JP2008187040A

JP2008187040A - パーティクルモニタシステム及び基板処理装置

Info

Publication number: JP2008187040A
Application number: JP2007019888A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Moriya; 剛守屋; Takashi Enomoto; 隆榎本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-08-14
Anticipated expiration: 2027-01-30
Also published as: US7969572B2; JP4895294B2; US8218145B2; US20080212093A1; US20110216322A1

Abstract

【課題】微小なパーティクルを検出することができるパーティクルモニタシステムを提供する。
【解決手段】チャンバ１１及びＤＰ１７を連通するバイパスライン１６には、レーザ光を照射するレーザ光発振器２１と、該レーザ光発振器２１から照射されてバイパスライン１６内の空間を通過するレーザ光Ｌの光路上に位置するレーザパワー測定器２２とが配され、さらに、バイパスライン１６の内壁面には、バイパスライン１６内の空間に少なくとも２以上のレーザ光Ｌの光路が位置するようにレーザ光Ｌを反射する複数のレーザ反射ミラー２３が配される。
【選択図】図４

Description

本発明は、パーティクルモニタシステム及び基板処理装置に関し、特に、基板処理装置の収容室や排気管内におけるパーティクルを検出するパーティクルモニタシステムに関する。

基板としてのウエハを収容するチャンバと、該チャンバ内のパーティクルやガスを排出する排気管とを有する基板処理装置が知られている。この基板処理装置では、チャンバ内に収容したウエハに所望の処理、例えば、エッチング処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理を施すが、処理を繰り返すうちに、チャンバ内には反応生成物やデポジットを起源とするパーティクルが発生する。チャンバ内のパーティクルの数が増加するとウエハに付着するパーティクルが増加してウエハから製造される半導体デバイスの歩留まりが低下する。したがって、チャンバ内のパーティクルを定期的に検出する必要がある。

チャンバ内のパーティクルの検出方法として、排気管内を流れるパーティクルの数を検出し、検出結果からチャンバ内のパーティクルの数や大きさを推定する方法が知られている。この検出方法には、通常、散乱光を利用するＩＳＰＭ（In Situ Particle Monitor）が用いられる。ＩＳＰＭとして、パーティクルに向けてレーザービームを照射するレーザーダイオードと、このときに生じる散乱光を受光するＣＣＤ受光素子とを有し、受光された散乱光量に基づいてパーティクルの大きさ等を求めるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このＩＳＰＭでは、パーティクルから全方位に向けて散乱光が発生するが、ＣＣＤ受光素子はパーティクルの全面に対向することができないため、ＣＣＤ受光素子が受光可能な散乱光は、パーティクルから全方位に向けて発生する散乱光の一方向における成分のみである。

一方、近年、ウエハから製造される半導体デバイスの小型化が進み、ウエハにおいて求められるトレンチの幅やビアホールの径は数１０ｎｍ程度まで小さくなっている。また、半導体デバイスにおける層間膜のより一層の薄膜化も求められている。そのため、基板処理装置のチャンバ内で検出すべきパーティクルの大きさは数１０ｎｍ程度になっている。
特開平５−２０６２３５号公報

しかしながら、上述したように、散乱光を利用する従来のＩＳＰＭはパーティクルから全方位に向けて発生する散乱光の一方向における成分を受光するだけなので、散乱光を大量に発生させることが可能な、余程大きなパーティクルでなければ検出することができず、例えば、検出可能なパーティクルの大きさの下限は２００ｎｍである。すなわち、散乱光を利用する従来のＩＳＰＭは大きさが数１０ｎｍ程度の微小なパーティクルを検出することができないという問題がある。

本発明の目的は、微小なパーティクルを検出することができるパーティクルモニタシステム及び基板処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のパーティクルモニタシステムは、基板を収容して処理を施す収容室と、該収容室内のガスを排出する排気装置と、前記収容室及び前記排気装置を連通する排気管とを有する基板処理装置におけるパーティクルを検出するパーティクルモニタシステムであって、前記パーティクルが存在する可能性のある空間に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記空間を通過したレーザ光の光路上に配され、前記レーザ光のエネルギを測定するレーザ光測定装置とを備えることを特徴とする。

請求項２記載のパーティクルモニタシステムは、請求項１記載のパーティクルモニタシステムにおいて、前記空間に複数の前記レーザ光の光路が位置するように前記レーザ光を反射する複数の反射装置を備えることを特徴とする。

請求項３記載のパーティクルモニタシステムは、請求項１又は２記載のパーティクルモニタシステムにおいて、前記レーザ光照射装置及び前記空間は対向せず、前記パーティクルモニタシステムは、前記レーザ光照射装置から照射されたレーザ光を、該レーザ光が前記空間を経由して前記レーザ光測定装置に入射するように反射する複数の反射装置を備えることを特徴とする。

請求項４記載のパーティクルモニタシステムは、請求項１記載のパーティクルモニタシステムにおいて、前記レーザ光照射装置は帯状のレーザ光を照射し、該帯状のレーザ光は前記空間の断面を覆うことを特徴とする。

請求項５記載のパーティクルモニタシステムは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパーティクルモニタシステムにおいて、前記レーザ光が照射される空間は前記排気管内の空間であることを特徴とする。

請求項６記載のパーティクルモニタシステムは、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパーティクルモニタシステムにおいて、前記レーザ光が照射される空間は前記収容室内の空間であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項７記載の基板処理装置は、基板を収容して処理を施す収容室と、該収容室内のガスを排出する排気装置と、前記収容室及び前記排気装置を連通する排気管とを備える基板処理装置であって、前記パーティクルが存在する可能性のある空間に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、前記空間を通過したレーザ光の光路上に配され、前記レーザ光のエネルギを測定するレーザ光測定装置とを備えることを特徴とする。

請求項１記載のパーティクルモニタシステム及び請求項７記載の基板処理装置によれば、レーザ光測定装置は、パーティクルが存在する可能性のある空間を通過したレーザ光の光路上に配されるので、上記空間を通過したレーザ光はレーザ光測定装置によって受光される。上記空間にパーティクルが存在せず、レーザ光がパーティクルと交差しない場合には、レーザ光のエネルギは殆ど低下することがない一方、上記空間にパーティクルが存在し、レーザ光がパーティクルと交差する場合には、パーティクルは該レーザ光を散乱させてエネルギを分散させると共に該レーザ光のエネルギを吸収するため、パーティクルと交差した後のレーザ光のエネルギは大幅に低下する。したがって、レーザ光がパーティクルと交差しない場合におけるレーザ光のエネルギと、レーザ光がパーティクルと交差する場合におけるレーザ光のエネルギとの差が大きくなるため、例え、パーティクルが微小であって該パーティクルによるレーザ光の散乱量や吸収量が小さいときでも、上記エネルギの差は明りょうに発生する。その結果、上記空間を通過したレーザ光のエネルギを測定してエネルギの差の発生を観測することにより、微小なパーティクルを検出することができる。

請求項２記載のパーティクルモニタシステムによれば、複数の反射装置でレーザ光を反射させて空間に複数のレーザ光の光路を位置させるので、可動ミラーを用いて上記空間をレーザ光によって走査することなく、上記空間に存在するパーティクルがレーザ光と交差する確率を高めることができ、もって、パーティクルの検出確率を高めることができると共に、コスト低減及び信頼性向上を実現することができる。

請求項３記載のパーティクルモニタシステムによれば、レーザ光照射装置から照射されたレーザ光は、該レーザ光がレーザ光照射装置に対向しない空間を経由してレーザ光測定装置に入射するように、複数の反射装置によって反射されるので、レーザ光照射装置と対向しない空間に存在するパーティクルを検出することができる。

請求項４記載のパーティクルモニタシステムによれば、レーザ光照射装置から照射された帯状のレーザ光はパーティクルが存在する可能性のある空間の断面を覆うので、可動ミラーを用いて上記空間をレーザ光によって走査することなく、上記空間に存在するパーティクルがレーザ光と交差させることができ、もって、パーティクルの検出確率を確実に高めることができると共に、コスト低減及び信頼性向上を実現することができる。

請求項５記載のパーティクルモニタシステムによれば、レーザ光が照射される空間は排気管内の空間であるので、排気管内の空間に存在する微小なパーティクルを検出することができる。

請求項６記載のパーティクルモニタシステムによれば、パーティクルが存在する可能性のある空間は収容室内の空間であるので、収容室内の空間に存在する微小なパーティクルを検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムについて説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを収容するチャンバ１１（収容室）を有し、該チャンバ１１内の下方には台状の下部電極１２が配置され、チャンバ１１内の上方には、下部電極１２と対向するように、上部電極１３が配置される。

下部電極１２及び上部電極１３は、下部電極１２及び上部電極１３の間の処理空間Ｓに高周波電力を印加する。また、下部電極１２はチャンバ１１内に収容されたウエハＷを載置する載置台を兼ね、上部電極１３は処理空間Ｓに処理ガス等を供給するシャワーヘッドを兼ねる。

チャンバ１１内では、処理空間Ｓに供給された処理ガスから高周波電力によってプラズマが発生し、該プラズマによってウエハＷにＣＶＤ処理が施される。この基板処理装置１０では、ＣＶＤ処理を繰り返すうちに、チャンバ１１内に反応生成物やデポジットを起源とするパーティクルが発生する。

チャンバ１１は、ＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ１４を介してＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）１５と連通すると共に、円筒状のバイパスライン１６（排気管）を介してＤＰ（Dry Pump）１７（排気装置）と連通する。また、ＴＭＰ１５はメインライン１８を介してバイパスライン１６と連通する。バイパスライン１６の途中にはバルブ１９が配される。ＡＰＣ１４はチャンバ１１内の圧力を制御し、バルブ１９はバイパスライン１６の開閉を行う。

ＤＰ１７は、バイパスライン１６を介してチャンバ１１内のガスやパーティクルを排出する。また、ＤＰ１７はチャンバ１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、ＴＭＰ１５はＤＰ１７と協働してチャンバ１１内を低真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。

バイパスライン１６において、バルブ１９及びＤＰ１７の間に、ＩＳＰＭ２０が配される。ＩＳＰＭ２０は、バイパスライン１６内の空間（パーティクルが存在する可能性のある空間）に向けてレーザ光を照射するレーザ光発振器２１（レーザ光照射装置）と、該レーザ光発振器２１から照射されてバイパスライン１６内の空間を通過したレーザ光の光路上に配されるレーザパワー測定器２２（レーザ光測定装置）とを有する。レーザパワー測定器２２は、バイパスライン１６内の空間を通過したレーザ光のエネルギを測定する。測定されたエネルギは電気信号に変換されてＰＣ（図示しない）に送信される。該ＰＣは送信された電気信号に基づいてバイパスライン１６内を流れるパーティクルの数や大きさを検出する。

基板処理装置１０では、ＩＳＰＭ２０を用いてチャンバ１１内のパーティクルの数や大きさを推定する際に、ＡＰＣ１４を閉鎖すると共にバルブ１９を開弁し、まず、ＤＰ１７によってチャンバ１１内を減圧する一方、上部電極１３からＮ_２ガスやドライエアを大量にチャンバ１１内へ導入してチャンバ１１内の圧力を１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に維持する。圧力が１３３Ｐａ以上であると、Ｎ_２ガス等の粘性力がチャンバ１１内のパーティクルに作用し、Ｎ_２ガス等は、パーティクルを巻き込んだままバイパスライン１６へ吸引されるため、結果としてチャンバ１１内のパーティクルはバイパスライン１６内を流れる。ＩＳＰＭ２０はバイパスライン１６内を流れるパーティクルの数や大きさを検出する。

図２は、パーティクル及びレーザ光の交差時におけるレーザ光の散乱及び吸収を示す模式図である。

図２に示すように、バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰが、レーザ光発振器２１から照射された入射レーザ光Ｌinと交差すると、パーティクルＰは入射レーザ光Ｌinの一部を該パーティクルＰの全方位に向けて散乱させると共に、入射レーザ光Ｌinの一部を吸収する。図において、散乱されるレーザ光は散乱レーザ光Ｌscaで示され、吸収されるレーザ光は吸収レーザ光Ｌabsで示される。一方、入射レーザ光ＬinがパーティクルＰと交差してその一部が散乱され且つ吸収された後のレーザ光としての交差後レーザ光Ｌoutは、入射レーザ光Ｌinの光路の延長上に沿って直進する。

従来の散乱光を利用するＩＳＰＭでは、ＣＣＤ受光素子がパーティクルＰと一方向からしか対向しないため、ＣＣＤ受光素子は散乱レーザ光Ｌscaの一方向成分である観測レーザ光Ｌobsのみしか受光（観測）できない。したがって、ＣＣＤ受光素子が受光する観測レーザ光Ｌobsのエネルギは、入射レーザ光Ｌinのエネルギと比較して非常に小さい。そのため、交差するパーティクルＰが微小であり、散乱レーザ光Ｌscaが小さいと、ＣＣＤ受光素子が受光する観測レーザ光Ｌobsのエネルギはほぼ０に等しい。その結果、従来の散乱光を利用するＩＳＰＭでは、微小なパーティクルＰを検出できない。

本実施の形態では、これに対応して、散乱レーザ光Ｌscaの一方向成分である観測レーザ光Ｌobsを観測せず、交差後レーザ光Ｌoutを観測する。交差後レーザ光Ｌoutは入射レーザ光Ｌinが全て遮られない限りそのエネルギが０となることは無いため、交差後レーザ光Ｌoutのエネルギは観測レーザ光Ｌobsのエネルギよりも遙かに大きい。また、交差後レーザ光Ｌoutは入射レーザ光Ｌinから散乱レーザ光Ｌsca及び吸収レーザ光Ｌabsを除去されたものであり、散乱レーザ光Ｌsca及び吸収レーザ光Ｌabsのエネルギは観測レーザ光Ｌobsのエネルギよりも大きいため、入射レーザ光Ｌinのエネルギと、交差後レーザ光Ｌoutのエネルギとの差は大きい。したがって、例え、交差するパーティクルＰが微小であって散乱レーザ光Ｌscaのエネルギや吸収レーザ光Ｌabsのエネルギが小さいときでも、入射レーザ光Ｌinのエネルギ及び交差後レーザ光Ｌoutのエネルギの差は明りょうに発生する。

ここで、入射レーザ光ＬinのエネルギをＥinとし、散乱レーザ光ＬscaのエネルギをＥscaとし、吸収レーザ光ＬabsのエネルギをＥabsとし、観測レーザ光ＬobsのエネルギをＥobsとし、交差後レーザ光ＬoutのエネルギをＥoutとすると、以下の関係式（１）、（２）、（３）が成立する。

Ｅout ＝Ｅin − Ｅsca − Ｅabs … （１）
Ｅout ≫ Ｅobs … （２）
Ｅobs ＝Ｅsca × α （α ≪ １） … （３）
一方、バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰが、レーザ光発振器２１から照射された入射レーザ光Ｌinと交差しない場合、レーザパワー測定器２２は入射レーザ光Ｌinのエネルギを測定する。

バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰが入射レーザ光Ｌinと交差する場合に測定されるエネルギは交差後レーザ光Ｌoutのエネルギであり、入射レーザ光Ｌinと交差しない場合に測定されるエネルギは入射レーザ光Ｌinのエネルギであり、入射レーザ光Ｌinのエネルギ及び交差後レーザ光Ｌoutのエネルギの差は明りょうに発生するため、レーザパワー測定器２２によってバイパスライン１６内の空間を通過したレーザ光Ｌのエネルギを測定してエネルギの差の発生を観測することにより、バイパスライン１６内の空間に存在する微小なパーティクルＰを検出することができる。

図３は、本実施の形態におけるレーザ光のエネルギの測定結果の一例を示すグラフである。

図３において、微小なパーティクルＰが入射レーザ光Ｌinと交差する場合に該当する観測点Ｐ１〜Ｐ５では、測定されるレーザ光Ｌのエネルギが明りょうに低下するため、レーザ光Ｌのエネルギを測定することにより、微小なパーティクルＰを検出可能であることが分かった。

また、従来の散乱光を利用するＩＳＰＭでは、パーティクルが存在する可能性がある空間に向けてレーザ光を照射するだけであったため、該空間にはレーザ光の１つの光路が位置するのみである。さらに、レーザーダイオードから照射されるレーザ光の光幅は小さいため、上記空間に存在するパーティクルがレーザ光の光路と交差する確率は低く、さらに、検出系の焦点は小さい。したがって、パーティクルの検出確率が低い。

そこで、可動ミラーを用いて上記空間をレーザ光によって走査することにより、パーティクルがレーザ光の光路と交差する確率を高める方法も提案されているが、レーザ光の走査速度には限界があるため、高速で移動するパーティクルは、往々にしてレーザ光と交差することなく、上記空間を通過する。また、可動ミラーは可動部を有するため故障しやすく、システムのコストを上昇させ、信頼性を低下させる。

本実施の形態は、これに対応して、可動ミラーを用いることなくパーティクル及びレーザ光の光路の交差確率を高める。

図４は、図１における線IV−IVに沿う断面図である。

図４において、バイパスライン１６の内壁面には複数のレーザ反射ミラー２３（反射装置）が配される。各レーザ反射ミラー２３は、入射されたレーザ光Ｌを他の１つのレーザ反射ミラー２３に向けて反射し、複数のレーザ反射ミラー２３の少なくとも１つはレーザ光発振器２１と対向し、他の少なくとも１つはレーザパワー測定器２２と対向する。

レーザ光発振器２１から照射されるレーザ光Ｌは、バイパスライン１６内において複数のレーザ反射ミラー２３によって反射されるため、バイパスライン１６内の空間には少なくとも２以上のレーザ光Ｌの光路が位置することになり、これにより、バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰがレーザ光Ｌと交差する確率を高めることができる。また、少なくとも１つのレーザ反射ミラー２３がレーザパワー測定器２２と対向するため、複数のレーザ反射ミラー２３によって反射されたレーザ光は最終的にレーザパワー測定器２２によって受光される。したがって、レーザパワー測定器２２はバイパスライン１６内の空間を通過したレーザ光Ｌの光路上に配されることになる。

なお、本実施の形態では、レーザ光発振器２１、レーザパワー測定器２２及び複数のレーザ反射ミラー２３がパーティクルモニタシステムを構成する。

本実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムによれば、レーザパワー測定器２２は、バイパスライン１６内の空間を通過したレーザ光Ｌの光路上に配されるので、上記空間を通過したレーザ光Ｌはレーザパワー測定器２２によって受光され、そのエネルギが測定される。ここで、上記空間にパーティクルＰが存在せず、レーザ光ＬがパーティクルＰと交差しない場合に測定されるエネルギは入射レーザ光Ｌinのエネルギである一方、上記空間にパーティクルＰが存在し、レーザ光ＬがパーティクルＰと交差する場合に測定されるエネルギは交差後レーザ光Ｌoutのエネルギである。上述したように、例え、パーティクルＰが微小であって散乱レーザ光Ｌscaのエネルギや吸収レーザ光Ｌabsのエネルギが小さいときでも、入射レーザ光Ｌinのエネルギ及び交差後レーザ光Ｌoutのエネルギの差は明りょうに発生する。したがって、上記空間を通過したレーザ光Ｌのエネルギを測定してエネルギの差の発生を観測することにより、バイパスライン１６内の空間に存在する微小なパーティクルＰを検出することができる。

上述した基板処理装置１０では、複数のレーザ反射ミラー２３にレーザ光Ｌを反射させてバイパスライン１６内の空間に少なくとも２以上のレーザ光Ｌの光路を位置させるので、上記空間に存在するパーティクルＰがレーザ光Ｌと交差する確率を高めることができ、もって、パーティクルＰの検出確率を高めることができる。また、可動ミラーを用いて上記空間をレーザ光Ｌによって走査する必要がないため、基板処理装置１０やパーティクルモニタシステムのコスト低減及び信頼性向上を実現することができ、さらには、高速で移動するパーティクルＰがレーザ光Ｌと交差する確率も高めることができる。

なお、上述した基板処理装置１０において、複数のレーザ反射ミラー２３にレーザ光Ｌを反射させる際、バイパスライン１６内の空間に位置するレーザ光Ｌの２つの光路が交差した場合、該交差点にパーティクルＰが存在すると、レーザ光Ｌは、同一のパーティクルＰによって２度散乱され、且つそのエネルギが２度吸収されるため、交差後レーザ光ＬoutにはパーティクルＰの影響が２度反映されてしまう。したがって、バイパスライン１６内の空間に位置するレーザ光Ｌの２以上の光路が交差しないように、複数のレーザ反射ミラー２３にレーザ光Ｌを反射させるのが好ましい。

なお、上述した基板処理装置１０では、レーザ光発振器２１が発振するレーザ光の種類に特に制限はなく、その波長にも制限はない。また、レーザ反射ミラー２３を構成する材料にも制限はないが、バイパスライン１６内に進入するプラズマ等によって反射効率が低下しないもの、例えば、耐プラズマ性を有するものが好ましい。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムについて説明する。

本実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであり、パーティクルモニタシステムの構成が異なるのみであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。

従来の散乱光を利用するＩＳＰＭでは、パーティクルが存在する可能性がある空間に向けてレーザーダイオードから直接にレーザ光を照射していたため、レーザーダイオードと対向しない空間に存在するパーティクルを検出することは不可能であった。本実施の形態では、これに対応して、以下の構成を有する。

図５は、本実施の形態における複数のレーザ反射ミラーの配置状況を概略的に示す断面図である。

図５において、バイパスライン１６’はレーザ光発振器２１と対向しない凹部２４を有し、バイパスライン１６’及び凹部２４の内壁面には複数のレーザ反射ミラー２５（反射装置）が配される。また、レーザ光発振器２１及びレーザパワー測定器２２はそれぞれ凹部２４と対向しない箇所に配される。各レーザ反射ミラー２５は、入射されたレーザ光を他の１つのレーザ反射ミラー２５に向けて反射する。

複数のレーザ反射ミラー２５の少なくとも１つはレーザ光発振器２１と対向し、他の少なくとも１つはレーザパワー測定器２２と対向する。また、バイパスライン１６’の内壁面に配された複数のレーザ反射ミラー２５の一部は、レーザ光発振器２１から入射されたレーザ光Ｌを反射して凹部２４内の空間に導き、凹部２４の内壁面に配された複数のレーザ反射ミラー２５は、凹部２４内の空間に少なくとも２以上のレーザ光Ｌの光路が位置し且つレーザ光Ｌが最終的に凹部２４内の空間から出射するように、凹部２４内の空間に導かれたレーザ光Ｌを反射し、バイパスライン１６’の内壁面に配された複数のレーザ反射ミラー２５の残りは、凹部２４内の空間から出射されたレーザ光Ｌがレーザパワー測定器２２に入射するように、レーザ光Ｌを反射する。

なお、本実施の形態では、レーザ光発振器２１、レーザパワー測定器２２及び複数のレーザ反射ミラー２５がパーティクルモニタシステムを構成する。

本実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムによれば、レーザ光発振器２１から照射されたレーザ光Ｌは、該レーザ光Ｌが凹部２４内の空間を経由してレーザパワー測定器２２に入射するように、複数のレーザ反射ミラー２５によって反射されるので、凹部２４内の空間に存在するパーティクルを検出することができる。

また、上述した基板処理装置では、レーザ光Ｌが、凹部２４内の空間において少なくとも２以上のレーザ光Ｌの光路が位置するように反射されるため、凹部２４内の空間の空間に存在するパーティクルＰがレーザ光Ｌと交差する確率を高めることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムについて説明する。

図６は、本実施の形態におけるパーティクルモニタシステムの構成を概略的に示す断面図である。図６に示す断面の基板処理装置における位置は、図４に示す断面の位置と同じである。

図６において、レーザ光発振器２１及びバイパスライン１６の間には、凹レンズ２６ａ及び凸レンズ２６ｂからなる入射光学系２６が配され、バイパスライン１６及びレーザパワー測定器２２の間には、凹レンズ２７ａ及び凸レンズ２７ｂからなる出射光学系２７が配される。入射光学系２６は、レーザ光発振器２１が照射する線状レーザ光Ｌｎを帯状に拡幅して帯状レーザ光Ｌｂをバイパスライン１６の空間に向けて出射し、出射光学系２７はバイパスライン１６の空間を通過した帯状レーザ光Ｌｂを線状に縮幅して線状レーザ光Ｌｎ’をレーザパワー測定器２２に向けて出射する。

本実施の形態では、入射光学系２６が出射する帯状レーザ光Ｌｂの幅は、バイパスライン１６の内径とほぼ同じに設定されるため、帯状レーザ光Ｌｂはバイパスライン１６の空間の断面を殆ど覆う。したがって、バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰは帯状レーザ光Ｌｂと交差する。

なお、本実施の形態では、レーザ光発振器２１、レーザパワー測定器２２、入射光学系２６及び出射光学系２７がパーティクルモニタシステムを構成する。

本実施の形態に係る基板処理装置及びパーティクルモニタシステムによれば、レーザ光発振器２１から照射され且つ入射光学系２６によって拡幅された帯状レーザ光Ｌｂはバイパスライン１６内の空間の断面を殆ど覆うので、上記空間に存在するパーティクルＰを、例えば、高速で移動するパーティクルＰであっても、帯状レーザ光Ｌｂと交差させることができ、もって、パーティクルＰの検出確率を確実に高めることができる。また、可動ミラーを用いて上記空間をレーザ光Ｌによって走査する必要がないため、基板処理装置やパーティクルモニタシステムのコスト低減及び信頼性向上を実現することができる。

上述した各実施の形態では、ＩＳＰＭ２０をバイパスライン１６に設けることにより、バイパスライン１６内の空間に存在するパーティクルＰを検出したが、レーザ光発振器２１及びレーザパワー測定器２２を、図７に示すように、チャンバ１１の側壁に設けてチャンバ１１内の空間（特に処理空間Ｓ）に存在するパーティクルＰを検出してもよい。

また、各実施の形態におけるパーティクルモニタシステムは、減圧雰囲気であるバイパスライン１６内の空間やチャンバ１１内の空間に存在するパーティクルＰだけでなく、大気圧の雰囲気におけるパーティクル、例えば、クリーンルームや基板搬送装置であるローダモジュール内のパーティクルを検出するために用いることもできる。

また、各実施の形態におけるパーティクルモニタシステムでは、レーザパワー測定器２２によってバイパスライン１６内や凹部２４内の空間を通過したレーザ光Ｌのエネルギを測定してエネルギの差の発生を観測するのみであったが、観測可能であればレーザ光Ｌ及びパーティクルＰの交差によって生じる散乱レーザ光Ｌscaの一方向成分である観測レーザ光Ｌobsも合わせて観測し、レーザ光Ｌのエネルギ差及び散乱に基づいて、パーティクルＰを検出してもよく、これにより、検出感度をより高めることができる。

なお、上述した各実施の形態では、基板処理装置によってＣＶＤ処理が施される基板が半導体ウエハＷであったが、基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。また、基板処理装置が基板に施す処理も、ＣＶＤ処理ではなく、エッチング処理等であってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。パーティクル及びレーザ光の交差時におけるレーザ光の散乱及び吸収を示す模式図である。本実施の形態におけるレーザ光のエネルギの測定結果の一例を示すグラフである。図１における線IV−IVに沿う断面図である。本発明の第２の実施の形態における複数のレーザ反射ミラーの配置状況を概略的に示す断面図である。本発明の第３の実施の形態におけるパーティクルモニタシステムの構成を概略的に示す断面図である。チャンバ内の空間におけるパーティクルを検出するパーティクルモニタシステムを備える基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。

符号の説明

Ｐパーティクル
Ｓ処理空間
Ｗウエハ
１０基板処理装置
１１チャンバ
１６バイパスライン
１７ＤＰ
２０ＩＳＰＭ
２１レーザ光発振器
２２レーザパワー測定器
２３，２５レーザ反射ミラー
２４凹部
２６入射光学系
２７出射光学系

Claims

基板を収容して処理を施す収容室と、該収容室内のガスを排出する排気装置と、前記収容室及び前記排気装置を連通する排気管とを有する基板処理装置におけるパーティクルを検出するパーティクルモニタシステムであって、
前記パーティクルが存在する可能性のある空間に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
前記空間を通過したレーザ光の光路上に配され、前記レーザ光のエネルギを測定するレーザ光測定装置とを備えることを特徴とするパーティクルモニタシステム。
前記空間に複数の前記レーザ光の光路が位置するように前記レーザ光を反射する複数の反射装置を備えることを特徴とする請求項１記載のパーティクルモニタシステム。
前記レーザ光照射装置及び前記空間は対向せず、
前記パーティクルモニタシステムは、前記レーザ光照射装置から照射されたレーザ光を、該レーザ光が前記空間を経由して前記レーザ光測定装置に入射するように反射する複数の反射装置を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のパーティクルモニタシステム。
前記レーザ光照射装置は帯状のレーザ光を照射し、該帯状のレーザ光は前記空間の断面を覆うことを特徴とする請求項１記載のパーティクルモニタシステム。
前記レーザ光が照射される空間は前記排気管内の空間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパーティクルモニタシステム。
前記レーザ光が照射される空間は前記収容室内の空間であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のパーティクルモニタシステム。
基板を収容して処理を施す収容室と、該収容室内のガスを排出する排気装置と、前記収容室及び前記排気装置を連通する排気管とを備える基板処理装置であって、
前記パーティクルが存在する可能性のある空間に向けてレーザ光を照射するレーザ光照射装置と、
前記空間を通過したレーザ光の光路上に配され、前記レーザ光のエネルギを測定するレーザ光測定装置とを備えることを特徴とする基板処理装置。