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JP2008268012A - Fine particle scattered light measuring method and measuring apparatus - Google Patents

Fine particle scattered light measuring method and measuring apparatus Download PDF

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JP2008268012A
JP2008268012A JP2007111935A JP2007111935A JP2008268012A JP 2008268012 A JP2008268012 A JP 2008268012A JP 2007111935 A JP2007111935 A JP 2007111935A JP 2007111935 A JP2007111935 A JP 2007111935A JP 2008268012 A JP2008268012 A JP 2008268012A
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JP
Japan
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scattered light
fine particles
light
measuring
laser
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Pending
Application number
JP2007111935A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshihito Yoshino
豪人 吉野
Yasuyoshi Takai
康好 高井
Hiroyuki Ozaki
裕之 尾▲崎▼
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for irradiating fine particles with a laser light, and measuring the scattering light; to improve a method for measuring a polysilane contained in an exhaust gas from a CVD apparatus; and to provide a method for measuring the flow and concentration of the polysilane either in plane surface or stereoscopically to obtain a distribution. <P>SOLUTION: The method includes irradiating the fine particle with the laser light and measuring its scattering light and measures the scattering light, as the laser light is scanned by an optical system having at least a polygon mirror or a galvanometer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、微粒子にレーザー光を照射してその散乱光を測定する微粒子散乱光測定方法、更に詳しくはCVD装置の内部で発生した排気ガスに含まれるポリシランと呼ばれる微粒子を測定する微粒子散乱光測定方法及び微粒子散乱光測定装置に関するものである。   The present invention relates to a fine particle scattered light measurement method in which fine particles are irradiated with laser light and the scattered light is measured, and more specifically, fine particle scattered light measurement is performed to measure fine particles called polysilane contained in exhaust gas generated inside a CVD apparatus. The present invention relates to a method and a fine particle scattered light measurement apparatus.

半導体製品の増大に伴って半導体製造装置の高スループット化が望まれている。例えば、代表的な半導体製造装置のひとつであるCVD装置(プラズマCVD装置、熱CVD装置、光CVD装置等)においてはスループットを上げるために、成膜速度を上げるなどの工夫が求められている。シリコン原子を含むガスを原料ガスとして使用するCVD装置においては、成膜時にCVD装置の内部で副生成物としてポリシランと呼ばれる微粒子が発生する。そして、CVD装置の内部である成膜室内あるいは排気管内等に堆積する。このような微粒子は半導体膜を汚染して歩留まりの低下、排気抵抗の増大といった問題を引き起こしている。その結果、頻繁なメンテナンスが必要となること、すなわちダウンタイムが増大することが問題である。更にこれら微粒子は発火しやすく取扱に注意が必要であった。   With the increase in semiconductor products, it is desired to increase the throughput of semiconductor manufacturing equipment. For example, in a CVD apparatus (a plasma CVD apparatus, a thermal CVD apparatus, a photo CVD apparatus, etc.) that is one of typical semiconductor manufacturing apparatuses, a device such as increasing the film forming speed is required in order to increase the throughput. In a CVD apparatus using a gas containing silicon atoms as a source gas, fine particles called polysilane are generated as a by-product in the CVD apparatus during film formation. And it deposits in the film-forming chamber inside a CVD apparatus, or an exhaust pipe. Such fine particles contaminate the semiconductor film and cause problems such as a decrease in yield and an increase in exhaust resistance. As a result, frequent maintenance is required, that is, downtime increases. Furthermore, these fine particles are ignited easily and need to be handled with care.

以上の問題に対して、ポリシランにレーザー光を照射してその散乱光を検出することで、ポリシランの発生状況を可視化する試みがおこなわれてきている。ポリシランの生成時に、当該ポリシランを可視化することで、膜堆積条件と微粒子堆積の関係、あるいは微粒子粒径などを解析する。そしてポリシランの発生個所で当該ポリシランの発生時に直接的に測定又は観察する手法により、微粒子堆積の実体把握をし、その結果ダウンタイムの短縮につなげようというものである。   In response to the above problems, attempts have been made to visualize the generation state of polysilane by irradiating polysilane with laser light and detecting the scattered light. By visualizing the polysilane when the polysilane is produced, the relationship between the film deposition conditions and the fine particle deposition, or the fine particle size is analyzed. Then, the substance of the fine particle deposition is grasped by a method of directly measuring or observing the polysilane when the polysilane is generated, and as a result, the downtime is shortened.

一例として特許文献1、特許文献2、特許文献3、非特許文献1、非特許文献2等が挙げられる。このような文献に記載されている従来のレーザー光による微粒子散乱光測定の一例を図2を用いて説明する。   Examples thereof include Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, and the like. An example of measurement of fine particle scattered light using conventional laser light described in such a document will be described with reference to FIG.

図2において201は真空容器であり内部が減圧にされて、ガス供給口202より膜堆積に利用するガスを導入する。203はガス流を示しており、ガス流203は真空容器201を通過して、ガス排気口204を経由して不図示の真空排気装置により排気される。210は放電電源でありRF、VHF、マイクロ波などの発信器とマッチングボックス等からなる。211は放電電極であり、放電電源210からの電力によりガス流203中のガスを放電励起して分解し、例えば2枚の放電電極間に設置した基板上に半導体膜を形成する。213は放電により分解したガスのうち、膜とならず空中で重合して出来た微粒子(いわゆるポリシラン)を示す。微粒子213は排気口204経由で排気されるものもあるが、真空容器201内部、排気口204内部、放電電極211、更には基板上等に堆積するものもある。220はレーザー光を発信する光源であり、例えばアルゴン(Ar)レーザー、ヘリウムネオン(He―Ne)レーザー等の発信器を用いる。221はレーザー光でありレーザー導入ポート222を経由して真空容器201内に照射する。そして微粒子213に照射したレーザー光は散乱光225を生じる。この散乱光225を散乱光測定/観察用ビューポート226から測定又は観察する。もちろん目視観察以外にもフォトセンサー等を用いて散乱光を信号に変える等の処理を施すことで多彩な活用が可能である。   In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a vacuum container, the inside of which is decompressed, and a gas used for film deposition is introduced from a gas supply port 202. Reference numeral 203 denotes a gas flow. The gas flow 203 passes through the vacuum vessel 201 and is exhausted by a vacuum exhaust device (not shown) via a gas exhaust port 204. A discharge power source 210 includes a transmitter such as RF, VHF, and microwave and a matching box. Reference numeral 211 denotes a discharge electrode, which discharges and decomposes the gas in the gas flow 203 with electric power from the discharge power supply 210, and forms a semiconductor film on a substrate disposed between, for example, two discharge electrodes. Reference numeral 213 denotes fine particles (so-called polysilane) obtained by polymerization in the air without forming a film among gases decomposed by discharge. Some of the fine particles 213 are exhausted via the exhaust port 204, but some are deposited on the inside of the vacuum vessel 201, the exhaust port 204, the discharge electrode 211, and further on the substrate. Reference numeral 220 denotes a light source that emits laser light. For example, a transmitter such as an argon (Ar) laser or a helium neon (He—Ne) laser is used. Reference numeral 221 denotes a laser beam that irradiates the vacuum vessel 201 via the laser introduction port 222. The laser light applied to the fine particles 213 generates scattered light 225. The scattered light 225 is measured or observed from the scattered light measurement / observation view port 226. Of course, in addition to visual observation, a variety of applications are possible by performing processing such as changing the scattered light into a signal using a photosensor or the like.

しかし、いずれの特許文献あるいは非特許文献で提案されている方法においてもレーザー光の通過する経路の一部分を偶発的に横切るように通過するポリシランの散乱光が観察されるのみであり、発生しているポリシラン全体像の把握が困難であった。   However, in any of the methods proposed in any patent document or non-patent document, only the scattered light of polysilane passing through a part of the path through which the laser beam passes accidentally is observed. It was difficult to grasp the entire polysilane image.

即ち、上記レーザー光を照射している経路上以外のポリシランの発生状況及び分布状況は依然として不明であり、ポリシランの発生メカニズムの解析及び適切な対応を図ることが困難であった。   That is, the generation state and distribution state of the polysilane other than on the path where the laser beam is irradiated are still unclear, and it is difficult to analyze the polysilane generation mechanism and take appropriate measures.

こうした問題を解決しようとしてレーザー光の導入本数を増加させて複数本としても、数箇所の散乱光が見えるようになるだけで、発生しているポリシラン全体像の把握には程遠い。   Even if the number of laser beams introduced is increased in order to solve such a problem, only a few scattered lights can be seen, and it is far from grasping the whole image of the generated polysilane.

また特許文献4において、概略、レーザー光束を、平行に走査(平行走査)して広いレーザー光照射領域をつくる。次いで、そのレーザー光照射領域内に被検査流体を流し、その流体の測定視野中の粒子の光散乱や光回折パターンから粒子の複数の形状や寸法の識別を測定する微粒子測定方法が開示されている。本発明によれば広いレーザー光照射領域をつくることで、広範囲で微粒子の測定が可能になる。しかし、特許文献4に記載の発明では平行に走査するためのレンズ系が別途必要であるという問題があった。更に当該特許文献4の発明ではレーザー光は広範囲を走査するものの、実際には粒子の形状や寸法の測定に用いられるものであり、粒子がCVD装置全体としてどのような流れになっているかを求めるものではなかった。   In Patent Document 4, a laser beam is roughly scanned in parallel (parallel scanning) to create a wide laser light irradiation region. Next, a fine particle measurement method is disclosed in which a fluid to be inspected is caused to flow in the laser light irradiation region, and the identification of a plurality of shapes and dimensions of the particles is measured from the light scattering and light diffraction patterns of the particles in the measurement field of the fluid. Yes. According to the present invention, it is possible to measure fine particles in a wide range by creating a wide laser light irradiation region. However, the invention described in Patent Document 4 has a problem that a lens system for scanning in parallel is separately required. Further, in the invention of Patent Document 4, although the laser beam scans a wide range, it is actually used for measuring the shape and dimensions of the particles, and the flow of the particles as a whole of the CVD apparatus is obtained. It was not a thing.

即ち当該特許文献4に記載の発明は、レーザー光照射領域内に被検査流体を流すという思想である。従って、複雑な形状を有する真空容器、或いは排気配管内の構造に応じてレーザー照射領域を調整するという思想は開示されていない。   That is, the invention described in Patent Document 4 is a concept of flowing a fluid to be inspected in a laser light irradiation region. Therefore, the idea of adjusting the laser irradiation region in accordance with the vacuum vessel having a complicated shape or the structure in the exhaust pipe is not disclosed.

一方、本発明者の知見によれば、ポリシランの重合反応及び凝集反応は、放電(プラズマ)からの距離、ガス流路の大きさ、形状、当該流路内の圧力、壁面の温度、流速、ガスの淀みの状況等によって大きく変化する。これに対して特許文献4の発明ではポリシランがCVD装置全体でどのように発生し、流れ、堆積しているのかを把握することが困難である。   On the other hand, according to the knowledge of the present inventor, the polymerization reaction and the aggregation reaction of polysilane are the distance from the discharge (plasma), the size and shape of the gas channel, the pressure in the channel, the temperature of the wall surface, the flow rate, It varies greatly depending on gas stagnation. On the other hand, in the invention of Patent Document 4, it is difficult to grasp how polysilane is generated, flows, and deposited in the entire CVD apparatus.

従って、CVD装置で発生するポリシランを更に簡便な装置で平面的にあるいは立体的に可視化する装置が求められている。
特開平5−34259号公報 特開平9−259246号公報 特開2000−180345号公報 特開2001−264232号公報 第六回 PVTEC技術報告会 −平成16年度中間報告− 太陽光発電技術研究組合おける三菱電機の報告「シリコン結晶系薄膜太陽電池モジュール製造技術開発進捗状況」 Simultaneous in situ measurements of properties of paricles in rf silane plasmas usimg a polarization−sensitive laser−light−scattering method(J.Appl.Phys.79(1),1 January 1996)
Therefore, there is a need for an apparatus that visualizes polysilane generated in a CVD apparatus in a planar or three-dimensional manner with a simpler apparatus.
JP-A-5-34259 JP 9-259246 A JP 2000-180345 A JP 2001-264232 A The 6th PVTEC Technical Report Meeting-FY2004 Interim Report-Mitsubishi Electric's report "Development of Silicon Crystalline Thin-Film Solar Cell Module Manufacturing Technology" (Simultaneous in situ measurements of properties of properties in rf silane plasma usima a polarization-sensitive laser-light1.

本発明は、微粒子にレーザー光を照射してその散乱光を測定する方法、更に詳しくはCVD装置における排気ガスに含まれるポリシランを測定する方法を改良するものである。そして、ポリシランの流れ、濃度が平面的にあるいは立体的に直接的に測定又は観察出来ようにし分布を直感的に把握できる方法を提供することを目的とする。また、そのための装値を提供することを目的とする。更には、その結果、最適なガス流路設計が可能とすることを目的とする。   The present invention improves the method for measuring the scattered light by irradiating fine particles with laser light, more specifically, the method for measuring polysilane contained in exhaust gas in a CVD apparatus. It is another object of the present invention to provide a method by which the flow and concentration of polysilane can be directly measured or observed two-dimensionally or three-dimensionally and the distribution can be intuitively grasped. Moreover, it aims at providing the dress price for it. Furthermore, as a result, an object is to enable an optimal gas flow path design.

上記の目的を達成すべく本発明者らは鋭意検討を行った結果本発明の完成に至ったものであり、その骨子とするところは、
微粒子にレーザー光を照射して、該微粒子から散乱される散乱光を測定する方法であって、ポリゴンミラーまたはガルバノミラーを少なくとも有する光学系によりレーザー光を走査しながら散乱光を測定することを特徴とするものである。
As a result of intensive investigations to achieve the above object, the present inventors have completed the present invention.
A method for irradiating fine particles with laser light and measuring scattered light scattered from the fine particles, wherein the scattered light is measured while scanning the laser light with an optical system having at least a polygon mirror or a galvanometer mirror. It is what.

更に本発明では、前記微粒子がCVD装置の内部で発生する微粒子を含むことを特徴とする。   Furthermore, the present invention is characterized in that the fine particles include fine particles generated inside a CVD apparatus.

更に本発明では、微粒子にレーザー光を照射し散乱光を測定する装置であって、ポリゴンミラーまたはガルバノミラーを少なくとも有するレーザー光走査部と、前記散乱光を検出する検出部と、を有することを特徴とするものである。   Furthermore, the present invention is an apparatus for irradiating fine particles with laser light to measure scattered light, and includes a laser light scanning unit having at least a polygon mirror or a galvanometer mirror, and a detection unit for detecting the scattered light. It is a feature.

更に本発明では、前記ポリゴンミラーあるいはガルバノミラーによって反射された後のレーザー光の経路上に、更に反射手段を設けたことを特徴とするものである。   Further, the present invention is characterized in that a reflecting means is further provided on the path of the laser beam after being reflected by the polygon mirror or the galvanometer mirror.

更に本発明では、前記反射手段への入射光と反射光が重ならない構成とすることを特徴とするものである。   Furthermore, the present invention is characterized in that the incident light to the reflecting means and the reflected light do not overlap.

観測空間内のポリシランの発生状況、ポリシランの流れ、濃度が平面的にあるいは立体的に直接的に測定又は観察出来、分布を正確に把握できる。その結果、最適なガス流路設計が可能となる。   The generation situation of polysilane in the observation space, the flow and concentration of polysilane can be measured or observed directly in a plane or three-dimensionally, and the distribution can be accurately grasped. As a result, it is possible to design an optimal gas flow path.

また、成膜条件と、微粒子の発生条件との相関から微粒子の発生の少ない成膜条件を求めることができる。   Further, a film formation condition with less generation of fine particles can be obtained from a correlation between the film formation condition and the generation condition of the fine particles.

図1に本発明を実施するための代表的な装置例を示す。図1に示す装置は図2に示した装置を元にしてレーザー光の照射、測定又は観察に拘る部分に改良を加えたものである。従って光学系(光学的な部品又は構成)以外は図1と重複している。   FIG. 1 shows a typical apparatus for carrying out the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 is based on the apparatus shown in FIG. 2 and is improved in the part related to laser light irradiation, measurement or observation. Therefore, it is the same as that in FIG. 1 except for the optical system (optical components or configuration).

図1において101は真空容器であり内部が減圧にされ、ガス供給口102より膜堆積に利用するガスを導入する。103はガス流を示しており、ガス流103は真空容器101を通過して、ガス排気口104を経由して不図示の真空排気装置により排気される。110は放電電源でありRF、VHF、マイクロ波などの発信器とマッチングボックス等からなる。111は放電電極であり、放電電源110からの電力によりガス流103中のガスを放電励起して分解し、例えば2枚の放電電極間に設置した基板上に半導体膜を形成する。113は微粒子を示す。微粒子113は排気口104経由で排気されるものもあるが、真空容器101内部、排気口104内部、放電電極111上等に堆積するものもある。120はレーザー光を発信する光源であり、例えばArレーザー、He−Neレーザー等の発信器を用いる。121はレーザー光である。122はポリゴンミラー(回転多面体鏡)でありレーザー光の導入ポート123を経由して真空容器101内に照射する。ポリゴンミラー122の回転の結果、レーザー光は124に示すように走査する。そして微粒子213に照射したレーザー光は散乱光125を生じる。この散乱光125を散乱光測定/観察用ビューポート126から観察する。目視観察以外にもフォトセンサー等を用いて散乱光を信号に変える等の処理を施すことで多彩な活用が可能である。微粒子全体の流れを把握した場合には光強度を二次元的に捉えられるCCDあるいはC−MOSセンサーなどの検出部を設けることが好ましい。   In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a vacuum container, the inside of which is decompressed, and a gas used for film deposition is introduced from a gas supply port 102. Reference numeral 103 denotes a gas flow. The gas flow 103 passes through the vacuum vessel 101 and is exhausted through a gas exhaust port 104 by a vacuum exhaust device (not shown). A discharge power source 110 includes a transmitter such as RF, VHF, and microwave and a matching box. Reference numeral 111 denotes a discharge electrode, which discharges and decomposes the gas in the gas flow 103 by the electric power from the discharge power supply 110, and forms a semiconductor film on, for example, a substrate disposed between two discharge electrodes. Reference numeral 113 denotes fine particles. Some of the fine particles 113 are exhausted through the exhaust port 104, but some are deposited inside the vacuum container 101, the exhaust port 104, the discharge electrode 111, and the like. Reference numeral 120 denotes a light source that emits laser light. For example, a transmitter such as an Ar laser or a He—Ne laser is used. Reference numeral 121 denotes a laser beam. Reference numeral 122 denotes a polygon mirror (rotating polyhedral mirror) that irradiates the inside of the vacuum vessel 101 via a laser light introduction port 123. As a result of the rotation of the polygon mirror 122, the laser beam scans as indicated at 124. The laser light applied to the fine particles 213 generates scattered light 125. The scattered light 125 is observed from the scattered light measurement / observation view port 126. In addition to visual observation, it can be used in various ways by performing processing such as changing the scattered light into a signal using a photo sensor or the like. When the flow of the entire fine particles is grasped, it is preferable to provide a detection unit such as a CCD or C-MOS sensor that can capture the light intensity two-dimensionally.

図3にポリゴンミラーによるレーザー光走査部の走査状態を上面から見た図を示す。図3において301は微粒子の流れ、302はレーザー光、303はポリゴンミラー、304はポリゴンミラーによって走査しているレーザー光、305は走査レーザー光によって可視化した微粒子である。また310は真空容器の壁、311はレーザー光の導入ポートである。このように可視化した微粒子305に対して大きな角度で測定できるように図1においては真空容器101の上部に散乱光測定/観察用ビューポート126を設けている。なお、ポリゴンミラー304の代わりに、ガルバノミラーを用いるレーザー光走査部としてレーザー光を走査してもよい。   FIG. 3 shows a top view of the scanning state of the laser beam scanning unit by the polygon mirror. In FIG. 3, 301 is a flow of fine particles, 302 is laser light, 303 is a polygon mirror, 304 is laser light scanned by a polygon mirror, and 305 is fine particles visualized by scanning laser light. Reference numeral 310 denotes a vacuum vessel wall, and 311 denotes a laser light introduction port. In FIG. 1, a scattered light measurement / observation viewport 126 is provided above the vacuum vessel 101 so that the particles 305 thus visualized can be measured at a large angle. Instead of the polygon mirror 304, a laser beam may be scanned as a laser beam scanning unit using a galvanometer mirror.

レーザー光走査部にポリゴンミラーを使った場合、走査速度を一定化するためにfθレンズが用いられることがある。特にレーザービームプリンターのように走査中の照度が一定になることが求められる場合には必要である。しかし本発明においては、目的が微粒子の全体像を知ることであれば特にfθレンズを用いないでも充分に実用的である。あるいは図4に示すように、さらに鏡を使って可視化領域を拡大するほうが、微粒子の流れの全体を簡便に把握するうえでは効果的である。図4において401は微粒子の流れ、402はレーザー光、403はポリゴンミラー、404は走査レーザー光、405は反射鏡、406は可視化した微粒子である。また410は真空容器の壁、411はレーザー光の導入ポートである。なお、図4(A)は上面図、図4(B)は断面図である。断面図に示したように固定ミラーへの入射光と反射光が重ならないようにしたほうがよい。何故ならば入射光と反射光が同一面にあると微粒子による散乱光が2回発生する場所と1回のみ発生する場所が出来てしまい、全体的な濃淡を知るには不適切になるからある。なお図4(B)の断面図で用いた番号の示す部材は図4(A)と同じである。   When a polygon mirror is used for the laser beam scanning unit, an fθ lens may be used to make the scanning speed constant. This is particularly necessary when the illuminance during scanning is required to be constant, such as a laser beam printer. However, in the present invention, if the purpose is to know the whole image of the fine particles, it is sufficiently practical without using an fθ lens. Alternatively, as shown in FIG. 4, it is more effective to easily grasp the entire flow of fine particles by further expanding the visualization region using a mirror. In FIG. 4, 401 is a flow of fine particles, 402 is a laser beam, 403 is a polygon mirror, 404 is a scanning laser beam, 405 is a reflecting mirror, and 406 is a visualized fine particle. Reference numeral 410 denotes a vacuum vessel wall, and 411 denotes a laser beam introduction port. 4A is a top view and FIG. 4B is a cross-sectional view. As shown in the cross-sectional view, it is better to prevent the incident light and reflected light on the fixed mirror from overlapping. This is because if the incident light and the reflected light are on the same surface, there will be a place where the scattered light due to the fine particles is generated twice and a place where it is generated only once, which is inappropriate for knowing the overall light and shade. . Note that the members indicated by the numbers used in the cross-sectional view of FIG. 4B are the same as those in FIG.

このようにして二次元的に可視化した微粒子を観察した例を模式的に図5に示す。501は微粒子の流れ、502はレーザー光、503はポリゴンミラー、504は走査レーザー光である。505aは可視化した微粒子であって散乱光強度の大きな箇所、505bは可視化した微粒子であって散乱光強度の小さな箇所を示した様子である。このように散乱光によって可視化した微粒子は全体として図上右側に流れるが、3本の筋状に見える。これはガス供給口506からのガスが実際には3ケ所の小さなガス吹き出し穴507から噴出していて、原料ガス濃度が高い場所でより多くの微粒子が生成するからだと考えられる。こうした事実から、ガス吹き出し穴507同士の間隔を、微粒子を可視化したときに散乱光強度の濃淡の筋が認められない程度に配置するという装置設計上の指針が得られる。なお508は放電電極、510は真空容器の壁、511はレーザー光の導入ポートである。   FIG. 5 schematically shows an example in which the fine particles visualized two-dimensionally in this way are observed. 501 is a flow of fine particles, 502 is a laser beam, 503 is a polygon mirror, and 504 is a scanning laser beam. 505a is a visualized fine particle having a large scattered light intensity, and 505b is a visualized fine particle having a small scattered light intensity. The fine particles visualized by the scattered light as described above flow to the right in the figure as a whole, but appear as three streaks. This is presumably because the gas from the gas supply port 506 is actually ejected from the three small gas blowing holes 507, and more fine particles are generated in a place where the raw material gas concentration is high. From these facts, a guideline for designing the apparatus is obtained in which the intervals between the gas blowout holes 507 are arranged so that the streaks of the scattered light intensity are not recognized when the fine particles are visualized. Reference numeral 508 denotes a discharge electrode, 510 denotes a vacuum vessel wall, and 511 denotes a laser light introduction port.

図7に本発明の微粒子散乱光測定方法を実施するための代表的な装置であって更に光学系にレンズを追加した例を挙げる。図7において701はシリンドリカル凹レンズであり、入射したスポットレーザー光702を片断面のみ拡大し703に示すように扇形の光形状となる。704はシリンドリカル凸レンズであって、扇形に広がるレーザー光を705に示すように略平行光にする。次に706はポリゴンミラーであり、入射した略平行レーザー光705を707に示すごとく三角柱形状のレーザー光となるように走査する。708は凸レンズであり、更にレーザー光を成形し、709に示すように直方体状のレーザー光とする。   FIG. 7 shows an example in which a lens is added to an optical system, which is a typical apparatus for carrying out the method for measuring fine particle scattered light of the present invention. In FIG. 7, reference numeral 701 denotes a cylindrical concave lens, and the incident spot laser beam 702 is enlarged only in one cross section to have a fan-shaped light shape as indicated by 703. Reference numeral 704 denotes a cylindrical convex lens, which converts the laser beam spreading in a fan shape into substantially parallel light as indicated by 705. Next, reference numeral 706 denotes a polygon mirror, which scans the incident substantially parallel laser beam 705 so as to become a triangular prism-shaped laser beam as indicated by 707. Reference numeral 708 denotes a convex lens. Further, a laser beam is formed into a rectangular parallelepiped laser beam as indicated by 709.

このような直方体状のレーザー光照射領域とした場合、この直方体を横切るすべての微粒子が測定できるので、成膜装置内の微粒子によるレーザー散乱光の濃淡を三次元的に把握出来る。その結果、微粒子の流れを直感的に把握できるようになる。ただし、光学系を形成する部品が増えるので必要度に応じて利用することが望ましい。   In the case of such a rectangular parallelepiped laser light irradiation region, all the fine particles crossing the rectangular parallelepiped can be measured, so that the density of the laser scattered light by the fine particles in the film forming apparatus can be grasped three-dimensionally. As a result, the flow of fine particles can be intuitively grasped. However, since the number of parts forming the optical system increases, it is desirable to use them as necessary.

以下に本発明の微粒子散乱光測定方法および微粒子散乱光測定装置の実施例を示すが、以下の実施例で本発明の構成が限定されるものではない。   Examples of the method for measuring fine particle scattered light and the apparatus for measuring fine particle scattered light of the present invention are shown below, but the configuration of the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図1により先に説明した本発明の微粒子散乱光測定装置を用いて本発明の微粒子散乱光測定方法を行う。本実施例で使用する装置は先に説明した図1と基本部分は共通しているが、ガス供給箇所については図5に示したガス供給口506、ガス吹き出し穴507に相当する部品を使用している。以下に実施した際のいくつかのパラメーターについて記載する。
Example 1
The fine particle scattered light measuring apparatus of the present invention is performed using the fine particle scattered light measuring apparatus of the present invention described above with reference to FIG. Although the apparatus used in this embodiment has the same basic part as that of FIG. 1 described above, the parts corresponding to the gas supply port 506 and the gas blowing hole 507 shown in FIG. ing. Some parameters when implemented are described below.

本実施例で使用する装置、条件等の中で代表的なものについて以下に記す。   The typical ones of the apparatus and conditions used in this embodiment are described below.

真空容器101としては、概略数値として内寸で幅0.8m、奥行き0.5m、高さ0.4mの容器を用いる。   As the vacuum container 101, a container having internal dimensions of a width of 0.8 m, a depth of 0.5 m, and a height of 0.4 m is used as a rough numerical value.

ガスは不図示のガスボンベから供給し、同じく不図示の減圧器、流量調節器(マスフロコントローラー)を経由してガス供給口102より真空容器101内に供給する。ガス供給口102の構造は、図5に示したガス供給口506、ガス吹き出し穴507と同構造である。   The gas is supplied from a gas cylinder (not shown), and is supplied from the gas supply port 102 into the vacuum vessel 101 via a decompressor and a flow rate controller (mass flow controller) (not shown). The structure of the gas supply port 102 is the same as that of the gas supply port 506 and the gas blowing hole 507 shown in FIG.

原料ガス流量は
SiH:350sccm(cm/min(標準状態))
:3000sccm(cm/min(標準状態))
SiF:200sccm(cm/min(標準状態))
とした。
The raw material gas flow rate is SiH 4 : 350 sccm (cm 3 / min (standard state))
H 2 : 3000 sccm (cm 3 / min (standard state))
SiF 4 : 200 sccm (cm 3 / min (standard state))
It was.

ガス排気は不図示の真空ポンプを用い、真空容器内が約1000Paとなるように調整する。   Gas exhaust is adjusted using a vacuum pump (not shown) so that the inside of the vacuum vessel is about 1000 Pa.

次に放電電源としては60MHzのVHF電源を用いる。マッチングボックスを介して1.5kWの出力を略寸法25cm角の平行平板電極に与えて放電させる。   Next, a 60 MHz VHF power supply is used as the discharge power supply. An electric power of 1.5 kW is applied to a parallel plate electrode having a substantially 25 cm square through a matching box and discharged.

ガス吹き出し穴はφ5mmの穴を10cm間隔で3ケ所設け、中央の穴が25cm長の電極に対して中央に来るようにする。   The gas blowing hole is provided with three φ5 mm holes at 10 cm intervals so that the central hole comes to the center with respect to the 25 cm long electrode.

レーザー光を発信する光源としては出力20mWのヘリウムネオンレーザー用いる。ポリゴンミラーは六面体で回転速度20000回転/分のものを用いる。   A helium neon laser with an output of 20 mW is used as a light source for transmitting laser light. The polygon mirror is a hexahedron with a rotational speed of 20000 rpm.

以上の条件のもとに測定した微粒子が図5に示したような散乱強度分布を持つ。前述のように、ガス吹き出し穴の配置に依存して、微粒子濃度の大小が発生し、それに対応した濃淡が観察できると考えられる。   The fine particles measured under the above conditions have a scattering intensity distribution as shown in FIG. As described above, depending on the arrangement of the gas blowing holes, it is considered that the concentration of fine particles is generated and the corresponding light and shade can be observed.

次いで新たにガス吹き出し穴の間隔を縮めたガス供給口を作製し前述のガス供給口を交換して上記と同様の実験をおこなう。具体的な寸法としては穴径をφ1.5mmとし、2.5cm間隔とする。測定の結果、目視では散乱光強度の濃淡は観察されず、実質的に微粒子発生のムラは少なくなると考えられる。   Next, a gas supply port with a newly reduced interval between the gas blowing holes is produced, and the above-described gas supply port is replaced, and an experiment similar to the above is performed. As specific dimensions, the hole diameter is 1.5 mm, and the distance is 2.5 cm. As a result of the measurement, it is considered that the intensity of scattered light is not visually observed and the unevenness of the generation of fine particles is substantially reduced.

(実施例2)
実施例1に実施した微粒子の測定方法においてレーザー光走査部のポリゴンミラー122をガルバノミラーに変えて同様な実験をおこなう。ガルバノミラーは振れ角25°で毎秒10回の走査とする。その結果、目視にてポリゴンミラー使用時と比べると、走査速度が落ちる分、断続的な測定とはなるが、実施例1で観察されたとものと同程度の散乱光強度の濃淡が観察される。ミラー角度を決めて特定の場所を明るい状態で観察する場合にはガルバノミラーのほうが好適である。
(Example 2)
A similar experiment is performed by changing the polygon mirror 122 of the laser beam scanning unit to a galvanometer mirror in the fine particle measurement method performed in the first embodiment. The galvanometer mirror scans 10 times per second at a deflection angle of 25 °. As a result, as compared with the case of using a polygon mirror by visual observation, although the scanning speed is lowered, the measurement is intermittent, but the same intensity of scattered light intensity as that observed in Example 1 is observed. . The galvanometer mirror is more suitable when deciding the mirror angle and observing a specific place in a bright state.

(実施例3)
図1にて先に説明した本発明の微粒子散乱光測定装置を用いて本発明の微粒子散乱光測定方法を行う。ただし図1に示す構造に加えて図4の405に示した反射鏡を加える。その他の実験パラメーターはすべて実施例1と同様であり、ガス供給箇所についても実施例1と同様に、図5に示したガス供給口506、ガス吹き出し穴507に相当する部品を使用する。
(Example 3)
The fine particle scattered light measuring method of the present invention is performed using the fine particle scattered light measuring apparatus of the present invention described above with reference to FIG. However, in addition to the structure shown in FIG. 1, a reflecting mirror shown by 405 in FIG. 4 is added. All other experimental parameters are the same as in Example 1, and the parts corresponding to the gas supply port 506 and the gas blowing hole 507 shown in FIG.

実験結果は、図4に示したように反射鏡でレーザー光の走査範囲を広げた分、散乱光を可視化できた場所も広がる。そして、図6のように広範囲に渡って散乱光強度が直感的に把握できる。なお図6において601は微粒子の流れ、602はレーザー光、603はポリゴンミラー、604は走査レーザー光である。また、605aは可視化した微粒子の散乱光強度の大きな箇所であり、605bは可視化した微粒子の散乱光強度の小さな箇所である。606はガス供給口、607はガス吹き出し穴、608は放電電極、609は反射鏡、610は真空容器の壁、611はレーザー光の導入ポートである。本実施例においても、ガス吹き出し穴607に対応すると考えられる散乱光強度の濃淡が観察される。   As a result of the experiment, as shown in FIG. 4, as the scanning range of the laser beam is expanded by the reflecting mirror, the places where the scattered light can be visualized are expanded. Then, the scattered light intensity can be intuitively grasped over a wide range as shown in FIG. In FIG. 6, 601 is the flow of fine particles, 602 is a laser beam, 603 is a polygon mirror, and 604 is a scanning laser beam. Reference numeral 605a denotes a portion where the scattered light intensity of the visualized fine particles is large, and reference numeral 605b denotes a portion where the scattered light intensity of the visualized fine particles is low. 606 is a gas supply port, 607 is a gas blowing hole, 608 is a discharge electrode, 609 is a reflecting mirror, 610 is a wall of a vacuum vessel, and 611 is a laser light introduction port. Also in this embodiment, the intensity of scattered light intensity that is considered to correspond to the gas blowing hole 607 is observed.

本発明の微粒子散乱光測定方法を実施するための代表的な装置例Typical apparatus for carrying out the method for measuring fine particle scattered light of the present invention 従来のレーザー光による微粒子散乱光の測定をおこなう装置例Example of a device that measures fine particle scattered light using conventional laser light ポリゴンミラーによってレーザー光が走査される様子を示す図The figure which shows a mode that a laser beam is scanned by a polygon mirror ポリゴンミラーによってレーザー光が走査され、さらに反射鏡で反射する様子を示す図A figure showing how laser light is scanned by a polygon mirror and then reflected by a reflecting mirror 本発明の微粒子散乱光測定方法を用いてCVD装置内の微粒子を測定した時の散乱光強度の濃淡を示す概念図The conceptual diagram which shows the light and shade of scattered light intensity when measuring the fine particle in a CVD apparatus using the fine particle scattered light measuring method of this invention 本発明の微粒子散乱光測定方法を用いてCVD装置内の微粒子を測定した時の散乱光強度の濃淡を示す概念図の別の例Another example of a conceptual diagram showing the intensity of scattered light intensity when measuring fine particles in a CVD apparatus using the fine particle scattered light measurement method of the present invention 本発明の微粒子散乱光測定方法を実施するための代表的な装置例Typical apparatus for carrying out the method for measuring fine particle scattered light of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

101 真空容器
102 ガス供給口
103 ガス流
104 ガス排気口
110 放電電源
111 放電電極
112 放電
113 微粒子
120 レーザー
121 レーザー光
122 ポリゴンミラー
123 レーザー光の導入ポート
124 走査レーザー光
125 散乱光
126 散乱光測定/観察用ビューポート
201 真空容器
202 ガス供給口
203 ガス流
204 ガス排気口
210 放電電源
211 放電電極
212 放電
213 微粒子
220 レーザー
221 レーザー光
222 レーザー光の導入ポート
225 散乱光
226 散乱光測定/観察用ビューポート
301 微粒子の流れ
302 レーザー光
303 ポリゴンミラー
304 走査レーザー光
305 可視化したポリシラン
310 真空容器の壁
311 レーザー光の導入ポート
401 微粒子の流れ
402 レーザー光
403 ポリゴンミラー
404 走査レーザー光
405 反射鏡
406 可視化した微粒子
410 真空容器の壁
411 レーザー光の導入ポート
501 微粒子の流れ
502 レーザー光
503 ポリゴンミラー
504 走査レーザー光
505a 可視化した微粒子(散乱光強度の大きな箇所)
505b 可視化した微粒子(散乱光強度の小さな箇所)
506 ガス供給口
507 ガス吹き出し穴
508 放電電極
510 真空容器の壁
511 レーザー光の導入ポート
601 微粒子の流れ
602 レーザー光
603 ポリゴンミラー
604 走査レーザー光
605a 可視化した微粒子(散乱光強度の大きな箇所)
605b 可視化した微粒子(散乱光強度の小さな箇所)
606 ガス供給口
607 ガス吹き出し穴
608 放電電極
609 反射鏡
610 真空容器の壁
611 レーザー光の導入ポート
701 シリンドリカル凹レンズ
702 入射スポットレーザー光
703 扇形のレーザー光
704 シリンドリカル凸レンズ
705 略平行レーザー光
706 ポリゴンミラー
707 三角柱形状のレーザー光
708 凸レンズ
709 直方体状のレーザー光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Vacuum vessel 102 Gas supply port 103 Gas flow 104 Gas exhaust port 110 Discharge power supply 111 Discharge electrode 112 Discharge 113 Fine particle 120 Laser 121 Laser light 122 Polygon mirror 123 Introduction port of laser light 124 Scanning laser light 125 Scattered light 126 Scattered light measurement / View port for observation 201 Vacuum container 202 Gas supply port 203 Gas flow 204 Gas exhaust port 210 Discharge power supply 211 Discharge electrode 212 Discharge 213 Particle 220 Laser 221 Laser beam 222 Laser beam introduction port 225 Scattered light 226 View for scattered light measurement / observation Port 301 Flow of fine particles 302 Laser light 303 Polygon mirror 304 Scanning laser light 305 Visualized polysilane 310 Wall of vacuum vessel 311 Laser light introduction port 401 Particle flow 402 Laser beam 403 Polygon mirror 404 Scanning laser beam 405 Reflector 406 Visualized particle 410 Vacuum vessel wall 411 Laser beam introduction port 501 Particle flow 502 Laser beam 503 Polygon mirror 504 Scanning laser beam 505a Visualized particle ( (Spot with high scattered light intensity)
505b Visualized fine particles (locations with small scattered light intensity)
506 Gas supply port 507 Gas blowout hole 508 Discharge electrode 510 Wall of vacuum vessel 511 Laser light introduction port 601 Flow of fine particles 602 Laser light 603 Polygon mirror 604 Scanning laser light 605a Visualized fine particles (location with large scattered light intensity)
605b Fine particles visualized (locations with small scattered light intensity)
606 Gas supply port 607 Gas blowout hole 608 Discharge electrode 609 Reflective mirror 610 Vacuum vessel wall 611 Laser light introduction port 701 Cylindrical concave lens 702 Incident spot laser beam 703 Fan-shaped laser beam 704 Cylindrical convex lens 705 Substantially parallel laser beam 706 Polygon mirror 707 Triangular prism-shaped laser beam 708 Convex lens 709 Rectangular laser beam

Claims (6)

微粒子にレーザー光を照射して、該微粒子から散乱される散乱光を測定する方法であって、
ポリゴンミラーまたはガルバノミラーを少なくとも有する光学系によりレーザー光を走査しながら散乱光を測定することを特徴とする微粒子散乱光測定方法。
A method of irradiating fine particles with laser light and measuring scattered light scattered from the fine particles,
A method for measuring scattered light of fine particles, comprising: measuring scattered light while scanning laser light with an optical system having at least a polygon mirror or a galvanometer mirror.
前記微粒子がCVD装置の内部で発生する微粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の微粒子散乱光測定方法。   The fine particle scattered light measuring method according to claim 1, wherein the fine particles include fine particles generated inside a CVD apparatus. 微粒子にレーザー光を照射し散乱光を測定する装置であって、レーザー光を発信する光源と、
ポリゴンミラーまたはガルバノミラーを少なくとも有するレーザー光走査部と、
前記散乱光を検出する検出部と、
を有することを特徴とする微粒子散乱光測定装置。
A device that irradiates fine particles with laser light and measures scattered light, and a light source that emits laser light;
A laser beam scanning unit having at least a polygon mirror or a galvanometer mirror;
A detector for detecting the scattered light;
A fine particle scattered light measuring apparatus comprising:
前記微粒子がCVD装置の内部で発生する微粒子を含むことを特徴とする請求項3に記載の微粒子散乱光測定装置。   The fine particle scattered light measuring apparatus according to claim 3, wherein the fine particles include fine particles generated inside a CVD apparatus. 前記ポリゴンミラーあるいはガルバノミラーによって反射された後のレーザー光の経路上に、更に反射手段を設けたことを特徴とする請求項3に記載の微粒子散乱光測定装置。   4. The fine particle scattered light measuring apparatus according to claim 3, further comprising a reflecting means on a path of the laser light after being reflected by the polygon mirror or the galvanometer mirror. 前記反射手段への入射光と反射光が重ならない構成とすることを特徴とする請求項5に記載の微粒子散乱光測定装置。   6. The fine particle scattered light measuring apparatus according to claim 5, wherein the incident light to the reflecting means and the reflected light do not overlap each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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