(57)【要約】【課題】ウエハ処理装置のロボットアームの位置の調整には、アームの基準となる位置をウエハの標準的な中心位置と処理室の試料台中心とが一致するように設定するティーチングが必要であるが、このティーチングは作業者の熟練を要し作業効率が悪く装置稼動率を低下させていた。【解決手段】ウエハ処理装置の真空ロボットのロボットアームに設けられた特定の位置を示す第一の印を、処理室の試料台上に配置され、前記ロボットアームの第一の印に対応する位置に配置された第二の印まで、ロボットアーム先端部を移動させて、検出した前記第一の印と第二の印との位置のずれ量を制御装置に入力して、ロボットアームの動作を制御させるティーチングを行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空にさらされる真空容器内部に配置され、内部で略円形のウエハがプラズマを用いて処理される処理室と、前記ウエハがその上面に載せられる試料台と、前記試料台上に前記ウエハをこれらの中心同士の位置を合わせて載せるロボットアームとを備えたプラズマ処理装置において、前記ロボットアームに設けられた特定の位置を示す第一の印と、前記試料台上に配置され、前記ロボットアームの第一の印に対応する位置に配置された第二の印とを一致する前記ロボットアームの位置のデータを記憶し、このデータに基づいて前記ウエハを載せたロボットアームの動作を制御する制御装置を備えたプラズマ処理装置。
【請求項２】
内部が真空にさらされる真空容器内部に配置され、内部で略円形のウエハがプラズマを用いて処理される処理室と、前記ウエハがその上面に載せられる試料台と、前記試料台上に前記ウエハをこれらの中心同士の位置を合わせて載せるロボットアームとを備えたプラズマ処理装置において、前記ロボットアームに設けられた特定の位置を示す第一の印と、前記試料台上に配置され、前記ロボットアームの第一の印に対応する位置に配置された第二の印とを一致する前記ロボットアームの位置のデータを記憶し、このデータに基づいて前記ウエハを載せた前記ロボットアームの動作を制御する制御装置を備えたプラズマ処理装置の運転方法であって、前記処理室を大気開放した状態で前記ロボットアーム先端部を前記試料台上方に移動させて、検出した前記第一の印と第二の印との位置のずれの量を前記制御装置に入力して前記ロボットアームの動作を制御させるプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置の運転方法であって、大気開放した状態で前記試料台上に載せられ、前記第二の印を有した治具を用いて前記位置のずれの量を検出するプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のプラズマ処理装置の運転方法において、前記ロボットアームに前記第一の印を有した透明な部材からなる治具を装着して前記位置のずれの量を検出するプラズマ処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空にされた室内と処理容器との間でウエハを搬入、搬出するロボットアームを備えたウエハ処理装置に係り、ロボットアーム先端部上に保持されたウエハを処理容器内のウエハステージ上に運ぶウエハ処理装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のウエハ処理装置としては、特許文献１のものが知られている。特許文献１には、多角形状の真空搬送室内の中心に配置されたロボットアームの先端にウエハを保持して、真空搬送室の周囲に配置された処理室内にウエハを搬入、搬出する経路上で、ウエハの中心位置を検知し、前記の位置とのずれを検出してこれを修正して処理容器内のステージ上に載せるものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０１８７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術であるロボットアームの位置の調整にはアームの基準となる位置をウエハの標準的な中心位置と処理室の試料台中心とが一致するように設定するティーチングが必要であるが、このティーチングは作業者の熟練を要し作業効率が悪く装置稼動率を低下させていた。
【０００４】
本発明の目的は、ロボットアームの位置の調整にアームの先端部の中心位置と処理室の試料台の中心位置のずれ量を検出し、このデータに基づいてロボットアームの動作を制御させるティーチング方法により、作業効率が良く、ティーチング精度の高いプラズマ処理装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のティーチング方法においては、真空ロボットのロボットアームに設けられた特定の位置を示す第一の印を、処理室の試料台上に配置され、前記ロボットアームの第一の印に対応する位置に配置された第二の印まで、前記ロボットアーム先端部を移動させて、検出した前記第一の印と前記第二の印との位置のずれ量を前記制御装置に入力して、前記ロボットアームの動作を制御するためのティーチングを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ロボットアームの第一の印と、処理室の試料台上の第二の印の位置を検出し、許容値を外れていた場合に位置データの変更を行うことにより、検出した位置のずれ量に対して適切に位置調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の実施例１である半導体処理装置１００の全体構成図を示している。
半導体処理装置１００は、複数（４個）の処理室１０１，１０２，１０３，１０４と、複数（３個）のカセット設置台１０５との間でウエハを移送することができる。
【０００９】
処理室１０１，１０２，１０３，１０４は、プラズマエッチング、層の堆積、および／またはスパッタリングを実行するための処理室であっても良い。これら処理室１０１，１０２，１０３，１０４は、所定の圧力（真空圧）に減圧される内部の空間にウエハ等試料が載置される試料台を有した真空処理容器から構成され、その内部の空間に処理用のガスを供給しつつ図示しない電界または磁界の供給手段から電界または磁界を印加して処理室のウエハ上方の空間にプラズマを形成し、試料の表面を処理する処理容器となっている。
【００１０】
真空処理装置である半導体処理装置１００のバッファ室１１０は、内部が前記処理室１０１等の内部と同等の圧力に調節可能な真空容器から構成され、ウエハを真空側に導入するために実装された複数のロードロック室１０６，１０７が接続されている。なお、処理室１０１，１０２，１０３，１０４、バッファ室１１０、ロードロック室１０６，１０７は、減圧された条件で試料を搬送、処理を行う真空側ブロックを構成している。複数のロードロック室１０６，１０７は、大気ロボット１０８が内部の空間に配置された大気搬送室１０９に接続され、この大気搬送室１０９は、ウエハが収納されるカセットがその上面に載置されるカセット載置台１０５を前面側に備えている。ロードロック室１０６，１０７は、カセットが連結される大気搬送室１０９と真空側ブロックとの間でのウエハの取り出しや受け渡しのための開閉機構であるとともに、可変圧インタフェースとして機能する。
【００１１】
大気ロボット１０８は、戴置されるカセット戴置台１０５に戴置されたカセットからウエハを取り出して、大気搬送室１０９に運び、大気搬送室１０９内でウエハのセンタリング及びノッチ合わせを行った後、再び、ロードロック室１０６または１０７に搬入する。
【００１２】
ロードドック室または１０７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る。内部が減圧された後、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１１１のアーム先端部のハンドがウエハ下方に移動してそのハンド上へウエハの受渡しが行われる。ウエハの受渡しが完了すると真空ロボット１１１のアームが縮み、ハンド上に載せられたウエハがバッファ室１１０内に運び込まれる。
【００１３】
バッファ室１１０内で、真空ロボット１１１の回転動作により、処理室１０１，１０２，１０３，１０４の方向に向きが変更され、真空ロボット１１１のアームの伸張動作により、ウエハが、処理室１０１，１０２，１０３，１０４の少なくともいずれかに移送されて、処理室内で、プラズマエッチング、層の堆積、および／またはスパッタリングなどの処理が実行される。
【００１４】
これらの処理は密封された処理室内で行われる。
例えば、処理室１０１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、ロードロック室１０６または１０７内側の構成と同様に、試料台内部に配置された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を備えている。
【００１５】
これらのプッシャピンが試料台の内部に収納された状態またはウエハ下方に位置した状態で、ウエハを先端部分にのせた真空ロボット１１１が試料台上方にウエハを搬送して、試料台の試料戴置面の上方に位置する真空ロボット１１１のアーム先端側のハンド上に載せられたウエハがアームの上昇に伴ってプッシャピン上に載せられた後、アームがバッファ室１１０内に移動してウエハの試料台への受渡しが行われる。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。
【００１６】
その後、処理室１０１内に処理用ガスが導入されると共に、処理室１０１内は図示しない真空ポンプの動作により排気されて所定の圧力（真空圧）に調節される。また、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、試料台上のウエハ載置面上にウエハが吸着、保持される。
【００１７】
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１０１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。
【００１８】
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、プッシャピンを上昇させ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１０１の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１１１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。
【００１９】
このように、処理室１０１，１０２，１０３，１０４内での処理の実行後、処理済のウエハが真空ロボット１１１に受け渡され、真空ロボット１１１のアームの収縮動作、真空ロボット１１１の回転動作、真空ロボット１１１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ードロック室との間を移送される。
【００２０】
上記真空ロボット１１１または大気ロボット１０８の動作は、図示しない各々用の制御装置によりウエハを試料台上方にロードロック室１０６等の所定の位置，例えば、試料台の戴置面の中心軸とウエハ中心とが略同心となる位置へ移動するように調節される。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。
【００２１】
このような真空ロボット１１１によるウエハの受け渡しまたは搬送の際には、例えば動作が制御された真空ロボット１１１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た異なっ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。
【００２２】
すなわち、ウエハの受渡しの際に、ウエハとアームまたはこの先端側のハンド上の所定の位置との間にずれが生じたり、搬送中にウエハが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１１１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、ウエハがプッシャピンで持ち上げられたその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、上記ずれが生じてしまう。
【００２３】
これは、ウエハを持ち上げる際に静電吸着力が特定の大きさ以上残っている場合や、プッシャピンの配置や形状、位置の不均等がある場合に生起しやすい。また、ウエハのウエハ載置面上に載置された状態で、その載置位置が基準となる位置と異なっている場合にも、受渡しでの基準位置からのずれが生じてしまう。
【００２４】
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位置決めが不安定となり、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するという問題が生じていた。このため、ウエハをアームまたはハンドの上面や試料台上の載置面の目的の位置に精度良く載置すること、または受渡しすることが求められている。
【００２５】
さらに、ウエハを搬送する際の真空ロボット１１１の動作により、アームの上面でウエハがその位置を移動してしまう場合がある。これを抑制しようとして、ウエハの外形や径に合わせてその外終縁と接してウエハを保持するピンをアーム上に配置して、ウエハの位置を固定することが考えられる。しかし、この場合、アームの位置を高精度に制御しなければウエハ外周縁を複数ピンで接触または支持できないため、適正な支持ができずウエハが落下したり傾いて搬送されたりして目的箇所に適正に載置できないという事故が増大して却って処理の効率を低下させてしまう。或いは、真空ロボット１１１のコストが増大して装置全体の製造コストが増大するという問題が生起する。或いはまた、ピンとウエハ外周端縁との接触により塵埃が生起して異物となってウエハや処理室等の装置内を汚染して処理の歩留まりが低下し、クリーニングの頻度を増大させて処理効率が低下してしまう。
【００２６】
このため、ウエハの裏面をアーム先端側のハンド上の面または複数の点で支持するとともにウエハ外周縁の周囲に隙間をあけてこれを保持する技術が採用されている。
このような構成では、真空ロボット１１１の停止や移動によって、ウエハの搬送中のウエハの位置の移動が生じる虞が有る。このため、生じたウエハの位置の移動（ずれ）を検出し、これに対応して真空処理装置の搬送や処理の動作を調節することが必要となる。
【００２７】
図２は、半導体処理装置１００の真空搬送装置２００（バッファ室１１０）内の真空ロボットの取り付け位置を示している。
真空搬送装置２００には、これを構成する真空容器の側面に複数個の処理室１０１，１０２，１０３，１０４と複数個のロードロック室１０６，１０７が連結され、これら内部を連通する通路を介してこれら処理室とロードロック室との間でウエハの移送が可能となっている。
【００２８】
真空ロボット１１１は、バッファ室１１０の中央近傍にその中心２０３が配置され、この中心２０３を軸として所定の角度θの回転を行うことが可能となっている。この中心２０３を中心軸とした真空ロボット１１１またはそのアームの回転動作をθ軸の動作またはθ軸（周り）の回転という。
【００２９】
さらに、真空ロボット１１１は、所定のθ軸の回転角度位置で、そのアームを中心２０３側とバッファ室１１０の外周側（処理室側）とを結ぶ方向に伸縮可能してその先端部のウエハ載置用のハンドの位置をバッファ室１１０内と処理室内との間で往き、戻りの移動をさせることが可能となっている。この伸縮の動作をＲ軸（方向）の動作という。
【００３０】
ティーチングは、大気ロボット１０８側と真空ロボット１１１側との両側で行なわれる。真空ロボット１１１側で行うティーチングは、真空ロボット１１１の動作原点から各処理室までの回転角度と、搬入前の退避位置から各処理室間までの距離のあわせ込みの動作である。  
つまり、アームまたはハンドの位置を可動の範囲内で自由に調節可能な真空ロボット１１１あるいはその制御装置に対して、その動作の基準となる位置をその上に載せられるウエハの特定の位置または処理室１０１内部の試料台等の装置内の目的箇所の特定の位置に対する相対的な位置の情報として記憶させ、設定するものである。
【００３１】
例えば、アームのハンド上の特定の位置に載せられたウエハの特定位置と処理室１０１の試料台上の特定位置とが所定の距離に配置されるアームの位置を基準となる位置の情報として設定する。このような基準の位置の情報に基づいて真空ロボット１１１のθ軸方向の回転やＲ軸方向の伸縮の動作によるアームの位置が調節される。尚、これら調整は、ハンド中心と各処理室の中心が合致するように治具を用いて行う。
【００３２】
真空ロボット１１１は、目的の箇所である処理室またはロードロック室の方向に所定の角度だけθ軸回転して、停止する。この位置は、目的の室とバッファ室１１０との間を連通しゲートバルブにより開閉されるゲートの前（バッファ室１１０側）であり、ウエハはこの位置で一旦停止して待機して、図示しないセンサによりウエハがアームのハンド上に搭載されているか否かが検出される。センサの出力からウエハの搭載が確認されない場合には、ウエハが落下したか位置が大きくずれていると判断され、搬送の不良としてエラーが報知されるとともに装置における処理の動作が停止される。ティーチングにて決定された位置まで真空ロボット１１１のアームが伸びる動作へと進む。
【００３３】
図３は、真空ロボットからウエハ処理室へウエハの搬送経路の概略を示す平面図である。この図のように、バッファ室１１０空間の中心位置に中心軸回りに回転するロボットアームが配置されている。ロボットアームの先端部のバッファ室に隣接した処理室にウエハを搬送するロボットアームの先端部のウエハ保持のハンドの特定部分に上下方向に光が透過する部材が配置されている。
【００３４】
真空ロボット１１０のロボットアームの先端部のウエハ保持のハンドは中心軸回りに回転して処理室内の試料台方向にハンドを向けて停止する。その後、ハンドを処理室内の試料台中心位置に向けて伸張する。ハンドはハンドに配置された透過部材の中心位置と処理室の試料台の中心の位置とが略一致するまで移動する。
【００３５】
ハンドの透過部材の中心位置に印が形成されている位置と、処理室の試料台の中心を示す印との位置のずれが透過部材を通して上方から確認される。このずれ分の修正が真空ロボット１１１に指示されてハンドの位置が修正され、次の回のハンド伸張時に処理室の試料台中心の印に一致するようにハンドの透過部材の印の位置が調整されて真空ロボット１１１の動作のティーチングが行なわれる。
【００３６】
図４は、ティーチング時の真空ロボット１１１のロボットアームの動き、及び処理室の試料台上の治具の配置を示す模式図である。図４（a）は真空ロボット１１１のロボットアームがバッファ室１１０から処理室内に移動した状態を示す図である。図４（b）は真空ロボット１１１のロボットアームがバッファ室１１０から処理室内に移動した状態の縦方向を示す側断面図である。
【００３７】
この図において、ハンドのウエハの仮想中心に対応する位置の第１の印２０７を有する透明な第１の治具２０４が配置されており、処理室の試料台には試料台の上面を覆って、試料台の中心位置に第２の印２０８を有する第２の治具２０５が配置されている。
【００３８】
ティーチング時にはウエハを載せていないハンドがバッファ室１１０から処理室内の試料台上の第２の治具２０５の上方に移動する。その後、ハンド上の第１の治具２０４の第１の印２０７と処理室内の試料台上の第２の治具２０５の第２の印２０８とを一致させるようにティーチングが行われる。
【００３９】
ハンドの第１の治具２０４が第２の治具２０５の上方に移動して停止すると、印同士のずれからハンドの中心と試料台の中心との位置ずれが明確に判別され、ハンドの位置を修正する指示が真空ロボット１１１より指令され、指示されたハンドは指定位置に移動する。
【００４０】
図５は、ティーチング時の真空ロボット１１１のロボットアームのハンド上の第１の治具２０４、及び処理室の試料台上の第２の治具２０５の中心位置のずれを示す模式図である。
ティーチング時に、選択された処理室１０１等の試料台２０６の仮想中心位置に真空ロボット１１１より指令されたロボットアーム２０１が移動する。ハンドの第１の治具２０４の第１の印２０７と試料台の第２の治具２０５の第２の印２０８がずれていることを確認した場合は、試料台２０６上の第２の治具２０５の第２の印２０８からハンド上の第１の治具２０４の第１の印２０７までのＸ方向とＹ方向の距離よりハンド２０２の中心位置のずれの距離を検出する。
【００４１】
この検出された中心位置のずれの距離より、真空ロボット１１１のロボットアーム２０１のθ軸回転方向の回転角度、およびＲ軸伸縮方向の距離に換算される。次に前記で求めた回転角度、伸縮距離を真空ロボット１１１に登録して指定位置までの動作指令を行う。真空ロボット１１１のロボットアーム２０１は次回動作によって指定位置まで移動し、ハンド２０２上の第１の治具２０４を試料台２０６上の第２の治具２０５の中心位置と一致させる。このような構成より、ティーチング精度を向上させることができる。
【００４２】
図６は、ウエハ処理装置におけるティーチング動作フローの一例を示している。
図６のティーチングの動作フローでは、まず、ステップ６０１において、真空処理室内の大気状態の後に処理室の上部部材を外し処理室大気開放状態とする。ステップ６０２において、ティーチングの搬送動作フローが開始される。
【００４３】
次に、ステップ６０３において、真空ロボット１１１のロボットアーム２０１のハンド２０２の中心位置に第１の治具２０４を取り付ける。
次いで、ステップ６０４において、ウエハ処理室１０１等を選択して、ステップ６０５において、処理室１０１の試料台２０６には第２の治具２０５が取り付けられる。
【００４４】
次に、ステップ６０６において、選択された搬送パターンに従って、ロードロック室あるいは処理室の方向を向くように、真空ロボット１１１のθ軸方向の回転動作が行われる。
次いで、ステップ６０７において、真空ロボット１１１のアームのＲ軸方向の伸張動作が行われる。
【００４５】
真空ロボット１１１のアームのＲ軸方向の伸張動作時に、ステップ６０８において、ロボットアーム２０１の回転、伸張動作によりハンド２０２を処理室内の試料台の仮想中心位置まで移動させる。ここで、ハンド２０２上の第１の治具２０４の第１の印２０７と試料台上の第２の治具２０５の第２の印２０８の位置を確認し、ステップ６０９において、第１の治具２０４と第２の治具２０５のＸ方向、Ｙ方向の距離を検出する。次いで、ステップ６１０において、Ｘ方向、Ｙ方向の距離が第１の治具２０４と第２の治具２０５の中心位置のずれが許容値以内であるかを確認し、許容値以上であれば、ステップ６１１において、Ｘ方向、Ｙ方向の距離の修正を真空ロボット１１１に指令入力し、ステップ６１２において、ロボットアームによりハンドを指定位置に移動の動作を繰り返す。
【００４６】
Ｘ方向、Ｙ方向の距離の第１の治具２０４と第２の治具２０５の中心位置のずれが許容値以内であることが確認できれば、ステップ６１３において、ティーチング操作を終了する。
次に、ステップ６１４において、処理室の真空引きを実施、ステップ６１５において、真空内のウエハ搬送確認で搬送動作に問題なければ、ステップ６１５において、実ウエハを用いた処理を開始させる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１の半導体処理装置の全体構成を示す図である。
【図２】半導体処理装置の真空搬送装置（バッファ室）内の真空ロボットの取付け位置を示す図である。
【図３】真空ロボットからウエハ処理室へのウエハの搬送経路の概略を示す図である。
【図４】ティーチング時の真空ロボット１１１のロボットアームの動き、及び処理室の試料台上の第２の治具２０５の配置を示す模式図である。
【図５】ティーチング時の真空ロボット１１１のロボットアームのハンド上の第１の治具２０４、及び処理室の試料台上の第２の治具２０５の中心位置のずれを示す模式図である。
【図６】真空ロボットのティーチング動作フローを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００    半導体処理装置
１０１    処理室１
１０２    処理室２
１０３    処理室３                         
１０４    処理室４
１０５    カセット戴置台
１０６    ロードロック室
１０７    ロードロック室
１０８    大気ロボット
１０９    大気搬送室
１１０    バッファ室
１１１    真空ロボット
２００    真空搬送装置
２０１    真空ロボットアーム
２０２    真空ロボットハンド
２０３    真空ロボット中心
２０４    第１の治具
２０５    第２の治具
２０６    試料台
２０７    第１の印
２０８    第２の印
【図１】
2008251968.tif 000003
【図２】
2008251968.tif 000004
【図３】
2008251968.tif 000005
【図４】
2008251968.tif 000006
【図５】
2008251968.tif 000007
【図６】
2008251968.tif 000008