JP2010140982A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲートバルブの適切なメンテナンス時期や原因を予測することができ、もって、装置の効率的な運用を行うことができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板に処理を施すプロセスチャンバＰＭ１，ＰＭ２と、該プロセスチャンバへ基板を搬送する真空ロボットハンドラＴＨ１，ＴＨ２を備えたバキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２と、該チャンバに連接され、ロードポートＬＰ１，ＬＰ２に収納された処理待ちの基板が待機する大気ローダＬＰとを備えた基板処理装置において、上位コントローラにより、真空ロボットハンドラを制御して、チャンバとプロセスチャンバとの間で基板の搬送を行う一方、プログラマブルコントローラによりチャンバとプロセスチャンバとの間を仕切るゲートバルブＰＧＶ１，ＰＧＶ２を管理し、その動作履歴データを作成し、上位コントローラが動作履歴データを操作部の操作画面に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を搬送する搬送室と、基板を処理する処理室とを備えた基板処理装置に関し、特に搬送室と処理室との間を開閉するゲートバルブの保守技術に関するものである。

図５は従来の基板処理装置におけるゲートバルブの制御に関する構成を示すブロック図である。図５に示される構成は、ゲートバルブＰＧＶとプログラマブルコントローラＰＬＣＡと上位コントローラ１３Ａと操作画面２０を備える。

ゲートバルブＰＧＶは搬送室と処理室との間を開閉するバルブであり、その開閉駆動を行うエアシリンダＡＳ、開閉状態を検出するオープン・クローズセンサＯＣＳが備えられている。なお、エアシリンダＡＳは電磁弁ＥＶによりスイッチング動作が行われる。

プログラマブルコントローラＰＬＣＡは、オープン・クローズセンサＯＣＳの出力を入力し、適宜電磁弁ＥＶに開閉指令を出力する。このプログラマブルコントローラＰＬＣＡは、電磁弁ＥＶへの開閉指令、及びオープン・クローズセンサＯＣＳからの検出信号に基づいて、ゲートバルブＰＧＶが規定の時間内に動作終了を行っているか否かを判定し、その判定結果を上位コントローラ１３Ａに報告し、上位コントローラ１３Ａは開閉時間に異常があると判定した場合は、装置全体を停止するとともに、インターロック表示を操作画面２０に表示する。これにより、ゲートバルブＰＧＶの異常時には、装置停止が行われ、その表示が行われる。

このように、ゲートバルブに異常が生じた場合は、装置が緊急停止されることとなり、基板の損失を生じる。又、基板投入前であっても、ゲートバルブの復旧処理又は交換処理を行うため、装置を稼動させるのに時間がかかってしまう。結果として装置の稼働率の低下を招き、多大な損失を被る。一方、このような異常発生を防止するためには、定期的なメンテナンスが必要であるが、ゲートバルブの可動部分に生じる劣化や磨耗は、装置の使用方法や個体差により異なるため、メンテナンス時期を設定するには、装置の停止や人件費などにおいて多大な無駄が生じる場合がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ゲートバルブの適切なメンテナンス時期や原因を予測することができ、もって、装置の効率的な運用を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、基板に処理を施す処理室と、前記処理室へ基板を搬送する第一の搬送手段を備えた第一の搬送室と、前記第一の搬送室に連接され、基板収納手段に収納された処理待ちの基板が待機する予備室と、前記第一の搬送手段を制御し、前記第一の搬送室と前記処理室との間で基板の搬送を行う第一の制御手段と、前記処理室と前記第一の搬送室との間を仕切る開閉手段を管理するとともに、前記開閉手段の開閉時間と開閉動作回数を含む動作履歴データを作成し、前記第一の制御手段に報告する第二の制御手段と、前記第二の制御手段により報告された前記動作履歴データを表示する表示手段とを有することを特徴とする。

なお、実施の形態によれば、ゲートバルブの管理方法（動作監視方法）として、基板に処理を施す処理室（プロセスチャンバＰＭ１，ＰＭ２）と、前記処理室へ基板を搬送する第一の搬送手段（真空ロボットハンドラＴＨ１，ＴＨ２）を備えた第一の搬送室（バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２）と、前記第一の搬送室に連接され、基板収納手段（ロードポートＬＰ１，ＬＰ２）に収納された処理待ちの基板が待機する予備室（大気ローダＬＰ）とを備えた基板処理装置のゲートバルブの管理方法（動作監視方法）において、第一の制御手段（上位コントローラ１４）により、前記第一の搬送手段を制御して、前記第一の搬送室と前記処理室との間で基板の搬送を行う一方、第二の制御手段（プログラマブルコントローラＰＬＣ１４，１５）により前記処理室と前記第一の搬送室との間を仕切る開閉手段（ゲートバルブＰＧＶ１，ＰＧＶ２）を管理し、前記開閉手段の開閉時間と開閉動作回数を含む動作履歴データを作成し、前記第二の制御手段が前記第一の制御手段により作成された前記動作履歴データを（操作部１２の操作画面２０に）表示することを特徴とするゲートバルブの管理方法（動作監視方法）が開示されている。

本発明の基板処理装置によれば、ゲートバルブ（開閉手段）の適切なメンテナンス時期や原因を予測することができ、もって、装置の効率的な運用を行うことができるという効果を奏する。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るインライン型半導体製造装置の概略的な構成図である。図１に示す半導体製造装置１は、２ライン構成による振り分け運用制御により、一つのラインで異常が発生したときにそのラインへのウェハの搬送を止め、遅滞なく正常なラインでウェハのプロセス処理を継続させるような縮退運用制御を行っている。つまり、図１の構成では、ウェハ搬送用ロボットやプロセスチャンバが複数台、及びキャリア受け渡し用のロードロック室が２式接続された並列冗長の構成となっている。

図１において、インライン型の半導体製造装置１は２チャンネルで構成されており、プロセスチャンバ（処理室）ＰＭ１，ＰＭ２、バキュームロックチャンバ（第一の搬送室）ＶＬ１，ＶＬ２、大気ローダ（予備室）ＬＭ、及びロードポート（基板収納手段）ＬＰ１，ＬＰ２によって構成されている。また、プロセスチャンバＰＭ１，ＰＭ２とバキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２との間には、それぞれ、ゲートバルブ（開閉手段）ＰＧＶ１，ＰＧＶ２が設けられ、バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２には、それぞれ、真空ロボットハンドラ（第一の搬送手段）ＴＨ１，ＴＨ２と上段にバッファスロットＬＳを備え下段にクーリングステージＣＳを備える多段型のスロットとが設けられている。

さらに、大気ローダＬＭには、アライナＡＵとローダハンドラＬＨが内蔵されている。また、バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２と大気ローダＬＭとの間にはローダドアＬＤ１，ＬＤ２が設けられている。

各モジュールの機能をさらに詳しく説明する。プロセスチャンバＰＭ１，ＰＭ２は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの化学処理反応によって基板であるウェハに成膜処理を施し、そのウェハに付加価値を与える機能を有している。さらに、ガスの導入や排気処理、炉内の温度制御、及びプラズマ放電処理などそれぞれの成膜方式に合わせた機能も有している。

バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２は、真空／大気圧のチャンバ内圧力を制御することができ、プロセスチャンバＰＭ１，ＰＭ２ヘウェハを搬入搬出するためのロボットを装備している。さらに、バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２は、ウェハを保持することができる多段型のスロットを内部に備えている。

例えば、２段型のスロットの場合は、上段でウェハを保持するためのバッファスロットＬＳと下段でウェハをクーリングするためのクーリングステージＣＳとを備えている。

大気ローダＬＭは、各ロードロックチャンバ（バキュームロックチャンバＶＬ１，ＶＬ２）へウェハを搬入搬出することができるロボットを装備している。また、搬送時のウェハずれを補正してウェハのノッチ（ウェハの方向を決める切れ込み）を一定方向に合わせるためのアライナＡＵの機構を内蔵している。さらに、大気ローダＬＭは、ロードポートＬＰ１，ＬＰ２との間でウェハの搬入搬出を行うローダハンドラＬＨを備えている。

ロードポートＬＰ１，ＬＰ２は、半導体製造装置１の外部との間でウェハを複数枚保持できるキャリアを受け渡しすることができる機能を備えている。また、ロードポートＬＰ１，ＬＰ２は、それぞれ、複数のロードポートを接続することができる。さらに、キヤリアＩＤをリード／ライトすることもできる。

図１に示すような半導体製造装置１の構成において、プロセスチャンバＰＭ１の一式とバキュームロックチャンバＶＬ１の一式を対にし、プロセスチャンバＰＭ２の一式とバキュームロックチャンバＶＬ２の一式を別の対にして、複数ラインを大気ローダＬＭに接続する。図１の半導体製造装置１の構成では２ラインとなっているが、さらに多くのラインで構成してもよい。このような複数ラインによって構成されたインライン型の半導体製造装置１の縮退運用制御方式において、振り分け運用制御を行うことによって、一つのラインで異常が発生したときに他のラインに切替える縮退運用制御を行うことが可能となる。

図１に示す半導体製造装置１は制御用コントローラにより、基板の搬送制御やプロセス制御などを実行する。図２は、図１に示す半導体製造装置を制御するための制御用コントローラの一例を示すブロック図である。

図２において、制御用コントローラ１１は、操作部１２と上位コントローラ１３とプログラマブルコントローラＰＬＣ１４、１５がＬＡＮ回線１６で接続されている。また、上位コントローラ１３にはＶＬロボットコントローラ１３ａ、大気ロボットコントローラ１３ｂ、ＭＦＣ１３ｃなどが接続されている。

プログラマブルコントローラＰＬＣｌ４には、ＭＦＣ１４ａ、ＡＰＣ１４ｂ、温度調節器１４ｃ、バルブＩ／Ｏ１４ｄなどが接続されている。なお、ＭＦＣ１４ａはガスの流量を制御するためのマスフローコントローラであり、ＡＰＣ１４ｂはプロセスチャンバＰＭ内の圧力を制御するためのオートプレッシャコントローラである。

また、温度調節器１４ｃはプロセスチャンバ内の温度の制御を行うものであり、バルブＩ／Ｏ１４ｄはガスや排気用のバルブのＯＮ／ＯＦＦを制御するための入出力ポートである。また、プログラマブルコントローラＰＬＣｌ５も同様な構成となっている。また、バルブＩ／Ｏ１４ｄは、図５で詳述するように、プログラマブルコントローラＰＬＣにより、ゲートバルブＰＧＶ１，２を制御・管理するための入出力ポートも兼ねている。

操作部（操作手段）１２は、システム制御コマンドの指示、モニタ表示、ロギングデータ、アラーム解析、及びパラメータ編集などの画面を表示する機能を有している。また、上位コントローラ１３は、システム全体の運用制御、ＶＬロボットコントローラ１３ａの制御、大気ロボットコントローラ１３ｂの制御、ＭＦＣ１３ｃやバルブやポンプなどを制御するＶＬ排気系制御を行う。また、後述するように、プログラマブルコントローラＰＬＣにより取得されたゲートバルブＰＧＶ１，２の動作履歴を操作部１２の操作画面に所定のフォーマットで表示させる。

次に、図２に示す制御用コントローラ１１の運用例について説明する。操作部１２からのコマンド指示を受けた上位コントローラ１３は、ウェハ搬送指示を大気ロボットコントローラ１３ｂに指示する。該当するウェハがキャリアからバキュームロックチャンバＶＬのバッファスロットＬＳへ搬送されてから、バキュームロックチャンバＶＬの排気制御（つまり、ポンプやバルブの制御）を実施する。そして、バキュームロックチャンバＶＬが所定の負圧力に達したところでウェハを該当するＰＬＣへ搬送することをＶＬロボットコントローラ１３ａに指示する。次に、搬送が完了してゲートバルブＰＧＶを閉じたところで、該当するＰＬＣに対して、ウェハに付加価値を与えるための制御パラメータであるプロセスレシピの実行指示を行う。

次に本発明の実施の形態におけるゲートバルブの制御及びその管理方法について、図３を用いて説明する。図３は、図２に示した制御装置のうち、ゲートバルブの制御及びその管理に関する部分について詳細に示すブロック図である。
図３においては、プログラマブルコントローラＰＬＣには、その入力ポート（例えばバルブＩ／Ｏ１４ｄの一つのポート）にゲートバルブＰＧＶの開閉状態を検出するオープン・クローズセンサＯＣＳが接続され、またその出力ポート（例えばバルブＩ／Ｏ１４ｄの一つのポート）に電磁弁ＥＶを介してゲートバルブＰＧＶのエアシリンダが接続されている。また、プログラマブルコントローラＰＬＣには、ゲートバルブＰＧＶの動作に関する履歴データを格納するメモリＭＥＭが設けられている。

以下、図３における構成に基づく、ゲートバルブ管理方法についての動作について説明する。プログラマブルコントローラＰＬＣは、電磁弁ＥＶへの出力信号とオープン・クローズセンサＯＳＣからの入力信号により、ゲートバルブＰＧＶの動作回数、開成動作時間、閉成動作時間を取得する。そして、この取得されたデータから、開成動作時間および閉成動作時間について、最後に動作したときの動作時間と、取得された動作回数において最大となった最大動作時間、及び最小となった最小動作時間についてのデータを抽出し、上位コントローラ１３に報告するとともに、その報告データをメモリＭＥＭに格納する。なお、このメモリに格納されたデータは保守端末ＭＰＣにより読み出し可能とされている。

上位コントローラ１３は、プログラマブルコントローラＰＬＣから報告された報告データを操作部１２の操作画面２０に表示する。この表示例を図４に示す。

ユーザは、このようにして、操作画面２０に表示されたゲートバルブＰＧＶに関する報告データである動作履歴からメンテナンス時期の予測が容易となり、劣化による動作不良を未然に防止することができる。また、動作履歴を取り出せるため、動作不良が発生したときの原因解析の材料とすることもできる。

図４に示されるように、操作画面２０に最後に動作したときの動作時間と最大・最小動作時間が表示されるため、各々を比較することで、最後に動作したときのゲートバルブＰＧＶの動作傾向についての分析が容易となる。例えば、最後の動作時間と最大時間が一致しており、規定時間に近い時間となっている場合は、メンテナンス時期が間近であると推測することができる。上位コントローラ１３ではなく、プログラマブルコントローラＰＬＣ上でデータを作成するメリットとして、このプログラマブルコントローラＰＬＣは制御周期（監視周期）が上位コントローラ１３と比較して短いため、ゲートバルブＰＧＶのように短い動作時間でも見落とすことなく、確実に取得することができ、信頼性の高い監視を行うことができる。なお、上位コントローラは制御周期が１秒程度であるのに対して、プログラマブルコントローラＰＬＣの制御周期は１秒以下（例えば、０．１秒程度で１０倍程度の速度）を有し、上位コントローラでは取得できない詳細なデータを取得できるように構成される。

本発明の実施の形態においては、基板処理装置として、インライン型枚葉装置について説明したが、クラスタ型枚葉装置にも同様に適用できることは言うまでもない。また、本発明の実施の形態においては、半導体基板について述べてきたが、特に限定されず、ＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する装置にも適用できる。更に、炉内の処理としては、ＣＶＤ処理の他、例えば酸化、拡散、アニール等の処理にも適用できることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係るインライン型半導体製造装置の概略的な構成図である。 図１に示す半導体製造装置を制御するための制御用コントローラの構成を示すブロック図である。 図２に示した制御用コントローラのうち、ゲートバルブの制御及びその管理に関する部分について詳細に示すブロック図である。 操作画面に表示されるゲートバルブの動作履歴データの一例である。 従来のゲートバルブの制御及びその管理に関する構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 半導体製造装置、ＰＭ１，ＰＭ２ プロセスチャンバ、ＶＬ１，ＶＬ２ バキュームロックチャンバ、ＬＭ 大気ローダ、ＬＰ１，ＬＰ２ ロードポート、ＰＧＶ，ＰＧＶ１，ＰＧＶ２ ゲートバルブ、ＴＨ１，ＴＨ２ 真空ロボットハンドラ、１１ 制御用コントローラ、１２ 操作部、１３ 上位コントローラ、１４，１５，ＰＬＣ プログラマブルコントローラ、２０ 操作画面、ＭＥＭ メモリ、ＭＰＣ 保守端末、ＥＶ 電磁弁、ＡＳ エアシリンダ、ＯＣＳ オープン・クローズセンサ。

Claims (1)

1. 基板に処理を施す処理室と、
   前記処理室へ基板を搬送する第一の搬送手段を備えた第一の搬送室と、
   前記第一の搬送室に連接され、基板収納手段に収納された処理待ちの基板が待機する予備室と、
   前記第一の搬送手段を制御し、前記第一の搬送室と前記処理室との間で基板の搬送を行う第一の制御手段と、
   前記処理室と前記第一の搬送室との間を仕切る開閉手段を管理するとともに、前記開閉手段の開閉時間と開閉動作回数を含む動作履歴データを作成し、前記第一の制御手段に報告する第二の制御手段と、
   前記第二の制御手段により報告された前記動作履歴データを表示する表示手段と
   を有する基板処理装置。

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