JP2002319612A

JP2002319612A - ウェーハ搬送装置、気相成長装置およびウェーハ搬送方法

Info

Publication number: JP2002319612A
Application number: JP2001123049A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kanetani; 晃一金谷
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえセンサーがオリフラあるいはノッチの
外周を検出してしまった場合であっても、ウェーハのセ
ンター位置を正確に認識できるウェーハ搬送装置、気相
成長装置およびウェーハ搬送方法を提供する。【解決手段】ウェーハ外周の４点以上を検出するため
の検出装置７を備える。また、検出装置７による検出結
果に基づき、ウェーハＷのセンター位置の候補を演算に
より４つ以上求める演算部を備える。また、演算部によ
り求められたセンター位置の候補の中から、真のセンタ
ー位置を判別して認識する認識部を備える。さらに、認
識部により認識されたウェーハの真のセンター位置に基
づき、ウェーハＷを所定の位置に搬送する搬送機構４を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェーハを搬送す
るためのウェーハ搬送装置、このウェーハ搬送装置を備
える気相成長装置およびウェーハ搬送方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば、気相成長装置などに
おけるウェーハの搬送機構としては、ベルヌーイチャッ
ク式のものと、パドル式のものとがある。このうち、ベ
ルヌーイチャック式の場合、円盤状の吸着板の片側から
勢いよく吹き出されるガスの作用により、該吸着板に沿
わせて該吸着板の近傍にウェーハを非接触保持した状態
で、ウェーハの搬送が行われる構成となっている。他
方、パドル式の場合、例えば、略Ｕ字状のウェーハ保持
部材（パドルと呼ばれる）によりウェーハの周縁部を下
側から保持した状態で、ウェーハの搬送が行われる構成
となっている。

【０００３】ところで、ベルヌーイチャック式の場合、
吹き出されるガス流のために舞い上がったパーティクル
がウェーハに付着することがあるため、ウェーハの品質
向上の観点からは好ましくない。従って、ウェーハの品
質向上のためには、ガス流を用いないパドル式が好都合
である。しかしながら、パドル式の場合は、パドルでウ
ェーハを下側よりそっと持ち上げてから搬送を行うた
め、ウェーハの位置ずれをそのまま継承してしまい搬送
の際、パドルに対するウェーハの位置の再現性が良くな
いという問題がある。このため、一旦パドルでウェーハ
を保持した後、センサーなどの検出に基づきウェーハの
センター（中心）位置を認識し、この認識したウェーハ
のセンター位置に基づき、補正を行ってウェーハを搬送
する必要があった。

【０００４】ウェーハのセンター位置を認識するための
従来の方法としては、例えば、２つの線状センサー（長
さが測れるもの）により検出したウェーハ外周の２点の
位置に基づき、ウェーハのセンター位置を認識する技術
がある。具体的には、この技術では、検出したウェーハ
外周の２点を二等辺三角形の等しい２角に挟まれる一辺
の両端とし、この二等辺三角形の等しい２辺をウェーハ
の半径として、この二等辺三角形の頂点の位置、すなわ
ちウェーハのセンター位置を演算する。仮にウェーハが
完全な円形であれば、ウェーハの向き如何に拘わらず、
常にこの演算方法によってウェーハのセンター位置を演
算できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常、
ウェーハには、結晶方位を判別するためのオリエンテー
ションフラット（以下、オリフラ）またはノッチが形成
されている。ここで、オリフラとは、ウェーハの端部の
所定箇所を直線状に切り取った部分のことであり、ノッ
チとは、ウェーハの端部の所定箇所を内側にえぐれる円
弧状に切り欠いた部分のことである。つまり、いずれに
してもウェーハは完全な円形ではない。そして、センサ
ーにより外周を検出する際のウェーハの向きによって
は、センサーがオリフラあるいはノッチの外周を検出し
てしまう場合がある。従って、従来の演算方法によりウ
ェーハのセンター位置を演算する際、センサーがオリフ
ラあるいはノッチの外周を検出してしまった場合には、
この検出に基づきセンター位置を誤って演算し、この演
算結果を正しいセンター位置であると認識してしまうた
め、ウェーハの搬送が正しく行われない。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、たとえセンサーがオリフラあ
るいはノッチの外周を検出してしまった場合であって
も、ウェーハのセンター位置を正確に認識できるウェー
ハ搬送装置、気相成長装置およびウェーハ搬送方法を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のウェーハ搬送装置は、ウェーハ外周の４点
以上を検出するための検出装置と、該検出装置による検
出結果に基づき、ウェーハのセンター位置の候補を演算
により４つ以上求める演算部と、該演算部により求めら
れたセンター位置の候補の中から、真のセンター位置を
判別して認識する認識部と、該認識部により認識された
ウェーハの真のセンター位置に基づき、ウェーハを所定
の位置に搬送する搬送機構と、を備えることを特徴とし
ている。ここで、検出装置により、オリフラ（あるいは
ノッチ）の外周の２点以上を同時に検出してしまうこと
がないように、検出装置による検出点どうしは、少なく
ともオリフラ（あるいはノッチ）の幅よりも離れた構成
とすることが好ましい。また、本発明のウェーハ搬送方
法は、ウェーハ外周の４点以上を検出し、この検出結果
に基づき、ウェーハのセンター位置の候補を演算により
４つ以上求め、この求めたセンター位置の候補の中か
ら、真のセンター位置を判別して認識し、この認識した
ウェーハの真のセンター位置に基づき、ウェーハを所定
の位置に搬送することを特徴としている。

【０００８】例えば、検出装置により、ウェーハ外周の
４点を検出する場合、演算部は、先ず、この検出した４
点のうち、例えば隣り合う２点（４組ある）を二等辺三
角形（４つある）の等しい２角に挟まれる一辺の両端と
し、この二等辺三角形の等しい２辺をウェーハの半径と
して（つまり、ウェーハ径が２００ｍｍの場合、等しい
２辺はそれぞれ１００ｍｍ）、この二等辺三角形の頂点
（４つある）の位置を演算する。これにより、センター
位置の候補が４つ求められる。ここで、検出装置により
検出した４点のいずれもが、オリフラ（あるいはノッ
チ）の外周を検出したものでない場合には、センター位
置の４つの候補の演算結果は全て一致し、認識部は、こ
のセンター位置を真のセンター位置であると認識する。
他方、仮に、１つの検出点がオリフラ（あるいはノッ
チ）を検出したものである場合には、センター位置の２
つの候補の演算結果は一致する。また、残る２つの候補
の演算結果（オリフラの外周に基づき演算されたセンタ
ー位置の候補）は、一致する２つの候補とは異なり、し
かも、互いに異なる位置となる。この場合、認識部は、
２つの候補が一致する点が真のセンター位置であると判
別して認識する。また、詳しい説明は省略するが、検出
装置がウェーハ外周の５点以上を検出する場合も、演算
部により演算された複数のセンター位置の候補のうち、
認識部が、多数決的に真のセンター位置を判別して認識
する。このように、検出装置が検出する点の数がいくつ
であっても（ただし４つ以上）、真のセンター位置を認
識できる。

【０００９】このように、本発明によれば、たとえ（検
出装置が）オリフラ（あるいはノッチ）を検出してしま
った場合であっても、真のセンター位置を認識すること
ができ、この認識した真のセンター位置に基づき、ウェ
ーハを所定の位置に搬送することができる。

【００１０】また、本発明のウェーハ搬送装置は、ウェ
ーハを所定方向に移動させながら、先ず、ウェーハの進
行方向先端側の外周の２点以上を検出し、次いで、後端
側の外周の２点以上を検出することで、ウェーハ外周の
４点以上を検出するように構成されていることが好まし
い。ここで、ウェーハの外周を検出する際のウェーハの
移動は、直線移動であっても良いし、曲線移動（例え
ば、円弧状の移動）であってもよい。さらに、本発明の
ウェーハ搬送方法は、ウェーハを所定方向に移動させな
がら、先ず、ウェーハの進行方向先端側の外周の２点以
上を検出し、次いで、後端側の外周の２点以上を検出す
ることで、ウェーハ外周の４点以上を検出することが好
ましい。

【００１１】この発明によれば、検出装置は、検出すべ
きウェーハ外周の点の数よりも少ない数の検出センサを
備えるもので足りるため、検出センサの数が少なくて済
み、経済的である。具体的には、例えば、ウェーハ外周
の４点を検出する場合には、検出装置は、検出センサを
２つ備えるものであれば足りる。また、搬送の過程でウ
ェーハ外周を検出する構成とすることもでき、この場
合、検出のための特別な時間を必要としないため効率的
である。

【００１２】より具体的には、前記検出装置は、所定幅
の光束を射出する発光部と、該光束の遮り幅を検出可能
な受光部とを備えて構成される検出センサが、所定間隔
に複数配置されて構成され、前記演算部は、前記各検出
センサの位置と、各検出センサに検出されるウェーハに
よる前記光束の遮り幅と、に基づき、ウェーハ外周の位
置を求める第１の演算と、該第１の演算により求めたウ
ェーハ外周の位置に基づき、ウェーハのセンター位置の
候補を求める第２の演算と、を行うことが好ましい。ま
た、本発明の搬送方法は、より具体的には、所定幅の光
束を射出する発光部と、該光束の遮り幅を検出可能な受
光部とを備えて構成される検出センサを、所定間隔に複
数配置し、前記各検出センサの位置と、各検出センサに
検出されるウェーハによる前記光束の遮り幅と、に基づ
き、ウェーハ外周の位置を求める第１の演算と、該第１
の演算により求めたウェーハ外周の位置に基づき、ウェ
ーハのセンター位置の候補を求める第２の演算と、を行
って、ウェーハのセンター位置の候補を演算により４つ
以上求めることが好ましい。

【００１３】また、搬送機構は、ウェーハを保持する保
持部材を備え、この保持部材により保持してウェーハを
搬送するに際し、ウェーハを、前記保持部材から一旦ス
テージに移載し、前記認識された真のセンター位置に基
づき補正した保持状態で前記保持部材により保持し直し
てから、所定の位置に搬送するように構成されているこ
とが好ましい。さらに、本発明のウェーハ搬送方法は、
ウェーハを保持部材により保持して搬送するに際し、該
保持部材からウェーハを一旦ステージに移載し、前記認
識した真のセンター位置に基づき補正した保持状態で前
記保持部材により保持し直してから、所定の位置に搬送
することが好ましい。

【００１４】あるいは、ウェーハを前記所定の位置に搬
送するのに必要な基準移動データを予め記憶し、前記基
準移動データを、前記認識された真のセンター位置に基
づき補正し、該補正後の補正移動データに基づきウェー
ハを所定の位置に搬送することも好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明に
係る実施の形態について説明する。図１に示すように、
気相成長装置１０は、ウェーハ（半導体単結晶基板また
はエピタキシャルウェーハ）Ｗを内部に配して、このウ
ェーハＷの主表面上に単結晶薄膜を気相エピタキシャル
成長させるための反応炉１と、エピタキシャル成長前の
ウェーハＷを装置１０内に投入するためのロードロック
室６ａと、エピタキシャル成長後のウェーハＷを装置１
０外に搬出するためのロードロック室６ｂと、ウェーハ
Ｗをロードロック室６ａと反応炉１との間、および反応
炉１とロードロック室６ｂとの間で搬送するためのハン
ドラ（搬送機構）４と、このハンドラ４が備え付けられ
た搬送室３と、搬送室３と反応炉１との間、搬送室３と
ロードロック室６ａとの間、および搬送室３とロードロ
ック室６ｂとの間をそれぞれ開閉するためのゲートバル
ブ５ａ，５ｂ，５ｃと、ウェーハ外周の４点以上を検出
するための検出装置７と、この検出装置７による検出結
果に基づき、ウェーハＷの真のセンター位置を演算して
認識する制御部９（図２）と、を備えて概略構成されて
いる。

【００１６】このうち、ハンドラ（搬送機構）４は、支
点部４３（例えば、搬送室３の中央）を軸に水平方向に
回動可能な回動部材４１と、この回動部材４１の一端に
設けられ、ウェーハ保持部材として機能するパドル４２
とを備えて概略構成されている。このパドル４２は、図
３および図４に示すように、例えば略Ｕ字状の平面形状
をなし、その上面でウェーハＷを保持する。また、回動
部材４１は、支点部４３からパドル４２までの距離を調
節できるように伸縮可能に構成されている。そして、パ
ドル４２は、回動部材４１の回動及び伸縮に伴って、搬
送室３内、ロードロック室内６ａ，６ｂ、および反応炉
１内を移動し、この移動に伴わせて該パドル４２上のウ
ェーハＷを搬送するようになっている。

【００１７】また、図１に示すように、反応炉１内に
は、エピタキシャル成長を行う際にウェーハＷが載置さ
れるサセプタ２が設けられている。図４に示すように、
このサセプタ２は、例えば、円板状の内側サセプタ２１
と、該内側サセプタ２１の形状に中心をくりぬかれ、該
内側サセプタ２１と中心が等しい円板状の外側サセプタ
２２と、を備えて概略構成されている。このうち外側サ
セプタ２２の上面には、座ぐり２２１が形成されてい
る。この座ぐり２２１は、エピタキシャル成長の際にウ
ェーハＷが載置される凹部であり、ウェーハＷの直径よ
りも若干（例えば、３ｍｍ程度）大きな直径に設定さ
れ、ウェーハＷの厚さと略等しい深さに設定されてい
る。他方、内側サセプタ２１の直径は、パドル４２の内
径（略Ｕ字状部分の内径）よりも小さく設定されてい
る。またこの内側サセプタ２１は、パドル４２からウェ
ーハＷを受け取って、この受け取ったウェーハＷを座ぐ
り２２１内に載置したり、座ぐり２２１上のウェーハＷ
をパドル４２に移載したりするために昇降可能に構成さ
れている。

【００１８】ここで、パドル４２上のウェーハＷを座ぐ
り２２１に載置する際のサセプタ２の動作について、図
４を用いて説明する。先ず、パドル４２上に保持された
ウェーハＷを内側サセプタ２１の真上に搬送した状態で
パドル４２を停止させる（以下、このパドル４２の停止
位置を授受位置という）。次に、この状態で内側サセプ
タ２１をパドル４２よりも高く上昇させると（図４の
（ｂ）〜図４の（ｃ）の状態）、それまでパドル４２上
に保持されていたウェーハＷが内側サセプタ２１により
支持された状態に移行する（図４の（ｃ）の状態）。こ
こで、図４の（ｂ）および（ｃ）では、ウェーハＷによ
り内側サセプタ２１の動作が見えなくなるのを防止する
ため、ウェーハＷを一点鎖線で図示した。このように、
ウェーハＷを内側サセプタ２１に支持させた後に、ウェ
ーハＷの下降の妨げとならないようにパドル４２を後退
させ、続いて、内側サセプタ２１を、外側サセプタ２２
の座ぐり２２１と互いの上面が略面一となるように下降
させる。これにより、ウェーハＷが座ぐり２２１内に載
置された状態になり、エピタキシャル成長を行うことが
可能となる。なお、上記と逆の手順により、エピタキシ
ャル成長後のウェーハＷを座ぐり２２１上からパドル４
２上に移し替えることができる。すなわち、先ず、内側
サセプタ２１を上昇させることにより、パドル４２より
も高い位置となるまでウェーハＷを座ぐり２２１から上
昇させ、次に、パドル４２を前記授受位置に移動させ、
続いて、内側サセプタ２１をパドル４２よりも低い位置
となるまで下降させると、ウェーハＷがパドル４２に保
持された状態に移行する。

【００１９】また、搬送室３内の反応炉１側の片隅（ロ
ードロック室６ｂ側）には、反応炉１から搬出されたエ
ピタキシャル成長直後のウェーハＷを一旦載置して所定
時間放置し、その間にウェーハＷを冷却させるための冷
却台３１が設けられている（図１）。この冷却台３１
も、内側サセプタ２１と同様、パドル４２との間でウェ
ーハＷの授受を行うために、例えば昇降可能に構成され
ている。すなわち、エピタキシャル成長が終了すると、
ウェーハＷは、パドル４２によりサセプタ２から取り出
され、反応炉１から搬出される。このウェーハＷは、搬
送室３を介して直接ロードロック室６ｂに搬送されるの
ではなく、一旦、パドル４２により冷却台３１上方に搬
送され、この状態で冷却台３１が上昇することで冷却台
３１上に支持され、この状態で所定時間冷却される。な
お、この冷却期間中、例えば、パドル４２は、新たなウ
ェーハＷをロードロック室６ａに取りに行き、これをサ
セプタ２に搬送し、次のエピタキシャル成長が開始され
る。

【００２０】次に、本発明に係る主要構成である検出装
置７は、２つの検出センサ７１，７１を備えて構成され
ている（図３）。これら検出センサ７１，７１は、図５
に示すように、それぞれ、所定幅（例えば、１６ｍｍ程
度；本実施形態では、例えば１６ｍｍであるとする。）
の光束Ｋ１，Ｋ２を射出する発光部７１ａと、該光束Ｋ
１，Ｋ２の障害物による遮り幅を検出可能な受光部７１
ｂとを備えて構成されている。これら２つの検出センサ
７１，７１の配置は、パドル４２に保持されてウェー
ハＷが移動する過程で、該ウェーハＷにより、双方の発
光部７１ａ，７１ａより射出される光束Ｋ１，Ｋ２の一
部ずつが遮られる、という条件１を満たし、かつ、パ
ドル４２上のウェーハＷの向きに拘わらず、双方の光束
Ｋ１，Ｋ２が同時にオリフラＦにより遮られることがな
い、という条件２を満たすような配置となっている。２
つの検出センサ７１，７１は、具体的には、図５に示す
ように、例えば双方の光束Ｋ１，Ｋ２が互いに平行とな
り、かつ、双方の光束Ｋ１，Ｋ２がともにウェーハＷの
移動面Ｉと直交する状態に配置すると良く、この場合、
上記条件１，２を満たすためには、双方の光束Ｋ１，Ｋ
２の間隔が、ウェーハＷの直径よりも小さく、かつ、オ
リフラＦの幅よりも大きくなるような間隔をもって、２
つの検出センサ７１，７１を配置すると良い。だたし、
２つの検出センサ７１，７１の配置の仕方は、図５に示
した例に限らず、上記条件１および条件２を満たせばよ
い。従って、２つの検出センサ７１，７１の配置の仕方
を、より広義に定義するとすれば、光束Ｋ１，Ｋ２とウ
ェーハＷの移動面との交差部分（２箇所）の間隔が、ウ
ェーハＷの直径よりも小さく、かつ、オリフラＦの幅よ
りも大きくなるような配置とすれば良く、このような配
置であれば光束Ｋ１，Ｋ２の方向は問わない（発光部７
１ａおよび受光部７１ｂの位置は問わない）。なお、本
実施の形態では、光束Ｋ１，Ｋ２の幅方向（長手方向）
と、検出の際のウェーハＷの移動方向とが一致するよう
に２つの検出センサ７１，７１が配置されているが、こ
れは、後述のように、ウェーハＷによる光束Ｋ１，Ｋ２
の遮り幅を検出した後の演算を容易にするためである。
本実施の形態では、検出の際にウェーハＷを直線移動さ
せるため、双方の光束Ｋ１，Ｋ２の幅方向が平行となる
配置とされている。また、２つの検出センサ７１，７１
の発光部７１ａは、例えば、前記光束Ｋ１，Ｋ２を鉛直
下方に射出可能な向きで、ハンドラ４およびウェーハＷ
の移動の妨げとならないように、搬送室３の上部に配さ
れている。他方、受光部７１ｂは、ウェーハＷの移動領
域を介して前記光束Ｋ１，Ｋ２を受光可能に発光部７１
ａと向き合い、かつ、ハンドラ４およびウェーハＷの移
動の妨げとならないように、搬送室３の下部に配されて
いる。本実施の形態では、搬送するウェーハＷの直径
が、例えば２００ｍｍである場合の説明を行うことと
し、検出センサ７１どうしの平面方向の間隔（双方の光
束Ｋ１，Ｋ２の間隔）は、具体的には、例えば、１２０
ｍｍとする。

【００２１】また、図２に示すように、制御部９は、Ｃ
ＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３等を備えて構成され
ている。このうち、ＣＰＵ９１は、気相成長装置１０の
各構成要素の動作制御や本発明に係る演算等を行うもの
である。ＲＯＭ９２は、ＣＰＵ９１による制御用および
演算用プログラムや制御用および演算用データ（後述す
る中点Ｇ１，Ｇ２の前記基本座標系上の座標値等）等を
記憶したものである。また、ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１
の作業領域及び各種データ（検出センサ７１による検出
値等）の記憶領域を有する。

【００２２】ここで、パドル４２上のウェーハＷのセン
ター位置を認識するための手順は、概略以下のようであ
る。先ず、検出装置７の検出センサ７１，７１により、
ウェーハＷの外周の４点を検出する。この検出値（ウェ
ーハＷによる光束Ｋ１，Ｋ２の遮り幅）は、制御部９に
入力される。さらに、制御部９のＣＰＵ９１は、検出セ
ンサ７１，７１より入力された検出値と、予め記憶され
た検出センサ７１，７１の位置と、に基づき、ウェーハ
Ｗの外周の位置を求める第１の演算を行う。なお、ここ
では、簡単のため「検出センサ７１の位置」と記載した
が、これは具体的には、「発光部７１ａから射出される
光束Ｋ１，Ｋ２と、ウェーハＷの移動面との交差部分の
位置（本実施の形態の場合、例えば該交差部分の中点Ｇ
１，Ｇ２であるとする。）」のことであり、発光部７１
ａの位置及び向きと、ウェーハＷの移動面とにより定ま
るものである。次に、上記第１の演算により求めたウェ
ーハＷの外周の位置に基づき、ウェーハＷのセンター位
置の候補を、例えば４つ求める第２の演算を行う。次
に、これらセンター位置の４つの候補の中から、真のセ
ンター位置を判別して、これを真のセンター位置と認識
する。つまり、制御部９は、本発明の演算部および認識
部としての機能を備える。

【００２３】また、気相成長装置１０は、前記認識され
た真のセンター位置に基づき、パドル４２によるウェー
ハＷの保持状態を補正するための機構を備えている。す
なわち、図１及び図３に示すように、気相成長装置１０
は、例えば、搬送室３内の、反応炉１側の片隅（ロード
ロック室６ａ側）に、冷却台３１と同様の構成のステー
ジ８を備えている。そして、パドル４２上のウェーハＷ
の真のセンター位置を認識後、一旦、ウェーハＷをパド
ル４２上からステージ８上に移載してから、前記認識さ
れた真のセンター位置に基づき補正した保持状態で保持
し直すことができるようになっている。なお、検出セン
サ７１，７１は、パドル４２上に保持したウェーハＷを
ステージ８に向けて直線状に移動させる際に、先ず、ウ
ェーハＷの進行方向先端側の２点を、次いで、後端側の
２点を検出できる位置に配されている。

【００２４】次に、ロードロック室６ａ内のウェーハＷ
を搬送室３を介して反応炉１に搬送する手順について詳
細に説明する。

【００２５】ロードロック室６ａ内には、複数枚のウェ
ーハＷが搭載されたカセットが予め配されている。先
ず、ロードロック室６ａ内のウェーハＷを１枚、パドル
４２上に保持させるには、ゲートバルブ５ｂを開状態に
する一方、パドル４２がロードロック室６ａを向くよう
回動部材４１を回動させ、回動部材４１を伸長させる。
これにより、１枚のウェーハＷがパドル４２上に保持さ
れると、回動部材４１の伸長を停止させ、今度は回動部
材４１を縮めてウェーハＷを搬送室３内に搬入し、ゲー
トバルブ５ｂを閉状態にする一方、回動部材４１を時計
回りに回動させる。パドル４２がステージ８を向くまで
回動部材４１を回動させる（図３の状態）と、この回動
を停止させ、回動部材４１を伸長させてパドル４２上の
ウェーハＷをステージ８に向けて直線状に移動させる。

【００２６】この移動の過程において、先ず、回動部材
４１を所定長Ｌ１だけ伸長させた段階で、検出センサ７
１，７１の発光部７１ａ，７１ａより射出される双方の
光束Ｋ１，Ｋ２が、ウェーハＷの進行方向先端側の左右
一箇所ずつによって、ともに遮られる。このときの光束
Ｋ１，Ｋ２の遮り幅、すなわち、双方の受光部７１ｂ，
７１ｂによる検出値（２つ）は、制御部９に入力され、
ＲＡＭ９３に記憶される。なお、これら２つの検出値を
用いて後述する演算を行うことにより、検出座標Ａ´
（ウェーハＷの進行方向先端側の右側の位置）および検
出座標Ｂ´（ウェーハＷの進行方向先端側の左側の位
置）が求められる（図７（ｂ））。さらにウェーハＷの
移動を進行させ、回動部材４１を所定長Ｌ２（本実施例
の場合、例えばＬ２＝Ｌ１＋１６０ｍｍ）だけ伸長させ
た段階で、双方の光束Ｋ１，Ｋ２が、ウェーハＷの後端
側の左右一箇所ずつによって、ともに遮られる。このと
きの双方の受光部による検出値（２つ）も、同様に制御
部９に入力され、記憶される。これら２つの検出値につ
いても、同様に後述する演算を行うことにより、検出座
標Ｃ´（ウェーハＷの進行方向後端側の左側の位置）お
よび検出座標Ｄ´（ウェーハＷの進行方向後端側の右側
の位置）が求められる。以上において、都合４つの検出
値が記憶された状態となる。

【００２７】その後もウェーハＷの移動は進行し、やが
てステージ８の上方に達すると、回動部材４１の伸長が
停止し、ステージ８が上昇してパドル４２上のウェーハ
Ｗがステージ８上に移載される。なお、上記のように４
つの検出値が記憶されると、このようにウェーハＷをス
テージ８まで移動させる一方で、ウェーハＷの真のセン
ター位置を求める演算を行う。以下、この演算の手順に
ついて図７を用いて詳細に説明する。

【００２８】先ず、ウェーハＷの外周の位置を求めるた
めの基本座標系を定義する。この基本座標系は、ウェー
ハＷをパドル４２上に正しく保持した場合に、上記手順
でウェーハ外周の４点を検出し、この検出結果に基づき
演算したウェーハＷのセンター位置を原点Ｏ（０，０）
とし、ステージ８に向かうウェーハＷの進行方向をＹ軸
と一致させて得られるＸ−Ｙ平面座標系である（図７
（ａ）参照）。ここで、パドル４２によるウェーハＷの
正しい保持状態とは、ウェーハＷの保持状態を補正しな
いでも、パドル４２を所定の停止位置（前記授受位置）
まで移動させることにより、パドル４２上のウェーハＷ
をサセプタ２の座ぐり２１１の中心に移載できる保持状
態のことである。さらに、簡単のため、基本座標系のス
ケールは、長さ１ｍｍを単に１とする。

【００２９】次に、ウェーハＷをパドル４２上に正しく
保持した状態で、ウェーハＷの外周の４箇所を検出した
場合に求まる４つの検出座標をＡ（ａ，ｂ）、Ｂ（−
ａ，ｂ）、Ｃ（−ａ，−ｂ）、Ｄ（ａ，−ｂ）であると
する。なお、ここでの検出座標は、ウェーハＷが完全な
円形であると仮定した場合の座標である。検出座標は、
前記検出値（光束の遮り幅）と、予め記憶された検出セ
ンサ７１，７１の位置（例えば、上記中点Ｇ１，Ｇ２）
とに基づいて、該検出値を得た際のウェーハＷの外周位
置を、前記基本座標系の座標に換算することにより求め
られる。

【００３０】ここで、検出値と、検出座標との対応につ
いて詳細に説明する。先ず、上記中点Ｇ１，Ｇ２の位置
は、それぞれ２通りに分けて前記基本座標系の座標に換
算されて予め記憶されている。すなわち、ここでいう２
通りの座標とは、ウェーハＷの外周を、回動部材４１を
所定長Ｌ１だけ伸長させた段階で検出した際の検出値を
換算する際に用いられる座標と、所定長Ｌ２だけ伸長さ
せた段階で検出した際の検出値を換算する際に用いられ
る座標である。検出値の検出座標への換算は、以下のよ
うに行う。先ず、検出値（遮り幅）の大きさにより、検
出時のウェーハの外周位置が、中点Ｇ１、Ｇ２に対し、
Ｙ軸方向のどちら側（ステージ８側と回動部材４１の支
点部４３側のいずれか）にずれているかが分かる。中点
Ｇ１、Ｇ２は、幅１６ｍｍの光束Ｌ１，Ｌ２の幅方向中
心であるので、例えば、遮り幅が７ｍｍであれば、検出
時のウェーハの外周位置が、中点Ｇ１、Ｇ２よりも支点
部４３側に１ｍｍずれていることが分かる。従って、こ
の場合、予め記憶されている中点Ｇ１、Ｇ２のＹ座標か
ら１を差し引いた値がウェーハ外周位置のＹ座標とな
る。このような換算を、回動部材４１を所定長Ｌ１だけ
伸長させた段階で検出した際の検出値と、所定長Ｌ２だ
け伸長させた段階で検出した際の検出値とに対し、それ
ぞれ行うことにより、上記４つの検出座標Ａ（ａ，
ｂ）、Ｂ（−ａ，ｂ）、Ｃ（−ａ，−ｂ）、Ｄ（ａ，−
ｂ）のそれぞれのＹ座標が求められる。また、Ｘ座標に
ついては、あえて演算する必要はない。これは、上述の
ように、２つの検出センサ７１，７１は、光束Ｋ１，Ｋ
２の幅方向（長手方向）が、検出の際のウェーハＷの移
動方向と等しくなるように配置されているためである。
なお、このように中点Ｇ１、Ｇ２の座標を２通りに分け
る必要があるのは、本実施形態では、回動部材４１を所
定長Ｌ１だけ伸長させた段階と、所定長Ｌ２（＝Ｌ１＋
１６０ｍｍ）だけ伸長させた段階との２段階に分けて、
ウェーハの外周を検出するためである。例えば、一対の
検出センサ７１，７１と同様の一対の検出センサ（仮想
的なものであるので図示略）を、検出センサ７１，７１
に対しＹ軸方向に沿って１６０ｍｍ間隔で配置し、これ
ら２対の検出センサ（都合４つ）により一度にウェーハ
外周の４点を検出するようにすれば、このように２通り
に分ける必要がない。

【００３１】次に、パドル４２上のウェーハＷが正しい
位置からずれている（前記正しい保持状態に対しずれて
いる）可能性がある場合のウェーハＷのセンター位置を
Ｐ（ｘ，ｙ）とし、この場合に、上記手順と同様に演算
された４つの検出座標を、Ａ´（ａ，ｂ＋ｙ₁）、Ｂ´
（−ａ，ｂ＋ｙ₂）、Ｃ´（−ａ，−ｂ＋ｙ₃）、Ｄ´
（ａ，−ｂ＋ｙ₄）であるとする（図７（ｂ））。な
お、上述のように、２つの検出センサ７１，７１は、光
束Ｋ１，Ｋ２の幅方向（長手方向）が、検出の際のウェ
ーハＷの移動方向と等しくなるように配置されているた
め、上記検出座標Ｄ´、Ａ´のＸ座標は、ともにａとな
って一致し、検出座標Ｂ´、Ｃ´のＸ座標は、ともに−
ａとなって一致する。このため、後に説明する演算式が
簡単になっている。また、ｙ₁、ｙ₂、ｙ₃、ｙ₄について
は、４つの検出座標Ａ´（ａ，ｂ＋ｙ₁）、Ｂ´（−
ａ，ｂ＋ｙ₂）、Ｃ´（−ａ，−ｂ＋ｙ₃）、Ｄ´（ａ，
−ｂ＋ｙ₄）のそれぞれのＹ座標から、上記４つの検出
座標Ａ（ａ，ｂ）、Ｂ（−ａ，ｂ）、Ｃ（−ａ，−
ｂ）、Ｄ（ａ，−ｂ）のそれぞれのＹ座標を差し引くこ
とで求めることができる。

【００３２】ここで、図７（ｂ）に示す三角形Ａ´Ｂ´
Ｐ、三角形Ｂ´Ｃ´Ｐ、三角形Ｃ´Ｄ´Ｐ、三角形Ｄ´
Ａ´Ｐは、それぞれウェーハＷの半径を等しい２辺とす
る二等辺三角形である。例えば、三角形Ｂ´Ｃ´Ｐを例
にとると、Ｂ´Ｃ´の長さは、

【数１】となる。また、辺Ｂ´Ｃ´の中点をＥとすると、ＥＣ´
の長さは、

【数２】となる。また、ＥＰの長さならびにｘ、ｙの値はそれぞ
れ、

【数３】

【数４】

【数５】となる。上記（４）式および（５）式に、上記求めたｙ
₂、ｙ₃を代入することで、検出座標Ｂ´および検出座標
Ｃ´の座標に基づき演算されたセンター位置Ｐ（ｘ，
ｙ）の座標の候補（第１候補Ｃ１とする）が求まる。ま
た、三角形Ｄ´Ａ´Ｐについても同様に、センター位置
Ｐ（ｘ，ｙ）の座標の候補（第２候補Ｃ２とする）がさ
らに１つ求まる。さらに、三角形Ａ´Ｂ´Ｐ、三角形Ｃ
´Ｄ´Ｐについては、多少複雑な計算となるが、やはり
センター位置Ｐ（ｘ，ｙ）の座標の候補（第３候補Ｃ
３、および第４候補Ｃ４）が求まる。

【００３３】ここで、４つの検出座標のいずれもが、オ
リフラの外周を検出したものでない場合には、４つの候
補は全て一致するので、この点が真のセンター位置Ｐ
（ｘ，ｙ）であると判別および認識される。他方、いず
れか１つの検出座標がオリフラを検出したものである場
合には、センター位置の２つの候補の演算結果は一致す
る。また、残る２つの候補の演算結果（オリフラの外周
に基づき演算されたセンター位置の候補）は、一致する
２つの候補とも異なり、しかも、互いに異なる位置とな
る。この場合は、２つの候補が一致する点が真のセンタ
ー位置Ｐ（ｘ，ｙ）であると判別および認識される。つ
まり、いずれにしても、真のセンター位置Ｐ（ｘ，ｙ）
を認識することができる。例えば、図８（ａ）に示すよ
うに、検出座標Ａ´が、ウェーハＷのオリフラＦを検出
した結果得られた座標である場合には、検出座標Ａ´に
基づき演算される第２候補Ｃ２および第３候補Ｃ３（図
８（ｂ））は、真のセンター位置ではなく、検出座標Ａ
´を用いないで演算される第１候補Ｃ１および第４候補
Ｃ４が真のセンター位置となる。

【００３４】このように、ウェーハＷの真のセンター位
置Ｐ（ｘ，ｙ）の認識と、ステージ８上へのウェーハＷ
の移載が完了したら、次に、パドル４２によるウェーハ
Ｗの保持状態を補正する。このためには、先ず、ステー
ジ８への載置前にパドル４２上に保持されていたウェー
ハＷの真のセンター位置Ｐ（ｘ，ｙ）と、前記Ｘ−Ｙ座
標系の原点Ｏ（０，０）とのずれ量を演算する。次い
で、この演算により求められたずれ量だけ、パドル４２
の位置を補正する。次いで、ステージ８を下降させてス
テージ８上のウェーハＷを再びパドル４２上に保持させ
る。この段階では、ウェーハＷがパドル４２上に正しく
保持され、従って、仮にこの状態で再び上記検出及び演
算を行うと、ウェーハＷのセンター位置が、原点Ｏ
（０，０）と一致する。

【００３５】なお、このように、一旦ステージ８に置い
てから保持し直す手法は、特に、ウェーハの保持部材が
パドル４２である場合に適用して有効である。つまり、
パドル４２でウェーハＷを搬送する場合に、仮に、サセ
プタ２に向かうパドル４２の停止位置を補正することと
すれば、内側サセプタ２１とパドル４２とのクリアラン
スが小さい場合には、内側サセプタ２１が上昇する際に
該内側サセプタ２１がパドル４２に衝突してしまう可能
性がある。これに対し、本発明のように、ウェーハＷを
一旦ステージ８に置き、パドル４２により、予め適切な
保持状態に保持し直してからサセプタ２に搬送すれば、
サセプタ２に向かうパドル４２の停止位置（前記授受位
置）は毎回一定で良いため、内側サセプタ２１がパドル
４２に衝突してしまうことがない。

【００３６】また、このようにパドル４２によるウェー
ハＷの保持状態を補正したら、回動部材４１を縮めてか
ら、パドル４２が反応炉１を向くまで回動部材４１を時
計回りに回動させる。そして、搬送室３と反応炉１との
間のゲートバルブ５ａを開状態にする一方、回動部材４
１を伸長して、パドル４２上のウェーハＷを反応炉１内
に搬入し、ウェーハＷをサセプタ２の内側サセプタ２１
の真上の所定の停止位置（前記授受位置）まで搬送する
（図４の（ｂ））。次いで、上記の手順に従ってウェー
ハＷをサセプタ２の座ぐり２１１上に載置する（図４の
（ｃ））。ここで、パドル４２によるウェーハＷの保持
状態が、予め補正されているため、ウェーハＷは、確実
に座ぐり２１１の中心に載置される。

【００３７】このように、ウェーハＷを座ぐり２１１に
載置したら、回動部材４１を縮めてパドル４２を搬送室
３内に戻し、ゲートバルブ５ａを閉状態にしてから、エ
ピタキシャル成長を開始する。また、エピタキシャル成
長が終了すると、ゲートバルブ５ａを開いてエピタキシ
ャル成長後のウェーハＷをハンドラ４により反応炉１か
ら取り出し、一旦冷却台３１上で冷却させた後、ロード
ロック室６ｂへと搬送して、該ロードロック室６ｂに予
め配されたカセット内に収納させる。

【００３８】以上のような実施の形態によれば、検出装
置７によりウェーハ外周の４点の位置を検出し、この検
出結果に基づき、ウェーハＷのセンター位置の候補を４
つ求め、この求められたセンター位置の候補の中から真
のセンター位置を判別して認識するので、たとえ検出装
置７がオリフラの外周を検出してしまった場合であって
も、真のセンター位置を認識することができる。そし
て、この認識結果に基づきウェーハＷをサセプタ２に正
確に搬送できる。また、ウェーハＷをステージ８に向け
て移動させながら、先ず、ウェーハＷの進行方向先端側
の外周の２点を検出し、次いで、後端側の外周の２点を
検出することで、ウェーハ外周の４点以上の位置を検出
するので、検出装置は、検出センサを２つ備えるもので
あれば足り（４つ備える必要が無く）、経済的である。

【００３９】なお、上記の実施の形態では、ウェーハを
直線状に移動させながらウェーハ外周を検出する例につ
いて説明したが、本発明はこれに限らず、ウェーハを例
えば、円弧状に移動させながら進行方向先端側と後端側
の位置とを検出することとしても良い。この場合、セン
ター位置の候補の演算の手法が多少異なるものの、同様
に真のセンター位置を認識することができる。また、ウ
ェーハ外周の４点を検出する例について説明したが、本
発明はこれに限らず、ウェーハ外周の５点以上を検出す
るようにしても良い。この場合にも同様に、演算された
複数のセンター位置の候補のうち、多数決的に真のセン
ター位置を判別して認識することができる。さらに、２
つの検出センサ７１を用い、回動部材４１を所定長Ｌ１
だけ伸長させた段階と、所定長Ｌ２だけ伸長させた段階
の２段階でウェーハ外周を検出する場合について説明し
たが、本発明はこれに限らず、例えば同時にウェーハ外
周の２点を検出可能な光束幅の検出センサを２つ用いる
こととしても良い。この場合、一度にウェーハ外周の４
点を検出することができる。なお、この場合、オリフラ
の２点以上を検出してしまうことがないように、光束幅
を設定し、検出センサを配置する必要がある。また、オ
リフラを有するウェーハを用いる場合についての説明を
行ったが、ノッチを有するウェーハを用いる場合であっ
ても同様の効果が得られる。

【００４０】

【発明の効果】たとえ（検出装置が）オリフラ（あるい
はノッチ）を検出してしまった場合であっても、真のセ
ンター位置を認識することができ、この認識した真のセ
ンター位置に基づき、ウェーハを所定の位置に搬送する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る気相成長装置を示す模式的な概略
平面図である。

【図２】図１の気相成長装置の主要構成を示すブロック
図である。

【図３】搬送機構としてのハンドラを示す平面図であ
る。

【図４】サセプタにウェーハを載置する動作を説明する
ための一連の斜視図である。

【図５】検出装置の配置を説明するための概念的な斜視
図である。

【図６】検出装置によるウェーハの検出状態を説明する
ための概念的な斜視図である。

【図７】センター位置の演算方法を説明するための図で
ある。

【図８】（ａ）は検出装置により検出されたウェーハ外
周の４点を示す平面図であり、（ｂ）は、この検出され
た４点に基づき、演算により求められたセンター位置の
４つの候補を示す平面図である。

【符号の説明】

４ハンドラ（搬送機構）４２パドル（保持部材）７検出装置７１検出センサ７１ａ発光部７１ｂ受光部Ｌ１，Ｌ２光束８ステージＣ１第１候補（センター位置の候補）Ｃ２第２候補（センター位置の候補）Ｃ３第３候補（センター位置の候補）Ｃ４第４候補（センター位置の候補）Ｗウェーハ９制御部（演算部、認識部）１０気相成長装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーハ外周の４点以上を検出するため
の検出装置と、該検出装置による検出結果に基づき、ウ
ェーハのセンター位置の候補を演算により４つ以上求め
る演算部と、該演算部により求められたセンター位置の候補の中か
ら、真のセンター位置を判別して認識する認識部と、該認識部により認識されたウェーハの真のセンター位置
に基づき、ウェーハを所定の位置に搬送する搬送機構
と、を備えることを特徴とするウェーハ搬送装置。
【請求項２】ウェーハを所定方向に移動させながら、
先ず、ウェーハの進行方向先端側の外周の２点以上を検
出し、次いで、後端側の外周の２点以上を検出すること
で、ウェーハ外周の４点以上を検出するように構成され
ていることを特徴とする請求項１記載のウェーハ搬送装
置。
【請求項３】前記検出装置は、所定幅の光束を射出す
る発光部と、該光束の遮り幅を検出可能な受光部とを備
えて構成される検出センサが、所定間隔に複数配置され
て構成され、前記演算部は、前記各検出センサの位置と、各検出センサに検出される
ウェーハによる前記光束の遮り幅と、に基づき、ウェー
ハ外周の位置を求める第１の演算と、該第１の演算により求めたウェーハ外周の位置に基づ
き、ウェーハのセンター位置の候補を求める第２の演算
と、を行うものであることを特徴とする請求項１記載の
ウェーハ搬送装置。
【請求項４】前記搬送機構は、ウェーハを保持する保
持部材を備え、この保持部材により保持してウェーハを
搬送するに際し、ウェーハを、前記保持部材から一旦ス
テージに移載し、前記認識された真のセンター位置に基
づき補正した保持状態で前記保持部材により保持し直し
てから、所定の位置に搬送するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のウェーハ搬送装置。
【請求項５】ウェーハを前記所定の位置に搬送するの
に必要な基準移動データを予め記憶し、前記基準移動データを、前記認識された真のセンター位
置に基づき補正し、該補正後の補正移動データに基づき
ウェーハを所定の位置に搬送することを特徴とする請求
項１記載のウェーハ搬送装置。
【請求項６】ウェーハの主表面上に単結晶薄膜を気相
エピタキシャル成長させるための気相成長装置におい
て、請求項１〜５のいずれかに記載のウェーハ搬送装置を備
えることを特徴とする気相成長装置。
【請求項７】ウェーハ外周の４点以上を検出し、この検出結果に基づき、ウェーハのセンター位置の候補
を演算により４つ以上求め、この求めたセンター位置の候補の中から、真のセンター
位置を判別して認識し、この認識したウェーハの真のセンター位置に基づき、ウ
ェーハを所定の位置に搬送することを特徴とするウェー
ハ搬送方法。
【請求項８】ウェーハを所定方向に移動させながら、
先ず、ウェーハの進行方向先端側の外周の２点以上を検
出し、次いで、後端側の外周の２点以上を検出すること
で、ウェーハ外周の４点以上を検出することを特徴とす
る請求項７記載のウェーハ搬送方法。
【請求項９】所定幅の光束を射出する発光部と、該光
束の遮り幅を検出可能な受光部とを備えて構成される検
出センサを、所定間隔に複数配置し、前記各検出センサの位置と、各検出センサに検出される
ウェーハによる前記光束の遮り幅と、に基づき、ウェー
ハ外周の位置を求める第１の演算と、該第１の演算により求めたウェーハ外周の位置に基づ
き、ウェーハのセンター位置の候補を求める第２の演算
と、を行って、ウェーハのセンター位置の候補を演算に
より４つ以上求めることを特徴とする請求項７記載のウ
ェーハ搬送方法。
【請求項１０】ウェーハを保持部材により保持して搬
送するに際し、該保持部材からウェーハを一旦ステージ
に移載し、前記認識した真のセンター位置に基づき補正
した保持状態で前記保持部材により保持し直してから、
所定の位置に搬送することを特徴とする請求項７記載の
ウェーハ搬送方法。
【請求項１１】ウェーハを前記所定の位置に搬送する
のに必要な基準移動データを予め記憶し、前記基準移動データを、前記認識された真のセンター位
置に基づき補正し、該補正後の補正移動データに基づき
ウェーハを所定の位置に搬送することを特徴とする請求
項７記載のウェーハ搬送方法。