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低圧オゾン用途向けのより正確なガス流量制御

11/23/2022

オゾンは、半導体製造におけるさまざまな用途で使用される強力な酸化剤です。多くの酸化物化合物や複雑な構造を速い反応速度で生成できるため、半導体製造プロセスの実用的な選択肢となります。オゾンのアプリケーションには、化学気相堆積 (CVD)、有機金属化学気相堆積 (MOCVD)、原子層堆積 (ALD)、原子層エッチング (ALE)、炉の酸化、ウエハーのクリーニングと剥離が含まれます。

low pressure ozone semiconductor applications

 

ALD などの一部のアプリケーションでは、オゾンを非常に低い圧力 (5 psia) でプロセス チャンバーに供給する必要があります。一方、オゾンは高温になると急速に分解する不安定な化合物です。Brooks Instrument GP200 シリーズの圧力ベースのマス フロー コントローラー (P-MFC) は、ガスの熱分解に寄与することなく、非常に低い圧力でオゾンを測定および制御でき、これらの条件に最終的に必要です。

アプリケーションの要件

オゾンは時間の経過とともに崩壊して酸素になり、この影響は温度の上昇によって悪化します。以下の表 1 は、オゾン崩壊が熱によってどのように加速されるかを示しています。オゾンはまた、さまざまな酸化物 (MnO2、MgO2、Fe2O3) にさらされることによって触媒的に破壊され、さらに分解を加速します。

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表1

 

オゾンが分解すると、発熱反応でエネルギーが放出され、熱が発生します。適切に制御されていないと、オゾンの分解によって過熱の問題が発生する可能性があります。

オゾン分解
O3 = O2 + [O]
[O] + O3 = 2 O2


通常、熱式質量流量計の場合、ガスは加熱されたセンサーチューブを通過します。測温抵抗体間の温度差を利用して、センサーチューブを通る流量を決定します。オゾン アプリケーションでは、加熱されたセンサー チューブ内でオゾンがさらされる追加の熱により、減衰が加速されます。この分解のため、センサー チューブで測定された差は、サーマル マス フロー コントローラー バイパスを通る真のガス フローを正確に表したものではありません。時間が経つにつれて、オゾンの継続的な分解は、より大きな不安定性、精度、および制御の問題を引き起こし、最終的にはサーマル マス フロー コントローラーの寿命を縮めます。 Brooks Instrument GF シリーズ サーマル マス フロー コントローラーは、熱分解しやすいガス用に最適化されており、競合センサーよりも 20 ~ 30 °C 低い温度で動作する熱センサーを備えています。

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プロセス ソリューション

さらに寿命を延ばすには、GP200 シリーズの圧力ベースのマスフローコントローラー (P-MFC) をお勧めします。独自の特許取得済みの統合型圧力トランスデューサ (IPT) を特徴とするこの IPT は、1 psid で動作するように設計された低圧力損失層流エレメント (LFE) の使用を可能にし、GP200 シリーズの圧力ベースのマス フロー コントローラ (P- MFC) 低圧ガスと高圧ガスの両方に最適なソリューションです。 IPT は単一のダイヤフラムを使用して真の差圧 (ΔP) を測定し、この正確なΔP 測定値を直接使用して質量流量を計算します。

GP200 シリーズの圧力ベースのマス フロー コントローラー (P-MFC) は、すべてのガスと互換性があり、オゾン アプリケーションで通常必要とされるより安全な低圧操作を提供します。

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マス フロー コントローラーがオゾンやその他の熱分解しやすいガスの分解に寄与しないようにするため、GP200 シリーズ圧力ベースのマス フロー コントローラー (P-MFC) の内部には加熱要素が使用されていません。流量制御時にガスに熱を加えないことで、オゾンがマスフローコントローラ内で熱分解することがなく、劣化による測定の不確かさがありません。GP200シリーズの圧力ベースのマスフローコントローラー(P-MFC)を使用してオゾン混合物を制御すると、分解や劣化が発生しないため、マスフローコントローラーの寿命が長くなり、オゾンの流量制御がより正確になります。

GP200 シリーズの圧力ベースのマス フロー コントローラー (P-MFC) をオゾン混合物に使用すると、マス フロー コントローラーの安定性、精度、制御が向上し、寿命が長くなります。

Alexandra Davila
グローバル プロダクト マネージャー

Alexandra は、Brooks Instrument の半導体アプリケーション向けの質量流量および圧力制御製品のグローバル プロダクト マネージャです。

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