JPH059759A - 真空処理装置の監視方法 - Google Patents

真空処理装置の監視方法

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JPH059759A
JPH059759A JP3026530A JP2653091A JPH059759A JP H059759 A JPH059759 A JP H059759A JP 3026530 A JP3026530 A JP 3026530A JP 2653091 A JP2653091 A JP 2653091A JP H059759 A JPH059759 A JP H059759A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理チャンバ10とガス供給系20と真空排気系
30を有して所定の処理を行う真空処理装置に関し、使用
中に装置異常の発見を可能させる監視方法の提供を目的
とする。 【構成】 真空排気系30の真空ポンプ31部分におけるガ
ス温度のモニターにより、真空ポンプ30の始動から処理
の繰り返しに渡る該モニターの経時的温度変化を真空処
理装置の使用時にB〜Fのような評価データとして求
め、その評価データを利用して真空処理装置の状態を監
視する、または、真空処理装置が正常に動作する状態の
時に前記モニターの経時的温度変化を基準データAとし
て予め求めておき、基準データAの利用も加えて上記の
監視を行うように構成する。監視内容は、装置正常、正
常処理開始可能時点、真空ポンプ31異常、ガス供給系20
異常、外気侵入リーク、真空排気管32詰まり、ガス放出
リークによる環境汚染、である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理チャンバとガス供
給系と真空排気系を有して所定の処理を行う真空処理装
置の監視方法に関する。
【0002】半導体装置の製造では、基板上に膜を形成
するCVDや基板表面をエッチングするドライエッチン
グなどに上記真空処理装置を用いている。その基板は半
導体チップを多数個取りするウエーハであるので、上記
処理が正常に行われない場合には、多数の半導体チップ
が品質低下したり不良となったりして、半導体装置の信
頼性低下や多額の損失を招くことになる。
【0003】そこで、処理に異常が発生する前に補繕が
できるように真空処理装置の異常を早期に発見すること
が望まれる。
【0004】
【従来の技術】上記真空処理装置を使用する際、従来
は、処理を適正にさせるために次の事項を管理してい
る。
【0005】1)処理チャンバの圧力:処理開始前の到
達真空度及び処理中のガス圧力。 2)処理チャンバにおける被処理基板の温度。 3)ガス供給系から供給するガスの流量〔マスフローコ
ントローラ(MFC)による〕。
【0006】しかしながらこれらの事項は、処理に必要
な条件であって、真空処理装置の異常を早期に発見する
ためのものではない。そこで真空処理装置の正常性を維
持するため、その装置を定期的に使用停止して厳密な点
検を行い、不具合な箇所が見つかればその時点に補繕を
行っている。また、使用中に上記事項が異常となった際
には、急遽使用停止してその原因を追求し補繕を行うと
いった段取りとなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】真空処理装置に対する
このような補繕のやり方は、稼働率を重視して定期点検
の周期を長くした際には使用中の異常発生確率が高くな
り、また、用心して定期点検の周期を短くした際には稼
働率が低下するといった問題がある。
【0008】このことは、真空処理装置が異常を起こす
迄の期間が一定しないことによるものであり、処理条件
の異常が発生する前の使用中に装置の異常が発見できる
ような監視を行わない限り回避が困難である。
【0009】そこで本発明は、上述の真空処理装置にお
いて、使用中に装置異常の発見を可能させる監視方法の
提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の監視方法は、処理チャンバとガス供給系と
真空排気系を有して所定の処理を行う真空処理装置にお
いて、該真空排気系の真空ポンプ部分におけるガス温度
のモニターにより、該真空ポンプの始動から処理の繰り
返しに渡る該モニターの経時的温度変化を該真空処理装
置の使用時に評価データとして求め、該評価データを利
用して該真空処理装置の状態を監視する、または、前記
真空処理装置が正常に動作する状態の時に前記モニター
の経時的温度変化を基準データとして予め求めておき、
該基準データと前記評価データを比較することにより前
記監視を行うことを特徴としている。
【0011】それによって監視できる内容は次のようで
ある。 前記評価データが前記基準データとほぼ一致する際
は、前記真空処理装置が正常な状態にあると判断する。
【0012】 前記真空処理装置の使用開始時におい
て、前記評価データの温度の上昇が前記基準データの上
昇した温度と一致して終了した時点を、正常な処理の開
始可能時点と判断する。
【0013】 処理の繰り返し中において、該処理の
繰り返しで生ずる前記評価データの温度上下差が前記基
準データのそれよりも大である際は、前記真空ポンプに
異常があると判断する。
【0014】 処理の繰り返し中において、該処理の
度毎に生ずる前記評価データの温度ピーク値が前記基準
データのそれよりも小である際は、前記ガス供給系にガ
ス供給量低下の異常があると判断する。
【0015】 処理の繰り返し中において、前記評価
データの温度が前記基準データの温度よりほぼ一定して
大である際は、前記真空処理装置に外気の侵入リークが
あると判断する。
【0016】 処理の繰り返し中において、該処理の
度毎に生ずる前記評価データの温度ピーク値が該処理の
繰り返しと共に上昇し続ける際は、前記真空ポンプに至
る真空排気管の詰まりが進行中であると判断する。
【0017】 任意回数の処理を繰り返す期間におい
て、一回の処理に供給されるべきガス量と該処理の度毎
に生ずる前記評価データの温度ピークの回数との積が、
前記ガス供給系のガスボンベで減少したガス量の値と一
致する際は、前記真空処理装置のガス放出リークによる
環境汚染が防止されていると判断する。
【0018】そして、前記ガス温度のモニターは、前記
真空ポンプのガス出口部分に温度センサーを挿入して行
うか、または、前記真空ポンプのガス出口部分またはガ
ス圧縮部分の外壁に温度センサーを装着して行うのが望
ましい。
【0019】
【作用】一般に、上記真空処理装置は、処理の繰り返し
中において、処理時と非処理時(被処理基板交換時)と
で処理チャンバへのガス供給を異ならせている。
【0020】本発明者は、そのガス供給の変化と共に上
記真空ポンプ部分のガス温度が変化し、然も、その変化
の形態と装置の正常や種々の異常との間に相関があるこ
とを見出した。それは、温度変化を見る箇所が装置の下
流部分であって、処理チャンバに流入するガスの種類と
流量、基板温度、ガスに対する配管のコンダクタンス、
希釈ガスの流量、ポンプのガス流量とガス圧縮状態、ポ
ンプ冷却水の温度と流量、などによりガスに与えられる
エネルギーが微妙に変化する結果と考えられる。
【0021】本発明は、この現象に着目して上記ガス温
度のモニターを行い、その経時的温度変化により装置の
使用中に装置が正常であるかまたは異常を起こしていな
いかを監視できるようにしたものである。即ち、このモ
ニターで得られる上記評価データ及び基準データの温度
比較により上記〜の監視が可能となり、また、評価
データ単独の温度変化で上記の監視が可能となり、更
に、評価データと装置の上流部分にあるガスボンベから
のデータとの比較により上記の監視が可能となってい
る。このは、評価データから処理回数を知ることがで
きることを利用したものてあり、特に有毒ガスを使用す
る際の環境対策として有効である。
【0022】そして上記ガス温度のモニターは、真空ポ
ンプのガス出口部分に温度センサーを挿入するのが直接
的であるが、温度センサーを真空ポンプのガス出口部分
またはガス圧縮部分の外壁に装着する間接的なものにし
ても、即ちガス温度変化の検出波形に崩れが生じても上
記監視に必要な温度変化を検出できる。
【0023】
【実施例】以下本発明の実施例について図1及び図2を
用いて説明する。図1の(a) は実施例における装置構成
図であり、(b) 〜(f)は評価データによる装置状態の判
断例である。また、図2は温度センサーの位置による評
価データBの波形の差を示し、(a) は真空ポンプのガス
圧縮部分の外壁に装着した場合、(b) は真空ポンプのガ
ス出口部分に挿入した場合である。
【0024】図1(a) において、10は処理チャンバ、20
はガス供給系、30は真空排気系、40は監視系、である。
ガス供給系20は、処理時に処理チャンバ10へ所要のガス
を供給するものであり、ガスボンベ21と、ガスボンベ21
から処理チャンバ10へのガス供給量を制御するMFC22
を有する。通常は、供給するガスが複数なので、ガスボ
ンベ21とMFC22が複数になるが、ここでは説明の複雑
化を避けてそれぞれを一個で示してある。
【0025】真空排気系30は、処理チャンバ10を所望の
圧力に真空排気するためのものであり、メカニカルブー
スターポンプである真空ポンプ31と、真空ポンプ31への
真空排気管32を有する。通常は、処理チャンバ10の真空
度を得やすくするため真空ポンプ31を2段以上の構成に
してあるが、ここでは説明の複雑化を避けて1段で示し
てある。
【0026】監視系40は、熱電対からなり真空ポンプ31
のガス圧縮部分の外壁に装着した温度センサー41と、パ
ソコン程度の電子計算機42を有し、電子計算機42は、温
度センサー41の温度信号43とMFC22の指示流量信号44
とガスボンベ21内ガス量の信号45が入力して、上記の温
度、指示流量、ガス量を常時モニターする。
【0027】ここで温度センサー41による温度のモニタ
ーは、本発明の最も特徴とするところであり、真空ポン
プ31部分におけるガス温度の経時的温度変化を示し、以
下に述べるように、装置の使用中に装置が正常であるか
または異常を起こしていないかを監視するための基幹を
なすものである。
【0028】即ち、真空ポンプ31の始動から処理の繰り
返しに渡る上記経時的温度変化を装置の使用殿に評価デ
ータとして求め、そのデータを利用して装置の状態を監
視するのである。その際、装置が正常に動作する状態の
時に上記経時的温度変化を基準データとして予め求めて
おく。
【0029】そしてその監視によれば、図1(b) 〜(f)
に評価データB〜Fで示すような上記評価データの波形
の形態により装置の状態を判断することができる。図中
のAは基準データである。この判断は、発明者が装置の
状態と評価データの波形形態との間に相関があることを
経験的に見出して可能となったものである。
【0030】即ち、図1(b) は、評価データBが基準デ
ータAとほぼ一致する際であり、装置が正常な状態にあ
ると判断する。また、使用開始時において、評価データ
Bの温度の上昇が基準データAの上昇した温度と一致し
て終了した時点を、正常な処理の開始可能時点と判断す
ることができる。
【0031】図1(c) は、処理の繰り返し中において、
その処理の繰り返しで生ずる評価データCの温度上下差
が基準データAのそれよりも大である際であり、真空ポ
ンプ31に異常があると判断する。
【0032】図1(d) は、処理の繰り返し中において、
処理の度毎に生ずる前記評価データDの温度ピーク値が
基準データAのそれよりも小である際であり、ガス供給
系20にガス供給量低下の異常があると判断する。この異
常はMFC22の指示流量と実流量が異なるトラブルであ
ることがある。
【0033】図1(e) は、処理の繰り返し中において、
評価データEの温度が基準データAの温度よりほぼ一定
して大である際であり、装置に外気の侵入リークがある
と判断する。
【0034】図1(f) は、処理の繰り返し中において、
その処理の度毎に生ずる評価データFの温度ピーク値が
処理の繰り返しと共に上昇し続ける際は、真空ポンプ31
に至る真空排気管32の詰まりが進行中であると判断す
る。
【0035】ところで、基準データAも同様であるが、
評価データB〜Eでは処理の度毎に温度ピークが生じて
いる。この点に着目すれば、先に述べたガスボンベ21内
ガス量のモニターと組み合わせて以下のような監視を行
うことができる。
【0036】即ち、任意回数の処理を繰り返す期間にお
いて、一回の処理に供給されるべきガス量と評価データ
の温度ピークの回数との積が、ガスボンベ21で減少した
ガス量の値と一致する際は、装置のガス放出リークによ
る環境汚染が防止されていると判断する。この監視は、
処理に有毒ガスを使用する際の環境対策として有効であ
る。
【0037】上記の実施例では、基準データA及び評価
データB〜Fを求めるための温度センサー41を真空ポン
プ31のガス圧縮部分の外壁に装着したので、ガス温度変
化の検出が間接的となり例えば評価データBの波形が図
2(a) にも示すように鋸歯状となっているが、温度セン
サー41を真空ポンプ31のガス出口部分に挿入すれば、ガ
ス温度変化の検出が直接的となって上記波形が図2(b)
のように角形に近くなり、より精度の良い評価データB
が得られる。また、温度センサー41を真空ポンプ31の出
口部分の外壁に装着すれば、両者の中間の波形をもつ評
価データBが得られる。上述した監視のためには図2
(b) の方がより望ましいが図2(a)の方であっても十分
に足りる。
【0038】そして装置の使用中に行うこの監視によ
り、処理条件の異常が発生する前に装置の異常を発見す
ることができて、補繕を従来の定期点検に依存する場合
より装置の稼働率を向上させ且つ処理不良の発生率を低
減させることが可能となる。
【0039】上述の実施例は、ガスボンベ21、MFC2
2、真空ポンプ31をそれぞれ一個にして説明したが、そ
れらが所要に応じて複数になる場合にも同様の監視を行
うことができることは容易に理解されよう。
【0040】特に、真空ポンプ31が2段以上の構成をな
す場合は、大気に近い側の真空ポンプを処理チャンバ10
に近い側の真空ポンプよりも小容積にしてあり、両者に
おけるガスの温度上昇が異なるので、それぞれの真空ポ
ンプに温度センサー41を装着して評価データを複数にす
ることにより、木目細やかな判断が可能となって監視の
信頼性を向上させることができる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、処
理チャンバとガス供給系と真空排気系を有して所定の処
理を行う真空処理装置において、装置の使用中に行う本
発明の監視により、処理条件の異常が発生する前に装置
の異常を発見することができて、補繕を従来の定期点検
に依存する場合よりも、装置の稼働率向上と処理不良の
発生率低減を可能にさせる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例を説明するための図で、(a) は実施例
における装置構成図であり、(b) 〜(f) は評価データに
よる装置状態の判断例である。
【図2】 温度センサーの位置による評価データBの波
形の差を示し、(a)は真空ポンプのガス圧縮部分の外壁
に装着した場合、(b) は真空ポンプのガス出口部分に挿
入した場合である。
【符号の説明】
10 処理チャンバ 20 ガス供給系 21 ガスボンベ 22 MFC 30 真空排気系 31 真空ポンプ 32 真空排気管 40 監視系 41 温度センサー 42 電子計算機 43 温度センサーの温度信号 44 MFCの指示流量信号 45 ガスボンベ内ガス量の信号 A 基準データ B 装置正常の場合の評価データ C 真空ポンプ異常の場合の評価データ D ガス供給系異常の場合の評価データ E 外気侵入リークの場合の評価データ F 真空排気管詰まりの場合の評価データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 1/03 7740−3H H01L 21/302 E 7353−4M 21/31 B 8518−4M 21/66 Z 7013−4M // H01L 21/205 7739−4M

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理チャンバ(10)とガス供給系(20)と真
    空排気系(30)を有して所定の処理を行う真空処理装置に
    おいて、 該真空排気系(30)の真空ポンプ(31)部分におけるガス温
    度のモニターにより、該真空ポンプ(31)の始動から処理
    の繰り返しに渡る該モニターの経時的温度変化を該真空
    処理装置の使用時に評価データ(B〜F)として求め、 該評価データを利用して該真空処理装置の状態を監視す
    ることを特徴とする真空処理装置の監視方法。
  2. 【請求項2】 前記真空処理装置が正常に動作する状態
    の時に前記モニターの経時的温度変化を基準データ(A)
    として予め求めておき、 該基準データ(A) と前記評価データ(B〜E)を比較するこ
    とにより前記監視を行うことを特徴とする請求項1に記
    載の真空処理装置の監視方法。
  3. 【請求項3】 前記真空処理装置の使用開始時におい
    て、前記評価データ(B) の温度の上昇が前記基準データ
    (A) の上昇した温度と一致して終了した時点を、正常な
    処理の開始可能時点と判断することを特徴とする請求項
    2に記載の真空処理装置の監視方法。
  4. 【請求項4】 処理の繰り返し中において、該処理の繰
    り返しで生ずる前記評価データ(C) の温度上下差が前記
    基準データ(A) のそれよりも大である際は、前記真空ポ
    ンプ(31)に異常があると判断することを特徴とする請求
    項2または3に記載の真空処理装置の監視方法。
  5. 【請求項5】 処理の繰り返し中において、該処理の度
    毎に生ずる前記評価データ(D) の温度ピーク値が前記基
    準データ(A) のそれよりも小である際は、前記ガス供給
    系(20)にガス供給量低下の異常があると判断することを
    特徴とする請求項2〜4の何れかに記載の真空処理装置
    の監視方法。
  6. 【請求項6】 処理の繰り返し中において、前記評価デ
    ータ(E) の温度が前記基準データ(A) の温度よりほぼ一
    定して大である際は、前記真空処理装置に外気の侵入リ
    ークがあると判断することを特徴とする請求項2〜5の
    何れかに記載の真空処理装置の監視方法。
  7. 【請求項7】 処理の繰り返し中において、該処理の度
    毎に生ずる前記評価データ(F) の温度ピーク値が該処理
    の繰り返しと共に上昇し続ける際は、前記真空ポンプ(3
    1)に至る真空排気管(32)の詰まりが進行中であると判断
    することを特徴とする請求項1〜6の何れかに記載の真
    空処理装置の監視方法。
  8. 【請求項8】 任意回数の処理を繰り返す期間におい
    て、一回の処理に供給されるべきガス量と該処理の度毎
    に生ずる前記評価データ(B) の温度ピークの回数との積
    が、前記ガス供給系(20)のガスボンベ(21)で減少したガ
    ス量の値と一致する際は、前記真空処理装置のガス放出
    リークによる環境汚染が防止されていると判断すること
    を特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の真空処理装
    置の監視方法。
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