JPH03159254A - プラズマ処理用ボートへのウエハ移し換え装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマ処理用ボートへのウェハ移し換え装
置に関する。

（従来の技術） プラズマ処理用ボート例えばプラズマＣＶＤ処理用ボー
トは、多数枚の電極板をそれぞれ平行に支持し、奇数枚
目と偶数枚目との各電極板に交互に異なるＲＦ電源端子
を接続し、相隣接する電極板間にプラズマを生成可能と
している。また、この各電極板にはウェハが支持され、
プロセスガス雰囲気にて上記プラズマを励起することで
、ウェハ表面に成膜を実施している。

このようなプラズマ処理用ボートへのウェハの移し換え
は、図示しないキャリアより例えばロボットアーム等に
よって一枚ずつウェハを取り出し、電極板の各位置に合
わせてウェハを搬送し、電極板に支持されている例えば
テーパピン等にウェハを受は渡すことで、電極板表面に
ウェハを密着して保持するようにしている。

ここで、ボートに対してウェハを移し換えるには、電極
板のウェハ支持面側の位置検出を正確に行う必要がある
。そのようにしないと、ロボットアームが電極板に接触
し、このような接触が度々発生することで電極板が破損
するばかりか、削れによる不純物がウェハに付着し、歩
留まりが低下してしまうからである。

従来、上記電極板の位置検出を行うために、ボート長手
方向の両端側の電極板位置を測定し、この間に存在する
各電極板位置は等間隔にあることを前提として算出して
いた。

（発明が解決しようとする課題） 従来の電極板の検出は、これを直接検出せず、等間隔に
あることを前提としたものである。従って、必ずしも実
際の電極板位置と一致しないことがあり、一致しない場
合にはウェハを破損することが生じていた。このような
場合には、ボート上の電極板取り付けをやり直し、ロボ
ットアームとの接触が生じないことを確認した後に稼動
を開始せざるを得なかった。

そこで、本発明の目的とするところは、ボート上の各電
極板の位置検出を正確に実施することができるプラズマ
処理用ボートへのウェハ移し換え装置を提供することに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のプラズマ処理用ボートへのウェハ移し換え装置
は、プラズマ生成用の複数枚の電極板を平行に配列支持
したボートに、ウェハを移し換える装置において、 上記ウェハを支持する上記電極板の支持面位置を検出す
るために、上記支持面が臨む側より上記電極板に向かっ
て移動する走査光を出射し、かつ、この走査光を、その
光出射方向と上記電極板とが鋭角に交差するように傾斜
させ、上記走査光が電極板エツジと接する位置をその反
射光の受光により検出する光走査検出手段を有すること
を特徴とする。

（作　用） 上記構成によれば、電極板のウェハ支持面が臨む側より
上記電極板に向かって走査しながら光を出射し、かつ、
その光出射方向と上記電極板とが鋭角に交差するように
傾斜した走査光を出射すると、この走査光は電極板のウ
ェハ支持面のエツジに必ず最初に接することになるので
、この接した位置をその反射光により検出することで、
電極板のウェハ支持面を正確に検出できる。

（実施例） 以下、本発明をプラズマＣＶＤ処理用ボートへのウェハ
移し換え装置に適用した一実施例について、図面を参照
して説明する。

まず、第３図を参照してプラズマＣＶＤ処理装置の概要
について説明する。

同図において、横型処理炉１０は例えば３段にて積層さ
れ、各段の横型処理炉１０に対してボート３０を搬入す
るためのカンチレバー（図示せず）を有するボート搬入
出装置１２が設けられている。

また、このボート搬入出装置１２と平行にボートライナ
ー１４が設けられ、このボートライナー１４は前記ボー
ト３０をウェハ移し換え位置Ａとエレベータ受は渡し位
置Ｂとに直線移動可能である。

前記エレベータ受は渡し位置Ｂに対向する位置には、ボ
ートエレベータ１６が設けられ、昇降及び水平移動可能
なエレベータアーム１８に取り付けた２本のボート受は
バー１８ｇ、１８ａにより、前記ボート３０を支持して
搬送が可能となっている。

前記ウェハ移し換え位置Ａに対向する位置には、多関節
アームを有するウェハ搬送ロボット２０が談けられてい
る。このウェハ搬送ロボット２０は、第１の回転軸２２
ａに対して回転する第１の可動部２２ｂと、この第１の
可動部２２ｂに支持された第２の回転軸２４ａに対して
回転する第２の可動部２４ｂと、この第２の可動部２４
・ｂに支持された第３の回転軸２６ａに対して回転する
第３の可動部（ロボットハンド部とも称する）２６ｂと
を有して構成されている。そして、前記ロボットハンド
部２６ｂに、その詳細を後述するウェハを吸着保持する
ためのバキュームハンド５０と、光走査検出部６０とを
配置している。

そして、上記ウェハ搬送ロボット２０の上記回転動作に
より、ボートライナー１４上の前記ウェハ移し換え位Ｗ
Ａに設定されたボート１０と、複数のキャリア２８との
間でバキュームハンド５０を移動でき、ウェハの移し換
えが可能である。

次に、前記ボート３０について、第２図（Ａ）。

（Ｂ）を参照して説明する。

このボート３０は、２つの取手部３２．３２を２本の連
結ロッド３４，３４で連結し、かつ、取手部３２．３２
の間には２本の給電用ロッド３６゜３６が配設されてい
る。ウェハを支持し、かつ、プラズマを生成するための
電極板４０は当業者において周知で、第２図に、示すよ
うにその奇数枚目が一方の給電用ロッド３６と電気的な
接続がとられ、偶数枚目が他方の給電用ロッド３６と電
気的接続がとられるように支持される。また、この各電
極板４０の間には、その３１１所にてそれぞれ絶縁スペ
ーサ３８例えば石英製ロッドが介在され、電極間距離を
等しく保つと共に、その垂直度を維持している。従って
この位置精度は石英ガラスの加工精度に依存する。

ボート長手方向の両端側の２枚の電極板４０には片面内
側にのみウェハを支持し、その他の各電極板４０はその
両面にウェハを支持可能である。

このために、その電極支持面４２にはそれぞれ２本のテ
ーパピン４４が固定され、ウェハの下端を支持してウェ
ハ支持面４２に密着保持で、きる。なお、第２図（Ｂ）
に示す電極板４０の左面のウェハ支持面４２ａとし、右
面をウェハ支持面４２ｂとする。この各ウェハ支持面４
２ａ、４２ｂの上端には、それぞれ前記バキュームハン
ド５０との干渉を防止するための逃げ部４６ｇ、４６ｂ
が形成され、電極板４０が薄いことから、この各逃げ部
４６ａ、４６ｂは電極板４０の中心線Ｐよりそれぞれ異
なる方向にずれた位置に形成されている。

次に、前記ロボットハンド部２６ｂに固定されたバキュ
ームハンド５０及び光走査検出部６０について、第１図
を参照して説明する。

バキュームハンド５０は、その片面にウェハ７０の吸着
部５２を有し、前記ロボットハンド部２６ｂがボート１
０上方を移動する際には、第２図（Ｂ）に示す実線位置
すなわち前記逃げ部４６ａまたは４６ｂと対向する位置
を移動する。

一方、前記光走査検出部６０は、第２図（Ｂ）の破線で
示すように、前記ウェハ支持面４２ｇを検出する場合に
は、この支持面４２ａが臨む側より上記電極板４０に向
かって走査しながら光を出射し、前記ウェハ支持面４２
ｂを検出する場合には、この支持面４２ｂが臨む側より
上記電極板４０に向かって走査しながら光を出射し、か
つ、第１図に示すようにその光出射方向ａと上記電極板
４０とが鋭角に交差するように傾斜した走査光を出射し
、この走査光が電極板４０のエツジと接する位置をその
反射光の受光により検出するものである。この光走査位
置は、第２図（Ｂ）の破線で示すように中心線Ｐに対し
て前記バキュームハンド５０の移動経路と反対側である
。

また、本実施例の前記光走査検出部６０は、ビームを細
く絞れるレーザー光を出射し、その反射光を受光するこ
とで三角測量の原理に基づき位置検出を行っている。

次に、上記光走査検出部６０を用いた場合の、前記ウェ
ハ搬送ロボット２０の制御系について第４図を参照して
説明すると、ＣＰＵ８０はその制御を司どるもので、こ
のＣＰＵ８０には前記ウェハ搬送ロボット２０の駆動制
御を行うロボット駆動制御部８２と、前記光走査検出部
６０と、コンパレータ８４とが接続され、光走査検出部
６０からの検出電圧をコンパレータ８４にて比較し、前
記ＣＰＵ８０に対する駆動制御信号としている。

次に、作用について説明する。

キャリア２８よりボート１０へのウェハ７０の移し換え
は、ボートライナー１４上のウェハ移し換え位置にボー
ト１０をセットし、ウェハ搬送ロボット２０の駆動によ
りバキュームハンド５０及び光走査検出部６０をキャリ
ア２８．ボート１０間で移動することにより実施される
。

ここで、キャリア２８に搭載されている一枚のウェハ７
０を前記バキュームハンド５０の吸着部５２に吸着し、
ロボットハンド部２６ｂをボート１０上に設定したの後
の、電極板４０の位置検出動作について説明する。

第１図（Ａ）に示すように、ウェハ７０を受は渡すべき
電極板４０のウェハ支持面４２ｇが臨む方向より、同図
に示すように角度θで傾斜する光を出射しながら、電極
板４０に向かってロボットハンド部２６ｂを移動走査す
る。この光が電極板４０に到達する以前は、第１図（Ｂ
）に示すように、その反射光に基づき三角測量の原理で
変換された電圧は、はぼＯｖ付近の極めて低い電圧とな
っている。

そして、上記の走査により、この走査光は先ず電極板４
０のウェハ支持面４２ｂ側の上端エツジと接することに
なる。この接した時点での検出電圧は、急激に立つ上が
って例えば７ｖを越える電圧に変化する。このような電
圧を入力するコンパレータ８４では、同図（Ｂ）に示す
シュレッショルドレベルＬと比較し、これを越えた際に
ＨＩＧＨ信号を出力するので、ＣＰＵ８０は直ちにロボ
ット駆動制御部８２に走査駆動停止信号を出力し、電極
板４０のウェハ支持面４２ｂの位置検出が為された位置
にて、ロボットハンド部２６ｂの走査移動を停止する。

そして、この位置にてロボットハンド部２６ｂの下降移
動を実施することで、バキュームハンド５０を電極板４
０の逃げ部４６ｂに接触することなく、ウェハ７０をウ
ェハ支持面４２ｂに受は渡すことができる。

このようにして電極板４０の位置検出を行うにあたって
、走査光を角度θで傾斜している理由は、第１図（Ｃ）
のように電極板４０が傾斜している場合を想定すると理
解できる。このような場合に、走査光を同図の実線で示
すように垂直に出射すると、上記走査移動により走査光
は最初にエツジに接する前に、ウェハ支持面４２ｂにて
反射されることになってしまう。この場合の検出電圧は
、同図（Ｄ）に示す通りであり、その電極板４０の位置
検出に誤差が生ずることになってしまう。

同図（Ｃ）の破線で示すように７、走査光を角度θで傾
斜しておけば、このような場合にも必ず最初に上記エツ
ジに接することになり、電極板４０の位置を常時正確に
検出できる。なお、電極板４０が同図（Ｃ）とは逆に倒
れている場合にもこの作用を確保できる。

以上のように、走査光が先ず最初に電極板４０のエツジ
に接するようにするためには、走査光の傾斜角度θは、
電極板４０の倒れ角度より大きい鋭角であれば良く、電
極板４０の倒れ角度は１＠を越すことがないので、１″
程度の微小角度でも良い。

電極板４０の反対側のウェハ支持面４２ａにウェハ７０
を受は渡す場合には、バキュームハンド５０と走査光の
移動経路及び移動方向を反転すれば良く、この反転動作
はロボットハンド部２６ｂを第３の回転軸２６ａの周り
に回転すれば良い。

上記光走査検出部６０の他の利用として、キャリア２８
内に搭載されているウェハ７０の枚数カウントにも使用
できる。この場合には、ロボットハンド部２６ｂをウェ
ハ７０の配列方向に沿って連続的に走査すればよい。こ
のようにすれば、第５図に示すような信号を得ることが
でき、パルス状信号をカウントすることで、キャリア２
８に搭載されているウェハ７０の枚数を正確にカウント
できる 従来のウェハ枚数カウントは、キャリア２８が設置され
る位置の下方に、ウェハ配列ピッチと同一ピッチにてフ
ォトインタラプタを多数配設しなければならず、上記ピ
ッチが微細であるため組み立て、保守が極めて煩雑であ
ったが、光走査検出部６０をウェハ７０の枚数カウント
に兼用することで、構成が簡易となり、装置のコストダ
ウンを図れる。

ここで、前記ボート３０とキャリア２８との間で１００
枚のウェハ７０を受は渡しする動作の詳細を、第６図以
下を参照して説明する。

第６図に示すように、ボート３０は５０枚の電極板４０
を支持し、その両面Ａ、Ｂに計１００枚のウェハ７０を
装着可能であり、キャリア２８として実ウェハをそれぞ
れ２５枚ずつ搭載した４台の第１キヤリア２８ａ〜第４
キヤリア２８ｄと、ダミーウェハを２５枚搭載した第５
のキャリア２８ｅが配置されている。また、各キャリア
に対応してウェハ突き上げ機構９０ａ〜、９０ｅが設け
られ、この機構９０は第８図に示すように、左右の突き
上げ部９２ａ、９２ａの間の中心線に沿ってカウンタ用
センサ部９２を有している。

この他、前記実施例にて説明していない部材として、ボ
ート３０のＩＤ検知部９４．ロボット２０のバキューム
ハンド５０を真空引きする真空ポンプ９６が設けられ、
また、第７図に示すように、ロボット２０の前記ロボッ
トハンド部２６ｂには、バキュームハンド５０．光走査
検出部６０の他に、バキュームセンサ９８が設けられて
いる。

上記実施例装置でのボート３０に対するウェハのローデ
ィング動作、及びボート３０からのアンローディング動
作は、それぞれ第９図、第１１図に示す通りである。

第９図では、ステ、ツブ１（以下、Ｓｌのように略記す
る）〜Ｓ３の初期設定終了後、Ｓ５においてボート３０
のＩＤを検知部９４によって検出しているが、特に、キ
ャリア２８のウェハの欠けがあり、このためＳ１２，８
１３等でダミー用ウェハを補充するダミー処理が必要な
場合、これをボート３０のＩＤと共に記憶しておくこと
で、このダミｍｍウェハを元のキャリアに自動的に戻す
ことが可能となる。

また、８１５等にてウェハの吸着をバキュームセンサ９
８の出力により確認しているので、稼動を円滑に実施で
きる。

Ｓ１９では上記実施例のようにしてウェハの挿入位置を
光走査検出部６０の動作に従い実行している。そして、
Ｓ２０．Ｓ２１及び第１０図に示すようにバキュームハ
ンド５０を移動することで、電極板４０とは非接触でウ
ェハ７０の装着を完了できる。

そして、８２８以下のステップでは、同図のＳ１４〜Ｓ
２７までのフローＡを２枚目以降のウェハ７０について
繰り返し実行し、ローディング動作を終了する。

第１１図に示すボート３０からのウェハ７０のアンロー
ディング動作でも、８１〜Ｓ３の初期設定後に、Ｓ５で
ボート３０のＩＤ検知を行ない、補充されたダミー用ウ
ェハを正しいキャリアに復帰できるようにしている。

Ｓ１４では、上記実施例のように、光走査検出部６０の
動作に従いバキュームハンド５０の挿入位置を検出し、
Ｓ１５〜Ｓ１８及び第１２図に示すように、電極板４０
とは非接触にてウェハ７０の取り出しを実施する。そし
て、Ｓ１９〜３２５のステップを行なうことで、１枚目
のウェハのアンローディングが終了する。２枚目（ロー
ディング時の９９枚目）のウェハは、ダミー用ウェハで
あるので、８２８〜５３１のステップに従い元の正しい
キャリアに復帰させ、以降は、Ｓ３２にてＳ１３〜Ｓ８
までのフローＢの処理を他のウェハについても実施し、
８３３〜３３５を経て全てのウェハに対するアンローデ
ィング動作が終了する。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範
囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば光走査検出部６０は、光の出射部と受光部を別体
で構成しても良く、またビーム径を絞れることで誤測定
の少ない光としてレーザー光を採用するものが好ましい
が、必ずしもこれに限定されない。さらに、上記実施例
では、反射光受光後の電気信号への変換を、三角測量の
原理に基づき行ったが、単に受光量に応じた電気信号に
変換するものでも良い。

また、各電極板４０の位置検出は、ウェハ７０を受は渡
す度に実施するものが好ましいが、ボート１０の長手方
向に亘って前記光走査検出部６０を走査し、第５図と同
様な信号より予めその位置を記憶しておくものでも良い
。

また、電極板４０の上端をフラット形状とし、光走査に
よる位置検出精度をより高めることもできる。なお、本
発明は、横置き型ボートのみに限らず、縦置き型ボート
にも同様に適用でき、横型炉に限らず縦型炉でも適用で
きる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればウェハを支持する
電極の支持面位置を検出するために、支持面が臨む側よ
り電極板に向かって移動する走査光を出射し、かつ、そ
の光出射方向と電極板とが鋭角に交差するように傾斜し
た走査光とし、この走査光が電極板エツジと接する位置
をその反射光の受光により検出しているので、各電極板
の位置を非接触にて正確に検出できる。

また、このような光走査検出部をキャリアのウェハ枚数
カウンタとして兼用することで、装置のコストダウンを
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例装置での電極板の位置検出の作用、効
果を説明するもので、同図（Ａ）は実施例装置での位置
検出動作説明図、同図（Ｂ）はその検出電圧の特性図、
同図（Ｃ）は走査光を垂直とした場合の位置検出動作説
明図、同図（Ｄ）はその際の誤測定が生ずる検出電圧の
特性図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は、ボートの正面図、平
面図、 第３図は、実施例装置の全体構成を説明する概略説明図
、 第４図は、ウェハ受は渡しの動作制御系ブロック図、 第５図は、光走査検出部をキャリア内のウェハ枚数カウ
ンタとして使用した場合の検出電圧を示す特性図、 第６図は、ウェハ移し換え部の一興体例を示す概略説明
図、 第７図は、ウェハを吸着保持したロボットハンド部の概
略斜視図、 第８図は、ウェハ突き上げ機構の概略斜視図、第９図は
、第６図の装置を用いたウェハのローディング動作の一
例を示すフローチャート、第１０図は、電極板付近での
ロボットアームの動きを示す概略略説明図、 第１１図は、第６図の装置でのウェハのアンローディン
グ動作の一例を示すフローチャート、第１２図は、電極
板からのウェハの取り出しを説明するための概略説明図
である。 ２０・・・ウェハ搬送ロボット、２８・・・キャリア、
３０・・・ボート、４０・・・電極板、４２ａ、４２ｂ
・・・ウェハ支持面、 ５０・・・バキュームハンド、 ６０・・・光走査検出部、７０・・・ウェハ。 第１図 （Ａ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）プラズマ生成用の複数枚の電極板を平行に配列支
   持したボートに、ウェハを移し換える装置において、 上記ウェハを支持する上記各電極板の支持面位置を検出
   するために、上記支持面が臨む側より上記電極板に向か
   って移動する走査光を出射し、かつ、この走査光を、そ
   の光出射方向と上記電極板とが鋭角に交差するように傾
   斜させ、上記走査光が電極板エッジと接する位置をその
   反射光の受光により検出する光走査検出手段を有するこ
   とを特徴とするプラズマ処理用ボートへのウェハ移し換
   え装置。
2. （２）請求項（１）において、 上記光走査検出手段を、ウェハをボートに移し換える前
   に該ウェハを搭載したキャリア上方にて走査することで
   、ウェハ枚数カウンタとして兼用したプラズマ処理用ボ
   ートに対するウェハ移し換え装置。