KR101015192B1 - 위치 검출용 지그 - Google Patents

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KR101015192B1
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토시유키 마츠모토
토모히데 미나미
코지 마하라
유이치 도키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

정전 용량 센서를 갖는 위치 검출용 웨이퍼를 이용하여, 더욱 정확하고 안정되게 반송암의 반송처의 위치를 검출한다. 위치 검출용 웨이퍼(S)는, 반송암(20)이 반송 가능한 웨이퍼 형상으로 형성되고, 위치 검출을 위한 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출하여 목표물과의 상대적인 위치를 검출하는 정전 용량 센서(50)를 갖고 있다. 정전 용량 센서(50)는 목표물과의 사이에서 정전 용량을 형성하는 검출 전극(52)을 갖고, 검출 전극(52)은 웨이퍼 형상의 본체의 이면측에 설치되어 있다. 본체에는, 표면측에서 보면 검출 전극(52)을 덮고, 표면측으로부터 검출 전극(52)으로 향하는 전계를 차단하는 가드 전극(100)이 형성되어 있다.

Description

위치 검출용 지그 {JIG FOR DETECTING POSITION}
본 발명은, 기판을 유지하여 기판을 반송하는 반송암의 반송처의 위치를 검출하기 위한 위치 검출용 지그에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서의 포토리소그래피 공정은, 레지스트 도포 장치, 현상 처리 장치, 열(熱)처리 장치 등의 복수의 장치가 탑재된 도포 현상 처리 시스템으로 행해지고 있다. 이 도포 현상 처리 시스템에는 각 장치로의 웨이퍼의 반송을 행하는 반송 장치가 설치되어 있다.
상기 반송 장치는, 웨이퍼를 유지하는 반송암을 갖고, 예를 들면, 해당 반송암이 전후 방향, 좌우 방향 및 상하 방향으로 3 차원 이동하여 웨이퍼를 각 장치로 반송하고 있다.
그런데, 각 장치의 소정의 위치로 웨이퍼가 반송되지 않으면, 예를 들면, 웨이퍼의 전달이 적절히 행해지지 않거나, 또는 웨이퍼의 처리 위치가 이탈되어 처리가 적절히 행해지지 않는다. 이 때문에, 예를 들면, 도포 현상 처리 시스템의 기동 작업 시에는, 반송암에 의하여 웨이퍼가 적정한 위치까지 반송되고 있는지의 여부를 확인하여, 웨이퍼가 반송된 위치가 이탈되어 있는 경우에는 반송암의 반송처의 위치 조정이 행해지고 있다.
이 위치 조정의 방법으로서, 예를 들면, CCD 카메라가 탑재된 궤적(軌跡) 검출용 웨이퍼를 반송암에 유지시키고, 반송암에 의하여 궤적 검출용 웨이퍼를 반송하여, CCD 카메라에 의하여 반송암의 반송처의 정지 위치를 검출하는 것이 제안되어져 있다(특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본특허공개공보 제2003-243479호
그러나, 상술한 CCD 카메라 등의 광학계 기구는, 초점 거리 또는 포커스의 조정 기구 등의 제약에 따라 상하 방향으로 두께가 필요하다. 이 때문에, 근래에 박형화가 진행되어 반송구의 간극이 좁아져 있는 장치에 대해서는, 예를 들면, 상기 궤적 검출용 웨이퍼를 반입할 수 없으며, 위치 조정 작업을 적정하게 행할 수 없는 경우가 있다.
여기서, 발명자들은 CCD 카메라를 대신하여 두께가 얇은 정전 용량 센서를 위치 검출용 웨이퍼에 탑재하는 것을 제안한다. 이 위치 검출용 웨이퍼에 의하면, 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출하고, 그 정전 용량의 값에 따라 목표물과 위치 검출용 웨이퍼와의 상대적인 위치 관계를 특정하여 반송암의 반송처의 위치를 검출할 수 있다. 그러나, 위치 검출용 웨이퍼에 정전 용량 센서를 이용한 경우, 예를 들면, 주위에 전계의 발생원이 있으면, 그 전계의 영향을 받아 정전 용량이 정확하고 안정되게 검출되지 않는 경우를 생각할 수 있다. 이 경우, 반송암의 반송처의 위치가 정확하게 검출되지 않게 된다.
본 발명은, 이러한 점에 비추어보아 이루어진 것이며, 정전 용량 센서를 갖는 위치 검출용 웨이퍼 등의 지그를 이용하여, 더욱 정확하고 안정되게 반송암의 반송처의 위치를 검출하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판을 유지하여 반송하는 반송암 의 반송처의 위치를 검출하는 위치 검출용 지그로서, 반송암이 반송 가능한 기판 형상으로 형성되고, 위치 검출을 위한 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출하여 목표물과의 상대적인 위치를 검출하는 정전 용량 센서를 갖고, 상기 정전 용량 센서는 상기 목표물과의 사이에서 정전 용량을 형성하는 검출 전극을 갖고, 상기 검출 전극은 상기 기판 형상의 본체의 이면측에 설치되고, 상기 본체에는, 표면측에서 보면 상기 검출 전극을 덮고, 표면측으로부터 검출 전극으로 향하는 전계를 차단하는 가드 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 정전 용량 센서의 검출 전극이 위치 검출용 지그의 본체의 이면측에 설치되므로, 위치 검출용 지그의 이면측에서 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출할 수 있다. 그리고, 위치 검출용 지그의 본체의 검출 전극의 표면측에 가드 전극이 형성되므로, 위치 검출용 지그의 상방으로부터 검출 전극으로 향하는 전계를 차단할 수 있다. 그 결과, 정전 용량 센서를 갖는 위치 검출용 지그를 이용하여, 더욱 정확하고 안정되게 반송암의 반송처의 위치를 검출할 수 있다.
상기 정전 용량 센서는, 상기 검출 전극에 접속되며, 또한 해당 검출 전극에 의한 정전 용량의 검출을 제어하는 제어 회로를 갖고, 상기 제어 회로는, 상기 본체의 표면측으로서, 상기 검출 전극의 상기 가드 전극을 사이에 둔 반대측에 설치되어 있어도 좋다.
상기 본체의 이면측에는, 상기 제어 회로와 상기 검출 전극을 접속하기 위한 이면 배선이 설치되고, 상기 이면 배선의 표면측과 이면측은, 이면 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있어도 좋다. 또한, 상기 이면 배선이 복수 설치되어 있는 경우, 각 이면 배선의 측방 양측은 각각 별도의 이면 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있어도 좋다.
상기 본체의 표면측에는 상기 제어 회로에 접속된 표면 배선이 형성되고, 상기 이면 배선과 상기 표면 배선은, 상기 본체의 이면으로부터 표면을 향하여 두께 방향으로 지나는 접속 배선에 의하여 접속되어 있으며, 상기 접속 배선의 표면측과 이면측은 접속 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있어도 좋다.
상기 접속 배선용 가드 전극의 상기 접속 배선으로부터의 상기 본체의 면 내 방향의 길이는, 해당 접속 배선용 가드 전극으로부터 상기 접속 배선의 측방의 가드 전극까지의, 상기 접속 배선이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이의 3 배 이상으로 형성되어 있어도 좋다.
상기 접속 배선의 표면측에는, 검출 전극에 의하여 검출된 정전 용량의 신호를 증폭하는 증폭 회로가 설치되고, 상기 표면측의 접속 배선용 가드 전극은 상기 증폭 회로의 표면에 형성되어 있어도 좋다.
상기 본체의 표면측에는, 반송암의 반송처의 위치를 조정하기 위한 외부의 제어부와 상기 제어 회로와의 사이에서 통신하는 무선 회로가 설치되어 있어도 좋다.
상기 본체의 이면측의 상기 검출 전극의 측방에는, 검출 전극을 둘러싸는 측방 가드 전극이 설치되어 있어도 좋다.
상기 검사 전극은 복수의 전극부로 구성되고, 상기 각 전극부는 각각 별도의 측방 가드 전극에 의하여 둘러싸여 있어도 좋다.
상기 검사 전극은, 중심이 원 형상인 중심 전극부와, 그 중심 전극부가 동심원 형상으로 배치된 원호 형상의 복수의 외주 전극부를 갖고 있어도 좋다.
본 발명에 의하면, 반송암의 반송처의 위치를 정확하고 안정되게 검출하여, 그 반송암의 위치 조정을 적정하게 행할 수 있으므로, 반송암을 이용한 기판의 처리를 적정하게 행할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 일례에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시예에 따른 위치 검출용 지그로서의 위치 검출용 웨이퍼가 적용되는 기판 처리 시스템(1)의 구성의 개략을 나타낸 설명도이다.
기판 처리 시스템(1)은, 예를 들면, 웨이퍼(W)의 포토리소그래피 공정 등을 행하는 것이며, 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 복수의 처리 장치(10)와, 이들 처리 장치(10)에 대하여 웨이퍼(W)의 반송을 행하는 반송 장치(11)를 구비하고 있다.
예를 들면, 반송 장치(11)는 반송암(20)을 갖고 있다. 반송암(20)은, 예를 들면 대략 C 자 형상의 선단을 갖고 있다. 반송암(20)의 C 자 형상 부분의 내측에는 복수의 지지부(20a)가 설치되어 있고, 이들 지지부(20a) 상에 웨이퍼(W)를 지지할 수 있다. 반송암(20)은, 예를 들면 기대(基臺)(21) 상에 설치된 레일(22)을 전후 방향으로 이동시킬 수 있다. 예를 들면, 기대(21)는, 상하 방향으로 연장되는 레일(23)에 장착되고, 그 레일(23)은, 예를 들면, 좌우 방향으로 연장되는 레일(24)에 장착되어 있다. 이들 구성에 의하여, 반송암(20)은, 전후 방향, 상하 방 향 및 좌우 방향의 3 차원 방향으로 이동할 수 있다. 따라서, 반송 장치(11)는, 웨이퍼(W)를 반송암(20)에 지지한 상태에서, 해당 반송암(20)을 처리 장치(10) 내로 진입시켜, 웨이퍼(W)를 처리 장치(10) 내의 소정의 위치까지 반송할 수 있다.
또한, 반송암(20)에 의한 웨이퍼(W)의 반송 위치는, 반송암(20)의 작동을 제어하는 제어부(30)에 의하여 제어되고 있다.
처리 장치(10)는, 예를 들면 도 2a에 도시한 바와 같이, 처리 용기(40) 내에 웨이퍼(W)를 재치하는 재치대(41)를 갖고 있다. 예를 들면, 재치대(41)의 상면의 중심부에는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 위치 검출의 목표물로서의 중심홀(42)이 형성되어 있다. 이 예에 있어서, 예를 들면 웨이퍼(W)의 적정한 반송 위치는 재치대(41)의 중앙부이며, 평면에서 보면 웨이퍼(W)의 중심이 중심홀(42)에 일치하는 위치이다. 처리 용기(40)의 일측면에는, 반송암(20)에 의하여 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반송구(43)가 형성되어 있다.
이어서, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 위치 검출용 웨이퍼(S)의 사시도이다. 위치 검출용 웨이퍼(S)는, 예를 들면 제품 웨이퍼(W)와 동일한 형태이며 동일한 크기로 형성되고, 상기 반송암(20)에 의하여 반송할 수 있다. 위치 검출용 웨이퍼(S)는, 예를 들면 배선 패턴의 형성 또는 홀 가공이 용이한 세라믹스, 실리콘 또는 수지 등으로 형성되어 있다.
위치 검출용 웨이퍼(S)에는, 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출하여, 목표물과의 상대적인 위치를 검출하는 정전 용량 센서(50)가 설치되어 있다. 정전 용량 센서(50)는, 도 4a에 도시한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 본체(P)의 표면 측에 제어 회로(51)를 갖고, 도 4b에 도시한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 본체(P)의 이면측에 검출 전극(52)을 갖고 있다.
검출 전극(52)은, 도 4b에 도시한 바와 같이, 예를 들면 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면의 중앙부에 설치되어 있다. 즉, 검출 전극(52)은, 위치 검출용 웨이퍼(S)가 처리 장치(10)의 재치대(41)에 재치된 때의 중심홀(42)에 대응하는 위치에 설치되어 있다. 검출 전극(52)은, 예를 들면, 중심에 원 형상인 중심 전극부(52a)와, 그 중심 전극부(52a)의 주위를 동심원 형상으로 둘러싸는 4 개의 원호 형상의 외주 전극부(52b)를 갖고 있다. 이들 전극부(52a, 52b)에 의하여, 대향하는 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출할 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시한 바와 같이, 검출 전극(52)의 중심 전극부(52a) 및 외주 전극부(52b)와, 목표물인, 예를 들면 재치대(41)의 중심홀(42)과의 상대적인 위치 관계가 바뀌면, 각각의 전극부(52a, 52b)와, 중심홀(42)을 포함하는 재치대(41)의 상면과의 두 극간의 거리(d)가 변동되며, 정전 용량이 변동된다(정전 용량 C = ε · B / d (ε는 두 극간의 유전율 (ε = εo × εs, εo는 진공의 유전율, εs는 비유전율), B는 전극부의 면적)).
이를 이용하여, 중심 전극부(52a) 및 외주 전극부(52b)에 의하여 검출되는 정전 용량의 값과, 그 때의 위치 검출용 웨이퍼(S)와 재치대(41)의 중심홀(42)과의 상대적인 위치 관계를 사전에 파악해 두고, 검출 전극(52)에 의한 정전 용량의 검출 결과에 기초하여, 평면에서 봤을 때의 재치대(41) 상의 위치 검출용 웨이퍼(S)의 위치를 검출할 수 있다. 이에 의해, 재치대(41)로 웨이퍼(W)를 반송하는 때의 반송암(20)의 반송처의 위치를 검출할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서는, 중심 전극부(52a)와 중심홀(42)이 동일한 직경으로 형성되어 있다. 이에 의해, 위치 검출용 웨이퍼(S)가 재치대(41) 상으로 적정하게 반송된 경우에는, 중심 전극부(52a)와 중심홀(42)이 완전하게 중첩되므로, 그 적정하게 반송되었는지의 여부를 판정하기 쉽도록 되어 있다. 또한, 중심 전극부(52a)와 중심홀(42)은 동일한 직경으로 한정되지 않고, 상이한 직경으로 형성되어 있어도 좋다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면측에는 각 전극부(52a, 52b)에 접속된 이면 배선(60)이 형성되어 있다. 이면 배선(60)은, 예를 들면 위치 검출용 웨이퍼(S)의 중앙부의 검출 전극(52)으로부터 직경 방향을 향하여 형성되고, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 외주부에 설치된 접속 배선(61)에 접속되어 있다. 이면 배선(60)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 내부를 지나도록 형성되어 있다.
접속 배선(61)은, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면측으로부터 표면측으로 두께 방향을 향하여 형성되어 있다. 접속 배선(61)은 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면에 설치된 증폭 회로(62)에 접속되어 있다. 즉, 증폭 회로(62)는, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 외주부의 접속 배선(61)의 직상(直上)에 형성되어 있다. 증폭 회로(62)는 각 전극부(52a, 52b)에서 검출된 정전 용량의 출력 신호를 증폭할 수 있다.
제어 회로(51)는 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면의 중앙부에 설치된 회로 기판(A)에 형성되어 있다. 제어 회로(51)는 복수 개의 표면 배선(70)에 의하여 각 증 폭 회로(62)에 접속되어 있다. 제어 회로(51)는 검출 전극(52)에 대하여 전압 등의 신호를 송수신하여, 검출 전극(52)과 목표물의 사이의 정전 용량의 검출을 제어할 수 있다. 회로 기판(A) 상에는 제어 회로(51)와 외부의 제어부(30)와의 사이를 무선으로 통신하는 무선 회로(80)가 설치되어 있다. 또한, 검출 전극(52), 제어 회로(51) 및 무선 회로(80) 등의 전원은, 예를 들면 회로 기판(A)에 설치되어 있다.
그리고, 이상과 같이 구성된 위치 검출용 웨이퍼(S)를 이용하여, 반송암(20)의 반송처의 위치 조정을 행하는 때에는, 우선, 위치 검출용 웨이퍼(S)가 반송암(20)에 지지된다. 이어서, 제어부(30)의 현상(現狀)의 반송처의 위치 설정에 따라, 도 7에 도시한 바와 같이, 반송암(20)이 처리 장치(10)의 반송구(43)로부터 처리 용기(40) 내로 진입하고, 반송처인 재치대(41)의 중심부 상방에서 정지된다. 그 후, 예를 들면, 반송암(20)이 하강하고, 위치 검출용 웨이퍼(S)가 재치대(41) 상에 재치된다. 그 후, 예를 들면, 제어부(30)로부터의 지령에 따라 위치 검출용 웨이퍼(S)의 정전 용량 센서(50)가 작동하고, 검출 전극(52)의 전극부(52a, 52b)와 중심홀(42)을 포함하는 재치대(41)의 상면과의 사이의 정전 용량이 검출된다.
이 때, 검출 전극(52)에 의하여 검출된 정전 용량의 신호는, 이면 배선(60), 접속 배선(61)을 통해 증폭 회로(62)로 보내져 증폭 회로(62)에 의하여 증폭되고, 그 후, 제어 회로(51)로 보내진다. 제어 회로(51)는, 각 검출 전극(52)으로부터의 정전 용량의 신호를 수신하고, 이들 정전 용량의 신호는 무선 회로(80)에 의하여 무선으로 제어부(30)로 보내진다. 제어부(30)에서는, 사전에 설정되어 있는 검출 전극(52)의 각 전극부(52a, 52b)의 정전 용량의 값과, 위치 검출용 웨이퍼(S)에 대 한 중심홀(42)의 위치와의 관계로부터, 예를 들면, 도 8에 도시한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 중심점(E)에 대한 중심홀(42)의 좌표(x, y)가 산출된다. 상술한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 중심점(E)과 중심홀(42)의 위치가 이탈된 때에는, 중심 전극부(52a)와 각 외주 전극부(52b)의 정전 용량의 값이 증감하므로, 이들 정전 용량의 값으로부터 중심홀(42)의 좌표가 검출된다.
이렇게 하여, 중심홀(42)의 좌표로부터 위치 검출용 웨이퍼(S)의 중심점(E)과 중심홀(42)의 이탈량(x, y)이 파악되고, 그 이탈량을 조정량으로 하여 반송암(20)의 반송처의 위치 조정이 행해진다.
그런데, 본 실시예에 따른 위치 검출용 웨이퍼(S)에는, 전계를 차단하는 복수의 가드 전극이 형성되어 있다. 이하, 이들 가드 전극의 구성에 대하여 설명한다.
예를 들면, 도 9에 도시한 바와 같이, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 본체(P)에는 검출 전극(52)의 표면측을 덮는 검출 전극용 가드 전극(100)이 설치되어 있다. 검출 전극용 가드 전극(100)은, 예를 들면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 사각형의 평판 형상을 갖고, 평면에서 보면 검출 전극(52)의 상면 전체를 덮도록 형성되어 있다.
검출 전극(52)의 중심 전극부(52a), 외주 전극부(52b)의 측방에는, 도 9에 도시한 바와 같이, 측방 가드 전극(101)이 설치되어 있다. 측방 가드 전극(101)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 각 전극부(52a, 52b)마다 개별적으로 설치되고, 각 전극부(52a, 52b)의 외연을 따라 각 전극부(52a, 52b)를 둘러싸도록 형성되어 있다.
또한, 이면 배선(60)도 이면 배선용 가드 전극에 의하여 주위가 둘러싸여 있다. 예를 들면, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)은 이면 배선(60)의 하면측에 설치되고, 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)은 이면 배선(60)의 상면측에 설치되어 있다. 제 3 이면 배선용 가드 전극(110c)은, 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 이면 배선(60)의 좌우의 측방에 설치되어 있다.
예를 들면, 제 3 이면 배선용 가드 전극(110c)은, 복수 개의 각 이면 배선(60)마다 각 이면 배선(60)의 좌우에 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 이면 배선용 가드 전극(110a, 110b)은, 도 11에 도시한 바와 같이, 인접하는 복수 개의 이면 배선(60)을 한꺼번에 덮도록 평판 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이면 배선용 가드 전극(110a, 110b, 110c)은, 도시하지 않은 접속선에 의하여 서로 접속되어 있다.
이면 배선용 가드 전극(110a, 110b, 110c)은 접속 배선(61) 부근까지 형성되어 있다. 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)은, 도 13에 도시한 바와 같이, 예를 들면, 접속 배선(61)의 직전까지 형성되어 있다. 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)의 접속 배선(61)을 사이에 둔 반대측에는, 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)과 동일한 높이의 외측 가드 전극(111)이 형성되어 있다. 이에 의해, 접속 배선(61)의 측방은 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)과 외측 가드 전극(111)에 의하여 둘러싸여 있다. 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)은 접속 배선(61)의 하면을 통하여 접속 배선(61)의 외측까지 형성되어 접속 배선(61)의 하면측을 덮고 있다. 본 실시예에서, 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)은 접속 배선(61)의 이면측의 접 속 배선용 가드 전극도 겸용하고 있다.
증폭 회로(62)의 표면에는 평판 형상의 접속 배선용의 표면 가드 전극(112)이 형성되어 있다. 표면 가드 전극(112)은 증폭 회로(62)를 사이에 두고 접속 배선(61)의 상면을 덮고 있다.
이상과 같이, 접속 배선(61)의 하면측은 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)에 의하여 덮이고, 접속 배선(61)의 상면측은 표면 가드 전극(112)에 의하여 덮여 있다. 또한, 접속 배선(61)의 좌우는 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)과 외측 가드 전극(111)에 의하여 둘러싸여 있다. 그러나, 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)과 외측 가드 전극(111)은 접속 배선(61)의 좌우의 일부만을 둘러싸는 것이며, 접속 배선(61)에는 좌우가 가드 전극에 의하여 가드되어 있지 않은 부분이 있다. 따라서, 도 13에 도시한 바와 같이, 표면 가드 전극(112)은 해당 표면 가드 전극(112)의 접속 배선(61)으로부터의 내측과 외측의 각각의 길이가, 표면 가드 전극(112)의 하면으로부터 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)(외측 가드 전극(111))까지의 가드되어 있지 않은 부분의 길이(L1)의 3 배 이상의 길이(L2)로, 접속 배선(61)의 상면을 덮도록 형성되어 있다. 표면 가드 전극(112)의 수평 방향의 중심은 접속 배선(61)의 위치로 조정되어 있다. 이렇게 함으로써, 접속 배선(61)의 좌우의 가드 전극이 없는 부분으로 상방으로부터의 전계가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이와 마찬가지로, 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)은, 해당 제 1 이면 배 선용 가드 전극(110a)의 접속 배선(61)으로부터의 외측의 길이가, 제 1 이면 배선용 가드 전극(110a)의 상면으로부터 제 2 이면 배선용 가드 전극(110b)(외측 가드 전극(111))까지의 가드되어 있지 않은 부분의 길이(L3)의 3 배 이상의 길이(L4)로, 접속 배선(61)의 하면을 덮도록 형성되어 있다. 이렇게 함으로써, 접속 배선(61)의 좌우의 가드 전극이 없는 부분으로 하방으로부터의 전계가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
상기 각 가드 전극(100, 101, 110a ~ 110c, 111, 112)은, 예를 들면, 회로 기판(A) 등에 설치된 도시하지 않은 전원에 접속되어 있고, 예를 들면, 가드되는 검출 전극(52) 또는 배선(60, 61)과 동일한 전위가 되도록 전압을 제어할 수 있다. 동일한 전압으로 함으로써, 외측으로부터의 전계를 차단할 수 있다.
또한, 이상의 실시예에서, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 본체(P)의 표면측은, 도 11에 도시한 바와 같이, 세라믹 또는 실리콘 기판(H)에 의하여 형성되고, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 본체(P)의 이면측의 층(N)의, 예를 들면, 검출 전극(52), 배선(60, 61) 및 가드 전극(100, 101, 110a ~ 110c, 111)은, 성막, 노광, 현상(現像), 에칭을 반복하는 포토리소그래피 공정에 의하여 형성되어 있다. 또한, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면의 표층에는 절연재로 이루어진 보호막이 형성되어 있고, 예를 들면, 다수 회의 사용에 의한 검출 전극(52)의 손상 등을 방지할 수 있다.
그리고, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 정전 용량 센서(50)를 이용하여 검출 전극(52)과 재치대(41)의 중심홀(42)과의 사이의 정전 용량을 검출하는 때에는, 도 9 에 나타낸 바와 같이, 상방 또는 측방으로부터 검출 전극(52)으로 향하는 전계가 가드 전극(100, 101)에 의하여 차단되어, 검출 전극(52)에 의한 정전 용량의 검출이 적정하게 행해진다. 또한, 도 11에 도시한 바와 같이, 이면 배선(60)을 향하는 전계가 가드 전극(110a ~ 110c)에 의하여 차단되어, 외부의 전계의 영향을 받지 않고 정전 용량의 전기 신호가 이면 배선(60)을 흐른다. 또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 접속 배선(61)을 향하는 전계도 가드 전극(110a, 110b, 111, 112) 등에 의하여 차단되어, 외부의 전계의 영향을 받지 않고 정전 용량의 전기 신호가 접속 배선(61)을 흐른다. 그리고, 증폭 회로(62)로 보내진 전기 신호는 증폭되어 제어 회로(51)로 보내진다.
이상의 실시예에 의하면, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 검출 전극(52)의 상면이 검출 전극용 가드 전극(100)에 의하여 덮여 있으므로, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면측으로부터 검출 전극(52)으로 향하는 전계가 차단되어, 표면측으로부터의 외부의 전계에 의한 검출 전극(52)으로의 영향이 없어진다. 이 때문에, 검출 전극(52)에 의한 정전 용량의 검출이 더욱 정확하고 안정되게 행해진다. 이와 같이, 정전 용량의 검출 정밀도가 향상되므로, 약간의 위치 이탈도 검출이 가능하여, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 위치 검출의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제어 회로(51)가, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면측으로서, 검출 전극용 가드 전극(100)을 사이에 둔 반대측에 설치되었으므로, 제어 회로(51)로부터 발생된 전계가 검출 전극(52)에 도달하는 것을 방지할 수 있다.
이면 배선(60)은 그 표면측과 이면측이 제 1 및 제 2 이면 배선용 가드 전 극(110a, 110b)으로 덮여 있으므로, 외부로부터 이면 배선(60)으로 향하는 전계를 차단할 수 있다. 이에 의해, 이면 배선(60)을 지나는 전기 신호가 외부로부터의 전계에 의하여 영향을 받지 않으므로, 검출 전극(52)으로부터 제어 회로(51)로 정확한 전기 신호가 보내져, 위치 검출용 웨이퍼(S)에 의한 위치 검출을 정확하게 행할 수 있다. 또한, 복수 개의 각 이면 배선(60)마다 그 좌우에 제 3 이면 배선용 가드 전극(110c)이 각각 설치되어 있으므로, 각 이면 배선(60) 간의 오작용을 방지할 수 있다.
또한, 접속 배선(61)의 표면측과 이면측이 가드 전극(112, 110a)에 의하여 덮여 있으므로, 표면측과 이면측으로부터 접속 배선(61)으로 향하는 전계를 차단할 수 있다. 특히, 가드 전극(112, 110a)의 수평 방향의 길이(L2, L4)는, 가드 전극(112, 110a)으로부터 접속 배선(61)의 측방의 가드 전극이 있는 부분까지의, 접속 배선(61)이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이(L1, L3)의 3 배 이상으로 형성되어 있다. 이에 의하여, 상방 또는 하방으로부터 접속 배선(61)의 측방의 가드되어 있지 않은 부분으로 유입하고자 하는 전계를 차단할 수 있다. 따라서, 검출 전극(52)으로부터 제어 회로(51)로 더욱 정확한 정전 용량의 전기 신호가 보내져, 위치 검출용 웨이퍼(S)에 의한 위치 검출을 더욱 정확하게 행할 수 있다.
증폭 회로(62)가 접속 배선(61)의 표면측에 설치되고, 증폭 회로(62)의 표면에 표면 가드 전극(112)이 설치되었으므로, 상방으로부터 증폭 회로(62)로의 전계도 차단할 수 있다. 이에 의해, 검출 전극(52)에 의하여 검출된 정전 용량의 미약 한 신호를 증폭 회로(62)까지 정확하게 보낼 수 있다. 또한, 증폭 회로(62)로부터 제어 회로(51)까지는 신호가 증폭되므로, 외부의 전계에 노출되어도 문제 없다.
위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면에 무선 회로(80)가 설치되었으므로, 정전 용량 센서(50)에 의한 정전 용량의 검출 결과를 무선으로 제어부(30)로 송신할 수 있다. 또한, 제어부(30)로부터의 위치 검출용 웨이퍼(S)에 대한 동작 지령을 무선으로 행할 수 있다. 이 때문에, 예를 들면, 좁은 장소로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송암(20)인 경우에도 배선 등을 고려하지 않고 위치 조정을 행할 수 있다.
검출 전극(52)은 측방 가드 전극(101)에 의하여 둘러싸여 있으므로, 측방으로부터의 전계도 차단되어, 검출 전극(52)에 의한 정전 용량의 검출이 더욱 정확하게 행해진다. 이에 의하여, 위치 검출용 웨이퍼(S)에 의한 위치 검출의 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.
검사 전극(52)은 복수의 전극부(52a, 52b)로 구성되고, 각 전극부(52a, 52b)는 각각 별도의 측방 가드 전극(101)에 의하여 둘러싸여 있으므로, 각 전극부(52a, 52b)에 대한 측방으로부터의 전계를 더욱 확실하게 차단할 수 있다.
이상의 실시예에서의 검사 전극(52)은, 중심이 원 형상인 중심 전극부(52a)와, 그 중심 전극부의 동심원 형상으로 배치된 원호 형상의 복수의 외주 전극부(52b)를 갖고 있다. 이 때문에, 목표물의 X - Y 방향의 이탈을 정확하게 검출할 수 있어, 위치 검출용 웨이퍼(S)에 의한 위치 검출을 정확하게 행할 수 있다.
이상의 실시예에서는, 측방 가드 전극(101)이 각 전극부(52a, 52b)마다 설치되어 있었으나, 중심 전극부(52a)는 외주가 외주 전극(52b)으로 둘러싸여 있으므 로, 도 14에 나타낸 바와 같이, 중심 전극부(52a)의 주위를 둘러싸는 가드 전극은 없어도 좋다. 또한, 외주 전극부(52b)의 내측의 가드 전극도 없어도 좋다. 이렇게 함으로써, 가드 전극의 배치를 간략화할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구의 범위에 기재된 사상의 범주 내에서, 각종의 변경예 또는 수정예를 도출해 낼 수 있음은 자명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 이상의 실시예에서 기재한 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면의 검출 전극(52)의 수 또는 형상, 배치는, 위치 조정의 목표물에 따라 적절히 선택할 수 있다. 또한, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면의 증폭 회로(62) 또는 제어 회로(51)의 위치 또는 수도 상기예에 한정되지 않는다. 또한, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 이면 배선(60), 접속 배선(61)의 위치 또는 수도 상기예에 한정되지 않는다. 또한, 목표물은 중심홀(42)에 한정되지 않고, 요철이 있는 것이라면 그 밖의 것이어도 좋다. 이상의 실시예에서의 위치 검출 웨이퍼(S)에 의한 위치 검출은 수평면 내의 위치였으나, 상하 방향의 위치도 검출할 수 있다. 또한, 위치 검출용 웨이퍼(S)의 표면측에는 가속도 센서의 회로 등, 위치 조정을 위한 그 밖의 기능을 하는 회로가 설치되어 있어도 좋다. 또한, 이상의 실시예에서, 위치 검출용 지그는 웨이퍼형이었으나, 사각형 등의 그 밖의 형상의 기판형이어도 좋다.
(실험예 1)
이하, 본 발명의 위치 검출용 지그에 있어서, 접속 배선용 가드 전극의 접속 배선으로부터의 길이가, 접속 배선이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이의 3 배 이상으로 형성되어 있는 경우의 효과의 검증을 행하였다.
본 실험예에서는, 도 15에 도시한 구조체(200)를 이용하고, 구조체(200)는 상기 실시예의 위치 검출용 웨이퍼(S)로서의 지그(210)를 갖고 있다. 또한, 도 15는 구조체(200)의 단면도를 나타내고 있다. 지그(210)에는 상기 접속 배선(61)으로서의 도체(211)와, 상기 가드 전극(112)으로서의 도체(212)와, 상기 가드 전극(110a)으로서의 도체(213)와, 상기 기판(H)으로서의 유전체(214)와, 상기 층(N)으로서의 유전체(215)가 설치되어 있다. 이들 도체(211 ~ 213), 유전체(214, 215)의 구성에 대해서는, 상기 실시예의 도 13에 나타낸 위치 검출용 웨이퍼(S)의 구성과 거의 동일하다. 또한, 구조체(200)에는, 해당 구조체(200) 내에 전계를 발생시키기 위해, 도 15에 도시한 바와 같이, 도체(216, 217)가 설치되어 있다. 도체(216, 217)는 도체(211)에 대하여 각각 측방(Ⅹ 방향 정방향), 하방(Z 방향 부방향)에 설치되어 있다.
도체(211)의 Z 방향의 길이(두께)(F)는 0.802 mm이다. 도체(211, 213)의 두께는 각각 1 ㎛이며, 유전체(214)의 두께는 0.8 mm이다. 또한, 유전체(214)의 유전율은 8.5이며, 유전체(215)의 유전율은 2.9이다.
또한, 본 실험예에서는, 상기 실시예의 접속 배선(61)의 외측의 가드 전극(111)은 설치되어 있지 않다. 따라서, 도체(211)의 Z 방향의 길이(F)는, 상기 접 속 배선(61)이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이(L1, L3)를 나타내고 있다.
이러한 구조체(200)를 이용하여, 도체(212, 213)의 도체(211)로부터의 Ⅹ 방향 정방향의 길이(G)를 각각 0 mm, 0.8 mm, 1.6 mm, 2.4 mm, 3.2 mm로 변화시켜, 각 경우에 있어서의 도체(211) 근방의 전계 강도 벡터의 측정을 행하였다.
도체(211) 근방의 전계 강도 벡터의 측정 결과를 도 16a 내지 도 16e에 나타낸다. 도체(212, 213)의 길이(G)가 0 mm인 경우, 도 16a에 나타낸 바와 같이, 도체(211)로부터 도체(216)(Ⅹ 방향 정방향)를 향하여 비교적 강한 강도의 전계 강도 벡터가 측정되고, 도체(212, 213)에 의한 전계의 가드 효과가 없었다. 도체(212, 213)의 길이(G)가 0.8 mm인 경우, 도 16b에 나타낸 바와 같이, 길이(G)가 0 mm인 경우에 비하여 전계 강도 벡터의 강도가 약해지고 있으나, 도체(211)로부터 도체(216)(Ⅹ 방향 정방향)를 향하여 전계 강도 벡터가 측정되고, 도체(212, 213)에 의한 전계의 가드 효과가 불충분하였다. 또한, 도체(212, 213)의 길이(G)가 1.6 mm인 경우도 마찬가지로, 도 16c에 나타낸 바와 같이, 길이(G)가 0.8 mm인 경우에 비하여 전계 강도 벡터의 강도가 더욱 약해지고 있으나, 도체(211)로부터 도체(216)(Ⅹ 방향 정방향)를 향하여 전계 강도 벡터가 측정되고, 도체(212, 213)의 가드 효과는 아직 불충분하였다.
도체(212, 213)의 길이(G)가 2.4 mm인 경우, 도 16d에 나타낸 바와 같이, 도체(211)로부터 도체(216)(Ⅹ 방향 정방향)로 향하는 전계 강도 벡터는 측정되지 않 았다. 즉, 도체(212, 213)에 의하여 전계가 도체(211) 근방으로 유입되는 것을 가드할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 도체(212, 213)의 길이(G)가 3.2 mm인 경우에도 마찬가지로, 도 16e에 나타낸 바와 같이, 도체(211)로부터 도체(216)(Ⅹ 방향 정방향)로 향하는 전계 강도 벡터는 측정되지 않았다.
이상과 같이, 도체(212, 213)의 길이(G)를 도체(211)의 길이(F)의 3 배 이상으로 하면, 도체(212, 213)로부터 도체(211)를 향하여 전계가 유입되는 것을 가드할 수 있음을 알 수 있었다. 즉, 접속 배선용 가드 전극의 접속 배선으로부터의 길이가, 접속 배선이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이의 3 배 이상이면, 접속 배선 근방으로 전계가 유입되는 것을 가드할 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명은, 반송암의 반송처의 위치를 더욱 정확하고 안정되게 검출하고, 그 반송암의 위치 조정을 적정하게 행하는 때에 유용하다.
도 1은 기판 처리 시스템의 개략을 나타낸 설명도이다.
도 2a는 처리 장치의 구성의 개략을 도시한 측면도이며, 도 2b는 처리 장치의 구성의 개략을 도시한 평면도이다.
도 3은 위치 검출용 웨이퍼의 사시도이다.
도 4a는 위치 검출용 웨이퍼의 표면의 구성을 나타낸 설명도이며, 도 4b는 위치 검출용 웨이퍼의 이면의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 5는 위치 검출용 웨이퍼의 검출 전극과 재치대의 표면의 사이의 거리를 나타낸 설명도이다.
도 6은 위치 검출용 웨이퍼의 배선 구조를 나타낸 설명도이다.
도 7은 처리 장치 내에 반송암이 진입한 모습을 나타낸 설명도이다.
도 8은 위치 검출용 웨이퍼의 중심점에 대한 중심홀 위치를 나타낸 설명도이다.
도 9는 검출 전극이 가드 전극에 의하여 덮인 모습을 나타낸 설명도이다.
도 10은 검출 전극의 각 전극부가 측방 가드 전극에 의하여 둘러싸여 있는 모습을 나타낸 설명도이다.
도 11은 위치 검출용 웨이퍼의 도 10의 A - A선 단면을 나타낸 설명도이다.
도 12는 위치 검출용 웨이퍼의 직경 방향의 종단면을 나타낸 설명도이다.
도 13은 위치 검출용 웨이퍼의 외주부의 단면을 나타낸 설명도이다.
도 14는 검출 전극의 각 전극부의 가드 전극의 그 밖의 배치예를 나타낸 설 명도이다.
도 15는 실험예에서의 구조체의 구성의 개략을 도시한 단면도이다.
도 16a 내지 도 16e는 실험예에서의 도체 근방의 전계 강도 벡터의 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (11)

  1. 기판을 유지하여 반송하는 반송암의 반송처의 위치를 검출하는 위치 검출용 지그로서,
    반송암이 반송 가능한 기판 형상으로 형성되고,
    위치 검출을 위한 목표물과의 사이의 정전 용량을 검출하여 목표물과의 상대적인 위치를 검출하는 정전 용량 센서를 갖고,
    상기 정전 용량 센서는 상기 목표물과의 사이에서 정전 용량을 형성하는 검출 전극과, 상기 검출 전극에 접속되며, 또한 상기 검출 전극에 의한 정전 용량의 검출을 제어하는 제어 회로를 갖고,
    상기 검출 전극은 상기 기판 형상의 본체의 이면측에 설치되고,
    상기 본체에는, 표면측에서 보면 상기 검출 전극을 덮고, 표면측으로부터 검출 전극으로 향하는 전계를 차단하는 가드 전극이 형성되고,
    상기 제어 회로는, 상기 본체의 표면측으로서, 상기 가드 전극을 사이에 두고 상기 검출 전극의 반대측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 이면측에는 상기 제어 회로와 상기 검출 전극을 접속하기 위한 이면 배선이 설치되고,
    상기 이면 배선의 표면측과 이면측은 이면 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이면 배선은 복수 설치되고,
    상기 이면 배선의 측방 양측은 각각 별도의 이면 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 본체의 표면측에는 상기 제어 회로에 접속된 표면 배선이 형성되고,
    상기 이면 배선과 상기 표면 배선은, 상기 본체의 이면으로부터 표면을 향하여 두께 방향으로 지나는 접속 배선에 의하여 접속되어 있으며,
    상기 접속 배선의 표면측과 이면측은 접속 배선용 가드 전극에 의하여 덮여 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 접속 배선용 가드 전극의 상기 접속 배선으로부터의 상기 본체의 면 내 방향의 길이는, 해당 접속 배선용 가드 전극으로부터 상기 접속 배선의 측방의 가드 전극까지의, 상기 접속 배선이 전계에 대하여 가드되어 있지 않은 부분의 길이의 3 배 이상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 접속 배선의 표면측에는, 검출 전극에 의하여 검출된 정전 용량의 신호를 증폭하는 증폭 회로가 설치되고,
    상기 표면측의 접속 배선용 가드 전극은 상기 증폭 회로의 표면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 표면측에는, 반송암의 반송처의 위치를 조정하기 위한 외부의 제어부와 상기 제어 회로와의 사이에서 통신하는 무선 회로가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 본체의 이면측의 상기 검출 전극의 측방에는, 검출 전극을 둘러싸는 측방 가드 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출 전극은 복수의 전극부로 구성되고,
    상기 전극부는 각각 별도의 측방 가드 전극에 의하여 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출 전극은, 중심이 원 형상인 중심 전극부와, 그 중심 전극부가 동심원 형상으로 배치된 원호 형상의 복수의 외주 전극부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 위치 검출용 지그.
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