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JP2013207013A - 真空処理装置 - Google Patents

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JP2013207013A
JP2013207013A JP2012072918A JP2012072918A JP2013207013A JP 2013207013 A JP2013207013 A JP 2013207013A JP 2012072918 A JP2012072918 A JP 2012072918A JP 2012072918 A JP2012072918 A JP 2012072918A JP 2013207013 A JP2013207013 A JP 2013207013A
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Hiroshi Sasaki
佐々木  寛
Tomomi Inoue
智己 井上
Yukihiro Hase
征洋 長谷
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Abstract

【課題】処理室のメンテナンス時期をコントロールすることにより予期しない装置の停止を防ぎ、真空処理装置の生産性を向上させる。
【解決手段】減圧された内部の空間を処理対象の試料が搬送される真空搬送室と、真空搬送室に連結されその内部に配置されて減圧された処理室に配置された前記試料がこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理される複数の真空処理容器と、この真空搬送室に連結され処理前または処理済の前記試料が収納されるロック室と、を備えた真空処理装置において、処理前の試料をロック室からいずれかの処理室に搬送してこの試料を処理した後、前記試料を処理室からロック室に戻すまでの時間の増減またはロック室からの搬出の時刻の調節により当該処理室の保守作業の開始までの時間を他方の処理室の保守作業の開始時間と所定の時間以上異ならせる。
する。
【選択図】図4

Description

本発明は、複数の処理室を有して、各処理室内で半導体ウエハ等の試料を処理する真空処理装置に係り、特に、真空容器と連結されその内部を被処理基板が搬送される搬送容器を備えたものに関する。
上記のような装置において、半導体ウエハ等の試料(以下、試料と呼ぶ)を処理室で処理する際、処理室内での処理時間等の条件により、各処理室間で使用頻度に差が生じ、処理を行う試料の枚数や稼働時間に差が生じている。
また、真空処理装置が設置される半導体製造ラインにおいては処理による異物の発生や部品の経時変化等を抑制するために定期的な装置のメンテナンスが行われることが通例となっており、メンテナンスは装置毎もしくは処理室毎に行われる。
しかしながら、前述した処理室間での使用頻度の違いにより、メンテナンスが必要となる時期は処理室毎に異なり、またその予測は困難なものとなっている。
この問題について、特許文献1のような、直前に試料を搬送した処理室を記憶しておき、次回の試料は次の処理室に搬送するようにしたり、累積処理枚数を保存して処理枚数の少ない処理室を優先して使用することで処理室間の使用頻度の差をなくし、メンテナンスの時期を各処理室で同一にするような技術が知られている。
特許4331817号公報
しかしながら、上記の従来技術では、以下の点について考慮が不十分であるため、問題が生じていた。
すなわち、メンテナンスは前述の通り装置毎もしくは処理室毎に行われるが、特許文献1では全ての処理室のメンテナンスを同時に行う必要があり、処理室毎にメンテナンス時期をずらして装置を運用することができない。
また、予定されたメンテナンス時期に対して処理室のメンテナンスが必要となる時期をコントロールすることについても考慮されていない。そのため、予期しないメンテナンスが必要となった場合に装置全体を停止する必要があり、半導体の生産ラインが停止して生産計画に多大な影響を与えてしまっていた。
本発明の目的は、処理室のメンテナンス時期をコントロールすることにより、予期しない装置の停止を防ぎ、真空処理装置の生産性を向上させることにある。
上記目的を達成するため、本発明の真空処理装置は、減圧された内部の空間を処理対象の試料が搬送される真空搬送室と、この真空搬送室に連結されその内部に配置されて減圧された処理室に配置された前記試料がこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理される複数の真空処理容器と、この真空搬送室に連結され処理前または処理済の前記試料が収納されるロック室と、を備え、前記処理前の試料を前記ロック室からいずれかの前記処理室に搬送してこの試料を処理した後、前記試料を処理室から前記ロック室に戻すまでの時間の増減または前記ロック室からの搬出の時刻の調節により当該処理室の保守作業の開始までの時間を他方の処理室の保守作業の開始時間と所定の時間以上異ならせることを特徴とする。
また、本発明の真空処理装置は、前記複数の真空処理容器各々の処理室で行われた前記処理の累積時間に基づいてこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせる。
また、本発明の真空処理装置は、前記複数の処理室における搬送された前記試料の処理の頻度または稼働率を調節してこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせる。
また、本発明の真空処理装置は、前記試料の搬送先である前記複数の処理室のいずれかを選択してこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせる。
本発明によれば、各処理室のメンテナンスを設定した時期に行うことが可能となるため、予期しないタイミングでのメンテナンスを抑制することが出来る。また、各処理室でメンテナンスの時期をずらすことにより、装置の停止を防ぐことができ、半導体生産ラインへの影響を抑えることが出来る。
図1は本発明の第1の実施例における装置の構成を示した図である。 図2は第1の実施例における試料の搬送先を決定する処理のフローチャートである。 図3は本発明の第2の実施例における装置の構成を示した図である。 図4は第2の実施例における試料の搬送先を決定する処理のフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1及び図2を用いて本発明の第1の実施例について説明する。図1は、本発明の第1の実施例に係る真空処理装置の全体的な構成の概略を示す図である。
図1に示す本実施例に係る真空処理装置100は、大きく分けて、搬送モジュール101とプロセスモジュール110−1〜110−4とを備えている。搬送モジュール101は試料の搬送を行うモジュールであり、大気圧下で試料の搬送を行う大気搬送部103と、大気圧から減圧された圧力下で試料の搬送を行う真空搬送部102からなる。プロセスモジュール110−1〜110−4は、真空圧下で試料の処理等を行うモジュールである。各プロセスモジュール110−1〜110−4は、モジュールコントローラ113及びモジュールコントローラ114−1〜114−4よって制御され、ユーザインターフェース装置111、ホスト112と信号線115によって接続されている。
大気搬送部103は、内部に大気搬送ロボット109を備えた略直方体形状の筐体106を有し、この筐体106の前面側(図上右側)に取付けられ、処理用又はクリーニング用の試料が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台107−1〜107−3を備えている。
真空搬送部102は、平面形状が略多角形状(本実施例では5角形状)の真空搬送室104と、真空搬送室104と大気搬送部103との間に配置され試料を大気側と真空側との間でやりとりする2つのロック室105,105’を備えている。この真空搬送部102は減圧されて高い真空度の圧力に維持可能である。
真空搬送室104内の搬送室には、真空下で試料をロック室105,105’とプロセスモジュール110−1〜110−4内の処理室との間で搬送する真空搬送ロボット108がその中央に配置されている。この真空搬送ロボット108のアーム上に試料が載せられて、プロセスモジュール110−1〜110−4の処理室内に配置された試料台上と何れかのロック室105,105’内の試料台との間で搬入、搬出が行われる。これらプロセスモジュール110−1〜110−4、ロック室105,105’と真空搬送室104内の搬送室との間は、各々気密に閉塞、開放可能なバルブにより連通する通路が開閉される。
カセット台107−1〜107−3の何れか上に載せられたカセット内に収納された複数の半導体試料等の試料は、真空処理装置100の動作を調節するユーザインターフェース装置111が判断し、または、真空処理装置100が設置される製造ラインのホスト112等からの指令を受けて、その処理(以下、ロットと称する)が開始される。
ロック室105,105’では、搬送された試料を収納した状態でバルブが閉塞されて密封され、所定の圧力まで減圧される。その後、真空搬送室104内の搬送室に面した側のバルブが開放されてロック室105,105’内と真空搬送室104内とが連通され、真空搬送ロボット108のアームがロック室105,105’内に伸張して、内部の試料を搬出する。真空搬送ロボット108上のアームに載せられた試料は、カセットから取り出される際に予め定められたプロセスモジュール110−1〜110−4の何れか内の真空にされた処理室内に搬入される。
試料が何れかのプロセスモジュール110−1〜110−4内の処理室に搬送された後、この処理室内と真空搬送室104搬送室との間を開放、遮蔽するバルブが閉じられて処理室が封止される。この後、処理室内に処理用のガスが導入されプラズマが処理室内に形成されて試料が処理される。
試料の処理が終了したことが検出されると、前記バルブが開放されて真空搬送ロボット108により、処理室内に搬入された場合と逆にロック室105,105’へ向けて搬出される。ロック室105,105’の何れかに試料が搬送されると、このロック室105,105’内と真空搬送室104とを連通する通路を開閉するバルブが閉じられて内部が密封され、ロック室105,105’内の圧力が大気圧まで上昇させられる。
この後、筐体106の内側のバルブが開放されてロック室105,105’内と筐体106内の大気搬送室とが連通され、大気搬送ロボット109によりロック室105,105’から元のカセットに試料が搬送され、カセット内の元の位置に戻される。
本実施例では、真空搬送部102、大気搬送部103の各々における試料の搬送は、大気搬送ロボット109及び真空搬送ロボット108によりカセット台107−1〜107−3上のカセット、或いは大気搬送室106の前方から見て左右の少なくとも一方の端部に配置される位置合わせ機、ロック室105,105’、プロセスモジュール110−1〜110−4を含む試料の保持ステーションとの間で実施されるが、これらの保持ステーションにおいてはプロセスモジュール110−1〜110−4で処理された処理済の試料と処理前の試料とが交換または入れ換えされる。
つまり、真空搬送ロボット108、大気搬送ロボット109は、これらが備える複数(本実施例では各々2個)のアームの一方に、処理前の試料の何れかを一枚載せ且つ他方のアームには試料を載せていない状態で、他方のアームを上記保持ステーションの内部まで伸張させて処理後の試料をそのアームの先端部に配置された試料保持用のハンド上に載せてアームを収縮して処理後の試料を搬出後、一方のアームを伸張してその先端部のハンド上に載せた処理前の試料を先の保持ステーション内に搬入し当該保持ステーションに受け渡す動作を連続的に行うものである。
ここで、試料をどのプロセスモジュール110−1〜110−4に搬送するかの判断及び大気搬送ロボット109や真空搬送ロボット108等の試料の搬送に必要な機器の制御は搬送モジュール101のモジュールコントローラ113によって行われる。
なお、本実施例では、真空搬送部102内での搬送時間が大気搬送部103内でのものと比較して長くされており、カセット台107−1〜107−3上のカセットと各プロセスモジュール110−1〜110−4との間で行われる試料の搬送(カセットから取り出されてからプロセスモジュール110−1〜110−4で処理を施された後に元のカセットのもとの位置に戻されるまでの動作)の時間または回数の単位時間当たりの値が最適に調節される例を示す。また、各プロセスモジュール110−1〜110−4の真空容器内部に配置された処理室内で搬送された試料に対して行われる処理に要する時間は真空搬送部102での搬送に要する時間よりも大きくされている。
より具体的には真空搬送ロボット108が処理後の試料を搬出するために処理室内に進入してから、処理前の試料が処理室内に搬入された後処理を施されて処理室から搬出される準備が整うまでの間の時間は、真空搬送室104内の真空搬送ロボット108によるロック室105と真空搬送室104に連結されたいずれかのプロセスモジュール110−1〜110−4との間での試料の搬送の時間と同じかまたはこれ以下の値になっており、真空処理装置100全体の単位時間での試料の処理の枚数には、搬送の時間がより大きな影響を特に支配的な影響を与えている。
図2は本実施例において試料をどのプロセスモジュール110−1〜110−4に搬送するかを決定するための処理のフローチャートである。尚、図2のフローチャートの処理を実行する前にユーザインターフェース装置111もしくはホスト112から各処理室に対して予めメンテナンス時期の設定を行っているものとする。
ロット処理が開始されると、まず、ステップS201において、各プロセスモジュール110−1〜110−4でメンテナンスが必要となるまでの期間を算出する。本実施例では、前回メンテナンスからの期間及び累積処理時間と、予め定められたメンテナンスが必要となるまでの累積処理時間から求めることとする。
ステップS202において、算出したメンテナンス期間と予め設定されたメンテナンス予定とをプロセスモジュール110−1〜110−4毎に比較する。その結果、ステップS203において、全てのプロセスモジュール110−1〜110−4にメンテナンス予定よりも早くメンテナンスが必要となった場合(Yes)には、ステップS204において、ユーザインターフェース装置111及びホスト112に対してアラームを発生させて半導体製造ラインのオペレータに通知すると共に、ステップS205において、メンテナンス予定の再設定を促す。メンテナンス予定の再設定後は、ステップS202に移行し、比較をやり直す。
ステップS203において、算出したメンテナンス時期が設定されたメンテナンス予定よりも長いプロセスモジュール110−1〜110−4が存在する場合(No)、ステップS206において、各プロセスモジュール110−1〜110−4に対してメンテナンス予定を基準にしてメンテナンス時期との差の比率を求める。
ステップS207において、求めた比率に従い、各プロセスモジュール110−1〜110−4で処理する試料の枚数を決定する。例えば、25枚の試料を処理するロット処理で、プロセスモジュール110−1〜110−4の比率が1:2:3:4であった場合、試料の枚数は2:5:8:10となる。
ステップS208において、各プロセスモジュール110−1〜110−4を残りの処理枚数が多い順にソートし、ステップS209において、そのプロセスモジュール110−1〜110−4に試料を搬入可能であるかどうかをチェックする。搬入可能な場合(Yes)には、ステップS210において、当該プロセスモジュール110−1〜110−4に試料を搬入し、処理を開始する。処理中等の理由により搬入不可能な場合(No)には、ステップS212において、当該当該プロセスモジュール110−1〜110−4の次に残りの処理枚数が多いプロセスモジュールに対して搬入可能であるかチェックを行う。ステップS213において、全モジュール当該プロセスモジュール110−1〜110−4をチェックしても搬入可能なプロセスモジュール110−1〜110−4がなかった場合(No)には、ステップS213において、何れかのプロセスモジュール110−1〜110−4での処理が完了するまで待ちを行う。上記処理をロットで処理する試料がなくなるまで繰り返す。
次に、図3及び図4を用いて本発明の第2の実施例を説明する。図3は本発明の第2の実施例に係る真空処理装置100の全体的な構成の概略を示す図である。
図3に示す真空処理装置100は、図1に示す本発明の第一の実施例に係る真空処理装置において、真空搬送室104が中間室116を介して複数接続され、複数のプロセスモジュール110−1〜110−4が真空搬送室104−a,104−bに接続されるものである。また、中間室116においては複数の試料を保持可能な構成となっている。
本構成においては、カセットから試料をプロセスモジュール110−1〜110−4に搬送する際、試料の搬送先が図上上側の奥側のプロセスモジュール110−3〜110−4であった場合には、試料は中間室116を経由して真空搬送室104−bに搬送され、真空搬送室104−bの真空搬送ロボット108−bにより所定のプロセスモジュール110−3〜110−4内の処理室へ搬入される。
また、本実施例でも図1の実施例と同様に、大気側ブロック101、真空側ブロック102の各々における試料の搬送は、大気搬送ロボット109及び真空搬送ロボット108によりカセット台107−1〜107−3上のカセット、或いは大気搬送室106の前方から見て左右の少なくとも一方の端部に配置される位置合わせ機、ロック室105、プロセスモジュール110−3〜110−4、中間室116を含む試料の保持ステーションとの間で実施されるが、これらの保持ステーションにおいてはプロセスモジュール110−1〜110−4で処理された処理済の試料と処理前の試料とが交換または入れ換えされる。
つまり、真空搬送ロボット108、大気搬送ロボット109は、これらが備える複数(本実施例では各々2個)のアームの一方に、処理前の試料の何れかを一枚載せ且つ他方のアームには試料を載せていない状態で、他方のアームを上記保持ステーションの内部まで伸張させて処理後の試料をそのアームの先端部に配置された試料保持用のハンド上に載せてアームを収縮して処理後の試料を搬出後、一方のアームを伸張してその先端部のハンド上に載せた処理前の試料を先の保持ステーション内に搬入し当該保持ステーションに受け渡す動作を連続的に行うものである。
なお、本実施例でも、真空搬送部102内での搬送時間が大気搬送部103内でのものと比較して長くされており、カセット台107−1〜107−3上のカセットと各プロセスモジュール110−1〜110−4との間で行われる試料の搬送(カセットから取り出されてからプロセスモジュール110−1〜110−4で処理を施された後に元のカセットのもとの位置に戻されるまでの動作)の時間または回数の単位時間当たりの値が最適に調節される例を示す。
また、各プロセスモジュール110−1〜110−4の真空容器内部に配置された処理室内で搬送された試料に対して行われる処理の時間は、真空搬送室104内の真空搬送ロボット108によるロック室105,105’或いは中間室116と各真空搬送室104に連結されたいずれかのプロセスモジュール110−1〜110−4との間での試料の搬送の時間あるいはと同じかまたはこれ以下の値になっており、真空処理装置100全体の単位時間での試料の処理の枚数には、搬送の時間がより大きな影響を特に支配的な影響を与えている。
このような構成では、奥側のプロセスモジュール110−3〜110−4の使用頻度を手前側のプロセスモジュール110−1〜110−2の使用頻度よりも高くすることで装置のスループットを向上させることが出来る。そのため、処理室のメンテナンスにより手前側もしくは奥側のプロセスモジュール110−1〜110−4が稼働できない状態になると装置のスループットを激減させてしまうため、それぞれ1つはプロセスモジュール110−1〜110−4が処理可能な状態であることが必要となる。
そのため、本実施例においては各真空搬送室104に接続されるプロセスモジュール110−1〜110−4をグループ化し、そのグループ内で使用頻度を増減させることによりプロセスモジュール110−1〜110−4のメンテナンス時期をコントロールする。本実施例では、上記グループは複数の真空搬送室104−a、104−b毎にこれに連結されたプロセスモジュール110−1〜110−4から構成され、グループに所属する複数のプロセスモジュール110同士の間で、各プロセスモジュール110−1〜110−4で処理される試料の枚数、すなわち試料である半導体試料の搬送のスケジュールが設定される。
特に、任意の真空搬送室104に連結された複数のプロセスモジュール110−1〜110−4のプラズマを用いたクリーニングや各プロセスモジュール110−1〜110−4を構成する真空容器の大気開放等試料の処理を行うことができないダウンタイムの期間を異ならせて、真空処理装置が製品用の試料の処理を行っている通常の運転の状態においては、各真空搬送室104に連結されたプロセスモジュール110−1〜110−4のうち少なくとも1つのものが試料の処理を実施できる運転を行っている状態にする。このため、一方のプロセスモジュール110−1〜110−4の保守の動作の終了後所定の時間を開けて他方のプロセスモジュール110−1〜110−4の保守の動作を開始する。
このような保守の動作を開始する時間を異ならせるために、各グループに属するプロセスモジュール110−1〜110−4の各々が処理を行う枚数または時間は、真空処理装置100の試料の搬送の動作を調節するモジュールコントローラ113からの指令に応じて、相互に異なるように設定される。つまり、同じ真空搬送室104に連結された複数のプロセスモジュール110−1〜110−4は、実質的に同じ構成の膜構造がその表面に配置された試料を同じ条件で処理を実施するものであっても、単位時間当たり試料が搬送されて処理が実行される頻度、或いは単位時間当たりの処理の枚数、処理の実行時間は、例え長い期間で平均した場合に近接した値になるとしても、短い期間当たりで算出される値は異なるように設定される。
例えば、真空搬送室104−bに連結された2つのプロセスモジュール110−3,110−4のうちの一方は、真空処理装置100の運転中の任意の期間、他方のプロセスモジュールより試料の処理の頻度が高くなるように、試料がより短周期で搬送され、当該プロセスモジュール110保守の開始までの期間は他方のプロセスモジュール110の保守の開始までの期間との差が保守に要する時間よりも所定時間長くなるようにされる。
この後、中間室116と2つのプロセスモジュール110−3,110−4との間で試料を均等に搬送するようにしても良い。このことにより、一方のプロセスモジュール110の保守が開始されて終了される間も、他方のプロセスモジュールが保守を開始するように予め設定されている試料の処理の累積枚数や期間に到達してしまい、他方のプロセスモジュール110での処理が行えず、プロセスモジュール110−3,110−4が連結された真空搬送室104での試料の処理が実行できないため、真空処理装置100の処理のスループットが大きく損われたり、設定された保守の開始を遅らせて処理を延長して実行してしまうことで当該プロセスモジュール110を損傷したり、部品の交換や保守の作業にさらに時間を要してしまい、結果として上記スループットを低減させてしまうことが抑制される。
図4は本実施例における試料の搬送先を決めるための処理のフローチャートである。本実施例においては、ステップS406において、メンテナンスの予定と算出したメンテナンス期間の差の比を算出し、ステップS407において、グループ毎に各モジュールの処理枚数の比率を決定し、ステップS408において、搬送先グループを決定し、ステップS409において、処理枚数の比により搬送先モジュールを決定し、ステップS410において、当該モジュールに試料搬入可(Yes)であれば、試料をプロセスモジュール110−1〜110−4に搬入する。
また、本実施例における構成では、ステップS410において、搬送先となったモジュール110−1〜110−4が処理中等の理由で試料を搬入出来ない場合(No)、ステップS412において、中間室116に試料を搬送して、ステップS413において、当該モジュール110−1〜110−4の処理が完了するのを待ち、終了後に順次搬送する。
上記のプロセスモジュールでの搬送や処理の頻度、或いはプロセスモジュール110−1〜110−4の稼働率の調節は、モジュールコントローラ113により各プロセスモジュール110−1〜110−4での処理の累積時間に基づいて設定され、真空搬送ロボット108の動作が調節されて行われる。上記の実施例の頻度や稼働率の調節の結果、任意の真空搬送室104に連結された複数のプロセスモジュール110−1〜110−4のうちの任意のものは、他のモジュールより優先的に試料の処理を行うために搬送が実施され、他のプロセスモジュール110−1〜110−4での試料の処理が終了して待時間が生じても、当該任意のプロセスモジュール110−1〜110−4での試料の処理が連続して実施されるような期間が生じる場合が有る。
以上の通り、各プロセスモジュール110−1〜110−4での試料の処理枚数を増減させることによりメンテナンス周期をコントロールでき、真空処理装置の生産性を向上させることができる。
100 真空処理装置
101 搬送モジュール
102 真空搬送部
103 大気搬送部
104,104−a,104−b 真空搬送室
105,105’ ロック室
106 筐体
107−1〜107−3 カセット台
108,108−a,108−b 真空搬送ロボット
109 大気搬送ロボット
110 プロセスモジュール
110−1〜110−4 プロセスモジュール
110−1,110−2 手前側のプロセスモジュール
110−3,110−4 奥側のプロセスモジュール
111 ユーザインターフェース装置
112 ホスト
113 モジュールコントローラ
114−1〜110−4 モジュールコントローラ
115 信号線
116 中間室

Claims (4)

  1. 減圧された内部の空間を処理対象の試料が搬送される真空搬送室と、この真空搬送室に連結されその内部に配置されて減圧された処理室に配置された前記試料がこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理される複数の真空処理容器と、この真空搬送室に連結され処理前または処理済の前記試料が収納されるロック室と、を備え、
    前記処理前の試料を前記ロック室からいずれかの前記処理室に搬送してこの試料を処理した後、前記試料を処理室から前記ロック室に戻すまでの時間の増減または前記ロック室からの搬出の時刻の調節により当該処理室の保守作業の開始までの時間を他方の処理室の保守作業の開始時間と所定の時間以上異ならせることを特徴とする真空処理装置。
  2. 請求項1に記載の真空処理装置であって、前記複数の真空処理容器各々の処理室で行われた前記処理の累積時間に基づいてこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせることを特徴とする真空処理装置。
  3. 請求項1または2に記載の真空処理装置であって、前記複数の処理室における搬送された前記試料の処理の頻度または稼働率を調節してこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせることを特徴とする真空処理装置。
  4. 請求項1または2に記載の真空処理装置であって、前記試料の搬送先である前記複数の処理室のいずれかを選択してこれらの処理室の保守作業の開始までの時間を所定の時間以上異ならせることを特徴とする真空処理装置。
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