JP2012195427A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットを低下させることなく、時間のロス無しに基板のアライメントを可能とした基板処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の基板処理装置は、基板２を出し入れする仕込／取出室３と、前記基板に対して所定の真空処理を行う処理室と、前記仕込／取出室と前記処理室との間における前記基板の受け渡しを行う搬送室と、を備えた基板処理装置であって、前記仕込／取出室は、真空排気可能なチャンバ１１と、前記チャンバ内に配され、前記基板が載置される支持部１２と、前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正するアライメント部と、を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

半導体製造装置は、一般的に、半導体基板を減圧下又は真空で処理する複数の処理室（プロセス室）を有している。半導体基板は、予め決められた製造工程に従い、それらの複数の処理室に連続して導入され、所定の処理が行われる。
また、処理室は、製造工程に従った所定の処理の開始前及び終了後において、通常、真空に保持される。従って、半導体基板を処理室に搬入又は搬出する場合、真空と大気圧との間で圧力を推移させる仕込／取出室（ロードロック室）が必要となる。

このような半導体製造装置として、近年、マルチチャンバ方式の半導体製造装置が多用されている。マルチチャンバ方式の半導体製造装置は、基板搬送ロボットが内部に配置された搬送室（コア室）の周りに、被処理基板を収容する単数又は複数の仕込／取出室（ロードロック室）と、被処理基板に対して成膜、エッチング等の所定の真空処理を行うための複数の処理室とが配置された構造を有している。そして、仕込／取出室と処理室との間における基板の搬送、各処理室間における基板の搬送を搬送室内の基板搬送ロボットを介して行うように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、仕込／取出室を用いた半導体基板の処理室への一般的な搬送工程は以下のようになる。半導体基板が大気から導入された仕込／取出室が排気され真空になる。続いて、仕込／取出室に隣接する搬送室に設置された基板搬送ロボットによって、半導体基板は、仕込／取出室から搬送室を経由し処理室へ搬送される。その後、プロセスチャンバ内において、半導体基板に対して処理操作（たとえば、エッチング、酸化、化学気相蒸着等）が実施される。

処理後の半導体基板は、処理室への搬送時と同様に、基板搬送ロボットによって処理室から搬送室を経由し仕込／取出室へ戻される。仕込／取出室は、前述した仕込／取出室から処理室への基板搬送以降、ずっと真空に保持されている。半導体基板が仕込／取出室に戻った後、窒素（Ｎ_２）等のパージガスを供給し、仕込／取出室の圧力を大気圧に戻す（大気開放）。仕込／取出室の圧力が大気圧に達した後、処理済みの半導体基板を基板カセットに移し、次の処理工程にそなえる。

このような基板処理装置において、基板ノッチの方向を統一するため、大気側の基板搬送ロボットにてアライメントを行い、アライメント後の基板を仕込／取出室に設置している。大気側の基板搬送ロボットは、（１）基板ケース（ＦＯＵＰと呼ばれる樹脂ケースなど）、（２）アライナー（ノッチの角度や水平方向の位置ずれを修正するユニット）、（３）仕込／取出室、の順に搬送され、ダブルアームにて効率的に搬送されている。

ところで、仕込／取出室が２つあると仕込／取出室が律速となるスループットは約２倍となる。仕込／取出室のスループットを改善するため、仕込／取出室を増やすなどのスループットの改善を行うと大気側搬送ロボットや真空側搬送ロボットのスループットが律速し始めてしまい処理速度の限界となっていた。
特に、アライメント機構の設置は、ロボットにとって搬送回数の増加となる。仕込／取出室と搬送室の中間にアライメント機構を設置したり、アライメント用の処理室を設置すると、真空側搬送ロボットのスループットが大きく低下してしまう問題があった。大気側搬送ロボットでは、上記のようなアライメント機構を備えた場合、大気側搬送ロボットのスループットが２３０枚／時程度から、１６０枚／時程度まで低下してしまうという問題があり、解決策が望まれていた。

特開２００９−２０６２７０号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、スループットを低下させることなく、時間のロス無しに基板のアライメントを可能とした基板処理装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、スループットを低下させることなく、時間のロス無しに基板のアライメントを可能とした基板処理方法を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に記載の基板処理装置は、基板を出し入れする仕込／取出室と、前記基板に対して所定の真空処理を行う処理室と、前記仕込／取出室と前記処理室との間における前記基板の受け渡しを行う搬送室と、を備えた基板処理装置であって、前記仕込／取出室は、真空排気可能なチャンバと、前記チャンバ内に配され、前記基板が載置される支持部と、前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正するアライメント部と、を有すること、を特徴とする。
本発明の請求項２に記載の基板処理装置は、請求項１において、前記仕込／取出室は、その内部に前記基板を一枚ずつ収容すること、を特徴とする。
本発明の請求項３に記載の基板処理装置は、請求項１又は２において、前記支持部は、前記基板と接触して（接触部における伝熱とガスの対流によって）熱交換することにより該基板の温度を制御すること、を特徴とする。
本発明の請求項４に記載の基板処理方法は、基板を出し入れする仕込／取出室と、前記基板に対して所定の真空処理を行う処理室と、前記仕込／取出室と前記処理室との間における前記基板の受け渡しを行う搬送室と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法であって、前記仕込／取出室において、真空排気可能なチャンバ内に配された支持部上に前記基板を載置する工程Ａと、前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する工程Ｂと、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とする。
本発明の請求項５に記載の基板処理方法は、請求項４において、少なくとも前記工程Ｂ及び工程Ｃを、減圧動作中又は昇圧動作中に行うこと、を特徴とする。
本発明の請求項６に記載の基板処理方法は、請求項４又は５において、前記支持部と前記基板とが接触して熱交換することにより、前記基板の温度を制御すること、を特徴とする。

本発明の基板処理装置では、仕込／取出室において、基板が載置される支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正するアライメント部と、を有している。本発明では、仕込／取出室にアライメント部を設置することで、従来、大気側搬送室で行っていたアライメントを省略でき、周囲のコンポーネントのスループットを低下させることなく、時間のロス無しにアライメントが可能となる。また、仕込／取出室にアライメント部を設けることにより、大気側搬送ロボットのスループットが向上できる。
本発明の基板処理方法は、前記仕込／取出室において、真空排気可能なチャンバ内に配された支持部上に前記基板を載置する工程Ａと、前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する工程Ｂと、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正する工程Ｃと、を少なくとも順に備えている。本発明では、仕込／取出室においてアライメントを行うことで、従来、大気側搬送室で行っていたアライメントを省略でき、周囲のコンポーネントのスループットを低下させることなく、時間のロス無しにアライメントが可能となる。また、仕込／取出室でアライメントを行うことにより、大気側搬送ロボットのスループットが向上できる。
なお、工程Ｃの位置ずれ量の補正は必ずしも、大気側搬送ロボット側が全てを行う必要は無く、補正の一部あるいは全部を、真空搬送ロボットが担っても構わない。たとえば、工程Ｃにおける「旋回とノッチ合わせ」までは仕込／取出室にて実施し、「水平方向の補正」は真空搬送ロボットが行う構成としてもよい。具体的には、仕込／取出室のアライナは旋回してノッチ角度を合わせ、位置ずれが許容範囲であれは、そのまま真空搬送ロボットに搬送させる。真空搬送ロボットが水平方向の位置補正機能を搭載しているならば、水平方向については基板を置く際に補正することができる。その結果、仕込／取出室のアライナ機構をよりシンプルな構成とすることが可能となり、たとえば仕込／取出室の小型化が図れるので、より好ましい。

本発明を適用したマルチチャンバ方式の基板処理装置の概略構成図。 本発明の基板処理装置（ロードロック室）の一例を模式的に示す断面図。 昇降ピンの移動を説明するための断面図。 本発明の基板処理装置において、仕込／取出室における時間と圧力との関係を示す図。 基板の位置合わせ工程の前半を説明するための断面図。 基板の位置合わせ工程の後半を説明するための断面図。 基板の位置合わせ工程の前半を説明するための平面図。 基板の位置合わせ工程の後半を説明するための平面図。 基板の位置合わせ工程の他の構成例を示す断面図および部分斜視図。

以下、本発明に係る基板処理装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態によるマルチチャンバ方式の基板処理装置１の概略構成図である。この基板処理装置１は、被処理基板（以下単に「基板」ともいう。）を出し入れする仕込／取出室（ロードロック室）３Ａ，３Ｂ（３）と、基板に対して所定の真空処理を行う処理室（プロセス室）４Ａ〜４Ｄ（４）と、仕込／取出室３Ａ，３Ｂと処理室４Ａ〜４Ｄとの間における基板の受け渡しを行うための搬送室（コア室）５とを備えている。なお、ここで仕込／取出室（ロードロック室）は、処理室（プロセス室）に接続され、そこから処理された基板を大気へ取り出す際に使用される装置のことである。

そして本発明の基板処理装置１は、前記仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）は、真空排気可能なチャンバ１１と、前記チャンバ１１内に配され、前記基板２が載置される支持部１２と、前記支持部１２上に載置された前記基板２の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板２の位置ずれ量に応じて、前記基板２の位置を修正するアライメント部と、を有すること、を特徴とする。

仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）では、真空となっている搬送室５に搬送するために排気を行う排気時間がある。よって、本発明の基板処理装置１では、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）にアライメント部を設置し、この排気時間にアライメントを行うことで、従来、大気側搬送室で行っていたアライメントを省略でき、周囲のコンポーネントのスループットを低下させることなく、時間のロス無しにアライメントが可能となる。また、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）にアライメント部を設けることにより、大気側搬送ロボットのスループットが向上できる。

仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）はそれぞれ同一の構成を有しており、内部に所定枚数の基板を収容できる基板ストッカ（図示略）が設置されている。本実施形態において、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）は、その内部に前記基板２を一枚ずつ収容する。仕込／取出室３Ａ，３Ｂには排気システムがそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。なお、仕込／取出室３Ａ，３Ｂは図示の例のように複数設置される場合に限らず、単数であってもよい。

また、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）の前には、ＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod ）７を保管するストッカ８と、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module)９とが設置されている。
ＦＯＵＰ７は、その内部を高いクリーン度で保ちつつ基板２を処理装置に搬送するための密閉容器である。ＦＯＵＰ７の内部には、複数枚の基板２が収納され、各基板２は上下方向に一定の間隔をおいて配置されている。
ＥＦＥＭ９は、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）の前面に隣接して設置され、ストッカ８に保管されたＦＯＵＰ７に収納された基板を仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）に引き渡すものである。ＥＦＥＭ９は、大気側搬送ロボット１０を有している。大気側搬送ロボット１０は、基板２をＦＯＵＰ７から取り出して仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）に供給し、処理が終わった基板２を仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）から取り出してＦＯＵＰ７に収納する。

処理室４Ａ〜４Ｄ（４）は、エッチング室、加熱室、成膜室（スパッタ室、ＣＶＤ室）等で構成され、本実施形態ではいずれも成膜室とされている。処理室４Ａ〜４Ｄには排気システム（図示略）がそれぞれ接続されており、互いに独立して真空排気可能とされている。また、各処理室４Ａ〜４Ｄには、プロセスに応じた所定の成膜ガス（反応ガス、原料ガス、不活性ガス等）のガス供給源（図示略）がそれぞれ接続されている。

搬送室５は、内部に真空側基板搬送ロボット６を有しており、仕込／取出室３Ａ，３Ｂと処理室４Ａ〜４Ｄとの間、あるいは処理室４Ａ〜４Ｄの間において、基板２の受け渡しを行うように構成されている。搬送室５には排気システム（図示略）が接続されており、独立して真空排気可能とされている。また、搬送室５にはガス源（図示略）が接続されており、ガス源から導入される調圧ガスによって所定圧に維持可能とされている。

そして、図２は、本発明の基板処理装置１において、仕込／取出室３Ａ，３Ｂ（３）の一構成例を模式的に示す断面図である。
仕込／取出室３は、真空排気可能なチャンバ１１と、前記チャンバ１１内に配され、前記基板２が載置される支持部１２と、前記支持部１２上に載置された前記基板２の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板２の位置ずれ量に応じて、前記基板２の位置を修正するアライメント部と、を有する。

チャンバ１１には排気手段１６が接続されており、独立して真空排気可能とされている。また、チャンバ１１にはガス供給手段１５が接続されており、ガス供給手段１５から導入されるガスによって所定圧に維持可能とされている。

チャンバ１１の内部に、基板２の受渡をするための、支持部１２が設けられている。支持部１２には、貫通孔１８が設けられており、この貫通孔１８に、基板２を昇降させるための昇降ピン４０が、支持部１２の表面（上面）に対して突没可能に挿通されている。

昇降ピン４０は、棒状の脚部４１と、基板２を支持する腕部４５を有している。支持部１２には貫通孔１８が形成されており、脚部４１はこの貫通孔１８に挿通され、下端が支持部１２よりも下方まで導出されている。
昇降ピン４０は、伸縮可能なベローズ３５を介して、エアシリンダ等の昇降装置５３に接続されている。
そして、昇降装置５３により昇降ピン４０を昇降させることにより、基板２を受け渡しする場合には、昇降ピン４０を支持部１２の表面（上面）から突出させ、基板２を支持部１２の表面１２ａ（上面）に載置する場合には、昇降ピン４０を支持部１２の表面１２ａ（上面）から陥没させる。

なお、昇降ピン４０の形状が基板２の中心に接触する形状の場合、基板２が反っていると、接触面積が少なくなり、昇降ピンを回転した時に空回りしたり、回転が止まらなくなってしまう場合があるので、基板２の中心が基板２に触れない形状の昇降ピン４０を採用する必要がある。
昇降ピン４０の位置は基板２の外周に近い方が基板２のずれを防ぐ効果が高い。しかし、後述するように支持部１２にて基板２を冷却するためには、支持部１２と基板２が熱交換するための支持部１２の接触面積や、支持部１２の平坦度が求められたり、支持部１２自体を冷却する必要があるため、中央部が、昇降ピン４０の回転のために空洞になってしまうと冷却に支障をきたす。

チャンバ１１の底壁の外部側には、円筒形のベローズ３５の上端が気密に取り付けられている。
このベローズ３５は、支持部１２の真下に位置しており、チャンバ１１底壁のベローズ３５が取り付けられた部分と、支持部１２には、連通する孔３６が形成されている。

チャンバ１１底壁の孔３６の開口の周囲はベローズ３５の壁面で取り囲まれており、ベローズ３５の内部とチャンバ１１の内部は、チャンバ１１底壁の孔３６を介して接続されている。
ベローズ３５の下端には、底板部３７が取り付けられている。ベローズ３５の内部には、昇降ピン４０が配置されている。

底板部３７の下方位置には回転装置５１が配置されており、脚部４１の下端は回転装置５１に取り付けられている。脚部４１は鉛直に配置されており、脚部４１の中心軸線は鉛直になっている。腕部４５は脚部４１の上端に取り付けられている。昇降ピン４０は、回転装置５１によって脚部４１の中心軸線を中心に回転するように構成されている。昇降ピン４０の回転によって、腕部４５上の基板２は水平面内で回転する。この回転ではベローズ３５には力は加わらない。

ベローズ３５の上端は、チャンバ１１の底壁に気密に固定されており、昇降ピン４０の脚部４１と底板部３７の貫通孔の間も気密に構成されており、従って、ベローズ３５の内部とチャンバ１１の内部には大気が侵入しないように構成されている。

また、底板部３７の貫通孔と脚部４１の間には、たとえば磁性流体が設けられており、ベローズ３５内部に大気を侵入させずに、昇降ピン４０が回転できるように構成されている。
脚部４１や腕部４５はベローズ３５の内径よりも小さく、昇降ピン４０は、ベローズ３５の内部を鉛直上下方向にも、水平方向にも移動できる。

底板部３７には、移動装置５２とエアシリンダ等の昇降装置５３が接続されている。昇降装置５３は、回転装置５１と、底板部３７と、昇降ピン４０を一緒に上下移動させるように構成されており、昇降装置５３によって底板部３７が上下移動する。これにより基板２を受け渡しする場合には、上昇移動させ、腕部４５の上端が支持部１２の表面（上面）よりも上方まで移動し、基板２をステージ１２の表面１２ａ（上面）に載置する場合には、下降移動させて、腕部４５の上端が支持部１２の表面（上面）よりも下方に移動するように構成されている。

移動装置５２と、昇降装置５３と、回転装置５１は、制御装置５５にそれぞれ接続されており、底板部３７を移動、昇降、回転させる動作は制御装置５５によって制御されている。
すなわち、本実施形態の基板処理装置１では、仕込／取出室３の支持部１２にＸ軸方向（移動装置５２），Ｙ軸方向（移動装置５２），Ｚ軸方向（昇降装置５３），θ軸方向（回転装置５１）の４つの駆動機構を備えている。

昇降装置５３（Ｚ軸方向）は、昇降ピン４０上の基板２を支持部１２上に載置したり、昇降ピンで取ったりする際に用いられる。
移動装置５２（Ｘ軸，Ｙ軸方向）は、昇降ピン４０上の基板２をＸＹ平面方向、すなわち基板２にとって水平方向に移動させるときに用いられる。
回転装置５１（θ軸方向）は、昇降ピン４０上の基板２を回転させるときに使う。主にノッチのアライメントの際に用いられる。

ベローズ３５は、円筒形の中心軸線方向、即ち上下方向に伸縮変形可能に構成されており、底板部３７が上方に移動する場合はベローズ３５は縮み、下方に移動する場合には伸びる。
また、ベローズ３５は、図３（ａ）に示すように、上端開口の中心軸線Ｃａと下端開口の中心軸線Ｃｂが一致した状態から横方向に変形させると、図３（ｂ）に示すように、上端開口と下端開口が平行な状態を維持しながら、中心軸線Ｃａ、Ｃｂを不一致の状態にできる。このとき、ベローズ３５の上端は底面に取り付けられており、固定されている。

移動装置５２は軸５４を介して底板部３７に取り付けられており、移動装置５２が底板部３７に水平方向の押圧力を印加することでベローズ３５は横方向変形し、底板部３７が水平面内で移動し、その結果、昇降ピン４０は、鉛直状態を維持しながら、水平方向に移動する。従って、腕部４５上に基板２が水平に配置されていると、移動装置５２によって基板２は水平面内を移動する。

その状態から、移動装置５２が押圧前の位置方向に底板部３７を牽引すると、ベローズ３５の横方向変形が解消しながら、底板部３７は元の位置に水平移動するように構成されている。

また、支持部１２は、前記基板２と接触して熱交換することにより該基板２の温度を制御する。仕込／取出室３に戻ってくる基板２が高温の場合、仕込／取出室３にて冷却する必要があるため、温度制御部を備える。
支持部１２は、面１２ａ上に溝部１３が設けられており、この面１２ａ上に微小な隙間部１９を有して基板２が載置されるとともに、該基板２と接触して熱交換することにより該基板２を冷却する。
支持部１２に溝部１３を設けることで、ガス供給手段１５から導入されたガスが、この溝部１３を通じて基板２と支持部１２との間の空間に入り込み、熱交換により基板２を冷却する。さらに、支持部１２に溝部１３を設けることで、５０Ｐａ以上の圧力下にある場合、基板１２を下げて基板２と支持部１２が接触した際に、基板２と支持部１２との間の空隙を小さくできる。ゆえに、溝部１３は、ガスによって基板２が浮き上がって基板２が横滑りする問題を抑制できる効果をもたらす。また、溝部１３は、基板２と支持部１２との接触面積を、適切な冷却温度と温度分布になるように調整する機能もある。

このような溝部１３の形態としては特に限定されるものではなく、たとえば同心円状に設けられていてもよいし、放射状に設けられていてもよい。また、放射状の溝部１３と同心円状の溝部１３とを組み合わせたものでもよい。

また、前記チャンバ１１内にあって、前記支持部１２上に載置された前記基板２の一面２ａよりも上側に位置する第一空間αへ所定のガスを導入するガス供給手段１５を備える。
ガス供給手段１５は、前記チャンバ１１内にあって、前記支持部１２上に載置された前記基板２の一面２ａよりも上側に位置する第一空間αへ所定のガスを導入する。導入されたガスは、支持部１２に形成された溝部１３を通じて基板２と支持部１２との間の空間に入り込み、熱交換により基板２を冷却する。

ガス供給手段１５が、前記第一空間αに導入するガスは、前記チャンバ１１を真空状態から大気開放する際に供給されるガスである。このようなガスとしては、特に限定されるものではないが、たとえば窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム等、が挙げられる。

なお、本実施形態において、前記第一空間αの圧力Ｐ_１ が、前記基板２よりも下側に位置し、該支持部１２と該基板２の他面２ｂとの間に設けられた前記隙間部１９及び前記溝部１３を含む第二空間βの圧力Ｐ_２ よりも大きくなるように、前記圧力Ｐ_１ 、Ｐ_２ を制御する制御手段１７を有していてもよい。
前記基板２と前記支持部１２とを接触させて熱交換することにより該基板２を冷却する際に、第一空間αと第二空間βの圧力差により基板２が支持部１２上に押し付けられ、上方への（凸状の）反りを抑制することができる。これにより基板２が支持部１２から浮き上がらず、支持部１２と基板２との接触面積を確保することができ、面内でのバラツキがなく均一に、かつ迅速に基板２を冷却することができる。

このような制御手段１７は、たとえば、圧力計１７ａ、流量計１７ｂ、バルブ１７ｃ等から構成され、チャンバ１１内の圧力（Ｐ_１、Ｐ_２）をモニタリングするとともに、ガス供給手段１５からチャンバ１１内に導入されるガスの量を調整する。

なお、前記支持部１２内に、冷却水等の冷却媒体を循環させる冷却媒体流路（図示略）が設けられていてもよい。冷却媒体流路に冷却媒体を流すことで、支持部１２上に載置された基板２との熱交換を促進させ、基板２を効率よく冷却することができる。

さらに、仕込／取出室３において、基板２に対して加熱処理が必要な場合は、仕込／取出室３に温度制御部として加熱部を設け、該基板２の温度を制御してもよい。このような温度制御部（加熱部）としては、たとえば支持部１２に内蔵されたヒーターや、赤外線ランプヒーターなど（図示略）が挙げられる。

そして、このようなマルチチャンバ方式の基板処理装置１において、仕込／取出室３（ロードロック室）を用いた基板２の処理室への一般的な搬送工程は以下のようになる。
まず基板２が大気側（ＥＦＥＭ９）から導入された仕込／取出室３が排気され真空になる。続いて、仕込／取出室３に隣接する搬送室５に設置された真空側基板搬送ロボット６によって、基板２は、仕込／取出室３から搬送室５を経由し処理室４へ搬送される。その後、処理室４（プロセスチャンバ１１）内において、基板２に対して処理操作（たとえば、エッチング、酸化、化学気相蒸着等）が実施される。

処理後の基板２は、処理室４への搬送時と同様に、真空側基板搬送ロボット６によって処理室から搬送室５を経由し仕込／取出室３へ戻される。仕込／取出室３は、前述した仕込／取出室３から処理室４への基板搬送以降、ずっと真空に保持されている。基板２が仕込／取出室３に戻った後、窒素（Ｎ_２）等のパージガスを供給し、仕込／取出室３の圧力を大気圧に戻す（以下大気開放）。また、加熱された基板２を冷却する。仕込／取出室３の圧力が大気圧に達した後、処理済みの基板２を基板カセットに移し、次の処理工程にそなえる。

そして、本発明の基板処理方法は、前記仕込／取出室３において、真空排気可能なチャンバ１１内に配された支持部１２上に前記基板２を載置する工程Ａと、前記支持部１２上に載置された前記基板２の位置ずれ量を検出する工程Ｂと、前記測定部によって検出された前記基板２の位置ずれ量に応じて、前記基板２の位置を修正する工程Ｃと、を少なくとも順に備えたこと、を特徴とする。
本発明では、仕込／取出室３においてアライメントを行うことで、従来、大気側搬送室（ＥＦＥＭ９）で行っていたアライメントを省略でき、周囲のコンポーネントのスループットを低下させることなく、時間のロス無しにアライメントが可能となる。
以下、工程順に説明する。なお、ここでは、仕込／取出室３において減圧動作中に基板２の位置ずれを補正する場合を例に挙げて説明する。
図４は、仕込／取出室３における時間（および工程）と、圧力との関係を示す図である。

（１）真空排気可能なチャンバ１１内に配された支持部１２上に前記基板２を載置する（工程Ａ）。
まず、ＥＦＥＭ９から仕込／取出室３へ基板２を搬送し、仕込／取出室３の昇降ピン上に載置する。
具体的には、仕込／取出室３の搬出入口（ドア）を開く（図４中Ｓｔｅｐ１）。ＥＦＥＭ９の大気側基板搬送ロボット１０によって、処理済の基板２をアンロードする（図４中Ｓｔｅｐ２）。ＥＦＥＭ９の大気側基板搬送ロボット１０によって、処理前の基板２をロードする（図４中Ｓｔｅｐ３）。仕込／取出室３の搬出入口（ドア）を閉じる（図４中Ｓｔｅｐ４）。

仕込／取出室３のチャンバ１１の側壁の、支持部１２の両側位置には、第一、第二の搬出入口３８、３９がそれぞれ設けられている。第一の搬出入口３８が開けられ、ＥＦＥＭ９内の大気側基板搬送ロボット１０のアーム上に基板２が乗せられた状態で、第一の搬出入口３８からチャンバ１１内に搬入される。

アーム上の基板２は支持部１２の鉛直上方位置で静止した後、昇降ピン４０が上昇すると、昇降ピン４０の上部はアームの隙間から基板２の裏面に接触し、更に上昇すると、基板２はアーム上から昇降ピン４０に移載される。移載後、アームが基板２と支持部１２の間から抜去されると、基板２は昇降ピン４０上に乗せられる。
次に、基板搬送ロボット１０のアームが仕込／取出室３から抜かれて、安全に仕込／取出室３の第一の搬出入口３８のドアバルブが閉められる状態になった時点で、ドアバルブを閉じ、排気バルブを開く。

（２）前記支持部１２上に載置された前記基板２の位置ずれ量を検出する（工程Ｂ）。
ＲＯＵＵＧＨバルブを開け、排気を開始する（図４中Ｓｔｅｐ５）。ＲＯＵＧＨバルブを閉じ、排気を終了する（図４中Ｓｔｅｐ６）。本実施形態では、上記Ｓｔｅｐ５における減圧動作中に基板２の位置ずれ量を検出する。

排気が開始されたら、昇降ピン４０を基板２がずれない速度で回転させ、センサにて昇降ピン４０の回転角度に対する基板２の位置ずれ角度とノッチの角度を検出する。
たとえばチャンバ１１内には、基板２の位置ずれ量を検出する測定部として、制御装置５５に接続されたＣＣＤカメラ６０が配置されており、昇降ピン４０上の基板２の、理想位置からのずれ量とずれ方向がＣＣＤカメラ６０と制御装置５５で検出される。なお、測定部としてはこれに限定されず、基板２の位置ずれを検出できるものであれば、各種センサを用いることができる。

（３）前記測定部によって検出された前記基板２の位置ずれ量に応じて、前記基板２の位置を修正する（工程Ｃ）。
メインバルブを開け、排気を開始する（図４中Ｓｔｅｐ７）。次に、仕込／取出室と搬送室の間を仕切るために用いるバルブ（仕切りバルブ：ＩＳＯ．Ｖ：Isolation Valve ）を開ける（図４中Ｓｔｅｐ８）。本実施形態では、上記Ｓｔｅｐ７，８における減圧動作中に基板２のアライメントを行う。

基板２の位置修正はθ軸、Ｘ軸，Ｚ軸にて可能である。以下にその例を示す。
まず、θ軸で１回転させて、幅のあるレーザセンサでノッチ位置と基板２の位置ずれを検知する。
水平移動軸に基板２の位置ずれ角度が合うように旋回し、位置ずれが最小となるように、水平移動する。基板２の最もずれているθ角度をＸ軸上に来るように基板２を回転して、ずれがなくなる方向にＸ軸を移動させる。

そして、昇降ピン４０を下げて基板２を支持部１２に置いてから昇降ピン４０を元の位置に戻し、再度昇降ピン４０を上げることで位置を補正する。Ｚ軸を下げて基板２を支持部１２上に置き、Ｘ軸を基準位置に戻してから、Ｚ軸を上げて基板２を昇降ピン４０に載せる。

これで基板２の位置ずれは解消されたので、最後に、基板２のノッチ位置が規定位置に来るようにθ角度を回転してノッチ角度を合わせる。これにより、基板２の位置修正（アライメント）が終了する。
また、基板２の位置修正だけであれば、Ｘ，Ｙ軸だけで可能である。ただし、この場合はＸ，Ｙそれぞれの方向に対するずれ量が測定できる必要がある。つまり２ヶ所のレーザセンサまたはＣＣＤカメラが必要となる。

装置を制御するコンピュータ（図示略）は、仕込／取出室３の排気が終了、およびアライメントが終了した情報を受けた時点で、仕込／取出室３は基板搬送可能状態と判断し、搬送室５の真空側搬送ロボット６にて基板２をアンロードする（図４中Ｓｔｅｐ９）。

特に本発明において、少なくとも前記工程Ｂ及び工程Ｃを、減圧動作中又は昇圧動作中に行うことが好ましい。減圧動作中又は昇圧動作中に、基板２の位置ずれ量を検出、位置の修正を行うことで、時間のロスが無くなり、また、スループットを低下させることなく基板２のアライメントを行うことができる。このような「基板位置ずれ量の検出」や「位置の修正」は、支持部１２と基板２の間の空間βが小さい場合、基板２を支持部１２に載置する際に基板２が横滑り（スライド）して基板位置ずれを招く虞がある。また、センサの付いている天板やセンサ光の透過用ガラス、ステージなどが、排気中に大気圧によってＯリングなどを押しつぶして移動することがあるため、高精度の位置ずれ検出のためには、たとえば５０Ｐａ以下の圧力で行うことが好ましい。
ただし、上述した「基板位置ずれ量の検出」が、基板を旋回させるだけで、基板を支持部に接触させずに行える場合には、必ずしも５０Ｐａ以下の圧力とする必要はなく、たとえば５０Ｐａ〜大気圧の範囲としても構わない。
なお、この間に、支持部１２と前記基板２とが接触して熱交換することにより、前記基板２の温度を制御してもよい。

ここで、仕込／取出室３において基板２の位置ずれを解消する手順について詳細に説明する。
図５〜図８は、基板の位置合わせ工程の前半を説明するための図である。
図５（ａ）と図７（ａ）の符号Ｏは腕部４５の上端が位置する水平面と、ベローズ３５に横方向変形が無いときの、昇降ピン４０の回転軸線との交点である回転中心を示している。基板２が基板搬送ロボット１０のアーム上から昇降ピン４０上に移載される際には、ベローズ３５は横方向変形の無い状態にされており、昇降ピン４０の中心軸線は、回転中心Ｏを通り、昇降ピン４０が回転すると、昇降ピン４０上に配置された基板２は、この回転中心Ｏを中心に回転する。

また、符号Ａは、基板２の表面上の基板中心を示しており、理想位置からのずれがなかった場合は、基板中心Ａは、回転中心Ｏの鉛直上方に位置しているが、ここでは、搬送誤差があり、位置ずれにより、基板中心Ａと、回転中心Ｏとが一致していないものとする。

また、昇降ピン４０を下降させ、基板２を支持部１２上に仮置きした状態で、位置ずれを検出した後、昇降ピン４０を上昇させ、支持部１２上から持ち上げてもよい。
いずれの場合も、基板２を昇降ピン４０に乗せた状態で、昇降ピン４０を回転中心Ｏを中心に回転させ、基板２を水平面内で回転させ、基板中心Ａと回転中心Ｏとを結ぶ線分を、基板２の水平移動方向と平行になるようにする（図５（ｂ）、図７（ｂ））。 図７（ｂ）の符号Ｈは、底板部３７が水平移動したときに、腕部４５上の基板２が水平面内で移動する水平移動方向を示している。

ベローズ３５は金属で形成されており、一般的に、金属が繰り返し変形する場合、同一方向への変形と元の状態への復帰を繰り返す場合に比べ、変形が無い状態を中心として、前後方向や左右方向等、一方向への変形及び復帰と逆方向への変形及び復帰を繰り返す場合の方が、疲労の蓄積が大きく、破壊しやすくなる。

本実施形態では、ベローズ３５が繰り返し横方向変形しながら移動及び復帰する際に、ずれが増大する場合の移動方向が同じであり、従って、ベローズ３５の横方向変形の方向が一方向に定められており、ベローズ３５の破壊が防止されている。

基板中心Ａと回転中心Ｏを結ぶ線分を、基板２の水平移動方向Ｈと平行にする際、基板中心Ａは、回転中心Ｏよりも水平移動方向Ｈの上流側に配置し、移動装置５２によって、ベローズ３５を横方向変形させて底板部３７を移動させると、基板中心Ａは、回転中心Ｏの鉛直上方位置に近づく。
基板中心Ａが、回転中心Ｏを通る鉛直線Ｃ上に位置したところで、移動を停止する（図５（ｃ）、図７（ｃ））。ここでは、鉛直線Ｃはベローズ３５の上端開口の中心軸線Ｃａと一致している。

次いで、その状態で、昇降ピン４０を鉛直に降下させると、基板２は、基板中心Ａが回転中心Ｏの鉛直上に位置した状態で支持部１２上に配置される。図５（ｄ）と図７（ｄ）は基板２が支持部１２上に配置された状態を示しており、図７（ｄ）と図７（ｃ）に示すように、支持部１２に配置する前と後では平面的な位置関係は変わらない。

昇降ピン４０上から基板２が支持部１２に移載された後、移動装置５２を動作させ、底板部３７を元の位置に戻すと、ベローズ３５は横方向変形のない状態に復帰する。昇降ピン４０の回転軸線は、回転中心Ｏを通る位置に復帰する（図６（ｅ）、図８（ｅ））。

基板２にノッチ２ｃが形成されている場合、ノッチ２ｃの向きも決まっており、制御装置５にはノッチ２ｃと回転中心Ｏを結ぶ線分と、回転中心Ｏを通る基準直線Ｓとの角度が予め入力されており、ベローズ３５の横方向変形が無い状態で、昇降ピン４０を上昇させ、昇降ピン４０上に基板２を乗せ（図６（ｆ））、昇降ピン４０を回転させてノッチ２ｃを設定された方向に向ける。ノッチ２ｃと回転中心Ｏを結ぶ線分と、基準直線Ｓとの角度は、設定された角度になる（図８（ｆ））。ここでは、設定された角度はゼロであり、ノッチ２ｃは基準直線Ｓ上に位置する。

その状態で、第二の搬出入口３９を開け、基板２が搬入された搬送室とは逆側の搬送室５内の基板搬送ロボット６のアームを第二の搬出入口３９からチャンバ１１内に挿入し、基板２の下方に位置させた状態で昇降ピン４０を下降させると、基板２は位置ずれの無い状態で、アーム上に移載される。

なお、上記実施形態では、基板中心Ａを回転中心Ｏの鉛直軸線上に位置させた状態で、一旦支持部１２上に基板２を配置し、ベローズ３５の横方向変形を解消していたが、基板中心Ａが回転中心Ｏの鉛直軸線上に位置すれば、ベローズ３５が横方向変形したまま、昇降ピン４０を回転させ、ノッチ２ｃを所定方向に向けることができる。
ベローズ３５が横方向変形した状態で、基板２の下方に基板搬送ロボット６のアームを静止させ、昇降ピン４０を降下させて基板２を昇降ピン４０上からアーム上に移載することもできる。

リフトピンの大気側に水平方向に２軸持つ水平移動輪を採用した場合は、基板２を支持部１２に置いて補正する必要が無く、ノッチ角度を合わせた後、水平方向（Ｘ，Ｙ）に移動して基板２の位置ずれも補正でき、排気時間よりもアライメント時間が長い場合にアライメント時間が短縮できる。

真空側搬送ロボット６に水平方向の基板２の位置ずれを補正する機能がある場合は、仕込／取出室３にて水平方向の位置ずれを修正する必要が無くなる。よって、ノッチ角度だけ合わせてアライメントを終了可能となり、排気時間よりもアライメント時間が長い場合にアライメント時間が短縮できる。
基板２の位置ずれ、ノッチ角度以外にもノッチ以外の異常形状（たとえばチッピングによる不連続な形状）を検出することで、処理前に基板２の処理を停止することができる。

このように、本発明では、仕込／取出室３においてアライメントを行うことで、従来、大気側搬送室（ＥＦＥＭ９）で行っていたアライメントを省略でき、周囲のコンポーネントのスループットを低下させることなく、時間のロス無しに基板のアライメントが可能となる。

なお、上述した実施形態では、仕込／取出室３において減圧動作中に基板２位置ずれを補正する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、仕込／取出室３において昇圧動作する際にも、同様に基板２位置ずれを補正することかできる。処理後の基板２に位置ずれやチッピングなどの問題があった場合に、昇圧中に基板２を旋回してセンサにて得られた基板２の位置ずれ量、ノッチ角度、ノッチ以外の不連続な形状などを測定して後の基板処理工程に、異常な基板２を流さないように検査できる。また、基板２の搬送ずれなどが発生している場合に、これを検知することが可能となり、たとえば、３ｍｍ以上のずれが発生したらエラーを出力して装置を停止するなど、スループットの低下無しに装置の異常が検知できる。

ところで、前述した図５および図６に示した一構成例では、昇降ピン４０に基板２が載置された状態において、基板２の裏面（下面）と接しているのは昇降ピン４０の枝部の先端（上端、３箇所）のみであり、基板２の裏面（下面）の大部分と、昇降ピン４０を構成する腕部４５との間は、大きな空間が存在していた。このような空間が存在すると、基板２から熱を逃がすルートが、昇降ピン４０の枝部の先端（上端、３箇所）のみ限定されるため、伝熱効率が芳しくない。

図９は、この伝熱効率を向上させる工夫を凝らした他の構成例である。
図９に示す構成例によれば、支持部１２の中央部を残し、支持部１２に設けた周回状の３つの穴１２ａ〜１２ｃを通して、昇降ピン４０の３本の枝部４５ａ〜４５ｃがそれぞれ、昇降可能であり、かつ、各枝部４５ａ〜４５ｃの先端が穴に沿って円弧状に移動可能［図９（ｄ）］とされている点が特長である。
このような構成によれば、図９（ａ）→図９（ｂ）→図９（ｃ）→再度、図９（ａ）という状態を、順に保持することが可能となる。

すなわち、図９（ａ）は、昇降ピン４０が最も降下した位置にあり、基板２の裏面全てが支持部１２と接触した状態を示しており、基板２の熱が支持部１２に直接伝わり、最も冷却効果が高い。図９（ｂ）は、棒状の脚部４１を矢印方向へ上昇させることにより、昇降ピン４０の各枝部４５ａ〜４５ｃの先端が基板２を持ち上げ、基板２の裏面全てが支持部１２と離れた状態を示している。図９（ｃ）は、棒状の脚部４１を矢印方向へ回転させることにより、昇降ピン４０の各枝部４５ａ〜４５ｃの先端に支持された基板２が回転する状態を示している。その際、図９（ｄ）に示す矢印方向に、昇降ピン４０の各枝部４５ａ〜４５ｃの先端は、支持部１２に設けた周回状の３つの穴１２ａ〜１２ｃに沿って移動する。その後、図９（ａ）の状態に戻す。
このような工程を繰り返すことにより、図９に示した構成例は、前述した図５および図６の構成例に比べて、優れた伝熱効率を有するので、著しい冷却効果が発揮される。

以上、本発明の基板処理装置及び基板処理方法について説明してきたが、本発明は上述した例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に広く適用可能である。

１ 基板処理装置、２ 基板、２ｃ ノッチ、３Ａ，３Ｂ（３） 仕込／取出室、４Ａ〜４Ｄ（４） 処理室、５ 搬送室、６，１０ 基板搬送ロボット、１１ チャンバ、１２ ステージ（支持部）、１３ 溝部、１５ ガス供給手段、１６ 排気手段、１７ 制御手段、１８ 貫通孔、１９ 隙間部、３５ ベローズ、４０ 昇降ピン、５２ 移動装置、５３ 昇降装置、５１ 回転装置、５５ 制御装置、６０ ＣＣＤカメラ。

Claims (6)

1. 基板を出し入れする仕込／取出室と、前記基板に対して所定の真空処理を行う処理室と、前記仕込／取出室と前記処理室との間における前記基板の受け渡しを行う搬送室と、を備えた基板処理装置であって、
   前記仕込／取出室は、真空排気可能なチャンバと、前記チャンバ内に配され、前記基板が載置される支持部と、前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する測定部と、前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正するアライメント部と、を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記仕込／取出室は、その内部に前記基板を一枚ずつ収容すること、を特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記支持部は、前記基板と接触して熱交換することにより該基板の温度を制御すること、を特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 基板を出し入れする仕込／取出室と、前記基板に対して所定の真空処理を行う処理室と、前記仕込／取出室と前記処理室との間における前記基板の受け渡しを行う搬送室と、を備えた基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
   前記仕込／取出室において、
   真空排気可能なチャンバ内に配された支持部上に前記基板を載置する工程Ａと、
   前記支持部上に載置された前記基板の位置ずれ量を検出する工程Ｂと、
   前記測定部によって検出された前記基板の位置ずれ量に応じて、前記基板の位置を修正する工程Ｃと、
   を少なくとも順に備えたことを特徴とする基板処理方法。
5. 少なくとも前記工程Ｂ及び工程Ｃを、減圧動作中又は昇圧動作中に行うこと、を特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記支持部と前記基板とが接触して熱交換することにより、前記基板の温度を制御すること、を特徴とする請求項４又は５に記載の基板処理方法。

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