(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に配置された静電チャック上に配置された基板を、リフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置によって持ち上げる際に、前記搬送装置上の前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法であって、
前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段を設けておき、
前記静電チャック上から前記搬送装置で第一の基板を水平に持ち上げ、前記測定光の一部を前記基板側面で遮光しながら前記光路を横断させ、前記受光手段が受光した受光光量の推移を基準値として記憶しておき、
前記静電チャック上に第二の基板を真空雰囲気中で静電吸着し、解除した後、前記搬送装置で前記第二の基板を水平に持ち上げ、前記光路を横断させ、前記受光光量の推移を測定し、前記基準値と比較して前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法。
【請求項２】
前記第一の基板は前記静電チャック上から鉛直に持ち上げる請求項１記載の搬送状態検出方法。
【請求項３】
処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を吸着する静電チャックと、
前記静電チャック上の前記基板を持ち上げるリフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置と、
前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる前記基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、
前記測定光を受光する受光手段と、
予め求められた前記受光手段の受光光量の推移を基準値として記憶しておく記憶装置と、
前記静電チャックに吸着された基板が前記搬送装置によって持ち上げられる際の前記受光手段の受光光量の推移の測定値を前記基準値と比較するコンピュータとを有する真空処理装置。
【請求項４】
前記送光手段と前記受光手段とは、前記処理室の外部に配置され、
前記処理室の壁面には光透過性の窓が設けられ、
前記測定光は、前記窓を通って、前記送光手段により前記処理室内に射出され、前記受光手段に到達するように構成された請求項３記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板を搬送する技術にかかり、特に、基板を搬送する際の搬送状態を検出する方法、その装置、及びその装置が設けられた真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の基板搬送方法を図面を参照しながら説明する。
図４を参照し、符号１００は真空処理装置(スパッタリング装置)であり、処理室１０１を有している。処理室１０１の底面には、支持台１０９が設けられており、その支持台１０９上には静電チャック１０２が取り付けられている。
【０００３】
静電チャック１０２と支持台１０９には、複数の孔１２１が設けられており、各孔１２１内には、リフトピン１０６がそれぞれ収納されている。
【０００４】
処理室１０１の外部には、図示しない基板搬送ロボットが配置されており、基板１０４に薄膜を形成する場合には、予め処理室１０１の内部を真空排気しておき、搬送ロボットのアーム１０５の先端上に基板１０４を載置した後、アーム１０５の先端を水平移動させ、処理室１０１内の真空状態を維持したまま、搬送口１０７から処理室１０１内に進入させる。
【０００５】
アーム１０５先端上の基板１０４が静電チャック１０２の鉛直上方の所定位置に到達したところで、アーム１０５を停止させ、基板１０４を静止させる。その状態で、処理室１０１の真空状態を維持したまま、孔１２１内に収納されたリフトピン１０６を上昇させると、リフトピン１０６先端が基板１０４の底面に当接される。
【０００６】
その状態からリフトピン１０６を更に上昇させると、アーム１０５先端に乗せられていた基板１０４は、リフトピン１０６上に移し替えられる。次いで、アーム１０５をリフトピン１０６間から引き抜いた後、リフトピン１０６を下降させ、リフトピン１０６を孔１２１内に収納させると、基板１０４は静電チャック１０２上に載置される。
【０００７】
その状態で静電チャック１０２内の電極に電圧を印加すると、基板１０４と静電チャック１０２とが互いに接触するそれぞれの表面に電荷が誘起されることで静電吸着力が生じ、基板１０４が静電チャック１０２に吸着される。
【０００８】
静電チャック１０２内に設けられたヒータに通電し、基板１０４を所定温度に昇温させた後、処理室１０１内にスパッタリングガスを導入し、直流電源１１０により、ターゲット１０３に直流電圧を印加すると、ターゲット１０３表面近傍にプラズマが発生し、ターゲット１０３がスパッタされることで基板１０４の表面に薄膜が堆積される。
【０００９】
その薄膜の膜厚が所定値に達したところで直流電源１１０を停止させ、次いで静電チャック１０２の静電吸着を解除した後、リフトピン１０６を上昇させ、静電チャック１０２上にある基板１０４を持ち上げ、アーム１０５先端に乗せ、上記手順により未処理の基板を搬入し、スパッタリングを続行する。
【００１０】
このように、上記のような真空処理装置１００では、スパッタリング中に静電チャック１０２によって基板１０４が静電吸着され、基板１０４と静電チャック１０２との間は低熱抵抗になっているので、静電チャック１０２内のヒーターで基板１０４を加熱したり、支持台１０９内の冷却水で冷却する際に、昇温時間や降温時間が短くなり、また、基板１０４に対し、高精度で温度制御を行うことが可能となっている。
【００１１】
しかしながらスパッタリング終了後、静電チャック１０２への印加電圧を停止し、静電吸着を解除しても、静電チャック１０２及び基板１０４に生じた電荷は消滅しずらいため、残留電荷による残留吸着力が残ってしまう。
【００１２】
残留吸着力は基板１０４裏面に対して不均一な力を及ぼすため、基板１０４を静電チャック１０２上から持ち上げるときに、基板１０４が跳ね上がってしまう場合がある。特に跳ね上がりが甚だしい場合にはリフトピン１０６の先端から基板１０４が脱落してしまう。
【００１３】
このような残留吸着力は、静電吸着を解除した後、時間の経過とともに減少するが、最近では、基板１枚当たりの処理速度を向上させるため、処理室１０１内での処理が終了した基板を、直ちに未処理の基板と交換したいという要求がある。
この場合、静電吸着を解除した直後は残留吸着力が大きいため、跳ね上がりも大きくなり、基板がリフトピン１０６上から一層脱落し易くなってしまう。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板の搬送状態を検出できる技術を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明方法は、処理室内に配置された静電チャック上に配置された基板を、リフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置によって持ち上げる際に、前記搬送装置上の前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法であって、前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段を設けておき、前記静電チャック上から前記搬送装置で第一の基板を水平に持ち上げ、前記測定光の一部を前記基板側面で遮光しながら前記光路を横断させ、前記受光手段が受光した受光光量の推移を基準値として記憶しておき、前記静電チャック上に第二の基板を真空雰囲気中で静電吸着し、解除した後、前記搬送装置で前記第二の基板を水平に持ち上げ、前記光路を横断させ、前記受光光量の推移を測定し、前記基準値と比較して前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の搬送状態検出方法であって、前記第一の基板は前記静電チャック上から鉛直に持ち上げる搬送状態検出方法である。
請求項３記載の発明は、処理室と、前記処理室内に配置され、基板を吸着する静電チャックと、前記静電チャック上の前記基板を持ち上げるリフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置と、前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる前記基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段と、予め求められた前記受光手段の受光光量の推移を基準値として記憶しておく記憶装置と、前記静電チャックに吸着された基板が前記搬送装置によって持ち上げられる際の前記受光手段の受光光量の推移の測定値を前記基準値と比較するコンピュータとを有する真空処理装置である。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の真空処理装置であって、前記送光手段と前記受光手段とは、前記処理室の外部に配置され、前記処理室の壁面には光透過性の窓が設けられ、前記測定光は、前記窓を通って、前記送光手段により前記処理室内に射出され、前記受光手段に到達するように構成された真空処理装置である。
【００１６】
本発明は上述のように構成されており、送光手段から射出される測定光の光路を、基板が搬送されるべき軌跡と交差させ、受光手段に到達した測定光の光量から基板の搬送状態を検出しており、搬送されるべき軌跡方向へ基板が正常に搬送されたことを示す光量を予め基準値として記憶しておき、基板が実際に搬送されたときの光量を測定し、基準値と比較すると、搬送状態が正常か否かを検出することができる。
【００１７】
その原理を図１(ａ)〜(ｆ)を用いて説明する。
図１(ａ)、(ｃ)、(ｅ)を参照し、符号２は静電チャックであり、複数の孔が設けられている。各孔内にはリフトピン５６が収納されており、静電チャック５２上に基板５４1〜５４3を載置した後、リフトピン５６を上昇させると、基板５４1〜５４3が静電チャック５２表面から持ち上げられ、リフトピン５６先端に乗った状態で、基板５４1〜５４3が鉛直上方に搬送されるようになっている。
【００１８】
各基板５４1〜５４3が静電チャック５２上から静かに持ち上げられ、リフトピン５６上に水平に載せられると、各基板５４1〜５４3は、静電チャック５２の中心軸線５９方向(鉛直上方)に持ち上げられる。これは基板５４1〜５４3が正常に搬送される場合であり、各基板５４1〜５４3が搬送されるべき軌跡は、静電チャック５２の真上となる。
【００１９】
静電チャック５２の側方には送光手段５８Ａが配置されており、静電チャック５２を挟んで、対向する位置には受光手段５８Ｂが配置されている。
送光手段５８Ａは測定光６１(レーザー光であって、広がりがないものとする)を水平に射出するように配置されており、その測定光６１は、静電チャック５２上を走行し、受光手段５８Ｂで受光されるようになっている。従って、測定光６１の光路は、基板５４1〜５４3の搬送されるべき軌跡と交差しており、基板５４1〜５４3が静電チャック５２上から持ち上げられ、正常に搬送される場合には、各基板５４1〜５４3は、測定光６１の一部を遮光しながら光路中を横断するようになっている。
【００２０】
受光手段５８Ｂが受光する測定光６１の光量値と、その変化について、先ず、正常に搬送される場合を説明する。
この場合は、静電チャック５２の残留吸着力が小さいときであり、図１(ａ)に示すように、基板５４1はリフトピン５６の先端上で水平状態にあるから、測定光６１の光路を横断する際に、測定光６１は基板５４1の側面でのみ遮蔽され、表面や底面では遮蔽されない。
【００２１】
そのため、送光手段５８Ａから射出された測定光６１は、基板５４で僅かに遮光された後、受光手段５８Ｂによって受光される。従って、基板５４全体が測定光６１の光路内に進入した後、一部が光路外に出る前は、基板５４による遮光光量は一定となるから、受光手段５８Ｂが受光する測定光６１の受光光量も所定範囲内では一定値となる。
【００２２】
図１(ｂ)、(ｄ)、(ｆ)は、基板５４1〜５４3が搬送される際の移動時間(横軸)と、基板５４1〜５４3による測定光６１の遮光光量を示すグラフである。
図１(ａ)のように搬送状態が正常であれば、遮光光量は一定値であり、しかも、基板５４1の側面でのみ遮光されるため、遮光光量は小さくなっている。
【００２３】
静電チャック５２上から持ち上げられる際の跳ね上がりが大きく、リフトピン５６上から脱落した場合を説明する。この場合、図１(ｂ)に示した基板５４2のように、基板５４2の一端はリフトピン５６先端に乗っているが、他端はリフトピン５６上から脱落し、そのままリフトピン５６が上昇していることが考えられる。
【００２４】
この場合、基板５４2が大きく傾いているため、基板５４2の底面又は表面に測定光６１の全部が照射され、そのため、受光手段５８Ｂは、測定光６１を全く受光しない状態になる。
【００２５】
図１(ｄ)のグラフに示すように、この場合も遮光光量は一定値であるが、その大きさが正常な搬送状態のときとは異なることになる。
【００２６】
また、静電チャック５２上から持ち上げられる際、残留吸着力によってリフトピン５６上から跳ね上がったものの、その後リフトピン５６上で水平状態に復帰した場合を説明する。
【００２７】
この場合は、図１(ｅ)に示した基板５４3のように、基板５４3が振動している間、測定光６１は、基板５４2の側面だけでなく、表面又は底面でも遮光されるため、図１(ｆ)のグラフに示すように、遮光光量は、振動している間は大きく、その後、水平状態になり、基板５４3の側面でのみ遮光されるようになると、遮光光量は正常な搬送状態の場合と一致する。
【００２８】
上述したように、基板５４1〜５４3の搬送状態は、受光光量の大きさや変化量に反映されるので、正常な搬送状態での受光手段の光量を予め記憶しておき、実際に基板を搬送させる際の光量を測定して比較することで、基板５４1〜５４3の搬送状態が正常か否かを検出することが可能となる。
【００２９】
上記のように正常な搬送状態の光量は、基板の厚み等によって異なるため、基準値を求めておくためには、測定対象となる基板を実際に正常な搬送状態で搬送し、その際の光量の推移を記憶しておくとよい。例えば、静電チャック５２上に載置した基板を静電吸着せずに、リフトピン５６で持ち上げればよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明装置の実施形態について、本発明方法の実施形態とともに説明する。
図１、２を参照し、図１の符号２０は、本発明の一例の真空処理装置であり、図２の符号３０は、その真空処理装置２０の主要部である。
【００３１】
その真空処理装置２０は、処理室１を有しており、処理室１の天井側にはスパッタリング用のターゲット３が設けられ、底面側には支持台３が設けられている。
支持台３上には、吸着手段(静電チャック)２が設けられており、支持台３と吸着手段２には、複数の孔１１が設けられ、各孔１１内には、搬送手段の一例であるリフトピン６がそれぞれ収納されている。
【００３２】
また、処理室１の側壁にはガラスなどの透光性材料から成る窓７Ａ、７Ｂが設けられており、処理室１の外部の窓７Ａ、７Ｂ近傍には、送光部８Ａと受光部８Ｂがそれぞれ配置されている。
【００３３】
送光部８Ａは、測定光１１(レーザ光)を射出できるように構成されており、送光部８Ａから射出された測定光１１は、一方の窓７Ａを通って処理室１内に進入し、その後、他方の窓７Ｂを通って処理室１外に射出されると、受光部８Ｂで受光されるようになっている。
【００３４】
処理室１の外部には、検出手段の一例であるコンピュータ９が配置されており、コンピュータ９によって、送光部８Ａと受光部８Ｂは制御され、受光部８Ｂが受光した測定光１１の光量を、コンピュータ９内に記憶できるようにされている。
【００３５】
処理室１の外部には、図示しない搬送ロボットが配置されており、この真空処理装置２０を使用する場合には、予め処理室１内を真空状態にした後、その搬送ロボットのアーム５の先端上に、基板３を載せ、アーム５先端を水平移動させ、処理室１内の真空状態を維持したまま、処理室１内へ進入させる。
【００３６】
アーム５上の基板４が、吸着手段２上方の所定位置に到達したところで、アーム５を静止させ、真空状態を維持しながらリフトピン６を上昇させると、リフトピン６先端が基板４裏面に当接される。
【００３７】
その状態から更にリフトピン６を上昇させると基板４はアーム５先端上に乗り、次いで、アーム５を引きぬくと、基板４のアーム５からリフトピン６への移し替えが完了する。図２はその状態を示しており、その状態でリフトピン６を下降させ、吸着手段２内に収納すると、基板４は吸着手段２上に載置される。
【００３８】
吸着手段２内には、図示しない電極とヒータが設けられており、基板４表面に薄膜を形成する場合には、基板４が吸着手段２上に載置された後、先ず、吸着手段２内の電極に電圧を印加し、基板４を静電吸着する。
【００３９】
本発明方法を用い、多数の基板４表面に実際に薄膜を形成する場合には、最初の基板４を処理する前に、静電吸着を行わずにリフトピン６を再度上昇させる。静電吸着を行わないと、基板４と吸着手段２の間には残留吸着力が無いため、基板４は吸着手段２上から静かに持ち上げられ、リフトピン６上で水平なまま、鉛直上方に搬送される。
【００４０】
これは理想的な搬送状態であり、このとき、送光部８Ａから測定光１１を射出しておくと、基板４が正常に搬送しながら測定光１１を横断する。このように、正常な搬送状態では、測定光１１は基板４の側面でのみ遮光され、残りが受光部８Ｂで受光される。
【００４１】
受光部８Ｂは、受光した測定光１１の光量をコンピュータ９に出力するように構成されており、コンピュータ９は、この場合の光量の推移を正常な搬送状態を示す基準値として記憶しておく。
基準値の記憶が完了した後、リフトピン６を下降させ、吸着手段２の表面に基板４を再び載置させる。
【００４２】
今度は吸着手段２に電圧を印加し、基板４を吸着手段２表面に静電吸着させ、吸着手段２内のヒータに通電し、基板４を所定温度まで昇温させた後、処理室１内にスパッタリングガスを導入し、ターゲット３のスパッタリングを行い、基板４表面に薄膜を形成する。
【００４３】
薄膜が所定膜厚に形成されたところでスパッタリングを終了させ、静電吸着を解除した後、測定光１１を射出し、受光部８Ｂによって受光光量の推移を測定しながら、リフトピン６を上昇させる。
【００４４】
受光手段８Ｂの測定結果はコンピュータ９内で基準値と比較されており、吸着手段２の残留吸着力が大きいため、基板４がリフトピン６上で跳ね上がってしまったり、基板４がリフトピン６から脱落していた場合には光量は基準値と一致しない。但し、基板４がリフトピン６から脱落している場合を異常事態とし、リフトピン６やアーム５の動作を停止させ、異常時の処理を行う。
【００４５】
基準値と一致し、正常に搬送されている場合には、リフトピン６を上昇させることにより、所定高さまで基板４を持ち上げた後、アーム５をリフトピン６間に挿入することで基板４の底面下まで進入させ、次いで、リフトピン６を降下させ、薄膜が形成された基板４をリフトピン６上からアーム５上に移し替える。アーム５を水平移動させ、基板４を処理室１外に搬出した後、未処理の基板をアーム５上に乗せ、処理室１内に搬入する。
【００４６】
そして、上述したのと同様の手順で、未処理の基板を吸着手段２上に載置し、静電吸着してスパッタリングを行う。このときは既に基準値が求められているので、静電吸着せずに持ち上げ、基準値を求める作業は行わない。薄膜形成後、静電吸着を解除し、上記と同様に、受光手段８Ｂが受光する光量により、搬送状態を検出する。３枚目以降の未処理の基板についても同様にし、複数枚の基板を処理する。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、基板の搬送状態を監視できるので、異常があった場合でも、直ちに正常な状態に復帰させることが可能となり、基板を高速に連続処理することが可能となる。
【００４８】
なお、上記真空処理装置２０は、ターゲット３のスパッタリングを行う薄膜形成装置であったが、ＣＶＤ装置や蒸着装置の他、エッチング装置等、真空雰囲気下で基板を吸着しながら処理する装置を広く含む。静電チャック上に基板を載置して吸着する場合に限定されるものではなく、基板が静電チャック底面に配置されて吸着されたり、静電チャックと基板が鉛直にされた状態で吸着されるものも含む。
【００４９】
上記実施例では、リフトピンで基板を搬送する場合の搬送状態を検出したが、本発明はそれに限定されるものではなく、上下移動可能に構成された搬送ロボットのアームによって基板を静電チャック上から搬送する際の搬送状態を検出してもよい。
【００５０】
また、測定光１１はレーザ光に限定されるものではなく、ある程度広がる光を用いてもよい。送光部８Ａ、受光部８Ｂは処理室１の外部に設けたが、処理室１の内部の条件によっては、処理室１内に設けることも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
基板を静電チャックから引き離すときに異常が生じたか否かを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】(ａ)：正常な搬送状態を説明するための図
(ｂ)：その際の遮光光量変化を示すグラフ
(ｃ)：異常な搬送状態を説明するための図
(ｄ)：その際の遮光光量変化を示すグラフ
(ｅ)：跳ね上がりがあった後、水平になった場合の搬送状態を説明するための図
(ｆ)：その際の遮光光量変化を示すグラフ
【図２】本発明の実施形態を説明するための図
【図３】その主要部を説明するための図
【図４】従来のスパッタ装置の構成を説明する断面図
【符号の説明】
１……処理室    ２……静電チャック(吸着手段)    ４……基板    ５……搬送ロボット    ６……リフトピン(搬送手段)    ７Ａ、７Ｂ……窓    ８Ａ……送光部    ８Ｂ……受光部    ９……コンピュータ(検出手段)
【図１】
0004076260.tif 000002
【図２】
0004076260.tif 000003
【図３】
0004076260.tif 000004
【図４】
0004076260.tif 000005