JP2014086578A - オリエンタチャンバ - Google Patents

Abstract

【課題】透明ウェハの外周部を明確に判別することが可能なオリエンタチャンバを提供する。
【解決手段】内部を真空状態に保持することが可能なハウジングと、ハウジング内部に設けられ、ウェハが載置される回転可能なステージと、ハウジング内部のステージの上方に設けられ、ステージ上に載置された回転しているウェハの外周部に光を照射するための光源と、ウェハの外周部に照射された光を受光する複数の受光素子が配列された受光面を有する受光部と、受光部からの情報に基づいて、ステージ上に載置されたウェハの向き及び位置を解析する解析部を備え、光源から照射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜している。
【選択図】図１

Description

本発明はオリエンタチャンバに係り、特に、ウェハの向き及び位置の検出及び調整等を容易に行うことが可能なオリエンタチャンバに関する。

近年、半導体デバイスを製造するための半導体ウェハの処理には、複数のチャンバが一体化されたマルチチャンバ式の半導体製造システムが用いられている。

図４は、このような半導体製造システムの一例を示す。この半導体製造システム１００は、真空状態である内部に設けられた搬送ロボット１０４により、半導体ウェハを各チャンバに搬送する搬送チャンバ１０２と、搬送チャンバ１０２内に半導体ウェハを搬送するために、チャンバ内部の圧力を大気圧状態から真空状態に変化させるロードロックチャンバ１０６と、搬送ロボット１０４上に載置された半導体ウェハの位置や向きの検出、調整等を行うオリエンタチャンバ１０８と、半導体ウェハに物理気相蒸着（ＰＶＤ）法、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法による成膜や、エッチング等の処理を施すプロセスチャンバ１１０が設けられている。

図５は、従来のオリエンタチャンバ１０８の一例を示す。このオリエンタチャンバ１０８は、ハウジング１１２と、ハウジング１１２内に設けられ、半導体ウェハＷが載置される回転可能なステージ１１４と、半導体ウェハＷの外周部に光を照射するための光源１１６と、光源１１６から半導体ウェハＷの外周部に照射された光を受光する受光部１１８と、受光部１１８が受光した光を解析して、ステージ１１４上におけるウェハの向き、位置を解析するための解析部１２０が設けられている。

上記の半導体製造システム１００において、搬送ロボット１０４によってロードロックチャンバ１０６からオリエンタチャンバ１０８へ搬送されてきた半導体ウェハＷは、ステージ１１４上に載置され、回転される。この状態で、光源１１６からの光が半導体ウェハＷの外周部に照射される。光源１１６からの光の一部はウェハにより遮断され、受光部１１８には到達せず、この部分は受光部により影部と認識される。また、光源１１６からの光の他の部分はウェハＷの外側を通過して、受光部１１８に受光され、この部分は受光部により通過部と認識される。この照射はウェハが最低一回転するまで行われる。受光部１１８が受けた影部と通過部の情報は解析部１２０に送られ、保存、解析される。

半導体ウェハＷの外周には、通常、半導体ウェハＷの向きの判別を容易にするためのフラット面（オリフラ部）や、切り欠き（ノッチ部）が設けられている。オリフラ部やノッチ部に光が照射される場合や、ステージ１１４上のウェハＷが偏心している場合（ウェハＷの中心とステージ１１４の回転中心のずれている場合）には、受光部１１８において影部が生じる位置が変化する。解析部はこの変化に基づいて、ウェハＷの向きや偏心を判別する。これによって、オリエンタチャンバ１０８からウェハＷを回収する際に、ロボット１０４の動作を調整することにより、ロボット１０４の所望の位置及び向きにウェハＷを載置することが可能になる。

オリエンタチャンバ１０８を経た半導体ウェハＷは搬送ロボット１０４によりプロセスチャンバ１１０へ搬送され、ここで半導体ウェハＷに所定の処理が行われる。その後、半導体ウェハＷは搬送ロボット１０４によりロードロックチャンバ１０６へ搬送される。半導体ウェハＷを収容したロードロックチャンバ１０６では、内部の圧力が真空状態から大気圧状態に復圧された後、密閉状態が解除される。これによって、半導体ウェハＷに対する一連の処理が完了する。

上述した従来のオリエンタチャンバ１０８においては、光源１１６は半導体ウェハＷの外周部の真上に配置されており、光源１１６は半導体ウェハの外周部に対して垂直方向から光を照射している。この場合、半導体ウェハが不透明基板であれば、受光部は影部と通過部を比較的明確に識別することができる。

しかしながら、従来のオリエンタチャンバでは影部と通過部を明確に識別することができないことがあるといった問題があった。即ち、ウェハとして透明ウェハが用いられる場合、オリエンタチャンバはウェハ外周部の丸められた形状や角張った形状等の不規則形状に起因する光の反射、散乱に基づく微細な変化により影部を判別せざるを得ないため、識別が困難になることがあった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、透明ウェハについても影部の識別が容易なオリエンタチャンバを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のオリエンタチャンバは、内部を真空状態に保持することが可能なハウジングと、前記ハウジング内部に設けられ、ウェハが載置される回転可能なステージと、前記ハウジング内部のステージの上方に設けられ、前記ステージ上に載置された回転しているウェハの外周部に光を照射するための光源と、前記ウェハの外周部に照射された光を受光する複数の受光素子が配列された受光面を有する受光部と、前記受光部からの情報に基づいて、ステージ上に載置されたウェハの向き及び位置を解析する解析部を備え、前記光源から照射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜するように構成した。

上記のオリエンタチャンバによれば、光源からの光は、ステージ上に載置された回転しているウェハの外周部に照射される。光源からの光のうちウェハの外周部に照射された光はウェハの外周部で反射、散乱されて、受光面に受光される。この光は受光部により影部と認識される。また、光源からの光のうち、ウェハの外側を通過する光はそのまま受光面に受光され、この光は受光部により通過部と認識される。ウェハの外周部の形状変化やウェハの偏心は、受光部において影部が生じる位置の変化として現れる。解析部はこの変化に基づいて、ウェハＷの向きや偏心を判別する。

本発明のオリエンタチャンバによれば、この光源から出射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜しているので、ウェハＷの外周部で形成される影部が受光面で長く形成される。これによって、ウェハＷの外周部をより明確に判別することが可能になる。

本発明の一実施形態であるオリエンタチャンバの概略を示す断面図である。 従来のオリエンタチャンバによる透明ウェハの外周部の検出結果を示す図である。 本発明に係るオリエンタチャンバによる透明ウェハの外周部の検出結果を示す図である。 本発明に係るオリエンタチャンバによる透明ウェハの外周部の検出結果を示す図である。 本発明に係るオリエンタチャンバによる透明ウェハの外周部の検出結果を示す図である。 本発明の他の実施形態であるオリエンタチャンバの概略を示す断面図である。 半導体製造システムの概略を示す平面図である。 従来のオリエンタチャンバの概略を示す断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係るオリエンタチャンバの一実施形態を示す。このオリエンタチャンバ１０は、例えば、図４に示される半導体製造システム１００を構成するチャンバとして用いられる。

図１において、オリエンタチャンバ１０は、内部を真空状態に保持することが可能なハウジング１２を備えている。ハウジング１２内部には、透明ウェハ等のウェハＷが載置される円板状のステージ１４が水平に設けられている。このステージ１４の下面の中心部には回転軸１６が連結されており、ステージ１４を矢印方向に回転させることができる。

ハウジング１２内部のステージ１４の上方には、ウェハＷの外周部に光を照射するための光源１８が設けられている。この光源１８としては、例えば、６５０ｎｍの波長の光を出射するレーザー光源を用いることができる。この光源１８から出射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって所定の傾斜角で傾斜している。この傾斜角は、好ましくは５５°〜７５°、より好ましくは６０°〜７０°である。

ハウジング１２内部でステージ１４の下方には、光源１８からウェハＷの外周部に照射された光を受光する受光部２０が設けられている。この受光部２０の受光面２０ａは、光源からの光と９０°の角度をなすように配置されている。受光部２０の受光面２０ａには、多数の受光素子（例えば、ＣＣＤ素子、図示せず）が配列されており、受光面２０ａのどの位置で光を受光し、又は受光しなかったか判別することができる。

また、オリエンタチャンバ１０には、受光部２０が受光した光を解析して、ステージ１４上におけるウェハＷの向き、位置を解析するための解析部２２が設けられている。

以下、上記のオリエンタチャンバ１０の作用について説明する。

図４に示される半導体製造システム１００において、ウェハＷは、搬送ロボット１０４によってロードロックチャンバ１０６からオリエンタチャンバ１２へ搬送される。このウェハＷはステージ１４上に載置される。そして、ステージ１４が回転され、光源１８からの光が半導体ウェハＷの外周部に照射される。光源１８からの光のうちウェハＷの外周部に到達した光はウェハＷの外周部で反射、散乱されて、受光面２０ａに受光される。この光は受光部２０により影部と認識される。また、光源からの光のうち、ウェハの外側を通過する光はそのまま受光面２０ａに受光され、この光は受光部２０により通過部と認識される。ウェハＷの外周部の形状変化（例えば、オリフラ部やノッチ部）やウェハの偏心は、受光部において影部が生じる位置の変化として現れる。光源１８から光の照射は、ウェハＷが最低一回転するまで行われ、受光部２０が受けた影部と通過部の情報は解析部２２に送られ、保存、解析される。

本発明に係るオリエンタチャンバ１０によれば、この光源１８から出射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜しているので、ウェハＷの外周部で形成される影部が受光面２０ａで長く形成される。これによって、ウェハＷの外周部をより明確に判別することが可能になる。

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。図２Ａ〜図２Ｄは、従来のオリエンタチャンバ１０８と本発明に係るオリエンタチャンバ１０により透明ウェハを処理した結果を示す。図２Ａ〜図２Ｄにおいて、横軸は受光部の受光面における座標値を示す。また、縦軸は受光面の各座標値における受光素子の受光状態を示し、受光素子が受ける光量が小さい場合に高く表示され、受光素子が受ける光量が大きい場合に低く表示されている。また、各図の上段は実測されたデータを示し、下段は閾値処理を行って、各受光素子が光を受けているか否かを示した結果を示す。図２Ａ〜図２Ｄにおいて、受光素子が光を受けている状態から光を受けていない状態に変化した点が、ウェハの外周部を示すことになる。

図２Ａは光源から出射される光がウェハ外周部に９０°の角度で照射されている場合（従来のオリエンタチャンバ）を示す。また、図２Ｂ〜図２Ｄは、光源から出射される光が、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって各々、５５°、６５°、７５°傾斜している場合（本願発明のオリエンタチャンバ）を示す。

図２Ａでは、受光素子が光を受けている状態から光を受けていない状態に変化した点が複数箇所検出されており、影部の検出が困難であることが判る。これに対して、また、図２Ｂ〜図２Ｄではこの状況が改善されている。特に、光を６５°傾斜させた図２Ｃでは、影部の検出は１箇所のみであり、影部の検出が容易になったことが判る。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図３は、本発明に係るオリエンタチャンバの他の実施形態を示す。以下の説明では、上述したオリエンタチャンバの構成については、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３において、オリエンタチャンバは、ハウジング１２内部に、半導体ウェハＷの外周部に照射された光を、水平方向に配置された受光部２０に反射するための反射部材２４が設けられている。この反射部材２４としては、ハウジング内部と同一金属材料（例えば、アルミニウム）で形成された反射板を用いることができる。また、反射部材２４として、米国仮出願番号第61/716,062号（出願日2012年10月19日、発明の名称：「真空チャンバ用反射部材及びこれを組み込んだ基板処理装置」）に記載されているような石英基板に蒸着アルミニウム層と酸化ケイ素層を順次堆積させた真空チャンバ用ミラーを用いることも可能である。

本実施形態のオリエンタチャンバによれば、傾斜させた光源から発せられる光を反射部材で水平方向に配置された受光部に反射するため、各部材のアライメントが容易になり、チャンバの省スペース化を図ることが容易になるという効果を奏する。

上記の説明から明らかなように、本発明のオリエンタチャンバによれば、光源から出射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜しているので、ウェハの外周部で形成される影部が受光面で長く投影することができる。これによって、透明ウェハの外周部をより明確に判別することが可能になる。

１０ オリエンタチャンバ
１２ ハウジング
１４ ステージ
１６ 回転軸
１８ 光源
２０ 受光部
２２ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (4)

1. 内部を真空状態に保持することが可能なハウジングと、
   前記ハウジング内部に設けられ、ウェハが載置される回転可能なステージと、
   前記ハウジング内部のステージの上方に設けられ、前記ステージ上に載置された回転しているウェハの外周部に光を照射するための光源と、
   前記ウェハの外周部に照射された光を受光する複数の受光素子が配列された受光面を有する受光部と、
   前記受光部からの情報に基づいて、ステージ上に載置されたウェハの向き及び位置を解析する解析部を備え、
   前記光源から照射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって傾斜しているオリエンタチャンバ。
2. 前記光源から照射される光は、ウェハの外周部から上方に延びる垂線から前記ウェハの中心方向に向かって５５°〜７５°の角度で傾斜している請求項１記載のオリエンタチャンバ。
3. 前記ハウジング内部に設けられ、前記ウェハの外周部に照射された光を前記受光部の受光面に反射する反射部を備える請求項１又は２記載のオリエンタチャンバ。
4. 前記反射部は、前記ハウジングの内表面を形成する金属材料の反射層を有する請求項３記載のオリエンタチャンバ。

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