CN111902919A - 基板处理装置、反应管形状测定方法以及半导体装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

基板的位置精度对在基板制得的膜的均匀性产生的影响增大，产生了如下状况：即使将基板与晶舟的中心轴对齐地插入反应管，也很难说放置于反应管的中心轴。因此，需要基于反应管等的实际的安装尺寸，将晶圆载置于适当的位置，提高处理的均匀性。因此，具有：晶舟(21)，其载置多个基板；处理炉(2)，其具有反应管(4)且晶舟插入反应管，进行对载置于晶舟的基板的成膜；以及基板移载机(125)，其将基板搬入晶舟，基板移载机以反应管的假想中心轴为基准将基板搬入晶舟。

Description

基板处理装置、反应管形状测定方法以及半导体装置的制造 方法
技术领域
本发明涉及基板处理装置，尤其涉及改善立式处理炉的成膜等的均匀性的基板处理装置、测定立式处理炉的反应管的形状的反应管形状测定方法以及半导体装置的制造方法。
背景技术
在基板处理装置的立式反应炉中，在对基板(晶圆)成膜时，将多个晶圆插入反应管，在预定的压力、温度条件下，流通反应气体进行成膜。为了确保良好的膜厚均匀性及膜质，基于加热器加热的晶圆面内温度及面间温度的温度均匀性、相对于晶圆的气流的均匀性非常重要。近年来，为了提高反应管的气体置换性，有时要求尽可能缩小晶圆的边缘与反应管内表面的间隙。
在专利文献1中公开了如下示教技术：为了控制将基板移载至晶舟的机器人，对晶舟的位置、形状等进行测定。这样，为了向机器人示教每个基板处理装置、或者每个晶舟的微小的尺寸差(机械误差)，通常在装置的操作前仅进行一次。使机器人自身基于程序进行测定本身，这被称为自动示教。关于在半导体立式炉装置中将向晶舟移载基板的移载位置设为哪个位置是适当的，在专利文献1中没有记载。
另外，专利文献2中公开了，为了防止反应管与晶舟的偏心，在旋转轴安装距离测定夹具，测定相距处理管内表面的距离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-175076号公报
专利文献2：日本特开2005-217271号公报
发明内容
发明所要解决的课题
图1表示基板处理装置100的概略图。通过晶圆移载机(基板移载机)125将晶圆搬送至晶舟21。目前，晶圆以位于晶舟21的中心的方式被载置，在全部晶圆被搬送后，插入处理炉2内，进行热处理、成膜。
由于晶圆的边缘与晶圆插入的处理炉内的反应管内表面之间的间隙变窄，因此，晶圆的位置精度对在晶圆制得的膜的均匀性产生的影响增大。但是，随着反应管形状的复杂化，不得不降低制作精度。另外，用于将晶圆搬入反应管的晶舟也难以制作，要求更细的柱。作为反应管、晶舟的材料，多使用石英，但石英可能会由于热试车或特定的热历史而出现变形。因此，产生了难以使与晶舟21的中心轴对齐的晶圆放置于反应管的中心轴。另外，作为其它问题，在晶舟21与反应管的间隙仅有几mm左右的情况下，有可能由于晶舟21的升降时的振动等与反应管接触，因此，期望在与晶舟21的升降时相同的环境下评价间隙。
本发明提供一种基板处理装置，能够基于反应管等的实际的安装尺寸，将晶圆载置于适当的位置，提高处理的均匀性。
用于解决课题的方案
作为本发明的一实施方式的基板处理装置具有：晶舟，其载置多个基板；处理炉，其具有反应管且晶舟插入反应管，进行对载置于晶舟的基板的成膜；以及基板移载机，其将基板搬入晶舟，基板移载机以反应管的假想中心轴为基准将基板搬入晶舟。
根据本说明书的描述和附图，可更清楚其它的课题和新的特征。
发明效果
提供能够提高处理的均匀性的基板处理装置。
附图说明
图1是基板处理装置的立体图。
图2A是表示处理炉及其周边的构造的图。
图2B是表示隔热构件及旋转机构的截面的图。
图3是反应管的包含截面的立体图。
图4是表示晶舟升降器对密封盖的承载构造的图。
图5是控制器的结构图。
图6是进行反应管的形状测定的形状测定装置的结构例。
图7是传感器单元201的结构例。
图8是进行反应管的形状测定的形状测定装置的另一结构例。
图9是计算晶圆移载位置的流程图。
具体实施方式
在本实施方式中，通过形状测定装置，以处理炉的旋转轴为基准计测反应管(内管)的内表面的形状。然后，将通过将计测出的形状在高度位置拟合成圆筒而得到的圆筒的轴作为假想中心轴，移载机器人不是以晶舟的中心轴、而是以反应管(内管)的假想中心轴为基准将晶圆搬入晶舟。相对于反应管的假想中心轴设置晶圆，从而，能够期待基于加热器加热而得到的晶圆面内温度及面间温度的温度均匀性、相对于晶圆的气流的均匀性提高。
也可以是，在将晶舟搭载于反应管内的状态下通过形状测定装置计测旋转轴与晶舟中心轴的偏移，决定晶圆载置位置。立式处理炉的晶舟构成为能够旋转及升降，因此，形状测定装置也能够构成为使用这些机构测定反应管的三维形状，或者，也能够设为，将在前端安装有反射镜的细长的石英管从旋转轴向反应管插入，且能够在真空中或高温下使用。
图1表示半导体装置的制造装置(基板处理装置)的立体图。基板处理装置100构成为实施半导体装置的制造中的热处理工序的立式热处理装置，且具备：装载口114，其搬入搬出作为容纳多个晶圆(基板)的基板容纳器的晶圆盒110；晶圆盒开启器121，其装卸晶圆盒110的盖；旋转架105，其暂时保管晶圆盒110；晶圆盒搬送装置118，其搬送晶圆盒110；晶舟21，其将晶圆以层叠的方式搭载；晶圆移载机125，其在载置于晶圆盒开启器121的载置台122的晶圆盒110与晶舟21之间进行晶圆的移载；立式处理炉2，其具备处理室(未图示)、加热器(未图示)；晶舟升降器27，其将晶舟21在处理炉2内搬入及搬出；存储部(未图示)等基板处理装置的各结构部；以及控制部(未图示)，其控制各结构部。而且，控制部基于存储于存储部的工艺配方执行热处理等晶圆处理。
图2A表示基板处理装置的立式处理炉2及其周边的构造。为了均匀地加热处理炉2，处理炉2具有由多个加热器单元构成的加热器3。加热器3是圆筒形状，通过支撑于作为保持板的加热器底座(未图示)而相对于基板处理装置100的设置地面地垂直地安装。加热器3也作为利用热使气体活性化(激励)的活性化机构(激励部)发挥功能。
在加热器3的内侧配设有构成反应容器(处理容器)的反应管4。反应管4例如由石英(SiO2)或者碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，且形成为上端堵塞且下端开口的圆筒形状。反应管4具有双重管构造，该双重管构造具有在下端的凸缘部4C互相结合的外管4A和内管4B。外管4A和内管4B的上端封闭，内管4B的下端开口。凸缘部4C具有比外管4A大的外径，向外侧突出。在反应管4的靠近下端设有与外管4A内连通的排气口4D。包含这些的反应管4整体由单一的材料一体形成。外管4A构成为比较厚，以能够承受将内侧成为真空时的压力差。
歧管5是圆筒或圆锥台形状且金属制或石英制，其以支撑反应管4的下端的方式设置。歧管5的内径形成为比反应管4的内径(凸缘部4C的内径)大。由此，在反应管4的下端(凸缘部4C)与后述的密封盖19之间形成圆环状的空间。将该空间或其周边的部件总称为炉口部。
内管4B比排气口4D更靠反应管的内侧，且在其侧面具有使内侧和外侧连通的主排气口4E，另外，在与主排气口4E相反的位置具有供给狭缝4F。主排气口4E是相对于配置有晶圆7的区域开口的单一的纵向较长的开口。供给狭缝4F是在圆周方向上延伸的狭缝，且以与各晶圆7对应的方式在垂直方向上排列设置多个。
内管4B还在比排气口4D更靠反应管4的内侧且比主排气口4E更靠开口侧的位置设有使处理室6和排气空间S(将外管4A与内管4B之间的空间称为排气空间S)连通的多个副排气口4G。另外，在凸缘部4C也形成有使处理室6和排气空间S下端连通的多个底排气口4H。换言之，排气空间S的下端除了底排气口4H、喷嘴导入孔之外，被凸缘部4C堵塞。副排气口4G、底排气口4H以将后述的轴净化气体排出的方式发挥功能。
在排气空间S与供给狭缝4F的位置对应地设有供给原料气体等处理气体的一个以上的喷嘴8。供给处理气体(原料气体)的气体供给管9贯通歧管5与喷嘴8分别连接。
在各个气体供给管9的流路上，从上游方向起依次设有作为流量控制器的质量流量控制器(MFC)10及作为开闭阀的阀11。在比阀11更靠下游侧，供给非活性气体的气体供给管12连接于气体供给管9。在气体供给管12，从上游方向起依次设有MFC13及阀14。主要由气体供给管9、MFC10、阀11构成作为处理气体供给系统的处理气体供给部。
喷嘴8在反应管4内设为从反应管4的下部立起。在喷嘴8的侧面、上端设有供给气体的一至多个喷嘴孔8H。多个喷嘴孔8H通过与供给狭缝4F的各个开口对应地以朝向反应管4的中心的方式开口，能够穿过内管4B朝向晶圆7喷射气体。
在排气口4D连接有对处理室6内的气氛进行排气的排气管15。在排气管15经由作为对处理室6内的压力进行检测的压力检测器(压力计)的压力传感器16及作为压力调整器(压力调整部)的APC(Auto Pressure Controller)阀17连接有作为真空排气装置的真空泵18。APC阀17通过在使真空泵18动作的状态下对阀进行开闭，能够进行处理室6内的真空排气及真空排气停止。进一步地构成为，在使真空泵18动作的状态下，通过基于由压力传感器16检测到的压力信息调节阀开度，能够调整处理室6内的压力。主要由排气管15、APC阀17、压力传感器16构成排气系统。也可以考虑将真空泵18包含于排气系。
在歧管5的下方设有能够气密地堵塞歧管5的下端开口的作为炉口盖体的密封盖19。密封盖19例如由不锈钢、镍合金等金属构成，形成为圆盘状。在密封盖19的上表面设有与歧管5的下端抵接的作为密封部件的O形环19A。
另外，在密封盖19上表面，在比歧管5的下端内周更靠内侧的部分设置有保护密封盖19的盖板20。盖板20例如由石英、蓝宝石、或SiC等耐热耐腐蚀性材料构成，且形成为圆盘状。盖板20对于机械强度没有要求，因此能够形成为薄的厚度。盖板20不限定于与密封盖19独立地准备的部件，也可以是在密封盖19的内表面进行涂层或对内表面进行改性而得到的氮化物等的薄膜或层。盖板20还可以具有从圆周的边缘沿歧管5的内表面立起的壁。
作为基板保持件的晶舟21将多张、例如25～200张晶圆7以水平姿势并且在使重心彼此对齐的状态下在垂直方向上排列并支撑多层。因此，晶圆7隔开恒定的间隔排列。晶舟21例如由石英、SiC等耐热性材料构成。反应管4优选具有能够安全地搬入搬出晶舟21的最小限的内径。
在晶舟21的下部配设有隔热构件22。隔热构件22具有减小上下方向的热的传导或传递的构造，通常在内部具有空腔。内部能够通过轴净化气体进行净化。在反应管4中，将配置有晶舟21的上部分称为基板处理区域A，将配置有隔热构件22的下部分称为隔热区域B。
在密封盖19的与处理室6相反的侧设置有使晶舟21旋转的旋转机构23。在旋转机构23连接有轴净化气体的气体供给管24。在气体供给管24，从上游方向起依次设有MFC25及阀26。该净化气体的一个目的是保护旋转机构23的内部(例如轴承)不受在处理室6内使用的腐蚀性气体等影响。净化气体从旋转机构23沿轴排出，并被导入隔热构件22内。
晶舟升降器27垂直配备于反应管4的外部下方，作为使密封盖19升降的升降机构(搬送机构)动作。由此，在处理室6内外搬入搬出被密封盖19支撑的晶舟21及晶圆7。此外，可以设置闸门(未图示)，该闸门在密封盖19下降到最下位置的期间，代替密封盖19堵塞反应管4的下端开口。
在外管4A的外壁设置有温度检测器28。温度检测器28可以由上下排列布置的多个热电偶构成。通过基于由温度检测器28检测出的温度信息调整对加热器3的通电状况，处理室6内的温度成为所期望的温度分布。
控制器29是控制整个基板处理装置100的计算机，关于其结构，后面进行叙述。
图2B表示隔热构件22及旋转机构23的截面。旋转机构23具备上端开口而下端堵塞且形成为大致圆筒形状的壳体(主体)23A，壳体23A通过螺栓固定于密封盖19的下表面。在壳体23A的内部，从内侧起依次同轴地设置有圆筒形状的内轴23B和形成为直径比内轴23B的直径大的圆筒形状的外轴23C。而且，外轴23C由介于与内轴23之间且上下一对内侧轴承23D、23E、和介于与壳体23A之间且上下一对外侧轴承23F、23G旋转自如地支撑。另一方面，内轴23B与壳体23A被固定，不能旋转。
在内侧轴承23D及外侧轴承23F之上(处理室6侧)设置有隔开真空和大气压的空气的磁性流体密封23H、23I。外轴23C装配有由电动马达(未图示)等驱动的蜗轮或滑轮23K。
在内轴23B的内侧垂直地插通有在处理室6内对晶圆7从下方加热的作为第一辅助加热机构的副加热器支柱33。副加热器支柱33是石英制的管，在其上端同心地保持盖加热器34。副加热器支柱33在内轴23B的上端位置被由耐热树脂形成的支撑部23N支撑。进一步地，在下方，副加热器支柱33通过真空用接头23P将与内轴23B之间密封。在更下方设有固定块23Q，将内轴23B固定为相对于密封盖19不能旋转。
在形成为凸缘状的外轴23C的上表面固定有在下端具有凸缘的圆筒形状的旋转轴体36。副加热器支柱33贯穿旋转轴体36的空腔。在旋转轴体36的上端部，与盖板20隔开预定的间隔h1地固定有圆盘形状的旋转台37，旋转台37在中心形成有供副加热器支柱33贯通的贯通孔。
保持隔热体40的隔热体保持件38和圆筒部39同心地载置于旋转台37的上表面，并通过螺钉等固定。隔热构件22由旋转台37、隔热体保持件38、圆筒部39以及隔热体40构成，旋转台37构成底板(承接座)。在旋转台37，靠近边缘旋转对称地形成多个直径(宽度)h2的排气孔37A。
隔热体保持件38构成为在中心具有供副加热器支柱33贯通的空腔的圆筒形状。在隔热体保持件38的下端具有外径比旋转台37小且向外凸缘形状的腿38C。另一方面，隔热体保持件38的上端以使副加热器支柱33从此处突出的方式开口，构成净化气体的供给口38B。
在隔热体保持件38与副加热器支柱33之间形成有向隔热构件22内的上部供给轴净化气体且具有圆环状的截面的流路。从供给口38B供给来的净化气体在隔热体保持件38与圆筒部39的内壁之间的空间向下流，并从排气孔37A向圆筒部39外排出。从排气孔37A出来的轴净化气体在旋转台37与盖板20之间的间隙沿半径方向流动并放出至炉口部，因此，对炉口部进行净化。
在隔热体保持件38的柱，作为隔热体40同轴地配置有多个反射板40A和隔热板40B。
圆筒部39具有使与内管4B的间隙h6成为预定的值的外径。为了抑制处理气体、轴净化气体的穿过，间隙h6优选设定得窄，例如，优选设为7.5mm～15mm。
圆筒部39的上端被平坦的板封闭，且在此设置晶舟21。另外，在圆筒部39的上表面的中心部设置开口39A，该开口39A用于在如后述地测定反应管的形状时拆卸副加热器支柱33、盖加热器34、或者使形状测定装置贯通。除了后述的形状测定装置对内管4B的形状测定时以外，开口39A被与开口39A完全匹配的盖39B堵塞，此时，在圆筒部39的上表面的外侧表面没有台阶地保持平坦。
图3表示水平切断的反应管4的立体图。此外，在该图中省略了凸缘部4C。在内管4B形成有用于将处理气体供给至处理室内的供给狭缝4F，该供给狭缝4F以格子状在纵向上排列与晶圆7相同数量，在横向上排列三个。在供给狭缝4F的横向的排列之间、两端的位置分别设有以划分外管4A与内管4B之间的排气空间S的方式沿纵向伸长的隔板41。通过多个隔板41从主要的排气空间S分离出的划区形成喷嘴室(喷嘴缓冲区)42。结果，排气空间S截面形成为C字型。将喷嘴室42和内管4B内直接连接的开口仅供给狭缝4F。
隔板41能够构成为，虽然与内管4B连结，但为了避免因外管4A与内管4B的温度差而引起的应力，与外管4A不连结，具有稍微的间隙。喷嘴室42无需从排气空间S完全隔离，尤其是在上端、下端可以具有与排气空间S连通的开口或者间隙。喷嘴室42不限于其外周侧由外管4A划分，也可以另外设置沿着外管4A的内表面的隔板。
在内管4B的朝向隔热构件的侧面开口的位置设有三个副排气口4G。副排气口4G的一个设为与排气口4D相同的朝向，且配置于其开口的至少一部分与排气口4D的管重合的高度。另外，剩余的两个副排气口4G配置于喷嘴室42的两侧部附近。或者，三个副排气口4G可以配置于在内管4B的圆周上间隔180度的位置。
使用图4对基于晶舟升降器27对密封盖19的承载构造进行说明。在密封盖19，从下表面垂直地设有三根直线套筒(直线导向件)的轴51A～C。另一方面，晶舟升降器27在其臂之上具有平板状的支撑板27B，在支撑板27B具备与密封盖19侧卡合的三个直线套筒52A～C。另外，在支撑板27B与密封盖19之间具备三个螺旋状弹簧等弹性体53A～C。于是，当轴51A～C嵌插于直线套筒52A～C的每一个时，密封盖19相对于晶舟升降器27的臂及支撑板27B以仅能够上下移动的方式(单轴自由度)被承载。此外，晶舟升降器27的臂及支撑板可通过铸造等一体构成。另外，它们具有充分的刚性，它们不会因晶舟21等的载荷、对歧管5的按压而挠曲，使晶舟21的中心轴相对于垂直方向倾斜、摆动。此外，也可以在直线套筒52与支撑板27B之间设有X-Y微动台，能够调整轴的水平位置。或者，也可以设为能够通过螺栓等调整向歧管5设置反应管4的水平位置。
如图5所示，控制器29与MFC10、13、25、阀11、14、26、压力传感器16、APC阀17、真空泵18、加热器3、盖加热器34、温度检测器28、旋转机构23、晶舟升降器27等的各结构电连接，并对它们进行自动控制。控制器29构成为具备CPU(Central Processing Unit)212、RAM(Random Access Memory)214、存储装置216、I/O端口218的计算机。RAM214、存储装置216、I/O端口218构成为能够经由内部总线220与CPU212进行数据交换。I/O端口218连接于上述的各结构。在控制器29连接有例如触控面板等输入输出装置222。
存储装置216例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive)等构成。在存储装置216内可读取地存储有控制基板处理装置100的动作的控制程序、用于使基板处理装置100的各结构根据处理条件执行成膜处理等的程序(工艺配方、清洁配方等配方)。RAM214构成为临时保持由CPU212读出的程序、数据等的存储区域(工作区)。
CPU212从存储装置216读出控制程序并执行，并且根据来自输入输出装置222的操作指令的输入等从存储装置216读出配方，并以遵循配方的方式控制各结构。
控制器29能够通过在计算机安装持续地存储于外部存储装置(例如、USB存储器、存储卡等半导体存储器、CD、DVD等光盘、HDD)224的上述的程序而构成。存储装置216、外部存储装置224构成为计算机可读取的有形介质。以下，也将它们总称地简称为存储介质。此外，对计算机提供程序也可以不使用外部存储装置224，而使用互联网、专线等通信手段。
图6表示进行反应管4(内管4B)的形状测定的形状测定装置。形状测定装置具有：照射激光测定距离的变化的传感器单元201；传感器单元201的鞘管202；一边驱动传感器单元201一边收集长度测量结果的自动分析器203；以及对自动分析器203的长度测量结果进行运算处理的计算器(未图示)。
鞘管202是一端以半球状封闭而另一端开放的石英圆筒管，具有高精度的圆筒形状及直线性。在根部(开放端)附近具有相对于内轴23B的中心孔(开口)以预定的公差间隙嵌合的外径，其它部分具有比开放端附近稍小的外径。
图7表示传感器单元201的结构例。具有聚焦激光模块81、分束器(半反射镜)82、参考镜83、45°柱状反射镜84、光强度检测器85、驱动电路86、长度测量控制部87、以及单元外壳88，构成相差式(干涉式)测距仪。单元外壳88是将从聚焦激光模块81到光强度检测器85的结构刚体地固定的刚体固定部件、或者将它们以光路长度不变化的方式连接的挠性管状外壳，构成为能够插通于鞘管202内。此外，向鞘管202内至少插入45°柱状反射镜84即可，单元外壳88的前端部通过与鞘管202内表面的间隙嵌合将45°柱状反射镜84保持为仅能够进行上下及旋转运动。或者也可以构成为能够将传感器单元201整体插入鞘管202的直径。
聚焦激光模块81发射具有适度的相干性的平行光。内管4B的内表面虽然不是完全的镜面，但具有使反射光残留有相干性的程度的平滑性。驱动电路86对聚焦激光模块81的激光振荡器赋予电能进行激励。通过使驱动电流(电压)变化，能够调制从聚焦激光模块81发射的光的强度、波长。由分束器(半反射镜)82、参考镜83构成干涉仪。45°柱状反射镜84将向测定对象(内管4B的内表面)的照射光及来自于此的反射光的方向转90度。光强度检测器85对于照射光与来自内管4B的内表面的反射光的位相差通过由两者的干涉而产生的光的强度的变化进行检测。长度测量控制部87一边通过FMCW或者调幅使来自聚焦激光模块81的发射光的频率变化，一边对光强度检测器85的输出进行解析，计算距离。如果是FMCW，则通过光强度检测器85的输出的频率的频谱，唯一地确定各反射路径的绝对距离。另外，也可以对发射光使用光学梳(Optical Combs)。如果内管4B的内周整体是光滑的，则长度测量控制部87也可以如干涉条纹计数类型那样计算距离的变化。
在形状测定装置的设定中，将副加热器支柱33及盖加热器34从处理炉2卸载，使晶舟升降器27静止于装载位置，将鞘管202代替副加热器支柱33设置于旋转机构23。具体地，与副加热器支柱33同样地，通过支撑部23N、真空用接头23P、固定块23Q固定于于内轴23B。当鞘管202被固定时，向其中插入传感器单元201，进一步地将传感器单元201固定于自动分析器203。
当形状测定装置的设定完成时，使自动分析器203执行计测程序。计测程序通过自动分析器203反复进行多次使传感器单元201以预定的速度转一圈并在鞘管202内上升或下降预定量的动作，并记录此期间获得的测定结果。
然后，通过最小二乘法等使测定结果与正圆或圆筒模型拟合。模型的中心位置是内管4B的假想中心轴，由此，计算各高度位置(i)的旋转轴体36的旋转轴与内管4B的假想中心轴的差DAi。此外，有时拟合成一个直圆筒模型能够获得更高的精度。
另外，拟合时，由于在内管4B设有主排气口4E、供给狭缝4F，因此，有时激光(发射光)穿过它们到达外管4A，而得到并非至内管4B为止的距离的值。在拟合时，除去这样的离群值及获得离群值的附近的测定值。
另外，在鞘管202对激光的相干性产生不良影响的情况下，在鞘管202的侧面以预定间隔设置多个开口，通过该开口进行计测，或者设置设于鞘管202前端附近的开口，在该开口固定45°柱状反射镜84，并密封鞘管202与45°柱状反射镜84之间的间隙。在后者的情况下，测定时，通过自动分析器203使鞘管202旋转、上下移动。
图8表示进行反应管4(内管4B)的形状测定的形状测定装置的另一结构例。在图6所示的形状测定装置中，通过自动分析器203使传感器单元201旋转而进行形状测定，与之相对，在本结构例中，利用基板处理装置的旋转机构23及晶舟升降器27，使传感器旋转、上下移动，从而进行内管4B的形状测定。因此，虽然通常使用时，内轴23B与壳体23A固定而不能旋转，但是，卸载将内轴23B不能旋转地固定的固定块(防脱落件)23Q，并且使用连结件将内轴23B和外轴23C连结。在该状态下使外轴23C旋转驱动，由此内轴23B旋转。由此，不需要另外准备用于使内轴23B旋转的的马达。
传感器夹具60具有传感器头61、搭载传感器头61的支撑板62、以及测定支柱63。支撑板62呈圆盘形状，在其中心连接有测定支柱63。测定支柱63是不锈钢制的管，具有与副加热器支柱33的外径或内轴23B的内径大致相同的直径，取代副加热器支柱33以间隙嵌合的方式插入内轴23B的开口，并通过真空用接头23P或者取而代之的更牢固的固定件固定。此外，也可以不设置支撑板62，而将传感器头61直接安装于测定支柱63的上端部。在任一情况下，均配置成，在将晶舟升降器27提升至最上位置时，传感器头61的上端为与搭载有隔热构件22及晶舟21时的晶舟的上端大致相同的高度。
传感器头61是工业用途中常用的三角测量式的激光测距仪(位移计)，发射激光光线，检测射入受光部的来自被计测体的反射光(正反射光)的角度，并且从串行接口输出表示计算出的距离的电信号。传感器头61能够测定的距离范围为10～20cm左右。来自传感器头61的线缆适当地在测定支柱63内穿过，连接于I/O端口218(参照图6)或者外部的计算器等。
就传感器头61的发射光及入射光的光路而言，作为一例，在水平(垂直于旋转轴)的面内，为相对于某半径线(旋转轴的垂线)呈大致对称的几何形状、在与旋转轴相同的面内，为相对于水平面呈大致对称的几何形状、在另一例中，发射光或入射光的至少一方为与半径线一致的几何形状。
当形状测定装置的设定完成时，使控制器29执行计测程序。本形状测定装置使用基板处理装置的机构，因此，期望计测程序由控制器29执行，但也能够使用外部的计算器。晶舟升降器27首先位于卸载位置(下)。计测程序反复进行多次使旋转轴体36以预定的速度转1圈并使晶舟升降器上升预定量的动作，并记录此期间从传感器头61得到的测定结果。或者，也可以使传感器头61以螺旋状上升。这时，升降的加减速缓和地进行，以使晶舟升降器27的臂不挠曲振动。
接着，控制器29的CPU212基于该测定结果，通过与形状测定装置的第一例相同的拟合，计算各高度位置(i)的旋转轴体36的旋转轴与内管4B的假想中心轴的差DAi。
此外，内管4B的形状测定不限于使用激光光束，也能够使用磁性线性标尺。磁性线性标尺是两个，一方在测定支柱63内构成产生预定的规则的磁性图案的磁体，另一方在真空用接头23P上构成为磁传感器。真空用接头23P将测定支柱63以不会因其自重而落下但通过人力能够使其上下移动的程度的强度保持。
另外，在圆筒部39设有开口39A的情况下(参照图2B)，在设置了晶舟21、隔热构件22的情况下，将图8所示的传感器夹具60装配于内轴23B，作为形状测定装置进行动作，从而，能够使传感器夹具60相对于晶舟21相对地旋转，能够以旋转轴为基准测定晶舟21的形状。由此，也能够根据晶舟的柱的位置测定晶舟的中心位置或各晶圆的可插入范围。
对如下方法进行说明，即，使用通过以上说明的内管4B的形状测定而求出的、反应管4的各高度位置的旋转轴体36的旋转轴与内管4B的假想中心轴的差DAi，使晶圆移载机向晶舟插入晶圆的位置适当。
图9表示计算晶圆移载位置的流程图。图9的流程图适于如下情况：旋转轴体36的旋转轴和晶舟21的中心轴较良好地一致，由于晶舟的制作精度或自动示教的精度的问题，晶圆偏离最佳的插入位置。
作为前提，对内管4B进行形状测定得到的反应管4的各高度位置的旋转轴体36的旋转轴与内管4B的假想中心轴的差DAi保持于控制器29的存储装置216(步骤S70)。
首先，在将晶舟21从反应管4卸载的状态下，通过与目前相同的方法掌握能够将晶圆安全地插入晶舟21的移载位置坐标P0i(步骤S71)。具体而言，移载位置坐标P0i为以使晶圆中心来到晶舟21的中心轴上的方式载置晶圆时的晶圆中心位置的坐标。晶舟21具有沿铅垂方向设置的三根柱，晶圆被插入设置于柱的槽。在通过控制器29使晶舟21静止使在晶舟21的三根柱中的中央的一根相距晶圆移载机125的移载机器人125a最远的旋转位置(移载用位置)的状态下，使用安装于移载机器人125a的传感器进行计测(自动示教)。由此，在移载机器人的坐标系中按照一至多个晶圆测定考虑到了晶舟21的容纳晶圆的高度位置的机械误差、因晶舟21的倾斜而引起的水平位置偏移等的应插入移载位置坐标P0i。该每次测定的晶圆的数量与移载机器人125a一次动作移载的数量相对应。另外，这时，除了移载位置，还期望掌握能够以预定以上的安全率(预定以下的晶圆破损率)插入的、距离移载位置坐标P0i(晶舟的中心轴)的上下及左右方向的范围Mi。这可以基于刻在晶舟21的支柱的供晶圆卡合的槽的宽度、深度而得到。
接着，决定移载机器人125a的坐标系中的旋转轴的位置PR(步骤S72)。在可以认为不存在晶舟21的倾斜(能够忽视晶舟21的倾斜)的情况下，将在步骤S71得到的应插入移载位置坐标P0i拟合于任意的垂直线而求出即可。另一方面，在考虑晶舟21的倾斜的情况下，对于移载机器人125a通过一次动作而移载的晶圆的每一个，将步骤71的测定(自动示教)的结果拟合于与晶圆对应的直径的圆筒，将其中心轴的坐标作为移载机器人125a的坐标系中的旋转轴的位置PRi。
接着，考虑旋转轴与内管4B的假想中心轴的偏移，求出移载机器人125a实际移载晶圆的移载位置坐标P1i(步骤S73)。在此，移载机器人125a的坐标系将旋转轴的延伸方向作为Z轴方向，在与之垂直的面内定义X轴方向、Y轴方向。首先，对在步骤S72求出的旋转轴的位置PR(或者PRi)的X轴及Y轴成分分别加上该高度位置处的差DAi的X轴及Y轴成分，作为临时的移载位置坐标P1i’。此外，在定义差DAi的坐标系与移载机器人125a的坐标系不同的情况下，转换为移载机器人125a的坐标系。若全部临时的移载位置坐标P1i’处于在步骤S71得到的允许范围Mi内，则将临时的移载位置坐标P1i’决定为移载位置坐标P1i。另一方面，即使存在一个处于允许范围Mi外的坐标，则也对它们求出落入允许范围Mi内的移载位置坐标P1i。例如，将α(0＜α＜1)作为变量，设定
P1i＝αP1i’+(1-α)P0i，
一边使α的值变化，一边求出处于晶舟21的中心轴与反应管4的内管4B的假想中心轴之间且处于允许范围Mi内的移载位置坐标P1i。如果求出了在全部的高度位置均处于允许范围Mi内的移载位置坐标P1i，则流程结束。
除了以上的流程之外，如果通过移载机器人125a测定各高度位置的旋转轴体36的旋转轴的位置，则即使在旋转轴体36的旋转轴和晶舟21的中心轴产生了偏移的情况下，也能够将形状测定装置的测定结果高精度地反应到晶圆的移载。对该情况下的流程以与图9的流程的差异为中心进行说明。
该情况下，在形状测定装置的形状测定之前或之后，通过搭载于移载机器人125a的传感器，测定形状测定装置(具体地指鞘管202(参照图6)、测定支柱63(参照图8)，在此，以下称为鞘管等)的位置坐标。移载机器人125a根据自身的传感器(通常，设置于连结移载机器人125a的设置位置(回旋位置)和旋转轴的水平线之上)搜索鞘管等的圆筒面上的最短位置，并计测该位置及距离。该计测在高度不同的两点以上进行。由于能够期待鞘管等的轴与旋转轴充分一致，因此，不需要使鞘管等旋转而进行多次计测，但为了提高精度，例如每次120度，旋转三次，取三次的测定结果的平均值。
接着实施图9的流程，但实施步骤S72的内容时，在决定移载机器人125a的坐标系中的旋转轴的位置PRi时，对由移载机器人125a测定出的鞘管等的不同高度的两点以上的测定结果进行插补或拟合，求出移载机器人125a的坐标系下的旋转轴的位置PRi。
在以上的流程中，通过移载机器人125a计测旋转轴的位置坐标，但与之相对地，形状测定装置也可以进行用于移载的晶舟计测(自动示教)。如上所述地，通过在设置了晶舟21、隔热构件22的状态下进行形状测定，能够以旋转轴为基准测定晶舟21的形状。因此，形状测定装置以旋转轴为基准(即，在旋转轴坐标系下)一并进行晶舟计测(自动示教)及内管4B的形状计测。然后，通过移载机器人125a的传感器在移载机器人125a的坐标系下计测旋转轴的位置坐标，并将形状测定装置计测出的结果从旋转轴坐标系转换为移载机器人125a的坐标系。使用这些进行了转换的计测结果求出移载位置坐标P1i。
根据本实施方式，能够在安装于半导体装置的制造工厂等且进行热试车后的基板处理装置中将晶圆配置于从成膜的均匀性的观点出发更优选的位置。
符号说明
2—立式处理炉；3—加热器；4—反应管；5—歧管；6—处理室；7—晶圆(基板)；8—喷嘴；9、12、24—气体供给管；10、13、25—质量流量控制器；11、14、26—阀；15—排气管；16—压力传感器；17—APC阀；18—真空泵；19—密封盖；20—盖板；21—晶舟；22—隔热构件；23—旋转机构；27—晶舟升降器；28—温度检测器；29—控制器；33—副加热器支柱；34—盖加热器；36—旋转轴体；37—旋转台；38—隔热体保持件；39—圆筒部；40—隔热体；41—隔板；42—喷嘴室；60—传感器夹具；61—传感器头；62—支撑板；63—测定支柱；81—聚焦激光模块；82—分束器；83—参考镜；84—45°柱状反射镜；85—光强度检测器；86—驱动电路；87—长度测量控制部；88—单元外壳；100—基板处理装置；105—旋转架；110—晶圆盒；114—装载口；118—晶圆盒搬送装置；121—晶圆盒开启器；122—载置台；125—晶圆移载机；201—传感器单元；202—鞘管；203—自动分析器。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
晶舟，其载置多个基板；
处理炉，其具备反应管且上述晶舟插入上述反应管，进行对载置于上述晶舟的基板的成膜；以及
基板移载机，其将基板搬入上述晶舟，
上述基板移载机以上述反应管的假想中心轴为基准将基板搬入上述晶舟。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
具有控制上述基板移载机的控制器，
上述处理炉具有使插入于上述反应管的上述晶舟载置于旋转轴体上并旋转的旋转机构，
上述控制器基于预先计测出的上述旋转轴体的旋转轴与上述反应管的假想中心轴的差控制上述基板移载机，以使被上述基板移载机搬入到上述晶舟的基板的中心位置包含于上述晶舟的中心轴与上述反应管的假想中心轴之间且距离上述晶舟的中心轴满足预定以上的安全率的范围。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述反应管的假想中心轴包含于距离上述晶舟的中心轴满足预定以上的安全率的上述范围的情况下，上述控制器控制上述基板移载机，以使被上述基板移载机搬入到上述晶舟的基板的中心位置成为上述反应管的假想中心轴。
4.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其特征在于，
上述反应管具有双重管构造，上述双重管构造具有内管和外管，
上述反应管的假想中心轴是通过以上述旋转轴体的旋转轴为基准计测上述内管的内表面的形状而求出。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
上述旋转轴体具有使上述反应管的内外连通且与上述旋转轴体的旋转轴同轴的开口，
上述控制器使用基于传感器的数据决定的上述假想中心轴，上述传感器从上述开口插入，并获得上述内管的内表面的形状。
6.一种反应管形状测定方法，其在具有处理炉的基板处理装置中测定上述反应管的形状，上述处理炉中，载置有多个基板的晶舟插入反应管，进行对载置于上述晶舟的上述基板的成膜，上述反应管形状测定方法的特征在于，
上述处理炉具有使插入到上述反应管的上述晶舟载置于旋转轴体上并旋转的旋转机构，
设置具有与上述旋转轴体的开口间隙嵌合的外径的柱状的鞘管，
将传感器单元插入上述鞘管内，
一边改变上述传感器单元的高度位置，一边以预定的速度转一圈，计测上述传感器单元与上述反应管的内表面的距离。
7.一种反应管形状测定方法，其在具有处理炉的基板处理装置中测定上述反应管的形状，上述处理炉中，载置有多个基板的晶舟插入反应管，进行对载置于上述晶舟的上述基板的成膜，上述反应管形状测定方法的特征在于，
上述处理炉具有使插入到上述反应管的上述晶舟载置于旋转轴体上并旋转的旋转机构，
设置传感器夹具，上述传感器夹具具有：具有与上述旋转轴体的开口间隙嵌合的外径的测定支柱；以及传感器，
一边改变上述传感器的高度位置，一边使上述传感器夹具以预定的速度转一圈，计测上述传感器与上述反应管的内表面的距离。
8.根据权利要求7所述的反应管形状测定方法，其特征在于，
上述传感器夹具通过使上述处理炉的上述旋转轴体旋转的旋转机构旋转，通过将上述晶舟插入上述反应管的晶舟升降器改变上述传感器的高度位置。
9.根据权利要求6或7所述的反应管形状测定方法，其特征在于，
在进行对上述基板的成膜的情况下，在上述旋转轴体的开口安装副加热器支柱。
10.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，具有：
以供晶舟插入的反应管的假想中心轴为基准，移载机将多个基板搬入上述晶舟的工序；
晶舟升降器将上述晶舟插入上述反应管的工序；以及
一边使上述晶舟旋转一边向上述反应管供给气体而对上述基板进行处理的工序。
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