JPWO2019021465A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム Download PDF

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Abstract

基板に異常が発生している状況であっても、基板の状態を検知する機構が基板に接触することなく基板の状態を検知する技術を提供する。本発明の一実施形態によれば複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入する工程と、反応管内にガスを供給して基板を処理する工程と、基板を処理した後、基板保持具を反応管から搬出する工程と、基板を移載可能な位置を基準に基板保持具を所定角度回転させた状態で基板保持具に載置された基板を検知する工程と、を有する技術が提供される。

Description

本発明は、半導体デバイス等の基板を処理するための半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラムに関する。
基板(以下、ウェーハともいう)を多段に保持する基板保持具(以下、ボートともいう)と、このボートに基板を移載する移載機とを有し、ボートに多数の基板を保持した状態で処理炉にて基板を処理する基板処理装置（以下、単に処理装置ともいう）は公知である。この処理装置では、処理炉内にて昇温された時、又は処理炉から取り出され冷却された時、熱応力により、基板には割れ、反り等の異常が生じる場合がある。この割れや反りが基板自動搬送機構により自動搬送できないレベルにある場合、基板を出し入れする基板保持体(以下、ツィーザともいう)が基板と衝突してボートを倒し、例えば石英製の部品を破損する等の重大事故につながる。
これを解決するために基板の状態を検知する機構を設けることが考えられる。例えば、特許文献１には、移載機にフォトセンサを設け、移載機の上下軸を用いてフォトセンサを移動し、基板保持具の基板を検知することが記載されている。
国際公開２００５−０３１８５１号公報
本発明の目的は、基板に異常が発生している状況であっても、基板の状態を検知する機構が基板に接触することなく基板の状態を検知する技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入する工程と、反応管内にガスを供給して基板を処理する工程と、基板を処理した後、基板保持具を反応管から搬出する工程と、基板を移載可能な位置を基準に基板保持具を所定角度回転させた状態で基板保持具に載置された基板を検知する工程と、を有する技術が提供される。
本発明によれば、従来の構成のままハード改造を伴わずに基板の状態を検知する機構が基板と接触することなく基板の検知を行うことができる。
本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の斜視図である。 図１に示す基板処理装置の側面透視図である。 本発明の一実施の形態に係る移載情報検出手段の一例としてのウェーハ異常検出装置を示す解説図である。 本発明の一実施の形態に係り、複数の基板処理装置を制御する基板処理システムのコントローラの一例を示す図である。 本発明の一実施の形態に係り、基板処理システムのコントローラの一例を示すブロック図である。 図３に示すウェーハ異常検出装置を用いたウェーハ検知動作を示す一実施例である。 図６に示されるウェーハ異常検出装置を用いたウェーハ検知動作の上面図を示す一実施例である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるウェーハ異常検出装置を用いたウェーハ検知動作の上面図を示す一実施例である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるウェーハ異常検出装置を用いたウェーハ検知動作を示す一実施例である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるウェーハ検知動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる基板処理シーケンス例を示す図である。
本発明を実施する最良の形態において、基板処理装置は、基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の基板処理装置（以下、単に処理装置ともいう）とされており、例えば、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理装置として用いられる。
図１及び図２に示すように、基板処理装置１００には、複数枚の基板(ウェーハ)２００を収納するキャリアとして基板収容容器（以下ポッドという。）１１０が用いられる。基板処理装置１００の筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部には、メンテナンスを可能とするための開口部として正面メンテナンスロ１０３が開設される。正面メンテナンスロ１０３には、これを開閉するため正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ１１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側には、ロードポート１１４が設置されている。ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、回転式ポッド棚１０５が設置されている。回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される柱１１６と、柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、各棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成される。
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（ポッド昇降機構）１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築される。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａには基板としてのウェーハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウェーハ搬入搬出口１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウェーハ搬入搬出口１２０，１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置される。ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は、載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウェーハ出し入れ口を開閉するように構成される。
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間(以下、ポッド搬送空間ともいう)から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウェーハ移載機構１２５が設置されており、ウェーハ移載機構１２５は、ウェーハ２００を水平方向に回転乃至直動可能なウェーハ移載装置１２５ａ及びウェーハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成される。
図３に示すように、ウェーハ移載装置１２５ａには、ウェーハ２００の移載状態を検知するためのウェーハ異常検出装置(以後、ウェーハ検知装置ともいう)４００が取り付けられている。ウェーハ異常検出装置４００は、例えば、図３に示されるように、ウェーハ移載装置１２５ａの両側部に回転可能に取り付けられた一対の検知アーム４０１，４０１と、一対の検知アーム４０１，４０１を回転駆動させるためのアクチュエータ（図示せず）とから構成されている。検知アーム４０１には、ウェーハ位置検出センサＳ１(以後、センサＳ１と称する)とウェーハ飛出し検出センサＳ２(以後、センサＳ２と称する)が設けられている。このように、ウェーハ飛出しが発生してもセンサＳ２による検知が可能になっている。なお、ボート２１７の図示は省略している。
図１に模式的に示されているようにウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂは耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置される。これら、ウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウェーハ移載装置１２５ａの連続動体により、ウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェーハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェーハ２００の装填（チャージ）及び回収（ディスチャージ）するように構成されている。
移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成される。待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下端部は、炉ロシャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構域される。また、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には、蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられる。そして、シールキャップ２１９には、ボート２１７を回転させるボート回転機構１２９が設けられている。
シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成される。ボート２１７は複数のウェーハ２００を多段に支持するためのスロット（溝）を有する複数本の保持部材としての支柱２２０を備えており、複数枚（例えば、５０〜２００枚程度）のウェーハ２００を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれボート２１７のスロットに水平に保持するように構成されている。
移載室１２４のウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウェーハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウェーハ２００の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５が設置される。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５及びウェーハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成される。
次に、図１及び図２を参照して本発明に係る基板処理装置１００の動作について説明する。ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部にポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７にポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から載置台１２２に移載されるかもしくはロードポート１１４から直接載置台１２２に移載される。
載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウェーハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられると共に、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウェーハ出し入れ口が開放される。ポッド１１０のウェーハ出し入れ口がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウェーハ２００はポッド１１０からウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェーハ出し入れ口を通じてピックアップされ、図示しないノッチ合わせ装置にてウェーハ２００を整合した後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填される。ボート２１７にウェーハ２００を受け渡したウェーハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウェーハ２００をボート２１７に装填する。
この一方（上段または下段）の載置台１２２におけるウェーハ移載機構１２５によるウェーハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）の載置台１２２には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。
ウェーハ２００のボート２１７へのチャージが終了すると、ウェーハ異常検出装置４００により移載情報が検出される。このとき、図３に示すように、ウェーハ異常検出装置４００は、ウェーハ移載装置１２５ａに２つの検知アーム４０１を設けた構成となっている。図６に示すように、検知アーム４０１はボート２１７上のウェーハ下方に挿入され、ウェーハを検知アーム４０１で挟み込むように配置され、その後、ウェーハ移載装置１２５ａの上下の移動により、ウェーハ下面の複数のウェーハ割れ検出点に順次移動される。
これにより、ウェーハ２００の有無はセンサＳ１の遮光により、ウェーハ２００の飛出しはセンサＳ２の遮光により検出される。また、ボートスロット位置が適正かどうかは、遮光時のしきい値から検出され、ウェーハ２００の割れは、各点の変位量（撓み）の比較又は各ウェーハ割れ検出点での変位量と許容応力との関係から求められる。尚、図６ではツィーザ１２５ｃは省略されている。
ボート２１７の挿入の際は、処理炉２０２の下端部を開閉する炉ロシャッタ１４７によって開放される。続いて、複数枚のウェーハ２００を保持したシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ボート２１７の処理炉２０２内への挿入によりウェーハ２００が炉内に搬入される。
ウェーハ２００の搬入後は、処理炉２０２にてウェーハ２００に任意の処理、例えば、酸化、成膜、拡散処理等が施される。処理後は、図示しないノッチ合わせ装置１３５でのウェーハ２００の整合工程と、ボート２１７のアンロード後のウェーハ２００の異常検出工程を除き、概上述の逆の手順で、ウェーハ２００及びポッド１１０が機外、すなわち、筐体１１１の外部に払い出される。
後述するアンロード後のウェーハ異常検出工程では、ボート２１７から処理済みウェーハ２００を抜き取る前に、ウェーハ異常(例えばウェーハ割れ)が検出される。例えば、ウェーハ割れが検出された場合は、前記ウェーハ移載装置１２５ａによって移載状態が異常のウェーハ（以下、異常ウェーハという）２００及び周辺ウェーハがポッド１１０とは別の搬送容器にチャージされる。この後、割れのない正常なウェーハ２００がポッド２１７からディスチャージされる(回収される)。
本実施の形態においては、ウェーハ異常検出工程をアンロード後に実施するよう設定された場合について記載しているが、本発明はかかる場合に限定されない。例えば、ウェーハ２００をボート２１７に装填した後であって基板を処理する前に、ウェーハ異常検出工程を実施するようにしてもよい。このように設定すると、ウェーハ２００を処理炉２０２内にロードする前にウェーハ割れの検知を行うことが出来るので、ウェーハ割れに起因する事故、例えばロックアウトなどの損失を未然に防ぐことが出来る。また、ウェーハ異常検出工程は、ウェーハ２００をボート２１７に装填した後と、熱処理後のボート２１７からウェーハ２００を回収する前と、の両方で行うことが出来る。このように設定すると、熱処理前に基準となるデータを取得してから熱処理後にウェーハ異常検出工程を実施するので、最適な条件でウェーハ割れ検知を行うことが出来る。
図４に示すように、基板処理システム３００には、管理用もしくは解析用コンピュータ３０２が設けられ、基板処理装置１００にプロセスモジュールコントローラ（以下、ＰＭＣ：Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒという）３１０が設けられる。ＰＭＣ３１０は通信のためＬＡＮなどの通信回線３０４を介して管理用もしくは解析用コンピュータ３０２に接続される。一般的に、管理用コンピュータ３０２は、複数の基板処理装置１００の運用管理を行い、解析用コンピュータ３０２は、複数の基板処理装置１００から送信されるデータを解析するために用いられ、一般的に、クリーンルーム外に設置される。
図５に示すように、コントローラは、主制御部３１２、副制御部３１４を有して構成されており、主制御部３１２は、入出力装置３０６、ＣＰＵ３１６と、記憶手段としての記憶部３１７と、管理用もしくは解析用コンピュータ３０２とのデータの送受信を行う送受信処理部３２２と、ＣＰＵ３１６と副制御部３１４とのＩ／Ｏ制御を行うＩ／Ｏ制御部３２４とで構成される。なお、管理用もしくは解析用コンピュータ３０２の構成は、主制御部３１２と略同じである。
副制御部３１４は、例えば、処理炉２０２の外周部に設けられたヒータ（図示せず）により処理室２０１内の温度を基板処理温度に制御する温度制御部３２６と、処理炉２０２のガス配管３４０に設けられたＭＦＣ（マスフローコントローラ）３４２からの出力値（マスフローコントローラの検出値）に基づいて処理炉２０２内に供給する反応ガスの供給量等を制御するガス制御部３２８と、処理炉２０２の排気配管３４４に設けられた圧カセンサ３４６の出力値（検出値）に基づいてバルブ３４８の開閉又は開度を制御することにより処理炉２０２の処理室２０１内の圧力を基板処理圧力に制御する圧力制御部３３０と、基板の搬送系のアクチュエータを制御する搬送制御部３５０と、前記ウェーハ異常検出装置４００の検出値に基づいてウェーハ２００の移載状態を判定する異常判定部３５１とで構成される。又、異常判定部３５１は、搬送制御部３５０内に組み込まれていても構わない。
記憶部３１７は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３１８、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２０、ハードディスクＨＤから構成され、レシピ及び各種のプログラム、参照データを格納している。また、本実施形態において、予め測定される後述するマスターデータが記憶部３１７に格納されている。参照データとしては、各ウェーハ２００のウェーハ個別情報、ウェーハ種別情報、ウェーハ移載情報、ウェーハ移載状態の補正情報が格納される。ここで、ウェーハ個別情報とは、例えば、ウェーハ２００のロット番号を示すロットＩＤ、ポッド１１０のスロット挿入位置を示すボートスロットＮｏ、ボート２１７の指定するボート２１７のスロットにウェーハ２００を挿入させるためのボートスロットＮｏ、ウェーハ種別を含む複数の情報を一組として編集された編集後のデータである。また、ウェーハ種別情報とは、ウェーハの種別を表す情報、具体的には、生産ウェーハ、モニタウェーハ、サイドダミーウェーハ、補充ダミーウェーハ等のウェーハ種別を表す情報をいう。ウェーハ移載情報とは、各ウェーハ２００の個別情報から得られたボート２１７上のウェーハ２００の移載状態を表す情報をいう。さらに、ウェーハ２００の移載情報には、検知アーム４０１に設けられたセンサＳ１による検知データと予め測定されたマスターデータを比較し前記異常判定部３５１により判定された判定結果の情報が含まれる。この情報（ウェーハ２００の異常情報）は、ウェーハの移載状態の正常又は異常に大別される。移載状態が異常の場合には、ボート２１７のスロットに対するウェーハ２００の挿入深さが浅く、ウェーハ２００がボート２１７から飛出している状態（以下、ウェーハ飛出しという）、ウェーハ２００に割れが生じている状態（以下、ウェーハ割れという）、指定されたボート２１７のスロットではなく別のボート２１７のスロットに挿入されている状態（以下、スロット違いという）、ウェーハ移載装置１２５ａ側にウェーハ２００が取り残され、指定されたボート２１７のスロットが空スロットとなっている状態（以下、空スロットという）等の異常有りの状態を示す情報がある。正常の場合、異常無しの状態を示す情報がある。また、ウェーハ２００の移載状態の補正情報とは、ウェーハ２００の移載情報のうち、異常の場合に、補正により修正した情報をいう。移載状態の補正は、移載状態をメンテナンスにより復旧した後、基板処理装置のハードウェア側のデータと、コントローラ側のシステム上のデータとを合わせこむために必要となる。
入出力装置３０６は、記憶部３１７に格納されているデータ等を表示させる表示部３３４、表示部３３４の操作画面からのオペレータ（ユーザ）の入力データ（入力指示）を受け付ける入力部３３２、入力部３３２に受け付けられた入力データが後述する表示制御部３３６により送受信処理部３２２に送信されるまでの間、一時、記憶する一時記憶部３３５、入力部３３２からの入力データ（入力指示）を受け付け、この入力データを表示部３３４もしくは送受信処理部３２２に送信する表示制御部３３６を有する。
表示制御部３３６は、送受信処理部３２２を介してＣＰＵ３１６により記憶部３１７に格納された複数のレシピのうち任意のレシピを実行させる指示（実行指示）を受け付けるように構成されており、表示部３３４は、レシピの選択、編集及び実行の各画面、コマンドの実行画面、リカバリの実行画面、基板処理装置１００の運転状態のモニタ画面など、基板処理のために必要とされる各種の表示画面を操作画面上に表示させるように構成されている。
操作画面上で入出力装置３０６にて作成又は編集されたレシピが実行されると、レシピの設定値が各ステップ順に副制御部３１４により参照され、基板処理装置の基板搬送系、基板処理系のアクチュエータのフィードバック制御により、基板処理、例えば、基板の酸化、拡散、成膜処理が実施される。
搬送制御部３５０は、ウェーハ２００をボート２１７に移載する際、又はボート２１７からポッド１１０にウェーハ２００を移載する際は、記憶部３１７に予め格納されているウェーハ２００毎のウェーハ個別情報（ウェーハＩＤ）を参照し、ウェーハ移載装置１２５ａやボートエレベータ１１５のウェーハ２００の搬送系、ウェーハの移載系を制御するように構成される。また、搬送制御部３５０は、ボート２１７が処理炉２０２内に装入されると、実行中のレシピに従い、ボート回転機構１２９を制御して所定速度でボート２１７を回転させるよう構成される。
異常判定部３５１は、レシピを実行してウェーハ２００を処理した後であって、ボート２１７を処理炉２０２から搬出した後、あるいはボート２１７にウェーハ２００を装填して、該ボート２１７を処理炉２０２内に搬入する前に、ウェーハ異常検出装置４００によりウェーハ２００ごとに検出された結果に基づいて、ウェーハ２００の移載状態を判定する。
図６に示すように、本実施形態において、ウェーハ２００を検知アーム４０１で挟むことでウェーハ２００を検知している。これにより、ボート２１７上に傾き/割れ/飛出し/２枚重ね等の異常がなく予定の枚数が所定の位置(溝)に載っているかを確認することができる。しかしながら、図７に示すように、ウェーハ２００の飛出しが発生していると、検知アーム４０１若しくはウェーハ移載装置１２５ａに衝突若しくは接触してしまい、被害が大きくなることがある。
図７に示すように、ボート２１７は、支柱２２０が３本(又は４本)あり、ボート２１７に対してウェーハ移載装置１２５ａが移載可能な位置(移載を行う位置)で、ウェーハ２００の検知を行っていた。支柱２２０があるため、ウェーハ飛出しが発生した場合は、ウェーハ移載装置１２５ａの方向に向かって飛出す。ある程度の飛出しであれば、ウェーハ２００が検知アーム４０１内に収まり、センサＳ２により検知可能である。
ところが、飛出したウェーハ２００が検知アーム４０１に衝突してしまうと、他のウェーハ２００まで影響が及び、損害が大きくなってしまう。
(第１実施形態) 本実施形態によれば、図８Ａに示すように、ボート２１７を所定角度回転させて、検知アーム４０１により検知している。具体的には、ウェーハ２００が飛出した箇所は、検知アーム４０１に設けられたセンサＳ１にてウェーハ無しとして検知できるため異常であることも割れたウェーハと同様に確認が可能である。尚、センサＳ１で検知が可能になるように、ボート回転機構１２９を動作させて予めマスターデータとして割れ検知位置データを取得しておくことが必要である。図６と同様に図８Ｂにおいても、異常(傾き/割れ/飛出し/２枚重ね)がなくボート２１７上に予定の枚数が所定の位置(溝)に載置されているか確認することができる。これにより、ウェーハ飛出しに関係なく、基板割れ検知を行うことができる。
このように、本実施形態によれば、ボート回転機構１２９を利用し、ボート２１７を所定角度回転させて、ボート２１７の支柱２２０と支柱２２０の間でかつセンサＳ１がウェーハ２００や支柱２２０に衝突しない箇所(つまり、センサＳ１で検知が可能な位置)にて、ウェーハ検知装置４００による割れ検知動作を行うことにより、ウェーハ２００が飛出した状態でもウェーハ２００に接触することなく検知を行うことができる。例えば、ボート２１７に対してウェーハ移載装置１２５ａが支柱２２０間の中心となる位置になるように、ボート２１７を所定角度回転させる。
(実施例１) 次に、本実施形態に係る基板処理装置１００を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程である基板処理工程を実施する場合を例に挙げて説明する。実施例１では、ボートアンロード後にウェーハ異常検出装置４００の検知アーム４０１による検知動作を実行するよう構成される。尚、図１０に示す基板処理シーケンスを主制御部３１２が実行するように構成されている。
基板処理工程の実施にあたって、実施すべき基板処理に対応する基板処理レシピ(プロセスレシピ)が、例えば、主制御部３１２内のメモリ３１７に展開される。そして、必要に応じて、主制御部３１２から温度制御部３２６、ガス制御部３２８、圧力制御部３３０や搬送制御部３５０等の副制御部３１４へ動作指示が与えられる。このようにして実施される基板処理工程は、搬入工程と、成膜工程と、搬出工程を少なくとも有する。本実施形態では、移載工程(後述する基板処理装置１００への基板投入工程を含む)と、回収工程を基板処理工程に含む。
（Ｓ１０１：基板投入工程）主制御部３１２は、外部管理コンピュータ等からの基板投入指示を受付けると、基板処理シーケンスを開始するよう構成されている。具体的には、主制御部３１２は、外部搬送装置からポッド１１０がロードポート１１４に載置されると、ポッド１１０を回転式ポッド棚１０５に格納する基板投入工程の開始指示(投入指示)を搬送制御部３５０に発信する。搬送制御部３５０は、ロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間のポッド１１０の搬送をポッド搬送装置１１８に行わせる。
（Ｓ１０２：移載工程） 次に、主制御部３１２からは、搬送制御部３５０に対して、ウェーハ移載機構１２５の駆動指示が発せられる。そして、搬送制御部３５０からの指示に従いつつ、ウェーハ移載機構１２５は載置台１２２上のポッド１１０からボート２１７へのウェーハ２００の移載処理を開始する。この移載処理は、予定された全てのウェーハ２００のボート２１７への装填(ウエハチャージ)が完了するまで行われる。
（Ｓ１０３：搬入工程） 指定枚数のウェーハ２００がボート２１７に装填されると、ボート２１７は、搬送制御部３５０からの指示に従って動作するボートエレベータ１１５によって上昇されて、処理炉２０２内に形成される処理室２０１に装入(ボートロード)される。ボート２１７が完全に装入されると、ボートエレベータ１１５のシールキャップ２１９は、処理炉２０２のマニホールドの下端を気密に閉塞する。
（Ｓ１０４：処理工程） その後は、処理室２０１は、圧力制御部３３０からの指示に従いつつ、所定の処理圧力(真空度)となるように真空排気装置によって真空排気される。また、処理室２０１は、温度制御部３２６からの指示に従いつつ、所定の温度となるようにヒータによって加熱される。続いて、搬送制御部３５０からの指示に従いつつ、回転機構１２９によるボート２１７及びウェーハ２００の回転を開始する。そして、所定の圧力、所定の温度に維持された状態で、ボート２１７に保持された複数枚のウェーハ２００に所定のガス(処理ガス)を供給して、ウェーハ２００に所定の処理(例えば成膜処理)がなされる。
（Ｓ１０５：搬出工程） ボート２１７に載置されたウェーハ２００に対する成膜工程が完了すると、搬送制御部３５０からの指示に従いつつ、その後、ボート回転機構１２９によるボート２１７及びウェーハ２００の回転を停止させ、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させてマニホールドの下端を開口させるとともに、処理済のウェーハ２００を保持したボート２１７を処理炉２０２の外部に搬出（ボートアンロード）する。
（Ｓ１０６：回収工程） そして、処理済のウェーハ２００を保持したボート２１７は、クリーンユニット１３４から吹出されるクリーンエア１３３によって極めて効果的に冷却される。そして、例えば１５０℃以下に冷却されると、ウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知が行われ、特に異常がなければ、ボート２１７から処理済のウェーハ２００が脱装（ウエハディスチャージ）される。処理済のウェーハ２００がポッド１１０に移載した後に、新たな未処理ウェーハ２００のボート２１７への移載が行われる。
本実施形態におけるウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知は、図９に示すように、ボート２１７に対してウェーハ載置可能な位置を基準点(０°)からボート２１７の回転方向(図９に示す矢印の向き)に所定角度Ａ(またはＢ)回転させて割れ検知位置へ移動させる。その後、ウェーハ移載装置１２５ａに設けられた検知アーム４０１を摺動させてウェーハ２００を挟み込むように配置させ、前述の図８Ｂに示されるような測定が行われる。
尚、このボート２１７の回転方向(Ｒ軸方向)の割れ検知位置のデータは、予めマスターデータとして取得しておく。つまり、割れ検知位置として所定角度Ａ及び所定角度Ｂの位置に回転させたときの両方のデータについて取得しておく。更に、ウェーハ移載装置１２５ａに備えられた検知アーム４０１に設けられたセンサＳ１でウェーハ検知可能なようにティーチングして、ウェーハ移載装置１２５ａのウェーハ移載可能な位置のデータをマスターデータとして取得しておく。これらマスターデータは記憶部３１７に格納される。
このように、搬送制御部３５０は、ウェーハ移載が可能な位置を基準にボート回転機構１２９を用いて割れ検知位置へボート２１７を回転させることができ、異常判定部３５１はボート２１７の支柱２２０間でセンサＳ１が支柱２２０に衝突しない箇所でウェーハ検知が可能であるため、ウェーハ２００が飛出している状況でもウェーハ２００に接触することなくウェーハ２００の載置状態を検知することができる。
本実施形態におけるウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知の結果、異常が発生していたウェーハ２００がある場合、異常判定部３５１は、異常の内容に応じて搬送制御部３５０にボート２１７から処理済のウェーハ２００を脱装（ウエハディスチャージ）させるよう構成されている。異常判定部３５１は、仮に、異常がウェーハ飛出しであっても、ウェーハ２００が飛出した箇所は、前述の図８Ｂに示されるような測定により、センサＳ１による検出結果がウェーハ２００無しとした検知結果から判定できる。
本実施形態によれば、ウェーハ２００に異常が発生していても、異常が発生したウェーハ２００、あるいは異常が発生したウェーハ２００とその上下のウェーハ２００を取り除かれ、異常の要因が解消されると、異常判定部３５１は、ウェーハ異常を解除する。そして、搬送制御部３５０は、他の正常な処理済みウェーハ２００をボート２１７から回収するようウェーハ移載機構１２５を制御する。これにより、異常(特にウェーハ飛出し)による正常な処理済みウェーハ２００への損害を低減することができる。
そして、ボート２１７からポッド１１０に収納された処理済みウェーハ２００は、載置台１２２から回転式ポッド棚１０５に一旦格納されたのち、装置外へ回収される。ここで、全ての処理済みウェーハ２００が、ボート２１７からポッド１１０へ搬送されると、主制御部３１２は基板処理シーケンスを終了するよう構成されている。更に、回収工程は、回転式ポッド棚１０５からロードポート１１４までに搬送される工程と、ロードポート１１４から基板処理で用いたポッド１１０が装置外へ搬出される工程を含み、主制御部３１２は基板処理シーケンスを終了するようにしてもよい。
(変形例１)実施例１では、ウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知は、ボート２１７を所定角度Ａ(またはＢ)回転させて基板の検知を行っていたが、本実施形態におけるウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知は、実施例１と同様にボート２１７を所定角度Ａ(またはＢ)回転させてウェーハ割れ検知した後、更に、ボート２１７を所定角度Ｂの位置迄回転させて(所定角度Ｂ−所定角度Ａ回転させて)ウェーハ割れ検知をするように構成されている。これにより、上述した実施例１での効果を奏することは言うまでもない。更に、実施例１よりもウェーハ２００に生じた微細な変化(例えば、ウェーハ２００の一部の欠け)を検出することができる。
(変形例２)ウェーハ飛出しが発生している場合にウェーハ移載位置でウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知を行うことができないため、実施例１では、ボート２１７を所定角度Ａ(またはＢ)回転させてから検知していた。このとき、ウェーハ飛出しが発生していたら、図７に示すようにウェーハ検知は不可能である。しかしながら、ウェーハ飛出しが発生していなければ、ウェーハ移載位置でウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知を行うことができる。
従い、本実施形態におけるウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知は、ボート２１７を所定角度Ａ回転させてウェーハ割れ検知した後、更に、ボート２１７を所定角度Ａ逆回転(または、３６０°−所定角度Ａ回転)させて、ウェーハ移載位置に戻してウェーハ割れ検知をするようにしてもよい。これにより、上述した実施例１での効果を奏することは言うまでもない。更に、実施例１よりもウェーハ２００に生じた微細な変化(例えば、ウェーハ２００の一部の欠け)を検出することができる。また、ウェーハ検知の後、ボート２１７を基準位置(図９の左側の図)まで戻す必要がないため、異常がなければすぐに処理済みウェーハ２００を回収することができる。
(実施例２)本実施形態におけるウェーハ異常検出装置４００によるウェーハ検知は、基板処理工程における移載工程後であって、搬入工程前に行われる。これにより、ウェーハ２００を処理炉２０２に搬入前に、ウェーハ２００の異常を検出することができるので、異常が発生したウェーハ２００を取り除く処理またはダミーウェーハとの交換処理、または軽微な飛出しであれば支柱２２０にウェーハ２００を装填する処理を行うことができる。
このように、本実施の形態においては、処理炉２０２に搬入前に、検出された異常の内容に応じて復旧処理を行い、他の正常なウェーハ２００はボート２１７に装填したまま次の搬入工程を行うことができるので、異常ウェーハ２００の影響を低減しつつ基板処理を継続することができる。
また、本実施形態において、実施例１を妨げることは無く、実施例１と組合せることができるのは言うまでもない。また、上述の変形例１及び変形例２のどちらか一方と組合せることもできる。また、これら、実施例１、変形例１、変形例２から少なくとも選択される一例と組み合わせることができる。
(実施例３) 基板処理工程における移載工程前または回収工程前に、移載装置１２５ａのツィーザ１２５ｃのピッチを確認する。ピッチの確認結果、異常が検出されると、この異常が解消されるまで移載工程(ウェーハチャージ工程)や回収工程(ウェーハディスチャージ工程)のウェーハ２００の搬送動作が不可能となる。
これにより、ウェーハ２００搬送における異常(例えば、ウェーハ２００へのツィーザ１２５ｃの衝突、ウェーハ２００の落下等)を予防することができるので、搬送停止することなくウェーハ２００を処理することができ、結果として装置稼働率の向上が期待できる。尚、各変形例含む実施例１または実施例２の実施を妨げることなく、これらと組合せて実施することにより、上述の各変形例含む実施例１または実施例２の効果を奏することができる。
(実施例４) 基板処理工程における移載工程中に、移載装置１２５ａのツィーザ１２５ｃに載置されたウェーハ２００がボート２１７のスロット(溝)に装填され、移載装置１２５ａが予め指定された距離で一旦停止して、ツィーザ１２５ｃにウェーハ２００が載置されているか確認する。確認後、移載装置１２５ａを元の位置まで移動させる。
これにより、ツィーザ１２５ｃにおけるスライドウェーハの有無による搬送異常を予防することができる。例えば、ツィーザ１２５ｃにスライドウェーハがあっても(ツィーザ１２５ｃ上にウェーハ２００が載置されていても) 元の位置(搬送開始のときの位置)まで移動しないで移載装置１２５ａを停止するのでウェーハ２００の落下を予防できる。また、落下まではいかなくてもウェーハ２００の飛出しまたはウェーハズレの要因となりうるスライドウェーハを検知することができる。また、スライドウェーハがある場合、元の位置まで移動しないで再度ボート２１７に装填する動作を選択できる。
このように、移載装置１２５ａが初期位置(元の位置)から装填位置まで移動して、ボート２１７にウェーハ２００を装填した後、装填位置から初期位置ではない予め指定された距離で一旦停止することにより、センサ等を必要としないで搬送異常を予防することができる。
尚、本実施形態は、各変形例含む実施例１乃至実施例３の実施を妨げることなく、これらと組合せて実施することにより、上述の各変形例含む実施例１乃至実施例３の効果も奏することができる。
本実施形態におけるコントローラは、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等）を用意し、この外部記憶装置を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラを構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。記憶装置としてのメモリ３１７や外部記憶装置は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置３１７単体のみを含む場合、外部記憶装置単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。
なお、本発明の実施形態に於ける基板処理装置１００は、半導体を製造する半導体製造装置だけではなく、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）装置の様なガラス基板を処理する装置でも適用可能である。又、露光装置、リソグラフィ装置、塗布装置、プラズマを利用した処理装置等の各種基板処理装置にも適用可能であるのは言う迄もない。
基板の移載状態を検知する基板検知機構を備えた基板処理装置に適用される。
１００…基板処理装置、

Claims (12)

  1. 複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入する工程と、前記反応管内にガスを供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記反応管から搬出する工程と、前記基板を移載可能な位置を基準に前記基板保持具を所定角度回転させた状態で前記基板保持具に載置された前記基板を検知する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
  2. 更に、前記基板保持具を第２所定角度回転させて、前記基板保持具に載置された前記基板の割れを検知する工程を有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 更に、前記基板保持具を前記所定角度逆回転させて、前記基板保持具に載置された前記基板の割れを検知する工程を有する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  4. 更に、前記基板保持具に保持された前記基板及び前記基板保持具が配置された移載室を冷却する冷却工程を有し、前記冷却工程後、前記基板保持具を所定角度回転させるよう構成されている請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  5. 更に、前記複数の基板を前記基板保持具に移載する工程を有し、前記移載する工程後であって前記搬入する工程の前に、前記基板保持具を所定角度回転させるよう構成されている請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  6. 更に、複数枚の基板を基板保持体に載置して、前記基板保持体を介して前記基板を前記基板保持具に移載する移載工程を有し、前記移載工程の前に、前記基板保持体に異常が発生すると、前記異常が解消されるまで前記基板を移載しないよう構成されている請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記移載装置では、初期位置から前記基板保持体から前記基板を前記基板保持具に装填する装填位置まで移動して、予め指定された距離を戻ったところで一旦停止するよう構成されている請求項６記載の半導体装置の製造方法。
  8. 複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入する工程と、前記反応管内にガスを供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記反応管から搬出する工程と、前記基板保持具を搬入する工程前に、前記基板を移載可能な位置を基準に前記基板保持具を所定角度回転させた状態で前記基板保持具に載置された前記基板を検知する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
  9. 複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬出する工程と、前記反応管内にガスを供給して前記基板を処理する工程と、前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記反応管から搬出する工程と、前記基板を移載可能な位置を基準に前記基板保持具を所定角度回転させた状態で前記基板保持具に載置された前記基板を検知する第１工程と、前記基板の移載可能な位置で前記基板保持具に載置された前記基板を検知する第２工程と、を有する半導体装置の製造方法。
  10. 前記搬出する工程後、前記第２工程よりも前記第１工程を優先して実施するよう構成されている請求項９記載の半導体装置の製造方法。
  11. 複数の基板を保持する基板保持具を回転させる回転機構と、前記基板を保持する基板保持体を有する移載機構と、前記移載機構と前記基板保持具との間で前記基板の搬送を制御する搬送制御部と、前記基板保持具に保持された基板の移載状態を検知する異常検出装置と、を備えた基板処理装置において実行されるプログラムであって、複数枚の基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入する手順と、前記反応管内にガスを供給して前記基板を処理する手順と、前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記反応管から搬出する手順と、前記基板を移載可能な位置を基準に前記基板保持具を所定角度回転させた状態で前記基板保持具に載置された前記基板を検知する手順と、をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
  12. 複数の基板を保持する基板保持具を回転させる回転機構と、前記基板を保持する基板保持体を有する移載機構と、前記移載機構と前記基板保持具との間で前記基板の搬送を制御する搬送制御部と、前記基板保持具に保持された基板の移載状態を検知する異常検出装置と、前記基板が載置された状態の基板保持具を反応管内に搬入させ、前記反応管内にガスを供給して前記基板を処理させ、前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記反応管から搬出させ、前記基板を移載可能な位置を基準に前記基板保持具を所定角度回転させた状態で前記基板保持具に載置された前記基板を検知させるように、前記移載機構、前記回転機構、前記異常検出装置、前記搬送制御部を制御するよう構成されている主制御部と、を備えた基板処理装置。
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