JPH0682358A

JPH0682358A - 粒子検出器

Info

Publication number: JPH0682358A
Application number: JP5008908A
Authority: JP
Inventors: David E Dybas; デビッド・エドワード・ダイバス; Kurt L Haller; カート・リンゼイ・ハーラー; Edward F Patterson; エドワード・フランク・パターソン; Gary S Selwyn; ゲリー・スチュワート・セルウィン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1994-03-22
Also published as: US5255089A

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体の製造に用いられるプラズマ処理ツー
ルの反応室における粒子汚染を検出するポータブルな粒
子検出器アセンブリを提供する。【構成】検出器は走査レーザ・ビームを与えるスキャ
ナ・アセンブリ１１と、スキャナ・アセンブリの反対側
に置かれ、反応室のボリューム内の粒子によって散乱し
た光のビデオ信号を発生するビデオ・カメラ１２と、ビ
デオ信号を処理し表示するモニタ１６とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には半導体の製
造に有用なモニタ検査機器に関し、特に反応室内のプラ
ズマ処理中に形成され浮遊する粒子の「その場」検出に
用いられるポータブルなレーザ光散乱アセンブリに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】発明者の研究から、製造物の汚染やデバ
イスの障害の大きな原因となり得る粒子が、多くのプラ
ズマによって生じることが分かっている。また、粒子は
かなりの大きさになるまでに、プロセス・プラズマ中で
凝集し浮遊することも実験から確かめられている。観測
された粒子の大きさは、直径がサブミクロンから数百ミ
クロンの範囲である。ミクロン単位の粒子汚染は、半導
体デバイスの製造では大きな問題になる。多くのデバイ
スの歩留まり損失や信頼性の問題が、プラズマ・プロセ
スによる粒子汚染の原因となっている。粒子汚染は、デ
バイス傷害、膜質の劣化、物質の抵抗率の変化、及び不
純物の浸透を引き起こし得る。今後、テクノロジの発展
によりデバイスがさらに小型化されるにつれて粒子汚染
に起因する問題が大きくなるとみられる。

【０００３】粒子は、最終的にはプラズマ環境で処理さ
れる半導体ウエハ上に落下する。粒子が、膜付着または
パターン転写の前かその期間中に落ちた場合は、このよ
うなプロセス・ステップが台無しになる。プロセス・ス
テップの終わりに落ちれば、後のプロセス・ステップが
粒子の影響を受け得る。

【０００４】粒子汚染の影響は、選択的プラズマ・エッ
チング・プロセスによって大きくなることがある。この
プロセスは、ウエハ上の物質の表面を選択的にエッチン
グするために、フィード・ガスとエッチングの条件の組
合わせに依存する。こうした選択性の高いプラズマでそ
れ自体緩やかにエッチングされる粒子の化成により、い
わゆるマイクロマスクが作られるため、表面がしばし
ば"草"と呼ばれる不規則な形状を成す。このようなエッ
チングされなかった物質のスパイクやヒロックがデバイ
スの性能を悪化させ、プロセス歩留まりを減少させる。

【０００５】実験によるとプラズマ自体が製造物汚染の
原因になる。したがって、粒子の形成をコントロールし
ながら、あるいは無くしながら、プラズマを操作する手
段を開発することが大切である。レーザ光の散乱に関す
る発明者の研究から、プラズマの組成とガス流は、エッ
チング・プラズマ中の汚染粒子の形成に顕著な影響を与
えることが認められている。特に、プラズマ中の存続時
間が短くなる高速なガス流のほか、低いガス圧と短時間
のプラズマ露光も特定のプラズマでは粒子の形成を防ぐ
傾向がある。フィード・ガスの組成もまた、粒子の形成
に大きな影響を与える。

【０００６】現在、表面汚染全体の大部分はプラズマ関
係のツールとプロセスに起因することが認められてはい
るが、プロセスが誘因となる粒子汚染をコントロールす
る方法はほとんどなく、このような汚染を処理中にツー
ルの真空室内で検出／評価する定性法や定量法はない。

【０００７】現在の汚染測定方法は、製造用ウエハとと
もに処理されるブランケットの（すなわちパターン化さ
れていない）モニタ・ウエハの使用に依存している。モ
ニタ・ウエハは、プラズマ処理ツールから取出され、表
面汚染モニタ・ツールで分析される。この後処理分析の
問題点は、モニタ・ウエハが分析される時にはすでに多
くのウエハが処理されているということにあり、そのた
めこの方法では、多数の製造用ウエハに影響を与える前
に汚染の問題を突き止めることができない。また後処理
分析では、様々な汚染源、処理室内の粒子の分布、及び
成長粒子の形成に影響するプロセス条件について情報が
ほとんど得られない。

【０００８】ここから明らかなように、処理中に粒子を
「その場で」モニタすることが望ましいのである。この
方法であれば、プロセス／ツールの清浄度を最適化する
のに必要なプロセス汚染データを、リアル・タイムにフ
ィードバックする機能により汚染源を突き止め、コント
ロールすることができる。

【０００９】レーザ光散乱（ＬＬＳ）は、０．２μｍを
超える粒子を検出するうえで効果的な手段である。この
方法は、プラズマ処理ツール内の粒子の「その場」検出
に実地に適用されており、G．S．Selwyn、J．S．McKill
op、K．L．Haller、及びI．J．Wu（J．Vac．Sci．Tec
h．、A8、1726（1990）、G．S．Selwyn、J．Singh、及
びR．S．Bennett（J．Vac．Sci．Tech．、A7、2758（19
89）、並びにG．S．Selwyn、K．L．Haller、及びJ．E．
Heidenreich（Appl．Phys．Lett．、57、1876（199
0））による報告がある。これらの研究によると、ツー
ルとプロセスの設計が粒子汚染のレベルに顕著な影響を
及ぼし、粒子がプラズマとシースの境界に静電気により
浮遊する。粒子の静電浮遊はまた、粒子がプラズマとシ
ースの境界面に多少とも集中するため、その検出を容易
にする。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、プラ
ズマ処理機器における粒子汚染をリアル・タイムに、ビ
ジュアルに検出することにある。

【００１１】本発明の目的には、超小型デバイス、磁気
デバイス、及び光学デバイスのプラズマ処理中に形成さ
れ浮遊する粒子の「その場」検出に用いられるレーザ光
散乱アセンブリを提供することも含まれる。

【００１２】本発明の目的には、超小型デバイス、磁気
デバイス、及び光学デバイスの製造における分析／制御
に使用できる粒子検出器アセンブリを提供することも含
まれる。

【００１３】本発明の目的には、ポータブルであり、操
作員の安全基準をも満たすレーザ光散乱アセンブリを提
供することも含まれる。

【００１４】本発明の目的には、プラズマ中に浮遊する
大きさの異なる粒子の相対密度を検出することのできる
レーザ光散乱を利用した粒子測定装置を提供することも
含まれる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に従って、半導体
ウエハ処理中にプラズマ内の粒子汚染を検出するレーザ
光散乱（ＬＬＳ）ツールが提供される。ＬＬＳツール
は、プラズマ反応室内の特有の所要条件に合わせて調整
される。たとえば、プラズマ内に浮遊する粒子の分布
は、ランダムでもなく均一でもないことが認められてい
る。むしろ粒子は、特定の領域、特にシース境界付近に
集合する傾向を示す。これらの領域内では、ウエハ表面
付近の領域が最も重要である。したがって本発明による
ＬＬＳツールは、反応室内の主要領域のみを走査し、こ
れにより装置は、最大感度で、また充分高速な走査速度
で動作し、プラズマ内の粒子の動きをリアル・タイムに
検出する。リアル・タイム動作により、プラズマ処理中
に粒子の分析と制御が可能になり、粒子汚染が最小にな
るかまたは無くなる。

【００１６】本発明のＬＬＳツールは、小型の光学系や
光ファイバ・ケーブルを用いるコンパクトなもので、プ
ラズマの妨げとならない。アセンブリは操作員がレーザ
光を受けないように、密閉されたアセンブリに開いた部
分がある場合にそれを検出する気密性光シールドと圧力
インターロック、散乱光と反応室内部を検出するビデオ
・カメラ、及びアセンブリが反応室の窓に対して装着さ
れるようにする感圧マイクロスイッチを使用する。この
プラズマ処理ツールには圧力センサも取付けられ、レー
ザがオンの時に真空状態がチェックされ、プラズマ・ツ
ールが開いている時に操作員に被害が及ばないようにさ
れる。光散乱信号とプラズマ・ツール内部はビデオ・モ
ニタで監視される。ビデオ・テープ・レコーダを用いれ
ば、処理のたびに光散乱信号を記録して保存でき、将来
の参考やプロセスの改良に備えられる。また、ビデオ信
号を、保存や分析のためにデジタル化することもでき
る。

【００１７】

【実施例】各図、特に図１を参照する。図１は、半導体
プラズマ・プロセス・ツール１０と併用するポータブル
なプラズマ粒子検出器アセンブリのブロック図である。
プラズマ・プロセス・ツール１０は、ツールの対向面上
にほぼ整列した窓（図示なし）を備える。窓のアライメ
ントが適切で望ましいプラズマ・ツールがPlasma-Therm
から出ている。Applied Materials CorporationのAMC P
recision5000も、窓がレーザ光散乱に必要な形に配置さ
れている。プラズマ・ツールの窓では、２つの窓の間の
プラズマ・プロセス・ツールの領域内部で散乱したレー
ザ光をそのまま見ることができる。レーザ光スキャナ１
１は、これらの窓の１つに取付けられ、ビデオ・カメラ
１２は、対向する窓に取付けられる。スキャナ・アセン
ブリは、反対側のポートにカメラ・フードを持つプラズ
マ・ツールの１つの窓に押しつけられる。レーザが動作
するようにスキャナ・アセンブリとカメラ・フードを所
定位置にセットすることによって接触感知型スイッチ
（図示なし）が閉じられる。レーザ１３は、気密性ジャ
ケット内の光ファイバ・ケーブル１４を通してレーザ光
スキャナ１１に光学的に接続される。レーザ１３、レー
ザ光スキャナ１１、及びビデオ・カメラ１２は、破線１
５で示すようにプラズマ・プロセス・ツール１０と連動
する。

【００１８】ビデオ・カメラ１２の出力はＴＶモニタ１
６とビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ）１７に接続さ
れる。ＴＶモニタ１６では、プラズマ処理ツール１０の
反応室内部と、ツール１０内の粒子によって散乱したレ
ーザ光による光散乱信号を見ることができる。光散乱信
号はまた、ＶＴＲ１７によって記録され、各処理の記録
を将来の参考やプロセスの改良に役立てることができ
る。第２実施例では、カメラ・レンズの代わりに光ファ
イバ・ボロスコープが用いられる。これにより直径の小
さい窓を使用できる。

【００１９】プラズマ・ツールのほとんどが窓を少なく
とも１つ備える。これらは普通、プラズマ放射の観測に
よるプラズマ動作の検出、あるいはエンドポイント検出
を目的にしたプラズマ放射スペクトル分析のために用い
られる。２つ、または３つの窓を持つプラズマ・ツール
もある。本発明に必要な窓は２つで、対向してほぼ整列
し、プラズマとシースの境界あるいは"ダーク・スペー
ス"に対して多少とも並行な視界が得られるものであ
る。これが必要なのは、光散乱強度がレーザ・ビームの
進行方向に集中しやすいからである。場合によっては、
第２の窓を設けるためにツールに変更を加える必要があ
る。第２の窓が必要な時は、カメラの窓をレーザまたは
スキャナの窓の位置とは反対側に、それより少し上に配
置するのが望ましい。こうすれば、レーザがシース境界
内で走査された時に、ビームがカメラの窓を出るのでは
なく反対側の壁面で途切れる。これにより操作の安全性
が高まりカメラを破損する可能性が少なくなる。この"
オフセット"は、重要ではないが望ましい設計である。

【００２０】上述のとおり、本発明はプラズマ中の粒子
の総量に関するものではない。本発明はむしろ、反応室
内の特定の領域における粒子の相対密度を測定すること
に関するものである。粒子の相対サイズに関する情報は
プラズマ処理ツールの動作分析や、汚染問題の原因と性
質の診断にも有益である。様々な波長の光が、大きさの
異なる粒子によって様々な角度と強度で散乱する。した
がって、散乱光信号の色（すなわち周波数）が分析のた
めに検出／記録される。これにより、粒子サイズの相対
的変化が測定される。

【００２１】本発明の特徴として重要なのは、レーザ光
走査アセンブリ１１の斬新な構造である。図２の実施例
では、カバー２２がこれにろう付けされたフランジ２４
を通してボルト２３でアセンブリのベース材２１に装着
される。図２のカバー２２は一部を切り離して示してい
るが、カバー２２をベース材２１に装着することでエン
クロージャが密閉されることが分かる。装着は、フラン
ジ２４とベース材２１の間のＯリング（図示なし）によ
るのが望ましい。

【００２２】カバー２２には開口が２つある。１つは窓
２５で、これは図１に示したプラズマ処理ツール１０の
窓に押しつけられるように形成される。第２の開口２６
は、フランジ付カプラ２７に設けられ、光ファイバ・ケ
ーブル３０のシース２９が固定される。ケーブル３０
は、あり溝トラック３４に装着された垂直の支柱３２、
３３に固定された光カプラ３１で終端する。同じトラッ
ク３４に装着され、カプラ３１と軸方向に整列するのが
スキャナ・アセンブリで、これは、振動モータ駆動器３
５と、カプラ３１からミラー３６への軸に直角な垂直軸
を中心に振動するミラー３６より成る。振動ミラーはこ
れにより、カプラ３１から発したレーザ光を偏向させ
る。光は窓２５を通り、プラズマ処理ツールの内部を水
平方向に通過する。

【００２３】トラック３４は、第１、第２のインターロ
ック材３７、３８より成る垂直ポジショナによって搬送
される。トラック３４は、部材３８内で垂直方向に摺動
可能な部材３７の外側の露出面に装着される。部材３８
はベース材２１に装着される。モータ３９は、そのケー
スが部材３８に装着され、部材３７を駆動してそれを垂
直方向に位置づける。電気機械式センサ４１は、部材３
７の垂直位置を、したがってトラック３４の垂直位置を
示す出力フィードバック信号を与える。これでモータ３
９を制御することにより、振動ミラー３６によって掃引
される水平線の垂直位置を、カバー２２を取外すことな
く調整できる。

【００２４】図３は、プラズマ・ツール１０の窓に対向
するスキャナ・アセンブリ１１を示す。レーザ１３は、
コンテナ４３内に収容され、光ファイバ・ケーブルのシ
ース２９及びシース内の光ファイバ・ケーブルを介して
スキャナ・アセンブリ１１に接続される。システム全体
は、スキャナ・アセンブリ１１、レーザ・コンテナ４
３、及びケーブル・シース２９を含めて、"Ｔ"コネクタ
４５を介してシース２９に接続された機械式ポンプ４４
によって排気される。スキャナ・アセンブリ１１のカバ
ー２２に取付けられた圧力センサ４６は、このシステム
の内部の圧力を検出し、出力信号をインターロック制御
部４７に送る。もう１つの圧力センサ（図示なし）は、
プラズマ処理ツール内の真空を検出し、信号をインター
ロック制御部４７に送る。通常このような圧力センサ
は、一般のプラズマ処理ツールに含まれる。本発明はこ
れを活用するために、単に信号線を、ツールに取付けら
れたセンサとインターロック制御部に接続している。こ
の信号により、レーザがオンの時に真空状態が確認さ
れ、ツールが開いている時に操作要員がレーザを浴びる
危険がなくなる。インターロック制御部４７は、スキャ
ナ・アセンブリ１１とビデオ・カメラ１２（プラズマ・
ツール１０の反対側に装着される）に備えられるマイク
ロスイッチ（図示なし）からの入力も受取る。これらの
マイクロスイッチは、レーザ光が漏れず、操作員に危害
を及ぼすことのないように、スキャナ・アセンブリ１１
とビデオ・カメラ１２がプラズマ・ツールに適切に係合
しているかどうかを示す。インターロック制御部４７
は、レーザ１３への電力を制御し、センサ４６によって
検出されたしきい圧力が所定の最小値を超えた場合、あ
るいはスキャナ・アセンブリかビデオ・カメラに取付け
られたマイクロスイッチが、プラズマ・ツール１０への
装着が不適切なことを示した場合に、レーザが付勢され
るのを防ぐ。

【００２５】図４に示す第２実施例で、スキャナ・アセ
ンブリは、安定度を高めてコストを抑えるために、スポ
ット／ライン式マルチ光ファイバ・ケーブル５０で置換
えられている。レーザ・ビームはマルチ光ファイバ・ケ
ーブル５０の緊密に束ねられた円形の端部に向けられ、
ケーブルのもう一端は加工アルミニウム・ブロック５１
で終端し、各ファイバが線形に整列したアレイ５２の形
に広がる。ブロック５１は、終端のカバー・アセンブリ
５３に接続され、円筒状の"Ｔ"カプラ５４内に収容され
る。ブロック５１は、ピン５５によって、カバー・アセ
ンブリ５３に接続された突起部５６の端部に枢着され
る。ブロック５１の反対側に接続された棒５７は、カバ
ー・アセンブリ５３を貫通し、カバー・アセンブリ５３
の外面のノブ５８によって回転するマイクロメータ・ネ
ジ（図示なし）により、その軸に沿って移動する。ブロ
ック５１はノブ５８の調整によって、ピン５５を中心に
旋回ができるようになり、アレイ５２の垂直アライメン
トが得られる。カバー・アセンブリ５３は、"Ｔ"カプラ
５４のフランジ６２と係合するフランジ６１も備える。
密閉はガスケット（図示なし）による。フランジ６１
は、取付けネジが入る縦長の穴６３を持つ。カバー・ア
センブリ５３は、縦長の穴によってわずかに回転でき、
これによりアレイ５２の軸アライメントが得られる。

【００２６】図５に示すとおり、光ファイバ・ケーブル
の線端（カプラ５４内）は、プラズマ・ツール１０の入
口窓に隣接する。必要であれば、円筒状のレンズを整列
したアレイ５２に係合させ、光の垂直拡散をコントロー
ルすることができる。ファイバ・ケーブル５０を出るレ
ーザ光の発散拡大は、ルーチン・プロセスの間に予想さ
れるツール１０の反応室内のプラズマ・シース厚み範囲
をカバーする。ファイバのリニア・アレイにより、反応
室の電極内の走査線に光ビームのエネルギが広がるため
走査ミラー・アセンブリの必要がなく、コストの削減と
システムの簡素化が図れる。

【００２７】粒子からの散乱光の振幅と角度は、入射光
の波長に関係する大きさと形状に依存する。大きさが走
査光の波長と同程度の球状粒子の場合、散乱関数は複雑
であるが数値的に解決できる。図６はＡｒレーザとＨｅ
−Ｎｅレーザの青、緑、赤の出力を表わす光の３つの波
長、４８８、５１４．５、６３２．８ｎｍとミー散乱の
関係の解法を示す。図６の下側の実線は、波長６３２．
８ｎｍの赤色光を、破線は波長５１４．５ｎｍの緑色光
を、点線は波長４８８ｎｍの青色光を、上側の実線は、
赤、緑、青の光強度の和を示す。ここからわかるよう
に、粒子サイズが変化すると３つの波長の各々の相対散
乱強度も変化し、各々が、ある粒子サイズについて支配
的になる。このように、粒子サイズによって、赤、緑、
青の光の組合わせとして色がはっきり変化するため、人
間の目（またはビデオ・カメラ）で識別できる色が得ら
れる。つまり、赤、緑、青の混合である入射レーザ・ビ
ームによってモニタする時、粒子が大きくなるにつれて
散乱光の色が漸次に変化する。この現象は、必要な色の
重なりを得るためにレーザを組合わせることによって観
測されている。本発明の１実施例のレーザは、Coherent
Model Innova 70Spectrum Laser等、よく"白色光"レー
ザと呼ばれるＡｒ−Ｋｒ連続波レーザである。この種の
レーザは実際には、連続光スペクトルを作らず、むしろ
スペクトルがかなり狭い複数の光出力を作り、それらが
組合わせられて、人間の目（ビデオ・カメラ）には白色
光に見える。Ａｒ−Ｋｒレーザを使用することで、光の
散乱時に大きさについての情報を得るこの手法の適用が
大幅に簡素化される。この手法は実際には、プラズマ・
ツール内の単色レーザ光の散乱について述べられるよう
に用いられるが、明確な出力色はカラー・ビデオ・カメ
ラで測定される。この情報は浮遊粒子の大きさの概算に
用いられ、プラズマ・プロセスにおける粒子の発生源を
突き止めるうえで、また、様々なプラズマ・プロセスで
粒子の成長またはエッチングの速度を評価するうえで有
益である。

【００２８】ビデオ・カメラにより得られるイメージに
は、ツール内部、電極上のウエハ及びレーザの迷光の反
射とツール内散乱によるグレアが含まれる。このような
イメージはしばしば浮遊粒子によって散乱した光に干渉
する。浮遊粒子はその性質上、ガス流、熱の影響、及び
プラズマ内の静電磁界のわずかな変動により、細かい円
を描いたり急な上下動をしたりとわずかに移動する。た
だし背景のイメージは静止しており、ビデオ画像から消
去することができる。これはハードウェアまたはソフト
ウェアによって可能である。

【００２９】背景イメージの消去を実施するハードウェ
ア構成を図７に示す。ビデオ・カメラ７１の出力は、Co
lorado Video Model 492等のビデオ・サブトラクタに送
られる。ビデオ画像の差分出力（すなわち粒子のあるリ
アル・タイム・イメージまたは粒子のないリアル・タイ
ム・イメージから粒子のない基準画像を差引いたもの）
はビデオ・モニタ７３に送られる。ビデオ・モニタ７３
は、プラズマに存在する粒子だけを示す。これには、背
景イメージやレーザのグレアによって妨げられずにプラ
ズマ中の粒子を即座に表示するというメリットがある。

【００３０】図７に示すシステムで背景を消去して粒子
を検出する方法は、図８に示すように、ビデオ・アナラ
イザ７４を使用して、プラズマ中の任意のポイントで散
乱光の強度を定量化することで、さらに高度化される。
ビデオ・アナライザとしてはColorado Video Model 321
が適している。通常はビデオ減法の後に用いられる十字
カーソルは光散乱領域にセットされ、アナライザが十字
カーソル位置のピクセル強度を読取る。これは校正の
後、散乱強度の定量値を与え、粒子密度の予測にも使用
できる。これと同じことは全ピクセルまたは選択された
数個のピクセルをコンピュータで分析することによって
も実施できる。この情報は次にプラズマ・プロセスを継
続するかどうかの判定や、ツールの洗浄が必要という信
号を出すのに用いることができる。たとえば各ピクセル
位置の強度の和をとり、このレベルが所定限度に達しな
ければツールの使用を続ける。限度を超える場合はツー
ルをラインから外して洗浄する等である。

【００３１】図７に示したシステムのもう１つの改良例
を図９に示す。ビデオ減法の後、イメージはリアル・タ
イムにデジタル化してコンピュータに格納することがで
きる。Colorado Video Model 270A 等のフレーム・グラ
バ７５が使用できる。フレーム・グラバ７５のデジタル
出力は、IBM PS/2パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）等
のコンピュータ７６に送られる。用途によっては大型コ
ンピュータも望ましい。デジタル出力はコンピュータの
ハードディスク等、適当な記憶媒体に格納され、汚染計
測値の記録となる。このような計測値は、信頼性分析、
プロセスの最適化、ツールの洗浄に備えるための予防保
守表の作成等に利用できる。

【００３２】極めて小さい粒子の光散乱信号はビデオ減
法の後であっても、ビジュアルに検出することは難し
い。この問題はツールが比較的、清潔に稼働している場
合や粒子がほとんど無い時には複雑になる。図９に示し
たシステムは検出効率を上げるため、図１０のように変
更され、Colorado Video Model 630等のビデオ検出器７
７が追加され、これがビデオ減法の後に用いられる。こ
の装置は所定基準レベルに対して全ピクセル位置の強度
を分析する。基準点より下のピクセル強度はゼロにセッ
トされ、基準点より上の強度は最大強度にされる。これ
により弱いイメージのコントラストが高まり、有意のビ
デオ減法が可能な時にのみ有用となる。このビデオ検出
器の出力は、上述のようにデジタル化して格納できる。

【００３３】さらに改良を加えれば、検出された粒子の
密度が所定しきい値を超える場合に、コンピュータ７６
によってアラーム７８が制御され、エンジニアに警報が
出されプラズマ・ツールが停止される。アラーム７８は
音声、画像、あるいは音声と画像の組合わせである。

【００３４】

【発明の効果】本発明の粒子検出器は、プラズマ処理機
器の粒子汚染をリアル・タイム、且つビジュアルに検出
し、超小型デバイス、磁気デバイス、及び光学デバイス
のプラズマ処理中に形成され浮遊する粒子の「その場」
検出に用いられ、ポータブルであって操作員の安全基準
をも満たし、プラズマ中に浮遊する大きさの異なる粒子
の相対密度を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って、ＴＶモニタ及びビデオ・テー
プ・レコーダと併用されるポータブルなプラズマ粒子検
出器アセンブリのブロック図である。

【図２】レーザ光スキャナ・アセンブリの詳細を示す斜
視図である。

【図３】スキャナ・アセンブリ、レーザ、及び結線系の
接続を示す斜視図である。

【図４】スポット／ライン式マルチ光ファイバ・ケーブ
ルを使用する図２に示したレーザ光走査アセンブリの第
２実施例である。

【図５】図４に示したスキャナ、レーザ、及び結線系の
接続を示す斜視図である。

【図６】ミー散乱と粒子サイズを示す図である。

【図７】必要な装置を示すブロック図である。

【図８】粒子の検出、背景消去、及び強度分析に必要な
装置を示すブロック図である。

【図９】粒子の検出、背景消去、強度分析、及びコンピ
ュータ記憶に必要な装置を示すブロック図である。

【図１０】粒子の検出、背景消去、強度分析、コンピュ
ータ記憶、及びコントラスト変換に必要な装置を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１０プラズマ・プロセス・ツール１１レーザ光スキャナ１４光ファイバ・ケーブル１７ビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ）２１ベース材２９シース３１光カプラ３４あり溝トラック３５振動モータ駆動器３７、３８インターロック材４５ "Ｔ"コネクタ４４機械式ポンプ４６圧力センサ４７インターロック制御部５０スポット／ライン式マルチ光ファイバ・ケーブル５１加工アルミニウム・ブロック５２アレイ５３カバー・アセンブリ５４ "Ｔ"カプラ７４ビデオ・アナライザ７５フレーム・グラバ７７ビデオ検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カート・リンゼイ・ハーラーアメリカ合衆国05446、バーモント州コルチェスター、キャニオン・エステート・ドライブ 14 (72)発明者エドワード・フランク・パターソンアメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホープウエル・ジャンクション、ビークマン・ロード 87 (72)発明者ゲリー・スチュワート・セルウィンアメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホープウエル・ジャンクション、パインブルック・ループ 14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を生成するレーザ手段と、検出されるべき粒子を含む領域を上記レーザ光で走査す
るスキャナ手段と、上記領域内の粒子によって散乱したレーザ光のビデオ信
号を生成するビデオ・カメラ手段と、上記ビデオ信号のイメージを処理し表示する手段と、を含む粒子検出器。
【請求項２】上記領域がプラズマ処理ツールの反応室で
あり、上記スキャナ手段が、光を通さないエンクロージャと、上記レーザ光を上記エンクロージャ内へ導入するカプラ
手段と、上記スキャナからのレーザ光を偏向させるように上記カ
プラ手段と整合した可動ミラー手段と、上記エンクロージャに具備され、上記プラズマ処理ツー
ルの窓に隣接して係合するように形成され、レーザ光が
伝播する窓と、を含む請求項１記載の粒子検出器。
【請求項３】レーザ光が上記プラズマ粒子検出器から漏
れるのを防ぐために、上記スキャナ手段と上記ビデオ・
カメラ手段が上記プラズマ処理ツールに接続され、上記
ツールが排気された時にのみ上記レーザ手段に電力を供
給するインターロック手段を含む請求項２記載の粒子検
出器。
【請求項４】上記領域がプラズマ処理ツールの反応室で
あり、一端を上記レーザ手段に隣接して緻密に束ね、も
う一端を各ファイバが線形に整列したアレイの形に広げ
たスポット／ライン式マルチ光ファイバ・ケーブルが上
記スキャナ手段に含まれ、上記線形に整列したファイバ
のアレイが、上記プラズマ処理ツールの窓に隣接し、走
査線に沿って光を分散させるように働く請求項１記載の
粒子検出器。
【請求項５】上記レーザ手段が、赤、緑、及び青の光の
波長を含むレーザ光スペクトルを生成し、上記処理手段
が、上記レーザ光スペクトルを分析して、プラズマ・プ
ロセス中に粒子サイズの変化を示す指標を与える請求項
１記載の粒子検出器。
【請求項６】上記処理手段が、上記ビデオ信号を受信するように接続されて、上記ビデ
オ信号から背景イメージを消去し、差分信号を生成する
ビデオ・サブトラクタ手段と、上記ビデオ・サブトラクタ手段に接続されて、上記差分
信号によって定義されるイメージを表示するビデオ・デ
ィスプレイ・モニタとを含む、請求項１記載の粒子検出器。