JPH09203707A - 室の流出物のモニターシステム、および吸着分光測定からなる半導体加工システム、およびその使用方法 - Google Patents
室の流出物のモニターシステム、および吸着分光測定からなる半導体加工システム、およびその使用方法Info
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- JPH09203707A JPH09203707A JP8267344A JP26734496A JPH09203707A JP H09203707 A JPH09203707 A JP H09203707A JP 8267344 A JP8267344 A JP 8267344A JP 26734496 A JP26734496 A JP 26734496A JP H09203707 A JPH09203707 A JP H09203707A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】新規な室内流出物のモニターシステムの提供。
【解決手段】当システムは、排気ラインと結合した室を
備える。排気ラインは試料区域を有し、すべての気相流
出物が通過する。当システムは、微量の気相流出物を検
出する吸着分光測定システムを具備する。この測定シス
テムは、光源と、試料区域と、光学的に連通する主検出
器と、光透過窓とを備えており、試料区域を通過して光
透過窓を出る光ビームに、主検出器が応答する。当シス
テムは、半導体加工装置内の微量の流出気体不純物の検
出に使用する。
備える。排気ラインは試料区域を有し、すべての気相流
出物が通過する。当システムは、微量の気相流出物を検
出する吸着分光測定システムを具備する。この測定シス
テムは、光源と、試料区域と、光学的に連通する主検出
器と、光透過窓とを備えており、試料区域を通過して光
透過窓を出る光ビームに、主検出器が応答する。当シス
テムは、半導体加工装置内の微量の流出気体不純物の検
出に使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、1996年8 月18日
の出願に関わる08/634,449号の一部継続出願であり、こ
の出願は、1995年10月10日に出願されたUS分割出願60/0
05,013の利益を宣言するものである。
の出願に関わる08/634,449号の一部継続出願であり、こ
の出願は、1995年10月10日に出願されたUS分割出願60/0
05,013の利益を宣言するものである。
【０００２】この発明は、新規な室内流出物のモニター
システム、および、気相の微量物質を測定する吸着分光
計測システムを含む半導体加工システムに関する。この
発明はまた、この発明にかかる室内流出物のモニターシ
ステムとこの発明にかかる半導体加工システム内におい
て気相の微量物質を検出する方法に関する。
システム、および、気相の微量物質を測定する吸着分光
計測システムを含む半導体加工システムに関する。この
発明はまた、この発明にかかる室内流出物のモニターシ
ステムとこの発明にかかる半導体加工システム内におい
て気相の微量物質を検出する方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】半導体集積回路(ICs) の製造に当たって
は、加工室内に存在する微量の不純物の分圧を極端に小
さくすることが重要である。特に、水蒸気は、加工ツー
ル内で組み立てられるデバイスをとりわけ損傷する。例
えば、水蒸気は、アルミニウムエッチング室内におい
て、複製エッチング工程を成功させるために除去される
か最小化されなければならない。同様に、加工中に水蒸
気に曝されると、デバイスの金属積層部の腐食が進行し
て、製品の歩留まりを実質的に減少する。
は、加工室内に存在する微量の不純物の分圧を極端に小
さくすることが重要である。特に、水蒸気は、加工ツー
ル内で組み立てられるデバイスをとりわけ損傷する。例
えば、水蒸気は、アルミニウムエッチング室内におい
て、複製エッチング工程を成功させるために除去される
か最小化されなければならない。同様に、加工中に水蒸
気に曝されると、デバイスの金属積層部の腐食が進行し
て、製品の歩留まりを実質的に減少する。
【０００４】微量の不純物は、無数の態様で加工室内に
導入される。例えば、微量の不純物は、加工中に室内に
導入される加工用ガスの内部に存在することが可能であ
る。また、水蒸気のような微量の不純物は、加工ツール
のメインテナンスを行う間に室が露出される空気中にも
存在する。基板が室内に導入される度に空気と水とが加
工室内に導入される。微量の不純物は、加工室内に導入
された後の基板そのものから放出され、または、基板の
加工状態からも発生する。例えば、プラズマ加工と急速
熱処理が行われる間に、微量の不純物は、反応副生成物
の形態を取ることができ、また、水蒸気の場合のよう
に、加熱時の基板と室表面から放出される。
導入される。例えば、微量の不純物は、加工中に室内に
導入される加工用ガスの内部に存在することが可能であ
る。また、水蒸気のような微量の不純物は、加工ツール
のメインテナンスを行う間に室が露出される空気中にも
存在する。基板が室内に導入される度に空気と水とが加
工室内に導入される。微量の不純物は、加工室内に導入
された後の基板そのものから放出され、または、基板の
加工状態からも発生する。例えば、プラズマ加工と急速
熱処理が行われる間に、微量の不純物は、反応副生成物
の形態を取ることができ、また、水蒸気の場合のよう
に、加熱時の基板と室表面から放出される。
【０００５】基板と一緒に加工室内に導入される微量の
不純物は、典型的には、純正気体で排気することによる
室内の清浄化、または、一連の充気と排気との反復によ
る室内の清浄化によって除去される。
不純物は、典型的には、純正気体で排気することによる
室内の清浄化、または、一連の充気と排気との反復によ
る室内の清浄化によって除去される。
【０００６】室を排気する場合は、室内のベース気圧(b
ase pressure) が不純物除去の程度を示す尺度として使
用される。逆に、室の清浄化技術に依存する場合には、
室内が、通常はオペレーターの経験によって決められる
或る時間に亘って純正気体で充気される。
ase pressure) が不純物除去の程度を示す尺度として使
用される。逆に、室の清浄化技術に依存する場合には、
室内が、通常はオペレーターの経験によって決められる
或る時間に亘って純正気体で充気される。
【０００７】加工室からの大気汚染除去程度は、また、
室内の水蒸気の濃度を測定することによっても決定され
る。そのような技術は、メインテナンスを行う間加工室
が外気に露出されること、および、室内に導入された基
板から発生する汚染の場合には有用であろう。水蒸気
は、基板表面だけではなく加工室の内側面にも付着す
る。水蒸気は大気中に、その1 パーセントから2 パーセ
ントの量に亘って存在するものであり、排気や、清浄化
によっては最も除去しにくい大気成分である。
室内の水蒸気の濃度を測定することによっても決定され
る。そのような技術は、メインテナンスを行う間加工室
が外気に露出されること、および、室内に導入された基
板から発生する汚染の場合には有用であろう。水蒸気
は、基板表面だけではなく加工室の内側面にも付着す
る。水蒸気は大気中に、その1 パーセントから2 パーセ
ントの量に亘って存在するものであり、排気や、清浄化
によっては最も除去しにくい大気成分である。
【０００８】現状の技術水準における製造設備において
は、パーティクルによる汚染をモニターするために、パ
ーティクル・モニターが頻繁に用いられる。加工ツール
の排気ラインにパーティクル・モニターを配置すること
が知られている。［例えば、P.Borden著、Monitoring V
acuum Process Equipment 中のMonitors-Design andpec
ification, Microcontamination, 9(1),pp.43-47(1991)
参照。］そのようなパーティクル・モニターは、パー
ティクルの生成に終わる加工時の現象を追跡するために
は有用であるが、微量物の濃度をモニターするのには使
用することができない。
は、パーティクルによる汚染をモニターするために、パ
ーティクル・モニターが頻繁に用いられる。加工ツール
の排気ラインにパーティクル・モニターを配置すること
が知られている。［例えば、P.Borden著、Monitoring V
acuum Process Equipment 中のMonitors-Design andpec
ification, Microcontamination, 9(1),pp.43-47(1991)
参照。］そのようなパーティクル・モニターは、パー
ティクルの生成に終わる加工時の現象を追跡するために
は有用であるが、微量物の濃度をモニターするのには使
用することができない。
【０００９】微量汚染物の測定に用いる分析ツールのな
かには、通常、残留気体分析器(residual gas Analyze
r)(RGA)として知られる質量スペクトロメーターの１タ
イプがある。［例えば、D.Lchtman 著、Residual Gas A
nalysis,Present and Future,J.vac.Sci.Technol.,A 8
(3)(1990)参照。］質量スペクトロメーターは、一般
に、約1/105 トリチェリ(torr)周辺の圧力を必要とする
が、半導体加工ツールの作用圧力は、しばしば、約0.1
トリチェリから760 トリチェリの大きさである。したが
って、質量スペクトロメーターは、サンプリングのシス
テムと専用の真空ポンプとを必要とする。質量スペクト
ロメーターは、高価であると同時に構造がコンパクトで
あるとはいえない。さらにまた、質量スペクトロメータ
ーが収容された特異的に吸引される室が、高水準の除去
困難な、かつ、水蒸気を測定する質量スペクトロメータ
ーの感度を厳しく低下させる残留水蒸気を形成する原因
をなす。
かには、通常、残留気体分析器(residual gas Analyze
r)(RGA)として知られる質量スペクトロメーターの１タ
イプがある。［例えば、D.Lchtman 著、Residual Gas A
nalysis,Present and Future,J.vac.Sci.Technol.,A 8
(3)(1990)参照。］質量スペクトロメーターは、一般
に、約1/105 トリチェリ(torr)周辺の圧力を必要とする
が、半導体加工ツールの作用圧力は、しばしば、約0.1
トリチェリから760 トリチェリの大きさである。したが
って、質量スペクトロメーターは、サンプリングのシス
テムと専用の真空ポンプとを必要とする。質量スペクト
ロメーターは、高価であると同時に構造がコンパクトで
あるとはいえない。さらにまた、質量スペクトロメータ
ーが収容された特異的に吸引される室が、高水準の除去
困難な、かつ、水蒸気を測定する質量スペクトロメータ
ーの感度を厳しく低下させる残留水蒸気を形成する原因
をなす。
【００１０】プラズマ工程をモニターするために、光学
的な放射光吸着分光器が広く使用される。原則的には、
加工ツールの微量汚染をモニターするのに、光学的な放
射光吸着分光器を使用することは可能である。しかしな
がら、光学的な放射光スペクトラムは非常に複雑であ
り、この方法を非プラズマ工程に用いることはできな
い。
的な放射光吸着分光器が広く使用される。原則的には、
加工ツールの微量汚染をモニターするのに、光学的な放
射光吸着分光器を使用することは可能である。しかしな
がら、光学的な放射光スペクトラムは非常に複雑であ
り、この方法を非プラズマ工程に用いることはできな
い。
【００１１】プロセス化学を研究する研究的立場からは
他の分光技術が広範に用いられる。［例えば、Drefus他
著、Optical Diagnostics of Low Pressure Plasmas,Pu
re and Applied Chemistry,57(9),pp.1265-1276(1985)
参照。] しかしながら、これらの技術は一般的に特殊な
態様に変形を施した加工室を必要とし、汚染の研究に一
般的には用いられていない。例えば、キャビティー内レ
ーザー分光器によって水蒸気のモニターを行う可能性が
この技術のレビューににおいて一般的に言及されてい
る。［例えば、G.w.Atkinson著、High Sensitivity Det
ection of Watervia Intracavity Laser Spectroscopy,
Microcontamination,94 Proceedings Canon Communicat
ion(1994)参照。]結局、従来型のガス分析器が、通常は
大気圧またはこれに近い圧力で実行される工程用に用い
られる。[Smoak他著、Gas Control Improves Epi Yiel
d,Semiconductor International,pp.87-92(June 1990)
参照。] そのような技術によれば、工程中の気体の一部
がプローブ内に抽出されて、このプローブが試料を分析
器に伝送する。しかしながら、水蒸気は、プローブの表
面で吸着されるので、水蒸気の測定にプローブを使用す
ることは好ましくない。そればかりか、このアプローチ
は、従来型のガス分析器を収容するのにかなり大きなス
ペースを必要とするので、しばしば非実際的でもある。
半導体を製造するクリーンルーム内部の自由スペースが
最小であることはよく知られている。
他の分光技術が広範に用いられる。［例えば、Drefus他
著、Optical Diagnostics of Low Pressure Plasmas,Pu
re and Applied Chemistry,57(9),pp.1265-1276(1985)
参照。] しかしながら、これらの技術は一般的に特殊な
態様に変形を施した加工室を必要とし、汚染の研究に一
般的には用いられていない。例えば、キャビティー内レ
ーザー分光器によって水蒸気のモニターを行う可能性が
この技術のレビューににおいて一般的に言及されてい
る。［例えば、G.w.Atkinson著、High Sensitivity Det
ection of Watervia Intracavity Laser Spectroscopy,
Microcontamination,94 Proceedings Canon Communicat
ion(1994)参照。]結局、従来型のガス分析器が、通常は
大気圧またはこれに近い圧力で実行される工程用に用い
られる。[Smoak他著、Gas Control Improves Epi Yiel
d,Semiconductor International,pp.87-92(June 1990)
参照。] そのような技術によれば、工程中の気体の一部
がプローブ内に抽出されて、このプローブが試料を分析
器に伝送する。しかしながら、水蒸気は、プローブの表
面で吸着されるので、水蒸気の測定にプローブを使用す
ることは好ましくない。そればかりか、このアプローチ
は、従来型のガス分析器を収容するのにかなり大きなス
ペースを必要とするので、しばしば非実際的でもある。
半導体を製造するクリーンルーム内部の自由スペースが
最小であることはよく知られている。
【００１２】瞬間的な水蒸気の濃度と加工環境の乾燥特
性を測定する方法が、Tapp氏等のUS特許第5,241,851 号
に開示されている。この方法によると、水蒸気分析器
が、加工室からの流出物と標準ガス発生器から発生する
ガスとを交互に採取する。標準ガス発生器の出力は、分
析器が流出物と標準ガスの流れとの間に差異を示さなく
なるまで調節される。標準ガス発生器の出力中における
水蒸気の含有量が知られているので、流出物の流れの中
の水準を決定することができる。このシステムは、しか
しながら、流出物と標準ガスの流れの切り替えを有効に
行うための標準ガス発生器と複雑な配管を必要とするの
で不便であり、また、複雑である。さらには、標準ガス
発生器から加工室への逆流によって汚染を生じる危険も
ある。
性を測定する方法が、Tapp氏等のUS特許第5,241,851 号
に開示されている。この方法によると、水蒸気分析器
が、加工室からの流出物と標準ガス発生器から発生する
ガスとを交互に採取する。標準ガス発生器の出力は、分
析器が流出物と標準ガスの流れとの間に差異を示さなく
なるまで調節される。標準ガス発生器の出力中における
水蒸気の含有量が知られているので、流出物の流れの中
の水準を決定することができる。このシステムは、しか
しながら、流出物と標準ガスの流れの切り替えを有効に
行うための標準ガス発生器と複雑な配管を必要とするの
で不便であり、また、複雑である。さらには、標準ガス
発生器から加工室への逆流によって汚染を生じる危険も
ある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】半導体加工産業の要求
に合致させ、先行技術の欠陥を克服するために、新規な
室内流出物のモニターシステム、特に、気相の微量不純
物を検出するための吸着分光システムを含む新規な半導
体加工システムを提供することがこの発明の目的であ
り、このシステムによって、半導体加工ツール内におい
て気相の微量不純物の量を正確に瞬間的に決定すること
が可能になる。
に合致させ、先行技術の欠陥を克服するために、新規な
室内流出物のモニターシステム、特に、気相の微量不純
物を検出するための吸着分光システムを含む新規な半導
体加工システムを提供することがこの発明の目的であ
り、このシステムによって、半導体加工ツール内におい
て気相の微量不純物の量を正確に瞬間的に決定すること
が可能になる。
【００１４】この発明にかかる室内流出物のモニターシ
ステムとこの発明にかかる半導体加工システム内におい
て気相の微量物質を検出する方法を提供することが、こ
の発明の別の目的の１つである。この発明の他の諸目的
および特徴点は、明細書、図面および特許請求の範囲を
検討すれば当業者には明白であろう。
ステムとこの発明にかかる半導体加工システム内におい
て気相の微量物質を検出する方法を提供することが、こ
の発明の別の目的の１つである。この発明の他の諸目的
および特徴点は、明細書、図面および特許請求の範囲を
検討すれば当業者には明白であろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の特徴に
よって、室内の流出物のモニターシステムが提供され
る。このシステムは、接続された排気ラインを備える室
からなる。この排気ラインは、試料区域を含んでおり、
この試料区域では、実質的なすべての室内流出物が通過
する。
よって、室内の流出物のモニターシステムが提供され
る。このシステムは、接続された排気ラインを備える室
からなる。この排気ラインは、試料区域を含んでおり、
この試料区域では、実質的なすべての室内流出物が通過
する。
【００１６】このシステムは、さらに、気相の微量物を
検出する吸着分光測定システムからなる。この測定シス
テムは、光源と、１つまたは複数の光透過窓を介して試
料区域と光学的に連通する主要検出器とからなる。光源
は、１つまたは複数の光透過窓を介して試料区域内に光
ビームを指向し、この光ビームは試料区域を通って、１
つまたは複数の光透過窓を介して試料区域から出る。主
要検出器は、試料区域から出る光ビームに応答する。
検出する吸着分光測定システムからなる。この測定シス
テムは、光源と、１つまたは複数の光透過窓を介して試
料区域と光学的に連通する主要検出器とからなる。光源
は、１つまたは複数の光透過窓を介して試料区域内に光
ビームを指向し、この光ビームは試料区域を通って、１
つまたは複数の光透過窓を介して試料区域から出る。主
要検出器は、試料区域から出る光ビームに応答する。
【００１７】この発明の第２の特徴により、半導体加工
システムが提供される。この半導体加工システムは、半
導体基板を加工するための加工室からなる。加工室は、
室と接続された排気ラインを備えている。この排気ライ
ンは、試料区域を含んでおり、実質的なすべての室内流
出物がこの試料区域を通過する。
システムが提供される。この半導体加工システムは、半
導体基板を加工するための加工室からなる。加工室は、
室と接続された排気ラインを備えている。この排気ライ
ンは、試料区域を含んでおり、実質的なすべての室内流
出物がこの試料区域を通過する。
【００１８】加工システムはさらに、室内流出物のモニ
ターシステムに関連して説明した気相の微量物のための
吸着分光測定システムからなる。この発明の第３の特徴
は、室内流出物内の気相の微量物質を検出する方法であ
る。この発明にかかる方法においては、接続された排気
ラインを備える１つの室が設けられる。この排気ライン
は、試料区域を含む。実質的にすべての室内流出物が、
排気ラインを通して室から取り除かれ、試料区域を通過
する。
ターシステムに関連して説明した気相の微量物のための
吸着分光測定システムからなる。この発明の第３の特徴
は、室内流出物内の気相の微量物質を検出する方法であ
る。この発明にかかる方法においては、接続された排気
ラインを備える１つの室が設けられる。この排気ライン
は、試料区域を含む。実質的にすべての室内流出物が、
排気ラインを通して室から取り除かれ、試料区域を通過
する。
【００１９】気相の微量物が、光源から１つまたは複数
の光透過窓を通過して試料区域へと指向される光ビーム
による吸着分光方法によって検出される。光ビームは、
試料区域を通過し、１つまたは複数の光透過窓を通り抜
けて試料室から出て、１つまたは複数の光透過窓を通過
するセルから出る光ビームが検出される。
の光透過窓を通過して試料区域へと指向される光ビーム
による吸着分光方法によって検出される。光ビームは、
試料区域を通過し、１つまたは複数の光透過窓を通り抜
けて試料室から出て、１つまたは複数の光透過窓を通過
するセルから出る光ビームが検出される。
【００２０】この新規なシステムと方法によって、室内
流出物内の気相の微量物を正確に、かつ、瞬間的に検出
することが可能となる。この発明を、半導体製造工程を
制御すること、および、危険なガスの漏出を検出するこ
とに特別に応用することが見出だされている。例えば、
時間とともに変化する水蒸気濃度と半導体加工環境の乾
燥特性をモニターすることができる。
流出物内の気相の微量物を正確に、かつ、瞬間的に検出
することが可能となる。この発明を、半導体製造工程を
制御すること、および、危険なガスの漏出を検出するこ
とに特別に応用することが見出だされている。例えば、
時間とともに変化する水蒸気濃度と半導体加工環境の乾
燥特性をモニターすることができる。
【００２１】この発明の目的と利点は、添付図面を参照
しつつ行われる下記の好ましい実施例の詳細な説明によ
って明らかとなろう。図面中、同じ参照符号は、同じ部
材を示す。
しつつ行われる下記の好ましい実施例の詳細な説明によ
って明らかとなろう。図面中、同じ参照符号は、同じ部
材を示す。
【００２２】
【発明の実施の形態】上に掲げたこの発明の諸目的は、
室流出物内の気相の微量物を測定する分光方法を用いる
ことによって実現されており、室から流出するガス全体
の実質的な流れが、分光器の試料区域を指向して通過す
る。このようにして、流出物内の実際の不純物の含有量
に追随する尺度量が極めて迅速に決定される。
室流出物内の気相の微量物を測定する分光方法を用いる
ことによって実現されており、室から流出するガス全体
の実質的な流れが、分光器の試料区域を指向して通過す
る。このようにして、流出物内の実際の不純物の含有量
に追随する尺度量が極めて迅速に決定される。
【００２３】ここで使用される場合は、「微量の気体相
物質」、「微量の不純物」、「汚染物」、などのターム
は均等なものと考えられ、吸着分光測定の対象である微
量のガスまたは蒸気の種類を表す。同様に、ここで用い
られる限り、「実質的な流出物の全体の流れ」というタ
ームは、室からの合計流出物容積の約90-100パーセント
を意味する。
物質」、「微量の不純物」、「汚染物」、などのターム
は均等なものと考えられ、吸着分光測定の対象である微
量のガスまたは蒸気の種類を表す。同様に、ここで用い
られる限り、「実質的な流出物の全体の流れ」というタ
ームは、室からの合計流出物容積の約90-100パーセント
を意味する。
【００２４】この発明を図１、図３を参照しつつ詳細に
説明する。図１、３は、それぞれ、この発明にかかる流
出物モニターシステムの側面断面図、および断面図であ
る。システム１は、半導体加工室２で構成されており、
加工室２の内部には、半導体基板３が、基板ホルダー４
上に載置されている。加工用ガスまたは複数種のガスを
加工室に送入するために、ガス導入口５が設けられる。
加工室２からの流出物は、加工室２内の排気口６と排気
ライン７を通じて排気される。
説明する。図１、３は、それぞれ、この発明にかかる流
出物モニターシステムの側面断面図、および断面図であ
る。システム１は、半導体加工室２で構成されており、
加工室２の内部には、半導体基板３が、基板ホルダー４
上に載置されている。加工用ガスまたは複数種のガスを
加工室に送入するために、ガス導入口５が設けられる。
加工室２からの流出物は、加工室２内の排気口６と排気
ライン７を通じて排気される。
【００２５】この発明の１特徴によれば、この加工シス
テムは、エッチング、スパッタリング、イオン注入また
は化学的蒸着工程(CVD) などのような真空工程を運転す
るのに適している。このような場合は、加工室２は真空
室であり、（図示しない）真空ポンプが排気ライン７と
接続される。真空ポンプは、他のポンプおよび／または
（図示しない）ガス浄化器と接続することができる。こ
れらの工程で採用される真空ポンプの例としては、機械
的な回転式またはブースターポンプ、拡散ポンプ、クラ
イオポンプ、吸着ポンプ、タ−ボモレキュラーポンプな
どである。上の場合に代えて、この加工システムは、大
気圧CVD のような工程を運転することもでき、この場合
は加工室２は、僅かな真空傾向を伴うが、ほぼ大気圧下
に維持される。
テムは、エッチング、スパッタリング、イオン注入また
は化学的蒸着工程(CVD) などのような真空工程を運転す
るのに適している。このような場合は、加工室２は真空
室であり、（図示しない）真空ポンプが排気ライン７と
接続される。真空ポンプは、他のポンプおよび／または
（図示しない）ガス浄化器と接続することができる。こ
れらの工程で採用される真空ポンプの例としては、機械
的な回転式またはブースターポンプ、拡散ポンプ、クラ
イオポンプ、吸着ポンプ、タ−ボモレキュラーポンプな
どである。上の場合に代えて、この加工システムは、大
気圧CVD のような工程を運転することもでき、この場合
は加工室２は、僅かな真空傾向を伴うが、ほぼ大気圧下
に維持される。
【００２６】この工程は、プラズマ状態または非プラズ
マ状態にある反応性または非反応性（不活性）ガスを必
要とする。この発明にかかるシステムに使用する反応性
ガスの例は、もし、水蒸気のレベルが1000ppm 以下なら
ば、ＳｉＨ4 、ＨＣｌ、Ｃｌ2 である。例えば、Ｏ2 、
Ｎ2 、Ａｒ、Ｈ2 のようなすべての不活性ガスはこの発
明のシステムに使用が可能である。
マ状態にある反応性または非反応性（不活性）ガスを必
要とする。この発明にかかるシステムに使用する反応性
ガスの例は、もし、水蒸気のレベルが1000ppm 以下なら
ば、ＳｉＨ4 、ＨＣｌ、Ｃｌ2 である。例えば、Ｏ2 、
Ｎ2 、Ａｒ、Ｈ2 のようなすべての不活性ガスはこの発
明のシステムに使用が可能である。
【００２７】加工ツール内における微量の気相不純物の
濃度を検出し測定するために、この発明にかかる半導体
加工システムは、さらに、気相の微量物を測定するため
の吸着分光測定システム８を含む。この吸着分光測定シ
ステムは、光源９と、排気ライン７の試料区域１１と光
学的に連通するフォトダイオードである検出器１０で構
成される。
濃度を検出し測定するために、この発明にかかる半導体
加工システムは、さらに、気相の微量物を測定するため
の吸着分光測定システム８を含む。この吸着分光測定シ
ステムは、光源９と、排気ライン７の試料区域１１と光
学的に連通するフォトダイオードである検出器１０で構
成される。
【００２８】適当な光源を利用するだけで、関心のある
すべての微量不純物を検出することができる。例えば、
水蒸気、酸化窒素、一酸化炭素およびメタンまたはその
他の炭化水素などが、不純物の波長特性を有する光を発
するダイオードレーザー光源からの光の減衰を測定する
ことによって検出される。
すべての微量不純物を検出することができる。例えば、
水蒸気、酸化窒素、一酸化炭素およびメタンまたはその
他の炭化水素などが、不純物の波長特性を有する光を発
するダイオードレーザー光源からの光の減衰を測定する
ことによって検出される。
【００２９】関心の対象である微量物が最も強く吸収す
るスペクトルの区域内に光を発するレーザー光源は、測
定感度の向上に役立つ。関心対象である微量の不純物の
多くがこの区域で最も強い吸収性を示すので、特に、２
μｍよりも長い波長で発光する光源が好ましい。
るスペクトルの区域内に光を発するレーザー光源は、測
定感度の向上に役立つ。関心対象である微量の不純物の
多くがこの区域で最も強い吸収性を示すので、特に、２
μｍよりも長い波長で発光する光源が好ましい。
【００３０】どのような波長にも同調することができる
光源が使用される。現在利用できる光源のうちでは、狭
い（１／１０3 ｃｍよりも小さい）線幅(linewidth) と
比較的大きい強さ（約０．１〜数ミリワット）の故に、
ダイオードレーザー光源が好ましい。
光源が使用される。現在利用できる光源のうちでは、狭
い（１／１０3 ｃｍよりも小さい）線幅(linewidth) と
比較的大きい強さ（約０．１〜数ミリワット）の故に、
ダイオードレーザー光源が好ましい。
【００３１】ダイオードレーザーの複数例には、鉛ー塩
類(Pb-salt) 型およびガリウム- 砒素型(GaAs-type) ダ
イオードレーザーが含まれる。鉛ー塩類型レーザーは、
作用するためには極低温を必要とし、赤外線（すなわち
波長が３μｍより大きい）を発光するのに対し、ガリウ
ム- 砒素型ダイオードレーザーは、室温近傍で作用する
ことが可能であり、赤外線区域の近く（０．８- ２μ
ｍ）で発光する。
類(Pb-salt) 型およびガリウム- 砒素型(GaAs-type) ダ
イオードレーザーが含まれる。鉛ー塩類型レーザーは、
作用するためには極低温を必要とし、赤外線（すなわち
波長が３μｍより大きい）を発光するのに対し、ガリウ
ム- 砒素型ダイオードレーザーは、室温近傍で作用する
ことが可能であり、赤外線区域の近く（０．８- ２μ
ｍ）で発光する。
【００３２】最近に至って、ガリウム- 砒素（または、
ＡｓＰのような他のIII-V 化合物の組）に加えてアンチ
モン（Ｓｂ）を含むダイオードレーザーが記述されてい
る（"Mid-infrared wavelength enhance trace gas sen
sing," R.Martinelli,LaserFocus World,1996年３月、
p.77 参照）。これらのダイオードは、２μｍより大き
い波長の光を発する一方で、マイナス８７．８度Ｃで作
用する。そのような低温は不便ではあるが、鉛ー塩類型
レーザーに必要な極低温（マイナス１７０度Ｃ以下）と
比べれば有利である。波長４μｍ、作用温度１２度Ｃと
いう類似のレーザーの作用も報告されている（Lasers a
nd Optronics,1996 年３月号参照）。上に説明したタイ
プのダイオードレーザーは、マイナス４０度Ｃの温度で
好ましく作用するであろう。そのような温度における温
度の制御に熱電型冷却器を使用すれば、もっと低温で作
用するダイオードシステムと比較して、これらの光源を
単純化させる。これらのレーザーをより望ましい形で活
用するには、現時点の水準を超える光学特性に関する改
善が重要である。例えば、シングルモードのダイオード
（例えば、一定の温度における発光とドライブ電流が、
少なくとも４０ｄＢほど弱い他の波長で発光する単波長
で発生する）が利用されなければならない。
ＡｓＰのような他のIII-V 化合物の組）に加えてアンチ
モン（Ｓｂ）を含むダイオードレーザーが記述されてい
る（"Mid-infrared wavelength enhance trace gas sen
sing," R.Martinelli,LaserFocus World,1996年３月、
p.77 参照）。これらのダイオードは、２μｍより大き
い波長の光を発する一方で、マイナス８７．８度Ｃで作
用する。そのような低温は不便ではあるが、鉛ー塩類型
レーザーに必要な極低温（マイナス１７０度Ｃ以下）と
比べれば有利である。波長４μｍ、作用温度１２度Ｃと
いう類似のレーザーの作用も報告されている（Lasers a
nd Optronics,1996 年３月号参照）。上に説明したタイ
プのダイオードレーザーは、マイナス４０度Ｃの温度で
好ましく作用するであろう。そのような温度における温
度の制御に熱電型冷却器を使用すれば、もっと低温で作
用するダイオードシステムと比較して、これらの光源を
単純化させる。これらのレーザーをより望ましい形で活
用するには、現時点の水準を超える光学特性に関する改
善が重要である。例えば、シングルモードのダイオード
（例えば、一定の温度における発光とドライブ電流が、
少なくとも４０ｄＢほど弱い他の波長で発光する単波長
で発生する）が利用されなければならない。
【００３３】この発明に用いる適当な光源は、上記のダ
イオードレーザーに限定されるものではない。例えば、
同じような大きさを持ち単純な電気的手段で同調させる
ことができる、ファイバーレーザーや、量子カスケード
レーザーのようなレーザーも視野に入る。商業的に利用
が可能になれば、そのようなレーザーも視野に入ってく
るであろう。
イオードレーザーに限定されるものではない。例えば、
同じような大きさを持ち単純な電気的手段で同調させる
ことができる、ファイバーレーザーや、量子カスケード
レーザーのようなレーザーも視野に入る。商業的に利用
が可能になれば、そのようなレーザーも視野に入ってく
るであろう。
【００３４】上記の光源９から発生する光ビーム１２
は、少なくとも、１つの光透過窓１３を通過して試料区
域１１に伝送される。この窓１３は排気ライン７の壁部
内に配置されている。この測定システムは、光ビーム１
２が、試料区域にある光反射面１４によって反射され、
それが試料区域に進入した同じ窓を通過して試料区域１
１から出るような構造をなす。その代わりに、試料区域
を出入りする光ビームが通過する窓が排気ラインの異な
る側に配置されてもよい。測定システムは、光ビーム
が、光導入口から試料区域を通過して、試料区域で反射
することなく真っ直ぐに光導出口から出るような構造に
してもよい。
は、少なくとも、１つの光透過窓１３を通過して試料区
域１１に伝送される。この窓１３は排気ライン７の壁部
内に配置されている。この測定システムは、光ビーム１
２が、試料区域にある光反射面１４によって反射され、
それが試料区域に進入した同じ窓を通過して試料区域１
１から出るような構造をなす。その代わりに、試料区域
を出入りする光ビームが通過する窓が排気ラインの異な
る側に配置されてもよい。測定システムは、光ビーム
が、光導入口から試料区域を通過して、試料区域で反射
することなく真っ直ぐに光導出口から出るような構造に
してもよい。
【００３５】光反射面１４は、排気ライン７の壁部と別
体に形成するか、または、合体して形成するかのいずれ
かである。光反射面１４は、研磨した金属であることが
好ましい。この面は高度の反射性を備えることが望まし
く、その表面は反射特性を向上するために、一層または
複層の金またはその他の金属、または、高度の反射特性
を備える絶縁体の一層または複層で被覆される。さら
に、光反射面上に形成される堆積物によって作り出され
る逆効果を最小化するために、前記光反射面を加熱する
ヒーターを設けてもよい。
体に形成するか、または、合体して形成するかのいずれ
かである。光反射面１４は、研磨した金属であることが
好ましい。この面は高度の反射性を備えることが望まし
く、その表面は反射特性を向上するために、一層または
複層の金またはその他の金属、または、高度の反射特性
を備える絶縁体の一層または複層で被覆される。さら
に、光反射面上に形成される堆積物によって作り出され
る逆効果を最小化するために、前記光反射面を加熱する
ヒーターを設けてもよい。
【００３６】図２を参照すると、排気ラインが加工室と
直接に接続されているのではなく、屈曲を経た後に加工
室と接続されている場合に、この排気ラインの一部にお
いて分光測定が行われるときは、前記屈曲部において排
気の少量を取り除いてしまうことが、測定区域内の流体
力学的挙動が比較的促進される点で、特に有利である。
試料区域の上流に位置する排気ライン内の屈曲部は、結
果的に上流側における濃度の変化に比較的緩慢にしか応
答しない渦流を形成してしまう。
直接に接続されているのではなく、屈曲を経た後に加工
室と接続されている場合に、この排気ラインの一部にお
いて分光測定が行われるときは、前記屈曲部において排
気の少量を取り除いてしまうことが、測定区域内の流体
力学的挙動が比較的促進される点で、特に有利である。
試料区域の上流に位置する排気ライン内の屈曲部は、結
果的に上流側における濃度の変化に比較的緩慢にしか応
答しない渦流を形成してしまう。
【００３７】そのような場合は、排気の総量を安定化す
る流れが、流れ安定化ライン１５を通して取り出され
る。そのようにすれば、渦流は有効に排除されるか最小
化される。流れ安定化ライン１５から取り除かれる合計
流出量は、体積にして、加工室からの流れの合計の１０
パーセント以下である。
る流れが、流れ安定化ライン１５を通して取り出され
る。そのようにすれば、渦流は有効に排除されるか最小
化される。流れ安定化ライン１５から取り除かれる合計
流出量は、体積にして、加工室からの流れの合計の１０
パーセント以下である。
【００３８】図３を参照すると、吸着分光測定システム
８は、さらに、光透過窓１３を経て試料区域１１に進入
する光ビーム１２を反射する少なくとも１つの第１のミ
ラー１６と、試料区域１１から出て主要検出器１０に進
入する光ビーム１２を反射する少なくとも１つの第２の
ミラー１７、１８を含む。
８は、さらに、光透過窓１３を経て試料区域１１に進入
する光ビーム１２を反射する少なくとも１つの第１のミ
ラー１６と、試料区域１１から出て主要検出器１０に進
入する光ビーム１２を反射する少なくとも１つの第２の
ミラー１７、１８を含む。
【００３９】ミラー１６は、ダイオードレーザー光源か
らの光が発散性を有するので、これをコリメートするた
めに湾曲形状をなすことが好ましい。同様に、ミラー１
７、１８も、平行な光ビームが検出器１０に焦点を結ぶ
ように湾曲することが好ましい。
らの光が発散性を有するので、これをコリメートするた
めに湾曲形状をなすことが好ましい。同様に、ミラー１
７、１８も、平行な光ビームが検出器１０に焦点を結ぶ
ように湾曲することが好ましい。
【００４０】図４に示すこの発明の別の実施例において
は、光透過窓１３の角度が、レーザー光の入射角度が、
窓の方線直角に対して増減することが可能なように調節
される。この特徴は、レーザー光のレーザーへの逆反射
を調節し、これを最小化できるので特に有利である。そ
のような逆反射は、（例えば、キャビティーへのフィー
ドバックによって）レーザーノイズを発生したり、（例
えば、レーザーファセットにetalonを形成することによ
って）干渉縞の原因をなし、これらはいずれも測定感度
を低下させる。
は、光透過窓１３の角度が、レーザー光の入射角度が、
窓の方線直角に対して増減することが可能なように調節
される。この特徴は、レーザー光のレーザーへの逆反射
を調節し、これを最小化できるので特に有利である。そ
のような逆反射は、（例えば、キャビティーへのフィー
ドバックによって）レーザーノイズを発生したり、（例
えば、レーザーファセットにetalonを形成することによ
って）干渉縞の原因をなし、これらはいずれも測定感度
を低下させる。
【００４１】角度を付して設けられた窓１３は、入射光
ビームの反射光の一部を検出するために第２の検出器１
９を利用できる点で別の利点をもたらす。図面は、定寸
にしたがって描かれている訳ではなく、窓１３が実際に
はできるだけ小さく設計される点にご注目を頂きたい。
同様に、入射光ビームと反射光ビームのなす角度は、実
際には、図示のものよりも小さい。このように、窓１３
のアングルの重要性は、図３、４をカジュアルに眺めて
感じるよりも大きいのである。
ビームの反射光の一部を検出するために第２の検出器１
９を利用できる点で別の利点をもたらす。図面は、定寸
にしたがって描かれている訳ではなく、窓１３が実際に
はできるだけ小さく設計される点にご注目を頂きたい。
同様に、入射光ビームと反射光ビームのなす角度は、実
際には、図示のものよりも小さい。このように、窓１３
のアングルの重要性は、図３、４をカジュアルに眺めて
感じるよりも大きいのである。
【００４２】光透過窓１３には、さらに、光ビーム１２
の一部を反射するために試料区域に面する側とは反対側
の表面に被覆層が設けられる。透過ビームの信号から、
ビームの反射に起因する信号を減じることは、結果にお
いて、より正確な吸着の測定を実現する。商業的に利用
が可能な被覆材料の中では、金属コーティングが好まし
い。適切に被覆を施された窓は、商業的には、Oriel 、
Melles、Griot 、およびNewport 各社から入手が可能で
ある。
の一部を反射するために試料区域に面する側とは反対側
の表面に被覆層が設けられる。透過ビームの信号から、
ビームの反射に起因する信号を減じることは、結果にお
いて、より正確な吸着の測定を実現する。商業的に利用
が可能な被覆材料の中では、金属コーティングが好まし
い。適切に被覆を施された窓は、商業的には、Oriel 、
Melles、Griot 、およびNewport 各社から入手が可能で
ある。
【００４３】第２の検出器１９は、やはりフォトダイオ
ードであり、光透過窓１３から反射した光ビームの一部
２０を測定するために、主要検出器１０によって得られ
た測定結果から前記の参考信号を減じるための手段と同
様に、システム中にオプションで設けることができる。
文献中に述べられているような構造の演算増幅器［例え
ば、Moore,J.H 他著、Building Scientific Apparatus,
Addison Wesley,London,(1983)参照］が、前記参考信号
を減じる手段として機能する。
ードであり、光透過窓１３から反射した光ビームの一部
２０を測定するために、主要検出器１０によって得られ
た測定結果から前記の参考信号を減じるための手段と同
様に、システム中にオプションで設けることができる。
文献中に述べられているような構造の演算増幅器［例え
ば、Moore,J.H 他著、Building Scientific Apparatus,
Addison Wesley,London,(1983)参照］が、前記参考信号
を減じる手段として機能する。
【００４４】反射光は、関心対象である試料区域の微量
物による吸収を全く示さないので、参考信号を提供す
る。（主要検出器によって測定される）セルを通過する
光の信号から前記参考信号を減じることによって、光源
の変動を補償することができる。このことによって、加
工室２内の微量物に起因する信号変化に対する感度が向
上することになる。参考ビームの減算を用いる「デュア
ルビーム」技術が、一方において、よく知られている
が、この技術は、専用のビームスプリッター、すなわ
ち、唯一の機能が光ビームを分割することである光学部
材を使用することが必要である。この発明によれば、加
工室入り口の窓が、どのような部材の追加も必要とせず
に、この機能を備えることができる。この窓における、
反射光に対する透過光の割合は、窓用の適当な被覆層を
利用することによって制御を行うことができる。
物による吸収を全く示さないので、参考信号を提供す
る。（主要検出器によって測定される）セルを通過する
光の信号から前記参考信号を減じることによって、光源
の変動を補償することができる。このことによって、加
工室２内の微量物に起因する信号変化に対する感度が向
上することになる。参考ビームの減算を用いる「デュア
ルビーム」技術が、一方において、よく知られている
が、この技術は、専用のビームスプリッター、すなわ
ち、唯一の機能が光ビームを分割することである光学部
材を使用することが必要である。この発明によれば、加
工室入り口の窓が、どのような部材の追加も必要とせず
に、この機能を備えることができる。この窓における、
反射光に対する透過光の割合は、窓用の適当な被覆層を
利用することによって制御を行うことができる。
【００４５】光源としては、正確に制御の行き届いた温
度に維持されるダイオードレーザーが好ましい。ダイオ
ードレーザーの温度は、一般に少なくとも、プラスマイ
ナス０．１度Ｃの正確さで制御される。適切なダイオー
ドレーザーと温度制御器は当技術分野において、よく知
られており、数ヶ所のメーカーから入手が可能である。
鉛ー塩類レーザーは、Laser Analytics Division of La
ser Photonics Corp.から入手することができ、また、
ガリウム- 砒素レーザーは、Sensors Unlimited,Inc.か
ら入手することができる。適切な温度制御器は、Lake S
hore DRC-910A温度制御器（極低温用）が、または、室
温近辺の温度で作用させるには、ILX Lightwave Inc.か
らの数タイプのモデルのうちの１つが、入手可能であ
る。
度に維持されるダイオードレーザーが好ましい。ダイオ
ードレーザーの温度は、一般に少なくとも、プラスマイ
ナス０．１度Ｃの正確さで制御される。適切なダイオー
ドレーザーと温度制御器は当技術分野において、よく知
られており、数ヶ所のメーカーから入手が可能である。
鉛ー塩類レーザーは、Laser Analytics Division of La
ser Photonics Corp.から入手することができ、また、
ガリウム- 砒素レーザーは、Sensors Unlimited,Inc.か
ら入手することができる。適切な温度制御器は、Lake S
hore DRC-910A温度制御器（極低温用）が、または、室
温近辺の温度で作用させるには、ILX Lightwave Inc.か
らの数タイプのモデルのうちの１つが、入手可能であ
る。
【００４６】光源エレクトロニクスは、ダイオードレー
ザーが、測定を希望する微量の不純物によって吸収され
る特定の波長の光を発光するように、ダイオードレーザ
ーに作用する電流を制御する。レーザーダイオードに作
用する電流が増大すると、ダイオードのタイプに応じて
波長が増減する。当技術分野において知られるレーザー
電流の制御器が商業的に入手可能である。適切な制御器
は、ILX Lightwave-3620である。
ザーが、測定を希望する微量の不純物によって吸収され
る特定の波長の光を発光するように、ダイオードレーザ
ーに作用する電流を制御する。レーザーダイオードに作
用する電流が増大すると、ダイオードのタイプに応じて
波長が増減する。当技術分野において知られるレーザー
電流の制御器が商業的に入手可能である。適切な制御器
は、ILX Lightwave-3620である。
【００４７】フォトダイオードのような検出器が、ダイ
オードレーザーによって発せられる波長と同一の波長の
光に応答する。帯域幅が10-MHzの増幅器を備える赤外線
検出用のGraseby HgCdTe Model 1710112、または、近赤
外線検出用のEG&G InGaAs C30641のような適切な検出器
が当技術分野において知られており、商業的に入手が可
能である。検出器１０が、排気ライン内部にある表面か
ら反射して、１つまたは複数の光透過窓１３を通過して
試料区域を出る光ビーム１２に応答する。検出エレクト
ロニクスは、検出器からの出力を受けて、所望の波長に
おける光の吸収に関連する出力を発生する。吸収度(abs
orbance)、すなわち、微量の不純物が存在しない場合に
観察されるであろう光の強さに対する、関心の対象であ
る微量の不純物が存在する場合の検出光の強さの割合、
が、既知の較正データを用いてコンピューターによっ
て、微量の不純物の濃度に変換される。
オードレーザーによって発せられる波長と同一の波長の
光に応答する。帯域幅が10-MHzの増幅器を備える赤外線
検出用のGraseby HgCdTe Model 1710112、または、近赤
外線検出用のEG&G InGaAs C30641のような適切な検出器
が当技術分野において知られており、商業的に入手が可
能である。検出器１０が、排気ライン内部にある表面か
ら反射して、１つまたは複数の光透過窓１３を通過して
試料区域を出る光ビーム１２に応答する。検出エレクト
ロニクスは、検出器からの出力を受けて、所望の波長に
おける光の吸収に関連する出力を発生する。吸収度(abs
orbance)、すなわち、微量の不純物が存在しない場合に
観察されるであろう光の強さに対する、関心の対象であ
る微量の不純物が存在する場合の検出光の強さの割合、
が、既知の較正データを用いてコンピューターによっ
て、微量の不純物の濃度に変換される。
【００４８】ダイオードレーザーによって発光される光
の波長を制御する様々な方法が用いられる。例えば、レ
ーザー光の波長が、フィードバックシステムによって所
望の値にロックされてもよく、または、レーザー光の波
長が、スペクトルを発生するために所望の波長を含む区
域に亘って繰り返して掃引(sweep) されてもよい。付随
するスペクトルが感度を向上するために平均化される。
これらの両技術は知られている [例えば、Feher 他、Tu
nable Diode Laser Monitoring of Atmospheric Trade
Gas Constituents,Spectrochimica Acta,A51,pp.1579-1
599(1995) および、Webster 他、Infrared Laser Absor
ption:Theory and Applications,LaserRemote Chemical
Analysis,R.M.Measuews(Ed.),Wiley,New York(1988)
参照] 。波長を安定化させるためのさらに別の方法が、
ここに引用する同日に出願され現在係属中の出願08/71
1,780号, 代理人ドケット番号016499-205に開示されて
いる。
の波長を制御する様々な方法が用いられる。例えば、レ
ーザー光の波長が、フィードバックシステムによって所
望の値にロックされてもよく、または、レーザー光の波
長が、スペクトルを発生するために所望の波長を含む区
域に亘って繰り返して掃引(sweep) されてもよい。付随
するスペクトルが感度を向上するために平均化される。
これらの両技術は知られている [例えば、Feher 他、Tu
nable Diode Laser Monitoring of Atmospheric Trade
Gas Constituents,Spectrochimica Acta,A51,pp.1579-1
599(1995) および、Webster 他、Infrared Laser Absor
ption:Theory and Applications,LaserRemote Chemical
Analysis,R.M.Measuews(Ed.),Wiley,New York(1988)
参照] 。波長を安定化させるためのさらに別の方法が、
ここに引用する同日に出願され現在係属中の出願08/71
1,780号, 代理人ドケット番号016499-205に開示されて
いる。
【００４９】感度に関する別の改良が、ダイオード電流
と波長を変調し、検出器信号を変調周波数またはその高
い方の調和周波数で復調することによって達成される。
この技術は、調和復調分光法(harmonic detection spec
troscopy) として知られている[Feher 他、Tunable Di
ode Laser Monitoring of Atmospheric Trade Gas Cons
tituents,Spectrochimica Acta,A51,pp.1579-1599(199
5) および、Webster 他、Infrared Laser Absorption:T
heory and Applications,Laser Remote Chemical Analy
sis,R.M.Measuews(Ed.),Wiley,New York(1988) 参照]
。
と波長を変調し、検出器信号を変調周波数またはその高
い方の調和周波数で復調することによって達成される。
この技術は、調和復調分光法(harmonic detection spec
troscopy) として知られている[Feher 他、Tunable Di
ode Laser Monitoring of Atmospheric Trade Gas Cons
tituents,Spectrochimica Acta,A51,pp.1579-1599(199
5) および、Webster 他、Infrared Laser Absorption:T
heory and Applications,Laser Remote Chemical Analy
sis,R.M.Measuews(Ed.),Wiley,New York(1988) 参照]
。
【００５０】ここに引用する同日に出願され現在係属中
の出願08/711,646号, 代理人ドケット番号016499-203に
開示されているように、特に有効な調和検出分光システ
ムにおいては、光源の変調振幅が、検出されつつある吸
着性の中心をなす調和信号の値をほぼ最大にする値にセ
ットされる。このシステムにおいては、光源と検出器
は、試料区域から分離された室内に含まれており、室圧
は、大気圧よりも大きい圧力になるように制御される。
室を加圧することにより、検出された信号が最大化され
て、それによって、１０億分の１(ppb) という小さな範
囲で試料内の正確な測定が行われる。
の出願08/711,646号, 代理人ドケット番号016499-203に
開示されているように、特に有効な調和検出分光システ
ムにおいては、光源の変調振幅が、検出されつつある吸
着性の中心をなす調和信号の値をほぼ最大にする値にセ
ットされる。このシステムにおいては、光源と検出器
は、試料区域から分離された室内に含まれており、室圧
は、大気圧よりも大きい圧力になるように制御される。
室を加圧することにより、検出された信号が最大化され
て、それによって、１０億分の１(ppb) という小さな範
囲で試料内の正確な測定が行われる。
【００５１】この発明の他の実施例においては、複数の
ミラー（または複数の面を有する１つのミラー）が排気
ライン７に配置される。このことによって、光ビーム
が、試料区域を複数回に亘って通過することが可能にな
る。このようにして、有効な長さを増大することによっ
て、測定システムの感度を向上することができる。
ミラー（または複数の面を有する１つのミラー）が排気
ライン７に配置される。このことによって、光ビーム
が、試料区域を複数回に亘って通過することが可能にな
る。このようにして、有効な長さを増大することによっ
て、測定システムの感度を向上することができる。
【００５２】マルチパスに関する様々な形態が、ここに
引用する同日に出願され現在係属中の出願08/711,504
号, 代理人ドケット番号016499-204に開示されている。
この係属中の出願に開示されているように、マルチパス
のセルが、光ビームが移動する有効長を延長することに
よって、測定システムの感度を向上することが可能であ
る。これらのセルの中では偏平なマルチパスセルが、光
の伝播面に対して直角または平行な方向に意のままに小
さくすることができる。その大きさの故に、この偏平な
マリチパスセルは、現存する半導体加工ツール内で用い
るには最も適している。
引用する同日に出願され現在係属中の出願08/711,504
号, 代理人ドケット番号016499-204に開示されている。
この係属中の出願に開示されているように、マルチパス
のセルが、光ビームが移動する有効長を延長することに
よって、測定システムの感度を向上することが可能であ
る。これらのセルの中では偏平なマルチパスセルが、光
の伝播面に対して直角または平行な方向に意のままに小
さくすることができる。その大きさの故に、この偏平な
マリチパスセルは、現存する半導体加工ツール内で用い
るには最も適している。
【００５３】前記出願中に開示されている特徴を有する
特別なセルは、多角形状の偏平なマルチパスセルであ
る。このセルは、光反射面を伴う複数の壁によって包囲
された試料区域で構成される。それが規則的な形状を備
える結果として、光ビームは、セルを出る前に各壁によ
って反射される。光ビームが同じ面に残留することがで
きるので、セルは、最小の大きさに維持できる。
特別なセルは、多角形状の偏平なマルチパスセルであ
る。このセルは、光反射面を伴う複数の壁によって包囲
された試料区域で構成される。それが規則的な形状を備
える結果として、光ビームは、セルを出る前に各壁によ
って反射される。光ビームが同じ面に残留することがで
きるので、セルは、最小の大きさに維持できる。
【００５４】次の例は、この発明のシステムと方法が気
相の微量物の検出にいかに有益であるかを示すものであ
る。実 例 １ 以下に説明するように、エッチング工程における半導体
加工システム内の水蒸気濃度が、次の作業手順を用いて
モニターされる。
相の微量物の検出にいかに有益であるかを示すものであ
る。実 例 １ 以下に説明するように、エッチング工程における半導体
加工システム内の水蒸気濃度が、次の作業手順を用いて
モニターされる。
【００５５】半導体加工システムとして、Applied Mate
rials Precision 5000 plasma etching sistem を、TD
LAS 測定システムと接続して使用する。この測定システ
ムは、加工室の乾燥特性を決定するための水蒸気の測定
用に構築されている。
rials Precision 5000 plasma etching sistem を、TD
LAS 測定システムと接続して使用する。この測定システ
ムは、加工室の乾燥特性を決定するための水蒸気の測定
用に構築されている。
【００５６】測定システムの試料区域は、エッチングツ
ールの排気ライン内に配置される。光を透過する導入口
および導出口の窓は、レーザーダイオードから発せられ
た光が、導入口の窓から導出口の窓へ直線的に通過する
ように、中間に試料区域を挟んで、互いから交わるよう
に排気ラインの壁内に直接配置される。
ールの排気ライン内に配置される。光を透過する導入口
および導出口の窓は、レーザーダイオードから発せられ
た光が、導入口の窓から導出口の窓へ直線的に通過する
ように、中間に試料区域を挟んで、互いから交わるよう
に排気ラインの壁内に直接配置される。
【００５７】ダイオードは、Sensors Unlimited Inc.,
社によって製造され、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰで構成さ
れている。ダイオードは、水蒸気によって強い吸着が起
きる１．３６８６マイクロメーターを含む波長区域内で
発光させるために作られている。ダイオードは、是非と
も、M.Feher 他による、Spectrochimica Acta,A51,pp.1
579-1599(1995)に記載されているように、単一周波数で
確実に発光する分配フィードバック(distributed feedb
ack type)(DFB)型でなければならない。ダイオードは、
Hytek 5610準小型比例温度制御器によって2511度Ｃまで
制御される熱電気型冷却器に取り付けられる。レーザー
電流はILX Lightwave ILX 3620によって制御される。
社によって製造され、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰで構成さ
れている。ダイオードは、水蒸気によって強い吸着が起
きる１．３６８６マイクロメーターを含む波長区域内で
発光させるために作られている。ダイオードは、是非と
も、M.Feher 他による、Spectrochimica Acta,A51,pp.1
579-1599(1995)に記載されているように、単一周波数で
確実に発光する分配フィードバック(distributed feedb
ack type)(DFB)型でなければならない。ダイオードは、
Hytek 5610準小型比例温度制御器によって2511度Ｃまで
制御される熱電気型冷却器に取り付けられる。レーザー
電流はILX Lightwave ILX 3620によって制御される。
【００５８】ダイオードは、ダイオードレーザービーム
を平行化する直径が0.5 インチである、偏心軸を備える
放物面ミラーの焦点に置かれる。このミラーは、研磨を
施したアルミニウム表面を有する。探知器は、2mm の有
効直径を有するInGaAsフォトダイオードである１つのEC
&G C30642 である。検出器からの出力は、Analog Modul
es Inc. 社のプリアンプによって増幅される。このシス
テムは極端にコンパクトであって、（電流制御器を除い
て）各側面の長さが約６インチの立方体の内部に収容す
ることができる。
を平行化する直径が0.5 インチである、偏心軸を備える
放物面ミラーの焦点に置かれる。このミラーは、研磨を
施したアルミニウム表面を有する。探知器は、2mm の有
効直径を有するInGaAsフォトダイオードである１つのEC
&G C30642 である。検出器からの出力は、Analog Modul
es Inc. 社のプリアンプによって増幅される。このシス
テムは極端にコンパクトであって、（電流制御器を除い
て）各側面の長さが約６インチの立方体の内部に収容す
ることができる。
【００５９】レーザーダイオードによって発光される光
の波長は、レーザーダイオードへのフィードバック信号
を用いて特性値（すなわち、１．３６８６μｍ）にロッ
クされる。この大きさの波長に適正にロックするには、
吸着信号の第３次導関数に対応する信号が使用される。
水蒸気の測定は、基板が加工室内に搬入されるのと同時
に開始され、測定結果が１秒間隔で平均され、工程の完
成を以て終了する。データは瞬時に計算されて、エッチ
ングツールの工程制御機にフィードバックされる。
の波長は、レーザーダイオードへのフィードバック信号
を用いて特性値（すなわち、１．３６８６μｍ）にロッ
クされる。この大きさの波長に適正にロックするには、
吸着信号の第３次導関数に対応する信号が使用される。
水蒸気の測定は、基板が加工室内に搬入されるのと同時
に開始され、測定結果が１秒間隔で平均され、工程の完
成を以て終了する。データは瞬時に計算されて、エッチ
ングツールの工程制御機にフィードバックされる。
【００６０】半導体基板を加工室内に搬入した後、シス
テムは、水蒸気の分圧が２０mtorrに達するまで排気を
継続する。このときは、３０sccm BCl3 、４０sccm Cl
2 、２５０sccm He 、および、９．４ sccm CHCl3 、が
加工室ん合いに導入される。１分後に、ガスの流れが遮
断されて、水蒸気のレベルが、残留 BCl3 に関する反応
に追随する以前の水準に次第に回復する。
テムは、水蒸気の分圧が２０mtorrに達するまで排気を
継続する。このときは、３０sccm BCl3 、４０sccm Cl
2 、２５０sccm He 、および、９．４ sccm CHCl3 、が
加工室ん合いに導入される。１分後に、ガスの流れが遮
断されて、水蒸気のレベルが、残留 BCl3 に関する反応
に追随する以前の水準に次第に回復する。
【００６１】図５は、加工時間に対する水蒸気圧を示す
グラフである。水蒸気の分圧は、 BCl3 が水蒸気と次の
ように急速に反応するので、検出可能なレベルに低下す
る。 ２ＢＣｌ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ Ｂ2 Ｏ3 (solid) ＋
６Ｈｃｌ このように、水蒸気の分圧が、高すぎるときにＢＣｌ3
を工程に早く与え過ぎると、過剰なパーティクルの量が
形成されるので不利である。パーティクルが半導体デバ
イスに有害な影響を及ぼすことはよく知られている。他
方また、アルミニウムエッチングのような幾つかのエッ
チング工程に水蒸気が存在することは許されないことで
ある。ＢＣｌ3 は、したがって、水蒸気の最後の痕跡を
除くために必要である。この発明にかかるシステムは、
ＢＣｌ3 を加えることが可能であるためには、何時の時
点が水蒸気の分圧が充分に低いかを決定し、また、有害
な水蒸気を完全に除去するためにＢＣｌ3 の付加程度が
充分であるかどうかを確認するために使用される。
グラフである。水蒸気の分圧は、 BCl3 が水蒸気と次の
ように急速に反応するので、検出可能なレベルに低下す
る。 ２ＢＣｌ3 ＋ ３Ｈ2 ＝ Ｂ2 Ｏ3 (solid) ＋
６Ｈｃｌ このように、水蒸気の分圧が、高すぎるときにＢＣｌ3
を工程に早く与え過ぎると、過剰なパーティクルの量が
形成されるので不利である。パーティクルが半導体デバ
イスに有害な影響を及ぼすことはよく知られている。他
方また、アルミニウムエッチングのような幾つかのエッ
チング工程に水蒸気が存在することは許されないことで
ある。ＢＣｌ3 は、したがって、水蒸気の最後の痕跡を
除くために必要である。この発明にかかるシステムは、
ＢＣｌ3 を加えることが可能であるためには、何時の時
点が水蒸気の分圧が充分に低いかを決定し、また、有害
な水蒸気を完全に除去するためにＢＣｌ3 の付加程度が
充分であるかどうかを確認するために使用される。
【００６２】実 例 ２ 実例１について上に述べたものと同じエッチングツール
を用いて、エッチングが施された基板からフォトレジス
ト膜が剥離されるプラズマ灰化工程において、ＣＯがモ
ニターされた。測定システムにおいては、Laser Photon
ics Corp. 社によって製造された鉛−塩類(Pb-salt) ダ
イオードが、Laser Analytics 社の液体窒素によって冷
却された冷却ヘッド内に設けられた。ビームを平行化す
るために、１インチ直径の非球面で、反射防止被覆層を
施したF/1 のZnSeレンズが用いられる。探知器は、10-M
Hz帯域幅を備える増幅器を接続したGraseby のHgCdTeモ
デル1710112 である。レーザー電流は、ILX Lightwave
ILX-3620によって制御され、温度が、Lake Shore DRC-9
10A 制御器によって制御される。レーザーダイオードに
よって発せられる光の波長は、レーザーダイオードへの
フィードバック信号を用いて、ＣＯの特性値、すなわち
４．７μｍにロックされる。吸着信号の第３次導関数に
対応する信号が使用される。
を用いて、エッチングが施された基板からフォトレジス
ト膜が剥離されるプラズマ灰化工程において、ＣＯがモ
ニターされた。測定システムにおいては、Laser Photon
ics Corp. 社によって製造された鉛−塩類(Pb-salt) ダ
イオードが、Laser Analytics 社の液体窒素によって冷
却された冷却ヘッド内に設けられた。ビームを平行化す
るために、１インチ直径の非球面で、反射防止被覆層を
施したF/1 のZnSeレンズが用いられる。探知器は、10-M
Hz帯域幅を備える増幅器を接続したGraseby のHgCdTeモ
デル1710112 である。レーザー電流は、ILX Lightwave
ILX-3620によって制御され、温度が、Lake Shore DRC-9
10A 制御器によって制御される。レーザーダイオードに
よって発せられる光の波長は、レーザーダイオードへの
フィードバック信号を用いて、ＣＯの特性値、すなわち
４．７μｍにロックされる。吸着信号の第３次導関数に
対応する信号が使用される。
【００６３】半導体基板をエッチング室内に搬入した
後、60sccmの流率でＯ2 が室内に導入される。圧力は、
エッチング加工中１．５Torrに維持され、この間ＣＯの
測定が継続される。測定値は１秒間隔で平均化される。
後、60sccmの流率でＯ2 が室内に導入される。圧力は、
エッチング加工中１．５Torrに維持され、この間ＣＯの
測定が継続される。測定値は１秒間隔で平均化される。
【００６４】ＣＯの測定結果は、図６にまとめられてお
り、ＣＯ蒸気圧と加工時間の関係が示されている。この
グラフは、工程の終点が６分後に発生することを示して
おり、この時点で、加工室内のＣＯが消滅する。
り、ＣＯ蒸気圧と加工時間の関係が示されている。この
グラフは、工程の終点が６分後に発生することを示して
おり、この時点で、加工室内のＣＯが消滅する。
【００６５】上記の実例は、この発明にかかるシステム
と方法が、排気ライン内における気相の微量物のモニタ
ーによく適合することを示している。上記の応用例に加
えて、この発明は特に、ロードロック室(load-lock cha
mber) に適用することができる。半導体ウエハが半導体
加工室内に導入される度に、前記ウエハは一般的に先ず
前記ロック室に置かれ、この室は空気およびその他の汚
染物を除去するために清浄化および／または真空化サイ
クルに付される。ウエハは次いで、前記ロック室から加
工室に移送される。必要とされる清浄化および／または
真空化サイクルは、真空化サイクル中に得ようとする圧
力の大きさによって決定される。しかしながら、これ
は、特定された測定ではなく、残留圧力が主として水蒸
気（通常は基板を空気に露出する結果として発生する）
に起因するものか、基板から放出される他の物質（通常
は予備加工によって生じる）に起因するものかを示すも
のではない。このように、この発明は前記ロック室内に
おける水蒸気をモニターするために特に利点を有する。
この発明の方法は、真空下の測定が実行しにくいものな
ので、清浄化のみに依存する前記ロック室には特に有用
である。
と方法が、排気ライン内における気相の微量物のモニタ
ーによく適合することを示している。上記の応用例に加
えて、この発明は特に、ロードロック室(load-lock cha
mber) に適用することができる。半導体ウエハが半導体
加工室内に導入される度に、前記ウエハは一般的に先ず
前記ロック室に置かれ、この室は空気およびその他の汚
染物を除去するために清浄化および／または真空化サイ
クルに付される。ウエハは次いで、前記ロック室から加
工室に移送される。必要とされる清浄化および／または
真空化サイクルは、真空化サイクル中に得ようとする圧
力の大きさによって決定される。しかしながら、これ
は、特定された測定ではなく、残留圧力が主として水蒸
気（通常は基板を空気に露出する結果として発生する）
に起因するものか、基板から放出される他の物質（通常
は予備加工によって生じる）に起因するものかを示すも
のではない。このように、この発明は前記ロック室内に
おける水蒸気をモニターするために特に利点を有する。
この発明の方法は、真空下の測定が実行しにくいものな
ので、清浄化のみに依存する前記ロック室には特に有用
である。
【００６６】ダイオードレーザーシステムを前記ロック
室の排気ラインに配置することによって、清浄化サイク
ル終了後に、ロードロック状態の下で発生する水蒸気を
測定することが可能になる。もしも、加工中に必要とさ
れる水蒸気のレベルが知られていれば、清浄化時間は必
要な清浄度合いをもたらすために必要充分なように最小
化できる。各加工間の移送ステップは、半導体工業にお
いては、加工室内で加工を行うために利用できる総時間
に含まれる有意ではあるが半端な部分を説明するものと
して知られているので、この方法によって有意義なコス
ト上の利点が実現される。
室の排気ラインに配置することによって、清浄化サイク
ル終了後に、ロードロック状態の下で発生する水蒸気を
測定することが可能になる。もしも、加工中に必要とさ
れる水蒸気のレベルが知られていれば、清浄化時間は必
要な清浄度合いをもたらすために必要充分なように最小
化できる。各加工間の移送ステップは、半導体工業にお
いては、加工室内で加工を行うために利用できる総時間
に含まれる有意ではあるが半端な部分を説明するものと
して知られているので、この方法によって有意義なコス
ト上の利点が実現される。
【００６７】同様にして、加工室の種別を問わずに排気
ラインに設置された水蒸気センサーによって、最初の清
浄化また真空化サイクルの長さを最小にすることがで
き、クリーンルーム、予備加工ステップ、ロードロック
室、または移送室から出るウエハの大気成分を除去する
ために頻繁に使用される。
ラインに設置された水蒸気センサーによって、最初の清
浄化また真空化サイクルの長さを最小にすることがで
き、クリーンルーム、予備加工ステップ、ロードロック
室、または移送室から出るウエハの大気成分を除去する
ために頻繁に使用される。
【００６８】この発明を、半導体加工ツールとの関連に
おいて説明を行ったが、当業者であれば、この発明が様
々な異なる方面に応用可能である点を理解するであろ
う。例えば、この室内流出物のモニターシステムが、危
険なガスまたは蒸気を取り扱う安全装置として使用する
ことも視野に置いている。
おいて説明を行ったが、当業者であれば、この発明が様
々な異なる方面に応用可能である点を理解するであろ
う。例えば、この室内流出物のモニターシステムが、危
険なガスまたは蒸気を取り扱う安全装置として使用する
ことも視野に置いている。
【００６９】すでによく知られているように、IC製造工
程においては、大量の危険な、有毒ガスが必要とされ
る。一般に、そのようなガスは連続して排気されるキャ
ビネット内に保管される。キャビネットの排気物、すな
わち、流出物は通常、排気ラインを通って、浄化システ
ムに吸引される。この発明にかかる室内流出物のモニタ
ーシステムは、これらのガスキャビネットと共用するの
に特にふさわしい。吸着分光測定システムをキャビネッ
ト排気部に配置することによって、瞬間的フィードバッ
クを具備するガス漏洩探知システムが提供される。特
に、比較的好都合なInGaAsP の二酸化物の排出物と一致
する、1130nmの波長で吸着が起きるHFの検出システムが
視野に入る。
程においては、大量の危険な、有毒ガスが必要とされ
る。一般に、そのようなガスは連続して排気されるキャ
ビネット内に保管される。キャビネットの排気物、すな
わち、流出物は通常、排気ラインを通って、浄化システ
ムに吸引される。この発明にかかる室内流出物のモニタ
ーシステムは、これらのガスキャビネットと共用するの
に特にふさわしい。吸着分光測定システムをキャビネッ
ト排気部に配置することによって、瞬間的フィードバッ
クを具備するガス漏洩探知システムが提供される。特
に、比較的好都合なInGaAsP の二酸化物の排出物と一致
する、1130nmの波長で吸着が起きるHFの検出システムが
視野に入る。
【００７０】この実施例は、ビジュアルおよび／または
オーディオ警報システム結合して使用することが好まし
い。この警報システムは、予定した限界を超える吸着ま
たはガス濃度検出のような一定の事象の発生と同時に作
動することができる。これに加えて、この検出器は、ガ
スシリンダーまたはその他のバルブを自動的に閉じるバ
ルブ制御システムと接続して、ガスの流れを停止するこ
とができる。当業者であれば、周知の装置、回路、およ
び／またはプロセッサーおよびこれらの制御手段の使用
によって、この発明のシステムに適切な警報システムと
制御装置を設計一体化できるであろう。この問題をこれ
以上議論することは、当技術分野における当業者の認識
範囲のものであるから省略する。
オーディオ警報システム結合して使用することが好まし
い。この警報システムは、予定した限界を超える吸着ま
たはガス濃度検出のような一定の事象の発生と同時に作
動することができる。これに加えて、この検出器は、ガ
スシリンダーまたはその他のバルブを自動的に閉じるバ
ルブ制御システムと接続して、ガスの流れを停止するこ
とができる。当業者であれば、周知の装置、回路、およ
び／またはプロセッサーおよびこれらの制御手段の使用
によって、この発明のシステムに適切な警報システムと
制御装置を設計一体化できるであろう。この問題をこれ
以上議論することは、当技術分野における当業者の認識
範囲のものであるから省略する。
【００７１】この発明の他の実施例においては、室内流
出物のモニターシステムが、クリーンルームの環境をモ
ニターするために応用することが可能である。クリーン
ルームから排気される空気は、一般には、クリーンルー
ムに還流するので、クリーンルーム内に危険なガス漏
れ、または、危険な蒸気が存在することは問題である。
したがって、クリーンルームの排気部に吸着分光測定シ
ステムを使用することは、特に有利な漏洩探知システム
を提供することになる。ガスキャビネットに関連して上
に説明したように、このシステムは警報システムと結合
して使用することができる。
出物のモニターシステムが、クリーンルームの環境をモ
ニターするために応用することが可能である。クリーン
ルームから排気される空気は、一般には、クリーンルー
ムに還流するので、クリーンルーム内に危険なガス漏
れ、または、危険な蒸気が存在することは問題である。
したがって、クリーンルームの排気部に吸着分光測定シ
ステムを使用することは、特に有利な漏洩探知システム
を提供することになる。ガスキャビネットに関連して上
に説明したように、このシステムは警報システムと結合
して使用することができる。
【００７２】特定の実施例と関連させてこの発明を詳細
に説明したが、当業者にとっては、付属の特許請求の範
囲の記載から乖離することなく、幾多の改変を施すこ
と、均等手段を採用することが可能である点が明白であ
ろう。
に説明したが、当業者にとっては、付属の特許請求の範
囲の記載から乖離することなく、幾多の改変を施すこ
と、均等手段を採用することが可能である点が明白であ
ろう。
【００７３】
【発明の効果】この発明によって、室内流出物のモニタ
ーシステム、特に、気相の微量不純物を検出するための
吸着分光システムを含む新規な半導体加工システムを提
供することが実現する。このシステムによって、半導体
加工ツール内において気相の微量不純物の量を正確に瞬
間的に決定することが可能になる。
ーシステム、特に、気相の微量不純物を検出するための
吸着分光システムを含む新規な半導体加工システムを提
供することが実現する。このシステムによって、半導体
加工ツール内において気相の微量不純物の量を正確に瞬
間的に決定することが可能になる。
【００７４】また、室内流出物のモニターシステムと半
導体加工システム内において気相の微量物質を検出する
方法が提供される。この新規なシステムと方法によっ
て、室内流出物内の気相の微量物を正確に、かつ、瞬間
的に検出することが可能となる。この発明を、半導体製
造工程を制御すること、および、危険なガスの漏出を検
出することに特別に応用することによって、例えば、時
間とともに変化する水蒸気濃度と半導体加工環境の乾燥
特性をモニターすることができる。
導体加工システム内において気相の微量物質を検出する
方法が提供される。この新規なシステムと方法によっ
て、室内流出物内の気相の微量物を正確に、かつ、瞬間
的に検出することが可能となる。この発明を、半導体製
造工程を制御すること、および、危険なガスの漏出を検
出することに特別に応用することによって、例えば、時
間とともに変化する水蒸気濃度と半導体加工環境の乾燥
特性をモニターすることができる。
【図１】この発明の室内流出物のモニターシステムの側
部の断面図。
部の断面図。
【図２】この発明の室内流出物のモニターシステムの側
部の断面図。
部の断面図。
【図３】この発明の室内流出物のモニターシステムの断
面図。
面図。
【図４】この発明の室内流出物のモニターシステムの断
面図。
面図。
【図５】サンプル１による、水蒸気の濃度とエッチング
工程時間との関係を示すグラフ。
工程時間との関係を示すグラフ。
【図６】サンプル２による、一酸化炭素濃度とエッチン
グ工程時間との関係を示すグラフ。
グ工程時間との関係を示すグラフ。
１…システム，２…半導体加工室，３…半導体基板，４
…基板ホルダー，５…ガス導入口，６…排気口，７…排
気ライン，８…吸着分光測定システム，９…光源，１０
…検出器，１１…試料区域，１２…光ビーム，１３…透
過窓，１４…反射面，１５…流れ安定化ライン，１６…
第１のミラー，１７…第２のミラー，２０…一部の反射
ビーム。
…基板ホルダー，５…ガス導入口，６…排気口，７…排
気ライン，８…吸着分光測定システム，９…光源，１０
…検出器，１１…試料区域，１２…光ビーム，１３…透
過窓，１４…反射面，１５…流れ安定化ライン，１６…
第１のミラー，１７…第２のミラー，２０…一部の反射
ビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファ − チイ・ワン アメリカ合衆国、イリノイ州 60540、ネ イパービル、カルペッパー・ドライブ 1582 (72)発明者 ベンジャミン・ジェイ・ジュルチック・ジ ュニア アメリカ合衆国、イリノイ州 60532、リ ズル、ストーンヘイブン・ウェイ 2182
Claims (69)
- 【請求項１】 下記の(a)(b)からなる室内流出物のモニ
ターシステム。 (a) 室と接続された排気ラインを備えており、前記排気
ラインは、実質的にすべての流出物が通過する試料区域
を含む、(b) 光源と、１つまたは複数の光透過窓を介し
て試料区域と光学的に連通する主要検出器とからなり、 光源が、１つまたは複数の光透過窓を介して試料区域に
光ビームを指向し、 光ビームが、試料区域を通過し、１つまたは複数の光透
過窓を通って試料区域を出て、 主要検出器が、試料区域を出る光ビームに応答する、 気相の微量物を検出するための吸着分光測定システム、 - 【請求項２】 吸着分光測定システムが、同調可能なダ
イオードレーザー吸着分光測定システムである請求項１
記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項３】 吸着分光測定システムが、調和検出吸着
分光測定システムである請求項１記載の室内流出物のモ
ニターシステム。 - 【請求項４】 使用される調和信号が、第２番目の調和
信号である請求項３記載の室内流出物のモニターシステ
ム。 - 【請求項５】 使用される調和信号が、第４番目の調和
信号である請求項３記載の室内流出物のモニターシステ
ム。 - 【請求項６】 光ビームが試料区域へ進入する際に通過
する１つまたは複数の光透過窓によって反射される一部
の光ビーム中にある気相の微量物を検出するための第２
の検出器をさらに含む請求項１記載の室内流出物のモニ
ターシステム。 - 【請求項７】 主要検出器によって得られる測定値か
ら、第２の検出器によってもたらされる参考信号を減算
する手段をさらに含む請求項１記載の室内流出物のモニ
ターシステム。 - 【請求項８】 試料区域が、中間にある排気ライン内に
配置され、室、真空ポンプ、ファンまたは浄化システム
と連通している請求項１記載の室内流出物のモニターシ
ステム。 - 【請求項９】 加工室の作用圧力がほぼ大気圧である請
求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１０】 吸着分光測定システムが、水蒸気の測
定に適合されている請求項１記載の室内流出物のモニタ
ーシステム。 - 【請求項１１】 光ビームが、試料区域に進入する前
に、第１の光透過窓を通過し、 光ビームが、試料区域を通過した後に、第２の光透過窓
を通過し、 第１および第２の光透過窓を結ぶ光路が実質的に直線を
なす請求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１２】 光ビームが、試料区域内において、１
つまたは複数の反射面によって反射される請求項１記載
の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１３】 試料区域が、測定セル内部に保持され
る請求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１４】 測定セルがマルチパス測定セルである
請求項１３記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１５】 モニターシステムが、室から流出する
全流出量の、体積にして約10パーセント以下の量を除去
する測定安定化ラインをさらに含む請求項１記載の室内
流出物のモニターシステム。 - 【請求項１６】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１７】 室がガスシリンダーキャビネットであ
る請求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１８】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項１７記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項１９】 室が１つの真空ポンプのハウジングで
ある請求項１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項２０】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項１９記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項２１】 室がクリーンルームである請求項１記
載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項２２】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項２１記載の室内流出物のモニターシステム。 - 【請求項２３】 下記の(a)(b)からなる、半導体加工シ
ステム。 (a) 室が、室と接続された排気ラインを有し、前記排気
ラインが、試料区域を含み、実質的にすべての室内流出
物が試料区域を通過する、半導体基板を加工する加工
室、(b) 光源と、１つまたは複数の光透過窓を介して試
料区域と光学的に連通する主要検出器とからなり、 光源が、１つまたは複数の光透過窓を介して試料区域に
光ビームを指向し、 光ビームが、試料区域を通過し、１つまたは複数の光透
過窓を通って試料区域を出て、主要検出器が、試料区域
を出る光ビームに応答する気相の微量物を検出するため
の吸着分光測定システム、 - 【請求項２４】 吸着分光測定システムが、同調可能な
ダイオードレーザー吸着分光測定システムである請求項
２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項２５】 吸着分光測定システムが、調和検出吸
着分光測定システムである請求項２３記載の半導体加工
システム。 - 【請求項２６】 使用される調和信号が、第２番目の調
和信号である請求項２５記載の半導体加工システム。 - 【請求項２７】 使用される調和信号が、第４番目の調
和信号である請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項２８】 光ビームが試料区域へ進入する際に通
過する１つまたは複数の光透過窓によって反射される一
部の光ビーム中にある気相の微量物を検出するための第
２の検出器をさらに含む請求項２３記載の半導体加工シ
ステム。 - 【請求項２９】 主要検出器によって得られる測定値か
ら、第２の検出器によってもたらされる参考信号を減算
する手段をさらに含む請求項２３記載の半導体加工シス
テム。 - 【請求項３０】 試料区域が、中間にある排気ライン内
に配置され、加工室、および真空ポンプと連通している
請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項３１】 半導体加工システムが、エッチングシ
ステム、化学蒸着システム、イオン注入システム、スパ
ッタリングシステムおよび急速熱処理システムの群から
選択される請求項３０記載の半導体加工システム。 - 【請求項３２】 半導体加工システムが、酸化物エッチ
ングシステムおよび金属エッチングシステムから選択さ
れたエッチングシステムである請求項３１記載の半導体
加工システム。 - 【請求項３３】 加工室の作用圧力がほぼ大気圧である
請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項３４】 加工室が、プラズマ大気を含むように
適合される請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項３５】 加工室が、反応性のガス大気を含むよ
うに適合される請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項３６】 吸着分光測定システムが、水蒸気の濃
度を測定するように適合される請求項２３記載の半導体
加工システム。 - 【請求項３７】 光ビームが、試料区域に進入する前
に、第１の光透過窓を通過し、 光ビームが、試料区域を通過した後に、第２の光透過窓
を通過し、 第１および第２の光透過窓を結ぶ光路が実質的に直線を
なす請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項３８】 光ビームが、試料区域内において、１
つまたは複数の反射面によって反射される請求項２３記
載の半導体加工システム。 - 【請求項３９】 試料区域が、測定セル内部に保持され
る請求項２３記載の半導体加工システム。 - 【請求項４０】 測定セルがマルチパス測定セルである
請求項３９記載の半導体加工システム。 - 【請求項４１】 モニターシステムが、加工室から流出
する全流出量の、体積にして約10パーセント以下の量を
除去する測定安定化ラインをさらに含む請求項２３記載
の半導体加工システム。 - 【請求項４２】 下記の(a)(b)(c) の工程からなる、気
相の室内微量流出物を検出する方法。 (a) 試料区域を含む排気ラインと接続した室を設ける、
(b) 室から、排気ラインを通してすべての室内流出物を
除去し、それによって、除去されたすべての室内流出物
を試料区域に進入させる、(c) 光ビームを、光源から、
１つまたは複数の光透過窓を介して試料区域に指向し、
光ビームは、試料区域を通過し、１つまたは複数の光透
過窓を通って試料区域を出て、１つまたは複数の光透過
窓を介してセルを励起する光ビームを検出する吸着分光
方法によって気相の微量物を検出する、 - 【請求項４３】 吸着分光方法が、同調可能なダイオー
ドレーザー吸着分光方法である請求項４２記載の気相微
量物の検出方法。 - 【請求項４４】 吸着分光方法が、調和検出吸着分光方
法である請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項４５】 使用される調和信号が、第２番目の調
和信号である請求項４４記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項４６】 使用される調和信号が、第４番目の調
和信号である請求項４４記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項４７】 光ビームが試料区域へ進入する際に通
過する１つまたは複数の光透過窓によって反射される一
部の光ビーム中にある気相の微量物を検出するための第
２の検出器をさらに含む請求項４２記載の気相微量物の
検出方法。 - 【請求項４８】 さらに、主要検出器によって得られる
測定値から、第２の検出器によってもたらされる参考信
号を減算する請求項４７記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項４９】 室がほぼ大気圧で作動する請求項４２
記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５０】 室が、排気ラインと連通する真空ポン
プ、ファン、または浄化システムによって吸引される請
求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５１】 微量物が水蒸気である請求項４２記載
の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５２】 室が、半導体加工システムの一部を形
成する半導体加工室である請求項４２記載の気相微量物
の検出方法。 - 【請求項５３】 半導体加工システムが、エッチングシ
ステム、化学蒸着システム、イオン注入システム、スパ
ッタリングシステムおよび急速熱処理システムの群から
選択される請求項５２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５４】 半導体加工システムが、１つのエッチ
ングシステムである請求項５３記載の気相微量物の検出
方法。 - 【請求項５５】 加工室が、プラズマ大気を含む請求項
５２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５６】 加工室が、反応性のガス大気を含む請
求項５２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５７】 微量物が水蒸気である請求項５２記載
の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５８】 光ビームが、試料区域に進入する前
に、第１の光透過窓を通過し、 光ビームが、試料区域を通過した後に、第２の光透過窓
を通過し、 第１および第２の光透過窓を結ぶ光路が実質的に直線を
なす請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項５９】 光ビームが、試料区域内において、１
つまたは複数の反射面によって反射される請求項４２記
載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６０】 試料区域が、測定セル内部に保持され
る請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６１】 測定セルがマルチパス測定セルである
請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６２】 さらに、室から流出する全流出量の、
体積にして約10パーセント以下の量を除去する請求項４
２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６３】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６４】 室がガスシリンダーキャビネットであ
る請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６５】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項６４記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６６】 室が１つの真空ポンプのハウジングで
ある請求項４２記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６７】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項６６記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６８】 室がクリーンル−ムである請求項４２
記載の気相微量物の検出方法。 - 【請求項６９】 検出された気相の微量物が予定の検出
限界に達した時に作動する警報システムをさらに含む請
求項６８記載の気相微量物の検出方法。
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