JPH0628688U - ガスリーク検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低真空のチャンバー内のリークを出ガスの影
響を受けずにチャンバー内における特定ガスのリークを
精度良く測定できるようにする。 【構成】 エッチングチャンバー１１内に接続したガス
全てをマスフローコントローラ１５，１６と圧力計９に
て制御し、この時のガス分析のピーク値を校正値として
用いる手段と、エッチングチャンバー１１のガス出口と
出力を閉じた状態での圧力上昇によるガスリークの値と
前記校正値より絶対値としてのガスのリーク値を求める
手段とを設けた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガスのリークを数Ｐａ（パスカル）の低真空チャンバーで、かつチ ャンバー内より出ガスしている真空装置において、特定ガスのリークを絶対値と して検出ができるガスリーク検出システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、ガスリーク検出システムはチャンバー内の圧力を達成真空度まで低くし 、チャンバーのガスの入口と出口を閉じた状態で単位時間当りの圧力上昇を測定 することにより得ている。 この場合の測定では、複数のガスが混合使用されているような場合、その中の １つのガス、すなわち単一ガスについてだけの圧力測定はできなかった。 また、単独ガスだけが使用されている場合に、この単独ガスの測定を行うのに 、検出器として残留ガス分析装置を使用した方法がある。この方法の場合では次 の（１）ＵＮ〜（３）に述べるような特徴があった。 （１）検出器は、１０^-2Ｐａ以下の圧力の時に作動する構造になっている。この ため、チャンバー真空度がこれよりも高い数Ｐａ程度にある場合は、このチャン バー内におけるガス分析による分圧測定はできない。 （２）単独ガス測定時には、他のガスとの相対値としてのガス圧、あるいはガス 量として表示する方法を取っているので絶対値が得られない。 （３）また、この単独ガス測定時に絶対値を測定する場合は、標準サンプルガス を必要とし、トータルシステムとしては複雑な構成となっていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

すなわち、従来の何れの方法も、真空度が数Ｐａのチャンバー内での出ガスの 影響を受けずに単独ガスのリーク量を絶対値測定することができず、混合ガスの 分圧値や相対値によってチャンバー内のリークを管理している。このため、リー クガスによるプロセス条件の影響を十分に考慮した装置管理が不可能であった。 また、チャンバー内の出ガスの多い場合においてはリークが出ガスと区別がで きない。このため、出ガスをなくすのに長時間の真空引き時間を要する等の問題 点があった。

【０００４】 本考案は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は低真空のチャ ンバー内における特定ガスのリークを精度良く測定することが可能な優れたガス リーク検出システムを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案に係るガスリーク検出システムは、チャンバ ー内における特定ガスのリークを測定するものであって、チャンバーの圧力によ ってオリフィスを変更してガス分析できるようにする手段と、チャンバー内に接 続したガス全てをマスフローと圧力計にて制御し、この時のガス分析のピーク値 を校正値として用いる手段と、チャンバーのガス出口と出力を閉じた状態での圧 力上昇によるガスリークの値と前記校正値より絶対値としてのガスのリーク値を 求める手段と、各ガス毎にガス圧力あるいは流量に対して信号強度の関係を関数 として処理するための手段とを設けたものである。

【０００６】

【作用】

この構成によれば、特定ガスのリークを絶対値として検出できる。 したがって、従来方法でのような低圧力状態のチャンバーを別のポンプシステ ムにて高真空状態まで引かねばならないと言うようなことがなくなり、従来これ に要していた時間と設備が不要になる。しかも、出ガスによる圧力上昇をバック グランドとして測定するので測定回数が少なくなり、測定時間の短縮ができる。 また、各ガスについて関数が設定できるので、ガス特性による圧力の誤差を少 なくできる。 さらに、相対値から絶対値の測定ができるので、チャンバー内に入っては困る ガスの微量リークの影響調査等に適用可能となる。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面を用いて詳細に説明する。 図１は、本考案の一実施例を示す概略構成図である。 図において、符号１は残留ガス測定器としての残留分析システムである。この 残留分析システム１は、分析室２と、分析室２を排気して圧力を１０^-5Ｔｏｏｒ 以下にすることが可能なポンプユニット３と、このポンプユニット３と排気ライ ンを接続するためのフランジ４と、この残留分析システム１とエッチングチャン バー１１とを接続するためのフランジ５等が設けられている。

【０００８】 また、フランジ５と分析室２との間には、エッチングチャンバー１１と残留分 析システム１との間を断続するためのマニュアルバルブ６と、このマニュアルバ ルブ６と分析室２の圧力が一定圧力（例えば１０Ｐａ程度）以下でないと開にな らないインターロック機能が設けられて分析室２内のマスフィルタ１０を保護す るエアバルブ７と、エッチングチャンバー１１側の圧力と分析室２の圧力差を設 けるオリフィス８と、マニュアルバルブ６とエアバルブ７間の圧力を測定する圧 力計（マノメータ）９等が配設されている。 そして、この残留分析システム１では、オリフィス８を変更することにより、 約数十Ｐａの高圧力から１０^-5Ｔｏｏｒまでのチャンバー圧力で測定することが でき、またマニュアルバルブ６はフランジ５の部分より取り外し可能になってい る。

【０００９】 エッチングチャンバー１１は、到達圧力が０．７５×１０^-3Ｔｏｒｒとなるよ うに設定されており、バルブ１２と排気バルブ１３を介してポンプ１４と接続さ れている。そして、プロセス制御時には、ポンプ１４を駆動して排気し、内部を 数Ｐａの圧力にすることができる。また、エッチングチャンバー１１には、この エッチングチャンバー１１内に導入するガスのマスフローコントローラ（ＭＦＣ ）１５，１６がバルブ１７，１９を介して接続されている。

【００１０】 次に、このシステムの操作方法について、（１）から（８）の順番で以下に説 明する。 まず、残留ガス測定器、すなわち残留分析システム１をエッチングチ ャンバー１１に取り付けてセットする場合について説明する。 （１）フランジ５を用いてエッチングチャンバー１１と残留分析システム１を接 続するとともに、この残留分析システム１をフランジ４を用いて排気系に接続す る。 （２）圧力計９が一定値以下のとき開可能となるインターロックが設けられたエ アバルブ７は閉のままで、マニュアルバルブ６を開けるとともに、エッチングチ ャンバー１１側のポンプ１４で排気する。そして、この排気でマニュアルバルブ ６とエアバルブ７の間の圧力計９が一定値以下になってエアバルブ７が開可能と なるまで真空状態にする。 （３）また、エアバルブ７が開可能となる真空状態になった後、エッチングチャ ンバー１１内をさらに約１０分程度排気する。 （４）ストップバルブ１７または１８を開放し、マスフローコントローラ１５ま たは１６で流量を制御しながら例えばＯ₂ ガスをエッチングチャンバー１１内に 入れる。なお、本実施例ではエッチングチャンバー１１内にＯ₂ ガスを入れたが 、勿論これ以外のガスであっても差し支えないものである。 （５）標準圧力を５Ｐａ程度に設定し、この標準圧力を基準にしてエッチングチ ャンバー１１内の圧力を一定にする。 （６）エアバルブ７を開け、エッチングチャンバー１１側より分圧計（分圧室２ 側）にＯ₂ ガスを導入する。 （７）測定器の読みを５Ｐａ値として校正するように、この残留分析システム１ 側で判断し、これを図示せぬメモリに保存する。この場合、オリフィス８が固定 なのでオリフィス８を含んだ時の読み値を５Ｐａとして校正する。 （８）測定後、エアバルブ７を閉にする。また、分圧計の圧力が高真空になるの を確認する。

【００１１】 次に、リークレート測定の方法について、（１）から（６）の順番で以下に説 明する。 （１）マニュアルバルブ６を開の状態で、エッチングチャンバー１１に接続して いるポンプ１４でエッチングチャンバー１１内のガスを排気し、これを到達真空 度に近い約１Ｐａの値まで引く。 （２）ストップバルブ１７，１８，排気バルブ１３を閉じるとともにエアバルブ ７を開き、残留分析システム１側のポンプユニット３のポンプでエッチングチャ ンバー１１内のガスを引く。 （３）図示せぬガス分析開始ボタンを押す。そして、例えば３分間での圧力上昇 によりＯ₂ ガスのガス分圧値を測定する、いわゆる圧力上昇法にてＯ₂ リークレ ートを見て、このときのＯ₂ リークレートを図示せぬ表示部上に表示する。 （４）エアバルブ７を閉じる。 （５）排気バルブ１３を開き、ポンプ１４でエッチングチャンバー１１内を真空 引きにする。 （６）真空引き後、マニュアルバルブ６をマニュアルにて閉じる。すると、ここ で残留分析システム（残留ガス測定器）１の校正で、図２に示すグラフの圧力５ Ｐａの信号強度Ａとガス圧力あるいはガス流量Ｂを得ることができる。なお、図 ２は圧力が５Ｐａで、Ｏ₂ ガス流量が１０ｃｃの時を一例としたものである。

【００１２】 このとき、残留分析システム１の圧力あるいはガス流量と信号強度Ｃの関係を 関数値処理し、図２に示すように直線Ｅとなるような関数を持たせている。 すなわち、ここでは図２において、ＡとＢの値より直線になる次式（１）の傾 きとなるａとｂの値をその都度得ることができ、またエッチングチャンバー１１ 内での出ガスによりチャンバー雰囲気が変わっても補正できるようになっている 。

【００１３】

【数１】 ｙ＝ａｘ＋ｂ …（１）

【００１４】 すなわち、図２の直線の傾きとなる値を計算より求める場合は、ａは図２にお いてＡとＢが分かることから求まり、ｂは残留分析システム１の定数よりＣが分 かり、上記ａとｂから計算によりＤが求まる。そして、この値はその都度図示せ ぬメモリに保存できるようになっている。

【００１５】 次に、上記リークレート測定の方法で得た３分間での圧力上昇によるＯ₂ ガス の分圧あるいはガス流量を図示せぬメモリに保存し、上式（１）で得たｙに信号 値を入れて計算することによりガス分圧あるいはガス流量を得ることができる。 これらは、エッチングチャンバー１１にストップバルブ１７，１８及びマスフロ ーコントローラ１５，１６を介して接続されているガスの全てについて対応でき る。また、これらの処理は全てパソコンのソフトウエアにて対応できるため、そ れぞれのガスについて個別の関数を持つことが可能である。

【００１６】 したがって、このガスリーク検出システムによれば、以下の（１）〜（９）が 可能になる。 （１）数Ｐａの低真空チャンバー内のガスリークが検出できる。 （２）絶対量を測定するのに標準サンプルを必要としない。すなわち、エッチン グチャンバー１１内に、マスフローコントローラ１５，１６と圧力計９により圧 力調整できるガスを使用することで、製造ガス以外のガスを使用することなく絶 対量が測定できる。 （３）比較ガスの流量と圧力を制御したいときの測定を行い、このときの値を残 留分析システム１内の図示せぬメモリに保存できる。 （４）エッチングチャンバー１１内を排気し、ストップバルブ１７，１８，排気 バルブ１３等を閉にした後の圧力上昇中の分析結果を、上記（３）のメモリの値 と比較することで、このときの比較ガスと同種のガスのリークが測定できる。 （５）比較ガスはエッチングチャンバー１１内にライン導入されているガスであ れば全てのガスについて、エッチングチャンバー１１外からのリークとエッチン グチャンバー１１内でのリークとが測定できる。 （６）エッチングチャンバー１１内部からの出ガスによって圧力が上昇したとし ても、上記（３）に述べたように、比較ガスの流量と圧力を制御したいときの測 定を行う測定方法なので、上記（４）に述べたように、エッチングチャンバー１ １内を排気し、ストップバルブ１７，１８，排気バルブ１３等を閉にした後の圧 力上昇中の分析結果を、上記（３）のメモリの値と比較することで、このときの 比較ガスと同種のガスのリークを測定した時にもバックグランドが同一なので出 ガスの多いエッチングチャンバー１１等を測定するにも絶対値測定ができる。 （７）分析室２の圧力が１０^-2Ｐａ以下でないと分析できないので、マニュアル バルブ６とエアバルブ７の圧力を圧力計９で監視し、一定の圧力以下でないとエ アバルブ７を開にしないように設定して、分析室２内のマスフィルタ１０を保護 することができる。 （８）エッチングチャンバー１１と残留分析システム１はフランジ５で接続して いるので取り外しを自由に行うことができる。また、バルブ６としてマニュアル バルブを使用しているので、任意に閉状態にしてマニュアルバルブ６から排気ま での間を真空状態のままで分離できる。 （９）オリフィスを変更することで数１０Ｐａの高圧力から１０^-5からＴｏｒｒ の低圧力までの分析が可能となる。

【００１７】 なお、上記実施例ではエッチングチャンバー１１内における出ガスを検出する 場合について説明したが、これはエッチングチャンバー１１に限ることなく他の チャンバーにも同様にして使用できるものである。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したとおり、本考案に係るガスリーク検出システムでは、ガスのリー クを数Ｐａの低真空チャンバーでも測定でき、しかもチャンバー内から出ガスし ている真空装置において特定ガスのリークを絶対値として検出できる。 したがって、従来方法でのような低圧力状態のチャンバーを別のポンプシステ ムにて高真空状態まで引かねばならないと言うようなことがなくなり、従来これ に要していた時間と設備が不要になる。しかも、本考案の場合では、出ガスによ る圧力上昇をバックグランドとして測定するので測定回数が少なくなり、測定時 間の短縮ができる。 また、各ガスについて関数が設定できるので、ガス特性による圧力の誤差を少 なくできる。 さらに、相対値から絶対値の測定ができるので、チャンバー内に入っては困る ガスの微量リークの影響調査等にも適用可能となる等の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示すシステムの概略構成図
である。

【図２】ガス分析計算のベースとなる関係図である。

【符号の説明】

１ 残留分析システム ２ 分析室 ３ ポンプユニット ６ マニュアル
バルブ ７ エアバルブ ８ オリフィス ９ 圧力計 １１ エッチン
グチャンバー １４ ポンプ １５ マスフロ
ーコントローラ １６ マスフローコントローラ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバー内における特定ガスのリーク
   を測定するガスリーク検出システムにおいて、 チャンバーの圧力によってオリフィスを変更してガス分
   析できるようにする手段と、 チャンバー内に接続したガス全てをマスフローと圧力計
   にて制御し、この時のガス分析のピーク値を校正値とし
   て用いる手段と、 チャンバーのガス出口と出力を閉じた状態での圧力上昇
   によるガスリークの値と前記校正値より絶対値としての
   ガスのリーク値を求める手段と、 各ガス毎にガス圧力あるいは流量に対して信号強度の関
   係を関数として処理するための手段とを設けたことを特
   徴とするガスリーク検出システム。