JP5257126B2 - Particle detector - Google Patents
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Description
本発明は、半導体処理装置等の排気中に含まれる粉塵等のパーティクルを検出するパーティクル検出装置に関する。 The present invention relates to a particle detection apparatus that detects particles such as dust contained in exhaust gas from a semiconductor processing apparatus or the like.
半導体の処理工程で発生し、処理室内を浮遊する粉塵などのパーティクルは、製品の性能等を低下させる原因となる。そこで、半導体処理装置には、その処理室内を浮遊するパーティクルをリアルタイムで検出するパーティクル検出装置が設けられている。
前記パーティクル検出装置は、例えば処理室からの排気ダクトに配設されており、当該排気ダクト内に光源(たとえばレーザ光)からの光を照射すると、パーティクルが排気ダクト内を通過するときに散乱光を発する。この散乱光を電気信号に変換したものの中から、ある一定以上の電圧に達したものをパーティクルとして検出している。
Particles such as dust generated in the semiconductor processing process and floating in the processing chamber cause the performance of the product to deteriorate. Therefore, the semiconductor processing apparatus is provided with a particle detection apparatus that detects particles floating in the processing chamber in real time.
The particle detector is disposed in, for example, an exhaust duct from a processing chamber. When light from a light source (for example, laser light) is irradiated into the exhaust duct, scattered light is emitted when particles pass through the exhaust duct. To emit. Among those obtained by converting the scattered light into an electric signal, those reaching a certain voltage or higher are detected as particles.
従来のパーティクル検出装置では、排気ダクト内の一部の領域にレーザ光を照射しているため、当該領域を通過するパーティクルしか検出することができない。これに対して、特許文献1には、処理室の内部にレーザ光を走査して照射することにより、処理室内におけるパーティクルの分布や大きさ、個数などを判別するパーティクル検出装置が記載されている。
In the conventional particle detector, since a part of the area inside the exhaust duct is irradiated with laser light, only particles passing through the area can be detected. On the other hand,
特許文献1のようにレーザ光を走査して照射すると、処理室内の広い領域においてパーティクルを検出できるが、異なる領域に同時に出現したパーティクルを検出することができない。
本発明が解決しようとする課題は、半導体処理装置の処理室内を浮遊するパーティクルの分布に関する正確な情報を取得することができるパーティクル検出装置を提供することである。
When laser light is scanned and irradiated as in
The problem to be solved by the present invention is to provide a particle detector capable of acquiring accurate information on the distribution of particles floating in the processing chamber of a semiconductor processing apparatus.
上記課題を解決するために成された本発明に係るパーティクル検出装置は、半導体処理装置の処理室内を浮遊するパーティクルを検出するために前記処理室の排気管に設置されるパーティクル検出装置であって、
a)前記排気管内の測定対象領域の全体に同時に光を照射する光照射手段と、
b)複数の検出素子が1列に並んで配置されて成り、前記測定対象領域に光が照射されたときに生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、
c)前記散乱光検出器の検出信号を前記検出素子毎に処理することにより前記排気管内を通過するパーティクルの分布状況に関する情報を出力する信号処理部と、
d)前記信号処理部が出力する前記パーティクルの分布状況に関する情報を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a particle detection device according to the present invention is a particle detection device installed in an exhaust pipe of the processing chamber in order to detect particles floating in the processing chamber of a semiconductor processing device. ,
a) a light irradiation means for irradiating the entire measurement target region in the exhaust pipe with light simultaneously;
b) a plurality of detection elements arranged in a line, and a scattered light detector for detecting scattered light generated when light is irradiated onto the measurement target region;
c) a signal processing unit that outputs information on a distribution state of particles passing through the exhaust pipe by processing a detection signal of the scattered light detector for each detection element;
d) It is characterized by comprising display means for displaying information relating to the distribution status of the particles output by the signal processing unit.
また、本発明のパーティクル検出装置は、さらに、前記信号処理部が出力するパーティクルの分布状況に関する情報を保存する保存部と、前記保存部に保存された前記パーティクルの分布状況に関する情報を処理する情報処理部を備えることを特徴とする。 In addition, the particle detection apparatus of the present invention further includes a storage unit that stores information on the distribution status of particles output from the signal processing unit, and information that processes information on the distribution status of the particles stored in the storage unit. A processing unit is provided.
本発明のパーティクル検出装置では、排気管内の測定対象領域の全体に同時に光を照射し、且つ、それにより生じる散乱光を複数の検出素子から成る散乱光検出器で検出するようにし、さらに、信号処理部は、散乱光検出器の検出信号を検出素子毎に処理してパーティクルの分布状況に関する情報を表示手段に出力し、それに基づき表示手段はパーティクルの分布状況に関する情報を表示するようにした。このため、排気管内の測定対象領域におけるパーティクルの分布を正確に把握することができる。 In the particle detection device of the present invention, the entire measurement target region in the exhaust pipe is irradiated with light at the same time, and the scattered light generated thereby is detected by a scattered light detector composed of a plurality of detection elements. The processing unit processes the detection signal of the scattered light detector for each detection element and outputs information on the particle distribution state to the display unit. Based on the information, the display unit displays information on the particle distribution state. For this reason, it is possible to accurately grasp the particle distribution in the measurement target region in the exhaust pipe.
本発明に係るパーティクル検出装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1はパーティクル検出装置1の全体構成を示す概略図である。パーティクル検出装置1は、半導体レーザダイオード10、散乱光検出器12、データ収録装置14等を備えて構成されている。
半導体レーザダイオード10は、半導体処理装置の処理室の排気管18に設けられた導光路20を通して前記排気管18内にレーザ光を照射する。散乱光検出器12は例えば32チャンネルの光電子増倍管(PMT)から成り、排気管18内を通過するパーティクルがレーザ光に照射されたときに生じる散乱光を検出する。
An embodiment of a particle detection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the
The
導光路20は排気管18内をパーティクルPが通過する方向(図1に矢印Aで示す)と直交する方向に延びている。従って、半導体レーザダイオード10からのレーザ光はパーティクルの通過方向Aと直交する方向に排気管18内を横切る。これにより、複数のパーティクルが測定対象領域の異なる箇所を同時に通過した場合でも全てのパーティクルを検出することができる。
The
散乱光検出器12は、レーザ光が照射された排気管18内をパーティクルPが通過することによって変化する散乱光に応じたアナログ電圧をチャンネル毎に制御基板24で処理し、データ収録装置14に出力する。制御基板24内にある、信号制御部36、および分析制御部34では、チャンネル毎のアナログ電圧をアナログ電圧を閾値とするディジタル信号に変換し、カウンタ回路部26に出力する。カウンタ回路部26では、入力されたディジタル信号のON/OFF状態を監視する。保存部28には、予め設定されたパラメータや、散乱光検出器12のアナログ電圧を処理することにより得られた種々のデータがファイルに保存されている。表示部30は、散乱光検出器12の検出したパーティクルの分布状況に関する情報をリアルタイムで表示すると共に、保存部28から読み出したファイルに応じたパーティクルの分布状況に関する情報を表示する。
The
データ収録装置14は例えばパーソナルコンピュータであり、コンピュータ上では監視/制御用アプリケーション22が動作している。制御基板24は散乱光検出器12の信号を分析したり処理したりするためのハードウェアコンポーネントであり、制御基板24が処理した情報をデータ収録装置14で集計し、保存、表示と言った処理を行う。例えば、データ収録装置14のOSとしてマイクロソフト社のWindows(登録商標)を用いる場合、データ収録基板制御部32や、保存部28、表示部30は制御基板24から受け取ったデータを処理する手段として、データタイプやメソッドをパッケージ化したダイナミックリンクライブラリ(DLL)の形で実装することができる。
The
監視/制御用アプリケーション22は例えば次の機能を有している。
(1)散乱光検出器12が検出したパーティクル数をカウントする。
(2)パーティクルの発生状況を時間軸に沿ってモニタする。
(3)測定結果をファイルに保存することや、保存したファイルを読み出し、表示する。
(4)測定に必要なパラメータが格納されたファイル(自動測定用コマンドファイル)を取り込み、そのファイル内容に従って自動測定を行う。
(5)測定結果を編集可能なファイル形式に変換する。
つまり、本実施例では、制御基板24及び監視/制御用アプリケーション22が情報処理部として機能する。
The monitoring /
(1) The number of particles detected by the
(2) Monitor the occurrence of particles along the time axis.
(3) Save the measurement result to a file, or read and display the saved file.
(4) A file (automatic measurement command file) in which parameters necessary for measurement are stored is taken, and automatic measurement is performed according to the file contents.
(5) Convert the measurement result into an editable file format.
That is, in this embodiment, the
ここで、散乱光検出器12の検出信号(アナログ電圧)について説明する。入射光I0がパーティクルに照射されたときに発生する散乱光強度Iscattは以下の式で表される。
式(1)より、散乱光強度はパーティクル半径aの6乗に比例し、光の波長λの4乗に反比例することがわかる。従って、散乱光強度からパーティクルの数や半径を求めることができる。また、入射光の波長が大きくなると散乱光強度が減少することから、短波長の光を照射することが有効である。
Here, the detection signal (analog voltage) of the
From equation (1), it can be seen that the scattered light intensity is proportional to the sixth power of the particle radius a and inversely proportional to the fourth power of the wavelength λ of the light. Accordingly, the number and radius of particles can be obtained from the scattered light intensity. Further, since the intensity of scattered light decreases as the wavelength of incident light increases, it is effective to irradiate light having a short wavelength.
次に、本実施形態のパーティクル検出装置1の動作について説明する。
監視/制御用アプリケーションソフトを起動すると表示部30の表示画面に初期画面(図示せず)が表示される。使用者は、まずこの初期画面で、測定に必要なパラメータ(サンプリング周波数、閾値電圧、測定時間等)を設定する。
Next, the operation of the
When the monitoring / control application software is activated, an initial screen (not shown) is displayed on the display screen of the
各パラメータの設定後、ユーザが測定開始ボタンを押すとデータ収録が開始される。図3はデータ収録中のモニタ画面を示している。このモニタ画面の右半部には測定に必要なパラメータが表示され、左半部にはパーティクルの発生状況をモニタ表示する発生状況表示部100が表示される。
Data recording starts when the user presses the measurement start button after setting each parameter. FIG. 3 shows a monitor screen during data recording. A parameter necessary for measurement is displayed on the right half of the monitor screen, and a generation
発生状況表示部100には、パーティクルの検出位置を示すビットパターン及びヒストグラムを切り替え表示することができる。発生状況表示部100の表示状態は、「表示切替」ボタンの押下によって切り替えられる。
図4は発生状況表示部100に表示されたビットパターンを拡大して示している。ビットパターンは、32チャンネルの光電子増倍管が検出したアナログ電圧を、予め設定された閾値を基準にディジタル化した32bitのディジタルI/O出力値と、その論理和(OR)を黒丸(●)及び白丸(○)で表示したものである。黒丸がパーティクルを検出した箇所(チャンネル)を示し、白丸がパーティクルを検出しなかった箇所を示している。
この発生状況表示部100に表示されるビットパターンの表示間隔はサンプリング間隔の例えば100倍に設定されている。つまり、サンプリング間隔:100μs(サンプリング周波数:10kHz)に対して、表示間隔は10msに設定されている。表示間隔は変更可能である。このように本実施例では、収録したデータはメインメモリに格納され、測定終了後に一括してファイルに保存されるが、発生状況表示部100に表示されるビットパターン(ヒストグラム)はメインメモリのデータを測定の進度に合わせて参照したものである。
The occurrence
FIG. 4 shows an enlarged view of the bit pattern displayed on the occurrence
The display interval of the bit pattern displayed on the occurrence
図5は、「表示切替」ボタンを押下することにより発生状況表示部100に表示されるヒストグラムを拡大して示す図である。図5の縦軸はパーティクルの検出個数を、横軸は32bitディジタルI/Oのビット番号を示す。このヒストグラムは、予め設定された単位時間毎に異なる色(図5では異なる線種でハッチングしている)で表示される。このヒストグラムにより、どの光電子増倍管で多くのパーティクルが検出されたか、また、どのタイミングで多くのパーティクルが検出されたかがわかる。
FIG. 5 is an enlarged view of a histogram displayed on the occurrence
データ収録は、指定された測定時間が経過したとき、或いは途中で測定終了ボタンが押されることにより終了する。このとき、データを保存するよう設定されている場合には、測定終了後にデータ収録結果がファイルに保存される。 Data recording ends when the specified measurement time has elapsed or when the measurement end button is pressed in the middle. At this time, if it is set to save data, the data recording result is saved in a file after the measurement is completed.
パーティクル検出装置1では、データ収録が終了すると図4及び図5に示したビットパターン及びヒストグラムや、パーティクルの粒径等のパーティクル発生状況に関するデータがパーティクル測定ファイルとして保存部28に保存される。各ファイルにはヘッダー情報が記録され、その下に検出で得られたデータが順に格納される。また、データ収録前に設定したパラメータデータも保存部28に保存される。保存部28に保存されたファイルは適宜読み出して表示部30に表示させることができる。
図6にパーティクルの測定ファイルの内容の表示例を示す。ここでは、測定ファイルの内容が設定値一覧として表示される。このファイル表示画面で「抽出時間」が設定され、抽出ボタンが押されると、測定ファイルの詳細情報が、マイクロソフト社のExcel(登録商標)等の汎用ソフトフォーマットのファイルとして抽出される。
In the
FIG. 6 shows a display example of the contents of the particle measurement file. Here, the contents of the measurement file are displayed as a set value list. When “extraction time” is set on this file display screen and the extraction button is pressed, detailed information of the measurement file is extracted as a file in a general-purpose software format such as Microsoft Excel (registered trademark).
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変更が可能である。
レーザ光の進行方向はパーティクルの通過方向と交差していれば良い。
散乱光検出器は32チャンネルに限らない。また、散乱光検出器の光電子増倍管は光に沿わせる他、光を斜めに交差する方向に並んで配置しても良い。要は、測定対象領域の広い範囲に亘ってパーティクルが通過する様子を検出することができるように光電子増倍管が配置されていれば良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and for example, the following modifications are possible.
The traveling direction of the laser beam only needs to intersect the particle passing direction.
The scattered light detector is not limited to 32 channels. Further, the photomultiplier tubes of the scattered light detector may be arranged side by side in a direction that crosses the light obliquely, in addition to being along the light. In short, it is only necessary that the photomultiplier tube is arranged so that it is possible to detect the passage of particles over a wide range of the measurement target region.
1…パーティクル検出装置
10…半導体レーザダイオード
12…散乱光検出器
14…データ収録装置
18…排気管
24…制御基板
28…保存部
30…表示部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
a)前記排気管内の測定対象領域の全体に同時に光を照射する光照射手段と、
b)複数の検出素子が1列に並んで配置されて成り、前記測定対象領域に光が照射されたときに生じる散乱光を検出する散乱光検出器と、
c)前記散乱光検出器の検出信号を前記検出素子毎に処理することにより前記排気管内を通過するパーティクルの分布状況に関する情報を出力する信号処理部と、
d)前記信号処理部が出力する前記パーティクルの分布状況に関する情報を表示する表示手段と
を備えることを特徴とするパーティクル検出装置。 In the particle detector installed in the exhaust pipe of the processing chamber to detect particles floating in the processing chamber of the semiconductor processing apparatus,
a) a light irradiation means for irradiating the entire measurement target region in the exhaust pipe with light simultaneously;
b) a plurality of detection elements arranged in a line, and a scattered light detector for detecting scattered light generated when light is irradiated onto the measurement target region;
c) a signal processing unit that outputs information on a distribution state of particles passing through the exhaust pipe by processing a detection signal of the scattered light detector for each detection element;
d) display means for displaying information related to the distribution state of the particles output by the signal processing unit.
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