JPH08277464A - プロセス装置及び表面処理方法並びにガス供給配管系 - Google Patents

プロセス装置及び表面処理方法並びにガス供給配管系

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JPH08277464A
JPH08277464A JP33640192A JP33640192A JPH08277464A JP H08277464 A JPH08277464 A JP H08277464A JP 33640192 A JP33640192 A JP 33640192A JP 33640192 A JP33640192 A JP 33640192A JP H08277464 A JPH08277464 A JP H08277464A
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gas
pipe
gas purification
impurity
introducing
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Ken Takahashi
高橋  研
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明は、大規模ガス精製装置と特殊配管を
使用せずに、高純度なガスを供給することが可能なガス
供給系、高性能薄膜の形成及び高精度の微細加工、表面
処理が可能なプロセス装置及び表面処理方法を提供する
ことを目的とする。 【構成】 プロセスガスを導入する配管系の内、少なく
とも1種のプロセスガス1の配管系は2本以上並列に取
り付けられたことを特徴とする。また、前記2本以上並
列に取り付けられた配管系のそれぞれに独立してプロセ
スガスを導入でき、プロセスガス中の不純物を吸着4
a,4bによって除去する構造とすることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロセス装置及び表面
処理方法並びにガス供給配管系に係わり、特にスパッタ
リングあるいはイオンプレーテイング法等、ガスの放電
現象によるプラズマイオンを利用する薄膜製造装置の導
入ガスの純度の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】スパッタリング薄膜製造装置において
は、ボンベのArガス中に水、窒素、酸素などの不純物
が存在し、このうち水が約150ppbの濃度で存在す
る。これらの不純物はスパッタ成膜中に膜内部に取り込
まれ、膜の特性を著しく劣化させるという問題点があ
る。
【0003】このため、従来は図3に示すようなスパッ
タリング薄膜製造装置が用いられていた。図3におい
て、1はスパッタリング用Arガスの供給ボンベ、2b
は酸化不動態膜処理等、内壁からの脱ガス防止処理を施
した特殊配管、3はガス流量調整器、4сはガス中の
水、酸素などの不純物を除去するための大規模ガス精製
装置、5は成膜室、6はバルブである。
【0004】従来の薄膜製造装置においては、不純物を
除去するために図3に示すように、高価で大規模なガス
精製装置を接続する必要があった。さらにガス精製装置
の不純物除去能力を再生するための作業を定期的に行う
必要があり、この間は成膜室ヘのガス供給を停止しなく
てはならないという問題点もあった。
【0005】またさらに精製したガスを成膜室まで導入
する途中で、配管内壁からの不純物ガスの放出による汚
染を防ぐため、高価な酸化平滑処理を施した配管を用い
る必要があった。
【0006】しかも、実際に成膜を行うには、この配管
にArガスを連続的に流しながらべーキングを30時間
以上行う必要があり、また成膜後においては、Arガス
の滞留による配管からの汚染を防ぐために、常にArガ
スを流しておく必要があった。
【0007】以上のように、従来の薄膜製造装置は、高
価で操作の複雑な大規模ガス精製装置と特殊配管とを必
要とし、さらにArガスを大量に浪費するという問題点
があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するために、大規模ガス精製装置と特殊配管を使
用せずに、高純度なガスを供給することが可能なガス供
給系、高性能薄膜の形成及び高精度の微細加工、表面処
理が可能なプロセス装置及び表面処理方法を提供するこ
とを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のプロセス装置
は、プロセスガスを導入する配管系の内、少なくとも1
種のプロセスガスの配管系は2本以上並列に取り付けら
れたことを特徴とする。
【0010】本発明のプロセス装置の望ましい形態は、
前記2本以上並列に取り付けられた配管系のそれぞれに
独立してプロセスガスを導入でき、プロセスガス中の不
純物を吸着によって除去する構造とすることを特徴とす
る。
【0011】さらに本発明のプロセス装置の望ましい形
態は、プロセスガスをガス供給源から配管を介してプロ
セス室に導入するプロセス装置において、該プロセス室
に導入するプロセスガスの内少なくとも1種のプロセス
ガスの配管の途中に、並列に配した複数の不純物ガス除
去能力を有するガス精製配管と、該ガス精製配管のいず
れかにプロセスガスを導入するための切り換えバルブと
を設け、該ガス精製配管のいずれかを通って該プロセス
室にプロセスガスが導入されることを特徴とする。
【0012】本発明の表面処理方法は、ガス供給源から
配管を介してプロセス室に導入するプロセスガスの内少
なくとも1種のガスの配管の途中に、並列に配した複数
の不純物ガス除去能力を有するガス精製配管と、該ガス
精製配管のいずれかにプロセスガスを導入するための切
り換えバルブとを設け、該ガス精製配管のいずれかを通
って該プロセス室にプロセスガスが導入されるプロセス
装置を用い、基板表面に薄膜形成等の表面処理を行う表
面処理方法において、該複数のガス精製配管の内第1の
ガス精製配管で不純物除去を行いながら該プロセス室に
プロセスガスを導入している間に、他のガス精製配管の
内部に吸着した不純物ガスを放出させ大気に排気して不
純物除去能力を再生しておき、所定の時間後に前記バル
ブを切り換えて該他のガス精製配管を介してガスを該プ
ロセス室に導き、この間該第1のガス精製配管の内部に
吸着した不純物を大気に放出して再生処理を行うことに
よって、該プロセス室に導入するプロセスガスの不純物
除去を連続して行いながら基板の表面処理を行うことを
特徴とする。
【0013】本発明のガス供給配管系は、ガス供給源か
ら配管を介してプロセス室にプロセスガスを導入するた
めのガス供給配管系であって、該配管の途中に並列に配
した複数の不純物ガス除去能力を有するガス精製配管
と、該ガス精製配管のいずれかに該ガスを導入するため
の切り換えバルブとを設けたことを特徴とする。
【0014】本発明において、前記ガス精製配管の出口
はバルブを介して成膜室に接続することが好ましい。ま
た、前記ガス精製配管はバルブ、排気ポンプを介して大
気に解放される構造とすることが好ましく、前記ガス精
製配管は、内部に吸着した不純物ガスを脱着するための
加熱手段を有することが好ましい。
【0015】さらに、前記ガス精製配管は、水分、二酸
化炭素、酸素、窒素の少なくとも1つを吸着する材料で
構成されるのが望ましく、電解研磨したステンレス鋼が
特に好ましいものである。
【0016】
【作用】本発明のプロセス装置においては、プロセス室
の直前にガスを導入する配管系を2本以上並列に取り付
け、この配管自体に不純物除去機能を持たせているた
め、大規模ガス精製装置及び特殊処理した配管が不要と
なる。さらに、ガスボンベからの配管も特殊内面処理し
た配管でなく一般のSUS配管を使うことができるた
め、設備コストを大幅に削減することができる。
【0017】またプロセス室直前で不純物除去を行うた
め、ガスボンベからプロセス室までの配管からの汚染の
影響を防ぐことができる。その上、成膜等の処理を行わ
ない時には、配管系にガスを流す必要がなくなりガスを
節約することが可能となる。
【0018】しかも1本の配管でガス中の不純物除去を
しながら、同時に他の配管を加熱して吸着した不純物を
加熱排気する再生処理を行うことができ、連続的にガス
を無駄なくプロセス導入することができる。その結果、
例えばスパッタリング薄膜製造装置では、長時間にわた
る成膜においても、安定した特性の高性能膜を形成する
ことが可能になる。
【0019】本発明のガス精製配管は、酸素、2酸化炭
素、水分、窒素等を吸着するものであり、また吸着した
不純物を脱着するために加熱することから、一般の金属
材料であればいずれでも用いることができるが、特にス
テンレス鋼が好ましく、不純物の脱着速度の高い内面を
電解研磨したステンレス鋼がより好ましい。また電解研
磨した配管内面の表面粗度(Rmax)は、1μm以下
が好ましい。
【0020】本発明のガス精製配管の不純物除去能力と
その持続時間は、ガス精製配管の形状、数、プロセスガ
スの流量、不純物濃度等と関係し、ガス精製配管は用い
られるプロセスガスの流量、不純物濃度を考慮して設計
される。従って、プロセスガス中の不純物濃度に関して
特に制限はないが、再生周期等を考慮して実用上不純物
濃度が1ppm以下のプロセスガスについて好適に適用
される。さらに、300ppb以下のプロセスガスが特
に好ましい。またプロセスガス流量としては、例えば1
/4”管の場合、1リットル/min以下でより高い不
純物除去能力を示す。
【0021】上記したようにガス精製配管の形状は特に
こだわらず、使用するガスの流量に合わせ、内径、長さ
等を適宜決定すれば良いが、不純物除去能力をより長時
間維持するために、該ガス精製配管中に例えば小径の配
管をハニカム状に挿入しても良い。
【0022】本発明の加熱手段は、ガス精製配管内部を
100℃程度以上に加熱できるものであれば特に制限は
ない。
【0023】
【実施例】
(実施例1)図1は本発明の薄膜製造装置の一例を示す
概略図である。図1中、1はスパッタリング用Arガス
の供給ボンベ、2aは特殊処理されていないガス配管、
3はガス流量調整器、4a、bはガス中の水、酸素など
の不純物を除去する機能を持つガス精製配管、5は成膜
室、6〜10はバルブである。
【0024】図1において、並列に接続したガス精製配
管は、それぞれ半径5cm、長さ64cm、内容積が5
リットルのステンレス鋼(SUS304)製の円筒で、
内壁を電解研磨処理したものである。
【0025】まずバルブ7aを開け、ガス精製配管4a
をl40℃に加熱し、ガス精製配管内面に吸着した不純
物を系外に排気した。2時間後にバルブ7aを閉じ、加
熱をやめて冷却した。冷却後に、流量調整器3を100
sccmに設定し、バルブ10,9,8a,6aを開け
て、Arガスを100sccmの流量で成膜室5に導入
した。
【0026】導入配管4aの導入前後のArガス中の不
純物濃度を測定した結果を図2に示す。図2において、
縦軸はArガス中の不純物である水分(H20)、酸素
(02)、二酸化炭素(CO2)の濃度で単位はppbで
ある。横軸INLETはガス精製配管の導入前、CHは
導入後を示す。図2が示すように、ガス精製配管前で
は、O2,CO2ガス及び水分がそれぞれ30、25、1
35ppb含まれていたものが、ガス精製配管後では各
不純物が円筒内壁に吸着されて、O2,CO2は1ppb
以下、主な不純物である水分も4.5ppbまで減少し
高純度のArガスが成膜室に導入されていることが分か
った。ガス精製配管の不純物除去効果は3時間持続し
た。
【0027】Arガスをガス精製配管4aを介して成膜
室に導入している間に、ガス精製配管部分4bの加熱排
気操作を4aと同様に行った。成膜室にガスを導入して
から3時間後にバルブ8b,6bを開け、バルブ8a,
6aを閉じてガス精製配管の切り換えを行った。ガス精
製配管後のArガス中の不純物濃度を測定したところ、
図2と同様な結果となった。
【0028】以上のように、ガス精製配管を交互に切り
換えてArガスを成膜室に導入することで、連続的に高
純度Arガスを成膜室に導入することができ、高性能膜
を長時間堆積することができた。
【0029】本実施例においては、ガス精製配管を再生
する際、配管を加熱して内部に吸着した不純物ガスを排
気したが、Arガスを流しながら加熱して再生処理を行
っても良いことは言うまでもない。
【0030】(実施例2)ガス精製配管部分に内面を電
解研磨していないSUS304製のガス配管を用いて実
施例1と同様な処理を行った。再生処理に200℃、3
時間かかった以外は、実施例1と同様な不純物除去が達
成され高純度のガスが得られることが確認された。
【0031】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、プロセ
ス室の直前にガス精製配管を2本以上並列に取付け、こ
のガス精製配管を交互に動作させることにより、大規模
ガス精製装置と特殊配管を使用せずに高純度のガスをプ
ロセス室に連続的に効率よく導入することができ、設備
費用の削減と高価なプロセスガスの大幅な節約によるコ
ストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜製造装置の一例を示す概略図であ
る。
【図2】ガス精製配管前後のArガス中の不純物濃度を
示すグラフである。
【図3】従来のスパツタリング薄膜製造装置を示す概略
図である。
【符号の説明】
l スパッタリングArガスの供給ボンベ、 2a 特殊処理されていない配管、 2b 内壁からの脱ガス防止処理を施した特殊配管、 3 ガス流量調整器、 4a、4b 不純物を除去する機能を持つガス精製配
管、 4c 不純物を除去するための大規模ガス精製装置、 5 プロセス室、 6〜10 バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 H01L 21/31 C // H01L 21/203 21/203 S 21/3065 21/302 B

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセスガスを導入する配管系の内、少
    なくとも1種のプロセスガスの配管系は2本以上並列に
    取り付けられたことを特徴とするプロセス装置。
  2. 【請求項2】 前記2本以上並列に取り付けられた配管
    系のそれぞれに独立してプロセスガスを導入でき、プロ
    セスガス中の不純物を吸着によって除去する構造とする
    ことを特徴とする請求項1に記載のプロセス装置。
  3. 【請求項3】 プロセスガスをガス供給源から配管を介
    してプロセス室に導入するプロセス装置において、該プ
    ロセス室に導入するプロセスガスの内少なくとも1種の
    プロセスガスの配管の途中に、並列に配した複数の不純
    物ガス除去能力を有するガス精製配管と、該ガス精製配
    管のいずれかにプロセスガスを導入するための切り換え
    バルブとを設け、該ガス精製配管のいずれかを通って該
    プロセス室にプロセスガスが導入されることを特徴とす
    る請求項1または2に記載のプロセス装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス精製配管の出口はバルブを介し
    て前記プロセス室に接続されていることを特徴とする請
    求項3に記載のプロセス装置。
  5. 【請求項5】 前記ガス精製配管は、バルブ、排気ポン
    プを介して大気に解放される構造であることを特徴とす
    る請求項4に記載のプロセス装置。
  6. 【請求項6】 前記ガス精製配管の管径は、1/4イン
    チ〜10インチであることを特徴とする請求項4または
    5に記載のプロセス装置。
  7. 【請求項7】 前記ガス精製配管は、水分、二酸化炭
    素、酸素、窒素の少なくとも1つを吸着することを特徴
    とする請求項3〜6のいずれか1項に記載のプロセス装
    置。
  8. 【請求項8】 前記ガス精製配管は、内面を電解研磨し
    たステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項7
    に記載のプロセス装置。
  9. 【請求項9】 前記ステンレス鋼内面の表面粗度は、
    0.1μm以下であることを特徴とする請求項8に記載
    のプロセス装置。
  10. 【請求項10】 前記ガス精製配管は、内部に吸着した
    不純物ガスを脱着するための加熱手段を有することを特
    徴とする請求項3〜9のいずれか1項に記載のプロセス
    装置。
  11. 【請求項11】 前記プロセス装置は、スパッタリング
    装置またはイオンプレーティング装置であることを特徴
    とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のプロセス
    装置。
  12. 【請求項12】 前記プロセスガス中の不純物ガス濃度
    は、300ppb以下であることを特徴とする請求項1
    〜11のいずれか1項に記載のプロセス装置。
  13. 【請求項13】 前記プロセスガスの流量は、1リット
    ル/min以下であることを特徴とする請求項1〜12
    のいずれか1項に記載のプロセス装置。
  14. 【請求項14】 ガス供給源から配管を介してプロセス
    室に導入するプロセスガスの内少なくとも1種のガスの
    配管の途中に、並列に配した複数の不純物ガス除去能力
    を有するガス精製配管と、該ガス精製配管のいずれかに
    プロセスガスを導入するための切り換えバルブとを設
    け、該ガス精製配管のいずれかを通って該プロセス室に
    プロセスガスが導入されるプロセス装置を用い、基板表
    面に薄膜形成等の表面処理を行う表面処理方法におい
    て、該複数のガス精製配管の内第1のガス精製配管で不
    純物除去を行いながら該プロセス室にプロセスガスを導
    入している間に、他のガス精製配管の内部に吸着した不
    純物ガスを放出させ大気に排気して不純物除去能力を再
    生しておき、所定の時間後に前記バルブを切り換えて該
    他のガス精製配管を介してガスを該プロセス室に導き、
    この間該第1のガス精製配管の内部に吸着した不純物を
    大気に放出して再生処理を行うことによって、該プロセ
    ス室に導入するプロセスガスの不純物除去を連続して行
    いながら基板の表面処理を行うことを特徴とする表面処
    理方法。
  15. 【請求項15】 ガス供給源から配管を介してプロセス
    室にプロセスガスを導入するためのガス供給配管系であ
    って、該配管の途中に並列に配した複数の不純物ガス除
    去能力を有するガス精製配管と、該ガス精製配管のいず
    れかにプロセスガスを導入するための切り換えバルブと
    を設けたことを特徴とするガス供給配管系。
  16. 【請求項16】 前記ガス精製配管は、バルブを介して
    大気に解放される構造であることを特徴とする請求項1
    5に記載のガス供給配管系。
  17. 【請求項17】 前記ガス精製配管は、水分、二酸化炭
    素、酸素、窒素の内少なくとも1種又は2種以上を吸着
    することを特徴とする請求項15または16に記載のガ
    ス供給配管系。
  18. 【請求項18】 前記ガス精製配管は、内面を電解研磨
    したステンレス鋼で構成されることを特徴とする請求項
    17に記載のガス供給配管系。
  19. 【請求項19】 前記ガス精製配管は、内部に吸着した
    不純物ガスを脱着するための加熱手段を有することを特
    徴とする請求項15〜18のいずれか1項に記載のガス
    供給配管系。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000332001A (ja) * 1999-05-24 2000-11-30 Nippon Zeon Co Ltd プラズマ反応用ガス及びその製造方法
CN106328477A (zh) * 2016-11-15 2017-01-11 英利能源(中国)有限公司 特气管路、pecvd设备及硅片镀膜调整方法

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