(57)【要約】      （修正有）【課題】反応し及び／又は核を形成してガス中に浮遊する汚染粒子を生成する少なくとも１種の不純物を含有するガスを処理装置に供給するための改良方法の提供。【解決手段】粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタを用いて処理装置の上流側でガスの流れをサンプリングしてこのガスの流れ中の汚染粒子の量を検出することと、粒子量が所定の量を超過したならば信号を発生させることが挙げられる。この方法を実施するための装置は、供給源、少なくとも１つの処理手段、この処理手段の上流側且つ該供給源の下流側の粒子計数器、少なくともこの粒子計数器と電気通信状態にあるマイクロプロセッサ、そして随意的に、該粒子計数器と並列の粒子捕獲フィルタ、を含む。該方法及び装置は、集積回路の製造において有用である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応し及び／又は核を形成してガス中に浮遊する汚染粒子を生成する少なくとも１種の不純物を含有するガスを処理装置に供給することを含む製造方法であって、粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタが該処理装置の上流側で該ガスの流れをサンプリングして該ガスの流れ中に浮遊する汚染粒子の量を検出し、そして該汚染粒子の量が所定の量を超過したならば信号を発生させることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記処理装置が化学気相成長エピタキシャル成長ツールである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスがシランである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記汚染粒子が水及び酸素のうちの少なくとも１つとの反応の生成物である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記汚染粒子が減圧により生成される有核分子不純物である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ガスがシランであり、前記汚染粒子がシロキサン粒子及びシリカ粒子からなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
較正曲線を用いて前記所定の量からシリカの許容最高濃度を測定する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
粒子の前記所定の量がガス流中のシラン１モル当たり２．７５×１０-16モルのシリカ濃度と相関する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
粒子の前記所定の量が１０ｐｐｔのシリカ濃度と相関する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子計数器が光散乱式粒子計数器である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記信号の発生時点で前記処理装置へのガスの流れを中断する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記信号が可聴警報を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）粒子数、（ｂ）粒子の濃縮密度、（ｃ）粒度分布、（ｄ）粒子形態、及び（ｅ）粒子組成、からなる群から選択された少なくとも１つを測定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子計数器及び前記粒子捕獲フィルタが前記処理装置の上流側でガスの流れをサンプリングして汚染粒子の量を検出する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記汚染粒子の平均の大きさが０．００３μｍ〜１０μｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記汚染粒子の測定される平均量が１／スタンダード立方フィート〜１０，０００，０００／スタンダード立方フィートである、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
処理装置に気体シランを供給することを含む集積回路製造方法であって、粒子計数器及び粒子捕獲フィルタのうちの少なくとも１つが該処理装置の上流側で該シランの流れをサンプリングして、該シランの流れに浮遊する汚染粒子の量を検出し、そして該汚染粒子の量が所定の量を超過したならば信号を発生させることを特徴とする集積回路製造方法。
【請求項１８】
処理装置のガス供給流の純度レベルを許容最低純度レベル以上に維持するための装置であって、
ガスを供給するための供給源、
該供給源と連通していて、且つ処理機能を果たすために該ガスを使用するのに適合している少なくとも１つの処理手段、
該処理手段の上流側且つ該供給源の下流側に設置された粒子計数器、
少なくとも該粒子計数器と電気通信状態にあるマイクロプロセッサ、
そして随意的に、該処理手段の上流側且つ該供給源の下流側で該粒子計数器と並列に配置された粒子捕獲フィルタ、
を含む装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの処理手段が化学気相成長装置であり、前記ガスがシランである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記マイクロプロセッサが前記ガス供給流中の汚染粒子の量が所定の値を超えたと判定したならば、前記少なくとも１つの処理手段へのガス供給流を停止させることができるような、前記マイクロプロセッサにより制御される少なくとも１つの弁を更に含む、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記粒子計数器が光散乱式粒子計数器である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２２】
前記粒子計数器と前記粒子捕獲フィルタの両方を含む、請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックスガス中の分子汚染物質の検出用システムと方法に関し、詳しくは、反応し及び／又は核を形成してマトリックスガス中に浮遊する粒子を生成する能力をもつ不純物の検出に関する。かかる汚染物質の例としては、酸素、水、ある種の炭化水素及びシロキサン不純物がある。マトリックスガスの一例は、半導体製造プロセスのために使用されるシラン（ＳｉＨ4）である。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造メーカーは、シリコン及び酸化シリコン薄膜の被着といったような重要な用途においてシランといったようなプロセスガスを使用している。かかる薄膜は、汚染不純物及び不純物より生成された粒子物質を実質的に含んでいない状態になければならない。微量不純物又は不純物より生成された粒子はいずれも、欠陥を生じさせる傾向をもち、その結果マイクロエレクトロニクスデバイスにおける不具合、性能低下、又は信頼性の問題をもたらす可能性がある。特に厄介な不純物としては、水、酸素、ある種の炭化水素及びシロキサンが挙げられる。これらの不純物は、フィーチャサイズがますます縮小するデバイスにおける薄膜品質を低下させることが分かっている。水と酸素は、シラン生産システム、コンテナ及びガス分配システムに容易に進入しかねない、非常に多く存在する大気中物質である。炭化水素とシロキサンは、シランをその生産及び貯蔵中に簡単に汚染しかねない。
【０００３】
水は、その極性という性質のために、超高純度（ＵＨＰ）ガスシステムから完全に除去するのが特に困難である。極性水分子は、湿った大気に曝露された表面上に吸着された状態にとどまる傾向をもつ。超高純度ガスシステムから水を除去するための標準的な方法には、高純度フラッシュガス及び真空を用いた、圧力サイクリングと組合せた長時間の加熱が含まれる。それでも、微量で存在する物理的に吸着された及び化学的に吸着された水（又は湿分）を、汚染した表面から除去するのはきわめて困難である。
【０００４】
非極性の酸素分子は、超高純度システムから除去するのが相対的にそれほど困難でないが、シランシステム内で特殊な問題を提起することがある。酸素は大気中にきわめて豊富に存在し、従って加圧ガスシステム内に容易に入り込むことができる。大気中の酸素の高い分圧は、加圧ガスシステムに対してさえ拡散のための強い推進力を提供する。かかる進入は、システム内の微視的な漏洩点さえも通して発生することがある。高い濃度勾配も、多孔性材料を貫通して酸素と水が超高純度ガスシステム内に進入するのを可能にする。
【０００５】
水及び酸素は両方とも、シランと反応してシロキサン及び固体（微粒子）シリカを生成する。シリカ中の酸素は、水、酸素又はその他の酸素含有汚染物質に由来することがある。未反応の水は、１ｐｐｍといった高い濃度でシラン中に存在し得る。しかしながら、酸素及び水は１ｐｐｍ未満の濃度でシランと容易に反応して微粒子物質を形成することも分かっている。０．２５マイクロメートルより大きい粒子が、これらの不純物濃度で検出されている。粒子濃度は、水又は酸素の濃度とともに単調に増加することが見いだされた。より低い濃度での水又は酸素とシランとの反応も同様に可能であり得る。水は、ガス流中のシランとは酸素ほど容易に反応しない。しかしながら、シランと水との反応性は、管類、その他のシステム構成部品などといった表面、又は触媒の存在下で増大する。水、酸素及びそれらの反応生成物は全て、製造中に集積回路（ＩＣ）デバイスに対して損傷を与えている。
【０００６】
かくして、汚染不純物は、マトリックスガスとの化学反応からなる第１の粒子形成様式を通して汚染粒子を生成し得る。汚染不純物はまた、減圧の際の核形成からなる第２の粒子生成様式を通して汚染粒子を生成し得る。
【０００７】
数多くの半導体プロセスガスが加圧容器内に供給される。かかる高純度ガスは、超高純度ガスの組成に応じて、例えば窒素中の炭化水素、シラン中の炭化水素及び／又はシロキサン、及びその他のそのような不純物といった微量の分子不純物を含有しているのが一般的である。これらの不純物は、ガスを生成し、移送し、そして加圧容器内に貯蔵するのに用いられるプロセスの結果として生じることがある。ガス貯蔵容器の内部圧及び温度は、ガスの臨界点圧力及び臨界点温度よりもはるかに高くなっていることが多い。ユーザーに納入された時点のガス貯蔵容器内で、例えば窒素（４９２ｐｓｉａ、−２３２°Ｆ）及びシラン（７０３ｐｓｉａ、２６°Ｆ）は、臨界点を一般的に超えている。超臨界流体が、ガスの移送、貯蔵及び送出システム内に表面汚染物質として存在し得る、より高い分子量の炭化水素などの汚染物質に対する高い溶解力を有していることは周知である。これらの溶解した不純物は、ガス中に標準的に存在する分子不純物に付加することがある。
【０００８】
粒子測定の技術においては、微量の分子不純物を有するガスが、ガス圧低下につれ粒子含有量の増大を被る可能性がある、ということは周知である。例えば、Ｗｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｃｅ  Ａｍｏｕｎｔｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｄｅｎｓｉｂｌｅ  Ｖａｐｏｒｓ  ｉｎ  ａｎ  Ｅｘｐａｎｄｉｎｇ  Ｇａｓ  Ｊｅｔ”  Ｊ．  Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｓｃｉ．，  Ｖｏｌ．１９，  Ｎｏ．１，  １５３−１５６（１９８８）を参照されたい。この増大は、安定した（すなわち永続性の）浮遊粒子の形成に至る微量不純物の分子クラスター化の結果としてもたらされる。これらの不純物より生成される粒子は、加熱によって容易に気化させることができない。更に、場合によっては、減圧プロセスが往々にしてガスに亜臨界条件を生じさせる。これに関連して、亜臨界ガスは減圧の後には、その高い溶媒能力を失う。従って、溶解した不純物はいずれも、より低圧のガス流中で安定した浮遊粒子を生成する傾向をもつ。減圧中の粒子生成は、０．０２マイクロメートルより大きい粒子について１スタンダード立法フィートのガス当たり１０6を超える粒子レベルを生じさせるものとして知られている。このレベルは、加圧ガス中の当初の粒子レベルを実質的に上回る。図１は、ガス供給流１と連通する、弁、自動圧力調整器、流量制限オリフィスなどといった減圧装置２を通過する標準的ガス供給流１の例を提示している。ガス供給流は当初、ガスに同伴する低レベルの粒子３を含有しているものの、減圧装置２を通過後は、ガス供給流１中に含有された粒子又は「核を生成した」粒子４の量が増加する。低圧ガス流５のこれらの核生成粒子４は、下流側処理機器（図示せず）まで搬送される。
【０００９】
システム汚染は、製造完了後のＩＣデバイスの不具合として検出されることが多い。このような不具合は、半導体業界にとってコストのかさむものである。従って、汚染レベルの上昇を結果としてもたらす超高純度ガスシステムの不調又はその他の変調はいずれも、連続的監視を通して迅速且つ正確に検出されなくてはならない。例えば、酸素、水、炭化水素又はシロキサンレベルの上昇をもたらすガスシステムの不調はいずれも、重大なＩＣデバイスの損失に先立って検出され修復されなくてはならない。このような監視を通して初めてＩＣ製品の損失を最小限におさえることができる。従って、超高純度シラン中の水、酸素、炭化水素及びシロキサンの制御には、微量不純物レベルの連続的又は間欠的監視のための感度の高い方法が必要である。
【００１０】
ますます縮小し続けているデバイスサイズは、より低レベルの不純物と不純物より生成される粒子に対してさえ敏感である。大気圧イオン化質量分析法（ＡＰＩＭＳ）といったような不純物監視計器は、１兆分の１００（１００ｐｐｔ）未満という検出下限値（ＬＤＬ）を有する。しかしながら、このような計器は、正確な標準物質を用いた入念な較正を必要とし、購入、運転及び保守コストが高い。低ｐｐｔ基準ガスを生成することができる最先端の精製技術は、検出限界を確立する必要がある。この検出限界は、計器のベークアウト温度及びベークアウト時間といったような要因に対しきわめて敏感である。その上、コロナ放電内のシランの存在によって放電針がケイ素含有化合物でメッキされないようにするために、２区画供給源を利用する特殊化したＡＰＩＭＳが必要とされる。
【００１１】
更に、このような分子不純物の監視装置は、すでにシランと反応して微粒子シリカを形成している水又は酸素を検出できない。従って、分子不純物監視装置によって、漏れ、残留分子不純物、又はその他のこのようなシステムの変調を検出することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
よって、様々な超高純度プロセスガス中の不純物及び不純物より生成される粒子を検出するための手段を提供することが待望されている。更に、１００ｐｐｔほどの低いレベル、より好ましくは１０ｐｐｔほどの低いレベル、なお一層好ましくは１ｐｐｔほどの低いレベルで存在する不純物を検出する能力をもつそのような手段であって、ＡＰＩＭＳの上述の１以上の欠点に悩まされることのない手段を提供することが待望されている。
【００１３】
ここで言及される全ての参考文献は、その全体が参照によりここに組み入れられる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従って、本発明の第一の側面は、反応し及び／又は核を形成してガス中に浮遊する汚染粒子を生成する少なくとも１種の不純物を含有するガスを処理装置に供給するための改良方法を含む。この改良方法は、粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタを用いて処理装置の上流側でガスの流れをサンプリングして、ガス流中に浮遊する汚染粒子の量を検出することと、汚染粒子量が所定の量を超過したならば信号を発生させることとを含んでいる。
【００１５】
本発明の第２の側面は、処理装置に気体シランを供給する、集積回路を製造するための改良方法を含む。この改良方法は、粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタを用いて処理装置の上流側でシランの流れをサンプリングしてガスの流れ中に浮遊する汚染粒子の量を検出することと、汚染粒子量が所定の量を超過したならば信号を発生させることとを含んでいる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、処理装置のガス供給流の純度レベルを許容最低純度レベル以上に維持するための装置を含み、この装置は、ガスを供給するための供給源、この供給源と連通していて、且つそのガスを使用して処理機能を果たすのに適合している少なくとも１つの処理手段、処理手段の上流側且つ供給源の下流側に設置された粒子計数器、少なくとも粒子計数器と電気通信状態にあるマイクロプロセッサ、を含み、そして随意的に、処理手段の上流側且つ供給源の下流側で粒子計数器と並列に配置された粒子捕獲フィルタを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面に関連して本発明を説明する。図面中、同様の参照番号は同様の構成要素を示している。
【００１８】
本発明は、汚染物の浮遊粒子状反応生成物を測定することにより、ガス流中のごく少量の分子不純物を検出するためのシステム及び方法を含む。本発明は更に、最初に減圧の過程において核を形成させて不純物を浮遊粒子にし、次いで該浮遊粒子を測定することにより、ガス流中のごく少量の分子不純物を検出するためのシステム及び方法を含む。
【００１９】
超高純度ガスシステムの分子汚染は、まず最初にシリカといったような微視的粒子の存在として明らかになることが多い。一部の粒子は、超高純度システムの表面汚染物として存在することがある。しかしながら、粒子は往々にして、流動ガス流中に浮遊し、ガスとともに搬送される。本発明の好ましい態様は、自動粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタを用いて、超高純度ガスのごく少量の反応する又は核を形成する分子汚染物を検出するための方法を含む。粒子計数器及び／又は捕獲フィルタにより検出された粒子の大きさ及び個数濃度を使用して、ガス内に最初から存在する不純物のレベルを測定する。本発明の一つの態様においては、ガスシステム内の粒子の自然形成後に、反応性分子不純物を検出する。本発明のもう一つの態様においては、試料ガス流の減圧により引き起こされた粒子の形成後に、「核形成」分子不純物を検出する。
【００２０】
ここでは、ガス流内の粒子の測定及び／又は分析のために使用することができるシステムと方法を説明する。このシステムと方法は、例えば粒子の数又は粒子カウント数、ガス流内の粒子の濃縮密度、粒度分布、粒子形態、及び／又は粒子組成を測定するために使用可能である。一部の態様では、ガス流内の測定可能な粒子の平均の大きさは、０．００３マイクロメートル（μｍ）〜１０μｍ、又は０．０５μｍ〜１μｍ、又は０．１μｍ〜１μｍの範囲内にあることができる。一部の態様では、測定可能な粒子の平均量は、１／スタンダード立方フィート（ｃｕ．ｆｔ．）〜１０，０００，０００／ｃｕ．ｆｔ．、又は１／ｃｕ．ｆｔ．〜１０，０００／ｃｕ．ｆｔ．、又は１／ｃｕ．ｆｔ．〜１，０００／ｃｕ．ｆｔ．の範囲内にあることができる。
【００２１】
上記のシステム及び方法は、自然性物質、可燃性物質、酸化剤、腐食性物質、及び不活性ガスを含めた、様々なガス及び超臨界流体のために使用可能である。分析することができるガスの例としては、不活性ガス（例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ2、Ｘｅ、Ｋｒ、Ｎｅなど）、ＳｉＨ4、ＣＦ4、ＷＦ6、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＮＨ3、ＮＦ3、Ｃｌ2、ＢＣｌ3、Ｃ2Ｆ6、ＣＯ2、ＣＯ、Ｆ2、Ｎ2Ｏ、ＣＨＦ3、Ｏ2、Ｈ2、ＨＢｒ、ＨＣｌ、ＨＦ、ＣＨ4、ＳｉＨＣｌ3、ＳＦ6、ＰＨ3、ＡｓＨ3、ＢＦ3、Ｂ2Ｈ6、Ｓｉ2Ｈ6、ＳｉＣｌ4、ＳｉＦ4、及び多数のその他のもの、そしてそれらの混合物が挙げられるが、例はこれらに限定されるわけではない。「ガス」という用語は、蒸気、過飽和ガス、及び超臨界流体を包含する。特定の超臨界流体の非限定の例は、係属中の米国特許出願公開第２００４／０１４４３９９号明細書中に提示されている。例えば、システムは、例として分子クラスター、液滴を含むことができ、金属、有機又はその他の材料、及び様々なその他の汚染粒子からなる浮遊した固体粒状物質を含むことができる、様々な粒状物質を測定及び／又は分析するために使用することができる。
【００２２】
ここに記載されているシステムは、粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタを使用することにより、プロセスガス流の代表的試料内の粒子を測定し分析する。該システムは好ましくは、ガス中に存在する分子不純物の量を有意に変更しない。このような干渉は、サンプリング対象のガス流で測定される粒子濃度を変化させることもあり得る。一部の態様においては、電解研磨した管及び／又は高清浄度の弁を使用して、サンプリングの偏りを低減することができる。更に、これらの及びその他の態様において、システムは、管壁への自重による沈降又は分子ブラウン運動に対する反応による拡散に由来する粒子の輸送損失を最小限におさえる。
【００２３】
ここに記載されているシステムは、連続的プロセス供給流と関連して、又はここで「オフラインサンプリング」として記述される側流又は試料流抽出システムと関連して、使用することができる。ここに記載されているシステムは、供給ガスラインに挿入されるいわゆる等速サンプルプローブを含めて、当該技術分野において周知のガス試料抽出装置の一つと関連して使用してもよい。これに関連して、ここでガス流と呼んでいるサンプリングすべき別個の流れは、プロセスガスライン、加圧ガスボンベ、又はＩＳＯモジュール（すなわちガスのバルク輸送に適した単一の一体型ユニット内の円筒チューブの集成装置）から抜き取られる。オフライン試料システムは、粒子定量装置（すなわち粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタ）を通って流動するガス流のベント式又はその他の形態の排ガス制御を必要とすることがある。ガス流が反応性ガスを含む態様においては、オフライン試料システムは更に、不活性パージ（すなわち１種以上の不活性ガスでのガスラインのパージ）、排気（すなわち１台以上の真空ポンプを使用するガスラインの排気）、及び／又は排ガス制御を行うためのサブシステムを含んでもよい。ガス流が易凝縮性ガス（すなわち周囲温度又はそれより高い温度で液体となるガス）を含む場合といったような、その他の態様においては、システムライン及び／又はそれに含まれるシステム構成部品にヒートトレースを施してもよい。これらの態様においては、ガスがライン内の微量の残留水分又は酸化性物質と反応し得ることから、初期のシステムの乾燥のためラインにガス流を導入する前に、不活性パージ及び／又は圧力サイクリング（すなわち圧力変動を利用するもの）と組合せてヒートトレースを使用してもよい。
【００２４】
図２及び３には、ガス中の不純物より生成された粒子を測定及び分析するのに用いられる本発明によるオフライン試料システムの態様の例が提示されている。図３に示されているもののような、一部の態様において、システム１０は、換気されるエンクロージャー内に収容されており、大気温度にある。ガス流２５は、貯蔵タンク、加圧ガスボンベ、トランスフィルライン、ガス分配ライン、又はその他の手段（図示せず）といったような、供給源２０から提供可能である。供給源２０は、大容量であっても小容量であってもよい。供給源２０からのガスの少なくとも一部分が取出されて、サンプリングシステム１０を通して供給されるガス流２５を提供する。ガス流２５は標準的に、例えば供給源の容積、ガス流２５の種類、それに収容されたガスが超臨界状態にあるか否か、などに応じて、４ｐｓｉａ〜１０，０００ｐｓｉｇ、又は０ｐｓｉｇ〜３，０００ｐｓｉｇ、又は１００ｐｓｉｇ〜１，６００ｐｓｉｇの範囲内の圧力でシステム１０へ導入される。システム１０は更に、システム１０と連通していて不活性ガスパージ及びその他の手段のために用いられる不活性ガス供給源３０を含む。このようなパージ／フラッシング作業のための精製された不活性ガスを提供するため、不活性ガス供給源３０に不活性ガス精製器３５が連結されている。
【００２５】
ガス供給流２５がシランを含む態様においては、不活性ガスパージとそれに続く１以上の排気サイクルをガス流の導入に先立って実施すべきである。更に図３を参照すると、不活性ガスパージは、弁Ｖ９とＶ１９を閉じ、弁Ｖ７とＶ８を開放することによって行われる。ガス流２５を分析後に、同じ要領で不活性ガスパージを行ってシステムから残留シランを除去することができる。排気サイクルは、弁Ｖ８、Ｖ９及びＶ１９を閉じ、弁Ｖ７を開放することによって行なわれる。
【００２６】
図３に示した態様は、ガス供給流内の粒子を測定し検出するために、粒子計数器５０及び／又は膜タイプのフィルタといったような粒子捕獲フィルタ６０を利用する。粒子計数器５０は、複数の圧力調整器を通してガス供給源に連結することができる。この計器を通る流量は、流量制御弁及び質量流量計によって調整される。ガスは、バイパスライン７０４を通って粒子計数器又は粒子捕獲フィルタへと流れる。一部の態様では、粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタは、大気圧に近い圧力で作動する。これらの態様においては、流入ガス流２５の減圧が供給源２０と粒子計数器５０の間で必要となることがある。図３に示されているシステムにおいては、減圧は、直列に配列した２つの圧力調整器５２及び５４を用いて２段階で行われる。こうした多段階の減圧は、減圧処理中に発生する傾向にあるガスの凝縮及び粒子の放散（ｓｈｅｄｄｉｎｇ）を最小限にする。本発明のその他の態様では、１段階の減圧を使用してもよい。その他の態様においては、粒子計数器５０に進むガス流２５は、その圧力が充分に低いことから、減らす必要がなかろう。減圧後、ガスはバイパスライン１５０を通って粒子計数器又は粒子捕獲フィルタへと流れる。
【００２７】
超高純度プロセスガスの監視のためには、一部の市販の粒子計数器を使用することができる。これらの計器は時として凝縮核計数器（ＣＮＣ）と呼ばれる。ＣＮＣは０．００３μｍほどの小さい個々の粒子を検出できるが、粒度分布についてはいかなる情報も提供しない。異なるタイプの計器は時として光散乱式粒子計数器（ＯＰＣ）と呼ばれる。シランで用いるためには、安全で且つ化学的に相性のよい計器が利用可能である。適切な粒子計数器の非限定的な例は、コロラド州ＢｏｕｌｄｅｒのＰａｒｔｉｃｌｅ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＰＭＳ），  Ｉｎｃ．により製造されている。ＰＭＳ，  Ｉｎｃ．のモデルＨＰＧＰ−１０１−Ｃは、ＨｅＮｅレーザーを用いて１４０ｎｍで＞５０％の計数効率で、０．１μｍ又は１００ナノメートル（ｎｍ）ほどの小さな等価光散乱径を有する粒子を検出することができる。この計器は、毎分０．１スタンダード立方フィート又は毎分２．８スタンダードリットルの試料流量を必要とする。ＨＰＧＰ−１０１−Ｃは、２／ｆｔ3未満、又は０．２／分未満のゼロカウント数レベルを有し、最高３０００／ｆｔ3の粒子濃度を測定することができる。この計器は、１００、２００、３００、５００、１０００、２０００、３０００及び５０００ｎｍの閾値をもつ８サイズのチャンネルを有する。サンプリング間隔は１秒〜１００時間の範囲内で設定することができる。
【００２８】
使用していないとき、弁Ｖ１及びＶ２を閉じることにより、粒子計数器５０をシステムから隔離することができる。こうして、粒子計数器５０は、そうでなければシステムに進入し得る汚染物質のない状態にとどまることができる。
【００２９】
本発明の好ましい態様においては、粒子計数器５０は、システムから疑似的な始動により生じたカウント数が除去された時点で測定する手段を提供するため、粒子捕獲フィルタ６０と組合わされる。このような疑似的なカウント数は、システム１０における弁の作動及び／又は反応性マトリックスガスと微量の残留不純物との反応の結果生じる。本発明のこのような態様においては、測定のためにガス流を同時に又は順次に粒子計数器５０及び粒子捕獲フィルタ６０に導くことができる。例えば、ガス流２５を最初に粒子計数器５０に導き、次にガス流２５の一部分を捕獲フィルタ６０に導いて、粒子計数器５０により観察された結果を確証し、そして下記で更に詳細に説明するように粒子の特性を更に調べることができる。これらの態様においては、隔離された捕獲フィルタはこのときに初めて流入ガス流２５に対し曝露される。
【００３０】
粒子捕獲フィルタ６０は好ましくは、粒子計数器５０との関係においてサンプリングシステムの平行な脚部に位置する。粒子捕獲フィルタ６０は、減圧を行い又は行わずに動作することができ、ガス流２５は弁Ｖ３を通って最大限のシステム圧力で粒子捕獲フィルタ６０へと、又は弁Ｖ２０を通って低下した圧力で粒子捕獲フィルタ６０へと流れることができる。この直接サンプリング方法は、減圧器の「放散」の結果生じる疑似的な粒子カウント数の可能性を最小限におさえる。捕獲フィルタ６０はまた、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）、光学顕微鏡、及びその他の手段といったような（ただしこれらに限定されるわけではない）様々な分析手段での、捕獲された汚染物質粒子の調査を可能にする。この技術は、不純物より生成された粒子の形態及び組成についての付加的な情報を提供する。かかる情報は、システム内の分子不純物供給源の特定及び排除の助けとなる。
【００３１】
本発明の好ましい態様においては、捕獲フィルタ６０は、システムから捕獲フィルタ６０を取外しできるようにする２つの取付け部品７１、７２を有する。弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ１７、Ｖ１８及びＶ２０を閉じれば、取付け部品７１、７２のところで捕獲フィルタ６０を容易に取外すことができる。
【００３２】
システム１０から取外せば、捕獲フィルタ６０に集められた粒子を以下の方法を用いて分析することができる。まず第１に、好ましくは、捕獲フィルタ６０の表面のバックグラウンド汚染物（すなわちガス流２５への曝露前に捕獲フィルタ６０の表面に存在し得る汚染物）を試料汚染物と区別する。バックグラウンド汚染物は、標準的に、フィルタを製造しそして取扱う過程で生じる。これについては、粒子捕獲方法でもってフィルタ６０のバックグラウンド汚染物の表面密度を測定し、それについて考慮しなくてはならない。曝露していないフィルタ上のバックグラウンド粒子数を測定するためには、顕微鏡が用いられる。これは、フィルタ表面の一部分のみを検査することにより行なうことができる。フィルタの表面積の一部分ＡBを調べて、その面積内のバックグラウンド粒子数ＮBを得る。試料ガス又は超臨界流体への曝露後に、表面積の一部分ＡPを調べて、その面積内のバックグラウンド及び捕獲粒子の合計数ＮPを測定する。次に、曝露したフィルタの全表面の捕獲粒子の総数Ｎを、次のように求める。
Ｎ＝Ａ（ＮP／ＡP−ＮB／ＡB）
なお、式中のＡはフィルタの合計表面積である。曝露したフィルタを通過した試料ガス又は超臨界流体の体積をＶとすれば、試料の単位体積当たりの粒子濃度Ｃは以下のように求められる。
Ｃ＝Ｎ／Ｖ
【００３３】
サンプリングシステム１０はまた、粒子フィルタ６０の両側のサイクル／パージを可能にするため、及びフィルタ６０の周りの流動の初期化を可能にするためのバイパスライン４０を有する。バイパスライン４０は、開放時に、例えばターボ分子真空ポンプといったような下流の真空ポンプ７０により不活性ガス供給源３０からの不活性ガスでサンプリングシステム１０のサイクルパージを可能にする弁Ｖ５を含む。真空ポンプ７０は、弁Ｖ６が開放になれば、流動ライン１３０を介してシステム１０と連通する。
【００３４】
本発明の一部の態様においては、真空ポンプ７０は低圧供給源から試料流体を抜き出すのに用いられる。試料流体は粒子計数器５０又は捕獲フィルタ６０を通過してから、真空ポンプ７０を通り、次に排ガス制御システム８０へ進む。排ガス制御システム８０及び９０は、例えば、ガス再利用システム、燃焼システム、ベントシステム、スクラバーシステム、吸着システム、吸収システム、又は精製貯蔵システムを含むことができる。こうしたシステムは、ベント流の放出制御の技術分野において周知である。
【００３５】
本発明の一部の態様においては、捕獲フィルタ６０はトラックエッチドフィルタ又は多孔質アルミナ膜であることができる。自動粒子計数器とは異なり、捕獲フィルタは測定可能な粒子濃度の上限がない。ポリカーボネートのトラックエッチドフィルタ膜が、１５ｎｍほどの小さな細孔寸法で入手可能である。アルミナフィルタ膜は、２０ｎｍほどの小さな細孔寸法で入手可能である。アルミナフィルタのより高い細孔密度が、大きな流量で最小限の流動抵抗をもたらす。大きな流量は、最小限の時間で大量のガスをサンプリングする上で有益である。粒子捕獲フィルタ６０を、例えばマサチューセッツ州ＢｅｄｆｏｒｄのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されるモデル番号××４５０２５００の２５ｍｍステンレス鋼フィルターハウジングといったような耐圧フィルターハウジング内に収容することが可能である。このフィルターハウジングはフィルタ膜を収容し、これを例えばＰＴＦＥのＯリングといったような様々なエラストマー材料を用いてその内部に密封することができる。例えば、シランを含めた様々な高圧又は減圧ガス中の粒子を捕獲するために、このフィルタ膜を使用できる。ガス供給流中の粒子は、フィルタに捕獲後、光学顕微鏡、ＳＥＭ及びＥＤＳといったような（ただしこれらに限定されるわけではない）様々な技術を用いて分析することができる。
【００３６】
本発明の好ましい態様においては、粒子捕獲フィルタ６０は、例えばＰＴＦＥ微多孔膜といったような耐薬品性のフィルタ媒体であることができる。このような膜は、その表面構造が粗いことから、ＥＤＳ又は顕微鏡での粒子検査には適さない。しかしながら、このようなフィルタに捕獲された粒子は、様々な液体の酸又は溶媒中へ浸漬することによる溶解又は温浸により、合計捕獲質量及び組成について分析することができる。この場合、酸又は溶媒は液体クロマトグラフィーを含めた様々な周知の手段により分析される。
【００３７】
サンプリングシステム１０は、ターンキー操作と任意の選択されたガス原料供給源への接続向けに設計されている。このシステムは、定期的なボンベの認定試験、ガス分配システムのポイント毎の不純物の調査研究、又はガストランスフィルシステムもしくはガス分配システムの連続的な警報監視のために使用可能である。
【００３８】
システム１０に入ってくるガス供給流２５の圧力は、標準的に、例えば隔膜式圧力計（図示せず）といったような圧力計を利用することによって測定される。図３に描かれたシステムにおいては、シランガスを現場のバーナーシステム９０へ送ることができる。しかしながら、ガス流２５の種類に応じて、代わりに試料ガスをベントするか、回収するか、又は排ガス制御システム８０もしくは吸収装置、スクラバー、精製装置及び貯蔵システム（図示せず）に送ることができ、あるいは主ガス供給装置（図示せず）に再循環して戻すことができる。
【００３９】
試験中に粒子計数器又は粒子捕獲フィルタを通る試料ガス流の流量を制御及び監視するために、標準的に流量制御装置１２０が利用される。流量制御装置１２０としては、手動操作式流量制御弁と、例えば質量流量計といった流量計を挙げることができ、あるいは流量制御装置１２０として、例えば質量流量制御装置といったような、自動作動の流量制御装置を挙げることができる。流量制御装置１２０から下流側の試料ガスは、やはり真空ポンプ７０と連通する流動ライン１４０を通して排気することができる。
【００４０】
本発明の好ましい態様においては、使用中でないときに空気作動式の弁によってシステムの清浄な内部を隔離することができる。各サンプリング試験の前にプロセス論理制御装置（ＰＬＣ）（図示せず）を用いて、サイクルパージとサンプリングのシーケンスを自動的に実施することができる。ＰＬＣは、真空圧力サイクルが運転中規定の範囲内にあるのを確実にするため、圧力伝送器及びヒートトレース温度制御装置からの入力を受信する。一部の態様においては、ヒートトレースしたラインはサイクルパージ中１００℃に保たれる。このシステムは、サイクル−パージ中少なくとも１５０回、５０トール未満まで排気されそして大気圧に戻される。
【００４１】
システムは、サイクルパージに先立ち大気ガスを除去するため、そしてサンプリング後に残留ガスを除去するため、精製した不活性ガスでフラッシングされる。サンプリングするガスの種類に応じて、フラッシュサイクルはこれらのガスを回収システム、バーナー、又はスクラバー容器（例えば試料ガスがシランを含む場合など）に送ることができる。その他の態様においては、フラッシュサイクルでガスを大気にベントすることができる。パージ作業は、サンプリング手順の前後で、システムがガス供給源に接続されている間に実施される。試料供給源の弁は、不活性ガスフラッシュ作業の間閉鎖される。サンプリングするガスがシランを含んでいる態様においては、このパージガスはシランバーナー、回収システム、又はスクラバーに送られる。この不活性フラッシュプロセスを使用して、システムがガス供給源から切断されている間にガス供給源接続用の取付け部品をパージすることもできる。このパージは、汚染物質が開放のサンプリングシステムに進入するのを防ぐようにするものである。不活性ガスは、ガス入口ラインから外部大気へとベントされることになる。
【００４２】
図３に示したような本発明の好ましい態様には、システム１０内の残留分子不純物を最小限にするため、ヒートトレースを含めるべきである。このような残留不純物は、所望の不純物測定の精度を悪化させる。これらの態様においては、粒子計数器及び捕獲フィルタの上流側の全てのシステム構成部品はヒートトレースされるのが好ましい。ヒートトレースは、例えばシステムの管、弁、フィルターハウジング、圧力調整器及びその他の構成部品の外部表面に添えることができる電気抵抗加熱要素を含む。ヒートトレースには、例えばプロセス制御装置又はサーモスタットといったような温度制御装置と温度指示計に温度フィードバックを提供するための熱電対といったような、温度感知装置が含まれる。温度制御装置は、設定温度をシステム内で維持するよう加熱要素への電力を調整するように設計された回路を含む。このような加熱により、システムの内部表面から微量の吸収された水分を容易に除去することができ、また、試験プロセス後にシステムから微量の残留試料流体を除去することができる。
【００４３】
一部の態様においては、システム１０は、ライン内の残留水分を検出でき、且つ、例えばガス流中の水分レベルが所望レベル外にある場合種々の弁を作動させることができる、水分分析装置１００を使用することができる。この態様又はその他の態様において、システム１０は、ガス流中の酸素の存在を検出するのに水分分析装置と同じように作動する酸素センサーを利用してもよい。
【００４４】
本発明のもう一つの好ましい態様においては、精製しフィルタで処理したガス流を提供するためと、この精製しフィルタで処理したガス流の圧力を結果として粒子の形成を誘発することなく低下させてより低圧のガス流にするために、より高い圧力のガス流から１以上の精製装置７０２とインラインフィルタ７０３を使用して分子不純物及び粒子を除去するのに、ここに記載されている方法及びシステムを使用することができる。この態様においては、ガスバイパスラインの弁Ｖ７３が閉鎖され、精製装置／フィルタラインの弁Ｖ７２が開放される。本発明のこの態様においては、不純物より生成される粒子の形成に妨害されることなく、粒子計数器５０及び／又は粒子捕獲フィルタ６０により測定される粒子の「バックグラウンド」レベルを得ることができる。この場合、このようなバックグラウンドレベルは、バイパスライン７０４を通してガスを流すことで得られるその後の測定値から差し引きされる。
【００４５】
ここで使用する「低圧ガス供給流」という用語は、限定するわけでなく自動圧力調整器、弁、流量制限オリフィス、などといったような、減圧装置を通過させた、精製ガス供給流を表わしている。初期のガス供給流の圧力は、精製後の粒子測定のために利用可能な計器に適合するレベルまで低下される。例えば、本発明の一態様においては、ガス供給流は１５０〜１０，０００ｐｓｉｇの範囲の初期圧力にあり得る。この場合、減圧装置で精製ガス供給流の圧力を０〜１５０ｐｓｉｇの範囲の圧力まで低下させる。ここに記載されている圧力範囲は、ガス供給流の初期圧力、使用する減圧装置のタイプ、粒子測定装置、及び／又はその他の変数に応じて変えることができる。
【００４６】
ここで使用する「精製ガス供給流」という用語は、含有されている様々な不純物を除去するため１以上の精製装置を通過させたガス供給流を表わす。記載されているシステム及び方法は、減圧装置が原因となり得るガス供給流の粒子含有量に不利な影響（例えば増加）を及ぼすことがない。
【００４７】
ここで使用する精製装置は、ガスの化学的組成に不利な影響を及ぼすことなく、ガス供給流中に含まれた不純物のレベルを低減する装置である。
【００４８】
本発明の好ましい態様においては、精製装置内の精製用媒体は、除去すべき不純物の種類及び／又はガス供給流の組成に応じて選択される、様々な周知の吸着剤、吸収剤又は触媒物質、例えば活性炭、乾燥剤（例えばＤｒｉｅｒｉｔｅ（商標））、フェノール樹脂（例えばＡｍｂｅｒｓｏｒｂ（商標））、ニッケル触媒、銅触媒、などからなることができる。ここに記載されているシステムの一つの好ましい態様においては、Ａｍｂｅｒｓｏｒｂ（商標）ペレットからなる精製用媒体を容器に収容して、シランガスから特定の炭化水素とシロキサンを除去する。本発明のもう一つの好ましい態様においては、粒状の活性炭からなる精製用媒体を容器に収容して、窒素ガスから特定の炭化水素と水を除去する。
【００４９】
一部の態様においては、ここに記載されているシステム及び方法は、精製用媒体の交換又は再生を可能にすることができる。再生は、例えば高温の高純度不活性再生ガスへの曝露（ただしこれに限定されるわけではない）といったような、ガス精製技術において周知の方法を用いて行うことができる。交換は、精製用物質を取り出すことにより、又はガスラインから精製装置全体を取り出すことにより行われる。
【００５０】
更にもう一つの態様においては、精製装置は、減圧に先立ち不純物を除去するため、より高い凝縮点／凝固点の不純物の低温トラッピングを含むことができる。本発明の一つの好ましい態様においては、低温トラッピングを使用して、窒素ガスから特定のより高分子量の炭化水素と水を除去する。
【００５１】
この場合、精製したガス流は、減圧装置を通過して低圧ガス流を提供する。次に、この低圧ガス流は粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタに送られる。
【００５２】
本発明のもう一つの好ましい態様においては、ここに記載されている方法とシステムは、フィルタで処理したガス流を提供するようより高圧のガス流から粒子を除去するため、また、フィルタで処理したガス流の圧力を低下させて低圧ガス流にするために、１以上のインラインフィルタ７０１を含む。この態様においては、ガスバイパスラインの弁Ｖ７３は閉鎖され、フィルタラインの弁Ｖ７１が開放される。本発明のこの態様では、減圧中に形成される、不純物より生成された粒子のレベルを、ガス供給源２０からの浮遊粒子により妨害されることなく、粒子計数器５０及び／又は粒子捕獲フィルタ６０により測定することができる。この場合、このような「バックグラウンド」レベルは、バイパスライン７０４を通してガスを流すことにより得られるその後の測定値から差し引きされる。
【００５３】
本発明のもう一つの好ましい態様においては、１以上のインラインガスフィルタ５５を使用して、フィルタで処理したガス流を提供するようより低い圧力のガス流から粒子を除去するために、ここに記載されている方法とシステムを使用することができる。この態様においては、ガスバイパスラインの弁Ｖ２２が閉鎖され、フィルタラインの弁Ｖ２１が開放される。本発明のこの態様においては、不純物より生成される粒子の形成、「放散」により生成される粒子の形成、及びガス供給源２０からの浮遊粒子に妨害されることなく、粒子計数器５０及び／又は粒子捕獲フィルタ６０により測定された粒子の「バックグラウンド」レベルを得ることができる。この場合、このようなバックグラウンドレベルは、バイパスライン１５０を通してガスを流すことで得られるその後の測定値から差し引きされる。
【００５４】
粒子計数器及び／又は粒子捕獲フィルタによって検出された合計粒子質量を用いて、超高純度ガス中に存在する分子不純物の当初の濃度が測定される。本発明では、所定の較正曲線を利用して、粒子質量を超高純度ガス供給源２０から入ってくる分子不純物のレベルに関連づけする。本発明は、システム内に存在する極めて低レベルの汚染物質不純物を検出するための早期警報プロセスとして役立つことができる。標準的には、設定されたレベルを超える粒子レベルを運転要員に警告する目的で、粒子検出器をプロセス警報装置に接続することができる。
【００５５】
図２の好ましい態様を参照すると、超高純度ガスは、超高純度ガスシステム２０に入る際に、フィルタ１６を通過する。最新の微孔質プロセスガスフィルターは極めて高い捕捉効率を有し、超高純度ガスシステムに入ってくる全ての粒子を効果的に除去することができる。フィルタの下流側のその他の全ての粒子供給源は、無視されるか、あるいは、ガスに同伴される粒子のレベルに対する影響を最小限にされる。かかる供給源の例としては、弁、デッドレグ領域、そしてその他の粒状物質発生源が挙げられる。かかる粒子供給源をなくすことは、超高純度ガスシステムでは日常的に行なわれる。従って、フィルタの下流に存在するいずれの粒子も、フィルタを通って又はフィルタの下流側にある反応性不純物供給源を通って入ってくる不純物との反応の結果である。
【００５６】
テストシステム１０は、フィルタ１６の下流側に、好ましくは感度の高いＩＣ製造手段２００の近くに位置する適切な監視点からガス試料を抽出するように設定される。不純物監視のためにこの発明の方法を利用する製造手段の例としては、米国カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｉｎｃ．製の種々の化学気相成長（ＣＶＤ）エピタキシャル成長ツールのいずれもが挙げられるが、例はこれらに限定されるわけではない。
【００５７】
浮遊粒子レベルを測定する目的で試料ガスを抽出するための好ましい手段は、２００５年２月３日付けで提出された“Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｓａｍｅ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ａｎｄ／ｏｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｉｎ  Ｇａｓ  Ｓｙｓｔｅｍ”という名称の米国仮特許出願第６０／６４９４９０号明細書，及び出願第１１／３４０６４１号として２００６年１月２７日に提出された対応する非仮出願明細書に開示されている。
【００５８】
ガス中の粒子生成不純物を検出するためのこの発明の方法は、きわめて感度の高いものであることができる。例えば、１つのシラン相容性自動粒子計数器のＬＤＬは０．１マイクロメートルである。これは、計器のエアゾル較正標準物質と同等の光学直径に相当する。該計器は、窒素中に浮遊する既知の大きさのポリスチレンラテックス微小球を用いて較正されたものである。本発明の感度は、ＯＰＣの計器により発生される雑音レベルによって制限される。この雑音レベルは、計器の弁別器回路における疑似的な電気パルスをもたらすことになる電気的効果又は宇宙線によって生成される。一つの市販の計器は、試料ガス１スタンダード立方フィート当たり２未満のカウント数の雑音レベルを有している。
【００５９】
本発明の特定の好ましい態様を実施するのに１以上の信号対雑音値を仮定すると、これらの態様の最低の理論的感度は、以下の通りに計算することができる。
・１立方フィートの体積はスタンダード条件下で１．１８グラムモルのシランを含有する。
・２個の直径０．１マイクロメートルの球形粒子は合計３．２４×１０-16グラムモルのシリカ（天然クリスタボライト、密度＝２．３２ｇ／ｃｍ3）を含む。
・従って、１スタンダード立方フィートのシラン中の２個の直径０．１マイクロメートルのシリカ粒子は、以下のものに対応する。
・（３．２４×１０-16）／１．１８モル／モル＝シラン中１モルの酸素当たり２．７５×１０-16モル、又は
・２×２．７５×１０-16モル／モル＝シラン中１モルの水当たり５．４８×１０-16モル。
【００６０】
これは、本発明のこの好ましい態様を用いた酸素又は水についての最低の理論的分析能力である。これは、ＡＰＩＭＳといった従来の不純物監視装置に比べはるかに優れた分析能力である。所定の初期圧力での所定のガスについての本発明の実際の検出限界は、浮遊する微粒子物質への反応及び／又は核生成を開始させるために必要な不純物の最低濃度により左右され、較正プロセスを通して決定される。
【００６１】
較正工程を含む本発明の態様においては、好ましい較正曲線は、検出された反応誘発型又は核生成誘発型粒子の測定された合計質量を、粒子生成前のガス中の合計不純物質量に関係づけする。好ましくは、かかる較正曲線は、所定の初期圧力と所定の減圧での所定のマトリックスガスについての不純物質量とともに粒子質量の単調増加を示す。
【００６２】
ＯＰＣは、再較正するのに比較的わずかな労力しか必要とせず、購入、運転及び保守に費用がかからない。それらはまた、わずかな空間しか占めず、そして長時間にわたり無人で運転できる。較正の点検には、フィルタで処理した（無粒子の）ガス及び適切なエアゾル標準物質が必要なだけである。この計器は標準的に、不活性ガス流中に浮遊した標準ポリスチレンラテックス微小球を用いてオフラインで検出限界について点検される。感度は、フィルタを通した不活性ガスを用いて点検される。このようなガスは、作るのが容易且つ安全である。この再認証手順は、ＡＰＩＭＳといったような一部の分子不純物検出器のものに比べ単純である。
【００６３】
再び図３を参照すると、システム１０は、例えば粒子計数器５０、ＰＬＣ、又はその他のシステム構成部品と電気的通信状態にあるコンピュータ１１０を利用することができる。コンピュータ１１０は、ガス流の特定のパラメータ（すなわち粒子濃度、圧力、温度、水分量、酸素含有量など）に基づいて、システムを自動化するため超高純度ガスシステム２０の特定の弁（図示せず）を操作することができる。好ましい態様においては、システム１０はまた、ガス流内の粒状物質の量を測定するセンサー（図示せず）と、このセンサーが設定点より高い粒状物質量を測定したならば該センサーが超高純度ガスシステム２０の弁に閉鎖するよう指示するように、該センサーと電気通信状態にある制御装置（図示せず）を利用してもよい。
【００６４】
本発明によるガス流中の粒子含有量を測定するための好ましい方法は、フィルタで処理したガス流を提供するように、ガス流の少なくとも一部分をフィルタ処理装置を通過させる工程を含み、その際、該フィルタ処理装置はフィルタを通したガス流に含まれる分子不純物を実質的に除去せず、該ガス流は第１の圧力にある。次に、例えば、フィルタを通したガス流の一部分を減圧装置に導いて、このフィルタを通したガス流の一部分の圧力を第１の圧力よりも低い圧力まで低下させることができる。次に、第１の圧力よりも低い圧力にある該フィルタを通したガス供給流の一部分を粒子計数器に送り、そして該フィルタを通したガス流のもう一方の部分を粒子計数器と並列に配置した粒子捕獲フィルタに送ることによって、フィルタを通したガス流に含まれている粒子含有量を測定する。
【００６５】
この発明は、シラン中の不純物用に利用可能なＬＤＬにも拡張される。該方法は、反応するか核形成して浮遊粒子を生成するいずれの不純物についても有用である。
【００６６】
上述の通り、本発明は、反応性又は核形成ガスが反応又は核形成してガス中に浮遊粒子を生じさせる他のシステムに適用することができる。比限定的な例として、窒素中の特定の炭化水素不純物又はＳｉＨ2Ｃｌ2中の酸素不純物が挙げられる。
【実施例】
【００６７】
本発明の更なる目的、利点及び新規の特徴は、限定することを意図しない以下の実施例を検討することにより、当業者にとって明らかとなろう。
【００６８】
〔例１〕テストシステム１０を不活性ガスでパージし、５０℃まで加熱し、そして長時間サイクルパージした。次いで、精製しフィルタで処理した圧力１，７００ｐｓｉｇのヘリウムを、テストシステム１０を用いて超高純度ガスシステム２０からサンプリングした。このヘリウムを高圧でバイパスライン７０４を通過させ、単一の調整器５２を通して８０ｐｓｉｇまで減圧した。次に、この減圧したヘリウムをバイパスライン１５０を通して、ＰＭＳ，Ｉｎｃ．のモデルＨＰＧＰ−１０１の光散乱式粒子計数器からなる粒子計数器５０へと流した。この粒子計数器により、０．１マイクロメートルの大きさの粒子について３００／ｆｔ3という減圧ヘリウム中の粒子濃度が示された。１立方フィートの容積に、スタンダード条件下で１．１７グラムモルのヘリウムが含まれている。この例の不揮発性不純物は、０．７７ｇ／ｃｍ3という液体密度及び２２６．４５ｇ／グラムモルという分子量を有することが分かる。３００個の直径０．１マイクロメートルの球形粒子は５．３４×１０-16グラムモルの不純物を含有する。従って、１スタンダード立方フィートのヘリウム中の３００個の直径０．１マイクロメートルの不純物粒子は、ヘリウム中の不純物１グラムモル当たり４．８５×１０-16グラムモルに対応する。従って、ヘリウム中の不純物は、少なくとも４．８５×１０-14モルパーセントのレベルで存在していた。
【００６９】
〔例２〕テストシステム１０を不活性ガスでパージし、５０℃まで加熱し、そして長時間サイクルパージした。次に、未精製で且つフィルタを通していない１，０００ｐｓｉｇの圧力のシランを、テストシステム１０を用いてガスボンベ２０からサンプリングした。このシランを高圧でバイパスライン７０４を通過させ、単一の調整器５２を通して８０ｐｓｉｇまで減圧した。次いで、この減圧したシランをインラインフィルタ５５を通して、ＰＭＳ，Ｉｎｃ．のモデルＨＰＧＰ−１０１の光散乱式粒子計数器からなる粒子計数器５０へと流した。この粒子計数器により、およそ０／ｆｔ3という減圧シラン中の粒子濃度が示された。この結果は、反応性シランガスをサンプリングしたときのテストシステム１０のバックグラウンドの割合が低いことを実証している。
【００７０】
〔例３〕テストシステム１０を不活性ガスでパージし、５０℃まで加熱し、そして長時間サイクルパージした。次に、未精製で且つフィルタを通していない１，０００ｐｓｉｇの圧力の同じシランを、テストシステム１０を用いてガスボンベ２０からサンプリングした。このシランを高圧でバイパスライン７０４を通過させ、そして単一の調整器５２を通して８０ｐｓｉｇまで減圧した。次に、この減圧したシランをバイパスライン１５０を通して、ＰＭＳ，Ｉｎｃ．のモデルＨＰＧＰ−１０１光散乱式粒子計数器からなる粒子計数器５０へと流した。この粒子計数器により、０．１マイクロメートルの大きさの粒子について、５００，０００／ｆｔ3という減圧シラン中の粒子濃度が示された。測定されたこの粒子濃度は、シランを高圧でインラインフィルタ７０１を通過させた場合に変化しなかった。従って、測定された粒子は、単一の調整器５２での減圧の際に形成されたものであった。１立方フィートの体積には、スタンダード条件下で１．１８グラムモルのシランが含まれている。測定された粒子は、反応によってではなく核形成により生成されたものであることから、この例における不純物は、０．７７ｇ／ｃｍ3の液体密度と２２６．４５ｇ／グラムモルの分子量をもつ不揮発性不純物であることが分かる。５００，０００個の直径０．１マイクロメートルの球形粒子は８．９１×１０-13グラムモルの不純物を含有する。従って、１スタンダード平方フィートのシラン中の５００，０００個の直径０．１マイクロメートルの粒子は、シラン中不純物１グラムモル当たり７．５５×１０-13グラムモルに相当する。従って、シラン中の不純物は、少なくとも７．５５×１０-11モルパーセントのレベルで存在していた。
【００７１】
本発明を特定の例を参照して詳述してきたが、当業者には、その精神及び範囲から逸脱することなくそれに様々な変更及び改変を加えることができることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】先行技術の減圧装置の概略図である。
【図２】本発明のシステムと方法の態様を示すフローチャートである。
【図３】本発明のシステムと方法の態様を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１０    サンプリングシステム
２０    ガス供給源
２５    ガス流
３０    不活性ガス供給源
５０    粒子計数機
６０    粒子捕獲フィルタ
【図１】
2007318122.tif 000002
【図２】
2007318122.tif 000003
【図３】
2007318122.tif 000004
【外国語明細書】
2007318122000001.pdf