JP4601452B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

この発明は、半導体ウエハなどの基板を回転させながら処理液を供給して該基板に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に関するものである。
半導体ウエハ等の基板の処理工程においては、例えば、回転塗布(スピンコート)により、基板の表面全体にフォトレジスト等の薄膜を形成した後、この薄膜の不要部分をエッチング除去する処理が行われる場合がある。例えば、一般的に基板において成膜が必要なのは基板表面のデバイス形成領域のみであり、基板表面の周縁部および周端面に形成された薄膜は不要となる。そればかりでなく、他の装置との接触により、基板表面の周縁部および周端面に形成された薄膜が剥がれたりすることがあり、これが原因となって歩留まりの低下や基板処理装置自体のトラブルが起こることがある。
そこで、基板表面の周縁部および周端面に形成された薄膜を選択的にエッチング等して処理するために、例えば、特許文献1に記載された装置が提案されている。この装置では、その表面全体にフォトレジストの薄膜が形成された基板をスピンチャックで吸引保持するとともに、回転させる。そして、ノズルを回転している基板表面の周縁部上に相当する供給位置に移動させて処理液を供給することで、基板表面の周縁部および周端面に形成された薄膜を除去している。
特開平9−17706号公報(第3頁、第4頁、図1)
ところで、上記した基板処理は基板表面の略中央部に形成された非処理部の周辺から一定範囲の薄膜を除去するために行われるが、この除去範囲、つまり周端面から内側に向かってエッチング除去される幅(以下、「周縁エッチング幅」という)の寸法精度を厳格に管理することが望まれる。特に、薄膜として銅などのメタル層が基板表面に形成された場合には、上記基板処理では周端面(ベベル)近傍でのメタル除去を目的とするため、周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することが要求される。このような要求に応えるために、従来装置のようなノズルを基板表面の周縁部上に固定させて処理液を吐出させる場合には、基板の物理的な中心と回転中心とをより精度良く一致させる必要が生じる。しかしながら、基板の外形寸法にはばらつき(例えば、基板1枚当たりの直径が円周方向に一定でなかったり、複数の基板を処理する際に各基板の直径がロットごとに異なる場合)が存在するため、従来装置では、周縁エッチング幅を高精度に制御することは困難であった。すなわち、従来装置では、基板の外形寸法のばらつきに起因してノズルと基板の周端面との距離が所望値、つまり周縁エッチング幅に正確に一致していない状態のまま、ノズルを基板表面の周縁部上に固定させて処理液を吐出させているので、周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することは困難であった。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板の周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することのできる基板処理装置を提供することを目的とする。
この発明にかかる基板処理装置は、基板を回転させながら処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の周縁部に処理液を供給する第1ノズルおよび第1ノズルに対して基板の回転方向の上流側で処理液を供給する第2ノズルを有し、基板の径方向に移動自在で、かつ基板の回転軸方向と平行に伸びる回動軸回りに回動自在に配置されるベベルユニットと、ベベルユニットを駆動して第1ノズルおよび第2ノズルを基板の周縁部に対向する対向位置と、基板から離間した離間位置とに移動させる駆動機構と、第1ノズルに対して基板の回転方向の下流側に設けられる第1検出部および第2ノズルに対して基板の回転方向の上流側に設けられる第2検出部を有し、基板の周端面と第1ノズルおよび第2ノズルとの間の距離を非接触で検出する検出手段と、検出手段からの検出信号に基づき駆動機構を制御することで、ベベルユニットを基板の径方向に移動させる、または回動軸回りに回動させて第1ノズルおよび第2ノズルの基板の周端面からの距離を調整する制御手段とを備えたことを特徴としている。
このように構成された発明では、回転する基板の周端面とノズルとの間の距離が検出手段により非接触で検出される。そして、検出手段からの検出信号に基づきベベルユニットが駆動機構により移動される。このため、基板の回転に伴って基板の回転中心からの基板の周端面の位置が変化する場合であっても、基板の周端面の位置に追随させてノズルの位置を調整することができる。その結果、基板の外形寸法にばらつきがある場合であっても、基板の周端面の位置を基準としてノズルの位置が合わされることにより、基板の周端面とノズルとの間の距離を一定に保つことができる。したがって、ノズルから回転する基板の周縁部に処理液を供給することで周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することができる。さらに、基板に非接触で基板の周端面とノズルとの間の距離を検出しているので、基板が損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
ここで、検出手段をベベルユニットに固定的に取り付けて、駆動機構によりベベルユニットを駆動することで検出手段とノズルとを一体的に移動させるように構成してもよい。このように構成することで、検出手段とノズルとの間の距離は常に一定となるため、検出手段は基板の周端面の位置を検知するのみで、効率的に基板の周端面とノズルとの間の距離を検出することができる。したがって、検出手段の構成を簡素にするとともに、迅速な検出が可能となる。
また、基板の周端面に対してノズルを相対的に位置決めして周縁エッチング幅を制御するという観点からは、検出手段をノズル近傍に1つだけ備えるようにすればよい。しかしながら、ノズルからの処理液の影響を考慮した場合には検出手段を次のように構成するのが望ましい。すなわち、検出手段を2個設けて2個の検出手段をノズルから離れた位置に配置するのが望ましい。このように構成することで、検出手段はノズルから離れて配置されるのでノズルからの処理液が跳ね返るなどして検出手段に付着するのを防止することができる。しかも2個の検出手段がノズルを挟んで設けられることで、検出手段がノズル近傍に配置されてなくとも2個の検出手段からの各検出信号に基づいてノズルが対向配置された基板の周端面の位置を算出することができる。したがって、ノズルからの処理液の影響を受けることなく、基板の周端面の位置を正確に検出することができる。
このような検出手段としては次のようなものを用いることができる。例えば、検出手段は基板の周縁部を撮像する撮像部と、撮像部からの信号を画像処理して基板の周端面の位置を検知する処理部とを備え、処理部によって検知された基板の周端面の位置から基板の周端面とノズルとの間の距離を検出するように構成してもよい。また、検出手段は基板の周縁部を横切るように光を投光する投光部と、投光部からの光を受光する受光部とを備え、受光部が受光する光量変化から基板の周端面の位置を検知することで基板の周端面とノズルとの間の距離を検出するように構成してもよい。
この発明にかかる基板処理装置は、基板を回転させながら処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板の周縁部に処理液を供給し、基板の周縁に移動自在に配置される第1ノズルと、第1ノズルに対して基板の回転方向の上流側で処理液を供給し、基板の周縁に移動自在に配置される第2ノズルと、第1ノズルおよび第2ノズルを駆動して基板の周縁部に対向して移動させるノズル駆動機構と、第1ノズルに対して基板の回転方向の下流側に設けられる第1検出部および第2ノズルに対して基板の回転方向の上流側に設けられる第2検出部を有し、基板の周端面と第1ノズルおよび第2ノズルとの間の距離を非接触で検出する検出手段と、検出手段からの検出信号に基づきノズル駆動機構を制御することで、第1ノズルの基板の周端面からの距離を調整し、第2ノズルの基板の周端面からの距離を調整する制御手段とを備えたことを特徴としている。
このように構成された発明では、回転する基板の周端面とノズルとの間の距離が検出手段により非接触で検出される。そして、検出手段からの検出信号に基づきノズルがノズル駆動機構により移動される。このため、基板の回転に伴って基板の回転中心からの基板の周端面の位置が変化する場合であっても、基板の周端面の位置に追随させてノズルの位置を調整することができる。
この発明によれば、検出手段が基板に対して非接触に基板の周端面とノズルとの間の距離を検出し、検出手段からの検出信号に基づいてベベルユニットまたはノズルを駆動させているので、基板の周端面の位置を基準としてノズル位置が調整される。したがって、ノズルから回転する基板の周縁部に処理液を供給することで周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することができる。しかも、基板に非接触で基板の周端面とノズルとの間の距離を検出しているので、基板が損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
図1は、この発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。図2は、図1の基板処理装置の部分平面図である。また、図3は、図1の基板処理装置の部分拡大図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板表面の周縁部からメタル層やフォトレジスト層などの薄膜をエッチング除去するベベルエッチング装置である。具体的には、基板表面の周縁部に化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水またはDIW等のリンス液(以下、「処理液」という)を供給することで、基板Wに対して薬液処理、リンス処理等を施す装置である。
この基板処理装置では、真空チャック1が設けられており、基板Wの表面Wfを下方に向けたフェースダウン姿勢のまま基板Wの裏面Wbの略中央部が真空チャック1により吸引保持される。これにより、基板表面Wfに例えばメタル層やフォトレジスト層などの薄膜TFを形成してなる基板Wがフェースダウン姿勢で、かつ略水平姿勢で所定の基板処理位置に位置決めされる。また、真空チャック1の後端部には、モータ2が連結されており、装置全体を制御する制御ユニット3からの動作指令に応じて鉛直軸回りに回転駆動される。このモータ駆動により真空チャック1が回転することで、真空チャック1に保持された基板Wが鉛直軸方向に伸びる回転軸(回転中心A0)回りに回転する。
また、真空チャック1に保持された基板Wの周縁には、ベベルユニット11A,11Bがそれぞれ水平方向に移動自在に設けられている。詳しくは、ベベルユニット11A,11Bは、基板Wの径方向に沿って、あるいは鉛直軸方向(基板Wの回転軸方向)に伸びる回動軸(回動中心A1)回りに移動自在に設けられている。これらベベルユニット11A,11Bには駆動機構12A,12Bがそれぞれ連結されている。そのため、制御ユニット3からの動作指令に応じて駆動機構12A,12Bが作動することでベベルユニット11A,11Bを基板Wの周縁部に近接させて、ベベルユニット11A,11Bに設けられた後述する処理液ノズルを基板Wの周縁部に対向する対向位置P1に位置決めしたり(実線位置)、逆に処理液ノズルを基板Wから離れた退避位置P2に位置決めする(破線位置)ように構成されている。なお、駆動機構12の構成および動作については後で詳述する。
2つのベベルユニット11A,11Bはともに同一構成を有しており、薬液供給ユニット13からエッチング処理に適した薬液の供給を受けて後述するようにエッチング処理を実行したり、リンス液供給ユニット14から純水やDIWなどのリンス液の供給を受けて後述するようにリンス処理を実行する。また、ガス供給ユニット15がベベルユニット11A,11Bのガスノズルに接続されており、各ノズルに窒素ガスを供給する。より詳しくは、ベベルユニット11A,11Bは以下のように構成されている。なお、両ベベルユニット11A,11Bは同一構成であるため、ベベルユニット11Aの構成のみを説明し、ベベルユニット11Bの構成説明は省略する。
図3に示すように、ベベルユニット11Aは、2つの本体部材111,112を連結してなるユニット本体を有している。このユニット本体では、本体部材111,112の間に基板Wの厚みよりも若干広い隙間SPが形成されており、駆動機構12Aの作動によりベベルユニット11Aが基板Wの周縁部に近接すると、基板Wの周端面がベベルユニット11Aの内部に入り込み、基板裏面Wbおよび基板表面Wf(薄膜形成面)がそれぞれ本体部材111,112と対向する。
これらの本体部材111、112のうち基板裏面Wbと対向する裏面側本体部材111には、ガスノズル113が設けられている。このガスノズル113は上記したようにガス供給ユニット15と接続されており、基板裏面Wb側から周縁部に向けて窒素ガスを吐出する。これによって、後述するようにしてベベルエッチング処理(エッチング処理+リンス処理)中に処理液(薬液やリンス液)が基板裏面Wbに飛散して付着するのを防止してベベルエッチング処理の安定化を図っている。なお、この実施形態では、ガスノズル113に窒素ガスを供給しているが、空気や他の不活性ガスなどを吐出するように構成してもよい。
もう一方の表面側本体部材112には、ガスノズル114および2つの処理液ノズル115,116(本発明の「ノズル」に相当)が設けられている。ガスノズル114は、ガスノズル113と同様に、ガス供給ユニット15と接続されており、基板表面Wf側から周縁部に向けて窒素ガスを吐出する。これによって、ベルヌーイ効果を発揮させて基板表面Wfを表面側本体部材112に近接状態で吸着させながら浮上させ、基板表面Wfと表面側本体部材112との離間距離を一定に保っている。
また、2つの処理液ノズル115,116はガスノズル114よりも基板外周側に設けられ(図3の左手側)、一方が薬液吐出用の薬液ノズル115、他方がリンス液吐出用のリンス液ノズル116となっている(図2)。薬液ノズル115はリンス液ノズル116に対して基板回転方向の上流側に設けられている。そして、薬液ノズル115は薬液供給ユニット13と接続される一方、リンス液ノズル116はリンス液供給ユニット14に接続されている。このため、制御ユニット3からの動作指令に応じて薬液供給ユニット13から薬液が圧送されると、薬液ノズル115から基板表面Wfの周縁部に向けて薬液が吐出される一方で、リンス液供給ユニット14からリンス液が圧送されると、リンス液ノズル116から基板表面Wfの周縁部に向けてリンス液が吐出される。なお、この実施形態では、薬液ノズル115とリンス液ノズル116の2つの処理液ノズルを、薬液ノズル115がリンス液ノズル116に対して基板回転方向の上流側に位置するように設けているが、処理液ノズルの個数、配置等については任意である。リンス液ノズル116を薬液ノズル115に対して基板回転方向の上流側に位置するように設けてもよい。
また、これら処理液ノズル115,116の先端には、断面形状が台形形状を有し、基板表面Wfと平行な対向面が形成される処理規定部材117が取り付けられており、基板表面Wfの周縁部と近接配置される(図3)。このため、例えば制御ユニット3からの動作指令に応じて薬液供給ユニット13から薬液が圧送されると、薬液ノズル115から薬液が吐出され、処理規定部材117と基板表面Wfの周縁部との間に形成される微小空間GPにおいて薬液による液密状態が形成されるとともに、薬液の一部は処理規定部材117よりも基板外周側に広がる。したがって、処理規定部材117よりも基板Wの径方向内側(図3の右手側)には薬液は供給されず、その結果、薬液によるエッチング範囲、つまり周縁エッチング幅EHは処理規定部材117の位置により決定される。さらに言えば、上記したようにベベルユニット11Aの移動量を連続的に設定することができるため、ベベルユニット11Aの移動量を制御することで処理規定部材117の位置を変更させて周縁エッチング幅EHを任意の値に調整することができる。
上記においては薬液を薬液ノズル115に圧送する場合について説明したが、リンス液をリンス液ノズル116に圧送する場合も上記と同様である。つまり、制御ユニット3からの動作指令に応じてリンス液供給ユニット14からリンス液が圧送されると、リンス液ノズル116からリンス液が吐出され、処理規定部材117と基板表面Wfの周縁部との間に形成される微小空間GPにおいてリンス液による液密状態が形成されるとともに、リンス液の一部は処理規定部材117よりも基板外周側に広がる。これによって、リンス液が供給される範囲をコントロールすることが可能となっている。
また、図2に示すように、基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出するために、基板Wの周縁部を撮像する2個のCCD21,22(本発明の「撮像部」に相当)と、CCD21,22からの画像信号を処理して基板Wの周端面の位置を検知する画像処理部23(本発明の「処理部」に相当)とがベベルユニット11Aに設けられている。2個のCCD21,22は、基板Wの回転中心A0とベベルユニット11Aの回動中心A1とを結ぶ線分LSを中心として略対称に設けられ、ベベルユニット11Aが対向位置P1に配置された際に基板Wの周縁部を撮像する。ここで、CCD21は薬液ノズル115の上流側に薬液ノズル115から離れて配設される一方、CCD22はリンス液ノズル116の下流側にリンス液ノズル116から離れて配設されている。
このように2個のCCD21,22を配設しているのは、次のような理由による。すなわち、基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出するという点では、CCDは処理液ノズル115,116の近傍に1つだけ備えるようにすればよい。しかしながら、CCDを処理液ノズル115,116の近傍に配置した場合には、ノズルからの処理液が跳ね返るなどしてCCDに付着して検出精度を劣化させる場合がある。そこで、上記のようにCCD21,22を処理液ノズル115,116から離れて配置させることで、処理液が付着するのを防止できる。しかも、2個のCCD21,22を処理液ノズル115,116を挟んで配設することによって、2個のCCD21,22からの各画像信号に基づき、処理液ノズル115,116が対向配置された基板Wの周端面の位置を的確に算出することができる。したがって、処理液ノズル115,116からの処理液の影響を受けることなく、基板Wの周端面の位置を正確に検出することができる。
これらCCD21,22は、ベベルユニット11Aが対向位置P1に位置決めされた際に撮像面を基板表面Wf側に向けた状態で基板Wの周縁部、つまり基板Wと基板Wの外形周囲の空間との境界(基板Wの外形輪郭線)を撮像する。そのため、CCD21,22の撮像範囲は、周縁エッチング幅EHを任意に調整した際にも、基板Wの回転に伴う基板Wの回転中心A0からの基板Wの周端面の位置変化を捕捉し得るような範囲に設定されている。
CCD21,22によって撮像された基板Wの周縁部の各々の像は、画像信号として画像処理部23に出力される。そして、画像処理部23によって2値化処理等の所定の信号処理を施すことにより、基板Wの外形輪郭線を抽出して基板Wの周端面の位置を検知する。ここで、CCD21,22はベベルユニット11Aに固定的に取り付けられているので、CCD21,22と処理液ノズル115,116との間の相対距離は一定である。したがって、基板Wの周端面の位置を検知することで基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出することができる。
なお、処理対象としている基板Wには、切欠部が施されていることが多い。例えば、基板Wとして半導体ウエハでは、ウエハ面内の結晶学的基準方位を示すために、ノッチNTなどの切欠部が形成されている(図2)。この場合、CCD21,22がノッチNT部分を撮像して、撮像された画像をもとに画像処理部23が基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出すると、正確な距離を検出することができない。そこで、ノッチNTの影響を排除するため、画像処理部23にフィルタリング機能をもたせることが望ましい。
具体的には、例えば画像処理部23に予めノッチNTのパターン形状を認識させておき、CCD21,22から得られる画像パターンと照合(パターンマッチング)させる。そして、CCD21,22から得られる画像パターンに画像処理部23に認識させたノッチNTのパターン形状と一致する部分が含まれる場合には、一致する部分(ノッチNT全体が画像パターンに含まれる場合には全部)のパターン情報を距離検出の基礎情報から削除すればよい。このように構成することで、ノッチNT部分を除く画像情報から基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出することができ、正確な距離が得られる。
また、画像処理部23は制御ユニット3に接続され、制御ユニット3は、画像処理部23によって検出された基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離(以下、単に「検出距離」という)と、所望の周縁エッチング幅EHとなるようにレシピ等に設定される、基板Wの周端面から処理液ノズル115,116までの設定距離(以下、単に「設定距離」という)とを対比して、検出距離と設定距離との間の位置ずれ量を算出する。そして、制御ユニット3は、検出距離と設定距離との間の位置ずれ量に応じて駆動機構12を作動させて、所望の周縁エッチング幅EHとなるようにベベルユニット11Aを駆動する。
次に、ベベルユニット11A,11Bを駆動する駆動機構12A,12Bについて説明する。なお、駆動機構12A,12Bは同一構成であるため、駆動機構12Aの構成のみを説明し、駆動機構12Bの構成説明は省略する。駆動機構12Aは、2個のCCD21,22に対応してそれぞれ、2個のモータM1,M2を有しており、これら2個のモータM1,M2がベベルユニット11Aに連結されている。制御ユニット3はモータM1,M2を作動させることでベベルユニット11Aを水平方向に、基板Wの径方向に沿って基板Wの周縁部に近接する方向にまたは逆に離間させる方向に移動させたり、回動中心A1回りに回動させたりすることができる。このようなモータM1,M2を備えた駆動機構としては、ガイドおよびボールネジを用いた送りネジ機構などの公知の機構を採用することができる。また、駆動機構としてモータに限らず、エアシリンダ等のアクチェータ全般を用いてもよい。
モータM1,M2からの駆動力はベベルユニット11Aに対して、基板Wの回転中心A0とベベルユニット11Aの回動中心A1とを結ぶ線分LSを中心として略対称に、しかも該線分LSと平行な方向に作用する。したがって、制御ユニット3からの動作指令に基づき2個のモータM1,M2が同期駆動される場合(すなわち、モータM1からの駆動力とモータM2からの駆動力の大きさが等しく、同一方向である場合)には、線分LSを中心に均等な力がベベルユニット11Aに作用することとなり、ベベルユニット11Aは回動することなく、基板Wの径方向に沿って平行移動する。このように2個のモータM1,M2で駆動させることで、ベベルユニット11Aの位置決め精度を高めることができる。ここで、モータM1,M2を順方向に駆動させると基板Wの周縁部に近接し、モータM1,M2を逆方向に駆動させると逆に離間する。
一方で、2個のモータM1,M2のうちいずれか一方のモータのみを駆動させた場合あるいは互いのモータの駆動方向(回転方向)を異ならせた場合には、線分LSを中心に非対称な力がベベルユニット11Aに作用することとなり、ベベルユニット11Aは回動中心A1回りに回動する。例えば、モータM1のみを順方向に駆動させた場合、あるいはモータM1を順方向にモータM2を逆方向に駆動させた場合には、ベベルユニット11Aは回動中心A1回りに時計回りに回動する。
次に、上記のように構成された基板処理装置の動作について図4および図5を参照しつつ説明する。図4は、図1の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。また、図5は、図1の基板処理装置の動作を説明するための図である。この装置では、基板Wの表面Wfにメタル層やフォトレジスト層などの薄膜TFが形成された基板Wがフェースダウン姿勢で、かつ略水平姿勢で搬入されると、該基板Wに対してベベルエッチング処理(エッチング処理+リンス処理+乾燥処理)が実行される。
先ずステップS1で基板Wが基板表面Wfを下方に向けて搬送されてきた基板Wの裏面Wbの略中央部を真空チャック1により吸引保持する。このとき、両ベベルユニット11A,11Bは基板Wの周縁部から離間した離間位置P2に位置決めされており(図1の破線位置)、基板Wとの干渉が防止されている。
そして、モータ2の駆動を開始させて基板Wを回転させる(ステップS2)。また、ステップ2と同時、あるいは前後して両ベベルユニット11A,11Bを基板Wの周縁部に近接移動させて対向位置P1(図1の実線位置)に位置決めする(ステップS3)。すなわち、基板処理装置の操作パネル(図示省略)を介してオペレータが基板種類や薄膜種類などに対応するレシピを選択すると、そのレシピで予め設定された移動量だけベベルユニット11A,11Bがそれぞれ基板内周側(図3の右手側)に移動されて周縁エッチング幅EHに対応するように処理規定部材117が位置決めされる。
また、ベベルユニット11A,11Bの対向位置P1への位置決めと同時、あるいは前後してCCD21,22による基板Wの周縁部の撮像を開始する(ステップS4)。撮像された画像は画像処理部23に送出され、画像処理部23において基板Wの周端面の位置が検知される。なお、処理液ノズル115,116(および処理規定部材117)と、CCD21,22との間の距離は一定であるため、基板Wの周端面の位置が検知されることで基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離が検出される。
ここで、CCD21,22が基板Wの周縁部に施されたノッチNTを撮像して、ノッチNTを含む画像信号が画像処理部23に送出される場合であっても、画像処理部23においてノッチNTにかかる画像情報がフィルタリングされることで取り除かれる。したがって、ノッチNT部分を除く画像情報をもとに基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離が検出されるので、正確な検出距離が得られる。
そして、制御ユニット3において画像処理部23によって検出された検出距離と、レシピで設定される設定距離とが対比され、検出距離と設定距離との間の位置ずれ量が算出される。制御ユニット3は、位置ずれ量に応じてモータM1,M2の少なくともいずれか一方を駆動して周縁エッチング幅EHに対応するように基板Wの周端面からの処理液ノズル115,116の距離が調整される。
例えば図5(a)に示すような場合、つまり画像処理部23にて検知される基板位置(基板Wの外形輪郭線)Gaと、レシピで設定される設定距離にある基板位置(基板Wの外形輪郭線)Waとの間の距離偏差が両CCD21,22においてほぼ一定である場合には、制御ユニット3は次のようにモータM1,M2を駆動すればよい。すなわち、制御ユニット3はモータM1とモータM2とを同期駆動してベベルユニット11A,11Bを基板内周側に移動させて検知位置Gaと設定位置Waとを一致させるようにすればよい。ここで、設定位置Waは所望の周縁エッチング幅EHとなるようにレシピで設定された位置にベベルユニット11A,11B(処理液ノズル115,116)を位置決めした際にCCD21,22にて補足されるべき適正な基板位置(基板Wの外形輪郭線)を示す。
また、図5(b)に示すような場合、つまり画像処理部23にて検知される基板位置(基板Wの外形輪郭線)Gbが、CCD21において設定位置Waに対して基板外周側にあり、CCD22において設定位置Waに対して基板内周側にあるような場合には、制御ユニット3は次のようにモータM1,M2を駆動すればよい。すなわち、制御ユニット3はモータM1のみを順方向に駆動させるか、モータM2のみを逆方向に駆動させるか、またはモータM1を順方向に駆動させるとともに、モータM2を逆方向に駆動させるようにすればよい。このように駆動させることで、ベベルユニット11A,11Bを時計回りに回動させて検知位置Gbと設定位置Waとを一致させることができる。
このように、基板Wの周端面からの処理液ノズル115,116の距離が調整された状態で、ガスノズル113,114から基板Wに向けて窒素ガスが吐出される。また、薬液供給ユニット13からエッチング処理に適した薬液が薬液ノズル115に圧送されて処理規定部材117と基板表面Wfの周縁部との微小空間GPにおいて薬液による液密状態が形成されるとともに、薬液の一部は処理規定部材117よりも基板外周側に広がる。これによって、周縁エッチング幅EHは処理規定部材117の位置により決定される周縁エッチング幅EHで基板表面Wfの周縁部から不要物(薄膜TF)がエッチング除去される(ステップS5−1;エッチング処理)。このエッチング処理が基板回転に伴い連続的に行われて基板表面Wfの周縁部を所定の周縁エッチング幅EHで正確に、しかも外周全体にわたって均一にエッチング除去される。
このエッチング処理と同時に、リンス液供給ユニット14からリンス液がリンス液ノズル116に圧送されて基板Wの周端面から一定の位置にリンス液が供給される。これによって、エッチング除去された基板表面Wfの周縁部に対してリンス処理が実行される(ステップS5−2;リンス処理)。ここで、CCD21,22は薬液ノズル115およびリンス液ノズル116から離れた位置に配置されている。更に、ガスノズル113,114から窒素ガスが吐出されることによって薬液とリンス液は基板Wの回転下流側のCCD22に届く前に除去される。したがって、CCD21,22に処理液が付着するのが防止される。
こうして、エッチング処理およびリンス処理が完了すると、両ベベルユニット11A,11Bを移動させて基板Wの周縁部から離間した離間位置P2に位置決めする(ステップS6)。そして、モータ2の回転速度を高めて基板Wを高速回転させる。これによって、基板Wに付着する液体成分を更に振り切って基板Wを乾燥させた(ステップS7;乾燥処理)後、基板Wの回転を停止させる(ステップS8)。こうしてベベルエッチング処理が完了すると、搬送アーム等による基板Wの受け取りが可能であることを確認した上で真空チャック1による基板保持を解除する(ステップS9)。その後、ベベルエッチング処理を受けた基板Wを搬送アーム等に受け渡す。これにより、一連のベベルエッチング処理の動作が終了する。
以上のように、この実施形態によれば、CCD21,22と画像処理部23を用いて回転する基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を非接触で検出している。そして、検出信号に基づきベベルユニット11A,11Bを駆動することで処理液ノズル115,116(および処理規定部材117)の位置を調整している。このため、基板の周端面の位置を基準として処理液ノズル115,116の位置が合わされ、基板の周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を一定に保つことができる。したがって、処理液ノズル115,116から回転する基板Wの周縁部に処理液を供給することで周縁エッチング幅を正確に、しかも基板全周にわたって均一に制御することができる。さらに、基板Wに非接触で基板Wの周端面の位置を検出しているので、基板Wが損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
また、この実施形態によれば、CCD21,22をベベルユニット11A,11Bに固定的に取り付けて、ベベルユニット11A,11Bを駆動することでCCD21,22と処理液ノズル115,116(および処理規定部材117)とを一体的に移動させている。これにより、CCD21,22と処理液ノズル115,116との間の距離は常に一定となるため、CCD21,22は基板Wの周端面の位置を検知するのみで、効率的に基板Wの周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出することができる。したがって、検出手段の構成を簡素にするとともに、迅速に検出することができる。
さらに、この実施形態によれば、2個のCCD21,22はそれぞれ、処理液ノズル115,116から離れて配設されているので、処理液ノズル115,116から処理液が跳ね返るなどしてCCD21,22に付着するのを防止することができる。しかも、2個のCCD21,22を処理液ノズル115,116を挟んで設けることによって、処理液ノズル115,116が対向配置された基板Wの周端面の位置を的確に算出することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、検出手段の検出部(撮像部)としてCCD21,22を用いているが、これに限定されない。例えば、図6に示すように、基板Wの周縁部を横切るように光を投光する投光部24と、投光部からの光を受光する受光部25とを設けて、受光部25が受光する光量変化から基板の周端面の位置を検知することで基板の周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出するようにしてもよい。具体的には、ベベルユニット(図示省略)の駆動方向(基板Wの径方向)に沿ってライン状に投光部24と受光部25を配置して、基板Wによって遮光される光量と、基板Wの外側を通過していく光量から基板の周端面の位置を検出するようにしてもよい。この場合においても、処理液の影響を排除する観点から投光部24ならびに受光部25を処理液ノズルから離れて配置するのが望ましい。
また、検出手段として基板の周端面までの距離を検出する光学式距離センサを用いてもよい。この場合は、投光部から投射され基板Wの周端面で反射する反射光(レーザ光等)を受光部で受光することにより、例えば三角測量法によってセンサから基板Wの周端面までの距離(あるいは基板Wの周端面の位置の変位量)を検知することができる。
また、上記実施形態では、CCD21,22などの検出部(撮像部)をベベルユニット11A,11Bに固定的に取り付けているが、検出部(撮像部)をベベルユニット11A,11Bとは別に設けて、ベベルユニット11A,11Bの外部から基板の周端面と処理液ノズル115,116との間の距離を検出するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、CCDを2個設けているが、処理液の影響および検出精度の観点から許される場合、例えば処理液ノズルの近傍に配置できる場合には、CCDは1個であればよい。同様に、駆動手段についてもモータM1,M2を2個設けているが、位置決め精度の観点から許される場合には、駆動手段は1個あればよい。
また、上記実施形態では、2つのベベルユニット11A,11Bを基板Wの両側に対向配置してベベルエッチング処理を行っているが、ベベルユニットの個数、配置関係や形状などについては任意である。
また、上記実施形態では、基板表面Wfを下方に向けて(フェースダウン姿勢で)基板Wの下方から基板表面Wfの周縁部に処理液を供給してベベルエッチング処理しているが、基板表面Wfを上方に向けて(フェースアップ姿勢で)基板Wの上方から基板表面Wfの周縁部に処理液を供給してベベルエッチング処理するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、基板Wを鉛直軸方向に伸びる回転軸(回転中心A0)回りに回転駆動しているが、回転軸を90度傾けて基板Wを保持して回転するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、モータM1,M2を作動させてベベルユニット11Aを位置決めするようにしているが、対向位置P1への位置決めはモータM1,M2を駆動することで移動し、画像処理部23によって検出された検出距離と設定距離との間の位置ずれは、処理液ノズルを移動させるノズル移動機構によって調整するようにしてもよい。例えば図7に示すように構成してもよい。
図7に示すように、ベベルユニット11Cはチューブ状の処理液ノズル115C、116Cを本体部材111Cに形成された透孔190に位置して、ノズル移動機構191に移動自在に保持される。ノズル移動機構191は、モータとガイドおよびボールネジを用いた送りネジ機構などの公知の機構を採用することができ、本体部材111Cの上面側に固定配置される。
この構成によれば、ベベルユニット11Cの対向位置P1への位置決めは次のように行われる。先ず、モータM1,M2により粗動にてベベルユニット11Cが対向位置P1に配置される。そして、制御ユニット3は基板Wの周端面と処理液ノズル115C(116C)との位置ずれ量に応じてノズル移動機構191を微動して周縁エッチング幅EHに対応するように基板Wの周端面からの処理液ノズル115C(116C)の距離が調整される。すなわち、この実施形態によれば、エッチング処理中にベベルユニット11Cは動かず、処理液ノズルのみが動くものである。
この発明は、半導体ウエハなどの基板を回転させながら処理液を供給してベベルエッチング処理などの処理を施す基板処理装置に適用することができる。
この発明にかかる基板処理装置の全体構成を示す図である。 図1の基板処理装置の部分平面図である。 図1の基板処理装置の部分拡大図である。 図1の基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 図1の基板処理装置の動作を説明するための図である。 図1の基板処理装置の変形形態を示す図である。 図1の基板処理装置の変形形態を示す図である。
符号の説明
3…制御ユニット(制御手段)
11A,11B,11C…ベベルユニット
12A,12B…モータ(駆動機構)
21,22…CCD(撮像部)
23…画像処理部(処理部)
24…投光部
25…受光部
115,115C…薬液ノズル(ノズル)
116,116C…リンス液ノズル(ノズル)
191…ノズル移動機構(ノズル駆動機構)
M1,M2…モータ(駆動手段)
P1…対向位置
P2…離間位置
W…基板

Claims (5)

  1. 基板を回転させながら処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の周縁部に前記処理液を供給する第1ノズルおよび前記第1ノズルに対して前記基板の回転方向の上流側で前記処理液を供給する第2ノズルを有し、前記基板の径方向に移動自在で、かつ前記基板の回転軸方向と平行に伸びる回動軸回りに回動自在に配置されるベベルユニットと、
    前記ベベルユニットを駆動して前記第1ノズルおよび前記第2ノズルを前記基板の周縁部に対向する対向位置と、前記基板から離間した離間位置とに移動させる駆動機構と、
    前記第1ノズルに対して前記基板の回転方向の下流側に設けられる第1検出部および前記第2ノズルに対して前記基板の回転方向の上流側に設けられる第2検出部を有し、前記基板の周端面と前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとの間の距離を非接触で検出する検出手段と、
    前記検出手段からの検出信号に基づき前記駆動機構を制御することで、前記ベベルユニットを前記基板の径方向に移動させる、または前記回動軸回りに回動させて前記第1ノズルおよび前記第2ノズルの前記基板の周端面からの距離を調整する制御手段と
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記第1検出部および前記第2検出部は前記ベベルユニットに固定的に取り付けられ、
    前記駆動機構は前記ベベルユニットを駆動することで前記第1検出部、前記第2検出部、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルを一体的に移動させる請求項1記載の基板処理装置。
  3. 前記第1検出部および前記第2検出部は前記基板の周縁部を撮像する撮像部であり、
    前記検出手段は前記第1検出部および前記第2検出部からの信号を画像処理して前記基板の周端面の位置を検知する処理部を備え、
    前記処理部によって検知された前記基板の周端面の位置から前記基板の周端面と前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとの間の距離を検出する請求項1または2に記載の基板処理装置。
  4. 前記第1検出手段および前記第2検出部は前記基板の周縁部を横切るように光を投光する投光部と、前記投光部からの光を受光する受光部とを備え、前記受光部が受光する光量変化から前記基板の周端面の位置を検知することで前記基板の周端面と前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとの間の距離を検出する請求項1または2に記載の基板処理装置。
  5. 基板を回転させながら処理液を供給して所定の処理を施す基板処理装置において、
    前記基板の周縁部に前記処理液を供給し、前記基板の周縁に移動自在に配置される第1ノズルと、
    前記第1ノズルに対して前記基板の回転方向の上流側で前記処理液を供給し、前記基板の周縁に移動自在に配置される第2ノズルと、
    前記第1ノズルおよび前記第2ノズルを駆動して前記基板の周縁部に対向して移動させるノズル駆動機構と、
    前記第1ノズルに対して前記基板の回転方向の下流側に設けられる第1検出部および前記第2ノズルに対して前記基板の回転方向の上流側に設けられる第2検出部を有し、前記基板の周端面と前記第1ノズルおよび前記第2ノズルとの間の距離を非接触で検出する検出手段と、
    前記検出手段からの検出信号に基づき前記ノズル駆動機構を制御することで、前記第1ノズルの前記基板の周端面からの距離を調整し、前記第2ノズルの前記基板の周端面からの距離を調整する制御手段と
    を備えたことを特徴とする基板処理装置。
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