JP2007040928A - プラズマ処理装置の表面異物検出装置および検出方法 - Google Patents

プラズマ処理装置の表面異物検出装置および検出方法 Download PDF

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Abstract

【課題】
測定対象表面に含まれる異物を正確に吸引抽出して測定することのできるプラズマ処理装置の表面異物検出技術を提供する。
【解決手段】
所定圧力のガスを測定対象物表面に断続して吹き付けるガスの吹き出し口２、および該ガスの吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引するガスの吸引口３を備えた測定子１と、前記ガスの吸引口から一定量のガスを連続して吸引する吸引ポンプを備え、該吸引ポンプで吸引したガスに含まれる異物の数を計数するパーティクルカウンタ６と、前記ガスの吹き出し口に所定圧力のガスを断続して供給する圧力調整ユニット４を備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置の処理室内表面に堆積した表面異物を検出するプラズマ処理装置の表面異物検出技術に関する。
プラズマ処理装置の真空処理室内で使用される各種部品の表面は、金属酸化物またはセラミックス、アルマイト処理などの陽極酸化法、あるいは研磨加工法などの加工法により加工されている。しかし、加工処理後の洗浄状態、ウエットクリーニング後の洗浄状態、あるいはプラズマ処理による表面状態の変化などによっては、装置運転時に処理室内に微小異物（パーティクル）を放出することがある。この、放出された異物は被処理物である試料の表面などに付着し、製品である半導体デバイスの加工不良をもたらし、歩留まりの低下あるいは装置稼働率の低下を招くことになる。
このため、例えば、ウエットクリーニング後の真空処理室再組み立て時等においては、真空処理室を構成する各部品表面に付着する異物の量を正確に管理することが要求される。
異物を測定する装置としては、例えば、特許文献１には、測定対象物の近傍からの空気を吸引する吸引手段、吸引した空気中のパーティクルの量や成分等を測定する測定部、および測定対象物の表面へ流体を吐出する吐出手段を備えた表面汚染測定器が示されている。また、この測定器では、空気の吸引孔および吐き出し孔を形成したサンプリング部材の周囲に可撓性部材で構成された遮蔽部材を設けることにより、効率よくパーティクルを捕捉できることが示されている。
また、特許文献２には、測定対象部品の表面にガスを吹付ける吹付けノズルと、この吹付けノズルを通して前記部品の表面に吹付けられたガスを捕集する捕集吸引管を備え、この捕集吸引管内に送り込まれたガスに含まれる付着物をダストカウンタなどの検査手段により検査することが示されている。
特開２０００−３２１１８０号公報 特開平７−１０３８６３号公報
前記特許文献１記載の技術によれば、測定対象表面とサンプリング部材との間の隙間を可撓性部材により密閉するため、効率的にパーティクルを検出することができる。しかし、前記可撓性部材が測定対象部材に接触することにより汚染が発生することがある。また、前記可撓性部材により密閉された空間の内圧が上昇し、あるいは減圧される。このような場合には測定誤差が発生しやすくなる。
また、前記特許文献２記載の技術によれば、ノズルを通してガスを部品表面に吹付け、その吹付けられたガスを捕集することによって部品表面の評価を行なうことができる。しかし、吹付けられたガスによるパーティクルの飛散に対する処理については言及するところがない。
また、特許文献１に示されるガスの吐き出し手段、および特許文献２に示される吹き付けノズルは、いずれも、測定用のガスを連続して測定対象表面に供給している。このため、異物の飛散量が増大し、処理室等の汚染範囲を拡大することになる。また、特許文献１記載の測定器では、前述のように密閉された空間の内圧変動に伴い測定誤差が発生する。すなわち、真空処理室の実使用時における異物の発生状態を正確に予測することは困難である。
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、測定対象表面に含まれる異物を正確に吸引抽出して測定することのできるプラズマ処理装置の表面異物検出技術を提供するものである。
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
所定圧力のガスを測定対象物表面に断続して吹き付けるガスの吹き出し口、および該ガスの吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引するガスの吸引口を備えた測定子と、前記ガスの吸引口から一定量のガスを連続して吸引する吸引ポンプを備え、該吸引ポンプで吸引したガスに含まれる異物の数を計数するパーティクルカウンタと、前記ガスの吹き出し口に所定圧力のガスを断続して供給する圧力調整ユニットを備えた。
本発明は、以上の構成を備えるため、測定対象表面に含まれる異物を正確に吸引抽出して測定することのできるプラズマ処理装置の表面異物検出技術を提供することができる。
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の表面異物検出装置を説明する図であり、図１（ａ）は全体図、図１（ｂ）はガスの供給タイミングを説明する図である。
図１（ａ）において、１は測定子、２は吹き出し口であり、所定圧力のガス（例えば空気）を測定対象表面に断続して吹き付けることができる。３は吸引口であり、前記吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引する。４は圧力調整ユニットであり、空気ボンベ等から得られるガスを所定の圧力に調整し、調整した圧力のガスを断続して前記吹き出し口２に供給する。
５は制御装置、６はパーティクルカウンタである。パーティクルカウンタ６は吸引ポンプを備え、該吸引ポンプで吸引したガスに含まれる異物の数を計数する。パーティクルカウンタ６は、０．１μｍ程度の微小なパーティクルの検出が可能であり、これにより、部品表面の清浄度を判断できる。
１４はガスボンベとの接続配管である。７は圧力調整器であり、ガスボンベの圧力（０．５Ｍｐ）を一定圧力ｐ（例えば０．１Ｍｐないし０．５Ｍｐ）に調整し、この調整した圧力のガスを断続して前記吹き出し口２に供給する。８は空気駆動弁、９は空気駆動弁８を駆動する電磁弁である。電磁弁９は前記制御装置５からの制御信号にしたがって、前記ガスボンベからの比較的高圧のガスを配管１５を介して断続して空気駆動弁８に供給し、空気駆動弁８を開閉する。これにより、一定圧力ｐに調整されたガスを前記吹き出し口２に供給することができる。
１０はイオナイザであり、吹き出し口に供給するガスをイオン化する。１１はインラインフィルタであり、供給ガスに含まれる微小な異物（０．００１μｍ以下）を予め除去する。１２は圧力調整ユニット４と測定子１を接続する可撓性の配管、１３は測定子１とパーティクルカウンタを接続する可撓性の配管である。配管１２および１３は一体化して形成することができる。
図１（ｂ）は、ガスの吹き出し口に供給するガスの供給タイミングを説明する図であり、図に示すように、ガスの吹き出し口に供給するガス供給時間ｔは１秒未満に設定し、ガスの供給周期Ｔは２ないし６秒の範囲で調整可能に設定するのが望ましい。
このように、本実施形態では、測定対象表面に前記吹き出し口２から圧縮されたガスを断続して吹き付ける。これにより、測定対象表面に強固に付着した異物であっても、吹き付けたガスによる短期間の衝撃により確実に剥離させることができる。また、剥離した異物は、前記パーティクルカウンタ内に設けた吸引ポンプにより一定速度吸引されるガスの流れ乗って、前記ガスの吸引口から異物の数を計数するパーティクルカウンタまで搬送されることになる。
また、吹き出し口から吹き出すガスの圧力ｐ、吹き出し時間ｔ、吹き出し周期Ｔを任意に定めることができる。このため、吹き出し口から常時ガスを吹き出す方式に比して、表面異物の剥離性能が向上し、測定対象表面に含まれる異物量を正確に測定することができる。すなわち、真空処理室の実使用時（殆どの異物が放出される）に近似した異物の発生状態を知ることができる。
なお、前述のように前記測定対象表面には、例えばアルマイト層などの表面処理が施されている。表面に形成された表面処理層は、通常多数の結晶粒界を含み、また下地層としてのアルミニウムに比して膨張率が小さい。このためアルマイト層を含む測定対象物を加熱することにより、表面に付着した異物の放出を促進することができる。したがって、前記測定子による測定に際して、測定対象物を加熱装置（ベークヒータ）により加熱することは有効である。
また、前述のように、ガスの吹き出し口に供給するガス供給路にイオナイザを設け、供給ガスをイオン化することができる。この場合には、イオン化したガスにより測定対象表面に静電吸着している異物の電荷を中和して、異物の放出を促進することができる。
図２は、測定子の詳細を説明する図であり、図２（ａ）は測定子の側面図、図２（ｂ）は測定子の下面図、図２（ｃ）は測定対象表面に吹き付けられるガスの圧力を示す図である。図に示すように、測定子１は円柱状であり、円柱状の測定子１の下面（測定対象表面に対向する面）の中央部に吹き出し口２を配置し、吹き出し口２の外周部には吸引口３を複数配置する。
なお、吹き出し口２は複数配置することが可能であり、また、吸引口は、前記吹き出し口２を囲むように配置した前記吸引口に連通する溝として形成することができる。また、測定子１を測定対象表面上で走査（スキャン）しながら測定する場合には、前記吹き出し口２の周囲の全てを吸引口３で取り囲む形式の測定子を用いる必要はない。この場合は、前記ガスの吹き出し口２を前記測定子の測定対象表面に対向する面のスキャン方向（図のＡ方向）前方側に配置し、前記ガスの吸引口は前記測定子の測定対象表面に対向する面のスキャン方向後方側（矢印Ｂの範囲内）のみ配置することができる。
また、測定対象表面に吹き付けられるガスの圧力は、図２（ｃ）に示すように急峻に変化する。このため、測定対象表面に含まれる異物の殆ど全てを吸引抽出して測定することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、ガスの吹き出し口および該ガスの吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引するガスの吸引口を備えた測定子を用い、圧縮ガスを間欠的に吹き付けることにより、測定対象に付着した異物の飛散を抑制しつつ測定対象表面に衝撃を与えて異物の放出を促進することができる。また、吹き出し口および吸引口を一体化した測定子を用い、断続的に吹き付けられたガスを吸引口から一定速度で連続して吸引するため、測定場所あるいは測定者に依存しない再現性のよい異物検出が可能となる。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の表面異物検出装置を説明する図である。 測定子の詳細を説明する図である。
符号の説明
１ 測定子
２ 吹き出し口
３ 吸引口
４ 圧力調整ユニット
５ 制御装置
６ パーティクルカウンタ
７ 圧力調整器
８ 空気駆動弁
９ 電磁弁
１０ イオナイザ
１１ インラインフィルタ
１２，１３ 可撓性配管
１４ 接続配管
１５ 配管

Claims (7)

  1. 所定圧力のガスを測定対象物表面に断続して吹き付けるガスの吹き出し口、および該ガスの吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引するガスの吸引口を備えた測定子と、
    前記ガスの吸引口から一定量のガスを連続して吸引する吸引ポンプを備え、該吸引ポンプで吸引したガスに含まれる異物の数を計数するパーティクルカウンタと、
    前記ガスの吹き出し口に所定圧力のガスを断続して供給する圧力調整ユニットを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  2. 請求項１記載のプラズマ処理装置の表面異物検出装置において、
    圧力調整ユニットが前記ガスの吹き出し口に断続して供給するガス供給時間は１秒未満であり、該ガスの供給周期は２ないし６秒であることを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  3. 請求項１記載のプラズマ処理装置の表面異物検出装置において、
    前記ガスの吹き出し口は前記測定子の測定対象表面に対向する面の中央部に配置し、前記ガスの吸引口は前記吹き出し口の外周部に配置したことを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  4. 請求項１記載のプラズマ処理装置の表面異物検出装置において、
    前記圧力調整ユニットの前記ガスの吹き出し口に供給するガス供給路には供給ガスをイオン化するイオナイザを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  5. 請求項１記載のプラズマ処理装置の表面異物検出装置において、
    前記処理対象を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  6. 請求項１記載のプラズマ処理装置の表面異物検出装置において、
    前記ガスの吹き出し口は前記測定子の測定対象表面に対向する面のスキャン方向前方側に配置し、前記ガスの吸引口は前記測定子の測定対象表面に対向する面のスキャン方向後方側に配置したことを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出装置。
  7. 所定圧力のガスを測定対象表面に断続して吹き付けるガスの吹き出し口、および該ガスの吹き出し口から吹き出したガスにより放出された異物を吸引するガスの吸引口を備え、
    前記ガスの吹き出し口に所定圧力のガスを断続して供給するとともに前記ガスの吸引口から一定量のガスを連続して吸引し、吸引したガスに含まれる異物の数を計数することを特徴とするプラズマ処理装置の表面異物検出方法。
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