JPS62272152A - 反応槽中のガス分解率の測定方法および装置 - Google Patents
反応槽中のガス分解率の測定方法および装置Info
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- JPS62272152A JPS62272152A JP61114546A JP11454686A JPS62272152A JP S62272152 A JPS62272152 A JP S62272152A JP 61114546 A JP61114546 A JP 61114546A JP 11454686 A JP11454686 A JP 11454686A JP S62272152 A JPS62272152 A JP S62272152A
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Landscapes
- Electron Tubes For Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は、反応槽中のガス分解率の測定方法および装置
に係り、％にプラズマなどの気相反応中の安定分子の分
解率を知るために好適な測定方法と、この測定方法を実
施する装置に関する。
に係り、％にプラズマなどの気相反応中の安定分子の分
解率を知るために好適な測定方法と、この測定方法を実
施する装置に関する。
プラズマドライプロセスの研究においては、プラズマを
作るための１［コ〕気的入力、ガス流量、ガス圧などの
外部的プラズマパラメータに対して、薄膜の堆積速度や
エツチング速度、電気特性などが測定され、定性的に成
膜機構やエツチング機構、膜質等が調べられてきた。し
かし、これらの機構や膜質等をより詳細に、定量的に調
べるためには、プラズマの電子やイオンの種類や密度、
中性糧の種類や密度、反応ガ込の分解率等の内部パラメ
ータに基づき検討しなければならない。
作るための１［コ〕気的入力、ガス流量、ガス圧などの
外部的プラズマパラメータに対して、薄膜の堆積速度や
エツチング速度、電気特性などが測定され、定性的に成
膜機構やエツチング機構、膜質等が調べられてきた。し
かし、これらの機構や膜質等をより詳細に、定量的に調
べるためには、プラズマの電子やイオンの種類や密度、
中性糧の種類や密度、反応ガ込の分解率等の内部パラメ
ータに基づき検討しなければならない。
このうち、反応ガスの分析率を測定する方法は、「真空
」第２７巻第９号７１８〜７２５頁において論じられて
いる。この方法によれば、基板の動径方向における反応
ガスの分解率を測定できる反面、グローブをプラズマ中
に挿入し、基板に向かうカスの流れを乱すため、実際の
フロセスのモニタリングに適用するという点については
配慮されていなかった。また、分解率を得るために、プ
ラズマＯＦＦ’ 時とプラズマＯＮ時を比較するという
手法をとっているため、０８時の長時間における見かけ
上の分解率の変化か、プラズマによるものか、ガス流量
の経時変化等の他の要因によるものか解らないという欠
点が夛・つた〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記ｉｔ分析法によるガス分解率の測定方法では、プラ
ズマＯＮ時とＯＦＦ 時を比較するため、実際の長時間
のプロセス中での経時変化は配慮されておらず、実際の
プロセスモニタリングには適用できる方法ではなかった
。
」第２７巻第９号７１８〜７２５頁において論じられて
いる。この方法によれば、基板の動径方向における反応
ガスの分解率を測定できる反面、グローブをプラズマ中
に挿入し、基板に向かうカスの流れを乱すため、実際の
フロセスのモニタリングに適用するという点については
配慮されていなかった。また、分解率を得るために、プ
ラズマＯＦＦ’ 時とプラズマＯＮ時を比較するという
手法をとっているため、０８時の長時間における見かけ
上の分解率の変化か、プラズマによるものか、ガス流量
の経時変化等の他の要因によるものか解らないという欠
点が夛・つた〇 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記ｉｔ分析法によるガス分解率の測定方法では、プラ
ズマＯＮ時とＯＦＦ 時を比較するため、実際の長時間
のプロセス中での経時変化は配慮されておらず、実際の
プロセスモニタリングには適用できる方法ではなかった
。
本発明の目的は、プロセス中でのガス分解率を測定でき
、実際のプロセスモニタリングに適用することが可能な
反応槽中のガス分解率の測定方法を提供することにあり
、本発明の他の目的は前記測定方法を的確に笑施し得る
測定装置ｔを提供することにある。
、実際のプロセスモニタリングに適用することが可能な
反応槽中のガス分解率の測定方法を提供することにあり
、本発明の他の目的は前記測定方法を的確に笑施し得る
測定装置ｔを提供することにある。
前記目的は、従来技術での反応ガスの励起手段をＯＮさ
せ走時とＯＦＦ させた時のｌｔ較Ｊこ対し、０８時
でもＯＦＦ時と同様のものを常に用意し、比較できるよ
うにすることにより、達成される。
せ走時とＯＦＦ させた時のｌｔ較Ｊこ対し、０８時
でもＯＦＦ時と同様のものを常に用意し、比較できるよ
うにすることにより、達成される。
すなわち、本発明にかかる測定方法は希ガスと反応ガス
の混合ガスを励起して分解させる反応槽における反応ガ
スの分解率を、反応槽に導入する前のガスと反応槽から
採取したガスを各別に質量分析し、規格化することによ
って得られた質量パターンを比較して求めるようにして
いる。
の混合ガスを励起して分解させる反応槽における反応ガ
スの分解率を、反応槽に導入する前のガスと反応槽から
採取したガスを各別に質量分析し、規格化することによ
って得られた質量パターンを比較して求めるようにして
いる。
また、本発明にかかる測定装置は希ガスと反応ガスの混
合ガスを直接質量分析計に導入する配管と、前記希ガス
と反応ガスの混合ガスを励起して分解させる反応槽から
採取したガスを質量分析計に導入する配管と、前記二つ
の配管を選択的Ｉこ開閉させる手段とを備えて構成して
いる。
合ガスを直接質量分析計に導入する配管と、前記希ガス
と反応ガスの混合ガスを励起して分解させる反応槽から
採取したガスを質量分析計に導入する配管と、前記二つ
の配管を選択的Ｉこ開閉させる手段とを備えて構成して
いる。
本発明では、反応Ｎζこ導入する前の反応ガスを質量分
析計に採取することにより、励起手段をＯＦＦ した時
と同等の質量パターンを得ることができ、反応槽から採
取したガスの質量パターンといつでも比較することが′
５３能となる。この時、反応ガスの質量ピークをその一
１４比較することは、質量分析計に採取するガス流量に
よって大幅に変化するため、反応ガスの分解率は得られ
ない。希ガスは、励起手段をＯＮさせた領域を通過した
後も安定なため、殆ど他の原子・分子と反応せず、量的
変化はない。したがって、反応ガスを希ガスで希釈し、
反応槽に導入する前の反応ガスを採取した質量パターン
と、反応槽から採取した質量パターンを、希ガスの質量
ピークを規格化した後、比較することにより反応ガスの
分解率を測定することができる。
析計に採取することにより、励起手段をＯＦＦ した時
と同等の質量パターンを得ることができ、反応槽から採
取したガスの質量パターンといつでも比較することが′
５３能となる。この時、反応ガスの質量ピークをその一
１４比較することは、質量分析計に採取するガス流量に
よって大幅に変化するため、反応ガスの分解率は得られ
ない。希ガスは、励起手段をＯＮさせた領域を通過した
後も安定なため、殆ど他の原子・分子と反応せず、量的
変化はない。したがって、反応ガスを希ガスで希釈し、
反応槽に導入する前の反応ガスを採取した質量パターン
と、反応槽から採取した質量パターンを、希ガスの質量
ピークを規格化した後、比較することにより反応ガスの
分解率を測定することができる。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する〇第１図
は本発明にがかるガヌ分Ｐｐ４率のｍｌｌｌｌ法を実施
するための測定装置の一例を示す系統崗、第２図は第１
図に示す測定装置における反応槽への導入前と導入後の
反応ガスのｉ−１パターンを示−ｒ図、第３図は第２図
において得られた希ガスの＊ ａ−ピークを規格化し、
罪科ガスの分解率を求めた時のプラズマ投入電力と分解
率の１係を示す図である。
は本発明にがかるガヌ分Ｐｐ４率のｍｌｌｌｌ法を実施
するための測定装置の一例を示す系統崗、第２図は第１
図に示す測定装置における反応槽への導入前と導入後の
反応ガスのｉ−１パターンを示−ｒ図、第３図は第２図
において得られた希ガスの＊ ａ−ピークを規格化し、
罪科ガスの分解率を求めた時のプラズマ投入電力と分解
率の１係を示す図である。
その第１図に示す実施例の６１１１定装置は、反応ガス
ボンベ１と、希カスポンベ２と、流量調整装置６．４を
有する配管５と、反応ガス励起手段（図示せず）を持っ
た反応槽６と、質量分析計７と、前記配管５から反応ガ
スと希ガスの混合ガスを反応ｍ６へ導入する配管８と、
前記配管５から反応カスと希ガスの混合ガスを直接質量
分析計７へ導入する配管９と、前記反応槽６から採取し
たガスを前記質量分析計７へ導入する配管１０と、前記
配管９．１０に設けられかつ二つの配管９．１０を選択
的に開閉させる手段としてのストップバルブ１１゜１２
と、前記配！９．１０に設けられたニードルバルブ１！
Ｊ、 １４とを備えて１Ｐ成されている。
ボンベ１と、希カスポンベ２と、流量調整装置６．４を
有する配管５と、反応ガス励起手段（図示せず）を持っ
た反応槽６と、質量分析計７と、前記配管５から反応ガ
スと希ガスの混合ガスを反応ｍ６へ導入する配管８と、
前記配管５から反応カスと希ガスの混合ガスを直接質量
分析計７へ導入する配管９と、前記反応槽６から採取し
たガスを前記質量分析計７へ導入する配管１０と、前記
配管９．１０に設けられかつ二つの配管９．１０を選択
的に開閉させる手段としてのストップバルブ１１゜１２
と、前記配！９．１０に設けられたニードルバルブ１！
Ｊ、 １４とを備えて１Ｐ成されている。
なお、第１図中Ａは排気系、Ｂは（Ｎ号出力を示す０
次に、前記実施例の測定装置の作用に関連して、本発明
測定方法を説明する。
測定方法を説明する。
いま、一実施例として、マイクロ波放電によるエッチン
クガス（ＣＦ４）の分解率の測定方法を示す０ 第１図において、反応ガスポンベ１にはＣＦａ１０２
（０２５チ添加）、希ガスポンベ２にはＡｒがそれぞれ
充填されている。前記ガスは、それぞれの流量調整装＃
３，４により流量調整された後、配管５で合流され、混
合ガスとして配管８を通じて反応槽６に導入される。
クガス（ＣＦ４）の分解率の測定方法を示す０ 第１図において、反応ガスポンベ１にはＣＦａ１０２
（０２５チ添加）、希ガスポンベ２にはＡｒがそれぞれ
充填されている。前記ガスは、それぞれの流量調整装＃
３，４により流量調整された後、配管５で合流され、混
合ガスとして配管８を通じて反応槽６に導入される。
反応槽６には、マイクロ波放電管が備え付けられ、共振
器にマイクロ波電力を投入することにより反応ガスが放
電励起され、分解する。実際のプロセスでは、Ｓｉウェ
ハ等の基板が反応槽６内に設置され、エツチングが行わ
れるが、ここでは本発明によりＣＦ４の分解率を測定す
ることを明らかｌこすること２目的とし、基板は設置き
していない。
器にマイクロ波電力を投入することにより反応ガスが放
電励起され、分解する。実際のプロセスでは、Ｓｉウェ
ハ等の基板が反応槽６内に設置され、エツチングが行わ
れるが、ここでは本発明によりＣＦ４の分解率を測定す
ることを明らかｌこすること２目的とし、基板は設置き
していない。
そして、反応槽６に導入する前の反応ガスと希ガスとの
混合ガスを、ストップパルプ１１とニー ドルバルブ１
６を有する配管９を通じて質量分析計７に採取し、反応
４！１６中の反応ガスを、ストップパルプ１２とニード
ルバルブ１４を有する配管１０を通じて買を分析計７に
採取する。
混合ガスを、ストップパルプ１１とニー ドルバルブ１
６を有する配管９を通じて質量分析計７に採取し、反応
４！１６中の反応ガスを、ストップパルプ１２とニード
ルバルブ１４を有する配管１０を通じて買を分析計７に
採取する。
反応槽６に導入する前および反応槽６中の反応ガスのそ
れぞれの質セスベクトルを得るため（こ、二つのストッ
プパルプ１１．１２のうち一方は開、他方は閉にし、て
質量分析計７１こ採取ガスを導入する。
れぞれの質セスベクトルを得るため（こ、二つのストッ
プパルプ１１．１２のうち一方は開、他方は閉にし、て
質量分析計７１こ採取ガスを導入する。
得られた質量スペクトルからＣＦａの分解率を求めるた
め、Ａｒの質量ピークで規格化する必要があるが、Ａｒ
の貿竜ピークを等しくするため、ニードルバルブ１３．
１４を調整して採取ガス量を変えることによって行う。
め、Ａｒの質量ピークで規格化する必要があるが、Ａｒ
の貿竜ピークを等しくするため、ニードルバルブ１３．
１４を調整して採取ガス量を変えることによって行う。
第２図は、反応槽６に導入する前の反応ガスおよび反応
用６中の反応ガスの質量スペクトルであり、ＣＦａの量
を表すＣＦ３＋ ピークが反応−６中のピークの方が低
いことを示している。反応ガスの分解率は、反応槽６中
のＣＦＪ４ ピーク高さを反応槽６に導入する前のＣＦ
３＋ピーク高さで除算した値である。
用６中の反応ガスの質量スペクトルであり、ＣＦａの量
を表すＣＦ３＋ ピークが反応−６中のピークの方が低
いことを示している。反応ガスの分解率は、反応槽６中
のＣＦＪ４ ピーク高さを反応槽６に導入する前のＣＦ
３＋ピーク高さで除算した値である。
第３図は、流量ｔＡ整装ｆｔ３．４によりＣＦ’４１０
２およびＡｒをそれぞれ２０．３０ｓｅｃｍ とし、
反応槽６に接続し７た排気糸Ａによって全圧を１０〜１
００Ｐａにしｆｃ時の、マイクロ波放電に投入する電力
変化に対するＣ Ｆ４の分Ｓ＊変化を示【７たものであ
る。
２およびＡｒをそれぞれ２０．３０ｓｅｃｍ とし、
反応槽６に接続し７た排気糸Ａによって全圧を１０〜１
００Ｐａにしｆｃ時の、マイクロ波放電に投入する電力
変化に対するＣ Ｆ４の分Ｓ＊変化を示【７たものであ
る。
ここに示した実施例では、反応ガス励起手段としてマイ
クロ波放亀励起手段を例示しているが、これに限らず、
ヒータ加熱、ランフ照射加熱等の熱的励起手段、直流、
交流を含む放電励起手段、紫外線による＠液分解や光増
感反応を用いた分解等の光〃ｉ起手段でもよい。
クロ波放亀励起手段を例示しているが、これに限らず、
ヒータ加熱、ランフ照射加熱等の熱的励起手段、直流、
交流を含む放電励起手段、紫外線による＠液分解や光増
感反応を用いた分解等の光〃ｉ起手段でもよい。
また、配管９，１０を選択的に開閉する手段は、ストッ
プパルプ１１．１２に限らず、電磁バルブ等の応答速度
の速いバルブを用いることもできる。
プパルプ１１．１２に限らず、電磁バルブ等の応答速度
の速いバルブを用いることもできる。
さらに、本発明では質量スペクトルの信号をコンピュー
タ処理することによって、殆ど実時間に近い速度で反応
ガス分解率を得ることが可能である０ 〔発明の効果〕 以上説明した本発明測定方法によれば、希ガスと反応ガ
スの混合ガスを励起して分解させる反応槽における反応
ガスの分解率を、反応槽に導入する前のガスと反応槽か
ら採取したガスを各別に質量分析し、規格化することに
よって得られた實睦パターンを比較して求めるようにし
ており、プラズマエツチングやプラズマＣＶＤ等のドラ
イプロセスにおける反応ガス分解率をプロセスと同時に
測定でき、プロセスモニタリングとして使用できるため
、プロセス中の適正なガス流蓋、ガス圧。
タ処理することによって、殆ど実時間に近い速度で反応
ガス分解率を得ることが可能である０ 〔発明の効果〕 以上説明した本発明測定方法によれば、希ガスと反応ガ
スの混合ガスを励起して分解させる反応槽における反応
ガスの分解率を、反応槽に導入する前のガスと反応槽か
ら採取したガスを各別に質量分析し、規格化することに
よって得られた實睦パターンを比較して求めるようにし
ており、プラズマエツチングやプラズマＣＶＤ等のドラ
イプロセスにおける反応ガス分解率をプロセスと同時に
測定でき、プロセスモニタリングとして使用できるため
、プロセス中の適正なガス流蓋、ガス圧。
投入電力からの変動を検知し、フィードバックすること
により、安定的にプロセスを持続させ得る効果があり、
ひいては半導体製造における歩留まり向上、製品の信頼
性向上ｌこ寄与するところ犬なる効果がある。
により、安定的にプロセスを持続させ得る効果があり、
ひいては半導体製造における歩留まり向上、製品の信頼
性向上ｌこ寄与するところ犬なる効果がある。
また、本発明測定装置によれば、希ガスと反応ガスの混
合ガスを直接質量分析計に導入する配管と、前記希ガス
と反応ガスの混合ガスを励起して分解させる反応槽から
採取したガスを質量分析計に導入する配管と、前詰二つ
の配管を選択的に開閉させる手段とを備えて構成してい
るので、前記本発明測定方法を的確に実施し得る効果が
ある。
合ガスを直接質量分析計に導入する配管と、前記希ガス
と反応ガスの混合ガスを励起して分解させる反応槽から
採取したガスを質量分析計に導入する配管と、前詰二つ
の配管を選択的に開閉させる手段とを備えて構成してい
るので、前記本発明測定方法を的確に実施し得る効果が
ある。
８１図は本発明測定方法を実施するための装置の一例を
示す系統図、第２図はＣＦ’４１０２ガスをマイクロ波
放電反応槽に導入する前と後の質量スペクトルを示す図
、第３図はマイクロ波の投入電力を変化させた時のＣＦ
４の分解率の変化を示す図である。 １・・・反応ガスボンベ ２・・・希ガスボンベ３．４
・・・流量調整装置 ５・・・反応ガスと希ガスの配管 ６・・・反応ガス励起手段を持った反応槽７・・・質量
分析計 ８．９・・・反応ガスと希ガスの混合ガスの配管１０・
・・反応槽からの採取ガスの配管１１．１２・・・二つ
の配管を選択的に開閉する手段としてのストップバルブ １３、１４・・・ニードルパルプ Ａ・・・排気系 Ｂ・・・信号出力、／−゛ １−゛ 代理人 弁理士 小 川 勝 男・、 も１図 １１１Ｌ スト、７６ノψ鵡フ゛ １１、 ＋４ 第２図 質量数（己４）− （１）夏応ｆ＠喜入も 、２）一応播集入復
示す系統図、第２図はＣＦ’４１０２ガスをマイクロ波
放電反応槽に導入する前と後の質量スペクトルを示す図
、第３図はマイクロ波の投入電力を変化させた時のＣＦ
４の分解率の変化を示す図である。 １・・・反応ガスボンベ ２・・・希ガスボンベ３．４
・・・流量調整装置 ５・・・反応ガスと希ガスの配管 ６・・・反応ガス励起手段を持った反応槽７・・・質量
分析計 ８．９・・・反応ガスと希ガスの混合ガスの配管１０・
・・反応槽からの採取ガスの配管１１．１２・・・二つ
の配管を選択的に開閉する手段としてのストップバルブ １３、１４・・・ニードルパルプ Ａ・・・排気系 Ｂ・・・信号出力、／−゛ １−゛ 代理人 弁理士 小 川 勝 男・、 も１図 １１１Ｌ スト、７６ノψ鵡フ゛ １１、 ＋４ 第２図 質量数（己４）− （１）夏応ｆ＠喜入も 、２）一応播集入復
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、希ガスと反応ガスの混合ガスを励起して分解させる
反応槽における反応ガスの分解率を、反応槽に導入する
前のガスと反応槽から採取したガスを各別に質量分析し
、規格化することによって得られた質量パターンを比較
して求めることを特徴とする反応槽中のガス分解率の測
定方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記質量分析し、
規格化することによって得られた質量パターンを比較し
て求める工程は、反応槽から採取した反応ガスと希ガス
の質量ピークの比の値を、反応槽に導入する前の反応ガ
スと希ガスの質量ピークの比の値で除算して求めるよう
にしたことを特徴とする反応槽中のガス分解率の測定方
法。 ３、希ガスと反応ガスの混合ガスを直接質量分析計に導
入する配管と、前記希ガスと反応ガスの混合ガスを励起
して分解させる反応槽から採取したガスを質量分析計に
導入する配管と、前記二つの配管を選択的に開閉させる
手段とを備えて構成していることを特徴とする反応槽中
のガス分解率の測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114546A JPS62272152A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 反応槽中のガス分解率の測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61114546A JPS62272152A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 反応槽中のガス分解率の測定方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62272152A true JPS62272152A (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=14640488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61114546A Pending JPS62272152A (ja) | 1986-05-21 | 1986-05-21 | 反応槽中のガス分解率の測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62272152A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038867A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置及び測定方法 |
| JP2011002345A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | プラズマ近傍およびプラズマ中でのガス分解率測定装置及び測定方法 |
-
1986
- 1986-05-21 JP JP61114546A patent/JPS62272152A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010038867A (ja) * | 2008-08-08 | 2010-02-18 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | プラズマ装置の供給ガス分解率測定装置及び測定方法 |
| JP2011002345A (ja) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | プラズマ近傍およびプラズマ中でのガス分解率測定装置及び測定方法 |
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