JP4076260B2 - 搬送状態検出方法、及び真空処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は基板を搬送する技術にかかり、特に、基板を搬送する際の搬送状態を検出する方法、その装置、及びその装置が設けられた真空処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来技術の基板搬送方法を図面を参照しながら説明する。
図4を参照し、符号100は真空処理装置(スパッタリング装置)であり、処理室101を有している。処理室101の底面には、支持台109が設けられており、その支持台109上には静電チャック102が取り付けられている。
【0003】
静電チャック102と支持台109には、複数の孔121が設けられており、各孔121内には、リフトピン106がそれぞれ収納されている。
【0004】
処理室101の外部には、図示しない基板搬送ロボットが配置されており、基板104に薄膜を形成する場合には、予め処理室101の内部を真空排気しておき、搬送ロボットのアーム105の先端上に基板104を載置した後、アーム105の先端を水平移動させ、処理室101内の真空状態を維持したまま、搬送口107から処理室101内に進入させる。
【0005】
アーム105先端上の基板104が静電チャック102の鉛直上方の所定位置に到達したところで、アーム105を停止させ、基板104を静止させる。その状態で、処理室101の真空状態を維持したまま、孔121内に収納されたリフトピン106を上昇させると、リフトピン106先端が基板104の底面に当接される。
【0006】
その状態からリフトピン106を更に上昇させると、アーム105先端に乗せられていた基板104は、リフトピン106上に移し替えられる。次いで、アーム105をリフトピン106間から引き抜いた後、リフトピン106を下降させ、リフトピン106を孔121内に収納させると、基板104は静電チャック102上に載置される。
【0007】
その状態で静電チャック102内の電極に電圧を印加すると、基板104と静電チャック102とが互いに接触するそれぞれの表面に電荷が誘起されることで静電吸着力が生じ、基板104が静電チャック102に吸着される。
【0008】
静電チャック102内に設けられたヒータに通電し、基板104を所定温度に昇温させた後、処理室101内にスパッタリングガスを導入し、直流電源110により、ターゲット103に直流電圧を印加すると、ターゲット103表面近傍にプラズマが発生し、ターゲット103がスパッタされることで基板104の表面に薄膜が堆積される。
【0009】
その薄膜の膜厚が所定値に達したところで直流電源110を停止させ、次いで静電チャック102の静電吸着を解除した後、リフトピン106を上昇させ、静電チャック102上にある基板104を持ち上げ、アーム105先端に乗せ、上記手順により未処理の基板を搬入し、スパッタリングを続行する。
【0010】
このように、上記のような真空処理装置100では、スパッタリング中に静電チャック102によって基板104が静電吸着され、基板104と静電チャック102との間は低熱抵抗になっているので、静電チャック102内のヒーターで基板104を加熱したり、支持台109内の冷却水で冷却する際に、昇温時間や降温時間が短くなり、また、基板104に対し、高精度で温度制御を行うことが可能となっている。
【0011】
しかしながらスパッタリング終了後、静電チャック102への印加電圧を停止し、静電吸着を解除しても、静電チャック102及び基板104に生じた電荷は消滅しずらいため、残留電荷による残留吸着力が残ってしまう。
【0012】
残留吸着力は基板104裏面に対して不均一な力を及ぼすため、基板104を静電チャック102上から持ち上げるときに、基板104が跳ね上がってしまう場合がある。特に跳ね上がりが甚だしい場合にはリフトピン106の先端から基板104が脱落してしまう。
【0013】
このような残留吸着力は、静電吸着を解除した後、時間の経過とともに減少するが、最近では、基板1枚当たりの処理速度を向上させるため、処理室101内での処理が終了した基板を、直ちに未処理の基板と交換したいという要求がある。
この場合、静電吸着を解除した直後は残留吸着力が大きいため、跳ね上がりも大きくなり、基板がリフトピン106上から一層脱落し易くなってしまう。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板の搬送状態を検出できる技術を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明方法は、処理室内に配置された静電チャック上に配置された基板を、リフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置によって持ち上げる際に、前記搬送装置上の前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法であって、前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段を設けておき、前記静電チャック上から前記搬送装置で第一の基板を水平に持ち上げ、前記測定光の一部を前記基板側面で遮光しながら前記光路を横断させ、前記受光手段が受光した受光光量の推移を基準値として記憶しておき、前記静電チャック上に第二の基板を真空雰囲気中で静電吸着し、解除した後、前記搬送装置で前記第二の基板を水平に持ち上げ、前記光路を横断させ、前記受光光量の推移を測定し、前記基準値と比較して前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法である。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の搬送状態検出方法であって、前記第一の基板は前記静電チャック上から鉛直に持ち上げる搬送状態検出方法である。
請求項3記載の発明は、処理室と、前記処理室内に配置され、基板を吸着する静電チャックと、前記静電チャック上の前記基板を持ち上げるリフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置と、前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる前記基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段と、予め求められた前記受光手段の受光光量の推移を基準値として記憶しておく記憶装置と、前記静電チャックに吸着された基板が前記搬送装置によって持ち上げられる際の前記受光手段の受光光量の推移の測定値を前記基準値と比較するコンピュータとを有する真空処理装置である。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の真空処理装置であって、前記送光手段と前記受光手段とは、前記処理室の外部に配置され、前記処理室の壁面には光透過性の窓が設けられ、前記測定光は、前記窓を通って、前記送光手段により前記処理室内に射出され、前記受光手段に到達するように構成された真空処理装置である。
【0016】
本発明は上述のように構成されており、送光手段から射出される測定光の光路を、基板が搬送されるべき軌跡と交差させ、受光手段に到達した測定光の光量から基板の搬送状態を検出しており、搬送されるべき軌跡方向へ基板が正常に搬送されたことを示す光量を予め基準値として記憶しておき、基板が実際に搬送されたときの光量を測定し、基準値と比較すると、搬送状態が正常か否かを検出することができる。
【0017】
その原理を図1(a)〜(f)を用いて説明する。
図1(a)、(c)、(e)を参照し、符号2は静電チャックであり、複数の孔が設けられている。各孔内にはリフトピン56が収納されており、静電チャック52上に基板541〜543を載置した後、リフトピン56を上昇させると、基板541〜543が静電チャック52表面から持ち上げられ、リフトピン56先端に乗った状態で、基板541〜543が鉛直上方に搬送されるようになっている。
【0018】
各基板541〜543が静電チャック52上から静かに持ち上げられ、リフトピン56上に水平に載せられると、各基板541〜543は、静電チャック52の中心軸線59方向(鉛直上方)に持ち上げられる。これは基板541〜543が正常に搬送される場合であり、各基板541〜543が搬送されるべき軌跡は、静電チャック52の真上となる。
【0019】
静電チャック52の側方には送光手段58Aが配置されており、静電チャック52を挟んで、対向する位置には受光手段58Bが配置されている。
送光手段58Aは測定光61(レーザー光であって、広がりがないものとする)を水平に射出するように配置されており、その測定光61は、静電チャック52上を走行し、受光手段58Bで受光されるようになっている。従って、測定光61の光路は、基板541〜543の搬送されるべき軌跡と交差しており、基板541〜543が静電チャック52上から持ち上げられ、正常に搬送される場合には、各基板541〜543は、測定光61の一部を遮光しながら光路中を横断するようになっている。
【0020】
受光手段58Bが受光する測定光61の光量値と、その変化について、先ず、正常に搬送される場合を説明する。
この場合は、静電チャック52の残留吸着力が小さいときであり、図1(a)に示すように、基板541はリフトピン56の先端上で水平状態にあるから、測定光61の光路を横断する際に、測定光61は基板541の側面でのみ遮蔽され、表面や底面では遮蔽されない。
【0021】
そのため、送光手段58Aから射出された測定光61は、基板54で僅かに遮光された後、受光手段58Bによって受光される。従って、基板54全体が測定光61の光路内に進入した後、一部が光路外に出る前は、基板54による遮光光量は一定となるから、受光手段58Bが受光する測定光61の受光光量も所定範囲内では一定値となる。
【0022】
図1(b)、(d)、(f)は、基板541〜543が搬送される際の移動時間(横軸)と、基板541〜543による測定光61の遮光光量を示すグラフである。
図1(a)のように搬送状態が正常であれば、遮光光量は一定値であり、しかも、基板541の側面でのみ遮光されるため、遮光光量は小さくなっている。
【0023】
静電チャック52上から持ち上げられる際の跳ね上がりが大きく、リフトピン56上から脱落した場合を説明する。この場合、図1(b)に示した基板542のように、基板542の一端はリフトピン56先端に乗っているが、他端はリフトピン56上から脱落し、そのままリフトピン56が上昇していることが考えられる。
【0024】
この場合、基板542が大きく傾いているため、基板542の底面又は表面に測定光61の全部が照射され、そのため、受光手段58Bは、測定光61を全く受光しない状態になる。
【0025】
図1(d)のグラフに示すように、この場合も遮光光量は一定値であるが、その大きさが正常な搬送状態のときとは異なることになる。
【0026】
また、静電チャック52上から持ち上げられる際、残留吸着力によってリフトピン56上から跳ね上がったものの、その後リフトピン56上で水平状態に復帰した場合を説明する。
【0027】
この場合は、図1(e)に示した基板543のように、基板543が振動している間、測定光61は、基板542の側面だけでなく、表面又は底面でも遮光されるため、図1(f)のグラフに示すように、遮光光量は、振動している間は大きく、その後、水平状態になり、基板543の側面でのみ遮光されるようになると、遮光光量は正常な搬送状態の場合と一致する。
【0028】
上述したように、基板541〜543の搬送状態は、受光光量の大きさや変化量に反映されるので、正常な搬送状態での受光手段の光量を予め記憶しておき、実際に基板を搬送させる際の光量を測定して比較することで、基板541〜543の搬送状態が正常か否かを検出することが可能となる。
【0029】
上記のように正常な搬送状態の光量は、基板の厚み等によって異なるため、基準値を求めておくためには、測定対象となる基板を実際に正常な搬送状態で搬送し、その際の光量の推移を記憶しておくとよい。例えば、静電チャック52上に載置した基板を静電吸着せずに、リフトピン56で持ち上げればよい。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明装置の実施形態について、本発明方法の実施形態とともに説明する。
図1、2を参照し、図1の符号20は、本発明の一例の真空処理装置であり、図2の符号30は、その真空処理装置20の主要部である。
【0031】
その真空処理装置20は、処理室1を有しており、処理室1の天井側にはスパッタリング用のターゲット3が設けられ、底面側には支持台3が設けられている。
支持台3上には、吸着手段(静電チャック)2が設けられており、支持台3と吸着手段2には、複数の孔11が設けられ、各孔11内には、搬送手段の一例であるリフトピン6がそれぞれ収納されている。
【0032】
また、処理室1の側壁にはガラスなどの透光性材料から成る窓7A、7Bが設けられており、処理室1の外部の窓7A、7B近傍には、送光部8Aと受光部8Bがそれぞれ配置されている。
【0033】
送光部8Aは、測定光11(レーザ光)を射出できるように構成されており、送光部8Aから射出された測定光11は、一方の窓7Aを通って処理室1内に進入し、その後、他方の窓7Bを通って処理室1外に射出されると、受光部8Bで受光されるようになっている。
【0034】
処理室1の外部には、検出手段の一例であるコンピュータ9が配置されており、コンピュータ9によって、送光部8Aと受光部8Bは制御され、受光部8Bが受光した測定光11の光量を、コンピュータ9内に記憶できるようにされている。
【0035】
処理室1の外部には、図示しない搬送ロボットが配置されており、この真空処理装置20を使用する場合には、予め処理室1内を真空状態にした後、その搬送ロボットのアーム5の先端上に、基板3を載せ、アーム5先端を水平移動させ、処理室1内の真空状態を維持したまま、処理室1内へ進入させる。
【0036】
アーム5上の基板4が、吸着手段2上方の所定位置に到達したところで、アーム5を静止させ、真空状態を維持しながらリフトピン6を上昇させると、リフトピン6先端が基板4裏面に当接される。
【0037】
その状態から更にリフトピン6を上昇させると基板4はアーム5先端上に乗り、次いで、アーム5を引きぬくと、基板4のアーム5からリフトピン6への移し替えが完了する。図2はその状態を示しており、その状態でリフトピン6を下降させ、吸着手段2内に収納すると、基板4は吸着手段2上に載置される。
【0038】
吸着手段2内には、図示しない電極とヒータが設けられており、基板4表面に薄膜を形成する場合には、基板4が吸着手段2上に載置された後、先ず、吸着手段2内の電極に電圧を印加し、基板4を静電吸着する。
【0039】
本発明方法を用い、多数の基板4表面に実際に薄膜を形成する場合には、最初の基板4を処理する前に、静電吸着を行わずにリフトピン6を再度上昇させる。静電吸着を行わないと、基板4と吸着手段2の間には残留吸着力が無いため、基板4は吸着手段2上から静かに持ち上げられ、リフトピン6上で水平なまま、鉛直上方に搬送される。
【0040】
これは理想的な搬送状態であり、このとき、送光部8Aから測定光11を射出しておくと、基板4が正常に搬送しながら測定光11を横断する。このように、正常な搬送状態では、測定光11は基板4の側面でのみ遮光され、残りが受光部8Bで受光される。
【0041】
受光部8Bは、受光した測定光11の光量をコンピュータ9に出力するように構成されており、コンピュータ9は、この場合の光量の推移を正常な搬送状態を示す基準値として記憶しておく。
基準値の記憶が完了した後、リフトピン6を下降させ、吸着手段2の表面に基板4を再び載置させる。
【0042】
今度は吸着手段2に電圧を印加し、基板4を吸着手段2表面に静電吸着させ、吸着手段2内のヒータに通電し、基板4を所定温度まで昇温させた後、処理室1内にスパッタリングガスを導入し、ターゲット3のスパッタリングを行い、基板4表面に薄膜を形成する。
【0043】
薄膜が所定膜厚に形成されたところでスパッタリングを終了させ、静電吸着を解除した後、測定光11を射出し、受光部8Bによって受光光量の推移を測定しながら、リフトピン6を上昇させる。
【0044】
受光手段8Bの測定結果はコンピュータ9内で基準値と比較されており、吸着手段2の残留吸着力が大きいため、基板4がリフトピン6上で跳ね上がってしまったり、基板4がリフトピン6から脱落していた場合には光量は基準値と一致しない。但し、基板4がリフトピン6から脱落している場合を異常事態とし、リフトピン6やアーム5の動作を停止させ、異常時の処理を行う。
【0045】
基準値と一致し、正常に搬送されている場合には、リフトピン6を上昇させることにより、所定高さまで基板4を持ち上げた後、アーム5をリフトピン6間に挿入することで基板4の底面下まで進入させ、次いで、リフトピン6を降下させ、薄膜が形成された基板4をリフトピン6上からアーム5上に移し替える。アーム5を水平移動させ、基板4を処理室1外に搬出した後、未処理の基板をアーム5上に乗せ、処理室1内に搬入する。
【0046】
そして、上述したのと同様の手順で、未処理の基板を吸着手段2上に載置し、静電吸着してスパッタリングを行う。このときは既に基準値が求められているので、静電吸着せずに持ち上げ、基準値を求める作業は行わない。薄膜形成後、静電吸着を解除し、上記と同様に、受光手段8Bが受光する光量により、搬送状態を検出する。3枚目以降の未処理の基板についても同様にし、複数枚の基板を処理する。
【0047】
以上説明したように、本発明によれば、基板の搬送状態を監視できるので、異常があった場合でも、直ちに正常な状態に復帰させることが可能となり、基板を高速に連続処理することが可能となる。
【0048】
なお、上記真空処理装置20は、ターゲット3のスパッタリングを行う薄膜形成装置であったが、CVD装置や蒸着装置の他、エッチング装置等、真空雰囲気下で基板を吸着しながら処理する装置を広く含む。静電チャック上に基板を載置して吸着する場合に限定されるものではなく、基板が静電チャック底面に配置されて吸着されたり、静電チャックと基板が鉛直にされた状態で吸着されるものも含む。
【0049】
上記実施例では、リフトピンで基板を搬送する場合の搬送状態を検出したが、本発明はそれに限定されるものではなく、上下移動可能に構成された搬送ロボットのアームによって基板を静電チャック上から搬送する際の搬送状態を検出してもよい。
【0050】
また、測定光11はレーザ光に限定されるものではなく、ある程度広がる光を用いてもよい。送光部8A、受光部8Bは処理室1の外部に設けたが、処理室1の内部の条件によっては、処理室1内に設けることも可能である。
【0051】
【発明の効果】
基板を静電チャックから引き離すときに異常が生じたか否かを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a):正常な搬送状態を説明するための図
(b):その際の遮光光量変化を示すグラフ
(c):異常な搬送状態を説明するための図
(d):その際の遮光光量変化を示すグラフ
(e):跳ね上がりがあった後、水平になった場合の搬送状態を説明するための図
(f):その際の遮光光量変化を示すグラフ
【図2】本発明の実施形態を説明するための図
【図3】その主要部を説明するための図
【図4】従来のスパッタ装置の構成を説明する断面図
【符号の説明】
1……処理室 2……静電チャック(吸着手段) 4……基板 5……搬送ロボット 6……リフトピン(搬送手段) 7A、7B……窓 8A……送光部 8B……受光部 9……コンピュータ(検出手段)
Claims (4)
- 処理室内に配置された静電チャック上に配置された基板を、リフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置によって持ち上げる際に、前記搬送装置上の前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法であって、
前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、前記測定光を受光する受光手段を設けておき、
前記静電チャック上から前記搬送装置で第一の基板を水平に持ち上げ、前記測定光の一部を前記基板側面で遮光しながら前記光路を横断させ、前記受光手段が受光した受光光量の推移を基準値として記憶しておき、
前記静電チャック上に第二の基板を真空雰囲気中で静電吸着し、解除した後、前記搬送装置で前記第二の基板を水平に持ち上げ、前記光路を横断させ、前記受光光量の推移を測定し、前記基準値と比較して前記基板の搬送状態を検出する搬送状態検出方法。 - 前記第一の基板は前記静電チャック上から鉛直に持ち上げる請求項1記載の搬送状態検出方法。
- 処理室と、
前記処理室内に配置され、基板を吸着する静電チャックと、
前記静電チャック上の前記基板を持ち上げるリフトピン又は搬送ロボットのアームである搬送装置と、
前記搬送装置によって前記静電チャック上から持ち上げられる前記基板の搬送軌跡と交差する光路で測定光を射出する送光手段と、
前記測定光を受光する受光手段と、
予め求められた前記受光手段の受光光量の推移を基準値として記憶しておく記憶装置と、
前記静電チャックに吸着された基板が前記搬送装置によって持ち上げられる際の前記受光手段の受光光量の推移の測定値を前記基準値と比較するコンピュータとを有する真空処理装置。 - 前記送光手段と前記受光手段とは、前記処理室の外部に配置され、
前記処理室の壁面には光透過性の窓が設けられ、
前記測定光は、前記窓を通って、前記送光手段により前記処理室内に射出され、前記受光手段に到達するように構成された請求項3記載の真空処理装置。
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