(57)【要約】    【課題】  基板の処理前、処理後等基板の処理過程で、基板裏面の検査を行って、傷があるものについては事前に除去等の処理を行い歩留りの向上、基板処理の信頼性を向上させる。    【解決手段】  基板７を処理する処理室１６と、該処理室内で基板を保持する基板保持具１５と、該基板保持具に対して基板を移送する基板移載手段１３と、該基板移載手段が基板を移送する経路途中に基板の裏面検査を行う裏面検査装置とを具備した。    【選択図】          図１
2006086242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具に対して基板を移送する基板移載手段と、該基板移載手段が基板を移送する経路途中に基板の裏面検査を行う裏面検査装置とを具備したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール、エッチング等の処理を行い半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置の一例として、減圧化学気相生成（ＣＶＤ）法により基板表面に薄膜を生成するＣＶＤ装置があり、該ＣＶＤ装置は基板を収納する石英製の反応管、ヒータ等から構成される反応炉を具備し、前記反応管には反応ガスを導入する反応ガス導入ライン、金属製の排気管を介して真空ポンプが接続され、減圧下で反応ガスを導入しつつ基板（以下ウェーハ）を加熱して基板に薄膜を生成する等の処理がなされる。
【０００３】
又、基板処理装置には、ウェーハを１枚又は２枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置と、一度に所定枚数のウェーハを処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、バッチ式の基板処理装置には縦型反応炉を具備し、反応炉内で基板を基板保持具（以下ボート）により水平姿勢で多段に保持して処理を行うものがある。
【０００４】
又、ウェーハは基板収納容器に収納されて搬送に供され、基板処理装置内ではウェーハが単体で搬送され、基板処理装置内でのウェーハの搬送は、基板移載装置により行われている。該基板移載装置は、ウェーハを載置保持する１枚又は複数枚の基板支持プレート（以下ツイーザ）を具備し、該ツイーザによりウェーハを、例えば基板処理装置に搬送された基板収納容器と前記ボート間、１枚又は複数枚毎に移載する様になっている。
【０００５】
例えば、特許文献１にウェーハを基板移載装置で搬送する基板処理装置が開示されている。
【０００６】
半導体装置の微細化、高集積化に伴い、ウェーハの微細な傷（スクラッチ）も製品品質、歩留りに影響する。例えば、ウェーハ裏面の微細な傷さえも、ウェーハの製品品質、歩留りに影響を与えている。
【０００７】
上記した様に、基板処理装置内でのウェーハの搬送は、ウェーハをツイーザに支持して搬送しているが、ボートのウェーハの支持間隔は狭く、前記ツイーザとボートが支持するウェーハとの平行が失われていた場合、ウェーハを載置する為ツイーザをウェーハ間に挿入する際、ツイーザとウェーハ裏面間で擦れることが考えられる。或は、ウェーハを移載中の基板移載装置の振動により、ウェーハとツイーザ間で擦れを生じ、ウェーハ裏面に微細な傷が発生する虞れがある。
【０００８】
尚、前記ツイーザとボートが支持するウェーハとの平行が失われる原因としては、ボートが石英製であるので、処理を繰返すことで熱歪みが発生する。ボートの支持機構、基板移載装置の支持機構等が熱膨張、或は負荷荷重により撓む、或は組立て誤差、部品誤差等が考えられる。又、熱処理を行うことでボート上のウェーハが熱変形する場合も考えられる。
【０００９】
従来、非処理面であるウェーハの裏面について、傷等の検査は行われてなく、処理後の製品検査段階での検査で不良が発生する虞れがあった。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３２３５４７号公報
【００１１】
【特許文献２】特開２０００−２９４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板の処理前、処理後等基板の処理過程で、基板裏面の検査を行って、傷があるものについては事前に除去等の処理を行い歩留りの向上、基板処理の信頼性を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具に対して基板を移送する基板移載手段と、該基板移載手段が基板を移送する経路途中に基板の裏面検査を行う裏面検査装置とを具備した基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を保持する基板保持具と、該基板保持具に対して基板を移送する基板移載手段と、該基板移載手段が基板を移送する経路途中に基板の裏面検査を行う裏面検査装置とを具備したので、処理途中で傷の有無が検出でき、無駄な処理工程を省くことができ、処理コストの低減が図れると共に製品の歩留りの向上が図れる、又基板処理の信頼性を向上させる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
先ず、図１、図２に於いて、本発明が実施される基板処理装置の一例を説明する。
【００１７】
縦型拡散ＣＶＤ装置１は筐体２を有し、該筐体２の前面に開口部（図示せず）が設けられ、該開口部の内側近傍に容器授受部４が設けられ、該容器授受部４には２個の基板収納容器６が並列で載置可能であり、該基板収納容器６には所要枚数の基板が多段に装填されている。尚、図示の基板収納容器６は、一例として密閉式の基板収納容器（ＦＯＵＰ：ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）を示している。
【００１８】
前記容器授受部４に対峙し容器搬送機構８が設置され、該容器搬送機構８は昇降及び前後方向の進退を行い、前記基板収納容器６を前後及び上下に移動可能である。前記容器搬送機構８の前記容器授受部４とは反対側に容器開閉機構９が設置されている。該容器開閉機構９は前記容器授受部４に対向して配設され、前記容器開閉機構９は上下２段に上容器載置板２２と下容器載置板２３を有し、前記基板収納容器６を２個載置可能であり、前記容器開閉機構９により前記基板収納容器６の蓋が開閉される様になっている。
【００１９】
前記容器開閉機構９の上方に容器収納棚１１が設けられ、前記容器開閉機構９の前記容器搬送機構８とは反対側側方に、ノッチ合わせ手段として基板整列機構１２が設置され、該基板整列機構１２に隣接して基板移載機構１３が設置されている。該基板移載機構１３はツイーザ１７を有し、前記基板移載機構１３は前記ツイーザ１７にウェーハ７を載置して前後方向に進退及び回転可能である。
【００２０】
前記基板移載機構１３の前記容器開閉機構９とは反対側にボート昇降機構１４が設置され、該ボート昇降機構１４にボート１５が載置され、前記ボート昇降機構１４の上方に反応炉１６が設けられている。
【００２１】
而して、前記基板移載機構１３は１枚ずつ或は所要枚数（例えば５枚）一括でウェーハ７を、前記基板整列機構１２、前記ボート１５に対して移載可能となっている。
【００２２】
前記基板整列機構１２の一例としては、本出願人が先に出願した特許文献２に示されるものがある。
【００２３】
図３に於いて基板整列機構１２の構成の概略を説明する。
【００２４】
台座２４にモータを内蔵する支持台２５が設けられ、該支持台２５に前記モータの出力軸を介して回転基盤２６が正逆回転可能に設けられ、該回転基盤２６には支柱２７がウェーハ７の進退に干渉しない様に略半円上に立設され、前記支柱２７はウェーハ７を所定ピッチで所用枚数、例えば５枚支持可能となっている。
【００２５】
前記台座２４には昇降リング２８が前記支持台２５と同心に配設され、前記昇降リング２８は昇降ガイド２９によって前記台座２４に昇降自在にガイドされ、又昇降駆動部３０によって昇降可能とされている。
【００２６】
前記昇降リング２８には半径方向に伸縮する水平スライド機構３１が設けられ、該水平スライド機構３１に昇降支柱３２がウェーハ７の進退に干渉しない様に支持され、該昇降支柱３２にウェーハ７を支持可能な支持ピン３３が前記支柱２７のウェーハ支持ピッチと同ピッチで中心に向って突設されている。
【００２７】
又、センサポール３４が立設され、該センサポール３４は水平スライド機構（図示せず）によって半径方向に進退可能となっており、前記センサポール３４の中心側にはウェーハ７のノッチ３９を検出する光学センサ３５が設けられ、該光学センサ３５は前記支柱２７に支持されたウェーハ７に対応する様に位置されている。
【００２８】
又、前記ウェーハ７の進入経路内に裏面検査装置３６が設けられる。該裏面検査装置３６は、例えば前記台座２４に立設され、シリンダ等の昇降手段３７によって裏面検査器３８が前記回転基盤２６の通孔４０を通して昇降可能に支持され、前記裏面検査器３８の先端と前記ウェーハ７の下面とが所定距離となる様前記昇降手段３７によって昇降され、又前記裏面検査器３８は、前記回転基盤２６が回転する場合は、該回転基盤２６の下方に退避される。
【００２９】
前記裏面検査器３８としては、検査光を照射して反射光を受光素子で受光し、反射光の散乱状態で傷を検出するもの、或はＣＣＤ等の受光素子で表面状態を撮像し、画像処理によって傷を検出するもの等種々の手段が考えられる。
【００３０】
次に、前記反応炉１６の一例について図４に示した酸化・拡散反応炉について説明する。
【００３１】
均熱管４５は例えばＳＩＣ等の耐熱性材料から成り、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒形状をしている。例えば、石英（ＳｉＯ2 ）等の耐熱性材料から成る反応管４６は、下端に開口を有する円筒形状であり、前記均熱管４５内に同心状に配置されている。前記反応管４６の下部には、例えば石英から成るガスの供給管４７と排気管４８が連結されており、供給管４７と連結する導入口４９は反応管４６下部から、反応管４６側部に添って例えば細管状に立上がり、天井部で反応管４６内部に至る。排気管４８は反応管４６の排気口５１に接続される。ガスは供給管４７を介して反応管４６天井部から内部に流れ、反応管４６下部に接続された排気管４８から排気される様になっている。
【００３２】
反応管４６の導入口４９には供給管４７により、処理用のガスが反応管４６内に供給される様になっている。前記供給管４７はガスの流量制御手段（以下流量制御器５２）若しくは水分発生器（図示しない）に連結されており、前記流量制御器５２はガス流量制御部５３に接続されており、該ガス流量制御部５３は前記流量制御器５２を制御して供給するガス若しくは水蒸気（Ｈ2 Ｏ）の流量を所定の量に制御する様になっている。
【００３３】
反応管４６の排気口５１には、圧力調節器５４に連結された排気管４８が接続されており、反応管４６内を流れるガスを排出し、該反応管４６内を圧力調節器５４により圧力を制御する。所定の圧力にする様圧力検出手段（以下圧力センサ５５）により反応管４６内の圧力を検出し、前記圧力センサ５５の検出結果に基づき圧力制御部５６が前記圧力調節器５４を制御する。
【００３４】
反応管４６の下端開口部には、例えば石英から成る円盤状の保持体（以下ベース５７）が、Ｏリング（図示せず）を介して気密にシール可能に着脱自在であり、前記ベース５７は円盤状の蓋体（以下シールキャップ５８）の上に取付けられている。又、該シールキャップ５８には、回転手段５９の回転軸が連結されており、該回転軸を介して保持体（以下石英キャップ６１）及びボート１５、該ボート１５上に保持されているウェーハ７を回転させる。又、前記シールキャップ５８はボート昇降機構１４に連結され、前記ボート１５を昇降させる。前記回転軸、及びボート昇降機構１４を所定のスピードにする様に、駆動制御部６２により制御する。
【００３５】
均熱管４５の外周には加熱手段（以下ヒータ６５）が同心円状に配置されている。該ヒータ６５は、反応管４６内の温度を所定の処理温度にする様温度検出手段（以下熱電対６６）により温度を検出し、温度制御部６７により制御する。
【００３６】
前記ガス流量制御部５３、圧力制御部５６、駆動制御部６２、温度制御部６７等により主制御部６８が構成される。
【００３７】
以下、作動について説明する。
【００３８】
図示しない外部搬送機構により前記基板収納容器６が前記開口部を通して前記筐体２の内部に搬入され、前記容器授受部４に載置される。
【００３９】
前記基板収納容器６は前記容器搬送機構８により前記容器授受部４から前記容器収納棚１１に移載され、該容器収納棚１１に一時的に貯蔵される。或は前記基板収納容器６は前記容器搬送機構８により前記容器収納棚１１から前記容器開閉機構９に移載される。
【００４０】
該容器開閉機構９により前記基板収納容器６の蓋が開かれ、前記ウェーハ７が前記基板移載機１３により前記基板整列機構１２に搬送される。
【００４１】
前記ウェーハ７の裏面の傷検査は、該ウェーハ７が前記基板整列機構１２に搬送される際に実施される。
【００４２】
前記裏面検査装置３６による裏面検査、前記基板整列機構１２による基板の整列（ノッチ合わせ）について略述する。
【００４３】
前記支柱２７で支持されるウェーハ７の支持位置の内上段側から、前記基板移載機構１３によりウェーハ７が１枚ずつ挿入される。該ウェーハ７の挿入過程で裏面検査が実施される。尚、裏面検査は、ウェーハの整列が完了し、ウェーハを前記基板整列機構１２から払出す過程で実施してもよい。又、ウェーハの整列を実施せず裏面検査のみ行ってもよい。
【００４４】
前記裏面検査器３８は上方に伸長しており、該裏面検査器３８の先端は前記ウェーハ７が通過する経路の所定位置だけ下がっている。又、前記裏面検査器３８の検査範囲は、ウェーハ７の裏面の前記基板移載機構１３のツイーザ１７が接触する部分、例えば該ツイーザ１７の縁部、先端部が接触する部分となっている。これは、ウェーハ裏面の傷が、ツイーザ１７との接触によって発生することにより、ツイーザ１７とウェーハ７の接触による傷の発生は、ツイーザ１７の縁部、更に先端部で発生することが多いという現象に基づく。勿論、ウェーハ７の裏面全面に亘って検査を実施してもよい。
【００４５】
前記ウェーハ７が前記支柱２７に支持されると、前記裏面検査器３８が前記回転基盤２６より降下し、前記支持台２５により前記回転基盤２６、前記支柱２７を介して前記ウェーハ７が回転され、前記センサポール３４の光学センサ３５によりウェーハ７のノッチ３９が検出され、該ノッチ３９が所定位置となった時点でウェーハ７の回転が停止される。該ウェーハ７の回転中、前記支柱２７と前記センサポール３４との干渉を防止する為、前記支柱２７が通過する際は、前記センサポール３４は後退する。
【００４６】
最上段のウェーハ７のノッチ３９の位置合せが完了すると、前記通孔４０が定位置に戻され、前記昇降手段３７によって前記裏面検査器３８が上昇される。この時、該裏面検査器３８の先端の位置は、ウェーハ７が通過する経路の所定位置だけ下がっており、通過するウェーハ７の裏面との距離は各段とも一定にされる。前記裏面検査器３８の先端とウェーハ７の裏面との距離を一定とすることで、各段のウェーハ７の傷検出精度を一定にすることができる。
【００４７】
２段目のウェーハ７が挿入される前準備として、前記昇降支柱３２が前記水平スライド機構３１により中心側に前進され、更に前記昇降駆動部３０により前記昇降リング２８を介して上昇され、整列済のウェーハ７が前記支持ピン３３に支持されて上昇される。
【００４８】
２段目のウェーハ７が挿入されると、前記回転基盤２６が回転され、１段目のウェーハ７と同様にノッチ合せが実施される。この時、１段目のウェーハ７は前記支柱２７から切離されているので、回転せず、ノッチの位置がずれることはない。又、通常、ノッチの位置は本来の位置から大きくずれていることはないので、前記支柱２７を回転させた時に前記昇降支柱３２は障害とはならない。
【００４９】
上記ウェーハ７の裏面検査とノッチ合せが前記基板整列機構１２に挿入される全てのウェーハ７について行われる。裏面検査で、傷が発見されたウェーハ７については、以降の処理が停止され、或は除去される。又、傷が発見された場合は、表示部（図示せず）に警告の表示、警告音を発生してオペレータに告知する。又、傷発生検知の出力を他の診断機能と併用することで、自己修復機能を具備することが可能となる。
【００５０】
全てのウェーハ７の整列後、前記基板移載機構１３により前記ウェーハ７が降下状態のボート１５に装填される。
【００５１】
以上の操作が繰返されて前記ウェーハ７が前記ボート１５に多段に装填され、該ボート１５が前記ボート昇降機構１４により前記反応炉１６の内部に装入され、該反応炉１６の内部で前記ウェーハ７が処理される。
【００５２】
図４に示した前記反応炉１６による酸化・拡散処理方法の一例を説明する。
【００５３】
先ず、前記ボート昇降機構１４により前記ボート１５を下降させる。前記基板移載機構１３によってノッチ合せ済のウェーハ７が前記ボート１５に移載される。次いで、前記ヒータ６５により加熱しながら、前記反応管４６内の温度を所定の処理温度にする。前記供給管４７に接続された前記流量制御器５２により予め前記反応管４６内を不活性ガスで充填しておき、前記ボート昇降機構１４により、前記ボート１５を上昇させて前記反応管４６内に装入し、該反応管４６の内部温度を所定の処理温度に維持する。
【００５４】
該反応管４６内を所定の圧力に保った後、前記回転手段５９の回転軸を介してボート１５及びボート１５上に保持されているウェーハ７を回転させる。同時に前記供給管４７から処理用のガスを供給若しくは水分発生器（図示せず）から水蒸気を供給する。供給されたガスは、前記反応管４６を下降し、ウェーハ７に対して均等に供給される。
【００５５】
酸化・拡散処理中の反応管４６内は、排気管４８を介して排気され、所定の圧力になる様圧力調節器５４により圧力が制御され、所定時間、酸化・拡散処理を行う。
【００５６】
酸化・拡散処理が終了すると、次のウェーハ７の酸化・拡散処理に移行する為、前記反応管４６内のガスを不活性ガスで置換すると共に、圧力を常圧にし、その後、前記ボート昇降機構１４により前記ボート１５を下降させて、該ボート１５及び処理済のウェーハ７を前記反応管４６から取出す。該反応管４６から取出されたボート１５上の処理済のウェーハ７は、所要温度迄冷却された後前記基板移載機構１３により払出され空の基板収納容器６に移載され、処理済のウェーハ７を収納する基板収納容器６は前記容器搬送機構８により前記容器授受部４に移送され、更に該容器授受部４から外部に搬出される。
【００５７】
更に、未処理ウェーハ７を収納する基板収納容器６が前記容器開閉機構９に搬送され、未処理のウェーハ７が整列され、前記基板移載機構１３により前記ボート１５に移載される。該ボート１５が再度前述と同様にして前記反応管４６内に装入され、酸化・拡散処理がなされる。
【００５８】
又、前記裏面検査装置３６は前記基板整列機構１２に組込んだ例を示したが、該基板整列機構１２以外のウェーハ７搬送経路途中に設けてもよく、或は前記基板整列機構１２の近傍にウェーハ取出しアームを設け、該ウェーハ取出しアームにより前記基板整列機構１２から１枚ずつウェーハ７を取出して裏面検査装置３６で裏面検査を行う様にしてもよい。該裏面検査装置３６を前記基板整列機構１２と独立して設けた場合は、ノッチ合せと裏面検査とを平行して実施できる。又、裏面検査は処理前又は処理後のいずれか、或は処理前、処理後の両方で実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明が実施される基板処理装置の斜視図である。
【図２】同前基板処理装置の概略平面図である。
【図３】該基板処理装置に於ける基板整列機構の斜視図である。
【図４】該基板処理装置に於ける反応炉の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１              縦型拡散ＣＶＤ装置
６              基板収納容器
７              ウェーハ
８              容器搬送機構
９              容器開閉機構
１１            容器収納棚
１２            基板整列機構
１３            基板移載機構
１４            ボート昇降機構
１５            ボート
１６            反応炉
１７            ツイーザ
３５            光学センサ
３６            裏面検査装置
３７            昇降手段
３８            裏面検査器
３９            ノッチ
【図１】
2006086242.tif 000003
【図２】
2006086242.tif 000004
【図３】
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【図４】
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