JP2013128079A - 半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法 - 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し、かつ生産性を向上することができる半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法を提供すること。
【解決手段】ウェハ搬送アーム１は、アーム本体２１、ウェハを吸着して保持するウェハ吸着アーム（以下、第１アームとする）２２、第１アーム２２に対向して設けられた第２アーム２３を備えている。第１アーム２２の自由端２２ａおよび第２アーム２３の自由端２３ａには、一対のレーザダイオード２７およびフォトダイオード２８からなる非接触型センサ２９が２個設けられている。２個の非接触型センサ２９によりそれぞれウェハの２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１の中心とのずれ量が算出される。ウェハ搬送アーム１は、この算出されたずれ量を相殺するように移動して、スピンチャックにウェハを搬送する。これにより、ウェハの中心出しが行われる。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法に関する。

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は、ウェハの洗浄や加工など用途に幅広く用いられている。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９は、従来のスピン洗浄装置の構成を示す概略図である。図９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１０は、処理室の構成を示す断面図である。図１０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、下記特許文献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、近年、次々世代技術が開発され、スマートカード用ウェハや薄型携帯電話のＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ用ウェハとして用いられる薄いウェハへの需要が高まっており、最近では１００μｍ未満の薄いウェハも生産されている。１００μｍ未満の薄いウェハは、３００μｍ以上の従来のウェハとは異なり、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。このため、ウェハカセットやウェハ搬送アームと接触したときに、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、下記特許文献２，３参照。）。

また、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、光電センサによりウェハのエッジを検出し、このエッジ情報に基づいてウェハの中心を求め、求められた情報に従って回転テーブルの基準位置に載置するように搬送アームを制御するようにしたものが公知である（例えば、下記特許文献４参照。）。下記特許文献４では、４点のエッジ情報のうちの１つがオリエンテーションフラット上にある場合に、すべてのエッジ情報がウェハの円周上に移動するようにウェハを回転したあとにウェハエッジを再検出したり、光電センサの設置間隔をウェハのオリエンテーションフラットの切り欠き長さより大きく設定し、すべてのエッジ情報がウェハの円周上にあるか否かを判断することにより、ウェハの中心を求めている。

さらに、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した装置として、ウェハをウェハ受け渡し位置に搬送するウェハ搬送部と、ウェハ搬送部の搬送方向中心軸に対して非対称に配置されウェハの複数のエッジ座標データを検出する複数のセンサと、ウェハ搬送部において複数のセンサにより得られた複数のエッジ座標データのうちウェハに形成された位置合わせ形状部を含まない３点のエッジ座標データに基づきウェハの中心を求め、この求められたウェハ中心と受け渡し位置の中心とのズレ量を求める演算部と、この演算部で求められたズレ量に基づいてウェハ受け渡し位置中心にウェハの中心を合わせるためにウェハ搬送部をＸＹ方向に移動させる移動手段と、を具備する（例えば、下記特許文献５参照。）。

また、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した装置として、次の装置が提案されている。ウェハ搬送アームは、アーム本体と、アーム本体の先端部に設けられた二つの固定爪と、アーム本体に対して±Ｘ方向に移動可能な一つの可動爪と、ウェハの外周縁を光学的に検出するための二つのセンサとを備えている。二つのセンサは搬送基準軸を挟んでウェハのノッチの幅より広い間隔を置いて配置されている。固定爪はウェハを把持して心出しするためのウェハ心出し把持面を有し、可動爪はウェハを把持して心出しするためのウェハ心出し把持面を有している。ウェハ心出し把持面とウェハ心出し把持面の幅はいずれもウェハのノッチの幅よりも広い（例えば、下記特許文献６参照。）。

特開２００３−１４２５５３号公報（段落［０００８］） 特開２００６−０１９５６６号公報（段落［００１３］） 特開２００９−１１１３４４公報（［要約］） 特開２００８−２１８９０３号公報（段落［００４２］，［００５０］） 特開２００３−２５４７３８号公報（［要約］） 特開２００６−０８０３４５号公報（［要約］）

しかしながら、従来のスピン処理装置においては、上記特許文献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。また、上記特許文献４，５に開示された装置では、ウェハの中心出しを行うことができても、ウェハエッジを検出するためのセンサをウェハの搬送経路に設けていることによりウェハの搬送距離が長くなる。このため、タクトタイムが長くなり、生産性が低下するという問題がある。

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半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法を提供することを目的とする。また、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、生産性を向上することができる半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体製造装置は、搬入位置から搬出位置までウェハを吸着して搬送する搬送手段と、前記搬送手段に一体的に設けられ、前記搬送手段がウェハを吸着するまでの前記搬送手段の移動により前記ウェハのエッジを検出する２個の非接触型センサと、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて、前記ウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を算出する算出手段と、前記算出手段により検出された前記ずれ量を相殺するように、前記搬送手段によって前記ウェハを前記搬入位置から前記搬出位置まで搬送させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記算出手段は、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ最初に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記算出手段は、前記非接触型センサによって前記ウェハのオリエンテーションフラットのエッジが最初に検出された場合、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ２回目に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記算出手段は、前記搬送手段の移動中に検出された前記ウェハのエッジの位置と前記搬送手段の中心の位置との前記搬送手段の移動方向における距離、および、前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記ウェハの前記搬出位置は、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持するチャックであり、前記搬送手段の中心は、前記チャックの中心に一致することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記ウェハの搬入位置は、ウェハカセットであり、前記搬送手段は、前記ウェハカセットから前記チャックまで前記ウェハを搬送することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置は、上述した発明において、前記２個の非接触型センサは、前記搬送手段の中心から等距離に配置されていることを特徴とする。

また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、搬入位置から搬出位置までウェハを吸着して搬送する搬送手段と、前記搬送手段に一体的に設けられた２個の非接触型センサと、を備えた半導体製造装置の制御方法であって、前記搬送手段によってウェハが吸着されるまでの前記搬送手段の移動により、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ前記ウェハの計２箇所のエッジを検出する検出工程と、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて、前記ウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を算出する算出工程と、前記搬送手段によって前記ウェハを吸着する吸着工程と、前記算出工程によって算出された前記ずれ量を相殺するように、前記搬送手段によって前記ウェハを前記搬入位置から前記搬出位置まで搬送させる制御工程と、を含むことを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記算出工程では、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ最初に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出する。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記算出工程では、前記非接触型センサによって最初に検出された前記ウェハのエッジが前記ウェハのオリエンテーションフラットのエッジであった場合、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ２回目に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出する。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記算出工程では、前記搬送手段の移動中に検出された前記ウェハのエッジの位置と前記搬送手段の中心の位置との前記搬送手段の移動方向における距離、および、前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記ウェハの前記搬出位置は、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持するチャックであり、前記搬送手段の中心は、前記チャックの中心に一致することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記ウェハの前記搬入位置は、ウェハカセットであり、前記制御工程では、前記搬送手段によって前記ウェハカセットから前記チャックまで前記ウェハを搬送することを特徴とする。

また、この発明にかかる半導体製造装置の制御方法は、上述した発明において、前記２個の非接触型センサは、前記搬送手段の中心から等距離に配置されていることを特徴とする。

上述した発明によれば、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、ウェハカセットのウェハ搬入搬出口側におけるウェハの２点のエッジの位置のみを検出することにより、ウェハの中心のずれ量を算出することができる。そして、そのずれ量に基づいて制御手段により搬送手段がチャックにウェハを渡す位置を制御することによって、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。また、非接触型センサによって最初に検出されたウェハエッジがウェハのオリエンテーションフラットのエッジであった場合においても、非接触型センサによって検出されるウェハの他の２点のエッジの位置のみでウェハの中心のずれ量を算出することができる。また、上述した発明によれば、搬送手段に２個の非接触型センサが設けられていることにより、搬送手段がウェハカセットに挿入されたときに、ウェハの中心のずれ量を算出するためのウェハの２点のエッジがウェハカセット内で検出される。このため、ウェハの搬送経路を短縮することができる。

本発明にかかる半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法によれば、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。また、本発明にかかる半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法によれば、生産性を向上することができるという効果を奏する。

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説明図である。 ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する説明図である。 ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する説明図である。 ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する説明図である。 ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する説明図である。 ウェハカセットからウェハを取り出す手順を説明する説明図である。 本発明の実施の形態１にかかるずれ算出方法を説明する図である。 本発明の実施の形態２にかかるずれ算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。 処理室の構成を示す断面図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体製造装置および半導体製造装置の制御方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、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）
本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置の構成について、図１，９，１０を参照して説明する。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ウェハ搬送アームの構成を示す説明図である。図１（ａ）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。図１（ｂ）は、ウェハ搬送アームの構成を示す部分拡大仰視図である。図９に示すように、本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置は、搬送手段としての機能を有するウェハ搬送アーム１、薬液貯蔵タンク２および処理室３を備えている。本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置は、ウェハ搬送アーム１の構成およびウェハの中心出し方法が従来のスピン洗浄装置と異なる。

まず、本発明の実施の形態１にかかるスピン洗浄装置全体の構成について説明する。ウェハ搬送アーム１は、ロード側ウェハカセット４からその中のウェハを取り出して処理室３へ搬送する。また、ウェハ搬送アーム１は、処理室３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５へ搬送してその中に収納する。ウェハＷを搬送する際、ウェハ搬送アーム１は、ウェハＷを真空吸着する。図９には、ウェハ搬送アーム１の形状が概略的に示されている。ウェハ搬送アーム１の詳細な構成については後述する。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１０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。

このスピン洗浄装置は、ロード側ウェハカセット４にウェハ搬送アーム１が挿入されたときに２点のウェハエッジを検出し、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量を算出する。このずれ量の算出方法については後述する。ウェハ搬送アーム１は、この算出されたずれ量を相殺するように移動して、スピンチャック９にウェハＷを搬送する。それによって、ウェハＷをウェハ搬送アーム１からスピンチャック９に移す際に、ウェハＷの中心とスピンチャック９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。

次に、ウェハ搬送アーム１の構成について説明する。図１（ａ），１（ｂ）に示すように、ウェハ搬送アーム１は、アーム本体２１、ウェハを吸着して保持するウェハ吸着アーム（以下、第１アームとする）２２、第１アーム２２に対向して設けられた第２アーム２３を備えている。アーム本体２１は、例えばスピン洗浄装置によりウェハの搬入搬出方向３０に移動可能に支持されている。第１，２アーム２２，２３は、ウェハの搬入搬出方向３０に長い板状部材で構成される。

第１アーム２２は、連結部材２１ａを介してアーム本体２１の先端に設けられている。連結部材２１ａには、２本の第１アーム２２が互いに離れて設けられている。また、連結部材２１ａには、２本の第１アーム２２の間に設けられ、２本の第１アーム２２をつなぐ第１板状部材２４−１が接合されている。第１板状部材２４−１の両端部の側面はそれぞれ対向する第１アーム２２の側面に接している。２本の第１アーム２２の各平坦面と第１板状部材２４−１の平坦面とは同一平面をなし、例えば略コの字状をなす。平坦面とは、ウェハ搬送アーム１に保持されるウェハの主面に平行な面である。

２本の第１アーム２２の平坦面と第１板状部材２４−１の平坦面とで形成される平坦面（以下、第１アーム２２の上面とする）３１には、ウェハのエッジ近傍部を吸着するパッド（以下、ウェハ吸着パッドとする）２５が設けられている。具体的には、ウェハ吸着パッド２５は、例えば、２本の第１アーム２２の連結部材２１ａ側の端部（以下、固定端とする）に対して反対側の各端部（以下、自由端とする）２２ａに１箇所ずつと、第１板状部材２４−１に１箇所の計３箇所に配置されている。

各ウェハ吸着パッド２５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。ウェハ吸着パッド２５により、ウェハの３箇所のエッジ近傍部がウェハ搬送アーム１に真空吸着される。３つのウェハ吸着パッド２５を頂点とする三角形の重心（以下、ウェハ吸着パッド２５の重心とする）２６は、初期位置（Ｘ＝０、Ｙ＝０）にあるウェハ搬送アーム１の中心であり、スピンチャックの回転の中心に一致する。

第２アーム２３は、連結部材２１ａを介してアーム本体２１の先端に設けられている。また、第２アーム２３は、２本の第１アーム２２のそれぞれの上方に設けられている。２本の第２アーム２３の間には、連結部材２１ａに連結され、当該２本の第２アーム２３をつなぐ第２板状部材２４−２が設けられている。２本の第２アーム２３の各平坦面と第２板状部材２４−２の平坦面は同一平面をなし、例えば第１アーム２２の上面３１と同形状の略コの字状をなす。２本の第２アーム２３の平坦面と第２板状部材２４−２の平坦面とで形成される平坦面（以下、第２アーム２３の下面とする）３２は、第１アーム２２の上面３１に対向する。

第１アーム２２および第２アーム２３には、一対のレーザダイオード２７およびフォトダイオード２８からなる非接触型センサ２９が設けられている。２本ずつ設けられた第１アーム２２および第２アーム２３の対向する部位にそれぞれ１つずつ非接触型センサ２９が配置されている。また、非接触型センサ２９は、例えば、第１アーム２２に設けられたウェハ吸着パッド２５よりも第１，２アーム２２，２３の自由端（連結部材２１ａに接合された固定端に対して反対側の端部）２２ａ，２３ａ側において、対向する２組の第１，２アーム２２，２３にそれぞれ設けられている。

このような非接触型センサ２９においては、レーザダイオード２７から出射したレーザ光をフォトダイオード２８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のエッジにより遮られてフォトダイオード２８で受光されなくなった時点で、ウェハのエッジが検出される。２個の非接触型センサ２９によりそれぞれウェハの２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１の中心とのずれ量が算出される。非接触型センサ２９は、検出手段としての機能を有する。

２個の非接触型センサ２９は、ウェハ吸着パッドの２５の重心２６（ウェハ搬送アーム１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に配置される。ウェハの搬入搬出方向３０に直交する方向における、２個の非接触型センサ２９によるウェハエッジの検出位置の間の距離は「ｆ」である。「ｆ」は、スピンチャックの直径よりも大きく、かつ、オリエンテーションフラットの幅よりも大きい。第１アーム２２のウェハの搬入搬出方向３０の長さは「ｅ」である。「ｅ」は、例えば、ウェハの直径よりも長い。

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２〜図６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説明図である。図２〜図６において、（ａ）はウェハ搬送アーム１の要部側面図であり、（ｂ）はウェハ搬送アーム１の要部仰視図である。まず、図２に示すように、多段構造のロード側ウェハカセット４のウェハ搬出口４１側に、第１，２アーム２２，２３の自由端２２ａ，２３ａがロード側ウェハカセット４側を向くようにウェハ搬送アーム１を配置する。

次に、図２に矢印３０ａで示すように、ウェハＷの下側の主面が第１アーム２２の上面３１と対向し、当該ウェハＷの上側の主面が第２アーム２３の下面３２と対向するように、ロード側ウェハカセット４のスリット４ａ中間にウェハ搬送アーム１の第１，２アーム２２，２３を挿入する。図３に示すように、ウェハエッジが非接触型センサ２９のレーザダイオード２７とフォトダイオード２８の間に位置したときに、フォトダイオード２８がレーザダイオード２７からのレーザ光を受光しなくなり、ウェハエッジが検出される。すなわち、ウェハ搬送アーム１にウェハＷが吸着される前に、ウェハＷのロード側ウェハカセット４のウェハ搬出口４１側の２点のエッジが検出される。

その後、図４に示すように、そのままウェハ搬送アーム１の第１，２アーム２２，２３を所定の位置まで挿入する。所定の位置とは、第１アーム２２の上面３１に設けられた３つのウェハ吸着パッド２５がウェハＷと対向する状態となる位置である。ロード側ウェハカセット４は、例えば、ウェハ搬出口４１からウェハＷの搬出方向３０ａに貫通する筒形状であってもよい。ウェハ搬送アーム１を所定の位置まで挿入したときに、第１，２アーム２２，２３の自由端２２ａ，２３ａがロード側ウェハカセット４のウェハ搬出口４１に対して反対側の開口部４２から外部に出るため、ウェハＷの直径とほぼ等しい幅および奥行きを有するロード側ウェハカセット４を用いることができる。

非接触型センサ２９により最初に検出されたウェハＷの計２点のエッジの位置に基づいて、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量が算出される。このとき、ウェハ搬送アーム１を所定の位置まで挿入したときのウェハ吸着パッド２５の重心位置２６を基準点として、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量が算出される。ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量は、ウェハ搬送アーム１によりウェハＷが吸着されるまでの間に算出されればよい。ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量の詳細な算出方法については後述する。

次に、図５に矢印３０ｂで示すように、ウェハ搬送アーム１を上昇させ、第１アーム２２の上面３１に設けられた３つのウェハ吸着パッド２５によりウェハＷを吸着する。次に、図６に矢印３０ｃで示すように、ロード側ウェハカセット４からウェハ搬送アーム１の第１，２アーム２２，２３を引き抜く。以上の手順により、ロード側ウェハカセット４からウェハＷを取り出すことができる。その後、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量分だけウェハＷの搬送位置を移動させるようにウェハ搬送アーム１を制御することより、ウェハＷの中心とスピンチャック９の回転の中心とが一致するようにウェハＷの中心出しが行われる。

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算出方法について説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかるずれ算出方法を説明する図である。図７は、ウェハ搬送アーム１がロード側ウェハカセット（不図示）に挿入される前の状態である。図７において、Ｘ方向は、ロード側ウェハカセット内でのウェハ搬送アーム１の移動方向に直交し、かつウェハＷの主面に平行な方向である。Ｙ方向は、ロード側ウェハカセット内でのウェハ搬送アーム１の移動方向である。また、図７には、ウェハＷの中心とウェハ搬送アームの中心とのずれ量を補正しない状態（初期状態）でウェハＷが搬送されたときのウェハＷとスピンチャック９との位置関係が明確になるように、スピンチャック９の位置を点線の円で示す。

図７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、ウェハ吸着時のウェハ搬送アーム１の中心（ウェハ吸着パッドの重心位置、すなわちスピンチャック９の回転の中心に相当）を「Ｑ」とする。また、２個の非接触型センサ２９によるウェハエッジの検出位置をそれぞれ「Ｓ１」および「Ｓ２」とする。「Ｓ１」および「Ｓ２」は、ロード側ウェハカセットに挿入されたウェハ搬送アーム１により最初に検出されるウェハエッジの位置である。「Ｓ１」と「Ｑ」との間のＹ方向の距離および「Ｓ２」と「Ｑ」との間のＹ方向の距離をそれぞれ「ａ」および「ｂ」とする。

さらに、「Ｓ１」および「Ｓ２」を通る直線と「Ｓ１」を通るＹ方向に平行な直線とのなす角を「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」を通るＹ方向に平行な直線とのなす角を「θ３」とする。上述したように、２個の非接触型センサ２９の間の距離、すなわち「Ｓ１」と「Ｓ２」との間のＸ方向の距離は「ｆ」である。なお、図７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１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）式と上記（１）式、（２）式、（４）式が成り立つ。これら（１）式、（２）式、（７）式を変形して（４）式に代入すると、次の（８）式が得られる。この（８）式を「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」とウェハ吸着時のウェハ搬送アーム１の中心「Ｑ」とには、上記（６）式および上記（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、ウェハ吸着時のウェハ搬送アーム１の中心「Ｑ」は、スピンチャック９の回転軸に一致しているので、ウェハＷの中心「Ｐ」とスピンチャック９の回転軸とは、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。このため、ウェハ搬送アーム１からスピンチャック９にウェハＷを移す際に、ウェハＷ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Ｗの中心がスピンチャック９の回転軸に一致することになる。

そこで、実施の形態１にかかるスピン洗浄装置では、少なくとも、ウェハ搬送アーム１によりスピンチャック９にウェハＷを移すときに、ウェハＷが上記（６）式で表される「ｘ」に相当する分だけＸ方向へ移動し、かつ上記（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、ウェハ搬送アーム１が制御される。ウェハ搬送アーム１がロード側ウェハカセット内のウェハＷを吸着したときのウェハ搬送アーム１の中心は、初期位置（Ｘ＝０、Ｙ＝０）にある。また、ウェハ搬送アーム１からスピンチャック９にウェハＷ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９からウェハ搬送アーム１にウェハＷを移すまでの間、ウェハ搬送アーム１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、ウェハ搬送アーム１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）
本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置およびずれ算出方法について説明する。図８は、本発明の実施の形態２にかかるずれ算出方法を説明する図である。実施の形態２にかかるずれ算出方法においては、非接触型センサ２９によってウェハのオリエンテーションフラットＯＦのエッジが最初に検出された場合、非接触型センサ２９によって２回目に算出されたウェハＷのエッジの位置に基づいて、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量を算出する。本発明の実施の形態２にかかるスピン洗浄装置の構成は、実施の形態１にかかるスピン洗浄装置と同じである。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８に示すように、「Ｐ」、「Ｑ」、「ｒ」、「ｆ」については、実施の形態１と同様である。また、２個の非接触型センサのうちの一方の非接触型センサ５９−１によるウェハエッジの検出位置を「Ｓ１１」および「Ｓ３」とし、他方の非接触型センサ５９−２によるウェハエッジの検出位置を「Ｓ２」および「Ｓ４」とする。「Ｓ１１」および「Ｓ２」は、ロード側ウェハカセットにウェハ搬送アーム１が挿入されたときに最初に検出されるウェハエッジの位置である。「Ｓ３」および「Ｓ４」は、ロード側ウェハカセットにウェハ搬送アーム１が挿入されたときに「Ｓ１１」および「Ｓ２」の次（２回目）に検出されるウェハエッジの位置である。

「Ｓ１１」および「Ｓ２」は、ウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置であるか否かが判断される。具体的には、まず、「Ｓ１１」および「Ｓ２」に基づいて、実施の形態１と同様に、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量を算出する。そして、「Ｓ３」および「Ｓ４」に基づいて、実施の形態１と同様に、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量を算出する。「Ｓ１１」および「Ｓ２」に基づいて算出されたウェハＷの中心のずれ量と、「Ｓ３」および「Ｓ４」に基づいて算出されたウェハＷの中心のずれ量とが等しい場合、「Ｓ１１」および「Ｓ２」はウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置ではないと判断される。一方、「Ｓ１１」および「Ｓ２」に基づいて算出されたウェハＷの中心のずれ量と、「Ｓ３」および「Ｓ４」に基づいて算出されたウェハＷの中心のずれ量とが等しくない場合、「Ｓ１１」または「Ｓ２」がウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置であると判断される。

また、「Ｓ１１」および「Ｓ２」がウェハのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置であるか否かを判断する別の方法は、次の通りである。「Ｓ１１」と「Ｓ２」との間のＹ方向の距離および「Ｓ３」と「Ｓ４」との間のＹ方向の距離をそれぞれ「ｃ」および「ｄ」とする。「ｃ」と「ｄ」とが等しい場合、「Ｓ１１」および「Ｓ２」はウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置ではないと判断される。一方、「ｃ」と「ｄ」とが等しくない場合（具体的には、「ｃ」＞「ｄ」）、「Ｓ１１」または「Ｓ２」がウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置であると判断される。

「Ｓ１１」および「Ｓ２」はウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置ではないと判断された場合、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量は、実施の形態１と同様に算出される。一方、「Ｓ１１」または「Ｓ２」がウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置であると判断された場合、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量は、次のように算出される。

非接触型センサにより最初に検出されたウェハエッジがウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジであった場合のずれ算出方法を、「Ｓ１１」がウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジの位置である場合を例に説明する。ウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジはウェハＷの円周上のエッジよりもウェハＷの中心に近いため、ウェハＷのオリエンテーションフラットＯＦのエッジとウェハＷの円周上のエッジとの間のＹ方向の距離「ｃ」は、ウェハＷの円周上のエッジ間のＹ方向の距離「ｄ」よりも長くなる。このため、「Ｓ３」および「Ｓ４」に基づいて、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量が算出される。

具体的には、「Ｓ３」と「Ｑ」との間のＹ方向の距離および「Ｓ４」と「Ｑ」との間のＹ方向の距離をそれぞれ「ａ」および「ｂ」とする。「Ｓ３」および「Ｓ４」を通る直線と「Ｓ３」を通るＹ方向に平行な直線とのなす角を「θ１」とし、「Ｓ３」および「Ｓ４」を通る直線と「Ｓ３」および「Ｐ」を通る直線とのなす角を「θ２」とし、「Ｓ３」および「Ｐ」を通る直線と「Ｓ３」を通るＹ方向に平行な直線とのなす角を「θ３」とする。

この場合においても、ウェハＷの中心「Ｐ」とウェハ搬送アームの中心「Ｑ」のＸ方向のずれ量「ｘ」は、「θ１」、「θ２」および「θ３」について上記（１）式〜（４）式が成り立つ。また、ウェハＷの中心「Ｐ」とウェハ搬送アームの中心「Ｑ」のＹ方向のずれ量「ｙ」は、「θ１」、「θ２」および「θ３」について（１）式、（２）式、（４）式、（７）式が成り立つ。このため、上記（６）式、（９）式に基づいて、「ａ」、「ｂ」、「Ｓ３」と「Ｓ４」との間のＸ方向の距離「ｆ」、ウェハＷの半径「ｒ」を用いて、実施の形態１と同様に、ウェハＷの中心とウェハ搬送アーム１の中心とのずれ量を算出することができる。

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、ウェハカセットのウェハ搬入搬出口側におけるウェハの２点のエッジの位置のみを検出することにより、ウェハの中心のずれ量を算出することができる。そして、そのずれ量を相殺するようにウェハ搬送アームによるウェハの搬送位置を制御して、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、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。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、確実にウェハの洗浄・加工処理を行うことができる。また、非接触型センサによって最初に検出されたウェハエッジがウェハのオリエンテーションフラットのエッジであった場合においても、非接触型センサによって検出されるウェハの他の２点のエッジの位置のみでウェハの中心のずれ量を算出することができる。また、各実施の形態によれば、ウェハ搬送アームに２個の非接触型センサが設けられていることにより、搬送手段がウェハカセットに挿入されたときに、ウェハの中心のずれ量を算出するためのウェハの２点のエッジがウェハカセット内で検出される。このため、ウェハの搬送経路を短くすることができ、タクトタイムを短縮することができる。これにより、生産性を向上させることができる。

なお、各実施の形態で説明したウェハ搬送アームの制御やウェハの中心のずれ量算出は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。

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、非接触型センサのレーザダイオードとフォトダイオードの取り付け位置は逆でもよい。また、２個の非接触型センサは、ウェハカセット内に挿入される際のウェハ搬送アームの移動方向に垂直に並んで配置されていればよく、ウェハ搬送アーム上の任意の箇所に配置可能である。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。

１ ウェハ搬送アーム
２１ アーム本体
２１ａ 連結部材
２２ ウェハ吸着アーム（第１アーム）
２２ａ 第１アームの自由端
２３ 第２アーム
２３ａ 第２アームの自由端
２４−１ 第１板状部材
２４−２ 第２板状部材
２５ ウェハ吸着パッド
２６ ウェハ吸着パッドの重心
２７ レーザダイオード
２８ フォトダイオード
２９ 非接触型センサ
３１ 第１アームの上面
３２ 第１アームの下面

Claims (14)

1. 搬入位置から搬出位置までウェハを吸着して搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に一体的に設けられ、前記搬送手段がウェハを吸着するまでの前記搬送手段の移動により前記ウェハのエッジを検出する２個の非接触型センサと、
   前記２個の非接触型センサによってそれぞれ検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて、前記ウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を算出する算出手段と、
   前記算出手段により検出された前記ずれ量を相殺するように、前記搬送手段によって前記ウェハを前記搬入位置から前記搬出位置まで搬送させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記算出手段は、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ最初に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記算出手段は、前記非接触型センサによって前記ウェハのオリエンテーションフラットのエッジが最初に検出された場合、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ２回目に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
4. 前記算出手段は、前記搬送手段の移動中に検出された前記ウェハのエッジの位置と前記搬送手段の中心の位置との前記搬送手段の移動方向における距離、および、前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
5. 前記ウェハの前記搬出位置は、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持するチャックであり、
   前記搬送手段の中心は、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１〜４のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
6. 前記ウェハの搬入位置は、ウェハカセットであり、
   前記搬送手段は、前記ウェハカセットから前記チャックまで前記ウェハを搬送することを特徴とする請求項５に記載の半導体製造装置。
7. 前記２個の非接触型センサは、前記搬送手段の中心から等距離に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
8. 搬入位置から搬出位置までウェハを吸着して搬送する搬送手段と、前記搬送手段に一体的に設けられた２個の非接触型センサと、を備えた半導体製造装置の制御方法であって、
   前記搬送手段によってウェハが吸着されるまでの前記搬送手段の移動により、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ前記ウェハの計２箇所のエッジを検出する検出工程と、
   前記２個の非接触型センサによってそれぞれ検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて、前記ウェハの中心と前記搬送手段の中心とのずれ量を算出する算出工程と、
   前記搬送手段によって前記ウェハを吸着する吸着工程と、
   前記算出工程によって算出された前記ずれ量を相殺するように、前記搬送手段によって前記ウェハを前記搬入位置から前記搬出位置まで搬送させる制御工程と、
   を含むことを特徴とする半導体製造装置の制御方法。
9. 前記算出工程では、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ最初に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置の制御方法。
10. 前記算出工程では、前記非接触型センサによって最初に検出された前記ウェハのエッジが前記ウェハのオリエンテーションフラットのエッジであった場合、前記２個の非接触型センサによってそれぞれ２回目に検出された前記ウェハの計２箇所のエッジの位置に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項８または９に記載の半導体製造装置の制御方法。
11. 前記算出工程では、前記搬送手段の移動中に検出された前記ウェハのエッジの位置と前記搬送手段の中心の位置との前記搬送手段の移動方向における距離、および、前記ウェハの半径に基づいて前記ずれ量を算出することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載の半導体製造装置の制御方法。
12. 前記ウェハの前記搬出位置は、前記搬送手段により搬送されてきたウェハを保持するチャックであり、
    前記搬送手段の中心は、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８〜１１のいずれか一つに記載の半導体製造装置の制御方法。
13. 前記ウェハの前記搬入位置は、ウェハカセットであり、
    前記制御工程では、前記搬送手段によって前記ウェハカセットから前記チャックまで前記ウェハを搬送することを特徴とする請求項１２に記載の半導体製造装置の制御方法。
14. 前記２個の非接触型センサは、前記搬送手段の中心から等距離に配置されていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一つに記載の半導体製造装置の制御方法。

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