JPH1050790A - 基板ホルダ用位置センサシステム - Google Patents

基板ホルダ用位置センサシステム

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JPH1050790A
JPH1050790A JP9131153A JP13115397A JPH1050790A JP H1050790 A JPH1050790 A JP H1050790A JP 9131153 A JP9131153 A JP 9131153A JP 13115397 A JP13115397 A JP 13115397A JP H1050790 A JPH1050790 A JP H1050790A
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JP
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light
light beam
substrate holder
substrate
sensor
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JP9131153A
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Andoriyuu Paburosuki
アンドリュー パヴロスキ
Domitorii Sukairuyaa
ドミトリー スカイルヤー
Andoriyuu Roonii
アンドリュー ローニー
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Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体処理装置において基板ホルダを適正位
置に設置できたか否かを検出することができ、また、基
板ホルダ内で基板がずれているか否かも検出することが
できる位置センサを提供すること。 【解決手段】 本発明の位置センサ２０は、（ａ）光ビ
ームを放射可能な光エミッタ１２０と、（ｂ）光エミッ
タ１２０によって放射された光ビームを検知可能な光セ
ンサ１２５と、（ｃ）基板ホルダ２５が処理チャンバ４
０における不適正位置にある時、光ビームを光センサか
ら遮蔽することができるよう、光ビーム路１３５に設け
られた光調整器１３０とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理チャンバ内に
おいて基板ホルダが適正に配置されていることを検出す
るとともに、基板ホルダ内の基板のズレを検出するため
のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体産業において、シリコンウェーハ
基板は、シーケンシャルに処理ステップを用いてバッチ
処理される。種々の処理ステップが、単一チャンバ処理
装置、あるいはマルチチャンバ処理装置内で実施され
る。かかる処理ステップの間、基板は普通、基板ホルダ
（「カセットハンドラ」としてよく知られる）に保持さ
れ、その基板ホルダは、処理チャンバ内での基板のバッ
チ式処理のために、そして、一つの処理装置から別の処
理装置までの基板搬送を容易化するために、積み重ねら
れた基板（基板スタック）を保持する。通常、基板ホル
ダは、第３図に示すように、基板を保持する大きさの複
数のスロットを有するフレームを備える。オペレータ又
は外部ローディングロボットは、或る処理装置から別の
処理装置まで基板ホルダを搬送する。
【０００３】基板搬送中及び処理装置内での基板ホルダ
の設置中に生ずる問題の一つは、装置内の基板ホルダの
適正な配置ないしは位置決めに関連している。処理装置
は、通常、マルチ処理チャンバを備え、これらマルチ処
理チャンバは、ロードロックとしてよく知られる真空ロ
ーディングチャンバに接続する中央搬送チャンバに相互
連結されている。ローディングチャンバはローディング
プラットホームを有しており、このプラットホーム上
に、オペレータ又は外部ローディングロボットによって
基板が配置される。処理中、搬送チャンバ内の内部ロボ
ットアームは、ローディングチャンバ内にブレードを延
ばして、基板ホルダから基板を持ち上げ、そしてその基
板を処理チャンバに搬送する。しかし、ローディングプ
ラットホーム上で基板ホルダの配置が不適正であると、
ロボットアームがホルダや基板に衝突し、その結果ミス
アラインメント（不整列）、ロボットアームの精密機構
の損傷、或は基板の損失を招くおそれがある。また、処
理装置間の搬送中における基板ホルダの動作により、基
板は基板ホルダのスロットの外部に至るおそれがあり、
ロボットが動作中に誤動作を起こしたり、基板を落下さ
せたりする可能性がある。
【０００４】この問題を部分的に解決するものとして、
ローディングプラットホームは、適正な位置及び基板ホ
ルダのアラインメントを確実にするよう基板ホルダを受
け取るべく設計された受取面を有する。一般的に、ロー
ディングプラットホームの受取面は、基板ホルダがロー
ディングプラットホーム上の位置にロックあるいはスナ
ップ留めできるように、対応するアラインメントガイド
を受け取れる大きさのチャネルを、基板ホルダの下面に
含んでいる。しかし、この設計は、オペレータにとって
アラインメントガイドがチャネル内に適切に嵌合してい
るのかどうか判断が難しいので、基板ホルダを必らずし
も適正に配置できるとは限らない。また、アラインメン
トガイドをチャネル内に適切にスナップ留めするのに必
要な力は、ホルダ内の基板の動きやズレを招く可能性が
ある。
【０００５】基板ホルダを適切にアラインメントないし
は整列することは、外部ローディングロボットを使って
基板ホルダをローディングチャンバ内にローディングす
るために用いる場合は、特に難しい。外部ローディング
ロボットは、現在の自動化バッチ処理システムにおいて
は、基板ホルダを一方の処理装置から別の処理装置へ搬
送するのに用いられている。かようなシステムにおい
て、外部ロボットは、ローディングチャンバ内で基板ホ
ルダを適切に配置することに失敗することがあり、かよ
うな不適正な配置を検出したり、修正を行うロボットを
設計することは困難である。また、基板はしばしば、搬
送中に動いて基板ホルダからはみ出し、より多くの問題
を招く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、処理装置のロ
ーディングプラットホーム上で、基板ホルダの適切な設
置状態を検出し、配置するシステムが必要とされてい
る。また、処理チャンバの操作に優先して、基板ホルダ
内の基板のズレを検出し、ロボットアームのような処理
要素に対する損傷を減らし、基板の破損や落下を抑える
ことが望ましい。
【０００７】本発明の位置センサは、処理装置における
基板ホルダの適正な設置の検出を可能にし、基板ホルダ
内での基板のズレの検出にも用いることができる。この
位置センサは、（ａ）光ビームを放射可能な光エミッタ
と、（ｂ）光エミッタから放射される光ビームを検知可
能な光センサと、（ｃ）基板ホルダが処理チャンバ内で
不適正に配置されている時、光センサからの光ビームを
遮蔽することができる、光ビーム路内の可動光調整器
と、を備える。
【０００８】好適な実施態様において、光調整器は、
(i)基板ホルダが処理チャンバ内で不適正に配置されて
いる時、光センサからの光ビームを遮蔽する遮蔽位置
と、(ii)基板ホルダが処理チャンバ内で適正に配置され
ている時、光ビームが光センサに到達できる透過位置
と、を有する可動部材を備える。可動部材は開口を備え
ることができ、その開口は、遮蔽位置において、光ビー
ムと実質的に非整列であり、透過位置においては、光ビ
ームが光センサに到達できるように光ビームと整列す
る。別の態様において、可動部材は、遮蔽位置では光ビ
ームを光センサから離れる方に反射させ、透過位置では
光ビームを光センサに向けて反射させる反射体を備え
る。
【０００９】他の態様において、本発明は、処理チャン
バ内の受取面上での基板ホルダの適正な設置状態を検出
するための光学装置を用いる方法を有する。この方法
は、(i)基板ホルダをローディングチャンバの受取面上
に配置すめステップと、(ii)光学装置を用いて受取面上
での基板ホルダの適正な設置状態を検知するステップ
と、(iii)光学装置に応答するインジケータを用いて、
基板ホルダの適正な設置状態を示すステップとを有す
る。
【００１０】本発明の更に別の態様においては、基板ズ
レセンサを用いて、基板ホルダに保持される基板のズレ
を検出する。この態様において、光ビームを基板の周縁
部に隣接する光路内に指向させるよう、光エミッタをロ
ーディングチャンバ内に装着する。基板ホルダ内の基板
が基板ホルダから外れて所定距離だけズレていると、基
板の周縁部が光ビームを光センサから遮蔽させるよう、
光センサが光ビーム路中に装着される。光センサに応答
する設置インジケータを用いて、基板ホルダ内の基板の
ズレを示す。
【００１１】本発明上記及び他の特徴、局面、利点は、
本発明の実施形態である以下の説明及び図面、或は特許
請求の範囲から、より理解されるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の位置センサ２０は、基板
処理装置３５のローディングチャンバ３０内での、基板
ホルダ２５の適切な設置状態を検出するのに役立つ。図
１を参照すると、処理装置３５は、エッチングチャン
バ、インプランティングチャンバ、堆積チャンバ等の一
群の処理チャンバ４０ａ，４０ｂを備え、これらの処理
チャンバは、ローディングチャンバ３０ａ，３０ｂに相
互接続された搬送チャンバ４５を取り囲んでいる。好適
な装置３５には、例えば、カリフォルニア州サンタクラ
ラにあるアプライドマテリアルズインコーポレイテッド
から市販されている、Centura 5200、MxP+或はPrecisio
n 5000等の装置が含まれる。図２に示すように、装置３
５のチャンバ４０は、処理ガスを処理チャンバの処理ゾ
ーン５５内へ分配するための、ガス分配器５０、マスフ
ローコントローラ、エアー式弁を含んでいる。支持体６
０は、処理ゾーン５５内で基板７０を支持するために用
いられる。処理ガスからプラズマを生成するために、電
界を処理ゾーン５５内に印加することができるが、その
手段としては、(i) ＲＦ電流を、処理チャンバ４０を囲
む誘導コイル（図示せず）に印加することによって、誘
導的に行うもの、(ii)ＲＦ電流を、（図示のように）プ
ロセスチャンバ内の陽極及び陰極に印加することによっ
て、容量的に行うもの、及び／又は、(iii)マイクロ波
発生器（図示せず）を用ることによって行うものがあ
る。使用済処理ガス及びエッチャント副生成物は、処理
チャンバ内で約１０-3mTorrの最小圧力を達成可能な排
気システム６５を介して、処理チャンバ４０から排出さ
れる。ここで示す装置３５の実施形態は、半導体基板７
０の処理に適切であるが、これは本発明の説明のためだ
けのものであり、本発明の範囲を限定するために使用す
るべきものではない。例えば、本発明の位置センサ２０
は、半導体加工設備以外の製造設備に使用することがで
きる。
【００１３】基板ホルダ２５は、スタック状態に配列し
た、ガラス、セラミック、金属、ポリマーなどの基板７
０、又は、例えばシリコンやガリウム砒素ウェーハなど
の半導体基板を保持して、基板のバッチ処理の促進と、
処理ステップ間での搬送の容易化とのために用いられ
る。図３に概略的に示す通常の基板ホルダ２５は、前部
開口８５からホルダ２０の後部に延びる複数の平行スロ
ット８０を有するフレーム７５を備え、これらスロット
は、スタック配列に基板７０を保持することができる。
基板ホルダ２５の下面は、基板ホルダをローディングチ
ャンバ３０に整列させるのに役立つ、Ｈ形隆起のよう
な、アラインメントガイド９０を含むことが望ましい。
好適な基板ホルダは、Flouroware製の「PA200-79MDTH」
カセットホルダである。
【００１４】図３において、ローディングチャンバ３０
内で基板ホルダを受け取り、好ましくはそれを整列させ
るように構成された受取面１００を有すローディングプ
ラットホーム９５上に、外部ロボット又はオペレータに
よって、基板７０を積載した基板ホルダ２５が設置され
る。受取面１００は、好ましくは、凹みチャネル１０５
を備えており、この凹みチャネル１０５は、基板ホルダ
２５が受取面１００上にスナップ留め可能なように、基
板ホルダ２５のアラインメントガイド９０の少なくとも
一部分を保持する大きさであることが望ましい。普通、
ローディングチャンバ３０ａ，３０ｂは、基板７０の処
理中、排気されるか、不活性ガスを用いて正圧に維持さ
れる。ロボットアーム１１０は、１回につき１枚の基板
を持ち上げ、図１に示すように、ローディングチャンバ
３０から、ローディング入口を通して処理チャンバ４０
に運ぶための持上げ用ブレード１１５を有する。基板７
０は、処理チャンバ４０内のリフトフィンガーアセンブ
リ１１８上に配置された後、リフトフィンガー１１８を
下降させることによって、支持体６０上まで下降させら
れる。通常、ロボットアーム１１０は、従来一般の同軸
デュアル磁カプラ(dual co-axial magnetic coupler)と
モータで駆動され、処理装置３５と一体の一般的なコン
ピュータシステムで実行されるコンピュータプログラム
によって操作される。
【００１５】本発明の位置センサ２０は、ローディング
チャンバ３０のローディングプラットホーム９５上の基
板ホルダ２５の適正な設置ないしは載置を検出するため
に用いられる。図３に関し、位置センサ２０は、(i)光
ビームを放射する光エミッタ又は光源１２０、(ii)光エ
ミッタ１２０から放射された光ビームを検知する光セン
サ又は光検出器１２５、そして(iii)光ビーム路１３５
中の可動の光調整器１３０、を含んでおり、光調整器１
３０は、(i)基板ホルダ２５が処理チャンバ４０内で不
適切に配置されている場合、光ビームを光センサから遮
蔽する遮蔽位置と、(ii)基板ホルダ２５が処理チャンバ
内で適切に配置されている場合、光ビームが光センサに
当たるようになっているか、あるいは光ビームを光セン
サに向けさせる、透過位置、中継位置、又は反射位置と
を有する。アクチュエータ１４０は、基板ホルダ２５が
処理チャンバ４０内で不適切に配置されている時には遮
蔽位置に、基板ホルダが適切に配置されている時には透
過位置に、光調整器１３０を維持するか移動させる。光
センサ１２５に応答する設置インジケータ１４５を使っ
て、基板ホルダ２５の適正設置を表示させることも任意
に行える。
【００１６】光エミッタ１２０は、Cutler-Hammer, In
c.から市販されているCutler-Hammer“Comet”など、可
視光線、赤外線、紫外線等のビームを提供できる従来の
任意の小型光源でよい。本発明は光ビームに関して述べ
ているが、例えば、指向性のあるマイクロ波ビームや無
線周波のような、指向性のある任意の電磁放射ビームも
適切であり、本発明の範囲に包含されることは明白であ
る。光エミッタ１２０は、光センサ１２５の検知素子の
少なくとも一部分をカバーするのに十分な広さの照明範
囲を提供するように、円錐形断面を有する可視光線を放
射するのが望ましい。
【００１７】光センサ１２５は、例えば前記Cutler-Ham
mer, Inc.から市販されているCutler-Hammer“Comet”
光センサのような、光ビームを検出可能な光検知素子を
備える従来の任意の小型光センサでよい。光エミッタ１
２０及び光センサ１２５の両方とも、普通は従来の２４
Ｖ直流電源（図示せず）によって、電力供給される。
【００１８】また、光エミッタ１２０及び光センサ１２
５を、光検知素子として、同方向を向く、あるいは異な
る方向を向く光エミッタ素子と共に、単体のハウジング
内に収容することもできる。光エミッタと単体構造光セ
ンサの好適なユニットは、SUNX製で、カリフォルニア州
メンロパークにあるBay Pneumaticから市販されている
“CY-27”センサを備える。
【００１９】図３に示すように、光調整器１３０は光ビ
ーム路１３５中に配置されており、(i)基板ホルダ２５
が処理チャンバ４０内で適切に配置されていない場合、
光ビームを光センサから遮蔽し、(ii)基板ホルダが適切
に配置されている場合、光ビームが光センサ１２５の検
知素子を透過する、ことができるよう、従来の任意機構
を備えることもできる。“透過する”とは、光ビームが
透過、中継、反射されることであり、言い換えれば、光
センサ１２５に伝播されることを意味する。
【００２０】図４〜図６に示す好適な実施形態におい
て、光調整器１３０は、遮蔽位置から透過位置に回転す
ることができる可動部材１５０を備える。可動部材１５
０は、ステンレス鋼、アルミニウム又は類似する特性を
持つ金属からなるプレートを備えるのが望ましい。可動
部材１５０は、回転可能にプラットホーム９５に装着さ
れ、プラットホームと略同一平面上にある回転軸１５５
を有するのが望ましい。可動部材１５０は、図４及び図
５に矢印Ａで示すように、双方向式に回転できる。可動
部材１５０は、光調整器１３０の遮蔽位置と透過位置と
の間で測定される、約１５度の可動範囲内を双方向に回
転することが好ましい。プラットホーム９５から延在す
るストップブロック１６０は、可動部材１５０の可動範
囲を制限するために用いることができる。ストップブロ
ック１６０は、例えばナイロンやアルミニウムなど剛性
のあるポリマーや金属で形成したブロックからなり、プ
ラットホーム９５に実質的に同一平面となるよう装着さ
れる。後述する通り、可動部材１５０がストップブロッ
ク１６０に接して保持されている時、光調整器１３０は
遮蔽位置にある。可動部材１５０を遮蔽位置に維持する
よう可動部材を付勢するためにばね又はカウンタウェィ
トを使用することができる。例えば、ばねをストップブ
ロック１６０に装着し、可動部材１５０に取り付けて、
可動部材１５０を付勢しストップブロックに接触させ保
持することができる。或はまた、バランスウェイトを、
可動部材１５０に装着して、その可動部材がストップブ
ロック１６０に接して保持されるようにすることもでき
る。
【００２１】アクチュエータ１４０は、基板ホルダ２５
の適正設置状態を検知することが可能であって、光調整
器１３０を、基板ホルダが処理チャンバ内で適正に配置
されていない場合の遮蔽位置から、基板ホルダが適正に
配置されている場合の透過位置に、駆動ないしは移動さ
せることが可能な機構を備えることができる。図６を参
照すると、アクチュエータ１４０の好ましい形態は、棚
部材１７０に装着したピン１６５のような引込み可能な
部材を備えており、棚部材１７０はスチールやアルミニ
ウム、又は他の適切な強くて剛性のある材質の円筒形ポ
ールのような、シャフト１７５の一端に取り付けられて
いる。シャフト１７５の他端は、光調整器１３０の可動
部材１５０に、ねじ又は他の適切な締結手段で取り付け
られる。シャフト１７５は、プラットホーム９５の長手
方向の穴に回転可能に取り付けられ、又は、Ｕ字型継手
又は従来型の継手／軸受アセンブリ（図示せず）を用い
てローディングプラットホームに回転可能に連結されて
いる。図３に示すように、アクチュエータ１４０がロー
ディングチャンバプラットホーム上のアラインメントチ
ャネル１０５内に位置するよう、アクチュエータ１４０
をプラットホーム９５上に装着するのが望ましい。アク
チュエータ１４０は、基板ホルダ２５が受取面１００上
で適正に配置されたとき、可動部材１５０を遮蔽位置か
ら透過位置まで回転させることができる。
【００２２】図４〜図６に示す形態において、光調整器
１３０の可動部材１５０は、可動部材の平坦な表面を貫
通して切削又はドリル開けした開口１８０を備える。開
口１８０は、直径が約０．１ｍｍ〜５ｍｍの略円形であ
ることが望ましい。また、長手方向軸を有する開口１８
０をポスト内に形成して、より指向性のある開口を備え
ることができる。本実施形態において、光エミッタ１２
０と光センサ１２５は、可動部材の対向側にそれぞれ装
備される。例えば、光エミッタ１２０を、ローディング
チャンバ３０の下部であって可動部材１５０の下方に装
着して、可動部材の下面に光ビームを指向させ、そし
て、光センサ１２５を、可動部材より上のローディング
チャンバの上部に装着して、光センサの検知素子を光エ
ミッタ１２０に向けて装着することができる。この配列
では、可動部材１５０は、光ビーム路１３５を交差する
ように装着される。光エミッタ１２０、光センサ１２
５、光調整器１３０の好適な配列例を述べているが、光
エミッタと光センサの代替構成は当該技術に精通する者
にとっては明白であろう。従って、本発明は、本発明を
説明するために、例として提供した、エミッタとセンサ
と光調整器との配列に限定されないことを承知すべきで
ある。
【００２３】位置センサ２０は更に、光センサ１２５に
応答する設置インジケータ１４５を含む。設置インジケ
ータ１４５は、オンモードとオフモードで作動する。こ
の設置インジケータ１４５は、光ビームが光センサ１２
５の検知素子に入射すると、オンモードとなり、光ビー
ムが光センサを外れた場合はオフモードになる。適切な
設置インジケータ１４５は、光センサ１２５からの電圧
によって作動する発光ダイオードを備える。設置インジ
ケータ１４５を光センサ１２５に接続するために、従来
の回路構成を使用する。
【００２４】位置センサ２０、ロボットアーム１１０、
処理チャンバ４０を作動させるためには、コンピュータ
で読取可能なプログラムコードを有する、コンピュータ
で使用可能な媒体を備えるコンピュータプログラムを使
用することができる。このコンピュータプログラムは、
例えば、カリフォルニア州のSynenergy Microsystemsか
ら市販されている68040マイクロプロセッサのような、
中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備え、周辺制御機器要素
と共に記憶システムに相互接続された、従来のコンピュ
ータシステムで実行することができる。コンピュータプ
ログラムのコードは、どのような従来のコンピュータ言
語で書かれていてもよく、例えば 68000ネイティブラン
ゲージ、Ｃ言語、Ｃ＋＋言語、パスカルのような、入力
データを受け付けることができ且つ装置３５の構成要素
を作動させる電気信号を送ることができる言語であれば
よい。適切なコードが、従来のテキストエディタを使っ
て単一ファイル又は複数のファイルに入力され、ハード
ドライブやフロッピーディスクのような、コンピュータ
システムのメモリに保存される。コードテキストが、
Ｃ、Ｃ＋＋、パスカルのような高級言語で書かれている
場合、言語コンパイラを用いて作成される。コンパイラ
コードはその後、事前コンパイルウィンドウズライブラ
リルーチンのオブジェクトコードとリンクされる。作成
したオブジェクトコードを実行するには、ユーザーがオ
ブジェクトコードを呼び出し、コンピュータにメモリ内
のコードをロードさせる。コンピュータシステムのＣＰ
Ｕは、プログラム内で識別されたタスクを実行するため
にコードを読み取って実行する。
【００２５】通常、コンピュータプログラムは、(i)光
ビームを放射するように光エミッタ１２０を作動させる
プログラムコードと、(ii)光ビームが光センサ１２５に
入射しているか否か判定するために、光センサを作動さ
せるプログラムコードと、(iii)光ビームが光センサに
入射しているとの判定に応答して、基板ホルダ２５が適
正に設置されている旨を示すように、ＬＥＤ光のような
設置インジケータ１４５を作動させるプログラムコード
と、を備える。プログラムコードにより、光ビームが光
センサ１２５に入射していることを光センサが判定して
いる限り、設置インジケータ１４５を作動したままにし
ておくのが望ましい。基板ホルダ２５に保持された基板
７０が、基板ホルダ外に所定距離ズレた場合、設置イン
ジケータ１４５の作動を止めるプログラムコードも使用
できる。
【００２６】光ビームが光１２５センサに入射しない時
（基板ホルダ２５が不適正設置状態であることを示す）
に、光センサ１２５で発生するゼロレベル信号は、基板
検出器がローディングチャンバ３０内で適正に配置され
るまで、装置３５を非作動モードに維持するように、コ
ンピュータプログラムを作動させる制御信号としても使
用できる。この安全上の特徴は、基板ホルダ２５がロー
ディングチャンバプラットホーム９５上で適正に配置さ
れていない場合の、装置３５の偶発的な作動を防止す
る。基板７０が基板ホルダ２５からズレている場合、同
信号を使用して、処理装置３５を非作動モードに維持す
るようにすることもできる。
【００２７】次に、本発明の位置センサ２０の別の実施
形態は、図７を参照して説明する。本実施形態におい
て、可動部材１５０は、基板ホルダ２５がローディング
チャンバ３０内に適正に設置されている場合に光源２６
から放射された光ビームを、光センサ１２５の検知素子
に反射する反射体１８５を含んでいる。反射体１８５
は、可動部材１５０の平坦な面に付着させたアルミニウ
ム被膜のような反射被膜であり得る。代替として、反射
体１８５は、従来の方法によって可動部材１５０に装着
された、別の反射部材として構成することもできる。一
形態において、反射体１８５は可動部材１５０の下面に
あり、光エミッタ１２０と光センサ１２５は、図７に示
す通り、両方とも可動部材の下方に配置される。光エミ
ッタ１２０と光センサ１２５は、ローディングチャンバ
３０内に配置され、透過位置にある可動部材１５０が光
ビームを、光センサに反射するように、光エミッタの軸
は光センサ軸に対して鋭角をなす。光エミッタ１２０と
光センサ１２５は、互いに鋭角をなして装着された別体
構造、あるいは単一構造内で互いに、鋭角をなして装着
される光エミッタ１２０と光センサ１２５との単一構造
とすることができる。
【００２８】次に、位置センサ２０の動作を説明する。
処理チャンバ４０が使用中である場合、光エミッタ１２
０が作動して、可動部材１５０に向かう光ビームを放射
する。通常、処理チャンバ４０のオペレータは、基板ホ
ルダ２５をローディングプラットホーム９５上に設置す
る。この場合、基板ホルダ２５の底部にあるアラインメ
ントガイド９０がプラットホーム９５の溝４２に入るよ
うに、基板ホルダ２５を配置する。アラインメントガイ
ド９０を適切に配置することによって、ガイドが、アク
チュエータ１４０のピン１６５を押し下げる。アライン
メントガイド９０からの圧力により、アクチュエータ１
４０が作動して、シャフト１７５と取り付けられた可動
部材１５０とを、透過位置まで強制的に回転させ、それ
によって光ビームを光センサ１２５に指向させる。設置
インジケータ１４５は、基板ホルダ２５がローディング
チャンバ３０内で適正に設置されていることをオペレー
タに示すために点灯することによって、光ビームの検出
に応答する。設置インジケータ１４５が点灯し続ける限
り、オペレータは、基板ホルダ２５がローディングチャ
ンバ３０内で適切に保持されていることを確かめること
ができる。
【００２９】本発明の別の態様は、基板ホルダ２５内で
の基板７０の移動、つまりミスアラインメントを検出す
ることに関する。基板ホルダ２５から処理チャンバ４０
まで基板７０を搬送する間、又は基板ホルダ２５を処理
ローディングチャンバ３０内へ及び外へ搬送する間、基
板は基板ホルダ内でズレることがあり得る。少量のズレ
は避け難いことが多いが、ロボットアーム１１０を損傷
することがなければ、あるいはロボットアームで持ち上
げられた時に基板７０を落としてしまうことがなけれ
ば、許容できる。しかし、ホルダ内で基板７０が過度に
ズレると、ロボットアーム１１０が損傷し、基板破損を
招く可能性がある。従って、位置センサ２０は、許容レ
ベルを超える基板７０のズレを検出して、基板ズレセン
サとして動作するように構成するのが望ましい。
【００３０】この実施形態において、光エミッタ１２０
は、ローディングチャンバ３０内に、基板ホルダ２５内
で基板７０の周縁部１９０に隣接する光ビーム路１３５
に光ビームを向けるように、装着されている。光ビーム
路１３５は、光ビームが全基板７０近傍に向かうよう
に、基板７０の周縁部１９０に対して実質的に垂直であ
るのが望ましい。光センサ１２５は、基板ホルダから外
れた所定距離にある、基板ホルダ２５内の基板７０のズ
レによって、基板の周縁部１９０が光センサからの光ビ
ームを遮蔽するよう、光ビーム路１３５内に装着され
る。光エミッタ１２０と光センサ１２５は、互いに対向
して装着するのが望ましく、光ビームが全基板７０の縁
部１９０近傍を通過するように、エミッタとセンサとの
間の距離は、少なくともほぼ、基板ホルダ２５内の基板
７０のスタッフの高さである。
【００３１】光ビーム路１３５と基板縁部１９０との間
の間隙は、基板７０に許容され得るズレ量に設定され
る。そのようなズレが基板７０のロボット搬送に悪影響
を及ぼさないズレの量は、一実施形態においては例えば
約０．２５インチまでであると考えられる。その結果と
して、光ビームは基板７０の周縁部１９０から約０．２
５インチの距離を指向するのが望ましい。任意の基板７
０のズレが基板ホルダ２５から外へ少なくとも０．２５
インチ以上であると、ズレの生じた基板の周縁部１９０
が光ビームを遮蔽することによって、光学的センサ１２
５による光ビーム検知は妨げられる。
【００３２】第２の設置インジケータ、あるいは上記と
同じ設置インジケータ１４５は、光センサ１２５に応答
し、基板ホルダ２５内の基板７０のズレを示すために用
いられる。光センサ１２５が光ビームを検出しない場
合、あるいは光ビーム強度を部分的にしか検出しない場
合、設置インジケータ１４５はオフし、基板７０がミス
アラインメントである旨をオペレータに示し、装置３５
が作動するのを防ぐ。位置センサ２０のこの構造は、基
板ホルダ２５の不適正な設置、そしてホルダ２５に保持
された基板７０のミスアラインメント（非整列）、つま
り移動の両方を検出することによって、２重の機能を果
たす。
【００３３】本発明は、半導体処理分野及び処理装置製
造分野に多大な利点を提供する。位置センサ２０は、基
板ホルダ２５がローディングプラットホーム９５上へ適
正に配置された旨の表示を提供し、随意、基板ホルダが
適正に配置されるまで処理装置を作動させないようにす
ることができる。本発明の別の利点は、基板７０がホル
ダ２５内でズレているかどうかを、位置センサ２０が検
出して表示できるという点である。これらの利点は、破
損ウェーハによる損失を減少し、設備の損傷と不稼働時
間を防ぐことによって、多大な節約を行うことができ
る。更に、本発明は、コスト効果があり、既存の処理装
置３５の改装で済み、設置が容易である。
【００３４】本発明は、特定の好適な形態を参照してか
なり詳細に説明した。しかし、他の形態も可能である。
例えば、無線システムのような代替エミッタやセンサを
用いて本発明を利用することが可能であり、あるいは他
の処理要素の適正な配置を検出するために利用すること
もできるが、半導体基板７０の処理に限定されるもので
はない。従って、特許請求の範囲に示される思想と範囲
は、ここに包含された好適な実施形態の説明に限定され
るべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】基板処理に用いられる処理装置を概略的に示す
平面断面図である。
【図２】図１の装置における処理チャンバを概略的に示
す部分断面図である。
【図３】図１の装置におけるローディングチャンバの側
面図であり、基板ホルダが設置されたローディングプラ
ットホームと、本発明の位置センサとを示す図である。
【図４】開口を有する可動部材を有し、その開口が非整
列位置、つまり遮蔽位置にある、光調整器を備えた位置
センサの実施形態を示すローディングプラットホームの
斜視略図である。
【図５】可動部材の開口が整列位置、つまり透過位置に
あることを示す、図３の位置センサの斜視略図である。
【図６】図３の可動部材の詳細を表す斜視略図である。
【図７】反射位置に反射体を有する可動部材を有する光
調整器を備える位置センサの、他の実施形態を示すロー
ディングプラットホームの斜視略図である。
【符号の説明】
２０…位置センサ、２５…基板ホルダ、３０…ローディ
ングチャンバ、３５…基板処理装置、４０…処理チャン
バ、４５…搬送チャンバ、７０…基板、９０…アライン
メントガイド、９５…プラットホーム、１００…受取
面、１０５…チャネル、１１０…ロボットアーム、１２
０…光エミッタ（光源）、１２５…光センサ、１３０…
光調整器、１３５…光ビーム路、１４０…アクチュエー
タ、１４５…設置インジケータ、１５０…可動部材、１
５５…回転軸、１８０…開口、１８５…反射体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スカイルヤー ドミトリー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ティルベリー ドライヴ 4576 (72)発明者 ローニー アンドリュー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， アシュフォード ウェイ 38144

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チャンバ内での基板ホルダの適正な設置
    を検出するための位置センサであって、（ａ）光ビーム
    を放射可能な光エミッタと、（ｂ）前記光エミッタから
    放射される光ビームを検知可能な光センサと；（ｃ）前
    記光ビーム路内にあり、前記基板ホルダが前記チャンバ
    内で不適切に配置されている時、前記光ビームを前記光
    センサから遮蔽することができる光調整器と、を備える
    位置センサ。
  2. 【請求項２】 前記光調整器が、(i)前記基板ホルダが
    前記チャンバ内で不適正に配置されている時、前記光ビ
    ームを前記光センサから遮蔽する遮蔽位置と、(ii)前記
    基板ホルダが前記チャンバ内で適正に配置されている
    時、前記光ビームを前記光センサに到達させる透過位置
    とを有する可動部材を備える、請求項１に記載の位置セ
    ンサ。
  3. 【請求項３】 前記可動部材が開口を備えており、(i)
    前記遮蔽位置において、前記開口は前記光ビームと実質
    的に非整列であり、(ii)前記透過位置において、前記開
    口は前記光ビームと整列し、前記光ビームを前記光セン
    サに到達させることができるようになっている、請求項
    ２に記載の位置センサ。
  4. 【請求項４】 前記可動部材は反射体を備えており、
    (i)前記遮蔽位置において、前記反射体は前記光ビーム
    を前記光センサから離れる方に反射し、(ii)前記透過位
    置において、前記反射体は前記光ビームを前記光センサ
    に向けて反射する、請求項２に記載の位置センサ。
  5. 【請求項５】 前記可動部材は、前記チャンバの受取面
    に結合された回転手段を備え、前記回転手段は、前記可
    動部材を前記遮蔽位置と前記透過位置との間で回転させ
    ることができる、請求項２に記載の位置センサ。
  6. 【請求項６】 前記回転手段は、前記チャンバの受取面
    のチャネル内にアクチュエータを備え、前記チャネルは
    前記基板ホルダのアラインメントガイドを保持する大き
    さであり、 前記受取面上に、前記基板ホルダを適正に配置すること
    により、前記基板ホルダの前記アラインメントガイド
    が、前記可動部材を回転させる前記アクチュエータを作
    動させるようになっている、請求項５に記載の位置セン
    サ。
  7. 【請求項７】 前記光エミッタは、前記基板ホルダから
    所定距離だけ外れた基板のズレによって、前記基板の縁
    部が前記光センサから前記光ビームを遮蔽するように、
    前記基板ホルダ内で前記基板に実質的に近接して前記光
    ビームを指向させる、請求項１に記載の位置センサ。
  8. 【請求項８】 前記所定距離が少なくとも約０．２５イ
    ンチである、請求項７に記載の位置センサ。
  9. 【請求項９】 前記光センサに応答して、前記基板ホル
    ダの適正な設置を示す設置インジケータを更に備える、
    請求項１に記載の位置センサ。
  10. 【請求項１０】 前記設置インジケータがオンモードと
    オフモードとを備え、前記設置インジケータは、前記光
    センサが光ビームを検知する時はオンモードになり、前
    記光センサが光ビームを検知しない時はオフモードにな
    る、請求項９に記載の位置センサ。
  11. 【請求項１１】 チャンバ内の基板ホルダの適正な設置
    を検出するための位置センサであって、（ａ）前記チャ
    ンバ内の前記基板ホルダを整列させるための整列手段
    と、（ｂ）前記整列手段によって、前記基板ホルダの整
    列を検出するための検出手段と、（ｃ）前記基板ホルダ
    の適正な設置を示すために、前記検出手段に応答するイ
    ンジケータ手段と、を備える位置センサ。
  12. 【請求項１２】 前記検出手段が、(i)光ビームを発生
    させる光源と、(ii)光センサと、(iii)前記基板ホルダ
    が前記チャンバ内で不適正に配置されている時、前記光
    ビームを前記光センサから遮蔽するための、前記光ビー
    ム内にある光調整器と、を備える、請求項１１に記載の
    位置センサ。
  13. 【請求項１３】 前記光調整器は、開口を持つ可動部材
    を備えており、前記可動部材は、(i)前記開口が前記光
    ビームと実質的に非整列である遮蔽位置と、(ii)前記開
    口が前記光ビームと整列し、前記光ビームを前記光セン
    サに到達させることができる透過位置と、を有する、請
    求項１２に記載の位置センサ。
  14. 【請求項１４】 前記光調整器は反射体を有する可動部
    材を備えており、前記反射体は、(i)前記光ビームを前
    記光センサから離れる方に反射する遮蔽位置と、(ii)前
    記光ビームを前記光センサに向けて反射する透過位置
    と、を有する、請求項１２に記載の位置センサ。
  15. 【請求項１５】 前記整列手段は前記チャンバ内の受取
    面内にチャネルを備え、前記チャネルは前記基板ホルダ
    のアラインメントガイドを保持する大きさである、請求
    項１１に記載の位置センサ。
  16. 【請求項１６】 前記基板ホルダ内の基板のズレを検出
    する手段を更に備えている、請求項１１に記載の位置セ
    ンサ。
  17. 【請求項１７】 前記基板のズレを検出する手段は、前
    記基板ホルダから所定距離だけ外れた基板のズレによっ
    て、前記基板の縁部が前記光センサーから前記光ビーム
    を遮蔽するように、前記基板ホルダ内で前記基板に実質
    的に近接して光ビームを指向させるように配置された光
    エミッタを備える、請求項１６に記載の位置センサ。
  18. 【請求項１８】 チャンバ内で前記基板ホルダを整列さ
    せるように形成された前記チャンバ内の受取面上へ、基
    板ホルダを適正に設置することを確実にする位置センサ
    であって、（ａ）光ビームを放射可能な光エミッタと、
    （ｂ）前記光ビームを検出可能な光センサと、（ｃ）前
    記光ビーム路内にあって、前記光センサから前記光ビー
    ムを遮蔽することができる光調整器と、（ｄ）前記基板
    ホルダが前記チャンバ内で不適正に配置されている時、
    前記光調整器が前記光ビームを遮蔽するように、前記光
    調整器を作動することができるアクチュエータと、を備
    える位置センサ。
  19. 【請求項１９】 前記アクチュエータは前記チャンバの
    受取面に接続されており、前記アクチュエータは、(i)
    前記基板ホルダが前記受取面上で不適正に配置されてい
    る時、前記光調整器を光ビーム遮蔽位置に維持し、(ii)
    前記基板ホルダが前記受取面上で適正に配置されている
    時、前記光調整器を光ビーム透過位置に移動させる、請
    求項１８に記載の位置センサ。
  20. 【請求項２０】 前記光調整器は、開口を有する可動部
    材を備え、(i)前記光ビーム遮蔽位置において、前記ア
    クチュエータは前記可動部材を移動させて、前記開口が
    前記光ビームと実質的に整列しないようにし、(ii)前記
    光ビーム透過位置において、前記アクチュエータは前記
    可動部材を移動させて、前記開口を整列して前記光ビー
    ムが前記光センサに到達するようにする、請求項１９に
    記載の位置センサ。
  21. 【請求項２１】 前記光調整器は可動反射体を備え、
    (i)前記光ビーム遮蔽位置において、前記アクチュエー
    タは、前記光ビームを前記光センサから離れる方に反射
    させるよう前記反射体を動かし、(ii)前記光ビーム透過
    位置において、前記アクチュエータは、前記光ビームを
    前記光センサに向けて反射するよう前記反射体を動か
    す、請求項１９に記載の位置センサ。
  22. 【請求項２２】 前記アクチュエータは、前記チャンバ
    内の受取面に接続された回転手段を備えており、前記受
    取面は、前記基板ホルダのアラインメントガイドを保持
    する大きさのチャネルを備え、前記受取面上へ前記基板
    ホルダを適正に配置することにより、前記基板ホルダの
    前記アラインメントガイドが前記回転手段を前記透過位
    置まで回転させる、請求項１８に記載の位置センサ。
  23. 【請求項２３】 前記光エミッタは、前記基板ホルダか
    ら所定距離だけ外れた基板のズレによって、前記基板の
    縁部が前記光センサーから前記光ビームを遮蔽するよう
    に、前記基板ホルダ内で前記基板に実質的に近接して光
    ビームを指向させる、請求項１８に記載の位置センサ。
  24. 【請求項２４】 前記光センサに応答して、前記基板ホ
    ルダの適正な設置を示す設置インジケータを更に備え
    る、請求項１８に記載の位置センサ。
  25. 【請求項２５】 チャンバ内の受取面上への基板ホルダ
    の適正な設置を検出する光学装置を使用する方法であっ
    て、（ａ）前記基板ホルダを前記チャンバの前記受取面
    上に設置するステップと、（ｂ）前記光学装置を用い
    て、前記受取面上での前記基板ホルダの適正な設置を検
    知するステップと、（ｃ）前記光学装置に応答するイン
    ジケータを用いて、前記基板ホルダの適正な設置を示す
    ステップと、を備える方法。
  26. 【請求項２６】 前記光学装置は、(i)光ビームを放射
    可能な光エミッタと、(ii)前記光エミッタから放射され
    た前記光ビームを検知可能な光センサと、(iii)前記光
    ビーム路にある光調整器とを備え、前記ステップ（ｂ）
    は、（１）前記基板ホルダが前記チャンバ内で適正に配
    置されていない時、前記光センサから前記光ビームを遮
    蔽するステップと、（２）前記基板ホルダが前記チャン
    バ内で適正に配置されている時、前記光ビームを前記光
    センサに到達できるようにするステップと、を有する、
    請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記光調整器は、前記光ビーム路内に
    開口を有する可動部材を備えており、前記ステップ
    （１）は、開口を、前記光ビームと実質的に整列しない
    状態に維持するステップを有し、前記ステップ（２）
    は、前記光ビームが前記光センサに到達するよう、前記
    開口を前記光ビームに整列させるステップを有する、請
    求項２６に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記光調節器は反射体を備えており、
    前記ステップ（１）は、前記光ビームを、前記光センサ
    から離れる方に反射するステップを有し、前記ステップ
    （２）は、前記光ビームを、前記光センサに向けて反射
    するステップを有する、請求項２６に記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記基板ホルダ内の基板のズレを検出
    するステップを更に備える、請求項２５に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記基板ホルダから所定距離だけ外れ
    た基板のズレによって、前記基板の縁部が前記光センサ
    ーから前記光ビームを遮蔽するように、前記基板ホルダ
    内で前記基板に実質的に近接して光ビームを指向させる
    ステップを備える、請求項２９に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 チャンバ内の基板ホルダによって保持
    される基板のズレを検出する基板ズレセンサであって、
    （ａ）光ビームを放射することができ、前記基板の周縁
    部に近接する光ビーム路内を前記光ビームが指向するよ
    うに前記チャンバ内に装着された光エミッタと、（ｂ）
    前記光エミッタから放射された前記光ビームを検知する
    ことができる光センサであって、前記基板ホルダから所
    定距離だけ外れた基板のズレによって、前記基板の縁部
    が前記光センサーから前記光ビームを遮蔽するように、
    前記光ビーム路内に装着された光センサと、（ｃ）前記
    光センサに応答して、前記基板ホルダ内の基板のズレを
    示す設置インジケータと、を備える、基板ズレセンサ。
  32. 【請求項３２】 前記所定距離が少なくとも約０．２５
    インチである、請求項３１に記載の基板ズレセンサ。
  33. 【請求項３３】 前記設置インジケータがオンモードと
    オフモードとを備え、前記光センサが光ビームを検知す
    る時、前記配置インジケータはオンモードであり、前記
    光センサが光ビームを検知しない時、前記配置インジケ
    ータはオフモードである、請求項３１に記載の基板ズレ
    センサ。
  34. 【請求項３４】 前記光エミッタは、前記光ビームが前
    記基板の前記周縁部に対して実質的に垂直に指向される
    ように、前記チャンバ内に装着される、請求項３１に記
    載の基板ズレセンサ。
  35. 【請求項３５】 (i)光ビームを放射可能な光エミッタ
    と、(ii)前記光エミッタから放射された前記光ビームを
    検知可能な光センサと、(iii)基板ホルダがチャンバ内
    で適正に配置されていない時、前記光センサから前記光
    ビームを遮蔽できる光調整器とを備える光学装置を用い
    て、前記チャンバ内での前記基板ホルダの適正な設置を
    検出するコンピュータプログラム製品であって、 前記チャンバを操作するためのコンピュータ読取りが可
    能なプログラムコード手段が具現化されたコンピュータ
    利用可能媒体を備えると共に、（ａ）光ビームを放射す
    るように前記光源を作動させるコンピュータ読取りが可
    能なプログラムコード手段と、（ｂ）前記光ビームが前
    記光センサに入射しているか否かを判定するために、前
    記光センサを作動させるコンピュータ読取りが可能なプ
    ログラムコード手段と、（ｃ）前記光ビームが前記光セ
    ンサに入射している旨の判定に応答して、それによって
    前記基板ホルダの適正な設置を示す設置インジケータを
    作動させるコンピュータ読取りが可能なプログラムコー
    ド手段と、を備える、コンピュータプログラム製品。
  36. 【請求項３６】 前記設置インジケータを作動させる前
    記コンピュータ読取りが可能なプログラムコード手段
    は、前記光ビームが前記光センサに入射している限り、
    前記設置インジケータが作動し続けることを許容する、
    請求項３５に記載のコンピュータプログラム製品。
  37. 【請求項３７】 前記基板ホルダに保持される前記基板
    が、前記基板ホルダから前記所定距離ズレている時、前
    記設置インジケータを作動させないようにするコンピュ
    ータ読取りが可能なプログラムコード手段を更に備え
    る、請求項３５に記載のコンピュータプログラム製品。
JP9131153A 1996-05-22 1997-05-21 基板ホルダ用位置センサシステム Withdrawn JPH1050790A (ja)

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