JP2011054998A - 真空処理装置及び真空処理方法並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板であるウエハに対して、ウエハの向きを所定の向きに合わせた後、真空処理室にて真空処理を行うに装置において、スループットを高めること。
【解決手段】予備真空室２１（２２）内にウエハを載置して温度調整するための温調プレート４を設け、この温調プレート４に突没自在な回転ステージ５を設ける。ラインセンサ６を構成する発光部６１を回転ステージ５の上方側又は下方側の一方に設け、受光部６２を他方に設ける。前記温調プレートにおける、発光部６１の光軸に対応する位置に光透過部４３を形成する。回転ステージ５にウエハを載置し、ラインセンサ６を用いて、大気雰囲気と真空雰囲気の切り替え時にウエハの向きを合わせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハを、常圧雰囲気から予備真空室、真空搬送室を介して真空処理室に搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を行う真空処理装置及び、この真空処理装置を用いて行われる真空処理方法、並びに記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、半導体基板であるウエハにエッチング処理や成膜処理、アッシング処理等の所定の真空処理を施す工程があり、これらの工程を行う装置として、複数の真空処理室を共通の真空雰囲気の搬送室に接続し、この真空搬送室と大気雰囲気の搬送室との間を、ロードロック室をなす予備真空室を介して接続するいわゆるマルチチャンバ方式の真空処理装置が知られている。

このような真空処理装置を図１４に示す。この装置では、キャリア１０内のウエハは常圧雰囲気の搬送室１１の第１の搬送アーム１２により受け取られ、当該搬送アーム１２により常圧雰囲気の予備真空室１３に搬送される。次いで予備真空室１３内の雰囲気が所定の真空雰囲気に切り替えられた後、ウエハは予備真空室１３から第２の搬送アーム１４により受け取られ、真空搬送室１５を介して所定の真空処理室１６に搬入され、ここでウエハに対して真空処理が施される。この後ウエハは、第２の搬送アーム１４により真空搬送室１５を介して真空雰囲気の予備真空室１３に搬送され、予備真空室１３内の雰囲気が常圧雰囲気に切り替えられた後、第１の搬送アーム１２により搬送室１１を介して、キャリア１０に戻されるようになっている。

ところでこのような真空処理装置では、真空処理室１６にウエハを搬送する前にウエハの位置合わせを行なっており、例えば上述の装置では、位置合わせ機構１７は搬送室１１に接続されるように設けられている。この構成では、第１の搬送アーム１２によりキャリア１０から受け取られたウエハが位置合わせ機構１７に搬送され、さらに位置合わせ後のウエハが前記第１の搬送アーム１２により予備真空室１３に搬送されるようになっている。

しかしながら、位置合わせ機構１７を大気搬送領域に設けると、第１の搬送アーム１２が、キャリア１０と予備真空室１３と位置合わせ機構１７との３箇所に対してウエハの受け渡しを行わなければならず、当該搬送アーム１２の負荷が大きく、搬送スループットが悪化してしまうという問題がある。また位置合わせ後に第１の搬送アーム１２→予備真空室１３→第２の搬送アーム１４→真空処理室１６という経路でウエハの搬送が行われるので、真空処理室１６に至るまでに、第１の搬送アーム１２と第２の搬送アーム１４との間でウエハの受け渡しが行なわれ、搬送回数が多くなる。このため搬送中に位置ずれが発生する機会が多く、真空処理室１６に受け渡すときの位置精度が悪化するおそれがあるという問題もある。

ところで、例えば真空搬送室に位置合わせ機構を設ける構成も知られている。この構成では、予備真空室から真空搬送室に、当該真空搬送室に設けられた第２の搬送アームよってウエハが受け取られ、この搬送アームにて位置合わせ機構に搬送される。そして位置合わせが行なわれたウエハは前記第２の搬送アームにより所定の真空処理室に搬送される。従って、位置合わせ機構を真空搬送部分に設けるとしても、前記第２の搬送アームが、予備真空室と位置合わせ機構と真空処理室の３箇所に対してウエハの受け渡しを行わなければならないので、大気搬送領域に位置合わせ機構を設ける場合と同様に装置のスループットが低下するという問題がある。

一方、予備真空室にて、次工程のためにウエハを予備的に冷却又は加熱することが行われる場合がある。特許文献１には、ウエハが保持される密閉空間にガスを導入することによりウエハの冷却を行い、ウエハの上方側に設けられた加熱ランプによりウエハの加熱を行う技術が提案されている。しかしながらこの特許文献１は本発明の課題には着目しておらず、この文献１の構成によっても、本発明の課題の解決を図ることはできない。

特開平１１−２１４４７８号公報（図３）

本発明はこのような事情のもとになされたものであり、本発明の目的は、搬送アームの負荷を軽減し、スループットを高めると共に、ウエハを高い位置合わせ精度で真空処理室に搬送することができる技術を提供することにある。

このため本発明のプラズマ処理装置は、半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気に設けられた第1の搬送アームにより、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室に対して受け渡すと共に、前記ウエハを真空搬送室に設けられた第２の搬送アームにより、前記予備真空室と真空処理室との間で搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理装置において、
前記予備真空室は、
ウエハを載置して温度調整するための温調プレートと、
ウエハを載置して鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、ウエハを温調プレートから浮上した位置に保持する上昇位置と、前記温調プレートに埋没して、この温調プレートにウエハを載置する下降位置との間で昇降すると共に、前記第１の搬送アーム及び第２の搬送アームに対してウエハの受け渡しが行われる回転ステージと、
前記回転ステージに載置されたウエハの周縁の位置データを取得するための位置データ取得部と、
前記位置データ取得部にて取得した位置データに基づいてウエハの中心位置とウエハの向きとを演算する手段と、
この手段の演算結果に基づいて、ウエハの向きを合わせるために前記回転ステージの回転を制御すると共に、ウエハの中心と真空処理室のウエハの載置部の中心とが一致した状態で、当該ウエハを前記載置部に受け渡すように前記第２の搬送アームを制御する手段と、を備えることを特徴とする真空処理装置。

ここで前記温調プレートは、その上に載置された真空処理後のウエハを冷却するための冷却プレートとすることができる。また前記位置データ取得部は、前記回転ステージにより回転される真空処理前のウエハの周縁の位置を光学的に検出する検出部を含み、前記位置データは、ウエハの回転方向の位置とウエハの周縁の位置とを対応づけたデータとすることができる。

また前記位置データ取得部は、前記温調プレートに載置された真空処理後のウエハの周縁の少なくとも３箇所の位置を光学的に検出する検出部を備え、この位置データ取得部により取得された位置データに基づいてウエハの中心位置を演算する手段と、この手段の演算に結果に基づいて、前記第１の搬送アームに設定された載置位置にウエハが載置されるように当該第１の搬送アームを制御する手段と、をさらに備えるようにしてもよい。

前記位置データ取得部は、前記回転ステージの上方側又は下方側に設けられた発光部と、前記温調プレートの下方側又は上方側にて、前記発光部の光軸上に設けられた受光部と、を備えており、前記温調プレートには、前記発光部からの光を透過させるための光透過部が形成されるように構成してもよい。また前記回転ステージは、回転中心部から放射状に伸びる複数の棒状部を備えるように構成してもよいし、前記温調プレートは、その上に載置された真空処理前のウエハを予備加熱する加熱プレートとすることができる。

また本発明の真空処理方法は、半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気に設けられた第1の搬送アームにより、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室に対して受け渡すと共に、前記ウエハを真空搬送室に設けられた第２の搬送アームにより、前記予備真空室と真空処理室との間で搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理方法において、
前記予備真空室に、前記ウエハを前記第１の搬送アームにより搬入し、温調プレートの上方側に設けられた回転ステージに載置する工程と、
前記回転ステージによりウエハを回転させながら、位置データ取得部により前記ウエハの周縁の位置データを取得する工程と、
次いで前記ウエハの周縁の位置データに基づいて、ウエハの向きを演算し、この向きを合わせるために前記回転ステージの回転を制御する工程と、
前記ウエハの周縁の位置データに基づいて、このウエハの中心位置を演算し、このウエハの中心と真空処理室のウエハの載置部の中心とが一致した状態で、当該ウエハを前記載置部に受け渡すように前記第２の搬送アームを制御する工程と、を含むことを特徴とする。

ここで前記ウエハの周縁の位置データを取得する工程は、予備真空室を減圧しながら行われることが望ましい。また前記予備真空室に、真空処理後のウエハを前記第２の搬送アームにより搬入し、温調プレートの上方側に設けられた回転ステージに載置する工程と、前記回転ステージを下降させて、前記真空処理後のウエハを温調プレートの上に受け渡し、このウエハを温調プレートに載置して冷却する工程と、を行うようにしてもよいし、真空処理後のウエハを温調プレートに載置し、このウエハの周縁の少なくとも３箇所の位置データを取得する工程と、前記位置データに基づいて、ウエハの中心位置を演算し、前記第１の搬送アームに設定された載置位置にウエハが載置されるように当該第１の搬送アームを制御する工程と、を行なうようにしてもよい。

さらに本発明の記憶媒体は、半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室と、真空搬送室とを介して真空処理室に搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、前記真空処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明によれば、常圧雰囲気から第１の搬送アームにより、予備真空室内の回転ステージ上にウエハを載置し、次いでこの回転ステージ上のウエハに対して位置データ取得部によりウエハの周縁の位置データを取得し、この位置データに基づいてウエハの向きの位置合わせを行なうと共に、真空搬送室の第２の搬送アームにより前記回転ステージ上のウエハを受け取って、真空処理室の載置部にウエハの中心の位置合わせを行なうように搬送している。このため第1の搬送アーム及び第２の搬送アームはアクセス箇所が少ないので、これら搬送アームの負荷が軽減され、スループットを高めることができる。またその向きと中心の位置合わせが行なわれたウエハは、予備真空室から第２の搬送アームにより受け取られた後、直ちに真空処理室に搬送されるので、位置合わせ精度が高い状態で真空処理室に搬送することができる。

以下、本発明の真空処理装置の一実施の形態について、図１を参照しながら説明する。図１において２０は多数枚のウエハＷを収納する複数個例えば３個の密閉型キャリアであり、これらキャリア２０は第１の搬送室２１の一方の壁部に、図中Ｘ方向に並ぶようにドアＧＴを介して接続されている。また第１の搬送室２１の例えばキャリア２０が接続された壁部に対向する壁部には、予備真空室２２，２３が図中Ｘ方向に２個並んで、ゲートバルブＧ１を介して接続されている。

前記第１の搬送室２１は常圧雰囲気に調整されており、この常圧雰囲気は大気雰囲気でもよいし、不活性ガスの常圧雰囲気であってもよい。また第1の搬送室２１の内部には、キャリア２０と予備真空室２２，２３とに対してウエハＷの受け渡しを行うように、例えばキャリア２０の配列方向（図中Ｘ方向）に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、進退自在に構成された第１の搬送アームＡ１が設けられている。

前記予備真空室２２，２３は、ウエハＷを搬送するときに雰囲気を調整するロードロック室として用いられるものであり、これらに接続するように真空搬送室をなす第２の搬送室２４がゲートバルブＧ２を介して接続されている。また第２の搬送室２４にはゲートバルブＧ３を介して複数個例えば４個の真空処理室２５〜２８が接続されている。例えば真空処理室２５〜２８としては、成膜装置やアニール装置、エッチング装置等が用いられる。

前記第２の搬送室２４の内部には、予備真空室２２，２３と、真空処理室２５〜２８とに対してウエハＷの受け渡しを行うように、例えば図中Ｙ方向に移動自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在、進退自在に構成された第２の搬送アームＡ２が設けられている。こうして予備真空室２２，２３に対しては、ゲートバルブＧ１を介して第１の搬送アームＡ１によりウエハＷの受け渡しが行なわれると共に、ゲートバルブＧ２を介して第２の搬送アームＡ２によりウエハＷの受け渡しが行なわれるようになっている。

続いて前記予備真空室２２，２３について図２、図３を参照して説明する。図中３０はチャンバであり、３１はチャンバ３０の上面に形成された開口部を覆う蓋体である。チャンバ３０の側壁には、第１の搬送室２１と連通する開口部３２が形成されると共に、第２の搬送室２２と連通する開口部３３が形成され、これら開口部３２，３３は夫々前記ゲートバルブＧ１，Ｇ２により開閉自在に構成されている。

チャンバ３０の内部には、半導体基板であるウエハＷを、その上面に載置して温度調整するための例えば円板状に形成された温調プレート４が設けられている。この温調プレート４は、例えばその底部に接触するように設けられた温調機構４２により温度調整が行なわれるようになっている。この温調機構４２は例えば流路４２ａ内に、所定の温度に調整された温調流体を通流させることにより、前記温調プレート４の温度を調整するように構成されており、こうして温調プレート４は後述するようにウエハＷを冷却するときには冷却プレートとして構成され、ウエハＷを加熱するときには加熱プレートとして構成される。

また温調プレート４のほぼ中心には、駆動軸５１が前記温調プレート４を貫通するように設けられていて、その上面には回転ステージ５が取り付けられている。この回転ステージ５は、温調プレート４の上方側にて、ウエハＷの裏面側を保持して鉛直軸回りに回転するように構成されている。また前記第1の搬送アームＡ１と第２の搬送アームＡ２との間でウエハＷの受け渡しに用いられると共に、ウエハＷを温調プレート４に受け渡すために用いられる。

このためその形状は、第1の搬送アームＡ１及び第２の搬送アームＡ２との間でウエハＷの受け渡しを行なう際に、これら搬送アームＡ１，Ａ２と干渉しないように設定され、例えばこの例では、図３に示すように、回転中心をなす駆動軸５１に、当該駆動軸５１から温調プレート４の周縁部に向けて放射状に伸びる複数の棒状部をなす３本の保持アーム５２〜５４を取り付けて構成されている。これら保持アーム５２〜５４の先端には突起５２ａ〜５４ａが設けられ、この上にウエハＷが載置されるようになっている。

一方第1及び第２の搬送アームＡ１，Ａ２は、図３（ｂ）に第1の搬送アームＡ１を例にして説明すると、例えば２本の腕部を備えたフォーク５０によりウエハＷを保持するように構成されており、このフォーク５０の内側に回転ステージ５が位置するように、回転ステージ５の大きさや形状が設定される。

前記駆動軸５１の下端側は、チャンバ３０の底壁を貫通し、チャンバ３０外側の下部側において駆動機構５５に接続されている。この駆動機構５５は、例えばモータＭ１よりなる回転機構５６及び、ボールネジ機構５７ａとガイドレール５７ｂとを備えた昇降機構５７とを備えている。図中５８はＯリング、５９は磁気シール部材であり、これらは駆動軸５１をチャンバ３０に対して気密性を維持した状態で回転及び昇降させるために用いられている。

また温調プレート４の表面には、回転ステージ５がその内部に収納される大きさの凹部４１が形成されており、こうしてウエハＷを温調プレート４から浮上した位置に保持する上昇位置と、ウエハＷが載置された回転ステージ５が温調プレート４の内部に埋没して、この温調プレート４にウエハＷを載置する下降位置との間で昇降自在に構成されている。さらに温調プレート４の周縁部には突部４０が形成されている。

このように、回転ステージ５は、ウエハＷを保持した搬送アームＡ１，Ａ２を回転ステージ５の上方側から下降させることにより、これら搬送アームＡ１，Ａ２から回転ステージ５上にウエハＷを受け渡すと共に、搬送アームＡ１，Ａ２を、ウエハＷが載置された回転ステージ５の下方側から上昇させることにより、回転ステージ５から搬送アームＡ１，Ａ２にウエハＷを受け渡すように構成されている。また、ウエハＷが載置された回転ステージ５を下降させて温調プレート４の凹部４１に埋没させることにより、回転ステージ５から温調プレート４にウエハＷを受け渡すと共に、回転ステージ５を、ウエハＷが載置された温調プレート４の内部から上昇させることにより、温調プレート４から回転ステージ５にウエハＷを受け渡すように構成されている。

さらにまた前記予備真空室２２，２３は、ウエハＷの周縁の位置を検出するための位置データ取得部を備えている。前記位置データ取得部としては、例えばウエハＷの周縁の位置を光学的に検出する検出部を備えた構成のものが用いられ、例えば検出部としては、透過型光センサよりなるラインセンサ６を用いることができる。前記ラインセンサ６は発光部６１と受光部６２とを備えており、前記発光部６１は、回転ステージ５上に載置されたウエハＷの周縁を含む測定領域に対して光を出力するように例えば蓋体３１の上部に設けられ、一方受光部６２は、前記発光部６１からの光を受光するように、発光部６１の光軸上に、発光部６１と対向する位置に設けられ、この例では、チャンバ３０の底壁の外側に設けられている。

このように発光部６１と受光部６２とが温調プレート４を挟むように設けられていることから、温調プレート４における、発光部６１からの光軸が形成される領域には光透過部４３が形成されている。またチャンバ３０の底壁及び蓋体３１における、発光部６１からの光軸形成領域にも夫々光透過部３０ａ，３１ａが形成されている。この例では、前記光透過部３０ａ，３１ａ，４２は切欠部により形成されているが、前記光軸形成領域をガラス等の光を透過させる材料により形成するようにしてもよい。こうして発光部６１と受光部６２との間にはウエハＷの周縁部を検出するための光軸が形成され、この光軸に回転ステージ５に載置されたウエハＷの周縁領域が位置するように、発光部６１及び受光部６２の位置や光軸形成領域の幅が設定される。

ここでウエハＷの周縁の位置の検出は、この例では真空処理室２５〜２８に搬送される前の真空処理前のウエハＷに対して、ウエハＷを載置した回転ステージ５を所定の回転速度で回転させながら、ウエハＷの周縁領域に対してラインセンサ６から発光することにより行われ、この回転速度と、ラインセンサ６からの検出値は後述する制御部７に出力されるようになっている。

さらに予備真空室２２，２３には、予備真空室２２，２３内を常圧雰囲気から真空雰囲気に減圧するために、排気路７２及びバルブＶ１を介して真空ポンプ７１が接続されると共に、真空雰囲気の予備真空室２２，２３を真空雰囲気から常圧雰囲気に戻すために、供給路７４及びバルブＶ２を介して不活性ガス例えば窒素ガスの供給源７３が接続されている。

さらにこの真空処理装置には、図１、図２に示すように例えばコンピュータからなる制御部７が設けられており、この制御部７はプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部を備えていて、前記プログラムには制御部７から真空処理装置の各部に制御信号を送り、後述の搬送順序を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。このプログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部７１に格納されて制御部７にインストールされる。

ここで予備真空室２２，２３においては、制御部７によってゲートバルブＧ１，Ｇ２の開閉、第１及び第２の搬送アームＡ１，Ａ２と回転ステージ５との間でのウエハＷの受け渡し、回転ステージ５と温調プレート４との間でのウエハＷの受け渡し、温調プレート４の温度調整、チャンバ３０内の常圧雰囲気と真空雰囲気との切替え、ラインセンサ６による位置検出等の際に、各部に制御信号が送られるようになっている。

また前記プログラムには、ウエハＷの位置合わせを行なうためのプログラムも含まれており、このプログラムは、図４に示すように、回転ステージ５の前記回転速度とラインセンサ６からの検出値に基づいて、ウエハＷの回転方向の位置とウエハＷの周縁の位置とを対応づけたデータとして取得する位置取得手段７２と、このウエハＷの周縁の位置データに基づいて、ウエハＷの中心位置と、ウエハの向きであるノッチの位置を演算する第１の演算手段７３と、前記ノッチの位置に基づいて、ウエハの向きを合わせるように回転ステージ５の回転を制御する回転ステージ制御手段７４と、前記ウエハＷの中心位置に基づいて、第２の搬送アームＡ２により、真空処理室２５〜２８のウエハＷの載置部の中心とウエハＷの中心とが一致した状態で、当該ウエハＷを前記載置部に受け渡すように第２の搬送アームＡ２を制御する第２の搬送アーム制御手段７５と、を備えている。この例では、位置データ取得部は、検出部をなすラインセンサと位置取得手段７２とにより構成されている。なお図４中７０はバスである。

続いて本発明の真空処理装置の作用について図５〜図１０を参照して説明する。先ず真空処理前のウエハＷの搬送について説明する。多数枚のウエハＷが収納された密閉型キャリア２０を第1の搬送室２１に搬入し、ドアＧＴを開いて、第１の搬送アームＡ１により、当該キャリア２０内のウエハＷを受け取る。次いで図７（ａ）に示すように、常圧雰囲気の予備真空室２２（または２３）のゲートバルブＧ１を開き、第１の搬送アームＡ１により開口部３２を介して当該ウエハＷを予備真空室２２（２３）内に搬入する（ステップＳ１）。ここで予備真空室２２（２３）では、回転ステージ５を前記上昇位置に位置させておく。そして第１の搬送アームＡ１により前記ウエハＷを回転ステージ５上に載置した後、第１の搬送アームＡ１を退出させ、ゲートバルブＧ１を閉じる（ステップＳ２）。なお図７〜図１０では、図示の便宜上蓋体３１を省略して描いている。

次いで図７（ｂ）に示すように、バルブＶ１を開いて真空ポンプ７１により予備真空室２２（２３）内の真空排気を開始すると同時に（ステップＳ３）、回転ステージ５を所定の回転速度で回転させながら、ラインセンサ６を作動させ、位置取得手段７２によりウエハＷの周縁の位置データを取得する（ステップＳ４）。そして第1の演算手段７３により、前記位置データに基づいてウエハＷの中心位置とノッチの位置を演算して求める（ステップＳ５）。

続いて図８（ａ）に示すように、制御部７の回転ステージ制御手段７４により、前記演算結果に基づいて、このノッチの位置を合わせるように、回転ステージ５を回転させて前記ノッチの位置合わせを行なう（ステップＳ６）。そして図８（ｂ）に示すように、予備真空室２２（２３）内が所定の真空雰囲気まで減圧された後、ゲートバルブＧ２を開き、第２の搬送アームＡ２を開口部３３を介して予備真空室２２（２３）内に進入させる。このとき制御部７の第２の搬送アーム制御手段７５により、前記演算結果に基づいて、第２の搬送アームＡ２により、真空処理室２５〜２８のウエハＷの載置部の中心とウエハＷの中心とが一致した状態で、当該ウエハＷを前記載置部に受け渡すように第２の搬送アームＡ２を制御する。この例では、第２の搬送アームＡ２に設定された載置位置にウエハＷの中心の位置合わせがなされた状態で、当該搬送アームＡ２が回転ステージ５からウエハＷを受け取るように、当該搬送アームＡ２が制御される（ステップＳ７）。

こうしてウエハＷの中心位置とノッチとが位置合わせされた状態で、ウエハＷを回転ステージ５から第２の搬送アームＡ２に受け渡し、この第２の搬送アームＡ２が開口部３３を介して予備真空室２２（２３）から退出した後、ゲートバルブＧ２を閉じる。一方、ウエハＷは、第２の搬送アームＡ２により、所定の真空処理室２５（または２６〜２８のいずれか）に搬送され（ステップＳ８）、当該真空処理室２５（２６〜２８）において、所定の真空処理が実施される（ステップＳ９）。

続いて真空処理後のウエハＷの搬送について説明する。図９（ａ）に示すように、前記所定の真空処理室２５（２６〜２８）内にて処理されたウエハＷを、第２の搬送アームＡ２により当該真空処理室２５（２６〜２８）から搬出し（ステップＳ１１）、開口部３３を介して予備真空室２３（または２２）内に搬入する（ステップＳ１２）。この際、前記予備真空室２３（２２）は、所定の真空雰囲気に設定されてからゲートバルブＧ２が開かれるが、このときまでに回転ステージ５を前記上昇位置に位置させておく。そして第２の搬送アームＡ２により前記回転ステージ５上にウエハＷを載置した後、第２の搬送アームＡ２を退出させ、ゲートバルブＧ２を閉じる（ステップＳ１３）。

次いで図９（ｂ）に示すように、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開いて不活性ガス供給源７３から不活性ガス例えば窒素ガスの予備真空室２３（２２）内への導入を開始する（ステップＳ１４）。一方、回転ステージ５を前記下降位置まで下降させてウエハＷを所定温度例えば２０℃〜３０℃程度に冷却された温調プレート４上に受け渡す（ステップＳ１５）。ここで真空処理が終了して予備真空室２３（２２）に搬入されたときのウエハＷの温度は例えば２００℃〜４００℃程度であり、このウエハＷを温調プレート４に所定時間載置することにより、例えば１００℃未満の温度まで冷却する（ステップＳ１６）。この場合には温調プレート４は冷却プレートとして用いられる。このようにウエハＷを１００℃未満の温度まで冷却するのは、第１の搬送アームＡ１はウエハＷの滑りを抑えるために、その保持部がゴムにより形成されているが、ウエハＷが１００℃以上の温度であると、熱により前記ゴムが変質してしまうからであり、また密閉型キャリア２０の中に１００℃以上の温度のウエハＷを収納すると、何らかの原因によりウエハＷが汚染されてしまうからである。

続いて図１０に示すように、予備真空室２３（２２）内が常圧雰囲気まで戻され、ウエハＷの温度が例えば１００℃未満の温度に冷却された後、ゲートバルブＧ１を開き、第１の搬送アームＡ１を開口部３２を介して予備真空室２３（２２）内に進入させる。このとき回転ステージ５を前記上昇位置に位置させ、温調プレート４から回転ステージ５にウエハＷを受け渡しておく（ステップＳ１７）。

そしてウエハＷを回転ステージ５から第１の搬送アームＡ１に受け渡し、ウエハＷを保持した第１の搬送アームＡ１が開口部３２を介して予備真空室２３（２２）から退出した後、ゲートバルブＧ１を閉じる。一方ウエハＷは、第１の搬送アームＡ１により、第１の搬送室２１を介して所定のキャリアに戻される（ステップＳ１８）。

このような真空処理装置では、予備真空室２２，２３に、第１の搬送室２１の第１の搬送アームＡ１と、第２の搬送室２４の第２の搬送アームＡ２との間でウエハＷの受け渡しに用いる回転ステージ５を設け、真空処理前のウエハＷに対して、この回転ステージ５にウエハＷを載置した状態で、ラインセンサ６を用いてウエハＷの周縁の位置データを取得し、この位置データに基づいて、ウエハＷの中心とノッチの位置合わせとを行っている。

このため、ウエハＷの位置合わせを行なうとしても、第１の搬送アームＡ１は、密閉型キャリア２０と回転ステージ５との２箇所に対してウエハＷの搬送を行なえばよく、また第２の搬送アームＡ２は、回転ステージ５と真空処理室２５（２６〜２８）との２箇所に対してウエハＷの搬送を行なえば済む。このように第１の搬送アームＡ１及び第２の搬送アームＡ２は共に、アクセス箇所が２箇所であるので、両搬送アームの負担が軽減され、搬送スループットを高めることができる。

またウエハＷは、予備真空室２２（２３）にて位置合わせが行なわれた後、第２の搬送アームＡ２にて回転ステージ５から受け取られ、そのまま直ちに所定の真空処理室２５（２６〜２８）に搬送される。従って真空処理室２５（２６〜２８）のウエハ載置部へウエハＷを受け渡すときの、位置合わせ後の受け渡し回数が１回で済むので、この受け渡し動作によって位置ずれが起こるおそれが少なく、中心とノッチとの位置合わせ精度が高い状態で真空処理室２５（２６〜２８）のウエハ載置部にウエハＷを搬送することができる。さらにウエハＷの位置合わせは、予備真空室２２（２３）を常圧雰囲気から真空雰囲気に切り替える間に行われるので、真空処理前に位置合わせを行なうとしても、位置合わせに要する時間を別に用意する必要が無く、この点からもスループットの向上を図ることができる。

続いて本発明の他の実施の形態について説明する。この例は真空処理後のウエハＷに対しても位置合わせを行なう場合に適用したものであり、例えばこの例では、図１１に示すように、ウエハＷの周縁の少なくとも３箇所の位置を検出するように、３個の検出部をなす透過型光センサ例えばラインセンサ６Ａ，６Ｂ，６ＣがウエハＷの周縁に沿って設けられている。これらのラインセンサ６Ａ〜６Ｃは、夫々発光部６１と受光部６２とを備えており、温調プレート４の発光部６１からの光軸が形成される領域には、夫々の発光部６１に対応して図示しない光透過部が形成されている。

これらラインセンサ６Ａ〜６Ｃからの検出値は、制御部７に出力されるように構成されており、制御部７には、ラインセンサ６Ａ〜６Ｃからの検出値に基づいてウエハＷの中心位置の位置データを演算する第２の演算手段と、この演算結果に基づいて、第１の搬送アームＡ１に設定された載置位置にウエハＷが載置されるように搬送アームＡ１を制御する第１の搬送アーム制御手段と、を備えている。ここで第１の搬送アームＡ１に設定された載置位置にウエハＷが載置されるとは、ウエハＷの中心位置が位置合わせされた状態で第１の搬送アームＡ１に載置されることを意味している。

この例におけるウエハＷの搬送については、真空処理前のウエハＷの搬送（図５のステップＳ１〜Ｓ９）及び、真空処理後の温調プレート４にウエハＷを受け渡すまでのウエハＷの搬送（図６のステップＳ１１〜Ｓ１５）は既述の実施の形態と同一であるので、前記ステップＳ１５以降のウエハＷの搬送について図１２により説明する。

真空処理後のウエハＷを、予備真空室２３（２２）に搬入し、回転ステージ５を介して温調プレート４に受け渡す（ステップＳ１５）。これと同時に、ウエハＷを温調プレート４により冷却しながら、温調プレート４上のウエハＷに対して３個のラインセンサ６Ａ〜６Ｃを作動させて、ウエハＷの周縁の位置データを取得する（ステップＳ２１）。そして第２の演算手段により、前記位置データに基づいてウエハＷの中心の位置データを演算により求める（ステップＳ２２）。

続いて予備真空室２３（２２）内が常圧雰囲気まで戻され、ウエハＷの温度が例えば１００℃未満の温度に冷却された後、ゲートバルブＧ１を開き、第１の搬送アームＡ１を開口部３２を介して予備真空室２３（２２）内に進入させる。このとき回転ステージ５を前記上昇位置に位置させ、温調プレート４から回転ステージ５にウエハＷを受け渡しておく（ステップＳ２３）。そして制御部７の第１の搬送アーム制御手段により、第１の搬送アームＡ１に設定された載置位置にウエハＷの中心の位置合わせがなされた状態で、当該搬送アームＡ１が回転ステージ５からウエハＷを受け取るように、当該搬送アームＡ１を制御する。こうしてウエハＷの中心が位置合わせされた状態で、ウエハＷを回転ステージ５から第１の搬送アームＡ１に受け渡す（ステップＳ２４）。ウエハＷを保持した第１の搬送アームＡ１が開口部３２を介して予備真空室２３（２２）から退出した後、ゲートバルブＧ１を閉じ、一方ウエハＷは、第１の搬送アームＡ１により、第１の搬送室２１を介して所定のキャリアに戻される。

このように真空処理後のウエハＷに対して予備真空室２３（２２）にてウエハＷの中心の位置合わせを行なうことにより、キャリア２０内に位置合わせされた状態でウエハＷを収納することができ、次工程におけるウエハＷの中心位置の位置合わせ作業が容易となる。

またウエハＷを温調プレート４上に載置した状態で、３つのラインセンサ６Ａ〜６Ｃを用いて前記位置合わせを行なっているので、温調プレート４によるウエハＷの冷却を行いながら、前記位置合わせを行なうことができ、ウエハＷの冷却と前記位置合わせとを別個に行う場合に比べて、位置合わせに要する時間を別個に用意しなくて済むので、処理時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。この際、ウエハＷは温度によって大きさが変化してしまうので、ウエハＷの中心の位置データを高い精度で求めるためには、ウエハＷの周縁の少なくとも３箇所において、当該周縁の位置データを検出する必要があるが、ウエハサイズが変化するおそれが少ない場合には、ウエハＷの周縁の２箇所において、当該周縁の位置データを検出し、ウエハＷの中心の位置データを求めるようにしてもよい。

またスループットについてそれほど考慮しなくてよい場合には、真空処理前のウエハＷに対して行なう位置合わせと同様に、ウエハＷを回転ステージ５に載置し、ウエハＷの周縁の１箇所の位置データを取得して、ウエハＷの位置合わせを行なってもよく、この場合には残りの２個のラインセンサ６Ｂ，６Ｃを設ける必要はない。

以上において、本発明では、真空処理前のウエハＷに対して予備真空室２２，２３において、予備加熱を行なうようにしてもよい。この場合には、例えば回転ステージ５にて第１の搬送アームＡ１からウエハＷを受け取った後、回転ステージ５を下降させて所定温度に加熱された温調プレート４にウエハＷを受け渡し、当該温調プレート４上に所定時間載置することによりウエハＷを予備加熱する。次いで回転ステージ５を上昇させて、温調プレート４からウエハＷを受け取った後、温調プレート４の上方側にて回転ステージ５を回転させて、既述のようにウエハＷの周縁の位置データを取得し、位置合わせを行なった後、第２の搬送アームＡ２により所定の真空処理室２５〜２８に搬送する。

ここで、予備真空室２２，２３においては、真空処理前のウエハＷの予備加熱か、または真空処理後のウエハＷの冷却のいずれかの処理が行われるが、真空処理前のウエハＷに対して予備加熱を行い、さらに真空処理後のウエハＷの冷却を行うようにしてもよく、この場合には、同じ予備真空室２２，２３を用いて真空処理前の予備加熱と真空処理後の冷却との両方を行うようにしてもよいし、２つの予備真空室２２，２３の一方を真空処理前のウエハＷの予備加熱専用の予備真空室とし、他方を真空処理後のウエハＷの冷却専用の予備真空室としてもよい。

また前記ラインセンサ６、６Ａ〜６Ｃの発光部６１及び受光部６２は、チャンバ３０の底壁の内側や蓋体３１の内側に設けるようにしてもよいし、図１３のように、温調プレート４と回転ステージ５との間に受光部６２を設け、温調プレート４に光透過部４３を形成しない構成としてもよい。この場合には、受光部６２はチャンバ３０の側壁部から支持アーム６３により進退自在に設けられ、位置検出時には発光部６１と対向する位置まで進出し、それ以外の時には温調プレート４の外方に位置するように設けられる。さらに検出部としては、反射型光センサを用いてもよく、この場合には発光部と受光部は、発光部からの光軸上に受光部が位置するように設けられる。

さらに位置データ取得部は、ＣＣＤカメラと光源とを組み合わせ、ウエハＷの周縁の一部を撮像して前記周縁の位置データを取得するものであってもよいし、ＣＣＤカメラによりウエハＷの全体を撮像して、画像からウエハＷの周縁の位置データを取得するものであってもよい。この場合には、ウエハＷの周縁の位置データを取得する際にウエハＷを回転させる必要はないが、ウエハＷのノッチの位置合わせを行なう際に、ウエハＷを回転ステージ５にて回転させることが要求される。

また上述の例では、予備真空室２２，２３の真空引きを行いながら、ウエハＷの周縁の位置データの取得を行っており、これはスループットの向上を図るという点では有効であるが、真空雰囲気に設定すると、チャンバ３０が変形することが知られており、このようにチャンバ３０が変形するとラインセンサの光軸がずれて正確に測定できないので、例えば予備真空室２２，２３に第１の搬送アームＡ１によりウエハＷを搬入して回転ステージ５上に載置し、ウエハＷの周縁の位置データの取得を行い、次いで予備真空室２２，２３の真空引きを開始し、この真空引きの途中にてウエハＷのノッチの位置合わせを行なうようにしてもよいし、予備真空室２２，２３に第１の搬送アームＡ１によりウエハＷを搬入して回転ステージ５上に載置した後、予備真空室２２，２３の真空引きを開始し、真空引きによるチャンバ３０の変形が収束してから、ウエハＷの周縁の位置データの取得を行なうようにしてもよい。

さらにまた真空処理前のウエハＷに対しては、ウエハＷの中心の位置データに基づいて、ウエハの中心と真空処理室のウエハの載置部の中心とが一致した状態で、当該ウエハを前記載置部に受け渡すように前記第２の搬送アームを制御するようにすればよく、必ずしも前記第２の搬送アームのウエハを載置する中心と前記ウエハの中心とが一致した状態で前記第２の搬送アームがウエハを受け取るように当該第２の搬送アームを制御する必要はない。

一方真空処理後のウエハＷに対しては、ウエハＷは次工程においてキャリア２０内に戻されるので、第１の搬送アームの設定された載置位置に、前記ウエハの中心位置が一致した状態で前記第１の搬送アームがウエハを受け取るように当該第１の搬送アームが制御されるが、第１の搬送室２１に他のユニットを接続し、真空処理後のウエハＷを、キャリア２０に戻す前に、第１の搬送アームＡ１により前記他のユニットに搬送する場合には、ウエハＷの中心の位置データに基づいて、ウエハの中心と前記他のユニットのウエハの載置部の中心とが一致した状態で、当該ウエハを前記載置部に受け渡すように前記第１の搬送アームを制御するようにしてもよい。

本発明の一実施の形態に係る真空処理装置を示す平面図である。 前記真空処理装置に設けられた予備真空室の一例を示す断面図である。 前記予備真空室に設けられた温調プレートと回転ステージとを示す斜視図と平面図である。 前記真空処理装置の制御部の一例を示す構成図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の他の例の検出部を示す平面図である。 前記前記真空処理装置の他の例の作用を説明するための工程図である。 前記真空処理装置の他の例を示す断面図である。 従来の真空処理装置を示す平面図である。

２０ キャリア
２１ 第１の搬送室
２２，２３ 予備真空室
２４ 第２の搬送室
２５〜２８ 真空処理室
３０ チャンバ
４ 温調プレート
４１ 凹部
４３ 光透過部
５ 回転ステージ
５１ 駆動軸
５２〜５４ 保持アーム
５５ 駆動機構
６、６Ａ〜６Ｃ ラインセンサ
６１ 発光部
６２ 受光部
７ 制御手段
Ｗ 半導体ウエハ
Ａ１ 第１の搬送アーム
Ａ２ 第２の搬送アーム

Claims (9)

1. 半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気に設けられた第1の搬送アームにより、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室に対して受け渡すと共に、前記ウエハを真空搬送室に設けられた第２の搬送アームにより、前記予備真空室と真空処理室との間で搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理装置において、
   前記予備真空室は、
   ウエハを載置して温度調整するための温調プレートと、
   ウエハを載置して鉛直軸まわりに回転自在に設けられ、ウエハを温調プレートから浮上した位置に保持する上昇位置と、前記温調プレートに埋没して、この温調プレートにウエハを載置する下降位置との間で昇降すると共に、前記第１の搬送アーム及び第２の搬送アームに対してウエハの受け渡しが行われる回転ステージと、
   前記回転ステージに載置されたウエハの周縁の位置データを取得するための位置データ取得部と、
   前記位置データ取得部にて取得した位置データに基づいてウエハの向きを演算する手段と、
   この手段の演算結果に基づいて、ウエハの向きを合わせるために前記回転ステージの回転を制御する手段と、を備え、
   前記位置データ取得部は、前記回転ステージの上方側及び温調プレートの下方側のうち一方に設けられた発光部と、前記回転ステージの上方側及び温調プレートの下方側のうち他方にて、前記発光部の光軸上に設けられた受光部と、を備えており、前記温調プレートには、前記発光部からの光を透過させるための光透過部が形成されていることを特徴とする真空処理装置。
2. 前記温調プレートは、その上に載置された真空処理後のウエハを冷却するための冷却プレートであることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
3. 前記位置データ取得部は、前記回転ステージにより回転される真空処理前のウエハの周縁の位置を検出するためのものであり、前記位置データは、ウエハの回転方向の位置とウエハの周縁の位置とを対応づけたデータであることを特徴とする請求項１又は２記載の真空処理装置。
4. 前記回転ステージは、回転中心部から放射状に伸びる複数の棒状部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の真空処理装置。
5. 前記温調プレートは、その上に載置された真空処理前のウエハを予備加熱する加熱プレートであることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
6. 半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気に設けられた第1の搬送アームにより、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室に対して受け渡すと共に、前記ウエハを真空搬送室に設けられた第２の搬送アームにより、前記予備真空室と真空処理室との間で搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理方法において、
   前記予備真空室に、前記ウエハを前記第１の搬送アームにより搬入し、温調プレートの上方側に設けられた回転ステージに載置する工程と、
   前記回転ステージによりウエハを回転させながら、位置データ取得部により前記ウエハの周縁の位置データを取得する工程と、
   次いで前記ウエハの周縁の位置データに基づいて、ウエハの向きを演算し、この向きを合わせるために前記回転ステージの回転を制御する工程と、を含み、
   前記位置データを取得する工程は、
   前記回転ステージの上方側及び温調プレートの下方側のうち一方に設けられた発光部が、前記回転ステージの上方側及び温調プレートの下方側のうち他方に設けられた受光部に向かって、前記温調プレートに形成された光透過部を透過するように光を出力する工程を含むことを特徴とする真空処理方法。
7. 前記ウエハの周縁の位置データを取得する工程は、予備真空室を減圧しながら行われることを特徴とする請求項６記載の真空処理方法。
8. 前記予備真空室に、真空処理後のウエハを前記第２の搬送アームにより搬入し、温調プレートの上方側に設けられた回転ステージに載置する工程と、
   前記回転ステージを下降させて、前記真空処理後のウエハを温調プレートの上に受け渡し、このウエハを温調プレートに載置して冷却する工程と、を含むことを特徴とする請求項６又は７記載の真空処理方法。
9. 半導体基板であるウエハを、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切替可能に構成された予備真空室と、真空搬送室とを介して真空処理室に搬送し、この真空処理室において前記ウエハに対して真空処理を施す真空処理装置に用いられ、コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項６ないし８のいずれか一項に記載の真空処理方法を実施するようにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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