JP2007095728A - デバイス製造装置及びリークチェック方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内部リーク及び外部リークの検出を可能にする。
【解決手段】 真空槽に接続された第１の管路の開閉を行う第１のバルブ６と、前記真空槽に接続された第２の管路の開閉を行う第２のバルブ９と、前記第２のバルブを介して前記真空槽内のガスを排気するためのポンプ１１と、前記真空槽内の圧力を検出する圧力検出器１２と、前記第１及び第２のバルブの開閉を制御して、前記真空槽内を、前記ポンプの能力に基づく第１の圧力からリーク検査のための第２の圧力に設定する第１の処理と、前記第１の処理後の所定の検査時間後に前記圧力検出器の圧力を検出する第２の処理と、前記第２の処理によって取得した圧力の変化の向きに応じて前記第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する第３の処理とを実施する制御部７と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空槽を有する半導体製造装置や液晶製造装置などのリーク原因を調べるリークチェック手段を備えたデバイス製造装置及びリークチェック方法に関する。

従来、電子デバイスの製造工程中に、基板の処理を真空槽内で行う工程がある。例えば、ＣＶＤ、スパッタリング、イオンドープ、イオン注入、ドライエッチング等の各工程である。

これらの各プロセスは、夫々必要な真空度が相互に異なる。一般的には、真空槽内のガスを排気する真空ポンプは連続稼動しており、真空ポンプに接続された排気バルブ（以下、内部バルブともいう）及び真空槽にガスを流入させるための吸気バルブ（以下、外部バルブともいう）を介してガスの吸気及び排気を制御することで、各工程における所望の真空度を得ている。

ところが、真空槽にリークが生じている場合には、所望の真空度が得られないことがある。そこで、真空槽のリークをチェックする手法が開発されている。真空槽のリークは、真空ポンプによる排気によって、真空槽を高真空度にした後、吸排気バルブを閉じた状態で、真空槽内の圧力を測定することで検出可能である。例えば、真空槽内を０．３Ｐａ（パスカル）に設定した後、所定時間後の真空槽内の圧力を測定する。所定時間後の真空槽内の圧力が例えば０．５Ｐａに変化したものとすると、外部バルブにリークが生じていることが分かる。

また、特許文献１においては、複数の処理室を接続する開閉ゲートのいずれにリークが生じているかを検査するリークチェック方法が開示されている。
特開２００３−２２９７４号

ところが、真空ポンプと真空槽との間の内部バルブにリークが生じている場合には、外部リーク及び内部リークを検出することができないことがある。例えば、０．３Ｐａに設定した真空槽から所定時間後に排気バルブに０．２Ｐａ分のリークが生じていたとしても、内部バルブを介して真空ポンプ側に０．２Ｐａ分のリークがあれば、結果的に真空槽は０．３Ｐａを維持することになる。従って、この場合には、内部リーク及び外部リークのいずれも検出することはできない。なお、この場合でも、真空度の点では、不都合は生じない。

しかしながら、真空ポンプのメンテナンス時等においては、真空ポンプ側の圧力が真空槽側の圧力よりも高いことがある。この場合において、内部バルブにリークが生じた場合には、異物を含む大気が真空槽内に侵入する虞がある。そうすると、真空槽内での基板処理時に、基板が汚染されてしまう虞がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、内部リーク及び外部リークを検出することができるデバイス製造装置及びリークチェック方法を提供することを目的とする。

本発明に係るデバイス製造装置は、真空槽に接続された第１の管路の開閉を行う第１のバルブと、前記真空槽に接続された第２の管路の開閉を行う第２のバルブと、前記第２のバルブを介して前記真空槽内のガスを排気するためのポンプと、前記真空槽内の圧力を検出する圧力検出器と、前記第１及び第２のバルブの開閉を制御して、前記真空槽内を、前記ポンプの能力に基づく第１の圧力からリーク検査のための第２の圧力に設定する第１の処理と、前記第１の処理後の所定の検査時間後に前記圧力検出器の圧力を検出する第２の処理と、前記第２の処理によって取得した圧力の変化の向きに応じて前記第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する第３の処理とを実施する制御部と、を具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、第１のバルブは、真空槽に接続された第１の管路の開閉を行い、第２のバルブは真空槽に接続された第２の管路の開閉を行う。ポンプは、第２のバルブを介して真空槽内のガスを排気する。制御部は、これらの第１及び第２のバルブの開閉を制御して、先ず、第１の処理によって、真空槽内を第１の圧力から第２の圧力に設定する。次に、第２の処理によって、真空槽が第２の圧力に到達した後の所定の検査時間後に真空槽内の圧力を検出する。そして、第３の処理によって、検出した圧力の変化の向きに応じて、第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する。例えば、第２の圧力が検査時間後に低下していれば、第２のバルブに内部リークが生じているものと判断することができ、逆に、第２の圧力が検査時間後に上昇していれば、第１のバルブに外部リークが生じているものと判断することができる。こうして、外部リークと内部リークとを確実に判断することができる。

また、前記第２の圧力は、前記真空槽を用いたプロセスにおいて設定されるプロセス圧力よりも小さい圧力であることを特徴とする。

このような構成によれば、プロセス圧力よりも小さい圧力を基準にして、検査時間後の圧力の変化を求めており、外部リークの検出が容易となる。

また、前記第２の圧力は、１００〜２００パスカルであることを特徴とする。

このような構成によれば、内部リーク及び外部リークの両方のリーク量に対して、十分大きな圧力がリーク判定の基準となるので、内部リーク及び外部リークの両方の発生を容易に判定することができる。

また、前記第１の圧力は、０．１〜０．５パスカルであることを特徴とする。

このような構成によれば、第２の圧力は第１の圧力に対して十分大きな値であり、内部リークの検出が容易である。

本発明に係るリークチェック方法は、真空槽に接続された第１の管路を第１のバルブによって閉状態にし、前記真空槽に接続された第２の管路を第２のバルブによって開状態にして、ポンプにより前記第２のバルブを介して前記真空槽内のガスを排気して、前記真空槽内を第１の圧力に設定する手順と、前記第２のバルブを閉状態にし、前記第１のバルブを開状態にして、ガスを前記真空槽内に流入させて、前記真空槽内をリーク検査のための第２の圧力に設定する手順と、前記真空槽が前記第２の圧力に到達した後の所定の検査時間後に前記真空槽内の圧力を検出する圧力検出手順と、前記圧力検出手順において取得した圧力の変化の向きに応じて前記第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する手順と、を具備したことを特徴とする。

このような構成によれば、第１のバルブを閉状態にし、第２のバルブを開状態にして、ポンプにより第２のバルブを介して前空槽内のガスを排気して、真空槽内を第１の圧力に設定する。次に、第２のバルブを閉状態にし、第１のバルブを開状態にして、ガスを前記真空槽内に流入させて、真空槽内をリーク検査のための第２の圧力に設定する。真空槽が第２の圧力に到達した後の所定の検査時間後に、真空槽内の圧力を検出する。そして、取得した圧力の変化の向きに応じて第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する。第２の圧力は第１の圧力よりも高く、内部リークの判定が容易である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態に係るデバイス製造装置を示す説明図である。

図１において、真空槽１はデバイスプロセス中の各所処理を実施するための処理室を構成する。真空槽１の一面には予備室２が隣接配置されている。真空槽１と予備室２とはゲートバルブ３によって、気密に区画されている。ゲートバルブ３は、真空槽１と予備室２との間で基板の搬入、搬出を可能にしている。

例えば、予備室２は脱気室を構成する。予備室２は真空チャンバによって構成することができ、図示しない開口部を有している。この開口部は図示しない管路を介して真空ポンプ（図示せず）等に接続されており、予備室２内は開口部を介した排気処理によって、真空状態を維持することができるようになっている。また、予備室２は大気を導入する開口部も有しており、予備室２内を大気開放することができるようになっている。

予備室２は２方にゲートバルブ３，４を有する。ゲートバルブ４を介して外部から予備室２内に図示しない基板を搬入すると共に、ゲートバルブ３を介して予備室２内の基板を真空槽１側に搬出することができるようになっている。

予備室２内には、基板を搬送するための図示しない搬送装置が配置されている。なお、予備室２は、常時真空下に設定することが可能である。

真空槽１は、基板を配置するための機構、例えば、基板を吸着保持するヘッドを有する。真空槽１内に、予備室２から図示しない基板を搬入すると共に、真空槽１内の基板を外部に搬出することができるようになっている。

真空槽１には管路８が取り付けられており、管路８は内部バルブ９を介して管路１０に接続される。管路１０は真空引きのためのポンプ１１に接続されている。ポンプ１１によって、管路１０、内部バルブ９及び管路８を介して、真空槽１内の気体を排気させて、真空槽１内を真空状態にすることができるようになっている。なお、ポンプ１１は通常連続稼動しており、管路１０に設けられた図示しないＡＰＣバルブを介して真空槽１からの連続的な吸引が可能であり、これにより、真空槽１内の真空度を所定のプロセス圧力に維持することができるようになっている。

また、真空槽１には、管路５が設けられており、管路５は外部バルブ６を介して図示しないガス供給部に接続されている。外部バルブ６を開状態にすることで、ガス供給部から管路５を介して真空槽１内にガスを吸入させることができるようになっている。例えば、ガス供給部である外部バルブ６はＮ２ガスを真空槽１に吸入させる。

即ち、真空槽１は、バルブ６，９の開閉の状態を制御することで、適宜の真空度に設定することができるようになっている。これらのバルブ６，９の開閉状態は、制御部７によって制御することができるようになっている。

また、真空槽１には、圧力測定器１２が取り付けられている。圧力測定器１２は、真空槽１内の圧力を測定して、測定結果を制御部７に出力するようになっている。制御部７は、プロセス中において、真空槽を所望の真空度に維持させるように、バルブ６，９を制御するようになっている。

更に、本実施の形態においては、制御部７は、真空槽１のリークチェック時に、バルブ６，９の開閉状態を適宜設定して真空槽１の圧力を制御すると共に、真空槽１の圧力の測定結果によって、内部リーク及び外部リークを判定するようになっている。

次に、図２及び図３を参照して内部リーク及び外部リークの判定方法について説明する。図２はリーク検出方法を説明するためのタイミングチャート図であり、図３はリーク検出方法を説明するためのフローチャート図である。

一般的には、真空槽１は、プロセス処理の合間であっても、プロセス処理に必要な真空度と同等の真空度、例えば、圧力が５００〜６００Ｐａの状態に設定されている（ステップＳ１）。そして、外部バルブ６及び図示しないＡＰＣバルブを若干開放して、所定のガス、例えばＮ２ガスを真空槽内に流入させると共に排気させて、所望の圧力を維持している。

ここで、リーク検査を実施するものとする。この場合には、制御部７は、外部バルブ６を閉状態にし、内部バルブ９を開放して、ポンプ１１により排気を行う。図２（ｂ）はハイレベルによって内部バルブ開状態の期間を示している。

真空槽１内のガスは、管路８、内部バルブ９及び管路１０を介してポンプ１１から排出される。これにより、図２（ａ）に示すように、真空槽内の圧力は低下し、ポンプ１１の性能に応じた圧力（設定真空度）、例えば、０．３Ｐａとなる。なお、設定真空度としては、０．１〜０．５Ｐａ程度が考えられる。

圧力測定器１２は、真空槽１内の圧力を検出して制御部７に出力する。制御部７は、真空槽１内の圧力が設定真空度に到達したことを検出すると、処理をステップＳ３からステップＳ４に移行して、内部バルブ９を閉状態とする。

本実施の形態においては、次のステップＳ５において、制御部７は、外部バルブ６を開状態に制御して、Ｎ２ガスを真空槽１内に流入させる（ステップＳ６）。そして、制御部７は、真空槽１内の圧力を所定の検査圧まで上昇させる。即ち、制御部７は、ステップＳ７において、圧力測定器１２の測定結果から、真空槽１の圧力を検出し、真空槽１内の圧力が検査圧に到達すると、外部バルブ６を閉状態に戻す（ステップＳ８）。

図２（ｃ）はステップＳ５の外部バルブ６の開状態の期間をハイレベルによって示している。外部バルブ６の開状態の期間には、図２（ａ）に示すように、真空槽１の圧力は上昇して、所定の検査圧に到達する。

本実施の形態においては、所定の検査圧として、１００Ｐａを設定している。なお、検査圧の設定は、真空槽１の大きさ、ポンプ１１の能力、プロセスに必要な真空度、バルブの数やサイズ、許容するリークの大きさ等に基づいて設定する。

例えば、プロセス圧力が５００〜６００Ｐａの場合において、１分間に、数パスカル乃至十数パスカル程度のリークが考えられると想定した場合には、検査圧として、１００〜２００Ｐａが望ましい。

制御部７は真空槽１内が検査圧に到達すると、ステップＳ９において、所定の検査時間だけ待機する。検査時間としては、想定されるリーク量の大きさに応じた時間、例えば５〜１０分間程度が考えられる。制御部７は所定の検査時間経過後に、圧力測定器１２の測定結果を取得する（ステップＳ１０）。

図２（ａ）は、実線によって、検査時間において圧力の変動がない場合を示し、破線によって検査時間に圧力が低下したことを示し、２点鎖線によって検査時間に圧力が上昇したことを示している。

内部バルブ９に内部リークが生じている場合には、ポンプ１１側の管路１０の圧力（０．３Ｐａ）によって、真空槽１の圧力は低下するものと考えられる。また、外部バルブ６に外部リークが生じている場合には、真空槽１内に外部バルブ６を介してガスが流入して、真空槽１の圧力は上昇するものと考えられる。また、真空槽１内の圧力が変化しない場合には、リークが生じていないものと判断することができる。

制御部７は、図２（ａ）の実線と同様の圧力測定結果が得られた場合には、真空槽１にはリークが生じていないなものと判定する。また、制御部７は、図２（ａ）の破線と同様の圧力測定結果が得られた場合には、真空槽１には内部リークが生じているものと判定する。更に、制御部７は、図２（ａ）の２点鎖線と同様の圧力測定結果が得られた場合には、真空槽１には外部リークが生じているものと判定する（ステップＳ１１）。

このように、本実施の形態においては、真空槽を所定の検査圧に設定し、検査時間後の真空槽の圧力変動に基づいて、リークを検出しており、圧力変動の向きによって内部リーク及び外部リークを検出することができる。このように微小なリークも容易に発見できるので、すぐに問題のあるバルブを修理又は交換することで、真空槽内の異物等の増加を防ぐことができる。

仮に、検査圧をより高く設定した場合には、単位時間当たりの外部リーク量が比較的小さくなり、検査圧に対してリークによる圧力の変化量が小さく、測定結果の圧力変化がリークによるものか誤差によるものかを判定しにくくなってしまう。また、逆に、検査圧をより低く設定した場合には、真空槽１とポンプ１１側の管路１０との圧力差が小さく、内部リークの検出が困難となってしまう。

即ち、検査圧は、大気圧よりも十分に小さく、例えばプロセス圧力よりも低い値に設定すると共に、真空ポンプの能力に基づく設定真空度よりも十分に大きい値に設定した方がよい。例えば、検査圧としては、真空槽の大きさ等にもよるが、１００〜５００パスカル程度が妥当である。

本発明の一実施の形態に係るデバイス製造装置を示す説明図。 リーク検出方法を説明するためのタイミングチャート図。 リーク検出方法を説明するためのフローチャート図。

符号の説明

１…真空槽、２…予備室、５，８，１０…管路、６…外部バルブ、７…制御部、９…内部バルブ、１１…ポンプ、１２…圧力測定器。

Claims (5)

1. 真空槽に接続された第１の管路の開閉を行う第１のバルブと、
   前記真空槽に接続された第２の管路の開閉を行う第２のバルブと、
   前記第２のバルブを介して前記真空槽内のガスを排気するためのポンプと、
   前記真空槽内の圧力を検出する圧力検出器と、
   前記第１及び第２のバルブの開閉を制御して、前記真空槽内を、前記ポンプの能力に基づく第１の圧力からリーク検査のための第２の圧力に設定する第１の処理と、前記第１の処理後の所定の検査時間後に前記圧力検出器の圧力を検出する第２の処理と、前記第２の処理によって取得した圧力の変化の向きに応じて前記第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する第３の処理とを実施する制御部と、
   を具備したことを特徴とするデバイス製造装置。
2. 前記第２の圧力は、前記真空槽を用いたプロセスにおいて設定されるプロセス圧力よりも小さい圧力であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
3. 前記第２の圧力は、１００〜２００パスカルであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス製造装置。
4. 前記第１の圧力は、０．１〜０．５パスカルであることを特徴とする請求項３に記載のデバイス製造装置。
5. 真空槽に接続された第１の管路を第１のバルブによって閉状態にし、前記真空槽に接続された第２の管路を第２のバルブによって開状態にして、ポンプにより前記第２のバルブを介して前記真空槽内のガスを排気して、前記真空槽内を第１の圧力に設定する手順と、
   前記第２のバルブを閉状態にし、前記第１のバルブを開状態にして、ガスを前記真空槽内に流入させて、前記真空槽内をリーク検査のための第２の圧力に設定する手順と、
   前記真空槽が前記第２の圧力に到達した後の所定の検査時間後に前記真空槽内の圧力を検出する圧力検出手順と、
   前記圧力検出手順において取得した圧力の変化の向きに応じて前記第１及び第２のバルブのいずれにリークが生じているかを判定する手順と、
   を具備したことを特徴とするリークチェック方法。

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