JP4847032B2 - 基板処理装置および基板検出方法 - Google Patents
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従来のこの種のキャリアとして、互いに対向する一対の面が開口された略立方体の箱形状に形成されているオープンカセットと、一つの面が開口された略立方体の箱形状に形成され開口面にドアが着脱自在に装着されているFOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)とがある。
ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度は維持することができる。したがって、バッチ式CVD装置が設置されるクリーンルーム内の清浄度をあまり高く設定する必要がなくなるので、クリーンルームに要するコストを低減することができる。そこで、最近のバッチ式CVD装置においてはウエハのキャリアとしてポッドが使用されて来ている。
(1)基板を処理する処理室と、
前記複数枚の基板を所定の間隔で収納するキャリアと、
投光手段から所定の範囲内に投光した検出光が前記基板の周縁側部で反射し、受光手段がその反射した検出光を受光することにより、前記基板が所定の範囲内に収納されていることを検出する検出手段と、
前記検出手段を前記キャリア内に所定の間隔で収納された複数枚の前記基板の周縁側部のそれぞれに対向する位置に移動させる移動手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
(2)基板を処理する処理室と、
前記複数枚の基板を所定の間隔で収納するキャリアと、
前記複数枚の基板を所定の間隔で保持する基板保持具と、
前記基板を基板保持部で保持して前記キャリアと前記基板保持具との間で搬送する基板搬送装置と、
投光手段から前記基板保持部が挿入可能な範囲内に投光した検出光が前記基板の周縁側部で反射し、受光手段がその反射した検出光を受光することにより、前記基板保持部が挿入可能な範囲内に前記基板が収納されていることを検出する検出手段と、
前記検出手段を前記キャリア内に所定の間隔で収納された複数の前記基板枚の周縁側部のそれぞれに対向する位置に移動させる移動手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
図1に示されているバッチ式CVD装置1は、気密室構造に構築された筐体2を備えている。筐体2内の一端部(以下、後端部とする。)の上部には、ヒータユニット3が垂直方向に据え付けられており、ヒータユニット3の内部にはプロセスチューブ4が同心に配置されている。
プロセスチューブ4にはプロセスチューブ4内に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管5と、プロセスチューブ4内を真空排気するための排気管6とが接続されている。
筐体2内のポッド棚12の下側にはウエハ9をキャリアとしてのポッド10に対して授受するためのウエハ授受ポート13が一対、垂直方向に上下二段に配置されて設置されており、両ウエハ授受ポート13、13には後記するポッドオープナ20がそれぞれ設置されている。
ウエハ授受ポート13とボート8との間には、ウエハを基板保持部としてのツィーザ15aによって保持して搬送するウエハ搬送装置としてのウエハ移載装置15が設置されており、ウエハ移載装置15はウエハ授受ポート13とボート8との間でウエハ9を搬送して移載(受け渡し)するように構成されている。
ボートエレベータ7の脇にはボートチェンジャ16が設置されており、ボートチェンジャ16は二台のボート8、8をボートエレベータ7に対して入れ替えるように構成されている。
ちなみに、ベース21は上下のポッドオープナ20、20で共用されているために、ベース21には上下で一対のウエハ出し入れ口22、22が垂直方向で縦に並ぶように開設されている。
左右方向移動台31の一側面にはブラケット36が固定されており、ブラケット36にはロータリーアクチュエータ37が垂直方向上向きに据え付けられている。ロータリーアクチュエータ37のアーム37aの先端に垂直に立脚されたガイドピン38は前後方向移動台34のガイド孔35に摺動自在に嵌入されている。すなわち、前後方向移動台34はロータリーアクチュエータ37の往復回動によって前後方向に往復駆動されるように構成されている。
つまり、クロージャ40は前進移動してそのベース側を向いた主面(以下、正面とする。)がベース21の背面に当接することにより、ウエハ出し入れ口22を閉塞し得るように構成されている。
クロージャ40の正面における外周縁近傍には、クロージャ40の押し付け時にベース21のウエハ出し入れ口22をシールするためのパッキン55が敷設されている。
クロージャ40の正面における外周縁のパッキン55の内側には、ドア10aに付着した異物がウエハ移載装置15の設置室側へ侵入するのを防止するためのパッキン56が敷設されている。
図2に示されているように、両解錠軸41、41のクロージャ40の正面側の端部にはドア10aの錠前(図示せず)に係合する係合部41aが直交して突設されている。
吸込口部材47の正面側端の外径は、ドア10aに没設された位置決め穴(図示せず)に嵌入するように設定されている。すなわち、吸込口部材47はドア10aの位置決め穴に嵌入することによってドア10aを機械的に支持するための支持ピンを兼用するように構成されている。
ポッドオープナ筐体48の背面壁における上下のウエハ出し入れ口22、22に対向する位置には、ポッドオープナ筐体48のウエハ出し入れ口50、50がそれぞれ開設されており、各ウエハ出し入れ口50はクロージャ40の背面部を挿入し得る大きさの四角形の開口に形成されている。
ポッドオープナ筐体48の背面側の側壁の一部には、不活性ガスとしての窒素ガス51をクロージャ収容室49に供給する給気管52がクロージャ収容室49に連通するように接続されており、ポッドオープナ筐体48の正面壁を形成するベース21の一部には、クロージャ収容室49に供給された窒素ガス51を排気する排気管53がクロージャ収容室49に連通するように接続されている。
投光部71および受光部72の隣り合う組同士のピッチは、ポッド10の保持溝10dのピッチと対応するように設定されている(通例、10mm程度)。かつまた、各組における投光部71と受光部72との間隔は、ウエハ9の厚さとウエハ移載装置15のツィーザ15aの厚さとの和よりも大きくなるように設定されている。
各組において、投光部71によって投光された検出光73は受光部72によって直接的に受光されるように構成されており、投光部71と受光部72との間に相対的に挿入されたウエハ9によって投光部71からの検出光73が遮られたか否かにより、ウエハ9の有無を検出するように構成されている。つまり、投光部71と受光部72とはウエハ9に非接触にてウエハ9の有無を検出するように構成されている。
隣り合う限定反射形センサ81、81同士のピッチは、ポッド10の保持溝10dのピッチと対応するように設定されている。かつまた、各限定反射形センサ81はマッピング装置70の各組における投光部71と受光部72との間にそれぞれ対応するように配置されている。
限定反射形センサ81は投光部82と受光部83とを備えており、投光部82および受光部83から検出対象物であるウエハ9の外周面までの所定の距離および幅だけを検出範囲とし、投光部82から投光された検出光84が所定の距離および幅の検出範囲にある検出対象物で反射した反射光85を受光部83によって受光するように構成されている。すなわち、限定反射形センサ81は投光部82と受光部83とが隣り合って略同じ方向を向くように、かつ、検出対象物であるウエハ9に非接触になるように配置されており、投光部82から投光された検出光84が検出対象物の対向面であるウエハ9の外周面で反射し、その反射した反射光85が受光部83によって受光されたか否かにより、検出対象物であるウエハ9の外周面が予め設定された範囲内に存在するか否かを判断するように構成されている。
限定反射形センサ81の投光部82および受光部83は、検出対象物であるウエハ9の主面に対して並行方向に配置することが好ましい。これにより、限定反射形センサ81はウエハ9をより一層広範囲で検出することができる。
特に、ウエハ9の位置ずれは、ウエハ9の主面に対して垂直方向への位置ずれにより、ツィーザ15aとウエハ9との接触等の問題を起こすことになる。投光部82および受光部83を並行方向に配置すると、並行方向に広範囲で検出することができる。他方、ウエハ9の主面に対して垂直方向は検出範囲が狭くなる。つまり、並行方向は広範囲に、垂直方向は狭い範囲とすることにより、ウエハ9の垂直方向のずれをより一層広範囲で適正に検出することができる。
限定反射形センサ81の投光部82は、ポッド10内の正しい所望の位置にある時のウエハ9の中心に向かってウエハ9の法線に沿って投光するように配置することが好ましい。この投光法により、ポッド10内の正しい所望の位置にある場合には、投光部82がウエハ9の外周面正対することになり、ウエハ9の外周面からの反射光85は正しい所望の反射をし、受光部83によって検出される。しかし、ウエハ9が位置ずれを起こしていると、反射角がずれたりして所望の反射をせず、また、反射がないことによって受光しない。つまり、この投光法により、正しい位置か否かの位置ずれをより一層正しく検出することができる。
なお、詳細は後述するが、ウエハ位置ずれ検出装置80は検出対象物であるウエハ9の両脇に配置することが望ましい。このようにウエハ位置ずれ検出装置80をウエハ9の両脇に配置することにより、例えば、ウエハ9の片側部分だけが正常な範囲に位置し、反対の片側だけが異常の範囲に位置する場合であっても、ウエハ9の位置ずれを適正かつ確実に検出することができる。
なお、説明を理解し易くするために、以下の説明においては、一方のウエハ授受ポート13を上段ポートAとし、他方のウエハ授受ポート13を下段ポートBとする。
ポッド棚12に保管されたポッド10はポッド搬送装置14によって適宜にピックアップされ、上段ポートAに搬送されて、ポッドオープナ20の載置台27に図3に示されているように移載される。
この際、ポッド10の下面に没設された位置決め凹部が載置台27の三本の位置決めピン28とそれぞれ嵌合されることにより、ポッド10と載置台27との位置合わせが実行される。
続いて、負圧がクロージャ40の吸込口部材47に給排気路から供給されることにより、ポッド10のドア10aが吸着具46によって真空吸着保持される。この状態で、解錠軸41がエアシリンダ装置45によって回動されると、解錠軸41はドア10a側の錠前に係合した係合部41aによってドア10aの錠前の施錠を解除する。
このクロージャ40の退避移動によって、ポッドオープナ筐体48のウエハ出し入れ口50、ベース21のウエハ出し入れ口22およびポッド10のウエハ出し入れ口10bがそれぞれ開放された状態になる。
この際、予め、ポッドオープナ筐体48のクロージャ収容室49およびポッド10のウエハ収納室10cが窒素ガス51によってパージされているため、大気中の空気や水分がベース21の背面側空間であるウエハ移載装置15の設置空間に放出されることはなく、それらによるウエハ移載装置15の移載空間の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生は防止されることになる。
例えば、図7の一段目および三段目に示されている場合のように、投光部71によって投光された検出光73がウエハ9によって遮られて受光部72によって受光されない場合には、ウエハ9はその受光部72に対応する一段目および三段目の保持溝10dに保持されていると、マッピング装置70のコントローラ(図示せず)は判断する。
例えば、図7の二段目に示されている場合のように、投光部71によって投光された検出光73が受光部72によって直接的に受光された場合には、ウエハ9はその受光部72に対応する二段目の保持溝10dに保持されていないと、マッピング装置70のコントローラは判断する。
例えば、図8(a)の一段目に示されている場合のように、限定反射形センサ81の投光部82によって投光された検出光84が、図8(b)に示されているように、ウエハ9の外周面で反射し、その反射光85が受光部83によって受光された場合には、一段目の保持溝10dのウエハ9は予め設定された範囲内に保持されていると、限定反射形センサ81のコントローラ(図示せず)は、判断する。
例えば、図8(a)の二段目および三段面に示されている場合のように、限定反射形センサ81の投光部82によって投光された検出光84が、図8(a)に示されているように、ウエハ9の外周面で入射しないか、入射しても反射光85が受光部83によって受光されない場合には、二段目および三段目の保持溝10dのウエハ9は予め設定された範囲内に保持されていないと、二段目および三段目の限定反射形センサ81、81のコントローラは判断する。
ウエハ9が予め設定された範囲内に保持されていない判断が限定反射形センサ81によって出力された場合には、その判断が出力された保持溝10dのウエハ9に対するウエハ移載装置15のツィーザ15aによる移載作業を停止する指令を、ウエハ位置ずれ検出装置80のコントローラ(図示せず)はウエハ移載装置15のコントローラ(図示せず)に送信する。
この指令により、ウエハ移載装置15はツィーザ15aによるウエハ9の移載作業を停止するために、ツィーザ15aがウエハ9に衝突することによって発生するウエハ9やツィーザ15aの損傷事故等は未然に防止することができる。
但し、ウエハ移載装置15のツィーザ15aによる移載作業の停止をウエハ位置ずれ検出装置80によって指定されたウエハ9については、ウエハ移載装置15はツィーザ15aによる移載作業を停止する。
このように下段ポートBにおいてマッピング作業迄が同時進行されていると、上段ポートAにおけるウエハ9のボート8への装填作業の終了と同時に、下段ポートBに待機させたポッド10についてのウエハ移載装置15によるウエハ9のボート8への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置15はポッド10の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載作業を連続して実施することができるため、バッチ式CVD装置1のスループットを高めることができる。
ドア10aがウエハ出し入れ口10bに嵌入されると、解錠軸41がエアシリンダ装置45によって回動され、ドア10aの錠前を施錠する。ドア10aの施錠が終了すると、給排気路から吸込口部材47へ供給されていた負圧が切られて大気に開放されることにより、吸着具46の真空吸着保持が解除される。
続いて、載置台27がエアシリンダ装置26によってベース21から離れる方向に移動され、ポッド10の開口側端面がベース21の正面から離座される。
空のポッド10が上段ポートAから搬出されると、次の実ポッド10が上段ポートAに搬入される。
以降、上段ポートAおよび下段ポートBにおいて、前述した作業が必要回数繰り返される。
この際には、バッチ処理するウエハ9の枚数(例えば、百枚〜百五十枚)は一台のポッド10に収納されたウエハ9の枚数(例えば、二十五枚)よりも何倍も多いため、複数台のポッド10が上段ポートAと下段ポートBとにポッド搬送装置14によって交互に繰り返し供給されることになる。
プロセスチューブ4の処理室が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管6によって真空排気され、ヒータユニット3によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管5によって所定の流量だけ供給される。これにより、所定の膜がウエハ9に形成される。
そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート8がボートエレベータ7によって下降されることにより、処理済みウエハ9を保持したボート8が元の装填および脱装ステーション(以下、装填ステーションという。)に搬出される。
上段ポートAでの空のポッド10への所定の枚数のウエハ9の収容が終了すると、クロージャ40に保持されて退避されていたドア10aがウエハ出し入れ口22の位置に左右方向移動台31によって戻され、前後方向移動台34によってウエハ出し入れ口22に挿入されポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌入される。
ポッドステージ11に移載されたポッド10はポッド出し入れ口から筐体2の外部に搬出されて、洗浄工程や成膜検査工程等の次工程へ搬送される。
そして、新規のウエハ9を収納したポッド10が筐体2内のポッドステージ11にポッド出し入れ口から搬入される。
特に、ポッドはポッド内でウエハが水平に保持された状態で搬送される場合が多く、オープンカセットに比べて、ウエハがポッド内で位置ずれを起こし易い。また、ポッドはドアがあるために、ポッド内におけるウエハの位置の状態等が確認し難く、さらに、ウエハが位置ずれを起こしているか目視でも確認し難いし、ポッドの外部から位置ずれを検出する方法も限られている。
しかし、前記した実施の形態においては、ドアを外し、マッピング装置がウエハの有無を検出すると同時に、ウエハの位置ずれを検出するように構成することにより、ツィーザによってウエハをポッドから払い出す直前で、ウエハの位置ずれを検出することができるので、効率よく短時間で、ツィーザとウエハとの接触事故の発生等を未然に防止することができる。
この出力設定の場合には、ウエハ位置ずれ検出装置はウエハが保持溝に保持されていない場合にも出力しない状況になるが、マッピング装置がウエハは保持溝に保持されていないと判断することにより、ウエハ移載装置によるウエハの移載作業は停止されるために、何ら支障はない。
図11(a)に示された実施の形態においては、二台のウエハ位置ずれ検出装置80、80がマッピング装置70の片脇におけるウエハ9の外周近傍の互いに離間した左右の二箇所にそれぞれ位置し、左右のウエハ位置ずれ検出装置80、80がウエハの外周面が予め設定された範囲内に存在するか否かをそれぞれ判断するように構成されている。
図11(b)に示された実施の形態においては、一台のウエハ位置ずれ検出装置80がウエハ9の外周近傍の互いに離間した左右の二箇所を順番に水平移動して、左右の二箇所においてウエハ位置ずれ検出装置80がウエハの外周面が予め設定された範囲内に存在するか否かを判断するように構成されている。
図11(a)に示された実施の形態および図11(b)に示された実施の形態においては、次の表1に示された関係によって、ウエハの有無およびウエハの位置ずれが判定される。
表1に示されているように判定するものと構成すると、ウエハ9の片側部分が正常な範囲に位置し、反対の片側が異常の範囲に位置する場合であっても、ウエハの位置ずれを適正かつ確実に検出することができ、さらに、マッピング装置70のウエハ有無検出情報とも比較判定することにより、カセット内のウエハの配置状態を確実に検出することができる。
図11(c)に示された実施の形態においては、二台のマッピング装置70、70がウエハ9の外周近傍における一台のウエハ位置ずれ検出装置80の両脇にそれぞれ配置されている。
また、図11(c)に示された実施の形態においては、次の表2に示された関係によって、ウエハの有無およびウエハの位置ずれが判定される。
表2に示されているように判定するものと構成すると、ウエハ9の片側にて位置ずれが検出することができ、さらに、ウエハ9の両側のマッピング装置70のウエハ有無検出情報とも比較判定することにより、カセット内のウエハの配置状態を確実に検出することができる。
なお、表1および表2において、マッピング装置の状態の「ON」は「ウエハ有り」、同「OFF」は「ウエハ無し」を意味し、ウエハ位置ずれ検出装置80の状態の「ON」は「ウエハの外周面が予め設定された範囲内に存在する」、同「OFF」は「ウエハの外周面が予め設定された範囲内に存在しない」を意味する。また、判定の「良」は「ウエハ有りで、かつ、ウエハは傾いていない」を意味し、同「不良」は「ウエハ無しまたは/およびウエハは傾いている」を意味する。
例えば、カセットの下から1〜14段目が「ウエハ有り」で、カセットの下から15〜25段目が「ウエハ無し」であるとの情報を上位集中端末装置から得ている場合であって、実際に、マッピング装置の検知した情報は、1〜15段目が「ウエハ有り」で、16〜25段目が「ウエハ無し」である場合には、上位集中端末装置からの情報とマッピング装置の情報とが「15段目」において相違することになる。この場合には、たとえ、ウエハ位置ずれ検出装置の検知情報によって「位置ずれを起こしていない」と判断された場合であっても、「異常」と判断し、ウエハをカセットからツィーザによって取り出すことを止めて、そのまま、カセットを基板処理装置の外に払い出すように設定してもよい。
また、上位集中端末装置からの情報とマッピング装置からの検知情報とが完全に一致する場合であっても、ウエハ位置ずれ検出装置の検知情報によって「位置ずれを起こしている」と、判断された場合には「異常」と判断し、ウエハをカセットからツィーザによって取り出すことを止めて、そのまま、カセットを基板処理装置の外に払い出すように設定してもよい。
Claims (3)
- 基板を処理する処理室と、
複数枚の前記基板を所定の間隔で収納するキャリアと、
前記キャリアに対向する位置に移動されるブラケットと、
櫛歯形状に垂直に整列された複数組の第一投光部と第一受光部とが前記ブラケットに設置され、前記キャリア内に所定の間隔で収納された複数枚の前記基板の所在位置を確認するマッピング装置と、
一体的に構成された第二投光手段と第二受光手段とが前記ブラケットに設置され、前記キャリア内において前記第二投光手段から所定の範囲内に投光した検出光が前記基板の周縁側部で反射し、その反射した検出光を前記第二受光手段が受光することにより、前記基板が所定の範囲内に収納されていることを検出する基板位置ずれ検出装置と、
を備えている基板処理装置。 - 前記第二投光手段と前記第二受光手段との距離は、前記基板の直径より小さいことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
- 複数組の第一投光部と第一受光部とが櫛歯形状に垂直に整列されたマッピング装置と、第二投光手段と第二受光手段とが一体的に構成された基板位置ずれ検出装置とが設置されたブラケットが、複数枚の前記基板を所定の間隔で収納したキャリアに対向する位置に移動される移動ステップと、
前記マッピング装置が前記キャリア内に所定の間隔で収納された複数枚の前記基板の所在位置を確認するマッピングステップと、
前記基板位置ずれ検出装置が前記キャリア内において前記第二投光手段から所定の範囲内に投光した検出光が前記基板の周縁側部で反射し、その反射した検出光を前記第二受光手段が受光することにより、前記基板が所定の範囲内に収納されていることを検出する基板位置ずれ検出ステップと、
を備えている基板検出方法。
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