JP2009111344A - スピン処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れの発生を抑制することができるスピン処理装置を提供すること。
【解決手段】ウェハ搬送アームにより、ウェハWの中央部と複数のウェハエッジ近傍部を真空吸着することによって、ウェハエッジを他の物体に接触させずに、ウェハWをウェハカセットからスピンチャック29へ搬送する。その際、非接触型センサにより、ウェハWの中心とスピンチャック29の回転の中心とのずれ量を検出し、そのずれ量を相殺するようにXYステージ35によりスピンチャック29の回転軸32を移動させ、ウェハ搬送アームからスピンチャック29にウェハWを移す際にウェハWの中心をスピンチャック29の回転の中心に一致させる。
【選択図】図2
【解決手段】ウェハ搬送アームにより、ウェハWの中央部と複数のウェハエッジ近傍部を真空吸着することによって、ウェハエッジを他の物体に接触させずに、ウェハWをウェハカセットからスピンチャック29へ搬送する。その際、非接触型センサにより、ウェハWの中心とスピンチャック29の回転の中心とのずれ量を検出し、そのずれ量を相殺するようにXYステージ35によりスピンチャック29の回転軸32を移動させ、ウェハ搬送アームからスピンチャック29にウェハWを移す際にウェハWの中心をスピンチャック29の回転の中心に一致させる。
【選択図】図2
Description
この発明は、スピン処理装置に関する。
半導体ウェハ(以下、ウェハとする)に対する処理には、ウェハをその中心軸回りに高速で回転させながら行うものがある。例えば、スピン洗浄処理やフォトレジストのスピン塗布処理などである。このようなスピン処理に用いられるスピン処理装置のうち、従来のスピン洗浄装置は、次のような構成となっている。
図30は、従来のスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図30に示すように、従来のスピン洗浄装置は、ウェハ搬送アーム1、薬液貯蔵タンク2および処理室3により構成されている。ウェハ搬送アーム1は、ウェハカセット4,5と処理室3の間でウェハWを搬送する。薬液貯蔵タンク2は、洗浄用の薬液を貯留し、ノズル6を介して処理室3内へ薬液を供給する。
図31は、処理室の構成を示す断面図である。図31に示すように、処理室3には、給気口7および排気口8が設けられている。処理室3内には、スピンチャック9、および遠心翼10を有する回転テーブル11が設けられている。スピンチャック9は、ウェハ搬送アーム1により給気口7から挿入されたウェハWを真空吸着し、数百〜数千rpmで高速回転する。遠心翼10は、回転テーブル11とともに回転して、排気口8から空気とともに薬液を排出する。
スピンチャック9とともにウェハWを高速で回転させる際に、ウェハWの中心とスピンチャック9の中心(回転軸)がずれていると、回転中にウェハWがスピンチャック9から外れたり、薬液処理のウェハ面内均一性が低下するなどの問題が発生する。これを回避するため、ウェハWの中心とスピンチャック9の回転の中心を一致させる、いわゆるウェハの中心出しを行う必要がある。
従来、ウェハ搬送アームのウェハ保持機構として、クランプ部材の3個のコマにウェハエッジを突き当てることによってウェハを保持するようにしたものが公知である(例えば、特許文献1参照。)。一般に、従来のスピン洗浄装置では、このようなタイプのウェハ保持機構が採用されている。この場合、予め、3個のコマに接する円の中心をスピンチャックの回転の中心に一致するように設定しておくことによって、3個のコマに接触したウェハの中心が3個のコマに接する円の中心に一致するので、物理的にウェハの中心出しを行うことができる。
しかし、上述したタイプのウェハ保持機構で100μm以下の薄いウェハを保持すると、ウェハに反りがあったり、ウェハエッジが鋭利になっているため、ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れを起こしやすいという問題点がある。そこで、ウェハエッジを他の物体に接触させなくてもよいように、ウェハの中央部を真空吸着してウェハを保持するようにしたものが公知である(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、特許文献2に開示された装置では、ウェハの中心を求めることができないため、これをスピン洗浄装置に適用しても、ウェハの中心出しを行うことができない。そこで、真空吸着タイプのウェハ保持機構を採用する装置において、発光素子と受光素子を用いてウェハの中心を求めるものが公知である(例えば、特許文献3、特許文献4参照。)。また、発光素子から投射されるビームが仮想正円錐体の母線をなすように、発光素子と受光素子を配置したものが公知である(例えば、特許文献5参照。)。
しかしながら、前記特許文献3〜5に開示された装置をスピン洗浄装置に適用した場合、ウェハの中心を求めることができても、ロード側ウェハカセット内に収納されたウェハの位置にばらつきがあるため、ウェハ搬送アームでウェハを保持したときのウェハの中心位置が一義的には決まらない。そのため、ウェハの中心をスピンチャックの回転の中心に一致させることができない。つまり、スピン処理装置に従来の真空吸着タイプのウェハ保持機構を単純に適用しただけでは、上述したように回転中にウェハがスピンチャックから外れたり、薬液処理のウェハ面内均一性が低下するなどの問題を解決することはできない。このような事情により、従来のスピン処理装置においては、前記特許文献1に開示されているように、ウェハ保持機構にウェハエッジを接触させて物理的にウェハの中心出しを行っている。そのため、ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れの発生を抑制することは困難である。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れの発生を抑制することができるスピン処理装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかるスピン処理装置は、ウェハを吸着して移動可能な搬送手段と、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持する回転可能なチャックと、前記搬送手段に吸着されたウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたずれ量に基づいて前記チャックの回転軸を移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項2の発明にかかるスピン処理装置は、請求項1に記載の発明において、前記搬送手段の中心は、前記チャックの初期位置に対応することを特徴とする。
また、請求項3の発明にかかるスピン処理装置は、請求項2に記載の発明において、前記移動手段は、前記検出手段により検出されたずれ量だけ前記チャックの回転軸を前記初期位置から移動させることを特徴とする。
また、請求項4の発明にかかるスピン処理装置は、請求項1に記載の発明において、前記搬送手段は、ウェハの中央部、およびエッジ近傍部の複数箇所を真空吸着する吸着手段を備えることを特徴とする。
また、請求項5の発明にかかるスピン処理装置は、請求項1に記載の発明において、前記検出手段は、前記搬送手段に一体的に設けられた複数の移動可能な非接触型センサを備えており、前記非接触型センサを移動させて、前記搬送手段に吸着されたウェハの複数箇所のエッジを検出し、前記非接触型センサの移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする。
また、請求項6の発明にかかるスピン処理装置は、請求項5に記載の発明において、前記搬送手段は、ウェハの中央部、およびエッジ近傍部の複数箇所を真空吸着する移動可能な吸着手段を備えており、前記非接触型センサによりウェハのエッジを検出した後に、前記吸着手段により前記ウェハの中央部およびエッジ近傍部を吸着することを特徴とする。
また、請求項7の発明にかかるスピン処理装置は、請求項1に記載の発明において、前記検出手段は、前記搬送手段によるウェハの搬送経路の途中に配置された複数の移動可能な非接触型センサを備えており、前記非接触型センサを移動させて、前記搬送手段に吸着されたウェハの複数箇所のエッジを検出し、前記非接触型センサの移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする。
また、請求項8の発明にかかるスピン処理装置は、ウェハを吸着して移動可能な搬送手段と、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持する回転可能なチャックと、前記搬送手段に吸着されたウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を検出する検出手段と、を備え、前記検出手段により検出されたずれ量に基づいて前記搬送手段が前記チャックに前記ウェハを渡す位置を調整することを特徴とする。
また、請求項9の発明にかかるスピン処理装置は、請求項8に記載の発明において、前記検出手段は、複数の非接触型センサを備えており、前記搬送手段に吸着されたウェハを、前記搬送手段により基準位置から移動させ、前記非接触型センサが前記ウェハの複数箇所のエッジを検出するまでの前記搬送手段の移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする。
また、請求項10の発明にかかるスピン処理装置は、請求項9に記載の発明において、前記基準位置は、前記チャックの中心に一致することを特徴とする。
また、請求項11の発明にかかるスピン処理装置は、請求項9または10に記載の発明において、前記非接触型センサは、前記基準位置から等距離に配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、搬送手段によりウェハの中央部を真空吸着してウェハを移動させることによって、ウェハエッジを他の物体に接触させずに、ウェハを搬送することができる。また、検出手段によりウェハの中心のずれ量を検出し、そのずれ量に基づいて移動手段によりチャックの回転軸を移動させることによって、または搬送手段がチャックにウェハを渡す位置を調整することによって、ウェハの中心をチャックの回転の中心に一致させることができる。さらに、吸着手段によりウェハの中央部とウェハエッジ近傍部の複数箇所を真空吸着することによって、ウェハに反りがあっても、その反りを矯正しながら確実にウェハを保持して搬送することができる。
本発明にかかるスピン処理装置によれば、ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れの発生を抑制することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるスピン処理装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図1に示すように、このスピン洗浄装置は、搬送手段としての機能を有するウェハ搬送アーム21、薬液貯蔵タンク22および処理室23を備えている。なお、図1には、ウェハ搬送アーム21の形状が概略的に示されている(図5〜図10においても同じ)。
図1は、本発明の実施の形態1にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図1に示すように、このスピン洗浄装置は、搬送手段としての機能を有するウェハ搬送アーム21、薬液貯蔵タンク22および処理室23を備えている。なお、図1には、ウェハ搬送アーム21の形状が概略的に示されている(図5〜図10においても同じ)。
ウェハ搬送アーム21は、ロード側ウェハカセット24からその中のウェハを取り出して処理室23へ搬送する。また、ウェハ搬送アーム21は、処理室23から処理済のウェハWを取り出し、アンロード側ウェハカセット25へ搬送してその中に収納する。ウェハを搬送する際、ウェハ搬送アーム21は、ウェハを真空吸着する。ウェハ搬送アーム21の詳細な構成については後述する。薬液貯蔵タンク22は、洗浄用の薬液を貯留し、ノズル26を介して処理室23内へ薬液を供給する。
図2は、処理室の構成を示す断面図である。図2に示すように、処理室23には、給気口27および排気口28が設けられている。処理室23内には、スピンチャック29、および遠心翼30を有する回転テーブル31が設けられている。スピンチャック29は、ウェハ搬送アーム21により給気口27から挿入されたウェハWを真空吸着し、数百〜数千rpmで高速回転する。遠心翼30は、回転テーブル31とともに回転して、排気口28から空気とともに薬液を排出する。
スピンチャック29の回転軸32は、回転テーブル31の筒状の回転軸33内を通されており、この回転軸33を回転させるモータ34に接続されている。水平面内の直交する二方向をX方向およびY方向とすると、モータ34は、X方向およびY方向に移動可能なXYステージ35に固定されている。回転テーブル31の回転軸33の内径は、スピンチャック29の回転軸32の外径よりも大きくなっており、XYステージ35の移動によって、スピンチャック29の回転軸32が回転テーブル31の回転軸33に接触しない範囲で、スピンチャック29がX方向およびY方向に移動する。つまり、XYステージ35は、移動手段としての機能を有する。
XYステージ35は、自身をX方向およびY方向へ移動させるためのモータ等の駆動装置を内蔵している。ウェハ搬送アーム21によりウェハがロード側ウェハカセット24から処理室23まで搬送される間に、ウェハの中心とウェハ搬送アーム21の中心とのずれ量が検出される。このずれ量の検出方法については後述する。XYステージ35は、この検出されたずれ量を相殺するように移動する。それによって、ウェハWをウェハ搬送アーム21からスピンチャック29に移す際に、ウェハWの中心とスピンチャック29の中心とが一致する。すなわち、ウェハの中心出しが行われる。
図3は、ウェハ搬送アームの構成を示す仰視図である。また、図4は、ウェハ搬送アームの構成を示す部分拡大側面図である。これらの図に示すように、ウェハ搬送アーム21は、アーム本体41、アーム先端部42、4本の可動アーム43および4個のアーム駆動機構44を備えている。アーム先端部42は、アーム本体41の先端に設けられている。アーム先端部42の中心は、前記ウェハ搬送アーム21の中心であり、初期位置(X=0、Y=0)にあるスピンチャックにウェハ搬送アーム21からウェハを移す際に、スピンチャックの回転の中心に一致する。アーム駆動機構44は、アーム先端部42の両側面の前後にそれぞれ一つずつ設けられている。可動アーム43は、アーム駆動機構44によりウェハの搬入搬出方向に移動可能に支持されている。
アーム先端部42の下面には、ウェハの中央部を吸着するパッド(以下、中央吸着パッドとする)45が設けられている。また、可動アーム43の下面には、ウェハのエッジ近傍部を吸着するパッド(以下、エッジ吸着パッドとする)46が設けられている。これら中央吸着パッド45および4個のエッジ吸着パッド46は、図示しない共通の負圧発生源に接続されており、吸着手段としての機能を有する。中央吸着パッド45および4個のエッジ吸着パッド46により、ウェハの中央部および4箇所のエッジ近傍部がウェハ搬送アーム21に真空吸着される。
可動アーム43の先端部は、エッジ吸着パッド46よりも先端側で下側に折り返されており、その折り返された部分の対向する部位にレーザダイオード47およびフォトダイオード48からなる非接触型センサ49が設けられている。この非接触型センサ49では、レーザダイオード47から出射したレーザ光をフォトダイオード48で受光している間は、ウェハのエッジの検出に至らず、受光していたレーザ光がウェハWのエッジにより遮られてフォトダイオード48で受光されなくなった時点で、ウェハのエッジを検出したことになる。非接触型センサ49によりウェハの4点のエッジを検出することによって、ウェハの中心とウェハ搬送アーム21の中心とのずれ量が検出されるので、非接触型センサ49は、検出手段としての機能を有する。
ウェハ搬送アーム21がウェハを吸着する前の初期状態において、4本の可動アーム43は、図3に示すように、各可動アーム43の非接触型センサ49がアーム先端部42の中心から等距離にあり、かつ次のような寸法を満たす位置(初期位置とする)に配置される。アーム先端部42の同一側面において、前側の可動アーム43の非接触型センサ49と後側の可動アーム43の非接触型センサ49との距離は「e」である。さらに、アーム先端部42の一方の側面の前側(または後側)の可動アーム43の非接触型センサ49ともう一方の側面の前側(または後側)の可動アーム43の非接触型センサ49との距離は「f」である。ここで、「e」は、ウェハの直径よりも大きい。また、「f」はスピンチャックの直径よりも大きく、かつ、非接触型センサ49がウェハのオリエンテーションフラットのエッジを検出しないように、オリエンテーションフラットの幅よりも大きい。
次に、ウェハカセットからウェハを取り出す手順について説明する。図5〜図10は、ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する図であり、図6〜図10は、図5のA−Aにおける要部の断面図である。まず、図5および図6に矢印で示すように、多段構造のロード側ウェハカセット24のスリット中間にウェハ搬送アーム21のアーム先端部42を挿入する。その際、4本の可動アーム43は、上述した初期位置にある。次いで、図7に矢印で示すように、ウェハエッジが非接触型センサ49のレーザダイオード47とフォトダイオード48の間に位置するようになるまで、ウェハ搬送アーム21を下降させる。このときのウェハ搬送アーム21の下降量は、処理されるウェハWの反りとそのばらつきを考慮して予め決定されている。
次いで、図8に矢印で示すように、4本の可動アーム43をウェハW側へ移動させる。このとき、フォトダイオード48がレーザダイオード47からのレーザ光を受光しなくなった時点、すなわちウェハエッジを検出した時点で、可動アーム43を停止させる。図8には、同図左側の可動アーム43が停止し、右側の可動アーム43が移動している状態が示されている。全ての可動アーム43が停止した後、図9に矢印で示すように、ウェハ搬送アーム21を下降させ、アーム先端部42の中央吸着パッド45および可動アーム43のエッジ吸着パッド46によりウェハWを吸着する。このときのウェハ搬送アーム21の下降量は、吸着パッド45,46に接続された負圧発生源に付属する差圧計の指示値により決定される。この差圧計のウェハWを吸着する前の指示値は0kPaである。
ウェハ搬送アーム21を下降させていくと、ウェハWの反り具合に応じて中央吸着パッド45および4個のエッジ吸着パッド46のうちのいずれかがウェハWに接触する。しかし、これら5個の吸着パッド45,46の吸気ラインが共通であるため、この時点ではウェハWは吸着されない。さらにウェハ搬送アーム21を下降させていくと、ウェハWに接触する吸着パッド45,46の数が増え、それに伴ってウェハの反りが矯正されていく。そして、ウェハWが平坦に近い状態になった時点で全ての吸着パッド45,46がウェハWに接触し、差圧計の指示値が負圧発生源の設定値、例えば−60kPaとなる。つまり、ウェハWが吸着されたことになる。従って、差圧計の指示値がこの設定値に到達した時点でウェハ搬送アーム21の下降を停止することによって、ウェハWが反っていても、確実にウェハWを吸着することができる。
次いで、図10に矢印で示すように、ウェハ搬送アーム21を、ウェハカセット24への挿入時の高さまで上昇させる。その後、ウェハカセット24からウェハ搬送アーム21のアーム先端部42を引き抜く。以上の手順により、ウェハカセット24からウェハWを取り出すことができる。一方、処理済のウェハをウェハ搬送アームからアンロード側ウェハカセットに収納する際の手順は、おおよそ上述したウェハの取り出し手順の逆となる。また、ウェハをウェハ搬送アームからスピンチャックへ移す際の手順、および処理済のウェハをスピンチャックからウェハ搬送アームへ移す際の手順は、おおよそロード側ウェハカセットからウェハ搬送アームにウェハWを移す手順と同じである。
次に、ウェハの中心とウェハ搬送アームの中心とのずれ量の検出方法について説明する。図11は、ずれ検出方法を説明する図である。図11に示すように、ウェハWの半径を「r」とし、ウェハWの中心を「P」とし、ウェハ搬送アームのアーム先端部の中心を「Q」とする。また、ウェハ吸着時の4個の非接触型センサの位置をそれぞれ「S1」、「S2」、「S3」および「S4」とし、各非接触型センサの初期位置からの移動距離をそれぞれ「a」、「b」、「c」および「d」とする。ここで、「S1」と「S3」がアーム先端部の同一側面にあり、「S1」と「S2」がアーム先端部の前側にある。
さらに、「S1」と「S3」の間の距離を「g」とし、「S1」および「S3」を通る直線と「S1」および「S2」を通る直線とのなす角を「θ1」とし、「S1」および「S2」を通る直線と「S1」および「P」を通る直線とのなす角を「θ2」とし、「S1」および「P」を通る直線と「S1」および「S3」を通る直線とのなす角を「θ3」とする。上述したように、「S1」の初期位置と「S3」の初期位置の間の距離、および「S1」の初期位置と「S2」の初期位置の間の距離は、それぞれ、「e」および「f」である。なお、図11では、便宜上、オリエンテーションフラットを省略してウェハWを円形としているが、例えば同図の「S1」と「S2」の間にオリエンテーションフラットが位置することになる。
この場合、ウェハWの中心「P」とウェハ搬送アームのアーム先端部の中心「Q」のX方向およびY方向のずれ量を、それぞれ、「x」および「y」とすると、「θ1」、「θ2」および「θ3」について、次の(1)式〜(4)式が成り立つ。
従って、ロード側ウェハカセット内でのウェハの位置がずれていると、ウェハWの中心「P」とウェハ搬送アームのアーム先端部の中心「Q」には、前記(6)式および前記(9)式で表される量のずれが生じることになる。上述したように、アーム先端部の中心「Q」は、初期位置(X=0、Y=0)にあるスピンチャックの回転軸に一致しているので、ウェハWの中心「P」と初期位置(X=0、Y=0)のスピンチャックの回転軸は、これら二つの式で表される量だけ、ずれていることになる。従って、ウェハ搬送アームからスピンチャックにウェハを移す際に、スピンチャックがX方向およびY方向へそのずれ量の分だけ移動していれば、ウェハの中心がスピンチャックの回転軸に一致することになる。
そこで、実施の形態1では、少なくとも、ウェハ搬送アームがウェハを吸着してからスピンチャックにウェハを移すまでの間に、スピンチャックの回転軸が前記(6)式で表される「x」に相当する分だけX方向へ移動し、かつ前記(9)式で表される「y」に相当する分だけY方向へ移動するように、XYステージによりスピンチャックの移動が制御される。ウェハ搬送アームがロード側ウェハカセット内のウェハを吸着する前の初期状態においては、スピンチャックの回転軸は、初期位置(X=0、Y=0)にある。また、ウェハ搬送アームからスピンチャックにウェハを移してから洗浄処理を行うまでの間、洗浄処理の終了後にスピンチャックからウェハ搬送アームにウェハを移すまでの間、ウェハ搬送アームからアンロード側ウェハカセット内にウェハを収納するまでの間のそれぞれについては、スピンチャックの回転軸の位置は特に問わないが、初期位置にあるのが望ましい。
実施の形態2.
図12は、本発明の実施の形態2にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図12に示すように、実施の形態2のスピン洗浄装置は、ウェハの中心とウェハ搬送アームの中心とのずれ量を検出する検出手段が、ウェハ搬送アーム61とは別に、ずれ検出装置62として設けられている。このずれ検出装置62は、ロード側ウェハカセット24と処理室23の間の、ウェハ搬送アーム61によるウェハWの搬送経路の途中に配置されている。その他の構成は、実施の形態1と同じである。以下、実施の形態1と異なる構成についてのみ、説明する。
図12は、本発明の実施の形態2にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図12に示すように、実施の形態2のスピン洗浄装置は、ウェハの中心とウェハ搬送アームの中心とのずれ量を検出する検出手段が、ウェハ搬送アーム61とは別に、ずれ検出装置62として設けられている。このずれ検出装置62は、ロード側ウェハカセット24と処理室23の間の、ウェハ搬送アーム61によるウェハWの搬送経路の途中に配置されている。その他の構成は、実施の形態1と同じである。以下、実施の形態1と異なる構成についてのみ、説明する。
図13は、ウェハ搬送アームの構成を示す俯瞰図である。図13に示すように、ウェハ搬送アーム61は、伸縮可能なアーム本体71、およびアーム先端部72を備えている。アーム先端部72は、その中心から放射状に伸びる複数本のアーム部を有する。例えば、アーム先端部72は、4本のアーム部からなる+状の形状をしており、アーム本体71の先端部の下面に固定されている。
アーム本体71の上面の、アーム先端部72の中心(+形状の交差点)の真上に当たる箇所には、アーム位置センサ73が設けられている。アーム位置センサ73は、後述するように、ずれ検出装置62内におけるアーム本体71の位置を検出するのに用いられる。アーム先端部72の中心は、ウェハ搬送アーム61の中心であり、初期位置(X=0、Y=0)にあるスピンチャックにウェハ搬送アーム61からウェハを移す際に、スピンチャックの回転の中心に一致する。アーム先端部72の下面の中心には、中央吸着パッド45が設けられている。また、アーム先端部72の下面の各先端部には、エッジ吸着パッド46が設けられている。
図14は、ずれ検出装置の構成を示す正面図であり、図15および図16は、それぞれ、図14のB−BおよびC−Cにおける平面図および側面図である。なお、図15および図16には、それぞれ、ずれ検出装置のケースの天板および側板を透視してケース内を見た図が示されている。図14〜図16に示すように、ずれ検出装置62は、一対のステージ81,82、一対の略C字状のセンサ支持アーム83,84およびアーム位置センサ85を備えている。ステージ81,82は、互いに独立してY方向(ずれ検出装置62の奥行き方向)に移動可能な構成となっている。
第1のセンサ支持アーム83は、そのC字状の開口部を第2のセンサ支持アーム84に向けて、第1のステージ81に固定されている。第2のセンサ支持アーム84は、そのC字状の開口部を第1のセンサ支持アーム83に向けて、第2のステージ82に固定されている。各センサ支持アーム83,84は、そのC字状の背に当たる部分がウェハに接触しないような大きさとなっている。第1のセンサ支持アーム83のC字状の対向する部位には、レーザダイオード47およびフォトダイオード48からなる非接触型センサ49が設けられている。第2のセンサ支持アーム84についても同様である。
アーム位置センサ85は、ケース86の天板の下面に設けられており、ウェハ搬送アーム61の前記アーム位置センサ73と対をなす。例えば、これら2個のアーム位置センサ73,85のうち、一方はレーザダイオードであり、他方はフォトダイオードである。この場合、レーザダイオードから出射したレーザ光をフォトダイオードが受光することにより、アーム本体71がずれ検出装置62に対して所定の位置に至ったことになる。ケース86の、ウェハが挿入される側の面(図14、図15および図16において、それぞれ、手前側、下側および左側の面)は、ウェハ挿入口として開放されている。
ここで、ずれ検出装置62のY方向の基準位置をアーム位置センサ85の位置とする。初期状態において、第1のセンサ支持アーム83および第2のセンサ支持アーム84の各非接触型センサ49は、図15に示すように、ずれ検出装置62の前記基準位置(アーム位置センサ85の位置)から等距離にあり、その基準位置からのY方向の距離は「e」である。また、各非接触型センサ49の、前記基準位置からのX方向の距離は「f/2」である。ここで、「e」は、ウェハの半径よりも大きい。
次に、ウェハ中心のずれ量を検出する手順について説明する。図17〜図19は、ずれ検出手順を説明する平面図であり、図14のB−Bにおいてケース内を透視した平面図である。まず、ウェハ搬送アーム61によりロード側ウェハカセット内のウェハを吸着し、ウェハ搬送アーム61に吸着したウェハWをずれ検出装置62へ搬送し、図17に矢印で示すように、ウェハ搬送アーム61のアーム位置センサ73がずれ検出装置62のアーム位置センサ85に近づくようにアーム本体71を伸ばす。そして、図18に示すように、アーム位置センサ73,85の位置が一致したら、アーム本体71の伸長を停止する。
次いで、図19に矢印で示すように、センサ支持アーム83,84をウェハW側へ移動させる。このとき、実施の形態1と同様に、フォトダイオード48がレーザダイオードからのレーザ光を受光しなくなった時点(ウェハエッジを検出した時点)で、センサ支持アーム83,84を停止させる。この状態で、次に説明するずれ検出方法に従って、ウェハWの中心とウェハ搬送アーム61の中心(アーム先端部72の中心)とのずれ量を検出する。
図20は、ずれ検出方法を説明する図である。図20に示すように、「P」、「Q」、「r」、「θ1」、「θ2」および「θ3」については、実施の形態1と同様である。また、センサ支持アーム83,84の移動停止後の非接触型センサの位置をそれぞれ「S1」および「S2」とし、各非接触型センサの初期位置からの移動距離をそれぞれ「a」および「b」とする。
図15を参照しながら説明した通り、非接触型センサのフォトダイオード48の初期位置とずれ検出装置62のアーム位置センサ85の位置が「e」だけ離れており、このアーム位置センサがウェハ搬送アームのアーム位置センサに一致する。従って、「S1」の初期位置とアーム先端部の中心「Q」の間のY方向の距離は「e」である。また、「S1」および「S2」の各初期位置とアーム先端部の中心「Q」の間のX方向の距離は「f/2」である。なお、図20では、便宜上、オリエンテーションフラットを省略してウェハWを円形としている(図17〜図19においても同じ)。
この場合、ウェハWの中心「P」とアーム先端部の中心「Q」のX方向およびY方向のずれ量を、それぞれ、「x」および「y」とすると、実施の形態1と同様に、前記(1)式〜(6)式が成り立ち、X方向について「x」が得られる。また、Y方向については、前記(1)式および前記(2)式と、次の(10)式が成り立つ。
従って、実施の形態2では、少なくとも、ウェハの中心のずれ量を算出してからスピンチャックにウェハを移すまでの間に、スピンチャックの回転軸が前記(6)式で表される「x」に相当する分だけX方向へ移動し、かつ前記(12)式で表される「y」に相当する分だけY方向へ移動するように、XYステージによりスピンチャックの移動が制御される。ウェハ搬送アームがロード側ウェハカセット内のウェハを吸着する前の初期状態からウェハの中心のずれ量を算出するまでの間、ウェハ搬送アームからスピンチャックにウェハを移し、洗浄処理を行い、スピンチャックからウェハ搬送アームにウェハを移し、ウェハ搬送アームからアンロード側ウェハカセット内にウェハを収納するまでの間のそれぞれについては、スピンチャックの回転軸の位置は特に問わないが、初期位置(X=0、Y=0)にあるのが望ましい。
実施の形態3.
図21は、本発明の実施の形態3にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図21に示すように、実施の形態3のスピン洗浄装置は、検出手段としてのずれ検出装置91が、ウェハ搬送アーム61からスピンチャック29へウェハWが渡される位置に配置されている。処理室23およびウェハ搬送アーム61の構成は、実施の形態2と同じである。ただし、実施の形態3では、スピンチャック29の位置は固定である。つまり、スピンチャック29は、回転するのみであり、X方向またはY方向へは移動しない。スピンチャック29の回転の中心を基準位置とする。その他の構成は、実施の形態2と同じである。以下、実施の形態2と異なる構成についてのみ、説明する。
図21は、本発明の実施の形態3にかかるスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図21に示すように、実施の形態3のスピン洗浄装置は、検出手段としてのずれ検出装置91が、ウェハ搬送アーム61からスピンチャック29へウェハWが渡される位置に配置されている。処理室23およびウェハ搬送アーム61の構成は、実施の形態2と同じである。ただし、実施の形態3では、スピンチャック29の位置は固定である。つまり、スピンチャック29は、回転するのみであり、X方向またはY方向へは移動しない。スピンチャック29の回転の中心を基準位置とする。その他の構成は、実施の形態2と同じである。以下、実施の形態2と異なる構成についてのみ、説明する。
図22は、ずれ検出装置の構成を示す正面図であり、図23および図24は、それぞれ、図22のD−DおよびE−Eにおける平面図および側面図である。なお、図23および図24には、それぞれ、ずれ検出装置のケースの天板および側板を透視してケース内を見た図が示されている。図22〜図24に示すように、ずれ検出装置91は、ケース86、ステージ92、センサ取り付け用枠93およびアーム位置センサ85を備えている。
センサ取り付け用枠93は、ステージ92に固定されている。センサ取り付け用枠93は、ウェハに接触しないような大きさとなっている。センサ取り付け用枠93の上下の対向する部位には、レーザダイオード47およびフォトダイオード48からなる非接触型センサ49が設けられている。センサ取り付け用枠93には、複数組、例えば2組の非接触型センサ49が取り付けられている。各非接触型センサ49は、図23に示すように、前記基準位置から等距離にあり、その基準位置からのY方向の距離は「e」である。また、各非接触型センサ49の、前記基準位置からのX方向の距離は「f/2」である。ここで、「e」は、ウェハの半径よりも大きい。アーム位置センサ85については、実施の形態2と同様である。ただし、ケース86におけるアーム位置センサ85の取り付け位置は、前記基準位置に一致している。
次に、ウェハ中心のずれ量を検出する手順について説明する。図25〜図28は、ずれ検出手順を説明する平面図であり、図22のD−Dにおいてケース内を透視した平面図である。まず、図25に示すように、実施の形態2と同様にして、ウェハ搬送アーム61によりロード側ウェハカセット内からウェハWをずれ検出装置91へ搬送し、同図に矢印で示すように、アーム本体71を伸ばす。そして、図26に示すように、ウェハ搬送アーム61のアーム位置センサ73およびずれ検出装置91のアーム位置センサ85により、両アーム位置センサ73,85の位置を一致させる。これにより、ウェハ搬送アーム61の中心(アーム先端部72の中心)が前記基準位置に一致する。
次いで、図27に矢印で示すように、アーム本体71をさらに伸ばして、ウェハWをセンサ取り付け用枠93へ近づける。ウェハ搬送アーム61の中心がウェハWの中心に一致している場合には、アーム本体71を伸張させているときに、2組の非接触型センサ49の各レーザダイオードからのレーザ光をウェハWのエッジが同時に遮る。従って、両フォトダイオード48が同時にレーザ光を受光しなくなった時点(ウェハエッジを検出した時点)で、アーム本体71の伸長を停止する。このときの前記基準位置からのアーム本体71の伸張量を用いて、ウェハWの中心とウェハ搬送アーム61の中心とのずれ量を検出する。
しかし、ロード側ウェハカセット内でのウェハの位置によっては、ウェハ搬送アーム61の中心がウェハWの中心に一致しないことがある。この場合には、2組の非接触型センサ49のうちの一方のフォトダイオード48がレーザ光を受光しない状態になっても、他方のフォトダイオード48はレーザ光を受光している状態となる。そこで、一方のフォトダイオード48(同図の右側)がレーザ光を受光しなくなった時点で、前記基準位置からのアーム本体71の伸張量bを記憶しておく。そして、図28に示すように、アーム本体71をさらに伸ばし、他方のフォトダイオード48(同図の左側)がレーザ光を受光しなくなった時点(ウェハエッジを検出した時点)で、アーム本体71の伸長を停止する。このときの前記基準位置からのアーム本体71の伸張量aと、先の伸張量bを用いて、ウェハWの中心とウェハ搬送アーム61の中心とのずれ量を検出する。
図29は、ずれ検出方法を説明する図である。図29に示すように、「P」、「Q」、「r」、「θ1」、「θ2」および「θ3」については、実施の形態2と同様である。「Q」は、スピンチャック29の中心でもあり、前記基準位置である。また、ウェハ搬送アーム61の中心(アーム先端部72の中心)が前記基準位置に一致した状態において、ウェハWの、非接触型センサ49により検出されるエッジの位置をそれぞれ「S1」および「S2」とする。各非接触型センサ49が対応するエッジを検出した時点での前記基準位置からのアーム本体71の伸張量をそれぞれ「a」および「b」とする。なお、図29では、便宜上、オリエンテーションフラットを省略してウェハWを円形としている(図25〜図28においても同じ)。
ウェハWの中心「P」と基準位置「Q」のX方向およびY方向のずれ量を、それぞれ、「x」および「y」とする。実施の形態2と同様に、前記(1)式〜(6)式より、「x」が得られる。また、実施の形態2と同様に、前記(1)式、前記(2)式および前記(10)式〜(12)式より、「y」が得られる。
従って、実施の形態3では、ウェハがスピンチャックへの受け渡し位置に移動させられた後、ウェハ搬送アーム61のアーム本体71が、前記(6)式で表される「x」に相当する分だけX方向へ移動させられ、かつ前記(12)式で表される「y」に相当する分だけY方向へ移動させられる。ウェハ搬送アーム61が本来備える移動機構により、X方向およびY方向への位置調整を行うようにしてもよいし、XYステージにウェハ搬送アーム61の回転軸を取り付け、ウェハ搬送アーム61ごとX方向およびY方向へ移動させるようにしてもよい。
以上説明したように、各実施の形態によれば、ウェハ搬送アームによりウェハを真空吸着することによって、ウェハエッジを他の物体に接触させずに、ウェハを搬送することができる。また、非接触型センサによりウェハの中心のずれ量を検出し、そのずれ量を相殺するようにXYステージによりスピンチャックの回転軸を移動させることによって(実施の形態1、2)、あるいはウェハ搬送アームがスピンチャックにウェハを渡す位置を調整することによって(実施の形態3)、ウェハ搬送アームからスピンチャックにウェハを移す際にウェハの中心をスピンチャックの回転の中心に一致させることができる。さらに、ウェハの中央部と4箇所のウェハエッジ近傍部の合計5箇所を真空吸着することによって、ウェハに反りがあっても、その反りを矯正しながら確実にウェハを保持して搬送することができる。従って、ウェハエッジ部分のチッピングやウェハ割れの発生を抑制することができる。また、回転中にウェハがスピンチャックから外れたり、ウェハの面内均一性が低下することなどがなくなり、確実にウェハの洗浄・加工処理を行うことができる。
以上において本発明は、上述した実施の形態に限らず、種々変更可能である。例えば、非接触型センサ49のレーザダイオード47とフォトダイオード48の取り付け位置は逆でもよい。また、本発明は、ウェハの洗浄処理に限らず、ウェハの他の処理、例えばフォトレジストのスピン塗布処理などにも適用できる。さらに、本発明は、半導体ウェハに限らず、板状体を回転させながら処理を行う場合にも適用できる。
以上のように、本発明にかかるスピン処理装置は、半導体ウェハの洗浄処理に有用であり、特に、厚さが100μm程度以下の薄いウェハの洗浄処理に適している。
W ウェハ
21,61 ウェハ搬送アーム
29 スピンチャック
32 スピンチャックの回転軸
35 XYステージ
45,46 吸着パッド
49 非接触型センサ
62,91 ずれ検出装置
21,61 ウェハ搬送アーム
29 スピンチャック
32 スピンチャックの回転軸
35 XYステージ
45,46 吸着パッド
49 非接触型センサ
62,91 ずれ検出装置
Claims (11)
- ウェハを吸着して移動可能な搬送手段と、
前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持する回転可能なチャックと、
前記搬送手段に吸着されたウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたずれ量に基づいて前記チャックの回転軸を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とするスピン処理装置。 - 前記搬送手段の中心は、前記チャックの初期位置に対応することを特徴とする請求項1に記載のスピン処理装置。
- 前記移動手段は、前記検出手段により検出されたずれ量だけ前記チャックの回転軸を前記初期位置から移動させることを特徴とする請求項2に記載のスピン処理装置。
- 前記搬送手段は、ウェハの中央部、およびエッジ近傍部の複数箇所を真空吸着する吸着手段を備えることを特徴とする請求項1に記載のスピン処理装置。
- 前記検出手段は、前記搬送手段に一体的に設けられた複数の移動可能な非接触型センサを備えており、前記非接触型センサを移動させて、前記搬送手段に吸着されたウェハの複数箇所のエッジを検出し、前記非接触型センサの移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項1に記載のスピン処理装置。
- 前記搬送手段は、ウェハの中央部、およびエッジ近傍部の複数箇所を真空吸着する移動可能な吸着手段を備えており、前記非接触型センサによりウェハのエッジを検出した後に、前記吸着手段により前記ウェハの中央部およびエッジ近傍部を吸着することを特徴とする請求項5に記載のスピン処理装置。
- 前記検出手段は、前記搬送手段によるウェハの搬送経路の途中に配置された複数の移動可能な非接触型センサを備えており、前記非接触型センサを移動させて、前記搬送手段に吸着されたウェハの複数箇所のエッジを検出し、前記非接触型センサの移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項1に記載のスピン処理装置。
- ウェハを吸着して移動可能な搬送手段と、
前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持する回転可能なチャックと、
前記搬送手段に吸着されたウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を検出する検出手段と、
を備え、前記検出手段により検出されたずれ量に基づいて前記搬送手段が前記チャックに前記ウェハを渡す位置を調整することを特徴とするスピン処理装置。 - 前記検出手段は、複数の非接触型センサを備えており、前記搬送手段に吸着されたウェハを、前記搬送手段により基準位置から移動させ、前記非接触型センサが前記ウェハの複数箇所のエッジを検出するまでの前記搬送手段の移動量および前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項8に記載のスピン処理装置。
- 前記基準位置は、前記チャックの中心に一致することを特徴とする請求項9に記載のスピン処理装置。
- 前記非接触型センサは、前記基準位置から等距離に配置されていることを特徴とする請求項9または10に記載のスピン処理装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012119370A (ja) * | 2010-11-29 | 2012-06-21 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理システム、基板処理方法、プログラム及びコンピュータ記憶媒体 |
JP2012222238A (ja) * | 2011-04-12 | 2012-11-12 | Tokyo Electron Ltd | 基板処理方法、その基板処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体、基板処理装置及び基板処理システム |
CN107837983A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-03-27 | 南通大学 | 一种具有定量滴胶的磁悬浮式涂胶机 |
CN111744732A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-09 | 电子科技大学 | 玻璃转接板深孔侧壁附着层真空旋涂装置 |
-
2008
- 2008-08-20 JP JP2008211332A patent/JP2009111344A/ja active Pending
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