JP2019149423A - センタリング装置、センタリング方法、基板処理装置、および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この構成によれば、プッシャーが水平に直線移動するので、プッシャーが通過する空間の体積を減らすことができる。さらに、リニアモータの直線運動をプッシャーに伝達すれば、プッシャーが直線移動するので、リニアモータの直線運動を変換する機構を設けなくてもよい。これにより、センタリング装置を小型化することができる。しかも、電動アクチュエータの一例であるリニアモータがプッシャーを移動させるので、プッシャーの位置を高精度で制御できる。
前記センタリング位置は、前記偏心量検出ユニットの検出値に基づいて設定される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンタリング装置である。
この構成によれば、プッシャーの位置が検出される。プッシャーが移動しているときは、プッシャーの位置が時間の経過に伴って変化する。プッシャーが移動していなければ、プッシャーの位置は変化しない。プッシャーが接触位置に向かって移動しているときは、基板がスピンベースに固定されているので、プッシャーが接触位置に到達すると、プッシャーは接触位置で静止する。したがって、プッシャーの位置を検出することにより、プッシャーが接触位置に位置していることを直接的に確認できる。
この構成によれば、プッシャーが接触位置の方へ移動し始めると、その時点からの経過時間が測定される。プッシャーが接触位置に到達したときは、基板がスピンベースに固定されているので、ある程度の時間が経過した後は、プッシャーが接触位置で静止しているはずである。したがって、プッシャーが移動し始めた時点からの経過時間を測定すれば、プッシャー自体の位置を検出しなくても、プッシャーが接触位置に到達しており、その位置で静止していると判断できる。
この構成によれば、スピンベース上の基板がセンタリングされ、回転軸線に相当する基板の回転中心に基板の中心が近づけられる。その後、処理液がスピンベース上の基板に供給される。これにより、センタリングされた基板を処理液で処理できる。そのため、基板の外周部だけを処理液で処理するベベル処理や、基板の上面または下面の全域を処理液で処理する全面処理の均一性を高めることができる。
この構成によれば、スピンベース上の基板から外方に飛散した処理液が、スピンベースを取り囲むガードに受け止められる。センタリングアクチュエータの少なくとも一部は、ガードの上方に配置されており、平面視でガードに重なっている。したがって、センタリングアクチュエータの全体がガードのまわりに配置されている場合やガードの下方に配置されている場合と比較して、基板処理装置を小型化できる。これにより、基板処理装置の大型化を抑制しながら、処理液の供給とセンタリングとを行うことができる。
請求項15に記載の発明は、前記センタリング方法は、前記スピンベース上の前記基板に接触せずに前記回転軸線に対する前記基板の偏心量を検出する偏心量検出工程をさらに含み、前記センタリング位置は、前記偏心量検出工程で検出された値に基づいて設定される、請求項11〜14のいずれか一項に記載のセンタリング方法である。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項17に記載の発明は、前記プッシャーが前記接触位置の方へ移動し始めた時点からの経過時間に基づいて前記プッシャーが前記接触位置に到達したことを確認する接触確認工程をさらに含む、請求項11〜16のいずれか一項に記載のセンタリング方法である。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
請求項20に記載の発明は、前記基板処理方法は、前記処理液供給工程と並行して、前記スピンベースを取り囲む筒状のガードに前記スピンベース上の前記基板から外方に飛散した処理液を受け止めさせる処理液捕獲工程をさらに含み、前記接触工程およびプッシュ工程は、少なくとも一部が平面視で前記ガードに重なるように前記ガードの上方に配置されたセンタリングアクチュエータに前記プッシャーを移動させる工程である、請求項19に記載の基板処理方法である。この方法によれば、前述の効果と同様な効果を奏することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る基板処理装置1に備えられた処理ユニット2の内部を水平に見た模式図である。
基板処理装置1は、半導体ウエハなどの円板状の基板Wを一枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置1は、処理液や処理ガスなどの処理流体で基板Wを処理する処理ユニット2と、処理ユニット2に基板Wを搬送する搬送ロボットR1と、基板処理装置1を制御する制御装置3とを含む。また、基板処理装置1はセンタリング装置40を備えるが、図1ではその図示を省略している。センタリング装置40については図4等を用いて後に説明する。
チャンバー4は、基板Wが通過する搬入搬出口6bが設けられた箱型の隔壁6と、搬入搬出口6bを開閉するシャッター7とを含む。チャンバー4は、さらに、隔壁6の天井面で開口する送風口6aから隔壁6内にクリーンエアー(フィルターによってろ過された空気)を下方に送るFFU5(ファン・フィルタ・ユニット)と、FFU5によって隔壁6内に送られたクリーンエアーを整流する整流板8とを含む。
制御装置3は、コンピュータ本体3aと、コンピュータ本体3aに接続された周辺装置3bとを含む。コンピュータ本体3aは、各種の命令を実行するCPU31(central processing unit:中央処理装置)と、情報を記憶する主記憶装置32とを含む。周辺装置3bは、プログラムP等の情報を記憶する補助記憶装置33と、リムーバブルメディアMから情報を読み取る読取装置34と、ホストコンピュータHC等の制御装置3以外の装置と通信する通信装置35とを含む。制御装置3は、時間を測定するタイマー39を備えていてもよい。
図3は、基板処理装置1によって行われる基板Wの処理の一例を説明するための工程図である。以下では、図1および図3を参照する。
基板Wの処理の一例は、基板Wのベベル領域だけに薬液を供給するベベル処理である。ベベル領域は、基板Wの上面外周部に位置するベベル部(傾斜部)を含む環状の領域である。ベベル領域の内周縁は、薬液の着液位置に概ね一致する。ベベル領域の幅(基板Wの外周縁からベベル領域の内周縁までの径方向の距離)は、基板Wの中心C1からベベル領域の内周縁までの径方向の距離よりも短い。ベベル領域の幅は、数ミリメートル〜数十ミリメートル程度であってもよいし、1ミリメートル以下であってもよい。
具体的には、薬液ノズル22がスピンチャック9の上方から退避しており、ガード20が下位置に位置している状態で、搬送ロボットR1が、基板WをハンドH1で支持しながら、ハンドH1をチャンバー4内に進入させる。その後、搬送ロボットR1は、基板Wの表面が上に向けられた状態でハンドH1上の基板Wをスピンベース10の上に置き、ハンドH1をチャンバー4の内部から退避させる。その後、基板Wの中心C1を回転軸線A1上またはその近傍に配置するセンタリング処理(図3に示すステップS2)が行われる。センタリング処理については後述する。
具体的には、吸引ポンプ16の吸引力で基板Wがスピンベース10に固定されている状態で、スピンモータ12が基板Wおよびスピンベース10を回転させる。これにより、基板Wの回転が開始される。さらに、ノズル移動ユニット25が、薬液ノズル22を処理位置に移動させ、ガード昇降ユニット21が、ガード20を上位置に位置させる。これにより、薬液ノズル22が基板Wの外周部の上方に配置され、ガード20の上端20xが基板Wよりも上方に配置される。
具体的には、ノズル移動ユニット29が、リンス液ノズル26を処理位置に移動させる。これにより、リンス液ノズル26が基板Wの外周部の上方に配置される。その後、リンス液バルブ28が開かれ、リンス液ノズル26が純水の吐出を開始する。リンス液ノズル26が純水を吐出しているとき、ノズル移動ユニット29は、純水の着液位置がベベル領域内で径方向に移動するようにリンス液ノズル26を移動させてもよいし、リンス液ノズル26を静止させてもよい。また、ヒータ30は、純水と基板Wとの反応を促進するために、リンス液ノズル26が純水を吐出している期間の少なくとも一部において、基板Wおよび基板W上の純水を加熱してもよい。
具体的には、スピンモータ12が基板Wを回転方向に加速させ、これまでの基板Wの回転速度よりも大きい高回転速度(たとえば数千rpm)で基板Wを回転させる。これにより、液体が基板Wから除去され、基板Wが乾燥する。基板Wの高速回転が開始されてから所定時間が経過すると、スピンモータ12が回転を停止する。これにより、基板Wの回転が停止される。
具体的には、ガード昇降ユニット21が、ガード20を下位置まで下降させる。その後、搬送ロボットR1が、ハンドH1をチャンバー4内に進入させる。搬送ロボットR1は、吸引バルブ15が閉じられ、スピンベース10に対する基板Wの保持が解除された後、スピンベース10上の基板WをハンドH1で支持する。その後、搬送ロボットR1は、基板WをハンドH1で支持しながら、ハンドH1をチャンバー4の内部から退避させる。これにより、処理済みの基板Wがチャンバー4から搬出される。
図4は、基板Wの回転中心に対する基板Wの偏心量を減少させるセンタリング装置40を水平に見た模式図である。図5は、センタリング装置40に備えられたセンタリングユニット45を上から見た模式図である。図6Aは、センタリングユニット45の鉛直断面を示す模式図である。図6Bは、図6Aの一部を拡大した図である。図6Cは、リニアモータ49の鉛直断面を示す模式図である。図4、図5、図6A、および図6Bは、プッシャー46が原点位置に配置されている状態を示している。
偏心量検出ユニット41は、基板Wの外周縁の位置だけを検出することにより基板Wの偏心量を検出する外周検出ユニットであってもよいし、スピンベース10上に位置する基板Wの画像に基づいて基板Wの偏心量を検出する撮影ユニットであってもよい。また、偏心量検出ユニット41は、回転軸線A1に対する基板Wの偏心量に加えて、回転軸線A1に対する基板Wの中心C1の位置(回転軸線A1まわりの角度)を検出してもよい。図4は、偏心量検出ユニット41が外周検出ユニットであり、基板Wの偏心量と基板Wの中心C1の位置の両方を検出する例を示している。
図7および図8に示すように、センタリング装置40は、プッシャー46およびリニアモータ49を含むセンタリングユニット45を昇降させるセンタリング用昇降ユニット61を含む。センタリング用昇降ユニット61は、ガード昇降ユニット21を兼ねる。つまり、センタリング用昇降ユニット61は、センタリングユニット45を昇降させるとともに、ガード20を昇降させる。
以下の各工程は、制御装置3が基板処理装置1を制御することにより実行される。
図9は、センタリング装置40によって行われるセンタリング処理の一例について説明するためのフローチャートである。この図9では、図3に示すセンタリング工程(ステップS2)の詳細を示している。図9中のステップS11からステップS19までの工程が、図3に示すセンタリング工程(ステップS2)に対応している。図10A〜図10Fは、図9に示すセンタリング処理の一例が行われているときの基板Wおよびセンタリングユニット45の動作の一例を示す模式図である。
基板Wのセンタリングを行うときは、回転軸線A1に対する基板Wの偏心量と回転軸線A1に対する基板Wの中心C1の位置とを測定する測定工程が行われる。
具体的には、基板Wが準備位置に位置しており、プッシャー46が原点位置に位置している状態で、ガード昇降ユニット21を兼ねるセンタリング用昇降ユニット61が、ガード20とともにセンタリングユニット45をセンタリング高さまで上昇させる。センタリング高さは、プッシャー46がスピンベース10上に位置する基板Wの外周部と等しい高さに配置される高さである。したがって、センタリングユニット45がセンタリング高さに配置されると、プッシャー46が基板Wの外周部に水平に対向する。
本発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
たとえば、ベルヌーイの定理により基板Wをスピンベース10の上面に引き付ける吸着力を発生させて、基板Wをスピンベース10に固定するベルヌーイ装置が吸引ポンプ16の代わりに設けられていてもよい。つまり、スピンチャック9は、バキュームチャックではなく、ベルヌーイチャックであってもよい。もしくは、スピンチャック9は、基板Wをスピンベース10の上面に静電吸着させる静電チャックであってもよい。つまり、スピンチャック9は、吸引ポンプ16の代わりに、電圧が印可される電極を備えていてもよい。吸引ポンプ16、ベルヌーイ装置、および電極は、いずれも、吸着装置の一例である。
プッシャー46が原点位置から接触位置に移動しているときにリニアモータ49からプッシャー46に加わる推力は、プッシャー46が接触位置からセンタリング位置に移動しているときにリニアモータ49からプッシャー46に加わる推力より大きくてもよいし、等しくてもよい。
制御装置3は、位置センサー以外の装置を用いてプッシャー46が接触位置に位置していることを確認してもよい。たとえば、タイマー39(図2参照)を用いてもよいし、プッシャー46および基板Wを上方から撮影するカメラを用いてもよい。タイマー39等と位置センサーとを併用してもよい。
処理カップ17は、複数のガード20を備えていてもよい。この場合、複数の天井部20aは、上下方向に重ねられ、複数の筒状部20bは、同心円状に配置される。センタリングユニット45は、最も上に位置する天井部20aを備えるガード20に設けられる。
前述の全ての構成の2つ以上が組み合わされてもよい。前述の全ての工程の2つ以上が組み合わされてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
3 :制御装置
9 :スピンチャック
10 :スピンベース
12 :スピンモータ
16 :吸引ポンプ
17 :処理カップ
19 :カップ
20 :ガード
22 :薬液ノズル(処理液供給手段)
26 :リンス液ノズル(処理液供給手段)
39 :タイマー(接触確認ユニット)
40 :センタリング装置
41 :偏心量検出ユニット
42 :発光ユニット
43 :受光ユニット
46 :プッシャー
49 :リニアモータ(センタリングアクチュエータ)
49s :位置センサーのスケール(接触確認ユニット)
49h :位置センサーのヘッド(接触確認ユニット)
A1 :回転軸線
C1 :基板の中心
W :基板
Claims (20)
- 円板状の基板の下方に配置され、前記基板を水平に支持するスピンベースと、
前記スピンベース上の前記基板を前記スピンベースに吸着させる吸着力を発生することにより、前記基板を前記スピンベースに固定する吸着装置と、
前記基板が前記スピンベースに固定されている状態で、前記基板の中央部を通る鉛直な回転軸線まわりに前記スピンベースを回転させるスピンモータと、
前記スピンベース上の前記基板を押すことにより前記スピンベースに対して前記基板を水平に移動させるプッシャーと、
前記プッシャーが前記スピンベース上の前記基板から離れた非接触位置と、前記プッシャーが前記スピンベース上の前記基板の外周部に接触しており、前記スピンベースに対する前記基板の移動が完了したセンタリング位置と、の間で、前記プッシャーを移動させるセンタリングアクチュエータと、
前記非接触位置と前記センタリング位置との間の位置であって、前記プッシャーが前記基板から離れた非接触状態から前記プッシャーが前記基板の外周部に接触した接触状態に前記プッシャーが切り替わる接触位置に到達したことを確認する接触確認ユニットと、
前記吸着装置に前記吸着力を発生させて、前記基板を前記スピンベースに固定する固定実行工程と、前記吸着装置の吸着力で前記基板が前記スピンベースに固定されている状態で、前記センタリングアクチュエータが前記プッシャーを前記非接触位置から前記接触位置に移動させるように、前記吸着装置およびセンタリングアクチュエータを制御する接触工程と、前記接触工程において前記プッシャーが前記接触位置に到達したことを前記接触確認ユニットが確認した後に、前記スピンベースに対する前記基板の固定を前記吸着装置に解除させる固定解除工程と、前記スピンベースに対する前記基板の固定が解除されている状態で、前記センタリングアクチュエータが前記プッシャーを前記センタリング位置に移動させるように、前記吸着装置およびセンタリングアクチュエータを制御し、前記基板を前記スピンベースに対して水平に移動させて、前記回転軸線に対する前記基板の偏心量を減少させるプッシュ工程と、を実行する制御装置と、を備える、センタリング装置。 - 前記センタリングアクチュエータは、前記プッシャーに加わる推力を制御しながら前記プッシャーを移動させ続ける推力制御モードと、予め定められた設定位置まで前記プッシャーを移動させる位置決めモードと、を含む複数のモードに切り替え可能であり、
前記制御装置は、前記センタリングアクチュエータを前記推力制御モードに設定しながら前記接触工程を実行し、前記センタリングアクチュエータを前記位置決めモードに設定しながら前記プッシュ工程を実行する、請求項1に記載のセンタリング装置。 - 前記制御装置は、前記接触工程において前記センタリングアクチュエータから前記プッシャーに加えられる推力が、前記プッシュ工程において前記センタリングアクチュエータから前記プッシャーに加えられる推力よりも小さくなるように、前記センタリングアクチュエータを制御する、請求項1または2に記載のセンタリング装置。
- 前記センタリングアクチュエータは、前記プッシャーを水平に直線移動させるリニアモータである、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンタリング装置。
- 前記センタリング装置は、前記スピンベース上の前記基板に接触せずに前記回転軸線に対する前記基板の偏心量を検出する偏心量検出ユニットをさらに備え、
前記センタリング位置は、前記偏心量検出ユニットの検出値に基づいて設定される、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセンタリング装置。 - 前記接触確認ユニットは、前記プッシャーの位置を検出する位置センサーを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンタリング装置。
- 前記接触確認ユニットは、前記センタリングアクチュエータが前記非接触位置に位置する前記プッシャーに推力を加え始めた時点からの経過時間を測定するタイマーを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセンタリング装置。
- 前記制御装置は、前記接触工程が行われた後であって前記固定解除工程が行われる前に、前記接触位置と前記非接触位置との間の位置であって前記プッシャーが前記スピンベース上の前記基板から離れた後退位置に前記プッシャーが後退するように、前記センタリングアクチュエータを制御する後退工程をさらに実行する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンタリング装置。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載のセンタリング装置と、
前記スピンベース上の前記基板に処理液を供給する処理液供給手段と、を備える、基板処理装置。 - 前記基板処理装置は、前記スピンベースを取り囲んでおり、前記スピンベース上の前記基板から外方に飛散した処理液を受け止める筒状のガードを備え、
前記センタリングアクチュエータの少なくとも一部は、平面視で前記ガードに重なるように前記ガードの上方に配置されている、請求項9に記載の基板処理装置。 - 鉛直な回転軸線まわりに回転するスピンベースの上方で水平に配置された円板状の基板の中心を前記回転軸線に近づけるセンタリング方法であって、
吸着装置に吸着力を発生させて、前記基板を前記スピンベースに固定する固定実行工程と、
前記吸着装置の吸着力で前記基板が前記スピンベースに固定されている状態で、プッシャーが前記スピンベース上の前記基板から離れた非接触位置から、前記プッシャーが前記基板から離れた非接触状態から前記プッシャーが前記基板の外周部に接触した接触状態に切り替わる接触位置に、前記プッシャーを移動させる接触工程と、
前記接触工程において前記プッシャーが前記接触位置に到達したことを接触確認ユニットが確認した後に、前記スピンベースに対する前記基板の固定を前記吸着装置に解除させる固定解除工程と
前記スピンベースに対する前記基板の固定が解除されている状態で、前記プッシャーが前記スピンベース上の前記基板の外周部に接触しており、前記スピンベースに対する前記基板の移動が完了したセンタリング位置に、前記プッシャーを移動させることにより、前記基板を前記スピンベースに対して水平に移動させて、前記回転軸線に対する前記基板の偏心量を減少させるプッシュ工程と、を含む、センタリング方法。 - 前記接触工程は、前記非接触位置と前記センタリング位置との間で前記プッシャーを移動させるセンタリングアクチュエータが、前記プッシャーに加わる推力を制御しながら前記プッシャーを移動させ続ける推力制御モードに設定されている状態で実行され、
前記プッシュ工程は、前記センタリングアクチュエータが、予め定められた設定位置まで前記プッシャーを移動させる位置決めモードに設定されている状態で実行される、請求項11に記載のセンタリング方法。 - 前記プッシャーを移動させるセンタリングアクチュエータが前記接触工程において前記プッシャーに加える推力は、前記プッシュ工程において前記センタリングアクチュエータが前記プッシャーに加える推力よりも小さい、請求項11または12に記載のセンタリング方法。
- 前記接触工程およびプッシュ工程は、リニアモータに前記プッシャーを水平に直線移動させる工程である、請求項11〜13のいずれか一項に記載のセンタリング方法。
- 前記センタリング方法は、前記スピンベース上の前記基板に接触せずに前記回転軸線に対する前記基板の偏心量を検出する偏心量検出工程をさらに含み、
前記センタリング位置は、前記偏心量検出工程で検出された値に基づいて設定される、請求項11〜14のいずれか一項に記載のセンタリング方法。 - 前記プッシャーの位置を検出する位置センサーの検出値に基づいて前記プッシャーが前記接触位置に到達したことを確認する接触確認工程をさらに含む、請求項11〜15のいずれか一項に記載のセンタリング方法。
- 前記プッシャーが前記接触位置の方へ移動し始めた時点からの経過時間に基づいて前記プッシャーが前記接触位置に到達したことを確認する接触確認工程をさらに含む、請求項11〜16のいずれか一項に記載のセンタリング方法。
- 前記接触工程が行われた後であって前記固定解除工程が行われる前に、前記接触位置と前記非接触位置との間の位置であって前記プッシャーが前記スピンベース上の前記基板から離れた後退位置に前記プッシャーを後退させる後退工程をさらに含む、請求項11〜17のいずれか一項に記載のセンタリング方法。
- 請求項11〜18のいずれか一項に記載のセンタリング方法と、
前記センタリング方法が行われた後に、前記スピンベース上の前記基板に処理液を供給する処理液供給工程と、を含む、基板処理方法。 - 前記基板処理方法は、前記処理液供給工程と並行して、前記スピンベースを取り囲む筒状のガードに前記スピンベース上の前記基板から外方に飛散した処理液を受け止めさせる処理液捕獲工程をさらに含み、
前記接触工程およびプッシュ工程は、少なくとも一部が平面視で前記ガードに重なるように前記ガードの上方に配置されたセンタリングアクチュエータに前記プッシャーを移動させる工程である、請求項19に記載の基板処理方法。
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