JP7554663B2 - 基板搬送装置、基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、基板搬送装置、基板処理システム及び基板処理方法に関する。

特許文献１には、ウェハを搬送するトランスファモジュールと、ウェハに処理を行うプロセスモジュールとを備える基板処理装置が開示されている。トランスファモジュールの壁部には、トランスファモジュールの内部とプロセスモジュールの内部を連通させる連通口が設けられる。連通口には、ウェハの縁部を検出するセンサが配置される。

特開２０１７－１０８０６３号公報

本開示にかかる技術は、減圧雰囲気下で基板を搬送する基板搬送装置において、基板の位置を常時監視可能にする。

本開示の一態様は、基板処理装置に対して減圧雰囲気下で基板を搬送する基板搬送装置であって、前記基板処理装置は、前記基板を載置するステージを有し、前記基板搬送装置は、前記基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記基板の位置を測定する基板測定部と、前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記ステージの位置を測定するステージ測定部と、を有する。

本開示によれば、減圧雰囲気下で基板を搬送する基板搬送装置において、基板の位置を常時監視可能にする。

ウェハ処理システムの構成の概略を示す平面図である。 ウェハ搬送装置の構成の概略を示す斜視図である。 第３アーム及び第４アームの平面図である。 第３アーム及び第４アームの側面図である。 ステージ測定部でステージの位置を測定する様子を示す説明図である。 ウェハ搬送装置の動作フローの一例を示す説明図である。 ウェハ搬送装置のティーチングを行う際のフォークの動作の説明図である。 フォークの正常状態と異常状態を示す説明図である。 他の実施形態にかかる第３アーム及び第４アームの平面図である。 他の実施形態にかかる第３アーム及び第４アームの平面図である。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（基板；以下、「ウェハ」という。）に対して、例えば減圧雰囲気下（真空雰囲気下）で成膜処理やエッチング処理等の各種処理が行われる。これら各種処理を行う場合、内部にウェハ搬送装置を備えたトランスファモジュールの周囲に複数の処理モジュールを連結した、いわゆるクラスター型のウェハ処理システムが用いられる。そして、トランスファモジュール内のウェハ搬送装置を用いて、ウェハを各処理モジュールに向けて搬送し、ウェハに対して所望の処理を行うようになっている。

ここで、例えば処理モジュールのステージに対してウェハが適切な位置に載置されないと、当該ウェハに所望の処理を行うことができない。したがって、ウェハ搬送装置の搬送アームにおいてウェハが適切な位置に保持され、さらに当該搬送アームからステージの所望の位置にウェハが搬送される必要がある。

この点に関し、特許文献１に開示の基板処理装置（ウェハ処理システム）では、トランスファモジュールの内部とプロセスモジュール（処理モジュール）の内部を連通させる連通口に、ウェハの縁部を検出するセンサが配置される。そして、搬送アームに保持されたウェハが連通口を介してプロセスモジュールに搬入される際、センサによってウェハの縁部の位置が特定され、ウェハの中心位置が特定される。その後、ウェハの特定された中心位置と、ウェハの所望の中心位置とのずれに基づいてウェハの位置を修正する。こうして、プロセスモジュールのステージの所望の位置にウェハを搬送することを図っている。

ところで、ウェハ搬送装置では、処理モジュールにウェハを搬送する以外の場合でも、例えば搬送不良等を抑制するため、搬送アームにおいてウェハを適切な位置に保持する必要がある。したがって、ウェハ搬送装置でウェハを搬送中、当該ウェハを常時監視するのが好ましい。しかしながら、特許文献１に開示の基板処理装置では、ウェハの位置を測定できるのは、ウェハが連通口を通過する際にのみであって、この連通口通過時以外にはウェハの位置を測定できない。したがって、従来のウェハの搬送装置には改善の余地がある。

本開示にかかる技術は、減圧雰囲気下で基板を搬送する基板搬送装置において、基板の位置を常時監視可能にする。以下、本実施形態にかかる基板搬送装置としてのウェハ搬送装置、基板処理システムとしてのウェハ処理システム、及び基板処理方法としてのウェハ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜ウェハ処理システムの構成＞
先ず、本実施形態にかかるウェハ処理システムの構成について説明する。図１は、ウェハ処理システム１の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理システム１では、基板としてのウェハＷに、例えば成膜処理やエッチング処理等の所望の処理を減圧雰囲気下（真空雰囲気下）で行う。なお、本開示のウェハ処理システム１の構成はこれに限られず、任意に選択され得る。

図１に示すようにウェハ処理システム１は、常圧部１０と、減圧部１１とがロードロックモジュール２０ａ、２０ｂを介して一体に接続された構成を有している。常圧部１０では、常圧雰囲気下（大気雰囲気下）において複数のウェハＷを収容可能な後述のフープ３１の搬入出が行われ、さらにロードロックモジュール２０ａ、２０ｂに対してウェハＷが搬送される。減圧部１１では、減圧雰囲気下（真空雰囲気下）においてウェハＷに所望の処理が行われ、さらにロードロックモジュール２０ａ、２０ｂに対してウェハＷが搬送される。

ロードロックモジュール２０ａの内部には、ウェハＷを載置するステージ２１ａが設けられている。ロードロックモジュール２０ａは、常圧部１０の後述するローダーモジュール３０から搬送されたウェハＷを、減圧部１１の後述するトランスファモジュール４０に引き渡すため、ステージ２１ａ上でウェハＷを一時的に保持する。

ロードロックモジュール２０ａは、ゲートバルブ２２ａを介して後述するローダーモジュール３０に接続されている。また、ロードロックモジュール２０ａは、ゲートバルブ２３ａを介して後述するトランスファモジュール４０に接続されている。このゲートバルブ２２ａ、２３ａにより、ロードロックモジュール２０ａと、ローダーモジュール３０及びトランスファモジュール４０との間の気密性の確保と互いの連通を両立する。

ロードロックモジュール２０ａにはガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続され、当該給気部と排気部によって内部が常圧雰囲気と減圧雰囲気に切り替え可能に構成されている。すなわちロードロックモジュール２０ａは、常圧雰囲気の常圧部１０と、減圧雰囲気の減圧部１１との間で、適切にウェハＷの受け渡しができるように構成されている。

なお、ロードロックモジュール２０ｂはロードロックモジュール２０ａと同様の構成を有している。すなわち、ロードロックモジュール２０ｂは、ウェハＷを載置するステージ２１ｂと、ローダーモジュール３０側のゲートバルブ２２ｂと、トランスファモジュール４０側のゲートバルブ２３ｂとを有している。

なお、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂの数や配置は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。

常圧部１０は、ウェハ搬送装置（図示せず）を備えたローダーモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２とを有している。なお、ローダーモジュール３０は、ＥＦＥＭ（Ｅｐｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ）とも称される。

ローダーモジュール３０は内部が矩形状の筐体からなり、筐体の内部は常圧雰囲気に維持されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば３つのロードポート３２が並設されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂが並設されている。また、ローダーモジュール３０は、筐体の内部においてその長手方向に移動可能なウェハ搬送装置（図示せず）を有している。ウェハ搬送装置はロードポート３２に載置されたフープ３１とロードロックモジュール２０ａ、２０ｂとの間でウェハＷを搬送できる。

なお、ロードポート３２の数や配置は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設計できる。また、常圧部１０には、常圧雰囲気下でウェハＷに所望の処理を行う処理モジュール、例えばウェハＷの水平方向の向きを調節するアライメント処理を行うモジュールが設けられていてもよい。

フープ３１は複数、例えば１ロット２５枚のウェハＷを等間隔で多段に重なるようにして収容する。また、ロードポート３２に載置されたフープ３１の内部は、例えば、大気や窒素ガスなどで満たされて密閉されている。

減圧部１１は、ウェハＷを搬送するトランスファモジュール４０と、ウェハＷに所望の処理を行う基板処理装置としての処理モジュール４１とを有している。トランスファモジュール４０の内部及び処理モジュール４１の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。トランスファモジュール４０に対し、処理モジュール４１は複数、例えば４つ設けられている。なお、トランスファモジュール４０は、ＶＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）とも称される。

トランスファモジュール４０は内部が多角形状、図示の例では六角形状の筐体からなり、上述したようにゲートバルブ２３ａ、２３ｂを介してロードロックモジュール２０ａ、２０ｂに接続されている。すなわち、トランスファモジュール４０の各側面部には、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂと４つの処理モジュール４１が配置されている。そして、トランスファモジュール４０は、ロードロックモジュール２０ａに搬入されたウェハＷを一の処理モジュール４１に次搬送して所望の処理を行った後、ロードロックモジュール２０ｂを介して常圧部１０に搬出する。

トランスファモジュール４０の内部には、ウェハＷを処理モジュール４１に搬送するウェハ搬送装置５０が設けられている。このウェハ搬送装置５０の詳細な構成については後述する。

処理モジュール４１の内部には、ウェハＷを載置するステージ４２が設けられている。処理モジュール４１は、ステージ４２に載置されたウェハＷに対して、例えば成膜処理やエッチング処理等の所望の処理を行う。なお、処理モジュール４１には、処理ガスやパージガスなどを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。

また、処理モジュール４１は、ゲートバルブ４３を介して、トランスファモジュール４０に接続されている。このゲートバルブ４３により、トランスファモジュール４０と処理モジュール４１の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。

なお、トランスファモジュール４０に設けられる処理モジュール４１の数や配置、及び処理モジュール４１の処理の種類は本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。

以上のウェハ処理システム１には、制御部６０が設けられている。制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理システム１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部６０にインストールされたものであってもよい。

＜ウェハ処理システムにおけるウェハ処理＞
本実施形態にかかるウェハ処理システム１は以上のように構成されている。次に、ウェハ処理システム１におけるウェハ処理について説明する。

先ず、複数のウェハＷを収納したフープ３１がロードポート３２に載置される。

次に、ウェハ搬送装置（図示せず）によって、フープ３１からウェハＷが取り出され、ロードロックモジュール２０ａに搬入される。ロードロックモジュール２０ａにウェハＷが搬入されてステージ２１ａに載置されると、ゲートバルブ２２ａが閉じられ、ロードロックモジュール２０ａ内が密閉され、減圧される。その後、ゲートバルブ２３ａが開放され、ロードロックモジュール２０ａの内部とトランスファモジュール４０の内部が連通される。

次に、ロードロックモジュール２０ａとトランスファモジュール４０が連通すると、ウェハ搬送装置５０によってウェハＷが取り出され、ロードロックモジュール２０ａからトランスファモジュール４０に搬入される。

次に、ゲートバルブ４３が開放され、ウェハ搬送装置５０によってウェハＷが処理モジュール４１に搬入されてステージ４２に載置される。続いて、ゲートバルブ４３が閉じられ、ウェハＷに対して所望の処理が行われる。処理が終了すると、ゲートバルブ４３が開放され、ウェハ搬送装置５０によってウェハＷが処理モジュール４１から搬出される。そして、ゲートバルブ４３が閉じられる。

次に、ゲートバルブ２３ｂが開放され、ウェハ搬送装置５０によってウェハＷがロードロックモジュール２０ｂに搬入される。ロードロックモジュール２０ｂ内にウェハＷが搬入されてステージ２１ｂに載置されると、ゲートバルブ２３ｂが閉じられ、ロードロックモジュール２０ｂ内が密閉され、大気開放される。

次に、ウェハ搬送装置（図示せず）によって、ウェハＷがフープ３１に戻されて収容される。こうして、ウェハ処理システム１における一連のウェハ処理が終了する。

なお、本実施形態では、処理前のウェハＷをロードロックモジュール２０ａに搬送し、処理後のウェハＷをロードロックモジュール２０ｂに搬送したが、ウェハＷの搬送先はいずれでもよい。例えば処理前のウェハＷをロードロックモジュール２０ｂに搬送し、処理後のウェハＷをロードロックモジュール２０ａに搬送してもよい。あるいは、例えば処理前のウェハＷをロードロックモジュール２０ａから搬出しつつ、処理後のウェハＷをロードロックモジュール２０ａに搬入してもよい。

＜ウェハ搬送装置の構成＞
次に、上述したウェハ搬送装置５０の構成について説明する。図２は、ウェハ搬送装置５０の構成の概略を示す斜視図である。図３は、後述する第３アーム１１３及び第４アーム１１４の平面図であり、図４は、後述する第３アーム１１３及び第４アーム１１４の側面図である。

図２に示すようにウェハ搬送装置５０は、ウェハを保持して移動する搬送アーム１００と、搬送アーム１００を支持する基台１０１とを有している。基台１０１には、搬送アーム１００の昇降及び回転を駆動する駆動機構（図示せず）が設けられている。この駆動機構は、搬送アーム１００を昇降させる駆動力及び搬送アーム１００を水平に回転させる駆動力を発生するモータ等のアクチュエータを有する。

搬送アーム１００は、多関節型のアームであり、複数、例えば４つのアーム１１１、１１２、１１３、１１４が連結されたリンクアーム構造を有している。

第１アーム１１１は、基端が基台１０１に接続され、先端が第２アーム１１２に接続されている。第２アーム１１２は、基端が第１アーム１１１に接続され、先端が第３アーム１１３及び第４アーム１１４に接続されている。第３アーム１１３及び第４アーム１１４はそれぞれ、基端が第２アーム１１２に接続されている。第３アーム１１３は、第４アーム１１４の上方に設けられている。

第１アーム１１１の基端と基台１０１の間には、第１関節１２１が設けられている。第２アーム１１２の基端と第１アーム１１１の先端の間には、第２関節１２２が設けられている。第３アーム１１３の基端と第２アーム１１２の先端の間には、第３関節１２３が設けられている。第４アーム１１４の基端と第２アーム１１２の先端の間には、第４関節１２４が設けられている。第３関節１２３と第４関節１２４は平面視において同じ位置に設けられている。これら関節１２１、１２２、１２３、１２４の内部にはそれぞれ、駆動機構（図示せず）が設けられている。この駆動機構により、各アーム１１１、１１２、１１３、１１４はそれぞれ、関節１２１、１２２、１２３、１２４を中心に回動自在（旋回自在）に構成されている。

第１アーム１１１及び第２アーム１１２のそれぞれの内部には、常圧雰囲気の中空部が形成されている。各中空部には、種々の部品が収容される。例えば、後述するウェハ測定部１３２、１４２に接続されるケーブル（図示せず）やステージ測定部１３３、１４３に接続されるケーブル（図示せず）が収容される。また例えば、上述した関節１２１、１２２、１２３、１２４の駆動機構を駆動させるためのモータ（図示せず）や、当該モータに接続されるケーブル（図示せず）が収容される。また例えば、搬送アーム１００の振動を測定する振動計（図示せず）や、搬送アーム１００の温度を測定する温度計（図示せず）が収容される。さらに例えば、第１アーム１１１及び第２アーム１１２の中空部にクリーンドライエアを供給するエア供給部（図示せず）が収容される。これら部品は、アーム外部に露出しない。このため、各部品が腐食性雰囲気によって損耗することを防ぐためにこれらを覆うケーブルダクトなどをウェハ搬送装置５０の外部に別途用意する必要がない。

第３アーム１１３は、基板保持部としてのフォーク１３０（エンドエフェクタ）と、フォーク１３０を支持するハンド１３１とを有している。フォーク１３０は、第３アーム１１３の先端側に設けられ、基端がハンド１３１に取り付けられる。フォーク１３０は、その先端が２本部分岐して、２股形状を有している。フォーク１３０の上面には複数のパッド（図示せず）が設けられ、フォーク１３０はこれら複数のパッドでウェハＷを吸着保持する。ハンド１３１は、第３アーム１１３の基端側に設けられ、第３関節１２３に取り付けられる。なお、フォーク１３０の形状は本実施形態に限定されるものではなく、例えば平板形状であってもよい。

フォーク１３０には、ウェハＷの位置を測定するための、基板測定部としてのウェハ測定部１３２が設けられている。ウェハ測定部１３２には、例えばＣＭＯＳラインセンサが用いられ、当該ウェハ測定部１３２からウェハＷまでの距離を測定する。ウェハ測定部１３２は、フォーク１３０の上面において複数、例えば３つ設けられている。これら３つのウェハ測定部１３２の配置は特に限定されるものではないが、図示の例では、２つのウェハ測定部１３２がフォーク１３０の分岐部の基端に設けられ、１つのウェハ測定部１３２がフォーク１３０の分岐部の先端近傍に設けられている。３つのウェハ測定部１３２の測定結果は、例えば無線通信又は有線通信により制御部６０に出力される。制御部６０では、３つのウェハ測定部１３２の測定結果に基づいて、フォーク１３０に対するウェハＷの中心位置を算出する。また、制御部６０では、３つのウェハ測定部１３２の測定結果に基づいて、フォーク１３０におけるウェハＷの有無も検出することができる。

ウェハ測定部１３２に接続されるケーブル（図示せず）は、上述したように第１アーム１１１の中空部及び第２アーム１１２の中空部に配設され、さらに第３アーム１１３の内部に埋設される。したがって、ケーブルはアーム外部に露出しない。

なお、ウェハ測定部１３２の数は本実施形態に限定されない。例えばウェハＷの径が予め分かっている場合、ウェハ測定部１３２は２つであってもよい。かかる場合、制御部６０では、２つのウェハ測定部１３２の測定結果と、ウェハＷの径とに基づいて、ウェハＷの中心位置を算出することができる。

また、例えば常圧部１０において、ウェハＷの水平方向の向きを調節するアライメント処理を行わない場合には、ウェハ測定部１３２は４つあってもよい。アライメント処理を行わない場合、ウェハ測定部１３２がウェハＷのノッチ部にかかり、当該ウェハ測定部１３２にてウェハＷを検出できないおそれがある。そこで、このような場合には、ウェハ測定部１３２は４つあってもよい。

フォーク１３０には、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂのステージ２１ａ、２１ｂ、及び処理モジュール４１のステージ４２の位置を測定するためのステージ測定部１３３が設けられている。ステージ測定部１３３には、例えば白色共焦点変位センサが用いられ、当該ステージ測定部１３３からステージ２１ａ、２１ｂ、４２までの距離を測定する。ステージ測定部１３３は、フォーク１３０において２本の分岐部の先端に２つ設けられている。

ステージ測定部１３３に接続されるケーブル（図示せず）は、上述したように第１アーム１１１の中空部及び第２アーム１１２の中空部に配設され、さらに第３アーム１１３の内部に埋設される。したがって、ケーブルはアーム外部に露出しない。

図５は、ステージ測定部１３３でステージ４２の位置を測定する様子を示す説明図である。２つのステージ測定部１３３ａ、１３３ｂは、ステージ４２の上面において４点の測定点Ｍ１～Ｍ４のステージ４２までの距離を測定する。測定点Ｍ１、Ｍ２はステージ測定部１３３ａの移動方向に並べて設けられた測定点であり、測定点Ｍ３、Ｍ４はステージ測定部１３３ｂの移動方向上に並べて設けられた測定点である。そして、フォーク１３０をステージ４２に対して移動させながら、ステージ測定部１３３ａでは測定点Ｍ１、Ｍ２におけるステージ４２までの距離を順次測定し、ステージ測定部１３３ｂでは測定点Ｍ３、Ｍ４におけるステージ４２までの距離を順次測定する。これらステージ測定部１３３ａ、１３３ｂの測定結果は、例えば無線通信又は有線通信により制御部６０に出力される。制御部６０では、ステージ測定部１３３ａ、１３３ｂの測定結果に基づいて、フォーク１３０に対するステージ４２の中心位置を算出する。

なお、ステージ４２の測定点の数は本実施形態に限定されない。例えば測定点が３点であっても、制御部６０においてステージ４２の中心位置を算出できる。但し、測定点が４点あった方が、より正確にステージ４２の中心位置を算出することができる。

また、ステージ測定部１３３の数は本実施形態に限定されない。例えばステージ４２の径が予め分かっている場合、ステージ測定部１３３は１つであってもよい。かかる場合、制御部６０では、１つのステージ測定部１３３によるステージ４２の２点の測定結果と、ステージ４２の径とに基づいて、ステージ４２の中心位置を算出することができる。

また、ステージ測定部１３３の配置は本実施形態に限定されない。例えばステージ測定部１３３は、フォーク１３０において２本の分岐部の基端に設けられていてもよい。かかる場合、分岐部の長さを短くすることができる。そして、ステージ４２の測定点が２点になっても、上述したようにステージ４２の径が予め分かっていれば、ステージ４２の中心位置を算出することができる。

第４アーム１１４も、第３アーム１１３と同様の構成を有している。すなわち、第４アーム１１４は、基板保持部としてのフォーク１４０とハンド１４１とを有している。また、フォーク１４０には、３つのウェハ測定部１４２と２つのステージ測定部１４３が設けられている。

＜ウェハ搬送装置の動作＞
本実施形態にかかるウェハ搬送装置５０は以上のように構成されている。次に、ウェハ搬送装置５０の動作について説明する。図６は、ウェハ搬送装置５０の動作フローの一例を示す説明図である。なお、図６中、「ＬＬＭ２０ａ」はロードロックモジュール２０ａを示し、「ＶＴＭ４０」はトランスファモジュール４０を示し、「ＰＭ４１」は処理モジュール４１を示す。

本例では、ロードロックモジュール２０ａにウェハＷを搬入出し、処理モジュール４１にウェハＷを搬入出する場合について説明する。なお、上述したようにウェハ測定部１３２、１４２を用いてウェハＷまでの距離を測定し、制御部６０においてウェハＷの中心位置を算出するが、以下では説明を簡略化するため、ウェハ測定部１３２、１４２でウェハＷの中心位置を測定すると記載する。また同様に、図５に示したようにステージ測定部１３３、１４３を用いてステージ２１ａ、２１ｂ、４２までの距離を測定し、制御部６０においてステージ２１ａ、２１ｂ、４２の中心位置を算出するが、以下では説明を簡略化するため、ステージ測定部１３３、１４３でステージ２１ａ、２１ｂ、４２の中心位置を測定すると記載する。

［ステップＳ１］
先ず、ウェハＷを保持していないフォーク１３０でロードロックモジュール２０ａから処理前のウェハＷを受け取る。すなわち、フォーク１３０をロードロックモジュール２０ａに進入させる。この際、ステージ測定部１３３を用いて、ステージ２１ａの中心位置を測定する。また、フォーク１４０には、処理後のウェハＷが保持されている。そして、ウェハ測定部１４２を用いて、ウェハＷの有無が確認されるとともに、ウェハＷの中心位置が測定され、当該ウェハＷが監視される。
［ステップＳ２］
次に、測定されたステージ２１ａの中心位置に基づいて、フォーク１３０の位置を補正して、当該フォーク１３０をステージ２１ａに対して所望の位置に配置する。
［ステップＳ３］
次に、ステージ２１ａからフォーク１３０でウェハＷを受け取る。この際、ステージ２１ａに対してフォーク１３０が所望の位置に配置されているので、フォーク１３０の適切な位置でウェハＷを保持することができる。そして、ウェハ測定部１３２を用いて、ウェハＷの有無が確認されるとともに、ウェハＷの中心位置が測定され、当該ウェハＷの監視が開始される。
［ステップＳ４］
次に、ウェハＷを保持したフォーク１３０をロードロックモジュール２０ａから退出させる。
［ステップＳ５］
次に、トランスファモジュール４０において、フォーク１３０の動作をフォーク１４０の動作に変更し、フォーク１４０に保持された処理後のウェハＷをロードロックモジュール２０ａに搬送する。
［ステップＳ６］
次に、フォーク１４０をロードロックモジュール２０ａに進入させる。この際、ステージ測定部１４３を用いて、ステージ２１ａの中心位置を測定する。
［ステップＳ７］
次に、測定されたステージ２１ａの中心位置に基づいて、フォーク１４０の位置を補正して、当該フォーク１４０をステージ２１ａに対して所望の位置に配置する。
［ステップＳ８］
次に、フォーク１４０からステージ２１ａにウェハＷを載置する。この際、ステップＳ１から継続して、上述したようにウェハ測定部１４２を用いてウェハＷの中心位置が測定されている。そして、ウェハＷの中心位置とステージ２１ａの中心位置が合致するように、フォーク１４０からステージ２１ａにウェハＷを載置する。
［ステップＳ９］
次に、ウェハＷを保持していないフォーク１４０をロードロックモジュール２０ａから退出させる。

［ステップＳ１０］
次に、トランスファモジュール４０において、ロードロックモジュール２０ａへのウェハＷの搬入出から、処理モジュール４１へのウェハＷの搬入出に、ウェハ搬送装置５０の動作の動作を切り替える。

［ステップＳ１１］
先ず、ウェハＷを保持していないフォーク１４０で処理モジュール４１から処理後のウェハＷを受け取る。すなわち、フォーク１４０を処理モジュール４１に進入させる。この際、ステージ測定部１４３を用いて、ステージ４２の中心位置を測定する。
［ステップＳ１２］
次に、測定されたステージ４２の中心位置に基づいて、フォーク１４０の位置を補正して、当該フォーク１４０をステージ４２に対して所望の位置に配置する。
［ステップＳ１３］
次に、ステージ４２からフォーク１４０でウェハＷを受け取る。この際、ステージ４２に対してフォーク１４０が所望の位置に配置されているので、フォーク１４０の適切な位置でウェハＷを保持することができる。そして、ウェハ測定部１４２を用いて、ウェハＷの有無が確認されるとともに、ウェハＷの中心位置が測定され、当該ウェハＷの監視が開始される。
［ステップＳ１４］
次に、ウェハＷを保持したフォーク１４０を処理モジュール４１から退出させる。
［ステップＳ１５］
次に、トランスファモジュール４０において、フォーク１４０の動作をフォーク１３０の動作に変更し、フォーク１３０に保持された処理前のウェハＷを処理モジュール４１に搬送する。
［ステップＳ１６］
次に、フォーク１３０を処理モジュール４１に進入させる。この際、ステージ測定部１３３を用いて、ステージ４２の中心位置を測定する。
［ステップＳ１７］
次に、測定されたステージ４２の中心位置に基づいて、フォーク１３０の位置を補正して、当該フォーク１３０をステージ４２に対して所望の位置に配置する。
［ステップＳ１８］
次に、フォーク１３０からステージ４２にウェハＷを載置する。この際、ステップＳ３から継続して、上述したようにウェハ測定部１３２を用いてウェハＷの中心位置が測定されている。そして、ウェハＷの中心位置とステージ４２の中心位置が合致するように、フォーク１３０からステージ４２にウェハＷを載置する。
［ステップＳ１９］
次に、ウェハＷを保持していないフォーク１３０を処理モジュール４１から退出させる。

［ステップＳ２０］
次に、トランスファモジュール４０において、処理モジュール４１へのウェハＷの搬入出から、ロードロックモジュール２０ｂへのウェハＷの搬入出に、ウェハ搬送装置５０の動作の動作を切り替える。

以上の実施形態によれば、ステップＳ３～Ｓ１７でフォーク１３０がウェハＷを保持する際、ウェハ測定部１３２を用いてウェハＷの有無が確認されるとともに、ウェハＷの中心位置が測定され、当該ウェハＷが常時監視される。同様にステップＳ１～Ｓ７及びＳ１３～Ｓ２０でフォーク１４０がウェハＷを保持する際にも、ウェハＷが常時監視される。したがって、フォーク１３０、１４０は常にウェハＷを適切に保持することができる。

ここで、例えば処理モジュール４１におけるプロセスによっては、ウェハＷが加熱される場合があり、かかる場合、ウェハＷは熱膨張する。また、ウェハＷの周縁部が除去されていたり、ウェハＷの上面が成膜されている場合もある。このようにウェハＷの径が変わる場合があるため、ウェハＷの中心位置を常時監視することは有用である。

また、本実施形態によれば、ステップＳ２でステージ２１ａの中心位置に基づいて、フォーク１３０の位置を補正する。同様に、ステップＳ１２でステージ４２の中心位置に基づいて、フォーク１４０の位置を補正する。したがって、ステージ２１ａ、４２からフォーク１３０、１４０の適切な位置でウェハＷを受け取ることができる。

また、本実施形態によれば、ステップＳ７でステージ２１ａの中心位置に基づいて、フォーク１４０の位置を補正し、さらにステップＳ８でウェハＷの中心位置とステージ２１ａの中心位置が合致するように、フォーク１４０からステージ２１ａにウェハＷを載置する。同様に、ステップＳ１７でステージ４２の中心位置に基づいて、フォーク１３０の位置を補正し、さらにステップＳ１８でウェハＷの中心位置とステージ４２の中心位置が合致するように、フォーク１３０からステージ４２にウェハＷを載置する。このようにウェハ測定部１３２、１４２の測定結果とステージ測定部１３３、１４３の測定結果とを両方用いることで、フォーク１４０、１３０からステージ２１ａ、４２の適切な位置に高精度にウェハＷを載置することができる。

ここで、例えば処理モジュール４１におけるプロセスによっては、加熱処理が行われる場合があり、その結果、ステージ４２の外形が変わったり、ステージ４２が移動するおそれがある。かかる場合でも、本実施形態によれば、ステージ４２の中心位置を測定するので、ステージ４２の適切な位置にウェハＷを載置することができる。

なお、本実施形態におけるステップＳ２、Ｓ７、Ｓ１２、Ｓ１７におけるフォーク１３０、１４０の位置の補正は、例えばステージ２１ａ、４２に対するフォーク１３０、１４０の位置ずれが予め定められた許容範囲に収まっている場合には省略してもよい。かかる場合、ウェハ処理のスループットを向上させることができる。

＜ウェハ搬送装置の動作に関する他の実施形態＞
次に、ウェハ搬送装置５０の動作に関する他の実施形態について説明する。

［ウェハ搬送装置のティーチング］
図７は、ウェハ搬送装置５０のティーチングを行う際の、フォーク１３０の動作の説明図である。図７中のＺ方向は鉛直方向を示し、Ｒ方向はフォーク１３０の水平方向における移動方向を示す。ウェハ搬送装置５０のティーチングでは、フォーク１３０がウェハＷを受け取る際に、当該フォーク１３０がウェハＷと接触する位置（接触位置）を記憶する。

従来のティーチングでは、例えばフォークの中心位置とウェハの中心位置を合致させるため、フォークにウェハ保持用のマークを付しておき、当該マークにウェハが保持される際のフォークの動作を記憶していた。しかしながら、このティーチングではフォークを鉛直方向に移動させる際、フォークの初期位置からウェハとの接触位置までの鉛直方向距離を把握することが困難であった。

そこで本実施形態では、ウェハ測定部１３２を用いて、フォーク１３０とウェハＷとの接触位置を把握する。先ず、図７に示すように搬送アーム１００を最長まで伸ばした状態で、フォーク１３０とウェハＷを離間させ、フォーク１３０をウェハＷの下方の初期位置Ｐ１に配置する。続いて、フォーク１３０を水平方向及び鉛直方向に移動させ、接触位置Ｐ２においてフォーク１３０をウェハＷに接触させる。この際、フォーク１３０の移動動作として、例えば２つ挙げられる。

１つ目の移動動作Ｃ１は、図７の点線矢印に示すように、フォーク１３０の水平方向の移動速度と鉛直方向の移動速度を同一で一定にする。そして、ウェハ測定部１３２でウェハＷの中心位置を測定しながら、フォーク１３０を水平方向及び鉛直方向に移動させる。かかる場合、フォーク１３０の中心位置とウェハＷの中心位置を合致させつつ、フォーク１３０とウェハＷを接触させることができ、フォーク１３０がウェハＷを適切な位置で受け取る動作を再現することができる。本例では、フォーク１３０の水平方向の移動速度と鉛直方向の移動速度が同じであり、水平方向の移動距離と鉛直方向の移動距離が同じである。そうすると、水平方向移動距離から、フォーク１３０の初期位置Ｐ１から接触位置Ｐ２までの鉛直方向距離Ｈを算出することができ、フォーク１３０の接触位置Ｐ２を導出することができる。

なお、１つ目の移動動作Ｃ１において、フォーク１３０の水平方向の移動速度と鉛直方向の移動速度は一定の比率であればよく、同一でなくてもよい。当該比率から、フォーク１３０の鉛直方向距離Ｈを算出することができる。

２つ目の移動動作Ｃ２は、図７の一点鎖線矢印に示すように、フォーク１３０を水平方向と鉛直方向に交互に階段状に移動させる。例えば１回の水平方向の移動距離と１回の鉛直移動方向の移動距離は同一にする。そして、ウェハ測定部１３２でウェハＷの中心位置を測定しながら、フォーク１３０を水平方向及び鉛直方向に繰り返し移動させる。かかる場合、フォーク１３０の中心位置とウェハＷの中心位置を合致させつつ、フォーク１３０とウェハＷを接触させることができ、フォーク１３０がウェハＷを適切な位置で受け取る動作を再現することができる。本例では、フォーク１３０の水平方向の移動距離と鉛直方向の移動距離は同じである。そうすると、水平方向移動距離から、フォーク１３０の初期位置Ｐ１から接触位置Ｐ２までの鉛直方向距離Ｈを算出することができ、フォーク１３０の接触位置Ｐ２を導出することができる。

なお、２つ目の移動動作Ｃ２において、フォーク１３０の１回の水平方向の移動距離と１回の鉛直方向の移動距離は一定の比率であればよく、同一でなくてもよい。当該比率から、フォーク１３０の鉛直方向距離Ｈを算出することができる。

以上のように本実施形態によれば、ウェハ測定部１３２を用いて、フォーク１３０のウェハＷとの接触位置Ｐ２を適切に把握することができる。

［フォークの異常検知］
上述したウェハ搬送装置５０のティーチング方法は、通常運用時におけるフォーク１３０の異常検知にも応用することができる。例えば、ウェハ搬送装置５０を繰り返し使用していると、フォーク１３０の鉛直方向位置が経時的に変化する場合がある。このフォーク１３０の鉛直方向の変位が許容範囲を超えると、当該フォーク１３０でウェハＷを適切に受け取ることができない。そこで、このようなフォーク１３０の異常状態を検知することは肝要である。

図８は、フォーク１３０の正常状態と異常状態を示す説明図である。フォーク１３０の初期位置が正常位置Ａである場合、ウェハＷまでの鉛直方向距離Ｈは、上述した上記ティーチング時に導出した鉛直方向距離Ｈと同じ、又は鉛直方向距離Ｈからの許容範囲内になる。一方、フォーク１３０の初期位置が正常位置Ａより低い異常位置Ｂ１である場合、ウェハＷまでの鉛直方向距離Ｈ１は、鉛直方向距離Ｈの許容範囲から外れる。また、フォーク１３０の初期位置が正常位置Ａより高い異常位置Ｂ２である場合、ウェハＷまでの鉛直方向距離Ｈ２は、鉛直方向距離Ｈの許容範囲から外れる。

そこで、フォーク１３０でウェハＷを受け取る際、上記ティーチング時と同様の動作を行う。すなわち、フォーク１３０とウェハＷを離間させた状態で、ウェハ測定部１３２でウェハＷの中心位置を測定しながら、フォーク１３０を水平方向及び鉛直方向に移動させ、フォーク１３０をウェハＷに接触させる。この際、フォーク１３０の移動動作は、図７の点線矢印（移動動作Ｃ１）のようにフォーク１３０の水平方向の移動速度と鉛直方向の移動速度を同一で一定にしてもよいし、図７の一点鎖線矢印（移動動作Ｃ２）のようにフォーク１３０を水平方向と鉛直方向に交互に階段状に移動させてもよい。そして、フォーク１３０の初期位置から接触位置までの鉛直方向距離を算出することで、フォーク１３０の鉛直方向の変位を把握することができる。その結果、フォーク１３０の初期位置が正常であったか異常であったかを検知することができる。

［通常運用へのフィードバック］
上述したフォーク１３０の異常検知の結果は、通常運用のフォーク１３０の移動動作にフィードバックすることができる。

ここで通常運用では、フォーク１３０でウェハＷを受け取る際、フォーク１３０を鉛直方向に第１移動速度で移動させた後、第１移動速度より遅い第２移動速度でフォーク１３０を鉛直方向に移動させる場合がある。このように前半で、速い第１移動速度でフォーク１３０を移動させることにより、ウェハＷの受け取りに要する時間を短縮することができる。一方後半で、遅い第２移動速度でフォーク１３０を移動させてウェハＷを受け取ることにより、ウェハＷの受け取り時に当該ウェハＷを跳ね上げることを抑制することができる。しかしながら、このようにフォーク１３０の鉛直方向速度を制御しても、フォーク１３０の初期位置が異常であると、ウェハＷを受け取る際のフォーク１３０の移動速度が速い第１移動速度の場合があり、ウェハの跳ね上げを抑制できないおそれがある。

そこで、上述したようにフォーク１３０の初期位置から接触位置までの鉛直方向距離を算出して、フォーク１３０の鉛直方向の変位を把握することで、第１移動速度から第２移動速度に変更する高さ位置を調整する。具体的には、例えば図８に示したようにフォーク１３０の初期位置が異常位置Ｂ１である場合、当該異常位置Ｂ１と、第１移動速度から第２移動速度に変更する高さ位置との鉛直方向距離は、正常状態より長くなる。一方、フォーク１３０の初期位置が異常位置Ｂ２である場合、当該異常位置Ｂ２と、第１移動速度から第２移動速度に変更する高さ位置との鉛直方向距離は、正常状態より短くなる。

このように、フォーク１３０の異常検知の結果をフォーク１３０の移動動作にフィードバックすることで、ウェハＷの受け取りに要する時間を短縮しつつ、ウェハＷの跳ね上げを抑制することができる。

＜ウェハ搬送装置の構成に関する他の実施形態＞
次に、ウェハ搬送装置５０の構成に関する他の実施形態について説明する。上記実施形態のフォーク１３０、１４０において、ウェハ測定部１３２にはＣＭＯＳラインセンサが用いられたが、これに限定されない。例えば図９に示すようにウェハ測定部１３２には、ウェハＷを撮像する撮像部としてのカメラが用いられ、当該カメラで撮像した画像に基づいて、ウェハ測定部１３２からウェハＷまでの距離を測定してもよい。あるいは、図１０に示すようにウェハ測定部１３２には、当該ウェハ測定部１３２からウェハＷまでの距離を測定する静電容量測距センサや白色共焦点センサが用いられてもよい。いずれの場合であっても、ウェハ測定部１３２とウェハＷとの距離を測定することで、フォーク１３０に対するウェハＷの中心位置を測定することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ ウェハ処理システム
４１ 処理モジュール
５０ ウェハ搬送装置
１３０、１４０ フォーク
１３２、１４２ ウェハ測定部
Ｗ ウェハ

Claims (17)

1. 基板処理装置に対して減圧雰囲気下で基板を搬送する基板搬送装置であって、
   前記基板処理装置は、前記基板を載置するステージを有し、
   前記基板搬送装置は、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記基板の位置を測定する基板測定部と、
   前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記ステージの位置を測定するステージ測定部と、を有する、基板搬送装置。
2. 前記基板測定部は、前記基板までの距離を測定する複数のセンサ又は前記基板を撮像する撮像部を有する、請求項１に記載の基板搬送装置。
3. 前記基板保持部と前記基板測定部を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
   前記基板保持部で前記基板を保持する際、前記基板の中心位置に基づいて、当該基板を監視する、請求項１又は２に記載の基板搬送装置。
4. 前記ステージ測定部は、前記ステージまでの距離を測定する複数のセンサを有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
5. 前記基板保持部、前記基板測定部及び前記ステージ測定部を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記ステージ測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記ステージの中心位置を算出し、
   前記ステージの中心位置に基づいて、前記基板保持部の位置を補正する、請求項１～４のいずれか一項に記載の基板搬送装置。
6. 前記制御部は、
   前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
   前記基板の中心位置と前記ステージの中心位置に基づいて、前記ステージに前記基板を載置する、請求項５に記載の基板搬送装置。
7. 基板を処理する基板処理システムであって、
   減圧雰囲気下で前記基板を処理する基板処理装置と、
   前記基板処理装置に対して減圧雰囲気下で前記基板を搬送する基板搬送装置と、を有し、
   前記基板処理装置は、前記基板を載置するステージを有し、
   前記基板搬送装置は、
   前記基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記基板の位置を測定する基板測定部と、
   前記基板保持部に設けられ、当該基板保持部に対する前記ステージの位置を測定するステージ測定部と、を有する、基板処理システム。
8. 前記基板保持部と前記基板測定部を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
   前記基板保持部で前記基板を受け取る際、前記基板の中心位置に基づいて、前記基板保持部の位置を補正する、請求項７に記載の基板処理システム。
9. 前記基板保持部、前記基板測定部及び前記ステージ測定部を制御する制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記ステージ測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記ステージの中心位置を算出し、
   前記ステージの中心位置に基づいて、前記基板保持部の位置を補正する、請求項７又は８に記載の基板処理システム。
10. 前記制御部は、
    前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
    前記基板の中心位置と前記ステージの中心位置に基づいて、前記ステージに前記基板を載置する、請求項９に記載の基板処理システム。
11. 基板処理システムを用いて基板を処理する基板処理方法であって、
    前記基板処理システムは、
    前記基板を載置するステージを有し、減圧雰囲気下で前記基板を処理する基板処理装置と、
    前記基板処理装置に対して減圧雰囲気下で前記基板を搬送する基板搬送装置と、を有し、
    前記基板処理方法において、
    前記基板搬送装置で前記基板を搬送する際、基板保持部で前記基板を保持しながら、前記基板保持部に設けられた基板測定部を用いて、当該基板保持部に対する前記基板の位置を測定し、
    前記基板搬送装置が前記基板処理装置に進入する際、前記基板保持部に設けられたステージ測定部を用いて、当該基板保持部に対する前記ステージの位置を測定する、基板処理方法。
12. 前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
    前記基板保持部で前記基板を保持する際、前記基板の中心位置に基づいて、当該基板を監視する、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記基板保持部で前記基板を受け取る際、前記基板保持部と前記基板が離間した状態で、前記基板測定部で前記基板の位置を測定しながら、前記基板保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させて当該基板保持部を前記基板に接触させ、
    前記基板保持部の水平方向速度と鉛直方向速度に基づいて、前記基板保持部の初期位置と接触位置との間の鉛直方向距離を算出し、
    前記算出された鉛直方向距離と、予め求めておいた正常時の鉛直方向距離とを比較して、前記基板保持部の変位を検出する、請求項１１又は１２に記載の基板処理方法。
14. 前記基板保持部で前記基板を受け取る際、前記基板に対して第１移動速度で前記基板保持部を鉛直方向に移動させた後、前記第１移動速度より遅い第２移動速度で前記基板保持部を鉛直方向に移動させ、
    前記検出された基板保持部の変位に基づいて、前記第１移動速度から前記第２移動速度に変更する高さ位置を調整する、請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 前記基板搬送装置のティーチングを行う際、前記基板保持部と前記基板が離間した状態で、前記基板測定部で前記基板の位置を測定しながら、前記基板保持部を水平方向及び鉛直方向に移動させて当該基板保持部を前記基板に接触させ、
    前記基板保持部の水平方向速度と鉛直方向速度に基づいて、前記基板保持部の初期位置と接触位置との間の鉛直方向距離を算出して、当該基板保持部の接触位置を導出する、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
16. 前記ステージ測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記ステージの中心位置を算出し、
    前記ステージの中心位置に基づいて、前記基板保持部の位置を補正する、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
17. 前記基板測定部の測定結果に基づいて、前記基板保持部に対する前記基板の中心位置を算出し、
    前記基板の中心位置と前記ステージの中心位置に基づいて、前記ステージに前記基板を載置する、請求項１６に記載の基板処理方法。
    

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