基板处理装置以及半导体装置的制造方法与流程

本发明涉及基板处理装置以及半导体装置的制造方法。

背景技术：

作为半导体装置(设备)的制造工序的一工序，进行在基板上形成预定的膜的基板处理工序。进行基板处理工序的基板处理装置中，使用基板移载装置来将收纳于收容容器的基板移载到基板保持工具，在处理室内进行保持于基板保持工具的基板的处理。作为以往的基板移载装置，例如有专利文献1记载的基板移载装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013－131529号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，以往的基板移载装置的结构中，能够使基板移动的距离是固定的，有在距基板移载装置的距离不同的两处间将基板移载是困难的情况。

本发明的目的在于，提供能够在距基板移载装置的距离不同的多个位置间搬运基板的技术。

用于解决课题的方案

根据本发明的一个方案，

提供一种基板处理装置，是具有对保持于基板保持工具的基板进行处理的处理室和将上述基板移载到上述基板保持工具的移载机的基板处理装置，其中，

上述移载机具备：

基台；

设置在上述基台上，并与设置在上述基台的壳体外的第一机构部连接的第一移动部；以及

设置在上述第一移动部上，并与设置在上述第一移动部的壳体内的第二机构部连接的第二移动部，

且构成为在铅垂方向上，上述第一机构部的设置位置和上述第二机构部的设置位置至少一部分重叠。

发明的效果

根据本发明，能够在距基板移载装置的距离不同的多个位置间搬运基板。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式中优选使用的基板处理装置的立体图。

图2是图1所示的基板处理装置的左侧视图。

图3说明图1所示的基板处理装置使基板移动的距离，图3(a)是说明使基板从基板移载装置向收容容器移动的距离的图，图3(b)是说明使基板从基板移载装置向基板保持工具移动的距离的图。

图4表示图1所示的基板处理装置所具有的基板移载装置的结构，图4(a)是表示基板移载装置的俯视图，图4(b)是基板移载装置的左侧视图。

图5是表示用于使图4所示的基板移载装置移动的驱动机构的左侧视图。

图6表示使图4所示的基板移载装置移动的移动机构，是将图4所示的基板移载装置从图5的箭头a－a方向表示的图。

图7是表示图4所示的基板移载装置所具有的载置基板的镊子的立体图。

图8是将图7所示的镊子从前侧表示的图。

图9是表示使图7所示的镊子向重力方向的上方和下方移动的移动机构的图。

图10说明图3所示的基板移载装置的动作，图10(a)是表示基板移载装置处于第一位置的状态的图，图10(b)是表示基板移载装置处于第二位置的状态的图。

图11是表示图1所示的基板处理装置具有的控制部的框图。

图12是表示图1所示的基板处理装置的动作的流程图。

图13表示本发明的第二实施方式的基板移载装置的主要部分，图13(a)是表示映射传感器处于检测位置的状态的图，图13(b)是表示映射传感器处于退避位置的状态的图。

图14表示比较例的基板移载装置的主要部分，图14(a)是表示映射传感器处于检测位置的状态的图，图14(b)是表示映射传感器处于退避位置的状态的图。

具体实施方式

接下来，对本发明的第一实施方式的基板处理装置进行说明。以下的说明是用于说明本发明的一实施方式，不用于限制本申请发明的范围。因此，只要是本领域技术人员能够采用将这些各要素或者全要素置换为与此等同的要素的实施方式，这些实施方式也包含于本申请发明的范围。另外，各图的说明中，对于具有共用的功能的构成要素赋予相同的参照编号，尽量避免说明的重复。

如图1以及图2所示，基板处理装置100是对用作基板的由硅等构成的晶片w进行处理的装置，例如用作制造ic等半导体装置的半导体装置制造装置。使用基板处理装置100来实施基板处理方法，并且实施半导体装置的制造方法。基板处理装置100例如是纵型的热处理装置，例如能够对晶片w实施氧化处理、扩散处理、cvd处理等。

基板处理装置100具有基板处理装置主体101，在基板处理装置主体101的正面壁101a形成有正面维护口103，安装有将正面维护口103开闭的维护门104和正面开启机构113。另外，在正面壁101a且在维护门104，以连通基板处理装置主体101内外的方式形成有foup搬入搬出口112。

在基板处理装置主体101内配置有：载置多个用作晶片w的收容容器的foup(晶盒)110的载置架105；预备载置架107；用作晶盒交付台的i/o工作台114；用作基板保持工具升降机构的晶舟升降机115；晶盒搬运装置118。晶盒搬运装置118具有晶盒升降机构118a和晶盒搬运机构118b。另外，在基板处理装置主体101内配置有移载架123和用作基板移载装置的晶片移载装置(移载机)300。在移载架123收纳有作为移载机300的搬运对象的晶盒110。

另外，在基板处理装置主体101内配置有：清洁单元134a、清洁单元134b、用作炉口开闭机构的炉口闸门147、处理炉202、用作基板保持工具的晶舟217、密封盖219。晶舟217例如由石英、sic等构成。

i/o工作台114配置在晶盒搬入搬出口112附近。晶盒110通过工序内搬运装置(未图示)搬入到i/o工作台114上，并从i/o工作台114上搬出。

晶盒搬运装置118设置在i/o工作台114和载置架105之间，晶盒升降机构118a能够在保持晶盒110的状态下在上下方向升降。在晶盒升降机构118a安装有晶盒搬运机构118b。通过晶盒升降机构118a、机器人臂、晶盒搬运机构118b的连续动作，晶盒110在i/o工作台114、载置架105、预备载置架107之间被搬运。

移载机300被设置在载置架105的后方。移载机300包含：能够使晶片w在水平方向旋转并进行直线运动的旋转直动机构306；以及用于使旋转直动机构306升降的升降机构304。另外，移载机300通过旋转直动机构306和升降机构304的连续动作，在晶舟217上装填(装载)晶片w，并从晶舟217卸下(卸载)晶片w。另外，移载机300的详细内容在后面叙述。

晶舟升降机115具有臂128，配置在处理炉202的下方，用作使晶舟217向处理炉202升降的升降机构。在臂128水平安装有密封盖219。密封盖219垂直地支承晶舟217，并且能够封闭处理炉202的下端部。

晶舟217具备多条保持部件，将多张(例如，25张～150张左右)晶片w以使其中心对齐地在垂直方向排列的状态下，分别水平地保持为多段。

处理炉202配置在基板处理装置主体101的后部上方。处理炉202的下端部被炉口闸门147开闭。通过晶舟升降机115，晶舟217被搬入搬出于处理炉202。

接下来，对利用第一实施方式的移载机300的晶片w的移动距离进行说明。如图3所示，用于将晶片w向晶舟217移载的晶片w的移动距离d2比用于将晶片w相对于晶盒110搬入搬出的晶片w的移动距离d1长。

第一实施方式的移载机300中，能够使晶片w在距移载机300的距离分别不同的晶盒110和晶舟217之间移动。并且，与只能使晶片w移动相同的距离的以往的移载机(以下，作为比较装置)相比，能够使基板处理装置100小型化。即，假设在比较装置中能够使晶片w移动的距离仅为距离d2，则在第一实施方式的移载机300中，能够将载置晶盒110的移载架123配置在离晶片移载装置300的距离为距离d1的位置。与此相对，在比较装置中，只能将移载架123配置在比距移载机300的距离d1长的距离d2的位置，相应地基板处理装置变成大型。

接下来，对本实施方式的移载机300进行说明。图4中，省略升降机构304的图示，主要表示旋转直动机构306的部分。旋转直动机构306通过升降机构304工作而作为一体上升下降。

如图4所示，旋转直动机构306具有能够旋转的基台310、相对于基台310移动的第一移动部330、相对于第一移动部330移动的第二移动部340。

基台310经由例如由齿轮系等构成的驱动传递机构404连结于用作第三驱动源的第三马达402。基台310通过接受从第三马达402传递来的驱动，而以旋转轴308为中心旋转。而且，通过基台310旋转，第一移动部330和第二移动部340与基台310一体地以旋转轴308为中心旋转。

第一移动部330以及第二移动部340通过升降机构304(参照图1)工作而上升下降，通过基台310工作而旋转。另外，第一移动部330如图4箭头a所示相对于基台310例如在前后方向(水平方向)移动(进退)。另外，第二移动部340如图4箭头b所示，相对于第一移动部330例如在前后方向(水平方向)移动(进退)。第一移动部330以及第二移动部340的前后方向的移动通过后述的驱动机构400(参照图5)来实现。

第二移动部340具有多个作为载置晶片w的载置部的镊子346(例如，镊子346a～346e共五个)。多个镊子346分别是大致水平地配置的板状的部件，以从重力方向(铅垂方向)下侧支承晶片w的方式分别保持晶片w。多个镊子346在相邻的镊子346相互隔着预定的间隔的状态下与第二移动部340连接。

如图5以及图6所示，基台310具有作为基台310的壳体的一部分的侧板312s。侧板312s形成于基台310的外侧面，与第一移动部330移动的方向亦即箭头a1方向以及箭头a2方向平行地配置。

另外，基台310具有作为基台310的壳体的一部分的上板312t。上板312t的上侧的面(最上面)例如安装有导轨部件314r和导轨部件314l。导轨部件314r、314l分别用作引导第一移动部330的移动的引导部，与第一移动部移动的方向以及侧板312s平行地延伸配置。

第一移动部330具有作为第一移动部330的壳体的侧板332r、332l和底板332b。侧板332r、332l是一对侧板，各个侧板332r、332l以与第二移动部340移动的方向亦即箭头b1方向以及箭头b2方向平行的方式配置。例如，第一移动部330的壳体由侧板332r、332l以及底板332b而构成为剖面コ字形状(凹状)。

在第一移动部330的底板332b的下侧的面(外侧面、最下面)安装有连结部件334。连结部件334由连结部件334r、334l构成。连结部件334r以能够相对于导轨部件314r移动的方式与导轨部件314r连结，连结部件334l以能够相对于导轨部件314l移动的方式与导轨部件314l连结。通过这样的构成，第一移动部330相对于基台310能够向箭头a1方向以及箭头a2方向辅助移动。

在第一移动部330的侧板332r、332l的上表面(最上面)分别安装有导轨部件336r、336l。导轨部件336r、336l分别用作引导第二移动部340的移动的引导部，与第二移动部移动的方向亦即箭头b1方向以及箭头b2方向平行地延伸配置。

在第二移动部340的底面(底板332b的外侧面、最下面)固定有连结部件342。连结部件342是从第二移动部340的底面向第二移动部340的两侧面分别延伸的形状。换言之，其剖面形状形成为在左右具有肋的帽子状(大礼帽状)。也可以说是剖面コ字形状(凹状)的上端向水平方向外侧延伸的形状。连结部件342以左右的肋部分能够相对于导轨部件336r、336l移动的方式分别与导轨部件336r、336l连结。通过这样的构成，第二移动部340能够相对于第一移动部330向箭头b1方向以及箭头b2方向辅助移动。

第二移动部340的下端部340b位于比第一移动部330的上端部330t在重力方向(高度方向)上靠下侧。即，第二移动部340配置在第一移动部330壳体的内部(凹陷部分)。换句话说，剖面视上，配置为连结部件342的至少一部分在高度方向上与侧板332r、332l重合。这样，第二移动部340的下端部340b位于比第一移动部330的上端部330t在重力方向上靠下侧，所以与以往的移载机比较能够减小高度方向的大小。

驱动机构400是旋转直动机构306的一部分，是实现晶片w的直线运动(进退运动)的机构。具体而言，驱动机构400使第一移动部330相对于基台310移动，并且使第二移动部340相对于第一移动部330移动。

驱动机构400具有使第一移动部330相对于基台310移动的第一机构部410和使第二移动部340相对于第一移动部330移动的第二机构部450。第一机构部410设置于基台310的侧板312s的外侧的面，第二机构部450安装于第一移动部330的侧板332l中的与侧板332r相对的一侧的面(内侧面)。即，第一机构部410设置在基台310的壳体外，第二机构部450设置在第一移动部的壳体内。

第一移动部330的宽度构成为比第二移动部340的宽度大。即，第一移动部330的宽度比下端部340b的宽度大。另外，第一机构部410和第二机构部450以第一机构部410的至少一部分和第二机构部450的至少一部分在重力方向上重叠的方式配置。更具体而言，第一机构部410和第二机构部450以第一机构部410位于比第二机构部450在重力方向上靠下方，第一机构部410的一部分和第二机构部450在重力方向上重叠的方式配置。

另外，第一机构部410被作为电动部(驱动部)的第一马达412驱动，第二机构部450被作为电动部(驱动部)的第二马达452驱动。第一马达412安装于基台310，第二马达452安装于第一移动部330。

另外，第一机构部410具有驱动带轮414。驱动带轮414与第一马达412连结，以接受从第一马达412传递来的驱动而能够在图5所示的箭头c方向旋转的方式设置在侧板312s。另外，第一机构部410具有从动带轮416、418、420以及422。而且，从动带轮416、418、420以及422以分别相对于侧板312s能够旋转的方式设置在侧板312s。

另外，第一机构部410具有传动带部件424。传动带部件424是环状的带状的部件，如图5所示，被架设在驱动带轮414、从属带轮416、418、420以及422，被构成为接受从驱动带轮414传递来的驱动而旋转。另外，在传动带部件424安装有设置在第一移动部330的底面的固定部件338，通过固定部件338，传动带部件424和第一移动部330连结固定。而且，通过传动带部件424旋转，从而第一移动部340与传动带部件424一体移动。

第二机构部450具有驱动带轮454。驱动带轮454与第二马达452连结，以接受从第二马达452传递来的驱动而向图5所示的箭头d方向旋转的方式设置在侧板332l。另外，第二机构部450具有从动带轮456、458、460以及462。从动带轮456、458、460以及462以分别相对于侧板332l旋转的方式设置在侧板332l。

另外，第二机构部450具有传动带部件464。传动带部件464是环状的带状的部件，如图5所示，被架设在驱动带轮454、从动带轮456、458、460以及462，被构成为接受从驱动带轮454传递来的驱动而旋转。另外，在传动带部件464安装有设置在上述的连结部件342的底面的固定部件344，通过固定部件344，传动带部件464和第二移动部340连结固定。而且，通过传动带部件464旋转，第二移动部340与传动带部件464以及连结部件342一体移动。

如上述那样，驱动机构400是驱动带轮414接受从第一马达412传递来的驱动而旋转，传动带部件424接受从驱动带轮414传递来的驱动而旋转，从而使第一移动部330向箭头a1所示的前方向或者箭头a2所示的后方向的任一个方向移动。此时，通过切换第一马达412的旋转方向，能够选择使第一移动部330向前后方向的任一个方向移动。

另外，驱动机构400是驱动带轮454接受从第二马达452传递来的驱动进行旋转，传动带部件464接受从驱动带轮454传递来的驱动进行旋转从而使第二移动部340向前后方向的任一个方向移动。此时，通过切换第二马达452的旋转方向，从而能够选择使第二移动部340向前后方向的任一个方向移动。通过这样的构成，能够使第一移动部330的移动和第二移动部340的移动相互独立地进行。另外，能够使各个移动部的速度分别独立地控制，能够提高基板的移载速度以及移载速度，能够提高生产率。

接下来，使用图7、图8，对本实施方式的镊子346进行说明。作为镊子346的材质，例如能够使用sus材。使用sus材的情况下，与将铝用作镊子346的材质的情况相比，能够抑制起因于镊子346自身的重量的弯曲的产生。

镊子346a～346d安装于后述的移动机构600(参照图9)，通过移动机构600动作而能够在重力方向(上下方向)移动。镊子346a～346d分别具有用于安装于移动机构600的安装部348a～348d。

重力方向上相互相邻的镊子346的安装部348相对于在水平方向上载置于各个镊子346的晶片w相互对置地配置，或者相对于在铅垂方向上载置于各个镊子346的晶片w相互对置地配置。

更具体而言，相互相邻的两个镊子346a、346b中，镊子346a的安装部348a和镊子346b的安装部348b在水平方向上配置在相互相反侧。另外，相互相邻的两个镊子346b、346c中，镊子346b的安装部348b和镊子346c的安装部348c在重力方向上配置在相互相反侧。另外，相互相邻的两个镊子346c、346d中，镊子348c的安装部348c和镊子348d的安装部348d在水平方向上配置在相互相反侧。

接下来，对移动机构600进行说明。如图9所示，移动机构600具有被第四马达610驱动的滚珠丝杠机构612、被第五马达620驱动的滚珠丝杠机构622。在滚珠丝杠机构612的旋转部件614设置安装部348b、348c。另外，在滚珠丝杠机构622的旋转部件624安装有安装部348a、348d。

移动机构600中，滚珠丝杠机构612、622同时开始驱动，同时结束驱动。因此，镊子346a～镊子346d同时开始移动，同时结束移动。另外，滚珠丝杠机构612、622以相互相邻的镊子346间的距离分别全部相等的方式，设定镊子346a～346d各自的移动速度。

图9表示相互相邻的镊子346间的距离最小的状态。从该状态使四个镊子346a～346d向上方移动，从而相互相邻的镊子346间的距离变大。这里，如果镊子346d的移动速度设为v，则成为镊子346c的移动速度为2v，镊子346b的移动速度为3v，镊子346a的移动速度为4v的速度关系。即，与各安装部348a～348d对应地形成于滚珠丝杠机构612、622的各个螺丝槽的间距间隔成为，若安装部348d的间距间隔设为d，则安装部348c的间距间隔为2d，安装部348b的间距间隔为3d，安装部348a的间距间隔为4d的间距间隔关系。此外，镊子346e在重力方向上不移动而被固定。

接下来，对移载机300的进退动作进行说明。图10(a)表示第一移动部330相对于基台310位于最后侧，第二移动部340相对于第一移动部330处于最后侧的状态。图10(b)表示第一移动部330相对于基台310位于最前侧，第二移动部340相对于第一移动部330处于最前侧的状态。这样，相对于基台310的第一移动部340的移动、相对于第一移动部340的第二移动部340的移动通过前述的驱动机构400来实现。

如图11所示，控制部700具有例如使用cpu等的控制电路702，对控制电路702进行来自例如使用操作面板、操作终端装置等的操作输入部710的输入。而且，根据来自控制电路702的输出来控制第一马达412、第二马达452、第三马达402、第四马达610以及第五马达620。即，开始第一马达412、第二马达452、第三马达402、第四马达610以及第五马达620的旋转的时刻、停止旋转的时刻以及旋转速度被来自控制电路702的输出控制。

控制电路702控制第一马达412、第二马达452、第三马达402、第四马达610以及第五马达620，并且也控制例如晶舟升降机115、搬运装置118、升降机构304等的基板处理装置100的其他的部分。

接下来，对使用上述的基板处理装置100，作为半导体装置(设备)的制造工序的一工序，在晶片上形成膜的处理(以下，也称为成膜处理、基板处理)的时序例进行说明。此外，在以下的说明中，构成基板处理装置100的各部的动作被控制部700控制。如图12所示，控制部700若使一系列的处理开始，则进行步骤s100中的晶片移载工序，进行步骤s200中的晶片处理工序，进行步骤s300中的晶片收纳工序。

在步骤s100中的移载工序之前，从晶盒搬入搬出口112搬入的晶盒110被晶盒搬运装置118搬运到移载架123。在移载架123中通过未图示的晶盒开启机构而取下晶盒110的盖。

步骤s100中的移载工序中，控制部700控制第一马达412、第二马达452、第三马达402、升降机构304等，从而控制晶片移载装置300而使晶盒110内的晶片w向晶舟217移载。即，晶片移载装置300使晶片w升降移动、旋转移动、水平进退移动，从而将晶盒110内的晶片w移载到晶舟217。晶片w的移载直到移载到晶舟217的晶片w的张数成为预定的张数为止而对多个晶盒110执行。若对晶舟217装填预定的张数的晶片w，则晶舟升降机115使晶舟217上升，将晶舟217插入到处理炉202内。即，炉口闸门147使关闭的处理炉202的下端部开放，密封盖219通过晶舟升降机115上升，从而晶舟217搬入(装载)到处理炉202内。

接着，在步骤s200中的处理工序中，保持于晶舟217的晶片w在处理炉202内被处理。即，对处理炉202内供给处理气体，在晶片w上实施任意的成膜处理。

接着，在步骤s300中的收纳工序中，控制部700使被处理的晶片w从晶舟217移载，而收纳于foup110。即，在处理炉202内对晶片w实施所需的处理后，晶舟升降机115使密封盖219下降，将晶舟217从处理炉202抽出。晶舟217在晶片w被冷却为所需温度后，处理结束的晶片w通过晶片移载装置300从晶舟217被搬运到晶盒110，与以上述的顺序相反的顺序被搬出到基板处理装置外部。

这里，步骤s100中的移载工序和步骤s300中的收纳工序中，控制电路702以使第一移动部330和第二移动部340相互独立地移动，使晶片w在离晶片移载装置300的距离相互不同的晶舟217和晶盒110之间移动的方式控制第一移动部330的移动和第二移动部340的移动。

接下来，对本发明的第二实施方式进行说明。

如图13所示，第二实施方式的移载机300具有作为检测部的映射传感器500。映射传感器500是例如用于进行晶盒110内的晶片w的检查的传感器，更具体而言，用于晶盒110内的晶片w的张数的确认、晶片w的破损的有无的确认以及检测。作为映射传感器500，例如能够使用光纤传感器。映射传感器500设置在第二移动部340的侧面，且箭头b所示的第二移动部340的移动方向的前方端部侧的上端侧。

另外，映射传感器500例如具有l字形的主体部502和旋转轴504，设置为通过旋转轴504而主体部502相对于第二移动部340旋转。而且，通过主体部502旋转，映射传感器500能够在如图13(a)所示的检测位置和图13(b)所示的退避位置间移动。这里，检测位置是映射传感器500检测晶片w的位置。另外，退避位置是不使用映射传感器500时映射传感器500被收纳的位置。另外，映射传感器500构成为检测位置的高度位置(传感器的高度位置)例如与载置到镊子346e等的镊子346的晶片w的表面或背面相同的高度。这里构成为，成为与镊子346e的表面相同的高度。

另外，在映射传感器500连结旋转动作机构510，构成为接受从旋转动作机构510传递来的驱动，主体部502以旋转轴504为中心旋转，从而在检测位置和退避位置间移动。这里，使映射传感器500从退避位置移动到检测位置是使得映射传感器500向图13所示的箭头f的方向旋转地移动。

检测位置上的映射传感器500的位置在搬运晶片w时的晶片w的移动的轨迹上。因此，在进行晶盒110内的晶片w的检查后，不用使映射传感器500移动，就能够用映射传感器500确认晶片w的搬运状态。

图14是表示本发明的比较例的移载机300的图。作为比较例的移载机300具有检测晶片w的检测部522、用作支承检测部522的支承部的构架部524。另外，在构架部524连结有直线动作机构530。作为比较例的移载机300中，映射传感器500接受从直线动作机构530传递来的驱动从而能够在图14(b)所示的退避位置和图14(a)所示的检测位置间在直线方向上移动。

比较例中的移载机300中，构架部524在宽度方向(图14中与纸面正交方向)上具有比第二移动部340大的u字形状从而避免在移动时与第二移动部340的干扰。其结果，构架部524大型化，所以构架部524由于自重容易弯曲、歪斜。由于构架部524弯曲、歪斜，所以有检测部522的正确的对位困难的情况。

另外，比较例中的移载机300中，映射传感器500的检测部522的检测位置与使晶片w移动时的晶片w的移动的轨迹不一致。因此，在进行晶盒110内的晶片w的检查后，为了用映射传感器500确认晶片w的搬运状态，需要使映射传感器500移动。

并且，比较例中的移载机300中，在晶片w的检测时，为了使映射传感器500朝向晶片w侧，需要使移载机300旋转。若每次晶片w的检测时就使移载机300旋转，则容易从移载机300的驱动部产生颗粒(particle)。另外，与旋转动作相应地在处理上花时间，所以有生产率降低的情况。

如以上，根据本发明的第二实施方式的移载机300，与比较例的移载机300相比，映射传感器500的正确的定位变得容易，能够提高映射传感器500的检测的精度。

该申请主张2015年3月25日申请的日本申请特愿2015－062658的优先权，并在此引用其公开的全部。

工业上的利用可能性

如以上说明，本发明能够用于基板处理装置以及半导体装置的制造方法。

符号说明

100—基板处理装置；110—foup；217—晶舟；300—晶片移载装置；310—基台；312—侧板；330—第一移动部；332r、332l—侧板；340—第二移动部；346—镊子；410—第一机构部；412—第一马达；450—第二机构部；452—第二马达。