JP2021118301A - Substrate processing device and substrate processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板処理装置、及び基板処理方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a substrate processing method.
特許文献1に記載の加工装置は、ウェハの上面の高さとチャックの上面の高さを計測する高さ計測ユニットを有する。高さ計測ユニットは、ウェハの上面の高さを計測する第1のハイトゲージと、チャックの上面の高さを計測する第2のハイトゲージとを有する。ウェハの上面の高さとチャックの上面の高さとは、同時に計測されるので、異なる点で計測される。ウェハの上面の高さとチャックの上面の高さとの高低差は、ウェハの厚みに等しい。
The processing apparatus described in
本開示の一態様は、基板の厚みの分布の測定精度を向上できる、技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique capable of improving the measurement accuracy of the thickness distribution of a substrate.
本開示の一態様に係る基板処理装置は、基板を保持する保持面を含む保持部と、前記基板の厚みを測定する厚み検出器と、前記厚み検出器を制御し、前記基板の厚みを複数点で測定する厚み測定制御部と、を有する。前記厚み測定制御部は、下記(A)〜(C)を実施する。(A)前記保持面を露出した状態で、前記保持面の直交方向における前記保持面の位置を前記複数点で測定する。(B)前記保持面に前記基板を保持した状態で、前記保持面の直交方向における前記基板の表面の位置を前記複数点で測定する。(C)前記保持面の直交方向における前記保持面の位置と前記基板の前記表面の位置との差から、前記基板の厚みを前記複数点で算出する。 The substrate processing apparatus according to one aspect of the present disclosure controls a holding portion including a holding surface for holding the substrate, a thickness detector for measuring the thickness of the substrate, and the thickness detector to control the thickness of the substrate. It has a thickness measurement control unit that measures points. The thickness measurement control unit carries out the following (A) to (C). (A) With the holding surface exposed, the positions of the holding surface in the direction orthogonal to the holding surface are measured at the plurality of points. (B) With the substrate held on the holding surface, the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface is measured at the plurality of points. (C) The thickness of the substrate is calculated at the plurality of points from the difference between the position of the holding surface and the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface.
本開示の一態様によれば、基板の厚みの分布の測定精度を向上できる。 According to one aspect of the present disclosure, the measurement accuracy of the thickness distribution of the substrate can be improved.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。本明細書において、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向は互いに垂直な方向である。X軸方向およびY軸方向は水平方向、Z軸方向は鉛直方向である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding configurations may be designated by the same reference numerals and description thereof may be omitted. In the present specification, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other. The X-axis direction and the Y-axis direction are the horizontal direction, and the Z-axis direction is the vertical direction.
図1に示すように、基板処理装置1は、基板Wを保持する保持部2と、基板Wの厚みを検出する厚み検出器3と、保持部2と厚み検出器3とを相対的に移動させる移動部4と、保持部2を回転させる回転部5と、厚み検出器3、移動部4及び回転部5を制御する制御部9と有する。
As shown in FIG. 1, the
基板処理装置1は、基板Wの厚みを測定する機能を有すればよく、その他の機能を有してもよい。例えば、基板処理装置1は、基板Wと別の基板とを接合する接合装置、又は基板Wを研削する研削装置等であってもよい。但し、基板処理装置1は、基板Wの厚みを測定する専用の装置であってもよい。
The
基板Wは、シリコンウェハ又は化合物半導体ウェハ等の半導体基板、又はガラス基板を含む。基板Wは、半導体基板又はガラス基板の表面に形成されるデバイス層を更に含んでもよい。デバイス層は、電子回路を含む。また、基板Wは、複数の基板を接合した重合基板であってもよい。 The substrate W includes a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a compound semiconductor wafer, or a glass substrate. The substrate W may further include a device layer formed on the surface of the semiconductor substrate or the glass substrate. The device layer includes electronic circuits. Further, the substrate W may be a polymerized substrate in which a plurality of substrates are bonded.
保持部2は、例えば基板Wを下方から水平に保持する。保持部2は、基板Wを保持する保持面21を上面に有する。保持面21は水平に配置され、保持面21の直交方向はZ軸方向である。保持部2は例えば真空チャックであり、保持面21には基板Wを吸引する吸引穴22が形成される。
The
保持部2は、例えばピンチャックであり、保持面21に、リブ23と、ピン24とを含む。リブ23は、例えば環状に形成され、保持面21を径方向に複数の領域に区画する。複数の領域は、独立に真空度を制御可能であり、独立に吸引力を制御可能である。複数の領域のそれぞれには、複数のピン24が分散配置される。
The
厚み検出器3は、例えば対象物の上面の高さを測定するハイトセンサである。ハイトセンサは、本実施形態では非接触式であるが、接触式であってもよい。厚み検出器3の数は、本実施形態では1つであるが、複数であってもよい。厚み検出器3の数が多いほど、測定にかかる時間を短縮できる。
The
移動部4は、例えばXYZステージであり、保持部2をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動させる。なお、本実施形態の移動部4は、保持部2を移動させるが、厚み検出器3を移動させてもよいし、厚み検出器3と保持部2の両者を移動させてもよい。
The moving
回転部5は、鉛直な回転中心線を中心に保持部2を回転させる。回転部5と移動部4とでXYZθステージが構成される。
The rotating
制御部9は、例えばコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)91と、メモリなどの記憶媒体92とを備える。記憶媒体92には、基板処理装置1において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部9は、記憶媒体92に記憶されたプログラムをCPU91に実行させることにより、基板処理装置1の動作を制御する。
The
図3に示すように、制御部9は、例えば、厚み測定制御部93と、厚み記憶部94とを有する。厚み測定制御部93は、厚み検出器3を制御し、基板Wの厚みHを複数点P(図5参照)で測定する。厚みHの測定方法については、後述する。
As shown in FIG. 3, the
厚み記憶部94は、厚み測定制御部93によって測定したデータを記憶する。例えば、厚み記憶部94は、厚みHと、厚みHを測定する点Pの位置とを対応付けて記憶する。厚みH等のデータを一時的に記憶しておけば、厚みHをいつでも利用できる。
The
次に、図2を参照して、基板処理装置1の動作について説明する。なお、図2に示す各工程は、基板処理装置1の制御部9による制御下で実施される。
Next, the operation of the
先ず、図2のS101では、厚み測定制御部93は、図3(A)に示すように、保持部2の保持面21を露出した状態で、保持面21のZ軸方向位置を複数点P(図5参照)で測定する。
First, in S101 of FIG. 2, as shown in FIG. 3A, the thickness
なお、本実施形態では保持面21は水平に配置され、保持面21の直交方向はZ軸方向である。以下、Z軸方向位置を、高さとも呼ぶ。
In this embodiment, the holding
厚み検出器3は、例えばレーザー変位計である。レーザー変位計は、保持部2の保持面21にレーザー光線を照射し、その反射光を受光することで、レーザー変位計から保持面21までの距離を非接触で測定できる。
The
なお、図2では、保持面21の高さ測定(S101)は、基板Wの搬入(S102)の前に行われるが、基板Wの搬出(S105)の後で行われてもよい。保持面21が露出した状態であれば、保持面21の高さ測定(S101)が可能である。
In FIG. 2, the height measurement (S101) of the holding
次に、図2のS102では、不図示の搬送装置が基板処理装置1の内部に基板Wを搬入し、保持部2に基板Wを渡す。保持部2は、基板Wを下方から水平に保持する。
Next, in S102 of FIG. 2, a transport device (not shown) carries the substrate W into the
次に、図2のS103では、厚み測定制御部93は、図3(B)に示すように、保持部2の保持面21に基板Wを保持した状態で、基板Wの表面Waの高さを複数点Pで測定する。基板Wの表面Waは、保持部2に接する裏面とは反対向き(例えば上向き)である。基板表面Waの高さと、保持面21の高さとは、同一の複数点Pで測定される。
Next, in S103 of FIG. 2, as shown in FIG. 3B, the thickness
基板表面Waの高さ測定時と、保持面21の高さ測定時とで、保持部2は同一のX軸方向位置、Y軸方向位置、及びZ軸方向位置に配置される。この場合、基板表面Waの高さと保持面21の高さとの差は、基板Wの厚みHに等しい。但し、保持部2が移動する代わりに、厚み検出器3が移動してもよいし、両者が移動してもよい。それゆえ、保持部2と厚み検出器3との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置とZ軸方向位置)が同一の状態で、保持面21の高さ測定と、基板表面Waの高さ測定とが実施されればよい。この場合、基板表面Waの高さと保持面21の高さとの差は、基板Wの厚みHに等しい。
The holding
次に、図2のS104では、厚み測定制御部93は、基板表面Waの高さと保持面21の高さとの差を複数点Pで算出し、基板Wの厚みHを複数点Pで算出する。基板Wの厚みHの算出(S104)は、基板Wの搬出(S105)の後で行われてもよい。
Next, in S104 of FIG. 2, the thickness
本実施形態によれば、同一の点Pで基板表面Waの高さと保持面21の高さとの差を算出する。それゆえ、基板Wの厚みHがばらつくような場合にも、厚みHを精度良く測定できる。従来のように異なる点で基板表面Waの高さと保持面21の高さとの差を算出する場合に比べて、基板Wの厚みHの分布を精度よく測定できる。
According to this embodiment, the difference between the height of the substrate surface Wa and the height of the holding
厚み記憶部94は、厚み測定制御部93によって測定した厚みHを、厚みHを測定した点Pの位置と対応付けて記憶する。点Pの位置は、基板Wの結晶方位を表すノッチの位置を基準として記憶されてもよい。
The
なお、基板表面Waの高さ測定時と、保持面21の高さ測定時とで、保持部2は同一のX軸方向位置及びY軸方向位置に制御されればよく、保持部2はZ軸方向に変位していてもよい。この場合、保持部2のZ軸方向の変位量をも考慮して、基板Wの厚みHが算出される。但し、保持部2がX軸方向及びY軸方向に移動する代わりに、厚み検出器3がX軸方向及びY軸方向に移動してもよいし、保持部2及び厚み検出器3の一方がX軸方向に移動し他方がY軸方向に移動してもよい。それゆえ、Z軸方向視での保持部2と厚み検出器3との相対位置(X軸方向位置とY軸方向位置)が同一の状態で、保持面21の高さ測定と、基板表面Waの高さ測定とが実施されればよい。
It is sufficient that the holding
最後に、図2のS105では、保持部2が基板Wの保持を解除し、不図示の搬送装置が保持部2から基板Wを受け取り、受け取った基板Wを基板処理装置1の外部に搬出する。
Finally, in S105 of FIG. 2, the holding
なお、厚み検出器3はレーザー変位計には限定されない。例えば、図4(A)及び図4(B)に示すように、厚み検出器3はカメラを含んでもよい。
The
この場合、厚み測定制御部93は、カメラの焦点合わせによって基板Wの厚みHを測定する。カメラの焦点合わせは、例えばカメラの撮像した画像に写る物体のエッジ強度が最大になるように、保持部2をZ軸方向に移動させることで行われる。エッジ強度とは、エッジを挟んだ両側での受光量の差の大きさのことである。
In this case, the thickness
図4(A)に示すように、厚み測定制御部93は、保持部2の保持面21を露出した状態で、保持面21にカメラの焦点を合わせる。カメラの焦点は、複数点Pのそれぞれに順番に合わされる。この焦点合わせは、基板Wの搬入(S102)の前に行われる。なお、この焦点合わせは、基板Wの搬出(S105)の後で行われてもよい。この焦点合わせ時の保持部2のZ軸方向位置を、厚み測定制御部93は記憶しておく。
As shown in FIG. 4A, the thickness
また、図4(B)に示すように、厚み測定制御部93は、保持部2の保持面21に基板Wを保持した状態で、基板Wの表面Waにカメラの焦点を合わせる。この焦点合わせ時の保持部2のZ軸方向位置を、厚み測定制御部93は記憶しておく。
Further, as shown in FIG. 4B, the thickness
厚み測定制御部93は、カメラの焦点を基板Wの表面Waに合わせた時と、カメラの焦点を保持部2の保持面21に合わせた時とでの、保持部2のZ軸方向位置のシフト量を、複数点Pで算出する。上記シフト量は基板Wの厚みHに等しい。それゆえ、厚みHを複数点Pで算出できる。
The thickness
なお、カメラの焦点合わせは、保持部2をZ軸方向に移動させることの代わりに、厚み検出器3をZ軸方向に移動させることを含んでもよい。
The focusing of the camera may include moving the
図5に、基板Wの厚みHを測定する点Pの配置を示す。複数点Pは、保持面21にて、吸引穴22を避けた位置に配置される。吸引穴22を避けた位置に複数点Pを配置することで、保持面21の高さを測定できる。
FIG. 5 shows the arrangement of the points P for measuring the thickness H of the substrate W. The plurality of points P are arranged on the holding
保持部2は、その保持面21に平坦面を形成するリブ23を有する。リブ23の平坦面に複数点Pが配置される。リブ23の平坦面の高さを測定することで、保持面21の高さを正確に測定できる。
The holding
リブ23の平坦面の一部は、直線状に形成される。直線状のリブ23を基板Wの径方向に配置でき、基板Wの径方向複数点で保持面21の高さを測定でき、ひいては、基板Wの径方向複数点で厚みHを測定できる。
A part of the flat surface of the
リブ23の平坦面の一部は、直線状に形成され、且つ、保持面21の中心を通るように形成されてもよい。基板Wの径方向中心点で保持面21の高さを測定でき、ひいては、基板Wの径方向中心点で厚みHを測定できる。
A part of the flat surface of the
リブ23の平坦面の他の一部は、円環状に形成される。円環状のリブ23を基板Wの周方向に配置でき、基板Wの周方向複数点で保持面21の高さを測定でき、ひいては、基板Wの周方向複数点で厚みHを測定できる。
The other part of the flat surface of the
直径の異なる複数の円環状のリブ23を同心円状に配置してもよい。基板Wの径方向複数点で保持面21の高さを測定でき、ひいては、基板Wの径方向複数点で厚みHを測定できる。
A plurality of
また、円環状のリブ23の中心に、円形状のリブ23を配置してもよい。基板Wの径方向中心点で保持面21の高さを測定でき、ひいては、基板Wの径方向中心点で厚みHを測定できる。
Further, the
保持部2が円環状のリブ23を有する場合、基板処理装置1が保持面21を回転させる回転部5を有すれば、保持面21の高さを測定する点Pの位置を基板Wの周方向に変位できる。
When the holding
なお、リブ23の平坦面は、図6に示すように基板Wと同一の直径の円環状の部分を有すればよく、その部分の内部には直線状の部分のみを有してもよい。また、図示しないがリブ23の平坦面は、直径の異なる複数の円環状の部分のみを同心円状に有してもよい。
As shown in FIG. 6, the flat surface of the
また、複数点Pは、保持面21にて、吸引穴22を避けた位置に配置されればよく、リブ23の先端面の代わりに、ピン24の先端面に配置されてもよい。また、複数点Pは、リブ23の先端面とピン24の先端面の両方に分けて配置されてもよい。
Further, the plurality of points P may be arranged on the holding
なお、保持部2は、ピンチャックには限定されず、ポーラスチャックであってもよい。ポーラスチャックは、多孔質体を含む。多孔質体は多数の吸引穴を含むので、複数点Pは多孔質体を避けた位置に配置される。多孔質体を複数の領域に区画するリブの先端面に複数点Pが配置される。
The holding
以上、本開示に係る基板処理装置、及び基板処理方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。 Although the substrate processing apparatus and the substrate processing method according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and the like. Within the scope of the claims, various changes, modifications, replacements, additions, deletions, and combinations are possible. Of course, they also belong to the technical scope of the present disclosure.
1 基板処理装置
2 保持部
21 保持面
22 吸引穴
93 厚み測定制御部
W 基板
Wa 表面
1
Claims (15)
前記基板の厚みを測定する厚み検出器と、
前記厚み検出器を制御し、前記基板の厚みを複数点で測定する厚み測定制御部と、を有し、
前記厚み測定制御部は、
前記保持面を露出した状態で、前記保持面の直交方向における前記保持面の位置を前記複数点で測定することと、
前記保持面に前記基板を保持した状態で、前記保持面の直交方向における前記基板の表面の位置を前記複数点で測定することと、
前記保持面の直交方向における前記保持面の位置と前記基板の前記表面の位置との差から、前記基板の厚みを前記複数点で算出することとを実施する、基板処理装置。 A holding portion including a holding surface for holding the substrate,
A thickness detector that measures the thickness of the substrate, and
It has a thickness measurement control unit that controls the thickness detector and measures the thickness of the substrate at a plurality of points.
The thickness measurement control unit
With the holding surface exposed, the position of the holding surface in the direction orthogonal to the holding surface is measured at the plurality of points.
With the substrate held on the holding surface, the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface is measured at the plurality of points.
A substrate processing apparatus for calculating the thickness of the substrate at a plurality of points from the difference between the position of the holding surface and the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface.
前記複数点は、前記保持面にて、前記吸引穴を避けた位置に配置される、請求項1又は2に記載の基板処理装置。 A suction hole for sucking the substrate is formed on the holding surface.
The substrate processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of points are arranged at positions on the holding surface so as to avoid the suction holes.
前記複数点は、前記リブの前記平坦面に配置される、請求項3に記載の基板処理装置。 The holding portion has ribs that form a linear flat surface on the holding surface.
The substrate processing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of points are arranged on the flat surface of the rib.
更に、前記保持面を回転させる回転部を有する、請求項5に記載の基板処理装置。 At least a part of the flat surface of the rib is formed in an annular shape.
The substrate processing apparatus according to claim 5, further comprising a rotating portion that rotates the holding surface.
前記厚み測定制御部は、前記カメラの焦点合わせによって前記基板の厚みを測定する、請求項1〜6のいずれか1項に記載の基板処理装置。 The thickness detector includes a camera.
The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the thickness measurement control unit measures the thickness of the substrate by focusing the camera.
前記保持面を露出した状態で、前記保持面の直交方向における前記保持面の位置を前記複数点で測定することと、
前記保持面に前記基板を保持した状態で、前記保持面の直交方向における前記基板の表面の位置を前記複数点で測定することと、
前記保持面の直交方向における前記保持面の位置と前記基板の前記表面の位置との差から、前記基板の厚みを前記複数点で算出することと、を有する、基板処理方法。 A substrate processing method in which a substrate is held by a holding surface of a holding portion and the thickness of the substrate is measured at a plurality of points by a thickness detector.
With the holding surface exposed, the position of the holding surface in the direction orthogonal to the holding surface is measured at the plurality of points.
With the substrate held on the holding surface, the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface is measured at the plurality of points.
A substrate processing method comprising calculating the thickness of the substrate at a plurality of points from the difference between the position of the holding surface and the position of the surface of the substrate in the direction orthogonal to the holding surface.
前記複数点は、前記保持面にて、前記吸引穴を避けた位置に配置される、請求項9又は10に記載の基板処理方法。 A suction hole for sucking the substrate is formed on the holding surface.
The substrate processing method according to claim 9 or 10, wherein the plurality of points are arranged on the holding surface at positions avoiding the suction holes.
前記複数点は、前記リブの前記平坦面に配置される、請求項11に記載の基板処理方法。 A rib forming a linear flat surface is provided on the holding surface.
The substrate processing method according to claim 11, wherein the plurality of points are arranged on the flat surface of the rib.
更に、前記基板の厚みを測定する点を変位させるべく、前記保持面を回転させることを有する、請求項13に記載の基板処理方法。 At least a part of the flat surface of the rib is formed in an annular shape.
The substrate processing method according to claim 13, further comprising rotating the holding surface in order to displace the point at which the thickness of the substrate is measured.
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