(57)【要約】【課題】高精度に干渉、衝突を検出でき、又搬送機構の振動等に影響を受けることがなく、未然に衝突等の事故の発生を防止し得る駆動制御システムを具備した基板処理装置を提供する。【解決手段】搬送機構１５及び該搬送機構の駆動制御システム２４を具備する基板処理装置に於いて、前記駆動制御システムは、前記搬送機構のモータ２２の負荷トルクを検出する負荷トルク検出部３１と、正常運転時のモータの負荷トルクに基づき得られるトルク制限値を出力するトルク制限値発生部２７とを有し、前記モータの負荷トルクがトルク制限値を越えた場合に前記モータを非常停止させる様構成した。【選択図】　　　　図１
2004104011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送機構及び該搬送機構の駆動制御システムを具備する基板処理装置に於いて、前記駆動制御システムは、前記搬送機構のモータの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、正常運転時のモータの負荷トルクに基づき得られるトルク制限値を出力するトルク制限値発生部とを有し、前記モータの負荷トルクがトルク制限値を越えた場合に前記モータを非常停止させる様構成したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング等の処理を行い、半導体装置を製造する基板処理装置、特に基板処理装置内で基板、カセット等を搬送する搬送機構の駆動制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先ず、図３に於いて基板処理装置の概要について説明する。
【０００３】
図中、１は基板処理装置の前部に設けられたカセット授受ステージであり、該カセット授受ステージ１は図示しない外部搬送装置と基板処理装置間でのカセット１６の授受を行うものである。２はカセットローダであり、昇降、横行、進退又は反転の協動により前記カセット授受ステージ１とカセットストッカ３、バッファカセットストッカ４間で前記カセット１６の搬送を行うものである。
【０００４】
基板処理装置の後部上方には縦型反応炉５が設けられ、該縦型反応炉５は処理室６を画成する石英製の反応管７、該反応管７を囲繞するヒータ８を有し、又、前記反応管７には、前記処理室６の上部に反応ガスを導入する反応ガス導入管９、前記処理室６を排気する排気管１１が設けられている。
【０００５】
前記縦型反応炉５の下方にはボートエレベータ１２が設けられ、該ボートエレベータ１２は昇降により、前記処理室６で基板１３を多段に保持する石英製の基板保持具１４を前記処理室６に装入、引出しする様になっている。
【０００６】
前記カセットストッカ３と前記ボートエレベータ１２間には基板移載装置１５が設けられ、該基板移載装置１５は昇降、回転、進退の協動により、降下状態の前記基板保持具１４と前記カセットストッカ３に収納されたカセット１６との間で前記基板１３を移載するものである。
【０００７】
未処理の基板１３は前記カセット１６に収納されて図示しない外部搬送装置により前記カセット授受ステージ１に搬送され、前記カセットローダ２で前記カセットストッカ３に移載される。前記基板移載装置１５は前記カセットストッカ３内の基板１３を前記基板保持具１４に移載する。所定枚数の前記基板１３が移載された基板保持具１４は前記ボートエレベータ１２により前記処理室６に装入され、前記ヒータ８により加熱され、又前記反応ガス導入管９より前記処理室６内に反応ガスが導入され、前記排気管１１より反応後のガスが排気される。
【０００８】
基板１３の処理が完了すると、前記ボートエレベータ１２により前記基板保持具１４が降下され、処理済の前記基板１３が所要温度迄冷却されると、前記基板移載装置１５により処理済の前記基板１３は前記基板保持具１４から前記カセットストッカ３内のカセット１６に払出される。
【０００９】
処理済の前記基板１３を収納するカセット１６は前記カセットローダ２により前記カセット授受ステージ１に搬送され、更に外部搬送装置により搬出される。
【００１０】
上記した様に、基板処理装置内には各種搬送装置、例えばカセットローダ２、基板移載装置１５、ボートエレベータ１２等が存在し、これら搬送装置は駆動制御部により制御されている。
【００１１】
例えば前記基板移載装置１５は昇降モータ、回動モータ、進退モータ等を有しているが、これら駆動モータは（図示せず）、搬送する基板１３に過度の衝撃が加わらない様、図４（Ｂ）に示される様に、駆動開始から所定速度となる迄、等加速制御、所定速度に達すると等速制御、停止する場合は、等減速制御されている。
【００１２】
前記基板移載装置１５で前記基板１３を搬送している場合、前記カセット１６の位置ずれ、前記基板保持具１４の位置ずれ等で、前記基板移載装置１５の可動部が前記基板保持具１４、前記カセット１６に干渉する場合がある。干渉した状態で更に前記基板移載装置１５が駆動されると、前記基板保持具１４に装填された基板１３の落下、更に前記基板保持具１４の転倒等の事故に発展する。該基板保持具１４の転倒は、高価な該基板保持具１４を損傷し、或は事故処理の為、基板処理装置を停止しなければならない等の問題がある。
【００１３】
この為、従来の基板処理装置では搬送機構が他の機器と干渉、衝突した場合には、搬送機構のモータを非常停止させる駆動制御システムが用いられている。
【００１４】
図５に於いて、従来の基板処理装置に於ける搬送機構の駆動制御システムについて説明する。
【００１５】
図５は、搬送機構として基板移載装置１５が示されている。
【００１６】
図３を参照して説明すると、昇降テーブル１８に回動テーブル１９が回転可能に設けられ、該回動テーブル１９にプレート保持部２０が進退可能に設けられ、該プレート保持部２０に基板支持プレート２１が複数枚（図では５枚）設けられている。
【００１７】
前記基板１３は前記基板支持プレート２１に載置され、前記昇降テーブル１８の昇降、前記回動テーブル１９の回動、前記プレート保持部２０の進退の協動で、前記基板１３を前記基板保持具１４又は前記カセット１６に移載する様になっている。
【００１８】
図５で示されているモータ２２は前記プレート保持部２０を進退させる為のモータである。前記モータ２２は駆動制御部２４によりモータドライバ２３を介して駆動制御される様になっている。
【００１９】
前記モータ２２を非常停止させる方法の１つとして、該モータ２２に発生する負荷トルクを監視する方法がある。
【００２０】
図４（Ａ）は、前記モータ２２としてはＡＣサーボモータ等負荷の大小に応じて負荷トルクが変動するモータであり、前記モータ２２の駆動から停止に至る、等加速制御、等速制御、等減速制御した場合に、該モータ２２に発生する負荷トルクの変化を示した線図である。
【００２１】
図４（Ａ）に示される様に、傾向としては速度が増大すると共に負荷トルクも上昇し、等速領域では一定に、又速度が減少するにつれて負荷トルクも減少している。但し、等加速制御から等速制御に移行する過渡期には負荷トルクは突出して大きくピーク値Ｔ０　が現れる傾向を有している。
【００２２】
又、図６は前記基板移載装置１５が障害物に衝突した場合の負荷トルク曲線を示している。図６中、ａポイントで干渉が始り、ｂポイントで衝突状態となった場合であり、干渉が進行するにつれ負荷トルクが増大する。
【００２３】
従来の駆動制御システムでは、予め前記ピーク値Ｔ０　に対して所定の余裕を持たせたトルク制限電圧値Ｔ１　が前記駆動制御部２４に設定入力されており、前記モータドライバ２３で検出される負荷トルクが前記駆動制御部２４に入力され、該駆動制御部２４に於いて、前記モータドライバ２３からの検出負荷トルクと前記トルク制限電圧値Ｔ１　とが比較され、前記負荷トルク値が前記トルク制限電圧値Ｔ１　を越えた場合に前記モータ２２を非常停止させるものである。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の駆動制御システムでは、前記トルク制限電圧値Ｔ１　を設定する場合、最大トルク値であるピーク値Ｔ０　を基準とする為、等速運転状態に衝突が生じた場合では、等速運転時の負荷トルクと前記トルク制限電圧値Ｔ１　とは大きな差がある為、異常と検出される迄にＳのタイムラグが発生する。このタイムラグの間も前記モータ２２は駆動されているので、干渉物の破損の虞れがある。
【００２５】
尚、振動検出器を設け、干渉、衝突時の異常振動を検出して前記モータ２２を非常停止させる方法もあるが、搬送機構が駆動されると振動を発するので、振動検出の精度を上げると、搬送機構の駆動時の振動を検出することになり、やはり充分な駆動制御システムとは言えなかった。
【００２６】
本発明は斯かる実情に鑑み、高精度に干渉、衝突を検出でき、又搬送機構の振動等に影響を受けることがなく、未然に衝突等の事故の発生を防止し得る駆動制御システムを具備した基板処理装置を提供するものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、搬送機構及び該搬送機構の駆動制御システムを具備する基板処理装置に於いて、前記駆動制御システムは、前記搬送機構のモータの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、正常運転時のモータの負荷トルクに基づき得られるトルク制限値を出力するトルク制限値発生部とを有し、前記モータの負荷トルクがトルク制限値を越えた場合に前記モータを非常停止させる様構成した基板処理装置に係るものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
本実施の形態に係る基板処理装置の基本的な構成は、図３に示したものと同様であるので、説明を省略する。又、図１に於いて、図５中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００３０】
駆動制御部２４はモータドライバ２５を介してモータ２２を駆動制御する様になっており、前記駆動制御部２４には電力供給部２６から前記モータ２２の駆動電力が供給される様になっており、又前記モータドライバ２５にはトルク制限電圧発生部２７が接続されている。
【００３１】
前記モータドライバ２５は更に、信号入出力部２８、駆動回路部２９、負荷トルク検出部３１、比較部３２を具備し、前記駆動制御部２４から送信される駆動制御信号は前記信号入出力部２８を介して前記駆動回路部２９に入力され、該駆動回路部２９は指令された所定の加速度、所定の最高速度で、前記モータ２２を駆動する。又、駆動時の負荷トルクは前記負荷トルク検出部３１で検出され、検出負荷トルク値を電圧信号として前記比較部３２に入力する。又、該比較部３２には前記検出負荷トルク値と電圧信号として入力されるトルク制限電圧値と比較し、前記検出負荷トルク値がトルク制限電圧値を越える場合に前記駆動回路部２９に非常停止信号を発する様になっている。
【００３２】
図４（Ａ）、（Ｂ）で示した様に、加速度と、最高速度を決定すると正常運転時の前記モータ２２の負荷トルク曲線は決定される。又、該モータ２２駆動時に外力が加わると外力の影響は負荷トルクに正確に現れる。前記トルク制限電圧発生部２７には加速度、最高速度が入力されることで正常運転時の負荷トルク曲線、更に負荷トルク曲線に許容負荷電圧ｃを加算したトルク制限電圧値曲線ｄを演算する演算部３３と、演算されたトルク制限電圧値曲線ｄをテーブルデータ化し、トルク制限電圧値として格納するデータ格納部３４と、該データ格納部３４のデータを出力する出力部３５を具備している。
【００３３】
以下、作動について説明する。
【００３４】
前記駆動制御部２４から前記モータ２２の駆動指令が前記モータドライバ２５に発せられる。前記駆動指令には、加速度、最高速度、移動距離が含まれ、これらデータは前記トルク制限電圧発生部２７にも入力される。
【００３５】
前記演算部３３は、前記加速度、最高速度、移動距離を基にトルク制限電圧値曲線を演算し、演算結果をトルク制限電圧値として前記データ格納部３４に格納する。前記駆動制御部２４からの前記モータ２２の駆動トリガ信号が前記駆動回路部２９、及び前記トルク制限電圧発生部２７に発せられる。駆動トリガ信号により前記駆動回路部２９が前記モータ２２を駆動し、又該モータ２２の駆動と同期して前記出力部３５から、前記データ格納部３４に格納されたトルク制限電圧値が前記モータ２２の運転の進行に追従して連続的に或は略連続的に前記比較部３２に入力される。該比較部３２には前記モータ２２の実負荷トルク値が前記負荷トルク検出部３１により検出され入力されており、前記比較部３２は前記トルク制限電圧値と実負荷トルク値とを比較し、実負荷トルク値が前記トルク制限電圧値を越えた場合に前記駆動回路部２９に非常停止信号を発する。該駆動回路部２９は非常停止信号に基づき前記モータ２２を直ちに停止、或は逆回転し前記基板移載装置１５を所要距離退避させる。
【００３６】
図２は演算されたトルク制限電圧値曲線ｄとモータの負荷トルク曲線を示しており、ａポイントで干渉が始ると、モータの負荷トルクが急激に上昇し始め、負荷トルクの増加量が前記許容負荷電圧ｃ（トルク制限電圧値曲線ｄ）を越えると、前記比較部３２より非常停止信号が発せられる。この間のタイムラグは、図２中、Ｓ′で示されるが、図５の従来例の駆動制御システムに於けるＳに比べ大幅に短縮されたことが分る。
【００３７】
本実施の形態に於けるタイムラグＳ′は前記モータドライバ２５内で異常を判断し、停止処理を行うので、信号の通信時間が短縮される。例えば、前記モータドライバ２５内の信号処理は、０．２ｍｓｅｃ以内であり、更に、前記モータ２２が実際に停止される迄の時間を考慮しても、１ｍｓｅｃ以内が可能となり、可動部が３００ｍｍ／ｓの速度で移動していた場合、１ｍｓｅｃ以内の停止指令で、干渉後０．３ｍｍ以内での停止となり、前記基板保持具１４等の転倒事故を防止するに充分な時間、停止距離となっている。
【００３８】
尚、前記データ格納部３４には基板処理装置内で運転されるパターンに応じて予め計算したデータを入力して置き、前記駆動制御部２４からの駆動トリガ信号でパターンを選択する様にすれば、前記演算部３３は不要である。
【００３９】
又、等加速制御、等速制御、等減速制御するモータ制御に拘らず、正常運転時のモータの負荷トルク曲線が事前に分れば、同様に制御可能である。更に、トルク制限電圧値は、トルク制限電流値としてもよい。
【００４０】
尚、本発明は、駆動制御システムの機械的な構造は従来の駆動制御システムと同様であるので、既存の基板処理装置に追加実施可能であることは言う迄もない。
【００４１】
又、本発明は縦型基板処理装置に限らず、横型基板処理装置或は枚葉式の基板処理装置に対しても実施可能であることは言う迄もなく、更に、本駆動制御システムは基板処理装置に限らず、モータを用いて対象物を移動させる駆動システムであれば実施可能であることは勿論である。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、搬送機構及び該搬送機構の駆動制御システムを具備する基板処理装置に於いて、前記駆動制御システムは、前記搬送機構のモータの負荷トルクを検出する負荷トルク検出部と、正常運転時のモータの負荷トルクに基づき得られるトルク制限値を出力するトルク制限値発生部とを有し、前記モータの負荷トルクがトルク制限値を越えた場合に前記モータを非常停止させる様構成したので、モータの負荷トルクに対するトルク制限電圧値の余裕を少なくでき、高精度に干渉、衝突を検出でき、又搬送機構の振動等に影響を受けることがなく、未然に衝突等の事故の発生を防止し得るという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態が具備する駆動制御システムを示す説明図である。
【図２】該駆動制御システムに於けるモータの負荷トルク曲線とトルク制限電圧値曲線との関係を示す線図である。
【図３】基板処理装置の基本構成を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は、モータの速度制御に伴うモータの負荷トルク曲線を示す線図であり、（Ｂ）は、モータの速度制御を示す線図である。
【図５】従来の基板処理装置の駆動制御システムを示す説明図である。
【図６】従来の駆動制御システムに於けるモータの負荷トルク曲線とトルク制限電圧値曲線との関係を示す線図である。
【符号の説明】
２　　　　　カセットローダ
１２　　　　ボートエレベータ
１５　　　　基板移載装置
２２　　　　モータ
２４　　　　駆動制御部
２５　　　　モータドライバ
２７　　　　トルク制限電圧発生部
３１　　　　負荷トルク検出部
３２　　　　比較部
３４　　　　データ格納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004104011.tif 000006
【図５】
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【図６】
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