(57)【要約】      （修正有）【課題】堆積物（デポ）が付着しやすい雰囲気あるいは酸性ガスが浮遊する雰囲気下においても光学的な基板検出機能を長期間安定に維持できる基板検出センサを提供する。【解決手段】ローダ・モジュール内の大気搬送ロボットは、マッピングを行うために、マッピングアームＭＡをウエハカセットＣＲの正面口に浅く挿入し、ウエハカセットＣＲ内の各ウエハＷの左右両側に投光センサ２０Ａと受光センサ２０Ｂとをそれぞれ位置させ、マッピングアームＭＡを一定速度で鉛直方向に上昇または下降移動させる。投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂは、ローダ・モジュールの雰囲気内で正常な受光出力分布特性を長期にわたって維持し、高信頼性のウエハ検出機能を安定に保てるようになっている。【選択図】図２
2007194332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板検出用の光線を投光または受光するための光学部品と、
前記光学部品を収容し、前記光学部品より出射され、または前記光学部品に受光されるべき前記光線を通すための窓を有するプローブ本体と、
前記プローブ本体の窓をほぼ気密に塞いで前記光線を透過させる保護シートと、
少なくとも前記プローブ本体の窓の周囲を覆い、前記窓の正面に前記光線を通すためのトンネル部を有する保護キャップと
を有する基板検出センサ。
【請求項２】
前記保護シートが耐腐食性の材質からなる請求項１に記載の基板検出センサ。
【請求項３】
前記保護シートの材質がポリプロピレンである請求項２に記載の基板検出センサ。
【請求項４】
前記保護キャップがポリ弗化ビニルデンからなる請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項５】
前記保護キャップにおいて前記トンネル部の口径に対する深さのアスペクト比が１以上である請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項６】
前記アスペクト比が１．５〜２．５の範囲内である請求項５に記載の基板検出センサ。
【請求項７】
前記プローブ本体が、側面に前記窓が形成された筒状の形体を有し、
前記保護キャップが、前記トンネル部とほぼ直角に交わり、前記プローブ本体を挿抜可能に収容する取付孔を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項８】
前記保護シートが少なくとも前記窓を覆うように前記プローブ本体の外周に被せられ、かつ前記窓が前記トンネル部と対向するように、前記プローブ本体が前記保護キャップの取付孔に収容される請求項７に記載の基板検出センサ。
【請求項９】
前記保護キャップが、エアまたは不活性ガスを導入するためのガス導入口と、前記ガス導入口と前記トンネル部の内奥部とを結ぶガス通路とを有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項１０】
前記光学部品が、
前記光線を軸方向に伝送する光ファイバの一端部と、
前記光ファイバの一端面より出射された前記光線を平行光線束にする光学レンズと
を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項１１】
前記光学部品が、前記光学レンズから出た前記光線を前記保護キャップのトンネル部の外へ向けて前記プローブ本体の窓側に反射させるミラーを有する請求項１０に記載の基板検出センサ。
【請求項１２】
前記光学部品が、
前記光線を軸方向に伝送する光ファイバの一端部と、
前記光ファイバの一端面に入射すべき前記光線を集束させる光学レンズと
を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項１３】
前記光学部品が、前記保護キャップの貫通孔を通って前記プローブ本体の窓の中に入った前記光線を前記光学レンズに向けて反射させるミラーを有する請求項１２に記載の基板検出センサ。
【請求項１４】
前記光学部品が、前記光線を発光して出力する発光素子を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項１５】
前記光学部品が、前記光線を受光して電気信号に変換する光電変換素子を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板検出センサ。
【請求項１６】
前記基板検出用の光線を投光する請求項１〜１５のいずれかに記載の第１の基板検出センサと、前記光線を受光する請求項１〜１５のいずれかに記載の第２の基板検出センサとを一定の間隔を置いてほぼ水平に対向させ、
１枚または複数枚の被処理基板を隙間を介して鉛直方向に多段に収容する容器の一側面にて前記第１および第２の基板検出センサを鉛直方向に所定の速度で相対的に移動させ、その移動中に、前記第１および第２の基板検出センサの間に前記基板のいずれかが存在するときは前記第１の基板検出センサからの前記光線が当該基板により遮光されて前記第２の基板検出センサには受光されないようにし、前記第１および第２の基板検出センサの間に前記基板のいずれも存在していないときは前記第１の基板検出センサからの前記光線がまっすぐ直進して前記第２の基板検出センサに受光されるようにし、
前記第２の基板検出センサより得られる位置的または時間的な受光特性に基づいて前記容器における各基板の有無または収容位置を検出する基板検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の基板を光学的に検出するための基板検出センサおよびこれを用いる基板検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハやガラス等の基板上に多数の工程を経て半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）を製造する半導体製造工場やＦＰＤ製造工場等では、各種処理装置または処理システムへの基板の投入および排出を効率的に行うために、基板を複数枚（たとえば２５枚）単位で多段に収納する容器たとえばカセットが用いられている。この種のカセットは、左右の内壁面に各段の基板を容器正面から水平方向に出し入れ可能に支持する溝またはスロットが設けられており、開放型の場合は正面が開口し、密閉型の場合は正面に開閉扉が付いている。
【０００３】
一般に、カセットの投入、払出しが行われる搬入出ポート（あるいはカセットステーション）では、新規のカセットが投入されるとそのカセットに収納されている各（未処理）基板の有無や収納位置を光学的に検出する基板認識処理いわゆるマッピングが行われる（たとえば、特許文献１参照）。通常は、カセットに基板を出し入れする搬送ロボットが、搬送用のアームまたはピンセットとは別に、左右のアーム先端部に投光側の光学センサと受光側の光学センサとを水平に相対向させて取り付けた角（つの）型のマッピングアームを備えている。そして、カセット正面口で基板前端部の左右両側を投光側の光学センサと受光側の光学センサがそれぞれスキャンするように該マッピングアームを一定速度で鉛直方向に上昇または下降移動させて、各スキャン位置で投光側の光学センサから投光された光線が受光側の光学センサに届いたか否かを信号処理によって解析することで、当該カセット内の各基板の有無および収納位置（スロット位置）を検出するようにしている。こうしてカセット投入段階で獲得したマッピング情報を基に、搬送ロボットは処理の済んだ各基板を当該カセット内に戻す際に所定の各スロット位置に正しく挿入することができる。
【特許文献１】特開平１０−３０３２６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体製造工場やＦＰＤ製造工場等では、同一工場内でも各処理装置または各処理システムで行われるプロセスの種類に応じて搬入出ポートの雰囲気が著しく異なる。上記のようなマッピング機能に限ってみると、マッピングアーム、特に基板検出センサに堆積物（デポ）が付着しやすい雰囲気の搬入出ポートもあり、そのような雰囲気下の搬入出ポートにおいてはマッピング機能の経時的劣化が著しく早まるおそれがある。
【０００５】
近年、反応性の高いガス状汚染化物質である酸性ガスやアルカリ性ガスおよび有機ガスも半導体ウエハ等の基板を汚染することが解明されており、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置への対策が要求されてきている。
【０００６】
ＣＶＤ装置においては、プラズマもしくは熱処理によって成膜用ガス（ＷＦ6，ＴiＣｌ4，ＳｉＨ2Ｃｌ2等）が反応を起こし、反応により生成された反応生成物（ＷＳi，Ｔi，ＴiＮ等）が半導体ウエハの表面に堆積して、半導体ウエハの表面に薄膜が形成される。薄膜形成処理において未反応の成膜用ガスまたは処理室に残留している洗浄ガス（ＮＦ3,ＣｌＦ3等）は、減圧下の処理室内で半導体ウエハの表面に吸着（付着）しており、この未反応の成膜用ガスおよび残留洗浄ガスを吸着（付着）した状態で処理室ないし搬送室から搬出して、大気空間である搬入出ポートに持ち込むと、圧力差によって未反応の成膜用ガスや残留洗浄ガスがウエハ上から脱離してパーティクルなどの汚染物として搬入出ポート内に舞い上がる。そして、この汚染物が搬送系内（ウエハ搬送室）に付着し、次に処理室に搬入させる製品用半導体ウエハへの２次汚染源となり、当該ＣＶＤ装置の歩留りを低下させてしまう。
【０００７】
また、ポリシリコンやシリコントレンチのエッチング加工においてエッチングガスにＣｌ2やＨＢｒのような腐食性のガスを用いるドライエッチング装置においては、そのような腐食性のガスからエッチング生成物として生成されたデポ（ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等）が処理済みウエハの表面にくっ付いて真空処理室より大気空間の搬入出ポートに持ち込まれ、搬入出ポート内でそれらの一次デポが大気中の水分と反応して強酸性のガス（ＨＣｌ，ＨＢｒ等）を発生し、この強酸性ガスが大気中のアンモニアと反応して白色の二次デポ（ＮＨ4Ｃｌ，ＮＨ4Ｂｒ等）を搬入出ポートの此方に付着させる。
【０００８】
従来のマッピング装置においては、マッピングアームの先端部に取り付けている光学センサがそのような二次デポの付着によって、あるいは強酸性ガスによる腐食によって光学的な感度または検出精度を短期間で低下または劣化させ、上記のようなマッピングに際して誤検知を起こしやすいという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、堆積物（デポ）が付着しやすい雰囲気あるいは酸性ガスが浮遊する雰囲気下においても光学的な基板検出機能を長期間安定に維持できる基板検出センサおよび基板検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明の基板検出センサは、基板検出用の光線を投光または受光するための光学部品と、前記光学部品を収容し、前記光学部品より出射され、または前記光学部品に受光されるべき前記光線を通すための窓を有するプローブ本体と、前記プローブ本体の窓をほぼ気密に塞いで前記光線を透過させる保護シートと、少なくとも前記プローブ本体の窓の周囲を覆い、前記窓の正面に前記光線を通すためのトンネル部を有する保護キャップとを有する。
【００１１】
本発明の基板検出方法は、前記基板検出用の光線を投光する本発明の第１の基板検出センサと、前記光線を受光する本発明の第２の基板検出センサとを一定の間隔を置いてほぼ水平に対向させ、１枚または複数枚の被処理基板を隙間を介して鉛直方向に多段に収容する容器の一側面にて前記第１および第２の基板検出センサを鉛直方向に所定の速度で相対的に移動させ、その移動中に、前記第１および第２の基板検出センサの間に前記基板のいずれかが存在するときは前記第１の基板検出センサからの前記光線が当該基板により遮光されて前記第２の基板検出センサには受光されないようにし、前記第１および第２の基板検出センサの間に前記基板のいずれも存在していないときは前記第１の基板検出センサからの前記光線がまっすぐ直進して前記第２の基板検出センサに受光されるようにし、前記第２の基板検出センサより得られる位置的または時間的な受光特性に基づいて前記容器における各基板の有無または収容位置を検出する。
【００１２】
本発明の基板検出センサにおいては、堆積物（デポ）が付着しやすい雰囲気に晒されると、デポは保護キャップの外壁に付着し、その付着量または膜厚は経時的に増大する。しかし、プローブ本体の窓の周囲は保護キャップに覆われているので、窓付近にデポが付かない。保護キャップのトンネル部も、その入口付近にデポがある程度付着するものの、内奥にデポは殆ど（あるいは僅かしか）付着しない。また、周囲の雰囲気中に酸性のガスが浮遊していても、トンネル部の奥で保護シートがプローブ本体の窓を塞いでいるので、プローブ本体内の光学部品が腐食することはない。本発明の基板検出方法は、本発明の基板検出センサを用いるので、酸性ガスに晒されデポが付着しやすい雰囲気下にあっても、誤検出の無い高信頼性の基板検出を安定して行うことができる。
【００１３】
本発明の好適な一態様によれば、保護シートに耐腐食性の材質、特に好ましくはポリプロピレンが用いられる。また、保護キャップの材質にはポリ弗化ビニルデンが好適に使用される。保護キャップにおいて、トンネル部の口径に対する深さのアスペクト比は１以上が好ましく、特に１．５〜２．５の範囲内が好ましい。
【００１４】
また、好適な一態様によれば、プローブ本体が、側面に窓が形成された筒体に形成される。この場合、保護キャップは、トンネル部とほぼ直角に交わり、プローブ本体を挿抜可能に収容する取付孔を有する。そして、保護シートが少なくとも窓を覆うようにプローブ本体の外周に被せられた状態で、窓がトンネル部と対向するように、プローブ本体が保護キャップの取付孔に収容される。
【００１５】
また、好適な一態様によれば、保護キャップが、エアまたは不活性ガスを導入するためのガス導入口と、このガス導入口とトンネル部の内奥部とを結ぶガス通路とを有する。かかる構成においては、保護キャップのトンネル部を内奥から外に向ってエアまたは不活性ガスが常時流れることで、トンネル部の内壁が清浄に保たれ、トンネル部に臨んでいる保護シートの表面も清浄に保たれる。このことにより、基板検出機能を一層長期に亘って良好に保つことができる。
【００１６】
また、本発明の基板検出センサを投光側の光センサとして構成する場合は、好適な一態様として、プローブ本体内の光学部品が、光線を軸方向に伝送する光ファイバの一端部と、この光ファイバの一端面より出射された光線を平行光線束にする光学レンズとを含む。この場合、センサの小型化を図るために、光学レンズから出た光線を保護キャップのトンネル部の外へ向けてプローブ本体の窓側に反射させるミラーも光学部品の一つとして設けられる。別の一態様して、プローブ本体内の光学部品が、光線を発光して出力する発光素子を含む構成も可能である。
【００１７】
また、本発明の基板検出センサを受光側の光センサとして構成する場合は、好適な一態様として、プローブ本体内の光学部品が、光線を軸方向に伝送する光ファイバの一端部と、この光ファイバの一端面に入射すべき光線を集束させる光学レンズとを含む。この場合、センサの小型化を図るために、保護キャップのトンネル部を通って本体の窓の中に入った光線を光学レンズに向けて反射させるミラーも光学部品の一つとして設けられる。別の一態様して、プローブ本体内の光学部品が、投光側からの光線を受光して電気信号に変換する光電変換素子を含む構成も可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の基板検出センサおよび基板検出方法によれば、上記のような構成および作用により、基板検出用の光線を投光または受光するための光学部品を堆積物（デポ）の付着や酸性ガス等による腐食から十全に保護し、光学的な基板検出機能を長期にわたって良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態における基板検出センサおよび基板検出方法の適用可能な処理装置の一例であるドライエッチング装置の全体構成を示す。このドライエッチング装置は、クリーンルーム内に設置されるマルチチャンバシステムとして構成され、大気搬送ロボットＲＢaを有する横長のローダ・モジュールＬＭの片側に複数台たとえば２台のプロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2をそれぞれロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2を介して並列に配置し、ローダ・モジュールＬＭの反対側に複数台たとえば３台のロードポートＬＰを並べて取り付けている。また、ローダ・モジュールＬＭの一端側にオリフラ合わせ機構ＯＲＴを設けている。
【００２１】
プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2は、真空排気可能なチャンバ型の真空処理室１０を有しており、真空処理室１０内のサセプタ１２上に１枚の被処理基板たとえば半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と称する。）Ｗを保持し、所定の用力（処理ガス、電力等）を用いてチャンバ内の温度、圧力、電界、処理ガス濃度等を制御することにより枚葉式のドライエッチング加工を行うように構成されている。
【００２２】
ロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2は、室内を選択的に大気圧状態または減圧状態に切り換えられるチャンバ型のロードロック室１４を有し、このロードロック室１４内にローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢaからアクセス可能なバッファ載置台１６と、このバッファ載置台１６とプロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2との間で半導体ウエハを搬送するための搬送ロボットＲＢbを設けている。各ロードロック室１４は、各隣接する真空処理室１０とはゲートバルブＧＶを介して接続され、ローダ・モジュールＬＭのウエハ搬送室１８とはドアバルブＤＶを介して接続されている。
【００２３】
通常は、バッファ載置台１６がウエハを水平に一枚ずつ載置可能な上下２段（２階）構造に構成されるとともに、各搬送ロボットＲＢ1，ＲＢ2がそれぞれ一対の搬送アームＦＡa，ＦＡbを有する。ローダ・モジュールＬＭの搬送ロボットＲＢaは、１回のアクセスでバッファ載置台１６の一方の階から処理済みのウエハＷを一方の空の搬送アームＦＡaで引き取って、他方の搬送アームＦＡaで未処理のウエハＷをバッファ載置台１６の他方の階に渡すことができる。各ロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2内の搬送ロボットＲＢbは、プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2に対しては、１回のアクセスでサセプタ１２から処理済みのウエハを一方の空の搬送アームＦＡbで引き取り、直後に他方の搬送アームＦＡbで搬送してきた未処理のウエハＷをサセブタ１２にローディングすることができる。また、同室内のバッファ載置台１６に対しては、任意のタイミングで、そこに載置されている未処理のウエハＷを受け取り、あるいはプロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2より搬出してきたばかりの処理済みのウエハＷを渡すことができる。
【００２４】
ローダ・モジュールＬＭ内の大気搬送ロボットＲＢaは、ウエハ搬送室１８内でリニアガイド（リニアスライド）ＬＡに沿って水平方向に移動可能であるとともに、昇降・旋回可能であり、ロードポートＬＰ、オリフラ合わせ機構ＯＲＴおよびロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2の間を行き来してウエハＷを枚葉単位で搬送する。リニアガイドＬＡは、たとえば永久磁石からなるマグネット、駆動用磁気コイルおよびスケールヘッド等で構成され、コントローラからのコマンドに応じて大気搬送ロボットＲＢaの直線運動制御を行う。ウエハ搬送室１８は好ましくは室内の雰囲気を室外に拡散させないように構成される。
【００２５】
ロードポートＬＰは、外部搬送車との間で例えば１バッチ２５枚のウエハＷを収納可能なウエハカセットＣＲの投入、払出しに用いられる。オリフラ合わせ機構ＯＲＴは、ウエハカセットＣＲから取り出された未処理ウエハＷのオリエンテーションフラットまたはノッチを所定の位置または向きに合わせるために用いられる。
【００２６】
この実施形態では、正面の開口に開閉扉の付いた閉容器またはポッド型のウエハカセットＣＲが用いられる。各ウエハカセットＣＲがロードポートＬＰに投入されると、ロードポートＬＰの扉開閉機構（図示せず）が該ウエハカセットＣＲの開閉扉を開ける。ローダ・モジュールＬＭの大気搬送ロボットＲＢaは、ウエハ搬送用の搬送アームＦＡaとは別に、ウエハマッピング用の角（つの）型のマッピングアームＭＡを有している。そして、上記のようにロードポートＬＰに投入されたウエハカセットＣＲの開閉扉が開けられると、そこにアクセスして、図２に示すようにマッピングアームＭＡをウエハカセットＣＲの中に浅く挿入する。ここで、マッピングアームＭＡの左右のアーム先端部にはそれぞれ投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂが取り付けられており、両センサ２０Ａ，２０Ｂは互いにほぼ水平に向き合っている。
【００２７】
投光センサ２０Ａは、図５に示すように、マッピングアームＭＡに引き込まれた光ファイバ２２Ａの先端部（出射端部）、この光ファイバ２２Ａの先端部より出た光線ＬＢを平行光線束（コリメート光：collimate light）で出射する光学レンズ（コリメートレンズ）２４、この光学レンズ２４から出た光線ＬＢを直角に反射させて対向位置に備わる受光センサ２０Ｂ側に向けるベントミラー２６等を有している。該光学レンズ２４は出射光を平行状態のまま出射することができ、入射光に対しては光学レンズ２４の凸部２５によって集束させ、平行光線束へ変換することが可能である。
【００２８】
好ましくは、光学レンズ２４は光学調整可能なコリメート方式の光学レンズ系（システム）２４であればよい。光学レンズ２４は平行光線束となれば、円筒型凸レンズ、凸レンズと凸レンズの組み合わせもしくは凸レンズと凹レンズの組み合わせでもよく、また同心円状のプリズム：フレネルレンズ（Fresnel Lens）でもよい。
【００２９】
図２において、光ファイバ２２Ａの他端部（入射端部）は、発光素子たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ）２８と光学的に結合されている。より詳細には、発光ダイオード２８で生成された光線ＬＢが、集光レンズ３０により集束させられて光ファイバ２２Ａの他端面（入射端面）に入射し、光ファイバ２２Ａの中を伝播して投光センサ２０Ａ内で光ファイバ２２Ａの先端面（出射端面）より出るようになっている。なお、発光ダイオード２８は、制御部３２の制御の下でＬＥＤ駆動回路３４により発光駆動される。
【００３０】
受光センサ２０Ｂも、光線ＬＢの進行方向が反対になるだけで、投光センサ２０Ａと同じ構成になっている。つまり、図５に示すように、マッピングアームＭＡに組み込まれた光ファイバ２２Ｂの先端部、投光センサ２０Ａからの光線ＬＢを受光して光ファイバ２２Ｂの先端面（入射端面）に向けるベントミラー２６、このベントミラー２６からの光線ＬＢを集束させて光ファイバ２２Ｂの先端面（入射端面）に入射させる光学レンズ（集束レンズ）２４等を有している。そして、図２において、光ファイバ２２Ｂの他端部（出射端部）は、受光素子または光電変換素子たとえばフォトダイオード（ＰＤ）３６と光学的に結合されている。より詳細には、光ファイバ２２Ｂの他端面（出射端面）より出射した光線ＬＢ'は光ファイバ２２Ｂを通過すると波動光学上の回折の影響を受けて、光が進行するにつれて僅かずつビームが拡がってしまうので再度光束が平行状態になるように光学調整を行うためコリメートレンズ３８を介在（挿入）させる。光束はコリメートレンズ３８によって平行光線へ再調整されて、集束レンズ４０を介して光電変換素子：フォトダイオード（ＰＤ）３６の受光面に入射させる。フォトダイオード３６によって光線ＬＢ'の光強度に応じた電気信号が出力される。フォトダイオード３６の出力信号は増幅回路４２を介して制御部３２に与えられる。
【００３１】
マッピングを行うときは、搬送ロボットＲＢaが、図２に示すようにマッピングアームＭＡをウエハカセットＣＲの正面口に浅く挿入し、ウエハカセットＣＲ内の各ウエハＷの左右両側に投光センサ２０Ａと受光センサ２０Ｂとをそれぞれ位置させ、マッピングアームＭＡを一定速度で鉛直方向に上昇または下降移動させる。このスキャニング中、制御部３２は、ＬＥＤ駆動回路３４を通じて発光ダイオード２８に光線ＬＢを持続的に発光させ、増幅回路４２を通じてフォトダイオード３６の出力信号を取り込む。そして、スキャニング中にウエハカセットＣＲ内の各高さ位置で得られたフォトダイオード３６の出力信号（受光出力）から、たとえば図３に示すような受光出力分布特性を得る。この受光出力分布特性において、受光出力が一定の閾値ＰTHより低くなっているところは投光センサ２０Ａより受光センサ２０Ｂに向けて投光された光線ＬＢがその高さ位置に存在するウエハＷで遮光されていることを意味し、閾値ＰTHを越えているところはその高さ位置では光線ＬＢがウエハＷで遮光されずに受光センサ２０Ｂにまっすぐ届いたことを意味する。かかる受光出力分布特性から当該ウエハカセットＣＲ内のウエハＷの有無や各スロットＳＬの位置等を検出することができる。
【００３２】
図４に、投光センサ２０Ａの構成を示す。図４の（Ａ）は上面図、図４の（Ｂ）は先端側から見た縦断面図、図４の（Ｃ）は正面から見た縦断面図である。なお、受光センサ２０Ｂも、マッピングアームＭＡ上で投光センサ２０Ａと左右対称に配置される点が異なるだけで、構造的には同じものでよい。図５は、投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂが有するプローブ本体およびその内部の光学部品の構成を示す断面図である。
【００３３】
図４に示すように、投光センサ２０Ａは、たとえば樹脂からなるブロック状の保護キャップ４４の中に円筒状のプローブ本体４６を一側面から差し込み、このプローブ本体４６の中に投光用の光学部品（光ファイバ２２Ａの先端部、光学レンズ２４、ベントミラー２６）を収容しており、保護キャップ４４をマッピングアームＭＡのアーム先端部にボルト４８を介して着脱可能に固定している。
【００３４】
図５に示すように、プローブ本体４６内では、その一方の端の開口から光ファイバ２２Ａの先端部が所定の深さに差し込まれており、この光ファイバ２２Ａの先端には光学レンズ（コリメートレンズ）２４が取り付けられている。そして、プローブ本体４６の反対側から光学レンズ２４と対向するようにベントミラー２６が装着されている。このベントミラー２６は、たとえばアルミ蒸着膜からなる反射面を有しており、光学レンズ２４から出た光線ＬＢを軸方向と直交する水平横方向に反射させるように構成されている。そして、ベントミラー２６からの反射光ＬＢを遮光しないように、プローブ本体４６の側面には適当な口径を有する開口窓５０が形成されている。さらに、この開口窓５０をほぼ気密に塞ぐように、プローブ本体４６にたとえば樹脂からなる透明な保護シート５２が巻かれている。
【００３５】
図４において、保護キャップ４４には、上記のように保護シート５２が巻かれたプローブ本体４６を挿抜可能に収容する取付孔（ざぐり穴）５４が形成されるとともに、プローブ本体４６の窓５０と対向する位置に取付孔５４と直角に交わるように水平横方向に貫通するトンネル部５６が形成されている。この構成により、プローブ本体４６内のベントミラー２６で反射した光線ＬＢは、最初にプローブ本体４６の窓５０を素通りし、次に保護シート５２を透過し、最後にトンネル部５６を抜けてから投光センサ２０Ａの外空間へ出るようになっている。
【００３６】
図６に、投光センサ２０Ａ（受光センサ２０Ｂ）の組み立て時の構成を示す。図示のように、保護キャップ４４には、先端部に保護シート５２を巻いたプローブ本体４６を取付孔５４の中にスムースに嵌め込み挿入できるように案内溝５８が形成されている。案内溝５８の両側に設けられている穴６０は取付ボルト４８（図４）を通すための穴である。保護シート５２は、少なくともプローブ本体４６の窓５０をほぼ気密に塞ぐ範囲でプローブ本体４６にしっかり被さればよく、必ずしも一周以上巻かれる必要はない。
【００３７】
再び図１において、このドライエッチング装置においては、プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2の真空処理室１０からエッチング加工の種類や方式に応じた堆積物（デポ）がローダ・モジュールＬＭのウエハ搬送室１８内に持ち込まれる。特にデポが問題となるのは、ポリシリコンやシリコントレンチのエッチング加工等でＣｌ2やＨＢｒのような腐食性ガスを使用する場合である。従来技術の欄でも述べたように、そのような腐食性のガスからエッチング生成物として生成されたデポ（ＳｉＣｌ4，ＳｉＢｒ4等）が処理済みウエハＷの表面にくっ付いて真空処理室１０よりロードロック室１４を通って大気空間のローダ・モジュールＬＭに持ち込まれ、ローダ・モジュールＬＭ内でそれらの一次デポが大気中の水分と反応して強酸性のガス（ＨＣｌ，ＨＢｒ等）を発生し、この強酸性ガスが大気中のアンモニアと反応して白色の二次デポ（ＮＨ4Ｃｌ，ＮＨ4Ｂｒ等）をウエハ搬送室１８内の此方や搬送ロボットＲＢaの各部に付着させる。マッピングアームＭＡも例外ではなく、アーム先端部の投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂにも二次デポが付着し、しかも強酸性ガスにも晒される。
【００３８】
しかしながら、この実施形態の投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂは、そのような強酸性ガスに晒されデポが付着しやすい雰囲気下にあっても、上記のような構成により誤検出の無い高信頼性のマッピング機能を長期にわたって保証することができる。
【００３９】
図７に、この実施形態の作用を示す。投光センサ２０Ａ（受光センサ２０Ｂ）において、二次デポＤＰは保護キャップ４４の外壁に付着し、その付着量または膜厚は経時的に増大する。しかし、プローブ本体４６は保護キャップ４４に覆われているので、二次デポＤＰが付かない。保護キャップ４４のトンネル部５６も、その入口付近に二次デポＤＰがある程度付着するものの、内奥には二次デポＤＰが付着し難い。また、投光センサ２０Ａ（受光センサ２０Ｂ）の周囲に浮遊する強酸性ガスは、トンネル部５６の中まで入ってきても保護シート５２がプローブ本体４６の窓５０を塞いでいるので、プローブ本体４６内の光学部品を腐食させることはない。
【００４０】
このように、この実施形態の投光センサ２０Ａ（受光センサ２０Ｂ）においては、プローブ本体４６が保護キャップ４４によって二次デポＤＰの付着を免れるとともに保護シート５２によって腐食を免れる。保護キャップ４４および保護シート５２の材質はコスト、加工性、耐腐食性の面から樹脂が好ましく、さらに保護シート５２の材質には透光性や柔軟性も要求される。これらの要求性能から、保護キャップ４４の材質にはポリ弗化ビニルデンを、保護シート５２にはポリプロピレンのフィルムをそれぞれ好適に使用することができる。
【００４１】
また、保護キャップ４４におけるトンネル部５６のアスペクト比（口径に対する深さの比）も重要である。このアスペクト比が小さいと、トンネル部５６の奥まで二次デポＤＰが付着して、光線ＬＢの通路が狭まり、投受光量が低減しやすくなる。一方、アスペクト比が大きすぎても、トンネル部５６を光線ＬＢと同軸にするのが難しくなり、ひいては投受光量が低減する。本発明者の行った試験によると、アスペクト比は１以上が好ましく、１．５〜２．５の範囲内が特に好ましいことが判った。
【００４２】
因みに、従来のウエハマッピングに用いられているウエハ検出センサは、本発明における保護キャップ４４および保護シート５２に相当するものを有していないため、上記ローダ・モジュールＬＭのような雰囲気内ではレンズやミラー等の光学部品が二次デポの付着や強酸性ガスによる腐食で短期間のうちに光学機能を劣化させ、特に投受光量を低下させる。この結果、図３の仮想線（一点鎖線）で示すように、受光出力分布特性においてウエハＷの存在する位置でも受光出力が閾値ＰTHを下回るようになると、ウエハＷの有無や位置を正しく検出することができなくなる。
【００４３】
この実施形態においては、上記のように保護キャップ４４および保護シート５２を有する構成により、ローダ・モジュールＬＭの雰囲気内で図３の実線で示すような正常な受光出力分布特性を長期にわたって維持し、高信頼性のウエハ検出機能を安定に保つことができる。
【００４４】
図８に、この実施形態の変形例による投光センサ２０Ａ（受光センサ２０Ｂ）の構成を示す。図示の構造には、複数の変形例が含まれている。第１の変形例は、プローブ本体４６の中に発光ダイオード２８（フォトダイオード３６）を組み込む構成である。この場合は、発光ダイオード２８（フォトダイオード３６）がベントミラー２６と直接対向して光線ＬＢを出射（受光）することになる。両者の間に光学レンズを介在させる構成も可能である。
【００４５】
第２の変形例は、保護キャップ４４のトンネル部５６を乾燥エアまたはＮ2ガス等のパージガスで常時パージする構成を備えている点である。より詳細には、トンネル部５６の内奥、好ましくは奥の端に接続するガス通路６２を保護キャップ４４内に形成し、このガス通路６２の入口（ガス導入部）にガス管６４を接続する。このガス管６４は、マッピングアームＭＡを伝わってパージガス供給源（図示せず）に通じている。該パージガス供給源からガス管６４を介して圧送されてきたパージガスＧＡは、保護キャップ４４のガス通路６２およびトンネル部５６を通り抜けて外部空間に出る。このように、保護キャップ４４のトンネル部５６を内奥から外に向ってパージガスＧＡが常時流れることで、トンネル部５６の内壁が清浄に保たれ、さらにはトンネル部５６に臨んでいる保護シート５２の表面も清浄に保たれる。このことにより、ウエハ検出機能を一層長期に亘って良好に保つことができる。
【００４６】
図９に、受光センサ２０Ｂ（投光センサ２０Ａ）の別の変形例を示す。この変形例は、プローブ本体４６内で光学レンズ２４を光線ＬＢの入射方向または出射方向に向けており、ミラーを設けてはいない。もっとも、マッピングアームＭＡのアーム先端で光ファイバ２２Ｂ（２２Ａ）を直角（内側）に曲げることになり、そのぶんスペースが大きくなる。また、この変形例では、プローブ本体４６の先端に形成される光線入射窓（出射窓）５０を板状の保護シート５２を塞ぎ、かつこの保護シート５２でトンネル部５６の内奥の端も塞いでいる。この変形例においても、保護キャップ４４および保護シート５２によりプローブ本体４６内の光学部品をデポＤＰや強酸性ガスから保護し、信頼性の高いウエハ検出機能を長期にわたって安定に保つことができる。
【００４７】
他にも種々の変形が可能である。たとえば、図示省略するが、保護キャップ４４がプローブ本体４６の全体を収容するのではなく、プローブ本体４６の窓５０の周囲だけを部分的に覆う構造も可能である。
【００４８】
上記した実施例におけるドライエッチング装置は本発明の基板検出方法および基板検出センサの適用可能な処理装置の一例にすぎない。たとえば、図１０に示すようなクラスタツールの真空処理装置にも本発明の基板検出方法および基板検出センサを好適に適用することができる。
【００４９】
図１０において、このクラスタツールの真空処理装置は、チャンバ型の真空搬送室１００を有する例えば六角形のトランスファ・モジュールＴＭの周りに複数（たとえば４台）のプロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2，ＰＭ3，ＰＭ4と、一対のロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2とをクラスタ状に配置している。真空搬送室１００の室内には旋回および伸縮可能な一対の搬送アームＦA，ＦBを有する真空搬送ロボットＲＢCが設けられている。
【００５０】
プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2，ＰＭ3，ＰＭ4は、各々の真空処理室１０２内で所定の用力（処理ガス、高周波、熱等）を用いて所要の枚葉処理、例えばＣＶＤ、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）あるいはＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）等の成膜処理、熱処理、半導体ウエハ表面のクリーニング処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2，ＰＭ3，ＰＭ4の真空処理室１０２はそれぞれゲートバルブＧＡを介してトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１００に連結されている。また、ロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2のロードロック室１０４は、ゲートバルブＧＢを介して真空搬送室１００に連結されるとともに、ドアバルブＤＶを介してローダ・モジュールＬＭのウエハ搬送室１０８に連結されている。ロードロック室１０４内には、真空搬送室１００の真空搬送ロボットＲＢCおよびローダ・モジュールＬＭの大気搬送ロボットＲＢaの双方から基板の受け渡しを行えるバッファ載置台（図示せず）が設けられている。
【００５１】
ローダ・モジュールＬＭ、ロードポートＬＰおよびオリフラ合わせ機構ＯＲＴは上記第１の実施形態におけるドライエッチング装置におけるものと実質的に同様の構成または機能を有する。
【００５２】
このようなクラスタツールの真空処理装置においても、プロセス・モジュールＰＭ1，ＰＭ2，ＰＭ3，ＰＭ4のいずれかの真空処理室１０２からトランスファ・モジュールＴＭの真空搬送室１００およびロードロック・モジュールＬＬＭ1，ＬＬＭ2のロードロック室１０４を通って真空プロセスに応じた堆積物（デポ）がローダ・モジュールＬＭのウエハ搬送室１０８内に持ち込まれることがある。その場合でも、大気搬送ロボットＲＢaのマッピングアームＭＡに取り付けるウエハ検出センサに上記実施形態におけるような投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂを用いることで、誤検出の無い高信頼性のマッピング機能を長期にわたって保証することができる。
【００５３】
上記した実施形態における投光センサ２０Ａおよび受光センサ２０Ｂは、カセットＣＲ内のウエハＷの有無や収納位置を検出するマッピング用のものであった。しかし、本発明の基板検出センサは、そのようなマッピング用途に限定されるわけではなく、任意の場所で基板の有無や位置等を検出する用途に適用可能である。
【００５４】
また、本発明における基板は、半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態におけるドライエッチング装置の全体構成を示す略平面図である。
【図２】実施形態においてウエハマッピングを行うための装置構成およびウエハマッピング方法を示す図である。
【図３】実施形態のウエハマッピングにおいて得られる受光出力分布特性を示す図である。
【図４】実施形態における投光センサの構成を示す図（平面図、側面図、断面図）である。
【図５】実施形態における投光センサ（受光センサ）の内部の構成を示す断面図である。
【図６】実施形態における投光センサ（受光センサ）の組み立て時の各部の構成を示す斜視図である。
【図７】実施形態における投光センサ（受光センサ）の作用を示す断面図である。
【図８】実施形態の一変形例における投光センサ（受光センサ）の構成を示す断面図である。
【図９】実施形態の別の変形例における投光センサ（受光センサ）の構成を示す断面図である。
【図１０】一実施形態におけるクラスタツールの真空処理装置の構成を示す略平面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０    真空処理室
１４，１０４    ロードロック室
１８    ウエハ搬送室
２０Ａ    投光センサ
２０Ｂ    受光センサ
２２Ａ，２２Ｂ    光ファイバ
２４    光学レンズ（コリメートレンズ，集束レンズ）
２６    ベントミラー
２８    発光素子（ＬＥＤ）
３２    制御部
３６    受光素子（ＰＤ）
４４    保護キャップ
４６    プローブ本体
５０    窓
５２    保護シート
５４    取付孔
５６    トンネル部
６２    ガス通路
６４    ガス管
【図１】
2007194332.tif 000003
【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】
2007194332.tif 000008
【図７】
2007194332.tif 000009
【図８】
2007194332.tif 000010
【図９】
2007194332.tif 000011
【図１０】
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