JP3932984B2 - 半導体製造装置の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＣＶＤ（化学的気相成長法）装置などの半導体製造装置は、ＣＶＤ処理などを行なう半導体製造部に、エチレングリコール溶液などからなるブラインを供給して、上記半導体製造部を冷却している。上記半導体製造部の熱を受け取って昇温したブラインは、外部から導かれた低温冷媒と熱交換器で熱交換して降温し、ブラインタンクに一旦貯留された後、ポンプで上記半導体製造部に再び送られる。上記半導体製造部は、ＣＶＤ処理時以外の待機時は常温になるので、上記ブラインによる冷却は不要になる。しかしながら、上記待機時にポンプを停止すると、上記半導体製造部が待機状態から製造状態に移った場合、上記停止したポンプを再度起動するので、上記半導体製造部へのブライン流量が所定流量になるまでに時間がかかる。したがって、上記半導体製造部を迅速に冷却できなくて、半導体製造部の温度制御の精度が悪くなるという不都合がある。さらに、上記半導体製造部の処理時と待機時とに応じて、上記ポンプの動作と停止とを繰り返すと、ポンプの起動時の消費電力は比較的大きいので、半導体製造装置の消費電力が増大してしまう。したがって、上記従来の半導体製造装置は、上記半導体製造部の製造動作時と待機時とのいずれにおいても、ポンプを同じ速度で動作させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体製造装置は、上記半導体製造部の待機時に、製造動作時と同じ速度でポンプを動作させるので、なお消費電力が大きいという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、半導体製造部の温度の制御精度を悪化することなく消費電力が低減できる半導体製造装置の制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の半導体製造装置の制御方法は、
熱媒体が供給される半導体製造部と、
上記熱媒体と他の熱媒体とを熱交換する熱交換器と、
上記熱媒体を貯留するタンクと、
上記タンクに貯留された熱媒体を上記半導体製造部に送出するポンプと、
上記ポンプを可変速駆動するインバータと、
上記半導体製造部から戻る熱媒体の戻り温度を検出する温度センサとを備えた半導体製造装置を制御する半導体製造装置の制御方法であって、
上記熱媒体の戻り温度が所定温度よりも小さい状態が、所定時間以上持続したときに、上記半導体製造部が待機中であると判断して、上記インバータを制御して上記ポンプの駆動速度を、製造動作中の速度に対して低速に維持する待機運転をすることを特徴としている。
【０００６】
請求項１に記載の半導体製造装置の制御方法が適用される半導体製造装置では、熱媒体が上記熱交換器によって他の熱媒体と熱交換されて、上記タンクに貯留される。このタンクに貯留された熱媒体はポンプによって半導体製造部に送出される。上記半導体製造部から戻る熱媒体の戻り温度が上記温度センサによって検出される。ここで、この発明の半導体製造装置の制御方法では、上記熱媒体の戻り温度が所定温度よりも小さい状態が、所定時間以上持続したときに、上記半導体製造部が待機中であると判断して、上記インバータを制御して、上記ポンプの駆動速度を、製造動作中の速度に対して低速に維持する待機運転をする。したがって、従来におけるように半導体製造部の製造動作時と待機時とのいずれにおいてもポンプを同じ速度で動作するよりも、半導体製造装置の消費電力が低くなる。また、上記ポンプの駆動速度は、半導体製造部の待機中に上記低速に維持されているので、上記半導体製造部が待機状態から製造動作状態に移った場合、上記ポンプの駆動速度を所定速度に迅速に増大できる。したがって、上記半導体製造部の温度を精度良く所定温度に制御できる。その結果、この半導体製造装置の制御方法は、半導体製造部の温度の制御精度を悪化することなく消費電力の低減ができる。
【０００７】
また、この半導体製造装置の制御方法によれば、上記熱媒体の戻り温度が所定温度よりも小さい状態が、所定時間以上持続したときに、インバータを制御して上記ポンプの駆動速度を上記低速にして待機運転をする。したがって、上記半導体製造部が待機状態であることが正確に判断され、この正確な判断によって、上記ポンプの動作速度が適切に制御されるので、半導体製造部の温度が高精度に制御されると共に消費電力が低減される。
【０００８】
請求項２の発明の半導体製造装置の制御方法は、請求項１に記載の半導体製造装置の制御方法において、上記半導体製造部が待機中である旨を示す信号を発しているときに、上記待機運転をすることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の半導体製造装置の制御方法では、上記半導体製造部が待機中である旨を示す信号を発しているときに、上記待機運転をする。したがって、上記半導体製造部の状態に適切に対応して上記ポンプの動作速度を制御できて、この半導体製造部の温度の制御精度を悪化することなく消費電力の低減ができる。
【００１０】
請求項３の発明の半導体製造装置の制御方法は、請求項１または２に記載の半導体製造装置の制御方法において、上記熱媒体の戻り温度が上昇しないときに、上記待機運転をすることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の半導体製造装置の制御方法では、上記熱媒体の戻り温度が上昇しないときに、上記待機運転をする。したがって、上記半導体製造装置の状態を正確に判断し、この判断に対応してポンプの動作速度が適切に制御されるので、半導体製造部の温度が高精度に制御されると共に消費電力が低減される。
【００１２】
請求項４の発明の半導体製造装置の制御方法は、請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体製造装置の制御方法において、
上記半導体製造装置は、上記熱媒体を昇温するヒータを備え、
上記熱交換器は熱媒体を降温する熱交換器であることを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の半導体製造装置の制御方法が適用される半導体製造装置では、上記ヒータで昇温された上記熱媒体によって、上記半導体製造部を加熱できると共に、上記熱交換器で降温された上記熱媒体によって、上記半導体製造部を冷却できる。したがって、上記熱交換器およびヒータを使い分けることによって、上記半導体製造部が高精度に温度制御できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態の半導体製造装置の制御方法が適用される半導体製造装置を示す図である。この半導体製造装置は、熱媒体としてのブラインが供給される半導体製造部１と、ブラインと他の熱媒体とを熱交換する熱交換器２と、ブラインを加熱するためのヒータ３と、ブラインを貯留するタンク４と、このタンク４に貯留されたブラインを上記半導体製造部１に送出するポンプ６とを順に接続している。上記半導体製造部１は、ウェハにＣＶＤ処理を施すＣＶＤ処理部である。上記ポンプ６のモータはインバータ１１に接続され、このインバータ１１は制御装置１２に接続されており、この制御装置１２の制御の下でポンプ６のモータに供給する電流の周波数が変更可能になっている。上記ポンプ６は、上記タンク４内に貯留されたブラインを、取入口５で吸引して半導体製造部１に送出するようになっている。上記半導体製造部１のブラインの導入口と、上記ポンプ６の吐出口との間を接続する配管に、導入バルブ８が介設されている。上記半導体製造部１のブラインの排出口と、上記熱交換器２の入口との間を接続する配管に、排出バルブ９が介設されている。この排出バルブ９が介設された配管には、上記半導体製造部１から排出されて熱交換器２側に戻るブラインの戻り温度を検出する温度センサ１４が設けられている。この温度センサ１４は、上記制御装置１２に電気的に接続されている。また、この制御装置１２は、上記半導体製造部１から、この半導体製造部１が待機中である旨を示す信号を受け取るようになっている。上記ブラインは、エチレングリコール溶液が用いられている。
【００１６】
図２は、上記制御装置１２で実行される処理を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて、図１の半導体製造装置が動作する様子を説明する。まず、この半導体製造装置を起動すると、ブラインが半導体製造部１から排出されて排出バルブ９を矢印Ｂで示すように流れて、熱交換器２側に戻る。この熱交換器２側に戻るブラインの戻り温度を、温度センサ１４が検出する。上記制御装置１２は、上記温度センサ１４が検出したブラインの戻り温度に基いて、半導体製造部１が待機中であるか、または製造動作中であるかを判断する（Ｓ１１）。
【００１７】
図３は、上記制御装置１２が半導体製造部１の状態を判断する際に実行する処理を示すフローチャートである。図３のフローチャートで示すように、まず、ステップＳ１１で、上記温度センサ１４が検出したブラインの戻り温度Ｔｒが、設定温度Ｔｓに温度差Ｔｄを加えた判断基準値よりも小さいか否かを判断する。上記ブラインの戻り温度Ｔｒが上記判断基準値よりも小さいと判断された場合、ステップＳ１２に進み、上記ブラインの戻り温度Ｔｒが判断基準値よりも小さくなってから所定時間ｔｍ以上経過したか否かを判断する。上記ブラインの戻り温度Ｔｒが判断基準値よりも小さくなってから所定時間ｔｍ以上経過したと判断された場合、ステップＳ１３に進み、ブラインの戻り温度が上昇したか否かが判断される。ブラインの戻り温度が上昇していないと判断された場合、上記制御装置１２は、上記半導体製造部１は待機状態であると判断する（Ｓ１４）。
【００１８】
一方、上記ステップＳ１１で、上記温度センサ１４が検出したブラインの戻り温度Ｔｒが上記判断基準値よりも大きいと判断された場合、あるいは、上記ステップＳ１２において、上記判断基準値よりも小さくなってから所定時間ｔｍ以上経過していないと判断された場合、あるいは、上記ステップＳ１３において、ブラインの戻り温度が上昇したと判断された場合、上記制御装置１２は、上記半導体製造部１は製造動作状態であると判断する（Ｓ１５）。
【００１９】
図１において、上記半導体製造部１から排出されたブラインは、熱交換器２で他の熱媒体と熱交換されて降温した後、ヒータ３を通過してタンク４に貯留される。このタンク４に貯留されたブラインは、上記制御装置１２で駆動速度が制御されるポンプ６によって、半導体製造部１に送出される。
【００２０】
図２のフローチャートのステップＳ１において、上記半導体製造部１が待機状態であると判断すると、ステップＳ２に進み、上記制御装置１２は上記インバータ１１を制御して、このインバータ１１からポンプ６のモータに３０Ｈｚの周波数の電流を供給させる。これによって、上記ポンプ６が低回転数で動作して、比較的小さい流量のブラインが、導入バルブ８を矢印Ａで示すように流れて半導体製造部１に供給される。
【００２１】
上記ステップＳ１において、上記半導体製造部１が製造動作状態であると判断された場合、ステップＳ３に進み、上記制御装置１２は半導体製造部１から待機信号を受信したか否かを判断する。上記半導体製造部１から待機信号を受信したと判断されたた場合、上記ステップＳ２に進む。一方、上記ステップＳ３で半導体製造部１から待機信号を受信していないと判断された場合、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、上記制御装置１２はインバータ１１を制御して、ポンプ６のモータに６０Ｈｚの周波数の電流を供給させる。これによって、上記ポンプ６が高回転数で動作して、比較的大きい流量のブラインが、導入バルブ８を矢印Ａで示すように流れて半導体製造部１に供給される。
【００２２】
図４は、上記温度センサ１４が検出したブラインの戻り温度の変化と、このブラインの戻り温度に応じて判断された半導体製造部１の状態の変化とを示した模式図である。図４の上側部分は、ブラインの戻り温度Ｔｒの変化を折れ線で示しており、横軸は右側に向って時間の経過を示し、縦軸は温度を示す。図４の下側部分は、上記ブラインの戻り温度Ｔｒの変化に応じて、上記半導体製造部１が製造動作状態であるか待機状態であるかを折れ線で示している。図４に示すように、上記半導体製造部１に供給されるブラインの供給温度を設定温度Ｔｓにしており、半導体製造部１で製造動作時に生じる熱量を考慮して、温度差Ｔｄが予め設定されている。図４から分かるように、ブラインの半導体製造部１からの戻り温度Ｔｒが、上記設定温度Ｔｓに温度差Ｔｄを加えた判断基準値よりも小さくなり、かつ、その判断基準値よりも小さくなった時から所定時間ｔｍが経過した場合、製造動作状態であった半導体製造部１が待機状態に転じたと判断される。そして、待機状態の半導体製造部１は、この半導体製造部１からのブラインの戻り温度Ｔｒが上昇すると、製造動作状態に転じたと判断される。
【００２３】
上記半導体製造装置は、半導体製造部１が待機中である場合、上記制御装置１２がインバータ１１を制御してポンプ６の回転数を低くして駆動速度を低速に維持して、上記半導体製造部１にブラインを比較的小さい流量で送出する。このときのブラインの流量は、待機中の半導体製造部１で生じる熱を除去できる必要最小限の流量である。したがって、従来におけるように半導体製造部の待機中においてもポンプを高速度で作動させるよりも、半導体製造装置の消費電力が低減できる。また、上記半導体製造部１が待機状態から製造動作状態に転じた場合、上記制御装置１２はポンプ６の回転数を迅速に高めて、ブラインの半導体製造部１への流量を迅速に増大できる。したがって、上記半導体製造部１の温度を迅速かつ精度良く制御できる。その結果、この半導体製造装置は、半導体製造部１の温度の制御精度を悪化することなく消費電力の低減ができる。
【００２４】
また、上記半導体製造装置は、ブラインを昇温するヒータ３を備えるので、このヒータ３への供給電力を、上記ブラインの半導体製造部１からの戻り温度などに基いて、制御装置１２で制御することによって、半導体製造部１の温度を安定して高精度に制御できる。
【００２５】
上記実施形態において、上記インバータ１１がポンプ６のモータに供給する電源の周波数は、半導体製造部１の待機中における３０Ｈｚと、半導体製造部１の製造動作中における６０Ｈｚとに限られず、各々他の周波数でもよい。
【００２６】
また、上記制御装置１２は、上記半導体製造部１が製造動作状態である場合、ブラインの戻り温度Ｔｒが判断基準値よりも小さくなった時点で、上記半導体製造部１が製造動作状態から待機状態に転じたと判断してもよい。また、半導体製造部１が待機状態である場合、上記ブラインの戻り温度Ｔｒが上昇した時でなく、上記ブラインの戻り温度Ｔｒが判断基準値よりも大きくなった時点で半導体製造部１が待機状態から製造動作状態に転じたと判断してもよい。つまり、上記制御装置１２は、上記半導体製造部１の状態を判断する場合、図３のステップＳ１２とステップＳ１３とをスキップして処理を実行してもよい。
【００２７】
また、ブラインの戻り温度を検出しないで、半導体製造部１から受け取る信号のみによって、半導体製造部１の状態を判断してもよい。
【００２８】
また、上記半導体製造部１は、ＣＶＤ処理以外のエッチングやＭＢＥ（分子線エピタキシー）処理など、他の半導体製造工程を実行するものであってもよい。
【００２９】
また、上記熱媒体としてのブラインは、エチレングリコール溶液以外のフッ素系液体など、他のものでもよい。
【００３０】
また、上記半導体製造装置は、半導体製造部１と、この半導体製造部１以外の部分とを別体に形成してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の半導体製造装置の制御方法によれば、半導体製造部の温度の制御精度を悪化することなく消費電力が低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の半導体製造装置の制御方法が適用される半導体製造装置を示す図である。
【図２】 制御装置１２が半導体製造装置の運転時に実行する処理を示すフローチャートである。
【図３】 制御装置１２が半導体製造部１の状態を判断する際に実行する処理を示すフローチャートである。
【図４】 ブラインの戻り温度の変化と、このブラインの戻り温度に応じて判断された半導体製造部１の状態の変化とを示した模式図である。
【符号の説明】
１ 半導体製造部
２ 熱交換器
３ ヒータ
４ ブラインタンク
５ ブライン取入口
６ ポンプ
８ 導入バルブ
９ 排出バルブ
１１ インバータ
１２ 制御装置

Claims (4)

1. 熱媒体が供給される半導体製造部（１）と、
   上記熱媒体と他の熱媒体とを熱交換する熱交換器（２）と、
   上記熱媒体を貯留するタンク（４）と、
   上記タンク（４）に貯留された熱媒体を上記半導体製造部（１）に送出するポンプ（６）と、
   上記ポンプ（６）を可変速駆動するインバータ（１１）と、
   上記半導体製造部（１）から戻る熱媒体の戻り温度を検出する温度センサ（１４）とを備えた半導体製造装置を制御する半導体製造装置の制御方法であって、
   上記熱媒体の戻り温度（Ｔｒ）が所定温度（Ｔｓ＋Ｔｄ）よりも小さい状態が、所定時間（ｔｍ）以上持続したときに、上記半導体製造部（１）が待機中であると判断して、上記インバータ（１１）を制御して上記ポンプ（６）の駆動速度を、製造動作中の速度に対して低速に維持する待機運転をすることを特徴とする半導体製造装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の半導体製造装置の制御方法において、
   上記半導体製造部（１）が待機中である旨を示す信号を発しているときに、上記待機運転をすることを特徴とする半導体製造装置の制御方法。
3. 請求項１または２に記載の半導体製造装置の制御方法において、
   上記熱媒体の戻り温度（Ｔｒ）が上昇しないときに、上記待機運転をすることを特徴とする半導体製造装置の制御方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体製造装置の制御方法において、
   上記半導体製造装置は、上記熱媒体を昇温するヒータ（３）を備え、
   上記熱交換器（２）は熱媒体を降温する熱交換器（２）であることを特徴とする半導体製造装置の制御方法。

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