JPH11296233A

JPH11296233A - 半導体製造装置における流量制御装置の異常検出方法

Info

Publication number: JPH11296233A
Application number: JP9757898A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Saito; 剛斎藤
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体製造装置の流量制御異常をプロセス運
用中に自動認識できると共に、その原因も追及でき、も
って流量制御異常の発生の判断を誤ったり、見逃したり
する恐れを解消することができ、さらにそのメンテナン
スも容易にできる半導体製造装置における流量制御装置
の異常検出方法を得る。【解決手段】流量制御装置１Ａのバルブ開度をバルブ
開度検出部６により検出し、得られたバルブ開度の挙動
をバルブ開度の所定の挙動パターンと対応付けることに
より流量制御異常を検出すると共に異常原因を認識する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流量設定値に基
づいてバルブ開度を制御し、流量を制御するようにした
半導体製造装置における流量制御装置の異常検出方法に
関し、特に、デジタルＭＦＣの流量制御異常を流量設定
状態に対するバルブ開度の挙動より判断して検出するよ
うにした流量制御装置の異常検出方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の半導体製造装置における
流量制御装置とそれを制御する主制御装置を示す図であ
る。図１３において、流量制御装置１は、流量値をデジ
タル制御信号により設定流量値に制御するデジタルＭＦ
Ｃ（マス・フロー・コントローラ）で構成されており、
主制御装置２の流量設定部３からの流量設定値に基づい
てバルブ開度を制御するためのバルブ制御装置４を備え
ている。このバルブ制御装置４は、流量設定部３の出力
側に接続されたバルブ開度制御部８と、バルブ開度制御
部８の出力側に接続されたバルブ駆動部９とを備えてい
る。

【０００３】また、流量制御装置１は、バルブ駆動部９
の出力側に接続されると共に、図示しないチャンバより
真空ポンプへの配管１３上に設けられ、この配管１３を
開閉するバルブ５と、配管１３におけるバルブ５の上流
側に設けられ、配管１３内の流量を検出し、その検出流
量をバルブ開度制御部８に出力するための流量センサ７
と、バルブ駆動部９の出力側に設けられ、バルブ５の開
度を検出し、その検出開度をバルブ開度制御部８及び主
制御装置側に出力するバルブ開度検出部６とを備えてい
る。

【０００４】主制御装置２はバルブ開度制御部８に流量
設定値を出力するための流量設定部３と、この流量設定
部３及びバルブ開度検出部６の出力側が接続され、これ
らの出力データをグラフや数値を用いて表示するための
データ表示部１０ａを備えた表示部１０とを備えてい
る。この表示部１０はモニタ画面で構成されている。

【０００５】以上の構成において、バルブ制御装置４は
流量設定部３からの流量設定値に基づいて、流量（流量
センサ７の出力）が所望流量となるように、流量センサ
７からの検出流量値とバルブ開度検出部６からの開度を
参照しつつバルブ５の開度を制御する。また、表示部１
０は流量設定部３からの流量設定値及びバルブ開度検出
部６からのバルブ開度データを時間と共に表示する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
における流量制御装置や主制御装置は以上のように構成
されているため、半導体製造装置の流量制御異常を自動
検出することはできず、流量制御異常の発生はデータ表
示部１０ａのグラフや数値、あるいは図示しないロギン
グデータの参照によりユーザが個別に判断する以外に認
識できなかった。このため流量制御異常の発生の判断を
誤ったり、見逃したりする場合も生じ、このような場合
は大量のウエハを廃棄しなければならないと共に、それ
までの種々の工程も無駄となり、歩留まり率が増大し、
半導体の製造コストが増大する要因ともなっている。

【０００７】また、このような場合において、流量制御
異常の原因追及となると、多量のデータを分析すること
によって行わなければならず、その原因解明には、多大
な時間と労力を必要とする、そのため、従来、このよう
な流量制御異常を生じた流量制御装置は、調整や洗浄、
一部部品の交換等により修理されるべきものであって
も、装置全体を交換するようにしており、やはり製造コ
ストの増大を招く原因となっている。

【０００８】そこで、この発明は、上述した従来の問題
点を解決するためになされたもので、半導体製造装置の
流量制御異常を自動認識できると共に、その原因も追及
でき、もって流量制御異常の発生の判断を誤ったり、見
逃したりする恐れを解消することができ、さらにそのメ
ンテナンスも容易にできる半導体製造装置における流量
制御装置の異常検出方法を得ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明は、流量設定値に基づいてバルブ開度を
制御し、流量を制御するようにした半導体製造装置にお
ける流量制御装置の異常検出方法であって、前記バルブ
開度を検出し、検出されたバルブ開度と前記流量設定値
とに基づいて、流量制御異常を検出するようにしたもの
である。

【００１０】そして、例えば、この発明を実施するため
の装置は、流量設定値に基づいてバルブ開度を制御し、
チャンバ内の流量を制御するようにした半導体製造装置
における流量制御異常検出装置であって、前記バルブ開
度を検出するバルブ開度検出手段と、前記バルブ開度検
出手段により検出されたバルブ開度と前記流量設定値と
に基づいて、流量設定状態に対する前記バルブ開度の挙
動を判断することで、流量制御異常を検出する流量制御
異常検出手段とを備えて構成される。

【００１１】そして、この発明の実施の形態では、流量
制御装置としてデジタルＭＦＣが用いられ、所望の流量
を設定するための流量設定部３と、流量設定部３からの
流量設定値に対してバルブ５の開度を制御するためのバ
ルブ制御装置４と、バルブ５の開度を検出するためのバ
ルブ開度検出部６と、流量設定部３の流量設定状態であ
る、設定流量増大時、設定流量減少時、もしくは設定流
量一定時のバルブ５の挙動を、バルブ開度検出部６の検
出開度に基づいて検出し、その挙動を判断することで、
異常を判断するようにしている。

【００１２】そして、このような構成によれば、半導体
製造装置の流量制御異常をプロセス運用中にリアルタイ
ムで自動認識でき、もって流量制御異常発生の判断を誤
ったり、見逃したりする恐れを解消することができる。

【００１３】また、この発明の実施の形態においては、
前記流量制御異常検出手段に、前記バルブ開度の挙動に
基づいて、流量制御異常原因をさらに判定する流量制御
異常原因判定手段をさらに備えるようにしており、バル
ブ開度の種々の挙動パターンと、それらに対する故障原
因を予め定めておき、検出された挙動パターンにしたが
って、流量制御異常原因を判定するようにしている。

【００１４】そして、このような構成によれば、流量制
御異常がその原因と共に検出されるので、流量制御装置
のメンテナンスも容易にできる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る半
導体製造装置における流量制御装置の異常検出装置（以
下流量制御異常検出装置という）を示すブロック図であ
る。

【００１６】図１において、流量制御異常検出装置は、
流量制御装置１Ａと主制御装置２Ａとから構成される。
流量制御装置１Ａは、図示しないチャンバへのプロセス
ガスの流量を制御する例えばデジタルＭＦＣで構成さ
れ、主制御装置２Ａの流量設定部３からの流量設定値に
基づいてバルブ開度を制御し、流量を流量設定値に制御
するためのバルブ制御装置４を備えている。このバルブ
制御装置４は、流量設定部３の出力側に接続されたバル
ブ開度制御部８と、バルブ開度制御部８の出力側に接続
されたバルブ駆動部９とを備えている。

【００１７】また、流量制御装置１Ａは、バルブ駆動部
９の出力側に接続されると共に、図示しないチャンバよ
り真空ポンプへの配管１３上に設けられ、この配管１３
を開閉するバルブ５と、配管１３におけるバルブ５の上
流側に設けられ、配管１３内の流量を検出し、その検出
流量をバルブ開度制御部８に出力するための流量センサ
７と、バルブ駆動部９の出力側に設けられ、バルブ５の
開度を検出し、その検出開度をバルブ開度制御部８及び
主制御装置側に出力するバルブ開度検出部６とを備えて
いる。

【００１８】主制御装置２Ａはバルブ開度制御部８に流
量設定値を出力するための流量設定部３と、この流量設
定部３及びバルブ開度検出部６の出力側が接続され、こ
れらの出力値をサンプリング取得して、後述するように
流量制御装置１Ａ等の異常を検出すると共に、その原因
を判定する流量制御装置の異常検出・原因判定部１２
と、この異常検出・原因判定部１２の出力側に接続され
た表示部１１とを備えている。

【００１９】表示部１１は、異常検出・原因判定部１２
の出力に基づいて、異常が発生した場合にその異常発生
と、異常原因を表示する異常表示部１１ｂと、従来と同
様に開度データや流量設定値に関するデータをグラフや
数値を用いて表示するためのデータ表示部１１ａとを備
えている。

【００２０】以上の構成において、バルブ制御装置４は
流量設定部３からの流量設定値に基づいて、チャンバ流
量が所望流量となるように、流量センサ７からの検出流
量値とバルブ開度検出部６からの開度を参照しつつバル
ブ５の開度を制御する。このバルブ開度の制御において
は、流量設定部３からの流量設定値に基づいてバルブ５
の開度がバルブ駆動部９により作動されるわけである
が、この流量制御装置に何らかの異常が発生した場合
は、このバルブ開度が正常時と異なった挙動を示すよう
になる。さらに、この挙動は流量制御異常となる原因に
より異なる挙動を示す。したがって、この挙動パターン
を予め記憶しておき、得られたバルブ開度の挙動がこれ
らパターンのどれに該当するかを対応させることによ
り、流量制御異常を検出できると共に、その原因も認識
することができる。なお、種々の挙動パターンは、例え
ば装置の設定時等に予め実験的に求めておくようにする
ことができる。

【００２１】図２は流量制御装置の異常検出・原因判定
部の一例を示すブロック図である。異常検出・原因判定
部１２は、流量設定部３とバルブ開度検出部６の出力側
に接続され、これらより出力されるデータをサンプリン
グするデータサンプリング部１２ａと、バルブ開度の種
々の挙動パターンを記憶した挙動パターン記憶部１２ｃ
と、これら挙動パターン記憶部１２ｃおよびデータサン
プリング部１２ａに接続され、データサンプリング部１
２ａによりサンプリング計測された挙動パターンが記憶
部１２ｃに記憶された挙動パターンのいずれに対応する
かを判定する挙動パターン対応付部１２ｂと、挙動パタ
ーンに対応可能に種々の異常原因を記憶した異常原因記
憶部１２ｅと、これら異常原因記憶部１２ｅと挙動パタ
ーン対応付部１２ｂに接続され、挙動パターン対応付部
１２ｂで判定された挙動パターンに対応する異常原因を
異常原因記憶部１２ｅから検索し、その検索結果を表示
部１１に出力する異常原因検索部１２ｄとを備えて構成
されている。

【００２２】図６乃至図１２は種々の流量設定状態に対
するバルブ開度の挙動の例（挙動パターン）を示すタイ
ムチャートであり、（ａ）は流量設定状態を示し、
（ｂ）はそれに対するバルブ開度の挙動を示している。
図６は設定流量値をある時刻において増大させた場合の
バルブ開度の挙動を示すもので、図６は流量制御に異常
が無い正常時の挙動を示すものである。この図より明ら
かなように、正常時には流量設定の変更（増大変更）が
あるとほぼ同時にバルブ開度も変更（開度の増大変更）
されていることが分かる。図７は図６（ｂ）のようなバ
ルブ開度の挙動について、その開度をサンプリング取得
するサンプリング例を示すものであり、この発明の実施
の形態ではサンプリング周期をＴとしている。

【００２３】図８は流量制御異常の例として、バルブ開
度が流量設定増大に対して変更されない挙動パターンを
示している。この場合は、制御装置の故障（制御不良）
や機械的な故障が原因として考えられる。

【００２４】図９は流量制御異常の例として、バルブ開
度が流量設定増大に対して小さくなって、バルブ開度が
正常時と逆方向に変更される挙動パターンを示してい
る。この場合は、制御装置の故障や、電気回路の故障
（断線や短絡）等の電気的不良が原因として考えられ
る。

【００２５】図１０は流量制御異常の例として、バルブ
開度が流量設定増大に対してゆるやかな速度で増大する
挙動パターンを示している。この場合は、制御装置の故
障、バルブのモータ異常、機械的故障等が考えられる。

【００２６】図１１は流量制御異常の例として、流量設
定に変更がない場合（流量設定値が一定の場合）にバル
ブ開度が周期的にドリフトする挙動パターンを示してい
る。この場合は、制御不良や真空ポンプのモータ異常等
が考えられる。

【００２７】図１２は流量制御異常の例として、設定流
量を僅かに減少させた場合にバルブ開度が０％となる飽
和異常動作例を示している。この場合は、制御不良や電
気的不良が考えられる。

【００２８】以上に示されたバルブの挙動パターンは一
例であり、これら挙動パターン、あるいはその一部を利
用して、流量制御装置の異常検出・原因判定部１２は流
量制御装置の異常検出及びその原因を判定する。以下、
図３乃至図６を用いて流量制御装置の異常検出・原因判
定部１２の動作について説明する。

【００２９】図３は、主に設定流量を増大（流量増大設
定）した場合における流量設定状態に対するバルブ開度
の挙動パターンより、異常検出等を行うようにしたフロ
ーチャートを示している。まず、ステップＳ１におい
て、流量制御状態にあるか否かが判定され、制御状態に
ある場合はステップＳ２に進む。ステップＳ２では流量
設定（設定流量）に変更があるか否かが判定され、変更
がある場合はステップＳ３に進む。一方、流量設定に変
更がないと判定された場合（流量設定一定の場合）は、
図５において後述するステップＳ３１に進む。

【００３０】ステップＳ３においては、上記変更が流量
増大による変更か否かが判定され、流量増大設定（流量
増大）の場合はステップＳ４に進む。一方、流量増大設
定でない場合（流量減少設定の場合）は、図４において
後述するステップＳ２１に進む。

【００３１】ステップＳ４においては、バルブ開度のサ
ンプリング計測が所定時間にわたって行われる。ステッ
プＳ５では、サンプリング計測の結果、バルブ開度に変
化があるか否かが判定され、開度に変化がある場合は、
ステップＳ６に進み開度が増大されているか否かが判定
される、増大されていると判定された場合はステップＳ
７に進みバルブ動作が緩慢（ゆるやか）であるか否かが
判定される。そして動作が緩慢であると判定された場合
はステップＳ８において、「制御不良」、「バルブモー
タの異常」、「機械的故障」のモニタ表示（異常原因表
示）が「異常」表示と共に行われて処理を終了する。

【００３２】一方、ステップＳ５において、バルブ開度
に変化がないと判定された場合は、ステップＳ９に進
み、「制御不良」、「機械的故障」のモニタ表示が「異
常」表示とともに行われて処理を終了する。また、ステ
ップＳ６において、バルブ開度が増大していない（減少
している）と判定された場合は、バルブが逆方向に駆動
されているとして、ステップＳ１０において「制御不
良」、「電気的不良」のモニタ表示が「異常」表示とと
もに行われて処理を終了する。そして、ステップＳ７に
おいてバルブ動作が緩慢でないと判定された場合は、ス
テップＳ１１において流量制御が正常なものと判定され
ステップＳ１に戻る。

【００３３】次に、上述のステップＳ３において、判定
が否定的（流量減少設定）であった場合の動作につい
て、図４に従って説明する。図４は主に設定流量を減少
した場合における流量設定状態に対するバルブ開度の挙
動パターンより、異常検出等を行うようにしたフローチ
ャートを示している。

【００３４】まず、ステップＳ２１においてバルブ開度
のサンプリング計測を所定時間にわたって行い、その後
ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２では、バルブ開
度に変化があるか否かが判定され、変化があると判定さ
れた場合はステップＳ２３に進み、ここでバルブ開度が
減少されているか否かが判定される。バルブ開度が減少
されていると判定された場合はステップＳ２４に進み、
バルブ動作が緩慢であるか否かが判定される。そして、
バルブ動作が緩慢であると判定された場合は、ステップ
Ｓ２５において、「制御不良」、「バルブモータ異
常」、「機械的故障」などのモニタ表示が「異常」表示
とともに行われて処理を終了する。

【００３５】一方、ステップＳ２４において、バルブ動
作が緩慢でないと判定された場合はステップＳ２８に進
み、正常判定がなされステップＳ１（図３）に戻る。ま
た、ステップＳ２２において、バルブ開度に変化がない
と判定された場合はステップＳ２６に進み「制御不
良」、「機械的故障」のモニタ表示が「異常」表示とと
もに行われて処理を終了する。さらに、ステップＳ２３
において、バルブ開度が減少でないと判定された場合は
バルブが逆方向に駆動されているとして、ステップＳ２
７において「制御不良」、「電気的不良」のモニタ表示
が「異常」表示とともに行われて処理を終了する。

【００３６】次に、上述のステップＳ２において、判定
が否定的（流量設定変更なし、すなわち設定流量値一
定）であった場合の動作について、図５に従って説明す
る。図５は主に設定流量を一定とした場合における流量
設定状態に対するバルブ開度の挙動パターンより、異常
検出等を行うようにしたフローチャートを示している。

【００３７】まず、ステップＳ３１においてバルブ開度
のサンプリング計測を行う。ステップＳ３２において、
バルブ開度にドリフトがあるか否かが判定され、ドリフ
トがあると判定された場合はステップＳ３３において
「制御不良」、「真空ポンプのモータ異常」のモニタ表
示が「異常」表示とともに行われて処理を終了する。

【００３８】ステップＳ３２において、バルブ開度にド
リフトがないと判定された場合は、ステップＳ３４に進
み、バルブ開度が減少しているか否かが判定され、減少
していると判定された場合は、ステップＳ３５において
「流量センサの不良」のモニタ表示が「異常」表示とと
もに行われて処理を終了する。

【００３９】ステップＳ３４において、バルブ開度が減
少していないと判定された場合は、ステップＳ３６に進
み、バルブ開度が増大しているか否かが判定され、増大
していると判定された場合は、ステップＳ３７において
「バルブの詰まり」、「真空ポンプのへたり」のモニタ
表示が「異常」表示とともに行われて処理を終了する。

【００４０】ステップＳ３６において、バルブ開度が増
大していないと判定された場合は、ステップＳ３８に進
み、バルブ開度がランダム変化しているか否かが判定さ
れ、ランダム変化していると判定された場合は、ステッ
プＳ３９において「制御不良」、「流量センサ不良」の
モニタ表示が「異常」表示とともに行われて処理を終了
する。

【００４１】ステップＳ３８において、バルブ開度がラ
ンダム変化していないと判定された場合は、ステップＳ
４０に進み、バルブ開度が全開のままか否かが判定さ
れ、全開のままであると判定された場合は、ステップＳ
４１において「真空ポンプのへたり」、「バルブの機械
的故障」のモニタ表示が「異常」表示とともに行われて
処理を終了する。

【００４２】ステップＳ４０において、バルブ開度が全
開のままでないと判定された場合は、ステップＳ４２に
進み、バルブ開度が閉じたままか否かが判定され、閉じ
たままであると判定された場合は、ステップＳ４３にお
いて「バルブの機械的故障」のモニタ表示が「異常」表
示とともに行われて処理を終了する。

【００４３】一方ステップＳ４２において、バルブ開度
が閉じたままでないと判定された場合は、他に異常要素
がないとして、ステップ４４において正常判定が行われ
てステップＳ１（図３）に戻る。

【００４４】以上に説明したように、この発明の実施の
形態によれば、バルブ開度の挙動パターンにより、流量
制御異常の検出とともに異常原因を認識することがで
き、半導体製造装置の流量制御異常を自動認識できると
共に、その原因も追及でき、もって流量制御異常の発生
の判断を誤ったり、見逃したりする恐れを解消すること
ができ、さらにそのメンテナンスが容易となる。

【００４５】なお、実施の形態はこの発明の一例を示す
ものであり、例えば図３乃至図５に示したフローチャー
トにはバルブ開度のさらに細かな異常挙動パターンを組
み合わせることもできる。例えば図１２に示した挙動パ
ターンについての取り扱いは、図４に示したフローチャ
ートにおいて省略したが、図４においてこの異常挙動パ
ターンを考慮する場合は、例えばステップＳ２４とステ
ップＳ２８の間に図１２に示したような挙動を判定する
ステップとそれに対応する表示ステップを設けるように
すれば良いことは明白である。

【００４６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、この発
明によれば、流量設定状態に対するバルブ開度の挙動に
基づいて、半導体製造装置の流量制御異常、およびその
原因を表示することができるようにしたので、半導体製
造装置の流量制御異常をプロセス運用中において自動認
識できると共に、その原因も追及でき、もって流量制御
異常の発生の判断を誤ったり、見逃したりする恐れを解
消することができると共に、そのメンテナンスも容易に
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係る流量制御装置の異
常検出装置を示すブロック図である。

【図２】流量制御装置の異常検出・原因判定部を示すブ
ロック図である。

【図３】実施の形態における流量増大設定変更した場合
の動作を示すフローチャートである。

【図４】実施の形態における流量減少設定変更した場合
の動作を示すフローチャートである。

【図５】実施の形態における流量設定変更しない場合の
動作を示すフローチャートである。

【図６】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイム
チャートである。

【図７】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイム
チャートである。

【図８】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイム
チャートである。

【図９】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイム
チャートである。

【図１０】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイ
ムチャートである。

【図１１】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイ
ムチャートである。

【図１２】バルブ開度の挙動パターンの一例を示すタイ
ムチャートである。

【図１３】従来の半導体製造装置における流量制御装置
と主制御装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１Ａ流量制御装置２Ａ主制御装置３流量設定部４バルブ制御部５バルブ６バルブ開度検出部７流量センサ８バルブ開度制御部９バルブ駆動部１１表示部１１ｂ異常表示部１２流量制御装置の異常検出・原因判定部１２ａデータサンプリング部１２ｂ挙動パターン対応付部１２ｃ挙動パターン記憶部１２ｄ異常原因検索部１２ｅ異常原因記憶部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流量設定値に基づいてバルブ開度を制御
し、流量を制御するようにした半導体製造装置における
流量制御装置の異常検出方法であって、前記バルブ開度を検出し、検出されたバルブ開度と前記
流量設定値とに基づいて、流量制御異常を検出するよう
にしたことを特徴とする半導体製造装置における流量制
御装置の異常検出方法。