(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
付着チャンバー中への清浄ガス流れを供給して、付着チャンバーから望ましくない粒子をパージする工程；
供給源から付着チャンバーへの粒子を含有したガス流れを支持体上のウエハーに供給し、所望数の粒子を供給源からウエハー上へ付着し、次いで供給源からの粒子を含有したガス流れを供給停止する工程；および
供給源からの粒子を含有したガス流れを供給停止した後、チャンバーへ清浄ガス流れを供給し、粒子を付着させたウエハーが付着チャンバー内に配置されている間に不必要な不純物を付着チャンバーからパージする工程；
を含む、付着チャンバー中の支持体に据え付けられたウエハー表面に供給源からの粒子を付着させる方法。
【請求項２】
清浄ガス流れがウエハー上を流通するようにウエハーが支持体に組み込まれている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
方法の工程中、付着チャンバー中への全ガス流れを実質的に一定の容量に制御する工程を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
エーロゾル流れを清浄ガス流れに加える工程；およびエーロゾル流れを加えた後のチャンバー中への全ガス流れを制御して、付着チャンバー中へのガス流れの容量を、エーロゾル流れを清浄ガス流れに加える前のチャンバー中へのガス流れの容量と実質的に同じ容量に保持する工程；を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
供給源からの粒子を含んだガス流れを受け入れる粒子選別器を組み込み、供給源からの粒子を、付着チャンバー中に導入する前に選別する工程を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
内部容積、入口開口、チャンバーからの排出出口、およびウエハーを入口開口から出口に向かう流れ通路中に支持するための、チャンバー中の支持体、を有する付着チャンバー；
前記入口開口に連結された清浄ガス流れの供給源；
既知サイズの粒子を含んだエーロゾル流れを付着チャンバー中に導入するよう連結されたエーロゾル発生器；および
付着チャンバー中へのエーロゾルの導入を制御するため、及び、粒子を付着させたウエハーが付着チャンバー内に配置されている間に不必要な不純物を装置からパージする目的でエーロゾルの導入の前及び後の両方に清浄ガス流れを供給するための制御装置；
を含む、ウエハー上に材料を付着させるための装置。
【請求項７】
供給源からの既知サイズの粒子を、例えばウエハーの表面上に付着させるシステム（１０）であって、該システムは
入口（５３）と出口（３４）を有する付着チャンバー（１１）；
ウエハー又はその他の要素を据え付けるために付着チャンバー中に備えられた支持体（１２）；
清浄ガスを付着チャンバー（１１）へ導入するために結合された清浄ガス供給装置（１６）；
既知サイズの該粒子を含むエーロゾル（３２）の形態でガスを供給する供給手段（２２，２４，２６）であって、前述した該粒子の付着のため、付着チャンバー（１１）へ該ガスを注ぐため結合された供給手段；
清浄ガスと該粒子を含む該ガスの流れを制御する手段（１８，２４）
を含み；そのシステムにおいて、
清浄ガス及び／又は該ガスをチャンバー（１１）へ導入するため、及び、システムの操作の間、該粒子を含む該ガスをチャンバー（１１）へ導入する前後に、清浄ガスが不必要な不純物をパージするという理由により、清浄ガス供給装置（１６）及び供給手段（２２，２４，２６）が入口（５３）に結合されているシステム。
【請求項８】
清浄ガス及び該粒子を含む該ガスの流れを制御するための該手段が（１８，２４）が、支持体（１２）、及び、据え付けられている場合にはウエハー（１４）に向けて清浄ガス流れを供給して、不必要な不純物をそこからパージし、
所定の数の前述の該粒子を付着する目的で、該供給手段（２２，２４，２６）が、該ガスをエーロゾルの形態で所定時間供給し；
該流れを制御する該手段（１８，２４）が、流れを所定期間混合して、所定の数の粒子を付着し、その後チャンバーをパージするため付着チャンバー（１１）へ清浄ガスを注ぐ請求項７記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、粒子の付着プロセス時に、粒子の付着を正確に制御しながら、半導体ウエハーの機械的な移動を行うことなく、標準サイズまたは既知サイズの粒子を、半導体ウエハーもしくは他の表面上に付着させるための方法と装置に関する。
半導体業界においては、ウエハー検査ツール（wafer inspection tool）を使用してウエハー上の粒子の数を求めることがしばしば必要となる。こうしたツールは、一般に光散乱の原理に基づいて作動し、レーザー光線がウエハー表面を掃引するときに各粒子により散乱される光の量によって、ウエハー上の粒子のサイズを測定する。このような検査ツールを標準化するためには、ウエハー上に既知サイズの粒子を付着させ、このウエハーを検査ツール中に配置して、該基準ウエハー粒子からのレスポンスを調べる必要がある。そしてこれを検査ツールの既知工場設定値と比較する。さらに、ウエハー上の粒子の数を知ること、およびウエハー表面に粒子を適度に均一に分布させることが重要である。これは本質的に、ウエハー検査ツールから得られる結果が正確であるようにするための、あるいは何らかの仕方で標準読み取り値と相関付けできるようにするための較正プロセスである。
さらに、工場における検査ツールの初期較正も、ウエハー上に既知サイズの粒子を使用することに基づいている。最も広く使用されている較正用粒子はポリスチレンラテックス（PSL）であり、通常は0.1〜２μmのサイズ範囲である。さらに、異種材料の粒子に対する検査ツールのレスポンスを調べるためには、ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、および類似材料の均一サイズ粒子をウエハー上に付着させる必要がある。例えば、S.A. Chae, H.S. Lee,及びB.Y.H. Liuによる論文「“ノンアイデアルでリアルワールドの粒子に対する、ウエハー表面スキャナのサイズレスポンス特性（Size Response Characteristics Of A Wafer Surface Scanner for Non-Ideal, Real-World Particles）”Journal of the IES 35(6):45-52, Dec. 1992」を参照のこと。
このような標準較正用粒子をウエハー上に付着させる際に広く使用されている方法は、粒子の水中懸濁液（例えばPSL）を作製し、次いでこの懸濁液を霧化してスプレーを形成させる。このスプレーを自然乾燥し、均一なサイズのPSL粒子を空気中に懸濁させてエーロゾルを形成させる。次いでこのエーロゾルを、これらの粒子がウエハー表面上に付着できるようにウエハーを保持しているチャンバーに導入する。エーロゾルからウエハーへの粒子の付着を引き起こすメカニズムについてはよく知られている。理論的および実験的研究によれば、主たる付着メカニズムは、重力による沈降と拡散であることがわかっている。粒子が帯電している場合は、静電引力も粒子の付着においてある役割を演じる。B.Y.H. LiuとK.H. Ahnによる論文「“半導体ウエハーへの粒子付着”, Aerosol Sci. Technol. 6:215-224, 1987」およびD.Y.H. Puiらによる論文「“半導体ウエハーへの粒子付着の実験的研究”,Aerosol Science and Technology 12:795-804, 1990」を参照のこと。
ウエハーを収容したチャンバー中で、単にエーロゾルをチャンバーに導入することによって付着を行うことは、多くの欠点を有する。第一に、ウエハーをチャンバー中に配置すると、チャンバー中に既に存在している未制御の汚染物粒子がウエハーに付着して、ウエハーの望ましくない汚染を引き起こすことがある。第二に、エーロゾルをチャンバーに導入すると、エーロゾルが比較的清浄なチャンバー空気と混合されるにつれ、チャンバー中の粒子濃度が徐々に増大する。したがって、粒子付着の速度は、粒子濃度の変化による時間の関数として変化する。粒子濃度の変化は、ウエハー上に付着する粒子の数を制御するのを困難にする。同様に、チャンバーへのエーロゾル流れを停止すると、チャンバー中の粒子濃度が徐々に低下し、時間と共に粒子付着速度が変化し、付着する粒子の数を制御すること、または付着する粒子の数を知ることが困難となる。
ブラッドレーH.シールらによる“表面上に粒子を正確に付着させるためのシステムと方法”と題する米国特許第5,194,297号は、チャンバー中に清浄なシース流れ区域（sheath flow area）を設けることによって、こうした問題点を解消しようとする方法を開示している。すなわち、ウエハーの上にシースをもたらす清浄空気の存在区域があり、同じ付着チャンバー中に別個のエーロゾル流れ区域が与えられる。付着の前に、先ずウエハーを清浄なシース流れ区域に導入し、このシース流れ区域において粒子の付着が起こらないようにする。次いで付着を起こさせるために、ウエハーをエーロゾル流れ区域に機械的に移動し、それから付着の後に清浄なシース流れ区域に戻してサイクルを完了させる。付着チャンバーにおけるウエハーの機械的な移動は複雑な動きであり、ウエハーをチャンバー内の２つの区域間に移動させるのに必要なコンベヤーベルト、ロボットアーム、または他の歯車機構の機械的な移動によって、望ましくない汚染物粒子の発生を引き起こすことがある。
本発明の目的は、望ましくない汚染物を導入することなく、単純かつ簡単に制御できる方法にて、既知サイズの粒子をウエハー上に正確に付着させる上で固有の問題点を解消することにある。
発明の要約
本発明は、その最も単純な形においては、ウエハーを公知の仕方で支持できるチャンバー、および粒子非含有ガス源（例えば、望ましくない粒子を含んだチャンバーをパージし、これによってチャンバーを清浄かつ粒子非含有にするような空気または乾燥窒素）を提供する。ウエハーをチャンバー中に配置し、清浄空気流れを、チャンバーの入口にて既知サイズの粒子を搬送している霧化流れと合流させることができる。したがって、既知サイズ粒子を含んだエーロゾルと、チャンバー中に導入される清浄空気流れとのミキシングが行われる。清浄空気流れと混合されたエーロゾル流れがチャンバー中のウエハー表面に突き当たり、これによって粒子の付着が引き起こされる。チャンバーからの排出空気流れは通常、高効率フィルターを通して濾過して、周囲のクリーンルーム環境へのエーロゾルの排出を防止する。
所定量の粒子が付着した後、エーロゾル流れが停止し、再びチャンバーに入る空気流れまたはガス流れが最初の清浄空気流れとなるよう、手動制御可能な弁を使用して、あるいは電子式タイマーもしくはコンピュータを使用してアトマイザーの電源を切る。清浄空気流れがウエハーに直接突き当たり、ウエハー表面へのさらなる粒子付着を防止するための保護清浄空気層が形成される。こうした手順は、チャンバー中の幾らかの粒子が残存している場合に特に有用である。
ウエハー上に付着される粒子の数を正確に制御できるよう、エーロゾル流れを速やかに開始・停止することができる。粒子を付着させたくない場合は、粒子供給源を形成するアトマイザーの電源を切ることができ、これによってこのような材料とその付随物のコストが節減される。
本発明の変形においては、チャンバーの入口側にてエーロゾル流れを清浄ガス流れに加えた後でも、チャンバーへのトータル流れを既知レベルに保持する。これによって、チャンバー中における乱流空気流れはより少なくなる。さらに、粒子に静電荷を付与して、粒子付着システムの性能を改良することができる。
粒子サイズに対する極めて正確な制御は、所望する直径の粒子の進路をそらす電気エーロゾルスイッチ（electrical aerosol switch）を、スイッチハウジングの底部付近のスリット開口の近くに設けることによって、そしてこれらの粒子をスイッチの外から付着用チャンバー中に掃引することによって達成することができる。
電気エーロゾルスイッチはそれ自体公知のものであるが、清浄空気流れと組み合わせ、そして既知サイズの粒子を清浄流れの定常空気流れの中に、あるいは前記流れから外に切り換えることにより、極めて正確な付着時間の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にしたがって造られた基本的な粒子付着システムの概略図である。
図２は、付着チャンバーへのインプット空気流れのための流れ制御装置を示している、図１のシステムの変形である。
図３は、ウエハーに付着させようとするエーロゾル粒子に静電荷を付与している、本発明のさらなる変形である。
図４は、付着チャンバー中への粒子の導入タイミングを正確に制御するための電気粒子スイッチを付着チャンバーのインプット側に設けた状態の、本発明にしたがって造られた付着システムを示している。
好ましい実施態様の詳細な説明
図１を参照すると、本発明を実施するための基本的なシステムが示されているる。付着装置10は一般に、粒子を付着させようとするウエハーまたは対象物14を支持するための支持対12を有する公知の付着チャンバー11と連結して使用する。チャンバーの構造はよく知られており、一般にはクリーンルーム内に配置される。この付着用集成体は、較正用または粒子分布を調べるのに使用されるウエハーとの比較用に使用することのできるウエハー上に、既知サイズおよび既知密度で既知数の粒子（適切な限度内にて）を供給しなければならない。種々の形態のチャンバーを使用することができる。付着装置10はさらに、清浄空気流れの供給装置16を含む。この供給装置は、空気だけでなく他のガス（例えば乾燥窒素）を含んでもよい。必要であれば、清浄空気流れ供給源16の出口ラインに流量調節器18を設けて、ライン20に沿って空気の流れ（Ｑ1）を供給することができる。これによって既知流量の清浄ガスまたは清浄空気が供給され、このときいかなる汚染粒子も含まれない。
アトマイザー22は、既知サイズの粒子（例えば、前述のPCL粒子など）を供給するのに使用される。清浄圧縮空気供給装置26から電磁弁24を介してアトマイザー22に圧縮空気が送られると、アトマイザーはエーロゾルを供給する。電磁弁24は、電子式タイマーまたはコンピューター28に繋がった制御信号25によって制御することができる。タイマーまたはコンピューター28はさらに、適切な弁を作動させることによって、供給装置16からの清浄空気流れの供給も制御することができる。
アトマイザー22の出口ライン30は、流量調節器18より下流で、流量調節器と付着チャンバー11との間にてライン20に接続されている。ライン30にアトマイザー流れＱ2が供給される。図からわかるように、ライン20は、付着チャンバー11の内部への入口接続部を有する。タイマーまたはコンピューター28から制御信号25をを供給することによって弁24を作動させると、アトマイザー22は、充分なエーロジル流量Ｑ2が確実に得られるよう、公知の方法で発生させた粒子を搬送する既知容量の空気を送り出す。本発明のこの形においては、ライン30との接続部と付着チャンバー11との間にてライン20に沿った流れはＱ1＋Ｑ2の合計流量を有し、粒子を付着チャンバー中に運び込む。これらの粒子は、チャンバー内部にて32で示すように方向付けされ、ウエハー14の上向き表面に落下していく。
付着しなかった粒子は、ライン34および排出・フィルター集成体36を介して排出される。
図１の装置を運転するプロセスにおいては、先ず最初に供給装置16から空気流れを開始し、そして再び粒子非含有ガスまたは公知の方法で得られた空気の供給装置となる。付着チャンバー11中への清浄空気流れは、チャンバーが清浄かつ粒子非含有になるまで、望ましくない粒子を含んだチャンバーをパージするのに使用することができる。これらの望ましくない粒子は、排出ライン34と排出・フィルター集成体36を介して排出される。チャンバー11中の望ましくない粒子が確実にパージされるよう、充分な長さの時間にわたって充分な量の初期清浄空気流れを供給する。
次いで、ウエハー14をチャンバー中の支持体12（これはいかなる適切な支持体であってもよく、図面には概略的に示してある）上に配置する。チャンバー内を粒子非含有状態に保持するために、ウエハーの設置中は清浄空気流れを継続する。ウエハーを設置し、チャンバーを閉じた後に電磁弁を作動させると、既知サイズおよび既知容量の粒子のエーロゾル流れＱ2が開始される。流れＱ2がライン20に入り、清浄空気流れＱ1と合流して合流エーロゾル流れＱ1＋Ｑ2を形成し、これがチャンバー11に進み、粒子を付着させようとするウエハー14の上向き表面に方向付けされる。エーロゾル流れがチャンバー11中のウエハーに突き当って、粒子の付着が起こる。排出空気流れをフィルター（好ましくは高効率フィルター）に通して、これらのプロセスが通常行われる周囲クリーンルーム環境中にエーロゾルが排出されるのを防止する。
所定時間の粒子付着の後、手動操作あるいは正確なタイマーもしくはコンピューター28からの電気信号により弁24を作動停止させることによって、アトマイザー22の電源を切る。エーロゾル流れＱ1が停止し、チャンバー11に入る流れは再び、その最初の清浄空気流れもしくは清浄ガス流れＱ1に戻る。図面からわかるように、清浄空気流れはウエハー14に直接突き当たるので、少なくともある短い時間にわたって、チャンバー11中に残存しているかも知れない粒子がウエハー表面上にさらに粒子付着するのを防止するための保護清浄空気層をもたらす。ウエハー14が、清浄空気層がウエハー上に確実に流れるに足る充分な時間にわたって静置されたとき、分析用機器にて使用するために、あるいは所望する他の用途に資するために、ウエハーを付着チャンバー11から取り出すことができる。ウエハーは、チャンバー11内におけるその最初の位置から移動させる必要はなく、チャンバー内に配置されている間は、清浄シース空気の直接的な衝突を受ける。汚染物がウエハーに付着するのを防止するために、ウエハーは、パージされて清浄状態の粒子非含有チャンバー中に配置されていなければならない。付着時間（これは比較的正確に制御することができる）の後、ウエハー14を取り出すことができる。ウエハーには、既知サイズで既知数の粒子が付着しているであろう。
ここに開示しているエーロゾル流れ切り換え法（aerosol flow switching method）は、付着のためにエーロゾルが必要となったときに、アトマイザー22を短時間だけ作動させることができる、というさらなる利点を有する。残りの時間中、霧化してエーロゾルを形成させなければならない懸濁液の量を少なくするために、アトマイザー22は非作動状態のままであり、これによって材料および費用の両面で節減が可能となる。ウエハーへの粒子付着に必要とされるときにのみアトマイザー22が作動するという事実はさらに、付着システムの内部表面上への望ましくない粒子の堆積を最小限に抑え、このため頻繁な清浄化処理のためにシステムを分解する必要はなくなる。
図２は、乱流の発生を避けることによって、付着チャンバー11中へのより正確な流れを得るための変形システムを示している。図１のシステムは、アトマイザー22が作動しているときのチャンバー11中への流れを示している。すなわち、付着チャンバー11中へのトータル流れはＱ1＋Ｑ2であり、清浄空気流れだけが付着チャンバー11中に流れているとき、流れはＱ1のみである。図２は、流量を変化させることによって引き起こされる乱流を避ける方法を示している。図２においては、同じ構成成分には同じ番号が付してあり、エーロゾルチャンバー11、およびウエハー14を据え付ける支持体12が含まれている。排出ライン34と入口ライン20は同じ番号が付けてある。
ライン20に対するブリードライン40は、ライン30とライン20との間の接続部42より下流の接続部、すなわち“Ｔ”継手41にてライン20に連結されている。前述したように、ライン30は、電磁弁24が作動されるたびにエーロゾルを搬送する。
ライン40は、第２の電磁弁44を介して排出集成体46（これも必要に応じてフィルターを有する）に連結されている。弁40は、電磁弁24を作動させる制御信号25に対して制御を同調させる電子タイマーまたはコンピューター28からの制御信号48によって始動・停止されるか、あるいは制御される。電磁弁24を作動させることによってアトマイザー22の電源を入れた後、接合部42においてエーロゾル流れと清浄空気流れＱ1とをミキシングし、電磁弁44を開き、そのポートサイズに関して制御し（流量制御弁であってもよい）、接合部41において混合流れＱ1＋Ｑ2の一部を方向転換させる。Ｑ2に等しい方向転換流れは、排出集成体46を介して排出される。したがって合流流れが分割され、接合部41からのライン20ダウンストリームの一部、および接合部41から付着チャンバー11のほうに向かっている部分は流量Ｑ1を保持し続けるが、それはエーロゾル流れである。したがって、チャンバー11中へのトータル流量は、いつもＱ1にて一定に保持される。
このプロセスは前述したものと同じである。付着チャンバー11が、タイマーまたはコンピューター28の制御の下に、供給装置16からの清浄空気流れまたは清浄ガス流れによってパージされ、そして付着チャンバー11がそのようにパージされると、チャンバー中に異物粒子は存在しなくなり、粒子の付着を起こさせようとするウエハー14や他の対象物を支持体12上に移動する。次いで電磁弁24を開いてライン30に沿ってエーロゾル流れＱ1を供給し、さらに適切な時間にて弁44を開いて、接合部41と付着チャンバー11との間にて、ライン20を介して流れてくるトータル流量をＱ1の容量（しかしこの容量中にエーロゾルを含む）に制御する。
この場合も、プロセスのタイミングは、ウエハーへの付着が所望どおりになるようアトマイザー流れを所望の時間で停止することによって、前述のように行うことができる。
図３は、本発明のさらなる変形を示している。この場合、50で示されているエーロゾルは、図２の接合部41と付着チャンバー11との間のエーロゾルでよい。付着チャンバー11をパージするための空気流れを供給し、ウエハーを所定の位置に配置してから、前述のようにエーロゾルを供給する。アトマイザー22の電源を切った後、図３のチャンバー11Aを清浄ガスでパージする。
霧化によって生成されるエーロゾル粒子は、一般には帯電している。したがって電場を加えることによって、粒子付着速度を増大させることができる。図３の付着チャンバー11Aにおいては、金属板52が取り付けられており、これが入口ポート53を取り囲んでいる。金属板に電位をもたらすために、金属板53が高電圧電源54に連結されている。金属板53は絶縁性の支持体に据え付けられており、付着チャンバー11Aから電気的に絶縁されるように連結されている。ウエハー14自体は、ライン55を介してアース接続部に連結されており、ライン55は、必要に応じてウエハーを介して接続してもよいし、あるいはウエハー支持体12に連結してもよい。
このシステムにおいては、チャンバー11Aに流入するエーロゾル流れがウエハー14に衝突する場合、エーロゾル流れ中に搬送されている粒子に静電荷を付与させると、粒子の付着速度の増大を引き起こし、これによって粒子の付着がウエハー14上への既知粒子数または既知粒子密度を達成するのに必要な時間が短縮される。
帯電させた金属板53を、図１と２に示されているシステムのいずれかと一緒に使用し、特定のウエハー14への充分な付着を行うのに必要な時間を短くすることによって、粒子の付着をさらに改良することができる。
エーロゾルをライン20に導入する前に、そしてさらにエーロゾルの付着が完了したときに、付着のための同じ手順を使用する。すなわち、ウエハー14を所定の位置に配置する前に先ずチャンバーをパージし、そして付着操作を停止した後にウエハー14上に清浄ガス流れを供給する。
図４は、本発明のさらに他の変形を示している。この場合も同じ構成成分には、図１〜３の場合と同じ番号が付してある。本発明のこの態様においては、付着チャンバー11の入口側に電気エーロゾルスイッチ（electrical aerosol switch）が取り付けてある。この態様では、清浄空気流れは、前述のように供給装置16からライン20に沿って供給される。清浄ガス流れまたは清浄空気流れの容量は、前述したようにＱ1である。
アトマイザー22は、ライン30を介して従来型の乾燥器58に連結されている。ライン30を通る流れは、前述のように、弁24およびタイマーもしくはコンピューター28からの制御信号によって制御される。圧縮空気供給装置26が弁24を介して設けられている。乾燥器58は、エーロゾル流れからの液体を乾燥する従来設計物であり、従来型乾燥器58を通過した後の乾燥空気中エーロゾルは、粒子に電荷を付与するイオナイザー60を通過する。このイオナイザーも、現時点においてエーロゾルを供給するのに使用されている従来型のユニットである。帯電した粒子は、ライン30Aを介して排出される。
電気エーロゾルスイッチは62で示されている。これは薄層状空気流れを生成させる円筒形凝縮器である。２つのインプット空気流れが存在する。流れＱ1は、スイッチ中心部近くの接続部64におけるスイッチへのインプットであり、流れＱ2（これはインプットエーロゾル流れである）は、電気スイッチ62の周縁に隣接した環状インプット接続部66にて供給される。
清浄空気流れのためのインプット空気接続部64は、ハウジング76中の中央電極70を取り囲んでいる管状壁67によって画定されている環状チャンバーまたはプレナム68中に空気を排出する。管状壁67はさらに、ハウジング76の内部ではあるが、チャンバー68の外側に管状チャンバー74を画定している。清浄空気とエーロゾルの両方が矢印71と73によって示されているように下方に向かって流れるよう、エーロゾルインプット接続部66は、チャンバー68を取り囲んでいる環状チャンバー74に通じている。清浄空気流れは、電極70に隣接した、中央付近の空気のコアーである。
電極70は内部に配置された円筒形物体であり、高電圧電源に連結されている。空気流れＱ1とＱ2は両方とも、中央電極70と電気エーロゾルスイッチの外側ハウジング76との間の環状スペースを通って下方に流れ、比較的分離した状態を保持する。すなわち、これらの流れは実質的に混ざり合わない。電極70（内部シリンダー）に電圧を加えることによって、環状チャンバー74を介して流れＱ2中に搬送されている粒子が清浄空気流れの外側に移動し続けるが、電極70の外側の周囲にて下方に向かっている清浄空気流れを横切る形で方向転換される。このようにエーロゾル粒子は中心の電極のほうに引きつけられ、電場を調節することによって、所望直径の粒子を電極70の底部付近のスリット開口80（出口管状シリンダー82からわずかに離れて配置されている）の近くに向けることができる。
シリンダー82は、電気エーロゾルスイッチからの空気流れのための出口開口を取り囲んでいる。スリット80のほうに引きつけられた粒子が、アウトプットエーロゾル流れ（Ｑ4）によって、付着チャンバー11に通じているライン86に沿ってスイッチから掃引される。適切なサイズの粒子が、付着チャンバー11中への流れと共に運ばれる。ハウジング76の出口通路88から排出濾過器集成体90に流れていく排出流れＱ3中には、過剰のエーロゾルが含まれている。
電気エーロゾルスイッチ62は、最初は多分散であるエーロゾルから単分散エーロゾルを生成させるための静電粒子選別器として使用されている。この構造物は、「“A SUBMICRON AEROSOL STANDARD AND THE PRIMARY, ABSOLUTE CALIBRATION OF THE CONDENSATION NUCLEI COUNTER”J. Colloid Interface Sci. 47:155-171, 1974」と題する、Benjamin LiuおよびD.Y.H. Puiによる論文の主題である。しかしながら、このタイプの選別器を付着チャンバー11のインプット側に適合させると、既知サイズの粒子を供給できるという大きな利点が得られ、また狭いスリット80を通る粒子の流れが、電極70に加えられる電圧によって制御されるので、単分散エーロゾル粒子を、速やかに付着チャンバー11中に切り換えたり、付着チャンバー11への流入を停止したりして、ウエハー14上への粒子の付着を極めて正確に制御することができる。
この場合、アトマイザー22によって生成されるエーロゾルは多分散エーロゾルであってもよく、電気エーロゾルスイッチ62は、粒子付着チャンバー11中に単分散エーロゾルを供給するための選別器として作用する。
電気エーロゾルスイッチ62のために、円筒状ハウジング中に薄層状流れが達成され、その従来の役割にて粒子選別器として使用される。しかしながら、電極に電圧が加えられたときにのみ粒子の流入を可能にする狭いスリット開口のため、エーロゾルスイッチとしてのさらなる用途により、付着チャンバー11中への定常空気流れＱ4を保持しつつ、流れに対する粒子の切り換えを速やかに行って、付着時間を正確に制御することが可能となる。言い換えると、システムが作動しているときには、常に隙間80を通って付着チャンバー11中に進む空気流れが存在するが、電極70が作動状態にあるときは、粒子はその隙間に流入するだけである。
図４においては、ライン96を介して粒子カウンター94がオプションとして組み込まれている。粒子カウンターは、ライン86に入ってくる粒子を、したがって付着チャンバー11中に流入する粒子を計数することが必要となるときに、システム中に組み込むことができる。
電気スイッチ62はさらに、前述のように、電極70に対して一定の高電圧を保持しながら弁24を作動させてエーロゾル流れを制御することにより、厳密に粒子選別器として使用することができる。したがって、円筒状ハウジング76中の薄層状流れはなおも保持されるが、粒子導入のタイミングは、電極70に継続的に電圧が加えられる限り、アトマイザー22を作動させる弁24によって制御される。
空気搬送粒子のカウンターのアウトプットは、必要に応じてタイマーやコンピューター28を通しての、付着時間の自動調節のための信号として使用することができる。
付着時間の自動調節は、ウエハー14への付着のために付着チャンバー11に流入していく粒子をカウントすることによって決定することができる。さらに電子式制御器を使用し、粒子カウンターのアウトプットによって制御することもできる。
さらに、任意使用の空気搬送粒子カウンター94を図１と２に示されているシステムと共に使用すると、粒子付着の自動制御が可能になる。
したがって本発明のシステムは、ウエハーを導入する前に、チャンバーをパージしてチャンバーから望ましくない粒子を除去する清浄空気流れを有するという利点、およびチャンバー中に導入される粒子を、正確な時間にわたってある選定された範囲のサイズに制御して、必要な数の粒子をウエハー表面に付着させることができるという利点を与える。タイマーに応答して、あるいは所望の粒子カウント後に、粒子の供給を遮断することができる。
さらに、粒子がウエハー14上に付着した後に清浄空気のシースを使用すると、ウエハーが付着チャンバーから取り出されつつあるときに、望ましくない粒子がウエハー付着するのを確実に防止することができる。
好ましい実施態様を挙げて本発明を説明してきたが、当業者にとっては、本発明の精神と範囲を逸脱することなく種々の変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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