JP5593651B2 - 部材変更タイミング管理システム - Google Patents

Description

本発明は、基板をプロセス処理する複数の装置からなる製造ラインにおいて、プロセス装置内の部材の変更、更に詳しく言えば品種切り替え時や累計処理枚数が設定値を超えた場合に部材を変更するタイミングを管理する部材変更管理システムに関するものである。

背景技術として、カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの製造ラインにおけるプロセス装置内の部材の変更を例として説明する。

図１はカラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図である。カラーフィルタ１は、ガラス基板２上にブラックマトリックス（以下、ＢＭ）３、レッドＲの着色画素（以下、Ｒ画素）４−１、グリーンＧの着色画素（以下、Ｇ画素）４−２、ブルーＢの着色画素（以下、Ｂ画素）４−３、透明電極５、及びフォトスペーサー（ＰｈｏＴｏ Ｓｐａｃｅｒ）（以下、ＰＳ）６、バーテイカルアライメント（ＶｅｒＴｉｃａｌ ＡｌｉｇｎｍｅｎＴ）（以下、ＶＡ）７が順次形成されたものである。

上記構造のカラーフィルタの製造方法は、フォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法が知られているが、図２は一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程を示すフロー図である。カラーフィルタは、先ず、ガラス基板上にＢＭを形成処理する工程（Ｃ−１）、ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ−２）、着色フォトレジストを塗布および予備乾燥処理する工程（Ｃ−３）、着色フォトレジストを乾燥、硬化処理するプリベーク工程（Ｃ−４）、露光処理する工程（Ｃ−５）、現像処理する工程（Ｃ−６）、着色フォトレジストを硬化処理する工程（Ｃ−７）、透明電極を成膜処理する工程（Ｃ−８）、ＰＳ、ＶＡを形成処理する工程（Ｃ−９）がこの順に行われ製造される。

例えば、Ｒ画素、Ｇ画素、Ｂ画素の順に画素が形成される場合には、カラーフィルタ用ガラス基板を洗浄処理する工程（Ｃ−２）から、着色フォトレジストを硬化処理する工程間（Ｃ−７）ではレッドＲ、グリーンＧ、ブルーＢの順に着色レジストを変更して３回繰り返されてＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素が形成される。

上記各処理を行うプロセス装置には、処理される基板の製造仕様（以下、品種と記載）変更時に、変更が必要な部材がプロセス装置で使用されている。例えば、塗布装置における塗布用溶剤缶、露光装置における露光マスク等がある。

また、品種変更が伴わない場合でも、部材を変更してから基板処理枚数が一定枚数を超えた段階、あるいは一定期間経過した時点で、部材取替えを必要とする装置がある。例えば、透明電極を成膜する場合に用いられるスパッタ装置における印加電極等がある。

これらの装置における部材変更運用は、対象装置が設置されている製造ラインの運用者が、製造ラインへの基板投入状況の監視、あるいは、対象装置の基板処理枚数の監視を行うことで、部材変更の最適なタイミングを経験的に判断していた。

特開２００４−１０９９６８号公報

しかしながら、各製造ラインの運用者が部材変更の最適なタイミングを経験的に判断し、部材変更を行っているため、仮に部材変更タイミングを見誤った場合には、変更時間のロスや製造ラインの生産効率が著しく低下する等の問題があった。

また、これらの運用は製造ライン運用者の経験、力量に大きく依存しているため、製造ラインの生産効率は製造ライン運用者によって個人差が生じ、製造ライン運用者が代わった場合などには、一定の生産効率内で運用することが困難であった。

そこで本発明は係る問題点に鑑みてなされたものであり、複数のプロセス装置で基板を処理する製造ラインにおいて、部材変更の準備指示や部材の変更指示を行うことで、部材変更時間のロスや製造ラインの生産効率の低下しない部材変更管理システムを提供することを課題とする。

本発明の請求項１に係る発明は、複数のプロセス装置で基板を処理する製造ラインの、前記プロセス装置内で使用している部材の変更タイミングを管理するシステムであって、基板の所在データを収集する基板所在データ収集手段と、収集した所在データを管理する基板情報管理手段と、部材変更のタイミングを判定する部材変更タイミング判断手段と、を備え、前記部材変更タイミング判断手段は、前記基板情報管理手段によって得られたプロセス装置内の仕掛かり基板の枚数と、部材変更時点からの累計基板処理枚数と、部材変更の指示を行うための前記累計基板処理枚数の限界値である累計限界基板処理枚数と、部材変更を行うことを決める値であり前記累計限界基板処理枚数よりも少ない枚数を設定した運用基準処理枚数と、前記累計限界基板処理枚数と前記運用基準処理枚数の差より少ない枚数を設定したパラメータδにより、部材変更の対象となるプロセス装置の基板品種の累計基板処理枚数が、前記運用基準処理枚数より多くなった場合、１）前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が前記パラメータδ以下の場合は、前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が０となった時点で部材変更の指示を行い、２）前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が前記パラメータδより多い場合は、部材変更の指示を行うことを特徴とする部材変更タイミング管理システムである。

本発明の請求項２に係る発明は、前記基板所在データ収集手段は、前記プロセス装置に投入される基板のＩＤコードを読み込むことによって前記基板所在データを収集することを特徴とする請求項１記載の部材変更タイミング管理システムである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記基板情報管理手段は、前記基板所在データから取得した前記プロセス装置毎に、これから搬入される基板のＩＤコード情報及び品種情報と、前記プロセス装置毎のこれから搬入される基板の各品種の枚数を管理することを特徴とする請求項１または２に記載の部材変更タイミング管理システムである。

本発明の請求項４に係る発明は、前記部材変更タイミング判断手段は、基板品種の切替え時においてプロセス装置毎に仕掛り基板の枚数が部材変更のために要する準備時間として換算した処理枚数以下になり、且つ、基板品種の最後尾が予め指定した処理装置を通過したかを判断して、部材準備指示すること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の部材変更タイミング管理システムである。

本発明による部材変更管理システムによれば、例えば、半導体、液晶の製造ラインに設置されている基板を処理するプロセス装置内で使用されている部材の品種切替え時の変更や、基板を一定枚数処理した後の部材変更のタイミングを導出することで、部材変更に要する時間のロスを無くし、製造ラインの生産効率を高めることが可能となる。

カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタの一例を断面で示した図。 一般的に用いられているフォトリソグラフィー法の工程のフロー図。 本発明に係る部材変更管理システムが適用される液晶カラーフィルタの製造ラインの一例を示す図。 本発明に係る部材変更管理システムがプロセス装置から収集する基板情報の管理形態を示す図。 （ａ）は滞在基板情報を示す図。 （ｂ）は滞在基板情報を、任意のプロセス装置Ｕへの搬送順に並び替えた図。 （ｃ）は品種毎に系列分けした図。 本発明に係る部材変更管理システムで管理する任意のプロセス装置Ｕ（ａ）に対する仕掛り基板枚数の推移を示す図。 本発明に係る部材変更管理システムで管理するプロセス装置Ｕ（ａ）における部材変更時点からの累計基板処理枚数の推移の一例を示す図。 本発明に係る部材変更管理システムの任意のプロセス装置Ｕ（ａ）における品種変更時の部材変更システムフローを示す図。 本発明に係る部材変更管理システムの任意のプロセス装置Ｕ（ａ）における品種変更時以外の部材変更システムフローを示した図。

本発明を実施するための形態を図を用いて説明する。

図３は本発明に係る部材変更管理システムが適用される液晶カラーフィルタの製造ラインの一例を示す。１１はカラーフィルタの全体の製造ラインであって、各プロセス処理を行うための製造ライン１２が複数存在する。図３では製造ライン１２の例として装置Ｕ（ａ−１３）〜装置Ｕ（ａ−５）と装置Ｕ（ａ−４）〜装置Ｕ（ａ＋４）の製造ラインが示されている。それらの製造ラインは、ストッカ１３と呼ばれる次製造ラインへの搬送待ち
ガラス基板（以下、基板）を一時取置きするカセット１４に接続されており、基板が処理される場合には、カセット１４から処理対象である製造ラインへ搬入され、処理された後再びカセット１４に搬出される。

基板は定められた製造仕様に従い、各製造ラインへ順次搬送され必要な処理が行われる。基板には基板を管理するために基板１枚毎に識別コード（以下、ＩＤコード）が印刷等によって付与されている。一般的にはＩＤコードはバーコードや２次元コードがあるが、カラーフィルタの場合は一般的には２次元コードがカラーフィルタの非有効画像部に印字されている。その２次元コードに、基板の所在情報（投入中工程、収納カセット、段数など）や品質データや製造履歴データ等の各種データを紐付けて、コンピュータシステムに保存することで、カラーフィルタ基板のトレーサビリティ機構を構築している。

ＩＤコードは基板データ収集手段であるＩＤコード（この場合は２次元コード）読取り装置で読取られる。ＩＤコード読取り装置は各プロセス装置に取り付けられており、読取られたＩＤコードは、基板の流れ（搬送）にあわせ、所在情報がトラッキングされコンピ
ュータシステムで管理される。

製造ラインに配置されている装置Ｕ（ｍ）（ｍ＝１〜ｎ）及びストッカは、システムとネットワークを介して接続している。このネットワークを介して、ＩＤコード読取装置によって読取られた基板のＩＤコードは、装置Ｕ（ｍ）及びストッカに所在する基板情報としてネットワークに出力される。部材変更管理システムはそれらの情報をネットワークを介して収集する。一方、部材変更管理システムは、ＩＤコードに対応する品種を紐付け管理しておき、各装置に滞在する基板の品種を管理する。

これらの装置から収集する情報を基に、部材変更管理システムは任意のプロセス装置Ｕ（ａ）（１≦ａ≦ｍ）に対する仕掛り基板（更に詳しく言えば、現在プロセス装置Ｕ（ａ）に仕掛かっている基板と、これからプロセス装置Ｕ（ａ）に投入される基板の両方）を管理する。

図４に、部材変更管理システムがプロセス装置から収集する基板情報の管理形態を示す。図４（ａ）は、滞在基板情報を示し、部材変更管理システムは全ての製造ラインのプロセス装置から、装置に滞在する基板のＩＤコードを収集する。また、取得したＩＤコードに対し、品種を紐付けて管理する。

図４（ｂ）に示すように、部材変更管理システムは、図４（ａ）で管理される滞在基板情報を、任意のプロセス装置Ｕ（ａ）における仕掛りとして抽出し、プロセス装置Ｕ（ａ）への搬送順に並び替えて管理する。更には、図４（ｃ）に示されるように、これらを品種毎に系列分けする。図４（ｃ）の場合は、プロセス装置Ｕ（ａ）にはこれから系列番号１の品種（ＡＡＡＡ―ＡＡＡＡ）が６枚、系列番号２の品種（ＢＢＢＢ−ＢＢＢＢ）が４００枚、系列番号３の品種（ＣＣＣＣ−ＣＣＣＣ）が２００枚、系列番号４の品種（ＢＢＢＢ−ＢＢＢＢ）が１００枚投入され、処理されることを示している。

図５は部材変更管理システムで管理する任意のプロセス装置Ｕ（ａ）に対する仕掛り基板枚数の推移を示す。図５は、横軸に時間（Ｔ）、縦軸に仕掛り基板枚数（Ｆ（Ｕ（ａ）））の一例をプロットしたグラフである。システムで管理するプロセス装置Ｕ（ａ）に対する仕掛り基板枚数は、プロセス装置Ｕ（ａ）へ投入される予定の基板搬送順番を基に、品種毎に系列分けし管理される（例えば、プロセス装置Ｕ（ａ）に対し、「品種Ａの基板１００枚」→「品種Ｂの基板１００枚」→「品種Ａの基板１００枚」という順序で搬送される場合は、系列１：品種Ａ、系列２：品種Ｂ、系列３：品種Ａという形で管理する）。

プロセス装置Ｕ（ａ）の仕掛り基板枚数の推移の一例を図５を用いて説明する。

（Ｔ０≦Ｔ≦Ｔ１）ではプロセス装置Ｕ（ａ）の上流に位置するプロセス装置（この場合はプロセス装置Ｕ（ａ−１））から、系列１に対応する品種の基板が順次投入されている状態を示し、その間では系列１の品種の基板仕掛り枚数は増加する。

（Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ２）ではプロセス装置Ｕ（ａ）の上流に位置する製造ラインから系列１に対応する品種の基板が順次投入されているが、ほぼ同じ処理速度で、プロセス装置Ｕ（ａ）にて、系列１に対応する品種の基板を処理している状態を示し、その間ではプロセス装置Ｕ（ａ）に対する、系列１の品種の仕掛り基板枚数はほぼ一定の値をとる。

（Ｔ＝Ｔ２）ではプロセス装置Ｕ（ａ）の上流に位置するプロセス装置から系列１に対応する品種の基板投入が終了し、系列２に対応する品種の基板が新たに投入された状態を示す。

（Ｔ２≦Ｔ≦Ｔ３）ではプロセス装置Ｕ（ａ）では、引き続き系列１に対応する品種の基板を処理している状態を示し、また、プロセス装置Ｕ（ａ）の上流に位置する製造ラインは、系列２に対応する品種の基板が投入されている状態を示す。その間ではプロセス装置Ｕ（ａ）に対する、系列１の品種の仕掛り基板枚数は減少し、系列２の品種の仕掛り基板枚数は増加する。

図６は、部材変更管理システムで管理するプロセス装置Ｕ（ａ）における部材変更時点からの累計基板処理枚数の推移の一例を示す。

図６のグラフは、横軸は時間（Ｔ）で、縦軸は部材変更時点からの累計基板処理枚数（Ｆ´（Ｕ（ａ）））をプロットしたグラフである。図５に記載した情報と対応させ、プロセス装置Ｕ（ａ）の部材変更時点からの累計基板処理枚数の推移の一例を以下に示す。

（Ｔ０≦Ｔ≦Ｔ３）では、系列１の基板を処理する。プロセス装置Ｕ（ａ）の部材変更を実施していない場合、Ｔ０〜Ｔ３の間、累計基板処理枚数は単調に増加する。

（Ｔ３≦Ｔ≦Ｔ４）では、系列２の品種の基板を処理する前に、Ｔ３においてプロセス装置Ｕ（ａ）の部材変更を行うことで、累計基板処理枚数は一度「０」になる。

その後（Ｔ４≦Ｔ）では、プロセス装置Ｕ（ａ）にて、系列２の品種の基板処理を開始し、累計基板処理枚数は再び増加していく。

部材変更管理システムは、図５及び図６で記載した情報をもとに、プロセス装置Ｕ（ａ）における部材変更をもっとも効率的（部材変更のための準備時間を考慮し、製造ラインを停止する前に、部材変更の準備を完了しておく）に行えるように動作する。次にその動作の一例を示す。

図７は、任意のプロセス装置Ｕ（ａ）における品種変更時の部材変更システム動作フローを示したものである。

部材変更管理システムは開始後（Ｓ−１）、プロセス装置Ｕ（ａ）における系列１の仕掛り基板枚数（Ｆ（Ｕ（ａ）））を確認する（Ｓ−２）。そこで、系列１の仕掛り基板枚数（Ｆ（Ｕ（ａ）））がα以下になった場合（（Ｓ−３）のＹＥＳ）、更には系列１に対応する全ての基板（即ち、系列１に対応する基板の最後尾）が、特定の上流装置（Ｕ（ａ´））を通過している場合（（Ｓ−４）のＹＥＳ）に、例えば製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対し、系列２の部材変更のために部材準備を指示する（Ｓ−５）。

ここで、αは、プロセス装置あるいは製造ライン運用者が部材変更のために要する準備時間を、プロセス装置Ｕ（ａ）の残り処理枚数として換算したものとし、これらはシステム上で設定可能な値とする。また、部材変更システムは、プロセス装置Ｕ（ａ）の系列１に対応する品種と上流装置Ｕ（ａ´）の系列１に対応する品種が異なる場合、プロセス装置Ｕ（ａ）の仕掛りとなっている系列１に対応する全ての基板が、上流装置（Ｕ（ａ´））を通過した場合に系列１に対応する基板の最後尾が通過したと判断する。

プロセス装置Ｕ（ａ）に対する、系列１の仕掛り基板枚数が０となった時点で、システムは製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対し、次生産品種である系列２の品種用部材への変更指示を出し（Ｓ−７）、直ちに終了する。

図８は、任意のプロセス装置Ｕ（ａ）における品種変更時以外の部材変更システムフローを示したものである。即ち、同じ生産品種の中で、任意のプロセス装置Ｕ（ａ）の中の部材を変更する場合のフローを示したものである。

部材変更管理システムは開始後（Ｋ−１）、プロセス装置Ｕ（ａ）における部材変更時点からの累計基板処理枚数を確認する（Ｋ−２）。ここで、部材変更時点から基板処理枚数がβ以上であった場合（（Ｋ−３）のＹＥＳ）、製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対して、現在プロセス装置Ｕ（ａ）にて使用している部材の変更指示を行い（Ｋ−７）、その後直ちに終了（Ｋ−８）する。一方、部材変更時点から累計基板処理枚数がβよりも小さい場合（（Ｋ−３）のＮＯ）はステップ（Ｋ−４）へ進む。

ここでβは、品質保証上、必ず部材変更を行わなければならない累計基板処理枚数の限界値であって、予め設定される。部材変更時点からの基板処理枚数がこの累計基板処理枚数の限界値βに達した場合、部材変更管理システムは、直ちに部材変更指示を製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対して行う。

部材変更管理システムは、ステップ（Ｋ−４）でプロセス装置Ｕ（ａ）における部材変更時点から累計基板処理枚数がγ以上であった場合（（Ｋ−４）のＹＥＳ）、ステップ（Ｋ−５）へ進む。

ここで、γはβよりも小さな値で運用基準処理枚数を示し、予め設定される値であり、プロセス装置Ｕ（ａ）において部材を変更した後、累計基板処理枚数がγを超えた場合に部材変更を行うことを決める値である。例えば上記β（品質保証上、必ず部材変更を行わなければならない累計基板処理枚数の限界値）が６００枚とした場合にγを５５０枚として、運用上の規定値とするものである。

次に部材変更管理システムは、プロセス装置Ｕ（ａ）における仕掛り基板枚数を確認し（Ｋ−５）、系列１の品種の仕掛り基板枚数がδ以上であれば（（Ｋ−６）のＹＥＳ）、現在プロセス装置Ｕ（ａ）にて使用している部材の変更指示を製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対して行う（Ｋ−７）。

ここで、δは０≦δ≦（β−γ）の範囲で設定可能なパラメーターであって、ステップ(Ｋ−６)によって、部材変更が必要最小限に留めるように制御することが出来る。即ち、上記のようにβ（品質保証上、必ず部材変更を行わなければならない累計基板処理枚数の限界値）を６００枚とし、γ（運用基準処理枚数）を５５０枚とした場合に、例えばδを３０枚とし、また（Ｋ−６）において系列１の仕掛り枚数が２０枚であった場合（（Ｋ−６）のＮＯ）には、部材変更のために稼働率が低下するのを防ぐため、部材の変更指示は行わず、継続処理するようにステップ（Ｋ−２）へ進み、残りの２０枚を処理した後、（Ｋ−６）において系列１の仕掛り枚数が０となった場合（（Ｋ−６）のＹＥＳ）に、系列１の部材に対する部材変更指示をステップ（Ｋ−７）にて行うものである。
一方仕掛り枚数が３０枚以上の場合には（（Ｋ−６）のＹＥＳ）、ステップ（Ｋ−７）に進み、現在プロセス装置Ｕ（ａ）にて使用している部材の変更指示を製造ライン運用者あるいはプロセス装置Ｕ（ａ）に対して行う（Ｋ−７）。

以上のように、本発明による部材変更管理システムによれば、品種切替え時の部材変更や一定枚数処理した後の部材変更を最適なタイミングで行えるように部材変更のタイミングを導出することで、部材変更に要する時間のロスを防ぎ、製造ラインの生産効率の著しい低下を防ぐことができる。

また、従来は部材変更タイミングを製造ライン運用者によって行っていたため、製造ラ
イン運用者の経験、力量に依存するものであったが、本発明による部材変更管理システムによれば個人差が生ずることなく一定の生産効率内で運用することが出来、その結果、製造ラインの運用効率を高めることが可能となる。

１・・・カラーフィルタ
２・・・ガラス基板
３・・・ブラックマトリックス（ＢＭ）
４−１・・・レッドＲの着色画素（Ｒ画素）
４−２・・・グリーンＧの着色画素（Ｇ画素）
４−３・・・ブルーＢの着色画素（Ｂ画素）
５・・・透明電極
６・・・フォトスペーサー（ＰＳ）
７・・・バーテイカルアライメント（ＶＡ）
１１・・・カラーフィルタの全体の製造ライン
１２・・・製造ライン
１３・・・ストッカ
１４・・・カセット

Claims (4)

1. 複数のプロセス装置で基板を処理する製造ラインの、前記プロセス装置内で使用している部材の変更タイミングを管理するシステムであって、
   基板の所在データを収集する基板所在データ収集手段と、
   収集した所在データを管理する基板情報管理手段と、
   部材変更のタイミングを判定する部材変更タイミング判断手段と、
   を備え、
   前記部材変更タイミング判断手段は、
   前記基板情報管理手段によって得られたプロセス装置内の仕掛かり基板の枚数と、
   部材変更時点からの累計基板処理枚数と、
   部材変更の指示を行うための前記累計基板処理枚数の限界値である累計限界基板処理枚数と、
   部材変更を行うことを決める値であり前記累計限界基板処理枚数よりも少ない枚数を設定した運用基準処理枚数と、
   前記累計限界基板処理枚数と前記運用基準処理枚数の差より少ない枚数を設定したパラメータδにより、
   部材変更の対象となるプロセス装置の基板品種の累計基板処理枚数が、前記運用基準処理枚数より多くなった場合、
   １）前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が前記パラメータδ以下の場合は、前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が０となった時点で部材変更の指示を行い、
   ２）前記プロセス装置内の仕掛り基板の枚数が前記パラメータδより多い場合は、部材変更の指示を行うことを特徴とする部材変更タイミング管理システム。
2. 前記基板所在データ収集手段は、前記プロセス装置に投入される基板のＩＤコードを読み込むことによって前記基板所在データを収集することを特徴とする請求項１記載の部材変更タイミング管理システム。
3. 前記基板情報管理手段は、前記基板所在データから取得した前記プロセス装置毎に、これから搬入される基板のＩＤコード情報及び品種情報と、前記プロセス装置毎のこれから搬入される基板の各品種の枚数を管理することを特徴とする請求項１または２に記載の部材変更タイミング管理システム。
4. 前記部材変更タイミング判断手段は、基板品種の切替え時においてプロセス装置毎に仕掛り基板の枚数が部材変更のために要する準備時間として換算した処理枚数以下になり、且つ、基板品種の最後尾が予め指定した処理装置を通過したかを判断して、部材準備指示すること特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の部材変更タイミング管理システム。

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