JP3938247B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの平面視円形状に形成されている円形基板の面内における中心位置を検出する基板位置検出装置及びこれを備えた基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の基板位置検出装置(プリアライメントステーションとも呼ばれる)では、例えば、回転支持部に円形基板を支持させ、この円形基板を回転させながら周縁部のぶれを一次元イメージセンサで検出することによって面内における中心位置を求めたり、撮像デバイスを用いて円形基板の表面全体を撮影し、画像処理を行って中心位置を求めることが行われている。このようにして求められた中心位置が、そのままの状態で円形基板を搬送すれば搬送先の目標位置に一致する基準中心位置にあればよいが、これらは種々の要因によってずれている場合がある。この場合には、基板処理装置などに配備されている基板処理部や基板収納部などの搬送先において不都合が生じるので、これを防止するために円形基板の中心位置を基準中心位置に整合させる位置合わせを行うようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、基板を回転させる機構や、一次元イメージセンサやビデオカメラなどのデバイスを必要とするので、装置構成が複雑化するという欠点がある。
【0004】
また、このような基板位置検出装置を備えた基板処理装置は、未処理の円形基板や処理済みの円形基板を収納する基板収納部と、円形基板を回転させつつ行う塗布処理や現像処理、または加熱処理などを行う複数個の基板処理部と、基板収納部と基板処理部の間や、基板処理部の間で円形基板を搬送する基板搬送機構とを備えているのが一般的である。
【0005】
基板搬送機構は、搬送途中において、一旦、支持している円形基板を基板位置検出装置に搬送する。ここで検出された円形基板の中心位置が基準中心位置からずれている場合には、回転処理時のぶれや、収納時に円形基板の周縁部が基板収納部の部材と摺動してパーティクルが生じる不都合を防止するため、円形基板の中心位置が基準中心位置に一致するように位置合わせを行った上で基板搬送機構に支持させる。このように円形基板を処理する際には、搬送途中で位置合わせを行うために必ず基板位置検出装置を経由する必要があるので、スループットが低下するという問題がある。
【0006】
(削除)
【0007】
また、本発明の目的は、位置合わせのために特定の場所へ円形基板を搬送することなく搬送時に位置合わせを行うことによってスループットを向上させることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の基板処理装置は、円形基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、水平面内で移動自在に構成された基台と、前記基台に配設され、円形基板を水平姿勢で支持する支持アームと、前記支持アームを進退駆動する進退駆動手段とを有する基板搬送機構と、円形基板に対して所定の処理を施す基板処理部と、円形基板の外形に合わせて円弧状に、かつ、前記支持アームに支持された円形基板が搬送先の目標位置にある場合に円形基板の中心位置に前記円弧の中心が一致するように配設され、円形基板の周縁を検出する少なくとも3個の周縁検出手段と、前記基板搬送機構の支持アームを進出させた際に、前記各周縁検出手段が前記支持アームに支持されている円形基板の周縁を検出した時点における前記進退駆動手段の駆動距離と、前記各周縁検出手段の取り付け位置とに基づいて前記支持アームに支持されている円形基板の中心位置を求めるとともに、前記円弧の中心を基準とした基準中心位置からの偏差を求め、この偏差を打ち消すように前記基板搬送機構を制御して前記円形基板を前記基板処理部に搬送させる制御手段とを備えるとともに、前記各周縁検出手段は、前記基板搬送機構とは別体で、前記基板処理部への基板の搬送経路上に備えられ、前記制御手段は、前記基板処理部に対して基板を進出させる際に、基板が前記各周縁検出手段を通過する進出途中で位置検出をしながら、位置ずれを補正するように、前記基板搬送機構の支持アームを制御することを特徴とするものである。
【0009】
また、請求項2に記載の基板処理装置は、請求項1に記載の基板処理装置において、前記各周縁検出手段を前記基台に配設したことを特徴とするものである。
【0010】
(削除)
【0011】
(削除)
【0012】
【作用】
請求項1に記載の発明の作用は次のとおりである。
円形基板を支持している基板搬送機構の支持アームが進退駆動手段によって進出されると、円形基板の周縁が、基板搬送機構とは別体で備えられた各周縁検出手段によって検出される。制御手段は、各周縁検出手段が円形基板の周縁を検出した時点における進退駆動手段による駆動距離と、各周縁検出手段の取り付け位置とに基づいて支持アームに支持さ れている円形基板の中心位置を求めることができる。そこで、予め判っている基準中心位置からの偏差を求め、この偏差を打ち消すように基板搬送機構を制御して円形基板を基板処理部に搬送することにより、円形基板の中心位置が基準中心位置に一致した状態で搬送した場合と同じ結果となるように搬送することができる。
【0013】
また、請求項2に記載の発明によれば、支持アームと共に移動する基台に各周縁検出手段を配設したので、水平面内で移動自在の基台がどのような位置にあっても支持アームを進退すれば中心位置を検出することができる。
【0014】
(削除)
【0015】
(削除)
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
<基板位置検出装置>
図1は本発明に係る基板位置検出装置の概略構成を示す平面図であり、図2はその側面図、図3はその正面図である。
【0017】
平面視で円形状を呈する円形基板Wは、基台1の上部に配備された屈伸アーム3によって水平姿勢で支持される。基台1は、旋回用モータ1aを駆動することにより屈伸アーム3ごと旋回軸P0周りに旋回可能に構成されている。屈伸アーム3は、基台1の上部に回転軸P1周りで回転自在に取り付けられた第1アーム5と、この第1アーム5の先端部の回転軸P2にて回転自在に取り付けられた第2アーム7と、この第2アーム7の先端部の回転軸P3周りに回転自在に取り付けられた支持アーム9とを備えている。基台1に内蔵された進退用モータ1bを回転駆動することにより、第1アーム5が回転軸P1周りに回転し、第2アーム7が回転軸P2周りに第1アーム5と反対方向に回転し、支持アーム9が回転軸P3周りに第2アーム7と反対方向に回転するように、第1アーム5と、第2アーム7と、支持アーム9にはタイミングベルト(図示省略)が架け渡されている。その結果、支持アーム9が直線的に進退(図中の二点鎖線)するようになっている。支持アーム9の先端側には、Uの字状の支持部9aが形成されている。この支持部9aの上面には4個の突起9bが形成されており、円形基板Wを点接触で当接支持するようになっている。
【0018】
なお、上記の進退用モータ1bと、第1アーム5と、第2アーム7とは、本発明の進退駆動手段に相当するものである。
【0019】
基台1の上面で支持アーム9が進退する方向には、門型フレーム11が取り付けられている。この門型フレーム11の中央部分は、円形基板Wの周縁部分を覆うように平面視円弧状に形成され、この部分に4個の投光部13が下方に向けて光を照射するように埋設されている。また、各投光部13に対向する位置には、上方からの照射光を受光する4個の受光部15が埋設されている。対向している投光部13と受光部15は、一対で周縁検出部17(図1中に示すように上部から第1〜第4検出部17a〜17d)を構成し、各周縁検出部17は本発明における周縁検出手段に相当する。なお、周縁検出部17は、円形基板Wの周縁が検出できればよく、その構成は、上記の投光部13と受光部15とを互いに逆に取り付けた構成でもよく、また反射型センサで構成するようにしてもよい。
【0020】
周縁検出部17の構成について図4を参照して説明する。
投光部13は、赤外発光ダイオードやレーザーなどの光源部13aと、光源部13aからの照射光を収束するレンズ13bとを備えている。また、受光部15は、照射光を収束するレンズ15aと、収束された照射光を受ける2分割センサ15bとを備えている。この2分割センサ15bは、図5(a)に示すように、その受光部分が第1受光部15baと第2受光部15bbの2つに分割されている。
【0021】
各周縁検出部17(17a〜17d)は、図6に示すように制御部21に接続されており、各受光部15の信号が制御部21に与えられるようになっている。この制御部21には、上述した旋回用モータ1aと、進退用モータ1bと、後述する数式や制御プログラムなどを格納したメモリ23も接続されている。
【0022】
2分割センサ15bの第1受光部15baと、第2受光部15bbからの信号A,Bは、図5(b)に示すように円形基板Wの周縁(二点鎖線で示す)と2分割センサ15bとの位置関係に応じて変化する。
【0023】
すなわち、円形基板Wの周縁がt1の位置にある場合には、第1受光部15ba,第2受光部15bbともに全面に投光部13からの照射光が入射するので、図5(b)に示すように第1受光部15baからの信号A(図中の実線)も第2受光部15bbからの信号B(図中の点線)とも同じ信号レベルである。円形基板Wの周縁がt1からt2の位置に移動してくると、第2受光部15bbの受光面積が次第に減って遂にはゼロとなるので、信号Aは不変であるが信号Bが次第に減少してゼロとなる。さらに円形基板Wの周縁がt2からt3の位置にくると、第1受光部15baの受光面積が次第になってゼロとなるため、第1受光部15baからの信号Aも次第に減少してゼロとなる。
【0024】
制御部21は、上記の信号A,Bに基づいて出力信号R=(A−B)/(A+B)を求める。この出力信号Rは、図5(b)中に一点鎖線で示した信号(A−B)および二点鎖線で示した信号(A+B)から明らかなように、図5(c)のようになる。このようにして2分割センサ15bの第1受光部15baと第2受光部15bbとの信号A,Bから求めた出力信号Rを監視し、信号レベルが『1』となった時点で制御部21は円形基板Wの周縁検出時と判断するようになっている。このように制御部21は、2分割センサ15bからの信号A,Bを正規化して周縁検出を判断する出力信号Rを求めているので、経時変化などで投光部13の光強度が変動してもその影響を受けることなく正確に周縁を検出することができる。
【0025】
なお、投光部13の光強度変化を補償できるのであれば、受光部15の2分割センサ15bに代えて受光部が1つのものを採用してもよい。
【0026】
図7を参照する。
第1周縁検出部17a〜第4周縁検出部17dは、円形基板Wの外形に合わせて、半径rの円弧状となるように門型フレーム11に取り付けられているが、それらの中心位置は、支持アーム9に支持された円形基板Wを搬送した際に、その中心位置CPが搬送先の目標位置CPo に一致する場合における中心位置CPの軌跡上に位置する基準中心位置CPrefとなるように設定されている。なお、第1周縁検出部17a,第2周縁検出部17b,第3周縁検出部17c,第4周縁検出部17dの各取り付け位置は、L1(x1,y1)、L2(x2,y2)、L3(x3,y3)、L4(x4,y4)であるものとする。
【0027】
上記の基準中心位置CPref (x,y)は、各周縁検出部17a〜17dの取り付け位置L1〜L4から次のようにして求めることができる。
【0028】
第1周縁検出部17aと、第2周縁検出部17bと、第3周縁検出部17cとを用い、中心位置CPrefから第1周縁検出部17aと第2周縁検出部17bまでのそれぞれの距離が半径rに等しく同じ距離であるとすると、次の(1)式が成り立つ。
(x1−x)2 −(y1−y)2 =(x2−x)2 −(y2−y)2
……… (1)
【0029】
同様に、中心位置CPref から第2周縁検出部17bと第3周縁検出部17cまでのそれぞれの距離が半径rに等しく同じ距離であるとすると、次の(2)式が成り立つ。
(x2−x)2 −(y2−y)2 =(x3−x)2 −(y3−y)2
……… (2)
【0030】
さらに、中心位置CPref から第1周縁検出部17aと第3周縁検出部17cまでのそれぞれの距離が半径rに等しく同じ距離であるとすると、次の(3)式が成り立つ。
(x1−x)2 −(y1−y)2 =(x3−x)2 −(y3−y)2
……… (3)
【0031】
上記の(1)〜(3)式の関係から基準中心位置CPref のx座標,y座標及びその半径rは、次の式によって求めることができる。
【0032】
【数1】
【0033】
上記のようにして求められる基準中心位置CPref は、メモリ23に予め格納されている。また、メモリ23には、位置ずれがない状態で円形基板Wを搬送した場合に、各周縁検出部17によって周縁が同時に検出されたときの進退用モータ1bの駆動量も記憶されている。
【0034】
詳細は後述するが、制御部21は、上記のように取り付けられている第1周縁検出部17a〜第4周縁検出部17dの4個の周縁検出部17の位置関係L1〜L4と、それらが円形基板Wの周縁を検出した時点における進退用モータ1bの駆動量の各々と、上記の数式とに基づいて、支持アーム9に支持されている円形基板Wの中心位置(CP’)を求めることができる。そこで、予め判っている基準中心位置CPref からの偏差(ΔCP)を求め、この偏差(ΔCP)を打ち消すように基台1と進退用モータ1bを制御することにより、円形基板Wを進出させた際にその中心位置(CP’)が基準中心位置CPref とずれた状態であったとしても、それらが一致した状態の円形基板Wを搬送した場合と同じ結果にすることができる。
【0035】
次に、図8のフローチャートを参照して、上記のように構成された基板位置検出装置の動作について説明する。
【0036】
なお、円形基板Wは、図9に示すように支持アーム9に支持されているが、その中心位置CP’は、搬送した際に目標位置CPO に一致する中心位置(CP)とX,Yのそれぞれの方向にある距離だけずれているものとし、このずれがΔCPであるとする。
【0037】
ステップS1(周縁検出)
制御部21は、第1周縁検出部17a〜第4周縁検出部17dの全ての周縁検出部17が円形基板Wの周縁を検出するまで、進退用モータ1bを駆動して円形基板Wを門型フレーム11側に進出させる。上述したように円形基板Wが支持部9aに位置ずれした状態で支持されているため、この例では、まず第1周縁検出部17aが周縁を検出し(図9に示した状態)、次いで第2周縁検出部17b、第3周縁検出部17c、第4周縁検出部17dの順に周縁を検出してゆくことになる。
【0038】
ステップS2(中心位置と半径を求める)
第1周縁検出部17aが周縁を検出した時点の進退用モータ1bの駆動量と、メモリ23に格納されている位置ずれが無い場合の駆動量との差分を求め、同様に第2周縁検出部17b、第3周縁検出部17c、第4周縁検出部17dについても駆動量の差分を求める。これらのY座標の差分を、上述した基準中心位置CPref を求める数式の各周縁検出部17のY座標(y1〜y4)から差し引いた新たな座標値を用いて中心位置CP’のx,y座標と半径rを求める。周縁検出部17が4個配設されているため、中心を求めるのに必要な3個の組み合わせは4通りである。そこで、中心位置および半径を上述した数式に基づく4通りの式から求めておく。
【0039】
ステップS3(半径が誤差範囲を越える?)
円形基板Wの周縁にはノッチが形成されている場合があるが、この部分に周縁検出部17が位置すると、正確に中心を求めることができない。そこで、ノッチの影響を除去するために、求めた4つの半径rを比較する。そして、求めた半径rが誤差範囲を越えている場合にはステップS4に処理を移行し、それとともに求めた中心位置を後の処理から除外する。
【0040】
ステップS5(偏差を求める)
ステップS3から処理が移行してきた場合には4個の中心位置CP’、ステップS4から処理が移行してきた場合には3個の中心位置CP’のうちのいずれかを用いて基準中心位置CPref との偏差ΔCPを求める。
【0041】
ステップS6(偏差を打ち消すように搬送する)
制御部21は、上記のようにして求めた偏差ΔCPを打ち消すように旋回用モータ1aと進退用モータ1bとを制御し、位置ずれした状態で支持アーム9に支持されている円形基板Wを搬送する(図10参照)。具体的には、図9に示すように位置ずれした状態における目標位置CPOと回転軸P0との角度偏差がΔθであるので、この角度偏差Δθを打ち消すように制御部21が旋回用モータ1aを駆動する。次いで、偏差ΔCPに応じて進退用アーム1bの進出距離を制御することにより、円形基板Wの中心位置CP’が目標位置CPOに一致するように搬送することができる。
【0042】
なお、上記の実施例では、基台1を旋回用モータ1aにより旋回するように構成したが、水平方向(左右/前後)に移動自在に構成してもよい。この場合には、偏差ΔCPに応じて基台1を左右に移動するとともに偏差ΔCPに応じて支持アーム9を進出させればよい。また、上記のような屈伸アーム3に代えて屈伸することなく直線的に進退する支持アーム9で構成してもよい。
【0043】
(削除)
【0044】
また、基板1と、周縁検出部17を備えた門型フレーム11とを別体にして基板位置検出装置を構成するようにしてもよい。
【0045】
<基板処理装置>
上記のような基板位置検出装置を備えた基板処理装置について図11を参照して説明する。なお、この図は基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【0046】
この基板処理装置100は、上述した基板位置検出装置を備えた基板搬送機構110を中央部に有し、その周囲に、未処理あるいは処理済みの円形基板Wを積層収納する基板収納部130と、回転塗布処理や回転現像処理などを行う基板処理部150を配備して構成されている。
【0047】
このように構成されている基板処理装置100では、円形基板Wを基板搬送機構110が進出させる際に、円形基板Wが必ず周縁検出部17を備えた門型フレーム11の下方を通過するので、この時に上述したようにして円形基板Wの中心位置CP’を求め、偏差ΔCPを求める。そして、その偏差ΔCPを打ち消すように搬送することによって、搬送途中で位置検出をしながら位置ずれを補正して進出させることができ、円形基板Wの中心位置CP’と目標中心位置CPOとを一致させることができる。したがって、基板搬送機構110が基板処理装置100のどの位置にあっても円形基板Wの位置検出が可能であり、従来装置のように位置検出を行うために特定の位置(アライメントユニット)に移動する必要がなく、スループットを向上させることができる。
【0048】
なお、上記装置では、基板搬送機構110が基板位置検出装置と一体となっているが、これらが図12に示す基板処理装置200のように別体で構成されてもよい。
【0049】
すなわち、基板搬送機構210と、基板収納部230と、基板処理部250とを備え、周縁検出部17を備えた門型フレーム11を基板収納部230と、基板処理部250の搬送経路上に配備して構成する。このように構成した装置では、例えば、基板搬送機構210が円形基板Wを基板収納装置230から搬出して、その円形基板Wを基板処理部250に搬入する際に、偏差ΔCPに応じて基台1および支持アーム9を制御すればよい。
【0050】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項1に記載の基板処理装置によれば、円形基板を進出させて中心位置が搬送先の目標位置に一致する場合の基準中心位置との偏差を求め、この偏差を打ち消すように基板処理部に円形基板を進出させることによって円形基板の中心位置が目標位置に一致するように位置合わせを行うことができる。したがって、位置合わせのために一旦、特定の場所にまで円形基板を搬送する必要がなく、スループットを向上させることができる。
【0051】
また、請求項2に記載の基板処理装置によれば、基台がどのような位置にあっても支持アームを進退すれば円形基板の中心位置を検出することができ、素早く中心位置を求めることができる。
【0052】
(削除)
【0053】
(削除)
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る基板位置検出装置の概略構成を示す平面図である。
【図2】 基板位置検出装置の側面図である。
【図3】 基板位置検出装置の正面図である。
【図4】 周縁検出部の概略構成を示す図である。
【図5】 2分割センサと円形基板の位置関係による出力変化を説明する図である。
【図6】 制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図7】 各周縁検出部の配置を説明する図である。
【図8】 動作を示すフローチャートである。
【図9】 円形基板が位置ずれした状態を説明する図である。
【図10】 搬送の説明に供する図である。
【図11】 本発明に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図12】 基板処理装置の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
W … 円形基板
1 … 基台
1b … 進退用モータ(進退駆動手段)
5 … 第1アーム(進退駆動手段)
7 … 第2アーム(進退駆動手段)
9 … 支持アーム
11 … 門型フレーム
13 … 投光部
15 … 受光部
17 … 周縁検出部(周縁検出手段)
17a … 第1周縁検出部
17b … 第2周縁検出部
17c … 第3周縁検出部
17d … 第4周縁検出部
21 … 制御部(制御手段)
23 … メモリ
CP … 中心位置
CPref … 基準中心位置
CPO … 目標位置
100,200 … 基板処理装置
110,210 … 基板搬送機構
130,230 … 基板収納部
150,250 … 基板処理部
Claims (2)
- 円形基板に対して所定の処理を施す基板処理装置であって、
水平面内で移動自在に構成された基台と、前記基台に配設され、円形基板を水平姿勢で支持する支持アームと、前記支持アームを進退駆動する進退駆動手段とを有する基板搬送機構と、
円形基板に対して所定の処理を施す基板処理部と、
円形基板の外形に合わせて円弧状に、かつ、前記支持アームに支持された円形基板が搬送先の目標位置にある場合に円形基板の中心位置に前記円弧の中心が一致するように配設され、円形基板の周縁を検出する少なくとも3個の周縁検出手段と、
前記基板搬送機構の支持アームを進出させた際に、前記各周縁検出手段が前記支持アームに支持されている円形基板の周縁を検出した時点における前記進退駆動手段の駆動距離と、前記各周縁検出手段の取り付け位置とに基づいて前記支持アームに支持されている円形基板の中心位置を求めるとともに、前記円弧の中心を基準とした基準中心位置からの偏差を求め、この偏差を打ち消すように前記基板搬送機構を制御して前記円形基板を前記基板処理部に搬送させる制御手段とを備えるとともに、
前記各周縁検出手段は、前記基板搬送機構とは別体で、前記基板処理部への基板の搬送経路上に備えられ、
前記制御手段は、前記基板処理部に対して基板を進出させる際に、基板が前記各周縁検出手段を通過する進出途中で位置検出をしながら、位置ずれを補正するように、前記基板搬送機構の支持アームを制御することを特徴とする基板処理装置。 - 請求項1に記載の基板処理装置において、前記各周縁検出手段を前記基台に配設したことを特徴とする基板処理装置。
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