JP2005116734A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理装置において搬送時の衝突等の回避等や、搬送異常の原因特定を速やか
に特定できることを目的とする。
【解決手段】基板処理装置に、基板保持具に複数枚の基板を垂直方向に積層して処理する
処理室と、前記処理室を加熱する加熱手段と、前記基板を搬送する基板搬送手段と該基板
を収納する基板収納容器と前記基板収納容器を搬送する基板収納容器搬送手段と
前記基板の位置あるいは形状状態情報を得られる画像情報取得手段と該画像情報取得手段
から得られた状態情報を保存する画像保存部とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板（半導体ウエハやガラス基板等、以下ウエハという）を熱処理や成膜処
理をするための基板処理装置に係り、ウエハ及びウエハを収納する基板収納容器（以下ポ
ッドという）の位置あるいは形状状態情報を備えている基板処理装置に関する。

近年、半導体デバイスの製造工程では、例えば熱拡散工程やアニール工程やＣＶＤ処理
工程で使用される基板処理装置としては、縦型熱処理装置や枚葉式の熱処理装置が主流と
なっている。その中で縦型熱処理装置は、複数のシリコン等のウエハを熱処理やＣＶＤ処
理等する処理装置を形成し、特にＣＶＤ処理装置は、ウエハを保持する基板保持具（以下
ボートという）、ボートと同心状に内管（以下インナーチューブという）、外管（以下ア
ウターチューブという）、加熱源としての加熱手段（以下ヒータという）を有するものが
知られている。

前記した縦型熱処理装置においては、複数枚のウエハがボートによって長く整列されてい
た状態でアウターチューブ内に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、アウタ
ーチューブ内に原料ガスが導入されるとともに、ヒータによって内部が加熱されることに
より、ウエハにＣＶＤ成膜処理が施される。

前記した縦型熱処理装置を用いて、ウエハ及びポッドを搬送する際、ウエハやボートなど
が所定の位置からずれていても搬送ロボットはずれを認識することが出来ないため、その
まま搬送作業を続けた結果、衝突などを起こしウエハやボート、基板載置具（以下ツイー
ザという）を破損させることがある。また、搬送作業において、異常発生、トラブル発生
時には、搬送状態を記録したログ情報や他の装置情報を収集して原因特定を行う必要があ
るため、作業者の経験に頼る部分が大きく、非常に時間がかかってしまっていた。

本発明の目的は、上記事情を考慮し、搬送時の衝突等の回避等や、搬送異常の原因を速や
かに特定できるようにした機能を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る基板処理装置は、基板保持具に複数枚の基板を垂直方向に積層して処理する
処理室と、前記処理室を加熱する加熱手段と、前記基板を搬送する基板搬送手段と前記基
板を収納する基板収納容器と該基板収納容器を搬送する基板収納容器搬送手段と
前記基板の位置あるいは形状状態情報を得られる画像情報取得手段と該画像情報取得手段
から得られた状態情報を保存する画像保存部とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、搬送異常発生時には、画像情報取得手段から得られた位置あるいは形
状状態情報が画像保存部に保存されているため、保存された画像にて状況を確認できる。
簡単に状況を確認できることにより、ため、経験が浅い作業者でも容易に原因特定を行う
ができ、原因特定に掛かる時間を短くすることができる。
好適には、搬送ロボットが常に周囲の状況を確認しながら搬送を行うため、搬送時のトラ
ブルがなくなる。それにより、ウエハやボート、ツイーザなどの破損がなくなり、生産性
が向上する。
好適には、搬送ロボット自体にカメラ（CCDカメラ等）を設置するため、被写体となるウ
エハが搬送ロボットに載置されている場合にも搬送ロボットおよびウエハと同様に動作す
ることができる。それにより、例えば筐体等の非動作部に固定し、さまざまな角度から画
像を得る方法に比べ、カメラの数を減らすことができる。

本発明の基板処理装置の構成を図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、基板処理装
置として基板にＣＶＤ処理などを行う縦型の装置（以下、単に処理装置とも表す）を適用
した場合について述べる。図１は、本発明に適用される一例である処理装置の外観斜視図
である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図２は本発明に適用される一例
である図１に示す処理装置の側面図である。また、図３は本発明に適用される一例となる
図１に示す処理装置のＣＶＤ処理装置断面側面図である。また、図４は本発明に適用され
る一例となる図１に示す処理装置のシステム構成図である。

本発明の基板処理装置は、シリコン等からなるウエハ２００を収納したポッド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１０
１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）１０９が敷設
されている。また、ウエハ２００の搬送エリアであり、後述のボート２１７のローディン
グ、アンローディング空間となるＮ２パージ室（気密室）１０２が設けられている。ウエ
ハ２００に処理を行うときのＮ２パージ室１０２の内部は、ウエハ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１０２は密
閉容器となっている。

上述したポッド１００としては、現在ＦＯＵＰ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エハ
２００を隔離して搬送でき、蓋体を取り去る事でポッド１００内へウエハ２００を入出さ
せることができる。このポッド１００の蓋体を取外し、ポッド内の雰囲気とＮ２パージ室
１０２の雰囲気とを連通させるために、Ｎ２パージ室１０２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１０９、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（基板収容
容器搬送手段）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。さらに、カセット移載機１１４には、ポッド１００
がカセット移載機１１４に載置されるおよび載置状態および手放す状態の画像を得る、保
存できる位置にカメラ３００が設置されている。

Ｎ２パージ室１０２の内部には、複数のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、
ウエハ２００のノッチ（又はオリエンテーションフラット）の位置を任意の位置に合わせ
る基板位置合わせ装置１０６と、ポッドオープナ１０８上のポッド１００と基板位置合わ
せ装置１０６とボート２１７との間でウエハ２００の搬送を行うウエハ移載機（基板搬送
手段）１１２とが設けられている。また、Ｎ２パージ室１０２の上部にはウエハ２００を
処理するための処理炉２０２が設けられており、ボート２１７はボートエレベータ（昇降
手段）１１５によって処理炉２０２へローディング、又は処理炉２０２からアンローディ
ングすることができる。これら、Ｉ／Ｏステージ１０５やカセット移載機１１４ポッドオ
ープナ１０８等の搬送ロボット９は、駆動制御部（搬送コントロール部３）（図３）によ
り制御する。さらに、ウエハ移載機１１２には、ウエハ２００がツイーザ２６４に載置さ
れるおよび載置状態および手放す状態の画像を得る、保存できる位置にカメラ３００が設
置されている。このカメラ３００はそれぞれのツイーザ２６４に載置されているウエハ２
００の状態およびウエハ２００を受け渡しする対象となるボート２１７やポッド１００の
位置および形状の状態の画像を得るように設置されるのが好ましい。尚、本実施形態では
、ツイーザ２６４の枚数は５枚となっているが、それぞれについて、個々に対応するよう
、同数のカメラ３００を設置するようにすることが好ましいが、５枚分を１つのカメラ３
００で対応させてもよいし、５枚分をその動きに合わせて、分け、同様の動きをするツイ
ーザ２６４は同じカメラ３００を用いるようにしてもよい。

次に、本発明の処理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１０９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。
この祭、カセット移載機１１４取付けられたカメラ３００が、ポッド１００の状態の画像
を得て、カメラ部８、画像保存部７に画像データを送る。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１０２の雰囲気と連通される。

次に、ウエハ搬送機１１２によって、Ｎ２パージ室１０２の雰囲気と連通した状態のポ
ッド１００内からウエハ２００を取出す。この祭、ウエハ搬送機１１２に取付けられたカ
メラ３００が、ウエハ２００の状態の画像を得て、カメラ部８、画像保存部７に画像デー
タを送る。取出されたウエハ２００は、基板位置合わせ装置１０６によって任意の位置に
ノッチが定まる様に位置合わせが行なわれ、位置合わせ後、ボート２１７へ搬送される。

ボート２１７へのウエハ２００の搬送が完了させる。この祭、ウエハ搬送機１１２に取
付けられたカメラ３００が、ウエハ２００の状態の画像を得て、カメラ部８、画像保存部
７に画像データを送る。その後、処理室２０１の炉口シャッタ１１６を開けて、ボートエ
レベータ１１５によりウエハ２００を搭載したボート２１７をローディングする。
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施され、処理後は上
述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１００は筐体１０１の外部へ払出される。

次に図３に示した減圧ＣＶＤ処理装置について説明する。アウターチューブ２０５は例え
ば石英（ＳｉＯ２）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。インナーチューブ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、アウターチューブ２０５内に同心円状に配置されている。アウターチュー
ブ２０５とインナーチューブ２０４の間の空間は筒状空間２５０を成す。インナーチュー
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。

アウターチューブ２０５およびインナーチューブ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にアウターチューブ２
０５およびインナーチューブ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。アウターチューブ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。

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。シールキャップ２１９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ーチューブ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はガス流量制
御部（ガス流量コントロール部５）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。

マニホールド２０９の上部には、圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ２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、アウターチューブ２０５とインナーチューブ
２０４との間の筒状空間２５０を流れるガスを排出し、アウターチューブ２０５内をＡＰ
Ｃ２４２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、圧力制御部（圧力コントロール部６）によ
り制御する。

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２
５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されているウエハ２００を回転させ
る。又、シールキャップ２１９はボートエレベータ１１５に連結されていて、ボート２１
７を昇降させる。回転軸２５４、及びボートエレベータ１１５などの搬送ロボット９等は
所定のスピードにするように、駆動制御部（搬送コントロール部３）により制御する。

アウターチューブ２０５の外周にはヒータ２０７が同心円状に配置されている。ヒータ２
０７は、アウターチューブ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、温度制御部(温度コントロール部４)により制御す
る。

次に、図３に示した処理装置による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、まず、ボー
トエレベータ１１５によりボート２１７を下降させる。ボート２１７に複数枚のウエハ２
００を保持する。次いで、ヒータ２０７により加熱しながら、アウターチューブ２０５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
めアウターチューブ２０５内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ１１５によ
り、ボート２１７を上昇させてアウターチューブ２０５内に移し、アウターチューブ２０
５の内部温度を所定の処理温度に維持する。アウターチューブ２０５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
るウエハ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る。
供給されたガスは、アウターチューブ２０５内を上昇し、ウエハ２００に対して均等に供
給される。

減圧ＣＶＤ処理中のアウターチューブ２０５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。

このようにして減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウエハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移る
べく、アウターチューブ２０５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１１５によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及
び処理済のウエハ２００をアウターチューブ２０５から取出す。アウターチューブ２０５
から取出されたボート２１７上の処理済のウエハ２００は、未処理のウエハ２００と交換
され、再度前述同様にしてアウターチューブ２０５内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成さ
れる。

なお、一例まで、本実施例のＣＶＤ装置にて処理される処理条件は、Ｓｉ３Ｎ４膜の成膜
において、ウエハ温度７５０度、処理用のガスの種類および供給量はＮＨ３を８００ＳＣ
ＣＭ、ＳｉＨ２ＣＬ２を８０ＳＣＣＭ、インナーチューブ２０４のガス導入部３０への不
活性ガスのガス種および供給量はＮ２を５００ＳＣＣＭとし、処理圧力は４０Ｐａである
。

次に図４にシステムの構成を示す。メインコントローラ１は、タッチパネルなどの表示お
よび入力手段を持ち、ユーザに対し装置情報表示機能および装置へのデータ入力機能を提
供する。サブコントロール部には、カメラ３００から得た情報を処理し、保存されている
正常な装置状況の画像と比較する画像処理部２、搬送制御を担当とする搬送コントローラ
部３、温度制御を担当する温度コントロール部４、ガス流量制御を担当するガス流量コン
トロール部５、圧力制御を担当する圧力コントロール部６がある。さらにカメラ３００を
有するカセット搬送ロボット（カセット移載機１１４(基板収容器搬送手段)）とウエハ搬
送ロボット（ウエハ移載機１１２（基板搬送手段））、（これらカセット移載機１１４及
びウエハ搬送ロボットを、搬送ロボット９と称する。）搬送ロボット９に付けられたカメ
ラ３００から得られた情報を保存する画像保存部７からなる。カメラ３００は振動を伴う
搬送ロボットに取付けるため、手ぶれ防止機能を有するカメラとする。

搬送ロボット９に取付けられたカメラから得た情報は画像保存部７において保存されると
同時に、画像処理部２にてリアルタイムで画像処理され、対象となるウエハ、ウエハを格
納しているポッド、カセットやボートなどの位置を決定する。決定された位置情報を搬送
コントロール部３に送り、搬送ロボット９の制御を行う。ロボットの動作可能範囲では調
節が困難な大きなウエハずれやボート位置のずれ、障害物等の存在が認められた時は速や
かに動作を止め、その旨のタッチパネルなどの表示手段を通じユーザに通知する。

さらにメインコントローラ１は外部Ｉ／Ｆ機能を内部に備え、例えば、信号ケーブル接続
やＬＡＮ（ローカルエリアネットワーーク）やインターネット等を介し、外部との接続が
可能となっている。これにより、例えば、同種の基板処理装置を複数台ある場合に集中監
視システムとして監視することも可能となり、例えばユーザからバイヤー（装置について
より詳しい者等）に対してインターネット等の回線を通じて画像を送受信し、瞬時により
経験の深い者によって、トラブル原因を特定することもできる。
また、何らかの搬送トラブルが発生した際には画像保存部に保存されている画像を再生し
、搬送ロボットの視点から見た搬送状態を確認、トラブルの原因を特定することができる
。
尚、搬送ロボットは、カセット搬送ロボットとウエハ搬送ロボットについて説明したが、
本発明の実施形態は、これに限らず、被写体が動く際に被写体と同様に動作可能な搬送ロ
ボットにカメラを設置すればよく、それにより同様の効果を奏する事が出来る。

前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に適用した場合につ
いて説明したが、それに限定されるものではなく、横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置
および他の熱処理装置（furnace ）等の半導体製造装置全般に適用することができる。

本発明に適用される一例となる処理装置の外観斜視図 本発明に適用される一例となる図１に示す処理装置の側面図 本発明に適用される一例となる図１に示す処理装置のＣＶＤ処理装置断面側面図 本発明に適用される一例となる図１に示す処理装置のシステム構成図

符号の説明

１ メインコントローラ
２ 画像処理部
３ 搬送コントロール部
４ 温度コントロール部
５ ガス流量コントロール部
６ 圧力コントロール部
７ 画像保存部
９ 搬送ロボット
１００ ポッド（基板収納容器）
１０１ 筐体
１０２ Ｎ２パージ室（密閉室）
１０５ Ｉ／Ｏステージ（保持具授受部材）
１０６ 基板位置合わせ装置
１０８ ポッドオープナ（開閉手段）
１０９ カセット棚
１１２ ウエハ移載機（搬送手段）
１１４ カセット移載機
１１５ ボートエレベータ（昇降手段）
１１６ 炉口シャッタ
２００ ウエハ（基板）
２０２ 処理炉
２０４ 内管（インナーチューブ）
２０５ 外管（アウターチューブ）
２０７ 加熱手段（ヒータ）
２０９マニホールド
２１７ ボート（基板保持手段）
２１９ 蓋体（シールキャップ）
２２０ 気密部材（Ｏリング）
２３１ 排気管
２３２ 供給管
２４１ 流量調整手段（マスフローコントローラ（ＭＦＣ））
２４２ 圧力調整器（ＡＰＣ）
２４５ 圧力検出手段（圧力センサ）
２４６ 排気装置（真空ポンプ）
２５０ 筒状空間
２５１ 保持手段（ヒータベース）
２５４ 回転手段（回転軸）
２６３ 温度検出手段（熱電対）
２６４ ツイーザ（基板載置具）

Claims (1)

1. 基板保持具に複数枚の基板を垂直方向に積層して処理する処理室と、前記処理室を加熱
   する加熱手段と、前記基板を搬送する基板搬送手段と前記基板を収納する基板収納容器と
   該基板収納容器を搬送する基板収納容器搬送手段と
   前記基板の位置あるいは形状状態情報を得られる画像情報取得手段と該画像情報取得手段
   から得られた状態情報を保存する画像保存部とを備えていることを特徴とする基板処理装
   置。
   

Images