JP2004296484A

JP2004296484A - Substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2004296484A
Application number: JP2003082926A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shirako; 賢治白子; Masasue Murobayashi; 正季室林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2003-03-25
Publication date: 2004-10-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress interference between a substrate and a substrate holding member and a supporting plate when the substrate is transferred by a substrate transferring means by canceling the individual difference by correcting teaching data obtained by vidual inspection. <P>SOLUTION: The substrate processing apparatus is provided with a wafer transferring machine 1 as a substrate transferring means for transferring a wafer 200 on the basis of the teaching data, and a boat 217 as a substrate holding member to which the wafer 200 is transferred. A sensor unit 20 as a position measuring means is provided on the side of this boat 217. The sensor unit 20 is constituted so that when a plurality of tweezers 11 as substrate supporting plates are inserted between the plurality of wafers 200 previously held by the boar 217, the sensor unit measures a distance between the tweezers 11 and the wafers 200. A result of measurement of the sensor unit 20 is compared with a predetermined value, and the teaching data are corrected so that the result of measurement is within the predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板搬送手段を用いて基板保持部材に保持した基板を処理する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０に従来の基板処理装置としての縦型の半導体製造装置の全体構成図を示す。この半導体製造装置は、ウェハカセットを搭載するカセットストッカ５と、カセットストッカ５とボート２１７との間でウェハ（基板）の搬送を行うウェハ搬送機１と、ボート２１７と、ボート２１７を熱処理炉４０に挿入及び引き出すボート昇降手段２と、加熱手段を備えた熱処理炉４０とから構成される。
【０００３】
図示するような縦型の半導体製造装置では、ボート（基板保持部材）は、例えば全体形状が略円柱状をなし、上下に伸びる複数本の柱を構成要素として有し、各柱には多数枚のウェハを水平に保持するための溝が多数設けられている。
３次元にウェハ搬送機（基板搬送手段）を動かし、そのツィーザ（基板支持プレート）に載せたウェハをボートへ搬送し、多数の溝内にウェハを保持させて、熱処理炉４０内で処理を行う。
【０００４】
ボートが新しくなると、ウェハを溝に安定して保持させるために、ボートとツィーザ間の機械的位置を基板搬送手段にティーチングする必要がある。また、ボートはウェハの処理を繰り返すうちに、熱処理炉内の高温や、エッチングに用いる薬品等のため、経時変化を起こし、例えば前記全体形状が略円柱状のボートでは、中央部がふくらんだ樽状や、平行四辺形等に変形する。また、柱に設けた溝のピッチがくるう場合もある。そのようにボートが古くなったときも、ウェハを溝に安定して保持させるために、ボートとツィーザ間の機械的位置を基板搬送手段にティーチングする必要がある。
【０００５】
このため、ボートの交換後や、ボートの洗浄後、あるいは定期的に、ウェハをボートの溝に搬送する際の、ボートとツィーザ間の機械的位置の調整を行う必要がある。
【０００６】
従来、基板保持部材（ボート）と基板搬送手段（ウェハ搬送機）の基板支持プレート（ツィーザ）間の機械的位置の調整は目視により行っていた。例えば、基板保持部材の上下２箇所に基板を実際に搬送しながら、基板と基板保持部材の溝との前後左右上下のすき間を目視で確認しながら、基板搬送手段を細かく動かし、基板保持部材の溝に対する基板搬送手段の位置の調整、設定を行っていた。このような調整、設定の作業をティーチングといい、ティーチングで得たデータはティーチングデータとして基板搬送手段に記憶される。基板搬送手段は、このティーチングデータに基づき基板搬送手段を動かして基板保持部材に基板を搬送する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−９１３５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、基板搬送手段から基板保持部材に基板を搬送するに先立って、基板搬送位置を基板搬送手段にティーチングする必要があるが、基板保持部材の溝に対する基板搬送手段の位置の調整、設定は、人手でしか行うことができず、ティーチングデータには作業者によってばらつきが生じる。このばらつきは熟練作業者でも避けることができない。ティーチングデータにばらつきが生じると、基板搬送時に基板と基板保持部材及び基板支持プレートとの干渉が生じることがあった。
【００１０】
また、基板保持部材は基板の処理を繰り返すうちに、経時変化を起こしやすいが、その場合も、基板保持部材の材質や表面状態の変化に対応したティーチングを再度する必要がある。しかし、この場合でも、目視で行うので、ティーチングデータは作業者によってばらつきが生じ、同様な干渉の問題が生じていた。なお、再度ティーチングを行なわず、ティーチングデータを補正することも行なわれているが、その場合であっても、目視で行うため、事情は同じであった。
【００１１】
したがって、基板搬送手段の基板支持プレートによる基板保持部材への基板の搬送位置を安定して測定することが要請されていた。
【００１２】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板搬送手段の基板支持プレートによる基板保持部材への搬送位置を安定して測定することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、基板を処理する反応室と、前記反応室に隣接された予備室と、前記基板を保持する基板保持部材と、前記基板を載せる基板支持プレートを有し、基板支持プレートに基板を載せつつ前記基板保持部材に搬送する基板搬送手段と、を備え、基板の搬送された基板保持部材を前記反応室に収納して、基板を加熱し反応ガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する基板処理装置において、前記予備室に配置される前記基板保持部材の前記基板支持プレートが干渉しない側部に、少なくとも前記基板支持プレートの位置を測定することが可能な位置測定手段を有することを特徴とする基板処理装置である。
予備室に配置される基板保持部材の基板支持プレートが干渉しない側部に、基板支持プレートの位置を測定することが可能な位置測定手段を有するので、基板搬送手段の基板支持プレートによる基板保持部材への搬送位置を安定して測定することができる。位置測定手段により測定する位置には、基板保持部材に保持された基板に対する基板支持プレートの位置の他に、基板保持部材に保持された基板間の距離等がある。
この場合において、特に、上記基板処理装置が、前記基板搬送手段を動かして、前記基板支持プレートに基板を載せつつ予備室に配置した前記基板保持部材に搬送させることにより、前記基板搬送手段に前記基板保持部材への搬送位置をティーチングさせるように構成し、前記予備室に配置した前記基板保持部材に対して、前記ティーチングに基づき基板搬送手段を動かして前記基板保持部材に基板を搬送する機能を有していることが好ましい。
位置測定手段により、少なくとも基板支持プレートの位置を測定できるようにしたので、ティーチングデータを測定結果に基づいて補正することができる。これにより、基板処理装置内のティーチングデータの個人差を解消することができる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記基板搬送手段が複数の基板を載せる複数の基板支持プレートを有し、前記位置測定手段が複数の基板支持プレートの位置を測定するように構成されていることを特徴とする。
位置測定手段により、複数の基板支持プレートの位置を測定できるようにしたので、基板処理装置内のティーチングデータの個人差も解消することができる。
【００１５】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記基板保持部材が基板を保持する溝を有し、前記位置測定手段は、さらに基板又は基板保持部材の溝の位置を測定するように構成したことを特徴とする。
測定手段により、基板支持プレートの位置に加えて基板又は基板保持部材の溝の位置も測定できるようにしたので、基板保持部材の溝に基板を確実に保持するようにティーチングデータを補正できる。
ここで、基板保持部材の溝に保持した基板の位置、あるいは基板支持プレートに載せた基板の位置をセンサユニットで測定することによって、基板の位置を測定できる。また、基板保持部材の溝に保持した基板間の距離を測定することによって得られる溝ピッチから、基板保持部材の溝の位置を間接的に測定できる。
【００１６】
第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記位置測定手段が、基板支持プレートを基板保持部材に搬送した際に搬送方向前後２箇所以上に設けられることを特徴とする。
位置測定手段が、基板支持プレートを基板保持部材に搬送した際に搬送方向前後２箇所以上に設けられているので、基板を支持する基板支持プレートが基板搬送方向に垂れなどの変形が生じていても、その変形を考慮したティーチングデータの補正を行うことができる。
【００１７】
第５の発明は、基板を処理する反応室と反応室に隣接した予備室とを備え、基板搬送手段を動かして、基板支持プレートに基板を載せつつ前記予備室に配置した基板保持部材に搬送させることにより、前記基板搬送手段に前記基板保持部材への搬送位置をティーチングさせるように構成した基板処理装置を用いて基板を処理する半導体デバイスの製造方法であって、
前記基板搬送手段に、前記基板保持部材における前記基板支持プレートの搬送位置をティーチングする工程と、前記予備室に配置される前記基板保持部材の前記基板支持プレートが干渉しない側部に、少なくとも前記基板支持プレートの位置を測定することが可能な位置測定手段を取り付け、前記位置測定手段を用いて基板搬送手段にティーチングしたティーチングデータを補正する工程と、前記補正されたティーチングデータに基づき前記基板搬送手段を用いて基板保持部材の搬送位置へ基板を搬送する工程と、前記基板保持部材に搬送された前記基板を前記反応室にロードする工程と、前記反応室にロードした基板を加熱し、反応ガスを供給しつつ排気して前記基板を処理する工程と、処理した基板を基板保持部材とともに反応室からアンロードする工程と、を有する半導体デバイスの製造方法である。
位置測定手段により、少なくとも基板支持プレートの位置を測定して、その測定結果に基づいてティーチングデータを補正することができる基板処理装置を用いるので、基板処理装置間のティーチングデータの個人差が解消されて、基板の搬送精度を向上し、高歩留まりの半導体デバイスを製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１９】
基板処理装置としての縦型の半導体製造装置は、基板を処理する処理炉と、処理炉の下方に隣接して設けられて基板を基板保持部材に搬送して処理炉に収容するための予備室とを備える。
【００２０】
図１１を用いて処理炉、例えば減圧ＣＶＤ処理炉を説明する。外管（以下、アウタチューブ２０５）は例えば石英（ＳｉＯ_２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。内管（以下、インナチューブ２０４）は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウタチューブ２０５内に同軸的に配置されている。アウタチューブ２０５とインナチューブ２０４の間の空間は筒状空間２５０を成す。インナチューブ２０４の上部開口から上昇したガスは、筒状空間２５０を通過して排気管２３１から排気されるようになっている。なお、処理炉は主制御部１２０で制御される。
【００２１】
アウタチューブ２０５およびインナチューブ２０４の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９が係合され、このマニホールド２０９にアウタチューブ２０５およびインナチューブ２０４が保持されている。このマニホールド２０９は保持手段（以下ヒータベース２５１）に固定される。アウタチューブ２０５の下端部およびマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下、Ｏリング２２０）が配置され、両者の間が気密にシールされている。
【００２２】
マニホールド２０９の下部には、ガスの供給管２３２が貫通するよう設けられている。これらのガスの供給管２３２により、処理用のガスがアウタチューブ２０５内に供給されるようになっている。これらのガスの供給管２３２はガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４１）に連結されており、ＭＦＣ２４１は主制御部１２０のガス流量制御部１２２に接続されており、供給するガスの流量を所定の量に制御し得る。
【００２３】
マニホールド２０９の上部には、圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ_２バラスト制御器があり、以下ここではＡＰＣ２４２とする）及び、排気装置（以下真空ポンプ２４６）に連結されたガスの排気管２３１が接続されており、アウタチューブ２０５とインナチューブ２０４との間の筒状空間２５０を流れるガスを排出し、アウタチューブ２０５内をＡＰＣ２４２により圧力を制御することにより、所定の圧力の減圧雰囲気にするよう圧力検出手段（以下圧力センサ２４５）により検出し、主制御部１２０の圧力制御部１２３により制御する。
【００２４】
マニホールド２０９の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下シールキャップ２１９）がＯリング２２０を介して気密シール可能に着脱自在に取付けられている。又、シールキャップ２１９には、回転手段（以下回転軸２５４）が連結されており、回転軸２５４により、石英等よりなる基板保持手段（以下ボート２１７）及びボート２１７上に保持されているＳｉ等よりなる基板（以下ウェハ２００）を回転させる。又、シールキャップ２１９は昇降手段（以下ボートエレベータ２２５）に連結されていて、ボート２１７を昇降させる。回転軸２５４、及びボートエレベータ２２５を所定のスピードにするように、主制御部１２０の駆動制御部１２４により制御する。
【００２５】
アウタチューブ２０５の外周には加熱装置（以下ヒータ２０７）が同軸的にに配置されている。ヒータ２０７は、アウタチューブ２０５内の温度を所定の処理温度にするよう温度検出手段（以下熱電対２６３）により温度を検出し、主制御部１２０の温度制御部１２１により制御する。前述したインナチューブ２０４、アウタチューブ２０５と、マニホールド２０９とで、ボート２１７に支持されたウェハ２００を収納して処理するための反応室２０１を構成する。
【００２６】
図１１に示した処理炉による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、まず、ボートエレベータ２２５によりボート２１７を下降させる。ボート２１７に複数枚のウェハ２００を保持する。次いで、ヒータ２０７により加熱しながら、反応室２０１内の温度を所定の処理温度にする。ガスの供給管２３２に接続されたＭＦＣ２４１により予め反応室２０１内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ２２５により、ボート２１７を上昇させて反応室２０１内に移し、反応室２０１の内部温度を所定の処理温度に維持する。反応室２０１内を所定の真空状態まで排気した後、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されているウェハ２００を回転させる。同時にガスの供給管２３２から処理用のガスを供給す乱供給されたガスは、反応室２０１内を上昇し、ウェハ２００に対して均等に供給される。
【００２７】
減圧ＣＶＤ処理中の反応室２０１内は、排気管２３１を介して排気され、所定の真空になるようＡＰＣ２４２により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行う。
【００２８】
このようにして減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウェハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移るべく、反応室２０１内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ２２５によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及び処理済のウェハ２００を反応室２０１から取出す。反応室２０１から取出されたボート２１７上の処理済のウェハ２００は、未処理のウェハ２００と交換され、再度前述同様にして反応室２０１内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成される。
【００２９】
なお、本実施例の処理炉にて処理される処理条件は、ＤｏｐｅｄＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の成膜を例にあげれば、ウェハ温度５３０℃、ガス種ＳｉＨ_４、流量４００ｓｃｃｍ、ガス種ＰＨ_３、流量１００ｓｃｃｍ、処理圧力は２００Ｐａである。
【００３０】
次に図１を用いて、処理炉の下方に設けられる予備室３０について説明する。予備室３０内には基板搬送手段（以下、ウェハ搬送機１）と基板保持部材（以下、ボート２１７）とが主に設けられている。
【００３１】
ウェハ搬送機１は３次元に動き、複数のウェハ２００をボート２１７に形成した複数の溝１５（図２参照）に搬送するように構成されている。そのためにウェハ搬送機１は、上下方向移動機構２、旋回方向移動機構３、及び半径方向移動機構４を備える。Ａが上下方向、Ｂが旋回方向、Ｃが半径方向である。また、ウェハ搬送機１は、複数枚（例えば５枚）のウェハを一括して保持するセラミック等よりなる複数の基板支持プレート（以下、ツィーザ１１）、ツィーザ１１間のピッチ可変機構１２、ウェハ搬送機制御装置７、位置測定制御装置８を備えている。ツィーザ１１は、半径方向移動機構４によって前後方向（半径方向Ｃ）に移動可能に設けられ、ボート２１７に対してアクセスできるように構成されている。なお、上下方向移動機構２、旋回方向移動機構３、半径方向移動機構４は、それぞれの動作軸を有する。各機構２、３、４の動作軸のモータはモータ制御ボード１３によって制御される。
【００３２】
また、ウェハ搬送機１のアクセス可能な位置にボート２１７が設けられる。ボート２１７は、３本の柱２１７−１、２１７−２、２１７−３を構成要素にもつ。図２に示すように、柱２１７−１（２１７−２、２１７−３）には、ウェハ２００を多数枚水平に保持するための溝１５が多段に設けられている。ツィーザ１１に載せられて搬送されてきたウェハ２００は、これらの溝１５に保持される。
なお、ボート２１７の真上に前述した処理炉が配設される。
【００３３】
本実施の形態では、特に、予備室に配置されるボート２１７に位置測定手段（以下、センサユニット２０）が設けられ、ウェハ搬送機１がボート２１７にアクセスしたときのツィーザ１１の搬送位置等を測定できるように構成されている。センサユニット２０は、ツィーザ１１との間で干渉が生じないボート２１７の側部に設けられる。センサユニット２０は、溝１５に保持されたウェハ２００に対するボート２１７に挿入されたツィーザ１１の位置（距離）の他に、溝１５に保持されたウェハ２００間の距離等を測定できるようになっている。
【００３４】
センサユニット２０は、５枚のツィーザ１１の位置を一括して測定するために、ラインセンサ２１を有するように構成されている。ラインセンサ２１は、例えば、対向してライン状に設けられた一対の発光部と受光部とかなる光学センサを有して、発光部から出た光がツィーザ１１やウェハ２００に遮られて受光部に届かなくなったライン状の点をとらえて、ツィーザ１１やウェハ２００の位置を測定するように構成されている。したがって、センサユニット２０はボート２１７を挟むようにボート２１７の両側部に設けられる。センサユニット２０によるツィーザ１１の位置測定は、通常、１度に５枚のツィーザ１１を一括で測定可能とするが、１枚のツィーザ１１に対しても測定可能とする。
また、センサユニット２０の取付け箇所は、ツィーザ１１の半径移動方向（搬送方向）において１箇所ないし２箇所以上としてもよい。ここでは前後方向２箇所に設けるようにしている。これはウェハ搬送機１のツィーザ１１の搬送方向での垂れを考慮するためであり、搬送方向前後２箇所とすることにより、ツィーザ１１の位置測定の信頼性を向上するためである。
センサユニット２０で測定された結果は、ウェハ搬送機制御装置７に送られて、必要があるときは、後述するティーチングデータを補正するように処理される。
【００３５】
上述したセンサユニット２０は、対向する１組のセンサユニット部から構成される。センサユニット部は、ボート直径と略等しい幅を有し、積層した５枚のツィーザ１１分の高さと略等しい長さを有する板状の取付板２２と、取付板２２の幅方向両側に長さ方向に沿って取り付けたラインセンサ２１とを備えることで、断面コ字形に形成されている。この断面コ字形に形成された２つのセンサユニット部を、ラインセンサ２１が対向するように、ボート２１７の両側部に設けることで、センサユニット２０が構成される。
【００３６】
センサユニット２０は半導体製造装置間で共用できるようにする。そのために、例えば、図３に示すようにセンサユニット２０を着脱自在に取り付けられるようにする。ボートの側部に対応する予備室の底壁３１に２つのピン孔３２を設け、２つのピン孔３２に抜き差し自在なストッパ３４付きのピン３３をそれぞれ立てる。センサユニット２０には２つのピン挿通孔を形成しておき、２つのピン挿通孔に底壁３１に立てた２つのピン３３をそれぞれ挿入する。これにより、センサユニット２０はストッパ３４の位置で止り、ストッパ位置に対応するボート側部の所定高さ位置に装着される。上記操作と逆の操作を行なえば、センサユニット２０はボート側部から容易に取り外すことができる。
【００３７】
このようにセンサユニット２０は、ボート２１７の側部にピン３３で着脱自在に取付けられる。常時は使用せず、ティーチングデータを補正するときのみに使用するため、ボートなどと一体構造とするのではなく、ボートとは別体として取扱いが簡単なユニット構造ないし治具としている。
【００３８】
次に、図４を用いてセンサユニットを詳細に説明をする。図４（ａ）はセンサユニットの配置構成を説明する平面図、図４（ｂ）は同じく側面図である。図４（ａ）において、符号２５は光ビームであり、ラインセンサ２１の発光部２１−１及び２１−３から受光部２１−２及び２１−４に向けてそれぞれ出射される。センサユニット２０のラインセンサ２１は、前述したようにツィーザ１１が挿入されるボートの両側部で、かつボートの前後に設けられるが、光ビーム２５が干渉しないように、ボートの柱２１７−１、２１７−２、２１７−３を避けるように設けられる。
【００３９】
図４（ｂ）に示すように、センサユニット２０は、ボートに６枚のウェハ２００を積層して保持したときに、５本のツィーザ１１−１〜１１−５と、それらのツィーザの上下に存在するウェハ２００との間の距離ｄ１、ｄ２を測定することができるようになっている。また、ウェハ２００間の距離Ｐ（溝ピッチ）を測定して、ボートの溝の位置を間接的に測定できるようになっている。なお、ツィーザ１１は前部が二股に分れたフォーク状をしている。
【００４０】
次に、上述したウェハ搬送機１のティーチングデータを補正することが可能な半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する方法を説明する。この半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造するには、主制御部１２０及びウェハ搬送機制御装置７、位置測定制御装置８等の制御のもとで、ティーチング工程、データ補正工程、基板搬送工程、基板ロード工程、基板処理工程、基板アンロード工程等が行われる。
【００４１】
ティーチング工程は、主に装置の立上げ時や、ボートの交換後に行うが、ボートの洗浄後、あるいは定期的に行う場合もある。
ティーチング工程では、ウェハ搬送機１を手動で３次元に動かして、ツィーザ１１におけるボート２１７の搬送位置をティーチングする。
ボート２１７とウェハ搬送機１のツィーザ１１間の機械的位置の調整は目視により行う。作業者がウェハ搬送機１を３次元に動かしてボート２１７の任意の箇所にウェハ２００を載せたツィーザ１１を実際に搬送しながら、ウェハ２００とボート２１７の柱２１７−１、２１７−２、２１７−３の溝１５との前後左右上下のすき間を目視で確認しながら、ウェハ搬送機１を細かく動かし、ボート２１７の溝１５に対するウェハ搬送機１の位置の調整・設定を行う。
【００４２】
この調整・設定によりウェハ搬送機１にティーチングされるツィーザ１１の搬送位置データがティーチングデータとなる。ここで取り上げるティーチングデータは、図６に示すように、（ａ）搬入位置データ、（ｂ）接触位置データ、（ｃ）搬出位置データの３つである。
（ａ）の搬入位置データＴｕは、ウェハ２００を載せたツィーザ１１をボート２１７にアクセスしたとき、ウェハ２００とボート２１７、及びウェハ２００とツィーザ１１が干渉することなく、ウェハ２００をボート２１７の溝１５の中央に搬送することができるツィーザ１１の位置データである。
（ｂ）の接触位置データＴｏは、ウェハ２００をボートの溝１５の中央に搬送した後、ツィーザ１１を下げてウェハ２００を溝１５に接触させたときのツィーザ１１の位置データである。
（ｃ）の下げ位置データＴｄは、ツィーザ１１をさらに下げて、ウェハ２００を溝１５に完全に保持させた後、ウェハ２００とボート２１７、及びウェハ２００とツィーザ１１が干渉することなく、ツィーザ１１をボート２１７から抜き取ることができるツィーザ１１の位置データである。
【００４３】
上述した３つの位置データは、上下方向移動機構２、旋回方向移動機構３、半径方向移動機構４の各動作軸に設けたエンコーダから読み取り、ティーチングデータとしてウェハ搬送機制御装置７に記憶させる。
【００４４】
ティーチングデータは、接触位置データＴｏが基準値となる。また、ウェハ２００の溝１５への接触位置がツィーザ１１の基準位置になる。基準値に、ツィーザ１１の上げ量Ｄｕを加えた値が搬入位置データＴｕとなる。また、基準値からツィーザ１１の下げ量Ｄｄを引いた値が搬出位置データＴｄとなる。ここで上げ量Ｄｕとは、ウェハ２００を載せたツィーザ１１をボート２１７等と干渉させることなく出し入れでき、しかも溝１５に接触しているウェハ２００を溝１５の中央に位置させるために、基準位置からツィーザ１１を持ち上げる量である。また、下げ量Ｄｄとは、溝１５に接触しているウェハ２００からツィーザを離して、ボート２１７等と干渉させることなく、ツィーザ１１をボート２１７から抜き取ることが可能な位置までに、基準位置からツィーザ１１を下降させる量である。
作業者は、ツィーザ１１を細かく動かすことによって、これらの上げ量Ｄｕや下げ量Ｄｄを調整・設定する。このようにしてティーチング工程では、作業者の目視によってウェハ搬送機１にティーチングデータをティーチングさせる。
【００４５】
補正工程は、ボートの交換後や、ボートの洗浄後に主に行ない、必要に応じて定期的に行う。
補正工程では、作業者の目視によってウェハ搬送機１にティーチングしたティーチングデータを、センサユニット２０を用いて必要に応じて補正する。したがって、この工程において、図１に示したセンサユニット２０を、図３に示す方法でボート２１７の側部に設ける。また予め、ツィーザ１１の枚数よりも１枚多い６枚のウェハ２００を、センサユニット２０がカバーしたボート２１７の所定の領域にある溝１５に連続して積層して保持しておく。
【００４６】
センサユニット２０をボート側部に装着後、図５のフローに示すように、ティーチングデータに基づいてウェハ搬送機１を３次元に自動で動かして、ウェハ２００を保持したボート２１７の所定の領域に、ウェハ２００を載せない空のツィーザ１１を移動する（ステップ１０１）。移動後、今度は目視ではなくセンサユニット２０により、溝１５に保持されているウェハ２００とツィーザ１１間の距離（搬送位置）を測定する（ステップ１０２）。ここではウェーハ搬送方向前後に設けた２箇所のセンサユニット２０により２つの搬送位置を測定するので、平均したものを測定結果とする。その測定結果に基づいて、ボート２１７にアクセスするツィーザ１１の搬送位置が既定値内に入っているか否かを判定する（ステップ１０３）。既定値内に入っていない場合は、ティーチングデータが異常であるとして、ティーチングデータを補正して、測定結果が既定値内に入るまで、上述したティーチングデータ補正のステップ１０１〜１０４を繰り返す。測定結果が既定値内に入れば、ティーチング工程は終了する。なお、補正工程を簡略化する場合は、ティーチングデータを１回補正した後、ステップ１０１〜１０４を繰り返さずに終了させてもよい。
【００４７】
ところで、ティーチングデータのうち、接触位置データは、ウェハ２００の溝への接触という直接的な基準を見て作業者が検出するので、比較的個人差は生じがたい。これに対して搬入位置データと搬出位置データとは、間接的な基準はあっても、直接的な基準のない空間を見て作業者が感で検出するので、個人差が生じやすい。そこで、上記ステップ１０３では、特に、搬入位置データと搬出位置データとが規定値内に入っているか否かを判定して、規定値内に入っていない場合にそのデータを補正している。
【００４８】
ここで、図７及び図８を用いてセンサユニット２０による具体的なデータ補正の方法を説明する。図７は搬入位置データの補正、図８は搬出位置データの補正の仕方をそれぞれ説明している。
搬入位置データが適正か否かを調べるには、図７に示すように、搬入位置データに基づきウェハ搬送機１をボート２１７にアクセスして、５枚のツィーザ１１を溝１５に保持されている６枚のウェハ２００間に挿入する。このときのツィーザ１１とツィーザ直下のウェハ２００との距離ｄ２をセンサユニット２０で測定する。距離ｄ２は上げ量Ｄｕを直接示すものではないが、
Ｄｕ＝ｄ２＋Ｄｔ
ただし、Ｄｔはウェハの厚さ
と表わせるから、Ｄｕ値に換算できる。
したがって、測定値（距離）ｄ２（又はＤｕ値）が規定値内に入っているか否かを判定して（ステップ１０３）、規定値内に入っていない場合、搬入位置データを補正する（ステップ１０４）。
【００４９】
また、搬出位置データが適正か否かを調べるには、図８に示すように、ツィーザを挿入した状態で、搬出位置データに基づきツィーザ１１を下げる。この下げた位置でのツィーザ１１と、ツィーザ真上のウェハ２００との距離ｄ１をセンサユニット２０で測定する。距離ｄ１は下げ量Ｄｄに等しく
Ｄｄ＝ｄ１
である。
したがって、測定値（距離）ｄ１が規定値内に入っているか否かを判定して（ステップ１０３）、規定値内に入っていない場合、搬入位置データを補正する（ステップ１０４）。
【００５０】
ここで、５枚のツィーザ１１の搬入位置データの補正を行うときは最上段のウェハ２００は不要であり、搬出位置データの補正を行なうときは最下段のウェハ２００は不要となる。したがって各データの補正を行うときは、ウェハ２００は５枚で足りる。しかし、実施の形態のように、６枚のウェハ２００を同時に溝１５に保持させることによって、５枚のツィーザ１１−１〜１１−５をボート２１７から抜かずに、搬入位置データと搬出位置データの両方の補正を行うことができるようになる。
【００５１】
このようにして補正工程では、６枚のウェハ２００を保持したボート２１７に５枚のツィーザ１１を挿入したときのツィーザ１１とウェハ２００間の距離を測定し、また、ツィーザ１１を下げたときツィーザ１１とウェハ２００間の距離を測定して補正することにより、個人差のない適正なティーチングデータを得ることができる。
【００５２】
また、図４に示すように、センサユニット２０によりウェハ２００間を測定することにより溝ピッチデータを得て、この溝ピッチデータから溝位置を換算することもできるので、必要に応じてステップ１０３で接触位置データも補正することが可能となる。
【００５３】
搬送工程は、測定用ではない実際に処理するウェハ２００をボート２１７に搬送する。搬送工程では、ボート２１７の側部に設けたセンサユニット２０を取り外して、補正されたティーチングデータに基づきウェハ搬送機１を用いてボート２１７の搬送位置へウェハ２００を搬送する。
ロード工程では、ボート２１７に搬送されたウェハ２００を、ボートエレベータ２２５によりボート２１７を上昇して反応室２０１にロードする。
処理工程では、反応室２０１にロードしたウェハ２００をヒータ２０７で加熱し、ガスの供給管２３２から反応ガスを供給しつつ排気管２３１排気して、ウェハ２００を処理する。
アンロード工程では、ボートエレベータ２２５によりボート２１７を下降して、処理したウェハ２００を反応室２０１からアンロードする。
以上述べた工程により、ウェハの搬送精度を向上し、高歩留まりの半導体デバイスを製造することができる。
【００５４】
本実施例によれば、縦型の半導体製造装置において、ボート２１７の側部にセンサユニット２０を設けたので、ティーチングデータに基づくウェーハ搬送装置を自動かつ安定して測定できるので、目視によるティーチングデータのバラツキを解消することができる。また、ボート交換時や、ボート２１７の材質や表面状態の変化が生じた時でも、ボート２１７に対するウェーハ搬送位置を自動かつ安定して測定できるので、ボート側の変化に対応してティーチングデータを容易に補正できる。
また、センサユニット２０によりツィーザ１１とウェハ２００間の距離を測定し、ティーチングデータの異常を検出し、そのデータをもとにティーチングデータを補正して、ティーチングデータの異常をなくすように構成したので、作業者による作業者の目視による機械的位置の調整を行う必要がなくなり、ティーチングデータないしティーチングデータ補正の個人差を無くすことができる。その結果、ボート交換時やボート経年変化時であっても、ボート２１７とウェハ２００及び、ツィーザ１１とウェハ２００の干渉を抑止することができる。
【００５５】
また、ティーチングデータを補正できるため、ボートとウェハ搬送機のツィーザとの機械的位置の調整を熟練作業者でなくても容易に行うことができ、ティーチング効率を向上できる。
また、センサユニット２０が、ウェハ搬送機１をボート２１７に搬送した際に搬送方向前後２箇所に設けられているので、ウェハ２００を支持するツィーザ１１が基板搬送方向に垂れなどの変形が生じていても、その変形を考慮したティーチングデータの補正を行うことができる。
また、センサユニット２０により複数のツィーザの搬送位置を測定するようにしたので、装置内でのティーチングデータの個人差を解消することができる。また、センサユニット２０を着脱自在に取り付けるようにしたので、他の半導体製造装置と共用して使い回しすることができ、コスト面で有利であるばかりでなく、装置間でもティーチングデータの個人差も解消することができる。
【００５６】
ボート２１７の溝１５の位置もセンサユニット２０によって直接測定できることが好ましいが、ボート２１７は石英で形成されているので、光の透過や反射等によりボートに設けた溝位置をセンサユニット２０で測定するのは実際上困難である。これに対して、ツィーザ１１はセラミックで形成され、ウェハ２００はシリコンで形成されており、これらの側面は、通常、鏡面仕上げしないので、光の透過や反射の問題が比較的少なく、センサユニット２０で測定することが容易である。したがって、溝１５の位置を直接測定できなくても、ツィーザやウェハ間の位置を測定することによって、間接的に溝１５の位置を測定することが可能となる。
【００５７】
なお、上述した実施の形態では、所定の範囲をカバーするセンサユニットを用いて、ボートの一部を代表して所定の範囲（ツィーザをアクセスする範囲）を選択して、その範囲内でのティーチングデータを調べるようにした。ボートの全範囲についてティーチングデータを調べたい場合、センサユニットをユニット単位で昇降させていき、その都度ティーチングデータを調べることにより、ボートの全範囲をカバーすることも可能である。しかし、センサユニットを拡張して全範囲をカバーできるようにすれば、一度に全範囲を調べることができる。
【００５８】
図９は、そのようなツィーザのアクセス可能なボートの全範囲について搬送位置を測定できるセンサユニットを示すものである。センサユニット２０を構成する取付板２２の長さをボート２１７の全長に略等しい高さにし、その取付板２２に取付けるラインセンサ２１もボート２１７の略全長に沿って設けるように構成する。このように構成することにより、ツィーザ１１のアクセス位置を測定する範囲をボート２１７の全範囲とすることが可能となる。
【００５９】
また、実施の形態では、ツィーザの位置を５枚一括で測定するようにしたが、１枚でも可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、基板保持部材の側部に基板支持プレートの位置を測定する位置測定手段を有するので、基板搬送手段の基板支持プレートによる基板保持部材への搬送位置を安定して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による基板処理装置の構成要素となる予備室の構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態によるボート、ツィーザ、ウェハの相対位置関係を示す説明図である。
【図３】実施の形態によるセンサユニットの取付け方法を示す説明図である。
【図４】実施の形態のセンサユニットによるツィーザ位置の測定方法を示す説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】実施の形態によるセンサユニットを用いたティーチングデータ補正の動作を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態によるツィーザによるウェハ移載手順を示す説明図である。
【図７】実施の形態によるセンサユニットを用いてツィーザの搬入位置を測定する説明図である。
【図８】実施の形態によるセンサユニットを用いてツィーザの搬出位置を測定する説明図である。
【図９】実施の形態の変形例を示すセンサユニットの斜視図である。
【図１０】従来の半導体製造装置の全体構成図である。
【図１１】実施の形態による基板処理装置の構成要素となる処理炉の詳細な断面図である。
【符号の説明】
１ウェハ搬送機（基板搬送手段）
１１ツィーザ（基板支持プレート）
２０センサユニット（位置測定手段）
３０予備室
２００ウェハ（基板）
２１７ボート（基板保持部材）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate held on a substrate holding member by using a substrate transfer unit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 shows an overall configuration diagram of a vertical semiconductor manufacturing apparatus as a conventional substrate processing apparatus. This semiconductor manufacturing apparatus includes a cassette stocker 5 on which a wafer cassette is mounted, a wafer transfer machine 1 for transferring wafers (substrates) between the cassette stocker 5 and the boat 217, a boat 217, and a heat treatment furnace 40. And a heat treatment furnace 40 provided with a heating means.
[0003]
In a vertical type semiconductor manufacturing apparatus as shown in the figure, a boat (substrate holding member) has, for example, a substantially columnar overall shape, and has a plurality of columns extending vertically, and each column has a large number of columns. Many grooves are provided for holding the wafer horizontally.
The wafer transfer device (substrate transfer means) is moved three-dimensionally, the wafer placed on the tweezers (substrate support plate) is transferred to the boat, and the wafer is held in a large number of grooves, and the processing is performed in the heat treatment furnace 40. .
[0004]
When the boat is new, it is necessary to teach the mechanical position between the boat and the tweezers to the substrate transfer means in order to stably hold the wafer in the groove. In addition, the boat undergoes a change over time due to the high temperature in the heat treatment furnace and the chemicals used for etching while repeating the processing of wafers. Deformed into a shape or parallelogram. Further, the pitch of the grooves provided in the pillars may be changed. Even when the boat becomes old, it is necessary to teach the mechanical position between the boat and the tweezers to the substrate transfer means in order to stably hold the wafers in the grooves.
[0005]
Therefore, it is necessary to adjust the mechanical position between the boat and the tweezers when transferring wafers to the grooves of the boat after replacing the boat, cleaning the boat, or periodically.
[0006]
Conventionally, the mechanical position between the substrate holding member (boat) and the substrate support plate (tweezer) of the substrate transfer means (wafer transfer device) has been visually adjusted. For example, while actually transporting the substrate to two places above and below the substrate holding member, while visually checking the front, rear, left, right, and upper gaps between the substrate and the groove of the substrate holding member, finely moving the substrate carrying means, Adjustment and setting of the position of the substrate transfer means with respect to the groove have been performed. The work of such adjustment and setting is called teaching, and data obtained by teaching is stored in the substrate transport means as teaching data. The substrate transport means transports the substrate to the substrate holding member by moving the substrate transport means based on the teaching data.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-9135
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
As described above, prior to transferring the substrate from the substrate transfer means to the substrate holding member, it is necessary to teach the substrate transfer position to the substrate transfer means, but adjustment of the position of the substrate transfer means with respect to the groove of the substrate holding member, The setting can only be performed manually, and the teaching data varies depending on the operator. This variation cannot be avoided even by skilled workers. When the teaching data varies, interference between the substrate and the substrate holding member and the substrate support plate may occur during the transfer of the substrate.
[0010]
Further, the substrate holding member is liable to change with time while the processing of the substrate is repeated. In this case, however, it is necessary to repeat teaching corresponding to the change in the material and surface state of the substrate holding member. However, even in this case, since the teaching data is visually observed, the teaching data varies depending on the operator, and a similar problem of interference occurs. Although teaching data is corrected without performing teaching again, the situation is the same because the correction is performed visually even in such a case.
[0011]
Therefore, it has been demanded to stably measure the position at which the substrate is transferred to the substrate holding member by the substrate support plate of the substrate transfer means.
[0012]
It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus capable of solving the above-mentioned problems of the prior art and stably measuring a position of a substrate transfer unit to be transferred to a substrate holding member by a substrate support plate. It is in.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A first invention has a reaction chamber for processing a substrate, a preliminary chamber adjacent to the reaction chamber, a substrate holding member for holding the substrate, and a substrate support plate for mounting the substrate, wherein the substrate support plate Substrate carrying means for carrying the substrate to the substrate holding member while placing the substrate, containing the substrate holding member carried by the substrate in the reaction chamber, heating the substrate and exhausting while supplying a reaction gas, In a substrate processing apparatus for processing a substrate, a position measuring unit capable of measuring at least a position of the substrate support plate on a side of the substrate holding member disposed in the preliminary chamber where the substrate support plate does not interfere. A substrate processing apparatus comprising:
Since the substrate holding member disposed in the preliminary chamber has position measuring means on the side where the substrate supporting plate does not interfere with the substrate supporting plate, the substrate holding member using the substrate supporting plate of the substrate carrying means is provided. Can be stably measured. The position measured by the position measuring means includes the distance between the substrates held by the substrate holding member, in addition to the position of the substrate support plate with respect to the substrate held by the substrate holding member.
In this case, in particular, the substrate processing apparatus moves the substrate transporting unit, and transports the substrate to the substrate holding member arranged in the preliminary chamber while placing the substrate on the substrate support plate. The transfer position to the substrate holding member is configured to be taught, and the function of transferring the substrate to the substrate holding member by moving substrate transfer means based on the teaching with respect to the substrate holding member disposed in the preliminary chamber is provided. It is preferable to have.
Since at least the position of the substrate support plate can be measured by the position measuring means, the teaching data can be corrected based on the measurement result. This makes it possible to eliminate individual differences in teaching data in the substrate processing apparatus.
[0014]
In a second aspect based on the first aspect, the substrate transfer means has a plurality of substrate support plates on which a plurality of substrates are placed, and the position measuring means is configured to measure the positions of the plurality of substrate support plates. It is characterized by having.
Since the positions of the plurality of substrate support plates can be measured by the position measuring means, individual differences in teaching data in the substrate processing apparatus can be eliminated.
[0015]
In a third aspect based on the first or second aspect, the substrate holding member has a groove for holding the substrate, and the position measuring means further measures the position of the groove of the substrate or the substrate holding member. It is characterized by comprising.
Since the measuring means can measure not only the position of the substrate support plate but also the position of the groove of the substrate or the substrate holding member, the teaching data can be corrected so that the substrate is reliably held in the groove of the substrate holding member.
Here, the position of the substrate can be measured by measuring the position of the substrate held in the groove of the substrate holding member or the position of the substrate placed on the substrate support plate with the sensor unit. Further, the position of the groove of the substrate holding member can be indirectly measured from the groove pitch obtained by measuring the distance between the substrates held in the groove of the substrate holding member.
[0016]
A fourth invention is characterized in that, in the first to third inventions, the position measuring means is provided at two or more places before and after in the transport direction when the substrate support plate is transported to the substrate holding member.
Since the position measuring means is provided at two or more places before and after in the transport direction when the substrate support plate is transported to the substrate holding member, the substrate support plate supporting the substrate is deformed such as sagging in the substrate transport direction. Also, the teaching data can be corrected in consideration of the deformation.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a reaction chamber for processing a substrate, and a preliminary chamber adjacent to the reaction chamber, wherein the substrate transport means is moved to transport the substrate to a substrate holding member arranged in the preliminary chamber while placing the substrate on the substrate support plate. A method of manufacturing a semiconductor device that processes a substrate using a substrate processing apparatus configured to teach the substrate transfer means to a transfer position to the substrate holding member by the substrate transfer means,
A step of teaching the transfer position of the substrate support plate in the substrate holding member to the substrate transfer means, and at least a portion of the substrate holding member disposed in the preliminary chamber on a side of the substrate holding member that does not interfere with the substrate support plate. A step of attaching position measuring means capable of measuring the position of the support plate, correcting the teaching data taught to the substrate transport means using the position measuring means, and the substrate transport means based on the corrected teaching data. Transporting the substrate to the transport position of the substrate holding member by using, and loading the substrate transported to the substrate holding member into the reaction chamber, heating the substrate loaded in the reaction chamber, the reaction gas Processing the substrate by exhausting while supplying air, and removing the processed substrate from the reaction chamber together with the substrate holding member. A step of loading a method of manufacturing a semiconductor device having a.
Since the position measuring means uses a substrate processing apparatus capable of measuring at least the position of the substrate support plate and correcting the teaching data based on the measurement result, individual differences in the teaching data between the substrate processing apparatuses are eliminated. As a result, the substrate transfer accuracy can be improved, and a semiconductor device with a high yield can be manufactured.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0019]
A vertical semiconductor manufacturing apparatus as a substrate processing apparatus includes a processing furnace for processing a substrate, and a preparatory chamber provided below and adjacent to the processing furnace for transferring the substrate to a substrate holding member and storing the substrate in the processing furnace. And
[0020]
A processing furnace, for example, a low pressure CVD processing furnace will be described with reference to FIG. The outer tube (hereinafter, outer tube 205) is made of, for example, quartz (SiO ₂ ), And has a cylindrical shape having a closed upper end and an opening at the lower end. The inner tube (hereinafter, inner tube 204) has a cylindrical shape having openings at both ends of an upper end and a lower end, and is coaxially arranged in the outer tube 205. The space between the outer tube 205 and the inner tube 204 forms a cylindrical space 250. The gas rising from the upper opening of the inner tube 204 passes through the cylindrical space 250 and is exhausted from the exhaust pipe 231. The processing furnace is controlled by the main control unit 120.
[0021]
A manifold 209 made of, for example, stainless steel is engaged with lower ends of the outer tube 205 and the inner tube 204, and the outer tube 205 and the inner tube 204 are held by the manifold 209. This manifold 209 is fixed to holding means (hereinafter, heater base 251). Annular flanges are provided at the lower end of the outer tube 205 and the upper open end of the manifold 209, respectively, and an airtight member (hereinafter, referred to as an O-ring 220) is arranged between these flanges. Sealed.
[0022]
A gas supply pipe 232 is provided below the manifold 209 so as to pass therethrough. A gas for processing is supplied into the outer tube 205 through the supply pipe 232 of these gases. These gas supply pipes 232 are connected to gas flow rate control means (hereinafter, mass flow controller (MFC) 241), and the MFC 241 is connected to the gas flow rate control unit 122 of the main control unit 120 to supply the gas to be supplied. The flow rate can be controlled to a predetermined amount.
[0023]
A pressure regulator (eg, APC, N ₂ There is a ballast controller, hereafter referred to as APC 242), and a gas exhaust pipe 231 connected to an exhaust device (hereinafter, vacuum pump 246), and a cylinder between the outer tube 205 and the inner tube 204. The gas flowing through the space 250 is exhausted, and the pressure inside the outer tube 205 is controlled by the APC 242, so that the pressure is reduced by a pressure detecting means (hereinafter referred to as a pressure sensor 245). Is controlled by the pressure control unit 123.
[0024]
A disc-shaped lid (hereinafter referred to as a seal cap 219) made of, for example, stainless steel is detachably attached to the lower end opening of the manifold 209 via an O-ring 220 so as to be hermetically sealed. A rotating means (hereinafter referred to as a rotating shaft 254) is connected to the seal cap 219, and a substrate holding means (hereinafter referred to as a boat 217) made of quartz or the like and Si or the like held on the boat 217 by the rotating shaft 254. A substrate (hereinafter, wafer 200) is rotated. Further, the seal cap 219 is connected to a lifting / lowering means (hereinafter referred to as a boat elevator 225) to raise / lower the boat 217. The drive control unit 124 of the main control unit 120 controls the rotation shaft 254 and the boat elevator 225 to a predetermined speed.
[0025]
A heating device (hereinafter, heater 207) is coaxially arranged on the outer periphery of the outer tube 205. The temperature of the heater 207 is detected by a temperature detecting unit (hereinafter referred to as a thermocouple 263) so that the temperature inside the outer tube 205 becomes a predetermined processing temperature, and is controlled by the temperature control unit 121 of the main control unit 120. The above-described inner tube 204, outer tube 205, and manifold 209 constitute a reaction chamber 201 for storing and processing the wafer 200 supported by the boat 217.
[0026]
An example of the low pressure CVD processing method using the processing furnace shown in FIG. 11 will be described. First, the boat 217 is lowered by the boat elevator 225. The boat 217 holds a plurality of wafers 200. Next, the temperature in the reaction chamber 201 is set to a predetermined processing temperature while being heated by the heater 207. The reaction chamber 201 is filled with an inert gas in advance by the MFC 241 connected to the gas supply pipe 232, and the boat 217 is raised and moved into the reaction chamber 201 by the boat elevator 225. Is maintained at a predetermined processing temperature. After the inside of the reaction chamber 201 is evacuated to a predetermined vacuum state, the rotation shaft 254 rotates the boat 217 and the wafer 200 held on the boat 217. At the same time, the turbulently supplied gas that supplies the processing gas from the gas supply pipe 232 rises in the reaction chamber 201 and is uniformly supplied to the wafer 200.
[0027]
The inside of the reaction chamber 201 during the low-pressure CVD process is exhausted through the exhaust pipe 231, the pressure is controlled by the APC 242 so that a predetermined vacuum is obtained, and the low-pressure CVD process is performed for a predetermined time.
[0028]
When the low-pressure CVD process is completed in this manner, the gas in the reaction chamber 201 is replaced with an inert gas, the pressure is set to normal pressure, and then the boat elevator 225 moves to the low-pressure CVD process for the next wafer 200. The boat 217 is lowered, and the boat 217 and the processed wafer 200 are taken out of the reaction chamber 201. The processed wafer 200 on the boat 217 taken out of the reaction chamber 201 is replaced with an unprocessed wafer 200, and is raised again into the reaction chamber 201 in the same manner as described above, and the low pressure CVD process is performed.
[0029]
The processing conditions in the processing furnace of the present embodiment are, for example, a wafer temperature of 530 ° C. and a gas type of SiH in the case of forming a doped poly-Si film. ₄ , Flow rate 400sccm, gas type PH ₃ , The flow rate is 100 sccm, and the processing pressure is 200 Pa.
[0030]
Next, the preliminary chamber 30 provided below the processing furnace will be described with reference to FIG. In the preliminary chamber 30, a substrate transfer means (hereinafter, wafer transfer machine 1) and a substrate holding member (hereinafter, boat 217) are mainly provided.
[0031]
The wafer transfer device 1 is configured to move three-dimensionally and transfer a plurality of wafers 200 to a plurality of grooves 15 (see FIG. 2) formed in the boat 217. For this purpose, the wafer transfer device 1 includes a vertical moving mechanism 2, a turning direction moving mechanism 3, and a radial moving mechanism 4. A is the vertical direction, B is the turning direction, and C is the radial direction. Further, the wafer transfer device 1 includes a plurality of substrate support plates (hereinafter, “tweezers 11”) made of ceramic or the like that collectively hold a plurality of (for example, five) wafers, a pitch variable mechanism 12 between the tweezers 11, and a wafer transfer. A machine control device 7 and a position measurement control device 8 are provided. The tweezers 11 are provided so as to be movable in the front-rear direction (radial direction C) by the radial moving mechanism 4, and are configured to be able to access the boat 217. The vertical moving mechanism 2, the turning direction moving mechanism 3, and the radial moving mechanism 4 have respective operation axes. The motors of the operating axes of the mechanisms 2, 3, and 4 are controlled by a motor control board 13.
[0032]
Further, a boat 217 is provided at an accessible position of the wafer transfer device 1. The boat 217 has three pillars 217-1, 217-2, and 217-3 as constituent elements. As shown in FIG. 2, the pillars 217-1 (217-2, 217-3) are provided with multiple grooves 15 for holding a large number of wafers 200 horizontally. The wafer 200 placed on the tweezers 11 and transported is held in these grooves 15.
In addition, the processing furnace described above is disposed right above the boat 217.
[0033]
In the present embodiment, in particular, a position measuring means (hereinafter, sensor unit 20) is provided in the boat 217 disposed in the spare room, and the transfer position of the tweezer 11 when the wafer transfer device 1 accesses the boat 217 is determined. It is configured to be able to measure. The sensor unit 20 is provided on the side of the boat 217 where no interference occurs with the tweezers 11. The sensor unit 20 can measure not only the position (distance) of the tweezer 11 inserted into the boat 217 with respect to the wafer 200 held in the groove 15 but also the distance between the wafers 200 held in the groove 15. I have.
[0034]
The sensor unit 20 is configured to have a line sensor 21 to collectively measure the positions of the five tweezers 11. The line sensor 21 has, for example, a pair of light-emitting units and a light-receiving unit provided in a line opposing each other, and the light emitted from the light-emitting unit is blocked by the tweezer 11 or the wafer 200 to receive light. The position of the tweezer 11 or the wafer 200 is measured by capturing a line-shaped point that has not reached the point. Therefore, the sensor units 20 are provided on both sides of the boat 217 so as to sandwich the boat 217. Normally, the position measurement of the tweezers 11 by the sensor unit 20 enables five tweezers 11 to be collectively measured at one time, but it is also possible to measure one tweezer 11 at a time.
Further, the sensor unit 20 may be attached at one or more locations in the radial movement direction (transport direction) of the tweezers 11. Here, it is provided at two places in the front-rear direction. This is to take into account the sagging of the tweezers 11 of the wafer transfer device 1 in the transfer direction, and to improve the reliability of the position measurement of the tweezers 11 by setting the tweezers 11 at two positions before and after the transfer direction.
The result measured by the sensor unit 20 is sent to the wafer transfer device control device 7, and if necessary, is processed so as to correct teaching data described later.
[0035]
The above-described sensor unit 20 includes a pair of opposed sensor unit units. The sensor unit has a plate-like mounting plate 22 having a width substantially equal to the boat diameter, a length substantially equal to the height of the five stacked tweezers 11, and lengths on both sides in the width direction of the mounting plate 22. By having the line sensor 21 attached along the direction, it is formed in a U-shaped cross section. The sensor unit 20 is configured by providing the two sensor unit portions having the U-shaped cross section on both sides of the boat 217 such that the line sensors 21 face each other.
[0036]
The sensor unit 20 can be shared between semiconductor manufacturing apparatuses. For this purpose, for example, the sensor unit 20 is detachably attached as shown in FIG. Two pin holes 32 are provided in the bottom wall 31 of the spare chamber corresponding to the side of the boat, and pins 33 with stoppers 34 which can be inserted and removed are set up in the two pin holes 32, respectively. Two pin insertion holes are formed in the sensor unit 20, and two pins 33 standing on the bottom wall 31 are inserted into the two pin insertion holes, respectively. As a result, the sensor unit 20 stops at the position of the stopper 34 and is mounted at a predetermined height position on the side of the boat corresponding to the stopper position. By performing the reverse operation, the sensor unit 20 can be easily removed from the side of the boat.
[0037]
Thus, the sensor unit 20 is detachably attached to the side of the boat 217 by the pins 33. Since it is not used at all times and is used only when correcting teaching data, it is not integrated with a boat or the like, but a unit structure or jig that is easy to handle separately from the boat.
[0038]
Next, the sensor unit will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view illustrating the arrangement of the sensor units, and FIG. 4B is a side view of the same. In FIG. 4A, reference numeral 25 denotes a light beam, which is emitted from the light emitting units 21-1 and 21-3 of the line sensor 21 toward the light receiving units 21-2 and 21-4, respectively. As described above, the line sensors 21 of the sensor unit 20 are provided on both sides of the boat into which the tweezers 11 are inserted, and before and after the boat. 217-2 and 217-3 are provided.
[0039]
As shown in FIG. 4 (b), when six wafers 200 are stacked and held on a boat, the sensor unit 20 has five tweezers 11-1 to 11-5, and above and below these tweezers. The distances d1 and d2 between the wafer 200 and the existing wafer 200 can be measured. Further, by measuring the distance P (groove pitch) between the wafers 200, the position of the groove of the boat can be indirectly measured. The tweezers 11 have a fork shape with a front portion divided into two branches.
[0040]
Next, a method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus capable of correcting the teaching data of the wafer transfer device 1 described above will be described. In order to manufacture a semiconductor device using this semiconductor manufacturing apparatus, a teaching process, a data correction process, and a substrate transfer process are performed under the control of the main control unit 120, the wafer transfer device control device 7, the position measurement control device 8, and the like. , A substrate loading step, a substrate processing step, a substrate unloading step, and the like.
[0041]
The teaching process is mainly performed at the time of starting up the apparatus or after replacing the boat, but may be performed after the boat is washed or periodically.
In the teaching process, the transfer position of the boat 217 on the tweezer 11 is taught by manually moving the wafer transfer device 1 three-dimensionally.
Adjustment of the mechanical position between the boat 217 and the tweezers 11 of the wafer transfer device 1 is visually performed. The operator moves the wafer transfer device 3 three-dimensionally to actually transport the tweezer 11 on which the wafer 200 is placed at an arbitrary position of the boat 217, and while the wafer 200 and the pillars 217-1, 217-2, 217 of the boat 217 are being transferred. The position of the wafer transfer device 1 with respect to the groove 15 of the boat 217 is adjusted and set while finely moving the wafer transfer device 1 while visually checking the front-rear, left-right, and up-and-down gaps with the groove 15 of −3.
[0042]
With this adjustment / setting, the transfer position data of the tweezer 11 to be taught to the wafer transfer device 1 becomes teaching data. As shown in FIG. 6, the teaching data taken here are (a) carry-in position data, (b) contact position data, and (c) carry-out position data.
The (a) carry-in position data Tu indicates that when the tweezer 11 on which the wafer 200 is placed is accessed to the boat 217, the wafer 200 and the boat 217 and the wafer 200 and the tweezer 11 do not interfere with each other. 15 is position data of the tweezers 11 that can be transported to the center of the tweezers 15.
The contact position data To of (b) is the position data of the tweezer 11 when the tweezer 11 is lowered and the wafer 200 is brought into contact with the groove 15 after the wafer 200 is transported to the center of the groove 15 of the boat.
The lowering position data Td of (c) indicates that the tweezers 11 are further lowered and the wafers 200 are completely held in the grooves 15, and then the wafers 200 and the boat 217 and the wafers 200 and the tweezers 11 do not interfere with each other. Is the position data of the tweezers 11 which can be extracted from the boat 217.
[0043]
The above-described three position data are read from encoders provided on each operation axis of the vertical movement mechanism 2, the turning direction movement mechanism 3, and the radial movement mechanism 4, and stored in the wafer transfer device controller 7 as teaching data.
[0044]
The teaching data uses the contact position data To as a reference value. Further, the contact position of the wafer 200 with the groove 15 becomes the reference position of the tweezer 11. The value obtained by adding the raising amount Du of the tweezer 11 to the reference value is the carry-in position data Tu. The value obtained by subtracting the lowering amount Dd of the tweezer 11 from the reference value is the carry-out position data Td. Here, the raising amount Du is a reference position for allowing the tweezers 11 on which the wafers 200 are placed to be taken in and out without interfering with the boat 217 and the like, and for positioning the wafers 200 in contact with the grooves 15 at the center of the grooves 15. This is the amount by which the tweezers 11 are lifted. Further, the lowering amount Dd is a distance from the reference position until the tweezer 11 can be pulled out of the boat 217 without causing the tweezer to separate from the wafer 200 in contact with the groove 15 and interfere with the boat 217 or the like. The amount by which the tweezer 11 is lowered.
The operator adjusts and sets the raising amount Du and the lowering amount Dd by finely moving the tweezers 11. In this way, in the teaching process, the teaching data is made to be taught by the wafer transfer device 1 visually by an operator.
[0045]
The correction process is mainly performed after replacing the boat or after cleaning the boat, and is performed periodically as necessary.
In the correction step, the teaching data, which has been taught to the wafer transfer device 1 visually by an operator, is corrected as necessary using the sensor unit 20. Therefore, in this step, the sensor unit 20 shown in FIG. 1 is provided on the side of the boat 217 by the method shown in FIG. In addition, six wafers 200, one more than the number of tweezers 11, are previously stacked and held in the groove 15 in a predetermined area of the boat 217 covered by the sensor unit 20.
[0046]
After the sensor unit 20 is mounted on the side of the boat, the wafer transfer device 1 is automatically moved three-dimensionally based on the teaching data as shown in the flow chart of FIG. Then, the empty tweezer 11 on which the wafer 200 is not placed is moved (Step 101). After the movement, the distance (transfer position) between the wafer 200 held in the groove 15 and the tweezer 11 is measured not by visual observation but by the sensor unit 20 (step 102). Here, two transfer positions are measured by two sensor units 20 provided before and after in the wafer transfer direction, and an average is used as a measurement result. Based on the measurement result, it is determined whether or not the transport position of the tweezer 11 accessing the boat 217 is within a predetermined value (step 103). If not, the teaching data is determined to be abnormal, the teaching data is corrected, and steps 101 to 104 of the teaching data correction described above are repeated until the measurement result falls within the default value. If the measurement result falls within the predetermined value, the teaching process ends. When the correction process is simplified, the teaching data may be corrected once, and then steps 101 to 104 may be terminated without being repeated.
[0047]
By the way, among the teaching data, the contact position data is detected by the worker by looking at the direct reference of the contact with the groove of the wafer 200, so that there is little difference between individuals. On the other hand, the carry-in position data and the carry-out position data have an indirect criterion, but the worker senses the space without the direct criterion, so that individual differences easily occur. Therefore, in step 103, it is determined whether or not the carry-in position data and the carry-out position data are within the specified values, and if not, the data is corrected.
[0048]
Here, a specific data correction method by the sensor unit 20 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 explains how to correct the carry-in position data, and FIG. 8 explains how to correct the carry-out position data.
To check whether the carry-in position data is appropriate or not, as shown in FIG. 7, the wafer transfer machine 1 accesses the boat 217 based on the carry-in position data, and the five tweezers 11 are held in the grooves 15. It is inserted between the six wafers 200. At this time, the sensor unit 20 measures the distance d2 between the tweezer 11 and the wafer 200 immediately below the tweezer. Although the distance d2 does not directly indicate the amount of increase Du,
Du = d2 + Dt
Where Dt is the thickness of the wafer
Can be converted to a Du value.
Therefore, it is determined whether or not the measured value (distance) d2 (or Du value) is within a specified value (step 103). If not, the carry-in position data is corrected (step 104). ).
[0049]
To check whether the unloading position data is appropriate or not, as shown in FIG. 8, the tweezers 11 are lowered based on the unloading position data with the tweezers inserted. The sensor unit 20 measures the distance d1 between the tweezer 11 at this lowered position and the wafer 200 directly above the tweezer. Distance d1 is equal to drop amount Dd
Dd = d1
It is.
Therefore, it is determined whether or not the measured value (distance) d1 is within the specified value (step 103), and if not, the carry-in position data is corrected (step 104).
[0050]
Here, when correcting the carry-in position data of the five tweezers 11, the uppermost wafer 200 is unnecessary, and when correcting the carry-out position data, the lowermost wafer 200 becomes unnecessary. Therefore, when correcting each data, five wafers 200 are sufficient. However, by holding the six wafers 200 in the groove 15 at the same time as in the embodiment, the loading position data and the unloading position data can be stored without removing the five tweezers 11-1 to 11-5 from the boat 217. And both corrections can be performed.
[0051]
In this manner, in the correction step, the distance between the tweezers 11 and the wafer 200 when the five tweezers 11 are inserted into the boat 217 holding the six wafers 200 is measured, and when the tweezer 11 is lowered, the tweezers 11 are lowered. By measuring and correcting the distance between the wafer 11 and the wafer 200, it is possible to obtain appropriate teaching data without individual differences.
[0052]
Further, as shown in FIG. 4, groove pitch data can be obtained by measuring between wafers 200 by the sensor unit 20 and the groove position can be converted from the groove pitch data. The contact position data can also be corrected.
[0053]
In the transfer step, the wafer 200 to be actually processed, which is not for measurement, is transferred to the boat 217. In the transfer step, the sensor unit 20 provided on the side of the boat 217 is removed, and the wafer 200 is transferred to the transfer position of the boat 217 using the wafer transfer device 1 based on the corrected teaching data.
In the loading step, the wafers 200 transferred to the boat 217 are loaded into the reaction chamber 201 by lifting the boat 217 by the boat elevator 225.
In the processing step, the wafer 200 loaded in the reaction chamber 201 is heated by the heater 207, and the exhaust pipe 231 is exhausted while supplying the reaction gas from the gas supply pipe 232 to process the wafer 200.
In the unloading step, the boat 217 is lowered by the boat elevator 225 to unload the processed wafer 200 from the reaction chamber 201.
Through the steps described above, the accuracy of wafer transfer can be improved, and a semiconductor device with a high yield can be manufactured.
[0054]
According to the present embodiment, in the vertical semiconductor manufacturing apparatus, the sensor unit 20 is provided on the side of the boat 217, so that the wafer transfer device based on the teaching data can be measured automatically and stably. Can be eliminated. Further, even when the boat is replaced or when the material or surface condition of the boat 217 changes, the wafer transfer position with respect to the boat 217 can be measured automatically and stably, so that teaching data can be easily prepared according to the change on the boat side. Can be corrected.
Further, the distance between the tweezer 11 and the wafer 200 is measured by the sensor unit 20, the abnormality of the teaching data is detected, and the teaching data is corrected based on the data to eliminate the abnormality of the teaching data. This eliminates the need for the operator to visually adjust the mechanical position of the operator, thereby eliminating individual differences in teaching data or teaching data correction. As a result, interference between the boat 217 and the wafer 200 and between the tweezer 11 and the wafer 200 can be suppressed even when the boat is replaced or the boat is aged.
[0055]
In addition, since the teaching data can be corrected, the mechanical positions of the boat and the tweezers of the wafer transfer device can be easily adjusted even by a non-skilled operator, and teaching efficiency can be improved.
Further, since the sensor units 20 are provided at two positions before and after in the transfer direction when the wafer transfer device 1 is transferred to the boat 217, the tweezers 11 supporting the wafers 200 are deformed such as drooping in the substrate transfer direction. However, the teaching data can be corrected in consideration of the deformation.
Further, since the transport positions of the plurality of tweezers are measured by the sensor unit 20, individual differences in teaching data in the apparatus can be eliminated. Further, since the sensor unit 20 is detachably mounted, the sensor unit 20 can be used in common with other semiconductor manufacturing apparatuses, which is advantageous not only in terms of cost but also in individual differences in teaching data between apparatuses. Can be eliminated.
[0056]
It is preferable that the position of the groove 15 of the boat 217 can be directly measured by the sensor unit 20. However, since the boat 217 is formed of quartz, the position of the groove provided in the boat is measured by the sensor unit 20 by light transmission or reflection. It is practically difficult. On the other hand, the tweezers 11 are formed of ceramic, and the wafer 200 is formed of silicon, and since these side surfaces are not usually mirror-finished, the problem of light transmission and reflection is relatively small, and the sensor unit 20 is formed. Is easy to measure. Therefore, even if the position of the groove 15 cannot be directly measured, the position of the groove 15 can be indirectly measured by measuring the position between the tweezers and the wafer.
[0057]
In the above-described embodiment, a predetermined range (a range where a tweezer is accessed) is selected on behalf of a part of a boat by using a sensor unit that covers a predetermined range, and teaching within the range is performed. I checked the data. When it is desired to check the teaching data for the entire range of the boat, it is possible to cover the entire range of the boat by moving the sensor unit up and down in units of units and checking the teaching data each time. However, if the sensor unit is expanded to cover the entire range, the entire range can be checked at once.
[0058]
FIG. 9 shows a sensor unit capable of measuring the transport position over the entire range of an accessible boat of such a tweezer. The length of the mounting plate 22 constituting the sensor unit 20 is set to a height substantially equal to the entire length of the boat 217, and the line sensor 21 mounted on the mounting plate 22 is also provided along the substantially entire length of the boat 217. With this configuration, the range in which the access position of the tweezers 11 is measured can be the entire range of the boat 217.
[0059]
Further, in the embodiment, the position of the tweezers is measured in a lump of five sheets, but the number of tweezers may be measured in one sheet.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, the position of the substrate supporting plate is measured by measuring the position of the substrate supporting plate on the side of the substrate holding member. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a spare chamber which is a component of a substrate processing apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relative positional relationship between a boat, a tweezer, and a wafer according to the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method for mounting the sensor unit according to the embodiment.
4A and 4B are explanatory diagrams illustrating a method for measuring a tweezer position by the sensor unit according to the embodiment, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a side view.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation of teaching data correction using the sensor unit according to the embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a wafer transfer procedure using a tweezer according to the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram for measuring a carry-in position of a tweezer using the sensor unit according to the embodiment;
FIG. 8 is an explanatory diagram for measuring a carry-out position of a tweezer using the sensor unit according to the embodiment.
FIG. 9 is a perspective view of a sensor unit showing a modification of the embodiment.
FIG. 10 is an overall configuration diagram of a conventional semiconductor manufacturing apparatus.
FIG. 11 is a detailed sectional view of a processing furnace which is a component of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Wafer transfer machine (substrate transfer means)
11 Tweezers (substrate support plate)
20 sensor unit (position measuring means)
30 spare room
200 wafer (substrate)
217 Boat (substrate holding member)

Claims

A reaction chamber for processing the substrate;
A preliminary chamber adjacent to the reaction chamber;
A substrate holding member for holding the substrate,
Having a substrate support plate on which the substrate is mounted, and a substrate transfer means for transferring the substrate to the substrate holding member while mounting the substrate on the substrate support plate,
In the substrate processing apparatus for storing the substrate holding member transported of the substrate in the reaction chamber, and processing the substrate by heating and exhausting the substrate while supplying a reaction gas,
A substrate processing apparatus, comprising: a position measuring unit capable of measuring at least a position of the substrate supporting plate on a side of the substrate holding member arranged in the preliminary chamber where the substrate supporting plate does not interfere. .