[发明专利]半导体制造工艺用吸光分析装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用激光测定气体中的水分量的装置。例如本发明涉及在 半导体制造生产线中为了将工艺气体中的水分浓度抑制在一定值以下而 用于持续监视水分量的半导体制造工艺用吸光分析装置。

背景技术

半导体制造工艺中，对半导体衬底(硅晶片)表面进行各种微细加工 及处理。此时，使用蚀刻气体、外延成长用的反应气体、CVD(化学气相 成长)用的反应气体等多种工艺气体(process gas)。公知有当这些工艺气 体中含有水分时，则工艺气体和水分、或衬底表面和水分发生反应，生成 不需要的副生成物，其结果是所制造的半导体的成品率显著降低。

因此，在半导体制造工艺中，为了确保处理的稳定性，探讨了在半导 体制造装置上安装工艺监视器。作为其一例提案有：在半导体制造装置的 工艺气体的排出口安装监视器，通过监视废气的成分，掌握半导体制造工 艺的状态，由此，无论在加载室内还是加载时都能够提高成品率，实现处 理的稳定化。

通常，作为工艺气体，多使用反应性高的气体，因此，其废气中混有 腐蚀性高的气体、未反应物、水分等反应性副生成物等各种物质，在监视 废气的情况下，在其测定系统需要进行硬件方面及软件方面的应对。

作为废气的监视器，水分监视特别重要。作为对工艺气体中含有的水 分浓度进行计测的方法，例如已知有计测水晶振动器的频率变化的水晶振 荡式、及吸附气体中的水分并计测静电电容变化的静电电容式。另外，还 提案有使用波长可变型的激光并利用红外线吸收分光法测定水分浓度的 激光水分计(参照特开平5-99845号公报、特开平11-183366号公报)。

上述的激光水分计中，向采样单元内导入采样气体，向采样单元入射 具有规定波长的激光，通过对所透过的激光进行解析，根据在水分的吸收 波长下的激光的强度来检测水分浓度。由于传感器部可对测定对象气体以 非接触的方式进行测定，因此，与水晶振荡式及静电电容式的结构不同， 其特征在于，也可以适用于腐蚀性气体，响应时间快。

另外，在上述的激光水分计的废气分析用单元中，为提高分析灵敏度， 使用Whith式、及在对置的两个反射镜间进行多次反射的Herriott式(参 照D.R.Herriott，H.Kogelnik，and R.Kompfer，Appl.Opt.3，523(1964))等。

在半导体制造工艺的废气中含有各种物质，其付着于水分计的单元 (セル)中的反射镜及窗上，成为光学系的反射率及透射率低下的原因， 以分析灵敏度降低为问题点进行举例。

发明内容

本发明的目的在于，在半导体制造工艺的废气监视器所使用的水分计 的灵敏度降低得以抑制。

废气中的各种物质内对水分计的分析灵敏度降低影响最大的是颗粒 (粉末体物质)。颗粒连续地产生是比较稀有的，多在打开了加载互锁真 空室和处理室之间的闸阀之后、及导入了反应气体之后等特定的定时引 起。于是，本发明中，使得对水分浓度测定造成影响的颗粒没有混入。

本发明的半导体制造工艺用吸光分析装置具备：与半导体制造工艺的 处理室的排气流路连接的流路切换机构、和经由所述流路切换机构与所述 排气流路连接的吸光分析计。

所述吸光分析计是多重反射型水分浓度计测用吸光分析计，其测定工 艺气体中的水分浓度，具备使从所述排气流路排出的工艺气体流通的单元 及光学系，该光学系使来自激光光源的激光在所述单元内多重反射，检测 所述单元内的工艺气体的吸光度变化。

所述流路切换机构的构成为，在经由所述吸光分析计的所述单元排气 的计测用流路和不经由所述单元排气的旁通流路之间切换并连接所述排 气流路。

由此，在颗粒的产生达到一定水平以上的情况下，颗粒浓度高的废气 通过旁通流路，防止颗粒付着在分析计内的光学元件面上，由此可抑制灵 敏度降低，可高精度地测定水分浓度。

优选处理室内具备计测工艺气体中包含的颗粒的颗粒计数器。流路切 换机构可将颗粒计数器的颗粒数的测定结果作为流路切换的判断基准使 用。