(57)【要約】      （修正有）【課題】パーティクルの発生を抑制でき、コンパクトで寿命の長い基板位置合わせ装置を提供する。【解決手段】基板Ｗが基準点に一致するように基板の位置合わせを行う基板位置合わせ装置１００は、それぞれの軸方向に平行な回転軸を中心に回転する複数の支柱１０３と、複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させる駆動機構と、基板の前記基準点からのずれ量を検出する検出器と、複数の支柱の上面部にそれぞれの回転軸からずらして配置されていて、基板を支持する支持ピン１０１とを具備し、検出器で検出された位置ずれ量に基づき駆動機構により複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させることにより、基板の位置合わせを行うことを特徴とする基板位置合わせ装置。【選択図】図１
2010087473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が基準点に一致するように前記基板の位置合わせを行う基板位置合わせ装置であって、
それぞれの軸方向に平行な回転軸を中心に回転する複数の支柱と、
前記複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させる駆動機構と、
前記基板の前記基準点からのずれ量を検出する検出器と、
前記複数の支柱の上面部にそれぞれの回転軸からずらして配置されていて、前記基板を支持する支持ピンと、を具備し、
前記検出器で検出された位置ずれ量に基づき前記駆動機構により前記複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させることにより、前記基板の位置合わせを行うことを特徴とする基板位置合わせ装置。
【請求項２】
前記検出器は前記基板の移動させるべき移動方向と移動量Ｌを検出し、
前記移動方向に対して直角で前記支柱の回転中心を通る仮想線に対して移動前および後における前記支持ピンの位置が軸対称として、前記支柱の回転軸と前記支持ピンの中心との距離をＲとし、前記仮想線と前記支柱の中心と移動の前および後における前記支持ピンの中心とを通る直線とのなす角度をともにθとする場合において、前記複数の支柱を、角度２θ＝２ｓｉｎ-1（Ｌ／２Ｒ）だけ回転させることにより前記基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項３】
前記基板の位置合わせの前に、前記複数の支柱を、前記仮想線に対して角度θをなす移動前における前記支持ピンの位置へ、前記基板を支持しない状態で回転させることを特徴とする請求項２に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項４】
前記支持ピンは、先端が半球形状又は円錐形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項５】
前記支持ピンと前記支柱とがそれぞれ支持ピンの軸方向の回転軸に対して回転自在であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項６】
前記支持ピンが前記支柱の領域内に収まることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項７】
前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを遮蔽するリング状カバーとを有し、前記複数の支柱は前記基板ホルダの外側に配置され、前記リング状カバーは前記複数の支柱の上昇により前記基板を支持して上昇し、前記リング状カバーを介して基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項８】
前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを遮蔽するリング状カバーとを有し、前記複数の支柱は前記基板ホルダの外側に配置され、
前記複数の支持ピンがそれらの軸方向に平行な回転軸の周りでそれぞれ回転自在であり、前記複数の支柱がそれらの軸方向に平行な回転軸の周りでそれぞれ回転自在であり、
前記複数の支持ピンが前記リング状カバーと連結されており、前記リング状カバーは前記複数の支柱の上昇により前記基板を支持して上昇し、前記リング状カバーを介して基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項９】
前記基板を保持する基板ホルダと、前記基板ホルダを遮蔽するリング状カバーとを有し、前記複数の支柱は前記基板ホルダの外側に配置され、
前記複数の支持ピンが前記リング状カバーに対して回転自在であり、
前記複数の支持ピンがそれぞれ前記複数の支柱に連結されており、
前記リング状カバーは前記複数の支柱の上昇により前記基板を支持して上昇し、前記リング状カバーを介して基板の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の基板位置合わせ装置を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の位置を補正する基板位置合わせ装置及び基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の基板の位置補正方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、基板の外周端面に当接する当接ピンを基板に機械的に押し当てて位置補正する方法がある。
【０００３】
また、特許文献２に記載されているように、基板を互いに直交方向に移動させるＸＹステージに載せて、基板の位置を補正するウェーハ位置決め装置が知られている。
【０００４】
更に、特許文献３に記載されているように、基板を搬送する搬送アームと基板を載置する載置台との間で基板の受け渡しを行う基板受け渡し装置がある。特許文献３に記載された装置は、載置台の支持軸周りに離間して配設され、基板をその下面で支持する複数の支持ピンと、支持ピンを取り付ける基台とを備えている。また、その装置は、支持ピンを基台を介して上下駆動させて、基板の上げ下ろしを行う上下駆動手段と、支持ピンを基台を介して水平駆動させて、基板の水平方向の位置を調整する水平駆動手段とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８１１５１号公報
【特許文献２】特開平８−００８３２８号公報
【特許文献３】特開２００８−６６３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の基板位置補正方法では、当接ピン等を基板側面（外周端面）に押し当てて基板を機械的に押すことで位置補正を行うのでパーティクルが発生しやすい。また、当接ピンを押し当てて基板を移動させる時、基板を載せている支持ピン上で基板裏面がこすれ、パーティクルが発生するといった問題もある。
【０００７】
特許文献２のウェーハ位置決め装置では、上述した基板のこすれによるパーティクル発生の問題は解決されるが、ＸＹステージやこれを駆動するのにＸ方向、Ｙ方向の２つの駆動系が必要となる。また、ＸＹステージが水平方向（ＸＹ方向）に平行移動しても、干渉しないようにステージ周辺に空間を確保しなければならず、コンパクトなスペースに設置するには不向きである。
【０００８】
更に、特許文献３の基板受け渡し装置では、支持ピンが水平方向に平行移動するため、移動した支持ピンが逃げる為の空間を載置台内に設ける必要がある。載置台内部に余分な空間を設けると、例えばプラズマを用いて基板処理を行う基板処理装置内に配置される載置台であれば、温度分布、ＲＦの偏りの問題が生じる可能性がある。また、真空容器内部にこれら機構を設置すると、その設置スペースの問題や、潤滑剤やパーティクルの飛散、アウトガス放出の問題が懸念される。
【０００９】
真空内の支持ピンを上下動とＸ−Ｙ方向の水平移動させるためには、駆動系を大気側に設置して真空隔壁を通して行う必要があるが、一般に上下動作はベローズを用いて行われる。その際、ベローズが水平方向にずれたまま上下に伸縮すると、ベローズの溶接部に負荷がかかり著しい寿命の低下を招く。
【００１０】
本発明の目的は、パーティクルの発生を抑制でき、コンパクトであり、および／または、寿命の長い基板位置合わせ装置及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの側面は、基板が基準点に一致するように前記基板の位置合わせを行う基板位置合わせ装置に係り、前記基板位置合わせ装置は、それぞれの軸方向に平行な回転軸を中心に回転する複数の支柱と、前記複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させる駆動機構と、前記基板の前記基準点からのずれ量を検出する検出器と、前記複数の支柱の上面部にそれぞれの回転軸からずらして配置されていて、前記基板を支持する支持ピンとを具備し、前記検出器で検出された位置ずれ量に基づき前記駆動機構により前記複数の支柱を同一方向に同一角度だけ同期して回転させることにより、前記基板の位置合わせを行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、支持ピン上に基板を載置して支持ピンを回転させることで基板の位置を補正するため、パーティクルの発生を抑制でき、コンパクトであり、および／または、寿命の長い基板位置合わせ装置及び基板処理装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る基板位置合わせ装置の第１の実施形態を示す図である。
【図２】図１の基板位置合わせ装置の位置補正手順を説明する図である。
【図３】基板の位置ずれ検出方法を説明する図である。
【図４】基板の位置補正を説明する図である。
【図５】支持ピン駆動機構の一例を示す図である。
【図６】３つの支柱を同期して回転させるための同期回転機構の一例を示す概略斜視図である。
【図７】支持ピンの例を示す図である。
【図８】本発明に係る基板位置合わせ装置の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図９】図８の基板位置合わせ装置の位置補正手順を説明する図である。
【図１０】本発明に係る第３の実施形態の基板位置合わせ装置の構成を示す図である。
【図１１】図１０の基板位置合わせ装置の位置補正手順を説明する図である。
【図１２】図１０の基板位置合わせ装置の位置補正手順を説明する図である。
【図１３】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態を示す模式的斜視図である。
【図１４】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態における基板検出の概念図である。
【図１５】本発明に係る基板処理装置の第１実施形態に用いられた光学式変位センサの構成を説明する図である。
【図１６】本発明に係る基板処理装置の光学式変位センサによる位置ずれ検出を基板の上部から見た上面図である。
【図１７】光学式変位センサにより基板の位置ずれ検出を行うときの様子を示した模式図である。
【図１８】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態を示す模式的斜視図である。
【図１９】本発明に係る基板処理装置の第２実施形態に用いられた透過型の光学式変位センサの構成を説明する図である。
【図２０】透過型の光学式変位センサを使った基板の位置ずれ検出を説明するための図である。
【図２１】透過型の光学式変位センサによる基板の位置ずれ検出を基板の上部から見た上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る基板位置合わせ装置の第１の実施形態を示す斜視図である。本発明に係る基板位置合わせ装置は、水平に支持された基板が所定の基準点に一致するように基板を水平方向に移動させて基板の位置ずれを補正し、基板を正確に基板ホルダ上に載置するものである。
【００１６】
基板位置合わせ装置１００は、基板（半導体ウエハ等）Ｗを載置する基板ホルダ１０５と、基板ホルダ１０５に設けられて、基板Ｗを支持しながら上下動及び回転が自在に構成された複数の支柱１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）とを備えている。これら複数の支柱１０３は、支持すべき基板Ｗの法線に平行なそれぞれの回転軸を中心に回転する。
【００１７】
複数の支柱１０３の上面部（回転面）には、それぞれの回転軸に対し偏心した位置に支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが配置されている。また、基板ホルダ１０５を遮蔽するリング状カバー１０７が配置されている。図１では本発明の基板位置合わせ装置のみを示しているが、この基板位置合わせ装置はプラズマを用いて基板処理を行う基板処理装置内に配置されている。
【００１８】
本実施形態では、リング状カバー１０７の内側に支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃが設けられている。基板位置合わせ装置１００は基板処理装置を構成する不図示の真空容器内に設けられている。支柱１０３の数は３つでありうるが、これに限定されるものではなく、基板Ｗを水平に保持できれば支柱の数は幾つであってもよい。
【００１９】
３つの支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、いずれも支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの上面部（回転面）で、支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃのそれぞれの回転軸から同一半径の位置に設けられている。即ち、３つの支持ピン１０１は各々の支柱１０３の回転面において回転軸（回転中心）から所定距離（同一距離）だけ離れた位置に配置されている。それぞれの支柱１０３の回転面は円板状でありうるが、これに限定されるものではなく、例えば、正方形、矩形等どのような形状であってもよい。
【００２０】
次に、図２Ａ〜２Ｈを参照して本実施形態に係る基板位置合わせ装置を用いた基板の位置補正手順を説明する。まず、図２Ａに示すように不図示の基板搬送機構により真空容器内に基板Ｗが搬送され、搬送された基板Ｗは上昇位置にある支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの上に載置される（基板搬入）。
【００２１】
載置された基板Ｗは、位置ずれが生じている可能性があるため、以下に説明するように基板Ｗの位置ずれの補正を行う。始めに、図２Ｂに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させることにより、基板Ｗは基板ホルダ１０５の上に載置される（基板仮セット）。
【００２２】
基板Ｗの仮セットが終了すると、基板の位置ずれ量を検出して基板Ｗの位置補正準備を行う（図２Ｃ）。ここで、基板ホルダ１０５に載置された基板Ｗの位置ずれを検出する方法について説明する。基板Ｗの位置ずれを検出する方法としては、様々な方法を利用できる。例えば、図３に示すように基板Ｗの上方よりＣＣＤカメラで撮影した撮影データをもとに基板Ｗの中心Ｘを割り出す。
【００２３】
次いで、基板Ｗの中心Ｘと予め定められた基準点Ｘ’とを比較して基板Ｗの移動量Ｌ（絶対値Ｘ−Ｘ’）と移動方向（ベクトルＸＸ’）を求める。なお、基板Ｗの中心ではなく、基板Ｗの外周端部をそれに対応する基準点に移動させてもよい。
【００２４】
次に、図４に示すように基板位置合わせ装置１００の支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの支柱中心に対する回転すべき角度２θを算出する。
【００２５】
基板の位置ずれ量の検出により移動方向と移動量Ｌが判れば、移動量Ｌと回転角度２θの関係は次式ように表せる。Ｒは図４に示すように支柱１０３の回転軸（回転中心）と支持ピン１０１の中心との距離である。θは図４中に矢印で示す移動方向に対して直角で、且つ、支柱１０３の回転中心を通る仮想線ｌと、支柱１０３の中心と移動前及び移動後の支持ピン１０１の中心とを通る直線ｍとのなす角度である。基板の移動方向に対して直角で、且つ、支柱１０３の回転軸を通る仮想線ｌに対して、移動前後の支持ピン位置は軸対称であり、θは等しい。
【００２６】
ｓｉｎθ＝Ｌ／２Ｒ
θ＝ｓｉｎ-1（Ｌ／２Ｒ）
２θ＝２ｓｉｎ-1（Ｌ／２Ｒ）
この計算は図示しないＣＰＵ等を用いた演算回路により行う。
【００２７】
次いで、図２Ｃに示すように支柱１０３が基板Ｗに接しない状態で、移動方向に対して直角の仮想線ｌを想定する。そして、支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを、それぞれの中心の周りで、その仮想線ｌを基準として角度θをなす移動前の支持ピン位置へ回転させる。
【００２８】
このことは、基板Ｗの位置合わせの前に、各支持ピン１０１を移動して、基板の位置補正準備を行うものである。即ち、図４に示すように各支持ピン１０１を、支持ピン１０１（移動前）の位置へ基板を支持せずに移動させることである。
【００２９】
こうして、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをそれぞれの回転軸に対して仮想線ｌを基準にθの角度に固定した状態とする。次に、図２Ｄに示すように支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃにより基板Ｗを支持しながら３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して上昇させる（基板上昇）。
【００３０】
この状態で、図２Ｅに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度２θだけ同期して回転させる。これにより、支持ピン１０１に支持された基板Ｗは位置ずれを補正する方向に移動量Ｌだけ移動する（基板位置補正）。その場合、図４に示すようにそれぞれの支持ピン１０１が移動前の位置から移動後の位置まで移動量Ｌだけ移動した状態となる。この位置合わせにより、図３に示す基板Ｗの中心Ｘが所定の基準点Ｘ’に一致するように位置が補正された状態となる。
【００３１】
次いで、図２Ｆに示すように基板Ｗを支持しながらそれぞれの支柱１０３を下降させることで、基板ホルダ１０５上に基板Ｗが載置され（基板セット）、位置補正動作が完了する。この補正方法では最大移動範囲は支柱の半径によって決まり、２θ＝１８０°の時に最大となる。従って、基板処理装置の仕様に合わせて修正したいずれ量に応じて最適な半径の値を選択すればよい。
【００３２】
次に、図２Ｇに示すように基板処理装置の真空容器内で図示しないプラズマ生成ユニットによりプラズマを生成し、基板Ｗに対して基板処理を行う。また、別の真空処理室等に搬出する時には図２Ｈに示すように各支柱１０３を上昇させた後、図示しない基板搬出機構により基板Ｗを搬出する。
【００３３】
図５は支柱１０３の駆動機構の一例を示す。図５では図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。まず、支柱１０３を回転させるために支柱１０３の一端は位置決めモータ５０９に接続されている。支柱１０３は上下動可能なように上下シリンダ５０７に接続されている。
【００３４】
磁性流体シール（若しくはマグネットカップリングシール）５０５は、チャンバ壁５０１を通してチャンバ内へ真空を破らずに駆動力を導入するため、支柱１０３と位置決めモータ５０９との間に設けられている。即ち、この磁性流体シール（若しくはマグネットカップリングシール）５０５により容器内部の真空と大気を隔離している。図５では１つの支柱１０３の駆動構造を示しているが、複数の支柱の駆動機構は同様である。図中５０３はベローズを示す。
【００３５】
図６は図２Ｅを用いて説明した３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度だけ同期して回転させるための回転駆動機構の一例を示す斜視図である。図６では図１と同一部分には同一符号を付している。図６に示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの一端部が同一のタイミングベルト６０１によって駆動される。更に、タイミングベルト６０１を回転させるための位置決めモータ６０３が設けられている。位置決めモータ６０３を駆動してタイミングベルト６０１を回転させることで３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度だけ同期して回転させることができる。
【００３６】
図７Ａ〜７Ｄは本発明に適用可能な支持ピン１０１の形状を示す。図７Ａは支持ピン１０１の先端を円錐形状にした例を示す。図７Ｂは支持ピン１０１を半球形状にした例を示す。更に、図７Ｃに示すように支持ピン１０１の面積が最小となる円柱構造としてもよい。即ち、図７Ｃは支持ピン１０１の先端が支柱１０３の領域内に収まる構造としたものである。
【００３７】
また、図７Ｄは、支持ピン１０１は円柱構造であり、支持ピン１０１の軸方向に平行な回転軸に対して支持ピン１０１が回転自在な構造にした例を示す。特に、図７Ｄの構造では基板Ｗとの摩擦を小さくでき、パーティクルの発生を防止するのに有効である。
【００３８】
本実施形態では、支持ピン上に基板Ｗを載置した状態で該支持ピンを回転させることによって基板Ｗの位置を補正するため、基板Ｗと支持ピンとのこすれ等を軽減でき、パーティクルの発生を抑制することが可能となる。また、位置ずれ補正のために広い空間を必要としないため、コンパクトな位置合わせ装置を実現できる。更に、特許文献３に記載の基板受け渡し装置のような寿命低下も発生しにくい。
【００３９】
（第２の実施形態）
次に、図８を参照して本発明の第２の実施形態に係る基板位置合わせ装置の構成を説明する。図８では図１と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。基本的な構成は図１に示す基板位置合わせ装置と同一であるが、本実施形態ではリング状カバー１０７を持ち上げるため、支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃは基板ホルダ１０５の外側に設けられている。
【００４０】
リング状カバー１０７の内周は基板Ｗの外周より小さいので、複数の支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの上昇によりリング状カバー１０７とともに基板Ｗも持ち上げられる。更に、基板ホルダ１０５には、基板Ｗを持ち上げるための複数のリフトピン９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃが設けられている。各リフトピン９０１は図中に矢印で示すように図示しない昇降機構により上下動が可能である。支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの回転面には図１と同様に回転軸から所定距離だけずらして支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃが配置されている。
【００４１】
このように基板ホルダ１０５の外側に支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを設けることにより、基板ホルダ１０５には支柱１０３を回転及び上下動させる複雑な機構を設ける必要がない。このことは、基板ホルダ１０５に基板の均一な温度制御をするための温度制御機構、基板を静電吸着力により保持する静電チャック機構等を設ける必要がある場合に非常に有効である。
【００４２】
なお、本実施形態においても、支柱１０３の駆動機構としては図５に示す機構、或いは３つの支柱１０３を同一方向に同一角度だけ同期して回転させる回転駆動機構としては図６に示す機構を用いることができる。更に、支持ピン１０１の形状としては図７Ａ〜７Ｄに示す幾つかの形状を用いることができる。
【００４３】
次に、図９Ａ〜図９Ｉを参照して本実施形態に係る基板位置合わせ装置を用いた基板の位置補正手順を説明する。まず、図９Ａに示すように不図示の基板搬送機構により基板Ｗが真空容器内に搬送され、搬送された基板Ｗは上昇位置にあるリフトピン９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃの上に載置される。
【００４４】
この時、載置された基板Ｗは位置ずれが生じている可能性があるため、図３を用いて説明した基板Ｗの位置ずれ検出方法により基板Ｗの位置ずれ量、即ち、移動すべき移動量Ｌや移動方向を検出する。
【００４５】
また、図４を用いて説明したように基板位置合わせ装置１００の支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの回転軸（支柱中心）周りで回転させるべき角度２θを算出する。
【００４６】
次いで、図２Ｃの説明と同様に支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃがリング状カバー１０７に接しない状態で、移動方向に対して垂直の仮想線ｌを想定する。そして、支柱１０３、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを、それぞれの中心の周りで、その仮想線ｌを基準として角度θをなす移動前の支持ピン位置へ回転させる。
【００４７】
こうして、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをそれぞれの中心の周りでθの角度に固定する。この状態で、図９Ｂに示すように支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃでリング状カバー１０７及び基板Ｗを支持しながら３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して上昇させる。この時、基板Ｗと各リフトピン９０１が離れる位置になるまで各支柱１０３を上昇させる。
【００４８】
この状態で、図９Ｃに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度２θだけ同期して回転させる。これにより、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃに支持されたリング状カバー１０７及び基板Ｗは位置ずれを補正する方向に移動量Ｌだけ移動する。これは、図２Ｅと同様である。
【００４９】
次に、図９Ｄに示すように基板Ｗが各リフトピン９０１の上に載る位置まで３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させる。更に、基板Ｗとリング状カバー１０７が離れる位置になるまで３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させる。
【００５０】
次いで、図９Ｅに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度（−２θ）だけ同期して回転させることにより、リング状カバー１０７を初期位置に戻るように回転させる。また、図９Ｆに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させることにより、リング状カバー１０７を基板ホルダ１０５の上に載置させる。次に、図９Ｇに示すようにリフトピン９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃを下降させることにより基板Ｗを基板ホルダ１０５の上に載置させる。
【００５１】
その後、図９Ｈに示すように真空容器内でプラズマを発生させて基板Ｗに対して基板処理を行う。また、基板Ｗを別の真空処理室へ搬出する時には、図９Ｉに示すようにリフトピン９０１を上昇させて基板Ｗを搬送位置まで上昇させた後、図示しない基板搬出機構により基板Ｗを搬出する。
【００５２】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に基板Ｗと支持ピンとのこすれ等を軽減でき、パーティクルの発生を抑制可能である。また、コンパクトな位置合わせ装置を実現できる。更に、基板ホルダ１０５の内周部に支柱１０３を回転及び上下動させる複雑な機構を設ける必要がないため、基板ホルダ１０５の内周側に温度制御機構や静電チャック機構等を設ける必要がある場合に有効となる。
【００５３】
（第３の実施形態）
次に、図１０を参照して本発明の第３の実施形態に係る基板位置合わせ装置の構成を説明する。図１０では図１、図８と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。基本的な構成は図１、図８に示す基板位置合わせ装置と同一である。本実施形態では支持ピン１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）のそれぞれがそれらの軸方向に平行な回転軸に対して回転自在であり、且つ、支柱１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）のそれぞれがそれらの軸方向に平行な回転軸に対して回転自在である。また、支持ピン１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）がリング状カバー１０７と連結されている。支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃがそれぞれ支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃに対して回転自在な構造は図７Ｄで示したものである。
【００５４】
その他の例として、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをそれらの軸方向に平行な回転軸の周りでリング状カバー１０７に対してそれぞれ回転自在とし、それぞれ支持ピン１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ）と支柱１０３（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ）とを連結してもよい。
【００５５】
このような構造にすることで、それぞれの支柱（支持ピンを含む）とリング状カバーが連結あるいは係合した構造であるので、図８に示す基板位置合わせ装置と比較して、より精度の高い基板の位置補正が可能となる。
【００５６】
なお、本実施形態においても、支柱１０３の駆動機構としては図５に示す機構、或いは３つの支柱１０３を同一方向、同一角度、同期して回転させる回転駆動機構としては図６に示す機構を用いることができる。
【００５７】
次に、図１１Ａ〜１１Ｇ、図１２Ｈ〜１２Ｋを参照して本実施形態に係る基板位置合わせ装置を用いた基板の位置補正手順を説明する。補正手順は図１１Ａ〜図１１Ｇから図１２Ｈ〜図１２Ｋに続くものとする。まず、図１１Ａに示すように不図示の基板搬送機構により基板Ｗが真空容器内に搬送され、搬送された基板Ｗは上昇位置にあるリフトピン９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃの上に載置される。
【００５８】
この時、載置された基板Ｗは位置ずれが生じている可能性があるため、図３を用いて説明した基板Ｗの位置ずれ検出方法により基板Ｗの位置ずれ量、即ち、移動すべき移動量Ｌや移動方向を検出する。
【００５９】
また、図４を用いて説明したように基板位置合わせ装置１００の支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの中心周りで回転させるべき角度２θを算出する。
【００６０】
次いで、図１１Ｂに示すように支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと連結されたリング状カバー１０７が基板Ｗ及び基板ホルダ１０５と接触しない位置へ、３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して上昇させる。図２Ｃの説明と同様に、移動方向に対して垂直の仮想線ｌを想定する。
【００６１】
但し、ここでは支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃとリング状カバー１０７が連結された状態である。そして、図１１Ｃに示すように支柱１０３、即ち、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃを、それぞれの中心の周りで、その仮想線ｌを基準として角度θをなす移動前の支持ピン位置へ回転させる。
【００６２】
こうして、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃをそれぞれの中心の周りでθの角度に固定する。この状態で、図１１Ｄに示すように支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと転結されたリング状カバー１０７で基板Ｗを支持しながら３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して上昇させる。この時、基板Ｗと各リフトピン９０１が離れる位置になるまで各支柱１０３を上昇させる。
【００６３】
この状態で、図１１Ｅに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度２θだけ同期して回転させる。これにより、支持ピン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃと連結されたリング状カバー１０７に支持された基板Ｗは位置ずれを補正する方向に移動量Ｌだけ移動する。これは、図２Ｅと同様である。
【００６４】
次に、基板Ｗが各リフトピン９０１の上に載る位置まで３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させる。更に、図１１Ｆに示すように基板Ｗとリング状カバー１０７が離れる位置になるまで３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させる。この位置は、図１１Ｂと同じ位置でよい。
【００６５】
次いで、図１１Ｇに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同一方向に同一角度だけ同期して、図１１Ｃで行った位置補正準備前の位置、即ちリング状カバー１０７が初期位置に戻るように回転させる。また、図１２Ｈに示すように３つの支柱１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを同期して下降させることにより、リング状カバー１０７を基板ホルダ１０５の上に載置させる。次に、図１２Ｉに示すようにリフトピン９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃを下降させることにより基板Ｗを基板ホルダ１０５の上に載置させる。
【００６６】
その後、図１２Ｊに示すように真空容器内でプラズマを発生させて基板Ｗに対して基板処理を行う。また、基板Ｗを別の真空処理室へ搬出する時には、図１２Ｋに示すようにリフトピン９０１を上昇させて基板Ｗを搬送位置まで上昇させた後、図示しない基板搬出機構により基板Ｗを搬出する。
【００６７】
本実施形態では、第２の実施形態と同様に、基板ホルダ１０５の内周部に支柱１０３を回転及び上下動させる複雑な機構を設ける必要がないため、基板ホルダ１０５の内周側に温度制御機構や静電チャック機構等を設ける必要がある場合に有効となる。
【００６８】
更に、本実施形態に係る基板位置合わせ装置では、それぞれの支柱（支持ピンを含む）とリング状カバーが連結或いは係合した構造であるので、図８と比較してより精度の高い基板の位置補正が可能となる。
【００６９】
図２Ｃを用いて基板Ｗの位置ずれを検出する方法について前述したが、ここで、更に詳細に基板Ｗの位置ずれ検出方法を説明する。以下、図１３、図１４を参照して、本発明を適用した基板処理装置の構成について説明する。
【００７０】
（第１実施形態）
図１３は本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１１０の模式的斜視図、図１４は本発明の第１実施形態に係る基板処理装置１１０での基板検出の概念図である。本実施形態の基板処理装置１１０は、真空状態で基板を処理する基板処理室１００を備える。基板処理室１００内には、基板Ｗを静電吸着力により吸着保持する静電吸着ステージ１０７が設けられている。静電吸着ステージ１０７内には、昇降可能に設けられたリフトピンを有するリフト機構１０５が備えられている。基板の位置ずれを検知する位置ずれ検知ユニットが基板処理室１００の外側に配置されている。位置ずれ検知ユニットの光軸は、基板Ｗの面と平行に配置されうる。本実施形態では、位置ずれ検知ユニットとして、２個以上の光学式レーザ変位センサ等の光学式変位センサ１０１、１０３が使用される。光学式変位センサ１０１、１０３は、それぞれ投光部と受光部を含み、基板Ｗからの反射光を検出する反射型の光学式変位センサである。さらに、基板処理装置１１０は、位置ずれ検知ユニットにより測定された基板Ｗの位置と基板Ｗの基準位置との位置ずれ量を相殺するように、基板搬送ユニット２０２に対して基板の位置補正をするように指令する制御装置２００（図１４参照）を備えている。
【００７１】
リフト機構１０５は、静電吸着ステージ１０７の上方にある基板搬出入位置に基板Ｗがある場合、該基板Ｗを支えて、静電吸着ステージ１０７に載置する。あるいは、基板Ｗが静電吸着ステージ１０７に載置されている場合、リフト機構１０５は、該基板Ｗを静電吸着ステージ１０７から離脱させて基板搬出入位置に押し上げる。
【００７２】
本実施形態においては、少なくとも２個の光学式変位センサ１０１、１０３が基板処理室１００の外に配置され、基板処理室１００の周囲壁に形成されたのぞき窓（不図示）を介して、基板Ｗの位置を測定している。これは、プラズマやプロセスガスに曝されるとセンサが壊れる可能性や、センサから放出されるガスが基板へ付着する膜に影響を与えてしまう可能性があるからである。さらに、成膜プロセスでは、窓に膜が付着し光が遮られて測定出来なくなってしまうので、成膜プロセス中は可動式シールドやシャッターで窓を遮蔽することが望ましい。さらに、光学式変位センサ１０１、１０３は基板Ｗの面に対して平行に光ビーム１１１が向くように配置される。
【００７３】
なお、基板Ｗの外径が一定であれば２個の光学式変位センサで良いが、外径が基板Ｗ毎に異なる場合は３個以上のセンサが必要となる。また、２個の光学式変位センサの配置に関しては、ウェハー等の基板の端部にあるノッチ、又はオリフラ部に光ビームが当らない位置で、且つ互いに光軸１１１が９０°になるように２個の光学式変位センサを配置するときが最も精度良く測定出来るが、そのように９０°に限定するものではない。
【００７４】
図１４に示すように、光学式変位センサ１０１、１０３は、制御装置２００に電気的に接続されている。さらに、制御装置２００は、予め記憶した基板Ｗの基準位置情報と、光学式変位センサ１０１、１０３により測定された位置情報とのズレに応じて、基板搬送ユニット２０２に対して位置補正を行うように指令を送る。
【００７５】
以下、図１５を参照して、光学式変位センサについて説明する。光学式変位センサ１０１、１０３は、三角測量を応用した方式で、図１５に示すように、発光素子を含む投光部と、光位置検出素子（PSD）を含む受光部との組み合わせで構成されている。発光素子には、半導体レーザ３０１が用いられる。駆動回路３０２によって駆動される半導体レーザ３０１が発生する光は投光レンズ３０３を通し集光され、測定対象物（基板）３０４に照射される。そして、測定対象物３０４から拡散反射又は正反射された光線の一部は受光レンズ３０５を通して光位置検出素子３０６上にスポットを結ぶ。その測定対象物３０４が移動するとスポットも移動するので、そのスポットの位置を検出することで基準位置３０７から測定対象物３０４までの変位量を知ることができる。このように検出された基板位置情報は、信号増幅回路３０８で増幅されて制御装置２００（図１４参照）に送信される。
【００７６】
図１６は、基板処理装置を基板Ｗの上部から見た上面図である。図１６に示すように、基準位置３０９にある基板Ｗ’に対して、実際位置３１０にある基板Ｗが外れていることがわかる。このずれ量を補正するように、制御装置２００は基板搬送ユニット２０２に基板Ｗを搬送させる。
【００７７】
基板Ｗの面と平行に光学式変位センサ１０１、１０３の光軸が配置されている。光学式変位センサ１０１から照射される光ビーム１１１と、光学式変位センサ１０３から照射される光ビーム１１１とが同一平面上に配されなくてもよい。
【００７８】
次に、図１７ａ、図１７ｂ、図１７ｃを参照して、離脱する際の基板Ｗの位置検出動作を説明する。
【００７９】
図１７ａに示すように、光学式変位センサ１０１、１０３からは常に光１１１が照射されている。この状態では、リフト機構１０５は、基板ステージ１０７内の基板ステージ表面以下に待機している。この状態で、静電吸着ステージ１０７に電圧を印加して、静電吸着力を発生させる。この静電吸着力により基板Ｗを保持し、回転機構（不図示）により基板Ｗを回転させながら、成膜処理が行われる。成膜処理が終了すると、静電吸着ステージ１０７への電圧印加を終了する。
【００８０】
続いて、図１７ｂに示すように、リフト機構１０５が作動し、基板Ｗを支えながら上昇する。このとき、静電吸着ステージ１０７から離脱された基板Ｗが、光学式変位センサ１０１から発せられる光ビーム１１１の位置に達すると、光学式変位センサ１０１は、基板Ｗの端面からの反射光を受けることにより、基板Ｗまでの位置を測定する。
【００８１】
さらに、図１７ｃに示すように、静電吸着ステージ１０７から離脱された基板Ｗが、別の光学式変位センサ１０３から発せられる光ビーム１１１の位置に達すると、光学式変位センサ１０３は、基板Ｗの端面からの反射光を受けることにより、基板Ｗまでの位置を測定する。
【００８２】
光学式変位センサ１０１と光学式変位センサ１０３で測定した、それぞれ基板までの位置情報により、制御装置２００は、基板Ｗの位置を把握することができる。
【００８３】
その後、図１７ｄに示すように、搬送ロボットなどの基板搬送ユニット２０２との基板授受が行われる基板受渡し位置に達した基板Ｗは、基板搬送ユニット２０２により基板処理室１００の外に搬送される。
【００８４】
このとき、前述した制御装置２００が把握した基板Ｗの位置情報が、基準の基板位置に対して所定の閾値より大きくずれていた場合は、基板搬送ウニット２０２が停止して、基板の受渡し失敗による基板の落下などのトラブルが未然に防止される。但し、制御装置２００が把握した基板Ｗの位置情報が、基準の基板位置とそれほどずれていない場合は、制御装置２００は基板搬送ユニット２０２への基板受渡し位置を補正して、基板搬送ユニット２０２を用いて基板Ｗを取りに行くことができる。
【００８５】
なお、上記実施形態においては、光学式変位センサ１０１、１０３が基板処理室１００の外に設けられたが、これに限定する必要はなく、基板処理室１００の内部に設けられてもよい。
【００８６】
（第２実施形態）
図１８、図１９、図２０、及び図２１を参照して、本発明に用いられる位置ずれ検知ユニットとして透過型の光学式変位センサ２０１、２０３を適用した例を説明する。なお、上記第１実施形態と同じ構成要素には同一符号を用い、その詳しい説明は割愛する。
【００８７】
図１８は、基板処理室１００の斜視図である。図１８に示すように、基板処理室１００の外に、光学式変位センサ２０１、２０３が配置されている。光学式変位センサ２０１、２０３の投光部２０１ａ、２０３ａから発せられたライン状の光ビーム２２２は、基板処理室１００に形成された窓（不図示）を通過し、静電吸着ステージ１０７の上方を通って、光学式変位センサ２０１、２０３受光部である平行光ラインセンサ２０１ｂ、２０３ｂに入射する。上述した実施形態と同様に、リフト機構１０５により持ち上げられた基板Ｗが、このライン状の光ビーム２２２を横切ることにより、基板Ｗの位置が検出される。
【００８８】
図１９を参照して、本実施形態に用いられる光学式変位センサ２０１、２０３の測定原理を説明する。図１９に示すように、光学式変位センサ２０１、２０３は、ライン状の光ビームを投光する投光部８１５と、光ビームを受光する受光部８１０とから構成されている。
【００８９】
投光部５０１において、レーザダイオード（半導体レーザ素子）５０２から発せられた光は、矩形の投光窓８１６およびコリメートレンズ５０４を順次通って均一で平行なライン状の光ビームとなり測定対象物８０１及び受光部８１０に照射される。このとき、測定対象物８０１によって生じる影の映像が、受光部８１０における一次元イメージセンサ（つまり、ラインセンサ）６０２上に結像される。一次元イメージセンサ６０２は、例えば複数の受光部（画素）が直線状に配列されてなるＣＣＤ（電荷結合素子）または複数のフォトダイオードからなり、受光した光量を電気信号として出力する。本図では、受光部（画素）がN個の画素で構成されている。
【００９０】
一次元イメージセンサ６０２の各画素からの出力信号は、増幅器８１３を介して信号処理回路（図示せず）に順次与えられる。信号処理回路は、一次元イメージセンサ６０２からの出力信号により得られる光量分布に基づいて測定対象物８０１のエッジＥ１，Ｅ２の位置を検出し、それらのエッジＥ１，Ｅ２を基準とした測定対象物８０１の寸法Ａ１を判別する。
【００９１】
一次元イメージセンサ６０２の受光領域の寸法は、例えば幅３５ｍｍ×高さ７μｍ程度の大きさである。図１９に示す比較的小さい測定対象物８０１では、２つのエッジＥ１，Ｅ２を検出できるが、比較的大きい基板（外径３００ｍｍ）では１つのエッジしか検出しできない。また、基板の位置を検出するには、少なくとも異なった2方向からの測定が必要となる。
【００９２】
この平行光ラインセンサを用いた場合、上述した反射型の光学式変位センサを用いた場合と比べて、投光側だけでなく受光側にもセンサが必要となるが、基板端面の表面状態の影響を受けず、リフト機構１０５を用いた基板面の上下動作と組み合わせることで確実に基板の端面を検知することが出来る。
【００９３】
図２０に示すように、光学式変位センサ２０１は、投光部２０１ａから受光部２０１ｂへ向けて、常にライン状の光ビーム２２２を照射し続けている。リフト機構１０５により基板Ｗが昇降すると、動作中のある一点で基板Ｗの端部に光２２２が当り、そのライン状の光ビーム２２２の一部が遮断され、遮断されない光ビーム２２２ａのみが受光部側に届く。その光ビームの光量分布の情報を基に、前記ライン状の光ビームの幅の基準位置（あるいは端部）から基板Ｗまでの距離が測定される。
【００９４】
図２１は、二つの光学式変位センサ２０１、２０３で位置ずれを検知するときの基板Ｗを上部から見た上面図である。図２１に示すように、基準の基板位置８０２にある基板Ｗ’に対して、実際の基板位置８０３にある基板Ｗが外れていることがわかる。このずれ量を補正するように、制御装置２００は基板搬送ユニット２０２に基板Ｗを搬送させる。なお、基準位置８０２では基板Ｗの端面が、図２０に示すようにライン状の光ビーム２２２の外周面に一致する位置にある。
【００９５】
また本実施形態では、投光部２０１ａから受光部２０１ｂに照射されるライン状の光ビーム２２２と、平行光ラインセンサ２０３ａから平行光ラインセンサ２０３ｂに照射されるライン状の光ビーム２２２とは同一平面上に配されなくてもよい。
【００９６】
それぞれの光学式変位センサ２０１、２０３によるライン状の光ビーム２２２の配置に関しては、基板の端部にあるノッチ、又はオリフラ部に光ビームが当らない位置で、且つ互いに光軸が９０°になるように２個の平行光ラインセンサを配置するときが最も精度良く測定出来るが、そのように９０°に限定するものではない。
【００９７】
位置検出動作は基本的に第１実施形態と同じである。簡単に説明すると、図１８に示すように、二つの光学式変位センサ２０１、２０３からライン状の光ビーム２２２が照射されている状態で、リフト機構１０５が作動し、基板Ｗを支えながら上昇する。このとき、静電吸着ステージ１０７から離脱された基板Ｗが、光学式変位センサ２０１の投光部から発せられるライン状の光ビーム２２２の高さに達すると、光学式変位センサ２０１の受光部は、光２２２に対する基板Ｗの端面の位置を測定する。
【００９８】
さらに、静電吸着ステージ１０７から離脱された基板Ｗが上昇し、別の平行光ラインセンサ２０３から発せられるライン状の光ビーム２２２の高さに達すると、当該センサ２０３は、ライン状の光ビーム２２２に対する基板Ｗの端面の位置を測定する。
【００９９】
光学式変位センサ２０１、２０３でそれぞれ測定された基板までの位置情報により、制御装置２００は、基板Ｗの位置を把握することができる。
【０１００】
その後、搬送ロボットなどの基板搬送ユニット２０２との基板授受が行われる基板受渡し位置に達した基板Ｗは、基板搬送ユニット２０２により基板処理室１００の外に搬送される。
【０１０１】
このとき、前述した制御装置２００が把握した基板Ｗの位置情報が、基準の基板位置より大きくずれていた場合は、基板搬送ユニット２０２が停止して、基板の受渡し失敗による基板の落下などのトラブルが未然に防止される。但し、制御装置２００が把握した基板Ｗの位置情報が、基準の基板位置とそれほどずれていない場合は、制御装置２００は基板搬送ユニット２０２への基板受渡し位置を補正して、基板搬送ユニット２０２を用いて基板Ｗを取りに行くことができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１００：基板位置合わせ装置、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ：支持ピン、１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ：支柱、１０５：基板ホルダ、１０７：リング状カバー、５０１：チャンバ壁、５０３：ベローズ、５０５：磁性流体シール、５０７：上下シリンダ、５０９：位置決めモータ、６０１：タイミングベルト、６０３：位置決めモータ、９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ：リフトピン、Ｗ：基板、１１０：基板処理装置、１１１：光ビーム、１０１、１０３：反射型の光学式変位センサ、１０５：リフト機構、１０７：静電吸着ステージ、２００：制御装置、２０１ａ、２０１ｂ、２０３ａ、２０３ｂ：透過型の光学式変位センサ、２０２：基板搬送機構、２２２：光ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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