JP2002270675A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットおよび製造歩留りを向上させ
る。 【解決手段】 オリフラ合わせ装置１３は載置台１２に
載置されたカセットＣの内部の複数枚のウエハＷを一回
のローラ１６、１６によって同一方向に同期回転させる
ことにより、複数枚のウエハＷ間のオリフラＯを一定の
箇所に揃えるように構成されている。オリフラ合わせ装
置１３にはオリフラ合わせ作業前にオリフラが合ってい
ることを確認するセンサ１８が設置されている。オリフ
ラ確認センサ１８は両ローラ１６、１６の上方の水平面
内でオリフラＯの幅と等しい間隔をとって互いに平行に
配置された一対の光学センサ１９、１９を備えている。 【効果】 オリフラ作業前にオリフラが合っていること
を確認した場合にオリフラ合わせ作業を省略することに
より、ＣＶＤ装置全体のスループットを向上できるとと
もに、パーティクルの発生を回避して製造歩留りを向上
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、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】一般に、半導体素子を含む半導体集積回
路が作り込まれた半導体集積回路装置（以下、ＩＣとい
う。）を製造するのに使用されるウエハは、その製作の
本質上円板形状に形成されている。このため、ウエハに
は結晶の方位を示すオリエンテーションフラット（以
下、オリフラという。）またはノッチが設けられてい
る。オリフラはウエハの円周の一部が直線的に切り欠か
れてなる指示部であり、ノッチはウエハの円周の一部を
Ｖ字形状に切り欠かれてなる指示部である。ちなみに、
ウエハはキャリアに収納されて各種の工程間や各工程内
を搬送される。キャリアとしては、対向する一対の側壁
が開口した六面体の箱形状に形成されたカセット（オー
プンカセットとも称される。）と、キャップによって開
閉される開口を一つの側壁に有する六面体の箱形状に形
成されたフープ（ＦＯＵＰ。front opening unified po
d 。ポッドとも称される。）とがある。

【０００３】ＩＣの製造工程において、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。バッ
チ式ＣＶＤ装置においては処理ガスの流れや熱の分布等
の処理条件とウエハの結晶の方位との相関関係がＩＣの
品質や信頼性に影響を及ぼすため、一般に、バッチ式Ｃ
ＶＤ装置においては複数枚のウエハ間においてオリフラ
またはノッチを一定の箇所に揃える（合わせる）作業が
実施されている。

【０００４】従来のバッチ式ＣＶＤ装置として、オリフ
ラを有する複数のウエハをカセットに収納した状態で回
転させて、複数枚のウエハ間のオリフラを合わせるオリ
フラ合わせ装置を備えているものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たオリフラ合わせ装置を備えたバッチ式ＣＶＤ装置にお
いては、オリフラ合わせ装置によるオリフラ合わせ作業
時間が一連の搬送時間の中で大きな割合を占めるため、
スループットの低下を招くという問題点がある。また、
オリフラ合わせ作業において複数枚のウエハがカセット
の内部で回転されるため、パーティクルが発生し、バッ
チ式ＣＶＤ装置の製造歩留りの低下を招くという問題点
がある。

【０００６】本発明の目的は、スループットおよび製造
歩留りの低下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。

【０００７】

【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、円周の一部にオリエンテーションフラットを有す
る複数の基板をキャリアに収納させた状態で、そのオリ
エンテーションフラットを合わせるオリエンテーション
フラット合わせ装置を備えている基板処理装置におい
て、前記オリエンテーションフラット合わせ装置には前
記オリエンテーションフラット合わせ作業前に前記複数
の基板のオリエンテーションフラットが合っていること
を検出するオリエンテーションフラット確認センサが設
置されていることを特徴とする。

【０００８】前記した手段によれば、オリエンテーショ
ンフラット合わせ作業前にオリエンテーションフラット
が合っていることを検出した場合には、オリエンテーシ
ョンフラット合わせ作業を省略することができるため、
スループットを向上させることができるとともに、パー
ティクルの発生を回避することができる。

【０００９】

【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。

【００１０】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カセットを使用
するものとして構成されている。

【００１１】図１に示されているように、バッチ式ＣＶ
Ｄ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内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内を真空排気
するための排気管６とが接続されている。

【００１２】筐体２の一端部（以下、後端部とする。）
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。

【００１３】図１に示されているように、筐体２の前面
壁にはカセットＣを筐体２に対して搬入搬出するための
カセット搬入搬出口１０が開設されており、筐体２の前
面壁の内側におけるカセット搬入搬出口１０に対向する
位置にはカセット授受ユニット１１が設置されている。
カセット授受ユニット１１はカセットＣを載置する載置
台１２と、載置台１２に載置されたカセットＣに収納さ
れた複数枚のウエハＷのオリフラ合わせを実行するオリ
フラ合わせ装置１３とを備えている。載置台１２に対し
てはカセットＣが筐体２の外部から図示しない工程内搬
送装置（ＲＧＶ）によって載置されるようになってい
る。

【００１４】図２〜図４に示されているように、オリフ
ラ合わせ装置１３は載置台１２の真下に垂直方向上向き
に設置されたシリンダ１４と、シリンダ１４によって昇
降される支持台１５と、支持台１５に載置台１２のカセ
ットＣのウエハＷ群の整列方向に延在するように水平に
軸架された一対のローラ１６と、このローラ１６、１６
を互いに正逆反対方向に回転させる回転駆動装置１７と
を備えており、載置台１２に載置されたカセットＣの内
部の複数枚のウエハＷを両ローラ１６、１６によって同
一方向に同期回転させることにより、複数枚のウエハＷ
間のオリフラＯを一定の箇所に揃えるように構成されて
いる。

【００１５】また、オリフラ合わせ装置１３にはオリフ
ラ合わせ作業前に複数枚のウエハＷのオリフラＯが合っ
ていることを検出するオリフラ確認センサ１８が、載置
台１２に載置されたカセットＣに機械的に干渉しないよ
うに設置されている。すなわち、オリフラ確認センサ１
８は互いに対になり対向配置された投光器１９ａと受光
器１９ｂとからなる光学センサ１９を二組備えており、
両光学センサ１９、１９は両ローラ１６、１６の上方に
位置する水平面内においてオリフラＯの幅と等しい間隔
をとって互いに平行に配置されている。光学センサ１９
の投光器１９ａは載置台１２にブラケット２０を介して
カセットＣの外側に位置するように取り付けられてお
り、受光器１９ｂはオリフラ合わせ装置１３にブラケッ
ト２０を介してカセットＣの外側に位置するように取り
付けられている。

【００１６】図１に示されているように、筐体２の内部
におけるカセット授受ユニット１１の後方にはカセット
Ｃを移載するカセット移載装置２１が、昇降かつ水平可
能なアクチュエータ２２に支持されて設置されている。
カセット移載装置２１はカセットローダ２３を備えてお
り、カセットローダ２３は垂直面内で略９０度回転する
ように水平軸２４によって支持されている。カセットロ
ーダ２３にはカセット移載プレート２５が進退するよう
に設置されており、カセット受け台２６がカセット移載
プレート２５に対して直角に設置されている。

【００１７】筐体２の内部におけるカセット移載装置２
１の後方にはカセット収納庫２７が設置されており、カ
セット収納庫２７の上方にはバッファ収納庫２８が設置
されている。カセット収納庫２７およびバッファ収納庫
２８はそれぞれ複数段および複数列のカセット棚を備え
ており、カセット棚の数は少なくとも一回のバッチ分の
処理に必要なカセットの数以上に設定されている。

【００１８】筐体２の内部におけるボート９とカセット
収納庫２７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
３０が設置されている。ウエハ移載装置３０はロータリ
ーアクチュエータ３１を備えており、ロータリーアクチ
ュエータ３１は上面に設置された第一リニアアクチュエ
ータ３２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３２の上面には第二リニ
アアクチュエータ３３が設置されており、第一リニアア
クチュエータ３２は第二リニアアクチュエータ３３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３３の上面には移動台３４が設置されており、
第二リニアアクチュエータ３３は移動台３４を水平移動
させるように構成されている。移動台３４にはウエハＷ
を下から保持するツィーザ３５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３０は送りねじ装置等によ
って構成されたエレベータ３６により昇降されるように
なっている。

【００１９】以下、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置
の作用をオリフラ確認センサの作用を主に説明する。

【００２０】複数枚のウエハＷが収納されたカセットＣ
は工程内搬送装置によって搬送されて、カセット授受ユ
ニット１１の載置台１２の上に載置される。載置台１２
の上に載置されたカセットＣの姿勢はカセットＣに収納
されたウエハＷが垂直を向くようになっている。

【００２１】カセットＣが載置台１２の上に載置される
と、オリフラ合わせ装置１３がシリンダ１４によって支
持台１５を上昇させる。支持台１５が上昇すると、ま
ず、オリフラ確認センサ１８がカセットＣに収納された
複数枚のウエハＷのオリフラＯが全て揃っている（合っ
ている）か否かを確認する。すなわち、図２〜図４に示
されているように、支持台１５に水平に支持された一対
の投光器１９ａ、１９ａが筐体２に水平に支持された一
対の受光器１９ｂ、１９ｂに検査光をそれぞれ投光す
る。両受光器１９ｂ、１９ｂは入射光の有無をコントロ
ーラに送信する。

【００２２】オリフラ合わせ装置１３から検出結果が送
信されて来ると、コントローラは検査光が両方の受光器
１９ｂ、１９ｂに実質的に同時に入射したか否かによっ
て、複数枚のウエハＷのオリフラＯが全て揃っているか
否かを判定する。すなわち、図５（ａ）に示されている
ように、両方の受光器１９ｂ、１９ｂがウエハＷのオリ
フラＯに揃って位置する場合には、オリフラＯが全て揃
っていると判定する。他方、図５（ｂ）に示されている
ように、何れか片方の受光器１９ｂでもウエハＷによっ
て遮光された場合には、カセットＣに収納された複数枚
のウエハＷのうち少なくとも一枚のウエハＷのオリフラ
Ｏがずれていると判定する。

【００２３】そして、コントローラは複数枚ウエハＷの
オリフラＯが全て揃っていると判定した場合には、オリ
フラ合わせ装置１３によるオリフラ合わせ作業を省略
（スキップ）させる。すなわち、オリフラ合わせ装置１
３のシリンダ１４は支持台１５の上昇を中止して下降さ
せる。

【００２４】オリフラ合わせ装置１３が待機モードに戻
ると、カセット移載装置２１のカセットローダ２３が載
置台１２の上のカセットＣを掬い取り、カセット収納庫
２７またはバッファ収納庫２８の指定されたカセット棚
に載置する。カセット棚に載置されたカセットＣの姿勢
はカセットＣに収納されたウエハＷが水平を向くように
なっている。

【００２５】カセット収納庫２７にカセットＣが水平に
載置されると、ウエハ移載装置３０の五枚のツィーザ３
５がカセットＣの内部へ挿入される。続いて、ウエハ移
載装置３０は五枚のツィーザ３５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３５によって同時に
掬い取る。次いで、ウエハ移載装置３０の移動台３４が
後退し、五枚のツィーザ３５は掬い取った五枚のウエハ
ＷをカセットＣのウエハ出し入れ口から引き出す。

【００２６】ウエハＷを引き出すと、ウエハ移載装置３
０は五枚のツィーザ３５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３１の旋回によってボート９の
移載位置まで搬送する。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３５
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３５が同時に若干下降させて五枚の
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３０の移動台３４がボート９に対し
て後退し、五枚のツィーザ３５はボート９から引き出さ
れる。

【００２７】ウエハ移載装置３０は空になった五枚のツ
ィーザ３５をカセット収納庫２７の次に指定されたカセ
ット棚の位置に戻す。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３０によってカセット収納庫２７からボート９
へ装填（チャージング）されて行く。

【００２８】そして、予め指定された枚数のウエハＷが
ボート９に装填されると、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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】ボート９が待機位置に搬出されると、ボー
ト９のウエハＷがカセット収納庫２７の各カセットＣ
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。さらに、処理済みのウエハ
Ｗが収納されたカセットＣはカセット収納庫２７からバ
ッファ収納庫２８を経てカセット授受ユニット１１へ順
次送られる。

【００３２】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。

【００３３】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００３４】1) オリフラ合わせ装置にオリフラ合わせ
作業前に複数枚のウエハのオリフラが合っていることを
検出するオリフラ確認センサを設置することにより、オ
リフラ作業前にオリフラが合っていることを検出した場
合にはオリフラ合わせ作業を省略（スキップ）すること
ができるため、バッチ式ＣＶＤ装置全体としてのスルー
プットを向上させることができる。

【００３５】2) 例えば、一回のオリフラ合わせ作業に
要する時間が３０秒間であり、二回分のバッチとして１
２個のカセットを搬入してその都度オリフラ作業する場
合には、全ての省略によって約６分も短縮することがで
きる。

【００３６】3) オリフラ合わせ作業を省略することに
より、オリフラ合わせ作業時のパーティクルの発生を回
避することができるため、バッチ式ＣＶＤ装置の処理時
の異物の付着を防止することができ、ＩＣの製造方法に
おける製造歩留りを高めることができる。

【００３７】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。

【００３８】例えば、オリフラ確認センサの投光器およ
び受光器としては、透過形光ファイバセンサや半導体レ
ザー、発光ダイオード、ホトダイオード、ディティクタ
等を使用することができる。

【００３９】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。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スループットおよび製造歩留りの低下を防止することが
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
置の側面断面図である。

【図２】そのオリフラ合わせ装置を示す正面図である。

【図３】同じく側面図である。

【図４】同じく平面図である。

【図５】その作用を説明するための各正面図である。

【符号の説明】

Ｗ…ウエハ（基板）、Ｏ…オリフラ（オリエンテーショ
ンフラット）、Ｃ…カセット、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…カセット搬入搬出口、１１…カセッ
ト授受ユニット、１２…載置台、１３…オリフラ合わせ
装置、１４…シリンダ、１５…支持台、１６…ローラ、
１７…回転駆動装置、１８…オリフラ確認センサ、１９
…光学センサ、１９ａ…投光器、１９ｂ…受光器、２０
…ブラケット、２１…カセット移載装置、２２…アクチ
ュエータ、２３…カセットローダ、２４…水平軸、２５
…カセット移載プレート、２６…カセット受け台、２７
…カセット収納庫、２８…バッファ収納庫、３０…ウエ
ハ移載装置、３１…ロータリーアクチュエータ、３２…
第一リニアアクチュエータ、３３…第二リニアアクチュ
エータ、３４…移動台、３５…ツィーザ、３６…エレベ
ータ。

フロントページの続き (72)発明者 森川 晴夫 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 DA08 DA17 FA01 FA03 FA12 GA49 GA50 JA05 JA25 JA34 KA04 KA13 KA14 KA20 MA02 MA28

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周の一部にオリエンテーションフラッ
   トを有する複数の基板をキャリアに収納させた状態で、
   そのオリエンテーションフラットを合わせるオリエンテ
   ーションフラット合わせ装置を備えている基板処理装置
   において、前記オリエンテーションフラット合わせ装置
   には前記オリエンテーションフラット合わせ作業前に前
   記複数の基板のオリエンテーションフラットが合ってい
   ることを検出するオリエンテーションフラット確認セン
   サが設置されていることを特徴とする基板処理装置。