JP2002270671A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハのツィーザに対する位置ずれによる弊
害を防止する。 【解決手段】 位置ずれ検出装置３０は透過形光ファイ
バセンサが使用された投光器３１と受光器３２とからな
る光学センサ３３を三組備えており、互いに対になる投
光器３１と受光器３２とが筐体２内の天井面と床面との
ウエハ搬入搬出口１２に対応する位置に設置されてい
る。位置ずれ検出装置３０は三組のいずれかの光学セン
サ３３がツィーザ２５に保持されたウエハＷによって遮
光された時にウエハＷがツィーザ２５に対して位置ずれ
を起こしている事態を検出し、検出結果をウエハ移載装
置３０のコントローラに送信する。コントローラは位置
ずれ検出装置３０からの検出結果によりウエハ移載装置
２０を制御する。 【効果】 ウエハのツィーザに対する位置ずれによるウ
エハやボートの損傷等の弊害の発生を未然に防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置に関
し、特に、基板搬送時の位置ずれによる弊害を防止する
技術に係り、例えば、半導体素子を含む半導体集積回路
が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）
に不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形
成したりする拡散・ＣＶＤ装置に利用して有効なものに
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造方法において、ウエハ
に不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形
成したりする工程には、バッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置
（以下、バッチ式ＣＶＤ装置という。）が使用されてい
る。

【０００３】従来のバッチ式ＣＶＤ装置として、ウエハ
をツィーザによって保持してキャリアとボートとの間で
移載するウエハ移載装置を備えているものがある。この
バッチ式ＣＶＤ装置のウエハ移載装置においては、ツィ
ーザがウエハを保持したか否かを検出するために、透過
形の光ファイバを使用したウエハ有無検出装置がツィー
ザの近傍に設置されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記したバッチ式ＣＶ
Ｄ装置においては、ウエハ移載装置のツィーザのウエハ
の有無は検出することができるが、ウエハ移載装置のツ
ィーザが保持したウエハのツィーザに対する位置ずれを
検出することができない。ウエハがツィーザに対してず
れた状態でウエハ移載装置の移載が実行されると、ウエ
ハやボートおよびキャリアの損傷等の弊害が発生する危
惧がある。

【０００５】本発明の目的は、基板のツィーザに対する
位置ずれによる弊害の発生を防止することができる基板
処理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理装
置は、基板をツィーザによって保持してキャリアとボー
トとの間で移載する基板移載装置を備えている基板処理
装置において、前記ツィーザに保持された基板のツィー
ザに対する位置ずれを光学的に検出する位置ずれ検出装
置が、前記ツィーザに保持された基板の外周近傍に設置
されていることを特徴とする。

【０００７】前記した手段によれば、基板がツィーザに
対して位置ずれしていると、位置ずれ検出装置がこれを
検出するため、基板移載装置はこの検出結果に基づいて
当該基板の移載の実行を中止することができ、基板のツ
ィーザに対する位置ずれによる弊害の発生を未然に防止
することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【０００９】本実施の形態において、本発明に係る基板
処理装置は、被処理基板としてのウエハを複数枚一括し
て処理するバッチ式ＣＶＤ装置（バッチ式縦形拡散・Ｃ
ＶＤ装置）として構成されており、複数枚のウエハを収
納して搬送するためのキャリアとしてはＦＯＵＰ（fron
t opening unified pod 。以下、ポッドという。）を使
用するものとして構成されている。なお、以下の説明に
おいて、前後左右は図２を基準とする。すなわち、ポッ
ドオープナ１３側が前側、その反対側が後側、クリーン
ユニット１１側が左側、その反対側が右側とする。

【００１０】図１〜図３に示されているように、バッチ
式ＣＶＤ装置１は筐体２を備えており、筐体２内の後端
部の上部にはヒータユニット３が垂直方向に据え付けら
れており、ヒータユニット３の内部にはプロセスチュー
ブ４が同心円に配置されている。プロセスチューブ４に
はプロセスチューブ４の内部に原料ガスやパージガス等
を導入するためのガス導入管５と、プロセスチューブ４
の内部を真空排気するための排気管６とが接続されてい
る。

【００１１】筐体２の後端部の下部には送りねじ装置等
によって構成されたエレベータ７が設置されており、エ
レベータ７はプロセスチューブ４の真下に水平に配置さ
れたシールキャップ８を垂直方向に昇降させるように構
成されている。シールキャップ８はプロセスチューブ４
の炉口である下端開口をシールするように構成されてい
るとともに、ボート９を垂直に支持するように構成され
ている。ボート９は被処理基板としてのウエハＷを複数
枚（例えば、五十枚〜百五十枚程度）、中心を揃えて水
平に配置した状態で保持するように構成されており、プ
ロセスチューブ４の処理室に対してエレベータ７による
シールキャップ８の昇降に伴って搬入搬出（ローディン
グおよびアンローディング）されるようになっている。

【００１２】図２に示されているように、筐体２の内部
におけるボート９の左脇の前側にはダミーウエハを保管
するためのダミーウエハストッカ１０が設置されてお
り、ダミーウエハストッカ１０はボート９と同様に構成
されている。筐体２の内部におけるボート９の左方の側
壁にはクリーンエアを吹き出すクリーンユニット１１が
ボート９にクリーンエアを吹き付けるように設置されて
いる。

【００１３】図１〜図３に示されているように、筐体２
の正面壁にはウエハＷを筐体２に対して搬入搬出するた
めのウエハ搬入搬出口１２が開設されており、ウエハ搬
入搬出口１２にはポッドオープナ１３が設置されてい
る。ポッドオープナ１３はポッドＰを載置する載置台１
４と、載置台１４に載置されたポッドＰのキャップを着
脱するキャップ着脱機構１５とを備えており、載置台１
４に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構
１５によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出
し入れ口を開閉するようになっている。載置台１４に対
してはポッドＰが図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）
によって供給および排出されるようになっている。

【００１４】図１〜図３に示されているように、筐体２
の内部におけるボート９とウエハ搬入搬出口１２との間
には、ボート９に対してウエハＷをチャージングおよび
ディスチャージングするウエハ移載装置２０が設置され
ている。ウエハ移載装置２０はロータリーアクチュエー
タ２１を備えており、ロータリーアクチュエータ２１は
上面に設置された第一リニアアクチュエータ２２を、水
平面内で回転させるように構成されている。第一リニア
アクチュエータ２２の上面には第二リニアアクチュエー
タ２３が設置されており、第一リニアアクチュエータ２
２は第二リニアアクチュエータ２３を水平移動させるよ
うに構成されている。第二リニアアクチュエータ２３の
上面には移動台２４が設置されており、第二リニアアク
チュエータ２３は移動台２４を水平移動させるように構
成されている。移動台２４にはウエハＷを下から保持す
るツィーザ２５が複数枚（本実施の形態においては五
枚）、等間隔に配置されて水平に取り付けられている。
ウエハ移載装置２０は送りねじ装置等によって構成され
たエレベータ２６により昇降されるように構成されてい
る。

【００１５】移動台２４のツィーザ側の側面にはウエハ
有無検出装置２７が設置されている。ウエハ有無検出装
置２７は投光器と受光器とからなる透過形の光学センサ
２８を複数組（本実施の形態においては五組）備えてお
り、各光学センサ２８は各ツィーザ２５の上下における
近傍にそれぞれ配置されている。各光学センサ２８はツ
ィーザ２５に保持されたウエハＷが光学センサ２８を遮
光した時にウエハＷの存在（ウエハ有り）を検出するよ
うに構成されている。ウエハ有無検出装置２７の検出結
果はウエハ移載装置２０のコントローラ（図示せず）に
送信されるようになっており、コントローラはウエハ有
無検出装置２７から送信され来た検出結果に基づいてウ
エハ移載装置２０の移載作動を制御するようになってい
る。

【００１６】筐体２の内部の天井面および床面における
ウエハ搬入搬出口１２に対応する位置には、ツィーザ２
５に保持されたウエハＷのツィーザ２５に対する位置ず
れを光学的に検出する位置ずれ検出装置３０がツィーザ
２５に保持されたウエハＷの外周近傍に対応するように
設置されている。すなわち、位置ずれ検出装置３０は透
過形光ファイバセンサが使用された投光器３１と受光器
３２とからなる光学センサ３３を三組備えており、互い
に対になる投光器３１と受光器３２とが天井面と床面と
で互いに対向するようにそれぞれ配置されている。三組
のうち一組の光学センサ（以下、第一センサという。）
３３ａは、ウエハ搬入搬出口１２の（前後方向に延在す
る）左右方向の中心線が通る垂直面内における筐体２の
正面壁２ａの内面の近傍に設置されている。三組のうち
残りの二組の光学センサ（以下、第二センサおよび第三
センサという。）３３ｂ、３３ｃは、第一センサ３３ａ
を含む垂直面と平行であってウエハＷの半径よりも若干
離間した左右対称位置にそれぞれ立脚する一対の垂直面
内であって、第一センサ３３ａからウエハＷの略半径だ
け離間した場所にそれぞれ設置されている。

【００１７】位置ずれ検出装置３０は第一センサ３３
ａ、第二センサ３３ｂおよび第三センサ３３ｃのいずれ
かがツィーザ２５に保持されたウエハＷによって遮光さ
れた時にウエハＷがツィーザ２５に対して位置ずれを起
こしている事態を検出するように構成されている。位置
ずれ検出装置３０の検出結果はウエハ移載装置２０のコ
ントローラに送信されるようになっており、コントロー
ラは位置ずれ検出装置３０から送信されて来た検出結果
に基づいてウエハ移載装置２０の移載作動を制御するよ
うになっている。

【００１８】以下、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置
の作用を位置ずれ検出装置の作用を主にして説明する。

【００１９】複数枚のウエハＷが収納されたポッドＰは
工程内搬送装置によって搬送されて来て、ポッドオープ
ナ１３の載置台１４の上に載置される。載置台１４の上
に載置されたポッドＰはキャップをキャップ着脱機構１
５によって外されてウエハ出し入れ口を開放される。

【００２０】ポッドＰが開放されると、ウエハ移載装置
２０の五枚のツィーザ２５がポッドＰの内部へウエハ搬
入搬出口１２およびウエハ出し入れ口から挿入される。
ツィーザ２５がポッドＰの奥まで挿入されると、ウエハ
Ｗがウエハ有無検出装置２７の光学センサ２８を遮光す
るため、ウエハ有無検出装置２７はウエハＷの有無を検
出することができる。ウエハ有無検出装置２７から検出
結果が送信されて来ると、コントローラは予め指定され
た通りのウエハＷが各ツィーザ２５に正常に有るか否か
を判定し、正常である場合にはウエハ移載装置２０に作
動の続行を指示する。

【００２１】次いで、ウエハ移載装置２０は五枚のツィ
ーザ２５を同時に若干上昇させて五枚のウエハＷを五枚
のツィーザ２５によって同時に掬い取る。続いて、ウエ
ハ移載装置２０の移動台２４が後退し、五枚のツィーザ
２５は掬い取った五枚のウエハＷをポッドＰのウエハ出
し入れ口および筐体２のウエハ搬入搬出口１２から筐体
２の内部に、ポッドＰおよびウエハ搬入搬出口１２の前
後方向に延在する中心線に沿って引き込む。

【００２２】図４（ａ）に示されているように、ウエハ
搬入搬出口１２から筐体２の内部へ引き込まれたウエハ
Ｗの外周縁におけるポッドＰの奥側に位置していた部位
が第一センサ３３ａの位置を極僅かに越えると、位置ず
れ検出装置３０はウエハＷがツィーザ２５に対して位置
ずれを起こしているか否かを検出する。

【００２３】すわなち、図４（ａ）に示されているよう
に、第一センサ３３ａ、第二センサ３３ｂおよび第三セ
ンサ３３ｃのいずれもがツィーザ２５に保持されたウエ
ハＷによって遮光されていない時には、位置ずれ検出装
置３０は位置ずれが起きていないことを検出することに
なる。これに対して、第一センサ３３ａ、第二センサ３
３ｂおよび第三センサ３３ｃのうち少なくとも一つ、例
えば、図４（ｂ）に示されているように、第二センサ３
３ｂがツィーザ２５に保持されたウエハＷによって遮光
された時には、位置ずれ検出装置３０は少なくとも一枚
のウエハＷがツィーザ２５に対して位置ずれを起こして
いる事態を検出することになる。

【００２４】位置ずれ検出装置３０から検出結果が送信
されて来ると、コントローラはウエハＷがツィーザ２５
に対して位置ずれを起こしているかを判定し、正常であ
ると判定した場合にはウエハ移載装置２０に作動の続行
を指示する。コントローラは異常があると判定した場合
には、ウエハ移載装置２０の作動を中止し、警報を発生
する等の対策を講ずる。

【００２５】続行が指示されると、ウエハ移載装置２０
は五枚のツィーザ２５によって保持したウエハＷをロー
タリーアクチュエータ２１の旋回によってボート９の移
載位置まで搬送する。

【００２６】ウエハＷがボート９の移載位置において所
定の高さに対向すると、五枚のツィーザ２５がボート９
の奥まで挿入され、五枚のウエハＷがボート９の五段の
スロット９ａへそれぞれ挿入される。続いて、五枚のツ
ィーザ２５が同時に若干下降されて、五枚のウエハＷが
五段のスロット９ａに受け渡される。次いで、ウエハ移
載装置２０の移動台２４がボート９に対して後退し、五
枚のツィーザ２５はボート９から引き出される。

【００２７】ツィーザ２５がボート９から引き出される
と、ウエハ有無検出装置２７は各ツィーザ２５における
各ウエハＷの有無をそれぞれ検出し、検出結果をコント
ローラに送信する。コントローラはウエハ有無検出装置
２７から送信されて来た検出結果によって全てのウエハ
Ｗがボート９に移載されたと判定した場合には、ウエハ
移載装置２０に作動の続行を指示する。コントローラは
ウエハＷがツィーザ２５に残ってしまった場合には異常
があると判定し、ウエハ移載装置２０の作動を中止し、
警報を発生する等の対策を講ずる。

【００２８】続行が指示されると、ウエハ移載装置２０
は空になった五枚のツィーザ２５をロータリーアクチュ
エータ２１の旋回によってウエハ搬入搬出口１２の移載
位置に戻す。以降、前述した作動が繰り返されることに
より、予め指定された枚数のウエハＷがウエハ移載装置
２０によってポッドオープナ１３からボート９へ装填
（チャージング）されて行く。

【００２９】ちなみに、図３に示されているように、ボ
ート９の上側端部および下側端部にはサイドダミーウエ
ハＷａが適宜に分配されて装填され、製品となるウエハ
（プロダクトウエハ）Ｗｂはボート９の中央部に装填さ
れる。この際、先に装填されたウエハの汚染を防止する
ために、サイドダミーウエハＷａおよびプロダクトウエ
ハＷｂはボート９の上端側から順に装填されて行く。

【００３０】そして、図３に示されているように、サイ
ドダミーウエハＷａおよびプロダクトウエハＷｂがボー
ト９に予め指定された枚数装填されると、ボート９はエ
レベータ７によって上昇されてプロセスチューブ４の処
理室に搬入（ローディング）される。ボート９が上限に
達すると、ボート９を保持したシールキャップ８の上面
の周辺部がプロセスチューブ４をシール状態に閉塞する
ため、処理室は気密に閉じられた状態になる。

【００３１】プロセスチューブ４の処理室は気密に閉じ
られた状態で、所定の圧力となるように排気管６によっ
て排気され、ヒータユニット３によって所定の温度に加
熱され、所定の原料ガスがガス導入管５によって所定の
流量だけ供給される。これにより、予め設定された処理
条件に対応する所望の膜がウエハＷに形成される。

【００３２】そして、予め設定された処理時間が経過す
ると、ボート９がエレベータ７によって下降されること
により、処理済みウエハＷを保持したボート９が元の待
機位置に搬出（アンローディング）される。

【００３３】ボート９が待機位置に搬出されると、ま
ず、ボート９の最下段部のサイドダミーウエハＷａがダ
ミーウエハストッカ１０にウエハ移載装置２０によって
ディスチャージングされる。次いで、ボート９の下段部
側のプロダクトウエハＷｂから順にポッドステージ１３
のポッドへ、前述したチャージング作動とは逆の作動に
よりディスチャージングされて行く。

【００３４】以降、前述した作用が繰り返されて、複数
枚のウエハがバッチ式ＣＶＤ装置１によってバッチ処理
されて行く。

【００３５】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００３６】1) ツィーザに保持されたウエハのツィー
ザに対する位置ずれを光学的に検出する位置ずれ検出装
置をツィーザに保持されたウエハの外周近傍に設置する
ことにより、ツィーザに対するウエハの位置ずれを位置
ずれ検出装置によって検出することができるため、ウエ
ハ移載装置はこの検出結果に基づいてウエハの移載の実
行を中止することができ、ウエハのツィーザに対する位
置ずれによるウエハやボートおよびキャリアの損傷等の
弊害の発生を未然に防止することができる。

【００３７】2) 位置ずれ検出装置を筐体の天井面およ
び床面に設置することにより、ウエハ移載装置の上下の
ストローク範囲全体を位置ずれ検出範囲としてカバーす
ることができるため、バッチ式ＣＶＤ装置の製造コスト
の増加を抑制しつつ、ウエハのツィーザに対する位置ず
れを全て検出することができる。

【００３８】3) 位置ずれ検出装置の光学センサの投光
器および受光器として透過形光ファイバを使用すること
により、耐熱性を確保することができるため、筐体内部
における高熱領域であっても位置ずれ検出装置を設置す
ることができる。

【００３９】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。

【００４０】例えば、位置ずれ検出装置は筐体の天井面
および床面に設置するに限らず、ウエハ移載装置に設置
してもよい。また、位置ずれ検出装置はウエハ搬入搬出
口に対応する位置に設置するに限らず、ボートやダミー
ウエハストッカおよびノッチ合わせ装置等に対応する位
置に設置してもよい。

【００４１】位置ずれ検出装置の光学センサの投光器お
よび受光器としては、透過形光ファイバを使用するに限
らず、半導体レザー、発光ダイオード、ホトダイオー
ド、ディティクタ等を使用してもよい。

【００４２】前記実施の形態ではバッチ式ＣＶＤ装置の
場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基板
処理装置全般に適用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板のツィーザに対する位置ずれによる弊害の発生を未
然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式ＣＶＤ装
置の一部切断斜視図である。

【図２】その平面断面図である。

【図３】その側面断面図である。

【図４】その作用を説明するための各平面図である。

【符号の説明】

Ｗ…ウエハ（基板）、Ｗａ…サイドダミーウエハ（ダミ
ー基板）、Ｗｂ…プロダクトウエハ（製品基板）、Ｐ…
ポッド（キャリア）、１…バッチ式ＣＶＤ装置（基板処
理装置）、２…筐体、３…ヒータユニット、４…プロセ
スチューブ、５…ガス導入管、６…排気管、７…エレベ
ータ、８…シールキャップ、９…ボート、９ａ…スロッ
ト、１０…ダミーウエハストッカ、１１…クリーンユニ
ット、１２…ウエハ搬入搬出口、１３…ポッドオープ
ナ、１４…載置台、１５…キャップ着脱機構、２０…ウ
エハ移載装置、２１…ロータリーアクチュエータ、２２
…第一リニアアクチュエータ、２３…第二リニアアクチ
ュエータ、２４…移動台、２５…ツィーザ、２６…エレ
ベータ、２７…ウエハ有無検出装置、２８…光学セン
サ、３０…位置ずれ検出装置、３１…投光器、３２…受
光器、３３…光学センサ、３３ａ…第一センサ、３３ｂ
…第二センサ、３３ｃ…第三センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 誠 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA17 FA01 FA11 FA12 GA36 GA50 GA52 JA05 JA19 JA22 JA27 JA51 MA28 PA20 5F045 DP19 EN05 EN06

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をツィーザによって保持してキャリ
   アとボートとの間で移載する基板移載装置を備えている
   基板処理装置において、前記ツィーザに保持された基板
   のツィーザに対する位置ずれを光学的に検出する位置ず
   れ検出装置が、前記ツィーザに保持された基板の外周近
   傍に設置されていることを特徴とする基板処理装置。