WO2011040300A1

WO2011040300A1 - 搬送装置

Info

Publication number: WO2011040300A1
Application number: PCT/JP2010/066382
Authority: WO
Inventors: 良二山▲崎▼
Original assignee: 東京エレクトロン株式会社
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2011-04-07
Also published as: JP2011077127A

Abstract

　真空チャンバに窓を取り付けなくても、また、搬送体の裏面又は表面の状態にも関わらずに、搬送体が搬送装置に受け渡されたか否かを検出することができる搬送装置を開示する。この搬送装置は、伸縮及び旋回可能に構成された回転・伸縮部、この回転・伸縮部の先端に設けられ、搬送体が載置されるピック、このピック内に設けられた高電位側内部電極及び低電位側内部電極を含む、搬送体をピックに静電吸着させるジョンセン－ラーベック型の静電吸着機構と、上記ピック上に搬送体の有無に関わらずに、高電位側内部電極から低電位側内部電極に向かって流れる微小電流を検出し、微少電流の増減に基づいて、ピック上に搬送体が有るか無いかを判定する判定器と、を具備する。

Description

搬送装置

　この発明は、搬送装置に関する。

　半導体装置の製造において、ウエハを搬送する場合、例えば、特開平１０－２２３７３２号公報に記載されているように、搬送アームを有した搬送装置が用いられる。搬送アームの先端にはピック（又はハンド）が取り付けられており、ウエハはピックの上に載せられて搬送される。

　また、ウエハをピックの上に載せて搬送する場合、ウエハがピックに受け渡されたか否かを確認するため、処理ユニットの処理室に接続された搬送室に、ウエハ有無確認用の光学式センサを取り付けて確認を行っている。

　しかしながら、光学式センサには、少なくとも光源が必要である。このために、搬送室、又は処理ユニットの処理室のような真空チャンバに、窓を取り付けなければならない。また、ウエハの裏面、又は表面の光学的状態によっては、光学式センサが正常に機能しないことがある。

　この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、真空チャンバに窓を取り付けなくても、また、搬送体の裏面又は表面の光学的状態にも関わらずに、搬送体が搬送装置に受け渡されたか否かを検出することができる搬送装置を提供する。

　この発明の一態様に係る搬送装置は、搬送体を搬送する搬送装置であって、伸縮及び旋回可能に構成された回転・伸縮部と、前記回転・伸縮部の先端に設けられ、前記搬送体が載置されるピックと、前記ピック内に設けられた高電位側内部電極及び低電位側内部電極を含む、前記搬送体を前記ピックに静電吸着させるジョンセン－ラーベック型の静電吸着機構と、前記ピック上に前記搬送体の有無に関わらずに、前記高電位側内部電極から前記低電位側内部電極に向かって流れる微小電流を検出し、前記微少電流の増減に基づいて、前記ピック上に前記搬送体が有るか無ないかを判定する判定器と、を具備する。

この発明の一実施形態に係る搬送装置を利用することが可能な半導体製造システムの一例を概略的に示す平面図この発明の一実施形態に係る搬送装置のピックを概略的に示す平面図この発明の一実施形態に係る搬送装置のピックを概略的に示す平面図ウエハがピック上に載置されていないときの微少電流の経路を示す図ウエハがピック上に載置されているときの微少電流の経路を示す図

　以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。

　図１は、この発明の一実施形態に係る搬送装置を利用することが可能な半導体製造システムの一例を概略的に示す平面図である。

　図１に示すように、半導体製造システムは、例えば成膜処理のような高温処理を行う４つの真空処理ユニット１、２、３、４を備えており、これらの各真空処理ユニット１～４は六角形をなす搬送室５の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室５の他の２つの辺にはそれぞれロードロックユニット６、７が設けられている。これらロードロックユニット６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロックユニット６、７と反対側には被処理体としての半導体ウエハＷを収容可能な３つのフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ）を取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。真空処理ユニット１、２、３、４は、その中で処理プレート上に被処理体を載置した状態で所定の真空処理、例えば成膜処理やエッチング処理を行うようになっている。

　真空処理ユニット１～４は、搬送室５の各辺にゲートバルブＧを介して接続され、これらは対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロックユニット６、７は、搬送室５の残りの辺のそれぞれに、第１のゲートバルブＧ１を介して接続され、また、搬入出室８に第２のゲートバルブＧ２を介して接続されている。そして、ロードロック室６、７は、第１のゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、第１のゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、第２のゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、第２のゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。

　搬送室５内には、真空処理ユニット１～４、ロードロックユニット６、７に対して、半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３の先端に半導体ウエハＷを支持する２つのピック１４ａ、１４ｂを有しており、これら２つのピック１４ａ、１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。

　ロードロックユニット６、７はそれぞれ、内部を所定の真空度に減圧可能な真空容器として構成されるとともに、上記所定の真空度と、大気圧又はほぼ大気圧との間で圧力変換可能に構成されている。これにより、ウエハＷの周囲の環境が搬送室５の内部の環境、及び搬入出室８の内部の環境に相互に変換される。ロードロックユニット６、７はそれぞれゲートバルブＧ１を介して搬送室５に接続されるとともに、ゲートバルブＧ２、Ｇ２を介して搬入出室８に接続される。

　搬入出室８のウエハ収納容器であるフープＦ取り付け用の３つのポート９、１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９、１０、１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦが直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこで半導体ウエハＷのアライメントが行われる。

　搬入出室８内には、搬送装置１６が設けられている。搬送装置１６は、フープＦの配列方向に沿って設けられたレール１８上を走行可能に構成されている。本例の搬送装置１６は、高さを異ならせて上下２段に並ぶように配置した一対の搬送アーム１６ａ、１６ｂを有している。搬送アーム１６ａ、１６ｂは多関節アーム構造を有しており、回転軸を中心として、伸縮及び旋回可能に構成されている。搬送アーム１６ａ、１６ｂの先端には、ピック１７ａ、１７ｂが設けられており、ウエハＷはピック１７ａ、１７ｂの上に載せられて、フープＦ、搬入出室８、ロードロックユニット６、７、及びアライメントチャンバ１５間で搬送される。

　この真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ２０を有しており、各構成部がこのプロセスコントローラ２０に接続されて制御される構成となっている。また、プロセスコントローラ２０には、オペレータが真空処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース２１が接続されている。

　また、プロセスコントローラ２０には、真空処理システムで実行される各種処理をプロセスコントローラ２０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて真空処理システムの各構成部に処理を実行させるためのプログラム、例えば成膜処理に関わる成膜レシピ、ウエハの搬送に関わる搬送レシピ、ロードロックユニットの内部の圧力調整などに関わるパージレシピ等が格納された記憶部２２が接続されている。このような各種レシピは記憶部２２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。

　図２Ａ及び図２Ｂはこの発明の一実施形態に係る搬送装置１２のピック１４ａ（１４ｂ）を概略的に示す平面図である。図２Ａはウエハが載置されていない状態を、図２Ｂはウエハが載置されている状態を示している。

　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、搬送装置１２のピック１４ａ（１４ｂ）は、内部に内部電極３１（＋）及び３１（－）を含んでおり、ジョンセン－ラーベック力型の双電極式静電吸着機構３０を備えている。静電吸着機構３０は、ウエハＷをピック１４ａ（１４ｂ）に静電吸着させる。

　ピック１４ａ（１４ｂ）は、誘電体で構成されている。誘電体としては、ジョンセン－ラーベック効果をより良く得るために、例えば、体積抵抗率を１０^９Ω・ｃｍ乃至１０^１２Ω・ｃｍ程度のものから選ばれる。このような誘電体の例としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、及び／又はＡｌＮを主原料に体積抵抗率を調整した金属酸化物を挙げることができる。

　ジョンセン－ラーベック力型の静電吸着機構３０は、チャック部材（本例ではピック１４ａ（１４ｂ））とウエハＷとの間に微小電流を流す。この微小電流により、電荷が、チャック部材の上面とウエハＷの裏面とに移動し、内部電極３１（＋）、３１（－）とチャック部材とウエハＷとの間のクーロン力によって大きな吸着力を作り出す。

　このようなジョンセン－ラーベック力型の静電吸着機構３０では、内部電極３１（＋）から内部電極３１（－）に、ウエハＷが載置されているか否かに関わらずに、公称電流（ｎｏｍｉｎａｌ　ｃｕｒｒｅｎｔ）と呼ばれる微小電流が流れている。

　この微小電流を観察してみると、チャック部材（本例ではピック１４ａ（１４ｂ））上にウエハＷが載置されていないときと、載置されているときとで、電流値の相違が見られることが分かった。図３ＡにウエハＷが載置されていないときの微少電流の経路を、図３ＢにウエハＷが載置されているときの微少電流の経路を示す。

　図３Ａに示すように、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上に載置されていないときには、微小電流Ｉは、プラス側の内部電極３１（＋）からマイナス側の内部電極３１（－）に向かって、ピック１４ａ（１４ｂ）のウエハ載置面３２の表面を流れる。

　これに対して、図３Ｂに示すように、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上に載置されているときには、微小電流Ｉは、プラス側の内部電極３１（＋）からマイナス側の内部電極３１（－）に向かって、ウエハＷ内を流れる。ジョンセン－ラーベック力型の静電吸着機構３０では、ピック１４ａ（１４ｂ）の体積抵抗値は、ウエハＷの体積抵抗値よりも高く設定される。このため、微少電流の電流値は、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上に載置されていないときに比較して、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上に載置されているときの方が大きくなる。

　この発明の一実施形態に係る搬送装置１２によれば、このような現象を利用し、例えば、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、マイナス側の内部電極３１（－）と負電源との間に、電流値検出部３３を設け、マイナス側の内部電極３１（－）から負電源に向かう電流値を検出する。電流値検出部３３によって検出された電流値は、ピック１４ａ（１４ｂ）上にウエハＷが有るか無いかを判定する判定器３４に送られる。判定器３４は、電流値検出部３３から送られてきた電流値が、例えば、ウエハＷが載置されていないときの電流値に比較して大きいか否かを判断し、ピック１４ａ（１４ｂ）上にウエハＷが有るか無いかを判定し、ウエハＷの有無に関する信号（ウエハ有及びウエハ無）を、例えば、プロセスコントローラ２０に出力する。プロセスコントローラ２０は、ウエハＷの有無に関する信号を受けることで、ピック１４ａ及び１４ｂに、ウエハＷが載置されているか否かを知ることができる。

　また、ウエハＷの有無は、以下のようなルーチンで判定されることが良いであろう。

　　（ウエハＷを取るとき）
　　　ステップ１：ウエハＷを取る前の状態で電流値を測定
　　　ステップ２：ウエハＷを取った状態で電流値を測定
　即ち、ウエハＷを取るときには、まず、ウエハＷを取る前の状態で電流値を測定し、次いで、ウエハＷを取った状態で電流値を測定する。これら２段階で測定された電流値どうしの間に相違が見られれば、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上に載置された、と判定することができる。

　　（ウエハＷを渡すとき）
　　　ステップ１：ウエハＷを渡す前の状態で電流値を測定
　　　ステップ２：ウエハＷを渡した状態で電流値を測定
　即ち、ウエハＷを渡すときにも、まず、ウエハＷを渡す前の状態で電流値を測定し、次いで、ウエハＷを渡した状態で電流値を測定する。この場合においても、２段階で測定された電流値どうしの間に相違が見られれば、ウエハＷがピック１４ａ（１４ｂ）上から離れた、と判定することができる。

　上記ルーチンによれば、例えば、単純に微少電流Ｉの電流値のみを見てウエハＷの有無を判定する場合に比較して、より高精度なウエハＷの有無の判定ができる、という利点を得ることができる。

　例えば、単純に微少電流Ｉの電流値のみを見てウエハＷの有無を判定する場合、仮にピック１４ａ（１４ｂ）に付着物が付着し、ピック１４ａ（１４ｂ）の抵抗が低くなったとする。この場合に、微少電流Ｉの電流値が増加してしまうので、判定器３４が、ウエハＷが無い状態であるにも関わらず、ウエハＷが有る、と誤検知する可能性がある。

　この点、上記ルーチンによれば、判定器３４が、ピック１４ａ（１４ｂ）がウエハＷを取る前の電流値と取った状態での電流値とを比較する、及びピック１４ａ（１４ｂ）がウエハＷを渡す前の電流値と渡した状態での電流値とを比較することで、ピック１４ａ（１４ｂ）にウエハＷが有るか無ないかを判定する。このように構成することで、例えば、ピック１４ａ（１４ｂ）の抵抗が、付着物の付着等により低くなってしまった場合においても、ウエハＷの有無を確実に判定することができる。

　このように、この発明の一実施形態に係る搬送装置１２によれば、ピック１４ａ及び１４ｂ上にウエハＷの有無に関わらずに、プラス側内部電極３１（＋）からマイナス側内部電極３１（－）に向かって流れる微小電流Ｉを検出し、この微少電流Ｉの値の増減に基づいて、ピック１４ａ及び１４ｂ上にウエハＷが有るか無ないかを、判定器３４によって判定する。この構成を有することで、光学式センサを用いることなく、ピック１４ａ及び１４ｂに、ウエハＷが載置されているか否かを知ることができる。よって、光学式センサの場合には必要であった“窓”を、搬送室５や、真空処理ユニットの処理室のような真空チャンバに、取り付けずに済む。このため、半導体製造システムにかかるコストを削減することができる。

　また、電流値を検出するようにしたので、光学式センサの場合にはあったウエハの裏面又は表面の光学的状態によっては検出不能となるような事情も解消することができる。

　このように、この発明の一実施形態によれば、真空チャンバに窓を取り付けなくても、また、搬送体の裏面又は表面の光学的状態にも関わらずに、搬送体が搬送装置に受け渡されたか否かを検出することができる搬送装置を提供することができる。

　また、一実施形態に係る搬送装置１２では、ウエハＷを、ピック１４ａ及び１４ｂにジョンセン－ラーベック効果を利用して静電吸着させるので、例えば、搬送装置１２の搬送速度を上げても、ピック１４ａ及び１４ｂに載置されたウエハＷがずれ難くなる、という副次的な利点も得ることができる。このため、上記一実施形態に係る搬送装置１２は、スループットを向上させるために、搬送速度を向上させた搬送装置１２への適用に有利である、という利点も得ることができる。

　以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は上記一実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。また、この発明の実施形態は、上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

　例えば、上記一実施形態においては、この発明を、搬送室５の内部に設けられた搬送装置１２に適用した例を示したが、この発明は、搬入出室８内部に設けられた搬送装置１６に適用することも可能である。

　また、プラス側内部電極３１（＋）及びマイナス側内部電極３１（－）の内部電極配置パターンの一例を図２に示したが、内部電極配置パターンは、図２に示したものに限られるものではなく、内部電極配置パターンは、様々に変更することができる。　
　その他、この発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形することができる。

Claims

　搬送体を搬送する搬送装置であって、
　伸縮及び旋回可能に構成された回転・伸縮部と、
　前記回転・伸縮部の先端に設けられ、前記搬送体が載置されるピックと、
　前記ピック内に設けられた高電位側内部電極及び低電位側内部電極を含む、前記搬送体を前記ピックに静電吸着させるジョンセン－ラーベック型の静電吸着機構と、
　前記ピック上に前記搬送体の有無に関わらずに、前記高電位側内部電極から前記低電位側内部電極に向かって流れる微小電流を検出し、前記微少電流の増減に基づいて、前記ピック上に前記搬送体が有るか無いかを判定する判定器と、
　を具備する搬送装置。
　前記微少電流を検出する検出器が、前記低電位側内部電極と負電源との間に接続されている請求項１に記載の搬送装置。
　前記ピックの体積抵抗値が、１０^９Ω・ｃｍ乃至１０^１２Ω・ｃｍである請求項１に記載の搬送装置。
　前記判定器が、前記ピックが前記搬送体を取る前の電流値と取った状態での電流値とを比較する、及び前記ピックが前記搬送体を渡す前の電流値と渡した状態での電流値とを比較することで、前記ピック上に前記搬送体が有るか無いかを判定する請求項１に記載の搬送装置。