JP6601779B2 - スペクトロメータを用いて気体解離状態を測定する測定方法及びその装置 - Google Patents
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Description
本発明は、スペクトロメータを用いて気体解離状態を測定する方法及びその装置に関する。
現在の一般の業界が各種気体を応用する時、幾つかの特殊な気体解離の問題に遭遇する場合、各方面でそれぞれ光学方法以外の物理方法又は化学方法を利用して気体の解離状態を検出、制御し、更に、これに限定するものではないが、気体の流量、配合率又は処置等を含むソリューションを採用している。但し現在まで、依然として、確実で有効なソリューションを得られておらず、これは、現在、業界が克服すべき問題である。
従来のプラズマ洗浄プロセス等に用いられるプラズマソースプラットフォームは、安定して伝送される原料気体中から生成した中性活性種を提供し、表面の改質、反応室の洗浄、薄膜エッチング及びプラズマ支援蒸着等に用いられる。
ところで、プラズマ（Plasma）は、自由電子及び電荷イオンを主成分とした物質形態であり、それは、宇宙に広く存在し、しばしば物質の第４状態としてみなされ、プラズマ状態と称され、或いは「超気体」、「プラズマ体」とも称される。プラズマは、等量の正電荷及び負電荷のイオン気体を有し、更に精確な定義としては、プラズマは、電荷と中性粒子を有する準中性気体であり、プラズマは、これら粒子の集合行為である。
従来のプラズマ洗浄プロセス等に用いられるプラズマソースプラットフォームは、安定して伝送される原料気体中から生成した中性活性種を提供し、表面の改質、反応室の洗浄、薄膜エッチング及びプラズマ支援蒸着等に用いられる。
ところで、プラズマ（Plasma）は、自由電子及び電荷イオンを主成分とした物質形態であり、それは、宇宙に広く存在し、しばしば物質の第４状態としてみなされ、プラズマ状態と称され、或いは「超気体」、「プラズマ体」とも称される。プラズマは、等量の正電荷及び負電荷のイオン気体を有し、更に精確な定義としては、プラズマは、電荷と中性粒子を有する準中性気体であり、プラズマは、これら粒子の集合行為である。
図２に示すように、従来のプラズマ洗浄プロセスは、主チャンバ１及び該主チャンバ１に接続するスロットル２、真空ポンプ３及び気体洗浄器４を含み、反応気体Ａを送入した後、第２チャンバ６で適量の反応気体Ａを解離し、それを、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の洗浄作業を完成し、更に、真空ポンプ３及び気体洗浄器４を組み合わせて真空排気５を構成する。
前記洗浄プロセスは、一定時間を行った後、プラズマ沈積物は、主チャンバ１の壁面に残留し、該チャンバ１を汚染の状況を発生させ、従って、従来の方式は、人工洗浄ケアを行い、集積回路ウエハ試験体を投入し、試験を行い、試験効果が良好でない場合、主チャンバ１を更に洗浄する必要があり、このように、時間工程を消耗し、且つ集積回路ウエハ試験体を繰り返し投入し、試験を行うことは、人力及び材料コストを増加させる。
前記洗浄プロセスは、一定時間を行った後、プラズマ沈積物は、主チャンバ１の壁面に残留し、該チャンバ１を汚染の状況を発生させ、従って、従来の方式は、人工洗浄ケアを行い、集積回路ウエハ試験体を投入し、試験を行い、試験効果が良好でない場合、主チャンバ１を更に洗浄する必要があり、このように、時間工程を消耗し、且つ集積回路ウエハ試験体を繰り返し投入し、試験を行うことは、人力及び材料コストを増加させる。
従って、従来の作法は、主チャンバ１の管体７により第２チャンバ６を連結し、プラズマ態気体を収容し、主チャンバ１が汚染状況を発生する時、第２チャンバ６から適量の反応気体Aを解離し、管体７を介して主チャンバ１に進入し、主チャンバ１に対する洗浄を構成する。第２チャンバ６において、適量の反応気体Ａを解離し、それを、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の洗浄を完成し、更に、人工洗浄作業を補った後、集積回路ウエハ試験体を投入して試験を行い、試験効果反応に基づいて更なる洗浄を必要とするかを判断する。
この従来の方法は、反応気体Ａを利用して、人工洗浄ケアを必要とする面倒を回避するが、同様に集積回路ウエハ試験体を繰り返し投入する必要があり、繰り返し試験して人力及び材料コストを増加させる問題がある。出願人は、これに鑑み、研究、実験を続け、スペクトロメータを用いて気体解離状態（これに限定するものではないが、プラズマ気体解離状態を含む）を測定する測定方法及びその装置を設計し、それにより、該主チャンバ１の洗浄作業を迅速、確実にさせ、且つ人力及び材料コストを節減する。
この従来の方法は、反応気体Ａを利用して、人工洗浄ケアを必要とする面倒を回避するが、同様に集積回路ウエハ試験体を繰り返し投入する必要があり、繰り返し試験して人力及び材料コストを増加させる問題がある。出願人は、これに鑑み、研究、実験を続け、スペクトロメータを用いて気体解離状態（これに限定するものではないが、プラズマ気体解離状態を含む）を測定する測定方法及びその装置を設計し、それにより、該主チャンバ１の洗浄作業を迅速、確実にさせ、且つ人力及び材料コストを節減する。
本発明の目的は、検出部材８で管体７内のプラズマ気体の解離状態を検出し、解離相対量値を算出し、第２チャンバ６から解離された反応気体Ａを適量放出し、主チャンバ１の汚染物を排除し、それにより該チャンバ１の洗浄作業を更に迅速、確実にし、且つ人力及び材料コストを節減するスペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置を提供することである。
前記スペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置は、管体５内のプラズマ気体の解離状態を検出し、スペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９により解離相対量値を算出し、主チャンバ１の汚染値が高過ぎる時、第２チャンバ６から解離された反応気体Ａを適量放出し、主チャンバ１の汚染物を排除し、それにより該主チャンバ１の洗浄作業を迅速、確実にする。そのうち、主チャンバ１及び該主チャンバ１に結合する第２チャンバ６は、反応気体Ａを収容させ、該主チャンバ１は、半導体集積回路を製造させる時、プラズマ支援蒸着、薄膜エッチング及び材料表面の改質等の作業を行い、特殊な機能及び効果を達成し、該検出部材８及びスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９は、主チャンバ１及び第２チャンバ６の間に設けられる。
前記のスペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置において、主チャンバ１は、管体７により第２チャンバ６に連結し、該検出部材８は、該管体７の適当な位置に設けられる。
本発明のスペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置は、検出部材８で管体７内のプラズマ気体の解離状態を検出し、解離相対量値を算出し、第２チャンバ６から解離された反応気体Ａを適量放出し、主チャンバ１の汚染物を排除し、それにより該チャンバ１の洗浄作業を更に迅速、確実にし、且つ人力及び材料コストを節減する。
本発明は、主に従来技術を逸脱し、スペクトル原理を利用し気体の解離状態を理解するものである。本願の利点は、気体解離状態を測定する測定方法及びその装置を提供し、本装置を利用して管体の気体解離状態を検出し、解離の相対量の値を算出した後、各種対応処理法式を採用した時の参考とし、例えば、解離された反応気体を適量放出し、気体の主経路の汚染物を排除し、それにより、該主経路を洗浄する作業を更に迅速、確実にすることである。
その原理は、主に管体内の気体解離(分離)状態を検出し、解離相対量値を計算し、気体の主経路の汚染値が高過ぎる時、第２経路から解離された反応気体を適用放出し、該主経路の汚染物を排除し、それにより、該主経路を洗浄する作業を更に迅速、確実にする。そのうちの主経路及び該主経路に結合する第２経路は、反応気体を収容させ、該主経路は、業界に製品製造時にプラズマ支援蒸着、薄膜エッチング及び材料表面の改質等の作業を行わせ、特殊な機能及び効果を達成する。
気体解離を測定する位置は多様であり、本発明の測定方法及びその装置は、各種気体解離を測定する位置に応答可能であり、後述で列挙するチャンバに限定するものではなく、全ての気体解離測定装置を設置する位置は、何れも本発明の包含範疇に属する（図１参照）。本発明の実施例は、ただそのうち１つの事例を説明するものであり、半導体の物理蒸着機器、化学蒸着機器又はエッチング機器等の関連機器を例とし、以上の発明技術内容を具体化した実施例を図に沿って説明する。
その原理は、主に管体内の気体解離(分離)状態を検出し、解離相対量値を計算し、気体の主経路の汚染値が高過ぎる時、第２経路から解離された反応気体を適用放出し、該主経路の汚染物を排除し、それにより、該主経路を洗浄する作業を更に迅速、確実にする。そのうちの主経路及び該主経路に結合する第２経路は、反応気体を収容させ、該主経路は、業界に製品製造時にプラズマ支援蒸着、薄膜エッチング及び材料表面の改質等の作業を行わせ、特殊な機能及び効果を達成する。
気体解離を測定する位置は多様であり、本発明の測定方法及びその装置は、各種気体解離を測定する位置に応答可能であり、後述で列挙するチャンバに限定するものではなく、全ての気体解離測定装置を設置する位置は、何れも本発明の包含範疇に属する（図１参照）。本発明の実施例は、ただそのうち１つの事例を説明するものであり、半導体の物理蒸着機器、化学蒸着機器又はエッチング機器等の関連機器を例とし、以上の発明技術内容を具体化した実施例を図に沿って説明する。
図３及び図４を同時に参照して説明するが、それは、本発明の実施例の構造図及びブロック図である。図に示すように、本発明は、プラズマ態気体を収容させる主経路を形成する主チャンバ１、及び該主チャンバ１に結合する第２経路を形成する第２チャンバ６を含む。そのうち、主チャンバ１は、半導体集積回路を製造時にプラズマ支援蒸着、薄膜エッチング及び材料表面の改質等の作業を行わせ、特殊な機能及び効果を達成し、それは、スロットル２、真空ポンプ３及び気体洗浄器４を接続し、解離量値に基づいて第２チャンバ６に反応気体Ａを適量放出した後、それに管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の洗浄作業を完成させ、真空ポンプ３及び気体洗浄器４を組み合わせて真空排ガス５を構成する。
前記構成部材の組み合わせにより、スペクトロメータ(分光計)を用いて気体解離状態を測定する測定方法及びその装置を構成する。プロセスにおいて、検出部材８により第２チャンバ６の解離状態を測定し、スペクトロメータ気体解離状態測定装置９により解離相対量値を算出し、主チャンバ１の汚染値が高過ぎる時、解離量値に基づいて第２チャンバ６に反応気体Ａを適量放出し、解離し、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の汚染物を排除し、主チャンバ１の洗浄を更に、迅速、確実にし、且つ人力及び材料コストを節減する。
図４及び図８を参照して説明するが、それは、本発明のブロック図及び使用状態図である。図に示すように、本発明の使用時、従来のプラズマ気体装置のように、解離量値に基づいて第２チャンバ６に反応気体Ａを放出し、それを、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の洗浄作業を完成し、更に真空ポンプ３及び気体洗浄器４を組み合わせて真空排ガス５を構成する。
図４及び図９を参照して説明するが、それは、本発明のブロック図及び洗浄動作状態図である。図に示すように、本発明は、一定時間使用後、該検出部材８は、第２チャンバ６の気体解離状態（気体波長）を検出し続け、スペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９により、解離相対量値を算出し、使用者に表示提供し、主チャンバ１の汚染値が高過ぎる時、使用者は、第２チャンバ６を開放でき、第２チャンバ６からスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９により算出される解離相対量値に基づき、適量の反応気体Ａを放出し、それを、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１に対する洗浄を構成し、スペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９により、第２チャンバ６のプラズマ気体解離状態が主チャンバ１に対して確実な洗浄効果を達成できているかを分かることができ、従来のプラズマ気体装置のように、集積回路ウエハ試験体を繰り返し投入した後、更に洗浄が必要であるかをようやく分かることができるのではなく、主チャンバ１の洗浄作業を更に、迅速で確実にし、且つ人力及び材料コストを節減することができる。
実施例一：スペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置は、図５に示すように、該検出部材８及びスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９が該第２チャンバ６の適当な位置に設けられ、第２チャンバ６中のプラズマ気体の解離状態を検出させる。
実施例二：スペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置は、図６に示すように、該検出部材８及びスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９は、該第一チャンバ１内の適当な位置に設けられ、主チャンバ１中のプラズマ気体の解離状態を演出させる。
実施例三：スペクトロメータを応用して気体解離状態を測定する測定方法及びその装置は、該検出部材８及びスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９は、該流体経路の適当な位置に設けられ、図３に示すように、何れか１つの流体経路上に応用し、プラズマ気体の解離状態を検出させることもできる。
上記を総合し、本発明は、主チャンバ１が第２チャンバ６に接続し、主チャンバ１と第２チャンバ６の間に検出部材８及びスペクトロメータプラズマ気体解離状態測定装置９を設け、スペクトロメータを応用してプラズマ気体解離状態を測定する測定方法及びその装置を構成し、検出部材８により管体７内のプラズマ気体の解離状態を検出し、解離相対量値を算出し、解離量値に基づいて第２チャンバ６から解離された反応気体Ａを適量放出し、それを、管体７を介して主チャンバ１に進入させ、主チャンバ１の汚染物を排除し、主チャンバ１の洗浄を更に迅速、確実にし、且つ人力コストを節減する。
本発明の実施における応用の関連分野は、図１の説明を参照する。本発明の特徴は、気体解離状態を測定する方法及びその装置を提供することにあり、本装置を利用して管体中の気体解離状態を検出し、解離相対量値を算出し、各種対応処置方式を採用する参考とし、例えば、解離された反応気体を適量放出し、気体主経路の汚染物を排除することができ、それにより、該主経路の洗浄作業を更に迅速、確実にする。その設置範囲は、気体解離状態を測定する必要がある設備及び/又は装置に応用することができ、これに限定するものではないが、半導体、光電又はパネル等の産業中の物理蒸着設備、化学蒸着設備又はエッチング設備等の関連設備を含み、リモートプラズマソース（Remote Plasma Source）設備内に直接設置することもできる。また、本発明は、バイオ産業、化学産業及び物理を応用した関連産業の検査テスト設備に応用することもでき、更に、以上の関連産業の設備メンテナンス業における検査設備又はテストプラットフォームに応用することもできる（図１参照）。
上記実施例は、ただそのうち１種の気体解離状態測定方式及び装置を説明するだけであり、本発明は、半導体、光電又はパネル等の産業中の物理蒸着設備、化学蒸着設備又はエッチング設備等の関連設備に応答することができるだけでなく、リモートプラズマソース（Remote Plasma Source）設備内に直接設置することもでき、スペクトロメータを利用して気体解離状態を測定することに関する装置であれば、それは、気体解離状態を測定できる位置に任意に設置され、チャンバに限らず、何れも本発明の包含範疇に属し、且つ上記実施例は、本発明の範囲を制限するものではなく、この発明技術に基づき、軽微な修飾、変更を行っても本発明の意図するところを失うものではなく、本発明の精神範囲を脱することもない。
１ 主チャンバ（主経路）
２ スロットル
３ 真空ポンプ
４ 気体洗浄器
５ 真空排ガス
６ 第２チャンバ（第２経路）
７ 管体
８ 検出部材
９ スペクトロメータ気体解離状態測定装置
Ａ 反応気体
２ スロットル
３ 真空ポンプ
４ 気体洗浄器
５ 真空排ガス
６ 第２チャンバ（第２経路）
７ 管体
８ 検出部材
９ スペクトロメータ気体解離状態測定装置
Ａ 反応気体
Claims (14)
- 半導体集積回路を製造時、プラズマ支援蒸着、薄膜エッチング及び材料表面の改質等の作業を行う主経路と、
前記主経路に結合する管体と、
前記管体を介して前記主経路に結合し、反応気体を収容させる第２経路と、
スペクトロメータを応用した気体波長の検出により気体解離状態を検出する検出部材及びスペクトロメータ気体解離状態測定装置と、を含み、
前記検出部材が管体内の気体解離状態を検出することにより、前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置によりプロセス中の反応気体解離相対量値を算出し、反応気体を放出及び解離して前記主経路の汚染物を排除するための気体解離状態を測定する測定装置。 - 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置は、前記管体に設けられる請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置は、前記主経路に設けられる請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置は、前記第２経路に設けられる請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置は、前記反応気体の流体経路に設けられる請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離状態測定装置は、プラズマソース設備、プラズマ気体チャンバ及び電気制御システムの装置内に設置できる請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 前記作業は、半導体、光電又はパネル等の産業中の物理蒸着設備、化学蒸着設備又はエッチング設備中のプロセス、リモートプラズマソース設備内のプロセス、バイオ産業、化学産業及び物理を応用する検査テスト設備中の作業、及びこれらの設備メンテナンス業における検査設備又はテストプラットフォームにおける作業を含む請求項１に記載の気体解離状態を測定する測定装置。
- 主経路において、反応気体を使用する反応プロセスを行い、前記主経路に接続された第２経路に該反応気体を収容し、
スペクトロメータを応用した気体波長の検出により前記反応プロセス中の前記反応気体の気体解離状態を検出し、
前記反応プロセス中の前記反応気体の解離相対量値を算出し、
前記反応プロセス後、前記反応気体の前記解離相対量値に基づいてある数量の前記反応気体を前記主経路中に提供し、
前記反応気体を前記主経路中に導入して排気し、前記主経路の汚染物を排除することを含む気体解離状態を測定する方法。 - 前記反応プロセスは、物理蒸着、化学蒸着又はエッチングプロセスを含む請求項８に記載の方法。
- 前記気体解離状態は、検出部材により検出され、前記解離相対量値は、スペクトロメータ気体解離測定装置により算出される請求項８に記載の方法。
- 前記検出部材及び該スペクトロメータ気体回路測定装置は、前記主経路に設置される請求項１０に記載の方法。
- 前記検出部材及び該スペクトロメータ気体回路測定装置は、前記第２経路に設置される請求項１０に記載の方法。
- 更に、該反応気体を解離するステップの後に真空ポンプ及び気体洗浄器により真空排気ステップを行うことを含む請求項８に記載の方法。
- 前記検出部材及び前記スペクトロメータ気体解離測定装置は、前記主経路及び該真空ポンプの間に設置される請求項１３に記載の方法。
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