TWI425208B - 質量分析單元 - Google Patents

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TWI425208B
TWI425208B TW097113648A TW97113648A TWI425208B TW I425208 B TWI425208 B TW I425208B TW 097113648 A TW097113648 A TW 097113648A TW 97113648 A TW97113648 A TW 97113648A TW I425208 B TWI425208 B TW I425208B
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Tsutomu Yuri
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Description

質量分析單元
本發明係關於一種質量分析單元。
本申請案以日本專利特願2007－129408號為基礎申請案，並編入其內容。
於半導體裝置或FPD(Flat Panel DispIay，平板顯示器)之製造工序中，使用著各種真空裝置。為了對該真空裝置進行製程管理，而使用四極柱式質量分析裝置。該質量分析裝置係對分析對象氣體所含之各種物質之每一質荷比(質量數/電荷數)之分壓進行測定之裝置。又，近年來，於材料分析、蛋白質等活體高分子化合物解析，安全領域等多領域得到應用，需求愈發呈不斷擴大趨勢。
四極柱式質量分析裝置，於質量分析管內對作為離子源部之燈絲進行通電，使熱電子釋放，藉此電離氣體生成離子。對經離子化之離子進行檢測之離子檢測器中，大多應用著包含Cu－Be合金、氧化鋁(AlO)等之2次電子倍增管。
然而，若於質量分析裝置之使用注意事項方面出現失誤，則會導致燈絲或離子檢測器出現故障。又，燈絲或離子檢測器分別存在壽命，若超過其壽命，則將無法進行準確測定。因此，出於燈絲、或離子檢測器之故障防止、壽命計測、使用壽命延長之目的，例如揭示有以下構成。
燈絲必須壓力為大致1 Pa以下，方能點亮，而此以上之壓力有可能導致燈絲斷線。因此，為防止燈絲、或離子檢 測器之故障，專利文獻1中，於質量分析裝置中設置真空計之壓力檢測部，以防止燈絲斷線。又，專利文獻2中，附加燈絲之過電流保護電路，以防止燈絲斷線。又，專利文獻3中，對燈絲電流進行檢測，以預測燈絲壽命。
另一方面，為延長離子檢測器之壽命，專利文獻4中，藉由避免對多餘離子進行檢測，來延長檢測器之壽命。又，專利文獻5中，藉由利用質譜圖案決定校正氣體之氣體流量，而使流量最佳化，以防止離子檢測器靈敏度劣化，並偵測離子源部之污染。又，專利文獻6中，藉由選擇離子檢測器所用之材料與構造，來延長離子檢測器之壽命。
又，質量分析裝置必須為上述使用壓力以下才能作動。因此，於壓力高之情形時，有時利用稱為差動排氣系統之泵浦系統，於質量分析裝置中追加差動排氣系統，構成質量分析單元。於該情形時，若泵浦系統出現故障，則可能導致質量分析裝置出現故障。為了預防該情形，例如專利文獻7中，根據泵浦之異常情況產生前後之各狀態，藉由顯示、電信號輸出或者聲音輸出，分別利用異常情況未產生時之預防維護解決方案、異常情況產生時之不良情況解決方法、異常情況產生後之規避危險解決方法進行預防維護。
[專利文獻1]日本專利特開2004－349102號公報[專利文獻2]日本專利第3734913號公報[專利文獻3]日本專利特開平7－151816號公報 [專利文獻4]日本專利特開平9－22681號公報[專利文獻5]日本專利特開平8－321277號公報[專利文獻6]日本專利特開平9－170183號公報[專利文獻7]日本專利特開2004－177213號公報[專利文獻8]日本專利特開平5－275052號公報[專利文獻9]日本專利特開平5－109860號公報
於半導體裝置、FPD等之製造工序中，採用蝕刻裝置、或CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置等。當如此裝置中使用質量分析單元之情形時，導入至蝕刻裝置中之腐蝕性．鹵素系氣體、或者用於使填充於CVD裝置中之金屬．絕緣膜沈積之氣體，會對燈絲或離子檢測器造成不良影響。例如，若燈絲暴露於腐蝕性．鹵素系氣體中，則存在出現包含氧化釔之燈絲之表面塗層剝落，導致最終中燈絲斷線、或流動於燈絲與柵極之間之發射電流無法流動等異常情況之虞。又，作為離子檢測部之2次電子倍增管，其係藉由使離子高速撞擊其金屬表面來產生2次電子者，故而若金屬表面出現金屬．絕緣膜沈積，則存在難以產生2次電子之虞。因此，專利文獻8、9中，揭示有即便成膜過程中亦可進行反應氣體監視之技術提案。再者，以下將如同上述腐蝕性．鹵素系氣體或用以使金屬．絕緣膜沈積之氣體般，使質量分析單元中之特定部位功能降低之氣體，稱為「特定氣體」。
又，不僅質量分析單元之壽命、性能提昇，需求擴大，另一方面，對質量分析單元之使用注意事項無清醒意識而隨意使用之使用者不斷增加。具體而言，質量分析單元必須根據測定裝置、氣體等用途而分開使用，但由於存在對其用途不加考慮便進行使用之情況，故有時會使質量分析單元中導入非預期之特定氣體。因此，越來越多地出現燈絲或離子檢測器等於製品壽命之前便產生故障之情形。
又，如上所述，由於燈絲或離子檢測器等為具有壽命之零件，因此必須定期更換，更換期隨使用狀態、使用狀況而變動。因此，存在如下問題，由於更換期難以判斷，使得因無法使用而不能進行準確測定後才進行更換，導致質量分析單元之使用停止期間變長。又，亦存在如下問題，無論是否能夠使用均提前進行更換，造成資源或成本損失。
又，於更換燈絲或離子檢測器等時，或進行泵浦檢修時，存在特定氣體附著於燈絲或離子檢測器等之可能性，故必須確保作業者安全。先前，作業者每次進行更換或檢修時，均預先向使用者確認特定氣體之導入歷程，再著手作業，使更換作業較為繁瑣。
進而，質量分析單元用於蝕刻CVD裝置之情形時，即便測定過程中，亦對質量分析部與用於差動排氣系統之泵浦進行加熱，以使金屬．絕緣物不會附著。於泵浦中，為稀釋腐蝕．鹵素氣體，而使用清洗氣體(例如N2 )進行沖洗。於測定結束後，未導入上述腐蝕性．鹵素系氣體或用以使金 屬．絕緣膜沈積之氣體等之情形時，無需對質量分析管、泵浦進行加熱以及進行泵浦清洗。即便如此亦存在如下問題，若持續對質量分析管、泵浦進行加熱以及對泵浦進行清洗，則導致浪費電力與氣體。
本發明係為解決上述課題所完成者，其目的在於提供一種能夠防止特定部位功能下降，且可準確掌握特定部位之劣化時期之質量分析單元。
又，本發明之目的在於提供一種能夠有效進行維修對稱零件之維修作業等，且可實現節能省電之質量分析單元。
為解決上述課題，本發明採用以下機構。
(1)本發明之質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且進而包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比記錄；於由上述質量分析部所檢測出之上述特定氣體之質荷比之離子電流值達到特定值以上之情形時，上述控制部輸出表示上述特定部位功能下降的警告信號。
根據該構成，控制部中記錄著導致質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比。繼而，當特定氣體之離子電流值超出特定值之情形時，即便導入非預期之特定氣體、或者使用者不認識特定氣體之質荷比，亦可藉由輸出特定部位功能下降之警告信號，而立即通知質量分析單元中存在特定部位功能下降之可能性。因此，能夠防止特 定氣體導致特定部位功能下降。
(2)本發明之其它質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且進而包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比記錄；於由上述質量分析部所檢測出之上述特定氣體之離子電流值與檢測出該離子電流值之檢測時間之積分值達到特定值以上之情形時，上述控制部輸出表示上述特定部位功能下降之警告信號，並且解除對上述特定部位施加電壓，使上述特定部位之功能停止。
根據該構成，可藉由輸出特定部位功能下降之警告信號，而準確通知特定氣體之離子電流值與其檢測時間之積分值所對應之特定部位之歷時性變化。又，亦可藉由解除施加至特定部位之電壓之施加，使特定部位之功能停止，而抑制特定部位之進一步歷時性變化。
(3)如上述(2)之質量分析單元，其中上述特定值為到上述特定部位劣化為止之上述離子電流值與上述檢測時間之積分值以下。
於該情形時，可準確通知質量分析單元中特定部位之壽命，據此使用者能夠判斷更換期。由此，能夠防止特定部位無法使用後才進行更換，或者儘管尚能使用卻預先加以更換之情形。因此，可最大限度使用特定部位，故可抑制成本，並實現節能。
(4)又，本發明之其它質量分析單元，其特徵在於包括：質 量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且進而包括：控制部，其係預先保持於該質量分析單元維修作業時需要確認有無附著於維修對象零件上的特定氣體之質荷比記錄；當藉由上述質量分析部檢測出上述特定氣體之質荷比之離子電流值時，上述控制部記錄上述特定氣體之資訊以及上述維修對象零件之資訊中之至少一方。
根據該構成，當由質量分析部檢測出特定氣體之質荷比之離子電流值後，可藉由記錄特定氣體之資訊以及/或者維修對象零件之資訊記錄，而準確且迅速地確認有無特定氣體附著於維修對象零件上。因此，即便使用者以外之作業者進行維修對象零件之維修作業時，亦可確保作業者之安全，且可有效實施作業。
(5)又，本發明之其它質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比記錄；及特定部位保全機構，其係防止上述特定氣體導致上述特定部位之功能下降；當由上述質量分析部所檢測出之上述特定氣體之質荷比之離子電流值達到特定值以下之情形時，上述控制部使上述特定部位保全機構停止。
根據該構成，於質量分析單元中未導入使特定部位功能下降之特定氣體之情形時，藉由使特定部位保全機構停止，可謀求質量分析單元之節能省電。
根據本發明之質量分析單元，質量分析單元中使特定部位功能下降之特定氣體之質荷比被記錄於控制部中，當該特定氣體之離子電流值超過特定值之情形時，輸出特定部位功能下降之警告信號。藉此，即便導入非預期之特定氣體或者使用者不認識特定氣體之質荷比時，亦可立即通知質量分析單元之特定部位功能下降之可能性。因此，可防止因特定氣體而特定部位功能下降，因此能夠長期有效地使用質量分析單元。
又，當藉由質量分析部檢測出特定氣體之質荷比之離子電流值之情形時，藉由記錄特定氣體之資訊以及/或者維修對象零件之資訊，可準確且迅速地確認有無特定氣體附著於維修對象零件上。因此，即便使用者以外之作業者進行維修對象零件之維修作業行時，亦可在確保作業者之安全上有效實施作業。
又，當質量分析單元中未導入使特定部位功能下降之特定氣體之情形時，藉由使特定部位保全機構停止，可謀求質量分析單元之節能省電。
以下一面參照圖式，一面就本發明之一實施形態加以說明。再者，以下說明所用之各圖式中，為使各部件之大小能夠辨識，而適當變更各部件之縮放比例。
(質量分析單元)
圖1表示本實施形態之質量分析單元之方塊圖。
質量分析裝置存在著磁場偏向式或四極柱式等，而於本實施形態中，以傳感器型四極柱式質量分析裝置為例進行說明。四極柱式質量分析裝置對被測定氣體中所存在之氣體種類與各氣體之分壓進行測量。
本實施形態之質量分析單元10具備質量分析部1、將導入至該質量分析部1中之被測定氣體之壓力減壓至特定值為止之差動排氣部20、對該等質量分析部1以及差動排氣部20進行控制之控制用PC(Personal computer，個人電腦)(控制部)62。質量分析部1具備：測定部12，對被測定氣體之每一質荷比之分壓進行測定；電子系統部14，連續性設於該測定部12，且依據控制用PC62輸出之信號，驅動測定部12。
差動排氣部20具備：氣體導入部24，將被測定氣體導入至測定部12中；渦輪分子泵80(維修對象零件)，對導入至上述測定部12內之被測定氣體之一部分進行減壓；前段泵浦(維修對象零件：例如隔膜泵)81，與該渦輪分子泵80連結(以下，將兩泵浦合併稱為泵浦80、81)。
氣體導入部24具備能夠選擇被測定氣體之選擇閥V1、V2。於選擇閥V2側，組合著流孔，故與選擇閥V1相比，選擇閥V2可使導入至測定部12中之氣體量縮小。亦即，需要使導入至測定部12中之氣體量變小之情形時，選用選擇閥V2即可。
當測定部12內之被測定氣體壓力為測定部12能夠良好進行動作之範圍(10－2 Pa以下之範圍)以上之情形時，藉由驅 動差動排氣部20，可將測定部12內之壓力減壓為特定壓力為止。
測定部12中連接著烘乾加熱器82a(特定部位保全機構)，泵浦80中連接著烘乾加熱器82b(特定部位保全機構)，泵浦81中連接著烘乾加熱器82c(特定部位保全機構)。烘乾加熱器82a使測定部12內存在之水分蒸發，並將測定部12內存在之水蒸氣排出，藉此使測定部12內得以減壓。烘乾加熱器82b、82c對泵浦80、81內進行加熱，以防止泵浦80、81內附著由被測定氣體生成之金屬．絕緣膜。
又，於測定部12與渦輪分子泵80之間，連接著稀釋氣體供給部84(特定部位保全機構)，以將流入泵浦80、81內之被測定氣體稀釋。於本實施形態中，該稀釋氣體(清洗氣體)可採用例如氮(N2 )等。
控制用PC 62具有控制部63、記憶體部64及顯示部65。控制部63基於由測定部12檢測出之質荷比和與之對應之離子電流值，對電子系統部14發送輸出信號，並控制質量分析部1以及差動排氣部20之動作。於記憶體部64中，記錄並保存著下述特定值或各資料。顯示部65使測定部12之資訊能夠由使用者目視辨識，其顯示由控制部63檢測出之質荷比、與其對應之離子電流值之大小、或下述警告顯示等各種資訊。由於離子電流值與入射離子之量成比例，故而可根據離子電流值之大小來獲知具有該質荷比之離子之量。其結果，可辨識真空裝置內各氣體之分壓等。
再者，藉由控制用PC 62實施之控制、操作、各種資訊之 顯示等，亦可由電子系統部14來實施。
圖2係表示測定部12之內部構造之圖。
如圖2所示，測定部12具備帶底之金屬製容器11。該容器11由一側開口之圓筒形構成，內部配有質量分選部2，開口29側連接於下述真空裝置。
首先，就質量分選部2加以說明，該質量分選部2具備安裝筒73、離子源部22、四極柱電極23以及離子檢測部27。
安裝筒73中，絕緣物成形為圓筒狀，其二個開口中之一個朝向容器11之開口29側，另一個朝向離子檢測部27。
四極柱電極23由金屬製圓柱形成之四根電極構成，並配置於安裝筒73之內部(圖2中可觀察到二根)。又，構成四極柱電極23之四根電極，分別朝向沿安裝筒73中心軸線之方向，且相互隔開特定間隔，擰緊固定於安裝筒73內部之壁面上。
離子源部22為熱燈絲，使用例如銥(Ir)線上塗層著氧化釔者。離子源部22配置於安裝筒73之開口附近，亦即配置於該開口與容器11之開口29之間之位置上。又，離子源部22與四極柱電極23之間，配置著狹縫74。
進行測定之真空裝置內部所存在之氣體，透過容器11之開口29，進入容器11內部，故而容器11內部之氣體環境，與真空裝置內部之氣體環境相同。因此，離子源部22周圍之氣體環境為與真空裝置內部之氣體環境相同之組成。
若對離子源部22通電，使離子源部22釋放熱電子，則該熱電子將與存在於離子源部22周圍之氣體分子撞擊，從而 生成離子。
狹縫74具有小孔75，該小孔75位於構成四極柱電極23之四根電極之間。由離子源部22生成之離子，透過狹縫74之小孔75後進入四極柱電極23之內部。
對構成四極柱電極23之各電極中，施加著由直流偏壓與特定頻率之交流電壓重疊而成之電壓。進入四極柱電極23內部之離子中，僅具有與直流偏壓之大小及交流電壓之大小相對應之質荷比之離子，透過四極柱電極23之間。因此，若改變其等之大小，便可僅使預期之質荷比之離子透過。
於安裝筒73與離子檢測部27之間，配置著狹縫76。
因此，透過四極柱電極23內部之離子將朝向狹縫76之小孔77飛行，並透過小孔77入射至離子檢測部27中。
若離子入射至離子檢測部27中，則離子電流便可得以檢測。離子檢測部27中，使用著包含Cu－Be合金、氧化鋁(AlO)等之2次電子倍增管、或包含SUS(不鏽鋼材)等之法拉第杯，而於本實施形態中，使用2次電子倍增管。2次電子倍增管系藉由使離子高速撞擊其金屬表面，來產生2次電子，並使1個離子放大數倍，因此可使檢測靈敏度提昇。
(質量分析單元之使用方法)
其次，基於圖3，就本實施形態之質量分析單元10之使用方法加以說明。
圖3係安裝著本實施形態之質量分析單元10的真空裝置 之概略構成圖。
以下，就安裝著質量分析單元10之真空裝置，列舉感應耦合方式(Inductive Coupling Plasma，感應耦合電漿；ICP)之反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching；RIE)裝置50進行說明。反應性離子蝕刻裝置50(以下稱為「蝕刻裝置50」)具備經氣密性封止之腔室52。於該腔室52中，連接著蝕刻氣體之供氣機構53以及腔室52內之氣體之排氣機構54。於腔室52內部設有用來載置基板5之平台55。為了防止蝕刻生成物附著於腔室52之內壁上，而以包圍平台55之方式設置著防附著板59。
另一方面，為使腔室52之內部產生電漿，而於腔室52之上方配置著天線57，且該天線57與電漿用高頻電源58連接。
於如此構成之蝕刻裝置50中進行蝕刻，首先需要將基板5載置於平台55上，並將基板5保持為特定溫度。其次，自供氣機構53供給蝕刻氣體，並將腔室52保持為特定壓力。其次，驅動電漿用高頻電源58，對天線57施加高頻電壓。藉此，使腔室52之內部產生電漿，激發蝕刻氣體，生成離子或自由基等活性物質。於此生成後之自由基作用於基板5，生成包含蝕刻對象物之揮發性物質，實施蝕刻處理。
該蝕刻裝置50連接於與腔室52隔離配置之控制用PC 62，可藉由控制用PC 62來控制蝕刻裝置50之動作。亦即，控制用PC 62連接於質量分析單元10與蝕刻裝置50兩者，故可一併實施對質量分析單元10之控制與對蝕刻裝置50之控制。
至於上述蝕刻氣體，使用氫氟酸(HF)、氯(Cl)等腐蝕性．鹵素系氣體。
設於腔室52側壁之氣體供給管連接於質量分析單元10中構成氣體導入部24之選擇閥V1、V2。繼之，經由氣體導入部24，被測定氣體可導入至上述測定部12中。
本實施形態之質量分析原理係使用差動排氣部20，將被測定氣體(特定氣體)導入至質量分析部1之測定部12中。其次，藉由離子源部22之熱燈絲所生成之熱電子，使經導入之氣體分子離子化。其次，對四極柱電極23中之4根電極棒施加直流電壓以及交流電壓下之電場，以便僅使由離子源部22入射之離子中具有特定質荷比之離子透過。其次，於離子檢測部27中，檢測出透過四極柱電極23之離子作為離子電流。繼而，對施加至四極柱電極23中之電場進行掃瞄，按照每一質荷比測定離子電流，並測量氣體種類與各氣體之分壓。
於此，圖4係表示將氫氟酸(HF)作為蝕刻氣體導入至腔室52內之情形時，質荷比(m/z)與離子電流值(A)之質量光譜之表格。
如圖4所示，可知氫氟酸之質荷比為m/z＝20，且m/z＝20處呈現峰值(2.50×10－10 (A))。藉此，可判斷腔室52內導入有氫氟酸(HF)。
於此，圖5係使時間(T)與特定氣體之離子電流值(I)之變化關係，對應於蝕刻裝置與質量分析單元之作用之圖。
如圖5所示，首先若於時刻T0使質量分析單元10作動， 則自控制部63輸出烘乾加熱器82a、82b、82c以及稀釋氣體供給部84之作動開始信號。藉此，開始對測定部12以及泵浦80、81進行加熱，以及對泵浦80、81進行清洗。
於測定部12以及泵浦80、81得到充分加熱之時刻(時刻T1)，基於製程開始信號，藉由測定部12，開始腔室52內之每一質荷比之分壓測定。繼之，基於製程開始信號，將蝕刻氣體導入至腔室52內，實施蝕刻處理。於蝕刻結束後，基於製程停止信號，停止蝕刻氣體之導入(時刻T3)。繼而，於蝕刻氣體之導入停止後，殘餘蝕刻氣體暫時減少，離子電流值於時刻T4返回到蝕刻氣體導入前之狀態。於此，使蝕刻氣體導入前之狀態(期間T0~T1以及T4以後)為背景狀態。
(預防維護方法)
以下，基於圖6以及表1，對質量分析單元10安裝於蝕刻裝置50中之情形時之預防維護方法加以說明。圖6係表示本實施形態之預防維護方法的流程圖。再者，本預防維護方法，列舉將氫氟酸作為蝕刻氣體(特定氣體)導入至蝕刻裝置50之腔室52內之情形加以說明。
若質量分析單元10中之離子源部22暴露於氫氟酸等腐蝕性．鹵素系氣體中，則包含氧化釔之離子源部22之表面塗層將會剝落，最終存在產生離子源部22斷線、或者流入至離子源部22與柵極間之發射電流無法流動等異常情況之虞。又，用於離子檢測部27之2次電子倍增管包含Cu－Be合金、氧化鋁(AlO)等，故而若如此之金屬暴露於氯等之 中，則存在溶解劣化之虞。再者，以下將如同上述腐蝕性．鹵素系氣體般，導致質量分析單元中之特定部位(離子源部22或離子檢測部27等)功能下降之氣體稱為「特定氣體」。
另一方面，使用者較少能意識到特定氣體會促使離子源部22斷線或離子檢測部27等劣化。又，使用者較少能意識到經導入之特定氣體之質荷比之峰值何時會出現，因此使用者亦大多不會留意特定氣體之導入。
又，有時質量分析單元10中會導入有非預期之特定氣體。亦即，特定氣體耐受性低之質量分析單元10(例如，用於濺射．蒸鍍裝置)中有時會導入有如此之特定氣體。若直接持續導入特定氣體，則離子源部22或離子檢測器27亦會出現早期劣化。
因此，本發明者發現可藉由預先於記憶體部64中設定特定氣體之質荷比，並於經檢測之特定氣體之離子電流值為特定值以上之情形時對使用者發出警告，來防止離子源部22斷線或離子檢測部27劣化。
具體而言，首先設定特定氣體之質荷比與離子電流值之特定值。
以下所示表1係導入至蝕刻裝置50中導致離子源部22以及離子檢測部27等功能下降之特定氣體(例如，質量分析單元10安裝於蝕刻裝置中時之腐蝕性．鹵素系特定氣體)與各特定氣體之質荷比之對應表。
如該表1所示，預先設定特定氣體之各質荷比之對應表，並將該資料記錄於記憶體部64中。繼而，對每一特定氣體設定質荷比與表1之各特定氣體對應之離子電流值之特定值，並記錄於記憶體部64中。
較好的是，將本預防維護方法中之特定值設為上述背景狀態下檢測出之離子電流值以上(例如，圖5中之I1)。藉此，能夠早期檢測出導入有特定氣體。
再者，於被測定氣體(特定氣體)離子化時，因分解氣體分子，而呈現稱為裂解圖案之峰值。於圖4中，導入氫氟酸之前亦於m/z＝20處呈現峰值。因此，較好的是，將上述特定值設為可由裂解圖案產生之峰值之離子電流值以上。藉此，可將特定氣體之峰值與裂解圖案之峰值區分開，防止質量分析單元10之誤作動，使可靠性得以確保。
其次，如圖6所示，藉由測定部12開始對腔室52內之每一質荷比之分壓進行測定(步驟S1)。測定方法如下，對如上所述施加至四極柱電極23中之電場進行掃描，並按照每一質荷比測定離子電流，測量氣體種類與各氣體之分壓。
對照經測定之質荷比與表1，判斷是否存在經設定之質 荷比(例如，m/z＝20)之特定氣體(步驟S2)。於此，未能檢測出離子電流值之峰值，不含有特定氣體之情形時(步驟S2之判斷為No時)，自控制部63對電子系統部14輸出繼續測定之信號，並繼續進行不同之質荷比之測定。另一方面，當檢測出離子電流值之峰值之情形時(步驟S2之判斷為Yes時)，則對該峰值之離子電流值是否為設於記憶體部64中之特定值以上進行判斷(步驟S3)。
繼而，當峰值之離子電流值低於特定值之情形時(步驟S3之判斷為No之情形時)，使測定部12繼續進行測定。另一方面，當峰值之離子電流值為特定值以上之情形時(步驟S3之判斷為Yes之情形時)，則判斷為導入有特定氣體。於該情形時，自控制部63對顯示部65輸出警告信號。可輸出例如離子源部22存在斷線之虞、或發射電流值異常、離子檢測部27劣化等與特定部位功能下降之可能性相應之警告信號，作為該警告信號。
接收到警告信號之顯示部65基於該信號，將警告顯示資訊點亮(步驟S4)。藉此，使用者便能立即獲知離子源部22或離子檢測部27之何處部位存在功能下降之可能性。再者，該警告顯示，除了以顯示部65進行視覺顯示之資訊以外，亦可藉由蜂鳴器等之聲音提供，而進行辨識。
控制部63於進行警告顯示後，對電子系統部14輸出繼續測定之信號，使不同之質荷比之測定繼續進行，以與上述流程相同之方法，不斷測定是否導入有其它特定氣體(表1所示之氫氟酸以外之特定氣體)。
因此，本實施形態之質量分析單元10之預防維護方法構成如下，於記憶體部64中預先記錄導致離子源部22以及離子檢測部27等功能下降之特定氣體之質荷比，控制部63於該特定氣體之離子電流值為特定值以上之情形時，對顯示部65輸出警告信號。
根據該構成，於特定氣體之離子電流值超出特定值之情形時，可藉由控制部63輸出警告信號，而立即對尚未對特定氣體之質荷比有所認識的使用者，通知質量分析單元10中之離子源部22斷線或離子檢測部27劣化之可能性。因而，可防止特定氣體導致離子源部22斷線或離子檢測部27劣化。因此，能夠長期有效使用離子源部22或離子檢測部27。
又，若將本實施形態之預防維護方法，應用於對特定氣體之耐受性較弱之質量分析單元，則即便錯誤認識使用注意事項而將對特定氣體耐受性較弱之質量分析單元安裝於蝕刻裝置中之情形時，亦可立即對使用者通知質量分析單元功能下降之可能性。
(第2實施形態) (壽命管理方法)
其次，基於圖7之流程圖，就本發明之第2實施形態加以說明。本實施形態係質量分析單元10安裝於蝕刻裝置50之情形時之壽命管理方法，其於基於離子電流值與檢測時間之積分值設定特定值之方面，與上述第1實施形態相異。
作為特定氣體，可知悉設定於記憶體部64中之質荷比之 離子電流值之峰值越大，則導入至蝕刻裝置50之腔室52內之特定氣體量越多，伴隨該量增加，離子源部22或離子檢測部27等損耗零件(以下，總稱為損耗零件)之壽命縮短。又，檢測特定氣體之時間越長，損耗零件之壽命越短。超過損耗零件壽命持續進行測定，則無法進行準確測定，故必須進行定期性更換，而更換期隨著特定氣體之種類、使用狀態、使用狀況而變動。
因此，該等損耗零件更換期較難判斷。例如，損耗零件無法使用導致無法準確測定後才進行更換之情形時，更換需要消耗時間，會導致質量分析單元10之使用停止期間變長。又，存在如下問題，損耗零件無論是否能夠使用均提前進行更換之情形時，會導致損耗零件之使用效率差，造成資源或成本損失等。
因此，本發明者發現以如下方式作為損耗零件之壽命管理方法能夠解決上述問題，即，求出經檢測之特定氣體之離子電流值與檢測時間之積分值，且當該積分值超過預先設定之特定值之情形時，對使用者發出警告，並且解除施加至離子源部22或離子檢測部27之電壓之施加。
具體而言，首先設定特定氣體之質荷比，並且設定每一特定氣體之特定值，並預先記錄於記憶體部64中。本壽命管理方法中之特定值中，較好的是，經檢測之特定氣體之離子電流值與檢測時間之積分值為損耗零件至使用壽命為止之積分值以下。
其次，如圖7所示，與上述預防維護方法之步驟S1、2相 同開始進行測定，並判定是否存在經設定之質荷比之特定氣體(步驟S21、S22)。
於此，當未檢測出離子電流值之峰值，不含特定氣體之情形時(步驟S22之判斷為No之情形時)，自控制部63對電子系統部14輸出繼續測定之信號，使測定部12繼續進行不同之質荷比之測定。另一方面，於檢測出離子電流值之峰值之情形時(步驟S22之判斷為Yes之情形時)，則算出該峰值之離子電流值與檢測時間之積分值，並記錄於記憶體部64中。再者，所謂檢測時間係指藉由本次測定而判斷出存在特定氣體之期間。再者，於預先記錄有前次測定為止之積分值之情形時，則將該積分值與本次測定之積分值相加後進行記錄。繼而，判斷當前記錄之積分值是否為設定於記憶體部64中之特定值以上(步驟S23)。
繼而，於積分值小於特定值之情形時(步驟S23之判斷為No之情形時)，使測定部12繼續進行測定。另一方面，於積分值為特定值以上之情形時(步驟S23之判斷為Yes之情形時)，則判斷損耗零件已接近使用壽命。於該情形時，與上述步驟S4相同，自控制部63對顯示部65輸出警告信號。可輸出因例如離子源部22存在斷線之虞、或發射電流值以上、離子檢測部27劣化等而存在更換必要性之特定部位相應之警告信號，作為該警告信號。接收到警告信號之顯示部65基於該信號，使警告顯示資訊點亮(步驟S24)。藉此，使用者能夠判斷出損耗零件之更換期。
於此，於顯示部65中進行警告顯示之同時，控制部63對 電子系統部14，輸出將施加至離子源部22以及離子檢測器27中之電壓之施加解除之停止信號(步驟S25)。接收到該信號之電子系統部14則將施加至離子源部22以及離子檢測部27中之電壓之施加解除，並使測定停止。藉此，可抑制損耗零件進一步劣化。
因此，本實施形態中之質量分析單元10之壽命管理方法構成如下，於特定氣體之離子電流值與檢測離子電流值之檢測時間之積分值為特定值以上之情形時，輸出警告信號，並且將施加至離子源部22以及離子檢測部27中之電壓之施加解除，使測定停止。
根據該構成，當特定氣體之離子電流值與檢測離子電流值之檢測時間之積分值為特定值以上之情形時，可藉由於顯示部65中進行警告顯示，來準確通知離子源部22以及離子檢測部27等損耗零件之歷時性變化。又，可藉由將施加至損耗零件中之電壓之施加解除使測定停止，而抑制損耗零件進一步歷時性變化。
進而，於本實施形態中，將上述特定值設定為離子源部22以及離子檢測部27之壽命之積分值以下。
根據該構成，可藉由將上述特定值設定為離子源部22以及離子檢測部27之壽命之積分值以下，而準確通知離子源部22或離子檢測部27等損耗零件之壽命。亦即，離子源部22或離子檢測部27等損耗零件之更換期，根據質量分析單元10之使用狀態、使用狀況而變動，但使用者可根據警告顯示來判斷更換期。因此，能夠縮短損耗零件無法使用後 質量分析單元10之使用停止期間，使作業效率得以提昇。又，由於能夠阻止離子源部22以及離子檢測部27無論是否能夠使用均提前進行更換，故而，使離子源部22以及離子檢測部27之使用效率提昇，由此可實現低成本化以及節能。
(第3實施形態) (零件管理方法)
其次，基於圖8，就本發明之第3實施形態加以說明。本實施形態係質量分析單元10安裝於蝕刻裝置50中之情形時質量分析單元10之零件管理方法。圖8係本零件管理方法中之測定部、泵浦80、81之製造編號與特定氣體之記錄例。
上述離子源部22或離子檢測部27等損耗零件為具有壽命之零件，因此必須進行更換。又，差動排氣部20之泵浦80、81亦必須進行定期檢修(以下，將定期檢修作業或損耗零件之更換作業稱為「維修作業」，將必須檢修之零件或必須更換之損耗零件稱為「維修對象零件」)。然而，維修對象零件之維修作業，通常由使用者以外之作業者實施。於該情形時，存在著特定氣體等附著於維修對象零件上之可能性，因此，作業者必須確認有無特定氣體附著，來確保作業安全。
因此，先前進行維修對象零件之維修作業時，作業者需要預先向使用者確認特定氣體之導入歷程再著手進行作業，故存在作業效率差之問題。
因此，本發明者發現可藉由如下方式來上述問題，預先於記憶體部63中，記錄必須確認有無附著於維修對象零件之特定氣體之質荷比，並於導入有特定氣體時，記錄該特定氣體之資訊與維修對象零件之資訊。
具體而言，以與上述預防維護方法(參照圖6)中之步驟S2為止之步驟相同之方法進行測定。
繼而，於未檢測出離子電流值之峰值，不含特定氣體之情形時，自控制部63對電子系統部14輸出繼續測定之信號，使之繼續測定不同之質荷比。另一方面，於檢測出離子電流值之峰值之情形時，將該離子電流值與檢測時間之積分值記錄於記憶體部64中。再者，於預先記錄著前次測定為止之積分值之情形時，將該積分值與本次測定之積分值相加後進行記錄。具體而言，如圖8所示，將經檢測之特定氣體之離子電流值與檢測時間之積分值之資料對應著該特定氣體之質荷比，記錄於記憶體部64中。
於將積分值之資料記錄於記憶體部64中之同時，進而將此時使用之測定部12之製造編號(例如，圖8中之分析管製造編號)與泵浦80、81之製造編號(例如，圖8中之泵浦製造編號)記錄於記憶體部64中。繼而，將該等記錄自控制部63經由網路保存於伺服器中。作業者於進行維修對象零件之維修作業時可藉由讀取該資訊，而使顯示部65顯示圖8所示之資訊。
因此，本實施形態中之質量分析單元10之零件管理方法構成如下，即，當由測定部12檢測出特定氣體之質荷比之 離子電流值之情形時，將特定氣體之離子電流值與檢測離子電流值之檢測時間之積分值加以記錄，並且將測定部12以及差動排氣部20等維修對象零件之資訊加以記錄。
根據該構成，於更換離子源部22或離子檢測部27等損耗零件或進行泵浦80、81之檢修時，可藉由讀取記憶體部64中記錄之資訊，而準確且迅速地確認特定氣體之導入歷程。因此，即便使用者以外之作業者進行更換，檢修時，亦能夠確保作業者之安全，且有效進行作業。
(第4實施形態＞ (節能省電方法)
其次，基於圖9之流程圖，就本發明之第4實施形態加以說明。本實施形態係蝕刻製程結束後(圖5中之時刻T3以後)質量分析單元10之節能省電方法。
如上所述，於特定氣體之導入過程中，藉由烘乾加熱器82a、82b、82c來對測定部12以及泵浦80、81進行加熱，並且為了稀釋流入至泵浦80、81中之特定氣體，而藉由稀釋氣體供給部84使清洗氣體流動。然而，於例如蝕刻製程結束後等未導入特定氣體之情形時，則無需對測定部12以及泵浦80、81進行加熱以及對泵浦80、81進行清洗。
若即便如此仍然持續進行對測定部12以及泵浦80、81加熱以及對泵浦80、81之N2 清洗之作動，則存在導致浪費電力與清洗氣體之問題。
因此，本發明者發現可藉由如下方式來實現節能省電，即，於蝕刻製程結束後，使特定氣體之離子電流值下降特 定值，於不會對泵浦80、81造成不良影響之時刻，使對測定部12以及泵浦80、81之加熱以及對泵浦80、81之N2 清洗停止。
具體而言，首先設定特定氣體之質荷比與離子電流值之特定值。作為該特定值，較好的是設定於上述背景狀態下之離子電流值(圖5中之I2)附近。
繼而，如圖9所示，使烘乾加熱器82a、82b、82c作動，自稀釋氣體供給部84對泵浦80、81供給清洗氣體(步驟S31)。作為該作動時序，由於加熱烘乾加熱器82a、82b、82c，使測定部12以及泵浦80、81上升至特定溫度需要消耗時間，故而較好的是，於製程開始信號(圖5中T1)之數小時前使作動開始(圖5中時刻T0)。
繼而，基於製程開始信號，將特定氣體導入，開始進行蝕刻。同時，藉由測定部12，開始對腔室52內之每一質荷比之分壓進行測定。其後，基於製程停止信號，停止導入特定氣體，使蝕刻製程結束(圖5中之T3)。
於此，亦於蝕刻製程結束後，以與第1實施形態中之預防維護方法(參照圖6)之步驟S1、S2相同之方法繼續進行測定，判定是否存在經設定之質荷比之特定氣體(步驟S32、S33)。
繼而，當未檢測出離子電流值之峰值，不含特定氣體之情形時(步驟S33之判斷為No之情形時)，自控制部63對電子系統部14輸出繼續測定之信號，使測定部12繼續測定不同之質荷比。另一方面，當檢測出離子電流值之峰值之情 形時(步驟S33之判斷為Yes之情形時)，測定該峰值之離子電流值，是否為設定於記憶體部64中之特定值以下(步驟S34)。
繼而，於峰值之離子電流值高於特定值之情形時(步驟S34之判斷為No之情形時)，使烘乾加熱器82a、82b、82c繼續進行加熱，以及自稀釋氣體供給部84中繼續供給清洗氣體，繼續進行測定部12之測定。另一方面，當峰值之離子電流值為特定值以下之情形時(步驟S34之判斷為Yes之情形時)，則判斷為背景狀態，且腔室52內未導入有特定氣體。於該情形時，自控制部63對電子系統部14輸出停止信號。接收到該信號之電子系統部14，使烘乾加熱器82a、82b、82c停止進行加熱以及停止自稀釋氣體供給部84中供給清洗氣體(步驟S35)。由此，結束質量分析單元10之測定。
再者，於停止後再次導入特定氣體之情形時，對應於再啟動之製程開始信號，以與上述流程之步驟S31以後之步驟相同之方式對應實施。
因此，本實施形態之質量分析單元10之節能省電方法構成如下，當特定氣體之離子電流值為特定值以下之情形時，使烘乾加熱器82a、82b、82c停止對差動排氣部20加熱以及停止自稀釋氣體供給部84供給清洗氣體。
根據該構成，於不導入特定氣體，不存在對烘乾加熱器82a、82b、82c或稀釋氣體供給部84造成影響之虞之時刻，自動地停止烘乾加熱器82a、82b、82c對差動排氣部 20加熱以及停止自稀釋氣體供給部84供給清洗氣體，藉此可實現質量分析單元10之節能省電。
以上，參照隨附圖式對本發明之較佳實施形態進行了說明，但本發明當然不僅限於上述示例。上述示例中所示之各構成部件或組合等僅為一例，於不脫離本發明精神之範圍內，可基於設計要求等進行各種變更。
例如，上述第1實施形態之預防維護方法構成為於離子電流值超過特定值之時刻顯示警告，但亦可與上述第2實施形態相同，基於離子電流值與檢測時間之積分值設定特定值。
再者，作為可導致離子源部22或者離子檢測部27劣化之氣體，可列舉例如導入至CVD裝置中之六氟化鎢(WF6 )等使金屬膜沈積之氣體、或者SiH2 Cl2 與NH3 等使絕緣膜沈積之氣體。
作為使上述金屬膜．絕緣膜沈積之氣體對離子源部22或離子檢測部27所造成之影響，若於使用著2次電子倍增管之離子檢測部27中出現金屬．絕緣膜沈積，則會導致金屬表面難以產生2次電子。又，若於離子源部22中出現金屬.絕緣膜沈積，則亦存在發射電流無法流動等之虞。
因此，如本發明之第1~第4實施形態般，可藉由預先於記憶體部64中設定使金屬膜．絕緣膜沈積之氣體之質荷比，並且，設定具有該質荷比之使金屬膜．絕緣膜沈積之氣體之離子電流值之特定值，而同樣應用使金屬膜．絕緣膜沈積之氣體。藉此，即便導入有使金屬膜．絕緣膜沈積 之氣體之CVD裝置中使用質量分析單元10，亦可實現節能省電，並且能夠有效使用離子源部22或離子檢測部27等損耗零件。
[產業上之可利用性]
根據本發明，可提供一種質量分析單元，其可防止特定部位之功能下降，而且能夠準確掌握特定部位之劣化期。又，根據本發明，可提供一種質量分析單元，其可有效進行維修對稱零件之維修作業等，而且能夠實現節能省電。
1‧‧‧質量分析部
10‧‧‧質量分析單元
22‧‧‧離子源部(特定部位、維修對象零件)
27‧‧‧離子檢測部(特定部位、維修對象零件)
63‧‧‧控制部
80‧‧‧渦輪分子泵(維修對象零件)
81‧‧‧前段泵浦(維修對象零件)
82‧‧‧烘乾加熱器(特定部位保全機構)
84‧‧‧稀釋氣體供給部(特定部位保全機構)
圖1係本發明一實施形態之質量分析單元之方塊圖。
圖2係表示該實施形態之測定部內部構造之剖面圖。
圖3係表示安裝著該實施形態之質量分析單元之蝕刻裝置的概略構成圖。
圖4係表示質荷比與離子電流值之質量光譜之表格。
圖5係使蝕刻製程中時間與特定氣體之離子電流值變化之關係，對應於蝕刻裝置與質量分析單元之作用之表格。
圖6係表示該實施形態之質量分析單元之預防維護方法的流程圖。
圖7係表示該實施形態之質量分析單元之預防維護方法的流程圖。
圖8係該實施形態之質量分析單元之零件管理方法中之測定部、泵浦之製造編號與特定氣體之記錄例。
圖9係表示該實施形態之質量分析單元之節能省電方法的流程圖。
(無元件符號說明)

Claims (5)

  1. 一種質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且進而包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比的記錄；於由上述質量分析部所檢測出的上述特定氣體之質荷比之離子電流值達到特定值以上之情形時，上述控制部輸出表示上述特定部位功能下降的警告信號。
  2. 一種質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且進而包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比的記錄；於由上述質量分析部所檢測出之上述特定氣體之離子電流值與檢測出該離子電流值之檢測時間之積分值達到特定值以上之情形時，上述控制部輸出表示上述特定部位功能下降之警告信號，並且解除對上述特定部位施加電壓，使上述特定部位之功能停止。
  3. 如請求項2之質量分析單元，其中上述特定值為到上述特定部位劣化為止之上述離子電流值與上述檢測時間之積分值以下。
  4. 一種質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分 壓；且進而包括：控制部，其係預先保持如下特定氣體之質荷比之記錄者：需要確認該質量分析單元維修作業時之維修對象零件上有無附著；當藉由上述質量分析部檢測出上述特定氣體之質荷比之離子電流值時，上述控制部記錄上述特定氣體之資訊以及上述維修對象零件之資訊中之至少一方。
  5. 一種質量分析單元，其特徵在於包括：質量分析部，其係檢測被測定氣體之每一質荷比之離子電流值並測定分壓；且包括：控制部，其係預先保持使該質量分析單元之特定部位功能下降之特定氣體之質荷比的記錄；及特定部位保全機構，其係防止上述特定氣體導致上述特定部位之功能下降；當由上述質量分析部所檢測出之上述特定氣體之質荷比之離子電流值達到特定值以下之情形時，上述控制部使上述特定部位保全機構停止。
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