JP4859423B2 - 真空処理装置及びその不純物監視方法 - Google Patents
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真空排気可能な共通搬送チャンバ(4)と、
真空排気可能であり、共通搬送チャンバ(4)と複数の仕切り弁(3)の各々を介して基板が搬入出可能に設けられた複数の製膜チャンバ(2)と、
共通搬送チャンバ(4)内に設けられた分圧真空計(5)と、
を備える。
共通搬送チャンバ(4)内に分圧真空計(5)を設けることで、仕切り弁(3)が開になったときに製膜チャンバ(2)から共通搬送チャンバ(4)へのガスの流入による圧力変化を検知することができる。これを利用して、間接的に製膜チャンバ(2)の圧力を検知し、不純物濃度を監視することができる。
仕切り弁(3)が開になった際に測定を行うので、測定のために仕切り弁を閉にして、測定対象の製膜チャンバ(2)内を高真空排気状態にする必要はない。すなわち、測定のために生産ラインの稼動を中断させる必要はない。
また、分圧真空計(5)を各製膜チャンバ(2)に設ける必要は無く、共通搬送チャンバ(4)内に一個の分圧真空計(5)を設けるだけでよい。よって、分圧真空計(5)を多数用意する必要は無く、分圧真空計(5)に係るコストを抑制することができる。
更に、共通搬送チャンバ(4)内は製膜チャンバ(2)内と比較して、分圧真空計(5)の測定子にダメージを与える粉などの不純物や腐食性膜ガスなどの残留が少ない。よって、製膜チャンバ(2)内に分圧真空計(5)を設ける場合よりも、分圧真空計(5)の寿命が延長される。
更に、
複数の仕切り弁(3)の開閉動作を制御する制御装置(12)と、
異常状態の発生を知らせる警報装置(13)と、
を備え、
制御装置(12)は、複数の仕切り弁(3)のうちの一が閉から開になった後に分圧真空計(5)によって測定された分圧と、一の仕切り弁(3)が開になる前に測定された分圧と、に基いて、一の仕切り弁(3)に接続した一の製膜チャンバ(2)内の不純物濃度が正常か異常かを判断し、異常である場合には警報装置(13)を駆動させる。
仕切り弁(3)の閉開前後の分圧を利用することで、製膜チャンバ(2)内の分圧を監視することができる。異常時に警報装置(13)を駆動させることで、看視者に対して、異常の発生を迅速に通知することができる。
制御装置(12)は、一の仕切り弁(3)が開になる前の所定の期間における分圧の平均値と、開になった後の所定の期間における分圧の平均値と、に基いてその不純物濃度が正常か異常かを判断する。
仕切り弁(3)の開閉前後の分圧を、所定の期間の平均値で判断することにより、正常か異常かの判断をより正確に判断することができる。
その開になった後の所定の期間は、開になってから90秒後より後の60秒間の期間である。
仕切り弁(3)が開になった直後の90秒間は、共通搬送チャンバ(4)と製膜チャンバ(3)間でのガスの移動量が大きく、分圧真空計(5)の測定が正確に行われない傾向にある。よって、仕切り弁(3)の開放後の分圧は、解放後90秒から所定の期間で行われることで、製膜チャンバ(2)内の不純物の監視精度が向上する。
分圧真空計(5)は、共通搬送チャンバ(4)内における、H2O、N2、O2、HC、He、CH4、H2及びArからなる集合から選ばれる少なくとも一の物質の分圧、及び全圧を測定する。
更に、
不純物を低温状態で固体化させてトラップする少なくとも一のパネル(8、9)を備え、共通搬送チャンバ(4)内を排気するように設けられたクライオポンプ(7)と、
パネル(8、9)の温度を測定するパネル温度センサ(10、11)と、
パネル温度センサ(10、11)が測定した温度データに基いて、パネル(8、9)の温度の経時変化が正常であるかを監視するクライオポンプ監視部(14)と、
を備える。
クライオポンプに備えられたパネル(8、9)は不純物をトラップしていくに従って温度が向上していく。不純物濃度が大きい場合には、パネルの温度もより向上していく為に、パネル(8、9)の温度の経時変化を監視することで、製膜チャンバ(2)内の不純物の存在状態が許容範囲であるか、異常であるかを間接的に知ることができる。
クライオポンプ監視部(14)が、パネル(8、9)の温度の経時変化が異常であると判断した場合に、分圧真空計(5)が測定を開始する。
クライオポンプ監視部(14)により、共通搬送チャンバ(4)及び製膜チャンバ(2)の全体の不純物の存在状態を判断し、異常である場合にのみ分圧真空計(5)を用いて、各製膜チャンバ(2)の不純物を監視することで、分圧真空計(5)を稼動させている時間を少なくすることができる。分圧真空計(5)の稼動時間を少なくすることは、分圧真空計(5)の測定子の耐久性定価を抑制できる。
少なくとも一のパネル(8、9)は、H2Oを固体化させてトラップするために低温状態である80Kパネル(9)と、80Kパネル(9)よりも更に低温状態で維持されることでH2O以外の不純物を固体化させてトラップする15Kパネル(15)と、を備える。
真空排気可能な共通搬送チャンバ(4)と、真空排気可能であり、共通搬送チャンバ(4)と複数の仕切り弁(3)の各々を介して基板が搬入出可能に設けられた複数の製膜チャンバ(2)と、を備える真空処理装置(1)において、
複数の仕切り弁(3)のうちの一が開になる前に共通搬送チャンバ(4)内の分圧を測定する開放前分圧測定ステップ(ステップS30)と、
一の仕切り弁(3)を開にするステップ(ステップS40)と、
一の仕切り弁(3)が開になった後の共通搬送チャンバ(4)内の分圧を測定する開放後分圧測定ステップ(ステップS50)と、
を備える。
真空処理装置(1)は、更に、異常状態の発生を知らせる警報装置(13)、を備え、
更に、
開放前分圧測定ステップ(S30)及び開放後分圧測定ステップ(S50)において測定された分圧に基いて、一の仕切り弁(3)に接続した一の製膜チャンバ(2)内の不純物濃度が正常か異常かを判断する分圧判断ステップ(ステップS60)と、
分圧判断ステップ(S60)において、異常と判断された場合に、警報装置(13)を駆動させるステップ(ステップS70)と、
を備える。
開放前分圧測定ステップ(S30)では、一の仕切り弁(3)が開になる前の所定の期間の分圧を測定し、
開放後分圧測定ステップ(S50)では、一の仕切り弁(3)が開になった後の所定の期間の分圧を測定し、
分圧判断ステップ(S60)は、
開放前分圧測定ステップ(S30)において測定された所定の期間の分圧の平均値を算出する開放前平均分圧算出ステップ(ステップS61)と、
開放後分圧測定ステップ(S50)において測定された所定の期間の分圧の平均値を算出する開放後平均分圧算出ステップ(ステップS62)と、
開放前平均分圧算出ステップ(S61)及び開放後平均分圧算出ステップ(S62)で算出された分圧の平均値の差、が所定の範囲内に収まっているか否かを判断し、所定の範囲内に収まっていない場合には、不純物の濃度が異常であると判断するステップ(ステップS63)と、
を備える。
開放後分圧測定ステップ(S50)における所定の期間は、一の仕切り弁(3)が開になってから90秒後から150秒後までの60秒間の期間である。
分圧真空計(5)は、共通搬送チャンバ(4)内における、H2O、N2、O2、HC、He、CH4、H2及びArからなる集合から選ばれる少なくとも一の物質の分圧、及び全圧を測定する。
真空処理装置(1)は、更に、不純物を低温状態で固体化させてトラップする少なくとも一のパネル(8、9)を有し、共通搬送チャンバ(4)内を排気するように設けられたクライオポンプ(7)、を備え、
パネル(8、9)の温度を測定するステップ(ステップS10)と、
測定されたパネル(8、9)の温度に基いて、パネル(8、9)の温度の経時変化が正常であるか否かを判断するパネル温度判断ステップ(ステップS20)と、
を備える。
パネル温度判断ステップ(S20)において、異常と判断された場合において、開放前分圧測定ステップ(S30)が実施される。
少なくとも一のパネル(8、9)は、H2Oを固体化させてトラップするために低温状態である80Kパネル(9)と、80Kパネル(9)よりも更に低温状態で維持されることでH2O以外の不純物を固体化させてトラップする15Kパネル(8)と、を備える。
(構成)
図1は本実施の形態に係る真空処理装置1の概略構成を示す図である。真空処理装置1は、基板の搬入、搬出が行われるロードロックチャンバ6、基板に対して製膜が行われる複数の製膜チャンバ2、基板が各製膜チャンバ2及びロードロックチャンバ6間で移動する際に通過する一の共通搬送チャンバ4、共通搬送チャンバ4内を排気するクライオポンプ7、真空処理装置1の動作を制御する制御装置12、異常時に警報を発して監視員に異常の通知を行う警報装置13、及び共通搬送チャンバ4と各製膜チャンバ3の間に設けられた仕切り弁3を備えている。このような真空処理装置1は、太陽電池パネルの製造での、シリコン半導体層を製膜する工程に用いるのに好適である。シリコン半導体層の製膜工程では、基板がロードロックチャンバ6より共通搬送チャンバ4へ搬入され、更に各製膜チャンバ2へ搬入されて、p層、i層、及びn層が順次製膜される。
上述のような構成を有する真空処理装置1は、以下のように動作して各製膜チャンバ2内の不純物の監視を行う。図5は本実施の形態に係る不純物監視方法のフローチャートを示している。本実施の形態に係る不純物監視方法は、仕切り弁開放前の分圧を測定するステップ(ステップS30)、仕切り弁3を開放するステップ(ステップS40)、仕切り弁開放後の分圧を測定するステップ(ステップS50)、分圧が正常か異常かを判断するステップ(ステップS60)、及び異常であった場合に警報装置を駆動させるステップ(ステップS70)を備えている。各ステップの詳細について下記に記載する。
全ての仕切り弁3が閉である状態において、分圧真空計5が、制御装置12からの指示によって、共通搬送チャンバ4内の圧力を測定する。測定は、共通搬送チャンバ4内の全圧と、H2O、N2、O2、HC、He、CH4、H2及びArガスの分圧と、に対して行われる。分圧真空計5は、測定したデータを制御装置12に通知する。測定は所定の期間(1分間)の間に連続して行われる。制御装置12は、取得した分圧についてのデータを、測定時間と対応付けて図示しない記憶部に格納する。
続いて、制御装置12が、不純物監視の監視対象となる製膜チャンバ2と共通搬送チャンバ5とをつなぐ仕切り弁3を閉から開にするように制御する。
仕切り弁3が開となってから90秒後に、制御装置12からの指示によって分圧真空計5が再び共通搬送チャンバ4内の圧力の測定を開始する。分圧真空計5は、測定したデータを制御装置12に再び通知する。測定は、所定の期間(1分間)の間に連続して行われる。制御装置12は、取得した分圧についてのデータを、測定時間と対応付けて図示しない記憶部に格納する。
ステップS50の後に、制御装置12は、記憶部に格納された分圧のデータに基いて、仕切り弁3の開放前の平均分圧を算出する。開放前の平均分圧は、仕切り弁3が開になる前の所定の期間(1分間)における、各ガスの分圧、及び全圧の平均値である。
更に、制御装置12は、記憶部に格納された分圧のデータに基いて、仕切り弁3の開放後の平均分圧を算出する。開放後の平均分圧は、仕切り弁3が開になる前の所定の期間(1分間)における、各ガスの分圧、及び全圧の平均値である。
更に、制御装置12は、各ガス、及び全圧について、開放後の平均分圧と開放前の平均分圧との差を計算する。制御装置12は、各ガス、及び全圧について、その差が所定の範囲内であるか否かを判断する。その差が所定の範囲内であった場合には、特にアクションを起こさない。一方、その差が所定の範囲外であった場合には、次のステップS70へと進む。
ステップS63において、開放前と開放後における平均分圧の差が、所定の範囲外であった場合には、制御装置12が警報装置13を駆動する。これにより、警報装置13の駆動により、監視者に対して異常が通知される。
本実施の形態に依れば、分圧真空計5に係るコストが抑制される。即ち、製膜チャンバ2内部は、製膜時において製膜用のガスが導入されるので圧力が高くなる。分圧真空計5は、高圧力下で測定を行うと、測定子が損傷する可能性が高くなる。また、測定可能な圧力にも限界があり、高圧力下では正確な測定を行うことは困難である。よって、製膜チャンバ2内に直接分圧真空計5を設置した場合には、仕切り弁3を閉じた状態において製膜チャンバ2内を高真空排気状態とし、分圧真空計5が測定可能な低圧条件を作り出す必要がある。これに対し、本実施の形態によれば、常時圧力の低い状態に保たれている共通搬送チャンバ4内部の圧力変化を利用する為に、製膜チャンバ2内を敢えて高真空排気状態にする必要はない。また、仕切り弁3の開放するタイミングは、基板が製膜チャンバ2内へ搬入されるタイミングに合わせればよく、生産ラインの稼動を停止する必要がない。
(構成)
図2は本実施の形態に係る真空処理装置1の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る真空処理装置1は、第1の実施の形態に対して、クライオポンプ7に設けられたバネル(8、9)の温度を測定する温度センサ(10、11)、及びクライオポンプ7の状態を監視するクライオポンプ監視部14が追加されている。これ以外の構成は第1の実施形態と同様であるので、説明は省略される。
上述の構成を有する真空処理装置1の動作方法について、下記に説明する。図7は、本実施の形態に係る不純物監視方法の動作の流れを示すフローチャートである。本実施の形態に係る不純物監視方法は、第1の実施形態に係るステップS30の前に、パネルの温度を測定するステップ(ステップS10)及びパネルの温度の挙動を判断するステップ(ステップS20)が追加される。尚、ステップS20以降の動作は、第1の実施の形態と同様であるので、説明は省略される。
15Kパネル用温度センサ10及び80Kパネル用温度センサ11が、夫々、15Kパネル10及び80Kパネル9の温度を測定する。測定は常時行われており、15Kパネル用温度センサ10及び80Kパネル用温度センサ11は、測定したデータをクライオポンプ監視部14に通知する。クライオポンプ監視部14は、取得した温度データを、時刻と対応付けて記憶部に格納する。
続いて、クライオポンプ監視部14は、記憶部を参照して、現在の15Kパネル10及び80Kパネル9の温度が、各パネルに対して予め設定された管理温度よりも低いか否かの監視を行う。15Kパネル10又は80Kパネル9の温度が管理温度よりも高い場合には、クライオポンプ監視部14が、再生処理が行われてから管理温度を超えるまでの時間を算出する。再生処理が行われてから管理温度を超えるまでの時間が、予め定められた所定の時間よりも長い場合には、クライオポンプ7に備えられたパネルの交換時期である旨を監視者に対して報知するのみで、これ以外のアクションは行わない。一方、予め定められた所定の時間よりも低い場合にはステップS30へと進んで、分圧真空計5が測定を開始する。ステップS30以降は、第1の実施形態の動作と同様である。
図4は、記憶部が格納する、15Kパネル10の温度と時刻との対応関係を概念的に示す図である。80Kパネル9についても同様のグラフが格納される。再生処理が行われてから、15Kパネル10が水以外の不純物を低温状態で固体化させてトラップする。時刻が経過すると、15Kパネル10がトラップしている不純物の量が増加する。15Kパネル10がトラップしている不純物の量が増加すると、15Kパネル10の温度が上昇していく。再生処理が実行されてから、15Kパネル10の温度が管理温度を超えるまでの時間が短いことは、15Kパネル10がトラップする不純物の量が、単位時間当たりで多いことを示す。即ち、共通搬送チャンバ4内の不純物濃度が高いことを示す。よって、15Kパネル10の温度が管理温度を超えるまでの時間に基いて、共通搬送チャンバ4内の不純物濃度を監視することができる。80Kパネル9についても、同様に、共通搬送チャンバ4内の水分の濃度を監視することができる。
2 製膜チャンバ
3 仕切り弁
4 共通搬送チャンバ
5 分圧真空計
6 ロードロックチャンバ
7 クライオポンプ
8 15Kパネル
9 80Kパネル
10 15Kパネル用温度センサ
11 80Kパネル用温度センサ
12 制御装置
13 警報装置
14 クライオポンプ監視部
Claims (12)
- 真空排気可能な共通搬送チャンバと、
真空排気可能であり、前記共通搬送チャンバと複数の仕切り弁の各々を介して基板が搬入出可能に設けられた複数の製膜チャンバと、
前記共通搬送チャンバ内に設けられた分圧真空計と、
を具備し、
前記共通搬送チャンバは、前記製膜チャンバよりも圧力が低く、
前記分圧真空計は、前記共通搬送チャンバ内の側面か、天井部分に設置されて、前記共通搬送チャンバ内における、H 2 O、N 2 、O 2 、HC、He、CH 4 、H 2 及びArからなる集合から選ばれる少なくとも一の物質の分圧、及び全圧を測定する真空処理装置。 - 請求項1に記載された真空処理装置であって、
更に、
前記複数の仕切り弁の開閉動作を制御する制御装置と、
異常状態の発生を知らせる警報装置
を具備し、
前記制御装置は、前記複数の仕切り弁のうちの一が閉から開になった後に前記分圧真空計によって測定された分圧と、前記一の仕切り弁が開になる前に測定された分圧と、に基いて、前記一の仕切り弁に接続した前記一の製膜チャンバ内の不純物濃度が正常か異常かを判断し、異常である場合には前記警報装置を駆動させる真空処理装置。 - 請求項2に記載された真空処理装置であって、
前記制御装置は、前記一の仕切り弁が開になる前の所定の期間における分圧の平均値と、開になった後の所定の期間における分圧の平均値と、に基いて前記不純物濃度が正常か異常かを判断する真空処理装置。 - 請求項3に記載された真空処理装置であって、
前記開になった後の所定の期間は、開になってから90秒後より後ろの60秒間の期間である真空処理装置。 - 請求項1乃至4のいずれかに記載された真空処理装置であって、
更に、
不純物を低温状態で固体化させてトラップする少なくとも一のパネルを備え、前記共通搬送チャンバ内を排気するように設けられたクライオポンプと、
前記パネルの温度を測定するパネル温度センサと、
前記パネル温度センサが測定した温度データに基いて、前記パネルの温度の経時変化が正常であるかを監視するクライオポンプ監視部と、
を具備し、
該クライオポンプ監視部が、前記パネルの温度の経時変化が異常であると判断した場合に、前記分圧真空計が測定を開始する真空処理装置。 - 請求項5に記載された真空処理装置であって、
前記少なくとも一のパネルは、H2Oを固体化させてトラップするために低温状態である80Kパネルと、前記80Kパネルよりも更に低温状態で維持されることでH2O以外の不純物を固体化させてトラップする15Kパネルと、を備える真空処理装置。 - 真空排気可能な共通搬送チャンバと、真空排気可能であり、前記共通搬送チャンバと複数の仕切り弁の各々を介して基板が搬入出可能に設けられた複数の製膜チャンバと、を備える真空処理装置において、
前記複数の仕切り弁のうちの一が開になる前に前記共通搬送チャンバ内の分圧を測定する開放前分圧測定ステップと、
前記一の仕切り弁が開になるステップと、
前記一の仕切り弁が開になった後の前記共通搬送チャンバ内の分圧を測定する開放後分圧測定ステップと、
を具備し、
前記共通搬送チャンバは、前記製膜チャンバよりも圧力が低く、
前記分圧真空計は、前記共通搬送チャンバ内の側面か、天井部分に設置されて、前記共通搬送チャンバ内における、H 2 O、N 2 、O 2 、HC、He、CH 4 、H 2 及びArからなる集合から選ばれる少なくとも一の物質の分圧、及び全圧を測定する不純物監視方法。 - 請求項7に記載された不純物監視方法であって、
前記真空処理装置は、更に、異常状態の発生を知らせる警報装置、を備え、
前記開放前分圧測定ステップ及び前記開放後分圧測定ステップにおいて測定された分圧に基いて、前記一の仕切り弁に接続した前記一の製膜チャンバ内の不純物濃度が正常か異常かを判断する分圧判断ステップと、
前記分圧判断ステップにおいて、異常と判断された場合に、警報装置を駆動させるステップと、
を具備した不純物監視方法。 - 請求項8に記載された不純物監視方法であって、
前記開放前分圧測定ステップでは、前記一の仕切り弁が開になる前の所定の期間の分圧を測定し、
前記開放後分圧測定ステップでは、前記一の仕切り弁が開になった後の所定の期間の分圧を測定し、
前記分圧判断ステップは、
前記開放前分圧測定ステップにおいて測定された所定の期間の分圧の平均値を算出する開放前平均分圧算出ステップと、
前記開放後分圧測定ステップにおいて測定された所定の期間の分圧の平均値を算出する開放後平均分圧算出ステップと、
前記開放前平均分圧算出ステップ及び前記開放後平均分圧算出ステップで算出された分圧の平均値の差、が所定の範囲内に収まっているか否かを判断し、所定の範囲内に収まっていない場合には、不純物の濃度が異常であると判断するステップと、
を備える不純物監視方法。 - 請求項9に記載された不純物監視方法であって、
前記開放後分圧測定ステップにおける所定の期間は、前記一の仕切り弁が開になってから90秒後より後の60秒間の期間である不純物監視方法。 - 請求項7乃至10のいずれかに記載された不純物監視方法であって、
前記真空処理装置は、更に、不純物を低温状態で固体化させてトラップする少なくとも一のパネルを有し、前記共通搬送チャンバ内を排気するように設けられたクライオポンプ、を備え、
前記パネルの温度を測定するステップと、
測定された前記パネルの温度に基いて、前記パネルの温度の経時変化が正常であるか否かを判断するパネル温度判断ステップと、
を具備し、
該パネル温度判断ステップにおいて、異常と判断された場合において、前記開放前分圧測定ステップが実施される不純物監視方法。 - 請求項11に記載された不純物監視方法であって、
前記少なくとも一のパネルは、H2Oを固体化させてトラップするために低温状態である80Kパネルと、前記80Kパネルよりも更に低温状態で維持されることでH2O以外の不純物を固体化させてトラップする15Kパネルと、を備える不純物監視方法。
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