(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置であって、
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されることを特徴とする請求項３に記載の基板搬送装置。
【請求項５】
前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプすることを特徴とする請求項４に記載の基板搬送装置。
【請求項６】
前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
【請求項７】
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項６に記載の基板搬送装置。
【請求項８】
前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項７に記載の基板搬送装置。
【請求項９】
前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
【請求項１０】
前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
【請求項１１】
前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
【請求項１２】
熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、
前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室と、
前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置と
を具備する基板処理システムであって、
前記基板搬送装置は、
基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、
前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、
前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部と
を有し、
前記搬送制御部は、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板処理システム。
【請求項１３】
前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理システム。
【請求項１４】
前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有することを特徴とする請求項１２に記載の基板処理システム。
【請求項１５】
前記基板搬送装置は、前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されることを特徴とする請求項１４に記載の基板処理システム。
【請求項１６】
前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプすることを特徴とする請求項１５に記載の基板処理システム。
【請求項１７】
前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載の基板処理システム。
【請求項１８】
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項１７に記載の基板処理システム。
【請求項１９】
前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理システム。
【請求項２０】
前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに具備し、
前記搬送制御部は、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項１２から請求項１９のいずれか１項に記載の基板処理システム。
【請求項２１】
前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることを特徴とする請求項１２から請求項２０のいずれか１項に記載の基板処理システム。
【請求項２２】
前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することを特徴とする請求項１２から請求項２１のいずれか１項に記載の基板処理システム。
【請求項２３】
熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部とを有し、前記搬送室に設けられた基板搬送装置を用いて、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送方法であって、
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入することを特徴とする基板搬送方法。
【請求項２４】
前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められることを特徴とする請求項２３に記載の基板搬送方法。
【請求項２５】
基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することを特徴とする請求項２４に記載の基板搬送方法。
【請求項２６】
前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行われることを特徴とする請求項２５に記載の基板搬送方法。
【請求項２７】
前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、
基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、
実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、
前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入することを特徴とする請求項２３から請求項２６のいずれか１項に記載の基板搬送方法。
【請求項２８】
コンピュータ上で動作し、基板搬送装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項２３から請求項２７のいずれかの基板搬送方法が行われるように、コンピュータに前記基板搬送装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板に熱をともなう真空処理を施す基板処理装置に用いられる基板搬送装置、それを用いた基板処理システムおよび基板搬送方法、ならびに記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理等の真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた基板搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが用いられている（例えば特許文献１）。
【０００３】
このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、真空に保持されている搬送室に、上述した真空処理ユニットの他に、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するためのロードロック室を連結し、搬送室に設けられた基板搬送装置により、真空処理ユニットとロードロック室の間、または真空処理ユニット間でウエハの搬送が行われる。
【０００４】
このとき用いる基板搬送装置においては、ウエハを保持するピックとして、ウエハの裏面のみ、または下面側ベベルのみを保持するものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近時、高速でウエハ搬送を行って高スループットで処理を行うことが要求されているが、上述のようにウエハの裏面のみ、または下面側ベベルのみを保持するピックを用いる場合には、高速で搬送するとウエハが滑ってしまいウエハの位置精度が低いものとなってしまう。また、成膜処理のような熱をともなう処理を行う場合には、熱膨張による誤差も重畳されて益々位置精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、真空において熱をともなう処理を行う基板処理装置において、基板を高速で搬送しても基板の位置精度を高くすることができる基板搬送装置、それを用いた基板処理システム、および基板搬送方法を提供することを課題とする。また、このような搬送方法を実行するプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置であって、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部とを有し、前記搬送制御部は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板搬送装置を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室と、前記搬送室内に設けられ、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送装置とを具備する基板処理システムであって、前記基板搬送装置は、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部と、前記ピックによる基板の搬送動作を制御する搬送制御部とを有し、前記搬送制御部は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入するように前記駆動部を制御することを特徴とする基板処理システムを提供する。
【００１０】
上記第１および第２の観点において、前記位置決めピンは、前記ピック上に基板を挟むように配置され、前記ピックを移動した際の慣性で基板を前記位置決めピンに押しつけることにより基板が位置決めされるように構成することができる。
【００１１】
また、前記ピックは複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンのいずれかを移動させて基板を前記ピック上でクランプするクランプ機構をさらに有する構成とすることもできる。
【００１２】
この場合に、前記ピックおよび他のアームを含む多関節アーム機構を有し、前記ピックは隣接するアームに対し回転可能に設けられ、前記クランプ機構は、前記ピックの回転にともなって変位するカムと、前記カムの変位により前記位置決めピンを進退移動させ、基板をクランプしまたはリリースする移動部材と、前記カムの変位を前記移動部材に伝達させる中間機構とを有し、前記カムは、前記ピックの回転位置に同期して前記位置決めピンの進退が定まるようにその位置が調整されるように構成することができる。
【００１３】
また、前記位置決めピンは、前記ピックの先端側に設けられた先端側位置決めピンと、前記ピックの基端側に設けられた基端側位置決めピンとを有し、前記クランプ機構は前記基端側位置決めピンを進退移動させて基板をクランプしまたはリリースするように構成され、前記多関節アーム機構を伸長させて、基板を受け渡すために前記ピック上の基板をリリースする際には、前記ピックの加速度が負となる範囲で基板をリリースし、前記多関節アームを縮退させて、前記ピック上に基板を受け取った後に基板をクランプする際には、前記ピックの加速度が正となる範囲で基板をクランプする構成とすることができる。
【００１４】
また、上記第１の観点および第２の観点において、前記基準位置は、常温において、前記真空処理ユニットに対して搬入出される基板が通過する位置に設けられた位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求めることができる。このとき、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の基板の位置情報は、前記位置検出センサユニットにより基板を検出し、その検出情報に基づいて求められ、このようにして求めた基板の位置情報と前記基準位置とから前記位置ずれを算出することができる。前記位置ずれの検出は、基板を前記真空処理ユニットから搬出する際または前記真空処理ユニットに搬入する際に行われ、前記ずれ量の補正は、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に行わるようにすることができる。
【００１５】
また、前記基板処理システムは、前記搬送室に接続され、大気雰囲気と真空との間で圧力可変であり、大気雰囲気から前記搬送室に対して基板を搬送するロードロック室をさらに有し、前記搬送制御部は、基板を前記ロードロック室に搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記ロードロック室に搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記ロードロック室に搬入するように前記駆動部を制御するようにすることができる。
【００１６】
さらに、前記ピックの前記位置決めピンは、垂直軸に対して回転可能なリング部材を有していることが好ましい。また、前記ピックは、基板の裏面を支持し、基板を位置決めする際の移動方向に回転可能なローラを備えた裏面支持パッドを有することが好ましい。
【００１７】
本発明の第３の観点では、熱をともなう真空処理が行われる真空処理ユニットと、前記真空処理ユニットが接続され、内部が真空に保持された搬送室とを有する基板処理システムにおいて、基板を位置決めする位置決めピンを有し、基板を位置決めした状態で保持するピックと、前記ピックにより前記真空処理ユニットに対して基板を搬入および搬出するように前記ピックを駆動させる駆動部とを有し、前記搬送室に設けられた基板搬送装置を用いて、前記真空処理ユニットに対して基板の搬入および搬出を行う基板搬送方法であって、基板を前記真空処理ユニットに搬入する際の、常温における前記基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、実処理において、前記基板を前記真空処理ユニットに搬入する際に、前記基準位置からの熱による位置ずれを前記Ｘ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後の前記Ｘ−Ｙ座標の位置から前記基板のずれ量を算出し、前記ずれ量を補正して前記基板を前記真空処理ユニットに搬入することを特徴とする基板搬送方法を提供する。
【００１８】
本発明の第４の観点では、コンピュータ上で動作し、基板搬送装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第３の観点の基板搬送方法が行われるように、コンピュータに前記基板搬送装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、基板を真空処理ユニットに搬入する際の、常温における基板の基準位置をＸ−Ｙ座標上で予め把握しておき、実処理において、基板を真空処理ユニットに搬入する際に、基準位置からの熱による位置ずれをＸ−Ｙ座標上で求め、その位置ずれ後のＸ−Ｙ座標の位置から基板のずれ量を算出し、そのずれ量を補正して基板を真空処理ユニットに搬送するように駆動部を制御するので、真空での熱をともなう処理を行う基板処理装置において、基板を高速で搬送しても基板の位置ずれが抑制され、また、熱膨張等も補正することができ、基板の位置精度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチチャンバタイプの基板処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【図２】基板搬送装置の第１の例を示す平面図である。
【図３】基板搬送装置の第１の例を示す正面図である。
【図４】基板搬送装置の第１の例の駆動状態を説明するための図である。
【図５】基板搬送装置の第１の例のピックを説明するための斜視図である。
【図６】基板搬送装置の第１の例のピックの裏面支持パッドの好ましい例を説明するための図である。
【図７】図６の裏面支持パッドの構成を示す分解斜視図である。
【図８】基板搬送装置の第１の例のピックのストッパピンの好ましい例を説明するための斜視図および断面図である。
【図９】基板搬送装置の第１の例におけるピックのストッパピンの他の好ましい例を説明するための断面図である。
【図１０】基板搬送装置の第２の例の要部を示す平面図である。
【図１１】基板搬送装置の第２の例のクランプ機構を示す図である。
【図１２】基板搬送装置の第２の例において、クランプ機構によるクランプ開始時と完了時における、多関節アーム機構の状態およびクランプ機構の状態を説明するための図である。
【図１３】基板搬送装置の第２の例において、多関節アーム機構のストロークとピックにおけるキャプチャレンジとの関係を示す図である。
【図１４】基板搬送装置の第２の例において、多関節アーム機構の伸長時の速度・加速度曲線とリリースタイミング、および縮退時の速度・加速度曲線とクランプタイミングを示す図である。
【図１５】基板搬送装置のピックでウエハを保持した際の熱膨張による変位の様子を説明するための図である。
【図１６】基板搬送装置における熱膨張による位置ずれの補正の手順を示すフローチャートである。
【図１７】熱膨張による位置ずれの補正の際におけるセンサによるウエハの位置の計測態様を説明するための図である。
【図１８】熱膨張による位置ずれの補正の際において、実際にずれ量を補正する態様を説明するための図である。
【図１９】ウエハの基準位置の計測と、ウエハのずれ量の算出とを説明するための図である。
【図２０】多関節アーム機構の伸長時の速度・加速度曲線と基板搬送装置の第１の例および第２の例における光学センサ設置可能領域、ならびに縮退時の速度・加速度曲線と基板搬送装置の第１の例および第２の例における光学センサ設置可能領域を示す図である。
【図２１】アーム機構の伸び補正に用いる、レーザー変位計で測定した伸びと、位置検出センサユニットでの測定結果との相関関係を示す図である。
【図２２】アーム機構の温度とレーザー変位計で測定したアーム機構の伸びとの関係を示す図である。
【図２３】アイドリング時間とレーザー変位計で測定したアーム機構の伸びの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００２２】
＜本発明の一実施形態に係る基板処理システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチチャンバタイプの基板処理システムの概略構造を示す水平断面図である。
【００２３】
基板処理システム１００は、例えば成膜処理のような熱をともなう高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれ本実施形態に係るロードロック室６、７が設けられている。これらロードロック室６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック室６、７と反対側には被処理基板としてのウエハＷを収容する容器であるフープＦを取り付ける３つのポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。
【００２４】
真空処理ユニット１〜４は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック室６，７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。ロードロック室６，７は、ウエハＷを載置するステージを有し、高速で大気圧と真空状態の間で変化させることができ、真空状態にして第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室５から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。
【００２５】
搬送室５内には、真空処理ユニット１〜４、ロードロック室６，７に対して、ウエハＷの搬入出を行う本実施形態に係る基板搬送装置１２が設けられている。この基板搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、２つの多関節アーム機構４１および４２を有している。なお、基板搬送装置１２の詳細な構造は後述する。
【００２６】
搬入出室８のポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、ウエハＷを収容した、または空のフープＦがステージＳ上に載置された状態で、ポート９，１０，１１に直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。
【００２７】
搬送室５内における真空処理ユニット１〜４、およびロードロック室６、７の搬入出口の近傍には、これらに対して搬入出されるウエハＷが通過する位置にそれぞれ位置検出センサユニット２２が設けられている。位置検出センサユニットは、基板搬送装置１２の多関節アーム機構４１，４２に載せられているウエハＷの位置を検出するためのものであり、各位置検出センサユニット２２は、２つの光学センサ２３ａ，２３ｂを有している。光学センサ２３ａ，２３ｂとしては、例えば透過式のものが用いられる。
【００２８】
搬入出室８内には、フープＦに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室６，７に対するウエハＷの搬入出を行う基板搬送装置１６が設けられている。この基板搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。搬入出室８には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。
【００２９】
この基板処理システム１００における各構成部、例えば、真空処理ユニット１〜４、搬送室５、およびロードロック室６，７におけるガス供給系や排気系、基板搬送装置１２、１６、ゲートバルブ等は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラを有する全体制御部３０により制御されるようになっている。全体制御部３０は実際に制御を行うコントローラの他、基板処理システム１００のプロセスシーケンスおよび制御パラメータであるプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたプロセスレシピに従って基板処理システム１００を制御するようになっている。
【００３０】
＜基板搬送装置の第１の例＞
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第１の例について説明する。
図２は基板搬送装置の第１の例を示す平面図、図３はその正面図である。基板搬送装置１２は、ベースとなる搬送室５の底板５ａに回転自在に支持された回転基台４０と、この回転基台４０に旋回および屈伸可能に支持され、ウエハＷを保持するピック４１ｃおよび４２ｃを有する第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２と、これら第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２の一方を選択的に屈伸させる駆動リンク機構４３と、回転基台４０を回転させる駆動機構および駆動リンク機構４３を揺動させる駆動機構を有する駆動部４４と、搬送動作制御を行う搬送制御部４５とを有している。搬送制御部４５は全体制御部３０により制御されるようになっている。駆動部４４の各駆動機構は、一定角度のパルス数で制御するステッピングモータを有している。
【００３１】
回転基台４０は駆動部４４に内蔵された駆動機構により中空軸５０を介して回転されるようになっている。回転基台４０を回転させることにより、第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２を所望のユニットへアクセスすることが可能となる。
【００３２】
第１多関節アーム機構４１は、基端部が回転基台４０に軸５１により旋回可能に接続された第１アーム４１ａと、基端部が第１アーム４１ａの先端部に軸５２により旋回可能に接続された第２アーム４１ｂと、基端部が第２アーム４１ｂの先端部に軸５３により旋回可能に接続されたウエハＷ保持用のピック４１ｃとを有している。各軸には所定の径を有するプーリが固定されており、プーリにはベルトが掛け渡されており、第１アーム４１ａ、第２アーム４１ｂ、ピック４１ｃは所定の回転角度比で旋回され、ピック４１ｃが真空処理ユニット１〜４およびロードロック室６，７に対して直線的に移動可能となっており、これら真空処理ユニット１〜４およびロードロック室６，７に対してウエハＷの搬入・搬出が可能となっている。
【００３３】
第２多関節アーム機構４２は、第１多関節アーム機構４１と同様の構造で対称に設けられており、基端部が回転基台４０に軸５４により旋回可能に接続された第１アーム４２ａと、基端部が第１アーム４２ａの先端部に軸５５により旋回可能に接続された第２アーム４２ｂと、基端部が第２アーム４２ｂの先端部に軸５６により旋回可能に接続されたウエハＷ保持用のピック４２ｃとを有しており、第１多関節アーム機構４１と同様に動作することが可能となっている。
【００３４】
すなわち、基板搬送装置１２は、多関節アーム機構４１，４２および駆動リンク機構４３の機構部を介して駆動部４４により駆動させることにより、ピック４１ｃ、４２ｃを、真空処理ユニット１〜４およびロードロック室６，７に対してアクセスすることが可能であり、ピック４１ｃ、４２ｃを用いて真空処理ユニット１〜４およびロードロック室６，７に対してウエハＷを搬入・搬出するようになっている。
【００３５】
駆動リンク機構４３は、駆動部４４に内蔵された駆動機構により、中空軸５０の内部に同軸状に設けられた軸６０を介して揺動可能に設けられた駆動アーム６１と、この駆動アーム６１の揺動端に一端が回転自在に連結され、他端がそれぞれ第１多関節アーム機構４１の第１アーム４１ａの下部および第２多関節アーム機構４２の第１アーム４２ａの下部に回転自在に連結された２つの従動アーム６２および６３とを有している。そして、軸６０を回転させて図示しないプーリおよびベルトを介して駆動アーム６１を正逆に揺動することにより、第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２の一方を伸長させ、他方を屈曲させた状態とすることができる。すなわち、駆動アーム６１を一方側へ揺動させることにより一方の多関節アーム機構が伸長し、他方側へ揺動させることにより他方の多関節アーム機構が伸長する。
【００３６】
具体的には、図４に示すように、駆動アーム６１を矢印Ａ方向に揺動させることにより第１多関節アーム機構４１の第１アーム４１ａが矢印Ｂ方向に回動し、第１多関節アーム機構４１が伸長し、ピック４１ｃは矢印Ｃ方向に直線移動する。
【００３７】
図５に示すように、ピック４１ｃ，４２ｃはいずれも、ウエハＷの裏面を支持する４つの裏面支持パッド７１と、先端側でウエハＷの端部を支持する２つの先端側ストッパピン７２と、基端側でウエハＷの端部を支持する２つの基端側ストッパピン７３とを有しており、ウエハＷの裏面を裏面支持パッド７１で支持した状態で先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３でウエハＷを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷが先端側ストッパピン７２に押しつけられることによりピック４１ｃ，４２ｃ上でウエハＷが位置決めされる。すなわち、２つの先端側ストッパピンが位置決めピンとして機能する。これにより、高速で搬送してもピック４１ｃ，４２ｃ上でのウエハＷの位置精度を高く保つことができる。
【００３８】
このように、ピック４１ｃ，４２ｃ上において、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷを先端側ストッパピン７２に押しつけて位置決めするので、位置精度（位置再現性）を良好にする観点から裏面支持パッド７１は、その上のウエハＷが移動しやすい構造であることが好ましい。このため、滑りが良好なもの、例えば自己潤滑性を有する炭素のみで構成されたカーボン球を固定された状態で用いることができる。ただし、真空中では摩擦係数が増大して位置再現性が低下してしまうため、固定パッドではなく、図６に示すようなウエハＷが慣性で移動する方向に転がるローラ（滑車）７５を有するローラパッドを用いることが好ましい。この場合には、裏面支持パッド７１は、例えば、図７に示すように、回転軸７６にローラ７５を取り付けた状態とし、これを受け部材７７の凹部７７ａに挿入し、回転軸７６を保持するため凹部７７ａを蓋体７８で塞いでローラ７５を蓋体７８から回転可能に突出させた状態とする。このようなローラ７５、ローラを受ける受け部材７７および蓋体７８の材質は硬質樹脂（例えばポリベンゾイミタゾール（ＰＢＩ）樹脂）を用いることが好ましい。
【００３９】
先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３は、摩擦が小さく発塵しにくい材料、例えばＰＢＩ樹脂を用いることが好ましい。しかし、このような発塵しにくい材料を用いても、ウエハ温度が上昇するとストッパピン７２，７３とウエハＷとの摩擦が大きくなり、そのため、これらにウエハＷが接触して擦れたときに発塵してパーティクルが発生するおそれがある。このため、先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３の構造を、図８に示すように、ピックに垂直に固定された円柱状のコア部８１とその外側に遊嵌され回転可能に構成されたリング部材８２とを有するものとすることが好ましい。これによりウエハＷがストッパピン７２，７３に接触した際にリング部材８２が回転するため、接線方向の力を逃がすことができ、摩擦による発塵を低減することができる。図８の例では、リング部材８２の上部内周に溝８２ａが形成され、コア部８１の上端にフランジ８１ａが設けられ、フランジ８１ａが溝８２ａに係合されている。また図９に示すように、リング部材８２とコア部８１との係合部がラビリンス構造となるように、リング部材８２の内周上部の溝８２ｂとコア部８１の上端のフランジ８１ｂを形成してもよい。このようにラビリンス構造とすることにより、リング部材８２とコア部８１の摩耗で発生するパーティクルが飛散されにくくなるといったメリットがある。
【００４０】
搬送制御部４５は、駆動部４４の駆動機構を制御して基板搬送装置１２におけるウエハＷの搬送動作を制御する他、熱膨張によるウエハＷの位置のずれを補正する。本実施形態では、ピック４１ｃ，４２ｃ内でウエハＷの位置決めを行うため、真空処理ユニット１，２，３，４で熱をともなう処理を行う場合に、多関節アーム機構４１，４２のアームやピックが、これらユニットのチャンバやウエハＷからの熱で膨張するとウエハＷの中心位置がずれてしまう。このため、真空処理ユニット１〜４、およびロードロック室６、７の搬入出口の近傍に設けられた位置検出センサユニット２２の光学センサ２３ａ，２３ｂを用いてウエハＷの基準位置を計測して搬送制御部４５に記憶させておき、実際に真空処理ユニット１〜４、およびロードロック室６、７のいずれかにウエハＷを搬入する際に、位置検出センサユニット２２の光学センサ２３ａ，２３ｂを用いてウエハＷの位置を計測し、搬送制御部４５ではこの測定結果と記憶されている基準位置情報とを比較してウエハＷのずれ量を把握し、そのずれの分だけ補正して搬入するように制御する。
【００４１】
＜基板搬送装置の第２の例＞
次に、上記処理システムに搭載される基板搬送装置の第２の例について説明する。
上記基板搬送装置の第１の例では、ピック４１ｃ，４２ｃ上において、ウエハＷを先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３とでウエハＷを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷを先端側ストッパピン７２に押しつけることでウエハＷが位置決めされるが、搬送速度がさらに高速化した場合には、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に当たった際のパーティクルの発生や、多関節アーム機構４１，４２を旋回させたときのウエハＷのずれや、位置検出センサユニット２２による計測時のウエハＷの位置ずれが懸念される。
【００４２】
このため、本例では、図１０およびその拡大図である図１１に示すように、第１の例の第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２の、ピック４１ｃ，４２ｃの先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３の間にウエハＷを載せた後ウエハＷをクランプするクランプ機構９０を付加している。その他の構成は第１の例の基板搬送装置と同じである。なお、以下の説明においては、便宜上、第１多関節アーム機構４１のピック４１ｃのみについて説明するが、第２多関節アーム機構４２についても全く同様である。
【００４３】
クランプ機構９０は、ピック４１ｃの回転機構を利用して、ピック４１ｃの回転にともなうカムの変位によりウエハＷをクランプするものであり、ピック４１ｃの回転軸４６に取り付けられたカム９１と、カム９１の変位により伸縮する伸縮部材９３と、カム９１の変位を伸縮部材９３に伝達するリンク機構９２と、伸縮部材９３の伸縮により基端側ストッパピン７３を進退移動させてウエハＷのクランプまたはクランプ解除を行う移動部材９５と、移動部材９５をガイドするリニアガイド９４とを有する。また、リンク機構９２と伸縮部材９３の間には、キャプチャレンジを調整するためのキャプチャレンジ調整部材９６が設けられている。
【００４４】
伸縮部材９３は、コイルバネ９３ａと、バネ固定ブロック９３ｂと、移動ブロック９３ｃと、バネ固定ブロック９３ｂの位置を調整してバネ力を調整する位置調整部９３ｄとを有しており、このコイルバネ９３ａの付勢力により移動ブロック９３ｃおよびキャプチャレンジ調整部材９６を介して移動部材９５を押圧し、移動部材９５が基端側ストッパピン７３を押圧してウエハＷの端部をクランプするようになっている。
【００４５】
カム９１は、第１多関節アーム機構４１の動作時に、ピック４１ｃが回転機構により第２アーム４１ｂに対して回転する際に、ピック４１ｃに対して相対的に回転するようになっており、リンク機構９２を押圧する大径部９１ａとリンク機構９２を押圧しない小径部９１ｂと、これらの間の傾斜部９１ｃとを有している。
【００４６】
そして、カム９１の大径部９１ａがリンク機構９２に対応した位置にある場合には、カム９１がリンク機構９２を押圧することによりキャプチャレンジ調整部材９６を介して伸縮部材９３の移動ブロック９３ｃが押圧され、移動部材９５とともに基端側ストッパピン７３が退避されてウエハＷの受け取り受け渡しが可能となる。また、カム９１の小径部９１ｂがリンク機構９２に対応した位置にある場合には、リンク機構９２は押圧されず、上述のように移動部材９５が基端側ストッパピン７３を押圧してウエハＷの端部をクランプする。さらに、傾斜部９１ｃがリンク機構９２に対応する際には、基端側ストッパピン７３がクランプ方向または退避方向に移動するようになっている。
【００４７】
カム９１は、第１多関節アーム機構４１のピック４１ｃの位置に同期して基端側ストッパピン７３の位置が定まるようにその位置が調整されている。ウエハＷを受け取ってからクランプする場合を例に取ると、ウエハＷを受け取る第１多関節アーム４１が伸長した状態では、カム９１は大径部９１ａによりリンク機構９２を押圧する位置にあり、リンク機構９２を介して伸縮部材９３を押圧して、移動部材９５により基端側ストッパピン７３が退避された状態となっている。ウエハＷを受け取った後、第１多関節アーム機構４１が縮退する過程において、図１２（ａ）に示すように、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が大径部９１ａの端部に達し、その時点でウエハＷのクランプが開始される。第１多関節アーム機構４１がさらに縮退し、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が傾斜部９１ｃを経て、図１２（ｂ）に示すように小径部９１ｂに達した時点でウエハＷのクランプが完了する。ウエハＷのクランプを外してウエハＷを受け渡し可能にする際には、全く逆の動きをする。
【００４８】
この際の第１多関節アーム４１のストロークとクランプ機構９０によるキャプチャレンジとの関係を図１３に示す。ここでキャプチャレンジとは、基端側ストッパピン７３の押圧部からウエハＷの反対側端部までの長さをいい、本例ではウエハＷの径が３００ｍｍで、ウエハＷをクランプしているときのキャプチャレンジは３００ｍｍであり、ウエハＷをリリースしているときのキャプチャレンジは３０６ｍｍである。また、第１多関節アーム４１のストロークは、回転基台４０の中心（軸６０の中心）と、ピック４１ｃ上のウエハＷの中心との距離であり、第１多関節アーム４１が最も縮退したときのストロークが３０８ｍｍ、最も伸長したときのストロークが９８０ｍｍである。
【００４９】
ウエハＷのクランプ時においては、図１３のａはウエハＷの受け取りを行う範囲であり、カム９１は大径部９１ａがリンク機構９２を押圧する位置にあり、キャプチャレンジは最大の３０６ｍｍである。ｂはカム９１のリンク機構９２に対応する位置が大径部９１ａから傾斜部９１ｃに移行するところであり、クランプ開始位置となる。ｃはカム９１のリンク機構９２に対応する位置が傾斜部９１ｃであり、ウエハＷのクランプ動作を行う範囲であり、キャプチャレンジが減少していく。ｄはカム９１のリンク機構９２に対応する位置が傾斜部９１ｃから小径部９１ｂに移行するところであり、クランプ終了位置であり、キャプチャレンジが３００ｍｍとなる。ｅはさらにストロークが小さくなる範囲であり、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が小径部９１ｂに対応し、ウエハＷはクランプされたままである。
【００５０】
リリース時は全く逆になり、クランプ状態のｅからｄに達すると、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が小径部９１ｂから傾斜部９１ｃに移行し、リリース開始位置となる。そしてｃではキャプチャレンジが広がっていきウエハＷをリリースする過程であり、ｂはリリース終了位置となる。そして、ａの範囲でウエハＷの受け渡しを行う。
【００５１】
図１４は第１多関節アーム機構４１の伸長時（リリース）の速度・加速度曲線と縮退時（クランプ）の速度・加速度曲線を示す。図１４ａに示すように、第１多関節アーム機構４１を伸長させてウエハＷをリリースする際には、第１多関節アーム機構４１のストロークが長い方の範囲で加速度が負の領域、すなわち減速領域となる。伸長時には加速度が負の領域でウエハＷは先端側ストッパピン７２に押しつけられるため、この範囲でウエハＷのクランプ解除（ウエハＷのリリース）をすればよい。また、図１４ｂに示すように、第１多関節アーム機構４１を縮退させてウエハＷをクランプする際には、第１多関節アーム機構４１が長い方の範囲で加速度が正の領域、すなわち加速領域となる。縮退時には加速度が正の領域でウエハＷは先端側ストッパピン７２に押しつけられるため、この範囲でウエハＷをクランプすればよい。このようにウエハＷが先端側ストッパピン７２押しつけられている際に、クランプ動作およびクランプ解除動作を行うことにより、その際にウエハＷは移動せず、位置精度の低下等が生じない。
【００５２】
この第２の例においても、第１の例と同様、搬送制御部４５により、駆動部４４の駆動機構を制御して基板搬送装置１２におけるウエハＷの搬送動作を制御する他、熱膨張によるウエハＷの位置のずれを補正する。
【００５３】
＜基板処理システムの動作＞
次に、基板処理システム１００の動作について説明する。
まず、基板搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック室６（または７）に搬入する。このとき、ロードロック室６（または７）内は大気雰囲気にされ、その後第２のゲートバルブＧ２が開放された状態でウエハＷが搬入される。
【００５４】
そして、ロードロック室６（または７）内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、第１のゲートバルブＧ１を開放して基板搬送装置１２の第１多関節アーム４１または第２多関節アーム４２によりロードロック室６（または７）内のウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理ユニットのゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して成膜等の熱をともなう真空処理を行う。
【００５５】
真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、基板搬送装置１２が対応する真空処理ユニットからウエハＷを搬出し、第１のゲートバルブＧ１を開放してウエハＷをロードロック室６および７のいずれかに搬入し、その中でウエハＷを冷却しつつ大気圧に戻す。その後、第２のゲートバルブＧ２を開け、基板搬送装置１６により、フープＦに処理後のウエハＷを収納する。このような動作をフープＦ内のウエハＷの数だけ繰り返す。
【００５６】
このとき、基板搬送装置１２として第１の例の基板搬送装置を用いた場合には、ウエハＷの搬送に際して、第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２のウエハＷを保持するピック４１ｃおよび４２ｃは、先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３を有しており、その間にウエハＷを挟むようになっている。そして、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷが先端側ストッパピン７２に押しつけられることによりウエハＷはピック４１ｃ，４２ｃ上で位置決めされる。このため、ウエハＷを高速で搬送してもピック４１ｃ，４２ｃ上でのウエハＷが滑ることが防止され、ウエハの位置精度を高く保つことができる。さらに、ストッパピン７２、７３（コア部８１またはリング部材８２）が摩耗しても、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に押しつけられることによりウエハＷはピック４１ｃ，４２ｃ上に位置決めされる。
【００５７】
このように多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷを先端側ストッパピン７２に押しつけて位置決めする場合には、裏面支持パッド７１上でウエハＷが移動しやすいことが要求される。裏面支持パッド７１をカーボン球のような潤滑性のよい材料で構成することにより、ある程度の位置精度が得られるが、本実施形態のようにウエハＷを真空中で搬送する場合には、常圧で潤滑性が良好な材料でも摩擦が大きくなる。これに対し、図６に示すようなウエハＷが慣性で移動する方向に転がるローラ（滑車）７５を有するローラパッドを用いることにより、真空中でもウエハＷが移動しやすく、ウエハＷを高精度で位置決めすることができる。
【００５８】
また、ピック４１ｃ，４２ｃが、先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３によりウエハＷを保持する構成をとる場合には、本実施形態のようにウエハＷが高温になると、ストッパピン７２，７３として発塵しにくい材料を用いても、ウエハ温度が上昇するとストッパピン７２，７３とウエハＷとの摩擦が大きくなり、これらにウエハＷが接触して擦れたときに発塵してパーティクルが発生するおそれがある。しかし、上述した図８、図９に示すように、外周側に回転可能なリング部材８２を設けることにより、接線方向の力を逃がして摩擦による発塵を低減することができる。
【００５９】
ところで、上記基板搬送装置の第１の例では、ピック４１ｃ，４２ｃ上において、ウエハＷを先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３とでウエハＷを挟み、多関節アーム機構を伸長させたときの慣性でウエハＷを先端側ストッパピン７２に押しつけることでウエハＷが位置決めされるが、ウエハＷは先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３との間で移動可能であるため、搬送速度がさらに高速化した場合には、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に当たった際におけるパーティクルの発生や、多関節アーム機構４１，４２を旋回させたときのウエハＷのずれが懸念される。
【００６０】
そこで、基板搬送装置の第２の例では、ピック４１ｃ，４２ｃ上において、ウエハＷを先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３との間に置いた後、クランプ機構９０により基端側ストッパピン７３をウエハＷに押圧させてウエハＷをクランプする。
【００６１】
このように、ウエハＷをクランプすることにより、搬送速度が一層高速化しても、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に当たることが防止され、パーティクルの発生を有効に防止することができる。また、多関節アーム機構４１，４２を旋回させたときのウエハＷのずれを防止することができる。
【００６２】
クランプ機構９０としては、上述したように第１多関節アーム機構４１を例にとると、ピック４１ｃの回転機構を利用して、ピック４１ｃの回転にともなうカム９１の変位によりウエハＷをクランプするものを用いる。カム９１は、第１多関節アーム機構４１のピック４１ｃの回転位置に同期して基端側ストッパピン７３の進退が定まるようにその位置が調整される。具体的には、ウエハＷを受け取って縮退する際にクランプする場合は、ウエハＷを受け取る第１多関節アーム機構４１が伸長した状態では、カム９１は大径部９１ａによりリンク機構９２を押圧する位置にあり、リンク機構９２を介して伸縮部材９３を押圧し、基端側ストッパピン７３が退避され、ウエハＷを受け取った後、第１多関節アーム機構４１が縮退する過程において、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が大径部９１ａの端部に達し、その時点でウエハＷのクランプが開始され、第１多関節アーム機構４１がさらに縮退し、カム９１のリンク機構９２に対応する位置が傾斜部９１ｃを経て、小径部９１ｂに達した時点でウエハＷのクランプが完了する（図１２参照）。ウエハＷのクランプを外してウエハＷを受け渡し可能にする際には、全く逆の動きをする。
【００６３】
このように、カム９１を利用したクランプ機構９０を用い、ピック４１ｃの回転機構を利用して、ピック４１ｃの回転にともなうカム９１の動作によりウエハＷをクランプし、またクランプを解除するので、クランプのための特別な動力や制御機構が不要であり、設備が大がかりになることがない。また、このようにウエハＷを先端側ストッパピン７２と基端側ストッパピン７３との間にウエハＷを置いてからクランプ機構９０によりクランプするので、クランプ前のキャプチャレンジを第１の例の基板搬送機構の場合よりも大きくしてウエハＷの受け取りおよび受け渡しを行いやすくすることができる。
【００６４】
また、第１多関節アーム機構４１を伸長させてウエハＷをリリースする際には、第１多関節アーム機構４１のストロークが長い方の範囲の加速度が負の領域、すなわち減速領域においてウエハＷのクランプ解除（ウエハＷのリリース）を行い、また第１多関節アーム機構４１を縮退させてウエハＷをクランプする際には、第１多関節アーム機構４１が長い方の範囲の加速度が正の領域、すなわち加速領域においてウエハＷをクランプするようにすることにより、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に押しつけられた状態でウエハＷのクランプおよびクランプ解除を行うことができる。このため、ウエハＷのクランプ時およびクランプ解除時にウエハＷが移動せず、位置精度の低下等が生じない。
【００６５】
ところで、上記第１の例および第２の例の基板搬送機構のいずれにおいても、ピック４１ｃ，４２ｃが、先端側ストッパピン７２および基端側ストッパピン７３によりウエハＷを保持する構成をとる場合には、図１５に模式的に示すように、ウエハＷはピック４１ｃ（４２ｃ）で位置決めされているため、真空処理ユニット１〜４の熱によって多関節アーム機構４１，４２のアームやピックが熱膨張すると、ウエハＷの位置がその熱膨張によって変位してしまう。このようにウエハＷの位置がずれたままの状態で真空処理ユニット１〜４や、ロードロック室６，７にウエハＷを搬送すると、ウエハＷはステージ上の所定の位置からずれた位置に載置されることとなる。
【００６６】
そこで、本実施形態では、ウエハＷが正しい位置に搬送されるように、以下に説明する手順にてこのような熱膨張による位置ずれの補正を行う。
【００６７】
＜熱膨張によるウエハの位置ずれの補正＞
このような熱膨張によるウエハの位置ずれの補正は、図１６のフローチャートのような手順で行うことができる。
【００６８】
まず、真空処理ユニット１〜４、ロードロック室６，７の各モジュールに対して、対応する位置検出センサユニット２２の光学センサ２３ａ，２３ｂの検出値に基づきウエハの基準位置を求め、搬送制御部４５に記憶させる（ステップ１）。
【００６９】
実際のウエハＷの搬送に際しては、基板搬送装置１２の第１および第２多関節アーム機構４１，４２の旋回時に、どのモジュールの光学センサ２３ａ，２３ｂを使用するのかを決定する（ステップ２）。
【００７０】
図１７に示すように、そのモジュール（真空処理ユニット１〜４およびロードロック室６，７のいずれか）にウエハＷを搬入する際、またはそのモジュールからウエハＷを搬送室５に戻す際に、光学センサ２３ａ，２３ｂの検出信号に基づいて搬送制御部４５によりウエハＷの位置を計測する（ステップ３）。
【００７１】
搬送制御部４５は、この計測結果に基づいてウエハＷの基準位置からのずれ量を算出し、図１８に示すように、そのモジュールへウエハＷを搬入する際に、そのずれ量を補正するように基板搬送装置１２の駆動部４４を制御する（ステップ４）。
【００７２】
次に、ウエハＷの基準位置の計測およびずれ量の算出の具体的手法について説明する。駆動部４４の各駆動機構はステッピングモータを用いているため、パルス値により位置情報を把握することができる。
【００７３】
［ウエハの基準位置の計測］
ウエハＷの基準位置の計測は、常温において、対応するモジュール内のウエハＷをピック上に載置して搬送室５に戻す際に行われる。このとき、ウエハＷを載置したピックは直線的に移動される。図１９（ａ）に示すように、ウエハＷが光学センサＳ１，Ｓ２の照射した光を遮光した点をＡ、Ｃとし、さらにウエハＷを移動して光学センサＳ１，Ｓ２の照射した光が透光するようになった点をＢ、Ｄとする。既知の値として、基準のウエハ半径を１５０ｍｍとする。
【００７４】
（ａ）センサ間距離ＨＨ′の算出手順
この条件でまず、以下の１〜５の手順でセンサ間距離ＨＨ′を算出する。
１．Ａ−Ｄのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
２．ＡＢ、ＣＤの長さを算出する。
３．三平方の定理により、ＯＨ２＝ＡＯ２−（ＡＢ÷２）２が成り立つから、この式からＯＨの長さを算出する。
４．ＯＨ′の長さを上記１〜３と同様にして算出する。
５．上記３，４からＨＨ′＝ＯＨ＋ＯＨ′としてＨＨ′を算出する。
【００７５】
（ｂ）基準ウエハ位置Ｏの座標の算出手順
次に、以下の６〜８の手順で基準ウエハ位置Ｏの座標（ｘ１，ｙ１）を算出する。
６．Ｓ１をＸ座標の基準（Ｘ＝０）とする。
７．上記３によりＯＨの長さが算出済みであるため、基準ウエハ位置ＯのＸ座標（ｘ１）はｘ１＝ＯＨとなる。
８．基準ウエハ位置ＯのＹ座標（ｙ１）は、Ｂのアーム位置＋（ＡＢ÷２）で求めることができる。
【００７６】
［ウエハのずれ量の算出］
ウエハＷのずれ量の算出は、実際の処理の際に、対応するモジュール内のウエハＷをピック上に載置して搬送室５に戻す際に行われる。このとき、基準位置の計測の際と同様、ウエハＷを載置したピックは直線的に移動される。既知の値としてセンサ間距離ＨＨ′、基準ウエハ位置Ｏの座標を用いる。図１９（ｂ）に示すように、基準位置の計測の際と同様、ウエハＷが光学センサＳ１，Ｓ２の照射した光を遮光した点をＡ、Ｃとし、さらにウエハＷを移動して光学センサＳ１，Ｓ２の照射した光が透光するようになった点をＢ、Ｄとする。
【００７７】
（ａ）ウエハ半径ｒ、ウエハ位置Ｏ′のＸ座標：ｘ２の算出手順
以下の９〜１１の手順でウエハ半径ｒおよびウエハ位置Ｏ′のＸ座標：ｘ２を算出する。
９．Ａ−Ｄのパルス値を実際のアーム位置に変換する。
１０．ＡＢ、ＣＤの長さを算出する。
１１．三平方の定理により、以下の２つの式が成り立つから、連立方程式によりｒ、ｘ２を算出する。
ｒ２＝（ｘ２）２＋（ＡＢ÷２）２
ｒ２＝（ＨＨ′−ｘ２）２＋（ＣＤ÷２）２
【００７８】
（ｂ）ウエハ位置Ｏ′のＹ座標：ｙ２の算出手順
以下の１２によりウエハ位置Ｏ′のＹ座標：ｙ２を算出する。
１２．ｙ２＝Ｂのアーム位置＋（ＡＢ÷２）
【００７９】
（ｃ）ウエハのずれ量の算出手順
以下の１３によりウエハのずれ量を算出する。
１３．Ｏ′の座標（ｘ２，ｙ２）と基準位置Ｏの座標（ｘ１，ｙ１）から以下の式でずれ量を算出する。
ずれ量２＝（ｘ２−ｘ１）２＋（ｙ２−ｙ１）２
【００８０】
このように、ピック４１ｃ，４２ｃ内でウエハＷを位置決めして、その位置補正を各モジュールに対応して設けられたセンサを用いて行うので、アームやピックの熱膨張、さらにはウエハＷ自体の熱膨張によってウエハＷの位置がずれても、高い位置精度でウエハＷを搬送することができる。また、熱膨張のみならず、他の要因でウエハＷの位置がずれた場合にもウエハＷの位置補正を行うことができる。例えば、ストッパピン７２、７３（コア部８１またはリング部材８２）が摩耗しても、ウエハＷが先端側ストッパピン７２に押しつけられることによりウエハＷはピック４１ｃ，４２ｃ上に位置決めすることができ、上記方法でウエハＷの位置補正を行うことができる。また、このようなずれ量が大きくなることで、ピックやアームの交換時期を把握することも可能となる。
【００８１】
ただし、第１の例の基板搬送装置の場合には、減速時にピック４１ｃ，４２ｃ上でウエハＷが移動する可能性があるため、位置検出センサユニット２２による計測時のウエハＷの位置ずれが懸念される。つまり、第１の例の場合には、加速度が正の領域、すなわち加速領域においてはウエハＷがいずれかのストッパピンに押しつけられた状態となるため、その領域に位置検出ユニット２２の光学センサ２３ａ，２３ｂを設置すれば、ウエハＷの位置ずれは実質的に生じない。しかし、加速度が負の領域、すなわち減速領域に位置検出ユニット２２の光学センサ２３ａ，２３ｂを設置すれば、ウエハＷが移動中に計測することになるため、誤差が大きくなってしまう。具体的には、多関節アーム機構伸長時、つまりウエハＷをモジュールへ搬入する場合には、図２０（ａ）に示すように、多関節アーム機構のストロークが短い範囲であるＡの範囲でしか精度良く計測できず、また多関節アーム機構縮退時、つまりウエハＷをモジュールから戻す場合には、図２０（ｂ）に示すように、多関節アーム機構のストロークが長い範囲であるＢの範囲でしか精度良く測定することができない。したがって、光学センサ２３ａ，２３ｂを所定の位置に設置して、モジュールへ搬送する際およびモジュールから戻す際の両方ともウエハＷの位置ずれを生じさせずに精度良く計測することは困難である。また、光学センサ２３ａ，２３ｂの設置位置に制限がある場合には、精度良く計測できない場合も生じる。
【００８２】
これに対し、ウエハＷをクランプする第２の例の場合には、図２０（ａ）のＣの範囲、図２０（ｂ）のＤの範囲と、ウエハＷをモジュールに搬入する際およびモジュールから戻す際のいずれもほぼ全域でウエハＷの位置を精度良く測定することができる。
【００８３】
＜アーム機構の伸び補正＞
以上の手順でウエハの熱膨張による位置ずれの補正を行うことができるが、長期間のアイドリングの後、再度処理を行う場合には、基板搬送装置１２の第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２のアームやピックの実際の伸び量が不明であり、アイドリング直前のデータに基づいてそのまま搬送動作を実施すると、ウエハＷをピックに載せる際に、ウエハＷが先端側ストッパピン７２または基端側ストッパピン７３に乗り上げるおそれがある。このため、第１多関節アーム機構４１および第２多関節アーム機構４２（以下単にアーム機構という）の伸び補正を行うことが好ましい。
【００８４】
アーム機構の伸び補正を行うに際しては、予めレーザー変位計のような変位計によりアーム機構の伸び量を測定し、図２１に示すように、レーザー変位計で測定した伸びと、位置検出センサユニット２２での測定結果との相関関係を求めておく。そして、図２２に示すように、レーザー変位計でアーム機構の温度とアーム機構の伸びとの関係を求め、アイドリング時間とアーム機構の温度との関係から、図２３に示すようにアイドリング時間とアーム機構の伸びの関係を求める。アイドリング終了後、搬送動作の開始時に、アイドリング時間から図２３に基づいてアーム機構の伸び量を算出し、その伸び量を補正値としてアーム機構の動作を行う。具体的にはアイドリング状態になった直後にピックにウエハを載せ、アイドリング時の熱膨張経時変化のデータを元に処理再開時のアーム機構の伸び量（補正値）を決定し、図２１の関係に基づいて位置補正を行う。
【００８５】
これにより、長時間アイドリングを行った後でも、アーム機構の伸び量を把握することができ、ウエハＷをピックに載せる際に、ウエハＷが先端側ストッパピン７２または基端側ストッパピン７３に乗り上げることを防止することができる。
【００８６】
なお、以上のようにレーザー変位計の測定値とアイドリング時間との相関関係を予めとっておく代わりに、基板処理システム１００内、例えばロードロック室６または７の入り口部分にレーザー変位計等の変位計を設けておき、直接アーム機構の変位を測定するようにしてもよい。
【００８７】
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では基板搬送機構として多関節アーム機構を用いたが、これに限らず、直動機構等の他の機構であってもよい。また、位置検出センサユニットのセンサとして光学センサを用いたが、位置を検出するものであればこれに限るものではなく、また、１つの位置検出センサユニットにつき２つのセンサを用いたが、１つでもよい。また、位置検出センサユニットを、ウエハの搬出入の対象モジュール（真空処理ユニットおよびロードロック室のいずれか）の搬入出口近傍に設けたが、ウエハを保持するピックがウエハの搬入および搬出のために直動する範囲であればよい。さらに、上記実施形態では、真空処理ユニットを４つ、ロードロック室を２つ設けた基板処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではない。さらにまた、真空処理ユニットを複数設けたマルチチャンバタイプの真空処理装置に限らず、真空処理ユニットが１個のシステムであっても適用可能である。さらにまた、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１〜４；真空処理ユニット
５；搬送室
６，７；ロードロック室
８；搬入出室
１２，１６；基板搬送装置
２２；位置検出センサユニット
２３ａ，２３ｂ；光学センサ
３０；全体制御部
４０；回転基台
４１；第１多関節アーム機構
４１ａ，４２ａ；第１アーム
４１ｂ，４２ｂ；第２アーム
４１ｃ，４２ｃ；ピック
４３；駆動リンク機構
４４；駆動部
４５；搬送制御部
５０；中空軸
５１，５２，５３，５４，５５，５６，６０；軸
６１；駆動アーム
６２，６３；従動アーム
７１；裏面支持パッド
７２；先端側ストッパピン
７３；基端側ストッパピン
７５；ローラ（滑車）
７６；回転軸
８１；コア部
８２；リング部材
９０；クランプ機構
９１；カム
９２；リンク機構
９３；伸縮部材
９４；リニアガイド
９５；移動部材
１００；基板処理システム
Ｗ；半導体ウエハ
【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】
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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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【図２２】
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【図２３】
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