JP2014146651A - 基板処理装置及び基板処理装置の制御方法 - Google Patents

基板処理装置及び基板処理装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ウェハ等の基板処理を、基板処理室と基板搬送室の間に設けられたゲートバルブの開閉状況に応じた効率的なレシピを提供する。
【解決手段】基板処理室内の基板を処理するための複数のステップで構成される所定の処理手順と、処理手順の各ステップで、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力を含む制御項目をゲートバルブが開状態でのチェック対象を設定するゲートバルブチェック対象テーブル(T1)の内容と、制御項目のフラグを設定する判断用フラグテーブル(T2)の内容と、を少なくとも記憶する記憶部を含む制御部を設けた基板処理装置において、制御部は、前記ゲートバルブチェック対象テーブルで設定された制御項目について、判断用テーブル(T2)で設定されたフラグ状態を確認し、制御項目のそれぞれが実行可能状態である場合、ゲートバルブが開状態で処理手順(S309)を実行する基板処理装置。
【選択図】図3

Description

本発明は、ウェハ等の基板に酸化処理、拡散処理、薄膜の生成等の処理を行う基板処理装置に関し、特に基板処理室と基板搬送室の間に設けられたゲートバルブの開閉チェック処理のカスタマイズに関するものである。
基板処理装置は、気密な基板処理室(以下処理室という)を具備し、該処理室に各種のガスを供給してウェハに薄膜を生成し、或はエッチングガスを供給して薄膜をエッチングし、パターンの生成を行う等して半導体を製造するものである。
基板処理の一種である半導体製造装置は、オペレータの作成したレシピ(処理手順)を実行し、ウェハに付加価値を与える装置である。レシピには、ガス供給量、処理室内温度、処理室内圧力といった制御の項目(これを制御アイテムと呼ぶ)があり、これらを組み合わせて、目的とする成膜処理を行う。
成膜処理はプロセスモジュールと呼ばれる処理室で行われ、ウェハの搬送は、機構部で行われる。また、処理室内の気密性を保持するため、プロセスモジュールと機構部との間にはゲートバルブがあるのが一般的である。
従って、基板処理装置では基板処理を行う際に、処理室を気密にするために、ゲートバルブを閉めてから基板処理を行っている。
図4に従来の基板処理の基本的な流れを示す。成膜処理開始の要求があると(S41)、基板処理室と基板搬送室の間のゲートバルブを開き、基板(ウェハ)を処理室(プロセスモジュール)に搬送する。続いてゲートバルブを閉じ、ゲートバルブが閉じているのを確認し(S42)、ゲートバルブが閉じていなければ、成膜処理開始要求を拒否(S43)し、ゲートバルブが閉じていれば処理室内で成膜処理を開始(S44)する。
ここで、成膜処理実行時は、次に示す事由により、通常はゲートバルブが閉まっていることが前提で行われている。ゲートバルブが閉じていないと、プロセスチャンバ(基板処理室)の気密性が保障されず、指定のレシピ通りに成膜を行うことができない。また、危険なガスの漏洩といった事態が発生する可能性がある。換言すると、装置の安全性が保証できないという問題がある。
ここで、ゲートバルブの開閉の情報は、シーケンサやIOモジュールを介したI/Oの信号を取り込むのが一般的である。これらシーケンサやIOモジュールのメンテナンスを行っている間は、ゲートバルブの開閉情報を得ることが出来ず、この間はレシピ制御アイテムを一切操作することができない状態となる。
しかしながら、ゲートバルブが閉まっていない場合でも、レシピを実行させたい場合がある。例えば、温度制御アイテムなどは処理室内の温度状態を極力保持したいがために、ゲートバルブのメンテナンス中においても制御は継続したいという場合が多々ある。
このように、ゲートバルブが閉まっていないと、何もレシピの実行ができないという状況であり、装置据付時や調整時などといった場合において、保守性の面で問題があった(ゲートバルブが閉じていないとプロセス系の調整ができない状態)。
特開2011−54679号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、ゲートバルブが閉まっている時にしか制御アイテムの実行を許可されていないことによる、保守性の劣悪さを改善することにあり、制御アイテム単位でのパラメータ化により、装置据付時や調整時などといった場合における、制御対象のカスタマイズを行うことを目的とする、半導体製造装置の提供を図るものである。
本発明は、基板処理室内の基板を処理するための複数のステップで構成される所定の処理手順と、前記処理手順の各ステップで、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力を含む制御項目をゲートバルブが開状態でのチェック対象を設定するゲートバルブチェック対象テーブルの内容と、前記制御項目のフラグを設定する判断用フラグテーブルの内容と、を少なくとも記憶する記憶部を含む制御部を設けた基板処理装置において、前記制御部は、前記ゲートバルブチェック対象テーブルで設定された制御項目について、前記判断用テーブルで設定されたフラグ状態を確認し、前記制御項目のそれぞれが実行可能状態である場合、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する基板処理装置である。
本発明によれば、ゲートバルブの開閉チェックを制御アイテム単位で柔軟にカスタマイズすることができるため、ゲートバルブの開閉状態に依存しない制御アイテムの実行をすることができるため、保守性を飛躍的に向上させることができる。
本発明に於ける基板処理装置の概略横断面図である。 本発明に於ける基板処理装置の概略縦断面図である。 本発明の実施例を説明するフローチャートである。 本発明の従来の処理を説明するフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置(IC)の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。
尚、図1に、本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例であるクラスタ型の半導体製造装置の概略的な横断面構成例を示す。図2に、図1のクラスタ型の半導体製造装置の概略的な縦断面構成例を示す。図1及び図2の構成では、ウェハ搬送用ロボットや処理室としてのプロセスチャンバが複数台、及びキャリア受渡し用のロードロック室が2式接続された構成となっている。
まず、図1及び図2を用いて、基板処理装置の概要を説明する。
尚、本発明が適用される基板処理装置1においては基板としてのウェハ200を搬送するキャリアとして、FOUP(front opening unified pod。以下、ポッドという。)101が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は、図1を基準とする。すなわち、図1が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
図1及び図2に示されているように、基板処理装置1は真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された真空搬送室としての第一の搬送室110を備えており、第一の搬送室110の筐体111は平面視が五角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室110には負圧下で二枚のウェハ200を同時に移載可能な第一の搬送手段としての第一のウェハ移載機112が設置されている。前記第一のウェハ移載機112は、エレベータ113によって、第一の搬送室110の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
第一の搬送室110の筐体111の5枚の側壁のうち前側に位置する1枚の側壁には、搬入/搬出用の予備室兼冷却室131,141がそれぞれ室開閉手段としてのゲートバルブ134,144を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、基板予備室としての予備室兼冷却室131,141にはそれぞれ基板載置台133、143が設置されている。
予備室兼冷却室131,141の前側には、大気圧下で用いられる大気搬送室としての第二の搬送室120がゲートバルブ130,140を介して連結されている。第二の搬送室120には二枚のウェハ200を同時に移載可能な第二のウェハ移載機122が設置されている。第二の搬送手段としての第二のウェハ移載機122は第二の搬送室120に設置されたエレベータ123によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ124によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
図1に示されているように、第二の搬送室120の左側には、基板位置調整機構としてのノッチ合せ装置107が設置されている。また、図2に示されているように、第二の搬送室120の上部にはクリーンエアを供給するエア供給機構としてのクリーンユニット106が設置されている。
図1及び図2に示されているように、第二の搬送室120の筐体121には、ウェハ200を第二の搬送室120に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口104と、前記ウェハ搬入搬出口104を閉塞する蓋105と、ポッドオープナ103がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ103は、ロードポートとしてのIOステージ100に載置されたポッド101のキャップ及び搬入搬出口104を閉塞する蓋105を開閉するキャップ開閉機構102を備えており、IOステージ100に載置されたポッド101のキャップ及びウェハ搬入搬出口104を閉塞する蓋105をキャップ開閉機構102によって開閉することにより、ポッド101のウェハ出し入れを可能にする。また、ポッド101は図示しない工程内搬送装置(AGV/OHT)によって、前記IOステージ100に供給及び排出されるようになっている。
図1に示されているように、第一の搬送室110の筐体111の5枚の側壁のうち背面側に位置する4枚の側壁には、ウェハ200に所望の処理を行う処理室150,151,152,153がそれぞれゲートバルブ160,161,162,163を介して隣接して連結されている。処理室150,151,152,153は全て同一種の処理室を連結することができる。一方、目的に応じてそれぞれ異なる処理室を連結することもできる。
以下、本実施形態における基板処理装置1を使用した処理工程を説明する。
未処理のウェハ200は25枚がポッド101に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置1へ工程内搬送装置によって搬送されてくる。図1及び図2に示されているように、搬送されてきたポッド101はIOステージ100の上に工程内搬送から受け渡されて載置される。ポッド101のキャップ及びウェハ搬入搬出口104を開閉する蓋105がキャップ開閉機構102によって取り外され、ポッド101のウェハ出し入れ口が開放される。
ポッド101がポッドオープナ103により開放されると、第二の搬送室120に設置された第二のウェハ移載機122はポッド101からウェハ200を1枚ピックアップする。
そして、基板位置調整機構としてのノッチ合せ装置107へ移載し、ウェハ200の位置を調整する。ここでノッチ合せ装置107とは、載置されたウェハ200をX方向、Y方向及び円周方向に位置を調整する装置である。
前記ノッチ合せ装置107にてウェハ200の位置を調整していると同時に、前記第二のウェハ移載機122はポッド101から次のウェハ200をピックアップして第二の搬送室120に搬出する。
前記ノッチ合せ装置107にてウェハ200の位置調整が終了したら、前記第二のウェハ移載機122でノッチ合せ装置107上のウェハ200を第二の搬送室120に搬出すると共に、このとき第二のウェハ移載機122が保持しているウェハ200をノッチ合せ装置107へ移載する。そして、ウェハ200に対して位置調整を行う。
次にゲートバルブ130を開け、第一の予備室兼冷却室131に搬入し、ウェハ200を基板載置台133に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室110側のゲートバルブ134は閉じられており、第一の搬送室110の負圧は維持されている。ここで、大気搬送モジュールがポッド101を載置するロードポートと、大気圧下で基板200を搬送する大気搬送室としての第二の搬送室120と、基板予備室としての予備室兼冷却室131,141とで構成され、基板200は大気搬送モジュール内で大気圧にて搬送される。
ウェハ200の基板載置台133への移載が完了すると、ゲートバルブ130が閉じられ、第一の予備室兼冷却室131が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。
第一の予備室兼冷却室131が負圧に排気されると同時に、第二のウェハ移載機122はノッチ合せ装置107からウェハ200をピックアップし、ゲートバルブ140を開けて第二の予備室兼冷却室141に搬入し、ウェハ200を基板載置台143に移載する。そしてゲートバルブ140を閉じ、第二の予備室兼冷却室141を排気装置(図示せず)によって負圧に排気する。
第二のウェハ移載機122により、上述のようにポッド101から前記第二の搬送室120を介して基板予備室である予備室兼冷却室131,141までの基板搬送が繰り返し実行される。しかしながら、第一の予備室兼冷却室131及び第二の予備室兼冷却室141が負圧の場合は、第一の予備室兼冷却室131及び第二の予備室兼冷却室141へのウェハ200の搬入を実行せずに第一の予備室兼冷却室131及び第二の予備室兼冷却室141の直前の所定の位置で停止する。
第一の予備室兼冷却室131が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ134が開かれる。続いて第一の搬送室110の第一のウェハ移載機112は基板載置台133からウェハ200をピックアップする。ピックアップ後、ゲートバルブ134を閉じて第一の基板予備室兼冷却室131を大気圧に戻し、次のウェハ200を搬入するための準備をする。
ゲートバルブ134を閉じて第一の基板予備室兼冷却室131を大気圧に復帰させるのと同時に、第一の処理室150のゲートバルブ160を開き、ウェハ移載機112がウェハ200を第一の処理室150に搬入する。そして第一の処理室150内にガス供給装置(図示せず)から処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ200に施される。
続いて、第二の予備室兼冷却室141が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ144が開かれる。続いて第一の搬送室110の第一のウェハ移載機112は基板載置台143からウェハ200をピックアップする。
ピックアップ後、ゲートバルブ144を閉じて第二の予備室兼冷却室141を大気圧に戻し、次のウェハ200を搬入するための準備をする。
ゲートバルブ144を閉じて第二の予備室兼冷却室141を大気圧に復帰させるのと同時に、第二の処理室151のゲートバルブ161を開き、ウェハ移載機112がウェハ200を第二の処理室151に搬入する。そして、第二の処理室151内にガス供給装置(図示せず)から処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ200に施される。
以下、同様にして第三の処理室152、第四の処理室153にウェハ200を搬入し、所望の処理を施す。
第一の処理室150において所望の処理が終了したら、第一のウェハ移載機112は第一の処理室150から搬出したウェハ200を第一の予備室兼冷却室131へ搬出する。このとき、第一の予備室兼冷却室131に未処理のウェハ200が存在する場合、第一のウェハ移載機は前記未処理ウェハ200を第一の予備室兼冷却室131から第一の搬送室110へ搬出する。
そしてゲートバルブ134を閉じ、処理済ウェハ200の冷却を開始すると同時に第一の予備室兼冷却室131に接続された不活性ガス供給装置(図示せず)から不活性ガスを導入し、第一の予備室兼冷却室131内の圧力を大気圧に戻す。
第一の予備室兼冷却室131において予め設定された冷却時間が経過し、且つ第一の基板予備室兼冷却室131内の圧力が大気圧に戻されると、ゲートバルブ130が開かれる。続いて、第二の搬送室120の第二のウェハ移載機122は基板載置台133から処理済のウェハ200をピックアップして第二の搬送室120に搬出し、ゲートバルブ130を閉じる。そして、第二の搬送室120のウェハ搬入搬出口104を通してポッド101に収納する。以上の動作が繰り返されることにより、ウェハ200が25枚ずつ順次、処理されていく。
ポッド101内の全てのウェハ200に所望の処理が行われ、処理済の25枚のポッド101への収納が完了すると、ポッド101のキャップとウェハ搬入搬出口104を閉塞する蓋105がポッドオープナ103によって閉じられる。閉じられたポッド101はロードポートとしてのIOステージ100上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されていく。
前記基板処理装置1は後述する制御部43、表示部付操作部44を有している。該制御部43は例えば前記基板処理装置1の前面に配置される。
前記制御部43は、ROM、CPU(Central Processing Unit)、操作部等から構成されており、ROMはEEROM、フラッシュメモリ、ハードディスク等から構成され、CPUの動作プログラム等を記憶する記録媒体である。RAMは、CPUのワークエリアなどとして機能する。CPUは、ROMに記憶された制御プログラムを実行し、表示部付操作部44からの指示に従って、レシピ記憶部に記憶されているレシピ(例えば、プロセス用レシピ)を実行する。
前記制御部43はCPU、記憶部を具備し、該記憶部には、制御プログラム、判断プログラム等のプログラムや、各種パラメータ等が格納されている。又、前記制御部43は表示部付操作部44と接続されると共に、前記ゲートバルブ、シーケンサ、IOモジュール等の全ての機器が入出力ポートを介して電気的に接続されている。
次に、図3に於いて、本発明に於ける第1の実施形態について説明する。
半導体製造装置の操作部から成膜処理開始の要求がなされると(S301)、処理室と搬送室間のゲートバルブの開閉がチェックされ(S302)、ゲートバルブが閉じていれば成膜処理が開始され(S309)、ゲートバルブが閉じていなければ、ゲートバルブチェック対象アイテムテーブルT1から、ゲートバルブの開閉チェック対象アイテムか否かを判断する(S303)。この時にチェックするアイテムとしては、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力等の少なくとも1アイテムでもかまわない。判断の結果、対象でなければ、判断用フラグテーブルT2の対象アイテムの欄にONを書込み(S305)、制御対象であれば、判断用フラグテーブルT2の対象アイテムの欄にOFFを書込む(S304)。前記処理を全ての制御アイテムに対して行い、全ての制御アイテムのチェックが終了したか否かを判断し(S306)、チェック修了していなければ、再度S303に戻る。全ての制御アイテムのチェックが終了したら、判断用フラグテーブルT2の全フラグがONか判断し、全フラグがONであれば成膜処理を開始し(S309)、フラグの中に1つでもOFFがあれば、成膜処理開始要求に対し拒否を行う。そして、成膜処理は行わないが、ゲートバルブ開状態でも制御可能なアイテムの実施を行う。
前述したように、前記流量制御部43はCPU、記憶部を具備し、該記憶部には、制御プログラム、判断プログラム等のプログラムや、各種パラメータ等が格納されている。又、前記流量制御部43は表示部付操作部44と接続されると共に、前記ガス供給用電磁バルブ2、MFC5等の全ての機器が入出力ポートを介して電気的に接続されている。
前記制御部43から前記表示部付操作部44に対して、ウェーハ処理の状態、流量検出部としての流量制御器が検出した流量検出状態に関する情報が送られる。又、前記制御部43から前記表示部付操作部44に対して、ガス供給用電磁バルブ、流量制御器(マスフローコントローラ:MFC)等の作動状態に関する情報が信号として送られ、前記表示部付操作部44はバルブの状態検出部として作用する。前記ガス供給用電磁バルブ、流量制御器(マスフローコントローラ:MFC)による流量制御は、前記制御部43で行われる。又、前記表示部付操作部44は音声出力部、状態変化部としても作用する。
尚、上記では、各バルブの状態を、前記表示部付操作部44に対してそれぞれのバルブから送られてきた信号によって検出しているが、各バルブにバルブの開閉を検出するセンサを直接取付け、該センサをバルブの状態検出部としてもよい。
本発明の実施の形態に係る制御部43は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、前述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体(フレキシブルディスク、CD−ROM、USB等)から当該プログラムをインストールすることにより、前述の処理を実行する操作部を構成する事が出来る。
そして、これらのプログラム(例えば、インストーラ)を供給するための手段は任意である。前述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板(BBS)に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、OSの制御下で他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前述の処理を実行することができる。
尚、本発明に於ける基板処理装置1は、半導体製造装置だけではなく、LCD装置の様なガラス基板を処理する装置でも適用可能であり、又縦型装置だけではなく枚葉式装置や横型装置にも適用できる。更に、基板処理装置であるエッチング装置、露光装置、リソグラフィ装置、塗布装置、モールド装置、現像装置、ダイシング装置、ワイヤボンディング装置、検査装置等他の基板処理装置に関しても同様に適用可能である。又、炉内の処理には何等関係なく、酸化、拡散、アニール等のCVD以外の処理に関しても適用可能であることは言う迄もない。
(付記)
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
(付記1)基板処理室内の基板を処理するための複数のステップで構成される所定の処理手順と、前記処理手順の各ステップで、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力を含む制御項目をゲートバルブが開状態でのチェック対象を設定するゲートバルブチェック対象テーブルの内容と、前記制御項目のフラグを設定する判断用フラグテーブルの内容と、を少なくとも記憶する記憶部を含む制御部を設けた基板処理装置において、前記制御部は、前記ゲートバルブチェック対象テーブルで設定された制御項目について、前記判断用テーブルで設定されたフラグ状態を確認し、前記制御項目のそれぞれが実行可能状態である場合、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する基板処理装置。
(付記2)基板処理室内の前記基板を処理するための複数のステップで構成される所定の処理手順と、前記処理手順の各ステップで、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力を含む制御項目をゲートバルブが開状態でのチェック対象を設定するゲートバルブチェック対象テーブルと、前記制御項目のフラグを設定する判断用フラグテーブルと、を少なくとも記憶する記憶部を含む制御部であって、前記ゲートバルブチェック対象テーブルで設定された制御項目について、前記判断用テーブルで設定されたフラグ状態を確認し、前記制御項目のそれぞれが実行可状態である場合、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する制御部。
(付記3)処理手順の実行開始の要求を受けると、制御部により実行されるプログラムであって、ゲートバルブの開閉状態を確認する工程と、当該処理手順がゲートバルブの開閉チェック対象であるか確認する工程と、当該処理手順がゲートバルブが開状態でも実行可能か判断用フラグテーブルにより確認する工程と、前記判断用フラグテーブルのフラグ状態が実行可能である場合に前記処理手順を実行可能と判断するプログラム。
(付記4)複数のステップで構成される所定の処理手順を実行する基板処理装置の制御方法であって、
処理手順の実行要求を受け付ける工程と、ゲートバルブの開閉状態を確認する工程と、前記処理手順がゲートバルブの開閉チェック対象であるか確認する工程と、前記処理手順がゲートバルブが開状態でも実行可能か確認する工程と、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する工程を有する基板処理装置の制御方法。
1 基板処理装置
43 制御部
44 表示部付操作部
T1 ゲートバルブチェック対象アイテムテーブル
T2 判断用フラグテーブル

Claims (2)

  1. 基板処理室内の基板を処理するための複数のステップで構成される所定の処理手順と、前記処理手順の各ステップで、ガス流量、処理室内温度、処理室内圧力を含む制御項目をゲートバルブが開状態でのチェック対象を設定するゲートバルブチェック対象テーブルの内容と、前記制御項目のフラグを設定する判断用フラグテーブルの内容と、を少なくとも記憶する記憶部を含む制御部を設けた基板処理装置において、
    前記制御部は、前記ゲートバルブチェック対象テーブルで設定された制御項目について、前記判断用テーブルで設定されたフラグ状態を確認し、前記制御項目のそれぞれが実行可能状態である場合、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する基板処理装置。
  2. 複数のステップで構成される所定の処理手順を実行する基板処理装置の制御方法であって、
    処理手順の実行要求を受け付ける工程と、ゲートバルブの開閉状態を確認する工程と、前記処理手順がゲートバルブの開閉チェック対象であるか確認する工程と、前記処理手順がゲートバルブが開状態でも実行可能か確認する工程と、前記ゲートバルブが開状態で前記処理手順を実行する工程を有する基板処理装置の制御方法。


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