(57)【要約】【課題】半導体製造装置の真空雰囲気から浮遊物を外部に取りだして分析する。【解決手段】  導入タンク２６内部を真空ポンプ２８で被測定ゾーン２２以下の真空度に真空引きする。次に、真空チャンバー１２の排気ライン１４上にある被測定ゾーン２２から連結管２４を通じて、被測定ゾーン２２中の浮遊物を導入タンク２６に受け入れる。その後、ガス供給装置３０が、導入タンク２６内部にキャリアガスを供給して、大気圧雰囲気にする。さらに、このキャリアガスにより、成分分析装置３２に浮遊物を送り込む。成分分析装置３２では、例えば、浮遊物の成分の粒径分布を測定する。制御装置は、この制御のために各パルブを所定の順に開閉する。【選択図】図１
2018189377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の真空チャンバー中に存在する浮遊物を分析するためのものであって、下記の部分を有する浮遊物分析システム。
（１）真空チャンバーの排気ライン上にある被測定ゾーンに接続された連結管
（２）上記連結管を通じて上記被測定ゾーン中の浮遊物を受け入れる導入タンク
（３）上記導入タンク内部を真空引きするための真空ポンプ
（４）上記導入タンク内部にキャリアガスを供給するガス供給装置
（５）上記キャリアガスとともに送り込まれた浮遊物の成分を分析する成分分析装置
（６）上記導入タンクと上記真空ポンプの間を仕切る第１バルブ
（７）上記被測定ゾーンと上記導入タンクとの間を仕切る第２バルブ
（８）上記導入タンクと上記キャリアガス供給装置との間を仕切る第３バルブ
（９）上記導入タンクと上記成分分析装置との間を仕切る第４バルブ
（１０）上記第１バルブを開き、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記真空ポンプを駆動して、上記導入タンク内部を上記被測定ゾーン以下の真空度に調整する第１モードと、
上記第１モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを開き、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記導入タンクと被測定ゾーンとを連結して予め設定した時間保持する第２モードと、
上記第２モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを開いて上記キャリアガスを上記導入タンク内部に供給し、上記導入タンク内部を大気圧雰囲気にして、上記第４バルブを開いて、上記導入タンクから上記成分分析装置へ上記キャリアガスを上記浮遊物と共に送りだす第３モードと、
上記第３モードと並行して上記成分分析装置による浮遊物の分析結果を得る第４モードとを実行するように制御する制御装置
【請求項２】
上記制御装置は、上記真空チャンバーから上記被測定ゾーンに向かって上記プロセスガスが流れている状態で上記第２モードを実行することを特徴とする請求項１に記載の浮遊物分析システム。
【請求項３】
上記制御装置は、上記第４バルブを開いて上記導入タンクから上記成分分析装置に向かって上記キャリアガスと浮遊物が流れる状態を維持しなから、上記導入タンク内の全ての浮遊物を上記成分分析装置へ送り出すまで、上記第３モードを維持することを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊物分析システム。
【請求項４】
上記制御装置は、上記第３モード開始以後に上記第４モードを開始し上記第３モード終了以前に上記第４モードを終了することを特徴とする請求項３に記載の浮遊物分析システム。
【請求項５】
上記成分分析装置は、上記浮遊物を帯電させて粒子径に応じた電気移動度を測定することにより求めた浮遊物の粒子径分布を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【請求項６】
上記成分分析装置は、上記浮遊物中で検出すべき最小径の粒子の外径以下の波長を有する光源から光を照射してその反射光または影を測定して、浮遊物の粒子径分布を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【請求項７】
上記成分分析装置は、上記導入タンクから送り出された浮遊物の総重量をＭとし、導入タンクの容積をｖ１とし、真空チャンバーの容積をｖとし、真空チャンバーの内部に存在する浮遊物の総重量Ｗとしたとき、Ｗ＝Ｍ×（ｖ１＋ｖ）／ｖ１を計算して出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【請求項８】
上記真空チャンバーから上記被測定ゾーンに向かって上記プロセスガスが流れている状態で、上記制御装置は、上記第１モードから第４モードまでの処理を繰り返して、上記プロセスガス中の浮遊物の分析結果の推移を出力することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【請求項９】
半導体装置の真空チャンバー中に存在する浮遊物を分析するためのものであって、下記の部分を有する浮遊物導入装置。
（１）真空チャンバーの排気ライン上にある被測定ゾーンに接続された連結管
（２）上記連結管を通じて上記被測定ゾーン中の浮遊物を受け入れる導入タンク
（３）上記導入タンク内部を真空引きするための真空ポンプ
（４）上記導入タンク内部にキャリアガスを供給するガス供給装置
（５）上記導入タンクと上記真空ポンプの間を仕切る第１バルブ
（６）上記被測定ゾーンと上記導入タンクとの間を仕切る第２バルブ
（７）上記導入タンクと上記キャリアガス供給装置との間を仕切る第３バルブ
（８）上記導入タンクから成分分析用のキャリアガスと浮遊物を送り出す第４バルブ
（９）上記第１バルブを開き、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記真空ポンプを駆動して、上記導入タンク内部を上記被測定ゾーン以下の真空度に調整する第１モードと、
上記第１モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを開き、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記導入タンクと被測定ゾーンとを連結して予め設定した時間保持する第２モードと、
上記第２モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを開いて上記キャリアガスを上記導入タンク内部に供給し、上記導入タンク内部を大気圧雰囲気にして、上記第４バルブを開いて、上記導入タンクからキャリアガスを上記浮遊物と共に送りだす第３モードとを実行するように制御する制御装置
【請求項１０】
請求項９に記載の装置を複数ユニット設けて、上記連結管を介して上記被測定ゾーンに接続して、各ユニットが上記被測定ゾーンから上記浮遊物を受け入れて、一定時間おきに上記キャリアガスと浮遊物を送り出す浮遊物導入装置。
【請求項１１】
各ユニットの第３モードを実行する時間がそれぞれ重複しないように時間配分するとともに、複数のユニットの第２モードの一部を重複させることを特徴とする請求項１０に記載の浮遊物導入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置の真空雰囲気中で浮遊する浮遊物の成分を分析するための、浮遊物分析システムと浮遊物導入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程で発生しプロセスガス中に浮遊する浮遊物は半導体製品の品質に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、プロセスガス中の浮遊物の量を定期的に測定して清浄化の必要性の有無を判断する技術が開発されている（特許文献１）。また、微少な粒子群を帯電させて電界中に導き、電気移動度が粒径に比例することから粒径分布を精密に測定し、成分分析をする装置が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１３５３９号公報
【特許文献２】特開平１０−２８８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
上記の特許文献１では、浮遊物をレーザー光の散乱により検出している。しかしながら、レーザー光の波長よりも粒径の小さいナノ粒子と呼ばれる浮遊物の検出が困難であるという問題があった。一方、上記の特許文献２の装置によれば、ナノ粒子群の測定分析が可能である。また、大気中に浮遊する微粒子の検出ができる装置も各種知られている。しかしながら、真空中での精密な定量分析ができる実用的な装置はみあたらない。
【０００５】
半導体製造装置の内部は高真空状態であり、特許文献２に示したような装置を使用するには、装置内部から浮遊物を大気圧雰囲気中に取り出す必要がある。しかし、例えば、この浮遊物を容器に入れて外部に取り出すと、容器の内壁等に浮遊物の一部が付着してしまい、取り出した浮遊物の成分の割合や濃度が変化してしまう。これでは、プロセス雰囲気中の浮遊物の成分や濃度が実際より低く検出されるおそれがある。さらに、容器を使用する方法では半導体製造装置の稼働中の連続監視ができない。
【０００６】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、半導体製造装置の真空雰囲気から浮遊物を外部に取りだして、そのまま大気圧雰囲気に導いて、浮遊物の分析を可能にする、浮遊物分析システムと浮遊物導入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
【０００８】
＜構成１＞
半導体装置の真空チャンバー中に存在する浮遊物を分析するためのものであって、下記の部分を有する浮遊物分析システム。
（１）真空チャンバーの排気ライン上にある被測定ゾーンに接続された連結管
（２）上記連結管を通じて上記被測定ゾーン中の浮遊物を受け入れる導入タンク
（３）上記導入タンク内部を真空引きするための真空ポンプ
（４）上記導入タンク内部にキャリアガスを供給するガス供給装置
（５）上記キャリアガスとともに送り込まれた浮遊物の成分を分析する成分分析装置
（６）上記導入タンクと上記真空ポンプの間を仕切る第１バルブ
（７）上記被測定ゾーンと上記導入タンクとの間を仕切る第２バルブ
（８）上記導入タンクと上記キャリアガス供給装置との間を仕切る第３バルブ
（９）上記導入タンクと上記成分分析装置との間を仕切る第４バルブ
（１０）上記第１バルブを開き、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記真空ポンプを駆動して、上記導入タンク内部を上記被測定ゾーン以下の真空度に調整する第１モードと、
上記第１モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを開き、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記導入タンクと被測定ゾーンとを連結して予め設定した時間保持する第２モードと、
上記第２モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを開いて上記キャリアガスを上記導入タンク内部に供給し、上記導入タンク内部を大気圧雰囲気にして、上記第４バルブを開いて、上記導入タンクから上記成分分析装置へ上記キャリアガスを上記浮遊物と共に送りだす第３モードと、
上記第３モードと並行して上記成分分析装置による浮遊物の分析結果を得る第４モードとを実行するように制御する制御装置
【０００９】
＜構成２＞
上記制御装置は、上記真空チャンバーから上記被測定ゾーンに向かって上記プロセスガスが流れている状態で上記第２モードを実行することを特徴とする構成１に記載の浮遊物分析システム。
【００１０】
＜構成３＞
上記制御装置は、上記第４バルブを開いて上記導入タンクから上記成分分析装置に向かって上記キャリアガスと浮遊物が流れる状態を維持しなから、上記導入タンク内の全ての浮遊物を上記成分分析装置へ送り出すまで、上記第３モードを維持することを特徴とする構成１または２に記載の浮遊物分析システム。
【００１１】
＜構成４＞
上記制御装置は、上記第３モード開始以後に上記第４モードを開始し上記第３モード終了以前に上記第４モードを終了することを特徴とする構成３に記載の浮遊物分析システム。
【００１２】
＜構成５＞
上記成分分析装置は、上記浮遊物を帯電させて粒子径に応じた電気移動度を測定することにより求めた浮遊物の粒子径分布を出力することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【００１３】
＜構成６＞
上記成分分析装置は、上記浮遊物中で検出すべき最小径の粒子の外径以下の波長を有する光源から光を照射してその反射光または影を測定して、浮遊物の粒子径分布を出力することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【００１４】
＜構成７＞
上記成分分析装置は、上記導入タンクから送り出された浮遊物の総重量をＭとし、導入タンクの容積をｖ１とし、真空チャンバーの容積をｖとし、真空チャンバーの内部に存在する浮遊物の総重量Ｗとしたとき、Ｗ＝Ｍ×（ｖ１＋ｖ）／ｖ１を計算して出力することを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【００１５】
＜構成８＞
上記真空チャンバーから上記被測定ゾーンに向かって上記プロセスガスが流れている状態で、上記制御装置は、上記第１モードから第４モードまでの処理を繰り返して、上記プロセスガス中の浮遊物の分析結果の推移を出力することを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載の浮遊物分析システム。
【００１６】
＜構成９＞
半導体装置の真空チャンバー中に存在する浮遊物を分析するためのものであって、下記の部分を有する浮遊物導入装置。
（１）真空チャンバーの排気ライン上にある被測定ゾーンに接続された連結管
（２）上記連結管を通じて上記被測定ゾーン中の浮遊物を受け入れる導入タンク
（３）上記導入タンク内部を真空引きするための真空ポンプ
（４）上記導入タンク内部にキャリアガスを供給するガス供給装置
（５）上記導入タンクと上記真空ポンプの間を仕切る第１バルブ
（６）上記被測定ゾーンと上記導入タンクとの間を仕切る第２バルブ
（７）上記導入タンクと上記キャリアガス供給装置との間を仕切る第３バルブ
（８）上記導入タンクから成分分析用のキャリアガスと浮遊物を送り出す第４バルブ
（９）上記第１バルブを開き、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記真空ポンプを駆動して、上記導入タンク内部を上記被測定ゾーン以下の真空度に調整する第１モードと、
上記第１モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを開き、上記第３バルブを閉じ、上記第４バルブを閉じた状態で、上記導入タンクと被測定ゾーンとを連結して予め設定した時間保持する第２モードと、
上記第２モードの実行後に、上記第１バルブを閉じ、上記第２バルブを閉じ、上記第３バルブを開いて上記キャリアガスを上記導入タンク内部に供給し、上記導入タンク内部を大気圧雰囲気にして、上記第４バルブを開いて、上記導入タンクからキャリアガスを上記浮遊物と共に送りだす第３モードとを実行するように制御する制御装置
【００１７】
＜構成１０＞
構成９に記載の装置を複数ユニット設けて、上記連結管を介して上記被測定ゾーンに接続して、各ユニットが上記被測定ゾーンから上記浮遊物を受け入れて、一定時間おきに上記キャリアガスと浮遊物を送り出す浮遊物導入装置。
【００１８】
＜構成１１＞
各ユニットの第３モードを実行する時間がそれぞれ重複しないように時間配分するとともに、複数のユニットの第２モードの一部を重複させることを特徴とする構成１０に記載の浮遊物導入装置。
【発明の効果】
【００１９】
＜構成１の効果＞
高真空雰囲気中に存在する浮遊物の一部をそのまま大気圧もしくは低真空雰囲気に取りだしてその成分を分析することができる。
＜構成２の効果＞
真空チャンバーから上記被測定ゾーンに向かって上記プロセスガスが流れている状態で第２モードを実行すると、真空チャンバーの真空度に影響を与えないで浮遊物をプロセスガスの拡散により導入タンク側に送り込める。
＜構成３の効果＞
導入タンク内に送り込んだ全ての浮遊物を成分分析装置へ送り出すことで、導入タンク内部の浮遊物の成分比を正確に分析し、真空チャンバー内部の浮遊物の全量を計算で推定できる。
＜構成４の効果＞
成分分析装置で浮遊物が検出されなくなるまで第３モードを維持すれば、導入タンク内に送り込んだ全ての浮遊物を成分分析装置へ送り出したことを確認できる。
＜構成７の効果＞
真空チャンバー内部の浮遊物の絶対量や成分比を演算処理により推定できる。導入タンクに取り込むときに、浮遊物の成分比が変化しないので、高い精度で真空チャンバー内部の浮遊物の絶対量や成分比を推定できる。
＜構成８の効果＞
浮遊物の導入から分析までの処理を繰り返して、プロセスガス中の浮遊物の時間変化を測定できる。
＜構成１０の効果＞
プロセスガス中の浮遊物の成分の時間的な変化を監視することができる。
＜構成１１の効果＞
各ユニットが分析のためのキャリアガスと浮遊物を送り出すタイミングを、可能な限り時間的に近付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の浮遊物分析システムの全体構造例を示す構成図である。
【図２】第１モードの状態説明図である。
【図３】第２モードの状態説明図である。
【図４】第３モードの状態説明図である。
【図５】制御装置の制御動作例を示すタイムチャートである。
【図６】実施例２のシステムの実施例を示す構成図である。
【図７】実施例２のシステムの動作タイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の浮遊物分析システムの全体構造例を示すシステム構成図である。
半導体装置の詳細な構造は図示しないが、その真空チャンバー１２の排気ライン１４には、フォアラインバルブ１６、１７と荒引きポンプ１８とターボポンプ２０とが設けられている。良く知られているように、荒引きポンプ１８は真空チャンバー１２中を所定の真空度まで排気する。さらにターボポンプ２０が半導体プロセスに必要な高い真空度まで真空チャンバー１２中を排気する。実施例のシステムは、真空チャンバー１２中に存在する浮遊物を分析するために、排気ライン１４に連結管２４を介して接続されている。
【００２３】
半導体装置の真空チャンバー１２は、半導体を真空度の高い雰囲気中で製造するための装置で、プロセスチャンバーやトランスファチャンバー等のことである。浮遊物は、特許文献１等で紹介された半導体製品の品質に悪影響を及ぼすおそれがあり、真空チャンバー１２内部を浮遊する物質であって、実施例のシステムは、特にナノ粒子と呼ばれる浮遊物を大気圧雰囲気中で分析することも可能にする。
【００２４】
真空チャンバー１２の排気ライン１４とは、真空チャンバー１２と半導体装置用の真空ポンプ２８とを接続するフォアライン等の配管ことである。真空チャンバー１２と導入タンク２６を直接接続すると真空チャンバー１２の真空度を低下させる等の影響を及ぼす。従って、適切なタイミングで浮遊物を排気ライン１４から取り出すようにした。
【００２５】
この実施例では、真空チャンバー１２内と同等の雰囲気が保持され、真空チャンバー１２と排気バルブ等で仕切られたフォアラインの一部を被測定ゾーン２２と呼ぶことにする。この被測定ゾーン２２から浮遊物を取り込むようにして、真空チャンバー１２の真空度に影響を及ぼさず、しかも、真空チャンバー１２内の浮遊物のほぼ連続的な監視を可能にした。なお、実際には後で説明するように、短い間隔で浮遊物を採り入れて分析をするのであって、時間的にシームレスに連続測定するわけではない。
【００２６】
この実施例のシステムは、真空チャンバー１２の排気ライン１４上にある被測定ゾーン２２に接続された連結管２４と、この連結管２４を通じて被測定ゾーン２２中の浮遊物を受け入れる導入タンク２６を備える。この導入タンク２６には、その内部を真空引きするための真空ポンプ２８が接続されている。さらに、導入タンク２６内部にキャリアガスを供給するガス供給装置３０が接続されている。
【００２７】
そして、導入タンク２６中の浮遊物は、最終的に成分分析装置３２に送り込まれて、大気圧雰囲気中で成分分析がされる。成分分析装置３２には、例えば、米国TSI Incorporate社製のFast Mobility Particle Sizerを使用した。これは、上記の特許文献２の機能を実現したものである。図１には、分析結果４４の例を示す。この例では、浮遊物に含まれる粒子の粒径毎の個数を示すデータが出力されている。
【００２８】
図１に示した第１バルブ３４は、導入タンク２６と真空ポンプ２８の間を仕切るためのものである。第２バルブ３６は、被測定ゾーン２２と導入タンク２６との間を仕切るためのものである。第３バルブ３８は、導入タンク２６とキャリアガス供給装置３０との間を仕切るためのものである。第４バルブ４０は、導入タンク２６と成分分析装置３２との間を仕切るためのものである。
【００２９】
図２〜図４はシステムの制御動作中の状態を示す説明図である。
上記の各バルブは、制御装置４２により開閉制御される。図３は、第１バルブ３４を開き、第２バルブ３６を閉じ、上記第３バルブ３８を閉じ、上記第４バルブ４０を閉じた状態を示す。この状態を第１モードと呼ぶことにする。
【００３０】
第１モードでは、真空ポンプ２８を駆動して、導入タンク２６内部を被測定ゾーン２２以下の真空度に調整する。導入タンク２６内部の真空度が被測定ゾーン２２の真空度よりも低いと、第２バルブ３６を開放したときに第３バルブ３８から被測定ゾーン２２側に残存する空気が流れ込む。これでは、被測定ゾーン２２から浮遊物を取り込むことができない。従って、少なくとも導入タンク２６内部を被測定ゾーン２２以下の真空度に調整しておく。
【００３１】
図３は、第１バルブ３４を閉じ、第２バルブ３６を開き、第３バルブ３８を閉じ、第４バルブ４０を閉じた状態を示す。この状態を第２モードと呼ぶことにする。導入タンク２６内部を被測定ゾーン２２以下の気圧になるように真空度を調整してから、第２バルブ３６を開放すると、被測定ゾーン２２中のプロセスガスが内圧差により拡散して浮遊物が導入タンク２６内に移動する。
【００３２】
なお、図１に示したフォアラインバルブ１６が開いて荒引きポンプ１８を運転している状態で第２バルブ３６を開く。そのとき真空チャンバー１２中のプロセスガスは被測定ゾーン２２中を荒引きポンプ１８の方向に流れている。ここで、第２バルブ３６が開かれると、被測定ゾーン２２中のプロセスガスが拡散して、被測定ゾーン２２中の浮遊物とともに第２バルブ３６中に流れこむ。被測定ゾーン２２と導入タンク２６の内部の雰囲気が同等になるまでこの状態を継続する。
【００３３】
雰囲気が同等になるというのは、単位体積あたりに含まれる浮遊物の量がほぼ等しくなることをいうものとする。真空チャンバー１２と被測定ゾーン２２の内部の雰囲気は同等である。被測定ゾーン２２と導入タンク２６とを連結管２４を介して接続して、十分な時間が経過すると、真空チャンバー１２と導入タンク２６の内部の雰囲気がほぼ同等になる。この時間は、連結管２４の太さ等を考慮し、実験結果等から最適値を決定するとよい。
【００３４】
このとき、真空チャンバー１２から被測定ゾーン２２の方向にプロセスガスが流れ、被測定ゾーン２２から導入タンク２６の方向にプロセスガスが拡散するというプロセスガスの流れの方向を確実に維持することが必要である。逆方向の流れが発生すると、真空チャンバー１２と導入タンク２６の内部の雰囲気を同等にすることはできない。導入タンク２６の真空度は、接続をする真空チャンバー１２の真空度や真空チャンバー１２中に存在するプロセスガス等の種類に応じて適正値に設定するとよい。
【００３５】
図４は、第１バルブ３４を閉じ、第２バルブ３６を閉じ、第３バルブ３８と第４バルブ４０を開いた状態を示す。この状態を第３モードと呼ぶことにする。ガス供給装置３０は例えば窒素ボンベである。第３バルブ３８を開くと、窒素ガスが導入タンク２６内部に供給される。これにより、導入タンク２６の内部を大気圧雰囲気にする。
【００３６】
さらに、第４バルブ４０を開くと、ガス供給装置３０から導入タンク２６に供給された窒素ガスが導入タンク２６から成分分析装置３２方向に流れる。これにより、導入タンク２６の内部に取り込まれた浮遊物を全て成分分析装置３２に送り出すことができる。そこで、ガス供給装置３０から供給される窒素ガスをキャリアガスと呼ぶことにした。キャリアガスは測定分析に悪影響を及ぼさないものであれば何でもよい。
【００３７】
正確に浮遊物の定量分析をするために、キャリアガスにより、導入タンク２６内の浮遊物を全て成分分析装置３２へ移動させることが好ましい。成分分析装置３２は第４バルブ４０が開放されてからキャリアガス中の浮遊物が検出できなくなるまで、流入した浮遊物の量を積算して定量的に分析する。この状態を第４モードと呼ぶことにする。この分析結果は、その後成分分析装置３２に接続された図示しないプリンタやコンピュータ等に出力する。その結果は例えば図１に示した分析結果４４のようになる。
【００３８】
図５は、制御装置の制御動作例を示すタイムチャートである。
図の横軸は時間の経過を示す。図のｖ１は第１バルブ３４、ｖ２は第２バルブ３６、ｖ３は第３バルブ３８、ｖ４は第４バルブ４０を示す。第１バルブ３４は時刻ｔ１から時刻ｔ２まで開いており、導入タンク２６中を真空引きする。これは第１モードＭ１である。その後第２バルブ３６が時刻ｔ３から時刻ｔ４まで開いて導入タンク２６中に浮遊物を取り込む。この時間はプロセスガスの拡散を待つ時間なので、図に示すように比較的長い。これは第２モードＭ２である。
【００３９】
その後、時刻ｔ５から時刻ｔ６まで、第３バルブ３８と第４バルブ４０とがほぼ同時に開放される。実際には、まず第３バルブ３８を開いて第２バルブ３６中を大気圧雰囲気にして、すぐに第４バルブ４０を開いてキャリアガスの流れを作る。このとき、導入タンク２６から成分分析装置３２への方向のキャリアガスの流れを維持しながら、導入タンク２６中の浮遊物を全て成分分析装置３２に送り込むことが重要である。逆方向の流れが生じるようにしてはならない。成分分析装置３２の測定が完了するまで、ガス供給装置３０から導入タンク２６にキャリアガスを供給し続けるようするとよい。
【００４０】
即ち、第４モードＭ４は第３モードＭ３の開始時刻ｔ５以後に開始され、第３モードの終了する時刻ｔ６以前に終了する。第１バルブ３４と第２バルブ３６が閉鎖された後、第３バルブ３８が開き、第４バルブ４０が開き、成分分析装置３２が分析を開始して分析を終了した後に第３バルブ３８と第４バルブ４０とを閉じるように制御することが好ましい。なお、第４モードＭ４の間に分析処理が実行されるが、分析結果の出力処理自体はその後いつ実行しても構わない。図５の時刻ｔ７以後は再び第１モードＭ１から同じ処理を繰り返すことができる。
【００４１】
なお、成分分析装置３２は、例えば、浮遊物を帯電させて粒子径に応じた電気移動度を測定することにより求めた浮遊物の粒子径分布を出力する機能を持つことが好ましい。また、あるいは、成分分析装置３２は、浮遊物中で検出すべき最小径の粒子の外径以下の波長を有する光源から光を照射してその反射光または影を測定して、浮遊物の粒子径分布を出力することが好ましい。
【００４２】
成分分析装置３２の分析結果から、真空チャンバー１２の内部に存在する浮遊物の総重量Ｗを計算で推定することができる。即ち、導入タンク２６から送り出された浮遊物の総重量Ｍを測定することができたら、導入タンク２６の容積をｖ１とし、真空チャンバー１２の容積をｖとしたとき、計算式Ｗ＝Ｍ×（ｖ１＋ｖ）／ｖ１で、Ｗを求めることができる。
【００４３】
即ち、導入タンク２６に浮遊物を取り込むときに、浮遊物の成分比が変化しないので、高い精度で真空チャンバー１２内部の浮遊物の絶対量や成分比を推定できる。
【実施例２】
【００４４】
図６は実施例２のシステムの実施例を示すシステム構成図である。
既に説明したように、真空チャンバー１２から被測定ゾーン２２に向かって上記プロセスガスが流れている状態で、上記制御装置４２は、上記第１モードから第４モードまでの処理を繰り返すことができる。即ち、上記プロセスガス中の浮遊物の分析を  図５で説明した時刻ｔ７以降も複数回繰り返すことができる。
【００４５】
例えば、荒引きポンプ１８（図１）を運転して排気ライン１４（図１）を流れるプロセスガス中の浮遊物量を繰り返し連続的に監視すれば、浮遊物が次第に増加したり減少したりする状態を観測できる。これの観測結果は半導体製造装置の運転制御におおいに役立つ。しかしながら、図５に示した第１モードから第４モードまでの処理にはある程度の時間を必要とし、この合計時間を短縮するのは難しい。
【００４６】
そこで、図６に示すように、第１バルブ３４と第２バルブ３６と第３バルブ３８と第４バルブ４０と導入タンク２６で構成されるユニット（浮遊物導入装置）を複数設ける。図６の実施例では、８台のユニットＵ１〜Ｕ８を真空チャンバー１２の被測定ゾーン２２（図１））に接続した。真空ポンプ２８とガス供給装置３０は共通化している。もちろん、それぞれ別々に設けてもよい。即ち、ユニットの最小単位は第１バルブ３４と第２バルブ３６と第３バルブ３８と第４バルブ４０と導入タンク２６で、真空ポンプ２８とガス供給装置３０を含んでいてもよい。これらのユニットを一定時間おきに動作させて、成分分析装置３２に順番に浮遊物を送り込む。
【００４７】
図７は、実施例２のシステムの動作タイムチャートである。
横軸は時間の経過を示す。この図の基本構造は図５と同様である。ユニットＵ１からＵ８の動作タイミングを、図７に示すように、Ｔ時間間隔で制御する。即ち、第３モードと第４モードが終了するタイミングがＴ時間間隔になるように制御している。
【００４８】
これらのユニットは、第１モードと第２モードを実行するタイミングを互いに重複させても構わない。即ち、複数のユニットの真空引きを同時に行っても構わない。また、複数のユニットを同時に被測定ゾーン２２に接続しても構わない。むしろ、複数のユニットの第２モードを一部重複させることにより、可能な限り短い時間間隔で浮遊物の取り込みと分析を繰り返し実行することが可能になる。
【００４９】
図７の実施例において、例えば、ユニットＵ１とユニットＵ２とユニットＵ３とは、第２モードの一部が時間的に重複している。しかしながら、先に第３モードに移行するユニットのほうが先に第２モードを終了している。第２モードの終了時に導入タンク２６の内部と真空チャンバー１２の内部の雰囲気が同等になるようにしているから、真空チャンバー１２の内部の雰囲気の時間的な変化をそのまま各ユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３がとらえることができる。従って、第２モードの一部が時間的に重複していても、測定結果に悪影響は無い。
【００５０】
いずれにしても、第３モードと第４モードを実行する時間がそれぞれ重複しないように時間配分する。複数台の成分分析装置を同時並行稼働させることも可能であるが、不経済である。さらに、同一の成分分析装置を時間的に連続して使用することにより、浮遊物の分析結果の時間的な変化をより精密に監視できるという効果もある。以上の処理によって、非常に短い時間間隔で、真空チャンバー中の浮遊物の成分をほぼ連続監視することが可能になる。
【符号の説明】
【００５１】
１２  真空チャンバー
１４  排気ライン
１６  フォアラインバルブ
１７  フォアラインバルブ
１８  荒引きポンプ
２０  ターボポンプ
２２  被測定ゾーン
２４  連結管
２６  導入タンク
２８  真空ポンプ
３０  ガス供給装置
３２  成分分析装置
３４  第１バルブ
３６  第２バルブ
３８  第３バルブ
４０  第４バルブ
４２  制御装置
４４  分析結果
【図１】
2018189377.tif 000003
【図２】
2018189377.tif 000004
【図３】
2018189377.tif 000005
【図４】
2018189377.tif 000006
【図５】
2018189377.tif 000007
【図６】
2018189377.tif 000008
【図７】
2018189377.tif 000009