JPH04162446A - 基板搬送機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は室内圧力雰囲気が変動する半導体露光装置に関
し、特に、真空吸着を用いて基板の着脱、搬送および保
持を確実に行うための基板搬送機構に関する。

［従来の技術］ 従来、半導体露光装置等のウェハ搬送系では、水平に設
置された設置台（以下、ステージと呼ぶ）に対し、ウェ
ハを保持するウェハ保持ハンドによってステージへのウ
ェハ受渡しが行われるように構成されていた。この場合
のウェハ保持ハンドおよびステージがウェハを保持する
方法としては、真空吸着や静電吸着が用いられている。

また、ウェハをハンドからステージあるいはステージか
らハンドに受渡す際には、確認としてバキュームセンサ
や静電センサにより受取り側の保持が確実となったか否
かをチエツクしている。

上記のような水平に設置され−たステージでは、ウェハ
受渡しの際に受取り側の保持が不完全な状態で受渡し側
の保持が解除されたとしても、ウェハはステージ上に載
置されているためステージ上からウェハが落下すること
はない。そして、バキュームセンサや静電センサによっ
て、ある−定時間内に受取り側の保持が確定されたこと
を゛・　　　　　　　チ、９りす、ユ、ア、ウェア、。

受渡、８ユケージ」二へのウェハの吸着が完了する。

ウェハ保持ハンドは、例えばパルスモータ等のアクチュ
エータを使った駆動系により駆動され、通常そわをコン
トロールするコントローラおよびドライバを備えている
。そして、ステージ」二のある基準位置もしくはステー
シトにウェハが接触する位置までの保持ハンドの駆動制
御は、所定のパルス量をパルスモータに与えることで可
能となる。

ところで、近年注目されているいわゆるＳＯＲ光を用い
たＸ線露光の場合、ＳＯＲ光が必ず水平方向にでてくる
こと、およびＸ線に対する適当な反射鏡がないことから
、露光時にはウェハおよびマスクを立てて対向させる構
成とせざるを得ない。したがって、ウェハを吸着するス
テージも垂直設置にせざるを得ない。

しかしながら、このような垂直設置のステージにウェハ
等を搬送して設置する縦型搬送系においては、ウェハ受
渡しでの保持ハンドの駆動制御の際に、前記従来例で行
ったとと〈ウェハのステージ上のある基準位置あるいは
ステージ上にウェハが接触する位置までパルス量コント
ロールのみで保持ハンドの駆動制御を行うだけでは、ウ
ェハの受渡しが不充分となり、ステージにウェハを吸着
できないまま保持ハンドでの受渡しが行われ、ウェハの
落下や、該落下によるウェハ破損が生じる恐れがある。

また、Ｘ線露光装置においては、Ｘ線源とＸ線マスクと
の間のＸ線透過径路およびウェハステージやウェハ搬送
部、マスク搬送部などがＸ線露光雰囲気内に設置される
。これは、Ｘ線露光雰囲気内に大気が存在すると、Ｘ線
が大気に吸収されてしまい透過率が低下して露光不足が
生じ、これによりスルーブツトが低下してしまうためで
ある。

そこでＸ線露光雰囲気内はＸ線の吸収しにくい気体、例
えばヘリウム等が高純度で満たされ、さらに雰囲気圧力
が一定の減圧雰囲気に制御されている。

上記のような雰囲気条件のもとで、ウェハを真空吸着に
よって保持し、ウェハの受渡しを行おうとする場合は、
受渡し側の駆動用アクチュエータのパルス量コントロー
ルだけでは、受取り側の吸着が不充分となって落下環の
エラーが生じてしまう可能性がある。

このような受渡しエラーの原因の１つに、受取り側の吸
着もしくは、真空吸着するための真空ポンプの能力不足
と、Ｘ線露光雰囲気圧力に関する要因がある。すなわち
、ウェハの受≠しを行う場合には、受取り側がウェハの
吸着を開始したときの雰囲気圧力と受取り側の吸着圧力
とに充分な差圧がなければ、確実にウェハの吸着を行う
ことはできない。これは、例えば真空ポンプの能力を高
めても受取り側の吸着力が小さい場合には問題となる。

したがって、両者の能力を高めることで、受渡しの信頼
性の向上を期待できる。しかしながら、大気内搬送と、
真空内搬送との両方の圧力条件のもとで、上記の方法に
よりウェハ受渡しを行う場合に、受取り側の吸着力を高
めるためには、ステージやハンドの構造を吸着面積の大
きなものとする必要があり搬送部が大型化し、結果的に
は装置の大型化を招来してしまう。また、真空ボンブの
場合においても、高性能化を図るために高コストの真空
ポンプを必要とする。

また、ウェハの吸着状態を確認してシーケンス動作を行
うことにより、高コストの真空ポンプを用いることなく
受渡しの信頼性を向上する方法がある。ウェハの吸着状
態の確認はウェハの吸着圧力をバキュームセンサにより
検出した値から判断されるが、バキュームセンサは真空
排気するための真空配管上のいずれかの位置に設置され
ており、実際の吸着面とバキュームセンサが配置されて
いる箇所の間には配管系のコンダクタンスが存在する。

そのため、ウェハを吸着した場合、吸着面上での吸着状
態を厳密には検出していないこととなり、配管系でのコ
ンダクタンスによっては、バキュームセンサが吸着状態
を示す値を検出していても、吸着面での圧力か吸着ｉ■
能な差圧に達していない状態が発生し、ウェハが落下し
てしまう危険性がある。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ 上述した従来の基板搬送機構では、基板受渡しの信頼性
を向上するためには搬送部の大型化および真空ポンプの
高性能化を図る必要があり、装置の大型化や高コスト化
を招来してしまうという問題点がある。

本発明は、上述の従来技術が有する問題点に鑑みてなさ
れたもので、縦型の搬送系で、雰囲気圧力が変化しても
高い信頼性でウェハの受渡しを実現できる基板搬送機構
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の基板搬送機構は、 圧力が変動するチャンバ内に設けられ、真空吸着により
基板を保持する基板設置台および移動可能な基板保持ハ
ンドとの間で基板の受渡しを行うための基板搬送機構で
あって、 基板設置台における基板の保持状態を検出するために、
その吸着圧力を検出する第１のバキュームセンサと、 基板保持ハンドにおける基板の保持状態を検出するため
に、その吸着圧力を検出する第２のバキュームセンサと
、 チャンバ内の雰囲気圧力を検出する圧力センサと、 チャンバ内の雰囲気圧力に応じて変化する、基板設置台
および基板保持ハンドのそれぞれが基板の吸着を開始し
てから保持状態となるまでの各遅延時間を記憶する記憶
手段と、 圧力センサによって検出されるチャンバ内の雰囲気圧力
と第１のバキュームセンサまたは第２のバキュームセン
サにてそれぞれ検出される吸着圧力とから基板設置台ま
たは基板保持ハンドにおける基板の吸着状態を確認し、
これに基いて基板搬送動作の制御を行う制御手段とを具
備し、制御手段は、基板設置台または基板保持ハンドに
おける基板の吸着状態の確認を、基板の吸着が開始され
てから現在のチャンバ内の雰囲気圧力に応じて記憶手段
に記憶されている遅延時間が経過した後に行う。

［作用］ 基板吸着状態の確認は、チャンバ内の雰囲気圧力と吸着
圧力とから確認されるので、チャンバ内の雰囲気圧力の
変化に関わらずに基板の吸着確認が行われる。

また、上記の吸着状態の確認は、基板吸着開始時から現
在のチャンバ内の雰囲気圧力に応じた遅延時間が経過し
た後に行われるので、基板の吸着確認にエラーが生じた
場合（非吸着状態のものを吸着状態として判断してしま
う）にも基板が落下する危険性は少なくなる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明による露光装置の要部の概略構成を示す
斜視図である。

図中、１３は露光用チャンバ、１はウェハ、２はウェハ
１を保持するためのウェハハント、３はウェハ１が露光
時に吸着されて設置されるウェハステージ、４はウェハ
ステージ３上にウェハ１が吸着されたか否かの状態を検
出するためのバキュームセンサ、５はウェハハンド２上
にウェハ１が吸着された１か否かの状態を検出するため
のバキュームセンサ、６はチャンバ１３内の雰囲気圧−
力を検出するためにその内壁に取付けられたバキューム
センサ、７，８はそれぞわウェハステージ３、ウェハハ
ンド２による吸着状態を制御するだめの電磁バルブ、９
はウェハハンド２をｙ方向に移動させるためのアクチュ
エータであるパルスモータ、１０はパルスモータ９の駆
動によりｙ方向に移動するウェハハンド台、１１はウェ
ハハンド台１０を載置し、Ｘ方向に不図示の駆動手段に
よって移動可能なスライド台、１２はチャンバ１３の内
壁面に固設され、ウェハステージ３を支持しているベー
ス台である。上記のものはいずれもチャンバ１３内に収
容されている。

ウェハハンド２およびウェハステージ３におけるウェハ
１を吸着するための負圧は、チャンバ１３の外部に設ｉ
られてこれらのものと結ばれる真空ポンプ１４によって
得られる。上記の電磁弁７およびバキュームセンサ４は
真空ポンプ１４とウェハステージ３とを結ぶ径路中に設
けられ、電磁弁８およびバキュームセンサ５は真空ボブ
１４とウェハハンド２を結ぶ径路中に順に設けられてい
る。チャンバ１３内の圧力を制御することは、チャンバ
１３用に設けられた不図示の真空ポンプおよび該真空ポ
ンプとチャンバ１３とを結ぶ径路中に設けられた電磁弁
１５によって行われる。

本実施例における各電磁弁７，８．１５およびパルスモ
ータ９の制御は、各バキュームセンサ４．５．６の検出
圧力値を人力する制御手段によって行われる。該制御手
段とチャンバ１３内に設けられた各バキュームセンサ４
，５．６および各電磁弁７．８との信号の送受は信号線
群１６によって行われる。

第２図は上記の制御手段の構成を示すブロック図である
。

制御手段２０は、３個の検出回路２１．〜２１３．２個
のコンパレータ２２．．２２□、Ａ／Ｄコンバータ２３
、入力端インタフェース２４、制御装置２５、ＲＯＭ２
６、出力側インタフェース２７、バルブコントローラ２
８．３個のパルブトライバ２９、〜２９３、アクチュエ
ータコントローラ３０およびアクチュエータドライバ３
１により構成されている。

ウェハステージ３、ウェハハンド２におけるウェハ１の
吸着状態をそれぞれ検出するための各バキュームセンサ
４，５の各出力とチャンバ１３内の雰囲気圧力を検出す
るためのバキュームセンサ６の出力は、信号線群１６を
介して各検出回路２１、〜２１３にそれぞれ人力され、
電圧値に変換される。各検出回路２１１〜２１３の出力
のうち、検出回路２１．．２１２の各出力は、コンパレ
ータ２２．．２２２にそれぞれ人力されて所定の基準電
圧（可変）と比較され、ウェハ１の吸着状態を示す二値
信号に変換される。また、検出回路２１３の出力はＡ／
Ｄコンバータ２３に人力されて複数ビットの信号に変換
される。これらの各コンパレータ２２．，２２２および
Ａ／Ｄコンバータ２３の出力は、入力端インタフェース
２４を介して制御装置２５に送出される。

ここで、ウェハハント２およびウェハステージ３にそれ
ぞれ検出されるウェハ１が吸着状態にあるかを判断する
ための基準となる圧力は、チャンバ１３内の雰囲気圧力
に応じて変動する。このため制御装置２５はＡ／Ｄコン
バータ２３より出力され、入力端インタフェース２４を
介して入力されるチャンバ１３内の雰囲気圧力を示す信
号の内容に応じて各コンパレータ２２．，２２２の各基
準電圧を不図示の設定手段によって変動する。

記憶手段であるＲＯＭ２６は、チャンバ１３内の雰囲気
圧力に応じて予め定められた遅延時間を記憶する。制御
装置２５は、該遅延時間を用いてウェハ１の受渡し動作
の制御を行うもので、出力側インタフェース２７、バル
ブコントローラ２８および各バルブドライバ２９．〜２
９３をそれぞれ介することにより各電磁弁７，８．１５
の開閉動作の制御を行い、出力側インタフェース２７、
アクチュエータコントローラ３０およびアクチュエータ
ドライバ３１を介することによりパルスモータ９の動作
を制御を行う。

次に、第３図、第４図を用いて遅延時間の説明を行う。

第３図は、チャンバ１３内の雰囲気圧力がＰ（Ｔｏｒｒ
）に対して、ウェハハンド２とウェハステージ３とでウ
ェハ１を受渡しを行うときの吸着圧力の時間的変化を示
したものである。

ウェハ１の受渡しは、チャンバ１３内の雰囲気圧力がＰ
　、　＝　７６０　Ｔｏｒｒ　（大気）の場合とＰ２＝
１５ＱＴｏｒｒ（露光時での圧力）の場合について行っ
た。ここで、△Ｐａと△Ｐｂは、実線で示すウェハステ
ージ３および一点鎖線で示すウェハハンド２のそれぞれ
が、チャンバ１３内の雰囲気圧力に対して、ウェハ１を
吸着することができる差圧値を求めたものである。ウェ
ハステージ３はチャンバ１３内の雰囲気圧力に対し、差
圧△Ｐａ岬２０　Ｔｏｒｒでウェハ１を吸着することが
でき、ウェハハンド２は差圧△Ｐｂ岬５０Ｔｏｒｒでウ
ェハ１を吸着することができる。したがってウェハ１の
受渡しを行うにはチャンバ１３内の雰囲気圧力に対して
それぞれ△Ｐａ、△Ｐｂの差圧がなければ確実な吸着は
行われない。また、これらの差圧を得るまでの時間はチ
ャンバ１３内の雰囲気圧力Ｐが低くなるほど長いものと
なる。

ウェハステージ３およびウェハハンド２のそれぞれは、
ウェハ１の吸着が開始されるとチャンバ１３内の雰囲気
圧力がＰｌの場合には時間ｔｌ＋ｔ２後にそれぞれ差圧
△Ｐ８．ΔＰｂに達し、チャンバ１３内の雰囲気圧力が
２２の場合には時間ｔ’、、ｔ’２にそれぞれ差圧△Ｐ
ａ、△Ｐ、に達する。ここで、ｔ、、ｔ２．ｔ’、、ｔ
１２のそれぞれは二〇、２．０．３．０．５　、１．７
　（ｓｅｃ）であった。また、ウェハ１の吸着を開始し
てから差圧が変化しなくなるまで時間ｔ３は、ウェハス
テージ３、ウェハハンド２ともチャンバ１３内の雰囲気
圧力に関しないものであり、約２　（ｓｅｃ）であった
。

第４図は、チャンバ１３内の雰囲気圧力Ｐと、ウェハス
テージ３およびウェハハンド２の差圧が△Ｐａ、△Ｐｂ
にそれぞれ達するまでの時間を示す図である。

ＲＯＭ２６（第２図参照）は第４図に示す関係を記憶す
るもので、制御装置２５は、ＲＯＭ２６に圧力Ｐに応じ
て記憶されている時間を遅延時間Ｔとして用いてウェハ
の受渡し動作の制御を行う。

第５図は、ウェハハンド２からウェハステージ３ヘウエ
ハ１を受渡す場合の制御装置２５の制御動作を示すフロ
ーチャートである。

制御装置２５は、ウェハハンド２からウェハステージ３
への受渡しを行う旨の指示人力を受付けた場合には、ま
ず、ウェハステージ３上にウェハ１が存在するかを確認
しくステップＳ１）、有る場合にはウェハステージ３か
らウェハハンド２ヘウエハ１の受渡しを行うシーケンス
に移行して終了とする（ステップＳ２）。ウェハステー
ジ３上にウェハ１が無い場合には、引き続いてウェハハ
ンド２にウェハ１が吸着されているかの確認を行う（ス
テップ３．３）。ここで、ウェハハンド２にウェハ１が
吸着されていない場合には、ウェハハンド２およびウェ
ハステージ３のいずれにもウェハ１が存在しないことと
なるため、エラーと見なしてエラー処理（例えば再度シ
ーケンス動作を行う、システムをリセットする等）を行
う（ステップＳ４）。ウェハハンド２にウェハ１が吸着
されている場合には、チャンバ１３内の雰囲気圧力の検
出を行う（ステップＳ５）。この、チャンバ１３内の圧
力検出、を行うのは、通常チャンバ１３内は、ウェハ露
光時には、一定の減圧圧力（本実施例では、例えば１５
０Ｔｏｒｒに設定）雰囲気とされているが、ウェハ搬送
は必ずしも減圧雰囲気だけで行うものとは限られないこ
とによる、例えば装置にトラブルが発生し、チャンバ１
３内を大気開放にしなければならない場合等には大気圧
（７６０Ｔｏｒｒ）中でのウェハ搬送が行われる。

次に、上記のステップＳ５にて検出されたチャンバ１３
内の雰囲気圧力に対してＲＯＭ２６に記憶されているウ
ェハステージ３の遅延時間Ｔを読出す（ステップＳ６）
。続いて、ウェハハンド２をウェハ１の受渡し位置とな
るウェハステージ３方向へ移動させる（ステップＳ７）
。この移動制御は、パルスモータ９の回転を制御をする
ことによって行われる。また、ウェハ１の受渡し位置は
、ウェハ１がウェハステージ３の吸着面にほぼ接触する
位置とされる。次に電磁弁７を“開″状態としてウェハ
ステージ３による吸着を開始する（ステップＳ８）。制
御装置２５は、この吸着動作が開始されてからの時間が
ステップＳ６にてＲＯＭ２６より読出された遅延時間Ｔ
を過ぎたかを確認しくステップＳ９）、遅延時間Ｔ経過
したときにウェハステージ３にウェハ１が吸着されてい
るかの確認を行う（ステップ１０）。ウェハステージ３
による吸着が開始されたとき、ウェハ１はウェハステー
ジ３にほぼ接触する位置に位置決めされているため、遅
延時間Ｔの経過後にはウェハ１は吸着状態とされる。

制御装置２５は、ウェハステージ３にウェハ１が吸着さ
れたことを確認すると、電磁弁８を“閉”状態としてウ
ェハハンド２による吸着動作を解除とする（ステップ５
１１）。続いて、ウェハハンド２を反ウェハステージ３
方向に退避移動させる（ステップ５１２）。

以上のシーケンスにより、ウェハハンド２からウェハス
テージ３へのウェハ１の受渡しが可能となったが、ウニ
ハスデージ３からウェハハンド２への受渡しについても
、上記のようにチャンバ１３内の圧力を検出し、ウェハ
ハンド２に受渡しを行う時の最適な遅延時間を設定して
やることで確実な受渡しが可能となる。

本実施例においては、チャンバ内圧力に応じた各吸着部
における吸着開始時から吸着可能な差圧となるまでの時
間（遅延時間）を予め記憶させ、該遅延時間経過後にウ
ェハの吸着確認を行うので、配管系のコンダクタンスに
起因するウェハの落下が生じることを防ぐことができる
。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように構成されているので、以下
に記載するような効果を奏する。

基板の受渡しを行うための基板の吸着確認を、現在のチ
ャンバ内の雰囲気圧力に応じた遅延時間が経過した後に
行うことにより、高い信頼性にて基板の着脱を行うこと
ができ、受渡し時における基板の落下を防止することが
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による露光装置の一実施例の要部構成を
示す概略斜視図、第２図は第１図に示した実施例の制御
を行う制御手段の構成を示すブロック図、第３図は第１
図中のチャンバ１３内の雰囲気圧力Ｐと基板の吸着を開
始してからの吸着圧力の時間的変化を示す図、第４図は
チャンバ１３内の雰囲気圧力とウェハステージ３および
ウェハハンド２のそれぞれが吸着可能となるまでの時間
を示す図、第５図はウェハハンド２からウェハステージ
３ヘウエハ１を受渡す場合の制御装置２５の制御動作を
示すフローチャートである。 １・・・ウェハ、　　　　２・・・ウェハハンド、３・
・・ウェハステージ、 ４．５・・・バキュームセンサ、 ６・・・圧力センサ、　　７，８．１５・・・電磁弁、
９・・・パルスモータ、１０・・・ウェハハンド台、１
１・・・スライド台、１２・・・ベース台、１３・・・
チャンバ、　　１４・・・真空ポンプ、１６・・・信号
線群、　２０・・・制御手段、２１、〜２１３・・・検
出回路、 ２２、．２２２・・・コンパレータ、 ２３・・・Ａ／Ｄコンバータ、 ２４・・・入力端インタフェース、 ２５・・・制御装置、　２６・・・ＲＯＭ、２７・・・
出力側インタフェース、 ２８・・・バルブコントローラ、 ２９１〜２９３・・・バルブドライバ、３０・・・アク
チュエータコントローラ、３１・・・アクチュエータド
ライバ、 Ｓ１〜Ｓ１２・・・ステップ。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧力が変動するチャンバ内に設けられ、真空吸着に
   より基板を保持する基板設置台および移動可能な基板保
   持ハンドとの間で基板の受渡しを行うための基板搬送機
   構であって、 前記基板設置台における基板の保持状態を検出するため
   に、その吸着圧力を検出する第１のバキュームセンサと
   、 前記基板保持ハンドにおける基板の保持状態を検出する
   ために、その吸着圧力を検出する第２のバキュームセン
   サと、 前記チャンバ内の雰囲気圧力を検出する圧力センサと、 前記チャンバ内の雰囲気圧力に応じて変化する、前記基
   板設置台および基板保持ハンドのそれぞれが基板の吸着
   を開始してから保持状態となるまでの各遅延時間を記憶
   する記憶手段と、 前記圧力センサによって検出されるチャンバ内の雰囲気
   圧力と前記第１のバキュームセンサまたは第２のバキュ
   ームセンサにてそれぞれ検出される吸着圧力とから前記
   基板設置台または前記基板保持ハンドにおける基板の吸
   着状態を確認し、これに基いて基板搬送動作の制御を行
   う制御手段とを具備し、 前記制御手段は、前記基板設置台または前記基板保持ハ
   ンドにおける基板の吸着状態の確認を、基板の吸着が開
   始されてから現在のチャンバ内の雰囲気圧力に応じて前
   記記憶手段に記憶されている遅延時間が経過した後に行
   うことを特徴とする基板搬送機構。