JP2009152575A - 自動基板処理システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を処理する自動システムの基板ミスアライメントを改善する。
【解決手段】自動処理システムは、基板を処理するようにされた真空チャンバ１８と、チャンバ内に置かれ、基板が処理されている間にチャンバ内で移動するようにされ、基板を支持するようにされた基板支持部と、基板支持部に隣接するピンと、基板が処理されている間にチャンバの中での物理的状態の変化を検出するようにされた検出器であって、ピンに結合されると共に前記支持体が移動するときに前記ピンの振動を検出するようにされた振動検出器と、前記ピンの検出された前記振動から背景振動を表すノイズ信号をフィルタするようにされたノイズフィルタとを有する検出器とを含んでいる。
【選択図】図１Ａ

Description

発明の背景

本発明は、自動基板処理システムと方法に関する。

自動基板処理システムは一般に、処理中に基板を支持する支持機構と、ロボットシステム等の自動転送機構を具備した真空チャンバを有する。稼働中、転送機構は基板を真空チャンバに装填したり、基板を真空チャンバから取外したりする。時間が経つと、基板が処理システムに対してミスアライメントになることがある。著しく基板がミスアライメントになると特定の基板上に形成される素子の数を減らしたり、真空チャンバ内部で基板を破損させることになる。基板が真空チャンバ内部で破損すると、真空チャンバを開け、大気圧にさらすことになり、真空チャンバをクリーニングし、処理に適するサブ大気圧に真空引きをしなければならなくなる。このような手順は完了するのに２４時間もかかるので、基板処理システムを用いて基板を処理する時間を著しく遅らせることになる。

発明の要約

本発明は、基板を処理するシステムで、真空チャンバと、真空チャンバ内部に置き、処理中に基板を支持する構造を持ち、配備された基板支持部と、基板を真空チャンバ内に転送するときに、本システム内部の物理的状態の変化に基づいて基板がミスアライメントであるかどうかを検出する構造を持ち、配備された基板アライメント検出器とを含むことを特徴とする。

実施形態は次のような特徴を有する。

基板アライメント検出器は基板支持部に結合された振動検出器を含む。この振動検出器は基板の位置を検出する加速度計あるいは光センサである。アライメント検出器は基板のミスアライメント（位置合わせ不良）の程度を表示する信号を作るように構成される。モニタをアライメント検出器に結合し、アライメント検出器により作成された信号がしきい値を超える場合に、警報をトリガするように構成する。基板がミスアライメントであるかどうかを調べ、また、本システムを再較正するためにコントローラを具備する。

基板支持部に対し基板を整列させる一つ以上のアライメントピンを有する基板アライナを具備する。基板アライナは真空チャンバ内部に位置決めされた基板に近づいたり、離れたりでき、一つ以上のアライメントピンを位置決めして、基板支持部に対してミスアライメントな基板に接触し、ミスアライメント基板を整列状態にする。基板アライナは基板支持部上に基板を支える一つ以上のリフトピンを含む。基板が基板アライナの一つ以上のアライメントピンに接触しているかを調べるのに振動検出器を具備する。どのアライメントピンが基板に接触しているかを調べるように基板アライメント検出器を構成する。基板アライメント検出器は基板アライナと同一線上にない位置に置いた三つの振動検出器を含む。

さらに、本発明は、基板を処理する方法であり、処理中に基板を支える基板支持部を有する真空チャンバに基板を転送し、真空チャンバ内部の振動を検出することにより基板支持部に対し基板がミスアライメントであるかどうかを検出することを特徴とする。

実施形態には以下のような特徴がある。基板を処理し、真空チャンバから取出す。検出振動がしきい値を超えた場合に、基板支持部に対して基板がミスアライメントにあると決定する。基板支持部に対して基板がミスアライメントにあると決定した後に、本システムを再較正する。本システムの再較正を真空チャンバに転送させた未処理基板の位置を記録し、真空チャンバから取出した処理基板の位置を記録し、記録された基板の位置の差に基づいたミスアライメント基板を補正することによって行う。基板ミスアライメントの大きさ（Ｒ）と方向（Φ）を決め、ＲとΦに基づいて基板を真空チャンバに転送したときに基板のミスアライメントを補正することにより本システムを再較正する。

また、本発明は、基板を処理する方法で、処理中に基板を支える基板支持部を有する真空チャンバに基板を転送し、真空チャンバに転送されたときの基板の位置を記録し、基板支持部に対し基板がミスアライメントであるかどうかを検出し、基板を処理し、真空チャンバから処理基板を取出し、真空チャンバから取出したときの処理基板の位置を記録し、記録した基板の位置の差に基づいて基板のミスアライメントを補正することを特徴とする。

本発明の利点は以下のようである。本発明は、基板がミスアライメントになりそうな時期を検出することによって基板破損率を著しく低下させることができる。これにより基板を処理できる時間が増え、処理率と処理量が増える。さらに、本発明は、本システムを大気状態に開放してさらす時間数を減らすことができるので、基板処理の品質を著しく改善できる。

本発明の他の特徴や利点は図面や請求の範囲を含む以下の詳細な説明から明白になる。

発明の詳細な説明

図１Ａによると、基板１１を処理するシステム１０は、大気カセットロードステーション１２、二つのロードロックチャンバ１４，１６、五つの基板処理チャンバ１８−２６（すなわち物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ、プリヒートチャンバ、エッチングチャンバ）及び転送チャンバ２７を有する。大気カセットロードステーション１２は自動大気転送アーム３６、処理基板及び未処理基板を含む四つの基板カセット２８−３４を有する。転送チャンバ２７は基板をロードロックチャンバ１４，１６及び処理チャンバ１８−２６に出し入れする自動真空転送アーム３８を有する。動作時に、大気カセットロードステーション１２は大気圧にあり、各処理チャンバ１８−２６はサブ大気圧に維持される。基板を大気カセットロードステーション１２に出し入れする時に、ロードロックチャンバ１４，１６は大気圧にあり、基板を転送チャンバ２７に出し入れする時に、ロードロックチャンバ１４，１６はサブ大気圧になる。大気転送アーム３６は直線トラックに沿って大気カセットロードステーション１２内に前後して滑り込む。大気転送アーム３６はまた三つのアームセグメントを有する転送ヘッド３７を有する。これらのアームセグメントは高精度でロードロックチャンバの基板１１の位置を制御するように三つの旋回軸の周りに回転する。転送ヘッド３７は、図２Ａに示す二重上下矢印で示すように上下に移動できる。大気転送アーム３６の位置と方向を記録し、マイクロプロセッサ利用コントローラ３５により制御する。

図１Ｂと図１Ｃによると、液晶表示（ＬＣＤ）製作プロセスに用いる実施形態では、ガラス基板をシステム１０で次のように処理する。大気転送アーム３６は基板を大気カセットロードステーション１２からロードロックチャンバ１４に転送する（ステップ４０）。ロードロックチャンバを約１０の−５乗トルの真空にする（ステップ４１）。第一処理チャンバ２２を予備加熱する（ステップ４３）。真空転送アーム３８は基板をロードロックチャンバ１４から取出し（ステップ４２）、基板を処理チャンバ２２に転送する（ステップ４４）。処理チャンバ２２を約１０の−８乗トルの真空にし、基板を約２００から４００℃の初期処理温度に予備加熱する（ステップ４６）。真空転送アーム３８は基板を処理チャンバ２２から取出し（ステップ４７）、基板を別の処理チャンバ２０に転送して最終処理を行う（ステップ４８）。処理チャンバ２２を約１０の−８乗トルの真空にし、基板を処理して、基板上にチタニウム、アルミニウム、クロミウム、タンタル、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）等を堆積する（ステップ４９）。必要ならば一つ以上の処理チャンバで基板を処理してもよい（ステップ５０）。基板を最終処理した後に、真空転送アーム３８は基板を処理チャンバ２０から取出し（ステップ５１）、基板をロードロックチャンバ１４に転送する（ステップ５２）。ロードロックチャンバ１４を大気圧に戻す（ステップ５３）。大気転送アーム３６は次に基板をロードロックチャンバ１４から大気カセットロードステーション１２に転送する（ステップ５４）。

基板を自動的にチャンバからチャンバに転送するたびに、基板は処理チャンバ内部で構成要素に対してミスアライメント（位置合わせ不良）になる。一般に、基板を、処理システム１０を通じて転送するとアライメント誤差が積み重なる。ミスアライメントの程度があまりに大きいと、処理基板の品質が著しく劣化されたり、基板が破損する。著しい基板のミスアライメントを避けるために、再較正されるべき処理システム１０のコンポーネントに対して基板が十分にミスアライメントになりそうな時期を決定する一つ以上の基板アライメント検出器を処理システム１０が有する。アライメント検出器はまたどのようなミスアライメントについてもその方向や大きさに関する情報を持ち、この情報を用いてシステムを自動的に再較正する。

図１Ａ、図２Ａ、図２Ｂによると、大気カセットロードステーション１２は複数の基板アライメント検出器を持ち、処理システム１０の一つ以上のコンポーネントに対する基板のアライメントを監視する。アライメント検出器６０，６２をそれぞれロードロックチャンバ１４，１６に隣接して位置決めする。図２Ａに示すように、アライメント検出器６０は光ビーム６６を作る光源６４（例えばレーザ）とフォトディテクタ６８（例えばフォトダイオード）を有する。大気転送アーム３６は基板をカセット３０からロードロックチャンバ１４の方向に運び（影で示す）、基板１１の前縁７０は光ビーム６６の通路に交差し、光ビーム６６をアライメント検出器６０の方に反射させる。大気転送アーム３６の位置と基板１１の寸法は事前に周知である。基板１１と大気転送アーム３６が適切に並んでいれば、この情報を用いて、基板１１の前縁７０がビーム６６の通路に交差する基準時を決定することができる。アライメント検出器６０を用いて、光ビーム６６を最初にフォトディテクタ６８により検出した時間に基づいて基板１１がミスアライメントになりそうかどうかを決定する。ビーム６６を所定の基準時間前に検出すると、基板１１は所定のアライメント位置に対して大気転送アーム３６から離れる方向に移動するであろう。ビーム６６を所定の基準時間後に検出すると、基板１１は所定のアライメント位置に対して大気転送アーム３６に向かう方向に移動するであろう。

図２Ｂに示すように、大気転送アーム３６の転送ヘッド３７は基板１１を支える二つの薄い支持ブレード７２，７４を有する。転送ヘッド３７はさらに二つのアライメント検出器７６，７８を支持ブレード７２，７４の近接両端に取付ける。アライメント検出器７６，７８は検出器６０，６２（図１Ａ）の構造と同じであり、各々は光ビームを作る光源（例えばレーザ）と、光ビームが基板１１の底面から反射するときに光ビームを検出するフォトディテクタ（例えばフォトダイオード）を有する。アライメント検出器７６，７８を用いて基板１１が転送ヘッド３７に対して回転によりミスアライメントであるかどうかを調べる。アライメント検出器の一方のフォトディテクタが反射光を検出し、第二のアライメント検出器のフォトダイオードがどの反射光も検出しない場合には、基板１１は第一アライメント検出器の方向に回転することになる。例えば、図２Ｂに示すように、基板１１が適切に整列した位置に対してアライメント検出器７６の方向（左回り）に回転すると、結果として、基板１１はアライメント検出器７６により作成された光ビームの通路に交差するが、アライメント検出器７８により作成された光ビームの通路に交差しない。またアライメント検出器７６，７８を用いて転送ヘッド３７に対して基板がミスアライメントである方向を調べる。例えば、基板１１がアライメント検出器７６，７８双方により作成された光ビームの通路に交差すると、基板１１は適切に整列した位置から大気転送アーム３６に向かう方向に移動することになる。

以下に詳細に記述するように、コントローラ３５（図１Ａ）は基板１１の位置に関するアライメント検出器６０，６２と７６，７８からの情報を受け、この情報を用いて大気転送アーム３６を再較正し、それによって基板１１のミスアライメントを補正する。アライメント検出器のこの配置により、大気転送アーム３６は６００ｍｍ×７２０ｍｍの大きさのガラス基板を±０．５ｍｍの精度でロードロックチャンバ１４に転送することを観察する。

図３によると、真空転送アーム３８は転送チャンバ２７の低部を閉じるベース８０を持ち、軸８４，８５と８６，８７の周りを旋回することにより両方向矢印８３で示すように伸縮できる一対のアーム８１，８２を有する。二つの支持ブレード９０，９２を有する支持ヘッド８８上で基板１１を支える。真空転送アーム３８は軸９４の周りを回転する。

図４Ａと図４Ｂによると、実施形態では、処理チャンバ２０は、例えばチタニウム、アルミニウム、クロミウム、タンタルム、インジウム−錫−酸化物（ＩＴＯ）等で形成されたターゲット１００、磁石アセンブリ１０４と磁石走査機構１０６を含む磁石チャンバ１０２及び基板ポート１１０（例えばスリット弁）を介して基板１１を受納する処理チャンバ１０８を含む物理堆積（ＰＶＤ）スパッタリングチャンバである。ターゲットアセンブリには冷却剤を充填する。磁石チャンバは代わって基板チャンバ１０８内部の圧力と同じ圧力に真空引きする。磁石走査機構１０６は磁石アセンブリ１０４上を前後に走査してスパッタリングプロセスを支援し、ターゲット１００の不均一な腐食を防ぐ。処理チャンバ１０８はサセプタ（スパッタリングペデスタル）１１２、フィンプレート１１６を含む基板アライナ１１４、複数のアライメントピン１１８、サスセプタ１１２の穴から延びる複数のリフトピン１２０を有する。シャドーフレーム１２２は処理中に基板エッジをカバーしてスパッタ材が基板１１の背後やエッジに堆積するのを防ぐ。アライメント検出器１２４，１２６を用いて、以下に詳細に記述するように、基板１１がシャドーフレーム１２２に対してミスアライメントになりそうかどうかを調べる。関連情報については、例えば参照として記載されている米国特許番号５，３５２，２９４を参照されたい。

図４Ｃによると、アライメントピン１１８を基板１１の外側エッジを超えた直ぐの位置でフィンプレート１１６に取付ける。一実施形態では、基板１１を適切にアライメントする場合に基板１１のエッジとアライメントピンの間の隙間を約０．０２インチになるようにアライメントピンを位置決めする。ポート１１０から最も遠く離れたフィンプレート１１６の端部近くに置いた四つのアライメントピンは、ポート１１０に最も近くに置いた四つのアライメントピンよりも長いので、基板１１を処理チャンバ１０８に出し入れするときに、それは短いアライメントピンの上部を容易にクリアできる。八つのリフトピン１２０を基板１１の外側エッジに対応する位置でフィンプレート１１６に取付け、二つのリフトピン１２０をフィンプレート１１６の中央近くに取付けて基板１１の中央部を支える。一実施形態では、短いアライメントピンはフィンプレート１１６上に約２．８３インチ延び、長いアライメントピンはフィンプレート１１６上に約３．０３インチ延びる。二組のアライメントピンは約１０度のテーパ付きの先端領域を有する（図４Ｂ）。アライメントピンはステンレス鋼のような比較的硬い材料で作るのが好ましく、リフトピンはアルミニウムのような柔らかい材料で作るのが望ましい。

図４Ｂ、図４Ｄ、図４Ｅによると、動作時に、真空転送アーム３８は基板１１をポート１１０から処理チャンバ１０８に転送する（図４Ａ）。基板１１をサスセプタ１１２上に置くと（図４Ｂ）、サスセプタ１１２とフィンプレート１１６は共に基板１１の方に動く（図４Ｄ）。基板１１が適切な整列状態にあると（基板位置１３０）、基板１１はアライメントピン１１８に接触しないで、リフトピン１２０により真空転送アーム３８のトウペセグメント８６上に支持される。基板１１がわずかにミスアライメントになると（基板位置１３２）、基板１１のエッジは一つ以上のアライメントピン１１８に接触し、アライメントピンの著しくミスアライメントであると（基板位置１３４）、基板１１は一つ以上のアライメントピン１１８の上部に掛かり、全リフトピン１２０上で静止しないこの場合に、次の処置工程中に基板１１が破損する危険性がある。基板１１をリフトピン１２０上に置き、転送アームを処理チャンバ１０８から引出した後、フィンプレート１１６は静止のままであり、サスセプタ１１２は基板をサスセプタ１１２上に支えるまで基板１１に向かって上に動きつづけ、基板１１のエッジをシャドーフレーム１２２で遮蔽する（図４Ｅ）。基板１１をシャドーフレーム１２２の下に置き、スパッタリングターゲット材により基板１１の基板面上を処理する。

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｄ−図４Ｅと図５によると、アライメント検出器１２４，１２６は振動検出器１３８（例えば、米国カリフォルニア州のSan Juan CapistranoのEndevco社から入手の加速度計、モデル第Ｐ／Ｎ２２２１Ｆ号）であり、一つ以上のアライメントピン１１８に対する基板１１のどんな衝撃やスクラッピングをも検出する。アライメント検出器１２４をアライメントピンの一つの近くでフィンプレート１１６の下側に取付け、アライメント検出器１２６を、フィンプレート１１６を上下させる駆動機構上の真空チャンバの外側に取付ける。図５に示すように、アライメント検出器はさらにノイズフィルタ１４０とエンベロープディテクタ１４２と比較器１４４を有する。電荷変換器１４６は加速度計１３８による電荷信号をスケーリング増幅器１４８により増幅される電圧信号に変換する。ノイズフィルタ１４０は一つ以上のアライメントピンに対する基板衝撃やスクラッピングと相関関係にある周波数で信号を通すバンドパスフィルタを有する。（例えばフィンプレート駆動機構、クライオポンプ及び他のＰＶＤシステム類により生じる）フィンプレートでの背景振動を約２．０ｋＨｚ以下の周波数に限定すると、約２．０ｋＨｚと４．０ｋＨｚの間の信号振幅が基板と一つ以上のアライメントピンとの基板接触状を良く表示することが観察された。バンドパスフィルタのローパス部を１０．２４ｋＨｚでディジタル化する前に４．０ｋＨｚアナログアンチエイリアシングフィルタにする。エンベロープディテクタ１４２は整流器１５０、漏れ積分器１５２、スケーリング増幅器１５４を有する。エンベロープディテクタ１４２により作成された信号はユニポーラ（常に正）であり、ノイズフィルタ１４０により作成された信号よりも非常に緩やかに変化し、従って、ノイズフィルタ信号と同じピーク値を有するが、帯域幅が低く、単一レベル警報をトリガするのに適する。

図６Ａと図６Ｂはアライメント検出器１２４の加速度計１３８の出力側とエンベロープディテクタ１４２の出力側でそれぞれ作成された信号を図示する。これらの信号は、約５５０ｍｍ×６５０ｍｍ×０．７ｍｍの寸法のガラス基板が約０．０４インチだけアライメントピンに重複するようにミスアライメントになり、且つフィンプレートのモータ駆動速度が毎秒約２２，２２２エンコーダパルスである実験の結果である。図６Ｂに示すように、基板は約５秒の直前に一度アライメントピンに接触し、次の０．２５秒程度中にアライメントピンのテーパ付きエッジに滑り込む。フィンプレート駆動機構から生じるノイズスペクトルは駆動システムの動作速度に依存することがわかった。フィンプレート駆動システムの速度を下げて駆動システムノイズスペクトルをバンドパスフィルタのハイパス部以下に移すと、インパクト信号の検出に改善が見られた。一実施形態では、約２１インチ−秒^−２の加速度アラームしきい値が毎秒約６０，０００エンコーダパルスのフィンプレート駆動システムモータ速度に適することが分かった。適切な加速度アラームしきい値は一般に駆動システムモータ速度が下がると低くなる。また、基板とアライメントピン間の接近速度が同じであるとしても、検出器の出力は基板とアライメントピン間の干渉の大きなレベルに対して一般に大きくなることが観察された。特定の理論に限定されないと、検出された現象はおそらく基板とアライメントピン間の初期接触ではなくむしろそれは、基板のエッジがピンにより持上げられた後にアライメントのテーパ部に滑り込むときと、アライメントピンを滑り込ませた後に基板がリフトピンに当たるときの振動であると考えられる。

アライメント検出器１２４，１２６の検出パラメータは基板の固有特性に依り変化するものである。例えば、信号の検出感度は基板の曲げ剛性により変化する。厚いガラス（例えば約１．１ｍｍ）は薄いガラス（例えば約０．７ｍｍ）の曲げ剛性のほぼ約４倍である。厚いガラスがアライメントピンの一つに接触すると、厚いガラスは接触アライメントピン近くの一つ以上のリフトピンを明らかに持上げる。一方で薄いガラスは単に曲がりエッジリフトを収納するが、リフトピンとの接触を損なわない。このエッジリフトの範囲内で、厚いガラスは、それがアライメントピンを後ろに滑らせるときにリフトピンに対して鋭い衝撃を作ることになる。他方で、薄いガラスは後ろに滑りこむよりもアライメントピン上に単に掛かり、検出が困難な比較的小さな振動を作る。基板エッジの状態も基板とアライメントピン間の接触の検出感度に影響する。例えば、鋭いエッジのガラスは一般に平滑なエッジガラスよりもアライメントピンを滑らせる前にリフトピンよりも高く持ち上がる従って、鋭いエッジガラスのミスアライメントは、平滑なエッジガラスよりも大きく、検出が容易な振動を作り出す。

上述のように、種々のアライメント検出器からの情報を用いて処理システムのコンポーネントに対して基板がミスアライメントになる時期を調べる。著しい基板のミスアライメントを検出すると、処理システムを一時的に停止し、一つ以上の転送アームを再較正する。この方法は基板が一つの真空チャンバ内部で破損する可能性を著しく減らし、それによって、システムを基板処理に用いる時間を増やすことになる。警報しきい値が比較的低いと、警報が作動した後に基板処理が継続できる警報しきい値が比較的高いと、警報が作動するや否や直ちに基板処理を終了することになる。

図７Ａに示すように、基板処理の実施形態では、大気転送アーム３６は次の被処理基板を基板カセットからロードロックチャンバに転送する（ステップ１５０）。真空転送アーム３８は基板をロードロックチャンバから取出し（ステップ１５２）、基板が未処理であれば（ステップ１５４）、真空転送アーム３８は基板を転送チャンバ２７から次の処理チャンバに転送する（ステップ１５６）。アライメント検出器１２４，１２６は処理チャンバに装填される基板から生じる振動の大きさ（Ｖ）を検出する（ステップ１５８）。検出振動の大きさが所定のしきい値（例えば約２１インチ−秒-2）よりも大きい（ステップ１６０）と、ミスアライメント警報が作動し、記録を作り、システムを再較正することになる（ステップ１６２）。次に、基板を処理し、ミスアライメント警報が作動しているかどうかを調べる（ステップ１６４）。次に、真空転送アーム３８は基板をロードロックチャンバから取出す（ステップ１５２）。基板を完全に処理していない（ステップ１５４）と、真空転送アーム３８は基板を転送チャンバ２７から次の処理チャンバに転送する（ステップ１５６）そうでないと、真空転送アーム３８は処理基板をロードロックチャンバに転送し（ステップ１６６）、大気転送アーム３６は処理基板を大気カセットロードステーション１２の基板カセットに転送する（ステップ１６８）。ミスアライメント警報をトリガさせて（ステップ１７０）、システムを再較正する（ステップ１７２）。そうでないと、次の被処理基板をロードロックチャンバに装填する（ステップ１５０）。

図７Ｂに示す処理方法は、ミスアライメント警報がトリガ（ステップ１６２）した場合に、製作プロセスを直ちに終了し、基板を直ちに大気カセットロードステーションに戻し、システムを再較正できるようにする（ステップ１７２）ことを除いて、図７Ａに示す方法と同じである。

図８Ａは処理システムを自動的に再較正する方法を図示する。大気転送アーム３６は次の被処理基板をカセットから装填する（ステップ２００）。大気転送アーム３６に対する基板の回転方向をアライメント検出器７６，７８から受信した信号に基づいて記録する（ステップ２０２）。基板をロードロックチャンバに装填するときに、所定のアライメント位置に対する基板の位置をアライメント検出器６０，６２の一方からの信号に基づいて記録する（ステップ２０４）。基板をロードロックチャンバに装填する場合に、コントローラ３５（図１Ａ）は記録された情報を用いて検出されたどのミスアライメントに対しても自動的に補正する（ステップ２０６）この補正は検出位置に対応する大気転送アーム３６の位置の内部表示を調整することにより行う。次に基板を上述のように処理する（ステップ２０８）。このアライメント検出器の構成により、大気転送アーム３６は約±０．５ｍｍの精度で面積６００ｍｍ×７２０ｍｍのガラス基板をロードロックチャンバ１４に転送することが観察された。

図８Ｂは単独で、あるいは図８Ａの再較正方法と組合せて行う処理システムを再較正する別の方法を図示する。大気転送アーム３６は次の被処理基板をカセットからロードロックチャンバの一つに転送する（ステップ２１０）。基板の位置（Ｐ0大きさと方向）をアライメント検出器７６，７８と６０（あるいは６２）から受信した情報から決め、記録する（ステップ２１２）。次に基板を処理する（ステップ２１４）。処理基板をロードロックチャンバから取出すと、基板の位置（Ｐ大きさと方向）をアライメント検出器７６，７８と６０（あるいは６２）から受信した情報から決め、記録する（ステップ２１６）。ＰとＰ_０の差が所定のしきい値Ｐ_ｔｈ（例えば約０．０２インチから約０．０３インチ）（ステップ２１８）よりも大きいと、真空転送アーム３８を再較正する（ステップ２２０）そうでないと、次の基板をロードロックチャンバに装填する（ステップ２１０）。従って、ＰとＰ0間の差がＰthよりも大きいと、真空転送アーム３８の再較正を行う。

真空転送アーム３８を種々の方法で再較正する。例えば、転送チャンバ２７を一時的に大気圧に引き上げ、真空転送アーム３８を手動で再較正する。代わって、例えば図８Ｂの方法で決定したように、真空転送アーム３８をミスアライメントの大きさと方向に基づいて自動的に再較正する。例えば、真空転送アーム３８を各基板処理サイクルに対して繰返し再構成し、ＰとＰ0間の差を真空転送アーム３８のコントローラにフィードバックし、この情報を用いて、ミスアライメントの全ては真空転送アーム３８のミスアライメントに起因するという仮定に基づいて真空転送アーム３８を自動的に再較正する。

図９によると、一つ以上の処理チャンバは、フィンプレート２３８の背後の同一線上にない三つの場所に三つの振動検出器２３２，２３４と２３６を取付けたアライメント検出器を有するフィンプレートを含む。基板を矢印２４０で示した方向に処理チャンバ内に装填すると、基板がフィンプレート２３８の上側に置いた一つ以上のアライメントピンに接触する場合に、振動は接触アライメントピンから発生し、振動検出器２３２，２３４と２３６により検出される。真空転送アーム３８の位置はそれが処理チャンバに移動するときに周知なので、アライメントピンが基板に接触する時間（基準時間）は予め周知である。さらに、振動検出器をアライメントピンに対して異なる位置で装填するので、接触−誘導振動が振動検出器２３２，２３４，２３６により検出されるのに要する時間を利用してどのアライメントピンが基板に接触するかを調べる。例えば、基準時間と、接触−誘導振動を振動検出器により検出する時間との遅れは接触アライメントピンと振動検出器間の大まかな距離の値になる。これらの大まかな距離の決定値を、アライメント検出器に対するアライメントピンの位置の情報と共に利用してどのアライメントピンが基板に接触するかを決定する。基板と転送アーム間の回転ミスアライメント（Φ）を基板１１に接触すると認識されたアライメントピンに基づいて決定する。この情報を利用して真空転送アーム３８を再較正する。

図１０Ａによると、別の実施形態では、アライメント検出器２５０と２５４は基板１１の位置に関する情報を提供し、この情報を用いて真空転送アーム３８を再較正する。アライメント検出器２５０は光ビーム２５８を作る光源２５６（例えばレーザ）とフォトディテクタ２６０（例えばフォトダイオード）を有する。真空転送アーム３８は基板を処理チャンバ２２（影で示す）の方に運ぶので、基板１１の前縁２６２は光ビーム２５８の通路を交差し、光ビーム２５８をアライメント検出器２５０の方に反射させる。真空転送アーム３８の位置と基板１１の寸法は事前に周知である。この情報を用いて、基板１１と真空転送アームが整列にある場合に、基板１１の前縁２６２がビーム２５８の通路に交差する基準時間を決定する。アライメント検出器２５０を用いて、基板１１がミスアライメントになりそうかどうかを決め、且つ、光ビーム２５８をフォトディテクタ２６０により最初に検出した時間に基づいてミスアライメントの大きさ（Ｒ）を決定する。ビーム２５８を所定の基準時間前に検出すると、基板１１は所定のアライメント位置に対して真空転送アーム３８から離れる方向に移動していると思われる。ビーム２５８を所定の基準時間後に検出すると、基板１１は所定のアライメント位置に対して真空転送アーム３８に向かう方向に移動していると思われる。アライメント検出器２５４は振動検出器をアライメントピンの一つの近くにあるフィンプレート１１６の背後に置く。アライメント検出器２５４により検出された接触−誘導振動の大きさが所定のしきい値よりも大きいと、処理システムを上述のように再較正する。また、基板１１が一つ以上のアライメントピンに接触する時間と、接触−誘導振動をアライメント検出器２５４により検出する時間との間の遅れを利用して接触アライメントピンと振動検出器間の距離を決め、この情報を用いてどのアライメントピンが基板１１に接触するかを調べる。基板１１と真空転送アーム３８間の回転ミスアライメント（Φ）を、基板１１に接触していると認識されたアライメントピンに基づいて決定する。この情報を用いて真空転送アーム３８を再較正する。

図１０Ｂによると、真空転送アーム３８を以下のようにアライメント検出器２５０と２５４（図１０Ａ）により与えられた情報に基づいて再較正できる。アライメント検出器２５０と２５４からの情報を真空転送アーム３８の動作を制御するマイクロプロセッサにより受信する（ステップ２７０）。基板ミスアライメントの大きさ（Ｒ）と方向（Φ）を決定する（ステップ２７２）。次に、真空転送アーム３８をＲとΦに基づいて再較正する（ステップ２７４）。図７Ａと図７Ｂに対して記述したように、基板１１を処理した後に、真空転送アーム３８を再較正できるし、また著しい基板のミスアライメントを検出するや否や真空転送アーム３８を再較正できる。アライメント検出器２５０と２５４からの継続的なフィードバックに基づいて真空転送アーム３８を手動で再較正したり、繰返し再較正する。

関連情報に対しては、米国特許番号第５，５３５，３０６号と第５，５３７，３１１号を参照されたい。

なお他の実施形態も特許請求の範囲内にある。

装填チャンバ、転送チャンバ、及び複数の処理チャンバを含む基板処理システムの概略上面図である。 図１Ａの基板処理システムにおける基板移動の例を示すブロック部である。 図１Ａの基板処理システム内で基板を処理する方法の例の流れ図である。 図１Ａに示し、複数の基板カセットと自動大気転送アームを含む装填チャンバの概略前面図である。 図２Ａに示す自動大気転送アームの転送ヘッドの概略上面図である。 図１Ａに示し、自動真空転送アームを含む転送チャンバの概略前面図である。 基板アライナと基板支持部を含む基板処理チャンバの概略断面側部図である。 図４Ａの処理チャンバに転送される基板の概略側面図である。 図４Ａに示す基板アライナの概略上面図である。 図３に示す自動真空転送アームから基板を取出すように置かれた図４Ａに示す基板支持部と基板アライナの概略側面図である。 基板を処理するときの、図４Ａに示す基板支持部と基板アライナの位置を示す。 振動検出器とノイズフィルタを含む基板アライメント検出器の概略図である。 基板を真空チャンバに装填したとき、図５に示す振動検出器により作成した信号のプロットである。 図５に示すノイズフィルタによりフィルタリングされた後の図６Ａの信号のプロットである。 基板を処理する方法の流れ図である。 基板を処理する方法の流れ図である。 図１Ａの基板処理システムを再較正する方法の流れ図である。 図１Ａの基板処理システムを再較正する方法の流れ図である。 基板処理チャンバ用の基板アライナと代替基板アライメント検出器の概略底面図である。 基板処理チャンバ、基板転送チャンバ及び、基板がミスアライメントになりそうかどうかを調べる代替アライメント検出器システムの概略側面図である。 基板を処理する方法の流れ図である。

Claims (10)

1. 処理用の真空チャンバに基板を転送するステップと、
   前記基板が前記チャンバ内にある間に前記基板を支持するようにされた支持部を移動させるステップを有する、前記基板を処理するステップと、
   前記支持部が移動するときにピンの振動を検出するステップと、前記ピンの検出された前記振動から背景振動を表すノイズ信号をフィルタするステップとを有する、前記基板を処理する間に前記チャンバで物理的状態の変化を検出するステップと、
   を含む基板処理方法。
2. 前記支持部が移動するときに検出されてフィルタされた前記振動が第１のしきい値を超えた場合、第１の警報が作動するステップをさらに含む請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記第１の警報の作動に応じて、前記基板の損傷を避けるために前記基板を処理するステップを終了するステップをさらに含む請求項２に記載の基板処理方法。
4. 前記支持部が移動するときに検出されてフィルタされた前記振動が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を超えた場合、第２の警報が作動するステップを含み、前記第２の警報の作動に関わらず、前記基板を処理するステップを完了させる請求項２に記載の基板処理方法。
5. 前記チャンバで物理的状態の変化を検出するステップが、前記支持部が移動するときに複数のピンの振動を検出するステップと、前記ピンの検出された前記振動からノイズ振動をフィルタするステップを有する請求項１に記載の基板処理方法。
6. 基板を処理するようにされた真空チャンバと、
   前記チャンバ内に置かれ、基板が処理されている間に前記チャンバ内で移動するようにされ、基板を支持するようにされた基板支持部と、
   前記基板支持部に隣接するピンと、
   基板が処理されている間に前記チャンバの中での物理的状態の変化を検出するようにされた検出器であって、前記ピンに結合されると共に前記支持体が移動するときに前記ピンの振動を検出するようにされた振動検出器と、前記ピンの検出された前記振動から背景振動を表すノイズ信号をフィルタするようにされたノイズフィルタとを有する検出器と、
   を含むシステム。
7. 前記検出器に結合され、前記支持部が移動するときに検出されてフィルタされた前記振動が第１のしきい値を超えた場合、第１の警報を作動させる警報装置をさらに含む請求項６に記載のシステム。
8. 作動した前記第１の警報に応じて、前記基板の損傷を避けるために前記基板の処理を終了するようにされたコントローラをさらに含む請求項７に記載のシステム。
9. 前記警報装置は、前記支持部が移動するときに検出されてフィルタされた前記振動が前記第１のしきい値よりも低い第２のしきい値を超えた場合、第２の警報が作動するようにされると共に、前記システムは、作動した前記第２の警報に関わらず、前記基板の処理を完了させるようにされたコントローラをさらに含む請求項７に記載のシステム。
10. 前記基板支持部に隣接する複数のピンをさらに含み、前記振動検出器は前記支持部が移動するときに前記複数のピンの振動を検出するようにされると共に、前記ノイズフィルタは前記ピンの検出された前記振動から背景振動を表すノイズ信号をフィルタするようにされた請求項６に記載のシステム。

Images