JP3926070B2 - 半導体製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、特に、制御システムのネットワーク技術に関し、例えば、減圧ＣＶＤ装置や拡散装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
一般に、きわめて精密な制御が要求される半導体製造装置の一例である減圧ＣＶＤ装置や拡散装置における制御システムは、いずれもコンピュータによって構築された制御部と操作部との二つの系統によって構成されている。
【０００３】
一方の系統である制御部には圧力制御サブコントローラや流量制御サブコントローラ、温度制御サブコントローラ、機械制御サブコントローラ等の複数のサブコントローラが制御ネットワークによって接続されており、制御部はこれらのサブコントローラに対して成膜プロセスや拡散プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づき、圧力制御や流量制御、温度制御および機械制御等を指令するように構成されている。
【０００４】
他方の系統である操作部はグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）機能を備えており、作業者の操作による指令を加えられてレシピの編集や自動運転および現在の状態を適時に表示するように構成されている。そして、操作部と制御部とは制御ネットワークから独立した操作部・制御部間ネットワークによって接続されることにより、それぞれの処理が分散されるようになっている。このように操作部の処理と制御部の処理とが分散される理由は、操作部の処理の制御部へのリアルタイム制御の干渉を防止し、成膜プロセスや拡散プロセスの品質を安定化させることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御システムにおいては操作部の処理と制御部の処理とが分散されるため、次のような問題点がある。
【０００６】
1) 制御部に異常が発生して制御不能になった時にはサブコントローラに対して制御コマンドを指令することができなくなるため、サブコントローラが制御不能になってしまう。
【０００７】
2) サブコントローラが制御されなくなると、処理中の半導体ウエハ（以下、ウエハという。）が全て不良になってしまう場合が発生する。バッチ式の半導体製造装置においては一度に多数枚のウエハが一括処理されるため、処理中のウエハが全て不良になると、きわめて大きな損失になってしまう。
【０００８】
3) 半導体製造装置の運用中における制御ネットワークの状態を監視することは障害解析および性能改善の統計を取得する上で重要であるが、制御ネットワークの監視機能および保守機能がサポートされていないため、特定のサブコントローラのノード通信量が高く電文到達の遅延や再送が発生した場合に運用環境ではモニタすることができず、障害の解析追求が難航してしまう。
【０００９】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、運用中に制御ネットワークを監視し制御部に異常が発生した際にサブコントローラを安全に停止させることができる半導体製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するための手段は、制御ネットワークを通じて複数のサブコントローラを制御する制御部と、操作による指令および状態表示を実行する操作部と、この操作部と前記制御部とを接続した操作部・制御部間ネットワークとを備えており、
前記操作部が前記制御ネットワークに接続されており、前記操作部は前記制御ネットワークまたは前記制御部の異常の有無を監視し、前記制御部による前記サブコントローラの制御について異常を検知した時に障害対応処理を実行するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記した手段によれば、制御ネットワークまたは制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークまたは制御部の異常による半導体製造装置の故障や損傷および事故を未然に防止することができ、また、処理中のウエハの全部不良を防止して半導体ウエハの損失を回避することができる。一方、制御ネットワークまたは制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１３】
本実施形態において、本発明に係る半導体製造装置は、図１に示されているバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、バッチ式ＣＶＤ装置という。）として構成されている。
【００１４】
図１に示されているバッチ式ＣＶＤ装置はウエハが搬入されるインナチューブ２およびこのインナチューブ２を取り囲むアウタチューブ３から構成され縦形に設置されたプロセスチューブ１と、インナチューブ２内に原料ガスを供給する原料ガス供給装置４と、プロセスチューブ１内を真空排気する真空排気装置５と、プロセスチューブ１外に敷設されてプロセスチューブ１内を加熱するヒータ６と、ウエハ７を保持したボート８をインナチューブ２に対して搬入搬出するエレベータ９とを備えている。そして、成膜処理に際しては、複数枚のウエハ７がボート８によって長く整列されて保持された状態でインナチューブ２内に下端の炉口からエレベータ９によって搬入される。プロセスチューブ１内が真空排気装置５によって所定の真空度に排気された後に、インナチューブ２内に原料ガスが原料ガス供給装置４によって導入されるとともに、ヒータ６によってプロセスチューブ１内が加熱されることにより、ウエハ７にＣＶＤ膜がデポジションされる。
【００１５】
バッチ式ＣＶＤ装置は、いずれもコンピュータによって構築された制御部１１と操作部１７との二つの系統によって構成されている制御システム１０を、備えている。一方の系統である制御部１１にはヒータ６を制御する温度制御サブコントローラ１２と、真空排気装置５を制御する圧力制御サブコントローラ１３と、原料ガス供給装置４を制御する流量制御サブコントローラ１４と、エレベータ９等の機械を制御する機械制御サブコントローラ１５とが、制御ネットワーク１６によって接続されており、制御部１１はこれらのサブコントローラ１２〜１５に対して、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械制御を指令するように構成されている。
【００１６】
他方の系統である操作部１７はグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）機能を備えており、作業者の操作による指令を加えられてレシピの編集や自動運転および現在の状態を適時に表示するように構成されている。そして、操作部１７と制御部１１とは制御ネットワーク１６から独立した操作部・制御部間ネットワーク１８によって接続されることにより、それぞれの処理が分散されるようになっている。
【００１７】
本実施形態においては、操作部１７は制御ネットワーク１６に操作部ネットワーク１９によって接続されており、操作部１７は操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６によって制御部１１および各サブコントローラ１２〜１５とデータ通信することができるようになっている。
【００１８】
操作部１７には監視・障害対応部２０が構築（プログラム）されており、監視・障害対応部２０は制御ネットワーク１６および制御部１１の異常の有無を後述する監視機能によって監視し、制御部１１によるサブコントローラ１２〜１５の制御について異常を検知した時に後述する障害対応機能によって障害対応処理を実行するように構成されている。
【００１９】
なお、ネットワークは通信路（通信チャンネル）と所定の通信規約（プロトコル）等を実行するインタフェース（ハードウエアおよびソフトウエア）とを備えているものとする。例えば、イーサネット（ethernet。同軸ケーブルおよびツイストペアケーブル等を用いたバス型ＬＡＮ）とＴＣＰ／ＩＰ（プロトコル）とによって構築したＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）等を使用することができる。
【００２０】
制御ネットワーク１６は制御部１１と各サブコントローラ１２〜１５との間で温度制御、圧力制御、流量制御および機械制御等の制御電文およびその制御結果の電文がデータ通信されるネットワークであるため、省配線で小さいデータをリアルタイム性を持って伝送する必要がある。すなわち、制御部１１のレシピステップ制御および機械制御に従って各サブコントローラ１２〜１５に制御指令が伝送される。したがって、アドレス部には制御ネットワーク１６のノードＩＤや再送および応答監視等のプロトコル情報が格納され、データ部には制御データおよび制御監視データが格納されている。
【００２１】
操作部ネットワーク１９は制御ネットワーク１６の延長としても構成することができる。しかし、操作部１７と制御部１１との分散の観点からは、操作部ネットワーク１９は制御ネットワーク１６から独立させることが望ましい。
【００２２】
操作部・制御部間ネットワーク１８は操作部１７から制御部１１へ作業者による指令を伝送されたり、制御部１１で集められた温度やガス流量、ウエハの位置等の表示のためのデータが制御部１１から操作部１７に伝送されるため、ネットワークとして大容量帯域が要求されるが、反面、リアルタイム性の保証は制御ネットワーク１６ほどは要求されない。
【００２３】
次に、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置の制御システム作用を説明する。まず、通常の運用時には、操作部１７と制御部１１とは操作部・制御部間ネットワーク１８によって通信し、制御部１１と各サブコントローラ１２〜１５とは制御ネットワーク１６によって通信する。したがって、通常の運用時には操作部１７と制御部１１との分散処理の原則は確保されている。
【００２４】
この際、操作部１７の監視・障害対応部２０は操作部ネットワーク１９を通じて制御ネットワーク１６を監視し、また、操作部・制御部間ネットワーク１８を監視する。監視・障害対応部２０の制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の監視手段としては、次のようなものが考えられる。これらは監視精度を高めるために併用してもよい。
【００２５】
まず、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８におけるポーリングの途絶えを監視する方法である。例えば、６０秒周期でのポーリングを双方向に設定しておき、３００秒以上途絶えた場合には異常と判定する。
【００２６】
送受信ポートが壊れた場合には書き込みエラーまたは読み込みエラーを検出することができるので、通常の送受信における書き込みエラーおよび読み込みエラーを検出することにより、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の異常を検知（監視）することができる。
【００２７】
監視・障害対応部２０に制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の利用率やコリジョン発生率およびノード別トラヒック等のネットワーク統計モニタ機能およびロギング機能を持たせる。例えば、ネットワーク統計モニタ機能を制御ネットワークのドライバに組み込み、送受信するデータの統計を取ってデータ量やノード（サブコントローラ）別の通信量等を単位時間当たり何バイト送受信しているかをロギングする。ちなみに、統計モニタ機能において統計モニタの閾値を越えた場合にアラームやアレート等によって作業者に通知することにより、障害対応処理が実行されることになる。
【００２８】
制御部１１の電文が流れているか否かを検出して表示する機能および各サブコントローラ１２〜１５の生存確認応答を実行して表示する機能を監視・障害対応部２０に持たせる。例えば、操作部１７の画面に制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の診断情報を表示する画面を設定し、その画面に各ノード（各サブコントローラ１２〜１５および制御部１１）のバインディング情報やＲＯＭやＥＥＰＲＯＭの情報を表示させる。
【００２９】
制御ネットワーク１６にはノードＩＤや物理アドレスおよびルーティング情報等の設定情報がＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭに格納されており、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８にはこれらの情報を取得する手段が提供されているので、この情報取得手段によって他のノード（各サブコントローラ１２〜１５および制御部１１）の情報を取得し表示する機能を、監視・障害対応部２０に持たせる。
【００３０】
以上のように監視・障害対応部２０によって常に監視された状態において、操作部・制御部間ネットワーク１８に異常が発生し操作部１７と制御部１１との通信が不能になったことが異常として検知されると、操作部１７は制御部１１に対して制御部１１の状態の取得を操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて要求する。制御部１１はその状態取得要求に制御ネットワーク１６および操作部ネットワーク１９を通じて応答して状態に関するデータを送信し、操作部１７はその制御部１１の状態に関するデータを制御ネットワーク１６および操作部ネットワーク１９を通じて受信する。
【００３１】
制御部１１の状態に関するデータとしては、メモリの使用率、ＣＰＵの利用率、実行プロセスの稼動状況、デッドロックやメモリアクセスエラー等のエラーロギング情報がある。
【００３２】
検知した異常が操作部・制御部間ネットワーク１８だけの異常であって各サブコントローラ１２〜１５の制御が継続可能であると判定した場合には、操作部１７は制御部１１に対して継続指令または縮退運用指令を、操作部・制御部間ネットワーク１８の代わりに操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて伝送する。そして、操作部１７は制御部１１および各サブコントローラ１２〜１５を続行中の処理シーケンスが終了した後に安全に停止させる。
【００３３】
継続指令により、例えば、温度制御サブコントローラ１２はヒータ６の設定温度を５００℃に下降させ、流量制御サブコントローラ１４は原料ガス供給装置４の開閉弁を閉じたりマスフローコントローラを絞ったりさせる。
【００３４】
また、縮退運用指令により、各サブコントローラ１２〜１５は通常の制御から特定のものに絞った制御に移行する。例えば、温度制御サブコントローラ１２はヒータ６の設定温度を徐々に下降させて行き、圧力制御サブコントローラ１３は真空排気装置５の真空度を３００Ｔｏｒｒに設定する。このような縮退運用によって、処理途中のウエハを最終的に再処理によって使用可能な状態に維持させることができる。
【００３５】
検知した異常が操作部・制御部間ネットワーク１８だけの異常でなく各サブコントローラ１２〜１５の制御が継続不可能の異常であると判定された場合には、操作部１７は制御部１１に対して制御停止指令を操作部・制御部間ネットワーク１８の代わりに操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて送信する。制御停止指令を受けた制御部１１は制御停止シーケンスを各サブコントローラ１２〜１５へ制御ネットワーク１６を通じて送信する。各サブコントローラ１２〜１５は受信した制御停止シーケンスに従ってヒータ６、真空排気装置５、原料ガス供給装置４およびエレベータ９等を安全に停止させる。
【００３６】
各サブコントローラ１２〜１５の制御の継続が不可能な場合としては、例えば、温度制御サブコントローラ１２に異常があり定格以上のパワーがヒータ６に加わりヒータ断線を招く危惧がある場合や、圧力制御サブコントローラ１３に異常があり真空排気装置５の損傷を招く危惧がある場合がある。このようにいきなり制御を停止することができない場合には、各サブコントローラ１２〜１５を段階的に停止して行くことにより、ヒータ６や真空排気装置５を安全に停止することができ、しいては作業者の安全を確保することができる。
【００３７】
制御停止シーケンスとしては、原料ガス供給装置４の開閉弁を閉じ、続いて、マス・フロー・コントローラの流量を段階的に零に設定する手順があり、これにより、原料ガス供給装置４の障害の発生は防止することができる。マス・フロー・コントローラを段階的に零に設定する場合には、例えば、８０→４０→２０→０と段階的に流量を設定して行き、最後に、マス・フロー・コントローラにシャットダウンの命令を与える。
【００３８】
圧力制御コントローラ（ＡＰＣ制御）の場合には排気異常時にはフルクローズに設定し、排気正常時にはフルオープンに設定することにより、真空排気装置５およびＡＰＣの故障を防止することができる。また、温度制御の場合には、温度を零に設定し、その後に、温度制御サブコントローラ１２にシャットダウン命令を与える。
【００３９】
次に、監視・障害対応部２０によって常に監視された状態において、制御部１１内の制御ネットワーク通信制御部に重大な異常が発生したことが検知されると、制御部１１はその異常を操作部１７に対して操作部・制御部間ネットワーク１８を通じて通知する。制御部１１からの通知を受けた操作部１７は前述した制御停止シーケンスを各サブコントローラ１２〜１５へ操作部ネットワーク１９を通じて送信する。各サブコントローラ１２〜１５は受信した制御停止シーケンスに従ってヒータ６、真空排気装置５、原料ガス供給装置４およびエレベータ９等を安全に停止させる。
【００４０】
なお、重大な異常とは制御部１１からの制御ネットワーク１６への電文の送受信が不能になる異常であり、次のような場合がある。
【００４１】
フローコントロール異常すなわち送信バッファまたは受信バッファのフル状態から空き状態に長時間ならない場合。ドライバが制御ネットワークから割り込みを長時間受けない場合。制御ネットワークから電文を受けなくなった場合。受信電文の電文抜けが検知された場合。受信電文の二重電文が検知された場合。受信電文に異常シーケンスが検知された場合。電文のフレームフォーマットに異常が検知された場合。制御ネットワークの制御チップのリセット異常が検知された場合。制御ネットワークの物理的な接続異常が検知された場合。何らかの要因でＯＳ（オペレーティング・システム）が通信制御タスクを停止した場合。
【００４２】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００４３】
1) 制御ネットワークおよび制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークおよび制御部の異常によるヒータや真空排気装置、原料ガス供給装置およびエレベータ等の故障や損傷および事故を未然に防止することができる。
【００４４】
2) 処理中のウエハの全部不良を防止してウエハの損失を回避することができるため、バッチ式ＣＶＤ装置の平均故障間隔（ＭＴＢＦ）や、成膜処理のスループットを向上させることができる。
【００４５】
3) 制御ネットワークおよび制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。その結果、半導体製造装置の平均修理時間（ＭＴＴＲ）を小さく抑制して稼働率を向上させることができ、半導体製造装置の稼働率の向上により製造工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【００４６】
4) 操作部を制御ネットワークに操作部・制御部間ネットワークを迂回して接続することにより、通常の運用時には操作部と制御部との分散処理を確保することができるため、操作部の処理の制御部へのリアルタイムの干渉を防止し、制御部の安定した制御を確保することができる。
【００４７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、操作部と制御部とは互いに独立したコンピュータによってそれぞれ構成するに限らず、リアルタイムの干渉を防止するネットワークによって接続される構成であればよい。
【００４９】
前記実施形態においてはバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置や枚葉式減圧ＣＶＤ装置、さらには、拡散処理を実行する拡散装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、制御ネットワークまたは制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークまたは制御部の異常による半導体製造装置の故障や損傷および事故を未然に防止することができ、また、処理中のウエハの全部不良を防止してウエハの損失を回避することができる。
【００５１】
制御ネットワークまたは制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。その結果、半導体製造装置の平均修理時間（ＭＴＴＲ）を小さく抑制して稼働率を向上させることができ、半導体製造装置の稼働率の向上により製造工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるバッチ式ＣＶＤ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…プロセスチューブ、２…インナチューブ、３…アウタチューブ、４…原料ガス供給装置、５…真空排気装置、６…ヒータ、７…ウエハ、８…ボート、９…エレベータ、１０…制御システム、１１…制御部、１２…温度制御サブコントローラ、１３…圧力制御サブコントローラ、１４…流量制御サブコントローラ、１５…機械制御サブコントローラ、１６…制御ネットワーク、１７…操作部、１８…操作部・制御部間ネットワーク、１９…操作部ネットワーク、２０…監視・障害対応部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、特に、制御システムのネットワーク技術に関し、例えば、減圧ＣＶＤ装置や拡散装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
一般に、きわめて精密な制御が要求される半導体製造装置の一例である減圧ＣＶＤ装置や拡散装置における制御システムは、いずれもコンピュータによって構築された制御部と操作部との二つの系統によって構成されている。
【０００３】
一方の系統である制御部には圧力制御サブコントローラや流量制御サブコントローラ、温度制御サブコントローラ、機械制御サブコントローラ等の複数のサブコントローラが制御ネットワークによって接続されており、制御部はこれらのサブコントローラに対して成膜プロセスや拡散プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づき、圧力制御や流量制御、温度制御および機械制御等を指令するように構成されている。
【０００４】
他方の系統である操作部はグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）機能を備えており、作業者の操作による指令を加えられてレシピの編集や自動運転および現在の状態を適時に表示するように構成されている。そして、操作部と制御部とは制御ネットワークから独立した操作部・制御部間ネットワークによって接続されることにより、それぞれの処理が分散されるようになっている。このように操作部の処理と制御部の処理とが分散される理由は、操作部の処理の制御部へのリアルタイム制御の干渉を防止し、成膜プロセスや拡散プロセスの品質を安定化させることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の制御システムにおいては操作部の処理と制御部の処理とが分散されるため、次のような問題点がある。
【０００６】
1) 制御部に異常が発生して制御不能になった時にはサブコントローラに対して制御コマンドを指令することができなくなるため、サブコントローラが制御不能になってしまう。
【０００７】
2) サブコントローラが制御されなくなると、処理中の半導体ウエハ（以下、ウエハという。）が全て不良になってしまう場合が発生する。バッチ式の半導体製造装置においては一度に多数枚のウエハが一括処理されるため、処理中のウエハが全て不良になると、きわめて大きな損失になってしまう。
【０００８】
3) 半導体製造装置の運用中における制御ネットワークの状態を監視することは障害解析および性能改善の統計を取得する上で重要であるが、制御ネットワークの監視機能および保守機能がサポートされていないため、特定のサブコントローラのノード通信量が高く電文到達の遅延や再送が発生した場合に運用環境ではモニタすることができず、障害の解析追求が難航してしまう。
【０００９】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、運用中に制御ネットワークを監視し制御部に異常が発生した際にサブコントローラを安全に停止させることができる半導体製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するための手段は、制御ネットワークを通じて複数のサブコントローラを制御する制御部と、操作による指令および状態表示を実行する操作部と、この操作部と前記制御部とを接続した操作部・制御部間ネットワークとを備えており、
前記操作部が前記制御ネットワークに接続されており、前記操作部は前記制御ネットワークまたは前記制御部の異常の有無を監視し、前記制御部による前記サブコントローラの制御について異常を検知した時に障害対応処理を実行するように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記した手段によれば、制御ネットワークまたは制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークまたは制御部の異常による半導体製造装置の故障や損傷および事故を未然に防止することができ、また、処理中のウエハの全部不良を防止して半導体ウエハの損失を回避することができる。一方、制御ネットワークまたは制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１３】
本実施形態において、本発明に係る半導体製造装置は、図１に示されているバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、バッチ式ＣＶＤ装置という。）として構成されている。
【００１４】
図１に示されているバッチ式ＣＶＤ装置はウエハが搬入されるインナチューブ２およびこのインナチューブ２を取り囲むアウタチューブ３から構成され縦形に設置されたプロセスチューブ１と、インナチューブ２内に原料ガスを供給する原料ガス供給装置４と、プロセスチューブ１内を真空排気する真空排気装置５と、プロセスチューブ１外に敷設されてプロセスチューブ１内を加熱するヒータ６と、ウエハ７を保持したボート８をインナチューブ２に対して搬入搬出するエレベータ９とを備えている。そして、成膜処理に際しては、複数枚のウエハ７がボート８によって長く整列されて保持された状態でインナチューブ２内に下端の炉口からエレベータ９によって搬入される。プロセスチューブ１内が真空排気装置５によって所定の真空度に排気された後に、インナチューブ２内に原料ガスが原料ガス供給装置４によって導入されるとともに、ヒータ６によってプロセスチューブ１内が加熱されることにより、ウエハ７にＣＶＤ膜がデポジションされる。
【００１５】
バッチ式ＣＶＤ装置は、いずれもコンピュータによって構築された制御部１１と操作部１７との二つの系統によって構成されている制御システム１０を、備えている。一方の系統である制御部１１にはヒータ６を制御する温度制御サブコントローラ１２と、真空排気装置５を制御する圧力制御サブコントローラ１３と、原料ガス供給装置４を制御する流量制御サブコントローラ１４と、エレベータ９等の機械を制御する機械制御サブコントローラ１５とが、制御ネットワーク１６によって接続されており、制御部１１はこれらのサブコントローラ１２〜１５に対して、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械制御を指令するように構成されている。
【００１６】
他方の系統である操作部１７はグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）機能を備えており、作業者の操作による指令を加えられてレシピの編集や自動運転および現在の状態を適時に表示するように構成されている。そして、操作部１７と制御部１１とは制御ネットワーク１６から独立した操作部・制御部間ネットワーク１８によって接続されることにより、それぞれの処理が分散されるようになっている。
【００１７】
本実施形態においては、操作部１７は制御ネットワーク１６に操作部ネットワーク１９によって接続されており、操作部１７は操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６によって制御部１１および各サブコントローラ１２〜１５とデータ通信することができるようになっている。
【００１８】
操作部１７には監視・障害対応部２０が構築（プログラム）されており、監視・障害対応部２０は制御ネットワーク１６および制御部１１の異常の有無を後述する監視機能によって監視し、制御部１１によるサブコントローラ１２〜１５の制御について異常を検知した時に後述する障害対応機能によって障害対応処理を実行するように構成されている。
【００１９】
なお、ネットワークは通信路（通信チャンネル）と所定の通信規約（プロトコル）等を実行するインタフェース（ハードウエアおよびソフトウエア）とを備えているものとする。例えば、イーサネット（ethernet。同軸ケーブルおよびツイストペアケーブル等を用いたバス型ＬＡＮ）とＴＣＰ／ＩＰ（プロトコル）とによって構築したＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）等を使用することができる。
【００２０】
制御ネットワーク１６は制御部１１と各サブコントローラ１２〜１５との間で温度制御、圧力制御、流量制御および機械制御等の制御電文およびその制御結果の電文がデータ通信されるネットワークであるため、省配線で小さいデータをリアルタイム性を持って伝送する必要がある。すなわち、制御部１１のレシピステップ制御および機械制御に従って各サブコントローラ１２〜１５に制御指令が伝送される。したがって、アドレス部には制御ネットワーク１６のノードＩＤや再送および応答監視等のプロトコル情報が格納され、データ部には制御データおよび制御監視データが格納されている。
【００２１】
操作部ネットワーク１９は制御ネットワーク１６の延長としても構成することができる。しかし、操作部１７と制御部１１との分散の観点からは、操作部ネットワーク１９は制御ネットワーク１６から独立させることが望ましい。
【００２２】
操作部・制御部間ネットワーク１８は操作部１７から制御部１１へ作業者による指令を伝送されたり、制御部１１で集められた温度やガス流量、ウエハの位置等の表示のためのデータが制御部１１から操作部１７に伝送されるため、ネットワークとして大容量帯域が要求されるが、反面、リアルタイム性の保証は制御ネットワーク１６ほどは要求されない。
【００２３】
次に、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置の制御システム作用を説明する。まず、通常の運用時には、操作部１７と制御部１１とは操作部・制御部間ネットワーク１８によって通信し、制御部１１と各サブコントローラ１２〜１５とは制御ネットワーク１６によって通信する。したがって、通常の運用時には操作部１７と制御部１１との分散処理の原則は確保されている。
【００２４】
この際、操作部１７の監視・障害対応部２０は操作部ネットワーク１９を通じて制御ネットワーク１６を監視し、また、操作部・制御部間ネットワーク１８を監視する。監視・障害対応部２０の制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の監視手段としては、次のようなものが考えられる。これらは監視精度を高めるために併用してもよい。
【００２５】
まず、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８におけるポーリングの途絶えを監視する方法である。例えば、６０秒周期でのポーリングを双方向に設定しておき、３００秒以上途絶えた場合には異常と判定する。
【００２６】
送受信ポートが壊れた場合には書き込みエラーまたは読み込みエラーを検出することができるので、通常の送受信における書き込みエラーおよび読み込みエラーを検出することにより、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の異常を検知（監視）することができる。
【００２７】
監視・障害対応部２０に制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の利用率やコリジョン発生率およびノード別トラヒック等のネットワーク統計モニタ機能およびロギング機能を持たせる。例えば、ネットワーク統計モニタ機能を制御ネットワークのドライバに組み込み、送受信するデータの統計を取ってデータ量やノード（サブコントローラ）別の通信量等を単位時間当たり何バイト送受信しているかをロギングする。ちなみに、統計モニタ機能において統計モニタの閾値を越えた場合にアラームやアレート等によって作業者に通知することにより、障害対応処理が実行されることになる。
【００２８】
制御部１１の電文が流れているか否かを検出して表示する機能および各サブコントローラ１２〜１５の生存確認応答を実行して表示する機能を監視・障害対応部２０に持たせる。例えば、操作部１７の画面に制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８の診断情報を表示する画面を設定し、その画面に各ノード（各サブコントローラ１２〜１５および制御部１１）のバインディング情報やＲＯＭやＥＥＰＲＯＭの情報を表示させる。
【００２９】
制御ネットワーク１６にはノードＩＤや物理アドレスおよびルーティング情報等の設定情報がＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭに格納されており、制御ネットワーク１６および操作部・制御部間ネットワーク１８にはこれらの情報を取得する手段が提供されているので、この情報取得手段によって他のノード（各サブコントローラ１２〜１５および制御部１１）の情報を取得し表示する機能を、監視・障害対応部２０に持たせる。
【００３０】
以上のように監視・障害対応部２０によって常に監視された状態において、操作部・制御部間ネットワーク１８に異常が発生し操作部１７と制御部１１との通信が不能になったことが異常として検知されると、操作部１７は制御部１１に対して制御部１１の状態の取得を操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて要求する。制御部１１はその状態取得要求に制御ネットワーク１６および操作部ネットワーク１９を通じて応答して状態に関するデータを送信し、操作部１７はその制御部１１の状態に関するデータを制御ネットワーク１６および操作部ネットワーク１９を通じて受信する。
【００３１】
制御部１１の状態に関するデータとしては、メモリの使用率、ＣＰＵの利用率、実行プロセスの稼動状況、デッドロックやメモリアクセスエラー等のエラーロギング情報がある。
【００３２】
検知した異常が操作部・制御部間ネットワーク１８だけの異常であって各サブコントローラ１２〜１５の制御が継続可能であると判定した場合には、操作部１７は制御部１１に対して継続指令または縮退運用指令を、操作部・制御部間ネットワーク１８の代わりに操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて伝送する。そして、操作部１７は制御部１１および各サブコントローラ１２〜１５を続行中の処理シーケンスが終了した後に安全に停止させる。
【００３３】
継続指令により、例えば、温度制御サブコントローラ１２はヒータ６の設定温度を５００℃に下降させ、流量制御サブコントローラ１４は原料ガス供給装置４の開閉弁を閉じたりマスフローコントローラを絞ったりさせる。
【００３４】
また、縮退運用指令により、各サブコントローラ１２〜１５は通常の制御から特定のものに絞った制御に移行する。例えば、温度制御サブコントローラ１２はヒータ６の設定温度を徐々に下降させて行き、圧力制御サブコントローラ１３は真空排気装置５の真空度を３００Ｔｏｒｒに設定する。このような縮退運用によって、処理途中のウエハを最終的に再処理によって使用可能な状態に維持させることができる。
【００３５】
検知した異常が操作部・制御部間ネットワーク１８だけの異常でなく各サブコントローラ１２〜１５の制御が継続不可能の異常であると判定された場合には、操作部１７は制御部１１に対して制御停止指令を操作部・制御部間ネットワーク１８の代わりに操作部ネットワーク１９および制御ネットワーク１６を通じて送信する。制御停止指令を受けた制御部１１は制御停止シーケンスを各サブコントローラ１２〜１５へ制御ネットワーク１６を通じて送信する。各サブコントローラ１２〜１５は受信した制御停止シーケンスに従ってヒータ６、真空排気装置５、原料ガス供給装置４およびエレベータ９等を安全に停止させる。
【００３６】
各サブコントローラ１２〜１５の制御の継続が不可能な場合としては、例えば、温度制御サブコントローラ１２に異常があり定格以上のパワーがヒータ６に加わりヒータ断線を招く危惧がある場合や、圧力制御サブコントローラ１３に異常があり真空排気装置５の損傷を招く危惧がある場合がある。このようにいきなり制御を停止することができない場合には、各サブコントローラ１２〜１５を段階的に停止して行くことにより、ヒータ６や真空排気装置５を安全に停止することができ、しいては作業者の安全を確保することができる。
【００３７】
制御停止シーケンスとしては、原料ガス供給装置４の開閉弁を閉じ、続いて、マス・フロー・コントローラの流量を段階的に零に設定する手順があり、これにより、原料ガス供給装置４の障害の発生は防止することができる。マス・フロー・コントローラを段階的に零に設定する場合には、例えば、８０→４０→２０→０と段階的に流量を設定して行き、最後に、マス・フロー・コントローラにシャットダウンの命令を与える。
【００３８】
圧力制御コントローラ（ＡＰＣ制御）の場合には排気異常時にはフルクローズに設定し、排気正常時にはフルオープンに設定することにより、真空排気装置５およびＡＰＣの故障を防止することができる。また、温度制御の場合には、温度を零に設定し、その後に、温度制御サブコントローラ１２にシャットダウン命令を与える。
【００３９】
次に、監視・障害対応部２０によって常に監視された状態において、制御部１１内の制御ネットワーク通信制御部に重大な異常が発生したことが検知されると、制御部１１はその異常を操作部１７に対して操作部・制御部間ネットワーク１８を通じて通知する。制御部１１からの通知を受けた操作部１７は前述した制御停止シーケンスを各サブコントローラ１２〜１５へ操作部ネットワーク１９を通じて送信する。各サブコントローラ１２〜１５は受信した制御停止シーケンスに従ってヒータ６、真空排気装置５、原料ガス供給装置４およびエレベータ９等を安全に停止させる。
【００４０】
なお、重大な異常とは制御部１１からの制御ネットワーク１６への電文の送受信が不能になる異常であり、次のような場合がある。
【００４１】
フローコントロール異常すなわち送信バッファまたは受信バッファのフル状態から空き状態に長時間ならない場合。ドライバが制御ネットワークから割り込みを長時間受けない場合。制御ネットワークから電文を受けなくなった場合。受信電文の電文抜けが検知された場合。受信電文の二重電文が検知された場合。受信電文に異常シーケンスが検知された場合。電文のフレームフォーマットに異常が検知された場合。制御ネットワークの制御チップのリセット異常が検知された場合。制御ネットワークの物理的な接続異常が検知された場合。何らかの要因でＯＳ（オペレーティング・システム）が通信制御タスクを停止した場合。
【００４２】
前記実施形態によれば、次の効果が得られる。
【００４３】
1) 制御ネットワークおよび制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークおよび制御部の異常によるヒータや真空排気装置、原料ガス供給装置およびエレベータ等の故障や損傷および事故を未然に防止することができる。
【００４４】
2) 処理中のウエハの全部不良を防止してウエハの損失を回避することができるため、バッチ式ＣＶＤ装置の平均故障間隔（ＭＴＢＦ）や、成膜処理のスループットを向上させることができる。
【００４５】
3) 制御ネットワークおよび制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。その結果、半導体製造装置の平均修理時間（ＭＴＴＲ）を小さく抑制して稼働率を向上させることができ、半導体製造装置の稼働率の向上により製造工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【００４６】
4) 操作部を制御ネットワークに操作部・制御部間ネットワークを迂回して接続することにより、通常の運用時には操作部と制御部との分散処理を確保することができるため、操作部の処理の制御部へのリアルタイムの干渉を防止し、制御部の安定した制御を確保することができる。
【００４７】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４８】
例えば、操作部と制御部とは互いに独立したコンピュータによってそれぞれ構成するに限らず、リアルタイムの干渉を防止するネットワークによって接続される構成であればよい。
【００４９】
前記実施形態においてはバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置や枚葉式減圧ＣＶＤ装置、さらには、拡散処理を実行する拡散装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、制御ネットワークまたは制御部の異常の有無を監視し異常が検知された時には各サブコントローラを安全に停止することにより、制御ネットワークまたは制御部の異常による半導体製造装置の故障や損傷および事故を未然に防止することができ、また、処理中のウエハの全部不良を防止してウエハの損失を回避することができる。
【００５１】
制御ネットワークまたは制御部を常時監視することにより、障害発生時の制御ネットワークおよび制御部の状況を把握することができるため、障害解析に役立てることができる。その結果、半導体製造装置の平均修理時間（ＭＴＴＲ）を小さく抑制して稼働率を向上させることができ、半導体製造装置の稼働率の向上により製造工程全体としてのスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるバッチ式ＣＶＤ装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…プロセスチューブ、２…インナチューブ、３…アウタチューブ、４…原料ガス供給装置、５…真空排気装置、６…ヒータ、７…ウエハ、８…ボート、９…エレベータ、１０…制御システム、１１…制御部、１２…温度制御サブコントローラ、１３…圧力制御サブコントローラ、１４…流量制御サブコントローラ、１５…機械制御サブコントローラ、１６…制御ネットワーク、１７…操作部、１８…操作部・制御部間ネットワーク、１９…操作部ネットワーク、２０…監視・障害対応部。
Claims (5)
- 制御ネットワークを通じて複数のサブコントローラを制御する制御部と、操作による指令および状態表示を実行する操作部と、この操作部と前記制御部とを接続した操作部・制御部間ネットワークとを備えており、
前記操作部が前記制御ネットワークに前記制御部を迂回した操作部ネットワークにより接続されており、
前記操作部は、前記制御ネットワークまたは前記制御部または前記操作部・制御部ネットワークの異常の有無を前記操作部ネットワークを通じて監視し、前記異常を検知した時に障害対応処理を実行する監視・障害対応部を備えていることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記監視・障害対応部は、前記操作部・制御部間ネットワークに異常が発生し前記操作部と前記制御部との通信の異常を検知した時に、前記操作部ネットワークおよび前記制御ネットワークを通じて前記操作部と前記制御部との間の通信を実行することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記監視・障害対応部は、検知した異常が前記操作部・制御部間ネットワークだけに発生した異常であって、前記各サブコントローラの制御は継続可能な異常であると判定した場合には、前記制御部に対して前記障害対応処理として継続指令または縮退運用指令を前記操作部ネットワークおよび前記制御ネットワークを通じて伝送することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記監視・障害対応部は、検知した異常が前記各サブコントローラの制御が継続不可能な異常であると判定した場合には、前記制御部に対して前記障害対応処理として制御停止指令を前記操作部ネットワークおよび前記制御ネットワークを通じて伝送することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記監視・障害対応部は、検知した異常が前記制御部内の前記制御ネットワーク通信制御に関する異常であると判定した場合には、前記各サブコントローラに対して前記障害対応処理として制御停止指令を前記操作部ネットワークおよび前記制御ネットワークを通じて伝送することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
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