JP2010003844A - 半導体製造装置、ウェハ位置管理方法、及びウェハ位置管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】処理室内に搬入された半導体ウェハの位置検出に基づいてウェハの設置位置を適切に管理する。
【解決手段】半導体ウェハに温度処理を施す処理ユニット内に配置され、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサ（１５）と、前記処理ユニットに接続され、前記処理ユニットの出力に基づいて前記処理ユニットの動作を制御する制御コンピュータ（４０）と、を含むウェハ位置管理システム（５０）であって、前記制御コンピュータは、前記複数のセンサの検出値が一致するか否かを判断する判断部と、前記判断部の判断結果に従って制御信号を生成する制御信号生成部と、を有し、前記制御信号生成部は、前記判断部の判断結果が、前記複数のセンサの検出値が一致せず、かつ前記検出値の間の差がしきい値を超える場合に、第１の警告を通知する制御信号を生成する。
【選択図】図９Ａ

Description

本発明は、広くは半導体製造装置に関し、特に、処理室内に搬入された半導体ウェハの位置検出に基づいてウェハの設置位置を適切に管理する方法及びシステムに関する。

半導体デバイスの製造プロセスでは、コーターデベロッパ（塗布現像装置）で半導体ウェハ上にフォトレジスト液が塗布され、フォトリソグラフィ法により回路パターンが露光されたフォトレジスト膜に、現像処理が施される。また、フォトレジスト液の塗布前ベークや、プリベーク、露光後ベーク、ポストベークなどの熱処理や、これらの前後に、冷却（クーリング）処理も行われる。

図１は、一般的な処理ステーション１００の概略図である。処理ステーション１００は塗布部（ＣＯＴ）１０１、現像部（ＤＥＶ）１０２、熱処理部（ＨＰ）１０３、冷却部（ＣＯＬ）１０４を含む。この例では、各処理部１０１〜１０４において、コーター、デベロッパ、ヒートプレートユニット、クーラユニットがそれぞれ多段に組まれ、ある処理から次の処理へと、ウェハ１１０を回収し、搬送するために、アーム１１２を有する搬送装置（アーム式搬送装置）１１１が用いられている。

たとえば、熱処理部１０３の所定のヒートプレート上へのウェハ１１０を搭載、ヒートプレート上からのウェハの回収に、アーム式の搬送装置１１１を用いる場合を考える。何らかの外的要因により、アーム式搬送装置１１１に歪みや曲がりが生じた場合、或いは、何らかの要因で動作異常が発生した場合、搬送されるウェハ１１０が、ヒートプレート上の所定位置に搭載されないことがある。それに気付かずに処理されてしまうと、熱分布が悪化して、正常な熱処理が行われない。この不適切な熱処理は、その後のプロセスに影響し、デバイス特性を悪くさせる。

アームの変形を検出するために、アームの高さをセンサで検知して形状異常を判断する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。しかし、この方法では、実際に熱処理が施されるときのウェハの設置状態を確認するまでには至っていない。また、アーム本体に変形はなくとも、ウェハ搬送、搭載の水平性に問題がある場合には対処できない。

また、システムの立ち上げの際などに、ダミーウェハを使って、正しい受け渡し位置に対するダミーウェハの位置ずれ量を計算し、位置ずれ量が許容範囲内にあるときは、受け渡し位置が正しくなるように補正し、許容範囲を越えるときは、システムを設定し直す方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。この方法では、定期的又は不定期に位置合わせを行うが、毎処理ごとに異常を検出することはできない。

ウェハの熱処理において、一部に割れやクラックが発生したウェハが処理ユニット内に搬送された場合、熱処理中に、割れやクラックを起点としてウェハが完全に割れてしまう可能性がある。これに気付かずに搬送アームで割れたウェハを回収しようとすると、割れた破片がアームや搬送装置に巻き込まれる、あるいは別の処理ユニット内に持ち込まれる等の二次的なトラブルが発生する可能性がある。

これに対して、処理直後にＣＣＤカメラ等でウェハ全体を撮像し、予め記録してあるクラック等のない完全なウェハの全体画像と比較して、ウェハ上の割れ、欠けを検出する方法が知られている（たとえば、特許文献３参照）。しかし、多種類、多レイヤのウェハのそれぞれについて、あらかじめ画像を記録しておくのは現実的でない。また、ウェハが大口径化された場合に、全体像を撮像することが困難になると予測される。また、この公知方法では、処理前のウェハの搬送位置については、何ら言及されていない。
特開２００４−３９８４１号 特開２０００−３４９１３３号 特開２００２−２６１１４６号

そこで、上記の問題点を解決し、半導体装置の製造プロセスで、温度処理装置内を搬送されるウェハの搬送状態や設置状態が適正であるかどうかを簡易に判断することのできる半導体製造装置を提供することを課題とする。

また、処理装置内での半導体ウェハの搬送、設置を適正に行うウェハ位置管理システムと、ウェハ位置管理方法を提供することを課題とする。

第１の側面では、半導体製造装置は、
処理対象の半導体ウェハに温度処理を施す温度処理手段と、
前記半導体ウェハを、前記温度処理手段の所定の処理位置に保持する保持手段と、
前記温度処理手段の近傍に位置し、前記半導体ウェハを前記処理位置に搭載、又は前記処理位置から引き上げる際に、前記処理位置を含むエッジ検出ゾーンにおいて、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサと、
を備える。

第２の側面では、ウェハ位置管理システムは、
半導体ウェハに温度処理を施す処理ユニット内に配置され、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサと、
前記処理ユニットに接続され、前記処理ユニットの出力に基づいて前記処理ユニットの動作を制御する制御コンピュータと、
を含み、前記制御コンピュータは、
前記複数のセンサの検出値が一致するか否かを判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に従って制御信号を生成する制御信号生成部と、
を有し、
前記制御信号生成部は、前記判断部の判断結果が、前記複数のセンサの検出値が一致せず、かつ前記検出値の間の差がしきい値を超える場合に、第１の警告を通知する制御信号を生成する。

第３の側面では、ウェハ位置管理方法は、
半導体ウェハに温度処理を施す処理装置内の温度処理手段の近傍に、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサを配置し、
前記半導体ウェハを前記処理位置へ搭載、又は前記処理位置から引き上げる際に、前記複数のセンサからの出力値が一致するか否かを判断し、
前記複数のセンサの出力値が一致せず、前記出力値の間の差がしきい値を超える場合に第１の警告を発生して、前記半導体ウェハの搭載又は引き上げ動作を継続する、
工程を含む。

上記の構成及び方法により、温度処理装置内を搬送されるウェハの搬送状態や設置状態が適正であるかどうかを容易に判断することができる。

以下、図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。

図２は、本発明の実施形態の半導体製造装置１０の概略構成図である。半導体製造装置１０は、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」と称する）２０に対して加熱、冷却等の温度調整処理を行う熱処理ユニット１１と、熱処理ユニット１１内の所定位置にウェハを搬送する搬送装置３０を含む。搬送装置３０は、矢印Ｈのように移動可能なアーム３１を有し、アーム３１でウェハ２０を支持して、熱処理ユニット１１内に差し入れ、又は熱処理ユニット１１から取り出す。

熱処理ユニット１１内には、ヒータ１２ｈを有するヒートプレート１２が配置されている。ヒートプレート１２は、後述するプロキシミティピン１４とともに、ウェハホルダとして機能する。アーム３１により熱処理ユニット１１に差し入れられたウェハ２０はまず、図２（ａ）に示すように、上昇してヒートプレート１２上に突出したリフトピン（ウェハ支持ピン）１３上に支持される。図２（ａ）では３本のリフトピン１３が示されているが、リフトピン１３の本数はこれに限定されない。ウェハ２０は、リフトピン１３とともに下降し、ヒートプレート１２上に複数配置されるプロキシミティピン１４上の所定位置に設置される。

ヒートプレート１２上には、その円周に沿って複数のウェハガイド１７が設け、ウェハ２０がプロキシミティピン１４から横滑りすることを防止する。ウェハガイド１７は、円柱形のものや、図２（ｂ）に示すように、円錐形の先端部を切り取った形状のもの等がある。図２（ｂ）の形状では、ウェハ２０の横ずれが、ウェハガイド１７の外径ｄ2と内径ｄ1の差の半分（ｄ2−ｄ1）／２の範囲内であれば、ウェハ２０のエッジがウェハガイド１７の側面に沿って下降し、ヒートプレート１２上の適正位置に戻る構成となっている。

実施形態では、熱処理ユニット１１内に、ウェハ２０のエッジの高さ位置を検出するためのセンサ１５が複数配置されている。このセンサ１５を、適宜、エッジセンサと称する。センサ１５の詳細については後述するが、センサ１５は、リフトピン１３の動作と連動して、ウェハ２０のエッジ位置検出を行う。

ヒータ１２ｈによる熱処理が終わると、再びリフトピン１３が上昇し、ウェハ２０を所定の高さまで押し上げて、熱処理ユニット１２内に差し入れられたアーム３１に受け渡す。処理済みのウェハ２０は、アーム３１により熱処理ユニット１１の外に搬出される。

図３は、ウェハ２０が正しく配置されたときの位置関係を示す概略平面図である。図３（ａ）に示すように、搬送装置３０のアーム３１が矢印Ｈの方向に動いて、アーム３１の先端のアーム爪３２で支持されたウェハ２０が、ヒートプレート（又はウェハホルダ）１２上に搭載される。ヒートプレート１２の周囲に、センサ１５ａ〜１５ｃが配置されている。

図３の例では、３つのセンサ１５ａ〜１５ｃ、３本のリフトピン１３、及び４つのウェハガイド１７が図示されているが、この例に限定されない。ただ、センサ１５の配置場所は、ヒートプレート１２上に設置されている４つのウェハガイド１７のうちのいずれかの近傍に１つと、その対極側に１つ設置されるのが望ましい。なぜなら、ウェハ２０が位置ずれした状態でヒートプレート１２上に搭載された場合、少なくともいずれか１つのウェハガイド１７上にウェハ２０が乗り上げる可能性が高く、その場合にウェハ２０のエッジの高さの差を感度よく検出できるからである。ウェハガイド１７の残り１つは、他の２つと異なる適当な位置でよい。

図４は、図３のように、ウェハ２０が正常にヒートプレート１２上に置かれる場合の、ウェハ２０の上下移動を示す概略断面図である。搬送装置３０のアーム３１のアーム爪３２に支持されて熱処理ユニット内に搬送されたウェハ２０は、最初はＨ2の高さにあり、破線で示すリフトピン１３がＨ2の高さまで突出してウェハ２０を受け取る。

リフトピン１３がプロキシミティピン１４の頂部、すなわち高さＨ1まで下降する間に、ヒートプレート１２の周囲に配置された複数のセンサ１５（図３の例では３つのセンサ１５ａ〜１５ｃ）の各々が、通過するウェハ２０のエッジを検出する。センサ１５によってウェハ２０のエッジが検出される空間領域を、ウェハエッジ検出ゾーンＡとする。なお、エッジセンサ１５は同じ高さ、同じ感度に調整されている。センサ１５は、熱処理ユニット１１内に設置することから、高域温度幅に対応可能な、例えば反射型のファイバセンサであるが、透過型のセンサであってもよい。実施例では、反射型のファイバセンサを用いることとする。プロキシミティピン１４は、ウェハ２０を熱処理ユニット１１内の所定位置に保持する保持手段として機能する。

図５は、外部的な要因で、熱処理ユニット１１内のウェハ２０位置に異常が発生した場合の第１の例を示す図である。たとえば、アーム３１の曲がりや、従来法では検知が難しかったアーム爪３２の磨耗などのわずかな変形に起因して、ウェハ２０がヒートプレート１２上の正常な位置に設置されない場合がある。適正位置からの逸脱は、システムの動作不良に起因することもある。図５（ａ）及び図５（ｂ）の例では、そのような外部要因によって、ウェハ２０の端部が、いずれかのウェハガイド１７の上に乗り上げて大きく傾き、ヒートプレート１２上の所定位置にウェハ２０が設置されていない。

ウェハ２０がリフトピン１３に支持された時点で、ウェハ２０の水平位置が矢印ｈの方向に横ずれしたとする。ウェハ２０が下降し、ウェハエッジ検出ゾーンＡに達したところで、複数のセンサ１５は、各々ウェハ２０のエッジの検出を開始する。エッジ位置の検出により、ウェハエッジの現在の高さが算出されるが、図５（ｂ）の場合だと、各センサの検出値（又は算出値）が一致しない。後述するように、この時点では、ウェハ２０又はリフトピン１３の下降動作を続行しつつ、何らかの警告が示されるのが望ましい。

ウェハ２０がさらに下降を続けると、ウェハ２０の一方の側は、プロキシミティピン１４に保持されるが、他方の側は、ウェハガイド１７に乗り上げた状態で停止する。この場合、各センサ１５の検出値は、ウェハガイド１７の高さに相当する程度にまで、差が生じている。たとえば、１つのセンサ１５ｃの検出値は、ウェハガイド１７の高さに相当するが、別のセンサ１５ａの検出値は、ほぼゼロ（基準点となるプロキシミティピン１４の頂部の位置）となる。このような状態で熱処理を行っても、熱分布が不適切になり、ウェハ２０上のデバイス機能がばらつくだけでなく、設計基準を満たさなくなる。そこで、アラームを発して処理を停止する。

図６は、図５の場合の、３つのセンサ１５ａ〜１５ｃが検出するウェハエッジの高さ位置を、時間の関数として示すグラフである。ウェハ２０が下降して、ウェハエッジ検出ゾーンＡに入ってからしばらくの間は、各センサ１５とも同じ検出値を出力し、高さ位置はリニアに減少する。ウェハ２０がウェハガイド１７の１つに乗り上げた時点で、このウェハガイド１７に最も近いセンサ１５ｃの出力値は、ほとんど変化しなくなる。一方、ヒートプレートの中心点に対して、乗り上げたウェハガイド１７と点対称の位置の近傍にあるセンサ１５ａの出力値は、より傾きを増して減少する。中間のセンサ１５ｂの出力は、ある時点まで、一定の傾きで減少した後、変化が激減する。

このような各センサ１５ａ〜１５ｃの出力値に基づいて、後述するように、熱処理ユニット１１内のウェハ２０の位置を制御、管理する。

図７は、ウェハ２０に内在する原因で、熱処理ユニット１１内のウェハ２０に異常が発生した場合の第２の例を示す図である。この例では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ウェハ２０がヒートプレート１２上で割れてしまっている。熱処理前のいずれかの工程で、ウェハ２０に欠けや放電痕が生じていた場合、熱処理ユニット１１内で熱処理中、又は熱処理後に、欠けや放電痕が起点となって、ウェハ２０が割れてしまうことが多々ある。

この場合、熱処理が終わり、リフトピン１３が矢印Ｕのように上昇し始めると、各センサ１５がウェハ２０のエッジを検出する。割れたウェハ２０は、重心が変化し、上昇途中にリフトピン１３から落下するため、図７（ｂ）に示すように、割れたウェハ部分がウェハエッジ検出ゾーンＡに残ることになる。割れたウェハ部分の落下位置の近傍にあるセンサ１５ａによってウェハ部分の落下が検出されると、アラームを発して処理を停止する。

図８は、図７の場合の、３つのセンサ１５ａ〜１５ｃが検出するウェハエッジの高さ位置を、時間の関数として示すグラフである。熱処理が終わり、ウェハ２０が処理位置から上昇すると、３つのセンサ１５ａ〜１５ｃの検出値はリニアに増加する。しかし、ウェハ割れにより割れた部分がリフトピン１３から落下すると、落下部分に最も近い位置にあるセンサ１５ａの検出値は、一気にゼロに下がる。ウェハ２０の残りの部分を支持するリフトピン１３はさらに上昇を続け、センサ１５ｂ、１５ｃの検出値はリニアな増加を継続するが、やがてウェハ２０の残りの部分も重心を崩してリフトピン１３から落下し、センサ１５ｂ、１５ｃの検出値は下降し、落下したウェハが停止すると、センサ１５ｂ、１５ｃの出力値は一定となる。図８では、説明の便宜上、センサ１５ａの出力値がゼロに下がった後、センサ１５ｂ、１５ｃの出力値が下降して、一定値になるまでを図示しているが、後にウェハ位置管理システム５０の動作フローで詳細を述べるように、リフトピン１３がウェハ検出ゾーンＡを通過した時点で、センサ１５ａの出力のみがゼロになる場合（又はエッジを検出している場合）は、センサ１５ｂ、１５ｃの出力が下降または一定値となる前に装置の動作は停止される。

このような各センサ１５ａ〜１５ｃの出力値に基づいて、後述するように、熱処理ユニット１１のウェハ２０の位置を制御、管理する。

図９Ａは、センサ１５ａ〜１５ｃの出力に基づいて熱処理ユニット１１内のウェハ位置を制御、管理するウェハ位置管理システム５０の概略構成図、図９Ｂは、図９Ａのウェハ位置管理システム５０で用いられる制御コンピュータ４０の機能ブロック図である。ウェハ位置管理システム５０は、熱処理ユニット１１内でウェハ２０を支持してウェハ２０に対して垂直方向に移動するリフトピン１３と、前記リフトピン１３に支持されたウェハ２０のエッジ位置を検出する２以上のセンサ１５と、センサ１５の出力（エッジ信号）及びリフトピン１３の動作を示す信号（動作信号）に基づいてシステムの動作を制御する制御コンピュータ４０を含む。制御コンピュータ４０は、システム制御信号を出力して、熱処理ユニット１１やリフトピン１３の動作を制御するとともに、熱処理ユニット１１内のウェハ位置に異常ありと判断した場合に、エラー信号を出力してアラーム装置４７を動作させ、或いはモニタディスプレイ４８に警告を表示させる。アラーム装置４７は、警告灯を点滅する装置であってもよいし、アラーム音を発生する装置であってもよい。なお、熱処理ユニット１１は、図２と関連して説明したように、ウェハ２０をヒートプレート１２上の所定位置へ案内するウェハガイド１７、熱処理中にウェハ２０をヒートプレート１２に保持するプロキシミティピン１４、ウェハ２０を加熱するヒータ１２ｈ等を含む。

図９Ｂに示すように、制御コンピュータ４０の受信部４１は、熱処理ユニット１１から出力される信号、たとえば、センサ１５の出力であるエッジ信号や、図示しないピン駆動部の出力であるリフトピン１３の動作信号を受信する。エッジ位置計算部４２は、エッジ信号に基づいて、ウェハ２０上の複数箇所でのエッジの高さ位置を計算する。判断部４３は、すべてのエッジ高さ位置の値が一致するか否かと、リフトピンは動作中であるか否かを判断する。制御信号生成部４４は、判断部４３の判断結果に基づいて、システム制御信号やエラー信号を生成する。

より具体的には、判断部４３の出力が、熱処理ユニット１１内のウェハ２０の位置について異常の可能性（たとえばしきい値以上のウェハ２０の傾斜が検出された等）を示すものである場合は、制御信号生成部４４はエラー信号を生成して、警告装置４７やモニタディスプレイ４８に第１段階の警告を出力させる。また、判断部４３の出力が、熱処理ユニット１１内のウェハ２０の位置に、装置の停止を要する程度の異常が発生したことを示す場合（たとえば、リフトピン１３の下降が完了して熱処理を開始すべき時点なのにウェハ２０に傾斜がある、或いは、熱処理が完了して、ウェハ２０をアーム３１に受け渡すべき時点なのに、ヒートプレート１２上にウェハ２０のエッジが検出される等の場合）は、リフトピン１３やヒートプレート１２の動作を含む熱処理ユニット１１の動作を停止させるシステム制御信号を生成し、警告装置４７やモニタディスプレイ４８に第２段階の警告を出力させる。

図１０は、図５のようにウェハ保持位置がずれた場合のウェハ位置管理システム５０の動作の流れを示すフローチャートである。まず、ウェハ搬送アーム３１がウェハ２０を処理ユニット１１内に搬入し（Ｓ１０１）、上昇したリフトピン１３にウェハ２０を受け渡す（Ｓ１０２）。ウェハ２０を受け取ったリフトピン１３は、下降を始める（Ｓ１０３）。このときのリフトピン１３の駆動動作は、動作信号として制御コンピュータ４０に出力される。ウェハ２０がウェハ受け渡し位置（図４のＨ2）から下降して、ウェハエッジ検出ゾーンＡに入ると、熱処理ユニット１１内に配置された２以上のセンサ１５が下降中のウェハ２０のエッジを検出し、エッジ信号を制御コンピュータ４０に出力する（Ｓ１０４）。制御コンピュータ４０は、センサ１５の出力であるエッジ信号から、各検出位置でのエッジの高さを算出する（Ｓ１０５）。

制御コンピュータ４０は、算出値に基づいて、すべてのエッジの高さが許容誤差内でほぼ同じかどうかを判断する（Ｓ１０６）。同じであれば（Ｓ１０６でＹＥＳ）、検出されたエッジの高さがゼロ、すなわち起点であるプロキシミティピン１４の頂部の位置にあるか否かを判断する（Ｓ１０７）。エッジ高さがゼロであればプロセスを終了する。高さがゼロでない場合は、ウェハ２０が下降中であることを意味するので、ステップＳ１０６に戻って動作を繰り返す。

エッジの高さに差があると判断された場合は（Ｓ１０６でＮＯ）、ステップＳ１０８に進んで、リフトピン１３は下降を完了したか否かを判断する。下降が完了していない場合は（Ｓ１０８でＮＯ）、エッジ高さの差がしきい値よりも小さいか否か（差＜しきい値）を判断する（Ｓ１０９）。しきい値は、たとえば３ｍｍである。検出されるエッジの高さが３ｍｍよりも小さければ（Ｓ１０９でＹＥＳ）、そのまま動作を続行し、ステップＳ１０６に戻る。エッジ高さの差がしきい値以上であれば（Ｓ１０９でＮＯ）、ウェハ２０に傾きがあることを知らせるために第１段階の警告を発して動作を続行し（Ｓ１１０）、プロセスはステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１０８で、ウェハ２０のエッジに傾きが検出された状態でリフトピン１３が下降動作を完了すると（Ｓ１０８でＹＥＳ）、第２段階の警告を発して、熱処理ユニット１１の動作を停止する（Ｓ１１１）。

このようにして、簡単な構成と手法で、すべてのウェハ２０について、熱処理中の位置異常を検出することができる。また、ウェハ位置の管理において、撮像のような大量の画像データの取得が不要になる。

図１１は、図７のように熱処理後のウェハ搬出の際の、ウェハ割れ等の異常管理をするときのウェハ位置管理システム５０の動作フローである。まず、熱処理が完了して、リフトピン１３がウェハ２０を載せて上昇する（Ｓ２０１）。熱処理ユニット１１内に配置された２以上のセンサ１５で、ウェハ２０のエッジ位置を検出して、検出結果（エッジ信号）を制御コンピュータ４０に出力する（Ｓ２０２）。制御コンピュータ４０において、検出結果から各エッジ位置でのウェハ２０の高さを算出する（Ｓ２０３）。算出した値に基づいて、すべてのエッジの高さが同じかどうかを判断する（Ｓ２０４）。

すべてのエッジの高さが同じ場合は（Ｓ２０４でＹＥＳ）、リフトピン１３はさらに上昇を続け、エッジ検出ゾーンＡを越えて搬送アームの受け渡し位置（図４のＨ2）までさらに上昇する（Ｓ２０５）。この過程で、いずれかのセンサ１５がウェハ２０のエッジを検出したか否かを判断する（Ｓ２０９）。フローチャートでは、便宜上、ウェハ２０の上昇のステップＳ２０５の後に、ステップＳ２０９の判断が行われるかのように描かれているが、ステップＳ２０５の上昇過程にわたって、ステップＳ２０９の判断が行われる。

ステップＳ２０９でいずれかのセンサ１５がウェハ２０のエッジを検出した場合は（Ｓ２０９でＹＥＳ）、ウェハ２０の割れた部分がリフトピン１３から落下したことを意味し、この場合は、第２段階の警告を発して、熱処理ユニット１１の動作を停止する（Ｓ２１０）。

ステップＳ２０４で、検出されたエッジの高さに差がある場合は（Ｓ２０４でＮＯ）、ステップＳ２０６へ進んで、高さの差がしきい値（たとえば３ｍｍ）よりも小さいか否かを判断する。しきい値よりも小さい場合は（Ｓ２０６でＹＥＳ）、ウェハ上昇の動作を継続し（Ｓ２０８）、ステップＳ２０５へ戻る。ウェハ２０のエッジの高さの差がしきい値以上のときは（Ｓ２０６でＮＯ）、第１段階の警告を発して上昇動作を続行し（Ｓ２０７）、ステップＳ２０５へ戻る。その後のＳ２０９以降の処理は、上記と同様である。

以上述べたように、簡単な構成と手法で、パイロットウェハだけでなく、すべてのウェハについて、リアルタイムで処理対象のウェハのエッジ位置が検出される。検出されたエッジ高さの差に応じて、動作を続行しつつ第１段階の警告を出す、あるいは第２段階の警告を発して、熱処理ユニット１１の動作を停止する、という制御が可能になる。これにより、ウェハ２０に異常位置のまま熱処理が施されることを防ぎ、熱分布異常によるプロセストラブルを未然に防ぐことができる。

また、ヒートプレート上でウェハが割れた場合も、早期に検知できるので、割れウェハの巻き込み等の二次トラブルでアームに傷害が生じることを未然に防止できる。

なお、図９のシステム図には図示されていないが、制御コンピュータの出力を解析装置の入力に接続してもよい。この場合は、ウェハ２０が熱処理ユニット１１内のヒートプレート１２上の適正な位置に設置されていないことが判明した場合、その要因を分析し、適切な措置を提示することができる。さらに、対処後も継続して図９のシステムを用いることで、提示した対処策が妥当か否か、すなわち熱処理ユニット１１が正常に回復したか否かを確認することができる。

一般的な半導体ウェハの処理ステーションの構成を示す概略図である。 本発明が適用される半導体製造装置の概略構成図である。 ウェハ搭載の位置関係を示す図である。 熱処理ユニット内でのウェハの上下移動を示す概略断面図である。 熱処理ユニット内のウェハ位置に異常が発生した場合の第１の例を示す図である。 図５の状態になったときの各センサの出力（又はウェハエッジの高さ位置）を時間の関数として示すグラフである。 熱処理ユニット内のウェハ位置に異常が発生した場合の第２の例を示す図である。 図７の状態になったときの各センサの出力（又はウェハエッジの高さ位置）を時間の関数として示すグラフである。 本発明の実施形態のウェハ位置管理システムの概略構成図である。 本発明の実施形態のウェハ位置管理システムの概略構成図である。 図５の状態になったときのウェハ位置管理システムの動作を示すフローチャートである。 図７の状態になったときのウェハ位置管理システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 半導体製造装置
１１ 熱処理ユニット
１２ ヒートプレート（温度処理手段）
１３ リフトピン
１４ プロキシミティピン（ウェハ保持手段）
１５ａ〜１５ｃ センサ（エッジセンサ）
１７ ウェハガイド
２０ 半導体ウェハ
３０ 搬送装置
３１ アーム
３２ アーム爪
４０ 制御コンピュータ
４１ 信号受信部
４２ エッジ位置計算部
４３ 判断部
４４ 制御信号生成部
４７ 警告装置
４８ モニタディスプレイ
５０ ウェハ位置管理システム

Claims (8)

1. 処理対象の半導体ウェハに温度処理を施す温度処理手段と、
   前記半導体ウェハを、前記温度処理手段の所定の処理位置に保持する保持手段と、
   前記温度処理手段の近傍に位置し、前記半導体ウェハを前記処理位置に搭載、又は前記処理位置から引き上げる際に、前記処理位置を含むエッジ検出ゾーンにおいて、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサと、
   を備える半導体製造装置。
2. 前記半導体ウェハを、前記処理位置に案内する複数のガイド、
   をさらに有し、
   前記複数のセンサの少なくとも１つは、前記複数のガイドのいずれかの近傍に位置する第１のセンサであり、
   前記複数のセンサの他の少なくとも１つは、前記温度処理手段に対して前記第１のセンサと対極に位置する第２のセンサである
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 半導体ウェハに温度処理を施す処理ユニット内に配置され、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサと、
   前記処理ユニットに接続され、前記処理ユニットの出力に基づいて前記処理ユニットの動作を制御する制御コンピュータと、
   を含むウェハ位置管理システムであって、
   前記制御コンピュータは、
   前記複数のセンサの検出値が一致するか否かを判断する判断部と、
   前記判断部の判断結果に従って制御信号を生成する制御信号生成部と、
   を有し、
   前記制御信号生成部は、前記判断部の判断結果が、前記複数のセンサの検出値が一致せず、かつ前記検出値の間の差がしきい値を超える場合に、第１の警告を通知する制御信号を生成する、
   ことを特徴とするウェハ位置管理システム。
4. 前記処理ユニット内に配置され、前記半導体ウェハを支持して、前記半導体ウェハの受け渡し位置と、前記温度処理の処理位置との間を上下移動可能なリフトピン、
   をさらに有し、
   前記制御コンピュータは、前記リフトピンの動作を示す動作信号を前記処理ユニットから受け取り、
   前記制御信号生成部は、前記判断部の判断結果が、前記複数のセンサの検出値が一致しないことを示し、かつ、前記動作信号が前記リフトピンの下降完了を示す場合に、第２の警告を通知する制御信号を生成する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のウェハ位置管理システム。
5. 前記処理ユニット内に配置され、前記半導体ウェハを支持して、前記半導体ウェハの受け渡し位置と、前記温度処理の処理位置の間を上下移動可能なリフトピン、
   をさらに有し、
   前記制御コンピュータは、前記リフトピンの動作を示す動作信号を前記処理ユニットから受け取り、
   前記制御信号生成部は、前記動作信号が、前記リフトピンは前記センサによる検出可能ゾーンを越えて上昇していることを示し、かつ、前記センサの検出値の少なくとも１つが、前記半導体ウェハのエッジが検出されたことを示す場合に、第２の警告を通知する制御信号を生成する
   ことを特徴とする請求項３に記載のウェハ位置管理システム。
6. 半導体ウェハに温度処理を施す処理装置内の温度処理手段の近傍に、前記半導体ウェハのエッジの高さ位置を検出する複数のセンサを配置し、
   前記半導体ウェハを前記処理位置へ搭載、又は前記処理位置から引き上げる際に、前記複数のセンサからの出力値が一致するか否かを判断し、
   前記複数のセンサの出力値が一致せず、前記出力値の間の差がしきい値を超える場合に第１の警告を発生して、前記半導体ウェハの搭載又は引き上げ動作を継続する、
   工程を含むことを特徴とするウェハ位置管理方法。
7. 前記複数のセンサの出力値が一致しないままに、前記半導体ウェハの前記処理位置への搭載動作が終了した場合に、第２の警告を発して、前記処理装置の動作を停止する
   工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のウェハ位置管理方法。
8. 前記温度処理終了後に、半導体ウェハが、前記処理位置から、前記センサの検出可能ゾーンを越えて引き上げられた場合に、前記複数のセンサのいずれかにおいて、前記半導体ウェハのエッジが検出されたときに、第２の警告を発して、前記処理装置の動作を停止する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のウェハ位置管理方法。

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