(57)【要約】【課題】装置状態に係わらず能動的にシール材の劣化を検出することができるとともに、劣化したシール材の特定を容易化することができるシール材管理方法及びシール材管理システムを提供する。【解決手段】シール材にマーカー層を形成し、かつ、製造装置にマーカー層のシール材からの露出を検出する手段を有する構成を備える。【選択図】図６
2007100848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗部材の管理方法において、
前記消耗部材の劣化の進行により前記消耗部材の所望の位置に準備されたマーカー層を露出する工程と、
前記マーカー層の露出による情報発信工程と、
前記情報発信工程による情報の情報受信工程と、
前記情報受信工程の情報から前記消耗部材劣化を検出する工程からなる消耗部材管理方法。
【請求項２】
シール材の管理方法において、
前記シール材の劣化の進行により前記シール材の所望の位置に準備されたマーカー層を露出する工程と、
前記マーカー層の露出による情報発信工程と、
前記情報発信工程による情報の情報受信工程と、
前記情報受信工程の情報から前記消耗部材劣化を検出する工程からなるシール材管理方法。
【請求項３】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理方法で、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素を使用しており、
（２）マーカー層に硫黄、シリコン、ゲルマニュウムのいずれか１つ以上を使用しており、
（３）前記マーカー層の露出を検出する手段がプラズマ発光の変動を用いる
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項４】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理方法で、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素を使用しており、
（２）マーカー層に炭素、水素、フッ素、酸素の同位体のいずれか１つ以上を使用している
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項５】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理方法で、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素を使用しており、
（２）マーカー層に炭素、フッ素、酸素の含有量が主材料の２倍以上の材質で構成されている
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項６】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理方法で、
マーカー層がシール材に二重以上積層されている
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項７】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理方法で、
マーカー層がプラズマ暴露面近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項８】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層外周部は絶縁層で形成されており、
（２）前記導電性材料の一部が電流変動測定可能なブリッジ回路に接続されており、劣化情報を検出する手段は前記導電性材料の電流変動である
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項９】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層外周部は絶縁層で形成されており、
（２）前記導電性材料の一部が電位変動測定可能なブリッジ回路に接続されており、劣化情報を検出する手段は前記導電性材料の電位変動である
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項１０】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層がシール材外周に形成されており、
（２）磨耗情報を検出する手段は、シール材の電気抵抗および電気の導通のいずれかである
ことを特徴とする請求項２記載のシール材管理方法。
【請求項１１】
消耗部材の管理システムにおいて、
前記消耗部材の劣化の進行により前記消耗部材の所望の位置に準備されたマーカー層を露出する手段と、
前記マーカー層の露出による情報発信手段と、
前記情報発信手段による情報の情報受信手段と、
前記情報受信手段の情報から前記消耗部材劣化を検出するシステムからなる消耗部材管理システム。
【請求項１２】
シール材の管理システムにおいて、
前記シール材の劣化の進行により前記シール材の所望の位置に準備されたマーカー層を露出する手段と、
前記マーカー層の露出による情報発信手段と、
前記情報発信手段による情報の情報受信手段と、
前記情報受信手段の情報から前記消耗部材劣化を検出するシステムからなるシール材管理システム。
【請求項１３】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理システムで、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素を使用しており、
（２）マーカー層に硫黄、シリコン、ゲルマニュウムのいずれか１つ以上を使用しており、
（３）前記マーカー層の露出を検出する手段がプラズマ発光の変動を用いる
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１４】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理システムで、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素を使用しており、
（２）マーカー層に炭素、水素、フッ素、酸素の同位体のいずれか１つ以上を使用している
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１５】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理システムで、
（１）前記シール材の主材料が、炭素、水素、フッ素、酸素の使用しており、
（２）マーカー層に炭素、フッ素、酸素の含有量が主材料の２倍以上の材質で構成されている
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１６】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理システムで、
マーカー層がシール材に二重以上積層されている
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１７】
プラズマ処理装置で使用されるシール材の管理システムで、
マーカー層がプラズマ暴露面近傍に配置されている
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１８】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層外周部は絶縁層で形成されており、
（２）前記導電性材料の一部が電流変動測定可能なブリッジ回路に接続されており、劣化情報を検出する手段は前記導電性材料の電流変動である
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項１９】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層外周部は絶縁層で形成されており、
（２）前記導電性材料の一部が電位変動測定可能なブリッジ回路に接続されており、劣化情報を検出する手段は前記導電性材料の電位変動である
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項２０】
（１）マーカー層は、導電性材料で形成されており、前記マーカー層がシール材外周に形成されており、
（２）磨耗情報を検出する手段は、シール材の電気抵抗および電気の導通のいずれかである
ことを特徴とする請求項１２記載のシール材管理システム。
【請求項２１】
請求項１１に記載の消耗部材管理システムを用い、消耗部材のメンテナンス情報を発信する
ことを特徴とする設備モニタリングシステム。
【請求項２２】
請求項１２から請求項２０のいずれかに記載のシール材管理システムを用い、シール材のメンテナンス情報を発信する
ことを特徴とする設備モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造におけるプラズマ処理工程のシール材管理方法及びシール材管理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のシール材管理方法は、Ｏリング等のシール材の使用限界を短時間で容易に検出するためにシグナル部材を備え、シグナル部材は表面と異なる着色がなされ、劣化に応じて露出することにより、目視比較できるように構成されている。
【０００３】
上記した従来のシール材管理方法の一例（例えば、特許文献１を参照）について、図面を参照しながら以下に説明する。
図１６および図１７は従来のシール材管理方法における半導体製造装置に用いられるシール材（Ｏリング）の断面図であり、前記Ｏリングの劣化段階の一例を示すものである。図１６および図１７において、１０００はＯリングである。１００１はＯリング表面である。１００２は内部シグナル部材で、すくなくともＯリング表面１００１と異なる材質で構成されている。１００４及び１００５は装置を構成する部材で、Ｏリング１０００を押さえることにより部材１００４及び１００５どうしをシールする。
【０００４】
以上のように構成されたシール材管理方法について、その動作を以下に説明する。
まず、Ｏリング１０００は、装置を構成する部材１００４と１００５の間で押さえつけられたり解放されたり変形の繰り返しによって、徐々に原形を損なうことになる。図１６に示す状態では、Ｏリングは使用と共に表面に亀裂が入るが、初期段階であって、シール性に支障はなく未だ使用に耐え得る。
【０００５】
次に、図１７に示す状態では、さらなる使用により、Ｏリング表面１００１が大きく崩れ、また深く亀裂が入るなどして、損傷が所定深さに至る。このような劣化状態になると、識別可能な内部シグナル部材１００２が露出し、Ｏリング１０００の交換時期が来たことを確認することができる。
【特許文献１】特開２００２−１６８３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら上記のような従来の構成では、受動的にシール材の劣化を目視確認する必要があるので、確認作業のため装置停止およびシール部分の開放を必要とし、設備の生産性を低下させるという問題点を有していた。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、装置状態に係わらず能動的にシール材の劣化を検出することができるシール材管理方法及びシール材管理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明のシール材管理方法及びシール材管理システムは、シール材にマーカー層を形成し、かつ、製造装置にマーカー層の露出を検出する手段を有する構成を備える。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明によれば、シール材にマーカー層を形成し、かつ、製造装置にマーカー層の露出を検出する手段を設ける事により、装置状態に係わらず能動的にシール材の劣化を検出することができる。
【００１０】
また、劣化したシール材の特定を容易にすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を示すシール材管理方法及びシール材管理システムについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１のシール材管理方法及びシール材管理システムを説明する。
【００１２】
図１は本実施の形態のシール材管理方法及びシール材管理システムにおける半導体製造装置の要部の断面図であり、シール材（Ｏリング）の劣化段階の一例を示すものである。なお、排気、吸気、搬送系等は省略して図示している。図１において、１はＯリングである。２ａ及び２ｂはＯリング構成材であり、Ｏリング１を形成している主材料で、材質にはＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｏ（酸素）を主成分とするエラストマー、若しくは特に耐プラズマ性を考慮したＣ、Ｈ、Ｆ（フッ素）、Ｏを主成分とするパーフロロエラストマーを使用している。
【００１３】
３はマーカー層で、すくなくともＯリング構成材２ａと異なる材質で構成されており、本実施の形態ではＯリング１を形成している主材料にＳ（硫黄）を加えた材料を使用した。Ｏリング１は最外周にＯリング構成材２ａ、Ｏリング構成材２ａの内周にマーカー層３、最内周にＯリング構成材２ｂという構造で構成している。
【００１４】
４及び５は半導体製造装置の反応炉壁で、Ｏリング１を押さえることにより半導体製造装置の反応炉をシールする。本実施の形態では、反応炉壁４がＯリング１をはさんで反応炉壁５の上部に位置する構造となっている。６は上部電極で、反応炉壁４内に設置され、反応炉内にプラズマ７を形成する。８は基板支持台で、反応炉壁５内に設置され、処理中に基板９を保持する。
【００１５】
１０はプラズマ発光測定装置で、反応炉壁５に設置され、基板８のプラズマ処理中にプラズマ７の発光強度を測定し、基板９の処理状況を確認する。１１は設備モニタリングシステムで、プラズマ発光測定装置１０から出力されるプラズマ７のプラズマ発光情報と基板８に関する処理情報を収集、記録、計算、異常発報告等の操作を行う。１５は表示機で、設備モニタリング装置１１からの情報に基づき警報を表示する。１２はマーカー材分子で、Ｏリング１の劣化により露出したマーカー層３が反応炉内に浮遊したものである。
【００１６】
１３はマーカー材励起状態で、マーカー材分子１２がプラズマ７により励起した状態を示している。１４はマーカー材固有波長光で、マーカー材励起状態１３から発光した波長光を示している。
【００１７】
以上のように構成されたシール材管理方法について、その動作を以下に説明する。
まず、Ｏリング１は、反応炉壁４及び５の開閉の繰り返しや、反応炉内のプラズマ７などにより、徐々に原形を損なうことになる。Ｏリング１はシール性に支障はなく未だ使用に耐え得る状況ではあるが、表面に亀裂が入り損傷が所定深さに至り、マーカー層３が露出する。
【００１８】
露出したマーカー層３はマーカー材分子１２のように反応炉内に浮遊し、基板９処理中のプラズマ７雰囲気下で原子化及び励起され、マーカー材励起状態１３になる。その後、マーカー材励起状態１３から基底状態に移る際にマーカー材固有波長光１４を放出する。マーカー材固有波長光１４はプラズマ発光測定装置１０により検出され、設備モニタリング装置１１に伝えられる。モニタリングシステム１１によりデータ取得および管理する事でＯリング１の磨耗進行度を確認可能となる。モニタリングシステム１１は表示機１５にＯリング１の劣化状況を表示することにより、Ｏリング１の交換時期を確認できる。
【００１９】
次に、プラズマ発光強度測定の詳細を説明する。
本実施の形態においては非金属元素である硫黄を使用していることから、ＶＵＶ領域の発光波長を利用する事で検出できる。具体的には１４２．５０３［ｎｍ］若しくは１４３．３２８［ｎｍ］の波長帯を使用する。マーカー層３の固有波長光１４の強度をＩとすれば、（式１）で算出する事ができる。
Ｉ＝α×ｎ×ｎｅ×σｖ  ・・・  （式１）
但し、α：比例定数  ｎ：硫黄原子個数  ｎｅ：電子密度  σｖ：衝突励起断面積
ここで、電子密度ｎｅはプラズマ密度に比例する為、本実施の形態において一定として差支えが無い。さらに衝突励起断面積σｖは発光する硫黄原子が励起される確率を表し，反応炉内のガス圧力及びプラズマ制御電圧に依存する値であり、いずれも本実施の形態では一定の為、衝突励起断面積σｖも一定として問題ない。
【００２０】
以上の関係より（式１）は（式２）に変換できる。
Ｉ＝β×ｎ  ・・・  （式２）
但し、β：比例定数  ｎ：硫黄原子個数
（式２）より、プラズマ発光強度Ｉは硫黄原子個数ｎに比例する関係にあり、マーカー層３に充填する硫黄濃度は少なくともマーカー層３が露出しない状態における硫黄発光強度、即ちバックグラウンドの２倍以上あれば十分に検知が可能である。
【００２１】
次に、マーカー層の充填位置の詳細を説明する。
図２は本実施の形態のシール材管理方法及びシール材管理システムにおけるシール材（Ｏリング）の一例を示す断面図である。２１及び２２はＯリング構成材であり、Ｏリングを形成している主材料で、材質にはＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｏ（酸素）を主成分とするエラストマー、若しくは特に耐プラズマ性を考慮したＣ、Ｈ、Ｆ（フッ素）、Ｏを主成分とするパーフロロエラストマーを使用している。
【００２２】
２３はマーカー層で、すくなくともＯリング構成材２１と異なる材質で構成されており本実施の形態では、Ｏリング１を形成している主材料にＳ（硫黄）を加えた材料を使用している。
【００２３】
本実施の形態におけるマーカー層３の充填位置は、半導体製造装置の一つである減圧プラズマエッチング装置の反応炉壁のシール材である型式ＮＷ−４０（バイトン製）におけるＯリング相当のシール材（Ｏリング断面の直径７〜８ｍｍ）では、シール材表面の削れ量と反応炉内の機密性の関係から、表面より１ｍｍの位置に厚さ１ｍｍのマーカー層２３を設ける事により、磨耗によるシール性能劣化に至る前に設備モニタリング装置による検知が可能である。
【００２４】
また、以下に示すようにマーカー層を２重以上形成し、劣化度合いをより詳細にわかるようにしてもよい。
図３は本実施の形態のシール材管理方法及びシール材管理システムにおけるシール材（Ｏリング）の一例を示す断面図である。３１及び３２及び３３はＯリング構成材であり、Ｏリングを形成している主材料である。３４及び３５はマーカー層で、最外周よりＯリング構成材３１、マーカー層３４、Ｏリング構成材３２、マーカー層３５、Ｏリング構成材３３の順にＯリングを構成している。
【００２５】
以上のように構成されたシール材管理方法について、その動作を以下に説明する。
まず、Ｏリングは、劣化の進行により、マーカー層３４が露出し、劣化の第１段階を知らしめる。さらに劣化が進行し劣化の第２段階を知らしめることが可能である。劣化の第１段階を検出した時点でシール材の交換部品を準備し、劣化の第２段階を検出した後にシール材を交換するようにすれば、余分な保守部品を保有する必要が無く、コスト削減も可能である。
【００２６】
また、マーカー層の充填位置の異なる実施の形態を説明する。
図４はゲートバルブに用いられるシール材での要部の断面図を示している。４１及び４２はゲートバルブ構成材料。４３はシール材で、ゲートバルブ構成材料４１及び４２にはさまれることによりシールする。４４はマーカー層で、ゲートバルブの反応炉（チャンバー）内側のみに形成されている。
【００２７】
以上のように構成されたシール材管理方法について、その動作を以下に説明する。
まず、Ｏリングは、プラズマ雰囲気による劣化の進行により、マーカー層４４が露出し、劣化を知らしめる。またマーカー層４４はシール材４３の全周に無くても劣化する要所にあればよい。
【００２８】
以上のように本実施の形態によれば、シール材にマーカー層を形成し、かつ、製造装置にマーカー層の露出を検出する手段を設ける事により、設備停止を行う事なく、常時においてシール材（Ｏリング）の劣化状況を把握する事が可能であり、Ｏリングの損傷状況に応じて材料層成分が反応炉内部に露出、更に飛散する事でプラズマ発光強度測定装置により材料層成分が検出される為、設備モニタリングシステムにより消耗部品の劣化状態をオンラインで数値管理が可能となる。これにより部品劣化に起因した設備停止に至る直前に設備対応を行う事で円滑な基板生産を行うものである。
【００２９】
かつ消耗部品の劣化に起因する設備停止に至る前に適切な設備保全時期を計画、実行する事が可能となる。従来におけるＯリング等の消耗部品の交換時期は、基板生産時間外でのパーティクル数増減管理や反応炉リーク検査、或いは累積設備稼働時間や累積基板処理枚数等の定性的判断により実施してきた。本実施の形態においては消耗部品の性能不全に伴う基板異常を未然に防止でき、且つ過剰な部品交換の抑制が可能となり更には計画的な設備保全運営による半導体製造装置の生産性向上が期待できる。
【００３０】
半導体製造において一般的に金属元素が敬遠されている事、また本体構成成分と識別できる事が望ましい観点から、本実施の形態においてはＳ（硫黄）分子を使用したが、マーカー層の構成材料は他の材料でも勿論構わず例えばＳｉ（シリコン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）などでもよい。また、プロセスによっては金属元素を用いてもよく、半導体製造プロセスにおいて、加工する半導体装置の性能劣化することなく、プラズマ励起により固有の発光波長を発する原子または分子であればよい。
【００３１】
また、プラズマ励起による発光強度は発光中の粒子数に比例するので、マーカー層の構成材料は、シール材を形成している主材料の混合比を変更してもよい。例えば、材質にはＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｆ（フッ素）、Ｏ（酸素）を主成分とするばあい、Ｆの含有量を主材料の２倍程度にしたマーカー層を形成してもよい。また、同一元素の同位体を用いてもよい。
【００３２】
また、複数の消耗部品が混在する環境下においては、使用部位毎にマーカー材を適時選択する事で劣化状況を個別に管理する事が可能である。
本実施の形態ではＯリング断面形状が同心円状の構成を記したが、勿論他の断面形状を有するＯリングにも適用可能である。また消耗部品として本実施の形態ではＯリングを用いているが、反応炉内部で使用され、且つ使用により損傷を受けマーカー層が露出、飛散しうるシール材や消耗部品であれば差支えなく、プラズマ発生用電極、反応炉壁等にも応用可能である。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２のシール材管理方法及びシール材管理システムを説明する。
【００３３】
図５は本実施の形態の減圧プラズマ装置の排気配管に取付けられたシール材管理方法及びシール材管理システムにおける排気配管とシール材の排気方向を紙面左から右へ向けた際の断面図である。また、図６は本実施の形態のシール材管理方法及びシール材管理システムにおけるシール材部分の排気方向を紙面手前から奥へ向けた際の断面図である。図５及び図６の構成は同じものである。
【００３４】
２００は配管部材である。２０１はシール材（Ｏリング）で配管部材２００にはさまれ配管をシールする。シール材２０１本体を構成する材質にはＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｏ（酸素）を主成分とするエラストマー、若しくは特に耐プラズマ性および耐薬品性を考慮したＣ、Ｈ、Ｆ（フッ素）、Ｏを主成分とするパーフロロエラストマーを使用している。２０２はＯリング２０１の空洞部であり、本実施の形態においてはこの領域内を化学的に活性な流体が流れる構成としている。
【００３５】
２０３は導電線で、一定の抵抗値を持ちＯリング２０１の内方表面側にオフセットした位置に環状で埋め込まれ、更に導電線両端子はＯリング２０１の外部へと取出され、計器盤２０９へ接続される。本実施の形態において、導電線材の選択についてはＯリング製造時の加硫条件が約２００℃程度と多くの金属材料の融点と比較して低温である為、特に支障はなく、本実施の形態においてはＣｕ（銅）線材を使用している。
【００３６】
２０４は直流電源、２０５及び２０６は固定抵抗、２０７は可変抵抗、２０８は検流計、２０９は直流電源２０４から検流計２０８を含む回路からなる計器盤、２１０は設備モニタリングシステムであり検流計２０８の電流値を検知する。
【００３７】
以上のように構成されたシール材管理方法及びシール材管理システムについて、その動作を以下に説明する。
まず、計器盤２０９内の回路は、固定抵抗２０５が抵抗値ｐ、固定抵抗２０６が抵抗値ｑをもつ。なお、導電線２０３の抵抗値をｘとし、可変抵抗２０７はＯリング使用前に検流計２０９に電流が流れない条件の抵抗値ｒに予め設定する。
【００３８】
次に、図６において減圧プラズマ装置の排気配管に取付けられたＯリング２０１を紙面の鉛直方向よりプロセスチャンバーから排気された未反応ガスや化学的に活性な粒子が通過する。この状態では未反応ガス等によるＯリング２０１の磨耗は見られず、Ｏリング２０１は排気配管フランジ部表面に密着させて排気ガスの漏洩を防いでいる。Ｏリング２０１内部の導電線２０３はＯリング２０１本体を構成しているエラストマー材に覆われている為、排気配管内を流れる未反応ガス等の外部系より断熱状態にあるので導電線の抵抗変化はない。
【００３９】
この時のホイートストンブリッジ回路の電気状態に着目すると、電気的平衡状態にあり（式３）の関係が成立している。
ｘ＝ｑ／ｐ×ｒ・・・（式３）
この状態においては検流計２０８に電流は流れない為、検流計２０８から接続される設備モニタリングシステム２１０上のデータ変化は記録されない。
【００４０】
図７は更に劣化が進行したシール材の状態を示した断面図であり、２１２はシール材（Ｏリング）表面の削り取られた部分である。他の各構成部は図６と同じであるので説明は省略する。
【００４１】
以上のように構成されたシール材管理方法及びシール材管理システムについて、以下その動作を説明する。
Ｏリング２０１内部にある導電線２０３が、Ｏリング表面の削り取られた部分２１２においては排気配管ガス雰囲気に晒される状態にある。この状態において導電線２０３は排気ガスに接触している為に熱伝導率が変化する。本実施の形態においては排気ガス種としてＮ２（窒素）、Ａｒ（アルゴン）、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６を使用している。図８は本実施の形態で使用される材料の熱伝導率を表形式に表したものであり、Ｏリング２０１を構成するバイトン及びパーフロロエラストマー材は排気配管を流通する各種ガスと比較して約１０倍の熱伝導率を有している事がわかる。
【００４２】
この時の導電線周囲の構成材質が変化する事で熱伝導率が大きく変化し、導電線の抵抗値はｘから異なる抵抗値ｘ’に変化する。ホイートストンブリッジ回路の電気状態に着目すると、（式３）で示した電気平衡状態が崩れるので、検流計２０８には電流が流れる。検流計２０８に電流が流れる事で、設備モニタリングシステム２１０により、データ変化が記録される。
【００４３】
以上より、設備モニタリングシステム２１０のデータによる設備管理を行う事で、Ｏリング２０１の磨耗進行度をオンラインで確認可能となる。なお、このような劣化状態においてもＯリングの本質機能であるシール性は損なわれていないものの、使用継続する事でシール性能を発揮できない状態に容易に陥る。
【００４４】
以上のように本実施の形態によれば、シール材内部に導電線を埋設し、シール材の損傷状況に応じて導電線が装置内部に露出する事で、露出した導電線の環境温度変化に伴い線材の抵抗値が変化し、検流計に電流が流れる事を検知する手段を設けることにより、シール材の劣化状態及び損傷部品位置を特定する事ができる。
【００４５】
上記構成によれば設備停止を行う事なく、常時においてＯリングの劣化状況を把握する事が可能であり、更には消耗部材に付加される発報シグナル源が直接設備モニタリングシステムに直結している事で、消耗部材の磨耗位置が容易に特定できる優位性を備えている。また配管中に多数のシール材が使用されている場合において、本実施の形態では劣化した個別シール材を検出できるので、劣化したシール材の特定が容易である。
【００４６】
従って、消耗部品の劣化に起因する設備停止に至る前に適切な設備保全時期を計画、実行する事が可能となる。従来におけるＯリング等の消耗部品の交換時期は、基板生産時間外でのパーティクル数増減管理や反応炉リーク検査、或いは累積設備稼働時間や累積基板処理枚数等の定性的判断により実施してきた。本実施の形態においては、消耗部品の性能不全に伴う基板異常を未然に防止でき、且つ過剰な部品交換の抑制が可能となり、更には計画的な設備保全運営による半導体製造装置の生産性向上ができる。
【００４７】
本実施の形態では、Ｏリング断面形状が同心円状の構成を記したが、勿論他の断面形状を有するＯリングにも適用可能である。また消耗部品として本実施の形態では、Ｏリングを用いているが半導体製造装置内において金属汚染影響を無視できる環境下、且つ使用によりＯリング損傷を受ける事によって導電線抵抗値が変化する環境下であれば差支えなく、例えば機器冷媒用樹脂配管のシール部や洗浄装置の薬液廃棄配管のシール部等にも応用可能である。また、シール材と銅線の材料を本実施の形態で使用したものに制限するものではない。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３のシール材管理方法及びシール材管理システムを説明する。
【００４８】
図９は本実施の形態の減圧プラズマ装置の排気配管に取付けられたシール材管理方法及びシール材管理システムにおけるシール材部分の排気方向を紙面手前から奥へ向けた際の断面図である。
【００４９】
３０１はシール材（Ｏリング）で、図中では省略した配管部材（排気配管同士を中継する配管フランジ表面）にはさまれ配管をシールする。シール材３０１本体を構成する材質にはＣ（炭素）、Ｈ（水素）、Ｏ（酸素）を主成分とするエラストマー、若しくは特に耐プラズマ性および耐薬品性を考慮したＣ、Ｈ、Ｆ（フッ素）、Ｏを主成分とするパーフロロエラストマーを使用している。３０２はＯリング３０１の空洞部であり本実施の形態においてはこの領域内を化学的に活性な流体が流れる構成としている。
【００５０】
３０３は導電線で、化学的活性な流体と接触するＯリング表面側へオフセットした位置に埋設され、更に導電線両端子はＯリング３０１の外部へと取出され、計器盤３０７へ接続される。本実施の形態においては、導電線材の選択については、Ｏリング製造時の加硫条件が約２００℃程度と多くの金属材料の融点と比較して低温である為、Ｏリング製造中における線材の断線等が発生する事は考慮する必要はない。本実施の形態においては純Ａｌ（アルミ）線材を使用している。
【００５１】
３０４は直流電源、３０５は電流計、３０６は電圧計である。計器盤３０７は、直流電源３０４、電流計３０５、電圧計３０６からなる回路で構成されている。３１０は設備モニタリングシステムで、電流計３０５の電流値を検知する。なお、Ｏリング３０１と計器盤３０７を結線する電線３０８、３０９は環境温度の影響による抵抗変化や短絡を防止する為に樹脂被覆されている。
【００５２】
以上のように構成されたシール材管理方法及びシール材管理システムについて、その動作を以下に説明する。
Ｏリング３０１内に埋設されている部分の導電線３０３の抵抗値はｘ１とし、直流電源３０４は一定電流ｉを回路に供給し電流計３０５で測定する。電圧計３０６は導電線３０３の電位差ｖ１を測定し、設備モニタリングシステム３１０は電圧計３０６の出力についてデータ収集を行う。
【００５３】
次に、図９において減圧プラズマ装置の排気配管に取付けられたＯリング３０１を、紙面の鉛直方向よりプロセスチャンバーから排気された未反応ガスや化学的に活性な粒子が通過する。この状態では未反応ガス等によるＯリング３０１の磨耗は見られず、Ｏリング３０１は排気配管フランジ部表面に密着させて排気ガスの漏洩を防いでいる。Ｏリング３０１内部の導電線３０３はＯリング３０１本体を構成しているエラストマー材に覆われている為、排気配管内を流れる未反応ガス等の外部系より断熱状態にあるので導電線の抵抗変化はない。
【００５４】
この時の電気状態に着目すると（式４）の関係が成立している。
ｘ１＝ｉ×ｖ１  ・・・  （式４）
（式４）で電流値ｉ及び抵抗値ｘ１は一定である為、設備モニタリング装置３０８により収集される電圧値ｖ１の変動は見られない。
【００５５】
図１０は更に劣化が進行したＯリングの状態を示したものであり、３１１はＯリング表面の削り取られた部分である。他の各構成部は図８と同じであるので説明は省略する。
以上のように構成されたシール材管理方法及びシール材管理システムについて、その動作を以下に説明する。
【００５６】
Ｏリング３０１内部にある導電線３０３が、Ｏリング表面の削り取られた部分３１１においては排気配管ガス雰囲気に晒される状態にある。この状態において導電線３０３も未反応ガス等により磨耗され導電線３０３の断面積が減少する。Ｏリング表面の削り取られた部分３１１にある導電線３０３の抵抗値をｘ２とすれば（式５）の関係が得られる。
ｘ２＞ｘ１  ・・・（式５）
（式４）について、ｉは一定である為、任意定数ａを用いて変形すると（式６）が得られる。
ｘ１／ｖ１＝ａ・・・・（式６）
（式６）に（式５）の関係を用いると、磨耗時の電位差ｖ２とした場合に（式７）の関係を得る。
ｖ２＞ｖ１・・・・（式７）
従って、（式７）の関係から設備モニタリングシステム３１０により、通常使用時の電位差ｖ１からｖ２に高電位側へシフトする現象を検知する事ができ、磨耗状態をオンラインで測定する事が可能となる。本実施の形態では、線材の断面積が減少する状態を記載しているが、断線している状態でも何ら問題ない。
【００５７】
なお、このような劣化状態においてもＯリングの本質機能であるシール性能は損なわれていないものの、使用継続する事でシール性能を発揮できない状態に容易に陥る。本実施の形態では、Ｏリング断面形状が同心円状の構成を記したが勿論他の断面形状を有するＯリングにも適用可能である。
【００５８】
また消耗部品として本実施の形態ではＯリングを用いているが、半導体製造装置内において金属汚染影響を無視できる環境下、且つ使用により損傷を受ける事によって導電線抵抗値が変化する部材であれば応用が可能である。使用設備として減圧プラズマ装置の排気配管のシール材を挙げているが、例えば機器冷媒用樹脂配管のシール部や洗浄装置の薬液廃棄配管のシール部、腐食性ガスを使用するＣＶＤ成膜装置の排気配管シール部等にも応用可能である。また、シール材と銅線の材料を本実施の形態で使用したものに制限するものではない。
【００５９】
次に、シール材内の銅線位置の詳細を説明する。
図１１はシール材内の銅線位置についての詳細の一例を示した図である。３２１はシール材である。３２２は銅線で、化学的活性な流体と接触するシール材表面側へオフセットした位置に埋設され、前記シール材表面に対し、垂直方向及び水平方向に複数配置されている。
【００６０】
単線でもシール材の管理を行えるが、シール材に銅線（マーカー層）を複数設置することにより、複数の銅線ごとの電位差を検知することで、損傷箇所や損傷レベルの管理を容易に行うことができる。
【００６１】
図１２はシール材内の銅線位置についての詳細の一例を示した図である。３３１はシール材である。３３２は銅線で、化学的活性な流体と接触するシール材表面側へオフセットした位置に埋設され、前記シール材表面に対し、垂直方向に傾斜するようにらせん状に埋設されている。
【００６２】
単線でもシール材の管理を行えるが、シール材に銅線（マーカー層）を複数設置することにより、損傷箇所のばらつきにかかわらず、損傷レベルの管理を容易に行うことができる。
【００６３】
以上のように本実施の形態によれば、シール材内部に導電線を埋設し、シール材の損傷状況に応じて導電線が装置内部に露出する事で、露出した導電線が磨耗又は断線する事で抵抗値が変化する現象を検知する手段を設けることにより、シール材の劣化状態及び損傷部品位置を特定する事ができる。また設備モニタリングシステムにより検知してシールの磨耗状態及び磨耗部品位置をオンラインで管理及び特定する事が可能となる。
【００６４】
上記構成によれば、設備停止を行う事なく、常時においてＯリングの劣化状況を把握する事が可能であり、更には消耗部材に付加される磨耗状態検知機構が直接設備モニタリングシステムに直結している事で、消耗部材の位置を設備停止前に特定できる優位性をも備えている。
【００６５】
従って、消耗部品の劣化に起因する設備停止に至る前に適切な設備保全時期を計画、実行する事が可能となる。従来におけるＯリング等の消耗部品の交換時期は、基板生産時間外でのパーティクル数増減管理や反応炉リーク検査、或いは累積設備稼働時間や累積基板処理枚数等の定性的判断により実施してきた。本実施の形態においては、消耗部品の性能不全に伴う基板異常を未然に防止でき、且つ過剰な部品交換の抑制が可能となり、更には計画的な設備保全運営による半導体製造装置の生産性向上が期待できる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４のシール材管理方法及びシール材管理システムを説明する。
【００６６】
図１３は本実施の形態の減圧プラズマ装置の反応炉に取付けられたシール材管理方法及びシール材管理システムにおけるシール材の要部の断面図である。図１３において、４０１はシール材である。４０２及び４０３は反応炉壁構成材であり、絶縁性皮膜を形成しており、シール材４０１をはさみ反応炉内をシールする。４０４は導電性膜で、シール材４０１に対し電気伝導度が高い伝導性を持つ。４０５及び４０６は端子で、各々反応炉壁構成材４０２及び４０３表面に設置されている。４０５ａ及び４０６ａは導電線で、端子４０５及び４０６と抵抗計４０７に接続されている。４０８は設備モニタリングシステムで、抵抗計４０７に接続され抵抗計４０７の値を検知する。
【００６７】
図１４および図１５は本実施の形態の導電膜配置の一例を示す図であり、図面の詳細は図１３と同じであるので省略する。図１４において、導電性膜４０４ａはシール材表面にらせん状に配置され、その一部分でも劣化により切断させると、導電膜全体としての抵抗値を変動させる。図１５において導電性膜４０４はシール材表面に縞模様状に配置し、交互に上下を接続する構造に配置され、その一部分でも劣化により切断させると、導電膜全体としての抵抗値を変動させる。
【００６８】
以上のように構成されたシール材管理方法及びシール材管理システムについて、その動作を以下に説明する。
シール材４０１表面に配置されている導電膜４０４の抵抗値を抵抗計４０７で測定する。シール材劣化により、導電性膜４０４が切断もしくは損傷することにより、抵抗計４０７で測定している抵抗値が上昇し、その変動を設備モニタリングシステムにより検知してシールの磨耗状態及び磨耗部品位置をオンラインで管理及び特定する事が可能となる。
【００６９】
以上のように本実施の形態によれば、シール材表面に導電性膜を形成し、シール材の損傷状況に応じて導電性膜が損傷または切断する事で、導電性膜の抵抗値が変化する現象を検知する手段を設けることにより、シール材の劣化状態及び損傷部品位置を特定する事ができる。また設備モニタリングシステムにより検知してシールの磨耗状態及び磨耗部品位置をオンラインで管理及び特定する事が可能となる。
【００７０】
上記構成によれば、設備停止を行う事なく、常時においてシール材の劣化状況を把握する事が可能であり、更には消耗部材に付加される磨耗状態検知機構が直接設備モニタリングシステムに直結している事で、消耗部材の位置を設備停止前に特定できる優位性をも備えている。
【００７１】
従って、消耗部品の劣化に起因する設備停止に至る前に適切な設備保全時期を計画、実行する事が可能となる。従来におけるＯリング等の消耗部品の交換時期は、基板生産時間外でのパーティクル数増減管理や反応炉リーク検査、或いは累積設備稼働時間や累積基板処理枚数等の定性的判断により実施してきた。本実施の形態においては消耗部品の性能不全に伴う基板異常を未然に防止でき、且つ過剰な部品交換の抑制が可能となり、更には計画的な設備保全運営による半導体製造装置の生産性向上が期待できる。
【００７２】
なお、本実施の形態では、導電膜断線検出に抵抗計を用いたが、電流計を用いても良い。また、導電性膜と端子の組み合わせを複数配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のシール材管理方法及びシール材管理システムは、シール材にマーカー層を形成し、かつ、製造装置にマーカー層の露出を検出する手段を有し、半導体製造におけるプラズマ処理工程のシール材管理方法及びシール材管理システムとして有用である。また、プラズマ発生用電極、反応炉壁等の消耗品管理技術等の用途にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】半導体装置の要部の断面図
【図２】シール材の一例の断面図
【図３】シール材の一例の断面図
【図４】シール材の要部の断面図
【図５】排気配管とシール材の断面図
【図６】シール材部分の断面図
【図７】劣化が進行したシール材部分の断面図
【図８】各材質の熱伝導率の説明図
【図９】シール材部分の断面図
【図１０】劣化が進行したシール材部分の断面図
【図１１】シール材内の導電線位置を示す図
【図１２】シール材内の導電線位置を示す図
【図１３】シール材の要部の断面図
【図１４】導電膜配置を示す図
【図１５】導電膜配置を示す図
【図１６】従来のシール材の断面図
【図１７】従来のシール材の断面図
【符号の説明】
【００７５】
１    Ｏリング
２    Ｏリング構成材
３    マーカー層
４    反応炉壁
５    反応炉壁
７    プラズマ
１０    プラズマ発光測定装置
１１    設備モニタリングシステム
１２    マーカー材分子
１３    マーカー材励起状態
１４    マーカー材固有波長光
１５    表示機
２１    Ｏリング構成材
２２    Ｏリング構成材
２３    マーカー層
３１    Ｏリング構成材
３２    Ｏリング構成材
３３    Ｏリング構成材
３４    マーカー層
３５    マーカー層
２００    配管部材
２０１    シール材
２０３    導電線
２０９    計器盤
２１０    設備モニタリングシステム
３０１    シール材
３０３    導電線
３０７    計器盤
３１０    設備モニタリングシステム
３２１    シール材
３２２    導電線
３３１    シール材
３３２    導電線
４０１    シール材
４０２    配管部材
４０３    配管部材
４０４    導電性膜
４０５    端子
４０６    端子
４０７    抵抗計
４０８    設備モニタリングシステム
１０００    Ｏリング
１００１    Ｏリング表面
１００２    内部シグナル部材
【図１】
2007100848.tif 000003
【図２】
2007100848.tif 000004
【図３】
2007100848.tif 000005
【図４】
2007100848.tif 000006
【図５】
2007100848.tif 000007
【図６】
2007100848.tif 000008
【図７】
2007100848.tif 000009
【図８】
2007100848.tif 000010
【図９】
2007100848.tif 000011
【図１０】
2007100848.tif 000012
【図１１】
2007100848.tif 000013
【図１２】
2007100848.tif 000014
【図１３】
2007100848.tif 000015
【図１４】
2007100848.tif 000016
【図１５】
2007100848.tif 000017
【図１６】
2007100848.tif 000018
【図１７】
2007100848.tif 000019