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KR19980032091A - 파티클 모니터 장치 및 이를 구비한 파티클 무진화 프로세싱 장치 - Google Patents

파티클 모니터 장치 및 이를 구비한 파티클 무진화 프로세싱 장치 Download PDF

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KR19980032091A
KR19980032091A KR1019970015733A KR19970015733A KR19980032091A KR 19980032091 A KR19980032091 A KR 19980032091A KR 1019970015733 A KR1019970015733 A KR 1019970015733A KR 19970015733 A KR19970015733 A KR 19970015733A KR 19980032091 A KR19980032091 A KR 19980032091A
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KR
South Korea
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light
particle
signal
scattered light
intensity
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KR1019970015733A
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KR100270821B1 (ko
Inventor
우에스기후미히꼬
이또오나쓰꼬
Original Assignee
가네꼬 히사시
닛뽕덴끼가부시끼가이샤
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Publication date
Application filed by 가네꼬 히사시, 닛뽕덴끼가부시끼가이샤 filed Critical 가네꼬 히사시
Publication of KR19980032091A publication Critical patent/KR19980032091A/ko
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Abstract

본 발명은 웨이퍼상의 공간에 존재하는 파티클을 인 ·시튜(in-situ)·실시간으로 계측하고, 파티클로 인하여 유도되는 불량의 발생을 사전에 방지하는 것이다.
그 해결 수단으로서, 본 발명의 장치는 프로세스 장치 (12) 중에 부유하고 있는 파티클에 의한 레일레이 (Rayleigh) 산란광이나 라만 (Raman) 산란광을 수광기 (13) 에서 전기신호로 변환하고, 신호 강도 판정기 (14) 로 전달한다. 이 판정기에는 파티클 발생상황과 웨이퍼 비율의 상관관계를 근거로하여 산란광 강도가 이미 설정되어 있다. 얻어진 산란광 강도와 설정치와의 대소관계에 따라서, 그 상황을 신호표시기 (15) 또는 프로세스 제어기 (16) 에 전달하고, 제어기 (16) 는 판정기 (14) 에서의 결과에 대응하는 신호를 인·시튜 클리닝기 (17) 또는 오버홀용 정지기 (18) 에 전달되어서, 이들의 작동을 스탠바이 또는 실제로 작동시킨다.

Description

파티클 모니터 장치 및 이를 구비한 무진화 (無塵化) 프로세싱 장치
본 발명은 파티클 모니터 장치에 관하며, 특히, 웨이퍼상의 공간에 존재하는 파티클 또는 그 전구체를 인·시튜 로 모니터하고, 프로세스 장치내의 파티클의 존재상태를 실시간으로 파악하고, 웨이퍼에 파티클이 부착됨으로써 발생하는 불량을 예지하는 장치에 관한 것이다. 또 본 발명은, 파티클의 존재 정보에 근거하여 웨이퍼상의 공간에서 파티클을 제거하는 장치에 관한 것이다.
LSI 의 양산단계의 비율에 가장 영향을 주는 요인의 하나로서 파티클로 기인된 결함이 있는 것은 잘 알려져 있다. 따라서, 반도체 제조공정에서는, 양산의 몇 개의 공정이 종료할 때마다, 파티클 검사를 실시하고 있다. 파티클 검사로서, 종래, 표면 레이저광을 조사하여 그 산란광으로 파티클을 검출하는 것과, 인접하는 칩의 화상의 비교에서 차이분을 취출함으로써 검출하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 이들의 종래의 방법에서는, LSI 가 미세화됨에 따라, 표면의 요철이 파티클의 크기보다도 커지기 때문에, 파티클을 검출하는 것이 곤란해지고 있다.
따라서, 공정 종료후에 검사하는 대신 장치내에서 파티클을 측정하는 방법이 고안되고 있다.
레이저광 산란에 의해 장치의 파티클을 측정하는 방법의 종래기술로서, 예를들면, 특개평 3-39635 호 공보에는, 입자경이 0.07 ㎛ 이하의 미립자이더라도, 좋은 정밀도로 검출할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 하여서, 광빔을 발생하는 광원과, 광빔의 광축상에 설치한 피측정유체가 흐르게되는 프로셀과, 이 프로셀에 대향하면서 상기 광축에 관하여 대상이 되는 위치에 각각 1 개씩 설치한 2 개의 수광기와, 이들 2 개의 수광기에 접속하여 설치한 검출부와, 또한 상기 검출부는 상기 2 개의 수광기에 각각 접속하여 설치되어서 이들 각 수광기의 출력신호들중에 미리 설정한 문턱치를 초과하고 있는 출력신호만을 취출하는 총 2 개의 식별회로와, 이들 2 개의 식별회로에 접속하여 설치되어서 이들 2 개의 식별회로의 출력신호들중에 동시성을 갖는 출력신호만을 선택하여 출력하는 판정회로와, 이 판정회로의 출력신호를 계수하는 카운트 회로를 갖는 미립자 측정장치가 제안되고 있다.
산란광을 전기신호로 변환하여 표시하는 종래기술로서는, 예컨대 특개평 4-352077 호 공보, 실개평 3-39721 호 공보의 기재가 참조된다. 또 셀빈 (Gary S.Selwyn) 에 의한 논문 (Journal of Vacuum Science and Technolgy 지, 제B9권, 1991년, 제 3487 ∼ 3492 면) (「문헌 1」이라 함) 의 기재가 참조된다. 또한, 와따나베 등에 의한 논문 (Applied Physics Letters), 제61권, 1992년, 제 1510 ∼ 1512 면) (「문헌 2」라 함) 의 기재도 참조된다.
또, 소정의 편광상태의 레이저광을 사용하여 파티클에 의해서 산란된 광을 편광상태의 입사 레이저광에 대한 변화를 측정하는 방법이 있다. 레이저 발진기로부터의 레이저광을 편광자를 통과시켜서 수평면에 대하여 방위각 45。 로 직선편광시킨 후에 프로세스 장치로 도입한다. 파티클에 의한 산란광은 회전검광자를 통과한 후, 광검출기에 도달한다. 광검출기에서의 신호강도를 광검출기의 앞에 장착한 1/4 파장판을 통과시킨 경우와, 1/4 파장판을 사용하지않은 경우의 2 종류로 측정하면, 회전검광자의 회전주파수로 변조된, 시간적으로 변동하는 신호가 수득된다. 이것을 퓨리에 변환하면, 파티클의 조성, 수밀도, 분포를 결정하는데에 필요한 스토크스·파라미터가 요구된다.
이 방법의 구체적인 예로는, 예를들면, 하야시 등에 의한 Japanese Journal of Applied Physics (Jpn.J.Appl.Phys.) 지의 제 33권 (1994년) 의 제L476면부터 L478 면에 발표된 논문 (「문헌 3」이라 함) 이 참조된다.
상기한 종래기술중, 상기 특개평 3-39635 호 공보에 기재된 기술은, 레이저광 산란을 사용하여 액체중 또는 기체중과 같은 유체중의 파티클을 측정하는 장치에 관한 것이지만, 프로셀에 피측정유체를 도입하여 측정을 실시하기 때문에, 웨이퍼상의 파티클과의 상관관계를 구하기 어려운 문제점이 있다.
또, 산란광을 화상신호로 변환하여 처리하는 종래기술로서는, 상기한 특개평 4-352077 호 공보에 기재된 것이 있으나, 이 종래기술에서는 발연 또는 발진이 있는 경우의 화상을, 이들이 없을 때의 것과 비교하여 그 차이분에서 발연이나 발진을 인식하는 것으로, 연기나 먼지의 농도나 입경, 그 분포를 측정하는 것이 아니기 때문에, 발연이나 발진의 기구로 거슬러 올라가는 것은 곤란하여, 발생원에 대하여 신속하게 대처방법을 지시하는 것은 곤란하다.
또한, 실개평 3-39721 호 공보에 기재의 종래기술은, 산란광 강도를 어느 특정의 수광소자에 집광하고, 파티클의 크기를 복수개의 배열된 LED (반도체 발광소자) 에 표시하고, 파티클의 농도를 프린터로 출력하는 것이다. 그러나, 이 종래의 방법에서는, 프로세스 장치 내에서의 파티클 발생원의 설명이나 웨이퍼의 비율에 직접 관여하는 파티클의 발생원을 설명하는 것이 곤란하다.
또, 프로세스 장치내의 웨이퍼 표면상의 공간에서의 파티클을 광산란으로 측정하고, 산란광을 CCD (전하축적소자) 카메라로 측정하여 화상을 얻는 방법이 예컨대, 셀빈 (Gary S.Selwyn) 에 의해 상기 문헌 1 (Journal of Vacuum Science and Technolgy지, 제B9권, 1991년, 제 3487 ∼ 3492 면) 에 기재되어 있다. 또, 이와 유사한 것이 와따나베 등에 의해 상기 문헌 2 (Applied Physics Letters), 제61권, 1992년, 제 1510 ∼ 1512 면) 에 기재되어 있다.
이들의 각 문헌에 보고되어 있는 산란광의 2 차원 화상은, 수 10 nm 정도의 미소한 크기의 파티클에서의 산란광과 서브 ㎛ 에서 ㎛ 정도의 큰 파티클로부터의 산란광이 동일한 화상으로 파악되고 있다. 그러나 이 화상에서는, 파티클 전체가 하나의 빛나고 있는 구름처럼 관측되어 있을 뿐이다. 또한 수득된 화상을 일단 테이프에 담은 후 (기억한 후), 휘도에 따라 입경의 공간분포를 계산하고 있다.
따라서, 웨이퍼 표면보다 위의 공간에 존재하는 파티클의 분포를 실시간으로 측정할 수 없고, 웨이퍼의 비율이나 장치의 시시각각의 변화하는 상황을 추적할 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 화상의 취득후의 처리에서는, 웨이퍼 손실을 방지하기위해, 예컨대 양산 프로세스 기술자는, 행동을 어떻게 해야될지 판단하기 어렵다는 문제가 있다.
또, 파티클의 입경과 그 밀도를 측정하기위해, 원하는 프로세스 중의 공간의 1 점으로부터의 산란광을 측정하고 있지만, 이 방법으로는 파티클 전체의 움직임이나 분포의 시간변화가 해결되지 않는다. 즉, 이 경우에도 웨이퍼 손실을 방지하기 위하여, 대량생산프로세스 기술자가 취해야 할 행동을 판단하기 어렵다는 문제점이 있다.
그리고, 상기 문헌 3 에 기재되어 있는 바와 같은 회전검광자법을 이용한 산란광의 편광해석에서는, 1/4 파장판을 삽입하였을 때와 분리하였을 때, 각각의 경우에 대하여 측정하지 않으면, 파티클의 입경, 수밀도, 굴절율을 추정하는 데 필요한 스토크스·파라미터 전체를 구할 수 없다.
현재, LSI의 제조공정에서는 매엽식(枚葉式) 프로세스 장치가 주류를 이루고 있으며, 웨이퍼 1 장당 걸리는 프로세스 시간은 60 초에서 120 초 정도로 되어 있다. 따라서, 이 시간내에서 파티클의 발생상황을 시시각각 모니터하여, 그 결과를 실시간으로 프로세스 기술자에게 제공할 필요가 있다.
그런데 회전검광자법에서는, 웨이퍼에 대한 프로세스 시간, 길어야 120 초내 동안에 시시각각의 변화를 추적하는 목적으로는, 이 방법을 적용하기가 어렵다. 즉, 1/4 파장판의 유무를 2 회 측정하는 동안에 파티클의 파장이 진행되기 때문에, 얻어진 결과로부터 구해지는 스토크스 파라미터가 특정 시각에서의 프로세스 환경을 반영할 수 없다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 웨이퍼상의 공간에 존재하는 파티클을 인·시튜 또한 실시간으로 계측함으로써, 파티클 유기불량의 발생을 사전에 방지하는 장치를 제공하는 데 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 신호의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예의 형태를 설명하기 위한 도면이며, 신호의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 의 실시예의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 는 산란광 강도에 대한 파티클 직경 의존성의 개념도이다.
도 5 는 산란광 강도에 대한 파티클 수밀도 의존성의 개념도이다.
도 6 은 검출 가능한 파티클 직경과 수밀도 관계의 개념도이다.
도 7 은 산란광의 편광 해석 방법의 구성 개념도이다.
도 8 은 검출 가능한 텅스텐 파티클 직경과 수밀도 관계의 개념도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 의 실시예 (산란광의 편광 해석을 이용한 경우) 의 개략 구성을 나타내는 도면이며, 도 산란광의 편광 해석을 이용한 경우의 구성 개념도이다.
도 10 은 산란광의 편광 해석을 이용한 경우의 검출 가능한 파티클 직경과 수밀도의 관계 개념도이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 의 실시예에 있어서의 신호의 흐름을 나타내는 블록도이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 의 실시예에 있어서의 신호의 흐름의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 13 은 본 발명의 제 3 의 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 폴리실리콘 (poly-Si) 미립자로부터의 라만 산란광의 파장에 대한 강도의 개념도이다.
도 14 는 본 발명의 제 4 의 실시예의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 15 는 펄스산란광의 시간 분해 측정 결과의 개념도이다.
* 도면의주요부분에대한부호의설명 *
11 : 레이저광원12 : 프로세스장치
13 : 수광기14 : 신호 강도 판정기
15 : 신호표시기16 : 프로세스장치 제어기
17 : 인·시튜 클리닝기18 : 오버홀용 정지기
19 : 검광자20 : 회전 1/4 파장판
21 : 편광자22 : 레이저광
23 : 파티클24 : 산란광
25 : 레이저장치26 : 수광소자
27 : 데이터처리기
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 파티클 모니터장치는, 광원과, 프로세스 장치와, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 프로세스 장치로 도입하는 수단과, 상기 프로세스 장치내로부터의 산란광 또는 발광을 측정하는 수광수단과, 상기 수광수단으로부터의 신호강도를 소정 값과 비교하여 대소를 판정하는 신호강도 판정수단과, 상기 프로세스 장치내로부터의 산란광, 발광의 강도 또는 그 강도분포를 표시하는 수단이나 혹은 상기 산란광이나 발광을 일으키는 물질의 크기, 수 등의 분포를 표시하는 수단을 포함하거나 혹은 그 양자를 포함하느 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명은 LSI의 생산공정에서 사용하는 프로세스 장치내에서 발생하는 파티클을 레이저광 산란법을 이용하는 모니터 장치로서, 산란광의 편광상태의 변화를 검광자와 파장판을 사용하여 측정하는 장치에 있어서, 파티클의 굴절율, 입경 및 그 분포, 수밀도를 추정하는 데 필요한 스토크스 파라미터를, 프로세스 장치의 시시각각의 변화에 대응하여 구하기 위하여, 파장판을 회전시키는 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터링 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 펄스 레이저광을 사용해서 레이저광의 펄스수를 계수하여 원하는 펄스수마다 파장판을 회전시키는 것을 특징으로 하고 있다.
그리고, 본 발명은 상기 파티클 모니터 장치에 있어서, 상기 수광기로부터의 신호강도를 소정 값과 비교하는 신호강도 판정수단으로부터의 비교결과신호에 의거하여 작동하는 상기 프로세스 장치의 용력 (用力) 을 제어하는 수단, 또는 상기 프로세스 장치에 장착한 인·시튜 클리닝 수단, 또는 상기 프로세스 장치의 오버홀을 지시하는 수단 중 적어도 1 개를 구비하는 것을 특징으로 하는 무진화 프로세스 장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다.
우선 본 발명의 원리·작용을 다음에 설명한다. 프로세스에 유도된 파티클로 인한 불량의 예지보전을 위해서는, 수 ㎚ 에서 수십 ㎚ 의 크기를 가지는 파티클을 검출할 필요가 있다. 프로세스 중의 반응에 영향을 미치지 않는 파장을 제공하면, 통상 가시영역의 빛을 사용할 필요가 있다.
이 경우, 대상으로 하는 파티클은 파장보다 매우 작고, 광산란은 레일레이 산란이 주를 이루는 것으로 생각하면 된다. 통상, 반경(a), 복소굴절율(m), 수밀도(N) 의 파티클에 의한 파장 (λ) 의 빛의 레일레이 산란광 강도 (I) 는, 입사광 강도를 IO라 하고, 산란체와 측정점 사이의 거리를 r, 산란체로부터 측정점을 향하는 방향과 레이저광의 진행방향을 이루는 각을 θ 라 하면, 다음 수학식 1 로 표시됨을 알 수 있다.
[수학식 1]
I=A·(2π/λ)4·f(m)·a6·N·IO
단,
A=(1＋cos2θ)/2r2
f(m)=｜(m2－1)/(m2＋2)｜2
산란광을 수광기로 받았을 때, 수광기의 전기신호에 대한 변환효율을 η으로 하면, 발광기로부터의 신호강도 (S) 는 다음 수학식 2 로 표시된다.
[수학식 2]
S=ηI
도 3 에 나타낸 바와 같이, 프로세스 장치 (12) 중의 파티클로부터의 산란광을 입사 레이저광에 대하여 직각방향에서 관측하는 경우를 살펴 본다. 파티클로부터의 산란광을 CCD 소자 어레이의 수광소자로 이루어지는 수광기 (13) 로 받았을 때, 수광소자로부터의 신호강도의 파티클 직경 의존성은 도 4, 수밀도 의존성은 도 5 에 각각 나타낸 바와 같다. 또한, 이러한 결과로부터 검출가능한 파티클의 직경과 수밀도의 관계는 도 6 에 나타낸 바와 같다.
한편, 웨이퍼 표면에 대한 파티클 유기불량을 사전에 예지하여 방지하기 위해서는, 불량발생으로 이어지지만, 그 시점에서는 불량을 일으키지 않는 크기와 수밀도의 미소 파티클을 프로세스 중에 인·시튜 로 검출하여 이들이 성장하는 과정을 실시간으로 모니터할 필요가 있다.
그리고, 이 미소 파티클의 크기와 수밀도의 시간변화를 모니터하는 과정에서, 소정의 크기 또는 소정의 수밀도를 초과하면 프로세스 기술자에게 이를 알리거나 또는 프로세스 장치의 사용력을 자동제어하여 파티클 발생을 억제하거나, 인·시튜 클리닝하거나, 장치의 오버홀을 지시한다.
모니터 과정에서 이와 같은 판단의 기준이 되는 파티클의 크기를 도 4 의 ai로 또는 수밀도를 도 5 의 Ni로 한다. 또한, 도 6 에 이 ai와 Ni로부터 결정되는 직선 (l1) 을 나타낸다.
ai, Ni, 또한 1i는, 프로세스의 종류나 재료, 나아가서는 사용장치에 따라서 달라지고, 제조하는 LSI의 집적도에 따라서도 달라진다. 또한, 판단이 프로세스의 단속과 중단이라는 1 종류뿐만 아니라, 미소 파티클 발생의 경고, 불량발생 가능성의 경고, 클리닝의 지시, 오버홀의 지시 등과 같이 다단계의 판단을 실행할 때에는, 각각의 판단기준으로 되는 ai, Ni, 1i을 지정할 필요가 있다.
본 발명에 있어서, 산란광을 발생시키기 위한 입사 레이저광은 연속광이어도 펄스광이어도 되지만, 펄스광을 이용하여 산란광을 측정하는 경우에 더욱 이점이 있다. 후방산란 또는 전방산란의 관측에 있어서, 상술한 산란광 강도의 식에 따라서 그 강도로부터 파티클 크기의 정보를 얻을 수 있다.
또, 어느 한개의 입사 펄스광의 입사시간을 기준으로 하여 관측되는 산란광의 펄스 수로부터 존재하고 있는 파티클수에 관한 정보를 얻을 수 있다. 즉, 파티클의 크기와 수를 분리하여 계측할 수 있게 된다.
도 1 은 본 발명의 실시형태의 구성을 나타내는 블록도로서, 파티클의 모니터로부터 일련의 동작까지를 나타내는 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 있어서는, 레이저 발진기와 레이저광을 공간적으로 주사하는 기기로 이루어지는 레이저 광원 (11) 으로부터의 펄스광 또는 연적광이 프로세스 장치 (12) 로 도입되어, 이 내부에 부유하고 있는 파티클에 의하여 산란광이 발생한다. 이 산란광은 레일레이 산란과 같이 입사광과 동일한 파장의 산란광이어도 되고, 라만 산란과 같이 입사광과 상이한 파장의 것이어도 된다. 주된 산란형태는 레일레이 산란이지만, 대상으로 하는 재료에 따라서는 라만 산란이 발생하는 것도 기대할 수 있다. 또한, 이와 같은 산란뿐만 아니라, 재료에 따라서는 발광의 관측도 기대할 수 있다.
산란광은 수광기 (13) 에서 전기신호로 변환된다. 이 전기신호로의 변환은 산란광 강도에 선형으로 비례하는 것이 바람직하지만, 산란광 강도와 전기신호가 1 대 1 로 대응하는 것이면 비선형이어도 된다.
이 수광기 (13) 로서는 CCD, 포토멀티플레이어, 멀티채널플레이어 등을 비롯한 광전변환장치라면 어느 것이어도 된다. 또한, 이 수광기 (13) 앞에 분광기를 장치하여도 된다. 라만 산란이나 발광 관측의 경우에는 입사 레이저광이나 프로세스 분위기 중의 광으로부터의 분리에 유효하다.
수광기 (13) 로부터의 전기신호는 신호강도 판정기 (14) 에 입력된다. 신호강도 판정기에는 설정치 ai, Ni, 1i에 대응하는 강도 Ii가 이미 설정되어 있으며, 산란광의 신호 (I) 와 설정치 (Ii) 의 대소를 판단한다.
신호 (I) 와 설정치 (Ii) 의 대소관계에 의하여 I＜Ii일 때에는 프로세스 단 속의 경고를, I≥Ii일 때에는 인·시튜 클리닝이나 오버홀 지시의 경고를 표시한다.
또, 신호 (I) 의 시간변화, 설정치(Ii) 에 대한 신호 (I) 의 접근 방법, 신호 (I) 의 프로세스 장치내에서의 공간분포 등을 신호 표시기 (15) 로 표시한다. 그럼으로써 프로세스 기술자가 프로세스나 그 장치상태를 파악할 수 있다.
또한, 이것과 평행하여 신호 강도 판정기 (14) 로부터의 신호는 프로세스 장치 제어기 (16) 로도 송신된다.
이 프로세스 장치 제어기 (16) 는 신호 표시기 (15) 가 단순한 표시기인 것에 대해 I 〈 Ii, I ≥ Ii에 따라 프로세스 장치 (12) 를 최적 환경으로 유지하기 위한 피드백 (feedback) 을 건다.
예를 들면 I 〈 Ii일 때, 프로세스가 계속되는 판단이 내려졌을 때라도, 미량의 파티클이 발생하면 전력, 온도, 가수 유량 등의 사용력 변화를 검출해서 이것을 처음으로 되돌리거나 최적 조건을 유지할 수 있도록 변화시킨다.
한편, I ≥ Ii이면 프로세스 장치의 인·시튜 클리닝기 (17) 의 스탠바이 또는 가동을 행하거나 오버홀용 정지기 (18) 의 스탠바이 또는 가동시켜서 프로세스 장치를 일시 정지시킨다. 설정치 (Ii) 를 하나가 아니라 복수개 사용하면 더 상세한 표시나 제어가 가능해진다.
이상 설명한 파티클에 의한 산란광의 계측 결과에 의거한 프로세스 장치 상태의 인·시튜, 실시간으로 모니터링 및 불량 발생의 예지 보전은 산란광 강도의 상기 수학식 1 에 의거하여 파티클의 반경 (a), 수밀도 (N) 에 대해 원하는 관리 수치를 결정하고, 실측된 산란광 강도와 이들 관리 수치에서 결정된 산란광 강도의 대소를 판정하는 것이다.
상기 수학식 1 에서 알 수 있듯이 동일한 산란광 강도를 부여하는 파티클의 반경 (a), 복소 굴절률 (m), 수밀도 (N) 의 조합이 복수개 있기 때문에, a, N 만이 아니라 복소 굴절률 (m) 도 개별로 추정할 수 있으면, 파티클 조성마다 공간 분포에 관한 지견을 얻을 수 있기 때문에, 불량한 예지 보전을 행한는 데에 있어서 유효성이 현격히 향상된다.
a, N, m 을 개별로 추정하는 방법은 특정한 편광 상태에 있는 레이저광을 프로세스 장치 내에 도입해서 산란광의 편광 상태가 레이저광의 그것에 대한 변화를 계측하는 것이다.
이 산란광의 편광 해석 방법의 원리는 상기 문헌 3 에 기재되어 있다. 또한 장치 구성 상의 광학 소자의 배열과 구성 요소는 상기 문헌 3 에 기재된 것과 동일하게 되어 있지만, 결정적인 차이는 도 7 에 나타낸 바와 같이 산란광의 수광 소자 (26) 앞에 설치하는 검광자 (19) 를 고정해서 사용하기 때문에, 회전 1/4 파장판 (20) 을 사용하는 것이다. 문헌 3 에서는 검광자를 회전시켜 1/4 파장판은 고정시키고 있다.
편광자 (21) 를 사이에 두고 특정한 편광 상태의 레이저광 (22) 이 프로세스 장치 (12) 에 도입되어, 내부에 있는 파티클 (23) 에 의해 산란광 (24) 이 발생한다. 이것을 회전 1/4 파장판을 사용하는 회전 이상자 (移相子) 법으로는 수광기 (13) 로 검출되는 산란광 강도 (I) 는 다음식 (3) 으로 표시된다.
[수학식 3]
I=IDC(2-Q) - IDCQcos 4ωt + IDC2V sin 2ωt - IDCU sin 4ωt
단,
IDC= 수광소자 (26) 로부터의 출력 직류 (DC) 성분
Q = -cos2Ψ
U = sin 2Ψcos△
V = -sinΨsin△
tanΨ = 산란광의 수평 편광 성분과 수직 편광 성분의 강도비
△ = 산란광의 수평 편광 성분과 수직 편광 성분의 위상차
ω = 1/4 파장판의 회전각 속도
즉, 수광소자 (26) 에 있어서, 산란광 강도의 시간 변화는 필요한 스토크스·파라미터 전부를 함유하고 있기 때문에, 시간 변화를 푸리에 변환해서 1/4 파장판의 회전각 속도의 푸리에 계수에서 이들을 구할 수 있다.
즉, 상기 문헌 3 의 회전 검광자법으로는 Q, U, V 를 구하는 데에는 1/4 파장판의 유무의 2 회 계측이 필요해지는 데에 대해, 회전 이상자법으로는 일회의 측정 결과로부터 파티클의 입경, 광학정수, 수밀도 등을 구할 수 있다. 이것은 종래 기술로는 곤란했던 프로세스 장치 내의 파티클 발생을 인·시튜, 실시간으로 모니터링할 수 있음과 동시에 입경이나 수밀도, 굴절률도 인·시튜, 실시간으로 추정할 수 있는 것을 의미한다.
그리고, 이 회전 이상자법을 사용하면, 웨이퍼상 공간에서 발생하는 파티클이 프로세스 중의 반응에 의해 성장한 것인지 아니면 전극이나 장치 내벽에서의 박리에서 기인한 것인지 구별할 수 있게 된다.
그 이유는 반응에 의해 성장한 파티클과 박리에 의해 생긴 파티클은 조성이 다른 것으로 알려져 있고, 조성 차이는 굴절률 차이로 나타나기 때문이다.
즉, 이 실시 형태에 의하면, 발생 원인을 명확히 할 수 있으며, 그것에 적합한 대응책을 찾을 수 있게 된다. 반응 중에 성장하여 부유하는 파티클에 대해서는 프로세스 조건의 호전, 변경 관점에서 불량한 예지 보전을 할 수 있다. 한편, 장치 내벽으로부터의 박리에서 기인하는 파티클에 대해서는 장치의 인·시튜 클리닝이나 오버홀의 관점에서 예지 보전이 가능해진다.
이 실시 형태에 있어서, 도 1, 도 2 에 나타낸 신호 흐름을 나타내는 블록도는 동일하지만, 도 4, 도 5 및 도 6 에 있어서 ai, Ni, li을 각 굴절률 (m) 에 대해 정할 수 있다.
그리고, 상술한 것과 동일한 신호 강도의 판정으로 파티클에 의한 불량 발생에 대한 예지 보전이 행해진다.
이와 같이 본 발명의 실시 형태에 있어서는 프로세스 중의 미소 파티클을 레이저광의 산란광으로 검출하고, 그 신호 강도를 미리 설정한 값과 비교함으로써 프로세스 장치 상태를 인·시튜, 실시간으로 모니터링할 수 있다. 또한 불량 발생을 사전에 예지하여 그 원인을 제거할 수 있으며, 무진화 (無塵化) 프로세스를 실현할 수 있다.
상기 본 발명의 실시 형태를 보다 상세하게 설명해야 하는 본 발명의 실시예를 이하에 설명한다.
[실시예 1]
본 발명의 제 1 실시예로 텅스텐의 열 CVD 프로세스 경우에 대해 설명한다. 도 3 은 본발명의 실시예의 구성을 나타낸다. YAG 레이저의 제 2 고조파 532 ㎚ 에서 수득되는 산란광의 신호 강도의 파티클 직경과 수밀도 관계를 도 8 에 나타낸다.
파티클로 기인된 불량을 예측하여 불량 발생을 억제하기 위해서, 열 CVD 장치로의 피드백을 실시할 것인가의 여부 판단 기준이 되는 파티클의 직경을 a1= 20 ㎚, a2= 100 ㎚, 또한 이들 수밀도를 N1= 109개/㎤, N2= 106개/㎤ 로 하고, a1과 N1에서 결정되는 l1, a2및 N2에서 결정되는 l2를 도 8 에 다시 나타낸다.
도 8 을 참조해서 산란광 강도가 l1로 결정되는 값보다도 작을 때에는 불량 발생은 생기지 않는다.
또한 l1보다도 크고, l2보다 작을 때에는 불량은 발생하지 않지만, 파티클이 생기는 것을 나타낸다.
그리고, l1보다도 큰 경우에는 불량이 발생할 위험성이 큰 것을 나타낸다.
본 실시예에서의 신호 흐름 및 프로세스 장치에 대한 제어 방식을 도 1 을 사용해서 설명한다. 상술한 l1과 l2의 값은 신호 강도 판정기 (14) 에 설정해 둔다.
프로세스 장치 (12) 의 상태가 좋고 파티클이 거의 발생하지 않을 때에는 레이저광원 (11) 로부터의 빛의 산란은 거의 발생하지 않고, 수광기 (13) 로부터 신호 판정기 (14) 로 전달되는 신호 강도는 작다. 이 때의 신호 강도는 l1보다도 작은 것이라고 인식되며, 그 취지가 신호 표시기 (15) 에 전달되어 표시된다. 동시에 이 취지는 프로세스 제어기 (16) 에 전달된다. 그리고 신호 강도가 l1보다도 작기 때문에, 프로세스 장치 (12) 에 대해서는 어떤 피드백도 걸리지 않는다.
또한 신호 강도가 l1보다도 크고 l2보다도 작을 때에는 그 취지가 신호 표시기 (15) 에 표시됨과 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터 인·시튜 클리닝기 (17) 작동을 스탠바이 시키는 신호가 전달된다. 그 결과 프로세스 중의 웨이퍼 처리가 종료되면 NF3가스를 사용한 플라즈마에 의해 인·시튜 클리닝이 실시되어 프로세스 장치 (12) 는 원래의 정상 상태로 되돌아간다.
그리고 신호 강도가 l2보다도 클 때에는 그 취지가 신호 표시기 (15) 에 표시됨과 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터 오버홀용 정지기 (18) 의 작동을 스탠바이 시키는 신호가 전달된다. 그 때, 프로세스 중의 웨이퍼를 외관 검사 장치로 검사해서 이상이 없으면 프로세스를 계속하지만, 불량이 발생할 때에는 프로세스 장치 (12) 를 정지해서 오버홀을 실시한다.
이와 같이, 산란광 강도를 모니터하여 설정치의 값과 비교하여, 그 결과에 따라 프로세스 장치에 피드백을 실시함으로써, 장치의 중단시간의 삭감, 불량 웨이퍼의 발생을 크게 저감할 수 있다.
본 실시예에서는, a1= 20 ㎚, a2= 100 ㎚, N1= 109개/㎤, N2= 106개/㎤ 로 하였으나, 사용 장치나 프로세스 조건에 따라 이들 값은 상이해지므로, 각각의 경우에 따라 이들 값이 설정된다.
또, 본 실시예에서는, 신호강도 판정기 (14) 로부터의 신호가 신호 표시기 (15) 와 프로세스 장치 제어기 (16) 에 평행하여 전달되는 구성으로 되어 있으나, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 신호강도 판정기 (14) 로부터의 신호가 신호 표시기 (15) 에 전달되어, 신호 표시기 (15) 로부터 프로세스 제어기 (16) 에 신호가 전달되는 구성도 생각할 수 있다. 이 경우는, 프로세스 기술자가 신호 표시기 (15) 를 보고 프로세스 제어기 (16) 를 작동시키게 된다.
또, 본 실시예에서는, 레이저 광은 공간적으로 주사되고 있지 않지만, 레이저 광원 (11) 의 구성요소의 하나인 레이저 광을 공간적으로 주사하는 기기를 작동시키면, 산란광 강도의 2 차원, 3 차원적인 분포를 신호 표시기 (15) 로 측정할 수 있고, 프로세스 장치 (12) 내의 파티클의 발생과 분포상태를 알 수 있다.
[실시예 2]
본 발명의 다른 실시예로서, 텅스텐의 플라즈마 에칭 프로세스의 경우에 대해 설명한다. 도 9 에 본 실시예의 구성을 나타낸다.
레이저 광원 (11) 은, YAG 레이저 발진기와 제 2 고주파 발생용 비선형 광학 결정을 포함하는 레이저 장치 (25) 와 편광자 (21) 를 포함하며, 이 편광자 (21)를 투과한 후, 45。 의 직선 편광으로 된 532 nm 의 레이저 광 (22) 을 얻는다.
레이저 광 (22) 은, 프로세스 장치 (12) 내부에 부유하고 있는 파티클 (23) 에 의해 산란된다. 산란광 (24) 은, 일정 속도로 회전하는 회전 1/4 파장판 (20) 을 투과한 후, 고정되어 있는 검광자 (19) 를 통과하여, 간섭 필터가 장착되어 있는 수광소자 (26) 에 도달한다.
데이터 처리기 (27) 에서는, 광강도의 시간 변화를 푸리에 변환하여, 상기 수학식 3 의 계수를 구하고, 추가로 스토크스·파라미터 Q, U, V 를 구한다.
이들 Q, U, V 로부터, 산란광 강도와 산란광의 편광 상태를 판정하는 Ψ, Δ 를 산출한다. 그리고, 이들 수치로부터, 파티클의 입자경, 광학 정수 (굴절율), 수밀도 등을 구한다.
파티클로 유도된 불량을 예측하여 불량 발생을 억제하기 위해, 에칭 장치에의 피드백을 실시하는가의 여부의 판단 기준이 되는 파티클의 직경을 a1= 20 ㎚, a2= 100 ㎚, 또는 그것의 수밀도를 N1= 109개/㎤, N2= 106개/㎤ 로 한다.
이들 수치와 데이터 처리기 (27) 에서 산출되는 굴절율 m 에서, a1, N1,m 으로 정해지는 선 I1, a2, N2,m 으로 정해지는 I2를 도 10 에 나타낸다.
파티클의 성장에 의해 입자경이 변화하거나, 성장의 과정에서 파티클의 중심부와 표면의 조성이 변화하면, 굴절율 m 이 변화하는 경우가 있다. 즉, 도 10 에 있어서, 판단 기준선 I1과 I2는, m 의 실측치의 변화에 따라 변화한다. 데이터 처리기 (27) 에서는, m, a, N 을 산출하므로, 계측의 각 시점에서 I1, I2에 대해 신호 강도의 대소를 판단할 수 있다.
도 10 을 참조하여, 산란광 강도가 I1으로 정해지는 값보다 작을 때에는 불량의 발생은 생기지 않는다.
또, I1보다 크고, I2보다 작을 때에는 불량은 발생하지 않지만 파티클이 생기는 것을 나타낸다.
그리고, I1보다 큰 경우에는, 불량이 발생할 위험성이 큰 것을 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 신호 흐름 및 프로세스 장치에 대한 제어 방식을 도 11 을 참조하여 이하에 설명한다.
수광기 (13) 로부터의 신호는 데이터 처리기 (27) 에 입력되고, 데이터 처리기 (27) 에서, 파티클의 반경 a, 수밀도 N, 굴절율 m 이, 시시각각 산출된다.
전술한 I1과 I2의 값을 정하는데 필요한, a1, a2, N1, N2는 신호강도 판정기 (14) 에 미리 설정해둔다. 굴절율 m 의 값에 대해, I1과 I2의 값이 시시각각 정해져서 a, N, m 으로부터 정해지는 산란광 강도와의 대소가 판정된다.
프로세스 장치 (12) 의 상태가 양호하고, 파티클이 거의 발생하지 않을 때에는, 산란광은 거의 생기지 않고, 수광기 (13), 데이터 처리기 (27) 로부터 신호 판정기 (14) 로 전달되는 신호 강도는 작다. 이 때의 신호 강도는 I1보다 작은 것으로 인식되고, 그 사실이 신호 표시기 (15) 에 전달되어 표시된다. 동시에, 이 사실은 프로세스 제어기 (16) 에 전달된다. 그리고, 신호 강도가 I1보다 작으므로, 프로세스 장치 (12) 에 대해서는 아무런 피드백도 실시하지 않는다.
또, 신호 강도가 I1보다 크고 I2보다 작을 때에는, 그 사실이 신호 표시기 (15) 에 표시되는 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터의 인·시튜 클리닝기 (17) 의 작동을 스탠바이 시키는 신호가 전달된다.
그 결과, 프로세스 중의 웨이퍼의 처리가 종료되면 NF3가스를 사용한 플라즈마에 의한 인·시튜 클리닝이 행해져, 프로세스 장치 (12) 는 원래의 정상 상태로 복귀된다.
그리고, 신호 강도가 I2보다 클 때에는, 그것이 신호 표시기 (15) 에 표시되는 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터 오버홀용 정지기 (18) 의 작동을 스탠바이 시키는 신호가 전달된다. 그 때, 프로세스중의 웨이퍼를 외관검사장치로 검사하여 이상이 없으면 프로세스를 게속하지만, 불량이 발생하고 있을 때에는 프로세스 장치 (12) 를 정지하여 오버홀을 행한다.
이와 같이, 산란광 강도를 모니터하여 설정치의 값과 비교하여, 그 결과에 따라 프로세스 장치에 피드백을 실시함으로써, 장치의 중단시간의 삭감, 불량 웨이퍼의 발생을 크게 저감할 수 있다.
본 실시예에서는, a1= 20 ㎚, a2= 100 ㎚, N1= 109개/㎤, N2= 106개/㎤ 로 하였으나, 사용장치나 프로세스 조건에 따라 이들 값은 상이하므로, 각각의 경우에 따라 이들 값이 설정된다.
또, 본 실시예에서는, 신호강도 판정기 (14) 로부터의 신호가 신호 표시기 (15) 와 프로세스 장치 제어기 (16) 에 평행하게 전달되는 구성으로 되어 있으나, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 신호강도 판정기 (14) 로부터의 신호가 신호표시기 (15) 에 전달되어, 신호표시기 (15) 로부터 프로세스 제어기 (16) 에 신호가 전달되는 구성도 생각할 수 있다. 이 경우는, 프로세스 기술자가 신호표시기 (15) 를 보고 프로세스 제어기 (16) 를 작동시키게 된다.
또, 본 실시예에서는, 레이저 광은 공간적으로 주사되고 있지 않지만, 레이저 광원 (11) 의 구성요소의 하나인 레이저 광을 공간적으로 주사하는 기기를 작동시키면, 산란광 강도의 2 차원, 3 차원적인 분포를 신호표시기 (15) 로 측정할 수 있고, 프로세스 장치 (12) 내의 파티클의 발생과 분포상태를 알 수 있다.
[실시예 3]
본 발명의 제 3 의 실시예로서, 폴리실리콘 (poly-Si) 의 플라즈마 CVD (화학기상증착) 의 경우를 예로 들어 설명한다. Si 미립자에서는 관측되는 라만 산란광의 파장이 미립자의 크기에 따라 변화하는 것이 알려져 있다. Si 미립자의 크기가 7 nm 일 때에는 조사 레이저 광에 대해 480 ㎝-1의 저 에너지측에 라만 산란광이 생긴다.
미립자의 크기가 8 ㎚ 로 되면 이 변화량은 485 ㎝-1로, 10 ㎚ 로 되면 510 ㎝-1로, 14 ㎚ 로 되면 517 ㎝-1로 된다. 22 ㎚ 에서는, 벌크 Si 와 같은 520 ㎝-1로 관측된다.
그래서, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 폴리실리콘 미립자로부터의 라만 산란광의 파장에 대한 강도의 측정결과를 근거로, 강도 I1과 I2를 설정하고, 예를 들면 510 ㎝-1의 강도가, I1보다 작을 때에는 파티클에 의한 불량은 발생하지 않지만, 520 ㎝-1의 강도가 I1를 초과하면 불량이 발생할 위험성이 큰 것을 나타낸다. 즉, 라만 산란광이 관측되는 파장과, 그 강도를 측정함으로써, 파티클 발생상황을 모니터할 수 있게 된다.
도 1 에 나타낸 프로세스 장치 (12) 로부터의 레일레이 산란광과 라만 산란광을, 다중 채널 분광기과 포토 멀티플라이어로 이루어지는 수광기 (13) 에서 받는다. 분광기에서 레일레이 산란광의 파장과 라만 산란광의 파장을 분리하여, 각 파장의 강도를 측정한다. 이들 신호가 신호강도 판정기 (14) 에 전달된다. 이 판정기에는 전술한 바와 같이, 510 ㎝-1와 520 ㎝-1에 대해 I1과 I2의 값이 설정되어 있다.
프로세스 장치 (12) 의 상태가 양호하고, 파티클이 거의 발생하고 있지 않을 때에는, 레이저 광원 (11) 으로부터의 산란광에 포함되는 라만 산란광은 거의 생기지 않고, 수광기 (13) 로부터 신호강도 판정기 (14) 에 전달하는 라만 산란의 신호 강도는 작다. 이 때의 510 ㎝-1의 신호강도는 I1보다 작다고 인식되고, 그것이 신호 표시기 (15) 에 전달되어서 표시된다. 동시에, 그것은 프로세스 제어기 (16) 에 전달된다. 신호 강도가 I1보다 작으므로, 프로세스 장치 (12) 에 대해서는 아무런 피드백도 실시하지 않는다.
또 510 ㎝-1의 신호강도가 I1보다도 크고 520 ㎝-1의 신호강도가 I2보다도 작을 때는, 10 nm 정도의 파티클이 주로 발생하고 있으며, 이것보다도 큰 것의 존재는 무시할 수 있다고 생각할 수 있다. 이 신호강도의 판정 결과가 신호표시부 (15) 에 표시됨과 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터 인·시튜 클리닝기 (17) 의 작동을 스텐바이 시키는 신호가 전달된다. 그 결과, 프로세스중의 웨이퍼의 처리가 종료되면 BCl3가스를 사용한 플라즈마에 의한 인·시튜 클리닝이 행해지며, 프로세스장치 (12) 는 원래의 정상 상태로 되돌아온다.
그리고 510 ㎝-1와 520 ㎝-1두 신호의 신호강도가 I2보다도 커지면, 발생한 파티클에 의한 불량 발생이 우려된다. 그것이 신호표시부 (15) 에 표시됨과 동시에, 프로세스 제어기 (16) 로부터 오버홀용 정지기 (18) 의 작동을 스텐바이 시키는 신호가 전달된다. 이 때, 프로세스중의 웨이퍼를 외관검사장치로 검사하여 이상이 없으면 프로세스를 계속하는데, 불량이 발생했을 때는 프로세스장치 (12) 를 정지시키고 오버홀한다.
이와 같이, 산란광 강도를 모니터하여 설정치의 값과 비교해서, 그 결과에 기초하여 프로세스 장치에 피드백을 실시하여, 장치의 중단시간의 삭감, 불량 웨이퍼의 발생을 크게 저감시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 신호강도판정기 (14) 로부터의 신호가 신호표시부 (15) 와 프로세스장치 제어기 (16) 에 평행하게 전달되는 구성으로 되어 있는데, 상기 제 1 의 실시예에서도 설명한 것과 같이, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 신호강도 판정기 (14) 로부터의 신호가 신호표시기 (15) 에 전달되고, 그곳에서부터 프로세스제어기 (16) 에 신호가 전달되는 구성도 생각할 수 있다. 이 경우에는 프로세스 기술자가 신호표시기 (15) 를 보고 프로세스 제어기 (16) 를 동작시키게 된다.
또 본 실시예에 있어서는, 레이저광은 공간적으로 주사하고 있지 않지만, 레이저광원 (11) 의 구성요소의 하나인 레이저광을 공간적으로 주사하는 기기를 작동시키면, 라만산란광 강도의 2 차원, 3 차원적인 분포를 신호표시기 (15) 로 측정할 수 있고, 프로세스장치 (12) 내의 파티클의 발생과 크기의 분포 상태, 공간 분포 상태를 알 수 있다.
[실시예 4]
이상의 실시예에서는, 입사레이저광에 대하여 가로방향으로부터 레일레이 산란광 또는 라만 산란광을 관측하였다. 입사레이저광은 펄스광 혹은 연속광으로도 만족된다. 본 실시예에서는 레이저광으로서, 극초단 펄스광을 사용하는 경우에 대하여, 도 14 를 참조하여 이하에 설명한다.
레이저광원 (11) 은 레이저광이 10 ps 의 레이저 펄스광 발진기와 펄스 레이저광을 공간적으로 주사하는 기기를 포함하고 있다. 이들 광이 프로세스장치 (12) 에 도입되고, 파티클에 의해서 반사되는 산란광을 레이저광원 (11) 에 인접하여 설치된 수광기 (13) 로 검출한다.
이 수광기 (13) 는 적어도 입사레이저광의 펄스폭의 시간 분해 기능을 가지고 있으며, 또한 펄스수를 계수하는 카운트 수단도 갖추고 있다. 레이저광이 발진된 시간을 기준으로 하여 수광기에 도달할 때까지의 시간을 측정함으로써, 프로세스장치 (12) 내에 존재하는 파티클의 장소를 특정할 수 있다.
수광기 (13) 로부터 출력되는 데이터는 도 15 에 나타내는 바와 같은 그래프가 될 것으로 예측된다. 파티클의 발생량은 반사되어 오는 산란광 펄스수로 측정할 수 있다.
파티클의 크기는 각각의 산란광 펄스의 강도로 구할 수 있다. 이 강도는 전술한 바와 같이 레일레이 산란광 강도로 구할 수 있다.
조사하는 레이저광의 펄스폭이 10 ps 일 때, N2분자의 속도를 500 m/s 로하면 분자는 약 5 ㎛ 움직인다.
그런데, 파티클의 질량이 이것의 104배 정도라고 하면, 그 속도는 10-2배가 되어, 이동거리는 약 5 pm 가 되며, 측정중의 파티클의 장소 이동은 거의 무시할 수 있다. 즉 공간 분해능은 5 pm 이상이다.
도 15 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 2 종류의 설정치를 설정해 둔다. 제 1 의 설정치는 다른 장소로부터의 산란광 펄스수로서 109개/㎤ 에 대응하는 2 × 1010개, 펄스강도로서 입경 20 nm 의 크기에 대응하는 강도 I1이다.
제 2 의 설정치는 106개/㎤ 에 대응하는 2 × 107개, 펄스강도로서 입경 100 nm 의 크기에 대응하는 강도 I2이다.
도 14 를 참조하여, 신호강도판정기 (14) 에 미리 설정된 2 종류의 설정치에 대하여, 반사되는 산란광의 펄스수와 그 강도가 제 1 의 판정 레벨 이하면, 파티클에 의한 불량 발생은 발생되지 않는다고 판정되어, 프로세스장치 (12) 에는 아무런 피드백도 실시하지 않는다.
제 1 의 판정 레벨 이상, 제 2 의 판정 레벨 이하면, 인·시튜 클리닝기의 작동을 스텐바이 시킨다. 프로세스중의 웨이퍼의 처리가 종료되면 인·시튜 클리닝이 행해지며, 프로세스장치는 원래의 정상 상태로 되돌아온다.
또, 제 2 의 판정 레벨을 넘는 경우에는 오버홀용 정지기의 작동을 스텐바이시킨다. 프로세스중의 웨이퍼를 외관검사장치로 검사하여 이상이 없으면 프로세스를 계속하는데, 불량이 발생했을 때는 프로세스장치 (12) 를 정지시키고 오버홀한다.
이와 같이, 산란광 강도를 모니터하여 설정치의 값과 비교해서, 그 결과에 기초하여 프로세스장치에 피드백을 실시하여, 장치의 중단시간의 삭감, 불량 웨이퍼의 발생을 크게 저감시킬 수 있다.
본 실시예에서는, 레일레이 산란광을 측정하는 경우에 대하여 설명했는데, 라만산란광의 측정이라도 마찬가지로 하여 적용된다.
또, 상기 실시예 2 에서 설명한 바와 같이, 산란광의 편광분석에 의해서, 파티클의 입경, 수밀도, 굴절율을 계측하는 방법도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 도 14 의 수광기 (13) 와 신호강도판정기 (14) 사이에 데이터처리기 (27) 를 삽입하면 된다. 데이터처리기 (27) 의 기능은 상기 실시예 2 에서 설명한 것과 마찬가지가 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼 표면보다도 위의 공간에 존재하는 파티클 또는 그의 전구체를 인·시튜 로 모니터하여, 웨이퍼의 효율을 예측하고, 동시에 프로세스장치의 상태 파악을 실시간에 가능하게 한 파티클 모니터장치를 제공한다.
또, 본 발명에 의하면, 모니터 데이터를 화상으로서 취득하고, 화상 처리에 의해 수득되는 정보에 따라서, 파티클에 의한 웨이퍼의 손실을 미연에 방지하기 위해 프로세스장치로 피드백하는 시스템을 실현한 것이며, 파티클 유기 불량의 발생을 사전에 방지할 수 있게 하여, 이에 의해 제조공정의 신뢰성을 특별히 향상시킨다.

Claims (6)

  1. 광원과,
    프로세스 장치와,
    상기 광원으로 부터의 광을 상기 프로세스 장치에 도입하는 수단과,
    상기 프로세스 장치 내에서의 산란광 또는 발광을 측정하는 수광수단과,
    상기 수광수단에서의 신호강도를 소정의 값과 비교하여 대소를 판정하는 신호 강도 판정수단과,
    상기 프로세스 장치 내에서의 산란광 또는 발광의 강도, 또는 그 강도분포를 표시하는 수단 혹은 상기 산란광 또는 발광을 일으키는 물질의 크기, 및 수 등의 분포 상태를 표시하는 수단을 함유하거나 혹은 그 양자를 함유하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터 장치.
  2. 광원과,
    프로세스 장치와,
    상기 광원에서의 광의 편광상태를 원하는 상태로 하는 광학적 수단과,
    상기 광학적 수단에서의 광을 상기 프로세스 장치에 도입하는 수단과,
    상기 프로세스 장치 내에서의 산란광 또는 발광의 편광상태를 파장판을 회전하여 측정하는 수광수단과,
    상기 수광수단에서의 신호강도를 소정의 값과 비교하여 대소를 판정하는 신호강도 판정수단과,
    상기 프로세스 장치 내에서의 산란광 또는 발광의 강도, 또는 그 강도분포를 표시하는 수단이나 혹은 상기 산란광 또는 발광을 일으키는 물질의 크기, 수, 굴절율 등의 분포상태를 표시하는 수단을 함유하거나 혹은 그 양자를 함유하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 파티클 모니터 장치에서, 상기 수광기에서의 신호강도를 소정의 값과 비교하는 신호강도 판정수단으로부터의 비교 결과 신호에 근거하여 작동하는 상기 프로세스 장치의 용력을 제어하는 수단, 상기 프로세스 장치에 장착한 인·시튜 클리닝수단 및 상기 프로세스 장치의 오버홀을 지시하는 수단중의 적어도 하나를 함유하는 것을 특징으로 하는 무진화 (無塵化) 프로세싱 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 신호강도 판정수단이, 파티클의 입경, 농도 혹은 입경 및 농도에 관련하여, 미리 설정되는 문턱치를 상기 수광수단에서의 신호강도와 비교판정하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 신호강도 판정수단이, 파티클의 입경, 농도 혹은 입경 및 농도에 관련하여, 미리 설정되는 문턱치를 상기 수광수단에서의 신호강도와 비교판정하는 것을 특징으로 하는 파티클 모니터 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 신호강도 판정수단이, 파티클의 입경, 농도 혹은 입경 및 농도에 관련하여, 미리 설정되는 문턱치를 상기 수광수단에서의 신호강도와 비교판정하는 것을 특징으로 하는 무진화 프로세싱 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100883161B1 (ko) * 2007-06-14 2009-02-11 한국표준과학연구원 영상 처리 장치 및 이 장치를 이용한 입자 크기의 분포적특성 평가 방법
US7511814B2 (en) 1999-06-15 2009-03-31 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
KR100935258B1 (ko) * 1999-06-15 2010-01-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 파티클 계측 장치 및 처리 장치
KR20180116457A (ko) * 2011-06-28 2018-10-24 다이나믹 마이크로시스템즈 세미컨덕터 이큅먼트 게엠베하 반도체 스토커 시스템들 및 방법들

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4393699B2 (ja) * 1998-01-22 2010-01-06 ディーケイエル インターナショナル， インコーポレイテッド レーザにより増大された誘電泳動を利用した物体の位置特定のための方法および装置
JP2000208448A (ja) * 1999-01-11 2000-07-28 Hitachi Ltd 回路基板製造方法および回路基板製造装置
JP3645462B2 (ja) * 2000-01-17 2005-05-11 株式会社ルネサステクノロジ 回路基板の製造方法およびその装置
US7006682B1 (en) * 1999-09-09 2006-02-28 Nec Corporation Apparatus for monitoring particles and method of doing the same
DE60022963T2 (de) * 1999-11-18 2006-06-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Streulicht
JP2001250779A (ja) 2000-03-03 2001-09-14 Nec Corp 基板処理装置のプロセスマージン決定方法、およびかかるプロセスマージン決定方法を使った基板処理方法
US7379179B2 (en) * 2004-06-30 2008-05-27 Chem Image Corporation Raman spectroscopic methods for component particle analysis
EP1281951A1 (en) * 2001-08-03 2003-02-05 PointSource Technologies, LLC Method and device for identification of particles in fluid
EP1432972A1 (en) * 2001-09-07 2004-06-30 Inficon, Inc. Signal processing method for in-situ, scanned-beam particle monitoring
KR100511816B1 (ko) * 2002-08-22 2005-09-02 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 반도체 제조 방법 및 플라즈마 처리 방법 및 그 장치
JP4363860B2 (ja) * 2003-02-04 2009-11-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置の異物管理装置及び異物管理方法
US7006209B2 (en) * 2003-07-25 2006-02-28 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling imaging in immersion lithography systems
US7061578B2 (en) * 2003-08-11 2006-06-13 Advanced Micro Devices, Inc. Method and apparatus for monitoring and controlling imaging in immersion lithography systems
US7170602B2 (en) 2004-04-08 2007-01-30 Tokyo Electron Limited Particle monitoring device and processing apparatus including same
US7436485B2 (en) * 2005-04-06 2008-10-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, patterning assembly and contamination estimation method
US7417733B2 (en) * 2006-02-08 2008-08-26 Lam Research Corporation Chamber particle detection system
US7602471B2 (en) * 2006-05-17 2009-10-13 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Apparatus and method for particle monitoring in immersion lithography
US7486403B2 (en) * 2006-07-20 2009-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Droplet shape measuring method and apparatus
JP5066887B2 (ja) * 2006-10-18 2012-11-07 栗田工業株式会社 水質評価方法及び装置
US8374801B2 (en) * 2009-01-09 2013-02-12 Chemimage Corporation Automation of ingredient-specific particle sizing employing raman chemical imaging
JP5052557B2 (ja) * 2009-03-26 2012-10-17 三井造船株式会社 原子層堆積装置及び薄膜形成方法
US8994918B2 (en) 2010-10-21 2015-03-31 Nikon Corporation Apparatus and methods for measuring thermally induced reticle distortion
KR20150106974A (ko) 2014-01-29 2015-09-23 세메스 주식회사 기판처리장치 및 방법
CN104089855B (zh) * 2014-07-17 2016-08-24 清华大学深圳研究生院 一种偏振光散射测量颗粒物的方法及装置
DE102014222763B4 (de) * 2014-11-07 2017-06-14 Koenig & Bauer Ag Vorrichtung zum Bestäuben eines Bedruckstoffes
US9720075B2 (en) * 2014-11-21 2017-08-01 Nec Corporation System and method for remote object sensing
US10067070B2 (en) * 2015-11-06 2018-09-04 Applied Materials, Inc. Particle monitoring device
CN106290097B (zh) * 2016-09-12 2020-10-30 宇星科技发展(深圳)有限公司 粉尘浓度测量装置及方法
JP6916640B2 (ja) * 2017-03-14 2021-08-11 沢井製薬株式会社 粒子径測定方法、粒子径測定装置及びそれを用いた品質管理方法
US11380438B2 (en) 2017-09-27 2022-07-05 Honeywell International Inc. Respiration-vocalization data collection system for air quality determination
JP7141057B2 (ja) * 2018-08-31 2022-09-22 株式会社四国総合研究所 濃度測定装置および濃度測定方法
US10876949B2 (en) * 2019-04-26 2020-12-29 Honeywell International Inc. Flow device and associated method and system
US11391613B2 (en) 2020-02-14 2022-07-19 Honeywell International Inc. Fluid composition sensor device and method of using the same
US12111257B2 (en) 2020-08-26 2024-10-08 Honeywell International Inc. Fluid composition sensor device and method of using the same
US11835432B2 (en) 2020-10-26 2023-12-05 Honeywell International Inc. Fluid composition sensor device and method of using the same
CN113310862B (zh) * 2021-05-28 2022-03-22 中国矿业大学 一种基于拉曼光谱连续检测空气颗粒物的装置及方法
CN115078202B (zh) * 2022-06-29 2024-09-13 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种基于拉曼光谱的呼吸性粉尘多参数在线测量装置及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3612688A (en) * 1968-11-13 1971-10-12 American Standard Inc Suspended organic particles monitor using circularly polarized light
US3815043A (en) * 1973-01-11 1974-06-04 Atomic Energy Commission Laser system employing raman anti-stokes scattering
US3985447A (en) * 1975-08-29 1976-10-12 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Measurement of thin films by polarized light
JPS58100740A (ja) * 1981-12-11 1983-06-15 Hitachi Ltd プラズマ分布モニタ
US4804853A (en) * 1987-04-23 1989-02-14 High Yield Technology Compact particle flux monitor
JPH0739994B2 (ja) * 1988-10-12 1995-05-01 三菱電機株式会社 微細粒子測定装置
JPH02246328A (ja) * 1989-03-20 1990-10-02 Fujitsu Ltd 薄膜形成装置およびエッチング装置
JPH0382763A (ja) * 1989-08-25 1991-04-08 Fujitsu Ltd 薄膜形成方法およびエッチング方法
US5255089A (en) * 1992-03-26 1993-10-19 International Business Machines Corporation Portable particle detector assembly
US5355212A (en) * 1993-07-19 1994-10-11 Tencor Instruments Process for inspecting patterned wafers
US5659390A (en) * 1995-02-09 1997-08-19 Inspex, Inc. Method and apparatus for detecting particles on a surface of a semiconductor wafer having repetitive patterns

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7511814B2 (en) 1999-06-15 2009-03-31 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
US7515264B2 (en) 1999-06-15 2009-04-07 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
KR100935258B1 (ko) * 1999-06-15 2010-01-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 파티클 계측 장치 및 처리 장치
US7667840B2 (en) 1999-06-15 2010-02-23 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
US7894059B2 (en) 1999-06-15 2011-02-22 Tokyo Electron Limited Film formation processing apparatus and method for determining an end-point of a cleaning process
US7931945B2 (en) 1999-06-15 2011-04-26 Tokyo Electron Limited Film forming method
US8100147B2 (en) 1999-06-15 2012-01-24 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
KR100883161B1 (ko) * 2007-06-14 2009-02-11 한국표준과학연구원 영상 처리 장치 및 이 장치를 이용한 입자 크기의 분포적특성 평가 방법
KR20180116457A (ko) * 2011-06-28 2018-10-24 다이나믹 마이크로시스템즈 세미컨덕터 이큅먼트 게엠베하 반도체 스토커 시스템들 및 방법들
US11024526B2 (en) 2011-06-28 2021-06-01 Brooks Automation (Germany) Gmbh Robot with gas flow sensor coupled to robot arm
US11107715B2 (en) 2011-06-28 2021-08-31 Brooks Automation (Germany) Gmbh Semiconductor stocker systems and methods

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Publication number Publication date
JP2982720B2 (ja) 1999-11-29
EP0821401A3 (en) 1998-12-16
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KR100270821B1 (ko) 2001-03-02
EP0821401A2 (en) 1998-01-28
US5870189A (en) 1999-02-09
TW325587B (en) 1998-01-21

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