JP2009218622A - 基板処理装置及び基板処理装置における基板位置ずれ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板搬送系を使用しながら基板を装置内の設定配置位置に配置する制御を充分に高い精度で行える実用的な構成を提供する。
【解決手段】 エンドエフェクタ２３に基板９を保持させてゲートバルブ室５を通して搬送チャンバー３から処理チャンバー１Ｄに基板９を搬送する際、エンドエフェクタ２３を停止させずに、イメージセンサからなる検出器６２によりエンドエフェクタ２３上の二つのマーク２５及び基板９の像を撮像して画像信号を信号処理部８に送る。ホールド回路８１によりホールドされた画像信号を画像処理回路８２が処理してエフェクタ基準点及び基板基準点の位置が算出され、正しい位置のデータと比較することでエンドエフェクタ２３の位置ずれ及び基板９の位置ずれが求められる。位置ずれを補正するように制御部２０が動作し、基板９が設定配置位置に高精度に位置する。
【選択図】 図２

Description

本願の発明は、基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置に関するものであり、特に、そのような装置において、装置内の設定された位置に基板を精度良く搬送するための構成に関するものである。

各種メモリやロジック等の半導体デバイスは、基板に対する多くの表面処理を経て製造される。このような表面処理を行う基板処理装置には、スパッタリング装置、化学蒸着（ＣＶＤ）装置、エッチング装置等が知られている。
基板処理装置は、通常、内部で基板に対して所定の処理を行う処理チャンバーと、処理チャンバー内に未処理の基板を搬入するとともに処理済みの基板を処理チャンバーから搬出する基板搬送系と、処理チャンバーと大気側との間に配置されたロードロックチャンバー等を備えている。クラスターツール型の装置では、中央に搬送チャンバーを設け、この搬送チャンバーに対して処理チャンバーやロードロックチャンバーを設けたレイアウトが採用されている。基板搬送系は、搬送チャンバー内に設けられた搬送ロボットを含んでいる。搬送ロボットは、アームの先端に基板を保持するエンドエフェクタを備えている。ロードロックチャンバー内には、未処理又は処理済みの基板を所定数収容可能なカセットが設けられている。

特開平５−２８７５２７号公報 特開昭６４−５７１０４号公報 特開平１１−１３１２３１号公報 特開平９−２７０４５１号公報 特開平１０−５２６号公報

上述したような基板処理装置では、処理を行う処理チャンバー内の所定位置に基板を位置させることが一般的に必要である。この理由は、処理チャンバー内の位置によって処理のされ方が異なる場合が多く、再現性の高い処理を行うためには、処理チャンバー内の定められた同じ位置に基板を常に配置する必要があるからである。
また、処理チャンバーからロードロックチャンバーに戻す際にも、基板をロードロックチャンバー内のカセットの定められた位置に正しく戻す必要がある。例えば、基板がカセットにずれて戻されると、カセットの壁面等に基板が衝突して基板が破損したりする恐れがある。

さらに、基板及びエンドエフェクタが正しい搬送経路を通って移動することもまた必要とされている。この理由は、正しい搬送経路を通って移動しないと、装置内の構造物に衝突して基板やエンドエフェクタが破損したり、衝突によって基板がずれたりする恐れがあるからである。例えば、エンドエフェクタはゲートバルブ室の開口を通って処理チャンバーと搬送チャンバーとの間を移動するが、処理チャンバーからの残留ガスが搬送チャンバーに拡散するのを極力防止するため、ゲートバルブ室の開口は非常に小さいものとなっている。従って、エンドエフェクタが正しい搬送経路からずれると、開口の縁に当たって基板やエンドエフェクタがずれたり破損したりし易い。
また、排気効率の向上のため、処理チャンバーの容積は小さくされる傾向にあり、処理チャンバーの内面に対してかなり接近した状態を取りながら基板が搬送されることが多い。このため、例えば数ｍｍ程度のずれでも、基板が処理チャンバーの内面に衝突してしまい、基板がさらにずれたり基板が破損したりすることがある。

最終的に基板を配置すべき位置として設定された位置（以下、設定配置位置）への基板の配置は、基本的には搬送ロボットの制御によって行われる。搬送ロボットは、サーボモータを多用しコンピュータによって数値制御される機構である。具体的に説明すると、コンピュータに入力される設定配置位置は、装置内に何らかの基準点を基準にして定められる。通常、搬送ロボットの軸上の点が基準点として定められる（以下、この点をロボット原点と称す）。

基板の搬送は、ロボット原点を基準にして移動の量と方向を指定することにより行われる。例えば、搬送チャンバーから処理チャンバーに搬送する場合について説明すると、搬送チャンバー内の特定の位置を、基板の搬送を開始する際の基板の位置（以下、搬送開始位置）として指定し、処理チャンバー内の特定の位置を設定配置位置として指定する。そして、搬送開始位置と設定配置位置との位置関係をロボット原点を基準にして算出し、搬送開始位置から設定配置位置に移動するのに必要な量がＸ，Ｙ，Ｚのデータとして指令される。そして、この指令に基づいて搬送ロボットが駆動される。

また、ロードロックチャンバーから搬送チャンバーに基板を搬送する場合も同様である。ロードロックチャンバー内のカセットにおける特定の位置を搬送開始位置としてロボット原点を基準にして指定し、搬送チャンバーの特定の位置を設定配置位置として同様にロボット原点を基準にして説明する。搬送開始位置と設定配置位置との位置関係を求めて、Ｘ，Ｙ，Ｚの駆動指令信号を作り、これによって搬送ロボットを駆動する。

このように、処理チャンバー内での基板の設定配置位置のデータをコンピュータに入力することによって、非常に高い位置精度で基板を配置することが可能である。また、ロードロックチャンバー内の定められた位置に基板を戻したり、エンドエフェクタを正しい搬送経路に沿って移動させたりすることも、搬送ロボットを制御するコンピュータに適切なデータを入力すれば、高い精度で可能である。

しかしながら、このような高精度の基板搬送は、基板が搬送開始位置に元々正しく位置していることが前提である。基板が搬送開始位置に正しく位置していない場合、搬送ロボットの高精度サーボ機構をもってしても設定配置位置に正しく基板を配置することは不可能である。例えば、ロードロックチャンバー内のカセット内の正しい位置に基板が収容されておらず、カセット内で基板がずれている場合、このようなことが起こり得る。この場合、基板は、搬送チャンバー内の設定配置位置からずれて配置され、そして、処理チャンバー内の設定配置位置からずれて配置されてしまう。

また、搬送ロボットは、電子制御的には高精度であるものの、機構的な部分では経時的な精度低下は避けられない。例えば、機構部分に用いたベアリング等の緩衝部分が経時的に摩耗し、データ上は正しくても、実際には少しずれた位置に基板が配置されてしまうことがある。

さらに、基板が設定配置位置に正しく配置されない原因としては、基板が搬送ロボットのエンドエフェクタ上でずれてしまうこともある。エンドエフェクタは、基板を上面に載せて保持するものであるが、最近は、基板の裏面に数カ所で点接触させて保持する構成のものが多い。この理由は、基板の裏面に対する接触面積を減少させて基板の裏面を傷つけることによるパーティクル（基板を汚損する微粒子の総称）の発生を抑制するためである。このように基板の裏面に対する接触面積が減少すると、基板がエンドエフェクタ上で滑ってしまい、位置がずれる可能性が高くなる。
また、処理チャンバー内での処理が成膜処理であり、基板の表面に所定の薄膜が作成される場合、成膜後の基板は僅かに歪むことがある。これは、薄膜が内部応力を持って堆積するためで、歪んだ基板はエンドエフェクタ上で滑って位置ずれを生じ易い。このようにエンドエフェクタ上で基板がずれてしまうと、数値制御によってエンドエフェクタを正しく移動させても、基板が処理チャンバー内の正しい位置に配置されなくなったり、カセットの正しい回収位置に戻されなくなったりする問題がある。

本願の発明は、上述した課題を解決するために成されたものであり、基板搬送系を使用しながら基板を装置内の設定配置位置に配置する実用的な構成を提供する意義があり、また制御を充分に高い精度で行える構成を提供する意義がある。

上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、内部で基板に対して所定の処理を行う処理チャンバーと、処理チャンバー内に未処理の基板を搬入するとともに処理済みの基板を処理チャンバーから搬出する基板搬送系とを備えた基板処理装置であって、
基板搬送系は、基板を保持するエンドエフェクタと、エンドエフェクタを駆動する駆動機構とを有するとともに、エンドエフェクタには少なくとも二つのマークが設けられており、
これらのマークと基板を同時に検出するイメージセンサと、
イメージセンサからの信号を処理して基板の正しい位置に対する位置のずれを求める信号処理部と
を備えているという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記信号処理部は、検出されたマークからそれらマークの位置のデータを得るとともに、検出された基板からその基板のエッジの位置のデータを得て、これらのデータに従って前記基板の正しい位置に対する位置ずれを求めるものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２の構成において、前記位置のずれは、前記エンドエフェクタ上の基準点に対する前記基板の基準点のずれであり、前記演算処理部は、検出されたマークと基板からその基板の基準点を算出し、この算出結果に従って前記位置のずれを求めるものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項４記載の発明は、前記請求項３の構成において、前記基板の基準点は当該基板の中心であり、前記演算処理部は、前記マークの位置から前記基板のエッジ上の点を二つ特定し、これらエッジ上の二つの点の位置のデータと既知である前記基板の半径の値に従って基板の中心の位置を算出して基準点の位置とするものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項５記載の発明は、前記請求項１、２、３又は４の構成において、前記正しい位置は、前記基板の搬送を開始する際の前記基板の位置である搬送開始位置から、最終的に前記基板を配置すべき位置として設定された設定配置位置に前記基板が搬送されるよう前記エンドエフェクタが移動した際、搬送の途中で前記基板が取る位置であるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項６記載の発明は、前記請求項５の構成において、前記信号処理部は、前記正しい位置のデータが記憶される参照用メモリと、実際の搬送の際に検出された前記基板の位置のデータと前記正しい位置のデータとを比較して位置ずれを求める演算回路とを有しており、参照用メモリは、前記基板又は基板治具を前記設定配置位置に実際に正しく配置した後にその基板又は基板治具を搬送開始位置に戻す途中で前記イメージセンサで撮像して得られる画像信号を記憶しまた更新することが可能になっているという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項７記載の発明は、前記請求項５又は６の構成において、前記搬送開始位置及び前記設定配置位置は複数設定されているとともに、それら搬送開始位置から設定配置位置への各々の搬送の途中において前記正しい位置からの位置ずれが求められるよう、前記イメージセンサが複数設けられているという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項８記載の発明は、前記請求項１、２、３、４、５、６又は７の構成において、前記基板搬送系の駆動機構は、求められた位置のずれを補正するよう前記エンドエフェクタを駆動するものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項９記載の発明は、基板処理装置において、エンドエフェクタに基板を保持させ、エンドエフェクタを駆動機構で駆動して移動させることで基板を搬送開始位置から設定配置位置まで搬送する搬送工程と、
前記搬送開始位置から設定配置位置まで前記基板を搬送する途中において前記基板をイメージセンサにより撮像する撮像工程と、
イメージセンサからの画像信号を処理して前記基板の正しい位置に対する位置のずれを求める信号処理工程と
を備えており、
前記信号処理工程は、前記イメージセンサからの画像信号を処理して前記基板の周縁の位置を求め、これに基づき前記基板の基準点の位置を算出した後、この算出結果に基づき前記基板の正しい位置に対する位置ずれを求める工程であり、
前記搬送工程における前記エンドエフェクタの移動には、前記信号処理工程で求められた位置ずれを補正するための前記エンドエフェクタの移動が含まれているという構成を有する。

以上説明した通り、本願の請求項１乃至８記載の各発明によれば、エンドエフェクタに二つのマークが設けられ、これらのマークが基板とともに検出器によって検出されるので、エンドエフェクタの位置ずれを検出することが可能であるとともに基板の位置ずれも容易に検出することができる。また、イメージセンサによって位置ずれの検出を行うので、検出が容易で大がかりにならない。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、設定配置位置まで基板が搬送される途中で位置のずれを検出するので、ずれを補正して基板を設定配置位置に正しく配置するのに要する時間が短くできる。
また、請求項６の発明によれば、上記効果に加え、実際に設定配置位置に正しく配置して得られたデータと比較して位置ずれを検出するので、検出の精度が高くなる。
また、請求項７の発明によれば、上記効果に加え、搬送経路の各点で位置ずれの補正が行えるので、エンドエフェクタや基板が正しい搬送経路からずれて移動することがより少なくなり、このため、構造物にエンドエフェクタや基板が衝突する恐れが著しく減少する。
また、請求項８の発明によれば、上記効果に加え、位置ずれの補正がエンドエフェクタの駆動によって行われるので、補正のための構成や動作が簡単になるという効果がある。
また、請求項９記載の発明によれば、イメージセンサによって位置ずれの検出を行うので、検出が容易で大がかりにならない。また、設定配置位置まで基板が搬送される途中で位置のずれを検出するので、ずれを補正して基板を設定配置位置に正しく配置するのに要する時間が短くできる。さらに、位置ずれの補正がエンドエフェクタの駆動によって行われるので、補正のための構成や動作が簡単になる。

本願発明の基板処理装置の実施形態を示した平面概略図である。 図１のＸ−Ｘでの断面概略図である。 図１及び図２に示す装置で使用されているエンドエフェクタ２３の平面概略図である。 図３に示すマーク２５を検出するマーク検出系６の概略構成を示す正面断面図である。 本実施形態の装置が備えた鉛直方向検出系７の構成を説明する正面断面概略図である。 マーク検出系６と鉛直方向検出系７との位置関係について説明した平面概略図である。 ホールド回路８１が備えた判断回路８１２が行う判断について説明する図であり、ゲートバルブ室５内の空間に設定されたホールド位置について説明する図である。 ホールド回路８１が備えた判断回路８１２が行う判断について説明する図であり、図７に示すホールド位置に関連してＣＣＤ６２１上の定められた基準ピクセル列を示した図である。 ホールド回路８１が備えた判断回路８１２が行う判断について説明する図であり、ホールドの条件について説明する図である。 画像処理回路８２が行う画像処理について説明する図である。 画像処理回路８２が行う画像処理について説明する図である。 手動作による設定配置位置への配置について説明する図である。 ずれを補正した基板９の搬送について説明した図である。

以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１は、本願発明の基板処理装置の実施形態を示した平面概略図、図２は、図１のＸ−Ｘでの断面概略図である。
図１及び図２に示す基板処理装置は、クラスターツール型の装置であり、中央に配置された搬送チャンバー３と、搬送チャンバー３の周囲に設けられた複数の処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ（以下、必要に応じて処理チャンバー１と総称する）及び二つのロードロックチャンバー４とからなるチャンバーレイアウトになっている。各チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，３，４は、専用又は兼用の排気系１００によって排気される真空容器である。中央の搬送チャンバー３に対して、各チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，４は気密に接続されており、その接続個所には、内部にゲートバルブ５１が設けられたゲートバルブ室５が介在している。

搬送チャンバー３は、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆを相互に気密に分離して内部雰囲気の相互汚染を防止するとともに、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆやロードロックチャンバー４への基板搬送の経由空間となるものである。搬送チャンバー３内には、基板搬送系を構成する搬送ロボット２１が設けられている。搬送ロボット２１は、一方のロードロックチャンバー４から基板９を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆに送って順次処理を行うことになっている。そして、最後の処理を終了した後、一方又は他方のロードロックチャンバー４に戻すようになっている。

本実施形態においても、搬送ロボット２１は、基板９を保持するようアーム２２の先端に設けられたエンドエフェクタ２３と、エンドエフェクタ２３を駆動する駆動機構２４とを備えている。駆動機構２４は、エンドエフェクタ２３に対し、搬送チャンバー３の中心を通る鉛直な軸を中心とした回転運動と、軸を中心とした円の任意の径方向の直線運動と、鉛直方向の直線運動とを与えることができるよう構成されている。また、基板搬送系を含む装置全体を制御する制御部２０が設けられている。

さて、本実施形態の大きな特徴点は、上述した基板搬送系によって基板９が搬送される際、基板９が設定配置位置に正しく配置されるよう、搬送の途中においてエンドエフェクタ２３及び基板９の位置を検出していることである。より具体的には、搬送チャンバー３と処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆとの間などに設けられたゲートバルブ室５を通過する際、エンドエフェクタ２３及び基板９の位置が正しいかどうか判断し、この結果に基づいて、基板搬送系を制御し、基板９を設定配置位置に正しく配置するようにしている。

また、本実施形態の別の大きな特徴点は、エンドエフェクタ２３に二つのマーク２５が設けられており、このマーク２５を検出することで、上記エンドエフェクタ２３及び基板９の位置の検出を行っていることである。以下、エンドエフェクタ２３のマーク２５を検出するマーク検出系６の構成について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、図１及び図２に示す装置で使用されているエンドエフェクタ２３の平面概略図である。図４は、図３に示すマーク２５を検出するマーク検出系６の概略構成を示す正面断面図である。

図１及び図２に示すように、エンドエフェクタ２３は、搬送ロボット２１のアーム２２の先端に固定された板状の部材である。このエンドエフェクタ２３は、図３に示すように、ほぼ長方形の板材にＵ字状の切り欠きを設けたような形状である。エンドエフェクタ２３のＵ字状の切り欠きの深さ方向は、長方形の長辺の方向に一致している。エンドエフェクタ２３は、前記径方向の直線運動を行う際、Ｕ字状の切り欠きの深さ方向がその直線運動の方向に一致する姿勢を保って移動するようになっている。以下、エンドエフェクタ２３の表面においてこの切り欠きの深さ方向を延びる仮想的な線を「エフェクタ基準線」と呼び、図３にＬ_ＥＳで示す。

そして、図３に示すように、エンドエフェクタ２３の表面には、黒い円形のパターンで形成された二つのマーク２５が設けられている。マーク２５は、ペイント、蒸着、熔射等、任意の方法で設けることができる。二つのマーク２５は、それらの中心を結ぶ線分がエフェクタ基準線Ｌ_ＥＳに対して直交するとともにエフェクタ基準線Ｌ_ＥＳによって二等分されるように設けられている。また、図１及び図３に示すように、基板９はエンドエフェクタ２３のＵ字状の切り欠きをほぼ覆うようにして載置されて保持される。Ｕ字状の切り欠きの周囲の数カ所に不図示の突起が設けられており、基板９の裏面がこれらの突起に接触するようになっている。上記マーク２５が設けられた位置は、基板９が載置される領域から充分離れた位置となっており、基板９によってマーク２５が覆われないようになっている。

図２に示すように、ゲートバルブ室５は、隣接するチャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，３，４に対して気密に接続された真空容器であり、兼用又は専用の排気系１００によって排気されるようになっている。そして、ゲートバルブ５１は、ゲートバルブ室５内で駆動され、処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ又はロードロックチャンバー４側に設けられた開口５４を開閉するようになっている。

具体的には、ゲートバルブ５１は、駆動源５２に連結された駆動棒５３の先端に固定されている。駆動源５２が動作すると駆動棒５３が駆動され、ゲートバルブ５１が上下に移動し、処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ又はロードロックチャンバー４側に設けられた開口５４を開閉するようになっている。
そして、図２及び図４に示すように、ゲートバルブ室５の上壁部には検出用開口５５が設けられており、この検出用開口５５を塞ぐようにしてマーク用検出窓５６が填め込まれている。マーク用検出窓５６と上壁部との間には、Ｏリング等の真空シールが設けられている。

マーク検出系６は、マーク用検出窓５６を通してゲートバルブ室５内を照明する照明用光源６１と、照明用光源６１により照明されたゲートバルブ室５内の画像をマーク用検出窓５６を通して撮像する検出器６２とから主に構成されている。マーク用検出窓５６の上方には、ハーフミラー６３が４５度の角度で設けられている。照明用光源６１には、小型で高輝度のハロゲンランプ等が好適に用いられる。照明用光源６１は、カップ状のリフレクタ６１１を備えており、前方に光を放出するようになっている。放出された光は、ハーフミラー６３で反射し、マーク用検出窓５６を通してゲートバルブ室５内に達し、ゲートバルブ室５内を照明する。

尚、照明用光源６１とハーフミラー６３との間には拡散板６４が設けられている。拡散板６４は、照明用光源６１からの光を拡散させることで、照明用光源６１のフィラメント等の発光部のパターンで強く照明されないようにしている。ハーフミラー６３の上方には、全反射ミラー６５が設けられている。全反射ミラー６５は、ハーフミラー６３とは逆側に４５度傾けて設けられている。検出器６２は、ＣＣＤ６２１を備えたエリアイメージセンサであり、例えばセンサーテクノロジー株式会社製のＳＴＣ−４００等である。ＣＣＤ６２１の受光面が、全反射ミラー６５により９０度曲げられて水平に延びる光軸に垂直に交わるように設けられている。また、検出器６２は、ＣＣＤ６２１の受光面に画像を投影する光学系６２２を備えている。

照明用光源６１により照明されたゲートバルブ室５内の画像は、ハーフミラー６３及び全反射ミラー６５を介してＣＣＤ６２１により撮像されるようになっている。従って、図４に示すように、基板９を保持したエンドエフェクタ２３がゲートバルブ室５内に達すると、基板９やエンドエフェクタ２３の像がＣＣＤ６２１によって撮像される。これにより、エンドエフェクタ２３に設けられたマーク２５が検出される。

上述したマーク検出系６は、マーク２５を検出することにより、エンドエフェクタ２３や基板９の水平面内での位置を検出するものである。本実施形態のさらに別の大きな特徴点は、エンドエフェクタ２３や基板９の鉛直方向の位置を検出する鉛直方向検出系７を備えている点である。この点について、図５を使用して説明する。図５は、本実施形態の装置が備えた鉛直方向検出系７の構成を説明する正面断面概略図である。

鉛直方向検出系７は、マーク検出系６と同様に、ゲートバルブ室５内にエンドエフェクタ２３が達した際に検出を行うようになっている。ゲートバルブ室５の上壁部には、マーク用検出窓５６とは別に鉛直方向用検出窓５７が設けられている。鉛直方向用検出窓５７も、上壁部に設けた開口を気密に塞ぐ光学窓である。鉛直方向検出系７は、レーザー変位計と同様の構成となっている。即ち、鉛直方向検出系７は、鉛直方向用検出窓５７を通してゲートバルブ室５のエンドエフェクタ２３又は基板９にレーザー光を入射させるレーザー光源７１と、エンドエフェクタ２３又は基板９に反射して戻ってきたレーザー光を受光する受光器７２と、受光器７２からの信号を処理してエンドエフェクタ２３の鉛直方向の位置ずれを検出する鉛直方向信号処理部７３とから主に構成されている。

レーザー光源７１には、半導体レーザーやＨｅ−Ｎｅレーザー等が使用できる。レーザー光源７１からゲートバルブ室５内に入射するレーザー光の光軸は、図５に示すように鉛直方向から少し傾けられている。エンドエフェクタ２３又は基板９に反射したレーザー光は、入射角と同じ角度で出射し、受光器７２に入射する。この際、受光器７２へのレーザー光の入射位置は、図５に示すように、エンドエフェクタ２３又は基板９が鉛直方向に変位することによって変化する。受光器７２には、フォドダイオードアレイ又はＣＣＤなどが使用される。

そして、搬送ラインの高さを正しく基板９が搬送される際にエンドエフェクタ２３又は基板９に反射したレーザー光の入射位置が、基準位置として設定されている。鉛直方向信号処理部７３は、受光器７２からの信号を処理して、どの位置にレーザー光が入射しているかを判断し、これによってエンドエフェクタ２３又は基板９の鉛直方向の位置を検出するようになっている。鉛直方向信号処理部７３には時間的に連続して信号が受光器７２から送られているが、本実施形態では、後述するホールド回路６２でホールドした瞬間の信号により上記変位を検出するようになっている。尚、エンドエフェクタ２３の高さと基板９の高さは、突起の分だけ異なるのみであるので、直接的にはエンドエフェクタ２３の位置を検出し、間接的に基板９の位置を検出するようにしてもよい。

図６は、マーク検出系６と鉛直方向検出系７との位置関係について説明した平面概略図である。図６に示すように、エンドエフェクタ２３が搬送の際に取るべき正しい経路（以下、搬送ライン）Ｌ_Ｔ が、ゲートバルブ室５を通るようにして設定されている。ゲートバルブ室５を通る搬送ラインＬ_Ｔ 上のエンドエフェクタ２３の移動は、前述した径方向の直線運動であり、エンドエフェクタ２３はエフェクタ基準線Ｌ_ＥＳを搬送ラインＬ_Ｔ に一致させながら搬送ラインＬ_Ｔ に沿って移動する。
そして、図６から解るように、搬送ラインＬ_Ｔ の真上にマーク用検出窓５６が位置している。鉛直方向検出窓５７は、搬送ラインＬ_Ｔ の斜め上方に位置している。但し、鉛直方向検出窓５７とマーク用検出窓５６との距離は、エンドエフェクタ２３の幅（短辺方向の長さ）の１／２よりも充分に短く、鉛直方向検出窓５７の真下の位置がエンドエフェクタ２３から外れてしまうことはない。

次に、上述したマーク検出系６及び鉛直方向検出系７からの信号を処理する信号処理部８の構成について説明する。
信号処理部８の第一の基本的な機能は、マーク検出系６及び鉛直方向検出系７からの信号を処理して、ゲートバルブ室５内におけるエンドエフェクタ２３の位置及び基板９の位置を求めることである。ゲートバルブ室５内における位置とは、ゲートバルブ室５内の基準となる位置（以下、ゲートバルブ室内基準位置）を基準にした相対的な位置である。また、エンドエフェクタ２３の位置とは、実際には、エンドエフェクタ２３のある特定の基準となる点（以下、エフェクタ基準点）の位置であり、基板９の位置とは、基板９のある特定の基準となる点（以下、基板基準点）の位置である。

また、本実施形態では、エンドエフェクタ２３をゲートバルブ室５内で止めることなく移動させながら位置検出を行うようになっている。従って、ゲートバルブ室５内での位置とは、停止位置のことではない。検出器６２のＣＣＤ６２１から送られる画像信号は、移動していくエンドエフェクタ２３及び基板９の画像即ち動画である。信号処理部８は、この動画の中から、常に同じ条件で画像を抽出し、その画像を信号処理してエフェクタ基準点や基板基準点の位置を求めるようになっている。具体的に説明すると、図２に示すように、信号処理部８は、マーク検出系６から送られる画像信号をある条件が成立した際にホールドするホールド回路８１と、ホールド回路８１でホールドされた画像信号を処理する画像処理回路８２とを備えている。

ホールド回路８１は、ホールド用メモリ８１１及び判断回路８１２等から構成されている。ホールド用メモリ８１１には、ＣＣＤ６２１からの信号が送られるようになっている。ＣＣＤ６２１からの信号は、ＣＣＤ６２１の各ピクセルの蓄積電荷の読み出し信号であり、所定の読み出し周期毎に１フレームずつ送られる画像信号である。ホールド用メモリ８１１は、この画像信号を読み出し周期毎に更新して記憶するようになっている。

判断回路８１２は、ホールド用メモリ８１１に記憶された１フレームの画像信号を読み出し、以下に説明する判断を行うようになっている。判断回路８１２の行う判断について、図７、図８及び図９を使用して説明する。図７、図８及び図９は、ホールド回路８１が備えた判断回路８１２が行う判断について説明する図である。このうち、図７は、ゲートバルブ室５内の空間に設定されたホールド位置について説明する図、図８は、図７に示すホールド位置に関連してＣＣＤ６２１上の定められた基準ピクセル列を示した図、図９はホールドの条件について説明する図である。

判断回路８１２は、エンドエフェクタ２３のマーク２５がホールド位置に達したか否かを判断するようになっている。ホールド位置は、ゲートバルブ室５内の搬送ラインＬ_Ｔ 上の所定の位置に設定されている。具体的には、図７に示すように、搬送ラインＬ_Ｔ 上の所定の点において搬送ラインＬ_Ｔ に直交する水平なホールドラインＬ_Ｈ にエンドエフェクタ２３のいずれかのマーク２５が接する位置がホールド位置である。

また、ＣＣＤ６２１の受光面上には、上記ホールド位置に関連した位置が選定されている。具体的には、ＣＣＤ６２１の受光面を構成する各ピクセルのうち、上記ホールドラインＬ_Ｈ が丁度投影されるライン上に位置しているピクセルが、基準ピクセル列（図８中Ｐ−Ｐで示す）として選定されている。尚、ＣＣＤ６２１の各ピクセルは、平面内の互いに直角な二つの方向（以下、Ｘ方向及びＹ方向）に沿って配列されている。基準ピクセル列Ｐ−Ｐは、例えば、Ｘ方向に沿って並ぶピクセル列について選定されている。各ピクセル列を、図８に示すように、Ｐ₁₁，Ｐ₁₂，…Ｐ_1n，Ｐ₂₁，Ｐ₂₂，…Ｐ_2n，……Ｐ_m1，Ｐ_m2，…Ｐ_mnとすると、Ｐ_s1，Ｐ_s2，…Ｐ_smが基準ピクセル列Ｐ−Ｐとして選定されている。

また、ＣＣＤ６２１は、ホールドラインＬ_Ｈ の像点の位置に基準ピクセル列Ｐ−Ｐが位置するとともに、搬送ラインＬ_Ｔ とホールドラインＬ_Ｈ との交点が、基準ピクセル列Ｐ−Ｐのうちの中央のピクセル（以下、基準ピクセル）の位置に対応するよう、精度良くゲートバルブ室５に対して取り付けられている。尚、搬送ラインＬ_Ｔ とホールドラインＬ_Ｈ との交点は、ゲートバルブ室５内での位置を特定する際の基準となる点であり、前述したゲートバルブ室内基準位置（図７中、Ｓ_G で示す）である。

判断回路８１２の判断動作について、図９を使用してさらに詳しく説明する。図９の（１）〜（３）は、ホールド用メモリ８１１に送られる１フレーム毎の画像信号をそれぞれ示しており、基板９を保持したエンドエフェクタ２３が搬送ラインＬ_Ｔ に沿って移動する様子を示している。エンドエフェクタ２３が移動すると、画像信号は、図９（１）〜（３）に示すように変化する。そして、図９（３）に示すように、エンドエフェクタ２３のいずれか一方のマーク２５が基準ピクセル列Ｐ−Ｐ上のいずれかのピクセルによって捉えられた際の画像信号をホールドするようになっている。

より具体的に説明すると、例えばマーク２５が黒であり、エンドエフェクタ２３の表面が白色等である場合、マーク２５を捉えた際、ピクセルの蓄積電荷は一時的に減少する。従って、判断回路８１２は、基準ピクセル列Ｐ−Ｐを構成するいずれかのピクセルについて読み出し信号の大きさがある一定以下になった際、その際の１フレームの画像信号をホールドすべき画像信号と判断する。画像信号がホールドされると、ホールド用メモリ８１１のデータの更新は行われず、ホールドされた画像信号がそのまま画像処理回路８２に送られるようになっている。

次に、画像処理回路８２の構成について説明する。画像処理回路８２は、ホールド回路８１でホールドされた画像信号から、ホールドされた瞬間においてエフェクタ基準点及び基板基準点の位置を求めるようになっている。画像処理回路８２が行う画像処理について、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０及び図１１は、画像処理回路８２が行う画像処理について説明する図である。

まず、エフェクタ基準点を求める構成について説明する。本実施形態では、エフェクタ基準点は、二つのマーク２５の各々の中心を結ぶ線の中点に設定されている。従って、画像処理回路８２は、まず、各マーク２５の中心（図１０中、Ｍ_c1，Ｍ_c2で示す）を求める演算を行うようになっている。例えば、ホールドされた画像信号において、マーク２５を捉えているピクセル群をそれぞれ特定する。そして、それらのピクセル群の各々において、例えばＹ方向の最も＋側に位置するピクセルと−側に位置するピクセルとの丁度中間に位置するピクセルを特定する。Ｘ方向についても同様に最も＋側のピクセルと最も−側のピクセルとの丁度中間に位置するピクセルを特定する。これらの二つのピクセルは原理的には一致するが、もし一致しない場合には、両者を結ぶ線分の中点に位置するピクセルを特定する。このようにして特定されたピクセルが、マーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2を捉えているピクセルである。

このようにしての各々のマーク２５を捉えているピクセル群を特定し、そのピクセル群から、各々のマーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2を捉えている二つのピクセルを特定する。そして、その二つのマーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2を結ぶ線分の中点に位置しているピクセルが、エフェクタ基準点を捉えているピクセルとなる。このエフェクタ基準点を捉えているピクセルの位置は、以下に説明する基板基準点を求める際の座標の原点になっており、以下、このピクセルを画像原点（図１０及び図１１中、Ｉ_O で示す）。

本実施形態では、基板９の中心（図１０及び図１１中、Ｃで示す）が基板基準点として設定されている。基板９の中心Ｃを基板基準点として求めるには、まず、図１０及び図１１に示すように、マーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2から基板９を捉えているピクセル群までの距離を求める。具体的には、マーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2からＸ方向にたどり、基板９を捉えている最初のピクセルを特定する。尚、エンドエフェクタ２３は白色であり、基板９は、例えば半導体ウェーハであって白色に対して充分なコントラストを成す色（例えばシルバー）を有している。このようにして特定されたピクセルを、エッジ点Ｅ₁ ，Ｅ₂ とする。そして、マーク２５の中心Ｍ_c1，Ｍ_c2とエッジ点Ｅ₁ ，Ｅ₂ との距離をそれぞれ求める。求めた距離をＤ₁ ，Ｄ₂ とする。尚、ここでの距離は、直接的にはピクセル数のことであるが、光学系６２２の倍率等から実際の距離に換算することもできる（以下、同じ）。

ここで、図１０に示すように、Ｄ₁ ＝Ｄ₂ である場合、基板９の中心Ｃは、画像原点Ｉ_O を中心とするＸ軸上に存在する。従って、画像原点Ｉ_O からたどって最初に基板９を捉えているピクセルまでの距離をＤ₃ とし、基板９の半径（ピクセル数で換算した値）をｒとすると、Ｘ軸上の＋側の点であって（Ｄ₃ ＋ｒ）の座標に位置するピクセルが基板９の中心Ｃを捉えていることになる。この場合、画像処理回路８２は、求められたピクセルの座標（Ｄ₃ ＋ｒ，０）を基板基準点のデータとして算出する。

次に、図１１に示すように、Ｄ₁ ≠Ｄ₂ である場合、上記のような簡単な演算では基板９の中心Ｃは求まらず、以下のようにする。
まず、図１１において、二つのエッジ点Ｅ_１ ，Ｅ_２ を結ぶ線分の中点をＥ_M とすると、Ｅ_M は、Ｉ_O を通りＭ_Ｃ１Ｅ_１，及びＭ_Ｃ２Ｅ_２に平行な線（Ｘ軸）上にある。また、基板９の中心Ｃから、Ｅ₁，Ｅ_M，Ｅ₂にそれぞれ線を引くと、線分ＣＥ_M は、∠Ｅ₁ＣＥ₃を二等分する線分となる。
そして、Ｉ_O Ｍ_Ｃ１の長さ（＝Ｉ_O Ｍ_Ｃ２の長さ）をｍとすると、線分Ｅ_１Ｅ_２の長さは、ピタゴラスの定理より、
Ｅ_１Ｅ_２＝√｛４ｍ²＋（Ｄ₁−Ｄ₂ ）²｝…式（１）
また、ＣＥ_Mの長さは、同様に、
ＣＥ_M ＝√｛ｒ²−（Ｅ_１Ｅ_２）² ／４｝
＝√［ｒ²−｛４ｍ²＋（Ｄ₁−Ｄ₂ ）²｝／４］…式（２）
となる。

ここで、Ｍ_Ｃ１とＥ₁ とを結ぶ線分に対してＥ₂ から引いた垂線の交点をＡとし、中心ＣからＸ軸に引いた垂線の交点をＢとする。△Ｅ₁ＡＥ₃と△ＣＢＥ_M の相似から、
Ｅ_M Ｂ＝ＣＥ_M ×（Ｅ_１Ｅ_２／２ｍ）…式（３）
ＢＣ＝ＣＥ_M ×｛Ｅ_１Ｅ_２／（Ｄ₁−Ｄ₂ ）｝…式（４）
となる。
従って、基板９の中心Ｃの座標を（Ｘ_C ，Ｙ_C ）とすると、
Ｘ_C ＝（Ｄ₁−Ｄ₂ ）／２＋Ｅ_M Ｂ
Ｙ_C ＝ＢＣ
で表され、これらは、式（１）〜（４）を代入することにより、ｍ，Ｄ₁ ，Ｄ₂，ｒによって表される。ｍ及びｒは定数であるから、結局、前述したのと同様に、Ｄ₁ ，Ｄ₂ を求めることによって基板９の中心Ｃの座標も求められることになる。

このようにして、画像処理回路８２は、ホールド回路８１からの画像信号を処理して、エフェクタ基準点を捉えているピクセル及び基板基準点を捉えているピクセルを求めるようになっている。画像処理回路８２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力回路等を備えたマイクロコンピュータから構成されており、上述した演算を行うプログラムを実行するようになっている。
上述した例では、基板の中心Ｃを基板基準点として求めたが、これ以外の場合もあり得る。例えば、基板の周縁に形成されたオリエンテーションフラットやノッチ（小さな切り欠き）を基板基準点としてもよい。

信号処理部８の第二の基本的な機能は、上記のように求められたゲートバルブ室５におけるエンドエフェクタ２３及び基板９の位置が、正しい位置からどの程度ずれているかを判断することである。即ち、信号処理部８は、ゲートバルブ室５における正しい位置のデータを記憶した参照用メモリ８３と、参照用メモリ８３のデータと比較してエンドエフェクタ２３の位置ずれや基板９の位置ずれを求める演算回路８４とを備えている。

まず、画像処理部８２の出力は、スイッチ回路８５によって、参照用メモリ８３に入力されるか、演算回路８４の一方の入力に入力されるかが選択されるようになっている。スイッチ回路８５は、後述するティーチングの際には画像処理回路８２の出力を参照用メモリ８３に入力させ、実際の基板９の搬送の際には演算回路８４に入力させるようになっている。

参照用メモリ８３は、ＤＲＡＭ又はＳＲＡＭ等の書き換え可能なメモリである。参照用メモリ８３は、前述した通り、予めエフェクタ基準点及び基板基準点の正しい位置のデータが入力されるものである。正しい位置のデータは、ティーチングという作業によって作成され、参照用メモリ８３に記憶されるようになっている。以下、このティーチングについて説明する。

ティーチングは、エンドエフェクタ２３及び基板９が搬送開始位置から設定配置位置に正しく配置されるためには、ゲートバルブ室５内を通過する際にエフェクタ基準点や基板基準点がどの位置を取れば良いかのデータ（以下、ティーチングデータ）を定める作業である。この作業では、エンドエフェクタ２３や基板９を設定配置位置に手動作で正しく配置した後、搬送ロボット２１を動作させ、設定配置位置まで搬送するのとは逆の動作で搬送開始位置に戻すようにする。その際、エンドエフェクタ２３や基板９の位置をマーク検出系６及び鉛直方向検出系７で検出し、本質的に同様の条件でホールドされた画像信号を元にして、ティーチングデータを求めるようにする。

まず、手動作による設定配置位置への配置について説明する。図１２は、手動作による設定配置位置への配置について説明する図である。以下の説明では、一例として、設定配置位置が処理チャンバー１Ｄ内にある場合について説明する。設定配置位置は、処理チャンバー１Ｄ内の基板ホルダー１１の上方の位置である。より正確には、基板ホルダー１１の基板保持面の中心を貫く鉛直な線上であって基板保持面から所定距離上方の位置である。

尚、この設定配置位置は、前述した通り、搬送ロボット２１のロボット原点（図２中、Ｏで示す）を基準にした座標として設定されている。ロボット原点Ｏは、図２に示すように、搬送ロボット２１の中心軸上の点である。この動作原点を基準にして、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）の座標で設定配置位置が設定されている。
ティーチングは、以下のような手順で行われる。まず、基板ホルダー１１の上に図１２に示すような治具（以下、ホルダー治具）９１を配置する。このホルダー治具９１は、基板ホルダー１１の基板保持面から設定配置位置までの高さにエンドエフェクタ２３の厚み分を引いた高さの台状の部材である。また、ホルダー治具９１の中心軸と基板ホルダー１１の中心軸とを一致させて配置することができるような目印１１１が形成されており、この目印１１１を利用してホルダー治具９１を基板ホルダー１１に対して同軸に配置する。

次に、エンドエフェクタ２３の上面内の所定の点が設定配置位置に一致するよう、ホルダー治具９１の上に手動作にてエンドエフェクタ２３を配置する。具体的には、例えばエンドエフェクタ２３の上面内でＵ字状の切り欠きの円弧部分の中心の点が設定配置位置に一致するようエンドエフェクタ２３を配置する。このような位置にエンドエフェクタ２３を配置できるよう、ホルダー治具９１の上面には目印９１１が設けられている。

そして、このエンドエフェクタ２３上に、基板９と同様の寸法形状の板材よりなる治具（以下、基板治具）９２を配置する。この際、基板治具９２の中心（より正確には基板治具９２の裏面の中心）が設定配置位置に位置するように、つまり、基板治具９２の中心軸と基板ホルダー１１の中心軸とが合うようにする。この位置出しには、例えばレーザーを使用することができる。即ち、基板治具９２の中心には小さな孔が開けられており、ホルダー治具９１にも中心軸を貫いて孔が開けられている。レーザーを基板ホルダー１１の上方から基板ホルダー１１の中心軸に沿って入射させる。基板治具９２の中心が基板ホルダー１１の中心軸に合っていれば、レーザーは基板治具９２の孔及びホルダー治具９１の孔を通り、基板ホルダー１１の表面に反射して戻ってくる。

このようにして、エンドエフェクタ２３の上面内の所定の点と基板治具９２の裏面の中心とが設定配置位置に位置するよう、ホルダー治具９１、エンドエフェクタ２３及び基板治具９２を手動作にて配置する。次に、搬送ロボット２１に動作信号を送り、搬送チャンバー３内に設定された搬送開始位置までエンドエフェクタ２３を移動させる。この移動は、実際の基板９の搬送の際の移動とは全く逆向きである。

上述した基板治具９２を保持したエンドエフェクタ２３の設定配置位置から搬送開始位置までの逆向きの移動の際、マーク検出系６及び鉛直方向検出系７を動作させ、ゲートバルブ室５内でのエンドエフェクタ２３のマーク２５及び基板治具９２の位置を検出する。即ち、前述したのと本質的に同じ条件で画像をホールドし、ホールドされた画像からエフェクタ基準点の位置と基板基準点の位置とを特定する。尚、エンドエフェクタ２３の移動の向きは前述した場合と逆であるから、ホールドのタイミングは、マーク２５が基準ピクセル列Ｐ−Ｐを通過するタイミングである。つまり、マーク２５を捉えることによって一時的に増加した蓄積電荷が元の量に低下するタイミングでホールドする。

エフェクタ基準点の位置と基板基準点の位置は、前述したように、直接的にはＣＣＤ６２１の受光面のピクセルの位置で特定される。但し、基準ピクセルとゲートバルブ室内基準位置Ｓ_G とが対応するように（基準ピクセルの位置がゲートバルブ室内基準位置Ｓ_G の像点となるように）ＣＣＤ６２１が精度良く取り付けられており、結局、ゲートバルブ室内基準位置を基準にしてエフェクタ基準点や基板基準点の位置が特定されることになる。つまり、ホールドされたタイミングにおいて、エフェクタ基準点や基板基準点がゲートバルブ室内基準位置Ｓ_G を基準にしてどの位置にあるかということが特定される。

尚、エフェクタ基準点の鉛直方向の位置は、前述した通り、鉛直方向検出系７によって検出される。鉛直方向検出系７は、エフェクタ基準点そのものの鉛直方向の位置を検出している訳ではないが、エンドエフェクタ２３は水平な姿勢を精度良く保って移動し、エンドエフェクタ２３の上面の傾きは無いものとして良い。従って、エフェクタ基準点以外の点における鉛直方向の位置をエフェクタ基準点の鉛直方向の位置としている。尚、基板基準点の鉛直方向の位置は、エフェクタ基準点の鉛直方向の位置にエンドエフェクタ２３の突起の高さを加えた値としてもよい。
このようにして特定されたエフェクタ基準点及び基板基準点の位置のデータは、参照用メモリ８３に送られ記憶される。これで、一連のティーチング動作が終了する。

次に、実際の基板９の搬送におけるエンドエフェクタ２３の位置ずれ及び基板９の位置ずれの検出、並びに、ずれを補正した基板９の搬送について説明する。以下の説明は、基板位置ずれ補正方法の発明の実施形態の説明でもある。以下の説明では、搬送チャンバー３から処理チャンバー１Ｄに基板９を搬送する場合を例にして説明する。図１３は、ずれを補正した基板９の搬送について説明した図である。

搬送ロボット２１は、図１３に示すように、搬送チャンバー３内に設定された搬送開始位置Ｐ_S から、処理チャンバー１Ｄ内の設定配置位置Ｐ_E に搬送するようエンドエフェクタ２３を移動させる。搬送ロボット２１には、ロボット原点Ｏを基準とする座標系において、搬送開始位置Ｐ_S と、設定配置位置Ｐ_E との位置関係に従った駆動指令信号が送られる。即ち、ロボット原点Ｏを（０，０，０）とした座標系において、搬送開始位置Ｐ_S を（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ，Ｚ₀ ）とし、設定配置位置Ｐ_E を（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ，Ｚ₁ ）とすると、制御部２０は、基板基準点が（Ｘ₀ ，Ｙ₀ ，Ｚ₀ ）から（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ，Ｚ₁ ）に移動するよう搬送ロボット２１に駆動指令信号を送る。即ち、駆動指令信号は、（Ｘ₁ −Ｘ₀ ，Ｙ₁ −Ｙ₀ ，Ｚ₁−Ｚ₀ ）だけエンドエフェクタ２３を移動させる信号である。

図１３において、一点鎖線は、基板９が正しく搬送される場合の基板基準点の軌跡であり、搬送ラインＬ_T に相当している。また、図１３中の二点鎖線は、元々基板９が搬送開始位置Ｐ_S に位置しておらず、これが原因で正しく搬送されない場合の基板基準点の軌跡を示している。
駆動指令信号に基づいて搬送ロボット２１が動作し、前述したように、エンドエフェクタ２３がゲートバルブ室５内を通り、エンドエフェクタ２３及び基板９の画像がＣＣＤ６２１により撮られる。そして、前述したタイミングで画像がホールドされ、ホールドされた画像から、ゲートバルブ室内基準位置Ｓ_G との相対的に位置関係より、エフェクタ基準点と基板基準点の位置が求められる。

そして、上述のように求めた実際の基板搬送時の位置のデータ（以下、実際データ）を、参照用メモリ８３に記憶されているティーチングデータと比較する。即ち、基板基準点の位置についてティーチングと実際データとを比較し、その差を求める。つまり、基板基準点のティーチングデータＰ_Ｔを（Ｘ_TS，Ｙ_TS，Ｚ_TS）とし、実際データＰ_Ｒを（Ｘ_RS，Ｙ_RS，Ｚ_RS）とすると、演算回路８４は、（Ｘ_TS−Ｘ_RS，Ｙ_TS−Ｙ_RS，Ｚ_TS−Ｚ_RS）なる補正用ベクトルＶ_C を求める。そして、ベクトルＶ_C の各成分が所定の大きさ以下であれば、基板基準点は正しい位置であると判断する。また、いずれかの成分が所定の大きさを越えるようであれば、このままでは基板９が設定配置位置に正しく配置されないとして補正信号を発する。この補正信号は、上記求められた補正用ベクトルＶ_C （Ｘ_TS−Ｘ_RS，Ｙ_TS−Ｙ_RS，Ｚ_TS−Ｚ_RS）と大きさが同じで符号が逆のベクトル、即ち、（Ｘ_RS−Ｘ_TS，Ｙ_RS−Ｙ_TS，Ｚ_RS−Ｚ_TS）である。

補正信号は、制御部２０に送られる。制御部２０は、補正信号に従って搬送ロボット２１を制御し、基板９を設定配置位置に正しく位置させる。即ち、前述した駆動信号によるエンドエフェクタ２３の移動が終了した後、搬送ロボット２１は、エンドエフェクタ２３をさらに上記補正信号の分だけ移動させる。これにより、基板９が設定配置位置に正しく位置することになる。
尚、鉛直方向の位置ずれは、水平方向の位置ずれに比べて発生する頻度や量が少ない。従って、鉛直方向の位置ずれの検出及び補正は通常は行わないで、装置の所定の稼働時間（例えば２４時間）に一回行うようにする場合もある。

また、エフェクタ基準点についてのティーチングデータと実際データとの比較も行われる。そして、それらの差が所定の値以下であることを確認する。エフェクタ基準点のティーチングと実際データとの差が所定の値を越えて大きい場合には、摩耗等の機械系の原因による誤差が大きくなっていることを示している。従って、この場合には、点検や保守などのメンテナンス作業が必要である意味の要メンテナンス信号を発する。要メンテナンス信号は、装置が備えた不図示の表示部で表示されるようになっている。尚、前述した基板基準点についてのティーチングデータと実際データとの差（即ち、基板９の位置ずれ）は、基板９がエンドエフェクタ２３上でずれる等に原因している場合もあるが、上記のようにエンドエフェクタ２３自体が位置ずれしていることもその原因に含まれることがある。

上述した説明では、搬送チャンバー３から処理チャンバー１Ｄへの搬送の際の位置ずれの検出及び補正であったが、ロードロックチャンバー４から搬送チャンバー３への搬送の際の位置ずれの検出及び補正も同様に行える。即ち、ロードロックチャンバー４内に搬送開始位置が設定されていて、搬送チャンバー３内に設定配置位置が設定されている。そして、カセット４１から基板９を受け取ったエンドエフェクタ２３が、搬送開始位置から設定配置位置まで移動する際、ゲートバルブ室５内で同様に位置検出及び位置ずれの検出が行われる。そして、必要に応じて位置ずれの補正動作が行われる。

また、図１に示す各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆと搬送チャンバー３との間の全てのゲートバルブ室５に上記マーク検出系６及び鉛直方向検出系７が備えられている。従って、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆへの搬送の際、上記のようにゲートバルブ室５内でのエンドエフェクタ２３の位置及び基板９の位置を検出して設定配置位置での位置ずれを補正することができる。

また、場合によっては、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆから搬送チャンバー３に戻る際にも位置ずれの検出及び補正を行ってもよい。搬送チャンバー３から処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆに搬送される際に既にずれの検出及び必要に応じた補正を行っているが、万が一、処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ内で基板９の位置ずれが生じた場合には、搬送チャンバー３に戻る際の検出及び補正が有効である。例えば、基板９が基板ホルダー１１から取り去られる際に、基板９がエンドエフェクタ２３上の所定位置に載置されずにずれてしまったような場合、搬送チャンバー３に戻る際の検出及び補正が有効である。

次に、処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆの構成の一例について説明する。処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆの構成は、処理の内容によって異なる。一例として、二つの層の間の相互汚損を防止するバリア膜を作成する処理を行う場合の構成について説明する。説明の都合上、処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆを、第一処理チャンバー１Ａ、第二処理チャンバー１Ｂ、…、第六処理チャンバー１Ｆとする。

バリア膜を作成する場合、第一処理チャンバー１Ａは、成膜に先だって基板９を予備加熱するプリヒートチャンバーとして構成され、第二処理チャンバー１Ｂは成膜に先だって基板９の表面の自然酸化膜又は保護膜を除去するエッチングを行うエッチングチャンバーとして構成される。また、第三処理チャンバー１Ｃ及び第四処理チャンバー１Ｄは、スパッタリングによってバリア膜を作成するよう構成される。バリア膜には、チタンと窒化チタンの積層膜が採用されることが多く、この場合は、第三処理チャンバー１Ｃでチタン薄膜を作成し、第四処理チャンバーで窒化チタン薄膜１Ｄを作成する。第五第六処理チャンバー１Ｅ，１Ｆは、予備のチャンバーであり、例えば基板の冷却が必要な場合には冷却チャンバーとして構成される。

スパッタリングを行う第四処理チャンバーＤの構成について、図２を使用してもう少し詳しく説明する。図２に示すように、第四処理チャンバー１Ｄ内には、所定位置で基板９を保持する基板ホルダー１１と、基板ホルダー１１に対向して設けられたスパッタ電極１３と、処理チャンバー１Ｄ内に所定のガスを導入するガス導入系１４とが設けられている。

スパッタ電極１３は、成膜する材料よりなるターゲットと、マグネトロンスパッタを可能する磁石等から構成されている。また、ターゲットに負の高電圧又は高周波電圧を印加する不図示のスパッタ電源が設けられている。
所定のガスをガス導入系１４により処理チャンバー１Ｄ内に導入し、排気系１００を制御して処理チャンバー１Ｄ内の圧力を所定の値に調整する。この状態で、不図示のスパッタ電源を動作させてスパッタ放電を生じさせる。ターゲットがスパッタされ、基板ホルダー１１上の基板９の表面に所定の薄膜が作成される。窒化チタン膜を作成する場合には、チタン製のターゲットを使用し、窒素ガスを導入してスパッタを行う。

基板ホルダー１１は、昇降可能なプレート１２を備えている。プレート１２は、設定配置位置に位置した基板９を受け取って下降し、基板９を基板ホルダー１１の基板保持面に載置する。そして、処理終了後は、基板９を設定配置位置まで上昇させるようになっている。そして、その位置から基板９は搬送チャンバー３に搬出される。

また、図１に示すように、大気側には外部カセット４００が配置されている。そして、外部カセット４００に収容されている未処理の基板９をロードロックチャンバー４内のカセット４１に搬送するとともに、処理済みの基板９をカセット４１から外部カセット４００に搬送するオートローダ４０１が設けられている。尚、ロードロックチャンバー４内のカセット４１には、昇降機構４２が設けられている。

次に、本実施形態の装置全体の動作について、図１を使用して説明する。未処理の基板９は、オートローダ４０１により、外部カセット４００からロードロックチャンバー４に搬送され、ロードロックチャンバー４内のカセット４１に収容される。ロードロックチャンバー４内のカセット４１には、所定数の未処理の基板９が収容される。
搬送ロボット２１は、カセット４１から一枚の基板９を取り出し、第一処理チャンバー１に搬送する。第一処理チャンバー１Ａでの処理が終了すると、搬送ロボット２１はその基板９を第二処理チャンバー１Ｂに搬送する。そして、次の基板９をロードロックチャンバー４内のカセット４１から取り出し、第一処理チャンバー１Ａに搬送する。このようにして、基板９をカセット４１から取り出し、第一処理チャンバー１Ａ、第二処理チャンバー１Ｂ、…第六処理チャンバー１Ｆへの順次搬送し、処理を行う。そして、第六処理チャンバー１Ｆでの処理が終わった基板９は、ロードロックチャンバー４内のカセット４１に戻される。そして、オートローダ４０１により大気側の外部カセット４００に取り出される。

上記動作において、前述したように、ロードロックチャンバー４と搬送チャンバー３との間での基板９の搬送、各処理チャンバー１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆと搬送チャンバー３との間での基板９の搬送の際、ゲートバルブ室５内でのエンドエフェクタ２３の位置及び基板９の位置が検出され、正しい位置のデータであるティーチングデータとの比較により位置ずれが求められ、必要に応じて位置ずれの補正動作が行われる。このため、装置内の各設定配置位置に常に正しく基板９が配置される。従って、各処理チャンバー１内での処理の再現性が高く維持され、また、ゲートバルブ室５内のカセット４１の壁に基板９が衝突したりするような事故が防止される。

また、ロードロックチャンバー４を出て再びロードロックチャンバー４に戻るまでの搬送経路の各点において、必要な位置ずれの補正が行われるので、エンドエフェクタ２３や基板９が常に正しい搬送経路を通ってエンドエフェクタ２３や基板９が移動する。このため、ゲートバルブ室５の開口の縁の構造部分にエンドエフェクタ２３や基板９が衝突する恐れが著しく減少する。

例えば、ある搬送開始位置からある設定配置位置にエンドエフェクタ２３が移動する際、何らかの原因で基板９に位置ずれが生じたとする。その設定配置位置までの搬送の際には特に衝突等の事故が生じなかったとしても、その位置ずれが保存された状態で次の位置にエンドエフェクタ２３が移動する。従って、次の位置において構造物までの距離が近い場合、衝突等の事故が起きる恐れがある。従って、搬送経路上のなるべく多くの箇所で位置ずれの検出と補正を行い、位置ずれを保存した搬送動作を無くすことが、構造物への衝突の恐れを無くす意味から好ましい。本実施形態の装置では、ゲートバルブ室５を通るすべての搬送の際にエンドエフェクタ２３及び基板９の位置ずれの検出と補正が行えるので、この点で非常に好適である。

本実施形態の装置では、前述したように、エンドエフェクタ２３が二つのマーク２５を有しており、マーク検出系６がこの二つのマーク２５を検出するようになっている。この構成は、基板基準点の特定との関係から重要な意義を有する。もしマーク２５が一つであると、マーク２５の位置のデータから基板基準点の位置を求めることは殆ど不可能である。しかしながら、マーク２５が二つであると、前述したように、容易に基板基準点を求めることができる。マーク２５の位置を検出しないで基板９の中心を求める方法としては、基板９の輪郭の画像を処理して基板９の中心を求める方法があるが、非常に複雑で時間が掛かる欠点がある。尚、マーク２５は二つである必要はなく、三つやそれ以上であってもよい。マーク２５の数を増やすと、演算は多少複雑になるものの、基板基準点の算出精度が向上するので、好適である。

尚、上記実施形態では、検出器６２は、エンドエフェクタ２３のマーク２５と基板９とを同時に検出したが、マーク２３のみを検出してもよい。例えば、エンドエフェクタ２３の移動精度のみが専ら問題となるような場合は、この構成で足りる。また、位置ずれの検出は、基板９についてのみでもよい。基板搬送系の精度の信頼性が高く、エンドエフェクタ２３の位置ずれが本質的に無い場合には、基板９についてのみ位置及び位置ずれを検出し、必要な補正を行う場合もある。

検出器６２がイメージセンサである構成は、エンドエフェクタ２３や基板９の位置検出が容易であるという意義がある。他の検出器６２の構成としては、複数のフォトセンサの組を使用する構成が考えられる。所定の位置に複数組のフォトセンサを配置し、それらのオンオフの状態で位置検出を行う構成である。しかしながら、このような構成が大がかりになり易く、精度の高い検出が難しい。

また、ゲートバルブ室５にマーク検出系６及び鉛直方向検出系７が設けられている構成は、以下のような意義を有する。
設定配置位置での位置ずれを補正するには、それが設定されている場所でエンドエフェクタ２３や基板９を位置ずれを検出することが望ましい。しかしながら、実際にはそれが困難なことが多い。例えば、処理チャンバー１に前述したマーク検出系６や鉛直方向検出系７を設けることは実際には難しい。処理チャンバー１内では堆積作用のあるガスが使用されることが多く、処理チャンバー１の壁部に設けた検出窓が堆積物で曇ってしまうこと等が、理由として挙げられる。
また、処理チャンバー１の壁部や搬送チャンバー３の壁部にマーク検出系６や鉛直方向検出系７を設けた場合、このような壁部はチャンバー内のメンテナンスのために開閉可能とされることが多く、開閉によってマーク検出系６や鉛直方向検出系７の位置がずれてしまうことがある。この結果、検出精度が低下する問題が生ずる。

ゲートバルブ室５を構成する壁部が開閉可能とされることは少ないので、ゲートバルブ室５にマーク検出系６や鉛直方向検出系７を設ける構成は、上記のような問題がなく、精度の高い検出が行える。また、基板９の処理中は、処理チャンバー１の開口５４がゲートバルブ５１によって気密に塞がれるので、堆積作用のあるガスがゲートバルブ室５に達してマーク用検出窓５６や鉛直方向検出窓５７を曇らせることがない。

尚、上記実施形態では、マーク検出系６とは別に鉛直方向検出系７を設けて鉛直方向の検出を行うようにしたが、マーク検出系６によって鉛直方向の検出を行う構成も考えられる。例えば、検出器６２が備えた光学系６２２に焦点深度の浅い結像光学系を採用し、画像のぼけ具合（合焦状態）からＺ方向のマーク２５の位置を求めるようにする構成が考えられる。

また、検出器６２がエンドエフェクタ２３及び基板９の画像を撮るイメージセンサであるとともに、エンドエフェクタ２３を停止させずにエンドエフェクタ２３及び基板９の位置を検出する構成は、装置の生産性の点から重要な意義を有する。即ち、搬送の途中における位置の検出は、搬送の途中でエンドエフェクタ２３を止めて行うことも可能である。しかしながら、搬送の途中でエンドエフェクタ２３を停止させることは、搬送時間を長くすることになり、最終的に装置の生産性を低下させることになる。一方、本実施形態のように、一定の条件で画像をホールドする構成を採用して、搬送の途中でエンドエフェクタ２３を停止させることなく検出を行うと、装置の生産性は低下しない。

上述したように、本実施形態の装置では、搬送開始位置から設定配置位置に基板９が搬送される途中でエンドエフェクタ２３や基板９の位置ずれを検出している。この構成は、装置全体の生産性の向上の点で重要な意義を有する。即ち、設定配置位置に配置してから位置ずれを検出し、これを補正する構成であると、設定配置位置への搬送が終了した後もこれらの作業が終了しないと次の動作に移れない。しかし、搬送の途中で位置ずれを検出する構成であると、搬送に並行して位置ずれの検出に必要な演算処理を行うことができる。さらに場合によっては、搬送方向や搬送距離を途中で修正することにより、全く超過時間を要しないで正しく設定配置位置に基板９を配置することができる。このため、生産性の向上に寄与できる。

また、本実施形態では、上述した通り、ティーチングを行ってティーチングデータと比較して位置ずれの検出を行うので、精度の高い検出が行え、この結果、設定配置位置に精度よく基板９を配置することができる。その上、参照用メモリのティーチングデータが更新できるので、摩耗等により基板搬送系の精度が少しずつ低下する場合に効果的に対応できる。即ち、頻繁にティーチングを行うことにより、そのような基板搬送系の精度低下を補償するようにティーチングデータを更新することで、常に高い精度で基板９を設定配置位置に配置することが可能となる。

さらに、前述したように、位置ずれの補正を搬送ロボット２１によるエンドエフェクタ２３の駆動により行っているので、位置ずれの補正に要する構成及び動作が簡略になっている。位置ずれの補正は、設定配置位置で駆動される別の機構により行うことも可能である。しかしながら、このようにすると、機構的に複雑になり、また要する時間も長くなる。

１Ａ 処理チャンバー
１Ｂ 処理チャンバー
１Ｃ 処理チャンバー
１Ｄ 処理チャンバー
１Ｅ 処理チャンバー
１Ｆ 処理チャンバー
２１ 搬送ロボット
２３ エンドエフェクタ
２５ マーク
２０ 制御部
３ 搬送チャンバー
４ ロードロックチャンバー
４１ カセット
５ ゲートバルブ室
５１ ゲートバルブ
６ マーク検出系
６２ 検出器
６２１ ＣＣＤ
７ 鉛直方向検出系
８ 信号処理部
８１ ホールド回路
８１１ ホールド用メモリ
８１２ 判断回路
８２ 画像処理回路
８３ 参照用メモリ
８４ 演算回路
９ 基板
９１ ホルダー治具
９２ 基板治具

Claims (9)

1. 内部で基板に対して所定の処理を行う処理チャンバーと、処理チャンバー内に未処理の基板を搬入するとともに処理済みの基板を処理チャンバーから搬出する基板搬送系とを備えた基板処理装置であって、
   基板搬送系は、基板を保持するエンドエフェクタと、エンドエフェクタを駆動する駆動機構とを有するとともに、エンドエフェクタには少なくとも二つのマークが設けられており、
   これらのマークと基板を同時に検出するイメージセンサと、
   イメージセンサからの信号を処理して基板の正しい位置に対する位置のずれを求める信号処理部と
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記信号処理部は、検出されたマークからそれらマークの位置のデータを得るとともに、検出された基板からその基板のエッジの位置のデータを得て、これらのデータに従って前記基板の正しい位置に対する位置ずれを求めるものであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記位置のずれは、前記エンドエフェクタ上の基準点に対する前記基板の基準点のずれであり、前記演算処理部は、検出されたマークと基板からその基板の基準点を算出し、この算出結果に従って前記位置のずれを求めるものであること特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
4. 前記基板の基準点は当該基板の中心であり、前記演算処理部は、前記マークの位置から前記基板のエッジ上の点を二つ特定し、これらエッジ上の二つの点の位置のデータと既知である前記基板の半径の値に従って基板の中心の位置を算出して基準点の位置とするものであることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
5. 前記正しい位置は、前記基板の搬送を開始する際の前記基板の位置である搬送開始位置から、最終的に前記基板を配置すべき位置として設定された設定配置位置に前記基板が搬送されるよう前記エンドエフェクタが移動した際、搬送の途中で前記基板が取る位置であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の基板処理装置。
6. 前記信号処理部は、前記正しい位置のデータが記憶される参照用メモリと、実際の搬送の際に検出された前記基板の位置のデータと前記正しい位置のデータとを比較して位置ずれを求める演算回路とを有しており、参照用メモリは、前記基板又は基板治具を前記設定配置位置に実際に正しく配置した後にその基板又は基板治具を搬送開始位置に戻す途中で前記イメージセンサで撮像して得られる画像信号を記憶しまた更新することが可能になっていることを特徴とする請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記搬送開始位置及び前記設定配置位置は複数設定されているとともに、それら搬送開始位置から設定配置位置への各々の搬送の途中において前記正しい位置からの位置ずれが求められるよう、前記イメージセンサが複数設けられていることを特徴とする請求項５又６記載の基板処理装置。
8. 前記基板搬送系の駆動機構は、求められた位置のずれを補正するよう前記エンドエフェクタを駆動するものであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の基板処理装置。
9. 基板処理装置において、エンドエフェクタに基板を保持させ、エンドエフェクタを駆動機構で駆動して移動させることで基板を搬送開始位置から設定配置位置まで搬送する搬送工程と、
   前記搬送開始位置から設定配置位置まで前記基板を搬送する途中において前記基板をイメージセンサにより撮像する撮像工程と、
   イメージセンサからの画像信号を処理して前記基板の正しい位置に対する位置のずれを求める信号処理工程と
   を備えており、
   前記信号処理工程は、前記イメージセンサからの画像信号を処理して前記基板の周縁の位置を求め、これに基づき前記基板の基準点の位置を算出した後、この算出結果に基づき前記基板の正しい位置に対する位置ずれを求める工程であり、
   前記搬送工程における前記エンドエフェクタの移動には、前記信号処理工程で求められた位置ずれを補正するための前記エンドエフェクタの移動が含まれていることを特徴とする基板処理装置における基板位置ずれ補正方法。

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