特許 7515846 圧力調整装置及び半導体製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-05

(45)【発行日】2024-07-16

(54)【発明の名称】圧力調整装置及び半導体製造システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/02 20060101AFI20240708BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20240708BHJP

【ＦＩ】

H01L21/02 Z

G05B19/418 Z

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2019227157

(22)【出願日】2019-12-17

(65)【公開番号】P2021077838

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-11-25

(31)【優先権主張番号】108140885

(32)【優先日】2019-11-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】515183344

【氏名又は名称】靖洋科技股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】楊名翔

【審査官】正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０９６１１６２７（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】特開２０１６－１３４５８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００６／００９４３３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１３１６１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－１２３２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５６８４２６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許第０５４６４３２７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／０２

Ｇ０５Ｂ １９／４１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体製造システムにおける半導体製造台の管路内の圧力を調整する圧力調整装置であって、
前記半導体製造システムは、前記管路に接続して液体を前記半導体製造台に供給する液体供給源を備え、
前記圧力調整装置は、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット、及び制御ユニットを備え、前記吸引ポンプは、前記半導体製造台の下流側に設け、前記管路に接続して前記管路内の前記液体を吸引し、
前記圧力検出器は、前記半導体製造台と前記吸引ポンプの間に設け、前記半導体製造台と前記吸引ポンプの間の前記管路の圧力値を検出し、
前記保存ユニットは、前記圧力検出器で検出した前記圧力値を保存し、
前記制御ユニットは、前記吸引ポンプ、前記圧力検出器、前記保存ユニット、及び前記液体供給源と電気接続され、前記吸引ポンプの回転数を制御して前記管路内の前記圧力を調整し、前記圧力検出器で検出した前記圧力値及びその対応タイムスタンプを定期的に記録して前記保存ユニットに保存し、且つ前記圧力検出器で検出した前記圧力値が異常となる場合、前記液体供給源の液体出力量を調整して対応する警告信号を出力することを特徴とする、圧力調整装置。

【請求項2】

前記保存ユニットは、コンピューター統合製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＣＩＭ）システムと電気接続され、
前記コンピューター統合製造システムは、前記圧力検出器で検出した前記圧力値及びその対応タイムスタンプにアクセスすることを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項3】

前記管路は閉鎖循環管路であることを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項4】

前記圧力調整装置及び前記半導体製造台の設置位置は空間的に分離されていることを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項5】

表示パネルをさらに備え、
前記表示パネルは、前記半導体製造台端に設け、前記制御ユニットと電気接続され、前記圧力検出器で検出した前記圧力値及び前記警告信号を表示することを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項6】

前記表示パネルはタッチパネルを含むことを特徴とする、請求項5に記載の圧力調整装置。

【請求項7】

警告ユニットをさらに備え、
前記警告ユニットは、前記半導体製造台端に設け、前記制御ユニットと電気接続され、操作者識別可能な前記警告信号を生成することを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項8】

前記警告信号は第１サブ警告信号又は第２サブ警告信号であり、
前記第１サブ警告信号は、前記圧力値が第１デフォルト値より低いことを示し、
前記第２サブ警告信号は、前記圧力値が第２デフォルト値より低いことを示し、
前記第２デフォルト値は、前記第１デフォルト値より低いことを特徴とする、請求項１に記載の圧力調整装置。

【請求項9】

半導体製造台、液体供給源、及び圧力調整装置を備える半導体製造システムであって、
前記半導体製造台は、半導体製造プロセスを行う作業エリアを有し、
前記液体供給源は、管路を介して前記半導体製造台に接続され、液体は前記管路を介して
前記半導体製造台の前記作業エリアに供給され、
前記圧力調整装置は、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット、及び制御ユニットを備え
、
前記吸引ポンプは、前記半導体製造台の下流側に設け、前記管路に接続して前記管路内の
前記液体を吸引し、
前記圧力検出器は、前記半導体製造台と前記吸引ポンプの間に設け、前記半導体製造台と
前記吸引ポンプの間の前記管路の圧力値を検出し、
前記保存ユニットは、前記圧力検出器で検出した前記圧力値を保存し、
前記制御ユニットは、前記吸引ポンプ、前記圧力検出器、前記保存ユニット及び前記液体供給源と電気接続され、前記吸引ポンプの回転数を制御して前記管路内の圧力を調整し、前記圧力検出器で検出した前記圧力値及びその対応タイムスタンプを定期的に記録して前記保存ユニットに保存し、且つ前記圧力検出器で検出した前記圧力値が異常となる場合、前記液体供給源の液体出力量を調整して警告信号を出力することを特徴とする、半導体製造システム。

【請求項10】

コンピューター統合製造システムをさらに備え、
前記コンピューター統合製造システムは、前記保存ユニットと電気接続され、前記圧力検出器で検出した前記圧力値及びその対応タイムスタンプにアクセスすることを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項11】

前記圧力調整装置及び前記半導体製造台の設置位置は空間的に分離されていることを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項12】

前記圧力調整装置は、表示パネルをさらに備え、
前記表示パネルは、前記半導体製造台端に設け、前記制御ユニットと電気接続され、前記
圧力検出器で検出した前記圧力値及び前記警告信号を表示することを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項13】

前記表示パネルはタッチパネルを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の半導体製造システム。

【請求項14】

前記圧力調整装置は、警告ユニットを更に備え、
前記警告ユニットは、前記半導体製造台端に設け、前記制御ユニットと電気接続され、操作者識別可能な前記警告信号を生成することを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項15】

前記警告信号は第１サブ警告信号又は第２サブ警告信号であり、
前記第１サブ警告信号は、前記圧力値が第１デフォルト値より低いことを示し、
前記第２サブ警告信号は、前記圧力値が第２デフォルト値より低いことを示し、
前記第２デフォルト値は、前記第１デフォルト値より低いことを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項16】

前記管路は閉鎖循環管路であることを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項17】

前記液体供給源は、熱交換器、液体貯蔵タンク、及び出力ポンプを備え、
前記熱交換器は、前記液体を所定の温度に制御し、
前記液体貯蔵タンクは、前記圧力調整装置及び前記熱交換器に接続され、前記圧力調整装置によって吸引した前記液体を前記液体貯蔵タンクに戻し、
前記出力ポンプは、前記液体貯蔵タンクと前記熱交換器の間に設け、前記液体を前記熱交換器に供給して熱交換を行った後、前記半導体製造台に供給することを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【請求項18】

前記液体供給源及び前記半導体製造台の設置位置は空間的に分離されていることを特徴とする、請求項９に記載の半導体製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力調整装置及び半導体製造システム、特に半導体製造台の管路内圧力を調整する圧力調整装置及びその半導体製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子のサイズは小さくなり続けているため、半導体素子のプロセスパラメータに対する要求もますます厳しくなっている。温度は重要なプロセスパラメータの１つであり、例えば、半導体機械の温度又は化学薬剤の温度が挙げられる。各温度パラメータを精度よく制御するために、特定の温度の液体を半導体機械又は化学薬剤に通して、半導体機械又は化学薬剤の温度の安定を維持しなければならない。しかし、特定の温度の液体を送液する管路は、破損によって液体漏れを生じる可能性があり、その漏れた液体が製造途中の半導体素子を汚染することで、製造歩留まりの低下を招く。また現在、管路の破損状況を適切に監視する対策が不足しているため、操作者は、系統的な方法によって製造歩留まりの低下原因を調べることができない。

【0003】

それに鑑みて、液体漏れによる半導体素子の汚染を予防し、且つ漏れを検出して操作者に通知することは、今の努力目標である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の圧力調整装置及び半導体製造システムは、吸引ポンプによって半導体機械の作業エリア内の管路圧力を低下させることで、管路が破損した時の液体漏れを予防する。さらに管路の圧力変化を記録することで、操作者は製造歩留まりの低下原因を調べて改善ができる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の圧力調整装置は、半導体製造システムにおける半導体製造台の管路内の圧力を調整する。半導体製造システムは、管路に接続して液体を半導体製造台に供給する液体供給源を備える。圧力調整装置は、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット、及び制御ユニットを備える。吸引ポンプは、半導体製造台の下流側に設け、管路に接続して管路内の液体を吸引する。圧力検出器は、半導体製造台と吸引ポンプの間に設け、半導体製造台と吸引ポンプの間の管路の圧力値を検出する。保存ユニットは、圧力検出器で検出した圧力値を保存する。制御ユニットは、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット及び液体供給源と電気接続され、吸引ポンプの回転数を制御して管路内の圧力を調整し、圧力検出器で検出した圧力値及びその対応タイムスタンプを定期的に記録して保存ユニットに保存する。且つ圧力検出器で検出した圧力値が異常となる場合、液体供給源の液体出力量を調整して対応する警告信号を出力する。

【0006】

本発明他の実施例の半導体製造システムは、半導体製造台、液体供給源及び圧力調整装置を備える。半導体製造台は、半導体製造プロセスを行う作業エリアを有する。液体供給源は、管路を介して半導体製造台に接続され、液体はその管路を介して半導体製造台の作業エリアに供給される。圧力調整装置は、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット、及び制御ユニットを備える。吸引ポンプは、半導体製造台の下流側に設け、管路に接続して管路内の液体を吸引する。圧力検出器は、半導体製造台と吸引ポンプの間に設け、半導体製造台と吸引ポンプの間の管路の圧力値を検出する。保存ユニットは、圧力検出器で検出した圧力値を保存する。制御ユニットは、吸引ポンプ、圧力検出器、保存ユニット及び液体供給源と電気接続され、吸引ポンプの回転数を制御して管路内の圧力を調整し、圧力検出器で検出した圧力値及びその対応タイムスタンプを定期的に記録して保存ユニットに保存する。且つ圧力検出器で検出した圧力値が異常となる場合、液体供給源の液体出力量を調整して対応する警告信号を出力する。

【0007】

以下、具体的な実施例及び図面を開示しながら本発明の目的、技術的な内容、特徴及びその効果を詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施例の半導体製造システム及び圧力調整装置を示す模式図である。

【図2】本発明の他の実施例の半導体製造システム及び圧力調整装置を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、例示として図面を開示しながら本発明の各実施例を詳しく説明する。本発明は、その他の実施例によって実施できる。すべての実施例の簡単な置換、改良、及び均等的な変更は、本発明の範囲に含む。本発明の範囲は、請求の範囲によって決められる。明細書において、より理解しやすいように特定の詳細内容を多く開示したが、本発明は、その部分又は全部を省略した前提で実行できる。また、本発明の不必要な限定を避けるために、公知の工程又は素子に対して詳しく説明していない。図面において、同じ又は類似の素子は同じ又は類似の符号で示される。留意すべきことは、図面はあくまで例示として開示され、素子の実際のサイズ又は数量は図面に限定されていない。図面を簡潔にするために、一部の内容が詳しく描かれていない場合もある。

【0010】

本発明の実施例の圧力調整装置は、調整半導体製造システムにおける半導体製造台の管路内の圧力を調整する。図１において、半導体製造システムは、半導体製造台１０及び液体供給源２０を備える。半導体製造台１０は作業エリア１１を有する。半導体素子は、作業エリア１１内で露光、現像、及びエッチング等の半導体製造プロセスを行う。液体供給源２０は、管路１２を介して半導体製造台１０に接続され、液体供給源２０から送液された液体は管路１２を介して半導体製造台１０の作業エリア１１に供給される。例えば、液体供給源２０は、所定の温度の液体を提供することで、作業エリア１１内の操作温度又は化学薬剤の温度を安定させる。

【0011】

１つの実施例において、液体供給源２０は、熱交換器２１、出力ポンプ２２及び液体貯蔵タンク２３を備える。出力ポンプ２２は、液体貯蔵タンク２３と熱交換器２１の間に設け、液体を液体貯蔵タンク２３から熱交換器２１に送液して熱交換を行う。例えば、熱交換器２１は、冷却水入口ＣＷＩ及び冷却水出口ＣＷＯを有する。熱交換器２１に入った液体は冷却水と熱交換を行うことで、液体を所定の温度に制御して半導体製造台１０に出力する。

【0012】

圧力調整装置３０は、吸引ポンプ３１、圧力検出器３２、保存ユニット３３及び制御ユニット３４を備える。吸引ポンプ３１は、半導体製造台１０の下流側に設ける。即ち、吸引ポンプ３１は、管路１２における半導体製造台１０を通った管路出力端に接続され、管路１２内の液体を吸引する。１つの実施例において、吸引ポンプ３１によって吸引した液体は液体貯蔵タンク２３に戻される。液体貯蔵タンク２３内の液体は、出力ポンプ２２によって熱交換器２１に送液されて熱交換を行った後、半導体製造台１０に出力される。そのようにして、閉鎖された循環管路を形成する。

【0013】

そして、圧力検出器３２は、半導体製造台１０と吸引ポンプ３１の間に設け、半導体製造台１０と吸引ポンプ３２の間の管路１２の圧力値を検出する。制御ユニット３４は、吸引ポンプ３１、圧力検出器３２、保存ユニット３３及び液体供給源２０と電気接続される。制御ユニット３４は、吸引ポンプ３１の回転数を制御することで、管路１２内の圧力を調整する。制御ユニット３４は、圧力検出器３２で検出した管路１２の圧力値及びその対応タイムスタンプを定期的に記録して、保存ユニット３３に保存する。また、圧力検出器３２で検出した圧力値が異常となる場合、例えば測定した圧力値が設定値より低い場合、制御ユニット３４は、液体供給源２０の液体出力量を調整して警告信号を出力する。

【0014】

上記構造によれば、本発明の圧力調整装置３０は、吸引ポンプ３１の回転数を調整することで、管路１２内の圧力、特に作業エリア１１の管路区間の圧力を制御できる。そのため、管路１２が破損した時の液体漏れによる製造中の半導体素子の汚染を予防できる。例えば、制御ユニット３４は、液体供給源２０の液体出力量より吸引ポンプ３１の吸引量の方が大きくなるように調整することで、管路１２内の圧力を低下させる。１つの実施例において、管路１２内の圧力は管路外側の圧力より低い。このようにすると、管路１２が破損した時に、管路１２内の液体が圧力調整装置３０の吸引ポンプ３１によって吸引されて液体貯蔵タンク２３に戻り、液体漏れを防止できる。

【0015】

また、圧力検出器３２は検出した圧力値を定期的に記録するだけでなく、それに基づいて管路１２が漏れているかどうかを判断できる。例えば、圧力検出器３２で検出した圧力値が設定値より低い場合、制御ユニット３４は、管路１２が破損して液体漏れがあると判断する。その場合、制御ユニット３４によって出力ポンプ２２、即ち液体供給源２０の出力を停止させ、警告信号を出力して、操作者に対応するように通知する。１つの実施例において、本発明の半導体製造システムは、保存ユニット３３と電気接続されるコンピューター統合製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＣＩＭ）システム４０を備える。コンピューター統合製造システム４０は、保存ユニット３３に保存された前記圧力値及びその対応タイムスタンプにアクセスし、それをデバッグ及びプロセスの改善の参考とする。例えば、コンピューター統合製造システム４０は、制御ユニット３４を介して保存ユニット３３にアクセス、又は、その他の適切なアプリケーションプログラムインターフェイス（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ、ＡＰＩ）によって直接に保存ユニット３３にアクセスする。コンピューター統合製造システムは公知であるため、説明を省略する。

【0016】

図１を参考しながら説明する。１つの実施例において、液体供給源２０及び圧力調整装置３０、並びに半導体製造台１０の設置位置は、空間的に分離されている。例えば、半導体製造台１０を相対的に清潔な空間内に設置し、液体供給源２０及び圧力調整装置３０を相対的に清潔ではない空間、又は異なる階に設置できる。コンピューター統合製造システム４０は、操作者が容易に操作できる空間に設ける。

【0017】

図２を参考しながら説明する。１つの実施例において、本発明の圧力調整装置３０は、制御ユニット３４と電気接続され、圧力検出器３２で検出した圧力値及び警告信号を表示する表示パネル３５をさらに備える。前記のように、圧力調整装置３０は、半導体製造台１０と空間的に分離されている位置に設けるため、好ましい実施例において、表示パネル３５は、半導体製造台１０端に設ける。即ち、表示パネル３５は半導体製造台１０に隣接する。このような設置にすると、操作者が半導体製造台１０を操作する時に、圧力調整装置３０の表示パネル３５によって半導体製造台１０内の管路１２の圧力変化及び漏れているかどうかを確認できる。１つの実施例において、表示パネル３５は、操作者が圧力調整装置３０を操作する又は設定するためのタッチパネルである。

【0018】

１つの実施例において、本発明の圧力調整装置３０は、制御ユニット３４と電気接続される警告ユニット３６をさらに備える。警告ユニット３６は、制御ユニット３４から出力した電性警告信号を操作者が識別可能な警告信号に変換する。例えば、警告ユニット３６は警報機又は警告灯等である。同様に、有効な警告効果を達成するために、警告ユニット３６は半導体製造台１０端に設ける。即ち、警告ユニット３６は半導体製造台１０に隣接してもよい。

【0019】

１つの実施例において、本発明の圧力調整装置３０から出力した警告信号は第１サブ警告信号及び第２サブ警告信号であり、それぞれ管路１２内の異なる圧力範囲に対応する。例えば、過去のプロセス経験に基づいて、圧力検出器３２が測定した圧力値が第１デフォルト値より低い場合、管路１２の圧力が不安定、又は軽微な破損があるがプロセスに影響を与えないことを示す。即ち、管路１２の圧力変化は、プロセスでは許容の範囲である。圧力調整装置３０は、実行しているバッチプロセスが完了した後に液体供給源２０の出力ポンプ２２を停止すればよい。それによって、プロセス内の機械中止による大きな損失を避ける。前記時圧力調整装置３０は、第１サブ警告信号、例えば黄色信号又はより低い音量の警告音を出力して、管路１２の圧力が低下したがプロセスに影響は与えないことを操作者に通知する。圧力検出器３２が測定した圧力値が持続的に低下して第２デフォルト値より低い場合、管路１２に重度の破損があり直ちにプロセスに影響することを示す。圧力調整装置３０は、直ちにプロセスを停止し、例えば液体供給源２０の出力ポンプ２２を停止することで、より大きな損失を予防できる。その場合、圧力調整装置３０は、出力第２サブ警告信号、例えば赤色信号又はより大きい音量の警告音を出力して、適切な操作、例えば管路１２のメンテナンスを行うべきことを操作者に通知する。

【0020】

上記をまとめると、本発明の圧力調整装置及び半導体製造システムは、吸引ポンプによって半導体機械の作業エリア内の管路圧力を低下させることで、管路が破損した時の液体漏れを防止する。また、本発明の圧力調整装置は、管路の圧力変化を定期的に記録できるため、操作者は、管路の圧力変化データを分析することで、管路が破損したかどうかを判断でき、更に製造歩留まりの低下原因を調べてプロセスの改善ができる。

【0021】

当業者が本発明の内容を理解及び実施できるように、上記実施例を開示して本発明の技術的な思想及び特徴を説明した。本発明は、それらに限定されていない。本発明の精神に基づいてなされた均等的な変更又は改良は、いずれも本発明の範囲に含む。

【符号の説明】

【0022】

１０ 半導体製造台
１１ 作業エリア
１２ 管路
２０ 液体供給源
２１ 熱交換器
２２ 出力ポンプ
２３ 液体貯蔵タンク
３０ 圧力調整装置
３１ 吸引ポンプ
３２ 圧力検出器
３３ 保存ユニット
３４ 制御ユニット
３５ 表示パネル
３６ 警告ユニット
４０ コンピューター統合製造システム
ＣＷＩ 冷却水入口
ＣＷＯ 冷却水出口

【図1】

【図2】