JP2002184767A - 内部の水分レベルを制御するための半導体処理装置および方法 - Google Patents
内部の水分レベルを制御するための半導体処理装置および方法Info
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- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プロセスガスとして存在する水蒸気のレベル
の正確で高速なモニターおよび制御を可能にする半導体
処理装置および方法を提供する。 【解決手段】 新規の半導体処理装置が提供される。本
装置は、半導体基板を、水蒸気を含む１または複数種の
プロセスガスを用いて処理するためのプロセスチャンバ
ーと、水蒸気または水蒸気の１もしくは複数種の前駆物
質をプロセスチャンバーへ送出する手段と、プロセスチ
ャンバーに接続された排気管と、サンプル領域において
水蒸気を検出するための吸収分光装置と、プロセスチャ
ンバー内部の水蒸気含有量を制御するための制御装置と
を備える。また、半導体プロセスチャンバー内部の水蒸
気レベルを制御するための方法が提供される。本装置お
よび方法によって、水蒸気がプロセスガスとして存在す
る半導体処理チャンバー内部の水蒸気レベルを測定およ
び制御することが可能になる。
の正確で高速なモニターおよび制御を可能にする半導体
処理装置および方法を提供する。 【解決手段】 新規の半導体処理装置が提供される。本
装置は、半導体基板を、水蒸気を含む１または複数種の
プロセスガスを用いて処理するためのプロセスチャンバ
ーと、水蒸気または水蒸気の１もしくは複数種の前駆物
質をプロセスチャンバーへ送出する手段と、プロセスチ
ャンバーに接続された排気管と、サンプル領域において
水蒸気を検出するための吸収分光装置と、プロセスチャ
ンバー内部の水蒸気含有量を制御するための制御装置と
を備える。また、半導体プロセスチャンバー内部の水蒸
気レベルを制御するための方法が提供される。本装置お
よび方法によって、水蒸気がプロセスガスとして存在す
る半導体処理チャンバー内部の水蒸気レベルを測定およ
び制御することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な半導体処理
装置に関する。また本発明は、半導体プロセスチャンバ
ー内の水分レベルの制御方法に関する。本システムおよ
び方法によって、半導体処理手段内の水分レベルを正確
に制御することが可能になる。本発明は、プロセスガス
として水蒸気を用いるプロセスによる半導体デバイスの
製造に対して特に適用性がある。
装置に関する。また本発明は、半導体プロセスチャンバ
ー内の水分レベルの制御方法に関する。本システムおよ
び方法によって、半導体処理手段内の水分レベルを正確
に制御することが可能になる。本発明は、プロセスガス
として水蒸気を用いるプロセスによる半導体デバイスの
製造に対して特に適用性がある。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体製造業で用いられる様々な
ドライ（すなわち気相）プロセスにおいて、水蒸気がプ
ロセスガスとして使用されている。プロセスチャンバー
内において水蒸気の形態をなす水分は、典型的にその他
のプロセスガスと一緒に存在する。このようなプロセス
としては、たとえばウェット酸化、銅化学気相成長（Ｃ
ｕ−ＣＶＤ）、ならびにフォトレジストおよびエッチ後
の残留物の除去プロセスが挙げられる。
ドライ（すなわち気相）プロセスにおいて、水蒸気がプ
ロセスガスとして使用されている。プロセスチャンバー
内において水蒸気の形態をなす水分は、典型的にその他
のプロセスガスと一緒に存在する。このようなプロセス
としては、たとえばウェット酸化、銅化学気相成長（Ｃ
ｕ−ＣＶＤ）、ならびにフォトレジストおよびエッチ後
の残留物の除去プロセスが挙げられる。
【０００３】このようなプロセスにおいては、処理すべ
き半導体ウェハーを、半導体処理手段のプロセスチャン
バー内に導入する。水分は、プロセスチャンバー内に液
体の形態で導入されてその後気化されるか、または蒸気
の形態でたとえばキャリアガスに含まれて導入され得
る。その代わりに、水蒸気をその場で形成することもで
き、これはたとえば、高温のプロセスチャンバー内で水
素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）とを反応させて形成される。し
かし全ての場合において、プロセスチャンバー内の水分
レベルを制御することは、プロセスチャンバーにつなが
るガス導管および／またはプロセスチャンバーそれ自体
の内部で起こる吸着脱離現象の影響が大きいために、難
しい。
き半導体ウェハーを、半導体処理手段のプロセスチャン
バー内に導入する。水分は、プロセスチャンバー内に液
体の形態で導入されてその後気化されるか、または蒸気
の形態でたとえばキャリアガスに含まれて導入され得
る。その代わりに、水蒸気をその場で形成することもで
き、これはたとえば、高温のプロセスチャンバー内で水
素（Ｈ2）と酸素（Ｏ2）とを反応させて形成される。し
かし全ての場合において、プロセスチャンバー内の水分
レベルを制御することは、プロセスチャンバーにつなが
るガス導管および／またはプロセスチャンバーそれ自体
の内部で起こる吸着脱離現象の影響が大きいために、難
しい。
【０００４】上述のことを考慮した場合、プロセスチャ
ンバー内の水分のその場測定は、プロセス開発に対して
また大量生産において、処理ごとのプロセス再現性を評
価して半導体処理の均一性の保証を助けるのに非常に有
効な手段となり得ることが分かっている。
ンバー内の水分のその場測定は、プロセス開発に対して
また大量生産において、処理ごとのプロセス再現性を評
価して半導体処理の均一性の保証を助けるのに非常に有
効な手段となり得ることが分かっている。
【０００５】水蒸気の測定に使用できる分析手段の１つ
として、質量分析計のタイプ（普通、残留ガス分析器
（ＲＧＡ）と言われる）がある。たとえば、D. Lichtma
nによる「Residual Gas Analysis: Past, Present and
Future」（J. Vac. Sci. Technol.、A8(3)(1990)）を参
照されたい。質量分析計は通常、動作するためには約１
０-5ｔｏｒｒの範囲の圧力が必要であるが、半導体処理
手段の動作圧力はもっと高く、たとえば約０．１ないし
７６０ｔｏｒｒの範囲であることが多い。そのため、質
量分析計にはサンプリングシステムと専用の真空ポンプ
とが必要となるが、一般に両方とも高価で構造がコンパ
クトでない。また、差動排気されるチャンバー内に質量
分析計が収容されると、典型的に高レベルの残留水蒸気
の原因となる。これは、除去することが難しく、水蒸気
測定に対する質量分析計の感度を著しく制限する。
として、質量分析計のタイプ（普通、残留ガス分析器
（ＲＧＡ）と言われる）がある。たとえば、D. Lichtma
nによる「Residual Gas Analysis: Past, Present and
Future」（J. Vac. Sci. Technol.、A8(3)(1990)）を参
照されたい。質量分析計は通常、動作するためには約１
０-5ｔｏｒｒの範囲の圧力が必要であるが、半導体処理
手段の動作圧力はもっと高く、たとえば約０．１ないし
７６０ｔｏｒｒの範囲であることが多い。そのため、質
量分析計にはサンプリングシステムと専用の真空ポンプ
とが必要となるが、一般に両方とも高価で構造がコンパ
クトでない。また、差動排気されるチャンバー内に質量
分析計が収容されると、典型的に高レベルの残留水蒸気
の原因となる。これは、除去することが難しく、水蒸気
測定に対する質量分析計の感度を著しく制限する。
【０００６】発光分光法が、プラズマプロセスのモニタ
ー用に、広く用いられている。原理的には、発光分光法
は、処理手段内の水蒸気の存在をモニターするには有効
であるはずである。しかし、発光スペクトルは非常に複
雑であり、またこの方法は非プラズマプロセスには使用
できない。
ー用に、広く用いられている。原理的には、発光分光法
は、処理手段内の水蒸気の存在をモニターするには有効
であるはずである。しかし、発光スペクトルは非常に複
雑であり、またこの方法は非プラズマプロセスには使用
できない。
【０００７】その他の分光技術が、研究の場においてプ
ロセス化学反応を研究するために広く用いられている。
たとえば、Dreyfusらによる「Optical Diagnostics of
LowPressure Plasmas」（Pure and Applied Chemistry、
57（9）、pp.1265-1276（1985））を参照されたい。しか
しこのような技術には通常、特別に改良されたプロセス
チャンバーが必要である。たとえば、キャビティ内レー
ザー分光法を用いたその場水分モニタリングの可能性
が、この技術の評価において広く言及されている。たと
えば、G.W. Atkinsonによる「High Sensitivity Detect
ion of Water via Intracavity Laser Spectroscopy」
（Microcontamination, 94 ProceedingsCanon Communic
ations（1994））を参照されたい。
ロセス化学反応を研究するために広く用いられている。
たとえば、Dreyfusらによる「Optical Diagnostics of
LowPressure Plasmas」（Pure and Applied Chemistry、
57（9）、pp.1265-1276（1985））を参照されたい。しか
しこのような技術には通常、特別に改良されたプロセス
チャンバーが必要である。たとえば、キャビティ内レー
ザー分光法を用いたその場水分モニタリングの可能性
が、この技術の評価において広く言及されている。たと
えば、G.W. Atkinsonによる「High Sensitivity Detect
ion of Water via Intracavity Laser Spectroscopy」
（Microcontamination, 94 ProceedingsCanon Communic
ations（1994））を参照されたい。
【０００８】最後に、従来のガス分析器は、通常、大気
圧または大気圧近くで実施されるプロセスにおいて、そ
の場水分測定に用いられている。たとえば、Smoakらに
よる「Gas Control Improves Epi Yield」（Semiconduc
tor International、pp.87-92（June 1990））を参照さ
れたい。このような技術においては、プロセスガスの一
部をプローブ内部へ抜き取った後、このサンプルを分析
器へ送っている。しかしプローブを用いることは、水分
測定においては好ましくない。というのは、水分はプロ
ーブ表面に吸着する傾向があるからである。またこのア
プローチは、実際的ではないことが多い。というのは、
このアプローチは、従来のガス分析器を収容するため
に、かなりのスペースを必要とするからである。スペー
スは典型的には、半導体製造クリーンルーム内では最小
である。
圧または大気圧近くで実施されるプロセスにおいて、そ
の場水分測定に用いられている。たとえば、Smoakらに
よる「Gas Control Improves Epi Yield」（Semiconduc
tor International、pp.87-92（June 1990））を参照さ
れたい。このような技術においては、プロセスガスの一
部をプローブ内部へ抜き取った後、このサンプルを分析
器へ送っている。しかしプローブを用いることは、水分
測定においては好ましくない。というのは、水分はプロ
ーブ表面に吸着する傾向があるからである。またこのア
プローチは、実際的ではないことが多い。というのは、
このアプローチは、従来のガス分析器を収容するため
に、かなりのスペースを必要とするからである。スペー
スは典型的には、半導体製造クリーンルーム内では最小
である。
【０００９】処理環境の瞬間水分濃度とドライダウン特
性とを測定する方法が、Tappらの米国特許5,241,851に
開示されている。この方法においては、水分分析器によ
って、プロセスチャンバーからの流出ガスと標準ガス発
生器によって発生したガスとが、交互にサンプリングさ
れる。標準ガス発生器の出力は、分析器が、流出ガス流
れと標準ガス流れとの間で何の違いも示さなくなるま
で、調整される。標準ガス発生器の出力の水分含有量は
分かっているため、流出ガス流れのレベルを測定するこ
とができる。しかしこのシステムは、不便であるととも
に複雑である。というのは、このシステムは、標準ガス
発生器と、流出ガス流れと標準ガス流れとの間の切り換
えを行なうための複雑な配管とを必要とするからであ
る。また、標準ガス発生器からプロセスチャンバーへ逆
流する危険がある。これはチャンバーを汚染するので、
製造される製品に対して有害となるであろう。
性とを測定する方法が、Tappらの米国特許5,241,851に
開示されている。この方法においては、水分分析器によ
って、プロセスチャンバーからの流出ガスと標準ガス発
生器によって発生したガスとが、交互にサンプリングさ
れる。標準ガス発生器の出力は、分析器が、流出ガス流
れと標準ガス流れとの間で何の違いも示さなくなるま
で、調整される。標準ガス発生器の出力の水分含有量は
分かっているため、流出ガス流れのレベルを測定するこ
とができる。しかしこのシステムは、不便であるととも
に複雑である。というのは、このシステムは、標準ガス
発生器と、流出ガス流れと標準ガス流れとの間の切り換
えを行なうための複雑な配管とを必要とするからであ
る。また、標準ガス発生器からプロセスチャンバーへ逆
流する危険がある。これはチャンバーを汚染するので、
製造される製品に対して有害となるであろう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、半導
体処理業界の要求を満たし従来技術における不都合を打
開するために、プロセスガスとして存在する水蒸気のレ
ベルの正確で高速なモニターおよび制御を可能にする半
導体処理システムを提供することである。
体処理業界の要求を満たし従来技術における不都合を打
開するために、プロセスガスとして存在する水蒸気のレ
ベルの正確で高速なモニターおよび制御を可能にする半
導体処理システムを提供することである。
【００１１】本発明の別の目的は、本発明のシステムで
実施可能な、半導体プロセスチャンバー内の水分レベル
の制御方法を提供することである。
実施可能な、半導体プロセスチャンバー内の水分レベル
の制御方法を提供することである。
【００１２】本発明のその他の目的および態様は、本明
細書、添付の図面および請求の範囲を検討することで、
当業者にとって明らかになるであろう。
細書、添付の図面および請求の範囲を検討することで、
当業者にとって明らかになるであろう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、新規な半導体処理装置が提供される。
れば、新規な半導体処理装置が提供される。
【００１４】本装置は、半導体基板を、水蒸気を含む１
または複数種のプロセスガスを用いて処理するためのプ
ロセスチャンバーと、水蒸気、または水蒸気の１もしく
は複数種の前駆物質を、プロセスチャンバーへ送出する
ための手段と、プロセスチャンバーに接続された排気管
と、サンプル領域における水蒸気を検出するための吸収
分光装置と、プロセスチャンバー内部の水蒸気含有量を
制御する制御装置とを備える。制御装置は、吸収分光測
定装置からの信号に応答して制御信号を水蒸気またはそ
の前駆物質の送出手段へ送るコントローラーを備える。
または複数種のプロセスガスを用いて処理するためのプ
ロセスチャンバーと、水蒸気、または水蒸気の１もしく
は複数種の前駆物質を、プロセスチャンバーへ送出する
ための手段と、プロセスチャンバーに接続された排気管
と、サンプル領域における水蒸気を検出するための吸収
分光装置と、プロセスチャンバー内部の水蒸気含有量を
制御する制御装置とを備える。制御装置は、吸収分光測
定装置からの信号に応答して制御信号を水蒸気またはそ
の前駆物質の送出手段へ送るコントローラーを備える。
【００１５】本発明のさらなる態様によれば、半導体プ
ロセスチャンバー内部の水蒸気レベルを制御する方法が
提供される。水蒸気、または水蒸気を形成するための１
もしくは複数種の前駆物質を、プロセスチャンバーへ導
入する。水蒸気はプロセスガスとして使用される。サン
プル領域における水蒸気レベルを、吸収分光法を用いて
測定する。プロセスチャンバー内部の水蒸気含有量を、
吸収分光測定に基づいて制御する。
ロセスチャンバー内部の水蒸気レベルを制御する方法が
提供される。水蒸気、または水蒸気を形成するための１
もしくは複数種の前駆物質を、プロセスチャンバーへ導
入する。水蒸気はプロセスガスとして使用される。サン
プル領域における水蒸気レベルを、吸収分光法を用いて
測定する。プロセスチャンバー内部の水蒸気含有量を、
吸収分光測定に基づいて制御する。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の目的および利点は、本発
明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明と添
付図面とから明らかになるであろう。図面においては、
同じ数字によって同じ部材を示す。
明の好ましい実施形態についての以下の詳細な説明と添
付図面とから明らかになるであろう。図面においては、
同じ数字によって同じ部材を示す。
【００１７】本発明に係る半導体処理システムおよび方
法を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の典型
的な態様に係る半導体処理システム１の断面を示す。
法を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の典型
的な態様に係る半導体処理システム１の断面を示す。
【００１８】半導体処理システム１は、半導体プロセス
チャンバー２を備える。チャンバー２内部では、半導体
基板（ウェハー）３が基板ホルダー４上に配置される。
シングルウェハー処理装置を示しているのは、説明のた
めだけである。本発明は、複数ウェハー処理装置に対し
ても適用可能である。
チャンバー２を備える。チャンバー２内部では、半導体
基板（ウェハー）３が基板ホルダー４上に配置される。
シングルウェハー処理装置を示しているのは、説明のた
めだけである。本発明は、複数ウェハー処理装置に対し
ても適用可能である。
【００１９】１または複数のガス入口５が、１または複
数種のプロセスガスをプロセスチャンバー２へ送るため
に設けられている。プロセスガスの均質化を保証するた
めに、ガスを、プロセスチャンバー２へ導入する前に混
合マニホールド５’で予め混合することが好ましい。プ
ロセスチャンバー２からの流出ガスを、プロセスチャン
バー２の排気口６および排気管７を通して排気する。
数種のプロセスガスをプロセスチャンバー２へ送るため
に設けられている。プロセスガスの均質化を保証するた
めに、ガスを、プロセスチャンバー２へ導入する前に混
合マニホールド５’で予め混合することが好ましい。プ
ロセスチャンバー２からの流出ガスを、プロセスチャン
バー２の排気口６および排気管７を通して排気する。
【００２０】本発明の１つの態様においては、処理シス
テムは、真空プロセスたとえばエッチングプロセスおよ
び特定の化学気相成長プロセスの実施に適している。こ
のような場合、プロセスチャンバー２は、排気管７に接
続された真空ポンプ２０を有する真空チャンバーであり
得る。その代わりに、本処理システムを用いて、プロセ
スを実質的に大気圧において、たとえば常圧ＣＶＤおよ
び熱酸化プロセスを実施しても良い。この場合プロセス
チャンバー２は、わずかに真空なほぼ大気圧に保持され
る。
テムは、真空プロセスたとえばエッチングプロセスおよ
び特定の化学気相成長プロセスの実施に適している。こ
のような場合、プロセスチャンバー２は、排気管７に接
続された真空ポンプ２０を有する真空チャンバーであり
得る。その代わりに、本処理システムを用いて、プロセ
スを実質的に大気圧において、たとえば常圧ＣＶＤおよ
び熱酸化プロセスを実施しても良い。この場合プロセス
チャンバー２は、わずかに真空なほぼ大気圧に保持され
る。
【００２１】水蒸気は、処理中にチャンバー２内に存在
することが意図されるプロセス材料の１つである。その
ため本発明は、プロセス材料として水蒸気を用いる特定
の酸化プロセス、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス、ド
ライエッチングプロセスに対して特有の適用性を見出
す。より具体的には、本発明は、たとえばウェット酸化
プロセス、Ｃｕ−ＣＶＤプロセス、フォトレジストおよ
びエッチ後の残留物の除去プロセスなどのプロセスに対
して特有の適用性を見出す。これらのプロセスでは、反
応性ガス種または非反応性（不活性）ガス種を水蒸気以
外に必要とする場合があり、また反応ガスはプラズマ状
態の場合もあるし非プラズマ状態の場合もある。
することが意図されるプロセス材料の１つである。その
ため本発明は、プロセス材料として水蒸気を用いる特定
の酸化プロセス、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス、ド
ライエッチングプロセスに対して特有の適用性を見出
す。より具体的には、本発明は、たとえばウェット酸化
プロセス、Ｃｕ−ＣＶＤプロセス、フォトレジストおよ
びエッチ後の残留物の除去プロセスなどのプロセスに対
して特有の適用性を見出す。これらのプロセスでは、反
応性ガス種または非反応性（不活性）ガス種を水蒸気以
外に必要とする場合があり、また反応ガスはプラズマ状
態の場合もあるし非プラズマ状態の場合もある。
【００２２】このようなプロセスにおいては、水蒸気
を、いろいろな方法でプロセスチャンバー２に導入する
ことができる。たとえば、水蒸気をキャリアガスと一緒
に導入しても良いし、一緒でなくても良い。水蒸気を、
水蒸気発生装置１５で発生させた後、ガス混合マニホー
ルド５に導入して、プロセスチャンバー２へ導入する前
に他のプロセスガスと混合しても良い。水蒸気を、プロ
セスチャンバー２内へ直接導入しても良い。
を、いろいろな方法でプロセスチャンバー２に導入する
ことができる。たとえば、水蒸気をキャリアガスと一緒
に導入しても良いし、一緒でなくても良い。水蒸気を、
水蒸気発生装置１５で発生させた後、ガス混合マニホー
ルド５に導入して、プロセスチャンバー２へ導入する前
に他のプロセスガスと混合しても良い。水蒸気を、プロ
セスチャンバー２内へ直接導入しても良い。
【００２３】プロセスにおける所望の水分含有量は、具
体的なプロセスに依存して変化する可能性があり、所望
の水分含有量が全くない段階もあり得る。場合によって
は、特定のプロセス工程の間だけ水蒸気が存在し、また
は異なるプロセス工程ごとに異なるレベルで存在するこ
とが好ましい場合もある。
体的なプロセスに依存して変化する可能性があり、所望
の水分含有量が全くない段階もあり得る。場合によって
は、特定のプロセス工程の間だけ水蒸気が存在し、また
は異なるプロセス工程ごとに異なるレベルで存在するこ
とが好ましい場合もある。
【００２４】図２（Ａ）を参照して、水蒸気発生装置
は、たとえばバブラーまたは蒸発器２２であり得る。キ
ャリアガスを導管２３を通して容器２４に導入し、容器
に収容された水の中を通してバブリングする。水分含有
キャリアガスを、導管２３’を通してバブラーから取出
す。水蒸気濃度は、水の中でのキャリアガスの接触時
間、ならびに温度および圧力の関数である。水蒸気が容
器から取出されると、容器２４内の液体レベルが下が
り、真水を導管２５を通して導入することができる。容
器２４内の水の温度は、外部ヒーター２６によって制御
することができる。
は、たとえばバブラーまたは蒸発器２２であり得る。キ
ャリアガスを導管２３を通して容器２４に導入し、容器
に収容された水の中を通してバブリングする。水分含有
キャリアガスを、導管２３’を通してバブラーから取出
す。水蒸気濃度は、水の中でのキャリアガスの接触時
間、ならびに温度および圧力の関数である。水蒸気が容
器から取出されると、容器２４内の液体レベルが下が
り、真水を導管２５を通して導入することができる。容
器２４内の水の温度は、外部ヒーター２６によって制御
することができる。
【００２５】図２（Ｂ）を参照して、水蒸気発生装置
は、随意的に、１または複数の加熱された浸透管（perm
ission tube）２７であっても良い。管２７の温度はヒ
ーター２８によって制御することができる。浸透管２７
は、液体水を含むカートリッジ２９を備えている。カー
トリッジ２９は典型的に、水分が拡散するポリマー材料
３０によってシールされている。キャリアガスが、導管
３１を通って流れることによってポリマー表面上を通
り、水分を含むようになる。キャリアガスの水分濃度
は、キャリアガスの流量に反比例し、カートリッジ温度
とともに増加する。
は、随意的に、１または複数の加熱された浸透管（perm
ission tube）２７であっても良い。管２７の温度はヒ
ーター２８によって制御することができる。浸透管２７
は、液体水を含むカートリッジ２９を備えている。カー
トリッジ２９は典型的に、水分が拡散するポリマー材料
３０によってシールされている。キャリアガスが、導管
３１を通って流れることによってポリマー表面上を通
り、水分を含むようになる。キャリアガスの水分濃度
は、キャリアガスの流量に反比例し、カートリッジ温度
とともに増加する。
【００２６】液体水をプロセスチャンバー２内へ直接導
入して、そこで高温で気化させることもさらに可能であ
る。このような場合、液体マスフローコントローラーを
用いて、チャンバー内へのフローを制御することができ
る。
入して、そこで高温で気化させることもさらに可能であ
る。このような場合、液体マスフローコントローラーを
用いて、チャンバー内へのフローを制御することができ
る。
【００２７】さらなる代替案として、水蒸気を、別の導
管を通してプロセスチャンバー２内へ導入した酸素ガス
および水素ガスを含む出発材料（前駆物質）から、プロ
セスチャンバー２内でその場発生させても良い。これら
の材料のチャンバー内へのフローは、各導管上のマスフ
ローコントローラーによって制御することができる。
管を通してプロセスチャンバー２内へ導入した酸素ガス
および水素ガスを含む出発材料（前駆物質）から、プロ
セスチャンバー２内でその場発生させても良い。これら
の材料のチャンバー内へのフローは、各導管上のマスフ
ローコントローラーによって制御することができる。
【００２８】水蒸気をチャンバー内へ導入する具体的な
方法は、一つには、実施しているプロセスに依存する。
たとえば、Ｃｕ−ＣＶＤの場合には、水蒸気を、銅前駆
物質を含む供給流れに添加しても良い。一方、フォトレ
ジストおよびエッチ後の残留物の除去プロセスでは、水
蒸気を、水分を含むオゾン（Ｏ3）の形態でプロセスチ
ャンバーへ導入することが好ましいかも知れない。ウェ
ット酸化プロセスでは、酸素および水素を酸化チャンバ
ー内へ導入することによるその場発生が、好ましいかも
知れない。
方法は、一つには、実施しているプロセスに依存する。
たとえば、Ｃｕ−ＣＶＤの場合には、水蒸気を、銅前駆
物質を含む供給流れに添加しても良い。一方、フォトレ
ジストおよびエッチ後の残留物の除去プロセスでは、水
蒸気を、水分を含むオゾン（Ｏ3）の形態でプロセスチ
ャンバーへ導入することが好ましいかも知れない。ウェ
ット酸化プロセスでは、酸素および水素を酸化チャンバ
ー内へ導入することによるその場発生が、好ましいかも
知れない。
【００２９】１．測定システムの動作原理 周波数νの光の経路において光が分子によって吸収され
る場合、測定される吸光度（absorbence）を、注目する
種の分圧に、ベール（Beer）の法則に基づいて次式に従
って変換することができる。
る場合、測定される吸光度（absorbence）を、注目する
種の分圧に、ベール（Beer）の法則に基づいて次式に従
って変換することができる。
【００３０】
【数１】 または、吸収が小さい場合には、次式に従う。
【００３１】
【数２】 上式において、Ｔ（ν）は周波数νでの透過率、Ｉ
（ν）は、サンプルセルを通過した後に検出器で測定さ
れる光強度、Ｉ0（ν）は吸収がない場合の光強度、α
（ν）は周波数νでの吸収係数、ｃは吸収種の濃度、ｌ
は経路長である。吸収係数αは典型的に、線形関数
（ν）および強度因子Ｓを用いて、次式に従って表現す
ることができる。
（ν）は、サンプルセルを通過した後に検出器で測定さ
れる光強度、Ｉ0（ν）は吸収がない場合の光強度、α
（ν）は周波数νでの吸収係数、ｃは吸収種の濃度、ｌ
は経路長である。吸収係数αは典型的に、線形関数
（ν）および強度因子Ｓを用いて、次式に従って表現す
ることができる。
【００３２】
【式３】 ここで、それは、良く知られたガウス型、ローレンツ
型、またはフォークト（Ｖｏｉｇｔ）型を有する。
型、またはフォークト（Ｖｏｉｇｔ）型を有する。
【００３３】低周波ノイズ源を除くために、センサーに
は、第２高調波を検出する波長変調分光法を用いること
が好ましい。レーザー出力を周波数ｆで変調振幅ｍを用
いて、次式に従って変調する。
は、第２高調波を検出する波長変調分光法を用いること
が好ましい。レーザー出力を周波数ｆで変調振幅ｍを用
いて、次式に従って変調する。
【００３４】
【式４】 検出器信号を復調して、２ｆと同位相の成分を得る。復
調信号（Ｖ2）は、次式に示すように、α（ν）のフー
リエ展開における２ｆの項に比例する。
調信号（Ｖ2）は、次式に示すように、α（ν）のフー
リエ展開における２ｆの項に比例する。
【００３５】
【式５】 ここで、ＳおよびＫ（ν）は、半導体プロセス手段の排
気管において通常見られる圧力および温度の範囲におけ
る水蒸気吸収スペクトルに対して入手することができ
る。積分は、フォークトプロファイルを仮定して数値的
に求める。比例定数Ｃは、検出器および信号処理エレク
トロニクスの応答によって求める。原理的には、Ｃは第
一原理（first principles）から見積もることができ
る。しかし、既知のｃ、ｌ、Ｋ（ν）、ｍに対してＶ2
／Ｉ0を測定してＣを推論する方がより実際的である。
信号処理エレクトロニクスのレスポンスが、水蒸気濃度
に対して線形に変化する応答をなすことを確認するとと
もに、周期的に較正を繰り返して、エレクトロニクスの
レスポンスの著しいドリフトが長時間に渡って全く起こ
らないことを保証することが大事である。較正は年に一
回で十分であると考えられる。
気管において通常見られる圧力および温度の範囲におけ
る水蒸気吸収スペクトルに対して入手することができ
る。積分は、フォークトプロファイルを仮定して数値的
に求める。比例定数Ｃは、検出器および信号処理エレク
トロニクスの応答によって求める。原理的には、Ｃは第
一原理（first principles）から見積もることができ
る。しかし、既知のｃ、ｌ、Ｋ（ν）、ｍに対してＶ2
／Ｉ0を測定してＣを推論する方がより実際的である。
信号処理エレクトロニクスのレスポンスが、水蒸気濃度
に対して線形に変化する応答をなすことを確認するとと
もに、周期的に較正を繰り返して、エレクトロニクスの
レスポンスの著しいドリフトが長時間に渡って全く起こ
らないことを保証することが大事である。較正は年に一
回で十分であると考えられる。
【００３６】２．測定システム要素 図１および図３を参照して、半導体処理システムは、処
理手段内の水蒸気濃度を検出し測定するための吸収分光
測定システム８を備える。好適な測定システムが、SOPR
A SA（Bois Colombes、フランス）から市販されてお
り、米国特許5,742,399、5,818,578、5,835,230、5,88
0,850、5,949,537、5,963,336、5,991,696、6,084,668
の１または複数に記載されている。
理手段内の水蒸気濃度を検出し測定するための吸収分光
測定システム８を備える。好適な測定システムが、SOPR
A SA（Bois Colombes、フランス）から市販されてお
り、米国特許5,742,399、5,818,578、5,835,230、5,88
0,850、5,949,537、5,963,336、5,991,696、6,084,668
の１または複数に記載されている。
【００３７】吸収分光測定システム８は、光源９と検出
器１０（フォトダイオードであり得る）とを備え、これ
らはサンプル領域１１と光学的に連絡している。この典
型的な実施形態においては、サンプル領域はプロセスチ
ャンバーの排気管７の中に配置されている。しかしサン
プル領域は、排気管以外の場所、たとえばプロセスチャ
ンバーの上流側に配置しても良い。こうすることによっ
て、プロセスチャンバーに導入中のガスのサンプリング
を行なうことができる。また、サンプル領域は、プロセ
スチャンバー自体の内部、またはプロセスチャンバー下
流側における他の場所（たとえば、排出ガスのサンプル
部分が分析される場所）にあっても良い。
器１０（フォトダイオードであり得る）とを備え、これ
らはサンプル領域１１と光学的に連絡している。この典
型的な実施形態においては、サンプル領域はプロセスチ
ャンバーの排気管７の中に配置されている。しかしサン
プル領域は、排気管以外の場所、たとえばプロセスチャ
ンバーの上流側に配置しても良い。こうすることによっ
て、プロセスチャンバーに導入中のガスのサンプリング
を行なうことができる。また、サンプル領域は、プロセ
スチャンバー自体の内部、またはプロセスチャンバー下
流側における他の場所（たとえば、排出ガスのサンプル
部分が分析される場所）にあっても良い。
【００３８】水蒸気を検出するためには、水蒸気に特有
の波長で発光する光源を使用することが大事である。水
蒸気分子によって最も強く吸収されるスペクトル領域で
発光するレーザー光源によって、測定感度が向上する。
の波長で発光する光源を使用することが大事である。水
蒸気分子によって最も強く吸収されるスペクトル領域で
発光するレーザー光源によって、測定感度が向上する。
【００３９】好適などんな波長チューナブル光源も用い
ることができる。現在入手可能な光源の中では、ダイオ
ードレーザー光源が好ましい。その理由は、発光波長に
おいて、線幅が狭く（約１０-3ｃｍ-1未満）、強度が比
較的大きい（約０．１ないし数ｍＷ）からである。ダイ
オードは、分布帰還（ＤＦＢ）タイプであることが好ま
しい。このタイプでは、単一モードでの発光が保証さ
れ、すなわちダイオードの単一周波数での発光が保証さ
れる。このことは、M.FeherらによるSpectrochimica Ac
ta（A51、pp.1579-1599（1995））に記載されている。
本発明の好ましい態様においては、約１．３６８μｍで
動作するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ分布帰還形（ＤＦＢ）
ダイオードレーザーを光源９として用いて、近赤外での
Ｈ2Ｏに対して最も強い吸収線を用いる。
ることができる。現在入手可能な光源の中では、ダイオ
ードレーザー光源が好ましい。その理由は、発光波長に
おいて、線幅が狭く（約１０-3ｃｍ-1未満）、強度が比
較的大きい（約０．１ないし数ｍＷ）からである。ダイ
オードは、分布帰還（ＤＦＢ）タイプであることが好ま
しい。このタイプでは、単一モードでの発光が保証さ
れ、すなわちダイオードの単一周波数での発光が保証さ
れる。このことは、M.FeherらによるSpectrochimica Ac
ta（A51、pp.1579-1599（1995））に記載されている。
本発明の好ましい態様においては、約１．３６８μｍで
動作するＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ分布帰還形（ＤＦＢ）
ダイオードレーザーを光源９として用いて、近赤外での
Ｈ2Ｏに対して最も強い吸収線を用いる。
【００４０】しかし、本発明での使用に適した光源は、
ダイオードレーザーに限らない。たとえば、サイズが同
様で簡単な電気的手段によってチューナブルな他のタイ
プのレーザー、たとえばファイバーレーザーおよび量子
なだれレーザーを用いても良い。これから市販されるレ
ーザーを用いることも想定される。
ダイオードレーザーに限らない。たとえば、サイズが同
様で簡単な電気的手段によってチューナブルな他のタイ
プのレーザー、たとえばファイバーレーザーおよび量子
なだれレーザーを用いても良い。これから市販されるレ
ーザーを用いることも想定される。
【００４１】光源のエレクトロニクスは、ダイオードレ
ーザーその他の光源への印加電流を制御して、水蒸気に
よって吸収される特定波長で発光するようにする。レー
ザーダイオードへの印加電流が増加すると、波長は、ダ
イオードのタイプに依存して増加もするし減少もする。
レーザー電流のコントローラーが、当該技術分野におい
て周知であり、市販されている（たとえば、ILX Lightw
ave LDX-3620）。
ーザーその他の光源への印加電流を制御して、水蒸気に
よって吸収される特定波長で発光するようにする。レー
ザーダイオードへの印加電流が増加すると、波長は、ダ
イオードのタイプに依存して増加もするし減少もする。
レーザー電流のコントローラーが、当該技術分野におい
て周知であり、市販されている（たとえば、ILX Lightw
ave LDX-3620）。
【００４２】前述した光源９によって発生した光線１２
は、サンプル領域１１内へ、少なくとも１つの光透過性
窓１３を通して送られる。測定システムの構成は、光線
１２が、サンプル領域内の１または複数の光反射面１４
によって反射された後、サンプル領域に入るときに通っ
た同じ窓１３を通ってサンプル領域１１を出るようにす
ることができる。その代わりに、光線がサンプル領域に
入るときに通る窓と出るときに通る窓とを、違うものに
しても良いし、サンプル領域１１の異なる側に配置して
も良い。また測定システムの構成を、光線がサンプル領
域を、光入口窓から光出口窓を通って真っ直ぐに通過し
て、サンプル領域内で反射されることがないようにして
も良い。
は、サンプル領域１１内へ、少なくとも１つの光透過性
窓１３を通して送られる。測定システムの構成は、光線
１２が、サンプル領域内の１または複数の光反射面１４
によって反射された後、サンプル領域に入るときに通っ
た同じ窓１３を通ってサンプル領域１１を出るようにす
ることができる。その代わりに、光線がサンプル領域に
入るときに通る窓と出るときに通る窓とを、違うものに
しても良いし、サンプル領域１１の異なる側に配置して
も良い。また測定システムの構成を、光線がサンプル領
域を、光入口窓から光出口窓を通って真っ直ぐに通過し
て、サンプル領域内で反射されることがないようにして
も良い。
【００４３】光反射面１４は、サンプル領域を規定する
壁と、別個に形成しても良いし、一体に形成しても良
い。光反射面１４は、研磨された金属であることが好ま
しい。この表面は高反射率であることが好ましいので、
この表面を、金などの反射材料の１または複数の層、他
の金属層、または高反射誘電体コーティングでコーティ
ングして、表面の反射率を高めても良い。また、光反射
面に形成された堆積物がもたらす悪影響を最小限にする
ために、光反射面を加熱するためのヒーターを設けても
良い。
壁と、別個に形成しても良いし、一体に形成しても良
い。光反射面１４は、研磨された金属であることが好ま
しい。この表面は高反射率であることが好ましいので、
この表面を、金などの反射材料の１または複数の層、他
の金属層、または高反射誘電体コーティングでコーティ
ングして、表面の反射率を高めても良い。また、光反射
面に形成された堆積物がもたらす悪影響を最小限にする
ために、光反射面を加熱するためのヒーターを設けても
良い。
【００４４】図３に、本発明とともに使用することがで
きる典型的な吸収分光測定システム８を示す。図示した
ように、測定セル４０は、複数のミラー（または複数の
面を有する１つのミラー）を備えており、排気管７（ま
たはプロセスチャンバー２）の内部に配置されて、マル
チパスセルを形成することができる。こうすることによ
って、光線が、サンプル領域を複数回通過することがで
きる。このようにして有効な経路長を長くすることによ
って、測定システムの感度が高まる。このようなセル
は、経路がたとえば１７ｍ以下であり得る。種々のマル
チパスデザインの中で、本発明で用いるセルは、図示し
たようなヘリオット（Herriott）タイプであることが好
ましい。
きる典型的な吸収分光測定システム８を示す。図示した
ように、測定セル４０は、複数のミラー（または複数の
面を有する１つのミラー）を備えており、排気管７（ま
たはプロセスチャンバー２）の内部に配置されて、マル
チパスセルを形成することができる。こうすることによ
って、光線が、サンプル領域を複数回通過することがで
きる。このようにして有効な経路長を長くすることによ
って、測定システムの感度が高まる。このようなセル
は、経路がたとえば１７ｍ以下であり得る。種々のマル
チパスデザインの中で、本発明で用いるセルは、図示し
たようなヘリオット（Herriott）タイプであることが好
ましい。
【００４５】吸収分光測定システム８は、光源９からの
光線１２を反射して光透過性窓１３を通してサンプル領
域内へ送るための第１および第２のミラーをさらに備え
ていても良い。光線を操作するための他のミラースキー
ムも想定される。図示したミラー１６、１７は平坦であ
るが、その代わりに、光線を平行にするために必要なら
ば湾曲していても良い。
光線１２を反射して光透過性窓１３を通してサンプル領
域内へ送るための第１および第２のミラーをさらに備え
ていても良い。光線を操作するための他のミラースキー
ムも想定される。図示したミラー１６、１７は平坦であ
るが、その代わりに、光線を平行にするために必要なら
ば湾曲していても良い。
【００４６】検出器１０（たとえばフォトダイオード）
は、ダイオードレーザーによって発光された波長と同じ
波長の光に応答する。検出器１０は、光透過性窓１３を
通ってサンプル領域を出た光線１２に応答する。
は、ダイオードレーザーによって発光された波長と同じ
波長の光に応答する。検出器１０は、光透過性窓１３を
通ってサンプル領域を出た光線１２に応答する。
【００４７】検出器１０は好ましくは、ＩｎＧａＡｓフ
ォトダイオードである。好適な検出器が市販されてお
り、たとえば、EG&G InGaAs C30641（近赤外検出用で、
１０ＭＨｚ帯域幅の増幅器を有する）である。
ォトダイオードである。好適な検出器が市販されてお
り、たとえば、EG&G InGaAs C30641（近赤外検出用で、
１０ＭＨｚ帯域幅の増幅器を有する）である。
【００４８】検出器のエレクトロニクスは、検出器から
の出力を受けた後、所望する波長における光の吸光度に
関する出力を出す。吸光度（Ａ）はＡ＝１−Ｔと定義さ
れる。ここで、Ｔは透過率、すなわち、水蒸気が存在す
る状態で検出された光強度の、水蒸気がない場合に観測
される光強度に対して測定された比である。吸光度は、
周知の較正データを用いてコンピューターによって、分
子不純物の濃度に変換することができる。
の出力を受けた後、所望する波長における光の吸光度に
関する出力を出す。吸光度（Ａ）はＡ＝１−Ｔと定義さ
れる。ここで、Ｔは透過率、すなわち、水蒸気が存在す
る状態で検出された光強度の、水蒸気がない場合に観測
される光強度に対して測定された比である。吸光度は、
周知の較正データを用いてコンピューターによって、分
子不純物の濃度に変換することができる。
【００４９】ダイオードレーザーの発光波長を制御する
種々の方法を用いることができる。たとえば、レーザー
波長を、フィードバックシステムによって、所望する値
に固定しても良い。その代わりに、ダイオード電流を鋸
歯状関数によって変調することによって、所望する水分
吸収線の波長を含む領域に渡ってレーザー波長を急速に
繰り返して掃引して、スペクトルを発生させても良い。
この領域は、プロセスで使用されまたは形成される他の
種からの干渉がないように選択する。続いて起こるスペ
クトルを平均して、感度を向上させても良い。これらの
技術は、どちらも周知である。たとえば、Feherらによ
る「Tunable Diode Laser Monitoring ofAtmospheric T
race Gas Constituents」（Spectrochimica Acta、A 5
1、pp. 1579-1599（1995））、およびWebsterらによる
「Infrared Laser Absorption: Theory and Applicatio
ns」（Laser Remote Chemical Analysis、 R.M.Measuew
s編、Wiley、New York（1988））を参照のこと。
種々の方法を用いることができる。たとえば、レーザー
波長を、フィードバックシステムによって、所望する値
に固定しても良い。その代わりに、ダイオード電流を鋸
歯状関数によって変調することによって、所望する水分
吸収線の波長を含む領域に渡ってレーザー波長を急速に
繰り返して掃引して、スペクトルを発生させても良い。
この領域は、プロセスで使用されまたは形成される他の
種からの干渉がないように選択する。続いて起こるスペ
クトルを平均して、感度を向上させても良い。これらの
技術は、どちらも周知である。たとえば、Feherらによ
る「Tunable Diode Laser Monitoring ofAtmospheric T
race Gas Constituents」（Spectrochimica Acta、A 5
1、pp. 1579-1599（1995））、およびWebsterらによる
「Infrared Laser Absorption: Theory and Applicatio
ns」（Laser Remote Chemical Analysis、 R.M.Measuew
s編、Wiley、New York（1988））を参照のこと。
【００５０】感度をさらに向上させることが、ダイオー
ド電流および波長を変調し、検出器信号を変調周波数ま
たはその高次の高調波の１つにおいて復調することによ
って、実現することができる。この技術は、高調波検出
分光法として知られている。Feherらによる「Tunable D
iode Laser Monitoring of Atmospheric Trace Gas Con
stituents」（Spectrochimica Acta、A51、pp.1579-159
9）（1995））、およびWebsterらによる「Infrared Las
er Absorption : Theory and Applications in Laser R
emote Chemical Analysis」（R.M.Measuews編、Wiley、
New York（1988））を参照のこと。
ド電流および波長を変調し、検出器信号を変調周波数ま
たはその高次の高調波の１つにおいて復調することによ
って、実現することができる。この技術は、高調波検出
分光法として知られている。Feherらによる「Tunable D
iode Laser Monitoring of Atmospheric Trace Gas Con
stituents」（Spectrochimica Acta、A51、pp.1579-159
9）（1995））、およびWebsterらによる「Infrared Las
er Absorption : Theory and Applications in Laser R
emote Chemical Analysis」（R.M.Measuews編、Wiley、
New York（1988））を参照のこと。
【００５１】好適な信号復調および数値データ処理によ
って、水分の分圧測定を０．５Ｈｚ以下のサンプリング
レートで実行することができる。また、センサーは原理
的に較正が全く必要でない。というのは、センサーは入
射レーザー光の吸収に基づいており、吸収は、水分濃
度、光路長、ガス圧力、分子パラメータ（たとえば振動
子強度）のみに依存するからである。
って、水分の分圧測定を０．５Ｈｚ以下のサンプリング
レートで実行することができる。また、センサーは原理
的に較正が全く必要でない。というのは、センサーは入
射レーザー光の吸収に基づいており、吸収は、水分濃
度、光路長、ガス圧力、分子パラメータ（たとえば振動
子強度）のみに依存するからである。
【００５２】本発明の典型的な実施形態においては、レ
ーザー波長の変調を、たとえば、１０Ｈｚにおいて、水
蒸気が入射光を吸収する波長範囲に渡って走査する繰返
しランプ波を用いて行なう。また１２８ｋＨｚでの二番
目の変調をダイオードに対して行ない、位相判別検出を
用いて、前述したように、変調信号の第二高調波（２５
６ｋＨｚ）と同位相の検出器信号の成分を選択する。図
４に、この結果のスペクトルを示す。
ーザー波長の変調を、たとえば、１０Ｈｚにおいて、水
蒸気が入射光を吸収する波長範囲に渡って走査する繰返
しランプ波を用いて行なう。また１２８ｋＨｚでの二番
目の変調をダイオードに対して行ない、位相判別検出を
用いて、前述したように、変調信号の第二高調波（２５
６ｋＨｚ）と同位相の検出器信号の成分を選択する。図
４に、この結果のスペクトルを示す。
【００５３】ソフトウェアによって、走査中の最小およ
び最大信号値の位置が決定される。これらの信号値の差
異を、「ピークトゥピーク」または「ｐｐ２ｆ」と呼
ぶ。光強度の絶対値を、吸収ピークに対応する検出器信
号のＤＣ成分から求める。ＤＣ信号跡のピーク両側への
内挿を用いて、吸収による光強度の変化を補正する。
び最大信号値の位置が決定される。これらの信号値の差
異を、「ピークトゥピーク」または「ｐｐ２ｆ」と呼
ぶ。光強度の絶対値を、吸収ピークに対応する検出器信
号のＤＣ成分から求める。ＤＣ信号跡のピーク両側への
内挿を用いて、吸収による光強度の変化を補正する。
【００５４】ｐｐ２ｆ値のマトリックスを、ある範囲の
圧力および温度、変調振幅の選択値ｍに対して前式
（２）の値を求めることによって、予め計算する。これ
を、センサーを初期化するときに、メモリにロードす
る。観測されたｐｐ２ｆ値を、前記マトリックス、光強
度、エレクトロニクスの利得の原因となる定数因子を用
いて、吸光度に変換する。次に、この吸光度を、ベール
の法則に基づいて式（１）を用いて、水分濃度に変換す
る。
圧力および温度、変調振幅の選択値ｍに対して前式
（２）の値を求めることによって、予め計算する。これ
を、センサーを初期化するときに、メモリにロードす
る。観測されたｐｐ２ｆ値を、前記マトリックス、光強
度、エレクトロニクスの利得の原因となる定数因子を用
いて、吸光度に変換する。次に、この吸光度を、ベール
の法則に基づいて式（１）を用いて、水分濃度に変換す
る。
【００５５】モニターを直接接続して、水分濃度をいく
つかの重要なパラメータ（たとえばシステム圧力、レー
ザーパワーなど）とともに、リアルタイム表示すること
もできる。Ｄ／Ａ変換器を用いて、水分信号（および必
要に応じて警報信号）に比例する０〜５Ｖのアナログ出
力が得られる。
つかの重要なパラメータ（たとえばシステム圧力、レー
ザーパワーなど）とともに、リアルタイム表示すること
もできる。Ｄ／Ａ変換器を用いて、水分信号（および必
要に応じて警報信号）に比例する０〜５Ｖのアナログ出
力が得られる。
【００５６】システムは、水分に対するデータを、時間
の関数として連続的に記録する。データを周期的に、た
とえば、リムーバブルハードドライブなどのメモリデバ
イス上のＡＳＣＩＩファイルに保存しても良い。データ
を２０分ごとに保存し、データポイントを２秒ごとに収
集すれば十分であることが分かっている。
の関数として連続的に記録する。データを周期的に、た
とえば、リムーバブルハードドライブなどのメモリデバ
イス上のＡＳＣＩＩファイルに保存しても良い。データ
を２０分ごとに保存し、データポイントを２秒ごとに収
集すれば十分であることが分かっている。
【００５７】３．水分レベルの制御 本発明においては、サンプル領域１１で測定された水蒸
気レベルに対応する信号を用いて水分導入システムを制
御することによって、水分レベルを所望する仕方で制御
することができる。吸収分光測定システム８からの制御
信号がコントローラー２１に送られ、次にこのコントロ
ーラー２１から制御信号が水蒸気発生装置１５に送られ
る。コントローラー２１は、当業者に周知の種々の形態
を取ることができるが、好ましくは、プログラマブルロ
ジックコントローラー（ＰＬＣ）または他のタイプのロ
ジックコントローラーである。
気レベルに対応する信号を用いて水分導入システムを制
御することによって、水分レベルを所望する仕方で制御
することができる。吸収分光測定システム８からの制御
信号がコントローラー２１に送られ、次にこのコントロ
ーラー２１から制御信号が水蒸気発生装置１５に送られ
る。コントローラー２１は、当業者に周知の種々の形態
を取ることができるが、好ましくは、プログラマブルロ
ジックコントローラー（ＰＬＣ）または他のタイプのロ
ジックコントローラーである。
【００５８】選択された排気場所またはその他の測定場
所における水分設定点を、最初に規定することができ
る。水分設定点を所定の点に確立したら、フィードバッ
ク制御ループ技術（たとえば、比例積分微分）を、コン
トローラーおよび水分発生器を用いて実施することがで
きる。このようにして、水分発生器１５の出力を、水分
発生器の制御変数を調整して制御することができる。制
御変数は、使用する水分発生器の個々のタイプに依存し
て、たとえば温度、キャリアガス流量、ガス流量または
液体流量である。
所における水分設定点を、最初に規定することができ
る。水分設定点を所定の点に確立したら、フィードバッ
ク制御ループ技術（たとえば、比例積分微分）を、コン
トローラーおよび水分発生器を用いて実施することがで
きる。このようにして、水分発生器１５の出力を、水分
発生器の制御変数を調整して制御することができる。制
御変数は、使用する水分発生器の個々のタイプに依存し
て、たとえば温度、キャリアガス流量、ガス流量または
液体流量である。
【００５９】水分レベルの制御方法は、水蒸気を発生さ
せる種類に依存する。たとえば、水蒸気の流れによって
キャリアガスと一緒にまたは別に水分を添加する場合に
は、コントローラー２１から制御信号をマスフローコン
トローラーに送ることによって、チャンバー内への水分
フロー全体を調整することができる。同様に、液体水を
直接チャンバー内へ導入する場合には、液体マスフロー
コントローラーを、水分測定に基づいて制御することが
できる。
せる種類に依存する。たとえば、水蒸気の流れによって
キャリアガスと一緒にまたは別に水分を添加する場合に
は、コントローラー２１から制御信号をマスフローコン
トローラーに送ることによって、チャンバー内への水分
フロー全体を調整することができる。同様に、液体水を
直接チャンバー内へ導入する場合には、液体マスフロー
コントローラーを、水分測定に基づいて制御することが
できる。
【００６０】水を収容するバブラーまたは蒸発器を用い
て水分を導入する場合には、コントローラー２１から制
御信号をヒーター２６へ送って、容器２４の水の温度を
制御する。加えてまたは代わりに、バブラーまたは蒸発
器へ導管２３を通して導入するキャリアガス（もしあれ
ば）の流量を、制御しても良い。
て水分を導入する場合には、コントローラー２１から制
御信号をヒーター２６へ送って、容器２４の水の温度を
制御する。加えてまたは代わりに、バブラーまたは蒸発
器へ導管２３を通して導入するキャリアガス（もしあれ
ば）の流量を、制御しても良い。
【００６１】感温性浸透管２７を用いて水蒸気を導入す
る場合には、前述と同様に、コントローラー２１からの
信号を用いてヒーター２８を介して浸透管の温度を制御
することができ、および／または導管３１のキャリアガ
スの流量を制御することができる。
る場合には、前述と同様に、コントローラー２１からの
信号を用いてヒーター２８を介して浸透管の温度を制御
することができ、および／または導管３１のキャリアガ
スの流量を制御することができる。
【００６２】水分含有量調整の応答時間を改善できるよ
うに、水分希釈スキームを用いても良い。図５に、その
ようにするための典型的なスキームを示す。１または複
数の希釈ガス３５の流れを供給して、水分発生器１５の
出口における水分濃度を調整する。水分発生器出口ライ
ンおよび／または希釈ガス流れライン３５上にマスフロ
ーコントローラー３６を設けて、水分含有ガスフローの
流れおよび／または希釈ガスの流れを、コントローラー
２１からの信号に基づいて制御する。
うに、水分希釈スキームを用いても良い。図５に、その
ようにするための典型的なスキームを示す。１または複
数の希釈ガス３５の流れを供給して、水分発生器１５の
出口における水分濃度を調整する。水分発生器出口ライ
ンおよび／または希釈ガス流れライン３５上にマスフロ
ーコントローラー３６を設けて、水分含有ガスフローの
流れおよび／または希釈ガスの流れを、コントローラー
２１からの信号に基づいて制御する。
【００６３】こうして、最終的な流れの水分含有量を、
水分含有流れと希釈ガス流れとの相対的なフローを変化
させることによって、制御することができる。希釈ガス
流れは不活性ガス、好ましくは、水分含有流れ中のキャ
リアガスと同じタイプのガスであり得る。その他のまた
は追加のタイプのガスを用いても良い。たとえば希釈ガ
スは、１または複数種の、プロセスで使用するプロセス
ガス（たとえば反応性ガス）を含んでいても良い。希釈
ガスは、水分含有量が、水分含有流れのそれと比較して
低くなければならない。
水分含有流れと希釈ガス流れとの相対的なフローを変化
させることによって、制御することができる。希釈ガス
流れは不活性ガス、好ましくは、水分含有流れ中のキャ
リアガスと同じタイプのガスであり得る。その他のまた
は追加のタイプのガスを用いても良い。たとえば希釈ガ
スは、１または複数種の、プロセスで使用するプロセス
ガス（たとえば反応性ガス）を含んでいても良い。希釈
ガスは、水分含有量が、水分含有流れのそれと比較して
低くなければならない。
【００６４】米国特許5,635,620、5,587,519、5,937,88
6、5,928,415、5,922,286、5,900,214、に、ガスを混合
し、装置へ供給するための種々の技術が記載されてい
る。上述した水分希釈スキームの構成を、これらの文献
に基づいてさらに変更することによって、応答時間をさ
らに改善しても良い。
6、5,928,415、5,922,286、5,900,214、に、ガスを混合
し、装置へ供給するための種々の技術が記載されてい
る。上述した水分希釈スキームの構成を、これらの文献
に基づいてさらに変更することによって、応答時間をさ
らに改善しても良い。
【００６５】その場水分発生（たとえば、水素と酸素と
を反応させる）の場合、本システムは、導管上のマスフ
ローコントローラーを制御することによって、反応物の
何れか一方または両方の流量を制御することができる。
好ましくは、反応を制限する反応物（たとえば、酸素が
多ければ水素）の流量を制御する。随意的に、コントロ
ーラー２１を用いて、物理変数（たとえば、反応温度）
をプロセスチャンバーのヒーターを介して制御すること
によって、反応の結果生じる水蒸気を制御しても良い。
を反応させる）の場合、本システムは、導管上のマスフ
ローコントローラーを制御することによって、反応物の
何れか一方または両方の流量を制御することができる。
好ましくは、反応を制限する反応物（たとえば、酸素が
多ければ水素）の流量を制御する。随意的に、コントロ
ーラー２１を用いて、物理変数（たとえば、反応温度）
をプロセスチャンバーのヒーターを介して制御すること
によって、反応の結果生じる水蒸気を制御しても良い。
【００６６】図６に、本発明の第１の典型的な実施形態
を示す概略図を示す。この構成においては、サンプル領
域は、プロセスチャンバー排気管７内にある。センサー
８を、プロセスチャンバー２からの排気管７に、たとえ
ば図１に示したように接続する。センサーから、サンプ
ル領域での水分レベルを示す信号がコントローラー２１
に送られ、次にこのコントローラー２１から制御信号が
水分発生装置１５へ送られる。このような信号に基づい
て水分発生装置１５によって、水分を、キャリアガスと
一緒にまたは別に、ガス混合マニホールド５’において
プロセスガスに直接添加する。
を示す概略図を示す。この構成においては、サンプル領
域は、プロセスチャンバー排気管７内にある。センサー
８を、プロセスチャンバー２からの排気管７に、たとえ
ば図１に示したように接続する。センサーから、サンプ
ル領域での水分レベルを示す信号がコントローラー２１
に送られ、次にこのコントローラー２１から制御信号が
水分発生装置１５へ送られる。このような信号に基づい
て水分発生装置１５によって、水分を、キャリアガスと
一緒にまたは別に、ガス混合マニホールド５’において
プロセスガスに直接添加する。
【００６７】ガス導管５のプロセスガスは好ましくは、
ガス混合マニホールド５’において、プロセスチャンバ
ー２へ導入する前に予め混合することができる。プロセ
スガスを予め混合することによって好ましくは、均質な
反応混合物が保証され、処理がより均一となる。
ガス混合マニホールド５’において、プロセスチャンバ
ー２へ導入する前に予め混合することができる。プロセ
スガスを予め混合することによって好ましくは、均質な
反応混合物が保証され、処理がより均一となる。
【００６８】この実施形態においては、水分センサー８
は、プロセスチャンバー２を出るガスの水分レベルをモ
ニターするため、センサー２によってチャンバー２内の
プロセスが汚染される可能性が回避できる。また、既存
の装置への後付けを、プロセスチャンバーの入口に接続
されている既存のガス配管および制御装置を変更するこ
となく、実現できる。
は、プロセスチャンバー２を出るガスの水分レベルをモ
ニターするため、センサー２によってチャンバー２内の
プロセスが汚染される可能性が回避できる。また、既存
の装置への後付けを、プロセスチャンバーの入口に接続
されている既存のガス配管および制御装置を変更するこ
となく、実現できる。
【００６９】プロセスチャンバー２内で行われているプ
ロセスの化学反応によって、プロセスの間に水分が発生
することもあるし、消費されることもある。その結果、
排出ガスの水分センサー測定、またはプロセスチャンバ
ー内の選択された点における水分センサー測定では、シ
ステムに添加されている水分を直接示していない可能性
がある。
ロセスの化学反応によって、プロセスの間に水分が発生
することもあるし、消費されることもある。その結果、
排出ガスの水分センサー測定、またはプロセスチャンバ
ー内の選択された点における水分センサー測定では、シ
ステムに添加されている水分を直接示していない可能性
がある。
【００７０】図７は、このような問題に対処する本発明
のさらなる態様に係る半導体処理システムを示す概略図
である。この実施形態によって、プロセスチャンバー２
へ導入されているガス混合物の水分レベルを直接測定す
ることができる。
のさらなる態様に係る半導体処理システムを示す概略図
である。この実施形態によって、プロセスチャンバー２
へ導入されているガス混合物の水分レベルを直接測定す
ることができる。
【００７１】混合マニホールド５’からのプロセスガス
混合物は、プロセスチャンバー２へ導入される前に、水
分センサー８のサンプル領域を通過する。ガス混合物の
水分レベルを示す信号が、センサー８によって、コント
ローラー２１へ送られる。上述した制御方法（たとえ
ば、比例積分微分）を用いることによって、水分発生器
１５の出力を適切に制御することができる。水蒸気がキ
ャリアガスと一緒にもしくは別に、または水蒸気前駆物
質が、混合マニホールド５’またはプロセスチャンバー
２内へ直接導入される。
混合物は、プロセスチャンバー２へ導入される前に、水
分センサー８のサンプル領域を通過する。ガス混合物の
水分レベルを示す信号が、センサー８によって、コント
ローラー２１へ送られる。上述した制御方法（たとえ
ば、比例積分微分）を用いることによって、水分発生器
１５の出力を適切に制御することができる。水蒸気がキ
ャリアガスと一緒にもしくは別に、または水蒸気前駆物
質が、混合マニホールド５’またはプロセスチャンバー
２内へ直接導入される。
【００７２】随意的に、バイパスバルブ３１を、水分セ
ンサー８の下流側でプロセスチャンバー２の上流側にお
いて用いても良い。バイパスバルブが開いているときに
ガス混合物はプロセスチャンバー２に入り、閉じている
ときにガス混合物は直接排出される。ガス混合物の水分
含有量が所定のレベルまたは範囲にあるならば、バイパ
スバルブを開けて、ガスをプロセスチャンバー２へ送
る。そうでなければ、バイパスバルブを閉じて、ガス混
合物を排出する。このようにして、均質な反応混合物の
水分濃度を、チャンバー２内でプロセスを開始する前
に、安定させることができる。
ンサー８の下流側でプロセスチャンバー２の上流側にお
いて用いても良い。バイパスバルブが開いているときに
ガス混合物はプロセスチャンバー２に入り、閉じている
ときにガス混合物は直接排出される。ガス混合物の水分
含有量が所定のレベルまたは範囲にあるならば、バイパ
スバルブを開けて、ガスをプロセスチャンバー２へ送
る。そうでなければ、バイパスバルブを閉じて、ガス混
合物を排出する。このようにして、均質な反応混合物の
水分濃度を、チャンバー２内でプロセスを開始する前
に、安定させることができる。
【００７３】本発明のこの態様に係る好ましい方法に
は、半導体基板をプロセスチャンバー２へ導入すること
が含まれる。それぞれ設定点にあるプロセスガスのフロ
ーを、プロセスバイパスバルブ３１を閉（すなわち、プ
ロセスチャンバーを迂回）位置にした状態で開始する。
均質なガス混合物の水分濃度を、水分センサーによって
連続的に測定および制御して、所定のレベルまたは範囲
にする。水分濃度が仕様の範囲にあるときに、および随
意的にこのような状態で所定の時間が過ぎた後に、プロ
セスバイパスバルブ３１を開く。こうして、均質な反応
混合物がプロセスチャンバー２内へ流れる。その結果、
半導体プロセスが開始され、随意に水分センサーによっ
て連続的にモニターし制御する。
は、半導体基板をプロセスチャンバー２へ導入すること
が含まれる。それぞれ設定点にあるプロセスガスのフロ
ーを、プロセスバイパスバルブ３１を閉（すなわち、プ
ロセスチャンバーを迂回）位置にした状態で開始する。
均質なガス混合物の水分濃度を、水分センサーによって
連続的に測定および制御して、所定のレベルまたは範囲
にする。水分濃度が仕様の範囲にあるときに、および随
意的にこのような状態で所定の時間が過ぎた後に、プロ
セスバイパスバルブ３１を開く。こうして、均質な反応
混合物がプロセスチャンバー２内へ流れる。その結果、
半導体プロセスが開始され、随意に水分センサーによっ
て連続的にモニターし制御する。
【００７４】図８に、本発明のさらなる典型的な実施形
態を示す。この構成においては、プロセスガスを混合マ
ニホールド５’で混合した後、プロセスガス混合物をバ
ルブ３２によって２つの部分に分割する。第１の、プロ
セスガス混合物のサンプル部分は、バルブ３２を通過し
た後、水分センサー８を連続して流れて、水分レベルが
分析される。この第１の部分は、ポンプ３４によって吸
引されてシステムを通過した後、排出ガスとして除去さ
れる。第２の、ガス混合物のプロセスガス部分は、バル
ブ３２を通過した後、バルブ３３が開位置にあるとき
に、プロセスチャンバー２内へ導入される。バルブ３３
は通常は閉じているが、センサー８によって測定される
ガス混合物の水分レベルが、所定の水分レベルまたは範
囲に達した後に、開く。水分センサー８を通過する流量
は、プロセスチャンバー２への全ガスフローとは独立に
制御される。従って、混合マニホールド５’へ供給され
る全体のガスは、水分センサーおよびプロセスの両方に
対するフローの要求を満たさなければならない。
態を示す。この構成においては、プロセスガスを混合マ
ニホールド５’で混合した後、プロセスガス混合物をバ
ルブ３２によって２つの部分に分割する。第１の、プロ
セスガス混合物のサンプル部分は、バルブ３２を通過し
た後、水分センサー８を連続して流れて、水分レベルが
分析される。この第１の部分は、ポンプ３４によって吸
引されてシステムを通過した後、排出ガスとして除去さ
れる。第２の、ガス混合物のプロセスガス部分は、バル
ブ３２を通過した後、バルブ３３が開位置にあるとき
に、プロセスチャンバー２内へ導入される。バルブ３３
は通常は閉じているが、センサー８によって測定される
ガス混合物の水分レベルが、所定の水分レベルまたは範
囲に達した後に、開く。水分センサー８を通過する流量
は、プロセスチャンバー２への全ガスフローとは独立に
制御される。従って、混合マニホールド５’へ供給され
る全体のガスは、水分センサーおよびプロセスの両方に
対するフローの要求を満たさなければならない。
【００７５】本発明のこの態様に係る好ましい方法に
は、半導体基板をプロセスチャンバー２へ導入すること
が含まれる。それぞれ設定点にあるプロセスガスのフロ
ーを、バルブ３３を閉位置にした状態で開始する。前述
と同様に、均質なガス混合物の水分濃度を、水分センサ
ー８によって連続的に測定し、コントローラー２１およ
び水分発生装置１５によって所定のレベルまたは範囲に
制御する。水分濃度が仕様の範囲にあるときに、および
随意的にこのような状態で所定の時間が過ぎた後に、制
御信号をバルブ３３に送ってこれを開き、均質な反応混
合物をプロセスチャンバー２へ流す。その結果、半導体
プロセスが開始され、随意に水分センサーによって連続
的にモニターし制御する。
は、半導体基板をプロセスチャンバー２へ導入すること
が含まれる。それぞれ設定点にあるプロセスガスのフロ
ーを、バルブ３３を閉位置にした状態で開始する。前述
と同様に、均質なガス混合物の水分濃度を、水分センサ
ー８によって連続的に測定し、コントローラー２１およ
び水分発生装置１５によって所定のレベルまたは範囲に
制御する。水分濃度が仕様の範囲にあるときに、および
随意的にこのような状態で所定の時間が過ぎた後に、制
御信号をバルブ３３に送ってこれを開き、均質な反応混
合物をプロセスチャンバー２へ流す。その結果、半導体
プロセスが開始され、随意に水分センサーによって連続
的にモニターし制御する。
【００７６】この構成によって、反応ガス混合物の水分
濃度を、プロセスチャンバー２へ送る前に、上述したよ
うに適切な制御ループを用いて安定させることができ
る。この実施形態においては、プロセスチャンバー内へ
導入されるガスが水分センサーを通過しないことが、さ
らに保証されている。その結果、水分センサーに起因す
るプロセスの潜在的な汚染が避けられる。また、この構
成における水分センサーは、プロセスチャンバーへ供給
するガスシステムの一体部分ではないため、センサーが
故障したときに、プロセスチャンバーの運転を止めるこ
となくセンサーを分離することができる。
濃度を、プロセスチャンバー２へ送る前に、上述したよ
うに適切な制御ループを用いて安定させることができ
る。この実施形態においては、プロセスチャンバー内へ
導入されるガスが水分センサーを通過しないことが、さ
らに保証されている。その結果、水分センサーに起因す
るプロセスの潜在的な汚染が避けられる。また、この構
成における水分センサーは、プロセスチャンバーへ供給
するガスシステムの一体部分ではないため、センサーが
故障したときに、プロセスチャンバーの運転を止めるこ
となくセンサーを分離することができる。
【００７７】本発明を、その特定の実施形態を参照しな
がら詳細に説明してきたが、添付のクレームの範囲から
逸脱することなく、種々の変更および修正、ならびに等
価物の使用が可能であることが、当業者にとって明らか
である。
がら詳細に説明してきたが、添付のクレームの範囲から
逸脱することなく、種々の変更および修正、ならびに等
価物の使用が可能であることが、当業者にとって明らか
である。
【図１】本発明の典型的な態様に係る半導体処理システ
ムを示す断面図。
ムを示す断面図。
【図２】本発明に係る半導体処理システムおよび方法に
おいて使用することができる典型的な水分発生器を示す
図。
おいて使用することができる典型的な水分発生器を示す
図。
【図３】本発明に係る半導体処理システムにおいて使用
することができる典型的な吸収分光測定システムを示す
平面図。
することができる典型的な吸収分光測定システムを示す
平面図。
【図４】本発明に係る半導体処理システムによって生じ
る赤外スペクトルを示す図。
る赤外スペクトルを示す図。
【図５】本発明に係る典型的な水分希釈スキームを示す
図。
図。
【図６】本発明に係る典型的な半導体処理システムの一
例を示す概略図。
例を示す概略図。
【図７】本発明に係る典型的な半導体処理システムの他
の例を示す概略図。
の例を示す概略図。
【図８】本発明に係る典型的な半導体処理システムの他
の例を示す概略図。
の例を示す概略図。
１…半導体処理システム ２…半導体プロセスチャンバー ３…半導体基板 ４…基板ホルダー ５’…ガス混合マニホールド ６…排気口 ７…排気管 ８…吸収分光測定システム ９…光源 １０…検出器 １１…サンプル領域 １２…光線 １３…光透過性窓 １４…光反射面 １５…水蒸気発生装置 １６、１７…ミラー ２０…真空ポンプ ２１…コントローラー ２２…バブラー ５、２３、２３’、２５…導管 ２４…容器 ２６、２８…ヒーター ２７…浸透管 ２９…カートリッジ ３０…ポリマー材料 ３１、３２、３３…バイパスバルブ ３４…ポンプ ３５…希釈ガス流れライン ３６…マスフローコントローラー ４０…測定セル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン・ジュルシク フランス国、エフ−78470 サン・レミ ー・ル・シュブルーズ、リュ・デ・ムリジ エ 21 (72)発明者 ジャン・フリエット フランス国、エフ−92200 ヌイイ・シュ ール・セーヌ、リュ・ドゥ・ラ・フェルム −アパルトマン・ビー31 27 (72)発明者 ジェームズ・ジェイ・エフ・マクアンドリ ュー アメリカ合衆国、イリノイ州 60441、ロ ックポート、ピューレイ・コート 15425 Ｆターム(参考） 2G059 AA05 BB01 CC09 DD04 DD16 EE01 GG01 HH01 HH06 KK01 KK02 4M104 BB04 DD43 5F004 BB03 BC03 BD04 CB02 DA00 5F045 AA20 GB07
Claims (38)
- 【請求項１】 半導体基板を、水蒸気を含む１または複
数種のプロセスガスを用いて処理するためのプロセスチ
ャンバーと、 水蒸気、または水蒸気の１もしくは複数種の前駆物質
を、プロセスチャンバーへ送出するための手段と、 プロセスチャンバーに接続された排気管と、 サンプル領域において水蒸気を検出するための吸収分光
装置と、 吸収分光測定装置からの信号に応答して、制御信号を水
蒸気またはその前駆物質の送出手段へ送るコントローラ
ーを備えた、プロセスチャンバー内部の水蒸気含有量を
制御する制御装置とを備えることを特徴とする半導体処
理装置。 - 【請求項２】 サンプル領域が、プロセスチャンバーの
下流側にあることを特徴とする請求項１記載の半導体処
理装置。 - 【請求項３】 水蒸気以外の１または複数種のプロセス
ガスと水蒸気またはその前駆物質とを予め混合するため
のガス混合マニホールドを、プロセスチャンバーの上流
側にさらに備えることを特徴とする請求項１記載の半導
体処理装置。 - 【請求項４】 サンプル領域が、プロセスチャンバーの
下流側にあることを特徴とする請求項３記載の半導体処
理装置。 - 【請求項５】 サンプル領域が、ガス混合マニホールド
の下流側でプロセスチャンバーの上流側にあることを特
徴とする請求項３記載の半導体処理装置。 - 【請求項６】 バルブを、サンプル領域の下流側でプロ
セスチャンバーの上流側にさらに備え、コントローラー
からの制御信号に基づいてバルブを制御して、サンプル
領域からのガスをプロセスチャンバー内部へ送ることを
特徴とする請求項５記載の半導体処理装置。 - 【請求項７】 サンプル領域が、ガス混合マニホールド
の下流側にあって、プロセスチャンバーと並列している
ことを特徴とする請求項３記載の半導体処理装置。 - 【請求項８】 バルブを、混合マニホールドの下流側で
プロセスチャンバーの上流側にさらに備え、コントロー
ラーからの制御信号に基づいてバルブを制御して、混合
マニホールドからのガスをプロセスチャンバー内部へ送
ることを特徴とする請求項７記載の半導体処理装置。 - 【請求項９】 水蒸気またはその前駆物質の送出手段が
バブラーを備え、バブラーは、液体水を収容する容器
と、キャリアガスを水の中へ入れてバブリングするため
のキャリアガス入口とを備えることを特徴とする請求項
１記載の半導体処理装置。 - 【請求項１０】 バブラーは、コントローラーからの制
御信号に基づいて制御されるヒーターをさらに備えるこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体処理装置。 - 【請求項１１】 フロー制御装置をキャリアガス入口に
さらに備え、フロー制御装置は、コントローラーからの
制御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項
９記載の半導体処理装置。 - 【請求項１２】 水蒸気またはその前駆物質の送出手段
が、キャリアガス導管に接続された１または複数の感温
性浸透管を備えることを特徴とする請求項１記載の半導
体処理装置。 - 【請求項１３】 １または複数の感温性透過管が、コン
トローラーからの制御信号に基づいて制御されるヒータ
ーを備えることを特徴とする請求項１２記載の半導体処
理装置。 - 【請求項１４】 フロー制御装置をキャリアガス導管に
さらに備え、フロー制御装置はコントローラーからの制
御信号に基づいて制御されることを特徴とする請求項１
２記載の半導体処理装置。 - 【請求項１５】 水蒸気またはその前駆物質の送出手段
が、酸素源に接続された酸素導管と水素源に接続された
水素導管とを備えることを特徴とする請求項１記載の半
導体処理装置。 - 【請求項１６】 水蒸気またはその前駆物質の送出手段
が、液体水源に接続された液体水導管を備えることを特
徴とする請求項１記載の半導体処理装置。 - 【請求項１７】 プロセスチャンバーが、酸化装置、エ
ッチング装置、または化学気相成長装置の一部を構成す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体処理装置。 - 【請求項１８】 プロセスチャンバーが、銅化学気相成
長装置の一部を構成することを特徴とする請求項１７記
載の半導体処理装置。 - 【請求項１９】 水蒸気またはその前駆物質の送出手段
は、 水蒸気を含むガスを受け取るために接続された第１導管
と、 第１導管に接続され、希釈ガスを受け取って水蒸気を含
むガスと希釈ガスとを混合するための第２導管と、 プロセスチャンバーに接続され、混合ガスをプロセスチ
ャンバーへ送るための第３導管と、 コントローラーからの制御信号に応答する、第１導管に
接続されたフロー制御装置および／または第２導管に接
続されたフロー制御装置とを備えることを特徴とする請
求項１記載の半導体処理装置。 - 【請求項２０】 半導体プロセスチャンバー内の水蒸気
レベルを制御する方法であって、 水蒸気、または水蒸気を形成するための１もしくは複数
種の前駆物質を、プロセスガスとして使用するためにプ
ロセスチャンバーへ導入する工程と、 サンプル領域における水蒸気レベルを、吸収分光法を用
いて測定する工程と、 プロセスチャンバー内の水蒸気含有量を、吸収分光測定
に基づいて制御する工程とを含むことを特徴とする方
法。 - 【請求項２１】 サンプル領域が、プロセスチャンバー
の下流側にあることを特徴とする請求項２０記載の方
法。 - 【請求項２２】 水蒸気以外の１または複数種のプロセ
スガスと水蒸気またはその前駆物質とを、プロセスチャ
ンバーの上流側で予め混合することをさらに含むことを
特徴とする請求項２０記載の方法。 - 【請求項２３】 サンプル領域が、プロセスチャンバー
の下流側にあることを特徴とする請求項２２記載の方
法。 - 【請求項２４】 サンプル領域が、予め混合する点の下
流側でプロセスチャンバーの上流側にあることを特徴と
する請求項２２記載の方法。 - 【請求項２５】 サンプル領域の下流側でプロセスチャ
ンバーの上流側に配置されたバルブを吸収分光測定に基
づいて制御して、サンプル領域からのガスをプロセスチ
ャンバー内へ送ることをさらに含むことを特徴とする請
求項２４記載の方法。 - 【請求項２６】 サンプル領域が、予め混合する点の下
流側にあって、プロセスチャンバーと並列していること
を特徴とする請求項２２記載の方法。 - 【請求項２７】 予め混合する点の下流側でプロセスチ
ャンバーの上流側に配置されたバルブを吸収分光測定に
基づいて制御して、予め混合する点からのガスをプロセ
スチャンバー内へ送ることをさらに含むことを特徴とす
る請求項２６記載の方法。 - 【請求項２８】 水蒸気を、キャリアガスをバブラー内
の水へ通してバブリングすることによって発生させるこ
とを特徴とする請求項２０記載の方法。 - 【請求項２９】 バブラー内の温度を、吸収分光測定に
もとづいて制御することをさらに含むことを特徴とする
請求項２８記載の方法。 - 【請求項３０】 キャリアガスの流量を、吸収分光測定
に基づいて制御することをさらに含むことを特徴とする
請求項２８記載の方法。 - 【請求項３１】 水蒸気を、キャリアガスを１または複
数の感温性浸透管の上方へ通すことによって発生させる
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。 - 【請求項３２】 １または複数の感温性浸透管の温度
を、吸収分光測定に基づいて制御することをさらに含む
ことを特徴とする請求項３１記載の方法。 - 【請求項３３】 キャリアガスの流量を、吸収分光測定
に基づいて制御することをさらに含むことを特徴とする
請求項３１記載の方法。 - 【請求項３４】 水蒸気を形成するための１または複数
の前駆物質が、酸素および水素を含むことを特徴とする
請求項２０記載の方法。 - 【請求項３５】 水蒸気を、液体水をプロセスチャンバ
ー内へ導入して液体水を加熱することによって発生させ
ることを特徴とする請求項２０記載の方法。 - 【請求項３６】 プロセスチャンバーが、酸化装置、エ
ッチング装置、または化学気相成長装置の一部を構成す
ることを特徴とする請求項２０記載の方法。 - 【請求項３７】 プロセスチャンバーが、銅化学気相成
長装置の一部を構成することを特徴とする請求項３６記
載の方法。 - 【請求項３８】 水蒸気含有量を、プロセスチャンバー
内へ導入する前に制御し、この制御は、希釈ガス流れを
水蒸気を含有するガス流れに添加し、希釈ガス流れおよ
び／または水蒸気含有流れの流量を調整して、所望する
水蒸気含有量を有する混合ガス流れを形成することによ
って行ない、混合ガス流れをプロセスチャンバー内へ導
入することを特徴とする請求項２０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/677885 | 2000-10-03 | ||
| US09/677,885 US6442736B1 (en) | 2000-10-03 | 2000-10-03 | Semiconductor processing system and method for controlling moisture level therein |
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|---|---|
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001306348A Pending JP2002184767A (ja) | 2000-10-03 | 2001-10-02 | 内部の水分レベルを制御するための半導体処理装置および方法 |
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|---|---|
| US (1) | US6442736B1 (ja) |
| EP (1) | EP1195450A3 (ja) |
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| CN (1) | CN1345081A (ja) |
| TW (1) | TW512412B (ja) |
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