JP7263225B2 - 搬送するシステム及び方法 - Google Patents

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本開示の例示的実施形態は、搬送するシステム及び方法に関するものである。
特許文献１には、半導体製造装置が記載されている。この装置は、基板処理室と、フォーカスリング待機室と、搬送機構とを備えている。基板処理室の内側には、電極が配置されている。電極上には基板が載置される。フォーカスリング待機室は、複数のフォーカスリングを収容する。搬送機構は、基板処理室内を大気開放させずに、フォーカスリング待機室に収容されたフォーカスリングを基板処理室に搬送する。フォーカスリングは、電極に載置された基板の周囲を取り囲むように配置される。
特開２００６－１９６６９１号公報
本開示は、フォーカスリングを精度良く搬送する技術を提供する。
一つの例示的実施形態において、処理装置にフォーカスリングを搬送するシステムが提供される。システムは、搬送装置と位置検出システムとを備える。処理装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体によって提供されるチャンバ内に設けられる載置台とを有する。載置台は、基板載置領域と基板載置領域を囲むフォーカスリング載置領域とを含む。搬送装置は、フォーカスリング載置領域上にフォーカスリングを搬送するように構成される。位置検出システムは、光源と、複数の光学素子と、駆動部と、制御部とを有する。光源は、測定光を発生するように構成される。複数の光学素子は、光源で発生した測定光を出射光として出射するとともに反射光が入射されるように構成される。駆動部は、フォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングから基板載置領域に至るまでの走査範囲を走査するように、光学素子をそれぞれ移動させるように構成される。制御部は、光学素子ごとに、走査範囲における反射光に基づいてフォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係を算出するように構成される。搬送装置は、制御部により算出された位置関係に基づいてフォーカスリングをフォーカスリング載置領域上に搬送する位置を調整するように構成される。
一つの例示的実施形態に係るシステム及び方法によれば、フォーカスリングを精度良く搬送することができる。
処理システムの一例を示す図である。 処理装置の要部縦断面構成の一例を示す図である。 一実施形態に係る位置検出システムの一例を示す構成図である。 ３つの光学素子を用いた走査の一例を示す図である。 一実施形態に係る位置検出システムの走査範囲の一例を示す図である。 一実施形態に係るフォーカスリングを搬送する方法の処理の一例を示すフローチャートである。 搬送装置に搬送されるフォーカスリングの搬送位置を判定する一例を示す図である。 載置台とフォーカスリングとの位置関係が適正である場合の一例を示す図である。 載置台とフォーカスリングとの位置関係が不適正である場合の一例を示す図である。 ２つの光学素子を用いた走査の一例を示す図である。 ２つの光学素子を用いた走査結果から位置関係を極座標で算出する一例を示す図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、処理装置にフォーカスリングを搬送するシステムが提供される。システムは、搬送装置と位置検出システムとを備える。処理装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体によって提供されるチャンバ内に設けられる載置台とを有する。載置台は、基板載置領域と基板載置領域を囲むフォーカスリング載置領域とを含む。搬送装置は、フォーカスリング載置領域上にフォーカスリングを搬送するように構成される。位置検出システムは、光源と、複数の光学素子と、駆動部と、制御部とを有する。光源は、測定光を発生するように構成される。複数の光学素子は、光源で発生した測定光を出射光として出射するとともに反射光が入射されるように構成される。駆動部は、フォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングから基板載置領域に至るまでの走査範囲を走査するように、光学素子をそれぞれ移動させるように構成される。制御部は、光学素子ごとに、走査範囲における反射光に基づいてフォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係を算出するように構成される。搬送装置は、制御部により算出された位置関係に基づいてフォーカスリングをフォーカスリング載置領域上に搬送する位置を調整するように構成される。
上記システムでは、複数の光学素子を走査させることにより、走査範囲における基板載置領域の高さを基準としたフォーカスリングの高さが検出される。この高さの変化量により、走査範囲におけるフォーカスリングと載置台との位置関係が算出される。基板載置領域の形状は円状であり、基板載置領域の外径及びフォーカスリングの内径は予め定められている。このため、位置検出システムは、複数の光学素子を走査させることで、フォーカスリングと載置台との位置関係を把握して、搬送位置を調整できる。
一つの例示的実施形態において、複数の光学素子は、３つ以上の光学素子であり、光学素子それぞれは、基板載置領域の端部に測定光を出射するように配置され、制御部は、フォーカスリング載置領域にフォーカスリングを搬送する場合、搬送装置に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係を基板載置領域の外縁における反射光に基づいて判定するように構成されてもよい。この場合、フォーカスリングと載置台との位置関係がフォーカスリングの搬送中に判定されるので、システムは、フォーカスリングと載置台との接触を防止できる。
一つの例示的実施形態において、制御部は、フォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係を極座標で算出するように構成されてもよい。フォーカスリングと載置台との位置関係が極座標で算出されるので、システムは、フォーカスリングと載置台との位置のずれを調整する距離と方向を明確にできる。
別の例示的実施形態において、フォーカスリングを搬送する方法が提供される。方法は、基板が載置される基板載置領域の周囲を囲むフォーカスリング載置領域にフォーカスリングを搬送する工程と、フォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングから基板載置領域に至るまでの走査範囲を、測定光を出射光として出射するとともに反射光が入射される複数の光学素子で走査する工程と、走査範囲における反射光に基づいてフォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係を算出する工程と、算出する工程で算出された、フォーカスリング載置領域に支持されたフォーカスリングと載置台との位置関係に基づいて、フォーカスリングの搬送位置を決定する工程と、を備える。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１実施形態］
図１は、処理システムの一例を示す図である。図１に示される処理システムＳ１は、対象物を処理するためのシステムである。対象物とは、処理装置の処理対象となる円盤状の物体であり、例えばウエハＷ（基板の一例）である。対象物は、傾斜した周縁部（ベベル）を有してもよい。ウエハＷは、加工処理又はプラズマ処理が既に施されていてもよいし、されていなくてもよい。
処理システムＳ１は、台２ａ～２ｄ、容器４ａ～４ｄ、ローダモジュールＬＭ、ロードロックチャンバＬＬ１，ＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６（処理装置の一例）、及びトランスファーチャンバＴＣを備える。
台２ａ～２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列される。容器４ａ～４ｄはそれぞれ、台２ａ～２ｄ上に搭載される。容器４ａ～４ｄはそれぞれ、ウエハＷを収容するように構成される。
ローダモジュールＬＭは、大気圧状態の搬送空間をその内部に画成するチャンバ壁を有する。ローダモジュールＬＭは、この搬送空間内に搬送装置ＴＵ１を有する。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ～４ｄとロードロックチャンバＬＬ１～ＬＬ２の間でウエハＷを搬送するように構成される。
ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２の各々は、ローダモジュールＬＭとトランスファーチャンバＴＣとの間に設けられる。ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供する。
トランスファーチャンバＴＣは、ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２にゲートバルブを介して接続される。トランスファーチャンバＴＣは、減圧可能な減圧室を提供し、当該減圧室に搬送装置ＴＵ２を収容する。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックチャンバＬＬ１～ＬＬ２とプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６との間、及び、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６のうち任意の二つのプロセスモジュール間において、ウエハＷを搬送するように構成される。
プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６は、トランスファーチャンバＴＣにゲートバルブを介して接続される。プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６の各々は、ウエハＷに対してプラズマ処理といった専用の処理を行うように構成された処理装置である。
処理システムＳ１においてウエハＷの処理が行われる際の一連の動作は、以下の通り例示される。ローダモジュールＬＭの搬送装置ＴＵ１が、容器４ａ～４ｄの何れかからウエハＷを取り出し、当該ウエハＷをロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、一方のロードロックチャンバが、予備減圧室の圧力を所定の圧力に減圧する。次いで、搬送装置ＴＵ２が、一方のロードロックチャンバからウエハＷを取り出し、当該ウエハＷをプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６のうち何れかに搬送する。そして、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６のうち一以上のプロセスモジュールがウエハＷを処理する。そして、搬送装置ＴＵ２が、処理後のウエハをプロセスモジュールからロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２のうち一方のロードロックチャンバに搬送する。次いで、搬送装置ＴＵ１がウエハＷを一方のロードロックチャンバから容器４ａ～４ｄの何れかに搬送する。
処理システムＳ１は、制御装置ＭＣ（制御部の一例）を更に備える。制御装置ＭＣは、プロセッサ、メモリといった記憶装置、表示装置、入出力装置、通信装置等を備えるコンピュータであり得る。上述した処理システムＳ１の一連の動作は、記憶装置に記憶されたプログラムに従った制御装置ＭＣによる処理システムＳ１の各部の制御により、実現される。
次に、プロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ６の一例である処理装置２を説明する。図２は、処理装置の要部縦断面構成の一例を示す図である。図２に示されるように、処理装置２は、ウエハＷを収容してプラズマにより処理するための処理容器２０（チャンバ本体の一例）を具備する。
処理容器２０は、その内部に処理室Ｓ（チャンバの一例）を画成する。処理室Ｓは、真空排気可能に構成される。処理室Ｓには、ウエハＷ及び後述するフォーカスリングＦＲを載置するための載置台２１が設けられる。載置台２１は、円柱体の上面部の周縁部が全周に亘って切り欠かれていて、段差が形成された形状、即ち、上面部において、周縁部以外の部分が円柱状に突出した形状に構成されている。載置台２１は、その上面に基板載置領域２１ａとフォーカスリング載置領域２１ｂとを含む。
基板載置領域２１ａは、基板を配置するための領域である。基板載置領域２１ａは、載置台２１の軸線を中心とした円形を呈する。フォーカスリング載置領域２１ｂは、フォーカスリングＦＲを配置する領域である。フォーカスリング載置領域２１ｂは、基板載置領域２１ａを囲むように設定される。フォーカスリング載置領域２１ｂは、二つの同心円で定義される円環形状である。内側の円は、基板載置領域２１ａの外縁となる。
基板載置領域２１ａは、フォーカスリング載置領域２１ｂに突出している。基板載置領域２１ａとフォーカスリング載置領域２１ｂとの間には段差が形成される。段差の高さは、一例としてウエハＷとフォーカスリングＦＲの差である。換言すれば、この突出した部位は、基板が載置される基板載置領域２１ａをなすものであり、この基板載置領域２１ａを囲む周辺部は、フォーカスリングＦＲが載置されるフォーカスリング載置領域２１ｂをなすものである。この基板載置領域２１ａの下方には、ウエハＷを吸着するための静電チャック機構（不図示）を具備する。なお、フォーカスリング載置領域２１ｂの下方にも静電チャック機構が具備されていてもよい。
載置台２１は、電性材料から構成され、高周波電力が印加されるＲＦプレート（不図示）を具備する。載置台２１は、給電棒２４を介して高周波電源（不図示）と電気的に接続される。
フォーカスリング載置領域２１ｂは、基板載置領域２１ａの周囲を囲むフォーカスリングＦＲを支持する。フォーカスリングＦＲは、環状部材である。フォーカスリングＦＲは、ウエハＷのプラズマ処理の面内均一性を向上させるために設けられる。フォーカスリングＦＲは、メンテナンス時にフォーカスリング載置領域２１ｂ上から取り外され、新たなフォーカスリングＦＲに交換され得る。フォーカスリングＦＲの交換は、一例として、上述した搬送装置ＴＵ２により行われる。
処理容器２０の底部には、ベースプレート２５が設けられており、載置台２１とベースプレート２５との間には、空隙２６が形成される。空隙２６は、載置台２１とベースプレート２５を絶縁するために十分な広さを有する。また、空隙２６には、プッシャーピン（不図示）の駆動機構（不図示）が設けられる。プッシャーピンは、搬送装置ＴＵ２のような搬送アームからウエハＷを受け取り、基板載置領域２１ａに載置するとともに、ウエハＷを基板載置領域２１ａより持ち上げて搬送アームに受け渡す。また、プッシャーピンは、搬送装置ＴＵ２のような搬送アームからフォーカスリングＦＲを受け取り、フォーカスリング載置領域２１ｂに支持するとともに、フォーカスリングＦＲをフォーカスリング載置領域２１ｂより持ち上げて搬送アームに受け渡す。なお、空隙２６は、真空雰囲気ではなく大気雰囲気である。
載置台２１の上方には、載置台２１と間隔を設けて対向するように対向電極２７が設けられる。対向電極２７は、所謂シャワーヘッドによって構成されており、基板載置領域２１ａ上に載置されたウエハＷに対して、シャワー状に所定の処理ガスを供給できるように構成される。対向電極２７は、接地電位とされるか或いは高周波電力が印加されるように構成される。
対向電極２７の上部には、第１窓２８Ａが形成される。第１窓２８Ａは、処理容器２０の上方から下方に向けて形成されており、光学的に連通し、かつ、気密封止された構造を有する。処理容器２０には、第１窓２８Ａに対応した第１貫通孔２９Ａが設けられる。第１窓２８Ａ及び第１貫通孔２９Ａは、測定光を処理室Ｓへ照射するための第１光導入路を構成する。
第１貫通孔２９Ａの上端には、後述する位置検出システム３の構成要素である第１光学素子３３Ａ（光学素子の一例）が配置される。第１光学素子３３Ａは、第１光ファイバ３６Ａを介して光源と接続されており、第１窓２８Ａ、第１貫通孔２９Ａ及び対向電極２７を介して測定光を処理室Ｓへ照射する。第１光学素子３３Ａは、一例としてコリメータ又はフォーカサーである。第１光学素子３３Ａには、第１光学素子３３Ａを水平方向に走査するように移動させる第１アクチュエータ３７Ａ（駆動部の一例）が接続される。第１アクチュエータ３７Ａは、電気的に制御可能な駆動機構であり、例えばステッピングモータなどである。
処理容器２０には、上述した第１光導入路と同一構成の光導入路が載置台２１及びフォーカスリングＦＲの周方向に沿って複数設けられる。具体的には、第２光導入路として図示しない第２窓２８Ｂ及び第２貫通孔２９Ｂ、第３光導入路として図示しない第３窓２８Ｃ及び第３貫通孔２９Ｃが、載置台２１及びフォーカスリングＦＲの周方向に沿って設けられる。また、第２光導入路及び第３光導入路には、対応する第２光学素子３３Ｂ（光学素子の一例）及び第３光学素子３３Ｃ（光学素子の一例）が配置される。第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、一例としてコリメータ又はフォーカサーである。このように、対向電極２７の上部には、窓、貫通孔及び光学素子のセットが複数形成される。
図３は、一実施形態に係る位置検出システムの一例を示す構成図である。位置検出システム３は、光干渉を利用して対向電極２７の表面又は裏面を基準に反射箇所までの距離を計測し、計測結果に基づいて、例えば載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を検出するシステムである。図３に示されるように、位置検出システム３は、光源３０、光サーキュレータ３１、光学スイッチ３２、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ、第３光学素子３３Ｃ、及び、測定部３４を備える。位置検出システム３は、光学スイッチ３２を備えなくてもよい。
測定部３４は演算装置３５（制御部の一例）と接続される。演算装置３５は、プロセッサ、記憶装置、表示装置、入出力装置、通信装置などを備えるコンピュータであり得る。後述する位置検出システム３の一連の動作は、記憶装置に記憶されたプログラムに従った演算装置３５による位置検出システム３の各部の制御により、実現される。記憶装置は、光学素子の位置、フォーカスリングＦＲの内径寸法及び基板載置領域２１ａの外形寸法などを、予め記憶する。記憶装置に記憶された情報は、演算装置３５の演算に用いられる。演算装置３５は、図１に示された制御装置ＭＣと一体であってもよい。光源３０、光サーキュレータ３１、光学スイッチ３２、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ、第３光学素子３３Ｃ、及び、測定部３４のそれぞれは、光ファイバを用いて接続される。
光源３０は、測定光を発生するように構成される。光源３０は、例えば、計測対象を透過する波長を有する測定光を発生する。光源３０は、一例として、波長掃引光源である。計測対象は、例えば、対象物（ウエハＷ）や、フォーカスリングＦＲ及び対向電極２７などの処理装置２のパーツ（部品）である。計測対象は、例えばＳｉ（シリコン）、ＳｉＯ２（石英）又はＡｌ２Ｏ３（サファイア）などで形成される。このような材料からなる物体を透過し得る測定光の一例は、赤外光である。
光サーキュレータ３１は、光源３０、光学スイッチ３２及び測定部３４に接続される。光サーキュレータ３１は、光源３０で発生した測定光を光学スイッチ３２へ伝搬する。光学スイッチ３２は、一例として、１つの入力端と３つの出力端を備える。入力端は光サーキュレータ３１に接続される。また、３つの出力端は、第１光ファイバ３６Ａを介して第１光学素子３３Ａに接続され、光ファイバ３６Ｂを介して第２光学素子３３Ｂに接続され、光ファイバ３６Ｃを介して第３光学素子３３Ｃに接続される。光学スイッチ３２は、出力先を切り替え可能に構成される。光学スイッチ３２は、光サーキュレータ３１からの光を入力端から３つの出力端へと交互に伝搬させる。
第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、光源３０で発生した測定光を出射光として出射するとともに反射光を入射する。具体的には、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、それぞれ集束光線として調整された測定光を対向電極２７を介してフォーカスリングＦＲへ出射する。そして、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、それぞれ対向電極２７及びフォーカスリングＦＲからの反射光を入射する。反射光には、表面の反射光だけでなく裏面の反射光が含まれる。第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、それぞれ反射光を光学スイッチ３２へ伝搬する。
第１アクチュエータ３７Ａ（駆動部の一例）、第２アクチュエータ３７Ｂ（駆動部の一例）及び第３アクチュエータ３７Ｃ（駆動部の一例）は、演算装置３５によって駆動する。第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、所定の走査範囲を走査するように、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃのそれぞれを移動させる。第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、それぞれ、第１アクチュエータ３７Ａ、第２アクチュエータ３７Ｂ及び第３アクチュエータ３７Ｃによって、所定の走査範囲を走査することができる。走査範囲は、基板載置領域２１ａからフォーカスリングＦＲに至るまでの範囲であり、例えば、図２に示された第１貫通孔２９Ａ及び第１窓２８Ａの幅に相当する。図４は、３つの光学素子を用いた走査の一例を示す図である。図４に示されるように、第１光学素子３３Ａは、径方向に延在した第１走査範囲Ｑ１内で走査する。第２光学素子３３Ｂは、第１走査範囲Ｑ１とは周方向に間隔を空けた位置において、径方向に延在した第２走査範囲Ｑ２内で走査する。第３光学素子３３Ｃは、第１走査範囲Ｑ１及び第２走査範囲Ｑ２とは周方向に間隔を空けた位置において、径方向に延在した第３走査範囲Ｑ３を走査する。なお、走査方向は、径方向外側であってもよいし、内側であってもよい。
図３に戻り、光学スイッチ３２は、第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ、第３光学素子３３Ｃによって得られた反射光を光サーキュレータ３１へ交互に伝搬する。光サーキュレータ３１は、反射光を測定部３４へ伝搬する。測定部３４は、光サーキュレータ３１から得られた反射光スペクトルを測定する。反射光スペクトルは、反射光の波長又は周波数に依存した強度分布を示す。測定部３４は、反射光スペクトルを演算装置３５へ出力する。
演算装置３５は、光学素子ごとに、走査範囲における反射光に基づいて載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を算出する。図５は、一実施形態に係る位置検出システム３の走査範囲の一例を示す図である。図５では、一例として、第１光学素子３３Ａの走査を説明する。第１光学素子３３Ａは、出射光を出力しながら、基板載置領域２１ａからフォーカスリングＦＲに至るまでの第１走査範囲Ｑ１を移動する。
第１光学素子３３Ａから出力された出射光は、走査範囲の処理装置２の各パーツにより反射される。例えば、出射光は、対向電極２７の表面及び裏面、載置台２１の基板載置領域２１ａ、フォーカスリングＦＲの表面及び裏面において反射される。第１光学素子３３Ａは、走査位置ごとに反射光を取得する。演算装置３５は、反射光スペクトルに基づいて走査範囲の高さを測定する。
演算装置３５は、走査範囲の高さの変化に基づいて、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離ＤＡを測定する。具体的には、演算装置３５は、基板載置領域２１ａ、フォーカスリングＦＲの平坦な上段部分ＦＲＡ及び平坦な下段部分ＦＲＢの位置と、平坦な部分の間の高さが変化する位置から水平方向の距離ＤＡを測定する。一例として、演算装置３５は、基板載置領域２１ａから、フォーカスリングＦＲの平坦な上段部分ＦＲＡまでの距離ＤＡ１を測定する。演算装置３５は、フォーカスリングＦＲの傾斜面ＦＲＥまでの距離ＤＡ２を測定してもよいし、フォーカスリングＦＲの平坦な下段部分ＦＲＢまでの距離ＤＡ３を測定してもよい。上記の距離は一例であり、演算装置３５は、平坦な部分以外の箇所を基準に距離を測定してもよい。
第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃも、それぞれの走査範囲において走査される。演算装置３５は、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離ＤＢ（ＤＢ１、ＤＢ２、ＤＢ３）及びＤＣ（ＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３）を測定する。
演算装置３５は、光学素子ごとに測定された載置台２１とフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離Ｄに基づいて、位置関係を算出する。基板載置領域２１ａの外径及びフォーカスリングＦＲの内径は円形で予め大きさが定められている。このため、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係は、水平方向の距離Ｄ、フォーカスリングＦＲの内径及び基板載置領域２１ａの外径によって算出される。具体的には、フォーカスリングＦＲの平坦な上段部分ＦＲＡの内径をＡＦＲＡ、基板載置領域２１ａの外径をＡ２１とする。基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの中心が一致する場合、水平方向の距離Ｄ（ＤＡ１、ＤＢ１、ＤＣ１）は以下の数式（１）によって算出される。
Figure 0007263225000001
よって、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径との差分を２で除算した値（ＡＦＲＡ―Ａ２１）／２と水平方向の距離Ｄ（ＤＡ１、ＤＢ１、ＤＣ１）との差分に基づいて、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が算出される。つまり、距離ＤＡ１、ＤＢ１、ＤＣ１に対応するそれぞれの差分に基づいて、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの中心位置のずれ量及びずれ方向が算出される。上記の関係は、フォーカスリングＦＲの傾斜面ＦＲＥの内径及びフォーカスリングＦＲの平坦な下段部分ＦＲＢの内径においても、それぞれの位置に対応する水平方向の距離Ｄとの間で成立する。このため、距離ＤＡ１、ＤＢ１、ＤＣ１のセット、距離ＤＡ２、ＤＢ２、ＤＣ２のセット、距離ＤＡ２、ＤＢ２、ＤＣ２のセットのうち、少なくとも１セットが計測されればよい。
制御装置ＭＣは、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係に基づいて、フォーカスリングＦＲの搬送位置を調整する。演算装置３５は、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径の差分を２で除算した値と水平方向の距離Ｄとの差分が所定の閾値よりも大きい場合、光学素子それぞれの測定位置に対応する差分を制御装置ＭＣへ出力する。この場合、制御装置ＭＣは、それぞれの差分が０になるように搬送装置ＴＵ２のティーチング値（搬送装置ＴＵ２の動作を制御するパラメータ）を調整する。
制御装置ＭＣは、処理室ＳからフォーカスリングＦＲを搬出した後にティーチング値を調整して、再びフォーカスリングＦＲを搬入する。制御装置ＭＣは、フォーカスリングＦＲを搬出しないで、処理室Ｓの内部でティーチング値の調整を行ってもよい。搬送装置ＴＵ２は、制御装置ＭＣによるティーチング値の調整によって、フォーカスリングＦＲの搬送位置を調整する。
一実施形態に係るフォーカスリングＦＲを搬送するシステム１は、上述した搬送装置ＴＵ２、制御装置ＭＣ、及び位置検出システム３を備えて構成される。制御装置ＭＣと位置検出システム３の演算装置３５は、別体である必要はない。制御装置ＭＣは、演算装置３５の機能の一部又は全部を発揮するように構成されてもよい。
［フォーカスリングを搬送するシステムの動作］
図６は、一実施形態に係るフォーカスリングＦＲを搬送する方法の処理の一例を示すフローチャートである。図６に示されるフローチャートは、フォーカスリングＦＲがフォーカスリング載置領域２１ｂ上から取り外された後であって、新たなフォーカスリングＦＲが搬入されるときに、システム１によって実行される。
図６に示されるように、最初に、搬送装置ＴＵ２は、フォーカスリングＦＲをウエハＷが載置される基板載置領域２１ａの周囲を囲むフォーカスリング載置領域２１ｂ上に搬送する（ステップＳ１０）。続いて、位置検出システム３は、フォーカスリングＦＲの走査を行う。フォーカスリング載置領域２１ｂからフォーカスリングＦＲに至るまでの走査範囲が、一例として、３つの光学素子によって走査される（ステップＳ２０）。
演算装置３５は、光学素子ごとに測定された基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離Ｄに基づいて、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を算出する。位置関係は、基板載置領域２１ａの外径及びフォーカスリングＦＲの内径と、光学素子ごとに測定された基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離Ｄに基づいて算出される（ステップＳ３０）。
演算装置３５は、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係に基づいて、フォーカスリングＦＲの搬送位置が適正か否かを判定する（ステップＳ４０）。演算装置３５は、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径の差分を２で除算した値と水平方向の距離Ｄとの差分が所定の閾値以下の場合、搬送位置は適正と判定する。搬送位置が適正と判定された場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、図６のフローチャートは終了する。
演算装置３５は、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径の差分を２で除算した値と水平方向の距離Ｄとの差分が所定の閾値よりも大きい場合、搬送位置は不適正と判定する。搬送位置が不適正と判定された場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、搬送装置ＴＵ２は、フォーカスリングＦＲを搬出する（ステップＳ５０）。この場合、演算装置３５は、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径の差分を２で除算した値と水平方向の距離Ｄとの差分を制御装置ＭＣへ出力する。
制御装置ＭＣは、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係に基づいて、フォーカスリングＦＲの搬送位置を調整する（ステップＳ６０）。制御装置ＭＣは、それぞれの差分が０になるように搬送装置ＴＵ２のティーチング値（搬送装置ＴＵ２の動作を制御する制御パラメータ）を調整する。フォーカスリングＦＲの搬送位置を調整した後に、フォーカスリングＦＲは再び搬送される（ステップＳ１０）。このように、搬送位置が適正と判定されるまで、ステップＳ１０～ステップＳ６０の処理は繰り返し実行される。
［第２実施形態］
図７は、搬送中のフォーカスリングＦＲの搬送位置を判定する一例を示す図である。第２実施形態に係る位置検出システムは、フォーカスリングＦＲをフォーカスリング載置領域２１ｂに載置する前に、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を少なくとも３つ以上の光学素子で判定する。例えば、位置検出システムは、フォーカスリングＦＲが搬送装置ＴＵ２に搬送される場合であって、フォーカスリングＦＲがフォーカスリング載置領域２１ｂのプッシャーピンに載置されたときに、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を判定する。位置検出システムは、搬送装置ＴＵ２に支持された状態で、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を判定してもよい。
第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、基板載置領域２１ａの周縁部へ出射光を出射する位置に配置される。第１光学素子３３Ａ、第２光学素子３３Ｂ及び第３光学素子３３Ｃは、載置台２１の周方向に沿って、照射位置が互いに離間するように配置される。
演算装置３５は、光学素子それぞれに入射された反射光に基づいて載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を判定する。図８の（Ａ）及び（Ｂ）は、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が適正である場合の一例を示す図である。図８の（Ａ）は、載置台２１及びフォーカスリングＦＲを平面視した図であり、図８の（Ｂ）は、載置台２１及びフォーカスリングＦＲの部分断面図である。図８の（Ａ）及び（Ｂ）では、基板載置領域２１ａの中心位置とフォーカスリングＦＲの中心位置が一致する。載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が適正であるとき、フォーカスリングＦＲの内径は基板載置領域２１ａの外径よりも大きいため、出射光は載置台２１の周縁部で反射される。演算装置３５は、３つの光学素子が測定した高さが、予め定められた基板載置領域２１ａの高さと全て一致することをもって、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が適正であると判定する。
図９の（Ａ）及び（Ｂ）は、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が不適正である場合の一例を示す図である。図９の（Ａ）は、載置台２１及びフォーカスリングＦＲを平面視した図であり、図９の（Ｂ）は、載置台２１及びフォーカスリングＦＲの部分断面図である。図９の（Ａ）及び（Ｂ）では、基板載置領域２１ａの中心位置に対してフォーカスリングＦＲの中心位置が右方向に変位して、フォーカスリングＦＲの内径と基板載置領域２１ａの外径が重なる。載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が不適正であるとき、出射光は、フォーカスリングＦＲに反射される。演算装置３５は、３つの光学素子のうち少なくとも１つの光学素子が測定した高さが、予め定められた基板載置領域２１ａの高さと一致しないことをもって、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が不適正であると判定する。
演算装置３５は、３つの光学素子の測定結果を制御装置ＭＣへ出力する。制御装置ＭＣは、３つの光学素子の測定結果に基づいて搬送装置ＴＵ２のティーチング値を調整する。搬送装置ＴＵ２は、フォーカスリングＦＲをチャンバから搬出した後に調整されたティーチング値で搬入し直してもよいし、調整されたティーチング値に基づいてフォーカスリングＦＲの保持位置をチャンバ内で調整してもよい。
載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が不適正な状態でフォーカスリングＦＲが搬送されると、載置台２１とフォーカスリングＦＲが接触するおそれがある。第２実施形態に係る位置検出システムは、搬送中のフォーカスリングＦＲの位置を判定することで、これを防止する。
第２実施形態で説明された構成は、第１実施形態と組合せて利用され得る。システム１は、図６のステップＳ１０において載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を判定してもよい。例えば、システム１は、フォーカスリングＦＲをチャンバ内に搬入後、フォーカスリング載置領域２１ｂ上に配置する前に、載置台２１とフォーカスリングＦＲの位置関係を少なくとも３つ以上の光学素子で判定してもよい。
［第３実施形態］
図１０は、２つの光学素子を用いた走査の一例を示す図である。第３実施形態に係る位置検出システムでは、演算装置３５は、２つの光学素子に測定された基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離Ｄに基づいて、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係を算出する。第３実施形態に係る位置検出システムでは、第１光学素子３３Ａは、基板載置領域２１ａの中心位置を基準として第２光学素子３３Ｂと１８０度対向しない位置に設けられる。
光学素子が２つでも上記の数式（１）の関係は成立する。よって、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの内径の差分を２で除算した値と水平方向の距離Ｄとの差分に基づいて、載置台２１とフォーカスリングＦＲとの位置関係が算出される。
図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、２つの光学素子を用いた走査結果から位置関係を極座標で算出する一例を示す図である。図１１の（Ａ）は、基板載置領域２１ａの中心位置を基準とし所定の回転位置θ０をゼロ座標とした極座標系を示す図である。第１光学素子３３Ａは、回転位置θＡに配置される。回転位置θＡにおける基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離をＤＡ１とする。第２光学素子３３Ｂは、回転位置θＢに配置される。回転位置θＢにおける基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離をＤＢ１とする。
図１１の（Ｂ）は、図１１の（Ａ）の極座標に基づいてプロットされたグラフである。縦軸は基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離、横軸は回転位置である。基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲの中心位置が一致する場合、基板載置領域２１ａとフォーカスリングＦＲとの水平方向の距離は一定に保たれる。図１１の（Ｂ）においては、一定となる水平方向の距離は一例として１．０ｍｍである。基板載置領域２１ａの中心位置とフォーカスリングＦＲの中心位置とが一致しない場合、図１１の（Ｂ）に図示されるように、水平方向の距離は正弦波状に変化する。第１光学素子３３Ａ及び第２光学素子３３Ｂが走査して算出された水平方向の距離ＤＡ１及びＤＢ１は、正弦波の回転位置θＡ及び回転位置θＢそれぞれにおける距離として図示される。
基板載置領域２１ａの中心位置とフォーカスリングＦＲの中心位置とがズレた距離をＲＦＲ、ズレた回転位置をθＦＲとして、図１１の（Ａ）及び（Ｂ）に図示する。第１光学素子３３Ａ及び第２光学素子３３Ｂが走査して算出された水平方向の距離ＤＡ１及びＤＢ１は、ＲＦＲ及びθＦＲと以下の数式（２）及び数式（３）の関係が成り立つ。
Figure 0007263225000002
Figure 0007263225000003
回転位置θＡ及び回転位置θＢは、光学素子の取り付け位置であるため既知であり、フォーカスリングＦＲの内径ＡＦＲ及び基板載置領域２１ａの外径Ａ２１も既知である。このため、演算装置３５は、数式（２）及び数式（３）を用いた連立方程式を解くことにより、ズレた距離ＲＦＲ及びズレた回転位置θＦＲを算出できる。このように、極座標で算出されることで、フォーカスリングＦＲと載置台２１との位置のずれを調整する距離と方向が明確になる。
［変形例］
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
光学素子は、フォーカサーに限定されるものではない。光学素子は、対象物に光を照射し、対象物からの反射光を取得する機能を有する素子であれば特に限定されるものではなく、コリメータなどでもよい。また、光源３０をＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ）としてもよく、その場合には測定部３４には分光器を用いる。位置検出システム３は、光干渉を利用して光学素子から反射箇所までの距離を、光学素子を基準に計測してもよい。
演算装置３５は、３つ以上の光学素子の走査結果から、フォーカスリング載置領域２１ｂに支持されたフォーカスリングＦＲと載置台２１との位置関係を極座標で算出してもよい。一例として、第１光学素子３３Ａ及び第２光学素子３３Ｂに加えて第３光学素子３３Ｃの走査結果から極座標を算出する。第３光学素子３３ＣがθＣ方向に走査して算出された水平方向の距離をＤＣ１とすると、下記の数式（４）が成り立つ。
Figure 0007263225000004
これにより、演算装置３５は、数式（２）及び数式（３）の連立方程式、数式（３）及び数式（４）の連立方程式、並びに数式（２）及び数式（４）の連立方程式を用いることができる。回転位置θＡ、回転位置θＢ及び回転位置θＣは、光学素子の取り付け位置であるため既知であるが、光学素子の組み付け誤差などが存在する。また、測定誤差が存在する場合もある。演算装置３５は、各連立方程式の解を平均化などすることにより、誤差を低減できる。第３実施形態は、第１実施形態及び第２実施形態に適用することができる。
［実施形態のまとめ］
各実施形態に係るシステム及び方法によれば、複数の光学素子を走査させることにより、基板載置領域２１ａの高さを基準としたフォーカスリングＦＲの高さが検出される。この高さの変化量により、走査範囲におけるフォーカスリングＦＲと載置台２１との位置関係が算出される。基板載置領域２１ａの形状は円状であり、基板載置領域２１ａの外径及びフォーカスリングＦＲの内径は予め定められている。このため、位置検出システムは、複数の光学素子を走査させることで、フォーカスリングＦＲと載置台２１との位置関係を把握して、搬送位置を調整できる。
第２実施形態に係るシステム及び方法によれば、フォーカスリングＦＲと載置台２１との位置関係がフォーカスリングＦＲの搬送中に判定される。このため、このシステム及び方法は、フォーカスリングＦＲと載置台２１との接触を防止できる。
第３実施形態に係るシステム及び方法によれば、フォーカスリングＦＲと載置台２１との位置関係が極座標で算出される。このため、システムは、フォーカスリングＦＲと載置台２１との位置のずれを調整する距離と方向を明確にできる。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
Ｓ１…処理システム、１…システム、２…処理装置、２０…処理容器（チャンバ本体）、Ｓ…処理室（チャンバ）、２１…載置台、２１ａ…基板載置領域、２１ｂ…フォーカスリング載置領域、ＦＲ…フォーカスリング、３…位置検出システム、３３Ａ…第１光学素子、３３Ｂ…第２光学素子、３３Ｃ…第３光学素子、３０…光源、３５…演算装置（制御部）、ＭＣ…制御装置（制御部）、３７Ａ…第１アクチュエータ（駆動部）、３７Ｂ…第２アクチュエータ（駆動部）、３７Ｃ…第３アクチュエータ（駆動部）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＴＵ２…搬送装置。

Claims (4)

  1. 処理装置にフォーカスリングを搬送するシステムであって、
    前記システムは、搬送装置と位置検出システムとを備え、
    前記処理装置は、
    チャンバ本体と、
    基板載置領域と前記基板載置領域を囲むフォーカスリング載置領域とを含み、前記チャンバ本体によって提供されるチャンバ内に設けられる載置台と、を有し、
    前記搬送装置は、前記フォーカスリング載置領域上に前記フォーカスリングを搬送するように構成され、
    前記位置検出システムは、
    測定光を発生するように構成される光源と、
    前記光源で発生した前記測定光を出射光として出射するとともに反射光が入射されるように構成される複数の光学素子と、
    前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングから前記基板載置領域に至るまでの走査範囲を走査するように、前記光学素子をそれぞれ移動させるように構成される駆動部と、
    前記光学素子ごとに、前記走査範囲における前記反射光に基づいて前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングと前記載置台との位置関係を算出するように構成される制御部と、
    を有し、
    前記搬送装置は、前記制御部により算出された前記位置関係に基づいて前記フォーカスリングを前記フォーカスリング載置領域上に搬送する位置を調整するように構成される、システム。
  2. 前記複数の光学素子は、３つ以上の光学素子であり、
    前記光学素子それぞれは、前記基板載置領域の上面の端部に前記測定光を出射するように配置され、
    前記制御部は、前記フォーカスリング載置領域上に前記フォーカスリングを搬送する場合、前記搬送装置に支持された前記フォーカスリングと前記基板載置領域との位置関係を前記基板載置領域の外縁における前記反射光に基づいて判定するように構成される、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記制御部は、前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングと前記載置台との位置関係を極座標で算出するように構成される、請求項１又は２に記載のシステム。
  4. フォーカスリングを搬送する方法であって、
    載置台の基板が載置される基板載置領域の周囲を囲むフォーカスリング載置領域に前記フォーカスリングを搬送する工程と、
    前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングから前記基板載置領域に至るまでの走査範囲を、測定光を出射光として出射するとともに反射光が入射される複数の光学素子で走査する工程と、
    前記走査範囲における前記反射光に基づいて前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングと前記載置台との位置関係を算出する工程と、
    前記算出する工程で算出された、前記フォーカスリング載置領域に支持された前記フォーカスリングと前記載置台との位置関係に基づいて、前記フォーカスリングの搬送位置を決定する工程と、
    を備える方法。
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