JP3317221B2 - プロセスガス監視装置 - Google Patents
プロセスガス監視装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程等
に使用される各種のプロセスガスに含まれる不純物の濃
度を監視するプロセスガス監視装置に関し、更に詳しく
は、質量分析計を用いてプロセスガス中の主成分及び不
純物成分を測定して該不純物成分の濃度を算出するプロ
セスガス監視装置に関する。
に使用される各種のプロセスガスに含まれる不純物の濃
度を監視するプロセスガス監視装置に関し、更に詳しく
は、質量分析計を用いてプロセスガス中の主成分及び不
純物成分を測定して該不純物成分の濃度を算出するプロ
セスガス監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】プロセスガス監視装置は、スパッタリン
グ装置等の半導体製造装置において使用されるプロセス
ガスに含まれる不純物成分の濃度をリアルタイムでモニ
タするための装置である。例えば、スパッタリング装置
により成膜プロセスを実行している間、プロセスガスの
主成分（例えばＡｒ）に対する不純物成分（例えばＨ2
Ｏ、ＣＯ2等）の濃度を常時監視し、不純物成分の濃度
が所定レベルを越えた場合にスパッタリング装置側に異
常を報知する。これに対応して、スパッタリング装置側
は適宜の異常処置を実行する。これにより、膜の欠陥を
未然に防止することができる。
グ装置等の半導体製造装置において使用されるプロセス
ガスに含まれる不純物成分の濃度をリアルタイムでモニ
タするための装置である。例えば、スパッタリング装置
により成膜プロセスを実行している間、プロセスガスの
主成分（例えばＡｒ）に対する不純物成分（例えばＨ2
Ｏ、ＣＯ2等）の濃度を常時監視し、不純物成分の濃度
が所定レベルを越えた場合にスパッタリング装置側に異
常を報知する。これに対応して、スパッタリング装置側
は適宜の異常処置を実行する。これにより、膜の欠陥を
未然に防止することができる。
【０００３】この種のプロセス監視装置として、測定手
段に四重極質量分析計を使用したものが知られている。
このようなプロセス監視装置では、その質量分析計によ
り取得したデータをコンピュータで処理することにより
異常の有無を判断している。具体的には、測定対象であ
る例えばＡｒ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等のガスを代表する質量数
（Ａｒ：３６又は４０、Ｈ2Ｏ：１７又は１８、ＣＯ2：
４４）に対するイオン強度を四重極質量分析計により測
定し、その信号強度比から不純物の濃度を計算する。図
４は、四重極質量分析計により質量数１〜５０の範囲を
測定したときに得られるスペクトルの一例である。この
スペクトルは、質量数を横軸、質量分析計の検出器（例
えば２次電子増倍管）の検出電流を縦軸にとったもので
ある。この例では、Ａｒの信号強度は９×１０
-6〔Ａ〕、Ｈ2Ｏの信号強度が４×１０-10〔Ａ〕であ
り、Ａｒの信号強度を１００％とすると、Ｈ2Ｏの濃度
は４４．４〔ｐｐｍ〕と計算される。
段に四重極質量分析計を使用したものが知られている。
このようなプロセス監視装置では、その質量分析計によ
り取得したデータをコンピュータで処理することにより
異常の有無を判断している。具体的には、測定対象であ
る例えばＡｒ、Ｈ2Ｏ、ＣＯ2等のガスを代表する質量数
（Ａｒ：３６又は４０、Ｈ2Ｏ：１７又は１８、ＣＯ2：
４４）に対するイオン強度を四重極質量分析計により測
定し、その信号強度比から不純物の濃度を計算する。図
４は、四重極質量分析計により質量数１〜５０の範囲を
測定したときに得られるスペクトルの一例である。この
スペクトルは、質量数を横軸、質量分析計の検出器（例
えば２次電子増倍管）の検出電流を縦軸にとったもので
ある。この例では、Ａｒの信号強度は９×１０
-6〔Ａ〕、Ｈ2Ｏの信号強度が４×１０-10〔Ａ〕であ
り、Ａｒの信号強度を１００％とすると、Ｈ2Ｏの濃度
は４４．４〔ｐｐｍ〕と計算される。
【０００４】実際には、図４に明らかなように、上記ス
ペクトルには広い意味での背景雑音に起因するベースラ
インが存在する。そこで、不純物成分の濃度を正確にモ
ニタするためには、上記背景雑音の影響を取り除くため
の補正が必要である。図４の例では、背景雑音の信号強
度は２×１０-11〔Ａ〕であり、この分を補正してＨ2Ｏ
の濃度を計算すると４２．２〔ｐｐｍ〕となる。すなわ
ち、先の結果とは５％程度差が生じる。更に、より微小
な信号の測定においては背景雑音の影響は一層大きくな
る。
ペクトルには広い意味での背景雑音に起因するベースラ
インが存在する。そこで、不純物成分の濃度を正確にモ
ニタするためには、上記背景雑音の影響を取り除くため
の補正が必要である。図４の例では、背景雑音の信号強
度は２×１０-11〔Ａ〕であり、この分を補正してＨ2Ｏ
の濃度を計算すると４２．２〔ｐｐｍ〕となる。すなわ
ち、先の結果とは５％程度差が生じる。更に、より微小
な信号の測定においては背景雑音の影響は一層大きくな
る。
【０００５】この背景雑音には、主として、信号検出系
（２次電子増倍管等）で発生する高周波性雑音と、測定
対象のプロセスガスの圧力に依存するベースラインの動
揺（オフセット）とがある。前者は信号検出系が同一で
あれば雑音レベルもほぼ同一であると看做すことができ
るが、後者は測定対象のプロセスガスの圧力に依存する
ため、通常、各測定毎に相違する。
（２次電子増倍管等）で発生する高周波性雑音と、測定
対象のプロセスガスの圧力に依存するベースラインの動
揺（オフセット）とがある。前者は信号検出系が同一で
あれば雑音レベルもほぼ同一であると看做すことができ
るが、後者は測定対象のプロセスガスの圧力に依存する
ため、通常、各測定毎に相違する。
【０００６】ところで、質量分析計において質量スペク
トルを得る際の最も一般的な方法は、目的とする質量数
を全て含む質量範囲（図４の例では１〜５０）を設定
し、その範囲内で連続的に（厳密には所定質量ステップ
毎に）質量走査を実行して検出信号を得るものである。
しかしながら、この方法では一回の質量走査に時間を要
する。プロセスガス監視装置では、急激な不純物成分の
濃度上昇を迅速に検知するために、できる限り一回の測
定時間を短縮し（好ましくは１０秒以下）、高い頻度で
繰り返し測定を行なうことが望ましい。このため、上述
のような測定方法は不適当であり、その代わりに、目的
とする主成分及び不純物成分に対する質量数近傍の狭い
質量範囲のみを断片的に測定する方法が採られている。
トルを得る際の最も一般的な方法は、目的とする質量数
を全て含む質量範囲（図４の例では１〜５０）を設定
し、その範囲内で連続的に（厳密には所定質量ステップ
毎に）質量走査を実行して検出信号を得るものである。
しかしながら、この方法では一回の質量走査に時間を要
する。プロセスガス監視装置では、急激な不純物成分の
濃度上昇を迅速に検知するために、できる限り一回の測
定時間を短縮し（好ましくは１０秒以下）、高い頻度で
繰り返し測定を行なうことが望ましい。このため、上述
のような測定方法は不適当であり、その代わりに、目的
とする主成分及び不純物成分に対する質量数近傍の狭い
質量範囲のみを断片的に測定する方法が採られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の背景雑音の信号
強度を正確に求めるには、図４に示すような連続的なス
ペクトルのベースラインに基づいて計算するのが好まし
いが、上記理由によりプロセスガス監視装置における質
量分析計ではプロセスガスの監視期間中には連続的なス
ペクトルが得られない。そこで従来の装置では、成膜等
のプロセスに先立って、そのプロセスガスに対する連続
的なスペクトルを一回だけ取得し、背景雑音の信号強度
を算出してメモリに記憶しておく。そしてプロセスガス
の監視期間中には、そのメモリに記憶した背景雑音の信
号強度を用いて、上述のように断片的に測定した各成分
に対応する信号強度を補正して不純物濃度を計算するよ
うにしている。
強度を正確に求めるには、図４に示すような連続的なス
ペクトルのベースラインに基づいて計算するのが好まし
いが、上記理由によりプロセスガス監視装置における質
量分析計ではプロセスガスの監視期間中には連続的なス
ペクトルが得られない。そこで従来の装置では、成膜等
のプロセスに先立って、そのプロセスガスに対する連続
的なスペクトルを一回だけ取得し、背景雑音の信号強度
を算出してメモリに記憶しておく。そしてプロセスガス
の監視期間中には、そのメモリに記憶した背景雑音の信
号強度を用いて、上述のように断片的に測定した各成分
に対応する信号強度を補正して不純物濃度を計算するよ
うにしている。
【０００８】ところが、監視期間中にプロセスガスの圧
力が変化すると、実際には背景雑音のレベルが変動して
いる恐れが高いにも拘らず、これが補正に反映されない
ため濃度の誤差が大きくなるという問題がある。これを
解決するには、プロセスガスの圧力が変化する度に背景
雑音を測定し直し、メモリの内容を更新する必要があ
る。この場合、背景雑音の測定に時間を要するため、本
来の目的である主成分及び不純物成分の測定の頻度が低
下し（つまり測定の時間間隔が長くなる）、不純物成分
の濃度の上昇の検知が遅延する恐れがある。
力が変化すると、実際には背景雑音のレベルが変動して
いる恐れが高いにも拘らず、これが補正に反映されない
ため濃度の誤差が大きくなるという問題がある。これを
解決するには、プロセスガスの圧力が変化する度に背景
雑音を測定し直し、メモリの内容を更新する必要があ
る。この場合、背景雑音の測定に時間を要するため、本
来の目的である主成分及び不純物成分の測定の頻度が低
下し（つまり測定の時間間隔が長くなる）、不純物成分
の濃度の上昇の検知が遅延する恐れがある。
【０００９】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、背景雑音をよ
り正確に把握し、不純物成分の濃度をより正確に得るこ
とができるプロセスガス監視装置を提供することにあ
る。
たものであり、その目的とするところは、背景雑音をよ
り正確に把握し、不純物成分の濃度をより正確に得るこ
とができるプロセスガス監視装置を提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明は、質量分析計を用いてプロセスガス
中の主成分及び不純物成分を測定し、不純物成分の濃度
を監視するプロセスガス監視装置において、 a)実際の監視に先立って、所定の質量範囲に亘ってプロ
セスガスを測定したスペクトルに基づき、ピークの影響
を受けない質量数を補正基準質量数として選定する質量
数選定手段と、 b)選定された補正基準質量数を記憶しておく記憶手段
と、 c)監視期間中、プロセスガス中の主成分及び不純物成分
に対する質量数近傍のみを測定したスペクトルに基づ
き、該主成分及び不純物成分の信号強度を求める第１の
演算手段と、 d)監視期間中、前記記憶手段に記憶してある補正基準質
量数の近傍を測定したスペクトルに基づき、背景雑音の
信号強度を算出する第２の演算手段と、 e)該背景雑音の信号強度を用いて前記主成分及び不純物
成分の信号強度を補正した上で、不純物成分の濃度を計
算する濃度演算手段と、 を備えることを特徴としている。
に成された本発明は、質量分析計を用いてプロセスガス
中の主成分及び不純物成分を測定し、不純物成分の濃度
を監視するプロセスガス監視装置において、 a)実際の監視に先立って、所定の質量範囲に亘ってプロ
セスガスを測定したスペクトルに基づき、ピークの影響
を受けない質量数を補正基準質量数として選定する質量
数選定手段と、 b)選定された補正基準質量数を記憶しておく記憶手段
と、 c)監視期間中、プロセスガス中の主成分及び不純物成分
に対する質量数近傍のみを測定したスペクトルに基づ
き、該主成分及び不純物成分の信号強度を求める第１の
演算手段と、 d)監視期間中、前記記憶手段に記憶してある補正基準質
量数の近傍を測定したスペクトルに基づき、背景雑音の
信号強度を算出する第２の演算手段と、 e)該背景雑音の信号強度を用いて前記主成分及び不純物
成分の信号強度を補正した上で、不純物成分の濃度を計
算する濃度演算手段と、 を備えることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】まずプロセスガスの監視の開始直
前に、監視対象である１乃至複数の不純物成分及び主成
分に対する質量数を全て含む広い範囲に亘って質量走査
を行ない、連続的なスペクトルを取得する。上記質量数
選定手段はこのスペクトルを調べ、主成分や不純物成分
のピーク影響を受けない（つまりピークのリーディング
やテイリングが重ならない）質量数を１乃至複数選定す
る。そして、この質量数を補正基準質量数として記憶手
段に記憶しておく。すなわち、補正基準質量数は、その
プロセスガスに含まれるいずれの成分によっても信号強
度が影響を受けない質量数である。
前に、監視対象である１乃至複数の不純物成分及び主成
分に対する質量数を全て含む広い範囲に亘って質量走査
を行ない、連続的なスペクトルを取得する。上記質量数
選定手段はこのスペクトルを調べ、主成分や不純物成分
のピーク影響を受けない（つまりピークのリーディング
やテイリングが重ならない）質量数を１乃至複数選定す
る。そして、この質量数を補正基準質量数として記憶手
段に記憶しておく。すなわち、補正基準質量数は、その
プロセスガスに含まれるいずれの成分によっても信号強
度が影響を受けない質量数である。
【００１２】例えば、半導体製造のためのプロセスの開
始に伴いプロセスガスの監視が開始されると、プロセス
ガス中の主成分及び不純物成分に対する質量数近傍、及
び記憶手段に記憶されている補正基準質量数近傍のみの
狭い範囲の質量走査を断片的に行ない、それぞれスペク
トルを取得する。第１の演算手段は、主成分及び不純物
成分に対するスペクトルより、その各成分の信号強度を
算出する。更に第２の演算手段は、補正基準質量数近傍
のスペクトルより背景雑音の信号強度を算出する。濃度
演算手段は、上記背景雑音の信号強度を用いて各成分の
信号強度の値を補正し、この補正された値を基に不純物
成分の濃度を計算する。
始に伴いプロセスガスの監視が開始されると、プロセス
ガス中の主成分及び不純物成分に対する質量数近傍、及
び記憶手段に記憶されている補正基準質量数近傍のみの
狭い範囲の質量走査を断片的に行ない、それぞれスペク
トルを取得する。第１の演算手段は、主成分及び不純物
成分に対するスペクトルより、その各成分の信号強度を
算出する。更に第２の演算手段は、補正基準質量数近傍
のスペクトルより背景雑音の信号強度を算出する。濃度
演算手段は、上記背景雑音の信号強度を用いて各成分の
信号強度の値を補正し、この補正された値を基に不純物
成分の濃度を計算する。
【００１３】なお、複数の補正基準質量数を用いる場合
に、第２の演算手段は、各補正基準質量数に対する複数
の背景雑音の信号強度の平均を計算する、又は最小値を
探索する等の処理を行なうことにより、唯一の背景雑音
の信号強度を得る構成とすることができる。
に、第２の演算手段は、各補正基準質量数に対する複数
の背景雑音の信号強度の平均を計算する、又は最小値を
探索する等の処理を行なうことにより、唯一の背景雑音
の信号強度を得る構成とすることができる。
【００１４】
【発明の効果】本発明のプロセスガス監視装置によれ
ば、監視期間中にプロセスガスの圧力が変動しそれに伴
い背景雑音のレベルが変化しても、目的の不純物成分の
濃度を正確に計算することができる。従って、例えば不
純物成分の濃度が所定値を越えた場合に異常報知を行な
うに際し、正確な報知を行なうことができる。また、監
視期間中には、時間を要する広い質量範囲のスペクトル
を取得する必要がないので、目的とする主成分や不純物
成分の測定を高い頻度で繰り返すことができる。このた
め、プロセスガス中の不純物成分の濃度が急激に変化し
た場合でも、遅滞なくその変化を検知することができ
る。
ば、監視期間中にプロセスガスの圧力が変動しそれに伴
い背景雑音のレベルが変化しても、目的の不純物成分の
濃度を正確に計算することができる。従って、例えば不
純物成分の濃度が所定値を越えた場合に異常報知を行な
うに際し、正確な報知を行なうことができる。また、監
視期間中には、時間を要する広い質量範囲のスペクトル
を取得する必要がないので、目的とする主成分や不純物
成分の測定を高い頻度で繰り返すことができる。このた
め、プロセスガス中の不純物成分の濃度が急激に変化し
た場合でも、遅滞なくその変化を検知することができ
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の一実施例であるプロセスガス
監視装置を図面を参照して説明する。図１は、本実施例
によるプロセスガス監視装置を利用したプロセスガス監
視システムの全体構成図、図２はこのプロセスガス監視
装置の機能的な構成図、図３はこのプロセスガス監視装
置における処理手順を示すフローチャートである。
監視装置を図面を参照して説明する。図１は、本実施例
によるプロセスガス監視装置を利用したプロセスガス監
視システムの全体構成図、図２はこのプロセスガス監視
装置の機能的な構成図、図３はこのプロセスガス監視装
置における処理手順を示すフローチャートである。
【００１６】図１に示すように、本実施例のプロセスガ
ス監視装置を構成する質量分析計２０はスパッタリング
装置１０に付設され、該スパッタリング装置１０の反応
室１１内に導入されたプロセスガスの一部が質量分析計
２０に送られる。質量分析計２０にて測定されたデータ
はパーソナルコンピュータ等により構成されるデータ処
理部３０に送られ、後述のようなデータ処理が実行され
る。このデータ処理の結果、プロセスガス中の不純物濃
度が所定値を越えたと判定されると、異常検知信号がス
パッタリング装置１０に送られる。
ス監視装置を構成する質量分析計２０はスパッタリング
装置１０に付設され、該スパッタリング装置１０の反応
室１１内に導入されたプロセスガスの一部が質量分析計
２０に送られる。質量分析計２０にて測定されたデータ
はパーソナルコンピュータ等により構成されるデータ処
理部３０に送られ、後述のようなデータ処理が実行され
る。このデータ処理の結果、プロセスガス中の不純物濃
度が所定値を越えたと判定されると、異常検知信号がス
パッタリング装置１０に送られる。
【００１７】質量分析計２０は、図２に示すように、イ
オン化室２１、四重極フィルタ２２、検出器２３、Ａ／
Ｄ変換部２４、制御部２５、電圧制御部２６等から構成
されている。制御部２５は所定の質量分析を行なうため
に上記各部の動作を制御するものであって、電圧制御部
２６は指定された質量数を有するイオンが通過するよう
に四重極フィルタ２２の各ロッド電極に電圧を印加す
る。イオン化室２１に導入されたプロセスガス中の各気
体分子は、例えば電子衝撃法等によりイオン化される。
発生した各種イオンは四重極フィルタ２２の中央の空間
に送り込まれ、四重極フィルタ２２の印加電圧に応じた
特定の質量数を有するイオンのみが該四重極フィルタ２
２を通り抜けて検出器２３に到達する。検出器２３では
到達したイオン数に応じたイオン電流が検出され、その
電流値がデジタル信号に変換されてデータ処理部３０へ
と送出される。
オン化室２１、四重極フィルタ２２、検出器２３、Ａ／
Ｄ変換部２４、制御部２５、電圧制御部２６等から構成
されている。制御部２５は所定の質量分析を行なうため
に上記各部の動作を制御するものであって、電圧制御部
２６は指定された質量数を有するイオンが通過するよう
に四重極フィルタ２２の各ロッド電極に電圧を印加す
る。イオン化室２１に導入されたプロセスガス中の各気
体分子は、例えば電子衝撃法等によりイオン化される。
発生した各種イオンは四重極フィルタ２２の中央の空間
に送り込まれ、四重極フィルタ２２の印加電圧に応じた
特定の質量数を有するイオンのみが該四重極フィルタ２
２を通り抜けて検出器２３に到達する。検出器２３では
到達したイオン数に応じたイオン電流が検出され、その
電流値がデジタル信号に変換されてデータ処理部３０へ
と送出される。
【００１８】データ処理部３０は、機能的に、スペクト
ル作成部３１、質量数選定部３２、メモリ３３、質量範
囲設定部３４、信号強度演算部３５、濃度演算部３６、
濃度判定部３７等を含んでいる。以下、このデータ処理
部３０の動作を中心に、本実施例によるプロセスガス監
視装置の動作を図３のフローチャートに沿って説明す
る。なお、本実施例では、プロセスガスの主成分をＡｒ
（質量数＝４０）、監視対象の不純物成分をＨ2Ｏ（質
量数＝１８）及びＣＯ2（質量数＝４４）の２種類とす
るが、本発明がこれに限定されないことは当然である。
ル作成部３１、質量数選定部３２、メモリ３３、質量範
囲設定部３４、信号強度演算部３５、濃度演算部３６、
濃度判定部３７等を含んでいる。以下、このデータ処理
部３０の動作を中心に、本実施例によるプロセスガス監
視装置の動作を図３のフローチャートに沿って説明す
る。なお、本実施例では、プロセスガスの主成分をＡｒ
（質量数＝４０）、監視対象の不純物成分をＨ2Ｏ（質
量数＝１８）及びＣＯ2（質量数＝４４）の２種類とす
るが、本発明がこれに限定されないことは当然である。
【００１９】まず、プロセスガスの監視の開始に先立っ
て、質量範囲設定部３４は全ての測定対象成分（この例
ではＡｒ、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2）の質量数を含む所定の質量
範囲（ここでは１〜５０）を電圧制御部２６に指定す
る。電圧制御部２６は、この範囲の質量走査を行なうべ
く四重極フィルタ２２に電圧を印加する。この質量走査
によって異なる質量数を有するイオンが順次検出器２３
に到達するから、スペクトル作成部３１はこのとき得ら
れる測定データに基づいてスペクトルを作成する。これ
により、図４に示すようなスペクトルが作成される（ス
テップＳ１）。
て、質量範囲設定部３４は全ての測定対象成分（この例
ではＡｒ、Ｈ2Ｏ及びＣＯ2）の質量数を含む所定の質量
範囲（ここでは１〜５０）を電圧制御部２６に指定す
る。電圧制御部２６は、この範囲の質量走査を行なうべ
く四重極フィルタ２２に電圧を印加する。この質量走査
によって異なる質量数を有するイオンが順次検出器２３
に到達するから、スペクトル作成部３１はこのとき得ら
れる測定データに基づいてスペクトルを作成する。これ
により、図４に示すようなスペクトルが作成される（ス
テップＳ１）。
【００２０】質量数選定部３２は所定のアルゴリズムに
従い、このスペクトルにおいてピークの影響を受けない
適宜の質量数を補正基準質量数として選定する（ステッ
プＳ２）。具体的には、例えば、スペクトル曲線の中で
全てのピークを抽出し、隣接する二個のピーク間の質量
数の差が最も大きいピークの組を探す。そして、その二
個のピークの中間点の質量数を補正基準質量数とするこ
とができる。図４に示す例では、このような処理により
ｍ１（質量数＝１０）が補正基準質量数として選定され
る。決定された補正基準質量数はメモリ３３に記憶され
る（ステップＳ３）。
従い、このスペクトルにおいてピークの影響を受けない
適宜の質量数を補正基準質量数として選定する（ステッ
プＳ２）。具体的には、例えば、スペクトル曲線の中で
全てのピークを抽出し、隣接する二個のピーク間の質量
数の差が最も大きいピークの組を探す。そして、その二
個のピークの中間点の質量数を補正基準質量数とするこ
とができる。図４に示す例では、このような処理により
ｍ１（質量数＝１０）が補正基準質量数として選定され
る。決定された補正基準質量数はメモリ３３に記憶され
る（ステップＳ３）。
【００２１】スパッタリング装置１０の反応室１１内に
てスパッタリングが開始され、これに伴いプロセスガス
の監視動作が開始されると（ステップＳ４）、質量範囲
設定部３４は、測定対象成分の質量数（この例では１
８、４０及び４４）を中心とし、その前後に所定の質量
幅を設定した狭い質量範囲を電圧制御部２６に指示す
る。例えば質量幅が０．５であるとすると、Ｈ2Ｏ、Ａ
ｒ及びＣＯ2に対してそれぞれ１７．５〜１８．５、３
９．５〜４０．５及び４３．５〜４４．５の質量範囲を
指示する。電圧制御部２６は、この三つの不連続な範囲
の質量走査をそれぞれ行なうべく四重極フィルタ２２に
電圧を印加する。そして、スペクトル作成部３１はこの
とき得られる測定データに基づいてスペクトルを作成す
る。例えばＨ2Ｏに対しては、図５に示すようなスペク
トルが作成される（ステップＳ５）。信号強度演算部３
５は、各測定対象成分毎に得られる上記スペクトルに対
しピーク検出やピーク面積の計算等の処理を実行し、各
成分の信号強度Ｉｓ（Ａｒ）、Ｉｓ（Ｈ2Ｏ）及びＩｓ
（ＣＯ2）をそれぞれ算出する（ステップＳ６）。
てスパッタリングが開始され、これに伴いプロセスガス
の監視動作が開始されると（ステップＳ４）、質量範囲
設定部３４は、測定対象成分の質量数（この例では１
８、４０及び４４）を中心とし、その前後に所定の質量
幅を設定した狭い質量範囲を電圧制御部２６に指示す
る。例えば質量幅が０．５であるとすると、Ｈ2Ｏ、Ａ
ｒ及びＣＯ2に対してそれぞれ１７．５〜１８．５、３
９．５〜４０．５及び４３．５〜４４．５の質量範囲を
指示する。電圧制御部２６は、この三つの不連続な範囲
の質量走査をそれぞれ行なうべく四重極フィルタ２２に
電圧を印加する。そして、スペクトル作成部３１はこの
とき得られる測定データに基づいてスペクトルを作成す
る。例えばＨ2Ｏに対しては、図５に示すようなスペク
トルが作成される（ステップＳ５）。信号強度演算部３
５は、各測定対象成分毎に得られる上記スペクトルに対
しピーク検出やピーク面積の計算等の処理を実行し、各
成分の信号強度Ｉｓ（Ａｒ）、Ｉｓ（Ｈ2Ｏ）及びＩｓ
（ＣＯ2）をそれぞれ算出する（ステップＳ６）。
【００２２】また、質量範囲設定部３４は、測定対象成
分の測定に引き続いて、メモリ３３に記憶されている補
正基準質量数を中心とし、その前後に上記質量幅を設定
した質量範囲（この例では９．５〜１０．５）を指示す
る。電圧制御部２６は、この範囲の質量走査を行なうべ
く四重極フィルタ２２に電圧を印加する。そして、スペ
クトル作成部３１はこのとき得られる測定データに基づ
いてスペクトルを作成する（ステップＳ７）。これによ
り、図６に示すようなスペクトルが作成される。上記質
量範囲内にはプロセスガス中の成分によるピークは発生
しないので、そのスペクトル曲線のレベルはほぼ背景雑
音によるものと看做すことができる。そこで、信号強度
演算部３５は、例えばこの質量範囲内の信号強度の平均
化処理を行なって、背景雑音の信号強度Ｉｎを算出する
（ステップＳ８）。
分の測定に引き続いて、メモリ３３に記憶されている補
正基準質量数を中心とし、その前後に上記質量幅を設定
した質量範囲（この例では９．５〜１０．５）を指示す
る。電圧制御部２６は、この範囲の質量走査を行なうべ
く四重極フィルタ２２に電圧を印加する。そして、スペ
クトル作成部３１はこのとき得られる測定データに基づ
いてスペクトルを作成する（ステップＳ７）。これによ
り、図６に示すようなスペクトルが作成される。上記質
量範囲内にはプロセスガス中の成分によるピークは発生
しないので、そのスペクトル曲線のレベルはほぼ背景雑
音によるものと看做すことができる。そこで、信号強度
演算部３５は、例えばこの質量範囲内の信号強度の平均
化処理を行なって、背景雑音の信号強度Ｉｎを算出する
（ステップＳ８）。
【００２３】次いで、濃度演算部３６は、上述のように
算出した各成分に対する信号強度Ｉｓ（Ａｒ）、Ｉｓ
（Ｈ2Ｏ）、Ｉｓ（ＣＯ2）及び背景雑音の信号強度Ｉｎ
を用いて、主成分に対する不純物成分の濃度を計算する
（ステップＳ９）。例えば、Ｈ2Ｏの濃度Ｐは、 Ｐ＝｛Ｉｓ（Ｈ2Ｏ）−Ｉｎ｝／｛Ｉｓ（Ａｒ）−Ｉｎ｝ …(1) により得ることができる。すなわち、測定対象成分の測
定とほぼ同時刻に測定された背景雑音により主成分及び
不純物成分の信号強度が補正され、この補正後の値に基
づいて濃度が算出される。
算出した各成分に対する信号強度Ｉｓ（Ａｒ）、Ｉｓ
（Ｈ2Ｏ）、Ｉｓ（ＣＯ2）及び背景雑音の信号強度Ｉｎ
を用いて、主成分に対する不純物成分の濃度を計算する
（ステップＳ９）。例えば、Ｈ2Ｏの濃度Ｐは、 Ｐ＝｛Ｉｓ（Ｈ2Ｏ）−Ｉｎ｝／｛Ｉｓ（Ａｒ）−Ｉｎ｝ …(1) により得ることができる。すなわち、測定対象成分の測
定とほぼ同時刻に測定された背景雑音により主成分及び
不純物成分の信号強度が補正され、この補正後の値に基
づいて濃度が算出される。
【００２４】濃度判定部３７は、上記(1)式等により算
出されたＨ2Ｏ及びＣＯ2の濃度をそれぞれ予め定められ
た所定値と比較し（ステップＳ１０）、その濃度が所定
値を越えている場合に異常検知信号を出力する（ステッ
プＳ１１）。以上の処理により、一回の測定動作を終了
し、引き続いてステップＳ５に戻り次の測定を開始す
る。プロセスガスの監視期間中、上記ステップＳ５〜Ｓ
１１の処理を繰り返すことにより、時々刻々と変化する
プロセスガスの不純物成分の濃度を高い頻度で測定する
ことができる。
出されたＨ2Ｏ及びＣＯ2の濃度をそれぞれ予め定められ
た所定値と比較し（ステップＳ１０）、その濃度が所定
値を越えている場合に異常検知信号を出力する（ステッ
プＳ１１）。以上の処理により、一回の測定動作を終了
し、引き続いてステップＳ５に戻り次の測定を開始す
る。プロセスガスの監視期間中、上記ステップＳ５〜Ｓ
１１の処理を繰り返すことにより、時々刻々と変化する
プロセスガスの不純物成分の濃度を高い頻度で測定する
ことができる。
【００２５】なお、実際には、質量分析計２０での測定
とデータ処理部３０でのデータ処理とは同時に並行して
行なうことができる。すなわち、スペクトル作成部３１
にデータ蓄積メモリを設け、質量走査の期間中に測定デ
ータを該メモリに蓄積している間に、同時にその前の期
間中に蓄積しておいたデータの処理を行なって不純物濃
度を判定することができる。
とデータ処理部３０でのデータ処理とは同時に並行して
行なうことができる。すなわち、スペクトル作成部３１
にデータ蓄積メモリを設け、質量走査の期間中に測定デ
ータを該メモリに蓄積している間に、同時にその前の期
間中に蓄積しておいたデータの処理を行なって不純物濃
度を判定することができる。
【００２６】また、上記実施例では、補正用基準質量数
を一個のみ選定していたが、これを複数選定するように
してもよい。例えば図４の例において二個の補正用基準
質量数を選定する場合、ｍ１（質量数＝１０）及びｍ２
（質量数＝５０）が選定される。この場合、上記ステッ
プＳ８にて背景雑音の信号強度Ｉｎを算出する際に、ｍ
１及びｍ２のそれぞれの信号強度を計算した後、その二
個の信号強度の平均をとる、或いは、小さいほう又は大
きいほうを選択する等の方法により唯一の信号強度Ｉｎ
を得ることができる。このようにすれば、上記実施例よ
りも測定時間が若干長くなるものの、背景雑音の算出の
精度が向上するという利点がある。
を一個のみ選定していたが、これを複数選定するように
してもよい。例えば図４の例において二個の補正用基準
質量数を選定する場合、ｍ１（質量数＝１０）及びｍ２
（質量数＝５０）が選定される。この場合、上記ステッ
プＳ８にて背景雑音の信号強度Ｉｎを算出する際に、ｍ
１及びｍ２のそれぞれの信号強度を計算した後、その二
個の信号強度の平均をとる、或いは、小さいほう又は大
きいほうを選択する等の方法により唯一の信号強度Ｉｎ
を得ることができる。このようにすれば、上記実施例よ
りも測定時間が若干長くなるものの、背景雑音の算出の
精度が向上するという利点がある。
【００２７】また、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。
【図１】 本発明の一実施例であるプロセスガス監視装
置を利用したプロセスガス監視システムの全体構成図。
置を利用したプロセスガス監視システムの全体構成図。
【図２】 本実施例のプロセスガス監視装置の機能的な
構成図。
構成図。
【図３】 本実施例ののプロセスガス監視装置における
処理手順を示すフローチャート。
処理手順を示すフローチャート。
【図４】 全ての測定対象成分を含む質量走査を行なっ
たときに得られるスペクトルの一例を示す図。
たときに得られるスペクトルの一例を示す図。
【図５】 特定の測定対象成分のみを測定したときに得
られるスペクトルの一例を示す図。
られるスペクトルの一例を示す図。
【図６】 補正基準質量数近傍の範囲を測定したときに
得られるスペクトルの一例を示す図。
得られるスペクトルの一例を示す図。
２０…質量分析計 ２１…イオン化室 ２２…四重極フィル
タ ２３…検出器 ２４…Ａ／Ｄ変換部 ２５…制御部 ２６…電圧制御部 ３０…データ処理部 ３１…スペクトル作成部 ３２…質量数選定部 ３３…メモリ ３４…質量範囲設定
部 ３５…信号強度演算部 ３６…濃度演算部 ３７…濃度判定部
タ ２３…検出器 ２４…Ａ／Ｄ変換部 ２５…制御部 ２６…電圧制御部 ３０…データ処理部 ３１…スペクトル作成部 ３２…質量数選定部 ３３…メモリ ３４…質量範囲設定
部 ３５…信号強度演算部 ３６…濃度演算部 ３７…濃度判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/62 - 27/70 H01J 49/00 - 49/48
Claims (1)
- 【請求項１】 質量分析計を用いてプロセスガス中の主
成分及び不純物成分を測定し、不純物成分の濃度を監視
するプロセスガス監視装置において、 a)実際の監視に先立って、所定の質量範囲に亘ってプロ
セスガスを測定したスペクトルに基づき、ピークの影響
を受けない質量数を補正基準質量数として選定する質量
数選定手段と、 b)選定された補正基準質量数を記憶しておく記憶手段
と、 c)監視期間中、プロセスガス中の主成分及び不純物成分
に対する質量数近傍のみを測定したスペクトルに基づ
き、該主成分及び不純物成分の信号強度を求める第１の
演算手段と、 d)監視期間中、前記記憶手段に記憶してある補正基準質
量数の近傍を測定したスペクトルに基づき、背景雑音の
信号強度を算出する第２の演算手段と、 e)該背景雑音の信号強度を用いて前記主成分及び不純物
成分の信号強度を補正した上で、不純物成分の濃度を計
算する濃度演算手段と、 を備えることを特徴とするプロセスガス監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34376097A JP3317221B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プロセスガス監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34376097A JP3317221B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プロセスガス監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11162400A JPH11162400A (ja) | 1999-06-18 |
| JP3317221B2 true JP3317221B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=18364033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34376097A Expired - Fee Related JP3317221B2 (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | プロセスガス監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3317221B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4865532B2 (ja) * | 2006-12-22 | 2012-02-01 | 株式会社アルバック | 質量分析ユニット、及び質量分析ユニットの使用方法 |
| US9548193B2 (en) | 2008-05-26 | 2017-01-17 | Shimadzu Corporation | Quadrupole mass spectrometer with quadrupole mass filter as a mass separator |
| US8410436B2 (en) | 2008-05-26 | 2013-04-02 | Shimadzu Corporation | Quadrupole mass spectrometer |
| JP5012965B2 (ja) * | 2010-06-22 | 2012-08-29 | 株式会社島津製作所 | 四重極型質量分析装置 |
| JP6665933B2 (ja) * | 2016-06-28 | 2020-03-13 | 株式会社島津製作所 | 分析装置 |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP34376097A patent/JP3317221B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11162400A (ja) | 1999-06-18 |
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