JPH0581858B2 - - Google Patents
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- JPH0581858B2 JPH0581858B2 JP63334365A JP33436588A JPH0581858B2 JP H0581858 B2 JPH0581858 B2 JP H0581858B2 JP 63334365 A JP63334365 A JP 63334365A JP 33436588 A JP33436588 A JP 33436588A JP H0581858 B2 JPH0581858 B2 JP H0581858B2
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- impurity gas
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Landscapes
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜産業上の利用分野＞
本発明は半導体プロセスにおいて用いられる、
スパツタリング装置、LPCVD装置、光CVD装
置、プラズマCVD装置等の真空装置内に吸着し
た微量不純物ガスを定性、定量分析できる装置に
関する。
スパツタリング装置、LPCVD装置、光CVD装
置、プラズマCVD装置等の真空装置内に吸着し
た微量不純物ガスを定性、定量分析できる装置に
関する。
＜従来の技術＞
半導体プロセスにおいて真空装置の反応槽や配
管に吸着した不純物ガスは成膜やエツチングの過
程で解離し膜に混入し膜質を劣化させる。このた
め従来装置では、 成膜やエツチング前に反応槽及び配管を焼出
（300〜400℃に加熱）し吸着不純物ガスを装置
から脱気する。
管に吸着した不純物ガスは成膜やエツチングの過
程で解離し膜に混入し膜質を劣化させる。このた
め従来装置では、 成膜やエツチング前に反応槽及び配管を焼出
（300〜400℃に加熱）し吸着不純物ガスを装置
から脱気する。
不純物ガス濃度の低いキヤリアガス（N2、
O2、Ar、Ｈ等）を使用し装置への不純物ガス
の吸着を防ぐ。
O2、Ar、Ｈ等）を使用し装置への不純物ガス
の吸着を防ぐ。
等の方法がとられて来た。
しかしながら、これまで真空装置に吸着した不
純物ガスを測定する手段はなく、前処理でクリー
ニングしたとしても吸着不純物ガスがどれだけ脱
気されたのか分らなかつた。尚、大気圧イオン化
質量分析計（APIMS）を使用すればpptレベルま
で不純物ガス濃度を測定することは出来るが、装
置が大掛かりとなり真空装置の一つ一つにこれを
取付けて使用することは出来ない。
純物ガスを測定する手段はなく、前処理でクリー
ニングしたとしても吸着不純物ガスがどれだけ脱
気されたのか分らなかつた。尚、大気圧イオン化
質量分析計（APIMS）を使用すればpptレベルま
で不純物ガス濃度を測定することは出来るが、装
置が大掛かりとなり真空装置の一つ一つにこれを
取付けて使用することは出来ない。
＜発明が解決しようとする課題＞
本発明の解決しようとする技術的課題は、
CVD装置等、半導体プロセスにおいて成膜装置
として使用される真空装置内に吸着した微量不純
物ガスを定性、定量分析できる測定装置を実現す
ることにある。
CVD装置等、半導体プロセスにおいて成膜装置
として使用される真空装置内に吸着した微量不純
物ガスを定性、定量分析できる測定装置を実現す
ることにある。
＜課題を解決するための手段＞
本発明の構成は、
Ａ 前記真空装置内から、後出のイオン化手段と
の間の圧力差に基づき、サンプルガスを導出す
るキヤピラリチユーブ Ｂ 前記キヤピラリチユーブからサンプルガスを
真空室内に導き電子線を照射して前記サンプル
ガスをイオン化するイオン化手段 Ｃ 前記イオン化手段からの原子イオンをアパー
チヤーレンズで加速、収束して電極部に与え、
電極による偏向によつて質量選択を行い、この
電極部分を通過したイオンを検出する四重極質
量分析計 Ｄ この四重極質量分析計からの検出信号が与え
られ、前記真空装置内において吸着不純物ガス
が解離するときに発生する検出信号の間欠的ピ
ークに基づき、ピークの位置より吸着不純物ガ
スの成分を同定し、ピークの高さ並びにピーク
の頻度より吸着不純物ガスの吸着量を演算する
信号処理部 とより構成される。
の間の圧力差に基づき、サンプルガスを導出す
るキヤピラリチユーブ Ｂ 前記キヤピラリチユーブからサンプルガスを
真空室内に導き電子線を照射して前記サンプル
ガスをイオン化するイオン化手段 Ｃ 前記イオン化手段からの原子イオンをアパー
チヤーレンズで加速、収束して電極部に与え、
電極による偏向によつて質量選択を行い、この
電極部分を通過したイオンを検出する四重極質
量分析計 Ｄ この四重極質量分析計からの検出信号が与え
られ、前記真空装置内において吸着不純物ガス
が解離するときに発生する検出信号の間欠的ピ
ークに基づき、ピークの位置より吸着不純物ガ
スの成分を同定し、ピークの高さ並びにピーク
の頻度より吸着不純物ガスの吸着量を演算する
信号処理部 とより構成される。
＜作用＞
吸着不純物ガスの測定は前記真空装置でシリコ
ンウエハに成膜又はエツチングが開始される前に
行われる。この状態では装置が数百度に加熱さ
れ、排気ポンプで内部ガスが排気され、前記真空
装置内の各部に吸着した吸着不純物ガスが除去さ
れて行く。前記キヤピラリチユーブは、例えばそ
の先端位置が前記真空装置内で動かせるようにな
つており、槽内の任意の位置の雰囲気ガスをサン
プリングできる。前記イオン化手段及び四重極質
量分析計側の真空度は前記真空装置側より高く、
サンプルガスは圧力差により前記イオン化手段に
導入される。前記真空装置内において吸着不純物
ガスが解離するときシヤープで間欠的なピークと
して検出される。このピークの質量数から吸着不
純物ガスの成分を検出し、ピークの高さ並びにピ
ークの現れる頻度から吸着不純物ガスの吸着量が
検出される。
ンウエハに成膜又はエツチングが開始される前に
行われる。この状態では装置が数百度に加熱さ
れ、排気ポンプで内部ガスが排気され、前記真空
装置内の各部に吸着した吸着不純物ガスが除去さ
れて行く。前記キヤピラリチユーブは、例えばそ
の先端位置が前記真空装置内で動かせるようにな
つており、槽内の任意の位置の雰囲気ガスをサン
プリングできる。前記イオン化手段及び四重極質
量分析計側の真空度は前記真空装置側より高く、
サンプルガスは圧力差により前記イオン化手段に
導入される。前記真空装置内において吸着不純物
ガスが解離するときシヤープで間欠的なピークと
して検出される。このピークの質量数から吸着不
純物ガスの成分を検出し、ピークの高さ並びにピ
ークの現れる頻度から吸着不純物ガスの吸着量が
検出される。
＜実施例＞
以下図面に従い本発明実施例装置を説明する。
第１図は本発明実施例装置の構成図である。一点
鎖線で囲んだ部分(1)が真空装置としてのCVD装
置である。部分(2)は不純物ガス測定装置部分であ
る。部分(1)において、CVD装置１は、側壁１０
１、石英の窓１０２、加熱手段としてのランプ１
０３、反応層Ａ内に水平に設置され上面にシリコ
ンウエハＳが載置されたサセプタ１０４、SiH4
ガス及びNH3ガスをシリコンウエハＳ上に導く
反応ガス供給ライン１０５、真空ポンプ１０６と
より構成される。
第１図は本発明実施例装置の構成図である。一点
鎖線で囲んだ部分(1)が真空装置としてのCVD装
置である。部分(2)は不純物ガス測定装置部分であ
る。部分(1)において、CVD装置１は、側壁１０
１、石英の窓１０２、加熱手段としてのランプ１
０３、反応層Ａ内に水平に設置され上面にシリコ
ンウエハＳが載置されたサセプタ１０４、SiH4
ガス及びNH3ガスをシリコンウエハＳ上に導く
反応ガス供給ライン１０５、真空ポンプ１０６と
より構成される。
部分(2)において、不純物ガス測定装置２は、
CVD装置１からサンプルガスSGを導くキヤピラ
リチユーブ２０１、イオン化手段２０２、四重極
質量分析計２０３、信号処理部２０４とより構成
される。イオン化手段２０２はサンプルガスSG
が導かれる真空室２０２a、サンプルガスSGに電
子線EBを照射する電子銃２０２bを含む。四重極
質量分析計２０３は原子イオンを加速、収束する
アパーチヤーレンズ２０３a、このアパーチヤー
レンズを通過したイオンビームが導入され、電極
による偏向によつてイオンの質量選択を行う四重
極静電レンズ２０３b、この四重極静電レンズの
アパーチヤーを通過したイオンを検出する検出器
２０３c、真空ポンプ２０３d等より構成される。
信号処理部２０４は四重極質量分析計２０３から
の検出信号からシヤープなピークを分離するデイ
スクリミネータ、ピークをカウンとするカウン
タ、ピークの波高値等のアナログ情報をデイジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、マイクロプロセツサ、
メモリを内部に含み、周辺機器として演算処理さ
れた信号が通信で送られるワークステーシヨン２
０４a、プリンタ２０４bを含む。
CVD装置１からサンプルガスSGを導くキヤピラ
リチユーブ２０１、イオン化手段２０２、四重極
質量分析計２０３、信号処理部２０４とより構成
される。イオン化手段２０２はサンプルガスSG
が導かれる真空室２０２a、サンプルガスSGに電
子線EBを照射する電子銃２０２bを含む。四重極
質量分析計２０３は原子イオンを加速、収束する
アパーチヤーレンズ２０３a、このアパーチヤー
レンズを通過したイオンビームが導入され、電極
による偏向によつてイオンの質量選択を行う四重
極静電レンズ２０３b、この四重極静電レンズの
アパーチヤーを通過したイオンを検出する検出器
２０３c、真空ポンプ２０３d等より構成される。
信号処理部２０４は四重極質量分析計２０３から
の検出信号からシヤープなピークを分離するデイ
スクリミネータ、ピークをカウンとするカウン
タ、ピークの波高値等のアナログ情報をデイジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換器、マイクロプロセツサ、
メモリを内部に含み、周辺機器として演算処理さ
れた信号が通信で送られるワークステーシヨン２
０４a、プリンタ２０４bを含む。
次に、本発明実施例装置の動作を実験データを
参照しながら説明する。吸着不純物ガスの測定は
シリコンウエハＳへ成膜処理が施される前に行わ
れる。即ち、SiH4ガス及びNH3ガスを止めた状
態で、加熱ランプ１０３でシリコンウエハＳを数
百度に加熱し、真空ポンプ１０６で10-2〜
10-3Torrまで真空に引く。一方、イオン化手段
２０２及び四重極質量分析計２０３側は真空ポン
プ２０３dによつて10-6Torrに引かれ、サンプル
ガスSGは圧力差によつてキヤピラリチユーブ２
０１を通つてイオン化手段２０２内に導かれる。
サンプルガスSGはここでイオン化され、原子イ
オンは四重極質量分析計２０３のアパーチヤーレ
ンズ２０３aで加速、収束され、四重極静電レン
ズ２０３bに導入される。四重極静電レンズ２０
３bには数メガの駆動周波数で傾斜電場が形成さ
れ、質量に応じて原子イオンを選択的に通過させ
る。四重極静電レンズ２０３bのアパーチヤーを
通過したイオンは二次電子増倍管を用いた検出器
２０３cで検出される。
参照しながら説明する。吸着不純物ガスの測定は
シリコンウエハＳへ成膜処理が施される前に行わ
れる。即ち、SiH4ガス及びNH3ガスを止めた状
態で、加熱ランプ１０３でシリコンウエハＳを数
百度に加熱し、真空ポンプ１０６で10-2〜
10-3Torrまで真空に引く。一方、イオン化手段
２０２及び四重極質量分析計２０３側は真空ポン
プ２０３dによつて10-6Torrに引かれ、サンプル
ガスSGは圧力差によつてキヤピラリチユーブ２
０１を通つてイオン化手段２０２内に導かれる。
サンプルガスSGはここでイオン化され、原子イ
オンは四重極質量分析計２０３のアパーチヤーレ
ンズ２０３aで加速、収束され、四重極静電レン
ズ２０３bに導入される。四重極静電レンズ２０
３bには数メガの駆動周波数で傾斜電場が形成さ
れ、質量に応じて原子イオンを選択的に通過させ
る。四重極静電レンズ２０３bのアパーチヤーを
通過したイオンは二次電子増倍管を用いた検出器
２０３cで検出される。
第２図は反応槽Ａに吸着した空気（N2、O2）
及びArガスを経過時間を変えて測定した測定結
果である。このうち図ａ〜ｃはSiH4ガス及び
NH3ガスを止めた状態で、加熱ランプ１０３で
シリコンウエハＳを数百度に加熱し、真空ポンプ
１０６で引き始めた直後のデータ、図ｄ〜ｇはこ
の状態で数日間経過した後のデータを表わす。図
ａ，ｄはN2ガスのデータを、図ｂ，ｅはO2ガス
のデータを、図ｃ，ｆはArガスのデータを夫々
表わす。横軸は測定時間（min）を表わし、縦軸
（Abundance）は検出器２０３cで検出されるカウ
ント値を表わす。
及びArガスを経過時間を変えて測定した測定結
果である。このうち図ａ〜ｃはSiH4ガス及び
NH3ガスを止めた状態で、加熱ランプ１０３で
シリコンウエハＳを数百度に加熱し、真空ポンプ
１０６で引き始めた直後のデータ、図ｄ〜ｇはこ
の状態で数日間経過した後のデータを表わす。図
ａ，ｄはN2ガスのデータを、図ｂ，ｅはO2ガス
のデータを、図ｃ，ｆはArガスのデータを夫々
表わす。横軸は測定時間（min）を表わし、縦軸
（Abundance）は検出器２０３cで検出されるカウ
ント値を表わす。
吸着不純物ガスがシリコンウエハＳの表面等か
ら解離するとき風船玉が破裂するようにして解離
する。この解離現象は間欠的に起こり、脱気ガス
をイオン化手段２０２でイオン化し四重極質量分
析計２０３に導くと検出信号中にシヤープなピー
クとなつて現れる。本発明実施例装置ではこのピ
ークから吸着不純物ガスの残量を検知する。先
ず、デイスクリミネータで一定レベル以上のピー
クを選び、決つた測定時間内における夫々のピー
クの波高値、ピークの数を記憶する。波高値は吸
着ガスの大きさに対応し、ピークの数は吸着ガス
の場合（量）に対応し、これらの値から反応槽Ａ
内がどの程度洗浄されたかが分る。
ら解離するとき風船玉が破裂するようにして解離
する。この解離現象は間欠的に起こり、脱気ガス
をイオン化手段２０２でイオン化し四重極質量分
析計２０３に導くと検出信号中にシヤープなピー
クとなつて現れる。本発明実施例装置ではこのピ
ークから吸着不純物ガスの残量を検知する。先
ず、デイスクリミネータで一定レベル以上のピー
クを選び、決つた測定時間内における夫々のピー
クの波高値、ピークの数を記憶する。波高値は吸
着ガスの大きさに対応し、ピークの数は吸着ガス
の場合（量）に対応し、これらの値から反応槽Ａ
内がどの程度洗浄されたかが分る。
＜発明の効果＞
本発明は以下のような効果を有する。
これまで、半導体プロセスで用いられる真空
装置内に吸着した不純物ガスを測定するための
適当な方法がなかつたが、本発明によつて始め
てそれが可能となり、半導体の歩留りの大幅な
向上が期待できる。
装置内に吸着した不純物ガスを測定するための
適当な方法がなかつたが、本発明によつて始め
てそれが可能となり、半導体の歩留りの大幅な
向上が期待できる。
従来の残留ガス分析計を用いて測定を行つた
場合、バツクグランドを見ているだけとなり、
本発明における吸着不純物ガスの解離現象に基
づく間欠的なピークは測定できない。従つてこ
のような従来装置では吸着不純物ガスの測定は
行えない。
場合、バツクグランドを見ているだけとなり、
本発明における吸着不純物ガスの解離現象に基
づく間欠的なピークは測定できない。従つてこ
のような従来装置では吸着不純物ガスの測定は
行えない。
不純物ガス測定装置のセンサ部に四重極質量
分析計を用いたため小型化でき個々の真空装置
に取付けて使用することができる。
分析計を用いたため小型化でき個々の真空装置
に取付けて使用することができる。
第１図は本発明実施例装置の構成図、第２図は
第１図の本発明実施例装置を用いて真空装置内に
吸着した空気（N2、O2）及びArガスを経過時間
を変えて測定した測定結果である。 １……CVD装置、１０２……石英の窓、１０
３……ランプ、１０４……サセプタ、１０５……
反応ガス供給ライン、１０６……真空ポンプ、２
……吸着不純物ガス測定装置、２０１……キヤピ
ラリチユーブ、２０２……イオン化手段、２０３
……四重極質量分析計、２０３d……真空ポンプ、
２０４……信号処理部、Ｓ……シリコンウエハ、
SG……サンプルガス。
第１図の本発明実施例装置を用いて真空装置内に
吸着した空気（N2、O2）及びArガスを経過時間
を変えて測定した測定結果である。 １……CVD装置、１０２……石英の窓、１０
３……ランプ、１０４……サセプタ、１０５……
反応ガス供給ライン、１０６……真空ポンプ、２
……吸着不純物ガス測定装置、２０１……キヤピ
ラリチユーブ、２０２……イオン化手段、２０３
……四重極質量分析計、２０３d……真空ポンプ、
２０４……信号処理部、Ｓ……シリコンウエハ、
SG……サンプルガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 半導体プロセスにおいて成膜装置として使用
される真空装置内に吸着した不純物ガスを測定す
る装置で、下記Ａ乃至Ｄを構成要素とすることを
特徴とする不純物ガス測定装置。 Ａ 前記真空装置内から、後出のイオン化手段と
の間の圧力差に基づき、サンプルガスを導出す
るキヤピラリチユーブ Ｂ 前記キヤピラリチユーブからサンプルガスを
真空室内に導き電子線を照射して前記サンプル
ガスをイオン化するイオン化手段 Ｃ 前記イオン化手段からの原子イオンをアパー
チヤーレンズで加速、収束して電極部に与え、
電極による偏向によつて質量選択を行い、この
電極部分を通過したイオンを検出する四重極質
量分析計 Ｄ この四重極質量分析計からの検出信号が与え
られ、前記真空装置内において吸着不純物ガス
が解離するときに発生する検出信号の間欠的ピ
ークに基づき、ピークの位置より吸着不純物ガ
スの成分を同定し、ピークの高さ並びにピーク
の頻度より吸着不純物ガスの吸着量を演算する
信号処理部。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334365A JPH02179469A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 不純物ガス測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63334365A JPH02179469A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 不純物ガス測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179469A JPH02179469A (ja) | 1990-07-12 |
| JPH0581858B2 true JPH0581858B2 (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=18276560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63334365A Granted JPH02179469A (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 不純物ガス測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02179469A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0955185A (ja) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Furontetsuku:Kk | 校正ガス系統を備えたマスフィルター型ガス分析計及びその操作方法 |
| US7094614B2 (en) * | 2001-01-16 | 2006-08-22 | International Business Machines Corporation | In-situ monitoring of chemical vapor deposition process by mass spectrometry |
| CN108917967B (zh) * | 2018-07-12 | 2020-12-08 | 辽宁工程技术大学 | 一种采空区束管监测装置及安装方法 |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63334365A patent/JPH02179469A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02179469A (ja) | 1990-07-12 |
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