JP2022187931A - 測定治具及び処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】装置内の状態を測定する測定治具及び処理方法を提供する。【解決手段】基板処理システムで使用する測定治具１０１は、基板１１０と、表面カメラ１２１～１３６と、複数の裏面カメラと、水準器１４０と、振動センサ１５１、１５２と、治具コントローラ１６０と、バッテリ１７０と、を備える。基板１１０は、半導体ウエハと同径の円板として形成されている。これにより、測定治具１０１は、半導体ウエハと同様に、キャリアやウエハボートに収容することができ、測定治具１０１を収容したキャリアをキャリア搬送機構で搬送することができる。また、測定治具１０１は、ウエハ搬送装置で搬送することができる。【選択図】図４

Description

本開示は、測定治具及び処理方法に関する。
特許文献１には、ウエハと同程度の大きさ円板と、円板に設けられた透孔を通して下方を視認可能にするカメラと、を備える位置教示装置が開示されている。
特開２００３－２１８１８６号公報
ところで、搬送装置でウエハを搬送する場合、機差や据え付け等の機差によって、設計値での搬送は行えない。このため、設計値と実際の機差をセンシングする治具が求められている。
一の側面では、本開示は、装置内の状態を測定する測定治具及び処理方法を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板と、前記基板の裏面側に設けられる裏面カメラと、前記裏面カメラを制御する制御部と、を備える、測定治具が提供される。
一の側面によれば、測定治具及び処理方法を提供することができる。
一実施形態に係る基板処理システムの構成図の一例。 一実施形態に係る基板処理システムが備える基板処理装置の構成を示す断面図の一例。 一実施形態に係る基板処理システムが備える基板処理装置の構成を示す平面図の一例。 表面側から見た測定治具の斜視図の一例。 裏面側から見た測定治具の斜視図の一例。 ＦＩＭＳティーチングのフローチャートの一例。 ボートティーチングのフローチャートの一例。 ウエハの搬送速度を調整するフローチャートの一例。 ウエハボートの歪みを検出し、ウエハの搬送方法を調整するフローチャートの一例。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
＜基板処理システム＞
まず、一実施形態に係る基板処理システム１００について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理システム１００の構成図である。基板処理システム１００は、測定治具１０１と、解析コントローラ１０２と、装置コントローラ１０３と、基板処理装置１０４と、を有している。
測定治具１０１は、解析コントローラ１０２とワイヤレスによるデータ通信が可能に構成されている。また、測定治具１０１は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ（後述する図２参照）」という。）を搬送する基板処理装置１０４の搬送装置（後述するウエハ搬送装置６０）によって搬送可能に構成されている。測定治具１０１は、各種センサ（後述する表面カメラ１２１～１２６、裏面カメラ１３１～１３５、水準器１４０、振動センサ１５１，１５２）によるデータの検出、内蔵するコントローラ（後述する治具コントローラ１６０）によるデータの一次的な解析、データの一次ストック、解析コントローラ１０２へのデータの送信を行う機能を有している。
解析コントローラ１０２は、測定治具１０１及び装置コントローラ１０３と通信可能に接続される。解析コントローラ１０２は、データの解析、装置コントローラ１０３への動作指示、データのストック、測定治具１０１への動作指示、解析開始指示、解析終了指示等を行う。また、解析コントローラ１０２は、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｗｉｎシステムとして構成されＣＰＳ（Ｃｙｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を実現する。
装置コントローラ１０３は、解析コントローラ１０２及び基板処理装置１０４と通信可能に接続される。装置コントローラ１０３は、解析コントローラ１０２からの動作指示に基づいて、基板処理装置１０４の全体の制御（動作指示）を行う装置である。また、基板処理装置１０４のデータを解析コントローラ１０２に送信する機能を有している。
基板処理装置１０４は、ウエハＷ（後述する図２参照）に対して所定の処理（例えば、熱処理）を行う装置である。
なお、図１に示す構成において、解析コントローラ１０２と装置コントローラ１０３は、個別に設けられる構成を例に説明したが、これに限られるものではなく、装置コントローラ１０３が解析コントローラ１０２の機能を保持していてもよい。
次に、一実施形態の基板処理システム１００が備える基板処理装置１０４の構成例について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、一実施形態に係る基板処理システム１００が備える基板処理装置１０４の構成を示す断面図の一例である。図３は、一実施形態に係る基板処理システム１００が備える基板処理装置１０４の構成を示す平面図の一例である。
基板処理装置１０４は、装置の外装体を構成する筐体２に収容されて構成される。筐体２内には、キャリア搬送領域Ｓ１と、ウエハ搬送領域Ｓ２とが形成されている。キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とは、隔壁４により仕切られている。隔壁４には、キャリア搬送領域Ｓ１とウエハ搬送領域Ｓ２とを連通させ、ウエハＷを搬送するための搬送口６が設けられている。搬送口６は、ＦＩＭＳ（Front-Opening Interface Mechanical Standard）規格に従ったドア機構８により開閉される。ドア機構８には、蓋体開閉装置７の駆動機構が接続されており、駆動機構によりドア機構８は前後方向及び上下方向に移動自在に構成され、搬送口６が開閉される。
以下、キャリア搬送領域Ｓ１及びウエハ搬送領域Ｓ２の配列方向を前後方向（図３の第２の水平方向に対応）とし、前後方向に垂直な水平方向を左右方向（図３の第１の水平方向に対応）とする。
キャリア搬送領域Ｓ１は、大気雰囲気下にある領域である。キャリア搬送領域Ｓ１は、ウエハＷが収納されたキャリアＣを、基板処理装置１０４内の後述する要素間で搬送する、外部から基板処理装置１０４内に搬入する、又は基板処理装置１０４から外部へと搬出する領域である。キャリアＣは、例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）であってよい。ＦＯＵＰ内の清浄度が所定のレベルに保持されることで、ウエハＷの表面への異物の付着や自然酸化膜の形成を防止できる。キャリア搬送領域Ｓ１は、第１の搬送領域１０と、第１の搬送領域１０の後方（ウエハ搬送領域Ｓ２側）に位置する第２の搬送領域１２とから構成される。
第１の搬送領域１０には、一例として上下に２段（図２参照）、且つ各段左右に２つ（図３参照）のロードポート１４が設けられている。ロードポート１４は、キャリアＣが基板処理装置１０４に搬入されたときに、キャリアＣを受け入れる搬入用の載置台である。ロードポート１４は、筐体２の壁が開放された箇所に設けられ、外部から基板処理装置１０４へのアクセスが可能となっている。具体的には、基板処理装置１０４の外部に設けられた搬送装置（図示せず）によって、ロードポート１４上へのキャリアＣの搬入及び載置と、ロードポート１４から外部へのキャリアＣの搬出が可能となっている。また、ロードポート１４は、例えば上下に２段存在するため、両方でのキャリアＣの搬入及び搬出が可能となっている。ロードポート１４の下段には、キャリアＣを保管できるようにするために、ストッカ１６が備えられていてもよい。ロードポート１４のキャリアＣを載置する面には、キャリアＣを位置決めする位置決めピン１８が、例えば３箇所に設けられている。また、ロードポート１４上にキャリアＣを載置した状態において、ロードポート１４が前後方向に移動可能に構成されてもよい。
第２の搬送領域１２の下部には、上下方向に並んで２つ（図２参照）のＦＩＭＳポート２４が配置されている。ＦＩＭＳポート２４は、キャリアＣ内のウエハＷを、ウエハ搬送領域Ｓ２内の後述する熱処理炉８０に対して搬入及び搬出する際に、キャリアＣを保持する保持台である。ＦＩＭＳポート２４は、前後方向に移動自在に構成されている。ＦＩＭＳポート２４のキャリアＣを載置する面にも、ロードポート１４と同様に、キャリアＣを位置決めする位置決めピン１８が、３箇所に設けられている。
第２の搬送領域１２の上部には、キャリアＣを保管するストッカ１６が設けられている。ストッカ１６は、例えば３段の棚により構成されており、各々の棚には、左右方向に２つ以上のキャリアＣを載置できる。また、第２の搬送領域１２の下部であって、キャリア載置台が配置されていない領域にも、ストッカ１６を配置する構成であってもよい。
第１の搬送領域１０と第２の搬送領域１２との間には、ロードポート１４、ストッカ１６、及びＦＩＭＳポート２４の間でキャリアＣを搬送するキャリア搬送機構３０が設けられている。
キャリア搬送機構３０は、第１のガイド３１と、第２のガイド３２と、移動部３３と、アーム部３４と、ハンド部３５と、を備えている。第１のガイド３１は、上下方向に伸びるように構成されている。第２のガイド３２は、第１のガイド３１に接続され、左右方向（第１の水平方向）に伸びるように構成されている。移動部３３は、第２のガイド３２に導かれながら左右方向に移動するように構成されている。アーム部３４は、１つの関節と２つのアーム部とを有し、移動部３３に設けられる。ハンド部３５は、アーム部３４の先端に設けられている。ハンド部３５には、キャリアＣを位置決めするピン１８が、３箇所に設けられている。
ウエハ搬送領域Ｓ２は、キャリアＣからウエハＷを取り出し、各種の処理を施す領域である。ウエハ搬送領域Ｓ２は、ウエハＷに酸化膜が形成されることを防ぐために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素（Ｎ２）ガス雰囲気とされている。ウエハ搬送領域Ｓ２には、下端が炉口として開口された縦型の熱処理炉８０が設けられている。
熱処理炉８０は、ウエハＷを収容可能であり、ウエハＷの熱処理を行うための石英製の円筒状の処理容器８２を有する。処理容器８２の周囲には円筒状のヒータ８１が配置され、ヒータ８１の加熱により収容したウエハＷの熱処理が行われる。処理容器８２の下方には、シャッタ（図示せず）が設けられている。シャッタは、ウエハボート５０が熱処理炉８０から搬出され、次のウエハボート５０が搬入されるまでの間、熱処理炉８０の下端に蓋をするための扉である。熱処理炉８０の下方には、基板保持具であるウエハボート５０が保温筒５２を介して蓋体５４の上に載置されている。言い換えると、蓋体５４は、ウエハボート５０の下方に、ウエハボート５０と一体として設けられている。
ウエハボート５０は、例えば石英製であり、大口径（例えば直径が３００ｍｍ又は４５０ｍｍ）のウエハＷを、上下方向に所定間隔を有して略水平に保持するように構成されている。ウエハボート５０に収容されるウエハＷの枚数は、特に限定されないが、例えば５０～２００枚であってよい。蓋体５４は、昇降機構（図示せず）に支持されており、昇降機構によりウエハボート５０が熱処理炉８０に対して搬入又は搬出される。ウエハボート５０と搬送口６との間には、ウエハ搬送装置６０が設けられている。
ウエハ搬送装置６０は、ＦＩＭＳポート２４上に保持されたキャリアＣとウエハボート５０との間でウエハＷの移載を行う。ウエハ搬送装置６０は、ガイド機構６１と、移動体６２と、フォーク６３と、昇降機構６４と、回転機構６５とを有する。ガイド機構６１は、直方体状である。ガイド機構６１は、鉛直方向に延びる昇降機構６４に取り付けられ、昇降機構６４により鉛直方向への移動が可能であると共に、回転機構６５により回動が可能に構成されている。移動体６２は、ガイド機構６１上に長手方向に沿って進退移動可能に設けられている。フォーク６３は、移動体６２を介して取り付けられる移載機であり、複数枚（例えば５枚）設けられている。複数枚のフォーク６３を有することで、複数枚のウエハＷを同時に移載できるので、ウエハＷの搬送に要する時間を短縮できる。但し、フォーク６３は１枚であってもよい。
ウエハ搬送領域Ｓ２の天井部又は側壁部には、フィルタユニット（図示せず）が設けられていてもよい。フィルタユニットとしては、ＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）、ＵＬＰＡフィルタ（Ultra-Low Penetration Air Filter）等が挙げられる。フィルタユニットを設けることで、ウエハ搬送領域Ｓ２に清浄空気を供給できる。
＜測定治具＞
次に、測定治具１０１について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、表面側から見た測定治具１０１の斜視図の一例である。図５は、裏面側から見た測定治具１０１の斜視図の一例である。なお、図４及び図５は、ＦＩＭＳポート２４（図２参照）に載置されたキャリアＣ（図２参照）のスロット２０１～２０３に測定治具１０１が収容されており、ウエハ搬送装置６０（図２参照）のフォーク６３がキャリアＣ内に挿入された状態を図示している。また、以下の説明において、フォーク６３の挿抜方向を前後方向とし、フォーク６３の幅方向を左右方向として、説明する。
測定治具１０１は、基板１１０と、表面カメラ１２１～１２６と、裏面カメラ１３１～１３５と、水準器１４０と、振動センサ１５１，１５２と、治具コントローラ１６０と、バッテリ１７０と、を備えている。
基板１１０は、ウエハＷと同径の円板として形成されている。これにより、測定治具１０１は、ウエハＷと同様に、キャリアＣやウエハボート５０に収容することができる。なお、図４及び図５に示す例において、キャリアＣの前側内壁面に設けられたスロット２０１、キャリアＣの右側内壁面に設けられたスロット２０２、キャリアＣの左側内壁面に設けられたスロット２０３に測定治具１０１が収容されている。また、測定治具１０１を収容したキャリアＣをキャリア搬送機構３０で搬送することができる。また、測定治具１０１をウエハ搬送装置６０で搬送することができる。
基板１１０の表面には、複数の表面カメラ１２１～１２６が配置される。ここで、基板１１０の表面は、基板１１０の重力の方向上向きの面である。また、基板１１０の表面は、基板１１０をウエハボート５０やキャリアＣに載置した際、ウエハボート５０やキャリアＣと接触しない側の面である。また、基板１１０の表面は、フォーク６３に基板１１０を載置して搬送する際、フォーク６３と接触しない側の面である。
例えば、表面カメラ１２１は、基板１１０の前側に配置され、前方（フォーク６３の挿入方向、スロット２０１を正面から見る方向）を撮像する。表面カメラ１２２は、基板１１０の前側に配置され、右方（スロット２０１を側面から見る方向）を撮像する。表面カメラ１２３は、基板１１０の右側に配置され、右方（スロット２０２を正面から見る方向）を撮像する。表面カメラ１２４は、基板１１０の右側に配置され、前方（フォーク６３の挿入方向、スロット２０２を側面から見る方向）を撮像する。表面カメラ１２５は、基板１１０の左側に配置され、左方（スロット２０３を正面から見る方向）を撮像する。表面カメラ１２５は、基板１１０の左側に配置され、前方（フォーク６３の挿入方向、スロット２０３を側面から見る方向）を撮像する。
基板１１０の裏面には、複数の裏面カメラ１３１～１３５が配置される。ここで、基板１１０の裏面は、基板１１０の重力の方向下向きの面である。また、基板１１０の裏面は、基板１１０をウエハボート５０やキャリアＣに載置した際、ウエハボート５０やキャリアＣと接触する側の面である。また、基板１１０の裏面は、フォーク６３に基板１１０を載置して搬送する際、フォーク６３と接触する側の面である。
例えば、裏面カメラ１３１は、基板１１０の前側に配置され、前方（フォーク６３の挿入方向、スロット２０１を正面から見る方向）を撮像する。裏面カメラ１３２は、基板１１０の前側に配置され、右方（スロット２０１を側面から見る方向）を撮像する。裏面カメラ１３３は、基板１１０の右側に配置され、右方（スロット２０２を正面から見る方向）を撮像する。裏面カメラ１３４は、基板１１０の左側に配置され、左方（スロット２０３を正面から見る方向）を撮像する。裏面カメラ１３５は、基板１１０の中央に配置され、後方（フォーク６３の抜去方向）を撮像する。
ここで、フォーク６３は、基部６３１と、基部６３１から二又に分岐する分岐部６３２，６３３と、を有する。フォーク６３を測定治具１０１の下に挿入する際、及び、フォーク６３で測定治具１０１を持ち上げて搬送する際、フォーク６３と裏面カメラ１３１～１３５が干渉しない位置に裏面カメラ１３１～１３５は配置されている。
表面カメラ１２１～１２６及び裏面カメラ１３１～１３５は、後述するティーチング時のティーチング位置の確認、それぞれのティーチング位置における傾き（例えば、水平、垂直等）、ＣＰＳ上の設計データとのずれの検出等に用いることができる。
なお、表面カメラ１２１～１２６及び裏面カメラ１３１～１３５は、補助光を発する光源を備えていてもよい。
水準器１４０は、基板１１０の表面に配置され、基板１１０の傾斜角度を検出する。水準器１４０は、例えば３軸傾斜角を計測するセンサ用いることができる。
水準器１４０は、後述するティーチング時のティーチング位置における相対的な角度のずれの検出、フォーク６３で測定治具１０１を持ち上げた際の接触位置の検出、測定治具１０１をフォーク６３からウエハボート５０に受け渡すまたは測定治具１０１をウエハボート５０からフォーク６３で受け取る際のウエハボート５０の揺れに対する揺れ角度の検出等に用いることができる。
振動センサ１５１，１５２は、基板１１０の表面に配置され、基板１１０の振動を検出する。振動センサ１５１，１５２は、例えば加速度センサが用いることができる。また、振動センサ１５１は基板１１０の中心よりも前方に配置され、振動センサ１５２は基板１１０の中心よりも後方に配置される。
振動センサ１５１，１５２は、基板処理装置１０４の故障の事前検知、測定治具１０１搬送の適正速度の判定等に用いることができる。
治具コントローラ１６０は、基板１１０の表面に配置される。治具コントローラ１６０は、表面カメラ１２１～１２６で撮像した画像データ、裏面カメラ１３１～１３５で撮像した画像データ、水準器１４０で取得したデータ、振動センサ１５１，１５２で取得したデータが入力される。また、治具コントローラ１６０は、入力されたデータを解析する機能を有している。また、治具コントローラ１６０は、画像データを画像処理する機能を有している。また、治具コントローラ１６０は、入力されたデータを記憶する機能を有している。また、治具コントローラ１６０は、解析コントローラ１０２と通信する機能を有している。
バッテリ１７０は、基板１１０の表面に配置され、表面カメラ１２１～１２６、裏面カメラ１３１～１３５、水準器１４０、振動センサ１５１，１５２及び治具コントローラ１６０を動作させるための電力を供給する。
ここで、図１に示す基板処理システム１００は、ＣＰＳ（Ｃｙｂｅｒ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を実現する解析コントローラ１０２を有している。解析コントローラ１０２は、Ｃｙｂｅｒ側のデータとして、基板処理システム１００の設計データを保持しており、設計データに基づく位置情報を保持している。
しかしながら、実際の装置は、装置のパーツの機差や据え付けなどの機差により、設計値での搬送は行えない。本実施形態に係る基板処理システム１００では、設計値を前提に、測定治具１０１を用いて実際の機差を考慮した動作を行うことで、ティーチングを行うことができる。
＜ＦＩＭＳティーチング＞
次に、測定治具１０１を用いたティーチング処理について、図６を用いて説明する。図６は、ＦＩＭＳティーチングのフローチャートの一例である。
ここでは、ＦＩＭＳポート２４に保持されたキャリアＣからウエハＷ（測定治具１０１）を受け取る際の動作をティーチングする。
図６のフローを開始する前において、ＦＩＭＳポート２４にキャリアＣが載置され、キャリアＣには測定治具１０１が収容されている。
ステップＳ１０１において、フォーク６３を設計値の位置に移動させる。ここでは、装置コントローラ１０３は、ウエハ搬送装置６０を制御して、フォーク６３をキャリアＣに差し込む前の設計値の位置に移動させる。
ステップＳ１０２において、キャリアＣに差し込む前のフォーク６３の位置を調整する。
まず、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３５を制御して、基板１１０及びフォーク６３を撮像し、撮像した画像データを解析コントローラ１０２に送信する。解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３５で撮像した画像を画像処理して、フォーク６３の幅方向（左右方向）の中心位置を計測する。また、解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３５で撮像した画像を画像処理して、フォーク６３の挿し込み高さ（フォーク６３の上面から基板１１０の下面までの高さ）を計測する。
そして、解析コントローラ１０２は、フォーク６３をキャリアＣに差し込む前の設計値の位置と、計測したフォーク６３の幅方向の中心位置及びフォーク６３の挿し込み高さに基づいて、フォーク６３をキャリアＣに差し込む前の位置をティーチングする。そして、解析コントローラ１０２は、ティーチングした位置を装置コントローラ１０３に指示する。装置コントローラ１０３は、ウエハ搬送装置６０を制御して、ティーチングした位置にフォーク６３を移動させる。
ステップＳ１０３において、フォーク６３をキャリアＣに差し込み、フォーク６３の水平を調整する。
まず、装置コントローラ１０３は、ウエハ搬送装置６０を制御してフォーク６３を前進させ、測定治具１０１の下方にフォーク６３を差し込む。ここで、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３２を制御して、基板１１０及びフォーク６３の分岐部６３３の先端部を撮像する。また、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３５を制御して、基板１１０及びフォーク６３の基部６３１を撮像する。また、装置コントローラ１０３は、撮像した画像データを解析コントローラ１０２に送信する。解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３２及び裏面カメラ１３５で撮像された画像を画像処理して、フォーク６３の前進方向の位置を計測する。
そして、解析コントローラ１０２は、フォーク６３の前進方向の位置が所定の位置となると、装置コントローラ１０３を介して、フォーク６３の前進を停止させる。また、解析コントローラ１０２は、フォーク６３の前進位置をティーチングする。
次に、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３５を制御して、基板１１０及びフォーク６３の基部６３１を撮像する。また、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３２を制御して、基板１１０及びフォーク６３の分岐部６３３の先端部を撮像する。また、装置コントローラ１０３は、撮像した画像データを解析コントローラ１０２に送信する。解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３５で撮像した画像を画像処理して、フォーク６３の後方側におけるフォーク６３の挿し込み高さを計測する。また、解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３２で撮像した画像を画像処理して、フォーク６３の前方側におけるフォーク６３の挿し込み高さを計測する。解析コントローラ１０２は、前方側におけるフォーク６３の挿し込み高さ及び前方側におけるフォーク６３の挿し込み高さの差に基づいて、フォーク６３の垂れ量（ピッチ角）を計測する。
そして、解析コントローラ１０２は、計測したフォーク６３の垂れ量に基づいて、フォーク６３が水平となるようなオフセット量を装置コントローラ１０３に指示する。装置コントローラ１０３は、解析コントローラ１０２から指示されたオフセット量でウエハ搬送装置６０のピッチ角を制御する。これにより、フォーク６３を基板１１０に対して水平にする。
ステップＳ１０４において、フォーク６３を上昇させ、フォーク６３と測定治具１０１が接触する接触面を検出する。
まず、装置コントローラ１０３は、ウエハ搬送装置６０を制御して、フォーク６３を徐々に上昇させる。解析コントローラ１０２は、治具コントローラ１６０から送信された表面カメラ１２１～１２６、裏面カメラ１３１～１３５、水準器１４０、振動センサ１５１，１５２のデータを複合して使用して、精度よく接触面を検出する。例えば、表面カメラ１２１及び裏面カメラ１３１が撮像したスロット２０１と基板１１０の画像に基づいて、接触面を検出する。また、裏面カメラ１３２，１３４が撮像したフォーク６３と基板１１０の画像に基づいて、接触面を検出する。また、フォーク６３が測定治具１０１と接触した際の基板１１０の振動を振動センサ１５１，１５２で検出することにより、接触面を検出する。また、フォーク６３が測定治具１０１と接触し、測定治具１０１をフォーク６３で持ち上げた際の基板１１０の傾きを水準器１４０で検出することにより、接触面を検出する。
また、解析コントローラ１０２は、裏面カメラ１３２，１３４が撮像したフォーク６３と基板１１０の画像に基づいて、フォーク６３上の所定の位置に基板１１０が正しく載置されていることを確認する。
ステップＳ１０５において、測定治具１０１をスロットの中心位置まで持ち上げる。装置コントローラ１０３は、ステップＳ１０４から引き続いて、ウエハ搬送装置６０を制御して、フォーク６３を徐々に上昇させる。治具コントローラ１６０は、表面カメラ１２１及び裏面カメラ１３１でスロットＳ２０１における基板１１０の位置を撮像する。同様に、表面カメラ１２３及び裏面カメラ１３３でスロットＳ２０２における基板１１０の位置を撮像する。同様に、表面カメラ１２５及び裏面カメラ１３４でスロットＳ２０３における基板１１０の位置を撮像する。解析コントローラ１０２は、治具コントローラ１６０から送信された画像を画像処理して各スロット２０１～２０３のクリアランスを検出する。解析コントローラ１０２は、基板１１０がスロット２０１～２０３の中心位置まで持ち上げられたと判断すると、装置コントローラ１０３を介して、フォーク６３の上昇を停止させる。また、解析コントローラ１０２は、フォーク６３の位置をティーチングする。
この際、治具コントローラ１６０は、水準器１４０のデータに基づいて、ＦＩＭＳポート２４とフォーク６３との水平出しのレベルを確認する。水平出しのレベルが閾値を超えていた場合、水平出しの調整を行うようにアラームを出してもよい。
以上により、ＦＩＭＳポート２４におけるティーチングを終了する。これにより、キャリアＣに収容されたウエハＷを取り出す際、装置コントローラ１０３は、ステップＳ１０２でティーチングした位置にフォーク６３を移動させ、ステップＳ１０３でティーチングした位置までフォーク６３を前進させ、ステップＳ１０５でティーチングした位置までフォーク６３を上昇させ、その後、フォーク６３を後退させることにより、ウエハＷを取り出すことができる。
＜ボートティーチング＞
次に、測定治具１０１を用いた他のティーチング処理について、図７を用いて説明する。図７は、ボートティーチングのフローチャートの一例である。
ここでは、ウエハボート５０にウエハＷ（測定治具１０１）を受け渡す際の動作をティーチングする。なお、図７のフローを開始する前において、フォーク６３には、測定治具１０１が載置されている。
ステップＳ２０１において、測定治具１０１を載置したフォーク６３を設計値の位置に移動させる。ここでは、装置コントローラ１０３は、ウエハ搬送装置６０を制御して、フォーク６３をウエハボート５０に差し込む前の設計値の位置に移動させる。
ステップＳ２０２において、ウエハボート５０に差し込む前のフォーク６３の位置を調整する。
まず、治具コントローラ１６０は、前方を撮像する表面カメラ１２１，１２４，１２６及び裏面カメラ１３１，１３３，１３４でウエハボート５０のスロットを撮像し、解析コントローラ１０２に送信する。解析コントローラ１０２は、撮像された画像に基づいて、フォーク６３を前進させた際に測定治具１０１がウエハボート５０のスロットに接触することなく挿入することができるように、フォーク６３の高さ位置及び左右方向位置を調整する。これにより、解析コントローラ１０２は、調整されたフォーク６３の位置をティーチングする。
ステップＳ２０３において、フォーク６３をウエハボート５０に差し込み、フォーク６３の位置を調整する。
ここで、解析コントローラ１０２は、基板１１０の前方に設けられ前方を撮像する表面カメラ１２１及び裏面カメラ１３１と、基板１１０の左右に設けられ前方を撮像する表面カメラ１２４，１２６で撮像されたウエハボート５０のスロット２０１～２０３を撮像した画像に基づいて、測定治具１０１の左右方向の位置を調整する。
また、解析コントローラ１０２は、基板１１０の前方に設けられ前方を撮像する表面カメラ１２１及び裏面カメラ１３１でウエハボート５０のスロット２０１を撮像した画像に基づいて、基板１１０がスロットと接触しないように上下位置を調整する。
また、解析コントローラ１０２は、表面カメラ１２２または裏面カメラ１３２で撮像したスロット２０１と基板１１０との水平方向（径方向）の間隔、表面カメラ１２４で撮像したスロット２０２と基板１１０との水平方向（径方向）の間隔、表面カメラ１２６で撮像したスロット２０３と基板１１０との水平方向（径方向）の間隔に基づいて、測定治具１０１をスロットに差し込む前後軸の位置を調整する。
また、解析コントローラ１０２は、表面カメラ１２１，１２３，１２５と裏面カメラ１３１，１３３，１３４でスロット２０１～２０３と基板１１０との上下のクリアランスを検出し、クリアランスが最大となるように上下軸の位置を調整する。
これにより、解析コントローラ１０２は、調整されたフォーク６３の位置をティーチングする。
ステップＳ２０４において、フォーク６３を下降させ、ウエハボート５０と測定治具１０１が接触する接触面を検出する。ここでは、ステップＳ１０４と同様に、解析コントローラ１０２は、治具コントローラ１６０から送信された表面カメラ１２１～１２６、裏面カメラ１３１～１３５、水準器１４０、振動センサ１５１，１５２のデータを複合して使用して、接触面を検出する。
ステップＳ２０５において、フォーク６３を下降させ、フォーク６３の水平を調整する。ここでは、ステップＳ１０３と同様に、治具コントローラ１６０は、裏面カメラ１３５及び裏面カメラ１３２で撮像した画に基づいて、フォーク６３の挿し込み高さの差を求め、フォーク６３の垂れ量（ピッチ角）を計測する。
この際、治具コントローラ１６０は、水準器１４０のデータに基づいて、ウエハボート５０とフォーク６３との水平出しのレベルを確認する。水平出しのレベルが閾値を超えていた場合、水平出しの調整を行うようにアラームを出してもよい。
以上により、ウエハボート５０におけるティーチングを終了する。これにより、ウエハボート５０のスロットにウエハＷを搬送する際、装置コントローラ１０３は、ステップＳ２０２でティーチングした位置にフォーク６３を移動させ、ステップＳ２０３でティーチングした位置までフォーク６３を前進させ、ステップＳ２０４で検出した接触面よりも下までフォーク６３を下降させ、その後、フォーク６３を後退させることにより、ウエハＷをウエハボート５０に収容することができる。
＜ウエハの搬送速度調整＞
次に、測定治具１０１を用いた他のティーチング処理について、図８を用いて説明する。図８は、ウエハの搬送速度を調整するフローチャートの一例である。
ステップＳ３０１において、測定治具１０１をウエハ搬送装置６０のフォーク６３に取得する。装置コントローラ１０３は。ティーチングされた位置に従ってフォーク６３を移動させることにより、ＦＩＭＳポート２４に保持されたキャリアＣから測定治具１０１をフォーク６３に取得する。
ステップＳ３０２において、治具コントローラ１６０は、振動センサ１５１，１５２と水準器１４０の記録を開始する。
ステップＳ３０３において、装置コントローラ１０３は、フォーク６３を移動させ、測定治具１０１を安全な速度でウエハボート５０に搬送を行う。ここで、安全な速度とは、測定治具１０１を正常にウエハボート５０に搬送することができる速度である。
ステップＳ３０４において、治具コントローラ１６０は、搬送終了後、ウエハボート５０の振動が収まった後、記録を終了する。そして、治具コントローラ１６０は、記録したデータを解析コントローラ１０２に送信する。なお、記録の終了は、解析コントローラ１０２が判断してもよい。
ステップＳ３０５において、解析コントローラ１０２は、振動データの波形と揺れの波形の情報をＤＴのモデルに入力し、速度上限の最適値をシミュレーションから算出する。ここでは、ウエハＷをウエハボート５０に受け渡した際のウエハボート５０の最大の振動角度と、ウエハボート５０の揺れが収束するまでの時間を算出し、ウエハＷに衝撃を与えることなく搬送可能な最大の搬送速度を算出する。
ステップＳ３０６において、装置コントローラ１０３は、算出した速度で測定治具１０１の搬送を行い、治具コントローラ１６０は、水準器１４０及び振動センサ１５１，１５２で揺れ等を計測する。なお、搬送速度は、測定治具１０１とウエハＷの重さの違いを想定した速度で搬送してもよい。
ステップＳ３０７において、解析コントローラ１０２は、揺れや衝撃が想定値内であるか否かを判定する。想定値内でない場合（Ｓ３０７・Ｎｏ）、ステップＳ３０５に戻り、シミュレーションからやり直す。想定値内である場合（Ｓ３０７・Ｙｅｓ）、処理を終了する。
これにより、ウエハＷをウエハボート５０に搬送する際、ウエハＷにスクラッチが発生することを防止できる搬送速度を設定することができる。
＜ウエハボートの歪み判定と搬送方法＞
次に、測定治具１０１を用いた他のティーチング処理について、図９を用いて説明する。図９は、ウエハボート５０の歪みを検出し、ウエハＷの搬送方法を調整するフローチャートの一例である。
ステップＳ４０１において、装置コントローラ１０３は、フォーク６３を移動させ、ウエハボート５０の指定のスロットに測定治具１０１を搬送する。なお、この際、同時にそのスロットのティーチングを行い、正確な搬送位置に測定治具１０１を置く。
ステップＳ４０２において、治具コントローラ１６０は、水準器１４０で搬送したスロットの３次元の傾きを検出する。
ステップＳ４０３において、指定スロット分繰り返したか否かを判定する。指定スロット分繰り返していない場合（Ｓ４０３・Ｎｏ）、指定されたスロットの傾きの検出が終了するまで次のスロットに測定治具１０１を搬送し（Ｓ４０１）、傾きを検出（Ｓ４０２）する。指定スロット分繰り返した場合（Ｓ４０３・Ｙｅｓ）、ステップＳ４０４に進む。
ステップＳ４０４において、解析コントローラ１０２は、予め記憶されるウエハボート５０の設計データに、測定治具１０１で測定した実際の３次元の計測値を入れて、各スロットのクリアランスを算出する。
ステップＳ４０５において、解析コントローラ１０２は、算出したクリアランスを元に、５枚葉で搬送可能なスロット、１枚葉でしか搬送できないスロット、変形が大きすぎて搬送不可能なスロットを判定する。
ステップＳ４０６において、装置コントローラ１０３は、ステップＳ４０５の判定結果を元にウエハＷをウエハボート５０に搬送する。また、解析コントローラ１０２は、計測したウエハボート５０の歪みに基づいて、ティーチング位置を調整し、装置コントローラ１０３は、調整されたティーチング位置に基づいて、ウエハＷの搬送を実施する。
これにより、ウエハボート５０が高温の熱処理等で歪みが生じた場合、使用に適さないウエハボート５０のスロットを客観的に判断することができる。また、各スロットの状態に応じて、同時に搬送するウエハＷの枚数を調整することができる。
＜故障の事前検知＞
次に、測定治具１０１を用いた、基板処理装置１０４の故障の事前検知について説明する。
所定の周期（例えば、１か月に１度程度）で、測定治具１０１を基板処理装置１０４内に入れて、振動センサ１５１，１５２と水準器１４０で各装置の駆動軸を動作させた際の振動情報を取得し、解析コントローラ１０２で故障の事前検知を行う。
例えば、キャリア搬送機構３０では、キャリアＣに測定治具１０１を入れたまま、各可動軸（上下軸、左右軸、前後軸）を１軸ずつ動作させ、その際の振動等を取得する。また、ウエハ搬送装置６０では、フォーク６３に測定治具１０１を載置して、各可動軸（上下軸、回転軸、ピッチ軸、各フォークの前後軸）を１軸ずつ動作させ、その際の振動等を取得する。また、ウエハボート５０を搬送するボート搬送機（図示せず）では、ウエハボート５０に測定治具１０１を入れた状態で各可動軸（上下軸、回転軸、前後軸）を１軸ずつ動作させ、その際の振動等を取得する。また、ウエハボート５０を昇降するボートエレベータ（図示せず）では、：ウエハボート５０に測定治具１０１を入れた状態で各可動軸（上下軸、回転軸）を１軸ずつ動作させ、その際の振動等を取得する。
解析コントローラ１０２は、測定された振動等に基づいて、故障の事前検知を行う。これにより、装置が故障する前に故障の発生のおそれを事前に検知することができるので、予め修理計画を立てることができ、基板処理装置１０４のダウンタイムを削減することができる。
また、測定治具１０１では、振動センサ１５１，１５２が前後方向にそれぞれ設けられている。ここで、片持ち支持されるフォーク６３が振動する場合、フォーク６３の先端側は振動が大きく、フォーク６３の基部側は振動が小さくなる。このため、前後方向に設けられた振動センサ１５１，１５２の検出値の差分を計算することで、ウエハ搬送装置６０本体の振動と、フォーク６３単体の振動の２つの振動を切り離して振動情報を得ることができる。これにより、広範囲の故障検知を行うことができる。例えば、この２つの振動の差分もデータとして累積して保持し、差分が大きくなる場合には、ウエハＷを保持しているウエハ搬送装置６０のフォーク６３自体の取り付け不良（例えば、ねじの緩みやヒビなど）が考えられるため、フォーク６３の取り付け不良の事前検知にも使用できる。
また、振動センサ１５１，１５２と水準器１４０による故障の事前予知としては、例えば、ウエハ搬送装置６０やボートエレベータの上下軸のグリス切れ予知、各部ベアリングのグリス切れや破損の予知、グリス切れやベルトのゆるみなどによるパーティクル発生の予知、ボートエレベータ回転軸のシール部不良によるパーティクル発生の予知、キャリア搬送機構３０のラック＆ピニオン機構の消耗度合いとパーティクル発生の予知、各軸の水平変化から見たリニアレールの緩みの予知、ウエハ搬送装置６０のフォーク６３のゆるみ等に適用することができる。
なお、解析コントローラ１０２は、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｗｉｎによって、ＣＰＳ上のシミュレーションで各部の振動を予測して、そのシミュレーションの振動と測定治具１０１で検出した振動と差分で故障を検知する。また、解析コントローラ１０２は、故障を検知する特徴量を掴んで、測定治具１０１で検出した振動に基づいて、統計的な手法で故障を予知してもよい。
また、測定治具１０１を用いて定期的にオートティーチングを行い、設計値からの修正誤差を累積して記録することでティーチング箇所の故障の事前検知を行ってもよい。例えば、測定治具１０１の振動センサ１５１，１５２による故障検知と同時にオートティーチングを実施する。この時、オートティーチングによる、設計値からの補正量を記録しておき、補正量が増加している箇所や該当する軸は、今後、故障の可能性（ねじの緩みやリニアレールの歪み、ベアリング破損等）があると判定してもよい。
また、従来の故障検知やティーチングなどのメンテナンス作業は、基板処理装置１０４のによる生産（ウエハＷの処理）を停止させ、メンテナンスモードに切り替えて、オペレータが手作業で実施する必要があった。これに対し、測定治具１０１を利用することで、基板処理装置１０４の空いている時間を利用して、自動で基板処理装置１０４の自己診断やオートティーチングが実施可能となる。なお、生産中の自己診断やオートティーチングの実施タイミングは、例えば、上位の制御装置（図示せず）によって指示してもよく、装置コントローラ１０３内のスケジューラによって、生産ロットのウエハＷが基板処理装置１０４内に無いタイミングで判断してもよい。
また、解析コントローラ１０２は、Ｄｉｇｉｔａｌ ＴｗｉｎによるＣＰＳによって、駆動部の走行距離や使用時間に対する、振動の変化をCyber側で常時シミュレーションしている。これにより、実際の装置と並行して、駆動部の移動や使用時間、累積加重、運んだウエハＷやキャリアＣの量などを正確にシミュレーションした装置がＤｉｇｉｔａｌ Ｔｗｉｎのシミュレータ上で再現されている。この実際の使用量を考慮した上で、シミュレーションした振動データと実際の振動データを比較して、許容差以上の乖離が見られる場合には、異常と判定し、故障を事前検知することができる。
また、基板処理装置１０４内の各装置を取り付ける際、測定治具１０１を用いることにより、据え付け機差を客観的に判定することができる。これにより、各装置の取付位置を設計位置に近づけ、精度の高い取り付けを実現できる。例えば、測定治具１０１を取り付ける装置に載たまま、取り付ける装置の位置を調整することで、取付位置の精度を出すことができる。また、最終的な調整終了時のデータを保持することにより、設計データとの誤差判定のベースとすることができる。また、測定治具１０１の測定結果を利用することで、装置の設置終了時の検査成績書を、設置作業終了時に自動で発行可能とすることができる。
また、測定治具１０１は、ストッカ１６のキャリアＣ内に収容しておき、必要に応じて測定治具１０１で基板処理装置１０４内を撮影することで、各種スキャンセンサを代用できる。また、基板処理装置１０４内で異常が発生した場合、測定治具１０１で内部を撮像することができる。
また、従来のティーチング作業や動作確認は、メンテナンス中に実行する必要があった。これに対し、本測定治具１０１を用いることで、上位管理装置から基板処理装置１０４の生産計画の情報をもらい、基板処理装置１０４がアイドルになるタイミングでオートティーチングや故障の事前検知を自動的に実行する。自動実行のタイミングや頻度、条件等は、オペレータや上位管理装置などが事前に設定できる。この時、測定治具１０１は上位管理装置に依頼して、基板処理装置１０４に搬入してもらっても良いし、基板処理装置１０４内のストッカから取り出しても良い。メンテナンスタイミングを待たずに、通常の生産中に装置の診断と再ティーチングを行えることから、基板処理装置１０４の故障率やトラブルを減らし、基板処理装置１０４の自立制御や可能時間延長、スクラッチやパーティクルの抑制が可能となる。
以上、基板処理システム１００について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
１００ 基板処理システム
１０１ 測定治具
１０２ 解析コントローラ
１０３ 装置コントローラ
１０４ 基板処理装置
１０１ 測定治具
１１０ 基板
１２１～１２６ 表面カメラ
１３１～１３５ 裏面カメラ
１４０ 水準器
１５１，１５２ 振動センサ
１６０ 治具コントローラ
１７０ バッテリ
２０１～２０３ スロット
６３１ 基部
６３２，６３３ 分岐部
６３２ 分岐部
６３３ 分岐部
Ｗ ウエハ
Ｃ キャリア
２４ ＦＩＭＳポート
３０ キャリア搬送機構
６０ ウエハ搬送装置

Claims (7)

  1. 基板と、
    前記基板の裏面側に設けられる裏面カメラと、
    前記裏面カメラを制御する制御部と、を備える、測定治具。
  2. 前記基板の裏面は、
    前記基板の重力の方向下向きの面である、
    請求項１に記載の測定治具。
  3. 前記基板の裏面は、
    前記基板をボートに載置した際、前記ボートと接触する側の面である、
    請求項１に記載の測定治具。
  4. 前記基板をスロットに挿抜する方向を前後方向とし、
    前記裏面カメラは、
    前記基板の裏面の中央に配置され、後方を撮像するカメラを有する、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の測定治具。
  5. 前記基板をスロットに挿抜する方向を前後方向とし、
    前記裏面カメラは、
    前記基板の裏面の中央に配置され、フォークの基部側を撮像するカメラと、
    前記基板の裏面の前方に配置され、前記フォークの先端側を撮像するカメラと、を有する、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の測定治具。
  6. 前記制御部に制御され、表面側カメラ、振動センサ、傾斜センサのうち少なくとも１つを更に備える、
    請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の測定治具。
  7. 測定治具の基板の裏面に設けられた裏面カメラで、差し込み前のフォークを撮像し、撮像結果に基づいて、前記フォークの幅方向位置と高さを調整するステップと、
    前記フォークを前記基板の下に挿入し、前記フォークの先端部と前記基板との間隔と前記フォークの基部と前記基板との間隔との差に基づいて、前記フォークの水平を調整するステップと、を備える、処理方法。
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