JP2000206045A - インラインモニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定用セルに校正用流体を流すことがな
く、半導体製造装置の供給系のインラインモニタを設け
たラインに全く影響を与えずに、インラインモニタの経
時変化をスパン校正することができるインラインモニタ
を提供する。 【解決手段】 測定対象ガスＳを流す測定用セル２と、
この測定用セル２と同等の特性を有して校正用ガスＣを
流す校正用セル３と、両セル２，３のうちの一つのセル
に選択的に切り換えて、光を透光する光源４と、前記セ
ル内を通過した光を受光する受光器５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインラインモニタに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば半導体製造装置に供給す
るガスのライン上にガス分析計を配置し、前記ガスの成
分や濃度などを測定するインラインモニタが用いられて
いる。図４は従来の半導体製造用インラインモニタ１０
の構成を示すブロック図である。

【０００３】図４において、インラインモニタ１０は、
赤外線光源１１と、測定対象ガスＳのラインＬ中に形成
した測定用セル１２と、この測定用セル１２を透過した
赤外光の受光器１３とを有している。そして、測定用セ
ル１２は上述した光源１１からの赤外線を透過するため
の赤外線透過窓１２ａ，１２ｂを有しており、受光器１
３は、光学フィルタ１３ａと、受光器１３の出力信号を
増幅するプリアンプ１３ｂとを備えている。

【０００４】前記測定用セル１２を設けたガスラインＬ
には、半導体製造に用いる純度の高い測定対象ガスＳの
液体材料１４が接続されており、測定用セル１２を通っ
た測定対象ガスＳが半導体製造装置１５に供給される。
このように、半導体製造に用いるガスラインＬは極端に
コンタミネーション（汚染）を嫌うので、これが常にク
リーンな状態になるように、度々ガスラインＬに窒素な
どの不活性ガスを流しながらガスラインＬを加熱するこ
とにより、焼き出しやパージを行って不純物を除去する
ことが行われている。また、前記インラインモニタ１０
に用いるガス分析計は、ガスラインＬを外すことなく測
定できるようにするために、ガスラインＬそのものが測
定用セル１２となるように、光源１１および受光器１３
を固定的に配置していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、通常、半導
体製造装置１５の供給系ガスラインＬが極端にコンタミ
ネーションを嫌うために、ガスラインＬを付け替えるこ
とは敬遠されており、それゆえに、インラインモニタ１
０装置内の汚染を危惧して、前記ガスラインＬに供給系
に流す材料ガスＳ以外のガスとして例えば校正用のスパ
ンガスＣを流すことは敬遠されている。

【０００６】すなわち、半導体材料ガスＳの供給系のガ
スラインＬに従来のインラインモニタ１０を取り付け
て、一旦インラインで光学系を構成してしまうと、ガス
ラインＬからインラインモニタ１０を外さないかぎり校
正用スパンガスＣをラインＬに流すことができなくな
り、インラインモニタ１０の装置感度校正が行えなくな
る。そして、ガスラインＬを外してしまうと、ガスライ
ンＬが外気に触れてしまうので、数時間をかけて焼き出
しやパージをやり直す必要があった。

【０００７】特に材料ガスとして液体材料１４などを測
定対象ガスＳとした場合は、発生濃度が不安定、かつ、
濃度絶対値が不明となるので、この液体材料ガスＳをイ
ンラインモニタ１０の感度校正には使用できなかった。
このため、従来の半導体製造用インラインモニタ１０で
は事実上感度校正（スパン校正）を行うことが不可能で
あった。それで、従来はスパン校正を行なうかわりにイ
ンラインモニタ１０をダブルビームの分析計として、常
にリファレンスをとりながら校正していたが、それでも
経時変化を十分に補正することはできなかった。

【０００８】本発明は上述の事柄に留意してなされたも
のであって、測定用セルに校正用流体を流すことがな
く、例えば半導体製造装置の供給系のインラインモニタ
を設けたラインに全く影響を与えずに、インラインモニ
タの経時変化をスパン校正することができるインライン
モニタを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインラインモニタは、半導体製造に用いる
測定対象流体を流す測定用セルと、この測定用セルと同
等の特性を有して校正用流体を流す校正用セルと、両セ
ルのうちの一つのセルを選択的に切り換えて、光を透光
する光源と、前記セル内を通過した光を受光する受光器
とを有することを特徴としている。

【００１０】したがって、本発明のインラインモニタ
は、絶対濃度が既知である校正用流体を校正用セルに流
入し、光源からの光が校正用セル内を通って受光器に透
光するように、光源および受光器の位置を校正用セル側
に移動することにより、光源および受光器の経時変化に
よる指示変動をスパン校正（感度校正）することができ
る。このとき、測定用セルに測定対象流体以外のものを
流す必要は全くなく、このラインを接続しなおす必要が
ないので、スパン校正の際に測定用のラインを汚染して
しまう心配が全くなくなる。

【００１１】また、配管を外さずに、光源、センサ等の
部品交換およびゼロ校正やスパン校正を行うことが可能
であるから、現地サービスによって各部品の交換修理が
可能となる。そして、インラインモニタをガスラインか
ら全く外すことなく殆どのメンテナンスを行えるように
することは、ガスラインを外すことに伴う汚染の危険性
や、長時間がかかるラインのパージ作業をなくすことが
できるので有用である。

【００１２】前記光源と受光器との相対位置を光軸を合
わせて固定して、前記両セルの間を平行移動できる光学
系組とする場合には、光源と受光器を移動したとしても
光学系組の光軸にズレが生じる心配がないので、より正
確にスパン校正を行なうことができる。

【００１３】また、前記光学系組がフィルタ、プリアン
プを有する場合には、上述したスパン校正の際に、フィ
ルタおよびプリアンプの影響を考慮に入れた上でスパン
校正できるので、これらの部材の経時変化を補正するこ
とも可能となる。

【００１４】さらに、前記測定用セルと、校正用セルを
一体成形した場合には、両セルの温度条件などの様々な
条件を可及的に合わせることができ、セルの違いによる
スパン校正の誤差を小さくすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１，２は本発明の一例である半
導体製造用インラインモニタ１の構成を示す図である。
図１，２において、２は半導体製造に用いる測定対象ガ
スＳを流動するラインＬをほゞＵ字状に屈曲し、この屈
曲部分に形成した測定用セル、３はこの測定用セル２と
平行するように一体成形されて同等の特性を有する校正
ガスＣを流す校正用セル、４は両セル２，３のうちの一
つのセルに選択的に切り換えて例えば赤外光を投光する
光源、５は前記セル２，３内を通過した赤外光を受光す
る受光器である。

【００１６】なお、以下の説明では測定対象流体として
半導体製造に用いる測定対象ガスＳを流した例を示して
いるが、本発明はこれに限られるものではなく、測定対
象流体は液体であってもよい。また、この場合、校正用
流体も校正ガスＣではなく液体である。

【００１７】測定用セル２および校正用セル３は、その
特性を揃えるために一つのブロックを切削して形成して
おり、その大きさおよび形状を対称形状にしていると共
に、両セル２，３は何れもガスラインＬの屈曲部分に前
記赤外線を透過するためのセル窓２ａ，２ｂ、３ａ，３
ｂを有している。特に両セル２，３を一体成形すること
により、これらの温度条件を合わせることができて、よ
り高精度の校正を行うことができる。

【００１８】また、前記受光器５は前記セル２，３を透
過した赤外線を透過する光学フィルタ５ａと、二つの検
出器５ｂ，５ｃと、各検出器５ｂ，５ｃの出力信号を増
幅するプリアンプ５ｄ，５ｅとを有している。

【００１９】そして、光源４と受光器５は遮光フード４
ａ，５ｆを有しており、外部に赤外線が漏れないように
すると共に、外部から光学ノイズが入ることがないよう
にしている。なお、本例では、光源４を赤外光源として
いるが、本発明は光源から出射する光の波長領域を限定
するものではない。紫外光や可視光さらには各種波長の
レーザ光など任意に使用可能である。

【００２０】前記光源４と受光器５は図２に示すよう
に、例えば連結アーム６ａによってその相対位置を光軸
が合うようにした状態で固定されて光学系組６を形成し
ている。この一対の光源４および受光器５からなる光学
系組６を前記セル２，３のセル窓２ａ，２ｂまたはセル
窓３ａ，３ｂに選択的に合わせて両矢印Ｘ方向に平行移
動可能としている。なお、本例においては、光学系組６
の移動を平行移動とした例を示しているが、本発明はこ
れに限られるものではなく回動によって移動するなど様
々な変形が考えられる。

【００２１】上述のように、光源４と受光器５の光軸を
合わせてその相対位置を固定することにより、光源４か
ら投光される光が常に同じ角度で受光器５に入射するの
で、光学系組６全体の位置を移動しても、移動に伴う光
軸のズレや検出感度の変化が生じることがなくなる。し
たがって、スパン校正による光源４と受光器５の経時変
化の除去をより正確に行うことができる。また、受光器
５と共に光学フィルタ５ａやプリアンプ５ｄ，５ｅも移
動してスパン校正できるので、受光器５ｂ，５ｃの経時
変化のみならず、光学フィルタ５ａやプリアンプ５ｄ，
５ｅについても、その特性の経時変化を補正することが
できる。

【００２２】上記構成の半導体製造用インラインモニタ
１は、図１に示すように、半導体製造装置７に対して材
料ガスを流入するガスラインＬに設けられるものであ
り、測定用セル２の下流側には半導体製造装置７、上流
側には測定対象ガスＳの液体材料８が固定的に接続され
る。

【００２３】また、前記半導体製造用インラインモニタ
１は、その製造過程において、組立後の調整の工程で、
一度は必ず測定用セル２と校正用セル３に同一のスパン
ガスＣを流して吸光度を測定する。そのようにすること
により、セル２，３の違いによる微妙な感度差を補正す
るための、セルの感度差補正係数を演算しておくことが
できる。

【００２４】そして、測定対象ガスＳの測定中は測定用
セル２側に光源４、受光器５を位置させるように光学系
組６を固定する。したがって、この状態で半導体製造装
置７に測定対象ガスＳを流すと、測定用セル２に測定対
象ガスＳが流入して、その成分や濃度などを測定するこ
とができる。

【００２５】次いで、校正を行う際には光源４と受光器
５の光軸をずらさないように前記光学系組６を校正用セ
ル３側にスライドさせる。そして、絶対濃度既知のスパ
ンガスＣを校正用セル３に流入させて吸光度を測定し、
測定値が既知の濃度となるように光学系組６（光源４、
干渉フィルタ５ａ、受光器５ｂ，５ｃ）の経時変化によ
る感度の調整をすることができる。また、このとき上述
した半導体製造用インラインモニタ１の調整工程におい
て求めた感度差補正係数を用いてセル２，３の違いによ
る吸光度の違いを補正して、前記光学系組６を測定セル
２側に位置させた状態での測定値の経時変化を間接的に
補正することができる。

【００２６】但し、上述のスパン校正の方法では、測定
対象ガスＳが流れるセル内部の経時変化に対しては校正
することがないので、本発明は半導体製造に用いる測定
対象ガスＳを流入するガスラインＬに用いられるもので
ある。すなわち、半導体製造に用いられる測定対象ガス
Ｓを流入するガスラインは常にクリーンな状態に保たれ
るものであるので、配管内の維持状態が良く、測定用セ
ル２内における経時変化がないものとすることができ
る。

【００２７】なお、本例では光源４、受光部５の光軸を
ずらさないように、その相対位置を連結アーム６ａによ
って固定して光学系組６を形成した例を示しているが、
本発明はこの点を限定するものではなく、両部材４，５
を単独に移動するようにしてもよいことは言うまでもな
い。

【００２８】上述のような構成の半導体製造用インライ
ンモニタ１を用いることにより、ガスラインＬおよびこ
れに連通連結されている測定用セル２内に測定ガスＳ以
外のガスを全く流さなくても、光学系組６をスパン校正
することができる。したがって、半導体製造装置７のよ
うな極度に純度の高い測定ガスＳを流入する必要がある
場合のようにガスラインＬに校正用のスパンガスＣを流
すことができないような系でも、配管を外すことなくス
パン校正が行える。すなわち、ガスラインＬを汚染する
原因となる操作を一切することなくスパン校正できるの
で、短時間でメンテナンスを行えると共に、より正確な
分析を行うことができる。

【００２９】図３は、本発明の別の例を示す斜視図であ
る。図３において、図１，２と同じ符号が付された部材
は同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略
する。本例の半導体製造用インラインモニタ１は測定用
セル２および校正用セル３をガスラインＬを曲げること
なく設けている。

【００３０】すなわち、例えば図３に示す縦方向にそれ
ぞれ校正用ガスＣおよび、測定対象ガスＳを流すように
形成された２つのガスラインＬ中の一部分にセル窓２
ａ，２ｂ、３ａ，３ｂ（校正用ガスＣを流すガスライン
Ｌに設けたセル窓３ａ，３ｂのみ図示）を形成し、これ
らのセル窓２ａ，２ｂまたは、セル窓３ａ，３ｂを介し
てガスラインＬに直交する方向に赤外光を投光する光源
４と受光器５とを設けている。

【００３１】また、本例の光源４と受光器５はその光軸
がずれないように、連結アーム６ａによってその相対位
置を固定して光学系組６を形成しており、両矢印Ｙ方向
に平行移動可能としている。すなわち、図３に実線で示
す位置は校正時の光学系組６の位置を示しており、仮想
線で示す位置は測定対象ガスＳを測定している時の光学
系組６の位置を示している。

【００３２】上述した図３の構成により、セル長が短い
場合に用いることが可能となる。すなわち、セルを取り
付けることができるガスラインＬが短い系でも、配管に
沿うように光源４、受光器５を配置することにより、ス
パン校正校正可能なセル構造を取ることができる。

【００３３】また、上述した各例の半導体製造用インラ
インモニタ１は、一例として赤外線ガス分析を用いた例
を示しているが、本発明はこれに限られるものではな
い。すなわち、本発明の半導体製造用インラインモニタ
１において、重要なのは校正用セル２と測定用セル３の
一対構造および何れか一方のセル２，３に選択的に位置
する光学系組６である。したがって、本発明は赤外線吸
収法に限定されるものではなく、校正ガスを直接測定用
セルに流し込む全ての濃度測定法（近赤外線や紫外線を
用いるものなど多数ある）に対しても応用可能であるこ
とはいうまでもない。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体製造にもちいる測定対象流体を流動するラインに
全く影響を与えることなく、光源および受光器の経時変
化による指示変動をスパン校正（感度校正）することが
できるので、ラインを汚染してしまう心配が全くなくな
る。また、配管を外さずに、光源、センサ等の部品交換
およびゼロ校正やスパン校正を行うことが可能であるか
ら、現地サービスによって各部品の交換修理が可能とな
ると共に、ラインを外すことに伴う汚染の危険性や、長
時間がかかるラインのパージ作業をなくすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインラインモニタの一例の構成を示す
ブロック図である。

【図２】前記インラインモニタの構成を示す斜視図であ
る。

【図３】前記インラインモニタの別の例を示す斜視図で
ある。

【図４】従来のインラインモニタの例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１…インラインモニタ、２…測定用セル、３…校正用セ
ル、４…光源、５…受光器、５ａ…フィルタ、５ｄ，５
ｅ…プリアンプ、６…光学系組、Ｃ…校正用流体、Ｓ…
測定対象流体。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G057 AA01 AB02 AB06 AC03 CA10 DB02 DB05 2G059 AA01 AA05 BB01 BB04 CC20 DD12 EE01 FF08 GG01 HH01 HH02 HH03 JJ02 KK03 MM16 NN06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象流体を流す測定用セルと、この
   測定用セルと同等の特性を有して校正用流体を流す校正
   用セルと、両セルのうちの一つのセルを選択的に切り換
   えて、光を透光する光源と、前記セル内を通過した光を
   受光する受光器とを有することを特徴とするインライン
   モニタ。
2. 【請求項２】 前記光源と受光器との相対位置を光軸を
   合わせて固定して、前記両セルの間を平行移動できる光
   学系組とする請求項１に記載のインラインモニタ。
3. 【請求項３】 前記光学系組がフィルタ、プリアンプを
   有する請求項２に記載のインラインモニタ。
4. 【請求項４】 前記測定用セルと、校正用セルを一体成
   形した請求項１〜３の何れかに記載のインラインモニ
   タ。