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1. WO2002023622 - DETECTOR AND TREATMENT SYSTEM FOR DETECTED BODY

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[ JA ]
明 細 書

被検出体の検出装置とその処理システム

技術分野

本発明は、 半導体ウェハ等の処理システムに主と して用い られる被検出体の検出装置及びこれを用いた処理システムに 関する。

背景技術

一般に、 半導体デバイスは、 半導体ウェハに対 して、成膜 処理、 エッチング処理、酸化拡散処理等の各種の製造工程に よ り形成される。これらの製造工程においては、 その処理を 専用に行 う処理チャンバ一や半導体製造装置が製造ライ ンと して配置され、 これらのチャ ンバ一間又は装置間で搬送機構 を用いて半導体ウェハが搬送される。

半導体ウェハが搬入された処理チヤ ンバ一内では、 決めら れたシーケンス に従い処理が施される。 この処理が終了 した 後に、 半導体ウェハは搬送機構によ り処理チャンバ一外へ搬 出されている。

このような半導体ウェハの搬送機構においては、 搬送エラ 一を回避する若しく は最小限の損傷で停止させるために、 搬 送経路上の各ポイ ントにて半導体ウェハが通過 しているのか 否かを確認する ことが重要である。通常、この確認は、半導 体ウェハの搬送経路上の要所に半導体ウェハの存在の有無を 検出する検出装置を配置して行っている。

ここで、従来、一般的に用いられている検出装置について 説明する。

図 8 は、従来の検出装置に用い られる一般的なセンサ部を 示す斜視図、 図 9 A, 9 B は、従来の検出装置を用いて半導 体ウェハの有無を検出する時の状態を示す図、 図丄 O A , 1 0 B は、従来の検出装置を用いて半導体ウェハの有無を検出 する時の検出原理を説明する説明図である。

図 8 に示すように、センサ部 2 は、検出光を射出する発光 素子 4 と、この射出した検出光の反射光を受光する受光素子 6 とが一体的に構成されている。 この発光素子 4 は、例えば 波長が 7 0 0 nm程度の光が射出される。 このセンサ部 2 はケ 一ブル 8 を介して、例えばマイクロコンピュータ等力らなる 判別部 1 0 へ接続される。この判別部 1 0 は受光素子 6 によ り受光された結果に基づき、 半導体ウェハの存在の有無を判 定している。

そして、上記発光素子 4 の前方には、例えば図 8 中におい て横方向への偏光 (図 1 O A参照)しか通さない横偏光フィ ルタ 1 1 が配置され、また、受光素子 6 の前面には、上記偏 光方向と は 9 0度ずれた、すなわち図 8 中において縦方向へ の偏光しか通さ ない縦偏光フ ィルタ 1 2 が配置される。

そして、このセンサ部 2 の検出光 L 1 の照射方向には、所 定の距離だけ隔てて反射体 1 4 を配置している。この反射体 1 4 の反射面 1 4 a は、上記照射方向に対して略垂直になる よ うに、すなわち上記照射方向と上記反射面 1 4 a に立てた 法線の方向が略一致する ように設定されている。また、上記 反射面 1 4 a の性質は、特定方向の振動面を有する光が当た つても、 この偏光方向を乱して全ての方向に振動方向が存在

する ような反射光 L 2 を形成し得るようになつている。

これに対 して、一般的な半導体ウェハの表面は鏡面状態に なってお り、この表面に入射した光が反射される場合には、 反射光の振動方向は、 入射光の振動方向を乱すこ ともなく、 これを維持 した状態で反射されるので、 入射光の振動方向と 同 じ状態となっている。

このよ うな検出装置において、発光素子 4 より射出された 検出光 L 1 は、横偏光フィルタ 1 1 にて横方向に振動する検 出光と なって照射され、反射体 1 4 の反射面 1 4 a 、或いは 被検出体である半導体ウェハ Wの表面で反射する。 反射光 L 2 は、縦偏光フィルタ 1 2及び受光素子 6 に向かって入射し てく る。 ,

ここで、検出空間 S に半導体ウェハ Wが存在しない場合に は、 図 9 A及び図 1 O Aに示すように、検出光 L 1 は振動方 向を乱すよ うな反射面 1 4 a で反射されるため、この反射光 L 2 にはあらゆる方向の振動成分が含まれている。

従って、 この反射光 L 2 の内の縦方向の振動成分は、 縦偏 光フイノレタ 1 2 を通過して受光素子 6 に検出されることにな り、この結果、判別部 1 0 は半導体ウェハ Wが検出空間 S に は存在しないものと判別する。

これに対 して、図 9 B及ぴ図 1 O B に示すように、検出空 間 S に半導体ウェハ Wが存在する場合においては、 この半導 体ウェハ Wの表面が一般的には鏡面状態と なっている ことか ら、検出光 L 1 の振動方向はそのまま維持された状態で反射 されるため、 反射光 L 2 は横方向に振動している。 この反射 光 2 は、横偏光フィルタ 1 2 を通過することができずに、 遮断 (光路が曲げられる) され、受光素子 6 には反射光 L 2 が入射せず、 この結果、判別部 1 0 は半導体ウェハ Wが検出 空間 S に存在しているものと判別する。

前述したよ うな従来の検出装置では、 半導体ウェハ Wの表 面である反射面が鏡面状態であ り、検出光 L 1 の振動方向を 乱さ ない反射光 L 2 となることを前提としている。

しかし、 種々の化合物、例えば、窒化化合物からなる反射 防止膜等が半導体ウェハ Wの表面に堆積された場合、 この表 面は鏡面状態ではなく な り、その振動方向を乱すように作用 する。 従って、この反射防止膜が形成されている ウェハ表面 に検出光 L 1 が入射し、反射された反射光 L 2 は、図 9 Aに 示すよ うに、あらゆる方向に振動成分が含まれた状態となる 結果的に、 この反射光 L 2 の内の縦方向の振動成分が縦偏光 フィルタ 1 2 を通過して受光素子 6 に検出されて、判別部 1 0 は半導体ウェハ Wが検出空間 S に実際には存在する にも関 わらず、 存在しなレ、と判定してしまう場合がある。このよう な誤った判定によ り、搬送系が停止し、牽いては製造ライン が停止するに至って しま う。

また、 このような問題を解決する技術として、特開平 5 _ 2 9 4 4 0 5 号公報に開示されている、 半導体ウェハを載置 する載置台上に、 部分的に傾斜面を有する凹部状反射部を形 成する ことも行われているが、この場合には載置台の表面に 凹部状反射部を精度良く 形成しなければな らず、 コスト高を 招いている。 また、凹部状反射部を形成する箇所が限られて

いる ため、検出装置の取り付け位置等も制限を受ける ことと なる。

発明の開示

本発明は、 被検出体の表面状態に影響されずに、 この被検 出体の存在を確実に判別する ことができる被検出体の検出装 置及びその処理システムを提供する ことを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、 一対の発光素子及び 受光素子に構成されるセンサ部と、 上記セ ンサ部とは被検出 体が存在可能な検出空間を空けて配置され、 複数の同一の多 角錐体が全平面上に、 隣接する上記多角錐体の面どう しが正 対し且つ直交する ように配置されて、 2つの面からなる反射 面対を複数形成 して、上記発光素子からの検出光の入射方向 と同方向に沿って反射光を射出する反射体と、 上記センサ部 を駆動制御 し、上記受光素子から得られた上記反射光に基づ き、被検出体の存在を判別する判別部と で構成され、 上記セ ンサ部は、 斜め方向から上記反射面対及び被検出体へ検出光 を射出する位置に配置される被検出体の検出装置を提供する 本発明においては、 検出空間に被検出体が存在 しない場合 には検出光は、 反射体の反射面対によ り主としてその入射方 向に向けて反射されるため、 この反射光を受光素子で受光し て被検出体が存在していないこ とを判別でき、 一方、検出空 間に被検出体が存在する場合には、 上記検出光は被検出体の 表面に斜め方向から入射するため、 この反射光は被検出体の 表面の法線に対して反対方向に反射する ことになって受光素 子に検出される ことはなく、被検出体の存在を正確に且つ確 実に判別する ことが可能となる。

図面の簡単な説明

図 1 は、本発明に係る被検出体の検出装置の概略的な構成 を示す図である。

図 2 は、本発明の検出装置に用いる反射体の断面構成を示 す図である。

図 3 は、被検出体(被処理体)の検出について説明するた めの図である。

図 4 は、本発明の検出装置を備えた半導体ウェハのマルチ チャ ンバ一処理装置の構成例を示す図である。

図 5 は、マルチチャンバ一処理装置内のウェハ位置合わせ 装置を示す構成図である。

図 6 は、反射体を設けたウェハフォーク を示す平面図であ る。

図 7 は、位置合わせ装置の主要な構成を示す図である。 図 8 は、従来の検出装置に用い られる一般的なセンサ部の 構成を示す図である。

図 9 A, 9 B は、従来の検出装置による半導体ウェハの有 無を検出するための構成例を示す図である。

図 1 0 A, 1 O B は、従来の検出装置を用いて半導体ゥェ ハの有無を検出する時の検出原理を説明する説明図である。

図 1 1 は、本発明に係る被検出体の検出装置の変形例の概 略的な構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明による実施形態について詳細に説明する。 図 1 は本発明に係る被検出体の検出装置の概念的な構成を 示す図であ り、図 2 は本発明の検出装置に用いる反射体の断 面構成を示す図であ り、図 3 は被検出体(被処理体)を検出 する時の状態を示す図である。 尚、 これらの図の中で同 じ構 成部位には同 じ参照符号を付して説明する。 また、 以下の図 面において、 発光素子から射出される検出光及びその反射光 はある照射面積を持つビーム光であるが、 表記の都合上、 直 線で示している。 また、射出方向及び入射方向の方向性を分 かり 易くするために反射体に入射した位置と反射した位置が 異なって示 しているが、 これらの位置が照射面積内である も の として、同じ位置として説明している。

この被検出体の検出装置 2 0 は、センサ部 2 を有している このセンサ部 2 は、検出光 L 1 を射出する発光素子 4 と、こ の射出 した検出光 L 1 の反射光 L 2 を受光する受光素子 6 と が一対で並んで一体的に設け られている。 この発光素子 4か らは、 例えば波長が 7 0 0 n m程度の光が射出される。また、 これらの発光受光素子 4、 6 には、ケーブル 8 により、例え ばマイ ク口コンピュータ等からなる判別部 1 0 へ接続されて いる。 この構成により、受光素子 6 における受光結果に基づ いて被検査体が存在するか否かを判断する。

さらに、発光素子 4 の前方には、例えば図中において横方 向への偏光 (図 1 0参照)しか通さない横偏光フ ィルタ 1 1 が配置され、 また、受光素子 6 の前面には、上記偏光方向と は 9 0度ずれた、すなわち図中において縦方向への偏光 (図 1 0 も参照)しか通さない縦偏光フィルタ 1 2 が配置される 尚、 これらの両フィルタ 1 1 、 1 2 は図 1 1 に示すように設 けな くてもよい。

そして、このセンサ部 2 の検出光 L 1 の照射方向には、所 定の距離だけ隔てて後述する反射面を有する反射体 2 2 を配 置している。 この反射体 2 2 とセンサ部 2 との間が検出空間 S となる。

ここで、この反射体 2 2 は、主として光の入射方向に戻す ように光を反射する反射面 2 2 a を有しており、且つ、この 反射面 2 2 a に対する検出光 L 1 の入射光方向が、上記反射 面 2 2 a をマク口的に見た時のこの反射面 2 2 a の法線 H I の方向、 すなわち法線方向よ りも所定の角度 6 1 だけ傾斜さ れている。 具体的には、反射面 2 2 a は、例えば、自転車等 の最後尾に設けて存在する ことを視覚的に知らせるリフレタ タ (反射鏡)のような機能を有している。これは、反射面の 法線を中心とする一定の開き角の範囲内な らば、 どのような 方向から光が入射してきても、 略その入射方向に向けて反射 させる機能を有している。

このような反射体 2 2 の反射面 2 2 a は表面が光の振動方 向を乱す鏡面状態に処理され、 図 2 に示すように、頂角 α ΐ がほぼ 9 0度となる微小な四角錐体が多数、 全面上に配置さ れている形状と なっている。 これは、 2つの反射面が直交し ている反射面対 2 4 が多数、全面上に配置されている状態と 考える こともできる。この反射面対 2 4 により、入射側の反 射面に入射角度を持って入射すれば、 どのような角度から入 射した光に対しても、 この入射方向と ほぼ同じ方向に反射光 を射出する ことが可能となる。また、入射方向とほぼ同じ方 向に反射光を射出する反射面であれば、 前述したよ うな構成 に限定されず、 本発明の検出装置における反射体と して用い ることができる。また、本実施形態では、四角錐多数配置し た例であるが、 これに限定される ものではなく、配置された 際に隣接する錐体の面ど うしが正対し且つ直交する (開き角 ほぼ 9 0度の V字状)ように配置される 2つの面からなる反 射面対を形成でき るならば、四角錐以上の多面を有する多角 錐体でも よい。

次に、 以上のように構成された検出装置 2 0 を用いて行わ れる被検出体 2 6 の有無の検出動作について図 3 も参照して 説明する。

まず、 図 1 に示すようにセンサ部 2 の発光素子 4 より射出 された検出光 L 1 は、横偏光フィルタ 1 1 にて横方向に振動 する検出光と なって照射され、 反射体 2 2 、の表面で反射し この反射光 L 2 は縦偏光フィルタ 1 2及び受光素子 6 に向か つて入射してく る。

ここで図 1 に示すように、検出空間 S に被検出体が存在し ない場合には、 検出光 L 1 は反射体 2 2 の反射面 2 2 a に対 して入射角が 0 1 となる斜め方向から入射する。 そして、こ の反射面 2 2 a の作用により、反射光 L 2 は検出光 L 1 の入 射方向に向けて、 すなわちセンサ部 2 の方向に向けて反射さ れる。 また、この反射光 L 2 にはあらゆる方向の振動成分を 含む。

従って、 この反射光 L 2 の内の縦方向の振動成分は、 縦偏 光フ ィルタ 1 2 を通過して受光素子 6 で検出され、この結果 判別部 1 0 は被検出体(図 3 に示す被検出体 2 6 参照)が検 出空間 S に存在しないものと判定する。

これに対 して、図 3 に示すように、検出空間 S に被検出体 2 6 が存在する場合には、 この被検出体 2 6 の表面に斜め方 向 (法線に対して角度 Θ 2 ) から検出光 L 1 が入射されると この検出光 L 1 は、反射の法則に従って、法線 H 1 を挟んだ 反対側で入射した角度と 同 じ角度 0 2 で反射光 L 2 となって 射出される。 このため、 この反射光 L 2 は、受光素子 6 には 入射せず、 この結果、判別部 1 0 は被検出体 2 6 が検出空間 S に存在するものと判定する。

この場合、 検出空間 S における被検出体 2 6 の反射面の法 線 H 2 の方向は、上記検出光 L 1 の射出方向と一致しないよ うにする必要がある。 つまり、この例では反射体 2 2 の反射 面 2 2 a と被検出体 2 6 が略平行になっているので、角度 Θ 1 = 0 2 となっている。

このよ うに、被検出体 2 6 の表面方向に対して斜めに入射 するため、 被検出体 2 6 の表面状態によ り反射光 L 2 の振動 方向がどの ようになっていたとしても、その反射光 L 2 は、 法線を挟んで反対側に射出され、 センサ部 2 へ戻ってこない 従って、 その反射光があ らゆる方向に振動成分が含まれた状 態であって も、被検出体 2 6 の存在の有無が正確に、且つ確 実に判別する ことが可能となる。

また上記法線 H 1 に対する検出光 L 1 の角度 0 1 は、被検 出体 2 6 からの反射光 L 2 が受光素子 6 に入射しないで且つ 上記反射体 2 2 の反射面 2 2 a がカバーし得る角度範囲 (検 出光 L 1 の入射方向に対して反射光 L 2 を反射し得る角度範 囲) 内である必要があり、例えば、 6度〜 2 5度の範囲内、 好ま しくは 1 1 度〜 2 0度程度の範囲内である。

次に、 このような被検出体の検出装置を処理システムに搭 載して、 被検出体となる半導体ウェハの存在の有無を検出す る例について説明する。

図 4 は、処理システムの一例と して、クラスタツール化さ れているマルチチヤ ンバー処理装置の構成例を示す図であ り 図 5 はマルチチャンバ一処理装置における半導体ウェハの位 置合わせ機構の構成を示す図であ り、図 6 は反射体を設けた ウェハフォーク を示す図、 図 7 は位置合わせ装置の主要な構 成を示す図である。

このマルチチャ ンバ一処理装置 3 0 は、被処理体となる半 導体ウェハ W上に窒化シリ コン膜ゃ窒化チタ ン膜等の窒化膜 を堆積させる 2 台の成膜チャ ンバ一 3 2、 3 4 と、前述した 検出装置 2 0 を備える位置合わせ機構 5 0 が搭載されたァラ ィメントチャンバ一 3 6 と、多数枚の半導体ウェハ Wが収納 されたカセ ット 4 4 a を装着して、処理前の半導体ウェハを 供給する ためのロードロツクチャンバー 4 6 と、空カセット 4 4 b を装着して、処理された半導体ウェハ Wを回収するァ ンロー ド口ツクチャンバー 4 8 と、例えば 6 角柱形状を成し それぞれの側面にゲー トバルブ G 1, G 2, G 5 , G 6 を介 して各チャ ンバ一 3 2、 3 4、 4 6、 4 8 が連結され、各チ ヤンバーへ半導体ウェハを搬入 · 搬出する搬送機構 4 2 が取

り付けられたセンタチャンバ一 3 8 とにより構成されている , このセンタチャ ンバ一 3 8 は、図示しない排気系を備えて 排気によ り真空状態を維持可能に構成されている。 ァライ メ ン トチャンバ一 3 6 は、センタチャンバ一 3 8 との間に常時 開口している開口部を設けて連結されている。

これらの ロード、アンロードロックチャンノー 4 6 , 4 8 は、共に気密構造であ り、それぞれに昇降及び旋回自在な力 セ ットステージ(図示せず)を備えており、これらのカセッ トステージ上にそれぞれカセ ットが装着される。 さらに、図 示 しない排気系とカセット装着のために開閉するゲートドア G 3 , G 4 とを備えている。

上記ロー ド、アンロードロックチャンノー 4 6 , 4 8 内が 真空状態であれば、 外部の作業室雰囲気 (大気)とした後、 ゲー トドア G 3 , G 4 を開口して、作業者又は搬送ロボット 等によ りカセット 4 4 a , 4 4 b の装着 ' 脱着が行われる。 またセンタ チャンバ一 3 8 内の搬送機構 4 2 は、屈伸及ぴ旋 回可能な多関節アーム 4 2 a と、多関節アーム 4 2 a の先端 部分に取り 付けられ、真空チヤックにより半導体ウェハを吸 着する搬送用フォーク (図示せず) とで構成される。この多 間接アームを伸長させて、 各チャンバ一内に搬送用フォーク を差し入れ、 各チヤンバーの半導体ウェハ载置部との受け渡 しを行ってレヽる。

次に、 図 5 乃至図 7 を参照して、検出装置 2 0 を用いた位 置合わせについて説明する。

このァライメントチャンバ一 3 6 は、例えばアルミニウム によ り箱形状に形成され、一側面側がセンタチャ ンバ一 3 8 に気密に連結されている。 検出装置 2 0 は、. ァライメントチ ヤンバー 3 6 内に搭載される位置合わせ機構 5 0 の一構成部 位と して備え付けられている。

この位置合わせ機構 5 0 は、半導体ウェハ Wを保持して回 転する回転台 5 2 を有している。この回転台 5 2 には、真空 チャ ック等の保持機構が備えられてお り、半導体ウェハ Wが 回転しても、 滑落しなレヽようになっている。この回転台 5 2 に連結する回転軸 5 4 は、ァライメントチャンバ一 3 6 の底 部 3 6 a を貫通して回転モータ 5 6 に接続されてレヽる。この 回転軸 5 4 は、貫通部分に例えば磁性流体シール 5 8等を介 在させて、 底部に取り付けられており、気密性を維持させつ つ、 回転可能となっている。

また、 このァライメントチャンバ一 3 6 内には、半導体ゥ ェハ Wを回転台 5 2 に載置させるための受け渡し部 6 0 が設 置されている。 この受け渡し部 6 0 は、受け渡し時に昇降す る昇降口 ッド 6 2 と、昇降口ッド 6 2 の上端に水平方向に取 り付けられた Y字形状のウェハフォーク 6 4 とで構成されて レヽる。このウェハフォーク 6 4 の上面には、上方へ突出する 様に 4本の支持ピン 6 6 が嵌め込まれており、昇降口ッド 6 2 を上昇させて、 これらの支持ピン 6 6 の上端に半導体ゥェ ハ Wの裏面に当接させて、 さ らに搬送用フォークから半導体 ウェハを押 し上げるように支持して、受け取りを行っている この昇降口 ッド 6 2 は、ァライメントチャンバ一 3 6 の底部 3 6 a を貫通しており、この貫通部には、ベローズ 6 8 を介 在させて、 ァライメントチャンバ一 3 6 内の気密性を維持さ せつつ、 この昇降ロッド 6 2 を図示しないァクチユエータに よ り昇降している。

さらに、この位置合わせ機構 5 0 には、被検出体となる半 導体ウェハ Wの外周輪郭を検出する輪郭セ ンサ部 7 0 を有し ている。 この輪郭センサ部 7 0 は、ァライメントチャンバ一 3 6 の天井部 3 6 b に設けた帯状の検査光 L 5 を発する輪郭 用発光素子 7 2 と、ァライメントチャンバ一 3 6 の底部 3 6 a に設けたライン状の輪郭用受光素子 7 4 とで構成される。 輪郭用発光素子 7 2及び輪郭用受光素子 7 4の各取付部に は、 図示しないシール部材を介して例えば石英製の透過窓 7 6、 7 8 がそれぞれ設け られており、上記輪郭用発光素子 7 2から回転台 5 2上に適正な位置に載置されている半導体ゥ ェハ Wの外周端を横切る よ うな位置に帯状の検査光 L 5 を射 出 し得るようになつている。これらの輪郭用発光素子 7 2及 び輪郭用受光素子 7 4 は、例えばマイクロコンピュータ等か らなる位置ずれ検出部 8 0 へ接続されている。 この受光素子 7 4 の出力値に基づいて求めた半導体ウェハ Wの偏芯量と偏 芯方向に従って、 位置合わせを行っている。

そして、検出装置 2 0 のセンサ部 2 は、ァライメントチヤ ンバー 3 6 の上面部 3 6 b に設けている。つまり、図 7 に示 すよ うに、この上面部 3 6 b に開口部 8 2 を開けて、この開 口部 8 2 に、気密性を持たせるための O リング等のシール部 材 8 6 を挟んで石英等よりなる透過窓 8 4 を置き、この周囲 を取付枠 8 8 で固定する。

そして、この透過窓 8 4 の外側に取付枠 8 8 にボルト 9 0 によ り一端を固定した屈曲金具 9 2へセンサ部 2 を固定する このセンサ部 2 の出力端は、ケーブル 8 を介して判別部 1 0 へ接続される。 屈曲金具 9 2 は、例えば半導体ウェハ Wが水 平である ものとして、前述したように垂直方向(法線)に対 して角度 0 1 、例えば角度 1 5度程度を傾けてセンサ部 2 が 固定される ように曲げられている。

これに対して、 反射体 2 2 は、図 6 及び図 7 に示すように 昇降移動する ウェハフォーク 6 4 の一側に水平に設け られて いる。 この場合、ウェハフォーク 6 4 の昇降にともなって、 この反射体 2 2 も距離 X I のストロークで上下動するが、こ のス トローク範囲内のいずれの位置でもセンサ部 2からの検 出光 L 1 が反射体 2 2 の反射面 2 2 a に入射するように設定 される。

次に、 このように構成された処理装置における半導体ゥェ ハ Wの処理工程について説明する。

まず、 口一ドロツクチャンバー 4 6 及びアンロード口ック チャ ンバ一 4 8 を除く各チャンバ一内を排気して、所定の真 空度まで到達させる。 勿論、 一旦全チャンバ一を排気しても よい。

その後、 ロードロックチャンノー 4 6 のゲートドア G 3 を 開けて、 未処理の半導体ウェハ Wを例えば 2 5枚収容した力 セット 4 4 a をカセットステージ(図示せず)上に装着する 続いてゲー トドア G 3 を閉じて、この室内を不活性ガス例え ば、 N 2ガスによりノヽ。ージした後、このロードロックチャン バー 4 6 内を所定の真空度まで排気する。 尚、アンロード口 ツクチャンバー 4 8 には、同様にして空カセット 4 4 b を装 着する。

次に、 ゲートバルブ G 1 を開き、真空状態下で、搬送機構 4 2 の多間接アーム 4 2 a を伸長させて、カセット 4 4 a 内 へ搬送用フォーク を差し入れ半導体ウェハを受け取る。 次に 搬送用フォーク を退避させて、 センタチャンバ一 3 8 内に半 導体ウェハ Wを搬入させて、 その後、ゲートバルブ G 1 を閉 じる。

次に、 多間接アーム 4 2 a を回転■伸長して、半導体ゥェ ハ Wをァライ メントチャンバ一 3 6 内へ搬入し、ウェハフォ ーク 6 4上に載置する。 そして、後述するように位置合わせ 機構 5 0 は位置ずれを検出して、正しい位置になるよ うに位 置合わせを行う。 位置合わせ完了後の半導体ウェハ Wは、 再 度、搬送機構 4 2 によりセンタチャンバ一 3 8側へ搬出され る。

そして、半導体ウェハ Wを成膜チャ ンバ一 3 2、 3 4へ順 次搬入して、 それぞれの成膜チャ ンバ一 3 2、 3 4 内で半導 体ウェハ W上に所定の成膜処理を施す。 この成膜処理が完了 した後、 処理済みの半導体ウェハ Wは、搬送機構 4 2 により アンロードロックチャンバ一 4 8 内の空カセット 4 4 b に収 容される。

次に、 位置合わせ機構 5 0 による位置合わせ動作について 詳しく 説明する。

まず、 搬送機構 4 2 の搬送用フォークに保持された半導体

ウェハ Wがセンタチヤ ンバー 3 8 力ゝらァライメントチャンパ 一 3 6 内へ搬入され、所定位置で停止する。 次に、ウェハフ オーク 6 4 が上昇して、支持ピン 6 6 の上端に半導体ウェハ Wの裏面に当接させて、 さ らに半導体ウェハ Wを押し上げて 搬送用フォーク から受け取る。 その後、搬送用フォークがァ ライ メントチャンバ一 3 6外へ退避することにより、受け渡 しが完了する。

次に、 ウェハフォーク 6 4 を回転台 5 2 より下方の位置ま で下降させる。 この時、半導体ウェハ Wは、回転台 5 2 に受 け渡されて保持される。 次に、 回転台 5 2 は、半導体ウェハ Wを一回転以上回転させつつ、 輪郭センサ部 7 0 を駆動して 輪郭用発光素子 7 2 からの検査光 L 5 を輪郭用受光素子 7 4 で受ける ことによって、例えばオリフラを基準として、半導 体ウェハ Wの輪郭の位置を検出する。

この検出結果から位置ずれ検出部 8 0 は、半導体ウェハの 位置ずれ補正量を求め、 その位置ずれ補正量に従って回転台 5 2 を回転させて位置補正を行う。 この位置補正は、 例えば 次に搬入される成膜チャ ンバ一の半導体ウェハ保持位置に合 うように行われる。尚、このようなマルチチャンバ一処理装 置においては、 装置内の全部の導体ウェハ保持部 (例えば、 成膜チャ ンバ一内のサセプタ等) に対して、 1 つの統一的な 基準位置が設定されている場合があ り、この場合には、その 基準位置になる ように位置補正を行う。

このよ うな一連の動作途中において、検出装置 2 0 のセン サ部 2 の発光素子 4 からは、検出光 L 1 が反射体 2 2 の反射 面 2 2 a に向けて射出しており、このウェハフォーク 6 4上 に半導体ウェハ Wが保持されているか否かが常時監視されて いる。

ウェハフ ォーク 6 4 が半導体ウェハ Wを保持していない場 合、前述した図 1 のように、検出光 L 1 は反射体 2 2 の反射 面 2 2 a へ入射し、ここで反射して入射方向と同等若しくは ほぼ同等な方向に反射光 L 2が射出される。 そして、この反 射光 L 2 はセンサ部 2 の受光素子 6 で受光され、その受光結 果から判別部 1 0 が半導体ウェハ Wは保持されていないもの と判別する。 これに対 して、ウェハフォーク 6 4 上に半導体 ウェハ Wを保持している場合、 この検出光 L 1 は、半導体ゥ ェハの表面で法線を挟んだ反対方向に反射されて しまうので 受光素子 6 には反射光が入射せず、 判別部 1 0 は半導体ゥェ ハ Wは保持されている ものと判別する。 尚、回転台 5 2 上の 半導体ウェハ Wにおいても、 検出光 L 1 は半導体ウェハ Wに よって上記反対方向に反射される ので、 判別部 1 0 は半導体 ウェハ Wを保持している ものと判別している。 従って、反射 光が受光素子 6 の方向に反射されていないため、 半導体ゥェ ハの表面状態には影響されず、 つま り半導体ウェハ Wの表面 に形成されている膜種に関係なく 、半導体ウェハ Wの存在の 有無を正確に、 且つ確実に判別する ことができる。

このよ うな半導体ウェハの有無の判別結果に基づいて、 半 導体ウェハの搬送にィ ンタ一口 ックがかけられる。例えば、 検出装置 2 0 が位置合わせ機構 5 0 の回転台 5 2 上に半導体 ウェハ Wが保持されている という " ウェハ有り " の判別結果 があった場合、 プログラムシーケンスによ り自動的に、搬送 や処理が行われている際に、 他の半導体ウェハ Wが位置合わ せ機構 5 0 へ搬入されないようにインター口ックがか力、り、 搬送動作が停止される。 このようなインターロックは、ソフ トウェアによ り発せられる場合が多い。

前述 した実施形態では、成膜チャンバ一 3 2、 3 4 を有す るマルチチャ ンバ一処理装置を一例と したが、 これに限定さ れず、 他にもエッチング装置、酸化拡散装置、 スパッタ装置 等の全ての処理装置や各ュニッ トチャ ンバ一にも適用でき る また、 搬送される被検出体と しては、半導体ウェハに限定 されず、 ガラス基板、 L C D基板等も適用する ことができる ここでは、本発明の検出装置 2 0 を位置合わせ機構内に設 けた例であつたが、 これ以外にも適用でき、 例えば、 センタ チヤ ンバー内の各ゲー トバルブなどの駆動部材の移動経路を 検出空間 として、図 1 に示したように配置することにより、 駆動部材の駆動状態を検出する ことも可能である。特に反射 体は、 支持体を別途作成して取り 付けてもよいし、駆動部材 自体に取 り付けて、実施することも可能である。例えば、ゲ ー トバルブ等に適用した場合には、反射体 2 2 はチャンバ一 底部に設けても よい。また、搬送用アームなどに対しては、 そのアーム上に反射体を貼り 付け、搬送アームの移動経路上 に複数のセンサ部を配置して、 随時、 センサ出力をモニタす ることにより、搬送アームの現在位置と駆動状況を把握する ことも可能である。

以上説明 した実施形態において、 反射体 2 2 の反射面 2 2

a は、表面が光の振動方向を乱す鏡面状態に処理された微小 な四角錐体が多数に配置されている形状であつたが、 これに 限定されず、 例えば、直交する 2つの面を持つ溝形状 (ライ ン状) の反射面が複数列並んで形成されても よい。 特に、図 1 1 に示したようにフィルタを有していないセンサ部を用い て構成する。 この構成においては、 反射面のライ ン方向につ いては、 センサ部の配置位置を調整する必要がある。

以上説明 したように、本発明の被検出体の検出装置とこれ を用いた処理システムによれば、 次のよ うに優れた作用効果 を発揮する ことができる。

検出空間に被検出体が存在しない場合に、 検出光は反射体 の反射面によ り主としてその入射方向に向けて反射されるの で、 この反射光を受光素子で受光 して被検出体が存在してい ないこ とを判別でき、また、検出空間に被検出体が存在する 場合には、 上記検出光は被検出体の表面に斜め方向から入射 するので、 この反射光は被検出体の表面の法線に対して反対 方向に反射する ことになつて受光素子には戻らない。 従って 被検出体が存在 している ものと判別することができる。

このよ うに、被検出体の表面の状態により反射光の振動方 向が どのようになっていたとしても、反射光の射出方向が受 光素子に向かっていないため、 入射される ことはなく、被検 出体の有無を正確に且つ確実に判別する ことができる。

産業上の利用可能性

本発明の被検出体の検出装置は、 一対の発光素子及び受光 素子とがー体的に構成されたセンサ部と、 上記センサ部と は 被検出体が存在可能な検出空間を空けて配置され、 複数の同 一の多角錐体が全平面上に、 隣接する上記多角錐体の面ど う しが正対 し且つ直交する ように配置されて、 2つの面からな る反射面対を複数形成して、 上記発光素子からの検出光の入 射方向と 同方向に沿って反射光を射出する反射体とで構成さ れ、 反射体の法線方向と被反射体の法線方向が一致せず、 且 つ上記セ ンサ部は、上記反射体の法線方向よ り斜め方向から 上記反射面対へ検出光を射出する よ うに配置される。

これによれば、 検出空間に被検出体が存在 しない場合には 検出光は、 反射体の反射面対によ り主としてその入射方向に 向けて反射されるため、 この反射光を受光素子で受光 して被 検出体が存在していないこ とを判別でき、一方、検出空間に 被検出体が存在する場合には、 上記検出光は被検出体の表面 に斜め方向から入射する ので、 この反射光は被検出体の表面 の法線に対して反対方向に反射する ことになって受光素子に 検出 されることはなく、被検出体の存在を正確に且つ確実に 判別する ことが可能となる。

本発明によれば、 検出体の表面状態に影響されずに、 この 被検出体の存在を確実に判別する こ とができる被検出体の検 出装置及ぴその処理システムが提供される。