JP4919860B2 - ガス分析装置及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料を吸着させた基板の温度を上昇させ、試料から脱離する気体分子を検出する昇温脱離ガス分析装置、並びに酸化珪素の膜を含む基板を基板処理する基板処理装置に関する。

昇温脱離ガス分析法は、試料の温度を上昇させたときに脱離する気体分子を検出し、気体分子の数を試料の温度の関数として求める分析方法である。例えば、試料である薄膜が基板であるＳｉウェハに吸着されている場合、薄膜とＳｉウェハとの結合エネルギを知るために昇温脱離ガス分析法が用いられる。

図１２は、従来の昇温脱離ガス分析装置を示す。試料ｍを吸着させた基板Ｗは、測定チャンバ５１内の載置台５１ａに載せられる。載置台５１ａ上の基板Ｗはランプなどの加熱源を用いて加熱される。試料ｍを吸着させた基板Ｗの温度が上昇することで、気体分子が試料ｍから脱離する。脱離する気体分子は、四重極質量分析計などの質量分析計５２で分析される。質量分析計５２は、真空中において気体分子の数を計測する機器である（例えば特許文献１参照）。

試料ｍを吸着させた基板Ｗの温度と、試料ｍから発生する気体分子の数との関係を求めると、試料ｍと基板Ｗとの結合エネルギが何度のときに切れるかがわかる。例えば、ＳｉウェハとＳｉウェハ上に堆積する薄膜との結合エネルギが何度で切れて、薄膜が気体分子となってＳｉウェハから脱離するかがわかる。
特開２００５−８３８８７号公報

従来のガス分析装置にあっては、試料ｍの温度は載置台５１ａに埋め込まれた熱電対５３で間接的に測定されていた。しかし、質量分析計５２で気体分子を検出するためには、分析対象となる気体分子以外を検出しないように測定チャンバ５１内を高真空にする必要がある。高真空下では載置台５１ａと基板Ｗとの間は熱伝達しにくいので、基板Ｗを昇温させながら動的な計測をする場合、載置台５１ａの温度と基板Ｗの温度とは同一にはならない。しかも、載置台５１ａと基板Ｗとの熱容量が異なる場合は、基板Ｗの温度変化が載置台５１ａの温度変化に追随しない。このため、昇温速度を複数回変えて計測するような場合は、熱電対５３の指示値と試料の温度とは全く異なった振る舞いをする。

つまり、試料ｍの温度が重要なパラメータであるのにもかかわらず、従来のガス分析装置においては、試料ｍの温度ではなく、載置台５１ａの温度を測定していた。高真空下の分析になるので、載置台５１ａと基板Ｗとの間の熱伝達は悪く、載置台５１ａの温度がそのまま試料ｍの温度にはならない。その結果、得られるデータの安定性や再現性が悪くなる。

そこで、本発明は、試料の温度を正確に測定することができるガス分析装置を提供することを目的とする。

ところで、基板Ｗに成膜された酸化珪素の膜をエッチングする装置として、プラズマを使用せずに酸化珪素の膜を反応性ガスにさらして除去するエッチング装置が知られている。図１３に示されるように、このエッチング装置においては、酸化珪素の膜を、ハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスと化学反応させるＣＯＲ(Chemical Oxide Removal)処理装置５６と、反応生成物を加熱して気化させ、Ｓｉウェハから除去するＰＨＴ(Post Heat Treatment)処理装置５７と、を備える。ハロゲン元素を含むガスは、例えばフッ化水素ガス（ＨＦ）であり、塩基性ガスは、例えばアンモニアガス（ＮＨ_３）である。フッ化水素ガス（ＨＦ）及びアンモニアガス（ＮＨ_３）を酸化珪素（ＳｉＯ_２）と反応させると、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）が生成される。ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理において、反応生成物を吸着させたＳｉウェハを加熱すると、反応生成物が基板Ｗから昇華し、結果的に酸化珪素の膜がエッチングされる。

従来のエッチング装置においては、反応生成物が昇華し終わったかどうか、すなわちエンドポイントは、ＰＨＴ処理を行う時間から経験的に定められていた。しかし、ＰＨＴ処理を行う時間のみからエンドポイントを認識するのでは、膜の状態を検出している訳ではないので、エンドポイントを正確に認識しているということができない。

そこで、本発明の他の目的は、酸化珪素の膜を除去するエッチング装置において、膜の状態を検出してエンドポイントを正確に認識することができるエッチング装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、試料を吸着させた基板が載せられる載置部を有する測定容器と、前記測定容器内を減圧する減圧手段と、前記載置部上の試料を吸着させた基板を加熱する加熱手段と、前記測定容器内に挿入され、温度が上昇することによって脱離する試料の気体分子を検出する質量分析計と、試料を吸着させた基板の光学的厚さを検出する干渉計を利用して、試料を吸着させた基板の温度を計測する温度計測システムと、を備えるガス分析装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス分析装置において、前記基板はＳｉウェハであり、前記試料はＳｉウェハ上に形成された膜であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガス分析装置において、前記質量分析計は、四重極質量分析計であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のガス分析装置において、前記干渉計は、干渉性の低い性質の光源を利用した低コヒーレンス干渉計であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のガス分析装置において、前記測定容器には、前記測定容器の外側と前記測定容器の内側との間で光を透過させる窓が設けられ、前記干渉計は、前記窓を通して試料を吸着させた基板に光を照射することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、酸化珪素の膜を含む基板を、ハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスにさらし、酸化珪素の膜とハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスとを化学反応させて、酸化珪素の膜を反応生成物に変質させる化学反応処理装置と、反応生成物を加熱して気化させ、基板から除去する熱処理装置と、を備える基板処理装置において、前記熱処理装置は、反応生成物を含む基板が載せられる載置部を有する処理容器と、前記処理容器内を減圧する減圧手段と、前記載置部上の前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理容器内に挿入され、温度が上昇することによって脱離する反応生成物の気体分子を検出する質量分析計と、前記基板の光学的厚さを検出する干渉計を利用して、前記基板の温度を計測する温度計測システムと、を備えることを特徴とする基板処理装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の基板処理装置において、前記質量分析計と前記温度計測システムの検出・計測結果に基づいて前記熱処理装置の熱処理の終点を検出することを特徴とする。

試料の温度は基板の温度と同じである。干渉計を利用して、試料を吸着させた基板の温度を計測することで、試料の正確な温度を知ることができる。その結果、昇温速度やピーク温度を正確に求めることが可能になり、正しい解析が可能になる。

また、反応生成物の温度を正確に計測しながら、昇華する反応生成物を検出することで、ＰＨＴ処理のエンドポイントを正確に認識することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るガス分析装置を説明する。図１は、ガス分析装置の全体の概略構成図を示す。図１において、符号Ｗは、試料としての薄膜ｍを吸着させた基板としてのＳｉウェハＷである。ＳｉウェハＷは、測定チャンバ１内の載置台１ａ上に載せられる。

測定チャンバ１の底部には、排気口１ｂが設けられる。排気口１ｂには排気管２を介して減圧手段である真空ポンプ３が接続される。測定チャンバ１中の気体は真空ポンプ３によって排気される。測定チャンバ１内の圧力は、例えば１０^-3Ｐａ程度の高真空に保たれる。

測定チャンバ１は、図示しない真空引き可能なロードロックチャンバに接続される。測定チャンバ１とロードロックチャンバとの間にはゲートバルブが設けられる。ＳｉウェハＷは、ロードロックチャンバを経由して測定チャンバ１の載置台１ａに移載される。

載置台１ａ上のＳｉウェハＷは、加熱手段であるハロゲンランプから照射される赤外線によって加熱される。図２は、加熱機構の一例の概略図を示す。ハロゲンランプ４は内面がミラーになったラグビーボール型の集光器５内に置かれる。集光器５は二つの焦点を持っており、ハロゲンランプ４は一方の焦点に配置される。集光器５の長軸方向に透明な石英柱６が挿入されており、石英柱６の端がもう一方の焦点に配置される。ハロゲンランプ４から出た赤外線は集光して石英柱６に入る。石英柱６に入光した赤外線は、石英柱６の中を全反射しながら、石英柱６のもう一方の端に向かって進む。これにより、赤外線は真空外にある集光器５から真空の測定チャンバ１内へ導入される。石英柱６内を進んだ光は、石英柱６の上部に設置された載置台１ａに導かれる。この載置台１ａも透明な石英製である。赤外線は載置台１ａを通過し、載置台１ａ上に置かれたＳｉウェハＷに照射される。載置台１ａ上のＳｉウェハＷは赤外線を吸収することで、温度上昇する。なお、ハロゲンランプ４を測定チャンバ１内に配置し、ハロゲンランプ４から直接的にＳｉウェハＷに赤外線を照射してもよい。

図１に示されるように、測定チャンバ１内に質量分析計８が挿入される。図３は、質量分析計８の原理図を示す。質量分析計８は、２種類以上の気体が混合された状態において、それぞれの気体が示す分圧を測定する。質量分析計８はイオン源８ａ、分析部８ｂおよび検出部８ｃの３つの要素から構成される。気体分子をイオン源８ａでイオン化し、生成されたイオンを検出部８ｃで捕集する。分析部８ｂは、電場や磁場を用いて特定の質量電荷比（m/q)を持つイオンのみを通過させる。例えば窒素分子の質量（分子量）は２８であり、一酸化炭素分子の質量（分子量）も２８である。質量分析計８では質量を分離するだけであるから、窒素分子と一酸化炭素分子を区別することはできない。しかし、発生する気体分子はあらかじめわかっているので、質量から気体分子を特定することができる。

分析部８ｂの形式には、四重極型が用いられる。図４に示されるように、四重極型の分析部は４本の電極である。電極には、Ｕという直流電圧と±Ｖcos(wt)という交流が併せて印加される。図４では左側がイオン源８ａであり、電極に囲まれた空間を通り抜けたイオンを右側の検出部８ｃで捕集する。分析部８ｂの形式には、四重極型の他に、磁場偏向型、オメガトロンを使用してもよい。

図１に示されるように、測定チャンバ１の上部には、測定チャンバ１の外側から測定チャンバ１の内側のＳｉウェハＷを視ることができる窓１ｃが設けられる。窓１ｃには、ＳｉウェハＷの光路長（光学的厚さ）を検出する低コヒーレンス干渉計を利用して、ＳｉウェハＷの温度を計測する温度計測システム１１，１６が設けられる。

図５は、光干渉計を用いた温度計測システムの原理図を示す。この図５においては、Ｓｉウェハの位置とフォトダイオード（ＰＤ）の位置が逆さまに示されている。光源１２には、干渉性の低い性質のＳＬＤ(Super Luminescent Diode)が用いられる。ＳＬＤ以外に、ハロゲンランプ、自然光、ＬＥＤ、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源、ＳＣ（Super Continuum）光源が用いられてもよい。光源１２からの光はハーフミラー１３に照射される。ハーフミラー１３は、光源１２からの光を参照ミラー１４へ照射する参照光と、ＳｉウェハＷへ照射する測定光とに分ける。ハーフミラー１３の替わりに光ファイバカプラ１５（図６参照）を用いてもよい。

参照ミラー１４は、参照光の光路長を変化させることができるように、参照光の方向に移動できる。参照ミラー１４はステッピングモータなどのモータによって移動される。参照ミラー１４の移動量・移動速度は、モータ制御装置によって制御される。参照ミラーの移動量は、レーザ干渉計などで計測される。レーザ干渉計が計測した参照ミラーの移動量のデータは、パソコンなどの温度制御部１６（図１参照）に送られる。

温度測定を行う際、参照ミラー１４を移動させると、ＳｉウェハＷの表面の反射光と参照ミラー１４の反射光の光路長が一致したときに、強い干渉が生じる。受光器であるフォトダイオード１７（photodiode）は、この光の干渉を計測し、干渉のデータを温度制御部１６に送る。さらに参照ミラー１４を移動させると、ＳｉウェハＷの裏面の反射光と参照ミラー１４の反射光の光路長が一致したときにも、強い干渉が生じる。

図６は、参照ミラー１４の移動距離と光の干渉の強さとの関係を示す。ＳｉウェハＷの表面側と裏面側で二回強い干渉が生ずるのがわかる。一回目の干渉が生じてから二回目の干渉が生じるまでの参照ミラー１４の移動距離（この例では２．８ｍｍ）がＳｉウェハＷの光路長（光学的厚さ）である。

図７のグラフに示されるように、温度とＳｉウェハＷの屈折率、温度とＳｉウェハＷの膨張率とは比例関係にある。光路長＝厚さ×屈折率で表されるので、温度と光路長とも比例関係にある。ＳｉウェハＷの場合、光路長は約０．２μｍ／℃の割合で変化する。温度変化が生ずると、光路長が変化するので、図６に示される干渉波形のピーク位置がずれる。干渉波形のピーク位置のずれ量を計測することで、ＳｉウェハＷの温度を知ることができる。

なお、薄膜ｍはＳｉウェハＷに吸着されるので、薄膜ｍの温度はＳｉウェハＷの温度と同じである。ＳｉウェハＷの温度を計測することで、薄膜ｍの温度を計測することができる。ただし、薄膜ｍの光路長を計測することも可能であるから、薄膜ｍの光路長から薄膜ｍの温度を測定してもよい。

以下に上記ガス分析装置を用いたガス分析方法について説明する。まず、ＳｉウェハＷをロードロックチャンバの搬送アームに載せた後、ロードロックチャンバを排気して、ロードロックチャンバの圧力を高真空にする。この状態でロードロックチャンバと測定チャンバ１との間に設けられたゲートバルブを開け、搬送アームを移動させてＳｉウェハＷを測定チャンバ１の載置台１ａ上に移載する。

薄膜ｍを吸着させたＳｉウェハＷを加熱すると、温度上昇によって薄膜ｍの気体分子がＳｉウェハＷから脱離する。気体分子は、測定チャンバ１に挿入される質量分析計８によって検出される。そして、薄膜ｍの温度は上記温度計測システムによって直接的に計測される。このため、薄膜ｍの温度を上昇させたときに脱離する気体分子の数を薄膜ｍの温度の関数として正確に求めることができる。測定の終わったＳｉウェハＷは、導入と逆の手順で取り出される。

図８は、本発明の一実施形態におけるエッチング装置２１を示す。エッチング装置２１は、酸化珪素の膜を有するＳｉウェハをエッチングする。酸化珪素の膜は、自然酸化膜でもよい。エッチング装置は、酸化珪素の膜を、ハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスにさらし、酸化珪素の膜とハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスとを化学反応させて、酸化珪素の膜を反応生成物に変質させるＣＯＲ(Chemical Oxide Removal)処理装置（化学反応処理装置）２２と、反応生成物を加熱して気化させ、基板から除去するＰＨＴ(Post Heat Treatment)処理装置（熱処理装置）２３と、を備える。

ＣＯＲ処理装置２２において使用されるハロゲン元素を含むガスは、例えばフッ化水素ガス（ＨＦ）であり、塩基性ガスは、例えばアンモニアガス（ＮＨ_３）である（図１３参照）。フッ化水素ガス（ＨＦ）及びアンモニアガス（ＮＨ_３）から固体のＮＨ₄Ｆ_xが生成される。ＮＨ₄Ｆ_xを酸化珪素（ＳｉＯ_２）と反応させると、ＮＨ₄Ｆ_x＋ＳｉＯ_２→（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６の反応式から、反応生成物として固体のフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）が生成される。その後、ＰＨＴ処理においてＳｉウェハを加熱すると、反応生成物がＳｉウェハから昇華し、結果的にＳｉウェハ上の酸化珪素の膜がエッチングされる。

ＰＨＴ処理装置２３は、図示しない真空引き可能な共通搬送室に接続され、ＣＯＲ処理装置２２にも接続される。ＣＯＲ処理装置２２と共通搬送室はＰＨＴ処理装置２３を真中にはさむように配置される。ＰＨＴ処理装置とＣＯＲ処理装置２２及び共通搬送室との間には、ゲートバルブが設けられる。共通搬送室には、搬送アームが設けられる。

図９は、ＣＯＲ処理装置２２を示す。ＳｉウェハＷは処理チャンバ２５内に収容される。処理チャンバ２５内には、ＳｉウェハＷを略水平に保持する載置台２５ａが設けられている。載置台２５ａには、ＳｉウェハＷの温度を調節する温度調節手段が設けられる。処理チャンバ２５の側方には、ＳｉウェハＷを処理チャンバ２５内に搬出入するための搬出入口が設けられ、この搬出入口にゲートバルブが設けられる。

処理チャンバ２５には、フッ化水素ガス（ＨＦ）を供給する供給路２７と、アンモニアガス（ＮＨ_３）を供給する供給路２８と、希釈ガスとしてのアルゴンガス（Ａｒ）等の不活性ガスを供給する供給路２６が接続される。各供給路２６〜２８には、流量を調整できる流量調整弁２９〜３１が設けられる。各供給路２６〜２８の一端は、フッ化水素ガス供給源３３、アンモニアガス供給源３４、又はアルゴンガス供給源３２に接続される。フッ化水素ガス、アンモニアガス及びアルゴンガスは処理チャンバ２５の上部に設置されたシャワーヘッド（不図示）から、処理チャンバ２５の内部に導入される。また、処理チャンバ２５には、処理チャンバ２５を排気する排気路３５が接続される。排気路３５には、開閉弁３６及び処理チャンバ３５内を減圧する真空ポンプ３７が接続される。

図１０は、ＰＨＴ処理装置２３を示す。ＳｉウェハＷは処理チャンバ３８の載置台３８ａに載せられる。処理チャンバ３８には、ＳｉウェハＷを搬出入するための搬出入口が設けられ、この搬出入口にゲートバルブが設けられる。

処理チャンバ３８には、加熱手段として、処理チャンバ３８に窒素ガス（Ｎ_２）などの不活性ガスを加熱して供給する供給路３９が接続される。供給路３９は流量調整弁４０を介して窒素ガスの供給源４１に接続される。また、処理チャンバ３８には、処理チャンバ３８を排気する排気路４２が接続される。排気路４２には、開閉弁４３及び処理チャンバ３８内を減圧する真空ポンプ４４が接続される。

処理チャンバ３８には、反応生成物の気体分子を検出する質量分析計８が挿入される。質量分析計８の原理・構造は、上記実施形態のガス分析装置の質量分析計８と同一なので、同一の符号を附してその説明を省略する。

また処理チャンバ３８には、窓３８ｂが設けられる。この窓３８ｂにＳｉウェハＷの温度を計測する温度計測システム１１，１６が設けられる。この温度計測システム１１，１６の原理・構造も、上記ガス分析装置と同一であるので、同一の符号を附してその説明を省略する。

上記エッチング装置によるＳｉウェハＷの処理方法を説明する。共通搬送室に搬送されたＳｉウェハＷは、まずＣＯＲ処理装置２２の処理チャンバ２５に搬入される。ＳｉウェハＷは酸化珪素の膜を上面にした状態で、処理チャンバ２５内の載置台２５ａ上に保持される。ＳｉウェハＷが処理チャンバ２５内に搬入されると、ゲートバルブが閉められ、ＣＯＲ処理が開始する。ＣＯＲ処理においては、まず処理チャンバ２５が大気圧よりも低い例えば１Ｔｏｒｒ未満に減圧状態にされる。例えば処理室の温度が１０℃〜３０℃、圧力が１Ｔｏｒｒ未満の条件のもと、フッ化水素ガスとアンモニアガスを処理チャンバ２５に供給すると、ＳｉウェハＷ上の酸化珪素の膜は、フルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）からなる反応生成物に変質する。ＣＯＲ処理が終了すると、供給路からのフッ化水素ガスとアンモニアガスの供給が停止される。そして、供給路からアルゴンガスが供給され、処理チャンバ内がアルゴンガスによってパージされる。その後、ＣＯＲ処理装置２２の搬出入口が開かれて、ＳｉウェハＷは搬送アームによって、処理チャンバ２５から搬出され、ＰＨＴ処理装置２３へ搬入される。

ＰＨＴ処理装置２３において、ＳｉウェハＷは反応生成物を有する状態で処理チャンバ３８の載置台に保持される。ＳｉウェハＷが搬入されると、ゲートバルブが閉じ、ＰＨＴ処理が開始される。ＰＨＴ処理では、処理チャンバ３８内が真空ポンプ４４によって排気されながら、供給路３９から高温の加熱ガスが処理チャンバ３８内に供給される。例えば処理チャンバの温度が１００℃〜２００℃、圧力が１Ｔｏｒｒ未満の条件のもと、ＳｉウェハＷを加熱すると、ＳｉウェハＷ上の反応生成物が昇華し、結果的に酸化珪素の膜がエッチングされる。

温度計測システムは、ＰＨＴ処理中のＳｉウェハＷの温度を計測する（ＳｉウェハＷの温度と反応生成物の温度は同じである）。質量分析計８は、反応生成物の気体分子の数を計測する。反応生成物の温度を正確に図りながら、反応生成物がガス化する状況を確認できるので、ＰＨＴ処理のエンドポイントを正確に認識することができる。またＰＨＴ処理中のＳｉウェハＷの温度を計測することで、ＳｉウェハＷの温度が必要以上に高くならないように制御することも可能になる。

その後、搬送アームはＰＨＴ処理装置２３からＳｉウェハＷを搬出して共通搬送室に送る。

図１に示されるガス分析装置において、熱電対で載置台１ａの温度を計測した場合と、低コヒーレンス干渉計を利用した温度計測システム１１，１６でＳｉウェハＷの温度を直接計測した場合とで、昇温速度を比較した。その結果を図１１に示す。図中ＴＣの表示のあるものは、載置台１ａの温度を熱電対で計測した結果であり、Ｗａｆ．の表示のあるものは、温度計測システム１１，１６でＳｉウェハＷの温度を直接計測した結果である。ベアとは膜ｍが付けられていないＳｉウェハＷであり、膜付けＷａｆとは膜ｍを吸着させたＳｉウェハＷである。

この図から熱電対によってリニアに温度を上昇させているつもりであっても、実際のＳｉウェハＷの温度は変曲点を持っており、昇温速度が一定でないことがわかる。昇温途中の温度には、最大１００度ほどの誤差が生じる。熱電対での到達温度６００度において、ＳｉウェハＷの実温は４８０度程度であるので、１００度以上の誤差が生じた。この結果は、昇温速度の誤差やピーク温度の誤差を生むため、熱電対を用いた昇温脱離ガス分析装置では正しい結果が得られないことがわかる。低コヒーレンス干渉計を用いた温度計測システム１１，１６でＳｉウェハＷの温度を直接計測することで、精度を大幅に向上させることが可能である。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更できる。例えば、ガス分析装置及びエッチング装置のいずれにおいても、Ｓｉウェハの替わりに石英ウェハを用いてもよい。

またガス分析装置において、基板を加熱する加熱手段は、加熱させた気体をＳｉウェハに吹付けて、Ｓｉウェハの温度を上昇させるものでもよい。

さらにＰＨＴ処理装置２３において、基板を加熱する加熱手段は、載置台３８ａを赤外線で加熱するランプであってもよい。ＰＨＴ処理装置２３において、温度計測システムが計測したＳｉウェハの温度データを使用することなく、質量分析計の計測データのみからＰＨＴ処理のエンドポイントを認識してもよい。温度計測システムが計測したＳｉウェハの温度データは、加熱手段を操作し、Ｓｉウェハの温度を制御するためのフィードバック信号として用いられてもよい。

本発明の一実施形態のガス分析装置の概略構成図 ガス分析装置の加熱機構の一例の概略図 質量分析計の原理図 四重極型の分析部を示す概略図 光干渉計を用いた温度計測システムの原理図 参照ミラーの移動距離と光の干渉の強さとの関係を示す図 温度とＳｉウェハの屈折率、温度とＳｉウェハの膨張率、温度とＳｉ光路長との関係を示すグラフ 本発明の一実施形態のエッチング装置の概念図 ＣＯＲ処理装置の構成図 ＰＨＴ処理装置の構成図 熱電対で温度計測した場合と、低コヒーレンス干渉計を利用した温度計測システムで温度計測した場合と、を比較したグラフ 従来のガス分析装置の概略構成図 従来のＣＯＲ処理装置とＰＨＴ処理装置から構成されるエッチング装置の原理図

符号の説明

１ａ…載置台（載置部）
１ｃ…窓
１…測定チャンバ（測定容器）
３…真空ポンプ（減圧手段）
４…ハロゲンランプ（加熱手段）
８…質量分析計
１１…干渉計（温度計測システム）
１６…温度制御部（温度計測システム）
２１…エッチング装置
２２…ＣＯＲ処理装置
２３…ＰＨＴ処理装置
３８ａ…載置台（載置部）
３８…処理チャンバ（処理容器）
３９…高温ガスの供給路（加熱手段）
４４…真空ポンプ（減圧手段）
ｍ…薄膜（試料）
Ｗ…Ｓｉウェハ（基板）

Claims (7)

1. 試料を吸着させた基板が載せられる載置部を有する測定容器と、
   前記測定容器内を減圧する減圧手段と、
   前記載置部上の試料を吸着させた基板を加熱する加熱手段と、
   前記測定容器内に挿入され、温度が上昇することによって脱離する試料の気体分子を検出する質量分析計と、
   試料を吸着させた基板の光学的厚さを検出する干渉計を利用して、試料を吸着させた基板の温度を計測する温度計測システムと、
   を備えるガス分析装置。
2. 前記基板はＳｉウェハであり、前記試料はＳｉウェハ上に形成された膜であることを特徴とする請求項１に記載のガス分析装置。
3. 前記質量分析計は、四重極質量分析計であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス分析装置。
4. 前記干渉計は、干渉性の低い性質の光源を利用した低コヒーレンス干渉計であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のガス分析装置。
5. 前記測定容器には、前記測定容器の外側と前記測定容器の内側との間で光を通過させる窓が設けられ、
   前記干渉計は、前記窓を通して試料を吸着させた基板に光を照射することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガス分析装置。
6. 酸化珪素の膜を含む基板を、ハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスにさらし、酸化珪素の膜とハロゲン元素を含むガス及び塩基性ガスとを化学反応させて、酸化珪素の膜を反応生成物に変質させる化学反応処理装置と、
   反応生成物を加熱して気化させ、基板から除去する熱処理装置と、を備える基板処理装置において、
   前記熱処理装置は、
   反応生成物を含む基板が載せられる載置部を有する処理容器と、
   前記処理容器内を減圧する減圧手段と、
   前記載置部上の前記基板を加熱する加熱手段と、
   前記処理容器内に挿入され、温度が上昇することによって脱離する反応生成物の気体分子を検出する質量分析計と、
   前記基板の光学的厚さを検出する干渉計を利用して、前記基板の温度を計測する温度計測システムと、
   を備えることを特徴とする基板処理装置。
7. 前記質量分析計と前記温度計測システムの検出・計測結果に基づいて、前記熱処理装置の熱処理の終点を検出することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。

Images