JP2001110872A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板がホルダに適正に渡されたか否かを簡易
に確認するこができる基板処理装置を提供すること。 【解決手段】 搬送用真空ロボットのハンドから搬送保
持部材５２の支持板５２ｃに基板が渡された段階で、投
光部７１から光ビームＤＢを出射しつつ受光部７２でこ
の光ビームＤＢを検出する。受光部７２で光ビームＤＢ
が検出された場合、基板が適正にセットされたものと判
断して、その後の処理を続行し基板下面に成膜を行う。
一方、受光部７２で光ビームＤＢが検出されなかった場
合、基板が適正にセットされていないものと判断して、
その後の処理を中止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、搬送されてきた
基板を適所に保持して成膜等の処理を行う基板処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板に成膜等の処理を行うための装置で
は、処理対象である基板を保持するため、ホルダ等が必
要になる。このようなホルダは、搬送装置から搬送され
てきた基板の位置ずれを補償して目標位置に適正に基板
を保持した上で目的の処理を行うため、形状的構造によ
って基板を案内・支持する段差を形成する場合がある。
この場合、段差の斜面で基板の縁を案内し、この斜面で
案内されて適正な位置に移動した基板の縁を下側の略水
平な支持面で支持することになる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記基板処理
装置では、段差から完全にはずれた状態で基板が搬送さ
れる場合があり得る。この場合、段差に設けた斜面によ
って基板を案内することができなくなり、基板を目標位
置に配置できなくなる。このように適正でない状態でホ
ルダに渡された基板は、後の取り扱いによって局所的な
力が加わったり落下したりして破損してしまう可能性が
ある。

【０００４】そこで、本発明は、基板がホルダに適正に
渡されたか否かを簡易に確認するこができ、その後の処
理に不都合が生じない基板処理装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の基板処理装置は、基板を形状的構造によっ
て所定位置に案内して支持する保持部材と、前記所定位
置に支持された基板の近傍を通過するとともに前記所定
位置からずれて支持された基板によって遮られる条件と
した所定光路に沿って光を供給することによって、前記
基板の位置ずれの有無を検出するずれ検出装置とを備え
る。

【０００６】上記装置では、ずれ検出装置が所定光路に
沿って光を供給することによって、前記基板の所定位置
からの位置ずれの有無を検出するので、基板が保持部材
に適正に渡されたか否かを簡易に確認するこができ、そ
の後の処理を確実なものとすることができる。

【０００７】また、本発明の好ましい態様では、前記保
持部材が、基板をこの基板の縁部分によって前記所定位
置に案内する傾斜案内部と、当該傾斜案内部の下方に設
けられて前記基板を当該基板の縁部分によって前記所定
位置に支持する略水平面からなる支持部とを備え、前記
ずれ検出装置が、前記所定位置に支持された基板の近接
した上方に配置された前記所定光路に検査光を投光する
投光部と、前記所定光路を経た前記検査光を検出する受
光部とを備えることを特徴とする。

【０００８】上記装置では、前記保持部材が基板をこの
基板の縁部分によって前記所定位置に案内する傾斜案内
部を備えるので、簡易な構造によって基板の位置ずれ修
正が可能になる。また、前記ずれ検出装置が前記所定位
置の基板の近接した上方の前記所定光路に検査光を投光
する投光部を備えるので、基板が傾斜案内部の上部に乗
り上げたことを簡易に判断できる。

【０００９】また、本発明の好ましい態様では、前記保
持部材に基板を搬送して移載する搬送装置をさらに備え
ることを特徴とする。

【００１０】上記装置では、搬送装置によって基板を搬
送して前記保持部材に移載するので、搬送装置から保持
部材への基板の移載を円滑なものとできる。

【００１１】また、本発明の好ましい態様では、ブラズ
マビームを処理容器中に供給するプラズマ源と、膜材料
を収容可能な材料蒸発源を有するとともに前記処理容器
中に配置されて前記プラズマビームを導くハースとをさ
らに備え、前記保持部材が、前記処理容器中で前記ハー
スに対向して基板を保持する。

【００１２】上記装置では、プラズマを用いて成膜を行
う成膜装置において、前記保持部材が前記処理容器中で
前記ハースに対向して基板を適正に保持したか否かを確
認することができ、基板の円滑な成膜処理が可能にな
る。

【００１３】なお、上記装置において、磁石及びコイル
の少なくとも一方を前記ハースの周囲に環状に配置して
なるとともに前記ハースの近接した上方の磁界を制御す
る磁場制御部材をさらに備えるものとできる。さらに、
前記プラズマ源は圧力勾配型のプラズマガンとできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態に係
る基板処理装置の全体構造を示す平面図である。この基
板処理装置は、半導体ウェハ等に成膜を行うための装置
であり、搬送装置１０を中心にして、イオンプレーティ
ングを利用して基板Ｗ上に配線層などの膜を形成する一
対の成膜ユニット１２、１３と、成膜前の基板Ｗを装置
内に搬入するとともに成膜後の基板Ｗを装置外に搬出す
るための一対の搬出入室１４、１５とを備える。

【００１５】成膜ユニット１２は、配線膜の材料である
Ｃｕを収容する材料蒸発源に向けてプラズマビームを供
給することにより、材料蒸発源のＣｕを蒸発させて基板
Ｗ上にＣｕ膜を付着させるためのものである。この成膜
ユニット１２に隣接して配置される成膜ユニット１３
は、成膜ユニット１２とほぼ同一の構造を有する。

【００１６】搬出入室１４は、基板処理装置の外部との
間で基板Ｗをやりとりするためのもので、複数の基板Ｗ
を収納するカセットＣＡを載置するカセットステージ
と、このカセットステージを昇降移動させるステージ駆
動装置とを備える。この搬出入室１４に隣接して配置さ
れる搬出入室１５は、搬出入室１４とほぼ同一の構造を
有する。なお、一方の搬出入室１４を搬入専用とし、他
方の搬出入室１５を搬出専用とすることができるが、両
搬出入室１４、１５に搬入と搬出との双方を行わせるこ
ともできる。

【００１７】搬送装置１０は、ゲート弁２４を介して各
成膜ユニット１２、１３と開閉可能に接続されており、
ゲート弁２５を介して各搬出入室１４、１５と開閉可能
に接続されている。搬送装置１０を構成する搬送室の中
央には、多関節型の搬送用真空ロボット２６が配置され
ており、この搬送装置１０の周囲に固定された成膜ユニ
ット１２、１３や搬出入室１４、１５との間で基板Ｗの
受け渡しが可能になっている。

【００１８】以下、図１に示す基板処理装置の動作につ
いて説明する。この基板処理装置で処理すべき未処理の
基板Ｗを収納するカセットＣＡは、一旦搬出入室１４、
１５のいずれかに搬入され、ここで一時的に保管され
る。その後、搬送装置１０に設けた搬送用真空ロボット
２６によって、搬出入室１４、１５中に配置したカセッ
トＣＡ中の基板Ｗを一枚一枚搬送装置１０内部に取り込
み、続いて各成膜ユニット１２、１３内部に交互に搬送
する。各成膜ユニット１２、１３では、基板Ｗ上にＣｕ
配線層を順次形成する。つまり、両成膜ユニット１２、
１３では、成膜処理のスループット向上のため、同一の
処理を並行して独立に行う並列処理が実行される。いず
れかの成膜ユニット１２、１３でＣｕ配線層の成膜が終
了した基板Ｗは、搬送装置１０を経て、搬出入室１４、
１５中に配置したカセットＣＡ中に順次収納される。処
理済みの基板Ｗを収容したカセットＣＡは、基板処理装
置の外部に搬出される。

【００１９】図２は、図１に示す搬送装置１０及び成膜
ユニット１２の構造を説明する図である。

【００２０】搬送用真空ロボット２６は、伸縮するとと
もに中心軸ＣＸの回りに回転可能であるアーム２６ａ
と、アーム２６ａの先端に固定されて基板Ｗを支持する
ハンド２６ｂとを備える。基板Ｗを支持するハンド２６
ｂは、アーム２６ａに送られて、周囲の成膜ユニット１
２、１３等の内部に基板Ｗを進退させることができる。

【００２１】成膜ユニット１２は、真空気密を保ち得る
密閉構造の処理容器である成膜室４１で構成される。成
膜室４１内部の下方には、蒸発物質を収容する凹部を有
する蒸発物質源でありかつ陽極であるハース４２ａと、
このハース４２ａを中心としてその周囲に環状に配置さ
れる環状補助陽極４２ｂとからなる陽極部材４２のほ
か、磁場制御部材として環状補助陽極４２ｂの直下に配
置される環状磁石４２ｃが配置されている。

【００２２】成膜室４１の下部側壁の一側面には、成膜
室４１の内部を臨むようにプラズマ源であるプラズマガ
ン４３が設けられている。このプラズマガン４３は、特
開平８−２３２０６０号公報等に開示されている圧力勾
配型のプラズマガンであり、モリブデン製の外筒とキャ
リアガスを導入するタンタル製の内パイプとからなる２
重円筒の一端を円盤状の陰極で固定し他端にＬａＢ₆製
の円盤を配置することによって形成したガン本体４３ａ
と、ガン本体４３ａから出射するプラズマビームを引き
出す電極としての役割とともにプラズマビームを収束さ
せる役割を有する環状の電磁極部４３ｂと、電磁極部４
３ｂを成膜室４１に連結する筒状部４３ｃとを備える。
また、プラズマガン４３は、筒状部４３ｃの周囲にプラ
ズマビームを成膜室４１内に導くための環状のステアリ
ングコイル４３ｄを有している。

【００２３】成膜室４１の上部であってプラズマガン４
３上方には、成膜室４１中を適当な真空度に維持する排
気系４５が設けられている。この排気系４５は、排気室
４５ａと、排気遮断弁４５ｂと、高真空用排気ポンプ４
５ｃとから構成される。

【００２４】成膜室４１内部の上方には、成膜中に基板
Ｗを保持するためのホルダ５０が設けられている。この
ホルダ５０は、成膜中における基板Ｗの温度と電位を調
節する調節部材５１と、この調節部材５１に基板Ｗを保
持する搬送保持部材５２とを備える。搬送保持部材５２
は、駆動機構６０によって上下に駆動され、保持部材と
して基板Ｗを陽極部材４２に対向して配置するとともに
基板Ｗの上面（裏面）を温調部材５１の下面に当接させ
て基板Ｗの温度及び電位を調節する上方の成膜位置と、
基板Ｗの上面を温調部材５１の下面から離間させて搬送
用真空ロボット２６による基板Ｗの搬出搬入を可能にす
る下方の受渡位置（図示の状態）との間で適宜移動す
る。

【００２５】以下、動作について説明する。予め搬送保
持部材５２を下端の受渡位置に配置した状態とする。次
に、搬送用真空ロボット２６のハンド２６ｂが、成膜ユ
ニット１２中に基板Ｗを被処理面すなわち成膜面を下向
きにして搬入し、この基板Ｗを搬送保持部材５２にセッ
トする。つまり、基板Ｗの縁が搬送保持部材５２の下部
に支持される。この状態で、ハンド２６ｂを後退させる
とともに、搬送保持部材５２を基板Ｗとともに上端の成
膜位置まで上昇させて、基板Ｗの上面を温調部材５１の
下面に当接させる。これにより、基板Ｗを陽極部材４２
に対して固定することができ、固定した基板Ｗの温度や
電位を調節することができる。

【００２６】イオンプレーティングによる成膜について
具体的に説明すると、ハース４２ａの凹部には、Ｃｕ等
の蒸発物質金属が加熱され溶融状態で溜まっている。こ
の状態で、プラズマガン４３からのプラズマビームを環
状補助陽極４２ｂに入射させている待機状態からハース
４２ａに入射させる成膜状態にスイッチする。これによ
り、基板Ｗの下面すなわち被処理面に金属被膜が形成さ
れ成長する。基板Ｗの被処理面に形成された膜が所定の
膜厚になった段階で、プラズマビームを環状補助陽極４
２ｂに入射さる待機状態にスイッチする。以上により、
基板Ｗの被処理面への薄膜形成処理は終了する。なお、
本実施形態のプラズマガン４３を用いることにより、強
力なプラズマビームを連続的に安定して供給することが
でき、基板Ｗ上に高品質の膜が迅速に形成されることに
なる。また、環状磁石４２ｃによってハース４２ａの上
方にカスプ磁場を形成しハース４２ａに入射するプラズ
マビームを修正するので、基板Ｗ上により均一な厚さの
膜が形成されることになる。

【００２７】次に、駆動機構６０は、搬送保持部材５２
を上端の成膜位置から下端の受渡位置に移動させる。こ
の状態で、アーム２６ａは、搬送保持部材５２と干渉し
ないように成膜ユニット１２内に進入し、基板Ｗを支持
する搬送保持部材５２の直下に移動する。次に、アーム
２６ａは、基板Ｗの縁を支持するまで上昇し、次いで後
退して基板Ｗを成膜ユニット１２外に搬出する。

【００２８】図３〜図５は、搬送保持部材５２の構造等
を説明する図である。図３は成膜室４１の上方から見た
平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ矢視側方断面図であ
り、図５は図３のＢ−Ｂ矢視側方断面図である。

【００２９】温調部材５１は、絶縁物を介して円柱体５
５に連結されており、この円柱体５５を介して成膜室４
１の上部壁に固定されている。温調部材５１の内部に
は、加熱用のヒータ線や冷却媒体の配管が収容されてお
り円柱体５５内部を通して温調部材５１の外部に引出さ
れている。この円柱体５５は、上壁に設けた穴を介して
成膜室４１の外に延びており、その先には、図示を省略
する電源装置や冷却媒体供給装置が接続されている。

【００３０】搬送保持部材５２は、水平方向に延びる十
字の上部板５２ａと、上部板５２ａの４つの先端部から
下方に延びる４つの連結板５２ｂと、各連結板５２ｂの
下端から水平方向内側に延びる４つの支持板５２ｃとを
備える。各支持板５２ｃの先端には、基板Ｗの縁を４ヶ
所で支持するための支持爪５２ｄが形成されている。

【００３１】上部板５２ａの中央からは、搬送保持部材
５２を成膜位置と受渡位置との間で昇降させるため、絶
縁物を介して連結棒６１が延びている。この連結棒６１
は、上壁に設けた穴を介して成膜室４１の外部に延びて
おり、その端部には、連結部材６２が取り付けられてい
る。この連結部材６２の反対側には、シリンダ機構６３
のロッド６３ａが連結されている。連結部材６２は、リ
ニアガイド６４に案内されて上下に滑らかに移動する。
なお、シリンダ機構６３とリニアガイド６４とは、成膜
室４１の上壁外部に固定された取付金具６５に取り付け
られている。連結部材６２と成膜室４１との間には、連
結棒６１を密封するようにベローズ６５が設けてあり、
成膜室４１内を気密に保っている。つまり、連結棒６１
が上下に移動して成膜室４１中に突起したり後退した場
合にも、ベローズ６５が伸縮し、成膜室４１中の真空状
態が維持される。

【００３２】成膜室４１の対向する側面には、基板Ｗの
位置ずれの有無を検出するずれ検出装置である投光部７
１及び受光部７２が配置されている。

【００３３】投光部７１は、所定波長のレーザ光である
検査光を発生する光源７１ａと、光源７１ａからの検査
光を細い光ビームＤＢに整形する投光光学系７１ｂとを
備える。なお、成膜室４１の側壁の投光部７１を設けた
位置には、円形の開口４１ｃが形成されており、この開
口４１ｃを封止するように平板ガラスからなるウィンド
ウ４１ｅが取り付けられている。投光部７１から出射し
た光ビームＤＢは、このウィンドウ４１ｅを透過して成
膜室４１中に入射する。

【００３４】受光部７２は、成膜室４１中を通過した光
ビームＤＢを適当なビーム形状にする受光光学系７２ａ
と、受光光学系７２ａを通過した検査光を検出する光デ
ィテクタ７２ｂとを備える。なお、成膜室４１側壁の受
光部７２を設けた位置には、円形の開口４１ｄが形成さ
れており、この開口４１ｄを封止するように平板ガラス
からなるウィンドウ４１ｆが取り付けられている。投光
部７１から出射した光ビームＤＢは、障害物がない限
り、成膜室４１及びウィンドウ４１ｆを通過して受光部
７２に入射する。

【００３５】投光部７１から出射して受光部７２に入射
する光ビームＤＢの光路は、各支持板５２ｃの先端に適
正に支持された基板Ｗの近接した上方になるように配置
されている。基板Ｗが支持板５２ｃの先端に適正に支持
されず、わずかに浮いた状態となる場合、光ビームＤＢ
の光路が阻止され、受光部７２に光ビームＤＢが入射し
なくなる。これにより、基板Ｗが搬送保持部材５２に適
正に支持さているか否かを簡易に判定することができ
る。

【００３６】図６は、搬送保持部材５２による基板Ｗの
支持を説明する図である。図６（ａ）は、基板Ｗが適正
に支持されている場合を示し、図６（ｂ）は、基板Ｗが
適正に支持されていない場合を示す。

【００３７】支持板５２ｃの先端には、支持爪５２ｄが
形成されている。この支持爪５２ｄは、基板Ｗの縁部分
Ｗeを案内する傾斜案内部８１と、傾斜案内部８１の下
方に設けられて基板Ｗの縁部分Ｗeを所定位置に支持す
る支持部８２とを有する。

【００３８】図６（ａ）に示すように、基板Ｗが適正に
支持されている場合、基板Ｗの縁部分Ｗeはともに支持
部８２上に位置する。この結果、基板Ｗの上面は、光ビ
ームＤＢの光路の直下に配置されることになる。

【００３９】図６（ｂ）に示すように、基板Ｗが適正に
支持されていない場合、基板Ｗの縁部分Ｗeの一方は、
傾斜案内部８１の上に乗り上げた位置となる。この結
果、基板Ｗは、この縁部分Ｗeの付近で光ビームＤＢの
光路を遮ることになる。

【００４０】以上から明らかなように、必要なタイミン
グで受光部７２によって光ビームＤＢの入射の有無を検
出することにより、基板Ｗが適正に支持されているか否
かを簡易確実に判断することができる。具体的には、搬
送用真空ロボット２６のハンド２６ｂから搬送保持部材
５２の支持板５２ｃに基板Ｗが渡された段階で、投光部
７１から光ビームＤＢを出射しつつ受光部７２でこの光
ビームＤＢを検出する。受光部７２で光ビームＤＢが検
出された場合、基板Ｗが適正にセットされたものと判断
して、その後の処理を続行し基板Ｗ下面に成膜を行う。
一方、受光部７２で光ビームＤＢが検出されなかった場
合、基板Ｗが適正にセットされていないものと判断し
て、その後の処理を中止し、例えば異常事態である旨の
警報を発生する。この場合、基板Ｗを搬送用真空ロボッ
ト２６によって一旦成膜室４１外に搬出することもでき
る。

【００４１】以上、実施形態に即してこの発明を説明し
たが、この発明は上記実施形態に限定されるものではな
い。例えば、投光部７１や受光部７２の配置は、これら
の間での検査光の光路が、適正に支持された基板Ｗの近
傍を通過するとともに適正な位置からずれて支持された
基板Ｗによって遮られるものであれば任意に設定でき
る。また、投光部７１と受光部７２のセットも１組に限
らず、複数組とすることができる。これにより、より高
い精度で位置ずれの検出が可能になる。

【００４２】また、上記基板処理装置で処理される基板
Ｗは、円形の半導体ウェハ等に限られるものではなく、
長方形の液晶ガラス基板等とすることができる。

【００４３】また、上記基板処理装置は、Ｃｕ配線層等
を形成するためのものであったが、各種膜を形成する装
置において、投光部７１や受光部７２等を設けることに
より、搬送保持部材５２に支持された基板Ｗ位置ずれの
簡易な検出が可能になる。

【００４４】また、上記基板処理装置は、イオンプレー
ティング装置に適用したものであるが、他の成膜装置や
熱処理装置等において、基板が処理位置に適正に配置さ
れているか否かを判定するべく上記と同様の投光部及び
受光部を設け、円滑な基板処理を図ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の基板処理装置によれば、ずれ検出装置が所定光路に沿
って光を供給することによって、前記基板の所定位置か
らの位置ずれの有無を検出するので、基板が保持部材に
適正に渡されたか否かを簡易に確認するこができ、その
後の処理を確実なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の位置実施形態に係る基板処理装置の全
体構造を説明する平面図である。

【図２】図１の装置を構成するイオンプレーティングユ
ニット等の構造の説明図である。

【図３】搬送保持部材の構造等を説明する平面図であ
る。

【図４】図３のＡＡ矢視断面図を示す。

【図５】図３のＢＢ矢視断面図を示す。

【図６】基板の受渡の適否を説明する図である。

【符号の説明】

１０ 搬送装置 １２,１３ 各成膜ユニット １４,１５ 搬出入室 ２６ 搬送用真空ロボット ４１ 成膜室 ４２ 陽極部材 ４３ プラズマガン ４５ 排気系 ５１ 温調部材 ５２ 搬送保持部材 ７１ 投光部 ７２ 受光部 ＤＢ 光ビーム Ｗ 基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を形状的構造によって所定位置に案
   内して支持する保持部材と、 前記所定位置に支持された基板の近傍を通過するととも
   に前記所定位置からずれて支持された基板によって遮ら
   れる条件とした所定光路に沿って光を供給することによ
   って、前記基板の位置ずれの有無を検出するずれ検出装
   置とを備える基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記保持部材は、基板を当該基板の縁部
   分によって前記所定位置に案内する傾斜案内部と、当該
   傾斜案内部の下方に設けられて前記基板を当該基板の縁
   部分によって前記所定位置に支持する略水平面からなる
   支持部とを備え、前記ずれ検出装置は、前記所定位置に
   支持された基板の近接した上方に配置された前記所定光
   路に検査光を投光する投光部と、前記所定光路を経た前
   記検査光を検出する受光部とを備えることを特徴とする
   請求項１記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記保持部材に基板を搬送して移載する
   搬送装置をさらに備えることを特徴とする請求項１記載
   の基板処理装置。
4. 【請求項４】 ブラズマビームを処理容器中に供給する
   プラズマ源と、膜材料を収容可能な材料蒸発源を有する
   とともに前記処理容器中に配置されて前記プラズマビー
   ムを導くハースとをさらに備え、前記保持部材は、前記
   処理容器中で前記ハースに対向して基板を保持すること
   を特徴とする請求項１記載の基板処理装置。