가스유량 검정유닛 document_id A220623108651

반도체 제조 프로세스 중의 성막 장치나 건식 에칭 장치 등에서, 예를 들면 실란(silane)이나 포스핀(phosphine) 등의 특수가스나, 염소가스 등의 부식성 가스 및 수소가스 등의 가연성 가스 등을 사용한다. 이러한 가스는 그 유량을 엄격하게 관리하지 않으면 안 된다. 그 이유로서, 가스유량이 프로세스의 양부에 직접 영향을 미치는 것을 들 수 있다. 즉, 가스유량은 성막 프로세스에서는 막의 질에, 또한, 에칭 프로세스에서는 회로 가공의 성부에, 각각 큰 영향을 주어, 반도체 제품의 수율이 가스유량의 정확도에 의해 결정된다. 다른 이유로서는, 이와 같은 종류의 가스의 대부분이 인체나 환경에 대한 유해성, 또는 폭발성 등을 가지는 것을 들 수 있다. 이러한 가스는 사용 후에, 직접 대기로 폐기하는 것이 허용되지 않아서, 반도체 제조 프로세스에 사용된 장치에는, 가스 종류에 따른 제해 수단(detoxifying device)을 포함하지 않으면 안 된다. 그러나 이러한 제해 수단은 통례처리능력이 제한된다. 따라서, 허용값 이상의 유량이 흐르면, 완전히 처리하지 못하고 유해 가스가 공기 중으로 유출되거나, 유해 수단이 파손될 수 있다. 또한, 이러한 가스, 특히 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 고순도 또한 무진의 가스는 고가이므로, 가스 종류에 따라서는 자연 열화에 의한 사용제한이 있기 때문에 대량보관을 할 수 없는 것도 이유로 들 수 있다. 이 측면에서, 종래부터 반도체 제조 프로세스 회로 안에 유량제어기구인 공지의 매스 플로우 컨트롤러를 배치하고, 가스 종류마다 최적의 유량을 흐르게 한다. 그리고 이러한 매스 플로우 컨트롤러는 인가전압을 변경하는 것에 의해, 설정 유량을 변경하여 프로세스 레시피(process recipe)의 변경에 대응할 수 있도록 되어 있다. 그러나 반도체 제조 프로세스에 이용되는 이러한 가스, 소위 프로세스 가스 중 특히 성막용 재료 가스는 그 특성상 가스 라인 안에서도 고형물을 석출할 가능성이 있어서, 유량 체적을 변화시키는 경우가 있다. 매스 플로우 컨트롤러는 높은 정확도로 일정한 유량을 공급하기 위해 내부에서 세관을 사용하고 있고, 이러한 부분에 고형물이 소량이라도 석출되면, 공급하는 유량 정확도가 악화되는 원인이 된다. 또한, 에칭 프로세스 등에서는 사용하는 부식성이 높은 가스가 흐르기 때문에, 매스 플로우 컨트롤러의 내부를 내식성이 높은 재료, 예를 들면 스테인리스 등을 사용한 것으로도, 부식을 피할 수 없고, 경년열화가 일어날 가능성이 있으며, 이와 같은 것에 의해서도 유량 정확도가 악화된다. 이와 같이, 매스 플로우 컨트롤러는 인가전압과 실유량과의 관계가 변화하여, 실유량이 변화할 가능성이 있다. 그 때문에, 매스 플로우 컨트롤러는 정기적으로 유량을 검정하고, 교정할 필요가 있다. 매스 플로우 컨트롤러의 유량검정은 기본적으로 막 유량계를 사용하여 행한다. 그러나 이런 측정은 배관의 일부를 해체하여 행한다. 측정 후에는 다시 배관을 원래 상태로 조립하고 누출 체크를 해야 한다. 이 때문에, 작업에는 상당히 시간이 걸린다. 따라서, 배관을 제거하지 않고 유량 검정을 행하는 것이 이상적이다. 배관을 조립한 채의 상태에서 유량검정을 행하는 방법으로서는, 예를 들면 특허문허 1에 기재된 것처럼, 매스 플로우 컨트롤러의 하류 쪽에 가스유량 검정유닛(U)을 배설하고, 기체 매스 플로우 측정 시스템 구축하는 방법이 있다. 기체 매스 플로우 검정 시스템의 블록도를 도 19에 도시한다. 도 19에 도시한 것처럼, 기체 매스 플로우 검정 시스템은 밸브요소(151), 챔버(153), 트랜스듀서 어셈블리(154), 밸브요소(152)로 이루어진 가스유량 검정유닛(U)이 매스 플로우 컨트롤러(10)의 하류 쪽에 접속되어 있다. 챔버(153)는 기지체적을 가진다. 트랜스듀서 어셈블리(154)는 챔버(153)의 하류 쪽에 있는 기체 플로우 라인(150)에 접속되며, 밸브요소(151, 152)가 트랜스듀서 어셈블리(154)의 상류와 하류에 각각 위치하는 기체 플로우 라인(150)에 배치되어, 체적을 일정하게 하고 있다. 트랜스듀서 어셈블리(154)는 밸브요소(151, 152) 사이의 압력과 온도에 기초하여 PV/RT를 직접 표시하는 신호를 출력한다. 여기서, P는 압력, V는 체적, R은 기체정수, T는 절대온도이다. 이와 같은 기체 매스 플로우 검정 시스템은 챔버(153)의 압력이나 온도를 개별적으로 측정하는 것이 아니라, 트랜스듀서 어셈블리(154)가 출력하는 PV/RT를 표시하는 신호에 기초하여 매스 플로우 컨트롤러(10)의 실유량을 측정한다. 그리고 기체 매스 플로우 검정 시스템은 그 실유량을 매스 플로우 컨트롤러(10)의 설정유량과 비교하는 것에 의해, 매스 플로우 컨트롤러(10)의 유량을 검정한다. [특허문헌 1] 일본등록특허 제3022931호 공보