(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度および前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給され前記半導体プロセスラインから排出される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された前記不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴とする半導体製造プロセスラインのガス流量計。
【請求項２】
半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度を測定する排出ガス分析計と、前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記排出ガス分析計によって測定された測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴とする半導体製造プロセスラインのガス流量計。
【請求項３】
前記不活性ガスがヘリウム、アルゴン又は、酸素の何れかのガスである請求項１または２に記載の半導体製造プロセスラインのガス流量計。
【請求項４】
前記測定対象となる排出ガスがＰＦＣなどの温室効果ガスである請求項１〜３の何れかに記載の半導体製造プロセスラインのガス流量計。
【請求項５】
前記演算処理部が測定対象となる排出ガスの排出流量を時間積分することにより前記測定対象となる排出ガスの総量を求める請求項１〜４の何れかに記載の半導体製造プロセスラインのガス流量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスラインから排出される排出ガスの排出流量を計測する半導体製造プロセスラインのガス流量計に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より、半導体製造プロセスラインには様々な物質が使用されている。その中には毒性を有するために確実に回収することが法律によって定められている物質もあるが、毒性が全くなく大気中に排出することが何の規制もなく行える物質もある。その一例として例えば、ＰＦＣ（Per Fluoro Compound's:ふっ素置換された炭化水素ガスの総称）ガスがあり、半導体製造プロセスラインで使用されたＰＦＣガスなどは、大気中に排出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ＰＦＣガスなどのガスは、毒性を有してはいないものの地球温暖化防止の観点から見れば、炭酸ガスの数千倍〜数万倍の保温能力を有しており、直接的には人体に無害であっても、大量に排出されれば地球温暖化の速度を早めることによって生態系に影響を与えることが懸念されている。それゆえに、半導体製造プロセスラインの管理者は、排出されるＰＦＣガスなどの温室効果ガスの排出量を自主規制している。
【０００４】
排出ガスの規制方法としては、排出ガスに含まれるＰＦＣガスの濃度を常に測定し、これが所定値以下になるように半導体製造プロセスラインを調整することが考えられている。ところが、この排出ガスの流量あるいは総量を測定することは極めて困難であり、構成が大がかりになるだけでなく、法律によって流量測定の必要性が課されていないこともあって、半導体製造プロセスラインの管理者が排出ガスの流量を測定することは事実上行われていなかった。
【０００５】
そこで、半導体製造プロセスラインに使用されるＰＦＣガスの使用量を削減することが現在の重要な課題とされている。また、半導体製造プロセスラインに供給されるＰＦＣガスの排出量のみならず、半導体製造プロセスライン内の化学反応によって生成されるかもしれない各排出ガスの成分、およびその排出量がどの程度であるかを測定することが必要とされている。
【０００６】
本発明はこのような実情を考慮に入れてなされたものであって、半導体製造プロセスラインに流れるガスの流量を計測すると共に、その排出量を正確に測定することができる半導体製造プロセスラインのガス流量計を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、第１発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計は、半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度および前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給され前記半導体プロセスラインから排出される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された前記不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴としている。
【０００８】
したがって、前記半導体製造プロセスラインのガス流量計は極めて簡素な構成でありながら、今まで未知であった半導体製造プロセスラインから排出されている排出ガスの流量を測定することができ、これを基に、半導体製造プロセスラインの管理者は、排出ガスの成分毎の総量を算出できる。つまり、管理者は前記半導体製造プロセスラインから排出されるガスの総量を地球温暖化現象に影響を与えない程度に抑える自主規制を極めて容易かつ確実に行うことができる。さらに、不活性ガスと排出ガスの濃度は同じガス分析部で同時に測定されるので、複数のガス分析計を併用して流量を測定する場合にありがちな応答の時間差を確実になくすことができる。
【０００９】
また、第２発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計は、半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度を測定する排出ガス分析計と、前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記排出ガス分析計によって測定された測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴としている。
【００１０】
したがって、管理者は半導体製造プロセスラインから排出されるガスの流量を測定できるだけでなく、排出ガス分析計によって排出ガスに含まれる多成分の濃度を正確に測定しながら、質量分析計によって不活性ガスの濃度測定を行うことによって、より詳細な排出ガスの排出流量の測定を行うことができる。なお、排出ガス分析計には測定精度に優れた多成分ガス分析計としては、フーリエ変換赤外分光法 (ＦＴＩＲ法:Fourier Transform Infrared Spectroscopy) による多成分ガス分析計を用いることができる。
【００１１】
前記不活性ガスがヘリウム、アルゴン、酸素などの半導体製造プロセスに必要な反応条件を整えるために用いられるガスである場合には、前記不活性ガスとして新たなガスを添加することにより半導体製造プロセスに悪影響が及ぼされるという不具合を避けることができる。
また、前記演算処理部が測定対象となる排出ガスの排出流量を時間積分することにより排出ガスの総量を求める場合には、排出されたガスの総量を容易に知ることができ、排出ガスの自主規制が行いやすくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計１の一例を示すブロック図である。図１において、２は半導体製造プロセスライン、３は半導体製造装置の一例であるエッチング装置、４はこのエッチング装置３に必要なガスを定量供給するガス供給手段、５は前記エッチング装置３からガスを吸引して大気中に排出する真空引ポンプの一例であるドライポンプ、６はエッチング装置３の下流側の半導体製造プロセスライン２ａを流れる測定対象となる排出ガス及び排出される不活性ガスを分析するガス分析計の一例である質量分析計、７は前記排出ガスを質量分析計６に引き込んで大気に排出するターボ分子ポンプ、８は前記質量分析計６とガス供給手段４に接続されて排出ガスの総流量等を算出する演算処理部である。
【００１３】
前記半導体製造プロセスライン２においては、一般的に前記エッチング装置３や化学的気相成長装置（ＣＶＤ装置）などの半導体製造装置に、ＰＦＣガスなどの主成分に加えて、ＨｅガスやＡｒガスや酸素（Ｏ2 ）などの不活性ガスが添加されることにより、エッチングや気相成長に適した半導体の製造条件が整えられている。また、これらのガスＰＦＣ，Ｈｅ、Ａｒ、Ｏ2 等は、マスフローコントローラなど定量供給手段を用いて正確に一定量のガスＰＦＣ、Ｈｅ、Ａｒ、Ｏ2 等がガス供給手段４から供給されている。そして、ドライポンプ５によってエッチング装置３（またはＣＶＤ装置）内がほゞ真空状態に制御されることにより、半導体製造プロセスが適切に行われるように構成されている。
【００１４】
なお、本例では、一例として主成分ガスであるＰＦＣにＨｅが添加されて、ガス供給手段４から定量供給される例を示しているが、本発明はこれに限られるものではなく、Ａｒを含むあらゆる不活性ガスが供給されていてもよい。
【００１５】
前記質量分析計６は、エッチング装置３から排出される各排出ガス（本例の場合ＰＦＣ、Ｈｅ等）の濃度を一度に連続測定可能なガス分析計の一例であって、各ガス成分の濃度データは前記演算処理部８によって読み出し可能に構成されている。また、この演算処理部８は、前記ガス供給手段４がエッチング装置３に定量供給しているＨｅの供給流量ＱHeを読み出し可能となっている。
【００１６】
すなわち、本発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計１は、前記質量分析計６とターボ分子ポンプ７と演算処理部８とからなっている。
【００１７】
前記演算処理部８は、質量分析計６によって測定されるＨｅガスの濃度をＣHe（ｐｐｍ）とし、ガス供給手段４によって供給されるＨｅガスの流量をＱHe（ｍＬ／ｍｉｎ）とするときに、全排出ガスの総流量Ｑex（ｍ3 ／ｍｉｎ）を以下の式（１）に示す演算式を用いて求めることができる。
Ｑex＝ＱHe／ＣHe                                  ……  （１）
【００１８】
次いで、前記演算処理部８は、前記式（１）を用いて求められた全排出ガスの流量Ｑexに、以下の式（２）に示すように質量分析計６によって測定される各排出ガス（例えばＰＦＣがあり、以下は、ＰＦＣガスの流量を測定する場合の説明である）の測定濃度ＣPFC （ｐｐｍ）を掛け合わせることにより、ＰＦＣガスの瞬時排出流量ＱPFC （ｍ3 ／ｍｉｎ）を求めることができる。
ＱPFC ＝Ｑex×ＣPFC                               ……  （２）
【００１９】
そして、前記演算処理部８は、前記式（２）によって求められた瞬時排出流量ＱPFC （ｍ3 ／ｍｉｎ）を、式（３）に示すように時間によって積分することにより、ＰＦＣガスの排出総量ＶPFC （ｍ3 ）を求めることができる。
ＶPFC ＝∫ＱPFC ｄｔ                              ……  （３）
【００２０】
なお、上述の説明では、排出ガスとしてＰＦＣガスの流量ＱPFC や排出総量ＶPFC を求めた例を開示しているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、エッチング装置など半導体製造装置３内において、ＰＦＣガスが分解したり、半導体製造装置３内で各化学反応が起こることによって、半導体製造装置３内で新たな排出ガス（例えば、ＣＯ、ＮＯX 等）が生成された場合にも、その各排出ガスの濃度を質量分析計６によって測定することにより、演算処理部８は前記式（２），（３）に示した例と同様に各排出ガスの排出総量を求めることができる。
【００２１】
すなわち、本発明では、エッチング装置など半導体製造装置３の下流側の半導体製造プロセスライン２ａに、製造装置で使用されるＨｅ等をトレースガスとして用いて流量計測を実現するトレースガス分析計を設けたことにより、半導体製造装置３から排出される全排出ガスの総流量Ｑexを正確に測定することができ、この総流量Ｑexを用いて各排出ガスの濃度からその流量と排出総量とを正確に求めることができる。
【００２２】
また、トレースガスとして用いられる不活性ガスＨｅ等は、通常の半導体製造装置３に必要とされるガスであるから、新たなトレースガスを半導体製造装置３に供給することがない。すなわち、半導体製造装置３に悪影響を及ぼす恐れなく正確なガス流量の測定を行うことができる。
【００２３】
なお、トレースガスとして用いられる不活性ガスを半導体製造装置３の下流側の半導体製造プロセスライン２ａに定量供給し、これよりさらに下流側においてこの不活性ガスの濃度をガス分析計６によって測定することにより、半導体製造装置３から排出される全排出ガスの総流量Ｑexを測定してもよい。
【００２４】
このように構成した場合には、トレースガスとして用いられる不活性ガスが半導体製造装置３に流入することがないので、不活性ガスの種類に係わりなく半導体製造装置３に悪影響を及ぼす恐れなく正確なガス流量の測定を行うことができる。つまり、前記半導体製造装置３がＨｅガスなどの不活性ガスを用いない場合であっても、任意の不活性ガスをトレースガスとして用いて排出ガスの流量を正確に測定できるだけでなく、この不活性ガスの濃度を測定するガス分析計６の種類にも制限がなく、より高精度の濃度測定を行うことができるものを選択することができる。
【００２５】
また、上述した本例のように一つの質量分析計６によって複数成分の排出ガスの濃度を同時に分析した場合には、排出ガスの各成分の濃度測定値に時間的なずれがないので、より正確な流量分析を行うことができる。しかしながら、本発明は、不活性ガスと測定対象となる排出ガスの濃度を一つの質量分析計６によって測定することに限定するものではない。
【００２６】
図２は本発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計の変形例を示す図である。本例の半導体製造プロセスラインのガス流量計１’においては、製造ラインに定量供給される不活性ガスの排出濃度を測定する不活性ガス分析計６’と、半導体製造装置３から排出される排出ガスの排出濃度を測定する排出ガス分析計９とを、別々に設けた点において、図１に示す例と異なっている。
【００２７】
前記排出ガス分析計９は、例えばＦＴＩＲ法赤外線ガス分析計（以下、単にＦＴＩＲという）を用いることができる。前記不活性ガス分析計６’は、少なくとも一つの不活性ガス（本例の場合はＨｅガス）の濃度を測定することができる質量分析計である。
【００２８】
すなわち、多成分の排出ガスの濃度を一度にかつ高精度に測定可能とするＦＴＩＲ９を用いることにより、主要な排出ガス（本例の場合はＰＦＣガス）を含めて様々な排出ガスの濃度分析を、より高精度に行うことができる。つまり、排出ガス分析計９として多成分ガス分析計を用いることで、主要な排出ガスＰＦＣのみならず半導体製造装置３内の化学反応によって生成されるかもしれないＣＯ2 等の種々の排出ガスの排出流量や排出総量を正確に求めることができる。また、ＦＴＩＲ９では測定できないＨｅガスのような不活性ガスについては質量分析計６’によって濃度測定が可能である。
【００２９】
その他の構成については図１と同様であり、図１に示した実施例と同様の変形が可能であることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、請求項１に記載の半導体製造プロセスラインのガス流量計においては、半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度および前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給され前記半導体プロセスラインから排出される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された前記不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴としており、また、請求項２に記載の半導体製造プロセスラインのガス流量計においては、半導体製造装置が設けられた半導体製造プロセスラインから排出され測定対象となる排出ガスの濃度を測定する排出ガス分析計と、前記半導体製造装置に対して半導体の製造条件を整えるためにマスフローコントローラによって定量供給される不活性ガスの濃度を測定する質量分析計と、この質量分析計によって測定された不活性ガスの濃度および前記マスフローコントローラから出力される前記不活性ガスの供給流量の関係から全ての排出ガスの総流量を算出すると共に、この総流量および前記排出ガス分析計によって測定された測定対象となる排出ガスの濃度の関係から前記測定対象となる排出ガスの排出流量を求める演算処理部とを有することを特徴としている。
つまり、半導体製造装置の下流側の半導体製造プロセスラインに、半導体製造装置で使用されるＨｅ等の不活性ガスをトレースガスとして用いて流量計測を実現するトレースガス分析計を設けたことにより、半導体製造装置から排出される全排出ガスの総流量を正確に測定することができ、この総流量を用いて各排出ガスの濃度からその流量と排出総量とを正確に求めることができる。そして、前記トレースガスとして用いられる不活性ガスは、半導体製造に必要とされるガスであるから、新たなトレースガスを半導体製造装置に供給する必要がないので、半導体製造に悪影響が及ぼされる恐れがなく、ガス流量の測定を正確に行うことができる。
したがって、本発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計によれば、極めて簡素な構成でありながら、今まで未知であった半導体製造プロセスラインから排出される排出ガスの流量を測定することができる。これを基に、半導体製造プロセスラインの管理者は、排出ガスの成分毎の総量を算出できる。つまり、管理者は前記半導体製造プロセスラインから排出されるガスの総量を地球温暖化現象に影響を与えない程度に抑える自主規制を極めて容易かつ確実に行うことができる。
【００３１】
そして、請求項１に記載されているように、排出される不活性ガスと測定対象となる排出ガスの濃度を一つの質量分析計で同時に測定する場合には、複数のガス分析計を併用して流量を測定する場合にありがちな応答の時間差を確実になくすことができる。また、請求項２に記載されているように、排出ガス分析計によって排出ガスに含まれる多成分の濃度を正確に測定しながら、質量分析計によって不活性ガスの濃度測定を行う場合には、質量分析計により不活性ガスの濃度測定を行うことによって半導体製造プロセスラインから排出される全ての排出ガスの総流量を測定できるだけでなく、排出ガス分析計によって種々の排出ガスの濃度を正確に測定しながら、より詳細な排出ガスの排出流量の測定を行うことができ、より詳細な排出ガスの排出流量の測定を行うことができる。
【００３２】
さらに、前記不活性ガスがヘリウム、アルゴン、酸素などの半導体製造プロセスに必要な反応条件を整えるために用いられるガスである場合には、前記不活性ガスとして新たなガスを添加することにより半導体製造プロセスに悪影響が及ぼされるという不具合を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体製造プロセスラインのガス流量計の一例を示す図である。
【図２】  前記半導体製造プロセスラインのガス流量計の変形例を示す図である。
【符号の説明】
１，１’…半導体製造プロセスラインのガス流量計、２…半導体製造プロセスライン、３…半導体製造装置、４…ガス供給手段、６，６’…質量分析計、８…演算処理部、９…排出ガス分析計、ＣHe…不活性ガスの排出濃度、ＣPFC …排出ガスの排出濃度、ＱHe…不活性ガスの供給量、Ｑex…総流量、ＱPFC …排出ガスの排出流量、ＶPFC …排出ガスの総量。
【図１】
0003735227.tif 000002
【図２】
0003735227.tif 000003