(57)【要約】【課題】ガス処理装置から排出される排出ガスのガス濃度の測定値に関して、分析誤差が少なくなる赤外分光分析装置含む半導体装置の製造装置及びそれを用いたガス濃度分析方法を提供する。【解決手段】本発明のガス濃度分析装置は、製造装置２０に接続される第１の配管２４と、第１の配管２４に接続された第２の配管２５と、第１の配管２４と第２の配管２５との間に設けられた真空ポンプ２６と、第１の配管２４内におけるガス濃度を分析する赤外分光分析装置１０と、を含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製造装置に接続される第１の配管と、
前記第１の配管に接続された第２の配管と、
前記第１の配管と前記第２の配管との間に設けられた真空ポンプと、
前記第１の配管内におけるガス濃度を分析する赤外分光分析装置と、
を含むことを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項２】
請求項１記載のガス濃度分析装置において、
前記第１の配管内の圧力は、前記第２の配管内の圧力よりも低いことを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス濃度分析装置において、
前記第１の配管内の圧力は、大気圧よりも低いことを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のガス濃度分析装置において、
前記赤外分光分析装置は、少なくとも一部に透光部を含む試料室と、前記透光部から前記試料室に光を入射させる光源と、前記試料室を通過した通過光を検出する検出部と、を備え、
前記試料室は、前記第１の配管に接続していることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項５】
請求項４記載のガス濃度分析装置において、
前記試料室と前記第１の配管とは、直列に接続していることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項６】
請求項４記載のガス濃度分析装置において、
前記試料室と前記第１の配管とは、並列に接続していることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項７】
請求項６記載のガス濃度分析装置において、
さらに、前記第１の配管に並列に接続した第３の配管を有し、
前記試料室は、前記第３の配管に直列に接続していることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項８】
請求項７記載のガス濃度分析装置において、
前記第１の配管と前記第３の配管との間には、試料室に導入されるガス量を調節するガス量調節部が設けられていることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項９】
請求項５から８のいずれかに記載のガス濃度分析装置において、
さらに、前記試料室内に設けられ、光を反射する反射部が設けられていることを特徴とするガス濃度分析装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載のガス濃度分析装置と、
前記第１の配管に接続し、排出ガスを排出する製造装置と、を備え、
前記ガス濃度分析装置は、前記排出ガスのガス濃度を測定するものであることを特徴とする半導体装置の製造システム。
【請求項１１】
製造装置から排出される排出ガスのガス濃度を赤外分光分析装置を用いて測定するガス濃度分析方法において、
大気圧よりも減圧された条件下において、前記排出ガスのガス濃度を測定することを特徴とするガス濃度分析方法。
【請求項１２】
製造装置に接続される第１の配管と、前記第１の配管に接続された第２の配管と、前記第１の配管と前記第２の配管との間に設けられた真空ポンプと、を流路とする前記製造装置から排出する排出ガスのガス濃度を測定するガス濃度分析方法であって、
前記第１の配管内の圧力は、前記第２の配管内の圧力よりも低く、
前記第１の配管内のガス濃度を赤外分光分析装置を用いて測定することを特徴とするガス濃度分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、赤外分光分析装置を利用したガス濃度の分析方法に関し、特に、製造プロセスにおけるガス濃度分析装置及びガス濃度分析方法、並びに半導体製造装置及び半導体製造システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
製造装置から排出ガスの濃度測定は、赤外分光分析装置を用いて行われている。図３は、従来の赤外分光分析装置１３０を用いたガス処理装置１５０からの排出ガス測定装置を示す図である。
ガス処理装置１５０内から排出される排出ガスのガス濃度の測定は、赤外分光分析装置１３０を用いて行われている。ガス処理装置１５０に接続した配管には、ガス処理装置１５０を真空に保つために、ガス処理装置１５０に近接した側の第１の配管１６０Ａと、真空ポンプ１１０を介して第１の配管１６０Ａに接続した第２の配管１６０Ｂとが含まれる。真空ポンプ１１０によって、第１の配管１６０Ａ内は真空が保たれており、第２の配管１６０Ｂ内は大気圧条件下になっている。
【０００３】
排出ガスのガス濃度は、赤外分光分析装置１３０を第２の配管１６０Ｂに取り付け、第２の配管から大気圧条件下の排出ガスを導入し、大気圧条件下で測定を行っていた。
この場合、ガス処理装置１５０から真空ポンプ１１０を介して赤外分光分析装置１３０に接続する部分までの配管距離が長く、ガス処理装置１５０からの排出ガスが赤外分光分析装置１３０に到達するまでに時間がかかっていた。このため、配管による排気ガスの吸着等によって、ガス濃度のピークの検出が正確にできなかったり、ガス量の測定値の経時変化が正確に測定できない等、測定値に誤差が生じていた。従って、赤外分光分析装置１３０によるガス濃度分析方法を用いて正確な評価をすることが難しかった。
【０００４】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス濃度の分析誤差を少なくするガス濃度分析装置及びガス濃度分析方法、並びに半導体製造装置に関する技術を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス濃度分析装置は、製造装置に接続された第１の配管と、前記第１の配管に接続する第２の配管と、前記第１の配管と前記第２の配管との間に設けられた真空ポンプと、前記第１の配管内におけるガス濃度を分析する赤外分光分析装置と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明のガス濃度分析装置は、前記第１の配管内の圧力は、前記第２の配管内の圧力よりも低くてもよい。また、本発明のガス濃度分析装置は、前記第１の配管内の圧力は大気圧よりも低く、前記第２の配管内の圧力は前記大気圧と等しくてもよい。
【０００７】
また、本発明のガス濃度分析装置は、前記赤外分光分析装置が、少なくとも一部に透光部を含む試料室と、前記透光部から前記試料室に光を入射させる光源と、前記試料室を通過した通過光を検出する検出部と、を備えることを特徴とするものであってもよい。
この場合、前記試料室は、前記第１の配管に直列に接続していてもよい。また、前記試料室は、前記第１の配管に並列に接続していてもよい。前記第１の配管は、前記第１の配管に並列に接続した第３の配管に接続しており、前記試料室は、前記第３の配管に直列に接続していてもよい。前記第１の配管と前記第３の配管との間には、ガス量調節部が設けられていてもよい。前記試料室には、光の反射部が設けられていてもよい。
【０００８】
本発明の半導体装置の製造システムは、上述したガス濃度分析装置と、前記第１の配管に接続し、排出ガスを排出する製造装置と、を備え、前記ガス濃度分析装置は、前記排出ガスのガス濃度を測定するものであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のガス濃度分析方法は、製造装置から排出される排出ガスのガス濃度を赤外分光分析装置を用いて測定するガス濃度分析方法において、大気圧よりも減圧された条件下において、前記排出ガスのガス濃度を測定することを特徴とする。
また、本発明のガス濃度分析方法は、製造装置に接続された第１の配管と、前記第１の配管に接続する第２の配管と、前記第１の配管と前記第２の配管との間に設けられた真空ポンプと、を流路とする前記製造装置から排出する排出ガスのガス濃度を測定するガス濃度分析方法であって、前記第１の配管内の圧力は、前記第２の配管内の圧力よりも低く、
前記第１の配管内のガス濃度を赤外分光分析装置を用いて測定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一の実施の形態に係るガス濃度分析装置を含む半導体装置の製造システムの構成を示す図である。
【００１１】
図１に示すように、本実施の形態に係るガス濃度分析装置は、製造装置２０に接続された第１の配管２４と第１の配管２４に接続している第２の配管２５とを含む配管と、第１の配管２４と第２の配管２５との間に設けられた真空ポンプ２６と、第１の配管２４におけるガス濃度を分析する赤外分光分析装置１０と、を含む。
【００１２】
製造装置２０は、製造処理に使用したガスを排出ガスとして排出する。第１の配管２４及び第２の配管２５は、製造装置２０から排出される排出ガスの流路となる。第１の配管２４は、製造装置２０に接続され、排出ガスを流すのに用いられる。第１の配管２４は、第２の配管２５に排出ガスを送るために中空構造となっている。第１の配管２４は、第２の配管２５と接続している。また、第２の配管２５も排出ガスを流すために中空構造となっている。第１の配管２４と第２の配管２５との接続部には、真空ポンプ２６が設けられている。
第１の配管２４内は、第２の配管２５内よりも減圧されている。第１の配管２４内は、真空状態となっていてもよい。例えば、第１の配管２４内は大気圧よりも減圧された状態となっており、第２の配管２５内は大気圧状態となっている。第１の配管２４内の圧力は、製造装置２０内の圧力と同じになっていてもよいし、製造装置２０内の圧力よりも高い圧力であってもよい。すなわち、第１の配管２４の真空度は、製造装置２０内の真空度と同じであってもよいし、製造装置２０内の圧力よりも低くてもよい。
真空ポンプ２６は、第１の配管２４と第２の配管２５との間に設けられることによって、第１の配管２４内を真空に保ち、第２の配管２５に送られる排出ガス量を制御している。これにより、第１の配管２４内の圧力と第２の配管２５内の圧力との差を維持することができる。真空ポンプ２６には、ターボ分子ポンプやトライポンプ等を用いることができる。
【００１３】
赤外分光分析装置１０は、少なくとも一部に透光部１６を含む試料室１０ａと、試料室１０ａに透光部１６から入射光Ａを入射させる光源１２と、入射光Ａが試料室１０ａ内の排出ガス中を通過して透光部１６から出射する通過光Ｂを検出する検出部１４と、を備える。さらに、検出部１４において測定された測定値を用いて、ガス濃度を算出する分析部を備えていてもよい。試料室１０ａ内の排出ガスは、光の少なくとも一部を吸収するため、通過光Ｂは入射光Ａよりも減衰した状態となる。この減衰量を測定して、排出ガスの濃度を算出し、ガス濃度を測定する。試料室１０ａは、排出ガスが導入されるため中空構造をとる。試料室１０ａは、第１の配管２４と接続している。このため、第１の配管２４内に流れる排出ガスが、試料室１０ａに導入される。光源１２は、赤外線発光部とマイケルソン干渉計などの干渉計とを有し、入射光Ａを出す。検出部１４と分析部とは一体的に設けられていてもよい。
【００１４】
透光部１６は、光を透過させる部分である。透光部１６は、試料室１０ａの表面に設けられている。透光部１６は、光源１２から出された入射光Ａを試料室１０ａに入射させ、入射光Ａが試料室１０ａ内の排出ガス中を通過した状態の通過光Ｂを試料室１０ａから出射させる。透光部１６は、例えば、ガラスや透光性の樹脂材料からなるものであってもよい。透光部１６は、透明な部材からなるものであってもよい。透光部１６は、光を透過すれば、有色のものであってもよい。透光部１６は、図３に示すように、入射光Ａが入射する透光部１６ａと通過光Ｂが出射する透光部１６ｂとの複数の透光部を含んでもよいし、図４に示すように１つの透光部１６からなるものであってもよい。光は直線状に進むため、透光部１６ａ，１６ｂは、図３に示すように対向して配置されてもよい。この場合、検出部１４は、光源１２に対向して配置されている。また、図４に示すように、試料室１０ａ内に入射された光を反射する反射部１９を有してもよい。この場合は、透光部１６は、一つの透光部１６から構成されていてもよい。また、入射光Ａが入射する透光部１６ａと通過光Ｂが出射する透光部１６ｂは、分離して設けられており、透光部１６ａと１６ｂとは近接して配置されてもよい。反射部１９は、試料室１０ａの内面のうち、少なくとも透光部１６が設けられた面に対向する面に設けられている。反射部１９が設けられている場合、検出部１４は光源１２に近接して配置されている。反射部１９を利用することで、限られた大きさの試料室１０ａにおける干渉光の光路長を大きくすることができ、低濃度の排出ガスにも対応できる。
【００１５】
図１に示すように、試料室１０ａが、第１の配管２４に直列に接続されていてもよい。また、図２に示すように、赤外分光分析装置１０の試料室１０ａが、第１の配管２４に並列に接続されていてもよい。試料室１０ａを第１の配管２４に並列に接続する場合、第１の配管２４に第３の配管２７を並列に接続する。この第３の配管に、試料室１０ａを直列に接続することにより、試料室１０ａを第１の配管２４に対して並列に接続することができる。第３の配管２７に、第１の配管２４内の排出ガスを導くために、第１の配管２４と第３の配管２７とを結ぶ配管２８と２９とを有してもよい。配管２８と２９とは、第１の配管２４の一部であってもよい。排出ガスは、第１の配管２４から第３の配管２７を経由して、第１の配管２４に流れていく。
試料室１０ａは、第１の配管２４又は第３の配管２７から着脱可能であってもよい。試料室１０ａはフランジ１８などを利用して第１の配管２４又は第３の配管２７に気密接続される。フランジ１８等による接続を利用して、透光部１６が汚れやすい試料室１０ａのみを着脱できるようにすることで、赤外分光分析装置１０のメンテナンスが容易になる。
【００１６】
赤外分光分析装置１０を挟んで、赤外分光分析装置１０よりも排出ガスの流れの上流側にガス量調節部４２と、排出ガスの流れの下流側にガス量調節部４３が設けられていてもよい。ガス量調節部４２，４３は、試料室１０ａにおける排出ガスのパージや、排出ガス圧の安定のためにガス量を調節するのに利用される。ガス量調節部４２，４３は、バルブ又はターボ分子ポンプ等の真空ポンプであってもよい。例えば、ガス量調節部４２，４３は、上流のガス量調節部４２がバルブであって、下流のガス量調節部４３がターボ分子ポンプ等の真空ポンプであってもよい。
【００１７】
また、ガス量調節部４２、４３の少なくともいずれかは、第１の配管２４内よりも、試料室１０ａ内の圧力を低くするために用いてもよい。この場合、ガス量調節部４２、４３の何れか一方が真空ポンプである。例えば、第１の配管２４内が０．１〜１．０Ｔｏｒｒ程度の圧力に保たれているとき、試料室１０ａ内の圧力を１０−３〜１０−４Ｔｏｒｒ程度に保つ。これによって、試料室１０ａ内に第１の配管２４から排出ガスが導入される。この場合、ガス量調節部４２、４３の他方が、バルブであり、バルブの操作により一方の真空ポンプの背圧を０．５Ｔｏｒｒ程度に調整する。
【００１８】
次に、図１及び２を用いて本発明の一の実施態様に係る半導体装置の製造システムについて説明する。半導体装置の製造システムは、少なくとも上述のガス分析装置とガス分析装置に接続された製造装置２０とを含む。
【００１９】
製造装置２０は、ガス濃度分析装置中の第１の配管２４によって、ガス濃度分析装置に接続されている。第１の配管２４は、上述の通り赤外分光分析装置１０に接続されている。
【００２０】
製造装置２０は、少なくとも、対象物をガスで処理することによって製造処理を行う装置である。製造装置２０において製造処理に使用されたガスは、排出ガスとなり、配管２４等を用いて外部に排出される。例えば、製造装置２０は、ＣＶＤ装置やドライエッチング装置等である。製造装置２０は、半導体基板や半導体ウエハをガスで処理して製造処理を行う装置であってもよい。製造装置２０と第１の配管２４との間には、ガス処理装置２０中から排出ガスを第１の配管２４に導く真空ポンプ２２が設けられていてもよい。例えば、真空ポンプ２２は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）である。
【００２１】
これによれば、製造装置２０から排出される排出ガスを、第１の配管２４を通して、赤外分光分析装置１０に導入することができる。製造装置２０からの排出ガスのガス濃度を正確に測定することができるため、半導体製造プロセスの歩留まりを向上することができる。
【００２２】
次に、本実施の形態に係るガス濃度分析方法について説明する。
本実施の形態に係るガス濃度分析方法は、製造装置２０から排出されるガスを大気圧よりも減圧された条件下の排出ガスのガス濃度を赤外分光分析装置を用いて分析するものである。
【００２３】
具体的には、上述したガス濃度分析装置を用いて、第２の配管２５よりも減圧された第１の配管２４において、排出ガスのガス濃度を赤外分光分析装置を用いて分析するものである。
【００２４】
まず、排出ガスが大気圧よりも減圧された条件下の試料室１０ａ内を流れている状態で、排出ガス中に入射光Ａを入射させる。光源１２からの入射光Ａは、試料室１０ａに透光部１６を通って入射される。入射光Ａは、試料室１０ａ内を通過する際に、少なくとも一部が排出ガスに吸収される。すなわち、通過光Ｂは入射光Ａよりも減衰した状態となる。この減衰量を測定して、排出ガスの濃度を算出し、ガス濃度を測定する。排出ガス中を通過した入射光Ａは通過光Ｂとして透光部１６を通って、検出部１４に入射する。この透過光１６を検出部１４で検出する。ガス濃度は、入射光Ａのデータと通過光Ｂの測定値とを用いて分析される。
【００２５】
透光部１６ａと透光部１６ｂが対向して配置されている場合には、光源１２からの光は直線状に進み、光源１２と対向した配置された検出部１４に入射する。また、試料室１２に反射部１９を設けた場合には、光源１２から透光部１６への入射光Ａは反射部１９において反射され、入射光Ａの入射した部分に近接する部分から通過光Ｂが出射される。反射部１９を利用することにより、光の光路長を大きくできるため、低濃度、又は、低圧のプロセスガスの場合であっても、ガス濃度の測定が可能になる。反射部１９を含む場合、反射部１９に対する光の入射角度を調整することにより、試料室１０ａに入射光Ａが入射する位置と試料室１０ａから通過光Ｂが出射する位置とを調整できる。すなわち、反射部１９に対する、光源から入射角度を調節することによって、透光部１６の入射光Ａの入射する部分と通過光Ｂが出射する部分とをずらすことができる。入射光Ａを斜めに入射させることによって、入射光Ａの入射位置と通過光Ｂの出射位置とがずれる。これにより、光源１２と検出部１４との配置位置を調節することができる。
【００２６】
なお、本発明はこの実施の形態に限定されず、本発明を適用する上で好適なガス濃度分析装置及びガス濃度分析方法、並びに半導体製造装置及び半導体製造システムに適用することができる。排出ガスとして、半導体製造プロセスに使用されるプロセスガスを対象としてもよい。本実施の形態はガス定量分析を必要とする一般の製造・加工プロセスに対して有効に適用される。
【００２７】
また、上記構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数値、位置、形状等にすることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
製造装置から排出される排出ガスの配管への吸着を低減することができ、赤外分光分析装置の排出ガスの到達遅延を少なくすることができる。このため、赤外分光分析装置を用いて、製造装置からの排出ガスの濃度を正確に測定することができる。
透光部が汚れやすい試料室のみを着脱できるようにすることで、赤外分光分析装置１０のメンテナンスが容易になる。
反射部を利用することにより、光の光路長を大きくできるため、低濃度、又は、低圧のプロセスガスでも測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一の実施の形態に係るガス濃度分析装置を含む半導体装置の製造システムを示す図である。
【図２】本発明の一の実施の形態に係るガス濃度分析装置を含む半導体装置の製造システムを示す図である。
【図３】図１又は２におけるガス濃度分析装置の一部を示す図である。
【図４】図１又は２におけるガス濃度分析装置の一部を示す図である。
【図５】従来のガス濃度分析装置を含む半導体装置の製造システムを示す図である。
【符号の説明】
１０，１３０  赤外分光分析装置、  １０ａ  試料室、
１２  光源、  １４  検出部、  １６，１６ａ，１６ｂ  透光部、
１８  フランジ、  １９  反射部、  ２０  製造装置、
２２  真空ポンプ、    ２４  第１の配管、  ２５  第２の配管、
２６  真空ポンプ、    ２７  第３の配管、
４２，４３  ガス量調節部
【図１】
2004170245.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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