JPH11142318A - Particle monitoring sensor head - Google Patents

Particle monitoring sensor head

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JPH11142318A
JPH11142318A JP9310426A JP31042697A JPH11142318A JP H11142318 A JPH11142318 A JP H11142318A JP 9310426 A JP9310426 A JP 9310426A JP 31042697 A JP31042697 A JP 31042697A JP H11142318 A JPH11142318 A JP H11142318A
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JP
Japan
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laser
light
laser beam
sensor head
wavelength
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Application number
JP9310426A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeisa Ogura
毅勇 小倉
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Publication of JPH11142318A publication Critical patent/JPH11142318A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a particle monitoring sensor head capable of being used in all of vacuum apparatuses. SOLUTION: A laser diode 1 and a microlens 2 are provided as a laser beam emitting part, and an optical filter 4 and a detector 3 are provided as a light receiving part. A measuring container 10A is coupled with the internal space of a vacuum apparatus to irradiate particles in the vacuum apparatus with laser beam. Lights scattered by respective particles pass through the optical filter 4 to be incident on the detector 3. At this time, a shield plate 5 or a honeycomb structure is arranged so as to prevent that plasma beam is directly incident on the measuring container 10A. By this constitution, the arrival of unnecessary direct beam can be prevented and the measuring accuracy of particles is enhanced even under a plasma condition having a spectrum near to the wavelength of the laser diode 1.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は真空装置内で浮遊す
るサブミクロンオーダのパーティクルを、リアルタイム
でかつ直接に測定することができるパーティクルモニタ
用センサヘッドに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a particle monitor sensor head capable of directly and in real time measuring submicron-order particles floating in a vacuum apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、スパッタ、プラズマCVD、減圧
CVD、ドライエッチャー、レジストアッシャーのよう
な真空装置内で浮遊するサブミクロンオーダのパーティ
クルの影響に注意が払われている。このパーティクルは
半導体製造において歩留まりを左右するものであり、パ
ーティクルの測定技術は半導体製造技術の重要な要素で
ある。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to the influence of submicron-order particles floating in a vacuum apparatus such as sputtering, plasma CVD, low pressure CVD, dry etcher, and resist asher. These particles affect the yield in semiconductor manufacturing, and the particle measurement technology is an important element of the semiconductor manufacturing technology.

【0003】従来のパーティクル測定方法について以下
に説明する。第1の測定方法として次の手順を採るもの
がある。即ち、パーティクル測定専用のウエハを用い、
予め表面に付着したパーティクルをレーザ光などを用い
た表面検査装置で測定する。一方パーティクル測定専用
の条件で真空装置内で前記ウエハを処理し、そのウエハ
を同じ検査装置で測定する。次いでこれらのパーティク
ルの差からパーティクルの密度を判断する。この方法で
は、パーティクルの測定周期は製品となるウエハ(製品
ウエハ)の累積枚数が所定値に到達した後、又は半導体
製造装置のメンテナンス毎に行われる。
[0003] A conventional particle measuring method will be described below. As a first measurement method, there is one that adopts the following procedure. That is, using a wafer dedicated to particle measurement,
Particles attached to the surface in advance are measured by a surface inspection device using a laser beam or the like. On the other hand, the wafer is processed in a vacuum apparatus under conditions dedicated to particle measurement, and the wafer is measured by the same inspection apparatus. Next, the particle density is determined from the difference between these particles. In this method, the particle measurement cycle is performed after the cumulative number of wafers (product wafers) serving as products reaches a predetermined value or every time the semiconductor manufacturing apparatus is maintained.

【0004】第2の測定方法として、製品ウエハを処理
し、その中から数枚のウエハを抜き取り、表面の異物を
専用検査装置で測定することによってパーティクルを測
定する方法もあった。
[0004] As a second measuring method, there has been a method in which a product wafer is processed, a few wafers are extracted from the processed wafer, and particles on the surface are measured by a dedicated inspection device to measure particles.

【0005】第1の測定方法の場合、測定に用いる専用
ウエハは製品ウエハと表面の構造と状態が異なってお
り、また処理する条件も実際に製品ウエハで使用する条
件と異なることが多い。そのため、測定時の装置内の状
態はある程度把握できるが、製品ウエハを処理している
ときの状態は明確にならない。
In the case of the first measurement method, the dedicated wafer used for the measurement has a surface structure and state different from those of the product wafer, and the processing conditions are often different from those actually used for the product wafer. For this reason, the state in the apparatus at the time of measurement can be grasped to some extent, but the state when processing a product wafer is not clear.

【0006】第2の測定方法の場合、実際の製品ウエハ
の状態を知ることができるが、全ての製品ウエハの情報
を把握することは困難である。また、ウエハの処理後に
確認するため、測定結果が出たときには数ロットの製品
ウエハが処理されてしまっていることが多い。そのた
め、この方法では結果に対するフィードバックが遅れる
という欠点があった。
In the case of the second measuring method, although the actual state of the product wafer can be known, it is difficult to grasp the information of all the product wafers. In addition, in order to confirm after processing a wafer, when a measurement result is obtained, several lots of product wafers are often processed. Therefore, this method has a disadvantage that the feedback to the result is delayed.

【0007】そこで近年は、真空装置内のパーティクル
をレーザ光を用い、直接測定できる装置が用いられるよ
うになった。このような従来のパーティクルモニタ用セ
ンサヘッドの概略図を図8に示す。本図において、パー
ティクルモニタ用センサヘッドには測定容器10を挟ん
でレーザ発光部11と受光部12とが設けられている。
レーザ発光部11は測定空間を有する測定容器10に向
けてレーザビームを放射する光源である。受光部12
は、レーザビームの光軸からずれた位置に設置され、測
定容器10に存在するパーティクルよって散乱された散
乱光を受光する部分である。
Therefore, in recent years, an apparatus capable of directly measuring particles in a vacuum apparatus by using a laser beam has been used. FIG. 8 shows a schematic diagram of such a conventional sensor head for particle monitoring. In the figure, a laser emitting unit 11 and a light receiving unit 12 are provided on a sensor head for particle monitoring with a measuring container 10 interposed therebetween.
The laser emission unit 11 is a light source that emits a laser beam toward the measurement container 10 having a measurement space. Light receiving section 12
Is a portion which is installed at a position shifted from the optical axis of the laser beam and receives scattered light scattered by particles existing in the measurement container 10.

【0008】このセンサヘッドを真空装置に直接取り付
け、センサヘッドの測定容器10に飛び込んでくるパー
ティクルにレーザ発光部11から発振されたレーザビー
ムを照射する。そしてパーティクルに当たったときに発
生する散乱光を受光部12で受光し、その散乱光の強度
より、パーティクルのサイズや個数を分析している。
[0008] The sensor head is directly mounted on a vacuum device, and the laser beam oscillated from the laser light emitting unit 11 is irradiated to particles jumping into the measurement container 10 of the sensor head. Then, the scattered light generated upon hitting the particles is received by the light receiving unit 12, and the size and the number of the particles are analyzed based on the intensity of the scattered light.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のパ
ーティクルモニタ用センサヘッドでは、ドライエッチャ
ーやプラズマCVDのようなプラズマを利用する装置の
場合、測定容器10の測定空間にプラズマの光(プラズ
マ光)が飛び込み、受光部12のディテクタに入射して
しまう。このため本来のパーティクルによる散乱光と直
接の入力光との区別できず、正確なパーティクル数をカ
ウントできないという欠点があった。
However, in the conventional sensor head for particle monitoring, in the case of an apparatus using plasma such as dry etcher or plasma CVD, plasma light (plasma light) is generated in the measurement space of the measurement container 10. It jumps in and enters the detector of the light receiving unit 12. For this reason, there is a disadvantage that the scattered light due to the original particles cannot be distinguished from the direct input light, and the number of particles cannot be accurately counted.

【0010】また従来では、レーザ発光部11のレーザ
ダイオードとして、1波長帯のものを1組使用してい
る。一方、装置内のプラズマ光が、レーザビームの波長
帯近傍に強い発光スペクトルを有することがある。この
場合、パーティクルのカウント数が実際の数よりも多く
なったり、あるいは消えてしまって0個になったりする
という問題点を有していた。
Conventionally, one set of laser diodes of one wavelength band is used as the laser diode of the laser emitting section 11. On the other hand, the plasma light in the apparatus may have a strong emission spectrum near the wavelength band of the laser beam. In this case, there has been a problem that the counted number of particles becomes larger than the actual number or disappears and becomes zero.

【0011】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、殆ど全ての真空装置の反応室
や処理室で使用でき、パーティクルの状態をリアルタイ
ムで計測できるパーティクルモニタ用センサヘッドを提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such conventional problems, and can be used in almost all of the reaction chambers and processing chambers of a vacuum apparatus, and is capable of measuring the state of particles in real time. It is an object to provide a sensor head.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本願の請求項1記載の発明は、パーティクルの測定
空間を有する測定容器と、前記測定容器に取り付けら
れ、前記測定空間に対してレーザビームを放射するレー
ザ発光部と、前記測定容器に取り付けられ、前記測定空
間においてパーティクルがレーザビームを横切るとき発
生する散乱光を検出する受光部と、を具備するパーティ
クルモニタ用センサにおいて、前記測定空間に入射する
光が前記受光部に入射するのを防止する遮蔽手段を設け
たことを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present application provides a measurement container having a particle measurement space, a measurement container attached to the measurement container, A particle monitoring sensor, comprising: a laser emitting unit that emits a laser beam; and a light receiving unit that is attached to the measurement container and detects scattered light generated when particles cross the laser beam in the measurement space. It is characterized in that a shielding means for preventing light incident on the space from being incident on the light receiving section is provided.

【0013】本願の請求項2記載の発明は、請求項1の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記遮蔽
手段は、前記レーザ発光部のレーザビームの光軸と垂直
な平面を有する薄板状の部材であることを特徴とするも
のである。
According to a second aspect of the present invention, in the particle monitor sensor head according to the first aspect, the shielding means is a thin plate-shaped member having a plane perpendicular to an optical axis of a laser beam of the laser emitting section. It is characterized by having.

【0014】本願の請求項3記載の発明は、請求項1の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記遮蔽
手段は、前記レーザ発光部のレーザビームの光軸と垂直
な管が複数個形成された分割管状体であることを特徴と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, in the particle monitor sensor head according to the first aspect, the shielding means includes a divided portion formed with a plurality of tubes perpendicular to an optical axis of a laser beam of the laser emitting section. It is characterized by being a tubular body.

【0015】本願の請求項4記載の発明は、請求項1の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記レー
ザ発光部は、レーザ光を出力するレーザダイオードと、
前記レーザ光を集束するレンズと、を有することを特徴
とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the particle monitor sensor head according to the first aspect, the laser emitting section includes a laser diode for outputting a laser beam;
And a lens that focuses the laser light.

【0016】本願の請求項5記載の発明は、請求項1の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記受光
部は、前記レーザビームの中心軸外に設けられ、前記レ
ーザビームの波長と同一波長の光を通過させる光学フィ
ルタと、前記光学フィルタを通過した光量を検出するデ
ィテクタと、を有することを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the particle monitor sensor head according to the first aspect, the light receiving portion is provided outside a central axis of the laser beam, and has a same wavelength as a wavelength of the laser beam. And a detector for detecting the amount of light passing through the optical filter.

【0017】本願の請求項6記載の発明は、パーティク
ルの測定空間を有する測定容器と、前記測定容器に取り
付けられ、前記測定空間に対して中心波長λ1の第1の
レーザビームを第1の方向に放射する第1のレーザ発光
部と、前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間にお
いてパーティクルが前記第1のレーザビームを横切ると
き発生する散乱光を検出する第1の受光部と、前記測定
容器に取り付けられ、前記測定空間に対して中心波長が
前記波長λ1と異なるλ2の第2のレーザビームを、前
記第1の方向と異なる第2の方向に放射する第2のレー
ザ発光部と、前記測定容器に取り付けられ、前記測定空
間においてパーティクルが前記第2のレーザビームを横
切るとき発生する散乱光を検出する第2の受光部と、を
具備することを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a measurement container having a particle measurement space, and a first laser beam having a center wavelength λ1 attached to the measurement container and having a center wavelength λ1 in a first direction. A first laser light-emitting unit for emitting light to the measurement container, a first light-receiving unit attached to the measurement container, for detecting scattered light generated when particles cross the first laser beam in the measurement space, and the measurement container A second laser light-emitting unit that is attached to the measurement space and emits a second laser beam having a center wavelength λ2 different from the wavelength λ1 to the measurement space in a second direction different from the first direction; A second light receiving unit attached to the measurement container and detecting scattered light generated when particles traverse the second laser beam in the measurement space. It is intended to.

【0018】本願の請求項7記載の発明は、請求項6の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記第1
のレーザ発光部は、波長λ1のレーザ光を出力する第1
のレーザダイオードと、前記第1のレーザダイオードの
レーザ光を集束する第1のレンズと、を有し、 前記第
2のレーザ発光部は、波長λ2のレーザ光を出力する第
2のレーザダイオードと、前記第2のレーザダイオード
のレーザ光を集束する第2のレンズと、を有することを
特徴とするものである。
The invention according to claim 7 of the present application is the particle monitor sensor head according to claim 6, wherein the first
The first laser emitting section outputs the laser light of the wavelength λ1.
And a first lens that focuses the laser light of the first laser diode. The second laser emitting unit outputs a laser light having a wavelength of λ2. And a second lens for focusing the laser light of the second laser diode.

【0019】本願の請求項8記載の発明は、請求項6の
パーティクルモニタ用センサヘッドにおいて、前記第1
の受光部は、波長λ1のレーザビームの中心軸外に設け
られ、波長λ1の光を通過させる第1の光学フィルタ
と、前記第1の光学フィルタを通過した光量を検出する
第1のディテクタと、を有し、前記第2の受光部は、波
長λ2のレーザビームの中心軸外に設けられ、波長λ2
の光を通過させる第2の光学フィルタと、前記第2の光
学フィルタを通過した光量を検出する第2のディテクタ
と、を有することを特徴とするものである。
The invention according to claim 8 of the present application is the particle monitor sensor head according to claim 6, wherein
A first optical filter that is provided outside the central axis of the laser beam of wavelength λ1 and transmits light of wavelength λ1, and a first detector that detects the amount of light that has passed through the first optical filter. The second light receiving unit is provided outside the center axis of the laser beam having the wavelength λ2,
And a second detector that detects the amount of light that has passed through the second optical filter.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)本発明の実施の
形態1におけるパーティクルモニタ用センサヘッドにつ
いて、図面を参照しながら説明する。図1は本実施の形
態におけるパーティクルモニタ用センサヘッドの構造を
示す断面図であり、図2はこのパーティクルモニタ用セ
ンサヘッドを真空装置に取り付けたときの概略断面図で
ある。図1においてパーティクルモニタ用センサヘッド
は、測定すべきパーティクルを受け入れる測定容器10
A、測定容器10Aの測定空間に向けてレーザビームを
放射するレーザ発光部11A、測定容器10Aのパーテ
ィクルによって散乱された散乱光を検出する受光部12
Aを含んで構成される。
(Embodiment 1) A particle monitor sensor head according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a particle monitor sensor head according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view when the particle monitor sensor head is attached to a vacuum device. In FIG. 1, a sensor head for particle monitoring includes a measuring container 10 for receiving particles to be measured.
A, a laser emitting unit 11A that emits a laser beam toward a measurement space of the measurement container 10A, and a light receiving unit 12 that detects scattered light scattered by particles of the measurement container 10A.
A is included.

【0021】レーザ発光部11Aは、レーザダイオード
1と、このダイオードからのレーザ光を集束するマイク
ロレンズ2を有している。受光部12Aは特定波長の散
乱光のみを通過させる光学フィルタ4と、光学フィルタ
4を通過した散乱光の光量を検出するディテクタ3を有
している。また測定容器10Aに本実施の形態の特徴で
ある遮蔽板5が遮蔽手段として設けられている。図3は
パーティクルモニタ用センサヘッドの構造を示す斜視図
であり、図中の黒丸はパーティクルを示す。
The laser emitting section 11A has a laser diode 1 and a microlens 2 for focusing laser light from the diode. The light receiving unit 12A has an optical filter 4 that allows only scattered light of a specific wavelength to pass, and a detector 3 that detects the amount of scattered light that has passed through the optical filter 4. Further, the shielding plate 5 which is a feature of the present embodiment is provided in the measuring container 10A as shielding means. FIG. 3 is a perspective view showing a structure of the sensor head for particle monitoring, and black circles in the figure show particles.

【0022】このような構造のパーティクルモニタ用セ
ンサヘッドの測定原理を説明する。先ず、真空装置の一
部に測定容器10Aを取り付け、図2に示すように測定
容器10Aの測定空間と真空装置のチャンバ内とを跨ぐ
位置であって、真空装置の側面と直角になるよう遮蔽板
5を取り付ける。このとき遮蔽板5がレーザビームを遮
らないように位置決めする。レーザダイオード1から発
振されたレーザ光は、その延長上にあるマイクロレンズ
2によりビーム状に集光される。
The measurement principle of the particle monitor sensor head having such a structure will be described. First, the measurement container 10A is attached to a part of the vacuum device, and is shielded so as to be at a position that straddles the measurement space of the measurement container 10A and the inside of the vacuum device as shown in FIG. Attach plate 5. At this time, positioning is performed so that the shielding plate 5 does not block the laser beam. The laser light oscillated from the laser diode 1 is condensed into a beam by a microlens 2 on the extension thereof.

【0023】測定容器10Aにパーティクルが侵入して
くると、このパーティクルがレーザビームを横切る。こ
のときレーザビームがパーティクルに当たると、当たっ
た部分のビームは散乱する。また、レーザビームの方向
の照射位置の周辺に光学フィルタ4が取り付けられてい
るので、この光学フィルタを通過した散乱光のみがディ
テクタ3で検出される。このため、発振したレーザビー
ム以外の光は遮断される。以上のように測定された散乱
光の強度から、サイズ別にパーティクル数が分別され
る。
When particles enter the measuring container 10A, the particles cross the laser beam. At this time, when the laser beam hits the particles, the hit portion is scattered. Further, since the optical filter 4 is attached around the irradiation position in the direction of the laser beam, only the scattered light passing through the optical filter is detected by the detector 3. Therefore, light other than the oscillated laser beam is blocked. From the intensity of the scattered light measured as described above, the number of particles is classified by size.

【0024】ここで、パーティクルモニタ用センサヘッ
ドは図2に示すように真空装置に直結しているため、プ
ラズマを用いるドライエッチャーやプラズマCVDで
は、遮蔽板5がなければプラズマ光が直接測定容器10
Aに入り込む可能性がある。特にレーザビームの波長と
プラズマ光の波長がほぼ同じであるとき、入り込んだプ
ラズマ光が光学フィルタ4を通り抜け、ディテクタ3に
照射されると、誤ってパーティクルと認識されてしま
う。
Since the particle monitor sensor head is directly connected to a vacuum device as shown in FIG. 2, in a dry etcher using plasma or plasma CVD, plasma light is directly transmitted to the measuring vessel 10 without the shielding plate 5.
There is a possibility of getting into A. In particular, when the wavelength of the laser beam and the wavelength of the plasma light are almost the same, if the entered plasma light passes through the optical filter 4 and irradiates the detector 3, it is erroneously recognized as a particle.

【0025】本実施の形態では、測定容器10Aの中央
部に遮蔽板5があるので、図2の矢印Pで示すように、
プラズマ源からプラズマ光が到来しても、ディテクタ3
にプラズマ光が入射しない。なお、プラズマ光を効果的
に遮蔽するために遮蔽板5の幅はディテクタ3の幅の
1.5〜2倍とすることが好ましい。
In this embodiment, since the shielding plate 5 is provided at the center of the measuring container 10A, as shown by an arrow P in FIG.
Even if plasma light arrives from the plasma source, the detector 3
Does not enter the plasma light. It is preferable that the width of the shielding plate 5 is 1.5 to 2 times the width of the detector 3 in order to effectively shield the plasma light.

【0026】本実施の形態では遮蔽板5を測定容器10
Aの中央に設置したが、パーティクルモニタ用センサヘ
ッドの設置位置によっては、遮蔽板5を測定容器10A
の周辺に取り付けることも可能である。また遮蔽手段は
受光部へ散乱光のみを導入するため、測定容器10Aの
内周を覆い、薄板からなる筒状体であってもよい。
In the present embodiment, the shielding plate 5 is
A, but the shielding plate 5 is attached to the measurement container 10A depending on the installation position of the sensor head for particle monitoring.
It is also possible to attach it around. Further, since the shielding means introduces only the scattered light into the light receiving portion, the shielding means may cover the inner periphery of the measurement container 10A and may be a cylindrical body made of a thin plate.

【0027】(実施の形態2)次に本発明の実施の形態
2におけるパーティクルモニタ用センサヘッドについ
て、図面を参照しながら説明する。図4(a)は本実施
の形態におけるパーティクルモニタ用センサヘッドの構
造を示す正面図であり、(b)は断面図である。これら
の図では実施の形態1と同一部分の説明を省略する。
(Embodiment 2) Next, a particle monitor sensor head according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4A is a front view showing the structure of the particle monitor sensor head according to the present embodiment, and FIG. 4B is a sectional view. In these drawings, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted.

【0028】実施の形態1の場合は、遮蔽板5を1枚取
り付けるだけであり、構造は非常に簡単であった。しか
し真空装置内に遮蔽板5の一部が突出するため、真空装
置のプロセスに支障を来す場合がありうる。そこで本実
施の形態では、測定容器10Bに図4(a)に示すよう
なハニカム構造体6を遮蔽手段として取り付ける。図4
(b)に示すように、レーザ発光部11Bと受光部12
Bを結ぶ方向をx軸とし、x軸と直角方向をy軸とする
と、この構造ではy軸と平行な細管が多数並列に配置さ
れたものとなるため、複数の遮蔽板5を測定容器10A
に設置するのと同様な効果が得られる。また、一枚の遮
蔽板のように長くする必要もなく、このハニカム構造体
6が真空装置内に突出しなくなるので、真空装置の使用
時に障害となることはない。
In the case of the first embodiment, only one shield plate 5 is attached, and the structure is very simple. However, since a part of the shielding plate 5 protrudes into the vacuum device, the process of the vacuum device may be hindered. Therefore, in the present embodiment, a honeycomb structure 6 as shown in FIG. 4A is attached to the measurement container 10B as a shielding means. FIG.
As shown in (b), the laser emitting unit 11B and the light receiving unit 12
Assuming that the direction connecting B is the x-axis and the direction perpendicular to the x-axis is the y-axis, in this structure, a number of thin tubes parallel to the y-axis are arranged in parallel.
The same effect as that obtained by installing the device in a location can be obtained. Further, since it is not necessary to make the honeycomb structure 6 as long as one shield plate, and this honeycomb structure 6 does not protrude into the vacuum device, there is no obstacle when using the vacuum device.

【0029】また遮蔽手段は、ハニカム構造に限定する
必要はなく、受光部12Bへ散乱光のみを導入するた
め、レーザ発光部11Bのレーザビームの光軸と垂直な
管が複数個形成されたものであってもよい。本実施の形
態では、これらの遮蔽手段を分割管状体という。このよ
うな構造のパーティクルモニタ用センサヘッドは、いか
なる真空装置でも取り付けることができる。
The shielding means does not need to be limited to the honeycomb structure, but is formed by forming a plurality of tubes perpendicular to the optical axis of the laser beam of the laser emitting section 11B in order to introduce only the scattered light into the light receiving section 12B. It may be. In the present embodiment, these shielding means are referred to as divided tubular bodies. The particle monitor sensor head having such a structure can be attached to any vacuum device.

【0030】以上のように、センサヘッドの測定容器1
0A又はBに遮蔽板5又はハニカム構造体6を取り付け
るとで、ディテクタ3へのプラズマ光の直接の入射をさ
けることができる。
As described above, the measuring container 1 of the sensor head
By attaching the shielding plate 5 or the honeycomb structure 6 to 0A or 0B, it is possible to prevent direct incidence of plasma light on the detector 3.

【0031】(実施の形態3)本発明の実施の形態3に
おけるパーティクルモニタ用センサヘッドについて、図
面を参照しながら説明する。上記の実施の形態では、遮
蔽板5又はハニカム構造体6を設けることで、測定容器
10の断面積が少し狭くなることが欠点であった。図5
(a)は本実施の形態におけるパーティクルモニタ用セ
ンサヘッドの構造を示す正面図であり、(b)は断面図
である。これらの図では実施の形態1と同一部分の説明
を省略する。
(Embodiment 3) A particle monitor sensor head according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings. In the above embodiment, the provision of the shielding plate 5 or the honeycomb structure 6 has a disadvantage that the cross-sectional area of the measurement container 10 is slightly reduced. FIG.
(A) is a front view showing the structure of the particle monitor sensor head in the present embodiment, and (b) is a sectional view. In these drawings, the description of the same parts as in the first embodiment will be omitted.

【0032】ここでは1つの測定容器10Cに対して、
互いに直交する2組のセンサヘッドを設ける。真空装置
の上側を+z軸方向とするとき、第1のセンサヘッド
は、x軸方向に波長λ1の第1のレーザビームを向ける
もので、+x方向に第1のレーザ発光部11Cを設け、
−x方向に第1の受光部12Cを設けるものとする。ま
た第2のセンサヘッドは、z軸方向に波長λ1と異なる
波長λ2の第2のレーザビームを向けるもので、+z方
向に第2のレーザ発光部11Dを設け、−z方向に第2
の受光部12Dを設けるものとする。
Here, for one measurement container 10C,
Two sets of sensor heads that are orthogonal to each other are provided. When the upper side of the vacuum device is in the + z-axis direction, the first sensor head directs the first laser beam having the wavelength λ1 in the x-axis direction, and has a first laser emitting unit 11C in the + x direction.
The first light receiving section 12C is provided in the −x direction. The second sensor head directs a second laser beam having a wavelength λ2 different from the wavelength λ1 in the z-axis direction. The second laser head 11D is provided in the + z direction, and the second laser beam is emitted in the −z direction.
Is provided.

【0033】従来のパーティクルモニタ用センサヘッド
を用いて、実際にドライエッチャーでパーティクルを測
定すると、エッチングに使用するガスの種類と高周波の
電力によっては、全く測定できないことがある。ガスの
種類を変えてパーティクルデータを取ったものが図5で
ある。窒素、酸素、アルゴンガスで放電させたとき、窒
素でパーティクルがカウントされるが、酸素とアルゴン
ガスではほとんどパーティクルがカウントされない。
When particles are actually measured by a dry etcher using a conventional sensor head for particle monitoring, measurement may not be possible at all depending on the type of gas used for etching and high-frequency power. FIG. 5 shows particle data obtained by changing the type of gas. When discharging with nitrogen, oxygen, and argon gas, particles are counted by nitrogen, but particles are hardly counted by oxygen and argon gas.

【0034】この原因として次のことが考えられる。即
ち、酸素あるいはアルゴンガスでは、プラズマ状態で78
0nm 付近に強い発光スペクトルを持っている。これはパ
ーティクルモニタに使用しているレーザの波長帯と一致
する。そのためこの波長帯に発光を持つガスを使用する
ときには、780nm 付近に発光帯を持つレーザ発光部は使
用できない。
The following can be considered as the cause. That is, with oxygen or argon gas, 78
It has a strong emission spectrum near 0 nm. This coincides with the wavelength band of the laser used for the particle monitor. Therefore, when a gas that emits light in this wavelength band is used, a laser light emitting portion having an emission band near 780 nm cannot be used.

【0035】そこで本実施の形態では、このようなガス
を使用する条件でもパーティクルがモニタできるようす
る。図5に示すように1組のレーザ発光部11Dには従
来の780nm 付近のレーザを用い、受光部12Dにはそれ
に対応する光学フィルタを設ける。もう1組のレーザ発
光部11Cには1000nm付近のレーザを用い、受光部12
Cにはそのレーザ波長に対応する光学フィルタを設け
る。
Therefore, in the present embodiment, particles can be monitored even under the condition using such a gas. As shown in FIG. 5, a conventional laser having a wavelength of around 780 nm is used for a pair of laser emitting units 11D, and an optical filter corresponding to the laser is provided for a light receiving unit 12D. A laser near 1000 nm is used for the other set of laser emitting units 11C, and the light receiving unit 12C is used.
C is provided with an optical filter corresponding to the laser wavelength.

【0036】以上のような構成にすることにより、780n
m 近傍に強い発光を持たないプロセス条件下では、レー
ザ発光部11Dと受光部12Dとを用いることで、パー
ティクルの測定は可能となる。また、780nm 近傍に強い
発光を持つプロセス条件下では、レーザ発光部11Cと
受光部12Cとを用いることで、パーティクルの測定は
可能になる。
With the above structure, 780n
Under the process conditions where there is no strong light emission near m, the measurement of particles becomes possible by using the laser light emitting unit 11D and the light receiving unit 12D. Further, under the process conditions having strong light emission near 780 nm, measurement of particles becomes possible by using the laser light emitting unit 11C and the light receiving unit 12C.

【0037】ここで1000nmのレーザだけを用いると、波
長が長すぎるためパーティクルに衝突する確率が低下
し、更にパーティクルに衝突して発生する散乱光の強度
も弱くなる。このため、測定感度が低下する。そのた
め、780nm のレーザで十分に使用可能なときに、長波側
でも同時に測定して、その差を補正しておく。それによ
り長波長レーザのみの使用時でも、780nm のレーザ使用
時と同等の測定感度で測定できる。
Here, if only a laser of 1000 nm is used, the wavelength is too long, so that the probability of colliding with particles is reduced, and the intensity of scattered light generated by colliding with particles is also reduced. For this reason, the measurement sensitivity decreases. Therefore, when the 780 nm laser can be used sufficiently, the measurement is performed simultaneously on the long wave side, and the difference is corrected. As a result, even when only a long wavelength laser is used, measurement can be performed with the same measurement sensitivity as when using a 780 nm laser.

【0038】このレーザの選択においては、使用するガ
ス種により予め想定可能なので、実際に使用する前にレ
ーザビームの波長を選択できるようにしている。図7は
本実施の形態で得られたパーティクルデータである。レ
ーザの波長を変えて測定することにより、従来測定でき
なかった酸素やアルゴンガスを用いたプロセス条件で
も、パーティクルが検出できることが判る。
In selecting the laser, the wavelength of the laser beam can be selected before the laser is actually used because it can be assumed in advance depending on the type of gas to be used. FIG. 7 shows particle data obtained in the present embodiment. It can be seen that particles can be detected under process conditions using oxygen or argon gas, which could not be measured conventionally, by changing the wavelength of the laser.

【0039】また、レーザ光を発振するレーザダイオー
ドを同一のレーザ発光部に2種類取り付け、更にレーザ
光の波長帯に対応する光学フィルタを2種組み込んだデ
ィテクタを設けた2チャンネル方式にすることにより、
あらゆるガス種や高周波の電力等のプロセス条件におい
ても、パーティクルを確実に検出することができる。
Further, a two-channel system is provided in which two types of laser diodes for oscillating laser light are mounted on the same laser light-emitting portion, and a detector incorporating two types of optical filters corresponding to the wavelength band of the laser light is provided. ,
Particles can be reliably detected even under process conditions such as all kinds of gases and high-frequency power.

【0040】また、図5で示すように一対ずつ直交する
ように設置することで、プロセス条件により両方のレー
ザが使用可能な場合には、光学フィルタを取り換えるこ
とにより両方のディテクタでパーティクルを検出する。
こうすると、前方散乱だけでなく、側方散乱についても
検出感度が向上する。そして最小検出限界も更に向上す
ることができる。
Also, as shown in FIG. 5, by installing a pair so as to be orthogonal to each other, if both lasers can be used due to process conditions, the optical filter is replaced to detect particles with both detectors. .
This improves the detection sensitivity not only for forward scattering but also for side scattering. And the minimum detection limit can be further improved.

【0041】以上のように、センサヘッドを単独に用い
たり、センサヘッドを組み合わせて用いることにより、
全てのドライエッチャースパッタ、プラズマCVDで使
用できるようになる。このためプロセス中に発生するパ
ーティクルの測定が一層容易になる。そしてこのような
パーティクルモニタ用センサヘッドを用いることによ
り、設備、プロセスの異常、トラブルをリアルタイムに
かつ直接的に把握でき、迅速なフィードバックが可能に
なる。
As described above, by using the sensor head alone or by combining the sensor heads,
It can be used for all dry etcher sputtering and plasma CVD. This makes it easier to measure particles generated during the process. By using such a sensor head for particle monitoring, abnormalities and troubles of equipment and processes can be directly grasped in real time and quick feedback is possible.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1〜5の発明によれば、測定容器
に遮蔽手段を設けることにより、パーティクルによる散
乱光以外の光が、受光部に直接入射するのを防止するこ
とができる。このためプラズマ光のスペクトルに、レー
ザ発光部と同一の波長成分の光が含まれていても、真空
装置内のパーティクルをリアルタイムに且つ正確に計測
できる。
According to the first to fifth aspects of the present invention, by providing the measuring container with the shielding means, it is possible to prevent light other than the light scattered by the particles from directly entering the light receiving portion. For this reason, even if the spectrum of the plasma light includes light having the same wavelength component as that of the laser light emitting unit, particles in the vacuum apparatus can be accurately measured in real time.

【0043】請求項6〜8の発明によれば、レーザ発光
部と受光部を、測定容器を挟んで2組設けているので、
プラズマ光のスペクトルに、 一方のレーザ発光部と同一
の波長成分の光が含まれていても、他方のレーザ発光部
のレーザビームを用いて散乱光を検出することにより、
真空装置内のパーティクルをリアルタイムに且つより正
確に計測できる。
According to the sixth to eighth aspects of the present invention, since two sets of the laser emitting section and the light receiving section are provided with the measuring container interposed therebetween,
Even if the plasma light spectrum contains light having the same wavelength component as that of one of the laser light emitting units, the scattered light is detected by using the laser beam of the other laser light emitting unit.
Particles in a vacuum device can be measured in real time and more accurately.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1におけるパーティクルモ
ニタ用センサヘッドの構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a configuration of a particle monitor sensor head according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】実施の形態1におけるパーティクルモニタ用セ
ンサヘッドを、真空装置に取り付けた状態を示す断面図
である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where the particle monitor sensor head according to Embodiment 1 is attached to a vacuum device.

【図3】パーティクルモニタ用センサヘッドの検出原理
を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a detection principle of a sensor head for particle monitoring.

【図4】本発明の実施の形態2におけるパーティクルモ
ニタ用センサヘッドの構成を示す正面図と断面図であ
る。
4A and 4B are a front view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a particle monitor sensor head according to Embodiment 2 of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態3におけるパーティクルモ
ニタ用センサヘッドの構成を示す側面図と断面図であ
る。
5A and 5B are a side view and a cross-sectional view illustrating a configuration of a particle monitoring sensor head according to Embodiment 3 of the present invention.

【図6】従来のパーティクルモニタ用センサヘッドで測
定したときのパーティクルのカウント数を示すグラフで
ある。
FIG. 6 is a graph showing the count number of particles when measured by a conventional particle monitor sensor head.

【図7】本実施の形態3におけるパーティクルモニタ用
センサヘッドで測定したときのパーティクルのカウント
数を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the number of particles measured when measured by the particle monitoring sensor head according to the third embodiment.

【図8】従来のパーティクルモニタ用センサヘッドの構
造を示す上面図と断面図である。
FIG. 8 is a top view and a sectional view showing the structure of a conventional sensor head for particle monitoring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザダイオード 2 マイクロレンズ 3 ディテクタ 4 光学フィルタ 5 遮蔽板 6 ハニカム構造体 10A,10B,10C 測定容器 11A,11B,11C,11D レーザ発光部 12A,12B,12C,12D 受光部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser diode 2 Micro lens 3 Detector 4 Optical filter 5 Shield plate 6 Honeycomb structure 10A, 10B, 10C Measurement container 11A, 11B, 11C, 11D Laser light emitting part 12A, 12B, 12C, 12D Light receiving part

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 パーティクルの測定空間を有する測定容
器と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間に対してレ
ーザビームを放射するレーザ発光部と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間においてパ
ーティクルがレーザビームを横切るとき発生する散乱光
を検出する受光部と、を具備するパーティクルモニタ用
センサにおいて、 前記測定空間に入射する光が前記受光部に入射するのを
防止する遮蔽手段を設けたことを特徴とするパーティク
ルモニタ用センサヘッド。
1. A measurement container having a measurement space for particles, a laser emitting unit attached to the measurement container and emitting a laser beam to the measurement space, and a particle attached to the measurement container and attached to the measurement space. A light-receiving unit for detecting scattered light generated when the light beam crosses the laser beam, wherein a shielding unit for preventing light incident on the measurement space from being incident on the light-receiving unit is provided. A sensor head for particle monitoring, comprising:
【請求項2】 前記遮蔽手段は、 前記レーザ発光部のレーザビームの光軸と垂直な平面を
有する薄板状の部材であることを特徴とする請求項1記
載のパーティクルモニタ用センサヘッド。
2. The particle monitor sensor head according to claim 1, wherein said shielding means is a thin plate-shaped member having a plane perpendicular to an optical axis of a laser beam of said laser light emitting section.
【請求項3】 前記遮蔽手段は、 前記レーザ発光部のレーザビームの光軸と垂直な管が複
数個形成された分割管状体であることを特徴とする請求
項1記載のパーティクルモニタ用センサヘッド。
3. The particle monitor sensor head according to claim 1, wherein said shielding means is a divided tubular body formed with a plurality of tubes perpendicular to an optical axis of a laser beam of said laser emitting section. .
【請求項4】 前記レーザ発光部は、 レーザ光を出力するレーザダイオードと、 前記レーザ光を集束するレンズと、を有するものである
ことを特徴とする請求項1記載のパーティクルモニタ用
センサヘッド。
4. The particle monitor sensor head according to claim 1, wherein the laser light emitting unit includes a laser diode that outputs a laser beam, and a lens that focuses the laser beam.
【請求項5】 前記受光部は、 前記レーザビームの中心軸外に設けられ、前記レーザビ
ームの波長と同一波長の光を通過させる光学フィルタ
と、 前記光学フィルタを通過した光量を検出するディテクタ
と、を有するものであることを特徴とする請求項1記載
のパーティクルモニタ用センサヘッド。
5. An optical filter provided outside the center axis of the laser beam, the optical filter passing light having the same wavelength as the wavelength of the laser beam, and a detector for detecting the amount of light passing through the optical filter. 2. The sensor head according to claim 1, wherein the sensor head comprises:
【請求項6】 パーティクルの測定空間を有する測定容
器と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間に対して中
心波長λ1の第1のレーザビームを第1の方向に放射す
る第1のレーザ発光部と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間においてパ
ーティクルが前記第1のレーザビームを横切るとき発生
する散乱光を検出する第1の受光部と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間に対して中
心波長が前記波長λ1と異なるλ2の第2のレーザビー
ムを、前記第1の方向と異なる第2の方向に放射する第
2のレーザ発光部と、 前記測定容器に取り付けられ、前記測定空間においてパ
ーティクルが前記第2のレーザビームを横切るとき発生
する散乱光を検出する第2の受光部と、を具備すること
を特徴とするパーティクルモニタ用センサヘッド。
6. A measurement container having a particle measurement space, and a first laser emission mounted on the measurement container and emitting a first laser beam having a center wavelength λ1 to the measurement space in a first direction. And a first light receiving unit attached to the measurement container and detecting scattered light generated when particles traverse the first laser beam in the measurement space, attached to the measurement container, and attached to the measurement space. On the other hand, a second laser emitting section that emits a second laser beam having a center wavelength λ2 different from the wavelength λ1 in a second direction different from the first direction; A second light receiving unit for detecting scattered light generated when the particles cross the second laser beam in space. The sensor head.
【請求項7】 前記第1のレーザ発光部は、 波長λ1のレーザ光を出力する第1のレーザダイオード
と、 前記第1のレーザダイオードのレーザ光を集束する第1
のレンズと、を有し、前記第2のレーザ発光部は、 波長λ2のレーザ光を出力する第2のレーザダイオード
と、 前記第2のレーザダイオードのレーザ光を集束する第2
のレンズと、を有するものであることを特徴とする請求
項6記載のパーティクルモニタ用センサヘッド。
7. The first laser emitting section includes: a first laser diode that outputs a laser beam having a wavelength λ1; and a first laser diode that focuses the laser beam of the first laser diode.
A second laser diode that outputs a laser beam having a wavelength of λ2, and a second laser diode that focuses the laser beam of the second laser diode.
7. The sensor head for particle monitoring according to claim 6, comprising:
【請求項8】 前記第1の受光部は、 波長λ1のレーザビームの中心軸外に設けられ、波長λ
1の光を通過させる第1の光学フィルタと、 前記第1の光学フィルタを通過した光量を検出する第1
のディテクタと、を有し、 前記第2の受光部は、 波長λ2のレーザビームの中心軸外に設けられ、波長λ
2の光を通過させる第2の光学フィルタと、 前記第2の光学フィルタを通過した光量を検出する第2
のディテクタと、を有するものであることを特徴とする
請求項6記載のパーティクルモニタ用センサヘッド。
8. The first light receiving section is provided outside a central axis of a laser beam having a wavelength of λ1, and has a wavelength of λ1.
A first optical filter that transmits the first light, and a first optical filter that detects the amount of light that has passed through the first optical filter.
Wherein the second light receiving portion is provided outside the central axis of the laser beam having the wavelength λ2, and the second light receiving portion has the wavelength λ.
A second optical filter that transmits the second light, and a second optical filter that detects the amount of light that has passed through the second optical filter.
7. The sensor head for particle monitoring according to claim 6, comprising:
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