JPH11287743A - Thermal desorbing/analyzing chamber for wafer process monitor - Google Patents

Thermal desorbing/analyzing chamber for wafer process monitor

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JPH11287743A
JPH11287743A JP9048798A JP9048798A JPH11287743A JP H11287743 A JPH11287743 A JP H11287743A JP 9048798 A JP9048798 A JP 9048798A JP 9048798 A JP9048798 A JP 9048798A JP H11287743 A JPH11287743 A JP H11287743A
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JP
Japan
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sample
chamber
hot plate
vacuum
thermal desorption
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Application number
JP9048798A
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Japanese (ja)
Inventor
Koichi Tamagawa
孝一 玉川
Toshio Hayashi
俊雄 林
Takashi Chin
巍 陳
Naoki Mizutani
直樹 水谷
Yasuhiro Hara
原  泰博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP9048798A priority Critical patent/JPH11287743A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform thermal desorption analysis stably and to analyze the entire substrate, e.g. a silicon wafer, as a sample. SOLUTION: In the analyzing chamber 14, a hot plate 22 incorporating a heater 24 and an electrode 23 is set in a vacuum tank 15 to be evacuated and a sample 20 carried into the vacuum tank 15 is mounted on the hot plate 22. When the heater 24 is heated while being attracted electrostatically to the electrode 23, temperature of the sample 20 increases and gas is emitted from substances adhering to the surface thereof. The vacuum tank 15 is coupled with an analyzer 16 for analyzing gas contained in the vacuum atmosphere. Since the sample 20 is heated by the hot plate 22, the kind and quantity of substances adhering to the surface of a sample, i.e., a large area substrate, can be analyzed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体上の物質を
プラズマを用いてエッチングするエッチング装置、成膜
を行うCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、スパ
ッタ装置、又は、レジストを灰化するアッシング装置等
のプロセスをモニタする技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an etching apparatus for etching a substance on a semiconductor using plasma, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus for forming a film, a sputtering apparatus, and an ashing apparatus for ashing a resist. And a technology for monitoring the process.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンウエハ等の基板上に付着した物
質を分析するためには、付着物質を溶剤で溶かし、その
溶液を分析するイオンクロマトグラフィー等の化学的な
装置の他、付着物質を直接分析するXPS(X-ray Photo
electron Spectroscopy)、AES(Auger Electron Spec
troscopy)、SIMS(Secondary ion Mass Spectrometr
y)、FTIR(Fourier Transformed Infra-Red spectro
scopy)等の表面分析装置が用いられている。
2. Description of the Related Art In order to analyze a substance attached to a substrate such as a silicon wafer, the attached substance is directly dissolved in addition to a chemical device such as ion chromatography which dissolves the attached substance with a solvent and analyzes the solution. XPS to analyze (X-ray Photo
electron spectroscopy), AES (Auger Electron Spectroscopy)
troscopy), SIMS (Secondary ion Mass Spectrometr)
y), FTIR (Fourier Transformed Infra-Red spectro
scopy) is used.

【0003】イオンクロマトグラフィ等の化学的な分析
装置は溶液分析を行うことから、真空雰囲気を用いるプ
ロセス装置と結合して用いられることはなく、独立した
装置として構成されるのが普通である。他方、表面分析
装置は独立した装置構成で用いられるばかりでなく、真
空雰囲気との接続性がよいことから、実験的にはウエハ
プロセス装置と結合した構成で用いられる場合がある。
但し、実験的な装置の場合は基板そのものを分析対象と
する例は希であり、通常は小片を分析対象としている。
[0003] Since a chemical analyzer such as an ion chromatography performs solution analysis, it is not usually used in combination with a process device using a vacuum atmosphere, but is usually constituted as an independent device. On the other hand, the surface analysis apparatus is not only used in an independent apparatus configuration, but also has a good connection with a vacuum atmosphere, and thus may be experimentally used in a configuration combined with a wafer processing apparatus.
However, in the case of an experimental apparatus, the substrate itself is rarely analyzed, and a small piece is usually analyzed.

【0004】表面分析装置のうち、熱脱離分析装置は装
置構成が簡単であり、基板上の付着物質を分析するのに
適している。従来の熱脱離分析装置は60〜100mm
径の石英管を有しており、通常は、試料を10〜30m
m角の小片にして石英管内に搬入し、石英材や金属材で
構成された試料台上に載置した後、石英管外部に配置さ
れた赤外ランプによって真空雰囲気中で試料を加熱し、
試料から脱離して放出されたガスの分析が行われる。一
般に、試料台は、熱容量や放出ガスをできるだけ小さく
するために、分析対象の試料よりも僅かに大きなものが
用いられている。
[0004] Among the surface analyzers, the thermal desorption analyzer has a simple structure and is suitable for analyzing substances adhering to a substrate. Conventional thermal desorption analyzer is 60-100mm
It has a quartz tube with a diameter of 10 to 30 m.
After being carried into a quartz tube as small pieces of m-square and placed on a sample table made of quartz material or metal material, the sample is heated in a vacuum atmosphere by an infrared lamp arranged outside the quartz tube,
The analysis of the gas released and released from the sample is performed. Generally, the sample stage is slightly larger than the sample to be analyzed in order to minimize the heat capacity and the released gas.

【0005】このような熱脱離分析装置がプロセス装置
に結合されている場合には、試料だけを効率よく加熱す
るために、基板を点接触のピンで真空中に浮かせて支持
し、石英窓を通して外部から赤外ランプによって加熱す
るようになっている。
When such a thermal desorption analyzer is connected to a process apparatus, the substrate is supported by being floated in a vacuum with point-contact pins and a quartz window in order to efficiently heat only the sample. Through an infrared lamp from outside.

【0006】しかしながら、シリコンウエハ等の基板の
場合、光透過特性を有しているため、赤外線を照射して
も遠赤外領域の光が透過してしまい、基板を高温にする
ための効率が非常に悪い。
However, since a substrate such as a silicon wafer has a light transmission characteristic, even in the case of irradiating infrared rays, light in the far-infrared region is transmitted, and the efficiency for raising the temperature of the substrate is low. Very bad.

【0007】また、付着物質が赤外線を吸収して発熱す
る場合、同一の加熱条件に設定しても付着物質が異なる
と、その赤外線吸収率が異なるため、付着物質の温度を
制御するのが困難であったり、試料が不均一に加熱され
てしまうという問題がある。
Further, when the adhered substance absorbs infrared rays and generates heat, it is difficult to control the temperature of the adhered substance because the infrared absorption rate differs if the adhered substance is different even if the same heating conditions are set. Or the sample is heated unevenly.

【0008】更に、真空雰囲気中でピンを用いて基板を
保持しているため、急速な昇温はできるもの、真空の断
熱効果により、急速冷却を行うことができないため、基
板が過熱状態になった場合は、放射損失による自然降温
に頼らざるを得ず、温度制御が困難であるという問題が
あった。
Further, although the substrate is held by using pins in a vacuum atmosphere, the temperature can be raised rapidly, but the substrate cannot be rapidly cooled due to the heat insulating effect of the vacuum, so that the substrate is overheated. In such a case, there is a problem that it is necessary to rely on a natural temperature drop due to radiation loss, and it is difficult to control the temperature.

【0009】このように、従来用いられてきた熱脱離分
析装置技術においては、基板全体を試料とした場合に
は、点接触のピンを試料保持機構として用いていること
や、赤外ランプを加熱源として用いていることから、試
料の温度制御が大変困難であった。
As described above, in the conventional thermal desorption analyzer technology, when the entire substrate is used as a sample, a point contact pin is used as a sample holding mechanism, and an infrared lamp is used. Since it was used as a heating source, it was very difficult to control the temperature of the sample.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の不都合を解決するために創作されたものであり、その
目的は、基板全体を試料として分析を行うことができる
熱脱離分析室、その熱脱離分析室を用いた真空処理装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned disadvantages of the prior art, and has as its object to provide a thermal desorption analysis chamber capable of performing analysis using the whole substrate as a sample. An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus using the thermal desorption analysis chamber.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、真空排気可能な真空槽と、
前記真空槽内の真空雰囲気に含まれる気体を分析する分
析装置とを有する熱脱離分析室であって、前記真空槽内
にはヒータを内蔵したホットプレートが設けられ、該真
空槽内に搬入した試料をホットプレート上に載置し、前
記ヒータで前記試料を加熱し、前記試料の付着物質から
気体を放出させるように構成されたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above problems, the invention according to claim 1 comprises a vacuum tank capable of evacuating,
A thermal desorption analysis chamber having an analyzer for analyzing gas contained in a vacuum atmosphere in the vacuum chamber, wherein a hot plate with a built-in heater is provided in the vacuum chamber, and the hot plate is carried into the vacuum chamber. The sample is placed on a hot plate, the sample is heated by the heater, and gas is released from a substance attached to the sample.

【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の熱
脱離分析室であって、前記ホットプレートは電極を有
し、該電極に電圧を印加し、前記試料を前記ホットプレ
ート上に吸着させながら加熱できるように構成されたこ
とを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the thermal desorption analysis chamber according to claim 1, wherein the hot plate has an electrode, a voltage is applied to the electrode, and the sample is placed on the hot plate. It is characterized in that it can be heated while being adsorbed.

【0013】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2のいずれか1項記載の熱脱離分析室であって、前記
ヒータと前記電極とは窒化ホウ素で構成された絶縁体内
に設けられ、前記試料は前記絶縁体表面に配置されるよ
うに構成されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the thermal desorption analysis chamber according to any one of the first to second aspects, wherein the heater and the electrode are provided in an insulator made of boron nitride. And the sample is configured to be arranged on the insulator surface.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3のいずれか1項記載の熱脱離分析室であって、前記
真空槽には、前記ホットプレートを冷却する冷却機構が
設けられたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the thermal desorption analysis chamber according to any one of the first to third aspects, wherein the vacuum chamber is provided with a cooling mechanism for cooling the hot plate. It is characterized by having been done.

【0015】請求項5記載の発明は、真空処理装置であ
って、請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載の熱脱
離分析室と、前記試料を真空雰囲気中で処理するプロセ
ス室とが真空排気可能な搬送室に接続され、前記プロセ
ス室内で処理された試料が前記搬送室を介して前記熱脱
離分析装置内に搬入されるように構成されたことを特徴
とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a vacuum processing apparatus, wherein the thermal desorption analysis chamber according to any one of the first to fourth aspects and a process chamber for processing the sample in a vacuum atmosphere. Are connected to a transfer chamber capable of vacuum evacuation, so that the sample processed in the process chamber is carried into the thermal desorption analyzer via the transfer chamber.

【0016】本発明は上記のように構成されており、真
空排気可能な真空槽と、その真空槽内の真空雰囲気中の
気体を分析する分析装置を有している。真空槽内にはヒ
ータを内蔵したホットプレートが設けられており、真空
槽内に搬入した試料をホットプレート上に載置し、ヒー
タに通電すると、真空雰囲気中で試料が加熱され、付着
物質から気体が放出される。
The present invention is configured as described above, and has a vacuum chamber capable of evacuating and an analyzer for analyzing a gas in a vacuum atmosphere in the vacuum chamber. A hot plate with a built-in heater is provided in the vacuum chamber.When the sample carried in the vacuum chamber is placed on the hot plate and the heater is energized, the sample is heated in a vacuum atmosphere and Gas is released.

【0017】その気体は、分析装置によって分析できる
ように構成されている。このように、ホットプレート上
に載置して試料を加熱するので、シリコンウェハ等の大
きな基板全体を試料として用いることが可能になる。
The gas is configured to be analyzed by an analyzer. As described above, since the sample is placed on the hot plate and the sample is heated, the whole large substrate such as a silicon wafer can be used as the sample.

【0018】そのようなホットプレート中に静電吸着用
の電極を内蔵させておくと、真空雰囲気中で試料をホッ
トプレート表面に密着させることができるので、試料と
ホットプレートの間の熱伝導効率が大きくなり、急速加
熱が可能になり、また、試料の温度制御性が向上する。
If an electrode for electrostatic attraction is built in such a hot plate, the sample can be brought into close contact with the surface of the hot plate in a vacuum atmosphere, so that the heat transfer efficiency between the sample and the hot plate can be improved. And rapid heating becomes possible, and the temperature controllability of the sample is improved.

【0019】また、試料を配置する真空槽に冷却機構を
設け、ホットプレートを冷却できるように構成しておく
と、ホットプレートを介して試料を冷却することができ
るので、試料の急速冷却が可能になり、また、試料の温
度制御性が一層向上する。
If a cooling mechanism is provided in the vacuum chamber in which the sample is placed so that the hot plate can be cooled, the sample can be cooled via the hot plate, so that the sample can be rapidly cooled. And the temperature controllability of the sample is further improved.

【0020】以上説明したホットプレートを用いた熱脱
離分析室と、試料表面を真空雰囲気中で処理し、薄膜形
成やエッチング等を行うプロセス室とを、真空排気可能
な搬送室に接続して真空処理装置を構成しておくと、プ
ロセス室内で処理した試料を、大気に曝さずに熱脱離分
析室内に搬入することが可能になる。従って、エッチン
グ等の処理を行った試料を直ちに分析することが可能で
あり、また、試料表面には大気に曝したときに問題とな
る気体が吸着していないことから、正確な分析を行うこ
とが可能である。
The thermal desorption analysis chamber using a hot plate described above and a process chamber for processing a sample surface in a vacuum atmosphere and forming a thin film or etching are connected to a transfer chamber capable of evacuating. When a vacuum processing apparatus is configured, a sample processed in the process chamber can be carried into the thermal desorption analysis chamber without being exposed to the atmosphere. Therefore, it is possible to immediately analyze a sample that has been subjected to etching or the like, and to perform accurate analysis because a gas that poses a problem when exposed to the atmosphere is not adsorbed on the sample surface. Is possible.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の加熱脱離分析室
を、本発明のマルチチャンバ型の真空処理装置と共に説
明する。図1を参照し、符号2は本発明の真空処理装置
であり、搬送室10と、カセット室11と、赤外分光測
定室12と、プロセス室13と、熱脱離分析室14とを
有している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a thermal desorption analysis chamber of the present invention will be described together with a multi-chamber type vacuum processing apparatus of the present invention. Referring to FIG. 1, reference numeral 2 denotes a vacuum processing apparatus of the present invention, which includes a transfer chamber 10, a cassette chamber 11, an infrared spectroscopic measurement chamber 12, a process chamber 13, and a thermal desorption analysis chamber 14. doing.

【0022】カセット室11と、赤外分光測定室12
と、プロセス室13と、熱脱離分析室14とは、搬送室
10の周囲に配置され、搬送室10に気密に接続されて
おり、図示しない真空排気系によって、各室10、1
1、12、13、14の内部を個別に真空排気できるよ
うに構成されている。
The cassette chamber 11 and the infrared spectrometer 12
, The process chamber 13 and the thermal desorption analysis chamber 14 are arranged around the transfer chamber 10 and are connected to the transfer chamber 10 in an airtight manner.
It is configured such that the insides of 1, 12, 13, and 14 can be individually evacuated.

【0023】この真空処理装置2を用いる場合、予め内
部を真空雰囲気にしておき、カセット室11だけを大気
に開放し、所定枚数の基板をカセットに装着し、カセッ
ト室11内に配置する。カセット室11の内部雰囲気を
大気から遮断した後、真空排気し、所定圧力に到達した
ところで搬送室10の内部と接続する。
When the vacuum processing apparatus 2 is used, a vacuum atmosphere is previously set in the inside, only the cassette chamber 11 is opened to the atmosphere, a predetermined number of substrates are mounted on the cassette, and placed in the cassette chamber 11. After shutting off the atmosphere inside the cassette chamber 11 from the atmosphere, the cassette chamber 11 is evacuated and connected to the inside of the transfer chamber 10 when a predetermined pressure is reached.

【0024】搬送室10内には、図示しない搬送ロボッ
トが設けられており、カセット室11内から基板を1枚
取り出し、プロセス室13内に搬入する。このプロセス
室13は、ここではスパッタリング装置であるものとす
ると、基板が搬入された後、プロセス室13の内部雰囲
気を搬送室10の内部雰囲気から遮断し、プロセス室1
3内のターゲットをスパッタリングし、基板表面に金属
薄膜等の薄膜を成長させる。薄膜が所定膜厚に形成され
たところで、プロセス室13内から基板を搬出し、カセ
ット室11内に戻す。
A transfer robot (not shown) is provided in the transfer chamber 10 and takes out one substrate from the cassette chamber 11 and carries it into the process chamber 13. If the process chamber 13 is a sputtering apparatus here, after the substrate is loaded, the internal atmosphere of the process chamber 13 is cut off from the internal atmosphere of the transfer chamber 10, and
The target in 3 is sputtered to grow a thin film such as a metal thin film on the substrate surface. When the thin film has been formed to a predetermined thickness, the substrate is unloaded from the process chamber 13 and returned to the cassette chamber 11.

【0025】次に、カセット室11内にある未処理の基
板をプロセス室13内に搬入し、引き続き薄膜形成を行
う。このように、カセット室11内に配置された基板全
てに薄膜を形成した後、搬送室10の内部雰囲気をカセ
ット室11の内部雰囲気から遮断し、カセット室11を
大気に開放し、処理が終了した基板をカセットごと取り
出す。
Next, the unprocessed substrate in the cassette chamber 11 is carried into the process chamber 13 and a thin film is formed subsequently. After the thin film is formed on all of the substrates disposed in the cassette chamber 11, the internal atmosphere of the transfer chamber 10 is cut off from the internal atmosphere of the cassette chamber 11, the cassette chamber 11 is opened to the atmosphere, and the process is completed. The removed substrate is taken out together with the cassette.

【0026】このように、基板が正常に処理されている
場合には、赤外分光測定室12や、熱脱離分析室14は
使用されないが、プロセスの安定性を調べる場合、或い
はプロセス異常が発生した場合には、基板は赤外分光測
定室12や熱脱離分析室14が使用される。ここでは、
プロセス室13内での薄膜形成中に異常があり、熱脱離
分析室14を用いて付着物質を分析する場合を説明す
る。
As described above, when the substrate is processed normally, the infrared spectroscopy measurement chamber 12 and the thermal desorption analysis chamber 14 are not used, but when examining the stability of the process or when a process abnormality occurs. In the case of occurrence, the infrared spectrometry room 12 and the thermal desorption analysis room 14 are used as the substrate. here,
A case will be described in which there is an abnormality during the formation of a thin film in the process chamber 13 and the attached substance is analyzed using the thermal desorption analysis chamber 14.

【0027】図2は、本発明の熱脱離分析室14の一例
であり、真空槽15と、四重極質量分析装置等の分析装
置16とを有している。熱脱離分析室14は、その真空
槽15が搬送室10に気密に接続されている。
FIG. 2 shows an example of the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention, which has a vacuum chamber 15 and an analyzer 16 such as a quadrupole mass spectrometer. The thermal desorption analysis chamber 14 has a vacuum chamber 15 airtightly connected to the transfer chamber 10.

【0028】真空槽15には、図示しない真空排気系が
接続されており、この熱脱離分析室14を用いるときに
は、先ず、真空槽15の内部雰囲気を搬送室10の内部
雰囲気から遮断させた状態で、真空排気系によって搬送
室10や真空槽15内を真空排気し、予め高真空雰囲気
にしておく。
A vacuum evacuation system (not shown) is connected to the vacuum chamber 15. When the thermal desorption analysis chamber 14 is used, first, the internal atmosphere of the vacuum chamber 15 is cut off from the internal atmosphere of the transfer chamber 10. In this state, the inside of the transfer chamber 10 and the vacuum chamber 15 is evacuated by the evacuation system, and a high vacuum atmosphere is set in advance.

【0029】プロセス室13内での処理が異常であった
基板を、搬送室10内の基板搬送ロボットによって取り
出した後、真空槽15の内部雰囲気を搬送室10内に接
続し真空槽15内に搬入する。
After the substrate in which the processing in the process chamber 13 is abnormal is taken out by the substrate transfer robot in the transfer chamber 10, the atmosphere inside the vacuum chamber 15 is connected to the transfer chamber 10 and Bring in.

【0030】真空槽15内の底壁上には台21が固定さ
れており、台21内には冷却機構28が配設されてい
る。台21上には、ホットプレート22が配置されてお
り、搬入した基板を試料20としてホットプレート22
上に載置した後、真空槽15の内部雰囲気を搬送室10
の内部雰囲気から遮断する。
A table 21 is fixed on the bottom wall in the vacuum chamber 15, and a cooling mechanism 28 is provided in the table 21. A hot plate 22 is disposed on the table 21, and the loaded substrate is used as a sample 20 as a hot plate 22.
After being placed on the transfer chamber 10, the atmosphere inside the vacuum chamber 15 is
Shield from the internal atmosphere.

【0031】ホットプレート22は、窒化ホウ素(PB
N:pyrolitic Boron Nitride)から成る絶縁体23と、
ヒータ24と、電極25とを有しており、ヒータ24
は、絶縁体23内の台21に近接した底面近傍側に配置
され、電極25は、絶縁体23内でヒータ24とは反対
側の、絶縁体23表面近傍位置に配置されている。
The hot plate 22 is made of boron nitride (PB).
N: an insulator 23 made of pyrolitic Boron Nitride);
A heater 24 and an electrode 25;
Is disposed near the bottom surface near the base 21 in the insulator 23, and the electrode 25 is disposed in the insulator 23 on the opposite side to the heater 24, near the surface of the insulator 23.

【0032】ホットプレート22上に載置された試料2
0は絶縁体23と接触し、その状態で電極25に電圧を
印加すると、電極25と試料20との間に静電吸着力が
発生し、試料20が絶縁体23表面に静電吸着される
(ここでは電極25は2枚構成のものが用いられ、各電
極25に、正負電圧が印加されているものとする。)。
Sample 2 placed on hot plate 22
0 is in contact with the insulator 23, and when a voltage is applied to the electrode 25 in that state, an electrostatic attraction force is generated between the electrode 25 and the sample 20, and the sample 20 is electrostatically attracted to the surface of the insulator 23.
(Here, it is assumed that two electrodes 25 are used, and positive and negative voltages are applied to each electrode 25).

【0033】この状態では試料20は絶縁体23表面に
密着され、絶縁体23と試料20との間の熱伝導効率が
大きくなっている。従って、ヒータ24に通電し、ホッ
トプレート22を昇温させると、絶縁体23からの熱伝
導により試料20が加熱される。
In this state, the sample 20 is in close contact with the surface of the insulator 23, and the heat conduction efficiency between the insulator 23 and the sample 20 is increased. Therefore, when the heater 24 is energized and the hot plate 22 is heated, the sample 20 is heated by heat conduction from the insulator 23.

【0034】試料20とホットプレート22の間の熱伝
導効率が大きい場合、試料20の温度とホットプレート
22の温度との一致性が高く、従って、ヒータ24の通
電量を制御することで、試料20の温度を制御できるよ
うになっている。
When the heat conduction efficiency between the sample 20 and the hot plate 22 is high, the temperature of the sample 20 and the temperature of the hot plate 22 are highly consistent. 20 can be controlled.

【0035】図3は、このホットプレート22の温度
と、その表面に静電吸着した試料20の温度との関係を
示すグラフである。横軸はホットプレート温度、縦軸は
基板温度(試料20の温度)であり、4本の曲線群Lは、
同じ構成の4個のホットプレート22を用いた場合のグ
ラフである。この曲線群Lから、個体差があるものの、
各ホットプレート22の温度は試料20の温度とよく一
致し、各ホットプレート22間の温度誤差も、400℃
以下の温度範囲では±4℃に収まっている。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of the hot plate 22 and the temperature of the sample 20 electrostatically adsorbed on its surface. The horizontal axis is the hot plate temperature, the vertical axis is the substrate temperature (the temperature of the sample 20), and the four curve groups L are
It is a graph at the time of using four hot plates 22 of the same structure. From this curve group L, although there are individual differences,
The temperature of each hot plate 22 matches well with the temperature of the sample 20, and the temperature error between each hot plate 22 is also 400 ° C.
Within the following temperature range, it is within ± 4 ° C.

【0036】このホットプレート22では、その内部
に、図示しない温度測定素子(例えばCA熱電対)が設け
られており、ホットプレート22の温度を検出し、ヒー
タ24への通電量を自動的に制御することで、ホットプ
レート22の温度を制御し、その結果試料20の温度を
精密に制御できるように構成されている。
The hot plate 22 is provided with a temperature measuring element (not shown) (for example, a CA thermocouple), which detects the temperature of the hot plate 22 and automatically controls the amount of electricity supplied to the heater 24. By doing so, the temperature of the hot plate 22 is controlled, and as a result, the temperature of the sample 20 can be precisely controlled.

【0037】また、試料20の温度制御を行う際に、ヒ
ータ24に加えて、ホットプレート22を冷却する冷却
機構28を併用し、ホットプレート22が過熱された場
合、冷却機構28を動作させて、ホットプレート22を
直ちに冷却すると、試料20の温度を一層精密に制御す
ることができる。
When controlling the temperature of the sample 20, a cooling mechanism 28 for cooling the hot plate 22 is used in addition to the heater 24. When the hot plate 22 is overheated, the cooling mechanism 28 is operated. If the hot plate 22 is cooled immediately, the temperature of the sample 20 can be controlled more precisely.

【0038】このように、ホットプレート22を用いて
試料20を加熱した場合、試料20の温度上昇に従っ
て、その表面の付着物質から気体が放出される。真空槽
15には、四重極質量分析装置等の分析装置16が気密
に接続されており、該分析装置16には排気口31が設
けられている。その排気口31は、図示しない真空排気
系に接続され、分析装置16内を真空排気できるように
構成されており、真空槽15内に放出された気体は、真
空槽15に接続された真空排気系によって真空槽15外
に排気される他、分析装置16内に進入した後、分析装
置16に接続された真空排気系によっても排気されるよ
うに構成されている。
As described above, when the sample 20 is heated using the hot plate 22, gas is released from the adhered substance on the surface of the sample 20 as the temperature of the sample 20 rises. An analyzer 16 such as a quadrupole mass spectrometer is hermetically connected to the vacuum chamber 15, and the analyzer 16 is provided with an exhaust port 31. The exhaust port 31 is connected to a vacuum exhaust system (not shown) so that the inside of the analyzer 16 can be evacuated. The gas released into the vacuum chamber 15 is evacuated to a vacuum In addition to being evacuated outside the vacuum chamber 15 by the system, after entering the analyzer 16, it is also evacuated by a vacuum exhaust system connected to the analyzer 16.

【0039】分析装置16は、端子群32によって図示
しないコンピュータに接続されており、分析装置16内
に進入した気体が、分析装置16によって検出され、コ
ンピュータにより、その種類と量とを分析できるように
構成されている。
The analyzer 16 is connected to a computer (not shown) by a terminal group 32 so that the gas that has entered the analyzer 16 is detected by the analyzer 16 and the type and amount of the gas can be analyzed by the computer. Is configured.

【0040】試料20がゆっくり昇温する場合、試料2
0の付着物質からは、気体がゆっくり放出されるので、
分析装置16によって気体の種類や量を、試料20の温
度や加熱時間と対応付けて記録することができる。
When the temperature of the sample 20 rises slowly, the sample 2
Since gas is slowly released from the attached substance of 0,
The analyzer 16 can record the type and amount of gas in association with the temperature and heating time of the sample 20.

【0041】この場合、例えば、加熱初期の試料20が
低温のうちに検出される物質(気体)は、試料20表面に
物理吸着(付着)していた付着物質であり、試料20表面
を構成する物質との化学結合性は弱いと考えられる。逆
に、試料20が高温に加熱されてから検出される物質
(気体)は試料20表面を構成する物質と強い化学結合を
していたものと考えられる。
In this case, for example, a substance (gas) that is detected at a low temperature in the sample 20 in the initial stage of heating is a substance that has been physically adsorbed (adhered) to the surface of the sample 20 and constitutes the surface of the sample 20. It is considered that the chemical bonding with the substance is weak. Conversely, a substance detected after the sample 20 is heated to a high temperature
It is considered that (gas) had a strong chemical bond with the substance constituting the surface of the sample 20.

【0042】また、プロセス室13がエッチング装置の
場合、エッチング条件によっては、エッチング対象物の
残渣が試料20表面に残るが、エッチングの際の投入電
力が小さい条件でエッチングしていた場合、熱脱離分析
室14では、加熱初期の低温のうちに大きな検出ピーク
が得られ、高温での検出ピークは小さい。逆に、エッチ
ングの際の投入電力が大きい場合、低温での検出ピーク
は小さく、高温での検出ピークは大きくなる。
When the process chamber 13 is an etching apparatus, a residue of an etching target remains on the surface of the sample 20 depending on the etching conditions. In the separation analysis chamber 14, a large detection peak is obtained at a low temperature in the early stage of heating, and a detection peak at a high temperature is small. Conversely, when the input power at the time of etching is large, the detection peak at a low temperature is small, and the detection peak at a high temperature is large.

【0043】このように、本発明の熱脱離分析室14を
用いれば、試料20上の付着物質がどのような種類のも
ので構成され、どのような状態で付着しているかを調べ
ることが可能となる。
As described above, by using the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention, it is possible to examine what kind of substance is adhered on the sample 20 and in what state it is adhered. It becomes possible.

【0044】従来技術のように、ランプ加熱により試料
を温度制御する場合は、温度の均一性を400℃±10
℃以下にするのは大変難しかったが、本発明の熱脱離分
析室14によれば、試料20の高精度・均一な温度制御
が可能である。更に、試料20の急速加熱や急速冷却が
可能となっているので、付着物質の性質に応じた分析が
できる。
When the temperature of the sample is controlled by heating the lamp as in the prior art, the uniformity of the temperature is set to 400 ° C. ± 10 ° C.
Although it was very difficult to reduce the temperature to below ° C., according to the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention, highly accurate and uniform temperature control of the sample 20 is possible. Further, since rapid heating and rapid cooling of the sample 20 are possible, analysis according to the property of the attached substance can be performed.

【0045】また、真空槽外に赤外ランプを配置して加
熱する従来技術では、赤外光を導入するために真空槽に
石英窓を設ける必要があるが、本発明では石英窓は不要
である。従って、石英窓の汚れに起因する加熱条件の不
安定性がない。このように、本発明の熱脱離分析室14
では、試料20の加熱条件を精密に設定することが可能
になっている。
In the prior art in which an infrared lamp is disposed outside the vacuum chamber and heated, it is necessary to provide a quartz window in the vacuum chamber to introduce infrared light. However, the present invention does not require a quartz window. is there. Therefore, there is no instability of the heating conditions due to the contamination of the quartz window. Thus, the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention
Thus, it is possible to precisely set the heating conditions of the sample 20.

【0046】なお、本発明の熱脱離分析室14内で試料
20の分析を行う前に、赤外分光測定室12内に試料2
0を搬入すれば、同じ試料20に対し、例えばフーリエ
変換赤外分光分析等の赤外分光分析を行うこともでき
る。
Before the analysis of the sample 20 in the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention, the sample 2 is stored in the infrared spectroscopic measurement chamber 12.
If 0 is carried in, infrared spectroscopy such as Fourier transform infrared spectroscopy can be performed on the same sample 20.

【0047】以上説明した真空処理装置2では、上記プ
ロセス室13がスパッタ装置又はエッチング装置の場合
であったが、プロセス室13はそれに限定されるもので
はなく、CVD装置等の他の成膜装置や、アッシング装
置等の薄膜除去装置の他、真空雰囲気内で基板を処理す
るものを広く用いることができる。
In the vacuum processing apparatus 2 described above, the process chamber 13 is a sputter apparatus or an etching apparatus. However, the process chamber 13 is not limited to this. In addition to a thin film removing device such as an ashing device, a device that processes a substrate in a vacuum atmosphere can be widely used.

【0048】また、本発明の熱脱離分析室14に設ける
分析装置16は、質量分析に限定されるものではなく、
試料を真空雰囲気内で加熱した際に発生する気体を分析
できる装置を広く含むものである。
The analyzer 16 provided in the thermal desorption analysis chamber 14 of the present invention is not limited to mass spectrometry.
It broadly includes a device capable of analyzing gas generated when a sample is heated in a vacuum atmosphere.

【0049】[0049]

【発明の効果】安定した熱脱離分析を行うことができ
る。シリコンウェハ等の基板全体を試料として分析する
ことができる。
According to the present invention, stable thermal desorption analysis can be performed. The whole substrate such as a silicon wafer can be analyzed as a sample.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の真空処理装置の一例FIG. 1 shows an example of a vacuum processing apparatus of the present invention.

【図2】本発明の熱脱離分析室の一例FIG. 2 shows an example of the thermal desorption analysis chamber of the present invention.

【図3】本発明の熱脱離分析室に用いるホットプレート
の温度とその上の試料の温度の関係を示すグラフ
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature of a hot plate used in the thermal desorption analysis chamber of the present invention and the temperature of a sample thereon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14……熱脱離分析室 15……真空槽 16……
分析装置 20……試料 22……ホットプレート
25……電極
14: Thermal desorption analysis room 15: Vacuum chamber 16:
Analysis device 20 Sample 22 Hot plate 25 Electrode

フロントページの続き (72)発明者 水谷 直樹 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 原 泰博 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内Continuation of the front page (72) Inventor Naoki Mizutani 2500 Hagizono, Chigasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Japan Vacuum Engineering Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】真空排気可能な真空槽と、 前記真空槽内の真空雰囲気に含まれる気体を分析する分
析装置とを有する熱脱離分析室であって、 前記真空槽内にはヒータを内蔵したホットプレートが設
けられ、 該真空槽内に搬入した試料をホットプレート上に載置
し、前記ヒータで前記試料を加熱し、前記試料の付着物
質から気体を放出させるように構成されたことを特徴と
する熱脱離分析室。
1. A thermal desorption analysis chamber having a vacuum chamber capable of evacuating and an analyzer for analyzing a gas contained in a vacuum atmosphere in the vacuum chamber, wherein a heater is built in the vacuum chamber. A hot plate is provided, the sample carried into the vacuum chamber is placed on the hot plate, the sample is heated by the heater, and gas is released from the attached substance of the sample. Characterized thermal desorption analysis room.
【請求項2】前記ホットプレート内は電極を有し、該電
極に電圧を印加し、前記試料を前記ホットプレート上に
吸着させながら加熱できるように構成されたことを特徴
とする請求項1記載の熱脱離分析室。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said hot plate has an electrode, and a voltage is applied to said electrode so that said sample can be heated while adsorbing said sample on said hot plate. Thermal desorption analysis room.
【請求項3】前記ヒータと前記電極とは窒化ホウ素で構
成された絶縁体内に設けられ、前記試料は前記絶縁体表
面に配置されるように構成されたことを特徴とする請求
項1又は請求項2のいずれか1項記載の熱脱離分析室。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the heater and the electrode are provided in an insulator made of boron nitride, and the sample is arranged on the surface of the insulator. Item 3. The thermal desorption analysis chamber according to any one of Items 2.
【請求項4】前記真空槽には、前記ホットプレートを冷
却する冷却機構が設けられたことを特徴とする請求項1
乃至請求項3のいずれか1項記載の熱脱離分析室。
4. A cooling mechanism for cooling the hot plate is provided in the vacuum chamber.
The thermal desorption analysis chamber according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載
の熱脱離分析室と、前記試料を真空雰囲気中で処理する
プロセス室とが真空排気可能な搬送室に接続され、 前記プロセス室内で処理された試料が前記搬送室を介し
て前記熱脱離分析装置内に搬入されるように構成された
ことを特徴とする真空処理装置。
5. The thermal desorption analysis chamber according to any one of claims 1 to 4, and a process chamber for processing the sample in a vacuum atmosphere are connected to a transfer chamber capable of evacuating, A vacuum processing apparatus, wherein a sample processed in a process chamber is carried into the thermal desorption analyzer via the transfer chamber.
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