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JP2985342B2 - プラズマ処理装置の運転制御装置 - Google Patents
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JP2985342B2 - プラズマ処理装置の運転制御装置 - Google Patents

プラズマ処理装置の運転制御装置

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JP2985342B2
JP2985342B2 JP3071937A JP7193791A JP2985342B2 JP 2985342 B2 JP2985342 B2 JP 2985342B2 JP 3071937 A JP3071937 A JP 3071937A JP 7193791 A JP7193791 A JP 7193791A JP 2985342 B2 JP2985342 B2 JP 2985342B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハに対し
て膜付け,エッチングなどのプロセス処理を行うプラズ
マ処理装置の運転制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】頭記した半導体ウェーハのプロセス処理
に使用するプラズマCVD装置,プラズマエッチング装
置としては、一般にECR(電子サイクロトロン共鳴)
形のプラズマ処理装置が使用される。かかるECRプラ
ズマ処理装置は、周知のようにウェーハ処理を行う真空
処理室に連係してマイクロ波発生電源,マイクロ波導波
管,ソレノイドコイル,RF電源などを含むプラズマ生
成手段、原料ガス供給手段、真空排気手段、およびウェ
ーハ搬送手段を付設して構成されている。
【0003】一方、かかるECRプラズマ処理装置の運
転制御方式として、従来ではパーソナルコンピュータを
用い、専用入出力カードを介してプラズマ処理装置のプ
ラズマ生成手段,原料ガス供給手段,真空排気手段,ウ
ェーハ搬送手段を直接パーソナルコンピュータで統括制
御するようにしている。また、この場合に使用する制御
プログラムはコンパイルされた機械語形式が一般的に用
いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来の運転制御方式では運用上で次記のような問題点があ
る。すなわち、プラズマ処理装置の稼働後に運転制御プ
ログラムを一部手直しする場合には、パーソナルコンピ
ュータのソースプログラムを修正してから再びコンパイ
ルリンクする必要があり、そのプログラムの修正作業に
は大きな手間と時間がかかる。また、プログラムの修正
はパーソナルコンピュータの共有資源を使って行うため
に、プログラム修正の副作用として、予想範囲を著しく
超えて暴走したり、プログラムの一部が機能不能となっ
たりして不測の事態を引き起こすおそれがある。さら
に、プログラムの修正作業中はプラズマ処理装置の運転
を全面的に停止せざるを得ないために、停止,起動に伴
うダウンタイムが増してプラズマ処理装置の稼働率が低
下する。なお、プログラムの部分修正として頻度として
多いものは、各種電源に係わる入出力レベルの変更、D
I/DO(DIはデイジタルインプット,DOはデイジ
タルアウトプットを表す)の変更、各種PID制御の定
数の微調整、ウェーハ搬送手順の若干の変更などがあ
る。
【0005】本発明は従来の運転制御方式による前記の
問題点を解決し、プログラムの部分修正に伴うダウンタ
イムを大幅に軽減し、さらに修正の副作用を最小限の範
囲に抑えて信頼性の向上が図れるようにしたプラズマ処
理装置の運転制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、プラズマ処理装置の運転制御装置を、プ
ラズマ生成手段のマイクロ波電源,ソレノイド電源,R
F電源,および原料ガス供給手段を制御するプロセス系
プログラマブルコントローラと、真空排気手段を制御す
る排気系プログラマブルコントローラと、ウェーハ搬送
手段を制御する搬送系プログラマブルコントローラと、
前記の各プログラマブルコントローラに通信回線を介し
て連結した統括制御用のパーソナルコンピュータとで構
成するものとする。
【0007】また、前記の運転制御装置において、パー
ソナルコンピュータのオペレーティングシステムには、
少なくともプラズマ処理装置を常時監視する異常処理タ
スク,運転制御タスク,データ処理タスクを設定し、そ
れぞれのタスタを時分割で並列処理させるようにタスク
管理するのがよい。
【0008】さらに、複数の真空処理室を組合わせたマ
ルチチャンバ形プラズマ処理装置に対しては、各真空処
理室ごとに付設したプラズマ生成手段と個々に対応する
専用の制御用プログラマブルコントローラを備えて実施
することができる。
【0009】
【作用】上記の運転制御装置において、各種のプログラ
マブルコントローラはパーソナルコンピュータからの指
令で並列運転される。この場合に運転制御装置の運用は
各機能ごとに通信語を決めて実行するようにあらかじめ
プログラミングしておく。そして、各プログラマブルコ
ントローラは外部からの要求に対し、プラズマ処理装置
の運転状況から実行可能かどうかの判断を下してOKま
たはNGのアンサを行い、さらに必要によりウェーハ処
理の完了などの運転情報をパーソナルコンピュータに通
知するようにする。
【0010】また、先記した電源の入出力レベル変更,
ウェーハ搬送手順変更などのプログラムの部分修正作業
は、個々のプログラマブルコントローラごとに行われ
る。この場合に、修正対象となるプログラマブルコント
ローラでのプログラム修正は、パーソナルコンピュータ
とは異なりソースプログラムの修正のようにコンパイル
作業は必要なく、修正箇所の手直しだけで済むので修正
作業は僅かな手間と時間で処理できる。また、プラズマ
処理装置に対してプログラマブルコントローラを先記の
ように各制御系別に分けることでコントローラ相互間で
の干渉,暴走のおそれがなく、修正の副作用を最小限の
範囲に抑えることが可能となる。さらに、プログラムの
部分修正は、修正対象となるプログラマブルコントロー
ラについてのみ行えばよく、他のプログラマブルコント
ローラはそのまま継続運転が可能であるからその都度プ
ラズマ処理装置を停止する必要はなく、停止,起動に伴
うダウンタイムが不要となって稼働率が大幅に向上す
る。
【0011】また、各プログラマブルコントローラを統
括制御するパーソナルコンピュータについては、オペレ
ーションシステムに運転制御タスク,異常監視・処理タ
スク,データ処理タスク,画面・キーボート入出力処理
タスクを設けて時分割方式で多重タスク処理を行うこと
により、例えば運転制御の修正の際には対象となるタス
クのソースプログラムを修正,コンパイルして各タスク
の間をリンクするだけで対応でき、かつ修正に伴う副作
用もタスクを単位とした最小限の範囲に抑えられて好都
合である。さらに、各タスクを時分割で並列処理するよ
う管理することにより、例えば自動運転によるウェーハ
の連続処理中にデータ処理タスクを起動すれば、リアル
タイムでデータ処理,過去データの検索などが行える。
また、運転制御とは独立して異常監視タスクを設けるこ
とにより、運転制御プログラムの作成の際に該プログラ
ム中の随所に監視プログラムを設ける煩わしさから開放
される。
【0012】一方、複数の真空処理室を組合わせたマル
チチャンバ形プラズマ処理装置で同じウェーハ処理を行
う場合に、各真空処理室ごとに付設したプラズマ生成手
段と個々に対応する専用の制御用プログラマブルコント
ローラを備えることにより、運転制御の信頼性向上がが
期待できるほか、各プログラマブルコントローラには同
じプログラムが適用できて有利である。
【0013】
【実施例】以下本発明の実施例を図1により説明する。
図において、1はマイクロ波電源(2.45GHz, 1500
W)、2はインピーダンスマッチング手段、3はマイク
ロ波の導波管、4はプラズマ生成室、5はソレノイドコ
イル、6はソレノイド電源、7は真空処理室、8はウェ
ーハ保持基台、9はRF電源( 400KHz) 、10はウェ
ーハ搬送用真空予備室、11は真空予備室10に装備し
たドアバルブ、12は真空予備室10と真空処理室7と
の間でウェーハを搬出入するハンドリングロボット、1
2aはロボットの駆動モータ、13は真空予備室10に
接続した排気用真空ポンプ、14,15は真空処理室7
に接続した排気用真空ポンプ、16,17は原料ガスの
供給流量を調節するマスフローコントローラであり、こ
れらを総合してECRプラズマ処理装置本体およびその
周辺機器を構成している。なお、図示例の真空予備室1
0は方形状でその四辺にドアバルブ11を備ており、該
真空予備室10を核としてその周囲3辺に3基の真空処
理室7を結合してマルチチャンバ形のプラズマ処理装置
を構成することが可能である。
【0014】一方、前記プラズマ処理装置に対する運転
制御装置は、プロセス系プログラマブルコントローラ
(P)18と、排気系プログラマブルコントローラ
(V)19と、搬送系プログラマブルコントローラ
(H)20と、これらプログラマブルコントローラとデ
ータ通信回線(通信容量5Mbit/sec)21を介
して連結したパーソナルコンピュータ22とから構成さ
れている。ここで、プロセス系プログラマブルコントロ
ーラ(P)18は、先記したマイクロ波電源1,インピ
ーダンスマッチング手段2,ソレノイド電源6,RF電
源9などのプラズマ生成手段の構成要素、および原料ガ
ス供給手段であるマスフローコントローラ16およびこ
れに付属するバルブなどを制御,管理する。また、排気
系プログラマブルコントローラ(V)19は、真空処理
室7,真空予備室10に接続した排気用真空ポンプ1
3,14,15とこれら真空ポンプに付属するバルブな
どを制御,管理する。さらに、搬送系プログラマブルコ
ントローラ(H)20は、真空予備室のドアバルブ1
1,ウェーハ搬送用ロボット12などを制御,管理する
ものである。なお、プログラマブルコントローラ19
は、排気系の制御,管理機能の他にプラズマ処理装置の
異常検知,同処理の機能も持たせている。また、パーソ
ナルコンピュータ22は、オペレータの指令により前記
の各プログラマブルコントローラ18,19,20を介
してプラズマ処理装置全体を統括して運転制御する。
【0015】また、プラズマ処理装置の運転モードとし
て手動運転モード,排気,搬送の自動立ち上げモード,
自動運転モードのプログラムが用意されている。ここ
で、手動運転モードは、装置内の個々の電源,ポンプ,
バルブなどの各種機器の個別動作を可能とするリアルタ
イム運転モードであり、オペレータがパーソナルコンピ
ュータ22にキーインすると、パーソナルコンピュータ
22より各プログラマブルコントローラ18,19,2
0に対して各プログラマブルコントローラに対応する制
御対象の状態遷移要求を出し、各プログラマブルコント
ローラではこの命令の実行が可能か否かのインターロッ
クチェックを行った上で、正常であれは命令を実行し、
異常であればその理由をパーソナルコンピュータ22を
介してオペレータに通知する。また、排気,搬送の自動
立ち上げモードでは、オペレータのキーインにより排気
系,搬送系のプログラマブルコントローラ19,20を
起動させてそのプログラムを実行し、その状態がパーソ
ナルコンピュータ22で監視される。さらに、自動運転
モードでは、オペレータがレシピとして登録した運転プ
ログラムを順次実行して自動的にウェーハのプロセス処
理を行う。
【0016】また、パーソナルコンピュータ22のオペ
レーティングシステムには、前記の運転モードのほか
に、データ処理モードとしてレシピの作成,編集モー
ド、ロギングデータ出力モードなどのタスクが用意され
ており、これらの処理を時分割処理方式で自動運転,自
動立ち上げ運転中でも行えるようにしている。
【0017】なお、各プログラマブルコントローラは、
前記の運転モード以外にその支配下にある制御対象機器
の状態を監視して異常の発生有無をサイクリック(約3
0msec毎)にチェックしており、異常が検知される
とその制御対象機器に対して直ちに応急処置を施すと同
時に、他のプログラマブルコントローラに異常を通知
し、これに基づいてそれぞれのプログラマブルコントロ
ーラが異常の対応処理を実行するように設計されてい
る。
【0018】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のプラズマ処
理装置の運転制御装置では、パーソナルコンピュータに
よる集中管理と各プログラマブルコントローラによる分
散制御を組合わせてプラズマ処理装置を運転制御するよ
うにしたので、パーソナルコンピュータのみでプラズマ
処理装置を直接運転制御する従来の制御方式と比べて多
様な機能を高速,かつ高信頼性で実現できる。さらに、
稼働中に行うプログラムの修正作業を短時間に済ますこ
とが可能であり、これにより停止,起動に伴うダウンタ
イムを軽減してプラズマ処理装置の稼働率の大幅な向上
化が図れるなどの運用管理面での利点も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施例のシステムフロー図
【符号の説明】
18 プロセス系プログラマブルコントローラ 19 排気系プログラマブルコントローラ 20 搬送系プログラマブルコントローラ 21 通信回線 22 パーソナルコンピュータ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空処理室に連係してプラズマ生成手段,
    原料ガス供給手段,真空排気手段,およびウェーハ搬送
    手段を付設したECRプラズマ処理装置の運転制御装置
    であって、プラズマ生成手段の構成要素であるマイクロ
    波電源,ソレノイド電源,RF電源,および原料ガス供
    給手段を制御するプロセス系プログラマブルコントロー
    ラと、真空排気手段を制御する排気系プログラマブルコ
    ントローラと、ウェーハ搬送手段を制御する搬送系プロ
    グラマブルコントローラと、これら各プログラマブルコ
    ントローラに通信回線を介して連結した統括制御用のパ
    ーソナルコンピュータとで構成したことを特徴とするプ
    ラズマ処理装置の運転制御装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の運転制御装置において、
    パーソナルコンピュータのオペレーティングシステムに
    は、少なくともプラズマ処理装置を常時監視する異常処
    理タスク,運転制御タスク,データ処理タスクを設定
    し、それぞれのタスタを時分割で並列処理させるように
    したことを特徴とするプラズマ処理装置の運転制御装
    置。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の運転制御装置において、
    複数の真空処理室を組合わせたマルチチャンバ形プラズ
    マ処理装置に対し、各真空処理室ごとに付設したプラズ
    マ生成手段と個々に対応する専用の制御用プログラマブ
    ルコントローラを備えたことを特徴とするプラズマ処理
    装置の運転制御装置。
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