JP2006185960A

JP2006185960A - 基板処理装置及びその搬送位置合わせ方法

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Publication number: JP2006185960A
Application number: JP2004374955A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Kondo; 圭祐近藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: KR100723119B1; JP4468159B2; CN1805127A; KR20060073491A; CN100407394C

Abstract

【課題】従来に比べてティーチングの際の作業員の目視及び手作業による工程を削減し、効率良くティーチングを行うことができるとともに、高さの位置精度を向上させることのできる基板処理装置及びその搬送位置合わせ方法を提供する。
【解決手段】アーム位置検出センサ４０によって、搬送機構３０のマッピングセンサ３２と、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４との高さの差を検出し、この後、マッピングセンサ３２でＺ軸ティーチング用治具３８，３９の高さ位置を検出する。そして、Ｚ軸ティーチング用治具３８，３９の高さと、マッピングセンサ３２と、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４との高さの差から、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４の各部へのアクセス高さを算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板等の被処理基板に、エッチング処理や成膜処理等の処理を施す基板処理装置及びその搬送位置合わせ方法に関する。

従来から、半導体ウエハや液晶表示装置用のガラス基板等の被処理基板に、エッチング処理や成膜処理等の処理を施す基板処理装置が知られている。また、このような基板処理装置としては、複数の真空処理チャンバ（プロセスチャンバ）、内部に搬送機構が設けられた真空搬送チャンバ、大気中で被処理基板を搬送するための搬送チャンバ、複数枚の被処理基板を収容可能とされたカセット又はフープが配置される載置部、オリエンテーションフラット或いはノッチにより被処理基板の位置合せを行う位置合せ機構（オリエンタ）等のモジュールを接続し、効率良く被処理基板の処理を行えるよう構成されたものが知られている。

上記のような基板処理装置では、各部がモジュール化されているため、これらのモジュールを組み立てた際、各モジュールの位置や高さが、設計値から幾らかの誤差を含んだものとなっている。このため、これらのモジュール間で被処理基板を搬送する搬送機構においては、装置を組み立てた後に、搬送部位となる各モジュールの高さ及び位置を記憶させるためのティーチングを行う必要がある。このようなティーチングを行う方法として、ダミー基板を使用して、まず、手作業により位置精度の粗いラフティーチング（例えば、位置精度±２ｍｍ程度。）を行った後、オリエンタを用いて精度の高いティーチング（例えば、位置精度±０．２ｍｍ程度。）を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７４６６９号公報

上述した従来の技術では、目視等によらずオリエンタを用いて精度の高いティーチングを行うことができる。しかし、この方法においても、例えばラフティーチングを行う際等に、作業員の目視及び手作業による工程があり、その工程に時間と労力が必要となるという問題がある。また、オリエンタを用いたティーチングは、水平方向に対するものであるため、高さ（Ｚ軸）の位置精度が充分に確保できないという問題もある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、従来に比べてティーチングの際の作業員の目視及び手作業による工程を削減し、効率良くティーチングを行うことができるとともに、高さの位置精度を向上させることのできる基板処理装置及びその搬送位置合わせ方法を提供しようとするものである。

請求項１記載の基板処理装置は、搬送基台上に配置され、被処理基板を所定の搬送部位の間で搬送する搬送機構と、前記搬送基台上に配置され、被処理基板を棚状に複数収容する被処理基板収容ケース内の被処理基板の配置状態を検出するマッピングセンサと、前記搬送部位若しくはその近傍に設けられたＺ軸ティーチング用治具とを具備し、前記マッピングセンサによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出し、前記搬送機構の前記搬送部位に対するＺ軸のティーチングを行うよう構成されたことを特徴とする。

また、請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置であって、前記マッピングセンサと、前記搬送機構の被処理基板を支持する支持部との高さの差を検出する検出センサを具備したことを特徴とする。

また、請求項３記載の基板処理装置は、請求項１又は２記載の基板処理装置であって、前記Ｚ軸ティーチング用治具が着脱自在に構成されていることを特徴とする。

また、請求項４記載の基板処理装置は、請求項１〜３いずれか１項記載の基板処理装置であって、前記マッピングセンサが、水平方向に間隔を設けて対向するように配置された発光素子と受光素子とを具備し、当該発光素子と受光素子とを上下動させた際にこれらの間の光を前記Ｚ軸ティーチング用治具が遮ることによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出することを特徴とする。

また、請求項５記載の基板処理装置は、請求項１〜４いずれか１項記載の基板処理装置であって、前記搬送部位が、被処理基板の位置決めを行う位置決め装置及び被処理基板を真空チャンバに搬入、搬出するためのロードロック室であることを特徴とする。

また、請求項６記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法は、搬送基台上に配置され、被処理基板を所定の搬送部位の間で搬送する搬送機構と、前記搬送基台上に配置され、被処理基板を棚状に複数収容する被処理基板収容ケース内の被処理基板の配置状態を検出するマッピングセンサとを具備した基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、前記搬送部位若しくはその近傍に、Ｚ軸ティーチング用治具を設け、前記マッピングセンサによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出して前記搬送機構の前記搬送部位に対するＺ軸のティーチングを行うことを特徴とする。

また、請求項７記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法は、請求項６記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、前記マッピングセンサと、前記搬送機構の被処理基板を支持する支持部との高さの差を検出する工程をさらに具備したことを特徴とする基板処理装置の搬送位置合わせ方法。

また、請求項８記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法は、請求項６又は７記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、前記Ｚ軸ティーチング用治具を着脱自在に構成し、Ｚ軸ティーチングを行う際に当該Ｚ軸ティーチング用治具を取り付け、Ｚ軸ティーチング終了後は取り外すことを特徴とする。

本発明によれば、従来に比べてティーチングの際の作業員の目視及び手作業による工程を削減し、効率良くティーチングを行うことができるとともに、高さの位置精度を向上させることのできる基板処理装置及びその搬送位置合わせ方法を提供することができる。

以下、本発明の詳細を、図面を参照して一実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体構成を示すものである。同図に示すように、基板処理装置１の中央部分には、真空搬送チャンバ１０が設けられており、この真空搬送チャンバ１０に沿って、その周囲には、複数（本実施形態では６個）の真空処理チャンバ（プロセスチャンバ）１１〜１６が配設されている。

真空搬送チャンバ１０の手前側（図中下側）には、２つのロードロック室１７が設けられ、これらのロードロック室１７のさらに手前側（図中下側）には、大気中で半導体ウエハＷを搬送するための搬送チャンバ１８が設けられている。また、搬送チャンバ１８のさらに手前側（図中下側）には、複数枚の半導体ウエハＷを収容可能とされた被処理基板収容ケースとしてのキャリア（フープ又はカセット）が配置される載置部１９が複数（図１では３つ）設けられており、搬送チャンバ１８の側方（図中左側）には、オリエンテーションフラット或いはノッチにより半導体ウエハＷの位置合せを行う位置合せ機構２０が設けられている。

図２に示すように、搬送チャンバ１８内には、大気中で半導体ウエハＷを搬送するための搬送機構３０が設けられている。この搬送機構３０は、図中矢印で示すように、搬送チャンバ１８の長手方向（図２の左右方向）に沿って移動可能とされ、また上下動可能とされた搬送基台３１上に設けられている。この搬送基台３１上には、図３にも示すように、下側にマッピングセンサ３２が設けられ、その上に２つの基板搬送アーム３３、３４が設けられている。

マッピングセンサ３２は、水平方向に間隔を設けて配置された発光素子３２ａと、受光素子３２ｂとを具備している。そして、これらの間の光が遮られることによって、その間に位置する物、例えば、半導体ウエハＷの有無やその高さ等を検出することができるようになっている。このマッピングセンサ３２は、通常の基板処理時においては、載置部１９に載置されたキャリア３５（フープ又はカセット）の中の半導体ウエハＷの収容状態、すなわち、半導体ウエハＷがどの高さ位置に、どのように収容されているかを検出する目的で用いられる。本実施形態では、このマッピングセンサ３２を用いて、搬送部位の高さ（Ｚ軸）のティーチングを行う。

位置合せ機構２０には、半導体ウエハＷを保持して回転させるためのステージ３６と、このステージ３６で回転される半導体ウエハＷの周縁部の位置と、ノッチ又はオリエンテーションフラットを検出して、位置合せを行うための光学センサ３７が設けられている。また、この位置合せ機構２０には、Ｚ軸ティーチング用治具３８が設けられている。このＺ軸ティーチング用治具３８は、搬送機構３０による搬送部位であるステージ３６の高さ（Ｚ軸）をティーチングするためのもので、ステージ３６と同一高さ、若しくは、ステージ３６との高さの差が既知となるように配置されている。

このＺ軸ティーチング用治具３８は、位置合せ機構２０から搬送チャンバ１８内に突出するように設けられている。これによって、マッピングセンサ３２が、他の構造物と接触することなく、Ｚ軸ティーチング用治具３８の部分を上下方向に自由に移動可能となっており、位置精度±２ｍｍより大きな位置ずれがあるラフティーチングを行う前の状態であっても、位置合せ機構２０のステージ３６の高さを検出して、Ｚ軸ティーチングを行うことができるようになっている。

また、搬送機構３０が半導体ウエハＷを搬送する搬送部位である２つのロードロック室１７にも、夫々上記のようなＺ軸ティーチングを行うためのＺ軸ティーチング用治具３９が設けられている。これらのＺ軸ティーチング用治具３９は、図４に示すように、ロードロック室１７の入り口部分の下部から突出するように設けられている。

Ｚ軸ティーチング用治具３９が上記構成となっているのは、ロードロック室１７の近傍では、マッピングセンサ３２の上下動の範囲が制限されることと、マッピングセンサ３２の伸長範囲がロードロック室１７の内部までは届かないことを考慮したためである。しかしながら、ロードロック室１７の近傍でマッピングセンサ３２の上下動の範囲がある程度確保できる場合は、Ｚ軸ティーチング用治具３９を、前記したＺ軸ティーチング用治具３８と同様な構成としても良い。また、マッピングセンサ３２がロードロック室１７の内部まで伸長できる場合は、ロードロック室１７の内部にＺ軸ティーチング用治具３９を設けても良い。さらに、その他の位置にその他の形状のＺ軸ティーチング用治具を設けても良く、その形状及び配置位置は、上記の実施形態に限定されるものではない。

これらのＺ軸ティーチング用治具３８及びＺ軸ティーチング用治具３９は、着脱自在とされており、Ｚ軸ティーチングを行う際に取り付け、Ｚ軸ティーチングが終了すると取り外すようになっている。しかし、通常の処理を行う際に、邪魔にならないようにＺ軸ティーチング用治具を設けることができれば、固定された構成のものとしても良い。

さらに、図２に示すように、搬送チャンバ１８内には、対向する側壁部分に設けられた発光部４０ａと受光部４０ｂとからなるアーム位置検出センサ４０が設けられている。そして、このアーム位置検出センサ４０の位置に搬送基台３１を停止させ、ここで搬送基台３１を上下動させることにより、この搬送基台３１上に設けられたマッピングセンサ３２と、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４の基板支持部（ピック）との高さの差を検出できるようになっている。

次に、上記構成の基板処理装置１における、Ｚ軸のティーチング方法について図５のフローチャートを参照して説明する。

Ｚ軸のティーチングを行う場合、まず、Ｚ軸のティーチングが必要となる所定の搬送部位、すなわち、位置合せ機構２０と２つのロードロック室１７に、Ｚ軸ティーチング用治具３８及びＺ軸ティーチング用治具３９を取付ける（１０１）。

次に、搬送基台３１をアーム位置検出センサ４０の部位に位置させ、アーム位置検出センサ４０によって、マッピングセンサ３２と、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４の基板支持部（ピック）との高さの差を検出する（１０２）。

この後、マッピングセンサ３２でＺ軸ティーチング用治具３８及びＺ軸ティーチング用治具３９の高さを検出する（１０３）。

しかる後、Ｚ軸ティーチング用治具３８及びＺ軸ティーチング用治具３９を取り外す（１０４）。

そして、マッピングセンサ３２で検出したＺ軸ティーチング用治具３８及びＺ軸ティーチング用治具３９の高さと、アーム位置検出センサ４０によって、検出したマッピングセンサ３２と、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４の基板支持部（ピック）との高さの差から、基板搬送アーム３３及び基板搬送アーム３４の各搬送部へのアクセス高さを算出する（１０５）。このアクセス高さの座標値が搬送機構３０の動作を制御する図２に示す制御装置５０に記憶され、ティーチングが行われる。

以上によって、位置合せ機構２０と２つのロードロック室１７に対する搬送機構３０のＺ軸ティーチングが終了する。なお、図示しないダミーウエハ収容部及び載置部１９については、Ｚ軸ティーチング用治具を用いずに、ダミーウエハによってＺ軸ティーチングを行えるので、これらの部位には、ダミーウエハを収容したキャリアを配置する。そして、上述したＺ軸ティーチングと同様に、マッピングセンサ３２でダミーウエハの高さを検出することによって、Ｚ軸ティーチングを行う。

そして、上記のＺ軸ティーチングのみによって、所定の搬送経路に沿って各部にダミーウエハを搬送できる場合は、位置合せ機構２０によって各部から搬送してきたダミーウエハの水平方向のずれを検出し、これによって、水平方向のティーチングを行う。すなわち、例えば、載置部１９のキャリア３５内の所定位置に配置されたダミーウエハを、搬送機構３３によって位置合せ機構２０に搬送し、ダミーウエハの水平方向の位置ずれを測定する。そして、その位置ずれ分がなくなるように算出された座標値の補正量が、ティーチングされる。ここで、Ｚ軸ティーチングのみによってダミーウエハを搬送できない部位がある場合は、その部位についてのみ水平方向のラフティーチングを行い、その後、位置合せ機構２０を用いたティーチングを行う。

これによって、作業員の目視及び手作業による工程を削減し、効率良くティーチングを行うことができるとともに、高さの位置精度を向上させることができる。

次に、上記構成の本実施形態の基板処理装置１における基板処理の動作について説明する。載置部１９にカセット又はフープ載置されると、このカセット又はフープから搬送チャンバ１８内に設けられた図示しない搬送機構によって半導体ウエハＷを取り出し、位置合せ機構２０に搬送して位置合せした後、ロードロック室１７内に配置する。

そして、真空搬送チャンバ１０内に設けられた図示しない搬送機構により、半導体ウエハＷをロードロック室１７から各真空処理チャンバ１１〜１６に搬送して所定の処理を施す。また、処理の終了した半導体ウエハＷを、各真空処理チャンバ１１〜１６から、この搬送機構で搬送して、ロードロック室１７内に配置する。

以上のようにして、ロードロック室１７内に配置された処理済みの半導体ウエハＷは、この後搬送チャンバ１８内の搬送機構によってロードロック室１７内から取り出され、載置部１９に載置されたカセット又はフープに収容される。

上記のような基板処理を行う際に、搬送チャンバ１８内の搬送機構３０によって、載置部１９に載置されたカセット又はフープ、位置合せ機構２０、ロードロック室１７等の間で、従来に比べて高さの位置精度の高い状態で、半導体ウエハＷの搬送を行うことができる。

本発明の一実施形態における基板処理装置の全体概略構成を示す図。図１の基板処理装置の要部構成を示す横断面図。図１の基板処理装置の要部構成を示す縦断面図。図１の基板処理装置の要部構成を示す斜視図。本発明の一実施形態における搬送位置合わせ方法を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１……基板処理装置、１０……真空搬送チャンバ、１１〜１６……真空処理チャンバ、１７……ロードロック室、１８……搬送チャンバ、１９……載置部、２０……位置合せ機構、３０……搬送機構、３１……搬送基台、３２……マッピングセンサ、３３，３４……基板搬送アーム、３５……キャリア、３６……ステージ、３７……光学センサ、３８，３９……Ｚ軸ティーチング用治具、４０……アーム位置検出センサ、５０……制御装置。

Claims

搬送基台上に配置され、被処理基板を所定の搬送部位の間で搬送する搬送機構と、
前記搬送基台上に配置され、被処理基板を棚状に複数収容する被処理基板収容ケース内の被処理基板の配置状態を検出するマッピングセンサと、
前記搬送部位若しくはその近傍に設けられたＺ軸ティーチング用治具とを具備し、
前記マッピングセンサによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出し、前記搬送機構の前記搬送部位に対するＺ軸のティーチングを行うよう構成されたことを特徴とする基板処理装置。
請求項１記載の基板処理装置であって、
前記マッピングセンサと、前記搬送機構の被処理基板を支持する支持部との高さの差を検出する検出センサを具備したことを特徴とする基板処理装置。
請求項１又は２記載の基板処理装置であって、
前記Ｚ軸ティーチング用治具が着脱自在に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
請求項１〜３いずれか１項記載の基板処理装置であって、
前記マッピングセンサが、水平方向に間隔を設けて対向するように配置された発光素子と受光素子とを具備し、当該発光素子と受光素子とを上下動させた際にこれらの間の光を前記Ｚ軸ティーチング用治具が遮ることによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出することを特徴とする基板処理装置。
請求項１〜４いずれか１項記載の基板処理装置であって、
前記搬送部位が、被処理基板の位置決めを行う位置決め装置及び被処理基板を真空チャンバに搬入、搬出するためのロードロック室であることを特徴とする基板処理装置。
搬送基台上に配置され、被処理基板を所定の搬送部位の間で搬送する搬送機構と、
前記搬送基台上に配置され、被処理基板を棚状に複数収容する被処理基板収容ケース内の被処理基板の配置状態を検出するマッピングセンサとを具備した基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、
前記搬送部位若しくはその近傍に、Ｚ軸ティーチング用治具を設け、前記マッピングセンサによって、前記Ｚ軸ティーチング用治具の高さを検出して前記搬送機構の前記搬送部位に対するＺ軸のティーチングを行うことを特徴とする基板処理装置の搬送位置合わせ方法。
請求項６記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、
前記マッピングセンサと、前記搬送機構の被処理基板を支持する支持部との高さの差を検出する工程をさらに具備したことを特徴とする基板処理装置の搬送位置合わせ方法。
請求項６又は７記載の基板処理装置の搬送位置合わせ方法であって、
前記Ｚ軸ティーチング用治具を着脱自在に構成し、Ｚ軸ティーチングを行う際に当該Ｚ軸ティーチング用治具を取り付け、Ｚ軸ティーチング終了後は取り外すことを特徴とする基板処理装置の搬送位置合わせ方法。