JPH08327528A

JPH08327528A - 塵埃測定装置、塵埃測定方法、および成膜方法

Info

Publication number: JPH08327528A
Application number: JP13155795A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Hasegawa; 正長谷川; Kenji Okamoto; 謙次岡元
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】基板の表面に付着した塵埃の数を測定する塵埃
測定装置において、測定すべき塵埃が基板上に付着する
状態を適正なものとし、かつ、即時（リアルタイム）測
定や継続測定を可能にする。【構成】表面に塵埃２を付着させる測定用の基板１が透
光性の材料からなり、塵埃２を測定する塵埃測定手段３
が、その基板の背面側（即ち、塵埃２を付着させる基板
の面と反対の面の側）に配設されることを特徴とする塵
埃測定装置、およびそれを用いた塵埃測定方法、成膜方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塵埃を測定する塵埃測
定装置、塵埃測定方法、および塵埃管理を伴う成膜方法
に係り、特に、クリーンルーム内の塵埃や、半導体装置
・表示装置等の電子部品を製造する製造装置内の塵埃を
対象とする塵埃測定装置、塵埃測定方法、および塵埃管
理を伴う成膜方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置・表示装置等の電子部品を製
造する場合、その製造歩留りを低下させる一つの原因と
して塵埃の問題がある。そこで、この塵埃の大きさや数
を測定する塵埃測定装置や塵埃測定方法が開発され広く
使用されている。

【０００３】これらの塵埃測定としては２種類があり、
一つはクリーンルーム等の室内の塵埃測定であり、他の
一つは製造装置内の塵埃測定である。まず、クリーンル
ーム等の空気中に浮遊する塵埃の大きさと数を測定する
塵埃測定装置について説明する。

【０００４】この場合は、測定対象空間の気体をポンプ
等で吸引し、レーザ光を用いて塵埃からの散乱光を検出
する方法が一般的に用いられている。この吸引式では、
気体中に比較的均一に分散している塵埃の数を測定する
ことができる。また、塵埃の粒径は、０．１μｍ程度の
微小なものまで検出することができるため、クリーンル
ーム内の塵埃測定等に広く使用されている。半導体やＬ
ＣＤの製造工程では、塵埃による不良が少なくないため
製造現場の雰囲気に含まれる塵埃を減らす努力が行わ
れ、このような吸引式パーティクルカウンタによる塵埃
管理が行われている。

【０００５】しかし、定常的に空気中に浮遊することな
く、突発的に基板に飛来する塵埃に対しては、従来の吸
引式パーティクルカウンタでは測定が困難である。ま
た、電子部品の製造歩留りの低下に直接影響を与えるよ
うな５μｍまたは１０μｍ以上の大粒径の塵埃は空気中
に均一に分散しにくいため吸引式での正確な測定は困難
である。

【０００６】そこで他の方法として、クリーンルーム内
に基板を放置し、基板に付着・堆積した異物数を塵埃測
定装置で測定する方法がとられている。この方法は、例
えば特開平１−１２２１３２号の公報に記載されている
ものであり、その塵埃測定装置の基本構成は、図６に示
すようになっている。

【０００７】図中の基板１００は、シリコンウェーハで
ある。この基板１００は、図６に示す塵埃測定装置の場
所とは別に、予め所望の測定場所に設置され、所定の測
定時間の間放置されて、その表面に測定すべき塵埃２０
０を付着させる。その後この基板１００は、表面に付着
した塵埃２００の数を測定するために、その測定場所か
ら塵埃測定装置の所まで運搬され、図６に示す所定の位
置にセットされる。この基板１００の表面に付着した塵
埃２００は、レーザ等の光源３１０と散乱光強度測定手
段３３０とにより、その大きさと数が測定される。

【０００８】具体的には、光源３１０から照射された照
射光３６０は、塵埃２００により散乱され、その散乱光
３７０の強度が散乱光強度測定手段３３０により測定さ
れる。この散乱光強度は、塵埃２００の大きさに対応す
るものである。そして、ＸＹステージ等の移動手段（図
示せず）により、照射光３６０の照射される測定箇所が
基板１００全体にわたって走査され、その結果、この基
板１００内の塵埃の大きさと数が測定できる。

【０００９】上記の内容は、クリーンルーム等の室内の
塵埃に対する塵埃測定の従来技術であるが、次に、電子
部品の製造装置内の塵埃測定についても、従来は上記図
６に示した方法が適用されている。

【００１０】具体的には、上記の特開平１−１２２１３
２号の公報に記載されているように、まず基板１００
（シリコンウェーハ）を、製造装置内にセットして測定
対象とする所望の工程を通過させる。または、基板１０
０（シリコンウェーハ）を製造装置内の所望の位置に所
定の時間放置して測定すべき塵埃を付着させる。このよ
うにして、測定すべき塵埃が付着した基板１００（シリ
コンウェーハ）を、製造装置から取出し、図６に示す塵
埃測定装置の所まで運搬し所定の位置にセットする。こ
のようにしてセットした後の塵埃測定の方法は、前記し
たものと同様である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示した
従来の塵埃測定には、次のような問題がある。（１）基板１００の表面への塵埃の付着が適正なものと
ならないため、塵埃測定が不正確なものとなる。これ
は、以下に述べるように、塵埃測定装置自身の構成また
は基板１００のハンドリングに起因するものである。

【００１２】(A) まず、図６に示した装置構成のまま
で、測定用の基板１００も含めて、クリーンルーム等の
室内の測定場所に設置した場合、光源３１０および散乱
光強度測定手段３３０等の光学系が、基板１００の上に
あるため塵埃の飛来する経路や気流を妨げている。従っ
て、本来測定すべき状態とは異なった状態で塵埃が基板
１００に付着することになる。

【００１３】(B) 一方、まず基板１００のみをクリーン
ルーム等の室内の測定場所に所定時間放置し、または、
製造装置内の測定場所にセットして所望の工程を実施
し、測定用の基板１００を準備する。そして、その基板
を取出して図６に示す塵埃測定装置の所まで運搬し、そ
の装置内にセットして塵埃測定を行う方法がある。この
場合、当初基板１００に付着する塵埃は本来測定すべき
状態のものとなっているが、その基板をその測定場所か
ら取出して、塵埃測定装置まで運搬してセットするとい
うハンドリングのプロセスで余分な塵埃の付着がありう
る。

【００１４】従って、上記(A),(B) いずれの場合も塵埃
測定が不正確なものとなるという問題がある。（２）即時測定（リアルタイム測定）ができない。

【００１５】上記(B) は測定用の基板１００を、測定場
所から塵埃測定装置の所まで運搬する必要があるため即
時測定ができない。また、上記(A) は即時測定そのもの
は可能であるが、上述したように不正確な測定になるた
め論外である。

【００１６】（３）継続測定ができない。測定用の基板１００を所望の測定場所にセットしたまま
の状態で、即時測定を行うと共に、継続測定をも実施し
たい場合がある。しかし、上記の(B) の従来例において
は、測定のたび毎に測定用の基板１００を塵埃測定装置
の所まで運搬する必要があるため、これは不可能であ
る。

【００１７】これら（１）〜（３）の問題は、基板１０
０として不透明なシリコンウェーハを用いていること、
従って塵埃測定を行う手段（光学系）をその基板１００
の上側に配設していることに起因している。

【００１８】本発明は、上記の問題に鑑み、測定すべき
塵埃が基板上に付着する状態を適正なものとし、かつ、
即時測定や継続測定を可能とする塵埃測定装置および塵
埃測定方法の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、図１の原理構成図に示す塵埃測定装置
を提供する。

【００２０】図中、記号１は透光性の基板であり、記号
２はその基板表面に付着した塵埃である。この塵埃２を
測定する塵埃測定手段３が、透光性の基板１の背面側に
配設されている。

【００２１】図１においては、基板１が水平に設置され
ているが、この基板１は垂直方向や斜め方向に設置され
る場合もあり、その場合の塵埃測定手段３は、測定すべ
き塵埃が飛来して付着する基板面とは反対の面の側（即
ち、背面側）に配設されるものである。

【００２２】要するに、本発明の塵埃測定装置は、測定
用の基板１として透光性の基板を用い、その基板１の背
面側（即ち、塵埃を付着させる面とは反対の面の側）に
塵埃測定手段３を配設するように構成されるものであ
る。

【００２３】

【作用】図１に示すように、透光性の基板１が水平に設
置され、その表面に飛来して付着する塵埃２を測定する
塵埃測定手段３は、その背面側（塵埃が飛来して付着す
る面とは反対の面の側）にのみ配設されている。

【００２４】従って、基板１の表面側（塵埃が飛来して
付着する面の側）には塵埃の飛来を妨げる物は一切存在
しないため付着する塵埃の量が適正なものとなり、正確
な塵埃測定をすることができる。しかも、基板１をその
測定位置（設置場所）に設置したままで測定できるた
め、即時測定（リアルタイム測定）を行うことができ、
しかも継続測定も可能となる。

【００２５】これは、基板１として透光性のものを使用
しているため、塵埃測定手段３をその背面側（塵埃が飛
来して付着する面とは反対の面の側）にのみ配設できる
ことによるものである。

【００２６】

【実施例】図１を参照して、塵埃測定装置の実施例を説
明する。基板１および塵埃測定手段３については既に説
明をしてあるため、ここでは、移動手段４、および塵埃
測定手段３内の検出手段３ａ、計数手段３ｂ等について
説明する。

【００２７】移動手段４は、例えばＸＹスデージであ
り、基板１と塵埃測定手段３の少なくとも一方を移動さ
せるように構成される。この移動手段４の動作により、
塵埃測定手段３は基板１内の測定領域内を順次くまなく
走査する。（ここでいう「走査」とは、塵埃測定手段３
の測定対象となる単位領域が、基板１の測定領域より小
さい場合、その単位領域を順次移動させて、全ての測定
領域をカバーするための動作をさすものである。）この
走査に伴って、付着した塵埃の有無が検出手段３ａによ
り検出され、塵埃の数が計数手段３ｂにより計数され
る。これは、請求項２の発明に対応する実施例である。

【００２８】なお、塵埃測定手段３の測定する単位領域
が基板１の測定領域より広い場合は、このような走査が
不要であり、また、その単位領域が通常の測定領域より
も十分に広い場合は、移動手段４が不要であることを付
言する。

【００２９】また、図１に示した計数手段３ｂは、塵埃
測定手段３の内部に図示されているが、塵埃測定装置全
体の電気的な制御装置等を纏めて、塵埃測定手段３とは
別の場所に設置されることもある。

【００３０】図１においては、基板１を支持部５の上に
乗せる方法で設置しているため、随時、測定用の基板１
を交換することができるという長所がある。図２を参照
して、塵埃測定手段３内の検出手段３ａの基本構成を説
明する。これは、請求項３の発明に対応する実施例であ
る。

【００３１】図中の記号３１は光源であり、半導体レー
ザやハロゲンランプ等が用いられる。この光源３１から
出射された光は、レンズ系等の照射光形成手段３２によ
り集光・整形され、照射光３６として塵埃２に照射され
る。

【００３２】そして、この照射光３６は塵埃２に散乱さ
れて散乱光３７となり、基板１の下側に散乱された散乱
光３７が散乱光集光手段３８により集光される。この散
乱光集光手段３８は、例えば、外囲器３０の内面に金属
膜等を付着させた凹状の鏡面で構成されている。

【００３３】このようにして集光された散乱光３７は、
散乱光強度測定手段３３に入射する。この散乱光強度測
定手段３３は、例えば、フォトダイオードやフォトマル
チプライヤで構成されている。

【００３４】この塵埃測定手段３が、図１に示すよう
に、ＸＹステージ等の移動手段４により基板１の測定領
域内を走査する。その結果、塵埃測定手段３からの照射
光（図３のＢ１）が、塵埃の付着した基板１の付着面
（図３の１ａ）上を走査することになる。

【００３５】この照射光Ｂ１の走査の実施例を図３に示
す。照射光Ｂ１は、図２の照射光形成手段３２により集
光・整形されて、１０ｍｍ×４０μｍの細長い形状をし
ている。この照射光Ｂ１が、記号Ｐ１の位置から、Ｐ
２，Ｐ３，・・・Ｐ８，の順で走査され、この走査によ
り照射光Ｂ１が当たった領域１ｂが測定領域となる。こ
の測定領域１ｂは、通常は塵埃付着面１ａのほぼ全域に
対応するものであるが、その一部であってもよい。ま
た、記号Ｐ１，Ｐ２の線上を走査する照射光Ｂ１と、記
号Ｐ３，Ｐ４の線上を走査する照射光Ｂ２との位置関係
は、前者の右端と後者の左端とが互いにほぼ接するよう
な位置関係になるように走査される。

【００３６】本実施例においては、１０ｍｍ×４０μｍ
の細長い形状に整形された照射光Ｂ１の中に含まれる塵
埃の数は、１個以下であることを前提条件としている。
この場合、図２の散乱光強度測定手段３３に入射する塵
埃２からの散乱光３７の強度が塵埃２の大きさに対応
し、その散乱光３７の有無が塵埃２の有無に対応するた
め、この照射光Ｂ１の走査に対応して塵埃２の大きさと
数を測定することができる。ここで、基板１の表面に付
着する塵埃の数が極めて多い場合、即ち汚れの激しい場
所で測定する場合はこの前提条件が不適切なものとなる
が、通常はこの前提条件が満足されているため問題にな
ることはほとんど無い。もし問題となる場合には、照射
光Ｂ１の大きさを１０ｍｍ×４０μｍよりもさらに小さ
なものとすればよい。

【００３７】図３に示した照射光Ｂ１の走査に対応し
て、図２の散乱光強度測定手段３３から出力される出力
波形について、図４を参照して説明する。図中の横軸は
照射光Ｂ１の走査距離であり、これは基板内の位置に対
応している。縦軸は散乱光３７の強度を示す出力であ
る。図４により、この測定領域内には３個の塵埃があ
り、それらの大きさは、例えば、記号Ｄ１が２６μｍ、
記号Ｄ２が２μｍ、記号Ｄ３が８μｍのものであること
が判定できる。このように、塵埃の大きさは検出手段
（図１の３ａ）内の散乱光強度測定手段（図２の３３）
により判定され、塵埃の数は計数手段（図１の３ｂ）に
より大きさ別に計数される。これは、請求項４の実施例
に対応するものである。

【００３８】次に、塵埃測定データの例を図５を参照し
て説明する。予め測定用の透光性基板１をセットした図
１の塵埃測定装置を、クリーンルーム内作業エリアの測
定場所に設置した。この状態で放置し、基板１の上に飛
来して継続的に付着する塵埃に対して、１日に４回（６
時間毎に）その大きさと数を測定した。基板１の塵埃付
着面の大きさは約２０ｃｍ×３０ｃｍである。図５の横
軸には測定日を示し、１日に４回の測定点を示してい
る。そして、縦軸には塵埃の数を示し、データとしては
塵埃の大きさをパラメータにして３種類（粒径５μｍ以
上、同１０μｍ以上、同２０μｍ以上）のデータをプロ
ットしてある。

【００３９】測定用の基板は、測定場所に設置されたま
まになっているため、塵埃の数は測定するたびに徐々に
増加している。そして所々に急激に変化している部分が
あり、この部分で塵埃の数に大きな変化があったことを
示している。例えば、３日目の記号Ｓ１の時点において
は、複数の作業者が装置の調整のためにその測定場所の
近くに来てしばらくの間作業をしたために塵埃が増加し
たことを示している。次に、８日目の記号Ｓ２の時点に
おいては、測定用の基板表面の状態をリセットする目的
でエアブローをしたために、塵埃の数が急減している。
一方、このような急激な変化ではないが、例えば１日目
の第３回目の測定の時（５μｍ以上）や、１０日目の第
４回目の測定の時（３種類共）に通常より多くの塵埃が
付着したことが分かる。なお、このデータでは毎日決め
られた測定時間に定期的にデータを測定しているが、そ
れとは別に任意の時間に、例えばある特定の工程を開始
する直前やその工程の最中や終了直後等に、任意のタイ
ミングで塵埃測定をすることも可能である。

【００４０】このように、所望の測定場所において、所
望の測定時間に即時的に（リアルタイムに）しかも継続
的に、測定を行うことができる。さらに、測定用の基板
は、図１に示されるようにセットされ、その基板の上方
には塵埃の飛来を妨げるものが無い構成になっているた
め、塵埃の飛来環境が乱されることなく正確な測定を行
うことができる。この測定結果を監視することにより、
随時必要に応じて塵埃管理を行うことが可能である。

【００４１】図１の構成を有する塵埃測定装置は、少な
くとも測定用の基板を、半導体装置や表示装置等の電子
部品を製造する部品製造装置の内部にセットするよう
に、部品製造装置を構成することが可能である。この部
品製造装置としては、例えば、蒸着装置、スパッタ装
置、ＣＶＤ装置等の成膜装置がある。このように構成す
ることにより、装置が稼働している状態であっても、成
膜装置内部の塵埃の状態を上記の例と同様にして測定す
ることができる。そして、この測定結果に基づいて、例
えば、ある時点で成膜を中断して装置内部をクリーニン
グした後成膜を再開したり、成膜速度を調整したりとい
うように、成膜プロセスを制御することができる。この
実施例は、請求項７の発明に対応するものである。

【００４２】なお、この部品製造装置は、電子部品以外
に、精密な機械部品等を製造する装置であってもよい。
このようにして、部品製造装置内部の塵埃の状態を常時
監視し、必要に応じて塵埃の状態を制御するというよう
な塵埃管理を的確に行うことができる。

【００４３】蒸着機等の真空装置においては、通常、基
板がほぼ水平にセットされる。このような部品製造装置
内の塵埃測定や、クリーンルーム等の室内の塵埃測定を
行う場合には、図１に示すように測定用の基板１を水平
にセットし、塵埃測定手段３を基板の裏側にセットする
ことにより、正確に、即時的に、かつ簡便に、塵埃測定
を行うことができる。

【００４４】他方、ＩＴＯ（透明電極用の透明導電膜）
や、ＬＣＤカラーフィルタ用のＣｒ金属膜を成膜するス
パッタ装置等においては、通常、基板を垂直にセットし
ている。また、アモルファスＳｉ膜等を形成するプラズ
マＣＶＤ装置においても、通常、基板を垂直にセットし
ている。このような部品製造装置内の塵埃測定において
は、測定用の基板は装置内に垂直にセットし、塵埃測定
手段は、測定すべき塵埃が飛来する基板面とは反対の面
の側にセットするように構成する。これにより、正確
に、かつ即時的に塵埃測定を行うことができる。

【００４５】一方、クリーンルーム内に、複数の基板を
基板カセット内に垂直に収納して置く場合もあり、この
場合に対する塵埃測定に関しても、上記と同様に測定用
の基板を垂直にセットする方法を用いることにより、適
正な条件で、正確に、かつ即時的に測定を行うことがで
きる。

【００４６】また、測定用の基板の設置角度に関して
は、以上のように水平、垂直以外に、斜めに置くことが
必要になる場合もあり得るが、この場合にも本発明を同
様に適用できる。

【００４７】以上に述べた塵埃測定装置や塵埃測定方法
を用いることにより、半導体装置・ＬＣＤ等の電子部品
の製造歩留りを左右する塵埃の管理を的確に行うことが
できる。さらに、電子部品の他に、精密機器や精密部品
に関しても同様である。

【００４８】なお、以上の実施例においては、測定すべ
き対象物は塵埃であるとして説明しているが、塵埃以外
の粒子でも、その大きさが塵埃に類する物であれば同様
にして本発明を適用できることは勿論である。例えば、
サンドブラスト工程におけるブラスト粒子の大きさや数
を測定することにも適用できる。このサンドブラスト工
程における粒子測定の場合には、飛来する粒子の量が極
めて多いため測定用の基板面の上にシャッタを設け、所
定の測定時間のみそのシャッタを開いて粒子を付着さ
せ、その後粒子測定を行うというような方法が用いられ
る。

【００４９】

【発明の効果】請求項１ないし請求項４の発明によれ
ば、所望の測定場所に設置された基板に付着する塵埃の
大きさと数を、正確に測定することができ、かつ即時測
定（リアルタイム測定）および継続測定が可能となる塵
埃測定装置を構成することができる。

【００５０】請求項５ないし請求項７の発明によれば、
クリーンルーム等の室内、電子部品等の部品製造装置内
の所望の測定場所の塵埃の大きさと数を、正確に、即時
的（リアルタイム）に、継続的に、測定することが可能
となる。さらに、成膜装置内の塵埃管理を行い、その成
膜装置のプロセスを制御することができる。

【００５１】従って、このようにして電子部品等の各種
精密部品の製造工程に影響を与える種々の塵埃の状態を
常時監視し、必要に応じて塵埃の状態を制御するという
ような塵埃管理を的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成図

【図２】塵埃測定手段内の検出手段の基本構成図

【図３】照射光の走査を説明する図

【図４】散乱光の強度と走査距離の関係を示す図

【図５】塵埃測定データの例を示す図

【図６】従来の塵埃測定装置を示す図

【符号の説明】

１，１００基板１ａ塵埃の付着面１ｂ測定領域２，２００塵埃３塵埃測定手段３ａ検出手段３ｂ計数手段４移動手段５支持部３０外囲器３１，３１０光源３２照射光形成手段３３，３３０散乱光強度測定手段３６，３６０照射光３７，３７０散乱光３８散乱光集光手段Ｂ１，Ｂ２照射光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の表面に付着させた塵埃を測定する
塵埃測定手段を備えた塵埃測定装置において、該基板は透光性の材料からなり、該塵埃測定手段は、該基板の背面側に配設されているこ
とを特徴とする塵埃測定装置。
【請求項２】前記基板または前記塵埃測定手段の少な
くとも一方を移動させる移動手段を備えた塵埃測定装置
であって、前記塵埃測定手段は、前記塵埃の検出手段と計数手段と
を備え、かつ、該移動手段により該基板内の塵埃測定領
域を走査し、該走査に対応して、該検出手段が塵埃の存在を検出し、
該計数手段が塵埃の数を計数する請求項１記載の塵埃測
定装置。
【請求項３】前記検出手段は、光源と、該光源から出射された光を集光して、前記基板への照射
光を形成する照射光形成手段と、該照射光の照射を受けた塵埃から散乱される散乱光を集
光する散乱光集光手段と、集光された該散乱光を受光してその強度を測定する散乱
光強度測定手段とを備えている請求項２記載の塵埃測定
装置。
【請求項４】前記検出手段は、塵埃の大きさを検出
し、前記計数手段は、塵埃の大きさに対応して塵埃の数を計
数する請求項２記載の塵埃測定装置。
【請求項５】塵埃測定を行う測定位置に透光性の基板
を設置して、該基板の表面に塵埃を付着させ、該基板の背面側に塵埃測定手段を設置して該塵埃を測定
することを特徴とする塵埃測定方法。
【請求項６】前記基板または前記塵埃測定手段の少な
くとも一方を移動させることにより、該塵埃測定手段が
該基板内の塵埃測定領域を走査して、前記塵埃の数を測
定する請求項５記載の塵埃測定方法。
【請求項７】成膜すべき基板を設置して所定の成膜プ
ロセスを行う密閉された成膜装置の内部に、透光性の測
定基板を設置して該測定基板の表面に塵埃を付着させ、該測定基板の背面側に塵埃測定手段を設置して該塵埃を
測定し、該測定の結果に基づいて該成膜プロセスを制御すること
を特徴とする成膜方法。