(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023083023
(43)【公開日】2023-06-15
(54)【発明の名称】真空処理装置のクリーニング方法
(51)【国際特許分類】
C23C 16/44 20060101AFI20230608BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20230608BHJP
【ＦＩ】
C23C16/44 J
H01L21/302 101H
H01L21/302 103
H01L21/302 101B
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021197113
(22)【出願日】2021-12-03
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-12-13
(71)【出願人】
【識別番号】000231464
【氏名又は名称】株式会社アルバック
(74)【代理人】
【識別番号】110000305
【氏名又は名称】弁理士法人青莪
(72)【発明者】
【氏名】田中 美和
(72)【発明者】
【氏名】篠田 正明
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
【Ｆターム（参考）】
4K030AA06
4K030BA29
4K030DA06
4K030FA01
4K030JA09
4K030KA39
4K030KA41
5F004AA13
5F004BA04
5F004BD01
5F004BD04
5F004CB16
5F004CB18
5F004CB20
5F004DA17
5F004DB01
(57)【要約】
【課題】クリーニング終点の目安となる絶対値を定めずに、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知できるようにした真空処理装置Ｐｃのクリーニング方法を提供する。
【解決手段】真空チャンバ１内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、真空ポンプＰｕを通して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む。プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本Ｙとしてこの第１標本から回帰直線Ｒｌを夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きａを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定する。
【選択図】図１
【解決手段】真空チャンバ１内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、真空ポンプＰｕを通して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む。プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本Ｙとしてこの第１標本から回帰直線Ｒｌを夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きａを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、真空ポンプを通して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定することを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定することを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項2】
前記状態量として、真空チャンバに取り付けた真空計で測定される圧力を用いることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項3】
前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件とを含み、少なくとも回数条件を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項4】
前記終点検知条件に、前記クリーニングの終点を判定した時点からの追加時間を含み、追加時間に達した時点をもってクリーニングの終点として検知し、追加時間を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項5】
前記終点検知条件に、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、真空処理装置のクリーニング方法に関し、より詳しくは、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知できるようにしたものに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、エッチング装置やアッシング装置といった真空処理装置では、真空チャンバ内にて被処理物に対する真空処理（特に、プラズマを利用する成膜処理、エッチング処理等）を繰り返すと、反応生成物や副反応物（以下、「付着物」という）が、被処理物以外の防着板、ステージやシャワープレートといった真空チャンバ内にある部品表面を含む真空チャンバ内の部分にも付着、堆積していく。このような付着物は、例えば、パーティクルの発生源となって良好な真空処理を阻害する虞があることから、通常は、真空雰囲気中で付着物を除去するクリーニングが実施される。クリーニング方法としては、真空雰囲気の真空チャンバ内に、付着物に応じて選択されるクリーニングガスを導入すると共にクリーニングガスを励起してプラズマを発生させる。そして、プラズマ中のイオンやラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、真空ポンプを通じて真空排気することで、真空チャンバ内から除去することが一般的である。
【0003】
ここで、上記クリーニングは、真空処理（生産）を一旦止めて、真空チャンバ内の最適な処理環境を復元させる目的で周期的に実施されるものであるので、生産性に大きな影響を及ぼす。仮に、クリーニング時間が必要以上に短いと、真空チャンバ内の処理環境が復元する程、付着物が除去されず、その後の良好な真空処理が阻害されることがある。一方、クリーニング時間が必要以上に長くなると、生産効率を悪化させるだけでなく、クリーニング時に使用するガス種によっては、真空チャンバ内にある部品の腐食を進行させてしまい、早期劣化をもたらすことがある。このため、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知することが望まれる。
【0004】
従来、クリーニングの終点を検知する方法は、例えば特許文献１で知られている。このものでは、クリーニングガス種に関係なく感度変化がない第１の真空計と、ガス種に応じて感度が変化する第２の真空計（ピラニ真空計）とを真空チャンバに取り付け、第１の真空計の測定値が一定となる状態で第２の真空計によってクリーニングに伴う処理室内のガス組成の変化を検出し、この検出したガス組成の変化を基にクリーニングの終点を検知している。具体的には、過去のクリーニング時における実績データや、予め実験的に求めた第２の真空計の指示値の変化データを基にクリーニング終点の目安となる指標、即ち、絶対値を定め、この絶対値と各真空計で測定している実測値とを基にクリーニングの終点を検知する。
【0005】
上記終点検知方法では、例えば、真空処理装置の使用を開始した当初の期間においては、クリーニング時間の不足なくその終点を検知しようとすると、クリーニングの摂動量を十分に加味した時点を終点として検知せざるを得ないという問題がある。これは、例えば、新規な真空チャンバ内にて十分な回数で真空処理がなされておらず、真空チャンバ内で除去しようとする反応生成物とクリーニング時間との関連性、即ち、クリーニング終点の目安となる絶対値と実測値との関連性が必ずしも一致しないことに起因する。また、真空処理装置の使用者が、ガス種を変更するなど、当初に想定したクリーニング以外の方法で（即ち、クリーニング条件をかえて）クリーニングを実施する場合には、クリーニング終点の絶対値も変わることで、上記従来例のものではもはや対応できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００３－３０３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、以上の点に鑑み、クリーニング終点の目安となる絶対値を定めずに、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知できるようにした真空処理装置のクリーニング方法を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、真空ポンプを通して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定することを特徴とする。この場合、前記状態量として、真空チャンバに取り付けた真空計（例えば、ピラニ真空計や電離真空計）で測定される圧力を用いることができるが、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させたことで変化する状態量であれば、これに限定されるものではない。例えば、反応生成ガスのプラズマ中における発光強度、プラズマの全光量やクリーニング中のプラズマ電位などを用いることもできる。
【0009】
以上によれば、真空ポンプの排気速度を一定に保持した状態でクリーニングガスを所定流量で導入して真空チャンバのクリーニングを開始する。その当初は、例えば、真空計の圧力指示値は略一定であり、その後、反応生成ガスの真空排気が進むにつれて圧力指示値が連続して降下していく。そして、反応生成ガスが概ね排気されると、やがてクリーニングの開始時より低い所定圧力で略一定となる。このとき、上記従来例のようにクリーニングの終点の検知に絶対値を用いるのではなく、回帰直線の傾き、即ち、状態量の変化の傾向からクリーニングの終点を判定する構成を採用したため、クリーニングしようとする真空チャンバ内の使用状況（使用開始からの期間など）やクリーニング条件に関係なく、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知することができる。また、状態量として真空計で測定した圧力を用いれば、真空処理装置に本来的に設置される機器を利用してクリーニングの終点を検知できるため、低コスト化が図れる等の利点がある。
【0010】
また、本発明においては、前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件とを含み、少なくとも回数条件を任意に設定変更可能とした構成や、前記終点検知条件に、前記クリーニングの終点を判定した時点からの追加時間を含み、追加時間に達した時点をもってクリーニングの終点として検知し、追加時間を任意に設定変更可能とした構成を採用してもよい。これによれば、クリーニングを実施しようとする真空処理装置の使用者が、例えば、真空処理装置の使用状況やクリーニング条件などに応じて、クリーニングの摂動量を加味してクリーニング終点を検知する条件を最適化でき、有利である。
【0011】
ところで、真空処理装置が例えばプラズマＣＶＤ装置であるとき、真空処理装置の真空チャンバの付着物がポーラスになっている場合がある。このような場合、真空チャンバのクリーニング時、単位時間当たりのガス放出量が一時的に停滞するなどの事象が発生して終点検知条件を満たしてしまう虞がある。そこで、本発明においては、前記終点検知条件に、クリーニング終点を判定するまでの状態量の変動幅を含む構成を採用すれば、付着物の種類に依存せずに、クリーニングの終点を確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本実施形態のクリーニング方法を実施することができるプラズマＣＶＤ装置の模式断面図。
【図2】クリーニングの終点の検知を説明するグラフ
【図3】クリーニングの実施状況を示す一例のディスプレイの表示画面。
【図4】クリーニングの終点検知のフロー図。
【図5】本発明の効果を示す実験結果のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して、真空処理装置をプラズマＣＶＤ装置、状態量を真空計（ピラニ真空計）で測定した圧力（Ｐａ）とし、プラズマＣＶＤ装置の真空チャンバ内をクリーニングする場合を例に本発明のクリーニング方法の実施形態を説明する。以下において、上、下といった方向を示す用語は、プラズマＣＶＤ装置の設置姿勢で示す図１を基準とする。
【0014】
図１を参照して、Ｐｃは、本発明を適用してクリーニングが実施されるプラズマＣＶＤ装置であり、真空ポンプＰｕが接続される真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１にはその内部を真空ポンプＰｕにより一定の排気速度で真空排気したときの圧力を測定するピラニ真空計、隔膜真空計や電離真空計といった真空計Ｖｇが取り付けられている。真空チャンバ１の上壁部にはまた、円板状の輪郭を持つカソード電極２が設けられ、高周波電源Ｐｓから所定の高周波電力が投入される。カソード電極２の外周縁部に、真空チャンバ１内に向けて突出する環状の起立壁部２１が設けられ、起立壁部２１の下端には、上下方向に貫通する多数の透孔３１が形成されたシャワープレート３が取り付けられている。
【0015】
カソード電極２には、第１ガス管４が接続され、これに介設されるマスフローコントローラ４１を介して流量制御された成膜ガスをカソード電極２とシャワープレート３とで区画される拡散空間３２に導入することができる。真空チャンバ１内には、カソード電極２に対峙させて成膜対象物としての基板Ｓｗを保持するステージ５が配置され、ステージ５がアース接地されて、成膜時にはアノード電極として機能する。なお、プラズマＣＶＤ装置Ｐｃとしては公知のものが用いられるため、その成膜方法を含め、これ以上の説明は省略する。そして、真空チャンバ１内にて基板Ｓｗに対するプラズマＣＶＤ法による成膜処理を繰り返すと、反応生成物や副反応物といった付着物（図示せず）が、例えば、基板Ｓｗ以外の防着板（図示せず）、シャワープレート３やステージ５といった真空チャンバ１内にある部品表面やその内壁面に付着、堆積することになる。このため、真空チャンバ１内の最適な処理環境を復元させる目的で周期的にクリーニングが実施される。
【0016】
真空チャンバ１の側壁には、クリーニングガスを導入する第２ガス管６が接続されている。第２ガス管６には、その下流側から開閉弁６１と、マイクロ波発生装置７と、マイクロ波発生装置７に供給するクリーニングガスを流量制御するマスフローコントローラ６２が介設され、マイクロ波発生装置７によりクリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルが真空チャンバ１内に導入される。クリーニングガスとしては、成膜ガスに応じて適宜選択され、例えば、成膜ガスとしてＳｉＨ４ガスを分解反応させて基板Ｓｗ表面にＳｉ膜を成膜するような場合には、例えば、ＮＦ３ガスなどのハロゲンガス含有ガス（ハロゲンガスを含む）が利用される。この場合、所定流量比でアルゴンガスや窒素ガス等を含むようにしてもよい。これにより、主としてフッ素ラジカルが真空チャンバ１内のシャワープレート３表面などの付着物と反応して、Ｓｉの付着物がエッチングされ、反応生成ガスとしてＳｉＦ４ガスが生成される。そして、ＳｉＦ４ガスが反応に利用されないクリーニングガスと共に真空ポンプＰｕへと真空排気され、クリーニングが終了する。本実施形態では、クリーニング中における圧力指示値の変化の傾向からクリーニングの終点が検知される。
【0017】
プラズマＣＶＤ装置Ｐｃは、マイクロコンピュータやメモリなどを有して、真空計Ｖｇ、真空ポンプＰｕ、高周波電源Ｐｓ、マスフローコントローラ４１といったプラズマＣＶＤ法による成膜に必要な部品と、真空計Ｖｇ、真空ポンプＰｕ、マイクロ波発生装置７、開閉弁６１や、マスフローコントローラ６２といった真空チャンバ１内のクリーニングに必要な部品とを統括制御する制御ユニットＣｕを備える。制御ユニットＣｕには、キーボードなどの入力手段Ｋｂとディスプレイなどの表示手段Ｄｓが接続されている。ここで、図２に示すように、真空ポンプＰｕの排気速度とクリーニングガスの導入流量とを一定にした状態で真空チャンバ１内のクリーニングを開始すると、その当初は、真空計Ｖｇの圧力指示値は略一定であり、その後に、反応生成ガスの真空排気が進むにつれて圧力指示値が連続して降下していく。そして、反応生成ガスが概ね排気されると、やがてクリーニングを開始時より低い所定圧力で略一定となる（回帰直線の傾きが略ゼロ（略水平）となる）。
【0018】
本実施形態では、単位時間当たりに測定される状態量としての真空計Ｖｇの圧力指示値を第１標本としてこの第１標本から回帰直線Ｒｌを演算処理により夫々求める。順次求められる回帰直線Ｒｌの傾きａを第２標本とし、この第２標本における各傾きａが終点検知条件を満たすか否か、具体的には、演算処理により求められる評価記録回数、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件としての圧力下降傾向判定回数及び、傾き条件を所定回数達成したかの終点傾向判定回数を演算処理により求め、クリーニング終点として判定することとした（クリーニングの終点検知工程）。例えば、単位時間（例えば、１０秒）当たりの測定時刻Ｘの平均値（Ｘａ）と圧力指示値Ｙの平均値（Ｙａ）とを求め、これから測定時刻の平均値Ｘａの分散値と、圧力指示値及び測定時刻の各平均値の共分散値とを求めて、測定区間における回帰直線の傾きａ及び切片ｂを算出する。なお、分散値、共分散値や回帰直線の傾きａ及び切片ｂの制御ユニットでの演算処理としては公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。そして、第２標本における各傾きａが終点検知条件回数を満たすと、クリーニング終点として判定され、クリーニングが終了する。この場合、クリーニングの摂動量を加味してクリーニングの終点を検知する条件を最適化できるように、上記によりクリーニングの終点を判定した後に追加する追加加時間や、クリーニング終点を判定するまでの圧力の変動幅（圧力差圧閾値）をパラメータとして適宜設定できることが好ましい。
【0019】
図３を参照して、クリーニング中、表示手段Ｄｓには、制御ユニットＣｕとの通信により、例えば、真空計Ｖｇ（本実施形態では、ピラニ真空計）の圧力指示値の変化をグラフで示す第１画面８ａと、クリーニング中に測定された値を示す第２画面８ｂと、演算処理値の結果を表示する第３画面８ｃと、パラメータを任意に設定変更するための第４画面８ｄ、及び、制御ユニットＣｕに対してクリーニングの開始を指示できる開始ボタン８ｅが同一画面上に表示できるようにしている。第２画面８ｂに表示されるものとしては、クリーニング開始からの経過時間（ｓｅｃ）、マイクロ波発生装置７での投入電力（Ｗ）、マスフローコントローラ６２での制御流量（ｓｃｃｍ）、圧力指示値（Ｐａ）が挙げられる。また、第３画面８ｃに表示されるものとしては、１）回帰直線Ｒｌの傾きａと、２）圧力下降傾向判定回数（カウント数）、終点傾向判定回数（カウント数）、圧力の変動幅（圧力差圧閾値）や追加時間といったものが挙げられる。第４画面８ｄに表示されるものとしては、第３画面８ｃにおける上記２）に関する値であり、入力手段Ｋｂを介して第３画面８ｃのパラメータを任意に設定、変更できるようにしている。本実施形態では、制御ユニットＣｕと、真空チャンバ１に取り付けられる真空計Ｖｇといった真空チャンバ１内でのクリーニング時に変化する真空チャンバ１内の状態量を測定する測定器と、制御ユニットＣｕとインタフェースを介して接続される表示手段Ｄｓや入力手段Ｋｂといった機器が真空チャンバ内１をクリーニングするためのクリーニングシステムを構成する。以下に、図４を参照して、クリーニングの終点検知の制御フローの一例をより具体的に説明する。
【0020】
クリーニング開始が指示されると、マイクロ波発生装置７が稼働され、マイクロ波発生装置７にマスフローコントローラ６２によりクリーニングガスが所定流量で供給される。そして、開閉弁６１が開弁され、真空チャンバ１内にプラズマで励起されたクリーニングガス（イオン、ラジカル）が導入されると共にクリーニングの終点検知フローが開始される。そして、マイクロ波発生装置７及びマスフローコントローラ６２が正常に稼働していることを確認した後、ＳＴＥＰ１に進んで、（ピラニ）真空計Ｖｇにより真空チャンバ１内の圧力が測定される。図４中、PiGcurは測定時における真空計Ｖｇの圧力指示値、y[ii]は圧力指示値の配列（傾向）、TIMEcurは記録時間、x[ii]は記録時間の配列（傾向）、iiは記録回数である。次に、ＳＴＥＰ２に進んで、評価記録数判定として記録回数iiと評価記録数SETsmpとが比較され、記録回数iiが評価記録数SETsmpより多い場合、ＳＴＥＰ３に進んで、直近評価記録回数の平均値算出として、直近評価記録回数の圧力指示値y[ii]の平均値Yaveと、記録時間x[ii]の平均値Xaveが夫々算出される。Syは、直近評価記録回数の圧力指示値y[ii]の総和、Sxは、直近評価記録回数の記録時間x[ii]の総和である。そして、ＳＴＥＰ４に進んで、直近評価記録回数の記録時間x[ii]の分散値XX[ii]と、直近評価記録回数の記録時間x[ii]と圧力指示値y[ii]との共分散値XY[ii]とが算出される。分散値XX[ii]及び共分散値XY[ii]が算出されると、ＳＴＥＰ５に進んで、直近評価記録回数での回帰直線が算出され、この回帰直線と記録時間x[ii]とから回帰直線上における最新の圧力指示値ｃが特定される。ａは回帰直線の傾き、ｂは回帰直線の切片である。
【0021】
次に、ＳＴＥＰ６に進んで、圧力指示値の最大値判定として、最新の圧力指示値ｃと、評価開始以降の回帰直線上における圧力指示値の最大値Ymaxとが比較され、最新の圧力指示値ｃが最大値Ymaxと同等より大きい場合、ＳＴＥＰ７に進んで、この圧力指示値ｃを最大値Ymaxとして更新し、ＳＴＥＰ１に戻る。他方、最新の圧力指示値ｃが最大値Ymaxと同等以下の場合、ＳＴＥＰ８に進んで、圧力上昇傾向判定として、回帰直線の傾きａと圧力上昇傾向判定評価値Rupとが比較され、傾きａが圧力上昇傾向判定評価値Rupより大きい場合、ＳＴＥＰ９に進んで、圧力下降傾向カウンタCNTdownを初期化（＝０）して、ＳＴＥＰ１に戻る。他方、傾きａが圧力上昇傾向判定評価値Rupと同等以下の場合、ＳＴＥＰ１０に進んで、圧力下降傾向カウンタCNTdownが１だけ加算される。
【0022】
次に、ＳＴＥＰ１１に進んで、圧力下降傾向カウンタ到達判定として、圧力下降傾向カウンタCNTdownと圧力下降傾向判定回数SETdownとが比較され、圧力下降傾向カウンタCNTdownが圧力下降傾向判定回数SETdownより少ない場合、ＳＴＥＰ１に戻る。他方、圧力下降傾向カウンタCNTdownが圧力下降傾向判定回数SETdownと同等以上の場合、ＳＴＥＰ１２に進んで、圧力下降傾向判定として、傾きａと圧力終点傾向判定評価値Rendとが比較され、傾きａが圧力終点傾向判定評価値Rendより大きい場合には、ＳＴＥＰ１３に進んで、判定カウンタ（圧力下降傾向カウンタCNTdown及び圧力終点傾向カウンタCNTend）を初期化（＝０）してＳＴＥＰ１に戻る。
【0023】
傾きａが圧力終点傾向判定評価値Rendより小さい場合には、ＳＴＥＰ１４に進んで、圧力差圧閾値判定として、最大値Ymaxと圧力指示値ｃとの差Ymax-ｃと、圧力差圧閾値SETdifとが比較され、差Ymax-ｃが圧力差圧閾値SETdifより小さい場合、ＳＴＥＰ１に戻る。他方、差Ymax-ｃが圧力差圧閾値SETdifより大きい場合、ＳＴＥP１５に進んで、クリーニング終点傾向判定として、傾きａと圧力終点傾向判定評価値Rendとが比較され、傾きａが圧力終点傾向判定評価値Rendより大きい場合、ＳＴＥＰ１６に進んで、終点傾向カウンタCNTend）を初期化（＝０）し、ＳＴＥＰ１に戻る。他方、傾きａが圧力終点傾向判定評価値Rendより小さい場合、ＳＴＥＰ１７に進んで、圧力終点傾向カウンタCNTendが１だけ加算される。最後に、ＳＴＥＰ１８に進んで、圧力終点傾向カウンタCNTendと圧力終点傾向判定回数SETendが比較され、圧力終点傾向カウンタCNTendが圧力終点傾向判定回数SETend以上になると、クリーニングの終点であると判定し、制御フローを終了する。他方、圧力終点傾向カウンタCNTendが圧力終点傾向判定回数SETendより少ない場合には、ＳＴＥＰ１に戻る。
【0024】
以上の実施形態によれば、上記従来例のようにクリーニングの終点の検知に絶対値を用いるのではなく、回帰直線Ｒｌの傾きａ、即ち、圧力の変化の傾向からクリーニングの終点を判定する構成を採用したため、クリーニングしようとする真空チャンバ１内の使用状況（使用開始からの期間など）やクリーニング条件に関係なく、クリーニング時間の過不足なくクリーニングの終点を検知することができる。また、プラズマＣＶＤ装置Ｐｃに設置される機器（真空計Ｖｇ）を利用してクリーニングの終点を検知できるため、低コスト化が図れる等の利点がある。さらに、追加時間を任意に設定変更可能としたため、クリーニングを実施しようとする真空処理装置Ｐｃの使用者が、例えば、真空処理装置Ｐｃの使用状況やクリーニング条件などに応じて、クリーニングの摂動量を加味してクリーニングの終点を検知する条件を最適化でき、有利である。その上、真空チャンバ１のクリーニング時、単位時間あたりのガス放出量が一時的に停滞するなどの事象が発生して終点検知条件を満たしてしまう虞があったとしても、終点検知条件に、クリーニング終点を判定するまでの圧力の変動幅を含むことから、付着物の種類に依存せずに、クリーニングの終点を確実に検知することができる。
【0025】
以上の効果を確認するため、図１に示すプラズマＣＶＤ装置Ｐｃを用いて次の実験を行った。即ち、プラズマＣＶＤ装置Ｐｃを用い、成膜ガスとしてＳｉＨ４ガスを用いて複数枚の基板Ｓｗに対してＳｉ膜を成膜した後、真空計Ｖｇをピラニ真空計として上記に従いＮＦ３ガス用いてクリーニングを実施し、その結果を図５に示す。これによれば、開始から６５秒後に制御ユニットＣｕによりクリーニングの終点が判定された。そして、真空ポンプＰｕの排気速度とクリーニングガスの導入流量とを一定に保持したまま、真空チャンバ１の圧力測定を継続すると、圧力は殆ど変化することがないことが確認された。その後、真空チャンバ１内を大気開放し、目視により真空チャンバ１内の処理環境が復元されていることが確認された。
【0026】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、状態量として真空計Ｖｇの圧力指示値を例に説明したが、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させたことで変化する状態量であれば、これに限定されるものではない。例えば、反応生成ガスのプラズマ中における発光強度、プラズマの全光量やクリーニング中のプラズマ電位などを用いることもできる。また、上記実施形態では、真空処理装置をプラズマＣＶＤ装置Ｐｃとし、マイクロ波発生装置７で励起したクリーニングガスを導入する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、成膜ガスに代えて、マスフローコントローラ４１が介設された第１ガス管４を通してクリーニングガスを導入し、カソード電極２に高周波電源Ｐｓから所定の高周波電力を投入して真空チャンバ１内にプラズマを生成することができる。つまり、プラズマ発生手段を備えて、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて付着物を除去できるものであれば、本発明にいう真空処理装置に該当する。
【0027】
上記実施形態では、状態量として単一の真空計Ｖｇの圧力指示値を例に説明したが、例えば、変形例に係る実施形態では、真空チャンバ１に取り付けた複数種または複数個の真空計Ｖｇで夫々取得される圧力指示値から、または、真空計Ｖｇで取得される圧力指示値、真空計Ｖｇ以外の測定器で測定される状態量としての反応生成ガスのプラズマ中における発光強度、プラズマの全光量やクリーニング中のプラズマ電位の中から選択されるものを組み合わせてクリーニングの終点を判定するようにしてもよい。この場合、例えば、各真空計Ｖｇの中から、または、各測定器の中から一つを選べるように真空処理装置Ｐｃの制御ユニットＣｕが構成され、入力手段Ｋｂおよび表示手段Ｄｓにて選択を可能とするマンマシンインターフェイスが設けられている。このように第１標本として測定される状態量を選択可能とすることで、以下の利点がある。
【0028】
即ち、ａ）例えば、複数種または複数個の真空計Ｖｇの中から選択できる構成を採用すれば、上記実施形態と比較して冗長な構成が実現される。このような構成であれば、仮に当初選択していた真空計Ｖｇが突発的な汚損等によって終点を検知し得ない状況に陥った（異常となった）と、オペレータが判断した場合には、正常な他の真空計や他の測定器に切り替えることで、制御ユニットＣｕによりクリーニング終点を確実に検知することができる。この場合、制御ユニットＣｕには、他の真空計Ｖｇ等から得られた各標本から得られる傾きａに対する終点検知条件が予め設定されているとする。
【0029】
ｂ）上記ａ）では、クリーニング終点の検知についての異常判断は、オペレータが実施しているが、これを真空処理装置Ｐｃの制御ユニットＣｕが実施する構成としてもよい。即ち、常時、複数種の真空計Ｖｇで圧力指示値を夫々測定し、これら測定された各圧力指示値を第１標本として処理を実施すればよい。例えば、第１の真空計Ｖｇをピラニ真空計、第２の真空計Ｖｇを隔膜真空計とし、ピラニ真空計で測定した圧力指示値を一方の第１標本、電離真空計Ｖｇで測定した圧力指示値を他方の第１標本とし、各第１標本から、上記手順に従う各終点検知条件から判定結果を得るようにしてもよい。これにより、例えば、２つの終点検知条件が予め設定した時間内にＡＮＤ条件が成立しない場合には、終点の検知異常として出力することが可能となる。このような構成を採用すれば、異常事態に対して、より剛健な終点検知方法とすることが可能となる。また、一般的に真空成膜の目的で真空チャンバ１にはピラニ真空計と隔膜真空計の２つが取り付けられているため、新たな測定器を追加する必要もない。
【0030】
更に、ｃ）クリーニング時に変化する状態量を測定する測定器を複数種とし、その中から選択できる構成とした場合、その測定器同士は測定するガス種によって異なる応答を制御ユニットＣｕへ伝えることが望ましい。これは、各測定器から得られる第１標本が異なる傾向を示す、即ち、異なる傾きを生成するため、傾き相互を制御ユニットＣｕにて比較することができることによる。傾き相互を比較することで、例えば、全圧に対する反応生成ガスの多寡を確認することが可能となる。具体的には、一方の測定器としてプラズマの全光量を測定することで全圧に関する一方の第１標本が得られ、他方の測定器として窒素に対して校正を実施したピラニ真空計を用いて真空チャンバ１内の圧力を測定することで他方の第１標本が得られる場合、他方の第１標本は、一方の第１標本に対して反応生成ガス種の分圧に対し（窒素）換算必要相当量の誤差が含まれることになる。即ち、回帰直線の傾き相互を比較することで反応生成ガス種の分圧に対する傾きが得られ、この傾きに対して予め設定された終点検知条件をあてはめることで、クリーニング終点として判定する校正とすることができる。このような構成とすることで、より厳格な判定が実施可能となる。
【0031】
また、上記実施形態では回帰直線Ｒｌを導出するにあたり分散や共分散を用いたが、傾きａが求められるのであれば、これに限定されるものではなく、他の統計的あるいは数学的手法を用いてもよい。つまり、技術思想として表せば、第１段階は第１標本を関数として概念化することであり、第２段階として前記関数の導関数の傾きの値、即ち、微分係数を求め、この値を時系列とし、上記実施形態と同様に評価および判定するシステムであれば不都合はない。
【符号の説明】
【0032】
Ｐｃ…プラズマＣＶＤ装置（真空処理装置）、１…真空チャンバ、Ｐｕ…真空ポンプ、Ｖｇ…真空計、Ｙ…真空計Ｖｇの圧力指示値（第１標本）、Ｒｌ…回帰直線、ａ…回帰直線Ｒｌの傾き（第２標本）。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【手続補正書】
【提出日】2022-04-11
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に一定の流量で連続して導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、この反応生成ガスを真空ポンプによって一定の排気速度で連続して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、
前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、
前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項2】
前記状態量として、真空チャンバに取り付けた真空計で測定される圧力を用いることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項3】
前記終点検知条件の前記回数条件を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項4】
前記終点検知条件に、前記クリーニングの終点を判定した時点からの追加時間を含み、追加時間に達した時点をもってクリーニングの終点として検知し、追加時間を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に一定の流量で連続して導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、この反応生成ガスを真空ポンプによって一定の排気速度で連続して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】2022-08-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に一定の流量で連続して導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、この反応生成ガスを真空ポンプによって一定の排気速度で連続して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、前記状態量を真空チャンバに設けたピラニ真空計の圧力指示値として単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、
前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、前記状態量を真空チャンバに設けたピラニ真空計の圧力指示値として単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、
前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項2】
前記状態量として、真空チャンバに取り付けた真空計で測定される圧力を用いることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項3】
前記終点検知条件の前記回数条件を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【請求項4】
前記終点検知条件に、前記クリーニングの終点を判定した時点からの追加時間を含み、追加時間に達した時点をもってクリーニングの終点として検知し、追加時間を任意に設定変更可能としたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の真空処理装置のクリーニング方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内の部分に付着した付着物に応じて選択されるクリーニングガスを真空雰囲気の真空チャンバ内に一定の流量で連続して導入し、クリーニングガスを励起してプラズマを発生させ、プラズマ中のイオン、ラジカルを付着物と反応させて反応生成ガスとし、この反応生成ガスを真空ポンプによって一定の排気速度で連続して真空排気する間に、クリーニングの終点を検知する工程を含む真空処理装置のクリーニング方法において、プラズマ中のイオン、ラジカルと付着物との反応に伴って変化する真空チャンバ内の状態量を測定し、前記状態量を真空チャンバに設けたピラニ真空計の圧力指示値として単位時間当たりに測定される状態量を第１標本としてこの第１標本から回帰直線を夫々求め、順次求められる回帰直線の傾きを第２標本とし、この第２標本における各傾きが予め設定される終点検知条件を満たすと、クリーニング終点として判定し、前記終点検知条件に、クリーニングの終点に向う傾向を示す傾き条件と、傾き条件を所定回数だけ検知したらクリーニングの終点と判定できる回数条件と、クリーニングの終点を判定するまでの状態量の変動幅を含むことを特徴とする。