JP2009111344A - スピン処理装置 - Google Patents

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

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。）。

特開２００３−１４２５５３号公報（段落［０００８］） 特開２００６−１９５６６号公報（段落［００１３］） 再公表２００２−２３６２３号公報（［要約］） 特開２００７−９５８８１号公報（段落［００２３］〜［００３３］） 特開平６−１０４３３０号公報（段落［０００５］）

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）。

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。

これら（１）式〜（３）式を変形して（４）式に代入すると、次の（５）式が得られる。この（５）式を「ｘ」について解くと、（６）式が得られる。

また、Ｙ方向の寸法については、次の（７）式と（８）式が成り立つ。（７）式および（８）式から「ｇ」を消去して、「ｙ」について解くと、（９）式が得られる。

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。

前記（１）式、前記（２）式および（１０）式を変形して前記（４）式に代入すると、次の（１１）式が得られる。この（１１）式を「ｙ」について解くと、Ｙ方向について（１２）式が得られる。

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。

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。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置の処理室の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ搬送アームの構成を示す仰視図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ搬送アームの構成を示す部分拡大側面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のウェハ取り出し手順を説明する断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置のずれ検出方法を説明する図である。 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。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のウェハ搬送アームの構成を示す俯瞰図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置のずれ検出方法を説明する図である。 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。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出装置の構成を示す側面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出手順を説明する平面図である。 本発明の実施の形態３にかかるスピン洗浄装置のずれ検出方法を説明する図である。 従来のスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。 従来のスピン洗浄装置の処理室の構成を示す断面図である。

符号の説明

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

Claims (11)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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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