JP2012104700A - 基板処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】材料の遅延時間を監視することで、次工程での材料処理のスケジュールを調整可能にする基板処理システムを提供する。
【解決手段】基板を処理する基板処理装置１００と、前記基板処理装置１００の少なくとも一台に接続される管理装置１０を含む基板処理システムであって、基板処理装置１００は、少なくとも基板処理の遅延許容時間を設定する操作画面を有し、材料処理の遅延時間を監視する遅延時間監視処理プログラムを実行して、前記基板処理装置１００における材料処理の遅延時間が遅延許容時間を超えた場合に警告を発すると共に管理装置１０に通知される。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも一つの基板処理装置と該基板処理装置を管理する郡管理装置とで構成される基板処理システムに関し、特に基板処理システムにおける基板処理を監視するものである。

半導体製造工場(以下、工場)では、決められた順に(スケジューリングされて)各製造工程(成膜、露光、エッチングなど)に材料(基板)を投入し、材料処理を実施していくことで、最終的な製品を完成させている。

各製造工程には、同一の材料処理を行う基板処理の一種である半導体製造装置(以下、装置)が多数設置されており、レシピを実行することで、材料処理を行う。各レシピは材料処理条件によって、所要時間が決まっている。しかし、実際に材料処理を実行すると、ほとんどの場合、所要時間をオーバーして材料処理を終了する。

所要時間をオーバーする要因としては、以下のものがある。
（１）材料搬送の遅延
当該材料処理の前後に実行された材料処理の材料の搬入出処理と当該材料処理で使用する材料の反応炉への移動のタイミングが重なった場合、反応炉への材料移動が待たされる場合がある。
（２）処理条件待ちによる遅延
材料処理を行うためには、反応炉内を処理が可能な状態(温度、成膜ガスの充填量、圧力などの炉内雰囲気を安定した状態)にする必要があるが、材料処理前の装置の状態や処理する基板の枚数によって、この状態になるまでの時間が変動する。この時間が予定よりも長くなると遅延が発生したことになる。

各工程間での材料処理は、各レシピの所要時間を元にある程度の遅延を考慮して、次工程処理の開始時刻が決定されているものの、遅延時間が予想以上に大きくなった場合、次工程以降、全ての工程の開始・終了時刻に影響し、製品の生産量低下、生産納期遅延に繋がる可能性がある。

従来、レシピの残時間の監視を行っていた。例えば、特許文献１によれば、レシピを構成する所定のステップにエラーが発生し、レシピ総時間を変動させる前記所定のステップの移行を検知されると、前記レシピ総時間及びレシピ残時間が演算され、演算された結果に更新して表示することが行われている。また、レシピを構成するステップ毎に、設定時間を指定して条件待ち時間を超えた場合にアラームを発生するなどの処理を行い、条件待ち時間の監視を行うことはされていた。例えば、特許文献２参照。

特許第４５２６７９６号公報 特開２０１０−１４０９７８号公報

材料の遅延時間を監視することで、次工程での材料処理のスケジュールを調整可能にする基板処理システムを提供することである。

本発明の特徴とするところは、基板を処理する基板処理装置と、前記基板処理装置の少なくとも一台に接続される管理装置を含む基板処理システムであって、基板処理の遅延許容時間を設定する機能と、材料処理の遅延時間を監視する機能と、材料処理の遅延時間が遅延許容時間を超えた場合に通知する機能とを備えたことである。

本発明によれば、各装置の材料処理の遅延時間に応じて、次工程の材料処理スケジュールを調整することにより、各装置を効率的に稼動させることができ、工場の生産性を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る基板処理システムの一例を示す構成図である。 本発明に係る基板処理装置の平面透視図である。 本発明に係る基板処理装置の側面透視図である。 本発明に係る基板処理装置の操作画面の表示例を示す図である。 本発明の実施の形態における遅延時間監視処理プログラムのフローを示す図である。

まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係る基板処理システムの構成及び動作について説明する。

図１に示すとおり、基板処理システム１は、基板(材料)に処理を行う少なくとも一台以上の装置としての基板処理装置１００と、基板処理装置１００に接続されるホストコンピュータとしての管理装置１０とを備える。各基板処理装置１００は、生産工程を管理するホストコンピュータ(以下、ホスト)１０と共に、工場のネットワークに接続されている。尚、基板処理装置１００とホスト１０との接続は、通信ケーブル等による直接接続であっても良いし、構内回線を介したネットワーク接続でも良いし、インターネットや専用線網などの広域回線を介したネットワーク接続であっても良い。このような構成において、各基板処理装置１００は、ホスト１０からの材料搬入出の指示や運転開始指示などを受けて、材料(基板)処理を行い、ホスト１０に稼動状態や障害を含む各種情報を送信している。また、送信する情報（データ）は、基板処理装置１００で生成される情報を全て送信しても良いし、予め設定された所定の情報のみを送信するようにしても良い。各基板処理装置１００には、実行中のレシピの終了までの残時間と材料処理条件成立まで待つことによって発生した遅延時間を少なくともリアルタイムで表示する表示部を少なくとも備えた操作部(操作端末)３００を有する。この操作部３００は、表示部だけでなく、図示しない基板処理装置１００の搬送系を制御(コントロール)する搬送制御部、基板処理装置１００の処理系を制御(コントロール)する処理制御部、基板処理装置１００で実行される所定のレシピや所定のプログラム等の各種ファイルを記憶する記憶部を少なくとも有する。また、各基板処理装置１００では、レシピの実行に関して、後述する遅延許容時間を操作端末３００の表示部に表示された操作画面上で設定できるように構成されている。

次に、図２乃至図３を参照して本発明に係る装置としての基板処理装置を説明する。

基板処理装置は、本実施の形態においては、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。
なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の装置（以下、単に基板処理装置という）を適用した場合について説明する。

図２は、本発明に適用される基板処理装置の平面透視図として示されている。また、図３は図２に示す基板処理装置の側面透視図である。
図２及び図３に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてフープ（基板収容器。以下ポッドという。）１１０が使用されている本発明の基板処理装置１００は、筐体１１１を備えている。
筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上下四段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。
サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ
口を開閉するように構成されている。

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転乃至直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａ及びウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。
これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

図２に示されているように移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給フアン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、ウエハ２００の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５が設置されている。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５及びウエハ移載装置１２５ａに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。

移載室１２４の後側領域には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な機密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）１４０が設置されており、この耐圧筐体１４０によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室１４１が形成されている。
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウエハ搬入搬出開口（基板搬入搬出開口）１４２が開設されており、ウエハ搬入搬出開口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するための排気管１４５とがそれぞれ接続されている。 ロードロック室１４１上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａの上端部には、炉口ゲートバルブ１４７を処理炉２０２の下端部の開放時に収容する炉口ゲートバルブカバー１４９が取り付けられている。

図２に示されるように、耐圧筐体１４０にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置される。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成される。
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成される。

次に、本発明の基板処理装置の動作について説明する。
図２及び図３に示されるように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満されることにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ポッド１１０のウエハ出し入れ口が開放される。
また、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウエハ搬入搬出開口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウエハ２００はポッド１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置１３５にてウエハを整合した後、ウエハ搬入搬出開口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウエハチャージング）される。
ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載装置１２５ａによるウエハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５乃至ロードポート１１４から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７装填されると、ウエハ搬入搬出開口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられ、ロードロック室１４１は排気管１４５から真空引きされることにより、減圧される。ロードロック室１４１が処理炉２０２内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ１４７によって開放される。このとき、炉口ゲートバルブ１４７は炉口ゲートバルブカバー１４９の内部に搬入されて収容される。
続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５の昇降台１６１によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。

ローディング後は、処理炉２０２内が所定の圧力(処理圧力)、所定の温度(目標温度)に調整され、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、更に、ロードロック室１４１内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。

次に、図４を用いて、本実施の形態における遅延許容時間について説明する。図４は、本発明の基板処理システムにおける各基板処理装置１００の操作画面としての表示部に示すものであって、各基板処理装置１００の稼動状態を表示する一例である。図４では、温度に関する情報を表示する温度状態表示領域と、圧力に関する情報を表示する圧力情報表示領域と、ガス流量に関する情報を表示するガス流量表示領域と、基板の搬送状況を表示する材料状態表示領域と、レシピの進捗状況を表示するレシピ進行状況表示領域とを表示する部分と、運転制御用の設定のための各種ボタンを表示する部分とを備えた操作画面を一例として示す。

図４で示されるように、レシピ進行状況表示領域には、少なくともレシピ残時間と、遅延時間と、遅延許容時間とを表示するよう構成されている。

本実施の形態において、図４とほぼ構成を同じにした設定画面にてレシピを作成するため、上記温度、圧力、ガス流量等が設定されるのと同様に遅延許容時間が設定される。レシピが実行されると、図４に示すように基板処理装置１００の稼動状態が表示されるように構成されている。ここで、図示されていないが、レシピ進行状況表示領域にレシピを構成する各ステップの残時間及び遅延時間と遅延許容時間を表示するようにしてもかまわない。

尚、温度に関する情報を表示する温度状態表示領域と、圧力に関する情報を表示する圧力情報表示領域と、ガス流量に関する情報を表示するガス流量表示領域と、基板の搬送状況を表示する材料状態表示領域と、レシピの進捗状況を表示するレシピ進行状況表示領域とを表示する部分とを個別に表示するようにしても構わない。但し、この場合、運転制御用の設定のための各種ボタンを表示する部分と各表示領域とは同じ画面に表示するよう構成される。

図５は、本実施の形態にかかる遅延時間監視処理プログラムのフローを示すものである。

遅延時間監視処理プログラムが開始される。遅延時間監視処理プログラムの開始は、レシピが実行する指示、例えば、ホストからの運転開始指示を受けた場合に開始される。尚、起動時に各基板処理装置で自動的に開始されるようにしてもよい。

次に、レシピ残時間および遅延時間の更新処理が行われる。実行中のレシピの所要時間から経過時間を引きながら、レシピの残時間を更新していく。処理条件が成立していない場合、例えば、成立待ちの経過時間を加算しながら遅延時間の更新を行っていく。

そして、レシピ残時間および遅延時間の更新後、遅延時間と遅延許容時間との比較を行う。遅延時間が遅延許容時間内であれば、そのまま終了し、遅延時間が許容時間をオーバーしている場合は、当該装置を管理しているホストに対して、遅延許容時間オーバーの警告を行い終了する。

そして、ホストはこの警告を受けた段階で、次工程の材料処理の開始時刻に影響あるかどうかを判断することができ、影響有と判断した場合は、次工程の材料処理の再スケジュールを行うことができる。

なお、本発明の実施の形態では、半導体製造装置として縦型の基板処理装置を説明したが枚葉式の基板処理装置や横型の基板処理装置にも適用できる。また、基板（ウエハ）を処理する半導体製造装置だけでなく、ＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する処理装置にも適用することができる。
このように、本発明は種々の改変が可能であり、本発明はこのように改変された発明に及ぶことは当然である。

１００ 基板処理装置
２００ ウエハ(基板)
３００ 操作端末（操作部）

Claims (1)

1. 基板を処理する基板処理装置と、前記基板処理装置の少なくとも一台に接続される管理装置を含む基板処理システムであって、
   前記基板処理装置は、
   少なくとも基板処理の遅延許容時間を設定する機能と、
   材料処理の遅延時間を監視する機能と、
   前記基板処理装置における材料処理の遅延時間が遅延許容時間を超えた場合に前記管理装置に通知する機能を備えた基板処理システム。