(57)【要約】【課題】従来においては、基板の表面に付着する異物によって反応容器に接続される複数の配管が閉塞しつつあるか否かを判定する方法がなかった。【解決手段】データ処理装置４０において、複数の配管が接続される成膜装置１に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する判定手段３３と、漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する候補特定手段３５と、を備える。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する判定手段と、
前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する候補特定手段と、
を備えることを特徴とする半導体製造装置のデータ処理装置。
【請求項２】
前記漸近線は、ロジスティック関数と指数関数の組合せで近似可能な線であることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置のデータ処理装置。
【請求項３】
前記候補特定手段において配管の候補が複数特定された場合、前記直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔が、前記登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔に最も近い配管の候補をメンテナンスの優先対象として決定する優先対象決定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体製造装置のデータ処理装置。
【請求項４】
前記優先対象決定手段によって決定された後、前記成膜装置に指示を出して、前記成膜装置、及び決定された配管のメンテナンスを実施させる指示出力手段を備えることを特徴とする請求項３記載の半導体製造装置のデータ処理装置。
【請求項５】
前記成膜装置から直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間に係るデータを収集する第１のデータ収集手段と、
前記成膜装置で成膜された前記基板を検査する基板検査装置から成膜過程で前記基板に付着する異物密度に係るデータを収集する第２のデータ収集手段と、
前記第１のデータ収集手段及び前記第２のデータ収集手段で収集されたデータに基づいて、基板上の異物密度と直近のメンテナンス後の累積処理量又は累積稼動時間との関係を片対数チャートに描画するチャート描画手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記チャート描画手段で描画された片対数チャートを用いて判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の半導体製造装置のデータ処理装置。
【請求項６】
複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する工程と、
前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する工程と、
を含むことを特徴とする半導体製造装置のデータ処理方法。
【請求項７】
前記漸近線は、ロジスティック関数と指数関数の組合せで近似可能な線であることを特徴とする請求項６記載の半導体製造装置のデータ処理方法。
【請求項８】
前記配管の候補を特定する工程において配管の候補が複数特定された場合、前記直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔が、前記登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔に最も近い配管の候補をメンテナンスの優先対象として決定する工程を含むことを特徴とする請求項６又は７記載の半導体製造装置のデータ処理方法。
【請求項９】
前記優先対象を決定する工程の後、前記成膜装置に指示を出して、前記成膜装置、及び決定された配管のメンテナンスを実施させる工程を含むことを特徴とする請求項８記載の半導体製造装置のデータ処理方法。
【請求項１０】
前記成膜装置から直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間に係るデータを収集する工程と、
前記成膜装置で成膜された前記基板を検査する基板検査装置から成膜過程で前記基板に付着する異物密度に係るデータを収集する工程と、
前記収集されたデータに基づいて、基板上の異物密度と直近のメンテナンス後の累積処理量又は累積稼動時間との関係を片対数チャートに描画する工程と、
を含み、
前記漸近線で近似可能か否かを判定する工程において、前記片対数チャートを用いて判定することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載の半導体製造装置のデータ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造する半導体製造装置のデータ処理装置及びデータ処理方法に関し、特に、異物の付着を抑えて基板上に膜を成膜するためのデータ処理装置及びデータ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、半導体基板上にトランジスタ、抵抗、コンデンサ等の多数の回路素子を形成し、要求される回路動作や機能を果たすように、各回路素子間を結線して構成される。例えば、絶縁膜と導体膜を交互に積層した積層膜構造は、絶縁膜に孔を設けて当該孔に導体を満たすことによって上下の導体膜を電気的に接続したり、また、導体膜を部分的にエッチングする事で配線パタンを形成することができるため、各回路素子間を結線するのに適している。積層膜構造の形成には、例えば、成膜にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学気相蒸着）法が使用され、エッチングにドライエッチング法が使用されている。
【０００３】
半導体装置は、近年の高集積化により、配線パタンの幅および間隔が狭くなり、塵埃、パーティクル等と呼ばれる小さな異物の付着によって断線や短絡が発生しやすくなってきている。例えば、ＣＶＤ法を用いて成膜するＣＶＤ装置の反応容器内では、成膜原料が半導体基板の表面に成膜する過程で、反応容器内の他の部位（例えば、容器の壁面）にも異物（成膜原料よりなるもの）が堆積する。堆積した異物が反応容器から剥離して半導体基板に付着すると、配線パタンにおいて断線や短絡が発生するおそれがあり、異物に起因する不良として、半導体装置の品質や生産性に大きな悪影響を与える。特に、半導体装置の高集積化により配線パタンの幅および間隔が狭くなると、異物の付着により配線パタンにおいて断線や短絡が発生しやすくなる。従って、この様な異物を付着させること無く積層膜を形成できるようにするため、異物の発生源を特定する手法が望まれている。
【０００４】
例えば、特許文献１（実施例２および図７、実施例１の段落［００４３］〜［００５１］および図６）では、表面加工装置又は成膜装置の処理中に基板に付着する異物数の計測値と該装置清掃後の累積処理量との関係を原因別に関数式でモデル化する工程と、該モデル関数と計測値との比較によって該異物の付着原因を絞り込む工程とを含み、前記関数式は指数関数であり、前記原因を絞り込む工程は前記計測値を回帰解析して得られる回帰指数関数の初期値、傾き及び該指数関数の決定係数を経験値と比較することによって、該異物の付着原因を絞り込むデータ処理及び管理方法が開示されている。この方法によれば、基板に付着する異物数が、装置清掃後の累積処理量に対して指数関数モデルで近似できることを利用して、異物の付着原因を絞り込むことで、異物の剥離場所を推定することができるとされている。
【０００５】
また、特許文献２では、フィードバック制御機構を用いて半導体製造ツールを制御するシステムであって、このフィードバック制御機構は、ツールの出力に関係するデータポイントを受け取るための機能を含み、これらのデータポイントは、現在のデータポイントおよび少なくとも１つの以前のデータポイントを含み、このフィードバック制御機構は、現在のデータポイントが誤った異常値であるかどうかを、現在のデータポイントと、少なくとも１つの以前のデータポイントの統計的表現とを比較することによって、かつ少なくとも１つの以前のデータポイントが異常値であるかどうかに基づいて判定する機能も含み、このフィードバック制御機構はさらに、現在のデータポイントが誤った異常値と判定される場合、フィードバック制御機構のフィードバック値を計算する際に、前記現在のデータポイントを無視する機能を含む方法が開示されている。この方法によれば、誤った測定値を識別し、これらの誤った測定値がフィードバックコントローラに入力されるのを防ぐことができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１１１１６５号公報
【特許文献２】特表２００５−５３５１３０号公報
【特許文献３】再特ＷＯ９９／２４６４０号公報
【特許文献４】特開平６−１８８２２３号公報
【特許文献５】特開平１１−１７６７１４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】標準技術集「半導体製造装置関連真空・クリーン化技術」（特許庁発行）http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/semicon_vacuum_tech/mokuji.htm
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、半導体基板に付着する異物は、反応容器から剥離した異物だけでなく、反応容器に接続される特定の配管から供給される異物もある。ところが、従来の手法では、反応容器に接続されている複数の配管のどれから異物が浸入し、基板の表面に付着したのかを特定できないという問題がある。
【０００９】
例えば、特許文献１に記載の手法では、配管に流入するパーティクルの堆積量に対して配管の内面積が十分でない場合、基板に付着する異物数が装置清掃後の累積処理量に対して指数関数で近似できないため、異物の発生源の配管を特定できない。
【００１０】
また、特許文献２に記載の手法では、データポイントが異常値であるかどうかを判定する際、１つの以前のデータポイントの統計的表現と比較しているが、その根拠となる物理現象およびメカニズムに関して十分な説明が無いため、異物の発生源の配管を特定できないことは明らかである。
【００１１】
したがって、従来においては、基板の表面に付着する異物によって反応容器に接続される複数の配管が閉塞しつつあるか否かを判定する方法がなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の視点においては、半導体製造装置のデータ処理装置において、複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する判定手段と、前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する候補特定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理装置において、前記漸近線は、ロジスティック関数と指数関数の組合せで近似可能な線であることが好ましい。
【００１４】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理装置において、前記候補特定手段において配管の候補が複数特定された場合、前記直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔が、前記登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔に最も近い配管の候補をメンテナンスの優先対象として決定する優先対象決定手段を備えることが好ましい。
【００１５】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理装置において、前記優先対象決定手段によって決定された後、前記成膜装置に指示を出して、前記成膜装置、及び決定された配管のメンテナンスを実施させる指示出力手段を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理装置において、前記成膜装置から直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間に係るデータを収集する第１のデータ収集手段と、前記成膜装置で成膜された前記基板を検査する基板検査装置から成膜過程で前記基板に付着する異物密度に係るデータを収集する第２のデータ収集手段と、前記第１のデータ収集手段及び前記第２のデータ収集手段で収集されたデータに基づいて、基板上の異物密度と直近のメンテナンス後の累積処理量又は累積稼動時間との関係を片対数チャートに描画するチャート描画手段と、を備え、前記判定手段は、前記チャート描画手段で描画された片対数チャートを用いて判定することが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の視点においては、半導体製造装置のデータ処理方法において、複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する工程と、前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理方法において、前記漸近線は、ロジスティック関数と指数関数の組合せで近似可能な線であることが好ましい。
【００１９】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理方法において、前記配管の候補を特定する工程において配管の候補が複数特定された場合、前記直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔が、前記登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔に最も近い配管の候補をメンテナンスの優先対象として決定する工程を含むことが好ましい。
【００２０】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理方法において、前記優先対象を決定する工程の後、前記成膜装置に指示を出して、前記成膜装置、及び決定された配管のメンテナンスを実施させる工程を含むことが好ましい。
【００２１】
本発明の前記半導体製造装置のデータ処理方法において、前記成膜装置から直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間に係るデータを収集する工程と、前記成膜装置で成膜された前記基板を検査する基板検査装置から成膜過程で前記基板に付着する異物密度に係るデータを収集する工程と、前記収集されたデータに基づいて、基板上の異物密度と直近のメンテナンス後の累積処理量又は累積稼動時間との関係を片対数チャートに描画する工程と、を含み、前記漸近線で近似可能か否かを判定する工程において、前記片対数チャートを用いて判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、特定の配管が異物で閉塞する前に異物の発生源となる配管を特定して保全する事ができ、該異物により半導体装置の品質が低下することを効果的に防ぐ事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係るデータ処理装置と半導体製造装置の関係を模式的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置におけるガス排気手段とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図５】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置における圧力調整手段とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図６】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置におけるガス供給手段及び圧力調整手段とその周辺部の構成の変形例を模式的に示したブロック図である。
【図７】本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置の構成を模式的に示した概略図である。
【図８】本発明の実施例１に係るデータ処理装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図９】本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第１のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第２のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第３のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第４のフローチャートである。
【図１３】細い配管内からの堆積物の剥離がロジスティック関数で近似できる概念を示したイメージ図であり、（Ａ）異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係を示した片対数チャート、（Ｂ）配管内のダスト堆積量増加による内壁面の経時的縮小を示したイメージ図である。
【図１４】配管へのダスト堆積による剥離面積が縮小する例を示したイメージ図である。
【図１５】ロジスティック関数のチャート例である。
【図１６】標準シグモイド関数のチャート例である。
【図１７】複合的な堆積物の剥離現象のモデルの例を示したイメージ図である。
【図１８】データ処理装置におけるデータ処理の基礎となった実験データを示したグラフである。
【図１９】参考例１に係る半導体製造装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２０】参考例１に係る半導体製造装置の動作を模式的に示した第１のフローチャートである。
【図２１】参考例１に係る半導体製造装置の動作を模式的に示した第２のフローチャートである。
【図２２】参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２３】参考例２に係るデータ処理装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【図２４】参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第１のフローチャートである。
【図２５】参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示した第２のフローチャートである。
【図２６】ＣＶＤ装置における異物汚染原因候補の例を示した模式図である。
【図２７】チャート描画手段で描画した例を示した図である。
【図２８】モデルを考慮しない近似トレンドが誤った結論を導きやすい例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態１に係る半導体製造装置のデータ処理装置（図８の４０）では、複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置（図８の１）に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する判定手段（図８の３３）と、前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する候補特定手段（図８の３５）と、を備える。
【００２５】
本発明の実施形態２に係る半導体製造装置のデータ処理方法では、複数の配管が接続されるとともに基板上に膜を成膜する成膜装置に関して、直近のメンテナンス後の累積成膜量又は累積稼働時間と成膜過程で前記基板に付着する異物密度との関係において、１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量又は累積稼働時間の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能か否かを判定する工程（図１２のステップＡ２１）と、前記漸近線で近似できる場合に、直近のメンテナンス時期から前記変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔と、を比較することにより、異物によって閉塞しつつある配管の候補を特定する工程（図１２のステップＡ２２）と、を含む。
【００２６】
なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１に係るデータ処理装置について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置と半導体製造装置の関係を模式的に示したブロック図である。図２は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置の構成を模式的に示したブロック図である。図３は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。図４は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置におけるガス排気手段とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。図５は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置における圧力調整手段とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。図６は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置におけるガス供給手段及び圧力調整手段とその周辺部の構成の変形例を模式的に示したブロック図である。図７は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置に接続される成膜装置の構成を模式的に示した概略図である。図８は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【００２８】
図１を参照すると、実施例１に係るデータ処理装置４０は、成膜装置１で成膜された基板の成膜量に対する異物密度の相関解析に少なくともロジスティック関数と指数関数を用いる保全対象指示装置である。データ処理装置４０は、半導体製造装置５０における成膜装置１及び基板検査装置３とネットワークを介して通信可能に接続されている。データ処理装置４０は、プログラムに基づいてデータ処理を実行するコンピュータシステムである。なお、データ処理装置４０の詳細な構成は、後述する（図８参照）。
【００２９】
半導体製造装置５０は、基板の成膜に関する装置であり、主な構成要素として、成膜装置１と、基板搬送装置２と、基板検査装置３と、ガス供給装置４と、排気ガス処理装置５と、バルブ６ａ、６ｂと、を有する（図１参照）。
【００３０】
成膜装置１は、基板上に膜を成膜するための装置である（図１参照）。成膜装置１は、例えば、ＬＳＩや半導体素子あるいは太陽電池を作成するための半導体基板や、フラットパネルディスプレイを作成するためのガラスあるいはポリマー基板の表面に導電性あるいは絶縁性の薄膜を成膜する。成膜装置１として、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置がある。ＣＶＤ装置には、大気圧に近い常圧で成膜するタイプと、より低圧の真空で成膜するタイプが知られているが、ここでは主に後者の特にＬＰＣＶＤ（Low Pressure ＣＶＤ）装置を念頭に説明する。また、成膜装置１は、成膜装置１自身を制御するとともに、基板搬送装置２、ガス供給装置４、排気ガス処理装置５、及びバルブ６ａ、６ｂを制御する機能を備える。なお、成膜装置１の詳細な構成は、後述する（図２〜図７参照）。
【００３１】
基板搬送装置２は、基板を成膜する工程において、成膜装置１に対して基板の搬入・搬出（搬送）作業を行う装置である（図１参照）。基板の搬送作業は、手作業ではなく、基板搬送装置２を用いて行うのが一般的である。例えば、成膜装置１が半導体ウェハ基板を対象とするバッチ式ＬＰＣＶＤ装置の場合、一般的に、図７のようにボート１ｅと呼ばれる石英製のカセットに基板（ウェハ）を１００枚程度搭載、搬入してバッチ処理するタイプがある。バッチ式の場合、基板搬送装置２は、搬送用のキャリアボックス内の基板をボートに搭載したり、該ボートからキャリアボックスに基板を戻す機能も備える。なお、成膜装置１には、バッチ式の他に、基板を１枚ずつ枚葉処理するプラズマＣＶＤ装置と呼ばれるタイプもある。基板搬送装置２は、成膜前に基板の向きを一定方向に揃える機能を備えていてもよい。基板搬送装置２は、成膜装置１と基板検査装置３との間で基板を搬送する。基板搬送装置２は、搬送対象となる基板に適合した市販装置でよい。
【００３２】
基板検査装置３は、成膜後の基板の出来栄えを検査する装置である（図１参照）。基板検査装置３は、基板搬送装置２を制御する機能を備える。また、基板検査装置３は、検査結果を警告（警報）する機能を備える。例えば、予め検査する特性値の規格範囲を設定し、計測値が該規格範囲を超えた場合、異常として警告を出力できる。基板検査装置３は、特に、基板表面の異物を検査し、検査結果に基づいてデータ処理することにより異物分布、異物密度を計量・記録する。ここで、従来から、基板表面で検出される異物分布は、膜厚等に較べてバラツキが大きく、異物分布の異常を成膜前に予測して対策する事は困難と考えられてきた。このため、成膜後に異常値を検出してから事後保全を行う事が主な管理技術だった。ちなみに、基板検査装置３の一例として、レーザー照射時の散乱光から粒子を検出する装置（例えば、米国ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の「サーフスキャン」）がある。また、基板検査装置３の別の例として、走査型電子顕微鏡と組み合わせた特性Ｘ線分光装置がある。特性Ｘ線分光装置は、上記の粒子を検出する装置よりも検査速度で劣るが、より小さなサイズの異物や、該異物の構成元素を知る事もできる。このような異物を検出する用途の基板検査装置３として、例えば、米国ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の「セムスペック」も市販されている。
【００３３】
ガス供給装置４は、原料ガスや不活性ガス等の各種ガスを専用の配管（バルブ６ａを含む）を通じて成膜装置１に供給する装置である（図１参照）。
【００３４】
排気ガス処理装置５は、成膜装置１からの排気ガスを配管（バルブ６ｂを含む）を通じて吸引する装置である（図１参照）。排気ガス処理装置５は、必要に応じて除害装置よって該排気ガスを無害化した後、大気へ放出する。
【００３５】
バルブ６ａは、成膜装置１とガス供給装置４との間を結ぶ配管に設けられた弁である（図１参照）。
【００３６】
バルブ６ｂは、成膜装置１と排気ガス処理装置５との間を結ぶ配管に設けられた弁である（図１参照）。
【００３７】
なお、排気ガス処理装置５に係る配管（バルブ６ｂが設けられた配管）の内径は、ガス供給装置４に係る配管（バルブ６ａが設けられた配管）の内径よりも一般的に大きい。逆の場合、排気抵抗が大きくなり、成膜に必要な雰囲気を形成するのに長時間を要する。
【００３８】
次に、成膜装置（図１の１）の詳細な構成について説明する。
【００３９】
成膜装置１は、主な構成要素として、反応容器７と、ガス排気手段８と、圧力調整手段９と、ガス導入手段１０と、エネルギー供給手段１１と、温度調整手段１２と、計量記録手段１３と、を有する（図２参照）。なお、成膜装置１は、成膜装置１自身を制御する際、反応容器７、ガス排気手段８、圧力調整手段９、ガス導入手段１０、エネルギー供給手段１１、温度調整手段１２、及び計量記録手段１３を制御する。
【００４０】
反応容器７は、内部で成膜反応を行う容器である。反応容器７は、いくつかの孔を有し、ガス排気手段８、圧力調整手段９、ガス導入手段１０、及び基板搬送装置２と配管（バルブを含む）を介して接続されている（図３参照）。反応容器７は、容器内に基板（図示せず）を保持することが可能な構成となっている。反応容器７は、基板を成膜する際、基板搬送装置２によって基板を搬入・搬出（搬送）することが可能な構成となっている。
【００４１】
ガス排気手段８は、排気ポンプを備え、反応容器７内の雰囲気ガスを配管（バルブ６ｂが設けられた配管）を通じて排気ガス処理装置５に排気する手段である（図３参照）。ガス排気手段８の排気ポンプは、大気より密度の低いガスを上流から吸気して圧縮し、下流の解放空間（大気中）に放出する。このため、排気ポンプの下流は大気圧と見なしてよい。なお、ガス排気手段８の詳細な構成については、後述する（図４参照）。
【００４２】
圧力調整手段９は、反応容器７内の雰囲気ガスの圧力を調整する手段である（図３参照）。圧力調整手段９の排気側の配管は、ガス排気手段８と排気ガス処理装置５との間を結ぶ配管（バルブ６ｂが設けられた配管）に接続（合流接続）されている。配管の接続点（合流点）は、ガス排気手段８の排気ポンプの下流のため、大気圧であり、反応容器７を圧力調整手段９によってバイパスすることにより、反応容器７内の気圧を短時間で大気圧に調整できる。なお、圧力調整手段９の詳細な構成については、後述する（図５参照）
【００４３】
ガス導入手段１０は、ガス供給装置４から配管（バルブ６ａが設けられた配管）を通じて反応容器７内に原料ガスを導入する手段である（図３参照）。ガス導入手段１０は、例えば、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）を備え、ガス流量を安定かつ精密に制御できる。なお、マスフローコントローラは、一般に市販されているものでよい。また、ガス導入手段１０は、原料ガスが常温・常圧下で液体または固体の場合、加熱手段（例えば、ヒータ）を有する気化器を備えることができる。例えば、ＬＳＩの絶縁膜用原料の一種であるテトラ・エトキシ・オルソ・シリケート（ＴＥＯＳ）は常温・常圧下で液体であり、反応容器７に導入する前に気化する必要がある。プラズマＣＶＤ装置においてＴＥＯＳを原料に用いる場合、一旦気化してから反応容器７に導入することが知られている。
【００４４】
エネルギー供給手段１１は、反応容器７内における成膜反応に必要なエネルギーを供給する手段である（図３参照）。エネルギー供給手段１１は、例えば、熱エネルギーを供給するヒータでもよい。また、エネルギー供給手段１１は、成膜装置１がプラズマＣＶＤ装置の場合、プラズマ発生装置でもよい。
【００４５】
温度調整手段１２は、反応容器７内および基板の温度を調整する手段である（図３参照）。温度調整手段１２は、例えば、ヒータ、クーラでもよい。
【００４６】
計量記録手段１３は、成膜装置１に係る所定のデータ（気圧、ガス流量、温度、成膜回数、エネルギー供給量、反応時間、累積稼動時間、累積処理量等）を計量し記録する手段である（図３参照）。計量記録手段１３は、例えば、反応容器７の成膜反応の過程における特性値を逐次計量し、その結果を記録できる。また、計量記録手段１３は、気圧を計量する電離真空計や、特定のガス流量を計量する質量分析計を含んでいてもよい。
【００４７】
次に、ガス排気手段（図２の８）の詳細な構成について説明する。
【００４８】
ガス排気手段８は、主な構成要素として、冷却トラップ１４ａと、圧力計１５ａと、バルブ１６と、補助ポンプ１７と、主ポンプ１８と、温度調節手段１９ａと、を有する（図４参照）。
【００４９】
冷却トラップ１４ａは、反応容器７からの高温の排気ガスを冷却するとともに、排気ガス中の固形物を捕集するための手段である。冷却トラップ１４ａの下流側の配管に圧力計１５ａが接続されている。
【００５０】
圧力計１５ａは、排気ガスの圧力（排気圧）を計測する手段であり、例えば、真空計を用いることができる。圧力計１５ａが接続された部分の下流側の配管にバルブ１６が設けられている。
【００５１】
バルブ１６は、排気圧を調整（反応容器７の圧力を調整）する機能を有する弁である。バルブ１６には、例えば、排気開始時の排気ポンプの負荷を軽減する粗引きバルブや、排気圧を調整する手段（例えば、MKS Instruments, Inc. の Type T３BIA等）を用いることができる。バルブ１６及びその近傍の配管は、排気中のガス状成分が温度低下によって液化または固体化するのを防止するため、温度調節手段１９ａ（例えば、ヒータ）によって一定温度以上に保たれるようになっている。バルブ１６の下流側の配管に排気ポンプ１７、１８が設けられている。
【００５２】
排気ポンプ１７、１８には、例えば、上流側に設けられた補助ポンプ１７（メカニカル・ブースタ・ポンプ；ＭＢＰ）と、下流側に設けられた主ポンプ１８（ドライ・ポンプ；ＤＰ）とを組み合わせたモジュール型の排気ポンプを用いることができる。補助ポンプ１７は、排気を１０倍程度の密度に圧縮することにより、主ポンプ１８による排気を効率化する。主ポンプ１８から排出されたガスは、配管（バルブ６ｂが設けられた配管）を通じて排気ガス処理装置５に送られる。
【００５３】
次に、圧力調整手段（図２の９）の詳細な構成について説明する。
【００５４】
圧力調整手段９は、主な構成要素として、冷却トラップ１４ｂと、圧力計１５ｂと、温度調節手段１９ａと、ベントバルブ２０と、を有する（図５参照）。
【００５５】
冷却トラップ１４ｂは、反応容器７からのガスを冷却することにより、ガス中の固形物を捕集するための手段である。冷却トラップ１４ｂの下流側の配管に圧力計１５ｂが接続されている。
【００５６】
圧力計１５ｂは、ガスの圧力（排気圧）を計測する手段であり、例えば、真空計を用いることができる。圧力計１５ａが接続された部分の下流側の配管にベントバルブ２０が設けられている。
【００５７】
ベントバルブ２０は、反応容器７内の圧力を大気圧にするときに用いる弁である。ベントバルブ２０は、上流側が配管を通じて反応容器７に接続されており、下流側が配管（バルブ６ｂが設けられた配管）を通じて大気圧にある排気ガス処理装置５に接続されている。ベントバルブ２０は、反応容器７の気圧が大気圧以外の時に弁を開くことにより、反応容器７の気圧を速やかに大気圧にする。ベントバルブ２０及びその近傍の配管は、排気中のガス状成分が温度低下によって液化または固体化するのを防止するため、温度調節手段１９ｂ（例えば、ヒータ）によって一定温度以上に保たれるようになっている。
【００５８】
なお、ガス排気手段（図４の８）および圧力調整手段（図５の９）は、図６のように組み合わせた構成とすることができる。図６の構成では、反応容器７に通ずる配管をガス排気手段８および圧力調整手段９で共用するとともに、冷却トラップ１４及び圧力計１５を共通化できる。
【００５９】
次に、成膜装置（図１の１）の一例について説明する。
【００６０】
成膜装置１として、図７のような低圧ＣＶＤ装置（縦型の熱ＣＶＤ装置）を用いることができる。類似の装置の図は、例えば、非特許文献１の「１−５−１−２  ホットウォールＬＰＣＶＤ」の欄に記されている。成膜装置１において、ドーム形（釣鐘形）のアウターチューブ７ａの外側にヒータ１２ａ、１２ｂが配置されている。アウターチューブ７ａの内側に筒形のインナーチューブ７ｂが配置されている。インナーチューブ７ｂの内側にボートが配置され、該ボートには基板（半導体ウェハ）が約１００枚搭載される。また、成膜反応の原料ガスは、インナーチューブ７ｂの下側から供給され、上昇しながらヒータ１２ａ、１２ｂで加熱され、反応の結果、固体化して基板表面に成膜する。反応後のガスは、インナーチューブ７ｂの上側から出て、インナーチューブ７ｂとアウターチューブ７ａの間の通路を下降し、アウターチューブ７ａの下側から排気ガスとして排気される。
【００６１】
次に、データ処理装置（図１の４０）の詳細な構成について説明する。
【００６２】
データ処理装置４０は、基板上の異物密度Ｙと成膜量Ｔとの相関解析を行い、該相関関係をロジスティック関数で近似できる場合とできない場合とに分別し、保全対象の配管およびバルブを特定する。データ処理装置４０は、プログラムを実行することで、データ収集手段２２と、データ収集手段２３と、チャート描画手段２４と、判定手段２５と、分別手段２６と、判定手段２７と、メンテナンス箇所特定手段２８と、表示出力手段２９と、指示出力手段３０と、データ記録手段３１と、判定手段３３と、警告出力手段３４と、候補特定手段３５と、メンテナンス時期変更手段３６と、優先対象決定手段３７と、表示出力手段３８と、が実現される（図８参照）。
【００６３】
データ収集手段２２は、基板検査装置３からデータ（例えば、異物密度Ｙ）を収集する手段である。
【００６４】
データ収集手段２３は、成膜装置１（図２の計量記録手段１３）からデータ（例えば、累積処理量Ｔ）を収集する手段である。
【００６５】
チャート描画手段２４は、データ収集手段２２、２３で収集されたデータに基づいて、基板上の異物密度Ｙとメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）後の累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）を片対数チャートに描画（図１０のステップＡ１０の描画）する手段である。
【００６６】
判定手段２５は、所定の判定（図１０のステップＡ１１、ステップＡ１２、ステップＡ１３、図１１のステップＡ１６、ステップＡ１７の各判定）を実行する手段である。判定手段２５は、図１０のステップＡ１１の判定において、検査結果Ｙが基準Ｙｃを満足するか否かを判定し、満足する場合は図１０のステップＡ１２に進み、満足しない場合は工程異常（異物過多）と判定する。判定手段２５は、図１０のステップＡ１２の判定において、メンテナンス（図１０のステップＡ１４のメンテナンス）後の基板一枚あたりの成膜の厚さＴｓの累積値が設定値Ｔｍに達したか否かを判定し、達した場合は図１０のステップＡ１０のステップ１３に進み、達していない場合は図９のステップＡ１へ戻る。判定手段２５は、図１０のステップＡ１３の判定において、成膜装置（図１の１）に接続される配管及びバルブのメンテナンス時期Ｔｌ以前か否かを判定し、メンテナンス時期Ｔｌ以前である場合は図１０のステップＡ１４に進み、メンテナンス時期Ｔｌ以前でない場合は図１０のステップＡ１５に進む。判定手段２５は、図１１のステップＡ１６の判定において、メンテナンス（図１０のステップＡ１４のメンテナンス）の実施直後か否かを判定し、実施直後の場合はメンテナンスの作業ミスと判定し、実施直後でない場合は検査結果Ｙをメンテナンス実施時期に依存しないハズレ値と判定する。判定手段２５は、検査結果Ｙをメンテナンス実施時期に依存しないハズレ値と判定（図１１のステップＡ１６のＹＥＳの判定）した後、図１１のステップＡ１７の判定において、検査結果Ｙについてハズレ値が頻発するか否かを判定し、頻発する場合は図１１のステップＡ１８に進み、頻発しない場合は突発発塵（要原因調査）と判定する。
【００６７】
分別手段２６は、ハズレ値が頻発する場合（図１１のステップＡ１７のＹＥＳ）、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）に関し、基準Ｙｃを超えない通常値のグループＡと、基準Ｙｃを超えるハズレ値のグループＢとに分別（図１１のステップＡ１８の分別）する手段である。
【００６８】
判定手段２７は、グループＡとグループＢとに分別（図１１のステップＡ１８の分別）した後、グループＢ（基準Ｙｃを超えるハズレ値のグループ）の異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）が指数関数で近似可能か否かを判定（図１１のステップＡ１９の判定）する手段である。判定手段２７は、図１１のステップＡ１９の判定において、指数関数で近似可能である場合は配管からの異物浸入有りと判定し、指数関数で近似可能でない場合は工程異常（要原因調査）と判定する。
【００６９】
メンテナンス箇所特定手段２８は、配管からの異物浸入有りと判定（図１１のステップＡ１９のＹＥＳの判定）された後、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）について初期値Ｙ０となるＴ０を求め、Ｔ０に相当する時期にメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）された配管、バルブを保全データに基づいて特定（図１１のステップＡ２０の特定）する手段である。
【００７０】
表示出力手段２９は、判定（図１１のステップＡ１９の判定）の結果を表示出力する手段である。
【００７１】
指示出力手段３０は、半導体製造装置（図１の５０）において所定の動作（図９のステップＡ１、図１０のステップＡ１４、ステップＡ１５の動作）の実施の指示を出力する手段である。指示出力手段３０は、半導体製造装置（図１の５０）に対して、図９のステップＡ１の動作として、反応容器（図２の７）の開口部に基板を搬入し、該反応容器（図２の７）を密閉する指示を出力する。指示出力手段３０は、半導体製造装置（図１の５０）に対して、図１０のステップＡ１４の動作として、半導体製造装置（図１の５０）のメンテナンスを実施する指示を出力する。指示出力手段３０は、半導体製造装置（図１の５０）に対して、図１０のステップＡ１４の動作として、半導体製造装置（図１の５０）、及び半導体製造装置（図１の５０）に接続する配管、バルブのメンテナンスを実施する指示を出力する。
【００７２】
データ記録手段３１は、成膜装置（図１の１）の稼動データおよび保全データを記録する手段である。
【００７３】
判定手段３３は、工程異常（要原因調査）と判定（図１１のステップＡ１９のＮＯ）された後、チャート描画手段２４で描画された片対数チャートを用いて、グループＢの異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）がロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能（１個の変曲点を有し、かつ、累積成膜量の増加に対して異物密度の最大値が一定値に飽和する漸近線で近似可能）か否かを判定（図１２のステップＡ２１の判定）する手段である。判定手段３３は、ロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能である場合は詰まり気味の配管からの異物浸入有りと判定し、ロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能でない場合は工程異常（要原因調査）と判定する。なお、ロジスティック関数の詳細は、後述する。
【００７４】
警告出力手段３４は、詰まり気味の配管からの異物浸入有りと判定（図１２のステップＡ２１のＹＥＳの判定）されたときに、その旨の警告を出力する手段である。
【００７５】
候補特定手段３５は、詰まり気味の（閉塞しつつある）配管からの異物浸入有りと判定（図１２のステップＡ２１のＹＥＳの判定）された後、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）の変曲点となるＴｈを求め、メンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）を行った時期Ｔ０からＴｈに至るまでの間隔（又は漸近線Ｙ＝Ｓ又はＹ＝Ｙ０×Ｓ）が類似する配管、バルブの候補を、保全データ（登録された過去のメンテナンスした配管に係るメンテナンス時期から変曲点を得た時期に至るまでの間隔）に基づいて特定（図１２のステップＡ２２の特定）する手段である。
【００７６】
メンテナンス時期変更手段３６は、特定（図１２のステップＡ２２の特定）した配管、バルブの候補に関し、ロジスティック関数の近似式から、ＹｃとなるＴｃを求め、「Ｔｌ＜（Ｔｃ−Ｔ０）」となるように、長期メンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）の時期Ｔｌを変更（図１２のステップＡ２３の変更）する手段である。
【００７７】
優先対象決定手段３７は、特定（図１２のステップＡ２２の特定）した候補が複数だった場合、より短いＴｌの配管およびバルブ（言い換えると、Ｔ０からＴｈに至るまでの間隔が保全データの間隔に最も近い配管およびバルブ）の候補をメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）の優先対象として決定（図１２のステップＡ２４の決定）する手段である。
【００７８】
表示出力手段３８は、優先対象を決定（図１２のステップＡ２４の決定）した後、決定したメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）の対象となる配管およびバルブをリスト上に優先して表示して出力（言い換えると、保全実施を指示）する手段である。
【００７９】
次に、本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作について図面を用いて説明する。図９〜図１２は、本発明の実施例１に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
【００８０】
ここで、ＬＳＩや半導体素子あるいは太陽電池やフラットパネルディスプレイの製造工場の真空成膜工程において、定常状態では図９、図１０のステップＡ１〜ステップＡ１２を繰り返す短期（例えば数時間）のサイクルがある。例えば、該短期サイクルを１回繰り返す事による反応の積算値（膜厚や反応時間あるいは投入エネルギー量）が、基板一枚あたり厚さＴｓ成膜する事に相当する。
【００８１】
また、厚さＴｓの累積値があらかじめ定めた値Ｔｍに達すると、成膜装置（図２の１）の反応容器（図２の７）を清掃または交換し、消耗部品を新しい部品に交換するという図９、図１０のステップＡ１〜ステップＡ１４を繰り返す中期（例えば数週間）のサイクルがある（例えば、Ｔｓを１００回累積するとＴｍに達する場合、Ｔｍ＝１００×Ｔｓ）。
【００８２】
また、該Ｔｍの累積値があらかじめ定めた値Ｔｌに達すると、成膜装置（図２の１）、及び該装置に接続される配管およびバルブのメンテナンスを行うという図９、図１０のステップＡ１〜ステップＡ１３、ステップＡ１５を繰り返す長期（例えば半年、２年間等）のサイクルがある（例えば、Ｔｍを２４回累積するとＴｌに達する場合、Ｔｌ＝２４×Ｔｍ）。
【００８３】
最初に、半導体製造装置（図１の５０）における定常状態での真空成膜時の動作（図９のステップＡ１〜ステップＡ９）について説明する。
【００８４】
まず、半導体製造装置（図１の５０）において、反応容器（図３の７）の開口部に基板を搬入し、該反応容器（図３の７）を密閉する（図９のステップＡ１参照）。ステップＡ１においては、反応容器（図３の７）の開口部を開き、基板を反応容器（図３の７）内に搬入する過程で、反応容器（図３の７）内の容積が基板の体積分だけ減少するため、一時的に反応容器内の圧力が増加する。特に、基板自体が大きい場合や、基板を多数搭載したボートを搬入するタイプ（図７参照）では、反応容器（図３の７）内の圧力の増加が著しい。このため、基板搬入過程では、搬入によって圧縮する容積分の雰囲気ガスを圧力調整手段（図３の９）を介して適宜、反応容器（図３の７）外へ排気する事により、圧力増加を緩和、解消する。基板あるいはボートの搬入が完了後は、該開口部を閉じ、該圧力調整手段も閉じる事で該容器を密閉状態にする。
【００８５】
ステップＡ１の後、半導体製造装置（図１の５０）において、反応容器（図３の７）が密閉状態であるか否かを判定する（図９のステップＡ２参照）。ステップＡ２の判定は、計量記録手段（図３の１３）を用い、例えば、密閉後に反応容器（図３の７）内の圧力の単位時間当たりの変化量が基準値を超えるか否かで行う。密閉状態である場合（ステップＡ２のＹＥＳ）、ステップＡ３に進む。密閉状態でない場合（ステップＡ２のＮＯ）、故障（真空リーク）と警告し、処理を終了する。
【００８６】
密閉状態である場合（ステップＡ２のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１の５０）において、反応容器７内を減圧し、準備完了後、反応（成膜）を開始する（図９のステップＡ３参照）。ステップＡ３では、ガス排気手段（図３の８）を介して反応容器（図３の７）内の雰囲気を排気して減圧状態にする共に、エネルギー供給手段（図３の１１）と反応容器（図３の７）内および基板の温度調整手段（図３の１２）を用いて反応の開始に必要なエネルギーを反応容器（図３の７）内および該基板に供給し、ガス導入手段（図３の１０）を用いて原料ガスを反応容器（図３の７）内に導入し、該反応を開始する。
【００８７】
ステップＡ３の後、半導体製造装置（図１の５０）において、反応を維持する（図９のステップＡ４参照）。ステップＡ４では、反応開始後、予め定めた反応量の積算値に達するまで該反応を維持する。
【００８８】
ステップＡ４の後、半導体製造装置（図１の５０）において、基板上の成膜の膜厚（反応量の積算値に相当）が予め定めた設定値Ｔｓに達したか否かを判定する（図９のステップＡ５参照）。ここで、基板上の成膜の膜厚は、例えば、単位時間当たりの原料ガスの供給量およびエネルギー供給量を一定にした場合の反応量の時間依存を実験であらかじめ求める事により、該反応時間の積算値から該反応量の積算値を知る事ができる。この場合、成膜装置（図３の１）は単位時間当たりの原料ガスの供給量およびエネルギー供給量を計量及び記録する計量記録手段（図３の１３）を備える。ステップＡ５の判定は、例えば、膜厚が設定値Ｔｓに達した場合（ステップＡ５のＹＥＳ）、ステップＡ６に進む。膜厚が設定値Ｔｓに達しない場合（ステップＡ５のＮＯ）、ステップＡ４に戻る。
【００８９】
膜厚が設定値Ｔｓに達した場合（ステップＡ５のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１の５０）において、反応を完了する（図９のステップＡ６参照）。ステップＡ６では、ガス導入手段（図３の１０）からの該原料の導入を停止し、エネルギー供給手段（図３の１１）からの該反応の維持に必要なエネルギーの供給も停止する。このとき、反応容器（図３の７）内の雰囲気をガス導入手段（図３の１０）からの不活性ガスで置換し、ガス排気手段（図３の８）への排気を止め、圧力調整手段（図３の９）を用いて反応容器（図３の７）内の圧力を調整する。また、反応容器（図３の７）内および基板の温度が常温あるいは次のステップＡ７に進む事が可能な温度に戻るまで温度調整手段（図３の１２）を用いて温度調整する。
【００９０】
ステップＡ６の後、半導体製造装置（図１の５０）において、予め定めた時間内に基板を搬出可能か否かを判定する（図９のステップＡ７参照）。ステップＡ７の判定は、例えば、予め定めた時間内に反応容器（図３の７）内の気圧が該開口部の外の気圧とほぼ等しく、かつ、反応容器（図３の７）および基板の温度が次のステップＡ８へ進む事が可能な温度範囲に戻った事を計量記録手段（図３の１３）によって確認できた場合（ステップＡ７のＹＥＳ）はステップＡ８に進み、そうでない場合（ステップＡ７のＮＯ）は故障（装置異常）を警告し処理を終了する。
【００９１】
予め定めた時間内に基板を搬出可能な場合（ステップＡ７のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１の５０）において、反応容器（図３の７）の開口部を開き、該基板を搬出する（図９のステップＡ８参照）。ステップＡ８では、基板搬送装置（図３の２）を用いて該基板を反応容器（図３の７）外に搬出する過程で、反応容器（図３の７）内の容積が該基板の体積分だけ膨張するため、一時的に該容器内圧力が減少する。このため、基板搬出過程では、搬出によって増加する容積分の雰囲気をガス導入手段（図３の１０）からの不活性ガス導入、及び圧力調整手段（図３の９）のベント管（図５のベントバルブ２０が設けられた配管）を介した圧力調整により、該圧力減少を緩和、解消する。基板搬送装置（図３の２）による該基板あるいはボートの搬出が完了後、該開口部を閉じ、圧力調整手段（図５の９）のベントバルブ（図５の２０）も閉じる事で反応容器（図５の７）を密閉状態にする。
【００９２】
ステップＡ８の後、半導体製造装置（図１の５０）において、基板の成膜状態（特に、異物分布）を検査する（図９のステップＡ９参照）。ステップＡ９では、基板検査装置（図３の３）により、成膜された基板の全数または一部について成膜状態を検査する。検査項目は、特に異物分布（数と形状、構成元素および分布位置）を調べる。この他、成膜した膜厚、表面粗さ、基板裏面への成膜状況、段差被覆性等の検査も適宜行ってもよい。
【００９３】
以上のように、半導体製造装置（図１の５０）において、基板に成膜し、基板の成膜状態（特に、異物分布）を検査した後（図９のステップＡ９の後）、データ処理装置（図８の４０）において、以下のようなデータ処理が行われる。
【００９４】
図９のステップＡ９の後、データ処理装置（図８の４０）は、データ収集手段（図８の２３、２４）を用いて成膜装置（図８の１）及び基板検査装置（図８の３）からデータ（累積処理量Ｔ、異物密度Ｙ）を収集し、チャート描画手段（図８の２４）を用いて、収集したデータに基づいて基板上の異物密度Ｙとメンテナンス（ステップＡ１５のメンテナンス）後の累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）を片対数チャート（例えば、図２７参照）に描画する（図１０のステップＡ１０参照）。
【００９５】
ここで、累積処理量Ｔは、成膜装置（図８、図２の１）における計量記録手段（図２の１３）から収集したデータであり、成膜装置（図１の１）のメンテナンス（ステップＡ１５のメンテナンス）後の累積稼動時間（反応時間の積算値）に基づいて計量・記録されたデータである。なお、ステップＡ１０においては、累積処理量Ｔの代わりに累積稼動時間を用いてもよい。
【００９６】
また、異物密度Ｙは、基板検査装置（図８の３）から収集したデータであり、基板表面の異物分布に基づいて計量・記録されたデータである。
【００９７】
ステップＡ１０の後、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段２５を用いて基板検査装置３の検査結果Ｙ（例えば、異物分布）が予め定めた基準Ｙｃを満足するか（Ｙが上限値以下であるか）否かを判定する（図１０のステップＡ１１参照）。ステップＡ１１の判定では、検査対象の面積における一定寸法範囲の異物の個数の上限値以下の場合（ステップＡ１１のＹＥＳ）はステップＡ１２に進み、上限値を超えた場合（ステップＡ１１のＮＯ）は工程異常（異物過多）であると判定し、図１１のステップＡ１６へ進む。
【００９８】
ここで、ステップＡ１１に関し、典型的な基準例として、ＬＳＩを多数個形成する半導体ウェハ１枚の検査対象領域において、該ＬＳＩの回路配線間隔の最小幅よりも大きい寸法の異物１００個を上限値とするとか、検査対象領域において、該寸法の異物の分布密度が１平方ミリメートルあたり０．００１個を上限とする等が考えられる。なお、製造工場の真空成膜工程において、定常状態とは異なる異物分布をしばしば検出する場合がある。この場合、異物分布が予め定めた基準（検査対象面積における一定寸法範囲の異物個数の上限値等）を超えるので(ステップＡ１１のＮＯ)、「工程異常（異物過多）」にあると警告し、短期サイクル（ステップＡ１〜ステップＡ１２のサイクル）を抜け、成膜装置（図８の１）のメンテナンスを臨時に行う図１１のステップＡ１６以降へ進む。
【００９９】
検査結果Ｙが基準Ｙｃを満足する場合（ステップＡ１１のＹＥＳ）、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段２５を用いて、メンテナンス（図１０のステップＡ１４のメンテナンス）後のＴｓの累積値が予め定めた設定値Ｔｍに達したか否かを判定する（図１０のステップＡ１２参照）。Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達した場合（ステップＡ１２のＹＥＳ）、ステップＡ１３に進む。Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達していない場合（ステップＡ１２のＮＯ）、短期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１００】
Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達した場合（ステップＡ１２のＹＥＳ）、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段２５を用いて、成膜装置（図８の１）に接続される配管、バルブのメンテナンス時期Ｔｌ以前か否かを判定する（図１０のステップＡ１３参照）。メンテナンス時期Ｔｌ以前である場合（ステップＡ１３のＹＥＳ）、ステップＡ１４に進む。メンテナンス時期Ｔｌ以前でない場合（ステップＡ１３のＮＯ）、ステップＡ１５に進む。
【０１０１】
メンテナンス時期Ｔｌ以前である場合（ステップＡ１３のＹＥＳ）、データ処理装置（図８の４０）は、指示出力手段（図８の３０）を用いて半導体製造装置（図１の５０）に指示を出して、成膜装置（図８の１）においてメンテナンス（中期メンテナンス）を実施させる（図１０のステップＡ１４参照）。その後、中期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１０２】
メンテナンス時期Ｔｌ以前でない場合（ステップＡ１３のＮＯ）、データ処理装置（図８の４０）は、指示出力手段（図８の３０）を用いて半導体製造装置（図１の５０）に指示を出して、成膜装置（図８の１）及び成膜装置に接続される配管、バルブのメンテナンス（長期メンテナンス）を実施させる（図１０のステップＡ１５参照）。その後、長期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１０３】
検査結果Ｙが基準Ｙｃを満足しない場合（ステップＡ１１のＮＯ）、工程異常（異物過多）と判定されると、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段（図８の２５）を用いて、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施直後であるか否かを判定する（図１１のステップＡ１６参照）。メンテナンス実施直後である場合（ステップＡ１６のＹＥＳ）、直近の中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の作業ミスを警告し、その後、図１０のステップＡ１３に戻る。メンテナンス実施直後でない場合（ステップＡ１６のＮＯ）、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施時期に依存しないハズレ値であることを警告し、その後、ステップＡ１７に進む。
【０１０４】
メンテナンス実施直後でない場合（ステップＡ１６のＮＯ）、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施時期に依存しないハズレ値と判定されると、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段（図８の２５）を用いて、ハズレ値が頻発するか否かを判定する（図１１のステップＡ１７参照）。ハズレ値が頻発する場合（ステップＡ１７のＹＥＳ）、ステップＡ１８に進む。ハズレ値が頻発しない場合（ステップＡ１７のＮＯ）、原因不明の突発発塵（要原因調査）を警告し、その後、図１０のステップＡ１３に戻って、長期メンテナンスを臨時に行うことになる。
【０１０５】
ここで、例えば、定常状態では、配管およびバルブの種類毎にメンテナンス実施時期やサイクルの長さを半年、１年、２年等、あらかじめ設定可能だが、異常状態では、異常の原因である配管またはバルブの種類を事前に絞り込めない場合、成膜装置に接続するすべての配管およびバルブについて長期メンテナンスを臨時に行うことになる。
【０１０６】
ハズレ値が頻発する場合（ステップＡ１７のＹＥＳ）、データ処理装置（図８の４０）は、分別手段（図８の２６）を用いて、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）に関し、基準Ｙｃを超えない通常値のグループＡと、基準Ｙｃを超えるハズレ値のグループＢとに分別する（図１１のステップＡ１８参照）。
【０１０７】
ステップＡ１８の後、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段（図８の２７）を用いて、グループＢ（基準Ｙｃを超えるハズレ値のグループ）の異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）が指数関数で近似可能か否かを判定する（図１１のステップＡ１９参照）。近似可能である場合（ステップＡ１９のＹＥＳ）、配管からの異物浸入有りを警告し、その後、ステップＡ２０に進む。近似可能でない場合（ステップＡ１９のＮＯ）、原因不明の工程異常（要原因調査）を警告し、図１２のステップＡ２１に進む。
【０１０８】
Ｙ（Ｔ）が指数関数で近似可能である場合（ステップＡ１９のＹＥＳ）、データ処理装置（図８の４０）は、メンテナンス箇所特定手段（図８の２８）を用いて、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）について初期値Ｙ０となるＴ０を求め、Ｔ０に相当する時期にメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）された配管、バルブを保全データに基づいて特定する（図１１のステップＡ２０参照）。その後、ステップＡ１５に戻って長期メンテナンスを臨時に実施することになる。
【０１０９】
Ｙ（Ｔ）が指数関数で近似可能でない場合（ステップＡ１９のＮＯ）、工程異常（要原因調査）と判定されると、データ処理装置（図８の４０）は、判定手段（図８の３３）を用いて、グループＢの異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）がロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能か否かを判定する（図１２のステップＡ２１参照）。近似可能である場合（ステップＡ２１のＹＥＳ）、詰まり気味の配管からの異物浸入であると警告し、その後、図１２のステップＡ２２に進む。近似可能でない場合（ステップＡ２１のＮＯ）、工程異常（要原因調査）を警告し、成膜装置（図８の１）の稼動を一旦停止させ、原因調査を指示し、その後、終了する。
【０１１０】
ここで、ステップＡ１９の判定ではグループＢのＹ（Ｔ）が指数関数で近似できないことが判明しているので、ステップＡ２１の判定ではグループＢのＹ（Ｔ）がロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能か否か、すなわち、Ｙ（Ｔ）が変曲点を持つか否か、また、該変曲点は１個か否かを判定する。変曲点は、Ｙ（Ｔ）のデータ群から、２階微分値（加速度）つまり、Ｙ´´＝０となる点として判別する。変曲点が無い場合や、変曲点が複数個ある場合には、Ｙ（Ｔ）がロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似できないものとして、ステップＡ２１の判定結果はＮＯとする。一方、変曲点が１個ある場合、下記［数式１］のロジスティック関数Ｌ（Ｔ）で近似する。この場合、Ｙ＝Ｌ（Ｔ）またはＹ＝Ｙ０×ＥＸＰ［Ｌ（Ｔ）］で近似可能であれば、ステップＡ２１の判定結果はＹＥＳとする。なお、近似可能か否かの基準は、最小二乗法で関数近似した際の一致率がある一定値以上とする。
【０１１１】
［数式１］
Ｌ（Ｔ）＝Ｓ／｛１＋ＥＸＰ［Ｈ×Ｓ（Ｔｈ−Ｔ）］｝
Ｓ：漸近線の初期値（下限）
Ｈ：漸近線の飽和値（上限）
Ｔｈ：変曲点の累積処理量の座標値
Ｔ：累積処理量
【０１１２】
Ｙ（Ｔ）がロジスティック関数と指数関数の組み合わせで近似可能である場合（ステップＡ２１のＹＥＳ）、詰まり気味の配管からの異物浸入であると判定されると、データ処理装置（図８の４０）は、候補特定手段３５を用いて、異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）の変曲点となるＴｈを求め、直近のメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）を行った時期Ｔ０からＴｈに至るまでの間隔（又は漸近線Ｙ＝Ｓ又はＹ＝Ｙ０×Ｓ）が類似している配管、バルブ（異物によって閉塞しつつある配管、バルブ）を、保全データに基づいて特定する（図１２のステップＡ２２参照）。
【０１１３】
ここで、ステップＡ２２では、近似したロジスティック関数Ｌ（Ｔ）内のＴｈ−Ｔ０を求める。なお、Ｔｈは変曲点におけるＴの値であり、Ｔ０は初期値におけるＴの値である。ロジスティック関数の場合、Ｙの上限と下限が漸近線となる。「Ｙ（Ｔ）＝Ｌ（Ｔ）」の場合、Ｙの上限はＳ、下限は０に漸近に漸近する。「Ｙ＝Ｙ０×ＥＸＰ［Ｌ（Ｔ）］」の場合、Ｙの上限はＹ０×Ｓ、下限はＹ０に漸近する。いずれも、成膜条件が一定の場合、近似関数も高い再現性を示すため、データ記録手段（図８の３１）によって保存された過去の稼動データおよび保全データから、Ｔｈ−Ｔ０や、Ｙの漸近線が類似している配管およびバルブを検索する。
【０１１４】
ステップＡ２２の後、データ処理装置（図８の４０）は、メンテナンス時期変更手段（図８の３６）を用いて、特定（図１２のステップＡ２２の特定）した配管、バルブに関し、ロジスティック関数の近似式から、Ｙｃ（予め定めた基準）となるＴｃを求め、「Ｔｌ＜（Ｔｃ−Ｔ０）」となるように、長期メンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）の時期Ｔｌを変更する（図１２のステップＡ２３参照）。
【０１１５】
ステップＡ２３の後、データ処理装置（図８の４０）は、優先対象決定手段（図８の３７）を用いて、特定（図１２のステップＡ２２の特定）した候補（配管、バルブ）が複数ある場合、より短いＴｌの配管およびバルブの候補をメンテナンス（図１０のステップＡ１５のメンテナンス）の優先対象として決定する（図１２のステップＡ２４参照）。なお、特定した候補（配管、バルブ）が単数である場合は、その候補を優先対象として決定する。
【０１１６】
ステップＡ２４の後、データ処理装置（図８の４０）は、表示出力手段（図８の３８）を用いて、決定（図１２のステップＡ２４の決定）したメンテナンス対象となる配管およびバルブをリスト上に優先して表示し、保全実施を指示し、その後、図１０のステップＡ１５に戻る。
【０１１７】
次に、本発明の実施例１に係るデータ処理装置におけるデータ処理（異物の発生源の配管の特定）の基礎となる異物の剥離現象のモデルについて図面を用いて説明する。図１３は、細い配管内からの堆積物の剥離がロジスティック関数で近似できる概念を示したイメージ図であり、（Ａ）異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係を示した片対数チャート、（Ｂ）配管内のダスト堆積量増加による内壁面の経時的縮小を示したイメージ図である。図１４は、配管へのダスト堆積による剥離面積が縮小する例を示したイメージ図である。図１５は、ロジスティック関数のチャート例である。図１６は、標準シグモイド関数のチャート例である。図１７は、複合的な堆積物の剥離現象のモデルの例を示したイメージ図である。図１８は、データ処理装置におけるデータ処理の基礎となった実験データを示したグラフである。
【０１１８】
異物（ダスト粒子、堆積物）の剥離現象は、壁面に一旦堆積したダスト粒子が確率的に脱離する現象であるから堆積現象の影響を受ける事は明らかである。ダスト粒子が堆積可能な壁面上の活性点は、該壁面の面積に比例し、ダスト粒子の堆積により消失する。仮に、ダスト粒子の上にも同数のダスト粒子が堆積可能な場合、活性点は変化しない。
【０１１９】
しかし、図１３（Ｂ）および図１４に示す様な配管の内壁面の場合、ダスト粒子が内壁面に堆積すると、ガスを通す事のできる内径が徐々に小さくなるため、内壁が狭くなり、活性点の数も経時的に減少する。ダスト粒子は、ガスと共に供給されるため、粒子の堆積によって配管の内径が小さくなると、ダスト粒子の堆積および剥離可能な内壁面積も縮小してしまう。図１４を参照すると、内径２Ｒ、長さＬの配管の内壁に直径２ｒの粒子がｎ層堆積すると、該内壁の面積Ｓは「Ｓ＝２πＬ(Ｒ−ｎ×ｒ)」に縮小するため、配管は詰まり気味になるとともに、配管の内壁での堆積および剥離が経時的に困難になる。
【０１２０】
つまり、配管の内壁が詰まりかけている場合のダスト粒子の堆積剥離現象は、壁面上においてダスト粒子を堆積可能な活性点と、該活性点に堆積するダスト粒子との２種類の個体間の反応、つまり、２次反応と考えるべきである。この時、活性点の数は、元々の活性点の数Ｓから堆積した粒子数Ｙだけ減少すると考えられるため、詰まりかけている配管内でのダスト粒子の堆積剥離速度ｄＹ／ｄＴは、下記［数式２］の微分方程式でモデル化できる。
【０１２１】
［数式２］
ｄＹ／ｄＴ＝Ｈ×Ｙ（Ｓ−Ｙ）
Ｈ：正の定数
Ｓ：活性点の数（正の定数）
Ｙ：粒子数
Ｓ−Ｙ：残存する活性点の数
【０１２２】
［数式２］の微分方程式を積分すると、変曲点を１個有するロジスティック関数になる。変曲点（Ｔ，Ｙ）＝（Ｔｈ，Ｓ／２）と置くと、ロジスティック関数は、図１５に示す様に下記［数式３］で表せる。
【０１２３】
［数式３］
Ｙ＝Ｓ／｛１＋ＥＸＰ［Ｈ×Ｓ（Ｔｈ−Ｔ）］｝
Ｙ：粒子数
Ｓ：活性点の数（正の定数）
Ｈ：正の定数
Ｔｈ：変曲点の累積処理量の座標値
Ｔ：累積処理量
【０１２４】
［数式３］のロジスティック関数は、Ｙ＝０およびＹ＝Ｓに漸近線と、１個の変曲点（Ｔｈ，Ｓ／２）を有し、該変曲点を中心に点対象の奇関数である。そして、Ｔがプラス無限大ではＹ≒Ｓとなり、Ｔがマイナスの無限大では  Ｙ≒０となる。配管内に供給されるダスト粒子数が経時的に一定の場合、内径が小さなガス導入手段（図８の１０）等、詰まり易い配管内からの堆積物剥離異物は、ロジスティック関数で近似できる。ちなみに、ロジスティック関数の特殊なケースとして、［数式３］のロジスティック関数においてＳ＝１、Ｔｈ＝０とした場合の下記［数式４］をシグモイド関数と呼び、［数式３］のロジスティック関数においてＳ＝１、Ｔｈ＝０、Ｈ＝１とした場合の下記［数式５］（図１６参照）を標準シグモイド関数と呼ぶ。
【０１２５】
［数式４］
Ｙ（Ｔ）＝１／｛１＋ＥＸＰ［−Ｈ×Ｔ］｝
【０１２６】
［数式５］
Ｙ（Ｔ）＝１／｛１＋ＥＸＰ［−Ｔ］｝
【０１２７】
また、下記［数式６］の双曲線正接関数を使って、シグモイド関数を下記［数式７］のように表せる。
【０１２８】
［数式６］
ｔａｎｈ（Ｔ）＝｛ＥＸＰ［Ｔ］−ＥＸＰ［−Ｔ］｝／｛ＥＸＰ［Ｔ］＋ＥＸＰ［−Ｔ］｝
【０１２９】
［数式７］
Ｙ（Ｔ）＝｛ｔａｎｈ［Ｈ×Ｔ／２］＋１｝／２
【０１３０】
しかし、配管内に供給されるダスト粒子数が経時的に一定でない場合、例えば、図１７の様に、より大きな径の配管内または容器内で堆積物剥離現象が発生し、該剥離物がガスと共に移動し、より小さな径の配管内で再び堆積、剥離する場合、複合的な堆積剥離現象として観測される。このように、別な場所での堆積物剥離現象からダスト粒子が供給される場合、上記［数式３］のロジスティック関数をＬ（Ｔ）で表現すると、下記［数式８］の指数関数モデルで近似できる場合がある。
【０１３１】
［数式８］
Ｙ＝Ｙ０×ＥＸＰ［Ｌ（Ｔ）］
【０１３２】
ただし、Ｙ０は、Ｔ＝０における初期値である。上記［数式８］の近似式を変形すると、下記［数式９］の通りとなる。
【０１３３】
［数式９］
ｌｎ［Ｙ／Ｙ０］＝Ｌ（Ｔ）
ｌｎ［  ］：ｅを底とする自然対数
【０１３４】
図１８は実験データを示したグラフであるが、上記堆積物の剥離現象のモデルで説明できる。ダスト粒子が壁面上の活性点に堆積する場合、活性点がダスト粒子数に対して極端に多い場合、堆積現象は、ダスト粒子自身の数に依存する１次反応と考えてよい。これは、特許文献１と同様、指数増加関数でモデル化できる。つまり、本来のダスト粒子の堆積剥離現象は２次反応であり、ロジスティック関数でモデル化できるが、堆積可能な壁面の活性点の数がダスト粒子数よりも極端に多い特殊条件下において、ダスト粒子の一次反応と見なして良く、その場合は指数増加関数でモデル化できる。また、すべてのダスト粒子の堆積剥離現象にロジスティック関数を適用しない理由の一つは、指数増加関数の方が、片対数チャートで直線であり、パラメータ数が少ないメリットのためである。
【０１３５】
実施例１によれば、以下のような効果を奏する。
【０１３６】
ＬＳＩに代表される半導体応用製品の製造ラインは、微細加工ゆえに清浄な環境が必要とするが、プロセス装置内における汚染現象は、未だに解明しきれておらず、突発的な発塵による歩留まり低迷や品質低下が散発している。このため、過去の経験や統計値に頼った装置保全技術から、科学的なモデルに基づいた装置保全技術が求められている。特に、経時的な汚染傾向を数式でモデル化できれば、保全時期を定量的に予測可能になる。実施例１は、配管が異物によって閉塞する以前に、半導体応用基板に異物が付着して品質を低下させていく過程を数式でモデル化した事により、該配管の最適な保全タイミングを提供することができる。特に、装置内の汚染現象において、異物のみでなく、壁面の活性点との２次反応でモデル化できた事は、装置および配管内壁管理の重要性を示している。
【０１３７】
次に、本発明のデータ処理装置／データ処理方法において２次反応モデルを用いる趣旨について、参考例を用いて説明する。
【０１３８】
（参考例１）
まず、参考例１に係る半導体製造装置について図面を用いて説明する。図１９は、参考例１に係る半導体製造装置の構成を模式的に示したブロック図である。
【０１３９】
参考例１に係る半導体製造装置５０の構成は、実施例１に係る半導体製造装置（図１の５０）の構成と同様であるが、データ処理装置（図１の４０に相当）に接続されていない点が異なる。なお、参考例１に係る半導体製造装置５０における各構成要素（成膜装置１、基板搬送装置２、基板検査装置３、ガス供給装置４、排気ガス処理装置５、バルブ６ａ、６ｂ、）については、実施例１に係る半導体製造装置における構成要素と同様であり、成膜装置１における各構成要素についても、実施例１に係る成膜装置における各構成要素（図２〜図７の反応容器７、ガス排気手段８、圧力調整手段９、ガス導入手段１０、エネルギー供給手段１１、温度調整手段１２、計量記録手段１３）と同様である。
【０１４０】
次に、参考例１に係る半導体製造装置の動作について図面を用いて説明する。図２０、図２１は、参考例１に係る半導体製造装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
【０１４１】
まず、参考例１では、実施例１の定常状態での真空成膜時の動作（図９ステップＡ１〜ステップＡ９参照）と同様に、半導体製造装置（図１９の５０）において、基板に成膜し、基板の成膜状態（特に、異物分布）を検査する。その後、半導体製造装置（図１９の５０）において、以下のようなデータ処理が行われる。
【０１４２】
ステップＡ９の後、半導体製造装置（図１９の５０）は、基板検査装置３の検査結果Ｙ（例えば、異物分布）が予め定めた基準Ｙｃを満足するか（Ｙが上限値以下であるか）否かを判定する（図２０のステップＡ１１参照）。ステップＡ１１の判定は、基板検査装置（図１９の３）の検査結果、例えば、異物分布に関し、検査対象面積における一定寸法範囲の異物個数の上限値以下の場合（ステップＡ１１のＹＥＳ）はステップＡ１２に進み、該上限値を超えた場合（ステップＡ１１のＮＯ）は、工程異常（異物過多）であると判定し、図２１のステップＡ１６に進む。なお、ステップＡ１１の判定内容は、実施例１の図１０のステップＡ１１と同様である。
【０１４３】
検査結果Ｙが基準Ｙｃを満足する場合（ステップＡ１１のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１９の５０）は、メンテナンス（図２０のステップＡ１４のメンテナンス）後のＴｓの累積値が予め定めた設定値Ｔｍに達したか否かを判定する（図１０のステップＡ１２参照）。Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達した場合（ステップＡ１２のＹＥＳ）、ステップＡ１３に進む。Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達していない場合（ステップＡ１２のＮＯ）、短期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１４４】
Ｔｓの累積値が設定値Ｔｍに達した場合（ステップＡ１２のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１９の５０）は、成膜装置（図１９の１）に接続される配管、バルブのメンテナンス時期Ｔｌ以前か否かを判定する（図２０のステップＡ１３参照）。メンテナンス時期Ｔｌ以前である場合（ステップＡ１３のＹＥＳ）、ステップＡ１４に進む。メンテナンス時期Ｔｌ以前でない場合（ステップＡ１３のＮＯ）、ステップＡ１５に進む。
【０１４５】
メンテナンス時期Ｔｌ以前である場合（ステップＡ１３のＹＥＳ）、半導体製造装置（図１９の５０）は、成膜装置（図図１９の１）においてメンテナンス（中期メンテナンス）を実施させる（図２０のステップＡ１４参照）。その後、中期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１４６】
メンテナンス時期Ｔｌ以前でない場合（ステップＡ１３のＮＯ）、半導体製造装置（図１９の５０）は、成膜装置（図８の１）及び成膜装置に接続される配管、バルブのメンテナンス（長期メンテナンス）を実施させる（図２０のステップＡ１５参照）。その後、長期サイクルを繰り返すべく図９のステップＡ１に戻る。
【０１４７】
検査結果Ｙが基準Ｙｃを満足しない場合（ステップＡ１１のＮＯ）、工程異常（異物過多）と判定されると、半導体製造装置（図１９の５０）は、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施直後であるか否かを判定する（図２１のステップＡ１６参照）。メンテナンス実施直後である場合（ステップＡ１６のＹＥＳ）、直近の中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の作業ミスを警告し、その後、図２０のステップＡ１３に戻る。メンテナンス実施直後でない場合（ステップＡ１６のＮＯ）、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施時期に依存しないハズレ値（異常値）であることを警告し、その後、ステップＡ１７に進む。
【０１４８】
メンテナンス実施直後でない場合（ステップＡ１６のＮＯ）、中期メンテナンス（ステップＡ１４のメンテナンス）の実施時期に依存しないハズレ値と判定されると、半導体製造装置（図１９の５０）は、ハズレ値が頻発するか否かを判定する（図２１のステップＡ１７参照）。ハズレ値が頻発する場合（ステップＡ１７のＹＥＳ）、装置のメンテナンス作業が頻発し、基板の生産効率を著しく低下させるため、原因不明の工程異常（要原因調査）を警告し、その後、装置の稼動を一旦終了する。ハズレ値が頻発しない場合（ステップＡ１７のＮＯ）、原因不明の突発発塵（要原因調査）を警告し、その後、図１０のステップＡ１３に戻って、長期メンテナンスを臨時に行うことになる。
【０１４９】
以上のような参考例１に係る半導体製造装置（図１９の５０）において、成膜装置（図１９の１）のメンテナンスの際、反応容器（図２の７に相当）を清掃せずに交換する場合、メンテナンス前まで反応容器（図２の７に相当）内に堆積していたパーティクル（異物、ダスト粒子）は、メンテナンス後に基板表面に付着する事は無い。
【０１５０】
また、成膜装置（図１９の１）において、反応容器（図２の７に相当）を除き、パーティクルが堆積する部位として、ガス排気手段（図２の８に相当）、圧力調整手段（図２の９に相当）、ガス導入手段（図２の１０に相当）が挙げられる。
【０１５１】
特殊な構成として、基板搬送装置（図１９の２）が他の反応容器と共有されている場合、基板搬入（図９のステップＡ１に相当）または基板搬出（図９のステップＡ８に相当）のタイミングにおいて、特許文献１（実施例６および図９）に示す反応容器間の相互汚染が起こりえる。この場合、基板検査装置（図１９の３）の検査結果が隣接の反応容器のメンテナンス時期に依存するか否かで判別できる。
【０１５２】
ガス排気手段（図３の８に相当）、圧力調整手段（図３の９に相当）、及びガス導入手段（図３の１０に相当）は、各々反応容器（図３の７に相当）の孔と配管を通じて接続されており、各配管の途中のバルブ（図示せず）を開いている時間のみ、反応容器（図３の７に相当）内と連続した空間になる。これらの配管は、通常、内径において、「ガス排気手段（図３の８に相当）＞圧力調整手段（図３の９に相当）＞ガス導入手段（図３の１０に相当）」の関係にある。
【０１５３】
ガス導入手段（図３の１０に相当）を介して導入されるガスのうち、「原料ガス」は成膜反応の開始〜維持（図９のステップＡ３〜Ａ４に相当）の間、反応容器（図３の７に相当）の中に導入され、「不活性ガス」は主に基板の搬入（図９のステップＡ１に相当）と、成膜反応の完了〜搬出（図９のステップＡ６〜Ａ８に相当）の間、反応容器（図３の７に相当）の中に導入される。
【０１５４】
一般的な不活性ガスは常温常圧下で気体状態だが、原料ガスの場合、常温常圧下で液体または固体状態だったり、化学反応の結果、液体化または固体化するものがある。例えば、トラブルやメンテナンスあるいは不適切なバルブ操作によって原料ガスが反応容器（図３の７に相当）とガス導入手段（図３の１０に相当）との間の配管またはバルブ内に長時間滞留した場合、温度低下や化学反応によって液体化または固体化し、堆積する場合がある。特に、ガス導入手段（図３の１０に相当）の原料ガス吹き出し口がシャワーヘッドの様に多数個並列している場合、吹き出し口の一部が原料ガス由来の異物で目詰まりしても気づきにくい。
【０１５５】
（参考例２）
次に、参考例２に係る半導体製造装置について図面を用いて説明する。図２２は、参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の構成を模式的に示したブロック図である。図２３は、参考例２に係るデータ処理装置とその周辺部の構成を模式的に示したブロック図である。
【０１５６】
参考例２では、参考例１の構成（図１９参照）にデータ処理装置４１を加えたものである（図２２参照）。参考例２における半導体製造装置５０の構成は、実施例１における半導体製造装置（図１の５０）の構成と同様である。参考例２に係るデータ処理装置４１は、実施例１におけるデータ処理装置（図１の４０）と異なり、成膜装置１で成膜された基板の成膜量に対する異物密度の相関解析に指数関数のみを用いる（ロジスティック関数は用いない）保全対象指示装置である。また、参考例２に係るデータ処理装置４１は、実施例１に係るデータ処理装置（図８の４０）における判定手段（図８の３３）、警告出力手段（図８の３４）、候補特定手段（図８の３５）、メンテナンス時期変更手段（図８の３６）、優先対象決定手段（図８の３７）、及び表示出力手段（図８の３８）を有さない（図２３参照）。なお、参考例２に係るデータ処理装置４１のデータ収集手段２２、データ収集手段２３、チャート描画手段２４、判定手段２５、分別手段２６、判定手段２７、メンテナンス箇所特定手段２８、表示出力手段２９、指示出力手段３０、及びデータ記録手段３１については、実施例１の対応する各手段（図８の２２〜３１）と同様である。
【０１５７】
次に、参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作について図面を用いて説明する。図２４、図２５は、参考例２に係るデータ処理装置を含む半導体製造装置の動作を模式的に示したフローチャートである。
【０１５８】
まず、参考例２では、実施例１の定常状態での真空成膜時の動作（図９ステップＡ１〜ステップＡ９参照）と同様に、半導体製造装置（図２３の４１）において、基板に成膜し、基板の成膜状態（特に、異物分布）を検査する。図９のステップＡ９の後、データ処理装置（図２３の４１）において、実施例１に係るデータ処理装置（図８の４０）におけるメンテナンスに関するデータ処理（図１０、図１１のステップＡ１０〜ステップＡ２０参照）と同様なメンテナンスに関するデータ処理（図２４、図２５のステップＡ１０〜ステップＡ２０）が行われるが、グループＢ（基準Ｙｃを超えるハズレ値のグループ）の異物密度Ｙと累積処理量Ｔとの関係Ｙ（Ｔ）が指数関数で近似可能か否かを判定した際（図２５のステップＡ１９参照）、近似可能でない場合（ステップＡ１９のＮＯ）、原因不明の工程異常（要原因調査）を警告し、その後、終了する。なお、参考例２に係るデータ処理装置（図２３の４１）においては、実施例１に係るデータ処理装置（図８の４０）におけるロジスティック関数を用いて異常個所の配管・バルブを特定するデータ処理（図１２のステップＡ２１〜ステップＡ２４参照）は行われない。
【０１５９】
参考例２は以上の通りであるが、かかる手法では、反応容器に接続している複数の配管のどれから異物が浸入し、基板表面に付着したのかを特定できないという問題がある。
【０１６０】
例えば、図２６のＣＶＤ装置における異物汚染原因候補の例（異物Ａ〜Ｄ）に示す様に、基板に付着する異物は様々なメカニズムに由来する。異物ＡはＣＶＤ反応性生物又は気相成長固体に由来し、異物Ｂは反応容器７の内壁に堆積した異物に由来し、異物Ｃは反応容器７の内壁から剥離した異物に由来し、異物Ｄは配管口から反応容器７内に浸入した異物に由来する。
【０１６１】
図２７のチャート描画手段（図２３の２４）で描画した例においては、ハズレ値のグループＢを対象として指数関数近似を試みている。
【０１６２】
参考例２に相当する特許文献１（実施例２および図７、実施例１の段落［００４３］〜［００５１］および図６）において、堆積物が剥離して異物となる個数が経時的に指数増加関数で近似できる原理を利用して発塵源の配管を特定しているが、配管に流入するパーティクルの堆積量に対して配管の内面積が十分でない場合、指数増加関数で近似できないため、特許文献１の手法のみでは発塵源の配管を特定できない事が判った。なお、特許文献２において、計測値が経時的にロジスティック曲線を示す可能性について述べているが、その根拠となる物理現象およびメカニズムに関して十分な説明が無いため、発塵源の配管を特定できないことは明らかである。
【０１６３】
図２８において、特許文献２〜５の例に限らず、モデルを考慮しない近似トレンドが誤った結論を導きやすい例を示す。モデルを考慮すれば、将来のトレンドを正確に予測できるが、単に過去のデータの平均からでは正確な未来を予測する事はできない。従って、ＣＶＤ装置自体をメンテナンスしても異物検査結果が連続あるいは頻繁に異常値を示す場合、反応容器に接続している複数の配管およびバルブのすべてを臨時に点検、清掃または交換しなければならない。つまり、配管およびバルブの臨時メンテナンス作業が大規模化する事により、ＣＶＤ装置を稼動できない時間が増加し、結果として半導体装置の生産性を著しく悪化させる。
【０１６４】
あるいは、発塵源の配管を特定できない故に配管およびバルブの臨時メンテナンスを適切に実施せず、異物を付着させた積層膜を形成し続け、結果として半導体装置の品質を著しく悪化させる。
【０１６５】
あるいは、発塵源の配管を特定できない故に配管およびバルブの臨時メンテナンスを適切に実施せず、代わりに有効でないＣＶＤ装置自体の臨時メンテナンスの頻度を増やす事により、半導体装置の品質および生産性を著しく悪化させる。
【０１６６】
なお、成膜装置（図２３の１）のメンテナンスの際、反応容器（図３の７に相当）を清掃せずに交換する場合、メンテナンス前まで反応容器（図３の７に相当）内に堆積していたパーティクルは、メンテナンス後に基板表面に付着する事は無い。一定時間あたりの処理量（成膜した膜厚）を一定と見なせば、累積処理量は累積処理時間に相当する。
【０１６７】
このため、参考例２におけるステップＡ９（図９のステップＡ９に相当）の検査結果において、反応容器（図３の７に相当）のメンテナンス周期Ｔｍに依存して増減する異物数が累積反応量に対し、指数関数に沿って増加するのか、それとも他の関数、例えば、一次関数に沿って増加するのか明確でなかった。
【０１６８】
そこで、参考例２におけるステップＡ９（図９のステップＡ９に相当）の検査結果を詳細に調査した結果、基板表面に付着する異物は、反応容器（図３の７に相当）において、また、成膜装置（図２３の１）において、反応容器（図３の７に相当）を除き、パーティクルが堆積する部位として、ガス排気手段（図３の８に相当）、圧力調整手段（図３の９に相当）、ガス導入手段（図３の１０に相当）が挙げられる。
【０１６９】
特殊な構成として、基板搬送装置（図１９、図２３の２）が他の反応容器（図３の７に相当）と共有されている場合、ステップＡ１（図９のステップＡ１に相当）の基板搬入またはステップＡ８（図９のステップＡ８に相当）の基板搬出のタイミングにおいて、特許文献１（実施例６および図１３）に示す反応容器間の相互汚染が起こりえる。この場合、基板検査装置（図２３の３）の検査結果が隣接容器のメンテナンス時期に依存するか否かで判別できる。
【０１７０】
ガス排気手段（図３の８に相当）、圧力調整手段（図３の９に相当）、及びガス導入手段（図３の１０に相当）は、各々反応容器（図３の７に相当）の孔と配管で接続されており、各配管途中のバルブを開いている時間のみ、該容器内と連続した空間になる。これらの配管は、通常、内径において、「ガス排気手段（図３の８に相当）＞圧力調整手段（図３の９に相当）＞ガス導入手段（図３の１０に相当）」の関係にある。
【０１７１】
ガス導入手段（図３の１０に相当）を介して導入されるガスのうち、「原料ガス」は成膜反応開始〜維持（図９のステップＡ３〜Ａ４に相当）の間、反応容器（図３の７に相当）の中に導入され、不活性ガスは主に基板の搬入（図９のステップＡ１に相当）と、成膜反応の完了〜搬出（図９のステップＡ６〜Ａ８に相当）の間、反応容器７の中に導入される。
【０１７２】
一般的な不活性ガスは常温常圧下で気体状態だが、原料ガスの場合、常温常圧下で液体または固体状態だったり、化学反応の結果、液体化または固体化するものがある。例えば、トラブルやメンテナンスあるいは不適切なバルブ操作によって原料ガスが反応容器（図３の７に相当）とガス導入手段（図３の１０に相当）との間の配管またはバルブ内に長時間滞留した場合、温度低下や化学反応によって液体化または固体化し、堆積する場合がある。特に、ガス導入手段（図３の１０に相当）の原料ガス吹き出し口がシャワーヘッドの様に多数個並列している場合、吹き出し口の一部が原料ガス由来の異物で目詰まりしても気づきにくい。
【０１７３】
例えば、ＬＳＩの絶縁膜用原料の一種であるテトラ  エトキシ  オルソ  シリケート（ＴＥＯＳ）は常温・常圧下で液体であり、配管中に滞留したまま、該配管の温度が低下すると、液体に戻ったり、空気中の水分と化学反応（加水分解）して固体の二酸化ケイ素を生成する。
高温下において、ＴＥＯＳ「Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４」は、固体の二酸化ケイ素「ＳｉＯ２」と気体のジエチルエーテル「Ｏ（Ｃ２Ｈ５）２」を生成する（［化学式１］参照）。
【０１７４】
［化学式１］
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４→ＳｉＯ２＋２Ｏ（Ｃ２Ｈ５）２
【０１７５】
常温下において、ＴＥＯＳ「Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４」は、水と反応して固体の二酸化ケイ素「ＳｉＯ２」と液体のエタノール「Ｃ２Ｈ５ＯＨ」に加水分解する（［化学式２］参照）。
【０１７６】
［化学式２］
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２＋４Ｃ２Ｈ５ＯＨ
【０１７７】
これが吹き出し口の内壁に堆積し、目詰まりの原因となったり、吹き出し口からのガス流や物理衝撃によって剥離し、基板表面に付着する異物となる。ステップＡ９（図９のステップＡ９に相当）の検査結果を詳細に調査した結果、該吹き出し口の内壁に堆積した異物が剥離して基板表面に付着する数は、経時的に指数関数増加でなく、結局ロジスティック曲線で近似できる事が判った。
【０１７８】
図１８は、本発明の骨子の端緒となった実験データである。この実験データより、近似関数が指数増加関数よりも、むしろロジスティック関数に近いトレンドを示している事を発見した。
【０１７９】
近似関数が、特許文献１の通り「Ｙ＝Ｙ０×ＥＸＰ[Ｋ×Ｔ]」ならば、片対数チャート上で直線になるが、実際、上記チャートは直線でなく、「Ｌｎ［Ｙ／Ｙ０］＝Ｓ／｛１＋ＥＸＰ［Ｈ×Ｓ（Ｔｈ-Ｔ）］｝」に近似できる結果となった。なお、Ｓは右辺のロジスティック関数「Ｌ（Ｔ）＝Ｓ／｛１＋ＥＸＰ［Ｈ×Ｓ（Ｔｈ−Ｔ）］｝」における飽和値、Ｈは正の定数である。Ｌ（Ｔ）の変曲点は、Ｌ（Ｔ）の２階微分（または加速度）がゼロの点「Ｌ´´＝０、（Ｔ，Ｌ）＝（Ｔｈ，Ｓ／２）」である。つまり、上記チャートの近似関数「Ｙ＝Ｙ０×ＥＸＰ［Ｌ（Ｔ）］」において、Ｌ（Ｔ）が変曲点の時のＹは、（Ｔ，Ｙ）＝（Ｔｈ，Ｙ０×ＥＸＰ［Ｓ／２］）となる。ちなみに、Ｙ０はＴ＝０の時のＹの初期値である。
【０１８０】
この現象に対し、本発明では、図１３（Ｂ）に示す様に、細い配管内からの剥離がロジスティック関数で近似できる概念をイメージした。つまり、細い配管内での堆積物剥離起因汚染のトレンドは、片対数チャートにおける直線近似（指数関数）から乖離し、変曲点及び漸近線を有するロジスティック関数に近似できる概念をイメージした。配管内で堆積物が増えると、ガスとの接触面が狭くなり、堆積可能な活性点が経時的に減少（縮小）する。この様な、細い配管内での堆積剥離現象では、堆積する粒子のみに着目した１次反応よりも、堆積可能な活性点の残存数を考慮した２次反応モデルがふさわしいと考えた。
【０１８１】
本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１８２】
１  成膜装置
２  基板搬送装置
３  基板検査装置
４  ガス供給装置
５  排気ガス処理装置
６ａ、６ｂ  バルブ
７  反応容器
７ａ  ドーム型アウターチューブ
７ｂ  筒型インナーチューブ
８  ガス排気手段
９  圧力調整手段
１０  ガス導入手段
１１  エネルギー供給手段
１２  温度調整手段
１２ａ、１２ｂ  ヒータ
１３  計量記録手段
１４、１４ａ、１４ｂ  冷却トラップ
１５、１５ａ、１５ｂ  圧力計
１６  バルブ
１７  補助ポンプ（排気ポンプ）
１８  主ポンプ（排気ポンプ）
１９ａ、１９ｂ  温度調節手段
２０  ベントバルブ
２２  データ収集手段（第１のデータ収集手段）
２３  データ収集手段（第２のデータ収集手段）
２４  チャート描画手段
２５  判定手段
２６  分別手段
２７  判定手段
２８  メンテナンス箇所特定手段
２９  表示出力手段
３０  指示出力手段
３１  データ記録手段
３３  判定手段
３４  警告出力手段
３５  候補特定手段
３６  メンテナンス時期変更手段
３７  優先対象決定手段
３８  表示出力手段
４０、４１  データ処理装置
５０  半導体製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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