(57)【要約】【課題】  真空応用加工装置を用いた種々の薄膜形成プロセスにおいて、現状では複数の真空計を装置外壁近傍にしか設置できず、装置トラブルやメンテナンス、装置改造など設定変更のイベントにより発生した異常を早期に検知できるだけであった。【解決手段】真空応用加工装置１の計測箇所に複数個設置したマイクロ圧力センサ２１からの多チャンネルによる圧力と温度の計測データと、圧力温度データベース部３２に蓄積された計測データと常時比較し、その比較結果に基づき、制御バルブ１５により排気流量を調整し、供給ガス流量制御器１７により供給ガス流量調整を行い、真空応用加工装置内の圧力状態が適正となるように制御を行う真空環境計測制御システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空応用加工装置１内の計測箇所に複数設置されるマイクロ圧力センサ２１、およびマイクロ圧力センサ２１を制御するマイクロ圧力センサ制御部２と、計測したデータを元に総合的に監視制御する真空環境計測制御３を備え、
真空応用加工装置１の計測箇所に複数個設置したマイクロ圧力センサ２１からの多チャンネルによる圧力と温度の計測データと、圧力温度データベース部３２に蓄積された計測データと常時比較し、その比較結果に基づき、制御バルブ１５により排気流量を調整し、供給ガス流量制御器１７により供給ガス流量調整を行い、真空応用加工装置内の圧力状態が適正となるように制御を行う真空環境計測制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、真空応用加工装置において装置内の適正な真空の質と量を維持管理することができる真空環境計測制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  真空応用加工装置を用いた種々の薄膜形成プロセスにおいて、装置内の適正な真空の質と量は形成される薄膜の特性に大きく影響する。【０００３】  従来の真空応用加工装置を用いた薄膜形成においては、装置内の圧力を計測する真空計のサイズの問題から装置外壁にしか取り付けられないため、時間的・場所的平均値しか知ることができない。薄膜形成前もしくは加工中にあらかじめ設定した適正な真空の質と量に何らかの違いが生じても、計測器等の圧力値からでは明確な差が見られないことが多く、形成が完了した薄膜特性を評価して初めてその不具合を知る場合が多い。真空応用加工装置において薄膜を形成する場合は、大気圧（１０５Ｐａ）から１０−５Ｐａの広範囲にわたる圧力を計測する必要があり、現状の測定機器においてはそれぞれの計測器における計測可能な圧力範囲が狭いために、複数の異なる方式により圧力を計測するための測定機器を併用する必要がある。
また、先に述べたように真空計のサイズの問題から計測点数には制限があり、たとえ多チャンネル計測システムを構築しても特許文献１のように、それぞれの測定値を管理することによる、装置トラブルやメンテナンス、装置改造など設定変更のイベントにより発生した異常を早期に検知できるだけであった。【０００４】  真空応用加工装置内部の微小部分や狭小部分に設置できるマイクロ圧力センサ技術と本発明技術とを組み合わせれば、ダイレクトに、リアルタイムにプロセスの状況を把握できる。例えば、排気時の圧力変化や到達真空度だけでなく、成膜時、プラズマや活性化した原料ガスの圧力分布や温度分布などを総合的に監視・可視化でき、製品の品質向上、生産性・歩留まり向上に直接寄与できるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２００９−２８３５８０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  真空応用加工装置を用いた種々の薄膜形成プロセスにおいて、装置内の適正な真空の質と量は形成される薄膜の特性に大きく影響する。しかし、現状に置いては複数の真空計を装置外壁近傍にしか設置できず、それぞれの測定値を管理することによる、装置トラブルやメンテナンス、装置改造など設定変更のイベントにより発生した異常を早期に検知できるだけであった。
また、装置内の適正な真空の質と量は熟練技術者のカンと経験で行っており、客観的な制御には至っていない。そのため、薄膜形成の良否判断はプロセス終了後に行うことになり生産性、製品品質、歩留まりに大きく影響を与えている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】真空応用加工装置１内の計測箇所に複数設置されるマイクロ圧力センサ２１、およびマイクロ圧力センサ２１を制御するマイクロ圧力センサ制御部２と、計測したデータを元に総合的に監視制御する真空環境計測制御３を備え、
真空応用加工装置１の計測箇所に複数個設置したマイクロ圧力センサ２１からの多チャンネルによる圧力と温度の計測データと、圧力温度データベース部３２に蓄積された計測データと常時比較し、その比較結果に基づき、制御バルブ１５により排気流量を調整し、供給ガス流量制御器１７により供給ガス流量調整を行い、真空応用加工装置内の圧力状態が適正となるように制御を行う真空環境計測制御システム。
【発明の効果】
【０００８】１）真空応用加工装置１内の、プロセス加工前における位置的・時間的変化の排気特性をリアルタイムで計測表示し、蓄積された特性データとの常時比較を行い排気特性が適正であるかの判断により真空応用加工装置異常の早期発見が可能となる。
２）真空応用加工装置１内の、プロセス加工中における位置的・時間的変化のプラズマや活性化した原料ガスの圧力分布や温度分布などが総合的に監視・可視化できる。また、圧力と温度の計測データと蓄積された計測データと常時比較し、その比較結果に基づき真空応用加工装置内の圧力状態が適正となるような制御ができる。
３）真空応用加工装置１内の、プロセス加工後における位置的・時間的変化の圧力分布や温度分布などが総合的に監視・可視化できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の真空環境計測制御システムの全体構成
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】本発明の真空環境計測制御システムは、真空応用加工装置内に複数設置したマイクロ圧力センサからの情報を多チャンネルでリアルタイムに取り込み、正常動作時の熟練技術者のカンと経験による制御を客観的にデータベース化しその情報と測定データとを比較しリアルタイムに制御できるシステムである。【００１１】真空応用加工装置内に複数設置するマイクロ圧力センサは、高い抵抗温度係数を持つ薄膜材料を高分子フィルム上に形成し、センサ温度と周囲温度（温度定点）との差を精密に測定できる構造を有することにより、従来の真空センサでは不可能であった真空環境内に複数設置が出来ることと、大気圧から１０−５Ｐａまでの広い圧力範囲を単一の熱伝導センサにより計測するものである。【００１２】図１で本発明の真空環境計測制御システムの全体構成を示す。
本発明の真空環境計測制御システムは、真空応用加工装置１内の主要箇所に複数設置されるマイクロ圧力センサ２１、およびマイクロ圧力センサ２１を制御するマイクロ圧力センサ制御部２と、計測したデータを元に総合的に監視制御する真空環境計測制御部３からなる。
真空応用加工装置１は一般的に、真空チャンバ１１、加工対象基材１２、高真空ポンプ１３，低真空ポンプ１４，制御バルブ１５、供給ガス源１６、および供給ガス流量制御器１７で構成される。
マイクロ圧力センサ制御部２は、真空応用加工装置に配置されたマイクロ圧力センサ２１、を駆動し計測するセンサ駆動計測部２２で構成される。
マイクロ圧力センサ２１を真空応用加工装置１の主要箇所に複数個設置する。
主要箇所とは、真空チャンバ１１内では、供給ガス流量調節器１７の出口付近、加工対象基材１２の付近、および排気口付近等であり、排気系では高真空ポンプ１３の前後，低真空ポンプ１４の前後，制御バルブ１５の前後等である。
複数個設置されたマイクロ圧力センサ２１は、マイクロ圧力センサ制御部２で制御を行う。
マイクロ圧力センサ制御部２には、個々のマイクロ圧力センサ２１に対応したセンサ駆動計測部２２で構成され、マイクロ圧力センサ２１による圧力と温度の計測を行っている。
真空環境計測制御部３は、リアルタイムモニタ部３１、圧力温度データベース部３２、比較判断部３３，バルブ制御部３４、流量制御部３５、および異常発信部３６から構成される。
真空環境計測制御部３のリアルタイムモニタ部３１は、マイクロ圧力センサ制御部２から送られる圧力と温度の計測データを多チャンネルで取り込み、真空応用加工装置１のプロセス状況、例えば圧力と温度の時間経過と分布を三次元的にリアルタイムに表示を行う。
真空環境計測制御部３の圧力温度データベース部３２は、圧力と温度の計測データを時系列的に蓄積する。
真空環境計測制御部３の比較判断部３３は、圧力と温度の計測データから真空応用加工装置１が何のプロセス状態か把握し、圧力温度データベース部３２に蓄積された計測データと常時比較を行っている。その比較結果から、現在のプロセス状態が適正なのか、不適正なのか、あるいは異常なのか等の判断を行う。
プロセス状態が不適正な場合、真空環境計測制御部３のバルブ制御部３４を介して制御バルブ１５の調節による排気流量調整、および流量制御部３５を介して供給ガス流量制御器１７の調節による供給ガス流量調整を行い、プロセス状態が適正となる制御を行う。
プロセス状態が異常な場合、真空環境計測制御部３の異常発信部３６にて異常であることの発信を行う。
【産業上の利用可能性】
【００１３】マイクロ圧力センサを用いた計測制御システムは、真空応用加工装置への応用だけではなく、幅広い分野へ適用可能である。例えば、気体の流速・流量計測制御装置、気密試験装置などにおいても有効である。
【符号の説明】
【００１４】１  真空応用加工装置
１１  真空チャンバ
１２  加工対象基材
１３  高真空ポンプ
１４  低真空ポンプ
１５Ａ〜１５Ｄ  制御バルブ
１６Ａ、１６Ｂ  供給ガス源
１７Ａ、１７Ｂ  供給ガス流量調節器
２  マイクロ圧力センサ制御部
２１Ａ〜２１Ｍ  マイクロ圧力センサ
２２  センサ駆動計測部
３  真空環境計測制御部
３１  リアルタイムモニタ部
３２  圧力温度データベース部
３３  比較判断部
３４  バルブ制御部
３５  流量制御部
３６  異常発信部
【図１】
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