JP2023178965A - ヒューマンマシンインターフェースを有する診断ツール、プログラマブルロジックコントローラの診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、半導体製造装置などを容易に診断できるヒューマンマシンインターフェースを有する診断ツールと、プログラマブルロジックコントローラの診断方法と、を提供することを目的とする。【解決手段】ＬＡＮポートと、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）と、ユーザによって該ＨＭＩから出された指令を該ＬＡＮポートの接続先に送信するＣＰＵと、を備える。そして、この診断ツールは、無線通信機能が搭載されない構成であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本開示はヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を有する診断ツールと、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の診断方法に関する。

例えば、成膜装置、エッチング装置などの半導体製造装置では、ＰＬＣと呼ばれるコントローラを用いて機器を制御したり、機器の状態を把握したりする。ＰＬＣは、例えばセンサまたはスイッチなどからの入力情報を読み取り、プログラムを実行することで、例えばモータ又はランプなどの機器を制御する。

ＰＬＣによってさまざまな機器が連携しながら稼働するシステムにおいては、国際安全規格(ISO13849 や IEC61508)に適合したシステムとなるように、セーフティＰＬＣが用いられる。セーフティＰＬＣとは、半導体製造現場における作業者の安全確保を担うコントローラである。

特開２０１２－１９４６３１号公報

製造工場で半導体製造装置を組み立てたあと、ＰＬＣの開発ソフトを使用して、ＰＬＣ関連のＩ／Ｏチェックを行う。ＰＬＣ開発ソフトとは、プログラムを作る専用のアプリケーションであり、専門知識がなければ扱いが難しい。不慣れな者がＰＬＣ開発ソフトを使ってＰＬＣ関連のＩ／Ｏチェックをしようとすると、例えば１週間程度の時間がかかってしまうことがある。

また、いったん半導体製造装置を客先工場に納入すると、客先工場のセキュリティ方針によっては、ＰＬＣ開発ツールをインストールしたパソコンを客先工場に持ち込むことができない。その場合、仮に客先工場で半導体製造装置のＰＬＣがアラームを出した場合、ＰＬＣ開発ツールなしでは迅速な問題解決が難しい。一例によれば、問題解決に数日から数か月もの時間を要してしまう。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、半導体製造装置を容易に診断できる診断ツールと診断方法を提供することを目的とする。

本開示に係る診断ツールは、 ＬＡＮポートと、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）と、ユーザによって該ＨＭＩから出された指令を該ＬＡＮポートの接続先に送信するＣＰＵと、を備え、無線通信できないように構成される。

診断ツールと診断方法のその他の特徴は以下に明らかにする。

半導体製造装置を容易に診断できる。

診断ツールの斜視図である。 閉じた状態のアタッシュケースの斜視図である。 図３Ａはアタッシュケースの内部の平面図である。図３Ｂは図３Ａの３Ｂ－３Ｂ´線における断面図である。図３Ｃは図３Ａの３Ｃ－３Ｃ´線における断面図である。 診断ツールの接続例を示す図である。 ＨＭIに表示されるトップメニュー画面の例である。 ＨＭIに表示されるＩ／Ｏの例である。 ＨＭIに表示される強制操作画面の例である。 ＨＭIに表示されるインターロック画面の例である。 ＨＭIに表示されるアラームリスト画面の例である。 ＨＭIに表示されるアラーム詳細画面の例である。 処理回路が専用ハードウェアである場合のＨＭＩの構成例である。 処理回路がＣＰＵである場合のＨＭＩの構成例である。

診断ツールと診断方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。なお、単にＰＬＣと言った場合でも、ＰＬＣとセーフティＰＬＣの両方に言及している場合がある。

実施の形態．
図１は、実施の形態に係る診断ツール１０の斜視図である。一例によれば、診断ツール１０は、アタッシュケース１２を備えている。アタッシュケース１２はハンドル１２ａを備え、作業者が容易に運ぶことができるようになっている。一例によれば、診断ツール１０は、電源スイッチ１４とＡＣ電源リセプタクル１６を備えている。一例によれば、ＡＣ電源リセプタクル１６を電源用の国際電気標準会議（ＩＥＣ）コネクタとすることができる。これにより、各国の仕様に対応したケーブルを用意すれば、容易に各国で電源接続が可能となる。

一例によれば、診断ツール１０は、ＵＳＢポート１８とＬＡＮポート２０とを備えている。さらに、診断ツール１０はＨＭＩ２２を備えている。一例によれば、ＨＭＩ２２はタッチパネルである。一例によればタッチパネルの角度は多段階で調整でき、ユーザが見やすい角度にすることができる。別の例によれば、ＨＭＩはディスプレイとマウスとキーボードとを含む。前述のＵＳＢポート１８は、例えば、ＨＭＩ２２に表示されたデータを外部のメモリであるＵＳＢメモリに保存するように構成される。具体的には、ＵＳＢポート１８が配線でＨＭＩ２２に接続されることで、ＨＭＩ２２の操作によってＨＭＩ２２に表示されたデータをＵＳＢメモリに保存できる。データをＵＳＢメモリに保存すれば、データを工場外の技術者に提供して当該技術者から専門的なアドバイスを受けることができる。

一例によれば、図１の診断ツール１０は無線通信できないように構成されている。言いかえると、診断ツール１０に無線通信機能はない。無線通信機能を搭載しないことで、診断ツール１０を客先工場に持ち込むことができる。

図２は、閉じた状態のアタッシュケース１２の斜視図である。アタッシュケース１２には、例えば、ＬＡＮポート２０、ＨＭＩ２２、ＣＰＵなどが格納されている。一例によれば、アタッシュケース１２とその中のすべての装置との重さの合計は１０ｋｇ以下とされ、作業者がハンドル１２ａをもって楽にアタッシュケース１２を移動することができる。

図３Ａはアタッシュケース１２の内部の平面図である。例えばＨＭＩ２２は、９インチ程度のタッチパネルである。一例によれば、ＨＭＩ２２、電源スイッチ１４、ＡＣ電源リセプタクル１６、ＵＳＢポート１８及びＬＡＮポート２０が１つの実装ボード２５に取り付けられる。そしてその実装ボード２５が複数のねじ２３によってアタッシュケース１２に固定される。

図３Ｂは図３Ａの３Ｂ－３Ｂ´線における断面図である。ねじ２３がアタッシュケース１２に設けられたねじ溝にネジ締めされることで、実装ボード２５がアタッシュケース１２に固定されている。

図３Ｃは図３Ａの３Ｃ－３Ｃ´線における断面図である。図３ＣにはＤＣ電源装置２４が図示されている。ＤＣ電源装置２４によってＨＭＩ２２などに電源供給が可能となる。ＤＣ電源装置２４は例えば８５－２６５Ｖまでの入力電圧に対応したＡＣ－ＤＣ変換回路である。さらに、この電源装置２４にフューズ２６が接続されている。

図４は、診断ツール１０の接続例を示す図である。図４に示すとおり、電源ケーブル４２をＡＣ電源リセプタクル１６につなぐことで、ＨＭＩ２２が利用可能となる。一例によれば、電源ケーブル４２は、ＡＣ８５～２６４Ｖ、２Ａ以下の電源に接続される。一例によれば、ＨＭＩ２２の裏側又は内部にプログラムを格納するメモリが取り付けられている。

例えばＥｔｈｅｒＮｅｔケーブル４０が、ＬＡＮポート２０と、ＰＬＣ３４を接続している。ＰＬＣ３４の横にはセーフティＰＬＣ３６がある。一例によれば、ＰＬＣ３４、セーフティＰＬＣ３６及びその他の装置は、ＥＬＥＣ ＢＯＸ３２に格納される。セーフティＰＬＣ３６はＰＬＣ３４につながっているので、１本のＥｔｈｅｒＮｅｔケーブル４０で、ＰＬＣ３４とセーフティＰＬＣ３６を、診断ツール１０に接続することができる。一例によれば、ＰＬＣ３４とＨＭＩ２２は、ＥｔｈｅｒＮｅｔケーブル４０を介してホットコネクトで接続することができる。ホットコネクト接続によって、ＰＬＣ３４とセーフティＰＬＣ３６の電源を切ることなく、ＥｔｈｅｒＮｅｔケーブル４０をＰＬＣ３４に接続して診断ツール１０による診断を開始したり、ＥｔｈｅｒＮｅｔケーブル４０をＰＬＣ３４から引き抜いたりすることができる。したがって、ホットコネクト接続は、ＰＬＣの電源を落とさずに、アラームが検知された状態のＰＬＣに診断ツール１０を接続して、以下で説明する各処理を実行することを可能とする。

図５－１０は、ＨＭＩ２２に表示される画面の例である。まず、ＰＬＣ３４に、診断ツール１０を接続する。そうすると、ＨＭＩ２２に図５のトップメニュー画面が表示される。一例によれば、トップメニュー画面は、ＰＬＣと、ＰＬＣに接続された機器と、を含むコンフィギュレーション画面である。言いかえると、トップメニュー画面は診断対象装置に組み込まれた機器のコンフィギュレーション画面である。図５には、１つのＣＰＵユニットと、それにスレーブ接続されたＮＯＤＥ２、３、４が図示されている。一例によれば、図５の画面に表示された機器のいずれかをユーザがタッチすることで、タッチされた機器のＩ／Ｏの状態をＨＭＩ２２に表示されることができる。

例えば、ユーザが図５のＣＰＵ ＵＮＩＴ（ＥＬＥＣ ＢＯＸ）にタッチすると、図６の画面がＨＭＩ２２に表示される。図６には、ＣＰＵユニットに接続された機器のＩ／Ｏが表示されている。ＳＩ１０１というユニットを見ると、Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ（ＥＦＥＭ） ＬＥＦＴ ＤＯＯＲとＥＦＥＭ ＲＩＧＨＴ ＤＯＯＲがグリーンボタンで表示されていないので、これらのセンサがオフ状態であることが分かる。

ＳＩ１０３というユニットを見ると、グリーンボタンで表示されていないＮ２ ＫＥＹ ＳＷのセンサはオフ状態であり、グリーンボタンで表示されたＦａｎ Ｆｉｌｔｅｒ Ｕｎｉｔ（ＦＦＵ） ＡＬＡＲＭのセンサはオン状態であることが分かる。このように、ＳＩ１０１、ＳＩ１０２、ＳＩ１０３、ＳＯ１０１、ＳＯ１０２、ＳＯ１０３がそれぞれ１つのユニットになっている。各ユニットのセンサのオンオフ状態を確認することができる。

このように、コンフィギュレーション画面に表示されたＰＬＣ又は機器を選択することで、ＰＬＣ又は機器の状態を表示させることができる。言いかえると、ＨＭＩ２２に、ＰＬＣの内部状態を表示させることができる。診断ツール１０は、ＬＡＮポート２０に接続されたＰＬＣの内部状態をＨＭＩ２２に表示させるように構成される。一例によれば、ＰＬＣの内部状態は、診断ツール１０をＥｔｈｅｒＮｅｔケーブルでＰＬＣにつなぐだけで確認できる。なお、ＰＬＣに接続される機器は、例えばセンサ、スイッチ、モータ、ランプの少なくとも１つを含む。この場合、ＰＬＣは、センサまたはスイッチの情報を読み取り、予め定められたプログラムを実行することで、モータ又はランプを制御する。

一例によれば、図５のコンフィギュレーション画面には、ユーザが視認できないボタン（以下、隠しボタンという）を設けることができる。隠しボタンは、ＰＬＣで操作しているものを強制操作するためのボタンである。隠しボタンを、ユーザが視認できないボタンとすることで、そのような強制操作が安易に実行されてしまうことを防止できる。マニュアルなどによって隠しボタンの存在を知る者が、タッチパネル上の隠しボタンを押して機器を強制操作することができる。

例えば、図５のコンフィギュレーション画面内の右上の領域に「ＨＭＩに存在するがユーザには視認できない隠しボタン」を配置する。ユーザがこの隠しボタンを、予め定められた方法で押すことで、ＰＬＣに接続された機器を強制的に操作する強制操作画面を表示させることができる。一例によれば、隠しボタンを予め定められた回数だけ連続して押した場合にのみ、強制操作画面に遷移するようにすることで、容易に強制操作画面に遷移しないようにすることができる。別の例によれば、複数の隠しボタンを、あらかじめ決められた順番に押すことでのみ強制操作画面に遷移させることができる。隠しボタンの操作方法を手順書に保管しておくことで、ユーザが必要な場合にそれを参照することができる。

図７は、強制操作画面の一例を示す図である。ユーザは、強制操作画面を操作して機器を強制操作することができる。例えば、ユーザは強制操作画面の一部をタッチして、機器を強制操作することができる。強制操作を例示すると以下のとおりである。
・ＬＥＤはエラーが起こらないと光らないが、エラーがなくても強制操作画面のボタンを押すことでＬＥＤを光らせることができる。
・ゲートバルブ（ＧＶ）を強制的に動かす。例えば、装置の組み立て時の動作確認のためにＧＶを開閉する。
・ＥＦＥＭの中でロボットが動いている状態においてＥＦＥＭドアを開ける。通常は、ロボット稼働中にＥＦＥＭドアを開けることは危険なので許可されない。
・Ｎ２ガスを放出するための信号を強制的に出す。

強制操作は上述の内容に限定されず、ＰＬＣで操作しているものは全て強制操作の対象とすることができる。したがって、他にも多くの強制操作が可能である。一例によれば、装置を組み立てて、納品する前に、すべての強制操作を１回実行することで、装置の出荷前確認を行う。一例によれば、トランスファーモジュールコントローラ（ＴＭＣ）によって制御されるすべての機器、つまり搬送系について、強制操作によって動作確認する。これにより、クライアントへの装置の引き渡し前に、装置が正常動作することを簡単に確認できる。なお、このような操作は、従来は複雑な手順を踏まないとできないことであった。

ところで、例えば半導体製造装置では、セーフティＰＬＣによって様々なインターロックが組まれている。一例によれば、診断ツール１０によってインターロックが正常に機能しているか確認することができる。

図５のコンフィギュレーション画面の左上には、ＩＮＴＥＲＬＯＣＫボタンが設けられている。ユーザがこのＩＮＴＥＲＬＯＣＫボタンを押すことで、図８のインターロック表示画面をＨＭＩ２２に表示させることができる。別の例によれば、ＨＭＩ２２を操作することで、ＰＬＣに接続された機器のインターロックの状態をＨＭＩ２２に表示させることができる。

図８のインターロック表示画面は、図５－７に表示されている信号をインターロックごとにまとめたものという事ができる。図８のインターロック表示画面には、あるインターロックに使われる信号のリストが表示されている。例えば、FE Robot Operation Interlockというユニットでは、フロントエンドロボットの動作を許可するための条件がまとめられている。具体的には、EFEM Left Door Close、EFEM Right Door Close、LL1 Lid Close、およびLL2 Lid Closeのすべての条件が満たされると、フロントエンドロボットの動作が可能となる。図８の例では、全てのインターロックで赤ボタンが点灯しているので、すべての機器がインターロック状態で、動かせない状態である。他方、グリーンボタンが表示されていれば、各機器を動作させることができる。このように、ＨＭＩ２２にインターロックが正常に機能しているか否かを表示させることができる。一例によれば、インターロックは多数に及ぶことが多いので、インターロック表示画面は、例えば３０ページ以上の画面を有することがある。

図５のコンフィギュレーション画面にはＡＬＭと表示されたボタンがある。一例によれば、アラームが出されている場合にはＡＬＭボタンを赤で表示することで、ユーザにそのことを報知することができる。ユーザがＡＬＭボタンを押すことで、ＨＭＩ２２にＰＬＣから出されたアラームリストを表示させることができる。図９は、アラームリスト表示画面の例を示す図である。このアラームリストから、１０のMinor Faultがあったことが分かる。一例によれば、アラームリスト表示画面に「Screen Shot」ボタンと、「Send to USB」ボタンを設けることができる。ユーザが、Screen Shotボタンを押すと、スクリーンショットが診断ツール１０のメモリに保存される。ユーザがSend to USBボタンを押すと、アラームリストがＵＳＢポート１８に接続されたＵＳＢメモリに保存される。

アラームリスト表示画面に表示されたアラームの１つをタッチし、show detailボタンを押すとそのアラームの詳細画面に遷移する。図１０は、アラーム詳細画面の例を示す図である。このように、アラームリストに表示されたアラームを選択することで、ＨＭＩ２２にアラームの詳細を表示させることができる。診断ツール１０はＰＬＣのアラームの詳細をＨＭＩに表示させるように構成される。

上述のとおり、診断ツール１０により、装置の内部状態が把握でき、装置の強制操作ができ、アラームの一覧と詳細が確認できる。さらに、診断ツール１０は無線機能が無い上に、ＰＬＣを含む装置の一部であると解釈することができるものである。したがって、セキュリティ上の理由で客先工場にノートＰＣを持ち込めない場合においても、この診断ツール１０は客先工場に持ち込むことができる。例えば、診断ツール１０とユーザの間のデータの授受はＬＡＮポートとＵＳＢポートを介してのみ可能となるように構成すると、客先工場で求められるセキュリティ要件を充足できることが多い。そして、タッチパネルに代表されるＨＭＩによる簡単かつ直感的な操作によって、上述の各操作が可能となる。そのため、ＰＬＣ開発ソフトの操作方法に習熟していない者でも、診断ツール１０を使うことができる。例えば、客先工場の中にいる者だけでアラームの問題を解決できない場合でも、アラーム詳細についてＵＳＢメモリに保存することで、客先工場外のエンジニアに意見を求めることも容易である。

一例によれば、診断ツール１０は、上述の各処理のすべて又は少なくとも一部を行うための処理回路を備えている。処理回路では、少なくとも前述の強制操作を行い得る。処理回路は専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。

図１１は、処理回路７０ｂが専用のハードウェアである場合のＨＭＩ２２のブロック図である。ＨＭＩ２２は、受信装置７０ａと、処理回路７０ｂと、出力装置７０ｃを備える。受信装置７０ａはＰＬＣからデータを受信する。処理回路７０ｂは、例えば単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。診断ツール１０の各機能をそれぞれの処理回路で実現してもよいし各機能をまとめて処理回路で実現してもよい。一例によれば、処理回路は、強制操作をPLCへ指示するコントローラとして機能する。出力装置７０ｃは、例えば、前述したタッチパネルである。出力装置７０ｃがタッチパネルの場合、出力装置７０ｃはユーザからの指令を受ける入力装置としても機能する。

図１２は、処理回路がＣＰＵである場合のＨＭＩ２２の構成例を示すブロック図である。この場合、上述の各処理はプログラム制御される。例えば、強制操作のためのフローが自動的に遂行される。図１２のように処理回路８０ｂがＣＰＵの場合は、診断ツールの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体８０ｃに格納される。一例によれば、このプログラムは、機器の状態表示と、アラームの一覧及び詳細表示と、強制操作とを、コンピュータに実行させる。別の例によれば、このプログラムは、ユーザによってＨＭＩから出された指令をＬＡＮポートの接続先に送信することを、コンピュータ（ＣＰＵ）に実行させる。

１０ 診断ツール、 １２ アタッシュケース、 １２ａ ハンドル、 １４ 電源スイッチ１４、 １６ ＡＣ電源リセプタクル、 １８ ＵＳＢポート、 ２０ ＬＡＮポート、 ２２ ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）

Claims (19)

1. ＬＡＮポートと、
   ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）と、
   ユーザによって前記ＨＭＩから出された指令を前記ＬＡＮポートの接続先に送信するＣＰＵと、を備え、
   無線通信できないように構成された診断ツール。
2. 前記ＨＭＩはタッチパネルである請求項１に記載の診断ツール。
3. 前記ＨＭＩはディスプレイとマウスとキーボードとを含む請求項１に記載の診断ツール。
4. 前記ＬＡＮポートと、前記ＨＭＩと、前記ＣＰＵとを格納したアタッシュケースを備えた請求項１に記載の診断ツール。
5. 前記ＨＭＩに表示されたデータを外部のメモリに保存するように構成されたＵＳＢポートを備えた請求項１に記載の診断ツール。
6. 電源用のＩＥＣコネクタと、
   ８５－２６５Ｖまでの入力電圧に対応したＡＣ－ＤＣ変換回路と、を備えた請求項１に記載の診断ツール。
7. 前記診断ツールは、前記ＬＡＮポートに接続されたプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）の内部状態を前記ＨＭＩに表示させるように構成された、請求項１に記載の診断ツール。
8. 前記診断ツールは、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）のアラームの詳細を前記ＨＭＩに表示させるように構成された、請求項１に記載の診断ツール。
9. データの授受は前記ＬＡＮポートと前記ＵＳＢポートを介してのみ可能となるように構成された請求項５に記載の診断ツール。
10. プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）に、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）を有する診断ツールを接続することと、
    前記ＨＭＩに、前記ＰＬＣの内部状態を表示させることと、を備えたＰＬＣ診断方法。
11. 前記ＨＭＩに、前記ＰＬＣと、前記ＰＬＣに接続された機器と、を含むコンフィギュレーション画面を表示させることと、
    前記コンフィギュレーション画面に表示された前記ＰＬＣ又は前記機器を選択することで、前記ＰＬＣ又は前記機器の状態を表示させることと、を備えた、請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
12. 前記機器は、センサ、スイッチ、モータ、又はランプである請求項１１に記載のＰＬＣ診断方法。
13. 前記HMIに前記PLCから出されたアラームリストを表示させることと、
    前記アラームリストに表示されたアラームを選択することで、前記ＨＭＩに前記アラームの詳細を表示させることと、を備えた請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
14. 前記ＨＭＩに存在するがユーザには視認できないボタンを予め定められた方法で押すことで、前記ＰＬＣに接続された機器を強制的に操作する強制操作画面を表示させることと、
    前記強制操作画面を操作して前記機器を強制操作することと、を備えた請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
15. 前記ＨＭＩはタッチパネルであり、ユーザは前記強制操作画面の一部をタッチして、前記機器を強制操作する請求項１４に記載のＰＬＣ診断方法。
16. 前記ＰＬＣと前記ＨＭＩは、ＥｔｈｅｒＮｅｔケーブルを介してホットコネクトで接続することを備えた請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
17. 前記ＰＬＣ内のロジックプログラムを前記ＨＭＩから操作することを備えた請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
18. 前記ＨＭＩを操作することで、前記ＰＬＣに接続された機器のインターロックの状態を前記ＨＭＩに表示させることを備えた請求項１０に記載のＰＬＣ診断方法。
19. 前記ＨＭＩに前記インターロックが正常に機能しているか否かを表示させる請求項１８に記載のＰＬＣ診断方法。
    
    

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