JP2014175527A - 基板位置検出システムおよびこれを備えた半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板位置検出システムの構成を小型化し、処理室内での設計自由度の向上を図る。
【解決手段】真空雰囲気の処理室８内で基板２１を支持する支持部材２２と、支持部材２２に取り付けられ、少なくとも光源Ｌを有する光源ユニットと、処理室８の外側に配置され、光源Ｌで照らされた基板２１を撮影する撮影部２３と、撮影部２３からのデータを画像処理する画像処理部２４と、を備えた基板位置検出システム。
【選択図】 図２

Description

処理室内で基板が正常位置に配置されているかどうかを検出するシステムとこれを備えた半導体製造装置に関する。

真空雰囲気内で基板（シリコンウェーハやガラス基板等）への処理を行う半導体製造装置では、当該基板への処理に先駆けて、基板が正常な位置に配置されているかどうかを確認する為の基板位置検出システムを備えている。この基板位置検出システムの一例として、特許文献１や特許文献２に挙げられる構成が用いられている。

特許文献１に記載の基板位置検出システムは、真空容器の外側に設けられた光源からの光を基板の裏面外周部に照射し、真空容器の外側に設けられたカメラで基板外周部を撮影する。その後、カメラで撮影されたデータを画像処理することで基板が正常な位置に配置されているかどうかを確認するシステムである。

より具体的な構成を述べると、次のものである。真空容器の外側に光源が配置されている。光源からの光は第一のライトガイドを通じて真空容器の内部に導入され、真空容器の床面に支持された投光部に伝達される。投光部へ伝達された光は、基板が支持されたホルダを駆動する駆動装置の支持台が所定位置にあるときに、支持台に取り付けられた受光部に伝達される。受光部に伝達された光は、第二のライトガイドを通じて支持台上方に配置された発光器に伝達される。その後、発光部からの光が基板の裏面外周部に照射される。真空容器の外側にはカメラが設けられていて、このカメラで光が照射された基板の撮影が行われる。その後、撮影データを画像処理することで基板が正常な位置に配置されているかどうかの確認が行われる。

特許文献２に記載の基板位置検出システムは、処理室床面での反射光を基板の裏面外周部に照射し、光が照射されたウェーハの外周部を処理室の外側に設けられたカメラで撮影する。その後、カメラで撮影されたデータを画像処理することで基板が正常な位置に配置されているかどうかを確認するシステムである。

より具体的な構成を述べると、次のものである。ライトガイドを用いて処理室外側に設けられた光源からの光を処理室内側に伝達する。処理室床面に設置されたスタンドによって、ライトガイドは先端部が処理室床面側を向くようにして支持されている。処理室床面に照射された光は、処理室床面で反射されて、ウェーハの裏面外周部に照射される。処理室の外側にはカメラが設けられていて、このカメラで反射光が照射されたウェーハの撮影が行われる。その後、撮影データを画像処理することでウェーハが正常な位置に配置されているかどうかの確認が行われる。

特開２０１０−０９２６１９号公報 特開２０１１−２２２７３３号公報

特許文献１や特許文献２に記載の基板位置検出システムは、処理室床面に対して光源からの光の伝達路を構成するライトガイドを配置している。具体的には、その配置場所は、基板の外周に光を照射する関係上、位置検出時に基板が配置される場所よりも基板の面内方向に沿って外側になる。また、検出を正常に行う為に、処理室床面から基板までの比較的長い光の伝達経路を遮る位置には部材を配置することができない。さらに、処理室内には、このような位置検出システムの他に基板を搬送する搬送機構を配置する必要がある。このような理由により、処理室の容積を十分に大きなものにしておく必要があった。

しかしながら、処理室の容積を大きなものにすると、処理室の雰囲気を真空から大気あるいは大気から真空に変化させるのに時間を要することになる。その結果、装置の稼働率の低下を招き、ひいては基板処理に係る生産性が低下することが懸念される。また、処理室の容積を大きくした場合、半導体工場内への装置の搬入出に支障を来すことや半導体工場内の限られたスペースに装置を配置することが出来なくなることも懸念される。さらには、処理室を大きくすると、部材費も高額になる。

このような懸念事項を考慮して、処理室の容積を大きくせずに、処理室内の限られたスペースに、処理室内外に基板を搬送する為の搬送機構や処理中の基板を移動させる基板駆動機構等を詰め込むことが行われている。しかしながら、部材間での干渉等を考慮すると、設計上の自由度が格段に低下し、装置設計が非常に困難になってしまう問題があった。

そこで、本発明では基板位置検出システムの構成を小型化し、処理室内での設計自由度の向上を図ることを主たる目的とする。

基板位置検出システムは、少なくとも光源を有し、真空雰囲気の処理室内で基板を支持する支持部材に取り付けられる光源ユニットと、前記処理室の外側に配置され、前記光源で照らされた前記基板を撮影する撮影部と、前記撮影部からのデータを画像処理する画像処理部と、を備えている。

光源ユニットを支持部材に取り付けるようにしたので、特許文献１や特許文献２で必要とされていた光源からの光の伝達経路を構成するライトガイドを設置する為のスペースが不要となる。また、基板と光源ユニットを近接配置させ、光の伝達経路を短くしたので、従来は伝達経路であった為に部材が置けなかったスペースにも部材を配置することが可能となる。その結果、処理室内での設計自由度を格段に向上させることができる。

また、基板と光源ユニットの近接配置により、処理室内に配置された他の部材が光を遮って検出が上手く行かなくなるといった問題の発生を低減することもできる。そのうえ、基板位置検出システムを小型化した分、処理室の容積を小さなものにすることもできる。処理室の容積が小さなものになれば、処理室内の真空引きに要する時間が短くなるので、装置の稼働率が向上し、ひいては基板処理に係る生産性を向上させることができる。

前記光源ユニットは、前記支持部材の外周部に取り付けられていることが望ましい。

支持部材の外周部に光源ユニットを取り付けるようにしたので、支持部材の構造を簡素なものにすることができる。また、メンテナンス時に光源ユニットの交換を容易に行うことができる。

前記光源ユニットは、前記光源を複数備えていてもよい。

複数の光源であれば、基板への照射領域を拡大させることができる。

複数の光源を備えている場合、各光源は、前記支持部材の外周部において等間隔で配置されていることが望ましい。

光源を一箇所に偏らせて配置しておくと、基板の位置検出が行える範囲はごく限られたものになる。これに対して各光源を等間隔に配置しておけば、より広い範囲を位置検出の対象にすることができる。

また、前記基板の外周にはノッチが形成されており、前記支持部材上に前記基板が配置された際、前記光源ユニットは設計上当該ノッチが位置する場所に前記光源からの光が照射されるように構成されていることが望ましい。

半導体製造装置では、支持部材に基板を配置する際、支持部材の特定の場所に基板に形成されたノッチが位置するように設計されている。この点を考慮して、光源からの光で設計上ノッチが配置される基板の場所を照射するように構成しておけば、画像処理時にノッチの有無に基づいて、基板が正常に支持部材上に配置されたかどうかを即座に判別することが可能となる。

前記支持部材は冷却機構を有していることが望ましい。

光源は自己の発熱により故障する可能性がある。支持部材に冷却機構を設けておくと、支持部材に取り付けられた光源が冷却されるので、発熱による光源の故障を防止することができる。

具体的な構成としては、前記基板の被処理面に垂直となる方向から前記支持部材の外周部を視たとき、前記基板と前記支持部材との間に前記光源が配置されていることが望ましい。

このような構成であれば、例えば、イオンビームやプラズマを用いて基板を処理する際、イオンビーム等から視て、光源は基板の裏側に隠れるようになるので、基板処理に伴う光源の故障を防止することができる。

一方で、前記基板の被処理面に垂直となる方向から前記支持部材の外周部を視たとき、前記基板の被処理面側から前記基板、前記支持部材、前記光源の順番に各部材が配置されていてもよい。

このような構成であれば、基板を処理するイオンビームやプラズマから視て、光源は基板の裏側に隠れるようになるので、基板処理に伴う光源の故障を防止することができる。また、支持部材が基板を支持する面積を増やすことができるので、より安定して基板を支持することが期待できる。

また、前記光源ユニットは、前記光源の表面を覆う透光性のカバーを有していてもよい。

光源の種類にもよるが指向性の強い光源を用いた場合、基板への照射領域が小さくなるが、このような透光性のカバーを用いると、光源からの光が散乱光として基板に照射されるので、基板への照射領域を拡大させることもできる。また、光が強すぎると回折現象により基板外周部から基板中央部に向けて凹状の特異点が撮影されてしまうが、透光性のカバーを用いると、光の強度が弱くなるので、上述した特異点をなくすことができる。

さらに、前記光源ユニットは、反射板を備えているとともに、前記反射板の端部は、前記支持部材の外周部で前記基板の面内方向に沿って前記基板よりも突出した位置に配置されていて、前記光源からの光を前記基板の外周部に向けるように構成されていてもよい。

このような反射光を利用することで、基板への照射領域を広げることができるので、検出領域を拡大させることができる。また、光源の配置に係る自由度を向上させることができる。

光源の種類として、前記光源は発光ダイオードである。

発光ダイオードは形状が小型であるので、これを含む光源ユニットを小型にすることができる。また、光源ユニットが小型になると、それが取り付けられる支持部材周りのスペースに余裕ができるので、処理室内の設計自由度を向上させることが可能となる。さらに、発光ダイオードは質量が軽いので、支持部材の軽量化が図れる。その結果、支持部材の駆動に要する駆動力が小さなもので済む。そのうえ、他の光源に比べて、発光ダイオードは比較的寿命が長く、消費電力が小さい点からも有利である。

上述した基板位置検出システムは半導体製造装置で用いてもよい。

さらに、半導体製造装置としては、前記処理室内で、前記支持部材を移動させる駆動機構を備えているものでもよい。

基板を支持する支持部材に光源ユニットが取り付けられているので、支持部材の位置によらず基板と光源との位置関係は固定されている。その結果、支持部材の位置が移動しても、基板の外周部に適切に光を照射することができる。

そのうえ、前記駆動機構は、中空の駆動軸を有し、一端が前記支持部材に連結され、他端が前記処理室外に配置された駆動源に連結されているとともに、前記駆動軸を通じて、前記光源への電圧供給を行う電気配線が前記処理室外側より導入されていることが望ましい。

このような構成であれば、光源への電圧供給を行う為の電気配線が処理室内に配置された他の部材に巻き付くことを防止することできる。また、処理室内での部材の配置や駆動に関する設計自由度が格段に向上する。

基板を支持する支持部材に光源ユニットを取り付けるようにしたので、基板位置検出システムの構成が小型になる。その結果、処理室内でのスペースが確保できるので、処理室内での設計自由度を格段に向上させることができる。

イオン注入装置の全体図である。 図１に記載の処理室内での様子を表す平面図である。 図２に記載の支持部材の拡大図である。 支持部材に取り付けられた光源ユニットの第一の変形例である。 支持部材に取り付けられた光源ユニットの第二の変形例である。 支持部材に取り付けられた光源ユニットの第三の変形例である。 支持部材に取り付けられた光源ユニットの第四の変形例である。 ノッチ付き基板の一例を表す平面図である。 図８に記載の基板が支持部材によって支持されたときの様子を表す平面図である。 複数の光源の配置例を表す平面図である。

以下、本発明に係る半導体製造装置の一例として、イオン注入装置ＩＭの装置構成を挙げて説明する。

図１には、イオン注入装置ＩＭの平面図が記載されている。このイオン注入装置ＩＭの全体の構成について、簡単に説明する。なお、図示されるＺ軸方向はイオンビームＩＢの進行方向で、Ｘ軸方向は後述する走査器６によるイオンビームＩＢの走査方向であり、Ｙ軸方向はＸ軸方向とＺ軸方向に直交する方向である。座標軸の関係については後述する他の図においても同様である。また、図１に記載の座標系は、後述する処理室８内に入射するイオンビームＩＢに関して描かれたものであり、この座標系はイオンビームＩＢの輸送経路において適宜変化する。

イオン源１内でプラズマが生成され、ここから断面円形状のイオンビームＩＢが引出される。その後、イオンビームＩＢは、第一の電磁石２と分析スリット３で質量分析されて、イオンビームＩＢ中に含まれる不所望なイオン成分の除去が行われる。

質量分析されたイオンビームＩＢは、加速管４で加減速されて、所望のエネルギーを有するイオンビームＩＢに変換される。次に、イオンビームＩＢは、第二の電磁石５に入射し、ここでイオンビームＩＢ中に含まれる不所望なエネルギー成分の除去が行われる。

第二の電磁石５で不要なエネルギー成分が除去されたイオンビームＩＢは、走査器６で一方向（Ｘ軸方向）に沿って走査される。走査されたイオンビームＩＢは、平行化電磁石７でその進行方向がＸ軸方向で平行となるように平行化された後、処理室８に入射する。

処理室８では、処理対象物である基板２１（例えば、シリコンウェーハやガラス基板、炭化珪素等の半導体基板）が、支持部材２２（例えば、静電チャックを搭載したプラテン）によって支持されている。イオンビームＩＢの基板２１への照射角度を設定する為、必要に応じて、支持部材２２の姿勢は変更される。支持部材２２の姿勢変更は、図示されない駆動機構によって、ＸＹ平面上での基板２１の中心を基準にしてＺ軸周りに支持部材２２を回転することやＹＺ平面上での基板２１の中心を基準にしてＸ軸周り支持部材２２を回転することで、実現される。

その後、支持部材２２の姿勢変更がなされた場合はその姿勢を保った状態で、図示されない駆動機構により、支持部材２２がＹ軸方向に沿って処理室８に入射したイオンビームＩＢを横切るように往復走査されることで、基板２１の全面に対するイオン注入処理が実現される。

基板２１の処理室８への搬送は次のようにして行われる。複数枚の基板２１が収納されたカセット９が大気側に複数並べられており、個々のカセット９から基板２１の搬送が行われる。１つのカセット９には、同一の注入条件で処理される複数枚の基板９が収納されている。

個々のカセット９からの基板２１の搬送は、搬送ロボット１０によって行われる。搬送ロボット１０はカセット９から基板２１を取り出した後、一旦、アライナー１１に基板２１を載せて、基板２１の周方向における向きが揃えられる。この基板２１の向きの整合は、基板２１の外周部に形成されたノッチを基準にして行われる。その後、基板２１は、搬送ロボット１０によってアライナー１１から真空予備室ＡＬ内に搬送される。

真空予備室ＡＬに基板２１が搬送されると、真空予備室ＡＬの大気側（図中、カセット９が配置されている側）の蓋が閉まり、図示されないポンプによって、真空予備室ＡＬ内部が大気から真空雰囲気に変更される。

真空予備室ＡＬが真空雰囲気になった後、真空予備室ＡＬと処理室８との間の通路が開かれる。処理室８には、支点Ｐを中心に独立旋回可能な２本の搬送アーム１２が設けられていて、個々の搬送アーム１２が旋回することにより、真空予備室ＡＬと支持部材２２との間で基板２１の受け渡しが行われる。搬送アーム１２による支持部材２２への基板２１の受け渡しの際、図示されない駆動機構により支持部材２２はＸ軸周りに回転されて、基板２１の被処理面がＹ軸方向と垂直な関係となるように基板２１の姿勢変更が行われる。

図２には処理室８内の様子が描かれている。例えば、基板２１へのイオンビームＩＢの照射に先立って、基板２１の被処理面がＹ軸方向と垂直な位置関係となっているときに、基板２１の位置検出が行われる。図示されるように支持部材２２の外周部には光源Ｌが設けられている。この光源Ｌによって基板２１の外周部に光が照射される。例えば、この光源Ｌとしては、小型かつ軽量で、比較的長寿命で消費電力の少ない発光ダイオードを使用する。また、光源Ｌの支持部材２２への取り付けは、例えば、カーボン製のボルトを用いて光源Ｌを支持部材２２に取り付けるようにしてもいいし、光源Ｌを支持部材２２に嵌合により取り付けるようにしてもいい。また、螺合により両部材を組み付けるようにしてもいい。

光源Ｌには電圧を供給する為の電気配線１６（図中に破線で記載）が接続されている。基板２１の受け渡しや基板２１の処理時に支持部材２２の姿勢変更を行う駆動機構１３の駆動軸を中空にしておき、ここに電気配線１６を通して処理室８の外側に配置された光源用の電源１５に接続している。なお、図示されているように、駆動機構１３の構成は、一端が支持部材２２に連結され、他端が処理室８の外側に配置された駆動源１４に連結されたものであれば、どのようなものでも構わない。

このようにして電気配線１６を引き回しておくと、図１で述べた搬送アーム１２や駆動機構１３への巻き付きによる電気配線１６の断線を防止することができる。また、電気配線１６の巻き付きによって各機構の動作に支障を与えることを防止することもできる。さらに、駆動軸内に電気配線１６を引き回すことにより、処理室８の構成を簡素にできるので、搬送アーム１２等の設計自由度を向上させることができる効果もある。なお、必ずしも上述したように駆動軸の中に電気配線１６を引き回す必要はない。例えば、処理室８内のスペースに十分な余裕があれば、電気配線１６を駆動軸の外側に出しておくようにしてもよい。

処理室８の天井（Ｙ軸方向側の壁面）には透明の窓Ｗが設けられている。この窓Ｗを介して光が照射された基板２１の様子が撮影できるように構成されている。本発明の基板位置検出システムでは、処理室８の外側で、この窓Ｗを介して基板２１の様子が撮影できるように撮影部２３を備えている。具体的には、この撮影部２３はＣＣＤカメラで、図示される一点鎖線は撮影部２３の視野を表している。この撮影部２３での撮影データは画像処理部２４に送信されて、画像処理部２４でデータ処理される。この処理結果を基に、基板２１の支持部材２２上での配置が正常であるかどうかの判定が行われる。例えば、支持部材２２上に基板２１が正常配置された時の撮影データを予め実験等をして作成しておき、これと実際に撮影された撮影データとの比較を行うことで、基板２１が正常位置に配置されているかどうかを確認することができる。なお、撮影部２３と画像処理部２４は、この例のように個別の装置で構成する必要はない。例えば、１つの装置でこれらの機能が達成できるのであれば、両機能を有する装置を１つ設けておけばよい。

上述したように、本発明では光源Ｌを支持部材２２に取り付けるようにしたので、特許文献１や特許文献２で必要とされていた光源からの光の伝達経路を構成するライトガイドの設置スペースが不要となる。また、基板２１と光源Ｌを近接配置しているので、光の伝達経路が短くなる。これにより、長い光の伝達経路の為に、これまで部材が置けなかったスペースにも部材を配置することが可能となる。その結果、基板２１の受け渡しに用いられる基板搬送機構等（例えば、図１に記載の搬送アーム１２）の設計自由度を格段に向上させることができる。

また、基板２１と光源Ｌを近接配置しているので、処理室８内に配置された他の部材が光の伝達経路に侵入し、光を遮って基板２１の位置検出に異常を来してしまうといった問題の発生を低減することもできる。そのうえ、基板位置検出システムを小型化した分、処理室８の容積を小さなものにすることもできる。処理室８の容積が小さなものになれば、処理室８内の真空引きに要する時間が短くなるので、装置の稼働率が向上し、ひいては基板処理に係る生産性を向上させることができる。

さらに、特許文献１に記載の技術では、駆動機構１３で基板２１が特定の場所に移動した時に基板２１の裏面に光が照射される構成であったが、本発明では基板２１を支持する支持部材２２に光源Ｌを配置しているので、駆動機構１３によって基板２１がどの位置に移動しても基板２１に光を照射することができる。

一方、特許文献２に記載の技術では、駆動機構１３で基板２１の位置が変更された場合、処理室床面での光の反射角度によっては基板２１の周囲に十分な反射光が照射されない恐れがある。この場合、処理室８を大気開放してライトガイドの処理室床面に対する照射角度を調整するか、基板２１の周囲に十分な光が照射されるように基板２１の位置を変更すること等が必要とされる。しかしながら、本発明の構成であれば、基板２１を支持する支持部材２２が移動しても光源Ｌと基板２１との位置関係は変化しないので、基板２１がどの位置であっても基板２１の周囲に光量や強度の最適な光を照射することができる。なお、本発明の場合、撮影部２３の視野角の関係で、基板２１の周囲を上手く撮影できない可能性は残るが、撮影部２３と窓Ｗとの距離を変化させて、撮影部２３の視野範囲を調整したり、撮影部２３に視野角を変更させる機能をもたせておき、これを調整したりする等して簡単にこの種の問題を解決することができる。

図２に記載の支持部材２２を拡大したものが図３に記載されている。図３に記載されているように、例えば、本発明の支持部材２２は基板２１の裏面（イオンビームＩＢが照射される被処理面の裏側の面）を誘電体層２２Ａで支持し、一対の電極２２Ｂに電圧を印加することで基板２１を静電吸着するものである。また、支持部材２２には、冷媒流路２２Ｃが形成されていて、ここに冷媒を循環させることで基板２１を冷却する機能を備えている。光源Ｌは発光することにより熱を帯びる。この熱が光源Ｌの故障原因になる場合があるが、支持部材２２が上述した冷却機構を備えているものであれば、この冷却機構により光源Ｌの発熱を抑制することができるので、光源Ｌの発熱による故障を防止することができる。

図３に記載されるように、基板２１の被処理面と垂直となる方向（図示されるＹ軸方向に沿った方向）から支持部材２２の外周部を視たとき、基板２１と支持部材２２との間に光源Ｌが配置されている。光源Ｌを基板２１の裏面に隠れるようにして配置しておくと、例えば、イオンビームやプラズマを用いて基板２１の処理を行う際、光源Ｌにイオンビームやプラズマが直接照射されないので、基板処理に伴う光源Ｌの故障を防止することができる。

また、駆動機構１３の駆動軸を中空にしておき、この中に電極２２Ｂに電圧を供給する電気配線や冷媒流路に冷媒を導入出する為の管を収納するようにしておいてもいい。

図４〜図７には本発明の変形例が記載されている。各図で図３と同じ符号が用いられている部材は、図３で説明したものと同一である為、以下の説明では重複する説明を省略し、異なる構成に関する説明に留める。

図４に記載の例では、光源Ｌから照射される光が散乱光となるようにカバーＣが設けられている。基板２１の周囲に強い光が照射されると、光の回折現象により基板２１の外周から中央に向けて突出した特異点が撮影されてしまう。例えば、ノッチ付きの基板２１を取り扱う場合、撮影データからこの特異点がノッチであると誤認識されてしまう恐れがある。このような誤認識を避けるため、カバーＣによって光源Ｌからの光を散乱させるようにしている。光を散乱させると、光の強度が減少するので、上述した誤認識を防ぐことができるほかに、基板２１への照射領域を広げることができるといった効果もある。

このカバーＣは透光性の部材で、例えば、すりガラスが使用される。また、基板２１への処理の種類に応じては、耐熱性、耐腐食性に優れたコルツガラスを使用してもよい。また、光源Ｌを複数個配置する場合、大きなカバーＣを用意して、複数の光源Ｌに対応させるようにしてもいいし、各光源Ｌに対して個別にカバーＣを設けるようにしてもいい。カバーＣの支持部材２２への取り付けも、光源Ｌと同様に、カーボン製のボルト等を用いて行うようにしてもよい。

図５に記載の例では、図４の構成に反射板Ｍが追加されている。このような反射板Ｍを設けることにより、光源Ｌからの光を基板２１の外周部の広い領域に照射することが可能となる。また、光源Ｌを基板２１の外周部から離れた位置に配置する場合、光源Ｌから十分な光が基板２１の外周部に届かない恐れがある。このような問題に対して、光量改善を目的として反射板Ｍを用いても良い。なお、図５に記載の例では、カバーＣが設けられているが、必ずしもこのカバーＣは必須ではなく、反射板Ｍと光源Ｌのみを支持部材２２に取り付けるようにしておいてもいい。

基板２１の外周部の広い領域に、十分な光を照射するという点では、反射板Ｍは支持部材２２の外周部で、基板２１の面内方向に沿って、反射板Ｍの端部（支持部材２２に固定されていない側の端部）が基板２１よりも突出した位置に配置されていることが望ましい。また、より好ましくは、この反射板Ｍの端部は基板２１側に向けて傾いている方がいい。反射板Ｍとしては、例えば、カーボンを使用してもよいが、基板２１への処理内容に応じて、その他適切なものを使用してもよい。なお、反射板ＭもカバーＣと同様に、単一の大きな部材で構成し、これを複数の光源Ｌに対応させるようにしてもいいし、光源Ｌごとに反射板Ｍを設けるようにしてもいい。また、反射板Ｍの支持部材２２への取り付けについては、光源ＬやカバーＣと同様に、カーボン製のボルト等を用いて行うようにしてもよい。このような反射板Ｍを設けることで、光源Ｌの配置に係る自由度を向上させることもできる。

さらに、反射板Ｍは、１枚の板で構成されるものでもいいし、複数枚の板で構成されるものでもいい。そのうえ、図５に記載の例のように、一箇所が折り曲げられることでＹＺ平面での断面がくの字状をなす構成でもいいし、複数個所で折り曲げられていてもいい。一方、支持部材２２の一部に反射機能を持たせておいてもいい。そのようにすれば、反射板Ｍが不要となる。

図３〜図５に記載の例と比較して、図６に記載の例では光源Ｌの取り付け位置が異なっている。図６では、基板２１の被処理面に垂直となる方向から支持部材２２の外周部を視たとき、前記基板の被処理面側から基板２１、支持部材２２、光源Ｌの順番に各部材が配置されている。この例では、基板２１の面内方向において、基板２１の端部と支持部材２２の端部とが一致しているが、必ずしもこれらは一致している必要はなく、若干の違いがあっても構わない。

図６に記載の例のように光源Ｌを取り付けた場合、光源Ｌからの光が基板２１の外周部に照射されない恐れがある。この点を考慮して、この例では、図５で説明した反射板Ｍを支持部材２２に取り付け、光源Ｌから基板２１の外周部に十分な光量の供給ができるようにしている。この図６に記載の例でも、図５に記載の例と同様に光源Ｌが基板２１の裏面に隠れるようにして配置されているので、例えば、イオンビームやプラズマ等を用いて基板２１の処理を行う際、光源Ｌにイオンビームやプラズマ等が直接照射されないので、基板処理に伴う光源Ｌの故障を抑制することができる。さらに、支持部材２２によって基板２１を支持できる面積が増えるので、基板２１の支持を安定して行うことが期待できるといった効果もある。なお、図６に記載の例で、基板２１の面内方向において、基板２１の端部が支持部材２２の端部よりも突出している場合には、光源Ｌからの光が基板２１の外周部に照射される可能性があるので、反射板Ｍは必要に応じて取り付けるようにしておけばいい。

図７に記載の例では、基板２１の面内方向における支持部材２２の端面に光源Ｌを配置している。このような構成であっても、これまでに述べた実施形態と同等の効果を得ることが出来る。また、図３〜図７で挙げた実施形態には、光源ＬやカバーＣ、反射板Ｍに関する特定の組み合わせが記載されているが、これらの部材の組み合わせは状況に応じて、適宜変更してもよい。この点を考慮して、本発明ではこれらの部材の組み合わせからなる集合体を光源ユニットと呼ぶ。なお、この光源ユニットは少なくとも光源Ｌを有していて、１つの光源Ｌのみで構成される場合もある。

基板２１の外周部にはノッチＮと呼ばれる切り欠きが形成されている。半導体製造装置では、ノッチＮ位置を所定の位置に合わせてから基板２１への処理が行われている。この基板２１への処理前に、基板位置検出システムを使用して、支持部材２２上でノッチＮ位置が正常位置にあるかどうかを確認することが行われている。

アライナー１１で周方向の位置が調整された基板２１は、支持部材２２上で特定の場所にノッチＮが位置するようにして配置される。この基板配置は半導体製造装置ごとの設計上の仕様で決定されているので、予め装置仕様を考慮した上で、基板２１に形成されたノッチＮの場所に光が照射されるように、光源Ｌを支持部材２２に取り付けておくか、光源Ｌが取り付けられた支持部材２２の位置調整を行うようにしておく。このようにしておくと、画像処理部２４でノッチＮの有無を判定するだけで、基板２１が正常に支持部材２２上に配置されたかどうかを即座に知ることが可能となる。具体的には、上述した光源Ｌの配置例としては、図９に記載されているようなものにすればよい。

＜その他変形例＞
支持部材２２は複数の部材で構成されていてもよく、単一の部材で構成されていてもよい。支持部材２２が移動するものであれば、本発明の支持部材２２は基板２１と一緒に移動可能な部材を指す。

また、半導体製造装置は、上述した実施形態で述べたイオン注入装置ＩＭに限らず、ＣＶＤやプラズマドーピング装置等の他の半導体製造装置であってもいい。例えば、支持部材２２への基板２１の配置が正常であるかどうかを確認することが要求される装置であれば、本発明の基板位置検出システムを適用することができる。また、上述した実施形態では、イオン注入装置の構成として、走査器６を用いてイオンビームＩＢを一方向に走査する方式のイオン注入装置について説明したが、走査器６を取り去って、略長方形状の断面を有するリボン状のイオンビームをイオン源１で生成し、これを基板に照射するタイプのイオン注入装置であっても構わない。また同様に、質量分析型のイオン注入装置に代えて、非質量分析型のイオン注入装置であっても構わない。

上述した実施形態では、基板２１への処理が開始される前に、基板２１が支持部材２２上に正常に配置されているかどうかを検出するシステムであることを述べたが、基板２１への処理の終了後に、これを検出するようなしてもよい。例えば、何らかの要因にて処理中に基板２１と支持部材２２との位置関係にずれが生じた場合、その後の基板２１の搬送に支障を来す恐れがある。このような点を考慮して、基板２１の処理後に基板位置を検出するようにしておいてもいい。

上述した実施形態では、基板位置検出システムについて、基板２１の位置が正常位置からずれているかどうかを検出するシステムである旨を述べたが、画像処理の方法や構成によりシステムの機能には様々な変更が加えられることは言うまでもない。例えば、光源Ｌの数を複数に増やし、基板２１の外周全域を検出できるようにすれば、基板２１が正常位置からずれていることだけでなく、正常位置からのずれ量等のデータを導き出すことが可能になる。

複数個の光源Ｌを用いて、大きな照射領域を形成するには、例えば、図１０に記載されているように光源Ｌの配置を支持部材２２の外周部において等間隔となるように配置しておけばいい。このような構成であれば、複数個の光源Ｌを一箇所に集めて配置する場合に比べて、格段に照射領域を大きなものにすることができる。

支持部材２２の具体例として、基板２１を静電吸着する構成を例示したが、本発明の支持部材２２はこれに限らない。例えば、機械的なクランプ機構を用いて基板２１を支持するようなものでもいい。また、基板２１を真空吸着するような構成でもいいし、ファンデルワールス力を用いて基板２１を吸着するような構成であってもよい。

上述した実施形態では基板２１が１枚ずつ処理される装置例について述べたが、一つの大きな板状部材に支持部材を複数配置し、各支持部材上に基板を載せておき、複数枚の基板に対して一括して処理が行われる装置にも本発明を適用することができる。また、この場合、配置される基板同士の距離が近いなら、一つの光源でもって複数枚の基板の外周部を照らすようにすることもできる。

また、上述した実施形態では、冷却機構として、支持部材２２に冷媒流路を形成し、ここに冷媒を循環させる構成について述べたが、本発明と組み合わせて使用される冷却機構はこれに限られない。例えば、ペルチェ素子を用いて支持部材２２の冷却または支持部材２２に支持された基板２１を直接冷却するような構成であってもいい。このような構成でも、支持部材２２に取り付けられた光源Ｌの発熱を抑制することができる。

さらに、光源Ｌの例として発光ダイオードを挙げたが、これに代えて別のものを使用してもよい。例えば、液晶パネルのバックライトに使用される冷陰極放電管を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、処理室８の天井側に撮影部２３を配置する構成であったが、駆動機構１３の構成に応じて、この撮影部２３の配置を適宜変更するようにしてもよい。例えば、駆動機構１３を処理室８の天井側に設けている場合は、処理室８の床面側に撮影部２３を配置するようにしてもいい。つまり、光源Ｌ、基板２１、撮影部２３の各部が、概略特定の方向において、この順番で配置されるようなものであれば、これらの構成は適宜変更可能である。

上述した実施形態では、支持部材２２の外周部に光源ユニットを取り付ける構成であったが、支持部材２２の外周部以外の場所に取りつけるようにしてもいい。例えば、支持部材２２の中央部に凹部を形成して、ここに光源Ｌを配置する。そして、支持部材２２の外周部に光源Ｌからの光を支持部材２２の外部に導出するような貫通孔を形成し、この貫通孔を通過した光を支持部材２２の外周部に取り付けた反射板Ｍで基板２１の外周部に反射するようにしておく。このような構成を用いてもいい。ただし、この構成は複雑であり、メンテナンス時の利便性が悪いことが予想されるので、部材の交換等を考慮すると、支持部材２２の外周部に光源ユニットを配置する方が望ましい。なお、支持部材２２の外周部とは、支持部材２２の外周端部とその近傍を含む領域を意味する。

上述した実施形態では、基板２１の形状は円形をしていたが、本発明が適用される基板は矩形形でもよい。また、基板２１はノッチＮが形成されていないものであってもいい。

前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。

８ 処理室
１３ 駆動機構
１４ 駆動源
１５ 光源用の電源
１６ 電気配線
２１ 基板
２２ 支持部材
２３ 撮影部
２４ 画像処理部
Ｌ 光源
Ｗ 窓

Claims (14)

1. 真空雰囲気の処理室内で基板を支持する支持部材と、
   前記支持部材に取り付けられ、少なくとも光源を有する光源ユニットと、
   前記処理室の外側に配置され、前記光源で照らされた前記基板を撮影する撮影部と、
   前記撮影部からのデータを画像処理する画像処理部と、を備えた基板位置検出システム。
2. 前記光源ユニットは、前記支持部材の外周部に取り付けられている請求項１記載の基板位置検出システム。
3. 前記光源ユニットは、前記光源を複数備えている請求項１乃至３のいずれかに記載の基板位置検出システム。
4. 各光源は、前記支持部材の外周部において等間隔で配置されている請求項３記載の基板位置検出システム。
5. 前記基板の外周にはノッチが形成されており、
   前記支持部材上に前記基板が配置された際、前記光源ユニットは設計上当該ノッチが位置する場所に前記光源からの光が照射される請求項１乃至４のいずれかに記載の基板位置検出システム。
6. 前記支持部材は冷却機構を有している請求項１乃至５のいずれかに記載の基板位置検出システム。
7. 前記基板の被処理面に垂直となる方向から前記支持部材の外周部を視たとき、前記基板と前記支持部材との間に前記光源が配置されている請求項１乃至６のいずれかに記載の基板位置検出システム。
8. 前記基板の被処理面に垂直となる方向から前記支持部材の外周部を視たとき、前記基板の被処理面側から前記基板、前記支持部材、前記光源の順番に各部材が配置されている請求項１乃至６のいずれかに記載の基板位置検出システム。
9. 前記光源ユニットは、前記光源の表面を覆う透光性のカバーを有している請求項１乃至８のいずれかに記載の基板位置検出システム。
10. 前記光源ユニットは、反射板を備えているとともに、
    前記反射板の端部は、前記支持部材の外周部で前記基板の面内方向に沿って前記基板よりも突出した位置に配置されていて、前記光源からの光を前記基板の外周部に向ける請求項１乃至９のいずれかに記載の基板位置検出システム。
11. 前記光源は発光ダイオードである請求項１乃至１０のいずれかに記載の基板位置検出システム。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の基板位置検出システムを有する半導体製造装置。
13. 前記処理室内で、前記支持部材を移動させる駆動機構を備えた請求項１２記載の半導体製造装置。
14. 前記駆動機構は、中空の駆動軸を有し、一端が前記支持部材に連結され、他端が前記処理室外に配置された駆動源に連結されているとともに、
    前記駆動軸を通じて、前記光源への電圧供給を行う電気配線が前記処理室外側より導入されている請求項１３記載の半導体製造装置。

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