JP2005300264A - パーティクルモニター装置、及び該パーティクルモニター装置を備えるプロセス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プロセス装置の排気性能を低下させることなく減圧容器内を浮遊するパーティクルを監視することができるパーティクルモニター装置、及び該パーティクルモニター装置を備えるプロセス装置を提供する。
【解決手段】パーティクルモニター装置３０は、ＹＡＧレーザ等の測定光３２を発光するレーザ光源３３と、排気部３１に接続され、測定光３２を排気部３１内に投光し且つ排気部３１内に浮遊するパーティクル３４によって測定光３２が散乱した散乱光３５を干渉フィルタ３６を介して受光する光ファイバー３７と、光ファイバー３７からの散乱光３５を検出すると共に該検出した散乱光３５を電気信号に変換する受光検出器３８と、受光検出器３８からの電気信号を入力し、該電気信号の強度を判別し、この判別結果に応じて、エッチング処理装置１を制御する制御装置２４に電気信号を出力する信号強度検出ユニット３９とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、パーティクルモニター装置、及び該パーティクルモニター装置を備えるプロセス装置に関し、特に、減圧容器内を浮遊するパーティクルを監視するパーティクルモニター装置、及び該パーティクルモニター装置を備えるプロセス装置に関する。

従来、デバイスや液晶等の製造メーカでは、デバイスや液晶等に使用されている被処理体の製造工程で発生したパーティクルによって該被処理体が汚染されることが問題となっている。このパーティクルによる被処理体の汚染の低減を図るべく、パーティクルの発生状況を監視するパーティクルモニター装置が開発されている。

例えば、図４に示すように、パーティクルモニター装置は、ＹＡＧレーザとその第２高調波光発生器８０からなると共にレーザ光８１をプロセス装置８２内に導入するレーザ光源８３と、プロセス装置８２のプロセスチャンバー内に浮遊するパーティクル８４によってレーザ光８１が散乱した散乱光８５を、干渉フィルタ８６を介して計測する散乱光受光器としての２次元光検出器８７とを備える。レーザ光８１は、例えば、５３２ｎｍであり、そのビーム形状を鉛直面内でシート状に整形された後にプロセス装置８２内に導入される。２次元光検出器８７は、データ処理器８８において予め設定された所定値よりも大きな散乱光を受光しているか否かを判別し、該所定値よりも大きな散乱光を受光していると判別したときは、散乱光の取り込み時間を１００ｎｓから２００ｎｓにする。

上述のような側方散乱光を用いたパーティクルモニター装置では、２次元光検出器８７等の受光部は、レーザ光源８３等の投光部から投光されるレーザの投光方向に対して９０度付近に配設され、また、いわゆる前方散乱光を用いたパーティクルモニター装置では、２次元光検出器８７等の受光部はレーザの投光方向に対して３０〜６０度付近に配設される。
特開平１０−２３２１９６号公報

しかしながら、減圧容器としてのプロセスチャンバー内に設けられ、プロセスチャンバーの内部空間を排気する排気部が非常に大きな空間である場合は、パーティクルによって発生した散乱光の感度を高めるべく、投光部及び受光部を排気部の内部に配設する必要があるため、排気部における投光部及び受光部の占有する体積が増大することによって排気コンダクダンスが低下し、ひいてはプロセス装置の排気性能が低下するという問題がある。

本発明の目的は、プロセス装置の排気性能を低下させることなく減圧容器内を浮遊するパーティクルを監視することができるパーティクルモニター装置、及び該パーティクルモニター装置を備えるプロセス装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のパーティクルモニター装置は、減圧空間を画定する減圧容器を有し且つ前記減圧空間内において被処理体を処理するプロセス装置に備えられ、該減圧空間内のパーティクルを監視するパーティクルモニター装置において、測定光を発光する光源と、前記減圧容器に接続され、前記発光された測定光を前記減圧容器内に投光し且つ前記減圧容器内を浮遊するパーティクルからの散乱光を受光する投受光手段とを備え、前記投受光手段は、前記散乱光が前記測定光とほぼ同軸上に存在するように配設されることを特徴とする。

請求項２記載のパーティクルモニター装置は、請求項１記載のパーティクルモニター装置において、前記投受光手段が受光した散乱光の強度を検出する受光強度検出手段を更に備え、前記受光強度検出手段は、前記検出した強度が所定値より大きいか否かを判別する受光強度判別手段と、該判別結果に応じて、前記プロセス装置の処理動作の開始、継続、又は停止を前記プロセス装置に指示する指示手段とを備えることを特徴とする。

請求項３記載のパーティクルモニター装置は、請求項１又は２記載のパーティクルモニター装置において、前記減圧容器はその減圧空間を排気する排気部を有し、前記投受光手段は前記排気部に接続されることを特徴とする。

請求項４記載のパーティクルモニター装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置において、前記投受光手段は光ファイバーであることを特徴とする。

請求項５記載のパーティクルモニター装置は、請求項４記載のパーティクルモニター装置において、前記光源は、前記測定光の位相共役光を発光することを特徴とする。

請求項６記載のパーティクルモニター装置は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置において、前記減圧容器は、プラズマ処理用のプロセスチャンバーであることを特徴とする。

請求項７記載のプロセス装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置を備えることを特徴とする。

請求項１記載のパーティクルモニター装置によれば、投受光手段が、散乱光が測定光とほぼ同軸上に存在するように配設されるので、減圧容器内における投光部及び受光部の占有する体積を低減することができ、もってプロセス装置の排気性能を低下させることなく減圧容器内を浮遊するパーティクルを監視することができる。

請求項２記載のパーティクルモニター装置によれば、検出した強度が所定値より大きいか否かを判別し、該判別結果に応じて、前記プロセス装置の処理動作の開始、継続、又は停止を前記プロセス装置に指示するので、パーティクルによる被処理体の汚染を未然に防止することができ、もって被処理体の歩留りを向上させることができる。

請求項３記載のパーティクルモニター装置によれば、投受光手段は排気部に接続されるので、プロセス装置の排気性能を低下させることなく減圧容器内における排気部を浮遊するパーティクルを監視することができる。

請求項４記載のパーティクルモニター装置によれば、投受光手段は光ファイバーであるので、減圧容器内における投光部及び受光部の占有する体積を確実に低減することができる。

請求項５記載のパーティクルモニター装置によれば、光源は、測定光の位相共役光を発光するので、光ファイバーを用いた伝送で生じる位相の歪みを取り除くことができ、もって減圧容器内を浮遊するパーティクルを精度よく監視することができる。

請求項６記載のパーティクルモニター装置によれば、減圧容器は、プラズマ処理用のプロセスチャンバーであるので、プロセス装置の排気性能を低下させることなくプロセスチャンバー内を浮遊するパーティクルを監視することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１に示すように、被処理体用のプロセス装置としてのドライエッチング装置１は、被処理体としてのウェハ１１のエッチング処理を行うべく内部が高真空に保持される真空処理室１０と、真空処理室１０内の下部に設けられ、真空処理室１０の内部空間を排気する排気部３１と、真空処理室１０内の下部に配設され且つウェハ１１を載置する載置台を兼ねる下部電極１２と、真空処理室１０内において下部電極１２と対向して配設された上部電極１３と、真空処理室１０の内壁に設けられた熱交換器１４とを備える。下部電極１２には、ブロッキングコンデンサ１５及び高周波整合回路１６を介して高周波電源１７が接続され、上部電極１３には、所定のガスを供給する供給装置１８から送られたガスを吹出すための吹出し口１９が設けられている。

また、真空処理室１０には、真空処理室１０内に気体を導入する導入配管２０と、真空処理室１０内の下部に設けられると共に不図示の排気手段に接続された排気口２１と、圧力測定口２２を介して真空処理室１０内の圧力を測定するための圧力測定器２３とが夫々設けられている。

ドライエッチング装置１では、下部電極１２上でウェハ１１にエッチング処理を施すエッチングサイクルが行われることにより、次第に真空処理室１０内にパーティクルが発生し、該パーティクルが真空処理室１０内を浮遊する。その後、不図示の排気手段によって真空処理室１０内が減圧されると共に導入配管２０によって真空処理室１０内に気体が導入されることにより排気部３１にパーティクルが浮遊する。この排気部３１に浮遊したパーティクルを監視すべく、排気部３１の側部に後述するパーティクルモニター装置３０が配設される。

図２は、図１のパーティクルモニター装置の構成を概略的に示す図である。

図２において、パーティクルモニター装置３０は、ＹＡＧレーザ等の測定光３２を発光するレーザ光源３３（光源）と、排気部３１に接続され、測定光３２を排気部３１内に投光し且つ排気部３１内に浮遊するパーティクル３４によって測定光３２が散乱した散乱光３５を干渉フィルタ３６を介して受光する光ファイバー３７（投受光手段）と、光ファイバー３７からの散乱光３５を検出すると共に該検出した散乱光３５を電気信号に変換する受光検出器３８と、受光検出器３８からの電気信号を入力し、該電気信号の強度を判別し（受光強度判別手段）、この判別結果に応じて、エッチング処理装置１を制御する制御装置２４に電気信号を出力する（指示手段）信号強度検出ユニット３９（受光強度検出手段）とを備える。

受光検出器３８は、排気部３１内に投光される測定光３２の投光方向に対して１８０度付近に配設される。また、光ファイバー３７（投受光手段）は、散乱光３５と測定光３２とがほぼ同軸上に存在するように配設され、測定光３２を投光し且つ散乱光３５を受光する。さらに、パーティクルモニター装置３０は、信号強度検出ユニット３９からの電気信号を入力し、該電気信号に応じて散乱光３５の軌跡を表示する表示装置４０を備える。

尚、上記説明では、光ファイバー３７は、パーティクル３４からの散乱光３５のみを受光するが、これに限るものではなく、複数のパーティクルからの散乱光を受光できることはいうまでもない。

上記のように構成されるパーティクルモニター装置３０において、レーザ光源３３から発光された測定光３２が、光ファイバー３７を介して真空処理室１０内の排気部３１に投光されると、排気部３１内に浮遊しているパーティクル３４によって散乱光３５が発生する。パーティクル３４によって発生した散乱光３５は、光ファイバー３７によって受光され、干渉フィルタ３６を介して受光検出器３８に検出され、さらに、受光検出器３８によって、例えば、散乱光３５の強度に対して１対１に対応した線形の電気信号に変換される。

受光検出器３８によって変換された電気信号は、信号強度検出ユニット３９に入力される。信号強度検出ユニット３９は、電気信号の値が所定値よりも大きいか否かを判別し、すなわち、該散乱光３５の強度Ｉが予め設定された所定の強度Ｉ_０よりも大きいか否かを判別し、該散乱光３５の強度Ｉの判別結果に応じた電気信号を制御装置２４に出力する。尚、所定の強度Ｉ_０は、ドライエッチング装置１の運転状況やプロセス条件等に対応した複数の値が設定される。

信号強度検出ユニット３９は、該散乱光３５の強度Ｉの判別結果に応じた電気信号を制御装置２４に出力することにより、真空処理室１０内で実行されるウェハ１１のエッチング処理の開始、継続、又は停止をドライエッチング装置１に指示し、さらに、真空処理室１０内のクリーニングやオーバーホール等をユーザに実行させるようにドライエッチング装置１に指示する。

具体的には、信号強度検出ユニット３９は、該散乱光３５の強度Ｉが所定の強度Ｉ_０より小さいときは、真空処理室１０内で実行されるエッチング処理を継続させ、該散乱光３５の強度Ｉが所定の強度Ｉ_０と等しいときは、真空処理室１０のクリーニングやオーバーホール指示の警報の表示をドライエッチング装置１における不図示の表示器に表示させ、さらに、該散乱光３５の強度Ｉが所定の強度Ｉ_０より大きいときは、真空処理室１０内で実行されるエッチング処理を停止させる。

また、真空処理室１０内のクリーニングやオーバーホール等を実行した後、真空処理室１０内をプロセス条件の雰囲気に安定させるべくダミーウェハ等を用いてエッチングサイクルを行った場合（シーズニング）において、信号強度検出ユニット３９が、該散乱光３５の強度Ｉが所定の強度Ｉ_０より小さくなったと判別したときは、ドライエッチング装置１のシーズニングが完了した旨をドライエッチング装置１における不図示の表示器に表示させ、さらに、真空処理室１０内で実行されるウェハ１１のエッチング処理を開始させる。

ここで、通常、散乱光の強度Ｉはパーティクルの粒子径が大きくなるにつれて大きくなる傾向にある。しかしながら、パーティクルの粒子径は、測定光の投光方向に対してほぼ側方（９０度付近）に散乱する側方散乱光の強度、測定光の投光方向に対してほぼ前方（３０〜６０度付近）に散乱する前方散乱光の強度、及び本実施の形態に示すような測定光の投光方向に対してほぼ後方（１８０度付近）に散乱する後方散乱光の強度に影響を及ぼす。以下に、パーティクルによって発生した散乱光の強度Ｉと、測定光３２の投光方向に対する散乱光の受光方向及び該散乱光を発生させるパーティクルの粒子径との関係を説明する。

図３は、散乱光の強度Ｉと、測定光３２の投光方向に対する散乱光の受光方向を示す角度θ及び該散乱光を発生させるパーティクルの粒子径との関係を示すグラフである。

図３に示すように、例えば、パーティクルの粒子径が０．４μｍ以下である場合は、散乱光の強度Ｉは測定光の投光方向に対してほぼ前方である程、すなわち、角度θが０度に近い程大きくなる。一方、パーティクルの粒子径が０．８μｍ以上である場合は、測定光の投光方向に対してほぼ前方（３０〜６０度付近）に散乱する前方散乱光の強度と、測定光の投光方向に対してほぼ後方（１８０度付近）に散乱する後方散乱光の強度がほぼ等しくなる。

ここで、ドライエッチング装置１の真空処理室１０内において、エッチングサイクル時に突発的に発生し、被処理体への汚染に影響を及ぼすパーティクルは、０．８〜１．０μｍ付近の比較的大きな粒子径であると考えられる。図３の結果から、散乱光の受光部を測定光３２の投光方向に対してほぼ後方（１８０度付近）に配設することにより、すなわち、光ファイバー３７を、散乱光が測定光と同軸上に存在するように配設することにより、前方散乱光とほぼ等しい強度を有する後方散乱光を受光することができ、これにより、エッチングサイクル時に突発的に発生し、真空処理室１０内を浮遊するパーティクルを監視することができる。

本実施の形態によれば、光ファイバー３７が、散乱光３５が測定光３２とほぼ同軸上に存在するように配設されるので、真空処理室１０内における投光部及び受光部としての光ファイバー３７の占有する体積を低減することができ、もってドライエッチング装置１の排気性能を低下させることなく真空処理室１０内を浮遊するパーティクルを監視することができる。加えて、投光部及び受光部を真空処理室１０の内部に配設する必要がなく、真空処理室１０内の温度の影響による投光部及び受光部の性能劣化を防止することができる。

本実施の形態によれば、信号強度検出ユニット３９は、検出した強度Ｉが所定の強度Ｉ_０より大きいか否かを判別し、該判別結果に応じて、ウェハ１１を処理する処理動作の開始、継続、又は停止をドライエッチング装置１に指示するので、パーティクルによるウェハ１１の汚染を未然に防止することができ、もってウェハ１１の歩留りを向上させることができる。

本実施の形態によれば、光ファイバー３７は排気部３１に接続されるので、ドライエッチング装置１の排気性能を低下させることなく真空処理室１０内における排気部３１を浮遊するパーティクルを監視することができる。

本実施の形態では、レーザ光源３３は、ＹＡＧレーザ等の測定光３２を発光するが、これにかぎるものではなく、ＹＡＧレーザ等のレーザから成る測定光３２の位相共役光を発光するものであってもよい。これにより、レーザ光源３３は、光ファイバー３７を介して測定光３２の位相共役光を真空処理室１０内に浮遊するパーティクル３４に照射するので、光ファイバー３７を用いた伝送で生じる位相の歪みを取り除くことができ、もって真空処理室１０内を浮遊するパーティクル３４を精度よく監視することができる。

本実施の形態では、光ファイバー３７は、排気部３１内に浮遊するパーティクル３４によって測定光３２が散乱した散乱光３５を受光するが、これに限るものではなく、パーティクル３４の発光を受光するものであってもよい。

本実施の形態では、受光検出器３８は、パーティクル３４によって発生した散乱光３５を、散乱光３５の強度に対して１対１に対応した線形な電気信号に変換するが、これに限るものではなく、散乱光３５の強度に対して１対１に対応した非線形な電気信号に変換してもよい。

また、上述の受光検出器３８としては、ＣＣＤ、フォトマルチプライヤー、マルチチャネルプライヤー等の光電変換素子ならどのようなものであってもよい。また、この受光検出器３８の前に分光器を装着してもよい。

本実施の形態では、プロセス装置はドライエッチング装置１であるが、これに限るものではなく、プラズマ処理装置、熱処理装置、成膜装置、アッシング装置から成る群から選択されたものであってもよい。また、上述の真空処理室１０としては、その内部空間内においてウェハ１１にプラズマ処理等の所定の処理が施されるプロセスチャンバー等の減圧容器ならどのようなものであってもよい。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でのプロセス装置の構成の変更や追加は本発明に含まれる。

本実施の形態では、被処理体はウェハ１１であるが、これに限るものではなく、半導体基板、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板、及びＬＣＤ基板から成る群から選択されたものであってもよい。

本発明の実施の形態に係るプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。 図１のパーティクルモニター装置の構成を概略的に示す図である。 散乱光の強度Ｉと、測定光の投光方向に対する散乱光の受光方向を示す角度θ及び該散乱光を発生させるパーティクルの粒子径との関係を示すグラフである。 従来のパーティクルモニター装置の構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１ ドライエッチング装置
１０ 真空処理室
３１ 排気部
３２ 測定光
３３ レーザ光源
３４ パーティクル
３５ 散乱光
３６ 干渉フィルタ
３７ 光ファイバー
３８ 受光検出手段
３９ 信号強度検出ユニット

Claims (7)

1. 減圧空間を画定する減圧容器を有し且つ前記減圧空間内において被処理体を処理するプロセス装置に備えられ、該減圧空間内のパーティクルを監視するパーティクルモニター装置において、測定光を発光する光源と、前記減圧容器に接続され、前記発光された測定光を前記減圧容器内に投光し且つ前記減圧容器内を浮遊するパーティクルからの散乱光を受光する投受光手段とを備え、前記投受光手段は、前記散乱光が前記測定光とほぼ同軸上に存在するように配設されることを特徴とするパーティクルモニター装置。
2. 前記投受光手段が受光した散乱光の強度を検出する受光強度検出手段を更に備え、前記受光強度検出手段は、前記検出した強度が所定値より大きいか否かを判別する受光強度判別手段と、該判別結果に応じて、前記プロセス装置の処理動作の開始、継続、又は停止を前記プロセス装置に指示する指示手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のパーティクルモニター装置。
3. 前記減圧容器はその減圧空間を排気する排気部を有し、前記投受光手段は前記排気部に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載のパーティクルモニター装置。
4. 前記投受光手段は光ファイバーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置。
5. 前記光源は、前記測定光の位相共役光を発光することを特徴とする請求項４記載のパーティクルモニター装置。
6. 前記減圧容器は、プラズマ処理用のプロセスチャンバーであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のパーティクルモニター装置を備えるプロセス装置。

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