特許第6871384号(P6871384)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6871384半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6871384
(24)【登録日】2021年4月19日
(45)【発行日】2021年5月12日
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/67 20060101AFI20210426BHJP
   H01L 21/677 20060101ALI20210426BHJP
   H01L 21/31 20060101ALI20210426BHJP
【FI】
   H01L21/68 L
   H01L21/68 A
   H01L21/31 B
【請求項の数】16
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2019-532327(P2019-532327)
(86)(22)【出願日】2017年7月28日
(86)【国際出願番号】JP2017027474
(87)【国際公開番号】WO2019021465
(87)【国際公開日】20190131
【審査請求日】2019年11月13日
(73)【特許権者】
【識別番号】318009126
【氏名又は名称】株式会社KOKUSAI ELECTRIC
(72)【発明者】
【氏名】宮田 智之
(72)【発明者】
【氏名】安彦 一
(72)【発明者】
【氏名】川崎 潤一
(72)【発明者】
【氏名】岡▲崎▼ 正
【審査官】 宮久保 博幸
(56)【参考文献】
【文献】 特開2010−153906(JP,A)
【文献】 特開2012−146809(JP,A)
【文献】 特開平07−130727(JP,A)
【文献】 特開2011−018908(JP,A)
【文献】 特開平10−135313(JP,A)
【文献】 特開2008−098610(JP,A)
【文献】 特開2000−091255(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/67
H01L 21/31
H01L 21/677
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項7】
前記移載工程では、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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項13】
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、前記基板保持具を前記反応管内に搬入する前に、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。
【請求項14】
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、前記基板保持具を前記反応管内に搬入する前に、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させ、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。
【請求項15】
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、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。
【請求項16】
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、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開2005−031851号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
【発明の効果】
【0007】
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。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】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2図1に示す基板処理装置の側面透視図である。
図3】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。
図4】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。
図5】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6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7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。
図8A】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。
図8B】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。
図9】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。
図10】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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
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。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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)。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
(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。
【0045】
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。
【0046】
(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。
【0047】
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。
【0048】
(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。
【0049】
(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。
【0050】
(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。
【0051】
(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。
【0052】
(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。
【0053】
(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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
(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。
【0061】
(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。
【0062】
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。
【0063】
(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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
(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。
【0067】
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。
【0068】
(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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【産業上の利用可能性】
【0074】
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。
【符号の説明】
【0075】
100…基板処理装置、
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8A
図8B
図9
図10