(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エーロゾル中で運ばれる粒子を堆積チャンバ内で基板の表面上に堆積させる堆積装置において、固体粒子を含む液滴を形成する噴霧状液体を排出する噴霧ノズルと、前記噴霧ノズルから隔てて配置されエーロゾルが吹き付けられる衝突プレートと、乾燥ガスの供給源とを備え、前記衝突プレートは、流体の流れ中にエーロゾルを排出する前に、選択された寸法以上の液滴を除去し得るように配置され、前記乾燥ガスの供給源は、堆積チャンバにより受け取られるべき前記流体の流れ中の液滴を蒸発させて乾燥ガスと固体粒子からなる前記流体の流れを形成するように接続されているウエハ堆積装置。
【請求項２】
請求項１の堆積装置において、前記流体の流れは、流路（４１）内で運ばれ、前記エーロゾルを第一の流路（４２Ａ）及び第二の流路（１２）に選択的に向ける弁を流路内に備え、前記第二の流路（１２）は、堆積チャンバ（１１０）へ排出されるものとして、選択された寸法の粒子を得るための微分型電気移動度測定器（１３）を有する堆積装置。
【請求項３】
請求項２の堆積装置において、前記第二の流路（１２）は、前記第二の流路に向けられたエーロゾルを２つの別個の流れに分割する接続部（４１Ｊ）を備え、前記第二の流路（１２）は、前記堆積チャンバに供給される粒子の分級のための微分型電気移動度測定器に向かう第一の流れを運び、第二の流れは、粒子を除去するために内部にフィルターを備えたシース流路（４８）内で運ばれ、前記微分型電気移動度測定器に接続され、微分型電気移動度測定器へのガスのシース流れを提供する堆積装置。
【請求項４】
閉鎖された堆積チャンバ内で粒子をウエハ上に堆積させるウエハ堆積装置において、固体粒子を含む液滴を有するエーロゾルを形成するための噴霧装置と、前記噴霧装置を前記堆積チャンバに接続する第一の流路と、乾燥ガスの供給源とを備え、前記乾燥ガスの供給源は、堆積チャンバにより受け取られるべき前記流体の流れ中の液滴を蒸発させて乾燥ガスと固体粒子からなる前記流体の流れを形成するように接続されており、前記第一の流路は、真空ポンプに通じる分岐流路を有し、前記分岐流路は、堆積チャンバの隣の前記第一の流路に接続され、第一の状態においては、第一の流路内の流れを真空ポンプに向け、第二の状態においては、前記分岐流路を閉じてエーロゾルの流れを堆積チャンバに向ける弁を備えるウエハ堆積装置。
【請求項５】
請求項４の堆積装置において、前記噴霧装置は、出口にノズルを備え、前記噴霧装置からの排出前に大きい粒子をエーロゾルから除去するための、ノズル出口と整合して取り付けられた衝突プレートを備える堆積装置。
【請求項６】
請求項４の堆積装置において、前記噴霧装置は、エーロゾル発生器を備え、該エーロゾル発生器は、出口流路と、前記第一の流路に接続されエーロゾル発生器からの出口流路内の粒子を分級する微分型電気移動度測定器とを備え、該微分型電気移動度測定器は、選択された寸法の粒子が第一の流路を通じて堆積チャンバに向けられることを許容するようにした堆積装置。
【請求項７】
請求項６の堆積装置において、第二の微分型電気移動度測定器を有し、該第二の微分型電気移動度測定器は、第一の前記微分型電気移動度測定器と異なる寸法範囲の前記第一の流路に向かう粒子を提供するようにされ、シースガスの流れを制御し且つ微分型電気移動度測定器の各々に選択的に粒子を運ぶエーロゾルを制御する弁を有する堆積装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正確な寸法の粒子又は球が表面上に堆積するように、堆積チャンバに供給される液滴の寸法及び濃度を調節するエーロゾル発生装置から粒子が供給される、粒子を表面上に堆積させる方法及び装置に関する。
【０００２】
その後に、半導体ウエハのような、基板上に堆積させるため、その他の粒子に加えて、ポリスチレンラテックス（ＰＳＬ）球又は粒子を保持するエーロゾルを発生させるべく空圧式噴霧装置がしばしば使用される。粒子は、懸濁物を形成し得るように、脱イオン水のような液体中に最初に懸濁させる。次に、上の懸濁物を噴霧して液滴を形成する。液滴が蒸発すると、ＰＳＬ球又は粒子は空中粒子となる。ＰＳＬ球又は粒子の発生量は、噴霧装置の液滴発生量及び液滴がＰＳＬ球又は粒子を含む可能性の関数である。
【０００３】
【従来の技術】
空圧式噴霧装置により発生される液滴は、通常、０．１μｍ以下乃至１０μｍ以上の広い寸法の分布範囲を有する。大きい液滴は、１つ以上のＰＳＬ球又は粒子を含む可能性が大である。液滴が１つ以上のＰＳＬ球又は粒子を含むならば、その液滴はマルチプレット（ｍｕｌｔｉｐｌｅｔ）と称される。マルチプレットは、所望であるよりも多量のＰＳＬ粒子を提供する。
【０００４】
何らの粒子も含まない液滴は、空の液滴と称される。空の液滴が蒸発すると、この液滴は、噴霧した溶液中に融解した非気化性の不純物の析出に起因する残留粒子を形成する。例えば、ＰＳＬ懸濁液を作成するため、懸濁したＰＳＬ球が凝固するのを防止するため界面活性剤がしばしば使用される。この界面活性剤は、残留粒子の発生源の１つである。残留粒子の寸法は、液滴の寸法及び噴霧溶液中の非気化性不純物の濃度に依存する。非気化性不純物の所定の濃度のとき、残留粒子の寸法は、液滴の寸法に直接比例している。
【０００５】
ＰＳＬ又は粒子の堆積のためには、マルチプレット及び残留粒子は、常に望ましくない。特殊な噴霧装置は、大きい寸法の液滴を除去することにより、マルチプレットの形成及び残留粒子の寸法を最小にする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、基板、特に半導体ウエハ上に粒子を堆積させる装置に関するものである。本発明は、ウエハ上に堆積される望ましくない材料の量が最小であり、また、エーロゾルの液滴の各々が１つの球又は粒子のみを含むことを保証する。残留物は最小になり、均一な堆積が行なわれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１つの面において、特定の寸法範囲内の液滴のみを噴霧し、また、噴霧装置からの液滴が堆積すべき所望の材料の１つの粒子のみを含むような寸法であることを保証する噴霧装置を提供する。このようにして、空の液滴は防止され、また、マルチプレット、すなわち、１つ以上の粒子を含む液滴も防止される。
【０００８】
適正な寸法の粒子のみを放出するように調節することのできる差動移動度分析器が利用されて、１寸法の粒子であることを保証する。
エーロゾル中の粒子の密度及び流量を点検するため、色々な形態の装置が含まれている。流れ流路は、必要に応じて清浄なガスをエーロゾルの流れに追加することを許容し、また、堆積前工程は、堆積チャンバに隣接する接続部にてエーロゾルの流量を確立し、次に、堆積チャンバに切り換えることを許容する。この方法は、堆積サイクル間の時間を短縮する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、ウエハ堆積装置の全体の概略図が全体として、参照番号１０で示してあり、エーロゾルを管１２に沿って微分型電気移動度測定器１３に供給する、エーロゾル発生器又は噴霧装置部分１１を備えており、該分析機１３は、寸法に応じてエーロゾル粒子を分級し、その分級された粒子を管系１４に沿って、全体として参照番号１５で示した堆積チャンバまで進める。チャンバ１５は、エーロゾル中で運ばれた粒子をウエハ上に堆積させるために使用される。堆積チャンバは、当該技術分野にて周知である。管を通る流体の流れは、エーロゾル発生器の正の圧力により及び真空ポンプにより提供される。真空ポンプ１６は、堆積チャンバを排気するために使用されないが、管内を通り且つ粒子カウンタを通る最小の流れを確立するためには使用される。
【００１０】
個々の部分は、該個々の部分に関して説明するように、弁、流れコントローラ、圧力調節装置等を備えている。
図２には、噴霧装置部分１１が図示されている。清浄な乾燥ガスの供給源１７は、圧力調節装置１８、体積流れコントローラ１９及び三方向弁２１を通してガスを全体として参照番号２０で示した噴霧装置に供給する。体積流れコントローラ１９は、圧力調節装置１８から噴霧装置２０への体積流れを制御する。流れは釣合わされ、また、清浄なガスを追加し且つ噴霧装置の出力と混合させることができる。
【００１１】
図３に図示するように、噴霧装置２０は、流れコントローラ１８からの空気又はガスの入口通路２３Ａを有する本体２３を備えている。この流れは、オリフィス２３Ｄを通って噴霧チャンバ又はノズル２３Ｂに流れ、容器からの噴霧液体２３Ｌは、このチャンバ又はノズル２３Ｂ内に吸引される。液体は、チャンバ又はノズル２３Ｂ内で液滴に分解される。衝突プレート２２を噴霧装置ノズル２３Ｂの出口に隣接し且つ該出口から隔てて設置し、衝撃力により大きい液滴を除去する。衝突プレート２２は、所望であるならば、環状帯又は壁とすることができる。
【００１２】
出力液滴の寸法及び体積を決定する３つのパラメータは、入口通路２３Ａと噴霧装置ノズル２３Ｂとの間のオリフィス又は通路２３Ｄの寸法、ノズル２３Ｂの直径、ノズル２３Ｂの出口開口部及び衝突プレート２２からの距離である。オリフィス２３Ｄの直径は、参照符号Ｄ１で示してあり、且つ矢印２４で表示し、出力出口２３Ｂの直径は参照符号Ｄ２で識別し且つ矢印２６で表示してある。ノズル２３Ｂの出口から衝突プレートの表面までの距離は、参照番号Ｄ３として識別し且つ矢印２８で表示してある。噴霧オリフィス２３Ｄは、噴霧ガスの全体の流れを制御する。Ｄ１が一定であるとき、寸法Ｄ２、ノズル２３Ｂの出口直径を縮小し且つ寸法Ｄ３を縮小すると、ノズル出口から衝突プレート表面までの距離の結果、出力液滴の寸法はより小さくなる。Ｄ２、Ｄ３を選択的に変更することにより、噴霧装置により発生される液滴の寸法を調節することができる。液滴の寸法は、液滴の各々が１つのＰＳＬ粒子を含むように選ばれる。また、ＰＳＬ粒子の寸法も調節され、空の液滴及びマルチプレットが共に零であるという目的を達成することができる。異なる型式の粒子の場合、この目的はまた、オリフィス２３Ｄ、噴霧ノズル２３Ｂ及びノズルから衝突プレートまでの距離を適正に寸法決めすることにより実現することもできる。
【００１３】
図３の噴霧装置２０及びその他の噴霧装置より発生されたエーロゾルは、通常、空気である飽和ガス中で運ばれる液滴から成っている。液滴を蒸発させる１つの方法は、エーロゾル液滴を乾燥ガス又は空気と混合させることである。図２を参照すると、供給源１７及び体積流れコントローラ１９からの清浄な乾燥ガスを接続部３０にて２つの流れに分割する。噴霧ガスは三方向弁２１内に流れる。混合ガスの流れは、オリフィス３４を備える混合流れ制御装置を通って管３２に沿って接続部３０から偏向させる。三方向弁２１の１つのポートは、噴霧装置２０の入口に選択的に接続され、弁２７の他のポートは、釣合い流れ制御オリフィス４０を有するバイパス管３８に選択的に接続される。噴霧装置からの出力管、管３２及び管３８は接続部２０Ｊにて合わさる。
【００１４】
エーロゾルを発生する間、三方向弁２１は、噴霧装置２０の入口通路２３Ａに接続されて、エーロゾル液滴を発生させる。次に、エーロゾル液滴は、混合流れ制御オリフィス３４から清浄な乾燥空気／ガスの制御された量と混合する。噴霧装置２０を遮断すべきであるならば、弁２１は、流れを釣合い流れ制御オリフィス４０を通って送る。
【００１５】
入口通路２３Ａ、オリフィス２３Ｄ及び噴霧装置２０のノズル２３Ｂを通る三方向弁２１からの流れは、液体及び粒子供給源２３ＬからＰＳＬ粒子（又はその他の粒子）を含む液体を吸引することにより、エーロゾル液滴を発生させる。次に、エーロゾル液滴は、混合流れ制御装置から接続部２０Ｊにて提供される清浄な乾燥空気又はその他のガスと混合する。混合後、液滴は蒸発し、堆積させるためのＰＳＬ球又は粒子のエーロゾルを形成する。３つの流れ、すなわちエーロゾルの流れ、混合流れ、釣合い流れを制御する１つの方法は、適正な寸法としたオリフィスを使用することである。混合流れに対する制御オリフィス３４、噴霧流れに対するオリフィス２３Ｄ及び釣合い流れに対するオリフィス４０は次のような寸法とされている、すなわち、三方向弁２１が液体を噴霧する噴霧装置に又は釣合い流れの制御オリフィスに対し入力流れを提供するかどうかに関係なく、清浄な乾燥ガス又は空気が所定の圧力のとき、エーロゾル発生器を通って管４１に流れる全流れが一定であるような寸法とされる。弁２１を動かして管３８に対する流れを提供するとき、噴霧流れは遮断される。
【００１６】
管４１内で噴霧装置からの出力は、三方向弁４２を通って流れる。弁４２は、寸法分級部分をバイパスする管４２Ａに沿ってエーロゾルを偏向させることができる。弁４２の通常の作動位置は、エーロゾルを管１２の接続部４１Ｊまで送り（図１参照）、この接続部にて所望の流れが微分型電気移動度測定器１３に流れる。
【００１７】
管１２は、エーロゾルを脱イオン化し且つ粒子からの電荷を減少させる電荷中性化装置４６のみならず、管内に流れ制御オリフィス４４を有している。管１２は、接続部４１Ｊにてフィルタ５０を通る管４８及び流れ制御絞り装置５２に分岐する。流れ制御絞り装置５２は、オリフィスとして図示されているが、体積流れ制御装置とすることも可能である。流れ制御絞り装置は、管４８を通じ且つフィルタ５０を偏向させたエーロゾルの体積を全流れ及びＤＭＡ１３に供給された流れの関数として制御する。管４８内の圧力を感知し且つ該圧力を適正に調節された値に保つ圧力センサ５４が使用され、また、温度センサ５６も利用される。これらのパラメータは、ＤＭＡに対する入力を制御するフィードバックとして利用される。管４８は、微分型電気移動度測定器のシース流れ入力に接続されて、ＤＭＡシース流れと称される流れを提供する。フィルタ５０は、エーロゾル中の粒子の殆どを除去し、このため、シース流れは実質的に清浄なガスである。
【００１８】
管１２内のエーロゾルをＤＭＡの中心に噴射する。ＤＭＡは所望の寸法の粒子のみを排出する。ＤＭＡは、堆積チャンバに提供すべき粒子が１つの寸法であること、すなわち、単一分散状態にあることを保証するために使用される。
【００１９】
微分型電気移動度測定器（ＤＭＡ）１３は図４に詳細に図示されており、該分析機は、粒子が単一分散状態の粒子であるように粒子を分級する作用を果たす。ＤＭＡ１３は、噴霧装置２０からの分割された流れが通ることのできる管状ハウジング６２を備えており、該管状ハウジングは、管１２からのエーロゾルの流れに加えて、上述した管４８からのシース流れも含んでいる。図４のブロック６４で示したエーロゾルの流れは、ハウジング６２のポート６６に入り且つハウジング６２の内面と流れ分配器７２との間に形成された環状通路６８を通って下方に流れ、この流れ分配器は、エーロゾルの流れ通路を提供し得るように外側ハウジングから隔てられたスリーブであり、また、管状電極である中央電極７０を取り巻いている。このように、エーロゾルの流れは、管状の中央電極７０を取り巻き且つ該管状の中央電極７０から隔てられている。エーロゾルは流れ分配器スリーブ７２の外側に沿って下方に流れ、エーロゾルはハウジング６２を内面に沿った位置に止まる。管１２からのシース流れ（ブロック６５で図示）は、ポート７４を通じて導入され且つ高電圧源に接続された高電圧電極７８を有する絶縁体スリーブ７６の中央通路７７を通って下方に流れ、この高電圧電極は中央通路を通って伸び且つ管状の高電圧電極７０に接続する。
【００２０】
シース流れは通路７７を通って下方に流れるため、その流れは、流れ分配器７２の内部に配置され且つ管状電極７０の面に沿って下方に流れ、電極を取り巻く清浄な空気のシースを提供する。エーロゾル粒子は、ＤＭＡハウジング６２の入口端部６６から出口まで移動するとき、低レベルの電荷を運び、正確な寸法の粒子が吸引されて電極の側壁の参照番号８２で示した開口部に入り、次に、管状電極７０の端部片８６の中央通路８４を通じて排出されるように電極７０の電圧が設定される。選ばれた寸法の粒子は、管８８を通って排出される。ＤＭＡの出力は単一分散状態のエーロゾル、すなわち１つの寸法の粒子のみを有するエーロゾルである。電源８０からの電圧は開口部８２に入る粒子の寸法を制御し、また、設定電圧時、１つの寸法のみの粒子が通路８４及び管８８を通るようにする。
【００２１】
開口部８２を通る粒子と相似する寸法の粒子を保持する余剰流れは、余剰流れ通路９０及びフィルタ９０Ａ、流れ制御装置９０Ｂ及び管９０Ｃを通じて所望の位置に運ばれる。
【００２２】
エーロゾル発生器１１からの全流れは所定のレベルに維持することができ、弁４２の１つの出口からの流れは２つの流れに分割され、その一方はＤＭＡシース流れに対するものであり、他方の流れはＤＭＡにより寸法を分級すべき多数分散状態のエーロゾル流れから成るものである。ＤＭＡシース流量と多数分散状態のエーロゾル流量との比率は、図１に図示した２つの流れ絞り装置４４、５２により制御される。ＤＭＡシース流れ中の全ての粒子は、流れ絞り装置又は流れ制御装置５２に入る前に、フィルタ５０（２つの部分を備えることができる）により除去される。シース流れに対する流れ絞り装置又は流れ制御装置５２は、体積流量制御装置のようなオリフィス流れ絞り装置又は流れ制御装置とすることができる。管１２内の多数分散状態のエーロゾルの流れは、その流れが高濃度粒子を運ぶため、体積流れ制御装置により満足し得る程度に制御することができず、その粒子の一部は体積流れ制御装置により除去される。
【００２３】
流れ絞り装置３４は、粒子を損失することなくエーロゾルの流れを制限するオリフィス又は同様の装置である。ＤＭＡシース流れ及び多数分散状態の流れの双方を制御するためオリフィスが使用されるならば、ＤＭＡシースの流量と多数分散状態のエーロゾルの流量との比率は、一定である。この比率は、流れ制御装置５２（流れコントローラであるならば）によりシース流量を調節することにより、調節することができる。ＤＭＡを通る全流れは、一定に保たれ、出力粒子の寸法は電源８０の電圧によって制御される。
【００２４】
管１４に向けられるＤＭＡ１３からのＤＭＡ単一分散状態のエーロゾル出力流れは、オリフィス９２により制御される。ＤＭＡの余剰流れは、オリフィス９０Ｂ又は流れコントローラにより制御することができる。ＤＭＡからの双方の流れを制御するためオリフィスを使用するとき、その２つのオリフィスは管８８、９０Ｃ内の流量を一定の比率に保ち得るように適正な寸法とされている。管９０Ｃ内のＤＭＡの余剰流れが流れコントローラにより制御されるとき、その２つの流量の比率、すなわち管８８、９０Ｃ内の流れの比率は、オリフィス９０Ｂに代えて流れコントローラによりＤＭＡの余剰流れを調節することにより調節することができる。
【００２５】
図５に図示するように、堆積チャンバに対し単一分散状態の流れにて提供することができる粒子の寸法範囲を拡大すべく本発明の改変した実施の形態にて、２つの微分型電気移動度測定器が提供される。ＤＭＡ１３は、長いハウジング及び流れ経路を有し、粒子を０．１０乃至２．０μｍの寸法範囲内で分級することができる。追加的な短いハウジングＤＭＡ１３６は、０．０１乃至０．３μｍの粒子範囲内で分級する。ＤＭＡ１３６は、部品がより小さい寸法の粒子に適合するようにされる点を除いて、ＤＭＡ１３と同一の仕方にて作用する。組み合わされたとき、二重ＤＭＡ装置は、０．０１から２．０μｍの寸法範囲をカバーする。
あることが認識されよう。
【００２６】
２つのＤＭＡを受け入れるため、流れ絞り装置５２から下流にて管４８内に三方向弁１３７が配置される。管１３８は、弁１３７の１つの出力に接続され且つ弁１３７が管４８を管１３８に接続する位置にあるとき、シース流れをＤＭＡ１３６まで運ぶ。多数分散状態のエーロゾルの管１２は、三方向弁１４０及びまた、管１４２にてＤＭＡ１３６のエーロゾル入力に分岐されている。ＤＭＡ１３６は、ＤＭＡ１３に対して図示するような構造とされているが、異なる長さ及びその他の既知の設計の寸法の結果、異なる技術寸法範囲に亙って作用可能である。
【００２７】
ＤＭＡ１３６の単一分散状態の出口管１４４は、流れ絞り装置９２から上流にて三方向弁１４６を通じてＤＭＡ１３の出力管８８に接続されている。ＤＭＡ１３６からの余剰流れは、フィルタ１４７及び管１４８を通じて排出される。この余剰流れは、所望に応じて排出することができる。三方向弁１３７、１４０、１４６は、噴霧装置１１からの出力がそれぞれのＤＭＡに対する範囲の粒子を提供するとき、中央コントローラ１５１により同時に作動させることができる。弁の流れコントローラ、圧力調節装置等の全てを制御するためコントローラ１５１が使用される。圧力センサ、温度センサ及び流れセンサからのフィードバックは、中央コントローラ１５１により使用されて適正な調節を行なう。
【００２８】
図１に図示するように、単一分散状態の流れが流れ絞り装置又は流れ制御オリフィス９２を通った後、単一分散状態のエーロゾルの流れは分岐管９４、９５を通じて調節装置１８の出力管１８Ａの接続部９７から供給された清浄なガス又は空気と接続部９１にて混合させることができる。管９４は、オリフィス９６と、流れコントローラ９８と、流れを調節し且つ全ての粒子を除去するフィルタ１００とを備えている。流れ中で正確な粒子密度を実現し得るよう乾燥した清浄なガスと混合させた、粒子を運ぶガスは、管１０２に沿って流れる。更なる流れ制御絞り装置１０４が提供される。堆積が望まれないとき、廃液管に流れを選択的に向けるように第一の三方向弁が提供される。
【００２９】
管１１１に沿った堆積チャンバ１１０内のスポット堆積ノズルに又は管１０９に沿った堆積シャワーヘッドの何れかにエーロゾルの流れを向けるために、管１０２内の第二の三方向弁１０８が使用される。堆積チャンバ１１０は、所望通りに形成することができる。次に、フィルタ１１８を通って出る排気と共に、エーロゾルをチャンバ内でウエハ上に堆積させる。堆積チャンバ１１０を通る流れは、使用される管内の圧力差により決定される。
【００３０】
所望であるならば、管１１１、１０９に沿った弁１０８の出力からの流れは、フィルタ１１４及びオン／オフ弁１１６を通じて真空ポンプ１６に直接吸引することができる。弁１１６が開いているとき、流れを流れ絞り装置１１９を通って流れ、その後、真空ポンプ１６の低圧側に達する。所望に応じて更なるフィルタを設けることができる。三方向弁１０８からの管１０９は、管１２０に接続され、該管１２０は、図示するように管９５、流れ絞り装置１２６、流れコントローラ１２２及びフィルタ１２４を通じて圧力調節装置１８の出力側にも接続される。オン／オフ弁１２８は、流れコントローラ１２２の周りでバイパス路を提供することができる。流れ絞り装置１２６は、弁１２８が作動し又は不作動にあるかどうかに関係なく、流れ管内に止まっている。
【００３１】
管９５からの流れは、また、堆積チャンバを清浄な乾燥した空気又はガスにてパージングするため、流れコントローラ１２２を通じてパージ流れとして送ることもできる。
【００３２】
所望であるならば、噴霧装置２０からの出力エーロゾルは、弁４２により管４２Ａに沿って管１２０に向け、従って、エーロゾルをＤＭＡを通すことなく、直接的に堆積し得るように堆積チャンバに向けることができる。この直接的な堆積作用は、通常、大きい寸法のＰＳＬ粒子（５００乃至４０００ｎｍ）を堆積させるために使用される。この場合、残留粒子は、通常、遥かに小さいため問題とならない。典型的に、残留粒子は、現在、利用可能な噴霧装置の通常の作動状態下で３０乃至５０ｎｍ以下である。
【００３３】
本発明の別の特徴が図６に図示されている。エーロゾルを管又は通路１１１又は１０９から堆積チャンバ１１０に導入するときの時間的遅れを短縮することにより、堆積装置１０に対する応答時間を短くすることができる。堆積前、エーロゾルは、オン／オフ弁１１６により制御される真空ポンプ１６からの真空圧により堆積チャンバ１１０付近まで吸引される。真空ポンプ１６は、必要とされる堆積エーロゾルの流れよりも僅かに多い流れを提供するような設計とされている。弁１１６を回す（開ける）と、管１０９、１１１又は１２０の何れか一方からのエーロゾルは、真空ポンプ１６により弁１０８及び管１０９又は管１１１から排気管まで吸引される。更に、真空流量は、所望の堆積エーロゾルの流れよりも僅かに多いため、弁１１６を作動させたとき、堆積ノズル１１５Ｂ又は堆積シャワーヘッド１１５Ａ（図６参照）を介して堆積チャンバ１１０から真空ポンプ１６まで僅かな逆流が生ずる。この流れは汚染物質を堆積チャンバから除去し、また、それぞれの管１０９又は１１１（弁１０８の設定値に依存して）又は管１２０が使用されているならば、該管１２０をエーロゾルにて下方に充填し、これらの管の主要部分を弁１１６に接続する、管１０９Ａ、１１１Ａとの接続部まで充填されるようにする。
【００３４】
スポット堆積ノズル１１５Ｂは管１１１に接続され、粒子をウエハ上の制御された寸法の個所に堆積させるべく使用される。堆積シャワーヘッド１１５Ａは、管１０９に接続され、また、周知であるように、大きい面積を堆積させるべく使用される。
【００３５】
弁１１６が十分に作動し、管１０９又は１１１が所望のエーロゾルにて充填され、堆積チャンバ１１０が逆流によってパージングされた後、オン／オフ弁１１６を遮断すると、管がチャンバに密に接続されており、また、管には正確なエーロゾルが予め充填されているため、管１０９又は管１１１の何れか一方のエーロゾルは直ちに堆積チャンバに入る。このように、真空ポンプ１６から予め流れ出すようにすることにより、堆積応答時間は著しく向上する。
【００３６】
このため、各堆積サイクルの後、中央コントローラ１５１により、真空制御用の弁１１６を作動させる。各堆積後のスポット堆積ノズル中に又は堆積シャワーヘッド内に残留する粒子は、真空源に吸引される。堆積の間の粒子の相互汚染が回避される。
【００３７】
また、図１及び図６に図示するように、管１０２内の単一寸法のエーロゾルの流れの堆積流れを測定し且つ監視するための差動圧力センサ１０５と組み合わせて、流れ測定のためオリフィス１０４が使用される。堆積する間、堆積流れ及びエーロゾルの濃度を連続的に監視し、その測定されたエーロゾルの濃度及び堆積流量に基づいて堆積時間が動的に調節される。
【００３８】
流れが標準的な流量に保たれるとき、凝縮物の核カウンタ（ＣＮＣ）である粒子カウンタ１６０（図１及び図７）を使用して、カウンタを通過する粒子数をカウントすることにより、エーロゾルの濃度を測定する。このカウンタの入力管１６２は、管１６３及び弁１６４を通じて管１０２に接続される。粒子の濃度は、各堆積サイクルが開始するとき、所定の間隔にて又は所定の時点にて測定することができる。カウンタ１６０からの出力管は真空ポンプ１６に接続されている。
【００３９】
図７に図示するように、バイパス管内の流れ絞り装置又はオリフィス１６６は、ＣＮＣのバイパス流れを制御するために使用される。流れ絞り装置１６６は、流量を採取するＣＮＣ１６０と同一の流量となるような寸法とされる。すなわち、管１０２からＣＮＣカウンタ１６０又はカウンタが遮断されているとき、流れ絞り装置１６６まで流れを運ぶ、管１６３を通る流量は、弁１６４がＣＮＣ１６０に流れを提供し得るように作動しているか又は流れ絞り装置１６６を通じて流れを提供し得るように作動しているかに関係なく、一定の値に保たれる。ＣＮＣ又は絞り装置１６６を通る一定のバイパス流れは、作動中、堆積装置全体の安定性を維持するのに役立つ。このエーロゾル中の粒子の濃度は、標準的な流量にて作動するＣＮＣにより決定される。ＣＮＣ１６０を通る流れを確実に停止させるためオン−オフ弁１６５を使用することができる。
【００４０】
堆積時間パラメータの動的な調節は、カウンタ１６０からのエーロゾルの測定濃度値及び絞り装置１０４並びに圧力センサ１０５からの堆積流量の信号に基づいて行われる。適正に較正すれば、極めて高精度の堆積のカウントが実現される。例えば、流れと濃度の測定の精度を組み合わせたものである、±３％の堆積カウントの精度が実現される。
【００４１】
ＤＭＡシース流れ、管１２内のＤＭＡへの入力エーロゾルの流れ、管８８、１０２内の多数分散状態のエーロゾルの流れ及び管９０内の余剰流れの体積流量は、ＤＭＡの寸法の精度に直接影響する。ＤＭＡが特定の温度及び圧力にて較正されるならば、そのＤＭＡが周囲温度及び／又は圧力が相違する環境内で使用される場合、該ＤＭＡは正確な測定の応答性を与えることはできない。温度センサ５６及び圧力変換器５４は、ＤＭＡ温度及び圧力（周囲温度及び圧力、ＤＭＡ内の空気／ガス温度及び圧力）を測定する。温度及び圧力のリアルタイムの測定による信号は、ＤＭＡの測定精度を保証し得るように流れコントローラ及びその他の可変パラメータを適正に補償すべくコントローラ１５１に戻される。
【００４２】
図４に図示するように、ＤＭＡは、粒子の電気的可動性に従って粒子を分級する計測器である。この計測器は、金属管内に同心状に配置された金属ロッドから成る円筒状コンデンサとして説明することができる。多数分散状態のエーロゾル及び清浄な清浄なシース空気をＤＭＡ内に導入し且つ中央電極と外側管との間の環状体に沿って層状流れとして下方に流れる。外側管は接地される一方、中央電極には高直流電圧が印加される。２つの円筒状電極の間の電界により、エーロゾル中の荷電した粒子は直線状流れに亙って偏向し、管状の電極ロッドの底部付近の出口スリットに達する。次に、粒子を出力空気流まで偏向させるのに必要な電圧をその粒子の電気的可動性に関係付ける。かかる既知の等式を使用して粒子の直径と必要とされる中央ロッドの電圧との間の関係は得ることができる。実際的な用途において、単一分散状態のエーロゾルの出力流れ中の最高の粒子濃度に相応する最高電圧を探知するため電圧を走査する。次に、相応する粒子寸法を計算するためその電圧が使用される。
【００４３】
残留粒子と、ＰＳＬ球のマルチプレットとを含む、ＤＭＡから選ばれた寸法以外の全ての寸法の粒子はＤＭＡにより静電気分離によって除去される。噴霧するＰＳＬ溶液が１つのＰＳＬ最高値を有するならば、ＤＭＡはその最高値にてＰＳＬ球を出力する。ＰＳＬ溶液が多数のＰＳＬ寸法の最高値を含むならば、ＤＭＡはオペレータが特定した寸法に最も近い最高寸法のＰＳＬを出力する。例えば、１つのウエハに４つのＰＳＬ寸法を堆積させるならば、各々が１つの特定のＰＳＬ球寸法を保持する溶液が入った４つの容器が提供される。この４つのＰＳＬ球の寸法を混合させ且つＤＭＡ装置を使用して、堆積の時点にて１つのＰＬＳ球の寸法を出力することができる。
【００４４】
２つのＤＭＡを使用するＤＭＡ装置は、１００乃至２０００ｎｍの寸法範囲をカバーする。２つのＤＭＡ装置は、その寸法範囲内で最高度の精度及び分解能を提供する。より小さいＤＭＡの小さい検出限界値は、３ｎｍまで拡大することができる。
【００４５】
すなわち、ＤＭＡの出力から単一寸法のエーロゾルを使用して求められた、分級した堆積粒子の寸法は、１０００ｎｍ以下のＰＳＬ又はプロセス粒子にとって遥かに好ましい。余剰な電荷を中立装置４６内の噴霧から除去するため、中立化した後、ＤＭＡがエーロゾルを受け取り且つＤＭＡは、直接的な分級又は寸法分布スキャン及び分級の何れによってエーロゾルを分級する。寸法分布スキャン及び分級モードにおいて、噴霧装置からのエーロゾルを最初に走査し、エーロゾルの寸法分布を決定し、次に、堆積のために分級する。この噴霧する溶液中のＰＳＬ球の最初の分布状態の拡がり程度に関係なく、最高寸法の球のみを堆積させる。この作動モードにおけるＰＳＬの寸法は、ＰＳＬ球の製造メーカにより与えられるラベル寸法と称される。米国の全国科学及び技術協会（ＮＩＳＴ）又はＮＩＳＴが追跡可能なＰＳＬ球が堆積のために使用されるとき、絶対的汚染物質の基準を作成するため、この作動モードが最も広く使用されている。
【００４６】
経験を積んだユーザは分級専門作動モードを好むことがしばしばである。このモードにおいて、粒子寸法は粒子の電気的可動性に基づいてＤＭＡ寸法と称される。ＤＭＡは、ＮＩＳＴ標準のＰＳＬ球を使用して較正されるため、ＤＭＡ寸法は標準的なＰＳＬ球と良好に一致する。ＤＭＡは±２％の測定精度を有する一方、別の販売業者からのＰＳＬ球は寸法に１０％の差があることがある。このため、ＤＭＡの寸法は、幾つかのＮＩＳＴ追跡可能なＰＳＬ球を含む殆どのラベル寸法よりも正確である。
【００４７】
分級専門モードは、それは、プロセス粒子の堆積のため広く使用されているから、プロセス粒子の堆積モードとも称される。プロセス粒子の堆積において、噴霧溶液中の最初の粒子は通常広い寸法分布を有する。ＤＭＡの分級モードによれば、堆積のための出力粒子は、最初の分布範囲内の任意の寸法とすることができる。この作動モードにおいて、例えば、３０回堆積／時までのように極めて迅速に堆積を行なうことができる。
【００４８】
チャンバ１１０は、スポット堆積及び完全堆積の双方に対する設備を備えている。スポット堆積は、寸法の異なる多数のスポットを単一のウエハの上に堆積させることができる点にて有用である。多数のスポットを使用することの有利な点は、検査装置の較正時間及びコストを削減すること、較正精度を向上させること、検査装置の性能を向上させること、及びウエハの汚染レベルの監視を容易にすることを含む。
【００４９】
好ましい実施の形態に関して本発明を説明したが、当業者は、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、形態及び細部の点で変更が可能であることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による、ウエハ堆積装置の概略図である。
【図２】  噴霧工程中に使用されるガスの制御を示す、フロー図である。
【図３】  本発明と共に使用される噴霧装置装置の概略図的な断面図である。
【図４】  本発明にて使用される微分型電気移動度測定器の縦断面図である。
【図５】  処理可能である、粒子の寸法範囲を拡大するために使用される２つの微分型電気移動度測定器を示す、概略図である。
【図６】  堆積チャンバに隣接するエーロゾル流れ管の概略図である。
【図７】  粒子カウンタの隣接部の概略図である。
【符号の説明】
１０  ウエハ堆積装置            １１  噴霧装置部分／エーロゾル発生器
１２  管                        １３  微分型電気移動度測定器（ＤＭＡ）
１４  管系                      １５  堆積チャンバ
１６  真空ポンプ                １７  清浄な乾燥ガスの供給源
１８  圧力調節装置／流れコントローラ
１８Ａ  出力管                  １９  体積流れコントローラ
２０  噴霧装置                  ２０Ｊ  接続部
２１  三方向弁                  ２２  衝突プレート
２３  本体                    ２３Ａ  空気又はガスの入口通路
２３Ｂ  噴霧装置ノズル        ２３Ｄ  噴霧オリフィス
２３Ｌ  噴霧液体／液体及び粒子供給源
Ｄ１  オリフィス２３Ｄの直径    Ｄ２  出力出口２３Ｂの直径
Ｄ３  ノズル２３Ｂの出口から衝突プレートの表面までの距離
２４  矢印                      ２６  矢印
２７  弁                        ２８  矢印
３０  接続部                    ３２  管
３４  混合流れ制御オリフィス／流れ絞り装置
３８  バイパス管                ４０  釣合い流れ制御オリフィス
４１  管                        ４１Ｊ  接続部
４２  三方向弁                  ４２Ａ  管
４４  流れ制御オリフィス        ４６  電荷中性化装置
４８  管                        ５０  フィルタ
５２  流れ制御絞り装置            ５４  圧力センサ／圧力変換器
５６  温度センサ                ６２  管状ハウジング／ＤＭＡハウジング
６５  ブロック                  ６６  ポート／入口端部
６８  環状通路                  ７０  中央電極／管状の高電圧電極
７２  流れ分配器／流れ分配器スリーブ
７４  ポート                    ７６  絶縁体スリーブ
７７  中央通路                  ７８  高電圧電極
８０  電源                      ８２  開口部
８４  中央通路                  ８６  端部片
８８  出力管                    ９０  余剰流れ通路
９０Ａ  フィルタ                ９０Ｂ  流れ制御装置／オリフィス
９０Ｃ  管                      ９１  接続部
９２  流れ絞り部分／流れ制御オリフィス
９４  分岐管                    ９５  分岐管
９７  接続部                    ９６  オリフィス
９８  流れコントローラ          １００  フィルタ
１０２  管                      １０４  流れ制御絞り装置
１０８  三方向弁                １０９  管
１１０  堆積チャンバ            １１１  通路／管
１１４  フィルタ                １１５Ａ  堆積シャワーヘッド
１１５Ｂ  スポット堆積ノズル    １１６  オン／オフ弁
１１８  フィルタ                １１９  流れ絞り装置
１２０  管                      １２６  流れ絞り装置
１２２  流れコントローラ        １２４  フィルタ
１２８  オン／オフ弁            １３６  ＤＭＡ
１３７  三方向弁                １３８  管
１４０  三方向弁                １４２  管
１４４  出口管                  １４６  三方向弁
１４７  フィルタ                １４８  管
１５１  中央コントローラ        １６０  粒子カウンタ
１６２  入力管／ＣＮＣカウンタ  １６３  管
１６４  弁                      １６６  オリフィス／流れ絞り装置
１６５  オン−オフ弁
【図１】
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【図２】
0004139112.tif 000003
【図３】
0004139112.tif 000004
【図４】
0004139112.tif 000005
【図５】
0004139112.tif 000006
【図６】
0004139112.tif 000007
【図７】
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