JP2006005210A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
上下２段に基板が保持されている状態でも、上下の基板の有無をそれぞれ個別に検出可能とする。
【解決手段】
上下２段に基板保持棚４，５を有し、該基板保持棚にそれぞれ基板３５が保持される基板保持台３と、上段の基板保持棚の上方に配置され検出光１１を射出して反射光の有無を検出して上段の基板保持棚の基板の有無を検出する上光センサ８と、下段の基板保持棚の下方に配置され検出光５６を射出して反射光の有無を検出して下段の基板保持棚の基板の有無を検出する下光センサ４７とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行い半導体素子を製造する半導体製造装置に関するものである。

半導体製造装置には、所要枚数の基板を一度に処理するバッチ式の半導体製造装置と、一枚ずつ処理する枚葉式の半導体製造装置とがある。

枚葉式の半導体製造装置は、搬送ロボットを具備する気密な搬送室、該搬送室に連結され、半導体製造装置外部と前記搬送室間で基板の受渡しを行う気密なロードロック室、前記搬送室に連設され基板加熱装置、反応ガス給排装置を具備し、基板を処理する気密な処理室等を具備している。前記ロードロック室、前記処理室は、それぞれ搬入された基板を保持する基板保持棚を有している。

外部から基板が前記ロードロック室の基板保持棚に移載され、更に搬送ロボットで基板が前記ロードロック室の前記基板保持棚から前記処理室に搬送され、該処理室で基板が処理室の基板保持棚に保持され、基板加熱装置により加熱され、更に前記処理室に反応ガスが導入されることで、基板に所要の処理がなされる様になっている。

上記した一連の基板処理が確実に行われていることを確認することは、装置が無駄に稼働していないことの確認、或は稼働率を向上させる為に必要であり、従来前記ロードロック室への基板の搬入出、前記処理室への基板の搬入出を検出し、基板が処理シーケンスに従って移動していることを確認している。

従来処理シーケンス途中の基板の検出を、ロードロック室の基板保持棚、処理室の基板保持棚で行っており、基板保持棚の基板を検出する基板検出装置を具備した従来の半導体製造装置について、図５、図６に於いて説明する。

図５は、例えばロードロック室１に設けられた基板検出装置の一例を示している。

前記ロードロック室１は気密構造であり、ゲート弁（図示せず）を介して基板２の搬入出が可能となっている。前記ロードロック室１内部には、基板保持台３が設けられ、該基板保持台３は上下２段に基板保持棚４，５を有し、該基板保持棚４，５にそれぞれ基板２，２が載置保持される様になっている。

前記基板保持台３が上下２段で基板を載置保持することから、一方の基板保持棚４を基板の搬入に使用した場合は、他方の基板保持棚５が搬出に使用される。基板の搬入出で動作の干渉が避けられ、基板の搬入出が円滑に行える。

前記ロードロック室１の天井部には前記基板保持棚４に載置された基板２の周縁部に対向する位置に検出孔６が穿設され、該検出孔６は石英板７によって気密に閉塞されている。

光センサ８が支持部材９によって前記ロードロック室１の上面に取付けられ、前記光センサ８の光軸は前記検出孔６を通って、前記基板２の周縁部を通過する様に位置決めされている。

前記基板保持棚４に基板２が保持されているかどうかは、前記光センサ８から検出光１１を射出する。基板２の表面は鏡面状態であるので、基板２が前記基板保持棚４に載置されている場合は、検出光１１が基板２の表面で反射され、反射光が前記光センサ８によって検出され、反射光の検出の有無によって、前記基板保持棚４に基板２が保持されているかどうかが検出される。

又、図６は、例えば処理室１２に設けられた基板検出装置の一例を示している。

前記処理室１２には、ゲート弁（図示せず）を介して基板２の搬入出が可能となっている。前記処理室１２内部には、基板保持台１３が設けられ、該基板保持台１３は基板保持棚１４を有し、該基板保持棚１４に基板２が載置保持される様になっている。

前記処理室１２の天井部には前記基板保持棚１４に載置された基板２の周縁部に対向する位置に検出孔６が穿設され、該検出孔６は石英板７によって気密に閉塞されている。前記基板保持棚１４の前記検出孔６と対峙する位置に、透過孔１５が穿設される。

光センサ８が支持部材９によって前記処理室１２の上面に取付けられ、前記光センサ８の光軸は前記検出孔６、前記透過孔１５を貫通する様に位置決めされ、前記基板保持棚１４の下方、前記光センサ８の光軸上に反射板１７が設けられている。該反射板１７は、受光センサ収納部材１８、石英板１９によって気密に収納されている。

前記基板保持棚１４に基板２が保持されているかどうかは、前記光センサ８から検出光１１を射出する。基板２が保持されている場合は、検出光１１が基板２の周縁部で遮断され、検出光１１が前記反射板１７によって反射されず、前記光センサ８は反射光を検出せず、基板２が保持されていることが検出される。

又、基板２が保持されていない場合は、検出光１１は前記透過孔１５を通過して前記反射板１７で反射され、更に反射光は前記透過孔１５、前記検出孔６を通して前記光センサ８によって検出され、基板２が保持されていないことが検出される。

上記した従来の基板検出装置に於いて、前者では基板表面で反射される反射光を検出しているが、基板の処理等により表面の状態が異なり、反射状態が異なる。この為、反射光を適正に受光できない場合が生じ、誤検出の虞れがあった。

又、前者の基板検出装置、後者の基板検出装置共に基板が上下２段に保持されている場合は、下段の基板２について検出できないと言う問題があった。

本発明は斯かる実情に鑑み、上下２段に基板が保持されている状態でも、上下の基板の有無をそれぞれ個別に検出可能としたものである。

本発明は、上下２段に基板保持棚を有し、該基板保持棚にそれぞれ基板が保持される基板保持台と、上段の基板保持棚の上方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して上段の基板保持棚の基板の有無を検出する上光センサと、下段の基板保持棚の下方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して下段の基板保持棚の基板の有無を検出する下光センサとを具備する半導体製造装置に係るものである。

本発明によれば、上下２段に基板保持棚を有し、該基板保持棚にそれぞれ基板が保持される基板保持台と、上段の基板保持棚の上方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して上段の基板保持棚の基板の有無を検出する上光センサと、下段の基板保持棚の下方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して下段の基板保持棚の基板の有無を検出する下光センサとを具備するので、上段の基板保持棚に基板が保持されているか否か、下段の基板保持棚に基板が保持されているか否かを個別に独立して検出することが可能であるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、本発明が実施される半導体製造装置の概略について説明する。

図１〜図３により、本発明の実施の対象となる枚葉式半導体製造装置の概略を説明する。

真空搬送室２１に反応室２２，２３、加熱・冷却室２４，２５、ロード・アンロードロック室２６，２７が気密に放射状に連設され、該ロード・アンロードロック室２６，２７に大気搬送室２８が気密に連設され、更に該大気搬送室２８にはカセット授受装置２９が設けられている。

該カセット授受装置２９には密閉容器で基板（ウェーハ）３５を所定枚数収納可能なカセット３１が複数載置可能であり、前記大気搬送室２８には前記カセット３１の蓋を開閉可能な開閉装置３２が設けられていると共に前記カセット授受装置２９上のカセット３１と前記ロード・アンロードロック室２６，２７間でウェーハの移載を行う大気搬送装置３３が設けられている。

前記ロード・アンロードロック室２６，２７はゲートバルブにより気密に閉塞可能となっていると共に内部を減圧排気、又大気圧に復圧可能な様に、減圧装置、不活性ガス供給装置（図示せず）が連通されている。

前記真空搬送室２１内にはロード・アンロードロック室２６，２７と前記反応室２２，２３、前記加熱・冷却室２４，２５間で減圧雰囲気でウェーハ３５の移載を行う真空搬送装置３４が設けられている。前記加熱・冷却室２４，２５は、未処理ウェーハを保管し、予備加熱し、或は処理後のウェーハ３５を一時保管して冷却を行うものである。尚、図中３６，３７，３８，３９，４０，４１はゲートバルブである。又、前記反応室２２，２３には不活性ガス、反応ガスを供給するガス供給ライン（図示せず）、排気装置（図示せず）が接続され、前記ロード・アンロードロック室２６，２７には不活性ガス供給ライン（図示せず）、排気装置（図示せず）が接続され、前記反応室２２，２３、前記ロード・アンロードロック室２６，２７はそれぞれ個別にガスの供給、真空排気が可能となっている。

以下、ウェーハ３５の処理について概略を説明する。

ウェーハ３５を収納したカセット３１が前記カセット授受装置２９に搬送され、前記開閉装置３２が前記カセット３１の蓋を開け、前記大気搬送装置３３が大気に開放された前記ロード・アンロードロック室２６，２７のいずれか一方にウェーハ３５を搬送する。前記ロード・アンロードロック室２６，２７は基板保持台（後述）を具備し、該基板保持台はウェーハ３５を上下２段に保持可能であり、搬入されたウェーハ３５は前記基板保持台に保持される。

前記ロード・アンロードロック室２６，２７が気密に閉塞され、減圧された後、前記真空搬送室２１とロード・アンロードロック室２６，２７とが開通され、前記真空搬送装置３４により前記反応室２２（又は反応室２３）にウェーハ３５が搬入される。前記反応室２２は基板保持台（後述）を具備し、前記真空搬送装置３４は前記基板保持台にウェーハ３５を移載し、前記基板保持台は処理中ウェーハ３５を保持する。

前記反応室２２でウェーハ３５が加熱され、前記反応室２２に反応ガスが導入され、加熱されたウェーハ３５と反応ガスが反応して成膜等所要の処理がなされる。

処理済のウェーハ３５は前記加熱・冷却室２４（又は加熱・冷却室２５）に搬送され所要温度（例えば、前記カセット３１の耐熱温度を考慮して８０℃以下の温度）迄冷却され、冷却後前記真空搬送装置３４で前記ロード・アンロードロック室２６，２７の一方に搬送され、更に大気圧迄復帰された後、前記大気搬送室２８と開通され、前記大気搬送装置３３によりカセット３１に払出される。

而して、上記処理が繰返し行われる。

上記ウェーハの処理に於いて、搬送の信頼性は半導体製造装置の稼働率に影響する重要な要因であり、搬送が確実に行われているかどうかを検出する必要がある。前述したと同様に、搬送ミスがあるかどうかを前記ロード・アンロードロック室２６，２７の基板保持台、前記反応室２２，２３の基板保持台にそれぞれ設けられた基板検出装置によって行っている。

図２、図３に於いて、基板検出装置について説明する。尚、図２中、図５中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

図２は前記ロード・アンロードロック室２６の概略断面を示しており、該ロード・アンロードロック室２６内には、基板保持台３が設けられ、該基板保持台３は上下２段に基板保持棚４、基板保持棚５を有し、前記基板保持台３の少なくとも前記基板保持棚４、基板保持棚５はそれぞれ透明な材質、例えば石英となっている。前記基板保持棚４、前記基板保持棚５にはウェーハ３５がそれぞれ載置可能である。

前記ロード・アンロードロック室２６の天井部２６ａに検出孔６が穿設され、該検出孔６は前記基板保持棚４に載置されたウェーハ３５の周縁部の所要部分に対向する様になっている。

前記検出孔６は透明部材である石英板７によって気密に閉塞され、該石英板７は石英板ホルダ４３によって、前記天井部２６ａの上面に固定されている。

前記ウェーハ３５の周縁部の所要部分を通過する光軸を有する光センサ８が前記石英板７に対向して配設され、前記光センサ８は支持部材９を介して前記天井部２６ａの上面に取付けられている。

又、前記ロード・アンロードロック室２６の底部２６ｂには検出孔４４が穿設され、該検出孔４４は前記基板保持棚５に載置されたウェーハ３５の周縁部の所要部分に対向する様になっている。

前記検出孔４４は透明部材である石英板４５によって気密に閉塞され、該石英板４５は石英板ホルダ４６によって、前記底部２６ｂの下面に固定されている。

前記ウェーハ３５の周縁部の所要部分を通過する光軸を有する光センサ４７が前記石英板４５に対向して配設され、前記光センサ４７は支持部材４８を介して前記底部２６ｂの下面に取付けられている。尚、図示では前記光センサ８と前記光センサ４７の光軸が合致する様になっている。

前記基板保持棚４の裏面に板状の第１反射板収納部材４９が気密に固着され、又該第１反射板収納部材４９の裏面に第２反射板収納部材５１が気密に固着される。前記第１反射板収納部材４９、前記第２反射板収納部材５１の内、少なくとも第２反射板収納部材５１は透明な材質、例えば石英から製作されている。

前記第１反射板収納部材４９には上面側から凹部５２が形成され、該凹部５２に上面が反射面となっている反射板５３が設けられ、該反射板５３の反射面には前記光センサ８の光軸が通過し、該光軸と垂直となっている。前記第１反射板収納部材４９が前記基板保持棚４の裏面に気密に固着されることで、前記凹部５２は気密な空間となっている。

又、前記第２反射板収納部材５１に、上面側から凹部５４が形成され、該凹部５４には下面が反射面となっている反射板５５が設けられ、該反射板５５の反射面には前記光センサ４７の光軸が通過し、該光軸と垂直となっている。前記第２反射板収納部材５１が前記第１反射板収納部材４９の裏面に気密に固着されることで、前記凹部５４は気密な空間となっている。

上記基板検出装置の作用について説明する。

前記基板保持棚４に載置されたウェーハ３５の検出について説明する。

前記光センサ８より検出光１１を射出する。前記基板保持棚４にウェーハ３５が保持されていると、前記検出光１１は前記ウェーハ３５に遮られ、前記光センサ８は前記反射板５３からの反射光を検出することはできない。従って、前記検出光１１を射出して反射光を検出しない場合は、前記基板保持棚４にウェーハ３５が保持されていると判断される。

又、前記基板保持棚４にウェーハ３５がない場合は、前記検出光１１は前記基板保持棚４を透過して前記反射板５３に入射し、該反射板５３で反射され、反射光が前記光センサ８に入射する。従って、前記検出光１１を射出して前記光センサ８が反射光を検出した場合は、前記基板保持棚４にウェーハ３５が保持されていないと判断される。

前記基板保持棚５にウェーハ３５が保持されているか否かは、前記光センサ４７によって検出される。

前記基板保持棚５にウェーハ３５が保持されている場合は、前記光センサ４７から射出され、前記基板保持棚５を透過した検出光５６は前記ウェーハ３５に遮られ、前記反射板５５に到達しない。従って、前記光センサ４７には反射光が入射しない。従って、前記検出光５６を射出して反射光を検出しない場合は、前記基板保持棚５にウェーハ３５が保持されていると判断される。

又、前記基板保持棚５にウェーハ３５がない場合、前記検出光５６は前記基板保持棚５、第２反射板収納部材５１を透過して前記反射板５５に入射し、該反射板５５で反射され、反射光が前記光センサ４７に入射する。従って、前記検出光５６を射出して前記光センサ４７が反射光を検出した場合は、前記基板保持棚５にウェーハ３５が保持されていないと判断される。

而して、前記光センサ８によって前記基板保持棚４に基板が保持されているか否かが検出され、前記光センサ４７によって前記基板保持棚５に基板が保持されているか否かが検出され、それぞれ独立して検出することが可能である。

更に、前記光センサ８、前記反射板５３及び前記光センサ４７、前記反射板５５を複数箇所、例えばウェーハ３５の直交する２直径上に位置する様に配設し、それぞれウェーハ３５の周縁を検出する様にすれば、ウェーハ３５の有無検出に加えて、位置ずれも合わせて検出することが可能となる。尚、前記光センサ８、前記光センサ４７をそれぞれ３以上設けることで位置ずれの方向、ずれ量が検出可能となる。

又、前記反射板５３、反射板５５は気密な空間に封入されているので、基板処理を行った場合も、副生成物等によって反射面が汚れることがなく、前記反射板５３、反射板５５の反射面自体の反射状態は良好を保つ。従って、洗浄等を行う場合は、基板保持棚４、基板保持棚５に対して実施すればよく、保守は容易である。

尚、上記実施の形態では、前記第１反射板収納部材４９と、第２反射板収納部材５１とを同一位置に重合させて設けたが、重合させず、第１反射板収納部材４９、第２反射板収納部材５１を円周方向に位置をずらせて設け、前記光センサ８、前記光センサ４７を前記第１反射板収納部材４９、第２反射板収納部材５１に対応して配設してもよい。又、前記第２反射板収納部材５１は前記第１反射板収納部材４９、基板保持棚４に設けるのではなく、別途基板保持台３に支持部材を設け、該支持部材に前記第２反射板収納部材５１を設ける様にしてもよい。

更に、前記基板保持棚４、基板保持棚５等を不透明部材で構成する場合は、前記検出光１１、検出光５６が通過する孔を穿設して光路を確保する。

前記基板保持台３が一段の基板保持棚を有する場合は、基板検出装置を光センサ８、反射板５３、又は光センサ４７、反射板５５のいずれか省略した構成とすればよい。

尚、前記ウェーハ３５の表面、裏面の状態が一定し、反射状態に大きな変化がない場合は、前記反射板５３、前記反射板５５を省略し、前記光センサ８は上段のウェーハ３５の表面からの反射光を検出し、前記光センサ４７は下段のウェーハ３５の裏面からの反射光を検出する様にしてもよい。

図４は、光センサ、反射板を３組配置した例を示している。

前記基板保持台３は円筒形状であり、中央に前記真空搬送装置３４のアームが進退可能な空間５７が形成されている。基板保持棚４の円周３等分した位置に反射板５３ａ，５３ｂ，５３ｃが設けられ、該反射板５３ａ，５３ｂ，５３ｃと対応する位置に光センサ（図示せず）が設けられている。

（付記）
又、本発明は下記の実施の態様を含む。

（付記１）透光性材質で形成され、上下に配置された２段の基板保持棚を有し、上段の基板保持棚に、上方向にセンサ光を反射する第１の反射板及び下方向にセンサ光を反射する第２の反射板が設けられ、前記上段の基板保持棚よりも上側に第１の基板センサを設け、前記上段の基板保持棚に基板が載置されていない時には、前記第１の基板センサから投光された光が前記第１の反射板により反射されて、前記第１の基板センサにより受光し、前記下段の基板保持棚よりも下側に第２の基板センサを設け、前記下段の基板保持棚に基板が載置されていない時には、前記第２の基板センサから投光された光が前記第２の反射板により反射されて、前記第２の基板センサにより受光することを特徴とする半導体製造装置。

本発明が実施される半導体製造装置の概略を示す平面図である。 本発明の実施の形態の要部を示す側断面図である。 該実施の形態に於ける基板保持棚を示す部分拡大図である。 該実施の形態に於ける基板保持台を示す斜視図である。 従来例を示す側断面図である。 他の従来例を示す側断面図である。

符号の説明

３ 基板保持台
４ 基板保持棚
５ 基板保持棚
８ 光センサ
２２ 反応室
２３ 反応室
２４ 加熱・冷却室
２５ 加熱・冷却室
２６ ロード・アンロードロック室
２７ ロード・アンロードロック室
３４ 真空搬送装置
３５ ウェーハ
４７ 光センサ
４９ 第１反射板収納部材
５１ 第２反射板収納部材
５２ 凹部
５３ 反射板
５４ 凹部
５５ 反射板

Claims (1)

1. 上下２段に基板保持棚を有し、該基板保持棚にそれぞれ基板が保持される基板保持台と、上段の基板保持棚の上方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して上段の基板保持棚の基板の有無を検出する上光センサと、下段の基板保持棚の下方に配置され検出光を射出して反射光の有無を検出して下段の基板保持棚の基板の有無を検出する下光センサとを具備することを特徴とする半導体製造装置。

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