JPH0653103A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH0653103A
JPH0653103A JP20642192A JP20642192A JPH0653103A JP H0653103 A JPH0653103 A JP H0653103A JP 20642192 A JP20642192 A JP 20642192A JP 20642192 A JP20642192 A JP 20642192A JP H0653103 A JPH0653103 A JP H0653103A
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flow rate
valve
gas flow
gas
controller
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JP20642192A
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English (en)
Inventor
Tetsunori Kaji
哲徳 加治
Yoshifumi Ogawa
芳文 小川
Takashi Fujii
敬 藤井
Hiroyoshi Kawahara
博宜 川原
Masaharu Saikai
正治 西海
Tomoyoshi Nishihara
伴良 西原
Hiroyuki Tabata
博幸 田端
Tsuyoshi Umemoto
強志 梅本
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体製造装置に設置されたマスフローコント
ローラの流量特性を自動的に校正するため、1個もしく
は複数個の校正用マスフローコントローラを設け、測定
用マスフローコントローラと校正用マスフローコントロ
ーラとを直列に接続する配管系をもたせ、反応性の弱い
ガスを流す。 【構成】プロセス用ガス源1−1、開閉弁8−11、マ
スフローコントローラ2−1、開閉弁9−1、開閉弁1
0を経由して処理室3に至るプロセスガス系とは別に、
流量校正用ガス源1−0、開閉弁8−011,8−01
2、校正用マスフローコントローラ2−01,2−0
2、開閉弁8−10を経由してマスフローコントローラ
2−1の入力部に至る配管を有すると共に、開閉弁9−
1と開閉弁10との間から開閉弁11を経由して排気装
置4にて排気する配管を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種ガスを用いて処理
を行う半導体製造装置等に使用される異常診断に関す
る。
【0002】
【従来の技術】各種ガスを用いて処理する従来の装置に
おいて、ガスの流量を制御するガス流量制御器(通称マ
スフローコントローラ)が用いられている。
【0003】腐食性ガス、酸化/還元性ガス等の反応性
の高いガス用に用いられるガス流量制御器は、使用する
ガスによってガス流量制御器の内部が変質したり生成物
によりつまりを生じたりするため、特性が変化したら交
換する必要がある。これを怠ると、半導体製造装置の処
理室中での処理条件が大幅に異なってきて、大量の処理
不良品を生じる危険性が大きい。
【0004】ガス流量制御器の特性を、装置につけた状
態で計測する方法として、従来ビルドアップ法と呼ばれ
る方法が用いられている。これは図7に示す様に、ガス
源1からのガスをガス流量制御器2を経由して処理室3
に導き、まずガス流量制御器2をOFF、開閉弁5を開
にして排気ポンプ4により処理室3を真空にする。次に
開閉弁5を閉にし、制御装置7よりガス流量制御器2に
対してある流量Q0を設定すると共に、その後の時間t0
と処理室3に設置された圧力計6の読み値とを入力し
て、制御装置7内にて実流量Q=P0−V/t0を演算
(図8参照)する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来から行われている
ビルドアップ法は、1つの点を測定するのに数分を要
し、1つのガス流量制御器の特性を測定するのに10分
〜20分を要する欠点があった。1つの装置に通常5〜
10個程度のガス流量制御器が設置されており、これを
すべて測定するには1時間〜3時間を要する。
【0006】また、このビルドアップ法は実ガスで行わ
れており、安全上無人の状態では通常行われないため、
自動化が困難であった。すなわち、測定の起動は人が指
示する構成となっており、定期的に実施するという確実
性に欠ける欠点があった。このため半導体製造装置自体
の信頼性が低下するケースがあった。
【0007】本発明の目的は、短時間に自動的に流量特
性を把握し、特性変化を検知した時は自動的に制御でき
る半導体製造装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1のガス供給源から第1の開閉弁を経由して第1
のガス流量制御器の入力部に至り、第1のガス流量制御
器の出力部より第2の開閉弁および第3の開閉弁を経由
して処理室に至り、かつ第2の開閉弁と第3の開閉弁と
の間から第4の開閉弁を経由して排気装置に至る配管系
を有する装置において、第2のガス供給源から第5の開
閉弁を経由して第2のガス流量制御器の入力部に至り、
第2のガス流量制御器の出力部より第6の開閉弁を経由
して第1のガス流量制御器の入力部に至る配管系を設け
たものである。
【0009】
【作用】第1のガス供給源は、処理室での実際の処理に
使用するプロセスガスであり、第2のガス供給源として
は、ガス流量測定用ガス源であり、不活性ガス、窒素ガ
ス、酸素ガス等反応性の少ないガスを用いる。
【0010】第1のガス流量制御器の特性の測定を行う
ときは、第5の開閉弁、第6の開閉弁、第2の開閉弁な
らびに第4の開閉弁を開とし、第2のガス供給源からの
ガスを第2のガス流量制御器および第1のガス流量制御
器を経由して排気装置に流す。第2のガス流量制御器で
ガス流量の設定/測定を行うと共に、第1の流量制御器
でもガス流量を測定する。このようにすることにより、
第2のガス流量制御器の特性を第1のガス流量制御器で
校正することが出来る。なお、測定用に用いるガスと実
プロセスに用いるガスとは一般には異なるが、使用ガス
間の流量の関係を前もって測定しておけば測定用ガスの
流量から実プロセスガスの流量に容易に換算することが
出来る。第2のガス流量制御器は上述した様に、反応性
の少ない第2のガス供給源からのガスのみを用いるた
め、実ガスを使用するガス流量制御器に比べ、大幅に寿
命が長くなる。また、第2のガス流量制御器で流量を変
更してから、数秒後には第1のガス流量制御器で流量の
測定を行うことが出来るので測定時間が従来の1/10〜1/
100に短縮できる。測定用に使用するガスは反応性の少
ないガスを用いるため無人での測定が可能であり、装置
の自動化が行いやすい。例えば、装置立上げ時や、装置
稼動時等にある周期で、自動的にガス流量制御器の特性
測定を行うことが出来る。
【0011】ところで、実プロセスに用いる第1のガス
流量制御器は、流量が大幅に異なるものを使用する場合
がある。例えば、ベースのガス(又は複合ガス)に対し
て、微量の添加ガスを用いる場合等である。第1のガス
流量制御器の校正用として、1個の第2の流量制御器で
は精度的に十分でない場合には、流量の異なる複数個の
校正用ガス流量制御器を設置し、流量測定用ガスライン
として複数ラインとするか、単一ラインでガス流量制御
器を切り換えて用いればよい。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1において、プロセス用ガス源1−1および1−
2から、開閉弁8−11,8−21を経由して、ガス流
量制御器2−1,2−2の入力部に至り、ガス流量制御
器2−1,2−2の出力部から開閉弁9−1,9−2お
よび開閉弁10を経由して処理室3に至る。開閉弁9−
1と開閉弁10の間、ないしは開閉弁9−2と開閉弁1
0の間から開閉弁11を経由して排気装置4に至る。処
理室3の出口は開閉弁5を経由して排気装置4に至る。
【0013】ガス流量測定用ガス源1−0から開閉弁8
−01を経由して校正用ガス流量制御器2−0の入力部
に至る。校正用ガス流量制御器2−0の出力部から開閉
弁8−10,8−20を経由してガス流量制御器2−
1,2−2の入力部に至る。ガス流量測定用ガス系の真
空引のためにガス流量制御器2−0の出力部は開閉弁9
−0を経由して開閉弁11に接続されている。各ガス流
量制御器2−0,2−1,2−2への設定信号QS0,Q
S1,QS2は制御装置7から出力され、各ガス流量制御器
2−0,2−1,2−2からの流量モニタ信号QM0,Q
M1,QM2はそれぞれ制御装置7に入力される。また、各
開閉弁もまた制御装置7により制御される。制御信号の
タイミングの一例を図2に示す。開閉弁8−01,11
を開にした後、ガス流量制御器2−1の流量をまず測定
し、つぎにガス流量制御器2−2の流量を測定する場合
である。ガス流量制御器2−1の流量特性を測定する時
には、設定値QS1としてはガス流量制御器2−1の最大
値を設定する。開閉弁8−10,9−1を開とし、校正
用ガス流量制御器2−0の設定値QS0を段階的に変えて
ゆく。設定値QS0を変化させる周期t0は、ガス流量制
御器の応答速度やガス配管の長さにより変わるが、測定
値が安定する時間により決める。通常は数秒のオーダー
である。測定値が安定した後の値QM0とQM1を制御装置
7に入力し、ガス流量制御器2−1の流量特性をガス流
量制御器2−0により校正することが出来る。
【0014】なおガス流量測定用ガス源1−0として
は、不活性ガス(He,Ar,Ne,Kr,Xe)、窒
素ガス、酸素ガス等反応性の少ないガスを用いる(ガス
リーク用窒素ガスを併用してもよい)。このため、実際
にプロセスに使用するガスと測定用ガスとは異なる時が
あるが、ガス種間における流量の関係を前もって測定し
制御装置7内に記憶しておけば測定用ガスの流量から実
プロセスガスの流量に容易に換算することが出来る。ガ
ス流量制御器2−2に対しても同様な操作を行い流量特
性の測定を行うことが出来る。図2では開閉弁8−1
0,9−1を閉じてからすぐ開閉弁8−20,9−2を
開いているが、プロセスライン間の微量のガスの汚染が
問題となる場合には、開閉弁8−10,9−1を閉じた
後開閉弁9−0を開として排気し、その後に開閉弁8−
20,9−2を開くとよい。例えば、1つの装置に使用
するガス流量制御器が5個あり、1つのガス流量制御器
の流量特性の測定点として各5点行い、図2のt0とし
て7秒の場合、全測定時間は3分以下で終了することが
出来る。
【0015】本測定は、反応性の少ないガスを用いて短
時間で終了するため、各処理の間や装置立上げ時等に無
人で自動的に測定することが可能である。このため、ガ
ス流量制御器の流量特性をある周期で自動的に測定する
ことにより、特性変化を確実に把握することが出来る。
【0016】次に、本発明の他の実施例を図3により説
明する。図1では1個の校正用ガス流量制御器2−0に
より流量の校正を行っているが、実プロセスに使用する
ガス流量制御器2−1,2−2の定格流量が大幅に異な
る場合には測定誤差が大きくなる欠点がある。そこで図
3では大流量用/小流量用の2つの校正用ガス流量制御
器2−01/2−02を測定するガス流量制御器2−
1,2−2の定格流量に応じて切換えて使用する。定格
流量が3倍以上異なる場合には図4に例を示した様に複
数個の校正用ガス流量制御器を用いる方が測定誤差の点
で好ましい。校正用ガス流量制御器として、図3では2
個の場合を示したが、一般的には複数個に対しても同じ
効果が得られることはもちろんである。。
【0017】次に、本発明のさらに他の実施例を図4に
より説明する。
【0018】図4は複数個の校正用ガス流量制御器を用
いる例である。図4において、ガス流量制御器2−1,
2−2は大流量校正用ガス流量制御器2−01の系列に
接続され、ガス流量制御器2−3は小流量校正用ガス流
量制御器2−02の系列に接続される。開閉弁9−0
1,9−02は真空引用のものである。図4では大流量
と小流量系列が別の配管系統に分かれているため、大流
量系列と小流量系列とを同時に測定することができ、測
定時間の短縮がはかれる。なお、図4の構成で2つの校
正用ガス流量制御器の流量を同一にすれば図1に比べ、
測定時間の短縮をはかることもできる。
【0019】次に、本発明のさらに他の実施例を図5に
より説明する。
【0020】図5は測定時間を低減する例を示す。図5
において、同一ガスに対する定格流量が同じもしくは近
いものについては、校正用ガス流量制御器2−0の出力
部より開閉弁8−20を経由してガス流量制御器2−2
の入力部に至り、ガス流量制御器2−2の出力部より開
閉弁8−10を経由してガス流量制御器2−1の入力部
に至る。このように1つの校正用ガス流量制御器に複数
のガス流量制御器を直列に接続して同時に測定すること
により、測定時間の更なる短縮がはかれる。
【0021】次に、本発明のさらに他の実施例を図6に
より説明する。図6は図4の実施例に対して、ガス流
量制御器に並列に開閉弁12−n(n=01,02,
1,2,3)を設置し、ガス供給配管等の真空引を早
め、ターボ分子ポンプ13と開閉弁14,15を設置
し、高速排気を行っている点を改善した例である。
【0022】
【発明の効果】測定用ガス流量制御器と校正用ガス流量
制御器とを直列に接続出来る様構成し、反応性の少ない
ガスを流し排気することにより短時間で自動的な流量特
性の校正が可能になり、特性変化を検知した時には自動
的にアラームを出すことか可能となり、半導体製造装置
全体の信頼性向上が図れる。
【0023】また、ガス流量制御器として、流量の定格
が大幅に異なるものを使用する場合には、定格の異なる
校正用ガス流量制御器を複数個設置することにより測定
精度の低下をふせぐことができる。この場合、測定用配
管系としては1系統で校正用ガス流量制御器を切換える
場合、校正用ガス流量制御器毎に別系統にする場合、あ
るいはこれらの組合せの場合がある。いずれの場合に
も、短時間で自動的な流量の校正が可能になり、半導体
製造装置全体の信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のガス系統図の説明図であ
る。
【図2】図1の動作シーケンスの説明図である。
【図3】本発明の他の実施例のガス系統図の説明図であ
る。
【図4】本発明のさらに他の実施例のガス系統図の説明
図である。
【図5】本発明のさらに他の実施例のガス系統図の説明
図である。
【図6】本発明のさらに他の実施例のガス系統図の説明
図である。
【図7】従来のガス流量測定方法の説明図である。
【図8】実流量を演算する説明図である。
【符号の説明】
1…ガス源、2…ガス流量制御器、3…処理室、4…排
気装置、5,8〜12,14,15…開閉弁、7…制御
装置、13…ターボ分子ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川原 博宜 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 西海 正治 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 西原 伴良 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 田端 博幸 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 梅本 強志 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のガス供給源から第1の開閉弁を経由
    して第1のガス流量制御器の入力部に至り、第1のガス
    流量制御器の出力部より第2の開閉弁および第3の開閉
    弁を経由して処理室に至り、かつ第2の開閉弁と第3の
    開閉弁の間から第4の開閉弁を経由して排気装置に至る
    配管系を有する半導体製造装置において、 第2のガス供給源から第5の開閉弁を経由して第2のガ
    ス流量制御器の入力部に至り、第2のガス流量制御器の
    出力部より第6の開閉弁を経由して第1のガス流量制御
    器の入力部に至る配管系を具備したことを特徴とする半
    導体製造装置。
  2. 【請求項2】前記第2のガス供給源から第7の開閉弁を
    経由して第3のガス流量制御器の入力部に至り、第3の
    ガス流量制御器の出力部と第2のガス流量制御器の出力
    部とが連結されうる配管系を具備したことを特徴とする
    請求項1記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】前記第3のガス供給源から第8の開閉弁を
    経由して第4のガス流量制御器の入力部に至り、第4の
    ガス流量制御器の出力部より第9の開閉弁を経由して第
    2の開閉弁と第3の開閉弁との間に至る配管系を具備
    し、第2のガス供給源から第7の開閉弁を経由して第3
    のガス流量制御器の入力部に至り、第3のガス流量制御
    器の出力部から第10の開閉弁を経由して第4のガス流
    量制御器の入力部に至る配管系を具備したことを特徴と
    する請求項1記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項4】前記第3のガス供給源から第8の開閉弁を
    経由して第4のガス流量制御器の入力部に至り、第4の
    ガス流量制御器の出力部より第9の開閉弁を経由して、
    第2の開閉弁と第3の開閉弁との間に至る配管系を具備
    し、第1のガス流量制御器の出力部から第10の開閉弁
    を経由して第4のガス流量制御器の入力部に至る配管系
    を具備したことを特徴とする請求項1記載の半導体製造
    装置。
  5. 【請求項5】前記第2のガス供給源として、窒素ガスを
    用いることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装
    置。
  6. 【請求項6】前記第2のガス供給源として、不活性ガス
    を用いることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装
    置。
  7. 【請求項7】前記第2のガス流量制御器の定格流量と、
    第3のガス流量制御器の定格流量との比が1/3以下もし
    くは3倍以上であることを特徴とする請求項2記載の半
    導体製造装置。
  8. 【請求項8】前記第2のガス流量制御器の定格流量と、
    第3のガス流量制御器の定格流量との比が1/3もしくは
    3倍以上であることを特徴とする請求項3記載の半導体
    製造装置。
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