(57)【要約】  処理対象物に対し所定の処理を施す処理室内で所定の処理環境を形成するために設けられている可動部品と、各可動部品の作動を制御する制御手段（５）とを備えた処理装置において、簡単に処理装置を構成する可動部品の経時変化を含む異常を判断することができるようにする。  前記可動部品の作動に伴い発生する振動の波形を検出する振動検知手段（７）を設ける。可動部品のいずれかを作動すべく制御手段（５）からの制御が行われた場合、制御に応じたイベントデータと、そのときに作動している全可動部品の振動の波形とを取得する。イベントデータに応じた制御が選択される毎に、または前記イベントデータと同種の他のイベントデータに応じた振動の波形が取得されている場合に、前記波形の変化を監視し、当該波形が所定の範囲を超えて変化していると、処理装置の異常を判断する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物に対し所定の処理を施す処理室内で所定の処理環境を形成するために設けられている可動部品と、各可動部品の作動を制御する制御手段とを備えた処理装置の作動監視システムであって、
前記可動部材の作動に伴い発生する振動の波形を検出する振動検知手段を有し、
前記可動部品のいずれかを作動すべく制御手段からの制御が行われた場合、前記制御に応じたイベントデータと、前記振動検知手段により検知され、そのときに作動している全可動部品の振動の波形とを取得し、
前記イベントデータに応じた制御が選択される毎に、または前記イベントデータと同種の他のイベントデータに応じた振動の波形が取得されている場合に、前記波形の変化を監視し、当該波形が所定の範囲を超えて変化していると、処理装置の異常を判断するように構成したことを特徴とする処理装置の作動監視システム。
【請求項２】
前記イベントデータに応じた制御が選択された場合に、前回の振動の波形に含まれない振動の波形が新たに検知された場合、当該振動の発生原因を特定して前記発生原因に基づく他の波形を記憶し、
前記可動部品のいずれかの作動中に、前記振動検知手段により前記他の波形が検知されると、処理装置の異常を判断するように構成したことを特徴とする請求項１記載の処理装置の作動監視システム。
【請求項３】
前記取得された振動の波形は所定の特徴パラメータに変換された後、記憶されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の処理装置の作動監視システム。
【請求項４】
前記特徴パラメータを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の処理装置の作動監視システム。
【請求項５】
前記振動検知手段は、測定可能な振動の周波数帯域の異なる複数のセンサを組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の処理装置の作動監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理装置を構成する可動部品が作動するときの振動から当該可動部品の作動を監視できるようにした処理装置の作動監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に成膜処理やエッチング処理などの各種の処理を連続して施す装置として、図１に示すように、搬送ロボットＡを配置した中央の搬送室Ｂを囲うようにして基板Ｓのロードロック室Ｃと複数の処理室Ｄ１〜Ｄ３とをゲートバルブＥ１〜Ｅ４を介して配置し、搬送ロボットＡによりロードロック室Ｃに投入した基板Ｓを各処理室Ｄにまたは各処理室Ｄの相互間で基板Ｓを搬送するように構成した処理装置（所謂、クラスタツール装置）が知られている。
【０００３】
このような処理装置においては、搬送ロボットＡだけではなく、各処理室Ｄと搬送室Ｂとを隔絶する駆動手段を備えたゲートバルブＥ、冷媒循環式のコールドトラップ（図示せず）や真空ポンプＰなど多くの可動部品が設けられ、これらの可動部品によって、基板の搬送を含む、処理対象物に対し所定の処理を施すための処理環境が形成される。その際、上記所定の処理を良好に行うには、常にこれらの可動部品が正常に動作することが必要となる。このことから、個々の可動部品毎に光学式センサなど検知手段を設け、その作動を監視することができるが、これでは装置の構成部品が多くなり、また、管理すべきデータが膨大になって高性能な制御手段が必要となり、結果として、コスト高を招く。
【０００４】
ところで、従来、加速度センサやＡＥセンサなど装置の振動を検知する振動検知手段を用いて処理装置の異常を検知することが提案されている。例えば、特許文献１には、装置内部や装置外に加速度センサを設置し、この検知手段の出力に基づいて装置を停止させるべき旨の停止信号を出力する停止制御手段を設けることが開示されている。
【０００５】
然し、従来の振動測定による異常検知においては、処理装置の構成部品のうち、異常検知をしようとする測定対象物の異常時における振動の波形を予め取得しておき、それに基づいて異常検知を行っている。このため、測定対象物が特定されているという問題がある。また、予め定めた閾値を超えたときにのみ異常と判断するため、使用頻度に応じて劣化する可動部品の劣化状況などを管理することには不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２３７７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、以上の点に鑑み、簡単に処理装置を構成する可動部品の経時変化を含む異常を判断することができる低コストの処理装置の作動監視システムを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の処理装置の作動監視システムは、処理対象物に対し所定の処理を施す処理室内で所定の処理環境を形成するために設けられている可動部品と、各可動部品の作動を制御する制御手段とを備えた処理装置の作動監視システムであって、前記可動部材の作動に伴い発生する振動の波形を検出する振動検知手段を有し、前記可動部品のいずれかを作動すべく制御手段からの制御が行われた場合、前記制御に応じたイベントデータと、前記振動検知手段により検知され、そのときに作動している全可動部品の振動の波形とを取得し、前記イベントデータに応じた制御が選択される毎に、または前記イベントデータと同種の他のイベントデータに応じた振動の波形が取得されている場合に、前記波形の変化を監視し、当該波形が所定の範囲を超えて変化していると、処理装置の異常を判断するように構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、制御手段からの制御によりいずれかの可動部品を作動させたとき、その可動部品を含む、作動中の全ての可動部品の作動により発生する振動の波形であって振動が伝わる範囲のものを振動検知手段によりそれぞれ測定し、その制御内容たるイベントデータと共に取得する。そして、例えば、同一の作動環境下で制御手段により同種の制御が行われた（イベントデータが略一致する）とき、振動検知手段により振動の波形を再度それぞれ検知し、そのイベントデータに対応した前回の振動データと比較する。そして、当該振動データのいずれかが所定の範囲を超えて変化していると、処理装置の異常または劣化によるメンテナンスの必要性を判断する。尚、本発明においてイベントデータとは、制御手段からの制御でいずれの可動部品を作動させるとき、制御手段から出力される制御（司令）内容に関するデータであり、「ゲートバルブ開」、「コールドトラップ作動」や「真空ポンプ作動」等の指令データを指す。
【００１０】
上記ように本発明においては、いずれかの可動部品の異常時における振動の波形を予め測定しておくのではなく、可動部品のいずれかが作動する毎に、特定のイベントデータに応じた振動の波形の変化から、簡単に可動部品の健常性が判断される。従って、当該振動の波形が時間を追って変化しているような場合には、可動部品の劣化状況まで監視することが可能になる。また、振動が伝わる範囲で作動している可動部品全ての振動を検知して処理するようにしたため、個々の可動部品毎に振動検知手段は必要ではなく、低コスト化を図ることができる。さらに、処理装置各部の状態を示す情報を一定の周期で取得して処理することで作動監視するような場合と比較して、管理すべきデータの量も少なくでき、クラスターツールのような可動部品が比較的多い処理装置用の作動監視システムとして最適である。
【００１１】
また、本発明においては、前記イベントデータに応じた制御が選択された場合に、前回の振動の波形に含まれない振動の波形が新たに検知された場合、当該振動の発生原因を特定して前記発生原因に基づく他の波形を記憶し、前記可動部品のいずれかの作動中に、前記振動検知手段により前記他の波形が検知されると、処理装置の異常を判断するように構成してもよい。これにより、例えば、成膜室の内壁に設けた防着板に付着した膜が剥離したり、搬送中の基板が破損したり等、イベントデータでは管理できない原因に起因した振動が発生した場合に処理装置の異常を判断できる。
【００１２】
前記取得された振動の波形は所定の特徴パラメータに変換された後、制御手段に設けたメモリや他の公知の記憶装置に記憶されようにしておけば、取得された振動の波形のデータをそのまま保存する場合と比較して、その持続時間、振動の立ち上がり及び立ち下がり時間、最大振幅値、振動エネルギーやピーク周波数等をパラメータに変換して記憶させることで大量のデータを保存しておく必要がなくなり、また、異常の判断も容易となる。  【００１３】
この場合、前記特徴パラメータを表示する表示手段を備えておけば、可動部品の経時変化が可視化でき、その劣化等を分析、判断するのに有利である。
【００１４】
なお、作動中の全ての可動部品の振動を捕らえることができるように、前記振動検知手段は、測定可能な振動の周波数帯域の異なる複数のセンサを組み合わせて構成されたものであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ)及び（ｂ）は、搬送ロボットを具備する処理装置を示す模式的に示す平面図及び断面図。
【図２】振動検知手段により検知した振動の波形の特徴パラメータへの変換を説明する図。
【図３】表示手段における特徴パラメータの表示例を示す図。
【図４】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の処理装置の作動監視システムにより異常検知の例を説明する図。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の処理装置の作動監視システムにより異常検知の他の例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１に示す処理装置で本発明を適用した実施の形態について説明する。即ち、搬送室Ｂには、搬送ロボットＡが設けられている。搬送ロボットＡは、図示省略した駆動手段たる２個のモータを有し、同心に配置された各モータの回転軸１ａ、１ｂにはロボットアーム２がリンク機構をなして連結され、その先端にロボットハンド３が取り付けられている。これにより、各モータの回転軸１ａ、１ｂの回転角を適宜制御することで、ロボットアーム２が伸縮及び旋回自在となり、ロボットハンド３で基板Ｓを支持して所定の位置まで移送可能となる。また、搬送室Ｂと、ロードロック室Ｃ及び処理室Ｄ１〜Ｄ３とは、エアーシリンダ等の駆動手段４を備えたゲートバルブＥ１〜Ｅ４を介して連結され、各室が相互に隔絶できるようになっている。
【００１７】
搬送室Ｂ、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄ１〜Ｄ３には、ロータリーポンプ、クライオポンプやターボ分子ポンプから構成される真空排気手段Ｐが接続されている。この場合、各処理室Ｄ１〜Ｄ３で行われる処理に応じて、各処理室Ｄ１〜Ｄ３への接続箇所において図示省略した公知の構造のコールドトラップが適宜設けられる。また、処理室Ｄ１〜Ｄ３等には、特に図示しないが、ピラニ真空計やイオンゲージ等の真空圧測定手段と所定のガスを導入するガス導入手段が設けられ、また、所定の処理に応じて処理室Ｄ１〜Ｄ３内に放電プラズマを形成するための電極や電源が適宜設けられている。
【００１８】
半導体ウエハ等の処理対象物たる基板Ｓに対し所定の処理を実施するために、例えば当該基板Ｓのロードロック室Ｃから各処理室Ｄ１〜Ｄ３への移送や真空（プラズマ）雰囲気の形成等の所定の処理環境を形成すべく搬送室Ｂ、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄに適宜装備された上記各部品が、本実施の形態の可動部品を構成する。これらの可動部品の作動は、制御手段５により制御される。制御手段５は、公知の構造を有するものであり、例えばマイクロコンピュータを備え、このマイクロコンピュータにパソコン等を介して制御（指令）内容を予めプログラムでき、これを逐次実行することによりシーケンス制御を行うものである。また、制御手段５には、液晶ディスプレイ等などの表示手段６が連結され、制御内容を適宜表示できるようになっている。
【００１９】
処理装置には、各可動部品が作動したとき、それに伴って発生する振動の波形を検知するため振動検知手段７が設けられている。振動検知手段７としては、公知の構造を有する加速度センサ、振動／衝撃センサ、ＡＥ（アコースティックエミッション）センサやマイクホーン等が用いられる。振動検知手段７は、後述する振動パラメータ変換手段７ａを介して制御手段５に接続され、また、各可動部品が作動したときに発生した振動の波形を効率よく検知するため、例えば搬送室Ｂの底面外側に取り付けられる。
【００２０】
ここで、モータやゲートバルブＥ１〜Ｅ４の作動時の振動のような５００Ｈｚ以下の低周波領域の振動から、上記コールドトラップ作動時にピストンがシリンダ壁面を擦れることで発生する振動のような１００ｋＨｚの高周波帯域のものまで広帯域で振動測定が可能となるように（即ち、処理装置を構成する全部品に対し作動監視が可能となるように）、上記センサを複数組み合わせて使用される。
【００２１】
尚、低周波帯域の振動は伝わり易く、可動部品が樹脂製等であっても減衰し難い一方で、高周波領域の振動は樹脂製部品等が介在するだけで減衰するため、これらの振動の特性を考慮し、目的とする振動を測定するために上記各センサの取付位置は適宜選択される。  
【００２２】
次に、本実施の形態に係る処理装置の作動監視について、例えば、真空排気手段の作動により搬送室Ｂ、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄ１〜Ｄ３が所定の真空度に保持された状態でロードロック室Ｃに設置された基板Ｓをいずれかの処理室Ｄ１〜Ｄ３に移送する場合を例に説明する。先ず、制御手段５からの制御により、ロードロック室Ｃが所定の真空度に達していることを確認した後、搬送室Ｂと、ロードロック室Ｃ及び処理室Ｄ１〜Ｄ３との間にある２個のゲートバルブＥ１〜Ｅ４を開ける。このとき、振動検知手段６によって、ゲートバルブＥ１〜Ｅ４の作動に伴う振動の波形や真空ポンプＰの作動に伴う振動など現在作動している可動部品の振動の波形が検知される。
【００２３】
測定された振動の波形は、振動パラメータ化手段７ａにより特徴パラメータにそれぞれ変換される。ＡＥセンサによりゲートバルブＥ１の振動を検知した場合を例に説明すると、振動パラメータ化手段７ａにおいては、検知されたゲートバルブＥ１の作動に伴う振動の波形の持続時間、振動の立ち上がり及び立ち下がり時間、最大振幅値、振動エネルギーやピーク周波数がヒット処理される。つまり、ＡＥ波形を包絡線検波してできる波形のひとかたまりを一個の信号(ヒット)と定義し、特徴パラメータとされる（図２参照）。
【００２４】
この特徴パラメータは制御手段５に出力され、「ゲートバルブＥ１開」という制御手段５による制御（指令）内容たるイベントデータと共に制御手段５に設けたメモリ等の記憶手段に記憶させる（実際の処理においては、制御手段５からの制御によりいずれかの可動部品が作動した場合、その可動部品を含む現在作動中で振動している全可動部品の振動の波形が検知され、これらがヒット処理されて特徴パラメータにそれぞれ変換されて記憶される）。これにより、イベントデータと振動波形の特徴パラメータとの同期が容易となり、また、パラメータ化することと、いずれか可動部品が作動するときだけデータ（イベントデータ及び特徴パラメータに関するデータ）を取得することとが相俟って、大量のデータを保存する必要を無くすことができる。
【００２５】
また、得られた特徴パラメータは、表示手段６に表示させることができる。この場合、例えば、Ｘ軸に振動波形の第１のピーク値、Ｙ軸に振動波形の最大振幅を取り、振動エネルギーを円の大きさで表すようなバブルチャート（散布図）として表示することが好ましい（図３参照）。これにより、イベントデータに応じた各可動部品の振動が可視化できる。尚、バブルチャートは、Ｘ−Ｙ軸上に示す円の大きさ、円の色、円の高さ等により多数の特徴パラメータを持つ波形データの特徴を可視化するのに適している。
【００２６】
ここで、得られた特徴パラメータを一定の期間に亘って蓄積していくと、通常発生する振動はバブルチャート上で特定の領域に集まってくる。このため、図４に示すように、特徴パラメータを蓄積し、その発生回数を含めて表示手段６に表示させていくと、可動部品の作動以外で他の振動が発生した場合、上記領域以外の領域に振動の発生が表われることで直ちに見分けることができるようになる（イベントデータとそれに応じた特徴パラメータとのデータを消去すれば、より顕著に現わすことができる）。
【００２７】
このような場合には、例えば処理装置の作動を停止し、当該振動の発生原因を特定する。そして、当該発生原因に基づく他の振動データを記憶手段に記憶させておき、前記可動部品のいずれかの作動中に、振動検知手段７により他の振動データが検知されると、処理装置の異常を判断するように構成しておく。これにより、例えば、処理室Ｄ１〜Ｄ３内壁に設けた防着板に付着した膜が剥離した場合に発生するＡＥ波（２００ｋＨｚ付近）等、イベントデータでは管理できない原因に起因した振動が発生した場合に、メンテナンスの必要性を含む処理装置の異常を判断できるようになる。
【００２８】
次いで、例えば、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄ１〜Ｄ３が所定の真空度に保持された状態等、同一の作動環境下で制御手段５により同一の制御、つまり、「ゲートバルブＥ１開」という指令がなされたとき、または、いずれかの処理室から他の処理室への基板Ｓの移送のような同種の制御が行われた（例えば、「ゲートバルブＥ２開」：イベントデータが略一致する）場合、振動検知手段７でそのときに発生している振動の波形を再度それぞれ検知して特徴パラメータに変換し、そのイベントデータに対応した前回の振動の特徴パラメータと比較する。そして、特徴パラメータの時間軸に対するずれやＡＥエネルギー面積の変化から処理装置の異常または劣化によるメンテナンスの必要性を判断する。これにより、モータ、ゲートバルブやコールドトラップの作動の監視だけでなく、例えば、処理室内でプラズマ処理を実施している場合における異常放電（アーク放電）の発生、または、搬送ロボットＡによる搬送中でのロボットハンドからの基板Ｓの脱落等まで、監視できるようになる。
【００２９】
次に、本実施の形態において処理装置の作動監視により可動部品の異常を検知した例を説明する。制御手段５により搬送室Ｂ、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄ１〜Ｄ３が所定の真空度に保持された状態でゲートバルブＥ１〜Ｅ３をそれぞれ作動させた場合（イベントデータが同種である場合）に、振動検知手段７により振動の波形を測定し、特徴パラメータに変換し、それに応じてそれぞれの散布図を作成する（図４（ａ）乃至図４（ｃ）参照）。そして、これらの散布図を重ね合わせることで（図４（ｄ）参照）、ゲートバルブＥ２を作動させたときのみ、振動検知手段７により異常な振動（符号Ｒ１で示す領域）が検知されることが判る。これにより、ゲートバルブＥ２に異常が発生していることが判る。このような場合には、ゲートバルブＥ２自体を交換する。
【００３０】
他方で、制御手段５により搬送室Ｂ、ロードロック室Ｃ及び各処理室Ｄ１〜Ｄ３が所定の真空度に保持された状態でゲートバルブＥ１を作動させた場合に、振動検知手段７により振動の波形を測定し、特徴パラメータに変換したときの散布図を作成する（図５（ａ）参照）。そして、同一の環境下で制御手段５により上記制御が選択された場合（イベントデータが同一である場合）、その都度、振動の波形を測定し、特徴パラメータに変換して散布図を作成し、前回作成した散布図と重ね合わせて表示させていく。
【００３１】
このように各散布図を重ね合わせることで（図５（ｄ）参照）、ゲートバルブＥ１の使用時間が長くなると、振動検知手段７により測定される振動が変化していることが判る（図５では、符号Ｒ２で示す領域が右側にシフトしている）。これにより、ゲートバルブＥ１に異常が発生または発生する可能性があることが判る。このような場合には、ゲートバルブＥ１自体を交換する。
【００３２】
以上説明したように本発明の実施の形態では、可動部品のいずれかが作動する毎に、特定のイベントデータに応じた振動の波形の変化から、簡単に可動部品の健常性が判断でき、特に、当該振動の波形が時間を追って変化しているような場合には、可動部品の劣化状況を知ることができる。また、振動が伝わる範囲であれば、作動している可動部品全ての振動を検知して処理するため、個々の可動部品毎に振動検知手段は必要ではなく、低コスト化を図ることができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、一定の環境下でのゲートバルブの作動を例に説明したが、これに限定されるものではなく、作動に伴って振動を発生する可動部品であれば、本発明を適用してその作動を管理することができる。また、振動の波形を特徴パラメータに変化し、バルブチャートにより表示するものを例に説明したが、取得した特徴パラメータを重ね合わせて表示できるものであれば、折れ線グラフ等、その形態は問わない。
【符号の説明】
【００３４】
５  制御手段
６  表示手段
７  振動検知手段
Ｂ  搬送室
Ｃ  ロードロック室
Ｄ１〜Ｄ３  処理室
Ｅ１〜Ｅ４  ゲートバルブ
Ｐ  真空排気手段
Ｓ  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2010010688.tif 000008
2010010688.tif 000009
2010010688.tif 000010
2010010688.tif 000011