JPH06119059A - マスフローコントローラ流量検定システム - Google Patents

マスフローコントローラ流量検定システム

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JPH06119059A
JPH06119059A JP4286986A JP28698692A JPH06119059A JP H06119059 A JPH06119059 A JP H06119059A JP 4286986 A JP4286986 A JP 4286986A JP 28698692 A JP28698692 A JP 28698692A JP H06119059 A JPH06119059 A JP H06119059A
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    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 配管中に組み込んだままの状態でのマスフロ
ーコントローラの流量計測精度の検定を可能としたマス
フローコントローラ流量検定システムを提供すること。 【構成】 遮断弁3を閉じ、遮断弁9、4、2を開く
と、配管内からプロセスガスが掃気され、所定圧の窒素
ガスで充填される。次に、遮断弁9を閉じ、配管内の窒
素ガスはマスフローコントローラを通して放出する。圧
力計10の指示値が所定値となる時間を計測し、マスフ
ローコントローラの実流量を求める。これにより、マス
フローコントローラの異常を検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おけるガスシステムに使用するマスフローコントローラ
の流量検定に関し、さらに詳細にはシステム中に組み込
んだ状態でのマスフローコントローラの流量計測精度の
検定が可能な流量検定システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程中の成膜装置、乾式エッ
チング装置等においては、例えばシランやホスフィン等
のいわゆる特殊材料ガスや塩素ガス等の腐食性ガスおよ
び水素ガス等の強燃性ガス等を使用する。これらのガス
の使用に当たっては、次に述べる理由によりその流量を
極めて厳格に管理しなければならない。
【0003】第一の理由として、ガス流量の多寡がプロ
セスの良否に直接影響することが挙げられる。すなわ
ち、成膜プロセスにおいては膜質が、エッチングプロセ
スにおいては回路加工の良否が、ガス流量の精度により
多大な影響を受けるのである。別の理由として、この種
のガスの多くは人体や環境に対する有害性あるいは爆発
性等を有することが挙げられる。このため使用後のこれ
らのガスは、直接大気に排気することは許されず、ガス
種に応じた除害手段を備えなければならない。かかる除
害手段は通例処理能力が限られていて、許容値以上の流
量が流れると有害ガスの環境への流出や除害手段の破損
につながることがある。さらに、これらのガス、特に半
導体製造プロセスにて使用しうる高純度かつ無塵のもの
は高価な上、ガス種によっては自然劣化による使用期限
があるため大量保管ができないことも理由となる。
【0004】一方、プロセス機器が要求するこれらのガ
スの実際の流量は、多くても500sccm程度と小さ
いので、従来より配管中に公知のマスフローコントロー
ラを配して、ガス種ごとに最適の流量を流すようにして
いる。かかるマスフローコントローラは、印加電圧を変
更することにより、設定流量を変更してプロセスレシピ
の変更に対応できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この種のガスプロセス
におけるマスフローコントローラは、小流量をコントロ
ールすることを目的とするものであるため内部に細管を
有し、該細管の作用により流量のモニター等を行ってい
る。一方マスフローコントローラを流れるガスのうち特
に成膜用材料ガスは、その特性上配管内でも固形物を析
出する可能性があり、配管の流量容量を変化させること
がある。かかる変化が起こればそのマスフローコントロ
ーラにおける印加電圧と実流量との関係は当然変化し、
印加電圧の設定に変化がなくても実流量が変化するの
で、プロセスの安定性を阻害することになる。現実にこ
のような変化が起こった場合には、正しいガス流量を流
すべく印加電圧の設定を修正しなければならない。この
とき、マスフローコントローラの実流量を計測する必要
が生ずる。
【0006】さらに析出固形物が蓄積すると、印加電圧
設定の修正では対処しきれなくなる。細管のつまりによ
り流量のモニターが不可能になるからである。それ以前
にこのようなマスフローコントローラを使用し続けるこ
とは、半導体製造上最も嫌うべきパーティクルをプロセ
ス機器に送り込むことになり、好ましくない。したがっ
てこのような場合には、マスフローコントローラを新品
に交換しなければならない。ここでマスフローコントロ
ーラの印加電圧と実流量との関係は、同一機種であって
も個体差を無視できず、また配管系とのジョイントの締
め付け具合も実流量に影響するので、交換した新しいマ
スフローコントローラにおいて実流量を計測する必要が
ある。
【0007】しかしながら、マスフローコントローラの
実流量を計測することは、過去ほとんど行われていな
い。その理由は、配管系に組み込んだ状態でのマスフロ
ーコントローラの実流量の計測が困難なことにある。そ
こで、実流量を計測するかわりに作業者の勘と経験とに
より暫定的に印加電圧を設定し、プロセスを実行してそ
の良否により暫定値の良否を判断し、これを繰り返して
最適設定値を決定しているのである。このため最適値決
定までに時間がかかるためプロセス装置の実稼動率が低
くなるばかりでなく、その過程で消費する各種ガスやテ
ストウェハ等のコストも軽視し得ない。
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、配管系に組み込んだ状態でのマ
スフローコントローラの実流量の計測を可能とすること
により、マスフローコントローラの個体差や経時変化に
適切に対応して、正しいガス流量を与える電圧設定値を
迅速に知り、もってガスを使用するプロセスの安定運転
と高稼動率操業とを可能とするマスフローコントローラ
流量検定システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のマスフローコントローラ流量検定システム
は、プロセスガス源から第1遮断弁およびマスフローコ
ントローラを順次経由してプロセスチャンバに該プロセ
スガスを供給するガス配管系において、計測用ガスを供
給する計測用ガス源と、入口側が前記計測用ガス源に接
続し、出口側が前記ガス配管系の前記マスフローコント
ローラの入口側に接続する計測開始用遮断弁と、前記計
測用開始遮断弁の出口側の圧力を計測する圧力計とを有
し、前記マスフローコントローラへの前記プロセスガス
の供給を前記第一遮断弁により遮断し、前記計測開始用
遮断弁を開いて前記圧力計を所定の圧力にした後、前記
計測開始用遮断弁を閉じて、前記圧力計により時間経過
に伴う圧力低下を計測することによりマスフローコント
ローラの計測精度を検定する。
【0010】また、上記するマスフローコントローラ流
量検定システムであって、前記配管系にマスフローコン
トローラを取り付けた時に前記検定を行い、前記時間経
過に伴う圧力低下の初期データを記憶する記憶手段と、
前記プロセスが稼働した後、前記検定を行って計測した
圧力低下のデータと前記初期データとを比較してマスフ
ローコントローラの異常を検定する制御手段とを有して
いる。また、上記するマスフローコントローラ流量検定
システムであって、前記計測開始用遮断弁の出口側に2
以上の前記マスフローコントローラが並列に接続してい
る。
【0011】
【作用】前記構成を有する本発明の検定システムでは、
配管系にマスフローコントローラを取り付けた時に、マ
スフローコントローラの実流量を計測を行う。すなわ
ち、プロセスガスの供給を停止した状態で、一定圧力の
窒素ガスで配管系内を充填する。次に、計測開始用遮断
弁を閉じて、計測しようとするマスフローコントローラ
を介して充填した窒素ガスを排気側に放出する。このと
きの大気圧になるまでの放出時間を初期データとして記
憶手段であるマイクロコンピータに記憶する。
【0012】その後、実際の稼働に入り、マスフローコ
ントローラの細管が詰まる恐れがある時期より適宜検定
を行う。すなわち、プロセスガスの供給を停止した後、
一定圧力の窒素ガスで配管系内を充填する。次に、計測
開始用遮断弁を閉じて、計測しようとするマスフローコ
ントローラを介して充填した窒素ガスを排気側に放出す
る。このときの大気圧になるまでの放出時間をデータと
して採り、マイクロコンピータに記憶されている初期デ
ータと比較して、マスフローコントローラの異常の発生
の有無を制御手段であるマイクロコンピータが判断し、
警報を出す。また、この計測値により、必要な実流量を
得るためのマスフローコントローラへの印加電圧設定を
修正することも可能である。
【0013】
【実施例】以下、本発明のガス実流量検定システムを具
体化してガス配管系に組み込んだ一実施例を図面を参照
して説明する。図2は本発明にかかるガス実流量検定シ
ステムを組み込んだガスシステムのブロック図である。
図2においては、5種類のプロセスガス(A〜E)がそ
れぞれマスフローコントローラ(1A〜1E)を挟む第
1の遮断弁(3A〜3E)と第2の遮断弁(2A〜2
E)とを通してプロセスチャンバ5に供給されるように
なっている。さらに、共通の流量計測用高圧窒素源6か
ら、フィルタ7、減圧弁8を経て所定の圧力に減圧され
た窒素ガスが、計測開始用の遮断弁9を経た後分岐さ
れ、連結用の遮断弁(4A〜4E)を経て各ガスライン
に合流している。
【0014】圧力計10は、遮断弁9と遮断弁(4A〜
4E)との間における窒素ガスの圧力を計測するもので
ある。プロセスチャンバ5は、ドライエッチング、気相
成膜、熱酸化等を行うためのものである。なお、流量計
測用高圧窒素源6はプロセスチャンバ5を大気開放する
とき等に用いるパージ用ガス源と共用されていてもよ
い。
【0015】かかるガスシステムにおいて通常のプロセ
スレシピを実行する際には、遮断弁(4A〜4E)を閉
として、流量計測用高圧窒素源6からの窒素が各ガスラ
インに流れることがなく、かつ、各プロセスガスが圧力
計10の方に逆流することのないようにした上で、各マ
スフローコントローラ(1A〜1E)に設定電圧を印加
し、各遮断弁(2A〜2E、3A〜3E)を開として、
プロセスチャンバ5に各プロセスガスを必要な流量流す
のである。プロセスチャンバ5内には、処理しようとす
るウェハが収納されており、適宜加熱、プラズマ印加等
を行い、プロセスガスの作用と併せて必要な処理が行わ
れる。
【0016】さて、かかるガスシステムにおいて、マス
フローコントローラ(1A〜1E)を新品に交換した場
合を考える。一般にマスフローコントローラは内部に細
管を有するので、同一形式のものであっても、その印加
電圧と実流量との関係の個体差は無視しえず、また配管
とのジョイントの締め付け具合いによっても影響を受け
るので、システムに組み込んだ状態での実流量を計測し
て、必要とする実流量に対する印加電圧を設定し直して
おくのが、プロセスの良好な操業を図る上で望ましい。
また、実レシピを多数回数実行することにより、マスフ
ローコントローラ(1A〜1E)の特性が変化すること
があるので、必要に応じて印加電圧を修正することが好
ましい。本実施例のガスシステムでは、ガス実流量検定
システムが組み込まれているので、各マスフローコント
ローラ(1A〜1E)のガス実流量を計測し、必要とす
る実流量に対する印加電圧を設定し直すことができる。
【0017】本実施例のガスシステムにおけるガス実流
量計測の手順を図2および図3に基づいて説明する。図
1は図2のガスシステムを簡単のため1のプロセスガス
ラインのみ示し、図2では示していなかったマイクロコ
ンピュータ11等を示したものである。マイクロコンピ
ュータ11は、圧力計10のデータを解析するものであ
る。圧力の変化速度から計算されるガス流量は流量モニ
タ13に表示される。また、ここで異常な信号が検知さ
れると、異常信号出力回路12がアラームを発する。な
お、1のプロセスガスラインのみ有するシステムでは、
遮断弁4はなくてもよい。
【0018】図1のガスシステムにおいてガス実流量を
計測するには、まず遮断弁3を閉としプロセスガスの供
給を遮断する。次に減圧弁8の2次圧を5kgf/cm
2 に調整し、遮断弁9、4、2を開とし、プロセスチャ
ンバ5を介して図示しない排気側にブローして残留して
いるプロセスガスを掃気する。そしてマスフローコント
ローラ1の流量を設定する。このとき図1中の配管のう
ち破線を付けた部分(以下タンク部分Tという。から)
窒素ガスが、マスフローコントローラ1を介して設定流
量に従いつつ、排気側に流出する。そして流量計測用高
圧窒素源6から減圧弁8を介して窒素ガスが補充され、
タンク部分Tは5kgf/cm2 に維持される。したが
って圧力計10は5kgf/cm2 を表示する。
【0019】この状態から遮断弁9を閉とすると、タン
ク部分Tに窒素ガスが補充されなくなり、一方マスフロ
ーコントローラ1を介しての流出は続くので、タンク部
分Tの圧力すなわち圧力計10の表示は、次第に低下し
て大気圧すなわち0kgf/cm2 となる。ここで表示
値が大気圧になるまでに必要な時間は、マスフローコン
トローラ1の流量により、すなわち印加電圧により変化
する。このときの圧力計10の表示値と、遮断弁2を開
としてからの経過時間との関係の実測値の例を図3のグ
ラフに示す。
【0020】ここで一般論として、一定容積Vより一定
流量Qでガス放出したときの放出時間tについて検討す
る。ここで放出時間とは初期圧力から大気圧までガス放
出するのに要する時間をいう。まず、気体の状態方程式 PV=gRT (1) を考える。ここで、Pは圧力を、gはガス重量を、Rは
ガス定数を、Tは温度を示す。(1)式は、いわゆるボ
イルシャルルの法則を示している。
【0021】(1)式より、温度Tを一定として圧力P
1 のときの容積V内のガス重量g1は、 g1 =P1 V/RT (2) で表され、同様に圧力P2 のときの容積V内のガス重量
g2 は、 g2 =P2 V/RT (3) で表される。一定容積Vのガスが一定温度Tのもとで、
圧力がP1 からP2 に変化したときのガス重量の変化g
3 は、 g3 =g1 −g2 =(P1 −P2 )*(V/RT) (4) となる。
【0022】ここで、ガスが窒素ガスである場合のガス
定数Rを求める。標準状態(0゜C、1気圧)1mol
の窒素ガスを考えると、 P=1.033kgf/cm2 (1気圧) T=273k (0゜C) V=22400cm3 (22.4リッター) g=0.028kgf (N2 の分子量より) であるから、(1)式より、 R=PV/gT=3027cm/K (5) となる。したがって、温度Tが室温293K(20゜
C)であるとき、(4)式と(5)式とから、 g3 =(V/887000)*(P1 −P2 )kgf (6) となる。
【0023】ここで、室温293K(20゜C)、1.
033kgf/cm2 (1気圧)、1cm3 の窒素ガス
の重量g4 を考えると、(1)式と(5)式とから、 g4 =PV/RT=1.165*10-6kgf (7) となる。今、一定の体積流量Qsccm(sccmは1
気圧20゜Cの状態に換算したときの1分当りの体積流
量を示す)がt秒間、一定容積Vより放出したときの放
出ガスの重量g5 はQと放出時間とg4 との積であるか
ら、(6)式を使って、 g5 =Q*(t/60)*1.165*10-6kgf (8) となる。ところで、一定容積V内のガスの重量変化は、
放出されたガスの重量に等しいため、(6)式と(8)
式とにおいてg3 =g5 となり、 t=58*V*(P1 −P2 )/Q (9) が導かれ、放出時間tは体積流量Qに反比例することが
わかる。
【0024】次に、以上の考察を本実施例に適用する。
本実施例のようなガスシステムにおける前述のタンク部
分Tの容積Vは通常5ないし30cm3 程度であり、本
発明者が使用したシステムでは実測V=12.4cm3
であった。そして、今考えているのはタンク部分Tの圧
力が5kgf/cm2 から大気圧まで低下する場合であ
るので、P1 =5kgf/cm2 、P2 =0kgf/c
2 である。そして放出流量Qすなわちマスフローコン
トローラ1の流量を200sccmとすれば、(9)式
を計算して、 t=17.98秒 との理論値が得られる。図3のグラフに示した実測値の
例のうち、設定流量200sccmのものは放出時間約
18秒と読むことができ、理論値と非常によく一致して
いる。図3のグラフの他の設定流量のものも理論値と一
致していることが、(9)式を計算することにより確認
できる。
【0025】図3のグラフからは、初期圧力を5kgf
/cm2 でなく4kgf/cm2 とし、そこから大気圧
でなく1kgf/cm2 までの放出時間を読みとること
もできる。例えば設定流量200sccmの場合、放出
開始から4kgf/cm2 まで約3秒かかっており(図
中t1 )、放出開始から1kgf/cm2 まで約14秒
かかっている(図中t2 )ので、4kgf/cm2 から
1kgf/cm2 までの放出時間は、約11秒である。
他の設定流量の場合でも、同様にして、4kgf/cm
2 から1kgf/cm2 までの放出時間を読みとること
ができる。
【0026】このように4kgf/cm2 から1kgf
/cm2 までの放出時間を読むことの意義は、計測精度
の向上にある。すなわち計測開始を5kgf/cm2
すると、遮断弁9を閉とした瞬間が計測開始時になるの
で、閉弁動作の微妙な時間的ずれが計測誤差となるので
ある。また、計測終了を大気圧とすると、大気圧付近で
は流速が遅くなり、計測終了時を厳密に定めるのが困難
である。放出時間を4kgf/cm2 から1kgf/c
2 までとすればこれらの問題はなく、高い精度で放出
時間を計測できる。
【0027】こうして図3のグラフから読みとられた4
kgf/cm2 から1kgf/cm2 までの放出時間と
マスフローコントローラ1の設定流量との関係を図4の
グラフに実線で示す。図4のグラフには、タンク部分T
の容積が18.8cm3 である同様のガスシステムでの
計測結果の例(図4中破線で示す)も示されているが、
以後の説明はタンク部分Tの容積が12.4cm3 であ
るガスシステムについて行う。なお、この計測の再現性
は非常によく、本発明者の実験によれば、クリーンな窒
素ガスで計測する限り何度も同じ計測を繰り返してもほ
とんど変化はない。
【0028】今、図2に示すようなガスシステムを新た
に組み立てた場合、実レシピを良好に実行するために必
要な実流量は、プロセスチャンバ5の体積や微妙な内部
配置等により異なるので、実レシピの試行を何度か行
い、良好な結果が得られるマスフローコントローラ1の
印加電圧を決定しておく必要がある。そして決定した印
加電圧にて上述の放出時間の計測を行えば、図4のグラ
フとの対照により必要な実流量(以下、所要流量とい
う)を求めることができる。さて、マスフローコントロ
ーラ1を新品に交換した場合、印加電圧と実流量との関
係の個体差は無視しえないので、交換した新しいマスフ
ローコントローラ1にて所要流量が得られる印加電圧を
決定しなければならない。このため放出時間の計測を行
い、所要流量に対応する放出時間(図4のグラフより読
みとる)が得られる印加電圧(以下、正常電圧という)
を決定しておく。
【0029】実レシピの実行を多数回数繰り返すと、マ
スフローコントローラ1の印加電圧と実流量との関係が
変化することがあり、そのことはマスフローコントロー
ラ1に正常電圧を印加しているのにプロセス結果が良好
でなくなることによって知られる。プロセス結果が良好
でないとは、例えば成膜プロセスの場合、形成された膜
の膜厚や膜質(屈折率等)が正常値からはずれたり、そ
れらの均一性が悪くなることをいう。この場合は、マス
フローコントローラ1の印加電圧を修正して所要流量が
得られるようにしなければならない。また、このような
正常値からのずれが大きくなったマスフローコントロー
ラ1は、えてしてパーティクルを発生してプロセス歩留
まりを悪化させるので、ずれがある限界値を超えた時点
でなんらかのアラームが発せられるようにしておくのが
好ましい。
【0030】そこで、本実施例のガスシステムでは、マ
イクロコンピュータ11に初期状態を記憶しておき、修
正のための計測の結果ずれが限界値を超えていた場合に
異常信号出力回路12がアラームを発するようにしてい
る。この機能は、マスフローコントローラ1を交換して
新品のマスフローコントローラ1における正常電圧を計
測した直後に行う正常値初期化モードと、マスフローコ
ントローラ1に正常状態からのずれが生じていると思わ
れるときに行う計測モードとにより実現される。計測モ
ードでは、ずれの修正を行い、必要な場合にはアラーム
を発する。
【0031】まず、正常値初期化モードについて図5の
フローチャートと図2とに基づいて説明する。前提条件
として、マスフローコントローラ1を新品に交換し、そ
のマスフローコントローラ1における正常電圧を計測し
たところであるとする。このとき、減圧弁8の設定2次
圧は5kgf/cm2 であり、一方遮断弁3は閉とさ
れ、遮断弁3より右方にプロセスガスは供給されていな
い。最初に、S1において計測系の準備を行う。すなわ
ち、遮断弁3を閉としたまま遮断弁9、4、2を開とす
ると、流量計測用高圧窒素源6からタンク部分Tを通し
て排気側に窒素ガスが流れ、減圧弁8の働きによりタン
ク部分Tの圧力は5kgf/cm2 に維持され、圧力計
10は5kgf/cm2 を指示する。圧力計10の指示
値はマイクロコンピュータ11に常時信号として送られ
ている。
【0032】そして、S2においてマスフローコントロ
ーラ1の流量設定を行う。このときの設定は、さきに計
測されているそのマスフローコントローラ1における正
常電圧を印加することによって行う。そして、S3で遮
断弁9を閉じると、タンク部分Tの圧力が徐々に下がり
始めるので、圧力計10の指示値も徐々に下がる。そし
て、圧力計10の指示値が4kgf/cm2 を切るとき
を時間計測開始時刻とする(S4)。同様に圧力計10
の指示値が1kgf/cm2 を切るときを時間計測終了
時刻とする(S5)。そして、両時刻の差が正常放出時
間としてマイクロコンピュータ11に記憶される(S
6)。このとき、マスフローコントローラ1の設定流量
も、正常流量としてマイクロコンピュータ11に記憶さ
れる(S7)とともに、流量モニタ13に表示される
(S8)。以上が、正常値初期化モードである。
【0033】続いて、計測モードについて図6のフロー
チャートと図2とに基づいて説明する。計測モードは、
マスフローコントローラ1の印加電圧と実流量との関係
に正常状態からのずれが生じていると思われるときに行
うモードである。計測モードを行う場合前提条件とし
て、遮断弁3を閉としてプロセスガスの供給を停止し、
減圧弁8の2次圧を5kgf/cm2 に設定しておかな
ければならない。最初に、S9において計測系の準備を
行う。すなわち、遮断弁3を閉としたまま遮断弁9、
4、2を開とすると、流量計測用高圧窒素源6からタン
ク部分Tを通して排気側に窒素ガスが流れ、残留してい
るプロセスガスが掃気される。このとき減圧弁8の働き
によりタンク部分Tの圧力は5kgf/cm2 に維持さ
れ、圧力計10は5kgf/cm2 を指示する。圧力計
10の指示値はマイクロコンピュータ11に常時信号と
して送られている。
【0034】そして、S10においてマスフローコント
ローラ1の流量設定を行う。このときの設定は、正常値
初期化モードを行った際と同じ電圧をマスフローコント
ローラ1に印加することにより行う。そして、S11で
遮断弁9を閉じると、タンク部分Tの圧力が徐々に下が
り始めるので、圧力計10の指示値も徐々に下がる。そ
して、圧力計10の指示値が4kgf/cm2 を切ると
きを時間計測開始時刻とする(S12)。同様に圧力計
10の指示値が1kgf/cm2 を切るときを時間計測
終了時刻とする(S13)。そして、両時刻の差が計測
放出時間としてマイクロコンピュータ11に記憶される
(S14)。そして、S15において計測放出時間の正
常放出時間からのずれが許容範囲内(例えば正常放出時
間の上下10%以内)であるかどうかを判断する。許容
範囲内であると判断された場合(S15:YES)に
は、S16において正常信号を出力する。
【0035】そして、正常値初期化モードを行った際に
記憶した正常放出時間と正常流量とから、現状での放出
時間と設定流量との関係を示すカーブ(図4のグラフ中
一点鎖線で示す)をマイクロコンピュータ11が演算す
る(S17)。そして、かかる演算結果に計測放出時間
を当てはめることにより求められる実流量が、流量モニ
タ13に表示される(S18)。さらにこのとき、現状
で所要流量を流すべき修正電圧も計算される。S15に
おいて計測放出時間の正常放出時間からのずれが許容範
囲内でないと判断された場合(S15:NO)には、S
19にて異常信号出力回路12がアラームを発する。以
上が計測モードである。
【0036】計測モードを実施した結果、計測放出時間
が正常放出時間からずれていなかった場合は、マスフロ
ーコントローラ1には何の異常もないので、プロセス異
常の原因は他にもとめる必要がある。計測放出時間が正
常放出時間からずれており、かつ許容範囲内であった場
合は、マスフローコントローラ1の印加電圧と実流量と
の関係に正常状態からのずれが生じており、このずれが
プロセス異常の原因である可能性が高いので、以後の実
レシピ実行は、正常電圧でなく修正電圧で行う。計測放
出時間が正常放出時間からずれており、かつ許容範囲外
であった場合は、マスフローコントローラ1の印加電圧
と実流量との関係の正常状態からのずれが大きく、この
ような状態でのマスフローコントローラ1は、プロセス
が嫌うパーティクルを発生しているおそれがあるので、
新品に交換すべきである。これにしたがってマスフロー
コントローラ1を新品に交換したときは、前述のように
初期計測と正常値初期化モードを行う必要があることは
もちろんである。
【0037】本実施例のガスシステムにおいては実際の
配管系における実流量計測手段を備えているので、以上
のようにして、マスフローコントローラ1の印加電圧の
修正あるいは交換すべきか否かの判断を制度良くかつ効
率的に行うことができるため、半導体の歩止まりを向上
させることができる。また、消費するプロセスガスやテ
ストウェハのコスト、あるいは試行および結果解析に必
要な時間を本実施例のシステムを採用することにより削
減できる。
【0038】次に、以上で述べた放出時間計測を図2の
ような多数のプロセスガスラインを有するシステムにて
行う場合を考察する。この場合、各マスフローコントロ
ーラ(1A〜1B)は、それぞれ別々に計測しなければ
ならない。例えばプロセスガスAのラインのマスフロー
コントローラ1Aについて計測する場合を考えると、タ
ンク部分Tへの5kgf/cm2 の計測用窒素ガスの充
填(正常値初期化モードではS1、計測モードではS
9)は、遮断弁3Aを閉としてプロセスガスAの供給を
遮断し、遮断弁(4B〜4E)を閉として他のガスライ
ンへの計測用窒素ガスの流出が起こらないようにした上
で、遮断弁9、4A、2Aを開とすることで行う。
【0039】また、以下の計測手順は前に説明した手順
と同じであるので説明を省略する。したがってここでの
タンク部分容積とは、図2中破線を付した部分の容積を
いう。他のガスラインについても同様の要領で計測を行
う。したがってこの場合タンク部分容積は、厳密には、
計測しようとするガスラインにより異なることに注意し
なければならない。この検定によりマスフローコントロ
ーラの異常が検出された場合には、個別のマスフローコ
ントローラを各々検定する。
【0040】図2の流量検定システムにおいては以上の
ようにして、マスフローコントローラ(1A〜1E)の
印加電圧の修正あるいは交換すべきか否かの判断を効率
よく行うことができる。また、1つの圧力計により複数
のマスフローコントローラを検定できるので、圧力計分
のコストダウンになる。また、消費するプロセスガスや
テストウェハのコスト、あるいは試行および結果解析に
必要な時間を本実施例のシステムを採用することにより
削減できる。特に、プロセスガスラインの数が多いシス
テムにおいてこの効果は著しい。
【0041】なお、前記実施例は本発明を限定するもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種
々の変形、改良が可能であることはもちろんである。例
えば、前述の計測用窒素ガスの充填圧力や、放出時間開
始時の圧力、同終了時の圧力、その許容範囲等は、前述
したとおりの値でなくてもよく、必要に応じて適した値
を使えばよい。また、計測用ガスとしてここでは窒素ガ
スを使用したが、窒素ガスに限らず不活性であってかつ
クリーンなものが入手可能なガスであれば他のガスでも
よい。また、図7のようにサイクルパージラインを備え
る系にも適用可能である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の流量検定システムでは、配管に組み込んだままの状
態でのマスフローコントローラの実流量の計測を行える
ので、マスフローコントローラの個体差や経時変化に適
切に対応して印加電圧の初期設定および修正、また交換
すべきか否かの判断を効率よく行うことができるため、
半導体製造プロセスの安定運転と高稼動率操業とが可能
となり、半導体の歩止まりを向上させ、コストダウンを
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるマスフローコントロー
ラ流量検定システムの構成を示すブロック図である。
【図2】複数のプロセスガスラインと計測用ガスライン
とを有するマスフローコントローラ流量検定システムの
構成を示すブロック図である。
【図3】マスフローコントローラにおける1次側圧力と
放出時間との関係を示すグラフである。
【図4】マスフローコントローラにおける設定流量と圧
力降下時間との関係を示すグラフである。
【図5】正常値初期化モードのフローチャートである。
【図6】計測モードのフローチャートである。
【図7】サイクルパージラインを有するマスフローコン
トローラ流量検定システムの構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1、1A〜1E マスフローコントローラ 2、2A〜2E 遮断弁 3、3A〜3E 遮断弁 4、4A〜4E 遮断弁 5 プロセスチャンバ 6 計測用ガス源 8 減圧弁 9 遮断弁 10 圧力計 11 マイクロコンピュータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プロセスガス源から第1遮断弁およびマ
    スフローコントローラを順次経由してプロセスチャンバ
    に該プロセスガスを供給するガス配管系において、 計測用ガスを供給する計測用ガス源と、 入口側が前記計測用ガス源に接続し、出口側が前記ガス
    配管系の前記マスフローコントローラの入口側に接続す
    る計測開始用遮断弁と、 前記計測用開始遮断弁の出口側の圧力を計測する圧力計
    とを有し、 前記マスフローコントローラへの前記プロセスガスの供
    給を前記第一遮断弁により遮断し、前記計測開始用遮断
    弁を開いて前記圧力計を所定の圧力にした後、前記計測
    開始用遮断弁を閉じて、前記圧力計により時間経過に伴
    う圧力低下を計測することによりマスフローコントロー
    ラの計測精度を検定することを特徴とするマスフローコ
    ントローラ流量検定システム。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載するマスフローコントロ
    ーラ流量検定システムにおいて、 前記配管系にマスフローコントローラを取り付けた時に
    前記検定を行い、前記時間経過に伴う圧力低下の初期デ
    ータを記憶する記憶手段と、 前記プロセスが稼働した後、前記検定を行って計測した
    圧力低下のデータと前記初期データとを比較してマスフ
    ローコントローラの異常を検定する制御手段とを有する
    ことを特徴とするマスフローコントローラ流量検定シス
    テム。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載するマス
    フローコントローラ流量検定システムにおいて、 前記計測開始用遮断弁の出口側に2以上の前記マスフロ
    ーコントローラが並列に接続していることを特徴とする
    マスフローコントローラ流量検定システム。
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