JP2010056469A - 熱処理装置及び熱処理方法並びに記憶媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の基板が棚状に保持される基板保持具に対して保持アームにより基板の移載を行うときに、この保持アームと基板との接触等を防止すること。
【解決手段】前記基板保持具(ウエハボート3)が熱の影響を受けていない状態のときに、前記搬送基体5を前記ウエハボート3に対して相対的に昇降させることにより取得した正常時のリング部材38の高さ位置と、前記熱処理前のウエハWを前記ウエハボート3に移載する前に、前記搬送基体5を前記ウエハボート3に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する前記リング部材38の高さ位置との差分を求め、この差分と閾値との比較に基づいてウエハ搬送機構4により前記ウエハボート3に対してウエハWの受け渡しを否かを判断する。
【選択図】図4

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板を基板保持具に棚状に保持させて所定の熱処理を行う縦型熱処理装置において、前記基板保持具に対して基板搬送手段により基板の受け渡しを行う技術に関する。
半導体製造装置の一つとして、多数の半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)に対して一括(バッチ)で熱処理を行う縦型熱処理装置がある。この縦型熱処理装置は、例えば図11に示すように、複数枚のウエハを収納した図示しないキャリアが外部に対して搬入出される搬入出領域を備え、移載装置11により、前記キャリア内のウエハを、多数枚のウエハ1が棚状に保持されるウエハボート12に移載し、当該ウエハボート12を図示しない熱処理炉に搬入することにより、多数枚のウエハ1に対して同時に所定の熱処理が行われるように構成されている。
前記移載装置11は、昇降自在、略鉛直軸まわりに回転自在、略水平方向に移動自在に構成された基台13と、この基台13に沿って進退自在に構成された、多数枚例えば5枚のウエハ1を保持するためのフォーク14とを備えており、例えば5枚のフォーク14により、キャリアとウエハボート12との間で、5枚のウエハ1を一括して搬送し、移載するようになっている。前記ウエハボート12としては、例えば図11、図12に示すように、複数の支柱15にウエハの周縁部を保持する保持部16(図12参照)を、上下に所定間隔を空けた状態で多数設けると共に、これら上下に隣接する保持部16同士の間にリング部材17を設けた構成が用いられる。
一方前記キャリアにおいても、ウエハは、上下に隣接するウエハ同士の間に所定間隔を空けた状態で、図示しない保持部にてその周縁部を保持されており、例えば図12(a)に示すように、5枚のフォーク14の夫々を、キャリアやウエハボート12に保持されているウエハ1の下方側の空間に差込み、次いで夫々のフォーク14を上昇させ、前記保持部からウエハ1を浮上させて各々のフォーク14上にウエハ1を受け取り、続いてフォーク14を退行させることによって、前記キャリアやウエハボート12からウエハ1を受け取るようになっている。そしてこの後移載装置11によりウエハ1が移載しようとする対象に向けて搬送される。
ところで前記ウエハボート12では、処理のスループットを向上させるために、なるべく多数のウエハ1を搭載したいという要請があり、ウエハボート12上のウエハの配列ピッチはより狭くなる傾向がある。特に上述のように上下に隣接するウエハ1の間にリング部材17を介在させるタイプのウエハボート12では、ウエハ1のピッチ間隔が10mmを切るものがあり、この狭い間隔内にウエハ1及びリング部材17が介在するため、フォーク14をウエハ1とリング部材17との間に進入(退出)させるときのフォーク14とリング部材17との間における上下方向のクリアランスは1mmを切ることになる。
一方ウエハボート12の材質としては石英が用いられる場合が多いが、プロセス温度が例えば1000℃を超える場合には、この熱影響を受け、ウエハボート12の形状が変化し、前記クリアランスがティーチング時と異なってしまう場合がある。このような形状変化の要因は、熱膨張したウエハボート12を十分に冷却する前に次の処理を開始することにより、熱変形が元の状態に戻り切れずに再び熱影響を受けること、またリング部材17はウエハよりも大きいため熱影響を受けやすく、自重により設定位置よりも下がってしまうことなどが挙げられ、プロセス回数が増えるに連れて、そうした要因が積み重なって、形状変化の程度が大きくなっていくものと考えられる。
そして前記クリアランスがティーチング時と異なってしまうと、図12(b)に示すようにフォーク14によりウエハ1の移載を行う際に、ウエハ1とフォーク14とが接触しウエハ1表面に傷が形成されてしまったり、フォーク14とリング部材17が接触して移載作業を行うことができなくなってしまうおそれがある。
ところで特許文献1には、他数枚の被処理体を上下方向に多段に保持する基板保持具と、この基板保持具に被処理体を移載する移載機構を備えた縦型熱処理装置において、移載機構を駆動するモータにフィードバックされる位置、速度、電流の情報を監視し、該情報と予め設定された正常駆動時の情報とを比較して、異常駆動を検出したときに上記移載機構の駆動を停止する構成が記載されている。しかしながらこの技術は、移載機構の駆動に異常があったときの対処方法であり、基板保持具側に異常が発生したときについては想定されていないため、本発明の課題の解決を図ることはできない。
特開2007−251088号公報
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の基板が棚状に保持される基板保持具に対して基板搬送手段により基板の受け渡しを行うときに、保持アームと基板との接触や、保持アームと基板保持具との接触を未然に防止することができる技術を提供することにある。
このため本発明は、搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において、
前記基板保持具に対する前記基板搬送手段の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部と、
この高さ位置検出部で検出された高さ位置に基づいて制御され、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させる駆動部と、
前記基板搬送手段に設けられ、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させたときに、当該基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対いて夫々特定の関係がある特定部位を各々検出するための特定部位検出部と、
この特定部位検出部が前記特定部位を検出したときに、前記高さ位置検出部で検出された高さ位置を読み取る手段と、
前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める差分検出手段と、
この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する判断手段と、
この判断手段により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する手段とを備えたことを特徴とする。
前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行なうように構成され、前記判断手段は 前記差分を第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値と比較し、前記差分が前記第1の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第1の閾値以上第2の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第2の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断するようにしてもよい。
また前記特定部位検出部は発光部及び受光部からなり、基板保持具の各段に搭載される複数の基板の有無を検出するためのマッピングセンサを利用することができる。例えば前記基板保持具は、当該基板保持具に搭載された上下に隣接する基板同士の間にリング部材を備えており、前記特定部位は前記リング部材とすることができる。ここで前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板を基板保持具から取り出す前のタイミングであってもよいし、熱処理された基板が基板保持具から取り出され、次に熱処理する基板を当該基板保持具に移載する前のタイミングであってもよい。
ここで前記差分検出手段は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、前記判断手段はこの差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断するものであってもよい。
また本発明の熱処理方法は、搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において行われる熱処理方法において、
前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板保持具の各段に搭載される基板又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位の各々の高さ位置を正常時の高さ位置として取得する工程と、
前記縦型熱処理装置の運転時に、対応する各基板又は各特定部位の高さ位置を取得する工程と、
前記正常時の各基板又は各特定部位の高さ位置と、取得した各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める工程と、
この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて、前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程と、
前記工程により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する工程と、を含むことを特徴とする。
ここで前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行ない、前記基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程は、前記差分を第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値と比較し、前記差分が前記第1の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第1の閾値以上第2の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第2の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断するようにしてもよい。
さらに前記差分を求める工程は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、前記判断する工程は、この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断するものであってもよい。
また本発明の記憶媒体は、複数の基板が棚状に保持される基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。
本発明によれば、前記縦型熱処理装置の運転時に、前記基板保持具における基板と特定の関係がある特定部位の高さ位置と、正常時における前記特定部位の高さ位置との差分を求め、この差分と閾値とを比較して、基板搬送手段により前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断し、基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による基板の受け渡しを禁止している。このため、基板搬送手段に設けられた保持アームにより基板保持具に対して基板の受け渡しを行うときに、保持アームと基板との接触や保持アームと基板保持具との接触を未然に防止することができる。
以下に本発明の縦型熱処理装置の一実施の形態について説明する。図1は前記縦型熱処理装置の内部を示す縦断側面図であり、図2はその概略平面図である。図中2は装置の外装体を構成する筐体であり、この筐体2内には、基板であるウエハWを収納した収納部であるキャリアCが装置に対して搬入、搬出されるための搬入搬出領域S1と、キャリアC内のウエハを搬送して後述の熱処理炉内に搬入するための移載領域であるローディングエリアS2とが設けられている。搬入搬出領域S1とローディングエリアS2とは隔壁21により仕切られており、搬入搬出領域S1は大気雰囲気とされ、ローディングエリアS2は不活性ガス雰囲気例えば窒素(N)ガス雰囲気又は清浄乾燥気体(パーティクル及び有機成分が少なく、露点−60℃以下の空気)雰囲気とされている。
前記搬入搬出領域S1は、装置の正面側から見て手前側に位置する第1の領域22と、奥側に位置する第2の領域23とからなる。第1の領域22には、例えば2個のキャリアCを載置するための第1の載置台24が設けられている。キャリアCとしては、基板である例えば直径300mmのウエハWが複数枚例えば25枚棚状に所定の配列間隔で配列されて収納され、前面の図示しない取り出し口が蓋体により塞がれた例えば樹脂からなる密閉型のキャリアCが用いられる。 搬入搬出領域S1における第2の領域23には第2の載置台25が配置されている。また第2の領域23の上部側にはキャリアCを保管するキャリア保管部26が設けられると共に、キャリアCを第1の載置台24、第2の載置台25並びにキャリア保管部26の間で搬送するキャリア搬送機構27が設けられている。このキャリア搬送機構27は、昇降自在に設けられると共に、左右に伸びるガイドレールを備えた昇降部27aと、前記ガイドレールにガイドされながら左右に移動する移動部27bと、この移動部27bに設けられ、キャリアCの上面のフランジ部20を保持部27dにより保持してキャリアCを水平方向に搬送する2本のアーム27cとを備えている。
前記隔壁21には、第2の載置台25に載置されたキャリアCが当該隔壁21に当接したときに、キャリアC内とローディングエリアS2とを連通する開口部20が形成されている。また隔壁21におけるローディングエリアS2側には、前記開口部20を開閉する扉28が設けられると共に、この扉28を閉じたままでキャリアCの蓋体を開閉する蓋開閉機構29が設けられている。前記扉28は、キャリアCの蓋体が開かれた後、図示しない扉開閉機構により蓋開閉機構29と蓋体とを共にウエハWの移載の邪魔にならないように例えば上方側又は下方側に退避するように構成される。また隔壁21の開口部20における側縁部側には不活性ガス供給管(図示せず)、開口部20の下端側には排気路(図示せず)が夫々設けられており、これらにより蓋体が開かれたキャリアC内に不活性ガス例えば窒素ガスを供給して内部の空気と置換するためのガス置換手段が構成されている。
前記ローディングエリアS2には、下端が炉口として開口する縦型の熱処理炉31が設けられ、この熱処理炉31の下方側には、多数枚のウエハWを棚状に所定の配列間隔に配列保持する基板保持具であるウエハボート3がキャップ32の上に載置されている。キャップ32は昇降機構33に支持されており、この昇降機構33によりウエハボート3が熱処理炉31に対して搬入あるいは搬出される。またウエハボート3と隔壁21の開口部20との間には、基板搬送手段であるウエハ搬送機構4が設けられていて、このウエハ搬送機構4によりウエハボート3と第2の載置台25上のキャリアCとの間でウエハの搬送が行われる。
前記ウエハボート3は、図3及び図4に示すように、天板34と底板35との間に複数本の支柱36を備え、これら支柱36に設けられた保持爪37にウエハの周縁部を載置すると共に、上下方向に隣接する保持爪37同士の間にリング部材38が設けられるように構成されている。このリング部材38は、例えばウエハW上に形成される薄膜における膜厚の面内均一性や、熱処理の面内均一性を向上させるために設けられるものであり、ウエハボート3におけるウエハWと特定の関係がある特定部位に相当する。このようなリング部材38は、例えば石英等により構成され、図4に示すように、ウエハWとその下方側のリング部材38とを平面的に見ると、ウエハWの周縁領域とリング部材38とが重なるように、リング部材38の外径L1及び内径L2が夫々設定されている。また例えば上下方向に隣接する保持爪37の配列間隔は10mm程度、上下方向に隣接するリング部材38の配列間隔は10mm程度に夫々設定されている。
前記ウエハ搬送機構4は、ウエハWを保持する複数枚例えば5枚の保持アームから構成されるフォーク41(41a〜41e)と、これらフォーク41a〜41eを進退自在に支持する搬送基体5とを備えており、この搬送基体5は、モータM1よりなる回転機構51によって鉛直軸回りに回動自在、昇降機構52により昇降自在、およびキャリアCの配列方向に沿って左右に伸びるガイドレール53(図2参照)に沿って左右方向に移動自在に構成されている。前記昇降機構52は例えば上下方向に延びるガイドレール54の内部に設けられた図示しない昇降軸をモータM2より回転させることによって、搬送基体5をガイドレール54に沿って昇降させるように構成されており、前記モータM2はエンコーダ55に接続されている。図中56はエンコーダ55のパルス数をカウントするカウンタである。
前記フォーク41は、例えば図5(a),(b)に示すように、夫々ウエハWを保持し得るように第1のフォーク41a、第2のフォーク41b、第3のフォーク41c、第4のフォーク41d、第5のフォーク41eの5段構成になっており、これらフォーク41a〜41dは、例えば平面的に見て所定の空間を挟んで進退方向に伸びる2本の腕部42a,42bを備えている。このようなフォーク41a〜41eでは、フォーク41の腕部42a,42bの先端側の2箇所と、基端側の2箇所に夫々形成された段部43a,43b,43c,43dにウエハの周縁部を載置することにより、ウエハをフォーク41から僅かに浮上させた状態で保持するようになっている。前記フォーク41の基端部は、保持部材44を介して進退機構45に取り付けられている。
この例では、例えば第3のフォーク41cが単独で搬送基体5に沿って進退自在に構成されると共に、この第3のフォーク41c以外のフォーク41a,41b,41d,41eは4本同時に進退するように構成されている。つまり前記搬送基体5には、第3のフォーク41cを前方側に移動させるための第1の進退機構45aと、第3のフォーク41c以外の4枚のフォーク41a,41b,41d,41eを、4枚同時に前方側に移動させるための第2の進退機構45bとが、夫々搬送基体5に沿って前後方向に進退移動自在に設けられている。こうしてウエハ搬送機構4では、第1の進退機構45aの単独動によって1枚のウエハWを搬送する枚葉搬送と、第1及び第2の進退機構45a,45bの共同によって複数枚例えば5枚のウエハWを同時に搬送する一括搬送との両方を行うことができるように構成されている。
また第3のフォーク41cには特定部位検出部をなす光センサ6が設けられている。この光センサ6は例えば遮光型光センサより構成されており、ウエハボート3に搭載されたウエハWの有無を検出するためのマッピングセンサを利用することができる。前記光センサ6は水平な光軸Lを形成するように第3のフォーク41cの先端に設けられ、例えば腕部42a、42bの一方の内面(この例では腕部42aの内面)に発光部61が取り付けられると共に、腕部42a、42bの他方の内面(この例では腕部42bの内面)における前記発光部61の光軸L上に、この発光部61と対向するように受光部62が取り付けられている。
ここで第3のフォーク41cとリング部材38との位置関係について図6を参照して説明すると、第3のフォーク41cをリング部材38に臨む検査位置に位置させて、搬送基体5をウエハボート3に対して相対的に昇降させるときには、第3のフォーク41cが当該リング部材38と干渉せず、かつ当該第3のフォーク41cに設けられた光センサ6によって当該フォーク41cの先端近傍に形成される光軸Lがリング部材38の一部を遮る状態で昇降するように構成される。
従って前記搬送基体5をウエハボート3に対して相対的に昇降させると、リング部材38毎に前記光軸Lが遮られる状態となるので、光センサ6によって非受光のデータが検出されたときがリング部材38を検出したときとなる。一方搬送基体5の高さ位置は常時モニタされ、前記光センサ6からの非受光のデータを検出したときに、前記搬送基体5の高さ位置を読み出すことによって、搬送基体5の高さ位置と前記特定部位であるリング部材38の高さ位置との対応付けを行い、これを利用して前記リング部材38の高さ位置を求めるようになっている。そしてこの例ではエンコーダ55のパルス数をカウンタ56によりカウントすることにより、前記搬送基体5の高さ位置を読み出しており、これに基づいてウエハボート3における各リング部材38の高さ位置データが検出されるようになっている。
前記エンコーダ55が、ウエハボート3に対する搬送基体5の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部、前記昇降機構52が、前記エンコーダ55で検出された高さ位置に基づいて制御される駆動部、前記カウンタ56が、光センサ6により特定部位であるリング部材38を検出したときに、前記エンコーダ55で検出された高さ位置を読み取る読み取り手段に夫々相当する。ここで光センサ6からの非受光のデータの検出値や、このときのエンコーダ55のパルス数や、カウンタ56による読みだされたパルス値は後述する制御部7に出力され、制御部7にてウエハボート3における各リング部材38の高さ位置データとして演算されるようになっている。
続いて前記制御部7について図6を参照して説明する。この制御部7は、例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、CPU71からなるデータ処理部を備えていて、前記プログラムには制御部7から熱処理装置の各部に制御信号を送り、後述の搬送順序を進行させるように命令(各ステップ)が組み込まれている。また前記コンピュータの画面は表示手段81をなすものであり、この表示手段81によって、所定の基板処理や検査処理の選択や、各処理におけるパラメータや、後述する第1の閾値Aや第2の閾値Bの入力操作を行うことができるように構成されると共に、後述する検査結果が表示されるようになっている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)等の記憶部に格納されて制御部7にインストールされる。
また制御部7には、ウエハボート3のリング部材38の高さ位置を検査するためウエハボート3の検査プログラム72や基準データ記憶部73、取得データ記憶部74も含まれており、フォーク41a〜41eの昇降機構52、エンコーダ55やカウンタ56、光センサ6、コンピュータの表示手段81、アラーム発生手段82にも所定の制御信号が送られるように構成されている。前記基準データ記憶部73とは、ウエハボート3のリング部材38の高さ位置が正常であるときの、各リング部材38の高さ位置データを格納する手段である。また取得データ記憶部74とは、検査対象のウエハボート3の各リング部材38の高さ位置データを格納する手段である。
前記検査プログラム72は、検査時にウエハ搬送機構4の駆動を制御する手段や、差分検出手段や、ウエハボート3に対してウエハ搬送機構4によるウエハWの受け渡しの仕方を判断する判断手段を備えている。前記差分検出手段とは、前記基準データ記憶部73に格納された基準データと、前記取得データ記憶部74に格納された取得データとの差分よりなるずれ量を求める手段である。また判断手段とは、前記差分(ずれ量)と予め設定された閾値A,Bとを比較してウエハWの受け渡しの仕方を判断し、受け渡しを行うときにはウエハ搬送機構4に受け渡し指令を出力する一方、受け渡しを行わないときにウエハ搬送機構4にウエハWの受け渡しの禁止指令と、所定のアラーム表示指令とを出力する手段である。ここでアラーム表示とは、この例ではアラーム発生手段82例えばランプの点灯やアラーム音の発生、コンピュータの表示手段81へのアラーム表示をいう。さらにこの検査プログラム72には、前記判断手段によりウエハWの受け渡しを行わないと判断したときに、前記ウエハ搬送機構4へ出力された前記受け渡しの禁止指令に基づいて前記ウエハ搬送機構4を制御し、前記受け渡しを禁止する手段も備えている。
続いてこのような縦型熱処理装置におけるウエハWの流れについて説明する。先ずウエハボート3では、予めプロセスを行う前、例えば装置のセットアップ時であって、ウエハボート3に対して熱影響がない状態のときに、ウエハボート3の各リング部材38の高さ位置データを正常時の基準データとして取得しておく(ステップS1)と共に、ずれ量を評価するために閾値を設定する(ステップS2)。前記閾値としては、5枚のフォーク41a〜41eを用いた五枚葉での一括移載が可能な限界のずれ量である第1の閾値Aと、前記五枚葉での一括移載はできないが1枚のフォーク41cを用いた一枚葉では移載が可能な限界のずれ量である第2の閾値Bとを設定する。この実施の形態では、前記第1の閾値Aを1.00mm、第2の閾値Bを2.00mmと設定する。
前記基準データの取得は、次のように行われる。例えば搬送基体5を、図4に示すように、第3のフォーク41cがウエハボート3の最下段のリング部材38bの下方側にある位置に移動させ、前記フォーク41cを前記検査位置まで進入する。この検査位置とは、図4及び図6に示すように、搬送基体5を昇降させたときに、フォーク41cがリング部材38と干渉しないが、フォーク41c先端に設けられた光センサ6の光軸Lがリング部材38により遮られる位置である。 そして搬送基体5を、第3のフォーク41cがウエハボート3の最上段のリング部材38aの上方側にある位置まで徐々に上昇させる。このようにすると、リング部材38が存在する高さ位置では、光センサ6の光軸Lはリング部材38で遮られるため非受光のデータが取得され、このときのエンコーダ55のパルス数をカウンタ56により読み取ることにより、搬送基体5のウエハボート3に対しる相対的な高さ位置が決定され、これを当該リング部材38の高さ位置の基準データとして取得する。
そして縦型熱処理装置では、クリーンルームの天井部に沿って移動する図示しない自動搬送ロボットによりキャリアCが第1の載置台24に載置される。続いてキャリア搬送機構27により前記キャリアCが第2の載置台25に搬送され、このキャリアCは図示しない機構により隔壁21の開口部20に気密に当接される。なおキャリアCは、一旦キャリア保管部26に収納された後、第2の載置台25に搬送される場合もある。
この後蓋開閉機構29によりキャリアCから蓋体が取り外され、続いて図示しないガス供給管から不活性ガス例えば窒素ガスがキャリアC内に向けて吹き出されて、キャリアC内及びキャリアCと扉28との間の空間が窒素ガスにより置換される。その後、扉28、蓋開閉機構29及び蓋体が例えば上昇して開口部20から退避し、キャリアC内とローディングエリアS2とが連通した状態となる。
一方ウエハボート3では、ウエハWを移載する前、例えば熱処理されたウエハWをウエハボート3から取り出す前のタイミングや、熱処理されたウエハWがウエハボート3から取り出され、次に熱処理するウエハWを当該ウエハボート3に移載する前のタイミングにおいて、基準データの取得時と同様の手法にて、ウエハボート3の対応する各リング部材38の高さ位置データを取得し、取得データ記憶部74に格納する(ステップS3)。そして判断手段にて、前記基準データと取得データとの差分を演算してずれ量を求め、このずれ量と前記閾値A,Bとを比較して、リング部材38の高さ位置に異常があるか否かを判断する(ステップS4)。
ここで図8〜図10に示すデータを用いて具体的に説明する。例えば図8に示す取得データ1のように、全てのリング部材38においてずれ量が1.00mm未満の場合には、ずれ量が第1の閾値Aを下回っているので、リング部材38の高さ位置は正常であると判断し、通常の5枚のフォーク41a〜41eにより一括して5枚のウエハWの移載を行う五枚葉の移載を行うようにウエハ搬送機構4に指令を出力する(ステップS5)。この際、ずれ量と第1及び第2の閾値A、Bとの比較は、通常の移載では、5枚のフォーク41a〜41eを用いて一括して移載が行われるため、例えば最下段のリング部材38bから5枚セットのリング部材38毎に行う。但し最上段のリング部材38aから5枚セットのリング部材38毎に行うようにしてもよい。
また図9に示す取得データ2における1段目〜5段目のリング部材38では、ずれ量が1.00mm以上2.00mm未満であり、ずれ量が第1の閾値Aを超えているが第2の閾値Bは下回っているので、1枚のフォーク41cを用いて1枚のウエハWの移載を行う一枚葉での移載に切り替えて移載を行うようにウエハ搬送機構4に指令を出力する(ステップS6)。また6段目〜10段目のリング部材では、6段目のずれ量のみが第1の閾値A以上第2の閾値B未満であり、7段目〜10段目のずれ量は第1の閾値A未満であるが、このように5枚セットのリング部材38の内1枚でも前記ずれ量が第1の閾値A以上第2の閾値B未満である場合には、一枚葉での移載に切り替えて移載を行うようにウエハ搬送機構4に指令を出力する(ステップS6)。そして96段目から100段目のずれ量は第1の閾値A未満であるので、通常の五枚葉での移載を行うようにウエハ搬送機構4に指令を出力する(ステップS5)。
図10に示す取得データ3のように、全てのリング部材38においてずれ量が2.00mm以上の場合には、ずれ量が第2の閾値Bを超えているので、リング部材38の高さ位置は異常であると判断し、ウエハWの移載作業を禁止するようにウエハ搬送機構4に指令を出力すると共に、コンピュータの表示手段81や、アラーム発生手段82にアラーム表示を行うように指令を出力する(ステップS7)。そして作業者により所定の復旧作業、例えばウエハボート3のリング部材38の高さ位置が正常な位置になるように調整や、リング部材38の交換等のメンテナンスを行なう(ステップS8)。
このようにして各リング部材38の高さ位置データの取得を行った後、ウエハWの移載を行う場合には、ウエハ搬送機構4により、五枚葉又は一枚葉により、キャリアC内のウエハWを順次取り出してウエハボート3に移載し、キャリアC内のウエハWが空になると、上述と逆の動作でキャリアCの蓋体が閉じられ、第2の載置台25が後退してキャリアCが隔壁21から離れ、キャリア搬送機構27によりキャリア保管部26に搬送されて一時的に保管される。一方ウエハボート3に所定枚数のウエハWが搭載されると、熱処理炉31に搬入されてウエハWに対して熱処理例えばCVD、アニール処理、酸化処理などが行われる。
熱処理が終了した後は、ウエハWを移載する前に基準データの取得時と同様の手法にて、ウエハボート3における対応する各リング部材38の高さ位置データを取得し、取得データ記憶部74に格納する。そして判断手段にて、前記基準データと取得データとの差分を演算してずれ量を求め、このずれ量と閾値とを比較して、リング部材38の高さ位置に異常があるか否かを判断する。そしてずれ量が第1の閾値A未満である場合には正常であると判断して、通常の五枚葉での移載作業を行ない、ずれ量が第1の閾値A以上第2の閾値B未満である場合には一枚葉での移載は可能と判断して一枚葉での移載作業を行ない、ずれ量が第2の閾値B以上である場合には、異常であると判断してウエハWの移載禁止や既述のアラーム出力を行うように、夫々指令を出力する。こうして移載を行う場合には、ウエハ搬送機構4により、五枚葉又は一枚葉により、ウエハボート3内のウエハWをキャリアC内に戻す作業を行う。以上において、ウエハボート3の正常時のリング部材38の高さ位置である基準データの取得は、熱影響が全くない状態の時、例えば装置のセットアップ時や、メンテナンス時であってティーチング終了後に行われる。
このような縦型熱処理装置では、熱処理前のウエハWをウエハボート3に受け渡す前や、熱処理後のウエハWをウエハボート3から受け取る前に、ウエハボート3のリング部材38の高さ位置が正常であるか否かについて検査を行い、正常時の高さ位置とのずれ量が第2の閾値B以上であるときには異常があると判断し、ウエハ搬送機構4によるウエハWの受け渡しを行わず、リング部材38の調整を行なった後、前記受け渡し作業を行うようにしている。このため、熱影響による熱変形量が大きくなったウエハボート3に対してはウエハWの受け渡しを行わないので、フォーク41a〜41eとウエハWとの接触や、フォーク41a〜41eとリング部材38との接触を未然に防止できる。このため前記接触が原因となるウエハWの傷の発生や、パーティクルの発生を防ぐことができ、製品の歩留まりの低下が抑えられる上、ウエハボート3の損傷も防ぐことができる。
このように本発明を用いることにより、ウエハボート3の熱影響による変形という避けられない経時変化に基づくトラベルを未然に防ぐことができるが、ウエハWは、極めて小さな傷やパーティクルが付着しただけでも製品として出荷できないため、フォーク41a〜41eとウエハWとの接触を防止することは、歩留まりの低下を抑えるために有効である。
また既述のようにフォーク41a〜41eとウエハWとの接触や、フォーク41a〜41eとリング部材38との接触を未然に防止できるので、予め行われるティーチング作業の精度をそれ程高くしなくてもよく、このため装置構成やプログラム等を簡易化することができる。さらに本発明は、既述のようにウエハボート3の熱影響による経時変化を把握すると捉えることができ、正常時の基準データと取得データの差異がある程度大きくなってきたときに、ウエハボート3やリング部材38の交換を行うようにする等、部材の交換の目安として利用することもできる。
さらにまたウエハボート3のリング部材38の高さ位置と正常時の高さ位置とのずれ量が第1の閾値A以上第2の閾値B未満であるときには五枚葉での受け渡し作業はできないものの、一枚葉での受け渡し作業は行うことができると判断し、一枚葉による移載作業を行うようにしている。従って前記リング部材38の高さ位置に異常がある場合であっても、その程度が小さい場合にはウエハWの受け渡し作業を継続することができるので、装置の停止が抑えられ、装置稼働率の低下を防止することができる。
さらにリング部材38の高さ位置が正常であるか否かの検査は、第3のフォーク41cに光センサ6を取り付け、搬送基体5をウエハボート3に対して相対的に昇降させることによって、各々のリング部材38について光センサ6からのデータを取得し、こうして各々のリング部材38の高さ位置が正常であるか否かを判断しているので、検査に要する作業が容易であり、また短時間で精度良く検査を行なうことができる。特定部位検査手段としてマッピングセンサを利用する場合には、新たなセンサを用意する必要がなく、装置構成やコスト面から有効である。
以上において本発明では、ウエハボート3のリング部材38の高さ位置について、熱処理の温度や処理時間、熱処理後のウエハボート3の冷却時間等のパラメータと共に累積データを確保しておき、この累積データに基づいてトラブルの将来の予測を行うようにしてもよい。つまり、所定の熱処理温度及び熱処理時間、ウエハボート3の冷却時間の下で、当該ウエハボート3を用いて後何回処理を行えば、リング部材38やウエハとフォーク41とが接触するかを予測して、表示するようにしてもよい。
また特定部位検出部により検出する特定部位としては、リング部材38の他、ウエハWが保持される保持爪であってもよいし、支柱に設けられた溝部に直接ウエハWが保持される構成の場合においては、当該溝部でもよい。このような保持爪や溝部の高さ位置を光センサ6にて検出する場合には、保持爪や溝部にウエハWを保持させ、光センサ6の光軸を前記ウエハWに遮るように搬送基体5を昇降させ、このときの非受光のデータに基づいて前記保持爪や溝部の高さ位置を検出するようにしてもよい。また特定部位検出部によりウエハボート3の各段に搭載されるウエハWを検出するようにしてもよい。
ここで特定部位検出部は、第3のフォーク41c以外のフォーク41a,b,d,eに設けるようにしてもよいし、搬送基体5等ウエハ搬送機構4のいずれかに設けるようにしてもよい。さらに特定部位検出部としては、反射型光センサを用いるようにしてもよい。この場合では、発光部からの光がリング部材38や保持爪や溝部に保持されたウエハの側周面により反射され、この反射光が受光部に受光されたときのデータに基づいて前記リング部材38や保持爪、溝部等の高さ位置が検出される。また特定部位検出部としては光センサ以外にカメラや位置センサ等を用いることができる。
さらにまた高さ位置検出部は、搬送基体5のみならずフォーク41a〜41e等のウエハ搬送機構4のある部位におけるウエハボート3に対する相対的な高さ位置を検出するようにしてもよい。また高さ位置検出部は、モータM2の回転数を検出することにより、ウエハボート3に対するウエハ搬送機構4の相対的な高さ位置を検出するものであってもよい。さらに高さ位置検出部としてリニアスケールを用い、読み取り手段としてこのリニアスケールの目盛を読み取ってカウントする構成を用いてもよい。さらに特定部位の高さ位置の検出の際にはウエハ搬送機構4側ではなく、ウエハボート3側を昇降させるようにしてもよい。
さらに本発明では、複数枚の保持アームによる一括搬送のみを行う基板搬送手段にも適用でき、この場合には閾値を1つ設定しておき、前記基準データと取得データとのずれ量がこの閾値未満であれば、前記保持アームの一括搬送によるウエハWの受け渡し作業を行い、前記ずれ量が前記閾値を超えたときには、当該保持アームによるウエハWの受け渡し作業を禁止するように制御される。また保持アームが1枚である基板搬送手段に対しても適用できる。
さらに上述の例では、正常時におけるウエハボート3のn段目の特定部材(この例ではリング部材)の高さをAn、熱処理後のウエハボート3のn段目の特定部材の高さをBnとすると、|An−Bn|よりなる差分を求め、これを閾値と比較しているが、|(An−A(n−1))−(Bn−B(n−1))|よりなる差分を求め、これを閾値と比較して熱変形量を評価するようにしてもよい。
本発明にかかる熱処理装置の一実施の形態を示す断面図である。 前記熱処理装置を示す平面図である。 前記熱処理装置に設けられるウエハ搬送機構とキャリアとウエハボートとを示す概略斜視図である。 前記ウエハ搬送機構とウエハボートとを示す側面図である。 前記ウエハ搬送機構を示す平面図と側面図である。 前記ウエハ搬送機構と制御部とを示す構成図である。 ウエハボートの検査工程を説明するためのフローチャートである。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ1を示す特性図である。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ2を示す特性図である。 ウエハボートにおけるリング部材の高さ位置の取得データ3を示す特性図である。 従来の移載装置とウエハボートとを示す概略斜視図である。 従来の移載装置とウエハボートとを示す側面図である。
符号の説明
W 半導体ウエハ
C キャリア
3 ウエボート
4 ウエハ搬送機構
41 フォーク
5 搬送基体
51 回転機構
52 昇降機構
55 エンコーダ
6 光センサ
61 発光部
62 受光部
7 制御部
72 検査プログラム
73 基準データ記憶部
74 取得データ記憶部
81 表示手段
82 アラーム発生手段

Claims (11)

  1. 搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において、
    前記基板保持具に対する前記基板搬送手段の相対的な高さ位置を検出する高さ位置検出部と、
    この高さ位置検出部で検出された高さ位置に基づいて制御され、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させる駆動部と、
    前記基板搬送手段に設けられ、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させたときに、当該基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位を各々検出するための特定部位検出部と、
    この特定部位検出部が前記特定部位を検出したときに、前記高さ位置検出部で検出された高さ位置を読み取る手段と、
    前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に、前記基板搬送手段を前記基板保持具に対して相対的に昇降させることにより取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める差分検出手段と、
    この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する判断手段と、
    この判断手段により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する手段とを備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
  2. 前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行なうように構成され、
    前記判断手段は 前記差分を第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値と比較し、前記差分が前記第1の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第1の閾値以上第2の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第2の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断することを特徴とする請求項1記載の縦型熱処理装置。
  3. 前記特定部位検出部は発光部及び受光部からなり、基板保持具の各段に搭載される複数の基板の有無を検出するためのマッピングセンサを利用していることを特徴とする請求項1又は2記載の縦型熱処理装置。
  4. 前記基板保持具は、当該基板保持具に搭載された上下に隣接する基板同士の間にリング部材を備えており、前記特定部位は前記リング部材であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
  5. 前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板を基板保持具から取り出す前のタイミングであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
  6. 前記縦型熱処理装置の運転時は、熱処理された基板が基板保持具から取り出され、次に熱処理する基板を当該基板保持具に移載する前のタイミングであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の縦型熱処理装置。
  7. 前記差分検出手段は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、縦型熱処理装置の運転時に取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、
    前記判断手段はこの差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の熱処理装置。
  8. 搬送基体に略水平な保持アームを進退自在に設けて構成した基板搬送手段を用いて、複数の基板を基板保持具に棚状に保持させ、当該基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置において行われる熱処理方法において、
    前記基板保持具が熱の影響を受けていない状態で、前記基板保持具の各段に搭載される基板、又は各基板に対して夫々特定の関係がある特定部位の各々の高さ位置を正常時の高さ位置として取得する工程と、
    前記縦型熱処理装置の運転時に、対応する各基板又は各特定部位の高さ位置を取得する工程と、
    前記正常時の各基板又は各特定部位の高さ位置と、取得した各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める工程と、
    この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて、前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断する工程と、
    前記工程により基板の受け渡しを行わないと判断したときに、前記基板搬送手段による前記受け渡しを禁止する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
  9. 前記基板搬送手段は、一枚の保持アームによる一枚の基板の移載と、複数枚の保持アームによって同時に行われる複数枚の基板の移載とを切り替えて行ない、
    前記判断する工程は、前記差分を第1の閾値と、この第1の閾値よりも大きい第2の閾値と比較し、前記差分が前記第1の閾値未満であるときには前記複数枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第1の閾値以上第2の閾値未満であるときには前記一枚の保持アームによる基板の受け渡しを行い、前記差分が前記第2の閾値以上であるときには基板保持具に対して基板の受け渡しを行わないと判断することを特徴とする請求項8記載の熱処理方法。
  10. 前記差分を求める工程は、前記正常時における各基板又は各特定部位の高さ位置と取得した対応する各基板又は各特定部位の高さ位置との差分を求める代わりに、前記正常時における各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離と、取得した対応する各基板と当該基板に隣接する基板との間の距離又は各特定部位と当該特定部位に隣接する特定部位との距離との差分を求め、
    前記判断する工程は、この差分と閾値とを比較してその比較結果に基づいて前記基板保持具に対して基板の受け渡しを行うか否かを判断することを特徴とする請求項8又は9記載の熱処理方法。
  11. 複数の基板が棚状に保持される基板保持具を熱処理炉内に搬入して前記基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
    前記コンピュータプログラムは、請求項8ないし10のいずれか一つ記載の熱処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。
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