JP2015152324A - 基板処理装置、および基板のエッジ欠けを検出する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のエッジ欠けを検出することができるエッジ欠け検出部を備えた基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置は、基板Ｗを、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄ、エッジ欠け検出部４０、および洗浄ユニット７３，７４にこの順に搬送する基板搬送機構６，１２，７７を備える。エッジ欠け検出部４０は、基板Ｗのエッジを感知する複数の超音波センサ４２と、複数の超音波センサ４２の出力信号のうちの少なくとも１つが所定のしきい値に達したか否かを決定するセンサ出力監視部４５と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、ウェハなどの基板を処理する基板処理装置に関し、特に基板のエッジ欠けを検出する機能を備えた基板処理装置に関する。また、基板のエッジ欠けを検出する方法に関する。

近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。特に線幅が０．５μｍ以下の光リソグラフィの場合、焦点深度が浅くなるためステッパーの結像面の平坦度が必要とされる。このようなウェハなどの基板の表面を平坦化する一手段として、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を行なう基板処理装置が知られている。

基板処理装置は、ウェハの表面を研磨するための研磨ユニットを備えている。この研磨ユニットは、研磨面を構成する研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、ウェハを保持するトップリングとを有している。研磨テーブルとトップリングとは、それぞれ、回転可能に構成されている。これら研磨テーブルとトップリングを回転させながら、研磨パッド上に研磨液（スラリー）が供給される。この状態で、トップリングでウェハを研磨パッドに押圧することにより、ウェハと研磨パッドとの間に研磨液が存在した状態でウェハが研磨される。研磨されたウェハは、搬送機構によって洗浄ユニットに搬送され、当該洗浄ユニットで研磨されたウェハが洗浄および乾燥させられる。

研磨ユニットでは、研磨されたウェハを研磨パッドから引き上げるとき、またはトップリングからウェハをリリースするときに、ウェハのエッジ（周縁部）が欠けることがある。上述した搬送機構には、そのウェハ搬送ステージ上にウェハが存在しているか否かを検出する光センサが備えられているが、この光センサの光軸がウェハエッジの欠けた部分を通過しない限り、このようなウェハのエッジ欠けを検出することができない。

欠けたウェハが洗浄ユニットまで搬送されてしまうと、洗浄ユニットでウェハの洗浄を実施した際に、ウェハが粉々に割れてしまうことがある。ウェハが粉々に割れると、洗浄ユニットに配置されたロールスポンジなどの洗浄具にウェハの破片が付着し、これら洗浄具にダメージを与えてしまう。さらに、当該洗浄具を交換する必要が生じ、基板処理装置のランニングコストが上昇してしまう。

また、破片が付着したままの洗浄具を用いてウェハを洗浄すると、ウェハを汚染してしまうだけでなく、ウェハに傷（スクラッチ）が付いてしまう。そのため、ウェハが粉々に割れてしまった場合は、基板処理装置の運転を停止して、当該基板処理装置内に散乱したウェハの破片全てが回収できるように、基板処理装置内部を十分に清掃する必要が生じる。しかしながら、このような清掃には非常に長い時間がかかり、基板処理装置のダウンタイムが増大してしまう。

特開２０１０−５０４３６号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、ウェハなどの基板のエッジ欠けを検出することができるエッジ欠け検出部を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。また、本発明は、基板のエッジ欠けを検出する方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、基板を研磨する研磨ユニットと、研磨された前記基板を洗浄する洗浄ユニットと、前記基板のエッジ欠けを検出するエッジ欠け検出部と、前記基板を、前記研磨ユニット、前記エッジ欠け検出部、および前記洗浄ユニットにこの順に搬送する基板搬送機構と、を備え、前記エッジ欠け検出部は、前記基板のエッジを感知する複数の超音波センサと、前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも１つが所定のしきい値に達したか否かを決定するセンサ出力監視部と、を有することを特徴とする基板処理装置である。

本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板の上方に配置されることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板のエッジに沿って配列されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサのそれぞれは、２点間の距離を測定する距離センサであることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記複数の超音波センサのそれぞれは、前記基板のエッジに向けて超音波を発し、反射した超音波を受信し、超音波の発信と受信との時間差に従って変化する信号を出力するように構成されていることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記研磨ユニット、前記洗浄ユニット、および前記基板搬送機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、前記エッジ欠け検出部が前記基板のエッジが欠けていると判断した場合は、前記動作制御部は、前記研磨ユニットおよび前記基板搬送機構の動作を停止させることを特徴とする。
本発明の好ましい態様は、前記所定のしきい値は、前記超音波センサが発した超音波の有効スポットの外縁と前記基板のエッジとの間の距離が所定の距離である時の超音波センサの出力信号の値であることを特徴とする。

本発明の他の態様は、複数の超音波センサにより基板のエッジを感知し、前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも１つが所定のしきい値に達したか否かを決定することを特徴とする基板のエッジ欠けを検出する方法である。

本発明によれば、複数の超音波センサの出力信号と所定のしきい値とを比較することにより、基板のエッジ欠けを検出することができる。また、基板が洗浄ユニットに搬送される前にエッジ欠けが検出されるので、洗浄ユニットで基板が粉々に割れてしまうことが防止される。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。 第１研磨ユニットを模式的に示す斜視図である。 スイングトランスポータの構造を示す斜視図である。 スイングトランスポータに把持されたウェハの上方に配置された超音波センサを示した斜視図である。 超音波センサと基板との位置関係を示した概略側面図である。 図６（ａ）は、基板が欠けていない場合における超音波の有効スポットと基板のエッジとの位置関係を示した概略図であり、図６（ｂ）は、基板が欠けている場合における超音波の有効スポットと基板のエッジとの位置関係を示した概略図である。 超音波の有効スポットの外縁と基板のエッジとの距離の変化に応じて変化する超音波センサの出力信号を示したグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す平面図である。この基板処理装置は、ウェハなどの基板を研磨し、洗浄し、乾燥することができる複合装置である。図１に示すように、この基板処理装置は、矩形状のハウジング１を備えており、ハウジング１の内部は隔壁１ａ，１ｂによってロード／アンロード部２と研磨部３と洗浄部４とに区画されている。基板処理装置は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部５を有している。

ロード／アンロード部２は、多数のウェハ（基板）をストックする基板カセットが載置されるフロントロード部２０を備えている。このロード／アンロード部２には、フロントロード部２０の並びに沿って走行機構２１が敷設されており、この走行機構２１上に基板カセットの配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット（ローダー）２２が設置されている。搬送ロボット２２は走行機構２１上を移動することによってフロントロード部２０に搭載された基板カセットにアクセスできるようになっている。

研磨部３は、ウェハの研磨が行われる領域である。この研磨部３は、第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、第４研磨ユニット３Ｄを備えている。図１に示すように、第１研磨ユニット３Ａは、研磨面を有する研磨パッド１０が取り付けられた第１研磨テーブル３０Ａと、ウェハを保持しかつウェハを研磨テーブル３０Ａ上の研磨パッド１０に押圧しながら研磨するための第１トップリング３１Ａと、研磨パッド１０に研磨液（例えばスラリー）やドレッシング液（例えば、純水）を供給するための第１研磨液供給ノズル３２Ａと、研磨パッド１０の研磨面のドレッシングを行うための第１ドレッサ３３Ａと、液体（例えば純水）と気体（例えば窒素ガス）の混合流体を霧状にして研磨面に噴射する第１アトマイザ３４Ａと、を備えている。

同様に、第２研磨ユニット３Ｂは、研磨パッド１０が取り付けられた第２研磨テーブル３０Ｂと、第２トップリング３１Ｂと、第２研磨液供給ノズル３２Ｂと、第２ドレッサ３３Ｂと、第２アトマイザ３４Ｂと、を備えており、第３研磨ユニット３Ｃは、研磨パッド１０が取り付けられた第３研磨テーブル３０Ｃと、第３トップリング３１Ｃと、第３研磨液供給ノズル３２Ｃと、第３ドレッサ３３Ｃと、第３アトマイザ３４Ｃと、を備えており、第４研磨ユニット３Ｄは、研磨パッド１０が取り付けられた第４研磨テーブル３０Ｄと、第４トップリング３１Ｄと、第４研磨液供給ノズル３２Ｄと、第４ドレッサ３３Ｄと、第４アトマイザ３４Ｄと、を備えている。

第１研磨ユニット３Ａ、第２研磨ユニット３Ｂ、第３研磨ユニット３Ｃ、および第４研磨ユニット３Ｄは、互いに同一の構成を有しているので、以下、第１研磨ユニット３Ａについて図２を参照して説明する。図２は、第１研磨ユニット３Ａを模式的に示す斜視図である。なお、図２において、ドレッサ３３Ａおよびアトマイザ３４Ａは省略されている。

研磨テーブル３０Ａは、テーブル軸３０ａを介してその下方に配置されるテーブルモータ１９に連結されており、このテーブルモータ１９により研磨テーブル３０Ａが矢印で示す方向に回転されるようになっている。この研磨テーブル３０Ａの上面には研磨パッド１０が貼付されており、研磨パッド１０の上面がウェハＷを研磨する研磨面１０ａを構成している。トップリング３１Ａはトップリングシャフト１６の下端に連結されている。トップリング３１Ａは、真空吸引によりその下面にウェハＷを保持できるように構成されている。トップリングシャフト１６は、図示しない上下動機構により上下動するようになっている。

ウェハＷの研磨は次のようにして行われる。トップリング３１Ａおよび研磨テーブル３０Ａをそれぞれ矢印で示す方向に回転させ、研磨液供給ノズル３２Ａから研磨パッド１０上に研磨液（スラリー）を供給する。この状態で、トップリング３１Ａは、ウェハＷを研磨パッド１０の研磨面１０ａに押し付ける。ウェハＷの表面は、研磨液に含まれる砥粒の機械的作用と研磨液の化学的作用により研磨される。研磨終了後は、ドレッサ３３Ａ（図１参照）による研磨面１０ａのドレッシング（コンディショニング）が行われ、さらにアトマイザ３４Ａ（図１参照）から高圧の流体が研磨面１０ａに供給されて、研磨面１０ａに残留する研磨屑や砥粒などが除去される。

図１に戻り、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂに隣接して、第１リニアトランスポータ６が配置されている。この第１リニアトランスポータ６は、４つの搬送位置（第１搬送位置ＴＰ１、第２搬送位置ＴＰ２、第３搬送位置ＴＰ３、第４搬送位置ＴＰ４）の間でウェハを搬送する機構である。また、第３研磨ユニット３Ｃおよび第４研磨ユニット３Ｄに隣接して、第２リニアトランスポータ７が配置されている。この第２リニアトランスポータ７は、３つの搬送位置（第５搬送位置ＴＰ５、第６搬送位置ＴＰ６、第７搬送位置ＴＰ７）の間でウェハを搬送する機構である。

ウェハは、第１リニアトランスポータ６によって研磨ユニット３Ａ，３Ｂに搬送される。第１研磨ユニット３Ａのトップリング３１Ａは、そのスイング動作により研磨テーブル３０Ａの上方位置と第２搬送位置ＴＰ２との間を移動する。したがって、トップリング３１Ａと第１リニアトランスポータ６との間でのウェハの受け渡しは第２搬送位置ＴＰ２で行われる。

同様に、第２研磨ユニット３Ｂのトップリング３１Ｂは研磨テーブル３０Ｂの上方位置と第３搬送位置ＴＰ３との間を移動し、トップリング３１Ｂと第１リニアトランスポータ６との間でのウェハの受け渡しは第３搬送位置ＴＰ３で行われる。第３研磨ユニット３Ｃのトップリング３１Ｃは研磨テーブル３０Ｃの上方位置と第６搬送位置ＴＰ６との間を移動し、トップリング３１Ｃと第２リニアトランスポータ７との間でのウェハの受け渡しは第６搬送位置ＴＰ６で行われる。第４研磨ユニット３Ｄのトップリング３１Ｄは研磨テーブル３０Ｄの上方位置と第７搬送位置ＴＰ７との間を移動し、トップリング３１Ｄと第２リニアトランスポータ７との間でのウェハの受け渡しは第７搬送位置ＴＰ７で行われる。

研磨ユニット間のウェハの受け渡し機構は上述の例に限定されることなく、例えばウェハを保持したままトップリングが直接他の研磨ユニットに移動することによりウェハを搬送してもよい。ウェハは、４つの研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのすべてによって研磨されてもよいし、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄのうちの１または複数の研磨ユニット（例えば、第１研磨ユニット３Ａおよび第２研磨ユニット３Ｂ）によって研磨されてもよい。

第１搬送位置ＴＰ１に隣接して、搬送ロボット２２からウェハを受け取るためのリフタ１１が配置されている。ウェハはこのリフタ１１を介して搬送ロボット２２から第１リニアトランスポータ６に渡される。リフタ１１と搬送ロボット２２との間に位置して、シャッタ（図示せず）が隔壁１ａに設けられており、ウェハの搬送時にはシャッタが開かれて搬送ロボット２２からリフタ１１にウェハが渡されるようになっている。

第１リニアトランスポータ６と、第２リニアトランスポータ７と、洗浄部４との間にはスイングトランスポータ１２が配置されている。第１リニアトランスポータ６から第２リニアトランスポータ７へのウェハの搬送は、スイングトランスポータ１２によって行われる。ウェハは、第２リニアトランスポータ７によって第３研磨ユニット３Ｃおよび／または第４研磨ユニット３Ｄに搬送される。

スイングトランスポータ１２の側方には、図示しないフレームに設置されたウェハのバッファステージ７２が配置されている。このバッファステージ７２は、図１に示すように、第１リニアトランスポータ６に隣接して配置されており、第１リニアトランスポータ６と洗浄部４との間に位置している。スイングトランスポータ１２は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、およびバッファステージ７２の間でウェハを搬送する。

研磨ユニット３Ａ，３Ｂで研磨されたウェハＷは、第１リニアトランスポータ６によって第４搬送位置ＴＰ４に搬送される。さらにウェハＷは、スイングトランスポータ１２により、第４搬送位置ＴＰ４から第５搬送位置ＴＰ５の上方にあるエッジ欠け検出位置（後述する）に搬送され、このエッジ欠け検出位置にて当該ウェハＷのエッジ欠け検出が行われる。研磨ユニット３Ｃ，３Ｄで研磨されたウェハＷは、第２リニアトランスポータ７により、第５搬送位置ＴＰ５に搬送される。さらにウェハＷは、スイングトランスポータ１２により第５搬送位置ＴＰ５の上方にある上記エッジ欠け検出位置に搬送され、このエッジ欠け検出位置にて当該ウェハＷのエッジ欠け検出が行われる。

エッジ欠け検出が行われた後、ウェハは、スイングトランスポータ１２によってバッファステージ７２に載置される。バッファステージ７２上のウェハは、洗浄部４の第１の搬送ロボット７７によって洗浄部４に搬送される。図１に示すように、洗浄部４は、研磨されたウェハを洗浄液やロールスポンジ（図示せず）などを用いて洗浄する第１の洗浄ユニット７３および第２の洗浄ユニット７４と、洗浄されたウェハを乾燥する乾燥ユニット７５とを備えている。第１の搬送ロボット７７は、ウェハをバッファステージ７２から第１の洗浄ユニット７３に搬送し、さらに第１の洗浄ユニット７３から第２の洗浄ユニット７４に搬送するように動作する。第２の洗浄ユニット７４と乾燥ユニット７５との間には、第２の搬送ロボット７８が配置されている。この第２の搬送ロボット７８は、ウェハを第２の洗浄ユニット７４から乾燥ユニット７５に搬送するように動作する。

図３は、本発明の一実施形態に係るスイングトランスポータ１２の構造を示す斜視図である。スイングトランスポータ１２は、基板処理装置のフレーム１００に設置された、鉛直方向に延びるリニアガイド１０１と、リニアガイド１０１に取り付けられたスイング機構１０２と、スイング機構１０２を鉛直方向に移動させる駆動源としての昇降駆動機構１０５とを備えている。この昇降駆動機構１０５としては、サーボモータとボールねじを有するロボシリンダなどを採用することができる。スイング機構１０２にはスイングアーム１０６を介して反転機構１０７が連結されている。さらに反転機構１０７にはウェハＷを把持する把持機構１１０が連結されている。

スイングアーム１０６は、スイング機構１０２の図示しないモータの駆動により該モータの回転軸を中心として旋回するようになっている。これにより、反転機構１０７および把持機構１１０が一体的に旋回運動し、把持機構１１０は、第４搬送位置ＴＰ４、第５搬送位置ＴＰ５、およびバッファステージ７２の間を移動する。

把持機構１１０は、ウェハＷを把持する一対の把持アーム１１１を有している。それぞれの把持アーム１１１の両端には、ウェハＷのエッジ（すなわち、ウェハＷの周縁部）を把持するチャック１１２が設けられている。これらのチャック１１２は把持アーム１１１の両端から下方に突出して設けられている。さらに把持機構１１０は、一対の把持アーム１１１をウェハＷに近接および離間する方向に移動させる開閉機構１１３を備えている。

ウェハＷは次のようにして把持される。把持アーム１１１を開いた状態で、把持アーム１１１のチャック１１２がウェハＷと同一平面内に位置するまで把持機構１１０を昇降駆動機構１０５により下降させる。そして、開閉機構１１３を駆動して把持アーム１１１を互いに近接する方向に移動させ、把持アーム１１１のチャック１１２でウェハＷのエッジを把持する。この状態で、昇降駆動機構１０５により把持アーム１１１を上昇させる。

反転機構１０７は、把持機構１１０に連結された回転軸１０８と、この回転軸１０８を回転させるロータリーアクチュエータ（図示せず）とを有している。ロータリーアクチュエータは、空気圧などの流体圧で動作する流体圧式のロータリーアクチュエータを採用することができる。流体圧式のロータリーアクチュエータに代えて、回転軸１０８を回転させるためのモータを備えたモータ駆動式のロータリーアクチュエータを用いてもよい。ロータリーアクチュエータにより回転軸１０８を駆動させることにより、把持機構１１０は、その全体が１８０度回転し、これにより把持機構１１０に把持されたウェハＷが反転する。

把持機構１１０は、ウェハＷを把持したままバッファステージ７２に移動し、把持アーム１１１を開くことでウェハＷがバッファステージ７２に載置される。バッファステージ７２に載置されたウェハＷは、洗浄部４の第１の搬送ロボット７７によって洗浄部４に搬送される。この実施形態の基板処理装置では、ウェハＷは、研磨部３、リニアトランスポータ６および／または７、スイングトランスポータ１２、バッファステージ７２、および洗浄部４にこの順番に搬送される。

図２に示す研磨ユニット３Ａにおいて、研磨されたウェハＷを研磨パッド１０から引き上げるとき、または上記搬送位置でトップリング３１ＡからウェハＷをリリースするときに、ウェハＷの一部が割れて、当該ウェハＷのエッジが欠けることがある。そこで、図３に示すように、本実施形態の基板処理装置には、ウェハのエッジ欠けを検出するためのエッジ欠け検出部４０が設けられる。以下、このエッジ欠け検出部４０について説明する。

図３に示されるように、エッジ欠け検出部４０は、複数の（図示した例では８個の）超音波センサ４２を有する。これら超音波センサ４２は、第５搬送位置ＴＰ５の上方（すなわち第２リニアトランスポータ７の上方）に配置されている。研磨されたウェハＷは、スイングトランスポータ１２によって反転され、所定のエッジ欠け検出位置まで搬送される。このエッジ欠け検出位置は、超音波センサ４２の下方であって第５搬送位置ＴＰ５の上方に位置している。

図４は、スイングトランスポータ１２に把持されたウェハＷの上方に配置された超音波センサ４２を示した斜視図である。図４では、スイングトランスポータ１２によってウェハＷが反転させられた状態が描かれている。ウェハＷは、スイングトランスポータ１２の把持機構１１０によってエッジ欠け検出部４０に搬送される。

図４に示されるように、複数の超音波センサ４２は、スイングトランスポータ１２によって反転されたウェハＷの上方に配置されている。エッジ欠け検出部４０に搬送されたウェハＷは、研磨された直後のウェハであるので、ウェハＷには研磨液が付着している。図３および図４に示すように、超音波センサ４２は、スイングトランスポータ１２に保持されたウェハＷの上方に配置されているので、研磨液がウェハＷから超音波センサ４２上に落下することがない。また、スイングトランスポータ１２によるウェハＷの反転動作により、当該ウェハＷに付着している研磨液が振り落とされる。したがって、研磨液に起因した超音波センサ４２の故障および異常動作を防止することができる。

超音波センサ４２は、スイングトランスポータ１２に保持されたウェハＷのエッジに沿って等間隔に配列されている。これらの超音波センサ４２は、円環状のセンサ保持台４３に固定されている。センサ保持台４３は、図示しないブラケットに固定されている。超音波センサ４２は、それぞれ、エッジ欠け検出部４０が有するセンサ出力監視部４５に接続される。このセンサ出力監視部４５は、ウェハ処理動作を制御する動作制御部５に内蔵されていてもよいし（図１参照）、動作制御部５とは別体として構成してもよい。

各超音波センサ４２は、ウェハＷのエッジを感知するように構成されている。より具体的には、超音波センサ４２は、ウェハＷの上からエッジに向けて超音波を発し、ウェハＷ（および該ウェハＷの周りに存在する物体）から反射した超音波を受信し、超音波の発信と受信との時間差に従って変化する信号を出力する。このような構成を有する本実施形態の超音波センサ４２は、超音波の発信と受信とを超音波センサ自身が行う反射型の超音波センサであり、２点間の距離を測定する距離センサとして使用される。超音波センサ４２は、その出力信号をセンサ出力監視部４５に送信するように構成されている。

図５は、超音波センサ４２とウェハ（基板）Ｗとの位置関係を示した概略側面図である。図５に示されるように、ウェハＷのエッジ欠けを検出するときの超音波センサ４２とウェハＷとの間の距離は、例えば１００ｍｍとされる。この場合、ウェハＷの表面と同一平面内における超音波の有効スポット径は、例えば４０ｍｍである。超音波の有効スポットとは、超音波センサ４２が、超音波センサ４２自身と対象物との距離を有効に測定できる超音波の円形エリアであり、有効スポット径はその円形エリアの直径である。

距離センサとして使用される超音波センサ４２は、対象物が有効スポットから外れるに従って、超音波センサ４２の出力信号が大きくなるという特徴を有している。エッジ欠け検出部４０は、このような超音波センサ４２の出力信号の変化に基づいてウェハＷのエッジ欠けを検出する。図５に示すように、超音波センサ４２は、超音波の有効スポットの外縁がウェハＷのエッジに接するように配置される。この図５に示す超音波センサ４２の位置は、ウェハＷのエッジを感知するための超音波センサ４２の所定位置である。

図６（ａ）は、ウェハＷが欠けていない場合における超音波の有効スポットとウェハＷのエッジとの位置関係を示した概略図であり、図６（ｂ）は、ウェハＷが欠けている場合における超音波の有効スポットとウェハＷのエッジとの位置関係を示した概略図である。図６（ａ）に示すように、ウェハＷが欠けていない場合、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離は０である。一方、図６（ｂ）に示すように、ウェハＷが欠けている場合、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離は０よりも大きい。超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離は、ウェハＷのエッジ欠けのサイズに従って変化する。

図７は、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離の変化に応じて変化する超音波センサの出力信号を示したグラフである。図７において、縦軸は超音波センサ４２の出力信号を表し、横軸は超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離を表す。図６（ａ）に示すようにウェハＷが欠けていない場合（すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離が０ｍｍである場合）、超音波センサ４２の出力信号はＰ１である。図６（ｂ）に示すようにウェハＷが欠けている場合（すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離が０ｍｍよりも大きい場合）、超音波センサ４２の出力信号はＰ２（＞Ｐ１）である。ウェハＷが大きく欠けている場合、またはウェハＷ自体が存在していない場合、超音波センサ４２の出力信号はある値Ｐ３（＞Ｐ２）で一定となる。

図７から分かるように、超音波センサ４２の出力信号は、ウェハＷのエッジ欠けの大きさ（すなわち、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの距離）に従って増加し、ウェハＷのエッジ欠けがある程度大きくなると、超音波センサ４２の出力信号はある値で一定となる。

本実施形態では、超音波センサ４２の出力信号に所定のしきい値が設けられている。この所定のしきい値は、超音波センサ４２が発する超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの間の距離が所定の距離である時の超音波センサ４２の出力信号の値である。このしきい値は、センサ出力監視部４５に設定されている。センサ出力監視部４５は、複数の超音波センサ４２の出力信号を監視し、複数の超音波センサ４２の出力信号のうちの少なくとも１つがこのしきい値に達したか否かを決定し、少なくとも１つの出力信号がしきい値に達した場合は、ウェハＷにエッジ欠けがあると判断する。

本実施形態における超音波センサ４２の出力信号のしきい値は、超音波の有効スポットの外縁とウェハＷのエッジとの間の距離が３ｍｍであるときの超音波センサ４２の出力信号の値に設定されている（図７参照）。これは、ウェハＷの基準方向確認用のノッチ（Ｖ字型切り欠き）が２ｍｍの大きさを有しているからである。しきい値を上記距離３ｍｍに対応する出力信号の値に設定することで、超音波センサ４２がノッチをウェハＷのエッジ欠けと誤って判断することが防止される。このように、本実施形態によれば、検出すべきエッジ欠けのサイズをしきい値によって決定することができる。ウェハＷのエッジ欠けの検出精度を高めるために、８つよりも多い超音波センサ４２を設けてもよい。

ウェハエッジの欠けは研磨ユニット３Ａ〜３Ｄで生じやすい。欠けたウェハ（すなわち、一部が欠損したウェハ）が洗浄部４で洗浄されると、ウェハが粉々に砕けてしまうことがある。したがって、洗浄部４にウェハが搬送される前にウェハのエッジ欠けを検出することが好ましい。このような理由から、ウェハＷは、研磨ユニット３Ａ（および３Ｂ〜３Ｄ）、エッジ欠け検出部４０、および洗浄ユニット７３，７４の順に搬送される。本実施形態では、ウェハＷをこの順番で搬送する基板搬送機構は、第１リニアトランスポータ６（および第２リニアトランスポータ７）、スイングトランスポータ１２、および第１の搬送ロボット７７によって構成される。エッジ欠け検出部４０の超音波センサ４２は、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄと洗浄ユニット７３，７４との間に配置される。

本実施形態では、超音波センサ４２は第５搬送位置ＴＰ５の上方に配置されているが、他の場所に超音波センサ４２を設置してもよい。例えば、超音波センサ４２をバッファステージ７２または第１リニアトランスポータ６の上方に設置してもよい。

エッジ欠け検出部４０がウェハのエッジ欠けを検出した場合、動作制御部５は、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄおよび基板搬送機構（第１リニアトランスポータ６、第２リニアトランスポータ７、スイングトランスポータ１２、および第１搬送ロボット７７）の運転を停止させる。作業員は、エッジが欠けたウェハを基板処理装置から取り除き、これによって、エッジの欠けたウェハが洗浄部４に搬送されることが防止される。ウェハが基板処理装置から取り除かれた後、その後基板処理装置の運転が再開される。

エッジ欠け検出部４０がウェハのエッジ欠けを検出した場合、スイングトランスポータ１２は、当該欠けたウェハを、図１に示すバッファステージ７２に置き、その後、動作制御部５は、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄおよび基板搬送機構の運転を停止させてもよい。また、ウェハが一時的に置かれる第２のバッファステージ（図示せず）を第１のバッファステージであるバッファステージ７２とは別に設け、この第２のバッファステージにエッジの欠けたウェハを置いた後に、動作制御部５は、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄおよび基板搬送機構の運転を停止させてもよい。欠けたウェハをこの第２のバッファステージに置いた後、そのまま、研磨ユニット３Ａ〜３Ｄおよび基板搬送機構の運転を継続することもできる。第２のバッファステージは、例えば、洗浄部４に配置された第１の洗浄ユニット７３または第２の洗浄ユニット７４の上方または下方に配置することができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。

１ ハウジング
２ ロード／アンロード部
３ 研磨部
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 研磨ユニット
４ 洗浄部
５ 動作制御部
６ 第１リニアトランスポータ
７ 第２リニアトランスポータ
１０ 研磨パッド
１１ リフタ
１２ スイングトランスポータ
１６ トップリングシャフト
１９ テーブルモータ
２０ フロントロード部
２１ 走行機構
２２ 搬送ロボット
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ 研磨テーブル
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄ トップリング
３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ 研磨液供給ノズル
３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ ドレッサ
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ アトマイザ
４０ エッジ欠け検出部
４２ 超音波センサ
４３ センサ保持台
４５ センサ出力監視部
７２ バッファステージ
７３ 第１の洗浄ユニット
７４ 第２の洗浄ユニット
７５ 乾燥ユニット
７７ 第１搬送ロボット
７８ 第２搬送ロボット
１００ フレーム
１０１ リニアガイド
１０２ スイング機構
１０５ 昇降駆動機構
１０６ スイングアーム
１０７ 反転機構
１０８ 回転軸
１１０ 把持機構
１１１ 把持アーム
１１２ チャック
１１３ 開閉機構

Claims (8)

1. 基板を研磨する研磨ユニットと、
   研磨された前記基板を洗浄する洗浄ユニットと、
   前記基板のエッジ欠けを検出するエッジ欠け検出部と、
   前記基板を、前記研磨ユニット、前記エッジ欠け検出部、および前記洗浄ユニットにこの順に搬送する基板搬送機構と、を備え、
   前記エッジ欠け検出部は、
   前記基板のエッジを感知する複数の超音波センサと、
   前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも１つが所定のしきい値に達しか否かを決定するセンサ出力監視部と、を有することを特徴とする基板処理装置。
2. 前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板の上方に配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記複数の超音波センサは、前記基板搬送機構に保持された前記基板のエッジに沿って配列されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記複数の超音波センサのそれぞれは、２点間の距離を測定する距離センサであることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記複数の超音波センサのそれぞれは、前記基板のエッジに向けて超音波を発し、反射した超音波を受信し、超音波の発信と受信との時間差に従って変化する信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記研磨ユニット、前記洗浄ユニット、および前記基板搬送機構の動作を制御する動作制御部をさらに備え、
   前記エッジ欠け検出部が前記基板のエッジが欠けていると判断した場合は、前記動作制御部は、前記研磨ユニットおよび前記基板搬送機構の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記所定のしきい値は、前記超音波センサが発した超音波の有効スポットの外縁と前記基板のエッジとの間の距離が所定の距離である時の超音波センサの出力信号の値であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
8. 複数の超音波センサにより基板のエッジを感知し、
   前記複数の超音波センサの出力信号のうちの少なくとも１つが所定のしきい値に達したか否かを決定することを特徴とする基板のエッジ欠けを検出する方法。

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