JP7496932B2

JP7496932B2 - 診断装置、半導体製造装置システム、半導体装置製造システムおよび診断方法

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Publication number: JP7496932B2
Application number: JP2023512205A
Authority: JP
Inventors: 哲村澤; 涼次朝倉; 誠浩角屋
Original assignee: Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2024-06-07
Anticipated expiration: 2042-03-23
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Description

本開示は、診断装置、半導体製造装置システム、半導体装置製造システムおよび診断方法に関し、特に、半導体装置を製造する半導体製造装置の異常を検出する診断装置および診断方法に適用して有効な技術に関する。

半導体製造装置では、経時的な要因によって半導体製造装置を構成する処理室や周辺機器に性能変動が生じたり、異物が付着したりする。これらは、半導体装置の停止や半導体ウエハ上に形成される半導体装置の不良の原因となる。

半導体製造装置のセンサデータを用いて半導体製造装置の異常を検知する方法として、例えば、特開２０２１－１２６５４号公報が提案されている。

特開２０２１－１２６５４号公報

特開２０２１－１２６５４号公報には、半導体製造装置の処理中のセンサデータ（圧力データや温度データ等）を用い、目標値とデータとの差分を計算することで異常を検知する方法が開示されている。しかし、それらのセンサデータは、処理条件によって値が異なる。そのため、単一のしきい値を設定して異常を判定すると、処理条件によっては虚報や見逃しが発生することが課題になる。

本開示の課題は、処理条件によるバラつきを抑えつつ、半導体製造装置の排気装置または排気配管の異常を判定することが可能な診断技術を提供することにある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

試料が処理される処理室と、試料を前記処理室へ搬送し処理室に接続された搬送室と、処理室と搬送室との間に配置されたバルブと、処理室を排気する排気装置とを備える半導体製造装置の状態が診断される診断装置において、バルブが開いた後の排気装置に係る圧力を基に排気装置または排気装置に係る排気配管の異常有無が判定される。

上記診断装置によれば、処理条件によるバラつきを抑えつつ、半導体製造装置の排気装置または排気配管の異常を判定できる。これにより、処理条件に起因する虚報や見逃しが低減できる。

図１は、実施例に係る半導体製造装置システムのハードウェア構成図。図２は、図１の処理装置のハードウェア構成図。図３は、図１の診断装置の機能ブロックの説明図。図４は、図３の装置データ、しきい値データおよび相関計算用データのデータ構成例を説明する図。図５は、実施例に係る診断装置の処理フロー図。図６は、実施例に係る診断装置の他の処理フロー図。図７は、実施例に係る排気配管の圧力しきい値と搬送室の圧力しきい値との決定するための処理フロー図。図８は、実施例に係る半導体製造装置の排気配管の圧力と搬送室の圧力の構成例の説明図。図９は、排気配管の圧力（処理中とバルブ開後）の説明図。図１０は、搬送室の圧力（しきい値適用前としきい値適用後）の説明図。図１１は、排気配管の圧力と搬送室の圧力から、排気配管の圧力のしきい値および搬送室の圧力のしきい値を決める例の説明図。

以下、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

図１は、実施例に係る半導体製造装置システムのハードウェア構成図である。図２は、図１の処理装置のハードウェア構成図である。図３は、図１の診断装置の機能ブロックの説明図である。図４は、図３の装置データ、しきい値データおよび相関計算用データのデータ構成例を説明する図である。

図１に示すように、半導体製造装置システム１００は、処理装置（ＰＰＥ）１０１と、診断装置（ＤＩＥ）１１１と、サーバ（ＳＲＶ）１１７と、を含む。処理装置（ＰＰＥ）１０１は、半導体装置を製造するために用いられる半導体製造装置であり、例えば、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置である。半導体製造装置システム１００は、半導体装置製造システムと言い変えることも可能である。以下の説明において、処理装置（ＰＰＥ）１０１を、半導体製造装置１０１と言い換える場合もある。

処理装置１０１と診断装置１１１との間は、ＬＡＮ配線（ＬＡＮケーブル）、ＵＳＢ配線（ＵＳＢケーブル）、または、無線ＬＡＮ等の等の信号の送信用および受信用の第１ネットワーク回線ＮＷＬ１により接続されている。また、診断装置１１１とサーバ１１７との間は、ＬＡＮ配線（ＬＡＮケーブル）、ＵＳＢ配線（ＵＳＢケーブル）、または、無線ＬＡＮ等の信号の送信用および受信用の第２ネットワーク回線ＮＷＬ２により接続されている。

処理装置１０１は、処理室（ＰＲＲ）１０２、搬送室（ＣＯＲ）１０３、排気配管（ＥＰＩ）１０４、第１排気装置（ＥＸＰ１）１０５、第２排気装置（ＥＸＰ２）１０６、排気配管１０４の圧力をモニタするための第１圧力計（ＰＰＭ）１０７、搬送室１０３の圧力をモニタするための第２圧力計（ＣＰＭ）１０８、バルブ（ＶＡＬ）１０９を含む。

診断装置１１１は、パーソナルコンピュータ等の計算機から構成されており、この例では、外部インタフェイス回路（ＥＸＩＦ）１１２、プロセッサ（ＰＲＯＣ）１１３、メモリ（ＭＥＭ）１１４、ストレージ（ＳＴＧ）１１５を含む。メモリ１１４は、例えば、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の高速な読み出しまたは高速な書きが可能な半導体メモリにより構成される。ストレージ１１５は、例えば、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）やＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）などの大容量の記憶装置により構成される。

外部インタフェイス回路１１２は、この例では、処理装置１０１とネットワーク回線ＮＷＬ１で電気的に接続されている。また、外部インタフェイス回路１１２は、この例では、サーバ１１７とネットワーク回線ＮＷＬ２で電気的に接続されている。

診断装置１１１は、例えば、データ転送（ＤＴＲ）１１０によって処理装置１０１に搭載されている各種センサーの信号データ(センサデータ）を外部インタフェイス回路１１２からネットワーク回線ＮＷＬ１を介して受信する。診断装置１１１は、例えば、診断結果等の出力結果（ＯＲＥ）１１６を外部インタフェイス回路１１２からネットワーク回線ＮＷＬ２を介してサーバ１１７へ送信する。

サーバ１１７は、この例では、出力結果１１６をＧＵＩ１１８により表示する表示部を有する。

図２に示すように、半導体製造装置である処理装置（ＰＰＥ）１０１は、半導体ウエハである試料２１２が処理される処理室１０２と、試料２１２を処理室１０２へ搬送し処理室１０２に接続された搬送室１０３と、処理室１０２と搬送室１０３との間に配置されたバルブ１０９と、を有する。また、処理装置１０１は、処理室１０２に接続された排気配管１０４と、排気配管１０４に設けられ、処理室１０２を排気する第１排気装置１０５および第２排気装置１０６と、排気配管１０４の圧力を計測（モニタ）する第１圧力計１０７と、搬送室１０３の圧力を計測（モニタ）する第２圧力計１０８と、を有する。

処理室１０２は、試料２１２が載置される試料台としてのウエハステージ２１０と、ウエハステージ２１０を支持するステージベース２１１と、を有する。試料２１２は、ウエハステージ２１０に載置され、処理室１０２の内部が所定の状態(圧力、ガス等）にされて、試料２１２に所望の処理が施される。所望の処理は、例えば、成膜処理、エッチング処理、イオン注入処理、酸化処理等である。

搬送室１０３は、試料２１２の一時的な待機場所であり、試料２１２の処理室１０２への搬入の時、および、試料２１２の処理室１０２からの搬出の時において、試料２１２を一時的に収納する。試料２１２に所望の処理を施すときに、試料２１２が搬送室１０３から処理室１０２へ搬入（搬送）される。試料２１２が処理室１０２へ搬入される時、処理室１０２と搬送室１０３との間を遮断するバルブ１０９が開き、処理室１０２と搬送室１０３とが連通する。そして、搬送室１０３内に配置された試料２１２が、ウエハステージ２１０の上に載置される。その後、バルブ１０９が閉じて、処理室１０２と搬送室１０３との間が遮断され、処理室１０２が密封状態となる。そして、処理室１０２内が所望の状態とされて、試料２１２に所望の処理が施される。一方、試料２１２に所望の処理が施された後、試料２１２が処理室１０２から搬出される。試料２１２を処理室１０２から搬送室１０３へ搬出(搬送)する時、バルブ１０９が開き、処理室１０２と搬送室１０３とが連通する。そして、ウエハステージ２１０の上に載置された試料２１２が搬送室１０３に搬出される。その後、バルブ１０９が閉じて、処理室１０２と搬送室１０３との間が遮断される。図２には、模式的に、バルブ１０９の開閉の方向を矢印２１５として示しており、バルブ１０９の上方向への移動はバルブ１０９が開くことを示し、バルブ１０９の下方向への移動はバルブ１０９が閉じることを示している。バルブ１０９が開いた状態は、搬送室１０３から処理室１０２へ試料２１２が搬送される場合のこと、または、処理室１０２から搬送室１０３へ試料２１２が搬送される場合のことである。

第１排気装置１０５は、例えば、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプとされる。第２排気装置１０６は、例えば、ドライポンプ等の真空ポンプとされる。排気配管１０４に接続された処理室１０２は、第２排気装置１０６によって所定の真空度まで粗く排気され、その後、第１排気装置１０５によって所定の高真空まで高精度に排気にされる。高真空は、例えば、プラズマの発生を可能とするような真空度である。

第１圧力計１０７は、排気配管１０４に接続されており、排気配管１０４の圧力を計測（モニタ）することができる。これにより、排気配管１０４に接続された処理室１０２の圧力を計測（モニタ）することができる。第１圧力計１０７により計測された圧力値（排気配管１０４の圧力値）は、診断装置１１１へデータ転送１１０される。

第２圧力計１０８は、搬送室１０３に接続され、搬送室１０３の圧力を計測（モニタ）することができる。第２圧力計１０８により計測された圧力値（搬送室１０３の圧力値）は、診断装置１１１へデータ転送１１０される。

図３に示すように、計算機により構成された診断装置１１１は、プロセッサ１１３が、例えばストレージ１１５に格納された診断装置１１１の機能を実現するソフトウエアプログラム（アプリケーションプログラムとも言う）を実行することで、計算機により実現されるように構成されている。診断装置１１１は、データ収集部（ＤＡＣ）３０３と、診断部（ＤＩＧ）３０５と、を有する。診断装置１１１において、各機能（３０３、３０５)はハードウェア回路により構成してよい。

データ収集部（ＤＡＣ）３０３は、データ転送１１０によって送信された圧力値（排気配管１０４の圧力値ＰＥ（処理室１０２の圧力値）と搬送室１０３の圧力値ＰＴ）のデータを受信し、装置データ（ＤＥＤ）３０４としてストレージ１１５に保存する機能を具備している。

診断部（ＤＩＧ）３０５は、処理部（ＰＲＣ）３０６と、しきい値データ（ＤＴＨ）３０７と、相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８と、を有する。処理部（ＰＲＣ）３０６は、プロセッサ１１３がソフトウエアプログラムを実行することで実現される。しきい値データ（ＤＴＨ）３０７および相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８は、ストレージ１１５に保存される。

相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８は、バルブ１０９が開いた後の所定期間における、排気配管１０４の圧力値ＰＥおよび搬送室１０３の圧力値ＰＴの過去の履歴データにより構成される。この過去の履歴データは、例えば、装置データ（ＤＥＤ）３０４から得ることができる。バルブ１０９が開いた後の所定期間は、特に制限されないが、たとえば、バルブ１０９が開状態となってから、５秒から１０秒（５秒～１０秒）の時間範囲とすることができる。ここでは、異常検出方法として、圧力の最大値として説明するが、他の変数（パラメータ）でも問題なく、具体的には、の統計量等が異常検出の候補として挙げられる。

処理部（ＰＲＣ）３０６は、相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８に基づいてグラフをプロット(作成）する。そして、処理部（ＰＲＣ）３０６は、作成したグラフに基づいて、搬送室１０３の圧力値と排気配管１０４の最大圧力値との間の相関を表す回帰曲線（排気配管１０４の圧力値＝ｆ（Ｐ（搬送室１０３の圧力値))）を生成する。そして、処理部（ＰＲＣ）３０６は、排気配管１０４の最大圧力値の上位所定数（例えば、トップ１０個の最大圧力値）を選択して、選択されたトップ１０個の最大圧力値の平均値（ＰＥＶＡ１０）を計算する。処理部（ＰＲＣ）３０６は、選択されたトップ１０個の最大圧力値の平均値（ＰＥＶＡ１０）に基づいて、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨを生成する。しきい値ＰＥＴＨは、例えば、平均値（ＰＥＶＡ１０）の８５％から９５％の間の圧力値、より好ましくは、９０％程度の圧力値とすることができる。処理部（ＰＲＣ）３０６は、また、しきい値ＰＥＴＨを回帰曲線（排気配管１０４の圧力値＝ｆ（Ｐ（搬送室１０３の圧力値))）に代入することで、搬送室１０３の圧力値のしきい値（所定値とも言う）ＰＴＴＨを生成する。つまり、バルブ１０９が開いた後の所定期間における排気装置（１０５，１０６）に係る圧力の最大値と、搬送室１０３の圧力との相関である回帰曲線を基に所定値（しきい値ＰＴＴＨ）が求められる。しきい値ＰＥＴＨ、ＰＴＴＨは、しきい値データ（ＤＴＨ）３０７としてストレージ１１５に保存される。しきい値ＰＥＴＨ、ＰＴＴＨについては、後述する図７および図１１において詳細に説明する。

図４には、図３の装置データ（ＤＥＤ）３０４、しきい値データ（ＤＴＨ）３０７および相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８のデータ構成の一例が示されている。

装置データ（ＤＥＤ）３０４は、第１圧力計１０７と第２圧力計１０８により計側された排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴの時系列データであり、年月日（Ｄａｔｅ）と、時間（Ｔｉｍｅ）と、バルブ開判定（ＶＡＬＯＪ）と、排気配管１０４の圧力ＰＥと、搬送室１０３の圧力ＰＴと、を含む。バルブ開判定（ＶＡＬＯＪ）は、バルブ１０９の開状態（ＯＰＥＮ）と閉状態（ＣＬＯＳＥ）との判定結果を示している。

しきい値データ（ＤＴＨ）３０７は、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨと、搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨと、を含む。

相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８は、複数組の排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴと、を含む。

診断装置１１１は、パーソナルコンピュータにより構成されており、半導体製造装置１０１の排気装置（第１排気装置１０５、第２排気装置１０６）または排気配管１０４の異常を検出するためのアプリケーションが実装されるプラットフォームを備える。診断装置１１１は、試料２１２を処理する処理室１０２と、試料２１２を処理室１０２へ搬送するため処理室１０２に接続された搬送室１０３と、処理室１０２と搬送室１０３との間を遮断するバルブ１０９と、処理室１０２に接続された排気装置（１０５，１０６）と排気配管１０４と、排気配管１０４の圧力を計測（モニタ）する第１圧力計１０７を有する半導体製造装置１０１に、ネットワークにより接続される。診断装置１１１は、圧力計１０７により計測されたバルブ１０９が開いた後の所定期間の圧力値を用いて、半導体製造装置１０１の排気装置（１０５，１０６）または排気配管１０４の異常有無を判定する。つまり、バルブ１０９が開いた後の排気装置（１０５，１０６）に係る圧力を基に排気装置（１０５，１０６）または排気装置（１０５，１０６）に係る排気配管１０４の異常有無が診断装置１１１により判定される。

ここで、本開示の診断装置１１１の異常有無の判定の動作フローについて説明する。

診断装置１１１は、バルブ１０９が開いた後の所定期間、たとえば、５秒から１０秒の範囲の所定期間の排気配管１０４の圧力値を用いて、半導体製造装置１０１の排気装置（１０５，１０６）または排気配管１０４の異常有無を判定する。バルブ１０９が開いた後の所定期間の排気配管１０４の圧力値を異常有無の判定に利用するので、処理室１０２における処理条件のバラつきによる排気配管１０４の圧力値の変動を考慮することを不要にできる。これにより、排気配管１０４の圧力値の変動を抑えて、半導体製造装置１０１の排気装置（１０５，１０６）または排気配管１０４の異常有無を正確に判定できるようになる。

また、本開示者らの知見によれば、第１圧力計１０７と第２圧力計１０８により計側されるところの排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴとは所定の相関関係を有している。一方、第１圧力計１０７により計側される排気配管１０４の圧力値は、バルブ１０９が開いた後であっても、計測された圧力値にバラつき(ノイズ）が発生する場合がある。そこで、計測された排気配管１０４の圧力値のバラつきを排除するため、排気配管１０４の圧力値ＰＥの判定に利用するしきい値（ＰＥＴＨ）を導入するのが好ましいことが分かった。また、同様の知見は第１排気装置１０５の電流値の最大値にも見られる。なお、しきい値（ＰＥＴＨ）の計算については、後述する図７および図１１の説明を参照できる。

診断装置１１１は、第２圧力計１０８の圧力値が、バルブ１０９が開いた後の所定期間において所定のしきい値（所定値）であるしきい値ＰＴＴＨを上回る場合（第２圧力計１０８の圧力値＞ＰＴＴＨ）、半導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４が異常であると判定する。つまり、バルブ１０９が開いた後の搬送室１０３の圧力が所定値以上となる場合、診断装置１１１により異常有無が判定される。これにより、半導体製造装置１０１の試料に対する処理条件による排気配管１０４の圧力値のバラつき、および、バルブ１０９が開いた後の所定期間において計測された排気配管１０４の圧力値のバラつき（ノイズ）を抑えつつ、半導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４の異常を正確に判定することができる。

以上の説明では、半導体製造装置１０１にネットワークにより接続された診断装置１１１を設けた半導体製造装置システム１００の構成例を説明したが、診断装置１１１はこの構成例に限定されない。診断装置１１１は、例えば、サーバＳＲＶで実行されるソフトウエアにより構成して、そのサーバＳＲＶをネットワークにより半導体製造装置１０１に接続することにより構成してもよい。

次に、図５を用いて、診断装置１１１の実施する診断アルゴリズムに係る異常診断フローを説明する。図５は、実施例に係る診断装置の処理フロー図である。この診断方法に係る処理フローは、診断アルゴリズムに係る異常診断フローを示している。図５には、半導体製造装置１０１の動作フロー５０と、診断装置１１１の異常診断の動作フロー５１と、を含む診断方法が示されている。

まず、半導体製造装置１０１の動作フロー５０を説明する。

半導体製造装置１０１の動作フロー５０は、ステップＳ１００、ステップＳ１０１と、ステップＳ１０３と、を有する。

ステップＳ１００：バルブ１０９が閉じた状態（Ｃｌｏｓｅ）から開いた状態（Ｏｐｅｎ）とされる。

ステップＳ１０１：バルブ１０９が開いた状態において、処理前の試料２１２であるウエハを搬送室１０３から処理室１０２の内部へ搬入される。または、処理後の試料２１２であるウエハを処理室１０２から搬送室１０３の内部へ搬出される。

ステップＳ１０２：バルブ１０９が開いた状態（Ｏｐｅｎ）から閉じた状態（Ｃｌｏｓｅ）とされる。なお、ステップＳ１００からステップＳ１０２において、第１圧力計１０７と第２圧力計１０８は、排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴとを計測して、診断装置１１１のデータ収集部（ＤＡＣ）３０３へデータ転送１１０しており、装置データ（ＤＥＤ）３０４には、時系列データが格納されている。

図８は、実施例に係る半導体製造装置１０１の排気配管１０４の圧力ＰＥと搬送室１０３の圧力ＰＴの構成例の説明図である。図８において、グラフ８１は、横軸は時間Ｔを示し、縦軸は第１圧力計１０７により計測された排気配管１０４の圧力値ＰＥを示している。グラフ８２は、横軸は時間Ｔを示し、縦軸は第２圧力計１０８により計測された搬送室１０３の圧力値ＰＴを示している。８３は、バルブ１０９が開いた状態（Ｏｐｅｎ）の期間を示している。ＴＡは、バルブ１０９が開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定期間を示している。所定期間ＴＡは、たとえば、５秒から１０秒の範囲である。バルブ１０９が開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定期間ＴＡにおける排気配管１０４の圧力値ＰＥを用いて、半導体製造装置１０１の排気装置（１０５，１０６）または排気配管１０４の異常有無を判定する。

図５に示すように、診断装置１１１の動作フロー５１は、ステップＳ２００、ステップＳ２０１と、ステップＳ２０２と、ステップＳ２０３と、を有する。

ステップＳ２００：診断装置１１１の処理部３０６は、データ収集部（ＤＡＣ）３０３から、処理室１０２の排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴとについて、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の時系列データ（図８参照）を取得する。

ステップＳ２０１：診断装置１１１の処理部３０６は、取得した時系列データにおいて、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡ内の処理室１０２の排気配管１０４の圧力値ＰＥを算出する。

ステップＳ２０２：処理部３０６は、ステップＳ２０１で算出された排気配管１０４の圧力値ＰＥを結果圧力に代入する。

ステップＳ２０３：処理部３０６は、結果圧力が排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨよも大きい場合（排気配管１０４の圧力値ＰＥ＞ＰＥＴＨ）、異常発報を行う。一方、結果圧力がしきい値ＰＥＴＨよりも大きくない場合（排気配管１０４の圧力値ＰＥ＜ＰＥＴＨ）、異常発報を行わずに、異常診断の動作フローを終了する。ここで、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨは、後述する図７および図１１の説明を参照できる。

つまり、バルブ１０９が開いた後の排気装置（１０５，１０６）に係る圧力を基に排気装置（１０５，１０６）または排気装置（１０５，１０６）に係る排気配管１０４の異常有無が判定されるステップ（Ｓ２００－Ｓ２０３）が半導体製造装置１０１の状態を診断するためのアプリケーションにより実行される。

図９は、排気配管１０４の圧力ＰＥ（処理中とバルブ開後）の説明図である。図９において、グラフ９１は、試料２１２を処理室１０２内で処理している最中の排気配管１０４の圧力値ＰＥの一例であり、横軸が時間Ｔ、縦軸が排気配管１０４の圧力値ＰＥを示している。グラフ９２は、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥの一例であり、横軸が時間Ｔ、縦軸が排気配管１０４の圧力ＰＥを示している。

グラフ９１に示すように、試料２１２を処理室１０２内で処理している最中の排気配管１０４の圧力値ＰＥは、処理条件に応じて、高い圧力値となったり、低い圧力値となったりしてバラつくことが分かる。

一方、グラフ９２に示すように、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥは、グラフ９１に示す排気配管１０４の圧力値ＰＥと比較して、圧力値ＰＥのバラつきが抑えられていることが分かる。つまり、半導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４の異常を検出する際に、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥに基づいて異常を検出することで、処理条件による圧力値ＰＥのバラつきを抑えつつ、半導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４の異常を検出することができる。

グラフ９２では、処理条件による圧力値ＰＥのバラつきを抑えられているものの、圧力値ＰＥの一部に、少なからずのバラつき（ノイズ）が発生しているのが分かる。そこで、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨを設定し、排気配管１０４の圧力値ＰＥがしきい値ＰＥＴＨより大きいか否かによって、導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４に異常があることを知らせる異常発報を行うか否かを判断するのが良い。これにより、バルブ１０９が開いた後の所定期間において計測された排気配管１０４の圧力値のバラつき（ノイズ）を抑えつつ、半導体製造装置１０１の排気装置１０５，１０６または排気配管１０４の異常を正確に判定することができる。

次に、図６を用いて、診断装置１１１の実施する診断アルゴリズムに関する異常診断フローの他の例を説明する。図６は、実施例に係る診断装置の他の処理フロー図である。この処理フローは、診断アルゴリズムに係る異常診断フローを示している。図６には、半導体製造装置１０１の動作フロー５０と、診断装置１１１の異常診断の動作フロー６１と、を含む診断方法が示されている。

半導体製造装置１０１の動作フロー５０は、図５の半導体製造装置１０１の動作フロー５０と同じであるので、重複する説明は省略する。

診断装置１１１の異常診断の動作フロー６１は、ステップＳ２００、ステップＳ３０１と、ステップＳ３０２と、ステップＳ３０３と、ステップＳ３０４と、ステップＳ２０３と、を有する。

ステップＳ３０１：診断装置１１１の処理部３０６は、取得した時系列データにおいて、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡ内の処理室１０２の排気配管１０４の最大圧力値ＰＥを算出（抽出）する。

ステップＳ３０２：診断装置１１１の処理部３０６は、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡ内の搬送室１０３の圧力値ＰＴが搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨ以上か否かを判定する。所定時間ＴＡ内の搬送室１０３の圧力値ＰＴがしきい値ＰＴＴＨ以上（ＰＴ＞ＰＴＴＨ）の場合（はい）、ステップＳ３０３へ移行する。所定時間ＴＡ内の搬送室１０３の圧力値ＰＴがしきい値ＰＴＴＨ以上（ＰＴ＞ＰＴＴＨ）でない場合（いいえ）、ステップＳ３０４へ移行する。

ステップＳ３０３：処理部３０６は、ステップＳ２０１で算出された排気配管１０４の最大圧力値を結果圧力に代入する。

ステップＳ３０４：処理部３０６は、結果圧力を無効として、異常診断の動作フローを終了する。

ステップＳ２０３：処理部３０６は、結果圧力が排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨよりも大きい場合（排気配管１０４の圧力値ＰＥ＞ＰＥＴＨ）、異常発報を行う。一方、結果圧力がしきい値ＰＥＴＨよりも大きくない場合（排気配管１０４の圧力値ＰＥ＜ＰＥＴＨ）、異常発報を行わずに、異常診断の動作フローを終了する。

つまり、バルブ１０９が開いた後の排気装置（１０５，１０６）に係る圧力を基に排気装置（１０５，１０６）または排気装置（１０５，１０６）に係る排気配管１０４の異常有無が判定されるステップ（Ｓ２００、Ｓ３０１－Ｓ３０４、Ｓ２０３）が半導体製造装置１０１の状態を診断するためのアプリケーションにより実行される。

次に、図７、図１０および図１１を用いて、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨおよび搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨについて説明する。図７は、実施例に係る排気配管１０４の圧力しきい値（ＰＥＴＨ）と搬送室１０３の圧力しきい値（ＰＴＴＨ）との決定するための処理フロー図である。図１０は、搬送室１０３の圧力ＰＴ（しきい値適用前としきい値適用後）の説明図である。図１１は、排気配管１０４の圧力ＰＥと搬送室１０３の圧力ＰＴの相関計算用データ（ＤＣＣ）から、排気配管１０４の圧力ＰＥのしきい値ＰＥＴＨおよび搬送室１０３の圧力ＰＴのしきい値ＰＴＴＨを決める一例の説明図である。

図７には、処理部３０６が搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨを決めるための処理フローを示しており、この処理フローは、任意のタイミングにおいて、処理部３０６により実行される。処理フローは、ステップＳ４００、ステップＳ４０１と、ステップＳ４０２と、ステップＳ４０３と、ステップＳ４０４と、を有する。

ステップＳ４００：処理部（ＰＲＣ）３０６は、相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８に基づいてグラフをプロット(作成）する。相関計算用データ（ＤＣＣ）３０８は、バルブ１０９が開いた後の所定期間における、排気配管１０４の圧力値ＰＥおよび搬送室１０３の圧力値ＰＴの過去の履歴データにより構成される。この過去の履歴データは、例えば、装置データ（ＤＥＤ）３０４から得ることができる。バルブ１０９が開いた後の所定期間は、特に制限されないが、たとえば、バルブ１０９が開状態となってから、５秒から１０秒（５秒～１０秒）の時間範囲とすることができる。

ステップＳ４０１：処理部（ＰＲＣ）３０６は、作成したグラフに基づいて、搬送室１０３の圧力値ＰＴと排気配管１０４の最大圧力値との間の回帰曲線ＲＣを生成する（図１１参照）。つまり、ここでは、排気配管１０４の圧力値ＰＥと搬送室１０３の圧力値ＰＴとは所定の相関関係を有しているので、搬送室１０３の圧力値ＰＴと異常を判定したい処理室１０２の排気配管１０４の圧力値ＰＥの最大圧力値の間の回帰曲線ＲＣを作成する。回帰曲線ＲＣは、例えば、以下の式で表される。

排気配管１０４の圧力値ＰＥ＝ｆ（Ｐ（搬送室１０３の圧力値ＰＴ))
ステップＳ４０２：処理部（ＰＲＣ）３０６は、排気配管１０４の最大圧力値の上位所定数（例えば、トップ１０個の最大圧力値）を選択する（図１１参照）。

ステップＳ４０３：選択されたトップ１０個の最大圧力値の平均値（ＰＥＶＡ１０）を計算する（図１１参照）。

ステップＳ４０４：処理部（ＰＲＣ）３０６は、選択されたトップ１０個の最大圧力値の平均値（ＰＥＶＡ１０）に基づいて、排気配管１０４の圧力値ＰＥのしきい値ＰＥＴＨを生成する。しきい値ＰＥＴＨは、例えば、平均値（ＰＥＶＡ１０）の８５％から９５％の間の圧力値、より好ましくは、平均値（ＰＥＶＡ１０）の９０％程度の圧力値とすることができる。処理部（ＰＲＣ）３０６は、また、しきい値ＰＥＴＨを回帰曲線ＲＣに代入することで、搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨを生成する。しきい値ＰＥＴＨ、ＰＴＴＨは、処理部（ＰＲＣ）３０６により、しきい値データ（ＤＴＨ）３０７としてストレージ１１５に保存される。

図７で求めた搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨを設定することで、図１０のグラフ９２(図９のグラフ９２と同じ）に示したバラつき（ノイズ）を抑えることができる。図１０のグラフ９３は、搬送室１０３の圧力値ＰＴのしきい値ＰＴＴＨを用いた場合における、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥの一例であり、横軸が時間Ｔ、縦軸が排気配管１０４の圧力ＰＥを示している。つまり、しきい値ＰＴＴＨを用いることで、バルブ１０９の開いた状態（Ｏｐｅｎ）の後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥのバラつきが抑えられていることが分かる。

つまり、バルブ１０９が開いた後の所定時間ＴＡの排気配管１０４の圧力値ＰＥを用いる事で、処理条件によるバラつきを抑えることができる（図９のグラフ９１とグラフ９２を参照）。また、搬送室１０３の圧力値ＰＥにおいてしきい値（ＰＴＴＨ）を設定することで、処理条件によるバラつきがある状態（図９のグラフ９１参照）からバラつきが、７１％程度改善ができる（図１０のグラフ９３参照）。ここでは、圧力値として説明したが、第１排気装置１０５の電流値の統計量を用いても、同様の効果が得られる。

実施例に係る診断装置によれば、処理条件によるバラつきを抑えつつ、半導体製造装置の排気装置または排気配管の異常有無を判定できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

１００：半導体製造装置システム
１０１：半導体製造装置(処理装置）
１０２：処理室
１０３：搬送室
１０４：排気配管
１０５：第１排気装置
１０６：第２排気装置
１０７：第１圧力計
１０８：第２圧力計
１０９：バルブ
１１１：診断装置
１１７：サーバ
２１０：ウエハステージ
２１２：試料

Claims

試料が処理される処理室と、前記試料を前記処理室へ搬送し前記処理室に接続された搬送室と、前記処理室と前記搬送室との間に配置されたバルブと、前記処理室を排気する排気装置と、前記排気装置に係る排気配管とを備える半導体製造装置の状態が診断される診断装置において、
前記バルブが開いた後の前記搬送室の圧力が所定値以上となる場合、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力を基に前記排気装置または前記排気配管の異常有無が判定され、
前記所定値は、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力と前記搬送室の圧力との相関を基に求められた値であり、
前記バルブが開いた状態は、前記搬送室から前記処理室へ前記試料が搬送される場合のことまたは前記処理室から前記搬送室へ前記試料が搬送される場合のことであることを特徴とする診断装置。
半導体製造装置がネットワークを介して接続された請求項１に記載の診断装置を備えることを特徴とする半導体製造装置システム。
請求項２に記載の半導体製造装置システムにおいて、
前記診断装置は、パーソナルコンピュータであることを特徴とする半導体製造装置システム。
試料が処理される処理室と、前記試料を前記処理室へ搬送し前記処理室に接続された搬送室と、前記処理室と前記搬送室との間に配置されたバルブと、前記処理室を排気する排気装置と、前記排気装置に係る排気配管とを備える半導体製造装置がネットワークを介して接続され、前記半導体製造装置の状態を診断するためのアプリケーションが実装されたプラットフォームを備える半導体装置製造システムにおいて、
前記バルブが開いた後の前記搬送室の圧力が所定値以上となる場合、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力を基に前記排気装置または前記排気配管の異常有無が判定されるステップが前記アプリケーションにより実行され、
前記所定値は、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力と前記搬送室の圧力との相関を基に求められた値であり、
前記バルブが開いた状態は、前記搬送室から前記処理室へ前記試料が搬送される場合のことまたは前記処理室から前記搬送室へ前記試料が搬送される場合のことであることを特徴とする半導体装置製造システム。
試料が処理される処理室と、前記試料を前記処理室へ搬送し前記処理室に接続された搬送室と、前記処理室と前記搬送室との間に配置されたバルブと、前記処理室を排気する排気装置と、前記排気装置に係る排気配管とを備える半導体製造装置の状態を診断する診断方法において、
前記バルブが開いた後の前記搬送室の圧力が所定値以上となる場合、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力を基に前記排気装置または前記排気配管の異常有無を判定する工程を有し、
前記所定値は、前記バルブが開いた後の前記排気配管の圧力と前記搬送室の圧力との相関を基に求められた値であり、
前記バルブが開いた状態は、前記搬送室から前記処理室へ前記試料が搬送される場合のことまたは前記処理室から前記搬送室へ前記試料が搬送される場合のことであることを特徴とする診断方法。