JP2007281073A

JP2007281073A - 基板搬送装置

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Publication number: JP2007281073A
Application number: JP2006103197A
Authority: JP
Inventors: Shinya Mochizuki; 伸也望月
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-04-04
Filing date: 2006-04-04
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】基板吸着エラーを未然に回避できる信頼性の高い基板搬送装置を提供する。
【解決手段】基板吸着部の真空圧を検出し、検出された圧力データの演算処理を行うことにより、次に処理する基板の吸着部真空圧の変化を予測する手段及び、基板保持状態を判別する手段及び、吸着部真空圧の圧力値に応じた加速度変更手段及び、基板吸着面のクリーニング手段を備える。これにより、基板吸着面に付着する異物による吸着部真空圧の上昇によって起こる搬送装置の吸着エラーに対して、未然に吸着エラーを予測し警告信号を出力する。吸着エラーが発生する前に吸着面のクリーニングを効率よく実行することで装置の生産性を低下させない。また、突発的な吸着エラーに対しては基板保持状態を判別し、吸着圧力に応じて搬送加速度を変更することで安全に基板搬送を続行可能とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、半導体製造装置や露光装置等の基板処理装置に用いられる基板搬送装置に関する。

現在、半導体デバイスの微細化、高速化が求められる状況において、最先端の半導体デバイスを生産する半導体製造装置はますます高価格となり、設備投資金額の増大が半導体デバイスの製造原価を押し上げている。このため、半導体デバイスの製造原価の低減は、製品歩留まりよりもむしろ装置稼働率の依存度が高くなっている。このため、半導体工場においては各装置の稼働率をいかに高く保つかが最大の課題である。

装置稼働率を低下させる要因は装置の「ウォームアップ時間」、「プロセス調整時間」、「待ち時間」、「予定されたメンテナンス時間」、「突発的な故障による停止時間」等の存在にある。稼働率の向上には「突発的な故障による停止時間」を減少させることが最も有効である。これは例えば装置運用中に故障が発生しないよう事前に故障を察知して対策を講じ、「予定されたメンテナンス時間」の中に組み込むことによって達成される。あるいは自動的に診断を行って自動的にメンテナンスを実行できるようなシステムの構築によって達成される。

半導体製造装置における基板搬送時の基板保持方法として、スループットの向上と搬送中の基板の位置ずれ防止のため、真空吸着により基板を保持した状態で高速搬送する方法がよく用いられる。この真空吸着による基板保持方法では、基板吸着面に異物が付着することや基板の反りが存在すると真空リークが起こり、吸着力が低下するため吸着搬送できなくなる。この状態を復旧する為に吸着面のクリーニングが必要となり「突発的な故障による停止時間」が発生する。

基板吸着装置を開示する文献として、特許文献１や特許文献２が挙げられる。特許文献１に記載の基板吸着装置では、基板吸着部の真空圧を検知して、所定時間経過しても真空圧が所定値に達しない場合には、吸着をオフにして所定時間待って再び吸着をオンにすることが開示されている。これは、基板のそりが原因で真空圧がリークして、リークによって元圧が低下して吸着エラーとなることを防止するためである。また特許文献１には、このような基板吸着装置を基板搬送に適用することが開示されている。

特許文献２に記載の基板吸着装置は、静電吸着ステージにおける異物の付着を検知するために、ステージと基板との隙間のコンダクタンスの変化を検知することが開示されている。具体的には、ステージと基板の隙間にガスを導入して、ガス導入路の圧力を所定の基準値と比較することによってコンダクタンスの変化を検知する。

前記特許文献１及び２の従来技術では基板処理装置の吸着搬送の実行信頼性を事前に予測判断できない。したがって、基板処理中に突然吸着エラーが発生することがあるため、装置の稼動を停止して吸着面のクリーニング等のメンテナンスを実施せざるを得ない。このため、装置稼動率あげることが出来ず、半導体デバイスの生産性を向上できないという問題があった。

基板吸着面に付着する異物は、以下のように様々な要因で発生する。例えば、特許文献３には次のように記載されている。すなわち、半導体装置の製造工程においては、半導体基板上にレジスト液を塗布した後、露光、現像してレジスト膜パターンを得る処理が繰り返される。レジスト液の塗布には、半導体基板を高速回転させることにより、レジストの塗布膜厚の均一性を得るスピナーが用いられる。レジスト塗布装置では基板の表面に滴下されたレジスト等の液薬は前記基板の端面から裏面に廻り込み、高速回転によるレジストレジスト膜等の薬液の基板への付着が問題となっている。従来例で観察された異物の量を、実測値で示す。異物の大きさで分類すると、Ｌ（０．５μｍ径以上）が３，６６７個、Ｍ（０．３μｍ〜０．５μｍ径）が６０３個、Ｓ（０．２μｍ〜０．３μｍ径）が３，０４７個、合計７，３１７個が観察された。
このように、レジスト塗布工程においては、ウエハ裏面の異物が徐々に増加することで、搬送ハンドの基板吸着面に転写され、吸着部真空圧が徐々に上昇することが考えられる。

さらに、ダスト等の異物は、ウエハ処理に使用される薬液自体の汚れの他にウエハ搬送用のロボットに用いられるベルトの擦れや磨耗等の内的要因によっても発生する。或いは装置のメンテナンス作業者時に人間が持ち込むダスト等の外的要因によって発生する異物もある。これらの異物が真空吸着面に付着する場合もあり、これにより突発的に搬送ハンドの基板吸着面に異物が付着し、突発的に吸着部真空圧が上昇することが考えられる。

前記理由により真空吸着面に異物が付着した場合、真空吸着面と基板の間に僅かな隙間を生じ、真空圧のリークが発生し基板吸着力が低下する。熱処理、薄膜形成、レジスト塗布、露光、レジスト現像処理してレジスト膜パターンを得る工程が繰り返されることで、徐々に基板吸着部の真空圧のリークが増大し、所定の真空圧力に達しない状態になる。再び所定の真空圧を得るために、吸着保持部のクリーニングを実施する必要があり、装置稼動を停止せざるを得ない。

従来技術では、真空吸着動作を繰り返し行うことで、吸着部真空圧の低下を回避しているが、基板と基板吸着面の間に異物が付着している場合、吸着部真空圧は改善されないばかりでなく、基板裏面への汚染を助長させ基板の平面度の悪化を招くという問題があった。
特開平９−３０６９７３号公報特開２００２−２４６４５３号公報特開平７−２４０３６０号公報

本発明は、上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、基板処理中に装置を緊急停止させる必要がない信頼性の高い基板搬送装置を提供することにより、微小デバイスの生産性向上に寄与することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る第１の基板搬送装置は、基板吸着面に徐々に付着する異物による吸着部真空圧の上昇を未然に予測判断する。
すなわち、本発明に係る第１の基板搬送装置は、被処理基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、被処理基板を真空圧により吸着する真空吸着部の圧力を検出する圧力検知部と、前記圧力検知部から出力された検出圧力値と所定閾値とを比較する第１の圧力判別手段と、前記検出圧力値を前記被処理基板の一定処理枚数分記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された一定処理枚数分の検出圧力値を演算する圧力値演算手段と、前記圧力値演算手段による演算値と前記所定閾値とを比較する第２の圧力判別手段と、前記第２の圧力判別手段の判別結果を出力する警告手段とを備えることを特徴とする。

前記圧力値演算手段は、例えば、前記一定処理枚数分の検出圧力値の平均値を算出するもの、または前記一定処理枚数分の検出圧力値の平均値と該一定処理枚数分の検出圧力値の標準偏差との和を算出するものである。
また、通常動作時は前記第１の圧力判別手段による比較の結果、前記検出圧力値が前記所定閾値以下である。一方、異物の付着により真空圧が上がって吸着力が下がった場合、通常動作時と同様に搬送すると基板が落下するおそれがある。そこで、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときは前記被処理基板を通常動作時の速度または加速度よりも低い第２の速度または加速度で移動させることが好ましい。

また、本発明に係る第２の基板搬送装置は、吸着面に突発的に付着した異物や基板の反りが原因で発生する吸着部真空圧の上昇に対しては、搬送速度または搬送加速度を下げることで装置を稼動する。
すなわち、本発明に係る第２の基板搬送装置は、被処理基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、被処理基板を真空圧により吸着する真空吸着部の圧力を検出する圧力検知部と、前記圧力検知部から出力された検出圧力値と所定閾値とを比較する圧力判別手段と、前記圧力判別手段による比較の結果、前記検出圧力値が前記所定閾値以下であるときは前記被処理基板を第１の速度または加速度で搬送させ、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときは前記被処理基板を前記第１の速度または加速度よりも低い第２の速度または加速度で移動させる駆動制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明において、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときの搬送速度または搬送加速度は、前記検出圧力値に基づいて演算することが好ましい。また、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときは、さらに、基板保持状態を判別して、基板が搬送に耐えない場合は、装置を緊急停止させることが好ましい。基板保持状態は、例えば、前記真空吸着部またはその近傍の所定位置における前記被処理基板の有無と該基板の傾き、または前記所定位置における前記被処理基板の有無と該基板の位置ずれに基づいて判別する。
また、

本発明によれば、吸着部の真空圧を検出し、複数枚の基板のデータを演算することにより、基板吸着面に徐々に付着する異物による吸着部真空圧の上昇を未然に予測判断する。また、吸着面に突発的に付着した異物や基板の反りが原因で発生する吸着部真空圧の上昇に対しては、搬送速度または搬送加速度を下げることで装置を稼動する。そのため、本発明によれば、装置の突発的な停止を最小限に低減することができる。さらに予測結果を警告信号として装置管理者と装置管理システムへ認識させることにより、装置稼働率を低下させないタイミングで基板吸着面のクリーニングを実施することができる。すなわち、微小デバイスの生産性を向上させることができる。

本発明の好適な第1の実施形態に係る基板処理装置は、基板搬送に必要な基板吸着力により決められた所定の吸着部真空圧の閾値を入力するための入力部を備える。また、吸着部真空圧を検出する圧力検知部を有し、前記圧力検知部から出力された圧力値と前記閾値の比較をする第１の圧力判別手段と、前記圧力検知部より出力された圧力値を一定処理枚数分記憶する記憶部とを備える。また、記憶された一定処理枚数分の吸着部真空圧のデータを演算する演算処理手段と、演算処理手段により算出される演算値と前記閾値の比較をする第２の圧力判別手段とを備える。さらに、比較の結果を信号として出力する制御部と、警告を発生する警告手段とを備える。そして、吸着部真空圧の低下を基板の生産ロットに即した予測結果が得られるように検出圧力値と閾値の比較に留まらず、複数のデータを演算処理することで吸着部真空圧の低下を予測する。さらに予測結果を警告信号として装置管理者と装置管理システムへ認識させることにより、装置稼働率を低下させないタイミングで基板吸着面のクリーニングを実施する。

本発明の好適な第２の実施形態に係る基板処理装置は、前記吸着部真空圧のデータを演算する演算手段は一定処理枚数分の平均値を算出することにより得られる演算値と、前記閾値と比較することでクリーニング要求する警告信号が発生するタイミングを任意に決定することができる。

本発明の好適な第３の実施形態に係る基板処理装置は、前記吸着部真空圧のデータを演算する演算手段は一定処理枚数分の平均値と一定処理枚数分の標準偏差を算出することにより得られる演算値と、前記閾値と比較することでクリーニング要求する警告信号が発生するタイミングを任意に決定することができる。

本発明の好適な第４の実施形態に係る基板処理装置は、前記第１の圧力判別手段による判別の結果、前記圧力センサより出力された圧力値が前記閾値より大きい時に、保持状態判別手段により基板が正常な位置に保持されていることを判別する。正常に基板保持されていることを確認した後、前記圧力値に応じて搬送加速度もしくは搬送速度の少なくとも一方を変更することにより基板を安全に搬送し、装置の運用を続行する。

本発明の好適な第５の実施形態に係る基板処理装置は、保持状態判別手段は基板の有無と基板の傾きを検出し、基板が正常な位置に保持されていることを判別することにより、基板搬送の安全性を判別する。

本発明の好適な第６の実施形態に係る基板処理装置は、保持状態判別手段は基板の有無と基板の位置ずれを検出し、基板が正常な位置に保持されている判別することにより、基板搬送の安全と判別した後に装置の運用を続行する。

本発明の好適な第７の実施形態に係る基板処理装置は、前記制御部の判別回路により搬送装置の基板吸着面のクリーニングが必要と判別された場合、クリーニングを実行可能な洗浄部と洗浄用工具及びその収納手段を備える。これにより、作業者による人手を介さず自動でクリーニングを実行することができる。

本発明の好適な第８の実施形態に係る基板処理装置は、基板処理ステージを含む一連の基板搬送経路内にあるすべての真空吸着装置が適用対象である。これにより吸着装置全ての吸着信頼性を予測することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
［第１の実施例］
図１は、本発明の一実施例に係る半導体露光装置の構成を概略的に示す。図１において、ＡｒＦエキシマレーザやＦ２レーザなどの露光光源（不図示）から射出された光が照明光学系１に提供される。照明光学系１は、露光光源から提供された光を用いて、レチクル（原版）２の一部をスリット光（スリットを通過したような断面形状を有する光）により照明する。スリット光によってレチクル２を照明している間、レチクル２を保持しているレチクルステージ（原版ステージ）３とウエハ（基板）５を保持しているウエハステージ（基板ステージ）６は、一方が他方に同期しながらスキャン移動する。このような同期スキャンを通して、結果としてレチクル２上のパターン全体が投影光学系４を介してウエハ５上に連続的に結像し、ウエハ５表面に塗布されたレジストを感光させる。ウエハステージ６は、定盤１１に搭載されている。

レチクルステージ３やウエハステージ６の二次元的な位置は、参照ミラー７とレーザー干渉計８によってリアルタイムに計測される。この計測値に基づいて、ステージ制御装置９は、レチクル２（レチクルステージ３）やウエハ５（ウエハステージ６）の位置決めや同期制御を行う。ウエハステージ６には、ウエハ５の上下方向（鉛直方向）の位置や回転方向、傾きを調整、変更或いは制御する駆動装置が内蔵されている。露光時は、この駆動装置により投影光学系４の焦点面にウエハ５上の露光領域が常に高精度に合致するようにウエハステージ６が制御される。ここで、ウエハ５上の面の位置（上下方向位置と傾き）は、不図示の光フォーカスセンサーによって計測され、ステージ制御装置９に提供される。

露光装置本体は、環境チャンバー１２の中に設置されており、露光装置本体を取り巻く環境が所定の温度に保たれる。レチクルステージ３、ウエハステージ６、干渉計８を取り巻く空間や、投影レンズ４を取り巻く空間には、更に個別に温度制御された空調空気が吹き込まれて、環境温度が更に高精度に維持される。露光装置本体の正面側上段にはレチクル搬送１３が設置され、正面下段にはウエハ搬送装置１４が設置されている。

まず、図２を参照しながら、レチクルの搬送工程を説明する。図２は図１の露光装置のレチクル搬送高さで断面をとった上面図であり、レチクル搬送装置１３におけるレチクル搬送工程を模式的に示す図である。レチクルステージ３は、定盤１０に搭載されている。

まず、レチクル２が収納されているカセット１５を不図示の搬送装置又は作業者によりカセットライブラリ１６の供給回収位置（不図示）に挿入する。カセット搬送装置１７は、カセットライブラリ１６からカセット開閉ユニット１８へレチクルカセット１５を搬送する。カセット開閉ユニット１８で取り出させたレチクル２はレチクル搬送ロボット１９によりプリアライメント装置２０に搬送される。プリアライメント装置２０に搭載されたレチクル２は水平方向と回転方向の位置決めが行われる。次にプリアライメント部２０が１８０°回転することによりプリアライメント部２０がレチクルステージ３へレチクル２を搬送する。レチクル２はレチクルステージ３に保持された状態で照明光学系１の下の露光開始位置へと移動する。その後、前述の露光が行われる。その後は前述の逆の経路をたどり、ストッカ２１へ搬送されるか装置外へ搬出される。

次に、図３を参照しながら、ウエハの搬送工程を説明する。図３は図１の露光装置のウエハ搬送高さで断面をとった上面図であり、ウエハ搬送装置１４におけるウエハ搬送工程を模式的に示す図である。

不図示の塗布現像装置のウエハ搬送装置により受け渡し位置２３に置かれたウエハを搬送ロボット２７がプリアライメント部２８に搬送する。プリアライメント部２８に搭載されたウエハは水平方向と回転方向の位置決めが行われる。次に供給ロボット２５がプリアライメント部２８からウエハステージ６へウエハを搬送する。ウエハはウエハステージ６に保持された状態で投影光学系４の下の露光開始位置へと移動する。その後、前述の露光が行われる。露光を終えたウエハは回収ロボット２６により回収ステーション３０に搬送される。搬送ロボット２７は回収ステーション３０上のウエハを受け渡し位置２４に搬送する。不図示の塗布現像装置のウエハ搬送装置がウエハを受け渡し位置２４上のウエハを塗布現像装置へと搬送する。塗布現像装置からウエハの供給を受ける代わりに環境チャンバー１２の中にあるウエハキャリアユニット３１から搬送ロボット２７が露光前のウエハを取り出しプリアライメント部２８ヘ搬送してもよい。この場合、露光後のウエハを回収ステーション３０から搬送ロボット２７がウエハキャリアユニット３１へ収納しても良い。いずれの場合も搬送ロボット２７は露光前のウエハも露光後のウエハも搬送する。

図４及び図５は図３におけるロボット２５、２６、２７として用いて好適なウエハ搬送装置の構成を示す。
このウエハ搬送装置はウエハを吸着保持してウエハを位置ずれさせることなく精度良く高速で搬送するシステムであり、ウエハ搬送ハンド２０１と駆動機構（不図示）を連結するアーム部（不図示）により構成されている。ウエハを保持する搬送ハンド２０１は、吸着面２０２と、吸着面２０２の中心部に設けられている吸引口２０３と、各吸引口２０３と排気ポンプ２０８に通じる吸引管２０４により構成されている。吸着面２０２は、ウエハ５の裏面を真空吸着する際に、ウエハ平坦度を保つ必要があるために精度良く平面仕上げされている。排気ポンプ２０８と吸引管２０４を接続する配管２０５には、バルブ２０７と、圧力センサ２０６が設けられている。バルブ２０７は真空吸着のＯＮ／ＯＦＦを切り換え、圧力センサ２０６は、真空吸着ＯＮの状態でウエハ裏面と吸着面２０２とで密閉される空間と外部の差圧（以下、吸着部真空圧と呼ぶ）を検出する。検出された吸着部真空圧は制御部２０９へ出力される。圧力センサ２０６からの出力信号は第１の圧力判別手段２０９ａによって検出された圧力値Ｐと、予め設定された閾値Ｐ０の大小を比較する。Ｐ＞Ｐ０の場合にウエハの有無及び保持状態を検出する検知部２１２、２１３を有し、ウエハを安全に搬送可能か判別する保持判定手段２０９ｄを有する。

ウエハ保持状態の判別は例えば図４及び図５に示すように反射型傾き検出センサ２１２と、複数個の透過型位置ずれ検出センサ２１３により判別することが出来る。反射型傾き検出センサ２１２は、搬送ハンドに保持されたウエハの表面よりわずかに上を光軸が走るように設置される。複数個の透過型位置ずれ検出センサ２１３は、搬送ハンドの正規の位置に置かれたウエハのエッジ部よりわずかに内側をセンサ光軸が通過するように搬送ハンドに設置される。本実施例では光学式のセンサを用いているが、基板の有無及び傾き及び位置ずれはＣＣＤカメラ、静電容量センサ等どのような方式のセンサを用いてもよく、搬送ハンドの形状により使い分けることが好ましい。

ウエハが正常に保持されていることは、傾き検出センサ２１２が受光状態にあり、位置ずれ検出センサ２１３が全て遮光の状態にあることで判別する。このとき、ウエハの位置ずれや傾きが少ないので搬送しても落下の危険がないと判断できる。また、傾きが発生し正常に保持されていないことは、傾き検出センサ２１２が一部遮光状態にあることで判別できる。また、位置ずれが発生し正常に保持されていないことは、位置検出センサ２１３が一部投光状態にあることで判別できる。また、ウエハが搬送ハンドに無いことは、傾き検出センサ２１２が全受光状態にあり、位置ずれ検出センサ２１３が全て受光の状態にあることで判別できる。

Ｐ＞Ｐ０の場合は速度・加速度変更手段２０９ｆにより求められるＰの大きさに応じた搬送速度、加速度に変更する。
さらに、制御部２０９に、カウンタ２０９ｃを備えることにより、Ｐ＞Ｐ０となった回数が規定値を超えた時に吸着面のクリーニングが必要と判断し、警告手段２０８から判断結果に応じた警告メッセージと警告ブザーと警告信号を出力する。なお、ここで使用する吸着部真空圧Ｐとはバルブ７が開きウエハ５の裏面が吸着面２に吸着されることにより発生し、圧力センサ２０７によって検出されるウエハ７裏面の真空圧のことである。Ｐは絶対圧力値であり、吸着部真空圧Ｐは負の値であるから、Ｐが大きくなると基板吸着力は低下する。

図６は、本発明の第１の実施例による吸着部真空圧Ｐの変化による速度及び加速度の可変制御を含む基板処理制御シーケンスのフローチャート示す。以下、図４、図５の構成に基づいてフローチャートを説明する。
基板処理シーケンスがスタート（Ｓ１０１）すると、先ずＳ１０２で搬送ハンドはウエハ保持台上のウエハをピックアップし、ウエハの裏面と搬送ハンドの吸着面が接触している状態にする。
Ｓ１０３で、バルブを開きウエハの吸着をＯＮにする。
Ｓ１０４で所定の時間経過後の吸着部真空圧を圧力センサにより検出し、制御部へ出力する。制御部に読み込まれた吸着部真空圧を圧力値Ｐと呼ぶ。

Ｓ１０５で、制御部の第１の圧力値判別手段によりＰとＰ０との大小を比較する。Ｐ＜Ｐ０の時、ウエハ吸着部は所定の真空圧に達しており、通常の搬送速度、加速度においてウエハが位置ズレもしくは落下を起こさない十分な吸着力があると判断しＳ１０６へ進む。Ｐ＞Ｐ０の時（図７のＡ点、Ｂ点、Ｃ点）は所定の真空圧に達していないため、十分な吸着力がないと判断しＳ１１２へ進む。

Ｓ１０６ではカウンタ値をクリア（Ｎ＝０）する。
Ｓ１０７で通常の搬送速度、加速度によりウエハを搬送する。
Ｓ１０８で、ウエハを載置すべき基板処理ステージのウエハ保持部へウエハ裏面が接触する直前にバルブを閉じ、吸着部真空圧がウエハの表面の圧力と同じになるまで待つ。
Ｓ１０９で、ウエハを基板処理ステージのウエハ保持部へ載置し、正常終了（Ｓ１１０）となる。前記Ｓ１０１〜１１０を繰り返すことで、基板処理装置内のウエハの搬送及び基板処理を行う。
Ｓ１１１で、入力部前記Ｎの値、前記Ｐ０の値を変更することができる。

Ｓ１０５の判定がＰ＞Ｐ０の時は、Ｓ１１２でカウンタの値をＮ＋１とする。
Ｓ１１３でカウンタをＮ≧２であるか判別する。Ｎの値は前記Ｓ１１１で任意の値に変更可能である。Ｎ≧２のときＳ１１４へ、Ｎ≦２のときＳ１２１へ進む。
図７は吸着部真空圧の検出値Ｐ（破線）と閾値Ｐ０（太線）の関係を示す。縦軸に検出検出圧力、横軸にウエハ処理数をとり、ウエハ処理数が増加するのに従い、吸着部真空圧Ｐが変化し次第に上昇することを模式的にグラフ化したものである。点Ａは１回目に閾値Ｐ０を超えた状態を示す。この状態では従来は搬送不可能であったが、本実施例では基板の保持状態を確認し、低加速度によって搬送することで装置の稼動を続行することができる。点Ｂは２回目に閾値Ｐ０を超えた状態を示し、このとき前記制御部により基板の保持状態及び吸着部真空圧の判別が行われ、低加速度、低速度搬送される。さらに警告手段により、クリーニングが必要であることを出力手段２１１から出力する。点Ｃは３回目に閾値を超えた状態を示し、点Ｂと同様の判別及び警告出力が行われる。この状態で装置を稼動しつづけると搬送速度が遅い為、真空吸着圧が低下している搬送装置の吸着面のクリーニングをする必要が生じる。図７に示すように、吸着部真空圧の閾値Ｐ０を越える回数が増加し、高速搬送できない回数が増えることになり、クリーニングの必要と判断する。Ｎ＝２の時点で低速搬送回数が増加し生産性が低下する前に、吸着面のクリーニングを実施する必要があることを装置管理者に認識させ、装置生産性が低下を回避することを可能にする。

Ｓ１１４で、警告手段によってウエハ搬送装置の吸着面のクリーニングを行う必要があることを装置管理者及び装置管理システムへ認識させる。ウエハ吸着面のクリーニングは装置管理者の判断で警告発生時に即実行してもよいし、装置管理システムが装置待ち時間に自動的に実行させてもよい。

Ｓ１２１で、ウエハの傾き検知センサの出力信号を制御部の保持判定手段に入力し、ウエハが搬送ハンドの吸着面に対して、許容値以上に傾いた状態で保持されていないか判別する。傾きが許容値以下と判別された場合にはＳ１２２へ進む。傾きが許容値以上と判別された場合にはＳ１２５へ進む。

Ｓ１２２で、ウエハの位置検知センサの出力信号を制御部の保持判定手段に入力し、ウエハが搬送ハンドの正常の保持位置に対して、許容値以上ずれていないか判別する。位置ずれが許容値以下と判別された場合にはＳ１２３へ進む。傾きが有ると判別された場合にはＳ１２５へ進む。

Ｓ１２３で圧力値Ｐに応じて速度・加速度変更手段２０９ｆにより、搬送速度、加速度を変更し、吸着吸着なしでも位置ずれもしくは落下を発生しないように搬送する。搬送後、Ｓ１０８に進む。

搬送加速度の決定方法は例えば、（＊１）式による。（＊１）式において、ウエハの質量をＭ、重力加速度をｇ、吸着面の最大静止摩擦係数をμ、吸引口の面積をＳ、吸着部真空圧をＰとする。吸着部真空圧がＰのとき位置ずれせずに搬送可能な最大の吸着面に対する水平方向の移動加速度ａは
ａ＝μ（Ｍｇ＋ＳＰ）／Ｍ・・・（＊１）
により求められる。搬送速度ｖの決定方法は例えば、（＊１）により求められる加速度ａと予め設定された加減速時間ｔとから（＊２）式
ｖ＝ａ×ｔ・・・・・・・・・・（＊２）
により求められる。圧力値に応じた速度、加速度による搬送により、正常な吸着圧力（Ｐ０）に達していない場合でもウエハを搬送するため、装置の稼動率、生産性が低下することを回避できる。この搬送速度、加速度は前記（＊１）式、（＊２）式により決めてもよいし、実験的に求めてもよい。

Ｓ１２４で、クリーニング用工具の使用による吸着面クリーニングを行う。装置管理者の判断で警告発生時に即実行してもよいし、装置管理システムが装置待ち時間に自動的に実行させてもよい。

Ｓ１２５では、警告手段によって吸着搬送が不可能であることと、即時メンテナンス及び吸着部のクリーニングを行う必要があることを装置管理者及び装置管理システムへ認識させるための警告を行う。さらに、基板の傾きか基板の位置ずれ、またはその両方が原因で低速度、低加速度搬送することが不可能であること等を警告しても良い。次いで、Ｓ１２６で異常終了とする。

上述において、ウエハ保持状態を判定するセンサは、透過型光学センサを用いているが、前記基板の保持状態を検出できるセンサであれば検出方式は何であっても良い。

［第２の実施例］
図８は、本発明の第２の実施例に係るウエハ搬送装置の構成を示す。図８の装置において、制御部２０９は、検出された吸着部真空圧の記憶手段２０９ｃと、記憶された圧力データの演算手段２０９ｅを有することが、第１の実施例（図４）と異なる点である。その他の構成は第１の実施例と同様の為、説明を省略する。

図９を用いて本発明による吸着部真空圧Ｐの変化の予測制御を含む基板処理制御シーケンスのフローチャートを示す。以下、図８の構成に基づいてフローチャートを説明する。図９中のＳ１０１〜Ｓ１２３の処理は第１の実施例と同様なため説明を省略する。以下、Ｓ１３１より説明する。

Ｓ１３１で制御部に読み込まれた圧力値Ｐを制御部の記憶手段に記憶する。記憶保持されるデータ数は入力部で予め決められた所定の個数（ｎ個）であり、所定の個数を超えるデータは古い順に破棄し新しいデータと入れ替える。
Ｓ１３２で通常の搬送速度によりウエハを搬送する。

Ｓ１３３では演算処理部でＳ１３１において記憶されたｎ個以下の圧力値データＰの平均値と、この平均値にｍと標準偏差σとの積ｍσを加えた演算値をＱとして算出する。Ｑは吸着部真空圧の正規分布の最大値である。ｍは入力部から任意に変更できる値であり本実施例ではｍ＝３として説明する。ｍ＝３の時、ｎ個の圧力Ｐの平均値を中心とした正規分布は図１１に示す通りであり、ｎ個の圧力データの９９．７３％が含まれる。よって、吸着面に異物の付着等の異常が発生しなければ、次のウエハの吸着部真空圧も高い確率でこの正規分布の中に入ると予測できる。

Ｓ１３４で、制御部の第２の圧力値判別手段により演算値Ｑと閾値Ｐ０の大小を比較し、Ｑ＜Ｐ０の時は、次に搬送されるウエハを正常に吸着搬送できると判断し、Ｓ１３５へ進む。Ｑ＞Ｐ０の時は次に搬送されるウエハを正常に吸着搬送できない可能性が高いと判断し、Ｓ１３９へ進む。
Ｓ１３９では、警告手段によってウエハ搬送装置の吸着面のクリーニングを行う必要があることを装置管理者及び装置管理システムへ認識させる。ウエハ吸着面のクリーニングは装置管理者の判断で警告発生時に即実行してもよいし、装置管理システムが装置待ち時間に自動的に実行させてもよい。その後、Ｓ１３５へ進む。

Ｓ１３５で、ウエハを載置すべき基板処理ステージのウエハ保持部へウエハ裏面が接触する直前にバルブを閉じ、吸着部真空圧がウエハの表面の圧力と同じになるまで待つ。
Ｓ１３６で、ウエハを基板処理ステージのウエハ保持部へ載置し、Ｓ１３７で正常終了となる。

Ｓ１４０で、即時メンテナンス及び吸着部のクリーニングを行う必要があることを警告手段により装置管理者及び装置管理システムへ認識させる。
これは、吸着部真空圧の低下エラーと判別されたウエハ搬送装置の名称と、吸着搬送が不可能であることと、基板の傾きか基板の位置ずれ、またはその両方の原因で低速度、低加速度搬送も不可能であることを警告することにより行う。Ｓ１４１で、異常終了とする。

Ｓ１４２で、装置管理者が装置の稼動を停止するとともにステップ１１８で出力された警告を参照して、基板搬送装置のメンテナンス及びウエハ吸着部のクリーニングを行う。

次に、図１０、図１１を用いて前記制御部の演算手段２０９ｅにより、吸着部真空圧の検出値Ｐから演算値Ｑを算出し、吸着部真空圧の低下を予測する方法を示す。本図で示す吸着部真空圧は負の圧力であり、圧力が上昇することは外部雰囲気との差圧が減少し、ウエハ吸着力が低下することを意味する。また、本図において、Ｐ＞Ｐ０のとき、所定の基板吸着力が得られず通常の搬送速度、加速度では搬送不可能であることを意味する。

図１０は吸着部真空圧の検出値Ｐ（破線）と閾値Ｐ０（太線）の関係を示したグラフに前記演算値Ｑ（中線）をプロットしたものである。縦軸に吸着部真空圧、横軸にウエハ処理数をとり、ウエハ処理数の増加に伴い吸着搬送装置の吸着部真空圧Ｐが変化し次第に上昇することにより、前記演算値Ｑが変化、上昇することを模式的にグラフ化したものである。吸着搬送に必要な吸着力を得る吸着部真空圧の閾値をＰ０と検出された吸着部真空圧Ｐ及び演算値Ｑの大小を比較することでウエハ吸着力の変化を予測できることを示す。なお、本グラフでは前述のとおりｍ＝３としており、前記演算値Ｑは、ｎ個のＰの平均値＋３σを表す。

前記入力部で演算に用いるデータ数をＮとした場合、Ｎ個の吸着部真空圧の検出値Ｐに対して、Ｐの平均値とＰの標準偏差３σの絶対値を加えることによってｎ＝Ｎ＋１の演算値Ｑ（Ｎ＋１）が求められる（点Ａ）。演算値Ｑ（Ｎ＋１）はｎ＝Ｎ枚のウエハ搬送における９９．７％の吸着部真空圧の最大値を表している。点Ａでは演算値Ｑ（Ｎ＋１）＜Ｐ０となっており、ｎ＝Ｎ＋１枚目のウエハ搬送においても高い確率でＰ（Ｎ＋１）≦Ｐ０と予測することができる。点Ｂはｎ＝Ｎ＋１枚目のウエハ搬送におけるＰ（Ｎ＋１）の値を示し、Ｐ（Ｎ＋１）≦Ｑ（Ｎ＋１）＜Ｐ０で予測通りとなり、吸着エラーが発生することなく吸着搬送が可能であったことを示している。

次に、吸着部真空圧Ｐが突発的に上昇し、ｎ＝Ｎ１−１で閾値Ｐ０を超えた点Ｃ直後の演算値Ｑ（Ｎ１）（点Ｄ）を説明する。ｎ＝Ｎ１のとき点Ｃに示すように、ＰＮ１＞Ｐ０となっており、第２の実施例における図９に示すフローチャートにおいて第１の圧力判別手段によって吸着搬送不可能と判別される。しかし、図９に示すフローチャートによれば、ウエハの保持状態が正常であれば低速度、低加速度でウエハ搬送可能である。次にｎ＝Ｎ１＋１枚目の真空吸着圧は前記演算手段により点Ｄの通りＱＮ１＜Ｐ０と予測されることになる。点Ｅに示す通りｎ＝Ｎ１＋１枚目の吸着搬送時の吸着部真空圧Ｐ（Ｎ１＋１）はＰ（Ｎ１＋１）＜Ｐ０となり、正常に吸着搬送可能であり、予測結果と一致する。これは吸着部真空圧Ｐが突発的に上昇した場合に対応する予測例である。

次に、ウエハ処理数が増え、徐々に吸着面に異物が付着することにより、吸着部真空圧のバラツキが大きくなり、次第に吸着部真空圧が低下する傾向にある場合の予測結果を示す。ｎ＝Ｎ２枚目の搬送時の予測される吸着部真空圧の上限値ＱＮ２は点Ｆに示す通りＱＮ２＞Ｐ０であり閾値Ｐ０を超えている。よって、ｎ＝Ｎ２枚目のウエハ搬送における吸着部真空圧ＰＮ２がＰＮ２＜Ｐ０となり吸着エラーを発生する確率が高いと予測できる。つまり、真空吸着圧が閾値Ｐ０に達しない可能性が高くなってきたと判断する。
図９に示すフローチャートによれば、この時点でウエハ搬送装置の信頼性が低下していると判断し、警告メッセージ及び警告ブザー及び警告信号を出力する。このときの基板吸着時の吸着部真空圧は点Ｇに示す通り、ｎ＝Ｎ２枚目の真空吸着圧ＰＮ２はＰＮ２＜Ｐ０となり、吸着搬送可能であった。

Ｑ＞Ｐ０の状態でクリーニングを実施せずウエハ搬送を行った場合（点Ｆ〜点Ｈ）、正常に吸着搬送できる可能性が低い状態（少なくとも９９．７３％以下）で吸着搬送を行っていることになり、やがて点Ｉに示すｎ＝Ｎ３枚目の結果の通り真空吸着圧ＰＮ３はＰＮ３＞Ｐ０となり、予測結果と一致し、正常な吸着搬送は不可能となった。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について図面を参照して説明する。図１２は本発明の第３の実施例に係る半導体露光装置のウエハ搬送装置と搬送ハンド吸着面のクリーニング手段を示す。本実施例は第１、第２の実施例における基板処理装置の基板処理シーケンス中で実施されるクリーニング手段の一例を示す。

第１の実施例における図６のＳ１２４及び第２の実施例における図９のＳ１４２で、装置管理者又は装置管理システムによりクリーニングの実行が許可された場合は、図１２に示すクリーニング手段によりクリーニングを実行する。本実施例のクリーニング手段は図３のウエハキャリアユニット３１を載置する部分へ、吸着面のクリーニング用工具５０１を保管する工具収納手段５０２を載置し、搬送ロボット２７によりクリーニング用工具の供給及び回収を行うものである。クリーニング用工具５０１とは例えば、粘着材つきクリーニング基板であり、工具収納手段とは例えばウエハキャリアユニットと同様のメカニカルインターフェースを有するクリーニング用工具収納キャリアである。基板保持部の材質は粘着性の低いＰＴＦＥであれば粘着材が張り付きにくく、粘着材つきクリーニング基板の挿入が容易になる。さらに、基板保持部がローラーになっていて、粘着材つきクリーニング基板の挿入時、ローラーが転がることによって支持部に張り付きにくくしてもよい。また、粘着材つきクリーニング基板の張り付きを防止する目的で工具収納キャリアの保持部と接触する部分だけ粘着材が貼り付けない方法を用いてもよい。従って、本実施例では従来のキャリアを粘着材付きクリーニング基板の収納手段として用いることができ、基板処理装置に標準的に具備されているローダーを使用することができるため、装置を大型化することなくクリーニング手段をもつことができる。

図１３はクリーニング手段の実行例を示した図である。図１３（１）〜（５）に示す各動作は、次の通りである。すなわち、（１）搬送ロボットにより粘着材付きクリーニング基板を工具収納手段から取り出す。（２）クリーニングが必要と判断されたプリアライメント部に搬送する。（３）粘着材つきクリーニング基板をプリアライメント部に接触し、所定の所定の時間、吸着圧で吸着する。（４）搬送ロボットにより粘着材付きクリーニング基板をプリアライメント部から剥離する。（５）搬送ロボットにより粘着材付きクリーニング基板を工具収納手段へ収納する。

粘着材付きクリーニング基板により吸着面に付着した異物を装置外へ搬出することにより吸着面のクリーニングを行うものである。前記のクリーニング方法を実施例１及び実施例２に示した基板処理シーケンスの中のクリーニング手段とすることで、短時間で基板処理装置の搬送ハンドを含む全ての基板保持部をタイミングよくクリーニングすることが可能になる。結果として、装置を長時間停止し人手による作業を行う必要がなくなり、搬送ハンドの吸着面をクリーニングすることが可能となり生産性の向上に寄与することができる。

上述の実施例によれば、吸着部真空圧を検出する圧力検知部からの出力により吸着部真空圧の変化を予測し、吸着部真空圧の閾値との大小を比較するため、吸着エラーが発生する前に吸着エラーの発生を予告する警告信号を出力することが可能となる。さらに、突発的に吸着面に異物等が付着し真空リークが発生し、吸着部真空圧が低下している場合でも、圧力に応じて速度、加速度を変更したり、基板の保持状態を検出した後に低速度、低加速度で基板を安全に搬送したりすることが出来る。これにより基板処理中に基板搬送装置が吸着エラーを発生することが非常に少なくなるため、基板処理装置の停止時間を減らすことができ、ひいては装置管理者の計画通り装置を稼動可能となり、半導体デバイス等の生産性向上に寄与する。

［デバイス製造の実施例］
次に、図１４および図１５を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程である。ステップＳ５は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。

図１５は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明の第１の実施例に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。図１の露光装置のレチクル搬送高さで断面を取った上面図であり、レチクル搬送工程を模式的に示す図である。図１の露光装置のウエハ搬送高さで断面を取った上面図であり、ウエハ搬送工程を模式的に示す図である。図１の露光装置における吸着部真空圧の検出及びその変化予測手段を表す概略図である。図４のＢ−Ｂ矢視図であり、図１の露光装置における基板保持状態を検出する手段を表す概略図である。図１の露光装置における基板処理シーケンスを表すフローチャート図である。図４の圧力センサによる検出圧力値の変化と閾値との関係を表す図である。本発明の第２の実施例における吸着部真空圧の検出及びその変化予測手段を表す概略図である。本発明の第２の実施例における基板処理シーケンスを表すフローチャート図である。本発明の第２の実施例における吸着部真空圧の予測値の変化を表す図である。本発明の第２の実施例における記憶された圧力値の正規分布曲線を表す。本発明の第３の実施例に係るクリーニング手段を示す概略図である。クリーニング手段の動作の説明図である。露光装置を使用したデバイス製造の実施例を説明するためのフローチャートである。図１４に示すフローチャートのステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１：照明光学系
２：レチクル
３：レチクルステージ
４：投影光学系
５：ウエハ
５ａ：位置ずれしたウエハ
５ｂ：傾いたウエハ
６：ウエハステージ
７：参照ミラー
８：測距用レーザー干渉計
９：ステージ制御装置、
１０，１１：定盤
１２：環境チャンバー
１３：レチクル搬送装置
１４：ウエハ搬送装置
１５：カセット
１６：カセットライブラリ
１７：カセット搬送ロボット
１８：カセット開閉ユニット
１９：レチクル搬送ロボット
２０：プリアライメント装置
２１：ストッカ
２２：制御部
２３：受け渡し位置
２４：受け渡し位置
２５：供給ロボット
２６：回収ロボット
２７：搬送ロボット
２８：プリアライメント部
３０：回収ステーション
３１：ウエハキャリアユニット
２０１：搬送ハンド
２０２：吸着面
２０３：吸引口
２０４：吸引管
２０５：配管
２０６：圧力センサ
２０７：バルブ
２０８：排気ポンプ
２０９：制御部
２０９ａ：圧力判別手段（第１、第２）
２０９ｂ：記憶手段
２０９ｃ：カウンタ
２０９ｄ：保持判定手段
２０９ｅ：演算手段
２０９ｆ：速度・加速度変更手段
２１０：入力部
２１１：出力手段
２１２ａ：傾き検知センサ（投光部）
２１２ｂ：傾き検知センサ（受光部）
２１３ａ：位置検知センサ（投光部）
２１３ｂ：位置検知センサ（受光部）
５０１：クリーニング工具
５０２：収納手段

Claims

被処理基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、
被処理基板を真空圧により吸着する真空吸着部の圧力を検出する圧力検知部と、
前記圧力検知部から出力された検出圧力値と所定閾値とを比較する第１の圧力判別手段と、
前記検出圧力値を前記被処理基板の一定処理枚数分記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された一定処理枚数分の検出圧力値を演算する圧力値演算手段と、
前記圧力値演算手段による演算値と前記所定閾値とを比較する第２の圧力判別手段と、
前記第２の圧力判別手段の判別結果を出力する警告手段と
を備えることを特徴とする基板搬送装置。
前記圧力値演算手段は、前記一定処理枚数分の検出圧力値の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
前記圧力値演算手段は、前記一定処理枚数分の検出圧力値の平均値と該一定処理枚数分の検出圧力値の標準偏差との和を算出することを特徴とする請求項１に記載の基板搬送装置。
前記第１の圧力判別手段による比較の結果、前記検出圧力値が前記所定閾値以下であるときは前記被処理基板を第１の速度または加速度で搬送させ、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときは前記被処理基板を前記第１の速度または加速度よりも低い第２の速度または加速度で移動させる駆動制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板搬送装置。
被処理基板を吸着して搬送する基板搬送装置であって、
被処理基板を真空圧により吸着する真空吸着部の圧力を検出する圧力検知部と、
前記圧力検知部から出力された検出圧力値と所定閾値とを比較する圧力判別手段と、
前記圧力判別手段による比較の結果、前記検出圧力値が前記所定閾値以下であるときは前記被処理基板を第１の速度または加速度で搬送させ、前記所定閾値より前記検出圧力値が大きいときは前記被処理基板を前記第１の速度または加速度よりも低い第２の速度または加速度で移動させる駆動制御手段と
を備えることを特徴とする基板搬送装置。
前記第２の速度または加速度を前記検出圧力値に基づいて演算する速度・加速度演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の基板搬送装置。
前記真空吸着部における前記被処理基板の保持状態の良否を判別する保持状態判別手段と、前記圧力判別手段による判定の結果で前記検出圧力値が前記所定閾値以下であり、かつ前記被処理基板の保持状態判別結果が否のときは前記駆動制御手段による前記被処理基板の移動を禁止するエラー処理手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の基板搬送装置。
前記保持状態判別手段は、前記真空吸着部またはその近傍の所定位置における前記被処理基板の有無と該基板の傾きを判別することを特徴とする請求項７に記載の基板搬送装置。
前記保持状態判別手段は、前記真空吸着部またはその近傍の所定位置における前記被処理基板の有無と該基板の位置ずれを判別することを特徴とする請求７記載の基板搬送装置。
前記エラー処理手段の出力信号により、前記真空吸着部のクリーニングを実行する洗浄部と、洗浄用工具およびその収納手段とをさらに有することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の基板搬送装置。
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の基板搬送装置を備えることを特徴とする基板処理装置。
請求項１１に記載の基板処理装置の１つである露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した前記基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。