(57)【要約】      （修正有）【課題】真空ポンプ及び真空槽の状態の良否を正確に判断する方法を提供する。【解決手段】真空処理前に、真空槽１０に主、副真空ポンプ１２、１１を接続し、動作させて真空排気を行い、主、副真空ポンプ１２、１１の排気圧力範囲内にある圧力の値を基準の圧力として記憶装置１８に記憶し、設定した基準の圧力での基準用の排気速度を予め求め、基準用の排気速度より小さい値を閾値として設定しておく。真空処理を行うために、主、副真空ポンプ１２、１１を動作させて真空排気し、予め設定した基準の圧力での排気速度を求め、求めた排気速度としきい値とを比較して、求めた排気速度がしきい値以上なら主、副真空ポンプ１２、１１を含む真空槽１０の状態を良と判断し、求めた排気速度がしきい値より小さいなら主、副真空ポンプ１２、１１を含む真空槽１０の状態を良好な状態でないと判断する良否判別方法。【選択図】図１
2011007053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空装置の状態を判別する排気特性の良否判別方法であって、
測定対象の真空ポンプを測定用真空槽に接続し、前記真空ポンプを動作させて前記測定用真空槽を真空排気し、前記測定用真空槽内が予め設定された基準圧力に真空排気されたときの排気速度に対応する基準値を求めておく基準値取得工程と、
前記真空ポンプが接続された検査用真空槽内を前記真空ポンプによって、前記基準圧力よりも高い圧力から前記基準圧力よりも低い圧力に真空排気する際に、前記検査用真空槽内の圧力を測定し、測定値と測定時の時間間隔とから
前記排気速度に対応する算出値を算出し、
前記基準圧力での前記算出値と、前記基準値よりも小さい値であるしきい値とを比較し、比較結果から前記真空ポンプ及び前記検査用真空槽の状態の良否を判断する検査工程とを有する排気特性の良否判別方法。
【請求項２】
前記検査工程を行う際には前記検査用真空槽内に処理対象物を搬入しておき、
前記処理対象物の真空処理を行う真空処理工程を有する請求項１記載の良否判別方法であって、
前記真空処理工程は、前記検査工程の後に行う排気特性の良否判別方法。
【請求項３】
前記測定用真空槽と前記検査用真空槽は同一の真空槽である請求項２記載の排気特性の良否判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空装置の圧力値を時系列に収集し、各圧力値における圧力値の時間微分値(排気速度に相当)を計算し、この装置の排気特性を診断する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
装置の排気に対する診断は、所定時間内に所定の圧力に到達するかどうかで行われていた。また、メンテナンスに関しては、使用時間、もしくは製品処理数に基づいてメンテナンスを実施していた。
下記技術は、真空ポンプの排気時間に対する排気速度から真空処理装置全体の良否を判断している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２５１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
装置としての排気特性は排気する方のポンプ自体の排気能力と真空容器内壁からの放出ガスおよび真空容器の漏れからなる排気される側の容器内気体の増加によって決まる。
ポンプの排気速度は、圧力依存性を持っており、また放出ガス、漏れなども微小な場合は、真空容器の圧力が低くなってから影響が顕著になってくる。
それに対し、従来の診断方法は、排気時間のみに着目していた。もしくは時系列の圧力値のグラフから傾向を見るだけであり、この場合、排気開始圧力値や排気シーケンスによって排気時間が大きく異なり、従来のような排気時間と関連して排気速度の大きさを見る方法では、排気特性の劣化状態の正確な判断ができない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、真空装置の状態を判別する排気特性の良否判別方法であって、測定対象の真空ポンプを測定用真空槽に接続し、前記真空ポンプを動作させて前記測定用真空槽を真空排気し、前記測定用真空槽内が予め設定された基準圧力に真空排気されたときの前記排気速度に対応する基準値を求めておく基準値取得工程と、前記真空ポンプが接続された検査用真空槽内を前記真空ポンプによって、前記基準圧力よりも高い圧力から前記基準圧力よりも低い圧力に真空排気する際に、前記検査用真空槽内の圧力を測定し、測定値と測定時の時間間隔とから前記排気速度に対応する算出値を算出し、前記基準圧力での前記算出値と、前記基準値よりも小さい値であるしきい値とを比較し、比較結果から前記真空ポンプ及び前記検査用真空槽の状態の良否を判断する検査工程とを有する排気特性の良否判別方法である。測定対象の真空ポンプは、測定圧力範囲対応の真空ポンプである。
本発明は、前記検査工程を行う際には前記検査用真空槽内に処理対象物を搬入しておき、前記処理対象物の真空処理を行う真空処理工程を有する良否判別方法であって、前記真空処理工程は、前記検査工程の後に行う排気特性の良否判別方法である。
本発明は、前記測定用真空槽と前記検査用真空槽は同一の真空槽である排気特性の良否判別方法である。
【発明の効果】
【０００６】
真空槽内が所定圧力値のときの排気速度によって排気特性の劣化状態を判断するようにしたので、排気開始圧力や、排気シーケンスによる影響が少なくなり排気特性の劣化状態を正確に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明を説明するために用いた一例の成膜装置の断面図
【図２】真空槽内の圧力と圧力を測定した時刻との関係を示す図
【図３】排気速度に対応した比較値と真空槽内の圧力との関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
＜装置構成＞
図１の符号１は成膜装置であり、成膜装置１は、真空槽１０と、副真空ポンプ（粗引きポンプ）１１と、主真空ポンプ（主ポンプ）１２とを有している。
副真空ポンプ１１と、主真空ポンプ１２とは、真空槽１０に接続されている。
副真空ポンプ１１は、真空槽１０内を大気圧から真空排気を開始でき、主真空ポンプ１２は大気圧より低い圧力から真空排気を開始でき、副真空ポンプ１１の到達圧力よりも低い圧力まで真空排気することができる。
従って、真空槽１０内を先ず、副真空ポンプ１１で真空排気し、真空槽１０内が主真空ポンプ１２の動作開始圧力よりも低圧になった後、主真空ポンプ１２の動作を開始し、副真空ポンプ１１を真空槽１０から切り離すと、真空槽１０内を大気圧から主真空ポンプ１２の到達圧力まで真空排気することができる。
真空槽１０には、副真空ポンプ１１の動作範囲内で圧力を検出可能な第一の真空計１３と、主真空ポンプ１２の動作範囲内で圧力を検出可能な第二の真空計１４とが接続されている。
【０００９】
真空槽１０の外部には制御装置１６が配置されている。
第一、第二の真空計１３、１４は、制御装置１６に接続されている。
副真空ポンプ１１と主真空ポンプ１２のいずれか一方又は両方によって真空槽１０内を真空排気する際に、第一、第二の真空計１３、１４のいずれか一方又は両方が真空槽１０内の圧力を検出する。
第一、第二の真空計１３、１４が検出した真空槽１０内の圧力を示す圧力信号は、制御装置１６に出力される。
【００１０】
制御装置１６は測定装置の機能を有しており、入力された圧力信号はＰa単位やＴｏｒｒ単位の圧力値に変換されて表示装置１９に表示される。
また、制御装置１６は記憶装置１８を有しており、入力された圧力信号から成る測定値や、圧力信号がＰa単位やＴｏｒｒ単位の値に変換された圧力値から成る測定値が、記憶装置１８に記憶されるようになっている。
ここでは圧力信号がＰａ単位の圧力に換算されて取り扱われるものとする。
制御装置１６は時計を内蔵し、又は外部の時計１５が接続されており、制御装置１６に記憶される測定値は、測定時刻と関連づけて記憶し、測定と測定の間の時間が分かるようになっている。測定を一定の時間間隔で行う場合等、測定と測定の間の時間間隔が分かっている場合は測定時刻を記憶しなくてもよい。
【００１１】
＜基準値取得工程＞
先ず、排気特性の初期能力を測定するために、成膜装置１の現状態の能力を記録する。
真空槽１０内が大気圧力にある場合は、真空槽１０の扉を閉じ、副真空ポンプ１１を動作させて真空槽１０内を真空排気した後、主真空ポンプ１２の動作を開始させ、真空槽１０内が主真空ポンプ１２の動作可能圧力である場合には、副真空ポンプ１１は動作させずに主真空ポンプ１２の動作を開始する。
主真空ポンプ１２の動作開始後、第二の真空計１４によって真空槽１０内の圧力を検出し、制御装置１６は、測定時刻と共に測定値を記憶する。
圧力測定を行った主真空ポンプ１２が真空処理で到達する圧力よりも低い圧力になるまで圧力測定を行った後、記憶した測定値と時間のデータから、時間と圧力の関係をグラフ作成する。
【００１２】
図２はそのグラフを示しており、横軸が測定時間を示し、縦軸が真空槽１０内の圧力を示し、符号Ｌ1、Ｌ2、Ｌ3は、時間と真空槽１０内の圧力との関係を示す曲線であり、符号Ｌ1は、副真空ポンプ１１を動作させながら第一の真空計１３に検出させたとき、符号Ｌ2は主真空ポンプ１２を動作させながら、副真空ポンプ１１の動作時に使用した第一の真空計１３で検出したとき、符号Ｌ3は、主真空ポンプ１２を動作させながら第二の真空計１４で検出させた時の曲線である。
記憶装置１８に記憶された測定値とその測定時刻のデータから、算出値を、
(算出値)＝（測定値の差）/（測定時刻の差）……(１)
として求めた。測定値の差は、圧力差である。
【００１３】
例えば、便宜上、記憶装置１８に記憶された測定値のうち、現時時刻で測定された測定値と現時時刻の一回前に測定した測定値の差を「測定値の差」とし、その測定値の差を求めるために使用した二個の測定値の測定時刻の差を「測定時刻の差」とすると、現在時刻の測定値、又は現在時刻の一回前に測定した測定値に対して算出値を対応させることができる。
真空槽１０の容積は測定されて分かっており、測定した主真空ポンプ１２の排気速度を下記式のように求めることもできる。
(排気速度)＝(真空槽の容積)×(測定値の差)/(測定時刻の差)……(２)
【００１４】
図３は、横軸が圧力単位がＰａの圧力（Ｐａ)を示し、縦軸が（１）式の算出値(Ｐａ／秒)を示すグラフである。ここでは二個の測定値の平均値を圧力(Ｐａ)に換算した値に排気速度を対応づけてプロットし、プロットを結んで曲線Ｍを描いている。
【００１５】
測定した主真空ポンプ１２に関し、図３のグラフを観察すると、副真空ポンプ１１の到達圧力より低く、後述する真空処理工程を開始する圧力より高い圧力であって、算出値の急激な変化のないところの圧力を基準圧力として選択し、基準圧力に対応付けられた算出値や、その算出値から求める排気速度を基準値として記憶装置１８に記憶させると制御装置１６によって基準値よりも小さい値であるしきい値が算出され、記憶装置１８に記憶される。
一回基準値を求めたら、他の同程度の排気能力の真空ポンプを用いた基準値取得工程では、基準値を求めるために作成するグラフを作成しなくてもよい。
しきい値を算出するためには、例えば記憶装置１８に低減係数α(０＜α＜１)を記憶させておき、基準値に低減係数αを乗算することで求めることができる。
図３のグラフでは、例えばしきい値を圧力が０．０５Ｐａ時の排気速度に設定することができる。
【００１６】
上記のような主真空ポンプ１２に対する基準値は、当該主真空ポンプ１２の使用開始直後に、主真空ポンプ１２を動作させて圧力を測定して求めるのが好ましい。
また、主真空ポンプ１２をメンテナンスした場合はメンテナンス直後に求めることが好ましい。
なお、上記算出値は、二個の測定値を用いているが、三個以上の測定値を用いることも可能である。
【００１７】
＜検査工程、真空処理工程＞
次に、測定に用いた主真空ポンプ１２を使用して処理対象物の真空処理を行う。
ここでは、主真空ポンプ１２は、基準値を求めた真空槽１０に接続されたままである。
この真空槽１０には、基準値を求めた測定の際でも、真空槽１０の底部には基板ホルダー２０が配置され、天井部分にはスパッタターゲット２１が配置されており、スパッタリング装置が構成されている。
真空槽１０の扉を開けて、真空槽１０内に処理対象物３０を搬入し、基板ホルダー２０の上に載せる。
真空槽１０の扉を閉じ、先ず、副真空ポンプ１１を動作させ、次いで、主真空ポンプ１２を動作させ、真空槽１０内の圧力を低下させる。
第一又は第二の真空計１３、１４によって真空槽１０内の圧力を検出し、圧力を示す圧力信号から求めた真空槽１０内の圧力を測定値とし、測定値と測定時刻から、制御装置１６が上記(１)式によって算出値を求め算出値を比較対象値として、記憶されたしきい値とを比較する。
【００１８】
真空槽１０内の圧力が基準圧力以下になったところで、真空槽１０内が基準圧力になったときの比較対象値としきい値との比較結果が、比較対象値がしきい値以上であることを示している場合は、制御装置１６は、排気特性が良好な状態にあると判断し、検査工程を終え、真空槽１０内の真空排気を維持しながら真空処理工程（ここではスパッタターゲット２１のスパッタリング）を開始し、処理対象物３０上への薄膜形成を開始する。
【００１９】
他方、主真空ポンプ１２を含む成膜装置１は基準値を求められた後に多数回数使用されて、基準値を求めたときに比べて劣化していた場合や、主真空ポンプ１２に故障等が生じた場合には算出値は基準値よりも小さくなるから、比較結果が、比較対象値がしきい値よりも小さくなったことを示している場合は、主真空ポンプ１２を含む成膜装置１は良好な状態ではないと判断する。
低減係数αが大きく、しきい値が基準値に近い場合は、比較対象値が基準値から大きく離間していないと考えられ、警報を発するが真空処理を続行し、後日、主真空ポンプ１２の交換もしくは真空槽１０のクリーニングを求めるようにしてもよいし、その場合よりもしきい値が基準値から遠い場合は、主真空ポンプ１２の使用を継続できないとして、主真空ポンプ１２の動作を停止して主真空ポンプ１２を交換することができるようにしてもよい。
警報を発する場合、主真空ポンプ１２に対する基準値を求めたときからの使用回数や使用時間を記録しておくと、警報時から交換が必要な劣化状態になるまでの使用回数や使用時間が分かるようになるから、交換時期を予め予想することができる。
【００２０】
また、上記実施例では、処理対象物３０の真空処理開始前に、主真空ポンプ１２の検査工程を行ったが、真空処理工程を開始する前に処理対象物３０を加熱する必要がある場合などについては、真空槽１０内に処理対象物３０を搬入せず、真空処理を行わないときに、主真空ポンプ１２の検査工程を行うようにしてもよい。
【００２１】
上記実施例では、主真空ポンプ１２に対する基準値を求めたときと、検査をするときで同じ真空槽１０を用いたが、装置構成が同じであれば基準値を求めるときの測定用真空槽と、検査を行うときの検査用真空槽とが異なる真空槽であってもよい。
なお、上記例では、基準値をＳとすると、基準値Ｓの低減率α倍をしきい値（Ｓ×α）としたが、基準値Ｓから小さい数値βを差し引いた値をしきい値（Ｓ−β）としてもよい。
【００２２】
上記実施例では、予め、主真空ポンプ１２に対する基準値Ｓを求め、主真空ポンプ１２の検査工程を行い、副真空ポンプ１１の検査工程を行わなかったが、上記主真空ポンプ１２と同様に予め、副真空ポンプ１１に対する基準値を求めておき、副真空ポンプ１１の検査工程を行ってもよい。
【００２３】
真空処理を行う際には、副真空ポンプ１１で真空槽１０を大気圧から真空排気したときに、真空槽１０内の圧力と測定時刻から算出値を求めて副真空ポンプ１１の検査工程を行い、副真空ポンプ１１及び真空槽１０の状態の良否判断を行い、状態が良なら副真空ポンプ１１から主真空ポンプ１２に交代して主真空ポンプ１２の動作を開始させ、引き続き主真空ポンプ１２の検査工程を行うとよい。ただし、本発明には、真空処理を行う際に、副真空ポンプ１１の検査工程を行い、主真空ポンプ１２の検査工程を行わない場合も含まれる。
【００２４】
なお、本発明により、排気中の任意の圧力時の排気速度を求めることにより、詳細な分析、ポンプ性能、過去のデータとの比較が可能になり、排気状態の悪化を知るもしくは予測することが可能になる。
【００２５】
また、残留ガスデータを測定し、測定した残留ガスデータと排気速度の劣化データを組み合わせれば、原因の特定を手助けし、タイムリーに適切なメンテナンスを行うことにより、装置の稼働時間を長くし、装置のメンテナンス時間を短くし装置稼働率を向上させることが可能になる。
排気速度データと基準値を測定したときと同時期に採取した、残留ガスデータを圧力値に対応させて表示すれば、このデータから、ポンプの性能低下か、真空容器の汚れか、真空容器の漏れかの判断に役立てることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
真空装置に搭載、もしくは真空装置データ収集システムに搭載し、装置の真空排気状況をモニターし、本発明の処理を行うことにより、装置の排気能力の健全状態を数値で細かく把握することが可能になり、装置のさまざまな状態のデータと数値比較することにより、適切なメンテナンスを可能とし、装置の稼働率を向上させる。
【符号の説明】
【００２７】
１……成膜装置
１０……真空槽
１１……副真空ポンプ（粗引きポンプ）
１２……主真空ポンプ（主ポンプ）
１３……第一の真空計
１４……第二の真空計
１５……時計
１６……制御装置
１８……記憶装置
１９……表示装置
２０……基板ホルダー
２１……スパッタターゲット
３０……処理対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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