Gases einen großen Einfluß auf die Zuverlässigkeit des Aluminiumdrahts. Dementsprechend werden allgemein Gasreiniger verwendet, um Ar-Gas zu reinigen. Um die Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers zu überwachen, wird außerdem herkömmlicherweise ein Probenahmeverfahren verwendet, das Ar-Gas in einen Gasbehälter abzieht und mittels einer Analysevorrichtung, beispielsweise eines Gaschromatographen, kleine Mengen an Verunreinigungen bestimmt.
Jedoch erfordert das Probenahmeverfahren, wie oben angeführt, welches ein Abziehen des Prozeßgases, beispielsweise von Ar- Gas in den Gasbehälter und ein Ermitteln von Verunreinigungen, wie beispielsweise N&sub2;, O&sub2; und H&sub2;O umfaßt, um die Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers zu bewerten, viel Zeit. Zum Beispiel sind zum Abziehen ein Tag und zum Ermitteln eine Woche erforderlich, und hohe Kosten werden verursacht. Es ist deshalb schwierig, die Gasreinigungsfähigkeit in periodischen Abständen zu bewerten.
Dementsprechend können Verwender nicht entscheiden, wann der Gasreiniger verwendet werden muß und bekommen die Zeiten für eine Verwendung vom Hersteller des Gasreinigers angegeben.
Jedoch verursachen Gasreiniger, die Leckagen in den Gasleitungen aufweisen, eine Zunahme der Dichte von Verunreinigungen, beispielsweise von N&sub2;, O&sub2; und H&sub2;O. Falls derartige Reiniger kontinuierlich verwendet werden, werden wegen des Eintritts von verunreinigtem Gas in das Halbleiterbauteil die vernichtenden Defekte von Flächenundichtigkeiten und Ablösungen verursacht. Dies hat ein Problem dargestellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein einfaches Verfahren und eine einfache Vorrichtung bereitzustellen, um die Gasreinigungsfähigkeit eines Gasreinigers für ein Prozeßgas, beispielsweise Ar-Gas, innerhalb kurzer Zeit zu bewerten.
Das vorgenannte Ziel wird durch Bereitstellung eines Verfahrens zum Bewerten der Gasreinigungsfähigkeit von Gasreinigern erreicht, welches die Schritte umfaßt:
Abdichten eines Gasreinigers, während der innere Gasdruck desselben verringert wird;
Bereitstellen eines Tanks, der Gas oder Gase enthält, die mittels des besagten Gasreinigers abgezogen werden sollen, wobei das besagte Gas oder die besagten Gase innerhalb des besagten Tanks einen höheren Druck aufweisen, als der innere Gasdruck des besagten Gasreinigers;
Freigeben des Gases oder der Gase in dem besagten Tank in dem Gasreiniger; und
Messen der Druckänderung in dem besagten Tank über einen vorgegebenen Zeitraum.
Die Erfindung sieht ebenfalls eine Vorrichtung zum Bewerten der Gasreinigungsfähigkeit eines Gasreinigers vor, die umfaßt:
eine abdichtbare Gasreinigervorrichtung;
Mittel zum Verringern des inneren Gasdrucks in der besagten Gasreinigervorrichtung;
einen Tank, in welchem ein Gas oder Gase gelagert sind, die mittels des besagten Gasreinigers abgezogen werden sollen, wobei das besagte Gas oder die besagten Gase in dem Tank einen höheren Gasdruck aufweisen, als der innere Gasdruck des Gasreinigers;
eine zwischen der Gasreinigervorrichtung und dem besagten Tank angeordnete Ventilvorrichtung, um die eine mit dem anderen zu verbinden; und
eine Meßvorrichtung zum Messen der Druckänderung in dem besagten Tank über einen vorgegebenen Zeitraum.
Wenn die Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers abnimmt, nimmt bei der Erfindung die Fähigkeit, das verunreinigte Gas aus dem Tank mit einem höheren inneren Gasdruck als der Gasreiniger zum Gasreiniger freizugeben ebenfalls in Übereinstimmung mit einer abnehmenden Gasreinigungsfähigkeit ab. Durch Messungen der Gasfreigabefähigkeit, nämlich durch Messen von Änderungen des inneren Gasdrucks des Tanks, wird dementsprechend die Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers bewertet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung ist in den nachfolgenden Zeichnungen schematisch veranschaulicht, in welchen:
Figur 1 ein Gesamtfließbild einer Unterdruckvorrichtung ist, die ein Trägergas verwendet;
Figur 2 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen der Höhe eines Unterdrucks eines Hilfstanks und der Freigabezeit des Hilfstanks zeigt;
Figur 3 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen der Freigabezeit des Hilfstanks und der Betriebszeit eines Gasreinigers zeigt;
Figur 4 ein Schaubild ist, das die Beziehung zwischen einer Verunreinigungsdichte und der Freigabezeit des Hilfstanks zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Bezugnehmend auf die Ausführungsform der Erfindung in den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht einer gesamten Gasverwendungsvorrichtung. In Fig. 1 fließt ein Prozeßgas, wie beispielsweise Ar-Gas, welches von einer Gasleitung 1, beispielsweise einem Gasbehälter, zugeführt wird, entlang eines Hauptrohrs 2 und wird durch einen Gasreiniger 3 gereinigt, und wird dann in eine Behandlungskammer 4, beispielsweise eine Sputter-Vorrichtung eingebracht. Ein Ventil 5 ist zwischen der Gasleitung 1 des besagten Hauptrohrs 2 und dem Gasreiniger 3 angebracht, und ein Ventil 6 und ein Gasmengenregler 7 sind jeweils zwischen dem Gasreiniger 3 und der Bearbeitungskammer 4 montiert. Ein Freigaberohr 8 der Behandlungskammer 4 ist über ein Ventil 9 mit einer Unterdruckpumpe 10 verbunden. Die Unterdruckpumpe 10 wird betätigt, wenn das Prozeßgas, beispielsweise Ar-Gas in die Bearbeitungskammer zugeführt wird, die Ventile 5, 6 und MFC7 des Hauptrohrs 2 und das Ventil 9 des Freigaberohrs 8 sind offen. Deshalb wird das Gas aus der Gasleitung 1, welches durch den Gasreiniger 3 gereinigt wird, der Bearbeitungskammer 4 zugeführt, worin das Gas verwendet wird, um ein Halbleiterbauteil zu gestalten. Das verwendete Gas wird aus der Bearbeitungskammer 4 abgezogen.
Ein Hilfsrohr 11 zweigt auf der Auslaßseite des besagten Gasreinigers 3 vom Hauptrohr 2 ab, und ein Hilfstank 12 ist auf dem Hilfsrohr 11 angebracht. Eine Hilfspumpe 13 ist mit der Auslaßseite des Hilfstanks 12 verbunden und ein Unterdruckmesser 14, beispielsweise ein Ionisations- Unterdruckmesser, ist an der Vorderkante des Hilfsrohrs 11 montiert, und ein Ventil 15 und ein Unterdruckmesser 16, beispielsweise ein Pirani-Vakuummesser, sind jeweils in Reihe zwischen der Vorderkante und dem Hilfstank 12 angebracht. Zusätzlich ist ein Ventil 17 zwischen der besagten Hilfspumpe 13 und dem Hilfsrohr 11 angebracht, und ein Ventil 18 ist an einem Punkt angebracht, der über die Verbindung zwischen dem Hilfsrohr 11 und der Hilfspumpe 13 hinaus angeordnet ist.
Der Vorgang zum Überwachen der Reinigungsfähigkeit des besagten Gasreinigers 3 ist wie folgt.
Zuerst sind die Ventile 5 und 6 geschlossen (in diesem Fall kann das Ventil 9 entweder offen oder geschlossen sein), und die Ventile 15 und 17 des Hilfsrohrs 11 sind geöffnet, und durch Betätigung der Hilfspumpe 13 wird das Gas aus dem Gasreiniger 3, dem Hilfstank 12 und dem dazwischenliegenden Rohrleitungssystem abgezogen. In diesem Fall beträgt die Höhe des Unterdrucks innerhalb derselben etwa 1 x 10&supmin;¹ 1 x 10&supmin;³ Pa und wird mittels des Unterdruckmessers 14 gemessen.
Als zweites sind die Ventile 15 und 17 geschlossen, und das Ventil 18, von wo N&sub2;-Gas in den Hilfstank 12 zugeführt wird, ist geöffnet. Deshalb erreicht der Gasdruck innerhalb des Hilfstanks 12 etwa 1 100 Pa, was höher ist, als derjenige innerhalb des Gasreinigers 3, und wird mittels des Unterdruckmessers 16 gemessen.
Als drittes wird das Ventil 18 geschlossen und das N&sub2;-Gas wird innerhalb des Hilfstanks 12 eingeschlossen. Durch Öffnen des Ventils 15 und Freigeben von N&sub2;-Gas in den Gasreiniger 3 wird dann das freigegebene N&sub2;-Gas vom Gasreinger 3 beseitigt (Reinigungsvorgang).
Bei diesem Vorgang fließt das N&sub2;-Gas aus dem Hilfstank 12 zum Gasreiniger 3, dadurch nimmt der Gasdruck des Hilfstanks 12 wie in der Linie (a) in Fig. 2 dargestellt ab. Das N&sub2;- Gasvolumen (Gasfreisetzungsfähigkeit), das vom Hilfstank 12 zum Gasreiniger 3 fließt, steht in Übereinstimmung mit der Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers 3. Das heißt, wenn die Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers 3 abnimmt, ist der Gasreiniger 3 nicht in der Lage, das dem Gasreiniger 3 vom Hilfstank 12 zugeführte N&sub2;-Gas zu beseitigen, und dementsprechend nimmt die Fähigkeit ab, Gas vom Tank 12 zum Gasreiniger 3 abzugeben, wie durch die Linie (2) in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 beträgt die Zeit zwischen dem Punkt, wo sich die Linie (a) und 1 x 10&supmin;¹ Pa kreuzen, und dem Punkt, wo sich die Linie (b) und 1 x 10&supmin;¹ Pa kreuzen, etwa eine Stunde.
Die Ergebnisse in Fig. 3 erhält man ebenfalls durch Überwachen der Gasreinigungsfähigkeit des Gasreinigers 3 über einen langen Zeitraum mit der besagten Überwachungsvorrichtung. Das heißt, in Fig. 3 versteht sich, daß die Reinigungsfähigkeit im Anfangsstadium normal ist, sich dann jedoch bei längeren Gebrauch verschlechtert.
Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der logarithmisch dargestellten Zeit zum Freigeben, bis der Gasdruck 1 x 10&supmin;¹ Pa beträgt, und dem Gasanalysenwert, der durch eine Probenahme der Verunreinigung innerhalb des Ar-Gases erhalten wurde, welches ursprünglich 10 ppm an Verunreinigung enthält und dann vom Gasreiniger 3 gereinigt wird. In Fig. 4 besitzt die Gasreinigungsfähigkeit eine gute Beziehung zur Freigabefähigkeit.
Beim Gasreiniger 3 reagieren im allgemeinen Verunreinigungsgase wie beispielsweise N&sub2;, O&sub2;, H&sub2;O, NO, CO und CH&sub4; durch Erhitzen einer Legierung bestehend aus Zirkonium (Zr), Eisen (Fe), und Vanadium (V) bei etwa 400 ºC unter Einbau in die Legierung wodurch der Gasreinigungsvorgang vollzogen wird. Zum Messen der Gasfreigabefähigkeit können dementsprechend Gase außer N&sub2; dem Gasreiniger zugeführt werden.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform werden der Hilfstank 12 und die Hilfspumpe 13 verwendet, jedoch kann alternativ dazu die Behandlungskammer 4 der Sputter-Vorrichtung als Speichertank für das Verunreinigungsgas dienen und mit einem Rohr zum Zuführen des Verunreinigungsgases, beispielsweise N&sub2;- Gas verbunden sein, so daß das Verunreinigungsgas, beispielsweise N&sub2;-Gas durch den Saugvorgang der Unterdruckpumpe 10 in die Behandlungskammer 4 (Tank) zugeführt wird. Wenn der Hilfstank 12 sehr viel kleiner als der Gasreiniger 3 ist, zum Beispiel etwa 1/1000 bis 1/1000, ist es zusätzlich möglich, die Luft in den Hilfstank bei Atmosphärendruck einzuschließen. In diesem Fall beträgt der Druck innerhalb des Gasreinigers 3 etwa 10 bis 1000 Pa, wenn das Ventil 15 geöffnet ist.

Claims

1. Verfahrens zum Bewerten der Gasreinigungsfähigkeit von Gasreinigern, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte umfaßt:

Abdichten eines Gasreinigers (3), während der innere Gasdruck desselben verringert wird;

Bereitstellen eines Tanks (12), der ein Gas oder Gase enthält, die mittels des besagten Gasreinigers abgezogen werden sollen, wobei das besagte Gas oder die besagten Gase innerhalb des besagten Tanks einen höheren Druck aufweisen, als der innere Gasdruck des besagten Gasreinigers;

Freigeben des Gases oder der Gase in dem besagten Tank (12) in dem Gasreiniger (3); und

Messen der Druckänderung in dem besagten Tank (12) über einen vorgegebenen Zeitraum.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem besagten Reiniger (3) abzuziehende Gas N&sub2;-Gas ist.

3. Vorrichtung zum Bewerten der Gasreinigungsfähigkeit eines Gasreinigers, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

eine abdichtbare Gasreinigervorrichtung (3);

Mittel zum Verringern des inneren Gasdrucks in der besagten Gasreinigervorrichtung (3);

einen Tank (12), in welchem ein Gas oder Gase gelagert sind, die mittels des besagten Gasreinigers abgezogen werden sollen, wobei das besagte Gas oder die besagten Gase in dem Tank (12) einen höheren Gasdruck aufweisen, als der innere Gasdruck des Gasreinigers (3);

eine zwischen der Gasreinigervorrichtung (3) und dem besagten Tank (12) angeordnete Ventilvorrichtung (15), um die eine mit dem anderen zu verbinden; und

eine Meßvorrichtung (16) zum Messen der Druckänderung in dem besagten Tank (12) über einen vorgegebenen Zeitraum.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasreinigervorrichtung (3) eine Legierung besitzt, um das Gas oder die Gase aufzunehmen, die mittels der besagten Gasreinigervorrichtung abgezogen werden sollen.