JP2012004407A - 位置決め装置、基板処理装置及び基準部材の固定方法 - Google Patents

位置決め装置、基板処理装置及び基準部材の固定方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基準位置に正確に取り付けられた基準部材を有する位置決め装置を提供する。
【解決手段】位置決めのために基準となる基準部材と、前記基準部材を支持するための支持部と、前記支持部に設けられ、前記基準部材と前記支持部とを固定し、または固定を解除する第1の固定部材と、を有し、前記基準部材は、可動する状態で前記支持部と接続されており、位置決めされた後、前記第1の固定部材により前記支持部に固定されるものであることを特徴とする位置決め装置を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、位置決め装置、基板処理装置及び基準部材の固定方法に関する。
半導体メモリ等の半導体素子は、半導体ウエハ等の基板上において成膜、エッチング等の基板処理を行うことにより形成される。このような基板処理として、基板の周辺部を処理するベベル処理等があり、このようなベベル処理等はベベル処理を行う基板処理装置により行われる。
ところで、ベベル処理は、半導体ウエハ等の基板を回転させながら処理を行うものであるため、半導体ウエハ等の基板の中心と回転中心とが一致している必要があり、ベベル処理される半導体ウエハ等の基板の位置決めが極めて重要である。これは、ベベル処理が基板の側面(端部)から数ミリの領域において行われるため、基板処理装置において基板が所定の位置よりずれて設置されてしまうと、所望のベベル処理が行われず、製造される半導体素子の歩留まりの低下等を招いてしまうからである。
また、ベベル処理を行う基板処理装置以外にも、半導体ウエハ等の基板の中心から周辺に向けて処理を行う装置、また、基板の周辺から中心に向けて処理を行う装置においては、回転中心に対する基板中心の正確な位置決めが要求される装置がある。
このような半導体ウエハ等の基板の位置決めを行う方法としては、引用文献1及び2に開示されている。
特開2004−342939号公報 特開2009−130011号公報
ところで、このような基板の位置決めを行う際には、位置決めのために基準となる基準部材を用いて位置決めを行うが、この基準となる基準部材の位置がずれていると、正確な位置決めが行われない。
特に、基準部材をネジ等により支持部等に固定する場合では、基準位置に設定した後、ネジを増し締めする際に、所定の位置よりずれてしまう場合があり、このような場合では、正確な位置決めを行うことができなくなってしまう。
本発明は、基準部材を所定の位置に設定した後、正確に支持部に取り付けることのできる構成の位置決め装置、基板処理装置及び基準部材の固定方法を提供することを目的とする。
本発明は、位置決めのために基準となる基準部材と、前記基準部材を支持するための支持部と、前記支持部に設けられ、前記基準部材と前記支持部とを固定し、または固定を解除する第1の固定部材と、を有し、前記基準部材は、可動する状態で前記支持部と接続されており、位置決めされた後、前記第1の固定部材により前記支持部に固定されるものであることを特徴とする。
また、本発明は、支持部に可動する状態で接続されている基準部材の位置を基準位置に合わせる位置合せ工程と、前記基準位置に合わされた前記基準部材を前記支持部に設けられた第1の固定部材により固定する第1の固定工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、基準部材を所定の位置に設定した後、正確に支持部に取り付けることのできる構成の位置決め装置、基板処理装置及び基準部材の固定方法を提供することができる。
本実施の形態における基板位置決め装置の側面図 本実施の形態における基板位置決め装置の上面図 回転部及び真空チャック部における断面図 第1の実施の形態における基準部材の固定方法に用いられる装置の斜視図 第1の実施の形態に用いられる支持部の断面図 第1の実施の形態に用いられる支持部の斜視図 第1の実施の形態における基準部材の固定方法のフローチャート 基準基板の説明図 第2の実施の形態における基準部材の固定方法に用いられる装置の斜視図 第2の実施の形態に用いられる支持部の断面図 第2の実施の形態に用いられる支持部の斜視図 第2の実施の形態における基準部材の固定方法のフローチャート
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。
〔第1の実施の形態〕
(基板位置決め装置)
図1は、本実施の形態における基板位置決め装置の側面図であり、図2は、本実施の形態における基板位置決め装置の上面図である。本実施の形態における基板位置決め装置は、半導体ウエハ等の円形の基板の位置決めを行うものである。
本実施の形態における基板位置決め装置は、第1の位置決め機構部10と第2の位置決め機構部20とを有している。第1の位置決め機構部10と第2の位置決め機構部20とは、半導体ウエハ等の基板30を設置する回転部40の回転中心41を通る直線上の対向する位置に配置されている。
第1の位置決め機構部10は、基板30の側面(端部)と接触する基準部材となる第1の基準部11、第1の基準部11を支持するための支持部12及び支持部12を介し第1の基準部11を基板30の半径方向に線形に移動させることのできる第1の駆動部15を有している。第1の基準部11は、基板30と接触する接触面11aが側面にV字状に形成されており、この接触面11aにおいて円形の基板30の側面の2点と接触することができるように形成されている。第1の基準部11は、変形しない材料であって、金属等の不純物が混入する可能性の少ない材料が好ましく、例えば、セラミックスまたはポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(PEEK)等の樹脂材料により形成されている。支持部12は、L字に形成されており、一方の端において、第1の基準部11が取り付けられている。第1の基準部11は、支持部12に設けられた後述する可動軸となるピン14を中心に回転可能な状態で支持されるとともに、後述する基準部材の固定方法により支持部に固定されている。
この際、ピン14を中心に第1の基準部11を動かし(回動し)、基板30等の側面の2点と接触する位置において、固定することにより、第1の基準部11と基板30とを確実に2点で接触させることができる。また、支持部12の他方の端は、第1の駆動部15に接続されている。第1の駆動部15は、第1の基準部11を基板30の半径方向に直線的に移動させることができるものであって、所定の位置で停止させることが可能なモータにより構成されている。例えば、位置制御を比較的正確に行うことが可能なステッピングモータ等が好ましい。
第2の位置決め機構部20は、基板30の側面と接触する第2の基準部21、第2の基準部21を支持するための支持部22及び支持部22を介し第2の基準部21を基板30の半径方向に線形に移動させることのできる第2の駆動部23を有している。
また、第2の基準部21は、接触部24、可動部25、バネ部26、本体部27、位置センサ28を有している。
接触部24は、円筒状に形成されており、可動部25に円筒状の接触部24の中心を軸に回転可能な状態で基板30の側面と接触部24の円筒状の側面とが接触可能な状態で取り付けられている。例えば、接触部24はボールベアリング等により形成されている。可動部25はバネ部26を介し本体部27と接続されており、バネ部26は、接触部24が本体部27に対し、回転部40における回転中心41に向かう方向に力が加わるように取り付けられている。このため、接触部24において基板30と接触した際にも、可動部25を介しバネ部26が伸縮するため、基板30に必要以上の力が加わることはない。また、可動部25は、本体部27に取り付けられた位置センサ28により、本体部27に対する可動部25の相対的な位置を測定することができる。このように、位置センサ28により可動部25の相対的な位置を測定することにより、基板30と接触している接触部24の基板30に対する相対的な位置を検出することができる。接触部24は、変形しない材料であって、金属等の不純物が混入する可能性の少ない材料が好ましく、例えば、セラミックスまたはポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂(PEEK)等の樹脂材料により形成されている。また、位置センサ28は、可動部25の位置を検出することができるものであればよく、接触式のセンサ、磁気センサ、光学センサ等の非接触センサを用いることが可能である。また、本実施の形態では、接触部24は、基板30の半径方向に約2mm相対的に移動させることができるように形成されている。
第2の基準部21は、支持部22の一方の端で接続されており、支持部22の他方の端は、第2の駆動部23と接続されている。第2の駆動部23は、第2の基準部21を基板30の半径方向に直線的に移動させることができるものである。よって、第2の駆動部23は、第2の基準部21を所定の位置まで直線的に移動することができるものであればよく、直線的に移動可能なエアシリンダ等、または、直線的に移動可能なモータにより形成されている。尚、第1の駆動部15の直線的な移動方向と、第2の駆動部23の直線的な移動方向とは同一線上となるように設置されており、この線上には、回転部40の回転中心41が存在している。更に、第2の駆動部23は、基板30面に対し垂直方向に移動可能な昇降シリンダに接続されており、第2の基準部21、支持部22及び第2の駆動部23を全体的に、基板30面に対し略垂直方向に移動させることができる。
回転部40は、回転伝達部42を介しモータ43が設けられており、基板30を回転させることができる。また、図3に示すように、回転部40において基板30が設置される面には、基板吸着部となる真空チャック部44が設けられており、不図示の真空ポンプ等に接続されている。回転部40の真空チャック部44における真空チャックは、基板30を真空チャック部44に載置した後、真空ポンプ等により排気することにより、真空チャック部44に設けられた不図示の開口部及び開口部につながる溝において基板30が吸着されることにより行われる。また、真空チャック部44においては、窒素(N)ガス等を基板30側に供給すること(窒素ガスブロー)により、基板30を真空チャック部44上において浮上させることも可能である。
また、本実施の形態では、第1の位置決め機構部10における第1の基準部11と、回転部40の回転中心41と、第2の位置決め機構部20における第2の基準部21と基板30の接触位置とは、同一線上に位置するように配置されている。
更に、本実施の形態では、第1の位置決め機構部10、第2の位置決め機構部20、回転部40、真空チャック部44において基板30を真空チャックするための不図示の真空ポンプ等及び窒素ガス等を供給するための不図示のバルブ等は、制御部50と接続されており、制御部50により、これらの制御を行うことができる。また、制御部50は、記憶部60と接続されており、記憶部60には、制御部50において制御を行うプログラムが格納されている。尚、制御部50内には、第1の位置決め機構部10、第2の位置決め機構部20及び回転部40等の制御を行う駆動制御部51、基準位置等の情報を記憶するためのメモリ52、各種算出動作を行う演算部53を有している。
(基準部材の固定方法)
次に、第1の実施の形態における位置決め装置及び基準部材の固定方法について説明する。本実施の形態における基準部材の固定方法は、位置調節が必要となる基準部材を固定する方法であり、位置調節された基準部材を基準として、他の部材の位置合せ等を行う場合に用いられるものである。以下、基準部材が第1の基準部11である場合について説明する。
図4から図6に基づき本実施の形態における基準部材を固定する方法に用いられる装置について説明する。本実施の形態における部材の固定方法において用いられる装置は、位置合せ等を行うための基準部材となる第1の基準部11と、第1の基準部11を支持するための支持部12と、支持部12と第1の基準部11とを固定する第1の固定部材となる固定機構13とを有している。第1の基準部11は、他の部材の位置合せを行うため側面にV字状に形成された接触面11aを有している。支持部12と第1の基準部11とは、係合部材であるピン14により第1の基準部11がピン14を中心に回転可能な状態で接続されている。このため、支持部12には、ピン14が差込まれるピン穴14aが設けられている。尚、図4は、本実施の形態において、第1の基準部11と支持部12とが固定されている状態の斜視図であり、図5は、支持部12の断面図であり、図6は、第1の基準部11を取外した状態の支持部12の斜視図である。
固定機構13は真空チャックであり、支持部12に設けられている。固定機構13は、支持部12において第1の基準部11との接触面に設けられた第1の基準部11を固定するための開口部17と、真空ポンプ18と、開口部17と真空ポンプ18とを接続する排気路19が設けられている。真空チャックは真空ポンプ18において排気することにより、排気路19を介し開口部17において第1の基準部11を吸着することにより固定する。
図7に基づき本実施の形態における基準部材となる第1の基準部11の固定方法について説明する。
最初に、ステップ102(S102)において、第1の基準部11の位置調整を行う。具体的には、第1の基準部11は、支持部12とピン14により、回転可能な状態で接続されている。例えば、第1の基準部11に設けられている接触面11aを基準基板またはシリコンウエハ等の円板状の基板の側面と、2点において接触させるものである場合、接触面11aと基準基板等の円板状の基板の側面とが2点で接触するように、可動軸となるピン14を中心に第1の基準部11を回転させて、位置調整を行う。
基準基板としては、例えば、図8に示す基準基板81が挙げられる。この基準基板81は、直径が300mmの円形に形成されており、基準基板81の中心部分に凸部82が形成されている。また、真空チャック部44の表面の回転中心41となる部分には、凸部82に対応する凹部が設けられており、真空チャック部44の凹部に基準基板81の凸部82を挿入することにより、回転部40の回転中心41と基準基板81の中心とが一致するように形成されている。即ち、基準基板81において、回転部40の回転中心41から周囲までの距離が均一となるように形成されている。尚、本実施の形態では、基準基板81の中心部分には凸部82を設け、真空チャック部44には凹部を設けた構成について説明したが、基準基板81を真空チャック部44上に設置した際に、回転部40の回転中心41と基準基板81の中心とが一致するように、基準基板81を設置することができる方法であれば、他の形状や方法であってもよい。
次に、ステップ104(S104)において、第1の基準部の固定を行う。具体的には、固定機構13における真空ポンプ18を稼動することにより、排気路19を介し、開口部17において第1の基準部11を吸着し固定する。このような真空チャックでは、ネジ留めの際における増し締め等をする必要がないため、第1の基準部11はステップ102において位置調節された位置で、正確に支持部12に固定される。
このように固定された第1の基準部11を用いて、シリコンウエハ等の円板状の基板の位置合せを接触させて行う場合、シリコンウエハ等の円板状の基板の正確な位置合せを行うことが可能となる。
尚、本実施の形態では、第1の固定部材となる固定機構13が真空チャック(真空吸引)の場合について説明したが、第1の固定部材は、電磁チャック及び静電チャックであってもよい。また、第1の固定部材による基準部材の固定と固定の解除は、制御部50における制御により行なわれる。更に、第1の基準部11と支持部12とを可動軸となるピン14による係合部材により接続する場合について説明したが、第1の基準部11が回転可能な状態、または、所定の領域で移動可能な状態で接続可能な方法であれば、ピン14以外のどのような可動軸であってもよい。
また、本実施の形態では、基準部材となる第1の基準部11は位置合せを行うための基準部材である場合について説明したが、正確な位置に固定する必要があるものであれば、いかなる基準部材であっても適用することができる。
〔第2の実施の形態〕
次に、第2の実施の形態における位置決め装置及び基準部材の固定方法について説明する。尚、本実施の形態における基準部材111は、第1の実施の形態における第1の基準部11に相当するものであり、本実施の形態における位置決め装置は、第1の実施の形態と同様に、基板処理装置に適用することが可能である。
本実施の形態における部材の固定方法は、位置調節が必要となる部材を固定する方法であり、位置調節された部材を基準として、他の部材の位置合せ等を行う場合に用いられるものであるが、更に、第2の固定部材となるネジ等を用いるものである。
図9から図11に基づき本実施の形態における部材を固定する方法に用いられる装置について説明する。本実施の形態における部材の固定方法において用いられる装置は、位置合せ等を行うための基準部材111と、基準部材111を支持するための支持部112と、支持部112と基準部材111とを固定する第1の固定部材となる固定機構113及び第2の固定部材となるネジ131とを有している。基準部材111は、他の部材の位置合せを行うため側面にV字状に形成された接触面111aを有している。支持部112と基準部材111とは、可動軸となるピン114により基準部材111がピン114を中心に回転可能な状態で接続されている。このため、支持部112には、ピン114が差込まれるピン穴114aが設けられている。また、基準部材111を支持部112に固定するための2つのネジ131が設けられており、支持部112には、2ヶ所にネジ穴132が設けられている。尚、図9は、本実施の形態において基準部材111と支持部112とが固定されている状態の斜視図であり、図10は、支持部112の断面図であり、図11は、基準部材111を取外した状態の支持部12の斜視図である。
固定機構113は真空チャックであり、支持部112に設けられている。固定機構113は、支持部112において基準部材111との接触面に設けられた基準部材111をチャックするための開口部117と、真空ポンプ118と、開口部117と真空ポンプ118とを接続する排気路119が設けられている。真空チャックは真空ポンプ118において排気することにより、排気路119を介し開口部117において基準部材111を吸着することにより固定する。
図12に基づき本実施の形態における基準部材111の固定方法について説明する。
最初に、ステップ202(S202)において、基準部材111の位置調整を行う。具体的には、基準部材111は、支持部112とピン114により、回転可能な状態で接続されている。例えば、基準部材111に設けられた接触面111aを基準基板またはシリコンウエハ等の円板状の基板の側面と、2点において接触させるものである場合、接触面111aと円板状の基板の側面とが2点で接触するように、可動軸となるピン114を中心に基準部材111を回転させて、位置調整を行う。
次に、ステップ204(S204)において、基準部材の固定を行う。具体的には、固定機構113における真空ポンプ118を稼動することにより、排気路119を介し、開口部118において基準部材111を吸着し固定する。このような真空チャックでは、ネジ留めの際における増し締め等をする必要がないため、基準部材111はステップ202において位置調節された位置で、正確に支持部112に固定される。
次に、ステップ206(S206)において、ネジ131により、基準部材111と支持部112とを固定する。具体的には、ステップ204において、真空チャックにより、基準部材111と支持部112とは真空チャックにより固定されているが、この状態で、第2の固定部材であるネジ131により基準部材111と支持部112とをネジ留めにより固定する。尚、ネジ131は、支持部112に設けられたネジ穴132に差込まれネジ留めされる。これにより、固定機構113における真空チャックのみならず、ネジ131によるネジ留めによって、基準部材111は支持部112に固定される。
次に、ステップ208(S208)において、固定機構113における真空チャックを解除する。これにより、支持部112と基準部材111とのチャッキングは解除されるが、ネジ131により支持部112と基準部材111とが固定されている。
本実施の形態における部材の固定方法では、単に基準部材111を支持部112にネジ留めする場合には、増し締めの際に、基準部材111が移動してしまい、正確な位置に基準部材111を固定することができないが、位置合せをした後、真空チャックをした状態でネジ留めをすることにより、増し締めにより基準部材111が移動することがないため、正確な位置に基準部材111をネジ留めすることができる。
また、ネジ131によりネジ留めした後は、真空チャックを解除することができるため、基準部材111を支持部112に固定するためのエネルギーを軽減することができる。
このように固定された基準部材111を用いて、シリコンウエハ等の円板状の基板の位置合せを接触させて行う場合、シリコンウエハ等の円板状の基板の正確な位置合せを行うことが可能となる。
尚、本実施の形態では、固定機構113が真空チャックの場合について説明したが、固定機構113は、電磁チャック及び静電チャックであってもよい。また、基準部材111と支持部112とをピン114等による係合部材により接続する場合について説明したが、基準部材111が回転可能な状態、または、所定の領域で移動可能な状態で接続可能な方法であれば、可動軸はピン114以外であってもよい。更には、基準部材111を支持部112に載置することができれば、ピン114等による係合部材を用いる必要はない。
また、第2の固定部材としてネジを用いた場合について説明したが、第2の固定部材は、物理的に固着することができるものであればよく、ボルト等であってもよい。
また、本実施の形態では、基準部材111は位置合せを行うための基準部材である場合について説明したが、正確な位置に固定する必要があるものであれば、いかなる基準部材であっても用いることができる。
上記以外の内容については、第1の実施の形態と同様である。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
10 第1の位置決め機構部
11 第1の基準部(基準部材)
11a 接触面
12 支持部
13 固定機構(第1の固定部材)
14 ピン(可動軸)
15 第1の駆動部
17 開口部
18 真空ポンプ
19 排気路
20 第2の位置決め機構部
21 第2の基準部
22 支持部
23 第2の駆動部
24 接触部
25 可動部
26 バネ部
27 本体部
28 位置センサ
30 基板
40 回転部
41 回転中心
42 回転伝達部
43 モータ
44 真空チャック部
50 制御部
51 駆動制御部
52 メモリ
53 演算部
60 記憶部

Claims (10)

  1. 位置決めのために基準となる基準部材と、
    前記基準部材を支持するための支持部と、
    前記支持部に設けられ、前記基準部材と前記支持部とを固定し、または固定を解除する第1の固定部材と、
    を有し、
    前記基準部材は、可動する状態で前記支持部と接続されており、位置決めされた後、前記第1の固定部材により前記支持部に固定されるものであることを特徴とする位置決め装置。
  2. 前記支持部に対し前記基準部材が可動する状態で接続するための可動軸を有していることを特徴とする請求項1に記載の位置決め装置。
  3. 前記第1の固定部材は、真空吸引、静電チャック、磁気チャックのいずれかにより固定するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の位置決め装置。
  4. 前記基準部材が前記第1の固定部材により前記支持部に固定された状態で、さらに、前記基準部材と前記支持部とを固着する第2の固定部材を有することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の位置決め装置。
  5. 前記第1の固定部材は、前記基準部材と前記支持部とを固定し、または固定を解除する制御部を有し、
    前記制御部は、前記第2の固定部材によって、前記基準部材と前記支持部が固着された後、前記第1の固定部材による前記基準部と前記支持部との固定を解除するものであることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の位置決め装置。
  6. 前記基板の位置決めを行うための請求項1から5の位置決め装置を有することを特徴とする基板処理装置。
  7. 支持部に可動する状態で接続されている基準部材の位置を基準位置に合わせる位置合せ工程と、
    前記基準位置に合わされた前記基準部材を前記支持部に設けられた第1の固定部材により固定する第1の固定工程と、
    を有することを特徴とする基準部材の固定方法。
  8. 前記位置合せ工程は、前記支持部と前記基準部材とを、前記支持部と前記基準部材との間に設けられた可動軸を中心に回動させることにより行なうものであることを特徴とする請求項7に記載の基準部材の固定方法。
  9. 前記第1の固定工程は、真空吸引、静電チャック、磁気チャックのいずれかにより行なわれるものであることを特徴とする請求項7または8に記載の基準部材の固定方法。
  10. 前記第1の固定工程の後、前記基準部材を前記基準部材と固着する第2の固定工程と、
    前記第2の固定工程の後、前記第1の固定部材による固定を解除する第1の固定解除工程と、を有することを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の基準部材の固定方法。
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