WO2017169495A1 - 基板搬送方法及び基板処理システム - Google Patents

基板搬送方法及び基板処理システム Download PDF

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WO2017169495A1
WO2017169495A1 PCT/JP2017/008207 JP2017008207W WO2017169495A1 WO 2017169495 A1 WO2017169495 A1 WO 2017169495A1 JP 2017008207 W JP2017008207 W JP 2017008207W WO 2017169495 A1 WO2017169495 A1 WO 2017169495A1
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圭祐 近藤
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate transport method and a substrate processing system for transporting a substrate with a transport arm.
  • a substrate processing system that performs a predetermined process on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”) as a substrate, for example, a film forming process that is a high-temperature process or an etching process using plasma, includes a plurality of processing chambers, A transfer chamber connected to the processing chamber, and a wafer is transferred into and out of each processing chamber by a transfer arm arranged in the transfer chamber.
  • Each processing chamber has a mounting table, and the wafer is mounted on the mounting table.
  • a portion that moves integrally between a node (bendable point) and a node in the transfer arm is referred to as a link, and a tip portion of the transfer arm is referred to as an end effector.
  • a two-link type transfer arm indicates a transfer arm having two links
  • a one-link type transfer arm indicates a transfer arm having only one link.
  • a two-link type SCARA or frog-leg type transfer arm is used as a transfer arm.
  • These transfer arms have a fork as an end effector for gripping a wafer and two arm portions as links, and the fork and each arm portion are configured separately.
  • the processing temperature of wafers has been increased, and the wafers may be heated to, for example, 700 ° C. to 800 ° C. in the processing chamber.
  • the fork and arm portion of the transfer arm are heated by heat transfer from the high-temperature wafer, but there is a possibility that the bearing and drive belt built in the arm portion may be damaged by heat. Therefore, the present applicant has proposed a one-link type transport arm having an end effector in which a fork and an arm unit are integrated in order to eliminate heat-resistance and eliminate bearings and drive belts (see, for example, Patent Document 1). ).
  • the end effector grips the wafer when the wafer is transferred, but when the transfer arm is extended, the end effector rotates, so the wafer held by the end effector also rotates.
  • the substrate processing system in order to accurately perform a predetermined process on the wafer, it is necessary to accurately place the wafer on the mounting table at a desired rotation angle.
  • a change in the wafer transfer distance corresponding to a change in the wafer transfer distance due to thermal expansion of each component of the substrate processing system or a correction of a positional deviation of the wafer to be gripped relative to the end effector it may be necessary to change the transfer amount of the wafer, that is, the extension amount of the transfer arm.
  • the change in the extension amount of the transfer arm causes a problem that the wafer rotates more than a predetermined rotation angle, and the wafer cannot be accurately placed on the mounting table at a desired rotation angle.
  • An object of the present invention is to provide a substrate transfer method and a substrate processing system capable of accurately placing a substrate at a desired rotation angle.
  • a transport system that receives a substrate from a transport source and transports the substrate to a transport destination is provided, the transport system having a grip portion that grips the substrate, and transports the substrate.
  • a substrate transport method in a substrate processing system in which the transport system rotates the gripper when the transport system is extended to calculate a shift in the rotation direction of the substrate at the transport destination.
  • a substrate transport method is provided.
  • a transport system that receives a substrate from a transport source and transports the substrate to a transport destination, and a control unit, the transport system includes a gripping unit that grips the substrate.
  • the substrate processing system in which the transport system rotates the gripping part when the transport system is extended to transport the substrate, and the control unit detects a shift in the rotation direction of the substrate at the transport destination.
  • a substrate processing system that calculates and further changes a rotation angle of the substrate with respect to the grip portion when the transport system receives the substrate at the transport source so as to eliminate a shift in the calculated rotation direction of the substrate.
  • the rotation angle of the substrate relative to the grip portion when the substrate is received by the transport system at the transport source is changed so as to eliminate the shift in the rotation direction of the substrate at the transport destination. Accordingly, it is possible to prevent the substrate from being displaced in the rotation direction at the transport destination, and thus to accurately place the substrate at a desired rotation angle at the transport destination.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a substrate processing system according to an embodiment of the present invention.
  • 2A to 2C are plan views for explaining the configuration of the transfer arm in FIG.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the rotation angle of the wafer and the extension amount of the transfer arm.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a wafer position deviation with respect to a fork.
  • FIGS. 5A to 5B are diagrams for explaining a method of calculating the amount of thermal expansion of each component of the substrate processing system.
  • FIGS. 6A to 6B are views for explaining a method of changing the rotation angle of the wafer relative to the fork when the transfer arm receives the wafer.
  • FIG. 7 is a plan view for explaining a configuration of a modified example of the transfer arm.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a substrate processing system according to the present embodiment. For ease of explanation, FIG. 1 is drawn so that some of the internal components are seen through.
  • the substrate processing system 10 includes four vacuum processing chambers 11 (transport destinations) that perform film forming processing that is high-temperature processing and etching processing using plasma, and vacuum transport chambers 12 that are connected to the vacuum processing chambers 11.
  • Each load lock chamber 13 is sandwiched between two load lock chambers 13 (transfer sources) that are connected to the vacuum transfer chamber 12 and can be switched to either atmospheric pressure or vacuum, and the vacuum processing chamber 11.
  • the connected interior includes a carry-in / out chamber 14 at atmospheric pressure, and a controller 15 (control unit) that controls the operation of each component.
  • Gates 16 are arranged between the vacuum processing chambers 11 and the vacuum transfer chambers 12, and between the load lock chambers 13 and the vacuum transfer chambers 12.
  • Gates 17 are provided between the load lock chambers 13 and the loading / unloading chambers 14. Be placed.
  • the vacuum transfer chamber 12 includes a one-link type transfer arm 18 (transfer system) for transferring the wafer W between the vacuum processing chambers 11 and the load lock chambers 13 and six sensors arranged in front of the gates 16.
  • the unit 19 is built in.
  • the transfer arm 18 has two end effectors 27 (described later), and the two end effectors 27 are arranged so as to overlap each other.
  • Each sensor unit 19 has two transmissive optical sensors 19 a and 19 b, and the edge of the wafer W or the transfer arm 18 transferred between the vacuum processing chambers 11 and the load lock chambers 13 by the transfer arm 18. Specify the position of the edge.
  • Each load lock chamber 13 incorporates a stage 20, and the wafer W is transferred between the vacuum transfer chamber 12 and the loading / unloading chamber 14 by placing the wafer W on the stage 20.
  • Each load lock chamber 13 may include a buffer plate for holding the wafer W instead of the stage 20.
  • the loading / unloading chamber 14 includes three ports 22 as loading / unloading ports for the wafer W to which a container 21 for storing a plurality of wafers W is attached, an orienter 23 for rotating the wafer W to adjust the position of the wafer W, and each port 22. And an atmospheric transfer arm 24 for transferring the wafer W between the orienter 23 and each load lock chamber 13.
  • FIG. 2A to 2C are plan views for explaining the configuration of the transfer arm in FIG. 1.
  • FIG. 2A shows the transfer arm when it is contracted
  • FIG. 2B shows the transfer arm when it is extended
  • FIG. The case where the arm is extended by a minute distance further than the state shown in FIG. 2B is shown.
  • the transfer arm 18 includes a columnar pedestal 25, an arm portion 26, and two end effectors 27 arranged in an overlapping manner.
  • one of the two end effectors 27 is omitted in the transport arm 18.
  • One end 26a of the arm portion 26 is attached to the pedestal 25, and the arm portion 26 rotates horizontally around the central axis of the pedestal 25 by a built-in driving belt.
  • the end effector 27 is composed of a long plate-like member that is bent in the middle, and one end 27 a is attached to the other half-circular end 26 b of the arm portion 26.
  • the end effector 27 is rotated horizontally around the central axis of the other end 26 b of the arm portion 26 by a driving belt built in the arm portion 26.
  • a bifurcated fork 28 (gripping portion) is formed at the other end 27 b of the end effector 27, and the fork 28 grips the wafer W.
  • the end effector 27 is made of a bulk material that does not incorporate a mechanical mechanism, and is made of a heat resistant material such as ceramics.
  • the arm unit 26 and the end effector 27 cooperate while adjusting the rotation angle, so that the wafer W held by the fork 28 moves straight (moves in the left-right direction in the drawing) and is transferred.
  • the fork 28 is integrated with the end effector 27, and the end effector 27 rotates around the central axis of the other end 26b of the arm portion 26 during the transfer of the wafer W, so the fork 28 also moves while rotating. Accordingly, when the transfer arm 18 extends, the transfer arm 18 rotates the fork 28. Further, when the transfer arm 18 extends, the wafer W held by the fork 28 also rotates. Specifically, as shown in FIG. 2A and FIG.
  • FIG. 2B it is indicated by a one-dot chain line with respect to a coordinate system based on the straight direction of the wafer W indicated by a broken line (hereinafter referred to as a “linear direction coordinate system”).
  • a coordinate system based on the center of the fork 28 (hereinafter referred to as “fork coordinate system”) rotates.
  • the rotation angle of the fork coordinate system differs with respect to the rectilinear direction coordinate system when the transport arm 18 is contracted (FIG. 2A) and extended (FIG. 2B).
  • the transfer distance of the wafer W changes.
  • the wafer W is gripped with respect to the fork 28, the wafer W is displaced so that the position of the wafer W relative to the fork 28 is calculated, and then the wafer W trajectory is adjusted so as to correct the calculated position of the wafer W.
  • the transfer distance of the wafer W also changes at this time. For example, when the extension amount of the transfer arm 18 is slightly changed from La (see FIG. 2B) to Lb (see FIG.
  • the extension amount of the transfer arm 18 is changed slightly.
  • the fork 28 slightly rotates, and the wafer W held by the fork 28 also slightly rotates.
  • the rotation angle of the wafer W is changed from 10.79 (deg) to 10.62 (deg).
  • the wafer W is placed on the stage (not shown) of the vacuum processing chamber 11 in a state where the wafer W is slightly rotated from the desired rotation angle in the vacuum processing chamber 11, for example. That is, a deviation in the rotation direction of the wafer W occurs in the vacuum processing chamber 11.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating the wafer position deviation with respect to the fork.
  • the sensor unit 19 specifies the position of the edge of the wafer W. Specifically, during the transfer of the wafer W, first, the position of the center of the fork 28 when the edge of the wafer W crosses the optical sensor 19a or the optical sensor 19b and the position of the optical sensor 19a or the optical sensor 19b. The position of the edge of the wafer W is specified from the relative positional relationship. The center position of the fork 28 is calculated from the encoder value of the transport arm 18.
  • the position of the center of the wafer W is calculated from the specified position of the edge of the wafer W, and the positional deviation of the wafer W with respect to the fork 28 is calculated based on the position of the center of the wafer W and the position of the center of the fork 28. To do.
  • FIG. 5A to FIG. 5B are diagrams for explaining a method of calculating the amount of thermal expansion of each component of the substrate processing system.
  • the thermal expansion amount of each component is calculated. Specifically, during the transfer of the wafer W by the thermally expanded transfer arm 18, first, the position of the edge of the fork 28 is specified when the edge of the end effector 27 (fork 28) crosses the optical sensor 19b (see FIG. 5A). At this time, the position of the edge of the fork 28 when the thermal expansion is not performed is also specified from the encoder value of the transfer arm 18. Thereafter, the thermal expansion amount of the transfer arm 18 is calculated from the difference between the positions of the two specified edges.
  • the position of the edge of the fork 28 is specified (FIG. 5B). Further, the position of the edge of the fork 28 when the thermal expansion is not performed is specified from the encoder value of the transport arm 18 at this time. Thereafter, the thermal expansion amount of the transfer arm 18 is also calculated from the difference between the positions of the two specified edges. Next, the thermal expansion amount of each component of the substrate processing system 10 is calculated from the calculated two thermal expansion amounts of the transfer arm 18. For example, the average value of the two thermal expansion amounts of the calculated transfer arm 18 is calculated as the thermal expansion amount of each component of the substrate processing system 10.
  • the change in the transfer distance of the wafer W accompanying the correction of the positional deviation of the wafer W relative to the calculated fork 28 and the calculated thermal expansion amount of each component of the substrate processing system 10 are calculated.
  • the transfer arm 18 moves the wafer W in the load lock chamber 13 so as to eliminate the shift in the rotation direction of the wafer W in the vacuum processing chamber 11 due to the change in the transfer distance (hereinafter referred to as “shift in the rotation direction of the transfer destination”).
  • the rotation angle of the wafer W with respect to the fork 28 at the time of reception (hereinafter referred to as “wafer rotation angle at the time of reception”) is changed.
  • the deviation in the rotation direction of the transfer destination is calculated from the relationship between the rotation angle of the wafer W and the extension amount of the transfer arm 18 shown in FIG.
  • 6A to 6B are diagrams for explaining a method of changing the rotation angle of the wafer with respect to the fork when the transfer arm receives the wafer.
  • the transfer arm 18 receives the wafer W in the load lock chamber 13.
  • the extension amount of the transfer arm 18 is Lc.
  • the wafer W is placed at the center of the stage 20, and a fork coordinate system and a coordinate system based on the notch N of the wafer W and the center of the wafer W (hereinafter referred to as “wafer coordinate system”). Is assumed to match (FIG. 6A).
  • the wafer W to be transferred next by the transfer arm 18 is placed on the stage 20 by the atmospheric transfer arm 24.
  • the atmospheric transfer arm 24 places the wafer W offset from the center of the stage 20.
  • the extension amount of the transfer arm 18 for receiving the wafer W offset from the center of the stage 20 is Ld different from Lc.
  • the fork coordinate system shown by a one-dot chain line in the figure
  • the fork coordinate system is a wafer coordinate system (shown by a broken line in the figure). To the rotational direction.
  • the shift amount in the rotation direction at this time can be calculated based on the change in the extension amount of the transfer arm 18 and the relationship between the rotation angle of the wafer W and the extension amount of the transfer arm 18 shown in FIG.
  • the absolute value of the deviation in the rotation direction of the fork coordinate system relative to the wafer coordinate system when the transfer arm 18 receives the wafer W offset from the center of the stage 20 is the absolute value of the deviation in the rotation direction of the transfer destination.
  • the direction of deviation in the rotational direction of the fork coordinate system relative to the wafer coordinate system is the same as the direction of deviation in the rotational direction deviation of the transfer destination, thereby transferring the wafer W when it is transferred to the vacuum processing chamber 11.
  • the previous rotational direction shift can be eliminated.
  • the wafer rotation angle at the time of receipt is changed in the load lock chamber 13 so as to eliminate the rotational direction deviation of the transfer destination. Accordingly, it is possible to prevent the wafer W from being displaced in the rotation direction in the vacuum processing chamber 11, so that the wafer W can be accurately placed on the stage at a desired rotation angle in the vacuum processing chamber 11. .
  • the wafer rotation angle at the time of receiving is changed by changing the extension amount of the transfer arm 18 when the transfer arm 18 receives the wafer W in the load lock chamber 13. There is no need to change the rotation angle of the wafer W when placing the wafer W on the substrate. Thereby, it is possible to eliminate the necessity of providing a rotation mechanism for the wafer W on the stage 20 or the atmospheric transfer arm 24, and thus it is possible to prevent the configuration of the substrate processing system 10 from becoming complicated.
  • the wafer rotation angle at the time of receipt may be changed only when the calculated deviation in the rotation direction of the transfer destination exceeds an allowable value. Therefore, it is possible to suppress frequent changes in the rotation angle of the wafer W in the load lock chamber 13, and thus it is possible to suppress a decrease in throughput of the transfer of the wafer W.
  • the rotation angle of the wafer is changed not in the orienter 23 but in the load lock chamber 13 in order to eliminate the rotation direction deviation of the transfer destination. That is, the rotation angle of the wafer is changed immediately before the transfer of the wafer W by the transfer arm 18. Thereby, for example, even if an additional process is incorporated while the wafer W is transferred from the orienter 23 to the load lock chamber 13, the accuracy of changing the rotation angle of the wafer for eliminating the rotation direction deviation of the transfer destination is reduced. There is nothing. As a result, the degree of freedom in designing the wafer W transfer process can be increased.
  • the positional deviation of the wafer W with respect to the fork 28 and the thermal expansion amount of the transfer arm 18 are calculated using the sensor unit 19, but a camera is provided inside the vacuum transfer chamber 12, and the edge of the wafer W being transferred by the camera is provided.
  • the position shift of the wafer W relative to the fork 28 and the thermal expansion amount of the transfer arm 18 may be calculated by specifying the position of the fork 28 or the position of the edge of the fork 28.
  • the amount of thermal expansion of the transfer arm 18 may be calculated by measuring the temperature of the transfer arm 18 using a non-contact temperature sensor.
  • a protrusion 28 a is provided on the fork 28 so as not to be covered with the wafer W, and the edge of the protrusion 28 a is specified by the sensor unit 19. May be calculated. In this case, generation
  • the wafer rotation angle at the time of reception is changed by changing the extension amount of the transfer arm 18, but the stage 20 and the atmospheric transfer arm 24 are provided with a rotation mechanism for the wafer W, and the wafer is rotated by the rotation mechanism.
  • the wafer rotation angle at the time of receipt may be changed by rotating W and placing it on the stage 20.
  • the transfer arm 18 is a one-link type transfer arm. Even if the transfer arm 18 is a two-link type SCARA or frog-leg type transfer arm, if the wafer W rotates when it is transferred, The present invention can be applied.
  • Another object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a computer (not shown) provided in the controller 15 or the like, and the CPU of the computer stores the storage medium in the storage medium. This can also be achieved by reading and executing the stored program code.
  • the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention.
  • Examples of the storage medium for supplying the program code include RAM, NV-RAM, floppy (registered trademark) disk, hard disk, magneto-optical disk, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD (DVD). -ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW) and other optical disks, magnetic tapes, non-volatile memory cards, other ROMs, etc., as long as they can store the program code.
  • the program code may be supplied to the computer by downloading from another computer or database (not shown) connected to the Internet, a commercial network, a local area network, or the like.
  • the function expansion is performed based on the instruction of the program code. This includes the case where the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
  • the form of the program code may be in the form of object code, program code executed by an interpreter, script data supplied to the OS, and the like.

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Abstract

基板を所望の回転角で正確に載置することができる基板搬送方法を提供する。ウエハＷの搬送距離の変化に伴う真空処理室１１におけるウエハＷの回転方向のずれを解消するように、ロードロック室１３においてウエハＷがステージ２０の中心からオフセットされて載置され、搬送アーム１８がウエハＷを受け取る際のフォーク２８に対するウエハＷの回転角が変更される。

Description

基板搬送方法及び基板処理システム
　本発明は、搬送アームで基板を搬送する基板搬送方法及び基板処理システムに関する。
　基板としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）に所定の処理、例えば、高温処理である成膜処理やプラズマを用いたエッチング処理を施す基板処理システムは、複数の処理室と、各処理室に接続された搬送室とを備え、搬送室内に配置された搬送アームによってウエハを各処理室へ搬出入する。各処理室は載置台を有し、ウエハは載置台に載置される。なお、以下の説明では、搬送アームにおける節（可曲点）と節の間において一体となって移動する部分をリンクと称し、搬送アームの先端部をエンドエフェクタと称する。また、２リンク形式の搬送アームとは２つのリンクを有する搬送アームを示し、１リンク形式の搬送アームとは１つのリンクのみを有する搬送アームを示す。
　従来、基板処理システムでは、搬送アームとして２リンク形式のスカラ型やフロッグレッグ型の搬送アームを使用している。これらの搬送アームは、ウエハを把持するエンドエフェクタとしてのフォークと、リンクとしての２つのアーム部とを有し、フォークと各アーム部とは別個に構成される。
　ところで、近年、ウエハの処理の高温化が進み、処理室においてウエハを例えば、７００℃~８００℃まで加熱する場合がある。この場合、搬送アームのフォークやアーム部は高温のウエハからの伝熱によって加熱されるが、アーム部に内蔵されるベアリングや駆動ベルトが熱によって破損するおそれがある。そこで、ベアリングや駆動ベルトを廃して耐熱性を高めるためにフォークとアーム部を一体化したエンドエフェクタを有する１リンク形式の搬送アームが本出願人によって提案されている（例えば、特許文献１参照。）。１リンク形式の搬送アームでは、ウエハを搬送する際、エンドエフェクタがウエハを把持するが、当該搬送アームを伸長させるとエンドエフェクタが回転するため、該エンドエフェクタが把持するウエハも回転する。一方、基板処理システムではウエハへ正確に所定の処理を施すために、ウエハを所望の回転角で載置台へ正確に載置する必要がある。
特願２０１６−０１６８６３号明細書
　しかしながら、基板処理システムの各構成要素の熱膨張に起因するウエハの実質的な搬送距離の変化に対応し、若しくは、把持されるウエハのエンドエフェクタに対する位置ずれの修正に伴うウエハの搬送距離の変化に対応するために、ウエハの搬送量、すなわち、搬送アームの伸長量を変更する必要が生じる場合がある。この場合、搬送アームの伸長量の変更により、ウエハが所定の回転角よりも余分に回転し、ウエハを所望の回転角で載置台へ正確に載置することができないという問題が生じる。
　本発明の目的は、基板を所望の回転角で正確に載置することができる基板搬送方法及び基板処理システムを提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、基板を搬送元から受け取り且つ搬送先へ搬送する搬送系を備え、前記搬送系は前記基板を把持する把持部を有し、前記基板を搬送するために前記搬送系が伸長する際に前記搬送系が前記把持部を回転させる基板処理システムにおける基板搬送方法であって、前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出する第１のステップと、前記算出された基板の回転方向のずれを解消するように、前記搬送元において前記基板を前記搬送系が受け取る際の前記把持部に対する前記基板の回転角を変更する第２のステップとを有する基板搬送方法が提供される。
　上記目的を達成するために、本発明によれば、基板を搬送元から受け取り且つ搬送先へ搬送する搬送系と、制御部とを備え、前記搬送系は前記基板を把持する把持部を有し、前記基板を搬送するために前記搬送系が伸長する際に前記搬送系が前記把持部を回転させる基板処理システムであって、前記制御部は、前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出し、さらに、前記算出された基板の回転方向のずれを解消するように、前記搬送元において前記基板を前記搬送系が受け取る際の前記把持部に対する前記基板の回転角を変更する基板処理システムが提供される。
　本発明によれば、搬送先における基板の回転方向のずれを解消するように、搬送元において基板を搬送系が受け取る際の把持部に対する基板の回転角が変更される。これにより、搬送先において基板の回転方向のずれが生じるのを防止することができ、もって、搬送先において基板を所望の回転角で正確に載置することができる。
　［図１］本発明の実施の形態に係る基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
　［図２Ａ乃至図２Ｃ］図１における搬送アームの構成を説明するための平面図である。
　［図３］ウエハの回転角及び搬送アームの伸長量の関係を示すグラフである。
　［図４］フォークに対するウエハの位置ずれの算出方法を説明するための図である。
　［図５Ａ乃至図５Ｂ］基板処理システムの各構成要素の熱膨張量の算出方法を説明するための図である。
　［図６Ａ乃至図６Ｂ］搬送アームがウエハを受け取る際のフォークに対するウエハの回転角を変更する方法を説明するための図である。
　［図７］搬送アームの変形例の構成を説明するための平面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本実施の形態に係る基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。なお、説明を容易にするために、図１では内部の構成要素の一部が透視されるように描画される。
　基板処理システム１０は、高温処理である成膜処理やプラズマを用いたエッチング処理を実行する４つの真空処理室１１（搬送先）と、各真空処理室１１と接続される真空搬送室１２と、該真空搬送室１２に接続され、内部を大気圧及び真空のいずれかに切り替え可能な２つのロードロック室１３（搬送元）と、真空処理室１１との間に各ロードロック室１３を挟んで接続される内部が大気圧の搬出入室１４と、各構成要素の動作を制御するコントローラ１５（制御部）とを備える。各真空処理室１１及び真空搬送室１２の間、並びに各ロードロック室１３及び真空搬送室１２の間にはゲート１６が配置され、各ロードロック室１３及び搬出入室１４の間にはゲート１７が配置される。
　真空搬送室１２は、各真空処理室１１や各ロードロック室１３の間でウエハＷを搬送する１リンク形式の搬送アーム１８（搬送系）と、各ゲート１６の前に配置された６つのセンサユニット１９とを内蔵する。なお、搬送アーム１８は２つの（後述する）エンドエフェクタ２７を有し、２つのエンドエフェクタ２７は重畳して配置される。各センサユニット１９は、２つの透過式の光学センサ１９ａ，１９ｂを有し、搬送アーム１８によって各真空処理室１１及び各ロードロック室１３の間を搬送されるウエハＷのエッジや搬送アーム１８のエッジの位置を特定する。各ロードロック室１３はステージ２０を内蔵し、該ステージ２０にウエハＷを載置させることにより、真空搬送室１２及び搬出入室１４の間におけるウエハＷの受け渡しを行う。なお、各ロードロック室１３はステージ２０の代わりにウエハＷを保持するバッファープレートを内蔵してもよい。搬出入室１４は、複数のウエハＷを収容する容器２１が取り付けられるウエハＷの搬出入口としての３つのポート２２と、ウエハＷを回転させてウエハＷの位置を調整するオリエンタ２３と、各ポート２２、オリエンタ２３及び各ロードロック室１３の間でウエハＷを搬送する大気搬送アーム２４とを有する。
　図２Ａ乃至図２Ｃは、図１における搬送アームの構成を説明するための平面図であり、図２Ａは搬送アームの収縮時を示し、図２Ｂは搬送アームの伸長時を示し、図２Ｃは搬送アームが図２Ｂに示す状態よりもさらに微少距離だけ伸長した場合を示す。
　図２Ａ乃至図２Ｃにおいて、搬送アーム１８は、円柱状の台座２５と、アーム部２６と、重畳して配置される２つのエンドエフェクタ２７とを有する。なお、図２Ａ乃至図２Ｃ以降では、搬送アーム１８において、２つのエンドエフェクタ２７の片方が省略して描画される。また、アーム部２６は一端２６ａが台座２５へ取り付けられ、内蔵する駆動ベルトによって当該台座２５の中心軸周り且つ水平に回動する。エンドエフェクタ２７は途中で屈曲する長板状部材からなり、一端２７ａがアーム部２６の半円状の他端２６ｂへ取り付けられる。エンドエフェクタ２７は、アーム部２６が内蔵する駆動ベルトによってアーム部２６の他端２６ｂの中心軸周り且つ水平に回動する。エンドエフェクタ２７の他端２７ｂには二股状のフォーク２８（把持部）が形成され、該フォーク２８はウエハＷを把持する。また、エンドエフェクタ２７はメカ機構を内蔵しないバルク材からなり、例えば、セラミックス等の耐熱材から構成される。
　搬送アーム１８ではアーム部２６及びエンドエフェクタ２７が回転角を調整しながら協働することにより、フォーク２８に把持されるウエハＷを直進（図中左右方向に移動）させて搬送する。しかしながら、フォーク２８はエンドエフェクタ２７に一体化され、ウエハＷの搬送中にエンドエフェクタ２７はアーム部２６の他端２６ｂの中心軸周りに回動するため、フォーク２８も回転しながら移動する。したがって、搬送アーム１８が伸長する際、該搬送アーム１８はフォーク２８を回転させる。また、搬送アーム１８が伸長する際、フォーク２８に把持されるウエハＷも回転する。具体的には、図２Ａや図２Ｂに示すように、破線で示されるウエハＷの直進方向を基準とする座標系（以下、「直進方向座標系」という。）に対して一点鎖線で示されるフォーク２８の中心を基準とする座標系（以下、「フォーク座標系」という。）が回転する。その結果、搬送アーム１８の収縮時（図２Ａ）と伸長時（図２Ｂ）とでは直進方向座標系に対するフォーク座標系の回転角が異なる。
　ところで、基板処理システム１０では、各真空処理室１１において成膜処理が繰り返されると基板処理システム１０の各構成要素の温度が上昇し、各構成要素が熱膨張してロードロック室１３から真空処理室１１までの距離、すなわち、ウエハＷの搬送距離が変化する。また、フォーク２８に対してウエハＷがずれて把持される場合、フォーク２８に対するウエハＷの位置ずれを算出した後、算出されたウエハＷの位置ずれを修正するようにウエハＷの搬送軌道を調整するが、このときもウエハＷの搬送距離が変化する。例えば、ウエハＷの搬送距離の変化に対応するために搬送アーム１８の伸長量をＬａ（図２Ｂ参照）からＬｂ（図２Ｃ参照）に微少変更した際、搬送アーム１８の伸長量の微少変更に伴ってフォーク２８が微少回転し、フォーク２８に把持されるウエハＷも微少回転する。例えば、図３に示すように、伸長量がＬａ（９６９．５ｍｍ）からＬｂ（９７０．５ｍｍ）に変更されたとき、ウエハＷの回転角は１０．７９（ｄｅｇ）から１０．６２（ｄｅｇ）へと変化する。その結果、真空処理室１１においてウエハＷが所望の回転角よりも微少回転した状態で、例えば、真空処理室１１のステージ（図示しない）に載置される。すなわち、真空処理室１１においてウエハＷの回転方向のずれが生じる。
　図４は、フォークに対するウエハの位置ずれの算出方法を説明するための図である。
　基板処理システム１０では、搬送アーム１８によって真空処理室１１へウエハＷを搬入する際、センサユニット１９がウエハＷのエッジの位置を特定する。具体的には、ウエハＷの搬送中、まず、ウエハＷのエッジが光学センサ１９ａや光学センサ１９ｂの対面を横切る際のフォーク２８の中心の位置と、光学センサ１９ａや光学センサ１９ｂの位置との相対的な位置関係からウエハＷのエッジの位置を特定する。なお、フォーク２８の中心の位置は搬送アーム１８のエンコーダ値から算出される。その後、特定されたウエハＷのエッジの位置からウエハＷの中心の位置を算出し、さらに、ウエハＷの中心の位置及びフォーク２８の中心の位置に基づいてフォーク２８に対するウエハＷの位置ずれを算出する。
　図５Ａ乃至図５Ｂは、基板処理システムの各構成要素の熱膨張量の算出方法を説明するための図である。
　基板処理システム１０では、搬送アーム１８によって真空処理室１１へウエハＷを搬入する際や真空処理室１１からウエハＷを搬出する際、各構成要素の熱膨張量を算出する。具体的には、熱膨張した搬送アーム１８によるウエハＷの搬送中、まず、エンドエフェクタ２７（フォーク２８）のエッジが光学センサ１９ｂの対面を横切る際、フォーク２８のエッジの位置を特定する（図５Ａ）。このとき、搬送アーム１８のエンコーダ値から熱膨張していないときのフォーク２８のエッジの位置も特定する。その後、特定された２つのエッジの位置の差から搬送アーム１８の熱膨張量を算出する。また、フォーク２８のエッジが光学センサ１９ａの対面を横切る際も、フォーク２８のエッジの位置を特定する（図５Ｂ）。さらに、このときの搬送アーム１８のエンコーダ値から熱膨張していないときのフォーク２８のエッジの位置も特定する。その後、特定された２つのエッジの位置の差からも搬送アーム１８の熱膨張量を算出する。次いで、算出された搬送アーム１８の２つの熱膨張量から基板処理システム１０の各構成要素の熱膨張量を算出する。例えば、算出された搬送アーム１８の２つの熱膨張量の平均値を基板処理システム１０の各構成要素の熱膨張量として算出する。
　本実施の形態では、算出されたフォーク２８に対するウエハＷの位置ずれの修正に伴うウエハＷの搬送距離の変化や算出された基板処理システム１０の各構成要素の熱膨張量に対応するウエハＷの搬送距離の変化に伴う真空処理室１１におけるウエハＷの回転方向のずれ（以下、「搬送先の回転方向ずれ」という。）を解消するように、ロードロック室１３において搬送アーム１８がウエハＷを受け取る際のフォーク２８に対するウエハＷの回転角（以下、「受け取り時のウエハ回転角」という。）を変更する。また、搬送先の回転方向ずれは、ウエハＷの搬送距離の変化に基づいて、例えば、図３に示す、ウエハＷの回転角及び搬送アーム１８の伸長量の関係から算出する。
　図６Ａ乃至図６Ｂは、搬送アームがウエハを受け取る際のフォークに対するウエハの回転角を変更する方法を説明するための図である。
　まず、基板処理システム１０の各構成要素の熱膨張が発生していないときやフォーク２８に対するウエハＷの位置ずれが発生していないときに、ロードロック室１３において搬送アーム１８がウエハＷを受け取るための搬送アーム１８の伸長量をＬｃとする。このとき、ロードロック室１３においてウエハＷはステージ２０の中心に載置され、且つフォーク座標系と、ウエハＷのノッチＮ及びウエハＷの中心を基準とする座標系（以下、「ウエハ座標系」という。）とが一致すると仮定する（図６Ａ）。
　その後、搬送アーム１８によって次に搬送されるウエハＷを、大気搬送アーム２４によってステージ２０に載置する。このとき、大気搬送アーム２４はウエハＷをステージ２０の中心からオフセットさせて載置する。ステージ２０の中心からオフセットされたウエハＷを受け取るための搬送アーム１８の伸長量はＬｃと異なるＬｄとなる。この搬送アーム１８の伸長量の変化（ＬｃからＬｄへの変化）に伴い、図６Ｂに示すようにフォーク座標系（図中一点鎖線で示す。）がウエハ座標系（図中破線で示す。）に対して回転方向にずれる。このときの回転方向のずれ量は、搬送アーム１８の伸長量の変化と、図３に示す、ウエハＷの回転角及び搬送アーム１８の伸長量の関係とに基づいて算出することができる。本実施の形態では、ステージ２０の中心からオフセットされたウエハＷを搬送アーム１８が受け取る際のフォーク座標系のウエハ座標系に対する回転方向のずれの絶対値を、搬送先の回転方向ずれの絶対値と同じにし、且つフォーク座標系のウエハ座標系に対する回転方向のずれのずれ方向を搬送先の回転方向ずれのずれ方向と同じにすることにより、ウエハＷを真空処理室１１へ搬送した際の搬送先の回転方向ずれを無くすことができる。
　本実施の形態によれば、搬送先の回転方向ずれを解消するように、ロードロック室１３において受け取り時のウエハ回転角が変更される。これにより、真空処理室１１においてウエハＷの回転方向のずれが生じるのを防止することができ、もって、真空処理室１１においてウエハＷを所望の回転角でステージに正確に載置することができる。
　また、本実施の形態では、ロードロック室１３においてウエハＷを搬送アーム１８が受け取る際の搬送アーム１８の伸長量を変更させて受け取り時のウエハ回転角が変更されるので、ウエハＷをステージ２０に載置する際にウエハＷの回転角を変更する必要が無い。これにより、ステージ２０や大気搬送アーム２４にウエハＷの回転機構を設ける必要を無くすことができ、もって、基板処理システム１０の構成が複雑になるのを防止することができる。
　さらに、本実施の形態では、算出された搬送先の回転方向ずれが許容値を超えたときのみ、受け取り時のウエハ回転角を変更させてもよい。これにより、ロードロック室１３におけるウエハＷの回転角の変更が頻繁に実行されるのを抑制することができ、もって、ウエハＷの搬送のスループットが低下するのを抑制することができる。
　また、本実施の形態では、搬送先の回転方向ずれを解消するために、ウエハの回転角がオリエンタ２３ではなく、ロードロック室１３において変更される。すなわち、搬送アーム１８によるウエハＷの搬送の直前にウエハの回転角が変更される。これにより、例えば、ウエハＷがオリエンタ２３からロードロック室１３に搬送される間に追加の工程を組み込んでも、搬送先の回転方向ずれを解消するためのウエハの回転角の変更の精度が低下することがない。その結果、ウエハＷの搬送工程の設計の自由度を増すことができる。
　以上、本発明について、実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。
　例えば、フォーク２８に対するウエハＷの位置ずれや搬送アーム１８の熱膨張量はセンサユニット１９を用いて算出したが、真空搬送室１２の内部にカメラを設け、該カメラによって搬送中のウエハＷのエッジの位置を特定し、若しくは、フォーク２８のエッジの位置を特定することにより、フォーク２８に対するウエハＷの位置ずれや搬送アーム１８の熱膨張量を算出してもよい。また、搬送アーム１８の温度を非接触の温度センサを用いて測定することにより、搬送アーム１８の熱膨張量を算出してもよい。
　また、フォーク２８はウエハＷを把持する際、大部分をウエハＷによって覆われるため、センサユニット１９でフォーク２８のエッジの位置を特定するのは多少困難が伴う。これに対応して、図７に示すように、フォーク２８へウエハＷに覆われないように突起２８ａを設け、センサユニット１９によって突起２８ａのエッジを特定することにより、搬送アーム１８の熱膨張量を算出してもよい。この場合、搬送アーム１８の熱膨張量の算出ミスの発生を抑制することができる。
　さらに、上述した実施の形態では、搬送アーム１８の伸長量を変更させて受け取り時のウエハ回転角を変更したが、ステージ２０や大気搬送アーム２４がウエハＷの回転機構を備え、回転機構によってウエハＷを回転させてステージ２０に載置することにより、受け取り時のウエハ回転角を変更してもよい。
　また、搬送アーム１８は１リンク形式の搬送アームであるが、搬送アーム１８が２リンク形式のスカラ型やフロッグレッグ型の搬送アームであっても、ウエハＷが搬送される際に回転すれば、本発明を適用することができる。
　また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、コントローラ１５等が備えるコンピュータ（図示しない）に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
　この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラムコード及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
　また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。
　また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
　更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
　上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
　本出願は、２０１６年３月３０日に出願された日本出願第２０１６−０６８０４１号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本出願に記載された全内容を本出願に援用する。
Ｗ　ウエハ
１０　基板処理システム
１１　真空処理室
１３　ロードロック室
１８　搬送アーム
２０　ステージ
２７　エンドエフェクタ
２８　フォーク

Claims (7)

  1. 　基板を搬送元から受け取り且つ搬送先へ搬送する搬送系を備え、前記搬送系は前記基板を把持する把持部を有し、前記基板を搬送するために前記搬送系が伸長する際に前記搬送系が前記把持部を回転させる基板処理システムにおける基板搬送方法であって、
    　前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出する第１のステップと、
    　前記算出された基板の回転方向のずれを解消するように、前記搬送元において前記基板を前記搬送系が受け取る際の前記把持部に対する前記基板の回転角を変更する第２のステップとを有することを特徴とする基板搬送方法。
  2. 　前記算出された基板の回転方向のずれが許容値を超えたときに、前記第２のステップを実行することを特徴とする請求項１記載の基板搬送方法。
  3. 　前記第２のステップでは、前記搬送元において前記基板を前記搬送系が受け取る際の前記搬送系の伸長量を変更させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送方法。
  4. 　前記第１のステップでは、前記基板処理システムの各構成要素の熱膨張に起因する前記基板の搬送距離の変化に対応するために前記搬送系の伸長量を変更した際、前記搬送系の伸長量の変更に起因する前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板搬送方法。
  5. 　前記第１のステップでは、前記把持部に対する前記基板の位置ずれの修正に伴う前記基板の搬送距離の変化に対応するために前記搬送系の伸長量を変更した際、前記搬送系の伸長量の変更に起因する前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板搬送方法。
  6. 　前記搬送系は１リンク形式の搬送アームであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板搬送方法。
  7. 　基板を搬送元から受け取り且つ搬送先へ搬送する搬送系と、制御部とを備え、前記搬送系は前記基板を把持する把持部を有し、前記基板を搬送するために前記搬送系が伸長する際に前記搬送系が前記把持部を回転させる基板処理システムであって、
    　前記制御部は、前記搬送先における前記基板の回転方向のずれを算出し、さらに、前記算出された基板の回転方向のずれを解消するように、前記搬送元において前記基板を前記搬送系が受け取る際の前記把持部に対する前記基板の回転角を変更することを特徴とする基板処理システム。
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