(57)【要約】【課題】気相成長装置等において、排気配管の詰まりによる処理特性変動を未然に防ぐことが可能な半導体製造装置を提供する。【解決手段】排気配管１の内部に水晶振動子センサ２を設置し、外部に信号を取り出せるように信号線３の配線を行う。水晶振動子センサ２により計測された周波数変化を排気配管１外部に設置したパーソナルコンピュータなどのデータ処理装置４に出力する。周波数変化と排気配管の閉塞状況の相関を求め、配管が閉塞するまでの周波数変化量の限界をあらかじめ設定し、限界点を検出した時点でデータ処理装置４からアラームを発生するようにしておく。アラームが発生した時点で気相成長処理を停止し、排気配管１の内部清掃作業を行い、配管閉塞による圧力変動を防止する。【選択図】図１
2006005118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーに処理用ガスを導入し、基体の処理を行う半導体製造装置であって、
前記真空処理装置には排気配管が接続されており、
前記排気配管内部に水晶振動子センサが設置され、
前記排気配管外部に前記水晶振動子センサの出力信号を収集し、演算処理して前記排気配管のメンテナンス時期を決定するデータ処理装置を備えた半導体製造装置。
【請求項２】
前記水晶振動子センサの共振周波数が、前記水晶振動子センサの共振周波数変化と前記排気配管の閉塞状態との相関から予め定められた所定の周波数変化量に達すると、前記データ処理装置から前記チャンバーでの処理を停止するための信号が送られることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記水晶振動子センサは、前記排気配管に設けられた取り外し可能な外部ポート内に設置されることを特徴とする請求項１または２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体製造装置は、ＭＯＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造工程で使用される半導体製造装置に関し、特に原料ガス等により排気配管に発生する詰まり状況をモニターできる構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造におけるＭＯＣＶＤ装置などでは、チャンバー内に気相成長を行うために原料ガスが大量に供給される。
【０００３】
しかしながら一般的に、気相成長に際しての原料利用効率は低く、チャンバーに供給されたガスの大部分は排気配管を通って外部のガス処理装置などに排出される。排気配管に多量のガスが流れることにより、配管内に反応生成物が堆積し、配管詰まりを引き起こす。排気配管が詰まると気相成長を行うチャンバーの排気量が変動するため、成長される薄膜の膜厚や膜質が不均一性となりやすいので、排気配管内の反応生成物を定期的に清掃する必要がある。
【０００４】
しかしながら、排気配管は一般的にＳＵＳなどの金属材料でできており、また配管内部を目視確認するための覗き窓にも反応生成物が堆積するため、排気配管内の詰まり具合を目視により確認することは困難であった。
【０００５】
従来の排気配管の監視方法としては、排気配管の差圧を測定し、閉塞状況を把握する方法や、排気配管から気体を迂回させるバイパス管を備え、バイパス管内に移動部材を収納し、移動部材が移動しないと配管詰まりがあったと検知するなどの方法があった（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−１９１０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の排気配管の監視方法には、以下の課題がある。まず、排気配管の差圧により閉塞状況を把握する方法では、配管内は低圧に真空引きされているため、差圧の変動を検出した時点においてはすでに８０％〜９０％の閉塞を起こしている状況であり、異常検出が遅いという問題がある。また、バイパス管の移動部材を検知する方法においても、排気配管がほとんど詰まった状態でないとバイパス管での異常を検出できないため、異常検出が遅く、また実際の排気配管内部を監視していないという問題点を有している。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、排気配管内部の閉塞状況を常時に監視し、異常を早期に発見できる構造を有する半導体製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために本発明の半導体製造装置は、チャンバーに処理用ガスを導入し、基体の処理を行う半導体製造装置であって、前記真空処理装置には排気配管が接続されており、前記排気配管内部に水晶振動子センサが設置され、前記排気配管外部に前記水晶振動子センサの出力信号を収集し、演算処理して前記排気配管のメンテナンス時期を決定するデータ処理装置を備えている。
【０００９】
前記水晶振動子センサの共振周波数が、前記水晶振動子センサの共振周波数変化と前記排気配管の閉塞状態との相関から予め定められた所定の周波数変化量に達すると、前記データ処理装置から前記チャンバーでの処理を停止するための信号が送られることが好ましい。
【００１０】
前記水晶振動子センサは、前記排気配管に設けられた取り外し可能な外部ポート内に設置されることがさらに好ましい。
【００１１】
前記半導体製造装置は、ＭＯＣＶＤ装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明によれば、排気配管内部の反応生成物による閉塞状況をリアルタイムに検知することで適切なメンテナンス時期を決定し、排気配管の閉塞によるチャンバー内部の圧力変動を抑止し、均一な膜厚や膜質で気相成長等の処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるＭＯＣＶＤ装置の排気配管を示す模式図である。図１において１は排気配管、２は水晶振動子センサ、３は信号線、４はデータ処理装置である。上記構成において、本発明の形態を説明する。
【００１４】
水晶振動子センサ２は、電極への物質の付着による水晶片の厚み変化を共振周波数の変化により測定するセンサである。水晶振動子センサは極微量の付着量変化も安定に検出できるセンサとして一般に知られ、半導体製造分野では累積膜厚量の管理用途などに用いられている。水晶振動子の共振周波数は以下の公式で表される。
【００１５】
ｆ＝１／２ｔ（√Ｃ／ρ）                                      （式１）
ここで、ｔは水晶片の厚み、Ｃは付着物質の弾性定数、ρは付着物質の密度である。
【００１６】
共振周波数の変化は、付着物質による弾性定数の変化と物質の付着厚みを水晶密度に換算したときの厚み寸法で決まり、この結果として付着物の重量に換算することができる。
【００１７】
本実施の形態のように弾性定数Ｃの変化が無視できる乾式の場合には、重量のみによる周波数変化となる。排気配管１には気相成長を行うチャンバー（図示せず）から排出されたガスが流れる。排出されたガスには気相成長に利用されず、未反応成分を多量に含むガスが流れる。そのため、排気配管１内を流れる間に残留ガスが反応し、反応生成物となって排気配管１内部に堆積していく。
【００１８】
水晶振動子センサ２は排気配管１内に設置されているため、水晶振動子センサ２の定期清掃を行うまでの間、反応生成物が継続して堆積される。水晶振動子センサ２から出力される周波数変化を、信号線３を通して排気配管１外部に設置されたデータ処理装置４へと送信し、データ処理装置４にて常時、周波数変化のサンプリングを行う。水晶振動子センサ２から出力される周波数変化と排気配管１内部の閉塞状況との相関データをあらかじめ明確にしておき、排気配管１の定期清掃が必要な時点でデータ処理装置４からアラームを発生させ、定期清掃を行う。適切な定期清掃を行うことで、チャンバー内の圧力変動を抑止し、均一な膜厚・膜質の気相成長を行う。
【００１９】
以下、より具体的な実施の形態について説明を行う。ＳＵＳ部材からなる排気配管１の内部に、水晶振動子センサ２を設置し、外部に信号を取り出せるように信号線３の配線を行う。この構成をＭＯＣＶＤ装置に適用した場合を考えてみると、当該装置では、基板の上に所望の膜を化学気相成長させるためにＰＨ3（ホスフィン）のようなＰ（リン）を含むガスが大量に用いられることが多い。
【００２０】
しかしながら、一般的に気相成長に際しての原料ガスの利用効率は低く、排気配管にはチャンバーから排気された未反応のガスが多量に流れる。Ｐ（リン）は低温で固体化する性質を持っており、そのため、排気配管１内にて未反応のＰ（リン）が固体化し、反応生成物となって配管１内に堆積する。また、水晶振動子センサ２が配管１内部に設置されているため、水晶振動子センサ２にも反応生成物が堆積して共振周波数が経時的に変化していく。
【００２１】
水晶振動子センサ２により計測された周波数変化を排気配管１外部に設置したパーソナルコンピュータなどのデータ処理装置４に出力する。データ処理装置４においては、水晶振動子センサ２からの信号を継続的に収集し、周波数変化の履歴管理を行う。
【００２２】
周波数変化と排気配管の閉塞状況の相関を求め、配管が閉塞するまでの周波数変化量の限界をあらかじめ設定し、限界点を検出した時点でデータ処理装置４からアラームを発生するようにしておく。アラームが発生した時点で気相成長処理を停止し、排気配管１の内部清掃作業を行い、配管閉塞による圧力変動を防止する。これら作業を実施することにより、膜厚・膜質とも均一な気相成長を行うことができる。
【００２３】
なお、排気配管１に取り外し可能な外部ポート（図示せず）を設け、外部ポートに水晶振動子センサ２を設置すれば、排気配管１の定期清掃の際に水晶振動子センサ２の清掃および交換が容易になる。
【００２４】
また、一系統の排気配管に対して複数の水晶振動子センサを設置する場合や、複数の排気配管をもつマルチチャンバー方式の半導体製造設備において、各排気配管に水晶振動子センサを設置した場合においては、各水晶振動子センサからの周波数変化を１台のパーソナルコンピュータに接続することで、複数箇所・系統の排気配管をパーソナルコンピュータで一元管理することができ、適正なメンテナンス時期を決定するだけでなく、閉塞状況の偏りにより引き起こされる成膜レートのチャンバー間差などの課題抽出を行うことができる。
【００２５】
なお、本実施の形態ではＭＯＣＶＤ装置を例にとって説明したが、その他の装置、例えば真空引きされたチャンバー内に基板を設置し、エッチングガスを流して基板ないしは基板上に形成された特定の層を加工するドライエッチング装置や無機系原料ガスを用いたＣＶＤ装置等に適用しても同様の効果が得られる。
【００２６】
また、ＣＶＤ装置に適用する際には、チャンバー内を真空引きしてから成長処理を開始する減圧式ＣＶＤだけでなく、常圧ＣＶＤ装置に用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の半導体製造装置は、排気配管の詰まりによる処理特性の変動を未然に防ぐことが可能な装置として、特にＭＯＣＶＤ装置等に適用する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態におけるＭＯＣＶＤ装置の排気配管を示す模式図
【符号の説明】
【００２９】
１  排気配管
２  水晶振動子センサ
３  信号線
４  パソコン
【図１】
2006005118.tif 000003