JP2001358208A - ウェハ処理装置、そのウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置ずれ検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正常位置に対してどの方向に位置ずれが生じ
ても確実に位置ずれを検出でき、少数の光学的センサを
用いて検出できるウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ
位置ずれ検出方法を提供する。 【解決手段】 ウェハ処理装置においてベースに対する
位置が不変の第１と第２の光センサ１３，１４を備え、
第１と第２の光センサは、アーム機構部が最縮状態であ
るとき第１光センサがウェハ１７で遮光状態となりかつ
第２光センサが受光状態となり、またアーム機構部が最
縮状態以外の状態にあるとき第１光センサが受光状態と
なりかつ第２光センサが遮光状態となるような位置関係
で配置される。第１回目のウェハ検出で第１光センサが
受光状態かつ第２光センサが遮光状態となり、第２回目
のウェハ検出で第１光センサが遮光状態かつ第２光セン
サが受光状態となるときにウェハは正常位置にあると判
定され、それ外の場合には位置ずれが生じたと判定され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハ処理装置、
そのウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置ずれ検出
方法に関し、特に、ウェハ処理装置内に設けられたウェ
ハ搬送装置においていかなる方向にウェハ位置ずれが生
じてもできるだけ少ない数のセンサで確実に検出し得る
装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウェハの表面を処理する装置（以下「表
面処理装置」という）としてエッチング装置、ＣＶＤ装
置、ＰＶＤ装置が知られている。これらの装置は、基本
構成として、ウェハの表面処理が行われる所要の減圧状
態の空間を形作る真空容器（処理チャンバ）と、真空容
器内を所要の減圧状態にする排気機構と、真空容器内に
プロセスガスを供給するガス供給機構と、真空容器内に
電力を供給する電力供給機構と、処理すべきウェハを設
置するステージと、真空容器内の当該ステージにウェハ
を搬入して搭載しかつ搬出して取除くウェハ搬送装置を
備えている。ウェハの表面処理を行う真空容器と、ウェ
ハ搬送装置が備えられる容器とは隣接して設けられ、そ
の間にはゲートバルブが設けられている。ウェハ搬送装
置が備えられた容器は、通常、セパレーションチャンバ
（または搬送チャンバ）と呼ばれ、その周囲に複数のウ
ェハ処理用の真空容器が設けられている。

【０００３】上記の表面処理装置では、１枚のウェハの
表面処理のための動作が次のように行われる。まず最初
に、外部から処理を受ける１枚のウェハがウェハ搬送装
置が設けられた容器内に搬入され、その後にウェハはウ
ェハ搬送装置によってゲートバルブを経由して真空容器
内へ搬入され、ステージの上に搭載される。その後、ゲ
ートバルブは閉じられ、真空容器は密閉される。この状
態で真空容器の内部を排気機構によって所定の減圧状態
に排気した後、真空容器内にガス導入機構によってプロ
セスガスが導入される。当該プロセスガスの導入量は、
真空容器内に設定される減圧状態との関係で、適当な流
量に設定され、維持される。その後、電力供給機構によ
り電力がプロセスガスに供給され、この電力でプラズマ
が生成され、当該プラズマの作用でステージ上のウェハ
の表面処理が行われる。ウェハの表面処理が終了する
と、ウェハ搬送装置によってウェハの交換が行われる。
ウェハの交換は、ウェハ搬送装置によって表面処理が終
了したウェハをステージから取除き、真空容器から取出
し、表面処理装置の外部へ搬出し、その後、次に表面処
理すべきウェハを前述と同様に真空容器内に搬入するよ
うに、行われる。上記のごとくしてウェハの交換を行っ
た後に前述と同様な動作を繰返す。

【０００４】ウェハ表面処理が行われる真空容器内へウ
ェハを搬入しまたは当該真空容器からウェハを搬出する
ウェハ搬送装置について、従来の一例を、図１１〜図１
３を参照して説明する。

【０００５】図１１は従来のウェハ搬送装置の平面図を
示し、図１２はその動作の一例を示す。この従来のウェ
ハ搬送装置は、出願人による表面処理装置において従来
より専ら利用されてきた装置である。このウェハ搬送装
置はロボットアーム１０１と、ロボットアーム１０１の
先部に設けられた爪付き把持プレート１０２を備えてい
る。

【０００６】ロボットアーム１０１はベース（基礎部
材）１０３を中心に全体が回転する構成を有する。１０
３ａが回転の中心となるベース中心部である。ベース１
０３の下側にはモータ（図示せず）等の駆動装置が設置
され、モータの駆動軸の位置はベース中心部１０３ａの
位置と一致している。ロボットアーム１０１は、中間連
結部１０４を有し、ベース１０３と中間連結部１０４の
間に設けられる平行リンク対１０５と、中間連結部１０
４と把持プレート取付け部１０６の間に設けられる平行
リンク対１０７とから構成される。平行リンク対１０
５，１０７の各リンクの両端は、ベース１０３と中間連
結部１０４と把持プレート取付け部１０６のそれぞれに
回転可能に連結されている。このように連結部分（関節
部）を回転させることによって、平行リンク対１０５と
ベース１０３と中間連結部１０４で平行四辺形リンク装
置が形成され、平行リンク対１０７と中間連結部１０４
と把持プレート取付け部１０６で他の平行四辺形リンク
装置が形成される。平行リンク対１０５は第１アームを
形成し、平行リンク対１０７は第２アームを形成する。
把持プレート１０２は把持プレート取付け部１０６の先
端に固定されている。把持プレート１０２は、図１１や
図１２で破線によって示されるように、円形のウェハ１
０８を搭載する二股部１０２ａを有し、かつ搭載状態の
ウェハ１０８を周囲４箇所で押える４つの爪１０９を備
えている。正常の搬送状態では、ウェハ１０８は把持プ
レート１０２の上であって４つの爪１０９の内側に配置
されるように把持される。なお図１１および図１２で
は、ロボットアーム１０１の構成を明確に示すために、
把持プレート１０２に搭載されたウェハ１０８は破線で
示されている。

【０００７】図１２を参照してロボットアーム１０１に
よるウェハ搬送の動作の一例を説明する。この動作は、
最も縮んだ位置（左側後退位置）に存在するロボットア
ーム１０１がアーム機構部の位置関係を変えながら右側
へアーム機構部全体を伸ばす状態を６段階（Ａ〜Ｆ）で
示している。この動作によって破線で示されたウェハ１
０８は図において左側から右側へ位置が移される。この
動作において、当然のことながらベース１０３の位置は
変わらず、このベース１０３に対して平行リンク対１０
５を時計回りに回転させかつ平行リンク対１０７を中間
連結部１０４に対して反時計周りに回転させることによ
り、すなわちアーム角度を変化させることにより上記動
作が生じる。上記のロボットアーム１０１の動作は、通
常、ウェハ処理のためのウェハを真空容器内に搬入する
ときに行われる。また動作を逆にすることによって、ロ
ボットアーム１０１を後退させることもできる。こうし
てロボットアーム１０１の伸縮動作によって把持プレー
ト１０２すなわちウェハ１０８の前進と後退を行うこと
が可能となり、これによりウェハ処理用真空容器に対す
るウェハの搬入（導入）・搬出（取出し）を行う。

【０００８】上記のウェハ搬送装置で、ロボットアーム
１０１によってウェハ１０８を搬送するとき、ウェハ１
０８が把持プレート１０２の上で正しい位置（正常位
置）に配置されているときには問題がないが、場合に応
じて、把持プレート１０２の上で位置ずれが生じて、ず
れる場合も起きる。このようなときには、ウェハ１０８
は一部が爪１０９の上に乗り上げ、傾きを生じた状態に
なる。なお把持プレート１０２上でウェハ１０８が正常
位置にあるとは、ウェハ１０８が４つの爪１０９に囲ま
れ、ウェハ１０８の中心と、４つの爪１０９で決まる中
心１１０（図１２のＡに示す）とが一致して配置された
状態のことをいう。従ってロボットアーム１０１でウェ
ハを搬送するときには常にウェハ１０８が本来の正常位
置にあり、位置ずれの不具合が生じていないか否かを監
視する必要がある。かかる監視を行うため、図１１等で
示したウェハ搬送装置にはウェハの位置ずれを検出する
装置が設けられている。

【０００９】図１１に示されたウェハ位置ずれ検出装置
は１つの透過型光センサ１１１を利用して形成されてい
る。透過型光センサ１１１を図１３に拡大して示す。こ
の透過型光センサ１１１は、箱状容器１１２の手前の一
面に上下の位置でパイプ部１１３，１１４を設け、この
箱状容器１１２に２本の光ファイバ１１５を導いて、当
該光ファイバ１１５の先端をパイプ部１１３，１１４の
先から突き出させている。２本の光ファイバ１１５の先
端位置１１５ａは上下の位置関係にて一致している。例
えば上側の光ファイバ１１５の先端１１５ａには投光部
が設けられ、下側の光ファイバ１１５の先端１１５ａに
は受光部が設けられている。光ファイバ１１５に導かれ
て投光部から出た光１１６（細いビーム状光線）は、受
光部で受光される。従って上側の光ファイバ１１５の投
光部と下側の光ファイバ１１５の受光部の間にウェハの
ような遮光物が入ると、光１１６は遮ぎられる。このウ
ェハ位置ずれ検出装置では、ウェハの一部が投光部と受
光部の間に存在するか否かで、ウェハの有無を検出し、
それによってロボットアーム１０１の把持プレート１０
２に搭載されたウェハの位置ずれの有無を検出するよう
にしていた。以上の構成を有する透過型光センサ１１１
はベース１０３の所定の箇所に取りつけられている。こ
れによればロボットアーム１０１が最も縮んだ状態にあ
るときのウェハ１０８が検出されるようになっている。
ロボットアーム１０１の最縮時の状態は図１２のＡで示
した状態である。

【００１０】以上のごとく図１１等を参照して説明した
上記の従来例では、１つの透過型光センサ１１１を用い
て把持プレート１０２上のウェハ１０８の位置ずれをロ
ボットアーム１０１の最縮時の状態で検出するようにし
ていた。

【００１１】次に従来のウェハ位置ずれ検出機構の文献
について説明する。ウェハ位置ずれ検出機構の文献とし
て、例えば特開平７−２０１９５２号公報、特開平１０
−２２３７３２号公報、特開平１０−２４７６８１号公
報、特開平１０−６４９７１号公報、特開平６−２４２
８４号公報等を挙げることができる。

【００１２】特開平７−２０１９５２号公報は半導体製
造装置に関するもので、ドライエッチング装置等の処理
容器内のステージにウェハを置く際のウェハの位置ずれ
を検出し、これを防止する装置が備えられている。ウェ
ハ位置ずれ検出装置は、ステージのウェハ載置面の縁に
沿って３つの反射型センサを設け、ステージの上に載置
されるウェハの最外周の３箇所を検出する構成となって
いる。３つの反射型センサのいずれかが反射光を検出で
きないときには、位置ずれが生じたと判定される。

【００１３】特開平１０−２２３７３２号公報は、ウェ
ハの位置を効率よく正確に検出し、ウェハ移載動作を適
切に補正する位置ずれ検出装置および方法を開示する。
この位置ずれ検出では透過型または反射型の２つの光学
センサを所定位置に配置し、当該２つの光学センサでウ
ェハの円周の２箇所を検出して、円形ウェハの弦の長さ
を求め、この弦の長さとウェハの既知の半径と直角三角
形の３辺の関係を利用してウェハの中心の位置を求め、
これによりウェハの位置ずれの有無を検出している。２
つの光学センサによるウェハの円周部の２ヶ所の検出は
同時に１回のみ行われる。

【００１４】特開平１０−２４７６８１号公報は基板ス
テージの上に基板を搭載するとき、基板の搬送前後の位
置ずれを検出し、基板ステージ上の所望の位置に基板を
搭載する位置ずれ検出装置を開示している。基板搬送装
置で基板を基板ステージの上に搬送して配置する場合に
おいて、搬送前の段階で切欠き部を含む３箇所の基板外
縁部を３つのセンサで検出し、搬送後の段階で切欠き部
を含む２箇所の基板外縁部をを２つのセンサで検出し、
基板搬送前後の検出結果を比較することにより、基板の
搬送前後の位置ずれを算出するように構成されている。

【００１５】特開平１０−６４９７１号公報はウェハの
位置の誤り検出を行う装置が開示される。ウェハ移送装
置はウェハを運ぶのに適したブレードを有し、このブレ
ードの上にウェハが搭載される。このブレードはスロッ
トを有し、ブレードの上でウェハの位置ずれが生じてい
ないか否かは、処理チャンバの入り口近くに１つの光検
出センサを設け、光検出センサはスロットを通して光を
反射器へ向け監視することによって行われる。ブレード
のスロットの端とウェハの端の間隔を測定し、この間隔
によってブレードに対するウェハの位置を計測し、ウェ
ハの位置ずれを検出する。

【００１６】特開平６−２２４２８４号公報は、移送チ
ャンバの周囲に複数の処理チャンバを備え、移送チャン
バ内にＲ−θロボットを設け、このロボットでウェハを
各処理チャンバへ搬入しまたは搬出する。ウェハを処理
チャンバに搬入するとき、ウェハを選択された目的位置
に正確に位置決めするために、目的位置に対するウェハ
等の相対的な位置を検出するセンサアレイ（複数の光学
的センサ）が移送チャンバの上面壁と下面壁の各外側に
位置合せして配置されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】図１１〜図１３を参照
して説明した従来の位置ずれ検出機構によれば、１つの
透過型光センサ１１１を用いており、ウェハ１０８の外
縁の一部が当該光センサにおいて遮光状態を作ることに
より位置ずれを検出するため、構成上、搬送途中にウェ
ハの位置ずれが発生してもウェハの一部が透過型光セン
サの光を遮る限り、ウェハが正常な位置にあると判断さ
れるおそれがあった。つまり、１つの透過型光センサで
ウェハの外縁の一点のみを検出する構成であったため、
把持プレート１０２の上でウェハ１０８の位置ずれが生
じても、ずれが生じる方向によっては位置の変化がな
く、光センサ１１１で検出され、正常と判断されること
もある。その結果、把持プレート１０２の上のウェハは
位置ずれを生じたまま搬送され、ウェハが破損する可能
性も高くなる。１つの光センサ１１１を利用してウェハ
の位置ずれを検出する場合には、上記のような不具合が
生じるのは宿命的なことであると考えられる。

【００１８】また前述した５件の文献の各々に開示され
たウェハの位置ずれ検出の構成は、１つの光センサを利
用するものでは前述と同様な問題が起き、また３つ以上
の光センサを利用するものでは、光センサの並べ方によ
っては当然のことながら基本的にあらゆる方向のウェハ
の位置ずれを検出することが可能となる。しかし、３つ
以上の複数の光センサを利用するものでは、コスト的に
できる限り安価に装置を作製したいという要望に沿うも
のではない。そこで、以上のことから、ウェハ位置ずれ
の検出性能を高め、あらゆる方向のウェハ位置ずれを確
実に検出し、かつ光センサの数をできるだけ少なくして
製作コストを低減したいという要望が高まってきてい
る。

【００１９】本発明の目的は、上記の問題を解決しかつ
上記要望に応えるものであり、ウェハ処理装置において
正常位置に対してどの方向に位置ずれが生じても確実に
位置ずれを検出でき、さらに少数の光学的センサを用い
て検出できるウェハ位置ずれ検出装置およびウェハ位置
ずれ検出方法、およびかかるウェハ位置ずれ検出装置を
備えたウェハ処理装置を提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
ウェハ処理装置、そのウェハ位置ずれ検出装置は、上記
目的を達成するために次のように構成される。

【００２１】本発明に係るウェハ処理装置は、ウェハの
処理が行われる真空容器に対してウェハを搬入しまたは
搬出するロボットアームを備えている。このロボットア
ームは回転自在なベース（基礎部材）とこのベース上に
設けられ直径方向に伸びと縮みの動作を行うアーム機構
部とこのアーム機構部の先部に取り付けられた爪付き把
持プレートとから構成されている。このアーム機構部
は、代表的には、実施形態で説明されるごとく第１の平
行リンク対と第２の平行リンク対と中間連結部等で構成
される。しかしながら、これに限定されるものではな
い。処理対象であってロボットアームで搬送されるウェ
ハは上記の爪付き把持プレートの上に搭載される。上記
のウェハ処理装置において、ベースに対する位置が不変
の第１と第２の光センサを有し、第１光センサと第２光
センサによる２回の検出動作の組合せでウェハの位置ず
れの有無を判定するウェハ位置ずれ検出装置が備えられ
る。上記の構成において、好ましくは、第１と第２の光
センサは共にウェハが入り込む開口部を持つコ字型形態
を有し、第１光センサは上記ロボットアームの伸縮方向
に向かって上記開口部を向けて配置され、第２光センサ
は伸縮方向に直交する方向に向かって上記開口部を向け
て配置される。

【００２２】本発明に係るウェハ処理装置のウェハ位置
ずれ検出装置は、前述したウェハ処理装置であってウェ
ハ位置ずれ検出装置以外の基本的構成を有する部分に適
用され、付設されるものである。このウェハ位置ずれ検
出装置は、ベースに対する位置が不変の第１と第２の光
センサを備え、第１光センサと第２光センサによる２回
の検出動作の組合せでウェハの位置ずれの有無を判定す
るように構成されている。上記の構成において、好まし
くは、第１と第２の光センサは、アーム機構部が最縮状
態にあるとき第１光センサがウェハで遮光状態となりか
つ第２光センサが受光状態となり、アーム機構部が最縮
状態以外の特定状態にあるとき第１光センサが受光状態
となりかつ第２光センサが遮光状態となるように、配置
されている。そして特定状態における第１回目のウェハ
検出で第１光センサが受光状態かつ第２光センサが遮光
状態となり、最縮状態における第２回目のウェハ検出で
第１光センサが遮光状態かつ第２光センサが受光状態と
なるときにウェハは正常位置にあると判定され、それ外
の場合には位置ずれが生じたと判定される。上記の構成
において、さらに好ましくは、第１と第２の光センサは
共に開口部を持つコ字型形態を有し、第１光センサはロ
ボットアームの伸縮方向に向かって開口部を向けて配置
され、第２光センサは伸縮方向に直交する方向に向かっ
て開口部を向けて配置されている。

【００２３】また本発明に係るウェハ位置ずれ検出方法
は、上記目的を達成するために次のような工程により構
成される。

【００２４】このウェハの位置ずれ検出方法は、ウェハ
の処理が行われる真空容器に対してウェハを搬入しまた
は搬出するロボットアームを備え、このロボットアーム
は回転自在なベースとこのベース上に設けられ直径方向
に伸び動作と縮み動作を行うアーム機構部とこのアーム
機構部の先部に取り付けられた爪付き把持プレートとを
含んでなり、把持プレートの上にウェハが搭載されるウ
ェハ処理装置に適用される。そして、当該ウェハの位置
ずれ検出方法は、第１と第２の２つの光センサを用いる
工程と、アーム機構部が最縮状態にあるとき第１光セン
サがウェハで遮光状態となりかつ第２光センサが受光状
態となり、アーム機構部が最縮状態以外の他の特定状態
にあるとき第１光センサが受光状態となりかつ第２光セ
ンサが遮光状態となることを条件にして、ウェハは正常
位置であると判定する工程と、条件が満たされないとき
にはウェハは位置ずれが生じたと判定する工程を含んで
いる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。

【００２６】図１は本発明に係るウェハ処理装置、およ
び本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が設けられたウ
ェハ処理装置の内部構成を示す平面図であり、図２は図
１の要部の縦断面図である。図２ではウェハ位置ずれ検
出装置の図示は省略されている。図１と図２によれば、
マルチチャンバ形式によるウェハ処理装置１０において
ウェハ搬送のためのセパレーションチャンバ（ウェハ搬
送チャンバ）１１が示されている。セパレーションチャ
ンバ１１の内部にはウェハ搬送装置が設けられ、ウェハ
搬送装置はロボットアーム１２によって構成されてい
る。図１と図２によればロボットアーム１２の平面図と
側面図が示される。このロボットアーム１２に対して本
発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が付設される。ロボ
ットアーム１２自体の構成は、従来技術の箇所で説明さ
れたロボットアーム１０１と基本的には同じである。こ
のロボットアーム１２に付設されるウェハ位置ずれ検出
装置の構成に本発明の特徴があり、このウェハ位置ずれ
検出装置は所定位置関係にて配置された２つの光センサ
１３，１４（図１に示す）によって特徴付けられる。光
センサ１３，１４は例えば透過型の光センサであり、投
光部と受光部を備えている。

【００２７】まず図１と図２を参照して本発明に係るウ
ェハ位置ずれ検出装置と関連するウェハ処理装置の概略
構成を説明する。ロボットアーム１２が設けられたセパ
レーションチャンバ１１は例えばほぼ正五角形の平面形
状を有し、その４つの側面に二点鎖線で示されるように
処理チャンバ（真空容器）１５Ａ〜１５Ｄが付設されて
いる。各処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄはウェハステージ
１６を備えている。処理対象のウェハ１７は各処理チャ
ンバにおいて当該ウェハステージ１６の上に搭載され
る。ここでは各処理チャンバで行われるウェハの表面処
理の内容については発明の要部との関係が薄いので説明
を省略する。処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄの各々とセパ
レーションチャンバ１１の間には各チャンバを隔離し、
それぞれの密閉性を維持するためのゲートバルブ１８が
設けられている。なお処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄは真
空容器として形成されており、ウェハステージ１６に搭
載されたウェハ１７の表面を処理するためには処理チャ
ンバの内部は所要の真空状態（減圧状態）にされ、かつ
プロセスガスと導入すると共に電力を投入することによ
りプラズマを発生させ、当該ウェハ１７の表面を処理す
る。そのため、各処理チャンバには排気装置、ガス導入
装置、電力供給装置等が付設されているが、これらは良
く知られたものであるので、図１等では説明の便宜上省
略されている。またセパレーションチャンバ１１の残り
の一側面には、セパレーションチャンバ１１の内部空間
につながる部屋１９が形成され、２つのウェハ台２０が
並べて配置されている。このウェハ台２０は中間的なウ
ェハ配置台である。ウェハ台２０は、図２に示されるよ
うに、昇降装置２１により必要に応じて昇降するように
設けられている。

【００２８】セパレーションチャンバ１１につながる部
屋２０の外側には外部からセパレーションチャンバ１１
内へウェハ１７を導入するための外部ロボットアーム２
２が設けられている。外部ロボットアーム２２で導入さ
れたウェハ１７は、上昇状態にあるウェハ台２０の上に
搭載される。なお図１と図２において、移動で位置が変
化した部材には原番号にダッシュが付されて示されてい
る。

【００２９】次にロボットアーム１２について上記の図
１と、図３および図４を参照して説明する。図３は、ロ
ボットアーム１２に基づくウェハ搬送動作状態を示す斜
視図であり、図３のＡはロボットアーム１２が縮んだ状
態を示し、図３のＢはロボットアーム１２が伸びた状態
を示している。図４はロボットアーム１２の部分の拡大
平面図である。図３のＡは図４とほぼ一致している。基
本的構成は前述の通りロボットアーム１０１と同じであ
る。すなわち、セパレーションチャンバ１１の下壁１１
ａにベース３１を設け、ベース３１は、下壁１１ａの下
側に設けられた駆動装置３２によってその中心軸の周り
に自在に回転するように設けられている。ベース３１に
は第１の平行リンク対３３が取りつけられ、平行リンク
対３３の外端には中間連結部３４が連結され、中間連結
部３４には第２の平行リンク対３５も取りつけられ、第
２の平行リンク対３５の外端には把持プレート取付け部
３６が設けられている。中間連結部３４において、平行
リンク対３３は下側位置で、平行リンク対３５は上側位
置で取り付けられている。把持プレート取付け部３６の
先端には把持プレート３７が固定される。駆動装置３２
によってロボットアーム１２の全体が時計回りまたは反
時計周りに回転する。また平行リンク対３３とベース３
１と中間連結部３４で第１の平行四辺形リンク装置が形
成され、平行リンク対３５と中間連結部３４と把持プレ
ート取付け部３６で第２の平行四辺形リンク装置が形成
される。平行リンク対３３は第１アームを形成し、平行
リンク対３５は第２アームを形成している。ベース３１
に内蔵されるモータと中間連結部３４に内蔵されるモー
タを動作させることにより各連結部分（関節部）を回転
させる。このように連結部分を回転させることによっ
て、平行リンク対（第１アーム）３３と平行リンク対
（第２アーム）３５が回転し、ロボットアーム１２のア
ーム機構部が全体として把持プレート３７の長さ方向
（軸方向３８）へ伸縮動作する。駆動装置３２に基づく
ロボットアーム１２の回転動作で把持プレート３７の進
退する向きが定められ、平行リンク対３３，３５の回転
動作に基づき図３のＡまたはＢに示すごとくロボットア
ーム１２の伸縮動作が行われ、把持プレート３７の進退
動作を行わせる。

【００３０】ロボットアーム１２は、上記の構成と動作
に基づいて、中間に位置するウェハ台２０に置かれた未
処理のウェハ１７を、処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄのい
ずれかに搬入し、あるいは処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄ
のいずれかで処理されたウェハ１７を搬出してウェハ台
２０に置くように作動する。処理チャンバに対してウェ
ハを搬入するときにはロボットアーム１２は処理チャン
バに向かってアーム部分を伸ばし、処理チャンバからウ
ェハを搬出するときにはアーム機構部を縮める。ロボッ
トアーム１２の伸縮動作によってウェハの搬入（導入）
と搬出（取出し）が行われる。以上のごときロボットア
ーム１２に基づくウェハの搬送動作においては、ウェハ
１７は把持プレート３７で正常の位置にあることが必要
である。すなわち、把持プレート３７における４つの爪
３９の間に置かれることが必要である。把持プレート３
７においてウェハが正常位置あるか、または位置ずれが
生じているか否かについての判定は、付設された位置ず
れ検出装置によって行われる。ウェハの位置ずれとは、
ウェハの一部が爪３９の上に乗り上げることをいう。

【００３１】ロボットアーム１２のみを拡大して示した
図４では特にウェハ位置ずれ検出装置の平面図を併せて
示しており、さらに図５はウェハ位置ずれ検出装置の側
面図を示している。前述の図３と、さらに図４と図５と
を参照して、ウェハ位置ずれ検出装置を説明する。なお
ウェハ位置ずれ検出装置は上記のベース３１に固定され
ているが、図２では図が細かくなるので、ウェハ位置ず
れ検出装置の図示は省略されている。搬送時に生じるウ
ェハ１７の位置ずれを検出する位置ずれ検出装置は、本
実施形態の場合、２つの光センサ１３，１４を用いて構
成されている。位置ずれ検出装置は、ベース３１に固定
される取付けプレート５１と、取付けプレート５１の上
で所定の位置関係で固定される２つの光センサ１３，１
４とからなる。取付けプレート５１は水平に保持され、
その面は搬送されるウェハ１７の面と平行になってい
る。またロボットアーム１２が伸縮動作を行うと、把持
プレート３７はその軸方向３８に移動するが、取付けプ
レート５１は、その長手方向が当該軸方向３８に向けて
延設された形態を有している。上記取付けプレート５１
に対して光センサ１３は軸方向３８に関して後側に設け
られ、光センサ１４は軸方向３８に関して前側に設けら
れている。光センサ１３，１４の設置位置は、ロボット
アーム１２が最も縮んだ状態になった時（最縮時）にお
いてウェハ１７と光センサ１３，１４とが所定の位置関
係になるように定められている。位置関係に関して満た
すべき条件はウェハ１７の位置に対応した光センサ１
３，１４の動作状態に基づいて与えられ、その詳細は後
述される。

【００３２】光センサ１３，１４は透過型の光センサで
あり、図３〜図６に示すコ字型フレームの中に光ファイ
バ５２を配線し、コ字型フレームの先端部において例え
ば上側先端に投光部を設け、下側先端に受光部を設ける
ように形成される。光センサ１３，１４のコ字型フレー
ムにおいて先端部の投光部と受光部の間にウェハが通過
するための開口部が形成されている。コ字型フレームの
先端部の間には光ビーム５３が通っている。この光ビー
ム５３を遮ると遮光状態になり、そうでない場合には受
光状態になる。コ字型フレームの光センサ１３，１４の
後側から引き出された光ファイバ５２は取付けプレート
５１の下側へ引き出され、カプラー５４を経由してさら
に支柱プレート５５に沿って下方へ延設される。図５に
おいて５６は搬送されるウェハの高さ位置を示してい
る。

【００３３】上記において、ウェハ１７としては例えば
直径２００ｍｍのものを想定しており、かかるウェハ１
７を検出するために取付けプレート５１の寸法や取付け
プレート５１における光センサ１３，１４の配置位置が
設定されている。またコ字型フレームを有してなる光セ
ンサ１３，１４の配置状態は、図４および図５に示され
るごとく、後側光センサ１３はコ字型フレームが軸方向
（ロボットアームの伸縮方向）３８に平行になるように
配置されかつ前方（図４中右側）に向かって開いており
（開口部が軸方向３８に向く）、前側光センサ１４はコ
字型フレームが軸方向３８に直交するように配置されか
つ図４中上側に向かって開いている（開口部が軸方向３
８の直交方向に向く）。

【００３４】次に上記構成を有するロボットアーム１２
の動作を説明すると共に、併せて本発明に係るウェハ位
置ずれの検出方法を説明する。この説明では、前述の各
図と共に、図７〜図１０を参照する。図７は、把持プレ
ート３７の上にウェハ１７が搭載された状態で、ロボッ
トアーム１２が矢印５７のごとき搬送動作を行ってウェ
ハ１７を搬送する過渡的な状態を示している。矢印５７
の方向は前述の軸方向３８の方向と一致している。また
ウェハ１７は把持プレート３７の形状を明確に示すため
に破線で示されている。ロボットアーム１２が最も伸び
た状態（例えば図１２のＦの状態）では、把持プレート
３７とこれに搭載されるウェハ１７は処理チャンバの内
部に進入した状態になる。ロボットアーム１２が最も縮
んだ状態ではウェハ１７の外縁が２つの透過型光センサ
１３，１４と係わり合うことになる。図８と図９は、ロ
ボットアーム１２が軸方向３８にて収縮し、把持プレー
ト３７およびウェハ１７が後退した２つの状態を示して
いる。図８に示す位置関係は１回目のウェハ１７の検出
状態に関する位置関係を示している。このとき後側光セ
ンサ１３は受光状態となり、前側光センサ１４は遮光状
態となっている。図９に示す位置関係は２回目のウェハ
１７の検出状態に関する位置関係を示している。このと
き後側光センサ１３は遮光状態となり、前側光センサ１
４は受光状態となる。図９に示された位置関係はロボッ
トアーム１２の最縮状態で作られた位置関係であり、図
８に示された位置関係はロボットアーム１２の最縮状態
から少し伸びた状態で作られた位置関係である。図９に
示された後側光センサ１３が遮光状態（これをオンとす
る）、前側光センサ１４が受光状態（これをオフとす
る）となる状態を作る位置関係を基準位置と呼ぶことに
する。

【００３５】図８と図９に示されたロボットアーム１２
（すなわちウェハ搬送装置）の動作によって生じるウェ
ハ１７と２つの透過型光センサ１３，１４との位置関係
は、ロボットアーム１２の動作を制御装置で制御するこ
とにより作られる。制御装置としてはコンピュータが使
用され、よく知られるものであるので、ここでは図示し
ない。本実施形態によるウェハ１７の位置ずれ検出は、
２つの光センサ１３，１４を利用してかつ図８と図９で
示された２つの状態を作り出すことによって行われる。

【００３６】ウェハの位置ずれの検出の仕方は次の通り
である。処理チャンバ１５Ａ〜１５Ｄのいずれかで表面
処理が終了したウェハ１７を取出すときには、ロボット
アーム１２は伸びた状態でその把持プレート３７でウェ
ハ１７を受け取り、収縮動作を行う。このときにおい
て、ウェハ１７が把持プレート３７の上において正常な
位置にあるか、または位置ずれが生じている否かが問題
である。そこで、位置ずれの有無について検出を行う。
把持プレート３７にウェハ１７を搭載した状態で、ロボ
ットアーム１２は収縮動作を行い、ウェハ１７を図７で
左側方向へ移送させる。そして前述した図８に示される
位置でロボットアーム１２の動作を一旦停止させる。こ
のとき、ウェハ１７が把持プレート３７に対して位置ず
れを生じることなく正常な位置にあれば、後側の透過型
光センサ１３が受光状態、前側の透過型光センサ１４が
遮光状態になる。図８に示した位置関係でウェハ１７の
１回目の位置検出を行い、把持プレート３７の上でウェ
ハ１７が正常位置、すなわち爪３９に乗り上げることな
く４つの爪の間の箇所に配置されていることが確認され
る。

【００３７】次にロボットアーム１２を動作させ、さら
に収縮動作を行わせ、ウェハ１７を基準位置まで移動さ
せる。この位置においては、図９に示すごとく、ウェハ
１７が正常な位置にあれば、後側の透過型光センサ１３
が遮光状態になり、前側の透過型光センサ１４が受光状
態になる。こうして図９に示された位置関係でウェハ１
７の２回目の位置検出が行われ、正常位置であるか否か
が確認される。

【００３８】上記のごとく本実施形態によるウェハ位置
ずれ検出の仕方では、２つの透過型光センサ１３，１４
を用いてかつ図８と図９に示されるごとく２回に分けて
ウェハ１７の位置確認を行うようにしている。これによ
って、把持プレート３７に搭載されるウェハ１７が把持
プレート３７に対してどの程度正常位置から外れている
かを検出することが可能となる。またどの方向に位置ず
れが生じたとしても、２つの光センサを利用してすべて
検出することが可能となる。

【００３９】図１０は、把持プレート３７の上で生じる
可能性のあるウェハ１７の位置ずれの方向と、それぞれ
の方向の位置ずれに対する従来方式と本発明による（本
実施形態による）方式との検出性能の比較である。位置
ずれ発生方向としては、図１０において上下方向、水平
方向、およびそれらの間の中間に位置する方向の８方向
が示されている。従来方式は、図１１で示した光センサ
を１つ用いて構成された位置ずれ検出装置である。図１
０で明らかなように、従来の方式によればウェハのずれ
方向として、図１０中の左方向、左上方向、下方向、右
下方向、左下方向の位置ずれを検出することができない
が、これに対して本実施形態の方式ではすべての方向の
位置ずれを検出できることが実証された。また最小限で
ある２つの光センサ１３，１４を用いてすべての方向の
ウェハ位置ずれを検出できるという利点を有している。

【００４０】なお前述の実施形態において光センサ１
３，１４の取付け位置を変えることにより、許容できる
ウェハずれ量を調整することができ、さらにウェハの寸
法の変化に対応させることができる。また前述の実施形
態では光センサを透過型として構成したが、反射型とし
て構成できるのは勿論である。さらに光センサは光ファ
イバを利用したものに限定されない。発光素子や受光素
子を利用することも可能である。また位置ずれの検出対
象となるウェハとしてはシリコン基板が好ましく、透明
基板は対象としていない。さらに位置ずれ検出方法に関
しては、特にフローチャート等を用いてその工程を示し
ていないが、前述の装置の構成および動作の説明で明ら
かであり、課題を解決するための手段の欄でその要約説
明が行われている。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、２つの少ない光センサを用いてかつその配置関係
を前述した所定位置関係を満たし、２回の検出動作にお
ける遮光状態と受光状態の組合せでウェハの把持プレー
トにおける搭載状態が正常位置あるかまたは位置ずれが
生じているか否かを判定するようにしたので、あらゆる
方向方の位置ずれをすべて確実に検出することができ、
さらに光センサに要するコストも安価にして実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が適用さ
れるウェハ処理装置の内部構成を示す平面図である。

【図２】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置が適用さ
れるウェハ処理装置の内部構成を示す縦断側面図であ
る。

【図３】本発明によるロボットアームによるウェハ搬送
動作状態を示す斜視図であり、Ａはロボットアームが縮
んだ状態を示し、Ｂはロボットアーム１２が伸びた状態
を示している。

【図４】本発明に係るロボットアームの平面図である。

【図５】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置の要部構
成を示す部分側面図である。

【図６】本発明に係る透過型光センサの斜視図である。

【図７】本発明に係るロボットアームの動作の一過程を
示す平面図である。

【図８】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置による第
１回目の検出状態を示す平面図である。

【図９】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置による第
２回目の検出状態（基準位置）を示す平面図である。

【図１０】本発明に係るウェハ位置ずれ検出装置の有効
性を解説するための図である。

【図１１】従来のウェハ搬送装置のロボットアームの平
面図である。

【図１２】従来のロボットアームの動作例を示す平面図
である。

【図１３】従来の光センサの斜視図である。

【符号の説明】

１０ ウェハ処理チャンバ １１ セパレーションチャンバ １２ ロボットアーム １３，１４ 光センサ １７ ウェハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F061 AA01 BA01 BC09 BE02 BE26 BE36 DB04 DD01 5F031 CA02 FA01 FA07 FA12 FA15 GA10 GA15 GA44 GA47 JA05 JA17 JA29 JA36 JA51 MA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハの処理が行われる真空容器に対し
   て前記ウェハを搬入しまたは搬出するロボットアームを
   備え、前記ロボットアームは回転自在なベースとこのベ
   ース上に設けられた伸びと縮みの動作を行うアーム機構
   部とこのアーム機構部の先部に取り付けられた爪付き把
   持プレートとを含み、前記把持プレートの上に前記ウェ
   ハが搭載されるウェハ処理装置において、 前記ベースに対する位置が不変の第１と第２の光センサ
   を設け、前記第１光センサと前記第２光センサによる２
   回の検出動作の組合せで前記ウェハの位置ずれの有無を
   判定するウェハ位置ずれ検出装置を備えたことを特徴と
   するウェハ処理装置。
2. 【請求項２】 前記の第１と第２の光センサは共に開口
   部を持つコ字型形態を有し、前記第１光センサは前記ロ
   ボットアームの伸縮方向に向かって前記開口部を向けて
   配置され、前記第２光センサは前記伸縮方向に直交する
   方向に向かって前記開口部を向けて配置されることを特
   徴とする請求項１記載のウェハ処理装置。
3. 【請求項３】 ウェハの処理が行われる真空容器に対し
   て前記ウェハを搬入しまたは搬出するロボットアームを
   備え、前記ロボットアームは回転自在なベースとこのベ
   ース上に設けられた伸びと縮みの動作を行うアーム機構
   部とこのアーム機構部の先部に取り付けられた爪付き把
   持プレートとを含み、前記把持プレートの上に前記ウェ
   ハが搭載されるウェハ処理装置において、 前記ベースに対する位置が不変の第１と第２の光センサ
   を備え、 前記第１光センサと前記第２光センサによる２回の検出
   動作の組合せで前記ウェハの位置ずれの有無を判定する
   ことを特徴とするウェハ処理装置のウェハ位置ずれ検出
   装置。
4. 【請求項４】 前記の第１と第２の光センサは、前記ア
   ーム機構部が最縮状態にあるとき前記第１光センサが前
   記ウェハで遮光状態となりかつ前記第２光センサが受光
   状態となり、前記アーム機構部が前記最縮状態以外の特
   定状態にあるとき前記第１光センサが受光状態となりか
   つ前記第２光センサが遮光状態となるように、配置され
   ており、 前記特定状態における第１回目のウェハ検出で前記第１
   光センサが受光状態かつ前記第２光センサが遮光状態と
   なり、前記最縮状態における第２回目のウェハ検出で前
   記第１光センサが遮光状態かつ前記第２光センサが受光
   状態となるときに前記ウェハは正常位置にあると判定さ
   れ、それ外の場合には位置ずれが生じたと判定されるこ
   とを特徴とするウェハ処理装置のウェハ位置ずれ検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記の第１と第２の光センサは共に開口
   部を持つコ字型形態を有し、前記第１光センサは前記ロ
   ボットアームの伸縮方向に向かって前記開口部を向けて
   配置され、前記第２光センサは前記伸縮方向に直交する
   方向に向かって前記開口部を向けて配置されることを特
   徴とする請求項４記載のウェハ処理装置のウェハ位置ず
   れ検出装置。
6. 【請求項６】 ウェハの処理が行われる真空容器に対し
   て前記ウェハを搬入しまたは搬出するロボットアームを
   備え、前記ロボットアームは回転自在なベースとこのベ
   ース上に設けられた伸びと縮みの動作を行うアーム機構
   部とこのアーム機構部の先部に取り付けられた爪付き把
   持プレートとを含み、前記把持プレートの上に前記ウェ
   ハが搭載されるウェハ処理装置に適用される前記ウェハ
   の位置ずれ検出方法であり、 第１と第２の２つの光センサを用い、 前記アーム機構部が最縮状態にあるとき前記第１光セン
   サが前記ウェハで遮光状態となりかつ前記第２光センサ
   が受光状態となり、前記アーム機構部が前記最縮状態以
   外の特定状態にあるとき前記第１光センサが受光状態と
   なりかつ前記第２光センサが遮光状態となることを条件
   にして、前記ウェハは正常位置であると判定し、 前記条件が満たされないときには前記ウェハは位置ずれ
   が生じたと判定する、 ことを特徴とするウェハ処理装置のウェハ位置ずれ検出
   方法。