KR100389522B1 - 회로 기판의 제조 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 처리실 내에 부유한 이물질의 검출을 하나의 관측용 창과 하나의 유닛으로 구성된 광학계에 의해서 행할 수 있도록 하고, 또한 미약한 이물질 산란광을 정밀도 높게 검출할 수 있도록 하기 위해서, 처리실 내의 피처리체에 원하는 박막 생성ㆍ가공 처리를 실시할 때, P편광되고 또한 여기원의 주파수 및 그 정수배와는 다른 주파수로 강도 변조된 비임을, P편광인 입력 비임에 대하여 브뤼스터 각을 이루는 경사를 갖는 관측용 창을 통해서 처리실 내에 조사하도록 했다. 그리고, 처리실 내의 이물질에 의해서 산란된 후방 산란광을 상기 동일한 관측용 창을 통해서 검출 광학계에 있어서 수광 및 촬상하고, 수광 신호 중으로부터 상기 주파수 성분, 및 상기 강도 변조한 비임의 파장 성분을 검출하고, 이 검출한 성분 및 상기 촬상한 화상 정보를 이용하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판별하도록 했다.

Description

회로 기판의 제조 방법 및 그 장치{Circuit Board Production Method and Its Apparatus}

엣칭 장치를 비롯하여 플라즈마를 이용한 처리가 반도체 제조 공정이나 액정 표시 장치용 기판 제조 공정에 널리 적용되고 있다.

플라즈마를 이용한 처리 장치의 일예로서, 도26에 도시한 평행 평판형 플라즈마 엣칭 장치가 있다. 이러한 종류의 장치는 도26에 도시한 바와 같이, 시그널 제너레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 증폭기(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 처리실 내에 있어서 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양전극 사이(81, 82)에서의 방전에 의해 엣칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키며, 그 활성종으로 피처리체로서의 예를 들어 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 엣칭하도록 되어 있다. 고주파 신호로서는 예를 들어 400 kHz 정도의 주파수가 이용된다.

상기 플라즈마 엣칭 장치에서는 플라즈마 처리에 의한 엣칭 반응에 의해서 생성된 반응 생성물이 플라즈마 처리실의 벽면 또는 전극에 퇴적되고, 이것이 시간 경과에 따라 박리되어 부유 이물질로 되는 사실이 알려져 있다. 이 부유 이물질은 엣칭 처리가 종료하여 플라즈마 방전이 정지한 순간에 웨이퍼 상으로 낙하하여 부착 이물질로 되고, 회로의 특성 불량이나 패턴의 외관 불량을 일으킨다. 그리고, 최종적으로는 생산 수율의 저하와 소자의 신뢰성 저하의 원인이 된다.

상기 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 검사하는 장치는 다수 보고되어 실용화되어 있지만, 이들은 플라즈마 처리 장치로부터 일단 웨이퍼를 발출하여 검사를 행하는 것이며, 이물질이 다량 발생하고 있다고 판단한 시점에서는 이미 다른 웨이퍼의 처리가 진행되고 있어, 불량의 대량 발생에 따른 생산 수율의 저하 문제가 있다. 또한, 처리후의 평가에서는 처리실 내의 이물질 발생 분포, 및 경시 변화 등은 알 수 없다.

따라서, 처리실 내의 오염 상황을 현장에서 실시간 모니터하는 기술이 반도체 제조나 액정 제조 등의 분야에서 요구되고 있다.

처리실 내에서 부유하는 이물질의 크기는 서브 미크론 내지 수백 μm 범위이지만, 256 Mbit DRAM(Dynamic Random Access Memory), 또는 1 Gbit DRAM으로 고집적화가 진행되는 반도체 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18 μm로 미세화의 일로를 걷고 있으며, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브 미크론급이 요구되고 있다.

플라즈마 처리실 등의 처리실(진공 처리실) 내에 부유한 이물질을 모니터하는 종래 기술로서는 일본국 공개 특허57-118630호 공보(종래 기술 1), 일본국 공개 특허3-25355호 공보(종래 기술 2), 일본국 공개 특허3-147317호 공보(종래 기술 3), 일본국 공개 특허6-82358호 공보(종래 기술 4), 일본국 공개 특허6-124902호 공보(종래 기술 5), 일본 특허 공개 평10-213539(종래 기술 6)에 개시된 기술을 예로 들 수 있다.

상기 종래 기술 1에는 반응 공간에 있어서의 자기 발광광의 스펙트럼과 다른 스펙트럼을 갖는 평행광을 반응 공간에 조사하는 수단과, 상기 평행광의 조사를 받아 상기 반응 공간에 있어서 발생하는 미립자로부터의 산란광을 검출하는 수단을 구비한 증착 장치가 개시되어 있다.

또, 상기 종래 기술 2에는 반도체 장치용 기판 표면에 부착된 미세 입자 및 부유하고 있는 미세 입자를, 레이저광에 의한 산란을 이용하여 측정하는 미세 입자 측정 장치에 있어서, 파장이 동일하고 서로의 위상차가 있는 소정의 주파수로 변조된 2개의 레이저광을 발생시키는 레이저광 위상 변조부와, 상기 2개의 레이저광을 상기의 측정 대상인 미세 입자를 포함하는 공간에 있어서 교차시키는 광학계와, 상기 2개의 레이저광이 교차된 영역에 있어서 측정 대상인 미세 입자에 의해 산란시킨 빛을 수광하여 전기 신호로 변환하는 광 검출부와, 이 산란광에 의한 전기 신호 중에서 상기 레이저광 위상 변조부에서의 위상 변조 신호와 주파수가 동일 또는 2배이고 또한 상기 위상 변조 신호와의 위상차가 시간적으로 일정한 신호 성분을 취출하는 신호 처리부를 구비한 미세 입자 측정 장치가 개시되어 있다.

또, 상기 종래 기술 3에는 응집광을 주사 조사하여 반응 용기 내에서 산란하는 빛을 그 부위에서 발생시키는 단계와, 상기 반응 용기 내에서 산란하는 빛을 검출하는 단계를 포함하고, 이에 의해 상기 산란광을 해석함으로써 상기 반응 용기 내의 오염 상황을 측정하는 기술이 기재되어 있다.

또, 상기 종래 기술 4에는 레이저광을 생성하는 레이저 수단과, 관측되어야 할 입자를 포함하는 플라즈마 처리 장치의 반응실 내의 영역을 상기 레이저광으로 주사하는 스캐너 수단과, 상기 영역 내의 입자에 의해서 산란된 레이저광의 비디오 신호를 생성하는 비디오 카메라와, 상기 비디오 신호의 이미지를 처리하여 표시하는 수단을 갖는 입자 검출기가 기재되어 있다.

또, 상기 종래 기술 5에는 플라즈마 처리실 내의 플라즈마 발생 영역을 관측하는 카메라 장치와, 상기 카메라 장치에 의해 얻어진 화상을 처리하여 목적으로 하는 정보를 얻는 데이타 처리부와, 상기 데이타 처리부에서 얻어진 정보에 기초하여 미립자를 감소시키도록 배기 수단, 프로세스 가스 도입 수단, 고주파 전압 인가 수단 및 퍼지 가스 도입 수단 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 구비한 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다.

또, 상기 종래 기술 6에는 측정 체적을 가로질러 조사하는 광 비임을 송출하는 광 송출기와, 광 검출기와 상기 측정 체적으로부터의 산란광을 집광하여 그 빛을 상기 광 검출기를 향하게 하는 광학계를 포함하고, 그 광 검출기를 향한 빛의 강도를 나타내는 신호를 그 광 검출기가 발생하도록 구성한 검출기와, 상기 광 검출기로부터의 신호를 분석하도록 서로 접속되고, 상기 광 검출기로부터의 신호 중 펄스를 검출하는 펄스 검출기와, 미립자에 대응하여 그 미립자가 상기 측정 체적의내측을 이동하는 동안의 상기 비임에 의한 복수회의 조사에 수반되는 상기 미립자에 의한 산란광에 기인하는 일련의 펄스를 특정하는 사상(事象) 검출기를 포함하는 신호 처리 수단을 포함하는 미립자 센서가 기재되어 있다.

상기한 각 종래 기술은 처리 장치의 측면에 설치된 관측용 창으로부터 레이저광을 조사하고, 대향한 측면 또는 그 밖의 측면에 설치된 상기 레이저 조사용 관측창과는 다른 관측용 창으로부터 레이저 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 것이다. 따라서, 이들 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 방식에서는 조사 광학계와 검출 광학계가 각각 다른 유닛으로 형성되고, 이들을 부착하는 관측용 창도 2개 필요하며, 또한 광축 조정 등도 조사ㆍ검출 광학계에서 각각 실시해야 되어 취급이 번거로웠다.

또, 통상 플라즈마 처리실 등의 처리실 측면의 관측용 창은 플라즈마 발광 등을 모니터하기 위해서 대부분의 기종에 설치되어 있지만, 이 관찰창은 하나밖에 갖추어져 있지 않은 경우도 적지 않다. 따라서, 관측용 창을 2개 필요로 하는 종래 방법은 관측용 창을 하나밖에 구비하고 있지 않은 처리실을 갖는 제조 장치에는 적용할 수 없다는 문제가 있다.

그리고, 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 종래 방식에 있어서는 처리실에 조사하는 조사 비임을 회전 주사시켜, 웨이퍼 등의 피처리체의 전체면 상의 이물질 발생 상황을 관찰하려고 한 경우에는 다수의 관찰창과 검출 광학계를 필요로 하여 대폭적인 비용 상승의 요인이 되는 데다가, 다수의 관찰창이나 검출 광학계를 설치하는 것도 공간적 요소 상의 제약으로부터 실제로는 매우 어렵다.

한편, 256 Mbit DRAM 또는 1 Gbit DRAM으로 고집적화가 진행되는 반도체 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18 μm로 미세화의 일로를 걷고 있으며, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브 미크론급이 요구되고 있다. 그러나, 종래 기술에서는 이물질 산란광과 플라즈마 발광의 분리가 곤란하여 비교적 큰 이물질의 관측으로 적용이 한정되고, 서브 미크론급의 미소한 이물질을 검출하는 것은 곤란하다.

본 발명은 반도체 기판이나 액정 기판 등의 회로 기판의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 박막의 생성(성막)이나 엣칭 등의 가공을 행하는 처리실(진공 처리실) 내에 부유한 이물질을 현장에서 계측하는 기능을 갖춘 회로 기판의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치의 구성을 도시한 설명도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 관측용 창 및 레이저광 입사 각도를 도시한 설명도이다.

도3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 CCD 카메라에 의한 이물질 산란광의 촬상 상태를 도시한 설명도이다.

도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 섬유 다발에 의한 이물질 산란광의 수광 상태를 도시한 설명도이다.

도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광의 플라즈마 발광으로부터의 파장ㆍ주파수 분리 상태를 도시한 설명도이다.

도6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치의 조명ㆍ검출 광학계의 슬라이드 기능을 도시한 설명도이다.

도7은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 검출 신호, 임계치 처리후의 신호, 디스플레이에의 표시예를 각각 도시한 설명도이다.

도8은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 검출 신호, 이물질 크기와 이물질 발생수, 이물질의 2차원 분포의 표시예를 각각 도시한 설명도이다.

도9는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치의 구성을 도시한 설명도이다.

도10은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광 검출을 위한 광학계의 설명도이다.

도11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치의 구성을 도시한 설명도이다.

도12는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광 검출을 위한 광학계의 설명도이다.

도13은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치의 구성을 도시한 설명도이다.

도14는 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광 검출을 위한 광학계의 설명도이다.

도15는 본 발명의 제5 실시예에 있어서의 엣칭 장치와 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 도시한 도면이다.

도16은 본 발명의 제5 실시예에 있어서의 축 어긋남 검출 광학계와 다단 섬유 다발에 의한 산란광의 수광을 도시한 도면이다.

도17은 결상 광학계와 섬유 다발에 의한 산란광의 수광을 도시한 도면이다.

도18은 구면 렌즈에 의한 집광 비임의 웨이퍼 상공에서의 비임 스폿 크기를도시한 도면이다.

도19는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 상면 9점에서의 검출광 강도의 시간 변화를 도시한 도면이다.

도20은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 상면 9점에서의 이물질 신호 강도의 시간 변화를 도시한 도면이다.

도21은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 전체면에 있어서의 이물질의 발생 분포와 크기를 도시한 도면이다.

도22는 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 축 어긋남 검출 광학계와 다단 섬유 다발에 의한 산란광의 수광의 변형예를 도시한 도면이다.

도23은 본 발명의 제5 실시 형태에 있어서의 조명 광학계와 검출 광학계를 분리하고 축 어긋남 검출 광학계와 다단 섬유 다발에 의한 산란광의 수광을 도시한 도면이다.

도24는 본 발명의 제6 실시 형태에 있어서의 엣칭 장치와 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 도시한 도면이다.

도25는 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치가 부가된 엣칭 처리 장치를 도입한 반도체 제조 라인의 자동 석판 인쇄 공정을 처리의 흐름에 따라서 모식적으로 도시한 설명도이다.

도26은 평행 평판형 플라즈마 엣칭 장치를 도시한 설명도이다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 하나의 관측용 창을 조사 광학계와 검출 광학계에서 겸용하고, 처리실 내에 부유한 이물질의 검출을 하나의 유닛으로 구성된 광학계에 의해서 행할 수 있도록 하는 데 있다. 또, 본 발명의 목적으로 하는 바는 미약한 이물질 산란광을 정밀도 높게 검출할 수 있는, 신뢰성이 높은 방법 및 장치를 실현하는 데 있다. 또, 본 발명의 목적으로 하는 바는 웨이퍼 등의 피처리체의 전체면 상의 이물질 발생 상황을 판정할 수 있는 방법 및 장치를 실현하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 예를 들어 처리실 내의 피처리체에 원하는 박막 생성 또는 가공 처리를 실시할 때, P편광이며 또한 여기원의 주파수 및 그 정수배와는 다른 주파수로 강도 변조된 원하는 파장의 레이저 비임을, P편광인 입사 비임에 대하여 브뤼스터 각(편광각)을 이루는 경사를 갖는 관측용 창을 통해서 처리실 내에 조사한다. 그리고, 처리실 내의 이물질에 의해서 산란된 후방 산란광을 상기 동일한 관측용 창을 통해서 검출 광학계에 있어서 수광및 촬상하고, 수광 신호 중으로부터 상기 주파수 성분, 및 상기 강도 변조한 비임의 파장 성분을 검출하며, 이 검출한 성분 및 상기 촬상한 화상 정보를 이용하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판별하여, 이 판별 결과를 디스플레이 상에 표시한다. 또, 상기 관측용 창을 통해서 상기 처리실 내에 조사하는 조사 비임을 수평 방향으로 회전 주사하도록 하여 이물질의 2차원 분포를 판정한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도1 내지 도25를 참조하여 설명한다.

또, 이하에 기술하는 본 발명의 각 실시 형태에서는 플라즈마 드라이 엣칭 장치에 이용되고 있는 평행 평판형 플라즈마 엣칭 장치에의 적용예를 제시하지만, 본 발명의 적용 범위는 이것으로 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 스퍼터 장치나 CVD 장치 등의 박막 생성(성막) 장치, 또는 ECR 엣칭 장치나 마이크로파 엣칭 장치, 또는 애싱 장치 등의 각종 박막 가공 장치에의 적용이 가능하다.

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 엣칭 장치를 도1 내지 도8에 기초하여 설명한다. 도1은 본 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치(1)의 구성을 도시한 도면이다.

도1에 도시한 바와 같이, 엣칭 처리 장치(1)에서는 시그널 제너레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 증폭기(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해서 분배하여 처리실(5) 내에 있어서 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양전극 사이(81, 82)에서의 방전에 의해 엣칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키며, 그 활성종으로 피처리체로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 엣칭한다. 고주파 신호로서는 예를 들어 400 kHz가 이용된다.

상기의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조명 광학계(2000)와 산란광 검출 광학계(3000)와 신호 처리계(6000)에 의해 주로 구성되고, 레이저 조명 광학계(2000) 및 산란광 검출 광학계(3000)에 있어서의 조사광 출구부ㆍ검출광 입구부는 처리실(5)의 측면에 설치된 관측용 창(10)에 배치되어 있다.

레이저 조명 광학계(2000)에서는 우선 레이저(21)(예를 들어 YAG의 제2차 고조파 레이저; 파장 532 nm)로부터 출사된 S편광 비임(101)을 A0(Acousto-Optical) 변조기(22)에 입사시킨다. A0 변조기(22)에 발진기(23)로부터 출력된 예를 들어 주파수 170 kHz, 바람직하게는 듀티 50 %의 구형파 신호를 인가하고, 레이저 비임(S편광 비임)(101)을 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기서, 엣칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400 kHz로 한 본 실시 형태에서는 레이저 강도 변조 주파수는 400 kHz, 및 그 고조파 성분 800 kHz, 1.2 MHz…와는 다른 상기 주파수 170 kHz 등이 좋다. 이유에 대해서는 뒤에서 기술한다.

강도 변조된 비임(102)은 편광 비임 분할기(24)와 갈바노 미러(25)에 의해 반사되고, 처리실(5)의 측면에 설치된 관측용 창(10)을 통해서 처리실(5) 내로 도입된다. 여기서, 갈바노 미러(25)를 회전시켜 비임을 웨이퍼면에 평행한 면 내에서 주사함으로써, 웨이퍼 상면 전체면에서의 이물질 검출이 가능해진다.

도2의 (a)에 도시한 바와 같이, 관측용 창(10)은 P편광으로 되는 입사 비임(102)에 대하여 브뤼스터 각(θB1)을 이루는 경사가 형성되어 있고, 이 면에서의 반사율은 이론상 P편광인 입사 비임(102)에 대하여 제로가 된다. 여기서, 브뤼스터 각(θB1)은 θB1 = tan^-1(n2/nl)(n1: 공기의 굴절율, n2: 관측용 창의 유리재의 굴절율)로 표시되고, 레이저의 파장을 532 nm, 관측용 창(10)의 유리재를 합성 석영(532 nm에서의 굴절율 1.46)으로 한 경우, θB1 = 55.6 °가 된다. 또, 마찬가지로 θB2에 대해서도 θB2 = 34.4 °가 된다. 또한, 도2의 (b)에 도시한 바와 같이, 관측용 창(10)은 갈바노 미러(25)의 회전에 의한 입사 비임(102)의 회전 주사를 행할 때, 입사 비임(102)에 대하여 항상 동일 경사가 되도록 만곡한 형상으로형성되어 있다.

처리실(5) 내로 도입된 비임(103)은 플라즈마 내의 부유 이물질(72)에 의해 산란된다. 이물질 산란광 중, 비임(103)과 동일한 광축을 전달되어져 오는 후방 산란광은 관측용 창(10)을 통과하여 갈바노 미러(25)에 의해 반사되어 편광 비임 분할기(24)로 향한다. 이 후방 산란광 중, 편광 비임 분할기(24)를 투과하는 P편광 성분만을 결상 렌즈(31)로 집광한다.

집광된 산란광은 이물질의 크기 및 발생 위치를 특정하기 위해, 비임 분할기(42)에 의해 2개의 비임(201, 202)으로 분리되어, 각각 CCD 카메라(41) 및 섬유 다발(33)로 촬상 또는 수광된다.

비임 분할기(42)를 통과한 비임(201)은 레이저 파장(532 nm)에 투과 중심 파장을 갖는 간섭 필터(40)를 통과하여, 플라즈마 발광으로부터 이물질 산란광을 파장 분리한 후, CCD 카메라(41)로 촬상된다. 도3은 산란광을 CCD 카메라(41)로 촬상하는 상태를 간략화하여 나타낸 것이며, 도3의 (a)에 도시한 바와 같이 웨이퍼 전방인 73a와 CCD 카메라(41)의 입사면이 결상 관계에 있고, 웨이퍼 중심(73b), 웨이퍼 내측(73c)으로부터의 산란광의 상은 디포커스되어 있으므로, 도3의 (b)에 도시한 바와 같이 동일한 이물질로부터의 산란광에 대하여 얻어지는 상의 크기가 다르다. 따라서, 촬상된 화상으로부터 이물질이 어떤 위치에서 발생했는지 알기 위한 단서가 되는 정보가 얻어진다. 단, 크기가 다른 이물질과의 식별을 행할 수 없다. 그래서, 이물질 크기에 대해서는 다음에 설명하는 방법에 의해 얻어진 신호와 상기 촬상 신호로부터 판정한다.

비임 분할기(42)로 반사되는 비임(202)은 결상 렌즈(31)에 의해 섬유 다발(33)의 입사면에 집광된다. 도4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 중앙인 73b와 섬유 다발(33)의 입사면이 결상 관계로 되어 있지만, 입사 단부면의 섬유 다발 영역(수광 영역)은 디포커스된 웨이퍼 양단부(73a, 73c)로부터의 산란광도 검출 가능한 크기로 되어 있다. 따라서, 웨이퍼 전방으로부터 내측까지의 이물질 후방 산란광을 동일한 감도로 검출할 수 있다. 또, 처리실(5) 내벽에서 발생하는 산란광은 섬유 다발(33)의 수광면의 바로 앞에서 결상되므로, 그 결상 위치에 공간 필터(36)를 설치하여 차광한다. 섬유 다발(33)의 출사 단부는 레이저 파장으로 설정된 모노크로메이터나 간섭 필터 등의 분광기(34)에 접속되고, 플라즈마 발광으로부터 이물질 산란광을 파장 분리한 후, 광전 변환 소자(35)로 광전 변환된다.

광전 변환된 검출 신호는 레이저 변조 주파수보다도 충분히 넓은 대역을 갖는 증폭기(50)로 증폭된 후, 로크 인 증폭기(51)에 의해 레이저광의 강도 변조에 이용한 발진기(23)로부터 출력된 주파수 170 kHz, 듀티 50 %의 구형파 신호를 참조 신호로서 동기 검파하여, 검출 신호로부터 주파수 170 kHz의 이물질 산란광 성분을 추출한다.

플라즈마 발광의 강도는 플라즈마 여기 주파수에 동기하고 있음을 본원 발명자들은 실험에 의해서 검증하고 있으며, 플라즈마 발광으로부터 파장 분리하여 플라즈마 여기 주파수 및 그 정수배와 다른 상기 주파수 170 kHz로 변조ㆍ동기 검파하여 얻은 이물질 신호는 도5에 도시한 바와 같이 플라즈마 발광으로부터 파장ㆍ주파수 두 영역으로 분리되어 검출된다. 이 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해, 플라즈마발광으로부터 미약한 이물질 산란광을 감도높게 검출할 수 있음을 본원 발명자들은 실험적으로 확인하고 있다.

즉, 도5에 도시한 바와 같이, 플라즈마 발광은 파장 영역에 있어서는 연속적으로 분포하고 있지만, 주파수 영역에 있어서는 이산적으로 존재하여 주파수 영역에 있어서 빈 영역이 있음을 알 수 있다. 따라서, 예를 들어 파장이 532 nm인 레이저광을 상기 플라즈마 발광의 주파수와는 다른, 예를 들어 주파수 170 kHz로 강도 변조하여 플라즈마 처리실에 입사하고, 검출광 중으로부터 파장 532 nm 성분, 주파수 170 kHz 성분, 즉 피크 신호만을 취출하면 이물질로부터의 산란광을 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능해진다. 또, 피크 신호는 종래의 방법에 의한 것에서는 플라즈마 발광과의 식별이 곤란한 것으로 되어 있다.

이와 같이 본 실시 형태에서는, 후방 산란광 검출에서는 큰 잡음으로 될 수 있는 관측용 창 표면으로부터의 반사광 및 처리실 내벽 산란광의 영향을 실질적으로 없애고, 또 상기 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해 플라즈마 내 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광 잡음으로부터 미약한 이물질 산란 신호를 감도높게 검출할 수 있다. 또한, 후방 산란광 검출로 함으로써 레이저 조명 광학계와 산란광 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 한 개의 관측용 창(10)만을 갖는 처리 장치라도 적용 가능해지는 데다가, 조명 광학계와 검출 광학계가 분리된 것과 비교하면 광축 조정 등도 용이해지며, 전체로서의 광학계가 소형인 것으로 된다.

여기서, 부유 이물질은 플라즈마ㆍ시스(sheath) 계면에 다량 존재한다고 전해지지만, 전극 간격 등의 처리 조건에 따라 플라즈마ㆍ시스 계면의 위치는 다르며, 또한 플라즈마ㆍ시스 이외에도 이물질은 존재한다. 그래서, 하나의 유닛으로 구성한 본 레이저 조명 광학계(2000) 및 산란광 검출 광학계(3000)는 도6에 도시한 바와 같이 관측용 창(10)의 상기한 경사와 평행하게 비스듬히 상하 이동 가능하도록 구성되어 있다. 이러한 구성을 취함으로써, 플라즈마 내의 다른 높이 영역에서의 이물질 검출이 가능해진다.

로크 인 증폭기(51)의 출력은 계산기(61)로 보내진다. 계산기(61)에서는 취입된 신호를, 예를 들어 도7의 (a)에 도시한 바와 같은 형태로 상세하게 디스플레이 상에 표시한다. 여기서, 검출 신호는 증폭기(50), 로크 인 증폭기(51) 등에서 발생하는 전기 잡음(NE)을 포함하고 있으므로, 표시를 행할 때 임계치 처리를 행하여 도7의 (b)와 같이 NE 이하의 신호는 O mV로 하고, NE 이상의 크기의 신호만을 표시하면 이물질 신호의 판정이 용이해진다.

신호 처리계(6000)에서는 얻어진 이물질 신호 강도와 CCD 카메라(41)의 촬상 화상으로부터 이물질의 크기, 갯수, 발생 위치를 판정한다. 그래서, CCD 카메라(41)의 촬상 화상에 대해서는 로크 인 증폭기 출력에 대하여 임계치(Ith)를 설정하고, 신호 강도가 임계치(Ith)를 초과했을 때만 이물질이 발생했다고 간주하여 상을 기록한다.

다음에, 계산기(61)에서는 미리 실험에 의해 얻어진 입경에 대한 신호 강도 및 촬상 화상 데이타와, 검출된 이물질 신호 강도 및 촬상 화상을 비교하여 이물질의 크기, 발생 위치, 발생 갯수를 판정하고, 그 결과를 예를 들어 도7의 (c)에 도시한 바와 같이 디스플레이 상에 표시한다.

여기서, 본 실시 형태에서는 갈바노 미러(25)에 의해 비임을 웨이퍼 전체면에 걸쳐서 주사할 수 있는 구성으로 했으므로, 계산기(61)에서는 갈바노 드라이버(29)를 거쳐서 주사 신호를 갈바노 미러(25)에 보내어, 비임을 주사하면서 각 주사 위치에서의 이물질 신호 및 화상을 갈바노 미러 동작에 동기하여 취입하면, 웨이퍼 전후방에서의 이물질 발생 위치에 부가하여 도8에 도시한 바와 같이 웨이퍼면 상에서의 2차원 분포를 파악할 수 있다.

또, 계산기(61)에서는 발생한 이물질의 갯수를 계수하여 처리실 내의 오염 상황을 판단하고, 이물질 발생 총수가 미리 설정한 기준치를 초과했을 때는 엣칭 처리를 종료한다. 그리고, 이러한 뜻을 알람 등으로 조작자에게 알리면, 그 정보를 기초로 조작자는 처리실 세정 등의 작업을 행할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 후방 산란광 검출에서는 큰 잡음으로 될 수 있는 관측용 창 표면으로부터의 반사광 및 처리실 내벽 산란광의 영향을 실질적으로 없애고, 또 상기 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해 플라즈마 내 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광 잡음으로부터 미약한 이물질 산란 신호를 분리하여 검출하므로 검출 감도가 향상되며, 종래의 방법으로는 검출이 곤란하다고 예상되는 서브 미크론급의 미소한 이물질의 검출도 가능해진다.

또, 본 실시예에 따르면 파장 및 주파수 두 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하고, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 내 부유 이물질의 검출 감도가 대폭 향상되는 효과가 얻어지고, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻어지는 최소 검출 감도는 겨우 ø1 ㎛정도가 한계이던 데 비해, 본 발명의 방법에 따르면 최소 검출 감도를 ø0.2 ㎛로까지 향상시킬 수 있으며, 웨이퍼 전체면에 걸쳐어 안정된 이물질 검출이 가능해지는 효과가 발생한다. 또, 산란 강도를 증가시키기 위해서 레이저 파장을 단파장으로 하거나, 레이저 출력을 고출력으로 하거나, 또는 단파장화 및 고출력화를 동시에 행함으로써 한층 더 검출 감도의 향상이 가능해진다.

또, 본 실시 형태에 따르면 후방 산란광 검출로 했으므로, 조사ㆍ검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 부착 및 조정이 간단하며, 또한 소형의 이물질 검출 장치를 구성하는 것이 가능해진다. 또한, 후방 산란광 검출로 했으므로, 조사 비임을 수평 방향으로 회전 주사할 수 있으며, 이물질의 2차원 분포를 파악하는 것이 용이해진다.

그리고, 본 실시 형태에서는 조사ㆍ검출 광학계를 경사 상하 방향으로 슬라이드할 수 있는 구성으로 했으므로, 다른 플라즈마 영역을 관측할 수 있고, 이물질의 상하 방향의 분포를 알 수 있다. 이 때, 조사 광학계와 검출 광학계가 하나의 유닛으로 구성되어 있으므로, 슬라이드시켜도 조사ㆍ검출의 광축이 어긋나지 않아 재조정의 필요는 없다.

또, 본 실시 형태에 따르면 웨이퍼 상면의 전체면에서 이물질 검출을 행하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로, 조작자는 그 정보를 디스플레이 상에서 실시간으로 확인할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 따르면 얻어진 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 기초로 처리실 내의 오염 상황을 실시간으로 판단할 수 있으므로, 세정 시기의최적화가 이루어지고, 작업 처리량이 향상되는 동시에, 한번에 대량의 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 생산 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 이물질 갯수를 항상 모니터하면서 처리가 진행되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된 고품질이며 신뢰성이 높은 제품으로 된다.

또, 본 실시 형태에 따르면 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나 발취 검사에 의한 오염 상황 판단의 필요가 없으므로, 더미 웨이퍼의 비용 삭감, 및 작업 처리량의 향상이 이루어진다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 도9 및 도10에 기초하여 설명한다.

도9는 본 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치(2)의 구성을 도시한 도면이다.

본 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 플라즈마 발광 관측 등의 목적으로 이미 관측용 창(11)을 구비한 엣칭 처리 장치에 탑재하는 경우를 가정하고 있으며, 관측용 창에 브뤼스터 각을 설정하는 등의 특수한 구조를 갖지 않은 것, 즉 관측용 창의 표면으로부터의 반사광이 다량 발생하는 경우에도 유효한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치에 대한 실시 형태이다.

본 실시 형태에 있어서는 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치의 조사ㆍ검출 광학계의 엣칭 처리 장치에의 탑재는 관측용 창(11)의 근방에 베이스판 등의 부속 장치를 부착하고, 그 부속 장치를 거쳐서 탑재하는 등의 수단을 취한다. 그리고, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로 조명ㆍ검출 광학계는 부속 장치 상을 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 높이가 다른 플라즈마 영역에서의 이물질 검출이 가능한 구성으로 되어 있다.

또, 상기 제1 실시 형태에서는 P편광으로 조사하여 이물질 산란광 중 조사광과 직교한 S편광 성분을 검출하는 구성으로 되어 있었다. 그러나, 일반적으로 산란광은 입사광과 동일한 편광 방향이 강하다. 그래서, 본 실시 형태에서는 입사광과 동일한 편광 방향 성분을 취출하는 구성을 실현한다. 또, 관측용 창으로의 입사 비임의 편광은 상기 제1 실시 형태와 같이 P편광으로 한정되는 것은 아니다.

플라즈마 처리실 및 처리 방법은 상기 제1 실시 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 변조ㆍ동기 검파의 기술을 이용하여, 이물질 산란광을 플라즈마 발광으로부터 파장ㆍ주파수 두 영역으로 분리하여 검출하고, 플라즈마 처리실 내벽 산란광은 공간 필터에 의해 차광한다.

본 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조명 광학계(2001)와 산란광 검출 광학계(3001)와 신호 처리계(6000)로 주로 구성된다. 신호 처리계(6000)에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

본 제2 실시 형태에서는 강도 변조된 P편광 비임(102)은 편광 비임 분할기(24)를 통과하고, 슬릿이 형성된 1/2 파장판(27)의 슬릿부를 통과한 후, 갈바노 미러(25)를 거쳐서 관측용 창(11)을 통해 처리실(5) 내로 도입된다. 1/2 파장판(27)의 슬릿 방향에 대해서는 관측용 창 반사광의 광로와 산란광 수광 상태를 간략화하여 표현한 도10에 도시한 방향이다.

플라즈마(71) 내의 부유 이물질(72)에 의해 발생한 후방 산란광은 관측용창(11)을 통과하고, 갈바노 미러(25)를 거쳐서 1/2 파장판(27)으로 향한다. 그 중, 도10중에서 사선으로 도시한 1/2 파장판(27)을 통과한 산란광은 편광 방향이 90 °회전하여 S편광으로 되므로, 편광 비임 분할기(24)로 반사되고 산란광 검출 광학계에 의해 검출된다. 한편, 관측용 창(11)의 표면 및 이면으로부터의 직접 반사광은 1/2 파장판(27)의 슬릿부를 통과하므로, P편광인 상태로 편광 비임 분할기(24)로 반사되며, 산란광 검출 광학계에서는 검출되지 않는다.

여기서, 관측용 창(11)의 레이저 입사측에는 입사 비임의 파장, 편광 및 입사각에 대하여 반사가 최저가 되는 반사 방지 코팅을 실시함으로써, 반사광을 저감시키는 것이 가능해진다. 산란광의 수광ㆍ촬상에 대해서는 상기 제1 실시 형태와 동일하므로, 설명은 생략한다.

계산기(61)는 얻어진 정보를 플라즈마 처리 장치 등에 출력하기 위한 단자와, 플라즈마 처리 장치로부터의 누적 방전 시간 등의 가동 정보를 얻기 위한 입력 단자를 구비하고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치로부터 얻어진 정보를 기초로 플라즈마 처리 장치를 감시ㆍ제어할 수 있게 되어 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어질 뿐만 아니라, 특수한 구조를 갖지 않은 관측용 창에서 반사광이 발생하는 경우라도 그 영향을 받지 않으며, 이물질 산란광을 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 조사광과 동일한 편광 방향의 이물질 산란광을 검출할 수 있으며, 이물질 산란 신호를 보다 효율적으로 검출할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태를 도11 및 도12에 기초하여 설명한다.

도11은 본 제3 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치(2)의 구성을 도시한 도면이다.

본 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로 플라즈마 발광 관측 등의 목적으로 이미 관측용 창(11)을 구비한 엣칭 처리 장치에 탑재하는 경우를 가정하고 있으며, 관측용 창에 브뤼스터 각을 설정하는 등의 특수한 구조를 갖지 않은 것, 즉 관측용 창의 표면으로부터의 반사광이 존재하는 경우에도 유효한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치에 대한 실시 형태이다.

본 실시 형태에 있어서는 상기 제2 실시 형태와 마찬가지로, 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치의 조사ㆍ검출 광학계의 엣칭 처리 장치에의 탑재는 관측용 창(11)에 베이스판 등의 부속 장치를 부착하고, 그 부속 장치를 거쳐서 탑재하는 등의 수단을 취한다. 그리고, 상기한 제1 실시 형태와 마찬가지로 조명ㆍ검출 광학계는 부속 장치 상을 상하 방향으로 이동할 수 있으며, 높이가 다른 플라즈마 영역에서의 이물질 검출이 가능한 구성으로 되어 있다.

본 실시 형태가 상기 제2 실시 형태와 다른 것은 원편광 조명ㆍ원편광 검출을 행하는 점에 있다.

플라즈마 처리실 및 처리 방법은 상기 제1 실시 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로 변조ㆍ동기 검파의 기술을 이용하여, 이물질 산란광을 플라즈마 발광으로부터 파장ㆍ주파수 두 영역으로 분리하여검출하고, 처리실 내벽 산란광은 공간 필터로 차광한다.

본 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조명 광학계(2002)와 산란광 검출 광학계(3002)와 신호 처리계(6000)로 주로 구성된다. 신호 처리계(6000)에 대해서는 제1 실시 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

상기 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 강도 변조된 P편광 비임(102)은 편광 비임 분할기(24)를 통과하고, 1/4 파장판(26)에 의해 원편광 비임(104)으로 되며, 갈바노 미러(25)를 거쳐서 관측용 창(11)을 통해 처리실(5) 내로 도입된다.

도12는 관측용 창 반사광의 광로와 산란광 수광 상태를 간략화하여 표현한 도면이다.

도11, 도12에 도시한 바와 같이, 플라즈마(71) 내의 부유 이물질(72)에 의해 발생한 후방 산란광은 관측용 창(11)을 통과하고, 갈바노 미러를 거쳐서 1/4 파장판(26)으로 향한다. 다시 1/4 파장판(26)을 통과한 산란광은 편광 방향이 90 °회전하여 S편광으로 되므로, 편광 비임 분할기(24)로 반사되며, 산란광 검출 광학계에 의해 검출된다. 한편, 관측용 창의 표면 및 이면으로부터의 직접 반사광도 1/4 파장판(26)을 통과하므로 S편광이 되고, 편광 비임 분할기(24)로 반사되어 산란광 검출 광학계로 향한다. 그래서, 공간 필터(36)를 결상 렌즈(31)의 바로 전방 또는 후방에 설치하여, 관측용 창 반사광을 차광한다.

여기서, 관측용 창(11)의 레이저 입사측에는 상기 제1, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 입사 비임의 파장 및 입사각에 대하여 반사가 최저가 되는 반사 방지 코팅(15)이 실시되어 있고, 반사광을 저감시키는 것이 가능하게 되어 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는 원편광 조명ㆍ원편광 검출에 의해 제2 실시 형태와 동일한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 구성할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도 제2 실시 형태와 마찬가지로, 신호 처리계에서 얻어진 정보를 플라즈마 처리 장치 등에 출력하기 위한 단자와, 플라즈마 처리 장치로부터의 누적 방전 시간 등의 가동 정보를 얻기 위한 입력 단자를 구비하면, 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치에 의해서 플라즈마 처리 장치를 감시ㆍ제어할 수 있다.

이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 제2 실시 형태와 마찬가지로 특수한 구조를 갖지 않은 관측용 창에서 반사광이 발생하는 경우라도 그 영향을 받지 않으며, 원편광 조명ㆍ원편광 검출에 의해 이물질 산란광을 검출할 수 있다.

또, 본 실시 형태에 따르면 원편광 조명ㆍ원편광 검출을 행하므로, 제1 실시 형태에 비해 이물질 산란광을 보다 효율적으로 검출할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태를 도13 및 도14에 기초하여 설명한다.

도13은 본 제4 실시 형태에 관한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 갖는 엣칭 처리 장치(2)의 구성을 도시한 도면이다.

본 실시 형태에 있어서의 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조명 광학계(2003)와 산란광 검출 광학계(3003)와 신호 처리계(6000)로 주로 구성된다.

본 실시 형태가 상기 제3 실시 형태와 다른 것은 상기 제3 실시 형태에 있어서는 관측용 창으로부터의 반사광을 공간 필터를 이용하여 차광하고 있던 데 비해, 본 실시 형태에 있어서는 직선 편광판을 이용하여 차광하도록 한 점에 있다. 본실시 형태는 상기 제3 실시 형태와 완전히 동일한 효과를 얻을 수 있는 것이므로, 제3 실시 형태와 다른 부분만 설명한다.

제3 실시 형태와 마찬가지로, 강도 변조된 P편광 비임은 편광 비임 분할기(24)를 통과하고, P편광을 통과시키도록 설치된 직선 편광판(28)을 통과한 후, 1/4 파장판(26)에 의해 원편광으로 되며, 갈바노 미러(25)를 거쳐서 관측용 창(11)을 통해 처리실(5) 내로 도입된다.

도14는 관측용 창 반사광의 광로와 산란광 수광 상태를 간략화하여 표현한 도면이다.

도13, 도14에 도시한 바와 같이, 플라즈마(71) 내의 부유 이물질(72)에 의해 발생한 후방 산란광은 관측용 창(11)을 통과하고, 갈바노 미러를 거쳐서 1/4 파장판(26)으로 향한다. 1/4 파장판(26)을 통과한 산란광은 편광 방향이 90 °회전하여 S편광으로 되므로, 직선 편광판(28)에 의해서 차광되는 약간의 영역을 제외하고는 편광 비임 분할기(24)로 반사되며, 산란광 검출 광학계에 의해 검출된다.

한편, 관측용 창(11)의 표면 및 이면으로부터의 직접 반사광은 1/4 파장판(26)을 통과하므로 S편광이 되고, 직선 편광판(28)에 의해서 차광된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서도 상기 제3 실시 형태와 마찬가지로 관측용 창 반사광은 검출되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도 상기 제2, 제3 실시 형태와 마찬가지로, 신호 처리계에서 얻어진 정보를 플라즈마 처리 장치 등에 출력하기 위한 단자와, 플라즈마 처리 장치로부터의 누적 방전 시간 등의 가동 정보를 얻기 위한 입력 단자를 구비하면, 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치에 의해서 플라즈마 처리 장치를 감시ㆍ제어할 수 있다.

이와 같이 본 실시 형태에 따르면, 상기 제2, 제3 실시 형태와 마찬가지로 특수한 구조를 갖지 않고 관측용 창에서 반사광이 발생하는 경우라도 그 영향을 받지 않으며, 이물질 산란광을 검출할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 원편광 조명ㆍ원편광 검출을 행하므로, 제1 실시 형태에 비해 이물질 산란광을 보다 효율적으로 검출할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태로서, 조사하여 레이저광의 처리실 내벽면으로부터의 반사광의 영향을 고려한 검출 방법과 장치의 구성에 대하여 도15 내지 도23을 참조하여 설명한다.

도15는 제5 실시 형태에 있어서의 엣칭 장치(1006)와 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치를 도시한 것이다. 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조사 광학계(2000), 산란광 검출 광학계(3000), 신호 처리ㆍ제어계(6000)로 이루어진다.

도15에 도시한 바와 같이, 엣칭 장치(1006)에서는 시그널 제너레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 증폭기(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 플라즈마 처리실(86) 내에 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양전극 사이에서의 방전에 의해 엣칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키며, 그 활성종으로 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(70)를 엣칭한다.

고주파 신호로서는 예를 들어 400 kHz 정도가 이용된다. 엣칭 처리를 행할 때는 엣칭의 진행 상황을 감시하여, 그 종점을 가능한 한 정확하게 검출하여 소정의 패턴 형상 및 깊이만큼 엣칭 처리를 행하게 하고 있다. 종점이 검출되면 파워 증폭기(83)의 출력을 정지하고, 반도체 웨이퍼(70)가 플라즈마 처리실(86)로부터 배출된다.

레이저 조명 광학계(2000)에서는 우선 레이저(21)(예를 들어, YAG의 제2차 고조파 레이저; 파장 532 nm)로부터 출사된 S편광 비임(101)을 콜리메이터 렌즈(16)에 의해 확대한 후, 초점 렌즈(17)에 의해 반도체 웨이퍼(70)의 중심에 집광한다. 예를 들어, 도18에 도시한 바와 같이 초점 렌즈(17)에의 입사광의 구경을 3 mm, 초점 렌즈(17)의 초점 거리를 2000 mm로 하면, 잘 알려진 기하 광학의 식에 의해 ø300 mm 웨이퍼 상에 있어서 중앙에서의 비임 스폿의 직경은 452 μm, 전방 및 내측에서의 비임 스폿의 직경은 565 μm로 되는, 초점 심도가 602 mm인 집광 비임을 생성할 수 있고, ø300 mm 웨이퍼 상에 있어서 대략 균일한 광 에너지 밀도로 이물질을 조사하는 것이 가능해진다.

집광된 S편광 비임(102)은 편광 비임 분할기(24)로 반사된 후, 1/4 파장판(26)을 통과시킴으로써 원편광 비임(103)으로 변환된 후, 고속 구동하는 갈바노 미러(25)로 반사되며, 관측창(10)을 투과하여 플라즈마 처리실(87)에 입사되어 반도체 웨이퍼(70)의 상공 전체면을 주사한다. 상기의 장초점 심도 비임을 주사함으로써, 반도체 웨이퍼(70)의 상공 전체면을 대략 균일한 에너지 밀도로 조사하는 것이 가능하다. 원편광 비임(103)은 플라즈마(71) 내의 부유 이물질(72)에의해서 산란된다.

이물질 산란광(201) 중 입사 비임과 동일한 광축을 후방 방향으로 산란된 후방 산란광(202)이 갈바노 미러(25)로 반사되고, 그 중 정반사 성분인 원편광 성분은 다시 1/4 파장판(26)을 투과함으로써 P편광으로 변환되며, 편광 비임 분할기(24)를 투과하여 결상 렌즈(31)에 의해 광섬유(33)의 입사 단부면에 집광된다.

여기서, 도16에 도시한 바와 같이 결상 렌즈(31)를 후방 산란광의 전달 이동 광축의 주 광선으로부터 어긋나게 함으로써, 반도체 웨이퍼(70)의 전방(1a), 중앙(2a), 그리고 내측(3a)으로부터의 이물질 산란광은 동일한 광축 상에는 결상되지 않고, 각각 다른 위치(1b, 2b, 3b)에 결상된다. 이 때, 섬유 다발(33)의 수광 단부면을 결상점(1b, 2b, 3b)에 대응한 다단 형상으로 함으로써, 조사광의 광축 방향에 있어서의 웨이퍼(70) 상공의 다른 점(1a, 2a, 3a)으로부터의 이물질 산란광을 구별하여 검출하는 것이 가능해진다.

여기서, 다단 섬유 다발(33)의 수광면(1b)의 크기는 웨이퍼 상의 점(1a)의 전후의 영역(1A)으로부터의 디포커스한 이물질 산란광도 검출 가능한 면적으로 되어 있다. 마찬가지로, 다단 섬유 다발의 수광면(2b, 3b)의 크기는 각각 웨이퍼 상의 점(2a)의 전후의 영역(2A), 웨이퍼 상의 점(3a)의 전후의 영역(3A)으로부터의 디포커스한 이물질 산란광도 검출 가능한 면적으로 되어 있다. 따라서, 장초점 비임의 고속 주사와 함께, 반도체 웨이퍼(70)의 상공 전체면에 있어서 이물질 검출을 행할 수 있고, 또한 광축 방향이 다른 세 영역에 있어서 이물질 발생 영역의 특정이 가능해진다.

또, 본 실시 형태와 같이 레이저 파장이 532 nm인 경우, 이물질 입경이 대략 10 μm보다 작아지면 후방 산란광의 편광 성분의 대부분은 입사광의 편광 성분과 동일해진다. 따라서, 편광 분리법으로서 널리 알려져 있는 S편광 조명ㆍP편광 검출(P편광 조명ㆍS편광 검출)에서는 검출 산란 강도가 현저하게 저하되어 검출 감도의 저하를 야기하는데, 상기 실시예와 같이 원편광 조명ㆍ원편광 검출로 함으로써 이물질 입경의 감소에 따른 검출 감도의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 처리실 벽면(86)의 조사점(4a)으로부터의 직접 반사광이나 산란광은 검출 광축을 어긋나게 함으로써, 다단 섬유 다발(33) 수광면의 외부의 점(4c)에 결상되어 검출되지 않는다.

이것도 본 발명의 특징 중 하나이며, 도17에 도시한 바와 같이 검출 광축을 어긋나게 하지 않은 경우, 처리실 내벽(86)의 조사점(4a)으로부터의 직접 반사광이나 산란광의 결상점(4c)은 검출하고 싶은 반도체 웨이퍼(70)의 상공(1a) 등으로부터의 이물질 산란광의 광속 내에 위치하므로, 처리실 내벽(86)의 조사점(4a)으로부터의 직접 반사광이나 산란광을 차광하기 위해서 공간 필터(36) 등을 사용한 경우, 동시에 이물질 산란광의 일부를 차광해 버려 검출 감도가 저하되어 버리지만, 본 발명과 같이 검출 광축을 어긋나게 한 경우에는 상기 검출 감도의 저하는 발생하지 않는다. 이물질 관측창(10)으로부터의 직접 반사광은 관측창(10)을 경사시켜 반사 광축을 검출 광축으로부터 어긋나게 함으로써, 광섬유에 입사되지 않는 구성으로 한 것도 본 발명의 특징 중 하나이다.

또, 관측창에 반사 방지 코팅을 실시함으로써 반사광 강도를 저감시키는 것도 가능하다. 섬유(33)의 출사 단부는 상기 다단 섬유 다발(33)의 수광 단부면에 대응하여 마찬가지로 분할되어 있다. 다단 섬유 다발(33)의 출사 단부는 간섭 필터(40)에 접속되어 있고, 레이저광과 동일 파장 성분(532 nm)이 추출되며, 3채널의 일차원 센서(37)에 의해 각각의 출사 단부면으로부터 검출광을 구별하여 전기 신호로 변환하므로, 조사 광축 방향이 다른 세 영역에서의 이물질 발생 영역을 특정하는 것이 가능해진다.

3채널 일차원 센서(37) 대신에, 3채널 병렬 출력형의 포토 다이오드 어레이를 사용해도 좋다. 3채널 일차원 센서의 각 채널로부터의 검출 신호는 신호 처리ㆍ제어계(6000)에 있어서 3채널의 증폭기 유닛(37)으로 증폭된 후 계산기(62)에 보내진다. 계산기(62)에서는 갈바노 드라이버(29)를 거쳐서 주사 제어 신호(401)를 갈바노 미러(25)에 보내고, 비임(103)을 주사하면서 각 주사 위치에서의 이물질 산란 강도를 디스플레이(62)에 표시해 간다.

도19 내지 도21에 디스플레이(62)에서의 표시예를 도시한다. 도19에는 Ø300 mm인 웨이퍼 상의 조사광(9) 라인에서의, 웨이퍼 중심 영역에 있어서의 검출 신호의 각 주사마다의 변화, 즉 시간 변화가 도시되어 있다. 플라즈마 내의 부유 이물질에 의해 산란광이 발생한 경우에는 도면중 세 부분에서 표시한 바와 같은 펄스형의 큰 신호가 나타난다. 이들 펄스형의 신호의 강도로부터 이물질의 크기를 판정할 수 있다.

또, 도20에 도시한 바와 같이, 각 검출 위치에 있어서 n회째의 주사시의 출력과 (n-1)회째의 주사시의 출력의 차이분을 빼면 배경 잡음의 직류 성분이 취소되고, 또한 평상시 한결같이 흔들리고 있는 배경 잡음의 진동을 저감시키는 것이 가능해져서 이물질 신호의 판정이 용이해진다. 엣칭이 종료하고, 웨이퍼(70)가 처리실로부터 배출되면 계측을 종료한다. 계측 데이타는 웨이퍼 단위로 기록된다. 측정 데이타를 외부에 출력하고, 외부 출력 신호(402)를 이용하여 플라즈마 처리실(87)의 오염 상황을 차례로 감시하는 것도 가능하다.

본 실시 형태에서는 다단 섬유 다발을 3단으로 했지만, 단수는 3단으로 한정되는 것은 아니며, 2단 이상의 임의의 단수를 선택할 수 있다. 광축 방향의 위치 분해능은 본 실시예의 형태와 같이 단수가 3단인 경우, 예를 들어 Ø300 mm 웨이퍼에서는 1OO mm가 되지만, 예를 들어 섬유 다발 단수를 10단, 신호 처리의 채널수를 10채널로 하면 30 mm가 되도록 단수를 증가시킴으로써 광축 방향의 위치 분해능을 향상시키는 것이 가능하다.

단수를 증가시키고 광축 방향의 위치 분해능을 높여 가면, 도21에 도시한 바와 같이 주사 조명 비임의 위치 데이타 및 조사 광축 방향의 이물질 발생 위치 데이타로부터 이물질의 발생 위치를 특정하고, 또한 신호 강도에 기초하여 이물질의 크기를 판정하여 웨이퍼 상의 이물질 발생 분포와 크기를 맵핑하는 것도 가능하다. 각 주사마다의 이물질 맵핑 데이타로부터 이물질의 거동을 추측하는 것도 가능해지고, 상기 데이타를 기초로 하여 처리실 내의 이물질 발생 위치를 특정하는 정보를 얻는 것도 가능해진다. 또한, 상기 정보에 기초하여 처리실 내의 이물질 저감 대책을 행하는 것이 가능해진다.

또, 상기 섬유 다발(33)의 다발수, 다발 형상은 도16에 도시한 형상, 갯수로 한정되는 것은 아니며, 임의의 형상, 갯수를 선택할 수 있음은 자명하다.

그리고, 본 실시 형태에서는 도16에 도시한 바와 같이 결상 렌즈(31)를 웨이퍼에 대하여 상방으로 어긋나게 한 경우를 기술했지만, 하방으로 어긋나게 하는 것도 가능함은 자명하다. 또, 도22에 도시한 바와 같이 결상 렌즈(31)를 웨이퍼면에 평행한 방향으로 어긋나게 한 경우도 동일한 효과를 얻을 수 있는 점으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 결상 렌즈(31)의 축을 어긋나게 하는 방향은 임의의 방향을 선택할 수 있다. 또한, 결상 렌즈를 경사지게 함으로써 축 어긋남과 동일한 효과를 얻는 것도 가능하다.

그리고, 본 실시 형태와 같이 후방 산란광 검출로 함으로써 조사 및 산란광 검출을 하나의 관측창을 통해서 행할 수 있으므로, 조사 광학계 및 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성하는 것이 가능해지고, 소형의 광학계를 구성할 수 있는 것도 본 발명의 특징 중 하나이다. 반대로 조사 광축과 검출 광축을 어긋나게 함으로써, 도23에 도시한 바와 같이 조명 광학계와 산란광 검출 광학계를 분리하여 구성하는 것도 가능하다.

본 발명에 따르면, 장초점 비임의 주사, 축 어긋남 결상 광학계 및 다단 섬유 다발을 이용함으로써, 웨이퍼 전체면에 걸쳐서 대략 균일한 에너지 조사ㆍ균일 감도 검출을 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 웨이퍼 전체면에 걸쳐서 이물질의 발생 위치를 특정하는 것이 가능해지는 효과가 얻어진다.

이에 따라, 엣칭 장치 처리실 내의 오염 상황의 실시간 모니터링이 가능해지고, 부착 이물질에 의한 불량 웨이퍼의 발생을 저감할 수 있는 효과와, 장치 세정 시기를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 발생한다.

또한, 더미 웨이퍼를 이용한 선행 검사 작업의 빈도를 저감할 수 있으므로, 비용 저감과 생산성의 향상이라는 효과가 발생한다.

그리고, 이물질 발생 위치를 특정할 수 있으므로, 이물질의 거동을 추정함으로써 이물질 발생원을 특정할 수 있으므로, 이물질 저감 대책에 효과적인 정보를 얻을 수 있는 효과가 발생한다.

본 발명의 제6 실시 형태를 도24에 기초하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 신호 처리 제어계에 있어서, 3채널 동기 검파 유닛의 각 출력의 후방단에 게인 조정기를 설치한 것이다. 광학계의 구성과 기능은 제5 실시 형태와 동일하므로, 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 따르면, 상기한 제5 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 동시에, 제1 실시 형태에서도 설명한 바와 같은 파장 및 주파수의 두 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하고, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 내 부유 이물질의 검출 감도를 대폭 향상시킬 수 있으며, 종래의 방식에서는 검출할 수 없었던 ø0.2 μm 정도의 이물질의 검출이 가능해진다.

또, 본 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(70) 상공의 웨이퍼 전방의 점(1a)과 웨이퍼 내측 점(3a)에서의 조명광의 비임 스폿 직경의 증가에 수반되는 에너지 밀도의 저하에 따른 검출 강도의 저하를 보정하는 것이 가능해지고, 웨이퍼 전체면에걸쳐서 균일한 감도로 이물질 검출이 가능해지는 효과가 발생한다.

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태를 도25에 기초하여 설명한다.

본 제6 실시 형태는 앞서 기술한 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치가 부가된 엣칭 처리 장치(플라즈마 엣칭 처리 장치)를 반도체 제조 라인의 자동 석판 인쇄 공정에 도입한 것이며, 도25는 반도체 제조 라인의 자동 석판 인쇄 공정을 처리의 흐름에 따라서 모식적으로 도시한 도면이다.

도25에 도시한 바와 같이, 우선 막부착 장치(1001)에 의해 반도체 웨이퍼 상에 실리콘 산화막 등의 피가공막이 형성된다. 다음에, 막두께 측정 장치(1002)에 의해 웨이퍼 상면의 복수점에서의 막두께가 측정된 후, 레지스트 도포 장치(1003)에 의해 레시스트막이 도포된다. 다음에, 노광 장치(1004)에 의해 레티클과 마스크 상의 원하는 회로 패턴이 전사된다. 노광된 반도체 웨이퍼는 현상 장치(1005)로 전사 패턴에 대응한 레지스트부가 제거된다.

다음에, 엣칭 처리 장치(플라즈마 엣칭 처리 장치)(1006)에서는 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 레지스트 제거부의 피가공막이 엣칭된다. 엣칭 처리 장치(1006) 내의 이물질은 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치(1100)로 검출되고, 그 신호에 기초하여 플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치(1100)의 신호 처리계(6000)의 판정부에 의해 처리실 내의 오염 상황이 판정된다.

이물질 수가 규정치를 초과하면, 엣칭 처리 장치의 조작자에게 알려져 처리실 내의 세정이 행해진다. 이물질 수가 규정치를 초과하지 않는 경우는 엣칭 종료후, 반도체 웨이퍼는 애싱 장치(1007)에 의해 레지스트막이 제거된 후, 세정장치(1008)로 보내진다.

이물질 모니터 장치[플라즈마 내 부유 이물질 계측 장치(1100)]를 구비하지 않은 엣칭 처리 장치에서는 반드시 적절한 시간에 처리실의 세정이 행해지지 않는다. 따라서, 원래 세정하지 않아도 좋은 시기에 세정을 행하여 작업 처리량을 저하시키거나, 반대로 세정해야 할 시기를 경과하고 있음에도 불구하고 처리를 계속하여, 불량품을 대량으로 발생시켜 생산 수율을 저하시키는 경우도 있다.

또, 처리실 내의 이물질 검사를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업을 행하고, 그 결과로부터 세정 시기를 결정하는 방법도 있다. 이 경우, 자동 석판 인쇄 공정 중에 필요 이상의 작업이 행해지므로, 자동 석판 인쇄 공정의 작업 처리량이 저하되고 더미 웨이퍼분의 비용이 필요해졌다. 그러나, 웨이퍼의 대구경화에 따라 더미 웨이퍼의 비용 증가는 필연적이며, 처리실 내 이물질 검사를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업의 삭감도 큰 문제로 되어 있다.

이에 비해 본 실시 형태에 따르면, 처리실 내의 오염 상황을 실시간으로 모니터하면서 피처리체의 처리를 행할 수 있으므로, 세정 시기의 최적화를 도모할 수 있고, 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업도 필요하지 않으므로, 작업 처리량이 향상되며, 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태의 공정에 의해 제조된 제품은 규정치 이상의 이물질을 포함하지 않는 양질의 제품이 된다.

또, 이상의 실시 형태에 있어서는 엣칭 처리 장치에의 적용예에 대하여 기술했지만, 전술한 바와 같이 본 발명의 적용 범위는 이것으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 본 발명을 애싱 장치나 성막 장치에 적용함으로써, 애싱 장치의 내부 및성막 장치 내부의 이물질의 실시간 모니터링이 가능해지고, 이로써 자동 석판 인쇄 공정 중의 애싱 공정 및 성막 공정 기인의 불량을 저감하는 것이 가능해지며, 불량품의 발생 방지와 생산 수율의 향상을 도모할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 후방 산란광 검출로 했으므로, 조사ㆍ검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 부착 및 조정이 간단하며, 소형의 이물질 검출 장치를 실현할 수 있다.

또, 후방 산란광 검출에서는 큰 잡음으로 될 수 있는 관측용 창 표면으로부터의 반사광 및 처리실 내벽 산란광을 검출하지 않고, 또한 플라즈마 내 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광 잡음으로부터 미약한 이물질 산란 신호를 분리하여 검출하므로, 검출 감도가 향상되어 종래의 방법으로는 검출이 곤란하다고 예상되는 서브 미크론급의 미소한 이물질의 검출도 가능해진다.

또, 조명광을 주사할 수 있는 구성으로 하고, 또한 조사ㆍ검출 광학계를 상하 방향으로 슬라이드시킬 수 있는 구성으로 했으므로, 다른 플라즈마 영역을 관측할 수 있는 동시에, 웨이퍼 상면의 전체면에서 이물질 검출을 행하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 알 수 있으며, 조작자는 그 정보를 디스플레이 상에서 실시간으로 확인할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 얻어진 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보에 기초하여 처리실 내의 오염 상황을 실시간으로 판단할 수 있으므로, 세정 시기의 최적화가 이루어지고, 작업 처리량이 향상되는 동시에 한번에 대량의 불량 발생을 방지할 수 있으며, 생산 수율의 향상이 이루어진다. 또한, 처리실 내의 이물질의 갯수를 항상 모니터하면서 처리가 진행되므로, 이와 같이 하여 제조된 회로 기판은 기준치 이상의 이물질을 함유하지 않는 고품질의 신뢰성이 높은 제품으로 된다.

또, 본 발명에 따르면 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나, 발취 검사에 의한 오염 상황 판단의 필요가 없으므로, 더미 웨이퍼의 비용 삭감, 및 작업 처리량의 향상이 이루어진다.

또, 본 발명에 따르면 장초점 비임과 축 어긋남 다단 검출에 의해 웨이퍼 전체면에 있어서 이물질의 갯수 및 발생 위치를 검출하는 것이 가능하여, 종래의 방법에 비해 플라즈마 내의 부유 이물질의 발생 상황의 상세한 판정을 행할 수 있다.

또, 파장 및 주파수 두 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 방법과 병용하는 것이 가능하여, 종래의 방법에 비해 플라즈마 내 부유 이물질의 검출 감도가 대폭 향상되고, 또한 웨이퍼 전체면에 있어서 이물질의 갯수 및 발생 위치를 검출하는 것이 가능하여, 종래의 방법에 비해 플라즈마 내의 부유 이물질의 발생 상황의 상세한 판정을 안정하게 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또, 축 어긋남 다단 검출의 각 채널의 출력부에 게인 조정 기능을 부가함으로써, 조명 비임의 조사 에너지의 차이에 따라 검출 감도의 편차를 보정하는 것이 가능해지고, 웨이퍼 전체면에 있어서 부유 이물질을 균일한 검출 감도로 안정하게 검출할 수 있다.

이들 효과에 의해, 엣칭 처리실 내의 오염 상황의 실시간 모니터링이 가능해지고, 부착 이물질에 따른 불량 웨이퍼의 발생을 저감할 수 있어 고품질의 반도체소자의 제조가 가능해지는 효과와, 장치 세정 시기를 정확하게 파악할 수 있는 효과가 발생한다.

또, 더미 웨이퍼를 이용한 이물질의 선행 검사 작업의 빈도를 저감할 수 있으므로, 비용의 저감과 생산성의 향상이라는 효과가 발생한다. 또한, 제조 라인의 자동화도 가능해지는 효과도 갖고 있다.

본 발명에 따르면, 후방 산란광 검출로 했으므로, 조사ㆍ검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 부착 및 조정이 간단하며, 소형의 이물질 검출 장치를 실현할 수 있다.

또, 후방 산란광 검출에서는 큰 잡음으로 될 수 있는 관측용 창 표면으로부터의 반사광 및 처리실 내벽 산란광을 검출하지 않고, 또한 플라즈마 내 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광 잡음으로부터 미약한 이물질 산란 신호를 분리하여 검출하므로, 검출 감도가 향상되어 종래의 방법으로는 검출이 곤란하다고 예상되는 서브 미크론급의 미소한 이물질의 검출이 가능한 이물질 검출 장치를 실현할 수 있다.

또, 조명광을 주사할 수 있는 구성으로 하고, 또한 조사ㆍ검출 광학계를 상하 방향으로 슬라이드시킬 수 있는 구성으로 했으므로, 다른 플라즈마 영역을 관측할 수 있는 동시에, 웨이퍼 상면 전체면에서 이물질 검출을 행하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 알 수 있으며, 조작자는 그 정보를 디스플레이 상에서 실시간으로 확인하는 것이 가능한 이물질 검출 장치를 실현할 수 있다.

또, 본 발명에 따르면 얻어진 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보에 기초하여 처리실 내의 오염 상황을 실시간으로 판단할 수 있으므로, 세정 시기를 적절하게 판단하여 작업 처리량이 높고 생산 수율이 좋게 반도체 장치를 제작할 수 있다.

또, 처리실 내의 이물질 갯수를 항상 모니터하면서 처리가 진행되므로, 기준치 이상의 이물질을 함유하지 않는 고품질의 신뢰성이 높은 회로 기판의 제작에 적용할 수 있다.

Claims (25)

1. 처리실 내에서 피처리체 상에 박막을 생성 또는 피처리체 상에 생성한 박막을 가공하는 처리를 실시할 때,

   원하는 편광이며 또한 원하는 주파수로 강도 변조한 원하는 파장의 레이저광을, 관측용 창을 통해서 상기 처리실 내에 조사하는 단계와,

   상기 조사에 의해 상기 처리실 내의 이물질에 의해서 산란되어 상기 관찰용 창을 통과한 후방 산란광 중 상기 주파수의 파장 성분의 빛을 파장 분리하여 수광하는 동시에 촬상하는 단계와,

   상기 수광하여 얻은 수광 신호 중으로부터 상기 주파수 성분을 검출하는 단계와,

   이 검출한 신호와 상기 촬상하여 얻은 화상을 이용하여 상기 처리실 내의 상기 레이저광을 조사한 영역에 존재하는 이물질의 갯수 및 2차원 분포에 관한 정보를 얻는 단계와,

   상기 얻은 이물질의 갯수 및 2차원 분포에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 레이저광의 원하는 편광은 P편광이고, 상기 P편광의 레이저광을, 상기 P편광의 레이저광에 대하여 브뤼스터 각을 이루도록 경사져 있는 상기 관측용 창을 통해서 상기 처리실 내에 조사하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 관측용 창을 통해서 상기 처리실 내에 조사하는 조사 비임을 수평 방향으로 회전 주사하도록 하여 이물질의 2차원 분포를 판정하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 원하는 주파수는 상기 박막 생성 또는 가공 처리에 사용되는 여기원의 주파수 및 그 정수배와는 다른 주파수인 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
6. 처리실 내에 피처리체를 반입한 상태에서 상기 처리실 내의 전극에 고주파 전력을 인가하여 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시켜 상기 피처리체를 처리하는 단계와,

   원하는 주파수로 강도 변조한 레이저광을 관측용 창을 거쳐서 상기 처리실 내에 도입하여 상기 플라즈마에 의해 처리되어 있는 상기 피처리체의 상방을 조사하는 단계와,

   상기 조사에 의해 상기 처리실 내의 이물질로 산란되어 상기 관찰용 창을 통과한 산란광을 검출하는 동시에 촬상하는 단계와,

   상기 검출한 신호와 상기 촬상하여 얻은 화상을 이용하여 상기 피처리체의 상방의 상기 레이저광을 조사한 영역에 존재하는 이물질에 관한 정보를 얻는 단계와,

   상기 얻은 이물질에 관한 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 관찰용 창을 통과한 산란광을 필터를 거쳐서 상기 원하는 주파수의 파장 성분의 빛을 파장 분리하여 검출하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 검출한 산란광으로부터 상기 피처리체의 상방에 존재하는 이물질의 크기와 분포에 관한 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
9. 처리실 내에 플라즈마를 발생시켜 상기 처리실 내에 설치한 피처리체를 처리하는 단계와,

   상기 피처리체를 처리하고 있는 중에 레이저광을 관측용 창을 거쳐서 상기 처리실 내에 도입하여 상기 플라즈마에 의해 처리되어 있는 상기 피처리체의 상방을 조사하는 단계와,

   상기 조사에 의해 상기 처리실 내의 이물질로 산란되어 상기 관찰용 창을 투과한 산란광을 상기 플라즈마의 발광과 분리하여 검출하는 동시에 촬상하는 단계와,

   상기 검출한 신호와 상기 촬상하여 얻은 화상을 이용하여 상기 피처리체의 상방에 존재하는 이물질의 크기와 분포에 관한 정보를 구하는 단계와,

   상기 구한 상기 피처리체의 상방에 존재하는 이물질의 크기와 분포에 관한 정보를 모니터 화면 상에 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 조사에 의해 상기 처리실 내에 부유하는 이물질로 산란된 산란광을, 상기 처리실의 벽면으로부터의 반사광과 분리하여 검출하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 이물질의 크기와 분포에 관한 정보에 기초하여 상기 처리실 내의 오염 상황을 모니터하면서, 상기 처리실 내에서 상기 피처리체 상에 박막을 생성 또는 상기 피처리체 상에 생성한 박막을 가공하는 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 방법.
12. 피처리체에 원하는 박막 생성 또는 가공 처리를 실시하기 위한 처리실 내에, 원하는 편광이며 또한 원하는 주파수로 강도 변조한 빛을 조사하기 위한 조사 수단과,

    이 조사 수단으로부터의 빛을 상기 처리실 내에 도입하기 위한 상기 처리실 측면에 설치된 관찰창 수단과,

    이 관측용 창으로부터의 반사광을 실질적으로 없애는 수단 또는 저감하는 수단 또는 차광하는 수단과,

    상기 처리실 내의 이물질에 의해서 산란된 후방 산란광을 상기 동일한 관찰창을 통해서 상기 원하는 파장 성분만을 파장 분리하여 수광하는 수단 및 상기 후방 산란광을 상기 동일한 관찰창을 통해서 촬상하는 촬상 수단을 포함하는 산란광 검출 수단과,

    이 산란광 검출 수단에 의해 촬상한 화상 및 수광 신호 중으로부터 상기 원하는 주파수 성분을 검출한 검출 신호로부터 이물질의 갯수 및 2차원 분포를 판정하는 신호 처리 수단과,

    이 신호 처리 수단으로부터 얻어진 정보를 출력하는 출력 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
13. 삭제
14. 제12항에 있어서, 상기 관측용 창은 무반사 처리되고 또한 원하는 경사가 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 원하는 편광은 P편광이고, 상기 관측용 창의 상기한 경사는 P편광인 입사 비임에 대하여 브뤼스터 각을 이루는 경사인 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
16. 제12항에 있어서, 상기 조사 수단에는 상기 관측용 창을 통해서 상기 처리실 내에 조사하는 조사 비임을 수평 방향으로 회전 주사하는 수단이 포함되고, 상기 신호 처리 수단은 이물질의 2차원 분포를 판정 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 관측용 창은 만곡한 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
18. 제12항에 있어서, 상기 산란광 검출 수단은 상기 이물질로부터의 산란광을 상기 처리실 수단의 벽면으로부터의 반사광과 분리하여 검출하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
19. 제12항에 있어서, 상기 출력 수단은 상기 처리실 내에서 검출한 이물질의 크기와 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
20. 내부에 피처리체를 설치하는 설치부와 관찰창부를 구비한 처리실 수단과,

    고주파 전력을 공급하여 상기 처리실 수단의 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,

    상기 고주파 전력의 주파수와 다른 원하는 주파수로 강도 변조한 레이저광을 상기 관찰창부를 거쳐서 상기 처리실 내부의 상기 설치부에 설치한 피처리체의 상부를 주사 조사하는 레이저광 조사 수단과,

    상기 레이저광 조사 수단에 의한 레이저광의 주사 조사에 의해 상기 처리실의 내부에 부유하는 이물질로 산란되어 상기 관찰창부를 통과한 빛을 검출하는 동시에 촬상하는 산란광 검출 수단과,

    상기 검출 수단에 의해 검출한 신호 및 촬상하여 얻은 화상을 이용하여 상기 피처리체의 상방의 상기 레이저광을 조사한 영역에 존재하는 이물질에 관한 정보를 얻는 이물질 정보 취득 수단과,

    상기 이물질 정보 취득 수단으로 취득한 이물질에 관한 정보를 출력하는 출력 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 레이저광 조사 수단은 P편광의 레이저광을 상기 관찰창부를 거쳐서 상기 처리실 내부의 상기 설치부에 설치한 피처리체의 상부를 주사 조사하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
22. 제20항에 있어서, 상기 관찰창부는 무반사 처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
23. 제20항에 있어서, 상기 산란광 검출 수단은 상기 이물질로부터의 산란광을 상기 처리실 수단의 내부에 발생시킨 플라즈마의 발광으로부터 파장 및 주파수의 두 영역으로 분리하여 검출하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
24. 제20항에 있어서, 상기 산란광 검출 수단은 상기 이물질로부터의 산란광을 상기 처리실 수단의 벽면으로부터의 반사광과 분리하여 검출하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.
25. 제20항에 있어서, 상기 출력 수단은 상기 처리실 내에서 검출한 이물질의 크기와 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 회로 기판의 제조 장치.