JPH04298060A - ウエハの位置合わせ装置 - Google Patents

ウエハの位置合わせ装置

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JPH04298060A
JPH04298060A JP3087524A JP8752491A JPH04298060A JP H04298060 A JPH04298060 A JP H04298060A JP 3087524 A JP3087524 A JP 3087524A JP 8752491 A JP8752491 A JP 8752491A JP H04298060 A JPH04298060 A JP H04298060A
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wafer
wafers
load lock
lock device
deviation
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JP3087524A
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Hiroo Ono
博夫 小野
Satoru Osawa
哲 大沢
Teruo Asakawa
輝雄 浅川
Kenji Nebuka
根深　憲司
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Specific Conveyance Elements (AREA)

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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はロードロック装置及びウ
エハの搬送システム並びにウエハの位置合わせ装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハを、真空雰囲気で処理を行
うための処理槽内と外部（大気圧雰囲気）との間で受け
渡しする場合、真空排気の時間を短縮して作業効率を図
る点からロードロック装置が用いられている。このロー
ドロック装置によれば、例えば外部からウエハを処理槽
内に搬入する場合、ウエハを一旦ロードロック室内に入
れ、ここで所定の圧力まで真空排気した後ロードロック
室を処理槽内の雰囲気に開放し、次いでウエハを処理槽
内に搬入する。
【０００３】ところでウエハには結晶の方向性があるた
めウエハを処理あるいは検査するときにウエハの中心位
置に加えてその向きについても位置合わせを必要とする
場合がある。
【０００４】例えばイオン注入装置では、図９に示すよ
うにターミナルユニットＴのイオン発生器Ｉから発生し
たイオンを分析マグネットＭで曲げて加速管Ａを通じ、
処理槽１内のターンテーブル１ａ（イオン注入時には起
立している。）上のウエハＷに対し順次イオン注入を行
っている。一方各ウエハは外部からターンテーブル１ａ
において正確に位置合わせした状態で載置されなければ
ならない。
【０００５】そこで従来では例えば図１０に示すように
処理槽１の外の所定位置に置かれたキャリア３からウエ
ハＷを大気側の搬送ロボットＲ１により一枚づつ一旦位
置合わせ装置ＯＤに移し、ここでウエハの向き及び中心
の位置ずれを検出して、そのずれ分について例えば方向
の修正及び中心の修正の２ステップを行って位置決めし
、次いで搬送ロボットＲ１により位置合わせ装置ＯＤ内
のウエハＷをロードロック装置２内に移し、この中を真
空排気した後処理室１側の搬送ロボットＲ２によりウエ
ハＷをロードロック装置２からターンテーブル１ａに搬
送していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
法では、キャリアからウエハを一枚づつロードロック装
置内に搬入する際に、一旦位置合わせ装置を経由しなけ
ればならないため、ウエハのハンドリング回数が増え、
この結果ウエハのダメージ、パーティクルなどが増加し
やすくなって歩留まりの低下につながると共に、ハンド
リング回数の増加に伴って搬入時間が増加し、装置の処
理スループットを下げる要因になっていた。　　しかも
真空度がある程度低くなってからウエハの処理槽内の真
空付近にまで近づけるにはかなり長い時間がかかり、こ
のような真空排気をロードロック装置にてウエハ一枚一
枚について行っているのでこの点からもスループットが
低かった。　　更に位置合わせ装置に着目すると例えば
ウエハの中心位置の修正をするためにＸ方向、Ｙ方向の
サーボ機構などが必要であり、このため装置が複雑でコ
スト的にも高価であるし、また装置の設置スペースが必
要になるという不利益があった。
【０００７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、スループットの向上、歩留
まりの向上及び装置の小形化を図ることができるロード
ロック装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、このような目的に加
え、更にウエハの位置ずれの修正を効率よく行うことの
できるウエハの搬送システムを提供することにある。
【０００９】本発明の更に他の目的は、複数枚のウエハ
に対し、位置ずれの修正を効率よく行うことのできるウ
エハの位置合わせ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ウエ
ハを一の気体雰囲気から他の気体雰囲気に受け渡す時に
、一旦ウエハをロードロック室内に置いてこの気体雰囲
気を他の気体雰囲気と同じまたは近似した状態にした後
、他の気体雰囲気に開放するロードロック装置において
、複数枚のウエハを収納するようにロードロック室内に
配置されたウエハ収納部と、これに収納されたウエハを
保持するための保持部と、これに保持されたウエハをそ
の面に沿って回転させるための回転機構と、ウエハの回
転により得られた情報に基づいてウエハの中心のずれ及
び回転角のずれを検出する位置ずれ検出手段とを設けた
ことを特徴とする。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１のロードロッ
ク装置と、このロードロック装置内のウエハを一枚ずつ
他の気体雰囲気中の所定位置に搬送する搬送機構と、ウ
エハの中心のずれ及び回転角のずれを修正した状態でウ
エハを前記所定位置に置くように、位置ずれ検出手段の
検出結果に基づいて前記搬送機構を制御する制御部とを
設けたことを特徴とする。
【００１２】請求項３の発明は、複数枚のウエハを互い
に間隔をおいて上下方向に重ねた状態で収納するウエハ
収納部と、これに収納された最上段または最下段に位置
するウエハを保持するための保持部と、この保持部に保
持されたウエハをその面に沿って回転させる回転機構と
ウエハの回転により得られた情報に基づいてウエハの中
心のずれ及び回転角のずれを検出する位置ずれ検出手段
と、前記ウエハ収納部を保持部に対して相対的に昇降さ
せる昇降機構とを備え、前記保持部にウエハを保持した
状態でウエハの中心のずれおよび回転角のずれを検出し
た後、当該ウエハを取り除いて次のウエハを保持するこ
とを特徴とする。
【００１３】
【作用】ウエハを例えば大気雰囲気からロードロック装
置内のキャリアに上の段から順に収納する。この収納操
作は例えばキャリアを間欠的に上昇させることにより行
われる。次いで例えば下の段のウエハから順に１回転さ
せて各回転位置における、回転中心からのウエハの中心
のずれ及び回転角のずれを求める。次いで例えば真空雰
囲気の搬送機構により前記位置ずれを修正するようにウ
エハを搬送して処置槽内の所定の位置に置く。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明の実施例に係るロードロック
装置のロードロックチャンバ４内を示す図である。この
実施例では、ウエハキャリア５は、ウエハＷを例えば２
５枚（ただし図では便宜上６枚で示してある）互いに間
隔を置いて各ウエハを重ねた状態で収納するように構成
されており、その下面は、上下方向に伸縮可能な昇降機
構をなすベローズ６の上端部に取り付けられているこの
ウエハキャリア５は、弓形の受け板部材５ｃを備えた図
１の左側に位置する一方の受け部５ａと、これに対向す
る舌状の受け板部材５ｄを備えた他方の受け部５ｂとに
よりウエハＷの両縁を支持するように作られており、こ
れら一対の受け部５ａ、５ｂはその下部において、上下
動したときに後述するターンテーブルに衝突しないよう
に中央部を切欠した図示しない連結板により連結されて
いる。
【００１５】ウエハキャリア５をこのような構造とした
理由はロードロックチャンバ４の両側から夫々図示しな
いゲートを介して大気中側アーム及び処理槽側アーム（
図中符号ＡＲで示す）によりウエハをアクセスできるよ
うにするためである。
【００１６】前記ベローズ６の内側（大気側）には例え
ばボールネジを用いた図示しない移動機構が設けられて
おり、ネジ軸をモータで回転させることにより精度よく
ウエハキャリア５を昇降可能に構成されてる。従ってウ
エハキャリア５はこの図示しない移動機構により後述す
る各プロセスに対応して昇降する。
【００１７】前記ウエハキャリア５に収納されるウエハ
Ｗの下方側には、鉛直軸のまわりに沿って図示しないモ
ータにより回転される回転機構としての回転軸７がロー
ドロックチャンバ４の底面に取り付けられており、この
回転軸７の上端にはターンテーブル７ａが設けられてい
る。このターンテーブル７ａにはウエハＷの裏面を静電
チャックするチャック手段が組み込まれており、この例
ではタンテーブル７ａとチャック手段とによりウエハＷ
の保持部が構成されている。
【００１８】また前記ロードロックチャンバ４内には、
前記ターンテーブル７ａ上に保持されたウエハＷについ
て、回転中心からウエハの周縁までの距離を光学的に求
めるための光学ユニット８が設置されている。
【００１９】この光学的ユニット８の構成に関して図２
、図３を参照しながら説明すると、筐体８０内は大気圧
雰囲気に保たれており、レーザ光源８ａと２個の円筒レ
ンズ８ｂ、８ｃと、例えばガラスよりなる窓８ｄとを備
えている。この光学系においては、例えばレーザ光源８
ａにより出射した光は円筒レンズ８ａ、８ｂにより成形
され、窓８ｄを介して例えばウエハＷの半径方向に広が
る細長いスリット光ＳとなってウエハＷの裏面に照射さ
れる。
【００２０】そして前記スリット光Ｓについては、例え
ばウエハＷの中心と回転中心とが一致した時にスリット
光Ｓの長さ方向の中点がウエハＷの周縁（ただしオリフ
ラと呼ばれる直線部ｌを除いた周縁）に位置するように
設定されている。
【００２１】ターンテーブル７ａ上のウエハＷの表面側
（上方）には、前記レーザ光を受光するための受光部８
ｅが回動杆９ａの先端に取り付けられている。
【００２２】また前記受光部８ｅには、ここからの受光
量に対応した電気信号に基づいてロードロックチャンバ
４内のウエハＷの位置ずれ量、即ち中心位置及び方向（
回転角）のずれ量を演算する演算手段１０がロードロッ
クチャンバ４の外部において接続されている。この回動
杆９ａの基端は、駆動部９ｂにより鉛直軸のまわりに回
動する回動軸９ｃに固定されている。そして回動杆９ａ
はウエハの位置ずれを検出するときには、検出対象のウ
エハとその上方のウエハとの間（図３の実線で示す検出
位置）に挿入され、それ以外のときには矢印の如く回転
してウエハと平面的に干渉しない位置（図３の鎖線で示
す退避位置）に置かれるようになっており、これによっ
てウエハＷの上下動を妨げないようにしている。
【００２３】以上のように本発明実施例のロードロック
装置は構成されている。
【００２４】次に上述実施例の作用について図４、図５
を参照しながら述べる。今ロードロックチャンバ４内の
ウエハキャリア５が空であり、この中に外部（大気圧）
からウエハを収納する場合、先ず図４の左側に示すよう
にウエハキャリア５を、上から１段目Ｌ１がターンテー
ブル７ａより若干上方に位置するところまで下降させて
おく。そしてゲートＧを開き図示しない搬送アーム（図
１の符号ＡＲに相当する）によりウエハＷを入口Ｅから
ロードロックチャンバ４内に搬入し、前記１段目Ｌ１上
に載置する。次いで図４の右側に示すようにウエハキャ
リア５を上昇させて上から２段目Ｌ２がターンテーブル
７ａより若干上方に位置する所に停止させ、同様にして
ウエハを入口Ｅから搬入して２段目Ｌ２上に載置する。
【００２５】このような操作を繰り返してウエハキャリ
ア５を上昇させていくことによって、図５の左側に示す
ように例えば２５枚のウエハが収納される。その後ゲー
トＧが閉じられてロードロックチャンバ４内が所定の真
空度まで排気される。そしてウエハキャリア５を、最下
段である２５段目Ｌ２５がターンテーブル７ａの上面よ
り若干下方に位置するように下降させる。この結果２５
段目Ｌ２５に載っていたウエハＷは、図５の右側に示す
ようにターンテーブル７ａ上に置かれて例えば静電チャ
ックされる。
【００２６】続いて図３に示したように光学ユニット８
の回動杆９ａを回動させて受光部９をウエハ間に挿入し
、スリット光Ｓを受光する位置に置く。そしてウエハＷ
を３６０度＋α回転させる。ここで受光部９におけるレ
ーザ光の受光量は、スリット光域におけるウエハＷの周
縁の位置に対応するので、受光部９の電気信号に基づい
て演算手段１０により各回転位置における、回転中心か
らスリット光域内の周縁までの距離が求められる。そし
てウエハＷには、向きを決めるためのオリフラｌが形成
されているので、ウエハＷの回転位置に対応させて前記
距離を求めることにより、当該ウエハＷについて、その
中心が本来の位置からどれだけずれているか、及びその
向きが本来の向きからどれくらいずれているか（回転角
のずれ量）を同時に検出することができる。なおウエハ
Ｗの中心のずれとは、本来の中心位置からのずれ量では
なく、ある基準点からの距離であってもよく、また回転
角のずれとは、ある基準線に対するオリフラの角度であ
ってもよい。
【００２７】このようにしてウエハＷの位置ずれが検出
されると、受光部９を前記退避位置まで移動すると共に
、静電チャックを解除した後ウエハキャリア５を上昇さ
せて、ターンテーブル７ａ上のウエハＷを２５段目Ｌ２
５により持ち上げ、所定の高さ位置にて停止させる。 即ちウエハキャリア５は図５の左側に示す位置に停止す
る。　　しかる後、処理槽側のゲートを開いて図示しな
い搬送アームにより当該ウエハＷは取出口（図示しない
が取出口Ｅと同じ高さレベルにある。）から処理槽内に
搬送される。そしてウエハキャリア５の下から２段目即
ち２４段目のウエハについても、同様の操作により位置
ずれが検出され、こうしてウエハキャリア５のウエハＷ
は、下から順に位置ずれが検出され、処理槽内に取り出
されていく。
【００２８】ここでウエハキャリア内に収納されたウエ
ハを搬送アームによりアクセスするときに、ウエハと搬
送アームとが高さ的に干渉するとウエハをウエハキャリ
アから落としてしまう。そこで例えばウエハキャリアの
停止位置を制御するために例えば図６に示すような方法
を採用することができる。
【００２９】この例ではウエハキャリア５の一方の受け
部５ａ（図１参照）において、ウエハを夫々載置する受
け板部材５ｃにシャッタの役目を果たす突起５ｄを設け
る一方、この突起５ｄの移動路を挟むように発光部及び
受光部を取り付けた光センサ１１を設け、ウエハキャリ
ア５の上下動により突起５ｄが光センサの光路を遮った
時にこの光センサ１１の検出信号によりウエハキャリア
５を停止するようにしている。
【００３０】このような構成によれば、被検出体である
突起５ｄと受け板部材５ｃとが一体であるため、受け板
部材５ｃの位置を直接検出することになり、従って簡単
な構成で精度の高い位置検出が可能である。
【００３１】また上述実施例のように、ウエハキャリア
５とターンテーブル７ａとを互いに平面的に干渉しない
ように構成し、ウエハキャリア５を昇降させてウエハの
受け渡しを行い、ウエハの搬入、搬出レベルを一定にす
れば、上下動の自由度を持たない搬送機構を用いること
ができる。
【００３２】以上のようにしてウエハの中心のずれと回
転角のずれとをロードロック装置内で検出できるが、こ
の実施例では、例えばロードロック装置内に位置合わせ
機構（図示せず）を組み込んでその位置ずれ量を修正し
てしもよいし、あるいは次に述べる例のようにウエハを
ロードロック装置から処理室内に搬送するときに位置合
わせを行うようにしてもよい。
【００３３】図７は、イオン注入装置の処理槽１内のタ
ーンテーブル１ａに外部（大気圧）からウエハを搬送す
る搬送システムの一部を示し、このシステムにおいては
、図１に示したと同様の構成のロードロック装置１２が
設置されている。
【００３４】そして処理槽１内には、例えば多関節ロボ
ットよりなる搬送機構１２ａが設置されていると共に演
算手段１０の出力側には、演算結果に基づいて前記搬送
機構１２ａを制御する制御部１３が接続されている。１
４は大気側の搬送機構、１５は所定位置に置かれたウエ
ハのキャリアである。
【００３５】次にこのシステムの作用について述べる。 先ず大気中のキャリア１５にバッファリングされている
処理前のウエハＷを搬送機構１４によって大気側ゲート
Ｇ１を介してロードロック装置１２内に例えば２５枚の
ウエハＷを搬入した後ゲートＧ１を閉じ、次いでロード
ロック装置１２内を真空排気する。そして処理槽１側の
ゲートＧ１を開いた後に既述したようにウエハＷを回転
させ、光学ユニット８よりの電気信号に基づいて演算手
段１０によりウエハＷの位置ずれを求め、各ウエハＷを
順次に搬送機構１２ａによりターンテーブル１ａ上の所
定位置に搬送する。この時制御部１３は演算手段１０よ
りの演算結果（ウエハの位置ずれ量）に基づき、ウエハ
Ｗが前記所定位置に置かれた時に、ロードロック装置１
２内に発生している中心のずれ及び回転角のずれが修正
されているように、搬送機構１２ａに対して制御信号を
与える。なおこの例では、光学ユニット８及び演算手段
１０により位置ずれ検出手段１００が構成される。
【００３６】ここで搬送機構１２ａの制御方法としては
、搬送機構１２ａがロードロック装置１２内のウエハＷ
を受け取りにいくときに、あるいはターンテーブル１ａ
上に置きに行くときに位置ずれ量を修正するように操作
してもよいし、ウエハＷを受け取ってから置きに行く間
の工程で修正操作を行なわせるようにしてもよいまたロ
ードロック装置内で検出した位置ずれを修正する方法と
しては、ウエハの回転角のずれについてはロードロック
装置内の回転軸４ｂにより修正し、中心のずれについて
のみ搬送機構１２により修正するようにしてもよい。
【００３７】なおロードロック装置１２のゲートＧ１に
関しては、図８に示すようにウエハの取入口を垂直軸に
対して例えば４５度傾いた傾斜面１６に形成すると共に
、この取入口を開閉するためのゲートＧ１を、水平な軸
Ｐのまわりを回動する回動部材１７を取り付けた構成と
すれば、ゲートＧ１の移動路が横方向に広がらず、また
その移動距離も小さくて済むので、設置スペースを小さ
くできるという利点がある。この場合ゲートＧ１を回動
させる代わりに上下方向に直線的に移動するようにして
もよいし、更にこうした構成を処理槽側のゲートに適応
してもよい。
【００３８】以上においてウエハの位置ずれを検出する
ためには、上述実施例の手法に限定されるものではなく
、例えばウエハの周縁部からの光の反射を利用するなど
の方法を採用してもよいまた本発明では、互いに異なる
気体雰囲気間のみならず、互いに気体の種類の異なる気
体雰囲気間におけるウエハの受け渡しを行なう場合につ
いても適応できる。
【００３９】さらに本発明では、図１に示したロードロ
ックチャンバ４内の装置をロードロック装置の外に設置
してウエハの位置検出装置として用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ロードロック
装置内でウエハの位置ずれを検出するようにしているた
め、従来のようにウエハを一旦位置合わせ装置に置くと
いうハンドリングが不要になり、この結果ウエハのダメ
ージ及びパーティクルを低減することができ、歩留まり
の向上を図ることができる。しかも搬入に要する時間を
短縮できるし、また複数枚のウエハを収納した状態でロ
ードロック装置内の排気を行うので全体の処理からみれ
ば、ロードロック装置の排気に要する時間を枚葉式の場
合に比べて短縮でき、従ってスループットの向上を図る
ことができる上、位置合わせ装置が不要になることから
その分装置全体の小形化を図ることができる。しかもウ
エハの回転によって得られた情報に基づいて位置ずれを
検出しているので、ＴＶカメラなどの大掛かりな装置を
用いなくて済み、ロードロック装置の大型化を抑えるこ
とができる。
【００４１】また請求項２の発明によれば、ロードロッ
ク装置で検出したウエハの位置ずれを、例えば真空雰囲
気の処理槽内の搬送機構により修正しているため、搬送
と位置ずれの修正とを同時に行うことができ、スループ
ットを一層向上することができると共に、ウエハが置か
れている最終位置例えば先述したターンテーブルに近い
ところで位置ずれを修正しているので、精度の高い位置
合わせを実行できる。
【００４２】請求項３の発明によれば、複数枚のウエハ
をキャリアに収納した状態で位置ずれを検出できるので
、キャリアから別途設けた位置合わせ装置に搬送する場
合に比べて搬送工程を少なくすることができ、従ってウ
エハのダメージなどの低減やスループットの向上などを
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るロードロック装置内の斜
視図である。
【図２】図１に示した光学ユニットの構成の説明図であ
る。
【図３】図２に示した受光部とウエハとの位置関係の説
明図である。
【図４】図１に示したロードロック装置の作用説明図で
ある。
【図５】図１に示したロードロック装置の作用説明図で
ある。
【図６】ウエハキャリアの停止位置制御方法の一例の斜
視図である。
【図７】本発明の実施例に係る搬送システムを示す説明
図である。
【図８】図７に示したロードロック装置の一部の構成例
を示す側面図である。
【図９】イオン注入装置の全体構成を示す説明図である
。
【図１０】イオン注入装置におけるウエハの搬送システ
ムの従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
４　　ロードロックチャンバ ５　　ウエハキャリア ６　　回転軸 ７　　光学ユニット ８ａ　　レーザ光源 ９　　受光部 １０　　演算手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ウエハを一の気体雰囲気から他の気体
    雰囲気に受け渡す時に、一旦ウエハをロードロック室内
    に置いてこの気体雰囲気を他の気体雰囲気と同じまたは
    近似した状態にした後他の気体雰囲気に開放するロード
    ロック装置において、複数枚のウエハを収納するように
    ロードロック室内に配置されたウエハ収納部と、これに
    収納されたウエハを保持するための保持部と、これに保
    持されたウエハをその面に沿って回転させるための回転
    機構と、ウエハの回転により得られた情報に基づいてウ
    エハの中心のずれ及び回転角のずれを検出する位置ずれ
    検出手段とを設けたことを特徴とするロードロック装置
    。
  2. 【請求項２】　　請求項１のロードロック装置と、この
    ロードロック装置内のウエハを一枚ずつ他の気体雰囲気
    中の所定位置に搬送する搬送機構と、ウエハの中心のず
    れ及び回転角のずれを修正した状態でウエハを前記所定
    位置に置くように、位置ずれ検出手段の検出結果に基づ
    いて前記搬送機構を制御する制御部とを設けたことを特
    徴とするウエハの搬送システム。
  3. 【請求項３】　　複数枚のウエハを互いに間隔をおいて
    上下方向に重ねた状態で収納するウエハ収納部と、これ
    に収納された最上段または最下段に位置するウエハを保
    持するための保持部と、この保持部に保持されたウエハ
    をその面に沿って回転させる回転機構と、ウエハの回転
    により得られた情報に基づいてウエハの中心のずれ及び
    回転角のずれを検出する位置ずれ検出手段と、前記ウエ
    ハ収納部を保持部に対して相対的に昇降させる昇降機構
    とを備え、前記保持部にウエハを保持した状態でウエハ
    の中心のずれおよび回転角のずれを検出した後、当該ウ
    エハを取り除いて次ぎのウエハを保持することを特徴と
    するウエハの位置検出方法。
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