JPH10154744A - 半導体製造装置のボート変形測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】作業者の熟練度に関係なく、常時ボートの変形
を簡単且つ正確に測定することができる半導体製造装置
のボート変形測定装置を提供する。 【解決手段】ボート２，検知手段１２，演算手段１３と
を備えている。このうち、ボート２は、半導体製造装置
の反応室内に装填されるものであり、ウェーハ５が収容
されるウェーハ装填用溝６を少なくとも３箇所以上備え
ている。検知手段１２は、ボート２にウェーハ５を装填
する移載機３に配置され、ウェーハ装填用溝６にウェー
ハ５の代わりに装填された治具ウェーハ９を検知するす
るようになっている。演算手段１３は、検知手段１２の
検知データと初期値とを比較し、ボート２の変形量を算
出するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
反応室内に装填されるボートの変形測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図８に示すように、半導体製造
装置２０は、カセット４に収容されている多数枚の処理
前ウェーハ５をボート２に装填し、そのボート２を反応
室（図示せず）に装填して、それらウェーハ５に成膜や
アニール等の所定の処理を施している。そして、所定の
処理が終了すると、処理済みのウェーハ５をボート２か
らカセット４に移し替え、その処理済みのウェーハ５で
満たされたカセット４を図外の搬送装置によってカセッ
ト棚１０から運び出し、新たなカセット４と交換するよ
うになっている。このカセット４とボート２間のウェー
ハ５の搬送を行うのが、移載機３である。この移載機３
は、カセット４に収容された５枚のウェーハ５を５本の
ツィーザ１１で掬い上げ、その５枚のウェーハ５をボー
ト２の図示しないウェーハ装填用溝（基板装填部）に装
填する。そして、ウェーハ５に所定の処理が施された
後、移載機３は、ボート２に装填されている処理済みの
ウェーハ５をツィーザ１１で掬い上げ、その処理済みの
ウェーハ５をカセット４の図示しないウェーハ装填用溝
に装填するようになっている。尚、ボート２及びカセッ
ト４のウェーハ装填用溝にウェーハ５を装填する場合、
ウェーハ５がボート２及びカセット４から脱落するのを
防止するため、ウェーハ５をウェーハ装填用溝に正確に
装填する必要がある。

【０００３】しかし、ボート２は、ウェーハ処理時の熱
変形に起因する歪みや倒れを生じることがある。このよ
うな場合、移送機３によるウェーハ装填位置と実際のウ
ェーハ装填用溝との間に位置ずれを生じ、ウェーハ５の
脱落という不具合を生じる虞がある。そのため、従来
は、図９に示すように３次元測定機３０を使用したり、
図１０に示すように定盤４０上に置いたボート２にダイ
ヤルゲージ５０を当てて、ボート２の歪みや倒れを測定
し、移送機３によるウェーハ装填位置と実際のウェーハ
装填用溝との間の位置ずれを補正していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３次元
測定機３０を使用してボート２の歪みや倒れを測定する
場合、ボート２の変形を正確に測定することができる
が、測定時間が長くかかりすぎるため、頻繁に測定を行
うことができなかった。そのため、経験的に測定周期を
定めて、ボート２の変形を測定していたが、これでは非
測定時におけるウェーハ装填位置とウェーハ装填用溝と
の間の位置ずれを補正することができない。又、定盤４
０上のボート２を回転させて、ボート２に当てたダイヤ
ルゲージ５０でボート２の変形量を測定する場合、作業
者の熟練を要し、誰でもがボート２の変形量を測定する
ことができるというものではなかった。そこで、本発明
は、作業者の熟練度に関係なく、常時ボートの変形を簡
単且つ正確に測定することができる半導体製造装置のボ
ート変形測定装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板が収容さ
れる基板装填部を少なくとも３箇所以上備え、半導体製
造装置の反応室内に装填されるボートと、該ボートに基
板を装填する移載機に配置され、前記基板装填部に基板
の代わりに装填された測定用基板を検知する検知手段
と、該検知手段の検知データと初期値とを比較し、ボー
トの変形量を算出する演算手段と、を備えたことを特徴
としている。本発明は、このような特徴的構成を備える
結果、ボートの変形の程度が熟練していない作業者によ
っても定量的に測定される。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳述する。 （第１の実施の形態）図１は、半導体製造装置のボート
変形測定装置１を示すものである。このうち、図１
（ａ）はボート変形測定装置１の平面図であり、図１
（ｂ）はボート変形測定装置１の要部正面図である。こ
の図１において、半導体製造装置のボート変形測定装置
１は、ボート２，移載機３及びカセット４を備えてい
る。このうち、ボート２は、石英で形成され、基板とし
てのウェーハ５を装填するウェーハ装填用溝（基板装填
部）６が上下方向に所定の間隔をあけて複数形成されて
いる（図４（ａ）参照）。尚、ウェーハ装填用溝６は、
複数（本実施の形態では４本）のボート柱７に形成され
た切り欠き溝であり（図１（Ａ）参照）、薄板状のウェ
ーハ５や後述する測定用基板９（図２参照）を収容でき
るようになっている。

【０００７】又、カセット４は、未処理或いは処理済み
のウェーハ５を複数収容するようになっており、半導体
製造装置のカセット棚１０に収容されている（図８参
照）。又、移載機３は、カセット４又はボート２に装填
されたウェーハ５を掬い上げるツィーザ１１を備えてお
り、カセット４とボート２との間でウェーハ５を移送す
る。そして、この移載機３の全面部略中央には、検知手
段１２が配置されている。この検知手段１２は、後述す
る測定用基板９の位置を光学的に検知するセンサであ
り、その検知データが演算手段１３に出力されるように
なっている。

【０００８】演算手段１３は、ボート２を半導体製造装
置（図示せず）に設置した際に、予め測定しておいた初
期値とその検知手段１２からの検知データとを比較し、
ボート２の変形量を算出するようになっている。

【０００９】図２は、測定用基板（治具ウェーハ）９の
詳細を示す図である。この図に示す治具ウェーハ９は、
ウェーハ５と同一の形状で且つ同一の大きさの円板部９
ａと、円板部９ａの中心位置に立設された円柱状のピン
９ｂとから構成されている。尚、このように、治具ウェ
ーハ９が使用されるのは、ボート柱７を直接検知手段１
２で検知しようとすると、ボート柱７が石英で形成され
ているため、光が乱反射し、ボート柱７の位置測定がで
きないからである。

【００１０】この治具ウェーハ９は、ウェーハ５をボー
ト２に装填する前に、ボート２の変形量を測定するため
に使用されるものであり、ウェーハ５の代わりにウェー
ハ装填用溝６に装填される（図４（ａ）参照）。尚、治
具ウェーハ９は、ウェーハ装填用溝６の端部に当接させ
た状態で装填され、ウェーハ装填用溝６に対して常時同
じ位置に装填され、装填位置のばらつきを生じないよう
に工夫されている。

【００１１】図３は、ボート２の変形量を測定する方法
についての説明図である。先ず、図３（ａ）に示すよう
に、検知手段１２からレーザ光ＲをＹ軸方向（図中左右
方向）へ旋回照射して、反射光の有無からピン９ｂの左
右両端を検知し、その二等分位置（即ち、治具ウェーハ
９のセンタ）を治具ウェーハ９のＹ軸方向の位置として
検出する。又、図３（ｂ）に示すように、検知手段１２
からレーザ光ＲをＺ軸方向（図中上下方向）へ上下動照
射して反射光の有無から円板部９ａのエッジを検知し、
その位置を治具ウェーハ９のＺ軸方向の位置として検出
する。又、図３（ｃ）に示すように、検知手段１２がピ
ン９ｂからの反射光に基づいてピン９ｂ（治具ウェーハ
のセンタ）のＸ軸方向（図中前後方向）の位置（即ち、
治具ウェーハ９のセンタと移載機３との距離）を検出す
る。

【００１２】上記の検知処理において、本実施の形態
は、検知手段１２として発光素子と光位置検出素子（Ｐ
ＳＤ）を組み合わせて構成した光学式変位センサを用い
ており、特に上記のＸ軸方向の距離は三角測量法を応用
した方法で検出している。このセンサによる検知処理を
更に詳しく説明すると、発行ダイオードや半導体レーザ
等からなる発光素子の光を投光レンズで集光して治具ウ
ェーハ９に照射し、治具ウェーハ９から拡散反射された
光の一部を受光レンズを通して光位置検出素子上に集光
させ、この集光された光の有無によりＹ軸方向位置及び
Ｚ軸方向位置を検知すると共に、集光された光のスポッ
ト位置に基づいてＸ軸方向の距離を検知する。

【００１３】即ち、光位置検出素子が光のスポット位置
に応じた電圧を出力し、この出力電圧値に基づいてＸ軸
方向の距離が検知される。このように、検知手段１２
は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向並びにＸ軸方向の距離を検知
する３つの機能を備えており、治具ウェーハ９の円板部
９ａの中心位置は、立設されたピン９ｂにより、光学的
な手法によって容易且つ正確に検知することができる。

【００１４】尚、演算手段１３に入力される初期値は、
ボート２を半導体製造装置に設置した際に測定された治
具ウェーハ９の位置データである。従って、図４（ａ）
に示すように、治具ウェーハ９をボート２の上下方向に
複数（少なくとも３カ所以上）装填し、各治具ウェーハ
９の位置を測定し、その測定データと初期値とを演算手
段１３により比較すれば、図４（ｂ）に示すようなボー
ト２の倒れの程度や、図４（ｃ）に示すようなボート２
の変形の程度を定量的に算出することができる。その結
果、本実施の形態によれば、ボート２の耐久性を定量的
に把握することができる。又、本実施の形態によれば、
従来半導体製造装置から取り外し、別工程で行っていた
ボート２の歪み測定を、半導体製造装置に設置されたボ
ート変形測定装置１によって行うことができ、作業者の
熟練度に関係なく、簡単且つ正確にボート２の変形量を
測定することができる。

【００１５】尚、上記ボートの変形測定量に基づき、移
載機３の移動量を補正すれば、ウェーハ５を確実にウェ
ーハ装填用溝６に装填することができる。又、上記のよ
うに治具ウェーハ９を少なくとも３カ所以上装填すると
したのは、例えば、図４（ｃ）において上下２カ所のみ
治具ウェーハ９を装填した場合、ボート２は、中央部が
膨らんでいるにも関わらず、変形していないと判断され
るからである。

【００１６】（第２の実施の形態）図５は、本発明の第
２の実施の形態を示すものである。このうち、図５
（ａ）はボート変形測定装置１の平面図、図５（ｂ）は
ボート変形測定装置１の要部正面図である。本実施の形
態は、検知手段１２を移載機３の一端部側に配置した点
が前記第１の実施の形態と相違する。本実施の形態の場
合、移載機３を所定角度旋回させて、検知手段１２から
治具ウェーハ９のピン９ｂへ向けてレーザ光を照射す
る。この場合、検知手段１２による測定データは、移載
機３の旋回角度を考慮し、演算手段１３によって初期値
と比較される。

【００１７】その結果、本実施の形態は、前記第１の実
施の形態と同様に、ボート２の熱や洗浄に起因するボー
ト２自体の変形を定量的に測定できる。尚、図６に示す
ように、ピン９ｂを円板部９ａの中心からずらせた位置
に立設することも可能であり、この場合には、治具ウェ
ーハ９の位置を正確に検出するために、治具ウェーハ９
をボート２に対してピン９ｂが常に同じ位置になるよう
に装填し、更に、円板部９ａの中心とピン９ｂとのずれ
量ａから検出したＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を補正す
る必要がある。

【００１８】又、検知手段１２の検知精度及び検知方式
によっては、図７に示すように、ピンを設けずに円板部
９ａだけの治具ウェーハ９で検知処理を行うことも可能
であり、この場合には、治具ウェーハ９の位置を正確に
検出するために、円板部９ａの中心を割り出してＸ軸方
向及びＹ軸方向の位置を補正する必要がある。従って、
極言すれば、検知手段の検知精度及び検知方式によって
は、特に治具ウェーハ９を用いずともウェーハ５を用い
てボート２の変形を測定することができる。

【００１９】又、上記の実施の形態は、５枚のウェーハ
５を同時に搬送する移載機３を例にとって説明したが、
移載機３によるウェーハ５の搬送枚数には特に限定はな
い。又、本発明は、前記各実施の形態の態様に限られ
ず、検知手段１２として様々な光学的センサを用いるこ
とができ、例えば、治具ウェーハ９やウェーハ５を画像
として検知して、その位置を検出するセンサを用いるこ
ともできる。更に、検知手段１２は、光学的センサの他
に、例えば、超音波を対象物に発射してその反射波が戻
ってくる間での時間から距離を検出する超音波センサを
用いることも可能であり、治具ウェーハ９やウェーハ５
の位置を検知し得るものであれば特にその方式に限定は
ない。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、ボートの少なくとも３箇所以上の基板装填部に測定
用基板を装填し、この測定用基板を移載機に配置された
検知手段が検知し、その検知データと初期値とを演算手
段が比較し、その演算手段によりボートの変形量を算出
するようになっているため、ボートの変形の程度を定量
的に算出することができ、ボートの耐久性を定量的に把
握することができる。又、本発明は、従来半導体製造装
置から取り外し、別工程で行っていたボートの歪み測定
を、半導体製造装置に設置されたボート変形測定装置に
よって行うことができ、作業者の熟練度に関係なく、簡
単且つ正確にボートの変形量を測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す半導体製造装
置のボート変形測定装置の構成図。図１（ａ）は同ボー
ト変形測定装置の平面図、図１（ｂ）は同ボート変形測
定装置の要部正面図。

【図２】治具ウェーハの斜視図。

【図３】検知手段による治具ウェーハの検知方法を説明
する概念図。

【図４】ボートの説明図。図４（ａ）はボートの正面
図、図４（ｂ）はボートの倒れ状態を示す図、図４
（ｃ）はボートの中央部の膨れ状態を示す図。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す半導体製造装
置のボート変形測定装置の構成図。図５（ａ）は同ボー
ト変形測定装置の平面図、図５（ｂ）は同ボート変形測
定装置の要部正面図。

【図６】本発明のボートの変形測定に用いる治具ウェー
ハの他の実施の形態を示す図。

【図７】本発明のボートの変形測定に用いる治具ウェー
ハの更に他の実施の形態を示す図。

【図８】半導体製造装置の構成図。

【図９】第１の従来例を示す３次元測定機の斜視図。

【図１０】第２の従来例を示すボート変形測定用の装置
斜視図。

【符号の説明】

１ ボート変形測定装置 ２ ボート ３ 移載機 ５ 基板（ウェーハ） ６ 基板装填部（ウェーハ装填用溝） ９ 測定用基板（治具ウェーハ） １２ 検知手段 １３ 演算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板が収容される基板装填部を少なくと
   も３箇所以上備え、半導体製造装置の反応室内に装填さ
   れるボートと、 該ボートに基板を装填する移載機に配置され、前記基板
   装填部に基板の代わりに装填された測定用基板を検知す
   る検知手段と、 該検知手段の検知データと初期値とを比較し、ボートの
   変形量を算出する演算手段と、 を備えたことを特徴とする半導体製造装置のボート変形
   測定装置。