JP2007214298A

JP2007214298A - 真空処理装置および試料搬送方法

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Publication number: JP2007214298A
Application number: JP2006031809A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamazaki; 秀樹山▲崎▼; Masashi Okiguchi; 昌司沖口; Toru Ueno; 透上野; Masakazu Okai; 正和岡井; Shigeji Minami; 繁治南
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】複数の処理室で試料処理を並列に行う運用において、真空処理装置全体の試料処
理の効率向上を図った真空処理装置及び試料搬送方法を提供する。
【解決手段】試料を収納する複数のカセット１〜３と、該試料を搬送する搬送手段と、前
記試料を夫々１枚毎に処理する複数の真空処理室８〜１１と、該真空処理室を減圧排気す
る排気手段と、前記真空搬送室に連通したロード室６およびアンロード室１２と、試料の
搬送や処理を制御する装置制御手段１５とを備えた真空処理装置において、前記装置制御
手段は、前記試料の搬送時間及び前記処理室での処理時間を計測し、該計測された時間に
基づいて次に前記複数のカセットから前記試料を取り出すタイミングを決定する。
【選択図】図７

Description

本発明は複数の処理室を持つ真空処理装置に関し、特に、装置内の試料搬送制御に関す
る。

図１に従来技術を適用している真空処理装置の構成例を示す。図１の真空処理装置は、
第１処理室から第４処理室までの４つの処理室８〜１１と、３つのカセット１〜３を備え
ている。カセット１または２に入っている試料は、大気ロボット４により取り出され、ア
ライメントユニット５へ搬送する。アライメントユニット５では試料の向きを一定方向に
そろえ、かつ試料の中心位置が一定位置になるよう調整処理を行う。アライメントユニッ
ト５での調整処理が完了し、ロード室６が大気状態に切り替わると、大気ロボット４によ
りロード室６に搬送される。ロード室６は、大気圧状態と真空状態を切り替えることによ
り、真空状態にある真空搬送室１３と連通状態にすることができる。真空搬送室１３では
、ロード室６にある試料を、真空ロボット７によりすでに真空状態にある処理室８〜１１
のいずれかへ搬送する。

処理室８〜１１で試料の処理を行い、処理が完了すると処理済試料は再度真空ロボット
７によりアンロード室１２に搬送される。アンロード室１２も、ロード室６同様に、大気
圧状態と真空状態に切り替えることができる。アンロード室１２を大気圧状態にして、大
気ロボット４でアンロード室１２から取り出した試料をカセット１〜３に戻す。

上記一連の処理は、入出力処理手段１４を介してマイクロコンピュータで構成される装
置制御手段１５により制御される。装置制御手段１５は、ＣＰＵや、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の
メモリーや外部記憶手段，入出力制御手段，入出力手段等を備えており、予めＲＯＭ等に
保持されたプログラムやコマンド，メモリーに保持された各種データと、真空処理装置の
状態を検知する各種センサーやカウンターなどの情報に基づいて、真空処理装置の動作を
制御する。

装置制御手段１５に対しては、パソコンなどの操作手順入力手段１６が接続されており
、真空処理の各プロセスを実行するためのプログラムやコマンド，各種データが入力され
、ＲＡＭ，ＲＯＭ，外部記憶装置などのメモリーに記録，保存される。

上記真空処理装置において、複数の処理室で並列に処理を行うときに、試料搬入は処理
室までの搬送経路が搬送可能な状態となると、連続してカセットから試料を取り出し搬送
経路を試料で常に満たした状態としている。

図７は従来の方法による試料搬入タイミングに基づくチャートを示す図であり、先に処
理を開始したカセット１の試料により、搬送経路であるアライメントユニット，ロード室
、真空ロボットが試料で満たされている。このため、カセット２開始指示から１枚目の試
料を取り出すまでの時間、及び取り出した後処理室まで搬送する時間に無駄な待ち時間が
発生している。この結果、カセット２開始指示から１枚目の試料を処理室まで搬送し処理
を開始するまでの時間Ｔｓ（８０１）が長くなっている。

また、他の例として特開２００１−３５８１９５号公報（特許文献１）のような例もあ
る。

特開２００１−３５８１９５号公報

複数の処理室で並列に処理を行う場合、上記従来技術のように搬送経路を試料で満たす
と、後から処理を開始するカセットの試料は、先に処理を開始したカセットの試料により
処理室までの経路が満たされており、すぐには処理室へ搬送できず、無駄な待ち時間が発
生するという問題がある。

また、上記特許文献１に示される例では、ウエハの搬入は、前のウエハの処理が終わる
のを待って行うか、予め定められた処理時間を元に、前のウエハ処理が終わると想定され
る少し前に行っている。しかしながら、実際のウエハの処理時間や反応室（処理室）まで
の搬送時間は、連続してウエハを処理する間中で一定ではなく、プロセス条件や様々な要
因により経時変化するのが一般的である。したがって、ウエハを連続処理する間、常に一
定の搬送タイミングであると、無駄な搬送時間が発生してしまう恐れがある。

本発明の目的は、ウエハを連続処理する間、常に効率良くウエハを搬送することが可能
な真空処理装置及びその運転方法を提供することである。

この目的を達成するための本発明の特徴は、複数の試料を収納し大気圧領域において着
脱可能な複数のカセットと、前記試料を夫々１枚ごとに処理する複数の真空処理室と、大
気圧領域から排気領域へ試料を搬入するロード室と、排気領域から大気圧領域へ試料を搬
出するアンロード室と、前記カセットと前記ロード室と前記アンロード室間で試料を搬送
する第１の搬送手段と、前記各真空処理室と前記ロード室と前記アンロード室間で試料を
搬送する第２の搬送手段と、試料の搬送や処理を制御する装置制御手段を備えた真空処理
装置において、前記装置制御手段は、前記カセットから前記処理室までの搬送時間(Tce)
を計測する試料搬送時間計測手段と、前記処理室における試料が処理される時間（Ｔｅ）
を計測する試料処理時間計測手段と、前記試料室における試料処理の残り時間（Ｔｎ）を
算出する残り処理時間算出手段とを備え、新たな試料を前記カセットから搬出する際に、
前記残り処理時間算出手段によって算出された残り時間（Ｔｎ）と、前記試料搬送時間計
測手段によって計測された搬送時間（Ｔｃｅ）に基づいて、試料の搬出タイミングを決定
することである。

本発明の真空処理装置によれば、後で処理を開始するカセットの投入タイミングが不定
である場合でも、試料をすぐに搬送先の処理室へ搬送し処理を開始することができるので
、試料処理効率を向上することができる。また、真空処理装置の処理時間の経時変化が生
じた場合でも、真空処理装置内での待ち時間を最小限にすることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。本発明が適用される真空処理装置は図１に示す構成
である。

図１の真空処理装置は、第１処理室乃至第４処理室の４つの処理室８〜１１と、試料が
収納される３つのカセット１〜３を備えている。各カセットに入っている試料は、大気ロ
ボット４により取り出され、アライメントユニット５を経てロード室６に搬送される。ロ
ード室６は、大気圧状態と真空状態を切り替えることにより、真空状態に排気されている
真空搬送室１３と連通状態にすることができる。真空搬送室１３では、ロード室にある試
料を、真空ロボット７によりすでに真空状態に排気されている処理室８〜１１のいずれか
へ搬送する。真空ロボット７は、軸の両端にウエハ搬送機能が付いており、２枚の試料を
搬送することが可能である。本実施例では、両端の搬送機能を真空ロボットＡおよび真空
ロボットＢとそれぞれ称する。

装置制御手段１５に対しては、パソコンなどの操作手順入力手段１６が接続されており
、真空処理の各プロセスを実行するためのプログラムやコマンド，各種データが入力され
、ＲＡＭ，ＲＯＭ，外部記憶装置などのメモリーに記録，保持される。

図２は、装置制御手段１５の機能構成例を示す。装置制御手段１５は真空処理装置にて
試料の搬送時間及び処理室での処理時間、すなわち、それぞれの処理室への試料搬送時間
や、試料処理時間を計測して求める試料搬送・処理時間計測手段３００と、求められた上
記搬送・処理時間を基に処理残り時間を算出し、カセットから試料を取り出すタイミング
を決定する機能を持つ試料搬送タイミング決定手段４００と、この試料搬送タイミング決
定手段４００で決定されたタイミングに基づいて、試料の処理や搬送を行うよう真空処理
装置全体を制御する機能を持つ試料搬送処理制御手段５００とを備えている。

図３に、図１の装置構成における試料搬送のタイムチャートの代表例を示す。

カセットｎ（ｎはカセットＮo.）から処理室ｍ（ｍは処理室Ｎo.）までの試料搬送時間
Ｔｃｅｉ（ｉは試料に基づく変数）は、大気ロボット４でカセットｎからアライメント
ユニット５へ搬送する時間（６０１）と、ロード室搬入準備時間（６０２）と、アライメ
ントユニット５からロード室６へ搬送する時間（６０３）と、ロード室６で大気状態から
真空状態へ切り替える時間（６０４）と、ロード室６から処理室ｍへ搬送する時間(605)
の和として求めることができる。

処理室ｍが実行している試料処理の全体の時間（６０６）をＴｅｉとする。次に処理
室ｍの処理経過時間をＴｚｉとすると、処理室１の残り処理時間ＴｎｉはＴｎｉ
＝Ｔｅｉ −Ｔｚｉで求めることができる。

処理室での１枚の試料処理にかかる時間については、前に実行した試料の処理の開始か
ら終了間までの時間Ｔｅを計測して記録しておくことにより求めることができる。本発明
では、後述する試料搬送・処理時間計測手段３００が常に計測を行っている。カセットの
１枚目の試料については、以前に別のカセットで実行したときのデータを参照することに
より求めることができる。ただし、以前に一度も実施したことがなく処理計測時間データ
が無い場合は、試料処理を実行するための処理データの中にある時間データを考慮して計
算により求める。

次に上記、試料搬送・処理時間計測手段３００が行う処理について、図４，図５にて説
明する。試料搬送・処理時間計測手段３００は、図４で示す処理を０.１秒周期でサイク
リックに実行することで、各搬送処理を常に計測する。計測した時間は、試料搬送タイミ
ング決定手段４００で使用する。

試料搬送時間計測は、まず、カセット１からアライメントユニット５へ試料搬送中か判
断する（３０１）。カセットからアライメントユニット５へ試料搬送中の場合は、カセッ
ト１からアライメントユニット５への搬送時間をカウントアップする（３０２）。これに
より、アライメントユニット搬送時間を計測する。

次にロード室６搬入準備中か判断する（３０３）。ロード室６搬入準備中であれば、ロ
ード室搬入準備時間をカウントアップする（３０４）。これにより、ロード室搬入準備時
間を計測する。

さらに、アライメントユニット５からロード室６へ試料搬送中か判断する（３０５）。
アライメントユニット５からロード室６へ試料搬送中の場合は、ロード室搬送時間をカウ
ントアップする（３０６）。これにより、ロード室搬送時間を計測する。

さらにロード室６が大気状態から真空状態へ切り替え中か判断する（３０７）。ロード
室６が大気状態から真空状態へ切り替え中であれば、ロード室真空切り替え時間をカウン
トアップする（３０８）。これにより、ロード室真空切り替え時間を計測する。

さらに、ロード室６から真空ロボット７へ搬送中か判断する（３０９）。ロード室６か
ら真空ロボット７へ搬送中であれば、ロード室６から真空ロボット７への搬送時間をカウ
ントアップする（３１０）。これにより、真空ロボット搬送時間を計測する。

さらに、真空ロボット７から処理室１へ搬送中か判断する（３１１）。真空ロボット７
から処理室１へ搬送中であれば、真空ロボット７から処理室１への搬送時間をカウントア
ップする（３１２）。これにより、処理室１搬送時間を計測する。以下、同様に真空ロボ
ット７から各処理室２〜処理室４へ搬送中か判断し、試料を搬送中の場合には、各処理室
への各搬送時間をカウントアップする。（３１３〜３１８）

尚、図４の処理は常に実行されているが、新たな試料が搬入されると、各カウントアッ
プはリセットされる。

また、試料搬送・処理時間計測手段３００は、図５に示す処理を０.１秒周期でサイク
リックに実行し、試料処理時間を常に計測する。計測した試料処理時間は、試料搬送タイ
ミング決定手段４００で使用する。

試料処理時間は、まず、処理室１にて試料を処理中か判断する（３５１）。処理室１に
て試料が処理中であれば、処理室１の処理時間をカウントアップする（３５２）。処理が
完了すると、３５１，３５２で計測した処理時間を処理室１の全体の処理時間Ｔｅ１にセ
ットし、次の処理時間の計測準備として処理室１処理時間に０をセットする。（３５３〜
３５４）

以下同様に、処理室２から処理室４の処理時間を計測し、Ｔｅ２，Ｔｅ３，Ｔｅ４を計
測する。（３５５〜３７０）

尚、図５の処理は常に実行されており、新たな試料処理時間が計測されると、Ｔｅ１〜
Ｔｅ４の各値は常に更新される。

次に、試料搬送タイミング決定手段４００の詳細について、図６にて説明する。

ここでは、先にカセット１の処理を開始した後に真空処理装置にカセット２がセットさ
れ、カセット１と並行してカセット２の処理が開始される場合を例にして説明する。

図５に示す処理は０.１秒周期で実行するサイクリック処理である。

はじめにカセット１，２が共に処理中か判断する（４０１）。先に処理を行うカセット
はカセット１のみなので、判定式４０１，４０２の結果、処理４２０を実行する。処理
４２０では、試料搬送・処理時間計測手段３００で求めた各部の搬送時間より、カセット
からアライメントユニット搬送時間（３０２），ロード室搬入準備時間（３０４），ロー
ド室搬送時間（３０６），ロード室真空切り替え時間（３０８），真空ロボット搬送時間
（３１０），処理室１搬送時間（３１２）により求めた時間を合計することで、カセット
から処理室１までの搬送時間Ｔｃｅ１を算出する（４２１）。

さらに、搬送先の処理室１が現在処理中の試料に関する処理の残り時間Ｔｎ１を、図５
のステップ３５４で求めた時間Ｔｅ１から現在までの処理経過時間Ｔｚ１の差Ｔｎ１＝
Ｔｅ１−Ｔｚ１により算出する（４２２）。

次に、上記４２１，４２２で求めたＴｃｅ１とＴｎ１の比較を実行する（４２３）。比
較の結果、Ｔｃｅ１≧Ｔｎ１と判定したときに試料を取り出し可能と判断し、試料搬送処
理制御手段５００によりカセット１より試料搬出を実行する(４２４)。Ｔｃｅ１＜Ｔｎ１
と判定したときは、カセット１からの試料搬出を待ち合わせ、次の周期で再度演算を実行
する（４２５）。

次に、カセット１の試料の処理を実行しているときに、カセット２の開始指示を受けた
とする。カセット２の開始指示を受けると、試料搬送タイミング決定手段４００は、カセ
ット１，２が処理中と判断するため、図６の判定式４０１において、搬出するカセット選
択処理４０４を実行する。搬出するカセット選択処理４０４は具体的には以下の処理を行
う。

まず、カセット１とカセット２は同一処理室で処理を行うかを判断する（４０５）。同
一処理室で処理する場合は、先に処理開始したカセットを選択する（４０６）。異なる処
理室を使用する場合は、処理室１処理残り時間Ｔｎ１及び処理室２処理残り時間Ｔｎ２を
求め（４０７，４０８）、Ｔｎ１とＴｎ２を比較し、残り時間が短い方のカセットより試
料を搬出することを選択する（４０９〜４１１）。

ここではカセット２から搬出することが選択されたとすると、判定式４１２の結果によ
り処理４３０を実行する。

処理４３０ではカセット１でＴｃｅ１とＴｎ１を求めた処理４２１，４２２と同様の処
理４３１，４３２により、カセットから処理室２までの搬送時間Ｔｃｅ２と、搬送先の処
理室２が現在処理中の試料に関する処理の残り時間Ｔｎ２を求める。ただし、処理室２は
処理中の試料が無いため、Ｔｎ２＝０となる。

次に、上記４３１，４３２で求めたＴｃｅ２とＴｎ２の比較を実行する（４３３）。
Ｔｎ２＝０なので、比較の結果はＴｃｅ２≧Ｔｎ２と判定し、カセット２より試料を搬出
する（４３４）。

以降、カセットから試料を搬出する処理では、搬出するカセット選択処理４０４により
、試料を搬出するカセットを選択後、処理４２０，４３０により試料を搬出するタイミン
グを決定する。

次に図７，図８により、本発明の実施例による効果を説明する。ここでは、カセット１
を処理中にカセット２の処理を開始したケースについて考える。

図７は本発明の実施例による試料搬入タイミングに基づくチャートを示す図であり、カ
セット２開始指示から１枚目の試料を取り出すまでの時間、及び取り出した後、処理室ま
で搬送する時間に無駄な待ち時間が発生していない。この結果、カセット２開始指示から
１枚目の試料を処理室まで搬送し処理を開始するまでの時間Ｔｓ（７０１）には無駄時間
が含まれていない。

一方、図８は従来の方法による試料搬入タイミングに基づくチャートを示す図であり、
カセット２開始指示から１枚目の試料を取り出すまでの時間、及び取り出した後処理室ま
で搬送する時間に無駄な待ち時間が発生している。この結果、カセット２開始指示から１
枚目の試料を処理室まで搬送し処理を開始するまでの時間Ｔｓ（８０１）が長くなってい
る。

図７，図８の比較から明らかなように、本発明によれば、先に処理を開始したカセット
の試料により搬送経路であるアライメントユニット，ロード室，真空ロボットが埋められ
ないので、後で処理を開始したカセットの試料をすぐに搬送先の処理室へ搬送し処理を開
始することができる。

また、直前の試料搬送時間Ｔｃｅと試料処理時間Ｔｅを常に計測しているため、真空処
理装置の処理条件の変化や経時変化にも常に追従でき、より一層無駄時間を無くすことが
可能なので、試料処理効率を更に向上することができる。

本発明は上記運用の他に、複数の処理室を持つ真空処理装置の試料搬入タイミングを決
定する制御手段を備えた真空処理装置およびその運転方法に係り、特に複数の処理室で並
列に処理を行う運用において効果を発揮する。

本発明の実施例の装置構成を示す。図１の装置制御手段の機能構成例を示す図である。試料搬送時間、および試料処理時間を計測するタイミングである。試料搬送時間を計測する処理のフローチャートである。試料処理時間を計測する処理のフローチャートである。試料を搬出するタイミングを求めるフローチャートである。本発明を適用した試料搬送のタイミングチャートを示す。本発明を適用する前の試料搬送のタイミングチャート例を示す。

符号の説明

１…試料カセット１、２…試料カセット２、３…試料カセット３、４…大気ロボット、
５…アライメントユニット、６…ロード室、７…真空ロボット、８…処理室１、９…処理
室２、１０…処理室３、１１…処理室４、１２…アンロード室、１３…真空搬送室、１４
…入出力処理手段、１５…装置制御手段、１６…操作手順入力手段。

Claims

複数の試料を収納し大気圧領域において着脱可能な複数のカセットと、前記試料を夫々
１枚ごとに処理する複数の真空処理室と、大気圧領域から排気領域へ試料を搬入するロー
ド室と、排気領域から大気圧領域へ試料を搬出するアンロード室と、前記カセットと前記
ロード室と前記アンロード室間で試料を搬送する第１の搬送手段と、前記各真空処理室と
前記ロード室と前記アンロード室間で試料を搬送する第２の搬送手段と、試料の搬送や処
理を制御する装置制御手段を備えた真空処理装置において、
前記装置制御手段は、前記カセットから前記処理室までの搬送時間（Ｔｃｅ）を計測す
る試料搬送時間計測手段と、前記処理室における試料が処理される時間（Ｔｅ）を計測す
る試料処理時間計測手段と、前記試料室における試料処理の残り時間（Ｔｎ）を算出する
残り処理時間算出手段とを備え、
新たな試料を前記カセットから搬出する際に、前記残り処理時間算出手段によって算出
された残り時間（Ｔｎ）と、前記試料搬送時間計測手段によって計測された搬送時間
（Ｔｃｅ）に基づいて、試料の搬出タイミングを決定することを特徴とする真空処理装置
。
請求項１の真空処理装置において、
前記試料搬送時間計測手段は、前記カセットから前記処理室までの搬送時間を当該真空
処理装置が稼動中に常に計測して記録し、新たな試料の搬送が開始されると、前記計測し
た搬送時間をリセットして計測し直すことを特徴とする真空処理装置。
請求項１の真空処理装置において、
前記試料処理時間計測手段は、各処理室ごとに処理時間を計測することを特徴とする真
空処理装置。
請求項１の真空処理装置において、
前記試料の搬出タイミングは、搬送時間（Ｔｃｅ）≧残り時間（Ｔｎ）という関係にな
ったときに決定されることを特徴とする真空処理装置。
複数の試料を収納し大気圧領域において着脱可能な複数のカセットと、前記試料を夫々
１枚ごとに処理する複数の真空処理室と、大気圧領域から排気領域へ試料を搬入するロー
ド室と、排気領域から大気圧領域へ試料を搬出するアンロード室と、前記カセットと前記
ロード室と前記アンロード室間で試料を搬送する第１の搬送手段と、前記各真空処理室と
前記ロード室と前記アンロード室間で試料を搬送する第２の搬送手段と、試料の搬送や処
理を制御する装置制御手段を備えた真空処理装置を用いた試料搬送方法において、
前記カセットから前記処理室までの搬送時間（Ｔｃｅ）を計測し、
前記処理室における試料が処理される処理時間（Ｔｅ）を計測し、
前記試料室における試料処理の残り時間（Ｔｎ）を算出し、
新たな試料を前記カセットから搬出する際に、前記算出された残り時間（Ｔｎ）と、前
記計測された搬送時間（Ｔｃｅ）に基づいて、試料の搬出タイミングを決定することを特
徴とする試料搬送方法。
請求項４の試料搬送方法において、
搬送時間（Ｔｃｅ）は、前記カセットから前記処理室までの搬送時間を当該真空処理装
置が稼動中に常に計測して記録し、新たな試料の搬送が開始されると、前記計測した搬送
時間をリセットして計測し直されることを特徴とする試料搬送方法。
請求項４の試料搬送方法において、
前記処理時間（Ｔｅ）は、各処理室ごとに処理時間を計測されることを特徴とする試料
搬送方法。
請求項４の試料搬送方法において、
前記試料の搬出タイミングは、搬送時間（Ｔｃｅ）≧残り時間（Ｔｎ）という関係にな
ったときに決定されることを特徴とする試料搬送方法。