JP2002180973A

JP2002180973A - ドライエッチング装置およびそれに付属するポンプの運転監視装置及び運転監視方法

Info

Publication number: JP2002180973A
Application number: JP2000375580A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Toyoda; 基博豊田; Takahide Ishii; 孝英石井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】保守と点検の必要性を正確に判断するドライ
エッチング装置およびドライエッチング装置用ポンプの
運転監視装置及び方法とポンプの保守と点検に係わる経
費を削減するドライエッチング装置およびドライエッチ
ング装置用ポンプの運転監視装置及び方法を提供する。【解決手段】エッチングガス積算計と累積ポンプ運転
時間をコンピュータにより演算して、保守と点検の必要
性を判断する演算制御手段と警報装置もしくは表示装置
を具備するドライエッチング装置ポンプの運転監視装置
により、保守と点検の必要性を正確に判断し、保守と点
検の間隔を事前に設定して生産計画を策定し保守と点検
に係わる経費を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、電子部
品、表示装置等の製造に用いるドライエッチング装置お
よびドライエッチング装置の各種ポンプの運転状態を監
視する運転監視装置及び運転監視方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体、電子部品、表示装置等の
製造に用いるドライエッチング装置のプロセスチャンバ
１を排気する装置の概略図を図７に、従来のドライエッ
チング装置の圧力コントロールバルブを全開状態にした
場合のチャンバ内の圧力と酸素流量の関係を図８に示
す。従来は、ターボモレキュラポンプ７を１台とバック
ポンプとしてのドライポンプ８を1台、計２台のポンプ
を、直列に接続して排気する構造であった。そのために
ドライエッチング#特有の問題である、基板１０及びプ
ロセスチャンバ１の反応生成物からの汚染防止を図るた
めに、大流量のエッチングガスを使用し、高真空でドラ
イエッチング処理を行う場合には、ポンプの排気能力が
不足するために排気能力が極めて大きなポンプが要請さ
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では基板１０とプロセスチャンバ１に付着する反応
生成物の汚染を防止するためには、流量が大きく高真空
の条件のもとで、ドライエッチング処理を行う必要があ
る。このような場合には、ポンプは排気能力の高いポン
プを必要とする。しかし、ポンプの排気能力にも限界が
あり、ポンプの大型化を招くためにフットプリントが悪
化していた。

【０００４】また、従来の構成で真空度を高くしプラズ
マドライエッチング処理を行う場合には、ポンプの排気
能力の制限を受けるために、使用するガス流量を下げな
ければならない。そのために、エッチング速度が低下し
プラズマドライエッチング装置のスループットが低下し
ていた。

【０００５】ターボモレキュラポンプ７とバックポンプ
としてのドライポンプ８を、直列に接続して排気する構
成では、プロセスチャンバの排気を効率よく行うために
複数台のポンプを必要としていた。ターボポンプとドラ
イポンプとを並列に設置する排気系で構成すれば、複数
のターボポンプと複数のドライポンプの排気条件を一定
に維持するのが困難となり、保守管理に要する費用が増
大し、生産性の低下と製品の品質管理精度が低下すると
いう問題点があった。そのためドライエッチング装置お
よびそのポンプの保守と点検の必要性を判断するために
は、ポンプの運転状態を監視する必要がある。液化ガス
をポンプで供給するシステムで使用するポンプの保守点
検方法について特開平１０−９１４９号公報に開示され
ているが、ドライエッチング装置は、エッチングガスの
使用総量（流量累積値）の増大に伴い、反応生成物の蓄
積が増大する性質を有する装置であり、ポンプの保守と
点検の必要性を判断する正確な手段がなく、正確に保守
と点検の必要性を判断することができる手段が待望され
ていた。

【０００６】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、保守と点検の必要性を正確に判断するドライ
エッチング装置およびドライエッチング装置用ポンプの
運転監視装置及びその方法を提供することと、ポンプの
保守と点検に係わる経費を削減するドライエッチング装
置およびドライエッチング装置用ポンプの運転監視装置
及び方法を提供する２つの点を解決することを目的とし
ている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
ドライエッチング装置は、ドライエッチング装置におい
て、ターボポンプを複数台並列に設け、該複数台のポン
プにより同時に排気する排気構造を有し、かつ該ポンプ
の運転監視装置を具備することを特徴としている。

【０００８】本発明の請求項２記載のドライエッチング
装置用ポンプの運転監視装置は、該複数台のポンプの各
エッチングガス流量積算値とポンプ運転時間累積値とを
コンピュータにより演算して、保守と点検の必要性を判
断する演算制御手段と警報装置もしくは表示装置を具備
することを特徴としている。

【０００９】本発明の請求項３記載のドライエッチング
装置用ポンプの運転監視装置は、該複数台のポンプの各
エッチングガス流量積算値とポンプ運転時間累積値とを
コンピュータにより演算して、保守と点検の必要性を判
断する演算制御手段と点検時期を知らせる警報装置もし
くは表示装置を具備することを特徴としている。

【００１０】本発明の請求項４記載のドライエッチング
装置用ポンプの運転監視方法は、ターボポンプとドライ
ポンプを並列に複数台設け、該複数台のポンプで同時に
排気する排気構造を有し、該複数台のポンプの各エッチ
ングガス流量積算値とポンプ運転時間累積値とをコンピ
ュータにより演算して、保守と点検の必要性を判断する
ことを特徴としている。

【００１１】以下、上記構成による作用を説明する。

【００１２】プロセスチャンバの排気を効率よく行うた
めに複数台のポンプを、並列に設置する構成により、排
気能力を向上させエッチングレートを上げることができ
スループットを向上させ、流量の大きなプロセスガスを
使用して、高真空でのプラズマドライエッチング処理が
可能となる。基板及びプロセスチャンバ内の反応生成物
からの汚染量を低減し、エッチングレートをアップする
ことができる他に、複数のターボポンプと複数のドライ
ポンプの排気条件を閾値を越えない範囲に維持できるの
で、ポンプの突発的な故障が減少し、生産性の向上と製
品の品質管理を精度よく行うことができる。

【００１３】また、ドライエッチング装置用ポンプの運
転監視装置は、エッチングガス流量積算値と累積ポンプ
運転時間のデータをコンピュータにより演算して、保守
と点検の必要性を判断する演算制御手段と警報装置もし
くは表示装置を具備しているので、ポンプの保守と点検
の必要性を正確に判断し、保守と点検の間隔を事前に設
定して生産計画を策定することが可能であり、よって保
守と点検に係わる経費を削減することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。

【００１５】（実施の形態1）本発明の実施の形態１に
ついて、図１を用いて説明する。図１は、本発明におけ
るドライエッチング装置のプロセスチャンバの排気構造
を示す図である。図２は、本発明におけるドライエッチ
ング装置の圧力コントロールバルブを全開状態にした場
合のチャンバ内の圧力と酸素流量の関係を示す図であ
る。図１に示すようにプロセスチャンバ１の排気部３を
２つに分岐させて、ターボモレキュラポンプ（ＴＭＰ）
７を並列に２台設置して同時に排気する構造で、バック
ポンプも２台のドライポンプ８を並列に設置し、ドライ
ポンプ８後の配管は１つに集合させて排ガス処理させる
構成である。本発明の実施の形態１は、バッフル板2、
ガス導入口4、上部電極（図示せず）、下部電極（図示
せず）、自動圧力制御手段（ＡＰＣバルブ）９から構成
されている。基板１０は、下部電極６の上に設置してプ
ラズマドライエッチング処理を行う。本実施の形態１に
おいては、ターボモレキュラポンプ７の能力が２０００
（ｌ／ｍｉｎ）のものを2台用い、ドライポンプ８は、
能力１３００（ｌ／ｍｉｎ）のものを2台用いた。次に
本実施の形態１においての、プロセスガス流量とフル排
気状態での圧力との関係を調査した。その結果を図２に
示す。従来の排気構造の結果（図８）を、図２と比較す
ると、本発明によれば酸素流量を大きくしても圧力の上
昇が起りにくいことがわかる。すなわち高真空プラズマ
ドライエッチング処理が可能となり、基板１０及びプロ
セスチャンバ１内の反応生成物からの汚染の低減を図
り、エッチングレートのアップによる製造のスループッ
トを著しく向上させることができた。よって、従来のプ
ロセスチャンバ１の排気構造と比較すると、本発明は、
従来のプラズマドライエッチング装置よりも、さらにプ
ロセスガス流量が大きな流量でのプラズマドライエッチ
ング処理が可能となる。

【００１６】本実施の形態１においては、ターボモレキ
ュラポンプ７の能力を２０００（ｌ／ｍｉｎ）のものを
2台用い、ドライポンプ８は、１３００（ｌ／ｍｉｎ）
を2台で構成した実施の形態を用いて説明したが、３台
以上の複数のターボポンプと３台以上の複数のドライポ
ンプ８を用いてもよい。例えば各ｎ台のポンプ（複数の
ポンプ）を用いれば、１台当りの排気能力は１／ｎで十
分である。

【００１７】（実施の形態２）図３は本実施形態におけ
るコンピュータの作動を示すフローチャートである。図
４は本実施形態におけるポンプの運転監視装置のブロッ
ク図である。図５には、本実施形態における表示データ
値の一例を、図６には表示装置の画面の一例を示す。図
９は本実施形態２に使用した水晶式圧電型加速度計の断
面図である。図９において水晶式圧電型加速度計は、質
量１９、水晶円板２０、スプリングテンションスリーブ
２１、ハウジング底部２２、コネクタ２３から構成され
る。図１０は図９の水晶式圧電型加速度計のピエゾ効果
の原理を説明する模式図である。本実施形態２において
水晶式圧電型加速度計として、スイス・スキラ社製の水
晶式圧電型加速度計を用いた。図１０に示すように、加
速度はニュートンの原理すなわち力Ｆが質量と加速度の
積であることで検出される。水晶円板２０の積層アセン
ブルは、縦圧電効果を生じるように組立てられている。
質量１９はこの水晶円板２０の上に載せてあり、両者は
スプリングテンションスリーブ２１によってあらかじめ
荷重をかけた状態で、ハウジング底部２２に固定されて
いる。このように力Ｆが質量と加速度の積であることか
ら、力Ｆに比例した電荷が水晶板２０に生じる。電荷は
縦効果歪に比例する。スプリングテンションスリーブ２
１にあらかじめ加えられている荷重は、許容最大加速度
の大きさによって、水晶円板２０の積層アセンブルの質
量１９が浮き上がるのを防いでいる。

【００１８】図４において、符号１はプロセスチャンバ
である。１２はプライマリポンプ（上記説明ではターボ
モレキュラーポンプに相当）であり、該プロセスチャン
バ１からセカンダリポンプ１３（前述の説明ではドライ
ポンプに相当）に送出するポンプである。セカンダリポ
ンプ１３は、プライマリポンプ１２から供給されたガス
を排出するものである。符号１４は振動量検出手段であ
り、セカンダリポンプ１３の振動量を加速度Ｇvとして
検出する。１５は累積ガス積算計でガス総量検出手段で
あり、セカンダリポンプ１３から送出されるガスの総量
Ｆv を計測する。

【００１９】符号１６は、制御プログラムに従って作動
するコンピュータであり演算制御手段である。セカンダ
リポンプ１３について以下に説明する初期振動量を流量
をパラメータとして記憶すると共に、該初期振動量及び
上記加速度Ｇvと総流量検出手段Ｆvに基づいてセカンダ
リポンプ１３の運転状態を監視し（これらの値が大きく
なると、点検時期が到来していることを示す。）、その
監視結果を表示装置１７あるいは警報装置１８に出力す
る。表示装置１７は、液晶表示装置からなるモニタであ
り、ガスの総量Ｆvに対応させて加速度Ｇvを表示する。
警報装置１８は、例えば人工音声警報装置やブザーであ
り、セカンダリポンプ１３の保守と点検が必要になった
ことを報知する。振動量や加速度はガスの総量Ｆvでは
検出できない、反応生成物の蓄積による異常振動、ポン
プの部材の劣化をインラインで検出できる特徴があり有
効な検出手段である。

【００２０】例えばｎ台の累積ポンプ運転時間計１１と
プライマリポンプ１２とセカンダリポンプ１３と振動
検出手段１４とエッチングガス積算計１５から構成され
る真空系からなるドライエッチィング装置１台にコンピ
ュータ１６が１台付属したシステムついて、以下に説明
する。

【００２１】ドライエッチング装置およびそのポンプの
保守と点検の必要性を判断するためにポンプの運転状態
を監視するシステムにおいて、ポンプの保守と点検の必
要性を判断する方法は、上記コンピュータ１６の作動に
ついて、図３に示すフローチャートに沿って説明する。

【００２２】コンピュータ１６には、ガス流量積算値
（Ｆ）と加速度センサ値（Ｇ）と累積運転時間（Ｔ）の
データが入力される。保守点検の終了直後において、セ
カンダリポンプ１３を実際にｎ台運転させたとき、ガス
流量積算値Ｆ1〜Ｆnに対する加速度センサ値Ｇ1〜Ｇnを
示す累積運転時間（Ｔ＝０）がｎ台のポンプの測定値Ｐ
1（Ｆ1．Ｇ1．Ｔ１）〜Ｐn（Ｆn．Ｇn．Ｔｎ）としてコ
ンピュータ１６のメモリに記憶される。まず、ステップ
Ｓ１において、一定時間ｔｘで測定した各ポンプのデー
タ（Ｔ1．Ｇ1．Ｆ1）：（Ｔ2．Ｇ2．Ｆ2）：…：（Ｔ
n．Gn．Fn）をDATAメモリに保管するステップＳ２にお
いて、（Ｔ1．Ｇ1．Ｆ1）：（Ｔ2．Ｇ2．Ｆ2）：…：
（Ｔn．Gn．Fn）を閾値（Ｔth．Ｇth．Ｆth)と比較演算
を行う。

【００２３】ステップＳ３において、Ｔｘ＞Ｔthまたは
Ｇｘ＞ＧthまたはＦｘ＞ＦthステップＳ４において、
（Ｔth−Ｔｘ）のデータと（Ｇth−Ｇｘ）のデータと
（Ｆth−Ｆｘ）のDATAをｔｘと共にデータメモリに保管
する。

【００２４】ステップＳ５において、ｔｘ時間と（Ｔth
−Ｔｘ）のデータと（Ｇth−Ｇｘ）のDATAと（Ｆth−Ｆ
ｘ）のデータを表示装置に出力する。

【００２５】ステップＳ３において、上記閾値Ｔth 、
Ｇth、Ｆthに対して実測値、Ｔｘ、Ｇｘ、Ｆｘが上記閾
値Ｔth 、Ｇth、Ｆthを越えたか否かが判断され、該判
断が「ＮＯ」の場合はＳ４に処理が移行する。「ＹＥ
Ｓ」の場合にはステップＳ６において警報装置１８から
警報が出力される。なお、ステップＳ６では、図５に示
すような表示データ値と図６に示すような、表示装置の
画面があらわれる。

【００２６】上記の画面のように、警報が出力されるだ
けではなく、表示装置１７には対象となるポンプＮｏと
累積運転時間閾値と累積運転時間の差（Ｔth−Ｔｘ）と
ガス流量積算閾値とガス流量積算値の差（Ｆth−Ｆ
ｘ）、加速度センサ閾値と加速度センサ実測値の差（Ｇ
th−Ｇｘ）、警報ランプと警報ブザーのオンとオフや警
報スピーカのオンとオフを表示させる場合もある。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、プロセスチャンバ排気
を効率よく行うために複数台のポンプを、並列に設置す
る排気系で構成することにより、排気能力を向上させエ
ッチングレートを上げることができるのでスループット
を向上させ、流量の大きなプロセスガスを使用して、高
真空でのプラズマドライエッチング処理が可能となり基
板及びプロセスチャンバ内の反応生成物からの汚染量を
低減し、エッチングレートをアップすることができる他
に、複数のターボポンプと複数のドライポンプの排気条
件を一定に維持できるので生産性の向上と製品の品質管
理精度が向上する効果を奏する。

【００２８】また、エッチングガス流量積算計と累積ポ
ンプ運転時間をコンピュータにより演算して、保守と点
検の必要性を判断する演算制御手段と警報装置もしくは
表示装置を具備することにより、ポンプの保守と点検の
必要性を正確に判断することができる効果を奏する。

【００２９】また、ポンプの運転監視方法において、ポ
ンプの保守と点検の必要性を正確に判断することができ
るので、保守と点検の間隔を、事前に設定して生産計画
を策定することが可能であり、よって保守と点検に係わ
る経費を削減する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるドライエッチング装置のプロセ
スチャンバの排気構造を示す図である。

【図２】本発明におけるドライエッチング装置の圧力コ
ントロールバルブを全開状態でのチャンバ内の圧力と酸
素流量の関係を示す図である。

【図３】本発明に係わるポンプの運転監視装置及び方法
において、第２の実施形態におけるコンピュータの作動
を示すフローチャートである。

【図４】本発明に係わる第２の実施形態におけるブロッ
ク図である。

【図５】本発明に係わる第２の実施形態における表示デ
ータ値の一例を示す図である。

【図６】本発明に係わる第２の実施形態における表示装
置の画面の一例を示す図である。

【図７】従来のプロセスチャンバの排気構造を示す図で
ある。

【図８】従来のドライエッチング装置の圧力コントロー
ルバルブを全開状態でのチャンバ内の圧力と酸素流量の
関係を示す図である。

【図９】本実施形態２に使用した水晶式圧電型加速度計
の断面図である。

【図１０】水晶式圧電型加速度計のピエゾ効果の原理を
説明する模式図である。

【符号の説明】

１プロセスチャンバ２バッフル板３排気部４ガス導入口５上部電極６下部電極７ターボモレキュラポンプ（ＴＭＰ）８ドライポンプ（ＤＰ）９自動圧力制御手段（ＡＰＣバルブ）１０基板１１累積ポンプ運転時間計１２プライマリポンプ１３セカンダリポンプ１４振動検出手段１５エッチングガス積算計１６コンピュータ１７表示装置１８報知装置１９質量２０水晶円板２１スプリングテンションスリーブ２２ハウジング底部２３コネクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3H045 AA06 AA09 AA16 AA25 AA38 BA00 CA06 CA25 DA02 EA34 EA48 5F004 AA15 BC02 CA09 CB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドライエッチング装置において、ターボポンプを複数台並列に設け、該複数台のポンプに
より同時に排気する排気構造を有し、かつ該ポンプの保
守、点検時期を把握する運転監視装置を具備することを
特徴とするドライエッチング装置。
【請求項２】ドライエッチング装置用ポンプの運転監
視装置において、ドライポンプを複数台並列に設け、該複数台のポンプに
より同時に排気する排気構造を有し、該複数台のポンプ
の各エッチングガス流量積算計とポンプ運転時間累積計
とを具備することを特徴とするドライエッチング装置用
ポンプの運転監視装置。
【請求項３】ドライエッチング装置用ポンプの運転監
視装置において、該複数台のポンプの各エッチングガス流量積算値とポン
プ運転時間累積値とをコンピュータにより演算して、保
守と点検の必要性を判断する演算制御手段と警報装置も
しくは表示装置を具備することを特徴とする請求項２に
記載のドライエッチング装置用ポンプの運転監視装置。
【請求項４】ドライエッチング装置用ポンプの運転監
視方法において、ターボポンプとドライポンプを並列に複数台設け、該複
数台のポンプで同時に排気する排気構造を有し、該複数
台のポンプの各エッチングガス流量積算値とポンプ運転
時間累積値とをコンピュータにより演算して、保守と点
検の必要性を判断することを特徴とするドライエッチン
グ装置用ポンプの運転監視方法。