KR20230109777A - 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터및 방법 - Google Patents
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Abstract
진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터가 개시되어 있다. 청정도 모니터는 질량 분광계, 분자 응집 및 방출 유닛 및 분석기를 포함할 수 있다. 분자 응집 및 방출 유닛은 (a) 응집 기간 동안, 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하고, (b) 방출 기간 동안 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성된다. 질량 분광계는 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하도록 구성되고; 여기서, 검출 신호들의 제1 하위 세트는 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타낸다. 분석기는 검출 신호들에 기초하여 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성된다.
Description
본 출원은 2017년 7월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 번호 15/653,299의 일부 계속 출원이고, 상기 출원의 전체 내용은 모든 목적들을 위해 참조로 본원에 포함된다.
반도체 제조에서, 구체적으로, 진공 챔버들을 포함하는 툴들, 예컨대, 주사 전자 현미경들에서 분자 오염은 기본적인 문제이다.
유기 분자들은 진공 챔버 내부의 유기 성분뿐만 아니라 진공 챔버 내에 이전에 삽입된 웨이퍼들로부터 유래할 수 있다.
이러한 유기 분자들은 검사된 웨이퍼의 표면 상에 흡수되어, 표면의 부분들을 덮는 섬들을 형성한다.
이러한 섬은 웨이퍼 오작동들을 초래할 수 있다.
청정도 수준은 검사된 웨이퍼들의 가스방출 수준 및 유지보수 활동들로 인해 시간에 따라 변한다.
진공 챔버들의 청정도를 모니터링하기 위한 디바이스 및 방법을 제공할 필요성이 커지고 있다.
진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터가 제공될 수 있고, 청정도 모니터는, 질량 분광계; (a) 진공 챔버에 존재할 수 있는 유기 분자들을 응집 기간 동안 응집하도록, 그리고 (b) 방출 기간 동안 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성될 수 있는 분자 응집 및 방출 유닛; 여기서, 질량 분광계는 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고, 환경의 함유물을 나타낼 수 있는 검출 신호들을 생성하도록 구성될 수 있고; 검출 신호들의 제1 하위 세트는 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타낼 수 있음; 및 검출 신호들에 기초하여 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성될 수 있는 분석기를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은, 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 열적으로 결합될 수 있는 가열 요소를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은, 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 전기적으로 결합될 수 있는 분자 방출기를 포함할 수 있고; 여기서, 분자 방출기는 분자 응집기를 통해 전류를 구동하고 이에 의해 분자 응집기를 가열하도록 구성될 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 전도체를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 절연체를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 평활하지 않은 플레이트를 포함할 수 있다.
청정도 모니터는, 방출 기간 동안, 응집된 분자들의 전파에 영향을 미치기 위한 유동 제어 유닛을 포함할 수 있다.
유동 제어 유닛은 응집된 분자들을 질량 분광계 쪽으로 지향시키기 위한 펌프를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은, 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하기 위해, 주어진 방출 프로세스를 적용하도록 구성될 수 있고; 여기서, 청정도 모니터는, 분자 응집 및 방출 유닛보다 유기 분자들에 대해 더 낮은 노출을 갖는 더미 분자 응집 및 방출 유닛을 더 포함할 수 있고, 주어진 방출 프로세스를 적용하도록 구성될 수 있다.
청정도 모니터는, 더미 분자 응집기 및 방출기를 포함하는 진공 챔버 내의 공간을 모니터링하도록 구성될 수 있는 추가적인 질량 분광계를 포함할 수 있다.
검출 신호들의 제2 하위 세트는 유기 분자들의 일부의 존재를 나타내지 않을 수 있다. 분석기는 검출 신호들의 제1 하위 세트와 제2 하위 세트 사이의 비교에 기초하여 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성될 수 있다.
검출 신호들의 제2 하위 세트는 방출 기간 이후의 미리 정의된 기간 이후의 방출 기간 이전에 획득될 수 있다.
응집 기간은 방출 기간보다 더 길 수 있다.
진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 방법이 제공될 수 있고, 방법은, 진공 챔버에 존재할 수 있는 유기 분자들을 진공 챔버 내에 위치될 수 있는 분자 응집 및 방출 유닛에 의해 응집 기간 동안 응집하는 단계; 방출 기간 동안, 분자 응집기 및 방출기에 의해, 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하는 단계; 질량 분광계에 의해 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고, 질량 분광계에 의해, 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하는 단계; 여기서, 검출 신호들의 제1 하위 세트는 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타낼 수 있음; 및 분석기에 의해 그리고 검출 신호들에 기초하여 진공 챔버의 청정도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은, 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 열적으로 결합될 수 있는 가열 요소를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은, 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 전기적으로 결합될 수 있는 분자 방출기를 포함할 수 있고; 여기서, 방법은, 분자 방출기에 의해, 분자 응집기를 통해 전류를 구동하고 이에 의해 분자 응집기를 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 전도체를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 절연체를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛은 평활하지 않은 플레이트를 포함할 수 있다.
청정도 모니터는 유동 제어 유닛을 포함할 수 있고, 방법은, 유동 제어 유닛에 의해, 방출 기간 동안, 응집된 분자들의 전파에 영향을 미치는 단계를 포함할 수 있다.
유동 제어 유닛은 펌프를 포함할 수 있고, 방법은, 펌프에 의해, 응집된 분자들을 질량 분광계 쪽으로 지향시키는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 분자 응집 및 방출 유닛에 의해, 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하기 위해, 주어진 방출 프로세스를 적용하는 단계; 및 분자 응집 및 방출 유닛보다 유기 분자들에 대해 더 낮은 노출을 갖는 더미 분자 응집 및 방출 유닛에 의해, 주어진 방출 프로세스를 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
청정도 모니터는 추가적인 질량 분광계를 포함할 수 있고, 방법은, 추가적인 질량 분광계에 의해, 더미 분자 응집기 및 방출기를 포함하는 진공 챔버 내의 공간을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.
검출 신호들의 제2 하위 세트는 유기 분자들의 일부의 존재를 나타내지 않을 수 있다. 방법은, 분석기에 의해, 검출 신호들의 제1 하위 세트와 제2 하위 세트 사이의 비교에 기초하여 진공 챔버의 청정도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
검출 신호들의 제2 하위 세트는 방출 기간 이후의 미리 정의된 기간 이후의 방출 기간 이전에 획득될 수 있다.
응집 기간은 방출 기간보다 더 길 수 있다.
본 발명으로서 간주되는 청구 대상이 상세히 기술되고, 본 명세서의 결론 부분에서 명확히 청구된다. 그러나, 본 발명은, 본 발명의 목적들, 특징들, 및 장점들과 함께, 작동의 방법 및 구성 양쪽 모두에 관하여, 첨부 도면들과 함께 읽을 때 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있으며, 첨부 도면들에서:
도 1은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 2는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 3은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 4는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 5는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 6은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 7은 진공 챔버, 웨이퍼(60), 분자 응집 및 방출 유닛, 및 진공 챔버에 진입하는 주사 전자 현미경의 컬럼의 부분의 예이고;
도 8은 방법의 예이고;
도 9는 타이밍도의 예이고;
도 10은 경 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 11은 중 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 12는 고 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 13은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 14는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 15는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이다.
도 1은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 2는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 3은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 4는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 5는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 6은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 7은 진공 챔버, 웨이퍼(60), 분자 응집 및 방출 유닛, 및 진공 챔버에 진입하는 주사 전자 현미경의 컬럼의 부분의 예이고;
도 8은 방법의 예이고;
도 9는 타이밍도의 예이고;
도 10은 경 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 11은 중 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 12는 고 질량에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계의 예를 예시하고;
도 13은 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 14는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이고;
도 15는 진공 챔버 및 청정도 모니터의 예이다.
이하의 상세한 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정한 세부 사항들이 열거된다. 그러나, 본 발명이 이러한 구체적인 세부 사항들 없이 실시될 수 있다는 점을 관련 기술분야의 통상의 기술자는 이해할 것이다. 다른 경우들에서, 잘 알려진 방법들, 절차들 및 구성요소들은 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 상세히 설명되지 않았다.
본 발명으로서 간주되는 청구 대상이 상세히 기술되고, 본 명세서의 결론 부분에서 명확히 청구된다. 그러나, 본 발명은, 본 발명의 목적들, 특징들, 및 장점들과 함께, 작동의 방법 및 구성 양쪽 모두에 관하여, 첨부 도면들과 함께 읽을 때 이하의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
예시의 간결함 및 명확성을 위해, 도면들에 도시된 요소들이 반드시 축척에 따라 도시된 것은 아님이 이해될 것이다. 예를 들어, 요소들 중 일부의 치수들은 명확성을 위해 다른 요소들에 비해 과장될 수 있다. 추가로, 적절하다고 간주되는 경우에, 참조 번호들은 대응하는 또는 유사한 요소들을 나타내기 위해 도면들 사이에서 반복될 수 있다.
본 발명의 예시된 실시예들은 대부분, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 전자 구성요소들 및 회로들을 사용하여 구현될 수 있으므로, 본 발명의 근본 개념들의 이해 및 인식을 위해 그리고 본 발명의 교시들을 불명료하게 하거나 혼란시키지 않기 위해, 세부 사항들은, 위에서 예시된 바와 같이 필수적인 것으로 고려되는 범위보다 어떤 더 큰 범위로는 설명되지 않을 것이다.
방법에 대한 본 명세서에서의 임의의 참조는, 필요한 변경을 가하여, 방법을 실행할 수 있는 시스템에 적용되어야 한다.
시스템에 대한 본 명세서에서의 임의의 참조는, 필요한 변경을 가하여, 시스템에 의해 실행될 수 있는 방법에 적용되어야 한다.
"포함" 또는 "갖는"이라는 용어에 대한 임의의 언급은 또한 "본질적으로 구성되는"의 "구성되는"을 지칭하는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 각각, 특정 단계들을 포함하는 방법은 추가적인 단계들을 포함할 수 있거나, 특정 단계들로 제한될 수 있거나, 방법의 기본적이고 신규한 특성들에 실질적으로 영향을 미치지 않는 추가적인 단계들을 포함할 수 있다.
진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터가 제공될 수 있다. 진공 챔버의 청정도는 진공 챔버 내의 유기 분자들의 농도의 함수이다. 진공 챔버는 검사 툴, 계측 툴, 검토 툴, 제조 툴 등에 속할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
청정도 모니터(20)는 질량 분광계(21), 분석기(22) 및 분자 응집 및 방출 유닛(23)을 포함한다.
분자 응집 및 방출 유닛(23)은 진공 챔버(10) 내에 위치될 수 있다. 질량 분광계(21) 및 분석기(22)는 진공 챔버(10) 외부에 위치될 수 있다.
진공 챔버(10)는 질량 분광계(21)가 진공 챔버 내의 환경에 노출되는 것을 가능하게 하는 애퍼쳐(11)를 포함할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛(23)은 (a) 응집 기간 동안, 진공 챔버(10)에 존재하는 유기 분자들을 응집하고, (b) 방출 기간 동안 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성된다.
유기 분자들의 응집은 진공 챔버(10) 내의 분자 응집 및 방출 유닛(23)의 위치결정에 의해 달성된다.
분자 응집 및 방출 유닛(23)이, 방출되는 유기 분자들의 전파 경로를 제어할 수 없을 때에도, 특히, 응집 요소(24)가 질량 분광계에 충분히 가까울 때, 방출되는 유기 분자들 중 일부는 질량 분광계(21)에 도달할 것이다. 충분히 가까운 것으로 간주될 수 있는 거리는, 예를 들어, 1 센티미터 내지 50 센티미터 범위일 수 있다. 충분히 가까운 것으로 간주되는 거리는 50 센티미터를 초과할 수 있다. 충분히 가까운 것으로 간주되는 거리는 질량 분광계(21)의 감도에 의존할 수 있다.
분자 응집 및 방출 유닛(23)은 응집 요소(24) 및 방출 유도 유닛(25)을 포함할 수 있다.
응집 요소(24)는 유기 분자들을 응집하고, 방출 유도 유닛(25)은 유기 분자들이 응집 요소로부터 분리되도록 유도할 수 있다.
응집 요소(24)는 방출 유도 유닛(25)으로부터 이격될 수 있고, 방출 유도 유닛(25)에 연결될 수 있고, 방출 유도 유닛(25)에 열적으로 결합될 수 있고, 방출 유도 유닛(25)으로부터 열적으로 격리될 수 있고, 방출 유도 유닛(25)에 전기적으로 결합될 수 있고/거나 방출 유도 유닛(25)으로부터 전기적으로 격리될 수 있다.
방출 유도 유닛(25)은 응집 요소(24)를 가열함으로써 그리고/또는 방사선을 응집 요소(24) 상으로 지향시킴으로써 유기 분자들의 방출을 유도할 수 있다.
방출 유도 유닛(25)은, 유기 분자들이 응집 요소(24)로부터 방출되도록 유도할 레이저 빔으로 응집 요소(24)를 주사할 수 있다.
방출 유도 유닛(25)은 응집 요소(24)를 향해 열선들(또는 임의의 종류의 열 방사선)을 전송할 가열 요소일 수 있다.
방출 유도 유닛(25)은 응집 요소(24)를 통해 전기 신호를 전송할 수 있고, 이에 의해 응집 요소(24)의 줄 가열(또한, 옴 가열 또는 저항성 가열로 지칭됨)을 야기한다.
응집 요소(24)는 임의의 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 응집 요소(24)는 플레이트일 수 있고, 하나 이상의 플레이트를 포함할 수 있고, 만곡될 수 있고, 등이다.
응집 요소(24)는 응집 요소(24)의 전체 체적을 감소시키면서 유기 분자 응집의 가능성을 증가시키기 위해 큰 표면적을 가질 수 있다. 큰 표면적을 가질 수 있는 응집 요소(24)의 비제한적인 예들은 나선, 다수의 루프들, 2차원 또는 3차원 메쉬 등을 포함할 수 있다.
응집 요소(24)는 비교적 길 수 있는 응집 기간 동안 유기 분자를 응집할 수 있다. 예를 들어, 응집 기간은 한 시간 이상, 다섯 시간 이상, 열 시간 이상, 하루 이상 등을 지속할 수 있다.
응집 기간은 방출 기간보다 훨씬 더 길 수 있다. 예를 들어, 응집 기간은 방출 기간보다 N배 더 길 수 있다. N은 2 내지 500 범위일 수 있는 양의 수이거나 임의의 값을 가질 수 있다.
더 높은 N 값들(더 높은 응집 기간 대 방출 기간 비율들)은 유기 분자들의 농도의 더 높은 시간적 증분들을 초래할 것인데, 이는, (더 긴) 응집 기간 동안 응집되는 유기 분자들이 훨씬 더 짧은 기간에 응집 요소(24)로부터 방출되기 때문이다.
유기 분자들의 농도의 이러한 시간적 증분은 유기 분자들의 검출을 용이하게 할 수 있고, 유기 분자에 대한 질량 분광계의 감도를 N배 만큼, 또는 N의 값에 따를 수 있는 배수만큼 사실상 증가시킬 수 있다.
유기 분자가 비교적 긴 응집 기간 동안 응집 요소(24) 상에 응집되는 것을 허용함으로써, 유기 분자들의 상당량을 응집할 가능성이 더 낫다.
응집 기간의 지속기간은 유기 분자의 측정된 및/또는 추정된 및/또는 측정된 부착 기간에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 응집 기간의 지속기간은 유기 분자의 평균 부착 기간에 기초하여 설정될 수 있다.
질량 분광계(21)는 잔류 가스 분석기(RGA) 또는 임의의 다른 질량 분광계일 수 있다.
질량 분광계(21)는 진공 챔버(10) 내의 환경을 모니터링하고 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들(29)을 생성하도록 구성된다. 질량 분광계(21)는, 애퍼쳐(11)를 통과하는, 환경의 함유물을 샘플링할 수 있다. 애퍼쳐(11)는 하나 이상의 시점 동안 차폐부(도시되지 않음)에 의해 차폐될 수 있다.
방출 기간 동안, 질량 분광계(21)는 분자 응집 및 방출 유닛(23)으로부터 방출되는 유기 분자들(28)의 일부를 감지할 것으로 예상된다.
질량 분광법 프로세스 동안, 유기 분자들은 보통, 더 낮은 원자 번호들을 갖는 분자들로 분해되고, 이로써, 모든 유기 분자들이 그들의 원자량에 의해 직접 검출될 수 있는 것은 아니다.
방출 기간 동안 또는 방출 기간과 상이한 기간들에서 획득된 질량 스펙트럼들 간에 비교함으로써 ― 분석기(22)는 유기 분자들의 존재를 검출할 수 있고, 따라서, 진공 챔버(10)의 청정도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 200의 원자량을 갖는 유기 분자가, 57의 원자량을 갖는 분자들로 분해되는 것을 가정하면, 방출 기간 동안 획득된 스펙트럼은, 57의 원자량을 갖는 검출된 분자들의 개수의 (방출 기간 외에 획득된 스펙트럼과 관련하여) 증분을 포함할 수 있다.
질량 분광계가, 분자 응집 및 방출 유닛(23)으로부터 방출된 유기 분자들을 포함하는 다양한 분자들에 노출되고 이를 감지하기 때문에, 비교는 방출 기간으로부터 초래되는 스펙트럼에서의 변화를 드러낼 수 있다.
도 2는, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
도 2에서, 분자 응집 및 방출 유닛은 응집 요소로서 역할을 하는 플레이트(32)로부터 이격된 열 가열 요소(31)를 포함한다.
플레이트(32)는 수평선으로부터 45 도로 배향되지만, 임의의 다른 각도로 배향될 수 있다.
도 3은, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
도 3에서, 분자 응집 및 방출 유닛은 응집 요소로서 역할을 하는 메쉬(36)로부터 이격된 방사선 공급원, 예컨대, 레이저 공급원(35)을 포함한다. 레이저 공급원(35)은 하나 이상의 레이저 빔, 예컨대, 빔(39)에 의해 방출 기간 동안 메쉬(36)를 주사한다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
도 4에서, 분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전도체(37)이고, 나선형 전도체는, 전기 신호를 나선형 전도체에 제공하고 이로써 나선형 전도체를 가열하고 나선형 전도체(37)로부터 유기 분자들을 방출하도록 구성된 전기 신호 생성기(38)에 결합된다. 전기 신호 생성기는 (도 4에 예시된 바와 같이) 진공 챔버(10) 내에 위치될 수 있거나 진공 챔버(10) 외부에 위치될 수 있다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
청정도 모니터(20)는, 방출 기간 동안, 응집된 분자들의 전파에 영향을 미치기 위한 유동 제어 유닛(40)을 포함할 수 있다. 특히, 유동 제어 유닛(40)은 방출된 유기 분자들이 애퍼쳐(11)를 향해 유동하도록 유도할 수 있고 ― 이로써, 질량 분광계(21)에 의해 검출될 수 있는 유기 분자의 양을 증가시킬 수 있다.
유동 제어 유닛(40)은 유기 분자들을 질량 분광계(21) 쪽으로 펌핑할 수 있는 펌프를 포함할 수 있다.
펌프의 펌핑 작동은 제2 공간(16) 내의 청정도를 감소시킬 수 있거나 임의의 다른 양상으로부터 문제가 될 수 있다. 이 문제를 극복하기 위해, 진공 챔버(10)는 분자 응집 및 방출 유닛(23)을 진공 챔버의 다른 부분들로부터 일시적으로 분리하기 위한 분리 유닛(12)을 구비할 수 있다.
분리 유닛(12)은, 분자 응집 및 방출 유닛(23)(또는, 적어도 응집 요소)이 위치되는 제1 공간(15)을 진공 챔버(10) 내의 제2 공간(16)으로부터 일시적으로 밀봉할 수 있는, 이동가능 및/또는 전동 밀봉부, 셔터, 문 또는 임의의 다른 구성요소일 수 있다. 웨이퍼 또는 다른 검사된 물체가 제2 공간(16) 내에 존재할 수 있다. 임의의 물체가 진공 챔버에 위치될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 웨이퍼 및 검사된 물체는 단지, 진공화된 챔버에 위치될 수 있는 물체의 비제한적인 예일 뿐이다. 물체는, 진공 챔버에 위치될 때, 제조되고/거나 검사되고/거나 검토되고/거나 측정되거나 임의의 다른 프로세스를 겪을 수 있다. 물체의 비제한적인 예들은 (웨이퍼를 제외하고) 디스플레이 기판, 평판, MEMS 디바이스, 태양 전지판 기판 등을 포함한다. 디스플레이 기판 및 태양 전지판 기판들은 전형적으로, 투명한 기판으로, 예를 들어, 유리 또는 투명 플라스틱으로 만들어진다.
분리는 방출 기간 동안 적용될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10) 및 청정도 모니터(20)를 예시한다.
질량 분석법에 의해 감지된 환경의 함유물의 변화들은, 분자 응집 및 방출 유닛(23)과 관련하여, 유기 분자들에 덜 노출되는(또는, 심지어 전혀 노출되지 않는) 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)을 사용함으로써 검출되고/거나 강화될 수 있다.
도 6에서, 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)은, 유기 분자들이 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)과 접촉하는 것을 방지하는 보호 차폐부(46)에 의해 둘러싸인다. 보호 차폐부는 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45) 전체가 아니라 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)의 더미 응집 요소를 둘러쌀 수 있다.
더미 분자 응집 및 방출 유닛(45) 및 분자 응집 및 방출 유닛(23)은 동일한 방출 프로세스(가열, 복사)를 적용할 수 있지만, 질량 분광계들의 판독들은 ― 유기 분자들에 대한 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)의 더 낮은 노출의 결과로서 ― 서로 상이할 수 있다.
도 6은, 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)의 환경이, 진공 챔버(10)의 애퍼쳐(17)를 통해 더미 분자 응집 및 방출 유닛(45)의 환경을 감지할 수 있는 다른 질량 분광계(50)에 의해 모니터링되는 것을 예시한다. 다른 질량 분광계(50)는 더미 검출 신호들을 분석기(22) 또는 다른 분석기에 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른, 진공 챔버(10), 웨이퍼(60), 분자 응집 및 방출 유닛(23), 및 진공 챔버(10)에 진입하는 주사 전자 현미경의 컬럼(70)의 부분(72)을 예시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방법(80)을 예시한다.
방법(80)은 단계들(81 및 82)에 의해 시작될 수 있다.
단계(81)는, 질량 분광계에 의해 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고, 질량 분광계에 의해, 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하는 것을 포함할 수 있다.
단계(82)는, 응집 기간 동안에 그리고 진공 챔버 내에 위치된 분자 응집 및 방출 유닛에 의해, 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하는 것을 포함할 수 있다.
단계(82) 다음에, 방출 기간 동안, 분자 응집기 및 방출기에 의해, 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 질량 분광계 쪽으로 유도하는 단계(83)가 이어질 수 있다.
단계(81)는 단계들(82 및 83)의 실행과 병행하여 또는 단지 단계(83)의 실행과 병행하여 실행될 수 있다.
(방출 기간 동안 획득된) 검출 신호들의 제1 하위 세트는 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타낸다.
단계들(81 및 83) 다음에, 분석기에 의해 그리고 검출 신호들에 기초하여, 진공 챔버의 청정도를 결정하는 단계(84)가 이어진다.
단계(84)는 응집 기간 동안 획득된 검출 신호들을, 방출 기간 동안 획득된 검출 신호들과 비교하는 것을 포함할 수 있다. 비교는 동일한 원자량의 성분들을 나타내는 스펙트럼 요소를 비교하는 것을 포함할 수 있다.
비교는 특정 원자량들, 예컨대, 질량 분광법 프로세스 동안 유기 분자의 분해의 결과로서 생성되는 분자들의 또는 유기 분자들의 원자량들을 갖는 스펙트럼 성분들만을 비교하는 것을 포함할 수 있다.
방법(80)은 주기적 또는 비주기적 방식으로 여러 번 반복될 수 있다는 점에 주목한다.
도 9는, 본 발명의 다양한 실시예에 따른, 다수의 응집 기간들 및 다수의 방출 기간들을 예시하는 타이밍도(90)이다.
타이밍도(90)는 응집 기간들(91) 및 방출 기간들(92)의 다수의 반복들을 예시한다.
도 9, 10 및 11은 각각 경 질량(0 내지 50의 원자 질량 단위 [AMU]), 중 질량(50 내지 150의 AMU), 및 고 질량(150 내지 300의 AMU)에 대한 원자 질량 단위와 분압 사이의 관계를 예시한다.
도 9에서, 곡선(102)은 응집 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(101)은 방출 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(101)은 가스방출을 나타낸다. 곡선(101)의 피크들은 곡선(102)의 피크들을 훨씬 초과한다.
도 10에서, 곡선(112)은 응집 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(111)은 방출 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(111)은 가스방출을 나타낸다. 곡선(111)의 피크들은 곡선(112)의 피크들을 훨씬 초과한다.
도 11에서, 곡선(122)은 응집 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(121)은 방출 기간 동안 챔버 환경의 AMU와 분압 사이의 관계를 예시한다. 곡선(121)은 가스방출을 나타낸다. 곡선(121)의 피크들은 곡선(122)의 피크들을 훨씬 초과한다.
분자 응집 및 방출 유닛(23)은 진공 챔버 내에 위치될 수 있거나, 진공 챔버 내에 부분적으로 위치될 수 있거나, 진공 챔버 외부에 위치될 수 있다.
도 13은 진공 챔버 외부에 위치된 분자 응집 및 방출 유닛(23)을 예시한다.
애퍼쳐(11)는 분자 응집 및 방출 유닛(23)이 진공 챔버 내의 환경에 노출되는 것을 가능하게 한다.
추가적인 애퍼쳐(11')는 질량 분광계(21)가, 특히, 분자 응집 및 방출 유닛(23)에 의해 응집된 다음 방출된 분자들을 수신하는 것을 허용한다.
도 13의 분자 응집 및 방출 유닛(23)은 위에서 언급된 응집 요소들 중 임의의 것 및/또는 위에서 언급된 방출 유도 유닛들 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
도 13의 분자 응집 및 방출 유닛(23)은 분리 유닛 내에 위치될 수 있다.
도 14는, 플레이트(32)를 포함하고 진공 챔버 외부에 위치된 분자 응집 및 방출 유닛(23)을 예시한다.
위에서 기재된 바와 같이, 방출 유도 유닛은 응집 요소를 가열함으로써 유기 분자들의 방출을 유도할 수 있다.
응집 요소는 가열된 후에 냉각 유닛에 의해 냉각될 수 있다.
냉각은 응집 유닛이 가능한 빨리 응집 상태로 재개하는 것을 허용하는 것을 보조할 수 있다. 냉각은 진공 챔버 내의 다양한 구성요소들에 대한 응집 유닛의 가열의 부정적인 영향들 등을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
냉각은 방출 기간 이후에, 방출 기간의 종료 이전에 개시될 수 있고, 응집 기간의 시작 이전에 종료될 수 있거나 응집 기간의 시작 이후에 종료될 수 있다.
냉각 유닛은 응집 유닛과 접촉할 수 있고, 응집 유닛에 열적으로 결합될 수 있고, 응집 유닛과 통합될 수 있고, 등이다.
예를 들어, 냉각 유닛은, 응집 유닛과 접촉할 수 있는, 플레이트, 파이프, 또는 하나 이상의 도관의 배열을 포함할 수 있고, 냉각 유닛은 응집 유닛과 통합될 수 있거나 그렇지 않으면 응집 유닛에 열적으로 결합될 수 있다.
냉각 유닛은 유체 기반 냉각 및/또는 가스 기반 냉각을 적용할 수 있다.
도 15는 플레이트(32)와 접촉하는 냉각 유닛(333)을 예시한다.
냉각 유닛(333)은 플레이트 전체 또는 단지 플레이트의 하나 이상의 부분과 접촉할 수 있다.
전술한 명세서에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 중 특정한 예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 첨부된 청구항들에 열거된 바와 같이 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고서, 다양한 수정들 및 변화들이 그 안에서 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다.
게다가, 설명 및 청구항들에서의 "앞", "뒤", "최상부", "바닥", "위", "아래" 등의 용어들은, 존재할 경우, 설명 목적들로 사용되며 반드시 영구적인 상대 위치들을 설명하기 위한 것은 아니다. 그렇게 사용되는 용어들은, 본원에 설명되는 본 발명의 실시예들이, 예를 들어, 본원에 예시되거나 다른 방식으로 설명된 것들과 다른 배향들로 작동할 수 있도록 적절한 상황들 하에서 상호교환가능하다는 것이 이해된다.
동일한 기능성을 달성하기 위한 구성요소들의 임의의 배열은, 원하는 기능성이 달성되도록 효과적으로 "연관된다". 그러므로, 특정 기능성을 달성하도록 조합된 본원의 임의의 2개의 구성요소들은, 아키텍처들 또는 중간 구성요소들에 관계없이, 원하는 기능성이 달성되도록 서로 "연관된" 것으로 보여질 수 있다. 유사하게, 그렇게 연관된 임의의 2개의 구성요소들은 또한, 원하는 기능성을 달성하기 위해 서로 "작동가능하게 연결"되거나 "작동가능하게 결합"된 것으로 보여질 수 있다.
게다가, 관련 기술분야의 통상의 기술자들은, 위에 설명된 작동들 사이의 경계들은 단지 예시적일 뿐이라는 것을 인식할 것이다. 다수의 작동들은 단일 작동으로 조합될 수 있고, 단일 작동은 추가적인 작동들로 분산될 수 있으며 작동들은 시간상으로 적어도 부분적으로 중첩되어 실행될 수 있다. 게다가, 대안적인 실시예들은 특정 작동의 다수의 예들을 포함할 수 있고, 다양한 다른 실시예들에서, 작동들의 순서가 변경될 수 있다.
그러나, 다른 수정들, 변동들 및 대안들이 또한 가능하다. 이에 따라, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다.
청구항들에서, 괄호들 사이에 위치된 임의의 참조 부호들은 청구항을 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. '포함'이라는 단어는 청구항에 열거되는 것들과 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 게다가, 본원에서 사용되는 바와 같은 "하나" 또는 "일"이라는 용어들은 하나 또는 하나 초과로서 정의된다. 또한, 청구항들에서 "적어도 하나" 및 "하나 이상"과 같은 도입 문구들의 사용은, 심지어, 동일한 청구항이 "하나 이상" 또는 "적어도 하나"라는 도입 문구들 및 단수형 용어들을 포함하는 경우에도, 단수형 용어들에 의한 다른 청구항 요소의 도입이, 그러한 도입된 청구항 요소를 포함하는 임의의 특정 청구항을 오직 하나의 그러한 요소를 포함하는 발명들로 제한하는 것을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. "상기"의 사용에 대해서도 마찬가지이다. 다르게 언급되지 않는 한, "제1" 및 "제2"와 같은 용어들은 그러한 용어들이 설명하는 요소들 사이에서 임의적으로 구분하기 위해 사용된다. 따라서, 이러한 용어들은 반드시 그러한 요소들의 시간적 또는 다른 우선순위를 나타내도록 의도되지는 않는다. 단지, 특정 척도들이 상호 상이한 청구항들에 기재된다는 사실만으로는, 이점을 얻기 위해 이러한 척도들의 조합이 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않는다.
본 발명의 특정 특징들이 본원에 예시되고 설명되었지만, 많은 수정들, 대체들, 변화들, 및 등가물들이 이제 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 떠오를 것이다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 드는 모든 그러한 변형 및 변화를 포함하도록 의도됨을 이해하여야 한다.
Claims (22)
- 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터로서,
상기 진공 챔버에 대한 시선(a line of sight)과 정렬되는 질량 분광계;
상기 진공 챔버 내에 위치되도록 구성되고, (a) 응집 기간 동안, 상기 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하고, (b) 방출 기간 동안, 상기 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 상기 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성되는 분자 응집 및 방출 유닛 - 상기 질량 분광계는 상기 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고 상기 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하도록 구성되고, 상기 검출 신호들의 제1 하위 세트는 상기 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타냄 - ; 및
상기 검출 신호들에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성되는 분석기를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 열적으로 결합되는 가열 요소를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 상기 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 전기적으로 결합되는 분자 방출기를 포함하고; 상기 분자 방출기는 상기 분자 응집기를 통해 전류를 구동하고 이에 의해 상기 분자 응집기를 가열하도록 구성되는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 전도체를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 나선형 전기 절연체를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 평활하지 않은 플레이트를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 방출 기간 동안 상기 응집된 분자들의 전파에 영향을 미치기 위한 유동 제어 유닛을 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제7항에 있어서,
상기 유동 제어 유닛은 상기 응집된 분자들을 상기 질량 분광계 쪽으로 지향시키기 위한 펌프를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터로서,
질량 분광계;
(a) 응집 기간 동안, 상기 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하고, (b) 방출 기간 동안, 상기 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 상기 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성되는 분자 응집 및 방출 유닛 - 상기 질량 분광계는 상기 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고 상기 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하도록 구성되고, 상기 검출 신호들의 제1 하위 세트는 상기 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타냄 - ; 및
상기 검출 신호들에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성되는 분석기를 포함하고,
상기 분자 응집 및 방출 유닛은 상기 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 상기 질량 분광계 쪽으로 유도하기 위한 소정의 방출 프로세스를 적용하도록 구성되고, 상기 청정도 모니터는, 상기 분자 응집 및 방출 유닛보다 상기 유기 분자들에 대한 노출이 더 적은 더미 분자 응집 및 방출 유닛을 더 포함하고 상기 소정의 방출 프로세스를 적용하도록 구성되는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제9항에 있어서,
상기 더미 분자 응집기 및 방출기를 포함하는 상기 진공 챔버 내의 공간을 모니터링하도록 구성되는 추가적인 질량 분광계를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제10항에 있어서,
상기 검출 신호들의 제2 하위 세트는 상기 유기 분자들의 일부의 존재를 나타내지 않고; 분석기는 상기 검출 신호들의 제1 하위 세트와 제2 하위 세트 간의 비교에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성되는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제10항에 있어서,
상기 검출 신호들의 제2 하위 세트는 상기 방출 기간 이전에 또는 상기 방출 기간 이후 미리 정의된 기간 이후에 획득되는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제1항에 있어서,
상기 응집 기간은 상기 방출 기간보다 더 긴, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 방법으로서,
응집 기간 동안 상기 진공 챔버 내에 인-시튜(in situ)로 위치되는 분자 응집 및 방출 유닛에 의해, 상기 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하는 단계;
방출 기간 동안 상기 분자 응집기 및 방출기에 의해, 상기 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 상기 진공 챔버로의 시선과 정렬되는 질량 분광계 쪽으로 유도하는 단계;
상기 질량 분광계에 의해 상기 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고, 상기 질량 분광계에 의해, 상기 환경의 함유물을 나타내는 검출 신호들을 생성하는 단계 - 상기 검출 신호들의 제1 하위 세트는 상기 유기 분자들의 하위 세트의 존재를 나타냄 - ; 및
분석기에 의해 상기 검출 신호들에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하는 단계를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 방법. - 제14항에 있어서,
상기 진공 챔버 내에 위치된 상기 분자 응집 및 방출 유닛보다 상기 유기 분자들에 대한 노출이 더 적은 더미 응집 및 방출 유닛을 이용하여 더미 검출 신호들을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 결정하는 단계는 상기 검출 신호들 및 상기 더미 검출 신호들에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 방법. - 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터로서,
상기 진공 챔버 내의 환경을 모니터링하고 상기 환경의 함유물을 나타내는 제1 검출 신호들을 생성하도록 구성되는 제1 질량 분광계 - 상기 검출 신호들의 하위 세트는 유기 분자들의 존재를 나타냄 - ;
응집 기간 동안 상기 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들을 응집하고, 제1 방출 프로세스를 적용함으로써 방출 기간 동안 상기 유기 분자들의 하위 세트의 방출을 상기 제1 질량 분광계 쪽으로 유도하도록 구성되는 제1 분자 응집 및 방출 유닛;
제2 검출 신호들을 생성하도록 구성되는 제2 질량 분광계 - 상기 제2 검출 신호들의 하위 세트는 유기 분자들의 존재를 나타냄 - ;
상기 제1 분자 응집 및 방출 유닛보다 상기 진공 챔버에 존재하는 상기 유기 분자들에 대한 노출이 더 적고, 상기 제1 방출 프로세스와 동일한 제2 방출 프로세스를 적용함으로써 분자들을 상기 제2 질량 분광계 쪽으로 방출하도록 구성되는 제2 분자 응집 및 방출 유닛; 및
상기 제1 및 제2 검출 신호들에 기초하여 상기 진공 챔버의 청정도를 결정하도록 구성되는 분석기를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제16항에 있어서,
상기 진공 챔버에 존재하는 유기 분자들에 대한 상기 제2 분자 응집 및 방출 유닛의 노출을 감소시키도록 구성되는 보호 차폐부를 더 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제17항에 있어서,
상기 보호 차폐부는 상기 제2 분자 응집 및 방출 유닛의 응집 요소를 둘러싸는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제16항에 있어서,
상기 제2 분자 응집 및 방출 유닛은 상기 진공 챔버 내의 유기 분자들에 노출되지 않는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제16항에 있어서,
상기 제1 질량 분광계는 상기 진공 챔버의 제1 애퍼쳐에 의해 상기 제1 분자 응집 및 방출 유닛에 결합되고, 상기 제2 질량 분광계는 상기 제1 애퍼쳐와 상이한, 상기 진공 챔버의 제2 애퍼쳐에 의해 상기 제2 분자 응집 및 방출 유닛에 결합되는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제16항에 있어서,
상기 제1 분자 응집 및 방출 유닛은 상기 진공 챔버 내에 위치되도록 구성되는 인-시튜 유닛인, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터. - 제16항에 있어서,
상기 제1 분자 응집 및 방출 유닛은 상기 제1 분자 응집기 및 방출기의 분자 응집기에 열적으로 결합되는 가열 요소를 포함하는, 진공 챔버의 청정도를 모니터링하기 위한 청정도 모니터.
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