【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板のオリフラ又はノッチ合わせを行う基板位置合わせ装置を具備した半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置に基板位置合わせ装置を備えたものが知られている。このような半導体製造装置では、基板位置合せ装置によって、ポッドに納められているウェーハのオリフラ又はノッチ（以下、単にオリフラ等という）方向を揃える必要がある。
【０００３】
ポッドに納められているウェーハのオリフラ等の方向を揃えるためには、ポッドからウェーハを取り出し、基板位置合せ装置上に移載する。
【０００４】
図８に示すように、基板位置合わせ装置の所定部位に移載したウェーハ２００の近傍には光学的な検知センサ３１６が設けられる。この検知センサ３１６は、回転するウェーハ２００の外周に投下している光Ｌがウェーハ２００を通過したときオリフラ等２００ａを検出し（図８（ａ））、光Ｌが通過しないときオリフラ等２００ａを未検出（図８（ｂ））とするように構成されている。そして、基板位置合わせ装置は、ウェーハ２００を矢印方向に回転させ、オリフラ等２００ａが検知センサ３１６を通過した位置を検出し、その検出位置（パルス数）と設定した角度の差分を回転させることで、オリフラ等を整列させるように構成されている。
【０００５】
従来の基板位置合わせ装置では、ウェーハのオリフラ等を検知するセンサを１枚のウェーハに対し１個設置している。ウェーハを多段に積み上げて各ウェーハのオリフラ等を検知する基板位置合わせ装置でも、これに対応してセンサを多段に積み上げているが、１枚のウェーハに対しては１個のセンサを設置するのみである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
センサが１枚のウェーハに対して１個しか設置されていないと、図９に示すように、基板位置合わせ装置の回転方向は一定であるため、ウェーハ２００の回転方向に対し、オリフラ等２００ａが検知センサ３１６を通り過ぎた位置から回転し始めた場合は（図９（ａ））、ウェーハ２００を一回転させなければオリフラ等２００ａを検知することができない。逆に、ウェーハ２００の回転方向に対し、検知センサ３１６の通過前にオリフラ等２００ａがある位置から回転し始めた場合は（図９（ｂ））、ウェーハ２００を僅かに回転させるだけでオリフラ等２００ａを検出することができる。
そして、オリフラ等２００ａを検出した後、その検出位置（パルス数）と、オリフラ等の位置決めをしたい方向の角度位置（設定角度位置）との差分だけ、さらにウェーハを回転させることで、オリフラ等２００ａを整列（位置合わせ）させるように構成されている。
したがって、図９において、設定角度位置を検知センサ３１６と反対側の位置（図面で真下位置）に仮定すると、図９（ａ）の場合には、検出に要する回転角度は略３６０°、設定角度位置に合わせる角度は略１８０°となり、ウェーハ位置合わせに要する合計の角度は略５４０°となる。また、図９（ｂ）の場合には、検出に要する回転角度は僅か（α°）ですむが、設定角度位置に合わせる角度は略１８０°となり、ウェーハ位置合わせに要する合計の角度は略１８０°＋αとなる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２９４６１９号公報（図１、図５、図６、図３１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように従来の基板位置合わせ装置を具備した半導体製造装置では、オリフラ等を検知するセンサが１枚の基板に対し１個しか設置されていなかったので、オリフラ等を検出するために基板の回転を開始するときに、センサに対するオリフラ等の位置によって、オリフラ等を検出するのに要する回転角度に差が生じ、その角度差は最大で３６０度近くになり、検出時間が長くなるという欠点ががあった。特に、この回転角度差は、特許文献１のように基板を多段に積み上げて１枚ずつオリフラ等を合せる基板位置合わせ装置を用いる場合には、基板枚数が多くなると無視できなくなるので、基板の位置合わせ時間に改善の余地があった。
【０００９】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、オリフラ等検出開始時のオリフラ等の初期位置によって生じる検出時間差を低減して、オリフラ等の位置合わせ時間時間を短縮することが可能な半導体製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、１枚又は複数枚の基板のオリフラ等合わせを行なう基板位置合わせ装置を具備した半導体製造装置において、前記基板位置合わせ装置に１枚の基板のオリフラ等を検出する検知センサを複数個設けたことを特徴とする半導体製造装置である。
１枚又は複数枚の基板を回転させることで、基板のオリフラ等合わせを行なうが、１枚の基板に対して、オリフラ等を検出する検知センサを複数個設けると、１個の検知センサを設ける場合に比して、基板回転開始時におけるオリフラ等の初期位置が異なる基板間で、オリフラ等を検出する検出時間差が低減し、基板の位置合わせ時間を短縮することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の半導体製造装置を図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、半導体製造装置として基板に拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に製造装置という）を適用した場合について述べる。図５は、製造装置の外観斜視図である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図６は図５に示す製造装置の平面図である。
【００１２】
実施の形態の製造装置は、シリコン等からなるウェーハ（基板）を収納したポッド（基板収納容器）１００を、外部から筐体１０１内へ挿入するため、およびその逆に筐体１０１内から外部へ払出すためのＩ／Ｏステージ（保持具授受部材）１０５が筐体１０１の前面に付設され、筐体１０１内には挿入されたポッド１００を保管するためのカセット棚（載置手段）１１０が敷設されている。また、筐体１０１内の中ほどには、ウェーハ２００を移載するためのＮ２パージ室（第１の気密室）１０３が設けられている。ウェーハ２００の処理を行なうときのＮ２パージ室１０３の内部は、ウェーハ２００の自然酸化膜を防止するためにＮ２ガスなどの不活性ガスが充満されるように、Ｎ２パージ室１０３は密閉容器となっている。
【００１３】
上記ポッド１００としては、現在ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）というタイプが主流で使用されており、ポッド１００の一側面に設けられた開口部を蓋体（図示せず）で塞ぐことで大気からウェーハ２００を隔離して搬送でき、蓋体を取り去る事でポッド１００内へウェーハ２００を入出させることができる。このポッド１００の蓋体を取り外し、ポッド内の雰囲気とＮ２パージ室１０３の雰囲気とを連通させるために、Ｎ２パージ室１０３の前面側には、ポッドオープナ（開閉手段）１０８が設けられている。ポッドオープナ１０８、カセット棚１１０、およびＩ／Ｏステージ１０５間のポッド１００の搬送は、カセット移載機１１４によって行なわれる。このカセット移載機１１４によるポッド１００の搬送空間には、筐体１０１に設けられたクリーンユニット（図示せず）によって清浄化した空気をフローさせるようにしている。
【００１４】
筐体１０１の後方には、Ｎ２パージ室１０３と接続された２つのロードロック室（第２の気密室）１０２が設けられており、それらのロードロック室１０２の上方にはウェーハ２００を処理する処理炉２０２が１つずつ設けられている。
各ロードロック室１０２には、Ｎ２パージ室１０３と連通する開口部を開閉する仕切手段としてのロードロックドア１２３が備えられている。このロードロックドア１２３を閉じることにより、ロードロック室１０２はＮ２パージ室１０３とは独立した気密室となる。
そしてロードロック室１０２は、Ｎ２等の不活性ガスが充満されたり、あるいは減圧雰囲気とされる。
ロードロック室１０２には、ウェーハを多段に積載するボート２１８と、ボート２１８を処理炉２０２へローディンクおよび処理炉２０２からアンローディングするためのボートエレベータ（昇降手段）１１３が設けられている。
【００１５】
上記Ｎ２パージ室１０３の内部には、ウェーハ２００のオリエンテーションフラット又はノッチ（以下、単にオリフラ等という）の位置を所定の設定角度位置に合わせる基板位置合わせ装置１０６と、処理炉２０２にてウェーハ２００の処理を行なう前後のウェーハを一時仮置きしておく載置台１２４と、ポッドオープナ１０８上のポッド１００、基板位置合わせ装置１０６、載置台１２４、ロードロック室１０２内のボート２１８の間でウェーハの搬送を行なうウェーハ移載機（搬送手段）１１２、Ｎ２パージ室内のエアフローを作るクリーンモジュールとが設けられている。
【００１６】
次に、上述した実施の形態の製造装置の動作について説明する、
先ず、ＡＧＶやＯＨＴなどにより筐体１０１の外部から搬送されてきたポッド１００は、Ｉ／Ｏステージ１０５に載置される。Ｉ／Ｏステージ１０５に載置されたポッド１００は、カセット移載機１１４によって、直接ポッドオープナ１０８上に搬送されるか、または、一旦カセット棚１１０にストックされた後にポッドオープナ１０８上に搬送される。ポッドオープナ１０８上に搬送されたポッド１００は、ポッドオープナ１０８によってポッド１００の蓋体を取外され、ポッド１００の内部雰囲気がＮ２パージ室１０３の雰囲気と連通される。
【００１７】
次に、ウェーハ移載機１１２によって、Ｎ２パージ室１０３の雰囲気と連通した状態のポッド１００内からウェーハ２００を取り出す。取り出されたウェーハ２００は、基板位置合わせ装置１０６によって任意の位置にオリフラ等が定まる様に位置合わせが行なわれる。位置合わせ後、ウェーハ２００は、ウェーハ移載機１１２によって、２つのロードロック室１０２の内のどちらか１つのロードロック室１０２内のボート２１８へ、または載置台１２４に一時載置された後にどちらかのボート２１８へ搬送される。
２つの内のどちらのボート２１８へウェーハ２００を搬送するかについては、任意により選択でき、例えば、２つのボート２１８に交互に搬送するようにしておいても良いし、片方の処理炉２０２をメンテナンスしている場合などには、もう一方のボート２１８へしか搬送しないようにするなど、種々設定が可能である。
【００１８】
ボート２１８へのウェーハ２００の搬送が完了したならば、ロードロックドア１２３が閉じられ、ロードロック室１０２は、不活性ガスで充満される、もしくは減圧雰囲気とされる。
ここで不活性ガスで充満されるという点について詳説する。上記したように、元々、Ｎ２パージ室１０３は、不活性ガスで充満されているので、ロードロックドア１２３が開放されていれば、ロードロック室１０２も不活性ガス雰囲気となる。ロードロックドア１２３を閉じてなお、ロードロック室１０２を不活性ガスで充満させる意図は、処理炉２０２へローディング、アンローディングする時に処理炉２０２の熱によって加熱されたウェーハ２００は、加熱されていない時のものと比べ自然酸化膜が形成されやすい状態となっており、Ｎ２パージ室１０３の不活性ガス濃度以上にロードロック室１０２の不活性ガス濃度を高める事により、更にウェーハ２００上への自然酸化膜の付着防止が図れるということにある。
従って、ロードロック室１０２も不活性ガスで充満させる場合には、Ｎ２パージ室１０３、ロードロック室１０２のそれぞれに不活性ガスを流量調整しつつ導入する導入路（図示せず）を有し、導入路は不活性ガス源と接続される事となる。
ロードロック室１０２を減圧雰囲気とする場合には、ロードロック室１０２の雰囲気を排気する為の排気管（図示せず）と、排気管の先にはポンプが接続される事となる。
【００１９】
ロードロック室１０２が、任意の不活性ガス雰囲気（濃度）、または任意の減圧状態となったら、処理炉２０２の炉口シャッタ１１６を開けて、ボートエレベータ１１３によりウェーハ２００を搭載したボート２１８をローディングする。
ローディング後は、処理炉２０２にてウェーハ２００に任意の処理が実施され、処理後は上述の逆の手順で、ウェーハ２００およびポッド１００は筐体１０１の外部へ払出される。
【００２０】
図７に、Ｎ２パージ室１０３の内部設けられた基板位置合わせ装置１０６の構成を示する。基本的構成は特許文献１に記載された構成と同じであるが、異なる点は、多段に積み上げた各基板についてオリフラ等を検出する検知センサを１個ではなく複数個設けた点である。
【００２１】
基本構成の詳細な説明は特許文献１に譲るが、これを簡単に説明すれば次の通りである。基板位置合わせ装置１０６は、ターンテーブル３０３と、ターンテーブル３０３上に設けられてウェーハ２００を多段に積み上げる３本の支持ポール３０５と、オリフラ等を検出する検知センサ３１６を設けた１本のセンサポール３１７と、昇降自在に設けられたリング状ベース３０２上に設けられてオリフラ等合せが終わったウェーハ２００から順次すくい上げていく３本のすくい上げポール３１０とから主に構成される。
【００２２】
より具体的には、水平面内を回転するターンテーブル３０３の外周に３本の支持ポール３０５を間隔を開けて立設する。支持ポール３０５に突設した支持ピン３０７でウェーハ２００の外周部２００ｂを支持する。一台のモータ３０６でターンテーブル３０３を駆動し、支持ポール３０５で支持した複数枚のウェーハ２００を一括して回転させる。回転時、全てのウェーハ２００のオリフラ等２００ａを、センサポール３１７に設けた光学検知センサ３１６で検出し、その角度位置を記憶する。角度位置データに基づいてウェーハ２００を回転させ、一番下のウェーハ２００から光学検知センサ３１６により順次オリフラ等合せを行っていく。オリフラ等合せが終わったウェーハ２００は、リング状ベース３０２を上昇させることにより、順次すくい上げポール３１０のすくい上げ支持ピン３１１ですくい上げて、未だ終わっていないウェーハ２００を支持してオリフラ等合せのために回転している支持ポール３０５から退避させる。全てのウェーハ２００について位置合せが終了したとき、すくい上げポール３１０に退避させていたウェーハ２００を支持ポール３０５の支持ピン３０７に戻す。
【００２３】
ここで、複数枚（ｎ枚とする）のウェーハ２００を支持ポール３０５からすくい上げポール３１０により１枚ずつ順次すくい上げるには、すくい上げポール３１０に設けた支持ピン３１１のピッチＰ１と、支持ポール３０５の支持ピン３０７のピッチＰ２とが、（ｎ−１）Ｐ１＞（ｎ−２）Ｐ２という関係を満たすことが必要となる。そうすれば、支持ポール３０５に設けられた支持ピン３０７により支持されている複数枚のウェーハ２００を、すくい上げポール３１０に設けられた支持ピン３１１により、最下段のものから、順次すくい上げることができる。また、ウェーハ２００をすくい上げポール３１０ですくい上げた状態で支持ポール３０５を回転させても、ウェーハ２００とすくい上げポール３１０に設けた支持ピン３１１、支持ポール３０５に設けた支持ピン３０７は干渉しない。
【００２４】
上述した基板位置合わせ装置の基本構成において、本実施の形態では、それまで１本であったセンサポール３１７を増設して複数本とする。増設箇所は既設のセンサポール３１７と同様に、支持ポール３０５に対応する箇所とする。したがって、便宜上図示していないが、増設する新たな２本のセンサポール３１７を、３本の支持ポール３０５のうち、残りの２本の支持ポールに対応する２箇所にそれぞれ設ける。
なお、基板位置合わせ装置の制御は図示しない制御装置によって行い、制御装置はウェーハ２００を回転させるモータ３０６からは回転数に応じたパルス数をカウントして、ウェーハ２００の回転角度を検出できるようになっている。
【００２５】
図１に示すように、３本のセンサポールに多段に設ける検知センサ３１６は、１枚のウェーハ当たり３個とする。３個の検知センサ３１６（以下、検知センサＡ、Ｂ、Ｃという）は、ウェーハ２００の外周に略１２０°の等間隔で設置される。
仮に、基板位置合わせ装置の回転方向を一定とした場合、ウェーハ２００の回転方向に対し、オリフラ等２００ａがセンサＢを通り過ぎた位置から回転し始めた場合は（図１（ａ））、ウェーハ２００を略１２０度回転するだけで検出することができる。またウェーハ２００の回転方向に対し、センサＢの通過前にオリフラ等２００ａがある位置から回転し始めた場合は（図１（ｂ））、ウェーハ２００を僅かに回転するだけで検出することができる。
したがって、図１において、設定角度位置を検知センサＢと反対側の位置（図面で真下位置）に仮定すると、図１（ａ）の場合には、検出に要する回転角度は略１２０°、設定角度位置に合わせる角度は略６０°となり、位置合わせに要する合計の角度は略１８０°となる。また、図１（ｂ）の場合には、検出に要する回転角度は僅か（α°）であり、設定角度位置に合わせる角度は略１８０°となり、位置合わせに要する合計の角度は略１８０°＋α°となる。その結果、基板位置合わせ装置の回転方向を一定とした場合であっても、検知センサを複数設けるだけで、回転し始めたときのオリフラ等２００ａの位置によって、オリフラ等を検出するのに要する回転角度に、あまり差が生じなくなり、しかも検出時間を短くすることができる。
【００２６】
次に、図２〜図４を用いて実施の形態の制御装置の機能を説明する。図２は制御装置の機能を説明するフローチャート、図３はウェーハに対するセンサの配置説明図、図４はウェーハの回転制御の説明図である。ここでは、検知センサを複数設けただけでなく、一定の条件下では、回転方向を変える場合についても説明する。
図３はウェーハ２００、及びセンサＡ、Ｂ、Ｃの位置を模式的に示した説明図である。ウェーハ２００は基板位置合わせ装置を構成する支持ポール３０５の支持ピン３０７で支持されている（図７参照）。オリフラ等の位置決めをしたい方向が回転角度０°位置であり、回転角度１８０°位置にセンサＢが固定されている。また、回転角度０°位置から時計方向に変位してセンサＡが、反時計方向にセンサＣがそれぞれ固定されている。センサＡ、Ｂ、Ｃ間の相互になす角度はおよそ１２０°である。ウェーハ２００の回転方向は原則的には時計方向とする。
【００２７】
図２において、制御装置は、スタートによりウェーハ２００を時計方向（以下、正回転ともいう）に回転させ、センサＡ〜Ｃのいずれかのセンサが、ウェーハ２００のオリフラ等２００ａを検出するまで回転を継続する（ステップ１１、１２）。検出した時点で引続き行われる判断ステップ１３で、最初にどの検知センサによってオリフラ等２００ａが検出されたかで、判断後の流れが変る。
【００２８】
図３において、ウェーハ回転開始時にオリフラ等の位置がセンサＣとセンサＡとの間の範囲（センサＣＡ間）にあるときは（点ａで示す）、オリフラ等はセンサＡによって検出される。この場合、オリフラ等を検出した後の処理は、ステップ１４〜１６へと流れ、ウェーハ２００を逆回転させてオリフラ等の位置決めを行う。一方、オリフラ等の位置がセンサＡからセンサＢを経てセンサＣの範囲（センサＡＢＣ間）にあるときは（点ｂで示す）、オリフラ等はセンサＢ又はＣによって検出されるが、この場合は、オリフラ等を検出した後に、ステップ１７〜１８へ流れ、ウェーハ２００を同方向になおも回転して位置決めを行うように制御する。
【００２９】
具体的には、ステップ１３において、オリフラ等をセンサＡが検出したときは、直ちにウェーハを停止できずセンサＡの位置をオリフラ等２００ａが通過してしまうため、オリフラ等を検出した時点からウェーハ２００の回転を、ウェーハがずれないように減速させていき、ウェーハの回転を停止させるようにする（ステップ１４、１５）。
この様子を図４で説明すれば、ウェーハの回転を開始し、センサＡによりオリフラ等を検出した時の回転角度はセンサＡを取り付けた既知角度θＡ（回転角度０°からセンサＡまでの角度）であり、センサＡを通過して（行き過ぎて）から減速を経て回転が停止した停止点の角度がθａ’となる。
【００３０】
制御装置は、ウェーハが回転を始めた時点から角度θＡを経てウェーハ停止角度θａ’までの回転角度（パルス数）をアップカウントする。そして、ウェーハが停止した時点で素早い位置決めを行うためにウェーハ２００を逆回転させ、その時点からパルス数をダウンカウントして、パルスカウントがゼロを経て、更に所定数（回転角度０°から点ａまでの角度θａ分）余計にカウントしたとき、ウェーハの逆回転を止めてウェーハ２００を停止させる（ステップ１６）。ここで所定数は、（回転角度０°から角度θＡまでの角度分のパルス数）−（角度θａから角度θＡまで角度分のパルス数）から求まる。
この場合、図３にも示すように、ウェーハ２００の時計方向の回転を停止したときに（回転角度θａ’）、その停止位置にオリフラ等ａ（点ａ’で示す）があるのだから、ウェーハ２００を回転角度θａ’だけ逆回転させて戻せば、オリフラ等ａは角度位置０°に位置合わせされることになる。なお、戻りの逆回転速度は、往きの回転と異なり、停止位置が既知となっているから、途中で減速する必要がなく、高速回転とすることができる。
したがって、図３において、θＡ＝６０°とし、オリフラ等ａの位置を１５°と仮定すると、検出に要する回転角度θａ’＝４５°＋β（行過ぎた角度）となり、設定角度０°位置に合せる角度は６０°＋βとなり、基板位置合わせに要する合計回転角度は１０５°＋２βとなる。
また、ウェーハ回転開始時にオリフラ等ａの位置がセンサＣＡ間の回転角度０°位置とセンサＣ位置との間にあるときは、制御装置は次のように機能する。
制御装置は、ウェーハが回転を始めた時点から角度θＡを経てウェーハ停止角度θａ’までの回転角度（パルス数）をアップカウントする。そして、ウェーハが停止した時点で素早い位置決めを行うためにウェーハ２００を逆回転させ、その時点からパルス数をダウンカウントして、パルスカウントがゼロになる手前の所定数（回転角度０°から点ａまでの角度θａ分）残るまでカウントしたとき、ウェーハの逆回転を止めてウェーハ２００を停止させ、位置合わせを終了する（ステップ１６）。ここで所定数は、（回転開始時の角度θａから角度θＡまでの角度分のパルス数）−（回転角度０°位置から角度θＡまで角度分のパルス数）から求まる。
したがって、図３において、オリフラ等ａの位置を−１５°と仮定すると、検出に要する回転角度θａ’＝７５°＋β（行過ぎた角度）となり、設定角度０°位置に合せる角度は６０°＋βとなり、基板位置合わせに要する合計回転角度は１３５°＋２βとなる。
【００３１】
その結果、ウェーハ回転開始時にオリフラ等の初期位置がセンサＣＡ間にあるときは、オリフラ等の検出に要する回転角度は最大で略１２０°＋βを越えることがない。また基板位置合わせに要する合計回転角度は最大で略１８０°＋２βを越えることはない。
【００３２】
一方、ステップ１３において、オリフラ等をセンサＢ又はＣが検出したときは、ウェーハ２００を逆回転させても素早い位置決めができないとして、そのまま時計方向に回転を続行し、センサＣによる検出を待つ（ステップ１７）。センサＣがオリフラ等を検出すると、回転角度０°位置とセンサＣの取付け位置との間の角度θＣＯだけ、さらにウェーハを回転してウェーハを停止させる（ステップ１８）。
この場合、図３にも示すように、センサＣがオリフラ等ｂを検出すると（回転角度θｃ）、その検出時点でその位置にオリフラ等ｂがあるのだから、時計方向の回転は継続したままとして、例えばセンサＣによる検出時点からアップカウントを開始して、そのカウント数が前述した角度θＣＯに相当するカウント数に達するまで正回転してやれば、オリフラ等ｂは角度位置０°に位置合わせされることになる。なお、継続正回転する場合も、停止位置が既知となっているから、途中で減速する必要がなく、高速回転とすることができる。
【００３３】
したがって、図３において、オリフラ等ｂの位置を２４０°と仮定すると、センサＣによって検出に要する回転角度は６０°となり、設定角度０°位置に合せる角度も、この場合は６０°となり、基板位置合わせに要する合計回転角度は１２０°となる。
この基板位置合わせに要する合計回転角度は、ウェーハ回転開始時にオリフラ等ｂの位置がセンサＡＢＣ間の範囲のうちセンサＡとセンサＢとの間にあるときも、オリフラ等の位置決めをしたい方向が回転角度０°位置であるので、センサＢによってオリフラ等の検出に要する最大回転角度が１２０°となり、センサＢによる検出後に設定角度０°位置に合せる角度は、略１８０°となり基板位置合わせに要する合計回転角度は最大で略３００°となる。
【００３４】
その結果、ウェーハ回転開始時にオリフラ等の初期位置がセンサＡＢＣ間にあるときは、オリフラ等の検出に要する回転角度は最大で略１２０°を越えることがない。また基板位置合わせに要する合計回転角度は最大で略３００°を越えることはない。この合計回転角度の最大値は、１個のセンサで基板位置合わせを行ったときに、オリフラ等２００が検知センサを通り過ぎた位置から回転し始めた最悪な条件の場合に要する合計回転角度略５４０°よりも小さい。
なお、ウェーハ回転開始時にオリフラ等ａの位置が回転方向に対してセンサＡの手前にあるとき、またはウェーハ回転開始時にオリフラ等ｂの位置が回転方向に対してセンサＣの手前にあるときは、ともに基板位置合わせ時間が最短になる。それらの最短基板位置合わせ時間は、ともにオリフラ等の検出に要する回転角度が僅かで済み、検出後にウェーハを逆転するにせよ、正転するにせよ、センサＡまたはセンサＣの位置からウェーハを回転角度０°位置にもってくればウェーハ位置合わせが可能になる。したがって、最短基板位置合わせ時間は略６０°である。
【００３５】
上述したように本実施の形態によれば、１枚のウェーハのオリフラ等を検出する検知センサを複数設けるようにしたので、１つの検知センサを設ける場合に比べて、オリフラ等を検出するために基板の回転を開始するときに、検知センサに対するオリフラ等の位置が近くなるので、小さな回転角度でオリフラ等を検出することができる。センサ個数をｎとすれば、オリフラ等の最小検知角度は、３６０°／ｎとなり、センサ個数に応じて最小検知角度を低減できるようになる。
また、オリフラ等を検出するためにウェーハの回転を開始するときに、検知センサに対するオリフラ等の位置によって、オリフラ等を検出するのに要する回転角度差については、前述したように、検知センサが１つの場合には、回転角度差は最大で３６０度近くあったものが、検知センサが３つの場合の実施の形態では、オリフラ等の位置による回転角度差は、最大でも略２４０°近くに低減することができる。
【００３６】
また、オリフラ等を位置決めする際のウェーハの回転方向を一定とせず、オリフラ等の位置決めをしたい方向（回転角度０°位置）に対して、より小さな角度で位置決めすることができる場合（図３において、センサＣＡ間にオリフラ等が位置する場合）では、ウェーハを逆回転させるようにしたので、オリフラ等検出時間と、設定角度０°位置に合わせる時間との合計時間である基板位置合わせ時間を短縮させることができる。最短基板位置合わせ時間について具体的に説明すると、従来例では略１８０°＋αであるのに対して、実施の形態では略６０°となり、約１／３に位置合わせ時間を低減することができる。
特にウェーハを逆回転させる場合には、常に同方向にウェーハを回転させる場合と違って、支持ポール３０５の支持ピン３０７上に単に載置されているウェーハにずれが生じ易くなるが、本実施の形態では、回転を減速していってウェーハの回転を一旦停止させ、その後、逆回転させるようにしているので、ウェーハのずれないようすることができる。したがって、ウェーハを逆回転させても、ウェーハの位置決め精度を維持できる。
【００３７】
また、最長基板位置合わせ時間（合計回転角度）については、従来例では略５４０°であるのに対して実施の形態では略３００°となり、１枚当たりの最長基板位置合わせ時間も低減することができる。本発明は１枚の基板位置合わせを行う１段の基板位置決め装置にも、あるいは多段の基板位置決め装置を使って１枚のみの基板位置合わせを行う場合にも適用できるが、特に、実施の形態のように、検知センサをセンサポールに複数段取り付けて、複数のウェーハを順次検知していく基板位置決め装置に適用した場合には、１枚単位で位置決めしなければならない基板枚数が多いので、１枚当たりの最長基板位置合わせ時間の短縮により、全基板位置合わせの合計時間を大幅に短縮することができる。
【００３８】
なお、実施の形態では、１枚のウェーハに対して設ける検知センサの数を３個としたが、これに限定されない。複数であればよく、たとえば２個、又は４個以上であってもよい。また、実施の形態では、設定角度０°位置の関係で、センサＡに着目して、センサＡで検出された場合にのみ、ウェーハを逆回転させるようにしたが、設定角度０°位置に応じてセンサＢ、又はセンサＣで検出された場合に、ウェーハを逆回転させるようにしてもよい。また、また、検知センサとして光学センサを用いた場合について説明したが、その他のセンサ、例えば静電容量センサを用いることも可能である。
【発明の効果】
本発明によれば、検知センサを複数個設けたので、検出開始時のオリフラ等の位置によって生じる検出時間差を低減でき、オリフラ等の位置合わせ時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板位置合わせ装置を備えた半導体製造装置の基板位置合わせ原理を示す説明図である。
【図２】実施の形態に係る制御装置の機能を説明したフローチャートである。
【図３】実施の形態に係るウェーハに対するセンサの配置説明図である。
【図４】実施の形態に係るウェーハの回転制御の説明図である。
【図５】本発明の半導体製造装置を適用した実施の形態に係る縦型製造装置の外観斜視図である。
【図６】図５に示す製造装置の平面図である。
【図７】実施の形態に係る基板位置合わせ装置の斜視図である。
【図８】従来例と本発明とに共通するオリフラ等検出の説明図である。
【図９】従来例のオリフラ検出の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
２００ ウェーハ（基板）
Ａ、Ｂ、Ｃ、 検知センサ
２００ａ オリフラ又はノッチ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus provided with a substrate positioning device for performing orientation flat or notch alignment of a substrate.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known a semiconductor manufacturing apparatus provided with a substrate alignment device. In such a semiconductor manufacturing apparatus, it is necessary to align the orientation of a wafer placed in a pod with an orientation flat or notch (hereinafter, simply referred to as orientation flat) by a substrate positioning apparatus.
[0003]
In order to align the orientation of the orientation flat and the like of the wafer stored in the pod, the wafer is taken out of the pod and transferred onto a substrate alignment device.
[0004]
As shown in FIG. 8, an optical detection sensor 316 is provided near the wafer 200 transferred to a predetermined portion of the substrate alignment device. The detection sensor 316 detects the orientation flat 200a when the light L dropped on the outer periphery of the rotating wafer 200 passes through the wafer 200 (FIG. 8A), and detects the orientation flat 200a when the light L does not pass. It is configured to be undetected (FIG. 8B). Then, the substrate positioning device rotates the wafer 200 in the direction of the arrow, detects the position where the orientation flat 200a or the like has passed the detection sensor 316, and rotates the difference between the detected position (the number of pulses) and the set angle. , Orientation flats and the like.
[0005]
In a conventional substrate positioning apparatus, one sensor for detecting the orientation flat or the like of a wafer is provided for one wafer. Even in a substrate alignment device that stacks wafers in multiple stages and detects the orientation flat of each wafer, etc., the sensors are stacked in multiple stages corresponding to this, but only one sensor is installed for one wafer (For example, see Patent Document 1).
[0006]
If only one sensor is installed for one wafer, the orientation direction of the substrate alignment apparatus is constant as shown in FIG. When the wafer 200 starts rotating from a position past the detection sensor 316 (FIG. 9A), the orientation flat 200a or the like cannot be detected unless the wafer 200 is rotated once. Conversely, if the orientation flat 200a starts rotating from a certain position before the detection sensor 316 passes through the rotation direction of the wafer 200 (FIG. 9B), the orientation flat or the like can be obtained by slightly rotating the wafer 200. 200a can be detected.
After the orientation flat 200a is detected, the wafer is further rotated by the difference between the detected position (the number of pulses) and the angular position (set angle position) in the direction in which the orientation flat or the like is to be positioned. Are arranged (aligned).
Therefore, in FIG. 9, assuming that the set angle position is a position opposite to the detection sensor 316 (a position directly below in the drawing), in the case of FIG. 9A, the rotation angle required for detection is approximately 360 °, and the set angle is The angle to be aligned is approximately 180 °, and the total angle required for wafer alignment is approximately 540 °. In the case of FIG. 9B, the rotation angle required for detection is only a little (α °), but the angle to be set to the set angle position is approximately 180 °, and the total angle required for wafer alignment is approximately 180 °. ° + α.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-294619 (FIGS. 1, 5, 6, and 31)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a semiconductor manufacturing apparatus having a conventional substrate alignment device, only one sensor for detecting an orientation flat or the like is provided for one substrate. When the rotation is started, a difference occurs in the rotation angle required to detect the orientation flat or the like depending on the position of the orientation flat or the like with respect to the sensor, and the angle difference becomes close to 360 degrees at the maximum, and the detection time becomes long. was there. In particular, in the case of using a substrate alignment device that stacks substrates in multiple stages and aligns the orientation flats or the like one by one as in Patent Literature 1, the rotation angle difference cannot be ignored when the number of substrates is large. There was room for improvement in the matching time.
[0009]
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, reduce the detection time difference caused by the initial position of the orientation flat at the start of detection of the orientation flat, etc., and shorten the positioning time of the orientation flat. An object of the present invention is to provide a possible semiconductor manufacturing apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus provided with a substrate positioning device for performing orientation flat or the like of one or more substrates, wherein the substrate positioning device includes a plurality of detection sensors for detecting the orientation flat or the like of one substrate. A semiconductor manufacturing apparatus characterized in that it is provided.
One or more substrates are rotated to align the orientation flats of the substrates. However, when a plurality of detection sensors for detecting orientation flats are provided for one substrate, one detection sensor is provided. Compared with the case, the detection time difference for detecting the orientation flat or the like between the substrates having different initial positions such as the orientation flat at the start of the substrate rotation can be reduced, and the positioning time of the substrate can be shortened.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, a case is described in which a vertical apparatus (hereinafter, simply referred to as a manufacturing apparatus) that performs a diffusion process, a CVD process, or the like on a substrate is applied as a semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 5 is an external perspective view of the manufacturing apparatus. This figure is drawn as a perspective view. FIG. 6 is a plan view of the manufacturing apparatus shown in FIG.
[0012]
The manufacturing apparatus according to the embodiment is configured to insert a pod (substrate storage container) 100 containing a wafer (substrate) made of silicon or the like from the outside into the housing 101 and vice versa. An I / O stage (holding member transfer member) 105 for dispensing is attached to the front surface of the housing 101, and a cassette shelf (mounting means) 110 for storing the inserted pod 100 is provided in the housing 101. Has been laid. In the middle of the housing 101, N 2 A purge chamber (first airtight chamber) 103 is provided. N when processing wafer 200 2 The inside of the purge chamber 103 contains N to prevent a natural oxide film on the wafer 200. 2 N is filled with an inert gas such as a gas. 2 The purge chamber 103 is a closed container.
[0013]
As the pod 100, a type called FOUP (Front Opening Unified Pod) is currently mainly used, and an opening provided on one side surface of the pod 100 is covered with a lid (not shown) to remove the wafer from the atmosphere. The wafer 200 can be transferred in isolation, and the wafer 200 can be moved into and out of the pod 100 by removing the lid. After removing the lid of the pod 100, the atmosphere in the pod and N 2 In order to communicate with the atmosphere of the purge chamber 103, N 2 On the front side of the purge chamber 103, a pod opener (opening / closing means) 108 is provided. The transfer of the pod 100 between the pod opener 108, the cassette shelf 110, and the I / O stage 105 is performed by a cassette transfer machine 114. Air that has been cleaned by a clean unit (not shown) provided in the housing 101 flows through the transport space of the pod 100 by the cassette transfer device 114.
[0014]
Behind the housing 101, N 2 Two load lock chambers (second airtight chambers) 102 connected to the purge chamber 103 are provided, and a processing furnace 202 for processing the wafer 200 is provided one by one above the load lock chambers 102. ing.
Each load lock chamber 102 has N 2 A load lock door 123 is provided as partitioning means for opening and closing an opening communicating with the purge chamber 103. By closing the load lock door 123, the load lock chamber 102 becomes N 2 It becomes an airtight chamber independent of the purge chamber 103.
And the load lock chamber 102 2 Or an inert gas such as an inert gas.
The load lock chamber 102 is provided with a boat 218 on which wafers are stacked in multiple stages, and a boat elevator (elevating means) 113 for loading and unloading the boat 218 into and from the processing furnace 202.
[0015]
N above 2 Inside the purge chamber 103, a substrate positioning apparatus 106 for adjusting the position of an orientation flat or a notch (hereinafter, simply referred to as an orientation flat) of the wafer 200 to a predetermined set angle position, and processing of the wafer 200 in a processing furnace 202 are performed. The wafer is transferred between the mounting table 124 for temporarily storing the wafers before and after the mounting, the pod 100 on the pod opener 108, the substrate positioning device 106, the mounting table 124, and the boat 218 in the load lock chamber 102. Wafer transfer machine (transfer means) 112, N 2 And a clean module for creating an airflow in the purge chamber.
[0016]
Next, the operation of the manufacturing apparatus according to the above-described embodiment will be described.
First, the pod 100 transported from the outside of the housing 101 by an AGV, OHT, or the like is placed on the I / O stage 105. The pod 100 placed on the I / O stage 105 is directly conveyed onto the pod opener 108 by the cassette transfer machine 114, or is once conveyed on the cassette shelf 110 and then conveyed onto the pod opener 108. You. The pod 100 conveyed onto the pod opener 108 has the lid of the pod 100 removed by the pod opener 108 and the atmosphere inside the pod 100 becomes N 2 The atmosphere of the purge chamber 103 is communicated.
[0017]
Next, N 2 The wafer 200 is taken out from the pod 100 which is in communication with the atmosphere in the purge chamber 103. The wafer 200 taken out is aligned by the substrate alignment device 106 so that the orientation flat or the like is determined at an arbitrary position. After the alignment, the wafer 200 is placed on the boat 218 in one of the two load lock chambers 102 by the wafer transfer machine 112 or after being temporarily placed on the mounting table 124. The boat 218 is transported.
Which one of the two boats 218 to transfer the wafers 200 can be arbitrarily selected. For example, the wafers 200 may be transferred alternately to the two boats 218, or one of the processing furnaces 202 may be maintained. In such a case, various settings can be made such that only the other boat 218 is conveyed.
[0018]
When the transfer of the wafers 200 to the boat 218 is completed, the load lock door 123 is closed, and the load lock chamber 102 is filled with an inert gas or has a reduced pressure atmosphere.
Here, the point of being filled with the inert gas will be described in detail. As mentioned above, originally N 2 Since the purge chamber 103 is filled with an inert gas, if the load lock door 123 is opened, the load lock chamber 102 also has an inert gas atmosphere. The purpose of closing the load lock door 123 and filling the load lock chamber 102 with the inert gas is that the wafer 200 heated by the heat of the processing furnace 202 when loading and unloading the processing furnace 202 is not heated. It is in a state where a natural oxide film is easily formed as compared with that at the time. 2 By increasing the concentration of the inert gas in the load lock chamber 102 to be higher than the concentration of the inert gas in the purge chamber 103, the adhesion of a natural oxide film on the wafer 200 can be further prevented.
Therefore, when the load lock chamber 102 is also filled with the inert gas, N 2 Each of the purge chamber 103 and the load lock chamber 102 has an introduction path (not shown) for introducing an inert gas while adjusting the flow rate, and the introduction path is connected to an inert gas source.
When the load lock chamber 102 is set to a reduced pressure atmosphere, an exhaust pipe (not shown) for exhausting the atmosphere of the load lock chamber 102 and a pump are connected to the end of the exhaust pipe.
[0019]
When the load lock chamber 102 has an arbitrary inert gas atmosphere (concentration) or an arbitrary reduced pressure, the furnace port shutter 116 of the processing furnace 202 is opened, and the boat 218 on which the wafer 200 is mounted is loaded by the boat elevator 113. I do.
After the loading, any processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202, and after the processing, the wafer 200 and the pod 100 are discharged to the outside of the housing 101 in the reverse procedure to the above.
[0020]
FIG. 2 2 shows a configuration of a substrate positioning device 106 provided inside the purge chamber 103. The basic configuration is the same as the configuration described in Patent Literature 1, except that a plurality of detection sensors for detecting an orientation flat or the like are provided instead of one for each of the boards stacked in multiple stages.
[0021]
Although a detailed description of the basic configuration is given to Patent Document 1, this will be briefly described as follows. The substrate alignment device 106 includes a turntable 303, three support poles 305 provided on the turntable 303 for stacking the wafers 200 in multiple stages, and one sensor pole provided with a detection sensor 316 for detecting an orientation flat or the like. 317 and three scoop-up poles 310 provided on a ring-shaped base 302 provided so as to be able to move up and down and sequentially scooped up from a wafer 200 which has been subjected to orientation flat or the like.
[0022]
More specifically, three support poles 305 are erected at intervals on the outer periphery of the turntable 303 rotating in a horizontal plane. An outer peripheral portion 200b of the wafer 200 is supported by support pins 307 protruding from the support pole 305. The turntable 303 is driven by one motor 306, and the plurality of wafers 200 supported by the support pole 305 are rotated collectively. During rotation, the orientation flats 200 a of all the wafers 200 are detected by the optical detection sensor 316 provided on the sensor pole 317, and the angular positions are stored. The wafer 200 is rotated based on the angular position data, and the orientation detection is performed by the optical detection sensor 316 sequentially from the lowermost wafer 200. The wafer 200 after orientation flat alignment is lifted up by the ring-shaped base 302 to be sequentially picked up by the scooping support pins 311 of the scooping pole 310, and is rotated for orientation flat alignment by supporting the wafer 200 that has not been finished yet. The support pole 305 is retracted. When the alignment of all the wafers 200 is completed, the wafers 200 that have been retracted to the pick-up poles 310 are returned to the support pins 307 of the support poles 305.
[0023]
Here, in order to sequentially pick up a plurality of wafers 200 (assumed to be n) from the support pole 305 one by one by the scooping pole 310, the pitch P1 of the support pins 311 provided on the scooping pole 310 and the support of the support pole 305. It is necessary that the pitch P2 of the pins 307 satisfies the relationship of (n-1) P1> (n-2) P2. Then, the plurality of wafers 200 supported by the support pins 307 provided on the support pole 305 can be sequentially picked up by the support pins 311 provided on the pick-up pole 310, starting from the lowest one. Further, even if the support pole 305 is rotated while the wafer 200 is picked up by the pick-up pole 310, the support pins 311 provided on the wafer 200 and the pick-up pole 310 and the support pins 307 provided on the support pole 305 do not interfere.
[0024]
In the basic configuration of the substrate alignment device described above, in the present embodiment, the number of sensor poles 317, which was one before, is increased to a plurality. The extension location is a location corresponding to the support pole 305, similarly to the existing sensor pole 317. Therefore, although not shown for the sake of convenience, two additional sensor poles 317 to be added are respectively provided at two positions corresponding to the remaining two support poles among the three support poles 305.
The control of the substrate positioning device is performed by a control device (not shown). The control device counts the number of pulses corresponding to the number of rotations from the motor 306 that rotates the wafer 200 so that the rotation angle of the wafer 200 can be detected. Has become.
[0025]
As shown in FIG. 1, the number of detection sensors 316 provided in multiple stages on three sensor poles is three per wafer. The three detection sensors 316 (hereinafter, referred to as detection sensors A, B, and C) are installed on the outer periphery of the wafer 200 at regular intervals of about 120 °.
If the rotation direction of the substrate positioning apparatus is fixed, and if the orientation flat 200a starts to rotate from the position past the sensor B with respect to the rotation direction of the wafer 200 (FIG. 1A), the wafer 200 Can be detected simply by rotating about 120 degrees. In addition, when the orientation flat 200a starts rotating from a certain position before passing the sensor B with respect to the rotation direction of the wafer 200 (FIG. 1B), the rotation can be detected by slightly rotating the wafer 200. .
Therefore, in FIG. 1, assuming that the set angle position is a position on the opposite side of the detection sensor B (a position directly below in the drawing), in the case of FIG. The angle to be aligned is approximately 60 °, and the total angle required for alignment is approximately 180 °. In the case of FIG. 1B, the rotation angle required for the detection is only a little (α °), the angle to be set to the set angle position is approximately 180 °, and the total angle required for the position alignment is approximately 180 ° + α. °. As a result, even when the rotation direction of the substrate alignment device is fixed, the rotation required to detect the orientation flat or the like depends on the position of the orientation flat 200a or the like when the rotation is started only by providing a plurality of detection sensors. There is little difference in the angle, and the detection time can be shortened.
[0026]
Next, the functions of the control device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart for explaining the function of the control device, FIG. 3 is an explanatory view of the arrangement of sensors on the wafer, and FIG. 4 is an explanatory view of rotation control of the wafer. Here, not only a case where a plurality of detection sensors are provided but also a case where the rotation direction is changed under a certain condition will be described.
FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing the positions of the wafer 200 and the sensors A, B, and C. The wafer 200 is supported by support pins 307 of a support pole 305 constituting a substrate alignment device (see FIG. 7). The direction in which the orientation flat or the like is desired to be positioned is the rotation angle 0 ° position, and the sensor B is fixed at the rotation angle 180 ° position. Further, the sensor A is displaced clockwise from the rotational angle 0 ° position, and the sensor C is fixed in the counterclockwise direction. The mutual angle between the sensors A, B, C is approximately 120 °. The rotation direction of the wafer 200 is clockwise in principle.
[0027]
In FIG. 2, the control device rotates the wafer 200 in a clockwise direction (hereinafter, also referred to as forward rotation) by a start, and rotates the wafer 200 until one of the sensors A to C detects an orientation flat 200 a of the wafer 200. Continue (steps 11 and 12). In the determination step 13 that is performed continuously at the time of detection, the flow after the determination changes depending on which detection sensor first detects the orientation flat 200a or the like.
[0028]
In FIG. 3, when the position of the orientation flat or the like is within the range between the sensors C and A (between the sensors CA) at the start of the wafer rotation (indicated by a point a), the orientation flat or the like is detected by the sensor A. In this case, the process after detecting the orientation flat and the like flows to steps 14 to 16, where the wafer 200 is rotated in the reverse direction to position the orientation flat and the like. On the other hand, when the position of the orientation flat or the like is within the range of the sensor C from the sensor A via the sensor B (between the sensors ABC) (indicated by a point b), the orientation flat or the like is detected by the sensor B or C. After detecting the orientation flat or the like, the flow proceeds to steps 17 and 18, and the wafer 200 is controlled so as to be still rotated in the same direction for positioning.
[0029]
Specifically, when the sensor A detects an orientation flat or the like in step 13, the wafer cannot be stopped immediately and the orientation flat 200a passes through the position of the sensor A. Is decelerated so that the wafer does not shift, and the rotation of the wafer is stopped (steps 14 and 15).
This situation will be described with reference to FIG. 4. If the rotation of the wafer is started and the orientation flat or the like is detected by the sensor A, the rotation angle is the known angle θA at which the sensor A is attached (the angle from the rotation angle 0 ° to the sensor A). Then, the angle of the stop point where the rotation stops after passing through the sensor A (after passing too much) and after deceleration becomes θa ′.
[0030]
The control device counts up the rotation angle (the number of pulses) from the time when the wafer starts rotating to the wafer stop angle θa ′ via the angle θA. Then, when the wafer stops, the wafer 200 is rotated in reverse to perform quick positioning, and the pulse number is counted down from that point, and the pulse count passes through zero and further reaches a predetermined number (from the rotation angle 0 ° to the point a). When the count is excessive, the reverse rotation of the wafer is stopped and the wafer 200 is stopped (step 16). Here, the predetermined number is obtained from (the number of pulses for the angle from the rotation angle 0 ° to the angle θA) − (the number of pulses for the angle from the angle θa to the angle θA).
In this case, as shown in FIG. 3, when the clockwise rotation of the wafer 200 is stopped (rotation angle θa ′), there is an orientation flat a (indicated by a point a ′) at the stop position. If the lens 200 is rotated backward by the rotation angle θa ′ and returned, the orientation flat a is aligned to the angular position 0 °. Unlike the forward rotation, the return reverse rotation speed has a known stop position, so that there is no need to decelerate halfway, and high-speed rotation can be achieved.
Therefore, in FIG. 3, assuming that θA = 60 ° and the position of the orientation flat a is 15 °, the rotation angle θa ′ required for detection is 45 ° + β (excess angle), which matches the set angle 0 ° position. The angle is 60 ° + β, and the total rotation angle required for substrate alignment is 105 ° + 2β.
Further, when the position of the orientation flat a is between the position of the rotation angle 0 ° between the sensors CA and the position of the sensor C at the start of the wafer rotation, the control device functions as follows.
The control device counts up the rotation angle (the number of pulses) from the time when the wafer starts rotating to the wafer stop angle θa ′ via the angle θA. Then, when the wafer stops, the wafer 200 is rotated in reverse to perform quick positioning, and the pulse number is counted down from that point, and a predetermined number before the pulse count becomes zero (from the rotation angle 0 ° to the point a). When the counting is performed until the remaining angle θa), the reverse rotation of the wafer is stopped, the wafer 200 is stopped, and the alignment is completed (step 16). Here, the predetermined number is obtained from (the number of pulses for the angle from the angle θa at the start of rotation to the angle θA) − (the number of pulses for the angle from the position of the rotation angle 0 ° to the angle θA).
Therefore, assuming that the position of the orientation flat a is −15 ° in FIG. 3, the rotation angle θa ′ = 75 ° + β (excess angle) required for detection, and the angle to be set to the set angle 0 ° position is 60 ° + β. And the total rotation angle required for substrate alignment is 135 ° + 2β.
[0031]
As a result, when the initial position of the orientation flat or the like is between the sensors CA at the start of the wafer rotation, the rotation angle required for detecting the orientation flat or the like does not exceed about 120 ° + β at the maximum. Further, the total rotation angle required for the substrate alignment does not exceed approximately 180 ° + 2β at the maximum.
[0032]
On the other hand, if the sensor B or C detects an orientation flat or the like in step 13, it is determined that quick positioning cannot be performed even if the wafer 200 is rotated in the reverse direction, so that the wafer 200 continues to rotate clockwise and waits for detection by the sensor C (step 17). When the sensor C detects an orientation flat or the like, the wafer is further rotated by an angle θCO between the rotation angle 0 ° position and the mounting position of the sensor C to stop the wafer (step 18).
In this case, as shown in FIG. 3, when the sensor C detects the orientation flat b (rotation angle θc), the rotation in the clockwise direction is continued because the orientation flat b exists at that position at the time of the detection. For example, if the up-counting is started from the time point of detection by the sensor C and the clockwise rotation is performed until the counted number reaches the counted number corresponding to the above-described angle θCO, the orientation flat b is aligned with the angular position 0 °. become. In the case of continuous forward rotation, since the stop position is already known, there is no need to decelerate halfway, and high-speed rotation can be achieved.
[0033]
Therefore, in FIG. 3, assuming that the position of the orientation flat b is 240 °, the rotation angle required for detection by the sensor C is 60 °, and the angle to be set to the set angle 0 ° position is also 60 ° in this case. The total rotation angle required for the alignment is 120 °.
The total rotation angle required for the substrate positioning is such that the direction in which the orientation flat or the like is to be positioned is rotated even when the position of the orientation flat b is between the sensors A and B in the range between the sensors ABC at the start of wafer rotation. Since the position is the angle 0 °, the maximum rotation angle required for detecting the orientation flat or the like by the sensor B is 120 °, and the angle adjusted to the set angle 0 ° position after the detection by the sensor B is approximately 180 °, which is the total required for the substrate alignment. The rotation angle is approximately 300 ° at the maximum.
[0034]
As a result, when the initial position of the orientation flat or the like is between the sensors ABC at the start of the wafer rotation, the rotation angle required for detecting the orientation flat or the like does not exceed 120 ° at the maximum. Further, the total rotation angle required for the substrate alignment does not exceed about 300 ° at the maximum. The maximum value of the total rotation angle is approximately 540, which is the total rotation angle required in the worst case where the orientation flat 200 starts rotating from the position past the detection sensor when the substrate is aligned with one sensor. Less than °.
Note that, when the position of the orientation flats a is located before the sensor A with respect to the rotation direction at the start of wafer rotation, or when the position of the orientation flats b is located before the sensor C with respect to the rotation direction at the start of wafer rotation, In both cases, the substrate alignment time is minimized. Both of these shortest substrate alignment times require a small rotation angle for detecting the orientation flat or the like, and the wafer is rotated from the position of the sensor A or the sensor C regardless of whether the wafer is rotated backward or forward after the detection. With the 0 ° position, wafer alignment becomes possible. Therefore, the shortest substrate alignment time is approximately 60 °.
[0035]
As described above, according to the present embodiment, a plurality of detection sensors for detecting the orientation flat and the like of one wafer are provided. When the rotation of the substrate is started, the position of the orientation flat or the like with respect to the detection sensor becomes close, so that the orientation flat or the like can be detected at a small rotation angle. If the number of sensors is n, the minimum detection angle of the orientation flat or the like is 360 ° / n, and the minimum detection angle can be reduced according to the number of sensors.
Further, when the rotation of the wafer is started to detect the orientation flat or the like, the rotation angle difference required for detecting the orientation flat or the like depends on the position of the orientation flat or the like with respect to the detection sensor. In the two cases, the rotation angle difference was about 360 degrees at the maximum, but in the embodiment with three detection sensors, the rotation angle difference due to the position of the orientation flat and the like is reduced to about 240 degrees at the maximum. be able to.
[0036]
In addition, when the rotation direction of the wafer when positioning the orientation flat or the like is not fixed, the wafer can be positioned at a smaller angle with respect to the direction in which the orientation flat or the like is to be positioned (rotation angle 0 ° position) (see FIG. 3). In the case where the orientation flat is located between the sensors CA), the wafer is rotated in the reverse direction, so that the substrate positioning time, which is the total time of the orientation flat detection time and the time for adjusting to the set angle 0 ° position, is reduced. Can be done. Specifically, the shortest substrate alignment time is approximately 180 ° + α in the conventional example, whereas it is approximately 60 ° in the embodiment, and the alignment time can be reduced to about 1/3.
In particular, when the wafer is rotated in the reverse direction, unlike the case where the wafer is always rotated in the same direction, the wafer simply placed on the support pins 307 of the support pole 305 easily shifts. In the embodiment, the rotation is decelerated, the rotation of the wafer is temporarily stopped, and then the wafer is rotated in the reverse direction. Therefore, it is possible to prevent the wafer from shifting. Therefore, even if the wafer is rotated in the reverse direction, the positioning accuracy of the wafer can be maintained.
[0037]
In addition, the longest substrate positioning time (total rotation angle) is approximately 540 ° in the conventional example, but approximately 300 ° in the embodiment, and the longest substrate positioning time per substrate can be reduced. it can. The present invention can be applied to a single-stage substrate positioning apparatus for performing alignment of a single substrate, or to a case where only one substrate is aligned using a multi-stage substrate positioning apparatus. When the detection sensor is attached to the sensor pole in a plurality of stages as described above and applied to a substrate positioning device that sequentially detects a plurality of wafers, the number of substrates that must be positioned in units of one is large. By shortening the longest substrate alignment time per sheet, the total time for all substrate alignment can be significantly reduced.
[0038]
In the embodiment, the number of the detection sensors provided for one wafer is three, but the number is not limited to three. The number may be plural, for example, two or four or more. Further, in the embodiment, in the relation of the set angle 0 ° position, attention is paid to the sensor A, and the wafer is reversely rotated only when detected by the sensor A, but according to the set angle 0 ° position. The wafer may be rotated in the reverse direction when it is detected by the sensor B or the sensor C. In addition, although the case where the optical sensor is used as the detection sensor has been described, other sensors, for example, a capacitance sensor may be used.
【The invention's effect】
According to the present invention, since a plurality of detection sensors are provided, a difference in detection time caused by the position of the orientation flat or the like at the start of detection can be reduced, and the alignment time of the orientation flat or the like can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a substrate alignment principle of a semiconductor manufacturing apparatus provided with a substrate alignment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating functions of a control device according to the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of an arrangement of sensors on a wafer according to the embodiment;
FIG. 4 is an explanatory diagram of wafer rotation control according to the embodiment.
FIG. 5 is an external perspective view of a vertical manufacturing apparatus according to an embodiment to which the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is applied.
6 is a plan view of the manufacturing apparatus shown in FIG.
FIG. 7 is a perspective view of the substrate positioning device according to the embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram of detection of orientation flats and the like common to the conventional example and the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a problem of the orientation flat detection of the conventional example.
[Explanation of symbols]
200 wafer (substrate)
A, B, C, detection sensor
200a Oriflat or notch
