(57)【要約】  搬送装置と、少なくとも１のセンサで、上記搬送装置及びコントローラと接続したセンサとを含む基板処理装置である。上記搬送装置は処理装置の処理ステーション間で基板を搬送するようになされている。上記センサは、上記搬送装置により搬送された基板を検知することが可能である。上記センサは、基板を検知すると少なくとも１の信号を送信するようになっている。上記コントローラは上記センサと通信可能に接続し、互いに角度をなし、所定の位置にある少なくとも２の方向に基板のアライメント（位置関係）を確定するようになっている。上記コントローラは少なくとも１の信号であって、基板上の２以下の場所を識別する少なくとも１の信号からアライメント（位置関係）を確定し基板間の半径の差異からは無関係である。
2009500869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置であって、
前記処理装置の処理ステーション間において基板の搬送に用いられる搬送装置と、
前記搬送装置と接続され、前記搬送装置によって搬送された基板を検知可能な少なくとも１のセンサであって、前記基板の検知に応じて前記少なくとも１の信号を送信するようなされるセンサと、
前記センサと通信可能に接続され、少なくとも２の方向に前記基板の配置を決定するよう調整し、互いに角度をなし、前記基板上の２以下の場所から識別し基板間の半径差とは無関係である前記少なくとも１の信号から所定の位置に関してアライメント（位置関係）を確定するコントローラと、からなることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記少なくとも１のセンサはビーム源とビーム検出部と、を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記少なくとも１のセンサはスルービームセンサであることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記センサは反射センサであることを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラはプログラムにより制御され、線形経路に沿って前記搬送装置で前記基板を搬送し、前記少なくとも１の信号は、前記線形経路上で搬送された前記基板を検知する前記少なくとも１のセンサに応答することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記線形経路は、装置としてピボッティング可能な前記搬送装置上のピボット軸を通過して実質的に伸長していることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記線形経路は、前記搬送装置が装置としてピボッティング可能なピボット軸から一定間隔離れていることを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１のセンサとは異なり、前記基板の所定の特性を測定する前記コントローラと接続された、少なくとも１つの他のセンサをさらに有し、前記基板が前記搬送装置により搬送されていないとき、前記コントローラは、前記少なくとも１の信号と前記所定の特性の前記測定とを用いて前記基板の前記アライメント（位置関係）を確定するように配されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも他のセンサは基板アライナであることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも他のセンサは、前記処理装置の隔壁により前記少なくとも１のセンサから分離されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【関連出願のクロスレファレンス】
【０００１】
本願は、２００５年７月１１日に出願された、米国仮出願第６０／６９８，５３６号の利益を主張し、当該出願は参考のため本明細書全体に包含されている。
【背景技術】
【０００２】
本明細書に開示する典型的実施例は基板処理装置に関し、特に、オンザフライ基板センタリングを含む基板処理装置に関するものである。
【０００３】
半導体集積回路の典型的な製造プロセスは、ロボットマニピュレータを利用した基板、例えば円形シリコンウェハなどをサイクリングさせ、これは、完全に自動化された処理装置において所定の手順を通じて行われる。基板は、標準の搬送カセット内のツールとも呼ばれる基板処理装置に送られ得、その搬送カセットには水平のスロットに保存された一群の基板が格納される。そして各基板はカセットから搬送され得るが、これはツールに組み込まれ得る特殊のピックプレイスロボットによってなされ得る。ロボットは、基板の背面とエンドエフェクタとの間の摩擦力により基板を保持する。使用目的によっては、摩擦力は制御されたサクションカップ・グリッパで強化される。
【０００４】
搬送中の一定限度ではあるが無視できない、カセット内における基板の動きによって、ロボットは好ましくない離心率あるいは不整合を伴って基板を扱う場合がある。実際の基板のセンター位置とロボットエンドエフェクタ上の特定位置との差異は、基板をツール内で処理する前に是正する必要がある。円形基板の離心率あるいは不整合を確定し是正する従来の方法及び装置は、固定アライナ、ロボットエンドエフェクタに内蔵されたアライナ及び外部センサを含み得る。
【０００５】
固定アライナを使用するとき、ロボットは静止した回転装置のチャック上に基板を配置し、回転装置は基板を回転させつつ基板の縁部をスキャンして基準位置や基板離心率などを得る。そして、アライナは基板を中心位置に移動させ、あるいは結果として生じる離心率ベクトルをロボットに伝送し、ロボットはその情報を利用して基板を中心と一致した状態で取り上げる。初めはこのアプローチでも十分であるが、例えばマルチステップ処理ツールで生じ得るその後の基板の取り上げ及び配置では、基板がマルチステップ間で順に搬送され得るわけだが、そこでは各種のステーションで基板が所望の位置から移動した位置に位置付けられ得る。このことは、基板ウォーキングとしても知られている。従来のシステムでは、例えば好ましくないウォーキングなどに起因する（配置後に基板のずれは他の理由により生じ得るが）基板の再センタリングは、基板がアライナへ戻るときに実行され得る。このアプローチは、さらなるピックアップ操作や付加的かつ不必要なスキャンプロセスに好ましくない遅延をもたらし、これらはすべてオンザフライ方法でというよりむしろ連続的に実行される。
【０００６】
従来の他のシステムでは、搬送装置あるいはロボットは複数のセンサを含み得、基板を取り上げる際にその離心率を検出することができ、こうして配置中に再センタリングが可能となる。例えば、アライナはロボットエンドエフェクタに組み込まれ得、ロボットエンドエフェクタは基板の中心合わせを機械的になした上で、基準配置のため当該縁部をスキャンする。配置プロセスは、標準の基板搬送操作中にオンザフライで行われ得るが、これによりスループットパフォーマンスを向上させることが可能である。しかし、ロボットアームの移動コンポーネントの質量及び複雑性はスピードを制限する結果となり、信頼性を低下させコストの増大を招く。
【０００７】
外部センサを使用した基板離心率の確定には、一群のセンサを介して基板を移動させることが含まれ、センサは基板の前縁部及び後縁部を検出する。得られた情報は処理して基板の実際の中心位置を確定する。位置合わせ処理は通常の基板搬送動作中に、ロボットアームの質量あるいは複雑さを増大させることなくオンザフライ（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）で行われる。基板離心率を確定するセンサの一使用例は、１９９８年１月６日に発行され、発明の名称を「ウェハのセンター位置を確定するソフトウェア」とするアンドリュー氏による米国特許第５，７０６，２０１号に開示されている。しかし、この方法の１の欠点は、複数センサの位置合わせを要することにある。従来の基板配置システムの別例は、米国特許第５，５６３，７９８に開示されている。開示された従来のシステムは、搬送ロボットの位置を保持することにより基板位置を確定し得、それはロボットが１以上の位置センサで基板を搬送する際になし得る。少なくとも２のデータポイントが基板搬送中に測定され、基板位置を定める。開示された従来のシステムにより計算されるウェハ位置は、ウェハの寸法の変動により影響を受け、そのシステムでは、位置調整を確定してウェハ位置離心率を是正する際にウェハの不一致を補正することはできない。
【０００８】
離心率や誤配置を確定するシステムであって、限定数のセンサを含みコストを削減し、且つ上述した従来のシステムの欠点や他の欠陥を克服するシステムを提供することは有益であろう。
【発明の開示】
【０００９】
１の典型的実施例に従った基板処理装置を提供される。処理装置は、搬送装置と、当該搬送装置とコントローラに接続された少なくとも１のセンサを含む。上記搬送装置は、処理装置の処理ステーション間での基板の搬送をなすようになっている。上記センサは搬出装置により搬出された基板を検知することが可能である。上記センサは基板を検知すると少なくとも１の信号を送信するようになされている。上記コントローラは、上記センサと通信可能なように接続され、少なくとも２の方向に基板の位置合わせの確定がなされ、所定の位置に関して、当該2の方向は互いに角度をなす。上記コントローラは少なくとも１の信号からアライメント（位置関係）を確定することが可能で、少なくとも1の信号は基板上の２の位置だけを識別し、基板間の半径の不一致から独立している。上記コントローラは少なくとも１の信号からアライメント（位置関係）を確定し、この信号は基板上の２以下の位置を特定し、基板間にある半径方向の差異とは無関係である。
【００１０】
本発明の前述した態様及び他の特性は、後述する詳細な説明において添付の図面に関連して説明される。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図1を参照すると、開示した実施例の特徴を含む基板処理装置１００と基板２１５の斜視図が示されている。図面に示されるように、実施例に関して説明されているが、開示された実施例は多くの別な形態によって具現化されることを理解すべきである。さらに、適合するいかなる大きさ、形状、要素の種類、材料が使用される。
【００１２】
ここに説明した典型的な実施例の用途からすると、基板２１５は、例えば、２００ｍｍ、３００ｍｍ若しくはその他所望の直径の基板の半導体ウェハや、基板処理装置１００によるその他の処理に適したタイプの基板、空基板、一定の大きさや特定の質量を有するなど基板に類似する特性を有するものでもよい。上記実施例において、基板２１５は、基板上に取り付けられた、もしくはタグが付された読取可能な表示識別部を有する。基板上に取り付けられた表示識別部を備えた基板の好適な例は、２００３年６月１９日に出願された米国特許出願第１０/４６５，６６７号に記載されており、この特許の内容全体を参照により本願明細書に引用したものとする。別の実施例では、所定基板の識別データ及び測定データは、上記対象基板と関連して、その他の適当ないかなる方法でも上記装置に提供（伝達、読取など）され得る。識別表示片２１５Ｉは、例えば基板２５の識別情報（基板タイプ、ロット、シーケンス番号、その他所望の識別子情報など）でもよい。また、上記基板識別表示は、例えば基板測定データを含む他の所望基板特有の情報、すなわち基準タイプや位置、任意基板の欠陥、タイプ、位置、基板の半径並びに直径、及び真円度データ等、を含み得る。別の実施例では、その他のいかなる所望データ、情報が上記基板表示により提供され得る。上記基板表示は、上記基板識別情報及び測定データを任意の所望の方法（例えばバーコード、アルファ‐ナンバーコード等）で具現化し得る。承知のように、許容差は結果的に個々の基板間の実質的な寸法の不一致を引き起こし得る。例えば、SEMIスタンダードは２００ｍｍシリコンウェハで寸法差±０．５ｍｍ、３００ｍｍシリコンウェハで寸法差±０．２ｍｍを指定する。
【００１３】
ここに記載された典型的実施例の目的で、離心率は、基板の中心の実際の位置とロボットマニピュレータ若しくはロボットアームのエンドエフェクタの所望位置との差異をいう。上記ロボットアームは、上記基板中心位置とその所望エンドエフェクタ位置との差異を補正するが、これは配置オペレーションの実行時になされ（例えば上記装置の処理ステーションにおいて）、その結果、基板は当初の離心率の程度や方向と関わりなくセンター位置に配置される。上記典型的実施例では、処理装置は１以上のセンサを含み、1以上のセンサは上記ロボットアームにより搬送された基板を検知することが可能である。また、上記処理装置はコントローラを含み、コントローラはロボットアームを制御し、上記１以上のセンサと通信可能である。こうして、上記センサは、基板を検知するとコントローラに信号を送信することが可能である。上記コントローラは、自動ウェハセンタリング（ＡＷＣ）プログラム又はアルゴリズムによりプログラミングされる。上記センタリングプログラムは、基板上の２箇所に位置するセンサ信号からの所望位置に対する基板の離心率や位置合わせを確定することが可能であり、基板間の不一致とは無関係であるが、これはより詳細に後述する。上記コントローラはロボットアームを制御可能で、基板を公知の位置合わせで所望位置に配置する。後述の通り、処理装置１００は装置あるいはシステム３００を含み、基板上の不一致を識別又は確定し、これは基板の位置合わせの確定に影響を与え、上記センタリングプログラムは、基板の配置を確定する際に上記不一致情報を用いて不一致を補正するよう配置される。例示の目的のために、上記所望の位置合わせの誤差は±.００５ｍｍである（基板の直径誤差よりもおよそ２桁小さい）。
【００１４】
さらに図1を参照すると、基板処理装置１００は典型的な基板処理ツールであり、通常のバッチ処理ツールの構成を採るものとして示される。もう１つ別の実施例では、上記基板装置は所望のいかなるタイプでもよく、例えばソータやストッカ、計量ツール等でもよい。本実施例では、装置１００は、大気セクション１０５を有し、例えば、小規模環境及び装置１００に隣接する大気的な隔離が可能なセクション１１０を形成し、これらは当該装置に備え付けられて例えばバキュームチャンバとして機能する。他の実施例では、大気隔離セクションは不活性ガス（例えば窒素など）を保持し得、あるいはその他の隔離した大気を保持し得る。
【００１５】
上記典型的実施例では、大気セクション１０５は、通常１以上の基板保持カセット１１５及び大気ロボットアーム１２０を有する。また、大気セクション１０５は内部にアライナ１６２を有する。さらに上記典型的実施例では、セクション１０５は適切な読取装置３０２を含み、上記基板上の識別表示２１５Iを読み取る。セクション１１０は、１以上の処理モジュール１２５及びバキュームロボットアーム１３０を含み得る。処理モジュール１２５は任意のタイプとなし得、材料の蒸着、エッチング、ベーキング、ポリッシング、イオン注入における洗浄などがこれに相当する。承知のように、ロボット参照フレームのような所望の参照フレームに対して、各モジュールの位置がコントローラ１７０に登録され得る。また、上記１以上のモジュールは、基板１９５を所望の向きにある基板となるよう処理し得、例えば基板上の基準（図示しない）を用いてこれを定める。モジュール処理における基板の所望の向きは、コントローラ１７０に登録される。さらに、バキュームセクション１１０は１以上の中間チャンバを含み、これはロードロックと呼ばれる。図１に示した上記実施例は２のロードロック、すなわちロードロックＡ１３５とロードロックＢ１４０とを含む。ロードロックＡ及びＢはインターフェイスとして動作し、これにより基板が大気セクション１０５とバキュームセクション１１０との間を通過することができ、バキュームセクション１１０内において完全な真空状態が侵されることはない。基板処理装置１００はコントローラ１７０を含み、コントローラ１７０が基板処理装置１００のオペレーションを制御する。コントローラ１７０は、プロセッサ及びメモリ１７８を含む。上記情報に加えメモリ１７８はプログラムを含み得、後述の通り、プログラムは、オンザフライ（ｏｎ ｔｈｅ ｆｌｙ）基板の離心率や誤配置の検知及びその補正の技術を含み得る。さらにメモリ１７８は、処理パラメータを含み、それは例えば、処理モジュールの温度及び／又は圧力、上記装置のセクション１０５、１１０内のその他の部分あるいはステーション、処理された基板２１５の一時的情報と基板の測定情報、アルゴリズムなど装置及び基板に関する軌道データを適用してオンザフライ基板の離心率を後述のように確定するプログラムなどである。
【００１６】
上記典型的実施例では、大気ロボットアーム１２０、これはまたＡＴＭロボットとも呼ばれるが、これがドライビングセクション１５０及び１以上のアーム１５５を含み得る。少なくとも１のアーム１５５はドライビングセクション１５０上に搭載される。少なくとも１のアーム１５５はリスト１６０と接続し、リスト１６０は同様にエンドエフェクタ１６５と接続して基板２１５を保持し得る。エンドエフェクタ１６５はリスト１６０と回転自在に接続される。ＡＴＭロボット１２０は、基板を大気セクション１０５内のいかなる位置へも搬送するようになされる。例えば、ＡＴＭロボット１２０は、基板保持カセット１１５とロードロックＡ１３５とロードロックＢ１４０との間で基板を搬送し得る。また、ＡＴＭロボット１２０は、アライナ１６２へあるいはアライナ１６２から基板２１５を搬送し得る。ドライビングセクション１５０はコントローラ１７０からコマンドを受信し、それらのコマンドは、ＡＴＭロボット１２０の半径、円周、鉛直、複合その他の方向への動きに応じたものである。アライナ１６２は基板２１５上の基準特性（図示しない）を検知し、それに従って基板を配置するようなし得るが、もちろん後述のように、基板の離心率を確定し得る。読取装置３０２は上記基板上で表示２１５Ｉを読取り、そのデータをコントローラ１７０へ送信し、これにより上記表示において具現化されたウェハの識別や測定情報の登録がなされる。
【００１７】
上記典型的実施例では、バキュームロボットアーム１３０は、セクション１１０の中央チャンバ１７５に搭載され得る（図１を参照）。コントローラ１７０が動作し、開口部１８０及び１８５をサイクリングさせ、且つバキュームロボットアーム１３０の動作を調整して処理モジュール１２５とロードロックＡ１３５とロードロックＢ１４０との間で基板を搬送する。バキュームロボットアーム１３０は、ドライビングセクション１９０と、１以上のエンドエフェクタ１９５とを含み。他の実施例では、ＡＴＭロボット１２０及びバキュームロボットアーム１３０は、適当な搬送装置であればいかなる種類でもよく、例えばＳＣＡＲＡタイプのロボットや、関節のあるアームロボット、カエル足タイプの装置、あるいは左右対称の搬送装置等でもよい。
【００１８】
図１に示すように上記典型的実施例では、装置１００は、内部に多数の基板所在検出センサ１９７、１９８、１９９を含み得、例えばそれを用いて、搬送ロボット１２０、１３０により運ばれた基板２１５のオンザフライセンタリングを実施する。別の実施例ではセンサの数に増減があってもよく、センサの位置は所望の通りに設置される。センサ１９７及び１９８は図のように設置され得、実質的に１組のセンサとして動作してコントローラ１７０内の適当なアルゴリズムと連動してオンザフライセンタリングを実施し得るが、これは２００３年１２月１８日に出願された米国特許出願第１０／７３９，３７５号と類似の方法で実施される。なお、当該米国特許出願は明細書全体において参考のため包含されている。１のセンサ１９９は図１に示されており、例示目的で上記処理装置のバキュームチャンバ内に設置されている。もう１つの別な実施例では、より多くのセンサが上記大気隔離セクションの搬送チャンバ内に設置され得る。図１に示した例示のセンサ１９９の位置は見本にすぎない。後述のように、装置１００はオンザフライ基板センタリングシステム１０１を含み得、システム１０１は単一のセンサ１９９を用いてオンザフライ基板センタリングを達なし得る。
【００１９】
ここで図２を参照すると、センタリングシステム１０１の平面図を示しており、センタリングシステム１０１は上記典型的実施例では搬送ロボット１３０とセンサ１９９とロボットコントローラ１７０とシステム１３０とを含み、基板の不一致を確定し得る。前述の通り、１のセンサ１９９は例示の目的で図２に示されており、もう１つの別な実施例では上記センタリングシステムは複数のセンサを有し得る。図２はまた、装置１００の典型的な処理モジュール１２５を示している（図１を参照）。図２では、搬送ロボット１３０は全体的に図式的に表されており、前述のようにロボット１３０はいかなる所望の構成を採り得る。ロボット１３０が示されており、ロボットは基板２１５を保持し、処理モジュール１２５へ搬送を行う。処理モジュール１２５は基板ステーションＳを含み、基板ステーションＳは所定のセンターポジションＳＰを確定する。基板２１５の中心は、ステーションＳ内に位置付けられる際、実質的にステーションセンターＳＣと一致することが望ましい。もう１つの別な実施例では、上記基板ステーション及びセンサは上記処理装置の所望のいかなる部分によっても定めることができ、そこでは基板は上記ロボットに対して所望の場所に設置される。図２に示すロボット１３０に対するステーションＳ並びにセンサ１９９の位置関係は、単に例示にすぎない。もう１つの別な実施例では、上記基板ステーション及びセンサは、上記搬送ロボットに対して所望どおりに配置され得る。図２では、ロボット１３０、センサ１９９、システム３００及びコントローラ１７０が後述のように接続している状態で示され、ロボットオンザフライ基板センタリングシステム１０１を形成し、システム１０１は、ロボットがステーションＳへの搬送経路Ｐに沿って基板を搬送する際にロボットエンドエフェクタ上で基板２１５の離心率を確定することを可能にし、また、センタリングファクターによりロボットが基板２１５を基板ステーション中心ＳＣに設置すること確実にすること可能にする。図２に示すように、上記典型的実施例ではシステム３００はアライナ１６２及び基板表示読取装置３０２を含み得る。また、基板処理モジュール１２５は基板ステーションＳを定めるものであるが、コントローラ１７０（図２に図式的に示す）と接続され、後述のようにオンザフライ基板センタリングシステム１０１を提供する。コントローラ１７０は、アライナ１６２と読取装置３０２と処理モジュール１２５とから提供されたあるいは得られた情報又はデータを使用し得、オンザフライセンタリングを実施する。さらに、後述のように、上記進行経路に対するセンサ１９９の位置は、処理モジュール１２５の所定の特性に基づいて確定される。
【００２０】
承知の通り、ロボット１３０はコントローラ１７０と接続し通信可能な状態にすることで、上記コントローラがロボットの動作を制御し、ロボットエンドエフェクタ１９５、具体的にはエンドエフェクタ中心１９５Ｃを公知の制御方法で装置１００内のいかなる所望の位置へ移動させることが可能となる。例えばロボット１３０は所望位置確定装置を含み得、当該装置がコントローラと接続して適切な信号を送信し、コントローラは以下の双方、つまりエンドエフェクタ中心１９５Ｃの位置座標及び運動量確定パラメータを確定することが可能となり、これはロボット１３０にかかわるいかなる所望参照システムにおいてなされる。例えば、ロボット１３０は前述の通り回転自在に搭載され、Ｚ軸のまわりをロボット全体で回転することが可能であり、また接続されてエンドエフェクタ中心１９５Ｃを回転軸Ｚに対して少なくとも半径方向に移動させる。ロボット１３０はモータエンコーダを含み、モータエンコーダはコントローラ１７０と接続し、移動しているロボットモータの相対的あるいは絶対的な移動を識別する。さらにコントローラ１７０にはプログラムが組み込まれ、上記エンコーダデータを変換し（コントローラ内にプログラミングされたロボットのジオメトリー情報と共に）、エンドエフェクタ中心１９５Ｃの位置座標及び慣性パラメータを生成する。こうしてコントローラ１７０は、いつでもエンドエフェクタ中心１９５Ｃ（図２にＲcとして表す）の（所望の基準座標系における）位置座標と、エンドエフェクタのいかなる所望位置と（例えば基板ステーションのセンターＳＣなど）を把握する。
【００２１】
さらに図１及び図２を参照すると、アライナ１６２は適切な種類であればどのようなものでもよい。本実施例では、アライナ１６２は、上記装置の前方あるいは大気セクションに配置されるが（図１参照）、別の実施例では装置内のいかなる所望位置にも配置され得る。アライナの好適な例は、２００５年７月１１日に出願され、発明の名称を「高速アライナ装置」とする米国特許出願第１１／１７９，７４５号に開示されており、これは参考のため本明細書全体に包含されている。上記の通り、アライナ１６２は適当なセンサを含み得、それは例えばスルービームセンサなどであるが、センサは基板２１５上で基準Ｆを検出することが可能である（図２を参照）。承知のように、また上記したように、基準Ｆは基板２１５の所望のアライメント（位置関係）を識別する働きをするが、基板２１５は１以上の処理モジュール１２５のプロセス特性に関わるものである。例えば、図２に示す処理モジュール１２５は、基板２１５上で特定の処理を実行可能となし得、その処理は基板２１５の特定の位置合わせを必要とする処理である。上記アライナは、例えば、その内部に基板２１５を配置することもでき、それにより、その後搬送されてロボット１３２により基板ステーションＳ内に配置されると、基板２１５は上記所望の配置をとることが可能となる。もう１つ別な実施例では、上記アライナは上記コントローラに対し位置情報を識別し得、それにより、コントローラは上記搬送ロボットを制御して、処理モジュール内で上記基板に特定の向きをとらせることが可能となる。アライナ１６２によりなされた基板の向きは、公知の位置に上記基板の基準Ｆを位置付ける。基板の基準の公知の位置はコントローラと互いに通信を行う。コントローラはプログラミングされ、エンドエフェクタに対し基準Ｆの予想される位置を定めるが、これはロボットエフェクタ１９５によってアライナにより提供される基準位置情報から基板２１５が搬送されるときになされる。エンドエフェクタ上の予想される基準位置はコントローラ１７０により使用され、後述のように、システム１０１におけるオンザフライセンタリングを実施し、それはオンザフライウェハ検出のために、例えば基板上の少なくとも２箇所を識別するセンサ１９９あるいは単一センサ１９９を用いる。
【００２２】
典型的な本実施例では、アライナ１６２は検知能力を有し得、ゆえに上記基板の直径に関する測定データを生成することが可能である。典型的な本実施例におけるアライナは、コントローラ１７０と接続して、基板の直径を測定可能で、且つ基板周囲の真円度及び同心度をマッピング可能で、さらに基板周縁部のいかなる欠損や不一致をも識別可能である。例えば、当該アライナ検知装置（例えば線形の、あるいは配置された検知装置など）は、基板外周部の位置を基板周縁部として検知することを可能となし得る。アライナ１６２による外周位置データはコントローラ１７０に送信され、登録され得る。上記典型的実施例では、コントローラはプログラム１７３を有し、上記データから基板の直径を確定し得る。コントローラ１７０は、システム１０１におけるオンザフライセンタリングの対象となる各基板の基板直径及び基準位置情報を登録する。もう１つの別な実施例では、基板の直径情報は、いかなる他の手段であっても適当な手段であれば、それによってコントローラ内に提供され登録される。上記典型的実施例では、コントローラ１７０のプログラム１７３は、基板の他の幾何学的情報、つまりアライナ１６２により送信された外周位置データからの情報を確定可能である。例えばコントローラ１７０は基板の中心部の計算が可能であり、且つセンター部と基板外周付近の基板周辺部との相対的半径をマッピング可能である。例えば、基板は完全な円形でなくても良く、いくらか円からずれていても良い（図５など参照）。真円ではない周辺部ＰＥの情報はアライナにより検知され、コントローラ１７０のプロセッサと通信可能であるが、これは計算技術を用いて、真円でない基板の中心部を確定するものである。逆に、半径（すなわち、基板中心と外周との距離）は基板の円周運動によって異なる。コントローラ１７０は典型的実施例では、基板の円周辺りで半径の変動を確定することが可能であり、それを基板の所望レファレンス（例えば基準Ｆなど）に対してマッピングすることも可能である。半径変動はコントローラ１７０によってアルゴリズムあるいは表を形成して、コントローラのメモリに保存され得る。基板の他の位置特性はコントローラ１７０により確定されてメモリに保存され、例えばアーク長ＡＬ(図５を参照)は所望の中心の位置ずれの距離、角度方向を用いて位置特性を理解できる。角度方向は、特定の基板の外周位置における基板半径に対応し、これは上記センタリングシステムのセンサ１９９により検知される。こうして後述のように、コントローラ１７０は基板外周上の１点で特定の基板半径を確定なし得るが（例えばメモリ内の半径マッピングから識別するなど）、これはその点で得られたアーク長測定や上記基板の公知の向きから確定される。もう１つの別な実施例では、基板のその他いかなる所望ジオメトリーも使用され、センタリング中に基板の半径を確定する。
【００２３】
他の典型的実施例に従って、基準及び基板の直径の情報は、基板不一致確定システム３００の読取装置３０２によってコントローラと通信可能である。例えば、基板の直径情報は予め監視され（例えば、離れた位置において、対象の処理装置１００へ到達することに先立ち）、対応する基板（前述したような基板あるいは基板搬送装置上に設置された読取可能な表示２１５Ｉなどのような）にタグが付され、コントローラがそれを読取り、登録する。もう１つの別な実施例では、上記基板測定情報はコントローラ１７０の外部メモリに保存され、所望のときにコントローラによってアクセスされる。
【００２４】
上記典型的実施例および前述の通り、コントローラ１７０はプログラによって制御され、上記装置及び基板の様々な位置推算表データをモニタリングし登録するが、それらは、後述のように、センタリングシステム１０１によって使用されるものである。承知の通り、基板の寸法の特性は環境条件、特に温度によって異なり得る。例えば、上記した基板２１５は、処理中に温度変化にさらされると、熱膨張および熱収縮を起こす。コントローラ１７０は、基板の事前位置や環境温度に関する情報、つまりその事前位置に基板がさらされることになり得る情報、を含み得るが、もちろん露光時間やその他関連情報も含み得る。例えば、上記基板は事前時間の一時点においてベーキングモジュールから外され、ある温度で搬送コンテナ内に設置され、そこに一定期間保持され得、その後一定の事前温度を有する装置１００に搭載され得る。コントローラメモリは、こうして装置１００の様々な領域における温度情報を保持し得、基板２１５は、その領域を経由して搬送され、あるいはその領域内においてＦＡＢの他の所望部分と共に保持される。例えば、温度情報は、搬送コンテナ（図示しない）のコントローラ１７０内に保存され得るが、コントローラ１７０では基板が上記装置に搬送される。温度情報は、フロントセクション１０５（図1を参照）やロードロック及びいかなるバッファセクション（図示しない）に保存され得、そこでは基板がバッファリングされ得る。同様に、バキュームセクション１１０では、熱情報、例えば放射表面の温度あるいは熱で吸収する表面の温度は（例えば、ヒーティングプレートやクーリングプレートなど）、承知の通りコントローラ１７０に保存され得、上記典型的実施例では、コントローラ１７０は位置や時間などの基板の一時的情報をモニタリングし保存し得る。こうしてコントローラ１７０は、上記典型的実施例では、所望パラメータの記憶情報を含み得、所望期間、例えばセンサ１９７から１９９を通過するとき、の基板の熱条件を十分に確定する。例えば、上記コントローラは適切な熱バランスアルゴリズムを含み得、それにより所定時間、例えばアライナ１６２による半径測定時やセンサ１９９の通過時などに、適切に基板の熱条件（つまり温度）を設けることが可能となる。もう１つの別な実施例では、上記した基板の熱条件を識別するデータは、コントローラによって所望の外部メモリ位置からアクセスされる。さらに別な実施例では、基板の熱条件は、光学温度計などの適当な装置によって直接測定され得る。ウェハの温度データはコントローラと通信可能な状態で使用され、それによって後述する熱条件に起因する寸法の差異が確定される。
【００２５】
さらに図２を参照すると、上記のセンサ１９９は、適切な種類のものであればいかなるものでも良く、スルービームや反射センサなどがそれに当たるが、ロボット１３０により基板が当該センサを通過する際、基板２１５の所在が検出可能である。上記典型的実施例では、センサ１９９はビーム源１９９Ｓ及び検出部１９９Ｄを含み得、ビームを検出し若しくは検出できなかったときに適切な信号を生成する。センサ１９９は、基板の搬送経路Ｐに対しオフセットに位置し、基板端部はセンサ１９９の検知エリアを通過する。基板の搬送経路は、実質的に半径方向経路（つまりロボット１３０のショルダー軸Ｚを通過して延びる経路）として、例示目的で図２に示されている。別な実施例では、基板はいかなる所望の搬送経路も含み得る。例えば、経路は直線経路オフセットでもよいが、実質的には上記した半径方向経路と平行となる。他の実施例では、経路はオフセットで、半径方向のものに対して所望の角度をなすものでも良い。センサ１９９は、対象の縁部を検出する感度が向上するよう最適に設置され、それは本明細書に参考のため包含した米国特許出願第１０／７３９，３７５号に記載の通りである。
【００２６】
上記典型的実施例では、搬送経路に対するセンサ１９９の位置は、エンドエフェクタ上の基板２１５の予期される方向に基づいて確定されており（つまり、上記基準の予想される位置上において）、このため、当該基板が搬送されるべき処理モジュール１２５に関する基板の方向パラメータに基づいて確定される。例示の目的で、センサ１９９は検知領域を含み、それは実質的には柱状ビームと共にスルービームセンサのスポットとなし得、これにより基板２１５上で基準Ｆの除外ゾーンＥ（図３を参照）を画定すると考えられる。上記基板、つまり所定の処理モジュールに搬送されている基板の予想される方向は、上記装置のセットアップ時、つまり処理モジュール及びロボットがインストールされている時に確定可能である。オンザフライセンタリングセンサ１９９は、したがって搬送経路に対して位置付けられ、上記ロボットエンドエフェクタ上の予想される基板方向の下で、特定の処理モジュールに関する方向パラメータに対応して決定され、基準Ｆはセンサの除外ゾーンの範囲内とはされない。
【００２７】
図３Ａ−３Ｃは、ロボット１３０を各々３の位置で示し、それはロボット１３０が基板ステーションＳへの実質的な半径方向経路に沿って基板２１５を搬送するときのものである。図３ｂ−３ｃに示したポジションＣ１及びＣ２では、基板２１５は、センサ１９９が基板２１５の周縁部の前縁部及び後縁部を各々検知する位置にある。ロボットの位置データ（特に、前記したようにコントローラにより確定されたエンドエフェクタＲｃのセンターの位置）は、センサ１９９から信号を受信するとすぐに登録され、基板はポジションＣ１及びＣ２に位置付けられる。この位置情報は、さらに後述のように用いられ、センタリング距離が確定される。承知の通り、ポジションＣ１及びＣ２のセンサ１９９からの信号が基板のオンザフライ時に生成されると、コントローラ１７０により信号の遅延補正が採られ、このことは米国特許出願第１０／７３９３７５号に記載される通りである。こうしてコントローラ１７０は、前述した遅延補正技術を用いて読取ったエンドエフェクタ位置を再現し、その位置を基板の外周上の位置に変換し得るが、それは後述のように使用される。
【００２８】
ここで図４を参照すると、上記典型的実施例では、コントローラ１７０内にプログラミングされた上記センタリング処理は、ロボット参照構造に対するセンサ１９９の位置を較正し得る。これは図４に図示される。センサ１９９の位置を較正すべく、公知な寸法の較正基板２１５Ｃ（上記したように、コントローラはオンザフライセンタリング確定の所望精度に合わせて十分に正確な各基板寸法を把握する）は、上記した基板の中心に位置付けられ、実質的にエンドエフェクタ中心Ｒｃ上の所望の参照位置と一致する。もう１つの別な実施例では、上記した搬送ロボット上の位置のようないかなる所望参照位置が使用される。承知の通り、上記した所望参照位置の正確な位置は、搬送ロボット上でロボット参照フレームの範囲内で定められ、例えば適切なロボットティーチングシステムを使用することにより上記センサ位置の較正を容易にする。
【００２９】
下記の数式に使用される符号は、下記の表１に記載する。
【００３０】
【表１】
2009500869.tif 000003
【００３１】
コントローラ１７０は、例えばウェハセンタリングプログラム１７８の一部（図１を参照）として、較正アルゴリズムによってプログラミングされるが、較正アルゴリズムは例えば下に示す数式（１）及び（２）などで定義される。
【００３２】
【数１】
2009500869.tif 000004
【００３３】
【数２】
2009500869.tif 000005
【００３４】
図４では、上記した較正基板が２１５ＣＴＥ及び２１５ＣＬＥの２方向に示され、その２方向において各センサ１９９は較正基板の外周の後縁部及び前縁部を検知する。較正アルゴリズム（１−２）は、コントローラ１７０がセンサ座標Ｘｃ及びＹｃを確定することを可能にする。（本例では、デカルト座標が使用される。但し、コントローラは適切な数式によってプログラミングされ、いかなる所望の空間座標システムにおいてもセンサ位置を確定する。）上記したように、rw, rc2及びVclの値はコントローラ１７０に登録され、確定後、センサの座標（Xc, Yc）はコントローラ１７０に保存される。数式１−２における値rwは、較正ウェハの公知半径である。承知の通り、上記したセンサ位置の較正はいかなるときでも実行され、例えば上記した処理装置のセットアップ時などにも実行され得る。ウェハ半径rwの較正は、較正手順の実行に先立ち、こうして十分に短時間の間に正確に行われ、その結果、熱的効果に起因する寸法の不一致はごくわずかなものとなり、そのような効果に対するいかなる補正も不要となる。それでもなお、上記した較正基板２１５Ｃ半径の測定時とは実質的に異なる熱的効果を含む装置で較正が生じる場合、熱的効果に起因する半径の値rwの変化は、後述する操作基板に類似の方法で定められる。さらに承知の通り、上記した数式１−２に記載の較正アルゴリズムは、後述する他のウェハセンタリングアルゴリズムの数式と同様、図４に示す典型的実施例において半径搬送経路Ｐとして表されている。もう１つの別な実施例では、前記したように経路が半径方向でなくても、較正アルゴリズム（１−２）及び他のセンタリングアルゴリズムは適切に修正され得、経路の形状に対応する。例えば、半径方向経路Ｐに対して通常並行な搬送経路の補正については、アルゴリズムは通常、その形状が較正アルゴリズム及びセンタリングアルゴリズムに類似し得るが、例えば並行搬送経路オフセットに関する公知の定数計算を含み得る。こうして数式１−２はより一般的に以下のように表現され得る。
【００３５】
【数３】
2009500869.tif 000006
【００３６】
【数４】
2009500869.tif 000007
【００３７】
【数５】
2009500869.tif 000008
【００３８】
及び
【００３９】
【数６】
2009500869.tif 000009
【００４０】
であり、ｘ０は半径方向経路からの（デカルト座標における）経路オフセット値である。
【００４１】
もう１つ別の実施例では、上記した数式はいかなる直線経路の形状によって修正され得る。
【００４２】
図５は、２１５wle及び２１５wteの位置（図３ｂ−３ｃのＣ１及びＣ２に類似）におけるオンザフライセンタリングの対象となる基板（プロダクション基板など）を図式的に示しており、そこでは前述のように、センサ１９９が基板前縁部及び後縁部を検知する際にコントローラ１７０によってロボット半径方向の位置rw1及びrw2が取得される。コントローラ１７０は、ウェハセンタリングアルゴリズムによってプログラミングされ、例えば下記の数式（３）−（８）によって確定される。
【００４３】
【数７】
2009500869.tif 000010
【００４４】
【数８】
2009500869.tif 000011
【００４５】
【数９】
2009500869.tif 000012
【００４６】
【数１０】
2009500869.tif 000013
【００４７】
【数１１】
2009500869.tif 000014
【００４８】
【数１２】
2009500869.tif 000015
【００４９】
数式（３）−（６）は、典型的実施例において、コントローラが、エンドエフェクタ中心に対するウェハ離心率（Δx、Δy）を確定することを可能にする。rw、rm2、rm1の値は、前述と類似した方法でコントローラ１７０により登録される。さらに、コントローラ１７０は、適切なアルゴリズム、データベース、テーブルを用いて、基板の直径（すなわちrw）における差異を補正する。一例として、上記したコントローラは、前述したメモリに登録された半径マッピング情報にアクセスすることが可能であり、センサによって識別された縁部位置までのマッピングされた半径値を確定する。例えば前述したように、半径rwは、基板の位置と相互に参照される測定されたアーク長との相関関係によって導出される。さらに一例として、コントローラ１７０は、適切なアルゴリズムによりプログラミングされ、環境によって生じた差異を計算し補正し得るが、これは例えば処理温度に起因する熱膨張などである。上記した典型的実施例では、コントローラ１７０によってアルゴリズムに適用されるrwの値は、実質的に生産ウェハ半径の真の値を表す。直径補正アルゴリズムは、使用可能装置の対象となるコントローラにより用いられる。例えば、上記した直径補正アルゴリズムは、基板の基点、及び／あるいは基板の到達点に基づいてコントローラ１７０により開始され得る。また、コントローラ１７０は、適切なデータあるいは許容できる測定範囲でプログラミングされ、それにより、センサからの位置信号が所望の統計学的範囲から外れた外周位置を示すか否かを確定する。これは、コントローラに以下のことを示すために用いられる。それは、上記した基準が誤って除外ゾーンに位置付けられていることや、若しくは、基板が欠陥を有していること（破損などにより）、を示すために使用される。コントローラが所望の範囲外において外周位置を検知した場合、コントローラは自動的に計算を開始し、基板上で実行された動きにおいて、基準が除外ゾーンＥ（図３Ａを参照）に位置付けられているか否かを確定する。基板方向位置が基準を除外ゾーンＥ（図３Ａを参照）に配置している、と確定すれば、コントローラは搬送経路を再構成して基準が除外ゾーンを回避できるようにする。また、コントローラはプログラミングされてオペレータに適切な警告を送信し逸脱範囲の状態を示す、例えば搬送中に基準が除外ゾーンの外に出たことなどをコントローラが確定する。もう１つの別の実施例では、コントローラはプログラミングされて自動修正動作の試行に先立って警告を送信し得る。こうして、センタリングシステム及びプログラミングが使用され得、基板の破損を防止あるいは検出する。
【００５０】
基板の離心率（上記した典型的実施例においてエンドエフェクタ中心と比較）を確定するとすぐに、コントローラアルゴリズムは、数式（７）から（８）を用いて図６に示すロボットモーション値（ΔＲ、ΔＴ）を生成し、基板を基板ステーションＳＳの中心ＳＣに設置する。（Ｒｓはステーションセンターの半径方向の位置を示す、図2を参照。）ロボットモーション値は適切な動的コマンドに形式化され、所望のロボット動作を発生させる。
【００５１】
このように、典型的実施例では、ウェハの中心位置は、ウェハが何枚であっても実質的な相違はなく、そして、使用するウェハ間の寸法の差異にかかわらず、繰返し確定が可能であり、必要であれば高速の入出力ロボットと接続される単一センサ１９９を用いる。ウェハがセンサに割り込むと、ロボットエンコーダ位置がラッチングされ保存され得る。アルゴリズムは、２の測定結果を用いてウェハ中心を計算する。これらの値は、較正中に保存された値、つまりエンドエフェクタ上の中心に位置付けられた較正ウェハの軌跡をロボットに通過させる際に保存された値と比較される。これらの値の差を用いてウェハＸ及びＹのオフセットが計算され得、ロボット座標に変換されて配置補正がなされる。
【００５２】
上記した典型的実施例では、ＡＷＣアルゴリズムは、測定されたコントローラ１７０に登録されたウェハの直径によって決定され、ウェハのオフセットを計算する。もう１つの別の実施例では、ウェハの直径値は初めにアルゴリズム中に設定され、測定される基板の公称直径となる。実際の基板の直径が所望の範囲（例えば、処理ステーションでの所望の配置許容差に相当）を超えて公称直径と異なるものであれば、実際の値は公称値に置換される。環境的要因に起因する直径の不一致を是正するために、提案されたアルゴリズムは、基板の直径に関する公知データの環境的要因を用いて環境誘発の不一致を補正し得る。典型的実施例における実際の基板の直径に関する知識は、ウェハの直径を測定可能な基板アライナ１６２からコントローラ１７０へ情報を渡すことにより取得される。ウェハ及び処理温度の公知データはこうして用いられ得、熱成長に起因する直径の差を補正する。
【００５３】
前述のように、ＡＷＣアルゴリズムは、画定されたセンサ除外ゾーンに対する基準位置の検知を含む。上記した典型的実施例では、この除外ゾーンは、基板進行経路に対するセンサ位置に基づいて確定される。さらに、範囲内にノッチがある際には離心率計算に関する統計及びデータを使用して調整を行い、潜在的な位置合わせの不具合をユーザーに警告することが可能である。これと同様の方法を使用し、基板の破損を防止あるいは検出する。基準位置に関する情報は、基板アライナからのフィードバックによって認識され得る。
【００５４】
前述の説明は本発明の単なる一例に過ぎないと理解されるべきである。当業者であれば、様々な代替及び修正例を本発明から逸脱することなく考え出すことが可能である。したがって、本発明は、添付した特許請求の範囲の範囲内にあるそのような代替、修正及び変化のすべてを採用することを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】１の典型的実施例の特性を取り入れた基板処理装置の平面図である。
【図２】図1の処理装置の基板搬送装置、基板ステーション、センサ、並びにコントローラ、及び当該基板ステーションに搬送されている基板の平面図である。
【図３Ａ−３Ｃ】各々異なる位置における上記搬送装置を示す上記基板搬送装置及びセンサの平面図である。
【図４】上記搬送装置、基板ステーション、センサの参照位置を示し、異なる位置における基板を較正し、上記センサ位置の確定を図示する図である。
【図５】上記搬送装置、基板ステーション、センサ及び異なる位置における基板製作参照位置を示し、且つ上記基板製作位置の確定を示す図示する別の図である。
【図６】上記搬送装置、確定されたオフセット基板位置、及びステーションにおける有心基板位置の参照位置を示し、上記搬送装置のセンタリング補正因子の確定を示すさらに別の図である。
【図１】
2009500869.tif 000016
【図２】
2009500869.tif 000017
【図３Ａ】
2009500869.tif 000018
【図３Ｂ】
2009500869.tif 000019
【図３Ｃ】
2009500869.tif 000020
【図４】
2009500869.tif 000021
【図５】
2009500869.tif 000022
【図６】
2009500869.tif 000023
【国際調査報告】
2009500869.tif 000024