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JP4386983B2 - Substrate processing apparatus, multi-chamber substrate processing apparatus, and electronic device manufacturing method - Google Patents
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JP4386983B2 - Substrate processing apparatus, multi-chamber substrate processing apparatus, and electronic device manufacturing method - Google Patents

Substrate processing apparatus, multi-chamber substrate processing apparatus, and electronic device manufacturing method Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、半導体集積回路等の電子デバイスを製作する際に使用される基板処理装置に関し、特に、複数の処理チャンバーを備えたマルチチャンバータイプの基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
基板に対して各種処理を施すことは、半導体集積回路等の製作の際に盛んに行われている。例えば、配線用導電膜を作成する際にはスパッタリングや化学蒸着(CVD)等の方法による成膜処理が多く行われているし、配線パターンの形成の際には反応性ガスを使用したエッチング処理が盛んに行われている。
【0003】
このような処理を行う基板処理装置のタイプの一つとして、マルチチャンバータイプの基板処理装置が既に知られている。図15は、従来のマルチチャンバータイプの基板処理装置(以下、マルチチャンバー基板処理装置)の構成を示す平面概略図である。マルチチャンバー基板処理装置は、中央に設けられたセパレーションチャンバー1と、セパレーションチャンバー1の周囲に設けられた複数の処理チャンバー2及び一対のロードロックチャンバー3等からなる構成である。
【0004】
各処理チャンバー2及び一対のロードロックチャンバー3は、セパレーションチャンバー1に対して気密に接続されている。セパレーションチャンバー1と各処理チャンバー2及び一対のロードロックチャンバー3との境界部分には、それぞれ不図示のゲートバルブが設けられている。また、各チャンバーは、専用又は兼用の不図示の排気系によって所定圧力まで排気されるようになっている。
【0005】
セパレーションチャンバー1は、各処理チャンバー2を相互に気密に分離して内部雰囲気の相互汚染を防止するとともに、各処理チャンバー2やロードロックチャンバー3への基板搬送の経由空間となるものである。即ち、セパレーションチャンバー1内には、各チャンバーに対して基板Sbの搬送を行う搬送ロボット11が設けられている。
【0006】
また、各ロードロックチャンバー3内には、所定数の基板Sbを収納したロック内カセット31が設けられている。搬送ロボット11は、一方のロードロックチャンバー3内のロック内カセット31から基板Sbを一枚ずつ取り出し、各処理チャンバー2に順次送る。基板Sbに対して各処理チャンバー2で段階的に処理が行われ、基板Sbは搬送ロボット11によって元の又は他方のロードロックチャンバー3に戻されてロック内カセット31に収容されるようになっている。
【0007】
また、大気側に設けられた外部カセット41とロック内カセット31との間で基板Sbの搬送を行うオートローダ4が設けられている。オートローダ4は、一枚の基板Sbを保持する保持フィンガ42と、保持フィンガ42を移動させる移動機構43とから構成されている。
移動機構43は、多くの場合、鉛直な回転軸の周りに回転可能なアームを備えた多関節ロボットが採用される。この移動機構43は、アームの回転半径方向(r方向)、軸方向(z方向)、回転方向(θ方向)に基板Sbを移動させることができる。
【0008】
このような構成により、オートローダ4は、外部カセット41から基板Sbを一枚ずつ取り出し、一方のロードロックチャンバー3内のロック内カセット31に収容するようになっている。尚、ロードロックチャンバー3には、大気側との基板Sbの出し入れの際に開閉される不図示のゲートバルブを有する。このゲートバルブが開いている際には、セパレーションチャンバー1との境界部分のゲートバルブは閉じられる。
【0009】
上述した従来のマルチチャンバー基板処理装置において、各処理チャンバー2への基板Sbの搬入位置を常に同じ位置に保つことが要請されている。この理由は、一般的に言えば、基板Sbを常に処理チャンバー2内の同じ位置に配置して処理を行わないと、プロセスの再現性の点で問題が生じる恐れがあるからである。
【0010】
また、多くの場合、処理チャンバー2内に設けられた台状の基板ホルダーの上面に基板Sbは載置されて処理される。この際、例えば成膜処理の場合には、基板ホルダーの表面領域のうち基板Sbによって覆われていない領域にも薄膜は堆積するから、基板Sbの載置位置が異なると、前の回の成膜処理によって堆積した薄膜の上に基板Sbが載ってしまい、基板Sbの裏面等にパーティクル(粒状の塵埃)が付着する原因となってしまう。
【0011】
また、エッチング処理の場合には、基板ホルダーの表面領域のうち、基板Sbが載置される領域以外には耐エッチング性の表面処理が施されているが、基板Sbが載置される領域には熱接触性等を考慮してこのような表面処理は施されていない。従って、基板Sbの載置位置がずれると、表面処理が施されていない部分が露出し、基板ホルダーがエッチングされてパーティクルを生ずる問題が発生する。
【0012】
また一方、基板Sbを常に同じ位置に配置するとともに、その周方向の配置位置(基板Sbの中心を回転軸として回転させた際の回転方向の位置)も常に同じ位置にすることが要請されている。この点も、一般的には、プロセスの再現性の点からである。また、基板Sbが配置された際、基板Sbの輪郭の形状に適応した形状の部材が付近に存在する場合、基板Sbの周方向の配置位置がずれると、その部材に干渉してしまう問題がある。例えば、基板Sbがオリエンテーションフラット(以下、オリフラ)を有する半導体ウェーハであり、基板ホルダーがその形状に適合した凹部を有してその凹部内に基板Sbが落とし込まれる構成である場合、オリフラの部分がずれていると基板Sbが凹部内に落とし込まれず、搬送エラーとなってしまう。
【0013】
このような要請のため、従来のマルチチャンバー基板処理装置では、ある基準位置を設定し、この基準位置に基板Sbの中心を位置させる(以下、中心位置出しと呼ぶ)とともに、その位置での周方向位置を所定の位置にする(以下、周方向位置出しと呼ぶ)アライメントを行うことが必要となっている。従来、このアライメントは、位置出し器と呼ばれる機構を使用して行われている。
【0014】
図15に示すように、位置出し器5は、外部カセット41とロードロックチャンバー3との間に設けられている。図16は、図15に示された位置出し器5のより詳細な構成を説明する斜視概略図である。
位置出し器5は、基板Sbが載置されるステージ51と、ステージ51を支える支柱52と、支柱52を回転させる回転機構53と、ステージ51、支柱52及び回転機構53を一体に支持している支持台54と、支持台54をX方向に移動させるX方向移動機構55と、支持台54をY方向に移動させるY方向移動機構56と、基板Sbの位置を検出する不図示のセンサと、センサからの信号に従ってX方向移動機構55及びY方向移動機構56を制御する不図示の制御部とから主に構成されている。
【0015】
ステージ51は、基板Sbよりも小さな円板状である。また、保持フィンガ42は、内側の幅がステージ51の直径よりも大きな略U字状であり、基板Sbをステージ51に載置する際、ステージ51が保持フィンガ42のUの字の内側に位置する状態となる。尚、基板Sbをステージ51に載置する際、保持フィンガ42の中心は、ステージ51の中心を垂直に貫くように設定された回転軸上に位置した状態となる。
【0016】
基板Sbの中心位置出しは、ステージ51の回転軸が基板Sbの表面を貫く点(以下、回転中心)と基板Sbの中心とがどの程度ずれているかを検出し、基板Sbの中心が回転中心に一致するようにX方向移動機構55及びY方向移動機構56を駆動することにより行う。
X方向移動機構55及びY方向移動機構56の駆動は、不図示のセンサの検出結果によって行う。センサの構成は、検出の方式によって異なるが、複数のフォトセンサを用いる場合と、CCDセンサ等のイメージセンサを使用する場合に分けられる。このうち、複数のフォトセンサを使用する場合は、回転軸を中心とする円周上に均等に複数のフォトセンサを配置する。フォトセンサの配置位置は、基板Sbの直径よりも僅かに大きな直径の円周上である。
【0017】
基板Sbがステージ51に載置されると、回転機構53が支柱52を介してステージ51を回転させる。基板Sbはステージ51の回転に伴って回転する。この回転の際、回転中心と基板Sbの中心とのずれに従って、基板Sbの周縁が複数のフォトセンサを周期的に斜光したり透過させたりすることになる。この際、どのフォトセンサがどのようなタイミングで斜光されたり透過したりすることを知ることから、回転中心と基板Sbの中心のずれが演算によって求められる。不図示の制御部は、この演算を行って回転中心と基板Sbの中心のずれを求め、このずれを補正するようにX方向移動機構55とY方向移動機構56に駆動信号を送る。そして、保持フィンガ42の中心と基板Sbの中心とが一致した状態で、保持フィンガ42が基板Sbをステージ51から取り去る。
【0018】
また、CCDセンサを用いる場合、基板Sbの周縁のうち特定の領域の画像を捉えるようにしてCCDセンサを配置する。そして、CCDセンサは固定した状態にしておき、基板Sbを回転機構53によって回転させる。回転中心と基板Sbの中心とのずれに従い、CCDセンサに捉えられる基板Sbの周縁の画像に振れが生ずる。この振れの量及び振れが生じた際の基板Sbの回転角度の情報から、回転中心と基板Sbの中心とのずれが演算によって求められる。そして、同様にX方向移動機構55とY方向移動機構56に駆動信号を送って、保持フィンガ42の中心と基板Sbの中心とが一致した状態で基板Sbがステージ51から取り去られる。
【0019】
また、振れの量及び振れが生じた際の基板Sbの回転角度の情報から、オリフラ等の基板Sbの周縁上の特定箇所が、ある基準となる角度位置からどの程度離れているかの情報も演算により得られる。従って、この演算の結果に基づいて所定角度ステージ51を回転させ、その後、保持フィンガ42が基板Sbをステージ51から取り去る。この結果、基板Sbの周方向位置出しも行われた状態となる。
【0020】
このようにして中心位置出し及び周方向位置出しを行った状態で、保持フィンガ42が基板Sbをステージ51から取り去り、ロードロックチャンバー3内のロック内カセット31に基板Sbを搬送する。尚、図15及び図16に示すように、上述のようなオートローダ4は、二つ設けられている。そして、二つのオートローダ4の間に一つの位置出し器5が設けられている。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のマルチチャンバー基板処理装置では、位置出し器5が外部カセット41とロードロックチャンバー3との間に設けられているので、外部カセット41とロードロックチャンバー3の間のスペースが広くなる。このため、オートローダ4の移動距離も長くなる。このようなことから、ロードロックチャンバー3の外側での機構の占有スペースが大きくなってしまう欠点がある。
また、外部カセット41からロードロックチャンバー3に基板Sbを一枚ずつ搬送する過程で中心位置出し及び周方向位置出しを行うので、搬送に要する時間が長くかかり、リードタイム(一枚の基板Sbを装置に投入してから回収されるまでの合計の時間)が長くなる欠点がある。
【0022】
さらに、中心位置出しや周方向位置出しが必要なのは、処理チャンバー2内で基板Sbが処理される際であるが、従来の装置では、処理チャンバー2に搬送される時点よりもかなり前の時点で中心位置出しや周方向位置出しを行っている。このため、中心位置出しや周方向位置出しを行った後に処理チャンバー2に搬送されるまでの過程で、基板Sbが本来の位置からずれてしまう可能性が多く残っている。ずれが生じると、処理チャンバー2内において基板Sbが正しく配置されず、行った中心位置出しや周方向位置出しが無駄となってしまう。例えば、中心位置出し及び周方向位置出しを行った後に、基板Sbが何らかの事情で保持フィンガ42又は搬送ロボット11上でずれてしまった場合、処理チャンバー2内での配置位置もずれてしまう。
【0023】
本願の発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、処理チャンバー内の所定の位置に常に正しく基板が配置されるマルチチャンバー基板処理装置であって、占有スペースが大きくならず、生産性に優れた実用的な装置を提供することを目的としている。
【0024】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項1記載の発明は、処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に設けられ、上面に凹部が設けられた基板ホルダーと、
前記処理チャンバー内において前記凹部に収容可能な、基板が載置されるステージと、
基板が載置された前記ステージを下降させ、基板を前記基板ホルダーの上面に載置した後、前記ステージを前記凹部内に収容可能なように前記ステージを昇降させる昇降機構と、
前記ステージを回転させる回転機構と、
発光器及び受光器を有する光学式位置検出手段と、
前記ステージから基板を搬送する搬送ロボットと、
搬送ロボットを制御する制御部と
を具備し、
前記発光器は、前記ステージに載置されている基板の周縁に一部が遮断されるよう幅のある光を発するものであって、前記受光器は、遮断された残りを受光するものであり、
前記昇降機構は、基板が載置された前記ステージを上昇させて基板を前記基板ホルダーの基板載置面より高い検出位置に位置させるものであり、
前記回転機構は、前記昇降機構により基板が検出位置に位置した状態で前記ステージを回転させるものであり、
前記光学式位置検出手段は、検出位置で前記ステージの回転に伴って基板が回転する際の前記受光器での受光結果から該基板の位置情報を検出するものであり、
前記制御部は、前記光学式位置検出手段により検出された基板の位置情報に基づいて、
前記搬送ロボットの動作を制御するものであるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項2記載の発明は、上記請求項1の構成において、前記位置情報は、基板の中心位置及び基板の周方向の位置を含という構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項記載の発明は、上記請求項1、又は2の構成において、前記基板ホルダーは、基板を加熱するヒータを内蔵するという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項記載の発明は、上記請求項1乃至いずれかの構成において、前記発光器と前記受光器は、前記発光器から前記受光器に向かう光が前記基板ホルダーに遮蔽されないように、前記処理チャンバーの天井壁と側壁にそれぞれ取り付けられているという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項記載の発明は、請求項1乃至記載の前記処理チャンバーは、基板を加熱するヒートチャンバーであり、このヒートチャンバーに加えて、薄膜を作成するスパッタチャンバー又はCVDチャンバーとを備えたマルチチャンバー基板処理装置であるという構成を有する。
上記課題を解決するため、本願の請求項記載の発明は、請求項記載のマルチチャンバー基板処理装置を用いて電子デバイスを製作するという構成を有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図1は、本願発明の実施形態に係るマルチチャンバー基板処理装置の概略構成を示す平面図である。図1に示すマルチチャンバー基板処理装置は、図15に示す従来の装置と同様、中央に設けられたセパレーションチャンバー1と、セパレーションチャンバー1の周囲に設けられた複数の処理チャンバー6,7,8,9及び一対のロードロックチャンバー3からなるチャンバー配置である。
【0026】
本実施形態の装置は、スパッタリングとCVDとを複合させた薄膜作成装置であり、複数の処理チャンバー6,7,8,9には、二つのスパッタチャンバー8と二つのCVDチャンバー9が含まれている。また、処理チャンバーのうちの一つは、基板Sbの予備加熱を行うヒートチャンバー6であり、別の一つは、薄膜作成に先立って表面の自然酸化膜又は保護膜等をエッチングして除去するエッチングチャンバー7になっている。
【0027】
基板Sbは、セパレーションチャンバー1内の搬送ロボット11によって、一方のロードロックチャンバー3からヒートチャンバー6、エッチングチャンバー7、スパッタチャンバー8、CVDチャンバー9の順に送られる。そして、所定の成膜処理が終了した後、基板Sbは、他方のロードロックチャンバー3に戻されるようになっている。
【0028】
さて、本実施形態の装置の大きな特徴点の一つは、中心位置出しや周方向位置出しがされた状態で基板Sbを処理する必要のある処理チャンバーに搬送されるまでに基板Sbが一時的に搬入される別の処理チャンバー内で中心位置出し及び周方向位置出しを行うことである。具体的には、本実施形態の装置では、エッチングチャンバー7、スパッタチャンバー8及びCVDチャンバー9において中心位置出しや周方向位置出しがされている必要があり、その前に基板Sbが搬入されるヒートチャンバー6で中心位置出し及び周方向位置出しを行うようになっている。即ち、ヒートチャンバー6は、中心位置出し及び周方向位置出しを行う手段(以下、位置出し手段)を備えている。
【0029】
図2を使用して、このヒートチャンバー6の構成について説明する。図2は、ヒートチャンバー6の構成を説明する側面概略図である。ヒートチャンバー6は気密な箱状の真空容器であり、ゲートバルブ61を介在させてセパレーションチャンバー1に気密に接続されている。
【0030】
ヒートチャンバー6内には、基板Sbを載置して加熱するための基板ホルダー62が設けられている。基板ホルダー62は、ヒータ621を内蔵した加熱ブロック622と、加熱ブロック622の上側に設けられた上面ブロック623と等から構成されている。
加熱ブロック622は、基板Sbより大きな円盤状の部材であり、材質としてはステンレス等の金属製である。尚、ステンレスと熱伝導性の良い銅等のように異種の金属よりなるブロックを組み合わせて加熱ブロック622を構成する場合、両者の接合は拡散接合の方法によると熱接触性が良いため好適である。
【0031】
ヒータ621としては、本実施形態では、抵抗発熱方式のものが使用されている。ヒータ621は線状であり、加熱ブロック622の中心軸の回りに螺旋状又は同心円周状等の形状で設けられている。ヒータ621には、不図示のヒータ電源が接続されており、通電により発熱するようになっている。
上面ブロック623は、加熱の際に基板Sbが表面に載せられる部材である。上面ブロック623は、基板Sbとほぼ同じ直径の円盤状である。上面ブロック623は、材質的にはアルミナ等で形成されており、カーボンシート等の緩衝材を介在させるなどして加熱ブロック622に対して熱接触性よく接合されている。
尚、基板ホルダー62は、ホルダー固定部624によってヒートチャンバー6の底面に固定されている。また、基板ホルダー62は、基板ホルダー62の急冷や温度調節のために水冷されることがある。
【0032】
また、上記基板ホルダー62とは別に、表面に基板Sbが載置されるステージ63が設けられている。ステージ63は、基板Sbよりも小さな径の円板状の部材である。上面ブロック623の表面には、図2に示すように凹部(符号省略)が形成されている。この凹部は、ステージ63の直径より僅かに大きな円形であり、基板Sbの加熱時にはこの凹部内にステージ63が位置するようになっている。
【0033】
ステージ63には、支柱631が固定されている。支柱631は、ステージ63の裏面の中央に先端が固定されて下方に延びている。上面ブロック623及び加熱ブロック622には、中央に上下に延びる貫通孔(符号省略)が形成されている。貫通孔の断面積は支柱631の断面積よりも少し大きく、支柱631はこの貫通孔を通して下方に延びている。
【0034】
支柱631の下端には、回転機構64及び昇降機構65が設けられている。まず、回転機構64について説明すると、回転機構64は、支柱631と一体に回転するように設けられた被駆動ギア641と、被駆動ギア641に噛み合わされた駆動ギア642と、駆動ギア642を出力軸に固定した回転用モータ643と、回転機構64全体を保持した保持板644等から構成されている。
【0035】
保持板644には、支柱631が挿通された貫通孔が設けられている。また、保持板644には、貫通孔の周囲から下方に延びるようにしてほぼ円筒状のフレーム645が固定されている。このフレーム645は、底部を有する形状である。フレーム645は、貫通孔の下側にほぼ円筒状の気密な内部空間を形成している。そして、このフレーム645の内部空間に支柱631の下端部分が配置されている。尚、フレーム645と支柱631とは同軸となっている。
そして、フレーム645の外側面には鍔状の突出部分(符号省略)が形成されており、この突出部分にベアリング(符号省略)を介して被駆動ギア641が係止されている。被駆動ギア641は、全体がほぼ円筒状であり、外側に突出した部分にギア歯が設けられている。支柱631は、図2に示すように、下端部分では少し径が太くなっている。そして、支柱631の下面がベアリングを介してフレーム645の底面に係止されている。
【0036】
また、支柱631の外周面と被駆動ギア641の内周面とは、フレーム645を挟んで狭い空間で対向している。そして、支柱631の外周面と被駆動ギア641の内周面とは、磁気カップリングされている。即ち、支柱631の外周面と被駆動ギア641の内周面には、異なる磁極の不図示の磁石が設けられている。また、支柱631の外周面と被駆動ギア641の内周面とが対向する部分では、フレーム645の肉厚が薄くなっている。従って、外側の被駆動ギア641が回転すると、内側の支柱631も磁気結合によって回転するようになっている。従って、回転用モータ643が回転して駆動ギア642が回転すると、被駆動ギア641の回転によって支柱631が回転する。尚、フレーム645は保持板644に固定されており回転しない。
支柱631が回転すると、ステージ63も一体に回転し、ステージ63上の基板Sbも回転するようになっている。尚、基板Sbの裏面とステージ63の表面との間の摩擦力により、基板Sbは、滑ることなくステージ63と一体に回転する。また、ステージ63の表面に静電気を誘起して基板Sbを静電吸着するよう構成してもよい。
【0037】
また、被駆動ギア641から下方に突出するようにして補助棒648が設けられている。補助棒648は支柱631と同軸であり、被駆動ギア641や支柱631と一体に回転するようになっている。また、補助棒648は、ベアリングを介して補助保持板646に保持されている。そして、補助棒648の下端には、ロータリーエンコーダ647が設けられている。上記のように支柱631が回転すると、補助棒648も一体に回転し、その回転角度がロータリーエンコーダ647で検出されるようになっている。
【0038】
次に、昇降機構65について説明すると、昇降機構65は、上記回転機構64を保持した保持板644を保持する被駆動体651と、被駆動体651が螺合するボールネジ652と、ジョイント653を介してボールネジ652に結合された昇降用モータ654等から構成されている。昇降用モータ654が回転すると、ジョイント653を介してボールネジ652が回転し、これによって被駆動体651が上下に直線移動するようになっている。この結果、保持板644に保持された回転機構64、支柱631及びステージ63等が全体に昇降するようになっている。
尚、保持板644とヒートチャンバー6との間には、ベローズ66が設けられている。ベローズ66は、支柱631が挿通されているヒートチャンバー6の底板部分の開口からのリークを防止している。
【0039】
上述した通り、上記昇降機構65が支柱631を上昇させると、支柱631に保持されたステージ63も上昇し、ステージ63上に載置された基板Sbも上昇する。本実施形態の装置では、所定の上昇位置にある基板Sbの縁が光路上に位置するように、一対の発光器671と受光器672が設けられている。
【0040】
まず、発光器671は、本実施形態では、半導体レーザが使用されており、発振波長は780nmである。この発光器671は、枠体673によってヒートチャンバー6に固定されている。また、発光器671の前面には、出射窓674が設けられている。枠体673や出射窓674は、ヒートチャンバー6内の真空のリークが無いよう、ヒートチャンバー6に対して気密に取り付けられている。尚、ヒートチャンバー6の器壁には、発光器671からの光が通過する出射側開口が十分な大きさで設けられている。
【0041】
受光器672は、発光器671が発する光に対して十分な検出感度があるものが使用されており、具体的には本実施形態ではフォトダイオードアレイが使用されている。受光器672の前面には入射窓675が設けられており、入射窓675や受光器672は、発光器671同様、枠体676によって気密にヒートチャンバー6に設けられている。また、ヒートチャンバー6の器壁には、受光器672に入射する光が通過する入射側開口がやはり十分な大きさで設けられている。
【0042】
発光器671が発する光は、出射窓674を通してヒートチャンバー6内に入射し、所定の上昇位置にある基板Sbの縁に一部の光が遮蔽されながら、残りの一部の光が入射窓675を通して受光器672に入射する。受光器672が受光した光の強度は、受光器672内の増幅器で増幅された後、コンピュータ68に送られるようになっている。また、コンピュータ68には、ロータリーエンコーダ647からの信号も入力されるようになっている。
【0043】
さて、本実施形態の装置では、上記ヒートチャンバー6に設けられたステージ63、支柱631、回転機構64、昇降機構65、発光器671及び受光器672、そして、コンピュータ68、ステージ63との間で基板Sbの受け渡しを行う搬送ロボット11のアーム等の要素が位置出し手段を構成している。これらの要素を使用した中心位置出し及び周方向位置出しの方式を説明しながら、位置出し手段の構成について説明する。
【0044】
位置出しを行う場合には、セパレーションチャンバー1内の搬送ロボット11によってステージ63上に基板Sbを載置した後、昇降機構65によって基板Sbを所定の高さ(以下、位置出しレベル)の位置に位置させる。次に、発光器671を動作させながら回転機構64によって基板Sbを回転させる。そして、受光器672に入射する光を電気信号に変換して得られた出力信号(以下、単に出力信号)をコンピュータ68が処理し、搬送ロボット11のアームが基板Sbを受け取る際に位置する位置を特定する。そして、搬送ロボット11が実際にこの位置で基板Sbを受け取ってステージ63から取り去ることで、位置出しが完了する。
【0045】
以下の説明では、主にコンピュータ68に格納された処理プログラムについて説明する。
まず、図3及び図4を使用して、回転中心から基板Sbの周縁の各点までの距離(以下、周縁距離)の算出について説明する。図3は、周縁距離の算出について説明する図であり、受光器672の受光面677を示す平面概略図である。また、図4は、中心位置出しがされた基板Sbと光軸670との関係を示す側面概略図である。
【0046】
前述した通り、本実施形態では受光器672としてフォトダイオードアレイが使用されている。この受光器672の受光面677は、図3に示す通り細長い長方形である。受光器672は、この受光面677が光軸670に対して垂直であり、受光面677の中心が光軸670上に位置するよう、精度よく光軸670に対して配置されている。
【0047】
一方、発光器671は、ビームエキスパンダー及びコリメータレンズ等の光学系を内蔵しており、発光器671から発せられる光は、図4中にLmaxで示す幅の平行光になっている。尚、図3に示す受光面677は、この平行光のビームの断面積より少し大きなものになっており、すべてのビームが垂直に入射するよう光軸670に対して垂直な姿勢となっている。また、図3に示す通り、受光面677の中央を光軸670が通るよう設定されている。
【0048】
ここで、発光器671からのビームのうちの一部が基板Sbにより遮蔽されて残りが受光器672に入射することによる生ずる出力信号の大きさは、光軸670に対する基板Sbの位置に対応している。以下、この点を具体的に説明する。
【0049】
まず、発光器671からのビームが基板Sbに遮蔽されずにすべて受光器672に入射する際の出力信号の大きさをSmaxとすると、Smaxの大きさは、ビームの幅Lmaxに依存する。即ち、
Smax=kLmax…(1)
となる。式(1)において、kは受光器672の感度等によって決まる比例定数である。
【0050】
また、図4に示す通り、基板Sbが位置出しレベルの高さにあり、基板Sbの中心が回転中心に一致しているとき(中心位置出しがされているとき)、基板Sbの縁は、発光器671と受光器672とを結ぶ光軸670上に位置するようになっている。この中心位置出しがされているときの出力信号を大きさをS0とすると、発光器671からのビームのうちの半分が基板Sbにより遮蔽され、残りの半分が受光器672に入射する。つまり、図3に斜線で示すように、受光面のうち半分の領域に光が入射する。従って、受光器の出力信号S0 は、
S0 =Smax/2=kLmax/2…(2)
となる。尚、図3に示す受光面677の幅wは、基板Sbの曲率に比べて充分小さく、基板Sbにより遮蔽されるビームの輪郭は直線と見なせるものと取り扱える。
【0051】
そして、図4に点線で示すように、基板Sbの中心が回転中心に一致せず、基板Sbが回転中心に対して外側にずれているときは、発光器671からのビームのうち基板Sbに遮蔽される量が多くなる。この結果、受光器672に入射するビームの量が減少し、出力信号も小さくなる。この際の受光器672に入射するビームの幅をL、幅Lのビームによって生ずる出力信号の大きさをSdとすると、
Sd=kL…(3)
となる。また、周縁距離をD、基板Sbの表面方向における回転中心から光軸670までの距離をRとすると、図4から明らかなように、L=Lmax/2−(D−R)sinθLとなるから、式(3)は、
Sd=k{Lmax/2−k(D−R)sinθL}…(4)
と書き直せる。
式(2)を考慮すると、式(4)は、
S0−Sd =k(D−R)sinθL…(5)
となる。そして、式(1)より、k=Smax/Lmaxであるから、式(5)は、
S0−Sd=α(D−R)…(6)
となる。但し、式(6)において、α=Smaxsinθ/Lmaxである。
【0052】
上記式(6)から、周縁距離Dは、
D=R+(S0−Sd)/α…(7)
として算出できる。上記式(7)において、Rは前述したように設計事項であって既知である。また、S0については、レーザーを用いた距離計を使用しながら基板Sbの中心が回転中心に一致するように基板Sbを配置した状態で受光器672にビームを入射させ、その際の出力信号の値を求めておく。また、αについても、Lは設計事項であって既知であり、Smaxは予め求めておくことができる。従って、αの値も既知である。このようなR、S0及びαの値を定数として予めコンピュータ68に記憶させ、出力されるSdの信号の大きさから、式(7)に従って周縁距離Dを算出するようにする。
【0053】
図5は、周縁距離Dの算出結果の一例を示す図であり、具体的には、基板Sbがオリフラを有する半導体ウェーハのような円形の基板である場合の周縁距離Dの算出結果を示している。図5の横軸はステージ63の回転角度を、縦軸は周縁距離Dをそれぞれ示している。
基板Sbの中心と回転中心とが一致せず、基板Sbが偏心して回転する場合、回転中心から基板Sbの縁までの距離は上述したように光軸670に対して一定でなく変化する。この変化は周期的であり、ステージ63を360度回転させた際の周縁距離Dの変化は、図5に示すようにほぼ正弦波状となる。つまり、ステージ63を回転させながら、所定のサンプリング周期でSdをサンプリングし、上記プログラムに従ってDを算出すると、Dの描く曲線は図5のようになる。
【0054】
次に、周縁距離Dのデータから基板Sbの中心の位置及び基板Sbの周縁の基準点の位置を求めるプログラムについて説明する。基板Sbの中心の位置は、上記のようにサンプリングした周縁距離Dのデータのうち、三つのデータを使用することで算出できる。しかしながら、三つのデータの中にオリフラ等の非円周部分におけるデータが含まれていると正しく算出できない。また、オリフラ等の非円周部分は、周方向位置出しの基準点として位置を特定する必要がある。そこで、まず非円周部分の位置を求める演算が行われる。
【0055】
一例として、非円周部分がオリフラである場合について説明する。非円周部分の位置の算出を行う場合、図5に示す周縁距離Dの曲線を一次微分する演算を行う。この結果、図6に示す曲線が得られる。図6は、図5に示す曲線を一次微分して得られた曲線を示す。また、図7は、図5及び図6に示すデータからオリフラの中心を求める演算について説明する図である。
【0056】
図5に示す周縁距離Dの曲線を一次微分すると、図6に示すように、周期的な変化は非常に小さくフラットになる(以下、このデータをD’と呼ぶ)。そして、オリフラの部分における出力信号の変化が鋭く表される。このD’のデータのうちの最小値D’min と最大値D’max が得られた際の回転角度θmin、θmaxは、オリフラの始まりの点と終わりの点が光路上に位置した際の回転角度に相当している。
周方向位置出しの基準点には、オリフラの中心が採用されることが多い。しかしながら、上記回転角度θmin 及びθmax の丁度中間の角度がオリフラの中点の位置に相当している訳ではない。そこで、以下のような演算を行い、オリフラの中点の位置を特定する。
【0057】
図7において、説明を簡単にするため、直角座標の原点を回転中心Oにとる。そして、オリフラの始まりの点をF1、終わりの点をF2とし、オリフラの中点をFmとする。また、原点からF1までの距離OF1、原点からF2までの距離をOF2とする。さらに、原点とF1を結ぶ線分がx軸に対して成す角をθF1、原点とF2を結ぶ線分がx軸に対して成す角をθF2、原点とFmを結ぶ線分がx軸に対して成す角をθFmとする。
ここで、原点とFmを通る直線の傾きをaとすると、傾きaは、
a=tanθFm
となる。また、F1からx軸に引いた垂線(F1X1)が直線y=axと交わる点をE1とすると、
F1E1=|OF1sinθF1−OX1tanθFm
=|OF1sinθF1−aOX1
となる。OX1=OF1cosθF1だから、
F1E1=|OF1sinθF1−aOF1cosθF1|…(8)
となる。
一方、F2からx軸に引いた垂線(F2X2)を延ばして直線y=axと交わらせた点をE2とすると、
F2E2=|OF2sinθF2−OX2tanθFm
=|OF2sinθF2−aOX2
となる。同様に、OX2=OF2cosθF2だから、
F2E2=|OF2sinθF2−aOF2cosθF2|…(9)
となる。
【0058】
図7から明らかなように、F1E1=F2E2であるから、(8)及び(9)の各左辺の二乗が等しいとおいて、
(OF1 2cos2θF1−OF2 2cos2θF2)a2
−2(OF1 2cosθF1sinθF1−OF2 2cosθF2sinθF2)a
+OF1 2sin2θF1−OF2 2sin2θF2
=0…(10)
が得られる。
上記式(10)中、OF1,OF2,θF1,θF2は前述した周縁距離のデータであり、定数である。従って、これらのデータを式(10)に代入し、式(10)の二次方程式を解くことでaが求められる。そして、オリフラの中点Fmが光路上に位置した際のステージ63の回転角度(以下、オリフラ中点検出角度)θFmは、θFm=tan-1(a)で求められる。
【0059】
次に、基板Sbの縁の非円周部分の別の例として、非円周部分が小さな切り欠き(以下、ノッチと呼ぶ)である場合の位置算出方法について説明する。
図8は、基板Sbがノッチを有する半導体ウェーハのような円形の基板である場合の周縁距離の算出結果を示している。図8の横軸はステージ63の回転角度を、縦軸は周縁距離Dをそれぞれ示している。
【0060】
図8に示す周縁距離Dの曲線を一次微分すると、図9に示す曲線が得られる。図9は、図8に示す曲線を一次微分して得られた曲線を示す。
図9に示すように、図8に示す曲線を一次微分すると、周期的な変化は非常に小さくフラットになる(以下、このデータをD”と呼ぶ)。そして、ノッチの部分で鋭いリップル状の波となる。ノッチの幅は基板Sbの円周の長さに比べて充分に小さく、また、ノッチの形は三角形状、半円状、半楕円状等の場合が多い。従って、オリフラの場合のような複雑な計算はせず、以下のようにしてノッチが光路上に位置した際のステージ63の回転角度(以下、ノッチ検出角度θn)を算出する。
即ち、まず、D”のデータのうちの最小値と最大値が得られた際の回転角度θmin及びθmaxを求める。そして、図8に示す微分する前のデータに戻り、回転角度θmin〜θmaxの間で周縁距離の値が最小値となった際の回転角度をノッチ検出角度θnとする。
【0061】
次に、上記周縁距離のデータから基板Sbの中心を求める演算について説明する。図10は、周縁距離のデータから基板Sbの中心を求める演算について説明する平面図である。
基板Sbの中心は、周縁距離のデータから三つのデータを取り出して使用することで算出できる。しかしながら、このデータに非円周部分のデータが含まれていると正しく算出できないので、以下のようにする。
【0062】
具体的には、上記のように求めたオリフラ中点検出角度θFm又はノッチ検出角度θnから60度、180度、240度離れた三つの回転角度における周縁距離のデータを採用する。このデータに相当する基板Sbの周縁の三点をP1,P2,P3とし、非円周部分がノッチであるとすると、三点P1,P2,P3とノッチの位置関係は、図10に示すように例示できる。
【0063】
図10において、基板Sbの中心をCとし、回転中心OからCまでの距離をM、OとCを結ぶ線分がx軸に対して成す角をAとする。尚、図10において、基板Sbの周縁がx軸と+側で交差する点Sは、図8及び図9に示す周縁距離のデータにおいて、回転角度0度(又は360度)の点に相当している。従って、角Aは、どの程度ステージ63が時計回りに回転すると基板Sbの中心Cを通る直線が光軸670上に位置するかの角度になっている。
【0064】
基板Sbの中心Cは、上記角度Aと距離Mを求めることで特定できる。具体的には、図10において、回転中心OとP1,P2,P3のそれぞれの距離をr1,r2,r3とし、OとP1,P2,P3をそれぞれ結ぶ線分が線分OS(x軸の+側)に対して成す角をθ1,θ2,θ3とする。そして、三点の座標を、
P1 (r1 cosθ1 ,r1 sinθ1 )=(P1x,P1y
P2 (r2 cosθ2 ,r2 sinθ2 )=(P2x,P2y
P3 (r3 cosθ3 ,r3 sinθ3 )=(P3x,P3y
とし、点Cの座標を(McosA,MsinA)とする。
【0065】
Cは基板Sbの中心であるから、CP1 =CP2 =CP3 である。従って、
√{(McosA−r1cosθ12+(MsinA−r1sinθ12
=√{(McosA−r2cosθ22+(MsinA−r2sinθ22
=√{(McosA−r3cosθ32+(MsinA−r3sinθ32
となる。
これを変形して、
M2−2Mr1cosAcosθ1−2Mr1sinAsinθ1+r1 2
=M2−2Mr2cosAcosθ2−2Mr2sinAsinθ2+r2 2
=M2−2Mr1cosAcosθ3−2Mr3sinAsinθ3+r3 2
が得られる。
上式の(第一辺)−(第二辺)より、
r1 2−r2 2
=2M(r1cosAcosθ1+r1sinAsinθ1−r2cosAcosθ2−r2sinAsinθ2
=2M{(r1cosθ1−r2cosθ2)cosA+(r1sinθ1−r2sinθ2)sinA}…(11)
が得られる。また、(第二辺)−(第三辺)より、
r2 2−r3 2
=2M(r2cosAcosθ2+r2sinAsinθ2−r3cosAcosθ3−r3sinAsinθ3
=2M{(r2cosθ2−r3cosθ3)cosA+(r2sinθ2−r3sinθ3)sinA}…(12)
がそれぞれ得られる。
【0066】
r1 2−r2 2=k1、r2 2−r3 2=k2とし、k2 /k1を計算すると、(12)/(11)より、
k2 /k1
={(r2cosθ2−r3cosθ3)cosA+(r2sinθ2θL−r3sinθ3)sinA}
/{(r1cosθ1−r2cosθ2)cosA+(r1sinθ1−r2sinθ2)sinA}…(13)
となる。
式(13)の右辺の分子分母をcosAで割ると、
k2 /k1
={(r2sinθ2−r3sinθ3)+(r2cosθ2−r3cosθ3)tanA}
/{(r1sinθ1−r2sinθ2)+(r1cosθ1−r2cosθ2)tanA}
={(P2y−P3y)+(P2x−P3x)tanA}
/{(P1y−P2y)+(P1x−P2x)tanA}…(14)
となる。
式(14)より、
k2{(P1y−P2y)+(P1x−P2x)tanA}
=k1{(P2y−P3y)+(P2x−P3x)tanA}
である。よって、
{k2(P1x−P2x)−k1(P2x−P3x)}tanA
=k1(P2y−P3y)−k2(P1y−P2y
となる。
従って、
tanA
={k1(P2y−P3y)−k2(P1y−P2y)}
/{k2(P1x−P2x)−k1(P2x−P3x)}
となり、tan-1Aによって角度Aが求められる。
【0067】
また、式(11)から、
M=[k1/{(P1x−P2x)cosA+(P1y−P2y)sinA}]/2
となり、求めた角度Aからこの式に従ってMの大きさが求められる。このようにして、角度Aと線分Mの大きさを求めることで、基板Sbの中心Cの位置が特定される。
【0068】
そして、このようにして特定された基板Sbの中心の位置に、搬送ロボット11のアームの特定の点が一致するように搬送ロボット11を制御してアームに基板Sbを受け取らせることで、中心位置出しの動作が完了する。但し、このままでは、基板Sbの周方向の位置はランダムなままなので、以下のように周方向位置出しが行われるようにする。
【0069】
図11、図12及び図13は、周方向位置出しについての説明図である。本実施形態では、搬送ロボット11のアームは、その先端にフォーク111(図12及び図13参照)を備えており、フォーク111の上に基板Sbを載せて移動させるようになっている。
前述したアームの特定の点は、フォーク111の中心点(以下、フォーク中心)A0に設定されている。フォーク111は、長方形の板材にU字状の切り欠きを設けた形状である。フォーク中心A0は、Uの字の円弧部分の中心に設定されている。
【0070】
搬送ロボット11は、前述のように特定された基板Sbの中心Cにフォーク中心A0が一致するように(より正確には同一鉛直線上に位置するように)フォーク111を移動させて基板Sbをフォーク111の上に載せて保持する。この際、周方向位置出しが行われるように、基板Sbを所定角度回転させた後に、フォーク111を移動させて基板Sbを保持する。この周方向位置出しのための回転動作について、以下に説明する。
【0071】
まず、周方向位置出しのための回転を行う前の状態で、基板Sbの周縁の基準点が周方向のどの位置に位置しているかを求める演算を行う。この演算について、周縁の基準点がノッチである場合を例にして説明する。図11は、周方向位置出しに必要な演算の説明図であって、回転前の基板Sbの周縁の基準点の位置を求める演算について説明した図である。
【0072】
図11において、基準点であるノッチNと基板Sbの中心Cとを結ぶ線分がx軸に対して成す角をθNとすると、
tanθN=(Dnsinθn−MsinA)/(Dncosθn−McosA)…(15)
となる。式(15)において、Dnはノッチ検出角度θnにおける周縁距離のデータで既知であり、MやAもまた既に求められている。従って、式(15)にこれらの値を代入して、tan-1により角度θNが求められる。尚、図11ではノッチの例であるが、オリフラの場合も同様である。
【0073】
一方、図12及び図13に示すように、基板Sbを受け取るために行う搬送ロボット11のフォーク111の移動は、搬送ロボット11の動作基準点を基準にして設定される。本実施形態では、多関節ロボットが搬送ロボット11として使用されており、搬送ロボット11の動作基準点は、多関節のアームの最も手元側に位置する固定された回転軸上に設定されている。この動作基準点(図12及び図13にQで示す)は、図1に示すセパレーションチャンバー1の中心軸上に位置している。
【0074】
前述した図11におけるx軸は、図12及び図13における動作基準点Qと回転中心Oとを結ぶ方向に一致している。つまり、図12及び図13における動作基準点Qと回転中心Oとを結ぶ方向をx軸として、上述したθNが算出される。
周方向位置出しは、基板Sbの周縁の基準点を周方向で所定の位置に位置させることであるが、この所定の位置は、基板Sbを保持する際のフォーク111の姿勢を基準として設定されている。具体的には、フォーク111は前述した通りU字状の板材であり、フォーク中心A0を通るU字の深さ方向が基準となっている。以下、この方向をフォーク基準方向と呼ぶ。
【0075】
一方、算出された基板Sbの中心Cと動作基準点Qとを結ぶ線は、フォーク進入ラインALとして設定される。フォーク111は、フォーク進入ラインALに沿って直線移動してフォーク中心A0が基板Sbの中心Cに一致した位置で基板Sbを受け取るようになっている。この際、フォーク111は、フォーク基準方向がフォーク進入ラインALに一致した状態で直線移動するようになっている。つまり、図12及び図13に示すように、フォーク進入ラインALはフォーク基準方向に一致している。
従って、本実施形態では、基板Sbの周縁の基準点であるノッチNの位置は、フォーク進入ラインALを基準として設定される角度になっている。つまり、図12及び図13に示すように、ノッチNと基板Sbの中心Cとを結ぶ線分がフォーク進入ラインALに対して成す角度Kは、ノッチNの周方向の位置を特定するものとなっており、この角度(以下、位置出し角)Kを所定の値(以下、K’)にすることが周方向位置出しの作業である。
【0076】
位置出し角Kは、基板Sbを回転中心Oの周りに回転させると変化する。従って、基板Sbを回転させて位置出し角Kを所定の値K’にした後に、フォーク111が基板Sbを受け取るようにする。どの程度基板Sbを回転させればK=K’となるかは、以下のような演算により予め求められる。
図12及び図13は、周方向位置出しのための回転角度を求める演算について説明する図である。このうち、図12は、回転させる前の状態を示している。また、図13は、位置出し角Kを所定の値K’にするために、図12の状態からθだけ回転させた状態を示す図である。
【0077】
図12に示す状態から基板Sbをθだけ回転させると、図13に示すように、基板Sbの中心Cや周縁の点SやノッチNも、回転中心Oの周りにθだけ回転する。そして、中心Cが回転する結果、フォーク進入ラインALもまた変化する。さらに、位置出し角Kも変化する。但し、角度θN、角度A、線分Mの大きさは変化しない。これらの値が保存された状態で、基板Sbが回転する。
ここで、動作基準点Qと回転中心Oとを結ぶ線分に対してフォーク進入ラインALが成す角G、位置出し角K、前述のように求めた角度θN及び回転角度θの間には、以下の式(16)の関係が基板Sbの回転にかかわらず常に成り立っている。
θN+θ=K+G…(16)
この式(16)において注意すべきことは、基板Sbを回転させると、Kのみならず、Gも変化することである。つまり、Gはθの関数であり、G(θ)と表現されるものである。
【0078】
この点を考慮に入れながら式(16)を変形すると、
K=θ−G(θ)+θN…(17)
となる。
式(17)において、θNは前述のように既に求められている。従って、式(17)においてこの値は定数である。周方向位置出しのための回転角度θは、K=K’を代入して式(17)の方程式を解くことにより求められる。しかし、式(17)の方程式を直接解いてθの値を求めることは困難である。そこで、コンピュータ68による繰り返し計算の手法を用いる。即ち、θの値として−180°〜180°の範囲で例えば1°刻みでθの値を逐次代入して式(8)の右辺を計算する。そして、その値がK’に最も近似した際のθの値を求めるようにする。尚、G(θ)は、図12及び図13から明らかなように、以下の式(18)により算出される。
G(θ)
=tan-1[Msin(A+θ)/{OL+Mcos(A+θ)}]…(18)
【0079】
このようにして回転角度θが求められると、このθの角度だけステージ63を回転させる。この結果、位置出し角Kは、所定の角度K’にほぼ一致した状態となる。
【0080】
そして、搬送ロボット11の動作基準点Qとステージ63の回転中心Oとの距離OLと角度Gから、動作基準点Qと基板Sbの中心Cまでの距離Tを計算する。この距離Tは、T={Mcos(A+θ)+OL}secGから求められる。尚、搬送ロボット11は、アーム進入ラインAL上であって、動作基準点Qから所定の短い距離離れた点(以下、フォーク動作原点)にフォーク中心A0が位置するとともにフォーク基準方向がアーム進入ラインALに一致するようにフォーク111を配置する。そして、この状態からフォーク111を移動させる。従って、動作基準点Qからフォーク動作原点までの距離をtとすると、フォーク111の移動距離はT-tとなり、この距離だけフォーク111が移動するようコンピュータ68から信号が送られる。
【0081】
このようにして、アーム進入ラインALの方向に距離(T-t)だけフォーク中心A0を移動させると、フォーク中心A0と基板Sbの中心Cとが一致した状態で、フォーク111の上に基板Sbが載置される。より正確に言えば、基板Sbの中心Cを通る鉛直な直線上にフォーク中心A0を位置させ、フォーク111を上昇させてフォーク111上に基板Sbを載せる。これによって、中心位置出しとともに周方向位置出しも行われた状態で、フォーク111の上に基板Sbが載ることになる。
【0082】
以上まとめると、周縁距離の算出、オリフラ中心又はノッチNの位置の算出、基板Sbの中心Cの算出、周方向位置出し用回転角度θの算出の順でプログラムが実行される。
【0083】
次に、図1に戻り、本実施形態の装置における他の処理チャンバーの構成について説明する。まず、エッチングチャンバー7は、アルゴン又は窒素などのガスを内部に導入する不図示のガス導入手段と、導入されたガスに高周波エネルギー等を与えてプラズマを形成する不図示のプラズマ形成手段と、基板Sbに高周波電圧を印加してプラズマと高周波との相互作用により基板Sbに負のセルフバイアス電圧を印加する不図示の高周波電源とから主に構成されている。
【0084】
プラズマ中の正イオンは、負のセルフバイアス電圧によって引き出されて基板Sbに入射し、基板Sbの表面の自然酸化膜又は保護膜等がエッチングされる。この結果、基板Sbの本来の材質の清浄な表面が露出するようになっている。
【0085】
また、スパッタチャンバー8は、マグネトロンスパッタリングによって所定の薄膜を基板Sbの表面に作成するよう構成されている。具体的には、前面の被スパッタ面がスパッタチャンバー8内に露出するようにして不図示のターゲットを設け、このターゲットに負の直流電圧又は高周波電圧を印加するよう構成する。そして、ターゲットの背後に不図示の磁石機構を設けてターゲットを貫くアーチ状の磁力線を周状に形成する。また、スパッタチャンバー8内にアルゴンや窒素等のガスを導入する不図示のガス導入手段が設けられる。
【0086】
導入されたガスは、ターゲットに印加された電圧によって放電し、プラズマが形成される。プラズマ中の正イオンはターゲットをスパッタしてスパッタされたターゲットの材料が基板Sbに達する。この結果、ターゲットの材料よりなる薄膜が基板Sbの表面に作成される。スパッタされたターゲットの材料がガスと反応して反応生成物の薄膜が基板Sbの表面に作成される場合もある。
【0087】
また、CVDチャンバー9は、内部に所定の反応性ガスを導入する不図示のガス導入手段と、導入されたガスにエネルギーを与えて所定の気相反応を生じさせる不図示のエネルギー印加手段とを備えるよう構成される。エネルギー印加手段は、プラズマCVDであればガスに高周波エネルギー等を与えてプラズマを形成する手段とされ、熱CVDであれば基板Sbを所定温度に加熱して基板Sb表面の熱により反応が生ずるよう構成される。
【0088】
次に、上述した本実施形態のマルチチャンバー基板処理装置に好適に採用されるオートローダ4の構成について説明する。図14は、本実施形態のマルチチャンバー基板処理装置に好適に採用されるオートローダについて説明する斜視概略図である。
【0089】
図14に示すオートローダ4の大きな特徴点は、外部カセット41から複数枚の基板Sbを一括してロック内カセット31に搬送できるようになっている点である。即ち、オートローダ4は、複数の保持フィンガ44と、この複数の保持フィンガ44を一体に移動させる移動機構45とから主に構成されている。一つ一つの保持フィンガ44は、略U字状の形状の部材である。
【0090】
複数の保持フィンガ44は、一定の間隔をおいて上下方向に重なるようにして配置されている。各保持フィンガ44には、基板Sbを静電気によって吸着する静電吸着機構が必要に応じて設けられる。このような保持フィンガ44は、フィンガ保持体46によって一体に保持されている。フィンガ保持体46は、移動機構45に連結されている。
移動機構45には、多関節ロボットが多く採用され、フィンガ保持体46をロボットの動作範囲内の任意の位置に位置させることができるよう構成される。
【0091】
尚、外部カセット41とロック内カセット31とは、収容状態における各基板Sbの位置関係が同じになっている。即ち、両カセット31,41とも、各基板Sbが水平な姿勢で所定間隔をおいて上下に重なるようにして保持するものである。そして、その各基板Sbの離間間隔も二つのカセット31,41では同じになっている。
【0092】
上記構成のオートローダ4の動作を説明すると、まず、移動機構45によってフィンガ保持体46を移動させ、各保持フィンガ44を外部カセット41内の各基板Sbの下側に挿入させる。そして、フィンガ保持体46を上昇させて、各保持フィンガ44に各基板Sbが載った状態とする。この状態でフィンガ保持体46を移動させ、複数の基板Sbを一括してロック内カセット31に搬送する。ロック内カセット31では、フィンガ保持体46を少し下降させて各基板Sbがロック内カセット31の各段の突起の上に載るようにする。その後、各保持フィンガ44をロック内カセット31から後退させ、所定の待機位置に戻す。
【0093】
上記のような構成のオートローダ4を使用すると、搬送の効率が飛躍的に増大するため生産性の大幅な向上が期待できる。その一方で、従来のように、外部カセット41からロック内カセット31に搬送する際に位置出し器5によって一枚一枚中心位置出しと周方向位置出しを行うことは困難になる。従って、上述した構成の位置出し手段を備える構成は、上記構成のオートローダ4を使用することのデメリットを解消するものであり、相乗効果がある。
【0094】
次に、上記構成に係る本実施形態のマルチチャンバー基板処理装置の全体の動作について概略的に説明する。
まず、上述したオートローダ4によって複数の基板Sbが一括して一方のロック内カセット31に搬送される。セパレーションチャンバー1内の搬送ロボット11は、ロック内カセット31から基板Sbを一枚ずつ取り出し、ヒートチャンバー6に送る。
【0095】
ヒートチャンバー6では、基板Sbを受け取ったステージ63は下降し、基板Sbが基板ホルダー62の上面ブロック623の上に載せられる。加熱ブロック622内のヒータ621が予め動作しており、載せられた基板Sbはヒータ621からの熱によって加熱される。基板Sbの温度は、不図示の放射温度計又は熱電対等によってモニタされ、ヒータ621が制御されて、所定の加熱温度が所定時間維持される。
【0096】
所定時間経過すると、昇降機構65が動作してステージ63が上昇し、基板Sbを位置出しレベルの高さに位置させる。そして、上述した位置出し手段が動作して、上述したように基板Sbの中心Cの位置が算出され、周方向位置出し用回転角度θの大きさが算出される。そして、周方向位置出し用回転角度θの分だけステージ63が回転する。その後、セパレーションチャンバー1内の搬送ロボット11は、上述したように、そのフォーク中心A0が基板Sbの中心Cに一致するように移動して基板Sbを受け取る。これで、中心位置出し及び周方向位置出しが完了する。
【0097】
その後、搬送ロボット11はこの状態の基板Sbをエッチングチャンバー7に送る。上述したようにエッチングによって表面の自然酸化膜又は保護膜等が除去された後、基板Sbは搬送ロボット11によってスパッタチャンバー8に送られる。そして、前述したようにスパッタチャンバー8内でスパッタリングによる成膜が行われた後、基板SbはCVDチャンバー9に送られ、CVDによる成膜が行われる。その後、基板Sbは元の又は他方のロードロックチャンバー3に戻される。尚、CVDチャンバー9からロードロックチャンバー3に搬送される際に、冷却チャンバーに搬入されて冷却が行われる場合もある。
【0098】
このようにして基板Sbを一枚ずつ一方のロードロックチャンバー3から取り出して順次処理を行い、最後にロードロックチャンバー3に戻す。そして、ロードロックチャンバー3のロック内カセット31に所定数の基板Sbが収容されたら、オートローダ4を動作させ、この所定数の基板Sbを一括して外部カセット41に搬出する。
【0099】
上記動作における基板処理の一例として、コンタクト膜バリア膜の連続作成について説明する。コンタクト膜バリア膜は、例えばFET(電界効果トランジスタ)の電極部等において下地であるチャンネル表面とコンタクト配線との間に介在させるものであり、チャンネル表面とコンタクト配線との電気的導通を図りつつ、両者の相互拡散を防止するものである。主に電気的導通を向上させるために介在させるコンタクト膜には、通常、チタン膜が採用される。また、主に相互拡散防止のために介在させるバリア膜には、通常、窒化チタンが採用される。従って、チタン膜の上に窒化チタン膜を積層した多層膜構造が必要となる。
【0100】
この構造を形成する場合、スパッタチャンバー8内ではアルゴンガスを導入してチタン製のターゲットをスパッタして基板Sbの表面にチタン膜を作成する。そして、この基板Sbをセパレーションチャンバー1を経由して真空中でCVDチャンバー9まで搬送する。CVDチャンバー9では、塩化チタンのようなチタン化合物ガスと窒素ガスとを混合したガスを導入してプラズマCVDを行う。プラズマ中でチタン化合物ガスが分解するとともにチタンと窒素が反応し、基板Sbの表面に窒化チタンが付着し、窒化チタン膜が作成される。
【0101】
上記構成及び動作に係る本実施形態のマルチチャンバー基板処理装置では、エッチングチャンバー7に位置出し手段が設けられている。この構成は、中心位置出しや周方向位置出しがされた状態で処理する必要のある処理チャンバー(以下、要位置出しチャンバー)に搬送されるなるべく直前で中心位置出しや周方向位置出しを行うものとして意義がある。即ち、位置出しが行われてから基板Sbが要位置出しチャンバーに搬入されるまでの経路や動作が短くなっているので、何らかの事情による位置ずれの可能性が従来に比べてかなり低くなっている。
【0102】
また、ヒートチャンバー6内に位置出し手段を設けて中心位置出しや周方向位置出しを行う別の理由は、基板Sbの枚葉処理を律速する処理チャンバー以外で位置出しを行うことで、生産性の低下を防止するためである。つまり、各処理チャンバーで一枚の基板Sbを処理するのに要する時間は、処理の内容によって異なる。そして、最も時間の掛かる一つの処理チャンバーの処理時間によって各処理チャンバーへの基板Sbの搬入搬出動作が律速される。言い換えれば、その最も時間の掛かる処理チャンバー(以下、律速チャンバー)内での処理が終わるまでは、他の処理チャンバー内の基板Sbは処理が終わっても次の処理チャンバーには搬送されず、その処理チャンバー内に留まっている。
そこで、本実施形態では、律速チャンバー以外の処理チャンバー内に位置出し手段を設けて、次の処理チャンバーに搬送されるまでの空いた時間で位置出しを行うようにしている。このため、タクトタイムが長くなることはなく、生産性の低下が防止されている。
【0103】
尚、前述した例では、基板Sbの加熱処理の後に位置出しを行ったが、加熱処理の前に行うようにしてもよい。具体的には、搬送ロボット11により基板Sbがヒートチャンバー6に搬入されてステージ63上に載置された際、ステージ63を位置出しレベルの高さに位置させてステージ63を回転させる。そして、前述した通り、基板Sbの中心Cの位置の算出、基板Sbのオリフラの中心又はノッチの位置の算出、周方向位置出し用回転角度θの大きさの算出を行う。そして、ステージ63を下降させて基板Sbを基板ホルダー62上に載置して所定時間加熱する。その後、ステージ63を上昇させ、周方向位置出し用回転角度θの大きさだけステージ63を回転させた後、搬送ロボット11のフォーク中心A0を基板Sbの中心Cに一致させながらフォーク111に基板Sbを受け取らせるようにする。
【0104】
上記の場合、基板Sbの加熱に先立って搬送ロボット11によって基板Sbの位置を変更して位置出しされた状態で加熱するようにするとさらに好適である。具体的には、基板Sbの中心Cの位置の算出及び周方向位置出し用回転角度θの算出の後、ステージ63を周方向位置出し用回転角度θだけ回転させ、フォーク中心A0を基板Sbの中心に一致させた状態でフォーク111に基板Sbを一旦受け取らせる。
【0105】
その後、回転中心Oにフォーク中心A0を一致させながら、基板Sbを再びステージ63に載置する。そして、ステージ63を下降させて基板Sbを基板ホルダー62上に載置して加熱を行う。こうすると、基板ホルダー62の中心軸と基板Sbの中心Cが一致し、さらに基板Sbの周方向の位置も所定の位置になった状態で加熱処理がされる。従って、加熱処理の再現性も向上する。
【0106】
上述したヒートチャンバー6内に位置出し手段が設けられる構成は、ヒートチャンバー6内の空間を有効利用しているので、従来のように外部カセット41とロードロックチャンバー3との間に位置出し器5を設ける構成に比べて、省スペース化できる。
特に、基板ホルダー62とは別に同軸上に設けたステージ63に基板Sbを載置して回転させることで位置出しを行う構成は、ヒートチャンバー6内で大きなスペースを必要とすることがなく、ヒートチャンバー6の大型化を抑制する効果がある。また、ヒータ621を内蔵した基板ホルダー62が回転する場合に比べ、回転のための機構が簡略化されるため好適である。
【0107】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項1の発明によれば、処理チャンバーにおいて位置検出がされるので、省スペース化が図れ、また、上記効果に加え、処理チャンバーの大型化が抑制されるとともに回転機構の構成が簡易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施形態に係るマルチチャンバー基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図2】ヒートチャンバー6の構成を説明する側面概略図である。
【図3】周縁距離の算出について説明する図であり、受光器672の受光面677を示す平面概略図である。
【図4】中心位置出しがされた基板Sbと光軸670との関係を示す側面概略図である。
【図5】周縁距離Dの算出結果の一例を示す図であり、具体的には、基板Sbがオリフラを有する半導体ウェーハのような円形の基板Sbである場合の周縁距離の算出結果を示している。
【図6】図5に示す曲線を一次微分して得られた曲線を示す。
【図7】図5及び図6に示すデータからオリフラの中心を求める演算について説明する図である。
【図8】基板Sbがノッチを有する半導体ウェーハのような円形の基板Sbである場合の周縁距離の測定結果を示している。
【図9】図8に示す曲線を一次微分して得られた曲線を示す。
【図10】周縁距離のデータから基板Sbの中心を求める演算について説明する平面図である。
【図11】周方向位置出しに必要な演算の説明図であり、回転前の基板Sbの周縁の基準点の位置を求める演算について説明した図である。
【図12】周方向位置出しのための回転角度を求める演算について説明する図であり、回転させる前の状態を示している。
【図13】周方向位置出しのための回転角度を求める演算について説明する図であり、位置出し角Kを所定の角度にするために、図12の状態からθだけ回転させた状態を示す図である。
【図14】本実施形態のマルチチャンバー基板処理装置に好適に採用されるオートローダについて説明する斜視概略図である。
【図15】従来のマルチチャンバータイプの基板処理装置の構成を示す平面概略図である。
【図16】図15に示された位置出し器5のより詳細な構成を説明する斜視概略図である。
【符号の説明】
1 セパレーションチャンバー
11 搬送ロボット
3 ロードロックチャンバー
31 ロック内カセット
4 オートローダ
41 外部カセット
44 保持フィンガ
45 移動機構
46 フィンガ保持体
6 ヒートチャンバー
61 ゲートバルブ
62 基板ホルダー
621 ヒータ
622 加熱ブロック
63 ステージ
64 回転機構
65 昇降機構
66 ベローズ
671 発光器
672 受光器
68 コンピュータ
7 エッチングチャンバー
8 スパッタチャンバー
9 CVDチャンバー
Sb 基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus used when manufacturing an electronic device such as a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a multi-chamber type substrate processing apparatus having a plurality of processing chambers.
[0002]
[Prior art]
Various processes are performed on a substrate when manufacturing a semiconductor integrated circuit or the like. For example, when forming a conductive film for wiring, many film forming processes such as sputtering and chemical vapor deposition (CVD) are performed, and an etching process using a reactive gas is performed when forming a wiring pattern. Has been actively conducted.
[0003]
As one type of substrate processing apparatus for performing such processing, a multi-chamber type substrate processing apparatus is already known. FIG. 15 is a schematic plan view showing a configuration of a conventional multi-chamber type substrate processing apparatus (hereinafter, multi-chamber substrate processing apparatus). The multi-chamber substrate processing apparatus includes a separation chamber 1 provided in the center, a plurality of processing chambers 2 provided around the separation chamber 1, a pair of load lock chambers 3 and the like.
[0004]
Each processing chamber 2 and a pair of load lock chambers 3 are hermetically connected to the separation chamber 1. A gate valve (not shown) is provided at each boundary portion between the separation chamber 1, each processing chamber 2, and the pair of load lock chambers 3. Each chamber is evacuated to a predetermined pressure by a dedicated or combined exhaust system (not shown).
[0005]
The separation chamber 1 separates the processing chambers 2 from each other in an airtight manner to prevent cross-contamination of the internal atmosphere, and serves as a space for transporting the substrate to the processing chambers 2 and the load lock chamber 3. That is, in the separation chamber 1, a transfer robot 11 that transfers the substrate Sb to each chamber is provided.
[0006]
Each load lock chamber 3 is provided with an in-lock cassette 31 storing a predetermined number of substrates Sb. The transfer robot 11 takes out the substrates Sb one by one from the in-lock cassette 31 in one load lock chamber 3 and sequentially sends them to each processing chamber 2. The substrate Sb is processed in stages in each processing chamber 2, and the substrate Sb is returned to the original or other load lock chamber 3 by the transfer robot 11 and accommodated in the in-lock cassette 31. Yes.
[0007]
In addition, an autoloader 4 is provided for transporting the substrate Sb between the external cassette 41 and the in-lock cassette 31 provided on the atmosphere side. The autoloader 4 includes a holding finger 42 that holds a single substrate Sb and a moving mechanism 43 that moves the holding finger 42.
In many cases, the moving mechanism 43 is an articulated robot including an arm that can rotate around a vertical rotation axis. The moving mechanism 43 can move the substrate Sb in the rotational radius direction (r direction), the axial direction (z direction), and the rotational direction (θ direction) of the arm.
[0008]
With such a configuration, the autoloader 4 takes out the substrates Sb one by one from the external cassette 41 and stores them in the in-lock cassette 31 in one of the load lock chambers 3. The load lock chamber 3 has a gate valve (not shown) that is opened and closed when the substrate Sb is taken in and out of the atmosphere side. When the gate valve is open, the gate valve at the boundary with the separation chamber 1 is closed.
[0009]
In the conventional multi-chamber substrate processing apparatus described above, it is required to always keep the position where the substrate Sb is loaded into each processing chamber 2 at the same position. This is because, generally speaking, if the substrate Sb is not always disposed at the same position in the processing chamber 2 to perform the processing, a problem may occur in terms of process reproducibility.
[0010]
In many cases, the substrate Sb is placed on the upper surface of a table-like substrate holder provided in the processing chamber 2 and processed. At this time, for example, in the case of a film forming process, the thin film is also deposited on the surface area of the substrate holder that is not covered with the substrate Sb. Therefore, if the mounting position of the substrate Sb is different, the previous formation is performed. The substrate Sb is placed on the thin film deposited by the film treatment, which causes particles (granular dust) to adhere to the back surface or the like of the substrate Sb.
[0011]
In the case of the etching process, the surface region of the substrate holder is subjected to etching-resistant surface treatment other than the region where the substrate Sb is placed, but the region where the substrate Sb is placed. In consideration of the thermal contact property and the like, such surface treatment is not applied. Therefore, when the mounting position of the substrate Sb is shifted, a portion that is not subjected to the surface treatment is exposed, and the substrate holder is etched to generate particles.
[0012]
On the other hand, the substrate Sb is always arranged at the same position, and the arrangement position in the circumferential direction (position in the rotation direction when the center of the substrate Sb is rotated about the rotation axis) is always required to be the same position. Yes. This point is also generally from the point of process reproducibility. Further, when the substrate Sb is arranged and there is a member having a shape suitable for the shape of the outline of the substrate Sb in the vicinity, if the arrangement position in the circumferential direction of the substrate Sb is shifted, there is a problem of interference with the member. is there. For example, when the substrate Sb is a semiconductor wafer having an orientation flat (hereinafter referred to as an orientation flat), and the substrate holder has a recess adapted to the shape and the substrate Sb is dropped into the recess, the orientation flat portion If the distance is deviated, the substrate Sb is not dropped into the recess, resulting in a conveyance error.
[0013]
In order to meet such a demand, in a conventional multi-chamber substrate processing apparatus, a certain reference position is set, the center of the substrate Sb is positioned at the reference position (hereinafter referred to as center positioning), and the periphery at that position is set. It is necessary to perform alignment in which the directional position is set to a predetermined position (hereinafter referred to as circumferential positioning). Conventionally, this alignment is performed using a mechanism called a positioner.
[0014]
As shown in FIG. 15, the positioner 5 is provided between the external cassette 41 and the load lock chamber 3. FIG. 16 is a schematic perspective view illustrating a more detailed configuration of the positioner 5 shown in FIG.
The positioner 5 integrally supports the stage 51 on which the substrate Sb is placed, the support column 52 that supports the stage 51, the rotation mechanism 53 that rotates the support column 52, and the stage 51, the support column 52, and the rotation mechanism 53. A supporting base 54, an X-direction moving mechanism 55 that moves the supporting base 54 in the X direction, a Y-direction moving mechanism 56 that moves the support base 54 in the Y direction, and a sensor (not shown) that detects the position of the substrate Sb. The control unit mainly includes a control unit (not shown) that controls the X-direction moving mechanism 55 and the Y-direction moving mechanism 56 in accordance with signals from the sensors.
[0015]
The stage 51 has a disk shape smaller than the substrate Sb. The holding finger 42 has a substantially U shape whose inner width is larger than the diameter of the stage 51. When the substrate Sb is placed on the stage 51, the stage 51 is positioned inside the U shape of the holding finger 42. It becomes a state to do. When the substrate Sb is placed on the stage 51, the center of the holding finger 42 is positioned on a rotation axis set so as to penetrate the center of the stage 51 vertically.
[0016]
The center position of the substrate Sb is detected by detecting how much the point where the rotation axis of the stage 51 passes through the surface of the substrate Sb (hereinafter referred to as the rotation center) and the center of the substrate Sb are shifted. This is done by driving the X-direction moving mechanism 55 and the Y-direction moving mechanism 56 so as to coincide with each other.
The driving of the X-direction moving mechanism 55 and the Y-direction moving mechanism 56 is performed according to detection results of a sensor (not shown). The sensor configuration differs depending on the detection method, but is divided into a case where a plurality of photo sensors are used and a case where an image sensor such as a CCD sensor is used. Among these, when a plurality of photosensors are used, the plurality of photosensors are evenly arranged on the circumference with the rotation axis as the center. The photo sensor is disposed on the circumference of a diameter slightly larger than the diameter of the substrate Sb.
[0017]
When the substrate Sb is placed on the stage 51, the rotation mechanism 53 rotates the stage 51 via the support column 52. The substrate Sb rotates as the stage 51 rotates. During this rotation, the peripheral edge of the substrate Sb periodically obliquely transmits or transmits the plurality of photosensors according to the deviation between the rotation center and the center of the substrate Sb. At this time, since it is known which photosensor is obliquely transmitted or transmitted at what timing, the deviation between the center of rotation and the center of the substrate Sb is obtained by calculation. A control unit (not shown) performs this calculation to obtain a deviation between the center of rotation and the center of the substrate Sb, and sends drive signals to the X-direction moving mechanism 55 and the Y-direction moving mechanism 56 so as to correct this deviation. Then, the holding finger 42 removes the substrate Sb from the stage 51 in a state where the center of the holding finger 42 and the center of the substrate Sb coincide.
[0018]
Further, when a CCD sensor is used, the CCD sensor is arranged so as to capture an image of a specific area on the periphery of the substrate Sb. Then, the CCD sensor is fixed, and the substrate Sb is rotated by the rotation mechanism 53. In accordance with the difference between the rotation center and the center of the substrate Sb, the image of the periphery of the substrate Sb captured by the CCD sensor is shaken. The deviation between the center of rotation and the center of the substrate Sb is obtained by calculation from the amount of the shake and the information on the rotation angle of the substrate Sb when the shake occurs. Similarly, a drive signal is sent to the X-direction moving mechanism 55 and the Y-direction moving mechanism 56, and the substrate Sb is removed from the stage 51 in a state where the center of the holding finger 42 and the center of the substrate Sb coincide.
[0019]
Further, from the information on the amount of shake and the rotation angle of the substrate Sb when the shake has occurred, information on how far a specific location on the periphery of the substrate Sb such as orientation flat is away from a reference angular position is also calculated. Is obtained. Accordingly, the stage 51 is rotated by a predetermined angle based on the result of this calculation, and then the holding finger 42 removes the substrate Sb from the stage 51. As a result, the substrate Sb is positioned in the circumferential direction.
[0020]
The holding finger 42 removes the substrate Sb from the stage 51 in a state where the center position and the circumferential position are determined in this way, and transports the substrate Sb to the in-lock cassette 31 in the load lock chamber 3. As shown in FIGS. 15 and 16, two autoloaders 4 as described above are provided. One positioner 5 is provided between the two autoloaders 4.
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional multi-chamber substrate processing apparatus described above, since the positioner 5 is provided between the external cassette 41 and the load lock chamber 3, the space between the external cassette 41 and the load lock chamber 3 is widened. For this reason, the moving distance of the autoloader 4 also becomes long. For this reason, there is a drawback that the space occupied by the mechanism outside the load lock chamber 3 becomes large.
In addition, since the center positioning and the circumferential positioning are performed in the process of transporting the substrates Sb from the external cassette 41 to the load lock chamber 3 one by one, it takes a long time to transport and the lead time (one substrate Sb There is a disadvantage that the total time from when it is put into the apparatus to when it is collected becomes longer.
[0022]
Furthermore, center positioning and circumferential positioning are required when the substrate Sb is processed in the processing chamber 2, but in a conventional apparatus, at a time much before the time when the substrate Sb is transferred to the processing chamber 2. Center positioning and circumferential positioning are performed. For this reason, there is still a high possibility that the substrate Sb is displaced from the original position in the process from the center position positioning and the circumferential position positioning to the process chamber 2 being transported. When the deviation occurs, the substrate Sb is not correctly arranged in the processing chamber 2, and the center positioning and the circumferential positioning performed are wasted. For example, if the substrate Sb is displaced on the holding finger 42 or the transfer robot 11 for some reason after the center positioning and the circumferential positioning, the arrangement position in the processing chamber 2 is also shifted.
[0023]
The invention of the present application has been made to solve such a problem, and is a multi-chamber substrate processing apparatus in which a substrate is always arranged correctly at a predetermined position in a processing chamber. The object is to provide a practical device with excellent performance.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present application includes a processing chamber,
  Provided in the processing chamber, The upper surface is provided with a recessSubstrate holder,
  In the processing chamberCan be accommodated in the recess,A stage on which the substrate is placed;
  After lowering the stage on which the substrate is placed and placing the substrate on the upper surface of the substrate holder, the stage can be accommodated in the recess.An elevating mechanism for elevating the stage;
  A rotation mechanism for rotating the stage;
  An optical position detection means having a light emitter and a light receiver;
  From the stageA transfer robot for transferring substrates;
  A control unit for controlling the transfer robot;
Comprising
  The light emitter emits light having a width so as to be partially blocked at the periphery of the substrate placed on the stage, and the light receiver receives the blocked light. ,
  The elevating mechanism raises the stage on which the substrate is placed to position the substrate at a detection position higher than the substrate placement surface of the substrate holder,
  The rotating mechanism rotates the stage with the substrate positioned at the detection position by the lifting mechanism,
  The optical position detection means detects the position information of the substrate from the light reception result of the light receiver when the substrate rotates with the rotation of the stage at the detection position,
  The control unit is based on the position information of the substrate detected by the optical position detection unit.
It has a configuration that controls the operation of the transfer robot.
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 2 of the present application has a configuration in which, in the configuration of claim 1, the position information includes a center position of the substrate and a circumferential position of the substrate.
  In order to solve the above problems, the claims of the present application3The invention described is the above-mentioned claim 1,Or 2In the configuration, the substrate holder includes a heater for heating the substrate.
  In order to solve the above problems, the claims of the present application4The invention described is the above-mentioned claims 1 to3In any configuration, the light emitter and the light receiver are respectively attached to the ceiling wall and the side wall of the processing chamber so that light directed from the light emitter toward the light receiver is not shielded by the substrate holder. It has a configuration.
  In order to solve the above problems, the claims of the present application5The invention described in claims 1 to4The processing chamber described is a heat chamber for heating a substrate, and has a configuration in which it is a multi-chamber substrate processing apparatus including a sputtering chamber or a CVD chamber for forming a thin film in addition to the heat chamber.
  In order to solve the above problems, the claims of the present application6The described invention is claimed.5An electronic device is manufactured using the described multi-chamber substrate processing apparatus.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a multi-chamber substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The multi-chamber substrate processing apparatus shown in FIG. 1 is similar to the conventional apparatus shown in FIG. 15 in that a separation chamber 1 provided in the center and a plurality of processing chambers 6, 7, 8, provided around the separation chamber 1 are provided. 9 and a chamber arrangement comprising a pair of load lock chambers 3.
[0026]
The apparatus of the present embodiment is a thin film forming apparatus in which sputtering and CVD are combined. The plurality of processing chambers 6, 7, 8, and 9 include two sputtering chambers 8 and two CVD chambers 9. Yes. One of the processing chambers is a heat chamber 6 that pre-heats the substrate Sb, and the other one etches and removes a natural oxide film or a protective film on the surface prior to thin film formation. An etching chamber 7 is provided.
[0027]
The substrate Sb is sent from one load lock chamber 3 to the heat chamber 6, the etching chamber 7, the sputtering chamber 8, and the CVD chamber 9 in this order by the transfer robot 11 in the separation chamber 1. Then, after the predetermined film forming process is completed, the substrate Sb is returned to the other load lock chamber 3.
[0028]
Now, one of the major feature points of the apparatus of the present embodiment is that the substrate Sb is temporarily transferred until it is transferred to the processing chamber where the substrate Sb needs to be processed in the state where the center position and the circumferential position are positioned. Center positioning and circumferential positioning within another processing chamber carried into the chamber. Specifically, in the apparatus of the present embodiment, the etching chamber 7, the sputter chamber 8, and the CVD chamber 9 need to be centered and circumferentially positioned, and heat before the substrate Sb is carried in before that. Centering and circumferential positioning are performed in the chamber 6. In other words, the heat chamber 6 includes means for performing center positioning and circumferential positioning (hereinafter referred to as positioning means).
[0029]
The configuration of the heat chamber 6 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic side view illustrating the configuration of the heat chamber 6. The heat chamber 6 is an airtight box-shaped vacuum vessel, and is connected to the separation chamber 1 in an airtight manner with a gate valve 61 interposed.
[0030]
A substrate holder 62 for placing and heating the substrate Sb is provided in the heat chamber 6. The substrate holder 62 includes a heating block 622 in which a heater 621 is incorporated, an upper surface block 623 provided on the upper side of the heating block 622, and the like.
The heating block 622 is a disk-shaped member larger than the substrate Sb, and is made of a metal such as stainless steel. In the case where the heating block 622 is configured by combining blocks made of different metals such as stainless steel and copper having good thermal conductivity, it is preferable to join the two because of good thermal contact according to the diffusion bonding method. .
[0031]
In the present embodiment, a resistance heating type heater is used as the heater 621. The heater 621 is linear, and is provided in a shape such as a spiral shape or a concentric circumference around the central axis of the heating block 622. A heater power source (not shown) is connected to the heater 621 so as to generate heat when energized.
The upper surface block 623 is a member on which the substrate Sb is placed on the surface during heating. The upper surface block 623 has a disk shape having substantially the same diameter as the substrate Sb. The upper surface block 623 is formed of alumina or the like in terms of material, and is joined to the heating block 622 with good thermal contact properties by interposing a cushioning material such as a carbon sheet.
The substrate holder 62 is fixed to the bottom surface of the heat chamber 6 by a holder fixing portion 624. Further, the substrate holder 62 may be water-cooled for rapid cooling of the substrate holder 62 or temperature adjustment.
[0032]
In addition to the substrate holder 62, a stage 63 on which the substrate Sb is placed is provided on the surface. The stage 63 is a disk-shaped member having a smaller diameter than the substrate Sb. On the surface of the upper surface block 623, recesses (not shown) are formed as shown in FIG. The recess is a circle slightly larger than the diameter of the stage 63, and the stage 63 is positioned in the recess when the substrate Sb is heated.
[0033]
A column 631 is fixed to the stage 63. The column 631 extends downward with its tip fixed to the center of the back surface of the stage 63. The upper surface block 623 and the heating block 622 are formed with a through hole (not shown) extending vertically in the center. The cross-sectional area of the through hole is slightly larger than the cross-sectional area of the column 631, and the column 631 extends downward through the through-hole.
[0034]
A rotating mechanism 64 and a lifting mechanism 65 are provided at the lower end of the column 631. First, the rotation mechanism 64 will be described. The rotation mechanism 64 outputs a driven gear 641 provided so as to rotate integrally with the column 631, a drive gear 642 engaged with the driven gear 641, and a drive gear 642. A rotation motor 643 fixed to the shaft, a holding plate 644 holding the entire rotation mechanism 64, and the like are included.
[0035]
The holding plate 644 is provided with a through hole through which the column 631 is inserted. In addition, a substantially cylindrical frame 645 is fixed to the holding plate 644 so as to extend downward from the periphery of the through hole. The frame 645 has a shape having a bottom. The frame 645 forms a substantially cylindrical airtight internal space below the through hole. And the lower end part of the support | pillar 631 is arrange | positioned in the internal space of this flame | frame 645. FIG. The frame 645 and the column 631 are coaxial.
A flange-like protruding portion (not shown) is formed on the outer surface of the frame 645, and the driven gear 641 is locked to the protruding portion via a bearing (not shown). The driven gear 641 has a substantially cylindrical shape as a whole, and gear teeth are provided at a portion protruding outward. As shown in FIG. 2, the column 631 is slightly thicker at the lower end portion. And the lower surface of the support | pillar 631 is latched by the bottom face of the flame | frame 645 via the bearing.
[0036]
Further, the outer peripheral surface of the column 631 and the inner peripheral surface of the driven gear 641 face each other in a narrow space with the frame 645 interposed therebetween. The outer peripheral surface of the column 631 and the inner peripheral surface of the driven gear 641 are magnetically coupled. That is, magnets (not shown) having different magnetic poles are provided on the outer peripheral surface of the column 631 and the inner peripheral surface of the driven gear 641. In addition, the thickness of the frame 645 is thin at the portion where the outer peripheral surface of the column 631 and the inner peripheral surface of the driven gear 641 face each other. Therefore, when the outer driven gear 641 rotates, the inner support 631 also rotates by magnetic coupling. Accordingly, when the rotation motor 643 rotates and the drive gear 642 rotates, the support 631 is rotated by the rotation of the driven gear 641. The frame 645 is fixed to the holding plate 644 and does not rotate.
When the column 631 rotates, the stage 63 also rotates together, and the substrate Sb on the stage 63 also rotates. The substrate Sb rotates integrally with the stage 63 without slipping due to the frictional force between the back surface of the substrate Sb and the surface of the stage 63. Alternatively, the substrate Sb may be electrostatically attracted by inducing static electricity on the surface of the stage 63.
[0037]
An auxiliary rod 648 is provided so as to protrude downward from the driven gear 641. The auxiliary rod 648 is coaxial with the column 631 and rotates integrally with the driven gear 641 and the column 631. The auxiliary rod 648 is held by the auxiliary holding plate 646 via a bearing. A rotary encoder 647 is provided at the lower end of the auxiliary rod 648. When the column 631 rotates as described above, the auxiliary rod 648 also rotates together, and the rotation angle is detected by the rotary encoder 647.
[0038]
Next, the lifting mechanism 65 will be described. The lifting mechanism 65 includes a driven body 651 that holds the holding plate 644 that holds the rotating mechanism 64, a ball screw 652 to which the driven body 651 is screwed, and a joint 653. And an elevating motor 654 coupled to a ball screw 652. When the raising / lowering motor 654 rotates, the ball screw 652 rotates through the joint 653, whereby the driven body 651 moves linearly up and down. As a result, the rotation mechanism 64, the column 631, the stage 63, and the like held by the holding plate 644 are moved up and down as a whole.
A bellows 66 is provided between the holding plate 644 and the heat chamber 6. The bellows 66 prevents leakage from the opening of the bottom plate portion of the heat chamber 6 through which the column 631 is inserted.
[0039]
As described above, when the elevating mechanism 65 raises the column 631, the stage 63 held by the column 631 also rises, and the substrate Sb placed on the stage 63 also rises. In the apparatus of the present embodiment, a pair of light emitters 671 and light receivers 672 are provided so that the edge of the substrate Sb at a predetermined elevated position is located on the optical path.
[0040]
First, the light emitter 671 uses a semiconductor laser in this embodiment, and has an oscillation wavelength of 780 nm. The light emitter 671 is fixed to the heat chamber 6 by a frame body 673. In addition, an emission window 674 is provided on the front surface of the light emitter 671. The frame body 673 and the exit window 674 are airtightly attached to the heat chamber 6 so that there is no vacuum leak in the heat chamber 6. Note that an exit-side opening through which light from the light emitter 671 passes is provided on the wall of the heat chamber 6 with a sufficient size.
[0041]
As the light receiver 672, one having sufficient detection sensitivity with respect to light emitted from the light emitter 671 is used, and specifically, a photodiode array is used in the present embodiment. An incident window 675 is provided on the front surface of the light receiver 672, and the incident window 675 and the light receiver 672 are airtightly provided in the heat chamber 6 by a frame body 676 like the light emitter 671. The entrance wall of the heat chamber 6 is also provided with a sufficiently large entrance-side opening through which light incident on the light receiver 672 passes.
[0042]
The light emitted from the light emitter 671 enters the heat chamber 6 through the emission window 674, and a part of the light is blocked by the edge of the substrate Sb at the predetermined rising position, while the other part of the light enters the incident window 675. And enters the light receiver 672. The intensity of the light received by the light receiver 672 is amplified by an amplifier in the light receiver 672 and then sent to the computer 68. In addition, a signal from a rotary encoder 647 is also input to the computer 68.
[0043]
In the apparatus of this embodiment, the stage 63, the support 631, the rotation mechanism 64, the lifting mechanism 65, the light emitter 671 and the light receiver 672 provided in the heat chamber 6, and the computer 68 and the stage 63 are connected. Elements such as an arm of the transfer robot 11 that transfers the substrate Sb constitute positioning means. The configuration of the positioning means will be described while explaining the center positioning method and the circumferential positioning method using these elements.
[0044]
In the case of positioning, after the substrate Sb is placed on the stage 63 by the transfer robot 11 in the separation chamber 1, the substrate Sb is brought to a predetermined height (hereinafter referred to as positioning level) by the lifting mechanism 65. Position. Next, the substrate Sb is rotated by the rotation mechanism 64 while operating the light emitter 671. The computer 68 processes an output signal (hereinafter simply referred to as an output signal) obtained by converting the light incident on the light receiver 672 into an electrical signal, and is located when the arm of the transfer robot 11 receives the substrate Sb. Is identified. Then, when the transfer robot 11 actually receives the substrate Sb at this position and removes it from the stage 63, the positioning is completed.
[0045]
In the following description, processing programs stored mainly in the computer 68 will be described.
First, calculation of the distance from the rotation center to each point on the peripheral edge of the substrate Sb (hereinafter referred to as peripheral distance) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the calculation of the peripheral distance, and is a schematic plan view showing the light receiving surface 677 of the light receiver 672. FIG. 4 is a schematic side view showing the relationship between the centered substrate Sb and the optical axis 670.
[0046]
As described above, in this embodiment, a photodiode array is used as the light receiver 672. The light receiving surface 677 of the light receiver 672 is an elongated rectangle as shown in FIG. The light receiver 672 is accurately positioned with respect to the optical axis 670 so that the light receiving surface 677 is perpendicular to the optical axis 670 and the center of the light receiving surface 677 is located on the optical axis 670.
[0047]
On the other hand, the light emitter 671 incorporates an optical system such as a beam expander and a collimator lens, and the light emitted from the light emitter 671 is denoted by L in FIG.maxIt becomes the parallel light of the width shown by. The light receiving surface 677 shown in FIG. 3 is slightly larger than the cross-sectional area of the parallel light beam, and is in a posture perpendicular to the optical axis 670 so that all the beams are incident perpendicularly. . Further, as shown in FIG. 3, the optical axis 670 is set to pass through the center of the light receiving surface 677.
[0048]
Here, the magnitude of the output signal generated when a part of the beam from the light emitter 671 is shielded by the substrate Sb and the rest is incident on the light receiver 672 corresponds to the position of the substrate Sb with respect to the optical axis 670. ing. This point will be specifically described below.
[0049]
First, the magnitude of the output signal when the beam from the light emitter 671 is incident on the light receiver 672 without being shielded by the substrate Sb is defined as S.maxThen, SmaxThe size of the beam width LmaxDepends on. That is,
Smax= KLmax... (1)
It becomes. In equation (1), k is a proportionality constant determined by the sensitivity of the light receiver 672 and the like.
[0050]
Further, as shown in FIG. 4, when the substrate Sb is at the level of the positioning level and the center of the substrate Sb coincides with the rotation center (when the center positioning is performed), the edge of the substrate Sb is It is positioned on the optical axis 670 connecting the light emitter 671 and the light receiver 672. The output signal when the center position is set0Then, half of the beam from the light emitter 671 is shielded by the substrate Sb, and the other half is incident on the light receiver 672. That is, light is incident on a half region of the light receiving surface as indicated by hatching in FIG. Therefore, the receiver output signal S0 Is
S0 = Smax/ 2 = kLmax/2...(2)
It becomes. Note that the width w of the light-receiving surface 677 shown in FIG. 3 is sufficiently smaller than the curvature of the substrate Sb, and the contour of the beam shielded by the substrate Sb can be treated as a straight line.
[0051]
Then, as shown by a dotted line in FIG. 4, when the center of the substrate Sb does not coincide with the rotation center and the substrate Sb is shifted outward with respect to the rotation center, the beam from the light emitter 671 is changed to the substrate Sb. The amount to be shielded increases. As a result, the amount of beam incident on the light receiver 672 is reduced and the output signal is also reduced. At this time, the width of the beam incident on the light receiver 672 is L, and the magnitude of the output signal generated by the beam of width L is S.dThen,
Sd= KL (3)
It becomes. Further, if the peripheral distance is D and the distance from the rotation center to the optical axis 670 in the surface direction of the substrate Sb is R, as is apparent from FIG. 4, L = Lmax/ 2− (D−R) sinθLTherefore, equation (3) becomes
Sd= K {Lmax/ 2−k (D−R) sinθL} ... (4)
Can be rewritten.
Considering equation (2), equation (4) is
S0−Sd = K (D−R) sinθL... (5)
It becomes. And from equation (1), k = Smax/ LmaxTherefore, equation (5) is
S0−Sd= Α (D−R) (6)
It becomes. However, in equation (6), α = Smaxsinθ / LmaxIt is.
[0052]
From the above equation (6), the peripheral distance D is
D = R + (S0−Sd) / Α (7)
Can be calculated as In the above equation (7), R is a design matter and is known as described above. S0With respect to, a beam is made incident on the light receiver 672 with the substrate Sb arranged so that the center of the substrate Sb coincides with the center of rotation while using a laser distance meter, and the value of the output signal at that time is obtained. Keep it. Also for α, L is a design matter and known, and SmaxCan be obtained in advance. Therefore, the value of α is also known. R, S like this0And α are stored in advance in the computer 68 as constants and output SdThe peripheral distance D is calculated from the magnitude of the signal in accordance with the equation (7).
[0053]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the calculation result of the peripheral distance D, and specifically shows the calculation result of the peripheral distance D when the substrate Sb is a circular substrate such as a semiconductor wafer having an orientation flat. Yes. The horizontal axis in FIG. 5 represents the rotation angle of the stage 63, and the vertical axis represents the peripheral distance D.
When the center of the substrate Sb does not coincide with the rotation center and the substrate Sb rotates eccentrically, the distance from the rotation center to the edge of the substrate Sb is not constant with respect to the optical axis 670 as described above. This change is periodic, and the change in the peripheral distance D when the stage 63 is rotated 360 degrees is almost sinusoidal as shown in FIG. That is, while rotating the stage 63, S is set at a predetermined sampling period.dWhen D is calculated according to the above program, the curve drawn by D becomes as shown in FIG.
[0054]
Next, a program for obtaining the position of the center of the substrate Sb and the position of the reference point of the periphery of the substrate Sb from the data of the peripheral distance D will be described. The position of the center of the substrate Sb can be calculated by using three data among the data of the peripheral distance D sampled as described above. However, if the data in the non-circumferential part such as orientation flat is included in the three data, it cannot be calculated correctly. Further, it is necessary to specify the position of a non-circumferential portion such as orientation flat as a reference point for positioning in the circumferential direction. Therefore, first, calculation for obtaining the position of the non-circumferential portion is performed.
[0055]
As an example, a case where the non-circumferential portion is an orientation flat will be described. When calculating the position of the non-circumferential portion, an operation for first-order differentiation of the curve of the peripheral distance D shown in FIG. 5 is performed. As a result, the curve shown in FIG. 6 is obtained. FIG. 6 shows a curve obtained by first-order differentiation of the curve shown in FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation for obtaining the orientation flat center from the data shown in FIGS. 5 and 6.
[0056]
When first derivative of the curve of the peripheral distance D shown in FIG. 5, the periodic change becomes very small and flat as shown in FIG. 6 (hereinafter, this data is referred to as D '). And the change of the output signal in the orientation flat portion is sharply expressed. The rotation angle θmin and θmax when the minimum value D'min and the maximum value D'max of the D 'data are obtained are the rotation angles when the orientation flat start point and end point are located on the optical path. It corresponds to an angle.
The orientation flat center is often used as a reference point for positioning in the circumferential direction. However, the intermediate angle between the rotation angles θmin and θmax does not correspond to the midpoint position of the orientation flat. Therefore, the following calculation is performed to specify the position of the midpoint of the orientation flat.
[0057]
In FIG. 7, in order to simplify the description, the origin of the rectangular coordinates is taken as the rotation center O. And the starting point of orientation flat is F1, End point F2And the midpoint of the orientation flat is FmAnd F from the origin1Distance to1, F from origin2Distance to OF2And In addition, the origin and F1ΘF is the angle that the line connecting1, Origin and F2ΘF is the angle that the line connecting2, Origin and FmΘF is the angle that the line connectingmAnd
Where origin and FmIf the slope of the straight line passing through is a, the slope a is
a = tanθFm
It becomes. F1Perpendicular to the x-axis (F1X1) Where E) intersects the straight line y = ax1Then,
F1E1= | OF1sinθF1−OX1tanθFm
= | OF1sinθF1−aOX1
It becomes. OX1= OF1cosθF1So,
F1E1= | OF1sinθF1−aOF1cosθF1| (8)
It becomes.
Meanwhile, F2Perpendicular to the x-axis (F2X2) And the point where it intersects the straight line y = ax is E2Then,
F2E2= | OF2sinθF2−OX2tanθFm
= | OF2sinθF2−aOX2
It becomes. Similarly, OX2= OF2cosθF2So,
F2E2= | OF2sinθF2−aOF2cosθF2| (9)
It becomes.
[0058]
As is clear from FIG.1E1= F2E2Therefore, assuming that the squares of the left sides of (8) and (9) are equal,
(OF1 2cos2θF1−OF2 2cos2θF2A2
-2 (OF1 2cosθF1sinθF1−OF2 2cosθF2sinθF2A
+ OF1 2sin2θF1−OF2 2sin2θF2
= 0 (10)
Is obtained.
In the above formula (10), OF1, OF2, ΘF1, ΘF2Is the peripheral distance data described above, and is a constant. Accordingly, a is obtained by substituting these data into the equation (10) and solving the quadratic equation of the equation (10). And mid point F of orientation flatmRotation angle of stage 63 (hereinafter referred to as orientation flat midpoint detection angle) θF when is positioned on the optical pathmIs θFm= Tan-1Calculated in (a).
[0059]
Next, as another example of the non-circumferential part of the edge of the substrate Sb, a position calculation method when the non-circumferential part is a small notch (hereinafter referred to as a notch) will be described.
FIG. 8 shows the calculation result of the peripheral distance when the substrate Sb is a circular substrate such as a semiconductor wafer having a notch. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the rotation angle of the stage 63, and the vertical axis indicates the peripheral distance D.
[0060]
When first derivative of the curve of the peripheral distance D shown in FIG. 8, the curve shown in FIG. 9 is obtained. FIG. 9 shows a curve obtained by first-order differentiation of the curve shown in FIG.
As shown in FIG. 9, when the first-order differentiation of the curve shown in FIG. 8 is performed, the periodic change becomes very small and flat (hereinafter, this data is referred to as D ″). The width of the notch is sufficiently smaller than the circumference of the substrate Sb, and the shape of the notch is often triangular, semicircular, semielliptical, etc. Therefore, in the case of orientation flat The rotation angle of the stage 63 when the notch is positioned on the optical path as follows (hereinafter referred to as the notch detection angle θ) is not performed.n) Is calculated.
That is, first, the rotation angles θmin and θmax when the minimum value and the maximum value of the data D ″ are obtained are obtained. Then, returning to the data before differentiation shown in FIG. 8, the rotation angles θmin to θmax are obtained. The rotation angle when the value of the peripheral distance becomes the minimum value is the notch detection angle θnAnd
[0061]
Next, calculation for obtaining the center of the substrate Sb from the data of the peripheral distance will be described. FIG. 10 is a plan view for explaining the calculation for obtaining the center of the substrate Sb from the peripheral distance data.
The center of the substrate Sb can be calculated by extracting and using three pieces of data from the peripheral distance data. However, if this data contains non-circumferential data, it cannot be calculated correctly.
[0062]
Specifically, the orientation flat midpoint detection angle θF obtained as described above.mOr notch detection angle θnData on the peripheral distance at three rotation angles that are 60 degrees, 180 degrees, and 240 degrees away from each other are employed. Three points on the periphery of the substrate Sb corresponding to this data are represented by P1, P2, PThreeIf the non-circumferential part is a notch, the three points P1, P2, PThreeThe positional relationship between the notch and the notch can be illustrated as shown in FIG.
[0063]
In FIG. 10, the center of the substrate Sb is C, the distance from the rotation center O to C is M, and the angle formed by the line segment connecting O and C with respect to the x axis is A. In FIG. 10, a point S at which the periphery of the substrate Sb intersects the x axis on the + side corresponds to a point at a rotation angle of 0 degrees (or 360 degrees) in the peripheral distance data shown in FIGS. ing. Therefore, the angle A is an angle indicating how much the stage 63 rotates clockwise and the straight line passing through the center C of the substrate Sb is positioned on the optical axis 670.
[0064]
The center C of the substrate Sb can be specified by obtaining the angle A and the distance M. Specifically, in FIG. 10, the rotation centers O and P1, P2, PThreeEach distance of r1, R2, RThreeAnd O and P1, P2, PThreeThe angle formed by the line segments that connect to the line OS (the + side of the x axis) is θ1, Θ2, ΘThreeAnd And the coordinates of the three points
P1 (R1 cosθ1 , R1 sinθ1 ) = (P1x, P1y)
P2 (R2 cosθ2 , R2 sinθ2 ) = (P2x, P2y)
PThree (RThree cosθThree, RThree sinθThree ) = (P3x, P3y)
And the coordinates of point C are (McosA, MsinA).
[0065]
Since C is the center of the substrate Sb, CP1 = CP2 = CPThree It is. Therefore,
√ {(McosA−r1cosθ1)2+ (MsinA−r1sinθ1)2}
= √ {(McosA−r2cosθ2)2+ (MsinA−r2sinθ2)2}
= √ {(McosA−rThreecosθThree)2+ (MsinA−rThreesinθThree)2}
It becomes.
Transform this,
M2−2 Mr1cosAcosθ1−2 Mr1sinAsinθ1+ R1 2
= M2−2 Mr2cosAcosθ2−2 Mr2sinAsinθ2+ R2 2
= M2−2 Mr1cosAcosθThree−2 MrThreesinAsinθThree+ RThree 2
Is obtained.
From (first side)-(second side) in the above formula,
r1 2−r2 2
= 2M (r1cosAcosθ1+ R1sinAsinθ1−r2cosAcosθ2−r2sinAsinθ2)
= 2M {(r1cosθ1−r2cosθ2) CosA + (r1sinθ1−r2sinθ2) SinA} ... (11)
Is obtained. From (second side)-(third side)
r2 2−rThree 2
= 2M (r2cosAcosθ2+ R2sinAsinθ2−rThreecosAcosθThree−rThreesinAsinθThree)
= 2M {(r2cosθ2−rThreecosθThree) CosA + (r2sinθ2−rThreesinθThree) SinA} ... (12)
Are obtained respectively.
[0066]
r1 2−r2 2= K1, R2 2−rThree 2= K2And k2 / K1When calculating (12) / (11),
k2 / K1
= {(R2cosθ2−rThreecosθThree) CosA + (r2sinθ2θL−rThreesinθThree) SinA}
/ {(R1cosθ1−r2cosθ2) CosA + (r1sinθ1−r2sinθ2) SinA} ... (13)
It becomes.
Dividing the numerator denominator on the right side of equation (13) by cosA,
k2 / K1
= {(R2sinθ2−rThreesinθThree) + (R2cosθ2−rThreecosθThree) TanA}
/ {(R1sinθ1−r2sinθ2) + (R1cosθ1−r2cosθ2) TanA}
= {(P2y−P3y) + (P2x−P3x) TanA}
/ {(P1y−P2y) + (P1x−P2x) TanA} ... (14)
It becomes.
From equation (14)
k2{(P1y−P2y) + (P1x−P2x) TanA}
= K1{(P2y−P3y) + (P2x−P3x) TanA}
It is. Therefore,
{K2(P1x−P2x-K1(P2x−P3x)} TanA
= K1(P2y−P3y-K2(P1y−P2y)
It becomes.
Therefore,
tanA
= {K1(P2y−P3y-K2(P1y−P2y)}
/ {K2(P1x−P2x-K1(P2x−P3x)}
Tan-1The angle A is obtained by A.
[0067]
From equation (11),
M = [k1/ {(P1x−P2x) CosA + (P1y−P2y) SinA}] / 2
Thus, the magnitude of M is obtained from the obtained angle A according to this equation. In this way, the position of the center C of the substrate Sb is specified by obtaining the angle A and the size of the line segment M.
[0068]
Then, by controlling the transfer robot 11 so that a specific point of the arm of the transfer robot 11 coincides with the position of the center of the substrate Sb specified in this manner, the arm receives the substrate Sb. The dispensing operation is completed. However, since the circumferential position of the substrate Sb remains random as it is, the circumferential positioning is performed as follows.
[0069]
11, 12 and 13 are explanatory diagrams of the circumferential positioning. In the present embodiment, the arm of the transfer robot 11 includes a fork 111 (see FIGS. 12 and 13) at the tip thereof, and the substrate Sb is placed on the fork 111 and moved.
The specific point of the arm described above is the center point of the fork 111 (hereinafter, fork center) A0Is set to The fork 111 has a shape in which a U-shaped notch is provided in a rectangular plate material. Fork center A0Is set at the center of the U-shaped arc portion.
[0070]
The transfer robot 11 moves the fork center A to the center C of the substrate Sb specified as described above.0The fork 111 is moved so that the two coincide with each other (more precisely, on the same vertical line), and the substrate Sb is placed on the fork 111 and held. At this time, the substrate Sb is rotated by a predetermined angle so that the circumferential positioning is performed, and then the fork 111 is moved to hold the substrate Sb. The rotation operation for positioning in the circumferential direction will be described below.
[0071]
First, calculation is performed to determine in which position in the circumferential direction the reference point of the peripheral edge of the substrate Sb is in a state before rotation for positioning in the circumferential direction. This calculation will be described using an example in which the peripheral reference point is a notch. FIG. 11 is an explanatory diagram of calculations necessary for positioning in the circumferential direction, and is a diagram illustrating calculations for obtaining the position of the reference point on the periphery of the substrate Sb before rotation.
[0072]
In FIG. 11, the angle formed by the line segment connecting the notch N as the reference point and the center C of the substrate Sb with respect to the x-axis is θ.NThen,
tanθN= (Dnsinθn-MsinA) / (Dncosθn-McosA) ... (15)
It becomes. In equation (15), DnIs the notch detection angle θnIs known from the data of the peripheral distance, and M and A are already required. Therefore, by substituting these values into equation (15), tan-1Angle θNIs required. Although FIG. 11 shows an example of a notch, the same applies to the orientation flat.
[0073]
On the other hand, as shown in FIGS. 12 and 13, the movement of the fork 111 of the transfer robot 11 to receive the substrate Sb is set with reference to the operation reference point of the transfer robot 11. In the present embodiment, an articulated robot is used as the transfer robot 11, and the operation reference point of the transfer robot 11 is set on a fixed rotation axis that is positioned closest to the hand of the articulated arm. This operation reference point (indicated by Q in FIGS. 12 and 13) is located on the central axis of the separation chamber 1 shown in FIG.
[0074]
The x axis in FIG. 11 described above coincides with the direction connecting the operation reference point Q and the rotation center O in FIGS. 12 and 13. That is, with the direction connecting the operation reference point Q and the rotation center O in FIGS.NIs calculated.
Positioning in the circumferential direction is to place the reference point of the peripheral edge of the substrate Sb at a predetermined position in the circumferential direction. This predetermined position is set based on the posture of the fork 111 when holding the substrate Sb. ing. Specifically, the fork 111 is a U-shaped plate as described above, and the fork center A0The depth direction of the U-shape passing through is the reference. Hereinafter, this direction is referred to as a fork reference direction.
[0075]
On the other hand, the line connecting the calculated center C of the substrate Sb and the operation reference point Q is the fork approach line A.LSet as Fork 111 is fork entry line ALMove along a straight line along fork center A0The substrate Sb is received at a position coincident with the center C of the substrate Sb. At this time, the fork 111 has a fork reference line whose fork entry line A isLIt is designed to move in a straight line in a state that matches. That is, as shown in FIGS. 12 and 13, the fork approach line ALCorresponds to the fork reference direction.
Therefore, in the present embodiment, the position of the notch N that is the reference point of the peripheral edge of the substrate Sb is the fork entry line A.LThe angle is set with reference to. That is, as shown in FIGS. 12 and 13, a line segment connecting the notch N and the center C of the substrate Sb is a fork entry line A.LThe angle K formed with respect to the angle specifies the circumferential position of the notch N, and this angle (hereinafter referred to as the positioning angle) K can be set to a predetermined value (hereinafter referred to as K ′) in the circumferential direction. This is a positioning operation.
[0076]
The positioning angle K changes when the substrate Sb is rotated around the rotation center O. Accordingly, the fork 111 receives the substrate Sb after the substrate Sb is rotated to set the positioning angle K to a predetermined value K ′. To what extent the substrate Sb is rotated, K = K ′ can be obtained in advance by the following calculation.
12 and 13 are diagrams for explaining the calculation for obtaining the rotation angle for positioning in the circumferential direction. Among these, FIG. 12 shows a state before rotation. FIG. 13 is a diagram showing a state in which the positioning angle K is rotated by θ from the state of FIG. 12 in order to set the positioning angle K to a predetermined value K ′.
[0077]
When the substrate Sb is rotated by θ from the state shown in FIG. 12, the center C, the peripheral point S, and the notch N of the substrate Sb are also rotated around the rotation center O by θ as shown in FIG. And as a result of the rotation of center C, fork approach line ALWill also change. Further, the positioning angle K also changes. However, angle θN, The angle A and the size of the line segment M do not change. With these values stored, the substrate Sb rotates.
Here, the fork approach line A with respect to the line connecting the operation reference point Q and the rotation center OLAngle G, positioning angle K, angle θ obtained as described aboveNAnd the rotation angle θ, the relationship of the following formula (16) always holds regardless of the rotation of the substrate Sb.
θN+ Θ = K + G (16)
What should be noted in this equation (16) is that not only K but also G changes when the substrate Sb is rotated. That is, G is a function of θ and is expressed as G (θ).
[0078]
If equation (16) is transformed taking this into account,
K = θ-G (θ) + θN(17)
It becomes.
In equation (17), θNIs already required as described above. Therefore, this value is a constant in equation (17). The rotation angle θ for positioning in the circumferential direction can be obtained by substituting K = K ′ and solving the equation (17). However, it is difficult to obtain the value of θ by directly solving the equation (17). Therefore, a repetitive calculation method using the computer 68 is used. That is, the right side of the equation (8) is calculated by sequentially substituting the value of θ in the range of −180 ° to 180 ° as the value of θ, for example, in increments of 1 °. Then, the value of θ when the value is closest to K ′ is obtained. G (θ) is calculated by the following equation (18), as is apparent from FIGS.
G (θ)
= Tan-1[Msin (A + θ) / {OL + Mcos (A + θ)}] ... (18)
[0079]
When the rotation angle θ is obtained in this way, the stage 63 is rotated by this angle θ. As a result, the positioning angle K is substantially coincident with the predetermined angle K ′.
[0080]
Then, a distance T between the operation reference point Q and the center C of the substrate Sb is calculated from the distance OL and the angle G between the operation reference point Q of the transfer robot 11 and the rotation center O of the stage 63. This distance T is obtained from T = {Mcos (A + θ) + OL} secG. Note that the transfer robot 11 has an arm approach line A.LFork center A at a point that is a predetermined short distance from the operation reference point Q (hereinafter referred to as the fork operation origin)0Is positioned and the fork reference direction is arm entry line ALThe fork 111 is arranged so as to match the above. Then, the fork 111 is moved from this state. Accordingly, if the distance from the operation reference point Q to the fork operation origin is t, the movement distance of the fork 111 is T−t, and a signal is sent from the computer 68 so that the fork 111 moves by this distance.
[0081]
In this way, arm entry line ALFork center A in the direction of distance (T-t)0Fork center A0The substrate Sb is placed on the fork 111 in a state where the center C of the substrate Sb coincides with the center C of the substrate Sb. More precisely, the fork center A on a vertical straight line passing through the center C of the substrate Sb.0Is positioned, the fork 111 is raised, and the substrate Sb is placed on the fork 111. As a result, the substrate Sb is placed on the fork 111 in a state where the circumferential positioning is performed together with the center positioning.
[0082]
In summary, the program is executed in the order of calculation of the peripheral distance, calculation of the orientation flat center or notch N position, calculation of the center C of the substrate Sb, and calculation of the circumferential positioning rotational angle θ.
[0083]
Next, returning to FIG. 1, the configuration of another processing chamber in the apparatus of this embodiment will be described. First, the etching chamber 7 includes a gas introduction unit (not shown) that introduces a gas such as argon or nitrogen, a plasma formation unit (not shown) that forms high-frequency energy or the like to the introduced gas, and a substrate. It is mainly composed of a high-frequency power source (not shown) that applies a high-frequency voltage to Sb and applies a negative self-bias voltage to the substrate Sb by the interaction between plasma and high-frequency.
[0084]
Positive ions in the plasma are extracted by a negative self-bias voltage and enter the substrate Sb, and the natural oxide film or protective film on the surface of the substrate Sb is etched. As a result, the clean surface of the original material of the substrate Sb is exposed.
[0085]
The sputter chamber 8 is configured to create a predetermined thin film on the surface of the substrate Sb by magnetron sputtering. Specifically, a target (not shown) is provided such that the front surface to be sputtered is exposed in the sputter chamber 8, and a negative DC voltage or a high-frequency voltage is applied to the target. Then, an unillustrated magnet mechanism is provided behind the target to form an arch-shaped magnetic field line penetrating the target in a circumferential shape. Further, a gas introduction means (not shown) for introducing a gas such as argon or nitrogen into the sputter chamber 8 is provided.
[0086]
The introduced gas is discharged by the voltage applied to the target, and plasma is formed. The positive ions in the plasma sputter the target, and the sputtered target material reaches the substrate Sb. As a result, a thin film made of the target material is formed on the surface of the substrate Sb. In some cases, the sputtered target material reacts with the gas to form a thin film of a reaction product on the surface of the substrate Sb.
[0087]
The CVD chamber 9 includes a gas introduction unit (not shown) for introducing a predetermined reactive gas therein, and an energy application unit (not shown) for applying energy to the introduced gas to cause a predetermined gas phase reaction. Configured to provide. In the case of plasma CVD, the energy applying means is means for forming plasma by applying high-frequency energy or the like to the gas. Composed.
[0088]
Next, the configuration of the autoloader 4 that is preferably employed in the above-described multi-chamber substrate processing apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 14 is a schematic perspective view illustrating an autoloader that is preferably employed in the multi-chamber substrate processing apparatus of the present embodiment.
[0089]
A major feature of the autoloader 4 shown in FIG. 14 is that a plurality of substrates Sb can be collectively conveyed from the external cassette 41 to the in-lock cassette 31. That is, the autoloader 4 mainly includes a plurality of holding fingers 44 and a moving mechanism 45 that moves the plurality of holding fingers 44 integrally. Each holding finger 44 is a substantially U-shaped member.
[0090]
The plurality of holding fingers 44 are arranged so as to overlap in the vertical direction at regular intervals. Each holding finger 44 is provided with an electrostatic adsorption mechanism for adsorbing the substrate Sb by static electricity as necessary. Such a holding finger 44 is integrally held by a finger holding body 46. The finger holder 46 is connected to the moving mechanism 45.
As the moving mechanism 45, many articulated robots are employed, and the finger holder 46 can be positioned at an arbitrary position within the operation range of the robot.
[0091]
The external cassette 41 and the in-lock cassette 31 have the same positional relationship between the substrates Sb in the accommodated state. That is, both the cassettes 31 and 41 hold the substrates Sb in a horizontal posture so as to overlap each other at a predetermined interval. The spacing between the substrates Sb is the same for the two cassettes 31 and 41.
[0092]
The operation of the autoloader 4 having the above configuration will be described. First, the finger holder 46 is moved by the moving mechanism 45, and each holding finger 44 is inserted below each substrate Sb in the external cassette 41. Then, the finger holders 46 are raised so that each substrate Sb is placed on each holding finger 44. In this state, the finger holder 46 is moved, and the plurality of substrates Sb are collectively transferred to the in-lock cassette 31. In the in-lock cassette 31, the finger holder 46 is slightly lowered so that the substrates Sb are placed on the protrusions of the respective steps of the in-lock cassette 31. Thereafter, each holding finger 44 is retracted from the in-lock cassette 31 and returned to a predetermined standby position.
[0093]
When the autoloader 4 having the above-described configuration is used, the efficiency of conveyance is dramatically increased, so that a significant improvement in productivity can be expected. On the other hand, as in the prior art, it is difficult for the positioner 5 to perform center positioning and circumferential positioning one by one when transporting from the external cassette 41 to the in-lock cassette 31. Therefore, the configuration including the positioning means having the above configuration eliminates the disadvantages of using the autoloader 4 having the above configuration, and has a synergistic effect.
[0094]
Next, the overall operation of the multi-chamber substrate processing apparatus according to the present embodiment having the above configuration will be schematically described.
First, a plurality of substrates Sb are collectively conveyed to one in-lock cassette 31 by the autoloader 4 described above. The transfer robot 11 in the separation chamber 1 takes out the substrates Sb one by one from the in-lock cassette 31 and sends them to the heat chamber 6.
[0095]
In the heat chamber 6, the stage 63 that has received the substrate Sb is lowered, and the substrate Sb is placed on the upper surface block 623 of the substrate holder 62. The heater 621 in the heating block 622 is operated in advance, and the mounted substrate Sb is heated by the heat from the heater 621. The temperature of the substrate Sb is monitored by a radiation thermometer (not shown) or a thermocouple, and the heater 621 is controlled to maintain a predetermined heating temperature for a predetermined time.
[0096]
When a predetermined time elapses, the elevating mechanism 65 operates to raise the stage 63 and position the substrate Sb at the level of the positioning level. Then, the positioning means described above operates, the position of the center C of the substrate Sb is calculated as described above, and the magnitude of the circumferential positioning rotational angle θ is calculated. Then, the stage 63 rotates by the circumferential positioning rotational angle θ. After that, the transfer robot 11 in the separation chamber 1 has its fork center A as described above.0Moves so as to coincide with the center C of the substrate Sb and receives the substrate Sb. This completes center positioning and circumferential positioning.
[0097]
Thereafter, the transfer robot 11 sends the substrate Sb in this state to the etching chamber 7. As described above, after the natural oxide film or protective film on the surface is removed by etching, the substrate Sb is sent to the sputter chamber 8 by the transfer robot 11. As described above, after film formation by sputtering is performed in the sputtering chamber 8, the substrate Sb is sent to the CVD chamber 9, and film formation by CVD is performed. Thereafter, the substrate Sb is returned to the original or other load lock chamber 3. In addition, when it is conveyed from the CVD chamber 9 to the load lock chamber 3, it may be carried into the cooling chamber and cooled.
[0098]
In this way, the substrates Sb are taken out one by one from the one load lock chamber 3 and sequentially processed, and finally returned to the load lock chamber 3. When a predetermined number of substrates Sb are stored in the in-lock cassette 31 of the load lock chamber 3, the autoloader 4 is operated to carry out the predetermined number of substrates Sb all at once to the external cassette 41.
[0099]
As an example of the substrate processing in the above operation, continuous formation of a contact film barrier film is described. The contact film barrier film is, for example, interposed between the channel surface and the contact wiring as a base in an electrode portion of an FET (field effect transistor), etc. This prevents mutual diffusion of both. In general, a titanium film is employed as a contact film interposed mainly for improving electrical conduction. Further, titanium nitride is usually adopted as a barrier film interposed mainly for preventing mutual diffusion. Therefore, a multilayer film structure in which a titanium nitride film is laminated on a titanium film is required.
[0100]
In the case of forming this structure, argon gas is introduced into the sputtering chamber 8 and a titanium target is sputtered to form a titanium film on the surface of the substrate Sb. Then, the substrate Sb is transferred to the CVD chamber 9 through the separation chamber 1 in a vacuum. In the CVD chamber 9, plasma CVD is performed by introducing a gas obtained by mixing a titanium compound gas such as titanium chloride and nitrogen gas. While the titanium compound gas is decomposed in the plasma, titanium and nitrogen react, and titanium nitride adheres to the surface of the substrate Sb to form a titanium nitride film.
[0101]
In the multi-chamber substrate processing apparatus of the present embodiment related to the above configuration and operation, the etching chamber 7 is provided with positioning means. This configuration performs center positioning and circumferential positioning as soon as possible before being transferred to a processing chamber (hereinafter referred to as “positioning required chamber”) that needs to be processed with the center positioning and circumferential positioning performed. It has significance as. In other words, since the path and operation from the positioning to the substrate Sb being carried into the required positioning chamber are shortened, the possibility of misalignment due to some circumstances is considerably lower than in the past. .
[0102]
In addition, another reason for positioning in the center and circumferential position by providing positioning means in the heat chamber 6 is that productivity is achieved by positioning in a substrate other than the processing chamber that controls the single wafer processing of the substrate Sb. This is for the purpose of preventing the decrease of the above. That is, the time required to process one substrate Sb in each processing chamber varies depending on the content of the processing. Then, the loading / unloading operation of the substrate Sb to / from each processing chamber is rate-controlled by the processing time of one processing chamber that takes the most time. In other words, the substrate Sb in the other processing chamber is not transferred to the next processing chamber until the processing in the processing chamber (hereinafter referred to as the rate-determining chamber), which takes the longest time, is completed. Stays in the processing chamber.
Therefore, in the present embodiment, positioning means is provided in a processing chamber other than the rate limiting chamber, and positioning is performed in a vacant time until it is transferred to the next processing chamber. For this reason, the tact time does not become long, and the decrease in productivity is prevented.
[0103]
In the above-described example, the positioning is performed after the heat treatment of the substrate Sb, but it may be performed before the heat treatment. Specifically, when the substrate Sb is carried into the heat chamber 6 by the transfer robot 11 and placed on the stage 63, the stage 63 is positioned and positioned at a height level to rotate the stage 63. Then, as described above, the calculation of the position of the center C of the substrate Sb, the calculation of the center of the orientation flat or the notch of the substrate Sb, and the calculation of the circumferential positioning rotational angle θ are performed. Then, the stage 63 is lowered and the substrate Sb is placed on the substrate holder 62 and heated for a predetermined time. Thereafter, the stage 63 is raised and the stage 63 is rotated by the amount of the circumferential positioning rotational angle θ, and then the fork center A of the transfer robot 11 is moved.0Is made to coincide with the center C of the substrate Sb so that the fork 111 receives the substrate Sb.
[0104]
In the above case, it is more preferable to heat the substrate Sb by changing the position of the substrate Sb by the transfer robot 11 before heating the substrate Sb. Specifically, after the calculation of the position of the center C of the substrate Sb and the calculation of the circumferential positioning rotational angle θ, the stage 63 is rotated by the circumferential positioning rotational angle θ, and the fork center A0Is made to coincide with the center of the substrate Sb, and the fork 111 once receives the substrate Sb.
[0105]
After that, fork center A to rotation center O0, The substrate Sb is placed on the stage 63 again. Then, the stage 63 is lowered and the substrate Sb is placed on the substrate holder 62 and heated. Thus, the heat treatment is performed in a state where the center axis of the substrate holder 62 and the center C of the substrate Sb coincide with each other and the circumferential position of the substrate Sb is also a predetermined position. Therefore, the reproducibility of the heat treatment is also improved.
[0106]
In the configuration in which the positioning means is provided in the heat chamber 6 described above, the space in the heat chamber 6 is effectively used. Space can be saved as compared with the configuration in which is provided.
In particular, the configuration in which positioning is performed by placing and rotating the substrate Sb on a stage 63 provided coaxially separately from the substrate holder 62 does not require a large space in the heat chamber 6 and heat There is an effect of suppressing the enlargement of the chamber 6. Further, it is preferable because the mechanism for rotation is simplified compared to the case where the substrate holder 62 incorporating the heater 621 rotates.
[0107]
【The invention's effect】
  As described above, according to the invention of claim 1 of the present application, since the position is detected in the processing chamber, space saving can be achieved.It isIn addition to the above effects, an increase in the size of the processing chamber is suppressed and the configuration of the rotation mechanism is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a multi-chamber substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view illustrating the configuration of a heat chamber 6;
3 is a diagram for explaining calculation of a peripheral distance, and is a schematic plan view showing a light receiving surface 677 of a light receiver 672. FIG.
FIG. 4 is a schematic side view showing a relationship between a substrate Sb that has been centered and an optical axis 670;
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a calculation result of a peripheral distance D, and specifically shows a calculation result of a peripheral distance when the substrate Sb is a circular substrate Sb such as a semiconductor wafer having an orientation flat. Yes.
6 shows a curve obtained by first-order differentiation of the curve shown in FIG.
7 is a diagram for explaining a calculation for obtaining the center of the orientation flat from the data shown in FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 shows the measurement result of the peripheral distance when the substrate Sb is a circular substrate Sb such as a semiconductor wafer having a notch.
9 shows a curve obtained by first-order differentiation of the curve shown in FIG.
FIG. 10 is a plan view for explaining the calculation for obtaining the center of the substrate Sb from the peripheral distance data.
FIG. 11 is an explanatory diagram of calculation necessary for positioning in the circumferential direction, and is a diagram illustrating calculation for obtaining the position of a reference point on the periphery of the substrate Sb before rotation.
FIG. 12 is a diagram for explaining calculation for obtaining a rotation angle for positioning in the circumferential direction, showing a state before rotation.
13 is a diagram for explaining a calculation for obtaining a rotation angle for positioning in the circumferential direction, and showing a state in which the positioning angle K is rotated by θ from the state of FIG. 12 in order to set the positioning angle K to a predetermined angle. It is.
FIG. 14 is a schematic perspective view for explaining an autoloader preferably employed in the multi-chamber substrate processing apparatus of the present embodiment.
FIG. 15 is a schematic plan view showing a configuration of a conventional multi-chamber type substrate processing apparatus.
16 is a schematic perspective view illustrating a more detailed configuration of the positioner 5 shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Separation chamber
11 Transport robot
3 Load lock chamber
31 Cassette in lock
4 Autoloader
41 External cassette
44 Holding fingers
45 Movement mechanism
46 Finger holder
6 Heat chamber
61 Gate valve
62 Substrate holder
621 Heater
622 Heating block
63 stages
64 Rotating mechanism
65 Lifting mechanism
66 Bellows
671 Light emitter
672 Receiver
68 computers
7 Etching chamber
8 Sputter chamber
9 CVD chamber
Sb substrate

Claims (6)

処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に設けられ、上面に凹部が設けられた基板ホルダーと、
前記処理チャンバー内において前記凹部に収容可能な、基板が載置されるステージと、
基板が載置された前記ステージを下降させ、基板を前記基板ホルダーの上面に載置した後、前記ステージを前記凹部内に収容可能なように前記ステージを昇降させる昇降機構と、
前記ステージを回転させる回転機構と、
発光器及び受光器を有する光学式位置検出手段と、
前記ステージから基板を搬送する搬送ロボットと、
搬送ロボットを制御する制御部と
を具備し、
前記発光器は、前記ステージに載置されている基板の周縁に一部が遮断されるよう幅のある光を発するものであって、前記受光器は、遮断された残りを受光するものであり、
前記昇降機構は、基板が載置された前記ステージを上昇させて基板を前記基板ホルダーの基板載置面より高い検出位置に位置させるものであり、
前記回転機構は、前記昇降機構により基板が検出位置に位置した状態で前記ステージを回転させるものであり、
前記光学式位置検出手段は、検出位置で前記ステージの回転に伴って基板が回転する際の前記受光器での受光結果から該基板の位置情報を検出するものであり、
前記制御部は、前記光学式位置検出手段により検出された基板の位置情報に基づいて、
前記搬送ロボットの動作を制御するものであることを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber;
A substrate holder provided in the processing chamber and provided with a recess on the upper surface ;
A stage on which a substrate is placed, which can be accommodated in the recess in the processing chamber;
An elevating mechanism that lowers the stage on which the substrate is placed, places the substrate on the upper surface of the substrate holder, and then raises and lowers the stage so that the stage can be accommodated in the recess ;
A rotation mechanism for rotating the stage;
An optical position detection means having a light emitter and a light receiver;
A transfer robot for transferring a substrate from the stage ;
A control unit for controlling the transfer robot,
The light emitter emits light having a width so as to be partially blocked at the periphery of the substrate placed on the stage, and the light receiver receives the blocked light. ,
The elevating mechanism raises the stage on which the substrate is placed to position the substrate at a detection position higher than the substrate placement surface of the substrate holder,
The rotating mechanism rotates the stage with the substrate positioned at the detection position by the lifting mechanism,
The optical position detection means detects the position information of the substrate from the light reception result of the light receiver when the substrate rotates with the rotation of the stage at the detection position,
The control unit is based on the position information of the substrate detected by the optical position detection unit.
A substrate processing apparatus for controlling an operation of the transfer robot.
前記位置情報は、基板の中心位置及び基板の周方向の位置を含むことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。  The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the position information includes a center position of the substrate and a circumferential position of the substrate. 前記基板ホルダーは、基板を加熱するヒータを内蔵することを特徴とする請求項1、又は2に記載の基板処理装置。The substrate processing apparatus according to claim 1 , wherein the substrate holder includes a heater for heating the substrate. 前記発光器と前記受光器は、前記発光器から前記受光器に向かう光が前記基板ホルダーに遮蔽されないように、前記処理チャンバーの天井壁と側壁にそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項1乃至いずれかに記載の基板処理装置。The light emitter and the light receiver are respectively attached to a ceiling wall and a side wall of the processing chamber so that light directed from the light emitter to the light receiver is not shielded by the substrate holder. The substrate processing apparatus according to any one of 1 to 3 . 請求項1乃至記載の前記処理チャンバーは、基板を加熱するヒートチャンバーであり、このヒートチャンバーに加えて、薄膜を作成するスパッタチャンバー又はCVDチャンバーとを備えたことを特徴とするマルチチャンバー基板処理装置。The processing chamber of claim 1 to 4, wherein is a heat chamber for heating the substrate, in addition to the heat chamber, multi-chamber substrate processing, characterized in that a sputtering chamber or CVD chamber to form a thin film apparatus. 請求項記載のマルチチャンバー基板処理装置を用いて電子デバイスを製作することを特徴とする電子デバイス製作方法。An electronic device manufacturing method, wherein an electronic device is manufactured using the multi-chamber substrate processing apparatus according to claim 5 .
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5021112B2 (en) * 2000-08-11 2012-09-05 キヤノンアネルバ株式会社 Vacuum processing equipment
JP2002319612A (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Shin Etsu Handotai Co Ltd Wafer transfer apparatus, vapor phase growth system, and method of transferring wafer
US7207766B2 (en) * 2003-10-20 2007-04-24 Applied Materials, Inc. Load lock chamber for large area substrate processing system
DE102004025150B4 (en) * 2004-05-21 2019-05-09 Mattson Technology, Inc. Orientation of a semiconductor substrate on a rotating device
KR100620200B1 (en) 2004-09-20 2006-09-12 동부일렉트로닉스 주식회사 Chemical vapor deposition apparatus and its operation method
JP2007042929A (en) * 2005-08-04 2007-02-15 Hitachi High-Tech Control Systems Corp Load lock device and method, and semiconductor manufacturing apparatus
JP5478280B2 (en) 2010-01-27 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 Substrate heating apparatus, substrate heating method, and substrate processing system
JP6208419B2 (en) * 2012-09-19 2017-10-04 株式会社ダイヘン Calculation device, transfer robot system, and calculation method
WO2018162070A1 (en) * 2017-03-09 2018-09-13 Ev Group E. Thallner Gmbh Electrostatic substrate retainer
JP7227729B2 (en) * 2018-10-23 2023-02-22 株式会社Screenホールディングス SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD
EP3918106A4 (en) * 2019-02-19 2022-11-02 Veeco Instruments Inc. AUTOMATED BATCH PRODUCTION THIN FILM DEPOSITION SYSTEMS AND METHODS OF USE THEREOF
KR102305139B1 (en) * 2021-02-24 2021-09-28 피에스케이 주식회사 Load lock chamber and apparatus for treating substrate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0187540U (en) * 1987-12-01 1989-06-09
JP2909476B2 (en) * 1991-03-26 1999-06-23 東京エレクトロン株式会社 Wafer alignment device
JPH05198514A (en) * 1992-01-20 1993-08-06 Toshiba Corp Single wafer epitaxial growth system
JP3176118B2 (en) * 1992-03-27 2001-06-11 株式会社東芝 Multi-chamber substrate processing equipment
JP3299338B2 (en) * 1993-04-28 2002-07-08 東京エレクトロン株式会社 Vacuum processing equipment
JP3741462B2 (en) * 1995-07-18 2006-02-01 大日本スクリーン製造株式会社 Substrate notch detection apparatus and substrate processing apparatus
JPH09104982A (en) * 1995-08-05 1997-04-22 Kokusai Electric Co Ltd Substrate processing equipment
JPH09213770A (en) * 1996-01-29 1997-08-15 Toshiba Corp Semiconductor wafer processing apparatus and alignment method in semiconductor wafer processing apparatus
JPH10173022A (en) * 1996-12-10 1998-06-26 Mecs:Kk Wafer transfer device

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