KR102230545B1 - 종형 열처리 장치 및 종형 열처리 장치의 운전 방법 - Google Patents

종형 열처리 장치 및 종형 열처리 장치의 운전 방법 Download PDF

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Abstract

반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 기판을 기판 반송 기구에 의해 취출할 때, 생산성의 향상을 도모하는 것이다.
복수의 웨이퍼를 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트에 선반 형상으로 보유 지지하여 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서, 열처리 후에 상기 반응 용기로부터 반출된 웨이퍼 보트에 냉각 가스 분사 기구로부터 냉각 가스를 분사함과 함께, 웨이퍼 보트에 보유 지지되어 있는 웨이퍼에 대하여, 휨 검출부에 의해 휨을 검출한다. 그리고, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼를, 웨이퍼 반송 기구에 의해 웨이퍼 보트로부터 취출한다. 이 때문에, 열처리에 의해 휨이 발생하고, 온도의 저하와 함께 휨이 수속되는 웨이퍼에 있어서, 그 휨의 수속을 검지할 수 있으므로, 휨이 수속되는 타이밍에 웨이퍼 반송 기구에 의한 취출을 개시할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

Description

종형 열처리 장치 및 종형 열처리 장치의 운전 방법{VERTICAL HEAT TREATMENT APPARATUS AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치의 하나로서, 다수의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함)에 대하여 일괄로 열처리를 행하는 종형 열처리 장치가 있다. 이 열처리 장치에서는, 웨이퍼를 선반 형상으로 보유 지지하는 웨이퍼 보트를 상승시켜 열처리로에 로드하고, 다수매의 웨이퍼 W에 대하여 동시에 소정의 열처리를 행한다. 이후, 웨이퍼 보트를 하강시켜 열처리로로부터 언로드하고, 열처리 후의 웨이퍼를 웨이퍼 보트로부터 이동 탑재 장치에 의해 취출하여, 반송 용기 내로 회수하는 것이 행해지고 있다.
열처리 종료 후의 웨이퍼 W는 열 영향에 의해 크게 휘도록 변형되지만, 웨이퍼 온도가 저하됨에 따라서 휨은 수속되어 간다. 이 때문에, 예를 들어 언로드된 웨이퍼 보트에 가스를 공급하여 웨이퍼를 냉각시켜, 웨이퍼의 휨이 수속하고 나서, 이동 탑재 장치에 의한 반송(디스차지)을 개시하고 있다. 웨이퍼 보트의 언로드 후, 반송을 개시할 때까지의 대기 시간은, 미리 휨이 수속되는 수속 시간을 파악하고, 안전율을 예상하여 수속 시간보다도 긴 시간을 설정하고 있다.
생산성 향상을 위해, 반송을 개시할 때까지의 대기 시간을 단축할 것이 요구되고 있지만, 이미 설명한 바와 같이 대기 시간은 약간 길게 설정되어 있고, 실제로는 웨이퍼의 휨이 없음에도 불구하고, 반송 개시를 대기하게 된다. 따라서, 현 상황에서는, 웨이퍼의 휨의 수속 후, 최단 시간에 반송을 개시할 수는 없다. 또한, 웨이퍼의 종류나, 성막하는 막의 종별, 프로세스 조건에 따라서도, 웨이퍼의 열변형의 패턴이 상이하기 때문에, 확실하게 휨을 수속시키기 위해, 대기 시간을 길게 설정하는 경향이 있다.
특허문헌 1에는, 웨이퍼의 휨에 의해 발생하는 미소음을 검출하여 전기 신호로 변환하고, 이 전기 신호를 증폭하여 진폭의 시간 변화를 표시함으로써, 휨의 상태를 감시하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법에서는, 복수매의 웨이퍼의 휨 상태를 각각 정확하게 파악하는 것은 곤란하여, 본 발명의 과제를 해결할 수는 없다.
일본 특허 공개 평10-2509236호 공보
본 발명은 이와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 기판을 기판 반송 기구에 의해 취출할 때, 취출 가능한 기판의 대기 시간을 삭감하여, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.
이를 위해, 본 발명의 종형 열처리 장치는,
복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서,
상기 기판 보유 지지구에 대하여 기판의 전달을 행하는 기판 반송 기구와,
상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 기판의 휨을 검출하기 위한 휨 검출부와,
상기 휨 검출부의 검출 결과에 기초하여 휨이 없다고 판정된 기판을, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 종형 열처리 장치의 운전 방법은,
복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치의 운전 방법에 있어서,
기판을 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구에 전달하는 공정과,
상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판의 휨을 검출하는 공정과,
상기 휨 검출부의 검출 결과에 기초하여 휨이 없다고 판정된 기판을, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서, 열처리 후에 상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판의 휨을 검출하고, 휨이 없다고 판정된 기판을, 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하고 있다. 이 때문에, 열처리에 의해 발생한 휨이 수속되는 타이밍에 기판의 취출을 개시할 수 있으므로, 취출 가능한 기판의 대기 시간을 삭감할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 종형 열처리 장치의 일 실시 형태의 전체 구성을 도시하는 횡단 평면도.
도 2는 종형 열처리 장치의 종단 측면도.
도 3은 종형 열처리 장치의 로딩 에어리어의 종단면도.
도 4는 종형 열처리 장치에 설치되는 웨이퍼 보트와 냉각 가스 분사 기구, 흡기 기구를 도시하는 측면도.
도 5는 종형 열처리 장치에 설치되는 휨 검출부와 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 6은 휨 검출부와 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 7은 종형 열처리 장치의 운전 방법의 일례를 나타내는 흐름도.
도 8은 종형 열처리 장치의 작용을 도시하는 측면도.
도 9는 종형 열처리 장치의 작용을 도시하는 측면도.
도 10은 종형 열처리 장치의 작용을 도시하는 측면도.
도 11은 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 12는 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 13은 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 14는 휨 검출부와 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 15는 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 16은 휨 검출부와 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 17은 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 18은 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 19는 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 20은 냉각 가스 분사 기구의 다른 예를 도시하는 측면도.
도 21은 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 개략 사시도.
도 22는 휨 검출부의 다른 예를 도시하는 개략 사시도.
이하에 본 발명의 실시 형태에 관한 종형 열처리 장치(1)에 대하여, 도 1∼도 3을 각각 참조하면서 설명한다. 도면 중 참조 부호 11은 장치(1)의 하우징이며, 이 하우징(11) 내에는, 기판인 웨이퍼 W가 수납되는 캐리어 C를 장치에 대하여 반입, 반출하기 위한 반입 반출 영역 S1과, 캐리어 C 내의 웨이퍼를 반송하여 후술하는 반응 용기(열처리로) 내에 반입하기 위한 로딩 에어리어 S2가 설치되어 있다. 반입 반출 영역 S1과 로딩 에어리어 S2는 격벽(12)에 의해 구획되어 있고, 반입 반출 영역 S1은 대기 분위기로 되며, 로딩 에어리어 S2는 불활성 가스 분위기 예를 들어 질소(N2) 가스 분위기 또는 청정 건조 기체(파티클 및 유기 성분이 적고, 노점 -60℃ 이하의 공기) 분위기로 되어 있다.
반입 반출 영역 S1은, 제1 영역(13)과, 이 제1 영역(13)에 대하여 로딩 에어리어 S2측에 설치된 제2 영역(14)으로 이루어지고, 제1 영역(13)에는, 캐리어 C를 적재하기 위한 제1 적재대(15)가 설치되어 있다. 캐리어 C로서는, 기판인 예를 들어 직경 300㎜의 웨이퍼 W가 복수매 예를 들어 25매 선반 형상으로 배열되어 수납되고, 전방면의 도시하지 않은 취출구가 덮개체에 의해 폐색된 밀폐형의 반송 용기(FOUP)가 사용된다.
제2 영역(14)에는 제2 적재대(16)와 캐리어 보관부(17)가 설치됨과 함께, 캐리어 C를 제1 적재대(15), 제2 적재대(16) 및 캐리어 보관부(17) 사이에서 반송하는 캐리어 반송 기구(18)가 설치되어 있다. 도면 중 참조 부호 21은 캐리어 C와 로딩 에어리어 S2를 연통하는 개구부이며, 22는 당해 개구부(21)의 도어, 23은 캐리어 C의 덮개체를 개폐하는 덮개 개폐 기구이다.
로딩 에어리어 S2의 상방에는, 하단이 노구로서 개구되는 종형의 열처리로인 반응 용기(24)가 설치되어 있다. 반응 용기(24)의 하방에는 셔터(241)가 설치되고, 통상은 이 셔터(241)는 노구로부터 퇴피되어 있고, 열처리 후에 노구를 폐색하여 노 내로부터 로딩 에어리어 S2로의 열복사를 방지하는 역할을 갖는다. 또한, 로딩 에어리어 S2에 있어서의 반응 용기(24) 이외의 영역에는, 예를 들어 반응 용기(24)의 개구부 근방의 높이 위치에 천장부(242)가 형성되어 있다.
로딩 에어리어 S2에 있어서의 반응 용기(24)의 하방측에는, 다수매의 웨이퍼 W를 선반 형상으로 소정의 배열 간격으로 배열 보유 지지하는 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트(3)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 보트(3)는, 예를 들어 천장판(31)과 바닥판(32) 사이에 예를 들어 4개(도 2, 도 3에서는 3개만 도시)의 지주(33)를 구비하고 있고, 이 지주(33)에 형성된 도시하지 않은 홈부에 웨이퍼 W의 주연부가 보유 지지되어, 예를 들어 100매의 웨이퍼 W를 소정의 간격으로 상하로 배열하여 보유 지지할 수 있도록 구성되어 있다. 바닥판(32)의 하부에는 지지부(34)가 설치되어 있다. 또한, 도 2 등에서는, 반응 용기(24) 및 웨이퍼 보트(3)의 길이 치수는, 실제보다도 짧게 도시되어 있다.
한편, 반응 용기(24)의 하방측에는, 보트 엘리베이터(35)가 설치되어 있다. 보트 엘리베이터(35)는 승강 가능하게 구성되고, 그 위에는, 반응 용기(24)의 덮개체(243)와, 스테이지(36)가 이 순서로 설치되어 있고, 이 스테이지(36) 위에 웨이퍼 보트(3)가 지지부(34)를 통해 탑재된다. 보트 엘리베이터(35)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상하 방향을 신장되는 가이드 레일(351)을 따라서 이동 기구(352)에 의해 승강 가능하게 구성되고, 이렇게 하여 웨이퍼 보트(3)는 로드 위치와 언로드 위치 사이에서 승강된다. 로드 위치란, 웨이퍼 보트(3)가 반응 용기(24) 내에 반입되고, 반응 용기(24)의 개구부를 덮개체(243)가 덮는 위치이며, 언로드 위치란, 웨이퍼 보트(3)가 반응 용기(24)의 하방측으로 반출되는 위치(도 1, 도 3에 도시한 위치)이다.
로딩 에어리어 S2에는, 웨이퍼 보트(3)에 대하여 웨이퍼 W의 전달을 행하기 위한 기판 반송 기구인 웨이퍼 반송 기구(4)가 설치되어 있다. 이 웨이퍼 반송 기구(4)에 의해 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)로부터 열처리 후의 웨이퍼 W가 취출되어, 제2 적재대(16) 상의 캐리어 C 내에 수납된다. 웨이퍼 반송 기구(4)는 웨이퍼 W를 보유 지지하는 복수매 예를 들어 5매의 포크(41)와, 이들 포크(41)를 보유 지지하는 보유 지지 기구(42)와, 보유 지지 기구(42)를 진퇴 가능하게 지지하는 반송 기체(43)를 구비하고 있다. 이 반송 기체(43)는 구동 기구(44)에 의해 연직축 주위로 회동 가능하게, 및, 상하 방향으로 신장되는 가이드 레일(45)을 따라서 승강 가능하게 구성됨과 함께, 좌우 방향으로 신장되는 가이드 레일(46)을 따라서 좌우 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 도 1 및 도 2 등에는, 웨이퍼 반송 기구(4)를 간략적으로 도시하고 있다.
로딩 에어리어 S2에는, 반응 용기(24)로부터 반출된 웨이퍼 보트(3)에 보유 지지되어 있는 웨이퍼 W의 휨을 검출하기 위한 휨 검출부(5)가, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 외측이며, 웨이퍼 보트(3)의 승강을 방해하지 않는 위치에 설치되어 있다. 휨 검출부(5)는 예를 들어 투과형 광 센서로 이루어지고, 도 1, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)를 사이에 두고 대향하도록 설치된 발광부(51)와 수광부(52)를 구비하고 있다. 이 예의 휨 검출부(5)는, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 모든 웨이퍼 W에 대하여 웨이퍼 W마다 설치되고, 웨이퍼 보트에 예를 들어 100매의 웨이퍼 W가 탑재되어 있는 경우에는, 100개의 발광부(51) 및 수광부(52)가 웨이퍼 보트(3)의 길이 방향을 따라서 상하로 배열되어 있다.
발광부(51) 및 수광부(52)는, 예를 들어 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 검사 대상인 웨이퍼 W에 대하여, 예를 들어 그 직경 근방의 웨이퍼 W 표면의 바로 위에 수평인 광축을 형성하도록 배치되어 있다. 도 5에, 위로 볼록하게 휨이 있는 웨이퍼 W11, W12와, 휨이 없는 웨이퍼 W13, W14를 도시한다. 이 도면에 도시한 바와 같이, 광축 L은 상하 방향으로 폭이 있고, 휨이 없는 웨이퍼 W13, W14는 광축 L을 차단하지 않기 때문에, 수광부(52)에 있어서의 수광량이 크다. 한편, 휨이 있는 웨이퍼 W11, W12는 광축 L을 차단하기 때문에, 수광부(42)에 있어서의 수광량이 작아지고, 예를 들어 휨이 큰 웨이퍼 W11은, 휨이 작은 웨이퍼 W12에 비해 광축 L의 차단량이 많아지기 때문에 수광량이 감소한다.
마찬가지로 도 6에, 아래로 볼록하게 휨이 있는 웨이퍼 W21, W22와, 휨이 없는 웨이퍼 W23, W24를 도시한다. 이와 같이 아래로 볼록하게 휨이 있는 웨이퍼 W21, W22에 있어서도, 휨이 큰 웨이퍼 W21은, 휨이 작은 웨이퍼 W22에 비해 광축 L의 차단량이 많아지기 때문에, 수광부(52)에 있어서의 수광량이 감소한다. 이 때문에, 수광부(52)에 있어서의 수광량에 기초하여, 웨이퍼 W의 휨의 유무나, 휨의 크기를 파악할 수 있다. 수광부(52)에 있어서의 검출 결과는 후술하는 제어부(100)에 출력된다.
또한, 로딩 에어리어 S2에는, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 보유 지지되어 있는 웨이퍼 W에 냉각 가스를 분사하도록 구성된 냉각 가스 분사 기구(6)가 설치됨과 함께, 이 냉각 가스 분사 기구(6)와 대향하도록 흡기 기구(7)가 설치되어 있다. 냉각 가스 분사 기구(6) 및 흡기 기구(7)는 예를 들어 로딩 에어리어 S2에 있어서, 웨이퍼 보트(3)의 승강 및 휨 검출부(5)에 의한 웨이퍼 W의 휨의 검출을 방해하지 않는 위치에 설치된다. 이 예에서는, 흡기 기구(7)는 보트 엘리베이터(35)의 가이드 레일(351)측에 설치되고, 이 흡기 기구(7)와 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)를 사이에 두고 대향하도록 냉각 가스 분사 기구(6)가 설치되어 있다.
냉각 가스 분사 기구(6)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)를 따라서 복수단으로 분할되고, 예를 들어 웨이퍼 보트(3)의 길이 방향을 따라서 상하 방향으로 배열된, 복수 예를 들어 3개의 가스 공급관(61∼63)을 구비하고 있다. 여기에서는, 상측으로부터 순서대로 제1 가스 공급관(61), 제2 가스 공급관(62), 제3 가스 공급관(63)이라 한다. 이들 제1, 제2, 제3 가스 공급관(61, 62, 63)에 있어서의, 각각의 웨이퍼 보트(3)에 면하는 영역에는, 예를 들어 그 길이 방향을 따라서, 다수의 가스 토출구(611, 621, 631)가 소정 간격을 두고 각각 형성되어 있다.
제1 가스 공급관(61)은 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역 예를 들어 위로부터 1매째의 웨이퍼부터 30매째의 웨이퍼 근방을 목표로 하여 냉각 가스를 분사하도록 배치된다. 또한, 제3 가스 공급관(63)은 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 하부 영역 예를 들어 아래로부터 1매째의 웨이퍼부터 30매째의 웨이퍼 근방을 목표로 하여 냉각 가스를 분사하고, 제2 가스 공급관(62)은 웨이퍼 보트(3)의 중앙 영역의 웨이퍼를 목표로 하여 냉각 가스를 분사하도록 각각 배치된다. 이 예에서는, 상하 방향으로 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)을 나열하여 도시하고 있지만, 1개의 가스 공급관의 내부를 복수단으로 분할하도록 해도 된다.
제1∼제3 가스 공급관(61∼63)은, 각각 개폐 밸브 및 매스 플로우 컨트롤러 등을 포함하는 유량 조정부(612, 622, 632)를 구비한 가스 공급로(613, 623, 633), 공통의 가스 공급로(641)를 통해, 냉각 가스인 불활성 가스 예를 들어 질소(N2) 가스의 공급원(64)에 접속되어 있다. 이에 의해, 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)은 서로 독립하여 냉각 가스의 유량을 조정할 수 있고, 각각의 가스 공급관(61∼63)으로부터 소정 유량의 냉각 가스가 웨이퍼 보트(3)의 웨이퍼 W를 향하여 분사된다.
공급원(64)으로부터의 냉각 가스의 공급량은 동일하지만, 유량 조정부(612, 622, 632)에 의해, 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)에의 냉각 가스의 분배량이 조정된다. 이 때문에, 예를 들어 웨이퍼 보트(3)의 상부측을 중점적으로 냉각하고 싶을 때에는, 제1 가스 공급관(61)에의 냉각 가스의 분배량을 제2 및 제3 가스 공급관(62, 63)보다도 많게 하도록, 유량 조정부(612, 622, 632)를 제어한다.
또한, 흡기 기구(7)는 예를 들어 냉각 가스 분사 기구(6)의 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)에 대응하도록, 웨이퍼 보트(3)의 길이 방향을 따라서 상하 방향으로 배열된 흡기 덕트(71∼73)를 구비하고 있다. 여기에서는, 상측으로부터 순서대로 제1 흡기 덕트(71), 제2 흡기 덕트(72), 제3 흡기 덕트(73)라 한다. 이들 제1, 제2, 제3 흡기 덕트(71, 72, 73)에 있어서의, 각각의 웨이퍼 보트(3)에 면하는 영역에는, 예를 들어 가늘고 긴 흡기구(711, 721, 731)가 각각 형성되어 있다. 이 예에서는, 상하 방향으로 제1∼제3 흡기 덕트(71∼73)를 나열하여 도시하고 있지만, 1개의 흡기 덕트의 내부를 복수로 분할하도록 해도 된다.
제1∼제3 흡기 덕트(71∼73)는, 각각 개폐 밸브(712, 722, 732)를 구비한 흡기로(713, 723, 733), 공통의 흡기로(741)를 통해 흡기 기구(74)에 접속되어 있다. 이에 의해, 제1∼제3 흡기 덕트(71∼73)의 각각은 독립하여 흡기할 수 있도록 구성된다. 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)의 유량 조정부(612, 622, 632), 제1∼제3 흡기 덕트(71∼73)의 개폐 밸브(712, 722, 732)는, 후술하는 제어부(100)에 의해 구동 제어된다.
계속해서, 종형 열처리 장치(1)에 설치되는 제어부(100)에 대하여 설명한다. 제어부(100)는 예를 들어 컴퓨터로 이루어지고, 프로그램, 메모리, CPU로 이루어지는 데이터 처리부를 구비하고 있으며, 프로그램에는 제어부(100)로부터 종형 열처리 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 보내어, 후술하는 반송 순서를 진행시키도록 명령(각 스텝)이 내장되어 있다. 또한, 컴퓨터의 화면은, 예를 들어 후술하는 검사 결과를 표시하는 표시부로서 구성된다. 이 프로그램은, 컴퓨터 기억 매체 예를 들어 플렉시블 디스크, 콤팩트 디스크, 하드 디스크, MO(광자기 디스크) 등의 기억부에 저장되어 제어부(100)에 인스톨된다.
또한, 프로그램에는, 휨 검출부(5)를 사용하여 웨이퍼 W의 휨의 유무를 검출하기 위한 프로그램이나, 이 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼 반송 기구(4)나, 냉각 가스 분사 기구(6)의 유량 조정부(612, 622, 632), 흡기 기구(7)의 개폐 밸브(712, 722, 732)에 제어 신호를 출력하는 프로그램이 포함되어 있다. 휨의 유무를 검출하는 프로그램은, 예를 들어 수광부(52)에 있어서의 수광량의 역치를 미리 설정해 두고, 수광량의 검출값이 역치보다도 큰 경우에는 휨이 없다고 판정하고, 역치 이하인 경우에는 휨이 있다고 판정하도록 구성되어 있다.
이렇게 하여, 제어부(100)는, 예를 들어 휨 검출부(5)에 의해, 미리 설정된 타이밍에 모든 웨이퍼 W의 휨을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W를, 웨이퍼 반송 기구(4)에 의해 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하기 위한 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다. 또한, 휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대응하는 냉각 가스의 유량을, 휨이 없다고 판단된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대응하는 냉각 가스의 유량보다도 많게 하도록 제어 신호를 출력하도록 구성되어 있다.
이와 같은 종형 열처리 장치의 작용에 대하여, 도 7의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 도시하지 않은 자동 반송 로봇에 의해 제1 적재대(15)에 적재된 캐리어 C는, 캐리어 반송 기구(18)에 의해 제2 적재대(16)에 반송되고, 덮개 개폐 기구(23)에 의해 캐리어 C로부터 덮개체가 떼어내진다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(4)는 캐리어 C 내의 웨이퍼 W를 순차적으로 취출하여 웨이퍼 보트(3)에 전달하고(스텝 S1), 소정 매수의 웨이퍼 W가 탑재되면, 웨이퍼 보트(3)는 보트 엘리베이터(35)의 상승에 의해 반응 용기(24) 내의 로드 위치에 반입된다(스텝 S2).
그리고, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여 예를 들어 400∼1000℃의 온도에서, 열처리 예를 들어 CVD, 어닐 처리, 산화 처리 등이 행해진다(스텝 S3). 열처리가 종료되면(스텝 S4), 보트 엘리베이터(35)가 하강하여, 열처리 후의 웨이퍼 보트(3)가 반응 용기(24)로부터 반출(언로드)된다(스텝 S5).
웨이퍼 보트(3)의 반출을 개시하면(스텝 S5), 예를 들어 냉각 가스 분사 기구(6)로부터 웨이퍼 보트(3)를 향하여 냉각 가스의 분사를 개시한다(스텝 S6). 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 언로드 위치에 대응하여, 우선 제1 냉각 가스 공급관(61)으로부터 냉각 가스의 분사와, 제1 흡기 덕트(71)로부터의 흡기를 개시한다. 계속해서, 웨이퍼 보트(3)의 위치가 하강하면, 제2 냉각 가스 공급관(62)으로부터의 냉각 가스의 분사와, 제2 흡기 덕트(72)로부터의 흡기를 개시하고(도 9 참조), 웨이퍼 보트(3)의 위치가 더 하강하면, 제3 냉각 가스 공급관(63)으로부터의 냉각 가스의 분사와, 제3 흡기 덕트(73)로부터의 흡기를 개시한다(도 10 참조). 이렇게 하여, 웨이퍼 보트(3)를 언로드 위치로 반출한 후 소정 시간, 제1∼제3 흡기 덕트(71∼73)로부터 흡기하면서, 냉각 가스를 제1∼제3 가스 공급관(61∼63)으로부터 예를 들어 동일한 유량으로 웨이퍼 보트(3)에 대하여 분사한다.
냉각 가스 분사 기구(6)로부터 웨이퍼 보트(3)를 향하여 분사된 냉각 가스는, 냉각 가스 분사 기구(6)와 웨이퍼 보트(3)를 통해 대향하도록 설치된 흡기 덕트(7)를 향하여, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W의 표면과 접촉하면서 횡방향으로 통류해 간다. 열처리된 웨이퍼 W는, 열 영향에 의해 휜 상태로 되지만, 냉각 가스의 분사에 의해 냉각되고, 웨이퍼 W의 온도가 저하됨에 따라 웨이퍼 W의 휨의 정도가 작아져, 휨이 없는 상태로 안정되어 간다. 웨이퍼 보트(3)에서는, 반응 용기(24)에 가까운 상부 영역은, 열원에 가깝고, 또한 가장 늦게 반응 용기(24)로부터 반출되기 때문에, 웨이퍼 보트(3)가 언로드 위치로 하강하였을 때에는, 다른 영역의 웨이퍼 W에 비해 휨의 정도가 큰 경향이 있다. 이와 같이 휨이 큰 웨이퍼 W에 있어서도, 웨이퍼 온도의 저하에 수반하여, 점차적으로 휨이 개선된다.
그리고, 웨이퍼 보트(3)가 언로드 위치까지 하강하고 나서, 예를 들어 소정 시간 경과 후, 미리 설정된 타이밍에 휨 검출부(5)에 의해 웨이퍼 보트(3)의 모든 웨이퍼 W에 대하여 휨의 유무를 검출한다(스텝 S7). 이 검출은, 이미 설명한 바와 같이, 발광부(51)로부터 발광한 광을 수광부(52)에서 수광하고, 이 수광부(52)의 검출 결과(수광량)에 기초하여, 제어부(100)에서 수광량이 역치를 초과하는지 여부를 판정함으로써 행한다. 그리고, 예를 들어 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W의 배치와, 휨의 유무를 대응지은 데이터를 작성하고, 이 데이터에 기초하여, 제어 신호를 웨이퍼 반송 기구(4)와, 냉각 가스 분사 기구(6)에 출력한다.
즉, 웨이퍼 반송 기구(4)에, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하여, 예를 들어 캐리어 C 내에 수납하도록 제어 신호를 출력한다(스텝 S8). 여기서, 웨이퍼 반송 기구(4)는 이미 설명한 바와 같이 5매의 포크(41)를 구비하고 있고, 웨이퍼 W는 5매마다 웨이퍼 보트(3)로부터 취출된다. 따라서, 예를 들어 웨이퍼 반송 기구(4)가 액세스하는 5매의 웨이퍼 W 모두에 휨이 없다고 판정되었을 때에, 웨이퍼 보트(3)로부터의 웨이퍼 W의 취출이 행해진다.
또한, 냉각 가스 분사 기구(6)에, 휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대해서는, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대응하는 냉각 가스의 유량보다도 많은 유량으로 냉각 가스를 분사하도록, 제어 신호를 출력한다(스텝 S9). 예를 들어 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역, 중앙 영역, 하부 영역의 각각에 있어서, 휨이 있는 웨이퍼 W의 매수를 파악하고, 휨이 있는 웨이퍼 W가 가장 많은 예를 들어 상부 영역을 「휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역」이라 하고, 다른 영역을 「휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역」이라 한다. 그리고, 예를 들어 상부 영역에 냉각 가스를 많이 분사하도록, 유량 조정부(612, 622, 632)가 제어된다.
또한, 예를 들어 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역, 중앙 영역, 하부 영역의 각각에 있어서, 휨이 있는 웨이퍼 W가 가장 많은 예를 들어 상부 영역을 「휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역」이라 하고, 휨이 있는 웨이퍼 W가 가장 적은 예를 들어 하부 영역을 「휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역」이라 한다. 그리고, 예를 들어 상부 영역에 냉각 가스가 가장 많게, 하부 영역에 냉각 가스가 가장 적게 분사되도록, 유량 조정부(612, 622, 632)를 제어해도 된다.
또한, 예를 들어 제1∼제3 냉각 가스 공급관(61∼63)의 냉각 가스의 분배량에 대하여, 동일한 유량으로 분배할 때와, 각각 상이한 유량으로 분배할 때와, 어느 하나의 분배량을 많게 할 때와, 어느 하나의 분배량을 적게 할 때의 각각에 대하여 설정해 둔다. 그리고, 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역, 중앙 영역, 하부 영역에 존재하는 휨이 있는 웨이퍼 W의 매수에 따라서, 적절히 분배량을 선택하고, 냉각 가스의 유량을 조정하도록 해도 된다.
또한, 예를 들어 미리 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역, 중앙 영역, 하부 영역에 존재하는 휨이 있는 웨이퍼 W의 매수와, 유량 조정부(612, 622, 632)의 제어값을 대응지어 두고, 이 대응에 기초하여 제어하도록 해도 된다. 이때, 예를 들어 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에는, 냉각 가스의 분사를 정지하도록 해도 된다. 이에 의해, 휨이 큰 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대해서는, 국소적으로 많은 냉각 가스가 분사되므로, 당해 영역의 웨이퍼 W가 빠르게 냉각되어, 단시간에 휨의 정도가 작아진다.
예를 들어 휨 검출부(5)에 의한 수광량의 검출은 미리 설정된 타이밍 예를 들어 15초마다 행하여, 웨이퍼 W의 휨의 유무를 판정한다. 그리고, 휨이 없는 웨이퍼 W는 웨이퍼 반송 기구(4)에 의해 웨이퍼 보트(3)로부터 취출되고, 휨이 있는 웨이퍼 W를 포함하는 영역에는, 냉각 가스의 공급 유량을 많게 한다. 이렇게 하여, 모든 웨이퍼 W에 대하여, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W부터 순서대로, 웨이퍼 보트(3)로부터 취출이 행해진다. 예를 들어 냉각 가스는, 웨이퍼 W의 취출이 종료된 타이밍에 분사가 정지된다. 또한, 대응하는 영역의 웨이퍼 W에 대하여 휨이 없다고 판정된 타이밍에, 당해 영역에 대한 냉각 가스의 분사를 정지하도록 해도 된다.
이 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(3)에 선반 형상으로 보유 지지하여 반응 용기(24) 내에 반입하여 열처리를 행하는 데 있어서, 반응 용기(24)로부터 반출된 웨이퍼 보트(3)에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 웨이퍼 W의 휨을 검출하고, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W를, 웨이퍼 반송 기구(4)에 의해 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하고 있다. 이 때문에, 열처리에 의해 발생한 휨이 수속되는 타이밍에 웨이퍼 W의 취출을 개시할 수 있으므로, 취출 가능한 웨이퍼 W의 대기 시간을 삭감할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 휨이 없는 웨이퍼 W부터 취출이 행해지기 때문에, 설령 다른 웨이퍼 W에 휨이 있다고 해도, 이 휨이 없는 웨이퍼 W의 취출이 행해지는 동안에, 다른 웨이퍼 W에 대해서도 휨이 수속되어 간다. 이와 같이, 취출 가능한 웨이퍼 W부터 순차적으로 웨이퍼 보트(3)로부터 취출함으로써, 결과적으로 모든 웨이퍼 W를 취출할 때까지의 시간이 단축되어, 보다 한층 더 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하므로, 웨이퍼 W의 휨이 기인으로 되는, 웨이퍼 반송 기구(4)나 캐리어 C와 웨이퍼 W의 충돌이나 웨이퍼 W의 낙하 등의 사고를 방지할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 W나 웨이퍼 반송 기구(4), 캐리어 C의 손상을 억제할 수 있고, 이 점에서도 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 웨이퍼 보트(3)에 적재되어 있는 모든 웨이퍼 W에 대하여 휨을 검출하고 있으므로, 확실하게 휨이 없는 웨이퍼 W의 취출이 실행된다. 이 때문에, 이미 설명한 바와 같은, 웨이퍼 W의 휨이 기인으로 되는 사고의 발생이 매우 적어져, 생산성이 향상된다. 또한, 휨 검출부(5)는 발광부(51) 및 수광부(52)를 포함하는 구성이므로, 구성이 용이하고, 또한 정밀도가 높은 휨 검출을 행할 수 있다.
또한, 냉각 가스 분사 기구(6)를 설치하고, 휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대응하는 냉각 가스의 유량을 많게 하도록 제어하고 있다. 이 때문에, 휨이 있는 웨이퍼가 존재하는 영역을 국소적으로 냉각할 수 있어, 휨의 수속을 빠르게 할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 보트(3)에 탑재되어 있는 모든 웨이퍼 W에 대하여, 휨이 수속될 때까지의 시간을 단축할 수 있어, 보다 한층 더 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
이상에 있어서는, 본 발명의 종형 열처리 장치의 운용 방법에 대해서는, 상술한 예에 한정되는 것은 아니고, 웨이퍼 보트(3)의 언로드 위치로의 반출이 완료된 후에, 제1∼제3 냉각 가스 공급관(61∼63)으로부터 냉각 가스의 분사를 개시해도 된다.
또한, 웨이퍼 보트(3)가 언로드 위치로 반출된 후, 웨이퍼 W의 휨의 검출을 행하고, 휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대해서는, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W가 포함되는 영역에 대응하는 냉각 가스의 유량보다도 많은 유량으로 냉각 가스를 분사하도록, 유량 조정부(612, 622, 632)를 제어한다.
그리고, 휨 검출부(5)에 의한 휨양의 검출을, 예를 들어 15초마다 행하여 휨의 유무를 판정하고, 휨이 있는 웨이퍼 W를 포함하는 영역에는, 선택적으로 냉각 가스를 많이 분사한다. 이렇게 하여, 모든 웨이퍼 W에 대하여 휨이 없다고 판정되면, 웨이퍼 W에의 냉각 가스의 분사를 정지하고, 웨이퍼 W의 취출을 개시하도록 해도 된다. 이 경우에도, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여, 휨이 없다고 판정된 타이밍에 웨이퍼 W의 취출을 행할 수 있으므로, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 가장 열 영향이 적은 웨이퍼 보트(3)의 하부 영역에의 냉각 가스의 분배량을 많게 하여, 당해 영역의 웨이퍼 W의 휨의 수속을 빠르게 하여, 당해 영역의 웨이퍼 W의 취출을 행하도록 해도 된다. 그리고, 하부 영역의 웨이퍼 W의 휨이 없다고 판정되면, 하부 영역에의 냉각 가스의 분사를 정지하고, 웨이퍼 보트(3)의 중앙 영역이나 상부 영역에의 냉각 가스의 분배량을 많게 하여, 웨이퍼 W의 휨의 수속을 빠르게 하도록 해도 된다.
이상에 있어서, 휨 검출부(5)는 모든 웨이퍼 W에 대하여 웨이퍼 W마다 설치할 필요는 없고, 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 상부측의 웨이퍼 W에 대응하는 위치에만 설치하도록 해도 된다. 그리고, 예를 들어 제어부(100)를, 하나의 웨이퍼 W의 검출 결과에 기초하여, 당해 하나의 웨이퍼 W의 온도와 비교하여 동일 정도 또는 낮은 온도인 다른 웨이퍼 W에 대해서는, 휨 검출부(5)에 의한 휨의 검출을 행하지 않고, 웨이퍼 보트(3)로부터 웨이퍼 W를 취출하는 제어 신호를 출력하도록 구성한다.
이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 상부측은 열 영향이 가장 커서, 이 영역의 웨이퍼 W는, 다른 영역의 웨이퍼 W에 대하여 웨이퍼 온도가 높고, 휨이 큰 경향이 있다. 따라서, 예를 들어 웨이퍼 보트(3)의 상부 영역의 최하단의 웨이퍼 W의 온도는, 당해 웨이퍼 W보다도 하부측에 있는 웨이퍼 W의 온도와 비교하여 높거나 또는 동일 정도의 온도로 추정할 수 있다. 이렇게 하여, 예를 들어 상부 영역의 최하단의 웨이퍼 W의 검출 결과에 기초하여, 당해 웨이퍼 W에 대하여 휨이 없다고 판정하였을 때에, 하부 영역이나 중앙 영역의 웨이퍼 W를 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하도록, 웨이퍼 반송 기구(4)에 제어 신호를 출력한다.
또한, 웨이퍼 W의 휨의 검출 결과에 기초하여, 냉각 가스 분사 기구(6)나 흡기 기구(7)에 제어 신호를 출력하고, 예를 들어 상부 영역에 있어서의 휨이 있는 웨이퍼의 매수가 설정 매수보다도 많은 경우에는, 당해 영역에의 냉각 가스의 유량을 많게 하도록 제어해도 된다. 또한, 제어부(100)는, 휨이 수속되는 시간을 미리 파악해 두고, 상부 영역에서의 웨이퍼 W에 휨이 있는 경우에도, 휨의 크기가 어떤 값보다도 작은 경우에, 다른 영역에서의 웨이퍼 W에 대하여 휨이 없다고 판정해도 된다. 이 예에 있어서도, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여, 휨이 없다고 판정된 타이밍에 웨이퍼 W의 취출을 행할 수 있으므로, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 휨 검출부(5)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 중앙부의 웨이퍼 W에 대응하는 위치에만 설치하도록 해도 된다. 이 영역의 웨이퍼 W는, 당해 영역보다도 상방측의 영역의 웨이퍼 W보다는 온도가 낮아 휨이 작고, 당해 영역보다도 하방측의 영역의 웨이퍼 W보다는 온도가 높아 휨이 큰 경향이 있다. 웨이퍼 W의 휨을 검출하는 영역을 하나의 영역으로 하면, 예를 들어 제어부(100)가, 하나의 영역에서의 최하단의 웨이퍼 W에 휨이 없다고 판정하였을 때에, 하방측의 영역의 웨이퍼 W에 대해서도 휨이 없다고 판정하여, 이 하방측의 영역으로부터 차례로 웨이퍼 W의 취출을 행하도록 제어한다.
하방측 영역과 하나의 영역의 웨이퍼 W의 취출 작업을 실행하는 동안에, 상방측 영역의 웨이퍼 W의 휨도 수속되지만, 예를 들어 미리 하나의 영역의 웨이퍼 W의 휨이 없다고 판정되었을 때부터 상방측 영역의 웨이퍼 W의 휨이 수속될 때까지의 수속 시간을 파악해 두고, 상방측 영역의 웨이퍼 W에 대해서는, 수속 시간 경과 후에 취출을 행하도록 해도 된다. 이 예에 있어서도, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여, 휨이 없다고 판정된 타이밍에 웨이퍼 W의 취출을 행할 수 있으므로, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이 「휨 검출부로부터 출력되는 신호에 기초하여 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W」에는, 하나의 웨이퍼 W에 대하여 휨 검출부(5)에서 휨을 검출하고, 다른 웨이퍼 W에 대해서는 휨 검출부에서 휨을 검출하지 않고, 하나의 웨이퍼 W의 휨의 검출 결과를 대용하여 휨의 판정을 행하는 경우에 있어서, 당해 다른 웨이퍼 W도 포함한다. 또한, 「휨 검출부로부터 출력되는 신호에 기초하여 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W」에는, 하나의 타이밍에 휨이 검출되고, 그 휨의 정도로부터 휨이 없다고 추정되는 시간 경과 후의 웨이퍼 W도 포함한다.
계속해서, 휨 검출부의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 13∼도 16은 반사형 광 센서로 이루어지는 휨 검출부의 예이다. 도 13에 도시한 휨 검출부(53)는 반사체(531)와, 센서부(532)를 구비하고, 도 14에 간략적으로 도시한 바와 같이, 센서부(532)에는, 발광부(533) 및 수광부(534)가 설치되어 있다. 반사체(531)는 예를 들어 경면 스테인리스제의 판상체로 이루어지고, 반사체(531)와 센서부(532)는, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)를 사이에 두고 서로 대향하도록 설치되어 있다.
도 13에 도시한 예에서는, 휨 검출부(53)는 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 상부측의 웨이퍼 W에 대응하는 위치에 배치되어 있고, 센서부(532)는 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 검사 대상인 웨이퍼 W의 예를 들어 직경 근방의 바로 위에 수평한 광축을 형성하도록 배치되어 있다. 센서부(532)는 예를 들어 검사 대상인 웨이퍼 W마다 설치되며, 상하 방향으로 복수개 배열되어 있다.
이 휨 검출부(53)에서는, 예를 들어 도 14에, 휨이 없는 웨이퍼 W30과 휨이 있는 웨이퍼 W31을 예로 들어 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W30에 휨이 없을 때에는, 발광부(533)로부터 발광된 광은 반사체(531)에 의해 반사되어, 수광부(534)에 수광되기 때문에, 수광량이 크다. 한편, 웨이퍼 W31에 휨이 있을 때에는, 발광된 광은 웨이퍼 W31에 의해 반사되지만, 웨이퍼 W31이 휘어 있기 때문에 반사광이 산란되어, 수광부(534)에 있어서의 수광량이 작아진다. 이 수광량은, 웨이퍼 W의 휨이 클수록, 광의 산란의 정도가 많아지기 때문에, 감소한다. 이 때문에, 수광부(534)의 검출 결과에 기초하여, 휨의 유무 및 휨의 크기를 파악할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)에서는, 미리 역치를 설정해 두고, 수광부(534)의 검출 결과가 역치보다도 낮을 때에 휨이 있다고 판정하고, 역치 이상일 때에 휨이 없다고 판정하여, 웨이퍼 반송 기구(4) 및 냉각 가스 분사 기구(6), 흡기 기구(7)에 제어 신호를 출력한다.
또한, 도 15에 도시한 휨 검출부(54)는 반사체를 구비하지 않는 구성이며, 발광부(542) 및 수광부(543)를 구비한 센서부(541)를, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 검사 대상인 웨이퍼 W의 예를 들어 직경 근방의 바로 위에 수평한 광축을 형성하도록 배치하여 구성된다. 센서부(541)는 예를 들어 검사 대상인 웨이퍼 W마다 설치되며, 상하 방향으로 복수개 배열되어 있다.
이 휨 검출부(54)에서는, 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W30에 휨이 없을 때에는, 발광부(542)로부터 발광된 광은 수광부(543)에서 수광되지 않기 때문에, 수광량(검출값)이 작다. 한편, 웨이퍼 W31에 휨이 있을 때에는, 발광된 광은 웨이퍼 W31에 의해 반사되고, 이 반사광이 수광부(543)에 수광되기 때문에, 수광량이 커진다. 웨이퍼 W31의 휨에 의해, 반사광은 산란되지만, 웨이퍼 W의 휨이 클수록, 광축을 반사하는 정도가 커지기 때문에 증대된다.
이 때문에, 수광부(543)의 검출 결과에 기초하여, 휨의 유무 및 휨의 크기를 파악할 수 있다. 예를 들어 제어부(100)에서는, 미리 역치를 설정해 두고, 수광부(543)의 검출 결과가 역치보다도 클 때에 휨이 있다고 판정하고, 역치 이하일 때에 휨이 없다고 판정하여, 웨이퍼 반송 기구(4) 및 냉각 가스 분사 기구(6), 흡기 기구(7)에 제어 신호를 출력한다.
이상의 발광부 및 수광부를 구비한 광 센서로서는, 포토 센서나 적외선 센서, 레이저 센서 등의, 광의 변화량을 이용하여 휨을 검출하는 다양한 센서를 사용할 수 있다.
또한, 휨 검출부는 초음파의 변화량을 이용한 초음파 센서를 포함하는 구성이어도 된다. 이 경우에는, 예를 들어 초음파의 송파부 및 수파부를 구비한 센서부를, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 검사 대상인 웨이퍼 W에 초음파를 송파하도록 배치한다. 이 초음파 센서에서는, 웨이퍼 W에 휨이 있을 때에는, 발신된 초음파는 웨이퍼 W에 의해 반사되어 수파부에서 수파된다. 웨이퍼 W의 휨이 클수록, 센서에 가까운 위치에서 반사되기 때문에, 이 거리를 검출함으로써, 웨이퍼 W의 휨의 유무 및 휨의 크기를 파악할 수 있다.
또한, 휨 검출부는 전자파의 변화량을 이용한 전자파 센서를 포함하는 구성이어도 된다. 이 경우에는, 예를 들어 고주파 발진기와 수신부를 구비한 센서부를, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 검사 대상인 웨이퍼 W를 향하여 고주파를 발진하도록 배치한다. 이 전자파 센서에서는, 웨이퍼 W에 휨이 있을 때에는, 고주파 발진기에서 발생시킨 전자파는 웨이퍼 W에 의해 반사되어, 수신부에서 수신된다. 이 수신한 반사파를 고주파 발진기에 송신하여 주파수의 변화에 기초하여, 웨이퍼 W까지의 거리를 검출한다. 웨이퍼 W의 휨이 클수록, 센서에 가까운 위치에서 반사되기 때문에, 이 거리를 검출함으로써, 웨이퍼 W의 휨의 유무 및 휨의 크기를 파악할 수 있다.
또한, 휨 검출부는, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)에 대하여 승강 가능하게 설치되어 있어도 된다. 도 17은 승강 가능한 가동체인 웨이퍼 반송 기구(4)에 투과형 광 센서로 이루어지는 휨 검출부(55)를 설치하는 예이다. 이 예에서는, 웨이퍼 반송 기구(4)의 포크(41)의 보유 지지 기구(42)의 상부에 투과형 광 센서의 수광부(551)를 설치하고, 발광부(552)를 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)를 사이에 두고 웨이퍼 반송 기구(4)와 대향하는 위치에 설치하고 있다. 발광부(552)는 예를 들어 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 상부측에 배치된 웨이퍼 W에 대응하는 위치에 설치되고, 검사 대상인 웨이퍼 W의 예를 들어 직경 근방의 바로 위에 수평한 광축을 형성하도록 배치되어 있다. 발광부(552)는 예를 들어 검사 대상인 웨이퍼 W마다 설치되며, 상하 방향으로 복수개 배열되어 있다.
그리고, 휨을 검출할 때에는, 예를 들어 웨이퍼 반송 기구(4)를 이동시켜, 수광부(551)를 예를 들어 최하단의 발광부(552)에 대응하는 위치에 설정하고, 발광부(552)로부터 발광한다. 그리고, 당해 검사 대상인 웨이퍼 W에 대하여 휨의 검출을 행한 후, 웨이퍼 반송 기구(4)를 상방측으로 이동시켜, 다음 웨이퍼 W의 발광부(552)에 대응하는 위치에 수광부(551)가 위치하도록 설정하고, 마찬가지로 웨이퍼 W의 휨의 검출을 행한다. 웨이퍼 반송 기구(4)를 상하로 이동시킴으로써, 각각의 웨이퍼 W에 대하여 개별로 휨의 검출이 행해진다. 웨이퍼 W의 휨의 검출에 대해서는, 상술한 투과형 광 센서를 사용한 휨 검출부와 마찬가지이다. 이 예에 있어서는, 웨이퍼 반송 기구(4)에 설치되는 수광부(551)는 상하 방향으로 복수개 배열하도록 해도 된다. 또한, 수광부(551)와 발광부(552)를 교체하여, 발광부(552)를 웨이퍼 반송 기구(4)에 탑재하도록 해도 된다.
또한, 도 18에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 반송 기구(4)에 반사형 광 센서로 이루어지는 휨 검출부(56)를 설치해도 된다. 이 예에서는, 웨이퍼 반송 기구(4)의 포크(41)의 보유 지지 기구(42)에 발광부와 수광부를 구비한 센서부(561)를 설치하고, 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)를 사이에 두고 웨이퍼 반송 기구(4)와 대향하는 위치에 반사체(562)를 설치하고 있다. 이 예에서는, 반사체(562)는 언로드 위치에 있는 웨이퍼 보트(3)의 상부측에 배치된 웨이퍼 W에 대응하는 위치에 설치되어 있다.
그리고, 웨이퍼 반송 기구(4)를 이동시켜, 검사 대상인 웨이퍼 W의 직경 근방의 예를 들어 바로 위에 수평한 광축을 형성하도록, 센서부(561)를 위치시켜 휨의 검출을 행한다. 웨이퍼 W의 휨 검출에 대해서는, 상술한 반사체를 구비한 반사형 센서와 마찬가지이다. 또한, 센서부(561)와 반사체(562)를 교체하여, 반사체(562)를 웨이퍼 반송 기구(4)에 탑재하도록 해도 된다. 이 예에 있어서도, 웨이퍼 반송 기구(4)에 설치되는 센서부(561)는 상하 방향으로 복수개 배열해도 된다.
또한, 도 19는 반사체를 설치하지 않는 구성의 반사형 광 센서로 이루어지는 휨 검출부(57)를 웨이퍼 반송 기구(4)에 설치한 예이다. 이 예에서는, 웨이퍼 반송 기구(4)의 포크(41)의 보유 지지 기구(42)에 발광부와 수광부를 구비한 휨 검출부(57)를 설치하고 있다. 그리고, 웨이퍼 반송 기구(4)를 이동시켜, 검사 대상인 웨이퍼 W의 예를 들어 직경 근방의 바로 위에 수평한 광축을 형성하도록, 휨 검출부(57)를 위치시켜 휨의 검출을 행한다. 웨이퍼 W의 휨 검출에 대해서는, 상술한 반사체를 구비하지 않는 반사형 센서와 마찬가지이다. 이 예에 있어서도, 웨이퍼 반송 기구(4)에 설치되는 휨 검출부(57)는 상하 방향으로 복수개 배열해도 된다.
도 18 및 도 19에 도시한 반사형 광 센서로 이루어지는 휨 검출부를 설치하는 경우에는, 캐리어 C 내에 수납된 웨이퍼 W의 휨의 검출이나, 반응 용기(24)에 반입하기 전의 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W의 휨의 검출을 행할 수 있다. 또한, 캐리어 C나 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여, 예를 들어 웨이퍼 W가 웨이퍼 보트(3)의 홈부로부터 탈리하여, 웨이퍼 W에 기울기가 발생하는 등의 적재 상태의 이상의 검출에 이용할 수도 있다. 예를 들어 정상적으로 적재되어, 기울기가 없는 웨이퍼 W는, 웨이퍼 표면의 바로 위의 수평한 광축은 차단되지 않지만, 웨이퍼 W가 기울어져 있을 때에는 당해 광축을 차단하기 때문에, 웨이퍼 W의 적재 이상을 검출할 수 있다. 예를 들어 메인터넌스나 지진이 발생하였을 때 등에 웨이퍼 보트(3)나 캐리어 C 내의 웨이퍼 W의 상태를 확인하기 위해서는 유효하다.
웨이퍼 반송 기구(4)에 휨 검출부의 일부 또는 전부를 설치하는 경우에는, 휨 검출부의 설치 위치에 대해서는, 상기의 위치에 한정되지 않고, 예를 들어 반송 기체(43) 등에 설치하도록 해도 된다. 이상과 같이, 휨 검출부의 일부 또는 전부를 가동체인 웨이퍼 반송 기구(4)에 설치하는 경우에는, 휨 검출부의 설치 스페이스를 삭감할 수 있다. 또한, 웨이퍼 반송 기구(4) 외에, 상하 방향으로 이동 가능하게 구성된 가동체를 준비하고, 이 가동체에 휨 검출부의 일부 또는 전부를 설치해도 된다.
이상에 있어서, 냉각 가스 분사 기구(6)의 단수는, 웨이퍼 보트(3)의 길이에 맞추어 적절히 변경 가능하고, 냉각 가스 분사 기구(6)와 흡기 기구(7)는, 반드시 동일한 단수로 구성할 필요는 없다. 또한, 냉각 가스 분사 기구(6)로부터 냉각 가스를 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여 분사할 때에, 냉각 가스 분사 기구(6)를 구성하는 냉각 가스 공급관과, 흡기 기구(7)를 구성하는 흡기 덕트는, 반드시 동일한 단수를 사용할 필요는 없다. 예를 들어, 제1 냉각 가스 공급관(61)으로부터 냉각 가스를 분사할 때에, 열의 배출을 촉진시키기 위해, 모든 흡기 덕트(71∼73)를 완전 개방으로 하도록 해도 된다.
또한, 도 20에 도시한 바와 같이, 예를 들어 웨이퍼 반송 기구(4)에 냉각 가스 분사 기구(8)를 설치해도 된다. 이 예에서는, 웨이퍼 반송 기구(4)의 반송 기체(43)를 지지하는 구동 기구(44)에 냉각 가스 분사 기구(8)를 이루는 냉각 가스 공급관을 설치하고, 그 선단으로부터 웨이퍼 보트(3)를 향하여 냉각 가스를 분사하도록 구성되어 있다. 냉각 가스 공급관은 유량 조정부(81)를 통해 냉각 가스의 공급원(82)에 접속되어 있다.
이 예에서는, 웨이퍼 W의 휨을 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼 반송 기구(4)를 이동시켜, 웨이퍼 W에 냉각 가스를 분사하여 웨이퍼 W의 냉각을 행한다. 이때, 제어부(100)는 휨이 있다고 판정된 웨이퍼 W에 대한 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량을, 휨이 없다고 판정된 웨이퍼 W에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량보다 많게 하도록 유량 제어부(81)에 제어 신호를 출력한다. 웨이퍼 반송 기구(4)를 이동시킴으로써, 냉각 가스의 분사 위치를 조정할 수 있기 때문에, 웨이퍼 보트(3)에 탑재되어 있는 웨이퍼 W에 대하여 국소적으로 냉각하는 것이 가능해진다.
냉각 가스 분사 기구(8)는 웨이퍼 반송 기구(4)의 다른 부위에 설치하도록 해도 되고, 상하 방향으로 이동하는 웨이퍼 반송 기구(4)와는 별개의 가동체에 설치하도록 해도 된다. 또한, 각 단마다 독립하여 냉각 가스의 유량을 조정할 수 있는 냉각 가스 분사 기구(6)와, 당해 승강 가능한 냉각 가스 분사 기구(8)를 양쪽 설치하도록 해도 된다. 또한, 웨이퍼 보트(3)에 대하여 상대적으로 승강 가능하면 되기 때문에, 예를 들어 승강하지 않는 냉각 가스 공급 기구를 설치하고, 웨이퍼 보트(3)측을 승강시켜, 냉각 가스의 분사 위치를 조정하도록 해도 된다.
상하 방향으로 이동하는 가동체에 냉각 가스 분사 기구를 설치하는 경우에는, 예를 들어 캐리어 C 내나, 웨이퍼 보트(3)의 홈부, 스테이지부 등에 냉각 가스를 분사하여 퍼지하여, 파티클의 제거를 행하도록 해도 된다
이상에 있어서, 본 발명에서는 웨이퍼 W의 휨을 검출하는 검사 대상인 웨이퍼 W는 1매여도 된다. 이 경우에는, 제어부(100)는 휨 검출부에 의한 하나의 웨이퍼 W의 검출 결과에 기초하여, 당해 하나의 웨이퍼 W에 대하여 휨이 없다고 판정하였을 때에, 당해 하나의 웨이퍼 W 온도와 비교하여 동일 정도 또는 낮은 온도인 다른 웨이퍼 W에 대해서는, 휨 검출부에 의한 휨의 검출을 행하지 않고 웨이퍼 보트(3)로부터 취출하도록 해도 된다. 예를 들어 하나의 웨이퍼 W를, 웨이퍼 보트(3)의 최상단의 웨이퍼로 설정하면, 다른 영역의 웨이퍼 W는 이 검사 대상인 웨이퍼 W와 동일 정도 또는 낮은 온도로 된다.
검사 대상인 웨이퍼 W가 1매인 경우에는, 예를 들어 도 21에 도시한 휨 검출부(9)를 사용할 수도 있다. 이 휨 검출부(9)는 투과형 광 센서로 이루어지고, 예를 들어 발광부(91)를 가이드 레일(93)을 따라서 수평 방향으로 이동 가능하게 구성된 가동체(92)에 설치하고, 웨이퍼 W를 사이에 두고 발광부(91)에 대향하는 영역에는, 복수개의 수광부(94)를 수평 방향으로 나란히 배열하여 구성된다. 이 예에서는, 발광부(91)를 수광부(94)에 대응하는 위치까지 이동시켜 발광시켜, 웨이퍼 W 표면 바로 위에 수평한 광축 L을 형성한다. 웨이퍼 W에 휨이 없을 때에는, 광축 L이 차단되지 않기 때문에, 수광부(94)의 수광량이 많아진다. 한편, 웨이퍼 W에 휨이 있을 때에는, 광축 L이 차단되기 때문에, 수광부(94)의 수광량이 적어진다. 이에 의해, 수광부(94)의 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼에 휨이 있는지 여부를 판정할 수 있다.
또한, 도 22에 도시한 휨 검출부(95)와 같이, 발광부(96)를, 회전 기구(98)에 의해 연직축 주위로 회전 가능하게 구성된 가동체(97)에 설치하고, 웨이퍼 W를 사이에 두고 발광부(96)에 대향하는 영역에 복수개의 수광부(99)를 수평 방향으로 나란히 배열하여 구성되는 것이어도 된다. 이 예에서는, 발광부(96)를 수광부(94)에 대응하는 위치까지 회전시켜 발광시켜, 웨이퍼 W 표면 바로 위에 수평한 광축 L을 형성한다. 웨이퍼 W에 휨이 없을 때에는, 광축 L이 차단되지 않기 때문에, 수광부(99)의 수광량이 많아진다. 한편, 웨이퍼 W에 휨이 있을 때에는, 광축 L이 차단되기 때문에, 수광부(99)의 수광량이 적어진다. 이에 의해, 수광부(99)의 검출 결과에 기초하여, 웨이퍼에 휨이 있는지 여부를 판정할 수 있다.
광 센서로 이루어지는 휨 검출부는, 상술한 바와 같이 수광량의 역치와 수광량의 비교에 의해 휨을 판정하는 대신에, 광축을 차단하는지 여부에 따라, 수광-비 수광의 데이터를 취득하여, 휨의 유무를 판정하는 것이어도 된다. 휨의 판정을 행하는 제어부는, 종형 열처리 장치에 내장되는 것이어도 되고, 종형 열처리 장치와 별개로 설치되는 것이어도 된다.
W : 웨이퍼
S1 : 반출 반입 영역
S2 : 로딩 에어리어
24 : 반응 용기
3 : 웨이퍼 보트
4 : 웨이퍼 반송 기구
5 : 휨 검출부
51 : 발광부
52 : 수광부
6 : 냉각 가스 분사 기구
612, 622, 632 : 유량 조정부
7 : 흡기 기구

Claims (12)

  1. 복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서,
    상기 기판 보유 지지구에 대하여 기판의 전달을 행하는 기판 반송 기구와,
    상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 기판의 휨을 검출하기 위한 휨 검출부와,
    상기 휨 검출부의 검출 결과에 기초하여 휨이 없다고 판정된 기판을, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 휨 검출부에 의한 하나의 기판의 검출 결과에 기초하여, 당해 하나의 기판에 대하여 휨이 없다고 판정하였을 때에, 당해 하나의 기판 온도와 비교하여 동일 정도 또는 낮은 온도인 다른 기판에 대해서는, 휨 검출부에 의한 휨의 검출을 행하지 않고 기판 보유 지지구로부터 취출하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 휨 검출부는, 발광부 및 수광부를 포함하는 구성, 초음파 센서를 포함하는 구성 및 전자파 센서를 포함하는 구성 중 어느 것인 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 휨 검출부는, 승강 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 휨 검출부의 일부 또는 전부는, 승강 가능한 가동체에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가동체는 기판 반송 기구인 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 미리 설정된 타이밍에 휨의 검출이 행해지도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판에 냉각 가스를 분사하도록 구성됨과 함께, 기판 보유 지지구를 따라서 복수단으로 분할되고, 각 단마다 독립하여 냉각 가스의 유량을 조정할 수 있는 냉각 가스 분사 기구를 설치하고,
    상기 제어부는, 휨이 있다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량을, 휨이 없다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량보다도 많게 하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  10. 복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서,
    상기 기판 보유 지지구에 대하여 기판의 전달을 행하는 기판 반송 기구와,
    상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 열처리 후의 기판의 휨을 검출하기 위한 휨 검출부와,
    상기 휨 검출부의 검출 결과에 기초하여 휨이 없다고 판정된 기판을, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고,
    기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판에 냉각 가스를 분사하도록 구성됨과 함께, 기판 보유 지지구에 대하여 상대적으로 승강 가능한 냉각 가스 분사 기구를 설치하고,
    상기 제어부는, 휨이 있다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량을, 휨이 없다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량보다도 많게 하도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  11. 복수의 기판을 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 보유 지지하여 종형의 반응 용기 내에 반입하여, 열처리를 행하는 종형 열처리 장치의 운전 방법에 있어서,
    기판을 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구에 전달하는 공정과,
    상기 반응 용기로부터 반출된 기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판의 휨을 검출하는 공정과,
    상기 휨을 검출하는 공정의 검출 결과에 기초하여 휨이 없다고 판정된 기판을, 상기 기판 반송 기구에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 취출하는 공정을 포함하고,
    상기 휨을 검출하는 공정에 의한 하나의 기판의 검출 결과에 기초하여, 당해 하나의 기판에 대하여 휨이 없다고 판정하였을 때에, 당해 하나의 기판 온도와 비교하여 동일 정도 또는 낮은 온도인 다른 기판에 대해서는, 휨을 검출하는 공정에 의한 휨의 검출을 행하지 않고 기판 보유 지지구로부터 취출하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치의 운전 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    기판 보유 지지구에 보유 지지되어 있는 기판에 냉각 가스를 냉각 가스 분사 기구에 의해 분사하는 냉각 공정을 포함하고,
    상기 냉각 공정은, 휨이 있다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량을, 휨이 없다고 판정된 기판에 대응하는 영역에 분사하는 냉각 가스의 유량보다도 많게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치의 운전 방법.
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