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DE112008001297B4 - Massenspektrometrieeinheit - Google Patents

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DE112008001297B4
DE112008001297B4 DE112008001297.0T DE112008001297T DE112008001297B4 DE 112008001297 B4 DE112008001297 B4 DE 112008001297B4 DE 112008001297 T DE112008001297 T DE 112008001297T DE 112008001297 B4 DE112008001297 B4 DE 112008001297B4
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mass spectrometry
ion
mass
gas
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Toyoaki Nakajima
Yujirou Kurokawa
Tsutomu Yuri
Ryota Tanaka
Shuji Yoshida
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Ulvac Inc
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Abstract

Massenspektrometrieeinheit (10), umfassend einen Massenspektrometrieabschnitt (1) zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen, wobei die Massenspektrometrieeinheit (10) ferner enthält:
einen Steuerabschnitt (63) zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts (22) oder eines Ionendetektionsabschnitts (27) der Massenspektrometrieeinheit (10) herabsetzen, wobei
der Steuerabschnitt (63) angepasst ist, ein Warnsignal auszugeben, das eine Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts (22) oder des Ionendetektionsabschnitts (27) anzeigt, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt (1) detektiert wird, nicht kleiner als ein entsprechender vorgegebener Wert ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Massenspektrometrieeinheit.
  • STAND DER TECHNIK
  • In einem Fertigungsprozess für Halbleitervorrichtungen und Flachpanel-Anzeigevorrichtungen (FPDs) wird eine Vielfalt von Vakuumvorrichtungen verwendet. Um ein Prozessmanagement der Vakuumvorrichtungen durchzuführen, werden Quadrupol-Massenanalysatoren verwendet. Die Massenanalysatoren sind Vorrichtungen zum Messen von Partialdrücken einer Vielfalt von Substanzen, die in dem zu analysierenden Gas enthalten sind, entsprechend ihres Masse-zu-Ladung-Verhältnisses (Massezahl/Ladungszahl). Außerdem werden in den letzten Jahren die Massenanalysatoren in einer breiten Vielfalt von Gebieten verwendet, wie z. B. der Probierkunde von Materialien, der Analyse von Biopolymerverbindungen, wie z. B. Protein, und der Sicherheit. Es besteht daher ein zunehmender Bedarf an Massenanalysatoren.
  • Ein Quadrupol-Massenanalysator regt einen Glühfaden als Ionenquellenabschnitt in einer Massenspektrometerröhre an, um das Emittieren von Thermionen hervorzurufen, um somit ein Gas zu ionisieren und Ionen zu erzeugen. In einem Ionendetektor zum Detektieren von Ionen wird häufig eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre verwendet, die aus einer Cu-Be-Legierung, einem Aluminiumoxid (AIO) und dergleichen hergestellt ist.
  • Die unsachgemäße Beachtung von Anweisungen und Richtlinien zur Verwendung von Massenanalysatoren führt jedoch zu einem Ausfall eines Glühfadens oder eines Ionendetektors. Ferner weist jeder Glühfaden und jeder Ionendetektor eine Betriebslebensdauer auf. Wenn die Betriebslebensdauer überschritten ist, ist es nicht möglich, eine korrekte Messung zu erlangen. Um daher einen Ausfall innerhalb der Betriebslebensdauer eines Glühfadens und eines Ionendetektors zu verhindern, oder um die Betriebslebensdauer derselben festzustellen und zu verlängern, sind z. B. folgende Konfigurationen offenbart.
  • Ein Glühfaden ist nur dann fähig, zu glühen, wenn der Druck nicht größer als etwa 1 Pa ist. Bei höheren Drücken als diesem besteht die Möglichkeit, dass der Glühfaden bricht. In der JP 2004 349 102 A wird daher zum Verhindern eines Ausfalls eines Glühfadens und eines Ionendetektors ein Druckerfassungsabschnitt eines Vakuummessgeräts in einem Massenanalysator angeordnet, um somit ein Brechen eines Glühfadens zu verhindern. In der JP 3B2734913 B2 , veröffentlicht im Jahr 2006, wird eine Überstromverhinderungsschaltung für einen Glühfaden hinzugefügt, um somit ein Brechen eines Glühfadens zu verhindern. In der JP H07 151816 A wird ein Glühfadenstrom erfasst, um die Betriebslebensdauer eines Glühfadens zu schätzen.
  • Andererseits wird in der JP H09 22681 A die Detektion unnötiger Ionen vermieden, um die Lebensdauer eines Ionendetektors zu verlängern. In der JP H08 321277 A wird eine Gasströmungsrate eines Kalibrierungsgases auf einem Massenspektrumsmuster zum Optimieren der Strömungsrate bestimmt, um somit eine Verschlechterung der Empfindlichkeit eines Ionendetektors zu verhindern und somit eine Kontamination in einem Ionenquellenabschnitt zu erfassen. In der JP H09 171083 A werden Materialien und Konfigurationen, die für einen Ionendetektor verwendet werden, ausgewählt, um somit die Lebensdauer des Ionendetektors zu verlängern.
  • Ferner ist ein Massenanalysator fähig, nur bei Drücken von nicht mehr als dem oben beschriebenen Gebrauchsdruck betrieben zu werden. Wenn daher der Druck hoch ist, kann ein als Differenzialpumpsystem bezeichnetes Pumpsystem verwendet werden, das zum Massenanalysator hinzugefügt ist, um eine Massenspektrometrieeinheit zu bilden. In diesem Fall kann ein Ausfall im Pumpsystem zu einem Ausfall des Massenanalysators führen. Um dies zu verhindern, werden z. B. in der JP 2004 117213 A jeweils eine präventive Wartungslösung vor dem Auftreten einer Anomalie einer Pumpe, eine Lösung für einen Fehler bei Auftreten der Anomalie, sowie eine Risikoaversionslösung nach dem Auftreten der Anomalie entsprechend den Zuständen vor und nach der Anomalie angezeigt, und als elektrisches Signal oder als Sprache ausgegeben, um somit eine präventive Wartung durchzuführen.
  • In der DE 198 26 583 A1 wird ein Verfahren zur Messung von gasförmigen chemischen Bestandteilen, insbesondere der chemischen Gaszusammensetzung, in einem Prozessreaktor zum Behandeln von elektrischen Bauelementen, insbesondere Wafern, beschrieben. Ein solcher Prozessreaktor kann beispielsweise ein Sputter-Prozessreaktor sein. Der Prozessreaktor weist wenigstens eine Prozesskammer auf, in der die elektrischen Bauelemente behandelt werden. Um auf einfache und kostengünstige Weise genaue Messungen der chemischen Gaszusammensetzung und damit eine Langzeitüberwachung des Prozessreaktors durchzuführen, wird vorgeschlagen, dass die Messung der gasförmigen chemischen Bestandteile in der Prozesskammer über wenigstens eine Restgas-Analyse-Einrichtung – vorzugsweise ein OIS-Massenspektrometer – durchgeführt wird, wobei zumindest eine Restgas-Analyse-Einrichtung mit der Prozesskammer verbunden ist. Die Messung erfolgt vorzugsweise bei Basisdruck. Weiterhin wird die Messung der gasförmigen chemischen Bestandteile in-situ durchgeführt, wobei die in-situ-Messung der gasförmigen chemischen Bestandteile unmittelbar nach Beendigung eines Behandlungsschritts der elektrischen Bauelemente in der Prozesskammer, insbesondere zwischen zwei aufeinanderfolgenden Behandlungsschritten in der Prozesskammer, durchgeführt wird.
  • Die JP H08 321277 A offenbart ein System, bei dem, wenn ein Kalibrierungsgas in ein Vakuumsystem eingeleitet werden soll, die Rate der Massenzahl in dem Massenspektrum des Kalibrierungsgases berechnet und die Rate des Gasflusses durch Öffnen und Schließen eines Ventils mittels eines Computers angepasst wird.
  • Die JP H01 183112 A offenbart ein System, bei dem die Gasatmosphäre in einer Sputterkammer mittels eines Massenspektrometers zum Messen eines Partialdrucks eines Restgases in der Sputterkammer gemessen wird. Wenn der gemessene Wert oberhalb eines Referenzwertes liegt, wird ein Signal an ein Einlassventil und ein variables Drosselventil gesendet, um das Einlassventil zu schließen und das variable Ventil öffnen, um Luft mittels einer Kryopumpe unmittelbar nach Beendigung des Prozesses der Waferablagerung zu entlassen.
  • Die US 2009/0090854 A1 sowie die parallele WO 2006/126434 A1 offenbaren ein Massenspektrometer, das an einem Wandabschnitt einer Kammer angebracht ist und ein in der Kammer vorhandenes, zu analysierendes Gas analysiert. Das Massenspektrometer beinhaltet unter anderem eine Messeinheit, die zu dem Zeitpunkt, an dem das Massenspektrometer an der Wand angebracht wird, in die Kammer eingebracht wird und die die Partialdrücke der gasförmigen Anteile des zu analysierenden Gases hinsichtlich des Masse-zu-Ladungs-Verhältnisses misst.
  • In einem Fertigungsprozess für Halbleitervorrichtungen, FPDs und dergleichen wird eine Ätzvorrichtung, eine CVD-Vorrichtung (CVD = Chemische Gasphasenabscheidung) oder dergleichen verwendet. Wenn eine Massenspektrometrieeinheit in solchen Vorrichtungen verwendet wird, hat ein in die Ätzvorrichtung eingeleitetes korrosiven oder auf Halogen basierendes Gas oder ein in die CVD-Vorrichtung gefülltes Gas zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films einen nachteiligen Einfluss auf einen Glühfaden oder einen Ionendetektor. Wenn z. B. ein Glühfaden einem korrosivem oder auf Halogen basierenden Gas ausgesetzt wird, wird eine aus Yttriumoxid gefertigte Beschichtung auf der Oberfläche des Glühfadens beseitigt, was schließlich die Möglichkeit des Auftretens einer Anomalie, wie z. B. eines Bruchs des Glühfadens und des Endes eines zwischen dem Glühfaden und dem Gitter fließenden Emissionsstroms, herbeiführt. Ferner dient eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre als ein Ionendetektionsabschnitt zum Erzeugen von Sekundärelektronen, indem Ionen veranlasst werden, mit hoher Geschwindigkeit mit dessen Metalloberfläche zu kollidieren. Wenn daher ein Metall/Isolation-Film auf der Metalloberfläche abgeschieden ist, besteht die Möglichkeit, dass weniger wahrscheinlich Sekundärelektronen erzeugt werden. Daher wird in der JP H05 275052 A und in der JP H05 109860 A eine Technik vorgeschlagen, die selbst während einer Abscheidungsoperation eine Reaktivgasüberwachung ermöglicht. Es ist zu beachten, dass ein Gas, das die Funktion eines Ionenquellenabschnitts oder eines Ionendetektionsabschnitts in einer Massenspektrometrieeinheit herabsetzt, wie z. B. ein korrosives oder auf Halogen basierendes Gas oder ein Gas zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films, im Folgenden als ”spezifisches Gas” bezeichnet wird.
  • Während die Betriebslebensdauer und die Leistungsfähigkeit von Massenspektrometrieeinheiten verbessert wurden und deren Bedarf gewachsen ist, gibt es eine zunehmende Zahl von Anwendern, die Massenspektrometrieeinheiten verwenden, ohne die Anweisungen und Richtlinien für den Gebrauch zu beachten. Genauer, unterschiedliche Massenspektrometrieeinheiten sollten entsprechend ihren Anwendungen, wie z. B. den Gasen und Vorrichtungen, für die sie zur Messung eingesetzt werden sollen, verwendet werden. Manchmal werden sie jedoch ohne Rücksicht auf die Anwendungen eingesetzt. Es kommt daher manchmal vor, dass ein unerwartetes spezifisches Gas in eine Massenspektrometrieeinheit eingeleitet wird. Als Folge hiervon erleiden Glühfäden, Ionendetektoren und dergleichen häufig einen Ausfall, bevor sie das Ende ihrer Betriebslebensdauer erreichen.
  • Wie oben beschrieben worden ist, sind ein Glühfaden, ein Ionendetektor und dergleichen Teile, die eine Betriebslebensdauer aufweisen und somit einen regelmäßigen Austausch erfordern. Der Zeitpunkt für deren Austausch unterliegt jedoch entsprechend den Nutzungsbedingungen und den Nutzungsumständen einer Änderung. Es ist daher schwierig, den richtigen Zeitpunkt für deren Austausch zu bestimmen. Wenn der Glühfaden, der Ionendetektor oder dergleichen ausgetauscht wird, nachdem er unbrauchbar geworden ist und eine korrekte Messung unmöglich ist, entsteht das Problem einer verlängerten Zeitspanne, in der die Verwendung der Massenspektrometrieeinheit aufgeschoben wird. Wenn außerdem der Glühfaden, der Ionendetektor oder dergleichen frühzeitig ausgetauscht wird, obwohl er noch brauchbar ist, entsteht das Problem des Verlusts an Betriebsmitteln und der Kosten.
  • Wenn ferner der Glühfaden, der Ionendetektor oder dergleichen ausgetauscht wird, oder wenn die Pumpe überholt wird, besteht die Möglichkeit, dass ein spezifisches Gas auf dem Glühfaden, dem Ionendetektor oder dergleichen abgeschieden worden ist. Es ist daher erforderlich, die Sicherheit des Arbeiters sicherzustellen. Herkömmlicherweise beginnt der Arbeiter zu arbeiten, nachdem er den Anwender jedes Mal dann, wenn der Austausch oder das Überholen ausgeführt wird, über die Einleitungshistorie eines spezifischen Gases befragt. Dies hat zu einem zusätzlichen Zeitaufwand bei der Austauscharbeit geführt.
  • In dem Fall, in dem die Massenspektrometrieeinheit für eine Ätz/CVD-Vorrichtung verwendet wird, werden der Massenspektrometrieabschnitt und die Pumpe, die im Differenzialabsaugungssystem verwendet wird, auch während der Messung erwärmt, um somit die Abscheidung von Metall/Isolation-Material zu verhindern. Durch die Pumpe wird ein Spülgas (z. B. N2) geleitet, um ein korrosives oder auf Halogen basierendes Gas zu verdünnen. Nach Abschluss der Messung ist es nicht erforderlich, die Massenspektrometerröhre und die Pumpe zu erwärmen und die Pumpe zu spülen, wenn in diese das obenerwähnte korrosive oder auf Halogen basierende Gas, das obenerwähnte Gas zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films oder dergleichen nicht eingeleitet werden. Trotzdem entsteht dann, wenn das Erwärmen der Massenspektrometerröhre und der Pumpe und das Spülen der Pumpe im Betrieb fortgesetzt werden, das Problem, dass elektrische Energie und Gas verschwendet werden.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe, eine Massenspektrometrieeinheit zu schaffen, die fähig ist, eine funktionale Verschlechterung in einem Ionenquellenabschnitt oder einem Ionendetektionsabschnitt zu verhindern, und fähig ist, eine Verschlechterungszeit des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts korrekt zu erfassen.
  • Die vorliegende Erfindung hat die weitere Aufgabe, eine Massenspektrometrieeinheit zu schaffen, bei der eine effizienten Ausführung einer Reparaturarbeit und dergleichen an einem zu reparierenden Teil möglich ist, und bei der eine Einsparung elektrischer Energie möglich ist.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, nimmt die vorliegende Erfindung Folgendes an.
    • (1) Eine Massenspektrometrieeinheit der vorliegenden Erfindung enthält einen Massenspektrometrieabschnitt zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases gemäß einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen. Die Massenspektrometrieeinheit enthält ferner: einen Steuerabschnitt zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts oder eines Ionendetektionsabschnitts der Massenspektrometrieeinheit herabsetzen, wobei der Steuerabschnitt angepasst ist, ein Warnsignal auszugeben, das eine Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts anzeigt, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase, der von dem Massenspektrometrieabschnitt detektiert wird, nicht kleiner ist als ein entsprechender vorgegebener Wert.
  • Mit dieser Konfiguration werden Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase, die die Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts in der Massenspektrometrieeinheit herabsetzen, im Steuerabschnitt aufgezeichnet. Wenn ein Ionenstromwert irgendeines spezifischen Gases den entsprechenden vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Warnsignal ausgegeben, das eine funktionale Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt anzeigt. Selbst wenn somit ein unerwartetes spezifisches Gas eingeleitet wird, oder wenn der Benutzer die Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase nicht kennt, ist es möglich, die Möglichkeit einer funktionalen Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt der Massenspektrometrieeinheit unmittelbar zu melden. Somit ist es möglich, eine funktionale Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt aufgrund des spezifischen Gases zu verhindern.
    • (2) Eine weitere Massenspektrometrieeinheit der vorliegenden Erfindung enthält einen Massenspektrometrieabschnitt zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen. Die Massenspektrometrieeinheit enthält ferner: einen Steuerabschnitt zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts oder eines Ionendetektionsabschnitts der Massenspektrometrieeinheit herabsetzten, wobei ein Steuerabschnitt angepasst ist, ein Warnsignal auszugeben, das eine Herabsetzung der Funktion es Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts anzeigt, und ferner ein Anlegen einer Spannung an den an den Ionenquellenabschnitt zu stoppen, wenn ein integrierter Wert eines Ionenstromwerts irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt über eine Detektionszeit detektiert wird, während der Ionenstromwert detektiert wird, nicht kleiner als ein entsprechender vorgegebener Wert ist.
  • Mit dieser Konfiguration ermöglicht eine Ausgabe eines Warnsignals, das eine funktionale Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt anzeigt, eine Übergangszeit des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts entsprechend dem integrierten Wert des Ionenstromwerts irgendeines der spezifischen Gase über dessen Detektionszeit korrekt zu melden. Ferner wird das Anlegen der Spannung an den Ionenquellenabschnitt oder der Ionendetektionsabschnitt beendet, um die Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts zu beenden. Somit ist es möglich, eine weitere Übergangszeit des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts zu unterdrücken.
  • In der Massenspektrometrieeinheit gemäß dem obigen Punkt (2) braucht der vorgegebene Wert nicht größer als ein integrierter Wert des Ionenstromwerts bis zu einer Verschlechterung des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts über die Detektionszeit sein.
  • In diesem Fall ist es möglich, die Betriebslebensdauer des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts in der Massenspektrometrieeinheit korrekt mitzuteilen. Dementsprechend kann der Anwender den Austauschzeitpunkt des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts bestimmen. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass der Ionenquellenabschnitt oder der Ionendetektionsabschnitt ausgetauscht werden, nachdem der Ionenquellenabschnitt oder der Ionendetektionsabschnitt unbrauchbar geworden ist, oder den vorzeitigen Austausch zu verhindern, während er noch nutzbar ist. Folglich kann der Ionenquellenabschnitt oder der Ionendetektionsabschnitt bis zu einem maximalen Maß genutzt werden. Somit ist es möglich, Kosten zu reduzieren und auch eine Betriebsmitteleinsparung zu erzielen.
    • (3) Eine weitere Massenspektrometrieeinheit der vorliegenden Erfindung enthält einen Massenspektrometrieabschnitt zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases endsprechendeinem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen. Die Massenspektrometrieeinheit enthält ferner: einen Steuerabschnitt zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die bei einer Arbeit zur Reparatur der Massenspektrometrieeinheit eine Prüfung auf Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abscheidung derselben auf einem zu reparierenden Ionenquellenabschnitt, einem zu reparierenden Ionendetektionsabschnitt, einer zu reparierenden Turbomolekularpumpe oder einer zu reparierenden Vorpumpe erfordern, wobei der Steuerabschnitt angepasst ist, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase vom Massenspektrometrieabschnitt detektiert wird, wenigstens Informationen über den zu reparierenden Ionendetektionsquellenabschnitt, den zu reparierenden Ionendetektionsabschnitt, die zu reparierende Turbomolekularpumpe oder die zu reparierende Vorpumpe aufzuzeichnen.
  • Mit dieser Konfiguration werden dann, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase vom Massenspektrometrieabschnitt detektiert wird, Informationen über das spezifische Gas und/oder Informationen über das zu reparierende Teil aufgezeichnet. Dies ermöglicht, korrekt und schnell zu prüfen, ob eine Abscheidung des spezifischen Gases auf dem zu reparierenden Teil vorhanden ist, oder nicht. Selbst wenn daher ein anderer Arbeiter als der Anwender eine Reparaturarbeit an dem zu reparierenden Teil durchführt, kann der Arbeiter seine Arbeit effizient ausführen, wobei seine Sicherheit sichergestellt ist.
    • (4) Eine weitere Massenspektrometrieeinheit der vorliegenden Erfindung umfasst einen Massenspektrometrieabschnitt zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases gemäß einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen. Die Massenspektrometrieeinheit enthält ferner: einen Steuerabschnitt zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts oder eines Ionendetektionsabschnitts der Massenspektrometrieeinheit herabsetzen; sowie eine Brennheizvorrichtung oder eine Verdünnungsgaszuführungsabschnitt zum Verhindern einer Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts aufgrund irgendeines der spezifischen Gase, wobei der Steuerabschnitt angepasst ist, den Betrieb der Brennheizvorrichtung oder des Verdünnungsgaszuführungsabschnitts zu stoppen, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt detektiert wird, nicht größer als ein vorgegebener Wert ist.
  • Mit dieser Konfiguration wird dann, wenn kein spezifisches Gas, das die Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts in der Massenspektrometrieeinheit herabsetzt, eingeleitet wird, die Wartungsvorrichtung für den Ionenquellenabschnitt oder den Ionendetektionsabschnitt gestoppt. Somit ist es möglich, eine Energieeinsparung für die Massenspektrometrieeinheit zu erreichen.
  • Gemäß der Massenspektrometrieeinheit der vorliegenden Erfindung werden Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase, die die Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts in der Massenspektrometrieeinheit herabsetzen, im Steuerabschnitt aufgezeichnet. Wenn ein Ionenstromwert irgendeines der spezifischen Gase den entsprechenden vorgegebenen Wert überschreitet, wird ein Warnsignal ausgegeben, das eine funktionale Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt anzeigt. Selbst wenn somit ein unerwartetes spezifisches Gas eingeleitet wird, oder wenn der Benutzer nicht die Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase kennt, ist es möglich, die Möglichkeit einer funktionalen Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt der Massenspektrometrieeinheit unverzüglich zu melden. Somit ist es möglich, eine funktionale Herabsetzung im Ionenquellenabschnitt oder im Ionendetektionsabschnitt aufgrund des spezifischen Gases zu verhindern.
  • Folglich ist es möglich, die Massenspektrometrieeinheit für eine lange Zeitperiode effizient zu nutzen.
  • Wenn ferner ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase vom Massenspektrometrieabschnitt detektiert wird, werden Informationen über das spezifische Gas und/oder Informationen über den zu reparierenden Teil aufgezeichnet. Dies ermöglicht, korrekt und schnell zu prüfen, ob eine Abscheidung des spezifischen Gases auf dem zu reparierenden Teil vorhanden ist, oder nicht. Selbst wenn ein anderer Arbeiter als der Anwender eine Reparaturarbeit an dem zu reparierenden Teil vornimmt, kann daher der Arbeiter seine Arbeit effizient ausführen, wobei seine Sicherheit gewährleistet ist.
  • Wenn ferner kein spezifisches Gas, das die Funktion des Ionenquellenabschnitts oder des Ionendetektionsabschnitts in der Massenspektrometrieeinheit herabsetzt, eingeleitet wird, wird die Wartungsvorrichtung für den Ionenquellenabschnitt oder den Ionendetektionsabschnitt gestoppt. Somit ist es möglich, eine Energieeinsparung für die Massenspektrometrieeinheit zu erreichen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Massenspektrometrieeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen inneren Aufbau eines Messabschnitts gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine Ätzvorrichtung zeigt, an der eine Massenspektrometrieeinheit gemäß der Ausführungsform angebracht ist.
  • 4 ist ein Graph, der einen Massenspektrumsausdruck des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses über dem Ionenstromwert zeigt.
  • 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Zeit und dem Ionenstromwert eines spezifischen Gases in einem Ätzprozess zeigt, mit entsprechenden Operationen der Ätzvorrichtung und der Massenspektrometrieeinheit.
  • 6 ist ein Flussdiagramm, das ein präventives Wartungsverfahren der Massenspektrometrieeinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 7 ist ein Flussdiagramm, das ein präventives Wartungsverfahren der Massenspektrometrieeinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
  • 8 ist ein beispielhafte Aufzeichnung für spezifische Gase und Seriennummern eines Messungsabschnitts und einer Pumpe in einem Teilemanagementverfahren der Massenspektrometrieeinheit gemäß der Ausführungsform.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das ein Energieeinsparungsverfahren der Massenspektrometrieeinheit der Ausführungsform zeigt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Massenspektrometrieabschnitt
    10
    Massenspektrometrieeinheit
    22
    Ionenquellenabschnitt (bestimmter Abschnitt, zu reparierendes Teil)
    27
    Ionendetektionsabschnitt (bestimmter Abschnitt, zu reparierendes Teil)
    63
    Steuerabschnitt
    80
    Turbomolekularpumpe (zu reparierendes Teil)
    81
    Vorpumpe (zu reparierendes Teil)
    82
    Brennheizvorrichtung (Wartungsvorrichtung für bestimmten Abschnitt)
    84
    Verdünnungsgaszuführungsabschnitt (Wartungsvorrichtung für bestimmten Abschnitt)
  • BESTER MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Es folgt eine Beschreibung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen, die in der folgenden Beschreibung verwendet werden, sind die Maßstäbe der jeweiligen Elemente optional modifiziert, um deren Größe erkennbar zu machen.
  • (Massenspektrometrieeinheit)
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Massenspektrometrieeinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • Massenanalysatoren umfassen einen Magnetsektortyp, einen Quadrupoltyp und andere Typen. In der vorliegenden Ausführungsform wird beispielhaft ein Wandlertyp-Quadrupol-Massenanalysator beschrieben. Der Quadrupol-Massenanalysator identifiziert die im zu messenden Gas vorhandenen Gastypen und die Partialdrücke der Gase.
  • Eine Massenspektrometrieeinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält: einen Massenspektrometrieabschnitt 1, einen Differenzialabsaugungsabschnitt 20 zum Reduzieren des Drucks eines zu messenden Gases, das in den Massenspektrometrieabschnitt 1 eingeleitet wird, bis zu einem vorgegebenen Wert; und einen steuernden PC (einen Steuerabschnitt) 62 zum Steuern des Massenspektrometrieabschnitts 1 und des Differenzialabsaugungsabschnitts 20. Der Massenspektrometrieabschnitt 1 enthält: einen Messungsabschnitt 12 zum Messen von Partialdrücken des zu messenden Gases entsprechend dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis; und einen elektrischen Systemabschnitt 14, der kontinuierlich zu dem Messungsabschnitt 12 vorgesehen ist, um den Messungsabschnitt 12 auf der Grundlage eines Signals, das vom steuernden PC 62 ausgegeben wird, anzusteuern.
  • Der Differenzialabsaugungsabschnitt 20 enthält: einen Gaseinleitungsabschnitt 24 zum Einleiten des zu messenden Gases in den Messungsabschnitt 12; eine Turbomolekularpumpe 80 (ein zu reparierendes Teil) zum Reduzieren eines Drucks eines Teils des zu messenden Gases, das in den Messungsabschnitt 12 eingeleitet worden ist; und eine Vorpumpe 81 (ein zu reparierendes Teil: z. B. eine Membranpumpe), die mit der Turbomolekularpumpe 80 verbunden ist (im Folgenden werden beide Pumpen gemeinsam als Pumpen 80, 81 bezeichnet).
  • Der Gaseinleitungsabschnitt 24 enthält Auswahlventile V1, V2, um eine Auswahl der Mengen des zu messenden Gases zu ermöglichen. Mit dem Auswahlventil V2 ist eine Öffnung kombiniert, die es ermöglicht, eine Menge des in den Messungsabschnitt 12 eingeleiteten Gases auf eine kleine Menge zu reduzieren im Vergleich zu dem Fall des Auswahlventils V1. Das heißt, um die Menge des in den Messungsabschnitt 12 eingeleiteten Gases klein zu machen, wird das Auswahlventil V2 ausgewählt.
  • Der Differenzialabsaugungsabschnitt 20 wird angesteuert, wenn der Druck des zu messenden Gases im Messungsabschnitt 12 nicht niedriger als der Bereich ist, der ermöglicht, dass der Messungsabschnitt 12 erfolgreich arbeitet (der Bereich nicht höher als 10–2 Pa), um somit den Druck im Messungsabschnitt 12 auf einen vorgegebenen Druck zu reduzieren.
  • Mit dem Messungsabschnitt 12 ist eine Brennheizvorrichtung 82a (eine Wartungsvorrichtung für den bestimmten Abschnitt) verbunden. Mit der Pumpe 80 ist eine Brennheizvorrichtung 82b (eine Wartungsvorrichtung für den bestimmten Abschnitt) verbunden. Mit der Pumpe 81 ist eine Brennheizvorrichtung 82c (eine Wartungsvorrichtung für den bestimmten Abschnitt) verbunden. Die Brennheizvorrichtung 82a verdampft die im Messungsabschnitt 12 vorhandene Feuchtigkeit und saugt den im Messungsabschnitt 12 vorhandenen Dampf ab, um somit den Druck im Messungsabschnitt 12 zu reduzieren. Die Brennheizvorrichtungen 82b, 82c heizen die Innenräume der Pumpen 80, 81 entsprechend auf, um somit zu verhindern, dass auf den Inneneinrichtungen der Pumpen 80, 81 ein aus dem zu messenden Gas gebildeter Metall/Isolation-Film abgeschieden wird.
  • Ferner ist zwischen dem Messungsabschnitt 12 und der Turbomolekularpumpe 80 ein Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 (eine Wartungsvorrichtung für den bestimmten Abschnitt) angeschlossen, um das zu messende Gas, das durch die Pumpen 80, 81 strömt, zu verdünnen. In der vorliegenden Ausführungsform wird z. B. Stickstoff (N2) oder dergleichen als Verdünnungsgas (Spülgas) verwendet.
  • Der steuernde PC 62 enthält: einen Steuerabschnitt 63; einen Speicherabschnitt 84; und einen Anzeigeabschnitt 65. Der Steuerabschnitt 63 sendet ein Ausgangssignal zum elektrischen Systemabschnitt 14 auf der Grundlage des vom Messungsabschnitt 12 erfassten Masse-zu-Ladung-Verhältnisses und ferner auf der Grundlage seines entsprechenden Ionenstromwertes, um somit die Operationen des Massenspektrometrieabschnitts 1 und des Differenzialabsaugungsabschnitts 20 zu steuern. Im Speicherabschnitt 64 werden vorgegebene Werte (später beschrieben) und verschiedene Datenelemente aufgezeichnet und gespeichert. Der Anzeigeabschnitt 65 dient dazu, Informationen über den Messungsabschnitt 12 für den Anwender sichtbar zu machen. Der Anzeigeabschnitt 65 zeigt verschiedene Informationselemente an, einschließlich des vom Steuerabschnitt 63 detektierten Masse-zu-Ladung-Verhältnisses, der Größe des dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis entsprechenden Ionenstromwerts, sowie einer Warnungsanzeige (später beschrieben). Der Ionenstromwert ist proportional zur Menge der einfallenden Ionen. Die Größe des Ionenstromwerts zeigt daher die Menge an Ionen mit ihrem entsprechenden Masse-zu-Ladung-Verhältnis an. Folglich wird es möglich, Partialdrücke jedes Gases in der Vakuumvorrichtung und dergleichen erkennbar zu machen.
  • Es ist zu beachten, dass die Steuerung, die Operation, die Anzeige verschiedener Informationselemente und dergleichen, die vom steuernden PC 62 durchgeführt werden, vom elektrischen Systemabschnitt 14 durchgeführt werden können.
  • 2 ist ein Diagramm, das einen inneren Aufbau eines Messungsabschnitts 12 zeigt.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist der Messungsabschnitt 12 einen aus Metall gefertigten Behälter 11 mit einem Boden auf. Der Behälter 11 hat die Form eines Hohlzylinders mit einem offenen Ende. Darin ist ein Massenauswahlabschnitt 2 angeordnet. Eine Öffnungsseite 29 ist mit einer (später beschriebenen) Vakuumvorrichtung verbunden.
  • Als Erstes wird der Massenauswahlabschnitt 2 beschrieben. Der Massenauswahlabschnitt 2 weist auf: eine Anbringungstrommel 73; einen Ionenquellenabschnitt 22; einen Quadrupol 23; und einen Ionendetektionsabschnitt 27.
  • Die Anbringungstrommel 73 ist aus einem isolierenden Material gebildet, das zu einem Hohlzylinder geformt ist. Von seinen zwei Öffnungen ist eine der Öffnung 29 des Behälters 11 zugewandt, während die andere dem Ionendetektionsabschnitt 27 zugewandt ist.
  • Der Quadrupol 23 ist aus vier Elektroden hergestellt, die jeweils aus einem aus Metall gefertigten Zylinder gebildet sind. Der Quadrupol 23 ist im Inneren der Anbringungstrommel 73 angeordnet (in 2 sind zwei der Elektroden zu sehen).
  • Die vier Pole, die den Quadrupol 23 bilden, sind jeweils in Richtung längs der Zentralachsenlinie der Anbringungstrommel 73 ausgerichtet. Sie sind an der Wandfläche des Innenraums der Anbringungstrommel 73 fest verschraubt, wobei sie einen vorgegebenen Abstand zueinander aufweisen.
  • Der Ionenquellenabschnitt 22 ist ein thermischer Glühfaden. Als Ionenquellenabschnitt 22 wird z. B. ein solcher verwendet, bei dem ein Iridium-(Ir)-Draht mit einem Yttriumoxid beschichtet ist. Der Ionenquellenabschnitt 22 ist an einer Position nahe einer Öffnung der Anbringungstrommel 73 zwischen der Öffnung und der Öffnung 29 des Behälters 11 angeordnet. Ferner ist zwischen dem Ionenquellenabschnitt 22 und dem Quadrupol ein Schlitz 74 angeordnet.
  • Ein in der Vakuumvorrichtung vorhandenes zu messendes Gas wandert durch die Öffnung 29 des Behälters 11 in den Behälter 11. Die Atmosphäre im Behälter 11 ist daher die gleiche wie diejenige in der Vakuumvorrichtung. Folglich hat die Atmosphäre um den Ionenquellenabschnitt 22 die gleiche Zusammensetzung wie diejenige innerhalb der Vakuumvorrichtung.
  • Wenn der Ionenquellenabschnitt 22 eingeschaltet wird, um den Ionenquellenabschnitt 22 zu veranlassen, Thermionen zu emittieren, kollidieren die Thermionen mit den Gasmolekülen um den Ionenquellenabschnitt 22, um somit Ionen zu erzeugen.
  • Der Schlitz 74 weist ein kleines Loch 75 auf. Das kleine Loch 75 ist zwischen den vier Elektroden angeordnet, die den Quadrupol 23 bilden. Die von dem Ionenquellenabschnitt 22 erzeugten Ionen gelangen durch das kleine Loch 75 des Schlitzes 74 in den Quadrupol 23.
  • An jede der Elektroden, die den Quadrupol 23 bilden, ist eine Spannung angelegt, in der eine Wechselspannung mit einer vorgegebenen Frequenz einer Vorspannungsgleichspannung überlagert ist. Von den Ionen, die in den Quadrupol 23 gewandert sind, gelangen nur diejenigen mit einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis entsprechend der Größe der Vorspannungsgleichspannung und der Größe der Wechselspannung durch den Quadrupol 23. Eine Änderung der Größen erlaubt daher nur Ionen mit einem gewünschten Masse-zu-Ladung-Verhältnis zu passieren.
  • Zwischen der Anbringungstrommel 73 und dem Ionendetektionsabschnitt 27 ist ein Schlitz 76 angeordnet.
  • Die Ionen, die durch den Quadrupol 23 gelaufen sind, fliegen somit in Richtung zu einem kleinen Loch 77 des Schlitzes 76, passieren das kleine Loch 77 und treffen anschließend auf den Ionendetektionsabschnitt 27.
  • Wenn die Ionen auf den Ionendetektionsabschnitt 27 treffen, wird ein Ionenstrom detektiert. Als Ionendetektionsabschnitt 27 kann eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre, die aus einer Cu-Be-Legierung, einem Aluminiumoxid (AIO) oder dergleichen gefertigt ist, oder ein Faraday-Becher, der aus rostfreiem Stahl (SUS) oder dergleichen gefertigt ist, verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre als Ionendetektionsabschnitt 27 verwendet. Eine Sekundärelektronenvervielfacherröhre veranlasst Ionen, mit hoher Geschwindigkeit mit einer Metalloberfläche der Sekundärelektronenvervielfacherröhre zu kollidieren, um somit Sekundärelektronen zu erzeugen. Dies verstärkt ein Ion mehrfach. Somit ist es möglich, die Empfindlichkeit bei der Detektion zu verbessern.
  • (Nutzung der Massenspektrometrieeinheit)
  • Es folgt eine Beschreibung der Nutzung der Massenspektrometrieeinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform auf der Grundlage von 3.
  • 3 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine Vakuumvorrichtung zeigt, an der die Massenspektrometrieeinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angebracht ist.
  • Als Vakuumvorrichtung, an der die Massenspektrometrieeinheit 10 angebracht ist, wird im Folgenden beispielhaft eine Reaktivionenätzvorrichtung (RIE-Vorrichtung) 50 mit dem Induktivkopplungsplasma-(ICP)-System beschrieben. Die Reaktivionenätzvorrichtung 50 (im Folgenden als ”Ätzvorrichtung 50” bezeichnet) enthält eine luftdicht gekapselte Kammer 52. Mit der Kammer 52 ist eine Gaszuführungsvorrichtung 53 für ein Ätzgas und eine Gasabsaugungsvorrichtung 54 für ein Gas in der Kammer 52 verbunden. In der Kammer 52 ist eine Bühne 55 vorgesehen, auf der ein Substrat 5 montiert ist. Um zu verhindern, dass sich ein Ätzprodukt auf der Innenwand der Kammer 52 abscheidet, ist eine Abscheidungsverhinderungsplatte 59 so vorgesehen, dass sie die Bühne 55 umgibt.
  • Um andererseits ein Plasma in der Kammer 52 zu erzeugen, ist über der Kammer 52 eine Antenne 57 angeordnet. Die Antenne 57 ist mit einer Plasma-Hochfrequenz-Energiequelle 58 verbunden.
  • Um das Ätzen in der Ätzvorrichtung 50 mit einem solchen Aufbau durchzuführen, wird zuerst das Substrat 5 auf der Bühne 55 montiert, wobei das Substrat 5 auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten wird. Als Nächstes wird von der Gaszuführungsvorrichtung 53 ein Ätzgas zugeführt, um somit die Kammer 52 auf einem vorgegebenen Druck zu halten. Als Nächstes wird die Plasma-Hochfrequenz-Energiequelle 58 angesteuert, um an die Antenne 57 eine Hochfrequenzspannung anzulegen. Folglich wird in der Kammer 52 ein Plasma erzeugt, wobei das Ätzgas angeregt wird. Folglich werden aktive Elemente, wie z. B. Ionen und Radikale, erzeugt. Die hier erzeugten Radikale wirken auf das Substrat 5 ein, um flüchtige Substanzen zu erzeugen, die eine Ätzsubstanz enthalten. Somit wird eine Ätzbehandlung durchgeführt.
  • Die Ätzvorrichtung 50 ist mit dem steuernden PC 62 verbunden, der von der Kammer 52 beabstandet angeordnet ist. Die Operation der Ätzvorrichtung 50 kann vom steuernden PC 62 gesteuert werden. Das heißt, der steuernde PC 62 ist sowohl mit der Massenspektrometrieeinheit 10 als auch mit der Ätzvorrichtung 50 verbunden. Der steuernde PC 62 ist somit fähig, die Massenspektrometrieeinheit 10 und die Ätzvorrichtung 50 zu steuern.
  • Für das obenerwähnte Ätzgas wird ein korrosives oder auf Halogen basierendes Gas verwendet, wie z. B. Flusssäure (HF) oder Chlor (Cl).
  • Ein Gaszuführungsrohr, das in der Seitenwand der Kammer 52 vorgesehen ist, ist mit den Auswahlventilen V1, V2 verbunden, die den Gaseinleitungsabschnitt 24 in der Massenspektrometrieeinheit 10 bilden. Es ist so konfiguriert, dass ein zu messendes Gas über den Gaseinleitungsabschnitt 24 in den Messungsabschnitt 12 eingeleitet wird.
  • Das Prinzip einer Massenanalyse der vorliegenden Ausführungsform ist wie folgt beschaffen. Der Differenzialabsaugungsabschnitt 20 wird verwendet, um ein zu messendes Gas (ein spezifisches Gas) in den Messungsabschnitt 12 des Massenspektrometrieabschnitts 1 einzuleiten. Als Nächstes werden die eingeleiteten Gasmoleküle mit den vom thermischen Glühfaden des Ionenquellenabschnitts 22 erzeugten Thermionen ionisiert. Als Nächstes wird ein elektrisches Feld mittels einer Gleichspannung und einer Wechselspannung an die vier Stäbe des Quadrupols 23 angelegt. Von den Ionen, die von dem Ionenquellenabschnitt 22 einfallen, wird somit nur Ionen mit einem spezifischen Masse-zu-Ladung-Verhältnis erlaubt, zu passieren. Als Nächstes werden im Ionendetektionsabschnitt 27 die Ionen, die durch den Quadrupol 23 gelangt sind, als Ionenstrom detektiert. Das am Quadrupol 23 angelegte elektrische Feld wird gewobbelt, um Ionenströme entsprechend dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis zu messen und die Typen der Gase und ihre Partialdrücke zu identifizieren.
  • Hierbei ist 4 ein Graph, der einen Massenspektrumsausdruck des Ionenstromwerts (A) über dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis (m/z) in dem Fall zeigt, in dem Flusssäure (HF) als Ätzgas in die Kammer 52 eingeleitet wird.
  • Flusssäure hat ein Masse-zu-Ladung-Verhältnis von m/z = 20. Daher tritt eine Spitze (2,50 × 10–10 (A)) bei m/z = 20 auf, wie in 4 gezeigt ist. Folglich kann festgestellt werden, dass Flusssäure (HF) in die Kammer 52 eingeleitet wird.
  • Hierbei ist 5 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Zeit (T) und der Änderung des Ionenstromwerts (I) eines spezifischen Gases mit entsprechenden Operationen der Ätzvorrichtung und der Massenspektrometrieeinheit zeigt.
  • Wie in 5 gezeigt ist, werden dann, wenn die Massenspektrometrieeinheit 10 zum Zeitpunkt T0 betrieben wird, Operationsstartsignale für die Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c und den Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 vom Steuerabschnitt 63 ausgegeben. Dies startet das Heizen des Messungsabschnitts 12 und der Pumpen 80, 81 und ferner das Spülen der Pumpen 80, 81.
  • Zu dem Zeitpunkt, zu dem der Messungsabschnitt 12 und die Pumpen 80, 81 ausreichend geheizt worden sind (Zeitpunkt T1), wird der Messungsabschnitt 12 verwendet, um eine Messung der Partialdrücke entsprechend dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis in der Kammer 52 auf der Grundlage eines Prozessstartsignals zu starten. Anschließend wird auf der Grundlage des Prozessstartsignals ein Ätzgas in die Kammer 52 geleitet, um ein Ätzen durchzuführen. Nach Abschluss des Ätzens wird die Einleitung des Ätzgases auf der Grundlage eines Prozessstoppsignals (Zeitpunkt T3) gestoppt. Nachdem das Einleiten des Ätzgases gestoppt ist, nimmt das verbleibende Ätzgas allmählich ab. Anschließend kehrt zum Zeitpunkt T4 der Ionenstromwert zu dem Zustand vor dem Einleiten des Ätzgases zurück. Der Zustand vor dem Einleiten des Ätzgases (die Periode von T0 bis T1 und nach T4) wird hier als Hintergrundzustand bezeichnet.
  • (Präventives Wartungsverfahren)
  • Es folgt eine Beschreibung eines präventiven Wartungsverfahrens in dem Fall, in dem die Ätzvorrichtung 50 mit der Massenspektrometrieeinheit 10 versehen ist, auf der Grundlage der 6 und der Tabelle 1. 6 ist ein Flussdiagramm, das das präventive Wartungsverfahren in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Es ist zu beachten, dass das vorliegende präventive Wartungsverfahren für den Fall beschrieben wird, in dem Flusssäure in die Kammer 52 der Ätzvorrichtung 50 als Ätzgas (ein spezifisches Gas) eingeleitet wird.
  • Wenn der Ionenquellenabschnitt 22 in der Massenspektrometrieeinheit 10 einem korrosiven oder auf Halogen basierenden Gas, wie z. B. Flusssäure, ausgesetzt wird, wird die Beschichtung auf der Oberfläche des Ionenquellenabschnitts 22, die aus einem Yttriumoxid gefertigt ist, beseitigt. Dies führt schließlich zu der Möglichkeit des Auftretens einer Anomalie, wie z. B. einer Unterbrechung im Ionenquellenabschnitt 22 oder einem Stoppen eines Emissionsstromflusses zwischen dem Ionenquellenabschnitt 22 und dem Gitter. Ferner ist die als Ionendetektionsabschnitt 27 verwendete Sekundärelektronenvervielfacherröhre aus einer Cu-Be-Legierung, einem Aluminiumoxid (AIO) oder dergleichen gefertigt. Wenn somit ein Metall Chlor oder dergleichen ausgesetzt wird, besteht die Möglichkeit, dass das Metall geschmolzen und beeinträchtigt wird. Es ist zu beachten, dass ein Gas, das die Funktion des bestimmten Abschnitts (des Ionenquellenabschnitts 22, des Ionendetektionsabschnitts 27 oder dergleichen) in der Massenspektrometrieeinheit herabsetzt, wie das obenerwähnte korrosive oder auf Halogen basierende Gas, im Folgenden als ”spezifisches Gas” bezeichnet wird.
  • Andererseits vergegenwärtigen sich wenige Anwender, dass spezifische Gase eine Unterbrechung im Ionenquellenabschnitt 22 oder die Beeinträchtigung des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen erleichtern. Außerdem erkennen wenige Anwender, wenn die Spitze des Masse-zu-Ladung-Verhältnisses für das eingeleitete spezifische Gas auftritt. Viele Anwender sind sich daher nicht bewusst, dass ein spezifisches Gas eingeleitet worden ist.
  • Ferner kann ein unerwartetes spezifisches Gas in die Massenspektrometrieeinheit 10 eingeleitet werden. Das heißt, ein solches spezifisches Gas kann in eine Massenspektrometrieeinheit 10 (z. B. für eine Sputter/Dampfabscheidung-Vorrichtung) mit geringer Widerstandsfähigkeit gegen das spezifische Gas eingeleitet werden. Die fortgesetzte Einleitung des spezifischen Gases kann zu einer früheren Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27 führen.
  • Unter den Umständen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es möglich ist, eine Unterbrechung in dem Ionenquellenabschnitt 22 und eine Herabsetzung der Funktion des Ionendetektionsabschnitts 27 zu verhindern, indem dem Benutzer eine Warnung übergeben wird, wenn mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis von spezifischen Gasen, das im Speicherabschnitt 64 voreingestellt ist, ein Ionenstromwert eines detektierten spezifischen Gases nicht kleiner als ein entsprechender vorgegebener Wert ist.
  • Genauer werden zuerst vorgegebene Werte von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen und Ionenstromwerten spezifischer Gase festgelegt.
  • Die unten gezeigte Tabelle 1 ist eine Korrespondenztabelle zwischen spezifischen Gasen, die in die Ätzvorrichtung 50 eingeleitet werden und die Funktionen des Ionenquellenabschnitts 22, des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen herabzusetzen (z. B. spezifische korrosive oder auf Halogen basierende Gase auf korrosiver Basis oder Halogenbasis in dem Fall, in dem die Massenspektrometrieeinheit 10 an der Ätzvorrichtung angebracht ist), und einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis der jeweiligen spezifischen Gase. Tabelle 1
    Masse-zu-Ladung-Verhältnis (m/z) Gasarten
    20 HF
    35 Cl
    70 Cl2
    71 NF3
    81 HBr
    88 CF4
    100 SiH2Cl2
    138 C2F6
  • Eine Korrespondenztabelle für die Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase wird wie in Tabelle 1 gezeigt voreingestellt. Diese Daten werden im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Anschließend wird ein vorgegebener Wert des Ionenstromwerts für das Masse-zu-Ladung-Verhältnis, das jedem spezifischen Gas in Tabelle 1 entspricht, für jedes spezifische Gas festgelegt und im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet.
  • Die vorgegebenen Werte im vorliegenden präventiven Wartungsverfahren werden vorzugsweise auf Werte nicht kleiner als die entsprechenden Ionenstromwerte gesetzt, die im obenerwähnten Hintergrundzustand detektiert worden sind (z. B. 11 in 5). Folglich ist es möglich, die Einleitung eines spezifischen Gases in einer frühen Phase zu erfassen.
  • Wenn ein zu messendes Gas (ein spezifisches Gas) ionisiert wird, erscheint aufgrund des Zerfalls der Gasmoleküle eine als Spaltungsmuster bezeichnete Spitze. In 4 erscheint eine Spitze bei m/z = 20 auch vor dem Einleiten der Flusssäure. Der vorgegebene Wert ist daher vorzugsweise nicht kleiner als der Ionenstromwert einer Spitze, die durch ein Spaltungsmuster hervorgerufen werden kann. Folglich wird eine Spitze durch ein spezifisches Gas von einer Spitze durch ein Spaltungsmuster unterschieden, um somit zu ermöglichen, eine fehlerhafte Operation der Massenspektrometrieeinheit 10 zu verhindern, und somit die Zuverlässigkeit der Massenspektrometrieeinheit 10 sicherzustellen.
  • Wie in 6 gezeigt ist, wird als Nächstes der Messungsabschnitt 12 verwendet, um eine Messung der Partialdrücke gemäß dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis in der Kammer 52 zu starten (Schritt S1). Für das Messungsverfahren wird das am Quadrupol 23 angelegte elektrische Feld gewobbelt, um die Ionenströme gemäß dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis zu messen, und um die Typen der Gase und deren Partialdrücke zu identifizieren, wie oben beschrieben worden ist.
  • Tabelle 1 wird auf das Masse-zu-Ladung-Verhältnis unter der Messung geprüft, um zu bestimmen, ob ein spezifisches Gas eines voreingestellten Masse-zu-Ladung-Verhältnisses (z. B. m/z = 20) vorhanden ist, oder nicht (Schritt S2). Wenn hierbei keine Spitze eines Ionenstromwertes detektiert wird und somit kein spezifisches Gas enthalten ist (wenn die Bestimmung im Schritt S2 Nein ergibt), dann wird ein Signal für das Fortsetzen der Messung vom Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ausgegeben, um somit mit eine Messung eines weiteren Masse-zu-Ladung-Verhältnisses fortzufahren. Wenn andererseits eine Spitze eines Ionenstromwerts detektiert wird (wenn die Bestimmung im Schritt S2 Ja ergibt), dann wird bestimmt, ob der Ionenstromwert an der Spitze größer als der entsprechende vorgegebene Wert ist, der im Speicherabschnitt 64 festgelegt ist (Schritt S3).
  • Wenn der Ionenstromwert bei der Spitze kleiner als der vorgegebene Wert ist (wenn die Bestimmung in Schritt S3 Nein ergibt), dann wird die Messung mittels des Messungsabschnitts 12 fortgesetzt. Wenn andererseits der Ionenstromwert bei der Spitze nicht kleiner als der vorgegebene Wert ist (wenn die Bestimmung in Schritt S3 Ja ergibt), dann wird festgestellt, dass ein spezifisches Gas eingeleitet wird. In diesem Fall wird ein Warnsignal vom Steuerabschnitt 63 an den Anzeigeabschnitt 65 ausgegeben. Für dieses Warnsignal wird ein Warnsignal entsprechend der möglichen Ursachen der funktionalen Herabsetzung in einem bestimmten Abschnitt ausgegeben, wie z. B. einer Möglichkeit einer Unterbrechung in dem Ionenquellenabschnitt 22, einer Anomalie in einem Emissionsstromwert, einer Herabsetzung der Funktion des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen.
  • Bei Empfang des Warnsignals lässt der Anzeigeabschnitt 65 auf der Grundlage des Signals die Information aufleuchten, die eine Warnungsanzeige anzeigt (Schritt S4). Dies benachrichtigt den Anwender unmittelbar, wo im Ionenquellenabschnitt 22 und im Ionendetektionsabschnitt 27 eine Möglichkeit einer funktionalen Herabsetzung besteht. Es ist zu beachten, dass die Warnanzeige so konfiguriert sein kann, dass sie nicht nur mittels sichtbarer Informationen auf dem Anzeigeabschnitt 65 erkennbar ist, sondern auch mittels eines Summers oder dergleichen ein Ton bereitgestellt wird.
  • Nach Anzeigen der Warnung gibt der Steuerabschnitt 63 ein Signal zum Fortsetzen einer Messung an den elektrischen Systemabschnitt 14 aus, um mit einer Messung eines weiteren Masse-zu-Ladung-Verhältnisses fortzufahren. Somit setzt der Steuerabschnitt 63 die Messung fort, um zu prüfen, ob die anderen spezifischen Gase (die anderen spezifischen Gase außer der Flusssäure, die in Tabelle 1 gezeigt sind) eingeleitet werden, oder nicht, in einer ähnlichen Weise wie beim obigen Ablauf.
  • Bei dem präventiven Wartungsverfahren für die Massenspektrometrieeinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform werden daher Masse-zu-Ladung-Verhältnisse spezifischer Gase, die die Funktion des Ionenquellenabschnitts 22, des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen herabsetzen, im Voraus im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet; wenn ein Ionenstromwert irgendeines der spezifischen Gase nicht kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist, dann gibt der Steuerabschnitt 63 ein Warnsignal an den Anzeigeabschnitt 65 aus.
  • Wenn bei dieser Konfiguration ein Ionenstromwert irgendeines der spezifischen Gase den entsprechenden vorgegebenen Wert überschreitet, dann gibt der Steuerabschnitt 63 ein Warnsignal aus. Selbst ein Benutzer, der die Masse-zu-Ladung-Verhältnisse der spezifischen Gase nicht kennt, kann somit unverzüglich über die Möglichkeit einer Unterbrechung im Ionenquellenabschnitt 22 in der Massenspektrometrieeinheit 10 oder einer Herabsetzung der Funktion des Ionendetektionsabschnitts 27 unterrichtet werden. Somit ist es möglich, eine Unterbrechung im Ionenquellenabschnitt 22 und eine Verschlechterung der Funktion des Ionendetektionsabschnitts 27 aufgrund spezifischer Gase zu verhindern. Folglich ist es möglich, den Ionenquellenabschnitt 22 und den Ionendetektionsabschnitt 27 für eine lange Zeitperiode effizient zu nutzen.
  • Wenn ferner das präventive Wartungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform für eine Massenspektrometrieeinheit mit geringer Widerstandsfähigkeit gegen ein spezifisches Gas verwendet wird, ist es möglich, den Benutzer über die Möglichkeit einer funktionalen Herabsetzung in der Massenspektrometrieeinheit selbst in dem Fall unverzüglich zu informieren, in dem die Massenspektrometrieeinheit mit der geringen Widerstandsfähigkeit gegen die spezifischen Gase aufgrund einer Missachtung der Anweisungen und Richtlinien für den Gebrauch an einer Ätzvorrichtung angebracht wird.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • (Betriebslebensdauer-Managementverfahren)
  • Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage eines Flussdiagramms der 7. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Betriebslebensdauer-Managementverfahren in dem Fall, in dem die Massenspektrometrieeinheit 10 an der Ätzvorrichtung 50 angebracht ist. Sie unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein vorgegebener Wert auf der Grundlage eines integrierten Wertes eines Ionenstromwerts über eine Detektionszeit festgelegt wird.
  • Es ist offensichtlich, dass bei höherer Spitze des Ionenstromwerts für das Masse-zu-Ladung-Verhältnis, der für ein spezifisches Gas im Speicherabschnitt 64 festgelegt ist, die Menge des in die Kammer 52 der Ätzvorrichtung 50 eingeleiteten spezifischen Gases größer ist. Mit der größeren Menge wird die Betriebslebensdauer der Teile, wie z. B. des Ionenquellenabschnitts 22, des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen (im Folgenden als Verbrauchsteile bezeichnet), kürzer. Ferner wird mit zunehmender Zeitspanne, während der ein spezifisches Gas detektiert wird, die Betriebslebensdauer der Verbrauchsteile kürzer. Die fortgesetzte Messung mit Verbrauchsteilen, deren Betriebslebensdauer abgelaufen ist, bringt ein unrichtiges Ergebnis. Es ist daher notwendig, die Verbrauchsteile regelmäßig auszutauschen. Der Zeitpunkt für deren Austausch unterliegt einer Änderung entsprechend der Art des spezifischen Gases, der Anwendungssituation und des Anwendungsstatus.
  • Es ist daher für diese Verbrauchsteile schwierig, den richtigen Zeitpunkt für deren Austausch zu bestimmen. Wenn z. B. Verbrauchsteile ausgetauscht werden, nachdem sie unbrauchbar geworden sind und eine korrekte Messung unmöglich ist, erfordert es eine lange Zeitspanne zum Austauschen der Verbrauchsteile. Es entsteht dann das Problem einer verlängerten Periode, in der die Nutzung der Massenspektrometrieeinheit 10 aufgeschoben wird. Wenn außerdem die Verbrauchsteile im Voraus ausgetauscht werden, obwohl sie noch nutzbar sind, ist die Effizienz der Verbrauchsteile gering. Es entstehen dann Probleme, wie z. B. Verluste an Betriebsmitteln und erhöhte Kosten.
  • Unter den Umständen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es möglich ist, die obenerwähnten Probleme durch ein Betriebslebensdauer-Managementverfahren für ein Verbrauchsteil zu lösen, indem ein integrierter Wert eines Ionenstromwertes eines detektierten spezifischen Gases über einer Detektionszeit ermittelt wird; wenn der integrierte Wert einen voreingestellten vorgegebenen Wert überschreitet, dann wird eine Warnung an den Anwender ausgegeben, wobei ferner das Anlegen von Spannungen an den Ionenquellenabschnitt 22 und den Ionendetektionsabschnitt 27 beendet wird.
  • Genauer werden zuerst Masse-zu-Ladung-Verhältnisse spezifischer Gase festgelegt und auch ein vorgegebener Wert für jedes spezifische Gas festgelegt. Die Masse-zu-Ladung-Verhältnisse und die vorgegebenen Werte werden im Voraus im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Bei den vorgegebenen Werten im vorliegenden Betriebslebensdauer-Managementverfahren ist vorzugsweise der integrierte Wert des Ionenstromwerts des detektierten spezifischen Gases über der Detektionszeit nicht größer als der integrierte Wert des Ionenstromwerts über die Zeit, bis die Verbrauchsteile das Ende ihrer Betriebslebensdauer erreichen.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird als Nächstes eine Messung gestartet, ähnlich den Schritten S1, S2 im obenerwähnten präventiven Wartungsverfahren, um somit zu bestimmen, ob ein spezifisches Gas mit einem spezifischen Masse-zu-Ladung-Verhältnis vorhanden ist, oder nicht (Schritte S21, S22).
  • Wenn hierbei keine Spitze eines Ionenstromwerts erfasst wird und somit kein spezifisches Gas enthalten ist (wenn die Bestimmung in Schritt S22 Nein ergibt), dann wird ein Signal zum Fortsetzen der Messung vom Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ausgegeben, um somit den Messungsabschnitt 12 zu veranlassen, mit einer Messung eines weiteren Masse-zu-Ladung-Verhältnisses fortzufahren. Wenn andererseits eine Spitze eines Ionenstromwerts detektiert wird (wenn die Bestimmung im Schritt S22 Ja ergibt), dann wird ein integrierter Wert des Ionenstromwerts bei der Spitze über eine Detektionszeit berechnet und im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Es ist zu beachten, dass eine Detektionszeit eine Periode ist, während der ein spezifisches Gas durch diese Messung als vorhanden bestimmt wird. Wenn der integrierte Wert bis zur vorherigen Messung bereits aufgezeichnet worden ist, wird der integrierte Wert in dieser Messung zu dem früheren integrierten Wert addiert, wobei der resultierende integrierte Wert aufgezeichnet wird. Anschließend wird bestimmt, ob der derzeit aufgezeichnete integrierte Wert nicht kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist, der im Speicherabschnitt 64 festgelegt ist (Schritt S23).
  • Wenn der integrierte Wert kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist (wenn die Bestimmung im Schritt S23 Nein ergibt), wird die Messung mittels des Messungsabschnitts 12 fortgesetzt. Wenn andererseits der integrierte Wert nicht kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist (wenn die Bestimmung im Schritt S23 Ja ergibt), wird festgestellt, dass die Verbrauchsteile dem Ende ihrer Betriebslebensdauer nahekommen. In diesem Fall wird ähnlich dem obenerwähnten Schritt S4 ein Warnsignal vom Steuerabschnitt 63 an den Anzeigeabschnitt 65 ausgegeben. Für dieses Warnsignal wird ein Warnsignal entsprechend dem Verbrauchsteil ausgegeben, das einen Austausch erfordert aufgrund einer möglichen Unterbrechung im Ionenquellenabschnitt 22, einer Anomalie im Emissionsstromwert, einer Herabsetzung der Funktion des Ionendetektionsabschnitts 27 und dergleichen. Bei Empfang des Warnsignals lässt der Anzeigeabschnitt 65 auf der Grundlage des Signals die Information aufleuchten, die eine Warnanzeige anzeigt (Schritt S24). Folglich kann der Anwender bestimmen, wann das Verbrauchsteil auszutauschen ist.
  • Zum selben Zeitpunkt der Warnanzeige auf dem Anzeigeabschnitt 65 gibt hierbei der Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ein Stoppsignal aus, um das Anlegen von Spannungen an den Ionenquellenabschnitt 22 und den Ionendetektionsabschnitt 27 zu beenden (Schritt S25). Bei Empfang des Signals beendet der elektrische Systemabschnitt 14 das Anlegen der Spannungen an den Ionenquellenabschnitt und den Ionendetektionsabschnitt 27, um somit die Messung zu stoppen. Folglich ist es möglich, eine weitere Herabsetzung der Funktion der Verbrauchsteile zu verhindern.
  • Bei dem Betriebslebensdauer-Managementverfahren für die Massenspektrometrieeinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform wird daher dann, wenn ein integrierter Wert eines Ionenstromwerts irgendeines der spezifischen Gase über eine Detektionszeit, während der der Ionenstromwert detektiert wird, nicht kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist, ein Warnsignal ausgegeben. Auch in diesem Fall wird das Anlegen von Spannungen an den Ionenquellenabschnitt 22 und den Ionendetektionsabschnitt 27 beendet, um somit die Messung zu stoppen.
  • Wenn mit dieser Konfiguration der integrierte Wert des Ionenstromwerts des spezifischen Gases über die Detektionszeit, während der der Ionenstromwert detektiert wird, nicht kleiner als der entsprechende vorgegebene Wert ist, wird eine Warnung auf dem Anzeigeabschnitt 65 angezeigt. Dadurch ist es möglich, eine Übergangszeit von Verbrauchsteilen, wie z. B. dem Ionenquellenabschnitt 22 und dem Ionendetektionsabschnitt 27, korrekt mitzuteilen. Ferner wird das Anlegen von Spannungen an die Verbrauchsteile beendet, um die Messung zu stoppen. Somit ist es möglich, eine weitere Übergangszeit der Verbrauchsteile zu verhindern.
  • Ferner wird in der vorliegenden Ausführungsform der vorgegebene Wert nicht kleiner als der über die Betriebslebensdauer des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27 integrierte Wert festgelegt.
  • Mit dieser Konfiguration wird der vorgegebene Wert nicht kleiner als der über die Betriebslebensdauer des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27 integrierte Wert festgelegt, um somit zu ermöglichen, eine Betriebslebensdauer von Verbrauchsteilen, wie z. B. dem Ionenquellenabschnitt 22 und dem Ionendetektionsabschnitt 27, korrekt mitzuteilen. Das heißt, obwohl der Zeitpunkt zum Austausch der Verbrauchsteile, wie z. B. des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27, einer Änderung entsprechend der Gebrauchsbedingung und den Gebrauchsumständen der Massenspektrometrieeinheit 10 unterliegt, ist es für den Anwender möglich, den Zeitpunkt für deren Austausch entsprechend der Warnanzeige zu bestimmen. Folglich ist es möglich, die Zeitperiode zu verkürzen, in der die Verwendung der Massenspektrometrieeinheit 10 aufgeschoben wird, nachdem die Verbrauchsteile unbrauchbar geworden sind. Dies kann die Betriebseffizienz verbessern. Ferner ist es möglich, einen vorzeitigen Austausch des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27, während sie noch nutzbar sind, zu verhindern. Somit ist es möglich, die Nutzungseffizienz des Ionenquellenabschnitts 22 und des Ionendetektionsabschnitts 27 zu verbessern und geringere Kosten und eine Betriebsmitteleinsparung zu erzielen.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • (Teilemanagementverfahren)
  • Es folgt eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der 8. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Teilemanagementverfahren in dem Fall, in dem die Massenspektrometrieeinheit 10 an der Ätzvorrichtung 50 angebracht ist. 8 ist eine beispielhafte Aufzeichnung von Seriennummern des Messungsabschnitts und der Pumpen 80, 81, sowie spezifischer Gase.
  • Die obenerwähnten Verbrauchsteile, wie z. B. der Ionenquellenabschnitt 22 und der Ionendetektionsabschnitt 27, sind Teile mit einer Betriebslebensdauer und erfordern daher unvermeidbar einen Austausch. Außerdem erfordern die Pumpen 80, 81 des Differenzialabsaugungsabschnitts 20 eine regelmäßige Überholung (im Folgenden wird eine regelmäßige Überholungsarbeit oder Austauscharbeit eines Verbrauchsteils als ”Reparaturarbeit” bezeichnet, wobei ein Teil, das eine Überholung erfordert, oder ein Verbrauchsteil, das einen Austausch erfordert, als ”zu reparierendes Teil” bezeichnet werden). Im Übrigen wird die Reparaturarbeit eines zu reparierenden Teils typischerweise von einem anderen Arbeiter als dem Anwender ausgeführt. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass ein spezifisches Gas oder dergleichen auf dem zu reparierenden Teil abgeschieden worden ist. Der Arbeiter sollte daher prüfen, ob eine Abscheidung eines spezifischen Gases vorhanden ist, oder nicht, um die Sicherheit der Arbeit zu gewährleisten.
  • Bei der herkömmlichen Reparaturarbeit des zu reparierenden Teils fragt daher der Arbeiter im Voraus den Anwender nach einer Einleitungshistorie spezifischer Gase, und beginnt dann die Arbeit. Dies führt zu dem Problem einer schlechten Arbeitseffizienz.
  • Unter den Umständen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es möglich ist, das obige Problem auf folgende Weise zu lösen. Masse-zu-Ladung-Verhältnisse spezifischer Gase, die eine Prüfung auf Anwesenheit ihrer Abscheidungen erfordern, werden im Voraus im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Wenn anschließend ein spezifisches Gas eingeleitet wird, werden Informationen über das spezifische Gas und Informationen über das zu reparierende Teil aufgezeichnet.
  • Genauer wird eine Messung ähnlich den Schritten bis zum Schritt S2 im obenerwähnten präventiven Wartungsverfahren durchgeführt (siehe 6).
  • Wenn dann keine Spitze eines Ionenstromwerts detektiert wird und somit kein spezifisches Gas enthalten ist, wird ein Signal zum Fortsetzen der Messung vom Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ausgegeben, um somit mit einer Messung eines weiteren Masse-zu-Ladung-Verhältnisses fortzufahren. Wenn andererseits eine Spitze eines Ionenstromwerts detektiert wird, wird ein integrierter Wert des Ionenstromwerts über eine Detektionszeit im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Wenn der integrierte Wert bis zu den vorherigen Messungen bereits aufgezeichnet worden ist, wird der integrierte Wert dieser Messung zu dem vorherigen integrierten Wert addiert, wobei der resultierende integrierte Wert aufgezeichnet wird. Genauer, wie in 8 gezeigt ist, werden Daten eines integrierten Wertes jedes Ionenstromwerts jedes detektierten spezifischen Gases über die Detektionszeit im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet, entsprechend dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis jedes spezifischen Gases.
  • Gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Daten des integrierten Wertes im Speicherabschnitt 64 werden die Seriennummer des Messungsabschnitts 12, der zu diesem Zeitpunkt in Gebrauch ist (z. B. Analyseröhre-Seriennummer in 8), und die Seriennummer der Pumpen 80, 81 (z. B. Pumpenseriennummer in 8) im Speicherabschnitt 64 aufgezeichnet. Diese Datensätze werden vom Steuerabschnitt 63 über ein Netzwerk auf einem Server gespeichert. Wenn der Arbeiter diese Informationen bei der Reparaturarbeit eines zu reparierenden Teils ausliest, werden die Informationen, wie in 8 gezeigt, auf dem Anzeigeabschnitt 65 angezeigt.
  • Bei dem Teilemanagementverfahren der Massenspektrometrieeinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform wird daher dann, wenn ein Ionenstromwert eines Masse-zu-Ladung-Verhältnisses eines spezifischen Gases vom Messungsabschnitt 12 detektiert wird, ein integrierter Wert des Ionenstromwerts des spezifischen Gases über die Detektionszeit, während der der Ionenstromwert detektiert wird, aufgezeichnet, wobei ferner Informationen über ein zu reparierendes Teil, wie z. B. den Messungsabschnitt 12, den Differenzialabsaugungsabschnitt 20 und dergleichen, aufgezeichnet werden.
  • Wenn mit dieser Konfiguration die Verbrauchsteile, wie z. B. der Ionenquellenabschnitt 22, der Ionendetektionsabschnitt 27 und dergleichen, ausgetauscht werden, oder wenn die Pumpen 80, 81 überholt werden, werden die im Speicherabschnitt 64 aufgezeichneten Informationen ausgelesen. Somit ist es möglich, die Einleitungshistorie der spezifischen Gase korrekt und schnell zu prüfen. Selbst wenn daher ein anderer Arbeiter als der Anwender den Austausch oder die Überholungsarbeit durchführt, wird dem Arbeiter ermöglicht, seine Arbeit effizient und mit gewährleisteter Sicherheit auszuführen.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • (Energieeinsparverfahren)
  • Es folgt eine Beschreibung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage eines Flussdiagramms der 9. Die vorliegende Ausführungsform ist ein Energieeinsparverfahren für die Massenspektrometrieeinheit 10 nach Abschluss des Ätzprozesses (nach dem Zeitpunkt T3 in 5).
  • Wie oben beschrieben worden ist, werden während des Einleitens eines spezifischen Gases die Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c verwendet, um den Messungsabschnitt 12 und die Pumpen 80, 81 aufzuheizen. Gleichzeitig mit der Einleitung eines spezifischen Gases wird der Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 verwendet, um ein Spülgas einzuleiten, um das durch die Pumpen 80, 81 strömende spezifische Gas zu verdünnen. Wenn jedoch ein spezifisches Gas z. B. nach Abschluss des Ätzprozesses oder dergleichen nicht eingeleitet wird, ist es nicht notwendig, den Messungsabschnitt 12 und die Pumpen 80, 81 zu erwärmen und die Pumpen 80, 81 zu spülen.
  • Wenn trotzdem die Operation des Erwärmens des Messungsabschnitts 12 und der Pumpen 80, 81 und die Operation der N2-Spülung der Pumpen 80, 81 fortgesetzt werden, entsteht das Problem der Verschwendung von elektrischer Energie und Spülgas.
  • Unter den Umständen haben die vorliegenden Erfinder festgestellt, dass es möglich ist, Energie einzusparen, indem die Erwärmung des Messungsabschnitts 12 und der Pumpen 80, 81 und die N2-Spülung der Pumpen 80, 81 zu dem Zeitpunkt gestoppt werden, wenn nach Abschluss des Ätzprozesses der Ionenstromwert des spezifischen Gases unter einen vorgegebenen Wert fällt und somit keine nachteilige Auswirkung auf die Pumpen 80, 81 vorhanden ist.
  • Genauer werden zuerst Masse-zu-Ladung-Verhältnisse spezifischer Gase festgelegt und vorgegebene Werte von Ionenstromwerten festgelegt. Die vorgegebenen Werte werden vorzugsweise in der Nähe des Ionenstromwerts im obenerwähnten Hintergrundzustand (12 in 5) festgelegt.
  • Wie in 9 gezeigt ist, werden anschließend die Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c aktiviert, um vom Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 den Pumpen 80, 81 ein Spülgas zuzuführen (Schritt S31). Diese Aktivierung wird vorzugsweise mehrere Stunden vor dem Prozessstartsignal (T1 in 5) gestartet (T0 in 5), da es Zeit erfordert, die Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c zu erhitzen, um den Messungsabschnitt 12 und die Pumpen 80, 81 auf eine vorgegebene Temperatur zu bringen.
  • Anschließend wird auf der Grundlage des Prozessstartsignals ein spezifisches Gas eingeleitet, um das Ätzen zu starten. Gleichzeitig wird der Messungsabschnitt 12 verwendet, um das Messen von Partialdrücken in der Kammer 52 entsprechend dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis zu starten. Danach wird auf der Grundlage des Prozessstoppsignals das Einleiten des spezifischen Gases gestoppt, was den Ätzprozess abschließt (T3 in 5).
  • Auch nach Abschluss des Ätzprozesses wird hierbei die Messung fortgesetzt, ähnlich wie in den Schritten S1, S2 des präventiven Wartungsverfahrens in der ersten Ausführungsform (siehe 6), um somit zu bestimmen, ob ein spezifisches Gas mit einem voreingestellten Masse-zu-Ladung-Verhältnis vorhanden ist, oder nicht (Schritte S32, S33).
  • Wenn keine Spitze des Ionenstromwerts detektiert wird und somit kein spezifisches Gas enthalten ist (wenn die Bestimmung in Schritt S33 Nein ergibt), dann wird ein Signal zum Fortsetzen der Messung vom Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ausgegeben, um somit den Messungsabschnitt 12 zu veranlassen, mit einer Messung eines weiteren Masse-zu-Ladung-Verhältnisses fortzufahren. Wenn andererseits eine Spitze eines Ionenstromwerts detektiert wird (wenn die Bestimmung im Schritt S33 Ja ergibt), wird eine Messung ausgeführt, um zu sehen, ob der Ionenstromwert bei der Spitze nicht größer als der entsprechende vorgegebene Wert ist, der im Speicherabschnitt 64 festgelegt ist (Schritt S34).
  • Wenn der Ionenstromwert bei der Spitze größer ist als der entsprechende vorgegebene Wert (wenn die Bestimmung im Schritt S34 Nein ergibt), dann werden die Operation des Heizens mittels der Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c und die Operation des Zuführens des Spülgases vom Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 fortgesetzt, um somit die Messung mittels des Messungsabschnitts 12 fortzusetzen. Wenn andererseits der Ionenstromwert bei der Spitze nicht größer als der entsprechende vorgegebene Wert ist (wenn die Bestimmung im Schritt S34 Ja ergibt), dann wird festgestellt, dass der Ionenstromwert dem Hintergrundzustand entspricht, und dass somit kein spezifisches Gas in die Kammer 52 eingeleitet wird. In diesem Fall wird ein Stoppsignal vom Steuerabschnitt 63 an den elektrischen Systemabschnitt 14 ausgegeben. Bei Empfang des Signals stoppt der elektrische Systemabschnitt 14 das Heizen mittels der Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c und das Zuführen des Spülgases vom Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 (Schritt S35). Wie oben beschrieben worden ist, wird die Messung mittels der Massenspektrometrieeinheit 10 abgeschlossen.
  • Es ist zu beachten, dass dann, wenn das spezifische Gas nach dem Stopp der Messung erneut eingeleitet wird, dem Schritt S31 und den nachfolgenden Schritten in ähnlicher Weise ein Prozessstartsignal für einen Neustart bezüglich des obenerwähnten Prozessstartsignals folgt.
  • Bei dem Energieeinsparungsverfahren der Massenspektrometrieeinheit 10 in der vorliegenden Ausführungsform werden daher dann, wenn der Ionenstromwert des spezifischen Gases nicht größer ist als der entsprechende vorgegebene Wert, das Heizen mittels der Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c des Differenzialabsaugungsabschnitts 20 und die Zufuhr des Spülgases vom Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 gestoppt.
  • Mit dieser Konfiguration werden zu dem Zeitpunkt, zu dem das Einleiten des spezifischen Gases gestoppt wird und die Möglichkeit einer Beeinflussung der Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c und des Verdünnungsgaszuführungsabschnitts 84 beseitigt ist, das Heizen mittels der Brennheizvorrichtungen 82a, 82b, 82c des Differenzialabsaugungsabschnitts 20 und die Zufuhr des Spülgases vom Verdünnungsgaszuführungsabschnitt 84 automatisch gestoppt. Somit ist es möglich, eine Energieeinsparung der Massenspektrometrieeinheit 10 zu erzielen.
  • Während oben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, sind diese nicht als einschränkend für die Erfindung zu betrachten. Offensichtlich sind Kombinationen der Bestandteile, die oben dargestellt sind, und dergleichen lediglich Beispiele, wobei verschiedene Modifikationen auf der Grundlage der Gestaltungsanforderungen und dergleichen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken oder Umfang der Erfindung abzuweichen.
  • Zum Beispiel wird im präventiven Wartungsverfahren gemäß der obigen ersten Ausführungsform eine Warnung zu dem Zeitpunkt angezeigt, zu dem der Ionenstromwert über dem entsprechenden vorgegebenen Wert liegt. Der entsprechende vorgegebene Wert kann jedoch auf der Grundlage des über die Detektionszeit integrierten Wertes des Ionenstromwertes festgelegt werden, ähnlich dem obigen zweiten Verfahren.
  • Es ist zu beachten, dass Gase, die den Ionenquellenabschnitt 22 oder den Ionendetektionsabschnitt 27 beeinträchtigen können, z. B. Gase enthalten, die in eine CVD-Vorrichtung eingeleitet werden, wie z. B. Wolframhexafluorid (WF6) zum Abscheiden eines Metallfilms, und wie z. B. SiH2Cl2 und NH3 zum Abscheiden eines Isolationsfilms.
  • Einflüsse der obigen Gase für das Abscheiden eines Metallfilms/Isolationsfilms auf dem Ionenquellenabschnitt 22 und dem Ionendetektionsabschnitt 27 umfassen Folgendes. Das Abscheiden eines Metall/Isolation-Films auf dem Ionendetektionsabschnitt 27, für den die Sekundärelektronenvervielfacherröhre verwendet wird, macht es schwierig, aus dessen Metalloberfläche Sekundärelektronen zu erzeugen.
  • Ferner führt das Abscheiden eines Metall/Isolation-Films auf dem Ionenquellenabschnitt 22 zur Möglichkeit einer Beendigung eines Emissionsstroms und dergleichen.
  • Daher wird wie in der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Masse-zu-Ladung-Verhältnis der Gase zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films im Speicherabschnitt 64 voreingestellt, wobei ferner ein vorgegebener Wert eines Ionenstromwerts eines Gases zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films mit jedem Masse-zu-Ladung-Verhältnis festgelegt wird. Somit ist dies in ähnlicher Weise auf die Gase zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films anwendbar. Folglich ist es auch dann, wenn die Massenspektrometrieeinheit 10 für eine CVD-Vorrichtung verwendet wird, in die ein Gas zum Abscheiden eines Metall/Isolation-Films eingeleitet wird, möglich, eine Energieeinsparung zu erzielen und Verbrauchsteile, wie z. B. den Ionenquellenabschnitt 22 und den Ionendetektionsabschnitt 27, effizient zu nutzen.
  • GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Massenspektrometrieeinheit zu schaffen, die fähig ist, eine funktionale Verschlechterung in einem bestimmten Abschnitt zu verhindern, und fähig ist, einen Verschlechterungszeitpunkt für den bestimmten Abschnitt korrekt zu erfassen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner möglich, eine Massenspektrometrieeinheit zu schaffen, mit der die effiziente Durchführung einer Reparaturarbeit eines zu reparierenden Teils oder dergleichen möglich ist, und mit der eine Energieeinsparung möglich ist.

Claims (4)

  1. Massenspektrometrieeinheit (10), umfassend einen Massenspektrometrieabschnitt (1) zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen, wobei die Massenspektrometrieeinheit (10) ferner enthält: einen Steuerabschnitt (63) zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts (22) oder eines Ionendetektionsabschnitts (27) der Massenspektrometrieeinheit (10) herabsetzen, wobei der Steuerabschnitt (63) angepasst ist, ein Warnsignal auszugeben, das eine Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts (22) oder des Ionendetektionsabschnitts (27) anzeigt, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt (1) detektiert wird, nicht kleiner als ein entsprechender vorgegebener Wert ist.
  2. Massenspektrometrieeinheit (10), umfassend einen Massenspektrometrieabschnitt (1) zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen, wobei die Massenspektrometrieeinheit (10) ferner enthält: einen Steuerabschnitt (63) zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts (22) oder eines Ionendetektionsabschnitts (27) der Massenspektrometrieeinheit (10) herabsetzen, wobei der Steuerabschnitt (63) angepasst ist, ein Warnsignal auszugeben, das eine Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts (22) oder des Ionendetektionsabschnitts (27) anzeigt, und ferner ein Anlegen einer Spannung an den Ionenquellenabschnitt (22) oder den Ionendetektionsabschnitt (27) zu beenden, um somit die Funktion des Ionenquellenabschnitts (22) oder des Ionendetektionsabschnitts (27) zu stoppen, wenn ein integrierter Wert eines Ionenstromwerts irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt (1) über eine Detektionszeit detektiert wird, während der der Ionenstromwert detektiert wird, nicht kleiner als ein entsprechender vorgegebener Wert ist.
  3. Massenspektrometrieeinheit (10), umfassend einen Massenspektrometrieabschnitt (1) zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen, wobei die Massenspektrometrieeinheit (10) ferner enthält: einen Steuerabschnitt (63) zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die bei einer Arbeit zur Reparatur der Massenspektrometrieeinheit (10) eine Prüfung auf Anwesenheit oder Abwesenheit einer Abscheidung derselben auf einem zu reparierenden Ionenquellenabschnitt (22), einem zu reparierenden Ionendetektionsabschnitt (27), einer zu reparierenden Turbomolekularpumpe (80) oder einer zu reparierenden Vorpumpe (81) erfordern, wobei der Steuerabschnitt (63) angepasst ist, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase vom Massenspektrometrieabschnitt (1) detektiert wird, wenigstens Informationen über das spezifische Gas und/oder Informationen über den zu reparierenden Ionenquellenabschnitt (22), den zu reparierenden Ionendetektionsabschnitt (27), die zu reparierende Turbomolekularpumpe (80) oder die zu reparierende Vorpumpe (81) aufzuzeichnen.
  4. Massenspektrometrieeinheit (10), umfassend einen Massenspektrometrieabschnitt (1) zum Detektieren von Ionenstromwerten eines zu messenden Gases entsprechend einem Masse-zu-Ladung-Verhältnis, um somit Partialdrücke des zu messenden Gases zu messen, wobei die Massenspektrometrieeinheit (10) ferner enthält: einen Steuerabschnitt (63) zum vorläufigen Speichern einer Aufzeichnung von Masse-zu-Ladung-Verhältnissen spezifischer Gase, die die Funktion eines Ionenquellenabschnitts (22) oder eines Ionendetektionsabschnitts (27) der Massenspektrometrieeinheit (10) herabsetzen; und eine Brennheizvorrichtung (82) oder einen Verdünnungsgaszuführungsabschnitt (84) zum Verhindern einer Herabsetzung der Funktion des Ionenquellenabschnitts (22) oder des Ionendetektionsabschnitts (27) aufgrund irgendeines der spezifischen Gase, wobei der Steuerabschnitt (63) angepasst ist, den Betrieb der Brennheizvorrichtung (82) oder des Verdünnungsgaszuführungsabschnitts (84) zu stoppen, wenn ein Ionenstromwert mit dem Masse-zu-Ladung-Verhältnis irgendeines der spezifischen Gase, der vom Massenspektrometrieabschnitt (1) detektiert wird, nicht größer als ein vorgegebener Wert ist.
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