JPH10321703A - 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カセット３ＡのＸ，
Ｙ，Ｚの各軸方向の位置ずれを検知手段１０により検知
し、これらの位置ずれ分だけ、メモリ１４に格納された
旧いカセット３の移載機４のポジションデータを補正す
る。この補正後のポジションデータに基づいて、カセッ
ト３Ａの挿填用溝３ａにウェーハ１を挿填する実プロセ
スを行う。この結果、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８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３ａ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
載置されている。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、半導体装置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。

【０００７】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８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の中心位
置に立設された円柱状のピン２１ｂとから構成されてい
る。

【０００８】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をカセット３
に挿填し、冶具２１の左右の挿填用溝３ａ（図５参照）
に対するスキ間（クリアランス）、冶具２１の挿填用溝
３ａ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３ａ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カセット３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１
４に格納する。

【０００９】すなわち、図８（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
８（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８（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。

【００１０】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成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。

【００１１】すなわち、光位置検出素子が、センサ１０
と冶具２１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。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。

【００１２】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
カセット３に挿填できるポジションデータが、メモリ１
４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、移載機４を動作させると、ウェーハ１は前後方向、
左右方向、上下方向で適切なクリアランスをもった状態
でカセット３の挿填用溝３ａ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、カセット３に所定のクリア
ランスをもって挿填される。

【００１３】ところで、ウェーハ１が収納される例えば
カセット３は、信頼性向上および耐久性向上などのため
に交換されることがある。この旧いカセット３と新しい
カセット３Ａとの交換時（図３、図４参照）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、交換後の新しいカセット３Ａ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。なお、これらのカ
セット３、３Ａは、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipmen
t and Materials Institute）規格により寸法が定めら
れている。しかしながら、この規格内においても寸法に
ばらつきがある。また、新しいカセット３Ａのセット時
には、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。

【００１４】一方、ウェーハ１は、カセット３、３Ａの
挿填用溝３ａに所定のクリアランスでもって高精度に挿
填しなければ、ウェーハ１を傷つけてしまう。このた
め、新旧カセット３、３Ａ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９、図１０を参照して、前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。

【００１５】図９、図１０に示すように、まずティーチ
ング時と同様に、作業者が冶具２１を新しいカセット３
Ａに挿填し、各部分のスキ間調整を行う。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、新しいカセット３Ａ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。

【００１６】具体的には、図９に示すように、ホームポ
ジションの移載機４を、ボート２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２１
の円板部２１ａのエッジを検知し、この高さ位置Ｈ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１０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Δθ分の位置
ずれ長さΔｌ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。

【００１７】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Ｘ（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Ｘ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、新しいカセット３Ａ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。

【００１８】

【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、交換後の新しいカセット３Ａの挿填用
溝３ａに、手作業により冶具２１を正確に挿填しなけれ
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、熟練者でなければ冶具２１を正確な
位置へ挿填することは難しく、しかも例え熟練者であっ
ても一定の精度を保持することは困難であった。

【００１９】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。

【００２０】

【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、上記移載機に備えられて、新旧
交換後の新しい基板収納体のセット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
ランスで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
い基板収納体のセット位置データが格納される記憶手段
と、この記憶手段に記憶された新しい基板収納体のセッ
ト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。

【００２１】この発明の半導体製造装置によれば、新旧
の基板収納体を交換した後、新しい基板収納体のセット
位置におけるＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向の位置ずれを検知手
段により検知する。その後、検知処理された新しい基板
収納体のセット位置データを記憶手段に格納する。そし
て、制御手段は、この格納されたセット位置データに基
づいて、予め記憶手段に格納されていた旧い基板収納体
の移載機のポジションデータを補正する。その後、この
補正されたポジションデータに基づいて、制御手段によ
り移載機をして実プロセスを行う。この結果、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実施できるだけ
でなく、何らかの理由で、使用中の旧いカセット３から
新規なカセット３Ａへ変更した場合に、カセット３Ａの
セット時の位置ずれに対処するために行われる移載機４
の動作の自動再ティーチングも実施できる装置である。
なお、ここで用いられる旧いカセット３および新しいカ
セット３ＡはＳＥＭＩ規格の規格品である。

【００２３】すなわち、図２に示すように、センサ１０
により交換後の新しいカセット３Ａの部分位置を検知
し、このカセット３ＡのＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向のセット
位置を検知する。その後、検知処理されたカセット３Ａ
の新しいセット位置データを、Ａ／Ｄ変換器１１を通し
てメモリ１４へ格納する。このメモリ１４には、上述し
たように、旧いカセット３での治具の位置を示すポジシ
ョンデータが格納されている。したがって、このメモリ
１４が格納手段を構成する。次いで、メモリ１４に格納
された新しいカセット３Ａのセット位置データに基づい
て、旧いカセット３の各基板挿填位置に対する移載機４
のポジションデータを補正する。これは外部端末１２で
行う。その後、この補正後のポジションデータに基づく
外部端末（ＰＣ）１２からの動作命令により、コントロ
ーラ７を経て移載機４を制御し、実プロセスで処理対象
のウェーハ１を、新しいカセット３Ａの所定段の挿填用
溝３ａ（図５参照）に所定のクリアランスでもって挿填
するものである。

【００２４】なお、このメモリ１４には、予め旧いカセ
ット３における移載機４のポジションデータの外に、カ
セット交換前に検知手段１０から旧いカセット３へ向か
ってレーザ光ＲをＹ軸方向（左右方向）へ旋回照射した
ときのカセット３の開口側の両端間における基準角度θ
０と、Ｘ軸方向（前後方向）におけるカセット３Ａの前
端からウェーハ１の挿填中心までの長さａと、図７に示
すカセット３Ａのマガジンプレート３ｂの上面から、最
下段の挿填用溝３ａに挿填されたウェーハ１の厚さ方向
の中間位置までのＺ軸方向（上下方向）の長さｂとが、
それぞれ格納されている。以下、図６、図７を参照し
て、自動化された再ティーチング方法を詳細に説明す
る。

【００２５】まず、新しいカセット３ＡのＹ軸方向の位
置ずれの検知方法を説明する。すなわち、図６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、新しいカセット３Ａの開口側の両
端間の角度θ１を測定する。Ｙ軸方向への位置ずれがあ
る場合、この実測角度θ１は、メモリ１４に格納された
基準角度θ０より小さくなる。この角度が縮小した割合
で、カセット３ＡのＹ軸方向への位置ずれ分が計算でき
る。ただし、この方法では、Ｙ軸方向の位置ずれ量は分
かるものの、左側か右側の何れへずれているのか判断で
きない。そこで、例えばカセット３Ａの開口側にもう一
箇所だけ測定基準点を設け、この基準点の位置を見るこ
とで、左右側の何れへずれているのかを判断する。な
お、ウェーハ１が挿填されている場合には、ウェーハ１
の中心位置を基準にしてもよい。

【００２６】次に、新しいカセット３ＡのＸ軸方向の位
置ずれの検知方法を説明する。すなわち、同じく図６に
示すように、検知手段１０からレーザ光ＲをＹ軸方向へ
旋回照射し、新しいカセット３Ａの開口側の両端部にお
いてそれぞれ最短位置を検知し、各長さＬ１、Ｌ２をレ
ーザ光Ｒの出力電圧値に基づいて演算する。次いで、こ
れら両長さＬ１、Ｌ２に基づき、検知手段１０からカセ
ット３Ａの開口側の端までの距離ｘが算出される。ここ
で、メモリ１４には、予めカセット３Ａの前端からウェ
ーハ１の挿填中心までの長さａが格納されているので、
両者を加算すれば、検知手段１０からウェーハ１の挿填
中心までの距離が分かる。そして、これを旧いカセット
３の場合のＸ軸方向の距離と比較して、Ｘ軸方向の位置
ずれ量を計算する。

【００２７】それから、新しいカセット３ＡのＺ軸方向
の位置ずれの検知方法を説明する。すなわち、図７に示
すように、センサ１０からレーザ光ＲをＺ軸方向へ旋回
照射し、新しいカセット３Ａのマガジンプレート３ｂの
上面までの高さＨを検知する。ここで、メモリ１４に
は、予めマガジンプレート３ｂの上面から最下段の挿填
用溝３ａに挿填されたウェーハ１の厚さ方向の中間位置
までの長さｂが格納されている。したがって、両者を加
算すればカセット３ＡのＺ軸方向の距離が分かる。その
後、この値をメモリ１４に格納された旧いカセット３の
Ｚ軸方向の距離と比較することで、Ｚ軸方向のずれ量を
演算する。その後は、これらＸ，Ｙ，Ｚの各軸の位置ず
れ分だけ、メモリ１４に格納されている旧いカセット３
の移載機４のポジションデータを補正し、補正後のポジ
ションデータに基づいて移載機４は従来技術の欄で説明
したのと同様の実プロセスを行う。

【００２８】なお、上記の実施例はカセット３Ａ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ボート２へのウェーハ
搬送処理についての再ティーチングにももちろん適用す
ることができる。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。そして、検知手段１０としては光学的な
センサ以外にも、例えば、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
音波センサを用いることも可能であり、要は、冶具やウ
ェーハの位置を検知し得るものであれば特にその方式に
限定はない。

【００２９】そして、この発明の技術的思想は、新旧交
換後の新しいカセット３Ａ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、
例えば旧いカセット３をティーチングする際にも応用で
きる。すなわち、セット後の旧いカセット３の上下端板
に配設された各反射物３０のＸ，Ｙ，Ｚ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き、カセット３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３ａの高さ位置を算出する。

【００３０】

【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Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸
方向の位置ずれを検知し、これらの位置ずれ分だけ記憶
手段に格納された旧い基板収納体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】この発明の再ティーチング操作に先駆けてのカ
セット交換作業を示す側面図である。

【図４】同カセット交換作業を示す平面図である。

【図５】カセットの拡大正面図である。

【図６】検知手段による新しいカセット位置のＹ方向お
よびＸ方向の検知方法を説明する概念図である。

【図７】検知手段による新しいカセット位置のＺ方向の
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治具位置の検知方
法を説明する概念図である。

【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Ｚ軸方向の検知方法を説明する側面図で
ある。

【図１０】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 ボート、 ３ カセット、 ４ 移載機、 ５ ツィーザ、 ７ コントローラ（制御手段）、 ８ ウェーハ挿填溝、 １０ 検知手段（センサ）、 １２ 外部端末（制御手段）、 １４ メモリ（記憶手段）。

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、 上記移載機に備えられて、新旧交換後の新しい基板収納
   体のセット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で
   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
   納体のセット位置データが格納される記憶手段と、 この記憶手段に記憶された新しい基板収納体のセット位
   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。