KR100389523B1

KR100389523B1 - 플라즈마 처리 장치 내의 부유 이물질 검출 방법 및 그장치 및 반도체 장치의 처리 장치

Info

Publication number: KR100389523B1
Application number: KR10-2001-0010274A
Authority: KR
Inventors: 나까노히로유끼; 나까따도시히꼬
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2003-06-27
Also published as: US6712928B2; US20020016068A1; JP2002057143A; TW503478B; KR20020012476A

Abstract

처리실 내에 부유한 이물질의 검출을 하나의 관측용 창과 하나의 유닛으로 구성된 광학계에 의해 행할 수 있도록 하기 위해, 또한 미약한 이물질 산란광을 정밀도 좋게 검출하기 위해, 처리실 내의 피처리 부재에 원하는 박막 생성ㆍ가공 처리를 실시할 때에, P 편광되고, 또한 여기원의 주파수 및 그 정수배와는 다른 주파수로 강도 변조된 빔을 P 편광인 입력 빔에 대해 브뤼스터각을 이루는 경사를 갖는 관측용 창을 통해 처리실 내로 조사하도록 하고, 처리실 내의 이물질에 의해 산란된 후방 산란광을 상기 동일한 관측용 창을 통해 검출 광학계에 있어서 수광 및 촬상하여 수광 신호 중으로부터 상기 주파수 성분 및 상기 강도 변조한 빔의 파장 성분을 검출하고, 이 검출한 성분 및 상기 촬상한 화상 정보를 이용하여 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판별하도록 했다.

Description

플라즈마 처리 장치 내의 부유 이물질 검출 방법 및 그 장치 및 반도체 장치의 처리 장치{A method and its apparatus for detecting floating particles in a plasma processing chamber and an apparatus for processing a semiconductor device}

본 발명은 에칭, 스퍼터링, CVD 등의 플라즈마를 이용하여 반도체 기판 상에 원하는 박막이나 회로 패턴 등을 형성하는 반도체 장치의 처리 장치의 처리실 내부에 부유하는 미세한 입자(이물질)를 검출하는 방법 및 그 장치 및 플라즈마 처리 기술에 의해 박막이나 회로 패턴 등을 형성하는 과정에서 처리실 내에 발생하는 이물질을 처리 중에 리얼 타임으로 계측하는 기능을 구비한 반도체 장치를 처리하는 장치에 관한 것이다.

에칭 장치를 비롯하여, 플라즈마를 이용한 처리가 반도체 장치의 처리(제조) 공정이나 액정 표시 장치용 기판 처리(제조) 공정에 널리 적용되고 있다.

플라즈마를 이용한 처리 장치의 일예로서, 도25에 도시한 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치가 있다. 이러한 종류의 장치는 도25에 도시한 바와 같이, 시그널 제네레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(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, 양 전극 사이(81, 82)에서의 방전에 의해 에칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리 부재로서의 예를 들어 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 에칭하도록 되어 있다.

고주파 신호로서는, 예를 들어 400kHz 정도의 주파수가 이용된다. 에칭 처리시에는 에칭의 진행 상황을 감시하여, 그 종점을 가능한 한 정확하게 판정하여 소정의 패턴 형상 및 깊이만큼 에칭 처리를 행하도록 하고 있다. 종점이 검출되면 파워 앰프의 출력을 정지하여, 반도체 웨이퍼가 처리실로부터 배출된다.

상기 플라즈마 에칭 장치에서는 플라즈마 처리에 의한 에칭 반응에 의해 생성된 반응 생성물이 플라즈마 처리실의 벽면 혹은 전극에 퇴적하여, 이것이 시간경과에 수반하여 박리되어 부유 이물질이 되는 것이 알려져 있다. 이 부유 이물질은 에칭 처리가 종료하여 플라즈마 방전이 정지한 순간에, 웨이퍼 상으로 낙하하여 부착 이물질이 되어 회로의 특성 불량이나 패턴 외관 불량을 일으킨다. 그리고, 최종적으로는 수율의 저하나 소자의 신뢰성 저하의 원인이 된다.

상기 웨이퍼 표면에 부착된 이물질을 검사하는 장치는 다수 보고되어 실용화되어 있지만, 이들은 플라즈마 처리 장치로부터 일단 웨이퍼를 빼내어 검사를 행하는 것으로, 이물질이 많이 발생하고 있다고 판단한 시점에서는, 이미 다른 웨이퍼의 처리가 진행하고 있으며, 불량의 대량 발생에 의한 수율 저하의 문제가 있다. 또한, 처리 후의 평가에서는 처리실 내의 이물질 발생의 분포, 경시 변화 등은 알 수 없다.

따라서, 처리실 내의 오염 상황을 in-situ에서 리얼 타임 모니터하는 기술이 반도체 제조나 액정 제조 등의 분야에서 요구되고 있다.

처리실 내에서 부유하는 이물질의 크기는 서브미크론 내지 수백 ㎛의 범위이지만, 256Mbit DRAM(Dynamic Random Access Memory), 또는 1Gbit DRAM으로 고집적화가 진행되는 반도체 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18㎛로 미세화의 일로를 걷고 있으며, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브미크론오더가 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 들 수 있다.

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

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

또한, 상기 종래 기술 3에는 응집광을 주사 조사하여 반응 용기 내에서 산란하는 광을 그 자리에서 발생시키는 스텝과, 상기 반응 용기내에서 산란하는 광을 검출하는 스텝을 포함하고, 그에 의해 상기 산란광을 해석함으로써, 상기 반응 용기 내의 오염 상황을 측정하는 기술이 기재되어 있다.

또한, 상기 종래 기술 4에는 레이저 광을 생성하는 레이저 수단과, 관측되어야 할 입자를 포함하는 플라즈마 처리 공구의 반응실 내의 영역을 상기 레이저 광으로 주사하는 스캐너 수단과, 상기 영역 내의 입자에 의해 산란한 레이저 광의 비디오 신호를 생성하는 비디오 카메라와, 상기 비디오 신호의 이미지를 처리하여 표시하는 수단을 갖는 입자 검출기가 기재되어 있다.

또한, 상기 종래 기술 5에는 플라즈마 처리실 내의 플라즈마 발생 영역을 관측하는 카메라 장치와, 상기 카메라 장치에 의해 얻게 된 화상을 처리하여 목적으로 하는 정보를 얻는 데이타 처리부와, 상기 데이타 처리부에서 얻게 된 정보에 의거하여 파티클을 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.

또한, 상기 종래 기술 6에는 측정 체적을 가로 질러 조사하는 광 빔을 송출하는 광 검출기와, 광 검출기와 상기 측정 체적으로부터의 산란광을 집광하여 그 광을 상기 광 검출기로 향하게 하는 광학계를 포함하고, 그 광 검출기로 향하게 된광의 강도를 나타내는 신호를 그 광 검출기가 발생하도록 구성한 검출기와, 상기 광 검출기로부터의 신호를 분석하도록 서로 접속되고, 상기 광 검출기로부터의 신호 중의 펄스를 검출하는 펄스 검출기와, 미립자에 대응하여 그 미립자가 상기 측정 체적 내에서 작용하는 동안의 상기 빔에 의한 복수회의 조사에 수반하는 상기 미립자에 의한 산란 광에 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 레이저 광을 조사하고, 대향한 측면 혹은 그 밖의 측면에 설치된 상기 레이저 조사용 관측창과는 다른 관측용 창으로부터 레이저 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 것이다. 따라서, 이들의 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 방식에서는 조사 광학계와 검출 광학계가 각각 다른 유닛으로 형성되고, 이들을 부착하는 관측용 창도 2개 필요하여, 또한 광축 조정 등도 조사ㆍ검출 광학계에서 각각 행해야만 해 취급이 번거로운 것이 되고 있었다.

또한, 통상 플라즈마 처리실 등의 처리실 측면의 관측용 창은 플라즈마 발광등을 모니터하기 위해 대부분의 기종에 설치되어 있지만, 이 관측창은 하나밖에 구비되어 있지 않은 경우도 적지 않다. 따라서, 관측용 창을 2개 필요로 하는 종래 수법은 관측용 창을 하나밖에 구비하고 있지 않은 처리실을 갖는 제조 장치에는 적용할 수 없다고 하는 문제가 있다.

또, 전방 산란광이나 측방 산란광을 검출하는 종래 방식에 있어서는 처리실에 조사하는 조사 빔을 회전 주사시키고, 웨이퍼 등의 피처리 부재의 전체면 상의이물질 발생 상황을 관측하려고 한 경우에는 다수의 관측창과 검출 광학계를 필요로 해, 대폭적인 비용 상승의 요인이 되는 데다가 다수의 관측창이나 검출 광학계를 설치하는 것도 공간 요인 상의 제약으로부터 실제로는 매우 곤란하다고 예상된다.

그리고, 상기한 종래 기술의 수법은 모두 고정 레이저 광을 이용하여 웨이퍼 상의 일부의 영역을 관측하는 것이며, 웨이퍼 전체면에 걸쳐서 플라즈마 중의 부유 이물질을 계측하는 것은 곤란하다.

플라즈마 처리실 내에 부유한 이물질을 웨이퍼 전체면에 걸쳐 in-situ 계측하는 기능을 구비한 반도체 제조 방법 및 장치도 제안되어 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개 평9-24359호 공보(종래 기술 7)가 있다.

상기 종래 기술 7에는 처리실 내의 상하 방향, 수평 방향, 또는 상하 및 수평 방향으로 레이저 광을 조사하고, 처리실 내의 파티클에 의해 산란한 레이저 광을 검출하고, 검출한 레이저 광의 강도로부터 처리 챔버 내의 파티클을 리얼 타임으로 모니터하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터 방법이 기재되어 있다.

그러나, 이들의 수법은 모두 레이저 조명 광학계와 산란광 검출 광학계가 분리되어 있다. 그로 인해, 레이저 광을 처리실 내에 조사하여, 산란광을 검출하기 위한 관측창을 두개 이상 구비하고 있는 장치에 적용이 한정된 데다가, 레이저 조명 광학계 및 산란광 검출 광학계의 광축 조정을 개별적으로 행할 필요가 있으므로, 취급이 불편했다. 또, 플라즈마 처리실 내에 부유한 이물질을 웨이퍼 전체면에 걸쳐 in-situ 계측하는 기능을 구비한 반도체 제조 방법 및 장치로서, 일본 특허 공개 평11-251252호 공보(종래 기술 8)에는 플라즈마 여기 주파수와는 다른 주파수로 강도 변조된 레이저 빔을 플라즈마 처리실의 관찰용 창으로부터 플라즈마 처리실의 내부에 조사하고, 이물질로부터의 후방 산란광을 검출하여 부유 이물질을 검출하는 방법 및 그 장치가 개시되어 있다.

그러나, 이 종래 기술 8에는 레이저 광원을 소형화하여 조작성을 양호하게 하는 것에 대해서는 배려되어 있지 않다.

또한, 종래 기술 8에는 후방 산란광을 검출하는 경우의 특유의 과제 중 하나인 처리실 내벽면으로부터의 반사광의 영향을 받지 않도록 하는 것에 대해서도 배려되어 있지 않다.

한편, 256Mbit DRAM, 또는 1Gbit DRAM으로 고집적화가 진행하는 반도체의 분야에 있어서는 회로 패턴의 최소 선폭은 0.25 내지 0.18㎛로 미세화의 일로를 걷고 있으며, 검출해야 할 이물질의 크기도 서브미크론오더가 요구되고 있다. 그러나, 종래 기술에서는 이물질 산란광과 플라즈마 발광의 분리가 곤란하므로, 비교적 큰 이물질의 관측에 적용이 한정되어 서브미크론오더의 미소 이물질을 검출하는 것은 곤란하다고 생각된다.

레이저 조명 광학계 및 산란광 검출 광학계를 일체화하고, 하나의 관측창에 부착 가능한 이물질 모니터를 실현하기 위해서는 조사한 레이저 광과 동일한 광축을 후방 방향으로 전파하고, 레이저 조사 광학계로 복귀하는 후방 산란광을 검출하는 방법이 유효하다.

또, 모니터의 소형화를 실현하기 위해서는 모니터를 구성하는 각각의 부품을소형화하는 것이 중요해진다.

일반적으로, 레이저 광원은 그 밖의 광학 소자와 비교하면 크다. 또한, 광학 소자는 외부로부터 물리적인 힘이 가해지거나, 표면에 부착된 먼지가 레이저 광에 의해 눌어붙는 등의 현상이 일어나지 않으면 파손될 확립은 낮다. 그에 비해, 레이저 광원의 수명은 짧다. 따라서, in-situ 모니터의 레이저 광원으로서는, 예를 들어 고수명 및 소형인 반도체 레이저, 혹은 반도체 레이저 여기의 고체 레이저가 유효하다. 여기에서, 이물질 입경이 동일하면 이물질에 의해 발생하는 산란광의 강도는 조사하는 레이저 광의 출력에 비례하여 파장의 제곱에 비례한다. 따라서, 반도체 레이저보다도 비선형 광학 결정에 의해 파장을 단파장화하는 반도체 레이저 여기의 고체 레이저 쪽이 레이저 산란법에 의한 이물질 검출에 있어서는 유효하다.

그러나, 반도체 레이저는 분위기 온도, 혹은 반도체 결정의 온도 변화에 의해 그 출력 및 파장이 변동하므로, 온도 제어가 필수가 되는 것이다. 출력이 높아짐에 따라 발열량이 증가하므로, 발생한 열을 외부로 방출할 필요가 있는 것이다. 통상, 펠티어 소자를 이용한 냉각이 행해지고, 부수적으로 방열용의 열 싱크가 사용된다. 이 열 싱크의 크기는 반도체 레이저 자신이 소형인 데 대해, 수배 내지 수십배의 체적이 된다. 이상으로부터, 소형 모니터의 실현을 위해서는 열 싱크를 포함한 레이저 광원의 소형화가 필수가 된다.

외부에 레이저 광원을 설치하여 광 파이버로 레이저를 유도하는 방법도 있지만, 동일한 광축상을 전파하는 조사광과 산란광을 분리하기 위해서는 편광 분리가유효하다. 편광한 레이저 광을 편파면 보존 파이버로 유도하는 것은 가능하다. 그러나, 출력이 높은 경우 코어계의 미세한 편파면 보존 파이버에 입사시키려고 해도 입사 단부면이 손상을 받아 결합 손실이 증가되어 버린다. 또는 레이저 출력이 지나치게 큰 경우에는 파이버에는 입사하기는 커녕, 반사되어 버린다. 빔 직경을 확대하여 여러개의 파이버를 묶은 번들 파이버에 의해 유도하는 것은 가능하지만, 편파면을 보존하기 위해서는 1개 1개의 파이버의 방향을 가지런히 할 필요가 있어, 실현은 꽤 곤란하다.

본 발명은 상기의 점에 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명에서는 레이저 조명 광학계 및 산란광 검출 광학계가 일체화되고, 하나의 관측 창에 부착 가능한 소형으로 또한 광축 조정 등의 취급이 간편하고, 또한 보수 효율이 높은 이물질 모니터에 의해 반도체 제조 장치 내에 부유한 이물질을 반도체 처리에 아무런 영향을 미치게 하는 일 없이, 처리 중에 in-situ 계측하는 기능을 구비한 부유 이물질 검출 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에서는 하나의 관측용 창을 조사 광학계와 검출 광학계에서 겸용하고, 처리실 내에 부유한 이물질의 검출을 하나의 유닛으로 구성된 광학계에 의해 행할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 한정된 좁은 공간에 부착할 수 있도록 콤팩트한 조사ㆍ검출 광학계를 구성하는 방법 및 장치를 실현한다. 또한, 본 발명에서는 미약한 이물질 산란광을 정밀도 좋게 검출할 수 있는 신뢰성이 높은 방법 및 장치를 실현한다. 또한, 본 발명에서는 웨이퍼 등의 피처리 부재의 전체면 상의이물질 발생 상황을 판정할 수 있는 방법 및 장치를 실현한다. 또한, 본 발명에서는 상기의 구성을 구비한 반도체 장치의 처리 장치를 제공한다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면으로, 본 발명의 제1 실시예에 있어서의 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 장착한 에칭 장치의 개략 구성을 도시한 평면도와 정면도.

도2는 광학계의 웨이퍼 상의 결상 위치와 처리 장치의 내벽면과의 개략 관계를 도시한 대략 정면도.

도3은 본 발명의 각 실시 형태에 있어서의 플라즈마 여기 주파수와 플라즈마 발광이 동기하고 있는 모습을 도시한 설명도.

도4는 본 발명의 각 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광의 플라즈마 발생으로부터의 파장ㆍ주파수 분리의 모습을 도시한 설명도.

도5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 장착한 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면.

도6은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 반도체 레이저 여기의 고체 레이저의 일반적인 구성을 도시한 설명도.

도7은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 여기 광원과 파장 변환부를 분리한, 외부 레이저 여기의 고체 레이저의 개략 구성을 도시한 개략 정면도.

도8은 번들 파이버의 단면 구조를 도시한 단면도.

도9는 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광 검출을 위한 광학계를 장착한 에칭 장치의 개략 구성을 설명한 도면.

도10은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 상 9점에서의 검출광 강도의 시간 변화를 도시한 도면.

도11은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 웨이퍼 상 9점에서의 이물질 신호 강도의 시간 변화를 도시한 3차원 그래프.

도12는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 장착한 에칭 처리 장치의 개략 구성을 도시한 개략 평면도.

도13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 대구경 파이버의 단면도.

도14는 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 이물질 산란광 검출을 위한 광학계를 장착한 에칭 장치의 평면도.

도15는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 장착한 에칭 처리 장치의 개략 구성을 도시한 평면도.

도16은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 편파면 보존 파이버의 단면도를 도시한 도면.

도17은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 편파면 보존 번들 파이버의 단면도를 도시한 도면.

도18은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 편파면 보존 어레이 파이버의 단면도를 도시한 도면.

도19는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 외부 레이저 광원을 도시한 개략 평면도.

도20은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 외부 레이저 광원을 도시한 개략 평면도.

도21은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 외부 레이저 광원을 도시한 개략 평면도.

도22는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치가 달린 에칭 처리 장치를 도입한 반도체 집적 회로 장치의 제조 공정의 처리의 흐름을 도시한 처리 흐름도.

도23은 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 콘택트 홀의 형성 과정을 단면 구조를 이용하여, 처리의 흐름에 따라서 모식적으로 도시한 처리 흐름을 설명하는 도면.

도24는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 콘택트 홀의 에칭 공정에 있어서, 부착 이물질에 의해 발생하는 결함의 예를 모식적으로 도시한 피처리 기판의 단면도.

도25는 종래 기술의 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치를 도시한 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5 : 처리실 내벽

10 : 관측용 창

24 : 편광 빔 분할기

25 : 갈바노 미러

31 : 결상 렌즈

36 : 공간 필터

50 : 증폭기

70 : 반도체 웨이퍼

71 : 플라즈마

83 : 시그널 제네레이터

84 : 파워 앰프

85 : 분배기

86 : 플라즈마 처리실

103 : 원편광 빔

116 : 콜리메이팅 렌즈

117 : 포커싱 렌즈

120 : 레이저 광원

132 : 광 파이버

2010 : 레이저 조사 광학계

5008 : 편광 레이저 광

본 발명에서는 반도체 제조 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 장치를 레이저 광원부와, 이 레이저 광원부로부터 발사된 레이저에 의해 여기된 레이저를 반도체 제조 장치의 내부에 조사하는 레이저 조사 광학계부와, 이 레이저 조사 광학부에 의해 조사되어 이물질에 의해 산란된 레이저를 검출하는 산란광 검출 광학계와, 신호 처리ㆍ제어부를 구비하여 구성하고, 레이저 광원부가 광 파이버로 레이저 조사 광학계부와 접속되어 있는 구성으로 했다.

또한, 본 발명에서는 플라즈마를 이용한 반도체 제조 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 장치를 레이저 광원부와, 이 레이저 광원부로부터의 출력에 의거하여 레이저를 반도체 제조 장치의 내부에 조사하여 이물질에 의해 산란된 레이저를 검출하는 모니터 광학계부와, 이 모니터 광학계부의 검출 신호를 처리하는 신호 처리ㆍ제어부를 구비하여 구성하고, 모니터 광학계부가 레이저 광원부와 신호 처리ㆍ제어부에 각각 광 파이버로 접속되어 있는 구성으로 했다.

또한, 본 발명에 있어서는 예를 들어 처리실 내의 피처리 부재에 원하는 박막 생성 또는 가공 처리를 실시할 때에, 외부의 레이저 광원으로부터 광 파이버에 의해 유도한 레이저 광을 관측용 창을 통해 처리실 내로 조사한다. 그리고, 처리실 내의 이물질에 의해 산란된 후방 산란광을 상기 동일한 관측용 창을 통해 검출 광학계에 있어서 수광하고, 상기 검출 신호로부터 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판별하여 이 판별 결과를 디스플레이 상에 표시한다.

또한, 상기 관측용 창을 통해 상기 처리실 내에 조사하는 조사 빔을 수평 방향으로 회전 주사하도록 하여 이물질의 2차원 분포를 판정한다.

그리고, 본 발명에 있어서는 반도체 장치를 처리하는 장치를 내부를 관찰 가능한 창과 내부에 피처리 기판을 적재하는 적재부와 내부를 소정의 압력으로 유지하는 압력 설정부를 구비한 처리실과, 소정의 압력으로 유지된 처리실의 내부에 플라즈마를 발생시켜 적재부에 적재한 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 수단과, 처리실의 외부에 배치된 레이저 광원부와, 이 레이저 광원부로부터 발사된 레이저를 광 파이버를 거쳐서 받아 창으로부터 처리실의 내부에 레이저를 주사하여 조사하는 레이저 조사 광학계부와, 이 레이저 조사 광학부에서 레이저를 주사하여 조사함으로써 플라즈마 처리 수단에 의해 피처리 기판을 처리하고 있는 도중에 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 의해 산란된 산란광을 관찰용 창부를 거쳐서 검출하는 산란광 검출 광학계부와, 이 산란광 검출 광학계부에서 검출한 산란광의 신호를 광 파이버를 거쳐서 수신하여 처리함으로써 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 관한 정보를 출력하는 신호 처리 수단을 구비하여 구성했다.

첨부 도면에 도시한 대로, 본 발명의 이러한 또는 다른 목적, 특징 및 장점들은 이하의 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로 잘 알 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에서는 반도체 장치를 처리하는 장치를 내부를 관찰 가능한 창과 내부에 피처리 기판을 적재하는 적재부와 내부를 소정의 압력으로 유지하는 압력 설정부를 구비한 처리실과, 소정의 압력으로 유지된 처리실의 내부에 플라즈마를 발생시켜 적재부에 적재한 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 수단과, 처리실의 외부에 배치된 레이저 광원부와, 이 레이저 광원부로부터 발사된 레이저를 광 파이버를 거쳐서 받아 창으로부터 처리실의 내부에 레이저를 주사하여 조사하는 레이저 조사 광학계부와, 이 레이저 조사 광학부에서 레이저를 주사하여 조사함으로써 플라즈마 처리 수단에 의해 피처리 기판을 처리하고 있는 도중에 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 의해 산란된 산란광을 상기 관찰용 창부를 거쳐서 검출하는 산란광 검출 광학계부와, 이 산란광 검출 광학계부에 의해 검출한 산란광의 신호를 광 파이버를 거쳐서 수신하여 처리함으로써 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 관한 정보를 출력하는 신호 처리 수단을 구비하여 구성했다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도1 내지 도24를 이용하여 설명한다.

또, 이하에 서술하는 본 발명의 각 실시 형태에서는 플라즈마 드라이 에칭 장치에 이용되고 있는 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치로의 적용 예를 도시하지만, 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 스퍼터 장치나 CVD 장치 등의 박막 생성(성막) 장치, 혹은 ECR 에칭 장치나 마이크로파 에칭 장치, 또는 애싱 장치 등의 각종 박막 생성, 가공 장치로의 적용이 가능하다.

우선, 본 발명의 제1 실시 형태를 설명한다. 도1은 제1 실시 형태에 있어서의 에칭 장치와 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 도시한 것이다. 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치는 레이저 조사 광학계(2010), 산란광 검출 광학계(3010), 신호 처리ㆍ제어계(6010)로 이루어진다. 레이저 조사 광학계(2010)와 산란광 검출 광학계(3010)는 하나의 유닛으로 구성되고, 각각 광 파이버로 레이저 광원(120) 및 신호 처리ㆍ제어계(6010)와 접속되어 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 에칭 장치에서는 시그널 제네레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하고, 플라즈마 처리실(86) 내에 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양 전극 사이에서의 방전에 의해 에칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리 부재로서의 반도체 웨이퍼(70)를 에칭한다. 시그널 제네레이터(83)에서 발생하는 고주파 신호로서는 예를 들어 400kHz 정도가 이용된다. 에칭 처리시에 있어서는 에칭의 진행 상황을 감시하고, 그 종점을 가능한 한 정확하게 검출하여 소정의 패턴 형상 및 깊이만큼 에칭 처리를 행하도록 하고 있다. 종점이 검출되면, 파워 앰프(83)의 출력을 정지하여 반도체 웨이퍼(70)가 플라즈마 처리실(86)로부터 배출된다.

레이저 조사 광학계(2010)에서는 모니터 광학계 본체로부터 벗어난 장소에 설치된 여기용 레이저 광원(120)으로부터의 레이저 광(예를 들어, 적외 반도체 레이저 광, 파장 ; 809㎚)을 여기광용 광 파이버(132)에 의해 모니터 광학계 본체에 설치된 이득 매체(121)[예를 들어, 네오듐ㆍ바나데이트(Nd : YVO₄)]에 조사된다. 네오듐ㆍ바나데이트는 파장 809㎚의 여기광을 흡수하고, 1064㎚ 주변의 파장으로 단일 방향의 강력한 광을 방출한다. 또, 네오듐ㆍ바나데이트는 결정의 축 방향에 의해 물리적 특성이 다른 물질로, 편광한 레이저 광을 방출한다.

네오듐ㆍ바나데이트로부터의 광은 다음에 비선형 광학 결정(122)(예를 들어,LB0 결정)에 의해, 파장 1064㎚에서 제2차 고주파의 파장 532㎚의 레이저 광으로 변환된다.

상기 파장 변환된 레이저 광은 강도 변조기(123)에 의해 플라즈마의 여기 주파수와는 다른 주파수, 예를 들어 170MHz에서 강도 변조된 후, 콜리메이팅 렌즈(116)에 의해 확대되고, 포커싱 렌즈(117)에 의해 반도체 웨이퍼(70)의 중심에 집광한다.

여기에서, 강도 변조기(123)로서는 예를 들어 A0(Acosto-Optical) 변조기가 있다. 이 강도 변조기(123)에는 계산기(161)로부터의 제어 신호에 의거하여 발진기(도시하지 않음)로부터 출력된 플라즈마의 여기 주파수와는 다른 주파수의 신호가 인가되고, 비선형 광학 결정(122)으로 파장 변환된 레이저를 이 주파수로 강도 변조한다.

콜리메이팅 렌즈(116) 및 포커싱 렌즈(117)의 촛점 거리를 적당하게 선택하여 촛점 심도를 반도체 웨이퍼(70)의 반경보다 크게 함으로써, 반도체 웨이퍼(70)의 바로 앞 및 속까지의 영역을 대략 균일한 광 에너지 밀도로 조사하는 것이 가능해진다.

상기 집광된 S 편광 빔은 편광 빔 분할기(124)에 의해 반사된 후, 1/4 파장판(126)을 통과시킴으로써 원편광 빔으로 변환한 후, 고속 구동하는 갈바노 미러(125)에 의해 반사되어 관측창(10)을 투과하여 플라즈마 처리실(86)에 입사하고, 반도체 웨이퍼(70)의 상공을 부채꼴형으로 전면 주사한다. 상기 장(長)촛점 심도 빔을 주사함으로써, 반도체 웨이퍼(70)의 상공 전체면을 대략 균일한 에너지밀도로 조사하는 것이 가능해진다.

원편광 빔은 플라즈마(71) 중의 부유 이물질(72)에 의해 산란된다. 이 이물질 산란광(201) 중 입사 빔과 동일한 광축을 후방 방향으로 산란된 후방 산란광(202)이 갈바노 미러(125)에 의해 반사되고, 그 중 정반사 성분인 원편광 성분은 다시 1/4 파장판(126)을 투과함으로써 P 편광으로 변환되고, 편광 빔 분할기(124)를 투과하여 결상 렌즈(131)에 의해 광 파이버(133)의 입사 단부면에 집광된다.

여기에서, 도2에 도시한 바와 같이 반도체 웨이퍼(70)의 중앙(73b)과 파이버 수광 단부가 결상 관계에 있다. 파이버 수광 단부의 크기를 디포커스한 웨이퍼 바로 앞(73a) 및 속(73c)으로부터의 이물질 산란광도 수광 가능한 크기로 함으로써, 반도체 웨이퍼(70) 상공에서 발생하는 이물질 산란광을 전부 수광할 수 있다. 따라서, 장촛점 빔의 고속 주사와 더불어, 반도체 웨이퍼(70) 상공 전체면에 있어서 대략 균일한 감도로 이물질 검출을 할 수 있는 것도 본 발명의 특징 중 하나이다.

또한, 본 실시예와 같이 조명광의 파장이 532㎚인 경우, 이물질 입경이 대략 10㎛보다 작아지면, 후방 산란광의 편광 성분의 대부분은 입사광의 편광 성분과 비슷해진다. 따라서, 편광 분리법으로서 널리 알려져 있는 S 편광 조명ㆍP 원광 검출(P 편광 조명ㆍS 편광 검출)에서는 검출 산란 강도가 현저하게 저하하고, 검출 감도의 저하를 일으키지만 상기 실시예와 같이 원편광 조명ㆍ원편광 검출로 함으로써 이물질 입경의 감소에 수반하는 검출 감도의 저하를 억제하는 것이 가능해지는 것도 본 발명의 특징 중 하나이다.

플라즈마 처리실(86)의 내벽면으로부터의 직접 반사광이나 산란광은 검출용 광 파이버의 바로 앞의 처리실 벽면과 공역인 점에 공간 필터(136)를 설치하여 이들의 광을 차광함으로써, 검출용 광 파이버(133)에 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 처리실 내벽면으로부터의 반사광의 영향을 받는 일 없이, 이물질로부터의 후방 산란광을 검출수 있어 검출 정밀도를 올릴 수 있고, 보다 작은 부유 이물질이나 후방 산란광이 적은 이물질도 놓치는 일 없이 검출하는 것이 가능해진다.

이물질 관측창(10)으로부터의 직접 반사광은 관측창(10)을 경사시켜 반사광 축을 검출광 축으로부터 어긋나게 함으로써 광 파이버에 입사하지 않는 구성으로 한 것도 본 발명의 특징 중 하나이다.

또한, 관측창에 반사 방지 코트를 실시함으로써 반사광 강도를 저감시키는 것도 가능하다.

검출용 파이버(133)의 출사 단부는 간섭 필터(140)에 접속되어 있으며, 레이저 광과 동일 파장 성분(532㎚)이 추출되어, 광전자 증배관 등의 광전 변환 소자(135)에 의해 전류 신호로 변환된다. 이 전류 신호는 신호 처리ㆍ제어계(6010)에 있어서 증폭기(137)에 의해 증폭된 후 계산기(161)로 이송된다. 계산기(161)에서는 갈바노 드라이버(129)를 거쳐서 주사 제어 신호(401)를 갈바노 미러(125)로 이송하여, 빔(103)을 주사하면서 각 주사 위치에서의 이물질 산란 강도를 디스플레이(162)에 표시해 간다.

도3 및 도4에, 디스플레이(162)에서의 표시예를 도시한다. 도3에는 ø300㎜인 웨이퍼 상의 조사광(9) 라인에서의 웨이퍼 중심 영역에 있어서의 검출 신호의각 주사마다의 변화, 즉 시간 변화가 도시되어 있다. 플라즈마 중의 부유 이물질에 의해 산란광이 발생한 경우에는 도면 중 3 군데에서 도시한 바와 같은 펄스 상의 큰 신호가 나타난다. 이들의 펄스형 신호의 강도로부터 이물질의 크기를 판정할 수 있다. 또한, 도4에 도시한 바와 같이 각 검출 위치에 있어서, n회째의 주사시의 출력과 (n-1)회째의 주사시의 출력의 차이분을 들면 배경 잡음의 직류 성분이 캔슬되고, 또한 항상 마찬가지로 흔들리고 있는 배경 잡음의 흔들림을 저감시키는 것이 가능해져 이물질 신호의 판정이 용이해진다.

에칭이 종료하여, 웨이퍼(70)가 처리실로부터 배출되면 계측을 종료한다. 계측 데이터는 웨이퍼 단위로 기록된다. 측정 데이터를 외부로 출력하여 외부 출력 신호(402)를 이용하여 처리실 플라즈마 처리실(87)의 오염 상황을 순서를 따라 감시하는 것도 가능하다.

본 실시예에 따르면, 후방 산란광을 검출하므로 조사 산란광 검출을 하나의 관측창을 통해 행할 수 있고, 조사 광학계 및 검출 광학계를 하나의 유닛으로 모니터 광학계로서 조밀하게 구성하는 것이 가능해지며, 또한 여기용 광원을 이 모니터 광학계 본체로부터 분리한 구성으로 함으로써, 여기용 광원의 냉각 열 싱크를 모니터 광학계 본체로부터 분리할 수 있게 되어 모니터 광학계를 대폭으로 소형화하는 것이 가능해진다.

이와 같이 모니터 광학계를 소형화함으로써, 기존의 반도체 제조 장치의 관찰용 창에 용이하게 부착하는 경우에, 부착하기 위한 주위의 공간적인 제약 조건이 적어져 부착을 용이하게 할 수 있다. 또한, 이와 같이 소형화가 가능해짐에 따라모니터 광학계의 관찰창으로의 부착부를 착탈 용이한 구조로 해 둠으로써, 복수의 반도체 제조 장치를 1대의 검출 장치로 차례로 모니터하는 것도 가능해진다.

장촛점 빔의 주사에 의해 웨이퍼 전체면에 걸쳐 대략 균일한 에너지 조명ㆍ균일 감도 검출을 실현할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 이로써, 에칭 장치 처리실 내의 오염 상황의 리얼 타임 모니터링이 가능해지며, 부착 이물질에 의한 불량 웨이퍼의 발생을 저감할 수 있는 효과와, 장치 클리닝 시기를 정확하게 파악할 수 있다고 하는 효과가 발생하게 된다. 또한, 더미 웨이퍼를 이용한 선행 체크 작업의 빈도가 저감할 수 있으므로, 비용 저감과 생산성의 향상이라는 효과가 발생하게 된다. 또, 처리 중에 이물질이 발생하는 타이밍을 알 수 있으므로, 이물질 저감 대책에 효과적인 정보를 얻을 수 있다고 하는 효과가 발생하게 된다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 에칭 장치를 설명한다. 도5는 본 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 장착한 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도5에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치에서는 시그널 제네레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 플라즈마 처리실(86) 내에 있어서 서로 평행하게 배치된 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양 전극 사이에서의 방전에 의해 에칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리 부재로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 에칭한다. 고주파 신호로서는 예를 들어 400kHz가 이용된다.

플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치(2)는 주로 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2000)와 여기 광원(3000)과 제어ㆍ신호 처리계(6000)에 의해 구성되어 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2000)에 있어서의 조사광 출구부ㆍ검출광 입구부는 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)에 대향하도록 배치되어 있다.

여기에서, 플라즈마 처리실(86) 내에 레이저 광을 조사하고, 상기 플라즈마 처리실(86) 내의 이물질에 의해 산란되는 산란광의 강도는 조사 레이저 광 파장의 2제곱에 반비례하고(이물질 입경과 레이저 파장이 같은 정도의 경우), 조사 레이저 광의 강도에 비례한다. 또한, 콤팩트한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 실현하기 위해서는 레이저 광원은 소형인 것이 요구된다. 현재 시판되고 있는 레이저 광원 중, 소형과 단파장의 양방의 조건을 구비하는 것으로서는, 예를 들어 도6에 도시한 바와 같은 반도체 레이저(3000)를 여기광으로 한 고체 레이저(예를 들어, 파장 532㎚, 출력 내지 500mW)가 있다. 그러나, 상기 여기 광원 일체형의 고체 레이저의 대부분은 여기용 광원(반도체 레이저) 및 구성 광학 소자의 크기가 작은 데 반해, 여기용 광원의 방열용 열 싱크의 크기가 커지는 경우가 적지 않아, 이것이 상기 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치의 소형화에 있어서는 불리해지는 경우를 생각할 수 있다.

그래서, 본 실시 형태에서는 도7에 도시한 바와 같이 상기 여기 광원 일체형의 고체 레이저의 여기 광원(3000)과 파장 변환부(5000)를 분리하고, 상기 파장 변환부(5000)만을 상기 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치(2)에 탑재하는 구성으로 함으로써, 상기 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치의 소형화를 도모하는 것이다.

우선, 여기 광원(3000)(예를 들어, 반도체 레이저 ; 파장 809㎚)으로부터의 레이저 광을 광 파이버(4000)에 의해 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2000)로 유도한다. 여기에서, 최종적으로 플라즈마 처리실(86) 내로 조사되는 레이저 광의 강도는 상기 여기 광원(3000)의 강도에 비례하므로, 상기 여기 광원(3000)으로부터의 출력은 수 W이고 고출력이 되는 경우가 있다. 상기 고출력의 레이저 광을 유도하는 방법으로서는 도8에 도시한 바와 같이 다수의 광 파이버를 묶은 번들 파이버를 이용하는 방법이 유효하다. 상기 광 파이버(4000)에 의해 유도된 레이저 광은 상기 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2000) 내에 배치된 파장 변환부(5000)로 유도된다. 파장 변환부(5000)에 입사한 레이저 광은 포커싱 렌즈(5001)에 의해 집광되고, 이득 매체(5002)[예를 들어, 네오듐ㆍ바나데이트(Nd : V0₄) 결정이나 네오듐ㆍ야그(Nd : YAG) 결정]에 조사된다. 상기 이득 매체(5002)의, 예를 들어 네오듐ㆍ바나데이트는 상기 파장 809㎚인 여기광을 흡수하여, 1064㎚ 주변의 파장으로 단일 방향의 강력한 광을 방출한다. 또한, 네오듐ㆍ바나데이트는 결정의 축 방향에 의해 물리적 특성이 다른 물질로, 편광한 레이저 광을 방출한다. 상기 이득 매체(5002)로부터 발생하게 된 특정 파장의 편광 광은, 다음에 공진기(5003) 내에 배치한 비선형 광학 결정(5004)(예를 들어, 제2차 고주파 발생 결정)에 의해 파장 변환된다. 즉, 비선형 광학 결정(5004)의, 예를 들어 LBO 결정은 파장 1064㎚인 레이저 광을, 파장 532㎚인 레이저 광으로 변환한다. 상기 비선형 광학 결정(5004)에 의해 파장 변환된 빔은 공진기(5003)에 의해 파장 선택되고, 스펙트럼 폭이 좁은 레이저 광(5008)이 된다. 다음에, 이 특정 파장의 편광된 좁은 선 폭의 레이저 빔(5008)은 콜리메이팅 렌즈(5005)에 의해 평행광된다. 이 평행 빔은 1/2 파장판(27)에 의해 P 편광 빔(101)으로 한 후, A0(Acousto-Optical) 변조기(22)에 입사한다. 또, 레이저 광(5008)의 편광 방향이 이미 P 편광인 경우는 1/2 파장판(27)은 불필요하다. A0 변조기(22)에 발진기(23)로부터 출력된 예를 들어 주파수 170kHz, 바람직하게는 듀티 50%인 장방형파 신호를 인가하고, P 편광 빔(101)을 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기에서, 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400kHz로 한 본 실시 형태에서는 레이저 강도 변조 주파수는 400kHz 및 그 고주파 성분 800kHz, 1.2MHz…와는 다른 상기 주파수 170kHz 등이 좋다. 이유에 대해서는 다음에 서술한다.

강도 변조된 P 편광 빔(102)은 포커싱 렌즈(18)에 의해 웨이퍼(W)의 중심에 집광시키고, 편광 빔 분할기(24)를 저손실로 투과하여, 1/4 파장판(26)에 의해 원편광 빔(103)으로 변환한 후, 갈바노 미러(25)에 의해 반사되어 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)을 통해 처리실 내로 유도된다. 여기에서, 갈바노 미러(25)를 회전시켜 빔을 웨이퍼면에 평행한 면 내에서 주사함으로써, 웨이퍼 바로 상부 전체면에서의 조사(이물질 검출)가 가능해진다.

상기 관측용 창(10)은 갈바노 미러(25)에 의해 반사하여, 1/4 파장판(26)을 다시 통과함으로써 S 편광이 되며, 편광 빔 분할기(24)에 의해 반사되어 이물질 산란광 검출용 광 파이버(3100)에 입사하여 큰 잡음이 된다. 그래서, 상기 관측창 반사광에 의한 잡음을 막기 위해, 상기 관측용 창(10)에는 경사가 형성되어 있어,이 면에서의 반사광은 검출 광축으로부터 어긋나게 되므로 검출되지 않는다.

다음에, 도2 및 도9를 이용하여 이물질 산란광의 검출 방법에 대해 설명한다. 플라즈마 처리실(86) 내로 유도된 원편광 빔(103)은 플라즈마 중의 부유 이물질(72)에 의해 산란된다. 상기 이물질 산란광 중 원편광 빔(103)과 동일 광축을 전파하는 후방 산란광은 관측용 창(10)을 통과하여 갈바노 미러(25)에 의해 반사되어 편광 빔 분할기(24)를 향한다. 상기 후방 산란광 중, 직접 반사 성분에 상당하는 원편광 성분은 1/4 파장판(26)을 다시 통과함으로써 S 편광이 되며, 편광 빔 분할기(24)에서 저손실로 반사되고, 결상 렌즈(31)에 의해 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33)의 입사면에 집광된다. 도2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 중앙의 부호 73b와 검출용 광 파이버(33)의 입사면이 결상 관계로 되어 있지만, 입사 단부면의 (수광 영역)은 디포커스한 웨이퍼 양단부(73a, 73c)로부터의 산란광도 검출 가능한 크기로 되어 있다. 따라서, 웨이퍼 바로 앞에서 속까지의 이물질 후방 산란광을 거의 동일한 감도로 검출할 수 있다. 큰 수광면을 확보하기 위해, 도8에 도시한 번들 파이버를 이용하는 방법이 유효하다. 처리실 내벽(5)에서 발생하는 산란광은 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33)의 수광면의 바로 앞에서 결상하므로, 상기 결상 위치에 공간 필터(36)를 설치하여 차광한다. 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33)의 출사 단부는 파장 변환된 편광 레이저 광(5008)의 레이저 파장에 설정된 모노크로미터나 간섭 필터 등의 분광기(34)에 접속되고, 플라즈마 발광으로부터 이물질 산란광의 파장 성분만을 파장 분리한 후, 광전 변환 소자(35)로 광전 변환된다.

광전 변환된 검출 신호는 증폭기(50)에 의해 증폭된 후, 로크인 앰프(51)에 의해 레이저 광의 강도 변조에 이용한 발진기(23)로부터 출력된 주파수 170kHz, 듀티 50%의 장방형파 신호를 참조 신호로서 동기 검파되고, 상기 검출 신호로부터 주파수 170kHz인 이물질 산란광 성분을 추출한다.

도10에 도시한 바와 같이, 플라즈마 발광의 강도는 플라즈마 여기용의 고주파 전력의 변조 주파수에 동기하고 있는 것을 본원 발명자들은 실험에 의해 검증하고 있으며, 예를 들어 상기 400kHz의 플라즈마 여기 주파수의 고주파 전력에 의해 발생한 플라즈마의 발광으로부터 분광기(34)에 의해 파장 분리하고, 플라즈마 여기 주파수 및 그 정수배와 다른 상기 주파수 170kHz에서 변조ㆍ동기 검파하여 얻은 이물질 신호는, 도11에 도시한 바와 같이 플라즈마 발광으로부터 파장ㆍ주파수 2개의 영역에서 분리되어 검출된다. 이 방법에 의해, 플라즈마 발광으로부터 미약한 이물질 산란광을 감도 좋게 검출할 수 있는 것을 본원 발명자들은 실험적으로 확인하고 있다. 즉, 도11에 도시한 바와 같이 플라즈마 발광은 파장 영역에 있어서는 연속적으로 분포하고 있지만, 주파수 영역에 있어서는 이산적으로 존재하여 주파수 영역에 있어서 빈 영역이 있다. 따라서, 예를 들어 파장 532㎚인 레이저 광을 상기 플라즈마 발광의 주파수와는 다른, 예를 들어 주파수 170kHz에서 강도 변조하여 플라즈마 처리실로 입사하고, 검출광 중에서 파장 532㎚ 성분, 주파수 170kHz 성분, 즉 피크 신호만을 취출하면, 이물질로부터의 산란광을 플라즈마 발광으로부터 분리하고 검출하는 것이 가능하다.

로크인 앰프(51)의 출력은 계산기(61)로 이송된다. 계산기(61)에서는 갈바노 드라이버(29)를 거쳐서 주사 신호를 갈바노 미러(25)로 이송, 빔을 주사하면서 각 주사 위치로 취입한 이물질 신호를, 예를 들어 도3에 도시한 바와 같은 형으로 차례대로 디스플레이 상에 표시한다. 상기 표시예에서는 ø300㎜의 웨이퍼 상의 조사광(9) 라인에서의 각 주사마다의 신호 강도가 표시되어 있다. 플라즈마 중의 부유 이물질에 의해 산란광이 발생한 경우에는 상기 도3에 있어서 3군데에서 도시한 바와 같은 펄스 상의 큰 신호(80a, 80b 및 80c)가 나타난다. 도4에 도시한 바와 같이 각 검출 위치에 있어서, n 회째 주사시의 출력과 (n-1)회째의 주사시의 출력의 차이분을 들면 배경 잡음의 직류 성분이 캔슬되어 이물질 신호의 판정이 용이해진다. 계산기(61)에서는 미리 실험에 의해 얻게 된 입경에 대한 신호 강도와, 검출된 이물질 신호 강도를 비교하여 이물질의 크기를, 또한 상기 펄스형의 신호의 수로부터 이물질 갯수를, 또한 신호가 검출된 때의 주사 위치로부터 이물질의 발생 위치를 판정한다. 또, 계산기(61)에서는 판정된 이물질의 갯수와 크기 등으로부터 처리실 내의 오염 상황을 판단하고, 이물질 발생 총수가 미리 설정한 기준치를 초과한 때는 에칭 처리를 종료하는 오염 상황을 알람 등으로 플라즈마 처리 장치 조작자에게 알리는 등의 정보를 출력할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 또한 후방 산란광 검출로 함으로써 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 하나의 관측용 창(10)만을 갖는 처리 장치라도 적용 가능해지는 데다가, 조명 광학계와 검출 광학계가 분리한 것과 비교하면 광축 조정 등도 용이해져, 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다. 또한, 조사 광원 중, 발열원이며 큰 방열용 열 싱크를 필요로 하는여기용 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리함으로써, 결과적으로 광학계가 더욱 콤팩트한 것이 된다.

또한, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치 중에서, 다른 구성 부품에 비해 수명이 비교적 짧고, 가장 교환 빈도가 높은 것 중의 하나로 추정되는 여기 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리한 것으로, 여기 광원의 교환시에 여기 광원만을 교환하면 좋고, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계에는 일체 가공할 필요가 없으므로 보수 효율이 향상되어, 장치의 시간 절감이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에 따르면 상기 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해 파장 및 주파수 2개의 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 중 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하며, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 중 부유 이물질의 검출 감도가 대폭 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있어, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻을 수 있는 최소 검출 감도는 겨우 ø1㎛ 정도가 한계이었던데 반해, 본 발명의 방법에 따르면 최소 검출 감도를 ø0.2㎛ 정도까지 향상 할 수 있어 웨이퍼 전체면에 걸쳐 안정적인 이물질 검출이 가능해진다고 하는 효과가 발생하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 따르면 후방 산란광 검출로 하였으므로, 조사 빔을 수평 방향으로 회전 주사할 수 있어 이물질의 2차원 분포를 파악하는 것이 용이해진다.

또, 본 실시 형태에 따르면 웨이퍼 상부 전체면에서 이물질 검출을 행하여, 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로 조작자는 그 정보를, 예를 들어 디스플레이 상에서 리얼 타임으로 확인할 수도 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 바탕으로 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화가 이루어져 장치 가동율이 향상되는 동시에, 흠집이 있는 불량 발생(한번에 대량의 불량이 발생하는 것)을 방지할 수 있어 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된, 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나, 임의 검사에 의한 오염 상황 판단의 빈도 저감이 가능하므로, 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 이루어진다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 플라즈마 에칭 장치를, 도12 내지 도14에 의거하여 설명한다. 도12는 본 제2 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도12에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치(1)에서는 시그널 제네레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 플라즈마 처리실(86) 내에 있어서 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양 전극 사이에서의 방전에 의해 에칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리 부재로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 에칭한다. 고주파 신호로서는 예를 들어 400kHz가 이용된다.

플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치(3)는 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)와 레이저 광원(3001)과 제어ㆍ신호 처리계(6000)에 의해 주로 구성되고, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)에 있어서의 조사광 출구부ㆍ검출광 입구부는 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)에 대향하도록 배치되어 있다.

상기한 제2 실시 형태와 다른 점은 여기 광원부와 파장 변환부의 전체를 포함하는 조사 레이저 광원을 상기 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)의 외부에 배치한 점이다. 따라서, 조사광을 고출력으로 하여 레이저 광원의 크기가 커졌다고 해도(그에 따른, 방열용 열 싱크가 커졌다고 해도), 상기 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)의 크기가 커지는 일이 없다.

우선, 레이저 광원(3001)(예를 들어, 고체 레이저, 파장 532㎚, 출력 내지 500mW)으로부터의 레이저 빔을 A0 변조기(22)에 입사한다. A0 변조기(22)에 발진기(23)로부터 출력된 예를 들어 주파수 170kHz, 바람직하게는 듀티 50%인 장방형파 신호를 인가하고, P 편광 빔(101)을 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기에서, 상기한 제2 실시 형태와 마찬가지로 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400kHz로 한 본 실시 형태에서는 레이저 강도 변조 주파수는 400kHz 및 그 고주파 성분 800kHz, 1.2MHz…와는 다른 상기 주파수 170kHz 등이 좋다. 상기 강도 변조된 빔을 번들 파이버(4001)에 의해 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로 유도한다. 번들 파이버(4001) 대신에, 도13에 도시한 바와 같은 대구경 파이버를 이용할 수 있다. 상기 대구경 파이버는 코어 직경이 커 비교적 용이하게 저손실로빔을 입사할 수 있다는 이점이 있다. 여기에서, 상기 번들 파이버나 대구경 파이버로부터 출사되는 빔은 무편광 빔이 된다. 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로부터 입사한 레이저 광은 포커싱 렌즈(18)에 의해 웨이퍼(W)의 중심에 집광시키고, 상기 집광된 빔을 통과시킬 정도의 크기의 구멍이 비게 된 미러(240)의 구멍을 통과하여 갈바노 미러(25)에 의해 반사되고, 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)을 통해 처리실 내로 유도된다. 여기에서, 갈바노 미러(25)를 회전시키고, 빔을 웨이퍼 면에 평행한 면 내에서 주사함으로써, 웨이퍼 바로 상부 전체면에서의 조사(이물질 검출)가 가능해진다.

상기 관측용 창(10)은 관측창으로부터의 반사광이 갈바노 미러(25)에 의해 반사하고, 구멍이 빈 미러(240)에 의해 반사되어 이물질 산란광 검출용 광 파이버(3100)에 입사하여 큰 잡음이 되는 것을 방지하므로, 상기한 제2 실시예와 마찬가지로 경사가 형성되어 있다. 다음에, 도14를 이용하여 이물질 산란광의 검출 방법에 대해 설명한다. 플라즈마 처리실(86) 내로 유도된 무편광 조사 빔은 플라즈마 중의 부유 이물질(72)에 의해 산란된다. 상기 이물질 산란광 중 무편광 조사 빔과 동일 광축을 전파하는 후방 산란광은 관측용 창(10)을 통과하여 갈바노 미러(25) 및 구멍이 빈 미러(240)에 의해 반사되고, 결상 렌즈(31)에 의해 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33)의 입사면에 집광된다. 상기한 제2 실시 형태와 마찬가지로 도2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 중앙의 부호 73b와 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33)의 입사면이 결상 관계로 되어 있지만, 입사 단부면(수광 영역)은 디포커스한 웨이퍼 양단부(73a, 73c)에서의 산란광도 검출 가능한 크기로 되어 있다.따라서, 웨이퍼 바로 앞에서 속까지의 이물질 후방 산란광을 대략 동일한 감도로 검출할 수 있다. 처리실 내벽(5)에서 발생하는 산란광은 이물질 산란광 검출용 광 파이버(33) 수광면의 바로 앞에서 결상하므로, 그 결상 위치에 공간 필터(36)를 설치하여 차광한다. 그 후의, 신호 처리나 이물질 발생 상황의 판정을 행하기 위한 장치 구성 및 기능은 상기 본 제1 실시 형태와 마찬가지이므로 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 또한 후방 산란광 검출로 함으로써 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있어, 하나의 관측용 창(10)만을 갖는 처리 장치라도 적용 가능해지는 데다가 조명 광학계와 검출 광학계가 분리한 것과 비교하면 광축 조정 등도 용이해져, 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다. 또한, 큰 레이저 광원을 여기용 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리함으로써, 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다.

또한, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치 중에서 다른 구성 부품에 비해 수명이 비교적 짧고, 가장 교환 빈도가 높은 것 중의 하나로 추정되는 레이저 광원을, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리한 것으로, 레이저 광원의 교환시에 , 레이저 광원만을 교환하면 좋고, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계에는 일체 가공할 필요가 없으므로, 보수 효율이 향상되어 장치의 시간 절감이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에 따르면 상기 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해 파장 및 주파수 2개의 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 중 이물질 검출로 문제가 되는 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하며, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 중 부유 이물질의 검출 감도가 대폭으로 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있어, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻을 수 있는 최소검출 감도는 겨우 ø1㎛ 정도가 한계이었던데 반해, 본 발명의 방법에 따르면 최소검출 감도를 ø0.2㎛ 정도까지 향상 할 수 있어 웨이퍼 전체면에 걸쳐 안정적인 이물질 검출이 가능해진다고 하는 효과가 발생하게 된다.

그리고, 본 실시 형태에 따르면 후방 산란광 검출로 하였으므로, 조사 빔을 수평 방향으로 회전 주사할 수 있어 이물질의 2차원 분포를 파악하는 것이 용이해진다.

또, 본 실시 형태에 따르면 웨이퍼 상 전체면에서 이물질 검출을 행하고, 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로, 조작자는 그 정보를, 예를 들어 디스플레이 상에서 리얼 타임으로 확인할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 바탕으로, 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화가 이루어져 장치 가동율이 향상되는 동시에, 흠집이 있는 불량 발생(한번에 대량의 불량이 발생하는 것)을 방지할 수 있어 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

그리고, 본 실시 형태에 따르면 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나, 임의 검사에 의한 오염 상황 판단의 빈도 저감이 가능하므로, 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 이루어진다.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 플라즈마 에칭 장치를 도15 내지 도18에 의거하여 설명한다. 도15는 본 제4 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도15에 도시한 바와 같이, 에칭 처리 장치에서는 시그널 제네레이터(83)로부터의 고주파 신호에 의해 파워 앰프(84)의 출력 전압을 변조하고, 이 고주파 전압을 분배기(85)에 의해 분배하여 플라즈마 처리실(86) 내에 있어서 서로 평행하게 배치한 상부 전극(81)과 하부 전극(82) 사이에 인가하고, 양 전극 사이에서의 방전에 의해 에칭용 가스로부터 플라즈마(71)를 발생시키고, 그 활성종으로 피처리 부재로서의 반도체 기판(웨이퍼)(W)을 에칭한다. 고주파 신호로서는 예를 들어 400kHz가 이용된다.

플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치(4)는 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)와, 레이저 광원(3001)과, 빔 분할부(240a)와, 편파면 보존 파이버(4002)와, 편파면 보존 번들 파이버(4001)와, 제어ㆍ신호 처리계(6000)에 의해 주로 구성되고, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)에 있어서의 조사광 출구부ㆍ검출광 입구부는 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)에 대향하도록 배치되어 있다.

상기한 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태와 다른 점은 조사 레이저 광원으로부터의 레이저 광을 복수로 분할하고, 상기 분할한 각각의 빔을 편파면 보존 파이버에 결합시키고, 또한 상기 편파면 보존 파이버를 출사면에서 모든 편광 방향이 갖추어지도록 방향을 맞춰 번들하고, 상기 번들한 편파면 보존 파이버로부터의 편광 레이저 광을 상기 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)로 유도하는 구성으로 한 점이다. 따라서, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)의 크기를 크게 하는 일 없이 고출력의 편광 레이저를 조사하는 것이 가능해진다.

우선, 레이저 광원(3001)(예를 들어, 고체 레이저, 파장 532㎚, 출력 내지 500mW)으로부터의 레이저 빔을 A0 변조기(22)에 입사한다. A0 변조기(22)에 발진기(23)로부터 출력된 예를 들어 주파수 170kHz, 바람직하게는 듀티 50%의 장방형파 신호를 인가하여 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기에서, 상기 본 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지로 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400kHz로 한 본 실시 형태에서는 레이저 강도 변조 주파수는 400kHz 및 그 고주파 성분 800kHz, 1.2MHz…와는 다른 상기 주파수 170kHz 등이 좋다.

상기 강도 변조된 레이저 광을 빔 분할기에 의해 7 분할한다. 또, 본 실시 형태에서는 빔 분할수를 7로 했지만 빔 분할수는 7에 한정되는 것은 아니며, 임의의 분할수로 하는 것이 가능하다. 상기 분할된 빔은 각각 결합 렌즈에 의해 편파면 보존 파이버(4002)에 결합된다. 여기에서, 편파면 보존 파이버는 일반적으로, 도16에 도시한 바와 같이 코어(4002a)의 주변에 응력 부가부(4002b)를 갖는 구성으로 되어 있다. 상기 코어(4002)는 통상의 광 파이버에 비해 작으며(예를 들어, 레이저 파장 532㎚인 때는 수㎛ 정도), 고출력의 레이저 빔을 입사시키면 입사면에 손상을 부여하고, 반대로 빔이 입사하지 않고 반사하는 경우가 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는 빔을 분할하고, 각 분할한 빔의 강도를 편파면 보존 파이버에 입사 가능한 정도로 감소시키고 있다. 다음에, 예를 들어 도17이나 도18에 도시한바와 같이, 각 편파면 보존 파이버를 출사면에서 모든 편광 방향이 갖추어지도록 방향을 맞춰 번들하거나 어레이형으로 늘어세우거나 한다. 다음에, 편파면 보존 번들 파이버(4001)에 의해 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)로 유도한다. 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)에 입사한 레이저 광은 콜리메이팅 렌즈(5005)에 의해 평행광으로 한 후, 포커싱 렌즈(18)에 의해 웨이퍼(W)의 중심에 집광시킨다. 다음에, 상기 집광된 레이저 광을 1/2 파장판(27)에서 P 편광으로 한 후, 편광 빔 분할기(24)를 저손실로 투과하고, 1/4 파장판(26)에 의해 원편광 빔(103)으로 변환한 후, 갈바노 미러(25)에 의해 반사되어 플라즈마 처리실(86)의 측면에 설치된 관측용 창(10)을 통해 처리실 내로 유도된다. 여기에서, 갈바노 미러(25)를 회전시키고, 빔을 웨이퍼 면에 평행한 면 내에서 주사함으로써, 웨이퍼 바로 상부 전체면에서의 조사(이물질 검출)가 가능해진다. 또, 편파면 보존 번들 파이버(4001)로부터의 출사빔이 이미 P 편광인 경우는 상기 1/2 파장판(27)은 필요없다.

그 후의, 신호 처리나 이물질 발생 상황의 판정을 행하기 위한 장치 구성 및 기능은 상기한 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 또한 후방 산란광 검출로 함으로써 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 하나의 관측용 창(10)만을 갖는 처리 장치라도 적용 가능해지는 데다, 조명 광학계와 검출 광학계가 분리한 것과 비교하면 광축 조정 등도 용이해지고, 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다. 또한, 큰 레이저 광원을 여기용 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출광학계로부터 분리함으로써, 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다.

또한, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치 중에서, 다른 구성 부품에 비해 수명이 비교적 짧고, 가장 교환 빈도가 높은 것 중 하나로 추정되는 레이저 광원을, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리한 것으로, 여기 광원의 교환시에 레이저 광원만을 교환하면 좋고, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계에는 일체 가공할 필요가 없으므로, 보수 효율이 향상되어 장치의 시간 절감이 가능해진다.

그리고, 본 실시예에 따르면 고출력의 편광 레이저 빔을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계의 외부로부터 유도하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 따르면 상기 변조ㆍ동기 검파 방식에 의해 파장 및 주파수 2개의 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 중 이물질 검출로 문제가 되는 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하며, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 중 부유 이물질의 검출 감도가 대폭 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있어, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻을 수 있는 최소 검출 감도는 겨우 ø1㎛ 정도가 한계이었던데 반해, 본 발명의 방법에 따르면 최소 검출 감도를 ø0.2㎛ 정도까지 향상할 수 있어 웨이퍼 전체면에 걸쳐 안정적인 이물질 검출이 가능해진다고 하는 효과가 발생하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 후방 산란광 검출로 하였으므로, 조사 빔을 수평 방향으로 회전 주사할 수 있어 이물질의 2차원 분포를 파악하는 것이 용이해진다.

또, 본 실시 형태에 따르면 웨이퍼 상 전체면으로 이물질 검출을 행하고, 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로, 조작자는 그 정보를, 예를 들어 디스플레이 상에서 리얼 타임으로 확인할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 바탕으로, 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화가 이루어져 장치 가동율이 향상하는 동시에 흠집이 있는 불량 발생(한번에 대량의 불량이 발생하는 것)을 방지할 수 있어 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된, 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치의 레이저 조명ㆍ이물질 산란광 검출 광학계에 레이저 광을 공급하는 광원 시스템을 도19에 의거하여 설명한다. 본 실시 형태는 복수로 분할된 레이저 빔을 복수의 번들 파이버 또는 대구경 파이버에 결합시키고, 상기 각 번들 파이버 또는 대구경 파이버로부터의 출력을 각각 상기 본 제2 실시 형태에 도시한 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로 유도하는 것이다. 따라서, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성 및 성능에 대해서는 상기한 제3 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 도시 및 설명을 생략한다.

레이저 광원(3001)(예를 들어, 고체 레이저, 파장 532㎚, 출력 내지 500mW)으로부터의 레이저 빔을 A0 변조기(22)에 입사한다. A0 변조기(22)에 발진기(23)로부터 출력된 예를 들어 주파수 170kHz, 바람직하게는 듀티 50%의 장방형파 신호를 인가하고, 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기에서, 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압을 400kHz로 한 본 실시 형태에서는 레이저 강도 변조 주파수는 400kHz 및 그 고주파 성분 800kHz, 1.2MHz…와는 다른 상기 주파수 170kHz 등이 좋다. 이유에 대해서는 상기한 제2 실시예에서 설명한 바와 같다.

상기 강도 변조된 빔을 빔 분할기에 의해 4 분할한다. 또한, 본 실시 형태에서는 빔 분할수를 4로 했지만, 빔 분할수는 4에 한정되는 것은 아니며, 임의의 분할수로 하는 것이 가능하다. 상기 분할된 빔은 각각 결합 렌즈(5006)에 의해 번들 파이버(4000a 내지 4000d)에 결합된다. 그리고, 상기 번들 파이버(4000a 내지 4000d)를, 각각 상기 본 제2 실시예에 나타낸 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로 유도한다.

그 후의, 신호 처리나 이물질 발생 상황의 판정을 행하기 위한 장치 구성 및 기능은 상기한 제3 실시 형태와 마찬가지이므로, 도시 및 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 상기한 제3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 외에, 1대의 레이저 광원으로, 복수의 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치를 구성할 수 있으므로, 비용 삭감에 효과가 있다.

다음에, 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 플라즈마 에칭 장치를 도20에 의거하여 설명한다. 본 실시 형태는 복수로 분할된 레이저 빔을 각각 편파면 보존 번들 파이버 결합시키고, 각 편파면 보존 파이버를 여러 세트로 나누어 출사면에서 편광 방향이 갖추어지도록 번들하고, 각 편파면 보존 번들 파이버, 각각 상기 본 제3 실시 형태에 나타낸 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)로 유도하는 것이다. 따라서, 플라즈마 중 부유 이물질 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성 및 성능에 대해서는 상기한 제4 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 도시 및 설명을 생략한다.

상기 강도 변조된 빔을 빔 분할기에 의해 8 분할한다. 또, 본 실시 형태에서는 빔 분할수를 8로 했지만, 빔 분할수는 8에 한정되는 것은 아니며, 임의의 분할수로 하는 것이 가능하다. 상기 분할된 빔은 각각 결합 렌즈(5006)에 의해, 편파면 보존 파이버(4002a 내지 4002d)에 결합한다. 그리고, 상기 편파면 보존 파이버를 2개씩 번들하여, 4 세트의 편파면 보존 번들 파이버로 한다. 또, 본 실시 형태에서는 8개의 편파면 보존 파이버를 4 세트의 번들 파이버로 했지만, 번들수는 이에 한정되는 것은 아니며, 번들하지 않고 각각 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치로 유도하더라도 좋으며, 2 세트의 편파면 보존 번들 파이버로 분할해도 좋고, 적절하게 원하는 조합의 설정이 가능하다. 다음에, 상기 편파면 보존 번들 파이버(4002a 내지 4002d)를 상기 본 제3 실시예에 도시한 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2002)로 유도한다. 그 후의, 신호 처리나 이물질 발생 상황의 판정을 행하기 위한 장치 구성 및 기능은 상기한 제4 실시 형태와 마찬가지이므로, 도시 및 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 상기한 제4 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 외에, 1대의 레이저 광원으로 복수의 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치를 구성할 수 있으므로, 비용 삭감에 효과가 있다.

다음에, 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 플라즈마 에칭 장치를 도21에 의거하여 설명한다. 본 실시 형태는 복수로 분할한 레이저 광을 각각 A0 변조기에 의해 강도 변조한 후, 각각 번들 파이버 또는 대구경 파이버에 결합시키고, 각 번들 파이버 또는 대구경 파이버로부터의 출력을 각각 상기한 제3 실시 형태에 도시한 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로 유도하는 것이다. 따라서, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 갖는 에칭 처리 장치의 구성 및 성능에 대해서는 상기한 제3 실시 형태와 마찬가지이므로, 여기에서는 설명을 생략한다. 레이저 광원(3001)(예를 들어, 고체 레이저, 파장 532㎚, 출력 내지 500mW)으로부터의 레이저 빔을 빔 분할기에 의해 4 분할한다. 또, 본 실시 형태에서는 빔 분할수를 4로 했지만, 빔 분할수는 4에 한정되는 것은 아니며, 임의의 분할수로 하는 것이 가능하다. 상기 분할된 빔은 멀티 채널 A0 변조기(220)에 입사한다. A0변조기(220)에 멀티 채널 발진기(230)로부터 계산기(61a 내지 61d)에 의해 설정된 주파수로 출력된 주파수로, 바람직하게는 듀티 50%의 장방형파 신호를 인가하여, 상기 주파수로 강도 변조한다. 여기에서, 주파수의 설정은 에칭 처리 장치의 전극에 인가하는 고주파 전압의 주파수를 고려하여 적절하게 임의의 주파수를 설정한다. 상기 강도 변조된 빔을 상기 분할된 빔은 각각 결합 렌즈(5006)에 의해 번들 파이버(4000a 내지 4000d)에 결합된다. 그리고, 상기 번들 파이버(4000a 내지 4000d)를 각각 상기한 제3 실시예에 도시한 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계(2001)로 유도한다. 그 후의, 신호 처리나 이물질 발생 상황의 판정을 행하기 위한 장치 구성 및 기능은 상기한 제3 실시 형태와 마찬가지이므로, 도시 및 설명은 생략한다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, 상기한 제3 및 제6 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있는 외에, 1대의 레이저 광원으로 복수의 다른 플라즈마 여기 주파수를 갖는 다종 다양한 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치가 달린 에칭 처리 장치를 구성할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제8 실시 형태를 도22, 도23 및 도24에 의거하여 설명한다.

우선 도22 및 도23을 이용하여, 본 발명에 있어서의 반도체 집적 회로 장치의 제조 방법의 개념을 설명한다.

공정(1001)은 웨이퍼(W) 상에 실리콘 산화막 등의 피가공막(601)을 형성하는 성막 공정이며, 공정(1002)은 형성된 막의 두께를 검사하는 막 두께 계측 공정이다. 공정(1003)은 웨이퍼(W)에 레지스트(602)를 도포하는 레지스트 도포 공정이며, 공정(1004)은 마스크 패턴(603)을 웨이퍼 상에 전사하는 패턴 전사 공정이다. 공정(1005)은 피가공부의 레지스트를 제거하는 현상 공정이며, 공정(1006)은 레지스트 패턴(604)을 마스크로서, 레지스트 제거부(605)의 피가공막(601)을 에칭하여 배선 홈이나 콘택트 홀(606)을 형성하는 에칭 공정이다. 공정(1007)은 레지스트 패턴(604)을 제거하는 애싱 공정이며, 공정(1008)은 웨이퍼 표면이나 이면을 세정하는 세정 공정이다. 상기 일련의 공정은, 예를 들어 콘택트 홀의 형성에 적용된다.

통상의 반도체 집적 회로 장치에서는 상기 일련의 공정을 반복함으로써, 다층 구조를 형성해 간다.

다음에, 도24를 이용하여 에칭 중에 발생한 이물질이 웨이퍼에 부착함으로써 발생하는 결함에 대해 설명한다. 도24는, 예를 들어 콘택트 홀 에칭에 있어서 발생하는 결함의 예를 도시한 도면이다.

이물질(701)은 에칭 중에 콘택트 홀 개구부에 부착된 이물질을 도시하고 있다. 이 경우, 부착 이물질에 의해 에칭 반응 정지하므로, 상기 이물질 부착 부분의 콘택트 홀은 비개구가 되어 치명적인 결함이 된다.

이물질(702)은 에칭 도중에 콘택트 홀 내부에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 이 경우도, 부착 이물질에 의해 에칭 반응 정지하므로, 상기 이물질 부착 부분의 콘택트 홀은 비개구가 되어 치명적인 결함이 된다.

이물질(703) 및 이물질(704)은 에칭 종료 후에 콘택트 홀 내부에 부착된 이물질을 나타내고 있다. 콘택트 홀과 같은 종횡비가 높은 부위에 부착된 이물질은 세정하더라도 제거하기가 어려운 경우가 많고, 이물질(703)과 같이 그 크기가 큰 경우에는 콘택트 불량이 발생하므로 치명적인 결함이 된다.

이물질(705)은 에칭 도중에 레지스트 패턴(604)에 부착된 이물질을 도시하고 있다. 이 경우, 상기 부착 이물질(705)에 의해 에칭 반응은 아무런 영향을 받는 일 없이, 상기 부착 이물질(705)에 의해 치명적인 결함이 발생하는 일은 없다．

이와 같이, 이물질이 부착하더라도 이물질의 크기가 결함을 일으킬 정도로 크지 않은 경우나, 부착 부위가 비에칭 영역인 경우에는 치명적인 결함이 되지 않아, 웨이퍼에 이물질이 부착하더라도 그 모두가 치명적인 결함을 일으키는 것은 아니다. 또한, 이물질(701)이나 이물질(705)이 세정에 의해 비교적 제거하기 쉬운 이물질인 데 반해, 이물질(602), 이물질(703) 및 이물질(704)과 같이 고(高)종횡비의 콘택트 홀에 낙하한 이물질은 세정에 의한 제거가 곤란하다.

그런데, 본 발명에서는 에칭 공정(1006)에 있어서, 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치(1100)에 의해 에칭 중에 처리실 내에 발생한 이물질을 리얼 타임으로 검출하고, 상기 이물질 검출 결과에 의거하여 처리한 웨이퍼를 다음의 공정으로 보내어 차례대로 나머지 웨이퍼의 처리를 진행시키든지, 다음의 공정으로 이송하기 전에 외관 검사를 행하든지, 처리를 중지하여 처리실 내의 클리닝(보수)을 행하든지를 선택한다.

여기에서는 검출 이물질 크기 및 갯수와 미리 설정된 규격치(이물질 관리 기준)를 비교함으로써, 다음에 행할 처리를 선택했다.

그래서, 다음에 본 실시예에 있어서의 상기 규격치(이물질 관리 기준)의 산출 방법의 예를 설명한다. 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼에 이물질이 부착하더라도 그 모두가 치명적인 결함을 일으키는 것은 아니다. 부착 이물질에 의해 치명적인 결함이 발생할 확률은 에칭 패턴의 개구율이나 패턴 밀도, 또는 배선의 폭 등과, 부착되는 이물질의 크기나 갯수의 관계로부터 계산에 의해 구할 수 있다. 따라서, 에칭 처리 중에 검출되는 이물질의 크기와 갯수와, 웨이퍼 부착 이물질의 크기와 갯수의 상관 관계를 미리 실험에 의해 구해 둠으로써, 에칭 중에 검출한 이물질에 의해 치명적인 결함이 야기될 확률을 구할 수 있다.

규격치(이물질 관리 기준)는 상기 수단에 의해 구한 값에 의거하여 설정한다. 이하에, 본 실시예에 있어서의 규격치의 설정예를 나타낸다.

규격치(1)는 검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 1보다 적으면, 치명적인 결함이 발생할 확률이 매우 낮아지도록(예를 들어, 치명적인 결함 발생 확률 1% 이하) 설정한다. 예를 들어, 규격치 1은 이물질 입경 0.4㎛ 이상 10개로 한다.

규격치 2는 검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 1 이상으로 상기 규정치 2보다 적으면, 치명적인 결함의 발생이 염려되는 값이 되도록(예를 들어, 치명적인 결함 발생 확률 5% 이하) 설정한다. 예를 들어, 규격치 2는 이물질 입경 0.4㎛ 이상 30개로 한다.

검출 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 2 이상이면, 치명적인 결함이 다수 발생하게(예를 들어, 치명적인 결함 발생 확률 5% 이상) 된다.

상기 규격치에 의거하여, 에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 1보다 적은 경우에는 치명적인 결함이 발생할 확률이 낮으므로, 계속해서 다음의 웨이퍼 처리를 행한다.

에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 1 이상이지만, 상기 규정치 2보다는 적은 경우에는 에칭 처리 종료 후, 외관 검사를 행한다. 상기 외관 검사의 결과, 치명적인 결함이 확인되지 않으면 상기 웨이퍼는 다음 애싱 공정(1007)으로 이송한다. 상기 외관 검사의 결과, 치명적인 결함이 확인된 경우는 상기 치명적인 결함이 구제 가능한 결함인지 판정한다. 상기 판정 결과에 의거하여, 구제 가능(구제 회로의 이용 등)한 결함이라 판정된 경우는 상기 웨이퍼는 다음의 애싱 공정(1007)으로 이송한다. 상기 판정 결과에 의거하여, 구제 불가능한 결함이라 판정된 경우는 상기 결함 부위를 기록한 후, 상기 웨이퍼를 다음의 애싱 공정(1007)으로 이송한다. 그 후, 예를 들어 다이싱에 의해 각 칩마다 잘라낸 때에 상기 구제 불가능한 결함을 포함하는 칩은 배제한다.

에칭 처리 중에 검출된 이물질 중 일정 크기 이상의 갯수가 상기 규정치 2보다 많은 경우에는 그 후에 처리를 행하는 웨이퍼에도 대량의 치명적인 결함이 발생할 가능성이 높으므로, 에칭 처리를 중단하여 플라즈마 처리실 내의 클리닝(보수)을 행하는 에칭 장치의 조작자에게 모니터 화면 상에 표시하거나 알람으로 알리거나 한다.

플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치를 구비하지 않은 에칭 처리 장치에서는 반드시 적절한 시간에서 처리실의 클리닝이 행해지지 않는다. 따라서, 본래 클리닝하지 않아도 좋은 시기에 클리닝을 행하여 장치 가동율을 저하시키거나, 반대로 클리닝해야 할 시기를 지나고 있음에도 불구하고 처리를 계속하여 불량품을 대량으로 발생시켜 수율을 저하시키는 경우도 있다.

또한, 처리실 내 이물질 체크를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업을 행하고, 그 결과로부터 클리닝 시기를 결정하는 방법도 있다. 이 경우, 일련의 공정 중에 여분의 작업이 들어 가므로, 작업 처리량이 저하하여 더미 웨이퍼분의 비용이 필요해졌다. 그러나, 웨이퍼의 대구경화에 따른 더미 웨이퍼의 비용 증가는 필요해, 처리실 내 이물질 체크를 위한 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업의 삭감도 큰 문제가 되고 있다.

이에 대해 본 실시 형태에 따르면, 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 모니터하면서 피처리 부재의 처리를 행할 수 있으므로, 클리닝 시기의 최적화가 도모되고, 더미 웨이퍼에 의한 선행 작업도 필요하지 않으므로, 작업 처리량이 향상되어 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 가능해진다. 또한, 본 실시 형태의 공정에 의해 제조된 제품은 규정치 이상의 이물질을 포함하지 않는 양질의 제품, 따라서 신뢰성이 높은 제품을 제조할 수 있다.

또, 이상의 실시 형태에 있어서는 에칭 처리 장치로의 적용예에 대해 서술했지만, 앞에도 기재한 바와 같이 본 발명의 적용 범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 본 발명을 애싱 장치나 성막 장치에 적용함으로써, 애싱 장치 내 및 성막 장치 내의 이물질의 리얼 타임 모니터링이 가능해져 포토리소그래피 공정 중의 애싱 공정 및 성막 공정 기인의 불량을 저감하는 것이 가능해져 불량품의 발생방지와 수율의 향상을 도모할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 또한 후방 산란광 검출로 함으로써 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계를 하나의 유닛으로 구성할 수 있고, 하나의 관측용 창만을 갖는 처리 장치라도 적용 가능해지는 데다, 조명 광학계와 검출 광학계가 분리한 것과 비교하면 광축 조정 등도 용이해져 결과적으로 광학계가 콤팩트한 것이 된다.

또한, 조사 광원 중, 발열원이며 큰 방열용 열 싱크를 필요로 하는 여기용 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리함으로써, 결과적으로 광학계가 더욱 콤팩트한 것이 된다.

그리고, 본 발명에 따르면 플라즈마 중 부유 이물질 계측 장치 중에서, 다른 구성 부품에 비해 수명이 비교적 짧고, 가장 교환 빈도가 높은 것 중의 하나로 추정되는 여기 광원을 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계로부터 분리한 것으로, 여기 광원의 교환시에, 여기 광원만을 교환하면 좋으며, 레이저 조명ㆍ산란광 검출 광학계에는 일체 가공할 필요가 없으므로, 보수 효율이 향상되어 장치의 시간 절감이 가능해진다.

또한, 본 발명에 따르면 파장 및 주파수 2개의 영역에 있어서 미약한 이물질 산란광을 플라즈마 중 이물질 검출에서 문제가 되는 플라즈마 발광으로부터 분리하여 검출하는 것이 가능하며, 종래의 파장 분리만의 방법에 비해 플라즈마 중 부유 이물질의 검출 감도가 대폭 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있어, 종래의 파장 분리만의 경우에 얻을 수 있는 최소 검출 감도는 겨우 ø1㎛ 정도가 한계이었던데 반해, 본 발명의 방법에 따르면 최소 검출 감도를 ø0.2㎛ 정도까지 향상할 수 있어 웨이퍼 전체면에 걸쳐 안정적인 이물질 검출이 가능해진다고 하는 효과가 발생하게 된다.

그리고, 본 발명에 따르면 후방 산란광 검출로 하였으므로, 조사 빔을 수평 방향으로 회전 주사할 수 있어 이물질의 2차원 분포를 파악하는 것이 용이해진다.

또한, 본 발명에 따르면 웨이퍼 상 전체면에서 이물질 검출을 행하고, 이물질의 갯수, 크기, 분포를 판정하므로, 조작자는 그 정보를, 예를 들어 디스플레이 상에서 리얼 타임으로 확인할 수도 있다.

그리고, 본 발명에 따르면 얻게 된 이물질의 발생 갯수, 크기, 분포의 정보를 근거로, 처리실 내의 오염 상황을 리얼 타임으로 판단할 수 있으므로, 예를 들어 클리닝 시기의 최적화가 이루어져 장치 가동율이 향상하는 동시에 흠집이 있는 불량 발생(한번에 대량의 불량이 발생하는 것)을 방지할 수 있어 수율이 향상된다. 또한, 처리실 내의 오염 상황을 항상 모니터하면서 처리를 진행하게 되므로, 이와 같이 하여 제조된 반도체 기판이나 액정 기판은 기준치 이상의 이물질을 포함하지 않는 환경에서 제조된, 고품질이면서 신뢰성이 높은 제품이 된다.

그리고, 본 실시 형태에 따르면 더미 웨이퍼를 이용한 처리실의 오염 상황 판단이나, 임의 검사에 의한 오염 상황 판단의 빈도 저감이 가능하므로 더미 웨이퍼의 비용 삭감이 이루어진다.

이들 효과에 의해, 에칭 처리실 내의 오염 상황의 리얼 타임 모니터링이 가능해져 부착 이물질에 따른 불량 웨이퍼의 발생을 저감할 수 있어 고품질의 반도체소자의 제조가 가능해진다고 하는 효과와, 장치 클리닝 시기를 정확하게 파악할 수 있다고 하는 효과가 발생하게 된다.

또한, 더미 웨이퍼를 이용한 이물질의 선행 작업 체크 작업의 빈도를 저감할 수 있으므로, 비용의 저감과 생산성의 향상이라는 효과가 발생하게 된다. 또한, 제조 라인의 자동화도 가능해진다고 하는 효과도 가지고 있다.

본 발명은 본 발명의 사상 또는 본질적 특성으로부터 벗어남이 없이 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 실시예는 설명을 위한 것이고 제한 하기 위한 것은 아니며, 본 발명의 범주는 전술된 설명 보다는 청구된 특허 청구의 범위에서 나타나고, 따라서 특허 청구 범위와 동등한 취지 및 범위 내에서 나오는 모든 변화는 그 안에 포함된다.

Claims

반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 장치이며,

레이저를 출력하는 레이저 광원부와,

상기 레이저 광원부로부터 발사된 레이저를 받아 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 레이저를 주사하여 조사하는 레이저 조사 광학계부와,

상기 레이저 조사 광학부에 의해 주사하여 조사되어 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질에 의해 산란된 레이저를 검출하는 산란광 검출 광학계부와,

상기 산란광 검출 광학계부의 검출 신호를 처리하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질에 관한 정보를 출력하는 신호 처리부를 포함하고,

상기 레이저 광원부와 상기 레이저 조사 광학계부는 광 파이버로 접속되어 있는 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 레이저 조명 광학계부와 산란광 검출 광학계부가 하나의 유닛으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 열 싱크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 산란광 검출 광학계부는 상기 반도체 제조 장치의 내벽면으로부터의 반사광을 차광하는 차광부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 주사하여 조사하는 레이저가 원하는 주파수로 강도 변조되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 갯수와 크기, 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 장치이며,

레이저를 출력하는 레이저 광원부와,

상기 레이저 광원부로부터 출력된 레이저를 받아 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 레이저를 조사하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질로부터 산란된 산란광을 검출하는 모니터 광학계부와,

상기 모니터 광학계부에서 상기 산란광을 검출한 검출 신호를 처리하는 신호 처리부를 포함하고,

상기 모니터 광학계부가 상기 레이저 광원부와 상기 신호 처리부에 각각 광 파이버로 접속되어 있는 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 여기용 레이저를 출력하고, 상기 모니터 광학계부는 상기 레이저 광원부로부터 출력된 여기용 레이저에 의해 여기된 레이저를 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 모니터 광학계부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 관찰용 창에 착탈 가능한 구성인 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 갯수와 크기, 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 모니터 광학계부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 원편광을 조사하여, 이물질에 의해 산란된 원편광을 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 모니터 광학계부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 조사한 레이저에 의한 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내벽면으로부터의 반사광을 차광하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질에 의한 산란광을 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 열 싱크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제7항에 있어서, 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 주사하여 조사하는 레이저가 원하는 주파수로 강도 변조되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질을 검출하는 방법이며,

레이저 광원부로부터 레이저를 발사하는 단계와,

상기 발사된 레이저를 광 파이버를 이용하여 레이저 조사 광학계부에 입사시키는 단계와,

상기 레이저를 입사시킨 레이저 조사 광학계부로부터 반도체 장치를 처리하는 장치의 관찰용 창을 거쳐서 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 레이저를 주사하고 조사하는 단계와,

상기 레이저를 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 주사하여 조사함으로써 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질에 의해 산란된 산란광을 상기 관찰용 창을 거쳐서 검출하는 단계와,

상기 검출한 산란광의 신호를 처리하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 정보를 출력하는 단계를 포함하고,

상기 레이저 광원부와 상기 레이저 조사 광학계부는 광 파이버로 접속되어 있는 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내벽면으로부터의 반사광을 차광하여 상기 이물질에 의해 산란된 산란광을 검출하는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 검출한 산란광의 신호를 광 파이버로 신호 처리부에 송신하고, 상기 신호 처리부에서 수신한 상기 산란광의 신호를 처리하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 정보를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 주사하여 조사하는 레이저가 원하는 주파수로 강도 변조되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 상기 검출한 산란광의 신호를 처리하여 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 갯수와 크기, 분포에 관한 정보를출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
반도체 장치를 처리하는 장치이며,

내부를 관찰 가능한 창과 상기 내부에 피처리 기판을 적재하는 적재부와 상기 내부를 소정의 압력으로 유지하는 압력 설정부를 구비한 처리실과,

소정의 압력으로 유지된 상기 처리실의 내부에 플라즈마를 발생시켜 상기 적재부에 적재된 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 수단과,

상기 처리실의 외부에 배치된 레이저 광원부와,

상기 레이저 광원부로부터 발사된 레이저를 광 파이버를 거쳐서 받아 상기 창으로부터 상기 처리실의 내부에 레이저를 주사하여 조사하는 레이저 조사 광학계부와,

상기 레이저 조사 광학부에서 레이저를 주사하여 조사함으로써 상기 플라즈마 처리 수단으로 피처리 기판을 처리하고 있는 도중에 상기 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 의해 산란된 산란광을 상기 관찰용 창부를 거쳐서 검출하는 산란광 검출 광학계부와,

상기 산란광 검출 광학계부에서 검출한 산란광의 신호를 광 파이버를 거쳐서 수신하여 처리함으로써 상기 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 관한 정보를 출력하는 신호 처리부의 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 여기용 레이저를 출력하고, 상기 레이저 조사 광학계부는 상기 레이저 광원부로부터 출력된 여기용 레이저에 의해 여기된 레이저를 상기 반도체 제조 장치의 내부에 조사하는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 레이저 조명 광학계부와 산란광 검출 광학계부가 하나의 유닛으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 열 싱크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 산란광 검출 광학계부는 상기 처리실의 내벽면으로부터의 반사광을 차광하는 차광부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제20항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 갯수와 크기, 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.
반도체 장치를 처리하는 장치이며,

내부를 관찰 가능한 창부와 상기 내부에 피처리 기판을 적재하는 적재부와 상기 내부를 소정의 압력으로 유지하는 압력 설정부를 구비한 처리실과,

소정의 압력으로 유지된 상기 처리실의 내부에 플라즈마를 발생시켜 상기 적재부에 적재한 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 수단과,

상기 처리실의 외부에 배치되어 레이저를 출력하는 레이저 광원부와,

상기 레이저 광원부로부터 출력된 레이저를 광 파이버를 거쳐서 받아 상기 플라즈마 처리 수단으로 피처리 기판을 처리하고 있는 상기 처리실의 내부에 레이저를 조사하여 상기 조사에 의해 상기 처리실의 내부에 부유하는 이물질로부터 산란된 산란광을 검출하는 모니터 광학계부와,

상기 모니터 광학계부의 검출 신호를 광 파이버를 거쳐서 수신하여 처리함으로써 상기 처리실의 내부에 부유하는 이물질에 관한 정보를 얻는 신호 처리부의 구성을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제26항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 여기용 레이저를 출력하고, 상기 모니터 광학계부는 상기 레이저 광원부로부터 출력된 여기용 레이저에 의해 여기된 레이저를 상기 반도체 제조 장치의 내부에 조사하는 것을 특징으로 하는 장치.
제26항에 있어서, 상기 모니터 광학계부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 상기 창부에 착탈 가능한 구성인 것을 특징으로 하는 장치.
제26항에 있어서, 상기 모니터 광학계부는 상기 처리실의 내부에 조사한 레이저에 의한 상기 처리실의 내벽면으로부터의 반사광을 차광하여 상기 반도체 제조장치의 내부에 부유하는 이물질에 의한 산란광을 검출하는 것을 특징으로 하는 장치.
제26항에 있어서, 상기 레이저 광원부는 열 싱크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 장치.
제26항에 있어서, 상기 신호 처리부는 상기 반도체 장치를 처리하는 장치의 내부에 부유하는 이물질의 갯수와 크기, 분포에 관한 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 장치.