特開 2022-108358 半導体製造装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108358

(43)【公開日】2022-07-26

(54)【発明の名称】半導体製造装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20220719BHJP

   C23C 16/52 20060101ALI20220719BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 A

C23C16/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003289

(22)【出願日】2021-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119035

【弁理士】

【氏名又は名称】池上 徹真

(74)【代理人】

【識別番号】100141036

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 章

(74)【代理人】

【識別番号】100178984

【弁理士】

【氏名又は名称】高下 雅弘

(72)【発明者】

【氏名】黒田 雄一

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA09

4K030BA44

4K030CA04

4K030EA12

4K030HA12

4K030JA18

4K030KA28

4K030KA39

4K030KA41

4K030LA15

5F045AB32

5F045AC09

5F045AF03

5F045AF09

5F045BB10

5F045BB20

5F045DP11

5F045DP28

5F045DQ10

5F045EG01

5F045EM10

5F045GB02

5F045GB16

(57)【要約】

【課題】停止することなく配管の詰まりを確認することが出来る、半導体製造装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体製造装置は、反応室と、反応室に接続された配管と、吸気口と、排気口と、を有し、吸気口又は排気口は配管に接続された真空ポンプと、配管に設けられた第１音響センサと、第１音響センサの第１出力に基づいて、配管の詰まりを判断する判断部を有する制御装置と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応室と、
前記反応室に接続された配管と、
吸気口と、排気口と、を有し、前記吸気口又は前記排気口は前記配管に接続された真空ポンプと、
前記配管に設けられた第１音響センサと、
前記第１音響センサの第１出力に基づいて、前記配管の詰まりを判断する判断部を有する制御装置と、
を備える半導体製造装置。

【請求項2】

前記制御装置は、閾値を保存する閾値保存部を有し、
前記判断部は前記閾値に基づいて、前記配管の前記詰まりを判断する、
請求項１記載の半導体製造装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記第１出力を配管詰まり量に換算するための換算情報を有する換算情報保存部をさらに有し、
前記判断部は、前記配管詰まり量に基づいて、前記配管の前記詰まりを判断する、
請求項１又は請求項２記載の半導体製造装置。

【請求項4】

前記換算情報保存部は、製造工程毎に用いられる、複数の前記換算情報を有し、
前記製造工程に基づいて、複数の前記換算情報のいずれを用いるかが決定される、
請求項３記載の半導体製造装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記詰まりを有しない前記配管に設けられた前記第１音響センサの基準出力を保存する基準出力保存部をさらに有し、
前記判断部は、前記第１出力と前記基準出力の差分に基づいて、前記配管の前記詰まりを判断する、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項6】

第２音響センサと、
警報装置と、
をさらに備え、
前記判断部は、前記第１出力と、前記第２音響センサの第２出力と、に基づいて、前記警報装置を用いて警報を発する、
請求項１乃至請求項５いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項7】

前記第１音響センサは、１００ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の周波数の音を測定する、
請求項１乃至請求項６いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項8】

除害装置をさらに備え、
前記配管は、前記排気口と前記除害装置に接続されている、
請求項１乃至請求項７いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項9】

前記反応室内において処理されたウェハの枚数を保存するウェハ処理枚数保存部をさらに備え、
前記判断部は、さらに前記枚数に基づいて、前記詰まりの判断を行う、
請求項１乃至請求項８いずれか一項記載の半導体製造装置。

【請求項10】

反応室と、
前記反応室に接続された配管と、
吸気口と、排気口と、を有し、前記吸気口又は前記排気口は前記配管に接続された真空ポンプと、
前記配管に設けられた第１音響センサと、
を備える半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、
前記第１音響センサの第１出力に基づいて、前記配管の詰まりを判断する、
半導体製造装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、半導体製造装置及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、高品質な膜を成膜させる方法として、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法により、ウェハ（基板）上に膜を成長させる方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－１００７１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

実施形態の目的は、停止することなく配管の詰まりを確認することが出来る、半導体製造装置及びその制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の半導体製造装置は、反応室と、反応室に接続された配管と、吸気口と、排気口と、を有し、吸気口又は排気口は配管に接続された真空ポンプと、配管に設けられた第１音響センサと、第１音響センサの第１出力に基づいて、配管の詰まりを判断する判断部を有する制御装置と、を備える。

【0006】

実施形態の半導体製造装置の制御方法は、反応室と、反応室に接続された配管と、吸気口と、排気口と、を有し、吸気口又は排気口は配管に接続された真空ポンプと、配管に設けられた第１音響センサと、を備える半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、第１音響センサの第１出力に基づいて、配管の詰まりを判断する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の半導体製造装置の模式図である。

【図2】実施形態の配管における堆積物の堆積の様子を示す模式断面図である。

【図3】実施形態の半導体製造装置における、配管内部の清掃前及び清掃直後の、音響センサの出力の一例を示す模式図である。

【図4】実施形態の音響センサの取り付け方の一例を示す模式図である。

【図5】実施形態の音響センサの取り付け方の他の一例を示す模式断面図である。

【図6】実施形態の音響センサの取り付け方の他の一例を示す模式断面図である。

【図7】実施形態の半導体製造装置の制御方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を用いて実施形態を説明する。なお、図面中、同一又は類似の箇所には、同一又は類似の符号を付している。

【0009】

（実施形態）
実施形態の半導体製造装置は、反応室と、反応室に接続された配管と、吸気口と、排気口と、を有し、吸気口又は排気口は配管に接続された真空ポンプと、配管に設けられた第１音響センサと、第１音響センサの第１出力に基づいて、配管の詰まりを判断する判断部を有する制御装置と、を備える。

【0010】

実施形態の半導体製造装置の制御方法は、反応室と、反応室に接続された配管と、吸気口と、排気口と、を有し、吸気口又は排気口は配管に接続された真空ポンプと、配管に設けられた第１音響センサと、を備える半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、第１音響センサの第１出力に基づいて、配管の詰まりを判断する。

【0011】

図１は、実施形態の半導体製造装置１００の模式図である。

【0012】

半導体製造装置１００は、反応室２と、支持部４と、真空ポンプ６と、三方弁１２と、三方弁１６と、バルブ２２と、バルブ２４と、バルブ２６と、バルブ２８と、配管３２と、配管３４と、配管３６と、配管３８と、配管４０と、配管４２と、音響センサ５０と、音響センサ５２と、除害装置６０と、制御装置７０と、警報装置９０と、を備える。

【0013】

制御装置７０は、判断部７２と、閾値保存部７４と、時間間隔保存部７６と、ウェハ処理枚数保存部７８と、換算情報保存部８０と、基準出力保存部８２と、を有する。

【0014】

実施形態の半導体製造装置１００は、例えば、シリコンウェハ等のウェハＷの上に、ＣＶＤ法を用いて膜を成長させる装置である。

【0015】

図１には、反応室２としての、反応室２ａ及び反応室２ｂが示されている。上記の膜の成長は、反応室２内で行われる。反応室２には、プロセスガス供給機構９２が接続されている。プロセスガス供給機構９２は、例えば、図示しないガス生成部、ガスボンベ、配管、調整弁及びマスフローコントローラ等の流量調整機構等を有する。かかるプロセスガス供給機構は、反応室２にプロセスガスを供給する。プロセスガスは、例えば、ＴＥＯＳ（Ｔｅｏｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ：オルトケイ酸テトラエチル）ガスである。半導体製造装置１００は、かかるプロセスガスを用いて、ＣＶＤ法により、ウェハＷの表面にＴＥＯＳ膜（ＳｉＯ_２膜）を形成するものである。なお、図１においては、単一のプロセスガス供給機構９２が、反応室２ａ及び反応室２ｂのいずれにも接続されている。しかし、反応室２ａ及び反応室２ｂのそれぞれに、個別のプロセスガス供給機構９２が接続されていてもかまわない。

【0016】

反応室２内には、ウェハＷを載置可能でウェハＷをウェハＷの周方向に回転する支持部４が設けられている。図１においては、反応室２ａ内に、支持部４ａ及び支持部４ｂが設けられている。また、反応室２ｂ内に、支持部４ｃ及び支持部４ｄが設けられている。支持部４としては、たとえば中心に開口部を有し、周縁で基板を支持するホルダが用いられる。なお、支持部４としては、開口部のないサセプタを用いてもよい。

【0017】

ウェハＷは、例えばシリコンウェハであるが、サファイヤウェハ等であってもかまわない。図１においては、支持部４ａの上にウェハＷ_ａが、支持部４ｂの上にウェハＷ_ｂが、支持部４ｃの上にウェハＷ_ｃが、支持部４ｄの上にウェハＷ_ｄが、それぞれ設けられている。

【0018】

なお、半導体製造装置１００における、反応室２の個数、プロセスガスの種類、支持部４の種類及び個数、ウェハＷの種類及び枚数は、上記のものに限定されるものではない。

【0019】

図１には、真空ポンプ６としての真空ポンプ６ａ及び真空ポンプ６ｂが図示されている。そして、真空ポンプ６ａは、吸気口８ａと、排気口１０ａと、を有する。また、真空ポンプ６ｂは、吸気口８ｂと、排気口１０ｂと、を有する。真空ポンプ６は、例えばドライポンプや圧力計などを含む排気システムである。

【0020】

配管３２は、反応室２ａ及び吸気口８ａに接続されている。配管３４は、排気口１０ａに接続されている。真空ポンプ６ａは、反応室２ａ内の余剰のプロセスガス及び反応副生成物を、配管３２を介して吸気口８ａから吸気する。そして、真空ポンプ６ａは、かかる余剰のプロセスガス及び反応副生成物を、排気口１０ａから配管３４へと排気する。

【0021】

配管３４は、バルブ２２に接続されている。そして、配管３４は、バルブ２２を介して配管３６に接続されている。配管３６は、配管部分３６ａと、配管部分３６ｃと、配管部分３６ｅと、配管部分３６ａと配管部分３６ｃを接続する湾曲部３６ｂと、配管部分３６ｃと配管部分３６ｅを接続する湾曲部３６ｄと、を有する。湾曲部３６ｂ及び湾曲部３６ｄは、例えば配管のエルボである。バルブ２２は、例えばボールバルブやバタフライバルブ等である。

【0022】

配管３８は、反応室２ｂ及び吸気口８ｂに接続されている。配管４０は、排気口１０ｂに接続されている。真空ポンプ６ｂは、反応室２ｂ内の余剰のプロセスガス及び反応副生成物を、配管３８を介して吸気口８ｂから吸気する。そして、真空ポンプ６ａは、かかる余剰のプロセスガス及び反応副生成物を、排気口１０ｂから配管４０へと排気する。

【0023】

配管４０は、バルブ２６に接続されている。そして、配管４０は、バルブ２６を介して配管４２に接続されている。配管４２は、配管部分４２ａと、配管部分４２ｃと、配管部分４２ｅと、配管部分４２ａと配管部分４２ｃを接続する湾曲部４２ｂと、配管部分４２ｃと配管部分４２ｅを接続する湾曲部４２ｄと、を有する。湾曲部４２ｂ及び湾曲部４２ｄは、例えば配管のエルボである。バルブ２６は、例えばボールバルブやバタフライバルブ等である。

【0024】

なお、半導体製造装置１００における真空ポンプ６の個数、配管の態様及びバルブの態様は、上記のものに限定されるものではない。

【0025】

除害装置６０は、反応室２から排出される有毒なガスや可燃性のガスを無害化する。除害装置６０は、例えばスクラバーである。図１には、除害装置６０としての除害装置６０ａ及び除害装置６０ｂが図示されている。

【0026】

除害装置６０ａは、配管部分３６ｅに接続されている。配管部分３６ｅは、除害装置６０ａ内において、バルブ２４を介して三方弁１２のポート１４ａに接続されている。バルブ２４は、例えばボールバルブやバタフライバルブ等である。三方弁１２のポート１４ｂは、除害装置６０ａ内の図示しない燃焼炉に接続されている。かかる図示しない燃焼炉において、上記の有毒なガスや可燃性のガスは無害化される。三方弁１２のポート１４ｃは、例えば、図示しないバイパスラインに接続されている。そして、かかる図示しないバイパスラインを介して、燃焼炉によって無害化された有毒なガスや可燃性のガスは排出される。

【0027】

除害装置６０ｂは、配管部分４２ｅに接続されている。配管部分４２ｅは、除害装置６０ｂ内において、バルブ２８を介して三方弁１６のポート１８ａに接続されている。バルブ２８は、例えばボールバルブやバタフライバルブ等である。三方弁１６のポート１８ｂは、除害装置６０ｂ内の図示しない燃焼炉に接続されている。かかる図示しない燃焼炉において、上記の有毒なガスや可燃性のガスは無害化される。三方弁１６のポート１８ｃは、例えば、図示しないバイパスラインに接続されている。そして、かかる図示しないバイパスラインを介して、燃焼炉によって無害化された有毒なガスや可燃性のガスは排出される。

【0028】

音響センサ５０は、配管３２、配管３４又は配管３６の外側に設けられている。音響センサ５０は、例えば、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサである。音響センサ５０は、配管３２、配管３４又は配管３６の振動を測定する。そして、音響センサ５０は、測定された振動の結果を、音響センサ５０の外部へ出力を行う。なおかかる出力は、第１出力又は第２出力の一例である。

【0029】

図１には、音響センサ５０としての音響センサ５０ａ、音響センサ５０ｂ、音響センサ５０ｃ、音響センサ５０ｄ、音響センサ５０ｅ及び音響センサ５０ｆが示されている。音響センサ５０ａは、配管３４の、例えば上側に設けられている。音響センサ５０ｂは、配管部分３６ａの、例えば下側に設けられている。音響センサ５０ｃは、湾曲部３６ｂの、例えば下側に設けられている。音響センサ５０ｄは、配管部分３６ｃの、例えば側面に設けられている。音響センサ５０ｅは、配管部分３６ｅの、例えば上側に設けられている。音響センサ５０ｆは、配管３２の、例えば側面に設けられている。

【0030】

音響センサ５２は、配管３８、配管４０又は配管４２の外側に設けられている。音響センサ５２は、例えば、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサである。音響センサ５２は、配管３８、配管４０又は配管４２の振動を測定する。そして、音響センサ５２は、測定された振動の結果を、音響センサ５２の外部へ出力を行う。なおかかる出力は、第１出力又は第２出力の一例である。

【0031】

図１には、音響センサ５２としての音響センサ５２ａ、音響センサ５２ｂ、音響センサ５２ｃ、音響センサ５２ｄ、音響センサ５２ｅ及び音響センサ５２ｆが示されている。音響センサ５２ａは、配管４０の、例えば上側に設けられている。音響センサ５２ｂは、配管部分４２ａの、例えば下側に設けられている。音響センサ５２ｃは、湾曲部４２ｂの、例えば下側に設けられている。音響センサ５２ｄは、配管部分４２ｃの、例えば側面に設けられている。音響センサ５２ｅは、配管部分４２ｅの、例えば上側に設けられている。音響センサ５２ｆは、配管３８の、例えば側面に設けられている。

【0032】

なお、音響センサ５０は、第１音響センサ又は第２音響センサの一例である。また、音響センサ５２は、第１音響センサ又は第２音響センサの一例である。

【0033】

音響センサ５０及び音響センサ５２は、それぞれ、１００ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の周波数の音を測定することが好ましい。

【0034】

図２は、実施形態の配管における堆積物Ｄの堆積の様子を示す模式断面図である。なお、図２中の矢印は、重力方向と配管部分３６ａ内の堆積物Ｄの位置関係を示すものである。

【0035】

図２（ａ）においては、堆積物Ｄは配管部分３６ａの内壁において均等に堆積している。そのため、空洞Ｃの断面形状は、円形となっている。一方、図２（ｂ）においては、堆積物Ｄは、より下方の配管部分３６ａの内部に堆積している。このように堆積する理由の一つとしては、重力のために下方に堆積物Ｄがより堆積しやすいことが挙げられる。また、湾曲部３６ｂよりも真空ポンプ６ａに近い配管３４及び配管部分３６ａ、並びに湾曲部４２ｂよりも真空ポンプ６ｂに近い配管４０及び配管部分４２ａにおいては、余剰のプロセスガスが湾曲部３６ｂ又は湾曲部４２ｂを円滑に流れにくくなるために、内部に余剰のプロセスガスが滞留しやすい。そのため、重力の効果とあわせて、下方にますます堆積物Ｄがより堆積しやすい状態となることが挙げられる。

【0036】

図３は、実施形態の半導体製造装置１００における、配管内部の清掃前及び清掃直後の、音響センサの出力の一例を示す模式図である。配管内部の清掃直後の音響センサの出力と比較して、配管内部の清掃前の音響センサの出力は低くなっている。これは、堆積物Ｄが配管に堆積していくにつれて、配管の振動は小さくなる傾向があることを示すものである。また、これは、音響センサを用いて配管の振動を評価することにより、配管内部において堆積物Ｄが堆積している程度を評価できることを示すものである。このような評価が可能となる理由は、堆積物Ｄが配管に堆積した場合、配管を流れる余剰のプロセスガスの分子が、配管の内壁に直接衝突しなくなるため、配管の振動が小さくなるためと考えられる。

【0037】

また、例えば堆積物Ｄが配管に堆積した場合、堆積物Ｄが配管と共に振動すると考えられる。堆積物Ｄが配管に堆積している状態で、配管を、堆積物Ｄが配管に堆積していない状態と同程度だけ振動させるためには、より大きな振動のエネルギーが求められると考えられる。そのため、堆積物Ｄが配管に堆積していくにつれて、配管の振動は小さくなる傾向があると考えられる。

【0038】

以上により、音響センサを用いて配管の振動を評価することにより、配管内部において堆積物Ｄが堆積している程度を評価できると考えられる。

【0039】

図４は、実施形態の音響センサの取り付け方の一例を示す模式図である。図４において、Ｚ方向は、重力方向と反対の方向である。また、図４において、Ｘ方向はＺ方向に垂直に交差する方向である。Ｘ方向は、配管部分３６ａが延伸する方向である。また、図４において、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に垂直に交差する方向である。図４（ａ）は、ＹＺ面内における、実施形態の音響センサの取り付け方の一例を示す模式断面図である。なお、図４（ａ）においては、ワイヤ５４ｂをあわせて図示している。図４（ｂ）は、ＸＹ面内における、実施形態の音響センサの取り付け方の一例を示す模式図である。例えば、図４（ａ）の音響センサ５０ｂのように、配管部分３６ａの下側又は下面に音響センサ５０ｂを設けることは、好ましい実施態様の一例である。

【0040】

音響センサ５０ｂは、板材５８の下面に、例えば図示しないネジ等を使って固定されている。板材５６と板材５８は、例えば図示しないネジ等を用いて互いに固定されている。板材５６及び板材５８は、例えば金属製の板材である。板材５６は、配管部分３６ａに、例えばワイヤ５４ａ及びワイヤ５４ｂを用いて取り付けられている。そして、板材５６と配管部分３６ａは、接触部５７において互いに接触している。固定部５９は、配管部分３６ａの表面において板材５６が滑らないように固定するためのものである。このようにして、音響センサ５０ｂは、板材５６及び板材５８を介して、配管部分３６ａの接触部５７に設けられている。なお、接触部５７は、配管部分３６ａの下面と板材５６が接触している部分である。

【0041】

図５は、実施形態の音響センサの取り付け方の他の一例を示す模式断面図である。なお、図５においては、ワイヤ５４ｂをあわせて図示している。音響センサ５０ｂ_１を配管部分３６ａの下側又は下面に設け、音響センサ５０ｂ_２を配管部分３６ａの上側又は上面に設けることは、好ましい実施態様の一例である。

【0042】

図５においては、音響センサ５０ｂ_１は、板材５８ａの下面に、例えば図示しないネジ等を使って固定されている。板材５６ａと板材５８ａは、例えば図示しないネジ等を用いて互いに固定されている。板材５６ａ及び板材５８ａは、例えば金属製の板材である。板材５６ａは、配管部分３６ａに、例えばワイヤ５４ｂを用いて取り付けられている。そして、板材５６ａと配管部分３６ａは、接触部５７ａにおいて互いに接触している。固定部５９ａは、配管部分３６ａの表面において板材５６ａが滑らないように固定するためのものである。このようにして、音響センサ５０ｂ_１は、板材５６ａ及び板材５８ａを介して、配管部分３６ａの接触部５７ａに設けられているものとする。なお、接触部５７ａは、配管部分３６ａの下面と板材５６ａが接触している部分である。そのため、図５に示した態様において、音響センサ５０ｂ_１は、配管部分３６ａの下側又は下面に設けられているといえる。

【0043】

また、図５においては、音響センサ５０ｂ_２は、板材５８ｂの上面に、例えば図示しないネジ等を使って固定されている。板材５６ｂと板材５８ｂは、例えば図示しないネジ等を用いて互いに固定されている。板材５６ｂ及び板材５８ｂは、例えば金属製の板材である。板材５６ｂは、配管部分３６ａに、例えばワイヤ５４ｂを用いて取り付けられている。そして、板材５６ｂと配管部分３６ａは、接触部５７ｂにおいて互いに接触している。固定部５９ｂは、配管部分３６ａの表面において板材５６ｂが滑らないように固定するためのものである。このようにして、音響センサ５０ｂ_２は、板材５６ｂ及び板材５８ｂを介して、配管部分３６ａの接触部５７ｂに設けられているものとする。なお、接触部５７ｂは、配管部分３６ａの上面と板材５６ｂが接触している部分である。そのため、図５に示した態様において、音響センサ５０ｂ_２は、配管部分３６ａの上側又は上面に設けられているといえる。

【0044】

図５においては、接触部５７ａと接触部５７ｂは、互いに対向する位置に設けられている。言い換えると、接触部５７ａと接触部５７ｂは、いずれも、図５において点線で示した、配管の中心３７ａを通る直線を通過する。

【0045】

図６は、実施形態の音響センサの取り付け方の他の一例を示す模式断面図である。なお、図６においては、ワイヤ５４ｂをあわせて図示している。図６に示したように、音響センサ５０ｂ_１を配管部分３６ａの下側又は下面に設け、音響センサ５０ｂ_２及び音響センサ５０ｂ_３を配管部分３６ａの周囲においてそれぞれ音響センサ５０ｂ_１から１２０度ずつ離間させて配置することは、好ましい実施態様の一例である。

【0046】

図６においては、音響センサ５０ｂ_１は、配管部分３６ａの下側又は下面に設けられている。音響センサ５０ｂ_２は、配管部分３６ａの音響センサ５０ｂ_１が設けられている部分から、配管部分３６ａが延伸する方向（Ｘ方向）に垂直な面内において時計回りに１２０度ずれた部分に設けられている。音響センサ５０ｂ_３は、配管部分３６ａの音響センサ５０ｂ_１が設けられている部分から、配管部分３６ａが延伸する方向（Ｘ方向）に垂直な面内において反時計回りに１２０度ずれた部分に設けられている。言い換えると、音響センサ５０ｂ_３は、配管部分３６ａの音響センサ５０ｂ_２が設けられている部分から、配管部分３６ａが延伸する方向（Ｘ方向）に垂直な面内において時計回りに１２０度ずれた部分に設けられている。

【0047】

例えば、音響センサ５０ａ、音響センサ５０ｂ、音響センサ５０ｄ及び音響センサ５０ｅの中では、音響センサ５０ｂが、最も多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高い。これは、音響センサ５０ｂが設けられている配管部分３６ａは、湾曲部３６ｂよりも反応室２ａに近い場所に位置し、かつ湾曲部３６ｂから近い場所に位置するために、内部に余剰のプロセスガスが滞留しやすいためである。

【0048】

音響センサ５０ｂの次に多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高いのは、音響センサ５０ｄである。これは、配管部分３６ｃが、湾曲部３６ｄよりも反応室２ａに近い場所に位置し、かつ湾曲部３６ｄから近い場所に位置するために、内部に余剰のプロセスガスが滞留しやすいためである。ただし、音響センサ５０ｂが設けられている配管部分３６ａの内部において多くの堆積物Ｄが堆積し、その後にプロセスガスが配管部分３６ｃを通過している。従って、配管部分３６ａにおいて堆積物Ｄが堆積した分だけ、音響センサ５０ｄが設けられた配管部分３６ｃにおける堆積物Ｄの量は、音響センサ５０ｂが設けられた配管部分３６ａにおける堆積物Ｄの量より少なくなると考えられる。

【0049】

音響センサ５０ｄの次に多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高いのは、音響センサ５０ａである。これは、音響センサ５０ａが設けられている配管３４は、音響センサ５０ｅが設けられている配管部分３６ｅよりも真空ポンプ６ａに近いため、堆積物Ｄとなる反応副生成物がより多く含まれているガスが通過していると考えられるためである。

【0050】

同様の理由で、音響センサ５２ａ、音響センサ５２ｂ、音響センサ５２ｄ及び音響センサ５２ｅの中では、音響センサ５２ｂが、最も多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高い。音響センサ５２ｂの次に多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高いのは、音響センサ５２ｄである。音響センサ５２ｄの次に多い堆積量の堆積物Ｄに対応する出力が得られる可能性が高いのは、音響センサ５２ａである。

【0051】

配管３４の内部に堆積物Ｄが堆積した場合には、排気口１０ａとバルブ２２の間で配管３４を外し、配管３４の内部の清掃を行う。

【0052】

配管３６の内部に堆積物Ｄが堆積した場合には、バルブ２２と除害装置６０ａの間で配管３６を外し、配管３６の内部の清掃を行う。

【0053】

配管４０の内部に堆積物Ｄが堆積した場合には、排気口１０ｂとバルブ２６の間で配管４０を外し、配管４０の内部の清掃を行う。

【0054】

配管４２の内部に堆積物Ｄが堆積した場合には、バルブ２６と除害装置６０ｂの間で配管４２を外し、配管４２の内部の清掃を行う。

【0055】

判断部７２は、音響センサ５０又は音響センサ５２の出力に基づいて、配管の詰まりを判断する。

【0056】

判断部７２が、「配管が詰まっている」と判断、又はその他の判断をおこなった場合には、例えば、制御装置７０又は判断部７２は、反応室２において行われている製造工程又は真空ポンプ６を停止することが出来る。

【0057】

閾値保存部７４は、配管の詰まりを判断するための閾値を保存する。そして、判断部７２は、かかる閾値に基づいて配管の詰まりを判断する。

【0058】

換算情報保存部８０は、音響センサの出力を配管詰まり量に換算するための換算情報を有する。そして、判断部７２は、換算された配管詰まり量に基づいて、配管の詰まりを判断する。ここで、この換算は、例えば判断部７２が行うことが出来る。なお、かかる換算は、行われなくてもかまわない。

【0059】

例えば、換算情報保存部８０は、複数の換算情報を有することが好ましい。ここで、かかる複数の換算情報は、例えば反応室２内において行われる製造工程毎に準備される。そして、例えば判断部７２は、例えば上記の製造工程に基づいて、複数の換算情報の中から、対応する換算情報を適宜用いて、複数の音響センサ５０のそれぞれ、複数の音響センサ５２のそれぞれ、又は音響センサ５０及び音響センサ５２のそれぞれに対して適用し、配管の詰まりを判断することが出来る。例えば、反応室２内においてウェハＷの上に成膜される膜の構成が異なる場合には、反応室２内において行われる製造工程が異なるものと考えることが出来る。また、真空ポンプ６の排気量が異なる場合にも、堆積物Ｄの堆積の仕方が変化して配管の詰まりの仕方が異なったものになると考えられるため、異なる換算情報を用いることができる。なお、上記の記載は、「換算情報保存部は、製造工程毎に用いられる、複数の換算情報を有し、製造工程に基づいて、複数の換算情報のいずれを用いるかが決定される」の一例である。

【0060】

基準出力保存部８２は、詰まりを有しない配管に設けられた音響センサの基準出力を保存する。例えば、図３に示した、配管内部の清掃直後の音響センサの出力を、基準出力として基準出力保存部８２に保存する。この場合、判断部７２は、音響センサの出力と基準出力の差分に基づいて、配管の詰まりを判断することが可能である。なお、基準出力保存部８２は、なくてもかまわない。

【0061】

音響センサ５０及び音響センサ５２は、所定の時間間隔にて出力を行うことが好ましい。かかる所定の時間間隔は、時間間隔保存部７６に保存されている。

【0062】

ウェハ処理枚数保存部７８は、反応室２ａ及び反応室２ｂ内において処理されたウェハＷの枚数を保存する。この場合、判断部７２は、かかるウェハＷの枚数に基づいて、配管の詰まりを判断することが出来る。

【0063】

また、例えば判断部７２は、音響センサ５０又は音響センサ５２の出力に基づいて、警報装置９０を用いて警報を発することが好ましい。ここで、判断部７２は、１個の音響センサ５０又は音響センサ５２の出力に基づいて、警報装置９０を用いて警報を発してもかまわない。また、例えば判断部７２は、複数の音響センサ５０又は音響センサ５２の出力に基づいて、警報を発してもかまわない。例えば、半導体製造装置１００が、音響センサ５０又は音響センサ５２を合計４個備える場合を考える。例えば、警報を発する音響センサ５０又は音響センサ５２の数が０個である場合には、配管状態が「健全」であるものとして、判断部７２は、警報装置９０を用いて警報を発しないものとすることが可能である。また、例えば、警報を発する音響センサ５０又は音響センサ５２の数が２個である場合には、配管状態が「注意」の状態にあるものとして、判断部７２は、警報装置９０を用いてその旨の警報を発することが可能である。また、例えば、警報を発する音響センサ５０又は音響センサ５２の数が４個である場合には、配管状態が「交換警報」を発するべき状態になるものとして、判断部７２は、警報装置９０を用いてその旨の警報を発することが可能である。また、例えば判断部７２は、警報装置９０を用いて、ウェハ処理枚数保存部７８に保存されたウェハＷの枚数の増加と共に、例えば「健全」、「注意」、「交換情報」といった種類の違う警報を制御して出してもかまわない。なお、上記の態様は、「第２音響センサと、警報装置と、をさらに備え、判断部は、第１出力と、第２音響センサの第２出力と、に基づいて、警報装置を用いて警報を発する」の一例である。また、警報装置９０は、チャイム、サイレン、ランプ、液晶等のモニタ、等である。

【0064】

制御装置７０及び判断部７２は、例えば、電子回路である。制御装置７０及び判断部７２は、例えば、演算回路等のハードウェアとプログラム等のソフトウェアの組み合わせで構成されるコンピュータである。

【0065】

閾値保存部７４、時間間隔保存部７６、ウェハ処理枚数保存部７８、換算情報保存部８０及び基準出力保存部８２は、例えば半導体メモリやハードディスクである。

【0066】

図７は、実施形態の半導体製造装置１００の制御方法を示すフローチャートである。

【0067】

まず、反応室２内の支持部４の上にウェハＷを載置する。次に、反応室２内に、プロセスガス供給機構９２を用いてプロセスガスを導入し、ウェハＷの上に成膜を行う。余剰のプロセスガス及び反応副生成物は、真空ポンプ６により排気される。

【0068】

次に、例えば判断部７２は、配管内部を流れるプロセスガスによる振動を、音響センサ５０の出力又は音響センサ５２の出力を用いて計測する。なお、この出力及び計測は、例えば時間間隔保存部７６に保存された時間を用いて、所定の時間間隔にて行われてもかまわない（Ｓ２）。

【0069】

次に、例えば判断部７２は、換算情報保存部８０に保存された換算情報を用いて、音響センサ５０の出力又は音響センサ５２の出力を配管詰まり量に換算する（Ｓ４）。なお、かかる換算は、行われなくてもかまわない。

【0070】

次に、判断部７２は、例えば、得られた換算結果（配管詰まり量）と、閾値保存部７４に保存された閾値と、に基づいて、配管の詰まりを判断する。例えば、判断部７２は、配管詰まり量が閾値より小さいかどうかを判断する（Ｓ６）。

【0071】

配管詰まり量が閾値より小さい場合には、例えば判断部７２は、さらに音響センサにより計測を行う（Ｓ２）。一方、配管詰まり量が閾値以上である場合には、例えば判断部７２は、「配管に異常がある（配管に一定量以上の詰まりがある）」警報装置９０を用いて警報を発する。

【0072】

次に、実施形態の半導体製造装置１００及び半導体製造装置１００の制御方法の作用効果を記載する。

【0073】

半導体製造装置１００に接続されている配管の内部においては、余剰のプロセスガス及び反応副生成物等が配管の内部において反応し、堆積物Ｄとして配管の内部において堆積する。従前、半導体製造装置１００の稼働中において、配管の内部における堆積物Ｄの量を確認することは困難であり、配管の交換や配管のクリーニングを行うときまで待たなければならなかった。そのため、従前は、一定の時間間隔を決め、その時間間隔で機械的に必ず配管を交換することを行うことがあった。しかしこの場合には、まだ配管の内部があまり詰まっていないにもかかわらず交換することがあった。また、その時間間隔に満たないにもかかわらず配管が詰まってしまうことがあった。

【0074】

そこで、実施形態の半導体製造装置では、反応室２と、反応室２に接続された配管と、吸気口８と、排気口１０と、を有し、吸気口８又は排気口１０は配管に接続された真空ポンプ６と、配管に設けられた音響センサと、音響センサの出力に基づいて、配管の詰まりを判断する判断部７２を有する制御装置７０と、を備える。

【0075】

上記のように、堆積物Ｄが配管に堆積した場合、配管を流れる余剰のプロセスガスの分子が、配管の内壁に直接衝突しなくなるため、配管の振動が小さくなると考えられる。そのため、音響センサ５０又は音響センサ５２の出力に基づいて、配管の詰まりを判断することが出来る。この場合、目視で配管の内部を確認しなくても、配管の詰まりを確認することが出来る。そのため、半導体製造装置を停止させて配管を交換する等、半導体製造装置の稼働率を無駄に下げたりしなくても、配管の詰まりを確認することが可能である。

【0076】

例えば、配管の詰まりに伴い、音響センサの出力は小さくなると考えられる。そのため、例えば、音響センサの出力がどの程度にまで小さくなった場合に、配管の清掃が必要となるのかを、閾値保存部７４に保存された閾値を用いて、判断部７２が判断することができる。

【0077】

また、あらかじめ、堆積物Ｄ等による配管の詰まりの程度と、音響センサの出力との間で相関関係を測定し、かかる相関関係を換算情報として換算情報保存部８０に保存しておくことができる。これにより、配管の詰まりの程度をより詳細に監視することが可能となる。

【0078】

製造工程毎に用いられる、複数の前記換算情報を有し、前記製造工程に基づいて、複数の前記換算情報のいずれを用いるかが決定されることが好ましい。反応室２内においてウェハＷの上に成膜される膜の構成が異なる場合や、真空ポンプ６の排気量が異なる場合に、堆積物Ｄの堆積の仕方が変化して配管の詰まりの仕方が異なったものになると考えられる。そのため、配管の詰まりの程度をより詳細に監視することが可能となる。

【0079】

基準出力保存部８２は、詰まりを有しない配管に設けられた音響センサの基準出力を保存することが好ましい。詰まりを有しない配管の出力との比較が容易になるため、配管の詰まりの程度をより詳細に監視することが可能となる。

【0080】

判断部７２が、「配管が詰まっている」と判断、又はその他の判断をおこなった場合には、例えば、制御装置７０又は判断部７２は、反応室２において行われている製造工程又は真空ポンプ６を停止することが好ましい。配管が詰まっている場合において、半導体の製造をそのまま続けると、配管の破裂等が起こる可能性があるため危険である。反応室２において行われている製造工程又は真空ポンプ６を停止することにより、この危険を回避出来る。

【0081】

第２音響センサと、警報装置と、をさらに備え、判断部は、第１出力と、第２音響センサの第２出力と、に基づいて、警報装置を用いて警報を発することが好ましい。警報の出し方のレベル分けが可能となり、半導体製造装置のオペレータは配管の詰まりをより詳細に判断することが出来るためである。

【0082】

例えば製造工程に基づいて、複数の音響センサ５０のそれぞれ、複数の音響センサ５２のそれぞれ、又は音響センサ５０及び音響センサ５２のそれぞれに、複数の換算情報のいずれを用いるかが決定されることが好ましい。反応室２内においてウェハＷの上に成膜される膜の構成が異なる場合、又は真空ポンプ６の排気量が異なる場合、その他の場合において、堆積物Ｄの堆積の仕方が変化して配管の詰まりの仕方が異なったものになると考えられるため、配管の詰まりの程度をより詳細に監視することが可能となる。

【0083】

音響センサ５０及び音響センサ５２は、それぞれ、１００ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の周波数の音を測定することが好ましい。これは、１００ｋＨｚ未満の周波数の音は、半導体製造装置１００の周囲に設置された、他の半導体製造装置等からの音が多く含まれると考えられるため、配管の詰まりを高ＳＮ比で評価することが出来ないと考えられるためである。また、２００ｋＨｚより高い周波数の音は、周波数が高すぎて測定が困難であるためである。

【0084】

反応室２内において処理されたウェハの枚数を保存するウェハ処理枚数保存部７８をさらに備え、判断部７２は、さらにウェハの枚数に基づいて、詰まりの判断を行うことが好ましい。処理されたウェハの枚数と配管の詰まりには正の相関関係があると考えられる。そのため、処理されたウェハの枚数を活用することにより、配管の詰まりの程度をより詳細に監視することが可能となる。

【0085】

音響センサ５０及び音響センサ５２は、所定の時間間隔にて出力を行うことが好ましい。所定の時間間隔にて出力を行うことにより、配管の詰まりを見逃すことを防ぐことが出来るためである。

【0086】

例えば、図４（ａ）の音響センサ５０ｂのように、配管部分３６ａの下側又は下面に音響センサ５０ｂを設けることは、好ましい。図２（ｂ）のように堆積物Ｄが堆積する場合、堆積物Ｄの堆積の仕方がより大きい、配管部分３６ａ内の下側における堆積物Ｄの堆積の程度をより良く評価することが出来るためである。

【0087】

例えば、図５のように、音響センサ５０ｂ_１を配管部分３６ａの下側又は下面に設け、音響センサ５０ｂ_２を配管部分３６ａの上側又は上面に設けることは、好ましい。図２（ｂ）のように堆積物Ｄが堆積する場合、堆積物Ｄの堆積の仕方がより大きい、配管部分３６ａ内の下側における堆積物Ｄの堆積の程度を、音響センサ５０ｂ_１を用いて評価する。また、堆積物Ｄの堆積の仕方がより小さい、配管部分３６ａ内の上側における堆積物Ｄの堆積の程度を、音響センサ５０ｂ_２を用いて評価する。これにより、配管部分３６ａ内の下側と上側の両方において、堆積物Ｄの堆積の程度を評価できる。

【0088】

図６に示したように、音響センサ５０ｂ_１を配管部分３６ａの下側又は下面に設け、音響センサ５０ｂ_２及び音響センサ５０ｂ_３を配管部分３６ａの周囲においてそれぞれ音響センサ５０ｂ_１から１２０度ずつ離間させて配置することは、好ましい。例えば、配管部分３６ａ内の上方において、堆積物Ｄが不均一に堆積することが考えられる。この場合に、音響センサ５０ｂ_２及び音響センサ５０ｂ_３を用いて、かかる堆積物Ｄが不均一に堆積する程度を、評価できる。

【0089】

実施形態の半導体製造装置及び半導体製造装置の制御方法によれば、停止することなく配管の詰まりを確認することが出来る、半導体製造装置及び半導体製造装置の制御方法の提供が可能となる。

【0090】

本発明のいくつかの実施形態及び実施例を説明したが、これらの実施形態及び実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0091】

２ 反応室
４ 支持部
６ 真空ポンプ
８ 吸気口
１０ 排気口
１２ 三方弁
１６ 三方弁
２２ バルブ
２４ バルブ
２６ バルブ
２８ バルブ
３２ 配管
３４ 配管
３６ 配管
３６ｂ 湾曲部
３６ｄ 湾曲部
３８ 配管
４０ 配管
４２ 配管
４２ｂ 湾曲部
４２ｄ 湾曲部
５０ 音響センサ
５２ 音響センサ
５７ 接触部
６０ 除害装置
７０ 制御装置
７２ 判断部
７４ 閾値保存部
７６ 時間間隔保存部
７８ ウェハ処理枚数保存部
８０ 換算情報保存部
８２ 基準出力保存部
９０ 警報装置
９２ プロセスガス供給機構
１００ 半導体製造装置
Ｃ 空洞
Ｄ 堆積物
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】