JP2022139929A - 基板処理装置及び基板処理装置の制御方法 - Google Patents

基板処理装置及び基板処理装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022139929000001
【課題】処理容器内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うこと。
【解決手段】基板処理装置は、処理容器と、基板載置台と、回転アームと、センサと、回転機構とを有する。処理容器は、複数の処理空間が内部に形成される。基板載置台は、複数の処理空間の各々に配置される。回転アームは、基板を保持可能なエンドエフェクタを備え、回転軸が複数の処理空間それぞれから等距離の位置に位置する。センサは、回転アームのエンドエフェクタの基板保持面とは反対側の裏面に設けられる。回転機構は、処理容器内においてセンサが基板載置台又は基板載置台に載置された基板と対向する位置に移動するように回転アームを回転させる。
【選択図】図７

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理装置の制御方法に関する。
研磨装置において、研磨を行うための処理空間の外部にインラインモニタを設け、研磨後の基板を処理空間の外部へ搬送し、インラインモニタにより基板の膜厚等の測定を行うことが提案されている（特許文献１）。また、基板処理システムにおける基板（以下、ウエハともいう。）に対して処理を行う基板処理装置として、複数のウエハを同時に１つの処理容器内で処理する形態の基板処理装置が知られている（特許文献２）。
特開２００６－４３８７３号公報 特開２０１９－２２０５０９号公報
本開示は、処理容器内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うことができる基板処理装置及び基板処理装置の制御方法を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、処理容器と、基板載置台と、回転アームと、センサと、回転機構とを有する。処理容器は、複数の処理空間が内部に形成される。基板載置台は、複数の処理空間の各々に配置される。回転アームは、基板を保持可能なエンドエフェクタを備え、回転軸が複数の処理空間それぞれから等距離の位置に位置する。センサは、回転アームのエンドエフェクタの基板保持面とは反対側の裏面に設けられる。回転機構は、処理容器内においてセンサが基板載置台又は基板載置台に載置された基板と対向する位置に移動するように回転アームを回転させる。
本開示によれば、処理容器内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うことができる。
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す分解斜視図である。 図２は、待機位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。 図３は、ウエハの保持位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。 図４は、本実施形態における基板処理装置内のウエハの移動経路の一例を示す図である。 図５は、本実施形態における基板処理装置の排気経路の一例を示す図である。 図６は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図７は、図６に示す回転アームをエンドエフェクタの裏面から見た構成の一例を示す斜視図である。 図８は、基板処理装置の動作の一例を示す図である。 図９は、変形例におけるセンサの一例を説明するための図である。
以下に、開示する基板処理装置及び基板処理装置の制御方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
複数のウエハを同時に１つの処理容器内で処理する形態の基板処理装置では、各処理空間の間でウエハを搬送するために、処理容器の中央部にウエハを保持可能な回転アームを設ける場合がある。処理容器の中央部に回転アームを設けた構成では、処理容器内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行う点までは考慮されていない。そこで、処理容器内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うことが期待されている。
［基板処理装置の構成］
図１は、本開示の一実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す分解斜視図である。本実施形態では、図１に示す基板処理装置２を、例えばウエハＷにプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理を行なう成膜装置に適用した例について説明する。図１に示すように、基板処理装置２は、平面視長方形の処理容器（真空容器）２０を備えている。処理容器２０は、内部を真空雰囲気に維持可能に構成される。処理容器２０は、後述するガス供給部４およびマニホールド３６で上面の開放部を閉塞して構成される。なお、図１では、処理空間Ｓ１～Ｓ４と、回転アーム３との関係が判りやすいように、内部の隔壁等を省略している。処理容器２０の、図示しない真空搬送室に接続される側の側面には、Ｙ方向に並ぶように２個の搬入出口２１が形成されている。搬入出口２１は、図示しないゲートバルブによって開閉される。
処理容器２０の内部には、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４が設けられている。処理空間Ｓ１～Ｓ４には、それぞれ載置台２２が配置されている。載置台２２は、基板載置台の一例であり、上下方向に移動可能である。載置台２２は、ウエハＷの処理時には上部に移動し、ウエハＷの搬送時には下部に移動する。処理空間Ｓ１～Ｓ４の下部には、処理空間Ｓ１～Ｓ４を接続し、回転アーム３によってウエハＷの搬送が行われる搬送空間Ｔが設けられている。また、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の搬送空間Ｔは、各搬入出口２１と接続され、図示しない基板搬送機構により真空搬送室との間でウエハＷの搬入出が行われる。なお、基板搬送機構は、基板処理装置２に一括して２枚のウエハＷを受け渡すように、基板搬送機構の基板保持部は例えば２枚のウエハＷを同時に保持できるように構成されている。
処理空間Ｓ１～Ｓ４の各載置台２２は、上面側から見たとき、２行２列にレイアウトされている。当該レイアウトは、行間隔と列間隔とが異なる寸法となっている。つまり、載置台２２のＹ方向ピッチ（行間隔）のピッチＰｙと、Ｘ方向ピッチ（列間隔）のピッチＰｘとを比べると、ピッチＰｙ＞ピッチＰｘとなっている。
図２は、待機位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。図３は、ウエハの保持位置における処理空間と回転アームの位置関係の一例を示す図である。図２および図３に示すように、回転アーム３は、載置台２２のそれぞれに載置するウエハＷを保持可能な４つのエンドエフェクタ３２と、２行２列のレイアウトの中心位置に回転軸が位置するベース部材３３とを有する。４つのエンドエフェクタ３２は、Ｘ形状となるようにベース部材３３に接続される。つまり、回転アーム３は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４と同数のエンドエフェクタ３２を有する。また、ベース部材３３の回転軸、すなわち、回転アーム３の回転軸は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４それぞれから等距離の位置に位置する。回転アーム３におけるＸ形状は、図３に示すウエハＷの保持位置において、Ｘ形状の行間隔に対応するＹ方向の寸法と、前記列間隔に対応するＸ方向の寸法とが異なる構成となっている。
回転アーム３は、図２に示す待機位置において、処理空間Ｓ１～Ｓ４のそれぞれの間に位置することで、各載置台２２の上下方向の移動を妨げない。図２では、各載置台２２にウエハＷが載置された状態である。この状態から例えば１列目と２列目のウエハＷを入れ替えるように搬送する場合、つまり、処理空間Ｓ１，Ｓ２のウエハＷを処理空間Ｓ３，Ｓ４に搬送し、処理空間Ｓ３，Ｓ４のウエハＷを処理空間Ｓ１，Ｓ２に搬送する場合の回転アーム３の動きについて説明する。
まず、各載置台２２を下側の搬送空間Ｔの受け渡し位置まで移動させ、各載置台２２に設けられた後述するリフトピン２６を上昇させてウエハＷを持ち上げる。次に、回転アーム３を時計回りに約３０°回転させて、図３に示すように各エンドエフェクタ３２を載置台２２とウエハＷとの間に挿入する。続いて、リフトピン２６を下降させて各エンドエフェクタ３２にウエハＷを載置する。次に、回転アーム３を時計回りに１８０°回転させ、各載置台２２上の保持位置にウエハＷを搬送する。各載置台２２がリフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取ると、回転アーム３を反時計回りに約３０°回転させて、待機位置に移動する。このように、回転アーム３によって、１列目と２列目のウエハＷを入れ替えるように搬送することができる。これにより、例えば、処理空間Ｓ１，Ｓ２と、処理空間Ｓ３，Ｓ４とで異なる処理を繰り返すような場合（例えば、成膜処理とアニール処理とを繰り返す場合。）において、ウエハＷの搬送に関する時間を短縮することができる。
図４は、本実施形態における基板処理装置内のウエハの移動経路の一例を示す図である。図４では、図示しない真空搬送室から基板処理装置２の内部にウエハＷを搬送する場合の移動経路を説明する。まず、真空搬送室の図示しない基板搬送機構により、経路Ｆ１で示すように、同じ列の載置台２２に対応する処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部における搬送空間Ｔの受け渡し位置において、各載置台２２に２枚同時にウエハＷが搬入される。処理空間Ｓ１，Ｓ２の各載置台２２がリフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取る。
次に、回転アーム３を待機位置から時計回りに約３０°回転させて、エンドエフェクタ３２を処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２とウエハＷとの間に挿入し、リフトピン２６を下降させて各エンドエフェクタ３２にウエハＷを載置する。ウエハＷを載置すると、経路Ｆ２で示すように、回転アーム３を時計回りに１８０°回転させ、処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部における搬送空間Ｔの受け渡し位置にある載置台２２上（回転アーム３の保持位置。）にウエハＷを搬送する。処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部の受け渡し位置にある載置台２２が、リフトピン２６を上昇させてウエハＷを受け取ると、回転アーム３を反時計回りに約３０°回転させて、待機位置に移動する。この状態において、処理空間Ｓ１，Ｓ２の載置台２２にはウエハＷが載置されておらず、処理空間Ｓ３，Ｓ４の載置台２２にはウエハＷが載置されている。続いて、真空搬送室の基板搬送機構により、経路Ｆ１で示すように、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置において、各載置台２２に２枚同時にウエハＷが搬入され、処理空間Ｓ１，Ｓ２の載置台２２にウエハＷが載置されることで、処理空間Ｓ１～Ｓ４の全ての載置台２２にウエハＷが載置される。
搬出時も同様に、まず、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、基板搬送機構により真空搬送室に先に搬出する。次に、処理空間Ｓ３，Ｓ４の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、回転アーム３により処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に搬送する。続いて、処理空間Ｓ１，Ｓ２の下部の受け渡し位置にある載置台２２に載置されたウエハＷを、基板搬送機構により真空搬送室に搬出する。このように、２枚同時にウエハＷを搬入出可能な基板搬送機構と、回転アーム３とを用いることで、処理空間Ｓ１～Ｓ４に対してウエハＷを搬入出することができる。
また、回転アーム３によるウエハＷの搬送の際に、搬送先の載置台２２に対するウエハＷのずれを検知して、載置台２２をＸＹ平面内で微小に移動させることで、ウエハＷのずれを補正するようにしてもよい。この場合、基板処理装置２は、回転アーム３に保持されたウエハＷの回転軌跡上であって、行間隔内または列間隔内の回転対称の位置それぞれに、ウエハＷのずれを検知するずれ検知センサを有する。図４の例では、行間隔内である、処理空間Ｓ１とＳ２の間、および、処理空間Ｓ３とＳ４の間に、それぞれセンサ３１ａ，３１ｂを有する。
センサ３１ａ，３１ｂは、それぞれ、例えば２つの光学センサの組であって、基板処理装置２の中心、つまり２行２列のレイアウトの中心位置を通るＸ方向の直線上に配置される。これは、処理容器２０の熱膨張による膨張方向を２つのセンサで同一方向とすることで、誤差を少なくするためである。なお、センサ３１ａ，３１ｂの配置位置は、基板処理装置２の中心を通る直線上であれば、Ｘ方向に限られない。基板処理装置２は、センサ３１ａ，３１ｂで検出されたウエハＷの前後のエッジと、回転アーム３に設けられた図示しないエンコーダの出力結果とを比較することで、ウエハＷのずれ量を検知する。
図４の例では、ポジションＰ２４が、処理空間Ｓ２からＳ４への搬送時にウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ｂを通過した状態を示し、ポジションＰ４２が、処理空間Ｓ４からＳ２への搬送時にウエハＷの後側のエッジがセンサ３１ａを通過した状態を示している。基板処理装置２は、検知したずれ量に応じて載置台２２をＸＹ平面内で微小に移動させることで、ウエハＷのずれを補正することができる。つまり、基板処理装置２は、載置台２２が上昇したときに、ウエハＷが処理空間Ｓ１～Ｓ４の中心に位置するようにずれを調整する。なお、ここで言う微小とは、５ｍｍ以内程度のことである。
図５は、本実施形態における基板処理装置の排気経路の一例を示す図である。図５では、後述するガス供給部４を外した状態で処理容器２０を上面から見た場合を示している。図５に示すように、基板処理装置２の中心には、マニホールド３６が配置される。マニホールド３６は、処理空間Ｓ１～Ｓ４に接続される複数の排気路３６１を有する。各排気路３６１は、マニホールド３６の中心下部において、後述するスラストナット３５の孔３５１に接続される。各排気路３６１は、処理空間Ｓ１～Ｓ４の上部に設けられた各ガイド部材３６２内の環状の流路３６３に接続される。つまり、処理空間Ｓ１～Ｓ４内のガスは、流路３６３、排気路３６１、孔３５１を経由して、後述する合流排気口２０５へと排気される。なお、マニホールド３６は、排気マニホールドの一例である。
図６は、本実施形態における基板処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。図６の断面は、図５に示す基板処理装置２のＡ－Ａ線における断面に相当する。４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４は互いに同様に構成され、各々、ウエハＷが載置される載置台２２と、載置台２２と対向して配置されたガス供給部４との間に形成される。言い換えると、処理容器２０内には、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４それぞれについて、載置台２２およびガス供給部４が設けられている。図６には、処理空間Ｓ１とＳ３とを示している。以下、処理空間Ｓ１を例にして説明する。
載置台２２は、下部電極を兼用するものであり、例えば金属もしくは、金属メッシュ電極を埋め込んだ窒化アルミ(ＡｌＮ)からなる扁平な円柱状に形成される。載置台２２は、支持部材２３により下方から支持されている。支持部材２３は、円筒状に形成され、鉛直下方に延伸し、処理容器２０の底部２７を貫通している。支持部材２３の下端部は、処理容器２０の外部に位置し、回転駆動機構６００に接続されている。支持部材２３は、回転駆動機構６００により回転される。載置台２２は、支持部材２３の回転に応じて回転可能に構成されている。つまり、載置台２２は自転可能に構成されている。また、支持部材２３の下端部には、載置台２２の位置（及び傾き）を調整する調整機構７００が設けられている。載置台２２は、調整機構７００により支持部材２３を介して処理位置と受け渡し位置との間で昇降可能に構成されている。図６には、実線にて受け渡し位置にある載置台２２を描き、破線にて処理位置にある載置台２２をそれぞれ示している。また、受け渡し位置では、エンドエフェクタ３２を載置台２２とウエハＷとの間に挿入し、リフトピン２６からウエハＷを受け取る状態を示している。なお、処理位置とは、基板処理（例えば、成膜処理）を実行するときの位置であり、受け渡し位置とは、図示しない基板搬送機構またはエンドエフェクタ３２との間でウエハＷの受け渡しを行う位置である。
載置台２２には、ヒーター２４が埋設されている。ヒーター２４は、載置台２２に載置された各ウエハＷを例えば６０℃～６００℃程度に加熱する。また、載置台２２は、接地電位に接続されている。
また、載置台２２には、複数（例えば３つ）のピン用貫通孔２６ａが設けられており、これらのピン用貫通孔２６ａの内部には、それぞれリフトピン２６が配置されている。ピン用貫通孔２６ａは、載置台２２の載置面（上面）から載置面に対する裏面（下面）まで貫通するように設けられている。リフトピン２６は、ピン用貫通孔２６ａにスライド可能に挿入されている。リフトピン２６の上端は、ピン用貫通孔２６ａの載置面側に吊り下げられている。すなわち、リフトピン２６の上端は、ピン用貫通孔２６ａよりも大きい径を有しており、ピン用貫通孔２６ａの上端には、リフトピン２６の上端よりも径及び厚みが大きく且つリフトピン２６の上端を収容可能な凹部が形成されている。これにより、リフトピン２６の上端は、載置台２２に係止されてピン用貫通孔２６ａの載置面側に吊り下げられる。また、リフトピン２６の下端は、載置台２２の裏面から処理容器２０の底部２７側へ突出しており、不図示の昇降機構に当接可能に設けられている。
載置台２２を処理位置まで上昇させた状態では、リフトピン２６の上端がピン用貫通孔２６ａの載置面側の凹部に収納される。この状態から載置台２２を受け渡し位置に下降させるとともに、リフトピン２６を不図示の昇降機構により上昇させると、リフトピン２６の上端が載置台２２の載置面から突出する。
ガス供給部４は、処理容器２０の天井部における、載置台２２の上方に、絶縁部材よりなるガイド部材３６２を介して設けられている。ガス供給部４は、上部電極としての機能を有する。ガス供給部４は、蓋体４２と、載置台２２の載置面と対向するように設けられた対向面をなすシャワープレート４３と、蓋体４２とシャワープレート４３との間に形成されたガスの通流室４４とを有する。蓋体４２には、ガス供給管５１が接続されると共に、シャワープレート４３には、厚さ方向に貫通するガス吐出孔４５が例えば縦横に配列され、ガスがシャワー状に載置台２２に向けて吐出される。
各ガス供給部４は、ガス供給管５１を介してガス供給系５０に接続されている。ガス供給系５０は、例えば処理ガスである反応ガス（成膜ガス）や、パージガス、クリーニングガスの供給源や、配管、バルブＶ、流量調整部Ｍ等を備えている。ガス供給系５０は、例えば、クリーニングガス供給源５３と、反応ガス供給源５４と、パージガス供給源５５と、それぞれの供給源の配管に設けられたバルブＶ１～Ｖ３、および、流量調整部Ｍ１～Ｍ３とを有する。
クリーニングガス供給源５３は、流量調整部Ｍ１、バルブＶ１、リモートプラズマユニット（ＲＰＵ：Remote Plasma Unit)５３１を介して、クリーニングガス供給路５３２に接続される。クリーニングガス供給路５３２は、ＲＰＵ５３１の下流側にて４系統に分岐し、それぞれガス供給管５１に接続されている。ＲＰＵ５３１の下流側には分岐された分岐管毎にバルブＶ１１～Ｖ１４が設けられ、クリーニング時は対応するバルブＶ１１～Ｖ１４を開く。なお、図６では便宜上、バルブＶ１１、Ｖ１４のみが示されている。
反応ガス供給源５４およびパージガス供給源５５は、それぞれ流量調整部Ｍ２，Ｍ３、および、バルブＶ２，Ｖ３を介して、ガス供給路５２に接続される。ガス供給路５２は、ガス供給管５１０を介してガス供給管５１に接続される。なお、図６中、ガス供給路５２およびガス供給管５１０は、各ガス供給部４に対応する各供給路および各供給管を纏めて示したものである。
シャワープレート４３には、整合器４０を介して高周波電源４１が接続されている。シャワープレート４３は、載置台２２に対向する上部電極としての機能を有する。上部電極であるシャワープレート４３と下部電極である載置台２２との間に高周波電力を印加すると、容量結合により、シャワープレート４３から処理空間Ｓ１に供給されたガスを（本例では反応ガス）をプラズマ化することができる。
続いて、処理空間Ｓ１～Ｓ４から合流排気口２０５への排気経路について説明する。図５および図６に示すように、排気経路は、処理空間Ｓ１～Ｓ４の上部に設けられた各ガイド部材３６２内の環状の流路３６３から各排気路３６１を通り、マニホールド３６の中心下部の合流部、孔３５１を経由して、合流排気口２０５へと向かう。なお、排気路３６１は、断面が、例えば円形状に形成されている。
各処理空間Ｓ１～Ｓ４の周囲には、各処理空間Ｓ１～Ｓ４をそれぞれ囲むように排気用のガイド部材３６２が設けられている。ガイド部材３６２は、例えば処理位置にある載置台２２の周囲の領域を、当該載置台２２に対して間隔を開けて囲むように設けられた環状体である。ガイド部材３６２は、内部に例えば縦断面が矩形状であって、平面視、環状の流路３６３を形成するように構成されている。図５では、処理空間Ｓ１～Ｓ４、ガイド部材３６２、排気路３６１およびマニホールド３６を概略的に示している。
ガイド部材３６２は、処理空間Ｓ１～Ｓ４に向けて開口するスリット状のスリット排気口３６４を形成する。このようにして、各々の処理空間Ｓ１～Ｓ４の側周部にスリット排気口３６４が周方向に沿って形成されることになる。流路３６３には排気路３６１が接続され、スリット排気口３６４から排気された処理ガスをマニホールド３６の中心下部の合流部、孔３５１へ向けて通流させる。
処理空間Ｓ１－Ｓ２，Ｓ３－Ｓ４の組は、図５に示すように、上面側から見たとき、マニホールド３６を囲んで１８０°回転対称に配置されている。これにより、各処理空間Ｓ１～Ｓ４からスリット排気口３６４、ガイド部材３６２の流路３６３、排気路３６１を介して孔３５１に至る処理ガスの通流路は、孔３５１を囲んで１８０°回転対称に形成されていることになる。
孔３５１は、処理容器２０の中心部に配置された２軸真空シール３４のスラスト配管３４１の内側である合流排気口２０５を介して排気管６１に接続されている。排気管６１は、バルブ機構７を介して真空排気機構をなす真空ポンプ６２に接続されている。真空ポンプ６２は、例えば一つの処理容器２０に一つ設けられており、各真空ポンプ６２の下流側の排気管は合流して、例えば工場排気系に接続される。
バルブ機構７は、排気管６１内に形成された処理ガスの通流路を開閉するものであり、例えばケーシング７１と、開閉部７２とを有する。ケーシング７１の上面には、上流側の排気管６１と接続される第１の開口部７３、ケーシング７１の側面には下流側の排気管と接続される第２の開口部７４がそれぞれ形成されている。
開閉部７２は、例えば第１の開口部７３を塞ぐ大きさに形成された開閉弁７２１と、ケーシング７１の外部に設けられ、開閉弁７２１をケーシング７１内において昇降させる昇降機構７２２とを有する。開閉弁７２１は、図６に一点鎖線で示す第１の開口部７３を塞ぐ閉止位置と、図６に実線で示す第１および第２の開口部７３，７４よりも下方側に退避する開放位置との間で昇降自在に構成される。開閉弁７２１が閉止位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が閉じられて、処理容器２０内の排気が停止される。また、開閉弁７２１が開放位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が開かれて、処理容器２０内が排気される。
続いて、２軸真空シール３４およびスラストナット３５について説明する。２軸真空シール３４は、スラスト配管３４１と、軸受３４２，３４４と、ロータ３４３と、本体部３４５と、磁性流体シール３４６，３４７と、ダイレクトドライブモータ３４８とを有する。
スラスト配管３４１は、回転しない中心軸であり、スラストナット３５を介して、基板処理装置２の中心上部にかかるスラスト荷重を受け止める。つまり、スラスト配管３４１は、処理空間Ｓ１～Ｓ４を真空雰囲気とした際に、基板処理装置２の中心部にかかる真空荷重を受け止めることで、基板処理装置２の上部の変形を抑制する。また、スラスト配管３４１は、中空構造であり、その内部は合流排気口２０５となっている。スラスト配管３４１の上面は、スラストナット３５の下面と当接される。また、スラスト配管３４１の上部の内面と、スラストナット３５の内周側の凸部の外面との間は、図示しないＯリングによって密封されている。また、スラスト配管３４１の下面は、本体部３４５に図示しないボルトにより固定される。
スラストナット３５の外周側面は、ネジ構造となっており、スラストナット３５は処理容器２０の中心部の隔壁に螺合されている。処理容器２０の中心部は、その上部にマニホールド３６が設けられている。スラスト荷重は、マニホールド３６、処理容器２０の中心部の隔壁、スラストナット３５およびスラスト配管３４１で受け止めることになる。なお、マニホールド３６の下面は、その一部がスラストナット３５の上面と接している。
軸受３４２は、ロータ３４３をスラスト配管３４１側で保持するラジアル軸受である。軸受３４４は、ロータ３４３を本体部３４５側で保持するラジアル軸受である。ロータ３４３は、スラスト配管３４１と同心円に配置され、回転アーム３の中心における回転軸である。また、ロータ３４３には、ベース部材３３が接続されている。ロータ３４３が回転することで、回転アーム３、つまりエンドエフェクタ３２およびベース部材３３が回転する。
本体部３４５は、その内部に軸受３４２，３４４と、ロータ３４３と、磁性流体シール３４６，３４７と、ダイレクトドライブモータ３４８を格納する。磁性流体シール３４６，３４７は、ロータ３４３の内周側および外周側に配置され、処理空間Ｓ１～Ｓ４を外部に対して密封する。ダイレクトドライブモータ３４８は、回転機構の一例であり、ロータ３４３と接続され、ロータ３４３を駆動することで回転アーム３を回転させる。また、本体部３４５は、図示しないボルトにより処理容器２０の底部２７（底面）に固定され、スラスト配管３４１にかかるスラスト荷重は、本体部３４５を介して処理容器２０で受け止めることになる。
言い換えると、ロータ３４３は、内部が中空である回転筒の一例であり、同軸磁性流体シールの一例である２軸真空シール３４の外筒に対応する。また、ロータ３４３は、各処理空間Ｓ１～Ｓ４のそれぞれから等距離の場所に位置することになる。一方、スラスト配管３４１は、ロータ３４３の内周側の中空部に位置し、その内部の合流排気口２０５は、排気経路の一例であり、２軸真空シール３４の内筒に対応する。また、スラスト配管３４１の上面は、スラストナット３５を介して、処理容器２０の中心部の隔壁、つまり処理容器２０の上壁に固定されている。すなわち、スラスト配管３４１は、処理容器２０の中心部の隔壁、および、スラストナット３５を介して、マニホールド３６を処理容器２０の底壁（底部２７）に対して支持する。
このように、２軸真空シール３４は、１軸目の回転しない中心軸であるスラスト配管３４１が処理容器２０の上部の荷重を支えつつ、ガス排気配管の役目を担い、２軸目のロータ３４３が回転アーム３を回転させる役目を担う。
基板処理装置２は、制御部８を有する。制御部８は、例えば、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータである。制御部８は、基板処理装置２の各部を制御する。制御部８は、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置２を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８では、表示装置により、基板処理装置２の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８の記憶部には、基板処理装置２で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラム、および、レシピデータ等が格納されている。制御部８のプロセッサが制御プログラムを実行して、レシピデータに従って基板処理装置２の各部を制御することにより、所望の基板処理や測定処理が基板処理装置２で実行される。
[エンドエフェクタの裏面の構成]
また、基板処理装置２は、処理容器２０内において、回転アーム３を回転させることで、載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷにセンサを近接させ、載置台２２又はウエハＷに関する測定を行ってもよい。この場合、基板処理装置２の回転アーム３のエンドエフェクタ３２の基板保持面とは反対側の裏面３２ａには、図６及び図７に示すように、センサ８１が設けられる。図７は、図６に示す回転アーム３をエンドエフェクタ３２の裏面３２ａ側から見た構成の一例を示す斜視図である。センサ８１は、載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷと対向する位置において、載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷに関する測定を行うことができる。センサ８１により載置台２２に関して測定可能なパラメータとしては、温度、表面粗さ及びパーティクル数等が挙げられる。また、センサ８１によりウエハＷに関して測定可能なパラメータとしては、温度、膜厚、膜質、表面粗さ及びパーティクル数等が挙げられる。センサ８１は、対象物の画像を撮像可能なイメージセンサであってもよい。
制御部８は、測定を開始する場合、ダイレクトドライブモータ３４８（図６参照）を動作させ、処理容器２０内においてセンサ８１が載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷと対向する位置に移動するように回転アーム３を回転させる。そして、制御部８は、載置台２２又は載置台２２に載置されウエハＷと対向する位置でセンサ８１により載置台２２又はウエハＷに関する測定を行う。例えば、搬送空間Ｔの受け渡し位置に位置する各載置台２２にウエハＷが載置されている場合、制御部８は、回転アーム３を待機位置から時計回りに約３０°回転させてセンサ８１をウエハＷと対向する位置まで移動させ、ウエハＷに関する測定を行う。
このように、基板処理装置２は、処理容器２０内においてセンサ８１が載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷと対向する位置に移動するように回転アーム３を回転させ、該位置においてセンサ８１により載置台２２又はウエハＷに関する測定を行う。これにより、基板処理装置２は、載置台２２又はウエハＷを処理容器２０の外部へ搬送することなく、処理容器２０内において載置台２２又はウエハＷに関する各種測定を行うことができる。
図８は、基板処理装置２の動作の一例を示す図である。図８には、回転アーム３の回転により、センサ８１が載置台２２に載置されたウエハＷと対向する位置に移動した状態が示されている。センサ８１は、エンドエフェクタ３２の裏面３２ａのうち、少なくとも、裏面３２ａが載置台２２又はウエハＷと対向する場合に載置台２２又はウエハＷの中心から外周へ至る線分と対向可能な領域に設けられる。なお、載置台２２が回転可能な場合には、載置台２２又はウエハＷの中心から外周を繋ぐ曲線と対向可能な領域にセンサ８１を設けてもよい。かかる場合であっても、センサ８１は、載置台２２又はウエハＷの中心から外周へ至る線分と対向可能な領域に設けられているということができる。図８の例では、センサ８１は、載置台２２又はウエハＷの中心から外周へ至る線分に沿って延在する矩形状の領域に設けられる。
載置台２２は、回転駆動機構６００（図６参照）の駆動に応じて、回転可能に構成されている。センサ８１は、ウエハＷと対向する位置に移動した後、図８に示すように、載置台２２が回転している状態で、ウエハＷに関する測定を行う。これにより、基板処理装置２は、ウエハＷの表面全体に対して各種測定を行うことができる。
センサ８１は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４と同数の４つのエンドエフェクタ３２の各々の裏面３２ａに設けられている。これにより、基板処理装置２は、各処理空間Ｓ１～Ｓ４の載置台２２又はウエハＷに関する各種測定を同時に行うことができる。基板処理装置２は、４つのエンドエフェクタ３２の各々の裏面３２ａのセンサ８１が４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４を巡回するように回転アーム３を回転させ、各処理空間Ｓ１～Ｓ４に関してセンサ８１により測定される４つの測定値を平均化してもよい。
なお、センサ８１は、必ずしも全てのエンドエフェクタ３２の裏面３２ａに設けられることを要しない。例えば、４つのエンドエフェクタ３２のうち１つのエンドエフェクタ３２の裏面３２ａにセンサ８１が設けられてもよい。この場合、基板処理装置２は、１つのエンドエフェクタ３２の裏面３２ａの１つのセンサ８１が各処理空間Ｓ１～Ｓ４の載置台２２又はウエハＷと対向する位置に順次移動するように回転アーム３を回転させる。これにより、基板処理装置２は、各処理空間Ｓ１～Ｓ４の載置台２２又はウエハＷを共通のセンサ８１を用いて測定することができることから、センサ間の誤差に起因する処理空間Ｓ１～Ｓ４の間の測定誤差を低減することができる。
また、センサ８１により測定を行う期間に、基板処理装置２は、調整機構７００（図６参照）を動作させ、調整機構７００による調整に応じて、載置台２２又はウエハＷをセンサ８１のフォーカス位置に移動させてもよい。例えば、基板処理装置２は、センサ８１が載置台２２又はウエハＷと対向する位置まで移動するように回転アーム３を回転させた後に、調整機構７００を制御して、センサ８１に近づくように載置台２２を上昇させる。これにより、基板処理装置２は、載置台２２又はウエハＷに関してより精密な測定を行うことができる。
[変形例]
上記の実施形態では、回転アーム３のエンドエフェクタ３２の裏面３２ａのうち、矩形状の領域にセンサ８１を設ける場合を例に説明したが、裏面３２ａにセンサ８１よりも小型のスポットセンサであるセンサ８２を設けてもよい。このような形態を変形例として説明する。
図９は、変形例におけるセンサ８２の一例を説明するための図である。図９に示す回転アーム３のエンドエフェクタ３２の基板保持面とは反対側の裏面３２ａには、実施形態のセンサ８１よりも小型のスポットセンサであるセンサ８２が設けられる。センサ８２により載置台２２又はウエハＷに関して測定可能なパラメータは、センサ８１により載置台２２又はウエハＷに関して測定可能なパラメータと同様である。
センサ８２は、エンドエフェクタ３２の裏面３２ａのうち、回転アーム３の回転軸を中心とし且つ載置台２２の中心を通過する円弧Ａ上に設定された局所的な位置に設けられる。
制御部８は、測定を開始する場合、ダイレクトドライブモータ３４８（図６参照）を動作させ、処理容器２０内においてセンサ８２が載置台２２又は載置台２２に載置されたウエハＷと対向する位置に移動するように回転アーム３を回転させる。また、制御部８は、回転駆動機構６００（図６参照）を動作させ、載置台２２を回転させる。続いて、制御部８は、センサ８２による測定期間に、載置台２２が回転している状態で、ダイレクトドライブモータ３４８を動作させ、センサ８２が円弧Ａに沿って載置台２２の中心と外周との間を移動するように回転アーム３を回転させる。図９には、センサ８２が載置台２２の中心に位置するときの回転アーム３を実線で示し、センサ８２が載置台２２の外周に位置するときの回転アーム３を二点鎖線で示している。これにより、基板処理装置２は、載置台２２の表面全体又はウエハＷの表面全体に対して各種測定を行うことができる。
なお、上記した実施形態では、２軸真空シール３４におけるロータ３４３の駆動方法としてダイレクトドライブモータ３４８を用いたが、これに限定されない。例えば、ロータ３４３にプーリを設けて、２軸真空シール３４の外部に設けたモータからタイミングベルトで駆動してもよい。また、外筒であるロータ３４３に設けたギヤと外部に設けたモータのギヤとの嵌合によるギヤ駆動としてもよい。なお、同様に、３軸真空シールにおける第１の回転筒および第２の回転筒の駆動方法においても、ダイレクトドライブモータによる駆動、タイミングベルトによる駆動、および、ギヤによる駆動のいずれを用いてもよい。
以上、本実施形態によれば、基板処理装置２は、処理容器２０と、基板載置台（例えば、載置台２２）と、回転アーム３と、センサ（例えば、センサ８１、８２）と、回転機構（例えば、ダイレクトドライブモータ３４８）とを有する。処理容器２０は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４が内部に形成される。基板載置台は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４の各々に配置される。回転アーム３は、基板（例えば、ウエハＷ）を保持可能なエンドエフェクタ３２を備え、回転軸が複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４それぞれから等距離の位置に位置する。センサは、回転アーム３のエンドエフェクタ３２の基板保持面とは反対側の裏面３２ａに設けられる。回転機構は、処理容器２０内においてセンサが基板載置台又は基板載置台に載置された基板と対向する位置に移動するように回転アーム３を回転させる。その結果、処理容器２０内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うことができる。
また、本実施形態によれば、基板載置台は、回転可能に構成されてもよい。センサは、基板載置台又は基板と対向する位置に移動した後、基板載置台が回転している状態で、基板載置台又は基板に関する測定を行ってもよい。その結果、基板載置台の表面全体又は基板の表面全体に対して各種測定を行うことができる。
また、本実施形態によれば、センサ（例えば、センサ８１）は、エンドエフェクタ３２の裏面３２ａのうち、少なくとも、裏面３２ａが基板載置台又は基板と対向する場合に基板載置台又は基板の中心から外周へ至る線分と対向可能な領域に設けられてもよい。その結果、基板載置台の表面全体又は基板の表面全体に対して各種測定を行うことができる。
また、本実施形態によれば、センサ（例えば、センサ８２）は、エンドエフェクタ３２の裏面３２ａのうち、回転アーム３の回転軸を中心とし且つ基板載置台の中心を通過する円弧Ａ上に設定された局所的な位置に設けられてもよい。その結果、小型のスポットセンサであるセンサ８２が用いられる場合であっても、基板載置台の表面全体又は基板の表面全体に対して各種測定を行うことができる。
また、本実施形態によれば、基板処理装置２は、基板載置台の位置を調整する調整機構７００をさらに有してもよい。基板載置台又は基板は、調整機構７００による調整に応じて、センサのフォーカス位置に移動可能であってもよい。その結果、基板載置台又は基板に関してより精密な測定を行うことができる。
また、本実施形態によれば、回転アーム３は、複数の処理空間Ｓ１～Ｓ４と同数の複数のエンドエフェクタ３２を備えてもよい。センサは、複数のエンドエフェクタ３２の各々の裏面３２ａに設けられてもよい。その結果、各処理空間Ｓ１～Ｓ４の基板載置台又は基板に関する各種測定を同時に行うことができる。
また、本実施形態によれば、基板処理装置２の制御方法は、処理容器２０と、基板載置台と、回転アーム３と、センサと、回転機構とを有する基板処理装置２の制御方法である。基板処理装置２の制御方法は、回転させる工程と、測定を行う工程とを含む。回転させる工程は、処理容器２０内においてセンサが基板載置台又は基板載置台に載置された基板と対向する位置まで移動するように回転アーム３を回転機構により回転させる。測定を行う工程は、基板載置台又は基板と対向する位置でセンサにより基板載置台又は基板に関する測定を行う。その結果、処理容器２０内において基板載置台又は基板載置台に載置された基板に関する各種測定を行うことができる。
今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記実施形態では、基板処理装置２が基板処理としてプラズマＣＶＤ処理を行なう装置である例を説明したが、プラズマエッチング等の他の基板処理を行う任意の装置に開示技術を適用してもよい。
２ 基板処理装置
３ 回転アーム
８ 制御部
２０ 処理容器
３２ エンドエフェクタ
３２ａ 裏面
８１、８２ センサ
３４８ ダイレクトドライブモータ
７００ 調整機構
Ａ 円弧
Ｓ１～Ｓ４ 処理空間
Ｔ 搬送空間
Ｗ ウエハ

Claims (7)

  1. 複数の処理空間が内部に形成された処理容器と、
    前記複数の処理空間の各々に配置された基板載置台と、
    基板を保持可能なエンドエフェクタを備え、回転軸が前記複数の処理空間それぞれから等距離の位置に位置する回転アームと、
    前記回転アームの前記エンドエフェクタの基板保持面とは反対側の裏面に設けられたセンサと、
    前記処理容器内において前記センサが前記基板載置台又は前記基板載置台に載置された基板と対向する位置に移動するように前記回転アームを回転させる回転機構と
    を有する、基板処理装置。
  2. 前記基板載置台は、回転可能に構成され、
    前記センサは、前記基板載置台又は前記基板と対向する位置に移動した後、前記基板載置台が回転している状態で、前記基板載置台又は前記基板に関する測定を行う、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記センサは、前記エンドエフェクタの前記裏面のうち、少なくとも、前記裏面が前記基板載置台又は前記基板と対向する場合に前記基板載置台又は前記基板の中心から外周へ至る線分と対向可能な領域に設けられる、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記センサは、前記エンドエフェクタの前記裏面のうち、前記回転アームの回転軸を中心とし且つ前記基板載置台の中心を通過する円弧上に設定された局所的な位置に設けられ、
    前記回転機構は、前記センサによる測定期間に、前記基板載置台が回転している状態で、前記センサが前記円弧に沿って前記基板載置台の中心と外周との間を移動するように前記回転アームを回転させる、請求項２に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板載置台の位置を調整する調整機構をさらに有し、
    前記基板載置台又は前記基板は、前記調整機構による調整に応じて、前記センサのフォーカス位置に移動可能である、請求項１～４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  6. 前記回転アームは、前記複数の処理空間と同数の複数の前記エンドエフェクタを備え、
    前記センサは、複数の前記エンドエフェクタの各々の前記裏面に設けられる、請求項１～５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
  7. 複数の処理空間が内部に形成された処理容器と、
    前記複数の処理空間の各々に配置された基板載置台と、
    基板を保持可能なエンドエフェクタを備え、回転軸が前記複数の処理空間それぞれから等距離の位置に位置する回転アームと、
    前記回転アームの前記エンドエフェクタの基板保持面とは反対側の裏面に設けられたセンサと、
    前記回転アームを回転させる回転機構と
    を有する基板処理装置の制御方法であって、
    前記処理容器内において前記センサが前記基板載置台又は前記基板載置台に載置された基板と対向する位置まで移動するように前記回転アームを前記回転機構により回転させる工程と、
    前記基板載置台又は前記基板と対向する位置で前記センサにより前記基板載置台又は前記基板に関する測定を行う工程と
    を含む、基板処理装置の制御方法。
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