JP7411641B2 - 粒子測定方法および粒子測定装置 - Google Patents
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関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年９月１２日に出願された米国出願第６２／７３０，３２０号の優先権の利益を主張し、上記の出願は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１８年９月１２日に出願された米国出願第６２／７３０，３２０号の優先権の利益を主張し、上記の出願は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、部品上の粒子を測定するための方法および装置に関する。より具体的には、本開示は、プラズマ処理チャンバ用の臨界チャンバ部品上の残留粒子を測定するための方法および装置に関する。
半導体デバイスを形成する際、プラズマチャンバの部品には、部品上の粒子の存在が半導体デバイスの形成中に汚染を引き起こす可能性があるものがある。
上記を達成するために、かつ本開示の目的に従って、部品の臨界表面上の汚染を測定するための装置を提供する。部品を装着するための容器が設けられる。不活性ガス源が、容器と流体接続しており、不活性ガスを容器に提供するように適合され、部品が容器内に装着されたときに、部品の臨界表面が不活性ガスに曝される。少なくとも１つのディフューザが、容器から不活性ガスを受け取る。少なくとも１つのアナライザが、少なくとも１つのディフューザから不活性ガスを受け取るように適合され、不活性ガス中の汚染物質を測定する。
別の提示では、汚染物質について部品を試験するための方法を提供する。部品は、試験容器内に載置される。不活性ガスが試験容器に流され、試験容器は、不活性ガスを流して部品の１つまたは複数の臨界表面を通過させる。不活性ガスは、試験容器から少なくとも１つのディフューザに流される。不活性ガスは、少なくとも１つのディフューザから粒子カウンタに流される。不活性ガス中の汚染物質は、粒子カウンタを使用して測定される。
本開示のこれらおよび他の特徴は、以下の詳細な説明において、以下の図と併せてより詳細に説明される。
本開示は、添付の図面の各図に限定ではなく例として示されており、類似の参照番号は、同様の要素を指す。
本開示は、添付の図面に示されるように、そのいくつかの例示的な実施形態を参照してここで詳細に説明される。以下の説明では、本開示の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細が記載されている。しかし、本開示をこれらの具体的な詳細の一部または全部なしで実践してもよいことが、当業者に明らかになるであろう。他の例では、本開示を不必要に曖昧にしないために、周知のプロセスの工程および／または構造は詳細に説明されていない。
エッチングおよび堆積ツールを含む半導体製作機器のプロセスモジュールは、ウエハプロセスチャンバ内で臨界機器構成要素を使用する。設置前または設置時にエッチングおよび／または堆積モジュール部品にサブミクロンおよびナノサイズの粒子が蓄積することは、回避しなければならない。このような粒子を回避することで、次世代のチャンバ部品材料は、ますます微細化が進むテクノロジーノードにおける厳しい欠陥要求に対応できるようになる。箱から出した時点で汚れている臨界部品は、プロセスモジュールの最初の起動時にウエハ上に多数の欠陥の問題を引き起こす可能性がある。欠陥の問題は、例えば、ツールの起動時間、アプリケーションの認定、製品の歩留まり、およびシステム全体の生産性などを含む様々な分野に、望ましくない悪影響を及ぼす。欠陥の問題を回避するには、部品上に存在する可能性のあるより大きな粒子状汚染物質とサブミクロンおよびナノサイズの粒子の除去を対象とした堅牢な洗浄方法を使用して、新しく製作された臨界チャンバ部品のセラミック表面を高精度に洗浄しなければならない。
加えて、半導体プロセスチャンバ機器の表面は、ツール全体の性能、信頼性、および生産性のためにプロセスモジュールの所望の清浄度を維持する目的で、定期的に洗浄するしなければならない。洗浄の範囲は、新品または使用済み部品としてプロセスモジュール全体で使用されている機械的機器に組み込まれている材料の多数の表面にまで及ぶ場合がある。典型的には、主要なチャンバ臨界部品の洗浄は、箱から出した時点での欠陥レベルの要件が低くて厳しいとき、または使用済み部品の性能が許容できないレベルに達したときに必要である。部品の洗浄は、部品交換のためツールを開けなければならないとき、または定期的なメンテナンスの一部として、実施することができる。部品の洗浄は、機器のライフサイクル全体を通じて全体的な品質性能を確実に維持するために行われる。表面汚染物質の効果的な除去は、除去される特定の材料用に設計された洗浄剤によってさらに支援することができる。したがって、汚染の蓄積が実際に除去されたことを確認するために、表面の清浄度を後で検証しなければならない。以下に説明されるのは、部品の表面粒子の清浄度を検証するためのいくつかの一般的な従来の方法である。これらの従来の方法には、間接的であり、局所的な清浄度のばらつきを検出することができないという制限がある。また、ｅｘ－ｓｉｔｕの破壊分析のために部品を取り外す必要があるので、バックグラウンド汚染物質、サンプリング位置の不確実性、またはそれらの組み合わせが発生する。
部品の清浄度を検証する１つの方法は、表面スキャナの粒子カウンタを使用することである。表面スキャナの粒子カウンタでは、レーザスキャンメカニズムを使用して、試験対象の表面を調査する。表面スキャナの粒子カウンタは、ウエハ、フラットパネル、またはディスクドライブで使用するように設計されている。この場合、戦略的なプロセス位置における粒子および金属の汚染物質の存在を試験するための診断ツールとして、ブランケットモニタウエハが広く使用されている。粒子レベルは、ウエハが指定の位置に位置決めされる前に各ウエハに記録される。ウエハは、典型的には、長期間（例えば、２４時間）にわたって放置される。次に、ウエハを回収して再スキャンし、粒子アダー（ｐａｒｔｉｃｌｅ ａｄｄｅｒｓ）を識別する。この方法は効果的であるが、部品の清浄度を間接的に測定する方法である。この方法は、部品表面の局所的な洗浄のばらつきを直接検出することができない。加えて、このような粒子カウンタは、部品、洗浄プロセス、または製造プロセスから発生する粒子状汚染物質の断続的な放出の検出には使用できない。
部品の清浄度を一般的に検証する２つ目の方法は、光学式粒子カウントである。光学式粒子カウントは、通常、水を一般的な媒体として、ある種類のエネルギーと共に利用して、表面から粒子を励起して抽出し、その粒子を光学式粒子カウンタに輸送する。最も一般的な方法は、超純水、超音波トランスデューサ、および試験対象の部品を保持するのに十分な大きさのタンクの使用を伴う。最初の水の清浄度を確認し、次に部品をタンク内に浸す。超音波トランスデューサを、特定の周波数で所定の期間にわたって作動させる。次に、その水を液体粒子カウンタに通し、水の清浄度を決定して記録する。前後の粒子データを比較し、部品の清浄度を決定する。この方法の利点は、部品全体を試験して清浄度レベルを決定できることである。
このプロセスの欠点は、粒子輸送の問題の影響を受ける間接的な測定方法である点である。加えて、このプロセスでは、水、フィクスチャ、およびツーリングを含む多数の潜在的な外部ソースからのバックグラウンドの寄与が高い。さらに、このプロセスでは、水中への浸漬によって、または超音波エネルギーによる損傷によって、粒子の物理的および化学的性質が変化する可能性がある。この方法はまた、部品表面上の局所的な洗浄のばらつきを検出することができない。加えて、この方法では、通常、部品を半導体ツールから取り外し、分析のために専門のラボに送る必要がある。部品のｅｘ－ｓｉｔｕの分析は時間のかかるプロセスであり、部品が返送されるまでツールを非機能状態にしておくことが必要な場合もある。
上記の方法の代わりに、専用のプローブヘッドを備えた空中またはエアロゾル粒子カウンタを使用することもできる。例えば、プローブヘッドの外側の加圧空気ジェットが、表面上に内側に向けて吹きつけられる。ヘッドの中央に存在する真空入口は、本質的に表面から吸い出された粒子をエアロゾル粒子カウンタに輸送する。この方法には、エアロゾル粒子カウンタが非常に持ち運びやすく、あらゆる平らな表面を測定可能であるという、いくつかの独自の利点がある。しかし、測定精度が試験対象物の周囲環境による影響を受け、試験が見通し内の平らな表面のみに限定されるという明らかな欠点がある。加えて、プローブヘッドが手で保持されるため、表面からすべての粒子を除去してカウントできるわけではない。さらに、表面をスキャンする速度、局所的な流速、および表面に対するプローブの平面性はすべて、粒子カウントレベルに影響を与える。
清浄度検証の最後の例は、従来の拡大目視検査（光学顕微鏡）である。これは、顕微鏡を使用し、視野の下で粒子をカウントすることを伴う。この方法は、顕微鏡に移動して測定できる小さな部品に限定されるか、またはこれらの部品を観察するためツールまたはフィクスチャに取り付け可能な専用の顕微鏡の使用に限定される。部品が十分に小さい場合、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ／ＥＤＸ）装置を備えた走査型電子顕微鏡などの分析チャンバ内に部品を載置することが可能である。より典型的には、部品が大きすぎて標準の分析チャンバに収まらないため、直接表面分析を行うのに十分な小さい体積に部品を切断する必要がある。しかし、切断というプロセス自体が粒子を生成する可能性があるため、切断を行うことは理想的ではない。切断の欠点は、切断が労働集約的であり、顕微鏡の下に収まり得るものに限定されることである。拡大目視検査に対する若干の変更として、テープまたは接触面を利用して試験対象の表面に接触させ、次にそのテープまたは接触面を顕微鏡またはＳＥＭで観察することが挙げられる。
これらの点に関して、本開示は、半導体ウエハ製作機器用のチャンバ臨界部品の表面粒子の清浄度を検証するための方法論を開示する。一実施形態は、局所的な清浄度の測定に使用することができ、非破壊的であり、部品を取り外してタンク内の液体媒体に部品を載置する必要がなく、高いバックグラウンド粒子汚染ノイズを発生せず、パッケージング前の最終段階で行うことができる。本開示はまた、粒子測定システム、および不活性ガス分配ベースのパージ方法を説明する。このパージ方法は、最終的なパッケージングの前にインラインで部品上の粒子の清浄度を検出する。これらの独自の特性により、オペレータは、部品の臨界表面を高精度で分離およびスクリーニングし、最終的なパッケージングの直前に粒子の清浄度を監視、診断、および検証することが可能である。
ガスを送給する臨界部品の寸法、幾何学的形状、複雑さを考慮すると、部品のすべての臨界表面へのアクセスは非常に困難である。従来の表面に敏感な分析技術は、部品のすべての臨界表面にアクセス可能なように機器を変更するための多大な努力が払われない限り、使用することができなかった。
あるいは、粒子を抽出して分析するためのバルク液体ベースのサンプリング技術もまた、同様の課題に直面している。大きな表面積から微量のサンプルを回収するこのような手法は、分析方法による検出感度が非常に高いことと、バックグラウンドノイズが少ないことを必要とするため、この場合は理想的ではない。より高い感度が必要なのは、いくつかの理由による。１つの理由は、バックグラウンドの寄与により、サンプリングプロセス中に相当量の信号が発生する可能性があることである。材料からの微量の粒子汚染が部品全体をすすぐことまたは浸すことによって大部分から検出される場合、微量の粒子汚染を表す信号がノイズで失われることが頻繁にある。他の理由は、サンプル回収技術の効率の悪さに起因し得る。材料が化学的に不活性である場合、分析が複雑になり、多くの場合、非常に困難になる。さらに、同じ特性により、粒子を除去するための洗浄処理を受けた後の表面に対する、表面の清浄度のフォローアップ検証も限定される。
一実施形態は、バックグラウンドノイズを低減してインラインで臨界チャンバ部品の内部真空湿潤ネットワーク（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｖａｃｕｕｍ ｗｅｔｔｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ）を測定する能力を提供する。この実施形態は、スプリットストリーム分析を介してミクロンからナノサイズまでの粒子の範囲をカバーする並列に配置された１つまたは複数のアナライザを用いて、部品から収集された放出ストリームを直接サンプリングする方法を提供する。この実施形態は、非臨界表面上の最小の接触点を利用して、事前に洗浄／処理された不活性パージガスストリームを部品上の関心領域に選択的に導入して閉じ込める。スイープ流がチャンバ全体に分散されて試験片全体で良好な均一性を達成し、粒子を移動相に移動させ、移動相は、オンボードのアナライザのアレイを用いて下流でサンプリングすることができる。フィクスチャ容器の設計により、残されるホールドアップ量が最小限に抑えられるとともに、別の処理ベースの方法によって生成され得る粒子によるバックグラウンド粒子レベルの増加への潜在的な寄与が最小限に抑えられる。フィクスチャ容器の設計により、最適な滞留時間、空気の流速、および流れの均一性が得られる。この方法および機器は、コンパクトな設置面積の設計において洗浄ルーム内で大量の生産部品のスクリーニングを処理するように設計されている。生産性の向上とコスト削減のため、この方法および機器は完全に自動化することができる。実施形態を使用して、製造中に部品をスクリーニングし、歩留まりに影響を与える可能性のある諸問題（不十分な洗浄、不十分な表面仕上げ、または不十分な機械加工動作によるデブリなど）を決定できる。より大きなチャンバ部品に対応するために、様々な実施形態をスケーリングすることができる。
図１は、プラズマ処理チャンバで使用されるガスインジェクタ１００の斜視図である。ガスインジェクタ１００は、大きな中央ボア１０４と、８つの小さな周辺ボア１０８とを有する。中央ボア１０４は、プラズマ処理チャンバの中央領域にガスを供給する。周辺ボア１０８は、中央領域を囲む周辺領域にガスを供給する。中央ボア１０４および周辺ボア１０８は、ガス注入通路である。いくつかの実施形態では、中央ボア１０４を通って流れるガスは、周辺ボア１０８を通って流れるガスとは異なる流量であってもよい。流量の差は、中央ボア１０４用に１つのガス供給部を設け、周辺ボア１０８用に別のガス供給部を設けることによって実現できる。
このようなガスインジェクタ１００が製造されると、汚染物質を除去するためにガスインジェクタ１００が洗浄される。あるいは、長期間使用した後、ガスインジェクタ１００を再調整してさらに使用するために、ガスインジェクタ１００が洗浄される。洗浄後、ガスインジェクタ１００を検査して、洗浄プロセスによりガスインジェクタ１００が十分に洗浄されたことを確認する必要がある。ガスインジェクタ１００が十分に洗浄されていない場合、処理後の基板上に生じる欠陥の数が増加し、かつ／またはプラズマ処理チャンバのシーズニングにかかる時間がより長くなり、プラズマ処理チャンバのスループットの低下を引き起こす。
図２は、検査システム２００の一実施形態の概略図である。この実施形態は、ガス源２０４と、ガス調整システム２０８と、容器ガスシステム２１２と、粒子カウントシステム２１６とを備える。この実施形態では、ガス源２０４は、窒素（Ｎ2）を供給する。Ｎ2は、不活性ガスである。不活性ガスは、試験または検査される部品の表面と化学的に反応しないガスとして定義される。他の実施形態において、ガス源２０４は、窒素に加えて他の種類の不活性ガスを供給してもよい。ガス源２０４は、ボール弁２１８を通してガスをガス調整システム２０８に提供する。ガス調整システム２０８は、二層膜フィルタ２２０と、圧力計２２２を備えたレギュレータと、流量計２２４と、流量コントローラ２２６と、第１の電子グレードフィルタ２２８と、電子グレード圧力計２３０と、第１の電子グレード空気圧弁２３２と、第２の電子グレードフィルタ２３４とを備える。二層膜フィルタ２２０は、ボール弁２１８の出力から入力を受け取る。二層膜フィルタ２２０の出力は、圧力計２２２を備えたレギュレータの入力に接続される。圧力計２２２を備えたレギュレータの出力は、流量計２２４の入力に接続される。この実施形態では、流量計２２４は、０～１０標準立方フィート／分（ｓｃｆｍ）（０～２８３標準リットル／分（ｓｌｍ））の流量を提供する。流量計２２４の出力は、流量コントローラ２２６の入力に接続される。流量コントローラ２２６の出力は、第１の電子グレードフィルタ２２８の入力に接続される。電子グレード圧力計２３０は、流量コントローラ２２６と第１の電子グレードフィルタ２２８との間に接続される。第１の電子グレードフィルタ２２８の出力は、第１の電子グレード空気圧弁２３２の入力に接続される。第１の電子グレード空気圧弁２３２の出力は、第２の電子グレードフィルタ２３４の入力に接続される。
第２の電子グレードフィルタ２３４の出力は、容器ガスシステム２１２に接続される。容器ガスシステム２１２は、容器脚およびバイパス脚を含む２つの平行な脚を備える。容器脚は、第２の電子グレード空気圧弁２３６と、第３の電子グレードフィルタ２３８と、三方ボール弁２４０と、第４の電子グレードフィルタ２４２と、第５の電子グレードフィルタ２４４と、試験容器２４６とを備える。第２の電子グレードフィルタ２３４の出力は、第２の電子グレード空気圧弁２３６の入力に接続される。第２の電子グレード空気圧弁２３６の出力は、第３の電子グレードフィルタ２３８の入力に接続される。第３の電子グレードフィルタ２３８の出力は、三方ボール弁２４０の入力に接続される。三方ボール弁２４０の第１の出力は、第４の電子グレードフィルタ２４２の入力に接続される。三方ボール弁２４０の第２の出力は、第５の電子グレードフィルタ２４４の入力に接続される。第４の電子グレードフィルタ２４２からの出力は、試験容器２４６の中央供給部に接続される。第５の電子グレードフィルタ２４４の出力は、試験容器２４６の周辺供給部に接続される。
バイパス脚は、第３の電子グレード空気圧弁２４８と、逆止弁２５０と、第６の電子グレードフィルタ２５２とを備える。第２の電子グレードフィルタ２３４の出力は、第３の電子グレード空気圧弁２４８の入力に接続される。第３の電子グレード空気圧弁２４８の出力は、逆止弁２５０の入力に接続される。逆止弁２５０の出力は、第６の電子グレードフィルタ２５２の入力に接続される。
試験容器２４６の出力および第６の電子グレードフィルタ２５２の出力は、粒子カウントシステム２１６の入力に接続される。粒子カウントシステム２１６は、高圧ディフューザ２５６と、粒子カウンタ２５８とを備える。試験容器２４６の出力および第６の電子グレードフィルタ２５２の出力は、ディフューザ２５６の入力に接続される。ディフューザ２５６は、粒子カウンタ２５８への第１の出力と、排気部２６０への第２の出力とを有する。
図３は、ガスインジェクタ１００を保持している試験容器２４６の断面図である。ガスインジェクタ１００は、中央ボア１０４と、周辺ボア１０８とを有する。試験容器２４６は、本体３０４と、キャップ３０８とを有する。キャップ３０８は、中央供給部３１２と、周辺供給部３１６とを備える。中央供給部３１２は、中央ボア１０４と流体接続している。周辺供給部３１６は、周辺ボア１０８と流体接続している。キャップＯリング３２０が、キャップ３０８とガスインジェクタ１００との間にあり、中央供給部３１２と中央ボア１０４との間、および周辺供給部３１６と周辺ボア１０８との間にガスシールを作成する。本体３０４は、本体３０４とガスインジェクタ１００との間にガスシールを形成する本体Ｏリング３２４を有する。１つまたは複数のボルト３２８が、本体３０４をキャップ３０８に接続する。ガスインジェクタ１００の中央ボア１０４および周辺ボア１０８を通って流れるガスは、試験容器２４６の出力３３２に導かれる。
プラズマ処理チャンバの部品は、臨界表面を有する。臨界表面とは、プラズマ処理チャンバ内でプラズマまたはプロセスガスに曝される表面である。この実施形態では、試験容器２４６は、不活性ガスを流してガスインジェクタ１００の臨界表面の少なくとも９０％を通過させるように設計されている。加えて、ガスインジェクタ１００の非臨界表面のほとんどは、不活性ガス流に曝されない。このような非臨界表面は、洗浄を必要としなくてもよい。主な目標は、臨界表面が十分に清浄であるかどうかを試験することである。したがって、ガスインジェクタ１００の非臨界表面は、試験されないであろう。加えて、試験容器２４６は、試験容器２４６またはキャップＯリング３２０または本体Ｏリング３２４による接触がガスインジェクタ１００の臨界表面上にないように設計されている。代わりに、キャップＯリング３２０および本体Ｏリング３２４は、臨界表面の周りにガスシールを形成する。ガスインジェクタ１００の臨界表面との接触は、ガスインジェクタ１００の臨界表面上に汚染物質を堆積させることになる。ガスインジェクタ１００の臨界表面上に汚染物質が堆積した場合、ガスインジェクタ１００を新たに洗浄することが必要になるだろう。
動作中、ガスインジェクタ１００は、図３に示すように、試験容器２４６内に装着される。試験容器２４６は、粒子カウントシステム２１６に接続される。ガス源２０４は、窒素（Ｎ2）をガス調整システム２０８に提供する。ガス調整システム２０８は、ガスの流れを洗浄および調整する。ガスは、ガス源２０４からボール弁２１８を通過する。ボール弁２１８は、ガス源２０４からガス調整システム２０８へのガスの流れを開始および停止する。二層膜フィルタ２２０は、ガス源２０４およびボール弁２１８からのガス中の汚染物質を濾過する。圧力計２２２を備えたレギュレータは、システムの使用中に施設の供給ラインの圧力を設定および監視するために使用される。流量計２２４は、所望のおよび／または指定された流量を提供する。流量コントローラ２２６は、システムの使用中、流量を設定および監視するために使用され、システムのブランク容器または負荷部が試験されている間に十分なガス流が存在するようにする。電子グレード圧力計２３０は、下流の圧力を監視する。第１の電子グレードフィルタ２２８は、流量計２２４および流量コントローラ２２６からの汚染物質を除去する。第１の電子グレード空気圧弁２３２は、下流に位置する容器ガスシステム２１２への流れの供給を制御する。第２の電子グレードフィルタ２３４は、第１の電子グレード空気圧弁２３２からの汚染物質を除去し、所望のおよび／または指定された圧力および流量で容器ガスシステム２１２に清浄な不活性ガスを提供する。
容器ガスシステム２１２において、第２の電子グレード空気圧弁２３６および第３の電子グレード空気圧弁２４８は、容器脚とバイパス脚との間の相対流量を制御する。第３の電子グレードフィルタ２３８は、第２の電子グレード空気圧弁２３６からの汚染物質を除去する。三方ボール弁２４０は、容器脚内のガス流を分割し、中央供給部および周辺供給部への相対流量を制御する。第４の電子グレードフィルタ２４２および第５の電子グレードフィルタ２４４は、三方ボール弁２４０からの汚染物質を除去する。
三方ボール弁２４０は、ガスが比較的等速かつ高速で独立して中央ボア１０４または周辺ボア１０８を通って流れるように設定されている。例えば、中央ボア１０４および周辺ボア１０８を通る流量は、２～５０標準リットル／分である。中央ボア１０４および周辺ボア１０８を通る流れは、４～１００フィート／秒（１．２～３０．５メートル／秒）の流速を有する。中央ボア１０４および任意の周辺ボア１０８を通る流速の比は、変化してもよい。一実施形態では、流速の比は実質的に均一であり、例えば、３：２～２：３の範囲である。試験容器２４６は、臨界表面に隣接する空き領域を最小限に抑えるように設計されており、不活性ガスの流れが臨界表面の少なくとも９０％をカバーする。結果として、ガスは、ガスインジェクタ１００の臨界表面の少なくとも９０％からの汚染物質の検出を助けるために使用できる。異なる臨界表面にわたって実質的に均一な流速を提供することによって、異なる臨界表面にわたる汚染測定は、実質的に均一である。
バイパス脚の逆止弁２５０は、ガスが試験容器２４６の出力から第３の電子グレード空気圧弁２４８に逆流するのを防ぐ。第６の電子グレードフィルタ２５２は、逆止弁２５０および第３の電子グレード空気圧弁２４８からの汚染物質を濾過する。
試験容器２４６およびバイパス脚から出るガスは組み合わされ、粒子カウントシステム２１６に提供される。ディフューザ２５６は、容器ガスシステム２１２からのガスを高圧かつ高流量で受け取る。一実施形態では、粒子カウンタ２５８は、周囲圧力で低流量のガスを処理するように設計されている。低流量のため、ディフューザ２５６は、ガスの大部分を排気部２６０に直接排出し、粒子カウンタ２５８に提供されるガスの流量および圧力を低下させる。粒子カウンタ２５８は、ガスの一部をサンプリングし、汚染物質の濃度を測定することができる。次に、その測定値は、ガスインジェクタ１００が十分に清浄であるかどうかを決定するために使用される。粒子カウンタ２５８からのガスは、排気部２６０に排出される。コントローラ２６４は、粒子カウンタ２５８からデータまたは測定値を受け取ることができる。そのデータは、ガスインジェクタ１００が所望のおよび／または指定された基準に基づいて十分に清浄であるかどうかを決定するために、コントローラ２６４によって使用され得る。
一実施形態では、粒子カウンタ２５８は、０．１μｍ以上の粒子をカウント可能なレーザベースのダイオード粒子カウンタであってもよい。別の実施形態では、ディフューザ２５６からの出力を、第２のディフューザ（図示せず）に供給してもよい。第２のディフューザは、第２の粒子カウンタ（図示せず）に接続される。ディフューザ２５６と第２のディフューザは、連続して接続される。他の実施形態では、複数のディフューザが並列に接続される。第２の粒子カウンタは、ナノメートルサイズの粒子など、０．１μｍ未満の粒子をカウントしてもよい。粒子カウンタの組み合わせにより、例えば、０．１μｍ未満～５μｍを超える範囲の様々なサイズの粒子をカウントすることが可能である。別の実施形態では、容器ガスシステム２１２からの出力を分割し、ディフューザ２５６および第２のディフューザに同時に提供してもよく、第２のディフューザは第２の粒子カウンタに同様に接続されている。他の実施形態は、粒子カウンタの他の組み合わせを使用してもよい。
本明細書に記載の実施形態は、他の従来技術の方法よりも迅速に部品を試験するために使用できる。部品の小さな領域しかスキャンできないプローブを使用する代わりに、実施形態は、臨界表面の少なくとも９０％を一度に試験することができる。加えて、プローブは、部品内の各領域について見通し内試験を必要とする場合がある。実施形態は、見通し外の領域にガス流を使用する。臨界表面は、真空湿潤臨界表面（ｖａｃｕｕｍ ｗｅｔｔｅｄ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）であり得る。真空湿潤臨界表面は、プラズマ処理に使用されるプロセスガスに曝される表面である。この実施形態では、真空湿潤臨界表面は、ガスインジェクタ１００を通過してプラズマ処理チャンバに到達するガスに曝されるガスインジェクタ１００の表面である。
様々な実施形態において、不活性ガスは、窒素、ヘリウム、清浄な圧縮乾燥空気、またはアルゴンであり得る。他の実施形態では、汚染物質の除去を支援するために、追加の励起エネルギー源を含めることができる。例えば、試験中に汚染物質をさらに除去するために、ガスインジェクタ１００を超音波エネルギーに曝してもよい。他のタイプの励起エネルギーには、機械的振動、衝撃、ガスパルシング、熱処理、イオナイザおよび／または大気圧プラズマの使用などが含まれ得る。
他の実施形態では、汚染の測定対象となる部品は、プラズマ処理チャンバの他のガス送給部品であってもよい。ガス送給部品は、ガスインジェクタ１００と、臨界表面を有する他の部品（ガス溶接部、ガスシャワーヘッド、ガスチャネルを備えた静電チャック、またはマニホールドなど）とを含む。そのようなマニホールドは、ガス源とガスインジェクタ１００との間の混合マニホールドであり得る。
他の実施形態では、試験容器２４６において臨界表面を通過する不活性ガスの流れが、ガスインジェクタ１００の動作使用中に複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする。他の実施形態では、試験容器２４６を通る不活性ガスの流量および圧力の少なくとも１つが変更される。
本開示は、いくつかの例示的な実施形態に関して説明されてきたが、本開示の範囲内にある変更、修正、置換、および様々な代替の均等物が存在する。本開示の方法および装置を実施する多くの代替の方法があることにも留意されたい。したがって、以下の添付の特許請求の範囲は、本開示の真の精神および範囲内にあるそのような変更、修正、置換、および様々な代替の均等物をすべて含むと解釈されることが意図されている。本開示は、以下の形態により実現されてもよい。
［形態１］
部品の臨界表面上の汚染を測定するための装置であって、
前記部品を装着するための容器と、
前記容器と流体接続しており、不活性ガスを前記容器に提供するように適合された不活性ガス源であって、前記部品が前記容器内に装着されたときに、前記部品の前記臨界表面が前記不活性ガスに曝される不活性ガス源と、
前記容器から前記不活性ガスを受け取るための少なくとも１つのディフューザと、
前記少なくとも１つのディフューザから前記不活性ガスを受け取り、前記不活性ガス中の汚染物質を測定するように適合された少なくとも１つのアナライザと
を備える、装置。
［形態２］
形態１に記載の装置であって、
前記容器は、前記部品の前記臨界表面の周りにガスシールを形成するように適合され、前記容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の前記臨界表面の９０％～１００％を通過させるように適合される、装置。
［形態３］
形態２に記載の装置であって、
前記不活性ガス源と前記容器の間に流体接続されるガス調整システムをさらに備え、前記ガス調整システムは、前記不活性ガス源からの前記不活性ガスを濾過する、装置。
［形態４］
形態３に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、
前記不活性ガスの流量および圧力の少なくとも１つを制御する流量コントローラと、
複数の弁と、
複数のフィルタであって、前記複数の弁の各々は、前記複数のフィルタの対応する１つに隣接し且つ上流にある、複数のフィルタと
を備える、装置。
［形態５］
形態４に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、少なくとも１０標準リットル／分の流量を提供するように適合される、装置。
［形態６］
形態１に記載の装置であって、
前記容器と前記少なくとも１つのアナライザとの間には、弁が位置しない、装置。
［形態７］
形態１に記載の装置であって、
前記部品が前記容器内に装着されるとき、前記容器は、前記臨界表面の外側の前記部品にのみ接触する、装置。
［形態８］
形態１に記載の装置であって、
前記部品は、ガスインジェクタであり、前記ガスインジェクタは、複数のガス注入通路を有しており、前記不活性ガスが流されて前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する、装置。
［形態９］
形態８に記載の装置であって、
前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する前記不活性ガスの流れは、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、装置。
［形態１０］
形態８に記載の装置であって、
前記容器は、前記複数のガス注入通路に前記不活性ガスを流すように適合され、それにより前記複数のガス注入通路の任意の２つのガス注入通路間の前記不活性ガスの流速比が３：２～２：３である、装置。
［形態１１］
形態１に記載の装置であって、
前記部品は、ガス溶接部、ガスシャワーヘッド、静電チャック、またはマニホールドである、装置。
［形態１２］
形態１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、装置。
［形態１３］
形態１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、装置。
［形態１４］
汚染物質について部品を試験するための方法であって、
試験容器内に前記部品を載置することと、
前記試験容器に不活性ガスを流すことであって、前記試験容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の１つまたは複数の臨界表面を通過させることと、
前記試験容器から少なくとも１つのディフューザに前記不活性ガスを流すことと、
前記少なくとも１つのディフューザから粒子カウンタに前記不活性ガスを流すことと、
前記粒子カウンタを使用して前記不活性ガス中の前記汚染物質を測定することと
を含む、方法。
［形態１５］
形態１４に記載の方法であって、
前記ディフューザは、前記粒子カウンタに提供される前記不活性ガスの流量および前記不活性ガスの圧力を低減する、方法。
［形態１６］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器は、前記部品の前記１つまたは複数の臨界表面に接触しない、方法。
［形態１７］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスを流して前記部品の１つまたは複数の臨界表面を通過させ、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、方法。
［形態１８］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスの流量または圧力の少なくとも１つを変更することを含む、方法。
［形態１９］
形態１４に記載の方法であって、
前記不活性ガスが流されて前記部品の前記少なくとも１つまたは複数の臨界表面の９０％～１００％を通過する、方法。
［形態２０］
形態１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、方法。
［形態２１］
形態１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、方法。
［形態１］
部品の臨界表面上の汚染を測定するための装置であって、
前記部品を装着するための容器と、
前記容器と流体接続しており、不活性ガスを前記容器に提供するように適合された不活性ガス源であって、前記部品が前記容器内に装着されたときに、前記部品の前記臨界表面が前記不活性ガスに曝される不活性ガス源と、
前記容器から前記不活性ガスを受け取るための少なくとも１つのディフューザと、
前記少なくとも１つのディフューザから前記不活性ガスを受け取り、前記不活性ガス中の汚染物質を測定するように適合された少なくとも１つのアナライザと
を備える、装置。
［形態２］
形態１に記載の装置であって、
前記容器は、前記部品の前記臨界表面の周りにガスシールを形成するように適合され、前記容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の前記臨界表面の９０％～１００％を通過させるように適合される、装置。
［形態３］
形態２に記載の装置であって、
前記不活性ガス源と前記容器の間に流体接続されるガス調整システムをさらに備え、前記ガス調整システムは、前記不活性ガス源からの前記不活性ガスを濾過する、装置。
［形態４］
形態３に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、
前記不活性ガスの流量および圧力の少なくとも１つを制御する流量コントローラと、
複数の弁と、
複数のフィルタであって、前記複数の弁の各々は、前記複数のフィルタの対応する１つに隣接し且つ上流にある、複数のフィルタと
を備える、装置。
［形態５］
形態４に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、少なくとも１０標準リットル／分の流量を提供するように適合される、装置。
［形態６］
形態１に記載の装置であって、
前記容器と前記少なくとも１つのアナライザとの間には、弁が位置しない、装置。
［形態７］
形態１に記載の装置であって、
前記部品が前記容器内に装着されるとき、前記容器は、前記臨界表面の外側の前記部品にのみ接触する、装置。
［形態８］
形態１に記載の装置であって、
前記部品は、ガスインジェクタであり、前記ガスインジェクタは、複数のガス注入通路を有しており、前記不活性ガスが流されて前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する、装置。
［形態９］
形態８に記載の装置であって、
前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する前記不活性ガスの流れは、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、装置。
［形態１０］
形態８に記載の装置であって、
前記容器は、前記複数のガス注入通路に前記不活性ガスを流すように適合され、それにより前記複数のガス注入通路の任意の２つのガス注入通路間の前記不活性ガスの流速比が３：２～２：３である、装置。
［形態１１］
形態１に記載の装置であって、
前記部品は、ガス溶接部、ガスシャワーヘッド、静電チャック、またはマニホールドである、装置。
［形態１２］
形態１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、装置。
［形態１３］
形態１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、装置。
［形態１４］
汚染物質について部品を試験するための方法であって、
試験容器内に前記部品を載置することと、
前記試験容器に不活性ガスを流すことであって、前記試験容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の１つまたは複数の臨界表面を通過させることと、
前記試験容器から少なくとも１つのディフューザに前記不活性ガスを流すことと、
前記少なくとも１つのディフューザから粒子カウンタに前記不活性ガスを流すことと、
前記粒子カウンタを使用して前記不活性ガス中の前記汚染物質を測定することと
を含む、方法。
［形態１５］
形態１４に記載の方法であって、
前記ディフューザは、前記粒子カウンタに提供される前記不活性ガスの流量および前記不活性ガスの圧力を低減する、方法。
［形態１６］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器は、前記部品の前記１つまたは複数の臨界表面に接触しない、方法。
［形態１７］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスを流して前記部品の１つまたは複数の臨界表面を通過させ、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、方法。
［形態１８］
形態１４に記載の方法であって、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスの流量または圧力の少なくとも１つを変更することを含む、方法。
［形態１９］
形態１４に記載の方法であって、
前記不活性ガスが流されて前記部品の前記少なくとも１つまたは複数の臨界表面の９０％～１００％を通過する、方法。
［形態２０］
形態１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、方法。
［形態２１］
形態１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、方法。
Claims (21)
- 部品の臨界表面上の汚染を測定するための装置であって、
前記部品を装着するための容器と、
前記容器と流体接続しており、不活性ガスを前記容器に提供するように適合された不活性ガス源であって、前記部品が前記容器内に装着されたときに、前記部品の前記臨界表面が前記不活性ガスに曝される不活性ガス源であり、前記容器は前記部品の前記臨界表面のうちの少なくとも９０％の周囲にガスシールを形成するように適合されている不活性ガス源と、
前記容器から前記不活性ガスを受け取るための少なくとも１つのディフューザと、
前記少なくとも１つのディフューザから前記不活性ガスを受け取り、前記不活性ガス中の汚染物質を測定するように適合された少なくとも１つのアナライザと
を備え、
前記臨界表面は、プラズマ処理チャンバー内でプラズマまたはプロセスガスに曝される面である、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の前記臨界表面の９０％～１００％を通過させるように適合される、装置。 - 請求項２に記載の装置であって、
前記不活性ガス源と前記容器の間に流体接続されるガス調整システムをさらに備え、前記ガス調整システムは、前記不活性ガス源からの前記不活性ガスを濾過する、装置。 - 請求項３に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、
前記不活性ガスの流量および圧力の少なくとも１つを制御する流量コントローラと、
複数の弁と、
複数のフィルタであって、前記複数の弁の各々は、前記複数のフィルタの対応する１つに隣接し且つ上流にある、複数のフィルタと
を備える、装置。 - 請求項４に記載の装置であって、
前記ガス調整システムは、少なくとも１０標準リットル／分の流量を提供するように適合される、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記容器と前記少なくとも１つのアナライザとの間には、弁が位置しない、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記部品が前記容器内に装着されるとき、前記容器は、前記臨界表面の外側の前記部品にのみ接触する、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記部品は、ガスインジェクタであり、前記ガスインジェクタは、複数のガス注入通路を有しており、前記不活性ガスが流されて前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する、装置。 - 請求項８に記載の装置であって、
前記複数のガス注入通路のすべての表面を通過する前記不活性ガスの流れは、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、装置。 - 請求項８に記載の装置であって、
前記容器は、前記複数のガス注入通路に前記不活性ガスを流すように適合され、それにより前記複数のガス注入通路の任意の２つのガス注入通路間の前記不活性ガスの流速比が３：２～２：３である、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記部品は、ガス溶接部、ガスシャワーヘッド、静電チャック、またはマニホールドである、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、装置。 - 汚染物質について部品の臨界表面を試験するための方法であって、
試験容器内に前記部品を載置することであって、前記部品の前記臨界表面のうちの少なくとも９０％の周囲にガスシールを形成する、前記試験容器内に前記部品を載置することと、
前記試験容器に不活性ガスを流すことであって、前記試験容器は、前記不活性ガスを流して前記部品の前記臨界表面を通過させることと、
前記試験容器から少なくとも１つのディフューザに前記不活性ガスを流すことと、
前記少なくとも１つのディフューザから粒子カウンタに前記不活性ガスを流すことと、
前記粒子カウンタを使用して前記不活性ガス中の前記汚染物質を測定することと
を含み、
前記臨界表面は、プラズマ処理チャンバー内でプラズマまたはプロセスガスに曝される面である、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記ディフューザは、前記粒子カウンタに提供される前記不活性ガスの流量および前記不活性ガスの圧力を低減する、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記試験容器は、前記部品の前記臨界表面に接触しない、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記部品は、複数のガス注入通路を有し、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスを流して前記部品の前記臨界表面を通過させ、動作使用中に前記複数のガス注入通路を通るガス流をシミュレートする、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記試験容器に前記不活性ガスを前記流すことは、前記不活性ガスの流量または圧力の少なくとも１つを変更することを含む、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記不活性ガスが流されて前記部品の前記臨界表面の９０％～１００％を通過する、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、連続して結合された複数のディフューザを備える、方法。 - 請求項１４に記載の方法であって、
前記少なくとも１つのディフューザは、並列に結合された複数のディフューザを備える、方法。
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