(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方側に配置されその内部の処理室内で処理対象のウエハが処理される真空容器と、前方側に配置されその内部で前記ウエハが大気圧下で搬送される搬送室及びこの搬送室の前方に配置され前記ウエハが収納されたカセットが載せられるカセット台と、前記搬送室の後方に該搬送室と前記真空容器との間に配置されて前記搬送室と連結されたロック室と、前記搬送室内に配置され前記カセットと前記ロック室との間で前記ウエハを搬送するロボットであって回転して任意の方向に伸縮可能なアーム及びこのアームの先端部に配置され前記ウエハがその上面の上方に載せられて保持されるハンドを備えたロボットと、前記搬送室に連結され前記ウエハの中心及び切り欠き部の位置を所定のものに合わせる位置合わせ機と、前記ロボットの前記アームの伸縮により前記ウエハが前記カセットから前記搬送室内へ取出されて搬送される間に得られたセンサからの出力を用いて前記ロボットに対する前記ウエハの前記中心及び切り欠き部の位置を算出する制御部とを備えた真空処理装置であって、
前記センサは前記ハンド上に配置されたものを含み、
少なくともいずれかの前記位置の基準からのずれ量が所定の値より大きな場合に前記ウエハを前記位置合わせ機に搬送し当該位置合わせ機上において前記ウエハの前記ずれ量の修正をした後に前記ロック室に搬送し、前記所定の値以下の場合に前記ウエハを前記位置合わせ機を経ずに前記ロック室に搬送し前記ロボットにより前記ずれ量を修正して当該ロック室内部の台上に載せる真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置であって、
前記ロボットが前記ウエハを前記位置合わせ機に搬送してこれに受け渡す際に前記位置ずれ量の修正を行う真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減圧された状態で半導体ウエハ等の基板状の試料が処理される処理室を内部に含む真空容器を備えた真空処理装置に係り、特に試料を大気圧下で搬送する搬送手段とこの試料を所定の位置に合わせる手段とを備えたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような真空処理装置は、真空容器内部に配置された処理室を所定の真紅度に減圧し試料に処理を施すものである。このような装置では一般的に、ウエハ等の試料は一枚毎に処理室に搬送され、このために真空容器と連通して内部が同様に減圧された搬送室内をウエハが搬送される搬送容器が連結されているとともに搬送室内部には試料を搬送する搬送機、例えば搬送用のアームを有するロボットが配置されている。
【０００３】
また、このような装置では、試料はほぼ大気圧にされた雰囲気内をカセットに収納され真空処理装置まで運搬されこの装置に設置されて連結された状態で、試料が処理室とカセットの間で搬送される。このため、装置内の所定の真空度にされる領域と大気圧にされる領域との各々で試料を搬送する搬送機（ロボット）が配置されている。
【０００４】
さらに、真空下で試料が搬送される上記真空搬送室を含む真空の領域と大気圧下で試料が搬送される領域との間には、これらを連結して内部を大気圧と所定の真空度の圧力との間で加圧または減圧して調圧するロック室と呼ばれるユニットを有している。このロック室は試料が大気圧および真空圧下の各々の状態で内部に収納された試料が搬出，搬入された後密封されて圧力が変更される陽気な伊野空間である。つまり、ロック室は真空側の領域と大気側の領域とを連結するインタフェースとなっている。
【０００５】
ところで、大気側の領域での搬送用ロボット（大気ロボット）がカセット内から試料が取り出されて処理室まで搬送されて処理を受ける際に、試料を特定の方向に向けて処理室内で処理を行う必要が生じる。例えば、処理が終了した半導体ウエハから半導体デバイスを切り出す場合に半導体の特定の結晶の方向に沿って行うことが必要とされる。これは、結晶方向に沿っていない方向に切り出した場合半導体デバイスに損傷や割れが生じてしまい歩留まりが低下してしまうことが理由のひとつである。
【０００６】
このため、従来の真空処理装置では、試料を特定の方向に位置合わせする手段を備えている。例えば、あらかじめ円形の試料の所定の外縁部に切り欠き部分を形成し、カセットから取り出した試料をロック室に搬入する前にアライメントユニットによって試料の切り欠き部を検出するとともに試料を回転させて特定の方向に位置合わせすることが行われている。複数の試料についてアライメントユニットにおいてこの特定の方向に位置合わせすることでＶノッチ位置を検出し、位置合わせを行うことで一定の処理の結果を得ることができ試料の処理の再現性を高めることができる。
【０００７】
このようなアライメントユニットでは、搬送されてユニット上に載せられた試料の偏心と特定の箇所の位置が検出され、試料を回転させてその中心の偏心の大きさ及び切り欠き部分の位置を特定のセンサ、例えばレーザー式ラインセンサ等で検出し、試料を回転させて切り欠き部分を特定の方向に向けるとともに試料を水平方向に移動して中心の偏心を補正する。このようにアライメントユニットでは、試料の偏心と特定の方向の検出と調節が行われる。
【０００８】
さらに、アライメントユニットで試料の偏心の大きさを検出し、これに基づいて搬送ロボットの位置を調節して試料をアライメントユニットから試料を受け取る際に偏心を補正するものが知られている。このような従来技術の例は、特開平１０−１７３０２２号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。本従来技術では、アライメントユニットでは切り欠き部の位置を検出して試料を回転することで特定の方向に向けるのみで、偏心の調節はロボットアームをアライメントユニット上に保持された試料の下方に進入させて試料を受け取る際に調節する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１７３０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の従来技術では次の点について考慮が不十分であり問題が発生していた。
【００１１】
すなわち、ロボットによる試料の受け渡しまたは搬送の際には、試料は、所期の位置から距離が離れてズレた位置に保持される場合が有り、このため、搬送先の目的の位置に精密に位置決めして載置できなくなる虞が有る。
【００１２】
すなわち、試料の受け渡しの際に、試料とロボットのアームまたはこの先端側で試料が載せられて保持する面を有するハンド上の所定の位置との間にズレが生じたり、搬送中に試料がこれらロボットのアームまたはハンド上で位置が移動したりする問題が生じる。例えば、試料がプッシャピンにより持ち上げられてロボットのアームがその動作を制御されて試料下方の所定の位置にアーム先端側のハンドが配置されたとしても、試料が載せられた位置がアームまたはハンドに試料を載せる際の基準となる位置と異なっている場合には、上記ズレが生じてしまう。
【００１３】
このような試料の位置の変動があると、処理室内の試料台等の目的箇所での試料載置面への試料の吸着や保持が不安定となり、試料を保持する吸着力の試料面上で不均一や処理の不均一を生起して処理の歩留まりを低下させてしまう。また、試料の受け渡しの際に安定してアームまたはハンド上に載置できず搬送中に試料が落下したり装置内部の表面と接触したりして事故や汚染が生起してしまう。
【００１４】
ロボットの試料の搬送精度が低いと、試料が処理室内部で処理されるとき処理性能に悪影響を及ぼす。これを抑制する上でロボットが試料受け取る際に、試料の位置とハンドの位置の許容ずれ量が小さくても確実に受け渡しが成功するように、試料とハンドの位置が試料受け渡し位置まで高精度に配置されていることが求められる。
【００１５】
一方、試料が収納されて装置まで搬送されて設置されるカセット内部では、試料の位置は、高精度の位置決めはされていない。この場合にはロボットが収納カセットから試料を搬送すると、試料毎の目標搬送位置に対して試料搬送位置にずれが生じる虞がある。そのため、処理室に試料を搬送するロボットが試料を受け取るとき、ロボットハンドと試料位置の前記許容ずれ量が小さいと、試料の受け渡しに失敗することがある。
【００１６】
そこで、大気側においてロボットがカセットから試料を搬送する際に、試料の上記位置のずれをアライメントユニットで修正することが必要となる。一方で、試料の位置のずれ、例えば偏心の大きさおよび特定の箇所（例えば切り欠き部分）の位置の検出は、搬送される途中でアライメントユニットで行われるため、カセットから処理室へ向けて試料を搬送するときに、アライメントユニットを経由しなければならならず、搬送時間が長くなる。
【００１７】
本発明の目的は、試料の搬送に要する時間を短縮して処理の効率を向上させた真空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】
【００１８】
上記目的は、後方側に配置されその内部の処理室内で処理対象のウエハが処理される真空容器と、前方側に配置されその内部で前記ウエハが大気圧下で搬送される搬送室及びこの搬送室の前方に配置され前記ウエハが収納されたカセットが載せられるカセット台と、前記搬送室の後方に該搬送室と前記真空容器との間に配置されて前記搬送室と連結されたロック室と、前記搬送室内に配置され前記カセットと前記ロック室との間で前記ウエハを搬送するロボットであって回転して任意の方向に伸縮可能なアーム及びこのアームの先端部に配置され前記ウエハがその上面の上方に載せられて保持されるハンドを備えたロボットと、前記搬送室に連結され前記ウエハの中心及び切り欠き部の位置を所定のものに合わせる位置合わせ機と、前記ロボットの前記アームの伸縮により前記ウエハが前記カセットから前記搬送室内へ取出されて搬送される間に得られたセンサからの出力を用いて前記ロボットに対する前記ウエハの前記中心及び切り欠き部の位置を算出する制御部とを備えた真空処理装置であって、前記センサは前記ハンド上に配置されたものを含み、少なくともいずれかの前記位置の基準からのずれ量が所定の値より大きな場合に前記ウエハを前記位置合わせ機に搬送し当該位置合わせ機上において前記ウエハの前記ずれ量の修正をした後に前記ロック室に搬送し、前記所定の値以下の場合に前記ウエハを前記位置合わせ機を経ずに前記ロック室に搬送し前記ロボットにより前記ずれ量を修正して当該ロック室内部の台上に載せる真空処理装置により達成される。
【００２１】
さらには、前記ロボットが前記ウエハを前記位置合わせ機に搬送してこれに受け渡す際に前記位置ずれ量の修正を行うことにより達成される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る真空処理装置の構成の概略を説明する図である。
【図２】図１に示す実施例の前面図である。
【図３】図１に示す実施例の大気ブロックの構成をより詳細に説明する図である。
【図４】図３に示す実施例の大気ブロックの前面図である。
【図５】図１に示す実施例に係る大気ロボットのアーム先端部のハンドの構成を示す上面図である。
【図６】図１に示す実施例に係る真空処理装置のウエハの搬送動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施例について、以下、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明の一実施例を図１乃至６を用いて、以下説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施例に係る真空処理装置全体の構成を示す上面断面図である。図２は、図１に示す実施例の前面図である。
【００２６】
真空処理装置１００は、大きく前後２つの大気ブロック１０１と処理ブロック１０２に分けられる。大気ブロック１０１は大気圧下で半導体ウエハ等の基板状の試料が搬送され、位置決め等を行う部分であり、処理ブロック１０２は大気圧から減圧された圧力下でウエハが搬送され、処理等を行い、ウエハを載置した状態で圧力を上下させる部分である。
【００２７】
大気ブロック１０１は内部に大気ロボット１１０を備えた筐体１０６を有し、この筐体１０６に取り付けられた処理対象又はクリーニング使用目的のウエハが収納されているカセット１０８が載せられるカセット台１０８−１，１０８−２，１０８−３を備えている。さらに、大気ロボット１１０はカセット台１０８−１乃至１０８−１が並列に並べられた横（左右）方向に延在するレール１１１上を移動し、これらのカセット１０８とロック室１０５との間でウエハを搬入あるいは搬出する作業が行われる。また、大気ブロック１０１は、その筐体１０６上にアライメントユニット１０７を備えて、ここでカセット１０８内部からロック室１０５に搬送されるウエハの位置合わせが行われる。
【００２８】
処理ブロック１０２は、真空容器内部の減圧された処理室内で被処理対象の試料であるウエハが処理される処理ユニット１０３−１，１０３−２，１０３−３，１０３−４と、これらの処理ユニットと連結されて試料が減圧下で搬送される真空搬送室であるバッファ室１０４を有する真空搬送容器及びこのバッファ室１０４と大気ブロック１０１とを連結するロック室１０５−１，１０５−２を備えている。ロック室１０５−１，１０５−２は、試料が内部に収納された状態で密封し大気圧と所定の真空度との間で圧力を上下可能な容器により構成されている。処理ブロックの各処理ユニット１０１−１乃至１０１−４，バッファ室１０４，ロック室１０５−１，１０５−２には図示しないターボ分子ポンプ等の排気手段が連結されて内部が所定の圧力に維持可能に構成される。
【００２９】
大気ブロック１０１では、大気圧下で運搬されてきたカセット１０８がカセット台１０８−１，１０８−２，１０８−３上のいずれかに設置された後、カセット１０８に収納されたウエハが大気ロボット１１０により取り出される。大気ロボット１１０が取り出したウエハは、アライメントユニット１０７（位置合わせ部）に搬送されてこのアライメントユニット１０７内でウエハの方向および中心の位置合わせが行われた後、再度大気ロボット１１０により取り出されてロック室１０５−１，１０５−２のいずれかの内部に搬入される。
【００３０】
いずれかのロック室、例えばロック室１０５−１に搬入されたウエハは、その内側に配置された試料台上に載置された後入口を開閉するバルブが閉塞されて密封される。その内部が減圧され所定の真空度の圧力が維持された状態でバッファ室１０４側のゲートを開閉するバルブが開放された後、試料台内に配置された複数のピン形状のウエハプッシャーに持ち上げられた状態で真空ロボット１０９のアームの伸張動作により、ウエハが真空ロボット１０９のアーム上に受け渡されて載せられる。
【００３１】
真空ロボット１０９はウエハをアーム上に保持してウエハの処理が実施される目標の処理ユニット１０３−１，１０３−２，１０３−３，１０３−４のいずれかの処理室にウエハを搬送する。目標の処理ユニット、例えば処理ユニット１０１−１内部処理室内に搬入されたウエハは処理室内部に配置された試料台上に受け渡されて載せられる。真空ロボット１０９が退出した後、試料が試料台上に保持され予め定められた条件で所定の処理、例えばエッチングが実行される。これらの処理は密封された処理室内で行われる。
【００３２】
より具体的には、処理室１０３−１の内側に搬送されたウエハは、図示しない試料台上に載置される。この際、ロック室１０５内側の構成と同様に、試料台内部に配置され上下に移動してウエハを上下に昇降させる複数のプッシャピンが上方に移動して、その上方に位置する真空ロボット１０９のアーム先端側のハンド上に載せられたウエハをプッシャピン上に載せて持ち上げた後、アームがバッファ室１０４内に移動してウエハの試料台への受け渡しが行われる。アームの移動後に、プッシャピンは下方に移動され試料台内に格納されて、ウエハが試料台上の上面の誘電体製膜に被覆されたウエハ載置面上に載せられる。
【００３３】
その後、処理ユニット１０３−１内部に配置された処理室が処理室とバッファ室１０４との間に配置されてこれらを連通するゲートおよび通路を開閉するゲートバルブが閉塞されて処理室がバッファ室１０４に対して密封される。そして、処理室内は図示しない真空容器下方に配置された真空ポンプの動作により排気され所定の圧力（真空圧）に調節される。
【００３４】
処理室内が十分な真空度に達したことが検出されると処理用ガスが処理室内に導入されて真空ポンプの動作によって真空度が所定値に調節されつつ、試料台上面に配置された誘電体製膜内に配置された静電吸着用の電極に電力が印加されることで生起されるウエハと誘電体製膜との間の静電吸着力により、誘電体膜上面のウエハ載置面上にウエハが吸着，保持される。
【００３５】
さらに、ウエハ載置面の表面とウエハ裏面との間には、Ｈｅ等の熱伝達用のガスが導入されて、ウエハと試料台との間の熱伝達が調節されてウエハの表面の温度が所望の範囲に調節される。この状態で、処理室内のウエハ上方の空間に電界または磁界が供給されて処理用ガスがプラズマ化され、このプラズマを用いてウエハ表面が処理される。
【００３６】
この処理の終了後に、静電吸着電極に印加された電力が除かれて静電吸着力が低減された後、再度プッシャピンが上昇してウエハがウエハ載置面から上方に持ち上げられる。処理室を密封しているゲートバルブが開放された後、真空ロボット１０９のアームが伸張されて先端側のハンドがウエハの下方に位置するように移動される。プッシャピンの下方の移動によって、ウエハがハンド上の保持面上に載せられてアームに受け渡される。プッシャピンはその後、再び試料台内部に格納される。
【００３７】
このように、処理ユニット１０３−１，１０３−２，１０３−３，１０３−４内での処理の実行後、処理済のウエハが真空ロボット１０９に受け渡され、真空ロボット１０９のアームの収縮動作，真空ロボット１０９の回転動作，真空ロボット１０９のアームの伸張動作の組合せにより、ウエハが処理室同士または処理室とロック室１０５との間を移送される。
【００３８】
上記真空ロボット１０９または大気ロボット１１０の動作は、図示しない各々用の制御装置により調節される。このような制御装置は、真空処理装置１００全体の動作を制御する制御装置と指令を授受可能に接続されるか、またはこれと一体となっていても良い。
【００３９】
このような真空ロボット１０９によるウエハの受け渡しまたは搬送の際には、例え動作が制御された真空ロボット１０９あるいはそのアーム上に載せられたウエハは、所期の位置から距離が離れてズレた位置に保持される場合が有り、このため、搬送先の目的の位置に精密に位置決めして載置できなくなる虞が有る。
【００４０】
すなわち、ウエハの受け渡しの際に、ウエハと真空ロボット１０９または大気ロボット１１０のアームまたはこの先端側でウエハが載せられて保持する面を有するハンド上の所定の位置との間にズレが生じたり、搬送中にウエハがこれらロボットのアームまたはハンド上で位置が移動したりする問題が生じる。例えば、ウエハがプッシャピンにより持ち上げられて真空ロボット１０９のアームがその動作を制御されてウエハ下方の所定の位置にアーム先端側のハンドが配置されたとしても、ウエハが載せられた位置がアームまたはハンドにウエハを載せる際の基準となる位置と異なっている場合には、上記ズレが生じてしまう。
【００４１】
これは、ウエハが上記の台上でピンに載せられた状態、アームやハンド上に載せられた状態あるいはウエハ載置面上に載置された状態でその載置の基準となる位置からずれている場合や、台のピンやアームまたはハンド上に載せられた状態で移動している間に振動や慣性力の作用から生起したりして基準位置からのずれが生じてしまう。これらの位置のずれには中心位置のずれとウエハの有する特定の方向のずれが含まれる。
【００４２】
このようなウエハの位置の変動があると、処理室内の試料台等の目的箇所でのウエハ載置面へのウエハの吸着や保持が不安定となり、ウエハを保持する吸着力のウエハ面上で不均一や処理の不均一を生起して処理の歩留まりを低下させてしまう。また、ウエハの受け渡しの際に安定してアームまたはハンド上に載置できず搬送中にウエハが落下したり装置内部の表面と接触したりして事故や汚染が生起してしまう。
【００４３】
本実施例の大気ロボット１１０は、搬送中のウエハを落とさないように、ウエハとハンドの間の間隙を減圧し、大気圧によりウエハとハンドを吸着しながらウエハを搬送する。このように真空吸着力を用いてウエハを搬送すると、大気ロボット１１０がウエハを搬送中に、ウエハがハンドの上で動くことがないので、高速度でウエハを搬送することができる。ただし、真空状態下では、前記吸着力が働かないので、真空吸着方式のウエハ搬送ロボットは使用できない。そこで、真空ロボット１０９は、ハンド上面にウエハを載せ、ハンド上面のウエハ設置面の周囲部分に突起部を有し、その突起部の内部でウエハが位置制御される構造を持つ。
【００４４】
真空ロボット１０９が前記ロック室からウエハを受け取るとき、ロック室試料台の上に載っているウエハは、プッシャーなどにより持ち上げられ、真空ロボット１０９のハンドが試料台とウエハの間に挿入された後、プッシャーが引き下げられることによって、ウエハは前記ハンドの上に受け渡される。
【００４５】
このとき、ハンド上面の前記突起部の内側がテーパ形状になっており、前記ロック室からハンドにウエハが受け渡されるとき、ウエハの位置がハンド上部の試料設置位置から外れていても、ウエハの位置が前記突起部のテーパ形状部の内側に納まっていれば、前記テーパ形状部をウエハが滑り落ちることで、前記突起部の内部にウエハが納まる。
【００４６】
ロック室１０５から真空ロボット１０９がウエハを受け取るとき、ウエハとハンドの位置のずれが前記許容ずれ量より大きい場合、ウエハの受け渡しに失敗するかあるいは、ウエハがハンド上面の突起部の内側に入らず搬送中にウエハを落とすなどの危険がある。
【００４７】
ここで、前記ハンドの突起部の内部にある試料設置面は、ハンドの上面で水平方向に微動することができる。このように、ハンド上でウエハが自由に動くと、ウエハ搬送精度が低下する。
【００４８】
したがって、ロック室１０５から真空ロボット１０９のハンドにウエハが受け渡されるとき、ウエハとハンドの位置の許容ずれ量が大きくなるように、ハンド上面の試料設置面の面積を大きくすると、ハンド上面での試料移動量が大きくなり搬送精度が低下し、搬送精度を向上させるために真空ロボット１０９の試料設置面上で試料移動量が小さなハンドを用いるとロック室１０５から真空ロボット１０９がウエハを受け取るときのウエハとハンドの位置の許容ずれ量が小さくなる。
【００４９】
真空ロボット１０９のウエハの搬送精度が低いと、ウエハが処理室内部で処理されるとき処理性能に悪影響を及ぼす。これを抑制する上で真空ロボット１０９がロック室１０５−１，１０５−２において試料を受け取る際に、ウエハの位置とハンドの位置の許容ずれ量が小さくても確実に受け渡しが成功するように、ウエハとハンドの位置が試料受け渡し位置まで高精度に配置されていることが求められる。
【００５０】
カセット１０８内部では、試料の位置は、高精度の位置決めはされていない。大気ロボット１１０のウエハが、カセット１０８からロック室１０５までウエハを搬送すると、ウエハ毎の目標搬送位置に対して試料搬送位置にずれが生じる。そのため、真空ロボット１０９がロック室１０５からウエハを受け取るとき、ロボットハンドと試料位置の前記許容ずれ量が小さいと、ウエハの受け渡しに失敗することがある。
【００５１】
そこで、通常は、大気ロボット１１０がカセット１０８からロック室１０５まで試料を搬送するとき、カセット１０８に収納されるウエハを大気ロボット１１０によってアライメントユニット１０７に搬送し、ウエハの偏心の修正および特定の切り欠き部（Ｖノッチ）の位置合わせを行った後、再び大気ロボット１１０がウエハをロック室１０５に搬送する。これによりウエハは、目標位置まで高精度に搬送される。一方で、ウエハを処理ユニット１０３−１乃至１０３−４のいずれかの処理室内の試料台中心まで高精度に搬送するために、アライメントユニット１０７を経由して、ウエハをロック室１０５に搬送するので、搬送時間が長くなってしまう。
【００５２】
次に、本実施例のウエハの位置合わせについて、図３および４を用いて詳細に説明する。図３は、図１に示す実施例の大気ブロックの詳細な構成を示す上面断面図である。図４は、図３に示す実施例の大気ブロックの縦面図である。特に、図３の破線の位置での断面を示す図である。
【００５３】
本図において、大気ブロック１０１にはその筐体１０６の前面側に配置された複数のカセット台１０８−１，１０８−２，１０８−３の上面にその内部に複数のウエハが収納されたカセット２０３−１，２０３−２，２０３−３が載せられている。また筐体１０６の前面であって各カセット２０３−１乃至３の後部開口との間には内部のウエハがやりとりされる開口を開閉するとともにこれらのカセット２０３−１乃至３からのウエハの出し入れの動作を調節するための検知器２０４が配置されたロードポート２０６が配置されている。
【００５４】
また、筐体１０６の背面（図上上方）にはその内部を加圧または減圧した状態で大気ロボット１１０と真空ロボット１０９との間でウエハの受け渡しが行われるロック室１０５−１，１０５−２が配置されて筐体１０６内部の大気搬送室との間を開閉して密封するゲートバルブにより区画されている。図３，図４においては、図１のロック室１０５−１を符号２０１を付して説明する。
【００５５】
大気ロボット１１０は後述する遮光センサを備えたハンド，多関節アーム，アクチュエータで構成されている。また、筐体１０６の図上左端部には、筐体１０６内部の大気搬送室と連通してカセット２０３−１乃至３とロック室間でウエハを搬送する大気ロボット１１０からウエハを受け取りウエアの偏心量が所定の値より大きな場合にその位置合わせを行うアライメントユニット１０７が配置されている。
【００５６】
カセット２０３−１乃至３のいずれかに収納したウエハがレール１１１及びＺ軸上を移動した大気ロボット１１０によってそのアーム上に保持されて取り出され大気搬送室内に搬入される。この際、アーム先端部でウエハを上面で載せて保持するハンド上に配置されたセンサからの出力の結果を用いて得られるウエハの特定の箇所（例えば、切り欠き部，Ｖノッチ等）の位置に関する情報とロードポート２０６に取り付けられた検知器２０４からの出力の結果を用いて得られるウエハの偏心の量を検出する。
【００５７】
検知器２０４は、ロードポート２０６のウエハが搬送されて通過する開閉される開口の上端部上方に図上左右方向（水平方向）に並列に配置された発光および受光部の対からなる光学センサの複数から構成されている。これらの光学センサは各々のロードポート２０６に対応したカセット台２０３−１乃至３の上面から所定の高さ位置に列状に配置されている。
【００５８】
これらの検知器２０４の発光部からの光がウエハ表面で反射されて受光部で受光される。各センサの列で検知された光の強度あるいは発光−受光の時間が図示しない制御部で検出され、これからウエハと検知器２０４の列との距離（すなわちカセット台２０３−１乃至３のいずれかの上面との距離）あるいは大気ロボット１１０のアームとの距離が検出される。検知器２０４の列の下方を移動するウエハに対して十分小さな周期で連続的に検知することで、センサ下方でのウエハの形状またはアームの形状，位置が検出される。制御部ではこの検出の結果を用いてウエハの切り欠き部（Ｖノッチ部）のハンドの基準位置に対する位置が検出される。
【００５９】
本実施例では、検出されたウエハの偏心の大きさおよびウエハの切り欠き部の位置に関する情報が用いられて、図示しない制御部においてウエハの偏心の量及び切り欠き部の位置が内部に配置された演算器を用いて算出される。偏心の量はハンドまたはアームの基準位置（例えばハンドにウエハが載せられた状態でのウエハの中心位置）の基準位置からのずれの大きさと方向とが検出される。また、切り欠き部やＶノッチの位置は、載せられたウエハの実際の中心に対する方向（例えばハンドまたはアームの基準となる軸の方向についての角度）が検出される。当該演算器は制御部と遠隔された箇所で通信可能に接続されたものであってもよい。
【００６０】
この際、制御部は、上記算出されたウエハの偏心量が予め設定されて制御部内に配置された記憶手段に記録された値（許容値）との大きさを比較して当該許容値以内か否かの判定を行う。ハンドに載せられた状態でのウエハの上記許容値以内と判定された場合に、大気ロボット１１０がロック室２０１内に配置された試料台２０５の円形の載置面の中心とアームに保持されたウエハの実際の中心とが一致するように、その複数のアームに連結された複数の関節部の回転を調節してウエハを試料台２０５上方でこれに受け渡す。
【００６１】
さらに、制御部は上記算出されたウエハの切り欠き部の位置（ウエハの実際の中心に対する方向）を、試料台２０５上でウエハの中心位置が基準位置に合致して載せられた状態での切り欠き部の基準位置（方向）に一致するように上記複数アームの複数関節部の駆動を調節してウエハをその中心周りに旋回，回転させることにより位置合わせを行う。
【００６２】
本実施例の大気ロボット１１０は、その複数のアームは、載せられたウエハの偏心の量の修正、解消またはウエハの中心周りの回転，旋回が可能になるようにそれらの端部が複数の回転量の調節が可能な関節によって連結されている。また、上下方向にアームを移動することができるＺ軸のアクチュエータが関節に連結されていても良い。
【００６３】
上記予め定められた値は、ロック室２０１と筐体１０６内部とを連通して内部をアームに載せられたウエハが通過するゲートおよび大気ロボット１１０のアームまたはハンドあるいはウエハとの距離，アームがロック室２０１内に進入した状態でこのアームまたはハンドと試料台上面でウエハを支持するピンとの隙間といった、寸法に応じて予め定められる。
【００６４】
例えば、ウエハの偏心を修正するためにアームを移動させる場合には、可能な移動の大きさはウエハの外周端とロック室２０１の内壁との間隔あるいはハンドとピンとの水平方向の間隔の範囲内に限定される。これを越えて移動させた場合にはウエハまたはアームやハンドが衝突を起こして塵埃や汚染または更なる偏心が発生してしまう。このような支障の無い修正のために動作可能なアーム駆動の範囲は、予め上記制御部の記憶装置内に記憶されている。
【００６５】
ウエハの偏心の量または切り欠き部の基準位置のずれの大きさが許容値を外れると判定された場合は、筐体１０６の図上左端部（内部の左端中段の高さ位置）に配置されたアライメントユニット１０７によりウエハの位置合わせを行う。アライメントは大気ロボット１１０のアーム上からアライメントユニット１０７内部の試料台２０２上にウエハを受け渡して後行われる。
【００６６】
アライメントユニット１０７は略直方体形状を有して図上右側にウエハが出し入れできる大きさの開口が配置された容器内部に試料台２０２を有している。試料台２０２は円筒形の載置部を有して載置部の中心部に配置された上下方向に延在する軸周りに回転可能に構成されている。また、試料台２０２の近傍（図上前方側の側部）には、試料台２０２に載せられたウエハの外縁の位置を光学的に検知できるセンサ２０７が配置されており、載置部の回転に伴う切り欠き部の周方向の移動による光の通過の有無または強弱が検出され、この情報を用いて制御部において切り欠き部の位置が検出される。
【００６７】
また、円形の載置部の上面には上記中心軸について垂直な２軸についてそれぞれ対称に配置された上下可能な複数のピン２０２ａを備え、このピンは載置部の上方に先端を突出させた状態で上記軸の内の少なくとも１軸の方向についてこれに沿って移動可能に構成されている。本実施例では、４本のピンが備えられ、これらは図上上下方向（前後方向）に沿って移動可能に構成されている。
【００６８】
本実施例において、偏心の量が許容値を越え切り欠き部の位置のずれは許容範囲内と判定されて上記のアライメントユニット１０７を用いたウエハの位置合わせが行われる場合には、大気ロボット１１０は制御部からの指令信号を受信してウエハをアームのハンド上で保持してアライメントユニット１０７の試料台２０２の載置部上で偏心の修正が可能な位置に載せて受け渡す。
【００６９】
すなわち、ウエハが試料台２０２の載置部上に上方にその先端が突出した状態で上記ピン上に載せられて受け渡された後載置部上で保持される。この受け渡しの際に、本実施例では、大気ロボット１１０は複数のアームとこれらを連結する複数の関節部を回転、駆動して、ハンド上でウエハを保持する基準のウエハ中心位置と載置部の中心位置を合致させる。さらに、アライメントユニット１０７はその載置部を中心軸周りに回転させて上記対称に配置された複数のピンの移動方向に沿った軸をウエハの偏心の方向、すなわち、実際の中心と基準の中心位置とを結ぶ線に沿った方向に調節する。なお、この回転は大気ロボット１１０のハンドが載置部上でウエハとの間に位置している状態で行っても良い。この場合には、ウエハを保持するハンドは回転により移動するピンについて阻害，衝突しないよう、後述のようにその中央部に開口を備えている。
【００７０】
載置部の回転が終了すると、大気ロボット１１０の動作によりウエハが下方に移動して載置部の上面上方に突出した少なくとも３つのピン先端上に、載せられる。この状態で、ウエハの実際の中心と載置台の中心軸との相対位置（距離と方向）は、ハンド上でのウエハの実際の中心位置と基準となる中心位置との相対位置、すなわち偏心の量にほぼ一致している。次に、制御部からの指令に応じて、載置部の複数のピンが駆動されて、ウエハの実際の中心を中心軸に合致させる。
【００７１】
このとき載せられたウエハは回転軸周りに回転した場合にも、切り欠き部の中心軸からの距離は回転角度に応じた変動は著しく小さくされている。この後、大気ロボット１１０のアームの動作により、ハンド上にウエハが基準位置と中心位置とを合致させて載せられて受け渡される。
【００７２】
また、検出されたウエハの偏心の量が許容の範囲内であって切り欠き部の位置のずれが許容値を越えていた場合は、大気ロボット１１０はウエハをアームのハンド上に載せてウエハの中心の位置と載置部の中心軸の位置とが合致するようにウエハを載置部上へ受け渡す。アームが載置部上方から縮退した後に載置部は切り欠き部の位置が許容範囲内となるように回転してウエハを回転させてこれを修正する。
【００７３】
この際に、切り欠き部またはＶノッチの位置を修正する前にウエハを回転させて切り欠き部またはＶノッチ部をセンサ２０７が配置された箇所を通過させて載置部上でのアライメントユニット１０７の基準位置に対する相対の位置を検出する。センサ２０７の設置された位置は予め得られており、ここで検出された切り欠き部またはＶノッチ部はセンサ２０７と同位置か近傍に存在する。ここからウエハを回転させて切り欠き部またはＶノッチ部を載置部に対する基準位置に対する許容範囲内となる位置にウエハを回転させる。
【００７４】
このウエハの回転が停止後に、大気ロボット１１０がアームを伸長させてハンドをウエハと載置部との間に進入させてウエハを試料台２０２の上で受け取る。この際、大気ロボット１１０はハンドの基準位置とウエハの基準位置とが合致するように制御部から指令を受けてアームおよびこの端部の関節部の駆動が調節される。ウエハがハンド上で保持された状態でウエハの中心位置と切り欠き部の位置とは基準となる位置からのずれは許容範囲内で十分小さくされている。
【００７５】
この後、大気ロボット１１０がアームを再度縮退させてウエハをロック室２０１に向けて搬送する。一方、ハンドに載せられたウエハの偏心の量および切り欠き部の位置のずれが許容の範囲内であると制御部で判定されると、アライメントユニット１０７を経由することなく、ロードポート２０６を通過後ロック室２０１にウエハが搬送され、搬送時間が短縮される。また、ウエハの位置ずれ量が所定の値より大きい場合には、アライメントユニット１０７によりウエハの位置合わせを行うことにより、搬送エラーを防ぎ、確実にウエハを搬送することができる。
【００７６】
図５は、図１に示す大気ロボットのアーム先端部のハンドの構成を示す上面図である。本図に示すハンド３００のウエハ３０３が載置される面上には光学センサ３０１が配置されており、ハンド３００がウエハ３０３の受け渡しの際にウエハ３０３に対して行う移動に伴って、ウエハ３０３により光学センサ３０１による受光が遮蔽されたり強度が変化したりして受ける影響を検知した出力からウエハ３０３の形状およびその位置が検出される。
【００７７】
本図において、ハンド３００は、図上左右の軸の方向について延在して右端部の根元から左側の先端部に向かって途中から左端部にかけて複数の梁状の部分に別れている。これらの別れた部分は上面が平坦な部分であって、この上にウエハ３０３が載せられて保持される。上記左右方向の軸はその伸長，縮退の方向に沿ったハンド３００の腕の前後方向の軸であり、上面から見てハンド３００は、光学センサ３０１を含めこの軸について左右対称の形状を備えている。
【００７８】
ウエハ３０３は、このハンド３００の先端側の上記前後軸の両側に配置された２つの梁（腕）の上面とこの腕の根元部との少なくとも３箇所の上面で保持される。また、ウエハ３０３は、ウエハ３０３の中心および切り欠き部の中央がハンド３００の２つの梁状の部材（腕）の間の前後軸上に位置するように載せられた位置がハンド３００上での基準の位置となる。なお、図上ウエハ３０３はハンド３００上で基準位置に載せられた状態を破線として示されている。つまり、軸上にウエハ３０３の切り欠き部、中心が重なっている位置である。
【００７９】
また、２つの腕の先端部および根元部の３箇所には、凹み３０２，３０２′，３０４とこの凹み内の空間を排気する開口が配置されている。ウエハ３０３がハンド３００上に載せられた状態で、これらの凹みの内部より高くされた外周部はウエハ３０３の裏面と当接して内部に形成される空間は上記開口からの排気により減圧されることで、ウエハ３０３がハンド３００上面に吸着されてこれに保持される。
【００８０】
ウエハ３０３の搬送に際して、ハンド３００はウエハ３０３の裏面側（下方側）の空間に進入する。このハンド３００の進入の際のウエハ３０３との相対的移動に伴って、前後軸上およびその左右の対称な位置に配置された光学センサ３０１より光ビームウエハ３０３の裏面に向けて照射される。光学センサ３０１は相対的な移動につれて連続的に照射された光の反射を検知する。
【００８１】
光学センサ３０１からの検出結果を受信した制御部がウエハ３０３の取り出しの際のハンド３００の移動に伴いウエハ３０３により遮光される時間または時刻を検出して、ハンド３００またはこれを搭載する大気ロボット１１０の設定されたウエハを搬送する速度の条件で、ウエハ３０３のハンド３００の基準位置に対する形状，位置を算出する。この算出した結果には、基準位置からのずれ、例えば切り欠き部の形状とそのウエハ中心に対する位置が含まれる。
【００８２】
本実施例では、ハンド３００上には３つの光学センサ３０１が配置されて、計測の精度を向上させている。上記の通り、ハンド３００の基準となる前後軸について対称の位置に配置されており何れもが軸方向についてこれを垂直かまたはこれとみなせる範囲で横切る方向に所定の幅で配置されている。
【００８３】
各光学センサ３０１は単一の発光部および受光部の対のみでなく複数の対が上記方向に列として並べられた所謂ラインセンサの構成を備えていても良い。なお、中央の光学センサ３０１は、上記検知部分が配置された幅はウエハ３０３の切り欠き部の幅よりも大きくされており、この配置によってウエハ３０３の切り欠き部の形状が検出されると共に他の光学センサ３０１からの出力結果を合わせて検出されたウエハ３０３の中心とハンド３００の基準位置に対する切り欠き部の位置が算出される。
【００８４】
予め検出され、或いは設定されているハンド３００の移動速度および大気ロボット１１０のアームの搬送のハンド３００の基準位置に対する各光学センサ３０１の相対位置は、図示しない制御部内部またはこれと通信可能に接続された記憶装置の記録媒体内に記録され必要に応じて読み出し可能に保存されている。このような読み出された情報を用いて、切り欠き部の位置等ウエハ３０３の形状が検出される。
【００８５】
本実施例では、ハンド３００上にウエハ３０３の切り欠き部検出するために用いられる光学センサ３０１を配置しているが、切り欠き部検出のための検知手段およびその配置は本実施例に限られたものではなく、音波や接触を検知する手段を用いても良く、配置箇所をカセット１０８やロードポート２０６に配置しても良い。また、ロードポート２０６上方の検知器２０４からの出力を用いてウエハ３０３の偏心の量が、ハンド３００上面に配置された光学センサ３０１からの出力を用いてウエハ３０３の切り欠き部の位置が検出されているが、ロードポート２０６（筐体１０６）側に配置されたセンサを用いてウエハ３０３の切り欠き部の位置に関する情報を、ハンド３００または大気ロボット１１０に配置されたセンサによりウエハ３０３の偏心の量に関する情報を検出しても良い。
【００８６】
図６は、図１に示す実施例に係る真空処理装置のウエハの搬送動作フローを示す図である。特に、本実施例の真空処理装置１００の筐体１０６内の大気搬送室内での搬送における動作の流れをフローチャートして示している。
【００８７】
図６に示すフローチャートでは、カセット１０８内に収納されたいずれかのウエハを搬出してロック室１０５−１，１０５−２の一方に搬入する搬送の指令が制御部から大気ロボット１１０に発信さ大気ロボット１１０の動作が開始される。ステップ６０１において、ロードポート２０６の開口を通り大気ロボット１１０のアームが駆動されてカセット１０８内部にハンドが進入してウエハがハンド上に受け渡される。
【００８８】
この際に、大気ロボット１１０のハンドのウエハ下方への進入とウエハの保持の動作に伴ってハンド上に配置されたセンサによってウエハの位置の情報、例えば偏心の量が検出される（ステップ６０２）。次に、ウエハがハンド上に載せられてカセット１０８から取り出され、ロードポート２０６の開口を通って筐体１０６内の大気搬送室内に搬入される。この際に、ロードポート２０６の開口上方の検知器２０４からの検知の出力が用いられて切り欠き部の位置が検出される（ステップ６０３）。
【００８９】
次に、ステップ６０４において、ステップ６０２，６０３において得られた位置とずれの量の情報と記憶手段から読み出された所定の値の情報とが比較されウエハの偏心または切り欠き部の位置のずれの量が許容範囲内であるか否かが判定される。これらの量の少なくとも何れかが許容範囲を外れていた場合には、制御部からの指令の信号に応じて大気ロボット１１０が駆動されてウエハがアライメントユニット１０７に搬送され（ステップ６０５）、ウエハの偏心の量の補正または、ウエハの切り欠き部の位置の合わせ（ステップ６０６）が行われる。
【００９０】
ステップ６０５乃至６０６を通してウエハの偏心または切り欠き部の位置のずれが修正されてこれらのいずれもが所定の値の範囲内であると判定された場合には、大気ロボット１１０はステップ６０７においてアライメントユニット１０７からウエハを大気搬送室内に搬出して（ステップ６０７）ステップ６０８に進む。一方、ステップ６０４において、ウエハの偏心、ずれの量が所定値以内であると判定された場合には、ステップ６０８に進む。
【００９１】
ステップ６０８において、ウエハは搬送されてロック室１０５−１，１０５−２のいずれかに向けて搬送され、ステップ６０９において大気ロボット１１０により、ウエハがその中心と切り欠き部の位置をロック室１０５−１，１０５−２のいずれかの内部に配置された試料台上の基準の位置（例えば、試料台とウエハ中心位置とを合致させて切り欠き部がゲート開口に正対する位置）に合わせられる。次に、ステップ６１０において、ウエハの受け渡しが実施されると制御部からの指令信号に応じてアームが縮退して目標のロック室のゲートバルブが閉塞されてウエハの搬送が終了する（ステップ６１１）。
【００９２】
図６の動作フローでは、ステップ６０４により、許容値以内であるかの判断が行われているが、許容値は真空処理装置におけるウエハの搬送動作を迅速に且つ確実に行うように最適な所定の値が設定される。以上のように、本実施例によれば、ウエハの搬送、特に取り出しの際にウエハの形状と位置とのずれの量を検出して、この検出した結果に応じてその後の修正の要否が判定され、搬送の経路が選択される。例えば、検出した結果が予め定められた値以下であると判定された場合には直接目標となるウエハはロック室内に搬送される。このため、カセットからロック室までのウエハの搬送の時間が短縮される。
【００９３】
一方、何れかの修正を行うことが必要であると判定された場合にはウエハはアライメントユニットに搬送されて修正を受ける。アライメントユニットでは、偏心の量または切り欠き部の位置のずれの少なくとも何れかが修正されるが、修正のために要する作業の量が低減されており、カセットからロック室までのウエハの搬送に要する時間が短縮される。
【符号の説明】
【００９４】
１００  真空処理装置
１０１  大気ブロック
１０２  処理ブロック
１０３  処理室
１０４  バッファ室
１０５，２０１  ロック室
１０６  筐体
１０７  アライメントユニット
１０８，２０３  カセット
１０９  真空ロボット
１１０  大気ロボット
１１１  レール
２０２，２０５  試料台
２０４  検知器
２０６  ロードポート
２０７  センサ
３００  ハンド
３０１  光学センサ
３０２，３０２′，３０４  凹み
３０３  ウエハ
【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】
0005557516.tif 000006
【図６】
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