JP2002043394A

JP2002043394A - 位置ずれ検出装置及び処理システム

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Publication number: JP2002043394A
Application number: JP2000219823A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kondo; 昌樹近藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2002-02-08
Also published as: WO2002007236A1

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の製造誤差や熱伸縮に影響されるこ
となく被処理体の位置ずれの有無及び位置ずれ量を正確
に求めることができる位置ずれ検出装置を提供する。【解決手段】周辺部に方向認識切り欠き部ＯＦを有す
る円盤状の被処理体Ｗの位置ずれを検出する装置におい
て、前記方向認識切り欠き部を除く前記被処理体の周辺
輪郭の位置を検出するように配置された３つの輪郭検出
センサ手段３６−１〜３６−３、３８−１〜３８−３
と、前記３つの輪郭検出センサ手段の各検出値に基づい
て前記被処理体の中心位置と基準原点との間のずれ量を
求めるずれ量演算部４０とを備える。これにより、被処
理体の製造誤差や熱伸縮に影響されることなく被処理体
の位置ずれの有無及び位置ずれ量を正確に求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体に対して所定の処理を施す処理システム及び搬
送途中に発生する位置ずれを検出する位置ずれ検出装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＩＣ等のような半導体集積回路
を製造するには、シリコン基板等の半導体ウエハの表面
に、成膜、酸化拡散、エッチング、アニール等の各種の
処理を繰り返し行なう必要がある。この場合、処理効率
を向上させるために、それぞれの処理を行なう処理室を
１つの共通搬送室に連結させて設けて、いわゆるクラス
タツール装置化し、ウエハを各処理室間に渡り歩くよう
に搬送しながら一連の上述したような処理を行なうよう
にしている。

【０００３】図１０は上述したような従来の処理システ
ムの一例を示す概略構成図である。図示するように、こ
の処理システム２は、例えば真空引き可能になされた共
通搬送室４にそれぞれゲートバルブ６Ａ〜６Ｃを介して
複数、ここでは３つの処理室８Ａ〜８Ｃを連結して構成
される。各処理室８Ａ〜８Ｃ内には、例えば静電力でウ
エハを吸着保持する静電チャックを上面に配置した載置
台１０Ａ〜１０Ｃが設けられる。また、この共通搬送室
４には、ゲートバルブ１２Ａ、１２Ｂを介して、略円板
状の半導体ウエハを収容したカセットを収納する２つの
カセット室１４Ａ、１４Ｂが連結される。そして、上記
共通搬送室４内に、旋回及び屈伸可能になされた例えば
多関節アームよりなる搬送機構１６が設けられており、
この搬送機構１６により半導体ウエハＷを保持し、これ
を各カセット室１４Ａ、１４Ｂと各処理室８Ａ〜８Ｃと
の間及び各処理室８Ａ〜８Ｃ間で受け渡して搬送するよ
うになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、載置台１０
Ａ〜１０ＣからウエハＷを受け取る際、ウエハＷを十分
に除電するが、この除電が不十分の時には受け渡しの際
に、残留電荷によってウエハが跳ね上がって位置ズレを
生じたまま搬送機構に保持される場合がある。そのた
め、半導体ウエハＷを搬送機構１６で保持して搬送する
時には、この搬送機構１６のアーム１８の先端の保持中
心１８Ａに、半導体ウエハＷの中心をかなり精度良く許
容量以内に一致させた状態で位置ずれをほとんど生じる
ことなくウエハＷを移載する必要がある。

【０００５】このために、従来にあっては、例えば特開
平１０−２２３７３２号公報や特開平１０−２４７６８
１号公報や米国特許第５４８３１３８号公報等に開示さ
れたような位置ずれ検出装置が提案されている。この一
例として、例えば図１０に示すような検出装置について
説明すると、共通搬送室４内において、各処理室８Ａ〜
８Ｃのゲートバルブ６Ａ〜６Ｃの近傍に所定の間隔を隔
ててそれぞれ一対のラインセンサ２０、２２を配置し、
ここにウエハＷが通過する時に一旦これを所定の位置で
停止させてウエハの２箇所のエッジ（周辺輪郭の位置）
を検出し、この検出値に基づいてその時のウエハ中心が
基準原点からどの程度位置ずれを生じているかを求める
ようになっている。

【０００６】しかしながら、円盤状の半導体ウエハに
は、僅かではあるが製造誤差が発生することは避けられ
ないことからその直径にばらつきが生じたり、また、前
工程が熱処理の場合にはその余熱のために、半導体ウエ
ハの直径が僅かに熱膨張している場合もある。このよう
な状況下において、上述したような、一対のラインセン
サ２０、２２を用いた従来の検出装置では、位置ずれの
発生及びその位置ずれ量を十分に検出できない場合があ
った。例えば搬送機構１６に保持された半導体ウエハＷ
の中心が、基準原点よりも僅かに搬送機構１６の中心方
向へ位置ずれしている場合であって、その半導体ウエハ
の直径が製造誤差によって基準直径よりも僅かに大きい
時には、ウエハＷに位置ずれが生じているにもかかわら
ず、両ラインセンサ２０、２２の検出値に基づく演算で
は位置ずれなしであると認識されたり、或いは位置ずれ
量が誤って認識される、とった問題があった。

【０００７】また、特開平１０−２４７６８１号公報で
開示されている位置ずれ検出装置では、３つのセンサを
用いて、その内の１つのセンサはノッチ（Ｖ字状の切り
欠き）の部分を検出することとしているので、上述した
ようなウエハ製造誤差や熱伸縮等によるウエハ直径の変
動に対して十分に対応することが困難である。特に、半
導体装置の微細化がより進んだことから、現在の半導体
ウエハの製造では、その直径の誤差は±０．２ｍｍ程度
しか許容されておらず、その位置ずれ量を精度よく検出
し、且つそれを補正する必要がある。本発明は、以上の
ような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案さ
れたものである。本発明の目的は、被処理体の製造誤差
や熱伸縮に影響されることなく被処理体の位置ずれの有
無及び位置ずれ量を正確に求めることができる位置ずれ
検出装置及び処理システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明によ
れば、周辺部に方向認識切り欠き部を有する円盤状の被
処理体の位置ずれを検出する装置において、前記方向認
識切り欠き部を除く前記被処理体の周辺輪郭の位置を検
出するように配置された３つの輪郭検出センサ手段と、
前記３つの輪郭検出センサ手段の各検出値に基づいて前
記被処理体の中心位置と基準原点との間のずれ量を求め
るずれ量演算部とを備えるように構成したものである。
これにより、３つの輪郭検出センサ手段は、例えばノッ
チやオリエンテーションフラット等の方向認識切り欠き
部を除いた位置で被処理体の周辺輪郭を検出することが
できるので、これにより被処理体の直径の製造誤差や熱
伸縮に影響させることなく被処理体の中心位置を求める
ことができ、この結果、位置ずれの有無及び位置ずれ量
を高い精度で求めることができる。

【０００９】この場合、例えば請求項２に規定するよう
に、前記３つの輪郭検出センサ手段は、前記基準原点を
中心として平面的に互いに実質的に１２０度離間させて
配置させるようにしてもよい。これによれば、位置ずれ
量の検出精度を一層高めることが可能となる。また、例
えば請求項３に規定するように、前記輪郭検出センサ手
段の設置位置は、前記方向認識切り欠き部の円周方向に
おける長さと前記被処理体に許容されている最大ずれ量
とを加味して決定されるようにする。これにより、被処
理体に許容されている最大ずれ量が発生していても、こ
れを十分に検出することが可能となる。

【００１０】更に、例えば請求項４に規定するように、
前記輪郭検出センサ手段は、帯状の検査光を発する発光
素子と、前記被処理体の半径方向に沿って配置されたラ
イン状の受光素子とを有しており、前記受光素子の近傍
には前記帯状の検査光の端部の光を遮断するスリット板
が設けられている。これによれば、検出特性が劣化する
傾向にある帯状の検査光の端部をスリット板にて遮断し
てしまうので、位置ずれ量の検出精度を一層向上させる
ことが可能となる。

【００１１】請求項５に係る発明は、上記位置ずれ検出
装置を用いた処理システムに係り、被処理体に対して所
定の処理を施すための複数の処理室と、前記複数の処理
室の搬出入口に共通に連結された共通搬送室と、この共
通搬送室内に設けられて前記各処理室との間で前記被処
理体を保持して搬送すべく旋回及び屈伸可能になされた
搬送機構とよりなる処理システムにおいて、前記共通搬
送室内に、前記処理室の内の少なくとも１つの処理室の
搬出入口に対応させて前記被処理体を一時的に待機させ
る待機位置を設け、前記待機位置に対応させて前記被処
理体の周辺輪郭の位置を検出するために上記位置ずれ検
出装置を設け、前記位置ずれ検出装置の検出値に基づい
て前記搬送機構に保持される前記被処理体の位置ずれ量
を求めてこの位置ずれを補正するように前記搬送機構を
制御する制御手段を設けたことを特徴とする処理システ
ムである。請求項６に係る発明は、被処理体に対して所
定の処理を施すための複数の処理室と、前記複数の処理
室の搬出入口に共通に連結された共通搬送室と、この共
通搬送室内に設けられて前記各処理室との間で前記被処
理体を保持して搬送すべく旋回及び屈伸可能になされた
搬送機構とよりなる処理システムにおいて、前記共通搬
送室に、位置ずれ検出室を連結させて設け、前記位置ず
れ検出室内に前記被処理体の周辺輪郭の位置を検出する
ための位置ずれ検出装置を設け、前記位置ずれ検出装置
の検出値に基づいて前記搬送機構に保持される前記被処
理体の位置ずれ量を求めてこの位置ずれを補正するよう
に前記搬送機構を制御する制御手段を設けたことを特徴
とする処理システムである。

【００１２】請求項７に係る発明は、請求項６の処理シ
ステムにおいて、先の位置ずれ検出装置を用いている。
請求項８に規定するように、例えば前記位置ずれ検出室
には、前記被処理体を一時的に支持する支持手段が設け
られている。これによれば、被処理体を支持手段に保持
させて待機した状態で、共通搬送室内の搬送機構は他の
被処理体の搬送を行なうことが可能となる。請求項９に
規定するように、例えば前記位置ずれ検出室の入口に
は、前記共通搬送室に対して連通及び遮断可能とする開
閉可能な開閉弁が設けられるようにしてもよい。これに
よれば、開閉弁を閉じることによって位置ずれ検出室内
のみのメンテナンスを行なうことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る位置ずれ検
出装置及び処理システムの一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る処理システムを示す概
略平面図、図２は待機位置に設置された輪郭検出センサ
手段と被処理体との位置関係を示す拡大図、図３は位置
ずれ検出装置と搬送機構の制御系を示すブロック図、図
４は輪郭検出センサ手段の一例を示す図、図５は輪郭検
出センサ手段の特性曲線を示す図、図６は位置ずれ量の
算出方法の一例を説明するための説明図である。図１０
にて説明した従来の処理システムと同一部分については
同一符号を付して説明する。図示するように、この処理
システム２４は、真空引き可能になされた略六角形状の
共通搬送室４を有しており、この共通搬送室４には、そ
れぞれ搬出入口に設けたゲートバルブ６Ａ〜６Ｄを介し
て複数、ここでは４つの処理室８Ａ〜８Ｄが連結され
て、いわゆるクラスタツール装置になされている。各処
理室８Ａ〜８Ｄ内には、例えば静電力で被処理体である
半導体ウエハＷを吸着保持する静電チャックを上面に備
えた載置台１０Ａ〜１０Ｄが設けられる。これらの各処
理室８Ａ〜８Ｄは、ウエハに対してどのように処理を行
なう装置でもよく、プラズマ或いは熱ＣＶＤ成膜処理、
アニール処理、プラズマ或いはプラズマレスエッチング
処理、酸化拡散処理等を必要に応じて行なう処理室を設
ける。

【００１４】また、この共通搬送室４には、ゲートバル
ブ１２Ａ、１２Ｂを介して略円盤状のウエハＷを収容し
たカセットを収容する２つのカセット室１４Ａ、１４Ｂ
が連結されている。そして、この共通搬送室４内の略中
央には、旋回及び屈伸可能になされた例えば多関節アー
ムよりなる搬送機構１６が設けられており、この搬送機
構１６のアーム１８の先端に２つの爪部１８Ａを設け
て、この爪部１８Ａで半導体ウエハＷを保持し、これを
各カセット室１４Ａ、１４Ｂと各処理室８Ａ〜８Ｄとの
間及び各処理室８Ａ〜８Ｄ間で受け渡して搬送するよう
になっている。この場合、アーム１８の先端の２つの爪
部１８Ａ間に位置する保持中心Ｏ２にウエハＷの中心を
位置ずれがないように位置させてウエハＷを保持するの
が好ましい。上記共通搬送室４内の上記カセット室１４
Ａ、１４Ｂ側には、ウエハを保持して回転する回転テー
ブル２６とこの時のウエハＷの周縁部の輪郭の位置変動
を検出するラインセンサ２８等を含む位置合わせ機構３
０が設けられており、ウエハＷの位置合わせを行なうよ
うになっている。

【００１５】そして、共通搬送室４内には、上記処理室
８Ａ〜８Ｄの内の少なくとも１つ、図示例では時計回り
方向に１つ置きの処理室８Ａ、８Ｃの搬出入口、すなわ
ちゲートバルブ６Ａ、６Ｃの設置位置に対応させて搬送
時のウエハＷを一時的に停止させて待機させる待機位置
３２Ａ、３２Ｃを設けている。この待機位置３２Ａ、３
２Ｃは、図示例では便宜上ウエハと同じサイズの一点鎖
線の円形で示しているが、実際にはウエハが通過できる
単なる空間である。そして、この共通搬送室４に本発明
の特徴とする位置ずれ検出装置３４を設け、この位置ず
れ検出装置３４により上記各待機位置３２Ａ、３２Ｃの
中心位置を基準原点ＯＡ、ＯＣとし、後述するようにこ
の基準原点ＯＡ、ＯＣからのウエハ中心のずれ量を位置
ずれ量として求めるようになっている。具体的には、上
記位置ずれ検出装置３４は、上記各待機位置３２Ａ、３
２Ｃに対応させて配置したそれぞれ３つの輪郭検出セン
サ手段３６−１〜３６−３及び３８−１〜３８−３を有
しており、ウエハＷの周辺輪郭（周辺エッジ）の位置を
検出するようになっている。

【００１６】そして、図３にも示すように、各輪郭検出
センサ手段３６−１〜３６−３及び３８−１〜３８−３
は、例えばマイクロコンピュータ等よりなるずれ量演算
部４０へ接続されて、上記位置ずれ検出装置３４を構成
している。これにより、ウエハＷが各待機位置３２Ａ、
３２Ｃに位置された時における上記各輪郭検出センサ手
段３６−１〜３６−３及び３８−１〜３８−３の検出値
に基づいてウエハの中心位置と各基準原点ＯＡ、ＯＣと
の間の位置ずれ量を求めるようになっている。そして、
図３に示すようにこのずれ量演算部４０の出力であるず
れ量は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手
段４２に入力されており、この制御手段４２は、このず
れ量を相殺するように、前記搬送機構１６の駆動源であ
る駆動モータ系４３を制御するようになっている。

【００１７】上記３つで１組をなす輪郭検出センサ手段
３６−１〜３６−３及び３８−１〜３８−３は、それぞ
れ対応する処理室８Ａ、８Ｃに対して全く同じ配列状態
で配置されており、この配列状態をここでは処理室８Ａ
に対応する待機位置３２Ａに設けた輪郭検出センサ手段
３６−１〜３６−３を例にとって、図２を参照しつつ説
明する。図２において待機位置３２ＡとウエハＷの周辺
輪郭とは便宜上、重なって示されており、図示するよう
に、上記３つの輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３
は、基準原点ＯＡを中心として放射状に配置され、且つ
平面的に互いに実質的に１２０度ずつ離間させて配置さ
れており、また、各センサ手段３６−１〜３６−３の一
部を構成する後述するライン状の受光素子、例えばライ
ンセンサ４４−１〜４４−３は適正位置に静止したウエ
ハ周辺輪郭と略直交するように上記基準原点ＯＡに向け
て配置されている。

【００１８】また、ウエハＷには、一般的にその方向を
認識するための方向認識切り欠き部、例えば８インチウ
エハの場合にはウエハの一部を直線状に切り欠いてなる
オリエンテーションフラットが形成され、１２インチウ
エハの場合にはウエハの一部を僅かにＶ字状に切り欠い
てなるノッチが形成される。図２に示す場合には、方向
認識切り欠き部としてオリエンテーションフラット（以
下、オリフラとも称す）ＯＦが形成されている場合を示
してあり、オリフラＯＦは処理室８Ａ側に位置されてい
る。ここで重要な点は、上記輪郭検出センサ手段３６−
１〜３６−３のいずれをも、上記オリフラＯＦの部分を
除外した位置に配列する、という点である。図示例で
は、輪郭検出センサ手段３６−１がオリフラＯＦに最も
接近させて配置されており、この場合、輪郭検出センサ
手段３６−１の処理室８Ａの方向に対する偏向角度α
は、上記オリフラＯＦの円周方向における長さとこのウ
エハに対して許容されている最大ずれ量とを加味して決
定される。例えば８インチウエハの場合には、この偏向
角度αを２２度以上となるように設定し、ウエハＷが最
大ずれ量内でどのように位置ずれしても、オリフラＯＦ
部分が輪郭検出センサ手段３６−１（ラインセンサ４４
−１）まで位置ずれしないようにしており、位置ずれ誤
差の発生を防止するようになっている。尚、当然のこと
として、１２インチウエハの場合には、これに設けたノ
ッチは８インチウエハのオリフラＯＦに対してその長さ
が非常に短いので、上記偏向角度αの下限は、非常に小
さくなり、例えば３度程度となる。

【００１９】ここで上記各輪郭検出センサ手段３６−１
〜３６−３及び３８−１〜３８−３は、全て同じ構造と
なっているので、ここでは代表として輪郭検出センサ手
段３６−１を例にとって説明する。図４に示すように、
この輪郭検出センサ手段３６−１は、例えば共通搬送室
４の天井部４Ａに支持させた発光素子４６−１とこれに
対向するように共通搬送室４の底部４Ｂに支持させた前
記受光素子、例えばラインセンサ４４−１とにより主に
構成されており、位置ずれ量測定のために、上記発光素
子４６−１とラインセンサ４４−１との間にウエハＷが
位置される。具体的には、上記発光素子４６−１は、天
井部４Ａに形成した開口に、Ｏリング等のシール部材５
１を介して設けた例えば石英等の光透過窓５３の上面に
取り付けられており、また、上記ラインセンサ４４−１
は、底部４Ｂに形成した開口に、同じくＯリング等のシ
ール部材５５を介して設けた例えば、石英等の光透過窓
５７の下面に取り付けられている。上記発光素子４６−
１は、帯状の検査光Ｌ１を照出するものであり、その長
さ方向を基準原点ＯＡ（図２参照）に向けて配置され
る。これに対向する上記ラインセンサ４４−１も、前述
したようにその長さ方向を基準原点ＯＡに向けて配置さ
れており、検査光Ｌ１を実際に検出するセンサ本体４８
の受光位置、或いはウエハＷによる遮光位置に応じてウ
エハＷの周辺輪郭（エッジ部）の位置を検出するように
なっている。そして、このラインセンサ４４−１の近傍
には、スリット板５０が設けられており、このスリット
板５０には、上記帯状の検査光Ｌ１の両端部の光を遮断
して上記帯状の検査光Ｌ１の内、中央部の光のみを通過
させる細長いスリット孔５２が形成されており、検出精
度を向上させ得るようになっている。この検出精度の向
上について図５を参照して説明する。

【００２０】図５は輪郭検出センサ手段の特性曲線を示
しており、横軸にウエハ輪郭の実際の位置を示し、縦軸
にウエハ輪郭の計算位置を示している。また、横軸には
スリット板５０の平面図とセンサ本体４８とを対応させ
て記載している。また、図５中の目盛り位置の一部を図
４中に対応させて記してある。一般的に、ウエハ輪郭の
位置検出は、センサ本体４８における受光位置（遮光位
置）に応じてその時の光量を光電変換により電気に変換
してその時の電圧、或いは電流出力によって求めるが、
この特性は図５に示すように、センサ本体４８の両端
部、例えばＸ１−Ｘ２の間、或いはＸ３−Ｘ４の間では
特性は曲線状となってしまうので、この部分においては
ウエハ輪郭の算出位置に誤差が含まれ易くなる。これに
対して、センサ本体４８の中央部（Ｘ２−Ｘ３の間）で
は特性は略直線状となるので、この部分においてはウエ
ハ輪郭の算出位置の精度が非常に高くなる。そこで、本
実施例では上述のようにスリット孔５２を設けることに
よって帯状の検査光Ｌ１の両端部の光を遮断しており、
これにより、検出精度を高めることが可能となる。

【００２１】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、処理を行なうに先立っ
て、位置ずれ検出の基準となる各待機位置３２Ａ、３２
Ｃの精密な値を装置の制御系に教え込むためのティーチ
ング操作を行なう。この操作は、載置台１０Ａ、１０Ｃ
の静電チャックは用いないでこれをオフ状態としてお
き、この状態で載置台１０Ａ、１０Ｃ上の適正な位置に
ウエハを精度良く一致させた状態で、すなわち位置ずれ
がない状態でウエハＷを載置する。そして、各処理室８
Ａ、８Ｃや共通搬送室４を真空状態にして搬送機構１６
を駆動して、上記各ウエハを載置台１０Ａ、１０Ｃから
搬送し、これをそれぞれ対応する待機位置３２Ａ、３２
Ｃで停止させ、この時の各輪郭検出センサ手段３６−１
〜３６−３及び３８−１〜３８−３の検出値をゼロ基準
とし、この時の各基準原点ＯＡ、ＯＣをそれぞれ求め
る。以後、この値を基準としてウエハＷの位置ずれ量を
検出することになる。

【００２２】次に、半導体ウエハＷの一般的な流れから
説明する。いずれか一方のカセット室、例えば１４Ａに
収容されている未処理の半導体ウエハＷは、搬送機構１
６を旋回及び屈伸させることにより、開放されたゲート
バルブ１２Ａを介してアーム１８の先端の爪部１８Ａに
保持され、共通搬送室４内に取り込む。そして、この搬
送機構１６を旋回させることにより、このウエハＷを位
置合わせ機構３０の回転テーブル２６上に載置して保持
させる。そして、このウエハＷを回転させてラインセン
サ２８にてそのエッジを検出することにより、ウエハの
位置ずれを求め、次に、このウエハをアーム１８で保持
する時に、上記位置ずれを相殺するように保持し、これ
によりウエハは適正に位置合わせされた状態で爪部１８
Ａに保持される。この位置合わせされたウエハＷは、搬
送機構１６により所定の処理室、例えば８Ａに方向付け
される。そして、この搬送機構１６を伸ばして開放され
ているゲートバルブ６Ａを介して処理室８Ａ内にウエハ
Ｗを搬入し、これを載置台１０Ａ上に載置し、静電チャ
ックの吸引力で固定する。

【００２３】このように、ウエハＷの搬入が終了したな
らば、処理室８Ａ内にてウエハＷに対して所定の処理を
行なうことになる。この処理が終了したならば、搬送機
構を伸長させて、開放されたゲートバルブ６Ａを介して
アーム１８を処理室８Ａ内に侵入させ、この先端の爪部
１８Ａに処理済みのウエハＷを保持させる。そして、搬
送機構１６を縮退させることにより、ウエハＷを共通搬
送室４内に取り込む。この際、載置台１０Ａ上に静電チ
ャックを設けてある場合には、このチャック電源を切っ
てウエハＷの除電を予め行なっておく。尚、この際、ウ
エハの除電が不十分でアーム１８でウエハＷを保持する
際にウエハＷが跳ねて位置ずれを生じたままアーム１８
に保持される場合やウエハＷの直径が熱によって大きく
なっている場合がある。そして、搬送機構１６を縮退さ
せる時、ウエハＷを待機位置３２Ａで一旦停止し、この
待機位置３２Ａの基準原点ＯＡに対するウエハＷの中心
位置のずれ量を輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３
の検出値に基づいて求める。そして、このウエハＷに対
して次の処理を施す場合には、搬送機構１６を旋回させ
て、このウエハＷを次の処理室、例えば８Ｂに方向付け
する。そして、先程、処理室８Ａから搬出する時に、待
機位置３２Ａにて求めたウエハＷの位置ずれ量を補正し
てこれを相殺するように搬送機構１６の動作、すなわち
この回転量θや屈伸量Ｒを制御し、載置台１０Ｂの適正
な位置にウエハＷを載置することになる。

【００２４】次に、この処理室８Ｂ内にてウエハＷに対
して所定の処理を施したならば、このウエハＷを搬送機
構１６により取りに行き、共通搬送室４内に取り込む。
そして、このウエハＷを次の処理のために処理室８内に
搬入する場合には、搬入を直前に、このウエハＷを待機
位置３２Ｃで一旦停止して待機させ、ここで輪郭検出セ
ンサ手段３８−１〜３８−３を用いて前述したと同様に
してこの待機位置３２Ｃの基準原点ＯＣに対するウエハ
Ｗの中心位置の位置ずれ量を求める。そして、ここで求
めた位置ずれ量を補正して相殺するように搬送機構１６
の動作、すなわちこの回転角θや屈伸量Ｒを制御し、載
置台１０Ｃの適正な位置にウエハＷを載置することにな
る。そして、この処理室８Ｃ内で所定の処理が終了し
て、このウエハＷを処理室８Ｃから処理室８Ｄへ移載す
る場合には、ウエハＷを搬送機構１６により処理室８Ｃ
から取り出した時に、このウエハＷを上記待機位置３２
Ｃで一旦停止させて、ここでウエハＷの位置ずれ量を求
める。そして、この位置ずれ量を補正して相殺するよう
に上記搬送機構１６の動作を制御し、これを処理室８Ｄ
内の載置台１０Ｄ上に載置することになる。この時の関
係は、上記処理室８Ａから処理室８ＢへウエハＷを移載
する時と同じである。このようにして、完全にウエハＷ
の処理が完了したならば、この完全に処理済みのウエハ
Ｗを、例えば他方のカセット室１２Ｂ内のカセットに収
容することになる。このように、各処理室８Ａ〜８Ｄ内
にウエハＷを搬入する前には必ず位置合わせ機構３０或
いは本発明の位置ずれ検出装置３４により位置ずれ量を
求める。尚、ここでは最後の処理室から取り出したウエ
ハをそのままカセットに戻す場合について説明したが、
そのウエハの位置ずれ量を位置ずれ検出装置３４で検出
し、そのずれ量を補正してカセットに戻すようにしても
よい。この操作は、後述する装置例においても同様であ
る。

【００２５】次に、図３乃至図６を参照して位置ずれ量
の検出及びその補正について説明する。各待機位置３２
Ａ、３２Ｃに対応させて図３に示すように、輪郭検出セ
ンサ手段３６−１〜３６−３及び３８−１〜３８−３が
配置されているので、図４に一例として示すように、例
えば発光素子４６−１とラインセンサ４４−１との間に
存在するウエハＷの周辺輪郭（エッジ部）の位置によ
り、その時のエッジ部のラインセンサ４４−１上におけ
る座標（検出値）を特定することができる。そして、各
輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３或いは３８−１
〜３８−３の検出値をずれ量検出部４０に入力すること
により、ここで各待機位置３２Ａ、或いは３２Ｃにおけ
る基準原点ＯＡ或いはＯＣとウエハ中心との間の位置ず
れ量が求められる。そして、この位置ずれ量を参照し
て、制御手段４２は上記位置ずれ量を補正して相殺する
ように駆動モータ系４３に指令信号を出力し、搬送機構
１６の回転角度θ及び屈伸量Ｒを制御する。

【００２６】ここで図６を用いて上記位置ずれ量を求め
る時の演算手法の一例を、待機位置３２Ａを例にとって
説明する。ここで基準原点ＯＡを座標の原点とし、ウエ
ハＷの実際の中心ＷＯの座標を（Ｘ、Ｙ）とし、更に、
各輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３の各検出値の
座標を、それぞれ（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）及び
（ｘ３、ｙ３）とする。このような図において、上記各
検出値の３点の内の任意の２組の点を結ぶ各線分をそれ
ぞれ垂直２等分する２つの線分の交点が、座標（Ｘ、
Ｙ）となるので、Ｘ、Ｙは以下の式である数１、数２の
ように表すことができる。

【００２７】

【数１】

【００２８】

【数２】

【００２９】従って、原点（０、０）と座標（Ｘ、Ｙ）
を結ぶ線分５６が、適正位置ウエハに対する位置ずれウ
エハの位置ずれ量となる。そして、上述したように、こ
の位置ずれ量５６を相殺するように、制御手段４２は駆
動モータ系４３を制御することになる。ここで、本実施
例では１つの待機位置、例えば３２Ａに対して３個の輪
郭検出センサ手段３６−１〜３６−３を配置し、且つこ
れらのセンサ手段３６−１〜３６−３のいずれもが方向
認識切り欠き部、例えばオリフラＯＦの位置から外れる
ように位置されているので、ウエハＷの位置ずれを正確
に検出することができるのは勿論のこと、例えば製造誤
差によりウエハ直径にばらつきが生じていたり、或いは
熱処理時の残留熱によってウエハ直径が僅かに伸縮して
いるような場合にあっても、これらに影響させることな
く、正確にウエハＷの中心位置を求めてその位置ずれ量
を適正に求めることができる。この点をより詳しく説明
すると、例えば図１０に示す従来装置のように２つのラ
インセンサ２０、２２を用いてウエハ中心を検出してい
る場合には、ウエハ直径が基準よりも僅かに大きくて、
且つこの中心がセンサ２０、２２の配列方向に対して直
交する方向に僅かに位置ずれしているような場合には、
両ラインセンサ２０、２２には、適正サイズのウエハを
位置ずれなしで設置されている時と同様な検出値が出力
される場合があり、従って、この時には”位置ずれな
し”として誤って判断されてしまう場合が生ずる。

【００３０】これに対して、本発明装置の場合には、オ
リフラＯＦの部分を除いたウエハ輪郭の３点で位置検出
を行なっているので、上述したように位置ずれしている
場合には、これを適正に且つ正確に認識することが可能
となる。また、３つの位置ずれ検出装置、例えば３６−
１〜３６−３を互いに１２０度間隔で配置する必要はな
いが、特に、本実施例のように上記３つの位置ずれ検出
装置、例えば３６−１〜３６−３を平面内にてそれぞれ
互いに略１２０度離間させて載置するように構成すれ
ば、ウエハＷの位置ずれがいずれの方向に発生しても、
その検出誤差を最も少なくすることができ、この場合に
は、検出精度を大幅に向上させることができる。

【００３１】また、更には、図４及び図５に示すように
ラインセンサ、例えば４４−１の近傍にスリット板５０
を設けて特性が良好でない帯状検査光Ｌ１の両端部の光
を遮断するようにしたので、その検出精度を一層向上さ
せることが可能となる。また、上記実施例にあっては、
図１中において、各処理室８Ａ〜８Ｄの内、時計回り方
向に１つ置きに待機位置３２Ａ、３２Ｃ及び３個１組の
輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３及び３８−１〜
３８−３を設けたが、これに限定されず、４つの処理室
の内、少なくとも１つの処理室に対応させて３個１組の
輪郭検出センサ手段を設けるようにすればよい。また、
半導体ウエハの搬送経路は、各処理室８Ａ〜８Ｄに対し
て順に時計回りの方向で処理を行なう場合を例にとって
説明したが、これは単に一例を示したに過ぎない。

【００３２】更には、上記実施例では共通搬送室４内に
輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３及び３８−１〜
３８−３を設けるようにしたが、これに限定されず、複
数の処理室８Ａ〜８Ｄの内の一部の処理室に代えて位置
ずれの検査を行なう位置ずれ検出室を連結するようにし
てもよい。図７はこのような他の実施例に係る処理シス
テムを示す概略平面図、図８は上記位置ずれ検出室を示
す断面図である。図７に示すように、ここでは図１中の
処理室８Ｄに代えて、例えばアルミニウム製の位置ずれ
検出室６０を開閉弁としてのゲートバルブ６Ｄを介して
共通搬送室４に連結されている。尚、このゲートバルブ
６Ｄを設けずに、共通搬送室４内と位置ずれ検出室６０
内とを常時連通状態としてもよい。そして、この位置ず
れ検出室６０内に、ウエハＷの待機位置３２Ｅを設定
し、ここに、例えば待機位置３２Ａに設けたように輪郭
検出センサ手段３６−１〜３６−３と全く同じ構成の輪
郭検出センサ手段３９−１〜３９−３を設けるようにす
る。尚、図７中において、図４中に示す構成部分と同一
構成部分については同一参照符号を付してあり、例えば
各輪郭検出センサ手段３９−１〜３９−３は、発光素子
４６−１〜４６−３、ラインセンサ４４−１〜４４−３
及びスリット板（図示せず）をそれぞれ有している。こ
の場合には、共通搬送室４内には、位置合わせ機構３０
を除き、他の輪郭検出センサ手段３６−１〜３６−３及
び３８−１〜３８−３を設けないようにしてもよい。

【００３３】この実施例にあっては、位置合わせ機構３
０にて位置合わせした場合を除き、例えば各処理室８
Ｂ、８Ｃ内へウエハを搬入する直前に、この位置ずれ検
出室６０内へ搬送機構１６によりウエハＷを搬入して一
時的に停止させ、ウエハＷの位置ずれ量を検出するよう
にすればよい。この実施例の場合には、若干はウエハの
搬送速度が遅くなるが前述した装置例と同様な作用効果
を発揮することができる。また、ゲートバルブ６Ｄを設
けている場合には、この開閉弁であるゲートバルブ６Ｄ
を閉じて共通搬送室４内と位置ずれ検出室６０内の連絡
を断つようにすれば、共通搬送室４内を大気開放するこ
となく、この位置ずれ検出室６０内を大気開放してこの
メンテナンス作業を行なうことが可能となる。この場
合、位置ずれ検出室６０に対して、Ｎ₂ 供給系や真空排
気系が独立して設けられる。

【００３４】また、図８に示す位置ずれ検出室６０内
に、図９に示すように、この中へ搬入された半導体ウエ
ハＷを一時的に支持する支持手段７０を設けるようにし
てもよい。この支持手段７０は、ウエハＷの裏面を支持
する例えば石英製の３本の支持ピン７２を有しており、
この３本の支持ピン７２を共通に昇降ロッド７４に連結
し、この昇降ロッド７４を、位置ずれ検出室６０の底部
６０Ａに設けたロッド孔７６を貫通させて下方に延出
し、この昇降ロッド７４を昇降駆動機構７８により上下
移動可能としている。そして、上記昇降ロッド７４の周
囲を覆うようにして、上記底部６０Ａと昇降駆動機構７
８との間は、伸縮可能になされた金属製のベローズ８０
が設けられており、位置ずれ検出室６０の気密性を維持
しつつ上記昇降ロッド７４及び支持ピン７２の上下移動
を可能としている。

【００３５】５この場合には、ウエハＷを上記支持手段
７０の支持ピン７２に支持させた状態で、このウエハの
位置ずれ量を検出することができるので、この時に搬送
機構１６（図７参照）は他の半導体ウエハの搬送を行な
うことができ、その分、搬送効率を向上させて搬送速度
を上げることが可能となる。尚、図８乃至図９に示すよ
うに、位置ずれ検出室６０を設けた場合には、これに設
ける位置ずれ検出装置は、例えば図２乃至図５にて説明
したような本発明の位置ずれ検出装置に限定されず、例
えば図１０に示したような従来の位置ずれ検出装置を設
けるようにしてもよい。また、上記の実施例では、一の
処理室から取り出したウエハを他の処理室で処理する際
に位置ずれを検出する場合について述べた。しかし、カ
セットから取り出したウエハを一の処理室で処理をし
て、その後、他の処理室を介さずにカセットに戻す処理
のみをする場合もある。かかる装置では位置ずれ検出装
置は設けられていない場合もある。このような装置にお
いて、事後的に実施例で説明した連続処理をするように
処理手順が変更された場合、位置ずれ検出室６０を、既
設の処理システムの共通搬送室４の空きのポートに接続
して追加することにより、容易に上記実施例と同様な効
果を得ることができる。以上の各実施例にあっては、被
処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、略
円盤形状であればこれに限定されず、例えばＬＣＤ基
板、ガラス基板にも本発明を適用できるのは勿論であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の位置ずれ
検出装置及び処理システムによれば、次のように優れた
作用効果を発揮することができる。請求項１、３、５、
７に係る発明によれば、３つの輪郭検出センサ手段は、
例えばノッチやオリエンテーションフラット等の方向認
識切り欠き部を除いた位置で被処理体の周辺輪郭を検出
することができるので、これにより被処理体の直径の製
造誤差や熱伸縮に影響させることなく被処理体の中心位
置を求めることができ、この結果、位置ずれの有無及び
位置ずれ量を高い精度で求めることができる。請求項２
に係る発明によれば、各輪郭検出センサ手段は、基準原
点を中心として平面的に互いに略１２０度離間されてい
るので、位置ずれ量の検出精度を一層高めることができ
る。請求項４に係る発明によれば、検出特性が劣化する
傾向にある帯状の検査光の端部をスリット板にて遮断し
てしまうので、位置ずれ量の検出精度を一層向上させる
ことができる。請求項８に係る発明によれば、被処理体
を支持手段の支持ピンに支持させた状態で、この被処理
体の位置ずれ量を検出することができるので、この時に
搬送機構は他の被処理体の搬送を行なうことができ、そ
の分、搬送効率を向上させて搬送速度を上げることがで
きる。請求項９に係る発明によれば、開閉弁であるゲー
トバルブを閉じて共通搬送室内と位置ずれ検出室内の連
絡を断つようにすれば、共通搬送室内を大気開放するこ
となく、この位置ずれ検出室内を大気開放してこのメン
テナンス作業を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理システムを示す概略平面図で
ある。

【図２】待機位置に設置された輪郭検出センサ手段と被
処理体との位置関係を示す拡大図である。

【図３】位置ずれ検出装置と搬送機構の制御系を示すブ
ロック図である。

【図４】輪郭検出センサ手段の一例を示す図である。

【図５】輪郭検出センサ手段の特性曲線を示す図であ
る。

【図６】位置ずれ量の算出方法の一例を説明するための
説明図である。

【図７】他の実施例に係る処理システムを示す概略平面
図である。

【図８】位置ずれ検出室を示す断面図である。

【図９】本発明の更に他の実施例の処理システムの位置
ずれ検出室を示す構成図である。

【図１０】従来の処理システムの一例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

４共通搬送室８Ａ〜８Ｄ処理室１０Ａ〜１０Ｄ載置台１４Ａ，１４Ｂカセット室１６搬送機構１８アーム２４処理システム３２Ａ，３２Ｃ，３２Ｅ待機位置３４位置ずれ検出装置３６−１〜３６−３，３８−１〜３８−３，３９−１〜
３９−３輪郭検出センサ手段４０ずれ量演算部４２制御手段４４−１〜４４−３ラインセンサ（受光素子）４６−１〜４６−３発光素子４８センサ本体５０スリット板５２スリット孔６０位置ずれ検出室７０支持手段７２支持ピンＬ１検査光ＯＡ基準原点ＯＣ基準原点ＯＦオリフラ（方向認識切り欠き部）Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F065 AA12 AA17 AA20 AA51 BB03 BB27 CC19 EE00 FF02 HH05 HH13 HH15 JJ02 JJ05 JJ09 JJ25 LL28 NN20 PP11 PP12 PP13 QQ00 QQ28 TT01 TT08 3F022 AA08 CC02 EE05 KK10 KK18 NN01 NN12 QQ12 5F031 CA02 DA17 FA01 FA11 FA12 GA43 JA03 JA05 JA17 JA27 JA29 JA34 JA35 KA11 KA13 KA14 MA04 MA24 MA28 MA29 MA30 MA32 NA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周辺部に方向認識切り欠き部を有する円
盤状の被処理体の位置ずれを検出する装置において、前
記方向認識切り欠き部を除く前記被処理体の周辺輪郭の
位置を検出するように配置された３つの輪郭検出センサ
手段と、前記３つの輪郭検出センサ手段の各検出値に基
づいて前記被処理体の中心位置と基準原点との間のずれ
量を求めるずれ量演算部とを備えたことを特徴とする位
置ずれ検出装置。
【請求項２】前記３つの輪郭検出センサ手段は、前記
基準原点を中心として平面的に互いに実質的に１２０度
離間させて配置されていることを特徴とする請求項１記
載の位置ずれ検出装置。
【請求項３】前記輪郭検出センサ手段の設置位置は、
前記方向認識切り欠き部の円周方向における長さと前記
被処理体に許容されている最大ずれ量とを加味して決定
されていることを特徴とする請求項１または２記載の位
置ずれ検出装置。
【請求項４】前記輪郭検出センサ手段は、帯状の検査
光を発する発光素子と、前記被処理体の半径方向に沿っ
て配置されたライン状の受光素子とを有しており、前記
受光素子の近傍には前記帯状の検査光の端部の光を遮断
するスリット板が設けられることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載の位置ずれ検出装置。
【請求項５】被処理体に対して所定の処理を施すため
の複数の処理室と、前記複数の処理室の搬出入口に共通
に連結された共通搬送室と、この共通搬送室内に設けら
れて前記各処理室との間で前記被処理体を保持して搬送
すべく旋回及び屈伸可能になされた搬送機構とよりなる
処理システムにおいて、前記共通搬送室内に、前記処理
室の内の少なくとも１つの処理室の搬出入口に対応させ
て前記被処理体を一時的に待機させる待機位置を設け、
前記待機位置に対応させて前記被処理体の周辺輪郭の位
置を検出するために請求項１乃至４のいずれかに規定す
る位置ずれ検出装置を設け、前記位置ずれ検出装置の検
出値に基づいて前記搬送機構に保持される前記被処理体
の位置ずれ量を求めてこの位置ずれを補正するように前
記搬送機構を制御する制御手段を設けたことを特徴とす
る処理システム。
【請求項６】被処理体に対して所定の処理を施すため
の複数の処理室と、前記複数の処理室の搬出入口に共通
に連結された共通搬送室と、この共通搬送室内に設けら
れて前記各処理室との間で前記被処理体を保持して搬送
すべく旋回及び屈伸可能になされた搬送機構とよりなる
処理システムにおいて、前記共通搬送室に、位置ずれ検
出室を連結させて設け、前記位置ずれ検出室内に前記被
処理体の周辺輪郭の位置を検出するための位置ずれ検出
装置を設け、前記位置ずれ検出装置の検出値に基づいて
前記搬送機構に保持される前記被処理体の位置ずれ量を
求めてこの位置ずれを補正するように前記搬送機構を制
御する制御手段を設けたことを特徴とする処理システ
ム。
【請求項７】前記位置ずれ検出装置は、請求項１乃至
４のいずれかに規定する位置ずれ検出装置であることを
特徴とする請求項６記載の処理システム。
【請求項８】前記位置ずれ検出室には、前記被処理体
を一時的に支持する支持手段が設けられていることを特
徴とする請求項６または７記載の処理システム。
【請求項９】前記位置ずれ検出室の入口には、前記共
通搬送室に対して連通及び遮断可能とする開閉可能な開
閉弁が設けられることを特徴とする請求項６乃至８のい
ずれかに記載の処理システム。