气体分析装置及气体分析方法与流程

本发明涉及一种气体分析装置及气体分析方法。

背景技术：

1、以往，如专利文献1所示，作为对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的测定对象成分进行测定的方法，考虑使用非分散型红外线吸收法(ndir)。在使用该ndir的气体分析装置中，使用灯丝(filament)等产生广波长的光的红外光源、及使预定的波长范围的光通过的带通滤波器(band pass filter)，对测定对象成分所致的光的吸收进行测定。

2、在此，在对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的sif4或cf4进行测定的情况下，若存在在相同的波长范围具有吸收的其他干扰成分，则导致sif4或cf4受到这些成分的干扰影响。若为了降低干扰影响而使带通滤波器的波长范围变窄，则由光检测器检测出的光量减少，难以高精度地测定。

3、现有技术文献

4、专利文献

5、专利文献1：日本特开2013-181930号公报

技术实现思路

1、技术问题

2、因此，本发明是为了解决上述问题点而完成的，其主要课题在于，高精度地测定半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压。

3、技术方案

4、即，本发明的气体分析装置的特征在于，对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压进行分析，并具备：气体池，其导入有所述材料气体或所述副生成气体；激光光源，其向所述气体池照射经波长调制的激光；光检测器，其检测透过所述气体池的激光；以及信号处理部，其使用由所述光检测器的输出信号所得的光吸收信号来计算出所述卤化物的浓度或分压，所述气体池减压至比大气压小的预定的压力，所述激光光源在包含所述卤化物的光吸收信号的特征部在内的波长调制范围对所述激光进行波长调制。

5、若为这样的气体分析装置，则向经减压至比大气压小的预定的压力的气体池照射在包含卤化物的光吸收光谱的特征部在内的波长调制范围进行了波长调制的激光，因此能够可靠地掌握卤化物的光吸收光谱的特征，容易去除干扰成分对卤化物的光吸收信号的影响。在此，将气体池减压至预定的压力，因此获得比大气压下的卤化物的光吸收信号更尖锐的峰，能够降低干扰成分对卤化物的光吸收信号的影响。另外，在以往的ndir中无法获得卤化物的光吸收光谱，但在本发明中能够获得相当于光吸收光谱的光吸收信号，因此即便在多个成分所致的吸收干扰的情况下，也能够通过光谱解析技术来降低干扰影响。

6、应予说明，作为光吸收光谱的特征部，例如为包含光吸收光谱的峰与谷或下摆(上升部分)在内的部分。通过如此在包含光吸收光谱的峰与谷或下摆在内的部分对激光进行波长调制，从而能够增大光检测器的输出信号中的对比度，容易去除干扰成分的影响。

7、作为氟化物的sif4在某减压下，具有以1031cm-1附近为谷而在1034cm-1附近与1030cm-1附近存在两个峰的光吸收光谱，1030cm-1附近的峰最大。因此，为了高精度地测定sif4的浓度或分压，所述波长调制范围优选以其波数宽度包含1030.5cm-1～1031.5cm-1的一部分或全部的方式设定。在此，所述波长调制范围优选以其波数宽度包含1029cm-1～1032cm-1的一部分或全部的方式设定。作为半导体制造工艺中的sif4的干扰成分，有nf3、ch3f、nh3和/或其他副产物等，通过使用上述波长调制范围，从而容易去除这些成分的干扰影响。

8、作为氟化物的cf4在某减压下，在1282.5cm-1～1283.5cm-1的范围具有光吸收光谱的峰。因此，为了高精度地测定cf4的浓度或分压，所述波长调制范围优选以其波数宽度包含1282.5cm-1～1283.5cm-1的一部分或全部的方式设定。在此，所述波长调制范围优选以其波数宽度包含1281.5cm-1～1284.5cm-1的一部分或全部的方式设定。作为半导体制造工艺中的cf4的干扰成分，有c2h2f2、c4f8、cof2和/或其他副产物等，通过使用上述波长调制范围，从而容易去除这些成分的干扰影响。

9、另外，为了高精度地测定作为含氟的卤化物的sif4及cf4这两成分的浓度或分压，所述激光光源优选具有：第一激光光源，其以所述波长调制范围的波数宽度包含1030.5cm-1～1031.5cm-1的一部分或全部的方式设定；以及第二激光光源，其以所述波长调制范围的波数宽度包含1282.5cm-1～1283.5cm-1的一部分或全部的方式设定。通过如此具有第一激光光源及第二激光光源，从而能够同时测定材料气体或副生成气体中的sif4及cf4这两成分。

10、如上所述，作为具体的实施方式，所述信号处理部优选通过光谱解析修正干扰成分对所述卤化物的光吸收信号的影响，计算出所述卤化物的浓度或分压。

11、为了高精度地测定低浓度或低分压的卤化物，所述气体池优选在内部设置有一对反射镜，对所述激光进行多重反射。

12、为了使所述材料气体或所述副生成气体所含的成分不易附着于气体池，并防止测定精度的劣化，优选具有将所述气体池加热的加热机构。

13、为了通过信号处理部高精度地计算出卤化物的浓度或分压，优选具有测定所述气体池内的压力的压力传感器。

14、作为气体池的具体的配置方式，考虑所述气体池设置于进行半导体制造工艺的腔室或连接于该腔室的配管。

15、优选在所述配管设置有对所述腔室进行真空抽吸的真空泵，所述气体池设置于比所述真空泵更靠所述腔室侧的位置。

16、更具体而言，优选在所述配管，在比所述真空泵更靠所述腔室侧的位置设置有控制所述腔室的压力的压力控制阀，所述气体池的进气口连接于所述压力控制阀的上游侧，所述气体池的出气口连接于所述压力控制阀的下游侧。

17、另外，所述气体池也能够由进行半导体制造工艺的腔室构成。若为该构成，则能够例如直接测定从晶片产生的气体。

18、另外，本发明的气体分析方法的特征在于，对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压进行分析，并包括：将所述材料气体或所述副生成气体导入至气体池的工序；向所述气体池照射经波长调制的激光的工序；检测透过所述气体池的激光的工序；以及使用由所述光检测器的输出信号所得的光吸收信号来计算出所述卤化物的浓度或分压的工序，将所述气体池减压至比大气压小的预定的压力，并且在包含所述卤化物的光吸收信号的特征部在内的波长调制范围对所述激光进行波长调制。

19、技术效果

20、根据以上所述的本发明，能够高精度地测定半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺所产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压。

技术特征：

1.一种气体分析装置，其特征在于，对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压进行分析，并具备：

2.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的气体分析装置，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的气体分析装置，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的气体分析装置，其特征在于，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

9.根据权利要求1至8中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

10.根据权利要求1至9中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

11.根据权利要求1至10中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

12.根据权利要求11所述的气体分析装置，其特征在于，

13.根据权利要求12所述的气体分析装置，其特征在于，

14.根据权利要求1至10中任一项所述的气体分析装置，其特征在于，

15.一种气体分析方法，其特征在于，对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压进行分析，并包括：

技术总结
本发明能够高精度地测定半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺所产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压，气体分析装置对半导体制造工艺所用的材料气体或因半导体制造工艺而产生的副生成气体所含的卤化物的浓度或分压进行分析，并具备：气体池，其导入有材料气体或副生成气体；激光光源，其向气体池照射经波长调制的激光；光检测器，其检测透过气体池的激光；以及信号处理部，其使用由光检测器的输出信号所得的光吸收信号来计算出卤化物的浓度或分压，气体池减压至比大气压小的预定的压力，激光光源在包含卤化物的光吸收信号的特征部在内的波长调制范围对所述激光进行波长调制。

技术研发人员：坂口有平,南雅和,渋谷享司,高桥基延
受保护的技术使用者：株式会社堀场STEC
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14