WO2005098934A1 - 半導体処理装置及び方法 - Google Patents

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arm device
transfer arm
chamber
processing
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Tsutomu Hiroki
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Tokyo Electron Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor processing apparatus having a mechanism for adjusting a tilt of a transfer arm device, and a semiconductor processing method using the same.
  • semiconductor processing refers to a process in which a semiconductor layer, an insulating layer, a conductive layer, and the like are formed on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate for an LCD (Liquid Crystal Display) or an FPD (Flat Panel Display).
  • Forming by means means various processes performed for manufacturing a structure including a semiconductor device and wirings and electrodes connected to the semiconductor device on the substrate to be processed. Background art
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing such a conventional multi-chamber type semiconductor processing apparatus.
  • this processing apparatus has an air transfer chamber 10 arranged in parallel with the cassette stage 1.
  • a multi-joint type transfer arm device 11 that can bend and extend and turn is arranged.
  • a hexagonal vacuum transfer chamber 14 is connected to the atmospheric transfer chamber 10 via two load lock chambers 12.
  • a multi-joint transfer arm device 13 that can bend and extend and pivot is arranged.
  • the transfer chamber 14 is connected to four vacuum processing chambers 15 (for example, for performing film formation and etching).
  • the respective chambers are connected via a gate valve 16.
  • a cassette container 20 containing, for example, 25 wafers W in a shelf shape is placed on the cassette stage 1.
  • the wafer W is transferred from the cassette container 20 to the load lock chamber 12 by the transfer arm device 11.
  • the wafer W is transferred from the load lock chamber 12 to the transfer chamber 14 by the transfer arm device 13.
  • the wafer W is carried into one of the processing chambers 15 which is empty and undergoes, for example, an etching process.
  • the wafer W is first transferred from the transfer arm device 13 to three lifter pins (not shown), and then placed on the wafer W by lowering the lifter pins. It is placed on the table 15a.
  • a virtual reference plane is set in the entire apparatus, and a shift of the transfer surface of the wafer W by the transfer arm device 13 with respect to this surface, that is, a back surface of the wafer W is considered.
  • the transfer surface In order to ensure the transfer of the wafer W, it is required that the transfer surface be within ⁇ 0.3 mm from the virtual reference plane in the entire access range of the transfer arm device 13.
  • the reason why such accuracy is required is that the transfer port of the gate valve 16 is formed very narrow in recent years. This is because the symmetry in the processing chamber 15 is improved to improve the uniformity of the plasma, and the opening and closing mechanism of the gate valve 16 is reduced in size.
  • the back surface of the wafer W is inclined with respect to the virtual reference plane! /, The three lifter pins will not simultaneously hit the back surface of the wafer W when transferring the wafer W to the lifter pins. In this case, the transfer operation of the wafer W becomes unstable.
  • An object of the present invention is to provide a semiconductor processing apparatus and method capable of transporting a substrate to be processed at a high level by a transport arm device.
  • a first aspect of the present invention is a semiconductor processing apparatus
  • a transfer chamber having a plurality of transfer ports arranged at different positions in a lateral direction, and a semiconductor processing for a substrate to be processed connected to the transfer chamber via one of the plurality of transfer ports. Processing room,
  • a transfer arm device disposed in the transfer chamber for transferring the substrate to be processed through the plurality of transfer ports;
  • a second aspect of the present invention provides:
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a vacuum transfer chamber and one vacuum processing chamber of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a transport port of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing a swing table that supports a transfer arm device arranged in a vacuum transfer chamber of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 4B is a plan view of the swing table shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a mode of detecting a tilt of a transfer arm device of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a detector (dummy substrate) for detecting the inclination of the transfer arm device shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is an explanatory view showing a control unit for adjusting the inclination of the transfer arm device in the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 shows the inclination of the transfer arm device in the apparatus shown in FIG. 6 is a flowchart showing a process of adjusting in a use mode.
  • FIG. 8 is a bottom view showing a modified example of the transfer arm device of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a modified example of the transport port of the apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a semiconductor processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a swing table that supports a transfer arm device provided in a vacuum transfer chamber of the apparatus shown in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing a conventional multi-chamber type semiconductor processing apparatus.
  • a mechanism for adjusting the height of the transfer arm device 13 may be provided.
  • Z-axis adjustment mechanism for adjusting the height of the transfer arm device 13.
  • the wafer W is tilted with respect to the virtual reference plane and cannot be adjusted.
  • Such a phenomenon is caused, for example, by the occurrence of undulation at the bottom of the transfer chamber 14 in which the transfer arm device 13 is installed, due to deformation due to stress at the time of evacuation or a limit of manufacturing accuracy.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a semiconductor processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a vacuum transfer chamber and one vacuum processing chamber of the apparatus shown in FIG.
  • the processing apparatus has a cassette stage 2 in which a plurality of cassette containers 20 containing, for example, 25 semiconductor wafers W as substrates to be processed in a shelf shape can be placed. It becomes.
  • a transfer stage 21 is disposed adjacent to one side surface of the cassette stage 2 in the longitudinal direction.
  • the transfer stage 21 is provided with a multi-joint type transfer arm device 22 that can be bent and extended and turned in order to transfer the wafer W.
  • the transfer arm device 22 is disposed so as to be slidable along the guide rail 23, and thereby can access the wafer W in any of the cassette containers 20.
  • a vacuum transfer chamber 3 capable of evacuating the inside is connected to the rear side of the lock chambers 24A and 24B via gate valves 26A and 26B.
  • the transfer chamber 3 is formed in a polygon, for example, a hexagon when viewed from above.
  • One transfer port 33 is formed on each of the six side surfaces of the transfer chamber 3. That is, the transfer chamber 3 has a plurality of transfer ports 33 arranged at different positions in the lateral direction.
  • Load lock chambers 24A and 24B are connected to transfer ports 33 on two sides of the transfer chamber 3 via gate valves 26A and 26B, respectively.
  • four vacuum processing chambers 4A, 4B, 4C, and 4D are hermetically connected to the transfer ports 33 on the four side surfaces of the transfer chamber 3 via gate valves 31A, 31B, 31C, and 31D, respectively.
  • the transfer chamber 3 may be formed, for example, in a circular or elliptical shape as long as the processing chambers 4A to 4D can be connected radially.
  • One end of the transfer stage 21 is connected to an orienter 27 which is a device for determining the positions of the eno and the W.
  • the orienter 27 detects the amount of eccentricity, the eccentric direction, and the azimuth of the wafer W by optically observing the periphery of the notch or the like while rotating the wafer W.
  • the processing chambers 4A to 4D are set to perform the same or different kinds of processing from various kinds of processing such as film formation, diffusion, and etching.
  • a treatment for etching a silicon nitride film or a silicon nitride film can be performed using a CF-based process gas.
  • a treatment for etching a tungsten silicide film or a polycrystalline silicon film can be performed.
  • FIG. 2 shows an etching processing chamber for etching a wafer W by plasma in a vacuum atmosphere as an example of the processing chambers 4A to 4D.
  • the etching chamber 4A (4B-4D) has an airtight container 41 for creating a vacuum state.
  • a gas shower head 42 also serving as an upper electrode is provided.
  • a processing gas including, for example, a halogenated carbon gas, an oxygen gas and an argon gas is supplied into the airtight container 41.
  • An exhaust port 45 for exhausting the processing gas is formed at the bottom of the airtight container 41.
  • a mounting table 43 on which the wafer W is mounted and also serves as a lower electrode is disposed inside the airtight container 41 so as to face the gas shower head 42.
  • a focus ring 44 is provided on the mounting table 43 so as to surround the outer peripheral edge of the wafer W with a gap.
  • An RF power supply (not shown) for applying a radio frequency (RF) electric field for plasma generation is connected to the upper electrode (gas showerhead 42).
  • An RF power supply (not shown) for applying a bias voltage is connected to the lower electrode (mounting table 43).
  • FIG. 3 is a perspective view showing the transport port 33 of the apparatus shown in FIG.
  • a transfer port 33 is formed in a partition wall 32 (the wall surface of the airtight container 41) that separates the transfer chamber 3 from the processing chambers 4A-4D.
  • the transfer port 33 is formed in a strip shape extending laterally, and has a frame protruding toward the transfer chamber 3 on its periphery.
  • the gate valve 31A (31B-31D) is disposed so as to close the transfer port 33 (not shown in FIG. 3).
  • the gate valve 31A (31B-31D) is opened by an opening / closing mechanism (not shown), the transfer of the wafer W between the transfer chamber 3 and the processing chambers 4A-4D becomes possible.
  • the length and width of the transfer port 33 are formed small in order to improve the symmetry in the processing chambers 4A-4D and improve the uniformity of semiconductor processing.
  • an articulated transfer arm device 5 that can bend and extend and pivot is provided.
  • the transfer arm device 5 is, for example, a hand 51a that supports the back side of the wafer W in a downward direction, and a middle arm 51b and a lower arm 51c.
  • the lower arm 51c is supported by the plate 53 on the upper part of the driving table 52.
  • a transmission unit (not shown) for transmitting a turning operation from the drive mechanism 55 described below is provided inside each of the joint arms 51a to 51c.
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing the swing table 52 that supports the transfer arm device 5 disposed in the vacuum transfer chamber 3 of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 4B is a plan view of the swing table 52 shown in FIG. 4A.
  • the swing table 52 has a bottomed cylindrical casing 54. Inside the casing 54, a drive mechanism 55 for bending and stretching the transfer arm device 5 and rotating it around the vertical axis is provided.
  • the drive mechanism 55 is specifically composed of a motor for expanding and contracting the transfer arm device 5 and a motor for rotating the entire transfer arm device 5. This allows the transfer arm device 5 to bend, stretch and turn, for example, while supporting the wafer W.
  • the swing table 52 is provided so as to pass through an opening 3 a formed in the bottom of the transfer chamber 3.
  • the opening 3a is closed from below by a cover 57 projecting downward.
  • a spherical projection 58a protruding outward and downward is provided in the center of the bottom of the casing 54 of the swing table 52.
  • the spherical protrusion 58a is operably fitted to a receiving portion 58b provided on the inner surface of the cover 57. This forms a universal joint in which the swing table 52 can be tilted even if it is 360 °!
  • the casing 54 of the rocking table 52 is also provided on the inner surface of the cover 57 independently of each other.
  • the lower side force is supported by, for example, three adjusters 6A, 6B, 6C that can be raised and lowered.
  • the adjusters 6A, 6B, and 6C are arranged on the same circle centered on, for example, the spherical projection 58a (see FIG. 4B).
  • the adjusters 6A-6C constitute a tilt adjusting mechanism (tilt adjusting mechanism) for adjusting the tilt of the transfer arm device 5 by adjusting the tilt of the swing table 52.
  • the transfer arm device 5 is integrated with the swing table 52 with the center of the spherical projection 58a as a fulcrum.
  • the inclination can be adjusted.
  • the number of adjusters 6A-6C is not limited to three, but it is sufficient if there are three or more.
  • a bellows (flexible wall) 59 for maintaining the airtightness of the transfer chamber 3 is provided between the upper peripheral edge of the casing 54 of the swing table 52 and the bottom of the transfer chamber 3.
  • the bellows 59 isolates the space in which the adjusters 6A-6C and the universal 'joints 58a, 58b are present from the inside of the transfer chamber 3.
  • Bellows 59 also allows movement of swing table 52 in any of 360 degrees.
  • each adjuster 6A (6B, 6C) has an upwardly extending guide 61A (61B, 61C) disposed on the inner surface of the cover 57.
  • the guide 61A (61B, 61C) has an external thread 62A (62B, 62C) formed along its surface.
  • a female screw 63A (63B, 63C) formed in a shaft hole of the first gear 64A (64B, 64C) is screwed to the male screw 62A (62B, 62C).
  • Projections 65A (65B, 65C) are formed on the upper end surface of the first gear 64A (64B, 64C), which also support the casing 54 in the downward direction.
  • Second gear 66A (66B, 66C) is arranged to mesh with first gear 64A (64B, 64C).
  • the second gear 66A (66B, 66C) is attached to a drive unit, for example, a rotating shaft of a motor 67A (67B, 67C).
  • a motor 67A (67B, 67C)
  • the motor 67A (67B, 67C) is driven to rotate the second gear 66A (66B, 66C) around the vertical axis
  • the first gear 64A (64B, 64C) rotates around the vertical axis.
  • gear 64A rotates
  • gear 64A moves in the axial direction (vertical direction). That is, the protrusions 65A (65B, 65C) supporting the casing 54 are moved up and down by driving the motors 67A (67B, 67C).
  • a cassette container 20 storing 25 wafers W in a shelf shape is placed.
  • the wafer W is transferred from the cassette container 20 to the orienter 27 for positioning by the transfer arm device 22.
  • the transfer arm device 22 transfers the wafer W from the orienter 27 into one of the vacant load lock chambers 24A (24B) via the gate valves 25A and 25B.
  • the transfer arm device 5 transfers the wafer W force to the load lock chamber 24A (24B) to the transfer chamber 3.
  • the wafer W is carried into one of the processing chambers 4A (4B, 4C, 4D) that is empty, and undergoes a predetermined process.
  • wafer W is loaded into processing chamber 4A (4B, 4C, 4D)
  • wafer W is first transferred from transfer arm device 5 to three lifter pins 46 (see FIG. 2), and then lifter pin As 46 descends, it is mounted on the mounting table 43.
  • the wafer W subjected to the predetermined processing force S in the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D) is thereafter returned to the cassette container 20 in a flow reverse to the above-described loading path.
  • FIG. 5A is a perspective view showing a mode of detecting the inclination of the transfer arm device 5 of the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 5B is a perspective view showing a detector (dummy substrate) 7 for detecting the inclination of the transfer arm device 5 shown in FIG. 5A.
  • the dummy substrate 7 is set to have the same diameter as the wafer W so as to be treated as a substitute for the wafer W.
  • the dummy substrate 7 is, for example, mounted on a mounting table 43 in the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D), and is used with the transfer arm device 5 extended thereon.
  • the optical sensors 71A to 71C are arranged so as to face the distal end and the proximal end of the fork of the hand 51a.
  • the light emitting unit of each of the optical sensors 71A-71C emits predetermined light toward the hand 51a, and the light receiving unit receives the reflected light from the opposing part of the hand 51a.
  • the force of each optical sensor 71A (71B, 71C) is detected as the distance to the opposing part of the hand 51a. That is, based on the detection results obtained by the three optical sensors 71A-71C, the hand 51a moves around the vertical axis. 360 ° !, it can detect how much it is tilted from the horizontal in the direction of the deviation. Also, the surface force of the mounting table 43 can be determined by calculating the height difference between the virtual reference plane IRF (see FIG. 2) and the back surface of the wafer W because the vertical distance between the optical sensor 71A and the light receiving surface of the optical sensor 71C is known.
  • the dummy substrate 7 is further provided with a communication unit 72 for wirelessly transmitting, for example, infrared light, distance data (sensor data), which is a detection result of the optical sensors 71A to 71C, to a control unit 73 described later.
  • the sensor data is sequentially transmitted from the communication unit 72 to the control unit 73 at predetermined timing at intervals.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a control unit 73 for adjusting the inclination of the transfer arm device 5 in the apparatus shown in FIG.
  • the control unit 73 is constituted by, for example, a computer system having a CPU.
  • the control unit 73 includes a communication unit 74 for receiving the detection results of the optical sensors 71A to 71C, and distance data (distance data to the hand 51 & ) of the optical sensors 71A to 71C in the processing room 48 (4). , 4C, and 4D) are provided.
  • the control unit 73 further includes a conversion unit 76 for obtaining drive command values (drive amounts) of the three motors 67A to 67C according to the three distance data detected by the optical sensors 71A to 71C. Will be established.
  • the three distance data include the hand difference including the height difference and the inclination with respect to the virtual reference plane IRF. It indicates the relative position of la.
  • the drive command value is a drive amount required for adjusting the hand 5 la to the virtual reference plane IRF.
  • a table prepared in advance can be referred to.
  • This table includes the relationship between the combination of the three distance data and the driving amount (elevation amount) of the first gears 64A to 64C from the reference position by the three motors 67A to 67C.
  • the conversion process can be performed on the assumption that the height of the hand 51a will hardly change.
  • a combination of the difference in the distance data for example, the difference between the detection distances of the optical sensors 71A and 71B and the difference between the detection distances of the optical sensors 71A and 71C can be converted into a drive command value.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a process of adjusting the inclination of the transfer arm device 5 in the sensor output use mode in the apparatus shown in FIG.
  • step S1 one of the selected lids of the processing chambers 4A-4D is opened, and a dummy is placed on the mounting table 43.
  • the substrate 7 is placed.
  • step S2 the transfer arm device 5 is extended until the hand 5 la is set at a position facing the surface of the wafer 7 (see FIG. 5A). At this time, it is preferable that the hand 51a actually hold the wafer W.
  • step S3 distance data of the opposing hand 51a is acquired by the optical sensors 71A-71C.
  • the distance data is received by the control unit 73 and stored in the storage unit 75.
  • Steps S1 to S3 are performed for all processing chambers 4A to 4D (step S4). As a result, the inclination of the transfer arm device 5 with respect to all the processing chambers 4A to 4D is detected.
  • step S5 the lids of the processing chambers 4A-4D are closed, and the operation of the apparatus and the transfer of the wafer are started. For this reason, first, the ueno and W are transported to the transport chamber 3 by the above-described route.
  • step S6 the inclination of the transfer arm device 5 is adjusted (tilt adjustment) based on the distance data of the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D) to which the wafer W is transferred. Do.
  • the conversion unit 76 converts the distance data of the storage unit 75 into the drive amount of each motor 67A-67C, stores the drive amount in the storage unit 77, reads the drive amount, and reads out the drive amount of each motor 67A-67C. Control.
  • the transfer arm device 5 After performing the tilt adjustment, the transfer arm device 5 is extended, and the wafer W is carried into the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D) by the hand 51a. Then, as shown in step S7, the wafer W is mounted on the mounting table 43 of the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D) by the cooperation of the transfer arm device 5 and the lifter pins 46. Next, as shown in step S8, a predetermined semiconductor process, for example, etching is performed.
  • step S9 the wafer W after all the semiconductor processing is returned to the cassette container 20 via the load lock chambers 24A and 24B and the transfer stage 21.
  • a mechanism for adjusting the inclination of the transfer arm device 5, more specifically, the inclination of the swing table 52 that supports the same.
  • the wafers W should be transferred while maintaining the back surface of the wafer W at a high level in the entire access range of the transfer arm device 5.
  • the transport port 33 is extremely narrow, for example, 30 to 50 mm.
  • the wafer W can surely pass through the transfer port 33 without causing collision.
  • the three lifter pins 46 simultaneously strike the back surface of the wafer W, stable delivery of the wafer W can be achieved.
  • the acquisition of distance data by the optical sensors 71A to 71C described above is not limited to a predetermined timing after maintenance of the device.
  • the distance data described above can be acquired at the time of teaching the transfer arm device 5 to learn the transfer operation, such as when the apparatus is started up. Even in this case, the same effect as in the above case can be obtained.
  • the tilt adjustment mechanism described above is designed to perform adjustment based on the virtual reference plane IRF in combination with a height adjustment mechanism (Z-axis adjustment mechanism) for adjusting the height of the transfer arm device 5.
  • a height adjustment mechanism Z-axis adjustment mechanism
  • a configuration in which the drive mechanism 55 has a function of elevating and lowering the transfer arm device 5 can be given. Even in this case, the same effect as in the above case can be obtained.
  • the optical sensors 71A to 71C can be arranged on the back surface of the dummy substrate instead of the upper surface.
  • the transfer arm device 5 is extended to a position facing the surface of the mounting table 43 while supporting the dummy substrate.
  • the distance to the surface of the mounting table 43 is measured by the optical sensors 71A to 71C on the back surface of the dummy substrate.
  • FIG. 8 is a bottom view showing a modification of the transfer arm device of the apparatus shown in FIG.
  • optical sensors 71A to 71C are provided on the back surface of the hand 51a of the transfer arm device.
  • the transfer arm device 5 is extended to a position facing the surface of the mounting table 43.
  • the distance to the surface of the mounting table 43 is measured by the optical sensors 71A and 71C on the back surface of the hand 51a.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a modified example of the transport port of the apparatus shown in FIG. In the modification shown in FIG.
  • optical sensors 71A and 71B are provided on the lower surface of the transfer port 33 of each processing chamber 4A (4B, 4C, 4D).
  • the transfer arm device 5 that actually holds the wafer W is extended to a position facing the optical sensors 71A and 71B.
  • the distance to the rear surface of the wafer W is measured by the optical sensors 71A and 71B on the lower surface of the transfer port 33.
  • the optical sensor When the optical sensor is provided in the transport port 33 # node 51a, the optical sensor is exposed to the processing gas. In this case, it is desirable to provide means for heating the light receiving portion of the optical sensor, for example, a heater. As a result, it is possible to obtain a stable distance data by suppressing deposition of the by-product film due to the processing gas on the light receiving portion.
  • Distance measurement is not limited to the optical sensors 71A to 71C, and can be performed by, for example, a CCD camera. In this case, the distance is detected based on the image data captured by the CCD camera. Thereby, the same effect as in the above case can be obtained.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing a semiconductor processing apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a swing table that supports a transfer arm device disposed in a vacuum transfer chamber of the apparatus shown in FIG.
  • the apparatus shown in Fig. 10 is shown in Fig. 1 except that six processing chambers 4A-4F are connected to the transfer chamber 3, and the transfer arm device 5 is made slidable as the number of processing chambers is increased. It has the same configuration as the device.
  • a box-shaped moving body 8 corresponding to the cover 57 shown in FIG. 4A is provided with a gap with the bottom of the transfer chamber 3 so that the transfer arm device 5 can slide. Is performed.
  • the movable body 8 also supports the swing table 52 in a downward force, and includes adjusters 6A-6C therein.
  • the moving body 8 is movably supported on a guide rail 81 provided at the bottom of the transfer chamber 3. The moving body 8 is moved along the guide rail 81 together with the transfer arm device 5 by a drive unit (not shown) for sliding movement.
  • the wafer W is taken out from the load lock chambers 24A and 24B. Next, move the mobile unit 8 rearward Slide until it reaches a certain position. Next, the transfer arm device 5 is extended, and the wafer W is loaded into the processing chambers 4B-4E. Even with such a configuration, the same effects as those described above can be obtained. In particular, in this case, the transfer chamber 3 becomes large, and the load due to the vacuum is easily deformed. Therefore, the tilt adjustment of the transfer arm device 5 is effective.
  • the adjuster 6A (6B, 6C) includes the guide 61A (61B, 61C) and the first gear 64A as described above.
  • Adjuster 6A (6B, 6
  • the timing of performing the tilt adjustment is not limited to before the transfer arm device 5 holding the wafer W enters the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D).
  • the tilt adjustment is performed twice before the transfer arm device 5 enters the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D) and after the transfer arm device 5 is transferred and before the wafer W is transferred to the lifter pins 46. It can be carried out. In this case, it is effective to use both the distance data obtained at the transport port 33 and the distance data obtained at the mounting table 43 as described above.
  • transfer arm device 5 is connected to processing chamber 4A (4B, 4C, 4C).
  • the tilt adjustment may be performed only after the vehicle enters D). This latter aspect is effective when the transfer port 33 is formed relatively large depending on the type of processing assigned to the processing chamber 4A (4B, 4C, 4D).
  • the transfer arm device 5 may be supported by a ceiling or a side wall that is not at the bottom of the transfer chamber 3. Even in this case, the same effects as those described above can be obtained.
  • the tilt adjustment can be set so as to reduce the acceleration that is generated when the operation is started or stopped when the transfer arm device 5 is extended, turned, or slid. Thereby, it is possible to prevent the wafer W from slipping on the hand 5 la and shifting its position when the operation is started or stopped. As a result, stable and stable delivery can be achieved, and the transport speed can be increased to reduce the throughput.

Abstract

　半導体処理装置は、横方向の異なる位置に配置された複数の搬送ポート（３３）を有する搬送室（３）を含む。被処理基板（Ｗ）に対して半導体処理を施すための処理室（４Ａ）が、複数の搬送ポートの１つを介して搬送室（３）に接続される。複数の搬送ポート（３３）を通して被処理基板（Ｗ）を搬送するため、搬送室（３）内に搬送アームデバイス（５）が配設される。搬送アームデバイス（５）を伸縮させると共に鉛直軸周りに回転させるため、駆動機構（５５）が配設される。搬送アームデバイス（５）の傾きを調整するため、傾き調整機構（６Ａ～６Ｃ）が配設される。

Description

明 細 書
半導体処理装置及び方法
技術分野
[0001] 本発明は、搬送アームデバイスの傾きを調整するための機構を有する半導体処理 装置及びこれを使用する半導体処理方法に関する。ここで、半導体処理とは、半導 体ウェハや LCD(Liquid crystal display)や FPD (Flat Panel Display)用のガラス基板 などの被処理基板上に半導体層、絶縁層、導電層などを所定のノターンで形成する ことにより、該被処理基板上に半導体デバイスや、半導体デバイスに接続される配線 、電極などを含む構造物を製造するために実施される種々の処理を意味する。 背景技術
[0002] 半導体デバイスを製造するため、被処理基板である半導体ウェハに対して、成膜、 エッチング、酸化、拡散、ァニール、改質などの各種の処理が行われる。この種の処 理においては、半導体デバイスの微細化及び高集積ィヒに伴って、スループット及び 歩留りを向上させることが求められている。かかる観点から、同一処理を行う複数の処 理室、或いは異なる処理を行う複数の処理室を、共通の搬送室を介して相互に結合 して、ウェハを大気に晒すことなく各種工程の連続処理を可能とした、いわゆるマル チチャンバ型（クラスタツール型）の半導体処理装置が知られて!/ヽる。このタイプの半 導体処理装置は、例えば、特開 2000— 127069号公報 (その図 1参照）などに開示 される。
[0003] 図 12はこのようなマルチチャンバ型の従来の半導体処理装置を概略的に示す平 面図である。図 12に示すように、この処理装置は、カセットステージ 1に並設された大 気搬送室 10を有する。大気搬送室 10内には、屈伸及び旋回可能な多関節式の搬 送アームデバイス 11が配設される。大気搬送室 10には、 2つのロードロック室 12を介 して六角形状の真空搬送室 14が接続される。搬送室 14内には、屈伸及び旋回可能 な多関節式の搬送アームデバイス 13が配設される。搬送室 14には 4つの真空処理 室 15 (例えば、成膜やエッチングを行うため）が接続される。なお、各室同士はゲート バルブ 16を介して接続される。 [0004] 処理に際して、カセットステージ 1上に、例えば、 25枚のウェハ Wを棚状に収納した カセット容器 20が載置される。次に、搬送アームデバイス 11により、ウェハ Wが、カセ ット容器 20からロードロック室 12に搬送される。次に、搬送アームデバイス 13により、 ウェハ Wが、ロードロック室 12から搬送室 14に搬送される。次に、ウェハ Wが、いず れか空きになっている処理室 15に搬入され、例えば、エッチング処理を受ける。ゥェ ハ Wが処理室 15に搬入される際、ウェハ Wは、先ず、搬送アームデバイス 13から 3 本のリフタピン（図示せず）に受け渡され、次にリフタピンが下降することにより、載置 台 15a上に載置される。
[0005] 装置全体に仮想基準面が設定され、この面に対する搬送アームデバイス 13による ウェハ Wの搬送面、即ちウェハ Wの裏面のズレが考慮される。ウェハ Wの受け渡しを 確実に行うためには、搬送アームデバイス 13の全アクセス範囲において、搬送面が 仮想基準面から ±0. 3mm以内に収まることが要求される。このような精度が求めら れる理由は、近年、ゲートバルブ 16の搬送ポートが非常に狭く形成されるからである 。これは、処理室 15内の対称性を良くしてプラズマの均一性を良くするため、及びゲ ートバルブ 16の開閉機構を小型化するためなどの理由による。また、ウェハ Wの裏 面が仮想基準面に対して斜めになって!/、ると、リフタピンにウェハ Wを受け渡しする 際に、 3本のリフタピンが同時にウェハ Wの裏面に当たらない。この場合、ウェハ Wの 受け渡し動作が不安定になる。
発明の開示
[0006] 本発明の目的は、搬送アームデバイスにより高い水平度で被処理基板を搬送でき る半導体処理装置及び方法を提供することにある。
[0007] 本発明の第 1の視点は、半導体処理装置であって、
横方向の異なる位置に配置された複数の搬送ポートを有する搬送室と、 前記複数の搬送ポートの 1つを介して前記搬送室に接続された、被処理基板に対 して半導体処理を施すための処理室と、
前記複数の搬送ポートを通して前記被処理基板を搬送するため、前記搬送室内に 配設された搬送アームデバイスと、
前記搬送アームデバイスを伸縮させると共に鉛直軸周りに回転させるための駆動 機構と、
前記搬送アームデバイスの傾きを調整するための傾き調整機構と、
を具備する。
[0008] 本発明の第 2の視点は、
第 1の視点の半導体処理装置を用 V、て処理を行う方法であって、
検出器により前記搬送アームデバイスの傾きに関するデータを検出する工程と、 前記データに基づいて、前記傾き調整機構により前記搬送アームデバイスの傾き を調整する工程と、
傾きが調整された前記搬送アームデバイスにより、前記被処理基板を前記処理室 内に搬入する工程と、
前記処理室内で前記被処理基板に対して半導体処理を行う工程と、
を具備する。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]図 1は、本発明の実施形態に係る半導体処理装置を概略的に示す平面図であ る。
[図 2]図 2は、図 1に示す装置の真空搬送室と 1つの真空処理室とを示す縦断面図で ある。
[図 3]図 3は、図 1に示す装置の搬送ポートを示す斜視図である。
[図 4A]図 4Aは、図 1に示す装置の真空搬送室内に配設された搬送アームデバイス を支持する揺動台を示す断面図である。
[図 4B]図 4Bは、図 4Aに示す揺動台の平面図である。
[図 5A]図 5Aは、図 1に示す装置の搬送アームデバイスの傾きを検出する態様を示 す斜視図である。
[図 5B]図 5Bは、図 5Aに示す搬送アームデバイスの傾きを検出する検出器 (ダミー基 板)を示す斜視図である。
[図 6]図 6は、図 1に示す装置において、搬送アームデバイスの傾きを調整するため の制御部を示す説明図である。
[図 7]図 7は、図 1に示す装置において、搬送アームデバイスの傾きをセンサ出力利 用モードで調整する工程を示すフローチャートである。
[図 8]図 8は、図 1に示す装置の搬送アームデバイスの変更例を示す底面図である。
[図 9]図 9は、図 1に示す装置の搬送ポートの変更例を示す斜視図である。
[図 10]図 10は、本発明の別の実施形態に係る半導体処理装置を概略的に示す平 面図である。
[図 11]図 11は、図 10に示す装置の真空搬送室内に配設された搬送アームデバイス を支持する揺動台を示す断面図である。
[図 12]図 12は、マルチチャンバ型の従来の半導体処理装置を概略的に示す平面図 である。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 本発明者は、本発明の開発の過程において、従来の半導体処理装置における搬 送ズレについて研究を行った。その結果、以下に述べるような知見を得た。
[0011] 近年、ウェハ Wは大型化しており、従って搬送アームデバイス 13のリーチが長くなり アクセス範囲が広くなる。このため、全アクセス範囲において仮想基準面に対する搬 送精度を確保するということは難しぐ特にウェハ Wを支持した搬送アームデバイス 1 3が伸長した時に難しい。
[0012] 仮想基準面にウェハ Wの裏面を合わせるため、搬送アームデバイス 13の高さを調 整する機構 (Z軸調整機構)を配設することが考えられる。しかし、この場合でも、何ら かの理由で前記 Z軸が傾いてしまうと、ウェハ Wが仮想基準面に対して傾き、調整す ることができない。このような現象は、例えば、真空引き時の応力による変形或いは製 作精度の限界などの理由から、搬送アームデバイス 13が設置される搬送室 14の底 部にうねりが発生することにより生じる。
[0013] また、搬送室 14に接続する処理室 15の数を増やし、搬送アームデバイス 13を横に スライドさせて各処理室 15にアクセスさせる構成が検討されている。この構成によれ ば、例えば、処理効率を高めること、或いは多品種生産を実施することが可能となる 。しかし、この場合、搬送アームデバイス 13のアクセスエリアが増々大きくなるため、 搬送室 14の底部のうねりの影響も大きくなる。また、搬送室 14の底部の面積が大きく なれば真空引き時に負荷される力が増すので、底部に生じるうねりを小さく抑えるの は難しい。従って、搬送精度を確保することがより困難になる懸念がある。
[0014] 以下に、このような知見に基づいて構成された本発明の実施形態について図面を 参照して説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構 成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
[0015] 図 1は、本発明の実施形態に係る半導体処理装置を概略的に示す平面図である。
図 2は、図 1に示す装置の真空搬送室と 1つの真空処理室とを示す縦断面図である。 図 1に示すように、この処理装置は、カセットステージ 2を有し、ここには、例えば 25枚 の被処理基板である半導体ウェハ Wを棚状に収納したカセット容器 20を複数並べて 載置可能となる。カセットステージ 2の長さ方向の一側面には搬送ステージ 21が隣接 して配設される。搬送ステージ 21には、ウェハ Wの受け渡しをするため、屈伸及び旋 回可能な多関節式の搬送アームデバイス 22が配設される。搬送アームデバイス 22 は、ガイドレール 23に沿ってスライド移動可能に配設され、これによりいずれのカセッ ト容器 20内のウェハ Wに対してもアクセス可能となる。
[0016] 搬送ステージ 21の後方には、ウエノ、 Wを載置する載置部を備えた予備真空室であ るロードロック室 24A、 24B力 ゲートバルブ 25A、 25Bを介して夫々接続される。口 ードロック室 24A、 24Bの後方側には、その内部を真空引き可能な真空搬送室 3が、 ゲートバルブ 26A、 26Bを介して接続される。搬送室 3は上から見て多角形例えば六 角形に形成される。搬送室 3の 6つの側面の夫々には搬送ポート 33が 1つずつ形成 される。即ち、搬送室 3は横方向の異なる位置に配置された複数の搬送ポート 33を 有する態様となる。
[0017] 搬送室 3の 2側面の搬送ポート 33に、夫々ゲートバルブ 26A、 26Bを介して、ロード ロック室 24A、 24Bが接続される。搬送室 3の 4側面の搬送ポート 33に、夫々ゲート バルブ 31A、 31B、 31C、 31Dを介して、例えば 4基の真空処理室 4A、 4B、 4C、 4 Dが気密に接続される。搬送室 3は、放射状に処理室 4A— 4Dが接続できれば例え ば円形或いは楕円形に形成されてもよい。搬送ステージ 21の一端に、ウエノ、 Wの位 置決めを行うためのデバイスであるオリエンタ 27が接続される。オリエンタ 27は、ゥェ ハ Wを回転させながら、ノッチなどが形成されたその周縁部を光学的に観察すること により、ウェハ Wの偏心量、偏心方向、及び方位を検出する。 [0018] 処理室 4A— 4Dは、例えば成膜、拡散、エッチングなどの種々の処理のなかから同 種或いは異種の処理を行うように設定される。例えば、エッチングを行う処理室にあ つては、 CF系のプロセスガスを用いて、シリコン酸ィ匕膜またはシリコンナイトライド膜を エッチングする処理を行うことができる。代わりに、 C1系 ZHBr系 ZSF系 ZO /He
2 などの単ガスまたは混合ガスを用いて、タングステンシリサイド膜または多結晶シリコ ン膜をエッチングする処理を行うことができる。
[0019] 例えば、ウェハ Wに対して同種の処理を並行して行う場合には、これらの中から同 種の処理室が選択される。また、例えばシリコン酸ィ匕膜をエッチングした後にタンダス テンシリサイド膜をエッチングすると 、つたように種類の異なる一連の処理をウェハ W に対して行う構成とする場合には、異なる種類の処理室が選択される。なお、図 2は、 処理室 4A— 4Dの一例として真空雰囲気でプラズマによりウェハ Wをエッチング処 理するエッチング処理室を示す。
[0020] エッチング処理室 4A(4B— 4D)は、真空状態を形成するための気密容器 41を有 する。気密容器 41の天井部には、上部電極を兼ねたガスシャワーヘッド 42が配設さ れる。ガスシャワーヘッド 42から、例えばハロゲン化炭素ガス、酸素ガス及びアルゴン ガスなどを含む処理ガスが気密容器 41内に供給される。気密容器 41の底部には、 処理ガスを排気するための排気口 45が形成される。
[0021] 気密容器 41の内部には、ガスシャワーヘッド 42と対向するように、ウェハ Wを載置 すると共に下部電極を兼ねた載置台 43が配設される。載置台 43には、ウェハ Wの 外周縁を、隙間をあけて囲むようにフォーカスリング 44が配設される。上部電極 (ガス シャワーヘッド 42)には、プラズマ生成用の高周波 (RF)電界を印加するための RF 電源（図示せず)が接続される。また下部電極 (載置台 43)にはバイアス用の電圧を 印加するための RF電源（図示せず）が接続される。
[0022] 載置台 43の表面には上下に伸びる貫通孔 43aが形成される。ウェハ Wを裏面側か ら支持する 3本のリフタピン 46が、貫通孔 43aを介して突没可能に配設される。各リフ タピン 46は、共通の支持板 47に連結され、支持板 47に接続されたドライバ 48により 昇降可能となる。リフタピン 46が気密容器 41を貫通する部分には、気密状態を維持 するためのベローズ 49が配設される。 [0023] 図 3は、図 1に示す装置の搬送ポート 33を示す斜視図である。搬送室 3と処理室 4 A— 4Dとを仕切る仕切り壁 32 (気密容器 41の壁面）に、搬送ポート 33が形成される 。搬送ポート 33は、横に伸びる帯状をなすと共に、搬送室 3側に突出するフレームを 周囲に有する。ゲートバルブ 31A(31B— 31D)はこの搬送ポート 33を塞ぐように配 設される（図 3には図示せず)。開閉機構 (図示せず）によりゲートバルブ 31A (31B 一 31D)が開かれると、搬送室 3と処理室 4A— 4Dとの間でウェハ Wの受け渡しが可 能となる。搬送ポート 33は、処理室 4A— 4D内の対称性を良くして半導体処理の均 一性を良くするためにその長さ及び幅は小さく形成される。
[0024] 搬送室 3の底部には、屈伸及び旋回可能な多関節式の搬送アームデバイス 5が配 設される。搬送アームデバイス 5は、例えばウェハ Wの裏面側を下方側力 支持する ハンド 51aと、中段アーム 51b及び下段アーム 51cと力 なる。下段アーム 51cは摇 動台 52の上部の板 53に支持される。各関節アーム 51a— 51cの内部には下記の駆 動機構 55からの旋回動作を伝達するための伝達部（図示せず)が夫々配設される。
[0025] 図 4Aは、図 1に示す装置の真空搬送室 3内に配設された搬送アームデバイス 5を 支持する揺動台 52を示す断面図である。図 4Bは、図 4Aに示す揺動台 52の平面図 である。図 4Aに示すように、揺動台 52は有底筒状のケーシング 54を有する。ケーシ ング 54の内部には、搬送アームデバイス 5を屈伸及び鉛直軸周りに回転させるため の駆動機構 55が配設される。駆動機構 55は、具体的には搬送アームデバイス 5を伸 縮させるためのモータ及び搬送アームデバイス 5全体を回転させるためのモータなど 力 構成される。これにより、搬送アームデバイス 5は、例えばウェハ Wを支持した状 態で屈伸及び旋回可能となる。
[0026] 揺動台 52は搬送室 3の底部に形成された開口 3aを貫通して配設される。開口 3a は、下向きに突出するカバー 57により下方側から閉鎖される。揺動台 52のケーシン グ 54の底部中央には、外側下方に突出する球形突起部 58aが配設される。球形突 起部 58aは、カバー 57の内面に配設された受け部 58bに動作可能に嵌合される。こ れにより、揺動台 52が 360度の!/、ずれの方向にお!、ても傾くことができるュ-バーサ ル'ジョイントが構成される。
[0027] 揺動台 52のケーシング 54はまた、カバー 57の内面に配設された各々が独立して 昇降可能な例えば 3個のアジヤスタ 6A、 6B、 6Cにより下方側力 支持される。アジャ スタ 6A、 6B、 6Cは、例えば球形突起部 58aを中心とした同一円上に配置される（図 4B参照）。アジヤスタ 6A— 6Cは、揺動台 52の傾きを調整することにより搬送アーム デバイス 5の傾きを調整するための傾き調整機構 (チルト調整機構)を構成する。アジ ヤスタ 6A、 6B、 6Cの各々の高さを調整することにより、球形突起部 58aの中心を支 点として、搬送アームデバイス 5が揺動台 52と一体となって、 360度のいずれの方向 につ ヽてもその傾きを調整することができる。アジヤスタ 6A— 6Cの設置数は 3個に限 定されず、 3個以上あればよい。
[0028] 揺動台 52のケーシング 54の上側周縁部と搬送室 3の底部との間には、搬送室 3の 気密性を維持するためのベローズ（可撓壁） 59が配設される。ベローズ 59は、アジャ スタ 6A— 6C及びユニバーサル 'ジョイント 58a、 58bが存在する空間を搬送室 3内か ら隔離する。ベローズ 59はまた、 360度のいずれの方向においても、揺動台 52の動 作を許容する。
[0029] 図 4Aに示すように、各アジヤスタ 6A(6B、 6C)は、カバー 57の内表面に配設され た上方に向かって伸びるガイド 61A(61B、 61C)を有する。ガイド 61A (61B、 61C) には、その表面に沿って雄ネジ 62A(62B、 62C)が形成される。雄ネジ 62A(62B、 62C)には、第 1のギア 64A(64B、 64C)の軸孔に形成された雌ネジ 63A(63B、 63 C)が螺合する。第 1のギア 64A(64B、 64C)の上端面には、ケーシング 54を下方側 力も支持する突起部 65A(65B、 65C)が形成される。
[0030] 第 1のギア 64A(64B、 64C)に歯合するように、第 2のギア 66A(66B、 66C)が配 設される。第 2のギア 66A (66B、 66C)は、駆動部例えばモータ 67A(67B、 67C) の回転シャフトに取り付けられる。モータ 67A(67B、 67C)を駆動させて第 2のギア 6 6A (66B、 66C)を鉛直軸回りに回転させると、第 1のギア 64A(64B、 64C)が鉛直 軸回りに回転する。第 1のギア 64A(64B、 64C)が回転すると、雌ネジ 63A (63B、 6 3C)と、ガイド 61A(61B、 61C)の雄ネジ 62A(62B、 62C)との係合により、第 1のギ ァ 64A(64B、 64C)が軸方向（垂直方向）に移動する。即ち、モータ 67A(67B、 67 C)の駆動により、ケーシング 54を支持する突起部 65A(65B、 65C)が昇降する。
[0031] 図 1に示す半導体処理装置においては、処理に際して、カセットステージ 2上に、例 えば、 25枚のウェハ Wを棚状に収納したカセット容器 20が載置される。次に、搬送ァ ームデバイス 22により、ウェハ Wが、カセット容器 20から位置決めのためにオリエンタ 27に搬送される。次に、搬送アームデバイス 22により、ウェハ Wが、オリエンタ 27か ら、いずれか空きになっているロードロック室 24A (24B)内にゲートバルブ 25A、 25 Bを介して搬送される。
[0032] ロードロック室 24A(24B)が減圧された後、搬送アームデバイス 5により、ウェハ W 力 ロードロック室 24A(24B)力も搬送室 3に搬送される。次に、ウェハ Wが、いずれ か空きになっている処理室 4A(4B、 4C、 4D)に搬入され、所定の処理を受ける。ゥ ェハ Wが処理室 4A(4B、 4C、 4D)に搬入される際、ウェハ Wは、先ず、搬送アーム デバイス 5から 3本のリフタピン 46 (図 2参照）に受け渡され、次にリフタピン 46が下降 することにより、載置台 43上に載置される。処理室 4A (4B、 4C、 4D)で所定の処理 力 Sされたウェハ Wは、その後、上述の搬入経路と逆の流れでカセット容器 20に戻さ れる。
[0033] 図 5Aは、図 1に示す装置の搬送アームデバイス 5の傾きを検出する態様を示す斜 視図である。図 5Bは、図 5Aに示す搬送アームデバイス 5の傾きを検出する検出器（ ダミー基板) 7を示す斜視図である。
[0034] ダミー基板 7は、ウェハ Wの代替物として取り扱われるようにウェハ Wと同じ径を有 するように設定される。ダミー基板 7には、各々が発光部及び受光部を備えた例えば 3個の光学式センサ (距離検出器） 71A、 71B、 71Cが、例えばその中心に対し同心 円状に間隔をおいて配置される。ダミー基板 7は、例えば、処理室 4A(4B、 4C、 4D )の載置台 43上に載置され、その上に搬送アームデバイス 5を伸ばした状態で使用 される。光学式センサ 71A— 71Cは、この状態において、ハンド 51aのフォーク先端 部及び基端部に対向するように配置される。各光学式センサ 71A— 71Cの発光部 はハンド 51aに向力つて所定の光を照射し、受光部はハンド 51aの対向する部位から の反射光を受光する。
[0035] 上述のようにして、ハンド 51aからの反射光の強度に基づいて、各光学式センサ 71 A (71B、 71C)力 ハンド 51aの対向する部位までの距離が検出される。即ち、 3個 の光学式センサ 71A— 71Cによる検出結果に基づいて、ハンド 51aが鉛直軸周りの 360° の!、ずれの方向に水平面からどれだけ傾 、て 、るかを検出することができる。 また、載置台 43の表面力も光学式センサ 71A— 71Cの受光面までの垂直距離が分 かるため、仮想基準面 IRF (図 2参照）とウェハ Wの裏面との高さの差を計算により求 めることができる。ダミー基板 7にはまた、光学式センサ 71A— 71Cの検出結果であ る距離データ (センサデータ）を、後述する制御部 73に無線送信例えば赤外線送信 するための通信部 72が配設される。センサデータは、通信部 72から制御部 73に所 定のタイミングで間隔をおいて順次送信される。
[0036] 図 6は、図 1に示す装置において、搬送アームデバイス 5の傾きを調整するための 制御部 73を示す説明図である。実際には制御部 73は、例えば CPUを備えたコンビ ユータシステムにより構成される。制御部 73には、光学式センサ 71A— 71Cの検出 結果を受信するための通信部 74と、光学式センサ 71A— 71Cの距離データ (ハンド 51&までの距離データ）を処理室4八(4 、 4C、 4D)毎に記憶する記憶部 75とが配 設される。
[0037] 制御部 73にはまた、光学式センサ 71A— 71Cで検出した 3つの距離データに応じ て 3個のモータ 67A— 67Cの駆動指令値 (駆動量)を求めるための変換部 76が配設 される。 3つの距離データは、光学式センサ 71A— 71Cの受光面と載置台 43の表面 との高さ方向距離が分力ゝつている場合、仮想基準面 IRFに対する高さの差及び傾き を含むハンド 5 laの相対位置を示すものである。また、駆動指令値は、ハンド 5 laを 仮想基準面 IRFに合わせ込むために必要とされる駆動量である。
[0038] 変換部 76において距離データを駆動指令値に変換するため、予め準備したテー ブルを参照することができる。このテーブルには、 3つの距離データの組み合わせと、 3個のモータ 67A— 67Cによる第 1のギア 64A— 64Cの基準位置からの駆動量（昇 降量）との関係が含まれる。なお、ハンド 51aの高さは殆ど変らないであろうことを前 提に変換処理を行うこともできる。この場合、距離データの差の組み合わせ、例えば 光学式センサ 71A、 71Bの検出距離間の差、及び光学式センサ 71A、 71Cの検出 距離間の差を駆動指令値に変換することができる。
[0039] 図 7は、図 1に示す装置において、搬送アームデバイス 5の傾きをセンサ出力利用 モードで調整する工程を示すフローチャートである。 [0040] 例えば、装置のメンテナンス時或いは任意に決められる所定のタイミングで、先ず、 ステップ S1に示すように、処理室 4A— 4Dの選択したいずれか一つの蓋を開け、載 置台 43上にダミー基板 7を載置する。次に、ステップ S2に示すように、ハンド 5 laが ウェハ 7の表面と対向する位置に設定されるまで搬送アームデバイス 5を伸長させる（ 図 5A参照）。この時、ハンド 51aには実際にウェハ Wを保持させておくのが好ましい 。次に、ステップ S3に示すように、光学式センサ 71A— 71Cにより対向するハンド 51 aの距離データを取得する。次に、距離データを制御部 73で受信し、記憶部 75に記 憶する。ステップ S1— S3は、全ての処理室 4A— 4Dに対して行う（ステップ S4)。こ れにより、全ての処理室 4A— 4Dに対する、搬送アームデバイス 5の傾きを検出する
[0041] 次に、ステップ S5に示すように、処理室 4A— 4Dの蓋を閉じて装置の運転及びゥ ェハの搬送を開始する。このため、まず、上述した経路でウエノ、 Wをカセット容器 20 力も搬送室 3まで搬送する。次に、ステップ S6に示すように、ウェハ Wを搬送する対 象となる処理室 4A (4B、 4C、 4D)に係る距離データに基づいて、搬送アームデバイ ス 5の傾きの調整 (チルト調整)を行う。チルトの設定を行うため、変換部 76により、記 憶部 75の距離データを各モータ 67A— 67Cの駆動量に変換して記憶部 77に記憶 し、その駆動量を読み出して各モータ 67A— 67Cを制御する。
[0042] チルト調整を行った後、搬送アームデバイス 5を伸長して、ハンド 51aによりウェハ Wを当該処理室 4A(4B、 4C、 4D)内に搬入する。そして、ステップ S7に示すように 、搬送アームデバイス 5とリフタピン 46との協働作用によりウェハ Wを処理室 4A(4B 、 4C、 4D)の載置台 43に載置する。次に、ステップ S8に示すように、所定の半導体 処理例えばエッチングを行う。
[0043] 更に、当該ウェハ Wに対して別の処理室 4B (4C、 4D)で種類の異なる半導体処理 を行う場合には、当該処理室 4B (4C、 4D)に対して上述のステップ S5— S7を行う（ ステップ S9)。全ての半導体処理を終えたウェハ Wは、ロードロック室 24A、 24B及 び搬送ステージ 21を介してカセット容器 20内に戻す。
[0044] 上述の実施形態によれば、搬送アームデバイス 5の傾き、詳しくはこれを支持する 揺動台 52の傾きを調整する機構を備える。この構成により、例えば大型のウェハ W を搬送する場合、或いは搬送室 3の底部にうねりが生じた場合であっても、搬送ァー ムデバイス 5の全アクセス範囲において、ウェハ Wの裏面を高い水平度に維持した状 態で搬送することができる。上述のように搬送ポート 33は、例えば 30— 50mmと非常 に幅が狭くなつている。しかし、このように高い水平度でウェハ Wを搬送することがで きれば、ウエノ、 Wを衝突させることなく確実に搬送ポート 33を通過させることができる 。また 3本のリフタピン 46が同時にウェハ Wの裏面に当たるので、安定したウェハ W の受け渡しをすることができる。
[0045] 上述の光学式センサ 71A— 71Cにより距離データを取得するのは、装置のメンテ ナンス後の所定のタイミングに限られない。例えば、装置の立ち上げ時などにおいて 搬送アームデバイス 5に搬送動作を学習させるティーチング時に、上述の距離データ を取得することができる。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることがで きる。
[0046] 上述のチルト調整機構は、搬送アームデバイス 5の高さを調整するための高さ調整 機構 (Z軸調整機構)と組み合わせて、仮想基準面 IRFを基準とした調整を行うよう〖こ することができる。 Z軸調整機構の例としては、搬送アームデバイス 5を昇降する機能 を、例えば駆動機構 55に持たせる構成を挙げることができる。この場合であっても上 述の場合と同様の効果を得ることができる。
[0047] 光学式センサ 71A— 71Cは、ダミー基板の上面ではなく裏面に配設することができ る。この場合、距離測定時に、当該ダミー基板を支持した状態で搬送アームデバイス 5を載置台 43の表面と対向する位置まで伸ばす。この状態で、ダミー基板の裏面の 光学式センサ 71A— 71Cにより、載置台 43表面までの距離を測定する。これにより、 上述の場合と同様の効果を得ることができる。
[0048] 図 8は、図 1に示す装置の搬送アームデバイスの変更例を示す底面図である。図 8 に示す変更例では、搬送アームデバイスのハンド 51aの裏面に光学式センサ 71A— 71Cが配設される。この場合、距離測定時に、載置台 43の表面と対向する位置まで 搬送アームデバイス 5を伸ばす。この状態で、ハンド 51aの裏面の光学式センサ 71A 一 71Cにより、載置台 43表面までの距離を測定する。これにより、上述の場合と同様 の効果を得ることができる。 [0049] 図 9は、図 1に示す装置の搬送ポートの変更例を示す斜視図である。図 9に示す変 更例では、各処理室 4A(4B、 4C、 4D)の搬送ポート 33の下面に光学式センサ 71A 、 71Bが配設される。この場合、距離測定時に、光学式センサ 71A、 71Bと対向する 位置まで、例えば実際にウェハ Wを保持した搬送アームデバイス 5を伸ばす。この状 態で、搬送ポート 33の下面の光学式センサ 71A、 71Bにより、ウェハ Wの裏面まで の距離を測定する。これにより、上述の場合と同様の効果を得ることができる。更に、 当該搬送ポート 33での距離データと、上述の載置台 43からの距離データの両方を 取得するようにすれば、よりきめの細力 、制御をすることができる。
[0050] なお、光学式センサを搬送ポート 33ゃノヽンド 51aに配設した場合、処理ガスに光学 式センサが曝される。この場合、当該光学式センサの受光部を加熱する手段例えば ヒータを配設することが望ましい。これにより、処理ガスによる副生成物膜が受光部に 堆積するのを抑えて安定した距離データを得ることができる。
[0051] 距離測定は光学式センサ 71A— 71Cに限られず、例えば CCDカメラによって行う こともできる。この場合、 CCDカメラにより撮像した画像データに基づいて距離を検出 する。これにより、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
[0052] 図 10は、本発明の別の実施形態に係る半導体処理装置を概略的に示す平面図で ある。図 11は、図 10に示す装置の真空搬送室内に配設された搬送アームデバイス を支持する揺動台を示す断面図である。図 10に示す装置は、搬送室 3に 6基の処理 室 4A— 4Fを接続し、処理室を増やしたことに伴い、搬送アームデバイス 5をスライド 移動可能にしたことを除いて図 1に示す装置と同じ構成である。
[0053] 搬送アームデバイス 5をスライド移動可能とするため、図 11に示すように、図 4Aに 示すカバー 57に相当する箱状の移動体 8が搬送室 3の底部と隙間を介して配設され る。移動体 8は揺動台 52を下方側力も支持すると共に、その内部にアジヤスタ 6A— 6Cを備える。移動体 8は搬送室 3の底部に配設されたガイドレール 81上に走行可能 に支持される。移動体 8は、スライド移動用の駆動部（図示せず）により、搬送アーム デバイス 5と一体となってガイドレール 81に沿って移動される。
[0054] 例えば、後方に配置された処理室 4B— 4Eにウェハ Wを搬入する際は、まず、ロー ドロック室 24A、 24Bからウェハ Wを取り出す。次に、移動体 8を後方側に向力つて所 定の位置に達するまでスライド移動させる。次に、搬送アームデバイス 5を伸長させて 処理室 4B— 4E内にウェハ Wを搬入する。このような構成であっても、上述の場合と 同様の効果を得ることができる。特にこの場合、搬送室 3が大型化し、真空による負 荷が大きく変形しやす 、ことから、搬送アームデバイス 5のチルト調整が有効となる。
[0055] アジヤスタ 6A(6B、 6C)は、上述のようにガイド 61A(61B、 61C)と第 1のギア 64A
(64B、 64C)とを組み合わせて昇降させる構成に限られない。アジヤスタ 6A(6B、 6
C)として、リニアァクチユエータゃパラレルリンクなどの他の機構を使用することがで きる。このような構成であっても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
[0056] チルト調整を行うタイミングは、ウェハ Wを保持した搬送アームデバイス 5を処理室 4 A (4B、 4C、 4D)内に進入させる前に限られない。例えば、搬送アームデバイス 5を 処理室 4A (4B、 4C、 4D)内に進入させる前及び、進入させた後であってリフタピン 4 6にウェハ Wを受け渡す前の 2回に分けてチルト調整を行うことができる。この場合、 上述のように搬送ポート 33で得た距離データと、載置台 43で得た距離データとの両 方を利用することが有効となる。また、搬送アームデバイス 5を処理室 4A (4B、 4C、 4
D)内に進入させた後にのみチルト調整を行うようにしてもよい。この後者の態様は、 処理室 4A (4B、 4C、 4D)に割り当てられた処理の種類に依存して、搬送ポート 33 が大きめに形成される場合に有効となる。
[0057] 搬送アームデバイス 5は、搬送室 3の底部ではなぐ天井部或いは側壁に支持され ていてもよい。この場合であっても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
[0058] チルト調整は、搬送アームデバイス 5の伸長、旋回或いはスライド移動させる際の動 作開始時または動作停止時にぉ 、て発生する加速度を小さくするように設定すること ができる。これにより、動作開始時または停止時にウェハ Wがハンド 5 la上で滑って 位置がずれるのを抑えることができる。その結果、より確実に安定した受け渡しをする ことができると共に、搬送速度を早くしてスループットの短縮ィ匕を図ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 半導体処理装置であって、
横方向の異なる位置に配置された複数の搬送ポートを有する搬送室と、 前記複数の搬送ポートの 1つを介して前記搬送室に接続された、被処理基板に対 して半導体処理を施すための処理室と、
前記複数の搬送ポートを通して前記被処理基板を搬送するため、前記搬送室内に 配設された搬送アームデバイスと、
前記搬送アームデバイスを伸縮させると共に鉛直軸周りに回転させるための駆動 機構と、
前記搬送アームデバイスの傾きを調整するための傾き調整機構と、
を具備する。
[2] 請求項 1に記載の装置において、
前記搬送アームデバイスを支持すると共に前記搬送室に対して動作可能な揺動台 を更に具備し、前記傾き調整機構は前記揺動台の傾きを調整することにより前記搬 送アームデバイスの傾きを調整する。
[3] 請求項 2に記載の装置において、
前記駆動機構は前記揺動台上に配設される。
[4] 請求項 2に記載の装置において、
前記傾き調整機構は、前記揺動台の周方向に沿って位置する少なくとも 3箇所を 各々独立して昇降させる複数のアジヤスタを含む。
[5] 請求項 4に記載の装置において、
前記搬送アームデバイスの傾きに関するデータに基づ 、て前記アジヤスタを駆動 する制御部を更に具備する。
[6] 請求項 4に記載の装置において、
前記揺動台は底部の 1箇所において、ユニバーサル 'ジョイントによって支持される
[7] 請求項 6に記載の装置において、
前記複数のアジヤスタ及び前記ユニバーサル 'ジョイントが存在する空間を前記搬 送室内から隔離すると共に、前記揺動台の動作を許容するように、前記揺動台と前 記搬送室の壁との間に配設された可撓壁を更に具備する。
[8] 請求項 1に記載の装置において、
前記搬送室は真空搬送室であり、前記複数の搬送ポートの複数個には複数の真 空処理室の夫々がゲートバルブを介して直接接続され、前記処理室は前記複数の 真空処理室の 1つである。
[9] 請求項 1に記載の装置において、
前記搬送アームデバイスの傾きに関するデータを検出するための検出器を更に具 備する。
[10] 請求項 9に記載の装置において、
前記検出器により検出された前記データを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶 された前記データに基づいて前記傾き調整機構を制御する制御部とを更に具備す る。
[11] 請求項 9に記載の装置において、
前記検出器は、横方向に互いに離れて配置されると共に対向する部位までの距離 を測定する複数の光学式センサを具備する。
[12] 請求項 11に記載の装置において、
前記複数の光学式センサは前記搬送アームデバイスの下面に配設される。
[13] 請求項 11に記載の装置において、
前記複数の光学式センサは前記処理室に接続された前記搬送ポートに配設される
[14] 請求項 11に記載の装置において、
前記複数の光学式センサは前記被処理基板の代替物として取り扱われるダミー基 板に配設される。
[15] 請求項 11に記載の装置において、
前記複数の光学式センサの夫々は、前記対向する部位に光を照射する発光部と 前記対向する部位力 の反射光を検出する受光部とを具備する。
[16] 請求項 1に記載の半導体処理装置を用いて処理を行う方法であって、 検出器により前記搬送アームデバイスの傾きに関するデータを検出する工程と、 前記データに基づいて、前記傾き調整機構により前記搬送アームデバイスの傾き を調整する工程と、
傾きが調整された前記搬送アームデバイスにより、前記被処理基板を前記処理室 内に搬入する工程と、
前記処理室内で前記被処理基板に対して半導体処理を行う工程と、
を具備する。
[17] 請求項 16に記載の方法において、
前記検出器は、横方向に互いに離れて配置されると共に対向する部位までの距離 を測定する複数の光学式センサを具備し、
前記方法は、前記複数の光学式センサにより得た距離データから、仮想基準面に 対する前記搬送アームデバイスに支持された前記被処理基板の位置を算出するェ 程を更に具備する。
[18] 請求項 16に記載の方法において、
前記検出器は、横方向に互いに離れて配置されると共に対向する部位までの距離 を測定する複数の光学式センサを具備し、前記複数の光学式センサは前記被処理 基板の代替物として取り扱われるダミー基板に配設され、
前記方法は、前記傾きに関するデータを検出する工程の前に、前記ダミー基板を 所定の載置台上に配置すると共に、前記搬送アームデバイスを、前記ダミー基板の 上方であって且つ前記複数の光学式センサに対応する位置に配置する工程を更に 具備する。
[19] 請求項 18に記載の方法において、
前記所定の載置台は、前記半導体処理を行う際に前記被処理基板を載置するた めに前記処理室内に配設された載置台である。
[20] 請求項 16に記載の方法において、
前記複数の搬送ポートの複数個には複数の処理室の夫々が接続され、前記傾き に関するデータを検出する工程と、前記搬送アームデバイスの傾きを調整する工程と 、は前記複数の処理室の夫々に対して行う。
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