JP2005093807A

JP2005093807A - 半導体製造装置

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Publication number: JP2005093807A
Application number: JP2003326457A
Authority: JP
Inventors: Yukinori Yuya; 幸則油谷
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】構成が簡単でありながら、基板の位置を瞬時に算出することができるようにして、基板位置ずれ補正のスループットを向上する。
【解決手段】ウェハＡ〜Ｆを搬送するための基板搬送室ＴＭ１と、ＴＭ１に隣接して設けられ、ＴＭ１から搬送されたウェハを収容するチャンバＰＭ１〜ＰＭ４、Ｌ／Ｌ１〜Ｌ／Ｌ２と、ＴＭ１に設けられてウェハをチャンバへ搬送する真空ロボット１１２とを備える。また、検出要素を移動することなく、真空ロボット１１２にて載置されるウェハ端部位置を検出するラインセンサ（１）〜（９）を、各ウェハＡ〜Ｆに少なくとも２つづつ設ける。検出した少なくとも２つの基板端部位置から真空ロボット１１２にて載置されるウェハの位置を算出するとともに、算出したウェハ位置と予め登録された正規位置とを比較して、ウェハ位置の補正量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は基板搬送装置を備えた半導体製造装置に係り、特に基板搬送装置に載置される基板の位置を是正するための装置に関する。

半導体製造装置にクラスタ型と呼ばれる半導体製造装置がある。これは、基板搬送手段としての大気搬送ロボットと、真空搬送ロボットとを有し、真空搬送ロボットを有した基板搬送室（以下、ＴＭという）の周りに複数のロードロック室（以下、Ｌ／Ｌ）や処理室（以下、ＰＭという）を備えて、基板に成膜などの連続処理を施すことができるようになっている。

大気圧搬送ロボットによってＬ／Ｌに搬送されたウェハは、ＴＭの真空搬送ロボットによってＰＭに搬送されてＰＭでウェハ上に成膜される。この際、真空搬送ロボットによって高速に搬送した場合、ＰＭへの搬送前に、真空搬送ロボットのウェハ載置プレート（エンドエフェクタ）上でのウェハの載置位置がずれる場合がある。また、クラスタ型半導体製造装置の場合、一のＰＭでウェハ処理後、他のＰＭへと連続的に搬送される場合があり、搬送回数の増加とともに、エンドエフェクタ上でのウェハの載置位置がずれる可能性が高くなる。エンドエフェクタ上でのウェハの位置がずれた場合、搬送ミスが起きたり、ＰＭでの成膜処理時のウェハの位置が変わるため、成膜不均一が起こる可能性があり、最悪の場合、装置停止等、生産性が悪化するという問題があった。そこで、ウェハの位置ずれ対策は、大きな課題となっていた。

従来、上述したウェハの位置ずれ対策には、次のような光センサを用いた位置補正が行なわれていた。
（１）従来例１
光センサは、スポットセンサから構成され、発光側素子と受光側素子とからなる。光センサは基板を挟ん上下に設けられ、光センサの移動機構により移動しながら、ウェハ端部位置を検出する。検出した３点のデータによりウェハ中心を求める。ウェハの半径が分っていれば、２点のデータでもウェハ中心を求めることが可能である。このようにして、２以上のセンサでウェハ周辺位置を測定し、ウェハ中心位置を求めて、ウェハ搬送ロボットの搬送先位置を補正して搬送するようにしている。

（２）従来例２
光センサは、ラインセンサから構成され、光源と受光センサとからなる。ウェハ搬送ロボットのアーム上に載置されたウェハを移動して、１つのラインセンサを横切らせ、ウェハの位置を検出する。このようにして、１つのラインセンサにより、ウェハの位置補正をするようにしている。

しかしながら、上述した従来の技術ではつぎのような問題があった。
従来例１のものでは、光センサがスポット検出しかできないポイントセンサである。したがって、基板端部の位置を測定するために、光センサを移動機構を用いて移動させる必要があり、構造が複雑であった。

また、従来例２のものでは、光センサは直線検出ができるラインセンサであるが、ラインセンサが１つである。したがって、基板が止っている状態では、基板の位置を測定できないため、基板を移動させる必要があり、基板位置を速やかに測定できなかった。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決して、構成が簡単でありながら、基板の位置を瞬時に算出することが可能な半導体製造装置を提供することにある。

第１の発明は、基板を搬送するための基板搬送室と、前記基板搬送室に隣接して設けられ、前記基板搬送室から搬送された基板を収容するチャンバと、前記基板搬送室に設けられ、前記基板を前記チャンバへ搬送する基板搬送装置と、前記基板搬送装置にて載置さる基板の端部位置を検出する少なくとも２つのラインセンサと、前記検出した少なくとも２つの基板端部位置から前記基板搬送装置にて載置される基板の位置を算出するとともに、算出した基板位置と予め登録された正規位置とを比較して、基板位置の補正量を算出する演算手段とを備えた半導体製造装置である。

ここで、基板を収容するチャンバには、チャンバと基板搬送室間の基板搬送を真空状態で行わせるためのロードロック室（以下、Ｌ／Ｌ）や不活性ガス（Ｎ₂）パージ室などの予備室、あるいは基板に所定の処理を施す基板処理室も含まれる。また、基板搬送装置にて載置される基板には、基板搬送装置に現に載置されている基板の他に、チャンバ内に載置されていて、これから基板搬送装置にて載置されて搬送されるべき基板も含まれる。また、ラインセンサは、その検出要素が基板端部の最大ずれ範囲をカバーすべく基板端部を横切るように配置することによって、検出要素を移動することなく、基板搬送装置にて載置さる基板の端部位置を検出することができる。

基板搬送装置にて載置される基板は、その端部位置が少なくとも２つのラインセンサによって検出される。ラインセンサで検出した少なくとも２つの端部位置が演算手段に入力される。演算手段は、検出した基板端部位置が２つであれば、既知の基板径を用いて基板搬送装置にて載置される基板位置を算出する。また、検出した基板端部位置が３つ以上あれば、３つ以上の基板端部位置と、これらから求めた基板径とを用いて、基板搬送装置にて載置される基板位置を算出する。演算手段は、算出した基板位置と予め登録された正規位置とを比較して、基板位置の補正量を算出する。

このように、検出要素を移動することなく基板の端部位置を検出する少なくともラインセンサを２つ設けているので、基板もしくはラインセンサを移動させることなく、瞬時に基板の位置を算出することができ、基板位置の補正量を速やかに算出できる。

第２の発明は、第１の発明において、前記演算手段で算出した補正量に基づいて前記基板搬送装置を制御して、前記基板が正規位置に載置されるように修正する半導体製造装置である。基板の位置を正規位置に修正できるので、搬送ミスを低減出来、基板処理の面内均一性や生産性を向上できる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記ラインセンサを３つ設けて、基板の径を算出できるようにしたことを特徴とする半導体製造装置である。３個のラインセンサを設けて、基板の径を算出できるようにしたので、ウェハ径がばらついても、基板位置の補正量を正しく算出することができる。

第４の発明は、半導体装置の製造方法において、基板を搬送するための基板搬送室と、前記基板搬送室に隣接して設けられ、前記基板搬送室から搬送された基板を収容するチャンバと、前記基板搬送室に設けられ、前記基板を前記チャンバへ搬送する基板搬送装置とを備え、検出要素を移動させることなく、基板搬送装置にて載置される基板の端部位置を少なくとも２箇所検出する工程と、検出された少なくとも２箇所の基板端部位置から基板の位置を算出する工程と、基板の算出位置と正規位置とを比較して、基板位置の補正量を算出する工程とを備えた半導体装置の製造方法である。

少なくとも２箇所の基板の端部位置をラインセンサで測定しているので、基板を移動させることなく、瞬時に基板の位置を算出することができ、基板位置の補正量を速やかに算出できる。

本発明によれば、ラインセンサを少なくとも２つ設けて基板端部の位置を算出するという簡単な構成で、基板もしくはラインセンサを移動させなくとも、瞬時に基板位置を算出することができ、基板位置の補正量を速やかに算出できる。

以下、本発明の半導体製造装置の一実施の形態を図面に即して説明する。
図９はクラスタ型半導体製造装置の平面図、図１０は同じくその側面図である。以下の説明において、前後左右は図９を基準とする。

図９および図１０に示されているように、半導体製造装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成され、平面視で六角形をした第一の基板搬送室１０３（以下、ＴＭ１ともいう）を備えている。ＴＭ１には負圧下でウェハ２００を移載する基板搬送装置としての第一のウェハ搬送ロボット１１２（以下、単に真空ロボット１１２という）が２台設置されている。ウェハ２００は、真空ロボット１１２に設けたウェハ載置プレート（以下、エンドエフェクタという）５３に載置される。この２台の真空ロボット１１２は、１枚ずつウェハ２００を搬送することが可能であり、受け取り先や送り先が２枚以上の場合には、２枚同時に搬送することも可能である。

真空ロボット１１２は、エレベータ１１５によって、昇降できるように構成されている。また、真空ロボット１１２は、回転機構１１５（便宜上同一符号としてある。）によって、エンドエフェクタ５３に載置されるウェハ２００を、回転中心を中心に回転運動をさせることができるように構成されている。また、真空ロボット１１２は、直線搬送機構によって、エンドエフェクタ５３に載置されるウェハ２００に直進運動をさせることができるスカラ型ロボットで構成されている。直進搬送機構は、例えば１軸駆動回転機構によって２方向の搬送動作が可能であり、回動可能な第１アーム５１と、第１アーム５１に対して逆方向に回動する第２アーム５２から構成し、第１アーム５１の回動、第２アーム５２の逆方向の回動で、第２アーム５２の先端に取り付けたエンドエフェクタ５３は伸縮方向に直進運動をしてウェハ２００を搬送し、更に第１アーム５１の正逆で第２アーム５２の先端に取り付けたエンドエフェクタ５３は正逆の直進運動をするようになっている。

ＴＭ１の六つ側壁のうち前側に位置する２つの側壁には、搬入用のロードロック室１２２（以下、Ｌ／Ｌ１ともいう）と搬出用のロードロック室１２３（以下、Ｌ／Ｌ２という）とがそれぞれ連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。

Ｌ／Ｌ１およびＬ／Ｌ２の一側には、略大気圧下で用いられる第２の基板搬送室１２１（以下、ＴＭ２という）が連結されている。ＴＭ２にはウェハ２００を移載する第二のウェハ搬送ロボット１２４（以下、単に大気ロボット１２４という）が２台設置されている。大気ロボット１２４はＴＭ２に設置されたエレベータ１２６によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって左右方向に往復移動されるように構成されている。ここで、２台の大気ロボットも前記真空ロボット１１２と同様にウェハ２００を１枚ずつ搬送することが可能であり、受け取り先や送り先が２枚以上の場合には、２枚同時に搬送することも可能である。

図９に示されているように、ＴＭ２の左側にはオリフラ合わせ装置（ノッチアライナ）１０６が設置されている。また、図１０に示されているように、ＴＭ２の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。
図９および図１０に示されているように、ＴＭ２には、ウェハ２００をＴＭ２に対して搬入搬出するためのロードポート（以下、Ｌ／Ｐという）１０５が設けられ、ウェハ出し入れを可能にしている。

図９に示されているように、ＴＭ１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウェハに所望の処理を行う第一の処理炉２０２（以下、ＰＭ２という）と、第二の処理炉１３７（以下、ＰＭ３という）とがそれぞれ隣接して連結されている。ＰＭ２およびＰＭ３はいずれもコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８（以下、ＰＭ１という）と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９（以下、ＰＭ４という）とがそれぞれ連結されており、ＰＭ１およびＰＭ４はいずれも処理済みのウェハ２００を冷却するように構成されている。

上述したＬ／Ｌ１〜Ｌ／Ｌ２、及びＰＭ１〜ＭＰ４は、いずれも基板搬送室に隣接して設けられ、基板搬送室から搬送された基板を収容するチャンバを構成する。

以下、前記構成をもつ半導体製造装置を使用した処理工程を説明する。
未処理のウェハ２００はロードポート１０５の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。

ＴＭ２に設置された大気ロボット１２４はウェハ２００をピックアップし、Ｌ／Ｌ１に搬入する。
Ｌ／Ｌ１が予め設定された圧力値に減圧されると、Ｌ／Ｌ１、ＴＭ１、ＰＭ２が連通される。続いて、ＴＭ１の真空ロボット１１２はウェハ２００をピックアップしてＰＭ２に搬入する。そして、ＰＭ２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。

ＰＭ２で前記処理が完了すると、処理済みのウェハ２００はＴＭ１の真空ロボット１１２によってＴＭ１に搬出される。
そして、真空ロボット１１２はＰＭ２から搬出したウェハ２００をＰＭ１へ搬入し、処理済みのウェハを冷却する。

そして、真空ロボット１１２によりＰＭ１へウェハ２００を移載する。このＰＭ１へのウェハ２００移載中に大気ロボット１２４がＬ／Ｌ１に処理前のウェハ２００を準備する。そして、真空ロボット１１２はＬ／Ｌ１に準備されたウェハ２００をＰＭ２に前述した作動によって移載し、再度、ＰＭ２内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハ２００に行われる。
ＰＭ１において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウェハ２００は真空ロボット１１２によってＰＭ１からＴＭ１に搬出される。
真空ロボット１１２はＰＭ１から搬出したウェハ２００をＬ／Ｌ２へ搬送する。

前記Ｌ／Ｌ２内が略大気圧に戻されると、ＴＭ２の大気ロボット１２４はウェハ２００をピックアップしてＴＭ２に搬出し、ＴＭ２を通してロードポート１０５の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。

以上の動作が繰り返されることにより、ウェハが、順次処理されて行く。以上の動作はＰＭ２およびＰＭ１が使用される場合を例にして説明したが、ＰＭ３およびＰＭ４が使用される場合についても同様の作動が実施される。

ところで、クラスタ型半導体製造装置の場合、前述したように、エンドエフェクタ５３上でのウェハの載置位置ずれを、光センサを用いて解消しているが、構成が複雑で、基板位置を速やかに算出できないという問題があった。本実施の形態では、ラインセンサを２つ以上設けることによって、上記問題を解決している。

以下、詳述するが、本実施の形態では、ＴＭ１に設けられた真空ロボット１１２にて載置されるウェハ２００には、真空ロボット１１２に現に載置されているウェハの他に、ＰＭ１〜ＰＭ４、Ｌ／Ｌ１〜Ｌ／Ｌ２内に載置されていて、これから真空ロボット１１２にて載置されて搬送されるべきウェハ２００も含まれる。したがって、ラインセンサは、ＴＭ１に設けられる場合も、Ｌ／Ｌ１などのチャンバに設けられる場合もある。

この点を踏まえて３つの実施例を説明する。実施例１は、１枚のウェハについて２個のラインセンサをＴＭ１に設けた例、実施例２は、１枚のウェハについて３個のラインセンサをＴＭ１に設けた例、実施例３は、１枚のウェハについて３個のラインセンサをＬ／Ｌ１に設けた例である。

実施例１は、１つのウェハに２つのラインセンサを設けて、ウェハ端部を検出するようにしたものである。
図１は、ＴＭ１におけるラインセンサの配置図を示す。
真空ロボット１１２のエンドエフェクタ５３は、ＴＭ１から６つのチャンバＰＭ１〜ＰＭ４、Ｌ／Ｌ１〜Ｌ／Ｌ２にアクセスできるようになっている。このため、エンドエフェクタ５３上に載置されるアクセス前のウェハは、ＴＭ１内において、上記６つのチャンバ位置に対応した６つの待機位置を取り得る。６つの待機位置は、真空ロボット中心Ｒを中心に描かれる同一円周上に等間隔で並び、一点鎖線で記載した６つのウェハＡ〜Ｆで示される。これらの位置は、予め正規位置として真空ロボット１１２にティーチング登録される。

ウェハＡ〜Ｆの正規位置に対するずれ位置を検出するために、ウェハの半径が既知であることを前提として、１枚のウェハについて、ウェハ端部を検出するための２個のラインセンサをＴＭ１に設ける。この場合、ウェハＡ〜Ｆの端部は、隣接する他のウェハと２点で交差するが、交点にラインセンサを設置することで、ラインセンサの設置個数を減らすことができる。なお、２つの交点は、真空ロボット中心Ｒ側を内側交点、チャンバ側を外側交点という。
。

図１は、そのようなラインセンサの設置個数を減らしたセンサ配置例を示している。ここで、左側、右側は、同一円周上に並んだ６つのウェハにおいて、着目したウェハから見て時計回り方向を左側、反時計回り方向を右側という。
Ｌ／Ｌ１へのアクセス待機位置にあるウェハＡの場合、Ｌ／Ｌ１に最も近いウェハ端部に対応した位置に第１ラインセンサ（１）を設け、右側に隣接したウェハＦとの外側交点に第２ラインセンサ（２）設ける。
ＰＭ１へのアクセス待機位置にあるウェハＢの場合、ＰＭ１に最も近いウェハ端部に対応した位置に第３ラインセンサ（３）を設け、左側に隣接したウェハＣとの外側交点に第４ラインセンサ（４）を設ける。
ＰＭ２へのアクセス待機位置にあるウェハＣの場合、ＰＭ２に最も近いウェハ端部に対応した位置に第５ラインセンサ（５）を設ける。
ＰＭ３へのアクセス待機位置にあるウェハＤの場合、ＰＭ３に最も近いウェハ端部に対応した位置に第６ラインセンサ（６）を設け、左側に隣接したウェハＥとの外側交点に第７ラインセンサ（７）を設ける。
ＰＭ４へのアクセス待機位置にあるウェハＥの場合、ＰＭ４に最も近いウェハ端部に対応した位置に第８ラインセンサ（８）を設ける。
Ｌ／Ｌ２へのアクセス待機位置にあるウェハＦの場合、Ｌ／Ｌ２に最も近いウェハ端部に対応した位置に第９ラインセンサ（９）を設ける。

このようにして各待機位置にあるウェハ毎に２つのラインセンサを設けることにより、真空ロボットのウェハ位置の値を補正可能にし、また、各ウェハで隣接するウェハのラインセンサを兼用することで、全体のセンサ設置個数を減らしている。ラインセンサ（１）〜（９）は、後述するように、帯状レーザ光を発するラインセンサである。帯状レーザ光が横切るウェハ端部によって、レーザ光が遮光される遮光量から、ウェハ端部位置を検出できるようになっている。

上述した１つのウェハに対して２つのラインセンサのレーザ光を用いたウェハの位置補正方法の概要は次の通りである。ウェハ正規位置を原点とした仮のｘｙ座標系を作る。搬送されたウェハのずれ量は、レーザにより遮光される遮光量より、ウェハ外形点２点を求め、正規位置（理論値）よりどれ位、どの方向にずれているかを計算する。この計算結果に基づいて真空ロボット１１２を補正してウェハを正規位置に戻す。

次に具体的に説明する。ここでは、ウェハの位置補正の方法を、ＴＭ１からＰＭ２へアクセスするときのウェハＣの位置補正を例にとって説明する。真空ロボット中心Ｒとウェハ正規中心Ｏとの距離は２３７ｍｍ、真空ロボット中心ＲからＴＭ１の側壁までの距離は５００ｍｍ、側壁からＰＭ２中心までの距離は３００ｍｍである。

図２を用いてウェハ位置のずれ量を求める方法を説明する。図２（ａ）は、真空ロボット１１２が、ＴＭ１からＰＭ２へアクセスする時の、待機位置にあるウェハＣの位置を示している。正規位置にあるウェハＣを実線で示し、ずれ位置にあるウェハＣ'を点線で示す。

実線位置でのウェハＣの正規中心（以下、単に正規中心という）Ｏを中心（０，０）とした仮のｘｙ座標系を作る。ｙ軸は、真空ロボット１１２の回転中心（以下、単に真空ロボット中心という）Ｒ、正規中心Ｏ、ＰＭ２中心Ｍの３点を通り、ｘ軸は正規中心Ｏを通る。

主要部の座標は、ウェハ正規中心Ｏ（０，０）、ウェハずれ中心Ｏ'（ａ，ｂ）、第４ラインセンサ（４）で検出したウェハ端部の第１検出点（ａ₄，ｂ₄）、第５ラインセンサ（５）で検出したウェハ端部の第２検出点（ａ₅，ｂ₅）とする。また、正規中心ＯとＰＭ２中心Ｍとの距離５６３ｍｍ、そして、ウェハ半径ｒ＝１５０ｍｍ（φ３００ウェハの場合）である。

第４ラインセンサ（４）、及び第５ラインセンサ（５）は、治具を使って、ＴＭ１の所定位置に正確に設置する。このとき、検出要素の方向としての検出幅方向（直線の長さで表してある）を、ウェハＣの最大ずれ範囲をカバーすべく、ウェハ端部を横切るように、ウェハＣの略径方向に向けるようにする。

図２（ｂ）に示すように、ウェハ中心Ｏのずれ量は、ｘ軸に沿う横方向のずれ量ａと、ｙ軸に沿う伸縮方向のずれ量ｂとに分解する。

ここで、伸縮方向のずれ量とは、最初にティーチングによって真空ロボット１１２に覚えこませた登録正規位置に対するセンサ検出位置のｙ軸方向のずれ量である。このずれ量は、アーム先端に取り付けたエンドエフェクタ５３を直進運動させる真空ロボット１１２の１軸駆動回転機構の回転量に対応する。

また、横方向のずれ量とは、最初にティーチングに真空ロボット１１２に覚えこませた登録正規位置に対するセンサ検出位置のｘ軸方向のずれ量である。このずれ量は、真空ロボット中心Ｒの回転量θに対応する。横方向ずれ量をｘとした時、
ｘ＝２３７ｓｉｎθ （１）
より、θを求めて回転補正値とする。この距離２３７（ｍｍ）は、最初に測定治具等を用いて正確に測定して、ティーチングにより真空ロボット１１２に覚えこませる。なお、θの値が小さいときは、ｓｉｎθ＝θと近似できる。

ウェハ位置のずれを補正するには、次のように、（Ａ）の真空ロボット補正式を求めることが前提となり、そのために（Ｂ）でずれ座標位置を演算し、（Ｃ）でずれ補正を実行する。

前提となる真空ロボット補正式は次の通りである。
（Ａ）真空ロボット補正式
ｘ＝ａ＝２３７ｓｉｎθ （２）
ｙ＝ｂ（３）

真空ロボット補正式から（ａ，ｂ）を求めるために、２つのラインセンサ（４）、（５）のウェハ端部検出値と、固定パラメータであるウェハ半径ｒとから、次のように、２つのウェハ端部検出点を中心とする２つの円ないし円弧Ｇ４、Ｇ５を描き、その交点を求めてずれ中心座標位置を求める。
（Ｂ）ずれ座標位置
第４ラインセンサ（４）でのウェハ端部検出点（ａ₄，ｂ₄）を中心に、半径ｒで描いた円Ｇ４は、
（ｘ−ａ₄）²＋（ｙ−ｂ₄）²＝ｒ² （４）
で表せる。
第５ラインセンサ（５）でのウェハ端部検出点（ａ₅，ｂ₅）を中心に、半径ｒで描いた円Ｇ５は、
（ｘ−ａ₅）²＋（ｙ−ｂ₅）²＝ｒ² （５）
で表せる。
式（３）、式（４）から、円Ｇ４とＧ５との交点位置を、図示しない演算手段で計算して求める。２つの交点のうちの１つが、求めるずれ中心Ｏ'の座標（ａ，ｂ）となる。

（Ｃ）ずれ補正
計算されたウェハずれ量は、真空ロボットによって補正される。すなわち、得られた座標（ａ，ｂ）のうちの、ｘ軸補正量ａからアーム式スカラ型真空ロボット１１２のアーム回転軸の回転量を補正して横方向ずれ量を正す。また、ｙ軸補正量ｂから１軸駆動回転機構の回転量を補正して伸縮方向ずれ量を正して、ずれたウェハＣ'を実線で示す正規位置に戻す。これにより、ウェハＣはＴＭ１からＰＭ２の正規位置へアクセス（搬送）される。

以上述べたように実施例１によれば、ウェハ端部の位置ずれ範囲をカバーするように検出要素が配設されたラインセンサを２つ設けて、ウェハ端部の位置を算出しているので、従来例のように、ウェハもしくはセンサを移動させなくとも、瞬時に位置を算出することができる。したがって、スループットが向上する。また、ずれたウェハを正規位置に補正するので、ウェハずれによるウェハの搬送ミスが低減し、ウェハ上に成膜される薄膜の均一性が向上する。また、装置信頼性向上が向上し、装置停止等といった事態を防止でき、生産性も向上し、装置の稼働率を向上できる。
さらに、遮光量のしきい値を設定することにより、ずれ量の測定結果が搬送不可能なウェハずれ量だった場合、アラームを出力するようにすることも可能であり、同時にウェハ有無検知器としても併用できる。

しかし、上述した１つのウェハを２個のラインセンサを用いて位置検出する実施例１の方法は、搬送されるウェハ径を固定パラメータとして持つため、ウェハ直径のばらつきを考慮できず、なお、改善の余地がある。このウェハ直径のばらつきを考慮したウェハ位置ずれ補正を実現するには、１つのウェハを３個のラインセンサを用いて位置検出する必要がある。

実施例２は、１つのウェハに３つのラインセンサを設けて、ウェハ端部を検出するようにしたものである。
図３は、ＴＭ１におけるラインセンサの配置図を示す。図１と異なる点は、図１において隣接するウェハ同士の外側交点のうち、ラインセンサを設置しなかった外側交点に、ラインセンサ（１２）、（１７）、（２１）を追加配置して、全ての交点をラインセンサ（１）〜（２２）で埋めた点である。

すなわち、Ｌ／Ｌ１へのアクセス待機位置にあるウェハＡの場合、Ｌ／Ｌ１に最も近いウェハ端部に対応した位置に第１ラインセンサ（１１）を設け、左右に隣接したウェハＢ、Ｆとの外側交点に第２ラインセンサ（１２）、第３ラインセンサ（１３）を設ける。
ＰＭ１へのアクセス待機位置にあるウェハＢの場合、ＰＭ１に最も近いウェハ端部に対応した位置に第４ラインセンサ（１４）を設け、左側に隣接したウェハＣとの外側交点に第５ラインセンサ（１５）を設ける。
ＰＭ２へのアクセス待機位置にあるウェハＣの場合、ＰＭ２に最も近いウェハ端部に対応した位置に第６ラインセンサ（１６）を設け、左側に隣接したウェハＤとの外側交点に第７ラインセンサ（１７）を設ける。
ＰＭ３へのアクセス待機位置にあるウェハＤの場合、ＰＭ３に最も近いウェハ端部に対応した位置に第８ラインセンサ（１８）を設け、左側に隣接したウェハＥとの外側交点に第９ラインセンサ（１９）を設ける。
ＰＭ４へのアクセス待機位置にあるウェハＥの場合、ＰＭ４に最も近いウェハ端部に対応した位置に第１０ラインセンサ（２０）を設け、左側に隣接したウェハＦとの外側交点に第１１ラインセンサ（２１）を設ける。
Ｌ／Ｌ２へのアクセス待機位置にあるウェハＦの場合、Ｌ／Ｌ２に最も近いウェハ端部に対応した位置に第１２ラインセンサ（２２）を設ける。

このようにして各待機位置にあるウェハ毎に３つのラインセンサを設けることにより次のようなことが可能となる。
ウェハ（円）の中心は、３つのラインセンサにより外形の３点で求められることより、初期値としてのウェハ正規位置を、レーザが遮光した３点を利用して座標系を作り出し、正規ウェハ中心を求め、記憶させる。搬送されたウェハのずれ量は、レーザにより遮光される遮光量より、ウェハ外形点３点を求め、理論値よりどれ位、どの方向にずれているかを図示しない演算手段で計算する。そして、計算されたウェハずれ量は、真空ロボットによって補正され、ウェハは各チャンバに搬送される。
以上述べたように、実施例２では、ウェハ径が可変パラメータであるとの前提のもとに、ラインセンサを３つ設けて、ウェハ径及びウェハ中心を算出するようにしたので、実施例１の効果に加えて、ウェハ径がばらついても、ウェハ位置の補正量を正しく算出することができる。

次に、実施例１と実施例２との共通したラインセンサの取付け方を説明する。
図４はラインセンサを取り付けたＴＭ１の縦断面図である。ラインセンサ３０１、３０２の光源には発光ダイオードを使用することも可能であるが、ここではレーザを使用した。レーザは、直進性があり、μｍ単位の高分解能をもち、長距離検出が可能で、しきい値を持つことができ、遮光部分の割合をアナログ信号として出力可能であり、しかもアナログ出力のリニアリテイが高いからである。

また、ラインセンサ３０１、３０２は、帯状レーザ光３００を出力する帯状ラインセンサであり、ウェハＷの位置を計算するため、ウェハＷの端部に常に２個の帯状レーザ光３００が当たるように配置した。

使用するラインセンサ３０１，３０２は、光源ラインセンサ３０１ａと受光ラインセンサ３０１ｂとが対になり、また光源ラインセンサ３０２ａと３０２ｂとが対になって、ＴＭ１の上壁１０２と下壁１０４との対向面にそれぞれ取り付けられる。対向する上壁１０２と下壁１０４との取付け箇所に、透過用の穴９２、９３を開け、その穴９２、９３の外側を石英ガラス等からなる窓９４、９５で蓋をして、その窓９４、９５の外側の、真空雰囲気とは隔離した大気中に、ラインセンサ３０１，３０２を設置する。

このようにラインセンサ３０１，３０２は、ＴＭ１に窓９４、９５を設けてＴＭ１の外に取り付けている。これは、ラインセンサをＴＭ１の中に設けて、ウェハＷの近傍に位置させるようにすると、処理が済んだ熱い基板（４００〜６００℃）が、ＴＭ１内でラインセンサに近づき、ラインセンサが熱で破損するのを防止するためである。

２個の帯状レーザ光３００を使用する場合、図示しない演算手段によって、２個のレーザ光３００が切られる２点位置と、搬送される既知のウェハ径とから、ウェハ中心が導き出され、ウェハ正規位置に対するウェハ位置のずれ量、すなわちウェハ位置の縦のずれ量、横のずれ量を求める。２個のレーザ光３００が切られる２点位置は、遮光される遮光量から求められる。
ここで、ラインセンサによるウェハ位置検出は、ウェハが１枚の場合のみ有効である。ウェハが上下２段に重なっていると、いずれか一方のウェハが他方のウェハ測定用のレーザ光を遮光してしまうため、正しい測定ができなくなるからである。従って、真空ロボット１１２が上下２枚載置できる場合は、２枚のウェハを重ねた状態ではなく、図９に示すように、完全にずらした状態で行う必要がある。

ところで、上述した実施例１、２はいずれもラインセンサをＴＭ１に設けた場合について説明したが、ラインセンサをＬ／Ｌ１（又はＬ／Ｌ２）に設けることも可能である。

実施例３は、３つのラインセンサをＬ／Ｌ１に設けて、ウェハ端部を検出するようにしたものである。
図５はＬ／Ｌ１に３つのラインセンサを取り付けた平面図を示す。
３つのラインセンサ３１１、３１２、３１３は、ウェハＷの端部を検出可能な位置に取り付ける。１つのラインセンサ３１１は、ＴＭ２と連通する搬送口１２０に配置される。残りの２つのラインセンサ３１２、３１３は、ＴＭ１と連通する搬送口１１９の両側に配置される。各ラインセンサ間の配置角度は１２０度であることが好ましい。ラインセンサ３１１、３１２、３１３は、Ｌ／Ｌ１の上壁及び下壁に設けた穴８２を塞ぐ窓８４の外側にそれぞれ一対をなして取り付けられる。

上述したＬ／Ｌ１内には、ウェハを載置するための基板置き台が設けられる。図７及び図８は、そのような基板置き台を加えたＬ／Ｌ１の斜視図、及び平面図である。Ｌ／Ｌ１内には２枚のウェハＷを載置する４個の基板置き台１４０ａ〜１４０ｄが設けられる。３つのラインセンサ３１１〜３１３は、これら基板置き台１４０ａ〜１４０ｄと干渉しない位置に設けらる。

図６は、ウェハ位置を検出する３つのラインセンサをＬ／Ｌ１に設置した場合の動作例を示す。なお、ラインセンサによるウェハ位置検出機能は、アライメント機能、ウェハ有無検知機能を兼ねている点は実施例１、実施例２と同様である。
動作の概要を説明すれば、実施例２と同様にして、Ｌ／Ｌ１に搬送された一方の未処理ウェハＷ１の正規位置（理論値）と計算値とにより、Ｌ／Ｌ１における未処理ウェハＷ１のずれ量を真空ロボット１１２にて補正し（ｃ）、未処理ウェハＷ１をＴＭ１に搬送する（ｅ）。他方の処理済ウェハは理論値と計算値とにより、そのずれ量を大気ロボット１２４にて補正し（ｆ）、ＴＭ２に返却される（ｂ）。

以下、図６の動作を具体的に説明する。

（ａ）未処理ウェハ投入（ＴＭ２→Ｌ／Ｌ１）
大気ロボット１２４の上下２段のうちの、上段のエンドエフェクタ６３を用いて、ＴＭ２から未処理ウェハＷ１をＬ／Ｌ１に投入して上段支持台（以下、単に上段という）に載置する。このとき、Ｌ／Ｌ１の下段支持台（以下、単に下段という）には、既に処理済みウェハＷ２が載置されている。

（ｂ）処理済みウェハ回収（Ｌ／Ｌ１→ＴＭ２）
未処理ウェハＷ１をＬ／Ｌ１の上段に投入した後、大気ロボット１２４の下段のエンドエフェクタ６３を用いて、Ｌ／Ｌ１の下段に載置されていた処理済みウェハＷ２をＴＭ２へ回収する。このとき、大気ロボット１２４は、後述する（ｆ）で計算したウェハ位置に基づいて動きが補正されているので、ＴＭ２に回収された処理済みウェハＷ２は、ＴＭ２において正規位置に載置される。

（ｃ）未処理ウェハ位置計算
処理済みウェハＷ２がＴＭ２へ回収されると、Ｌ／Ｌ１は、その下段は空となり、上段に未処理ウェハＷ１だけが残されて、上下対をなすラインセンサによりウェハ位置検査が可能な状態になる。この状態で、ラインセンサ３１１ａ，３１１ｂ、及び３１２ａ，３１２ｂを用いて、上段に載置されている未処理ウェハＷ１の位置を図示しない演算手段で計算する。計算したウェハ位置に基づいて、真空ロボット１１２の動きが補正される。

（ｄ）処理済みウェハ搬入（ＴＭ１→Ｌ／Ｌ１）
未処理ウェハＷ１の位置を計算した後、真空ロボット１１２の上下２段のうちの下段のエンドエフェクタ５３を用いて、新たな処理済みウェハＷ２をＴＭ１からＬ／Ｌ１の下段へ搬入する。

（ｅ）未処理ウェハ搬出（Ｌ／Ｌ１→ＴＭ１）
処理済みウェハＷ２を下段へ搬入した後、真空ロボット１１２の上段のエンドエフェクタ５３を用いて、上段に載置した未処理ウェハＷ１をＬ／Ｌ１からＴＭ１に搬出する。このとき、真空ロボット１１２は、（ｃ）で計算したウェハ位置に基づいて動きが補正されているので、ＴＭ１に搬出された未処理ウェハＷ１は、ＴＭ１において正規位置に載置される。

（ｆ）処理済みウェハ位置計算
上段に載置した未処理ウェハＷ１がＴＭ１に搬出されると、Ｌ／Ｌ１は、その上段は空となり、下段に処理済みウェハＷ２だけが残されて、上下対をなすラインセンサによりウェハ位置検査が可能な状態になる。この状態で、ラインセンサ３１１ａ，３１１ｂ、及び３１２ａ，３１２ｂを用いて、下段に載置されている処理済みウェハＷ２の位置を図示しない演算手段で計算する。計算したウェハ位置に基づいて、真空ロボット１１２の動きが補正される。

このようにして工程（ａ）〜(ｆ)を繰り返していくことにより、多数枚のウェハを処理する。

実施例３によれば、その基板搬送装置として伸縮方向に独立制御したスカラ型の真空ロボットを２個使用する場合、エンドエフェクタ上でのウェハ載置位置をロボットのアーム関節角度を複数個とも別々にして、ウェハが重ならないようにしたので、２枚のウェハを同時に搬送しているウェハ搬送ロボットであっても、ウェハずれ量を正確に検知することができる。なお、この実施例３の効果は、実施例１及び２にも共通する。

また、実施例３では、Ｌ／Ｌ内でウェハ位置のずれを検出できるので、半導体製造装置に求められている性能が、ウェハのノッチ合わせまでは要求されず、ウェハは単に正規位置に載置されて搬送されればよいという仕様であれば、ノッチアライナを省略することも可能になる。

実施例１のＴＭ１におけるラインセンサの配置説明図である。実施例１のＰＭ２へのアクセス時におけるウェハ位置検出説明図である。実施例２のＴＭ１におけるラインセンサの配置説明図である。実施例１と実施例２に共通したラインセンサの取付け説明図である。実施例３のＬ／Ｌ室へのラインセンサの平面配置説明図である。実施例３の動作説明図である。実施例３のＬ／Ｌ１に対する基板置き台の分解組立図である。実施例３のＬ／Ｌ１における基板置き台とラインセンサとの平面配置図である。各実施例に共通する半導体製造装置の構成を示す平面図である。各実施例に共通する半導体製造装置の構成を示す側面図である。

符号の説明

Ａ〜Ｆウェハ（基板）
ＴＭ１第一の基板搬送室
ＰＭ１第一のクーリングユニット（チャンバ）
ＰＭ２第一の処理炉（チャンバ）
ＰＭ３第二の処理炉（チャンバ）
ＰＭ４第二のクーリングユニット（チャンバ）
Ｌ／Ｌ１搬入用のロードロック室（チャンバ）
Ｌ／Ｌ２搬出用のロードロック室（チャンバ）
Ｒ真空ロボットの中心
Ｃウェハ中心
ＭＰＭ１中心
１１２真空ロボット（基板搬送装置）
（１）〜（９）ラインセンサ

Claims

基板を搬送するための基板搬送室と、
前記基板搬送室に隣接して設けられ、前記基板搬送室から搬送された基板を収容するチャンバと、
前記基板搬送室に設けられ、前記基板を前記チャンバへ搬送する基板搬送装置と、
前記基板搬送装置にて載置される基板の端部位置を検出する少なくとも２つのラインセンサと、
前記検出した少なくとも２つの基板端部位置から前記基板搬送装置にて載置される基板の位置を算出するとともに、算出した基板位置と予め登録された正規位置とを比較して、基板位置の補正量を算出する演算手段と
を備えた半導体製造装置。