KR20010007385A - 파티클 계측 장치 및 그 계측 방법 - Google Patents

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KR20010007385A
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오츠키하야시
마츠다츠카사
이케다교코
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히가시 데쓰로
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Abstract

본 발명은, 처리 챔버(48) 내의 대기 또는 가스를 진공 펌프(98)에 의해 배기시킨 분위기를 생성하여, 그 분위기 내에서 웨이퍼 W에 대해 반도체 장치 제조에 관한 처리를 실시하는 처리 장치(40)에 구비되고, 처리 챔버(48)의 배기구(86)와 진공 펌프(98)를 연결하는 배기관(90)에 장착되어, 배기 가스중의 파티클수를 계측하는 파티클 계측 장치 및 그 계측 방법에 관한 것이다.

Description

파티클 계측 장치 및 그 계측 방법{PARTICLE-MEASURING SYSTEM AND PARTICLE-MEASURING METHOD}
본 발명은, 반도체 웨이퍼에 대하여 가스를 이용해 성막하는 처리 장치에 탑재되어, 이 처리 장치로부터 배기된 배기 가스에 포함되는 파티클의 수를 계측하는 파티클 계측 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로를 제조하는 경우, 피처리체로 되는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)에 대하여, 막(膜) 퇴적(CVD) 공정, 열 산화 및 불순물 확산 공정, 에칭 공정, 성막(스퍼터링) 공정, 열 처리 공정 등의 각 제조 공정에 있어서 여러 가지 처리 장치에 의한 처리가 실시되고 있다.
막 성장 공정에 있어서는, 예를 들면 CVD(chemical vapor deposition) 장치를 이용하여, 웨이퍼 표면에 절연층이나 절연막으로서, 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SiN) 등의 박막을 퇴적한다. 또한, 배선 패턴이나 오목부의 매립으로서는 텅스텐(W), 텅스텐 실리사이드(WSi), 티탄(Ti), 티탄 나이트라이드(TiN), 티탄 실리사이드(TiSi) 등의 박막이 퇴적된다.
이들 처리 장치에 의해 각각의 처리를 실행하는 경우, 제품의 양품율 저하의 원인이 되는 파티클의 발생을 적극 피하지 않으면 안된다.
그 때문에, 처리 챔버내의 파티클 발생 상황을 실시간으로 모니터하기 위해서, 혹은 처리 챔버 클리닝의 타이밍 시기를 알기 위해서 등의 이유에서, 처리 장치에 파티클 계측 장치가 장착되어 있다. 특히, CVD 장치나 스퍼터링 장치 등의 성막 처리 장치에 있어서는, 지금까지의 성막 처리시에 처리 챔버의 내벽이나 그 챔버 내에 배치된 부품 표면에 부착된 불필요한 막이 다음 성막시에 벗겨지는 등, 파티클이 발생하기 쉽기 때문에, 성막 중에 파티클의 양을 모니터하는 것이 중요했다.
종래의 파티클 계측 장치를 갖는 처리 장치의 일례에 대하여, 도 18을 참조하여 설명한다.
거의 원통 형상의 처리 챔버(2)의 내부에는, 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 탑재대(4)와, 챔버 바닥부에 석영 유리제의 투과창(6)이 마련되어 있다. 이 투과창(6)의 아래쪽에는, 회전대(8) 위에 마련된 복수의 가열 램프(10)가 배치되어 있고, 이 가열 램프(10)로부터 조사된 가열용 광(光)은 투과창(6)을 투과하여 탑재대(4)상의 웨이퍼 W를 가열한다.
또한, 이 탑재대(4)에 대향하는 챔버 천정부에는 성막 가스등의 처리 가스를 처리 챔버(2)내로 도입하기 위한 샤워 헤드부(12)가 마련되어 있다. 또한, 처리 챔버(2)의 바닥부 주변에는, 대략 균등한 간격으로 배치된 4개의 배기구(14)(도시되어 있는 예에서는 2개만 나타냄)가 마련되어 있고, 이 각 배출구(14)에는 아래 방향으로 연장되는 배기관(16)이 접속되어 있다.
각각의 배기관(16)의 배출측은, 하나로 집합되도록 대구경(大口徑)의 집합관(20)의 흡입측에 접속되어 있다. 이 집합관(20) 내부에는, 압력 조정용 버터플라이 밸브(18)가 마련되어 있다. 또한, 이 집합관(20)의 배출측에는 진공 펌프(22)가 마련되어 있으며, 이 진공 펌프(22)의 배출측에 비교적 직경이 큰 주(主)배기관(24)이 접속된다. 이 진공 펌프(22)에 의해 처리 챔버(2)내의 대기나 가스등을 배기시킨다. 이 주배기관(24)의 도중에는 배기가스 중에 포함되는 파티클수를 카운트하기 위한 파티클 계측 장치(26)가 마련되어 있다.
도 19는 상기 파티클 계측 장치(26)를 마련한 주배기관(24)의 단면 구성을 도시한 도면이다.
이 파티클 계측 장치(26)는, 레이저광 L을 발사하는 레이저광 조사부(28)와, 조사된 레이저광 L을 흡수하는 스토퍼 부재(32)가 주배기관(24)의 중심 O를 지나도록 대향하여 배치되어 있다. 또한, 레이저광 L의 조사 도중에, 그 레이저광 L이 파티클 P에 닿아서 발생된 산란광 SL을 검출하는 산란광 검출부(30)가 주배기관(24) 중심을 향하여 배치되어 있다.
이러한 배치에 의해, 파티클 측정시에는 레이저광 조사부(28)로부터 조사된 레이저광 L이 주배기관(24)내를 이동하는 파티클 P에 닿았을 때 발생하는 산란광 SL을 산란광 검출부(30)에서 검출함으로써, 배기 가스중의 파티클수를 카운트하고 있다.
전술한 종래의 처리 장치에 있어서는, 처리 챔버(2)로부터의 배기관(16)을 집합시킨 진공 펌프(22)의 배출측 상의 주배기관(24)에 파티클 계측 장치(26)를 마련하고 있다. 물론, 배기로 인해 처리 챔버(2)로부터 파티클 계측 장치(26)까지의 배기관 내벽이나 진공 펌프, 밸브의 날개에도 생성물 등의 이물질이 부착된다. 이 때문에, 이들 부착된 이물질은 부정기적으로 박리되어 새롭게 파티클로서 발생한다.
이 부정기적으로 발생하는 파티클이 실제로 처리 챔버(2)내에서 발생하여 배기되어 나오는 파티클에 가산되어 있기 때문에, 처리 챔버(2)내에서 발생한 파티클을 정확히 파악할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
또한, 진공 펌프(22)의 배출구 근방에 있어서의 배기관내에서는 배기 가스가 소용돌이치고 있다. 이 때문에, 동일한 파티클이 몇 번씩이나 레이저광을 가로지르게 되어, 여러 번 카운트되는 경우가 있었다.
이와 같이, 본래는 처리 챔버(2)내의 실제의 파티클수와 파티클 계측 장치(26)의 계측에 의한 카운트수가, 강한 상관 관계에 있어야 함에도 불구하고, 양자의 상관 관계는 대단히 낮게 되어 있다. 이러한 파티클 계측 장치로는 처리 챔버(2)내의 파티클 발생 상황을 정확하게 파악하는 것이 곤란하였다.
본 발명의 목적은, 처리 챔버에서 발생하여 배출된 파티클을 정확히 카운트함으로써, 높은 상관 관계로 파티클 발생 상황을 파악할 수 있는 파티클 계측 장치 및 그 계측 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관한 파티클 계측 장치가 탑재되는 처리 장치의 구성도,
도 2는 처리 챔버내의 투과창과 배기구의 위치 관계를 나타내는 평면도,
도 3은 파티클 계측 장치의 장착 상태를 도시한 도면,
도 4는 파티클 계측 장치를 탑재하는 처리 장치의 제조에 대하여 설명하기 위한 플로우챠트,
도 5는 처리 장치로의 파티클 계측 장치의 장착 위치를 산출하기 위한 수치 시뮬레이션에 대해 설명하기 위한 플로우차트,
도 6은 시뮬레이션을 실행했을 때의 처리 챔버 내와 배기관의 모델을 도시한 도면,
도 7은 처리 챔버내의 파티클수와 파티클 계측 장치에서 계측한 파티클수와의 상관 관계를 나타내는 그래프,
도 8a∼도 8c는 본 실시예에 있어서의 시뮬레이션에 의한 파티클 분포의 제 1 예를 나타내는 도면,
도 9a∼도 9c는 본 실시예에 있어서의 시뮬레이션에 의한 파티클 분포의 제 2 예를 나타내는 도면,
도 10은 본 실시예에 있어서 파티클 계측 장치의 장착 형태의 변형예를 나타내는 도면,
도 11은 본 실시예에 있어서 파티클 계측 장치의 장착 형태의 다른 변형예를 나타내는 도면,
도 12는 도 10에 도시한 본 실시예에 따른 파티클 측정 장치에 있어서 배기관내의 파티클 밀도가 높은 부분(점 P)에 레이저광을 통과시켰을 때의 파티클수 측정의 평가 결과를 나타내는 그래프,
도 13은 본 발명의 실시예 2에 관한 파티클 계측 장치가 탑재되는 처리 장치의 구성도,
도 14a 및 도 14b는 실시예 2의 파티클 계측 장치의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 15는 실시예 2에 있어서의 시뮬레이션에 의해 얻어진 입자 분포 상태의 일례를 도시한 도면,
도 16은 시뮬레이션 데이터를 실시예 2에 적용한 경우의 레이저광 조사부와 스토퍼 부재와 산란광 검출부의 위치 관계를 도시한 도면,
도 17은 도 19에 도시한 종래의 파티클 측정 장치에 있어서, 배기관내에 레이저광을 통과시켰을 때의 파티클수 측정의 평가 결과를 나타내는 그래프,
도 18은 종래의 파티클 계측 장치가 탑재되는 처리 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도,
도 19는 종래의 파티클 계측 장치의 장착 상태를 도시한 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : CVD 장치 41 : 제어ㆍ처리부
42 : 처리 유닛 43 : 표시부
44 : 배기계 46 : 파티클 계측장치
48 : 처리 챔버
본 발명은, 피처리체에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 유닛과 이 처리 유닛의 처리 챔버내의 분위기를 진공 펌프에 의해 배기하는 배기계를 갖는 처리 장치에 탑재되고, 상기 처리 챔버의 배기구와 상기 진공 펌프를 연락하는 상기 배기계의 일부를 이루는 배기관에 마련되어, 상기 처리 챔버 내로부터 배기된 배기 가스중의 파티클수를 계측하는 파티클 계측 장치이다.
또한 상기 파티클 계측 장치는, 상기 배기관의 단면 중심점과, 상기 처리 챔버의 중심을 상하 방향으로 지나는 중심축을 잇는 선분을 따라서 상기 배기관내에 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부와, 상기 레이저광의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 마련되어 파티클로부터의 산란광을 검출하는 산란광 검출부에 의해 구성된다.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적, 특징, 국면 및 이익 등은 첨부 도면을 참조로 하여 설명하는 이하의 상세한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다.
실시예
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1에 관한 파티클 계측 장치를 탑재하는 처리 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 본 실시예에서는, 처리 장치로서, 피처리체로 되는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)에 대하여 성막 처리를 실시하는 CVD 장치를 일례를 들어 설명한다. 물론, 그 밖에 스퍼터링 장치나 에칭 장치 등의 처리 장치에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
이 CVD 장치(40)는, 크게 나누어 웨이퍼 W에 대하여 성막 가스에 의한 성막 처리를 수행하는 처리 유닛(42)과, 이 처리 유닛(42)내의 대기나 성막 가스를 배기하는 배기계(44)로 구성되며, 이 배기계(44)를 흐르는 배기 가스중의 파티클수를 계측하는 파티클 계측 장치(46)가 탑재되어 있다. 이 파티클 계측 장치(46)는 제어·처리부(41)에 의해 제어되며, 연산 처리 등을 수행한다. 또한, 처리 결과나 시뮬레이션에 이용하는 수학식이나 여러 가지 파라미터를 표시하기 위한 표시부(43)가 마련되어 있다. 이 제어·처리부(41)는 처리 장치 전체를 제어하는 시스템 제어부에 내장되어 있어도 좋고, 별개로 되어 있어도 무방하다.
이 처리 유닛(42)은, 예를 들면 알루미늄(AI) 등에 의해 원통형 혹은 상자형으로 성형된 처리 챔버(48)를 갖고 있다. 이 처리 챔버(48)내에는 처리 챔버 바닥부로부터 위쪽으로 연장되는 원통형의 리플렉터(50)가 배치되고, 또한 이 리플렉터(50)상에 웨이퍼 W를 장착하는 탑재대(52)가 장착되어 있다. 이 리플렉터(50)는 열선 반사성의 재료로서, 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있으며, 탑재대(52)는 두께 1㎜ 정도의 카본 소재나 질화 알루미늄(AIN) 등의 알루미늄 합금 등으로 형성되어 있다.
이 탑재대(52)의 아래쪽에는, 동시에 상하 이동하는 복수개, 예컨대 3개의 리프터핀(54)(도시되어 있는 예에서는 2개만 나타냄)이 배치되어 있고, 도시하지 않은 구동계에 의해 리프터핀(54)을 탑재대(52)에 마련한 리프터핀 구멍(58)을 통과시켜 웨이퍼 W를 하면으로부터 들어올리도록 되어 있다. 이 웨이퍼 W는 이들 리프터핀(54)으로 리프트 업(lift up)되어, 도시하지 않은 아암 등을 갖는 반송 기구와의 교환에 의해 처리 챔버 안팎으로 반송이 이루어지고 있다.
또한 탑재대(52)의 주연부에는 웨이퍼 표면에 퇴적되는 막의 면내 균일성을 보증하는 링 형상의 쉴드링(60)이 마련되어 있다.
또한, 탑재대(52) 바로 아래의 처리 챔버 바닥부에는, 석영 등의 열선 투과 재료로 이루어지는 투과창(62)이 챔버 내를 기밀하게 하도록 마련되어 있다. 또한 그 아래쪽으로는 투과창(62)을 둘러싸도록 상자형의 가열실(64)이 마련되어 있다.
이 가열실(64)내에는 가열원으로서 복수개의 가열 램프(66)가 반사경을 겸하는 회전대(68)상에 장착되어 있다. 이 회전대(68)는 회전축에 의해 모터(70)로 연결되어 있고, 모터(70)의 회전에 따라 회전된다. 이 회전에 의해 웨이퍼 W에 대한 가열을 균일하게 실행할 수 있다.
이 가열 램프(66)로부터 방출된 가열용 광은, 투과창(62)을 투과하여 탑재대(52)의 하면 측으로부터 조사되어 웨이퍼 W 이면을 가열한다. 또한, 가열원으로서는 가열 램프(66) 대신에 탑재대(52)에 저항 가열 히터를 장착하더라도 좋고, 가열한 가스등의 열 매체를 탑재대(52)에 분사하는 가열 방법이어도 무방하다.
또한 탑재대(52)와 대향하는 처리 챔버 천정부에는, 성막 가스등의 처리 가스를 처리 챔버(48)내로 도입하기 위한 다수의 가스 분사 구멍(78)을 갖는 샤워 헤드부(72)가 마련되어 있다. 이 샤워 헤드부(72)는, 예를 들면 알루미늄 등에 의해 원형 상자형으로 성형되며, 도시하지 않은 가스 도입계에 접속하여 가스 공급을 하기 위한 가스 도입구(76)가 마련되어 있다.
또한, 탑재대(52)의 외주측에는 다수의 정류 구멍(80)을 갖는 링 형상의 정류판(82)이, 환(環) 형상으로 성형된 지지 컬럼(84)에 의해 상하 방향으로 지지되어 있다. 이 정류판(82) 아래쪽의 챔버 바닥부에는 복수의 배기구(86)가 마련된다.
도 2에는, 도 1의 A-A에 있어서의 처리 챔버내의 투과창과 배기구의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 이 도 2에 도시하는 바와 같이 본 실시예에서는, 배기구(86)가 바닥부 주변부를 따라 대략 균등한 간격으로 4개가 배치되어 있고, 각 배기구(86)에는 배기 포트(88)가 마련되어 있다.
그리고, 이 배기 포트(88)는 도시하지 않은 커플링에 의해 개스킷(gasket)을 개재시켜 배기계(44)의 일부로 되는 각 배기관(90)에 기밀하게 접속된다.
이들 배기관(90)은, 상승 부분이 직선의 관 형상으로 되어 있고, 배출측이 하나로 집합되어 비교적 직경이 큰 집합관(94)에 접속된다. 이 집합관(94)내에는 처리 챔버(48)내의 압력을 조정하기 위해서, 예를 들면 버터플라이 밸브(96)가 마련되어 있다. 이 집합관(94)의 배출측에는 터보 몰리큘러(molecular) 펌프 등의 진공 펌프(98)가 접속되고, 또한 이 진공 펌프(98)의 배출측에는 비교적 직경이 큰 주배기관(100)이 접속된다. 챔버내의 대기나 성막 가스등은 이 진공 펌프(98)에 의해 챔버로부터 주배기관(100)을 통해 외부로 배출된다.
그리고, 이러한 CVD 장치의 4개의 배기관(90) 중 1개 혹은 복수개의 도중에 각각 파티클 계측 장치(46)를 장착하고 있다.
다음에 이 실시예의 CVD 장치에 의한 성막 처리에 대하여 설명한다.
우선, 처리 챔버(48)의 측벽에 마련된 게이트 밸브 G를 열어 도시하지 않은 반송 아암에 의해 처리 챔버(48)내로 웨이퍼 W를 반입하고, 상승된 리프터핀(54)으로 웨이퍼 W를 전달받는다. 그리고, 리프터핀(54)을 강하시켜 웨이퍼 W를 탑재대(52)상에 탑재한 후, 반송 아암을 퇴거시켜 게이트 밸브 G를 닫는다. 그 후, 처리 챔버(48)내의 대기를 배기계(44)에 의해 배기한다.
다음에, 도시하지 않은 처리 가스원으로부터 처리 가스로서, 예를 들면 WF6(원료 가스), SiH2Cl2, Ar 등의 가스를 샤워 헤드부(72)로 소정량씩 공급하여 혼합해서 성막 가스로 하고, 가스 분사 구멍(78)으로부터 처리 챔버(48)내로 대략 균등하게 공급한다.
이 공급된 성막 가스도 각 배기구(86)로부터 배기계(44)측으로 흡인 배기되어, 처리 챔버(48)내는 소정의 진공도로 설정된다. 또한 회전대(68)를 회전시키면서 가열 램프(66)를 발광시켜, 탑재대(52)의 이면측으로부터 웨이퍼 W에 가열용 광을 조사하고, 웨이퍼 W를 신속히 소정 온도까지 승온시켜 유지한다.
이러한 처리 챔버(48)내의 분위기에서 성막 가스는 소정의 화학 반응이 발생하여, 예를 들면 텅스텐 실리사이드가 웨이퍼 W 표면에 퇴적된다.
또한, 처리 챔버(48)내의 성막 가스는, 배기 가스로서 각 배기구(86)로부터 배기관(90)내를 흘러내려 집합관(94)내에서 모두 합류하고, 또한 압력 조정 밸브(96)에 의해 압력 조정되면서 진공 펌프(98)를 통과하여 주배기관(100)으로부터 계외로 배출된다. 여기서, 배기 가스 중에 포함되는 파티클수는 파티클 계측 장치(46)에 의해 계측된다.
다음에, 파티클 계측 장치(46)에 대하여 설명한다.
이 파티클 계측 장치(46)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 대단히 가는 빔 형상의 레이저광 L을 조사하는 레이저 소자를 갖는 레이저광 조사부(102)와, 배기관(90)의 중심축(91)을 지나 레이저광 조사부(102)와 대향하는 쪽으로 배치되는 스토퍼 부재(104)와, 레이저광 L의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향의 관벽에 마련된 수광 소자 등으로 이루어지는 산란광 검출부(106)로 구성된다.
이 레이저광 조사부(102)는, 조사하는 레이저광 L이 챔버 중심축(92)과 이 배기관(90)의 중심축(91)(도 1 참조)의 단면 중심점 O를 잇는 선분에 따르도록 관벽에 마련되어 있다.
또한, 조사된 레이저광 L이 단면 중심점 O를 통과하여 챔버 중심축(92)이 위치하는 방향을 향하는 것이면, 조사 방향은 어느 방향이어도 무방하다. 단, 산란광 검출부(106)와의 상대적인 위치 관계는 유지된다.
그리고, 스토퍼 부재(104)는 레이저광 L을 흡수함으로써 레이저광 L이 배기관(90)내로의 예를 들면 난반사가 발생하지 않도록 하고 있다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이 레이저광 L의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향의 관벽에는, 예를 들면 수광 소자 등으로 이루어지는 산란광 검출부(106)가 마련되어 있어, 배기 가스 중에 포함되는 파티클 P(108)에 레이저광 L이 조사되는 것에 의해 발생하는 산란광 SL을 수광할 수 있도록 되어 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 산란광 검출부(106)의 중심은 단면 중심점 O로 향하지 않고, 도 3에 도시하는 바와 같이 오프셋된 오프셋 거리 H3에 배치된다.
배기관(90)으로의 파티클 계측 장치(46)의 장착 위치 H2는 도 4에 도시한 플로우차트에 따른 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 결정한다. 이하, 그 일례에 대하여 설명한다.
우선, 처리 장치의 개요를 계획한다. 구체적으로는, 챔버 용량, 배기 능력, 성막용 가스 종류, 가스 공급계, 배기관 길이 및 그 직경 등 기초적인 장치 설계(프로세스 조건)를 결정한다. 다음에, 후술하는 수치 시뮬레이션에 의해, 파티클 계측 장치(46)의 장착 거리 H2나 오프셋 거리 H3을 산출하여, 실제의 처리 장치에 탑재할 테스트 장치(試作)를 수행해서 파티클 계측을 실측한다. 이 실측에 의한 평가에 있어서, 시뮬레이션 결과와 상이한 경우나 요망되는 성능을 얻을 수 없었던 경우에는, 그 결과에 기초한 수정이나 최적화를 기초적인 장치 설계에 대하여 수행한다. 즉, 파티클 계측 장치(46)의 장착 위치 등의 변경을 포함하는 설계 재검토를 수행한다.
또한, 실측에 의한 평가가 양호하면, 파티클 계측 장치(46)의 장착 위치나 오프셋 위치 등을 제조 라인상의 제품(처리 장치)에 반영시킨다.
다음에, 도 5에 도시한 플로우차트를 참조하여 수치 시뮬레이션에 대하여 설명한다.
우선, 계산용 컴퓨터 소프트웨어(예를 들면 풀엔트 아시아 퍼시픽사 제품 GAMBIT)를 이용하여 계산 모델(메쉬 모델)을 작성하고, 예를 들면 풀엔트 아시아 퍼시픽사 제품 「FLUENT」를 이용하여 전술한 바와 같은 기초적인 장치 설계(프로세스 조건)에 근거한, 경계 조건(예컨대, 배기관의 벽면 온도나 압력, 배기할 가스의 종류 등)을 설정한 계산식을 작성한다. 그리고, 그 계산을 실행시킨다. 그 산출 결과를 실제 장치(實機)(시험기)에 반영시켜서, 즉 산출된 위치에 파티클 계측 장치(46)의 장착 평가를 행한다. 이 평가가 양호하면, 생산기의 설계에 적용한다.
이러한 시뮬레이션에 의해, 본 실시예에 있어서는, 예를 들면 NW40의 배기관(90)에 있어서, 수직 방향의 길이 H1을 예컨대 430㎜으로 한 경우, 배기구(86)로부터 파티클 계측 장치(46)까지의 장착 거리 H2가 예컨대 130㎜ 정도인 곳이 최적인 것으로 하고 있다. 물론, 이 시뮬레이션에 따르면, 챔버 내에 구성 부위의 배치 및 형상, 배기구의 형상 및 그 장착 위치, 배기관 형상 등에 따라 상이한 결과가 얻어지는 것은 당연한 일이며, 본 실시예에 나타낸 장착 위치는 그 일례이다.
파티클 계측 장치(46)의 장착 위치가 최적으로 되는 조건으로서는, 처리 챔버의 배기구 부분에 가능한 한 가까울 것, 처리 챔버에서 발생하는 광, 예컨대 가열용 광(가열원이 램프 히터인 경우)이나 플라즈마광 등의 주변 흡수가 없을 것, 주변에 장착을 위한 공간이 있을 것, 배기관내에서 파티클이 확산되지 않고 비교적 밀도가 높은 부분일 것 등이다.
특히, 배기되는 성막 가스는, 가스종(입자의 직경이나 무게), 배기관의 배관 형상, 배기관 직경, 배기 속도 및 중력의 영향에 의해 배기관내에 있어서의 가스 흐름의 밀도가 다르기 때문에, 반드시 배기관의 중심에서 파티클 밀도가 높은 것은 아니다. 이하, 이 점에 대하여 설명한다.
배기관(90)내를 흐르는 배기 가스중의 파티클은 가스 중에 균등히 분산되는 것은 아니며, 처리 챔버(48)의 중심축(92)으로부터 멀어지는 방향으로 편재되는 경향이 있다.
그 이유는, 샤워 헤드부(72)로부터 처리 챔버(48)내에 공급된 성막 가스는 아래쪽으로 유하되면서 그대로 용기 주변부로 확산되고 각 배기구(86)로 흡인되어 배기관(90)을 흘러내리게 되는데, 파티클에는 확산 방향, 즉 처리 챔버(48)의 반경 방향 외측으로 향하는 관성력이 그대로 작용하고 있기 때문인 것으로 생각된다.
따라서, 배기관(90)내를 유하하는 배기 가스중의 파티클은, 도 6에 있어서 중심축(92)으로부터 멀어지는 방향으로 편재되게 되고, 도 3에서는 파티클 밀도가 가장 높은 점이 단면 중심점 O보다 아래쪽으로 오프셋 거리 H3 정도를 이동하게 된다.
예를 들어, 도 6은 전술한 시뮬레이션을 실행했을 때의 처리 챔버 내와 배기관의 모델을 나타내는 일례이다. 도면에 있어서, 샤워 헤드부(72)로부터 분사된 성막 가스가 웨이퍼 W의 표면에 닿아 그 주위로 확산되고, 각 배기구(86)를 거쳐 배기관(90)내를 흘러 내려간다. 여기서는, 배기관(90)의 길이 H1을 40㎝로 하고, 그 하단으로부터 거리 H5가 30㎝인 위치의 단면의 파티클 분포를 보고 있다. 또한, 배기관(90)의 내경은 40㎜이다.
이 예에서는, 성막 가스가 배기관(90)을 흘러내릴 때에, 처리 챔버(48)의 외주 방향으로 향하는 관성력이 그대로 작용하여 흘러내리고 있기 때문에, 배기관내에서는, 처리 챔버의 외측으로의 밀도가 높아질 것으로 생각된다. 본 실시예에서는 아래 방향으로 배관된 예를 나타내었지만, 물론 이에 한정되는 것은 아니며, 이 배기관의 장착 위치에 따라 배기관이 상측 방향이나 가로 방향 또는 경사 방향으로 배관되는 경우도 있고, 배기 방향은 각각 상이하게 되어 있다. 각각 시뮬레이션을 실행하는 것으로 한다.
따라서, 도 3에 도시한 바와 같이 산란광 검출부(106)의 검출 방향 중심은, 배기관 단면 중심점 O으로부터 또는 챔버 중심축(92)으로부터 외측 방향으로 소정의 오프셋 거리 H3만큼 이동시킨 점 P(이 점 P는, 후술하는 바와 같이 파티클 밀도가 대략 가장 높게 되는 점)을 향해 있다.
이 경우, 산란광 검출부(106)의 지향성은 어느 정도의 개방각 θ를 갖고 있는데, 오프셋 위치 H3만큼 이동시켜 배치함으로써 파티클의 밀도가 대략 가장 높은 영역을 검출할 수 있다.
이 오프셋되는 오프셋 거리 H3의 최대값은, 프로세스 조건에도 의존하지만 후술하는 바와 같이 배기관(90)의 반경의 0.75배 정도이며, 따라서 산란광 검출부(106)의 중심을 단면 중심점 O로부터 거리 H3으로 표시되는 점(108)까지의 범위내의 영역의 한 점을 향하도록 설정하게 된다.
여기서는, 예를 들어 8인치 웨이퍼를 처리하는 처리 챔버(48)내의 직경이 440㎜ 정도, 배기관(46)의 내경 H4를 40㎜ 정도라고 하면, 오프셋 거리 H3은 10㎜ 정도로 설정된다.
이상으로부터, 본 실시예에서는, 이 파티클 계측 장치(46)는 진공 펌프(98)보다도 상류측의 배기관(90)에 마련되어 있는 것이므로, 처리 챔버(48)와 파티클 계측 장치(46)의 장착 위치간의 가스 유로 거리가 줄어들기 때문에, 여분의 파티클을 검출하는 일없이, 도 3에 도시한 바와 같이 레이저광 L이 파티클 P에 조사되는 것에 의해 발생하는 산란광 SL을 산란광 검출부(106)에 의해 정확히 파악할 수 있다.
따라서, 처리 챔버(48)내의 실제의 파티클량과 높은 상관 관계로 파티클수를 모니터할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 레이저광 조사부(102)로부터 조사된 레이저광 L은 파티클이 가장 집중되는 경향이 있는 영역을 통과하며, 또한 파티클 밀도가 가장 높게 되는 점 P를 통해 조사되어 있으며, 또한 산란광 검출부(106)의 중심은 파티클 밀도가 가장 높게 되는 점 P쪽을 향하고 있기 때문에, 밀집된 파티클에 대하여 효율적으로 레이저광 L을 조사할 수 있다. 또한, 발생된 산란광 SL을 효율적으로 검출할 수 있다.
도 7은 처리 챔버내의 실제 파티클수와 본 실시예의 파티클 계측 장치에 의해 계측한 파티클수의 상관 관계를 나타내는 그래프이다. 여기서 측정 가능한 파티클의 직경은 0.2㎛ 이상이며, 처리 챔버내의 파티클수는 처리 챔버(42)내에 설치한 모니터 웨이퍼 표면의 파티클수를 계측하여 구하였다. 또한, 프로세스 압력은 0.7Torr이다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 양자의 상관 계수 R2는 0.6894이며, 상당히 높은 값을 얻을 수 있음이 판명되었다.
따라서, 처리 챔버(48)내의 실제의 파티클량과 더욱 높은 상관 관계로 파티클수를 검출하는 것이 가능해진다. 이 경우, 산란광 검출부(106)의 지향성은 어느 정도의 개방각 θ을 갖고 있기 때문에, 산란광 검출부(106)의 중심을 점 P에서 벗어난 점, 예를 들면 단면 중심점 O를 향하더라도 높은 상관 관계로 파티클수를 검출할 수 있다.
이들 시뮬레이션으로서, 도 8a 내지 도 8c는 처리 챔버(42)내의 압력이 0.7Torr(93.3Pa), 성막 온도가 520℃일 때의 배기관내의 파티클 분포를 나타내고, 도 9a 내지 도 9c는 처리 챔버(42)내의 압력이 4.5Torr(599.8Pa), 성막 온도가 580℃일 때의 파티클 분포를 나타내고 있다. 여기서는, 모두 성막 가스로서 WF6, SiH2Cl2, Ar를 흘려보내고 있다. 또한, 각 도면에 있어서 처리 챔버 중심축(92)이 위치하는 방향은 위쪽으로 설정되어 있다.
도 8a 내지 도 8c에 도시한 바와 같이 압력이 0.7Torr(93.3Pa)인 경우, 파티클은 처리 챔버 중심축(92)이 위치하는 방향에 대하여 반대 방향(도면에서 아래쪽)으로 비교적 많이 모여 있고, 특히 배기관의 단면 중심점 O보다 아래쪽, 즉 처리 챔버 중심축(92)으로부터 멀어지는 방향에 위치하고 있다.
이 경향은 파티클의 입자 직경이 0.2㎛[도 8a], 0.5㎛[도 8b] 및 1.0㎛[도 8c]인 경우에도 동일하다. 이 때, 배기관의 단면 중심점 O와 파티클 밀도가 최고로 되는 점(110) 사이의 거리는 대략 10㎜ 정도이다.
또한, 도 9a 내지 도 9c에 도시한 바와 같이 압력이 4.5Torr(599.8Pa)인 경우에도 파티클은 처리 챔버 중심축(92)이 위치하는 방향에 대하여 반대 방향(도면중 아래쪽)으로 비교적 많이 모여 있고, 특히 배기관의 단면 중심점 O보다 아래쪽, 즉 처리 챔버 중심축(92)으로부터 멀어지는 방향에 위치하고 있다. 이 경향은 파티클의 입자 직경이 0.2㎛[도 9a], 0.5㎛[도 9b] 및 1.0㎛[도 9c]인 경우에도 동일하다. 이 때, 단면 중심점 O와 파티클 밀도가 최고로 되는 점(112) 사이의 거리는 대략 15㎜ 정도이다.
즉, 파티클 밀도의 중심점은 도 8a 내지 도 8c에 도시한 경우보다도 도면중 약간 아래쪽으로 이행하고 있다.
또한, 각 시뮬레이션은 WSi2, C, AI의 각 파티클 재료에 대하여 실행하였는데 대략 동일한 분포를 나타내었다. 이와 같이, 프로세스 조건에도 의존하지만, 배기관(90)의 단면 중심점 O와, 이것보다 도면중 아래쪽으로 최대 15㎜ 정도 떨어진 점 사이에 위치하는 영역 내에 파티클 고밀도 영역이 존재하며, 그 영역 내에 산란광 검출부(106)(도 3 참조)의 중심을 향하도록 하면, 산란광을 효율적으로 검출할 수 있다. 여기서, 최대 거리 15㎜는 배기관(90)의 직경을 40㎜(반경은 20㎜)라고 할 때, 그 반경의 0.75배에 상당하는 것이다.
또한, 본 실시예에서는, 레이저광 조사부(102)로부터 방사되는 레이저광 L은 배기관(90)의 단면 중심점 O를 통해 처리 챔버 중심축(92)의 방향을 향하도록 설정되었지만, 이것에 한정되는 것이 아니라 레이저광 L이 파티클 밀도가 높아지는 영역을 통과하도록 설정하면, 레이저광 L은 어떠한 방향이어도 무방하다.
예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이 레이저광 조사부(102)를 배기관(90)의 단면 중심점 O로부터, 처리 챔버 중심축(92)이 위치하는 방향에 대하여 반대 방향으로 소정의 오프셋 거리 H6만큼 이동한 점 P를 레이저광 L이 통과하도록 레이저광 조사부(102)를 마련한다. 여기서 레이저광 L의 조사 방향은 단면 중심점 O로부터 처리 챔버 중심축(92)을 향하는 방향에 대하여 대략 직교하는 방향을 따르고 있다. 그리고, 산란광 검출부(106)는 레이저광 L의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 설치되어 있고, 또한 그 중심은 파티클 밀도가 높은 점 P를 향하고 있다. 또한, 상술한 바와 같이 오프셋 거리 H6은 "O"로부터 그 최대값이 배기관 반경의 0.75배이며, 여기서는 예컨대 오프셋 거리 H6이 12㎜ 정도로 설정되어 있다.
또한, 레이저광 L의 조사 방향은 단면 중심점 O(91)와 점 P(114) 사이의 영역을 지난다고 할 경우, 그 방향은 따로 한정되지 않으며, 예컨대 도 11에 도시한 바와 같이 도 10에 나타낸 방향과 비교하여 경사 방향으로부터 레이저광 L을 조사하도록 하여도 무방하다. 여기서, 도 10에 도시한 파티클 측정 장치의 일례에 근거하여 파티클수 측정의 평가를 실행하였기 때문에, 그 결과를 도 12 및 도 17을 참조하여 설명한다.
도 12는 도 10에 도시한 본 실시예에 따른 파티클 측정 장치에 있어서 배기관내의 파티클 밀도가 높은 부분(점 P)에 레이저광을 통과시켰을 때의 파티클수 측정의 평가 결과를 나타내는 그래프이며, 도 17은 도 18에 도시한 종래의 파티클 측정 장치에 있어서, 배기관(90)에 레이저광을 통과시켰을 때의 파티클수 측정의 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 여기서는 모두 직경이 0.23㎛ 이상인 파티클에 대하여 측정하고 있다.
도 12에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 상관 관계 R2은 0.7864로 되어, 대단히 높은 양호한 값을 나타내고 있다. 이에 반해, 도 17에 도시한 바와 같이 종래의 파티클 측정 장치에 따르면, 상관 관계 R2은 0.0031로 되어 대단히 낮은 값을 나타내고 있다.
본 실시예와 같이 파티클 밀도가 높은 부분에 레이저광을 통과시킨 경우에는 상관 계수를 대폭 개선할 수 있다는 것이 판명되었다. 또한, 여기서는 램프 가열식 성막 장치를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 저항 가열식이나 플라즈마를 이용한 성막 장치, 혹은 성막 장치 이외의 산화 확산, 에칭, 어닐링 등의 각종 처리 장치, 및 처리 장치에 마련되는 로드록 등의 진공 배기계에 있어서도 본 발명을 적용할 수 있음은 물론이다. 또한, 피처리체로서는 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 처리 장치에 따르면 다음과 같이 우수한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명에 따르면, 파티클 계측 장치를 진공 펌프보다 상류측의 배기관에 마련하도록 하였기 때문에, 처리 챔버와 파티클 계측 장치 사이의 가스 유로 거리가 상당히 줄어든다.
따라서, 종래의 처리 장치와는 달리 배관의 벽이나 진공 펌프의 날개, 벽 등으로부터 벗겨져 떨어져 나오는 이물질을 계측하는 일이 없게 되어, 처리 챔버내의 실제 파티클수와 파티클 계측 장치의 계측값간의 상관 관계를 높게 할 수 있다.
또한, 레이저광의 조사 방향을, 배기관의 단면 중심점과 처리 챔버 중심축을 잇는 방향을 따르도록 설정하면, 파티클의 밀도가 높은 부분에 레이저광을 조사할 수 있어 파티클량을 정확히 파악하는 것이 가능하며, 상기 상관 관계를 한층더 높게 할 수 있다.
또한, 산란광 검출부의 중심을, 배기관의 단면 중심점보다 소정의 거리만큼 특정한 방향으로 오프셋시켜 마련함으로써, 파티클의 밀도가 높은 부분에 산란광 검출부의 중심을 향하게 할 수 있어, 상기 상관 관계를 한층 높일 수 있다.
또한, 배기관의 단면 중심점보다 소정의 거리만큼 특정한 방향으로 오프셋시킨 위치에 레이저광을 통과하도록 하면 파티클 밀도가 높은 부분에 레이저광을 조사할 수 있어, 상기 상관 관계를 높게 할 수 있다.
(실시예 2)
도 13에는 실시예 2로서, 장착된 배관에 대해 회동 가능한 파티클 계측 장치의 구성예를 도시한다. 도 13에 도시한 구성에 있어서, 도 1에 도시한 구성 부위와 동등한 부위에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 상세한 설명은 생략한다.
이 파티클 계측 장치(110)는 전술한 파티클 계측 장치(46)와 마찬가지로 배기관(90)에 장착되어 있다.
이 파티클 계측 장치(110)는, 도 14a에 도시한 바와 같이 레이저광 조사부(112)와 대향하는 쪽으로 배치되면, 레이저광 L의 조사 방향에 대해 대략 직교하는 방향의 관벽에 마련된 수광 소자 등으로 이루어지는 산란광 검출부(116)로 구성된다. 도 14b는 도 14a의 D-D의 종단면의 구성을 도시한 도면이다.
이 레이저광 조사부(112)는, 매니폴드(118)의 직경 방향으로 기밀하게 마련된 투명 부재로 이루어지는 윈도우(120)의 외측(대기측)에 배치되고, 그 윈도우(120)에 따라 가이드기구(122)가 마련되어, 모터 또는 리니어 모터를 구비하는 드라이버(124)에 의해 가이드 기구(122)내를 이동하게 된다.
이 매니폴드(118)는, 스텐레스, 알루미늄, 알루미늄 합금, 또는 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄이나 알루미늄 합금 중 어느 하나에 의해 형성된다. 또한 윈도우(120)는, 석영 유리나 내식성이 있는 사파이어 글라스 등으로 이루어지며, 이하에 기재하는 윈도우에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 스토퍼 부재(114)에 있어서도 윈도우(128)의 외측에 배치되고, 가이드 기구(130)에 따라 항상 레이저광 조사부(112)가 조사한 레이저광을 수광하는 위치에 모터 또는 리니어 모터를 구비하는 드라이버(132)에 의해 이동된다.
또한, 산란광 검출부(116)에 있어서도, 매니폴드(118)에 마련된 윈도우(134)의 외측에 레이저광 조사부(112)에 의한 레이저광의 조사 방향과 기본적으로 직교하는 위치가 되도록 2차원적(상하좌우 방향)으로 이동한다. 또한, 파티클의 밀도가 높은 부분을 측정하기 위해서 레이저광과는 직교하지 않는 위치로 이동하는 경우도 있다. 이 산란광 검출부(116)는 가이드 기구(136)에 둘러싸인 영역을 모터 또는 리니어 모터를 구비하는 드라이버(138)에 의해 윈도우(134) 위를 2차원적으로 이동하게 된다.
또한 도 13에 도시한 바와 같이, 이 파티클 계측 장치(110)는 배기관(90)의 직경 방향을 따라서 회동하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 진공 상태를 유지하는 주지의 자성 유체 진공 밀봉(magnetic fluid vacuum seal)(140)을 양단의 플랜지측에 배치하고, 각각 배기관(90)과 회동 가능하게 되도록 파티클 계측 장치(110)를 장착하고 있다. 이 때 회동은 회동 드라이버(142)에 의해 실행된다. 예를 들면, 배기관(90)측에 톱니를 마련하여, 여기에 맞물리는 기어에 모터를 연결하고, 모터의 회전에 따라 파티클 계측 장치(110) 전체가 회동하도록 하여도 좋다. 또한, 마그네트를 이용하여 자기력에 의한 회동을 시켜도 무방하다.
이들 레이저광 조사부(112), 스토퍼 부재(114), 산란광 검출부(116)의 위치 조정은 각각의 부위에 도시하지 않은 위치 센서를 마련하여 검출하며, 검출된 위치 신호에 따라서 위치 조정부(144)가 각 드라이버를 구동한다. 또한, 이 위치 조정부(144)에는 시뮬레이션에 따른 데이터를 입력하여, 최적 포인트의 검색에 활용할 수 있다.
예를 들어, 도 15에는 전술한 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 입자 분포 상태의 일례를 나타내어 설명한다.
이 시뮬레이션은, 중력을 고려하여 챔버내 압력이 0.7Torr(93.3Pa)이고 WSi 프로세스에 있어서의 WF6/DCS/Ar:4/150/450sccm의 프로세스 가스를 배기시킨 예를 나타내며, 집합 배관에 접속될 굴곡 배기관의 중심으로부터의 거리 H3이 300㎜인 위치에 있어서의 데이터 결과이다.
도 16에 도시하는 바와 같이 이 시뮬레이션의 데이터를 위치 조정부(144)에 입력하여 각 드라이버를 구동한다. 이 예에 있어서는, 레이저광 조사부(112)에 의한 레이저광이 입자(파티클)의 가장 밀도가 높은 영역을 통과하도록 레이저광 조사부(112)와 스토퍼 부재(114)를 이동시킨다. 또한, 그 레이저광과 직교하는 위치에 산란광 검출부(116)를 이동시킨다.
그리고, 제어·처리부(41)는 레이저광 조사부(112), 산란광 검출부(116)를 제어하며, 파티클에 관한 측정 데이터를 입력하여 연산 처리 등을 수행한다. 이 제어·처리부(41)는, 처리 장치 전체를 제어하는 시스템 제어부에 내장되어 있어도 좋고, 별개로 되어 있어도 무방하다. 처리 결과나 시뮬레이션에 이용할 수학식, 또는 여러가지 파라미터를 표시하기 위한 표시부(43)가 마련되어 있다.
또한, 제어·처리부(41) 및 위치 조정부(144)는 사용자가 조작 가능한 도시하지 않은 제어부, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터 등을 접속하여, 소프트웨어에 의한 제어나 관리를 할 수 있다.
또한, 여기서 나타낸 시뮬레이션에 있어서, 배기관내의 양자 분포는 그 배기구의 형상이나 배기구 앞에 가스의 흐름을 저해하는, 예를 들면 탑재대나 배기 다공판 등이 존재할 경우, 그 가스의 흐름이 배기관내의 플로우 분포에 영향을 미쳐 입자 밀도에 있어서도 영향을 주고 있다.
따라서, 본 실시예에 있어서는, 처리 장치 및 제조 프로세스에 관한 파라미터로 시뮬레이션을 실행하여, 얻어진 시뮬레이션 데이터에 근거해 위치 조정부(144)에 의해 자동적으로 레이저광 조사부(112), 스토퍼 부재(114) 및 산란광 검출부(116)를 이동시키고, 파티클의 밀도가 높은 부분에 레이저광을 조사시켜 파티클을 측정할 수 있다. 특히, 파티클의 종류, 또는 그 파티클을 포함하는 배기 가스의 종류나, 그들의 배기 속도에 따라 시뮬레이션과 실측을 수행하여, 적정한 측정 위치를 설정할 수 있다.
따라서, 설계시의 정해진 지점의 측정이 아니라, 그 때의 상황에 따른 적정한 측정점을 찾아내어 측정할 수 있는 자유도와 정확성을 실현할 수 있다.
이상, 본 발명에 따르면, 처리 챔버에서 발생하여 배출된 파티클을 정확히 카운트함으로써, 높은 상관 관계로 파티클 발생 상황을 파악할 수 있는 파티클 계측 장치 및 그 계측 방법을 얻을 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (17)

  1. 파티클 계측 장치에 있어서,
    처리 챔버내의 대기 또는 가스를 진공 펌프에 의해 배기한 분위기를 생성하고, 그 분위기 내에서 피처리체에 대해 반도체 장치 제조에 관한 처리를 실시하는 처리 장치에 구비되며,
    상기 처리 챔버의 배기구와 상기 진공 펌프를 연결하는 배기관에 장착되어, 배기 가스에 포함되는 파티클수를 계측하는 파티클 계측 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기관의 횡단면 중심점과, 상기 처리 챔버의 중심을 상하 방향으로 통과하는 중심축을 잇는 선분에 따르도록 상기 배기관내에 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부와,
    상기 레이저광의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 마련되어 파티클로부터의 산란광을 검출하는 산란광 검출부를 포함하는 파티클 계측 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 레이저광 조사부는, 상기 배기관내를 배기시키는 배기 가스에 포함되는 파티클의 밀도가 높은 부분에 레이저광을 조사하고,
    상기 산란광 검출부는, 상기 레이저광의 조사 방향과는 대략 직교 방향으로서, 상기 배기관내에서 배기되는 배기 가스에 포함되는 파티클의 밀도가 높은 부분으로 검출 방향을 지향하는 파티클 계측 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 산란광 검출부의 중심은, 상기 배기관의 단면 중심점보다 상기 처리 챔버의 중심을 상하 방향으로 지나는 중심축이 위치하는 방향에 대하여 반대 방향으로 소정 거리만큼 오프셋된 점을 향하도록 설정되어 있는 파티클 계측 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파티클 검출 수단은, 상기 배기관의 단면 중심점보다 상기 처리 챔버의 중심을 상하 방향으로 지나는 중심축이 위치하는 방향에 대하여 반대 방향으로 소정 거리만큼 오프셋된 점을 통과하도록 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부와,
    상기 레이저광의 조사 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 마련되어 파티클로부터의 산란광을 검출하는 산란광 검출부로 구성되는 파티클 계측 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 오프셋되는 소정 거리의 최대값은 상기 배기관의 반경의 0.75배인 파티클 계측 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 오프셋되는 소정 거리의 최대값은 상기 배기관의 반경의 0.75배인 파티클 계측 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리 챔버내에서 발생한 광이 도달하지 않는, 상기 처리 챔버에 최단 거리로, 상기 배기관내에서 배기 가스에 포함되는 파티클의 밀도에 농담이 있는 위치가 배기관상의 장착위치가 되는 파티클 계측 장치.
  9. 처리 챔버내의 대기 또는 가스를 진공 펌프에 의해 배기시킨 분위기를 생성하여, 그 분위기 내에서 피처리체에 대해 반도체 장치 제조에 관한 처리를 실시하는 처리 장치로부터 배기되는 파티클을 계측하는 방법에 있어서,
    파라미터를 모델화하는 단계와,
    배기관내를 흐르는 파티클 입자를 포함하는 배기 가스의 궤적을 나타내는 수치 시뮬레이션 단계와,
    배기 및 파티클의 궤적 수치 시뮬레이션 단계와,
    최적 파티클 위치 확인 단계와,
    센서 장착 위치 결정 단계와,
    센서의 장착 단계와,
    파티클 계측 평가 단계
    를 포함하고,
    상기 처리 챔버내에서 생성되어 배기되는 파티클이 배기관내를 흐르는 궤적을 시뮬레이션하여, 상기 배기관 직경 방향으로 가장 파티클이 친밀하게 되는 영역을 선출하며, 그 영역을 측정용 레이저광이 통과하는 위치에 레이저 조사부를 배치시키고, 그 레이저광에 직교하는 방향으로 산란광 검출부를 배치시켜 파티클을 계측하는 파티클 계측 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 파라미터의 모델화는,
    챔버 형상, 배기 펌프 구성, 배기관의 배관(?) 구성에 기초한 배기 구성의 모델화와,
    가스종, 압력, 유량, 온도를 포함하는 프로세스 조건의 모델화와,
    생성되는 파티클의 조성, 밀도, 입자 직경을 포함하는 파티클 조건의 모델화와,
    파티클을 발생시키는 구성 부위 및 발생 개소의 모델화로 이루어지는 파티클 계측 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 궤적의 수치 시뮬레이션은,
    상기 챔버에 마련된 배기관구의 수량과, 그 형상과, 그 배치 위치와, 배기 가스의 유속 분포에 의해 구해지는 파티클 계측 방법.
  12. 처리 챔버내의 대기 또는 가스를 진공 펌프에 의해 배기시킨 분위기를 생성하여, 그 분위기 내에서 피처리체에 대해 반도체 장치 제조에 관한 처리를 실시하는 처리 장치에 탑재되는 파티클 계측 장치는,
    상기 처리 챔버에 접속되는 배기관의 도중에 상기 진공 펌프의 전방에 기밀하게 장착되고, 회동 기구를 갖는 센서 매니폴드부와,
    상기 센서 매니폴드부에 장착되어, 상기 배기관의 직경 방향으로 이동 가능한 구동 기구를 갖는 레이저 조사부와,
    상기 레이저 조사부와 대향하여 상기 센서 매니폴드부에 장착되고, 상기 레이저 조사부와 정반대로 되도록 이동 가능한 구동 기구를 갖고, 조사된 레이저광을 수광하는 빔 스토퍼부와,
    상기 레이저광의 조사 방향에 대하여 대략 직교하도록 상기 센서 매니폴드부에 장착되고, 2차원적으로 이동 가능한 구동 기구를 가지며, 해당 레이저광이 파티클에 의해 산란된 광을 검출하는 산란광 검출부를 구비하고,
    또한 시뮬레이션에 의해 상정된 상기 센서 매니폴드부내에서의 파티클의 밀도가 높은 영역을 레이저광이 빠져나가도록 상기 레이저 조사부와 상기 빔 스토퍼부의 구동 기구를 동작시켜, 상기 밀도가 높은 영역으로부터의 산란광을 검출하는 위치에 상기 산란광 검출부를 이동시키는 위치 제어부와,
    상기 레이저 조사부, 상기 산란광 검출부를 제어하여, 얻어진 측정 결과를 처리하는 제어 처리부를 구비하는 파티클 계측 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 구동 기구는, 구동원으로서 모터 또는 리니어 모터를 갖는 파티클 계측 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 센서 매니폴드부는,
    자성 유체 밀봉에 의해 회동 가능하도록 상기 배기관에 기밀하게 접속되는 파티클 계측 장치.
  15. 처리 챔버내의 대기 또는 프로세스 가스를 진공 배기계에 의해 배기시켜 반도체 장치 제조에 관한 처리를 행하는 처리 장치에서, 상기 처리 챔버로 생성된 파티클에 레이저광의 조사에 의해 파티클 수량을 계측하기 위해 레이저 조사부, 산란광 검출부, 빔 스토퍼부를 갖는 장치에 의한 파티클 계측 방법에 있어서,
    상기 처리 챔버를 포함하여 그 내부에 배치된 구성 부위에 관한 정보, 상기 진공 배기계에 관한 정보 및 상기 프로세스 가스에 관한 정보에 근거한 시뮬레이션에 의해 파티클의 밀도가 높은 영역을 선출하는 단계와,
    상기 레이저 조사부가 상기 시뮬레이션에 근거한 그 파티클의 밀도가 높은 영역에 레이저광을 조사하도록 위치 조정하는 단계와,
    상기 밀도가 높은 영역을 통과한 레이저광을 수광하도록 상기 빔 스토퍼부가 상기 레이저 조사부와 대향하도록 위치 조정하는 단계와,
    상기 밀도가 높은 영역을 통과한 레이저광에 의한 산란광을 검출하도록 상기 산란광 검출부를 위치 조정하는 단계와,
    상기 레이저 조사부가 상기 파티클의 밀도가 높은 영역에 레이저광을 조사하는 단계와,
    상기 산란광 검출부가 상기 밀도가 높은 영역을 통과한 레이저광의 산란광을 검출하는 단계와,
    검출된 산란광으로부터 파티클 수량을 산출하는 단계로 이루어지는 파티클 계측 방법.
  16. 처리 챔버내의 대기 또는 가스를 진공 배기시킨 상태의 처리 장치에서, 상기 처리 챔버내에서 생성된 파티클을 레이저 위치 조정 장치 부착 파티클 계측 장치에 의해 파티클을 계측하는 방법에 있어서,
    시뮬레이션에 의해 최적의 센서 장착 위치를 결정하여, 그 장착 위치 정보를 상기 레이저 위치 조정 장치의 위치 제어부에 입력하는 단계와,
    프로세스 조건을 상기 레이저 위치 조정 장치의 위치 제어부에 입력하는 단계와,
    레이저 조사부, 산란광 검출부, 빔 스토퍼부, 센서 매니폴드부를 위치 제어부에 의해 최적 위치로 조정하는 단계와,
    상기 처리 챔버내에서 생성된 파티클을 상기 센서로 계측하는 단계로 이루어지는 파티클 계측 방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 상기 처리 챔버에 마련되는 배기구는, 처리 챔버벽의 임의의 개소에 마련되며, 이 배기구에 연결되는 배기관은, 상하 방향이나 가로 방향 또는 경사 방향 중 어느 한 방향으로 배관되고, 각각의 배기 방향에 대한 파티클 궤적의 시뮬레이션을 실행하는 파티클 계측 방법.
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