JPH10321702A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者の高度な熟練を必要とせず、常に一定
の精度をもって迅速かつ自動的に再ティーチング作業を
行うことができる半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 新旧交換後の新しいボート２ＡのＸ，
Ｙ，Ｚ各軸方向の位置ずれを、検知手段１０により検知
した反射物３０の位置データを基準に求める。これらの
位置ずれ分だけ、メモリ１４に格納された旧いボート２
の移載機４のポジションデータを補正する。その後、こ
の補正後のポジションデータに基づいて、ボート２Ａの
挿填用溝にウェーハ１を挿填する実プロセスを行う。こ
のため、作業者の高度な熟練を必要とせず、常に一定の
精度をもって迅速かつ自動的に再ティーチング作業がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体製造装置に
関し、特に基板を基板収納体の基板挿填位置へ搬送処理
する移載機の動作を再ティーチングする半導体製造装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置では、カセット（基板収
納体）に収納された多数枚のウェーハを、移載機により
ボート（基板収納体）に装填し、その後、これを反応炉
内に装填して、これらウェーハに成膜やアニール等の所
定の処理を施している。なお、処理後の各ウェーハは、
炉外排出されたボートから、移載機によってカセットへ
戻される。ところで、このような移載機による搬送処理
においては、ウェーハをカセットやボートのウェーハ挿
填用溝へ正確に挿填する必要がある。すなわち、移載機
のウェーハ載置部であるツィーザによって、ウェーハ
を、前後方向（Ｘ軸方向）、左右方向（Ｙ軸方向）、上
下方向（Ｚ軸方向）で正確に位置決めして挿填する必要
がある。このため、実際の搬送処理（実プロセス）に先
立ち、移載機の動作をティーチングしている。

【０００３】このような移載機のティーチングは、従来
では例えば移載機を作業者が手動操作してウェーハを搬
送し、その移動距離を移載機の駆動モータが発生するパ
ルス数でカウントするという、極めて作業者の感覚に依
存した作業によって行われていた。この結果、作業者に
高度な熟練が要求されるとともに、また如何に熟練した
作業者と言えども、ティーチング作業にかなりの時間を
費やさなければならないという問題があった。さらに、
各半導体製造装置毎に一定した精度でティーチング作業
を行うことは困難であるという問題があった。

【０００４】そこで、これを解消する従来技術として、
例えば本願特許出願人が先に出願した明細書に記載され
たものなどが知られている。以下、図１、図２、図７を
参照してこの従来例を詳細に説明する。図１、図２に示
すように、この半導体製造装置は、反応室内で所定の処
理を施すために多数枚のウェーハ１が挿填されるボート
２と、多数段の挿填用溝２ａを有して、処理済あるいは
未処理のウェーハ１を複数枚収容するカセット３と、ボ
ート２とカセット３との間でウェーハ１を５枚ずつ搬送
する移載機４と、移載機４によるウェーハ１の搬送処理
を制御するコントローラ７とを備えている。なお、カセ
ット３は半導体製造装置に備えられたカセット棚６に載
置される。また、移載機４には５本のツィーザ５が備え
られている。

【０００５】この半導体製造装置では、移載機４の前面
部（ツィーザ５の近傍）に検知手段１０が設けられてお
り、この検知手段１０で検出された位置データはアナロ
グ／デジタル変換器１１を介して外部端末（ＰＣ）１２
に入力される。検知手段１０は後述するように検出用基
板（ここでは冶具２１）の位置を光学的に検知するセン
サであり、この検知情報がポジションデータとして外部
端末１２へ出力される。これらコントローラ７と外部末
端１２により、この半導体製造装置での制御手段が構成
される。また、この半導体製造装置には外部端末１２と
コントローラ７との間の通信を司る通信制御手段１３が
備えられている。この通信制御手段１３を介して、外部
端末１２からの動作命令がコントローラ７に入力される
とともに、コントローラ７で得られたステータス信号や
エンコーダ値が外部端末１２に入力される。このエンコ
ーダ値は移載機４の駆動モータが発生するパルス数であ
り、これによって移載機４の移動距離（すなわち、ツィ
ーザ５の移動距離）を検出しつつ動作制御を行うことが
できる。

【０００６】外部端末１２にはメモリ１４が備えられて
おり、検知手段１０から入力されたポジションデータお
よびコントローラ７から入力されたエンコーダ値がメモ
リ１４に格納される。これらポジションデータおよびエ
ンコーダ値は後述するように移載機４の動作を制御する
ためのデータであり、実プロセスにおけるウェーハ１の
搬送処理においては、外部端末１２およびコントローラ
７はメモリ１４に格納されたデータに基づいて移載機４
を動作させる。このポジションデータを得るために実プ
ロセスに先立って行われるティーチング操作では、処理
対象のウェーハ１に代えて、図７に示す冶具２１が用い
られる。この冶具２１は、ウェーハ１と同一の形状でか
つ同一の大きさの円板部２１ａと、円板部２１ａの軸心
位置に立設された円柱状のピン２１ｂとを有して構成さ
れている。

【０００７】上記構成の半導体製造装置では下記のよう
にしてティーチング操作がなされ、その後に実プロセス
の搬送処理がなされる。まず、図２に示すように、ティ
ーチング操作において、作業者が冶具２１を例えばボー
ト２に挿填し、冶具２１の左右の挿填用溝２ｂ（図８、
図９参照）に対するスキ間（クリアランス）、冶具２１
の挿填用溝２ｂに対する上下方向でのスキ間（クリアラ
ンス）、冶具２１の奥の挿填用溝２ｂに対するスキ間
（クリアランス）を所定の間隔となるように調整する。
そして、移載機４を動作の基準位置となるホームポジシ
ョンに固定した状態で、所定のクリアランスをもってボ
ート２に挿填された冶具２１の位置を検知手段１０で検
知し、この検知処理において得られるポジションデータ
をメモリ１４に格納する。

【０００８】すなわち、図７（ａ）に示すように、検知
手段１０からレーザ光ＲをＹ軸方向（左右方向）へ旋回
照射して、反射光の有無からピン２１ｂの左右両端を検
知し、その二等分位置（すなわち、冶具２１のセンタ）
を冶具２１のＹ軸方向の位置として検出する。また、図
７（ｂ）に示すように、検知手段１０からレーザ光Ｒを
Ｚ軸方向（上下方向）へ上下動照射して反射光の有無か
ら円板部２１ａのエッジを検知し、その位置を冶具２１
のＺ軸方向の位置として検出する。さらに、図７（ｃ）
に示すように、検知手段１０がピン２１ｂからの反射光
に基づいてピン２１ｂ（すなわち、冶具２１のセンタ）
のＸ軸方向（前後方向）の位置（すなわち、冶具２１の
センタと移載機４との距離）を検出する。

【０００９】上記の検知処理において、検知手段１０と
しては光学式変位センサを用いており、この光学式変位
センサは発光素子と光位置検出素子（ＰＳＤ）とを組み
合わせて構成している。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
よる検知処理をさらに詳しく説明する。発光ダイオード
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
集光して冶具２１に照射する。冶具２１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
集光させる。この集光された光の有無によりＹ軸方向位
置およびＺ軸方向位置を検知する。とともに、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。すなわち、光位置検出素子が、センサ１０と冶具２
１との距離に応じて、または、形成されたスポットの位
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。

【００１０】このように、センサ１０全体としては、Ｙ
軸方向位置、Ｚ軸方向位置、および、Ｘ軸方向の距離を
検知する３つの機能を備えている。なお、上記の検知処
理は移載機４およびツィーザ５をホームポジションに設
置した状態で行われる。また、センサ１０とツィーザ５
の先端とは予め位置関係が検知、測定され、センサ１０
で得たポジションデータによって動作制御しても、ツィ
ーザ５の位置を実プロセスにおいて正確に制御すること
ができる。

【００１１】このようにして、所定のクリアランスをも
った適切な状態で冶具２１（すなわち、ウェーハ１）を
ボート２に挿填できるポジションデータが、メモリ１４
に格納される。この後、実プロセスでは、メモリ１４に
記憶させたポジションデータをコントローラ７に出力
し、このポジションデータに基づいて移載機４を動作さ
せる。その結果、ウェーハ１は、前後方向、左右方向、
上下方向でそれぞれ適切なクリアランスをもった状態で
ボート２の挿填用溝２ｂに挿填される。なお、この例で
は移載機４の５本のツィーザ５によってウェーハ１が５
枚ずつ搬送処理されて、ボート２に所定のクリアランス
をもって挿填される。

【００１２】ところで、このウェーハ１が収納される例
えばボート２は、ボート洗浄、ボート破損などのために
交換されることがある。この旧いボート２と新しいボー
ト２Ｂとの交換時には、メモリ１４に格納された移載機
４の旧いポジションデータを、交換後の新しいボート２
Ｂに適合した新しいポジションデータに変更する必要が
ある。この新しいボート２Ｂは、セット時にＸ、Ｙ、Ｚ
の各軸方向へ若干位置ずれしているのが通常である。

【００１３】一方、ウェーハ１は、ボート２、２Ｂの挿
填用溝２ａに所定のクリアランスをもって高精度に挿填
しなければ、ウェーハ１を傷つけてしまう。このため、
新旧ボート２、２Ｂの交換後は、再度、工程数の多いテ
ィーチング作業を行わなければならない。以下、図８、
図９を参照して、上記従来の半導体製造装置を用いた再
ティーチング操作を具体的に説明する。

【００１４】図８、図９に示すように、まず作業者が２
枚の冶具２１を新しいボート２Ｂの上下部に挿填し、各
部分において、冶具２１の挿填用溝２ａ内におけるスキ
間調整を行う。そして、移載機４を動作の基準位置とな
るホームポジションに固定した状態で、新しいボート２
Ｂに挿填された冶具２１の位置を検知手段１０で検知
し、この検知処理において得られるポジションデータを
メモリ１４に格納する。

【００１５】具体的には、図８に示すように、ホームポ
ジションの移載機４を、ボート２Ｂの載置面より下方へ
配置し、センサ１０からレーザ光Ｒを照射しながら移載
機４を上昇させる。この際、反射光の有無により冶具２
１の円板部２１ａのエッジを検知し、この高さ位置Ｈ1
を冶具２１のＺ軸方向の位置として検出する。その後、
これを先のティーチング時におけるＺ軸方向の位置と対
比して、冶具２１のＺ軸方向における位置ずれ量を検出
する。次いで、図９に示すように、冶具２１が挿填され
た高さ位置において、センサ１０よりレーザ光ＲをＹ軸
方向（左右方向）へ旋回照射し、反射光の有無からピン
２１ｂの左右両端を検知し、その二等分位置（すなわ
ち、冶具２１のセンタ）を冶具２１のＹ軸方向の位置と
して検出する。この位置を先のティーチング時における
Ｙ軸方向の位置と対比して、その位相角度Δθ1分の位
置ずれ長さΔｌ1を測定し、これを冶具２１のＹ軸方向
における位置ずれ量として検出する。

【００１６】次に、センサ１０がピン２１ｂからの反射
光に基づいてピン２１ｂ（すなわち、冶具２１のセン
タ）のＸ軸方向（前後方向）の位置Ｘ1（すなわち、冶
具２１のセンタと移載機４との距離）を検出する。この
位置Ｘ1をティーチング時におけるピン２１ｂのＸ軸方
向の位置と対比して、新しいボート２Ｂに挿填された冶
具２１のＸ軸方向における位置ずれ量を検出する。そし
て、これらと同じような操作を、新しいボート２Ｂの上
側の冶具２１についても行う。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来方法によれば、交換後の新しいボート２Ｂの上下部
に、手作業により２枚の冶具２１を挿填しなければなら
ず、その作業が煩わしいとともに、作業者の手作業によ
ることから、前述した従前技術である移載機の完全な手
動操作によるティーチングほどの困難性はないものの、
熟練者でなければこの冶具２１を正確に挿填するのは難
しかった。そこで、例えば新しいボート２Ｂのセット位
置ずれを、このボート２Ｂの特定箇所を検知目標とし
て、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置を検知処理することによ
り、予めメモリ１４に格納されていた旧いボート２にお
ける移載機４のポジションデータを補正することも考え
られる。ところが、一般的にボートの素材には石英が採
用されている。この石英は、センサ１０からのレーザ光
Ｒを透過または乱反射するので、レーザ光の送受により
位置検知するタイプのセンサ１０では、ボート２Ａの正
確な位置や距離を測定することができないという別の問
題が現出してきた。

【００１８】この発明は上記従来の事情に鑑みなされた
もので、作業者の高度な熟練を必要とせず、常に一定の
精度をもって迅速かつ自動的に再ティーチング作業を行
うことができる半導体製造装置を提供することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体製造装置は、移載機によって処理対
象の基板を基板収納体の基板挿填位置へ搬送処理する半
導体製造装置において、上記基板収納体の複数の部位に
配設される複数個の反射物と、上記移載機に備えられ
て、新旧交換後の新しい基板収納体に配設された上記各
反射物の位置を検知する検知手段と、旧い基板収納体の
基板挿填位置に所定のクリアランスをもって挿填された
基板に対する上記移載機のポジションデータが予め格納
され、しかも上記新旧基板収納体の交換後、上記検知手
段により検知処理された新しい基板収納体の各反射物の
位置データが格納される記憶手段と、この記憶手段に格
納された新しい基板収納体の各反射物の位置データに基
づいて、上記旧い基板収納体の基板挿填位置に対する移
載機のポジションデータを補正した後、実プロセスで処
理対象の基板を上記移載機によって搬送処理させる制御
手段とを備えたことを特徴としている。

【００２０】ここでいう基板収納体とは、基板が収納さ
れるボートやカセットなどをいう。また、検知手段とし
ては、例えばレーザ光、赤外線などを送受する光学的な
センサ、超音波を対象物に発射してその反射波が戻って
くるまでの時間から距離を検出する超音波センサ、その
他、Ｘ線を送受するＸ線センサなどが挙げられる。ここ
でいう反射物とは、これらの光、超音波、Ｘ線の反射面
を有する部材であればよい。例えばＳｉＣ、アルミナな
どが挙げられる。鏡面仕上げされた反射面において、光
や音波などを吸収したり、乱反射させたりしなければよ
い。また、その形態としては、例えば板状、ブロック
状、箱状、筒状などでもよく特別に別途設ける部品でな
くとも、基板収納体の部位を反射面に形成することによ
り構成してもよい。

【００２１】この発明の半導体製造装置によれば、基板
収納体は新旧交換される。このとき、基板は基板収納体
の基板挿填位置に所定のクリアランスをもって挿填され
ている。さらに、旧い基板収納体の移載機のポジション
データは予め記憶手段に格納されている。交換後、この
新しい基板収納体に設けられた各反射物のＸ，Ｙ，Ｚの
各軸方向における位置が検知手段により検知される。こ
の新しい基板収納体の各反射物の位置データは記憶手段
に格納される。そして、この格納された各反射物の位置
データに基づいて、上記旧い基板収納体でのポジション
データが補正される。この補正されたポジションデータ
に基づいて、制御手段は、移載機をして実プロセスを実
行させる。このため、作業者の高度な熟練を必要とせ
ず、常に一定の精度をもって迅速かつ自動的に再ティー
チング作業を行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】まず、この発明の一実施例に係る
半導体製造装置を図面を参照して説明する。なお、前述
した従来例と同一部分には同一符号を付して説明を省略
する。図３、図４に示すように、一実施例に係る半導体
製造装置は、従来手段の利点であった運転開始時におけ
る移載機４の動作の自動ティーチングを冶具２１を用い
て実施することができる。しかも、何らかの理由で、使
用中の旧いボート２から新規なボート２Ａへ変更した場
合に、ボート２Ａのセット位置のずれを原因とした移載
機４によるウェーハ１の移載ずれ対策として、移載機４
の動作の自動再ティーチングをも行える装置である。

【００２３】使用される新しいボート２Ａの構造は、所
定間隔だけ離間された４本のボート柱２ａの両端に、平
面視してウェーハ１と同形の略円板状の上下端板２ｂ、
２ｃが平行に固着されている。これら上下端板２ｂ、２
ｂの移載機４との対向端部は、三日月状にカットされて
いる（図３参照）。これらカット部付近の各中央部に
は、円柱状の反射物３０の掛止凹部２ｄがそれぞれ設け
られている。これら掛止凹部２ｄに、上下端板２ｂ、２
ｃの放射線上に軸線を向けて、ＳｉＣ（炭化珪素）製の
反射物３０が堅固に掛止されている。また、メモリ１４
には、予め上下側の反射物３０の位置データに基づい
て、旧いボート２における移載機４のポジションデータ
を補正するための各種データが格納されている。

【００２４】次に、新旧交換後におけるこの新しいボー
ト２Ａの再ティーチング操作を説明する。すなわち、図
４に示すように、まずホームポジションにある移載機４
を、ボート２Ａの載置面より下方に配置し、図４の矢印
に示すように、センサ１０よりレーザ光Ｒを照射しなが
ら移載機４を上昇させる。この際、下側の反射物３０の
反射面からの反射光の有無により、この反射物３０の上
下両端の位置を検知し、その二等分位置から下側の反射
物３０の中心位置の高さＨ2を求め、これをメモリ１４
へ格納する。

【００２５】そして、図３に示すように、下側の反射物
３０の中心高さ位置において、センサ１０よりレーザ光
ＲをＹ軸方向（左右方向）へ旋回照射し、反射光の有無
から反射物３０の左右両端を検知し、その二等分位置
（すなわち、反射物３０のセンタ）を反射物３０のＹ軸
方向の位置として検出する。図６に示すように、この位
置をホームポジションにおけるＹ軸方向の位置と対比し
て、その位相角度Δθ2分の位置ずれ長さΔｌ2を測定
し、これをメモリ１４へ格納する。次いで、センサ１０
がこの下側の反射物３０のセンタからの反射光に基づい
て反射物３０のＸ軸方向（前後方向）の位置Ｘ2（すな
わち、反射物３０のセンタと移載機４との距離）を検出
し、これをメモリ１４へ格納する。そして、これらと同
様の操作を、新しいボート２Ａの上端板に掛止凹部２ｄ
を介して掛止された他方の反射物３０についても行う。
そして、センサ１０により検出された上側の反射物３０
のＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向の各位置データをメモリ１４へ
格納する。

【００２６】こうして得られた上下側の反射物３０の位
置データに基づき、新しいボート２ＡのＸ，Ｙ，Ｚの各
軸方向のセット位置を求める。なお、上下側の反射物３
０間の距離によって、新しいボート２Ａの軸方向の長さ
が求められ、これをボート２Ａのセット位置とともに、
メモリ１４へ格納する。その後、メモリ１４に格納され
た新しいボート２Ａのセット位置のデータに基づき、予
めメモリ１４に格納された各種補正用のデータを使っ
て、旧いボート２におけるウェーハ１に対する移載機４
のポジションデータを補正する。なお、ウェーハ１の最
大挿填枚数は、メモリ１４に別格納された上下側の反射
物３０間の距離から求まる新しいボート２Ａの大きさに
より求められる。それから、この補正されたポジション
データに基づいて、外部末端１２からの動作命令により
コントローラ７を介して移載機４を作動させ、ウェーハ
１の実プロセスを行うので、作業者の高度な熟練を必要
とせず、常に一定の精度をもって迅速かつ自動的に再テ
ィーチング作業を行うことができる。

【００２７】なお、上記の実施例は新しいボート２Ａ側
でのウェーハ搬送処理の再ティーチングを例にとって説
明したが、この発明は交換後の新しいカセット３へのウ
ェーハ搬送処理についての再ティーチングにも勿論適用
できる。また、上記の実施例は５枚のウェーハ１を同時
に搬送する移載機４を例にとって説明したが、移載機に
よるウェーハの搬送枚数には特に限定はない。さらに、
この発明では検知手段１０として種々な光学的センサを
用いることができ、例えば、冶具やウェーハを画像とし
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。

【００２８】そして、この発明の思想は、新旧交換後の
新しいボート２Ａのセット位置のずれを原因とした移載
機４の動作の再ティーチングだけに止まらず、例えば旧
いボート２をティーチングする際にも応用できる。すな
わち、セット後のボート２の上下端板に配設された各反
射物３０のＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向の位置データをセンサ
１０により検出し、検出処理された各反射物３０の位置
データに基づいて、ボート２の大きさとセット位置を求
め、さらに所定ピッチで配設された各段の基板挿填溝２
ｂの高さ位置を算出する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による
と、新旧交換後の新しい基板収納体の各反射物における
Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向の位置を検知し、これらの検出さ
れた位置データに基づいて、記憶手段に格納された旧い
基板収納体用の移載機のポジションデータを補正し、こ
れに基づいて実プロセスを行うようにしたので、作業者
の高度な熟練を必要とせず、常に一定の精度をもって迅
速かつ自動的に再ティーチング作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例および従来例に係る半導体
製造装置の全体斜視図である。

【図２】この発明の一実施例および従来例に係る半導体
製造装置の構成図である。

【図３】検知手段による新しいボートに配設された反射
物のＸ，Ｙ軸方向の検知方法を説明する平面図である。

【図４】検知手段による新しいボートに配設された反射
物のＺ軸方向の検知方法を説明する平面図である。

【図５】新しいボートの下端板に設けられた反射物の斜
視図である。

【図６】検出手段による新しいボートに配設された反射
物のＸ，Ｙ軸方向の検知方法を詳細に説明する平面図で
ある。

【図７】従来例に係る検知手段による冶具位置の検知方
法を説明する概念図である。

【図８】従来例に係る検知手段による新しいボートに配
設された冶具のＺ軸方向の検知方法を説明する側面図で
ある。

【図９】従来例に係る検知手段による新しいボートに配
設された冶具のＸ，Ｙ軸方向の検知方法を説明する平面
図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ、 ２、２Ａ ボート（基板収納体）、 ３ カセット（基板収納体）、 ４ 移載機、 ７ コントローラ（制御手段）、 １０ センサ（検知手段）、 １２ 外部末端、 １４ メモリ（記憶手段）、 ３０ 反射物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移載機によって処理対象の基板を基板収
   納体の基板挿填位置へ搬送処理する半導体製造装置にお
   いて、 上記基板収納体の複数の部位に配設される複数個の反射
   物と、 上記移載機に備えられて、新旧交換後の新しい基板収納
   体に配設された上記各反射物の位置を検知する検知手段
   と、 旧い基板収納体の基板挿填位置に所定のクリアランスを
   もって挿填された基板に対する上記移載機のポジション
   データが予め格納され、しかも上記新旧基板収納体の交
   換後、上記検知手段により検知処理された新しい基板収
   納体の各反射物の位置データが格納される記憶手段と、 この記憶手段に格納された新しい基板収納体の各反射物
   の位置データに基づいて、上記旧い基板収納体の基板挿
   填位置に対する移載機のポジションデータを補正した
   後、実プロセスで処理対象の基板を上記移載機によって
   搬送処理させる制御手段とを備えたことを特徴とする半
   導体製造装置。