JP2008306162A - 処理装置、処理方法、被処理体の認識方法および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】処理ユニットに搬入される被処理体の位置ずれ情報を少ない数の検出器により高精度で検出して、位置ずれが小さい状態で被処理体を処理することができる処理装置および処理方法を提供すること。
【解決手段】ＣＣＤ検出器３０により、処理ユニット１の入口近傍の待機位置Ｗ１で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像する。撮像された半導体ウエハＷの外周の円弧形状から、演算部４０により、その円弧形状の複数箇所の位置データが検出され、半導体ウエハＷの仮想円が求められ、その中心座標が算出されて、待機位置Ｗ１における半導体ウエハＷの「位置ずれ情報」が算出される。そして、この「位置ずれ情報」に基づいてコントローラ５０により搬送装置１２を制御して処理ユニット１での半導体ウエハＷの位置補正を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に処理を施すための処理装置、処理方法、被処理体の認識方法および記憶媒体に関する。

近時、半導体デバイスの高速化、配線パターンの微細化、高集積化の要求に対応して、デバイス特性の向上が求められており、それに対応して、複数の処理を真空を破らずに実施することができるマルチチャンバタイプの処理装置が用いられている（例えば特許文献１）。

マルチチャンバタイプの処理装置は、複数の処理ユニットを多角形をなす搬送室の各辺にゲートバルブを介して接続して構成される。各処理チャンバは、対応するゲートバルブを開放することにより搬送室と連通され、対応するゲートバルブを閉じることにより搬送室から遮断される。搬送室内には、複数の処理ユニットに対して、半導体ウエハの搬入出を行う搬送装置が設けられており、搬送室および各処理室を真空に保持した状態で、真空を破ることなく、搬送装置により各処理ユニットへの半導体ウエハの搬入・搬出を行えるようになっている。搬送装置は、搬送室の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部の先端に半導体ウエハを支持する支持アームを有したものが用いられる。

半導体ウエハを処理ユニットに搬入する際には、搬送装置の支持アームに支持された半導体ウエハを搬送室内の処理ユニットの入口近傍の所定位置に移動し、そこから支持アームを処理ユニット内に挿入して半導体ウエハを処理プレート上に受け渡す。この場合に、図１４に示すように、搬送室において、半導体ウエハが支持アームの所定位置に支持された状態で処理ユニット内の所定の処理プレート上に搬入される。

しかし、半導体ウエハは、前の処理ユニットでの受け渡しや支持アーム上での滑り等により、支持アームに対して位置ずれしていることや、支持アーム自体の位置ずれが生じていることがある。この場合には、図１４に仮想線で示すように、処理ユニットに挿入する直前に搬送室の所定位置に位置決めされるべき半導体ウエハの位置がずれてしまい、半導体ウエハをそのまま処理ユニット内に搬入すると、処理ユニット内の処理プレート上でも、半導体ウエハが所定の位置から位置ずれすることになり、所望の処理を行えない場合が生じる。

このようなことを防止するためには、図１５の仮想線に示すように、処理ユニットに搬入される直前の半導体ウエハが位置ずれしている場合に、その「位置ずれ情報」を何らかの手段により検出し、それを搬送装置の制御部にフィードバックして位置ずれを補正することが有効である。具体的には、処理ユニットに搬入される直前の半導体ウエハの「位置ずれ情報」を検出して、この情報に基づいて半導体ウエハが処理ユニット内の処理プレート上の所定位置に載置されるように搬送装置を制御する。

このような位置補正のための位置検出手法としてはラインセンサを３個用いたものが知られている（特許文献２）。この種の装置において３個のラインセンサを用いて半導体ウエハの位置を検出する場合には、各処理ユニットへの搬入口近傍の所定位置に半導体ウエハが搬送された際に、３個のラインセンサにより半導体ウエハの３箇所の外周囲の位置を検知して、半導体ウエハの中心座標を算出し、この中心座標の位置ずれから、支持アームに対する半導体ウエハの「位置ずれ情報」が求められる。

しかしながら、ラインセンサは、受光量と出力とがリニアな関係にない場合があり、期待する検出精度を得るためには非常に時間のかかる調整が必要である。さらに、使用できる温度領域が狭いので、加熱が必要なチャンバに使用することができない。

また、マルチチャンバタイプの処理装置では、例えば４つの処理ユニットが設けられているが、スペースの都合上、４つの処理ユニットの全てに対して３個のラインセンサ変位計を設けることが困難である。このため、例えば、１つの処理ユニットの入口近傍では、この処理ユニットから処理を終えて搬出された半導体ウエハのブレードに対する「位置ずれ情報」は検出されるが、隣接する処理ユニットでは検出されないため、別の処理ユニットの「位置ずれ情報」を用いざるを得ない。しかしながら、この方法では、例えば、ある処理ユニットから搬送対象ユニットへの搬送の際に支持アーム上で位置ずれを生じている場合には、これを検知することができない。
特開２００３−５９８６１号公報 特開２００２−４３３９４号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理ユニットに搬入される被処理体の位置ずれ情報を少ない数の検出器により高精度で検出して、位置ずれが小さい状態で被処理体を処理することができる処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
また、そのような処理装置に好適な被処理体の認識方法を提供することを目的とする。
さらに、上記方法を実行するプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出する撮像素子と、被処理体の円弧形状の複数箇所の位置データから、被処理体の仮想円を求め、その中心座標を算出して、搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を算出する演算手段と、前記演算手段で算出された位置ずれ情報を受け取り、この位置ずれ情報に基づいて、被処理体を前記処理ユニット内の所定位置に位置補正して搬入するように前記搬送装置を制御する制御手段とを具備することを特徴とする処理装置を提供する。

上記第１の観点において、前記処理ユニットを２個備え、当該２個の処理ユニットは、隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記２個の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像すると共に、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像する構成とすることができる。

また、前記処理ユニットを３個以上備え、当該３個以上の処理ユニットは、相互に隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記３個以上の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像すると共に、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像し、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態でさらに隣接する他の１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像する構成とすることもできる。

さらに、前記撮像素子が、被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出し、前記演算手段がその複数箇所の位置データから被処理体の仮想円を求めて中心座標を算出する過程を、１回のサンプリングとして、複数回のサンプリングを実行するようにすることができる。

さらにまた、前記撮像素子は、前記搬送装置の前記支持アームを撮像し、前記演算手段は、撮像した画像データから、前記支持アームに被処理体が載置されているか否かを判別するように構成することができる。また、前記撮像素子は、前記搬送装置の前記支持アームを撮像し、前記演算手段は、当該支持アームのキャリブレーション・データを算出するように構成することができる。

さらにまた、前記撮像素子により撮像した画像から被処理体の有無が判断されるようにすることができる。

この場合に、前記制御手段は、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されなかった場合に、まず、前記撮像素子に被処理体の有無を検出させ、この検出結果に基づいて被処理体のずれ方向を把握してそれに基づいて前記支持アームを駆動させ、被処理体のエッジが前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子に撮像させて被処理体の位置を求め、次いで、被処理体の検出部分と対称の部分が撮像素子の検出範囲内に入るように前記支持アームを駆動させ、その対称の部分が前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子に撮像させて被処理体の位置を求め、前記２つの被処理体の位置を比較して、両者が誤差許容範囲で一致した場合に、求められた位置を被処理体の位置として認識するようにすることができる。

また、この場合に、前記制御手段は、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されたが、その存在領域が計測精度を保証することができない領域である場合に、まず、その位置で前記撮像素子に被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像させて被処理体の位置を求め、次いで、被処理体のエッジが計測精度を保証することができる領域に入るように支持アームを駆動し、その位置で前記撮像素子に被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像させて被処理体の位置を再度求め、前記２つの被処理体の位置を比較して、両者が誤差許容範囲で一致した場合に、再度求められた位置を被処理体の位置として認識するようにすることができる。

本発明の第２の観点では、少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、被処理体の外周の円弧形状を撮像する撮像素子とを具備する処理装置の処理方法であって、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像素子により撮像して、その複数箇所の位置データを検出する工程と、被処理体の円弧形状の複数箇所の位置データから、被処理体の仮想円を求め、その中心座標を算出して、搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を算出する工程と、この位置ずれ情報に基づいて、前記搬送装置を制御して、被処理体を前記処理ユニット内の所定位置に位置補正して搬入する工程とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。

上記第２の観点において、前記処理ユニットを２個備え、当該２個の処理ユニットは、隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記２個の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程とを備える構成とすることができる。

また、前記処理ユニットを３個以上備え、当該３個以上の処理ユニットは、相互に隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記３個以上の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態でさらに隣接する他の１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程とを備える構成とすることができる。

さらに、被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出し、被処理体の仮想円を求めて中心座標を算出する過程を、１回のサンプリングとして、複数回のサンプリングを実行するようにすることができる。

さらにまた、前記撮像素子により、搬送装置の被処理体の支持アームを撮像する工程と、撮像した画像データから、前記支持アームに被処理体が載置されているか否かを判別する工程とを備える構成とすることができる。また、前記撮像素子により、前記搬送装置の前記支持アームを撮像する工程と、当該支持アームのキャリブレーション・データを算出する工程とを備える構成とすることができる。

本発明の第３の観点では、少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置させた際に、被処理体のエッジを撮像することができる撮像素子とを具備する処理装置において、前記搬送装置の支持アームを被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの前記所定位置に位置させた際に、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されなかった場合における被処理体の認識方法であって、前記撮像素子により被処理体の有無を検出し、この検出結果に基づいて被処理体のずれ方向を把握してそれに基づいて前記支持アームを駆動させる工程と、被処理体のエッジが前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子により撮像し、被処理体の位置を求める工程と、被処理体の検出部分と対称の部分が撮像素子の検出範囲内に入るように前記支持アームを駆動させ、その対称の部分が前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子により撮像し、被処理体の位置を求める工程と、前記２つの被処理体の位置を比較する工程と、両者が撮像素子により誤差許容範囲で一致した場合に、求められた位置を被処理体の位置として認識する工程とを含む被処理体の認識方法を提供する。

本発明の第４の観点では、少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置させた際に、被処理体のエッジを撮像することができる撮像素子とを具備する処理装置において、前記搬送装置の支持アームを被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの前記所定位置に位置させた際に、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されたが、その存在領域が計測精度を保証することができない領域である場合における被処理体の認識方法であって、その位置で前記撮像素子により被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像し、被処理体の位置を求める工程と、被処理体のエッジが計測精度を保証することができる領域に入るように支持アームを駆動する工程と、その位置で前記撮像素子により被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像し、被処理体の位置を再度求める工程と、前記２つの被処理体の位置を比較する工程と、両者が誤差許容範囲で一致した場合に、再度求められた位置を被処理体の位置として認識する工程とを含む被処理体の認識方法を提供する。

本発明の第５の観点では、コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第２の観点に係る処理方法が行われるように、コンピュータに前記処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。

本発明の第６の観点では、コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、上記第３または第４の観点に係る被処理体の認識方法が行われるように、コンピュータに前記処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。

本発明によれば、撮像素子により、搬送装置上の被処理体の外周の円弧形状を直接撮像して、その情報から搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を得るため、極めて精度よく位置ずれ情報を検出することができる。
また、１つの撮像素子によって、被処理体の外周の円弧形状を撮像して位置データを検出することができるため、レーザー変位計を用いる場合よりも検出器の設置数を大きく削減することができ、その調整時間を短縮することができる。
さらに、被処理体のずれが大きく撮像素子により被処理体が正常に認識されなかった場合にも、装置を停止させずに処理を継続することが可能となり、生産性の低下を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るマルチチャンバタイプの処理装置の概略構造を示す水平断面図である。
処理装置は、４つの処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各ユニット１〜４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれロードロック室６、７が設けられている。これらロードロック室６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック室６、７と反対側には被処理基板としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのキャリアＣを取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。

処理ユニット１〜４、ならびにロードロック室６，７は、同図に示すように、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック室６，７の搬入出室８に接続される部分にもゲートバルブＧが設けられており、ロードロック室６，７は、対応するゲートバルブＧを開放することにより搬入出室８に連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬入出室８から遮断される。

搬送室５内には、処理ユニット１〜４、ロードロック室６，７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。なお、この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。また、支持アーム１４ａ，１４ｂは、ツインタイプであるが、シングルタイプであってもよい。

搬入出室８のキャリアＣ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１に半導体ウエハＷを収容した、または空のキャリアＣが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。

搬入出室８内には、キャリアＣに対する半導体ウエハＷの搬入出およびロードロック室６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、キャリアＣの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端のハンド１７上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。

この処理装置は、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが処理装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。

また、プロセスコントローラ２０には、処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納された記憶部２２が接続されている。レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース２１からの指示等にて任意のレシピを記憶部２２から呼び出してプロセスコントローラ２０に実行させることで、プロセスコントローラ２０の制御下で、処理装置での所望の処理が行われる。

図２は、図１に示した搬送室の底面図である。搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂによりいずれかの処理ユニットへ半導体ウエハＷを搬入する際には、搬送室５内の処理ユニット１〜４入口近傍の所定位置、具体的には図２のＷ１〜Ｗ４に示す待機位置のいずれかに支持アーム１４ａまたは１４ｂに支持された半導体ウエハＷを位置させ、そこから支持アーム１４ａまたは１４ｂを対応する処理ユニット内に挿入する。そして、搬送室５の底壁のこれら待機位置Ｗ１〜Ｗ４の近傍位置に撮像素子であるＣＣＤ検出器（ＣＣＤカメラ）３０が２個配置されており、これにより、待機位置Ｗ１〜Ｗ４のいずれかに待機されている半導体ウエハＷを撮像することが可能となっており、半導体ウエハＷの所定位置からの「位置ずれ情報」が検出されるようになっている。また、ＣＣＤ検出器３０により、半導体ウエハＷの有無も検出するようになっている。

一方のＣＣＤ検出器３０は、処理ユニット１の入口近傍の待機位置Ｗ１で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像することができ、また、隣接する処理ユニット２の入口近傍の待機位置Ｗ２で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状も撮像することができる。他方のＣＣＤ検出器３０は、処理ユニット３の入口近傍の待機位置Ｗ３で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像することができ、また、隣接する処理ユニット４の入口近傍の待機位置Ｗ４で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状も撮像することもできる。

図３は、図１に示した搬送室の側面断面および位置補正制御部を示す図である。位置補正制御部６０は、ＣＣＤ検出器３０により撮像された半導体ウエハＷの外周の円弧形状の撮像データから待機位置での半導体ウエハＷの位置情報および位置ずれ情報を算出する演算部４０と、演算部４０により算出された位置ずれ情報に基づいて搬送装置１２を制御するコントローラ５０とを有している。

演算部４０にはＣＣＤ検出器３０により撮像された半導体ウエハＷの外周の円弧形状の撮像データが送られ、その撮像データから半導体ウエハＷの外周の円弧形状の複数箇所の位置データが検出され、半導体ウエハＷの仮想円が求められ、その中心座標が算出される。そして、待機位置での半導体ウエハＷの中心座標とこの算出された中心座標とに基づいて半導体ウエハＷの「位置ずれ情報」が算出される。

この半導体ウエハＷの「位置ずれ情報」は、演算部４０からプロセスコントローラ２０に送られる。そして、その情報が所定のタイミングで搬送装置１２のコントローラ５０に送られ、コントローラ５０はこれに基づいて搬送装置１２に制御情報を出力し、搬送装置１２を制御する。すなわち、コントローラ５０では、上記「位置ずれ情報」に基づいて、搬送装置１２が半導体ウエハＷを処理ユニットの所定位置に搬送するように、搬送装置１２をフィードバック制御する。これにより、半導体ウエハＷは、図１５に示すように、処理ユニット内の所定の処理プレート上に位置ずれが補正された状態で搬入される。

図４は、図１に示した搬送室の平面図である。搬送室５の天板には、その内部を覗くための複数の覗き窓が設けられているが、これら覗き窓を覆うように、外乱光を防止するためのカバー６１が設けられている。また、ＣＣＤ検出器３０の撮像のための照明用として、ＬＥＤ６２が複数個配置されている。

図５は、撮像素子であるＣＣＤ検出器の撮像視野を説明する模式図である。処理ユニット１，２側のＣＣＤ３０は、処理ユニット１に半導体ウエハＷを搬入するための待機位置Ｗ１にある半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像する第１視野Ｓ１と、隣接する処理ユニット２に半導体ウエハＷを搬入するための待機位置Ｗ２にある半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像する第２視野Ｓ２とを有している。なお、仮想線で四角形状に囲んだＳ３は、１つのＣＣＤ３０により撮像可能な範囲を示している。また、微小な四角形状Ｓ４は、ＯＮ／ＯＦＦ判定エリアを示し、０．５ｍｍ角である。

例えば、第１視野Ｓ１では、待機位置Ｗ１にある半導体ウエハＷの外周の円弧形状が撮像されて、半導体ウエハＷの外周の円弧形状の複数箇所の位置データが検出される。複数箇所の位置データは、例えば、１００点である。

次に、半導体ウエハを処理ユニットに搬送する際の「位置ずれ情報」を検出して位置ずれを補正するための一連の工程について説明する。図６は、半導体ウエハを処理ユニットに搬送する際の「位置ずれ情報」を検出して位置ずれを補正するフローを示すフローチャートである。

まず、上述したように、ＣＣＤ検出器３０により、処理ユニット１〜４のいずれかの入口近傍の待機位置で待機している半導体ウエハＷの外周の円弧形状が撮像され、半導体ウエハＷの外周の円弧形状の複数箇所の位置データが検出される（ステップ１０１）。

次いで、半導体ウエハＷの外周の円弧形状の複数箇所の位置データに基づいて、半導体ウエハＷの仮想円が求められ、２次元座標系において、この仮想円の中心座標が算出される（ステップ１０２）。

これらステップ１０１およびステップ１０２を１回のサンプリングとして、所定のサンプリング数（Ｎ回）が実行される（ステップ１０３）。算出される半導体ウエハＷの仮想円の中心座標は、実行された所定のサンプリング数（Ｎ回）により平均化される。

ここで、支持アーム１４ａ，１４ｂに対する半導体ウエハＷの「位置ずれ情報」の精度を上げるためには、サンプリング数（Ｎ回）は、多い程好ましい。しかし、反面、サンプリング数（Ｎ回）が多くなると、半導体ウエハＷが処理ユニット１〜４の入口近傍の待機位置Ｗ１〜Ｗ４で待機する処理時間が長くなり、好ましくない。すなわち、サンプリング数（Ｎ回）の増大による「位置ずれ情報」の精度の向上と、それにかかる処理時間とは、相反する関係にある。

そこで、「位置ずれ情報」の精度と、処理時間との最適化を図る必要がある。具体的には、各処理装置に必要な「位置ずれ情報」の精度を考慮しつつ、サンプリング数（Ｎ回）を半導体ウエハＷの入れ替え時間や待機時間等の処理時間を許容できる範囲に調整する。

次いで、算出された半導体ウエハＷの仮想円の中心座標から、半導体ウエハＷの待機位置での「位置ずれ情報」が求められる（ステップ１０４）。すなわち、待機位置での半導体ウエハＷの予め定められた中心座標と仮想円の中心座標とに基づいて半導体ウエハＷの「位置ずれ情報」が算出される。

そして、この求められた「位置ずれ情報」に基づいてコントローラ５０から搬送装置１２にフィードバック制御情報が出力され、搬送装置１２が半導体ウエハＷを処理ユニットの所定位置に搬送するように、搬送装置１２をフィードバック制御する（ステップ１０５）。

これにより、半導体ウエハＷは、図９に示すように、各処理ユニット１〜４内の所定の処理プレート上に位置ずれが補正された状態で搬入される。したがって、半導体ウエハＷの位置ずれが小さい状態で処理を行うことができる。

以上のように、本実施形態によれば、ＣＣＤ検出器３０により、搬送装置上の半導体ウエハＷの外周の円弧形状を直接撮像して、その情報から被処理体の「位置ずれ情報」を得ているため、この「位置ずれ情報」を極めて精度よく検出することができる。したがって、この「位置ずれ情報」に基づいて搬送装置１２を制御し、位置補正を行うことにより、処理ユニット内の処理プレート上の半導体ウエハＷの位置ずれを極めて小さくすることができる。

また、１個のＣＣＤ３０のみによって、半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像して位置データを検出することができるため、レーザー変位計を用いる場合よりも検出器の設置数を大きく削減することができ、調整時間を著しく短縮することができる。

さらに、処理ユニット１〜４のうち隣接する２個の処理ユニットの入口近傍の待機位置において半導体ウエハＷの外周の円弧形状を撮像してその複数箇所の位置データを検出できるため、検出器の設置数を一層削減することができ、その調整時間も一層短縮することができる。

以上のように本実施形態により、半導体ウエハＷの中心位置を高精度で検出でき、高精度で半導体ウエハＷの位置ずれを検出することができるが、本実施形態ではＣＣＤ検出器３０により半導体ウエハＷのエッジを撮像し、それによりウエハ有無検出および位置検出の両方を行う関係上、測定可能な位置ずれマージンが狭い。すなわち、本実施形態では、ＣＣＤ検出器３０の検出範囲（視野）に半導体ウエハＷのエッジが含まれることが必要であり、エッジが検出範囲の内側に外れると「ウエハなし」と認識してしまい、また、エッジが検出範囲の外側に外れると検出エラーが生じてしまうが、ＣＣＤ検出器３０の検出範囲は狭いため、測定可能マージンが狭いものとなってしまうのである。したがって、ＣＣＤ検出器３０の視野からウエハＷのエッジが外れる位置ずれが発生する頻度が比較的高い。また、ＣＣＤ検出器３０の視野の中に半導体ウエハＷのエッジが含まれる場合であっても、ウエハずれ量が許容量以上の場合には、計測精度を保証することができず、このような場合も検出エラーとなってしまう。

このように、「ウエハなし」と認識された場合や、検出エラーが発生した場合には、そのたびごとに装置が停止されることとなり、生産性が著しく低下してしまう。

そこで、このようなことが生じた場合に、以下のシーケンスにより半導体ウエハＷの位置ずれを再測定する。

〈ケース１：半導体ウエハのエッジが認識できない場合〉
半導体ウエハのエッジが認識できない場合には、半導体ウエハのずれ量が大きいため、計測位置を２点以上確保してウエハ位置を認識する。例えば、図７のフローチャートに示すような手順がとられる。まず、ＣＣＤ検出器３０の画像から、半導体ウエハの有無を検出する（工程１）。

次いで、この検出結果に基づいて半導体ウエハのずれ方向を把握し、半導体ウエハのエッジ（半導体ウエハＷの有無が変化した点（変化点）をエッジと仮定）がＣＣＤ検出器３０の測定範囲に向かうように、半導体ウエハＷを支持している支持アーム１４ａ（１４ｂ）を微小駆動（低速駆動）させる（工程２）。すなわち、半導体ウエハが「あり」の場合には、半導体ウエハＷが支持アーム１４ａ（１４ｂ）上で、図８の（ａ）に示すようにずれているのであるから、支持アーム１４ａ（１４ｂ）によって半導体ウエハＷを矢印Ａの方向に移動させ、半導体ウエハが「なし」の場合には、図８の（ｂ）に示すようにずれているのであるから、支持アーム１４ａ（１４ｂ）によって半導体ウエハＷを矢印Ｂの方向に移動させる。

そして、図９に示すように、半導体ウエハＷのエッジが検出範囲内に入るように支持アーム１４ａ（１４ｂ）を補正駆動し、円弧形状のエッジを撮像して上述の手順により支持アーム１４ａ（１４ｂ）上の半導体ウエハＷの位置検出を行う（工程３）。

次に、図１０に示すように、半導体ウエハＷの検出サイトと対称のサイトがＣＣＤ検出器３０の検出範囲内に入るように支持アーム１４ａ（１４ｂ）を移動させ、その円弧形状のエッジを撮像して上述の手順により支持アーム１４ａ（１４ｂ）上の半導体ウエハＷの位置検出を行う（工程４）。

そして、工程３で検出した半導体ウエハＷの位置と、工程４で検出した半導体ウエハＷの位置とを比較する（工程５）。両者が誤差許容範囲で一致した場合、計測された位置を半導体ウエハＷの位置として認識する（工程６）。

〈ケース２：半導体ウエハのずれ量がＣＣＤ検出器３０の特性許容量以上の場合〉
この場合には、半導体ウエハＷのずれ量を正確に測定することができる位置へ駆動することにより測定精度を保証するのであり、例えば図１１のフローチャートに示すような手順がとられる。

半導体ウエハＷのずれ量がＣＣＤ検出器３０の特性許容量以上の場合は、図１２に示すように、半導体ウエハＷのエッジが検出範囲内に存在してはいるが計測精度を保証できない領域である場合であり、まず、その位置でＣＣＤ検出器３０により半導体ウエハＷの円弧形状のエッジを撮像して上述の手順により支持アーム１４ａ（１４ｂ）上の半導体ウエハＷの位置検出を行う（工程１１）。

次いで、図１３に示すように、半導体ウエハＷのエッジが検出範囲内の計測精度を保証することができる領域に入るように支持アーム１４ａ（１４ｂ）を補正駆動し、同様の手順で支持アーム１４ａ（１４ｂ）上の半導体ウエハＷの位置検出を行う（工程１２）。

そして、工程１１で検出した半導体ウエハＷの位置と、工程１２で検出した半導体ウエハＷの位置とを比較する（工程１３）。両者が誤差許容範囲で一致した場合、再計測された位置を半導体ウエハＷの位置として認識する（工程１４）。

以上のような手法をとることにより、半導体ウエハＷのずれが大きいため、最初に、「ウエハなし」と判断されたり、検出エラーが生じる場合でも、搬送を継続することができ、装置を停止させずに処理を継続することが可能となる。また、操作者の補助操作により復帰操作が必要な場合にも、ウエハ位置を正確に認識できるため、搬送以上状態からの復帰時間を大幅に短縮することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。
例えば、上記実施形態では、撮像素子であるＣＣＤ検出器を隣接する２個の処理ユニットの隣接する位置に設け、これら２つの処理ユニットに対応する待機位置で半導体ウエハの円弧状部分を検出するようにしたが、３個またはそれ以上の処理ユニットが相互に隣接するように設け、撮像素子であるＣＣＤ検出器をこれら３個またはそれ以上が隣接する位置に設け、これら３個またはそれ以上の処理ユニットに対応する待機位置で半導体ウエハの円弧状部分を検出するようにしてもよい。

また、撮像素子であるＣＣＤ検出器により、搬送装置の支持アームに対応する部分を撮影し、その際の画像データから、支持アームに半導体ウエハが載置されているか否かを判別するように構成してもよい。これにより、半導体ウエハの位置情報のみならず、半導体ウエハの有無を検出することができる。

さらに、撮像素子であるＣＣＤ検出器により、搬送装置の支持アームを撮影し、支持アームのキャリブレーション・データを算出するように構成してもよい。これにより、「位置ずれ」はほぼ半導体ウエハに起因するもののみにすることができる。

さらにまた、上記実施形態では撮像素子としてＣＣＤ検出器を用いたが、これに限らず、ＣＭＯＳ検出器等の他の撮像素子を用いてもよい。また、上記実施形態では被処理体として半導体ウエハＷを設けた例について示したが、これに限るものではない。

本発明の実施の形態に係るマルチチャンバタイプの処理装置の概略構造を示す水平断面図。 図１に示した搬送室の底面図。 図１に示した搬送室の側面断面および位置補正制御部を示す図。 図１に示した搬送室の平面図。 撮像素子のＣＣＤの撮像視野を説明する模式図。 搬送装置のブレードに対する半導体ウエハの「位置ずれ情報」を検出する工程を示すフローチャート。 半導体ウエハのエッジが認識できない場合における半導体ウエハの認識手順を示すフローチャート。 半導体ウエハのエッジが認識できない場合における半導体ウエハのずれの態様を示す模式図。 半導体ウエハのエッジが検出範囲内にはいるように支持アームを補正駆動した状態を示す模式図。 半導体ウエハの検出サイトと対称のサイトがＣＣＤ検出器の検出範囲内に入るように支持アームを移動させた状態を示す模式図。 半導体ウエハのずれ量がＣＣＤ検出器の特性許容量以上の場合における半導体ウエハの認識手順を示すフローチャート。 半導体ウエハＷのずれ量がＣＣＤ検出器の特性許容量以上の場合の状態を説明するための模式図。 半導体ウエハのエッジが検出範囲内の計測精度を保証することができる領域に入るように支持アームを補正駆動した状態を示す模式図。 搬送室内の半導体ウエハを処理ユニット内に搬入するための説明図。 搬送室内の半導体基板を処理ユニット内に搬入するための説明図であって、位置補正したときの図。

符号の説明

１〜４；処理ユニット
５；搬送室
１２；搬送装置
２０；プロセスコントローラ
２２；記憶部（記憶媒体）
３０；ＣＣＤ検出器（撮像素子）
４０；演算部
５０；コントローラ
６０；位置補正制御部
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (19)

1. 少なくとも１個の処理ユニットと、
   円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出する撮像素子と、
   被処理体の円弧形状の複数箇所の位置データから、被処理体の仮想円を求め、その中心座標を算出して、搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を算出する演算手段と、
   前記演算手段で算出された位置ずれ情報を受け取り、この位置ずれ情報に基づいて、被処理体を前記処理ユニット内の所定位置に位置補正して搬入するように前記搬送装置を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする処理装置。
2. 前記処理ユニットを２個備え、当該２個の処理ユニットは、隣接して設けられ、
   前記撮像素子は、
   前記２個の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像すると共に、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
3. 前記処理ユニットを３個以上備え、当該３個以上の処理ユニットは、相互に隣接して設けられ、
   前記撮像素子は、
   前記３個以上の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像すると共に、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像し、
   前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態でさらに隣接する他の１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
4. 前記撮像素子が、被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出し、前記演算手段がその複数箇所の位置データから被処理体の仮想円を求めて中心座標を算出する過程を、１回のサンプリングとして、
   複数回のサンプリングを実行することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記撮像素子は、前記搬送装置の前記支持アームを撮像し、
   前記演算手段は、撮像した画像データから、前記支持アームに被処理体が載置されているか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
6. 前記撮像素子は、前記搬送装置の前記支持アームを撮像し、
   前記演算手段は、当該支持アームのキャリブレーション・データを算出することを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
7. 前記撮像素子により撮像した画像から被処理体の有無が判断されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の処理装置。
8. 前記制御手段は、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されなかった場合に、まず、前記撮像素子に被処理体の有無を検出させ、この検出結果に基づいて被処理体のずれ方向を把握してそれに基づいて前記支持アームを駆動させ、被処理体のエッジが前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子に撮像させて被処理体の位置を求め、次いで、被処理体の検出部分と対称の部分が撮像素子の検出範囲内に入るように前記支持アームを駆動させ、その対称の部分が前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子に撮像させて被処理体の位置を求め、前記２つの被処理体の位置を比較して、両者が誤差許容範囲で一致した場合に、求められた位置を被処理体の位置として認識することを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
9. 前記制御手段は、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されたが、その存在領域が計測精度を保証することができない領域である場合に、まず、その位置で前記撮像素子に被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像させて被処理体の位置を求め、次いで、被処理体のエッジが計測精度を保証することができる領域に入るように支持アームを駆動し、その位置で前記撮像素子に被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像させて被処理体の位置を再度求め、前記２つの被処理体の位置を比較して、両者が誤差許容範囲で一致した場合に、再度求められた位置を被処理体の位置として認識することを特徴とする請求項７に記載の処理装置。
10. 少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、被処理体の外周の円弧形状を撮像する撮像素子とを具備する処理装置の処理方法であって、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に被処理体の外周の円弧形状を撮像素子により撮像して、その複数箇所の位置データを検出する工程と、
    被処理体の円弧形状の複数箇所の位置データから、被処理体の仮想円を求め、その中心座標を算出して、搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を算出する工程と、
    この位置ずれ情報に基づいて、前記搬送装置を制御して、被処理体を前記処理ユニット内の所定位置に位置補正して搬入する工程と
    を具備することを特徴とする処理方法。
11. 前記処理ユニットを２個備え、当該２個の処理ユニットは、隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記２個の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の処理方法。
12. 前記処理ユニットを３個以上備え、当該３個以上の処理ユニットは、相互に隣接して設けられ、前記撮像素子は、前記３個以上の処理ユニットが隣接する位置に１個設けられ、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で隣接するもう１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と、
    前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態でさらに隣接する他の１つの処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置した際に、前記撮像素子により被処理体の外周の円弧形状を撮像する工程と
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の処理方法。
13. 被処理体の外周の円弧形状を撮像して、その複数箇所の位置データを検出し、被処理体の仮想円を求めて中心座標を算出する過程を、１回のサンプリングとして、
    複数回のサンプリングを実行することを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の処理方法。
14. 前記撮像素子により、搬送装置の被処理体の支持アームを撮像する工程と、
    撮像した画像データから、前記支持アームに被処理体が載置されているか否かを判別する工程と
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の処理方法。
15. 前記撮像素子により、前記搬送装置の前記支持アームを撮像する工程と、
    当該支持アームのキャリブレーション・データを算出する工程と
    を備えることを特徴とする請求項１０に記載の処理方法。
16. 少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置させた際に、被処理体のエッジを撮像することができる撮像素子とを具備する処理装置において、前記搬送装置の支持アームを被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの前記所定位置に位置させた際に、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されなかった場合における被処理体の認識方法であって、
    前記撮像素子により被処理体の有無を検出し、この検出結果に基づいて被処理体のずれ方向を把握してそれに基づいて前記支持アームを駆動させる工程と、
    被処理体のエッジが前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子により撮像し、被処理体の位置を求める工程と、
    被処理体の検出部分と対称の部分が撮像素子の検出範囲内に入るように前記支持アームを駆動させ、その対称の部分が前記撮像素子の検出範囲内に入るようにし、そのエッジに対応する円弧形状を前記撮像素子により撮像し、被処理体の位置を求める工程と、
    前記２つの被処理体の位置を比較する工程と、
    両者が撮像素子により誤差許容範囲で一致した場合に、求められた位置を被処理体の位置として認識する工程と
    を含む被処理体の認識方法。
17. 少なくとも１個の処理ユニットと、円形の被処理体を前記処理ユニットに搬入し搬出する搬送装置を備えた搬送室と、前記搬送装置の支持アームが被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの入口近傍の所定位置に位置させた際に、被処理体のエッジを撮像することができる撮像素子とを具備する処理装置において、前記搬送装置の支持アームを被処理体を支持した状態で前記処理ユニットの前記所定位置に位置させた際に、前記撮像素子により被処理体のエッジが認識されたが、その存在領域が計測精度を保証することができない領域である場合における被処理体の認識方法であって、
    その位置で前記撮像素子により被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像し、被処理体の位置を求める工程と、
    被処理体のエッジが計測精度を保証することができる領域に入るように支持アームを駆動する工程と、
    その位置で前記撮像素子により被処理体のエッジに対応する円弧形状を撮像し、被処理体の位置を再度求める工程と、
    前記２つの被処理体の位置を比較する工程と、
    両者が誤差許容範囲で一致した場合に、再度求められた位置を被処理体の位置として認識する工程と
    を含む被処理体の認識方法。
18. コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項１０から請求項１５のいずれかの処理方法が行われるように、コンピュータに前記処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
19. コンピュータ上で動作し、処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に、請求項１６または請求項１７の被処理体の認識方法が行われるように、コンピュータに前記処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。

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