JP2020057670A - Active gas reaction amount evaluation method and evaluation device used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造工程においてフッ化水素(以下HFという)等の活性ガスを用いるプロセス装置における、活性ガスの装置構成材料との反応量評価方法、およびこれに用いる評価装置に関する。
尚、本明細書で「反応」とは、化学反応のみならず吸着や付着をも含むものとする。
The present invention relates to a method for evaluating a reaction amount of an active gas with an apparatus constituent material in a process apparatus using an active gas such as hydrogen fluoride (hereinafter, referred to as HF) in a semiconductor manufacturing process, and an evaluation apparatus used for the method.
In this specification, “reaction” includes not only a chemical reaction but also adsorption and adhesion.
HFガス等の活性ガスは、様々な処理工程、例えば、半導体製造工程においてシリコン酸化膜のエッチング処理などに用いられている。このような処理工程においては、製品品質の均一化のために処理速度を均一にする必要があり、このため、処理チャンバへ流入させる活性ガスについては質量流量制御装置等を用いて精密な質量流量制御が行われている。 An active gas such as HF gas is used in various processing steps, for example, an etching process of a silicon oxide film in a semiconductor manufacturing step. In such a processing step, it is necessary to make the processing speed uniform in order to make the product quality uniform. For this reason, the active gas flowing into the processing chamber is subjected to a precise mass flow rate using a mass flow controller or the like. Control is being performed.
しかし、活性ガス、特にHFガスは、様々な金属の表面に吸着したり、その金属と反応したりすることが知られている。HFガスが処理チャンバの内壁を構成する金属への吸着や反応に消費されると、処理チャンバへ流入させるHFガスの質量流量を精密に制御しても、本来の処理に用いられるHFガスの質量が減少して、処理速度が変動してしまうという問題があった(例えば、特許文献1)。
特に、半導体製造工場のグレーティング床に設置できるように装置の軽量化が求められ、ステンレス鋼に代わってより軽い金属であるアルミ製等のチャンバも用いられるようになったことにより、この問題が顕在化してきている。
However, active gases, particularly HF gases, are known to adsorb to and react with the surface of various metals. When the HF gas is consumed for adsorption or reaction on the metal constituting the inner wall of the processing chamber, even if the mass flow rate of the HF gas flowing into the processing chamber is precisely controlled, the mass of the HF gas used for the original processing is reduced. And the processing speed fluctuates (for example, Patent Document 1).
In particular, this problem is apparent because the weight of the equipment has been required to be able to be installed on the grating floor of a semiconductor manufacturing plant, and chambers made of aluminum, which is a lighter metal, have been used instead of stainless steel. It is becoming.
この問題に対して、特許文献1は、Al製チャンバの内面等にHFが付着することを防止するために、前記チャンバの内面のAlの表面酸化処理を廃止するとともに、前記Alの表面粗度Raを6.4μm以下にすることを提案している。
特許文献1では、チャンバ材料へのHFの吸着量を評価する方法として、候補とする材料でチャンバを試作し、HF封止テスト、実流量テストテスト等を行っている。
HF封止テストでは、チャンバ(処理室41)内をHFガスで満たして密閉状態にし(初期圧力約5Torr)、そのまま数分間放置して圧力の低下量を測定してHF吸着量を求めている(実験1)。
また、実流量テストでは、チャンバに所定の設定流量でHFガスを供給したとき、チャンバ内において測定されるHFガスの実際の供給流量(実測流量)を調べ、設定流量と実測流量との差からHF吸着量を求めている(実験3)。
In order to prevent this problem, Patent Document 1 abolishes the surface oxidation treatment of Al on the inner surface of the Al chamber and prevents the HF from adhering to the inner surface of the Al chamber and the like. It is proposed that Ra be 6.4 μm or less.
In Patent Literature 1, as a method of evaluating the amount of HF adsorbed on a chamber material, a chamber is trial-produced with a candidate material and an HF sealing test, an actual flow rate test test, and the like are performed.
In the HF sealing test, the inside of the chamber (the processing chamber 41) is filled with HF gas to be in a sealed state (initial pressure: about 5 Torr), left as it is for several minutes, and the amount of decrease in pressure is measured to determine the amount of HF adsorption. (Experiment 1).
In the actual flow rate test, when the HF gas is supplied to the chamber at a predetermined set flow rate, the actual supply flow rate (actually measured flow rate) of the HF gas measured in the chamber is checked, and the difference between the set flow rate and the measured flow rate is determined. The amount of HF adsorption is determined (Experiment 3).
特許文献1は、上記のように、処理チャンバの内壁を構成する金属材料へのHFガスの吸着等の問題を指摘し、その吸着等する量の評価方法も提示している点で注目すべき文献である。しかし、特許文献1の評価方法では、評価対象の材料でチャンバを作って実機に組み込む必要があり、特に対象材料が多くなると多数のチャンバを試作する必要があるため、評価が高コストで手間がかかるという欠点がある。また、HF実流量テストの具体的な方法も不明である。 It should be noted that Patent Document 1 points out a problem such as the adsorption of HF gas to the metal material forming the inner wall of the processing chamber as described above, and also presents a method for evaluating the amount of adsorption, etc. Literature. However, in the evaluation method of Patent Document 1, it is necessary to make a chamber with the material to be evaluated and incorporate it into an actual machine. In particular, when the number of target materials increases, it is necessary to prototype many chambers. There is a disadvantage that this is the case. Also, the specific method of the HF actual flow rate test is unknown.
本発明の目的は、上記課題を解決し、評価方法をより明確化するとともに、装置を構成する金属材料等に吸着等して消費されるHFガス等の活性ガスの量の評価を、簡便かつ低コストで行うことのできる方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems, clarify the evaluation method, and evaluate the amount of an active gas such as HF gas that is consumed by being adsorbed on a metal material or the like constituting a device in a simple and easy manner. An object is to provide a method that can be performed at low cost.
本発明の方法は、対象のガスの対象材料との反応量を評価する方法であって、質量流量制御装置から対象のガスを導入可能なステンレス鋼製のチャンバを用いて、該チャンバの内部に対象材料からなる試験片を配置し、ガス封止テストと、実流量テストの少なくとも一方を実施する、方法であり、
前記ガス封止テストは、前記チャンバ内を対象のガスで満たして密閉状態にし、所定時間放置してチャンバ内の圧力の低下量を測定するものであり、
前記実流量テストは、前記チャンバの下流側のバルブを閉じ、前記ガス質量流量制御装置により対象のガスを所定の設定流量でチャンバに流入させたときに測定されるチャンバ内の単位時間あたりの圧力上昇から実流量を求めるものである。
The method of the present invention is a method for evaluating the reaction amount of a target gas with a target material, and using a stainless steel chamber capable of introducing a target gas from a mass flow controller, the inside of the chamber is A method of arranging a test piece made of a target material and performing at least one of a gas sealing test and an actual flow rate test,
The gas sealing test is to fill the inside of the chamber with a target gas to make it a hermetically sealed state, leave it for a predetermined time, and measure the decrease in pressure inside the chamber,
The actual flow rate test is performed by closing a valve on the downstream side of the chamber and measuring a pressure per unit time in the chamber measured when the gas of interest is introduced into the chamber at a predetermined set flow rate by the gas mass flow controller. The actual flow rate is obtained from the rise.
好適には、前記対象のガスがHFガスである、構成を採用できる。 Preferably, a configuration can be adopted in which the target gas is HF gas.
さらに好適には、前記対象のガスについての前記封止テスト又は前記実流量テストに加えて、不活性ガスについての前記封止テスト又は前記実流量テストを、比較テストとしてさらに行なう、構成を採用できる。これにより、テスト結果の妥当性を検証できるので、好ましい。 More preferably, in addition to the sealing test or the actual flow rate test for the target gas, the sealing test or the actual flow rate test for an inert gas is further performed as a comparative test. . This is preferable because the validity of the test result can be verified.
好適には、前記不活性ガスがN2ガスである、構成を採用できる。 Preferably, a configuration can be employed in which the inert gas is N 2 gas.
さらに好適には、前記チャンバに試験片を入れずに、前記封止テスト又は前記実流量テストをバックグラウンドテストとしてさらに行う、構成を採用できる。これにより、テスト結果の妥当性を検証できるので、好ましい。 More preferably, a configuration may be adopted in which the sealing test or the actual flow rate test is further performed as a background test without placing a test piece in the chamber. This is preferable because the validity of the test result can be verified.
好適には、各封止テストと各実流量テストの直前に、各テストで使用するガスでチャンバ内をパージする構成を採用できる。 Preferably, a configuration in which the chamber is purged with a gas used in each test immediately before each sealing test and each actual flow rate test can be adopted.
本発明の評価装置は、前記方法に用いる評価装置であって、試験片を内部に配置可能なステンレス鋼製チャンバと、前記チャンバにガスを供給する質量流量制御装置とを含み、前記活性ガス封止テストと、前記実流量テストが可能であることを特徴とする。 The evaluation device of the present invention is an evaluation device used in the method, including a stainless steel chamber in which a test piece can be placed, and a mass flow controller for supplying gas to the chamber, and the active gas sealing device. A stop test and the actual flow rate test are possible.
本発明の方法によれば、ステンレス鋼(以下SUSという)製チャンバを用い、対象材料の試験片を入れてガス封止テストや実流量テストを実施することにしたので、評価対象材料でチャンバを製作して実機に組み込む必要がなく、対象の金属材料等に吸着等して消費されるHF量の評価を、簡便かつ低コストで行うことができる。 According to the method of the present invention, a gas sealing test or an actual flow rate test is performed using a stainless steel (hereinafter referred to as SUS) chamber and a test piece of the target material. It is not necessary to manufacture and incorporate it in an actual machine, and the amount of HF consumed by being absorbed into a target metal material or the like can be evaluated simply and at low cost.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態の評価装置を示すブロック図である。
図1に示すように、本評価装置は、N2供給源1と、HF供給源(HFタンク)2と、ガス供給系3と、ガス質量流量制御装置(FCS)4と、チャンバ5と、排気系6とを含む。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an evaluation device according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the evaluation device includes an N 2 supply source 1, an HF supply source (HF tank) 2, a
前記N2供給源1は、市販のボトル入り液体窒素から揮発した高純度窒素(N2)を供給するラインである。
前記HF供給源2は、市販の液体フッ化水素(1気圧での沸点は19.4℃)を30℃に加温し気化させたHFガスが充填されたタンクである。
前記ガス供給系3は、N2供給源1とHF供給源2とに接続され、途中にいくつかの開閉バルブV1〜V3を有し、これらの供給源からガスを選択的に供給するラインである。
前記ガス質量流量制御装置4は、その下流に設けられ、これらのガスの流量を制御するもので、フジキン製モデルFCS−Pを用いた。このFCSはN2制御用に校正されているが、HFの制御にも用い、その際は所定の係数を掛けてHF流量を算出した。このFCSは、100%の流量設定でHFガスが295sccm流通する供試品を用いた。
前記チャンバ5は、その下流に接続され、ステンレス(SUS316L―EP)製で、容量は5Lである。この内面は電解研磨処理が施されており、HFガスとの反応やHFガスの吸着が極めて起こりにくくしている。このチャンバ5内には、後述する試験片7を配置できるようになっており、温度計Tと圧力計Pを備えて内部の温度と圧力をモニターできるようになっている。この内部の温度は25℃に設定されている。チャンバ5の上流側、下流側にもそれぞれ上流側バルブV4,下流側バルブV5が設けられている。
前記排気系6は、その下流に接続され、排気ポンプ(図示省略)を含み、チャンバ5内のガスを排気するラインである。
The N 2 supply source 1 is a line for supplying high-purity nitrogen (N 2 ) volatilized from commercially available bottled liquid nitrogen.
The
The
The gas
The
The
HFタンク2の温度は30℃、ガス供給系3の温度は40℃、ガス質量流量制御装置4の温度は45℃にそれぞれ設定され、下流に行くにしたがって昇温するようになっている。これにより、HFガスが供給途中で降温して液化しないようにしている。
The temperature of the
この評価に用いる試験片7は、2種類のアルミ片(試験片A,B)で、例えば、A5052材等のアルミ合金を用いる。試験片Aは表面がある条件(例えば、シュウ酸を用いた陽極酸化アルマイト処理)での酸化処理されたもの、試験片Bは表面がもう1つの条件(例えば、硫酸を用いた陽極酸化アルマイト処理)で酸化処理されたものである。各種類の試験片は、チャンバ5内に入るように2枚で構成され、合計の表面積が858cm2である。
評価は、以下の3つの条件で行った。
・チャンバ5に試験片を入れない場合(バックグラウンド)
・チャンバ5に試験片Aを入れた場合(条件A)
・チャンバ5に試験片Bを入れた場合(条件B)
The test piece 7 used for this evaluation is two kinds of aluminum pieces (test pieces A and B), for example, an aluminum alloy such as A5052 material. Specimen A had its surface oxidized under a certain condition (for example, anodized alumite treatment using oxalic acid), and specimen B had another surface (for example, anodized alumite treatment using sulfuric acid). ). Each type of test piece is composed of two pieces so as to enter the
The evaluation was performed under the following three conditions.
・ When the test piece is not put in the chamber 5 (background)
When the test piece A is placed in the chamber 5 (condition A)
When the test piece B is placed in the chamber 5 (condition B)
次にこのように準備された評価装置と試験片を用いて、上記「バックグラウンド」、条件A及び条件Bの各条件について、以下の手順で評価を行った。
(1)チャンバのリーク検査
試験片をチャンバ5内に入れ(「バックグラウンド」の場合は入れない)、チャンバ5の上流側バルブV4を閉じた状態で高真空まで排気した後、下流側バルブV5も閉じて放置し、圧力計Pでチャンバ内部の圧力をモニターして、リークによる圧力上昇がないことを確認した。
(2)N2のサイクルパージ
ガス供給系3のバルブV1とV3を開きバルブV2を閉じてN2ガスのみを導入し、チャンバ5の上流側及び下流側のバルブV4,V5を開いて排気系6により、チャンバ5の内部を排気した。N2流量はガス質量流量制御装置4により、257sccmに設定し、チャンバ下流側バルブV5の開度調節によりチャンバ内を圧力100TorrにしてN2パージした後、圧力1Torrの高真空にしてN2を排除し、また圧力100TorrにしてN2パージすることを10回繰り返した。
(3)ガス質量流量制御装置の温度設定
ガス質量流量制御装置4の温度を上記のように45℃に設定した。
(4)N2パージ
N2流量をガス質量流量制御装置4により257sccmに設定し、チャンバ5内を圧力100Torrに設定して1時間N2パージした。
(5)N2ガス封止テスト
チャンバ5内の圧力設定を20Torrにし(温度設定は25℃)、チャンバ5内を圧力20TorrのN2で満たされた状態にして、チャンバ上流側バルブV4及び下流側バルブV5を閉じて2時間放置し、圧力計Pでチャンバ内部の圧力をモニターした。
(6)N2パージ
N2流量をガス質量流量制御装置4により257sccmに設定し、チャンバ5内を5分間N2パージした。
(7)N2ガス実流量テスト(ビルドアップ法)
チャンバ5の下流側バルブV5を閉じ、ガス質量流量制御装置4の設定を100%(N2流量257sccm)にしてN2をチャンバ5に流入させ、圧力の上昇を圧力計Pでモニターした。N2の変化量Δn(単位はmol)と圧力の上昇ΔP(単位は1気圧に対する割合)とそれにかかった時間Δt(単位は分)とチャンバ5内の体積V(単位はcc)とチャンバ5の絶対温度T(単位はK)から、実際の流量Q(単位はsccm)を以下の式で求めた。
Q=(Δn/Δt)・V0=ΔP・V・273/(T・Δt)
N2の変化量Δnを、即ち、圧力の上昇ΔP、チャンバ5内の体積V、チャンバ5の絶対温度Tから算出した値を、流入時間で割った値が、流量Qになる。
この測定を、チャンバ5内を大気圧解放せずに5回繰り返して行った。
(8)HFガス供給、HFパージ
ガス供給系3のバルブV2とV3を開きバルブV1を閉じてHFガスのみを導入し、チャンバ5の上流側及び下流側のバルブV4,V5を開いて排気系6により、チャンバ5の内部を排気した。
HF流量をガス質量流量制御装置4により300sccmに設定し、チャンバ5内を5分間HFパージした。
(9)HFガス封止テスト
チャンバ5内の圧力設定を20Torrにし(温度設定は25℃)、チャンバ5内を圧力20TorrのHFで満たされた状態にして、チャンバ上流側バルブV4及び下流側バルブV5を閉じて2時間放置し、圧力計Pでチャンバ内部の圧力をモニターした。
(10)HFパージ
HF流量をガス質量流量制御装置4により300sccmに設定し、チャンバ5内を5分間HFパージした。
(11)HFガス実流量テスト(ビルドアップ法)
チャンバ5の下流側バルブV5を閉じ、ガス質量流量制御装置4の設定を100%(HF流量300sccm)にしてHFをチャンバ5に流入させ、圧力の上昇を圧力計Pでモニターした。HFの変化量Δn(単位はmol)と圧力の上昇ΔP(単位は1気圧に対する割合)とそれにかかった時間Δt(単位は分)とチャンバ5内の体積V(単位はcc)とチャンバ5の絶対温度T(単位はK)から、実際の流量Q(単位はsccm)を以下の式で求めた。
Q=(Δn/Δt)・V0=ΔP・V・273/(T・Δt)
HFの変化量Δnを、即ち、圧力の上昇ΔP、チャンバ5内の体積V、チャンバ5の絶対温度Tから算出した値を、流入時間で割った値が、流量Qになる。
この測定を、チャンバ5内を大気圧解放せずに5回繰り返して行った。
Next, using the evaluation apparatus and the test piece prepared in this way, the above-mentioned “background”, each condition of condition A and condition B were evaluated in the following procedure.
(1) Inspection of Leakage in Chamber A test piece is put into the chamber 5 (not in the case of “background”), and the
(2) by opening the valve V1 and V3 cycle purge
(3) Temperature Setting of Gas Mass Flow Controller The temperature of the gas
(4) N 2 purge The N 2 flow rate was set to 257 sccm by the gas
(5) N 2 gas sealing test The pressure in the
(6) N 2 purge The N 2 flow rate was set to 257 sccm by the gas
(7) N 2 gas actual flow rate test (a build-up method)
Closing the downstream valve V5 of the
Q = (Δn / Δt) · V 0 = ΔP · V · 273 / (T · Δt)
The variation Δn of N 2, i.e., increase ΔP of pressure, volume V of the
This measurement was repeated five times without releasing the inside of the
(8) HF gas supply, HF purge The valves V2 and V3 of the
The HF flow rate was set to 300 sccm by the gas
(9) HF gas sealing test The pressure in the
(10) HF Purging The HF flow rate was set to 300 sccm by the gas
(11) HF gas actual flow rate test (build-up method)
The downstream valve V5 of the
Q = (Δn / Δt) · V 0 = ΔP · V · 273 / (T · Δt)
The flow rate Q is a value obtained by dividing the amount of change Δn of HF, that is, the value calculated from the pressure rise ΔP, the volume V in the
This measurement was repeated five times without releasing the inside of the
N2ガス封止テストとHFガス封止テストの結果を図2(a)〜(d)に示す。
まず、チャンバ5に試験片を入れない場合(バックグラウンド)は、N2ガス封止テスト及びHFガス封止テストにおいて、チャンバ5内圧力20Torrで2時間放置しても、チャンバ5内圧力の低下は最大でも0.11Torrとほとんど見られなかった(図2(a))。これは、N2ガス及びHFガスの、チャンバ5の内壁(電解研磨されたSUS316L-EP)に反応したり、吸着したりして消費される量が極めて僅かで、封止テスト中にガスとして存在するN2及びHFの量がほとんど変わらなかったためと考えられる。
The results of the N 2 gas sealing test and HF gas sealing test shown in FIG. 2 (a) ~ (d) .
First, when the test piece is not put in the chamber 5 (background), the pressure in the
一方、チャンバ5に試験片Aを入れた場合(条件A)とチャンバ5に試験片Bを入れた場合(条件B)は、N2ガス封止テストでは、チャンバ5内圧力20Torrで2時間放置しても、チャンバ5内圧力の低下は最大0.02Torrと殆ど低下がみられなかったが、HF封止テストでは、条件Aで18.1Torrと顕著な圧力低下がみられ、条件Bでも1.89Torrの圧力低下がみられた(図2(b)(c))。
これは、封止テスト中に、N2ガスは試験片A,Bの表面に反応したり吸着したりして消費される量が極めて少なかった一方、HFガスは試験片A,Bの表面に反応又は付着して消費される量が多く、その結果チャンバ5内にガスとして存在するHFの量が減少したためと考えられる。
On the other hand, when the test piece A was put in the chamber 5 (condition A) and when the test piece B was put in the chamber 5 (condition B), in the N 2 gas sealing test, the
This is because, during the sealing test, the amount of the N 2 gas consumed and reacted or adsorbed on the surfaces of the test pieces A and B was extremely small, while the amount of the HF gas was reduced on the surfaces of the test pieces A and B. It is considered that the amount consumed by reaction or adhesion was large, and as a result, the amount of HF present as a gas in the
N2ガス実流量テストとHFガス実流量テスト(ビルドアップ法)の結果を図3に示す。
まず、チャンバ5に試験片を入れない場合(バックグラウンド)は、N2ガス実流量テスト及びHFガス実流量テストにおいても、流量設定値に対する流量実測値のずれは、5回とも小さかった(N2ガス実流量テストで最大0.02%、HFガス実流量テストで最大0.03%のずれ)。
これは、質量流量制御装置から供給されたN2及びHFガスのうち、チャンバ5の内壁(電解研磨されたSUS316L-EP)に反応したり吸着したりして消費される量が極めて僅かであるため、N2及びHFのほぼ全量がチャンバ5内にガスとして存在したためと考えられる。
FIG. 3 shows the results of the N 2 gas actual flow rate test and the HF gas actual flow rate test (build-up method).
First, when the test piece was not put into the chamber 5 (background), the deviation of the measured flow rate value from the set flow rate value in the N 2 gas actual flow rate test and the HF gas actual flow rate test was small at all five times (N (The difference is 0.02% maximum in the actual gas flow test and 0.03% maximum in the actual HF gas flow test).
This is because, of the N 2 and HF gases supplied from the mass flow controller, the amount consumed by reacting or adsorbing on the inner wall of the chamber 5 (electropolished SUS316L-EP) is extremely small. Therefore, it is considered that almost all of N 2 and HF were present as gases in the
一方、チャンバ5に試験片Aを入れた場合(条件A)とチャンバ5に試験片Bを入れた場合(条件B)は、N2ガス実流量テストでは、流量設定値に対する流量実測値のずれは最大0.07%と小さかったが、HFガス実流量テストでは、条件Aでマイナス側に最大48.65%最小でも12.56%と極めて大きなずれが見られ、条件Bでもマイナス側に最大0.77%のずれがみられた。
これは、質量流量制御装置から供給されたN2及びHFガスのうち、N2ガスは試験片A,Bの表面に反応したり吸着したりして消費される量が極めて少なかったため、そのほぼ全量がチャンバ5内にガスとして存在した一方、HFガスは試験片A,Bの表面に反応又は付着して消費されたため、その結果チャンバ5内にガスとし存在するHFの量が減少したためと考えられる。
なお、HFガス実流量テストの特に条件Aでは、5回の繰り返し測定のうち第1回目の測定ではマイナス側に48.65%と極めて大きなずれが見られたが、回数を重ねるにつれて、ずれ幅は縮小した。この原因は、おそらく第1回目の測定時に反応又は付着してHFが試験片A表面に残存し、第2回目以降の測定時には新たなHFの反応や吸着を妨げたためと考えられる。
On the other hand, when the test piece A is put in the chamber 5 (condition A) and when the test piece B is put in the chamber 5 (condition B), in the actual N 2 gas flow rate test, the deviation of the measured flow rate from the set flow rate is different. Was as small as 0.07% at maximum, but in the actual HF gas flow test, a very large deviation of 12.56% was observed at the maximum on the negative side at 48.65% under condition A, and a maximum deviation of 0.77% at the negative side under condition B. Was done.
This is because, among the N 2 and HF gases supplied from the mass flow controller, the amount of N 2 gas consumed by reacting or adsorbing on the surfaces of the test pieces A and B was extremely small. It is thought that while the entire amount was present as a gas in the
In addition, under the condition A of the actual HF gas actual flow rate test, an extremely large deviation of 48.65% was observed on the minus side in the first measurement among the five repeated measurements, but the deviation width decreased as the number of times was increased. did. This is probably due to reaction or adhesion during the first measurement and HF remaining on the surface of the test piece A, and hindering the reaction and adsorption of new HF during the second and subsequent measurements.
上記結果から、本願の評価方法としての良否を検討すると、以下のことが言える。
(1)HFでのテスト結果同士の整合性
HFガスでの封止テストでの圧力低下量は、チャンバ5に試験片を入れない場合(バックグラウンド)は、ほぼゼロで、チャンバ5に試験片Bを入れた場合(条件B)、チャンバに試験片Aを入れた場合(条件A)の順に大きくなった。
HFガスでの実流量テストでの実流量低下量も、バックグラウンドでは、ほぼゼロで、条件B、条件Aの順に大きくなった。
したがって、両テスト結果は整合しており、両テスト結果は妥当であると考えられる。
(2)N2ガスでの比較テストによる検証
N2ガスでは、試験片A,Bの種類にかかわらず、封止テストでの圧力低下や実流量テストでの実流量低下は見られなかった。したがって、(1)の結果は活性ガスであるHF特有の現象である試験片A,Bへの反応又は吸着を適切に反映していると考えられる。
(3)バックグラウンドテストによる検証
チャンバ5に試験片を入れないバックグラウンドテストでは、N2及びHFとも封止テストでの圧力低下や実流量テストでの実流量低下は見られなかった。したがって、チャンバ5表面はテストに外乱を与えていないと考えられる。
(4)評価のコスト及び容易性
SUS製チャンバを用い、対象材料の試験片を入れてガス封止テストや実流量テストを実施することにしたので、対象材料でチャンバを製作して実機に組み込む必要がなく、対象の金属材料等に吸着等して消費されるHFの量の評価を、簡便かつ低コストで行うことができた。
以上より、本発明の試験方法は、HF等の活性ガスの反応量評価方法として有用である。
Based on the above results, the following can be said when the quality as the evaluation method of the present application is examined.
(1) Consistency between test results in HF The amount of pressure drop in the sealing test with HF gas is almost zero when the test piece is not put in the chamber 5 (background), and the test piece is placed in the
The amount of decrease in the actual flow rate in the actual flow rate test using HF gas was almost zero in the background, and increased in the order of condition B and condition A.
Therefore, both test results are consistent and both test results are considered valid.
In accordance with the verification N 2 gas comparison tests with (2) N 2 gas, the test piece A, regardless of the type of B, the actual flow reduction in pressure drop and actual flow test in the sealing test it was observed. Therefore, it is considered that the result of (1) appropriately reflects the reaction or adsorption to the test pieces A and B, which is a phenomenon peculiar to the active gas HF.
(3) In the background test not put
(4) Cost and easiness of evaluation Since a gas sealing test and an actual flow rate test were performed by using a SUS chamber and placing a test piece of the target material, a chamber was manufactured using the target material and incorporated into an actual machine. It was not necessary, and the amount of HF consumed by being adsorbed on the target metal material or the like could be simply and inexpensively evaluated.
As described above, the test method of the present invention is useful as a method for evaluating the reaction amount of an active gas such as HF.
尚、上記実施形態の各試験片及び各ガスについて封止テストと実流量テストの両方を行っているが、本発明の評価方法では、どちらか1つだけを行ってもよい。但し、測定結果の妥当性を検証できるので、両方を行うのが望ましい。 Although both the sealing test and the actual flow rate test are performed for each test piece and each gas in the above embodiment, only one of them may be performed in the evaluation method of the present invention. However, it is desirable to perform both because the validity of the measurement results can be verified.
また、上記実施形態の封止テストでは、初期圧力20Torr、測定時間2時間としており、また、実流量テストでは、質量流量制御装置の流量設定を100%で5回測定しているが、測定条件はこれらに限定されず、評価対象材料の使用条件等に合わせて適宜変更可能である。 In the sealing test of the above embodiment, the initial pressure was 20 Torr and the measurement time was 2 hours. In the actual flow test, the flow rate of the mass flow controller was measured five times at 100%. Is not limited to these, and can be appropriately changed according to the use conditions of the material to be evaluated.
また、上記実施形態で行った不活性ガスであるN2での比較テストや、チャンバ5に試験片を入れないバックグラウンドテストは、本発明の評価方法では必須ではないが、測定結果の妥当性を検証できるので、行うのが望ましい。
The comparison tests and in N 2 is an inert gas was performed in the above embodiment, the background test not put
また、上記実施形態で行った各測定の直前のパージも、本発明の方法において必須ではないが、測定精度に影響を与える不純物を除去するために行うのが望ましい。パージの時間、ガス流量、回数等も適宜設定できる。 Further, the purge immediately before each measurement performed in the above embodiment is not essential in the method of the present invention, but is preferably performed to remove impurities that affect the measurement accuracy. The purge time, gas flow rate, number of times, and the like can also be set as appropriate.
また、上記実施形態で行った比較テストでは、不活性ガスとしてN2を用いたが、本発明の評価方法では、Ar,He,Neなどを用いても良い。 Further, in the comparative test performed in the above embodiment, N 2 was used as the inert gas, but Ar, He, Ne, or the like may be used in the evaluation method of the present invention.
1 :N2供給源
2 :HF供給源(HFタンク)
3 :ガス供給系
4 :ガス質量流量制御装置
5 :チャンバ
6 :排気系
7 :試験片
P :圧力計
T :温度計
V1〜V5:バルブ
1: N 2 supply source 2: HF source (HF tanks)
3: Gas supply system 4: Gas mass flow controller 5: Chamber 6: Exhaust system 7: Test piece P: Pressure gauge T: Thermometer V1 to V5: Valve
Claims (7)
前記ガス封止テストは、前記チャンバ内を対象のガスで満たして密閉状態にし、所定時間放置してチャンバ内の圧力の低下量を測定するものであり、
前記実流量テストは、前記チャンバの下流側のバルブを閉じ、前記ガス質量流量制御装置により対象のガスを所定の設定流量でチャンバに流入させたときに測定されるチャンバ内の単位時間あたりの圧力上昇から実流量を求めるものである、方法。 A method for evaluating a reaction amount of a target gas with a target material, comprising using a stainless steel chamber into which a target gas can be introduced from a mass flow controller, and forming a test piece made of the target material inside the chamber. And performing at least one of a gas sealing test and an actual flow rate test.
The gas sealing test is to fill the inside of the chamber with a target gas to make it a hermetically sealed state, leave it for a predetermined time, and measure the decrease in pressure inside the chamber,
The actual flow rate test is performed by closing a valve on the downstream side of the chamber and measuring a pressure per unit time in the chamber measured when the gas of interest is introduced into the chamber at a predetermined set flow rate by the gas mass flow controller. A method that determines the actual flow from the rise.
The evaluation device used in the method according to claim 1, comprising a stainless steel chamber in which a test piece can be placed, and a mass flow controller for supplying gas to the chamber, wherein the active gas sealing test; An evaluation device, wherein the actual flow rate test is possible.
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