JP6458566B2 - パーティクル計数装置及びそれを用いたパーティクル計数システム - Google Patents

Description

本発明は、微細な塵埃（パーティクル）を検出するパーティクル計数装置及びそれを用いたパーティクル計数システムに関する。

例えば、イオン注入装置や有機ＥＬ用成膜装置等の半導体製造装置は、パーティクルが半導体製造装置（真空の処理室）内に存在すると、このパーティクルがウェハに付着して歩留りが低下することが知られている。特に、近年のように半導体装置の高密度化や微細化が進むと、このパーティクルによる製造歩留りの低下は大きな問題となる。

そこで、半導体製造装置には、その処理室内を浮遊するパーティクルをリアルタイムで検出するパーティクル計数装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。このパーティクル計数装置を用いて処理室内に存在するパーティクルを計測し、その計測値に基づいて製造プロセスの条件を最適化及びクリーニングすることにより、製造歩留りの低下を防止している。

ここで、本発明のパーティクル計数システムの一例を示す図１の概略構成図を用いて、その構成を説明する。また、図６は、図１に示すパーティクル計数装置の斜視図であり、図７は、図６の断面図である。
パーティクル計数システム１は、パーティクル計数装置１０と、制御ユニット３０と、パーソナルコンピュータ４０と、制御ユニット３０とパーソナルコンピュータ４０とを接続するためのシリアルクロスケーブル３３と、パーティクル計数装置１０と制御ユニット３０とを接続するためのコントロールケーブル３４とを備える。

パーティクル計数装置１０は、例えばステンレス鋼のハウジング２０と、発光素子（光照射手段）となる半導体レーザ素子１３と、受光素子（散乱光検出手段）となるフォトダイオード１４ａ、１４ｂと、光学レンズ１５ａ、１５ｂと、ビームストッパ１９と、半導体レーザ素子１３を駆動するための前置増幅器（部品）１６とを備える。

ハウジング２０は、水平方向に軸を有する円筒形状の測定ヘッド２１と円筒形状のＩＣＦ７０ハーメチックフランジ（配管接続部）２２と円筒形状のケース部２３とを有する。
ケース部２３には、コントロールケーブル３４と接続されるための接続口２３ａが形成されている。これにより、パーティクル計数装置１０と制御ユニット３０とは、コントロールケーブル３４を介して信号の送受信が可能となっている。

ＩＣＦ７０ハーメチックフランジ２２は、水平方向に貫通する複数個のネジ穴２２ａを有する。これにより、ネジ穴２２ａにネジ４２を通すことで、半導体製造装置４１に形成されているＩＣＦ７０用接続口４１ａとＩＣＦ７０ハーメチックフランジ２２とを固定することが可能となっている。

測定ヘッド２１の内部には、ビームストッパ１９と、フォトダイオード１４ａ、１４ｂと、光学レンズ１５ａ、１５ｂと、半導体レーザ素子１３とがこの順に配置されている。
半導体レーザ素子１３と光学レンズ１５ａ、１５ｂとは、図７に示すように測定ヘッド２１の右端部内に配置され、所定波長のレーザ光Ｌを左方に出力するものである。また、ビームストッパ１９は、測定ヘッド２１の左端部内に配置され、レーザ光Ｌを吸収するものである。

そして、測定ヘッド２１の中央部付近の壁面の所定位置には、上下方向に貫通し水平方向に長い長孔状の窓部１８ａが形成されるとともに、窓部１８ａと上下方向に対向する測定ヘッド２１の壁面の所定位置にも、上下方向に貫通し水平方向に長い長孔状の窓部１８ｂが形成されている。つまり、窓部１８ａ、１８ｂによりパーティクルが測定ヘッド２１内部の中央部分（測定対象領域）に侵入するような構成となっている。
これにより、半導体レーザ素子１３から出射されたレーザ光Ｌは、光学レンズ１５ａ、１５ｂにより集光された上で、測定ヘッド２１内部の中央部分（測定対象領域）を通った後、ビームストッパ１９に吸収される。このとき、パーティクルが測定対象領域に存在すれば、レーザ光Ｌとパーティクルとが衝突し、レーザ光Ｌはパーティクルにより散乱されて散乱光が発生する。

また、窓部１８ａと窓部１８ｂとの間となる測定ヘッド２１内部の中央部付近の壁面の所定位置には、長方形状のフォトダイオード１４ａが配置されるとともに、フォトダイオード１４ａと前後方向に対向する所定位置にも、長方形状のフォトダイオード１４ｂが配置されている。これにより、測定対象領域（一対のフォトダイオード１４ａ、１４ｂの間）に侵入したパーティクルにより発生した散乱光がフォトダイオード１４ａ、１４ｂで受光されるようになっている。

フォトダイオード１４ａ、１４ｂは、光が照射されることによりパルス状の電気信号（以下「パーティクル信号」という）を生成する構成となっている。パーティクル信号は、コントロールケーブル３４を介して制御ユニット３０に順次出力される。

制御ユニット３０は、パーティクル信号（計測値）を整形してパーティクルの計数（処理結果）を行ったりパーティクルの粒径（処理結果）を算出したりして、それらをパーソナルコンピュータ４０にシリアルクロスケーブル３３を介して出力する信号処理部（図示せず）と、コントロールケーブル３４を介してパーティクル計数装置１０の動作を制御する制御部（図示せず）とを備える。

パーソナルコンピュータ４０は、操作ボタンやキーボード等からなる入力部（図示せず）と、モニタ等からなる表示部４０ａと、信号処理部からの処理結果や計測値を表示部４０ａに表示したり入力部を用いて設定された測定条件（サンプリング周波数、閾値電圧、測定時間等）等を制御ユニット３０にシリアルクロスケーブル３３を介して出力したりする制御部（図示せず）と、記憶部（図示せず）とを備える。これにより、例えば、表示部４０ａには、パーティクル情報（例えば、一定時間の間に通過したパーティクルの数やその粒径及び通過速度等）がリアルタイムで表示される。そして、測定が終了すると、一連の測定結果（測定中の各時点におけるパーティクルの通過数、測定中に通過したパーティクル数の合計、粒径や通過速度の分布等）が測定ファイルとして記憶部に格納される。

特開平６−２６８２３号公報

しかしながら、半導体製造装置４１にＩＣＦ７０用接続口４１ａが設けられている場合には、パーティクル計数装置１０を半導体製造装置４１内に配置することができるが、半導体製造装置４１にＩＣＦ７０用接続口４１ａがない場合や、ＩＣＦ７０用接続口４１ａに測定ヘッド２１を差し込めない場合には、パーティクル計数装置１０を用いることができないという問題点があった。
また、パーティクル計数装置１０を半導体製造装置４１内に配置することができても、パーティクル発生源と思しき箇所が半導体製造装置４１内の中央部に位置する場合には、パーティクル発生源近傍に測定ヘッド２１を配置することができないという問題点があった。
そこで、本発明は、所望の位置に配置したり所望の配管接続口に接続したりすることができるパーティクル計数装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のパーティクル計数装置は、パーティクルを測定対象領域に導入するための窓部と、前記測定対象領域に光を出射する光照射手段と、前記測定対象領域に導入されたパーティクルによる散乱光を検出して検出信号を生成する散乱光検出手段とを有する測定ヘッドと、前記測定ヘッドの後部に設けられ、所定配管接続口と接続するための配管接続部と、前記配管接続部の後部に設けられ、前記光照射手段及び前記散乱光検出手段を制御する部品を有するケース部と、前記検出信号に基づいてパーティクル情報を作成する制御ユニットと前記ケース部とを接続するためのコントロールケーブルとを備えるパーティクル計数装置であって、
前記ケース部と接続可能な取付部と、前記所定配管接続口以外に設置するための設置部とを有する架台と、一端に特定配管接続口と接続するとともに前記コントロールケーブルと電気接続が可能な接続口が設けられた配管接続部、他端に前記制御ユニットと接続するための制御ユニット接続部が形成されたフランジ付きケーブルと、を備えるようにしている。

ここで、「所定配管接続口」とは、半導体製造装置等に設けられている配管接続口であり、例えばＩＣＦフランジの「ＩＣＦ７０」やＫＦフランジの「ＫＦ４０」等となる。
また、「特定配管接続口」とは、半導体製造装置等に設けられている配管接続口であり、所定配管接続口と同じでも異なっていてもよく、例えばＫＦフランジの「ＫＦ４０」やＩＣＦフランジの「ＩＣＦ７０」等となる。

本発明のパーティクル計数装置によれば、半導体製造装置に所定配管接続口が設けられており、所定配管接続口近傍にパーティクル発生源が存在する場合には、まず、分析者は、配管接続部と所定配管接続口とを接続することで、測定ヘッドを半導体製造装置内に配置する。次に、分析者は、ケース部と制御ユニットとをケーブルで接続してパーティクル情報を制御ユニットに送信する。一方、半導体製造装置の中央部にパーティクル発生源が存在する場合には、まず、分析者は、ケース部と架台の取付部とを接続し、架台の設置部を半導体製造装置内の中央部に載置して測定ヘッドを半導体製造装置内に配置する。次に、分析者は、ケース部と制御ユニットとをケーブルで接続してパーティクル情報を制御ユニットに送信する。

以上のように、本発明のパーティクル計数装置は、所定配管接続口近傍にも半導体製造装置内の中央部にも配置することができる。

また、本発明のパーティクル計数装置によれば、半導体製造装置に特定配管接続口が設けられている場合には、まず、分析者は、ケース部と架台の取付部とを接続し、架台の設置部を半導体製造装置内の中央部に載置して測定ヘッドを半導体製造装置内に配置する。

次に、分析者は、ケーブルの配管接続部と特定配管接続口とを接続するとともに、ケーブルの制御ユニット接続部と制御ユニットとを接続する。次に、分析者は、ケーブルの配管接続部とケース部とをケーブルで接続してパーティクル情報を制御ユニットに送信する。
以上のように、本発明のパーティクル計数装置によれば、ＫＦフランジとＩＣＦフランジのどちらでも使用することができる。

また、本発明のパーティクル計数装置は、前記設置部は、水平板であり、前記取付部は、前記水平板に垂直な垂直板であり、前記ケース部は前記取付部にネジ止めされるようにしてもよい。

そして、本発明のパーティクル計数システムは、上述したようなパーティクル計数装置と、前記検出信号に基づいてパーティクル情報を作成する制御ユニットとを備えるようにしてもよい。

本発明のパーティクル計数システムの一例を示す概略構成図。 図１のパーティクル計数システムの別実施例を示す概略構成図。 本発明のパーティクル計数システムの他の一例を示す概略構成図。 架台を示す斜視図。 フランジ付ケーブルの構成を示す図。 図１に示すパーティクル計数装置の斜視図。 図６に示すパーティクル計数装置の断面図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。

図１〜３は本発明のパーティクル計数システムの一例を示す概略構成図である。また、図４は半導体製造装置内に設置する架台の斜視図である。そして図５は本発明で用いるフランジ付ケーブルの構成を示す図であって、図５（ａ）は所定フランジ付ケーブル、図５（ｂ）は特定フランジ付ケーブルを示している。なお、以下において、上述した図１のパーティクル計数システムやパーティクル計数装置と同様のものについては、同じ符号を付すことにより説明を省略する。
パーティクル計数システム１は、パーティクル計数装置１０と、制御ユニット３０と、パーソナルコンピュータ４０と、制御ユニット３０とパーソナルコンピュータ４０とを接続するためのシリアルクロスケーブル３３と、パーティクル計数装置１０と制御ユニット３０とを接続するためのコントロールケーブル３４と、架台５０と、ＩＣＦ７０用接続口４１ａと制御ユニット３０とを接続するための所定フランジ付ケーブル３５と、ＫＦ４０用接続口４３ａと制御ユニット３０とを接続するための特定フランジ付ケーブル３６とを備える。

架台５０は、例えばステンレス鋼の水平板（設置部）５２と、水平板５２の右端部に立設された例えばステンレス鋼の垂直板（取付部）５１とを有するＬ字形状となっている。
垂直板５１は、水平方向に貫通する複数個のネジ穴５１ａを有する。これにより、窓部１８ａと窓部１８ｂとが上下方向に並んだ状態で、ネジ穴５１ａにネジ５３を通すことで、ケース部２３の左側面と垂直板５１の右側面とを固定することが可能となっている。そして、水平板５２を半導体製造装置４１、４３内の任意の位置に載置することが可能となっている。

所定フランジ付ケーブル３５の一端部には、ＩＣＦ７０ハーメチックフランジ（配管接続部）３５ａが形成されるとともに、所定フランジ付ケーブル３５の他端部には、制御ユニット３０の接続口に接続可能な制御ユニット接続部３５ｄが形成されている。ＩＣＦ７０ハーメチックフランジ３５ａは、水平方向に貫通する複数個のネジ穴３５ｂと、コントロールケーブル３４に接続可能な接続口３５ｃとを有している。これにより、ネジ穴３５ｂにネジ４２を通すことで、図２に示すように半導体製造装置４１に形成されているＩＣＦ７０用接続口４１ａとＩＣＦ７０ハーメチックフランジ３５ａとを固定することが可能となる。

特定フランジ付ケーブル３６の一端部には、ＫＦ４０ハーメチックフランジ（配管接続部）３６ａが形成されるとともに、特定フランジ付ケーブル３６の他端部には、制御ユニット３０の接続口に接続可能な制御ユニット接続部３６ｄが形成されている。ＫＦ４０ハーメチックフランジ３６ａは、水平方向に貫通する複数個のネジ穴３６ｂと、コントロールケーブル３４に接続可能な接続口３６ｃとを有する。これにより、ネジ穴３６ｂにネジ４４を通すことで、図３に示すように半導体製造装置４３に形成されているＫＦ４０用接続口４３ａとＫＦ４０ハーメチックフランジ３６ａとを固定することが可能となっている。

ここで、本発明のパーティクル計数システムの使用方法について説明する。
（１）半導体製造装置にＩＣＦ７０用接続口が設けられ、接続口近傍にパーティクル発生源が存在する場合（図１参照）
まず、分析者は、ＩＣＦ７０ハーメチックフランジ２２とＩＣＦ７０用接続口４１ａとをネジ４２を用いて接続し、測定ヘッド２１を半導体製造装置４１内に配置する。次に、分析者は、ケース部２３の接続口２３ａと制御ユニット３０の接続口とをコントロールケーブル３４で接続する。最後に、分析者は、制御ユニット３０の接続口とパーソナルコンピュータ４０の接続口とをシリアルクロスケーブル３３で接続して、パーティクル情報をパーソナルコンピュータ４０に送信する。

（２）半導体製造装置にＩＣＦ７０用接続口が設けられ、半導体製造装置内の中央部にパーティクル発生源が存在する場合（図２参照）
まず、分析者は、ケース部２３の左側面と架台５０の垂直板５１の右側面とを固定し、架台５０の水平板５２を半導体製造装置４１内の中央部に載置して、測定ヘッド２１を半導体製造装置４１内に配置する。次に、分析者は、所定フランジ付ケーブル３５のＩＣＦ７０ハーメチックフランジ３５ａとＩＣＦ７０用接続口４１ａとをネジ４２を用いて接続する。次に、分析者は、ケース部２３の接続口２３ａとＩＣＦ７０ハーメチックフランジ３５ａの接続口３５ｃとをコントロールケーブル３４で接続する。最後に、分析者は、制御ユニット３０の接続口とパーソナルコンピュータ４０の接続口とをシリアルクロスケーブル３３で接続して、パーティクル情報をパーソナルコンピュータ４０に送信する。

（３）半導体製造装置にＫＦ４０用接続口が設けられている場合（図３参照）
まず、分析者は、ケース部２３の左側面と架台５０の垂直板５１の右側面とを固定し、架台５０の水平板５２を半導体製造装置４１内の中央部に載置して、測定ヘッド２１を半導体製造装置４３内に配置する。次に、分析者は、特定フランジ付ケーブル３６のＫＦ４０ハーメチックフランジ３６ａとＫＦ４０用接続口４３ａとをネジ４４を用いて接続する。次に、分析者は、ケース部２３の接続口２３ａとＫＦ４０ハーメチックフランジ３６ａの接続口３６ｃとをコントロールケーブル３４で接続する。最後に、分析者は、制御ユニット３０の接続口とパーソナルコンピュータ４０の接続口とをシリアルクロスケーブル３３で接続して、パーティクル情報をパーソナルコンピュータ４０に送信する。

以上のように、本発明のパーティクル計数システムによれば、パーティクル計数装置１０の所望位置への配置や所望配管接続口４１ａ、４３ａへの接続が可能となる。

＜他の実施形態＞
（１）上述したパーティクル計数システムでは、架台５０はＬ字形状としたが、形状については特に限定されるものではなく、Ｔ字形状としてもよい。

（２）上述したパーティクル計数装置１０では、測定ヘッド２１の左端部内にビームストッパ１９が配置された構成を示したが、これに代えて、測定対象領域以外に光を反射する反射部材が配置されているような構成としてもよい。

本発明は、パーティクルを検出するパーティクル計数装置等に利用することができる。

１： パーティクル計数システム
１０： パーティクル計数装置
１３： 半導体レーザ素子（光照射手段）
１４ａ、１４ｂ： フォトダイオード（散乱光検出手段）
１６： 前置増幅器（部品）
１８ａ、１８ｂ： 窓部
２１： 測定ヘッド
２２： ＩＣＦ７０ハーメチックフランジ（配管接続部）
２３： ケース部
３０： 制御ユニット
３４： コントロールケーブル
４１ａ： ＩＣＦ７０用接続口（所定配管接続口）
５０： 架台
５１： 垂直板（取付部）
５２： 水平板（設置部）

Claims (3)

1. パーティクルを測定対象領域に導入するための窓部と、前記測定対象領域に光を出射する光照射手段と、前記測定対象領域に導入されたパーティクルによる散乱光を検出して検出信号を生成する散乱光検出手段とを有する測定ヘッドと、
   前記測定ヘッドの後部に設けられ、所定配管接続口と接続するための配管接続部と、
   前記配管接続部の後部に設けられ、前記光照射手段及び前記散乱光検出手段を制御する部品を有するケース部と、
   前記検出信号に基づいてパーティクル情報を作成する制御ユニットと前記ケース部とを接続するためのコントロールケーブルとを備えるパーティクル計数装置であって、
   前記ケース部と接続可能な取付部と、前記所定配管接続口以外に設置するための設置部とを有する架台と、
   一端に特定配管接続口と接続するとともに前記コントロールケーブルと電気接続が可能な接続口が設けられた配管接続部、他端に前記制御ユニットと接続するための制御ユニット接続部が形成されたフランジ付きケーブルと、
   を備えることを特徴とするパーティクル計数装置。
2. 前記設置部は、水平板であり、
   前記取付部は、前記水平板に垂直な垂直板であり、
   前記ケース部は前記取付部にネジ止めされることを特徴とする請求項１に記載のパーティクル計数装置。
3. 請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載のパーティクル計数装置と、
   前記検出信号に基づいてパーティクル情報を作成する制御ユニットとを備えることを特徴とするパーティクル計数システム。
   

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