KR20010051956A - 클리닝 공정의 종점 검출 장치 및 방법 - Google Patents

클리닝 공정의 종점 검출 장치 및 방법 Download PDF

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닛뽕덴끼 가부시끼가이샤
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Abstract

반응실 (1) 내벽에 부착된 부착물의 제거를, 상기 반응실 내에 클리닝 가스를 도입하여, 상기 반응실 내에 상기 부착물의 일부와 상기 클리닝 가스와의 반응에 의한 클러스터 구름을 생성시키고, 상기 부착물의 다른 일부를 상기 내벽으로부터 박리 입자로서 박리시켜, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자를 상기 클리닝 가스와 함께 상기 반응실로부터 배기함으로써 행하고, 클리닝 처리의 종점을 검출하는 클리닝 종점 검출 장치에 있어서, 조사기 (5) 는 상기 반응실 내의 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 레이저광을 조사하여 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 의해 산란된 산란 레이저광을 생성한다. 계측기 (7) 는 상기 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측한다. 판단기 (8) 는 상기 2차원 화상 정보로부터, 상기 클리닝 처리의 종점을 판단한다. 바람직하게, 상기 판단기는 상기 2차원 화상 정보로부터, 검출된 입자뿐만 아니라 클러스터 구름이 더 이상 검출되지 않는 순간을 클리닝 처리의 종점으로 판단한다.

Description

클리닝 공정의 종점 검출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING AN END POINT OF A CLEANING PROCESS}
본 발명은 반도체 장치의 제조 장치에서 퇴적된 불필요한 물질들을 제거하는 건식 클리닝 처리의 종점을 검출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 장치는, 반도체 기판을 처리하기 위해 공정 가스가 열이나 플라즈마에 의해 활성화되는 진공 용기를 갖는다. 반도체 기판이 처리된 후에, 반응 생성물과 퇴적물을 포함하는 불필요한 물질들이 진공실의 내벽에 부착물로서 부착된다. 그러므로, 부착물을 제거하기 위해 진공 용기는 클리닝 공정을 요한다. 작업자가 진공 용기를 열고 부착물을 수작업으로 제거하면, 진공 용기의 온도 및/또는 압력은, 운영자의 입장을 허용하도록 처리 상태에서 정상 상태로 변해야만 한다. 클리닝 공정의 완료후에, 진공실에서의 온도와 압력은 다음 공정을 시작하기 위해 처리 상태로 회복되어야만 한다. 이는 긴 시간을 요하고 따라서 생산성도 저하한다.
상기와 같은 관점에서, 클리닝 가스를 이용하는 클리닝 방법이 일반적으로 이용된다. 특히, 클리닝 가스가 진공실로 유입되고 열이나 플라즈마에 의해 활성화된다. 이렇게 활성화된 클리닝 가스는 부착물과 반응하여 부착물을 제거한다.
통상적으로, 클리닝 공정은 작업자에 의한 시각적인 관찰을 통해 실험적으로 결정되는 소정의 클리닝 시간 주기의 경과 후의 시점에서 종료되는 것으로 간주된다.
클리닝 공정이 플라즈마를 사용하여 행해지는 경우에, 클리닝 공정의 종료는 플라즈마 방출 스펙트럼의 변화를 관찰함으로써 검출될 수 있다. 이러한 기술은 예컨대, 일본 특개소 63-005532, 63-014421, 63-089684호 공보, 및 특개평 7-169753호에 기재되어 있다. 이 기술은, 부착물과 클리닝 가스 사이의 반응 동안에 관찰된 플라즈마 방출 스펙트럼은 반응을 통해 부착물이 제거된 후에 관찰된 것과 상이하다는 사실을 이용한다.
한편, 클리닝 공정의 종료는 진공 용기 내의 압력 변화를 관측함으로써 검출될 수 있다. 이 기술은 예컨대, 일본 특개소 63-129629, 특개평 6-224163, 9-143742, 및 11-131211호 공보에 기재되어 있다. 이 기술은 부착물과 클리닝 가스 사이의 반응 동안의 압력이 클리닝 가스 단독으로 존재할 때와 상이하다는 사실을 이용한다. 특히, 클리닝 공정이 시작되면 클리닝 가스가 부착물과 반응하여 가스화하므로, 진공 용기의 압력은 증가한다. 클리닝 가스와 부착물 사이의 반응이 진행됨에 따라 압력은 계속해서 증가하고, 부착물이 양적으로 감소되고 반응이 약해질 때, 소정 레벨로 점차적으로 접근하도록 감소한다. 압력이 소정 레벨에 도달할 때의 시점이 클리닝 종점으로 판정된다.
일본 특개평 9-260358과 11-087248호 공보에서는, 입자로서 진공실의 내부벽으로부터 검출된 부착물을 감시하기 위해 진공실로부터의 배기 라인에 배치된 입자 계수기를 이용하여 클리닝 종점을 검출하는 기술이 기재되어 있다. 입자 계수기는 0.2㎛ 이상의 직경을 갖는 입자들의 수를 계측할 수 있는 계수기를 구비하고 있다. 미리 선택된 클리닝 시간 주기가 경과할 때마다, 질소 제거가 행해지고 배기 가스에 함유된 입자들의 수가 계측된다. 입자들의 수가 미리 선택된 레벨 이하로 감소되면, 클리닝 공정의 종료로 판정된다.
한편, 고주파 전압, 처리되는 물질의 전위, 및 플라즈마 임피던스에서의 변화를 이용하는 기술이 이용될 수 있다. 예컨대, 일본 특개소 61-256637호 공보에서는 고주파 전압의 변화로부터 종점을 검출하는 기술이 기재되어 있다. 일본 특개소 63-128718호 공보는 처리되는 기판의 전위 변화로부터 종점을 검출하는 기술을 기재하고 있다. 일본 특개평 7-179641호 공보는 플라즈마 임피던스의 변화로부터 종점을 검출하는 기술을 기재하고 있다.
반면에, 플라즈마를 사용하지 않는 열처리 장치에서는 클리닝 공정의 종점이 진공 용기 내의 온도를 측정하는 기술로 검출될 수 있다. 이러한 기술은 예컨대, 일본 특개평 10-055966호와 10-163116호 공보에 기재되어 있다. 구체적으로, 부착물과 클리닝 가스 사이의 반응 동안에 생성된 반응열이 관측된다.
그러나, 상술한 종래 기술에서는 클리닝 공정의 종점을 정확히 검출하기가 어렵다. 하기에, 종래 기술에서의 다양한 문제점들을 설명한다.
실험적으로 결정된 소정의 클리닝 시간 주기의 경과후 시점에서 클리닝 공정을 종료하는 기술에서는, 불완전한 클리닝이 종종 야기될 수 있다. 이것은 클리닝 공정의 종점 전에 실질적으로 필요한 클리닝 시간 주기가 가변적이기 때문이다. 예컨대, 부착물의 양은 공정 조건들에 따라 변화될 수 있다. 완전한 클리닝을 위한 클리닝 시간 주기는 클리닝 상태에 따라 변화될 수 있다. 불완전한 클리닝을 방지하기 위해서는, 소정의 클리닝 시간 주기가 연장되어야만 한다. 이는 장치의 가동율을 저하시키고 클리닝 가스의 낭비를 증가시킨다.
플라즈마 발광 스펙트럼의 변화를 관찰함으로써, 클리닝 공정의 종점을 판단하는 기술에서, 진공 용기의 중심 부근에서의 플라즈마 발광이 관측된다. 진공 용기의 내벽 부근에서의 반응에 의해 야기된 플라즈마 발광은 관측하기가 어렵다. 그러므로, 클리닝 공정의 종점이 종종 잘못 검출된다. 또한, 이 기술은 플라즈마를 이용하지 않는 열 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정에 적용할 수 없다.
진공 용기 내의 압력 변화를 관찰하는 기술은, 다음의 측면에서 불리하다. 부착물은 클리닝 가스와 부분적으로 반응하여 가스화하고, 부착력이 약하기 때문에 입자로서 내벽으로부터 부분적으로 박리된다. 입자들은 클리닝 가스와 함께 배기된다. 그러므로, 입자로 배기된 부분의 양에 따라 진공 용기 내 압력의 수렴 시간이 변화될 것이다. 이는 클리닝 공정의 종점을 검출하는데 있어서, 반복 가능성을 저하시킨다. 진공 용기 내의 압력에 비해, 압력 변화는 너무 작아서 측정이 어렵다.
진공 용기로부터의 배기 라인에서의 입자수를 계측하는 기술에서는, 클리닝 처리와 질소를 여러번 제거하는 동안에 입자들의 수를 계측하는 계수 동작을 종종 반복할 필요가 있다. 특히, 클리닝 공정의 종점을 정확히 검출하기 위해서는, 클리닝 시간 주기가 짧아지고, 계수 동작이 종종 행해진다. 그러므로, 이러한 기술로 종점을 검출하는 것은 긴 시간과 단계수의 증가를 필요로 한다.
고주파 전압, 처리될 기판의 전위, 및 플라즈마를 이용하는 클리닝 공정 동안의 플라즈마 임피던스의 변화를 이용하는 기술에서, 이러한 전기 신호의 강도 변화는 너무 작아서 클리닝 공정의 종점을 검출하는데 있어서의 안정성이나 신뢰성이 낮다.
부착물과 클리닝 가스의 반응시에 발생된 반응열을 관측하는 기술은, 플라즈마를 사용하지 않는 열 공정에서 주로 사용된다. 그러나, 진공 용기 내의 분위기 온도에 비해, 반응열이 너무 작아서 클리닝 공정의 종점을 검출하는데 있어서의 안정성이나 신뢰성이 낮다. 또한, 클리닝 공정의 종점과 원하는 온도에 도달하는데 필요한 온도 하강 시간 주기 사이의 관계는 일정하지 않다. 그러므로, 높은 정확성과 우수한 반복 가능성을 가지고 클리닝 공정의 종점을 검출하는 것을 불가능하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 클리닝 처리의 종점을 정확히 검출할 수 있는 클리닝 종점 검출 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은, 클리닝 처리의 종점을 정확히 검출할 수 있는 클리닝 종점 검출 방법을 제공하는 것이다.
도 1 은 본 발명에 의한 클리닝 종점 검출 장치를 도시하는 도면.
도 2 는 도 1 에 도시된 클리닝 종점 검출 장치의 산란광 계측기에 의해 얻어진 이미지를 도시하는 도면.
도 3 은 도 2 에 도시된 것과 유사한 또다른 계측된 이미지를 도시하는 도면.
도 4 는 본 발명에 의한 클리닝 종점 검출 방법을 설명하는 흐름도.
도 5 는 본 발명에 의한 또다른 클리닝 종점 검출 방법을 설명하는 흐름도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
1 : 반응실 2 : 클러스터 구름 및 박리 입자
4 : 레이저광 5 : 레이저 광원
6 : 처리장치 제어기 7 : 산란광 계측기
8 : 신호 처리기 11 : 웨이퍼 지지대
12 : 가스 도입구 13 : 배기구
31 : 레이저 흡수체 32 : 산란광 관측창
33 : 레이저광 입사창
본 발명에 의하면, 반응실의 내벽에 부착된 부착물의 제거를, 상기 반응실 내에 클리닝 가스를 도입하여, 상기 반응실 내에 상기 부착물의 일부와 상기 클리닝 가스와의 반응에 의한 클러스터 구름을 생성시키고, 상기 부착물의 남아 있는 일부를 상기 내벽으로부터 박리 입자로서 박리시켜, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자를 상기 클리닝 가스와 동시에 상기 반응실로부터 배기함으로써 행하고,
상기 반응실 내의 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 레이저광을 조사하여, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 의한 산란 레이저광을 생성시키는 조사 수단,
상기 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측하는 계측 수단, 및
상기 2차원 화상 정보로부터, 상기 클리닝 처리의 종점을 판단하는 판단 수단을 구비한, 클리닝 처리의 종점을 검출하는 클리닝 종점 검출 장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면 반응실 내벽에 부착된 부착물의 제거를, 상기 반응실 내에 클리닝 가스를 도입하여, 상기 반응실 내에 상기 부착물의 일부와 상기 클리닝 가스와의 반응에 의한 클러스터 구름을 생성시키고, 상기 부착물의 남아 있는 일부를 상기 내벽으로부터 박리 입자로서 박리시켜, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자를 상기 클리닝 가스와 동시에 상기 반응실로부터 배기함으로써 행하게 되고,
상기 반응실 내의 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 레이저광을 조사하여, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 의한 산란 레이저광을 생성시키는 조사 단계,
상기 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측하는 계측 단계, 및
상기 2차원 화상 정보에 기초하여 상기 클리닝 처리의 종점을 판단하는 판단 단계를 포함하는 클리닝 처리의 종점을 검출하는 클리닝 종점 검출 방법이 제공된다.
클리닝 공정에서, 부착물의 일부는 클리닝 가스와 반응하여 반응 생성 가스를 발생시킨다. 반응 생성 가스는 증기 상테에서 반응하여 클러스터 구름을 형성한다. 클러스터 구름의 생성 결과, 부착물의 다른 부분은 접착력에 있어서 약해지고 박리된 입자들처럼 내벽으로부터 박리된다. 박리된 입자들은 입자의 크기에 있어서, 클러스터 구름보다는 더 크다. 클러스터 구름과 박리된 입자들을 포함하는 검사 영역에 레이저빔을 조사하여, 레이저빔 산란 기술에 의해 박리된 입자들과 클러스터 구름을 관측한다. 부착물의 소진으로 박리된 입자들과 클러스터 구름이 더이상 관찰되지 않으면, 클리닝 공정의 종점에 도달한 것으로 판정된다.
(실시예)
이제, 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 의한 클리닝 종점 검출 장치는 처리 장치의 반응실 (1; 처리실) 의 내벽이나 반응실 (1) 에 배치된 웨이퍼 지지대 (11) 에 부착된 부착물을 제거하는 클리닝 공정의 종점을 검출하는 것이다.
클리닝 처리는 처리장치 제어기 (6) 의 제어하에 다음과 같은 방식으로 행해진다. 즉, 클리닝 가스는 가스 도입구 (12) 를 통하여 반응실 (1) 에 도입된다. 부착물의 일부와 클리닝 가스의 반응을 통해 클러스터 구름이 반응실 (1) 내에 생성된다. 동시에, 부착물의 나머지 부분은 박리된 입자로서 내벽과 웨이퍼 지지체 (11) 로부터 박리된다. 클러스터 구름과 박리된 입자들은 클리닝 가스와 함께 배기구 (13) 를 통하여 반응실 (1) 로부터 배기된다. 그러므로, 반응실 (1) 과 웨이퍼 지지체 (11) 의 내벽에 부착된 부착물은 제거된다.
상술한 클리닝 처리의 종점을 검출하기 위해, 본 발명의 클리닝 종점 검출 장치는 레이저원 (5), 산란광 계측기 (7; 또는 산란광 측정기), 및 신호 처리기 (8) 를 구비하고 있다.
레이저원 (5) 은 반응실 (1) 내의 클러스터 구름 및 박리된 입자들 (2) 에 레이저광 (4) 을 레이저광 입사창 (33) 을 통하여 조사하여, 클러스터 구름 및 박리된 입자들 (2) 에 의해 산란된 산란 레이저광을 생성한다. 산란 레이저광은 반응실 (1) 의 산란광 관측창 (32) 을 통과하여 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로 입사한다. 한편, 레이저원 (5) 으로부터 출사된 레이저광 (4) 은 반응실 (1) 을 통과하여 반응실 (1) 에 고정된 레이저 흡수체 (31) 에 의해 흡수된다.
산란광 계측(또는 측정)기 (7) 는 산란광 관측창 (32) 을 통과한 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측하는 것이다. 전형적으로, 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 는 CCD(Charge Coupled Device) 카메라로 이루어져 있다.
신호 처리기 (8) 는, 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로부터의 2차원 화상 정보에 따라서 클리닝 처리의 종점을 판단하는 종점 판단기로서의 동작한다.
즉, 신호 처리기 (8; 종점 판단기) 에 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로부터의 2차원 화상 정보가 제공되고, 검출된 입자뿐만 아니라 클러스터 구름이 더 이상 검출되지 않는 순간을 클리닝 처리의 종점으로 판단한다.
좀더 상세히 설명하면, 신호 처리기 (8; 종점 판단기) 는 2차원 화상 정보에 따라 소정의 크기를 갖는 입자들의 밀도가 소정의 밀도로 감소될 때의 순간을, 클리닝 처리의 종점으로 판단한다. 소정의 크기는 예컨대, 20㎚ 이하로 클러스터 구름의 입자 크기와 실질적으로 동일하다. 이 경우, 소정의 밀도는 예컨대, 100/㎠이다.
제 1 실시예
이하에, 도 1 을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
레이저광 (4) 은, 처리 장치인 텅스텐 열 CVD 장치의 반응실 (1; 진공 용기) 내로 레이저광 입사창 (33) 을 통과하여 도입된다. 클러스터 구름 및 박리된 입자들 (2) 에 의한 산란 레이저광은 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로 2차원 영상으로서 계측된다. 레이저광으로는, 532㎚의 2부 파장과 2.5W의 평균 전력을 갖는 YAG(yttrium-aluminum-garnet) 레이저가 사용된다. 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 는 산란된 레이저광의 강도에 따라 화상 신호를 발생시키는 산란 레이저광에 반응하는 CCD 카메라로 이루어진다. 신호 처리기 (8) 는 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로부터의 화상 신호와 장치 상태 신호를 제공받아 제공받은 화상 신호에 대한 화상 처리를 행한다.
도 2 와 도 3 을 참조하면, 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 는 도면에 예시된 것과 같은 2차원 화상을 계측한다. 도 2 에서, 레이저광 (4) 은 도면의 중앙에서 화면을 가로지르는 얇은 백색선으로 도시되어 있다. 도 2 에서 계측된 화상은, ClF3를 이용한 클리닝 처리를 시작한 직후에 얻어진 것이다. 계측된 화상에서, 미세한 클러스터 구름의 존재 때문에, 어떠한 박리된 입자들도 관측되지 않고 산란광만이 검출된다. 클리닝 처리가 진행됨에 따라, 박리된 입자들이 도 3 에 도시된 바와 같이 검출된다. 도 2 와 비교하여, 산란광은 밝게 되고 큰 박리된 입자가 두꺼운 백색선으로 도시된 궤적을 남긴다.
신호 처리기 (8) 는 화상 처리에 의해, 박리된 입자들과 클러스터 구름으로부터 산란광의 밀도를 얻고, 밀도가 수렴하는 순간을 클리닝 처리의 종점으로서 판정한다. 그 다음, 신호 처리기 (8) 는 클리닝 처리의 종점을 나타내는 종점 신호를 발생시켜서 그 종점 신호를 처리장치 제어기 (6) 로 송신한다. 종점 신호를 제공받은 처리장치 제어기 (6) 는 반응실 (1) 로의 클리닝 가스의 도입 정지와 같은 클리닝 종료 동작을 행한다.
제 2 실시예
재차, 도 1 을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
본 발명은, NF3를 사용하여 처리 장치로서의 텅스텐 열 CVD 장치의 플라즈마 클리닝 공정에도 적용할 수 있다.
열 CVD 장치의 반응실 (1; 처리실) 로, 레이저광 (4) 이 레이저광 입사창 (33) 을 통과하여 도입된다. 클러스터 구름과 박리된 입자들 (2) 에 의해 산란된 산란 레이저광은 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로 2차원 화상으로서 계측된다.
이 경우, 플라즈마 발광이 배경광이 될 수 있다. 그러므로, 산란 레이저광을 효율적으로 계측하기 위해, 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 에는 레이저광의 파장만을 전송하는 필터가 제공된다. 신호 처리기 (8) 는 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 로부터의 화상 신호를 수신하고, 그 수신된 신호의 화상 처리를 행한다.
플라즈마 클리닝의 경우, 진공 용기의 내벽으로부터 박리된 부착물은 플라즈마의 내부로 들어가지 않는 경향이 있다. 그러므로, 내벽 부근을 관측함으로써 클리닝 공정의 종점이 정확히 검출될 수 있다.
화상 처리에 의해, 클러스터 구름과 박리된 입자들로부터 산란된 산란 레이저광의 강도가 얻어진다. 강도가 수렴하는 순간이 클리닝 공정의 종점으로 검출된다. 클리닝 공정의 종점을 나타내는 종점 신호는 처리장치 제어기 (6) 에 송신된다. 종점 신호가 제공되면, 처리장치 제어기 (6) 는 반응실 (1) 로의 클리닝 가스 도입 정지와 같은 클리닝 종료 동작을 행한다.
본 발명에서, 클리닝 공정의 종점 검출은 ClF3와 같은 상이한 클리닝 가스를 사용하는 텅스텐 플라즈마 에칭 장치 등의 상이한 처리 장치에 대해서도 마찬가지로 행해질 수 있다.
제 3 실시예
도 1 과 도 4 를 참조하여, 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다.
도 4 를 참조하여, 클리닝 공정의 종점을 검출하는 방법을 설명한다.
클리닝 공정 동안에, 부착물은 두께가 감소된다. 부착물이 내부 응력 때문에 박리 입자로 박리되면, 박리된 입자는 클리닝 가스와 함께 배기된다. 박리된 입자들은 수십 ㎚로부터 수 ㎛까지의 크기를 갖고 기존의 입자 계수기로 검출될 수 있다. 도 3 에서 궤적을 남기는 입자가 검출된 입자이다. 한편, 클리닝 가스와 부착물의 반응 생성물인 가스는 기체 상으로 반응하여 미세한 입자들의 클러스터를 형성한다. 클러스터의 미세한 입자들은 박리된 입자들보다 크기에 있어서 더 작고, 수십 ㎚ 이하의 크기를 갖는다. 비록, 궤적을 그릴 정도로 크지는 않지만, 클러스터의 미세 입자들은 고밀도로 존재한다. 그러므로, 산란광 계측(또는 측정)기 (7) 인 CCD 카메라의 감도를 조정하여, 도 2 또는 도 3 에 예시된 바와 같이, 클러스터가 무한한 윤곽을 가진 구름으로 관측된다.
클리닝 공정으로 배기된 부착물은 크기에 있어 일정하지 않고, 수백 ㎚의 크기를 갖는 박리된 입자는 생성되지 않을 수도 있다. 상술한 관점에서, 클러스터 구름이 사용되면, 종점의 검출이 보다 정확히 행해질 수 있다.
도 4 를 참조하여, 배경 차분 기술을 사용하는 화상 처리를 설명한다. 즉, 깨끗한 진공 용기는 처리 압력에서 클리닝 가스로 미리 채워진다. 레이저광이 진공 용기내로 도입되고 배경 화상이 촬영된다. 그 다음, 클리닝 공정이 시작되고(단계 SA1), 2차원 화상이 취득 화상으로 얻어진다(단계 SA2). 배경 화상은, 레이저광에 의해 조사된 조사 부분의 강도를 산출하기 위해 취득 화상으로부터 제거된다(단계 SA3). 다음에, 소정의 강도를 초과하는 강도를 가진 화소가 소정 개수 이상 연속하고 있는지를 판정한다(단계 SA4). 구체적으로는, 15회 이상의 강도를 가진 7개 이상의 화소가 연속하는 경우에(단계 SA4에서의 “예”), 입자나 클러스터 구름이 존재하는 것으로 판정된다. 그러므로, 클리닝 공정은 계속된다(단계 SA1). 한편, 15회 이상의 강도를 가진 7개 이상의 화소가 연속하지 않는 경우에는(단계 SA4에서의 “아니오”), 소정의 임계 레벨이 7회인 것보다 평균 강도가 작은지에 대한 판정이 이루어진다(단계 SA5). 구체적으로, 평균 강도가 7회 미만일 때(단계 SA5에서의 “예”)에는, 클리닝 공정의 종료로 판정된다(단계 SA6).
제 4 실시예
이하, 도 1 과 도 5 를 참조하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다.
도 5 에서는, 도 4 와 연관되어 설명된 것과 상이한 방식으로 클리닝 공정의 종점을 검출하는 것이 행해진다.
ClF3를 클리닝 가스로 사용하는 텅스텐 열 CVD 장치에 대한 클리닝 공정에서는 화상의 밀도로부터, 박리된 입자들이 수백 ㎚의 크기를 갖는다고 추정된다. 한편, 기상 반응에서 생성되는 클러스터 구름에서의 미세 입자들은 설정된 감도로부터 20㎚ 이하의 크기를 갖는 것으로 추정된다.
CCD 카메라(산란광 계측(또는 측정)기 (7))의 감도와 레이저광의 밀도를 고려하면, 장치는 수 ㎚의 크기를 갖는 입자가 검출될 수 있도록 감도가 조정된다.
또한, 본 실시예에서 클리닝 공정의 종점은 배경 차분 기술을 사용해서도 검출된다. 즉, 깨끗한 진공실은 처리 압력에서 클리닝 가스로 미리 채워진다. 레이거광이 진공실로 도입되고 배경 화상이 촬영된다. 그 다음, 클리닝 공정이 시작되고(단계 SB1), 2차원 화상이 취득 화상으로 얻어진다(단계 SB2). 배경 화상은 취득 화상으로부터 제거되어 레이저광으로 조사된 조사 부분의 강도를 산출한다(단계 SB3). 다음에, 10㎚의 크기를 갖는 입자들의 개수가 계측된다(단계 SB4). 입자들의 개수는 설정된 조사 체적으로 나뉘어 체적 밀도를 산출한다(단계 SB5). 그 다음, 밀도가 설정된 임계 레벨(단계 SB6) 이하 예컨대, 100/㎠이면(단계 SB6에서의 “예”), 클리닝 공정의 종료로 판정된다(단계 SB7).
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 클리닝 종점 검출 방법 및 장치에 의하면, 진공 용기 내에 발생한 클러스터 구름 및 박리 입자에 의한 산란광을 2차원 화상으로 계측하여, 그 강도를 해석한다. 이렇게 함으로써, 클리닝 공정의 종점을 정확히 판정할 수 있다.
또, 본 발명의 클리닝 종점 검출 방법 및 장치는, 공정의 변화없이 플라즈마를 사용하지 않는 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명의 클리닝 종점 검출 장치는, 진공 용기의 내벽 부근과 같은 원하는 어떠한 위치에도 설치되어, 클리닝 공정의 종료를 확인할 수 있다. 본 발명의 장치로, 플라즈마 광으로 도달될 수 없는 위치에서의 상태를 용이하게 관측할 수 있다.

Claims (9)

  1. 반응실 (1) 내벽에 부착된 부착물의 제거를, 상기 반응실 내에 클리닝 가스를 도입하여, 상기 반응실 내에 상기 부착물의 일부와 상기 클리닝 가스와의 반응에 의한 클러스터 구름을 생성시키고, 상기 부착물의 다른 일부를 상기 내벽으로부터 박리 입자로서 박리시켜, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자를 상기 클리닝 가스와 함께 상기 반응실로부터 배기함으로써 행하고, 클리닝 처리의 종점을 검출하는 클리닝 종점 검출 장치에 있어서,
    상기 반응실 내의 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 레이저광을 조사하여 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 의한 산란 레이저광을 생성시키는 조사 수단 (5),
    상기 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측하는 계측 수단 (7), 및
    상기 2차원 화상 정보로부터, 상기 클리닝 처리의 종점을 판단하는 판단 수단 (8) 을 구비하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 판단 수단은, 상기 2차원 화상 정보로부터 상기 박리 입자뿐만 아니라, 상기 클러스터 구름이 더 이상 검출되지 않는 순간을 상기 클리닝 처리의 종점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 판단 수단은, 상기 클러스터 구름의 입자 크기와 실질적으로 동일한 소정 크기를 갖는 소정 크기의 입자 밀도가 소정 밀도로 저하하는 순간을 상기 클리닝 처리의 종점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 소정의 크기는 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계측 수단은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 구비하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 장치.
  6. 반응실 (1) 내벽에 부착된 부착물의 제거를, 상기 반응실 내에 클리닝 가스를 도입하여, 상기 반응실 내에 상기 부착물의 일부와 상기 클리닝 가스와의 반응에 의한 클러스터 구름을 생성시키고, 상기 부착물의 다른 일부를 상기 내벽으로부터 박리 입자로서 박리시켜, 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자를 상기 클리닝 가스와 함께 상기 반응실로부터 배기함으로써 행하고, 클리닝 처리의 종점을 검출하는 클리닝 종점 검출 방법에 있어서,
    상기 반응실 내의 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 레이저광을 조사하여 상기 클러스터 구름 및 상기 박리 입자에 의해 산란된 산란 레이저광을 생성하는 조사 단계,
    상기 산란 레이저광을 2차원 화상 정보로서 계측하는 계측 단계, 및
    상기 2차원 화상 정보로부터, 상기 클리닝 처리의 종점을 판단하는 판단 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 2차원 화상 정보로부터 상기 박리 입자뿐만 아니라, 상기 클러스터 구름이 더 이상 검출되지 않는 순간을 상기 클리닝 처리의 종점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 클러스터 구름의 입자 크기와 실질적으로 동일한 소정 크기를 갖는 소정 크기의 입자 밀도가 소정 밀도로 저하하는 순간을 상기 클리닝 처리의 종점으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소정의 크기는 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 종점 검출 방법.
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