TWI541925B - Particle monitoring method, particle monitoring device - Google Patents

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TWI541925B
TWI541925B TW101128582A TW101128582A TWI541925B TW I541925 B TWI541925 B TW I541925B TW 101128582 A TW101128582 A TW 101128582A TW 101128582 A TW101128582 A TW 101128582A TW I541925 B TWI541925 B TW I541925B
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Kunio Miyauchi
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Tokyo Electron Ltd
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Description

微粒監測方法、微粒監測裝置
本發明係關於一種微粒監測方法以及微粒監測裝置。
於半導體元件之製造中，在例如電漿處理裝置等基板處理裝置所設置之減壓處理容器內進行以絕緣膜為首之各種成膜處理或是此等絕緣膜等之蝕刻處理等。於如此之減壓處理容器內會附著起因於例如於處理容器內所生成之電漿的濺鍍或是反應性氣體之產物的微細粒子(微粒)，若此微粒附著於基板會降低製品之良率。是以，基板處理裝置係要求高潔淨度。
作為潔淨化處理容器內之方法，例如於專利文獻1中提議了利用對處理容器內導入氣體之際所產生之氣體的衝撃波或是施加高電壓之際的電磁應力等來使得處理容器內之微粒飛散。
此外，作為評價處理容器內之潔淨度的方法，有人提議例如對處理容器內供給沖洗氣體，而對因為此沖洗氣體之供給而從處理容器遊離之微粒以微粒監測來進行計數(專利文獻2)。
另一方面，僅以微粒之計數無法特定出成為微粒產生源之部位，無法降低微粒產生量本身。是以，上述基板處理裝置通常基於特定微粒產生源之目的而進行附著於基板上之微粒之成分分析或是基板上各成分之分布狀況的分析(專利文獻3)。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2005-101539號公報
專利文獻2 日本特開2005-317900號公報
專利文獻3 日本特開平10-326812號公報
但是，為了基於基板上之微粒分布等來特定微粒之產生源，必須有關於基板處理之程序、裝置的高度知識與經驗，於是判定結果會隨著作業員之熟練度而參差不齊。
此外，關於微粒分布相較於微粒成分、數量在解析上並不容易，其特徵也非常難以了解，是以是否異常之判定也困難。
是以，現狀上，用以適切判斷於處理容器內之潔淨化之際所供給之氣體的條件設定、分解檢察處理容器之時期的作法尚未被確立，處理容器之潔淨化未被最適化。
本發明係鑑於相關點所得者，其目的在於適切地監測處理基板之減壓處理容器內之微粒。
為了達成上述目的，本發明一種微粒監測方法，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於：於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，以計數機構來計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒，而從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖，並從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值 與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量，進而，從該直方圖選出表示微粒之計數期間與該計數期間之微粒分布趨勢之相關性的第2特徵量。
依據本發明，由於求出從微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之關係所選出之第1特徵量、以及從微粒數之分布趨勢與微粒之計數期間之關係所選出之第2特徵量，故藉由比較此第1特徵量以及第2特徵量，可定量掌握減壓處理容器於潔淨化過程中之微粒趨勢，更具體而言，可定量掌握在微粒之飛散主要原因方面，沖洗氣體之衝撃波與電磁應力之何者成為關鍵性因素。藉此，可適切地監測減壓處理容器內之微粒。
該第1特徵量係以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量係以下述 所表示之式來求出。此時，X為第1特徵量，T為微粒之計數期間，t為測定時，Pt為測定時之微粒數，Y為第2特徵量。
也可求出該第1特徵量與該第2特徵量之差量，並基於 該差量與事先決定之臨界值的關係、以及該第1特徵量與該第2特徵量之相關關係，來變更該減壓處理容器內之潔淨化條件。
該處理容器內之潔淨化條件至少可為該沖洗氣體之供給條件或是該間歇性高電壓施加之條件。
亦可使得該選出之第1特徵量與第2特徵量在顯示機構進行比較顯示。
其他觀點之本發明係一種微粒監測方法，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於：於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，以計數機構來計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；而從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；並從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量；進而，從該直方圖選出表示微粒計數期間中所計數之微粒總數與頻率最高值之微粒數的相關性之第2特徵量；該第1特徵量之選出與該第2特徵量之選出係依該減壓處理容器內之各基板處理來進行；進行以該選出之複數第1特徵量與複數第2特徵量為變數之主成分分析，分別求出該第1特徵量與該第2特徵量之主成分負荷量；基於該各主成分負荷量來針對該第1特徵量與該第2特徵量分別求出主成分得分；進行關於該各主成分得分之集群分析，基於該集群分析之結果來推定該減壓處理容器內之微粒附著狀況。
該第1特徵量能以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量能以下述 所表示之式來求出；此時，X為第1特徵量，T為微粒之計數期間，t為測定時，Pt為測定時之微粒數，Z為第2特徵量，MAX(Pt)為頻率最高值之微粒數。
亦可將該集群分析後之主成分得分描繪顯示於顯示機構。
此外，其他觀點之本發明係一種微粒監測系統，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於具有：計數機構，係於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；運算機構，係從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；以及選出機構，係從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量，進而，從該直方圖選出表示微粒之計數期間 與該計數期間之微粒分布趨勢之相關性的第2特徵量。
該第1特徵量能以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量能以下述 所表示之式來求出。此時，X為第1特徵量，T為微粒之計數期間，t為測定時，Pt為測定時之微粒數，Y為第2特徵量。
亦可具有條件變更機構，係求出該第1特徵量與該第2特徵量之差量，並基於該差量與事先決定之臨界值的關係、以及該第1特徵量與該第2特徵量之相關關係，來變更該減壓處理容器內之潔淨化條件。
該處理容器內之潔淨化條件至少可為該沖洗氣體之供給條件或是該間歇性高電壓施加之條件。
亦可具有將該選出之第1特徵量與第2特徵量加以比較顯示之顯示機構。
再者，其他觀點之本發明係一種微粒監測系統，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該 減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於具有：計數機構，係於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；運算機構，係從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；選出機構，係從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量，進而，從該直方圖選出表示微粒計數期間中所計數之微粒總數與頻率最高值之微粒數的相關性之第2特徵量；分析機構，係進行以在該減壓處理容器內之各基板處理所選出之複數該第1特徵量與複數該第2特徵量為變數之主成分分析，分別求出該第1特徵量與該第2特徵量之主成分負荷量；算出機構，係基於該各主成分負荷量來針對該第1特徵量與該第2特徵量分別算出主成分得分；以及推定機構，係進行關於該各主成分得分之集群分析，基於該集群分析之結果來推定該減壓處理容器內之微粒附著狀況。
該第1特徵量能以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量能以下述 所表示之式來求出。此時，X為第1特徵量，T為微粒之計數期間，t為測定時，Pt為測定時之微粒數，Z為第2特徵量，MAX(Pt)為頻率最高值。
亦可具有將該集群分析後之主成分得分加以描繪顯示之顯示機構。
依據本發明，可對處理基板之減壓處理容器內之微粒進行適切地監測。其結果，可使得減壓處理容器之潔淨化以適當的條件來進行。
以下，針對本發明之實施形態之一例參見圖來說明。圖1係顯示具備有本發明之實施形態之微粒監測系統1的基板處理系統10之概略構成縱截面圖。此外，本實施形態中之基板處理系統10係例如將供給於裝置內之處理氣體以微波來電漿化而對晶圓W進行蝕刻處理或成膜處理之電漿處理系統。
基板處理系統10具有減壓處理容器12，其設置有晶座11來做為保持晶圓W之保持台。減壓處理容器12具有：本體部13，係對應於晶座11上之晶圓W而往上部開口；以及，微波供給部15，係阻塞本體部13之開口，對減壓處理容器12內供給由微波產生源14所產生之例如2.45GHz之微波。
晶座11係內藏電極11a，於電極11a連接著電源11b以施加用來吸附保持晶圓W之電壓。此外，電源11b可對電極11a交互地施加例如±1kV之高電壓。是以，由電源11b間歇性地施加高電壓來於減壓處理容器12內產生電磁應力，藉 此，可使得附著於減壓處理容器12內之微粒被飛散。
於減壓處理容器12之本體部13底部設有排氣室13a。排氣室13a係連接著和排氣裝置16相通之排氣管17。
排氣裝置16係具備有：乾式泵16a，係將減壓處理容器12內大致抽到低真空；以及，渦輪泵16b，用以得到對晶圓W進行電漿處理之際的高真空。渦輪泵16b係配置於排氣管17之乾式泵16a的上游側。於渦輪泵16b之上游側與下游側分別設置有進行排氣管17之排氣量控制與遮斷之控制閥17a。此外，於排氣管17連接著針對各控制閥17a使得渦輪泵16b形成迂迴的方式所設置之旁通管17b。
於旁通管17b設有用以計數來自減壓處理容器12之排氣中所含微粒之計數機構的微粒監測器18。於旁通管17b之微粒監測器18的上游側與下游側設有旁通閥17c。因此，可藉由控制閥17a與旁通閥17c之操作而使得來自減壓處理容器12之排氣系統在排氣管17與旁通管17b之間做切換。
微粒監測器18係具備有：光源(未圖示)，係對旁通管17b內照射雷射光；以及，受光元件(未圖示)，係接收因流經旁通管17b內之微粒而散射之雷射光並變換為電氣訊號。於受光元件所變換過之電氣訊號係輸入至後述控制裝置50。
微波供給部15係具有：微波穿透板21，係經由用以確保氣密性之O型環等密封材(未圖示)而被支撐在例如於本體部13內側所突出設置之支撐構件20處；狹縫板22，係配置於微波穿透板21之上面，可發揮天線功能；介電質板23，係配置於狹縫板22上面，發揮慢波板的功能；以及，金屬性平板24，係配置於介電質板23上面。此外，於微波供給部 14之中央連接著同軸導波管25，於該同軸導波管25連接著微波產生裝置14。微波穿透板21以及介電質板23係藉由例如石英、氧化鋁、氮化鋁等介電質所構成。此外，狹縫板22係由具有導電性之材質例如銅、鋁、鎳等薄圓板所構成，為表面以同心圓狀形成複數狹縫22a之所謂的幅線狹縫天線。於平板24內部設有流經冷媒之冷媒流路24a。
於減壓處理容器12內之晶座11周圍配置著例如石英所構成之氣體擋板26。於氣體擋板26下面設有用以支撐該氣體擋板26之例如鋁製支撐構件27。
於減壓處理容器12之本體部13的上部內周面係形成有用以對減壓處理容器內供給氣體之氣體供給口30。氣體供給口30係例如沿著減壓處理容器12之內周面形成於複數部位。於氣體供給口30連接著氣體供給管32(和例如設置在減壓處理容器12外部的氣體供給部31相連通)。本實施形態之氣體供給部31係具有：稀有氣體供給部33，係供給電漿生成用之稀有氣體；以及，沖洗氣體供給部34，係於晶圓W處理後用來沖洗減壓處理容器12內。此外，氣體供給部31係具備有分別設置於各氣體供給部33、34與氣體供給口30之間的閥33a,34a、以及質流控制器33b,34b。從氣體供給口30所供給之氣體流量係由質流控制器33b,34b所控制。
沖洗氣體供給部34能以較以往所進行之晶圓處理後的沖洗更高的流量、例如70L/min(70000SCCM)之大流量來對減壓處理容器12供給沖洗氣體。是以，能以大流量來供給沖洗氣體使得沖洗氣體急遽地流入減壓處理容器12內，而對減壓處理容器12內賦予衝撃波來使得附著於減壓處理容器12 內之微粒產生飛散。此外，以上述內設於晶座11之電極11a與電源11b、以及氣體供給部31來構成將減壓處理容器12內予以潔淨化之潔淨化機構40。
於以上之基板處理系統10設有控制裝置50。控制裝置50係具有：運算機構100，係例如圖2所示般基於微粒監測器18之微粒計數結果來製作直方圖；選出機構101，係從直方圖選出既定特徵量；以及條件變更機構102，係基於選出機構101所選出之特徵量來變更潔淨化機構40之潔淨化條件。此外，本實施形態之微粒監測系統1係由上述各機構100、101、102以及微粒監測器18所構成。
此外，控制裝置50係由例如具備有CPU或記憶體等之電腦所構成，可例如藉由實行記憶於記憶體內之程式來進行基板處理系統10之基板處理、潔淨化機構40對減壓處理容器12內之潔淨化等。此外，用以實現基板處理系統10中之基板處理、基板搬送的各種程式為記憶於例如電腦可讀取式硬碟(HD)、軟碟(FD)、光碟(CD)、光磁碟(MO)、記憶卡等記憶媒體H中，而使用從該記憶媒體H安裝到控制裝置50者。
由微粒監測器18所計數過之例如每單位時間的微粒數係以電氣訊號的形式經由控制裝置50來輸入至運算機構100，運算機構100係基於所輸入之電氣訊號而製作出例如圖3所示般關於微粒數與時間之直方圖。圖3之直方圖中，橫軸表示時間，縱軸表示微粒數。
選出機構101係分析運算機構100所求出之直方圖中的微粒數分布趨勢，而選出表示微粒數之頻率最高值(mode value)與微粒之計數期間的相關之第1特徵量X。此第1特徵 量X係以例如次式(1)所表示。
式(1)之T為微粒之計數期間，t為測定時，Pt為測定時之微粒數。
從式(1)可知，第1特徵量X為將測定時t、亦即觀察到微粒之時刻以各測定時t所觀測到之微粒數做加權平均者，微粒數之頻率最高值顯示出針對分布於後述潔淨化序列中哪一時間帶的趨勢。此外，由第1特徵量X所求出之時刻未必與頻率最高值相一致，例如圖3之直方圖中，頻率最高值為「20秒」，相對於此，式(1)所求出之第1特徵量X則成為例如「21.1秒」。此外，第1特徵量X與頻率最高值之不一致有例如頻率最高值之微粒數愈減少則變得愈大之趨勢。具體而言，例如圖4所示般，僅頻率最高值中之微粒數較圖3之情況來得小，除此以外之微粒數為相同之直方圖，第1特徵量X之值係較圖3所示情況來得大。
此外，選出機構101係從直方圖選出表示微粒計數期間與計數期間中之微粒分布趨勢之相關的第2特徵量Y。第2特徵量Y係以次式(2)所表示。
式(2)之Pt為測定時之微粒數，D(t)之值當Pt為零以上而於測定時t計數微粒則成為「1」，當Pt為零之情況則成為「0」。
從式(2)所求出之第2特徵量Y係將觀測微粒之時刻做單純平均所得者，不論微粒數之多寡，而是表示針對微粒是否於後述潔淨化序列的某一時間帶被觀測到的趨勢。是以，從圖3所示直方圖與圖4所示直方圖所求出之第2特徵量Y係成為相同值。此外，從圖3以及圖4所求出之第2特徵量Y係例如「27.3秒」。
條件變更機構102係被事先輸入例如圖5所示般之潔淨化機構40所產生減壓處理容器12內之潔淨化序列。圖5之潔淨化序列，橫軸作為時間、縱軸作為電壓以及沖洗氣體之流量，顯示出於微粒監測器18之微粒測量開始以及電壓V與流量F出現如何變化。此潔淨化序列，於微粒監測器18之微粒計數開始15秒後首先對減壓處理容器12內供給沖洗氣體，過7秒後電源11b係一邊將極性以例如1秒之循環來反轉、一邊間歇地施加±1kV之高電壓於電極11a達18秒。
然後，條件變更機構102係基於第1特徵量X與第2特徵量Y來進行此潔淨化序列之條件變更。針對條件變更機構102所做潔淨化序列之變更加以說明。
如前述般，從第1特徵量X能以趨勢掌握大量產生微粒之時間帶。但是，第1特徵量X不光受到大量觀測到微粒之時間帶的影響，例如圖3與圖4所示般，隨著頻率最高值附近之微粒數多寡出現變動也會增減其值。從而，光是第1特徵量X無法正確掌握從減壓處理容器12所飛散之微粒趨 勢。另一方面，不論微粒數多寡，從第2特徵量Y可知道微粒監測器18進行計數期間中之微粒分布趨勢。是以，例如只要第1特徵量X大於第2特徵量Y，可判斷例如即使在微粒數呈現波峰值之時間帶以後也計數著微粒，另一方面，若例如第1特徵量X小於第2特徵量Y，可判斷即使在微粒數呈現波峰值之時間帶以前也計數著微粒。此外，第1特徵量X與第2特徵量Y之差量愈大，則可判斷頻率最高值附近之微粒數成為關鍵因素，相反地，若差量愈小，可判斷於頻率最高值附近所計數之微粒數佔全體比例小。
是以，條件變更機構102首先係求出第1特徵量X與第2特徵量Y之差量，判定該差量絕對值是否超過事先決定之臨界值。此外，第1特徵量X之值也針對屬於沖洗氣體所進行之潔淨化時間帶與高電壓施加所進行之潔淨化時間帶的何方進行判定。藉此，可掌握附著於減壓處理容器12內之微粒趨勢，亦即可掌握究竟是因沖洗氣體之衝撃波而飛散之物理性吸附所致者成為關鍵性因素、或是因靜電力而附著之沖洗氣體並不飛散者(換言之會因電磁應力而飛散者)成為關鍵性因素的趨勢。
然後，基於附著於減壓處理容器12內之微粒趨勢來變更潔淨化機構40所進行之潔淨化序列之條件。更具體而言，於條件變更機構102係例如圖6之表所示般事先記憶著各特徵量X,Y以及相對應之潔淨化序列之變更內容，基於此表與各特徵量X,Y來變更沖洗氣體之供給量以及高電壓之施加次數。圖6所示「特徵量X小」係顯示當第1特徵量X之值屬於高電壓施加開始以前之時間帶的情況，「特徵量X大」係 顯示第1特徵量X之值屬於高電壓施加開始後之時間帶的情況。關於「特徵量Y小」、「特徵量Y大」也和特徵量X之情況同樣。
此外於本實施形態，係如以下般來決定潔淨化序列之變更內容。當各特徵量X、Y之差量絕對值在臨界值以上、且「特徵量X小」之情況，雖由沖洗氣體所飛散之微粒成為關鍵性因素，但由於微粒即便於頻率最高值以外也會被觀測到，故使得沖洗氣體之流量與高電壓之施加次數一同較標準時(圖5所示潔淨化序列之狀態)來得增加。當各特徵量X、Y之差量絕對值在臨界值以上、且「特徵量X大」之情況，由於因高電壓之施加而飛散之微粒成為關鍵性因素，故使得高電壓之施加次數較標準時來得增加。此外，於此情況之所以不增加沖洗氣體之流量，乃因一般因高電壓之施加而飛散之微粒數會少於因沖洗氣體而飛散之微粒數，即便增加沖洗氣體之流量也無助於潔淨化之故。是以，於此情況，也可減少沖洗氣體之流量、或是縮短沖洗氣體供給時間來縮短潔淨化序列本身的時間。
此外，當各特徵量X、Y之差量小於臨界值、且「特徵量X小」以及「特徵量Y小」之情況，由於意涵著因沖洗氣體而飛散之微粒成為關鍵性因素，幾乎不會觀測到因高電壓之施加所產生之微粒，故僅使得沖洗氣體之流量較標準時來得增加。即便於此情況，也可減少高電壓之施加次數。當各特徵量X、Y之差量小於臨界值、且「特徵量X大」以及「特徵量Y大」之情況，由於意涵著高電壓之施加所飛散之微粒成為關鍵性因素，幾乎不會觀測到沖洗氣體所致微粒，故僅 使得高電壓之施加次數較標準時來得增加。於此情況也可減少沖洗氣體之流量或是縮短供給時間。
此外，當各特徵量X、Y之差量小於臨界值、「特徵量X小」且「特徵量Y大」之情況，以及「特徵量X大」且「特徵量Y小」之情況，由於橫跨沖洗氣體之時間帶與施加高電壓之時間帶且其差量小，故關鍵性因素之微粒判斷變得困難。是以，於本實施形態並不進行潔淨化序列之條件變更，而圖6所示條件本身可任意決定，不限定於本實施形態。此外，圖6中係例如基於第1特徵量X與第2特徵量Y之關係區分為8種情況來進行，但就情況之數量以及潔淨化序列之變更內容也可任意設定。
本實施形態之基板處理系統10係以如上方式構成，其次，針對於基板處理系統10之潔淨化以及伴隨之微粒監測方法來說明。圖7係顯示微粒監測方法之主要製程例的流程圖。
如圖7所示般，若結束了晶圓W處理而將晶圓W從減壓處理容器12搬出(圖7之製程S1)，則藉由控制裝置50來關閉控制閥17a，並打開旁通閥17c。藉此，減壓處理容器12之排氣切換由旁通管17b所進行，開始利用微粒監測器18進行微粒之計數(圖7之製程S2)。
其次，如圖5所示潔淨化序列，利用微粒監測器18進行微粒計數開始15秒後，打開於沖洗氣體供給部34下游側所設之閥34a，以例如70L/min(70000SCCM)之流量開始對減壓處理容器12內供給沖洗氣體(圖7之製程S3)。藉由導入此沖洗氣體會於減壓處理容器12內產生衝撃波，而使得在該減壓處理容器12內做物理性附著之微粒產生飛散。飛散出之微 粒係從旁通管17b被排氣，而藉由微粒監測器18來計數。所計數之微粒係經由控制裝置50而輸入至運算機構100。
之後，從沖洗氣體之供給開始經過7秒之時點，藉由電源11b來對電極11a施加高電壓(圖7之製程S4)，利用電磁應力使得減壓處理容器12內之微粒產生飛散。飛散後之微粒係從旁通管17b被排氣，而由微粒監測器18所計數。
一旦高電壓之施加反覆既定次數，則沖洗氣體之供給量被降低，接下來係繼續進行從減壓處理容器12排出微粒以及利用微粒監測器18之計數(圖7之製程S5)。
之後，關閉旁通閥17c，結束以微粒監測器18進行計數。伴隨於此來開放控制閥17a以切換排氣系統，再次利用渦輪泵16b來進行減壓處理容器12之排氣(圖7之製程S6)。此外，與排氣之切換並行，利用微粒監測系統1實行微粒監測方法。針對此微粒監測系統1之微粒監測方法將於後詳述。
之後，將新的晶圓W搬入減壓處理容器12內，施以電漿處理(圖7之製程S7)。然後，一旦此晶圓W之處理結束，則晶圓W從減壓處理容器12被搬出(圖7之製程S8)。然後，再次以真空系統之切換而利用微粒監測器18開始微粒之計數(圖7之製程S9)，其次進行減壓處理容器內之潔淨化，反覆進行此一連串的製程。
其次，針對上述微粒監測方法來說明。
一旦上述微粒監測器18所進行之微粒計數結束，則於運算機構100製作出例如圖3所示般之微粒數之時間相關直方圖(圖7之製程T1)。
其次，於選出機構101係基於此直方圖來分別求出第1 特徵量X以及第2特徵量Y(圖7之製程T2)。
之後，條件變更機構102係基於第1特徵量X與第2特徵量Y之相關關係，變更潔淨化機構40之潔淨化序列條件(圖7之製程T3)。然後，若結束圖7之製程S7中之晶圓W處理，將晶圓W從減壓處理容器12搬出(圖7之製程S8)，則再次藉由真空系統之切換來利用微粒監測器18開始進行微粒之計數(圖7之製程S9)，其次藉由變更後之潔淨化序列來進行減壓處理容器內之潔淨化。
依據以上實施形態，在使得減壓處理容器12潔淨化之間對於從該減壓處理容器12所排出之微粒進行計數而加以直方圖化，基於此直方圖來求出第1特徵量X與第2特徵量Y，故可定量掌握減壓處理容器之潔淨化進行中時之微粒的趨勢，亦即，可定量掌握從減壓處理容器12所排出之微粒究竟是藉由沖洗氣體之衝撃波而飛散者成為關鍵性因素、或是藉由電磁應力而飛散者成為關鍵性因素的趨勢。藉此，可適切地監測減壓處理容器12內之微粒。
此外，藉由掌握關鍵性因素之微粒趨勢，可謀求於條件變更機構102進行潔淨化序列之最適化，故可高效率地將減壓處理容器12內加以潔淨化。
此外，於以上之實施形態，雖藉由條件變更機構102來變更了潔淨化序列之條件，但亦可例如圖2虛線所示般，於控制裝置50設置用以顯示各種資訊、或是對控制裝置50進行輸入操作之顯示機構103，於該顯示機構103來比較顯示各特徵量X、Y，藉此，作業員可基於此顯示內容來變更潔淨化序列之條件。此外，顯示機構103乃例如具備有觸控面 板、監測器或是液晶顯示器等之所謂的圖形使用者介面。
此外，於以上實施形態，雖對於例如圖5所示成為基準之潔淨化序列來變更沖洗氣體、高電壓施加之條件，但也可例如以條件變更機構102來事先記憶變更後之潔淨化序列，對此變更後之潔淨化序列進而進行條件之變更，換言之，也可以變更後之潔淨化序列作為基準序列，關於基準所使用之潔淨化序列可任意設定。
此外，於以上實施形態，說明了當第1特徵量X與第2特徵量Y之差量變小之情況，於頻率最高值附近所計數之微粒數佔全體比例小，但實際上僅於波峰附近計數微粒之情況同樣地各特徵量X、Y之差量也會變小。不過，雖然通常此種情況極為罕見，但為了屏除此種情況，也可除了第1特徵量X與第2特徵量Y進而考慮後述之第3特徵量Z。第3特徵量Z係表示頻率最高值之微粒數在微粒計數期間中所計數微粒總量所佔比例，藉由考慮此值，可判斷特徵量X、Y之差量變小的原因是否為微粒集中於頻率最高值附近。此外，當判斷出微粒集中於頻率最高值附近之情況，只要基於此來設定潔淨化機構40之條件即可。
此外，也可考慮頻率最高值之微粒數本身，即便例如判斷微粒集中於頻率最高值附近，當微粒數相較於以往來得少之情況，乃例如減少沖洗氣體之流量與高電壓之施加次數雙方。
於以上實施形態，雖針對掌握減壓處理容器12內之微粒趨勢，例如在每次進行晶圓W之處理時變更下次晶圓W處理後之潔淨化條件的情況，以下就其他實施形態之微粒監 測方法，係針對減壓處理容器12內之微粒掌握長期趨勢的情況來說明。
本實施形態中，控制裝置110係例如圖8所示般，除了前述的運算機構100與選出機構101，尚具有：儲藏機構111，係儲藏由選出機構求出之特徵量；分析機構112，係對於記憶在儲藏機構111之特徵量進行主成分分析；算出機構113，係從分析機構112之分析結果與記憶於儲藏機構111之特徵量來求出主成分得分；以及，推定機構114，係基於關於主成分得分之集群分析結果來推定減壓處理容器12內之微粒附著狀況。本實施形態之微粒監測系統係由各機構100、101、111、112、113、114與微粒監測器18所構成。此外，控制裝置110也可具有上述顯示機構103。
此外，於控制裝置110之選出機構101，係取代上述第2特徵量Y而求出以次式(3)所表示之第3特徵量Z。
式(3)之MAX(Pt)為直方圖之頻率最高值中的微粒數。
如式(3)所明示般，第3特徵量Z乃頻率最高值之微粒數於微粒計數期間中所計數之微粒總量中所佔比例、亦即所謂的波峰比。
於選出機構101係反覆實行圖7所示製程S1~製程S7之晶圓處理來求出各特徵量X、Z，各特徵量X、Z係記憶於儲藏機構111。
分析機構112係以在儲藏機構111所儲藏之複數特徵量X、Z為變數來進行主成分分析，針對第1特徵量X與第3特徵量Z分別求出主成分負荷量。
算出機構113係基於由分析機構112所求出之主成分負荷量與第1特徵量X與第3特徵量Z，針對各特徵量X、Z求出主成分得分。
推定機構114係實施由算出機構113所求出之關於各主成分得分之集群分析而將各主成分得分加以分層為複數集群。然後，確認各集群特徵，依各集群來推定減壓處理容器12內之微粒附著狀況。此外，各機構112、113、114可使用例如通用數值解析軟體來構成。
分析機構112、算出機構113、推定機構114所進行減壓處理容器12內之微粒附著狀況推定的具體例，係針對例如於儲藏機構111記憶了圖9之表所示就樣品編號1~89之各特徵量X、Z的情況來說明。此外，潔淨化係從樣品編號小到大之順序以時序進行，於圖9之樣品編號12與13之間、樣品編號32與33之間、以及樣品編號48與49之間分別進行減壓處理容器12之開放檢查。此外，於樣品12與13之間係實施減壓處理容器12內之部分零件交換。
分析機構112係從儲藏機構111之各特徵量X、Z求出主成分負荷量。此外，第1特徵量X之第1主成分負荷量為「0.7342」，第2主成分負荷量為「-0.6790」。此外，第3特徵量Z之主成分負荷量係以和從第1特徵量X之各主成分負荷量所求出之直線呈正交之直線的傾率來計算，第1主成分負荷量與第2主成分負荷量分別為「0.7342」與「0.6790」。
其次，算出機構113係從分析機構112所求出之各主成分負荷量與各特徵量X、Z而針對各樣品1~89分別求出第1主成分得分(圖9之「PCS1」)與第2主成分得分(圖9之「PCS2」)。此外，算出機構113係例如圖10所示般製作出描繪各樣品編號1~89之主成分得分的數據。此外，圖10之繪圖中所示編號係和圖9所示各樣品編號相對應。
推定機構114係針對由算出機構113所求出之繪圖數據進行集群分析，例如圖11所示般分層為複數集群。於本實施形態係分類為4個集群，其結果，樣品編號1~12形成第1集群，樣品編號13~32形成第2集群，樣品編號33~48形成第3集群，樣品編號49~89形成第4集群。此外，圖11之「◇」表示第1集群，「□」表示第2集群，「△」表示第3集群，「○」表示第4集群。
其次，推定機構114係確認各集群特徵，依各集群推定減壓處理容器12內之微粒附著狀況。具體而言，第1集群由於第1特徵量與第3特徵量Z之值均非常地大，故判斷藉由潔淨化序列後半段之高電壓施加而飛散之微粒、或是圖7之製程S5中在減壓處理容器12之排氣過程所排出之微粒佔大多數。藉此，推定屬於第1集群之樣品微粒係起因於例如排氣管17或各閥之污物。
此外，第2集群由於第1特徵量X非常地小、換言之和潔淨化序列之剛供給完沖洗氣體後相一致，且第3特徵量Z非常地大，故判斷因潔淨化序列前半段之沖洗氣體而飛散之微粒佔大多數。藉此，推定屬於第2集群之樣品微粒係物理性吸附於減壓處理容器12內者為關鍵性因素。此外，推測微 粒呈現出與第1集群為不同趨勢者乃因伴隨於樣品12與13之間進行減壓處理容器12之零件更換而從減壓處理容器外部帶入灰塵之故。
第3集群之第1特徵量X相較於第2集群來得大，此外，第3特徵量Z相較於第2集群為減少。從而，判斷雖沖洗氣體所致微粒相較於高電壓施加所致微粒會成為關鍵性因素，但高電壓施加所致微粒也被計數若干。
第4集群之第1特徵量X比第3集群來得更大，此外，第3特徵量Z比第3集群來得更為減少。於此情況，於微粒計數期間之全域中計數微粒，判斷雖高電壓施加所致微粒相較於沖洗氣體所致微粒會成為關鍵性因素，但沖洗氣體所致微粒也被計數若干。藉此，推定屬於第4集群之樣品微粒係以因高電壓施加而飛散之微粒成為關鍵性因素，主要起因於排氣系統之污物。此外，從集群分析之結果確認了：反覆進行減壓處理容器12內之潔淨化時微粒會逐漸成為源自高電壓施加者一事、以及藉由於減壓處理容器12之開放檢查之際進行零件交換來增加源自沖洗氣體之微粒。
依據以上實施形態，係基於選出機構101所求出之複數特徵量X、Z來分別求出主成分得分，進而基於關於各主成分得分之集群分析來推定減壓處理容器12內之微粒附著狀況，故可針對減壓處理容器12內之微粒掌握長期趨勢。藉此，可例如反覆進行既定次數之晶圓W處理時於潔淨化序列中增加高電壓施加次數、另一方面則減少沖洗氣體之供給時間，可進行如此之序列條件之變更。
此外，由於通常係如前述般確認微粒於晶圓W之附著 狀況、或是進行微粒之成分分析，故以每1日進行1次程度的頻率來使用例如仿真晶圓來進行晶圓處理與潔淨化，不過在極少的情況，會因為特定原因而出現附著於仿真晶圓之微粒數極端變多之情況。於此情況，由於僅分析仿真晶圓之微粒無法判斷是否乃因不規則造成微粒數增加，故為了判斷是否為不規則，必須再次使用仿真晶圓來進行微粒之確認。但是，由於無法在該期間進行製品化晶圓W之處理，會導致晶圓W處理之生產量降低。於相關情況，只要能以本實施形態之微粒監測方法來掌握長期趨勢，將可判斷仿真晶圓之異常是否為不規則者。
此外，於以上實施形態，亦可於控制裝置110設置條件變更機構102，基於推定機構114之推定結果來自動地變更潔淨化序列。相關情況，係和圖6所示之表內容相獨立，對應於由集群分析所推定之關鍵性因素的微粒來變更沖洗氣體或高電壓施加之條件。
此外，也可於控制裝置110設置顯示機構103，將集群分析後之各主成分得分(亦即圖11所示內容)顯示於該顯示機構103，基於此顯示內容而由作業員來變更潔淨化序列之條件。
此外，於以上實施形態，微粒監測器18係設置於旁通管17b，但只要可對來自減壓處理容器12之微粒數進行計數，則未必要設置於旁通管17b，也可例如設置於排氣室13a。
此外，於以上實施形態，第1特徵量X係藉由式(1)來求出，但例如第1特徵量也可使用直方圖之頻率最高值本身。此外，在變更潔淨化序列之條件時，也可例如於頻率最高值 之左右方向進行微粒數之積分，算出積分值與在計數期間中所測量之微粒總數的比到達既定值為止所需時間以掌握微粒之分布趨勢，基於此分布趨勢與頻率最高值來進行條件變更。
以上，雖針對本發明之較佳實施形態做了說明，但本發明不限定於相關例。也可適用於平行平板型之電漿裝置、其他微波電漿裝置(例如ECR電漿裝置、表面波電漿裝置等)。此外，業界人士當然可於申請專利範圍所記載之技術思想範疇內想到各種變更例或是修正例，應理解這些當然也屬於本發明之技術範圍。
1‧‧‧微粒監測系統
10‧‧‧基板處理裝置
11‧‧‧晶座
12‧‧‧減壓處理容器
13‧‧‧本體部
13a‧‧‧排氣室
14‧‧‧微波產生源
15‧‧‧微波供給部
16‧‧‧排氣裝置
17‧‧‧排氣管
18‧‧‧微粒監測
20‧‧‧支撐構件
21‧‧‧微波穿透板
22‧‧‧狹縫板
23‧‧‧介電質板
24‧‧‧平板
25‧‧‧同軸導波管
26‧‧‧氣體擋板
27‧‧‧支撐構件
30‧‧‧氣體供給口
31‧‧‧氣體供給部
32‧‧‧氣體供給管
33‧‧‧稀有氣體供給部
34‧‧‧沖洗氣體供給部
50‧‧‧控制裝置
100‧‧‧運算機構
101‧‧‧選出機構
102‧‧‧條件變更機構
103‧‧‧顯示機構
110‧‧‧控制裝置
111‧‧‧儲藏機構
112‧‧‧分析機構
113‧‧‧算出機構
114‧‧‧推定機構
W‧‧‧晶圓
圖1係顯示實施本發明之基板處理系統之構成例之概略縱截面圖。
圖2係顯示控制裝置構成之概略之說明圖。
圖3係關於微粒數與時間之直方圖。
圖4係關於微粒數與時間之直方圖。
圖5係顯示潔淨化序列之一例之圖。
圖6係顯示潔淨化序列之變更內容之表。
圖7係顯示微粒監測方法製程之流程圖。
圖8係顯示其他實施形態之控制裝置構成概略之說明圖。
圖9係顯示於儲藏機構所儲藏之各特徵量之表。
圖10係描繪主成分得分之散布圖。
圖11係顯示將各主成分得分加以分層為複數集群狀態之散布圖。
10‧‧‧基板處理裝置
11‧‧‧晶座
11a‧‧‧電極
11b‧‧‧電源
12‧‧‧減壓處理容器
13‧‧‧本體部
13a‧‧‧排氣室
14‧‧‧微波產生源
15‧‧‧微波供給部
16‧‧‧排氣裝置
16a‧‧‧乾式泵
16b‧‧‧渦輪泵
17‧‧‧排氣管
17a‧‧‧控制閥
17b‧‧‧旁通管
17c‧‧‧旁通閥
18‧‧‧微粒監測
20‧‧‧支撐構件
21‧‧‧微波穿透板
22‧‧‧狹縫板
22a‧‧‧狹縫
23‧‧‧介電質板
24‧‧‧平板
24a‧‧‧冷媒流路
25‧‧‧同軸導波管
26‧‧‧氣體擋板
27‧‧‧支撐構件
30‧‧‧氣體供給口
31‧‧‧氣體供給部
32‧‧‧氣體供給管
33‧‧‧稀有氣體供給部
33a‧‧‧閥
33b‧‧‧質流控制器
34‧‧‧沖洗氣體供給部
34a‧‧‧閥
34b‧‧‧質流控制器
50‧‧‧控制裝置
W‧‧‧晶圓

Claims (16)

  1. 一種微粒監測方法，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於：於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，以計數機構來計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；而從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量；進而，從該直方圖選出表示微粒之計數期間與該計數期間之微粒分布趨勢之相關性的第2特徵量。
  2. 如申請專利範圍第1項之微粒監測方法，其中該第1特徵量係以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量係以下述 所表示之式來求出；其中，X：第1特徵量；T：微粒之計數期間；t：測定時；Pt：測定時之微粒數；Y：第2特徵量。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之微粒監測方法，係求出該第1特徵量與該第2特徵量之差量，並基於該差量與事先決定之臨界值的關係、以及該第1特徵量與該第2特徵量之相關關係，來變更該減壓處理容器內之潔淨化條件。
  4. 如申請專利範圍第3項之微粒監測方法，其中該減壓處理容器內之潔淨化條件至少為該沖洗氣體之供給條件或是該間歇性高電壓施加之條件。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之微粒監測方法，係使得該選出之第1特徵量與第2特徵量在顯示機構進行比較顯示。
  6. 一種微粒監測方法，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於：於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，以計數機構來計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；而從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖； 並從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量；進而，從該直方圖選出表示微粒計數期間中所計數之微粒總數與頻率最高值之微粒數的相關性之第2特徵量；該第1特徵量之選出與該第2特徵量之選出係依該減壓處理容器內之各基板處理來進行；進行以該選出之複數第1特徵量與複數第2特徵量為變數之主成分分析，分別求出該第1特徵量與該第2特徵量之主成分負荷量；基於該各主成分負荷量來針對該第1特徵量與該第2特徵量分別求出主成分得分；進行關於該各主成分得分之集群分析，基於該集群分析之結果來推定該減壓處理容器內之微粒附著狀況。
  7. 如申請專利範圍第6項之微粒監測方法，其中該第1特徵量係以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量係以下述 所表示之式來求出； 其中，X：第1特徵量；T：微粒之計數期間；t：測定時；Pt：測定時之微粒數；Z：第2特徵量；MAX(Pt)：頻率最高值之微粒數。
  8. 如申請專利範圍第6或7項之微粒監測方法，其中該集群分析後之主成分得分係描繪顯示於顯示機構。
  9. 一種微粒監測系統，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於具有：計數機構，係於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；運算機構，係從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；以及選出機構，係從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量，進而，從該直方圖選出表示微粒之計數期間與該計數期間之微粒分布趨勢之相關性的第2特徵量。
  10. 如申請專利範圍第9項之微粒監測系統，其中該第1特徵量係以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量係以下述 所表示之式來求出；其中，X：第1特徵量；T：微粒之計數期間；t：測定時；Pt：測定時之微粒數；Y：第2特徵量。
  11. 如申請專利範圍第9或10項之微粒監測系統，係具有條件變更機構，其求出該第1特徵量與該第2特徵量之差量，並基於該差量與事先決定之臨界值的關係、以及該第1特徵量與該第2特徵量之相關關係，來變更該減壓處理容器內之潔淨化條件。
  12. 如申請專利範圍第11項之微粒監測系統，其中該減壓處理容器內之潔淨化條件至少為該沖洗氣體之供給條件或是該間歇性高電壓施加之條件。
  13. 如申請專利範圍第9或10項之微粒監測系統，係具有將該選出之第1特徵量與第2特徵量進行比較顯示之顯示機構。
  14. 一種微粒監測系統，係對於處理基板之減壓處理容器內供給沖洗氣體來賦予衝撃波，接著間歇性施加高電壓來賦予電磁應力以使得微粒飛散而將該減壓處理容器內加以潔淨化之際，監測來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；其特徵在於具有：計數機構，係於該減壓處理容器進行潔淨化之過程中，計數來自該減壓處理容器之排氣中所含微粒；運算機構，係從該微粒之計數結果製作出關於時間之微粒數的直方圖；選出機構，係從該直方圖選出表示微粒數之頻率最高值與微粒之計數期間之相關性的第1特徵量，進而，從該直方圖選出表示微粒計數期間中所計數之微粒總數與頻率最高值之微粒數的相關性之第2特徵量；分析機構，係進行以在該減壓處理容器內之各基板處理所選出之複數該第1特徵量與複數該第2特徵量為變數之主成分分析，分別求出該第1特徵量與該第2特徵量之主成分負荷量；算出機構，係基於該各主成分負荷量來針對該第1特徵量與該第2特徵量分別算出主成分得分；以及推定機構，係進行關於該各主成分得分之集群分析，基於該集群分析之結果來推定該減壓處理容器內之微粒附著狀況。
  15. 如申請專利範圍第14項之微粒監測系統，其中該第1特徵量係以下述 所表示之式來求出；該第2特徵量係以下述 所表示之式來求出；其中，X：第1特徵量；T：微粒之計數期間；t：測定時；Pt：測定時之微粒數；Z：第2特徵量；MAX(Pt)：頻率最高值之微粒數。
  16. 如申請專利範圍第14或15項之微粒監測系統，係具有將該集群分析後之主成分得分加以描繪顯示之顯示機構。
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