特開 2023-172547 基板保持具、基板処理装置及び基板搬送方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023172547

(43)【公開日】2023-12-06

(54)【発明の名称】基板保持具、基板処理装置及び基板搬送方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20231129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022084440

(22)【出願日】2022-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100167634

【弁理士】

【氏名又は名称】扇田 尚紀

(74)【代理人】

【識別番号】100187849

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 隆史

(74)【代理人】

【識別番号】100212059

【弁理士】

【氏名又は名称】三根 卓也

(72)【発明者】

【氏名】近藤 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】岩崎 智徳

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BA02

5F131BB03

5F131BB23

5F131CA46

5F131DB02

5F131DB22

5F131DB52

5F131DB76

5F131DB82

5F131GA03

5F131HA09

5F131HA12

5F131KA12

5F131KA22

5F131KA47

5F131KA48

5F131KA52

5F131KA54

5F131KA63

5F131KB43

(57)【要約】

【課題】基板を保持して搬送する搬送アームにおいて、基板の離脱性を適切に評価する。
【解決手段】搬送アームから基板を受け取り保持する基板保持具であって、鉛直方向に昇降自在に構成され、基板を載置する載置部と、前記載置部の重量、圧力又は変位の少なくともいずれかを測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記搬送アームの状態を予測する制御部と、を有する。基板処理装置は、大気雰囲気下で前記基板保持具に保持された基板を処理する。別の基板処理装置は、前記基板保持具に基板が保持された状態で、大気雰囲気と真空雰囲気に切り替え可能に構成されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

搬送アームから基板を受け取り保持する基板保持具であって、
鉛直方向に昇降自在に構成され、基板を載置する載置部と、
前記載置部の重量、圧力又は変位の少なくともいずれかを測定する測定部と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記搬送アームの状態を予測する制御部と、を有する、基板保持具。

【請求項2】

前記測定部は、前記載置部を支持し、当該載置部の重量を測定する、請求項１に記載の基板保持具。

【請求項3】

前記搬送アームは、基板を保持する複数の保持パッドを有し、
前記制御部は、前記搬送アームから前記載置部に基板が載置された際に前記測定部で測定される重量の変化に基づいて、前記保持パッドの状態を予測する、請求項２に記載の基板保持具。

【請求項4】

前記搬送アームは、基板を保持する複数の保持パッドを有し、
前記制御部は、前記搬送アームを前記載置部から退出させた際に前記測定部で測定される重量の変化に基づいて、前記保持パッドの状態を予測する、請求項２又は３に記載の基板保持具。

【請求項5】

前記制御部は、前記搬送アームを前記載置部に進入させた際に前記測定部で測定される重量の変化に基づいて、前記搬送アームにおける基板の状態を予測する、請求項２～４のいずれか一項に記載の基板保持具。

【請求項6】

前記制御部は、前記重量の変化が閾値を超えるとアラームを出力する、請求項３～５のいずれか一項に記載の基板保持具。

【請求項7】

前記載置部は、
複数の支柱と、
前記複数の支柱に設けられ、基板の外周部を載置する載置部材と、
前記複数の支柱の下端を支持する底板と、を有し、
前記測定部は、前記底板を支持する、請求項２～６のいずれか一項に記載の基板保持具。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか一項に記載の基板保持具を有する基板処理装置であって、
前記搬送アームは、大気雰囲気下で基板を吸着保持して搬送し、
前記基板処理装置は、大気雰囲気下で前記基板保持具に保持された基板を処理する、基板処理装置。

【請求項9】

請求項１～７のいずれか一項に記載の基板保持具を有する基板処理装置であって、
前記搬送アームは、第１の搬送アームと第２の搬送アームを有し、
前記第１の搬送アームは、大気雰囲気下で基板を吸着保持して搬送し、
前記第２の搬送アームは、真空雰囲気下で基板を保持して搬送し、
前記基板処理装置は、前記基板保持具に基板が保持された状態で、大気雰囲気と真空雰囲気に切り替え可能に構成されている、基板処理装置。

【請求項10】

搬送アームから基板保持具に基板を搬送して、当該基板保持具で基板を保持する基板搬送方法であって、
前記基板保持具において鉛直方向に昇降自在に構成された載置部に、基板を保持した前記搬送アームを進入させる工程と、
前記搬送アームと前記基板保持具を鉛直方向に相対的に移動させて、前記搬送アームから前記載置部に基板を受け渡す工程と、
前記基板保持具の測定部で前記載置部の重量、圧力又は変位の少なくともいずれかを測定する工程と、
前記測定部の測定結果に基づいて、前記搬送アームの状態を予測する工程と、を含む、基板搬送方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板保持具、基板処理装置及び基板搬送方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、基板を真空吸着して搬送する基板搬送装置が開示されている。基板搬送装置は、フランジ部を含み、基板を保持する複数のパッドと、複数のパッドを着脱可能に固定するハンドと、を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１０３６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示にかかる技術は、基板を保持して搬送する搬送アームにおいて、基板の離脱性を適切に評価する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、搬送アームから基板を受け取り保持する基板保持具であって、鉛直方向に昇降自在に構成され、基板を載置する載置部と、前記載置部の重量、圧力又は変位の少なくともいずれかを測定する測定部と、前記測定部の測定結果に基づいて、前記搬送アームの状態を予測する制御部と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板を保持して搬送する搬送アームにおいて、基板の離脱性を適切に評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。

【図2】搬送アームの構成の概略を示す斜視図である。

【図3】保持パッドの構成の概略を示す斜視図である。

【図4】ウェハ保持具の構成の概略を示す斜視図である。

【図5】ウェハ保持具でウェハを保持する様子を示す説明図である。

【図6】フォースゲージの構成の概略を示す斜視図である。

【図7】搬送アームからウェハ保持具にウェハを搬送する様子を示す説明図である。

【図8】ロードセルで測定された重量の経時変化を示す説明図である。

【図9】ロードセルで測定された重量の経時変化を示す説明図である。

【図10】搬送アームからウェハ保持具にウェハを搬送する様子を示す説明図である。

【図11】ロードセルで測定された重量の経時変化を示す説明図である。

【図12】搬送アームからウェハ保持具にウェハを搬送する様子を示す説明図である。

【図13】他の実施形態にかかるウェハ保持具の構成の概略を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体ウェハ（基板；以下、「ウェハ」という。）に対して、例えば真空雰囲気下でエッチング処理等のウェハ処理が行われる。このウェハ処理は、処理モジュールを複数備えたウェハ処理装置を用いて行われる。

【0009】

例えばウェハ処理装置は、真空雰囲気下（減圧雰囲気下）の減圧部と大気雰囲気下（常圧雰囲気下）の常圧部が、ロードロックモジュールを介して一体に接続された構成を有している。
減圧部は、共通のトランスファモジュールと、トランスファモジュールの周囲に連結された複数の処理モジュールとを備える。そして、真空雰囲気下のトランスファモジュールから処理モジュールにウェハが搬送され、当該処理モジュールにおいて真空雰囲気下で所望の処理が行われる。
常圧部は、複数のウェハを保管可能なフープを載置するロードポートと、ウェハ搬送装置を備えたローダーモジュールとを備える。そして、大気雰囲気下のローダーモジュールにおいて、フープとロードロックモジュールに対してウェハが搬送される。
ロードロックモジュールは、内部が真空雰囲気と大気雰囲気に切り替え可能に構成され、減圧部と常圧部の間でウェハの受け渡しを行う。

【0010】

ローダーモジュールにおいて、大気雰囲気下でウェハを搬送するウェハ搬送装置は、例えば特許文献１に開示されたように、ハンド（搬送アーム）に設けられた複数のパッドでウェハを真空吸着して搬送する。また、ウェハ搬送装置から他のモジュール等にウェハを受け渡す際には、複数のパッドからの真空引きを停止してウェハを離脱させる。

【0011】

しかしながら、パッドからの真空引きを停止しても、当該パッドからウェハが離脱し難い場合がある。これは、例えばウェハの粘着性に起因するが、従来のパッドはこのような離脱困難な場合は想定されていない。そして、パッドからウェハの離脱が困難な場合、ウェハの受け渡し時にウェハが搬送アームから飛び跳ねたり、或いはウェハを受け渡せずに搬送アームにウェハが残るなどのトラブルが生じ得る。

【0012】

このようなトラブルを回避するためには、パッドからのウェハの離脱性を適切に評価する必要がある。しかしながら、従来、上述したようにウェハの離脱困難な場合は想定されておらず、況してその離脱性を評価することは行われていない。

【0013】

本開示にかかる技術は、基板を保持して搬送する搬送アームにおいて、基板の離脱性を適切に評価する。以下、本実施形態にかかるウェハ処理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0014】

＜ウェハ処理装置＞
先ず、本実施形態にかかるウェハ処理装置について説明する。図１は、ウェハ処理装置１の構成の概略を示す平面図である。本実施形態においては、ウェハ処理装置１が、基板としてのウェハＷにＣＯＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ）処理、ＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理、及びＣＳＴ（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ）処理を行うための各種処理モジュールを備える場合について説明する。なお、本開示のウェハ処理装置１が備える各種処理モジュールの構成はこれに限られず、任意に選択され得る。

【0015】

図１に示すようにウェハ処理装置１は、常圧部１０と減圧部１１がロードロックモジュール２０ａ、２０ｂを介して一体に接続された構成を有している。

【0016】

ロードロックモジュール２０ａは、常圧部１０の後述するローダーモジュール３０から搬送されたウェハＷを、減圧部１１の後述するトランスファモジュール６０に引き渡すため、ウェハＷを一時的に保持する。ロードロックモジュール２０ａは、内部に複数、例えば２枚のウェハＷを同時に保持する。

【0017】

ロードロックモジュール２０ａは、ゲートバルブ（図示せず）が設けられたゲート（図示せず）を介して、ローダーモジュール３０及びトランスファモジュール６０に接続されている。このゲートバルブにより、ロードロックモジュール２０ａと、ローダーモジュール３０及びトランスファモジュール６０の間との気密性の確保と互いの連通を両立する。

【0018】

ロードロックモジュール２０ａにはガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続され、当該給気部と排気部によって内部が大気雰囲気（常圧雰囲気）と真空雰囲気（減圧雰囲気）に切り替え可能に構成されている。すなわちロードロックモジュール２０ａは、大気雰囲気の常圧部１０と、真空雰囲気の減圧部１１との間で、適切にウェハＷの受け渡しができるように構成されている。

【0019】

ロードロックモジュール２０ｂはトランスファモジュール６０から搬送されたウェハＷをローダーモジュール３０に引き渡すため、ウェハＷを一時的に保持する。ロードロックモジュール２０ｂは、ロードロックモジュール２０ａと同様の構成を有している。すなわち、ゲートバルブ（図示せず）、ゲート（図示せず）、給気部（図示せず）、及び排気部（図示せず）を有している。

【0020】

なお、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂの数や配置は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。

【0021】

常圧部１０は、後述するウェハ搬送装置４０を備えたローダーモジュール３０と、複数のウェハＷを保管可能なフープ３１を載置するロードポート３２と、ウェハＷを冷却するＣＳＴモジュール３３と、ウェハＷの水平方向の向きを調節するアライナモジュール３４とを有している。

【0022】

ローダーモジュール３０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は大気雰囲気に維持されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する一側面には、複数、例えば３つのロードポート３２が並設されている。ローダーモジュール３０の筐体の長辺を構成する他側面には、ロードロックモジュール２０ａ、２０ｂが並設されている。ローダーモジュール３０の筐体の短辺を構成する一側面には、ＣＳＴモジュール３３が設けられている。ローダーモジュール３０の筐体の短辺を構成する他側面には、アライナモジュール３４が設けられている。

【0023】

なお、ロードポート３２、ＣＳＴモジュール３３、及びアライナモジュール３４の数や配置は本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。また、常圧部１０に設けられるモジュールの種類も本実施形態に限定されるものではなく、任意に選択できる。

【0024】

フープ３１は複数、例えば１ロット２５枚のウェハＷを収容する。また、ロードポート３２に載置されたフープ３１の内部は、例えば、大気や窒素ガスなどで満たされて密閉されている。

【0025】

ＣＳＴモジュール３３は、後述するウェハ保持具２００において、複数、例えばフープ３１に収容される枚数以上、例えば３５枚のウェハＷを等しい間隔で多段に保持する。そして、ウェハ保持具２００に保持された複数のウェハＷに対して冷却処理を行う。なお、ウェハ保持具２００の構成は後述する。

【0026】

アライナモジュール３４は、ウェハＷを回転させて水平方向の向きの調節を行う。具体的に、アライナモジュール３４は、複数のウェハＷのそれぞれにウェハ処理を行うにあたり、当該ウェハ処理毎に、基準位置（例えばノッチ位置）からの水平方向からの向きが同じになるように調節される。

【0027】

ローダーモジュール３０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送装置４０が設けられている。ウェハ搬送装置４０は、ウェハＷを保持して移動する搬送アーム４１ａ、４１ｂと、搬送アーム４１ａ、４１ｂを回転可能に支持する回転台４２と、回転台４２を搭載した回転載置台４３とを有している。回転台４２の内部には昇降機構（図示せず）が設けられ、当該昇降機構によって搬送アーム４１ａ、４１は昇降可能に構成されている。ウェハ搬送装置４０は、ローダーモジュール３０の筐体の内部において長手方向に移動可能に構成されている。

【0028】

減圧部１１は、２枚のウェハＷを同時に搬送するトランスファモジュール６０と、ウェハＷにＣＯＲ処理を行うＣＯＲモジュール６１と、ウェハＷにＰＨＴ処理を行うＰＨＴモジュール６２とを有している。トランスファモジュール６０、ＣＯＲモジュール６１、及びＰＨＴモジュール６２の内部は、それぞれ真空雰囲気に維持される。また、ＣＯＲモジュール６１及びＰＨＴモジュール６２は、トランスファモジュール６０に対して複数、例えば３つずつ設けられている。

【0029】

トランスファモジュール６０は内部が矩形の筐体からなり、上述したようにゲートバルブ（図示せず）を介してロードロックモジュール２０ａ、２０ｂに接続されている。トランスファモジュール６０は、ロードロックモジュール２０ａに搬入されたウェハＷを一のＣＯＲモジュール６１、一のＰＨＴモジュール６２に順次搬送してＣＯＲ処理とＰＨＴ処理を施した後、ロードロックモジュール２０ｂを介して常圧部１０に搬出する。

【0030】

ＣＯＲモジュール６１の内部には、２枚のウェハＷを水平方向に並べて載置する２つのステージ６１ａ、６１ｂが設けられている。ＣＯＲモジュール６１は、ステージ６１ａ、６１ｂにウェハＷを並べて載置することにより、２枚のウェハＷに対して同時にＣＯＲ処理を行う。なお、ＣＯＲモジュール６１には、処理ガスやパージガスなどを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。

【0031】

ＰＨＴモジュール６２の内部には、２枚のウェハＷを水平方向に並べて載置する２つのステージ６２ａ、６２ｂが設けられている。ＰＨＴモジュール６２は、ステージ６２ａ、６２ｂにウェハＷを並べて載置することにより、２枚のウェハＷに対して同時にＰＨＴ処理を行う。なお、ＰＨＴモジュール６２には、ガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続されている。

【0032】

また、ＣＯＲモジュール６１及びＰＨＴモジュール６２は、ゲートバルブ（図示せず）が設けられたゲート（図示せず）を介して、トランスファモジュール６０に接続されている。このゲートバルブにより、トランスファモジュール６０とＣＯＲモジュール６１及びＰＨＴモジュール６２の間の気密性の確保と互いの連通を両立する。

【0033】

なお、トランスファモジュール６０に設けられる処理モジュールの数や配置、及び種類は本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。

【0034】

トランスファモジュール６０の内部には、ウェハＷを搬送するウェハ搬送装置７０が設けられている。ウェハ搬送装置７０は、２枚のウェハＷを保持して移動する搬送アーム７１ａ、７１ｂと、搬送アーム７１ａ、７１ｂを回転可能に支持する回転台７２と、回転台７２を搭載した回転載置台７３とを有している。回転台７２の内部には昇降機構（図示せず）が設けられ、当該昇降機構によって搬送アーム７１ａ、７１は昇降可能に構成されている。また、トランスファモジュール６０の内部には、トランスファモジュール６０の長手方向に延伸するガイドレール７４が設けられている。回転載置台７３はガイドレール７４上に設けられ、ウェハ搬送装置７０をガイドレール７４に沿って移動可能に構成されている。

【0035】

以上のウェハ処理装置１には、制御部８０が設けられている。制御部８０は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ウェハ処理装置１におけるウェハＷの処理を制御するプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体Ｈに記録されていたものであって、当該記憶媒体Ｈから制御部８０にインストールされたものであってもよい。また、上記記憶媒体Ｈは、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。

【0036】

以上のように構成されたウェハ処理装置１においては、先ず、大気雰囲気下でウェハ搬送装置４０によってウェハＷは、フープ３１からアライナモジュール３４に搬送され、水平方向の向きが調節される。次に、ウェハ搬送装置４０によってウェハＷは、ロードロックモジュール２０ａに搬送される。

【0037】

次に、真空雰囲気下でウェハ搬送装置７０によってウェハＷは、ＣＯＲモジュール６１に搬送され、ＣＯＲ処理が行われる。次に、ウェハ搬送装置７０によってウェハＷは、ＰＨＴモジュール６２に搬送され、ＰＨＴ処理が行われる。次に、ウェハ搬送装置７０によってウェハＷは、ロードロックモジュール２０ｂに搬送される。

【0038】

次に、大気囲気下でウェハ搬送装置４０によってウェハＷは、ＣＳＴモジュール３３に搬送され、ＣＳＴ処理が行われる。次に、ウェハ搬送装置４０によってウェハＷは、フープ３１に搬送される。こうして、ウェハ処理装置１における一連のウェハ処理が終了する。

【0039】

＜搬送アーム＞
次に、ウェハ搬送装置４０の搬送アーム４１ａ、４１ｂについて説明する。搬送アーム４１ａ、４１ｂは同じ構成を有し、以下では、搬送アーム４１と総称して説明する。搬送アーム４１は、ウェハＷを真空吸着して搬送する。

【0040】

図２に示すように、搬送アーム４１は、ウェハＷを保持するピック１００と、ピック１００の表面に設けられた複数、例えば３つの保持パッド１１０とを有している。ピック１００は、基端部１０１から２本の先端部１０２、１０２に分岐したフォーク形状を有している。３つの保持パッド１１０はそれぞれ、基端部１０１、先端部１０２、１０２の表面に設けられている。

【0041】

図３に示すように保持パッド１１０は、底面に設けられたベース部１１１と、ベース部１１１の表面に円環状に設けられた環状部１１２とを有している。環状部１１２は、例えば平面視において長円形状を有している。ベース部１１１には、真空吸着用の貫通孔１１３が形成されている。貫通孔１１３には、保持パッド１１０の内側にガスを供給する給気部（図示せず）と、保持パッド１１０の内側のガスを吸引して真空引きする排気部（図示せず）が接続されている。

【0042】

保持パッド１１０でウェハＷを保持する際には、ウェハＷの裏面に環状部１１２が接触した状態で、ウェハＷの裏面、ベース部１１１、及び環状部１１２で形成された吸着空間１１０ｓを真空引きする。一方、保持パッド１１０からウェハＷを離脱させる際には、吸着空間１１０ｓの真空引きを停止して、更に吸着空間１１０ｓにガスを供給した後、搬送先への受け渡しなどで、保持パッド１１０からウェハＷを相対的に上昇させる。

【0043】

なお、保持パッド１１０の構成は本実施形態の構成に限定されない。例えば、保持パッド１１０の平面形状は、長円形状以外であってもよい。

【0044】

＜ウェハ保持具＞
次に、基板処理装置としてのＣＳＴモジュール３３に設けられた、基板保持具としてのウェハ保持具２００について説明する。ウェハ保持具２００は、複数のウェハＷを等しい間隔で多段に保持する。そして、ＣＳＴモジュール３３の処理容器（図示せず）の内部において、ウェハ保持具２００に複数のウェハＷが保持された状態で、ファン（図示せず）を動作させて常温の空気を流入させることで、当該複数のウェハＷが冷却される。

【0045】

図４に示すようにウェハ保持具２００は、載置部としてのウェハストレージ２０１とフォースゲージ２０２を有している。ウェハストレージ２０１は、複数のウェハＷを多段に保持する。ウェハストレージ２０１の水平方向重心位置は、ウェハＷの中心位置と一致するように設計されている。フォースゲージ２０２は、ウェハストレージ２０１の重量を測定する。なお、力の測定器であるフォースゲージ２０２は様々な種類がある。図４に示したフォースゲージ２０２は、後述するビーム型のロードセル２２０を備えたものである。

【0046】

ウェハストレージ２０１は、ウェハ保持支柱２１０、補助支柱２１１、天板２１２、及び底板２１３を有している。ウェハストレージ２０１は、後述するロードセル２２０に支持され、鉛直方向に昇降自在であるとともに、水平方向に移動自在に構成されている。換言すれば、ウェハストレージ２０１は、ロードセル２２０以外には支持されていない。なお、補助支柱２１１は必須ではなく、必要に応じて設けられる。

【0047】

ウェハ保持支柱２１０は複数、例えば３本設けられている。補助支柱２１１は、例えば３本のウェハ保持支柱２１０のそれぞれの間に２本設けられている。これら３本のウェハ保持支柱２１０と２本の補助支柱２１１は、同一円心の半円上に等間隔で配置されている。天板２１２は、ウェハ保持支柱２１０の上端と補助支柱２１１の上端を支持する。本実施形態の天板２１２は平面視において略円弧形状を有するが、天板２１２の平面形状はこれに限定されない。底板２１３は、ウェハ保持支柱２１０の下端と補助支柱２１１の下端を支持する。本実施形態の底板２１３は平面視において切り欠きが形成された略円形状を有するが、底板２１３の平面形状はこれに限定されない。

【0048】

ウェハ保持支柱２１０には、複数の載置部材２１４が鉛直方向に等間隔に複数設けられている。これら複数の載置部材２１４は、ウェハ保持支柱２１０から径方向内側に突出する。また、３本のウェハ保持支柱２１０において、対応する載置部材２１４は同じ高さに配置されている。図５に示すように、各載置部材２１４はウェハＷの外周部を載置し、これによりウェハストレージ２０１においてウェハＷが水平に保持される。なお、ウェハ保持支柱２１０の数は本実施形態に限定されないが、ウェハＷを水平に保持するためには、少なくとも３本以上必要である。

【0049】

図６に示すようにフォースゲージ２０２は、測定部としてのロードセル２２０、及び支持板２２１を有している。なお、図６では、フォースゲージ２０２の内側構造を説明するため、ウェハストレージ２０１の図示を省略している。

【0050】

ロードセル２２０は、ウェハストレージ２０１の底板２１３を支持し、当該ウェハストレージ２０１の鉛直方向の重量を測定する。ロードセル２２０の設置位置は、ウェハストレージ２０１の水平方向重心位置で鉛直方向の力を受けるように設計されている。ロードセル２２０の構成は限定されないが、使用条件に合致したロードセルが用いられる。

【0051】

ロードセル２２０は、支持板２２１の中央部に形成された窪み部２２１ａに設けられている。またロードセル２２０は、支持板２２１の上面から突出して設けられている。かかる構成により、底板２１３の下面と支持板２２１の上面との間には隙間が形成され、ロードセル２２０に支持されたウェハストレージ２０１が鉛直方向に昇降自在に構成される。支持板２２１は、ＣＳＴモジュール３３の処理容器（図示せず）に固定される。

【0052】

なお、本実施形態ではロードセル２２０は１つ設けられているが、ロードセル２２０の数はこれに限定されない。ウェハストレージ２０１はロードセル２２０に支持されているため、例えばロードセル２２０を複数設けた場合、ウェハストレージ２０１を支持するための剛性は高くなる。かかる場合、複数のロードセル２２０による測定結果を連動させて、ウェハストレージ２０１の重量を測定する。

【0053】

＜ウェハ搬送方法＞
次に、ウェハ搬送装置４０の搬送アーム４１からＣＳＴモジュール３３のウェハ保持具２００にウェハＷを搬送して、当該ウェハ保持具２００でウェハＷを保持する方法について説明する。図７は、搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷを搬送する様子を示す説明図である。

【0054】

また、搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷを搬送中、ロードセル２２０では常時ウェハストレージ２０１の重量を測定する。ロードセル２２０で測定された重量データは、制御部８０に出力される。図８は、ロードセル２２０で測定された重量の経時変化を示す説明図である。図８の縦軸は重量を示し、横軸は時間を示す。

【0055】

先ず、図７（ａ）に示すようにウェハストレージ２０１に、ウェハＷを吸着保持した搬送アーム４１を進入させる（ステップＳ１）。ウェハＷは、鉛直方向に隣り合う載置部材２１４の間に進入する。この際、図８に示すようにウェハストレージ２０１の重量は、ウェハＷの重量を含まない重量Ｌ１である。

【0056】

次に、搬送アーム４１の保持パッド１１０とウェハＷの間に形成された吸着空間１１０ｓの真空引きを停止して、更に吸着空間１１０ｓにガスを供給する。そして、搬送アーム４１によるウェハＷの吸着保持を停止する。

【0057】

次に、図７（ｂ）に示すように搬送アーム４１を下降させて、当該搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡し、載置部材２１４に載置する（ステップＳ２）。

【0058】

ここで、ウェハストレージ２０１でウェハＷを保持すると、ウェハストレージ２０１の重量は、重量Ｌ１からウェハＷの重量分を加えた重量Ｌ２となる。この点、ステップＳ２では、上述したように吸着空間１１０ｓの真空引きを停止しても、保持パッド１１０からウェハＷが離脱し難い場合がある。すなわち、ウェハＷが粘着性を有し、ウェハＷと保持パッド１１０が粘着するため、保持パッド１１０からウェハＷが離脱し難くなる。そうすると、ウェハＷが載置部材２１４に載置される際には、ウェハストレージ２０１に下方向の荷重が作用し、当該ウェハストレージ２０１が下げられる。また、ウェハＷが下降して載置部材２１４に載置されるので、この際の衝撃によってもウェハストレージ２０１に下方向の荷重が作用する。このため、図８に示すようにロードセル２２０では、重量Ｌ２より大きい重量Ｌ３が測定される。

【0059】

次に、図７（ｃ）に示すようにウェハストレージ２０１から搬送アーム４１を退出させる（ステップＳ３）。この際、図８に示すように、ロードセル２２０で測定される重量は、ウェハストレージ２０１の重量Ｌ１からウェハＷの重量分を加えた重量Ｌ２となる。

【0060】

以上のように搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷが搬送される際、制御部８０では、図８に示したロードセル２２０で測定される重量をモニタする。そして、重量Ｌ３と重量Ｌ２との重量差ΔＬ（＝Ｌ３－Ｌ２）に基づいて、保持パッド１１０におけるウェハＷの離脱性の評価を行う。すなわち、重量差ΔＬが大きい場合、ウェハＷが離脱し難いことを示し、重量差ΔＬが小さい場合、ウェハＷが離脱し易いことを示す。

【0061】

また、上述したようにウェハＷの粘着性に起因して保持パッド１１０からウェハＷが離脱し難くなるが、保持パッド１１０が劣化すると、このウェハＷの離脱性が悪化する。そこで制御部８０では、重量差ΔＬに基づいて、保持パッド１１０の状態（搬送アーム４１の状態）を予測する。そして、重量差ΔＬが予め定められた閾値を超えた場合、ウェハ処理装置１の出力部（図示せず）からアラームを出力させる。

【0062】

アラームを出力する際の重量差ΔＬの閾値は、任意に設定することができる。例えば、上述したようにウェハＷの離脱性が悪化すると、ウェハＷが搬送アーム４１から飛び跳ねる場合があるが、このような飛び跳ねを回避するように閾値を設定してもよい。或いは、保持パッド１１０の交換するタイミングで閾値を設定してもよい。

【0063】

以上の実施形態によれば、ウェハ保持具２００がフォースゲージ２０２を有しているので、ウェハストレージ２０１の重量を常時モニタすることができる。そして、ウェハストレージ２０１の重量の経時的変化に基づいて、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0064】

具体的には例えば、図９に示すように搬送アーム４１からウェハ保持具２００に、３枚のウェハＷを搬送する場合、ロードセル２２０で測定される重量は、段階的に増加する。ここで、保持パッド１１０に対して、第１のウェハＷ１が固着しておらず剥離性が「大」であり、第２のウェハＷ２がやや固着しており剥離性が「中」であり、第３のウェハＷ３が相当固着していて剥離性が「小」であるとする。かかる場合、第１のウェハＷ１の載置時の重量差ΔＬ１、第２のウェハＷ２の載置時の重量差ΔＬ２、第３のウェハＷ３の載置時の重量差ΔＬ３は、この順で大きくなる（ΔＬ１＜ΔＬ２＜ΔＬ３）。したがって、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0065】

以上の実施形態において、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性が更に悪化すると、搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡せない場合があり得る。図１０は、本実施形態において搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷを搬送する様子を示す説明図である。また図１１は、本実施形態においてロードセル２２０で測定された重量の経時変化を示す説明図である。

【0066】

先ず、図１０（ａ）に示すようにウェハストレージ２０１に、ウェハＷを吸着保持した搬送アーム４１を進入させる（ステップＴ１）。このステップＴ１は、上記実施形態のステップＳ１と同様であり、図１１に示すようにウェハストレージ２０１の重量は重量Ｌ１である。

【0067】

次に、吸着空間１１０ｓの真空引きを停止した後、図１０（ｂ）に示しように搬送アーム４１を下降させて、当該搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡し、載置部材２１４に載置する（ステップＴ２）。このステップＴ２は、上記実施形態のステップＳ２と同様であり、図１１に示すようにウェハストレージ２０１の重量は重量Ｌ３である。

【0068】

次に、図１０（ｃ）に示すようにウェハストレージ２０１から搬送アーム４１を退出させる（ステップＴ３）。この際、本実施形態では、ウェハＷの離脱性が低いため、搬送アーム４１から載置部材２１４にウェハＷが載置されず、搬送アーム４１と共に退出する。そうすると、図１１に示すようにウェハストレージ２０１の重量は、ウェハＷの重量を含まない重量Ｌ１となる。

【0069】

以上のように本実施形態においても、搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷが搬送される際、制御部８０では、図１１に示したロードセル２２０で測定される重量をモニタする。そして、搬送アーム４１退出後の重量が重量Ｌ１になる場合、搬送アーム４１にウェハＷが残った状態で退出したと検知することができる。したがって、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0070】

また、制御部８０では、搬送アーム４１退出後の重量が重量Ｌ１になる場合、ウェハ処理装置１の出力部（図示せず）からアラーム（或いは、ワーニング）を出力させる。本実施形態では、搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡しができないほどにウェハＷの離脱性が悪化しており、保持パッド１１０の交換が必要となる。そこで、保持パッド１１０の交換を知らせるアラームを出力する。なお、本実施形態（図１１）のアラームは、上記実施形態（図８）のアラームと区別できるように異なるものであってもよい。

【0071】

以上の実施形態のウェハ保持具２００では、ステップＳ１、Ｔ１において、ウェハストレージ２０１にウェハＷを吸着保持した搬送アーム４１を進入させる際、当該搬送アーム４１におけるウェハＷの位置ずれを検出することもできる。

【0072】

例えば、図１２に示すように搬送アーム４１に対してウェハＷの位置が進行方向にずれている場合がある。かかる場合、ウェハストレージ２０１に搬送アーム４１を進入させると、搬送アーム４１が予め定められた位置に到達する前に、ウェハＷがウェハ保持支柱２１０に衝突する。そうすると、ウェハ保持支柱２１０にモーメント荷重が作用し、ロードセル２２０で測定される重量が増加する。具体的には、上述したようにウェハＷの載置時の重量Ｌ３より早いタイミングで、ロードセル２２０で測定される重量が増加する。制御部８０では、この重量の増加に基づいて、ウェハＷの衝突を検知し、更に搬送アーム４１においてウェハＷが位置ずれしていることを検知する。

【0073】

＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、測定部としてウェハストレージ２０１の重量を測定するロードセル２２０を用いたが、測定部の測定対象はこれに限定されない。

【0074】

例えば測定部として、ウェハストレージ２０１の鉛直下方に作用する圧力を測定する圧力センサを用いてもよい。かかる場合、フォースゲージ２０２に代えて、ウェハストレージ２０１の下方には、圧力センサ（図示せず）を備えた圧力ゲージが設けられる。ウェハストレージ２０１の圧力の変化は、上述ウェハストレージ２０１の重量の変化と同じ挙動を示す。そうすると、圧力センサで測定されるウェハストレージ２０１の圧力の経時的変化に基づいて、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0075】

また、例えば測定部として、ウェハストレージ２０１の鉛直方向の変位を測定するレーザ変位計を用いてもよい。図１３に示すように複数、例えば３つのレーザ変位計２３０が、３本のウェハ保持支柱２１０に対応して設けられる。ウェハＷが載置部材２１４に載置される際には、ウェハストレージ２０１に下方向の荷重が作用し、当該ウェハストレージ２０１が下げられる。そうすると、レーザ変位計２３０で測定されるウェハ保持支柱２１０の鉛直方向の変位の経時的変化に基づいて、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0076】

以上の実施形態では、ステップＳ２、Ｔ２において、搬送アーム４１を下降させて、当該搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡したが、昇降機構（図示せず）によってウェハストレージ２０１を上昇させてもよい。また、搬送アーム４１を下降させると共に、ウェハストレージ２０１を上昇させてもよい。搬送アーム４１とウェハストレージ２０１を鉛直方向に相対的に移動させれば、搬送アーム４１からウェハストレージ２０１にウェハＷを受け渡すことができる。

【0077】

以上の実施形態では、ロードセル２２０で測定された重量データは、ウェハ処理装置１に設けられた制御部８０に出力されたが、例えば別途の制御部（図示せず）に出力してもよい。かかる場合、ウェハ保持具２００用の制御部が設けられる。

【0078】

以上の実施形態では、ウェハ保持具２００はＣＳＴモジュール３３の内部に設けられていたが、ウェハ保持具２００の設置対象はこれに限定されない。

【0079】

例えば、基板処理装置としてのアライナモジュール３４の内部にウェハ保持具２００を設けてもよい。かかる場合、ウェハ保持具２００は１枚のウェハＷを保持するように構成される。そして、ウェハストレージ２０１の重量等の経時的変化に基づいて、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0080】

また、例えば基板処理装置としてのロードロックモジュール２０ａ、２０ｂの内部にウェハ保持具２００を設けてもよい。かかる場合、ウェハ保持具２００は２枚のウェハＷを保持するように構成される。以下の説明では、ロードロックモジュール２０ａにウェハ保持具２００を設けた例について説明するが、ロードロックモジュール２０ｂにウェハ保持具２００を設けた場合も同様である。

【0081】

ロードロックモジュール２０ａには、ウェハ搬送装置４０の搬送アーム４１ａ、４１ｂ（本開示における第１の搬送アーム）と、ウェハ搬送装置７０の搬送アーム７１ａ、７１ｂ（本開示における第２の搬送アーム）とがアクセスする。以下では、搬送アーム４１ａ、４１ｂを搬送アーム４１と総称し、搬送アーム７１ａ、７１ｂを搬送アーム７１と総称する。

【0082】

搬送アーム４１からウェハ保持具２００にウェハＷが搬送される際、ウェハストレージ２０１の重量等の経時的変化に基づいて、保持パッド１１０に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0083】

また、搬送アーム７１からウェハ保持具２００にウェハＷが搬送される際、ウェハストレージ２０１の重量等の経時的変化に基づいて、搬送アーム７１の保持パッド（図示せず）に対するウェハＷの離脱性を数値化して評価することができる。

【0084】

ここで、搬送アーム４１はウェハＷを真空引きして吸着保持するのに対し、搬送アーム７１はウェハＷを摩擦力で保持する。搬送アーム７１は、図２及び図３に示した搬送アーム４１と同様に、基端部１０１と先端部１０２で構成されたピック１００、及びピック１００の表面に設けられた表面には保持パッド（図示せず）を有している。この搬送アーム７１の保持パッドは、搬送アーム４１の保持パッド１１０と異なり、摩擦力によってウェハＷを保持する。

【0085】

なお、搬送アーム７１の保持パッドには、ウェハＷに対する粘着性の低い材料を用いることができる。かかる場合、ウェハＷの離脱性は高くなる。一方、本実施形態のウェハ保持具２００のようにウェハストレージ２０１の重量を測定できれば、ウェハＷを離脱させることができる限度において、摩擦力が大きく作用する材料を採用することができる。したがって、保持パッドの材料の自由度を向上ことができる。

【0086】

また、例えばウェハ搬送装置４０、７０にウェハ保持具２００を適用し、搬送アーム４１、７１でウェハＷを保持する際の重量等を測定してもよい。

【0087】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0088】

４１（４１ａ、４１ｂ） 搬送アーム
８０ 制御部
２００ ウェハ保持具
２０１ ウェハストレージ
２２０ ロードセル
Ｗ ウェハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】