JP2022106560A - 処理モジュールおよび処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを検知すること。【解決手段】処理モジュールは、処理容器と、回転アームと、センサとを有する。処理容器は、各々の中心が同一の円周上に位置し且つそれぞれ載置台が配置された複数の処理空間を内部に有する。回転アームは、複数の処理空間の載置台のそれぞれに載置するウエハを保持可能な複数の保持部を有し、円周の中心を回転軸として回転可能に設けられる。センサは、隣り合う処理空間の間に位置し、回転アームの回転動作時に、回転アームに保持されたウエハの位置を検知可能である。【選択図】図５

Description

本開示は、処理モジュールおよび処理方法に関する。
基板処理システムにおける基板（以下、ウエハともいう。）に対して処理を行う処理モジュールとして、複数のウエハを同時に１つの処理容器内で処理する形態の処理モジュールが知られている（特許文献１）。
特開２０１９－２２０５０９号公報
本開示は、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを検知することができる処理モジュールおよび処理方法を提供する。
本開示の一態様による処理モジュールは、中心が同一の円周上に位置し且つそれぞれ載置台が配置された複数の処理空間を内部に有する処理容器と、前記複数の処理空間の載置台のそれぞれに載置するウエハを保持可能な複数の保持部を有し、前記円周の中心を回転軸として回転可能に設けられた回転アームと、隣り合う前記処理空間の間に位置し、前記回転アームの回転動作時に、前記回転アームに保持された前記ウエハの位置を検知可能なセンサとを有する。
本開示によれば、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを検知することができる。
図１は、本開示の一実施形態における基板処理システムの構成の一例を示す概略平面図である。 図２は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 図３は、待機位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。 図４は、ウエハの保持位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。 図５は、本実施形態における基板処理装置内のウエハの移動経路の一例を示す図である。 図６は、センサの配置位置の一例を示す図である。 図７は、本実施形態における基板処理装置の排気経路の一例を示す図である。 図８は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図９は、実施形態における基板処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。
以下に、開示する処理モジュールおよび処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
複数のウエハを同時に１つの処理容器内で処理する形態の処理モジュールでは、処理容器内に複数の処理空間が設けられており、これら複数の処理空間のうち２つ以上の処理空間でウエハに対して異なる処理が行われることがある。このような場合、処理モジュールでは、２つ以上の処理空間の間でウエハを搬送する。２つ以上の処理空間の間でのウエハの搬送は、一般に、処理容器にウエハを搬入出するウエハ搬送機構を用いて実行される。このため、ウエハ搬送機構による搬送工程が複雑化する可能性がある。
これに対し、処理容器内に回転アームを設け、回転アームによって２つ以上の処理空間の間で基板を搬送する技術が考えられる。しかし、処理容器内での回転アームによるウエハの搬送時には、ウエハの受け渡し時における位置ずれや回転アームの振動等によって、ウエハの位置が予め定められた基準位置（例えば、搬送先の処理空間の中心位置等）からずれる場合がある。ウエハの位置ずれは、ウエハに対する処理の均一性を低下させる要因となる。そこで、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを検知することが期待されている。
（実施形態）
［基板処理システムの構成］
図１は、本開示の一実施形態における基板処理システムの構成の一例を示す概略平面図である。図１に示す基板処理システム１は、搬入出ポート１１と、搬入出モジュール１２と、真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂと、基板処理装置２，２ａ，２ｂとを有する。図１において、Ｘ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、Ｚ方向を上下方向（高さ方向）、搬入出ポート１１を前後方向の手前側として説明する。搬入出モジュール１２の手前側には搬入出ポート１１、搬入出モジュール１２の奥側には真空搬送モジュール１３ａが、それぞれ互いに前後方向に向けて接続されている。
搬入出ポート１１には、処理対象の基板を収容した搬送容器であるキャリアが載置される。基板は、直径が例えば３００ｍｍの円形基板であるウエハＷである。搬入出モジュール１２は、キャリアと真空搬送モジュール１３ａとの間でウエハＷの搬入出を行うためのモジュールである。搬入出モジュール１２は、搬送機構１２０により、常圧雰囲気中でキャリアとの間でウエハＷの受け渡しを行う常圧搬送室１２１と、ウエハＷが置かれる雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えるロードロック室１２２とを有する。
真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂは、真空雰囲気が形成された真空搬送室１４ａ，１４ｂをそれぞれ有する。真空搬送室１４ａ，１４ｂの内部には、基板搬送機構１５ａ，１５ｂがそれぞれ配置されている。真空搬送モジュール１３ａと真空搬送モジュール１３ｂとの間は、真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂ間でウエハＷの受け渡しを行うパス１６が配置されている。真空搬送室１４ａ，１４ｂは、それぞれ、例えば平面視において矩形に形成される。真空搬送室１４ａの４つの側壁のうち、左右方向に互いに対向する辺には、基板処理装置２，２ｂがそれぞれ接続されている。真空搬送室１４ｂの４つの側壁のうち、左右方向に互いに対向する辺には、基板処理装置２ａ，２ｂがそれぞれ接続されている。
また、真空搬送室１４ａの４つの側壁のうち、手前側の辺には搬入出モジュール１２内に設置されたロードロック室１２２が接続されている。常圧搬送室１２１とロードロック室１２２との間、ロードロック室１２２と真空搬送モジュール１３ａとの間、真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂと基板処理装置２，２ａ，２ｂとの間には、ゲートバルブＧが配置されている。ゲートバルブＧは、互いに接続されるモジュールに各々設けられるウエハＷの搬入出口を開閉する。
基板搬送機構１５ａは、真空雰囲気中で搬入出モジュール１２と、基板処理装置２，２ｂと、パス１６との間でウエハＷの搬送を行う。また、基板搬送機構１５ｂは、真空雰囲気中でパス１６と基板処理装置２ａ，２ｂとの間でウエハＷの搬送を行う。基板搬送機構１５ａ，１５ｂは、多関節アームよりなり、ウエハＷを保持する基板保持部を有する。基板処理装置２，２ａ，２ｂは、真空雰囲気中で複数枚（例えば２枚または４枚）のウエハＷに対して一括で処理ガスを用いた基板処理を行う。このため、基板処理装置２，２ａ，２ｂに一括して２枚のウエハＷを受け渡すように、基板搬送機構１５ａ，１５ｂの基板保持部は例えば２枚のウエハＷを同時に保持できるように構成されている。なお、基板処理装置２，２ａは、内部に設けた回転アームにより、真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂ側の載置台で受け取ったウエハＷを奥側の載置台へと搬送することができる。また、基板処理装置２，２ａは、内部に設けたセンサにより、回転アームによるウエハＷの搬送の際に、ウエハＷの位置を検知することができる。
また、基板処理装置２，２ａ，２ｂは、載置台のＹ方向ピッチ（行間隔）がピッチＰｙで共通であるので、真空搬送モジュール１３ａ，１３ｂの左右方向に互いに対向する辺のいずれの場所にも接続可能である。図１の例では、真空搬送モジュール１３ａに基板処理装置２と基板処理装置２ｂとを接続し、真空搬送モジュール１３ｂに基板処理装置２ａと基板処理装置２ｂとを接続している。なお、基板処理装置２と、基板処理装置２ａとは、プロセスアプリケーションに応じた、１つの載置台に対応する処理空間を含むリアクタ（処理容器）の直径が異なり、載置台のＸ方向ピッチ（列間隔）であるピッチＰｘ１，Ｐｘ２が異なる基板処理装置である。また、基板処理装置２ａは、ピッチＰｘ２がピッチＰｙと同じ値である。つまり、ピッチＰｙは、最も大きいリアクタのサイズに対応している。すなわち、基板処理装置２は、基板処理装置２ａよりもリアクタのサイズが小さいので、ピッチＰｘ１をピッチＰｘ２よりも小さくすることができる。
なお、基板処理装置２ｂは、載置台を２つ有するタイプの基板処理装置であり、基板処理装置２ｂ内でウエハの搬送は行わず、２枚のウエハを同時に搬入して処理を行い、同時に搬出するタイプの基板処理装置である。
基板処理システム１は、制御部８を有する。制御部８は、例えば、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。制御部８は、基板処理システム１の各部を制御する。制御部８は、入力装置を用いて、オペレータが基板処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８では、表示装置により、基板処理システム１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８の記憶部には、基板処理システム１で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、および、レシピデータ等が格納されている。制御部８のプロセッサが制御プログラムを実行して、レシピデータに従って基板処理システム１の各部を制御することにより、所望の基板処理が基板処理システム１で実行される。
［基板処理装置の構成］
次に、図２から図８を用いて、基板処理装置２，２ａを、例えばウエハＷにプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理を行なう成膜装置に適用した例について説明する。図２は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、基板処理装置２ａの内部構成は、ピッチＰｘ２がピッチＰｘ１と異なることに関する点、並びに、ウエハＷの位置を検知可能なセンサの配置位置を除いて、基板処理装置２と基本的に同様である。このため、以下においては、基板処理装置２ａについては基板処理装置２と重複する説明を省略し、基板処理装置２を代表例として説明を行う。基板処理装置２，２ａは、処理モジュールの一例である。
図２に示すように、基板処理装置２は、平面視長方形の処理容器（真空容器）２０を備えている。処理容器２０は、内部を真空雰囲気に維持可能に構成される。処理容器２０は、後述するガス供給部４およびマニホールド３６で上面の開放部を閉塞して構成される。なお、図２では、処理空間Ｓ１～Ｓ４と、回転アーム３との関係が判りやすいように、内部の隔壁等を省略している。処理容器２０は、真空搬送室１４ａまたは１４ｂに接続される側の側面には、Ｙ方向に並ぶように２個の搬入出口２１が形成されている。搬入出口２１は、ゲートバルブＧによって開閉される。
処理容器２０の内部には、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４が設けられている。処理空間Ｓ１～Ｓ４には、それぞれ載置台２２が配置されている。載置台２２は上下方向に移動可能であり、ウエハＷの処理時には上部に移動し、ウエハＷの搬送時には下部に移動する。処理空間Ｓ１～Ｓ４の下部には、処理空間Ｓ１～Ｓ４を接続し、回転アーム３によってウエハＷの搬送が行われる搬送空間Ｔが設けられている。また、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の搬送空間Ｔは、各搬入出口２１と接続され、基板搬送機構１５ａ，１５ｂにより真空搬送室１４ａ，１４ｂとの間でウエハＷの搬入出が行われる。
複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４は、各々の中心が同一の円周Ｃ上に位置している。円周Ｃの中心は、基板処理装置２の中心、つまり処理容器２０の中心と一致している。すなわち、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４は、上面側から見たとき、中心が処理容器２０の中心と一致する円周Ｃ上に配置されている。
処理空間Ｓ１～Ｓ４の各載置台２２は、上面側から見たとき、２行２列にレイアウトされている。当該レイアウトは、行間隔と列間隔とが異なる寸法となっている。つまり、載置台２２のＹ方向ピッチ（行間隔）のピッチＰｙと、Ｘ方向ピッチ（列間隔）のピッチＰｘ１とを比べると、ピッチＰｙ＞ピッチＰｘ１となっている。
図３は、待機位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。図４は、ウエハの保持位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。図３および図４に示すように、回転アーム３は、載置台２２のそれぞれに載置するウエハＷを保持可能な４つのエンドエフェクタ３２と、円周Ｃの中心位置に回転軸が位置するベース部材３３とを有し、円周Ｃの中心を回転軸として回転可能に設けられている。４つのエンドエフェクタ３２は、Ｘ形状となるようにベース部材３３に接続される。回転アーム３におけるＸ形状は、図４に示すウエハＷの保持位置において、Ｘ形状の行間隔に対応するＹ方向の寸法と、列間隔に対応するＸ方向の寸法とが異なる構成となっている。
回転アーム３は、図３に示す待機位置において、処理空間Ｓ１～Ｓ４のそれぞれの間に位置することで、各載置台２２の上下方向の移動を妨げない。図３では、各載置台２２にウエハＷが載置された状態である。この状態から例えば１列目と２列目のウエハＷを入れ替えるように搬送する場合、つまり、処理空間Ｓ１，Ｓ２のウエハＷを処理空間Ｓ３，Ｓ４に搬送し、処理空間Ｓ３，Ｓ４のウエハＷを処理空間Ｓ１，Ｓ２に搬送する場合の回転アーム３の動きについて説明する。
まず、各載置台２２を下側の搬送空間Ｔの受け渡し位置まで移動させ、各載置台２２に設けられた後述するリフトピン２６を上昇させてウエハＷを持ち上げる。次に、回転アーム３を時計回りに約３０°回転させて、図４に示すように各エンドエフェクタ３２を載置台２２とウエハＷとの間に挿入する。続いて、リフトピン２６を下降させて各エンドエフェクタ３２にウエハＷを載置する。次に、回転アーム３を時計回りに１８０°回転させ、各載置台２２上の保持位置にウエハＷを搬送する。各載置台２２がリフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取ると、回転アーム３を反時計回りに約３０°回転させて、待機位置に移動する。このように、回転アーム３によって、１列目と２列目のウエハＷを入れ替えるように搬送することができる。これにより、例えば、処理空間Ｓ１，Ｓ２と、処理空間Ｓ３，Ｓ４とで異なる処理（例えば、成膜処理とアニール処理）が行われる場合、回転アーム３によって、処理空間Ｓ１，Ｓ２と、処理空間Ｓ３，Ｓ４との間でウエハＷを搬送することができる。したがって、例えば、処理空間Ｓ１，Ｓ２と、処理空間Ｓ３，Ｓ４とで異なる処理を繰り返すような場合（例えば、成膜処理とアニール処理とを繰り返す場合。）において、ウエハＷの搬送に関する時間を短縮することができる。
図５は、本実施形態における基板処理装置内のウエハの移動経路の一例を示す図である。図５では、真空搬送室１４ａから基板処理装置２の内部にウエハＷを搬送する場合の移動経路を説明する。まず、真空搬送室１４ａの基板搬送機構１５ａにより、経路Ｆ１で示すように、同じ列の載置台２２に対応する処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部における搬送空間Ｔの受け渡し位置において、各載置台２２に２枚同時にウエハＷが搬入される。処理空間Ｓ１，Ｓ２の各載置台２２がリフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取る。
次に、回転アーム３を待機位置から時計回りに約３０°回転させて、エンドエフェクタ３２を処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２とウエハＷとの間に挿入し、リフトピン２６を下降させて各エンドエフェクタ３２にウエハＷを載置する。ウエハＷを載置すると、経路Ｆ２で示すように、回転アーム３を時計回りに１８０°回転させ、処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部における搬送空間Ｔの受け渡し位置にある載置台２２上（回転アーム３の保持位置。）にウエハＷを搬送する。処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部の受け渡し位置にある載置台２２が、リフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取ると、回転アーム３を反時計回りに約３０°回転させて、待機位置に移動する。この状態において、処理空間Ｓ１，Ｓ２の載置台２２にはウエハＷが載置されておらず、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２にはウエハＷが載置されている。続いて、真空搬送室１４ａの基板搬送機構１５ａにより、経路Ｆ１で示すように、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置において、各載置台２２に２枚同時にウエハＷが搬入され、処理空間Ｓ１，Ｓ２の載置台２２にウエハＷが載置されることで、処理空間Ｓ１～Ｓ４の全ての載置台２２にウエハＷが載置される。
搬出時も同様に、まず、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、基板搬送機構１５ａにより真空搬送室１４ａに先に搬出する。次に、処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、回転アーム３により処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に搬送する。続いて、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、基板搬送機構１５ａにより真空搬送室１４ａに搬出する。このように、２枚同時にウエハＷを搬入出可能な基板搬送機構１５ａと、回転アーム３とを用いることで、処理空間Ｓ１～Ｓ４に対してウエハＷを搬入出することができる。
ところで、処理容器２０内での回転アーム３によるウエハＷの搬送時には、ウエハの受け渡し時における位置ずれや回転アーム３の振動等によって、ウエハＷの位置が予め定められた基準位置（例えば、搬送先の処理空間Ｓ１～Ｓ４の中心位置等）からずれる場合がある。ウエハＷの位置ずれは、処理空間Ｓ１～Ｓ４での処理の均一性を低下させる要因となる。
そこで、基板処理装置２では、回転アーム３によるウエハＷの搬送の際に、ウエハＷの位置を検知する。具体的には、基板処理装置２は、隣り合う処理空間Ｓ１～Ｓ４の間に位置し、回転アーム３の回転動作時に、回転アーム３に保持されたウエハＷの位置を検知可能なセンサを有する。図５の例では、基板処理装置２は、隣り合う処理空間Ｓ１とＳ２の間、および、隣り合う処理空間Ｓ３とＳ４の間に、それぞれセンサ３１ａ，３１ｂを有する。
センサ３１ａ，３１ｂは、それぞれ、例えば２つの単位センサからなる組であって、基板処理装置２（処理容器２０）の中心、つまり円周Ｃの中心位置を通るＸ方向の直線上に配置される。センサ３１ａ，３１ｂそれぞれの２つの単位センサは、円周Ｃの中心位置を通るＸ方向の直線上であって、円周Ｃの円弧を間に挟む位置に配置される。これは、処理容器２０の熱膨張による膨張方向を、センサ３１ａ，３１ｂそれぞれの２つの単位センサの並び方向と同一方向とすることで、熱膨張時の２つの単位センサの位置関係の変化による検知誤差を少なくするためである。センサ３１ａ，３１ｂそれぞれの２つの単位センサとしては、例えば、光学式センサ又はミリ波式センサを用いることができる。
なお、センサ３１ａ，３１ｂの配置位置は、基板処理装置２の中心を通る直線上であれば、Ｘ方向に限られない。また、載置台２２のＹ方向ピッチ（行間隔）のピッチＰｙとＸ方向ピッチ（列間隔）のピッチＰｘ２とが同一である基板処理装置２ａにおいては、基板処理装置２ａの中心を通るＸ方向の直線上およびＹ方向の直線上にセンサが配置されてもよい。図６は、センサの配置位置の一例を示す図である。図６に示す基板処理装置２ａは、隣り合う処理空間Ｓ１とＳ２の間、隣り合う処理空間Ｓ３とＳ４の間、隣り合う処理空間Ｓ２とＳ３の間、隣り合う処理空間Ｓ４とＳ１の間に、それぞれセンサ３１ａ～３１ｄを有する。センサ３１ａ，３１ｂは、基板処理装置２（処理容器２０）の中心、つまり円周Ｃの中心位置を通るＸ方向の直線上に配置される。センサ３１ｃ，３１ｄは、円周Ｃの中心位置を通るＹ方向の直線上に配置される。これは、処理容器２０の熱膨張による膨張方向を、センサ３１ａ～３１ｄそれぞれの２つの単位センサの並び方向と同一方向とすることで、熱膨張時の２つの単位センサの位置関係の変化による検知誤差を少なくするためである。
図５の説明に戻る。基板処理装置２は、センサ３１ａ，３１ｂでウエハＷの位置を検知することによって、搬送先の処理空間Ｓ１～Ｓ４におけるウエハＷの位置ずれのずれ量を検知することができる。例えば、基板処理装置２は、センサ３１ａ，３１ｂで検出されたウエハＷの前後のエッジ位置と、回転アーム３に設けられた図示しないエンコーダの出力結果（ウエハＷの回転角度）とに基づいて、ウエハＷの位置ずれのずれ量を算出する。ウエハＷの位置ずれのずれ量は、例えば、ウエハＷの前後のエッジ位置およびウエハＷの回転角度からずれ量を算出可能な数式モデル等を用いて、算出することができる。
図５の例では、ポジションＰ２４が、処理空間Ｓ２からＳ４への搬送時にウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ｂを通過した状態を示し、ポジションＰ４２が、処理空間Ｓ４からＳ２への搬送時にウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ａを通過した状態を示している。例えば、基板処理装置２は、ウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ｂを通過する際、センサ３１ｂで検知されたウエハＷの後側のエッジ位置およびエンコーダの出力結果から、搬送先の処理空間Ｓ４におけるウエハＷの位置ずれのずれ量を算出する。また、例えば、基板処理装置２は、ウエハＷの前側のエッジがセンサ３１ｂを通過する際、センサ３１ｂで検知されたウエハＷの前側のエッジ位置およびエンコーダの出力結果から、搬送先の処理空間Ｓ４におけるウエハＷの位置ずれのずれ量を算出してもよい。また、例えば、基板処理装置２は、ウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ｂを通過する際に検知したウエハＷの位置ずれのずれ量と、ウエハＷの前側のエッジがセンサ３１ｂを通過する際に検知したウエハＷの位置ずれのずれ量との平均値を算出してもよい。
また、基板処理装置２は、回転アーム３によるウエハＷの搬送の際に、検知したウエハＷの位置ずれのずれ量に応じて、搬送先の処理空間Ｓ１～Ｓ４における載置台２２を少なくともＸＹ平面内で移動させることで、ウエハＷの位置ずれを補正することができる。具体的には、基板処理装置２は、載置台２２の位置を調整可能な調整機構７００を有し、検知したずれ量に応じて、調整機構７００を制御して載置台２２を移動させることで、ウエハＷの位置ずれを補正することができる。つまり、基板処理装置２は、載置台２２が上昇したときに、ウエハＷが処理空間Ｓ１～Ｓ４の中心に位置するように位置ずれを調整する。
調整機構７００およびセンサ３１ａ，３１ｂは、処理容器２０の底部２７（図８参照）の外面に固定されている。これは、調整機構７００およびセンサ３１ａ，３１ｂを共通の部材である処理容器２０に固定することで、処理容器２０の熱膨張による、調整機構７００とセンサ３１ａ，３１ｂとの位置関係の変化を抑制するためである。
図７は、本実施形態における基板処理装置の排気経路の一例を示す図である。図７では、後述するガス供給部４を外した状態で処理容器２０を上面から見た場合を示している。図７に示すように、基板処理装置２の中心には、マニホールド３６が配置される。マニホールド３６は、処理空間Ｓ１～Ｓ４に接続される複数の排気路３６１を有する。各排気路３６１は、マニホールド３６の中心下部において、後述するスラストナット３５の孔３５１に接続される。各排気路３６１は、処理空間Ｓ１～Ｓ４の上部に設けられた各ガイド部材３６２内の環状の流路３６３に接続される。つまり、処理空間Ｓ１～Ｓ４内のガスは、流路３６３、排気路３６１、孔３５１を経由して、後述する合流排気口２０５へと排気される。
図８は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図８の断面は、図７に示す基板処理装置２のＡ－Ａ線における断面に相当する。４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４は互いに同様に構成され、各々、ウエハＷが載置される載置台２２と、載置台２２と対向して配置されたガス供給部４との間に形成される。言い換えると、処理容器２０内には、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４それぞれについて、載置台２２およびガス供給部４が設けられている。図８には、処理空間Ｓ１とＳ３とを示している。以下、処理空間Ｓ１を例にして説明する。
載置台２２は、下部電極を兼用するものであり、例えば金属もしくは、金属メッシュ電極を埋め込んだ窒化アルミ(ＡｌＮ)からなる扁平な円柱状に形成される。載置台２２は、支持部材２３により下方から支持されている。支持部材２３は、円筒状に形成され、鉛直下方に延伸し、処理容器２０の底部２７を貫通している。支持部材２３の下端部は、処理容器２０の外部に位置し、回転駆動機構６００に接続されている。支持部材２３は、回転駆動機構６００により回転される。載置台２２は、支持部材２３の回転に応じて回転可能に構成されている。また、支持部材２３の下端部には、載置台２２の位置及び傾きを調整する調整機構７００が設けられている。調整機構７００は、センサ３１ａ，３１ｂ（図５参照）とともに処理容器２０の底部２７の外面に固定されている。
載置台２２は、調整機構７００により支持部材２３を介して処理位置と受け渡し位置との間で昇降可能に構成されている。図８には、実線にて受け渡し位置にある載置台２２を描き、破線にて処理位置にある載置台２２をそれぞれ示している。また、受け渡し位置では、回転アーム３のエンドエフェクタ３２を載置台２２とウエハＷとの間に挿入し、リフトピン２６からウエハＷを受け取る状態を示している。なお、処理位置とは、基板処理（例えば、成膜処理）を実行するときの位置であり、受け渡し位置とは、基板搬送機構１５ａまたはエンドエフェクタ３２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置である。回転アーム３によって保持されたウエハＷの移動経路（例えば、図５の経路Ｆ２）は、処理位置よりも処理容器２０の底部２７に近い位置に位置する。これにより、回転アーム３によるウエハＷの搬送時に、ウエハＷを処理容器２０の底部２７の外面に位置するセンサ３１ａ，３１ｂ側に近づけることができることから、センサ３１ａ，３１ｂにおける検知精度を向上させることができる。
載置台２２には、ヒーター２４が埋設されている。ヒーター２４は、載置台２２に載置された各ウエハＷを例えば６０℃～６００℃程度に加熱する。また、載置台２２は、接地電位に接続されている。
また、載置台２２には、複数（例えば３つ）のピン用貫通孔２６ａが設けられており、これらのピン用貫通孔２６ａの内部には、それぞれリフトピン２６が配置されている。ピン用貫通孔２６ａは、載置台２２の載置面（上面）から載置面に対する裏面（下面）まで貫通するように設けられている。リフトピン２６は、ピン用貫通孔２６ａにスライド可能に挿入されている。リフトピン２６の上端は、ピン用貫通孔２６ａの載置面側に吊り下げられている。すなわち、リフトピン２６の上端は、ピン用貫通孔２６ａよりも大きい径を有しており、ピン用貫通孔２６ａの上端には、リフトピン２６の上端よりも径及び厚みが大きく且つリフトピン２６の上端を収容可能な凹部が形成されている。これにより、リフトピン２６の上端は、載置台２２に係止されてピン用貫通孔２６ａの載置面側に吊り下げられる。また、リフトピン２６の下端は、載置台２２の裏面から処理容器２０の底部２７側へ突出している。
載置台２２を処理位置まで上昇させた状態では、リフトピン２６の上端がピン用貫通孔２６ａの載置側の凹部に収納される。この状態から載置台２２を受け渡し位置に下降させると、リフトピン２６の下端が処理容器２０の底部２７に当接し、リフトピン２６がピン用貫通孔２６ａ内を移動して、図８に示すように、リフトピン２６の上端が載置台２２の載置面から突出する。なお、この場合、リフトピン２６の下端が処理容器２０の底部２７ではなく、底部側に位置するリフトピン当接部材のようなものに当接するようにしてもよい。
ガス供給部４は、処理容器２０の天井部における、載置台２２の上方に、絶縁部材よりなるガイド部材３６２を介して設けられている。ガス供給部４は、上部電極としての機能を有する。ガス供給部４は、蓋体４２と、載置台２２の載置面と対向するように設けられた対向面をなすシャワープレート４３と、蓋体４２とシャワープレート４３との間に形成されたガスの通流室４４とを有する。蓋体４２には、ガス供給管５１が接続されると共に、シャワープレート４３には、厚さ方向に貫通するガス吐出孔４５が例えば縦横に配列され、ガスがシャワー状に載置台２２に向けて吐出される。
各ガス供給部４は、ガス供給管５１を介してガス供給系５０に接続されている。ガス供給系５０は、例えば処理ガスである反応ガス（成膜ガス）や、パージガス、クリーニングガスの供給源や、配管、バルブＶ、流量調整部Ｍ等を備えている。ガス供給系５０は、例えば、クリーニングガス供給源５３と、反応ガス供給源５４と、パージガス供給源５５と、それぞれの供給源の配管に設けられたバルブＶ１～Ｖ３、および、流量調整部Ｍ１～Ｍ３とを有する。
クリーニングガス供給源５３は、流量調整部Ｍ１、バルブＶ１、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ：Remote Plasma Unit)５３１を介して、クリーニングガス供給路５３２に接続される。クリーニングガス供給路５３２は、ＲＰＵ５３１の下流側にて４系統に分岐し、それぞれガス供給管５１に接続されている。ＲＰＵ５３１の下流側には分岐された分岐管毎にバルブＶ１１～Ｖ１４が設けられ、クリーニング時は対応するバルブＶ１１～Ｖ１４を開く。なお、図８では便宜上、バルブＶ１１、Ｖ１４のみが示されている。
反応ガス供給源５４およびパージガス供給源５５は、それぞれ流量調整部Ｍ２，Ｍ３、および、バルブＶ１，Ｖ２を介して、ガス供給路５２に接続される。ガス供給路５２は、ガス供給管５１０を介してガス供給管５１に接続される。なお、図８中、ガス供給路５２およびガス供給管５１０は、各ガス供給部４に対応する各供給路および各供給管を纏めて示したものである。
シャワープレート４３には、整合器４０を介して高周波電源４１が接続されている。シャワープレート４３は、載置台２２に対向する上部電極としての機能を有する。上部電極であるシャワープレート４３と下部電極である載置台２２との間に高周波電力を印加すると、容量結合により、シャワープレート４３から処理空間Ｓ１に供給されたガスを（本例では反応ガス）をプラズマ化することができる。
続いて、処理空間Ｓ１～Ｓ４から合流排気口２０５への排気経路について説明する。図７および図８に示すように、排気経路は、処理空間Ｓ１～Ｓ４の上部に設けられた各ガイド部材３６２内の環状の流路３６３から各排気路３６１を通り、マニホールド３６の中心下部の合流部、孔３５１を経由して、合流排気口２０５へと向かう。なお、排気路３６１は、断面が、例えば円形状に形成されている。
各処理空間Ｓ１～Ｓ４の周囲には、各処理空間Ｓ１～Ｓ４をそれぞれ囲むように排気用のガイド部材３６２が設けられている。ガイド部材３６２は、例えば処理位置にある載置台２２の周囲の領域を、当該載置台２２に対して間隔を開けて囲むように設けられた環状体である。ガイド部材３６２は、内部に例えば縦断面が矩形状であって、平面視、環状の流路３６３を形成するように構成されている。図７では、処理空間Ｓ１～Ｓ４、ガイド部材３６２、排気路３６１およびマニホールド３６を概略的に示している。
ガイド部材３６２は、処理空間Ｓ１～Ｓ４に向けて開口するスリット状のスリット排気口３６４を形成する。このようにして、各々の処理空間Ｓ１～Ｓ４の側周部にスリット排気口３６４が周方向に沿って形成されることになる。流路３６３には排気路３６１が接続され、スリット排気口３６４から排気された処理ガスをマニホールド３６の中心下部の合流部、孔３５１へ向けて通流させる。
処理空間Ｓ１－Ｓ２，Ｓ３－Ｓ４の組は、図７に示すように、上面側から見たとき、マニホールド３６を囲んで１８０°回転対称に配置されている。これにより、各処理空間Ｓ１～Ｓ４からスリット排気口３６４、ガイド部材３６２の流路３６３、排気路３６１を介して孔３５１に至る処理ガスの通流路は、孔３５１を囲んで１８０°回転対称に形成されていることになる。
孔３５１は、処理容器２０の中心部に配置された２軸真空シール３４のスラスト配管３４１の内側である合流排気口２０５を介して排気管６１に接続されている。排気管６１は、バルブ機構７を介して真空排気機構をなす真空ポンプ６２に接続されている。真空ポンプ６２は、例えば一つの処理容器２０に一つ設けられており、各真空ポンプ６２の下流側の排気管は合流して、例えば工場排気系に接続される。
バルブ機構７は、排気管６１内に形成された処理ガスの通流路を開閉するものであり、例えばケーシング７１と、開閉部７２とを有する。ケーシング７１の上面には、上流側の排気管６１と接続される第１の開口部７３、ケーシング７１の側面には下流側の排気管と接続される第２の開口部７４がそれぞれ形成されている。
開閉部７２は、例えば第１の開口部７３を塞ぐ大きさに形成された開閉弁７２１と、ケーシング７１の外部に設けられ、開閉弁７２１をケーシング７１内において昇降させる昇降機構７２２とを有する。開閉弁７２１は、図８に一点鎖線で示す第１の開口部７３を塞ぐ閉止位置と、図８に実線で示す第１および第２の開口部７３，７４よりも下方側に退避する開放位置との間で昇降自在に構成される。開閉弁７２１が閉止位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が閉じられて、処理容器２０内の排気が停止される。また、開閉弁７２１が開放位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が開かれて、処理容器２０内が排気される。
続いて、２軸真空シール３４およびスラストナット３５について説明する。２軸真空シール３４は、スラスト配管３４１と、軸受３４２，３４４と、ロータ３４３と、本体部３４５と、磁性流体シール３４６，３４７と、ダイレクトドライブモータ３４８とを有する。
スラスト配管３４１は、回転しない中心軸であり、スラストナット３５を介して、基板処理装置２の中心上部にかかるスラスト荷重を受け止める。つまり、スラスト配管３４１は、処理空間Ｓ１～Ｓ４を真空雰囲気とした際に、基板処理装置２の中心部にかかる真空荷重を受け止めることで、基板処理装置２の上部の変形を抑制する。また、スラスト配管３４１は、中空構造であり、その内部は合流排気口２０５となっている。スラスト配管３４１の上面は、スラストナット３５の下面と当接される。また、スラスト配管３４１の上部の内面と、スラストナット３５の内周側の凸部の外面との間は、図示しないＯリングによって密封されている。
スラストナット３５の外周側面は、ネジ構造となっており、スラストナット３５は処理容器２０の中心部の隔壁に螺合されている。処理容器２０の中心部は、その上部にマニホールド３６が設けられている。スラスト荷重は、マニホールド３６、処理容器２０の中心部の隔壁、スラストナット３５およびスラスト配管３４１で受け止めることになる。
軸受３４２は、ロータ３４３をスラスト配管３４１側で保持するラジアル軸受である。軸受３４４は、ロータ３４３を本体部３４５側で保持するラジアル軸受である。ロータ３４３は、スラスト配管３４１と同心円に配置され、回転アーム３の中心における回転軸である。また、ロータ３４３には、ベース部材３３が接続されている。ロータ３４３が回転することで、回転アーム３、つまりエンドエフェクタ３２およびベース部材３３が回転する。
本体部３４５は、その内部に軸受３４２，３４４と、ロータ３４３と、磁性流体シール３４６，３４７と、ダイレクトドライブモータ３４８を格納する。磁性流体シール３４６，３４７は、ロータ３４３の内周側および外周側に配置され、処理空間Ｓ１～Ｓ４を外部に対して密封する。ダイレクトドライブモータ３４８は、ロータ３４３と接続され、ロータ３４３を駆動することで回転アーム３を回転させる。
このように、２軸真空シール３４は、１軸目の回転しない中心軸であるスラスト配管３４１が処理容器２０の上部の荷重を支えつつ、ガス排気配管の役目を担い、２軸目のロータ３４３が回転アーム３を回転させる役目を担う。
［基板処理装置の動作］
次に、図９を用いて、実施形態における基板処理装置の動作について説明する。図９は、実施形態における基板処理装置が実行する処理の手順を示すフローチャートである。図９では、第１の処理空間である処理空間Ｓ１，Ｓ２のウエハＷを第２の処理空間である処理空間Ｓ３，Ｓ４に搬送し、処理空間Ｓ３，Ｓ４でのウエハ処理を行う一連の処理について説明する。なお、図９に示す各種の処理は、主として、制御部８による制御に基づいて実行される。
まず、処理空間Ｓ１～Ｓ４の各中心位置と、回転アーム３の各エンドエフェクタ３２の中心位置と、処理空間Ｓ１～Ｓ４の各載置台２２の中心位置と、各載置台２２に載置するウエハＷの中心位置とを一致させるティーチングが行われる。ティーチングでは、例えば、処理空間Ｓ１～Ｓ４の各中心位置が基準位置に設定される。基準位置は、例えば、制御部８の記憶部に記録される。
次に、処理空間Ｓ１，Ｓ２に位置するウエハＷを回転アーム３に載置する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１では、処理空間Ｓ１，Ｓ２の載置台２２を下側の搬送空間Ｔの受け渡し位置まで移動させ、各載置台２２がリフトピン２６を上昇させてウエハＷを持ち上げる。そして、回転アーム３を待機位置から時計回りに約３０°～４５°回転させて、エンドエフェクタ３２を処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２とウエハＷとの間に挿入し、リフトピン２６を下降させてエンドエフェクタ３２にウエハＷを載置する。なお、この時の回転アーム３の回転角度はピッチＰｘとピッチＰｙの大きさに依存する。
次に、回転アーム３の回転を開始して、処理空間Ｓ１，Ｓ２から処理空間Ｓ３，Ｓ４へのウエハＷの搬送を開始する（ステップＳ１０２）。
回転アーム３によって処理空間Ｓ１，Ｓ２から処理空間Ｓ３，Ｓ４にウエハＷを搬送する間に、基準位置からのウエハＷの位置ずれのずれ量を検知する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３では、例えば、制御部８は、センサ３１ａ，３１ｂで検出されたウエハＷの前後のエッジ位置と、回転アーム３に設けられた図示しないエンコーダの出力結果（ウエハＷの回転角度）とに基づいて、ウエハＷの位置ずれのずれ量を算出する。
次に、検知したずれ量に応じて、搬送先の処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２を移動させることにより、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２の位置を調整する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４では、例えば、制御部８は、検知したずれ量に応じて、調整機構７００を制御して処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２をずれ量をキャンセル位置に移動させる。これにより、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２の位置が、ウエハＷの中心位置と一致するように調整される。
次に、回転アーム３が処理空間Ｓ１，Ｓ２から時計回りに１８０°回転して、ウエハＷが処理空間Ｓ３，Ｓ４に到着すると（ステップＳ１０５）、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２にウエハＷを受け渡す（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６では、処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部の受け渡し位置にある載置台２２が、リフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取ると、回転アーム３を反時計回りに約３０°～４５°回転させて、待機位置に移動する。この段階において、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２にウエハＷが載置される。
次に、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２の位置を基準位置となる処理空間Ｓ３，Ｓ４の中心位置に移動させる（ステップＳ１０７）。これにより、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２上のウエハＷの位置が、基準位置となる処理空間Ｓ３，Ｓ４の中心位置と一致するように調整される。
次に、処理空間Ｓ３，Ｓ４でのウエハ処理を行う（ステップＳ１０８）。このようにして、一連の処理が終了する。
以上のように、本実施形態に係る処理モジュール（例えば、基板処理装置２，２ａ）は、処理容器（例えば、処理容器２０）と、回転アーム（例えば、回転アーム３）と、センサ（例えば、センサ３１ａ～３１ｄ）とを有する。処理容器は、各々の中心が同一の円周（例えば、円周Ｃ）上に位置し且つそれぞれ載置台（例えば、載置台２２）が配置された複数の処理空間（例えば、処理空間Ｓ１～Ｓ４）を内部に有する。回転アームは、複数の処理空間の載置台のそれぞれに載置するウエハ（例えば、ウエハＷ）を保持可能な複数の保持部（例えば、エンドエフェクタ３２）を有し、円周の中心を回転軸として回転可能に設けられる。センサは、隣り合う処理空間の間に位置し、回転アームの回転動作時に、回転アームに保持されたウエハの位置を検知可能である。これにより、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを検知することができる。また、ウエハ搬送機構（例えば、基板搬送機構１５ａ，１５ｂ）によって処理モジュールへウエハを搬送する際にウエハの位置ずれが発生する場合でも、かかる位置ずれを処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれと併せて検知することができる。
また、実施形態に係るセンサは、２つの単位センサからなる組であり、円周の中心位置を通る直線上に配置されてもよい。また、２つの単位センサは、直線上であって、円周の円弧を間に挟む位置に配置されてもよい。これにより、処理容器の熱膨張時の２つの単位センサの位置関係の変化による検知誤差を少なくすることができる。
また、実施形態に係る処理モジュールは、センサで検知したウエハの位置から算出されるウエハの位置ずれのずれ量に応じて、載置台を移動させる調整機構をさらに有してもよい。これにより、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれを補正することができる。
また、実施形態に係る調整機構およびセンサは、処理容器の底部の外面に固定されてもよい。これにより、処理容器の熱膨張による、調整機構とセンサとの位置関係の変化を抑制することができる。
また、実施形態に係る載置台は、載置台に載置されたウエハに処理を施す処理位置と、回転アームの各保持部との間でウエハの受け渡しを行う受け渡し位置との間で昇降可能であってもよい。そして、回転アームによって保持されたウエハの移動経路は、処理位置よりも処理容器の底部に近い位置に位置してもよい。これにより、回転アームによるウエハの搬送時に、ウエハをセンサ側に近づけることができることから、センサにおける検知精度を向上させることができる。
また、実施形態に係る回転アームは、複数の処理空間のうち、異なる処理が行われる２つ以上の処理空間の間（例えば、処理空間Ｓ１，Ｓ２と、処理空間Ｓ３，Ｓ４との間）でウエハを搬送してもよい。これにより、２つ以上の処理空間の間で異なる処理を繰り返すような場合において、ウエハの搬送に関する時間を短縮することができる。
また、実施形態に係る処理方法は、第１の処理空間に位置するウエハを回転アームに載置する。処理方法は、回転アームを回転させて第１の処理空間から第２の処理空間にウエハを搬送する間に、基準位置からのウエハの位置ずれのずれ量を検知する。処理方法は、ずれ量に応じて、第２の処理空間に配置される載置台を移動させることにより、載置台の位置を調整する。処理方法は、調整済みの載置台に回転アームからウエハを受け渡す。処理方法は、載置台の位置を基準位置となる第２の処理空間の中心位置に移動させる。処理方法は、第２の処理空間でのウエハ処理を行う。これにより、処理容器内での搬送時のウエハの位置ずれが補正された状態で、ウエハ処理を行うことができ、結果として、ウエハに対する処理の均一性の低下を抑制することができる。
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、基板処理装置２，２ａが基板処理としてプラズマＣＶＤ処理を行なう装置である例を説明したが、プラズマエッチング等の他の基板処理を行う任意の装置に開示技術を適用してもよい。
また、上記した実施形態では、２軸真空シール３４におけるロータ３４３の駆動方法としてダイレクトドライブモータ３４８を用いたが、これに限定されない。例えば、ロータ３４３にプーリを設けて、２軸真空シール３４の外部に設けたモータからタイミングベルトで駆動してもよい。
１ 基板処理システム
２，２ａ，２ｂ 基板処理装置
３ 回転アーム
４ ガス供給部
７ バルブ機構
８ 制御部
１１ 搬入出ポート
１２ 搬入出モジュール
１３ａ，１３ｂ 真空搬送モジュール
１４ａ，１４ｂ 真空搬送室
１５ａ，１５ｂ 基板搬送機構
１６ パス
２０ 処理容器
２１ 搬入出口
２２ 載置台
２６ リフトピン
３１ａ，３１ｂ センサ
３２ エンドエフェクタ
３３ ベース部材
３４ ２軸真空シール
３５ スラストナット
３６ マニホールド
５０ ガス供給系
２０５ 合流排気口
３４１ スラスト配管
３５１ 孔
３６１ 排気路
３６２ ガイド部材
７００ 調整機構
Ｃ 円周
Ｓ１～Ｓ４ 処理空間
Ｔ 搬送空間
Ｗ ウエハ

Claims (8)

  1. 各々の中心が同一の円周上に位置し且つそれぞれ載置台が配置された複数の処理空間を内部に有する処理容器と、
    前記複数の処理空間の載置台のそれぞれに載置するウエハを保持可能な複数の保持部を有し、前記円周の中心を回転軸として回転可能に設けられた回転アームと、
    隣り合う前記処理空間の間に位置し、前記回転アームの回転動作時に、前記回転アームに保持された前記ウエハの位置を検知可能なセンサと
    を有する、処理モジュール。
  2. 前記センサは、２つの単位センサからなる組であり、前記円周の中心位置を通る直線上に配置される、請求項１に記載の処理モジュール。
  3. 前記２つの単位センサは、前記直線上であって、前記円周の円弧を間に挟む位置に配置される、請求項２に記載の処理モジュール。
  4. 前記センサで検知した前記ウエハの位置から算出される前記ウエハの位置ずれのずれ量に応じて、前記載置台を移動させる調整機構をさらに有する、請求項１～３のいずれか一つに記載の処理モジュール。
  5. 前記調整機構および前記センサは、前記処理容器の底部の外面に固定される、請求項４に記載の処理モジュール。
  6. 前記載置台は、前記載置台に載置された前記ウエハに処理を施す処理位置と、前記回転アームの各前記保持部との間で前記ウエハの受け渡しを行う受け渡し位置との間で昇降可能であり、
    前記回転アームによって保持された前記ウエハの移動経路は、前記処理位置よりも前記処理容器の底部に近い位置に位置する、請求項１～５のいずれか一つに記載の処理モジュール。
  7. 前記回転アームは、前記複数の処理空間のうち、異なる処理が行われる２つ以上の処理空間の間で前記ウエハを搬送する、請求項１～６のいずれか一つに記載の処理モジュール。
  8. 第１の処理空間に位置するウエハを回転アームに載置し、
    前記回転アームを回転させて前記第１の処理空間から第２の処理空間に前記ウエハを搬送する間に、基準位置からの前記ウエハの位置ずれのずれ量を検知し、
    前記ずれ量に応じて、前記第２の処理空間に配置される載置台を移動させることにより、前記載置台の位置を調整し、
    調整済みの前記載置台に前記回転アームから前記ウエハを受け渡し、
    前記載置台の位置を前記基準位置となる前記第２の処理空間の中心位置に移動させ、
    前記第２の処理空間でのウエハ処理を行う、処理方法。
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