JP2011249642A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移載機の加速領域での検知精度の低下を防止する基板処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハを検知する透過型光学式センサを移載機に水平方向外向きに取り付ける。前記透過型光学式センサは投光素子から前記ウエハに照射されて前記ウエハを透過した光を受光素子によって受光するように構成する。前記透過型光学式センサは移載エレベータのサーボモータに接続されたＰＬＣに接続する。前記ＰＬＣは前記透過型光学式センサからのウエハ検知信号と、前記移載エレベータによる位置信号とによってポッドにおける前記ウエハの位置を検知する。また、前記ＰＬＣは前記サーボモータからの回転速度信号によって前記移載機の前記ポッドに対する昇降移動における等速領域を判定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという）を処理するのに使用して好適な基板処理装置に関する。

ＩＣの製造方法において、ウエハを処理する基板処理装置として、ウエハを多段に保持する基板保持具であるボートと、このボートにウエハを移載する移載機と、ボートに多数枚のウエハを保持した状態でウエハを処理する処理炉、を有するものがある。
このような基板処理装置においては、処理炉内にて昇温された時または処理炉から取り出され冷却された時に、ウエハには熱応力によって割れ、反り等の異常を生じる場合がある。この割れや反りが移載機によって搬送することができない場合には、移載機のツィーザがウエハと衝突してボートを倒す等の重大事故につながる。

そこで、光学式センサによってボートのウエハを検知するウエハ検知装置を移載機に搭載した基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４２２４５号公報

しかしながら、ウエハ検知装置を移載機に搭載した基板処理装置においては、移載機の加速領域では、移載機の移動距離とウエハ検知装置の検知データとの関係が一定にならないために、ウエハ検知精度が低下するという問題点があることが、本発明者によって究明された。

本発明の目的は、移載機の加速領域での基板検知精度の低下を防止することができる基板処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段の代表的なものは、次の通りである。
サーボモータによって移動されて基板を移載する移載機と、前記移載機に搭載され前記基板を検知する光学式センサとを備えており、前記サーボモータからの信号によって前記移載機の移動における等速領域を判定する基板処理装置。

前記した手段によれば、移載機の加速領域での基板検知精度の低下を防止することができる。

本発明の一実施形態である基板処理装置を示す斜視図である。 側面断面図である。 基板処理装置の移載機を示す側面図である。 ポッド用検知装置を示しており、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は一部省略側面断面図である。 移載機の移動と光学式センサの出力信号との関係を示すグラフである。 ボート用検知装置を示しており、（ａ）は平面断面図、（ｂ）は一部省略側面断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。

図１〜図６は本発明の一実施形態を示している。
本実施形態である基板処理装置１０は、基板としてのウエハ１２に拡散処理やＣＶＤ処理等を施すものとして構成されている。
この基板処理装置１０は筐体１６の前面に付設された入出ステージ１８を備えており、入出ステージ１８は複数枚のウエハ１２を収納したＦＯＵＰ（以下、ポッドという）１４を、外部から筐体１６内へ搬入したり、筐体１６内から外部へ搬出したりするためのステージを構成している。
基板収納容器（キャリア）であるポッド１４は一側壁に開口部が設けられており、開口部を蓋体（図示せず）で塞ぐことで大気からウエハ１２を隔離して搬送することができ、蓋体を取り去ることでポッド１４内へウエハ１２を入出させることができる。ポッド１４には例えば２５枚のウエハ１２が収納される。
筐体１６内にはポッド棚２２および窒素パージ室２４が設けられている。ポッド棚２２は搬入されたポッド１４を保管する。窒素パージ室２４はウエハ１２の搬送エリアであり、ボート２６の待機空間となっている。窒素パージ室２４は、ウエハ１２の処理を行う場合に窒素ガス等の不活性ガスで充満され、ウエハ１２に自然酸化膜が形成されるのを防止するようになっている。

窒素パージ室２４の前面壁にはポッドオープナ３０が一対設けられている。ポッドオープナ３０はポッド１４の蓋体を取外し、ポッド１４内の雰囲気と窒素パージ室２４の雰囲気とを連通させる。
ポッドオープナ３０、ポッド棚２２および入出ステージ１８間のポッド１４の搬送は、ポッド搬送装置２０によって行われる。このポッド搬送装置２０によるポッド１４の搬送空間には、筐体１６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ある。

窒素パージ室２４の内部には、ボート２６と、ウエハ１２のノッチ（また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位置合わせ装置３２と、後述する移載機４０とが設けられている。
ボート２６は複数枚のウエハ１２を多段に積載する基板保持具を構成している。ボート２６は３本の支柱２７を備えており、支柱２７は石英や炭化珪素等から形成され、３本の支柱２７が垂直方向に平行に配置されている。これら支柱２７に形成された支持溝２７ａにウエハ１２を保持する。ボート２６は昇降装置であるボートエレベータ２８によって処理炉３６へロードされ、処理炉３６からアンロードされる。ウエハ１２の処理中以外は、処理炉３６は炉口シャッタ３４によって炉口が閉鎖されている。

処理炉３６はアウタチューブ３７を有する。アウタチューブ３７は石英（ＳｉＯ2 ）等の耐熱性材料から形成されている。アウタチューブ３７は上端が閉鎖され、下端が開口された円筒形状に形成されている。アウタチューブ３７内にはインナチューブ３８が同心円状に配置されている。アウタチューブ３７の外周には、加熱手段としてのヒータ３９が同心円状に配置されている。ヒータ３９はヒータベース３５を介して筐体１６上に保持されている。

移載機４０は昇降装置としてのエレベータ（以下、移載エレベータという）４１を備えている。移載エレベータ４１は窒素パージ室２４内に垂直に配置されている。移載エレベータ４１はサーボモータ４２によって駆動される送りねじ装置（ねじ式ジャッキ）４３を備えており、送りねじ装置４３は垂直に設置されている。送りねじ装置４３のナット（図示せず）にはアーム４４が水平に固定されており、アーム４４上にはロータリーアクチュエータ４５が設置されている。ロータリーアクチュエータ４５上にはリニアアクチュエータ（以下、移載機本体という）４６が設置されており、移載機本体４６はロータリーアクチュエータ４５によって水平面内で回転されるようになっている。

移載機本体４６上には第一スライダ４７および第二スライダ４８が、移載機本体４６によって往復摺動されるようにそれぞれ設置されている。第一スライダ４７には４枚のツィーザ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄが平行に延びるように水平に固定されている。第二スライダ４８は第一スライダ４７と一体に往復動可能に、かつ、第一スライダ４７とは独立して往復動可能に構成されている。第二スライダ４８にはツィーザ４９ｅが４枚のツィーザ４９ａ〜４９ｄの下位置で平行に固定されている。
このため、移載機４０は５枚のツィーザ４９ａ〜４９ｅにより５枚のウエハ１２を一括移載することができるし、最下段のツィーザ４９ｅを用いて１枚のウエハを移載（枚葉移載）することもできる。
ポッド１４には、例えば２５枚のウエハ１２が収納されている。移載機４０によりウエハ１２をボート２６へ移載またはボート２６から回収する際に、５つのスロット（スロット群）の中に異常状態のウエハ１２が無い場合には、移載機４０は５枚のツィーザ４９ａ〜４９ｅにより５枚のウエハ１２を一括して移載または回収する。スロット群の中に異常状態のウエハ１２がある場合には、移載機４０は正常状態のウエハ１２のみを最下段のツィーザ４９ｅを用いて回収する。

移載機４０には、ポッド１４およびボート２６のウエハ１２を検知する検知装置（以下、検知装置という）５０が設置されている。
検知装置５０は取付具５１を備えており、取付具５１は移載機本体４６のツィーザと反対側に固定されている。取付具５１には基板としてのウエハ１２を検知する透過型光学式センサ５２が水平方向外向きに取り付けられている。透過型光学式センサ５２は投光器としての投光素子５３と受光器としての受光素子５４とを備えている。透過型光学式センサ５２は、投光素子５３からウエハ１２に照射されてウエハ１２を透過した光５５を受光素子５４によって受光するように構成されている。
透過型光学式センサ５２はＰＬＣ（Programmable Logic Controller)７０に接続されており、ＰＬＣ７０には移載エレベータ４１のサーボモータ４２が接続されている。ＰＬＣ７０は透過型光学式センサ５２からのウエハ検知信号と、移載エレベータ４１による位置信号とによってポッド１４におけるウエハ１２の位置を検知するように構成されている。
ＰＬＣ７０はサーボモータ４２のロータリーエンコーダのような回転位置検出装置または回転速度（回転数）検出装置からの回転速度信号によって移載機４０のポッド１４およびボート２６に対する昇降移動における等速領域を判定するように構成されている。

次に、以上の構成に係る基板処理装置１０の作用および効果を説明する。
ポッド１４はＡＧＶやＯＨＴ等により搬送されて来て、筐体１６の外部の入出ステージ１８に載置される。入出ステージ１８に載置されたポッド１４は、ポッド搬送装置２０によって、ポッドオープナ３０上に直接搬送されるか、または、ポッド棚２２に一旦ストックされた後に、ポッドオープナ３０上に搬送される。
ポッドオープナ３０上に搬送されたポッド１４は、ポッドオープナ３０によってポッド１４の蓋体が取外され、ポッド１４内が窒素パージ室２４と連通される。

他方、移載機４０は窒素パージ室２４内のポッドオープナ３０下方に配置される。移載機４０は検知装置５０をポッド１４側に向ける。移載エレベータ４１は移載機４０をサーボモータ４２により上昇させる。移載機４０の上昇に伴って、検知装置５０はポッド１４内のウエハ１２の有無を確認（所謂マッピング）する。
この際、移載機４０の移動は、図５（ａ）に示されているように、移載機４０の上昇初期においては加速運動になる。加速領域においては、移載機４０の移動距離と検知装置５０の検知データとの関係が一定にならないために、検知精度が低下するという問題点があることが、本発明者によって究明された。

そこで、本実施形態においては、検知装置５０によるマッピングを、次のようにして移載機４０の等速領域において実行するものとする。
ＰＬＣ７０は、図５（ｂ）に示されたサーボモータ４２の出力信号の等速領域到達時点により、図５（ａ）のように、移載機４０すなわち検知装置５０の等速領域到達位置を判定し、予め設定された余裕時間をとって、検知装置５０のマッピングを開始する。換言すれば、マッピング開始前に、検知装置５０は等速領域到達に必要な距離よりも離れた位置に配置される。

移載機４０が移載エレベータ４１によって上昇されて行くと、検知装置５０がポッド１４の最下段のウエハ１２を通過することにより、透過型光学式センサ５２は図５（ｃ）に示された出力信号をＰＬＣ７０に送信する。ＰＬＣ７０はこの出力信号に対して所定の閾値を適用してポッド１４の最下段のウエハ１２の有無を判定する。すなわち、図４に示されているように、透過型光学式センサ５２は投光素子５３から照射した光５５がウエハ１２を透過して受光素子５４によって受光された信号を出力するので、ＰＬＣ７０はウエハ１２の有無を検知することができる。
移載機４０の上昇に伴って、検知装置５０すなわちＰＬＣ７０はそれ以降のウエハ１２の有無を検知することができる。この際、移載機４０が等速度で上昇するので、検知装置５０はマッピングを適正に実行することができる。

次に、移載機４０によって、窒素パージ室２４内と連通した状態のポッド１４内からウエハ１２を取出す。取出されたウエハ１２は位置合わせ装置３２によって、任意の位置にノッチまたはオリエンテーションフラットが定まるように位置合わせが行われ、位置合わせ後、ボート２６へ搬送される。

ここで、ボート２６のウエハ搭載枚数（例えば、１００〜１５０枚）はポッド１４のウエハ収納枚数（例えば、２５枚）よりも多数である。したがって、一対のポッドオープナ３０、３０において、以上の作用が交互に繰り返される。

ボート２６へのウエハ１２の搬送が完了したならば、処理炉３６の炉口シャッタ３４を開けて、ボートエレベータ２８によりウエハ１２を搭載したボート２６を処理炉３６内に搬入（ボートローディング）する。
ボートローディング後は、処理炉３６にてウエハ１２に所定の処理が実施される。
処理後は、ボート２６が処理炉３６から搬出（ボートアンローディング）される。

ボート２６が窒素パージ室２４に搬出されると、移載機４０は窒素パージ室２４内のボート２６下方に配置される。移載機４０は検知装置５０をボート２６側に向ける。移載エレベータ４１は移載機４０をサーボモータ４２により上昇させる。移載機４０の上昇に伴って、検知装置５０はボート２６に搭載された処理済みウエハ１２の状態を確認する。
この際も、移載機４０の移動は、図５（ａ）に示されているように、移載機４０の上昇初期においては加速運動になる。加速領域においては、移載機４０の移動距離と検知装置５０の検知データとの関係が一定にならないために、検知精度が低下するという問題点があることが、本発明者によって究明された。

そこで、本実施形態においては、検知装置５０によるウエハ状態検知を、前述したマッピングと同様にして移載機４０の等速領域において実行するものとする。
すなわち、ＰＬＣ７０は、図５（ｂ）に示されたサーボモータ４２の出力信号の等速領域到達時点により、図５（ａ）のように、移載機４０すなわち検知装置５０の等速領域到達位置を判定し、予め設定された余裕時間をとって、検知装置５０のウエハ状態検知を開始する。換言すれば、ウエハ状態検知開始前に、検知装置５０は等速領域到達に必要な距離よりも離れた位置に配置される。

移載機４０が移載エレベータ４１によって上昇されて行くと、検知装置５０がボート２６の最下段のウエハ１２を通過することにより、透過型光学式センサ５２は図５（ｃ）に示された出力信号をＰＬＣ７０に送信する。ＰＬＣ７０はこの出力信号に対して所定の閾値を適用してボート２６の最下段のウエハ１２の有無を判定する。
すなわち、図６に示されているように、透過型光学式センサ５２は投光素子５３から照射した光５５がウエハ１２を透過して受光素子５４によって受光された信号を出力するので、ＰＬＣ７０はウエハ１２の状態を検知することができる。
移載機４０の上昇に伴って、検知装置５０すなわちＰＬＣ７０はそれ以降のウエハ１２の状態を検知することができる。この際、移載機４０が等速度で上昇するので、検知装置５０はウエハ状態検知を適正に実行することができる。

なお、検知装置５０には透過型光学式センサ５２が使用されているので、次のようなウエハ１２の異常状態を検知することができる。その検知の作用は、特開２００５−１４２２４５号公報に詳細に説明されているので、省略する。
Ａ．落下／２枚重なり
Ｂ．落下／投光側落下（左面落下）
Ｃ．落下／受光側落下（右面落下）
Ｄ．落下／後方落下（背面落下）
Ｅ．落下／前方落下（前面落下）
Ｆ．割れ／真中割れ
Ｇ．割れ／前方割れ
Ｈ．割れ／後方割れ
Ｊ．基板無し
Ｋ．基板反り
なお、ウエハ１２が正常状態にある場合は、１枚のウエハ１２が１つの支持溝２７ａに水平に支持されている。

以上のウエハ状態検知ステップが終了すると、移載機４０はボート２６から処理済みのウエハ１２を取り出し、ポッドオープナ３０に搬送して、ポッド１４に収納（ウエハディスチャージ）する。
ここで、ボート２６のウエハ搭載枚数（例えば、１００〜１５０枚）はボート２６のウエハ収納枚数（例えば、２５枚）よりも多数であるので、移載機４０は一対のポッドオープナ３０、３０にウエハディスチャージを繰り返す。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、検知装置には透過型光学式センサを使用するに限らず、反射型光学式センサを使用してもよい。

本発明の好ましい態様を付記する。
（１）サーボモータによって移動されて基板を移載する移載機と、前記移載機に搭載され前記基板を検知する光学式センサとを備えており、前記サーボモータからの信号によって前記移載機の移動における等速領域を判定する基板処理装置。
（２）前記光学式センサが透過型光学式センサである（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記光学式センサが反射型光学式センサである（１）に移載の基板処理装置。
（４）（１）〜（３）を使用した半導体装置の製造方法において、前記基板を検知する以前に、前記移載機を前記基板から離れた位置に配置する半導体装置の製造方法。

１０…基板処理装置、１２…ウエハ（基板）、１４…ポッド（ＦＯＵＰ）、１６…筐体、１８…入出ステージ、２０…ポッド搬送装置、２２…ポッド棚、２４…窒素パージ室、２６…ボート、２７…支柱、２７ａ…支持溝、２８…ボートエレベータ、３０…ポッドオープナ、３２…位置合わせ装置、３４…炉口シャッタ、３５…ヒータベース、３６…処理炉、３７…アウタチューブ、３８…インナチューブ、３９…ヒータ、
４０…移載機、４１…移載エレベータ、４２…サーボモータ、４３…送りねじ装置（ねじ式ジャッキ）、４４…アーム、４５…ロータリーアクチュエータ、４６…移載機本体（リニアアクチュエータ）、４７…第一スライダ、４８…第二スライダ、４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ、４９ｅ…ツィーザ、
５０…検知装置、５１…取付具、５２…透過型光学式センサ、５３…投光素子（投光器）、５４…受光素子（受光器）、５５…光、
７０…ＰＬＣ（コントローラ）。

Claims (1)

1. サーボモータによって移動されて基板を移載する移載機と、前記移載機に搭載され前記基板を検知する光学式センサとを備えており、前記サーボモータからの信号によって前記移載機の移動における等速領域を判定する基板処理装置。

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