(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して所定の処理を行う処理チャンバーと、この処理チャンバーに対して真空中で基板を搬送できるように接続されたロードロックチャンバーとを備え、ロードロックチャンバー内には、複数の基板を同時に収容可能なロック内カセットが設けられた半導体製造装置であって、ロードロックチャンバー外に配設されているとともに収容状態の各基板の位置関係が前記ロック内カセットと同じであるか類似している外部カセットと、この外部カセットに収容された複数の基板を一括して前記ロック内カセットに搬送することが可能なオートローダを備えており、
前記オートローダは、一括して搬送される複数の基板の各々について基準点に対する当該基板の中心のずれを検出する中心出し器を備えており、
前記ロック内カセットに収容された複数の基板を一枚ずつ取り出して前記処理チャンバーに搬送する搬送ロボットと、前記中心出し器が検出した各基板の中心のずれに従って搬送ロボットを制御して中心のずれに応じた所定の位置で搬送ロボットが各基板を受け取るようにするロボットコントローラとが設けられていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記搬送ロボットは、基板を保持するアームを備えており、前記ロボットコントローラは、各基板の中心がアームの中心に合った状態でアームが基板を受け取るよう搬送ロボットを制御するものであることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記ロボットコントローラは、各基板の中心がアームの中心に合った状態で搬送ロボットが各基板を処理チャンバーに搬送するよう搬送ロボットを制御するものであることを特徴とする請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
検出された各基板の中心のずれを記憶する記憶手段を備えており、前記ロボットコントローラは、記憶手段から読み出された各基板の中心のずれに従って前記搬送ロボットを制御するものであることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記基板は円形であり、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する三つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
三つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる三つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、三つの距離センサの測定結果により、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出して基準点に対する基板の中心の座標を中心のずれとして求める手段であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記基板は略円形であって非円周状の周縁部分を有し、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する四つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
四つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる四つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、四つの距離センサから取り出した三つの距離センサの測定結果から、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出し、算出された基板の中心と周縁上の各点との距離が基板の半径に一致しているかを判断するものであり、一致している場合にはその基板の中心の基準点からのずれを中心のずれとして算出し、一致していない場合には、四つの距離センサから別の組み合わせの三つの距離センサを取り出してそれらの測定結果から基板の中心の座標を算出し、同様に判断を行って中心のずれを算出するものであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記四つの距離センサは、前記センサ面上の基準点を原点とした座標において、直交する二つの座標軸上において基板の周縁の点までの距離を測定するよう、各座標軸上に向かい合うようにして二つずつ設けられていることを特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記演算手段は、前記算出した三つの点の座標から二つを取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線と、別の組み合わせの二つの座標を取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線とが交わる交点を算出し、その交点を基板の中心とするものであることを特徴とする請求項５乃至７いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記オートローダは、前記複数の基板を一括して保持しながら搬送するものであり、前記中心出し器は、前記オートローダが前記複数の基板を一括して保持した状態で各基板の中心のずれを検出するものであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記オートローダは、前記ロック内カセット及び外部カセットの同一又は類似である収容状態の各基板の位置関係に適合した構造で複数の基板を一括して保持する保持フィンガと、この保持フィンガを水平方向及び水平方向に移動させることが可能な移動機構とを備えており、
保持フィンガは、前記複数の基板を所定距離離間させながら垂直方向に重ね合わせて保持するよう複数設けられており、
前記中心出し器は、センサが配置された水平な面であるセンサ面上に基板が位置した状態で基板の中心のずれを検出するものであり、
各基板がセンサ面上に順次位置するよう移動機構を制御して保持フィンガを垂直に移動させるコントローラが設けられていることを特徴とする請求項９記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記基板は円形であり、
前記中心出し器は、前記センサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する三つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
三つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる三つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、三つの距離センサの測定結果により、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出して基準点に対する基板の中心の座標を中心のずれとして求める手段であることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置。
【請求項１２】
前記基板は略円形であって非円周状の周縁部分を有し、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する四つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
四つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる四つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、四つの距離センサから取り出した三つの距離センサの測定結果から、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出し、算出された基板の中心と周縁上の各点との距離が基板の半径に一致しているかを判断するものであり、一致している場合にはその基板の中心の基準点からのずれを中心のずれとして算出し、一致していない場合には、四つの距離センサから別の組み合わせの三つの距離センサを取り出してそれらの測定結果から基板の中心の座標を算出し、同様に判断を行って中心のずれを算出するものであることを特徴とする請求項１０記載の半導体製造装置。
【請求項１３】
前記四つの距離センサは、前記センサ面上の基準点を原点とした座標において、直交する二つの座標軸上において基板の周縁の点までの距離を測定するよう、各座標軸上に向かい合うようにして二つずつ設けられていることを特徴とする請求項１２記載の半導体製造装置。
【請求項１４】
前記演算手段は、前記算出した三つの点の座標から二つを取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線と、別の組み合わせの二つの座標を取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線とが交わる交点を算出し、その交点を基板の中心とするものであることを特徴とする請求項１１乃至１３いずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項１５】
前記搬送ロボットは、セパレーションチャンバーの内部に設けられており、このセパレーションチャンバーは、各処理チャンバー及び前記ロードロックチャンバーとを相互に分離するチャンバーであるとともに、各処理チャンバー及び前記ロードロックチャンバーに対して気密に接続されたものであることを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、各種半導体デバイスを製作する際に使用される半導体製造装置、特に、装置に使用される基板搬送システムの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩを始めとする各種半導体デバイスは、基板に対する多くの表面処理を経て製作される。このようなプロセスを行う装置は半導体製造装置と総称され、この中には、スパッタリングや化学蒸着（ＣＶＤ）等の薄膜作成を行う装置を始め、エッチングや不純物注入等の表面処理を行う装置等が含まれる。
このような半導体製造装置は、処理チャンバー内に基板を搬入したり、処理後の基板を処理チャンバーから搬出したりすることが必要であり、多くの場合、基板搬送システムを備えている。この基板搬送システムについて、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置の場合を例にして説明する。
【０００３】
図７は、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置の従来の構成を説明する平面概略図である。図７に示すスパッタリング装置では、中央に配置されたセパレーションチャンバー１と、セパレーションチャンバー１の周囲に設けられた複数の処理チャンバー２及び二つのロードロックチャンバー３とからなるチャンバー配置になっている。
各チャンバー１，２，３は、専用又は兼用の排気系によって排気される真空容器である。各チャンバー１，２，３同士の接続個所には不図示のゲートバルブが設けられている。
【０００４】
セパレーションチャンバー１は、各処理チャンバー２を相互に気密に分離して内部雰囲気の相互汚染を防止するとともに、各処理チャンバー２やロードロックチャンバー３への基板搬送の経由空間となるものである。即ち、セパレーションチャンバー１内には、搬送ロボット１１が設けられている。搬送ロボット１１は、いずれか一方のロードロックチャンバー３から基板９を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー２に送って順次処理を行うことになっている。そして、最後の処理を終了した後、いずれか一方のロードロックチャンバー３に戻すようになっている。
【０００５】
処理チャンバー２の一つは、所定のスパッタリングを行うスパッタチャンバー２Ａとして構成される。スパッタチャンバー２Ａ内には、成膜する材料よりなるターゲット、ターゲットをスパッタするための電力印加機構やガス導入手段、マグネトロンスパッタリングのための磁石機構、所定位置に基板９を保持する基板ホルダー等が設けられている。
また、他の処理チャンバー２の一つは、スパッタリングの前に基板９を予備加熱するプリヒートチャンバー２Ｂとして構成され、さらに他の処理チャンバーの一つは、スパッタリング後に基板９を冷却する冷却チャンバー２Ｃ等として構成される。
【０００６】
また、ロードロックチャンバー３の外側には、オートローダ４が設けられている。オートローダ４は、ロードロックチャンバー３の外側に設けられた外部カセット５から、ロードロックチャンバー３内のロック内カセット３１に基板９を搬送する機構である。
【０００７】
さて、本願発明の対象である基板搬送システムとは、半導体製造装置において基板を搬送する機構部分の総称であるから、上記装置においては、セパレーションチャンバー１に設けられた搬送ロボット１１や外部カセット５とロードロックチャンバー１との間で基板９を搬送するオートローダ４等が基板搬送システムに該当している。このうち、以下の説明では、オートローダ４の場合を例にして説明する。図７に示すオートローダ４は、一枚の基板９を保持する保持フィンガ４１と、保持フィンガ４１を移動させる移動機構４２とから構成されている。
【０００８】
保持フィンガ４１は、略Ｕ字状に形成された板部材であり、上面に基板９を載せて保持するよう構成される。また、移動機構４２には、多くの場合、鉛直な回転軸の周りに回転可能なアームを備えた多関節ロボットが採用される。
上記オートローダ４は、中心出し器４３を有している。中心出し器４３は、外部カセット５からロック内カセット３１に基板を搬送する際、また、ロック内カセット３１から外部カセット４に基板９を搬送する際に、基板９の中心出しに使用されるものである。
【０００９】
外部カセット５からオートローダ４によって取り出されて搬送される際、オートローダ４の保持フィンガ４１の中心と基板９の中心とがずれていると、このずれは基板９がセパレーションチャンバー１内の搬送ロボット１１に受け渡された際にも維持される。この結果、処理チャンバー２内の基板ホルダーに基板９が載置された際も、基板９の中心と基板ホルダーの中心とがずれていることになる。
【００１０】
ここで、基板ホルダーと基板９との接触性を高めるため、基板９の周縁の部分をクランパと呼ばれるリング状の押さえ部材で押さえることが行われる。この場合、基板ホルダーの中心からずれて基板９が載置されると、クランパも基板９の周縁から外れてしまって周縁を正常に押圧せず、基板ホルダーに対する基板９の接触性が不十分となる。
また、クランパが基板９の厚さ分だけ下に落ちてしまうので、クランパと基板９との間に連続して薄膜が堆積してしまい、基板９とクランパとが癒着してしまう結果となる。基板９とクランパとが癒着すると、クランパの解除が困難になり、基板９の搬送ができなくなってしまう。
また、処理済みの基板９をロードロックチャンバー３に回収する際、基板９の中心がオートローダ４の保持フィンガ４１の中心からずれていると、外部カセット５の縁等に衝突したり、外部カセット５の内面にこすれたりする問題がある。このため、外部カセット５への収容の際にも必要に応じて基板９の中心出しが行われる。
【００１１】
基板９の中心出しは、以下のような構成により行われる。図８は、図７に示された中心出し器４３のより詳細な構成を説明する斜視概略図である。
中心出し器４３は、基板９が載置されるステージ４３１と、ステージ４３１を支える支柱４３２と、支柱４３２を回転させる回転機構４３３と、ステージ４３１、支柱４３２及び回転機構４３３を一体に支持している支持台４３４と、支持台４３４をＸ方向に移動させるＸ方向移動機構４３５と、支持台４３４をＹ方向に移動させるＹ方向移動機構４３６と、基板９の中心の位置を検出する不図示のセンサと、センサからの信号に従ってＸ方向移動機構４３５及びＹ方向移動機構４３６を制御する不図示の制御部とから主に構成されている。
【００１２】
ステージ４３１は、基板９よりも小さな円板状である。また、保持フィンガ４１は、内側の幅がステージ４３１の直径よりも大きな略Ｕ字状であり、基板９をステージ４３１に載置する際、保持フィンガ４１の中心は、ステージ４３１の中心軸（ステージ４３１の中心を通る鉛直な線）上に位置した状態となる。
【００１３】
基板９の中心出しは、上記保持フィンガ４１が基板９をステージ４３１に載置する際に中心軸が基板９の表面を貫く点（以下、基準点と呼ぶ）に対して、基板９の中心がどの程度ずれているかを検出し、中心が基準点に一致するようにＸ方向移動機構４３５及びＹ方向移動機構４３６を駆動することにより行う。
Ｘ方向移動機構４３５及びＹ方向移動機構４３６の駆動は、センサの検出結果によって行う。センサの構成は、検出の方式によって異なるが、複数のフォトセンサを用いる場合と、ＣＣＤセンサ等のイメージセンサを使用する場合に分けられる。このうち、複数のフォトセンサを使用する場合は、中心軸を中心とする円周上に均等に複数のフォトセンサを配置する。フォトセンサの配置位置は、基板９の直径よりも僅かに大きな直径の円周上である。
【００１４】
基板９がステージ４３１に載置されると、回転機構４３３が支柱４３２を介してステージ４３１を回転させる。ステージ４３１の表面には、基板９をステージ４３１に吸着する真空吸着口が設けられており、基板９はステージ４３１に真空吸着され、ステージ４３１の回転の伴って一体に回転する。この回転の際、基準点と基板９の中心とのずれに従って、基板９の周縁が複数のフォトセンサ４３７の光を周期的に反射させたり透過させたりすることになる。
この際、どのフォトセンサからの光がどのようなタイミングで反射されたり透過したりすることを知ることから、基準点と中心のずれが演算によって求められる。不図示の制御部は、この演算を行って基準点と中心のずれを求め、このずれを補正するようにＸ方向移動機構４３５とＹ方向移動機構４３６に駆動信号を送る。
【００１５】
また、ＣＣＤセンサを用いる場合、基板９の周縁のうち一部分の領域の画像を捉えるようにしてＣＣＤセンサを配置する。そして、ＣＣＤセンサは固定した状態にしておき、基板９を回転機構４３３によって回転させる。基準点と基板９の中心とのずれに従い、ＣＣＤセンサに捉えられる基板９の周縁の画像に振れが生ずる。この振れの量及び振れが生じた際の基板９の回転角度の情報から、基準点と基板９の中心とのずれが演算によって求められる。そして、同様にＸ方向移動機構４３５とＹ方向移動機構４３６に駆動信号を送って、基準点と基板９の中心とを一致させる。
【００１６】
このような中心出しを行った後、保持フィンガ４１が基板９をステージ４３１から取り去り、ロードロックチャンバー３内のロック内カセット３１に基板９を搬送する。尚、図７に示すように、上述のようなオートローダ４は、二つ設けられている。そして、二つのオートローダ４の間に一つの中心出し器４３が設けられている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置用基板搬送システムは、装置の生産性を高めるため、基板搬送に要する時間を短くすることが要求されている。しかしながら、上述した従来例の基板搬送システムでは、外部カセットからロック内カセットに基板を一枚ずつ搬送しているため、基板搬送に要する時間を短くすることは困難であった。
具体的に説明すると、例えば外部カセット５には通常２６枚の基板９が収容されている。従って、オートローダ４の動作は、外部カセット５からロック内カセット３１に搬入する際と、ロック内カセット３１から外部カセット５に搬出する際とで、合計５２回動作させる必要がある。
【００１８】
ここで、一枚の基板９について外部カセット５からロック内カセット３１に搬送するまでに要する時間は、中心出し器４３での中心出しに要する時間を除いて１０秒程度である。従って、一つの外部カセット５に収容された２６枚の基板９をすべて処理して回収するまでにオートローダ４の基板搬送に要する時間は、１０秒×５２回で５２０秒程度も要していた。
また、オートローダの動作回数が多くなると、オートローダのメンテナンスの頻度が増加したり、動作の信頼性が極めて高い機構が必要になったりして、ランニングコストや設備コスト等を上昇させる原因にもなる。
【００１９】
搬送に要する時間を短くする方法として、オートローダの動作速度、具体的には、保持フィンガの移動速度を速くする方法がある。しかしながら、保持フィンガの移動速度を速くすると、保持フィンガに確実に基板を保持させるため、保持フィンガの表面に真空吸着口を設けて基板を真空吸着する必要が生ずる。この場合、真空吸着口が真空引きされることによって周囲の塵や埃を集める結果となり、基板上に塵、埃、パーティクル等の異物が付着し易くなる。このため、基板の表面状態を汚損させ、出来上がるデバイスの品質を損なう恐れがある。
【００２０】
このように、従来の基板搬送システムでは、基板搬送に要する時間が長くかかり易く、また、それを解決する方法もコストを上昇させたり基板を汚損させたりする別の問題を生ずることがあった。
本願の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、基板の搬送に要する時間を効果的に短くできる実用的な基板搬送システム及び半導体製造装置を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、基板に対して所定の処理を行う処理チャンバーと、この処理チャンバーに対して真空中で基板を搬送できるように接続されたロードロックチャンバーとを備え、ロードロックチャンバー内には、複数の基板を同時に収容可能なロック内カセットが設けられた半導体製造装置であって、ロードロックチャンバー外に配設されているとともに収容状態の各基板の位置関係が前記ロック内カセットと同じであるか類似している外部カセットと、この外部カセットに収容された複数の基板を一括して前記ロック内カセットに搬送することが可能なオートローダを備えており、
前記オートローダは、一括して搬送される複数の基板の各々について基準点に対する当該基板の中心のずれを検出する中心出し器を備えており、
前記ロック内カセットに収容された複数の基板を一枚ずつ取り出して前記処理チャンバーに搬送する搬送ロボットと、前記中心出し器が検出した各基板の中心のずれに従って搬送ロボットを制御して中心のずれに応じた所定の位置で搬送ロボットが各基板を受け取るようにするロボットコントローラとが設けられているという構成を有する。
上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記搬送ロボットは、基板を保持するアームを備えており、前記ロボットコントローラは、各基板の中心がアームの中心に合った状態でアームが基板を受け取るよう搬送ロボットを制御するものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項２の構成において、前記ロボットコントローラは、各基板の中心がアームの中心に合った状態で搬送ロボットが各基板を処理チャンバーに搬送するよう搬送ロボットを制御するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３いずれかの構成において、検出された各基板の中心のずれを記憶する記憶手段を備えており、前記ロボットコントローラは、記憶手段から読み出された各基板の中心のずれに従って前記搬送ロボットを制御するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記基板は円形であり、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する三つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
三つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる三つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、三つの距離センサの測定結果により、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出して基準点に対する基板の中心の座標を中心のずれとして求める手段であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記基板は略円形であって非円周状の周縁部分を有し、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する四つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
四つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる四つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、四つの距離センサから取り出した三つの距離センサの測定結果から、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出し、算出された基板の中心と周縁上の各点との距離が基板の半径に一致しているかを判断するものであり、一致している場合にはその基板の中心の基準点からのずれを中心のずれとして算出し、一致していない場合には、四つの距離センサから別の組み合わせの三つの距離センサを取り出してそれらの測定結果から基板の中心の座標を算出し、同様に判断を行って中心のずれを算出するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請求項６の構成において、前記四つの距離センサは、前記センサ面上の基準点を原点とした座標において、直交する二つの座標軸上において基板の周縁の点までの距離を測定するよう、各座標軸上に向かい合うようにして二つずつ設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、上記請求項５乃至７いずれかの構成において、前記演算手段は、前記算出した三つの点の座標から二つを取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線と、別の組み合わせの二つの座標を取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線とが交わる交点を算出し、その交点を基板の中心とするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかの構成において、前記オートローダは、前記複数の基板を一括して保持しながら搬送するものであり、前記中心出し器は、前記オートローダが前記複数の基板を一括して保持した状態で各基板の中心のずれを検出するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、上記請求項９の構成において、前記オートローダは、前記ロック内カセット及び外部カセットの同一又は類似である収容状態の各基板の位置関係に適合した構造で複数の基板を一括して保持する保持フィンガと、この保持フィンガを水平方向及び水平方向に移動させることが可能な移動機構とを備えており、
保持フィンガは、前記複数の基板を所定距離離間させながら垂直方向に重ね合わせて保持するよう複数設けられており、
前記中心出し器は、センサが配置された水平な面であるセンサ面上に基板が位置した状態で基板の中心のずれを検出するものであり、
各基板がセンサ面上に順次位置するよう移動機構を制御して保持フィンガを垂直に移動させるコントローラが設けられている構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１１記載の発明は、上記請求項１０の構成において、前記基板は円形であり、
前記中心出し器は、前記センサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する三つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
三つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる三つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、三つの距離センサの測定結果により、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出して基準点に対する基板の中心の座標を中心のずれとして求める手段であるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１２記載の発明は、上記請求項１０の構成において、前記基板は略円形であって非円周状の周縁部分を有し、
前記中心出し器は、中心のずれを検出する基板と同一平面であるセンサ面上に配置されて基板の周縁までの周縁の距離を測定する四つの距離センサと、各距離センサの測定結果に従って基準点から当該基板の中心のずれを算出する演算手段とを備えており、
四つの距離センサは異なる位置に配置されていて基板の周縁上の異なる四つの点までの距離を測定するものであり、
演算手段は、四つの距離センサから取り出した三つの距離センサの測定結果から、センサ面上の基準点を原点とした座標において、周縁上の異なる三つの点の座標を算出した後、この三つの点の座標から基板の中心の座標を算出し、算出された基板の中心と周縁上の各点との距離が基板の半径に一致しているかを判断するものであり、一致している場合にはその基板の中心の基準点からのずれを中心のずれとして算出し、一致していない場合には、四つの距離センサから別の組み合わせの三つの距離センサを取り出してそれらの測定結果から基板の中心の座標を算出し、同様に判断を行って中心のずれを算出するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１３記載の発明は、上記請求項１２の構成において、前記四つの距離センサは、前記センサ面上の基準点を原点とした座標において、直交する二つの座標軸上において基板の周縁の点までの距離を測定するよう、各座標軸上に向かい合うようにして二つずつ設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１４記載の発明は、上記請求項１１乃至１３いずれかの構成において、前記演算手段は、前記算出した三つの点の座標から二つを取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線と、別の組み合わせの二つの座標を取り出してその二つの座標を結ぶ線の垂直二等分線とが交わる交点を算出し、その交点を基板の中心とするものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１５記載の発明は、上記請求項１乃至１４いずれかの構成において、前記搬送ロボットは、セパレーションチャンバーの内部に設けられており、このセパレーションチャンバーは、各処理チャンバー及び前記ロードロックチャンバーとを相互に分離するチャンバーであるとともに、各処理チャンバー及び前記ロードロックチャンバーに対して気密に接続されたものであるという構成を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、上述した従来例と同様、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置におけるオートローダ４を基板搬送システムの例として説明する。
図１は、本願発明の基板搬送システムの実施形態としてのオートローダの構成を説明する斜視概略図である。図１に示すオートローダは、図７に示すオートローダ４と同様、外部カセット５とロック内カセット３１との間で基板（具体的には半導体ウェーハ）９の搬送を行うものである。
【００２３】
図１に示すオートローダは、複数の保持フィンガ４４と、この複数の保持フィンガ４４を一体に移動させる移動機構４５とから主に構成されている。一つ一つの保持フィンガ４４は、従来の保持フィンガ４１とほぼ同様の形状である。即ち、略Ｕ字状の形状の部材である。
上記複数の保持フィンガ４４は、一定の間隔をおいて上下方向に重なるようにして配置されている。複数の保持フィンガ４４の水平方向での配置位置はすべて同じであり、従って、平面視で見ると、全て重なった状態に見える。尚、各保持フィンガ４４の表面の数カ所には、基板９との摩擦力を増加させる滑り止めが設けられている。また、基板９を静電気によって吸着する静電吸着機構も必要に応じて保持フィンガ４４の各々に設けられる。
【００２４】
このような保持フィンガ４４は、フィンガ保持体４６によって一体に保持されている。フィンガ保持体４６は、保持フィンガ４４のＵの字の先端とは反対側の部分で保持フィンガ４４を固定したものである。
上記フィンガ保持体４６は、移動機構４５に連結されている。移動機構４５は、図１に示すように、鉛直な回転軸の周りに回転可能なアームを備えた多関節ロボットが採用されている。この例では、回転軸を三ヶ所に有する多関節ロボットが採用される。
また、この移動機構４５は、フィンガ保持体４６を垂直方向に移動させることが可能になっている。垂直方向の移動は、多関節のアームを全体に垂直方向に移動可能とすることにより達成される。
【００２５】
尚、外部カセット５とロック内カセット３１とは、収容状態における各基板９の位置関係が同じになっている。即ち、両カセットとも、各基板９が水平な姿勢で所定間隔をおいて上下に重なるようにして保持するものである。そして、その各基板９の離間間隔も二つのカセット５，３１では同じになっている。
そしてまた、上記保持フィンガ４４も、この位置関係を保持して複数の基板９を一体に保持するようになっている。即ち、上下の基板９の離間間隔と、各保持フィンガ４４の配置間隔が一致した状態となっている。
【００２６】
一方、この実施形態においても、基板９の中心出しを行う中心出し器４７が設けられている。この中心出し器４７も、従来のものとは大きく異なっている。即ち、本実施形態における中心出し器４７は、各保持フィンガ４４に保持された各基板９の周縁の位置までの距離を測定する複数の光学式距離センサ４７１と、各光学式距離センサ４７１からの信号によって各基板９の中心ずれを算出する演算手段４７２と、演算手段４７２の演算結果を記憶する記憶手段４７３と、記憶手段４７３から読み出された情報に従って移動機構４５に制御信号を送るコントローラ４７４とから主に構成されている。
【００２７】
まず、中心出しの基準となる基準軸線４８ａについて説明する。それぞれ基板９を保持した複数の保持フィンガ４４は、保持フィンガ４４の中心軸が基準軸線４８ａに一致した位置で停止するようになっている。保持フィンガ４４の中心軸は、保持フィンガ４４の重心を通る垂直方向の仮想上の線である。但し、重心を通る必然性はなく、重心付近の位置を予め適宜選択して固定して用いればよい。
また、基準軸線４８ａも、垂直方向の仮想上の線である。基板９の中心ずれは、各基板９の中心が、この基準軸線４８ａから水平面内でどの方向にどの程度離れているかの量として定義される。
【００２８】
光学式距離センサ４７１としては、例えば光の干渉を利用した方式のものが採用される。光源としては例えば半導体レーザが採用され、基板９の周縁に当てて反射してきた光と参照光とによって得られる光干渉の状態から、基板９の周縁までの距離が検出される。
このような光学式距離センサ４７１は、本実施形態では、四つ設けられている。各光学式距離センサ４７１は、図１に示すように、上記基準軸線４８ａを中心とした水平な円周上に均等間隔に設けられている。即ち、各光学式距離センサ４７１は基準軸線４８ａを中心として９０度間隔で設けられている。
【００２９】
図２から図５を使用して中心ずれの算出方法について説明する。図２から図５は、光学式距離センサ４７１を使用した基板９の中心ずれの算出方法についての説明図である。図２から図５において、四つの光学式距離センサ４７１を、便宜上、４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄとする。図２に示すように、この四つの光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄは、基準軸線４８ａに垂直な水平な同一の面（以下、センサ面）上に配置されている。尚、基準軸線４８ａがこのセンサ面に交わる点を基準点Ｏとする。
【００３０】
また、各光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄは、センサ面上で互いに９０度ずつ離れて配置されている。各光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄの距離の測定方向は、図２に示すように、基準点Ｏと各光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄとの結ぶ方向である。従って、光学式距離センサ４７１Ａと４７１Ｃが測定する距離は同一の方向であり、光学式距離センサ４７１Ｂと４７１Ｄが測定する距離はこの方向に直角な同一方向である。
【００３１】
中心ずれの算出は、前述の通り、基板９の中心と基準点Ｏとのずれ量の算出である。具体的には、光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄによって、基板９の中心を求め、予め定められている基準点Ｏとの距離及び方向を求める作業である。
基板９の中心は、光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄによって基板９の周縁の座標を幾つか特定することで求められる。しかしながら、半導体ウェーハ等の基板９は、完全な円形でない場合が多く、オリエンテーションフラット（以下、オリフラと略す）ような非円周部分を有する。そこで、本実施形態では、各光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄのデータを以下のような手順で分析して特定のデータを排除して基板９の中心を求めている。
【００３２】
以下の説明では、図２から図５に示すように、光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄのうち、光学式距離センサ４７１Ｄがオリフラの部分との距離を求める位置になっているとして説明を行う。まず、光学式距離センサ４７１は、基準点Ｏに向かう方向（以下、測定方向）において基板９の周縁までの距離を測定し、その測定データを演算手段４７２に送る。このデータは、測定方向における基板９の周縁の位置の座標のデータである。このデータを、図２に示すように、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄとする。
【００３３】
演算手段４７２は、この四つのデータから順次三つのデータを取り出し、以下のような演算を行う。即ち、図２に示すように、例えばまずＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを取り出し、線分ＰａＰｂの垂直二等分線と線分ＰｂＰｃの垂直二等分線との交点Ｍ１を求める。そして、Ｍ１からＰａ，Ｐｂ，Ｐｃへの距離をそれぞれ求める。このとき求めた距離を、それぞれｒａ，ｒｂ，ｒｃとすると、交点Ｍ１は、基板９の中心ＳＣに等しいから、ｒａ＝ｒｂ＝ｒｃ＝Ｒとなる。尚、Ｒは基板９の円周部分の半径である。
【００３４】
次に、演算手段４７２は、光学式距離センサ４７１Ａ，４７１Ｂ，４７１Ｃ，４７１Ｄからのデータのうちを別の組み合わせで三つ取り出す。即ち例えば、Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄを取り出す。そして、図３に示すように、同様に線分ＰｂＰｃの垂直二等分線と線分ＰｃＰｄの垂直二等分線との交点Ｍ２を求め、Ｍ２からＰｂ，Ｐｃ，Ｐｄへの距離をそれぞれ求める。この場合、光学式距離センサ４７１Ｄは、オリフラの部分との距離を測定しているため、座標Ｐｄは、基板９の円周よりも少し内側に位置している。従って、交点Ｍ２は基板９の中心ＳＣには一致せず、Ｍ２からＰｂ，Ｐｃ，Ｐｄへの距離ｒｂ，ｒｃ，ｒｄと半径Ｒとは等しくならない（ｒｂ＝ｒｃ＝ｒｄ≠Ｒ）。
【００３５】
そして、演算手段４７２は、さらに別の組み合わせ（Ｐｃ，Ｐｄ，Ｐａ）でデータを取り出し、図４に示すように、同様に線分ＰｃＰｄの垂直二等分線と線分ＰｄＰａの垂直二等分線との交点Ｍ３を求め、Ｍ３からＰｃ，Ｐｄ，Ｐａへの距離をそれぞれ求める。この場合も、オリフラの部分との距離を検出しているデータＰｄが含まれているため、ｒｃ，ｒｄ，ｒａと半径Ｒとは等しくならない（ｒｃ＝ｒｄ＝ｒａ≠Ｒ）。
【００３６】
さらに演算手段４７２は、残った最後の組み合わせ（Ｐｄ，Ｐａ，Ｐｂ）でデータを取り出し、図５に示すように、同様に線分ＰｄＰａの垂直二等分線と線分ＰａＰｂの垂直二等分線との交点Ｍ４を求め、Ｍ４からＰｄ，Ｐａ，Ｐｂへの距離をそれぞれ求める。この場合も、オリフラの部分との距離を検出しているデータＰｄが含まれているため、ｒｄ，ｒａ，ｒｂと半径Ｒとは等しくならない（ｒｄ＝ｒａ＝ｒｂ≠Ｒ）。
【００３７】
このように、四つのデータから順次三つを取り出して周縁の三つの座標を特定し、垂直二等分線の交点からこれら三つの座標までの距離を求めると、オリフラの部分との距離を測定しているデータが含まれていない組み合わせでのみ距離は半径Ｒに一致し、その際の垂直二等分線の交点が基板９の中心ＳＣとして求められる。つまり、四つのデータの中からオリフラの部分のデータを排除した三つデータから基板９の中心ＳＣが求められる。
【００３８】
尚、上述の例では、四つの組み合わせすべてを行ってオリフラの部分を測定しているデータを特定したが、オリフラの部分を測定しているデータが特定された時点でデータの取り出しをやめるようにしてもよい。即ち、上述の例では、ｒａ，ｒｂ，ｒｃがＲに一致した最初のデータの取り出しの時点で演算をやめ、後の組み合わせでのデータを取り出しを行わないようにしてもよい。勿論、この方が演算速度が高くなる。
【００３９】
このようにして基板９の中心ＳＣを求めると、演算手段４７２は、基板９の中心ＳＣと基準点Ｏとのずれ（距離及び方向）のデータを記憶手段４７３に送って記憶させる。中心出し器４７に設けられたコントローラ４７４は、移動機構４５に制御信号を送り、フィンガ保持体４６を所定距離ずつ上方又は下方に移動させて各基板９を順次センサ面に位置させ、各基板９における中心ずれを上述の通り算出するようになっている。
【００４０】
具体的には、移動機構４５は、例えば、フィンガ保持体４６に保持された基板９のうち最も上に位置する基板９がセンサ面上に位置するようにフィンガ保持体４６を停止させるようになっている。この状態で上述の通り中心ずれを算出すると、中心出し器４７のコントローラ４７４が移動機構４５に制御信号送り、上記基板９のすぐ下の基板９がセンサ面上に位置するように移動機構４５を動作させる。そして、同様に中心ずれを算出して演算手段４７２内の記憶手段４７３に記憶する。そしてさらに保持フィンガ４４を垂直下方に移動させ、その次に下側に位置する基板９の中心ずれを同様に算出して記憶手段４７３に記憶させる。
【００４１】
このようにして、保持フィンガ４４を基板９の離間距離の分だけ逐次下降させながら各基板９の中心ずれを算出して記憶手段４７３に記憶させるようになっている。記憶手段４７３には、基板９のＩＤ情報（例えば上から何番目の基板９か）とともに中心ずれのデータが記憶されるようになっている。尚、一番下に位置する基板９を最初にセンサ面上に位置させ、各基板９の離間距離の分だけ逐次保持フィンガ４４を上昇させながら中心ずれを算出記憶するようにしてもよい。
【００４２】
演算手段４７２及び記憶手段４７３は、通常はマイクロコンピュータの一部として構成される。即ち、演算手段４７２はマイクロコンピュータ内のＭＰＵ等の論理回路であり、記憶手段４７３はＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリである。
【００４３】
次に、上記構成に係る本実施形態の基板搬送システムの全体の動作を説明する。
まず、移動機構４５はフィンガ保持体４６を外部カセット５内に移動させて所定位置で停止させる。この停止位置では、各保持フィンガ４４は各基板９の少し下方に位置する。この状態で移動機構４５はフィンガ保持体４６を少し上昇させ、各保持フィンガ４４の上に各基板９が載った状態とする。各基板９は、必要に応じて各保持フィンガ４４に静電吸着される。
【００４４】
そして、移動機構４５がフィンガ保持体４６を移動させ、中心出し器４７まで搬送し、保持フィンガ４４の中心軸を基準軸線４８ａに一致させる。そして、上述のようにして各基板９の中心ずれの算出及び記憶手段４７３への記憶を行う。尚、この作業は、上記説明から分かるように、保持フィンガ４４が各基板９を一体に保持した状態を維持して行われる。
【００４５】
すべての基板９の中心ずれの算出及び記憶が終了すると、移動機構４５はフィンガ保持体４６を移動させ、ロック内カセット３１まで搬送する。そして、各基板９を一括してロック内カセット３１に収容した後、移動機構４５はフィンガ保持体４６を少し下降させ、各基板９から各保持フィンガ４４を引き離した上で、各保持フィンガ４４を後退させ所定の待機位置まで移動させる。
【００４６】
上記構成及び動作に係る本実施形態の基板搬送システムは、複数の基板９を収容可能であり収容状態の各基板９の位置関係が同じである外部カセット５とロック内カセット３１との間で当該複数の基板９を一括して搬送することが可能になっている。このため、基板９の搬送に要する時間が飛躍的に短縮できる。
また、移動機構４４の動作回数も飛躍的に少なくなり、また、動作スピードも低くて良いので、移動機構４４のメンテナンスの頻度も低くて済み、動作の信頼性が極めて高い機構は特に必要が無くなる。このため、ランニングコストや設備コスト等も抑制できる。
【００４７】
そして、基板９の中心ずれの検出も、各基板９を一括して保持した状態で行うので、これに要する時間も短く、従来のように一枚ずつカセットから取り出して中心ずれを検出する場合に比べて所要時間が飛躍的に短くできる。
具体的に説明すると、本実施形態の基板搬送システムにおいて、従来と同様に２６枚の基板９を外部カセット５から取り出して処理する場合、２６枚の基板９を外部カセット５から中心出し器４７を経由してロック内カセット３１に搬送するのに要する時間は６０秒程度である。また、２６枚の基板９をロック内カセット３１から外部カセット６に回収するのに要する時間は、２５秒程度である。従って、全体の基板搬送に要する時間は、６０＋２５＝８５秒である。一方、従来例では、１０秒×２６枚×２＝５２０秒かかっており、これに比べると、１／６程度に短縮されることが分かる。
【００４８】
このような効果を有するため、本実施形態の基板搬送システムは、搬送の過程で基板９の中心ずれを求めることが必要な各種装置に好適に利用され、スループットの向上やコスト抑制に大きく貢献する。尚、基板９の中心ずれを求めることが不要な装置についても、上記複数の基板９を一括して搬送する構成はスループットの向上に大きく貢献する。この場合、上記中心出し器４７の構成は不要である。
【００４９】
上記説明において、非円周部分としてはオリフラ等の直線部分が挙げられているが、その他の形状としては、小さな丸い切り欠き等の場合がある。
また、光学式距離センサ４７１の数は四つであったが、非円周部分が無い場合、三つあれば足りる。また、五つ以上の光学式距離センサを用いても良いことは勿論である。
さらに、円形以外の基板については、当該基板の形状に応じて適宜中心出し器４７の構成を変更する。例えば、方形の基板の場合、各辺について少なくとも二つの光学式距離センサを配置して距離測定によって当該辺のずれを求めるようにすることで中心ずれを検出してもよい。
【００５０】
尚、本実施形態では、移動機構４５は水平方向及び垂直方向にフィンガ保持体４６を移動させるものであったが、水平方向のみ移動させるものであってもよい。例えば、基板９を掴んだり放したりする機構が先端に設けられているものを使用すれば、フィンガ保持体４６の上下動は不要な場合がある。
【００５１】
次に、上記実施形態の基板搬送システムが好適に採用される本願発明の半導体製造装置の実施形態について説明する。以下の説明では、図７に示す従来の装置と同様に、マルチチャンバータイプのスパッタリング装置を例に採り挙げる。
【００５２】
図６は、実施形態の半導体製造装置の構成を説明する平面概略図である。この半導体製造装置は、図７と同様に、中央に配置されたセパレーションチャンバー１と、セパレーションチャンバー１の周囲に設けられた複数の処理チャンバー２及び二つのロードロックチャンバー３とからなるチャンバー配置になっており、各チャンバー１，２，３は専用又は兼用の排気系によって排気され、各チャンバー１，２，３同士の接続個所には不図示のゲートバルブが設けられている。
【００５３】
また、セパレーションチャンバー１内には、搬送ロボット１１が設けられており、いずれか一方のロードロックチャンバー３から基板９を一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー２に送って順次処理を行うことになっている。そして、最後の処理を終了した後、いずれか一方のロードロックチャンバー３に戻すようになっている。
【００５４】
処理チャンバー２の一つは、所定のスパッタリングを行うスパッタチャンバー２Ａとして構成され、内部に、成膜する材料よりなるターゲット、ターゲットをスパッタするための電力印加機構やガス導入手段、マグネトロンスパッタリングのための磁石機構、所定位置に基板９を保持する基板ホルダー等が設けられている。
また、他の処理チャンバー２の一つは、スパッタリングの前に基板９を予備加熱するプリヒートチャンバー２Ｂとして構成され、さらに他の処理チャンバー２の一つは、スパッタリング後に基板９を冷却する冷却チャンバー２Ｃ等として構成される。
【００５５】
そして、ロードロックチャンバー１の外側には、上記実施形態の基板搬送システムがオートローダ４として設けられている。オートローダ４は、上述の通り、ロードロックチャンバー３の外側に設けられた外部カセット５から、ロードロックチャンバー３内のロック内カセット３１に基板９を搬送する機構である。
【００５６】
さて、本実施形態の半導体製造装置の特徴点は、オートローダ４の中心出し器４７の記憶手段４７３に記憶された各基板９の中心ずれのデータに従って搬送ロボット１１を制御し、中心が合った状態でロック内カセット３１から基板９を取り出すようになっていることである。
より具体的に説明すると、本実施形態の半導体製造装置は、搬送ロボット１１の動作を制御するロボットコントローラ１２を備えている。ロボットコントローラ１２は、予め定められたシーケンスに従って搬送ロボット１１を制御し、基板９を一枚ずつ搬送させるようになっている。
【００５７】
そして、オートローダ４の中心出し器４７の記憶手段４７３に記憶された各基板９の中心ずれのデータがロボットコントローラ１２に送られ、このデータに従って搬送ロボット１１を制御し、搬送ロボット１１が常に中心出しをしながら各基板９を保持するようになっている。
【００５８】
さらに具体的に説明すると、オートローダ４によって各基板９がロック内カセット３１に一括して収容された際には、各基板９の中心ＳＣはずれたままであり、一致して（同一の垂直線上に位置して）いない。但し、オートローダ４が各基板９をロック内カセット３１に収容する位置は、ロック内カセット３１に対して予め定められている。例えば、保持フィンガ４４の中心軸がロック内カセット３１の中心軸（ロック内カセット３１の中央を通る垂直な軸）に一致した位置で保持フィンガ４４を停止させて各基板９をロック内カセット３１に収容するようになっている。この場合、中心出し器４７が算出した各基板９の中心ずれは、ロック内カセット３１の中心軸に対するずれとしてそのまま保存されている。
【００５９】
また一方、中心出し器４７の記憶手段４７４に記憶された中心ずれの情報は、一括してロボットコントローラ１２に送られ、ロボットコントローラ１２内の不図示の記憶部に記憶されるようになっている。搬送ロボット１１は、上述のようにしてロック内カセット３１に一括収容された基板９を一枚ずつ取り出し、順次処理チャンバー２に送る。この際、ロボットコントローラ１２は、記憶部に記憶した中心ずれの情報に従って搬送ロボット１１を制御し、アーム１１１が基板９の中心ずれに応じた位置で基板９を受け取るようにする。
【００６０】
即ち、ロック内カセット３１内の上から順に基板９を取り出す場合、ロボットコントローラ１２は、記憶部から読み出した中心ずれの情報に従って基板９ごとに制御信号を送る。より具体的には、オートローダ４からの中心ずれの情報には基板９のＩＤ情報と中心ずれのデータとがあるので、基板９の取り出し順にアーム１１１の中心点が位置すべき座標を指定する。この座標は、取り出す基板９の高さより少し低い位置の水平面がロック内カセット３１の中心軸と交わる点（以下、取り出し基準点）に対して中心ずれの量を加味した座標である。つまり、取り出し基準点が中心ずれの算出の際の基準点Ｏと同一鉛直線上であるとして、基板９の中心に対して同一鉛直線上にアーム１１１の中心点を位置させるのである。
【００６１】
その後、ロボットコントローラ１２は、搬送ロボット１１のアーム１１１を少し上昇させてアーム１１１の上に基板９を載せる。アーム１１１には、必要に応じて静電吸着機構が設けられており、アーム１１１に静電吸着された状態で基板９が搬送されるようになっている。
【００６２】
そして、次の基板９をロック内カセット３１から取り出す場合、ロボットコントローラ１２は、搬送ロボット１１のアーム１１１をロック内カセット３１内に進入させ、当該基板９の少し下の位置に位置させる。この際にも、当該基板９の中心ずれのデータに従って、当該基板９についての取り出し基準点の位置から所定距離及び方向にずれた座標を指定し、当該基板９の中心とアーム１１１と中心点とを同一鉛直線上に位置させる。そして、アーム１１１を上昇させてアーム１１１上に基板９を載せ、同様に当該基板９を取り出す。
【００６３】
このようにして、基板９の中心とアーム１１１の中心点を一致させながら（より正確には同一鉛直線上に位置させながら）、基板９を一枚ずつロック内カセット３１から取り出すことが可能になっている。このため、すべての基板９を中心出しをしながら搬送することができ、処理チャンバー２内の基板ホルダー上でクランパによって基板９が押さえつけられる際、押圧が不十分になったり、クランパと基板９との間に連続して薄膜が堆積してしまったりする問題がない。また、処理済みの基板９をロードロックチャンバーに回収する際にも、外部カセット５の縁等に衝突したり、外部カセット５の内面にこすれたりする問題がない。
【００６４】
次に、上記構成に係る本実施形態の半導体製造装置の全体の動作について説明する。
上述のようにロック内カセット３１から基板９が一枚ずつ取り出し、順次まずプリヒートチャンバー２Ｂに搬入する。プリヒートチャンバー２Ｂ内には、所定の温度に加熱維持される不図示のヒートステージが配設されており、基板９はこのヒートステージに載置されて所定温度に加熱される。これによって、基板９はプリヒート（予備加熱）され、基板９中の吸蔵ガスが放出される。
次に、基板９はスパッタチャンバー２Ａに送られ、スパッタ成膜が行われる。具体的には、スパッタチャンバー２Ａ内に設けられた不図示のターゲットを不図示のスパッタ電源によってスパッタし、スパッタされたターゲットの材料を基板９に到達させて所定の薄膜を堆積させる。
【００６５】
その後、基板９は、必要に応じて冷却チャンバー２Ｃに送られる。プリヒートチャンバー２Ｂにおける加熱及びスパッタチャンバー２Ａにおけるスパッタ成膜を通して、基板９はある程度の温度まで加熱されるが、この温度のまま取り出すと問題がある場合、基板９は冷却チャンバー２Ｃで所定温度まで冷却される。具体的には、冷却チャンバー２Ｃ内には、内部に冷媒を循環させて所定温度に冷却された不図示の冷却ステージが配設されており、基板９はこの冷却ステージに所定時間載置されることで所定温度まで冷却される。
そして、搬送ロボット１１は基板９を冷却ステージから取り出し、ロック内カセット３１に再び収容する。この際、上述したように、基板９はロック内カセット３１の中心軸に対して中心が合った状態ですべて収容され、ロック内カセット３１の壁面にこすれる恐れはない。
【００６６】
一つのロック内カセット３１に所定数の基板９が収容されると、オートローダ４が再び動作し、複数の基板９を一括して外部カセット５まで搬送し、外部カセット５に一括して収容させる。このようにして、複数の基板９を一括して外部カセット５からロック内カセット３１に収容し、ロック内カセット３１から一枚ずつ基板９を取り出して処理した後にロック内カセット３１に戻し、さらに、処理済みの基板９を一括して外部カセット５に戻すという手順で装置の動作が行われる。
【００６７】
尚、図１に示すように、本実施形態の装置は、二つの外部カセット５、二つのオートローダ４、二つのロック内カセット３１を備えている。これは、基板搬送の効率をさらに高めるためのものであるが、処理に入る際の基板搬送系として例えば左側の外部カセット５、左側のオートローダ４、左側のロック内カセット３１が使用され、処理が終わった後の基板搬送系として、右側のロック内カセット３１、右側のオートローダ４、右側の外部カセット５が使用される。この場合、左側の外部カセット５には未処理の基板９が常に収容され、右側の外部カセット５には処理済みの基板９が常に収容されることになる。
【００６８】
上記説明では、半導体製造装置の例としてマルチチャンバースパッタリング装置が採り上げられたが、インライン式などの他のチャンバー配置のスパッタリング装置でも良い。また、スパッタリング装置の他、化学蒸着（ＣＶＤ）装置等の他の成膜装置及びエッチング装置等、各種の半導体製造装置を実施形態とすることが可能である。
また、前述した基板搬送システムの実施形態の利用例としては、半導体製造装置の他、液晶基板を処理する装置や情報記録ディスク用の基板を処理する装置等の各種の装置に利用例が考えられる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願発明によれば、基板搬送に要する時間を短縮した装置になるので、各種半導体製造工程の生産性の向上に寄与することができる。また、基板の中心出しが行えるので、基板搬送やカセットへの収納の安定化を図るようにすることができる。
また、請求項３の発明によれば、上記効果に加え、基板の枚葉処理が可能であるとともに、中心が合った状態で各基板が処理チャンバーに搬送されるので、処理チャンバー内で基板がずれて配置されたり、搬送の際に基板が構造物に衝突したりする問題が皆無となる。このため、搬送や処理の精度が向上する。
また、請求項６又は１２の発明によれば、上記効果に加え、非円周部分を有する略円形の基板についても中心出しが行えるので、オリフラ等の有する半導体ウエハの搬送及び中心出しに最適な構成となる。
また、請求項９の発明によれば、上記効果に加え、基板を一括して保持した状態でこの中心出しを行うので、中心出しに要する時間が大きく短縮化でき、さらに生産性の向上に貢献できる。
さらに、請求項１５の発明によれば、上記効果に加え、搬送ロボットがセパレーションチャンバー内に設けられているので、ロードロックチャンバーや各処理チャンバーの相互汚損が防止される他、各基板を大気に晒すことなく真空中で搬送できるので、基板処理の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の基板搬送システムの実施形態としてのオートローダの構成を説明する斜視概略図である。
【図２】光学式距離センサを使用した基板の中心ずれの算出方法についての説明図である。
【図３】光学式距離センサを使用した基板の中心ずれの算出方法についての説明図である。
【図４】光学式距離センサを使用した基板の中心ずれの算出方法についての説明図である。
【図５】光学式距離センサを使用した基板の中心ずれの算出方法についての説明図である。
【図６】実施形態の半導体製造装置の構成を説明する平面概略図である。
【図７】マルチチャンバータイプのスパッタリング装置の従来の構成を説明する平面概略図である。
【図８】図７に示された中心出し器のより詳細な構成を説明する斜視概略図である。
【符号の説明】
１  セパレーションチャンバー
１１  搬送ロボット
１１１  アーム
１２  ロボットコントローラ
２  処理チャンバー
３  ロードロックチャンバー
３１  ロック内カセット
４  オートローダ
４４  保持フィンガ
４５  移動機構
４６  フィンガ保持体
４７  中心出し器
４７１  光学式距離センサ
４７２  演算手段
４７３  記憶手段
４７４  コントローラ
５  外部カセット
９  基板
【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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