JPH0750333A - プロセス設備のシーケンス制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プロセス設備のシーケンス制御において、最
短のスループットで種々のプロセスパターンに対応でき
るようにする。 【構成】 各シーケンスが実行されるときの実行時間を
計測してメモリに格納する手段と、終了したシーケンス
があるとき、現に実行されているシーケンスにつき計測
されている中途経過時間および既に計測されメモリに格
納された前記実行時間から現に実行されているシーケン
スの終了時間を演算し、この演算したシーケンスの終了
時間、メモリに格納されたプロセス処理の順番、および
シーケンス実行条件情報から、最短スループットとなる
実行可能なシーケンスを探索し、これを実行シーケンス
として指令する実行シーケンス選択手段とを備えたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロセス設備のシーケン
ス制御装置に関し、例えば、枚葉処理機構と、同一の処
理対象物に対し順次に異なったプロセス処理を行う複数
の反応室とを備え、各反応室でのプロセス処理を異なっ
た処理対象物に対し並行して処理できるマルチリアクタ
タイプのプロセス設備のシーケンス制御に用いられるプ
ロセス設備のシーケンス制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造においては、ＶＬＳ
Ｉ、ＵＬＳＩデバイスの高集積化、微細化が進んでい
る。これに伴い高度なプロセス処理を行うことができる
複数の反応室を、同時に処理できるように備えたプロセ
ス設備が要求されている。

【０００３】図２はこれに応え得るプロセス設備の例を
示しており、本発明が適用される装置例でもある。この
設備は半導体ウエハ３０に２通りのプロセス処理を順次
に行うもので、これら２通りのプロセス処理を個別に行
う第１、第２の各反応室２１、２２が相対向して設けら
れ、互いに並行してプロセス処理できる。

【０００４】第１、第２の各反応室２１、２２の間に
は、これらとの間で半導体ウエハ３０を送受する移載室
２３が設けられている。移載室２３の手前にはこれとの
間で半導体ウエハ３０を送受する予備室２４が設けられ
ている。この予備室２４はオリエンテーションフラット
（以下オリフラと言う）による位置合わせを行ういわゆ
るオリフラステージ２７を有している。

【０００５】予備室２４の近傍２か所には、これとの間
で半導体ウエハ３０を送受するウエハカセット２８、２
９が設置され、移載室２３には第１、第２の各反応室２
１、２２のそれぞれと予備室２４との間で半導体ウエハ
３０を送受するために２つの半導体ウエハ３０を同時に
取り扱えるウエハチャックダブルアーム２５が、また予
備室２４部には各ウエハカセット２８、２９との間で半
導体ウエハ３０を送受するためのウエハチャックアーム
２６が設けられている。

【０００６】これによって、各ウエハカセット２８、２
９内に収容されている半導体ウエハ３０が順次に取り出
され、予備室２４でのオリフラによる位置合わの後、移
載室２３を通じて第１、第２の各反応室２１、２２内に
互いの干渉なく順次に送り込まれる。これにより第１、
第２の各反応室２１、２２内では同一の半導体ウエハ３
０に対し順次に異なったプロセス処理を行い、両プロセ
ス処理を終えた半導体ウエハ３０を順次に取出し、各ウ
エハカセット２７、２８に格納される。

【０００７】第１、第２の各反応室２１、２２は半導体
ウエハ３０のプロセス処理を並行して行うことができ、
できるだけ遊び時間ができないような順序で、しかも半
導体ウエハ３０どうしが干渉し合わない搬送および取扱
のタイミングにてシーケンス制御を行い、前記作業が進
められる。

【０００８】このようなシーケンス制御を行うのに従
来、まず、異なったプロセス処理を行う第１、第２の各
反応室２１、２２等による同一半導体ウエハ３０に対す
る処理の順番を設定する。これにより、前記半導体ウエ
ハ３０を順次に遊びなく搬送し取扱える順序が決定する
ので、これに従い下記の表１に示すようなシーケンスス
ケジュールテーブルが作られる。

【０００９】

【表１】

【００１０】また、このようなシーケンススケジュール
を半導体ウエハ３０の干渉なしに実行するには、表１に
示すような各ステップを実行する際、半導体ウエハ３０
が特定の位置や状態にある必要があり、これも予め決定
することができるので、以下の表２に示すように各ステ
ップの実行条件を設定する。

【００１１】

【表２】

【００１２】そして、同一の半導体ウエハ３０につき第
１反応室２１でプロセス処理を行った後、第２の反応室
２２でプロセス処理を行うように入力した場合、１つの
半導体ウエハ３０の搬送経路につき考えると、ウエハカ
セット２８または２９→予備室２４→移載室２３→第１
の反応室２１→移載室２３→第２の反応室２２→移載室
２３→予備室２４→ウエハカセット２８または２９とな
り、このときの実際のシーケンススケジュールテーブル
は以下の表３に示すように設定され、図５に示すフロー
チャートに従ったシーケンス制御が行われる。

【００１３】

【表３】

【００１４】今、第１の反応室２１にはプロセス処理中
のＮＯ１の半導体ウエハ３０ａがあり、第２の反応室２
２にプロセス処理したＮＯ２の半導体ウエハ３０ｂがあ
るとすると、図５に示すシーケンス制御において第２の
反応室２２でのプロセス処理に関するシーケンスが終了
していることになり、終了したシーケンスがあるとして
（ステップＳ５１）、シーケンステーブルと実行条件よ
り実行可能なシーケンスを探索する（ステップＳ５
２）。

【００１５】このとき、第２の反応室２２から移載室２
３への半導体ウエハ３０ｂの移載シーケンスが実行可能
なものとしてあると判断され（ステップＳ５３）、この
移載シーケンスを実行する（ステップＳ５４）。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のよ
うなシーケンス動作制御では、第２の反応室２２のＮＯ
２の半導体ウエハ３０ｂのプロセス処理終了後、直ぐに
第１の反応室２１のＮＯ１半導体ウエハ３０ａのプロセ
ス処理が終了した場合、第２の反応室２２にあったＮＯ
２の半導体ウエハ３０ｂの予備室２４への移載が完了す
るまで、第１の反応室２１のＮＯ１の半導体ウエハ３０
ａは移載室２３への移載を行うことはできず、第１の反
応室２１のＮＯ１の半導体ウエハ３０ａに無駄な待ち時
間が生じてしまう。

【００１７】本発明は、上記従来のような問題点を解消
することを課題とし、最短のスループットで種々のプロ
セスパターンに対応できるプロセス設備のシーケンス制
御装置を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のプロセス設備の
シーケンス制御装置は、同一の処理対象物に対し順次に
異なったプロセス処理を行う複数の処理部にて、異なっ
た処理対象物に対し並行して処理し、またこの処理のた
めにこれら複数の処理部に各処理対象物を順次に搬入
し、また搬出して前記処理を行う各動作を、メモリに格
納された、処理対象物ごとに設定される複数のプロセス
処理部による処理の順番、各シーケンスにつき予め設定
されている実行条件情報に従ったシーケンス制御により
実行するようにしたプロセス設備のシーケンス制御装置
において、各シーケンスが実行されるときの実行時間を
計測してメモリに格納する手段と、終了したシーケンス
があるとき、現に実行されているシーケンスにつき計測
されている中途経過時間および既に計測されメモリに格
納された前記実行時間から現に実行されているシーケン
スの終了時間を演算し、この演算したシーケンスの終了
時間、メモリに格納されたプロセス処理の順番、および
シーケンス実行条件情報から、最短スループットとなる
実行可能なシーケンスを探索し、これを実行シーケンス
として指令する実行シーケンス選択手段とを備えたこと
を特徴とするものである。

【００１９】この場合、シーケンスの終了時間の演算を
行う実行時間は、各シーケンスごとのシーケンスの実行
時間を平均化したものであるのが好適である。

【００２０】

【作用】本発明のプロセス設備のシーケンス制御装置の
上記構成では、各シーケンスが順次実行されるときそれ
ら各シーケンスの実行時間が計測手段によって計測さ
れ、各シーケンスの実行時間がメモリに格納されていく
のに並行して、終了したシーケンスがある都度、現に実
行されているシーケンスにつき計測されている中途経過
時間とメモリに格納されたシーケンスの実行時間とから
シーケンスの終了時間を演算するとともに、この演算し
たシーケンスの終了時間を、メモリに格納されたプロセ
ス処理の順番、およびシーケンス実行条件情報に対し現
時点の情報として加味して、最短スループットとなる実
行可能なシーケンスを探索し、これを実行シーケンスと
して指令するので、各種のプロセス処理の実際条件に即
したシーケンス制御をその時々の最短時間にて行うこと
ができる。

【００２１】この場合、前記シーケンスの実行時間が、
各回の計測時間の平均化したものであると、シーケンス
制御の経時的な変化にもリアルタイムにてイレギュラー
なく安定して対応することができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例としてのプロセス設備
のシーケンス制御装置について説明する。

【００２３】図１はプロセス設備の制御部を示す電気回
路のブロック線図であり、半導体ウエハ３０を収納する
ウエハカセット２８、２９から、予備室２４および移載
室２３を介して複数の第１、第２の各反応室２１、２２
に半導体ウエハ３０を搬送して異なったプロセス処理を
順次に行うプロセスを、制御部１からコントローラ６〜
８に指令を与えることにより各種アクチュエータを動作
制御し、各シーケンスを順次に実行する構成となってい
る。

【００２４】この制御部１は、中央演算処理装置であ
り、書込み手段１ａ、読出手段１ｂ、演算手段１ｃ、判
断手段１ｄおよび出力手段１ｅを備えている。

【００２５】書込み手段１ａはメモリ３にデータを書き
込むもので、プロセス処理順位等の設定操作等を行うた
めの入力手段２が接続され、入力手段２からの設定入力
や各種データを格納するメモリ３も接続されている。

【００２６】このメモリ３には、データを読みだすため
の読出手段１ｂが接続されている。

【００２７】読出手段１ｂは、設備全体の動作制御を行
う演算手段１ｃと時間カウントを行うタイマー５が接続
されている。

【００２８】この演算手段１ｃは本実施例では設定信号
に基づいてシーケンス制御を行い、かつ動作中に与えら
れるプロセス処理情報を受けて実行可能なシーケンスを
探索する演算処理をも行うようになっている。

【００２９】この演算手段１ｃは、前記書込み手段１ａ
に接続される一方、判断手段１ｄに接続されている。

【００３０】判断手段１ｄは、コントローラ６〜８に対
して指令信号を送出する出力手段１ｅに接続されてい
る。

【００３１】この出力手段１ｅは、ＣＲＴ４に接続され
るとともに、搬送系用のコントローラ６、第１の反応室
２１用のコントローラ７、第２の反応室２２用のコント
ローラ８にそれぞれ接続されている。

【００３２】前記搬送系用のコントローラ６は、ウエハ
カセット２７、２８と予備室２４、移載室２３を介し第
１、第２の各反応室２１、２２との間において行われる
半導体ウエハ３０の搬送をシーケンス制御するコントロ
ールボードであって、半導体ウエハ３０の存在の有無を
検出するセンサ６ａからの検出信号が導かれており、ア
クチュエータ６ｂに対して制御信号を送出する。また、
シーケンスが終了すると制御部１へ終了信号を送出す
る。

【００３３】第１の反応室用のコントローラ７は、第１
の反応室２１における半導体ウエハ３０のプロセス処理
をシーケンス制御するコントロールボードであって、半
導体ウエハ３０の存在の有無を検出するセンサ７ａから
の検出信号が導かれ、アクチュエータ７ｂに制御信号を
送出する。また、シーケンスが終了すると制御部１へ終
了信号を送出する。

【００３４】第２の反応室用のコントローラ８は、第２
の反応室２２での半導体ウエハ３０のプロセス処理をシ
ーケンス制御するコントロールボードであって、半導体
ウエハ３０の存在の有無を検出するセンサ８ａからの検
出信号が導かれ、アクチュエータ８ｂに制御信号を送出
する。またシーケンスが終了すると制御部１へ終了信号
を送出する。

【００３５】これらのコントローラ６〜８は、各センサ
６ａ〜８ａから出力される検出信号を受けて半導体ウエ
ハ３０の移載を行うが、この搬送プロセスは複数のシー
ケンスプログラムによって実行される構成になってい
る。

【００３６】図２はこのようなプロセス設備の概略構成
を示している。この図示するプロセス設備は、従来技術
の項で説明した通りであるので、重複する説明は省略す
る。

【００３７】図２のプロセス設備において、ウエハカセ
ット２７または２８と予備室２４との間で半導体ウエハ
３０を送受する場合、予備室２４内が窒素ガスにて大気
状態に保たれる。

【００３８】一方、この予備室２４と移載室２３を介し
て第１、第２の各反応室２１、２２との間において半導
体ウエハ３０を送受する場合、予備室２４内が高真空状
態に保たれる。

【００３９】なお、第１、第２の各反応室２１、２２に
おいては、予め設定されるプロセス条件に従って反応ガ
スの流量、真空度、放電電力および温度等を制御しなが
ら、プロセス処理が行われる。

【００４０】そして、下記の表４に示すようなシーケン
ス処理内容や前述した表２に示すようなシーケンス実行
条件等を設定して、プロセス設備を起動すると、前記制
御部１がシーケンス制御を行うためにスケジュールコン
トロールタスクを実行する。

【００４１】

【表４】

【００４２】具体的には、スケジュールコントロールタ
スクが前述した表１に示すようなシーケンススケジュー
ルテーブル等を作成して、経時的に変化するプロセス処
理情報を受けてスループットを最短にするシーケンス処
理を行うものである。

【００４３】次に、このプロセス設備によるシーケンス
制御処理動作について、図４に示すフローチャートにし
たがって説明する。

【００４４】まず、プロセス設備の運転に際しては、入
力手段２により予めシーケンス処理番号、搬送工程番
号、および半導体ウエハ滞留位置番号を設定する。この
場合は、シーケンス処理内容を表１に示すような条件で
入力すると、図３に示すようなプロセス処理が行われる
ように、処理順序がメモリ３に書き込まれる。

【００４５】なお、半導体ウエハ３０のプロセス処理を
行うための順序は任意に設定できるが、本実施例では半
導体ウエハ３０は第１の反応室２１、第２の反応室２２
の順序となるように設定してある。

【００４６】次に、プロセス設備を運転すると、スケジ
ュールコントロールタスクが起動される。

【００４７】前記スケジュールコントロールタスクは、
予めメモリ３に格納されているプロセスの順番とともに
処理シーケンス番号、搬送工程番号および半導体ウエハ
３０の滞留位置番号を読みだし、演算手段１ｃにて演算
を行う。

【００４８】そして、図４に示すフローチャートの処理
を実行し、まず、前記した表３に示すようなシーケンス
スケジュールテーブルを作成する（ステップＳ４１）。

【００４９】続いて、このスケジュールコントロールタ
スクは、搬送系用のコントローラ６に表１に示すＮＯ１
のシーケンスの実行を出力するとともに、ＮＯ１のシー
ケンスの実行時間の計測を開始する（ステップＳ４
２）。

【００５０】次に、コントローラ６〜８からの信号によ
りシーケンスが終了したものがあるかどうかを判別し、
シーケンス終了のものがあると、ステップＳ４５に進む
（ステップＳ４３）。

【００５１】ステップＳ４４では、タイマー５から読出
手段１ｂを介して終了したシーケンスの実行時間を読み
だし、メモリ３より平均実行時間を読出手段１ｂより読
みだし、演算手段１ｃで平均をやり直し、結果を書込み
手段１ａを介してメモリ３に書き込む。

【００５２】引き続き、タイマー５から読出手段１ｂを
介して読みだした現在実行中のシーケンスの開始時点か
らの中途経過時間とメモリ３から読みだした実行平均時
間からシーケンスの終了時間を計算する（ステップＳ４
５）。

【００５３】さらに、表３のスケジュールテーブル、表
４のシーケンス実行条件および前記ステップＳ４５で計
算したシーケンス終了時間から実行可能なシーケンスを
探索する（ステップＳ４６）。

【００５４】この結果、実行可能なシーケンスがあるか
どうかを判別し（ステップＳ４７）、実行可能なシーケ
ンスがなければステップＳ４３に移行してステップＳ４
３〜Ｓ４７を繰り返す。ステップＳ４７で実行可能なシ
ーケンスがあれば指令信号をコントローラ６〜８のうち
の対応するものに出力した後（ステップＳ４８）、時間
計測を開始する（ステップＳ４９）。そしてステップＳ
４３に戻って上記と同様な動作を以降繰り返す。

【００５５】そして、図３に示すように第１の反応室２
１と移載室２３との半導体ウエハ３０の入替え時間をＴ
１、第２の反応室２２と移載室２３との半導体ウエハ３
０の入替え時間をＴ２、移載室２３と予備室２４との半
導体ウエハ３０の入替え時間をＴ３、第１の反応室２１
でのＮＯ１の半導体ウエハ３０ａの処理終了迄の時間を
Ｔ４とする。

【００５６】この状態でステップ４６での実行可能なシ
ーケンスの探索は、スケジュールテーブルよりＮＯ１の
半導体ウエハ３０ａの次のシーケンスは移載室２３への
移載、ＮＯ２の半導体ウエハ３０ｂの次のシーケンスも
移載室２３への移載であることが判断でき、シーケンス
実行条件よりどちらのシーケンスも実行可能であること
が判断できる。

【００５７】そこで、実行可能な複数のシーケンスの内
どれを優先して実行すべきかの判断は、時間計算による
ものとする。

【００５８】仮に、この状態からシーケンスが進みＮＯ
１の半導体ウエハ３０ａが第２の反応室２２に移載さ
れ、ＮＯ２の半導体ウエハ３０ｂが予備室２４に移載さ
れるには、ＮＯ２の半導体ウエハ３０ｂを先に移載室２
３に移載する場合の各半導体ウエハ３０ａ、３０ｂの流
れは、先ずＮＯ１の半導体ウエハ３０ｂが、第２の反応
室２２→移載室２３→予備室２４へと移載された後、Ｎ
Ｏ１の半導体ウエハ３０ａが第１の反応室２１→移載室
２３→第２の反応室２２となるので、これに必要な時間
はＴ１＋Ｔ２×２＋Ｔ３となる。

【００５９】一方、ＮＯ２半導体ウエハ３０ｂのプロセ
ス処理終了を待ってＮＯ１の半導体ウエハ３０ａを先に
移載室２３に移載されるには、ＮＯ１の半導体ウエハ３
０ａのプロセス処理待ち→移載室２３→第２の反応室２
２（同時に第２の半導体ウエハ３０ｂが第２の反応室２
２→移載室２３）→予備室２４となるので、これに要す
る時間は、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋Ｔ４になる。

【００６０】このため、Ｔ２がＴ４よりも大きいときは
ＮＯ１の半導体ウエハ３０ａの処理終了を待ち、ＮＯ１
の半導体ウエハ３０ａを移載室２３に移載した方がスル
ープットが短くなるため、この移載シーケンスが実行可
能であると判断する。

【００６１】以上のようなシーケンス制御により、各種
のプロセス処理の実際条件に即したシーケンス制御をそ
の時々の最短時間にて行うことができ、処理の安定と処
理時間の短縮とを図ることができる。

【００６２】特に、前記シーケンスの実行時間が、各回
の計測時間の平均化したものであることにより、シーケ
ンス制御の経時的な変化にもリアルタイムにてイレギュ
ラーなくより安定して対応することができる。

【００６３】したがって、最短のスループットで種々の
プロセスパターンに対応することができる。

【００６４】なお、本発明は上記のような実施例に限定
されることはなく、種々のプロセス設備のシーケンス制
御に適用することができる。また、シーケンスの実行時
間についても、各回の実行時間の平均化したもの以外
に、最大と最小の実行時間を省略して平均化したもの
や、あるいは最新の実行時間のみを採用すると云ったこ
ともでき、各種条件に合わせて種々に設定することがで
きる。

【００６５】

【発明の効果】本発明のプロセス設備のシーケンス制御
装置によれば、シーケンスの終了があるとき、現に実行
されているシーケンスの終了時間を、予め設定されたプ
ロセス処理の順番、およびシーケンス実行条件情報に対
し現時点の情報として加味して、最短スループットとな
る実行可能なシーケンスを探索し、これを実行シーケン
スとして指令し、各種のプロセス処理の実際条件に即し
たシーケンス制御を最短時間にて行えるようにするの
で、その時々の最短のスループットで種々のプロセスパ
ターンに対応することができ、処理の安定と処理時間の
短縮とを図ることができる。

【００６６】この場合、前記シーケンスの実行時間が、
各回の計測時間の平均化したものであると、シーケンス
制御の経時的な変化にもリアルタイムにてイレギュラー
なくより安定して対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された一実施例としてのプロセス
設備の制御部の電気回路のブロック線図である。

【図２】プロセス設備の概略構成図である。

【図３】プロセス設備のプロセス処理を示す説明図であ
る。

【図４】図１の制御部のシーケンス制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【図５】従来のシーケンス制御動作を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 制御部 １ａ 書込み手段 １ｂ 読出手段 １ｃ 演算手段 １ｄ 判断手段 １ｅ 出力手段 ２ 入力手段 ３ メモリ ４ ＣＲＴ ５ タイマー ６ 搬送系用のコントローラ ６ａ センサ ６ｂ アクチュエータ ７ 第１の反応室用のコントローラ ７ａ センサ ７ｂ アクチュエータ ８ 第２の反応室用のコントローラ ８ａ センサ ８ｂ アクチュエータ ２１ 第１のプロセス処理部 ２２ 第２のプロセス処理部 ２３ 移載室 ２４ 予備室 ２５、２６ ウエハチャックアーム ２８、２９ ウエハカセット ３０、３０ａ、３０ｂ 処理対象物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｚ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一の処理対象物に対し順次に異なった
   プロセス処理を行う複数の処理部にて、異なった処理対
   象物に対し並行して処理し、またこの処理のためにこれ
   ら複数の処理部に各処理対象物を順次に搬入し、また搬
   出して前記処理を行う各動作を、メモリに格納された、
   処理対象物ごとに設定される複数のプロセス処理部によ
   る処理の順番、および各シーケンスにつき予め設定され
   ている実行条件情報に従ったシーケンス制御により実行
   するようにしたプロセス設備のシーケンス制御装置にお
   いて、 各シーケンスが実行されるときの実行時間を計測してメ
   モリに格納する手段と、終了したシーケンスがあると
   き、現に実行されているシーケンスにつき計測されてい
   る中途経過時間および既に計測されメモリに格納された
   前記実行時間から現に実行されているシーケンスの終了
   時間を演算し、この演算したシーケンスの終了時間、メ
   モリに格納されたプロセス処理の順番、およびシーケン
   ス実行条件情報から、最短スループットとなる実行可能
   なシーケンスを探索し、これを実行シーケンスとして指
   令する実行シーケンス選択手段とを備えたことを特徴と
   するプロセス設備のシーケンス制御装置。
2. 【請求項２】 シーケンスの終了時間の演算を行う実行
   時間は、各シーケンスごとのシーケンスの実行時間を平
   均化したものである請求項１に記載のプロセス設備のシ
   ーケンス制御装置。