JPH0754293B2 - 微粒子測定装置 - Google Patents
微粒子測定装置Info
- Publication number
- JPH0754293B2 JPH0754293B2 JP1002544A JP254489A JPH0754293B2 JP H0754293 B2 JPH0754293 B2 JP H0754293B2 JP 1002544 A JP1002544 A JP 1002544A JP 254489 A JP254489 A JP 254489A JP H0754293 B2 JPH0754293 B2 JP H0754293B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- microwave
- fine particles
- sample gas
- reaction tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はスパッタリング装置、CVD装置等、半導体プロ
セスで成膜装置として使用される装置の反応槽中の微粒
子をインプロセスで検出できる微粒子測定装置に関す
る。
セスで成膜装置として使用される装置の反応槽中の微粒
子をインプロセスで検出できる微粒子測定装置に関す
る。
〈従来の技術〉 従来、微粒子測定装置として、反応槽中にレーザ光を照
射し、散乱光に基づきガス中の微粒子の大きさを求める
方法が公知である。しかしながら、この方法は次のよう
な欠点がある。
射し、散乱光に基づきガス中の微粒子の大きさを求める
方法が公知である。しかしながら、この方法は次のよう
な欠点がある。
レーザ光の波長の制約から、直径が0.1μｍ以下の
微粒子の測定は原理的に出来ない。加えて実際の測定で
は測定装置を反応槽外において測定するため窓の汚れ等
によって0.5μｍ以下の微粒子は測定出来ない。一方、
半導体素子の高集積化は急速に進み、1MビットDRAM、4M
ビットDRAMのプロセスでは管理すべき微粒子の大きさが
0.05μｍのレベルとなっている。
微粒子の測定は原理的に出来ない。加えて実際の測定で
は測定装置を反応槽外において測定するため窓の汚れ等
によって0.5μｍ以下の微粒子は測定出来ない。一方、
半導体素子の高集積化は急速に進み、1MビットDRAM、4M
ビットDRAMのプロセスでは管理すべき微粒子の大きさが
0.05μｍのレベルとなっている。
光学的手法による検出のため微粒子の大きさしか分
らず、微粒子の組成についての情報は得られない。
らず、微粒子の組成についての情報は得られない。
〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の解決しようとする技術的課題は、直径が0.05μ
ｍ程度の微粒子をインラインで検出でき同時に成分の同
定も行える微粒子測定装置を実現することにある。
ｍ程度の微粒子をインラインで検出でき同時に成分の同
定も行える微粒子測定装置を実現することにある。
〈課題を解決するための手段〉 本発明の構成は、 マイクロ波発生手段と，該マイクロ波発生手段で発生し
たマイクロ波を導入する導波管と，該導波管で導かれた
マイクロ波を一方の端面から導入する筒状のキャビティ
と，該キャビティの外周に設けられ前記マイクロ波の進
行方向と平行方向に磁界を形成する磁石と，前記キャビ
ティの他端付近の外周に設けられプラズマを閉込めるミ
ラー磁場を発生する磁石と，減圧された反応槽１内と前
記キャビティ内を結び反応槽内のサンプルガスを前記キ
ャビティ内に導くキャピラリーチューブと，前記キャビ
ティの他端付近に接続されそのキャビティ内を原子化／
イオン化が可能な程度に前記反応槽内の圧力より低圧に
する手段と，前記サンプルガスに含まれる微粒子により
前記キャビティ内に発生したイオンの発光スペクトルか
ら前記微粒子の定性・定量分析を行う分析装置を備え，
前記マイクロ波を前記キャビティ内でサイクロトロン共
鳴により加速した状態でキャリアガスを導入し，固体を
解離するに十分な励起温度とした後前記サンプルガスを
インラインで導入してサンプルガスに含まれる微粒子の
原子化／イオン化を行うことを特徴とするものである。
たマイクロ波を導入する導波管と，該導波管で導かれた
マイクロ波を一方の端面から導入する筒状のキャビティ
と，該キャビティの外周に設けられ前記マイクロ波の進
行方向と平行方向に磁界を形成する磁石と，前記キャビ
ティの他端付近の外周に設けられプラズマを閉込めるミ
ラー磁場を発生する磁石と，減圧された反応槽１内と前
記キャビティ内を結び反応槽内のサンプルガスを前記キ
ャビティ内に導くキャピラリーチューブと，前記キャビ
ティの他端付近に接続されそのキャビティ内を原子化／
イオン化が可能な程度に前記反応槽内の圧力より低圧に
する手段と，前記サンプルガスに含まれる微粒子により
前記キャビティ内に発生したイオンの発光スペクトルか
ら前記微粒子の定性・定量分析を行う分析装置を備え，
前記マイクロ波を前記キャビティ内でサイクロトロン共
鳴により加速した状態でキャリアガスを導入し，固体を
解離するに十分な励起温度とした後前記サンプルガスを
インラインで導入してサンプルガスに含まれる微粒子の
原子化／イオン化を行うことを特徴とするものである。
〈作用〉 前記マイクロ波の周波数と磁界の強さをサイクロトロン
共鳴条件を満足する値に選ぶと電子が加速される。この
状態で前記キャビティ内にアルゴンガス又はヘリウムガ
スのキャリアガスを流すとプラズマが生成される。プラ
ズマは例えば10-2〜10-4Torrの領域では電子密度が低く
低温プラズマとなり固体を解離する能力はない。ミラー
磁場はプラズマを閉込め固体を解離するに充分な高温プ
ラズマを生成する。前記反応槽と前記キャビティとの間
には圧力差があり、この圧力差によってサンプルガスは
プラズマ内に導かれ、サンプルガスに含まれる微粒子が
解離、イオン化する。この場合、微粒子が小さい程、解
離、イオン化し易い。イオン化された微粒子は成分固有
の発光スペクトルを持っているため、例えばこれを分光
器を用いて測定すれば、微粒子の量的測定、及び成分の
同定が同時に行える。
共鳴条件を満足する値に選ぶと電子が加速される。この
状態で前記キャビティ内にアルゴンガス又はヘリウムガ
スのキャリアガスを流すとプラズマが生成される。プラ
ズマは例えば10-2〜10-4Torrの領域では電子密度が低く
低温プラズマとなり固体を解離する能力はない。ミラー
磁場はプラズマを閉込め固体を解離するに充分な高温プ
ラズマを生成する。前記反応槽と前記キャビティとの間
には圧力差があり、この圧力差によってサンプルガスは
プラズマ内に導かれ、サンプルガスに含まれる微粒子が
解離、イオン化する。この場合、微粒子が小さい程、解
離、イオン化し易い。イオン化された微粒子は成分固有
の発光スペクトルを持っているため、例えばこれを分光
器を用いて測定すれば、微粒子の量的測定、及び成分の
同定が同時に行える。
〈実施例〉 以下図面に従い本発明を説明する。図は本発明実施例装
置の構成図である。一点鎖線で囲んだ部分（１）が反応
槽としてのCVD装置である。部分（２）は本発明に関わ
る微粒子測定装置である。部分（１）において、CVD装
置１は、側壁101、石英の窓102、加熱手段としてのラン
プ103、反応槽Ａ内に水平に設置され上面にシリコンウ
エハＳが載置されたサセプタ104、SiH4ガス及びNH3ガス
をシリコンウエハＳ上に導くパイプ105、真空ポンプ106
とより構成される。
置の構成図である。一点鎖線で囲んだ部分（１）が反応
槽としてのCVD装置である。部分（２）は本発明に関わ
る微粒子測定装置である。部分（１）において、CVD装
置１は、側壁101、石英の窓102、加熱手段としてのラン
プ103、反応槽Ａ内に水平に設置され上面にシリコンウ
エハＳが載置されたサセプタ104、SiH4ガス及びNH3ガス
をシリコンウエハＳ上に導くパイプ105、真空ポンプ106
とより構成される。
部分（２）において、微粒子測定装置２は、反応槽内Ａ
からサンプルガスSGを微粒子測定装置に導くキャピラリ
チューブ201、マイクロ波源202、マイクロ波源202から
マイクロ波が導波管203を通して導入され、反応管とし
て使われる円筒状キャビティ204、キャビティ204内に前
記マイクロ波の進行方向と平行に磁界を形成する磁石20
5、キャピラリーチューブ201からのサンプルガスSGとア
ルゴン、ヘリウム等のキャリアガスCGとをキャビティ20
4に導く導入管206、キャビティ204からガスを排気する
排気手段207、キャビティ204の解放端付近に設けられ、
プラズマを閉込めるミラー磁場を発生する磁石208、導
波管203の開口端203aに向けて設けられサンプルガスSG
中の微粒子を定性・定量分析する分析手段209とから構
成されている。尚、本実施例の場合、分析手段209には
回折格子209aを用いた分光分析手段が用いられている。
からサンプルガスSGを微粒子測定装置に導くキャピラリ
チューブ201、マイクロ波源202、マイクロ波源202から
マイクロ波が導波管203を通して導入され、反応管とし
て使われる円筒状キャビティ204、キャビティ204内に前
記マイクロ波の進行方向と平行に磁界を形成する磁石20
5、キャピラリーチューブ201からのサンプルガスSGとア
ルゴン、ヘリウム等のキャリアガスCGとをキャビティ20
4に導く導入管206、キャビティ204からガスを排気する
排気手段207、キャビティ204の解放端付近に設けられ、
プラズマを閉込めるミラー磁場を発生する磁石208、導
波管203の開口端203aに向けて設けられサンプルガスSG
中の微粒子を定性・定量分析する分析手段209とから構
成されている。尚、本実施例の場合、分析手段209には
回折格子209aを用いた分光分析手段が用いられている。
このような構成で、CVD装置１においてシリコンウエハ
Ｓが載せられたサセプタ104をランプ103で加熱し、パイ
プ105よりNH3ガス及びSiH4ガスを導きシリコンウエハＳ
上に窒化シリコン膜を形成する。反応槽Ａとキャビティ
204との間には圧力差があり（反応槽Ａ内：10-1〜1Tor
r、キャビティ204内：10-2〜10-4Torr）、サンプルガス
SGはこの圧力差によってキャビティ204内に導かれる。
Ｓが載せられたサセプタ104をランプ103で加熱し、パイ
プ105よりNH3ガス及びSiH4ガスを導きシリコンウエハＳ
上に窒化シリコン膜を形成する。反応槽Ａとキャビティ
204との間には圧力差があり（反応槽Ａ内：10-1〜1Tor
r、キャビティ204内：10-2〜10-4Torr）、サンプルガス
SGはこの圧力差によってキャビティ204内に導かれる。
マイクロ波源202からマイクロ波が導波管203を通してキ
ャビティ204に導入され、マイクロ波の周波数を2.45GH
z、磁石205による磁場の強度を875ガウスとしたとき、
サイクロトロン共鳴条件が満たされ電子がサイクロトロ
ン運動により加速され、中性粒子の解離効率が高まる。
この状態で導入管206にアルゴンガス又はヘリウムガス
のキャリアガスCGを流すとプラズマPLが形成される。プ
ラズマPLは10-2〜10-4Torrの領域では電子密度は1010個
／cm3程度で、励起温度は1000゜Ｋ以下の低温プラズマ
となりこのままでは固体を解離する能力はない。磁石20
8によるミラー磁場によりプラズマを閉込めると電子は
何度もこの領域で加速され高い電子密度が得られ、1012
〜1013個／cm3程度の電子密度になれば固体を解離する
に充分な励起温度となる。プラズマPLに導かれたサンプ
ルガスSG中の微粒子はプラズマによって解離され、イオ
ン化される。このような電子サイクロトロン共鳴による
プラズマによれば減圧下でも直径0.1〜0.05μｍの固体
を解離、イオン化させることができる。
ャビティ204に導入され、マイクロ波の周波数を2.45GH
z、磁石205による磁場の強度を875ガウスとしたとき、
サイクロトロン共鳴条件が満たされ電子がサイクロトロ
ン運動により加速され、中性粒子の解離効率が高まる。
この状態で導入管206にアルゴンガス又はヘリウムガス
のキャリアガスCGを流すとプラズマPLが形成される。プ
ラズマPLは10-2〜10-4Torrの領域では電子密度は1010個
／cm3程度で、励起温度は1000゜Ｋ以下の低温プラズマ
となりこのままでは固体を解離する能力はない。磁石20
8によるミラー磁場によりプラズマを閉込めると電子は
何度もこの領域で加速され高い電子密度が得られ、1012
〜1013個／cm3程度の電子密度になれば固体を解離する
に充分な励起温度となる。プラズマPLに導かれたサンプ
ルガスSG中の微粒子はプラズマによって解離され、イオ
ン化される。このような電子サイクロトロン共鳴による
プラズマによれば減圧下でも直径0.1〜0.05μｍの固体
を解離、イオン化させることができる。
イオン化された微粒子は成分固有の発光スペクトルを持
っている。この発光を分析手段209で検出する。スペク
トル強度から微粒子の量的情報が得られ、スペクトルの
波長に基づき成分の同定を行う。尚、分析手段209は分
光器に限らず、質量分析装置を用いて解離した原子イオ
ンを測定しても同様な情報が得られる。また磁石205,20
8に永久磁石を使用すれば装置を小型化することができ
る。
っている。この発光を分析手段209で検出する。スペク
トル強度から微粒子の量的情報が得られ、スペクトルの
波長に基づき成分の同定を行う。尚、分析手段209は分
光器に限らず、質量分析装置を用いて解離した原子イオ
ンを測定しても同様な情報が得られる。また磁石205,20
8に永久磁石を使用すれば装置を小型化することができ
る。
〈発明の効果〉 本発明によれば以下のような効果を有する。
従来の光学的方法によっては原理的に測定が不可能
であった直径が0.1〜0.05μｍレベルの微粒子をインラ
インで検出することができる。
であった直径が0.1〜0.05μｍレベルの微粒子をインラ
インで検出することができる。
微粒子の量的情報が得られる他、成分の同定も同時
に行える。
に行える。
キャピラリチューブを使って前記反応槽と前記キャ
ビティとの圧力差でサンプリングを行うのでサンプルガ
スを移送する特別の手段が要らない。
ビティとの圧力差でサンプリングを行うのでサンプルガ
スを移送する特別の手段が要らない。
電子サイクロトロン共鳴に基づくプラズマ中では微
粒子に径が小さい程、解離、イオン化し易く原理的に径
の小さな微粒子の測定に向いている。
粒子に径が小さい程、解離、イオン化し易く原理的に径
の小さな微粒子の測定に向いている。
例えば反応槽内の不純物が一定量を超えたときに、即座
に作業を中止して清掃を行ったり、あるロットの物を不
良品として廃棄することにより、これを組み込む製品の
不良を防止することが出来る。
に作業を中止して清掃を行ったり、あるロットの物を不
良品として廃棄することにより、これを組み込む製品の
不良を防止することが出来る。
図は本発明実施例装置の構成図である。 １……CVD装置、102……石英の窓、103……加熱手段、1
04……サセプタ、106……真空ポンプ、２……微粒子測
定装置、201……キャピラリチューブ、202……マイクロ
波源、203……導波管、204……キャビティ、205……磁
石、206……導入管、207……排気手段、208……ミラー
磁場発生用の磁石、209……分析手段、209a……回折格
子、SG……サンプルガス、CG……キャリアガス、PL……
プラズマ
04……サセプタ、106……真空ポンプ、２……微粒子測
定装置、201……キャピラリチューブ、202……マイクロ
波源、203……導波管、204……キャビティ、205……磁
石、206……導入管、207……排気手段、208……ミラー
磁場発生用の磁石、209……分析手段、209a……回折格
子、SG……サンプルガス、CG……キャリアガス、PL……
プラズマ
Claims (1)
- 【請求項１】マイクロ波発生手段202と，該マイクロ波
発生手段で発生したマイクロ波を導入する導波管203
と，該導波管で導かれたマイクロ波を一方の端面から導
入する筒状のキャビティ204と，該キャビティの外周に
設けられ前記マイクロ波の進行方向と平行方向に磁界を
形成する磁石205と，前記キャビティの他端付近の外周
に設けられプラズマを閉込めるミラー磁場を発生する磁
石208と，減圧された反応槽１内と前記キャビティ内を
結び反応槽１内のサンプルガスを前記キャビティ内に導
くキャピラリーチューブ201と，前記キャビティの他端
付近に接続されそのキャビティ内を原子化／イオン化が
可能な程度に前記反応槽１内の圧力より低圧にする手段
と，前記サンプルガスに含まれる微粒子により前記キャ
ビティ内に発生したイオンの発光スペクトルから前記微
粒子の定性・定量分析を行う分析装置209を備え，前記
マイクロ波を前記キャビティ内でサイクロトロン共鳴に
より加速した状態でキャリアガスを導入し，固体を解離
するに十分な励起温度とした後前記サンプルガスをイン
ラインで導入してサンプルガスに含まれる微粒子の原子
化／イオン化を行うことを特徴とする微粒子測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002544A JPH0754293B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 微粒子測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1002544A JPH0754293B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 微粒子測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02183140A JPH02183140A (ja) | 1990-07-17 |
| JPH0754293B2 true JPH0754293B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=11532326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1002544A Expired - Lifetime JPH0754293B2 (ja) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | 微粒子測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0754293B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100253089B1 (ko) * | 1997-10-29 | 2000-05-01 | 윤종용 | 반도체소자 제조용 화학기상증착장치 및 이의 구동방법, 그 공정챔버 세정공정 레시피 최적화방법 |
| FR2788854B1 (fr) * | 1999-01-22 | 2001-05-04 | Cit Alcatel | Systeme et procede d'identification d'effluents gazeux, equipement pourvu d'un tel systeme |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57108655A (en) * | 1980-12-25 | 1982-07-06 | Tsukasa Sotsuken:Kk | Device for measuring air fuel ratio of internal combustion engine or other burning apparatus |
| JPH089778B2 (ja) * | 1986-09-29 | 1996-01-31 | 日本電信電話株式会社 | イオン源 |
-
1989
- 1989-01-09 JP JP1002544A patent/JPH0754293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02183140A (ja) | 1990-07-17 |
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