KR20150001670A - 리크 체크 방법 및 처리 장치 - Google Patents

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히로시 나가이케
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 리크 체크에 필요한 시간을 단축하면서, 정밀도가 높은 리크 체크를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 처리 용기의 내부를 배기하는 단계와, 상기 배기하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계와, 상기 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력 및 수분압을 계측하는 단계와, 상기 계측된 전압력으로부터 상기 수분압을 제외한 값에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트(leak rate)를 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법이 제공된다.

Description

리크 체크 방법 및 처리 장치{LEAKAGE CHECKING METHOD AND PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 리크 체크 방법 및 처리 장치에 관한 것이다.
장치를 진공화한 후에는, 리크 체크가 행해진다. 리크 체크의 일례로서는, (1) 압력계에 의해 진공 도달도를 확인하는 수법과, (2) 배기 밸브를 닫고, 장치 내를 밀봉 상태로 함으로써 발생하는 장치 내의 압력 상승으로부터 리크 레이트(leak rate)를 계산하는 빌드업법을 들 수 있다. 에칭 장치 등의 처리 장치의 리크의 유무의 판단에는, 주로 (2)의 빌드업법이 이용된다.
이 빌드업법은, 간단한 방법으로 리크량을 계측할 수 있다. 그러나, 빌드업법에 의해 산출되는 압력 상승에는, 「외부로부터의 리크 가스」에 의한 것과 「장치의 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스」에 의한 것이 포함된다. 따라서, 빌드업법에서는, 밀봉 상태로 한 후의 장치 내의 압력 상승으로부터 산출되는 리크 레이트에는, 계측 대상인 외부로부터의 리크 가스 뿐만 아니라, 계측 대상이 아닌 장치의 구성 부재로부터 방출되는 아웃 가스도 포함된다.
이 아웃 가스는, 진공 장치 내의 진공화를 개시한 직후에 많이 발생하며, 시간의 경과와 함께 감소한다. 아웃 가스의 영향이 적어지는 것은, 진공화를 개시하고 나서 짧아도 수시간 경과 후이며, 길 때에는 수일이 필요한 경우도 있다. 그 때문에, 통상, 진공화를 개시하고 나서 약 수시간∼하루 이상 진공화를 행하고, 그 후에 압력 상승을 계측하며, 그 압력 상승값으로부터 리크 레이트를 산출한다. 이에 따라, 리크 레이트에 끼치는 아웃 가스의 영향을 억제할 수 있다.
그러나, 신규 진공 장치의 가동이나 진공 장치를 장시간 대기에 개방한 후 등에는, 장치의 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스가 많이 발생하여, 빌드업법에 의해 리크 체크를 행하기 위해서 필요로 하는 시간이 길어진다.
그래서, 리크 체크에 필요한 시간을 짧게 하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 특허문헌 1에서는, 진공화를 정지하고 나서 약 1∼2시간 경과 후에 압력계로 계측된 진공 장치의 전압력(全壓力)으로부터 수분 모니터로 계측된 물의 분압을 제외한 후의 압력에 기초하여, 리크 레이트를 산출한다. 이에 따라, 리크 체크에 필요한 시간을 짧게 하고, 리크 레이트로부터 아웃 가스의 한 요인인 수분 H2O의 영향을 제거함으로써 리크 레이트의 정밀도를 높일 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-64819호 공보
그러나, 특허문헌 1의 리크 체크 방법에 의해서도, 리크 체크 전에 행하는 진공화에 1∼2시간 정도의 시간이 소비된다. 그 후의 리크 체크의 결과, 장치의 리크가 확인되면, 리크 요인의 확인 등에 시간이 더 소비되어, 시간의 손실이 커진다. 이에 대하여, 종래보다도 짧은 시간으로 진공화를 완료하고, 리크 체크를 행할 수 있다면, 리크 체크까지의 쓸데 없는 대기 시간이나 리크 체크의 결과에 대한 대응까지의 시간의 손실을 적게 할 수 있어, 작업 처리량을 향상시켜, 처리 장치에 의해 제조되는 제품의 생산성을 높일 수 있다.
상기 과제에 대하여, 일 측면에서는, 리크 체크에 필요한 시간을 단축하면서, 정밀도가 높은 리크 체크를 행하는 것이 가능한, 리크 체크 방법 및 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 형태에 따르면,
처리 용기의 내부를 배기하는 단계와,
상기 배기하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계와,
상기 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력(全壓力) 및 수분압(水分壓)을 계측하는 단계와,
상기 계측된 전압력으로부터 상기 수분압을 제외한 값에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트(leak rate)를 검사하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다른 형태에 따르면,
처리 용기의 내부를 배기하는 단계와,
상기 배기하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계와,
상기 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력을 계측하는 단계와,
상기 계측된 전압력에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트를 검사하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법이 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다른 형태에 따르면,
처리 용기의 내부를 배기하는 배기 장치와,
상기 배기를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 가스 공급원과,
상기 질소 N2 및 산소 O2의 공급을 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력을 계측하는 압력계와,
상기 질소 N2 및 산소 O2의 공급을 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 수분압을 계측하는 검출기와,
상기 계측된 전압력으로부터 상기 수분압을 제외한 값에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트를 검사하는 제어부
를 갖는 것을 특징으로 하는 처리 장치가 제공된다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 다른 형태에 따르면,
처리 용기의 내부를 배기하는 배기 장치와,
상기 배기를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 가스 공급원과,
상기 배기를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 수분 H2O를 공급하는 물 도입 기구와,
상기 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2의 공급을 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력을 계측하는 압력계와,
상기 계측된 전압력에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트를 검사하는 제어부
를 갖는 것을 특징으로 하는 처리 장치가 제공된다.
하나의 형태에 따르면, 리크 체크에 필요한 시간을 단축하면서, 정밀도가 높은 리크 체크를 행할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 리크 체크 방법을 실행한 결과를 도시한 도면이다.
도 3은 진공 장치 내의 가스의 흡착 및 탈리(脫離)의 일 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 5는 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 대기 개방시의 질소 N2의 아웃 가스의 거동을 도시한 도면이다.
도 7은 시간 경과[(a)는 장치의 밀봉 초기, (b)는 밀봉 후기]에 따른 가스 성분비의 추이의 일 실시형태를 도시한 도면이다.
도 8은 제3 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 9는 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 흡수 분광법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 제4 실시형태의 변형예에 따른 리크 레이트의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다. 한편, 압력값에 대해서는, 1 Torr를 133.322 ㎩로서 환산 가능하다.
<제1 실시형태>
먼저, 제1 실시형태에 따른 처리 장치의 개략적인 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 제1 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
[처리 장치의 구성]
본 실시형태에 따른 처리 장치(10)는, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄(이하, 알루미늄알루마이트라고 칭함) 또는 산화이트륨 Y2O3로 이루어지는 대략 원통 형상의 진공 용기(100)를 갖고 있다. 진공 용기(100)는 접지되어 있다. 진공 용기(100)는, 내부가 배기되며, 리크 체크의 대상이 되는 처리 용기의 일례이다. 본 실시형태에서는, 주로 진공 용기(100)의 측벽 및 천장벽의 표면(S)이 알루미늄알루마이트 및 산화이트륨 Y2O3에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태에 따른 처리 장치(10)에서는, 진공 용기(100)의 내부에서 플라즈마의 작용에 의해 에칭 처리가 행해진다. 그러나, 처리 장치(10)는, 에칭 처리 장치에 한정되지 않고, 성막 처리가 행해지는 성막 장치여도 좋으며, 처리 장치에 의해 행해지는 처리는, 플라즈마를 이용하는 처리여도 좋고, 플라즈마를 이용하지 않는 처리여도 좋다.
진공 용기(100) 내에는, 웨이퍼(W)를 유지하는 유지부(20)(하부 전극으로서도 기능)와 상부 전극(25)이 대향하여 배치되어 있다. 유지부(20)에는, 고주파 전원(27)으로부터 플라즈마 생성용의 고주파(RF) 전력이 인가된다.
진공 용기(100)의 저부에 설치된 배기관에는 배기 장치(30)가 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 드라이 펌프(45)에 의해 진공 용기(100) 내를 대략 배기하고, 터보 분자 펌프(40)에 의해 진공화함으로써, 진공 용기(100) 내를 원하는 진공도까지 감압한다. APC(Automatic Pressure Control) 밸브(35)는, 자동 압력 조정기이며, 밸브의 개폐에 의해 진공 용기(100) 내의 압력을 자동 제어한다.
한편, 터보 분자 펌프(40), 드라이 펌프(45) 등의 진공 펌프는, 배기 장치(30)의 일례이며, 진공 용기(100)에는, 터보 분자 펌프(40) 및 드라이 펌프(45)의 양방이 부착되어 있어도 좋고, 드라이 펌프(45)만이 부착되어 있어도 좋다. 또한, 반드시 APC 밸브(35)를 배치할 필요는 없고, 이를 대신하여 도시하지 않은 배기 밸브를 배기관에 부착해도 좋다.
가스 공급원(15)은, 원하는 가스를 정해진 유량으로 진공 용기(100) 내에 공급한다. 가스는, 플라즈마 생성용의 고주파(RF) 전력에 의해 전리 및 해리되며, 이에 따라, 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마는, 웨이퍼(W)의 플라즈마 처리에 사용된다.
본 실시형태에 따른 처리 장치(10)에서는, 진공 용기(100)의 내부의 압력을 계측하기 위한 압력계(50)가 부착되어 있다. 압력계(50)는, 진공 용기(100) 내의 전압력을 계측한다. 압력계(50)로서는, 예컨대 캐패시턴스 마노미터를 들 수 있다.
제어부(200)는, 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)을 가지며, CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피나 각종 데이터에 따라 웨이퍼(W)에 에칭 처리 등의 처리를 실시한다. 또한, CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 리크 레이트를 계측하기 위한 각종 데이터에 기초하여, 리크 레이트를 산출한다. 한편, 제어부(200)의 기능은, 소프트웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 좋고, 하드웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 좋다.
[리크 체크]
다음으로, 본 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서 설명한다. 배기 장치(30)에 의해 처리 장치(10)를 진공화한 후에는, 진공 용기(100)의 리크 체크가 행해진다. 리크 체크의 일례로서는, 진공 용기(100) 내를 밀봉 상태로 함으로써 발생하는 진공 용기(100) 내의 압력 상승으로부터 리크 레이트를 계산하는 빌드업법을 들 수 있다. 이하의 각 실시형태에서는, 빌드업법에 의해 진공 용기(100)의 리크 레이트가 검사된다.
먼저, 제1 실시형태에 따른 리크 체크 방법을 실행한 결과를 도시한 도 2를 이용하여, 빌드업법에 의한, 제1 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서 설명한다. 도 2의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 압력을 나타낸다.
(단계 A)
먼저, 배기 장치(30)가, 진공 용기(100) 내를 진공화한다.
(단계 B)
단계 A의 진공화가 완료된 후, APC의 밸브를 닫고, 진공 용기(100) 내를 밀봉한다. 진공 용기(100) 내가 밀봉 상태로 되었을 때가, 도 2의 횡축의 시간이 「0」일 때이고, 단계 B가 개시될 때이다. 도 2에서는, 단계 B에서, 진공 용기(100) 내를 500분 정도 밀봉 상태로 하고 있으나, 단계 B의 시간은, 이것에 한정되지 않고, 수십분 내지 수시간이어도 좋다.
단계 B에서는, 진공 용기(100) 내에서 아웃 가스가 발생한다. 특히, 단계 B의 초기에는 아웃 가스의 발생량이 많다. 이 때문에, 압력은, 단계 B의 초기에서 급상승하고, 그 후 완만히 상승한다. 이에 따라, 리크 레이트는, 단계 B의 초기에서 급격히 높아지고, 그 후 완만히 감소한다.
진공 용기(100) 내가 밀봉된 상태에서의 진공 용기(100) 내의 가스의 흡착 및 탈리에 대해서, 도 3의 모식도를 참조하면서 설명하면, 진공 용기(100)의 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스는, 식 (1)에 의해 표시된다.
아웃 가스=가스의 방출량-가스의 흡착량 …(1)
또한, 진공 용기(100)의 압력 상승값은 식 (2)에 의해 표시된다.
압력 상승값=아웃 가스+리크 가스 …(2)
식 (1)에 따르면, 가스의 방출량과 가스의 흡착량이 같을 때, 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스는 「0」이 된다.
또한, 가스의 방출량은, 진공 용기(100) 내의 압력이 낮을수록 많아지고, 진공 용기(100) 내의 압력이 높을수록 적어진다. 한편, 가스의 흡착량은, 진공 용기(100) 내의 압력이 높을수록 많아지고, 진공 용기(100) 내의 압력이 낮을수록 적어진다. 이것을 식 (1)에 적용시키면, 아웃 가스의 발생량은 진공 용기(100) 내의 압력이 낮을수록 많아지고, 이에 따라, 내벽에 부착되어 있는 가스 성분을 빠르게 제거할 수 있다. 따라서, 보다 큰 배기 속도의 펌프로 진공화를 행하는 것이 바람직하다.
그래서, 도 2에 나타낸 단계 A에서는, 진공 용기(100) 내가 가능한 한 저압이 되도록 배기 장치(30)로 진공화를 행한다. 단계 A를 종료하고 나서 수분∼30분 정도 경과 후, 진공 용기(100) 내를 밀봉하고, 단계 B를 개시한다. 단계 B에서는, 진공 용기(100) 내가 저압 상태로 되어 있기 때문에, 아웃 가스가 발생하고, 진공 용기(100) 내에 축적되어, 진공 용기(100) 내의 압력이 상승한다.
진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT가 되었을 때, 단계 B를 종료하고, 단계 C를 개시한다. 800 mT는, 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2의 전(全) 아웃 가스의 평형 압력이다. 즉, 800 mT까지 진공 용기(100) 내의 압력을 상승시키면, 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2의 흡착량과 방출량의 평형 상태를 의도적으로 만들 수 있다. 이하에서는, 수분 H2O를 간단히 H2O라고 표시하고, 질소 N2를 간단히 N2라고 표시하며, 산소 O2를 간단히 O2라고 표시한다.
(단계 C)
단계 C에서는, 식 (1)로부터 아웃 가스는 0이기 때문에, 식 (2)로부터, 단계 C에 있어서의 압력 상승값은 리크 가스 성분만에 의한 것으로 추정된다. 따라서, 단계 C의 정해진 시간의 압력 상승값을 계측하면, 리크 레이트를 산출할 수 있다.
예컨대, H2O, N2 및 O2의 아웃 가스의 평형 압력의 실측값 y0(=800 mT)이 된 시각 x0과, 그로부터 미리 정해진 시간 경과 후(수분 후)의 시각 x1일 때의 압력의 실측값 y1을 계측한다. 2점의 실측값 (x0, y0), (x1, y1)을 일차 함수식 y=Ax+B(A: 리크 레이트, B: 계수)에 대입하면, 리크 레이트 A(단위 시간당의 압력 상승값)를 산출할 수 있다.
압력계(50)에 의해 계측된 진공 용기(100) 내의 전압력은, 도 1에 도시한 제어부(200)에 보내진다. 제어부(200)는, 압력계(50)가 검지한 압력값에 기초하여 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT가 되었는지를 판정한다. 제어부(200)는, 리크 레이트를 검사하기 위한 제어 프로그램을 실행한다. 이에 따라, 제어부(200)는, 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT에 도달하고 나서 정해진 시간에 계측된 2점의 실측값에 기초하여, 진공 용기(100) 내의 단위 시간당의 압력 상승값으로부터 리크 레이트를 산출한다. 그리고, 제어부(200)는, 산출한 리크 레이트가 미리 정해진 기준 리크 레이트보다 크면, 처리 장치(10)에 리크가 발생하고 있다고 판단한다. 한편, 제어부(200)가 실행하는 제어 프로그램이나 각종 데이터는, 도시하지 않은 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어 있어도 좋고, CD ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용되어도 좋다.
예컨대, 도 2에 나타낸 시각 「0」초의 근방에 있어서의 압력 상승의 기울기, 즉, 리크 레이트 A1은, 4.9 mT/min이었다. 이 값에는, 계측 대상인 리크 가스 성분에 의한 압력 상승 뿐만 아니라, 계측 대상이 아닌 처리 장치(10)의 구성 부재(알루마이트 및 산화이트륨)로부터의 아웃 가스에 의한 영향이 포함된다. 즉, 이때 산출된 리크 레이트에는, 아웃 가스의 영향에 의한 오차가 포함되어 있다.
이에 대하여, 단계 C의 어느 시각에 있어서의 리크 레이트 A2는, 0.49 mT/min이었다. 이 값은, 거의 계측 대상인 리크 가스 성분에 의한 것으로, 계측 대상이 아닌 아웃 가스에 의한 영향은 억제되어 있다. 즉, 산출된 리크 레이트에는, 아웃 가스의 영향에 의한 오차는 거의 포함되어 있지 않다고 추정할 수 있다.
실제, 도 2의 실측예는, 10분 정도의 진공화 후에 아웃 가스를 축적시켜 리크 레이트를 계측한 예이지만, 2일 이상 진공화 후에 본 실시형태의 리크 체크 방법을 이용하여 리크 체크를 행한 결과, 산출된 리크 레이트는, 0.45 mT/min이었다. 즉, 10분 정도의 진공화 후에 아웃 가스를 축적시켜 계측한 리크 레이트는, 2일 이상 진공화 후에 아웃 가스를 축적시켜 계측한 리크 레이트와 근사하는 값이었다. 이상으로부터, 제1 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 따르면, 리크 체크에 필요한 시간을 단축하면서, 정밀도가 높은 리크 체크를 행할 수 있는 것이 증명되었다.
도 2에 도시한 바와 같이, 빌드업법에 의한 리크 체크에서는, 초기에 있어서 진공 용기(100) 내의 압력이 낮을수록 아웃 가스의 발생이 촉진되어, 압력 상승률이 높아진다. 이 때문에, 빌드업을 장시간 연속한 경우, 서서히 압력 상승의 비율이 작아지는 곡선을 그린다.
이 현상으로부터, 빌드업법에 의한 리크 체크는, 의도적으로 높은 압력대에서 실시하는 편이 아웃 가스의 발생을 억제할 수 있다. 이 결과, 보다 정확한 리크 레이트를 계측할 수 있다. 이하에 설명하는 제2 및 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 의도적으로 높은 압력이 되도록 아웃 가스 성분의 가스를 도입한다.
한편, 리크에 의해 외부로부터 진공 용기(100) 내에 혼입되는 가스의 양은, 진공 용기(100) 내의 압력에 의해서도 변화한다. 그러나, 압력이 1 Torr 이하 정도이면, 대기압 760 Torr와 진공 용기(100) 내의 압력 1 Torr와의 차압은 759 Torr로, 충분히 큰 차압으로 되어 있다. 이 경우에는, 진공 용기(100) 내의 압력이 0.1 Torr이며, 대기압과의 차압이 759.9 Torr인 경우와 큰 차이가 없는 상태라고 말할 수 있다. 즉, 어느 정도 이하(예컨대, 1 Torr 이하)의 압력대이면, 리크 레이트의 계측시에 진공 용기(100) 내의 압력을 다소 상승시켜도 문제없다고 생각할 수 있다.
<제2 실시형태>
다음으로, 제2 실시형태에 따른 처리 장치 및 리크 체크 방법에 대해서 설명한다. 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 진공 용기(100) 내에 아웃 가스 성분을 공급함으로써 조기에 아웃 가스의 평형 압력 상태로 하는 점에서, 아웃 가스를 축적시켜 천천히 아웃 가스의 평형 압력 상태로 하는 제1 실시형태에 따른 리크 체크 방법과 다르다. 따라서, 본 실시형태에서는, 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
[처리 장치의 구성]
제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서 설명하기 전에, 제2 실시형태에 따른 처리 장치의 구성에 대해서, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는, 제2 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
제1 실시형태에 따른 처리 장치(10)(도 1)와 비교하여 다른 점은, 제2 실시형태에 따른 처리 장치(10)에는, 물 도입 기구(47)가 설치되어 있는 점이다. 물 도입 기구(47)는, 정해진 유량의 H2O(수증기)를 진공 용기(100) 내에 공급하는 기구이다.
[리크 체크]
다음으로, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다.
(단계 A)
제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 있어서도, 먼저, 배기 장치(30)가, 진공 용기(100) 내를 진공화한다.
(단계 B)
단계 A의 진공화가 완료된 후, 단계 B에서는, 진공 용기(100)의 내부에 아웃 가스 성분이 강제적으로 공급된다. 구체적으로는, 정해진 유량의 N2 및 O2가, 가스 공급원(15)으로부터 진공 용기(100) 내에 공급된다. 또한, 정해진 유량의 H2O가 물 도입 기구(47)로부터 진공 용기(100) 내에 공급된다.
H2O, N2 및 O2의 공급은, 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT가 될 때까지 행해진다. 800 mT는, H2O, N2 및 O2의 아웃 가스의 평형 압력이다. 즉, 진공 용기(100) 내의 압력을 800 mT까지 상승시키면, H2O, N2 및 O2의 흡착량과 방출량의 평형 상태를 의도적으로 만들 수 있다. 제어부(200)는, 압력계(50)가 검지한 압력에 기초하여 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT가 되었는지를 판정한다. 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT가 되었다고 판정되었을 때, 제어부(200)는, H2O, N2 및 O2의 공급을 정지한다.
(아웃 가스 평형 압력)
도 3에 도시한 바와 같이, 진공 용기(100)에의 가스의 흡착과 탈리(脫離)는, 가스종(H2O, N2, O2)마다 병행하여 행해지고 있다고 생각된다. 따라서, 가스마다 가스의 흡착과 탈리가 평형 상태가 되는, 즉, 아웃 가스가 0이 되는 평형 압력이 존재한다.
예컨대, 대기 개방시의 N2의 아웃 가스의 거동을 검증하기 위한 실험의 결과를 나타낸 도 6을 참조하면서, N2의 아웃 가스의 평형 압력에 대해서 설명한다. 도 6에 나타낸 실험에서는, 진공화 후, N2의 단일 가스를 진공 용기(100)에 도입하고, N2의 아웃 가스 성분이 0이 된다고 추정되는 압력을 계측하였다. 그 결과, 160 mT일 때, 진공 용기(100) 내에서의 N2의 아웃 가스 성분이 0이 되는 것이 계측되었다. 즉, N2의 아웃 가스 평형 압력은 160 mT인 것을 알 수 있었다.
동일한 실험으로부터, H2O의 아웃 가스 평형 압력은 560 mT이고, O2의 아웃 가스 평형 압력은 80 mT인 것이 계측되었다. 이렇게 해서 미리 계측된 가스종마다의 아웃 가스 평형 압력은, 제어부(200)의 기억 영역에 보존된다.
(가스의 성분비)
제1 실시형태에서는, 단계 A의 진공화 후, 단계 B에서 진공 용기(100) 내를 밀봉 상태로 하여, 아웃 가스를 진공 용기(100) 내에 축적시켰다. 단계 B를 개시하고 나서 15분 후에 있어서의 진공 용기(100) 내의 가스의 성분비를 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer: 사중극 질량 분석계)에 의해 측정한 결과를 도 7의 (a)에 나타낸다. 또한, 단계 B를 개시하고 나서 4064분 후에 있어서의 진공 용기(100) 내의 가스의 성분비를 QMS에 의해 측정한 결과를 도 7의 (b)에 나타낸다.
이 결과, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 단계 B의 초기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스의 성분은, H2O가 66%, N2가 21%, O2가 9%였다. 한편, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 단계 B의 후기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스의 성분비는, H2O가 1.4%, N2가 77%, O2가 20.6%였다.
이 결과로부터, 단계 B의 후기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스는 거의 대기 성분인 것을 알 수 있었다. 즉, 단계 B의 후기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스는, 대기 성분과 동일한 리크 가스가 지배적인 것을 나타낸다. 이에 비하여, 단계 B의 초기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스는, 아웃 가스가 지배적인 것을 나타낸다.
따라서, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 단계 B에 있어서, 아웃 가스의 성분비에 근사하는 H2O 66%, N2 21%, O2 9%의 성분비로 H2O, N2, O2를 진공 용기(100) 내에 공급한다. 그리고, 단계 B에서는, 진공 용기(100) 내의 압력이, 전체 아웃 가스의 평형 압력인 800 mT에 도달할 때까지, H2O, N2, O2를 진공 용기(100) 내에 공급하도록 한다. 한편, 이상의 가스의 제어는, 제어부(200)에 의해 실행된다.
이에 따라, 진공 용기(100) 내의 압력이 800 mT에 도달했을 때, H2O의 공급에 의해 진공 용기(100) 내의 압력이 560 mT 상승하고, 진공 용기(100) 내에서 H2O의 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 동시에, N2의 공급에 의해 진공 용기(100) 내의 압력이 160 mT 상승하고, 진공 용기(100) 내에서 N2의 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 동시에, O2의 공급에 의해 진공 용기(100) 내의 압력이 80 mT 상승하고, 진공 용기(100) 내에서 O2의 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 이에 따라, 진공 용기(100) 내에서 H2O, N2 및 O2의 아웃 가스의 방출을 거의 0으로 할 수 있다. 이 시점에서, 도 5에 도시한 바와 같이, 가스 도입을 종료하고, 단계 B를 종료하여 단계 C로 이행한다.
(단계 C)
단계 C에서는, 제어부(200)는, 리크 검사를 개시하여, 리크 레이트를 계측한다. 본 실시형태에서의 리크 검사는, 제1 실시형태에서 설명한 리크 검사와 동일하기 때문에, 여기서는 설명을 생략한다.
이상에 설명한, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 따르면, 아웃 가스 성분을 진공 용기(100) 내에 도입함으로써, 아웃 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 이에 따라, 리크 체크에 필요한 시간을 더욱 단축하면서, 리크 체크를 계측할 수 있다.
예컨대, 제1 실시형태에 따른 단계 B에서는, 진공 용기(100) 내에 아웃 가스를 축적시키는 시간이 필요하기 때문에, 리크 체크에 수시간∼하루 정도가 필요한 경우도 있다. 이에 비하여, 제2 실시형태에 따른 단계 B에서는, 진공 용기(100) 내에 아웃 가스를 축적시키는 대신에 아웃 가스 성분을 도입하기 때문에, 리크 체크에 필요한 시간을 보다 단축할 수 있다. 구체적으로는, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 리크 체크에 필요한 시간을 약 1분(압력 상승까지 30초+압력이 안정될 때까지 30초) 정도까지 단축할 수 있다.
또한, 보다 검사하기 쉬운 압력대에서 리크 레이트의 측정을 행할 수 있다. 또한, 아웃 가스의 영향을 억제함으로써, 보다 정밀도가 높은 리크 레이트를 산출할 수 있다.
이와 같이, 보다 짧은 시간으로 보다 정밀도가 높은 리크 레이트의 산출을 행함으로써, 메인터넌스 중에 리크 트러블을 발견하기까지의 시간이 짧아진다. 이에 따라, 리크 트러블이 발생했을 때의 리커버리 작업도 신속히 행할 수 있다. 또한, 진공화에 많은 시간을 필요로 하여 리커버리 작업에 착수하기까지의 시간을 연장시켜 버리는 것을 회피할 수 있다.
또한, 진공 용기(100) 내의 압력이 저압일 때의 리크 레이트와 고압일 때의 리크 레이트를 비교함으로써, 리크의 유무에 더하여, 비정상적인 아웃 가스(예컨대, 상정하지 않은 가스종이나 상정하지 않은 아웃 가스 가스량)의 발생을 용이하게 검출할 수 있다.
<제3 실시형태>
다음으로, 제3 실시형태에 따른 처리 장치 및 리크 체크 방법에 대해서 설명한다. 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 단계 B에서, 진공 용기(100) 내에 공급하는 가스종이 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법과 다르다. 따라서, 본 실시형태에서는, 상기 차이점을 중심으로 설명한다.
[처리 장치의 구성]
제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서 설명하기 전에, 제3 실시형태에 따른 처리 장치의 구성에 대해서, 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 제3 실시형태에 따른 처리 장치의 개략을 도시한 종단면도이다.
제3 실시형태에 따른 처리 장치(10)에는, 수분압 모니터(55)가 설치되고, 제2 실시형태에 따른 처리 장치(10)(도 4)에서 사용한 물 도입 기구(47)는 설치하지 않는 구성으로 되어 있다.
본 실시형태에서는, 도 9에 나타낸 단계 B에서, 진공 용기(100) 내에 아웃 가스 성분 중의 N2와 O2를 공급한다.
본 실시형태에서는, 아웃 가스 성분의 하나인 H2O에 의한 진공 용기(100) 내의 압력 상승분(이하, 수분압이라고도 함)은, 수분압 모니터(55)에 의해 계측된다. 그리고, 본 실시형태에서는, 계측된 진공 용기(100) 내의 전체 압력으로부터 수분압 모니터(55)에 의해 계측된 수분압을 뺌으로써, 진공 용기(100) 내의 압력 상승값으로부터 H2O의 아웃 가스에 의한 압력 상승분을 제거하여 정확한 리크 레이트의 산출이 가능해진다.
따라서, 제3 실시형태에 따른 처리 장치(10)에서는, 압력계(50)에 의해 진공 용기(100) 내의 전체 압력이 계측된다. 또한, 수분압 모니터(55)에 의해 진공 용기(100) 내의 수분압이 계측된다. 한편, 수분압 모니터(55)를 대신하여 QMS를 사용할 수도 있다. 수분압 모니터(55) 및 QMS는, 검출기의 일례이다.
예컨대, 수분압 모니터(55)는, 진공 용기(100) 내로의 입사광에 대하여 수분에 흡수된 빛의 양을 분석하는 흡수 분광법을 이용하여 진공 용기(100) 내의 수분압을 계측해도 좋다.
흡수 분광법의 원리에 대해서, 도 10을 참조하여 간단히 설명한다. 어떤 물질(시료, 여기서는 공간 중의 수분)에 강도 I0의 빛이 입사되고, 이에 대하여 강도 I의 빛이 투과된 경우, (3)식이 성립한다.
Figure pat00001
여기서, k는 비례상수, c는 공간 중의 수분 농도, L은 시료의 광로 길이이다.
(3)식으로부터 다음 식 (4)가 유도된다.
Figure pat00002
여기서, DA는 흡광도이다. 이 흡광도 DA에 기초하여, 시료 중에서 수분에 흡수된 빛의 양을 계측할 수 있다.
수분압 모니터(55)는, 이 흡수 분광법의 원리를 이용하여 진공 용기(100) 내의 수분압을 계측한다. 즉, 물 분자가 흡수하는 파장의 빛을 진공 용기(100)에 입사하고, 대향측에 설치한 수분압 모니터(55)에 의해 진공 용기(100)로부터 출사한 빛의 감쇠량을 계측한다. 이 빛의 감쇠량이, 수분에 의한 빛의 흡수량에 대응한다. 즉, 빛의 흡수량과 물 분자의 양은 비례한다. 이에 따라, 수분압 모니터(55)는 진공 용기(100)에 존재하는 물 분자량으로부터 진공 용기(100) 내의 수분압을 계측한다.
수분압 모니터(55)의 일례로서는, 적외 분광법 IR을 이용한 계측 기기로서, FTIR(Fourier transform infrared spectroscopy: 푸리에 변환 적외 분광 광도계)이나, NDIR(Non Dispersive Infra Red: 적외선식 가스 분석계)을 들 수 있다.
계측된 전체 압력 및 수분압은, 도 8에 도시한 제어부(200)에 보내진다. 보내진 데이터는, 제어부(200) 내의 RAM 등의 기억 영역에 축적된다. 제어부(200)는, 리크 레이트를 검사하기 위한 제어 프로그램을 실행한다. 이에 따라, 제어부(200)는, 배기를 정지하고 나서 정해진 시간 경과 후에 계측된 진공 용기(100) 내의 전압력과 수분압과의 차분을 구하고, 그 차분값의 단위 시간당의 압력 상승값을 리크 레이트로서 산출한다. 그리고, 제어부(200)는, 그 리크 레이트와 미리 정해진 기준 리크 레이트를 비교함으로써 진공 용기(100)의 리크 레이트를 검사한다. 제어부(200)는, 산출한 리크 레이트가 기준 리크 레이트보다 크면, 처리 장치(10)에 리크가 발생하고 있다고 판단한다.
[리크 체크]
다음으로, 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 대해서, 도 9를 참조하면서 설명한다.
(단계 A)
제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 있어서도, 먼저, 배기 장치(30)가 진공 용기(100) 내를 진공화한다.
(단계 B)
단계 A의 진공화가 완료된 후, 도 9에 도시한 바와 같이, 진공 용기(100)의 내부에 N2 및 O2가 공급된다. 가스 공급원(15)은, 정해진 유량의 N2 및 O2를 진공 용기(100) 내에 공급한다.
(가스의 성분비)
도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 단계 B의 후기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스의 성분비는, H2O가 1.4%, N2가 77%, O2가 20.6%이다. 이것은, 단계 B의 후기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스는 거의 대기 성분과 동일한 리크 가스가 지배적인 것을 나타낸다. 리크 가스의 성분에 포함되는 N2의 비율은 약 77%, O2의 비율은 약 21%이다. 리크 가스의 성분에 포함되는 H2O의 비율은 1% 정도이며, 매우 적다.
한편, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 진공 용기(100) 내를 밀봉 상태로 한 초기(단계 B의 초기)에서는, 진공 용기(100) 내의 가스의 성분비는, H2O가 66%, N2가 21%, O2가 9%이다. 이것은, 단계 B의 초기에서는, 진공 용기(100) 내의 가스는, 아웃 가스가 지배적인 것을 나타낸다.
이상으로부터, 리크 가스에 포함되는 H2O의 비율은 약 1%로 매우 적고, 아웃 가스에 포함되는 H2O의 비율은 66%로 매우 많은 것을 알 수 있다. 즉, 수분압 모니터(55)로 계측되는 수분압은, 거의 아웃 가스 성분에 포함되는 H2O에 의한 압력 상승분이라고 추정할 수 있다. 한편, 질소 및 산소는, 리크 가스 성분에도 아웃 가스 성분에도 많이 포함된다. 이 때문에, 진공 용기(100) 내에 포함되는 N2 및 O2는, 아웃 가스 성분인지 리크 가스 성분인지를 추정할 수 없다. 따라서, N2 및 O2에 대해서는, 가스 공급원(15)으로부터 진공 용기(100) 내에 N2 및 O2의 가스를 도입해서 가스마다의 평형 상태가 되도록 강제적으로 제어하여, 계측된 진공 용기(100) 내의 전체 압력 중에 N2나 O2의 아웃 가스 성분에 의한 압력 상승분이 포함되지 않도록 한다.
구체적으로는, 단계 B에서는, 진공 용기(100) 내의 압력이, N2의 평형 압력 160 mT 및 O2의 평형 압력 80 mT의 합계인 240 mT에 도달할 때까지, N2 및 O2를 진공 용기(100) 내에 공급하도록 한다. 한편, 이상의 가스의 제어는, 제어부(200)에 의해 실행된다.
이에 따라, 진공 용기(100) 내의 압력이 240 mT에 도달했을 때, N2의 공급에 의해 진공 용기(100) 내의 압력이 160 mT 상승하고, 진공 용기(100) 내에서 N2의 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 동시에, O2의 공급에 의해 진공 용기(100) 내의 압력이 80 mT 상승하고, 진공 용기(100) 내에서 O2의 가스의 흡착량과 방출량의 평형 상태가 의도적으로 만들어진다. 이에 따라, 진공 용기(100) 내에서 N2 및 O2의 아웃 가스의 방출을 거의 0으로 할 수 있다. 이 시점에서, 도 9에 도시한 바와 같이, 가스 도입을 종료하고, 단계 B를 종료하여 단계 C로 이행한다.
(단계 C)
단계 C에서는, 제어부(200)는, 리크 검사를 개시하여, 리크 레이트를 계측한다. 본 실시형태에서는, 아웃 가스로서 유입한 수분압은, 수분압 모니터(55)에 의해 계측된다. 또한, 진공 용기(100) 내의 전압력은, 압력계(50)에 의해 계측된다. 계측된 수분압 및 진공 용기(100) 내의 전압력은, 도 8에 도시한 제어부(200)에 보내진다. 보내진 데이터는, 제어부(200) 내의 기억 영역에 축적된다.
제어부(200)는, 리크 레이트를 검사하기 위한 제어 프로그램을 실행한다. 이에 따라, 제어부(200)는, 계측된 진공 용기(100) 내의 전체 압력으로부터 아웃 가스 성분인 수분압을 뺀 값에 기초하여, 진공 용기(100) 내의 단위 시간당의 압력 상승값을 리크 레이트로서 산출한다. 제어부(200)는, 계측한 리크 레이트가 미리 정해진 기준 리크 레이트보다 크면, 처리 장치(10)에 리크가 발생하고 있다고 판단한다.
이상에 설명한, 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 따르면, 리크 체크에 필요한 시간을 더욱 단축하면서, 정밀도가 높은 리크 체크값을 계측할 수 있다.
예컨대, 제3 실시형태의 단계 B에 있어서의 가스 도입의 시간은, 제2 실시형태의 단계 B에 있어서의 가스 도입의 시간보다도 짧아질 것이다. 따라서, 제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에서는, 제2 실시형태보다도 리크 체크에 필요한 시간을 더욱 단축할 수 있다.
또한, 제3 실시형태에서는, H2O를 도입하기 위한 전용의 가스 라인[물 도입 기구(47)]을 설치할 필요가 없다. 따라서, 제3 실시형태에 따른 처리 장치(10)는, 간이한 구성으로도 충분하여, 제조 비용의 상승을 억제할 수 있고, 또한, 장치의 메인터넌스를 용이하게 할 수 있다.
또한, 보다 검사하기 쉬운 압력대에서 리크 레이트의 측정을 행할 수 있는 등, 제1 실시형태나 제2 실시형태에서 기재한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
<제4 실시형태>
이하에 설명하는 제4 실시형태에서는, 제1∼제3 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 있어서의 리크 레이트의 산출 방법에 대해서 설명한다. 한편, 이하에 설명하는 리크 레이트의 산출은, 제어부(200)에 의해 리크 체크 중에 실행될 수 있다. 따라서, 실행 결과는, 실시간으로 처리 장치(10)의 메인터넌스에 이용할 수 있다. 이에 따라, 리크 트러블이 발생하고 있을 때의 리커버리 작업을 보다 신속히 행할 수 있다.
(압력의 변화로부터 직접 리크 레이트를 산출하는 방법)
먼저, 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법에 대해서, 도 11을 참조하면서 설명한다. 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법에서는, 제어부(200)는, 진공 용기(100) 내의 압력의 변화로부터 직접 리크 레이트를 산출한다. 본 산출 방법을 사용 가능한 처리 장치(10)로서는, 예컨대, 도 1과 같이, 적어도 압력계(50)와 제어부(200)를 갖는 제1 실시형태에 따른 처리 장치(10)의 구성이면 된다. 단, 본 산출 방법을 사용 가능한 처리 장치(10)는, 이것에 한정되지 않고, 도 4에 도시한 제2 실시형태에 따른 처리 장치(10)여도 좋고, 도 8에 도시한 제3 실시형태에 따른 처리 장치(10)여도 좋다.
상기 각 실시형태에서 설명한 바와 같이, 빌드업법에 의한 리크 체크에서는, 진공화 후, 진공 용기(100) 내가 밀봉 상태로 된다. 그 후, 진공 용기(100) 내에서 발생하는 압력 상승값에는, 「외부로부터의 리크 가스」에 의한 것과 「진공 용기(100)의 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스」에 의한 것이 포함된다. 구체적으로는, 하기의 식 (5)로 나타낸 바와 같이, 압력 상승값은, 「Ax+B」의 직선으로 나타나는 「리크 가스」에 의한 압력 상승을 나타내는 제1항과, 지수 함수로 나타나는 「아웃 가스」에 의한 압력 상승을 나타내는 제2항의 합으로 구해진다.
Figure pat00003
여기서, 식 (5)의 A, B, C, D는 「계수」, x는 「시간」, y는 「진공 용기(100) 내의 압력」이다. 여기서, 4개의 계수 A, B, C, D는, 처리 장치(10)의 구성이나 진공 용기(100)의 내벽을 구성하는 부재 등의 환경에 의존하여 변화한다. 식 (5)는 제어부(200)에 설치된 기억 영역에 미리 기억되어 있다.
따라서, 제어부(200)는, 도 11에 나타낸 임의의 시각 x에 있어서의 압력 y의 실측값 (x, y)를 압력계(50)를 이용하여 4점 이상 실측하고, 식 (5)에 각각 대입한다. 이에 따라, 계수 A, B, C, D의 값이 결정된다. 이 중의 계수 A는, 「Ax+B」의 직선의 기울기이며, 리크 레이트를 나타낸다.
상기 실측은, 진공화 후, 진공 용기(100) 내를 밀봉 상태로 하고 나서 300초 경과 후의 시간대가 바람직하다. 이에 따라, 보다 높은 정밀도로 리크 레이트나 평형 압력을 구할 수 있다.
이렇게 해서 계수 A, B, C, D의 수치가 결정된 식 (5)에 의해 나타나는 곡선은, 도 11에 도시한 바와 같이, 진공 용기 내의 압력의 실측값의 압력 변화를 나타내는 곡선과 거의 동일한 곡선을 나타낸다. 이에 따라, 빌드업법에 의한 리크 체크에서는, 진공 용기(100) 내의 압력 y는, 「Ax+B」의 직선으로 나타나는 「리크 가스」에 의한 압력 상승을 나타내는 제1항과, 지수 함수로 나타나는 「아웃 가스」에 의한 압력 상승을 나타내는 제2항의 합으로 구해지는 것이 증명되었다.
제어부(200)는, 이렇게 해서 산출된 리크 레이트 A와, 미리 정해진 기준 리크 레이트를 비교하고, 리크 레이트 A가 미리 정해진 기준 리크 레이트보다 크면, 처리 장치(10)에 리크가 발생하고 있다고 판단한다. 제어부(200)는, 리크가 발생하고 있다고 판단한 경우, 오퍼레이터에게 그 취지를 통지해도 좋다.
(압력의 변화로부터 직접 리크 레이트를 산출하는 방법: 변형예 1)
다음으로, 제4 실시형태의 변형예 1에 따른 리크 레이트의 산출 방법에 대해서, 도 12를 참조하면서 설명한다. 변형예 1에 따른 리크 레이트의 산출 방법에서는, 제어부(200)는, 진공 용기(100)의 압력의 변화로부터 아웃 가스의 평형 압력을 산출한다. 본 산출 방법을 사용 가능한 처리 장치(10)로서는, 예컨대, 적어도 압력계(50)와 제어부(200)와 가스를 도입하는 기구(예컨대, 가스 공급원이나 물 도입 기구)를 갖는 제2 실시형태에 따른 처리 장치(10)(도 4)나 제3 실시형태에 따른 처리 장치(10)(도 8)여도 좋다.
본 변형예 1에 있어서도, 임의의 시각 x에 있어서의 압력 y의 실측값 (x, y)를 압력계(50)를 이용하여 4점 이상 실측하고, 식 (5)에 각각 대입한다. 이에 따라, 계수 A, B, C, D의 값을 결정할 수 있다. 이 중의 계수 A는, 리크 레이트이다.
다음으로, 본 변형예 1에서는, 제어부(200)는, 식 (5)의 제2항이 거의 「0」이 될 때의 (x0, y0)을 산출한다. 제2항이 거의 「0」이 될 때, 아웃 가스의 발생은 거의 「0」이 된다. 즉, 제2항이 거의 「0」이 될 때의 시각 x0에 대응하는 압력 y0은, 전체 아웃 가스의 평형 압력이라고 생각된다.
그래서, 제어부(200)는, 진공 용기(100) 내의 압력이, 도 12에 나타낸 압력 y0이 될 때까지 H2O, N2 및 O2의 가스를 진공 용기(100) 내에 공급하도록 제어한다. 제어부(200)는, 진공 용기(100) 내의 압력이 압력 y0에 도달한 후에 진공 용기(100) 내의 전체 압력을 계측한다. 제어부(200)는, 계측된 진공 용기(100) 내의 전체 압력에 기초하여, 진공 용기(100) 내의 단위 시간당의 압력 상승값을 리크 레이트로서 산출한다.
본 변형예 1에 따르면, 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법과 비교하여, 리크 레이트 자체는 실측되기 때문에, 더욱 고정밀도의 리크 레이트를 산출할 수 있다. 또한, 본 변형예 1에 따른 리크 레이트의 산출 방법에서는, 전체 아웃 가스의 평형 압력을 식 (5)에 기초하여 산출할 수 있기 때문에, 전체 아웃 가스의 평형 압력을 미리 실측하는 수고를 생략할 수 있다.
한편, 변형예 2는, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 기초하는 경우에 대해서 설명하였으나, 제2 실시형태에 따른 리크 체크 방법에 기초하는 경우에도 응용할 수 있다. 그 경우에는, 진공 용기(100) 내의 압력이, 도 12에 나타낸 압력 y0이 될 때까지 N2 및 O2의 가스를 진공 용기(100) 내에 공급하도록 제어한다. 제어부(200)는, 진공 용기(100) 내의 압력이 압력 y0에 도달한 후에 진공 용기(100) 내의 전체 압력 및 수분압을 계측한다. 제어부(200)는, 계측된 진공 용기(100) 내의 전체 압력으로부터 수분압을 뺀 차분값에 기초하여, 진공 용기(100) 내의 단위 시간당의 압력 상승값을 리크 레이트로서 산출한다.
(압력의 변화로부터 직접 리크 레이트를 산출하는 방법: 변형예 2)
다음으로, 제4 실시형태의 변형예 2에 따른 리크 레이트의 산출 방법에 대해서 설명한다. 한편, 본 변형예 2의 산출 방법을 사용 가능한 처리 장치(10)는, 제4 실시형태의 산출 방법을 사용 가능한 처리 장치이면 된다.
변형예 2에 따른 리크 레이트의 산출 방법은, 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법보다도 정밀도가 높은 리크 레이트를 산출하기 위해서, 식 (5)를 대신하여, 하기식 (6)을 이용하여 압력 y를 구한다. 식 (6)은 제어부(200)에 설치된 기억 영역에 미리 기억되어 있다.
구체적으로는, 하기식 (6)으로 나타낸 바와 같이, 진공 용기(100) 내의 압력은, 「Ax+B」의 직선으로 나타나는 「리크 가스」에 의한 압력 상승의 항(제1항)과, 지수 함수로 나타나는 「각 아웃 가스(H2O의 아웃 가스, N2의 아웃 가스, O2의 아웃 가스)」에 의한 압력 상승의 항(제2항∼제4항)의 합으로 표시된다.
Figure pat00004
여기서, 식 (6)의 A, B, C, D, E, F, G, H는 「계수」, x는 「시간」, y는 「진공 용기(100) 내의 압력」이다. 여기서, 8개의 계수 A, B, C, D, E, F, G, H는, 처리 장치(10)의 구성이나 진공 용기(100)의 내벽을 구성하는 부재 등의 환경에 의존하여 변화한다.
따라서, 도 11에 나타낸 임의의 시각 x에 있어서의 압력 y의 실측값 (x, y)를 압력계(50)를 이용하여 8점 이상 실측하고, 식 (6)에 각각 대입한다. 이에 따라, 계수 A, B, C, D, E, F, G, H의 값이 결정된다. 이 중의 계수 A는, 리크 레이트이다.
상기 실측은, 진공화 후, 진공 용기(100) 내를 밀봉 상태로 하고 나서 300초 경과 후의 시간대가 바람직하다. 이에 따라, 보다 높은 정밀도로 리크 레이트나 평형 압력을 구할 수 있다.
본 변형예 2에 따른 리크 레이트의 산출 방법에 따르면, H2O, N2 및 O2의 각 아웃 가스 성분에 대한 압력 상승값이 각각 산출된다. 이에 따라, 제4 실시형태에 따른 리크 레이트의 산출 방법과 비교하여 보다 정밀도가 높은 리크 레이트를 산출할 수 있다.
이상, 리크 체크 방법 및 처리 장치를 상기 실시형태 및 변형예에 의해 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다. 또한, 상기 실시예 및 변형예를 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 리크 체크 방법을 실시하는 진공 용기는, 내부를 감압 상태로 유지하는 용기이면 되고, 예컨대, 플라즈마에 의해 피처리체에 미세 가공을 실시하는 플라즈마 처리 장치나, 피처리체를 반송하는 반송 용기에 적용 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 처리 장치는, 에칭 장치여도 좋고, 성막 장치여도 좋으며, 애싱 장치여도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 처리 장치는, 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, ICP(Inductively Coupled Plasma) 플라즈마 처리 장치 등의 플라즈마 처리 장치여도 좋고, 플라즈마를 이용하지 않는 처리 장치여도 좋다.
10: 처리 장치 15: 가스 공급원
20: 유지부 25: 상부 전극
27: 고주파 전원 30: 배기 장치
35: APC 밸브 40: 터보 분자 펌프
45: 드라이 펌프 47: 물 도입 기구
50: 압력계 55: 수분압 모니터
100: 진공 용기 200: 제어부

Claims (8)

  1. 처리 용기의 내부를 배기하는 단계와,
    상기 배기하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계와,
    상기 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력(全壓力) 및 수분압(水分壓)을 계측하는 단계와,
    상기 계측된 전압력으로부터 상기 수분압을 제외한 값에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트(leak rate)를 검사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계는,
    질소 N2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 질소 N2를 공급하는 단계와,
    산소 O2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 산소 O2를 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 리크 레이트를 검사하는 단계는,
    상기 질소 N2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 질소 N2를 공급하고, 또한, 상기 산소 O2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 산소 O2를 공급한 후, 정해진 시간의 상기 전압력으로부터 수분압을 제외한 값의 단위 시간당의 압력 상승값으로부터 상기 리크 레이트를 검사하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 질소 N2의 아웃 가스 평형 압력은, 상기 처리 용기로부터 방출되는 질소 N2의 방출량과 상기 처리 용기에 흡착되는 질소 N2의 흡착량이 평형 상태가 되는 압력으로 정해지고,
    상기 산소 O2의 아웃 가스 평형 압력은, 상기 처리 용기로부터 방출되는 산소 O2의 방출량과 상기 처리 용기에 흡착되는 산소 O2의 흡착량이 평형 상태가 되는 압력으로 정해지는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  4. 처리 용기의 내부를 배기하는 단계와,
    상기 배기하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계와,
    상기 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력을 계측하는 단계와,
    상기 계측된 전압력에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트를 검사하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 단계는,
    수분 H2O의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 수분 H2O를 공급하는 단계와,
    질소 N2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 질소 N2를 공급하는 단계와,
    산소 O2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 산소 O2를 공급하는 단계
    를 포함하고,
    상기 리크 레이트를 검사하는 단계는,
    상기 수분 H2O의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 수분 H2O를 공급하고, 또한, 상기 질소 N2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 질소 N2를 공급하며, 또한, 상기 산소 O2의 아웃 가스 평형 압력에 도달할 때까지 산소 O2를 공급한 후, 정해진 시간의 상기 전압력의 단위 시간당의 압력 상승값으로부터 상기 리크 레이트를 검사하는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 수분 H2O의 아웃 가스 평형 압력은, 상기 처리 용기로부터 방출되는 수분 H2O의 방출량과 상기 처리 용기에 흡착되는 수분 H2O의 흡착량이 평형 상태가 되는 압력으로 정해지고,
    상기 질소 N2의 아웃 가스 평형 압력은, 상기 처리 용기로부터 방출되는 질소 N2의 방출량과 상기 처리 용기에 흡착되는 질소 N2의 흡착량이 평형 상태가 되는 압력으로 정해지며,
    상기 산소 O2의 아웃 가스 평형 압력은, 상기 처리 용기로부터 방출되는 산소 O2의 방출량과 상기 처리 용기에 흡착되는 산소 O2의 흡착량이 평형 상태가 되는 압력으로 정해지는 것을 특징으로 하는 리크 체크 방법.
  7. 처리 용기의 내부를 배기하는 배기 장치와,
    상기 배기를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 질소 N2 및 산소 O2를 공급하는 가스 공급원과,
    상기 배기를 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부에 수분 H2O를 공급하는 물 도입 기구와,
    상기 수분 H2O, 질소 N2 및 산소 O2의 공급을 종료한 후, 상기 처리 용기의 내부의 전압력을 계측하는 압력계와,
    상기 계측된 전압력에 기초하여, 상기 처리 용기의 리크 레이트를 검사하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어부는,
    미리 기억되어 있는 복수의 계수와 시간 x에 대한 압력 y를 나타낸 식에 기초하여, 리크 레이트를 산출하고,
    상기 식에 의해 산출되는 압력 y는, 외부로부터의 리크 가스에 의한 정해진 시간의 압력 상승분을 직선으로 나타내는 제1항과, 진공 용기의 내벽으로부터 방출되는 아웃 가스에 의한 정해진 시간의 압력 상승분을 지수 함수로 나타내는 제2항의 합인 것을 특징으로 하는 처리 장치.

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