(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸びと縮みの動作を行うアーム機構部と、
前記アーム機構部の先部に取り付けられ、かつウェハを載置する把持プレートと、
前記アーム機構部を回転させる回転機構部と、
前記回転機構部および前記アーム機構部を支持するベースと、
前記ベースの上に位置不変の第１および第２の光センサと、
を備えたロボットアームを有し、
前記ウェハが第１の位置にあるときにおける、前記第１の光センサによる検出結果と前記第２の光センサによる検出結果との第１の組合せ結果と、
前記ウェハが第２の位置にあるときにおける、前記第１の光センサによる検出結果と前記第２の光センサによる検出結果との第２の組合せ結果と、
に基づいて前記ウェハの位置ずれの有無を判定することを特徴とするウェハ位置ずれ検出装置。
【請求項２】
前記第１と第２の光センサは、前記アーム機構部が最縮状態にあるとき前記第１の光センサが前記ウェハで遮光状態となりかつ前記第２の光センサが受光状態となり、前記ウェハが前記第２の位置にあって前記アーム機構部が前記最縮状態以外の特定状態にあるとき前記第１の光センサが受光状態になりかつ前記第２の光センサが遮光状態になるように、配置されており、
前記特定状態における第１回目のウェハ検出で前記第１の光センサが受光状態かつ前記第２の光センサが遮光状態となり、前記最縮状態における第２回目のウェハ検出で前記第１の光センサが遮光状態かつ前記第２の光センサが受光状態となるときに前記ウェハは正常位置にあると判定され、それ以外の場合には位置ずれが生じたと判定されることを特徴とする請求項１記載のウェハ位置ずれ検出装置。
【請求項３】
前記の第１と第２の光センサは共に開口部を持つコ字型形態を有し、前記第１の光センサは前記ロボットアームの伸縮方向に向かって前記開口部を向けて配置され、前記第２の光センサは前記伸縮方向に直交する方向に向かって前記開口部を向けて配置されることを特徴とする請求項２記載のウェハ位置ずれ検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載されたウェハ位置ずれ検出装置で実施されるウェハ位置ずれ検出方法であって、
前記アーム機構部が最縮状態にあるとき前記第１の光センサが前記ウェハで遮光状態となりかつ前記第２の光センサが受光状態となり、
前記アーム機構部が前記最縮状態以外の特定状態にあるとき前記第１の光センサが受光状態となりかつ前記第２の光センサが遮光状態となることを条件にして、前記ウェハは正常位置であると判定し、
前記条件が満たされないときには前記ウェハは位置ずれが生じたと判定する、
ことを特徴とするウェハ位置ずれ検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置ずれ検出方法に関し、特に、ウェハ処理装置内に設けられたウェハ搬送装置においていかなる方向にウェハ位置ずれが生じてもできるだけ少ない数のセンサで確実に検出し得る装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハの表面を処理する装置（以下「表面処理装置」という）としてエッチング装置、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置が知られている。これらの装置は、基本構成として、ウェハの表面処理が行われる所要の減圧状態の空間を形作る真空容器（処理チャンバ）と、真空容器内を所要の減圧状態にする排気機構と、真空容器内にプロセスガスを供給するガス供給機構と、真空容器内に電力を供給する電力供給機構と、処理すべきウェハを設置するステージと、真空容器内の当該ステージにウェハを搬入して搭載しかつ搬出して取除くウェハ搬送装置を備えている。ウェハの表面処理を行う真空容器と、ウェハ搬送装置が備えられる容器とは隣接して設けられ、その間にはゲートバルブが設けられている。ウェハ搬送装置が備えられた容器は、通常、セパレーションチャンバ（または搬送チャンバ）と呼ばれ、その周囲に複数のウェハ処理用の真空容器が設けられている。
【０００３】
上記の表面処理装置では、１枚のウェハの表面処理のための動作が次のように行われる。まず最初に、外部から処理を受ける１枚のウェハがウェハ搬送装置が設けられた容器内に搬入され、その後にウェハはウェハ搬送装置によってゲートバルブを経由して真空容器内へ搬入され、ステージの上に搭載される。その後、ゲートバルブは閉じられ、真空容器は密閉される。この状態で真空容器の内部を排気機構によって所定の減圧状態に排気した後、真空容器内にガス導入機構によってプロセスガスが導入される。当該プロセスガスの導入量は、真空容器内に設定される減圧状態との関係で、適当な流量に設定され、維持される。その後、電力供給機構により電力がプロセスガスに供給され、この電力でプラズマが生成され、当該プラズマの作用でステージ上のウェハの表面処理が行われる。ウェハの表面処理が終了すると、ウェハ搬送装置によってウェハの交換が行われる。ウェハの交換は、ウェハ搬送装置によって表面処理が終了したウェハをステージから取除き、真空容器から取出し、表面処理装置の外部へ搬出し、その後、次に表面処理すべきウェハを前述と同様に真空容器内に搬入するように、行われる。上記のごとくしてウェハの交換を行った後に前述と同様な動作を繰返す。
【０００４】
ウェハ表面処理が行われる真空容器内へウェハを搬入しまたは当該真空容器からウェハを搬出するウェハ搬送装置について従来の一例を図１１〜図１３を参照して説明する。
【０００５】
図１１は従来のウェハ搬送装置の平面図を示し、図１２はその動作の一例を示す。この従来のウェハ搬送装置は、出願人による表面処理装置において従来より専ら利用されてきた装置である。このウェハ搬送装置はロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の先部に設けられた爪付き把持プレート１０２を備えている。
【０００６】
ロボットアーム１０１はベース（基礎部材）１０３を中心に全体が回転する構成を有する。１０３ａが回転の中心となるベース中心部である。ベース１０３の下側にはモータ（図示せず）等の駆動装置が設置され、モータの駆動軸の位置はベース中心部１０３ａの位置と一致している。ロボットアーム１０１は、中間連結部１０４を有し、ベース１０３と中間連結部１０４の間に設けられる平行リンク対１０５と、中間連結部１０４と把持プレート取付け部１０６の間に設けられる平行リンク対１０７とから構成される。平行リンク対１０５，１０７の各リンクの両端は、ベース１０３と中間連結部１０４と把持プレート取付け部１０６のそれぞれに回転可能に連結されている。このように連結部分（関節部）を回転させることによって、平行リンク対１０５とベース１０３と中間連結部１０４で平行四辺形リンク装置が形成され、平行リンク対１０７と中間連結部１０４と把持プレート取付け部１０６で他の平行四辺形リンク装置が形成される。平行リンク対１０５は第１アームを形成し、平行リンク対１０７は第２アームを形成する。把持プレート１０２は把持プレート取付け部１０６の先端に固定されている。把持プレート１０２は、図１１や図１２で破線によって示されるように、円形のウェハ１０８を搭載する二股部１０２ａを有し、かつ搭載状態のウェハ１０８を周囲４箇所で押える４つの爪１０９を備えている。正常の搬送状態では、ウェハ１０８は把持プレート１０２の上であって４つの爪１０９の内側に配置されるように把持される。なお図１１および図１２では、ロボットアーム１０１の構成を明確に示すために、把持プレート１０２に搭載されたウェハ１０８は破線で示されている。
【０００７】
図１２を参照してロボットアーム１０１によるウェハ搬送の動作の一例を説明する。この動作は、最も縮んだ位置（左側後退位置）に存在するロボットアーム１０１がアーム機構部の位置関係を変えながら右側へアーム機構部全体を伸ばす状態を６段階（Ａ〜Ｆ）で示している。この動作によって破線で示されたウェハ１０８は図において左側から右側へ位置が移される。この動作において、当然のことながらベース１０３の位置は変わらず、このベース１０３に対して平行リンク対１０５を時計回りに回転させかつ平行リンク対１０７を中間連結部１０４に対して反時計周りに回転させることにより、すなわちアーム角度を変化させることにより上記動作が生じる。上記のロボットアーム１０１の動作は、通常、ウェハ処理のためのウェハを真空容器内に搬入するときに行われる。また動作を逆にすることによって、ロボットアーム１０１を後退させることもできる。こうしてロボットアーム１０１の伸縮動作によって把持プレート１０２すなわちウェハ１０８の前進と後退を行うことが可能となり、これによりウェハ処理用真空容器に対するウェハの搬入（導入）・搬出（取出し）を行う。
【０００８】
上記のウェハ搬送装置で、ロボットアーム１０１によってウェハ１０８を搬送するとき、ウェハ１０８が把持プレート１０２の上で正しい位置（正常位置）に配置されているときには問題がないが、場合に応じて、把持プレート１０２の上で位置ずれが生じて、ずれる場合も起きる。このようなときには、ウェハ１０８は一部が爪１０９の上に乗り上げ、傾きを生じた状態になる。なお把持プレート１０２上でウェハ１０８が正常位置にあるとは、ウェハ１０８が４つの爪１０９に囲まれ、ウェハ１０８の中心と、４つの爪１０９で決まる中心１１０（図１２のＡに示す）とが一致して配置された状態のことをいう。従ってロボットアーム１０１でウェハを搬送するときには常にウェハ１０８が本来の正常位置にあり、位置ずれの不具合が生じていないか否かを監視する必要がある。かかる監視を行うため、図１１等で示したウェハ搬送装置にはウェハの位置ずれを検出する装置が設けられている。
【０００９】
図１１に示されたウェハ位置ずれ検出装置は１つの透過型光センサ１１１を利用して形成されている。透過型光センサ１１１を図１３に拡大して示す。この透過型光センサ１１１は、箱状容器１１２の手前の一面に上下の位置でパイプ部１１３，１１４を設け、この箱状容器１１２に２本の光ファイバ１１５を導いて、当該光ファイバ１１５の先端をパイプ部１１３，１１４の先から突き出させている。２本の光ファイバ１１５の先端位置１１５ａは上下の位置関係にて一致している。例えば上側の光ファイバ１１５の先端１１５ａには投光部が設けられ、下側の光ファイバ１１５の先端１１５ａには受光部が設けられている。光ファイバ１１５に導かれて投光部から出た光１１６（細いビーム状光線）は、受光部で受光される。従って上側の光ファイバ１１５の投光部と下側の光ファイバ１１５の受光部の間にウェハのような遮光物が入ると、光１１６は遮ぎられる。このウェハ位置ずれ検出装置では、ウェハの一部が投光部と受光部の間に存在するか否かで、ウェハの有無を検出し、それによってロボットアーム１０１の把持プレート１０２に搭載されたウェハの位置ずれの有無を検出するようにしていた。以上の構成を有する透過型光センサ１１１はベース１０３の所定の箇所に取りつけられている。これによればロボットアーム１０１が最も縮んだ状態にあるときのウェハ１０８が検出されるようになっている。ロボットアーム１０１の最縮時の状態は図１２のＡで示した状態である。
【００１０】
以上のごとく図１１等を参照して説明した上記の従来例では、１つの透過型光センサ１１１を用いて把持プレート１０２上のウェハ１０８の位置ずれをロボットアーム１０１の最縮時の状態で検出するようにしていた。
【００１１】
次に従来のウェハ位置ずれ検出機構の文献について説明する。ウェハ位置ずれ検出機構の文献として、下記に示す例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５等を挙げることができる。
【００１２】
特許文献１は半導体製造装置に関するもので、ドライエッチング装置等の処理容器内のステージにウェハを置く際のウェハの位置ずれを検出し、これを防止する装置が備えられている。ウェハ位置ずれ検出装置は、ステージのウェハ載置面の縁に沿って３つの反射型センサを設け、ステージの上に載置されるウェハの最外周の３箇所を検出する構成となっている。３つの反射型センサのいずれかが反射光を検出できないときには、位置ずれが生じたと判定される。
【００１３】
特許文献２は、ウェハの位置を効率よく正確に検出し、ウェハ移載動作を適切に補正する位置ずれ検出装置および方法を開示する。この位置ずれ検出では透過型または反射型の２つの光学センサを所定位置に配置し、当該２つの光学センサでウェハの円周の２箇所を検出して、円形ウェハの弦の長さを求め、この弦の長さとウェハの既知の半径と直角三角形の３辺の関係を利用してウェハの中心の位置を求め、これによりウェハの位置ずれの有無を検出している。２つの光学センサによるウェハの円周部の２ヶ所の検出は同時に１回のみ行われる。
【００１４】
特許文献３は基板ステージの上に基板を搭載するとき、基板の搬送前後の位置ずれを検出し、基板ステージ上の所望の位置に基板を搭載する位置ずれ検出装置を開示している。基板搬送装置で基板を基板ステージの上に搬送して配置する場合において、搬送前の段階で切欠き部を含む３箇所の基板外縁部を３つのセンサで検出し、搬送後の段階で切欠き部を含む２箇所の基板外縁部をを２つのセンサで検出し、基板搬送前後の検出結果を比較することにより、基板の搬送前後の位置ずれを算出するように構成されている。
【００１５】
特許文献４はウェハの位置の誤り検出を行う装置が開示される。ウェハ移送装置はウェハを運ぶのに適したブレードを有し、このブレードの上にウェハが搭載される。このブレードはスロットを有し、ブレードの上でウェハの位置ずれが生じていないか否かは、処理チャンバの入り口近くに１つの光検出センサを設け、光検出センサはスロットを通して光を反射器へ向け監視することによって行われる。ブレードのスロットの端とウェハの端の間隔を測定し、この間隔によってブレードに対するウェハの位置を計測し、ウェハの位置ずれを検出する。
【００１６】
特許文献５は、移送チャンバの周囲に複数の処理チャンバを備え、移送チャンバ内にＲ−θロボットを設け、このロボットでウェハを各処理チャンバへ搬入しまたは搬出する。ウェハを処理チャンバに搬入するとき、ウェハを選択された目的位置に正確に位置決めするために、目的位置に対するウェハ等の相対的な位置を検出するセンサアレイ（複数の光学的センサ）が移送チャンバの上面壁と下面壁の各外側に位置合せして配置されている。
【特許文献１】特開平７−２０１９５２号公報
【特許文献２】特開平１０−２２３７３２号公報
【特許文献３】特開平１０−２４７６８１号公報
【特許文献４】特開平１０−６４９７１号公報
【特許文献５】特開平６−２４２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図１１〜図１３を参照して説明した従来の位置ずれ検出機構によれば、１つの透過型光センサ１１１を用いており、ウェハ１０８の外縁の一部が当該光センサにおいて遮光状態を作ることにより位置ずれを検出するため、構成上、搬送途中にウェハの位置ずれが発生してもウェハの一部が透過型光センサの光を遮る限り、ウェハが正常な位置にあると判断されるおそれがあった。つまり、１つの透過型光センサでウェハの外縁の一点のみを検出する構成であったため、把持プレート１０２の上でウェハ１０８の位置ずれが生じても、ずれが生じる方向によっては位置の変化がなく、光センサ１１１で検出され、正常と判断されることもある。その結果、把持プレート１０２の上のウェハは位置ずれを生じたまま搬送され、ウェハが破損する可能性も高くなる。１つの光センサ１１１を利用してウェハの位置ずれを検出する場合には、上記のような不具合が生じるのは宿命的なことであると考えられる。
【００１８】
また前述した５件の特許文献の各々に開示されたウェハの位置ずれ検出の構成は、１つの光センサを利用するものでは前述と同様な問題が起き、また３つ以上の光センサを利用するものでは、光センサの並べ方によっては当然のことながら基本的にあらゆる方向のウェハの位置ずれを検出することが可能となる。しかし、３つ以上の複数の光センサを利用するものでは、コスト的にできる限り安価に装置を作製したいという要望に沿うものではない。そこで、以上のことから、ウェハ位置ずれの検出性能を高め、あらゆる方向のウェハ位置ずれを確実に検出し、かつ光センサの数をできるだけ少なくして製作コストを低減したいという要望が高まってきている。
【００１９】
本発明の目的は、上記の問題を解決しかつ上記要望に応えるものであり、ウェハ処理装置において正常位置に対してどの方向に位置ずれが生じても確実に位置ずれを検出でき、さらに少数の光学的センサを用いて検出できるウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置ずれ検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置ずれ検出方法は、上記目的を達成するために次のように構成される。
【００２１】
本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置は、伸びと縮みの動作を行うアーム機構部、アーム機構部の先部に取り付けられかつウェハを載置する把持プレート、アーム機構部を回転させる回転機構部、回転機構部およびアーム機構部を支持するベース、ベースの上に位置不変の第１および第２の光センサを備えたロボットアームを有し、ウェハが第１の位置にあるときにおける、第１の光センサによる検出結果と第２の光センサによる検出結果との第１の組合せ結果と、ウェハが第２の位置にあるときにおける、第１の光センサによる検出結果と第２の光センサによる検出結果との第２の組合せ結果と、に基づいてウェハの位置ずれの有無を判定することを特徴とする。
【００２２】
上記のウェハ位置ずれ検出装置において、第１と第２の光センサは、アーム機構部が最縮状態にあるとき第１の光センサがウェハで遮光状態となりかつ第２の光センサが受光状態となり、ウェハが第２の位置にあってアーム機構部が最縮状態以外の特定状態にあるとき第１の光センサが受光状態になりかつ第２の光センサが遮光状態になるように、配置されており、特定状態における第１回目のウェハ検出で第１の光センサが受光状態かつ第２の光センサが遮光状態となり、最縮状態における第２回目のウェハ検出で第１の光センサが遮光状態かつ第２の光センサが受光状態となるときにウェハは正常位置にあると判定され、それ以外の場合には位置ずれが生じたと判定されることを特徴とする。
【００２３】
上記のウェハ位置ずれ検出装置において、の第１と第２の光センサは共に開口部を持つコ字型形態を有し、第１の光センサはロボットアームの伸縮方向に向かって開口部を向けて配置され、第２の光センサは伸縮方向に直交する方向に向かって開口部を向けて配置されることを特徴とする。
【００２４】
本発明に係るウェハ位置ずれ検出方法は、上記の各ウェハ位置ずれ検出装置で実施されるウェハ位置ずれ検出方法であって、アーム機構部が最縮状態にあるとき第１の光センサがウェハで遮光状態となりかつ第２の光センサが受光状態となり、アーム機構部が最縮状態以外の特定状態にあるとき第１の光センサが受光状態となりかつ第２の光センサが遮光状態となることを条件にして、ウェハは正常位置であると判定し、上記条件が満たされないときにはウェハは位置ずれが生じたと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、２つの少ない光センサを用いてかつその配置関係を前述した所定位置関係を満たし、２回の検出動作における遮光状態と受光状態の組合せでウェハの把持プレートにおける搭載状態が正常位置あるかまたは位置ずれが生じているかを判定するようにしたので、あらゆる方向の位置ずれを検出することができ、さらに光センサに要するコストも安価にして実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が設けられたウェハ処理装置の内部構成を示す平面図であり、図２は図１の要部の縦断面図である。図２ではウェハ位置ずれ検出装置の図示は省略されている。図１と図２によれば、マルチチャンバ形式によるウェハ処理装置１０においてウェハ搬送のためのセパレーションチャンバ（ウェハ搬送チャンバ）１１が示されている。セパレーションチャンバ１１の内部にはウェハ搬送装置が設けられ、ウェハ搬送装置はロボットアーム１２によって構成されている。図１と図２によればロボットアーム１２の平面図と側面図が示される。このロボットアーム１２に対して本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が付設される。ロボットアーム１２自体の構成は、従来技術の箇所で説明されたロボットアーム１０１と基本的には同じである。このロボットアーム１２に付設されるウェハ位置ずれ検出装置の構成に本発明の特徴があり、このウェハ位置ずれ検出装置は所定位置関係にて配置された２つの光センサ１３，１４（図１に示す）によって特徴付けられる。光センサ１３，１４は例えば透過型の光センサであり、投光部と受光部を備えている。
【００２７】
まず図１と図２を参照して本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置と関連するウェハ処理装置の概略構成を説明する。ロボットアーム１２が設けられたセパレーションチャンバ１１は例えばほぼ正五角形の平面形状を有し、その４つの側面に二点鎖線で示されるように処理チャンバ（真空容器）１５Ａ〜１５Ｄが付設されている。各処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄはウェハステージ１６を備えている。処理対象のウェハ１７は各処理チャンバにおいて当該ウェハステージ１６の上に搭載される。ここでは各処理チャンバで行われるウェハの表面処理の内容については発明の要部との関係が薄いので説明を省略する。処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄの各々とセパレーションチャンバ１１の間には各チャンバを隔離し、それぞれの密閉性を維持するためのゲートバルブ１８が設けられている。なお処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄは真空容器として形成されており、ウェハステージ１６に搭載されたウェハ１７の表面を処理するためには処理チャンバの内部は所要の真空状態（減圧状態）にされ、かつプロセスガスと導入すると共に電力を投入することによりプラズマを発生させ、当該ウェハ１７の表面を処理する。そのため、各処理チャンバには排気装置、ガス導入装置、電力供給装置等が付設されているが、これらは良く知られたものであるので、図１等では説明の便宜上省略されている。またセパレーションチャンバ１１の残りの一側面には、セパレーションチャンバ１１の内部空間につながる部屋１９が形成され、２つのウェハ台２０が並べて配置されている。このウェハ台２０は中間的なウェハ配置台である。ウェハ台２０は、図２に示されるように、昇降装置２１により必要に応じて昇降するように設けられている。
【００２８】
セパレーションチャンバ１１につながる部屋２０の外側には外部からセパレーションチャンバ１１内へウェハ１７を導入するための外部ロボットアーム２２が設けられている。外部ロボットアーム２２で導入されたウェハ１７は、上昇状態にあるウェハ台２０の上に搭載される。なお図１と図２において、移動で位置が変化した部材には原番号にダッシュが付されて示されている。
【００２９】
次にロボットアーム１２について上記の図１と、図３および図４を参照して説明する。図３は、ロボットアーム１２に基づくウェハ搬送動作状態を示す斜視図であり、図３のＡはロボットアーム１２が縮んだ状態を示し、図３のＢはロボットアーム１２が伸びた状態を示している。図４はロボットアーム１２の部分の拡大平面である。図３のＡは図４とほぼ一致している。基本的構成は前述の通りロボットアーム１０１と同じである。すなわち、セパレーションチャンバ１１の下壁１１ａにベース３１を設け、ベース３１は、下壁１１ａの下側に設けられた駆動装置３２によってその中心軸の周りに自在に回転するように設けられている。ベース３１には第１の平行リンク対３３が取りつけられ、平行リンク対３３の外端には中間連結部３４が連結され、中間連結部３４には第２の平行リンク対３５も取りつけられ、第２の平行リンク対３５の外端には把持プレート取付け部３６が設けられている。中間連結部３４において、平行リンク対３３は下側位置で、平行リンク対３５は上側位置で取り付けられている。把持プレート取付け部３６の先端には把持プレート３７が固定される。駆動装置３２によってロボットアーム１２の全体が時計回りまたは反時計周りに回転する。また平行リンク対３３とベース３１と中間連結部３４で第１の平行四辺形リンク装置が形成され、平行リンク対３５と中間連結部３４と把持プレート取付け部３６で第２の平行四辺形リンク装置が形成される。平行リンク対３３は第１アームを形成し、平行リンク対３５は第２アームを形成している。ベース３１に内蔵されるモータと中間連結部３４に内蔵されるモータを動作させることにより各連結部分（関節部）を回転させる。このように連結部分を回転させることによって、平行リンク対（第１アーム）３３と平行リンク対（第２アーム）３５が回転し、ロボットアーム１２のアーム機構部が全体として把持プレート３７の長さ方向（軸方向３８）へ伸縮動作する。駆動装置３２に基づくロボットアーム１２の回転動作で把持プレート３７の進退する向きが定められ、平行リンク対３３，３５の回転動作に基づき図３のＡまたはＢに示すごとくロボットアーム１２の伸縮動作が行われ、把持プレート３７の進退動作を行わせる。
【００３０】
ロボットアーム１２は、上記の構成と動作に基づいて、中間に位置するウェハ台２０に置かれた未処理のウェハ１７を、処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄのいずれかに搬入し、あるいは処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄのいずれかで処理されたウェハ１７を搬出してウェハ台２０に置くように作動する。処理チャンバに対してウェハを搬入するときにはロボットアーム１２は処理チャンバに向かってアーム部分を伸ばし、処理チャンバからウェハを搬出するときにはアーム機構部を縮める。ロボットアーム１２の伸縮動作によってウェハの搬入（導入）と搬出（取出し）が行われる。以上のごときロボットアーム１２に基づくウェハの搬送動作においては、ウェハ１７は把持プレート３７で正常の位置にあることが必要である。すなわち、把持プレート３７における４つの爪３９の間に置かれることが必要である。把持プレート３７においてウェハが正常位置あるか、または位置ずれが生じているか否かについての判定は、付設された位置ずれ検出装置によって行われる。ウェハの位置ずれとは、ウェハの一部が爪３９の上に乗り上げることをいう。
【００３１】
ロボットアーム１２のみを拡大して示した図４では特にウェハ位置ずれ検出装置の平面図を併せて示しており、さらに図５はウェハ位置ずれ検出装置の側面図を示している。図４と図５を参照してウェハ位置ずれ検出装置を説明する。なおウェハ位置ずれ検出装置は上記のベース３１に固定されているが、図２では図が細かくなるので、ウェハ位置ずれ検出装置の図示は省略されている。搬送時に生じるウェハ１７の位置ずれを検出する位置ずれ検出装置は、本実施形態の場合、２つの光センサ１３，１４を用いて構成されている。位置ずれ検出装置は、ベース３１に固定される取付けプレート５１と、取付けプレート５１の上で所定の位置関係で固定される２つの光センサ１３，１４とからなる。取付けプレート５１は水平に保持され、その面は搬送されるウェハ１７の面と平行になっている。またロボットアーム１２が伸縮動作を行うと、把持プレート３７はその軸方向３８に移動するが、取付けプレート５１は、その長手方向が当該軸方向３８に向けて延設された形態を有している。上記取付けプレート５１に対して光センサ１３は軸方向３８に関して後側に設けられ、光センサ１４は軸方向３８に関して前側に設けられている。光センサ１３，１４の設置位置は、ロボットアーム１２が最も縮んだ状態になった時（最縮時）においてウェハ１７と光センサ１３，１４とが所定の位置関係になるように定められている。位置関係に関して満たすべき条件はウェハ１７の位置に対応した光センサ１３，１４の動作状態に基づいて与えられ、その詳細は後述される。
【００３２】
光センサ１３，１４は透過型の光センサであり、図３〜図６に示すコ字型フレームの中に光ファイバ５２を配線し、コ字型フレームの先端部において例えば上側先端に投光部を設け、下側先端に受光部を設けるように形成される。光センサ１３，１４のコ字型フレームにおいて先端部の投光部と受光部の間にウェハが通過するための開口部が形成されている。コ字型フレームの先端部の間には光ビーム５３が通っている。この光ビーム５３を遮ると遮光状態になり、そうでない場合には受光状態になる。コ字型フレームの光センサ１３，１４の後側から引き出された光ファイバ５２は取付けプレート５１の下側へ引き出され、カプラー５４を経由してさらに支柱プレート５５に沿って下方へ延設される。図５において５６は搬送されるウェハの高さ位置を示している。
【００３３】
上記において、ウェハ１７としては例えば直径２００ｍｍのものを想定しており、かかるウェハ１７を検出するために取付けプレート５１の寸法や取付けプレート５１における光センサ１３，１４の配置位置が設定されている。またコ字型フレームを有してなる光センサ１３，１４の配置状態は、図４および図５に示されるごとく、後側光センサ１３はコ字型フレームが軸方向（ロボットアームの伸縮方向）３８に平行になるように配置されかつ前方（図４中右側）に向かって開いており（開口部が軸方向３８に向く）、前側光センサ１４はコ字型フレームが軸方向３８に直交するように配置されかつ図４中上側に向かって開いている（開口部が軸方向３８の直交方向に向く）。
【００３４】
次に上記構成を有するロボットアーム１２の動作を説明すると共に、併せて本発明に係るウェハ位置ずれの検出方法を説明する。この説明では、前述の各図と共に、図７〜図１０を参照する。図７は、把持プレート３７の上にウェハ１７が搭載された状態で、ロボットアーム１２が矢印５７のごとき搬送動作を行ってウェハ１７を搬送する過渡的な状態を示している。矢印５７の方向は前述の軸方向３８の方向と一致している。またウェハ１７は把持プレート３７の形状を明確に示すために破線で示されている。ロボットアーム１２が最も伸びた状態（例えば図１２のＦの状態）では、把持プレート３７とこれに搭載されるウェハ１７は処理チャンバの内部に進入した状態になる。ロボットアーム１２が最も縮んだ状態ではウェハ１７の外縁が２つの透過型光センサ１３，１４と係わり合うことになる。図８と図９は、ロボットアーム１２が軸方向３８にて収縮し、把持プレート３７およびウェハ１７が後退した２つの状態を示している。図８に示す位置関係は１回目のウェハ１７の検出状態に関する位置関係を示している。このとき後側光センサ１３は受光状態となり、前側光センサ１４は遮光状態となっている。図９に示す位置関係は２回目のウェハ１７の検出状態に関する位置関係を示している。このとき後側光センサ１３は遮光状態となり、前側光センサ１４は受光状態となる。図９に示された位置関係はロボットアーム１２の最縮状態で作られた位置関係であり、図８に示された位置関係はロボットアーム１２の最縮状態から少し伸びた状態で作られた位置関係である。図９に示された後側光センサ１３が遮光状態（これをオンとする）、前側光センサ１４が受光状態（これをオフとする）となる状態を作る位置関係を基準位置と呼ぶことにする。
【００３５】
図８と図９に示されたロボットアーム１２（すなわちウェハ搬送装置）の動作によって生じるウェハ１７と２つの透過型光センサ１３，１４との位置関係は、ロボットアーム１２の動作を制御装置で制御することにより作られる。制御装置としてはコンピュータが使用され、よく知られるものであるので、ここでは図示しない。本実施形態によるウェハ１７の位置ずれ検出は、２つの光センサ１３，１４を利用してかつ図８と図９で示された２つの状態を作り出すことによって行われる。
【００３６】
ウェハの位置ずれの検出の仕方は次の通りである。処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄのいずれかで表面処理が終了したウェハ１７を取出すときには、ロボットアーム１２は伸びた状態でその把持プレート３７でウェハ１７を受け取り、収縮動作を行う。このときにおいて、ウェハ１７が把持プレート３７の上において正常な位置にあるか、または位置ずれが生じている否かが問題である。そこで、位置ずれの有無について検出を行う。把持プレート３７にウェハ１７を搭載した状態で、ロボットアーム１２は収縮動作を行い、ウェハ１７を図７で左側方向へ移送させる。そして前述した図８に示される位置でロボットアーム１２の動作を一旦停止させる。このとき、ウェハ１７が把持プレート３７に対して位置ずれを生じることなく正常な位置にあれば、後側の透過型光センサ１３が受光状態、前側の透過型光センサ１４が遮光状態になる。図８に示した位置関係でウェハ１７の１回目の位置検出を行い、把持プレート３７の上でウェハ１７が正常位置、すなわち爪３９に乗り上げることなく４つの爪の間の箇所に配置されていることが確認される。
【００３７】
次にロボットアーム１２を動作させ、さらに収縮動作を行わせ、ウェハ１７を基準位置まで移動させる。この位置においては、図９に示すごとく、ウェハ１７が正常な位置にあれば、後側の透過型光センサ１３が遮光状態になり、前側の透過型光センサ１４が受光状態になる。こうして図９に示された位置関係でウェハ１７の２回目の位置検出が行われ、正常位置であるか否かが確認される。
【００３８】
上記のごとく本実施形態によるウェハ位置ずれ検出の仕方では、２つの透過型光センサ１３，１４を用いてかつ図８と図９に示されるごとく２回に分けてウェハ１７の位置確認を行うようにしている。これによって、把持プレート３７に搭載されるウェハ１７が把持プレート３７に対してどの程度正常位置から外れているかを検出することが可能となる。またどの方向に位置ずれが生じたとしても、２つの光センサを利用してすべて検出することが可能となる。
【００３９】
図１０は、把持プレート３７の上で生じる可能性のあるウェハ１７の位置ずれの方向と、それぞれの方向の位置ずれに対する従来方式と本発明による（本実施形態による）方式との検出性能の比較である。位置ずれ発生方向としては、図１０において上下方向、水平方向、およびそれらの間の中間に位置する方向の８方向が示されている。従来方式は、図１１で示した光センサを１つ用いて構成された位置ずれ検出装置である。図１０で明らかなように、従来の方式によればウェハのずれ方向として、図１０中の左方向、左上方向、下方向、右下方向、左下方向の位置ずれを検出することができないが、これに対して本実施形態の方式ではすべての方向の位置ずれを検出できることが実証された。また最小限である２つの光センサ１３，１４を用いてすべての方向のウェハ位置ずれを検出できるという利点を有している。
【００４０】
なお前述の実施形態において光センサ１３，１４の取付け位置を変えることにより、許容できるウェハずれ量を調整することができ、さらにウェハの寸法の変化に対応させることができる。また前述の実施形態では光センサを透過型として構成したが、反射型として構成できるのは勿論である。さらに光センサは光ファイバを利用したものに限定されない。発光素子や受光素子を利用することも可能である。また位置ずれの検出対象となるウェハとしてはシリコン基板が好ましく、透明基板は対象としていない。さらに位置ずれ検出方法に関しては、特にフローチャート等を用いてその工程を示していないが、前述の装置の構成および動作の説明で明らかであり、課題を解決するための手段の欄でその要約説明が行われている。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、エッチング装置、ＣＶＤ装置等の半導体ウェハの表面を処理する装置で、ウェハ位置ずれ検出に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が適用されるウェハ処理装置の内部構成を示す平面図である。
【図２】本発明のウェハ位置ずれ検出装置が適用されるウェハ処理装置の内部構成を示す縦断側面図である。
【図３】本発明のロボットアームによるウェハ搬送動作状態を示す斜視図であり、Ａはロボットアームが縮んだ状態を示し、Ｂはロボットアーム１２が伸びた状態を示している。
【図４】本発明のロボットアームの平面図である。
【図５】本発明のウェハ位置ずれ検出装置の要部構成を示す部分側面図である。
【図６】本発明の透過型光センサの斜視図である。
【図７】本発明のロボットアームの動作の一過程を示す平面図である。
【図８】本発明のウェハ位置ずれ検出装置による第１回目の検出状態を示す平面図である。
【図９】本発明のウェハ位置ずれ検出装置による第２回目の検出状態（基準位置）を示す平面図である。
【図１０】本発明のウェハ位置ずれ検出装置の有効性を解説するための図である。
【図１１】従来のウェハ搬送装置のロボットアームの平面図である。
【図１２】従来のロボットアームの動作例を示す平面図である。
【図１３】従来の光センサの斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０                ウェハ処理チャンバ
１１                セパレーションチャンバ
１２                ロボットアーム
１３，１４          光センサ
１７                ウェハ
【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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