JP5572575B2

JP5572575B2 - 基板位置決め装置、基板処理装置、基板位置決め方法及びプログラムを記録した記憶媒体

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Publication number: JP5572575B2
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Description

本発明は、基板位置決め装置、基板処理装置、基板位置決め方法及びプログラムを記録した記憶媒体に関する。

半導体メモリ等の半導体素子は、半導体ウエハ等の基板上において成膜、エッチング等の基板処理を行うことにより形成される。このような基板処理として、基板の周辺部を処理するベベル処理等があり、このようなベベル処理等はベベル処理を行う基板処理装置により行われる。

ところで、ベベル処理は、半導体ウエハ等の基板を回転させながら処理を行うものであるため、半導体ウエハ等の基板の中心と回転中心とが一致している必要があり、ベベル処理される半導体ウエハ等の基板の位置決めが極めて重要である。これは、ベベル処理が基板の側面（端部）から数ミリの領域において行われるため、基板処理装置において基板が所定の位置よりずれて設置されてしまうと、所望のベベル処理が行われず、製造される半導体素子の歩留まりの低下等を招いてしまうからである。

また、ベベル処理を行う基板処理装置以外にも、半導体ウエハ等の基板を回転させながら処理を行う基板処理装置として、半導体ウエハ等の基板の中心から周辺に向けて処理を行う基板処理装置、また、基板の周辺から中心に向けて処理を行う基板処理装置等があり、これらの基板処理装置においても、回転中心に対する基板中心の正確な位置決めが要求される。

このような半導体ウエハ等の基板の位置決めを行う方法としては、引用文献１及び２に開示されている。

特開２００４−３４２９３９号公報特開２００９−１３００１１号公報

しかしながら、３００ｍｍウエハ等の大型な基板の場合等では、回転中心に対し基板の中心を正確に位置決めすることは極めて困難であり、特許文献１及び２に記載されている方法では、十分に対応することができない。また、半導体ウエハは、製造誤差や製造の都合上、全く同一の直径の半導体ウエハを製造することは困難であり、同じ３００ｍｍウエハでも、所定の規格を満たす範囲内で、大きさが異なるものが供給されているのが現状である。

このため、大きさが異なる半導体ウエハ等の基板においても、半導体ウエハ等の基板の中心と回転中心とが一致するように位置決めを行うことができる基板位置決め装置、基板位置決め方法が望まれており、更には、このような基板位置決め装置を有する基板処理装置及びプログラムを記録した記憶媒体が望まれている。

本発明は、基板の位置決めを行うための基板位置決め装置において、基板載置部と、前記基板の側面と２点以上で接触させる第１の基準部を有する第１の位置決め機構部と、前記第１の位置決め機構部を駆動させる第１の駆動部と、接触部において前記基板の側面に接触する第２の基準部と、前記接触部に対し前記第１の駆動部の移動方向に力を加えることのできる弾性部と、前記第２の基準部の位置情報を検出するための検出部とを有する第２の位置決め機構部と、前記第２の位置決め機構部を駆動させる第２の駆動部と、前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を制御する制御部と、を有し、前記第１の基準部と前記第２の基準部は、前記基板載置部の中心が存在する同一線上に配置されており、前記制御部は、前記第１の駆動部と第２の駆動部を制御して、前記第１の位置決め機構部及び前記第２の位置決め機構部を予め決められた基準位置まで移動させることにより、前記第１の基準部と前記基板の側面とを接触させ、さらに、前記第２の基準部と前記基板の側面とを接触させた後、前記検出部によって検出された位置情報に基づいて、前記基板の位置決めを行うことを特徴とする。

また、本発明は、基板の側面と２点以上で接触させる第１の基準部を有する第１の位置決め機構部と、接触部において前記基板の側面に接触する第２の基準部と、前記接触部に対し第１の駆動部の移動方向に力を加えることのできる弾性部と、前記第２の基準部の位置情報を検出するための検出部とを有する第２の位置決め機構部と、を用いて前記第１の基準部と前記第２の基準部を、基板載置部の中心が存在する同一線上に配置して行う、基板の位置決め方法において、前記基板載置部上に基板を載置する基板載置工程と、第１の位置決め機構部及び第２の位置決め機構部を予め決められた基準位置まで移動させる移動工程と、前記基準位置において、前記基板の側面を第１の位置決め機構部における第１の基準部の接触面に接触させ、さらに、第２の位置決め機構部における第２の基準部の接触部に接触させた後、前記検出部により前記基板の位置を検出する検出工程と、前記検出された位置情報に基づいて、前記基板の位置決めを行う基板位置決め工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、大きさが異なる半導体ウエハ等の基板においても、基板の位置決めを正確に行うことができる基板位置決め装置、基板位置決め方法、更には、このような基板位置決め装置を有する基板処理装置及びプログラムを記録した記憶媒体を提供することができる。

本実施の形態における基板処理システムの横断面図本実施の形態における基板処理システムの側面図本実施の形態におけるベベル処理装置の説明図（１）本実施の形態におけるベベル処理装置の説明図（２）ブラシユニットの構成図回転部及び真空チャック部における断面図本実施の形態における基板位置決め装置の側面図本実施の形態における基板位置決め装置の上面図本実施の形態における基板位置決め方法のフローチャート基準基板の説明図本実施の形態における他の基板処理システムの構成図本実施の形態における基板処理方法のフローチャート

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。

（基板処理システム）
本実施の形態における基板処理システムについて説明する。

図１及び図２に基づき、本実施の形態における基板処理システムについて説明する。尚、図１は、この基板処理システムの横断面図であり、図２は、側面図である。この基板処理ユニットは、基板処理を行う基板処理部２１０と、外部と基板処理部２１０との間でウエハＷの搬入出を行う搬入出部２２０とを有している。

搬入出部２２０には、複数枚、例えば、２５枚のウエハを収容することのできるＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）２３１を載置するための載置台２３０と、載置台２３０に載置されたＦＯＵＰ２３１と基板処理部２１０との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬送室２４０とが設けられている。ＦＯＵＰ２３１には、複数枚のウエハＷが、略水平状態で保持されており、鉛直方向に所定の間隔となるように収納されている。

載置台２３０は、搬送室２４０の側壁部２４１に沿って配置されており、例えば、３個のＦＯＵＰ２３１が所定の位置に載置されている。側壁部２４１には、ＦＯＵＰ２３１の載置場所に対応する位置に、開口部２４２が設けられており、更に、各々の開口部２４２に設けられたシャッタ２４３が開閉することにより、ＦＯＵＰ２３１との間でウエハＷの搬入出を行うことができるように構成されている。搬送室２４０内には、ＦＯＵＰ２３１と基板処理部２１０との間でウエハＷを搬送する第１のウエハ搬送機構２５０が設けられている。第１のウエハ搬送機構２５０は、進退、昇降、回転の全てが自在に構成されたピック２５１を備えており、このピック２５１上にウエハＷが保持されて搬送される。また、ピック２５１は、基板処理部２１０に設けられているウエハ受け渡しユニット２１４に進入することが可能であり、ウエハ受け渡しユニット２１４にピック２５１を進入させることにより、基板処理部２１０との間においてウエハＷの受け渡しを行うことができる。

基板処理部２１０は、搬送室２４０との間で受け渡しされるウエハＷを一時的に載置するウエハ受け渡しユニット２１４と、ウエハＷにおける基板処理を行う基板処理ユニット２７１〜２７４と、基板処理部２１０においてウエハＷの搬送を行う第２のウエハ搬送機構２６０が設けられている。また、基板処理ユニット２７１〜２７４のいずれかには、後述する本実施の形態におけるベベル処理装置等の基板処理装置と基板位置決め装置とが組み込まれている。また、第２のウエハ搬送機構２６０は、進退、昇降、回転の全てが自在に構成されたピック２６１を備えており、このピック２６１上にウエハＷが保持されて搬送される。更に、基板処理部２１０には、ベベル処理等を行うための処理液を貯蔵するための処理液貯蔵ユニット２１１と、基板処理システム全体に電力を供給するための電源ユニット２１２と、基板処理システム全体の制御を行う機械制御部２１３が設けられている。また、基板処理部２１０の天井部分には、各々のユニット及び第２のウエハ搬送機構２６０が設けられている空間に清浄な空気をダウンフローにより供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）２１６が設けられている。

また、この基板処理システムは、制御部２８０が接続されている。この制御部２８０は、例えば、不図示のＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータにより構成されており、記憶部には、基板処理システムにおいて行われる動作を制御するためのプログラムが記憶されている。このプログラムは、例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。また、この制御部２８０は、例えば、基板処理部２１０における機械制御ユニット２１３内に設けてもよい。

尚、本実施の形態における基板処理システムは複数の処理ユニットを有するものであるが、基板処理装置としての概念に含まれるものである。

（基板処理装置）
次に、本実施の形態におけるウエハＷに対して処理を行う基板処理装置について説明する。本実施の形態における基板処理装置は、前述した基板処理システムにおける基板処理ユニット２７１〜２７４のいずれかに組み込まれているものである。

本実施の形態における基板処理装置は、例えば、ウエハＷのベベル処理を行うベベル処理装置である。具体的には、本実施の形態におけるベベル処理装置は、ウエハＷを回転させながら、ウエハＷの側面（端部）から内側に３ｍｍ程度までの領域の処理を行う装置であり、この部分に形成されているＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜、ポリシリコン膜等をフッ酸（ＨＦ）、アンモニア（ＮＨ_３）と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）との混合溶液、フッ硝酸（フッ酸と硝酸（ＨＮＯ_３）の混合液）等の処理液により、除去するための基板処理装置である。尚、本願明細書において上述したウエハＷは後述する基板３０に相当するものであり、半導体ウエハと称するものである。

図３及び図４に基づき、本実施の形態における基板処理装置としてベベル処理装置について説明する。本実施の形態におけるベベル処理装置は、ベベル処理に用いられた処理液を受け、ベベル処理装置の外部に排出するためのドレインカップ１１０、基板３０の上方を覆うためのトッププレート１２０、基板３０を載置し回転させるための回転部４０、ノズル部１４０及び１６０、図５に示すブラシユニット１５０を有しており、更に、後述する基板位置決め装置を有している。図３は、ドレインカップ１１０とトッププレート１２０とが開いて基板の搬出入が可能な状態を示し、図４は、ドレインカップ１１０とトッププレート１２０とが閉じた状態を示す。尚、ベベル処理は、図４に示すようにドレインカップ１１０とトッププレート１２０とが閉じた状態で行われる。

図６に示すように、回転部４０は、回転伝達部４２を介してモータ４３が設けられており、基板３０を載置して回転させることができる。また、回転部４０において基板３０が設置される面には、基板吸着部となる真空チャック部４４が設けられており、不図示の真空ポンプ等に接続されている。真空チャック部４４には気体開口部４７が設けられており、真空チャック部４４における真空チャックは、基板３０を真空チャック部４４に載置した後、真空ポンプ等により排気することにより、気体開口部４７に基板３０が吸着されることにより行われる。また、真空チャック部４４においては、気体開口部４７より窒素（Ｎ_２）ガス等を基板３０側に供給すること（窒素ガスブロー）により、真空チャック部４４上において基板３０を浮上させることも可能である。

本実施の形態では、回転部４０における真空チャック部４４上に基板３０を載置した後、後述するドレインカップ１１０の外側に備えられた基板位置決め装置がドレインカップ１１０とトッププレート１２０の間に進入することにより、基板３０の中心位置の位置決めを行う。その後、基板位置決め装置をドレインカップ１１０とトッププレート１２０の間に進入した位置からドレインカップ１１０の外側に退避させてから、トッププレート１２０を降下させ、かつ、ドレインカップ１１０を上昇させて、トッププレート１２０とドレインカップ１１０とが接触した状態で、処理空間を形成する。その処理空間内において、基板３０を回転させて、トッププレート１２０側に設けられたノズル部１４０における第１のノズル１４１と、ドレインカップ１１０側に設けられたノズル部１６０における第２のノズル１６１より処理液を供給し、基板３０のべベル処理を行う。

また、ノズル部１４０には第１のノズル１４１を基板３０の半径方向に移動させるためのモータ１４２が設けられており、ノズル部１６０には第２のノズル１６１をウエハの半径方向に移動させるためのモータ１６２が設けられている。これらの第１のノズル１４１及び第２のノズル１６１は、後述する基板位置決め装置により得られた基板の直径等の情報に基づいて決定された位置に、モータ１４２及びモータ１６２により、配置される。この際、ノズル駆動部となるモータ１４２及びモータ１６２は、ノズル駆動制御部１７０の制御により、第１のノズル１４１及び第２のノズル１６１を移動させる。これにより基板の大きさに依存することなく所望のベベル処理を確実に行うことができる。

また、本実施の形態における基板処理装置では、図５に示すように、ブラシユニット１５０を有しており、ブラシユニット１５０による処理を行うことができる。このブラシユニット１５０は、基板３０に接触して処理を行う円柱形にスポンジ等により形成されたブラシ部１５１、ブラシ部１５１を回転させるためのブラシ用モータ１５２を有し、ブラシ部１５１及びブラシ用モータ１５２を含むブラシユニット本体部１５３を移動させることのできる第１のモータ１５４及び第２のモータ１５５を有している。そして、このブラシユニット１５０は、ドレインカップ１１０とトッププレート１２０とが閉じた状態で、基板３０の処理を行う。第１のモータ１５４は、基板面に対し平行方向にブラシユニット本体部１５３を移動させることができるものであり、ブラシ部１５１の基板３０に対する水平方向の位置を調整することができる。よって、第１のモータ１５４により、基板３０の処理がなされる領域を定めることができる。また、第２のモータ１５５は、基板面に対し垂直方向にブラシユニット本体部１５３を移動させることができるものであり、ブラシ部１５１の基板３０に対する高さを調整することができる。よって、第２のモータ１５５により、ブラシ部１５１が、所望の押圧力で基板３０の処理を行うことができる所定の高さに調整することができる。本実施の形態では、後述する基板位置決め装置により得られた基板３０の直径等の情報に基づいて、第１のモータ１５４を制御し、基板３０の大きさに対応して、ブラシ部１５１を所望の位置に移動させることができる。これにより、ブラシ部１５１による基板３０の処理を最適な位置で行うことができ、所望の処理を行うことができる。

（基板位置決め装置）
次に、本実施の形態における基板位置決め装置について説明する。

図７は、本実施の形態における基板位置決め装置の側面図であり、図８は、本実施の形態における基板位置決め装置の上面図である。本実施の形態における基板位置決め装置は、半導体ウエハ等の円形の基板の位置決めを行うものである。

本実施の形態における基板位置決め装置は、基板処理ユニット２７１〜２７４のいずれかに組み込まれており、第１の位置決め機構部１０と第２の位置決め機構部２０とを有している。第１の位置決め機構部１０と第２の位置決め機構部２０とは、基板３０を設置する回転部４０の回転中心４１を通る直線上に回転部４０を挟んで対向する位置に配置されている。

第１の位置決め機構部１０は、基板３０の側面（端部）と接触する第１の基準部１１、第１の基準部１１を支持するための支持部１２及び支持部１２を介し第１の基準部１１を基板３０の半径方向に直線的に移動させることのできる第１の駆動部１３を有している。第１の基準部１１は、基板３０と接触する接触面１４が上面から見てＶ字状に形成されており、この接触面１４において円形の基板３０の側面の２点と接触することができるように形成されている。第１の基準部１１は、変形しない材料であって、金属等の不純物が混入する可能性の少ない材料が好ましく、例えば、セラミックスまたはポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料により形成されている。支持部１２は、Ｌ字に形成されており、一方の端において、第１の基準部１１が取り付けられている。第１の基準部１１は、支持部１２に設けられたピン１５を中心に回転可能な状態で支持されるとともに、ネジ１６により固定されている。

この際、ピン１５を中心に第１の基準部１１を動かし、後述する基準基板８１の側面の２点と接触する位置に合わせ、ネジ１６により固定することにより、第１の基準部１１と基準基板８１とを確実に２点で接触させることができる。また、支持部１２の他方の端は、第１の駆動部１３に接続されている。第１の駆動部１３は、第１の基準部１１を基板３０の半径方向に直線的に移動させることができるものであって、所定の位置で停止させることができる位置制御可能なモータにより構成されている。例えば、位置制御を比較的正確に行うことが可能なステッピングモータ等が好ましい。

第２の位置決め機構部２０は、基板３０の側面と接触する第２の基準部２１、第２の基準部２１を支持するための支持部２２及び支持部２２を介し第２の基準部２１を基板３０の半径方向に直線的に移動させることのできる第２の駆動部２３を有している。

また、第２の基準部２１は、接触部２４、可動部２５、バネ部２６、本体部２７、位置センサ２８、連結部２９を有している。

接触部２４は、円筒状に形成されており、円筒の中心を軸に回転可能な状態で連結部２９に取り付けられている。例えば、接触部２４はボールベアリング等により形成されている。連結部２９はバネ部２６を介し本体部２７と接続されており、バネ部２６は、連結部に取り付けられた接触部２４が回転部４０における回転中心４１に向かう方向に力を加えるように取り付けられている。このため、基板３０の位置決めを行い基板３０の側面と接触部２４の側面とが接触した際に、基板３０の中心が回転部４０における回転中心４１と接触部２４を結ぶ直線状からずれていたとしても、基板３０の移動に合わせて接触部２４が回転することで基板３０は滑らかに移動することができる。また、基板３０の側面と接触部２４の側面とが接触する際に、バネ部２６が収縮することにより、基板３０に必要以上の力が加わることを防止することができる。可動部２５は、連結部２９に接続され、バネ部２６の伸縮に伴って移動する接触部と共に移動する。また、本体部２７に取り付けられた位置センサ２８は、可動部２５までの距離を測定することができる。このように、位置センサ２８により可動部２５までの距離を測定することにより、予め設定されている基準の距離との差を算出し、基板３０の直径を計算することができる。接触部２４は、変形しない材料であって、金属等の不純物が混入する可能性の少ない材料が好ましく、例えば、セラミックスまたはポリエーテル・エーテル・ケトン樹脂（ＰＥＥＫ）等の樹脂材料により形成されている。また、位置センサ２８は、可動部２５の位置を検出することができるものであればよく、接触式のセンサ、または、磁気センサや光学センサ等の非接触センサを用いることが可能である。

第２の基準部２１は、支持部２２の一方の端で接続されており、支持部２２の他方の端は、第２の駆動部２３と接続されている。第２の駆動部２３は、第２の基準部２１を基板３０の半径方向に直線的に移動させることができるものである。例えば、第２の駆動部２３は、直線的に移動可能なエアシリンダ、または、直線的に移動可能なモータ等により形成されている。尚、第１の駆動部１３の直線的な移動方向と、第２の駆動部２３の直線的な移動方向とは同一線上となるように設置されており、この線上には、回転部４０の回転中心４１が存在している。更に、第２の駆動部２３は、基板３０面に対し垂直方向に移動可能な不図示の昇降シリンダに接続されており、第２の基準部２１、支持部２２及び第２の駆動部２３を全体的に、基板３０面に対し略垂直方向に移動させることができる。

また、本実施の形態では、第１の位置決め機構部１０における第１の基準部１１と、回転部４０の回転中心４１と、第２の位置決め機構部２０における第２の基準部２１とは、同一線上に位置するように配置されている。

更に、本実施の形態では、第１の位置決め機構部１０、第２の位置決め機構部２０、回転部４０、真空チャック部４４において基板３０を真空チャックするための不図示の真空ポンプ等及び真空ポンプと真空チャック部４４の接続状態を切り替えるバルブ４５、窒素ガス等を供給するためのバルブ４６等は、制御部５０と接続されており、制御部５０により、これらの制御を行うことができる。また、制御部５０は、外部記憶部６０と接続されており、外部記憶部６０には、制御部５０において制御を行うプログラムが格納されている。尚、制御部５０内には、第１の位置決め機構部１０、第２の位置決め機構部２０及び回転部４０等の制御を行う駆動制御部５１、基準位置等の情報を記憶するための記憶部５２、各種算出動作を行う演算部５３、基板の処理を実際に行う基板処理部等に計測された基板の情報を送信する送信部５４を有している。

（基板の計測と位置決め方法）
次に、図９に基づき、本実施の形態における基板位置決め方法について説明する。本実施の形態における基板の計測と位置決め方法は、図７及び図８に示す本実施の形態における基板位置決め装置を用いて行うものである。

最初に、ステップ１０２（Ｓ１０２）において、基準基板を回転部４０の真空チャック部４４上に載置する。具体的には、図１０に示すように、基準基板８１は、直径が３００ｍｍの円形に形成されており、基準基板８１の中心部分に凸部８２が形成されている。また、真空チャック部４４の表面の回転中心４１となる部分には、凸部８２に対応する不図示の凹部が設けられており、真空チャック部４４の凹部に基準基板８１の凸部８２を挿入することにより、回転部４０の回転中心４１と基準基板８１の中心とが一致するように形成されている。即ち、基準基板８１において、回転部４０の回転中心４１から周囲までの距離が均一となるように形成されている。尚、本実施の形態では、基準基板８１の中心部分には凸部８２を設け、真空チャック部４４には凹部を設けた構成について説明したが、基準基板８１を真空チャック部４４上に設置した際に、回転部４０の回転中心４１と基準基板８１の中心とが一致するように、基準基板８１を設置することができる構成及び方法であれば、他の形状や方法であってもよい。

次に、ステップ１０４（Ｓ１０４）において、基準位置の決定を行う。具体的には、真空チャック部４４に基準基板８１を載置した状態で、第１の位置決め機構部１０及び第２の位置決め機構部２０により、基準基板８１を基準として第１の位置決め機構部１０及び第２の位置決め機構部２０の基準位置を決定する。この基準位置の決定は、以下の工程により行う。

第１の位置決め機構部１０では、第１の駆動部１３により、第１の基準部１１を回転部４０の回転中心４１に向かう方向に、基準基板８１に接触するまで移動させる。この際、第１の基準部１１はピン１５を中心に回動し、Ｖ字状に形成された接触面１４が、基準基板８１と２点において接触するように調整する。そして、その状態で第１の基準部１１と支持部１２とを、ネジ１６で固定する。第１の位置決め機構部１０の基準位置は、回転部４０の回転中心４１に向かう方向において、第１の基準部１１が基準基板８１と２点において接触する位置に決定される。また、第２の位置決め機構部２０では、第２の駆動部２３により、第２の基準部２１を回転部４０の回転中心４１に向かう方向に移動させ、第２の基準部２１における接触部２４が基準基板８１に接触した後、位置センサ２８が検出する可動部２５までの距離が予め決められた基準の距離、例えば１ｍｍになるようにする。第２の位置決め機構部２０の基準位置は、この可動部２５までの距離が予め決められた基準の距離になる位置に決定される。この後、第１の位置決め機構部１０において、第１の駆動部１３により第１の基準部１１を基準基板８１より離れる方向に移動させ、同様に、第２の位置決め機構部２０において、第２の駆動部２３により第２の基準部２１を基準基板８１より離れる方向に移動させる。さらに、この後、基準基板８１を真空チャック部４４に設けられた凹部より取外す。

次に、ステップ１０６（Ｓ１０６）において、基準位置の情報が記憶される。具体的には、ステップ１０４において決定された第１の位置決め機構部１０の基準位置と第２の位置決め機構部２０の基準位置を制御部５０内に設けられている記憶部５２に記憶させる。

次に、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、基板３０を真空チャック部４４上に載置する。具体的には、基板３０を真空チャック部４４上に載置した状態で、真空チャック部４４から基板３０に向けて窒素ガスを供給し、窒素ガスブローにより基板３０を真空チャック部４４上において浮上させる。基板３０の真空チャック部４４に対する面が平坦であるため、真空チャック部４４上に載置した状態で、真空チャック部４４に吸着してしまう場合があり、この状態での吸着を避けるため、窒素ガスブローを行う。これにより基板３０を真空チャック部４４上で容易に移動させることができる。このため、この状態では、基板３０は真空チャック部４４には吸着されていない。尚、この窒素ガスブローは必要に応じて行われるものであり、窒素ガスブローを行うことなく本実施の形態における位置決めを行うことは可能である。

次に、ステップ１１０（Ｓ１１０）において、基板３０の計測を行う。具体的には、最初に、第１の基準部１１をドレインカップ１１０とトッププレート１２０の間に進入させ、第１の位置決め機構部１０の基準位置まで第１の駆動部１３により移動させる。この際、真空チャック部４４に載置された基板３０が３００ｍｍよりも大きい場合や載置された位置がずれている場合には、第１の基準部１１の接触面１４が基板３０の側面と接触し、第１の基準部１１により基板３０は押されて第２の位置決め機構部２０側に移動する。一方、真空チャック部４４に載置された基板３０が３００ｍｍよりも小さい場合には、基準基板と同条件で載置されると通常は第１の基準部１１の接触面１４と基板３０の側面とは接触することなく、第１の基準部１１の接触面１４と基板３０の側面との間に隙間が形成される。

次に、第２の基準部２１をドレインカップ１１０とトッププレート１２０の間に進入させ、第２の位置決め機構部２０の基準位置まで第２の駆動部２３により移動させる。この際、第２の基準部２１の接触部２４と基板３０の側面とが接触し、接触部２４は回転中心４１から離れる方向に押し込まれる。接触部２４が押し込まれるのと共に、可動部２５も回転中心４１から離れる方向に移動する。真空チャック部４４に載置された基板３０が３００ｍｍよりも大きい場合には、位置センサ２８により検出される可動部２５までの距離は、予め決められた基準の距離である１ｍｍよりも小さくなる。一方、真空チャック部４４に載置された基板３０が３００ｍｍよりも小さい場合には、位置センサ２８により検出される可動部２５までの距離は、予め決められた基準の距離である１ｍｍよりも大きくなる。これら各々の状態において、位置センサ２８により検出された可動部２５までの距離を演算部５３へ送る。

次に、ステップ１１２（Ｓ１１２）において、位置センサ２８により検出された可動部２５までの距離に基づき基板３０の直径の実測値を制御部５０内に設けられている演算部５３において算出する。具体的には、基準位置は可動部２５までの距離が１ｍｍとなる位置であるため、位置センサ２８で検出された距離が０．８ｍｍである場合には、基板３０の直径の実測値は３００．２ｍｍであるものと算出される。また、位置センサ２８で検出された距離が１．２ｍｍである場合には、基板３０の直径の実測値は２９９．８ｍｍであるものと算出される。

尚、第２の基準部２１を所定の位置まで移動させた場合に、検出値が大きく外れる場合がある。このような場合としては、接触部２４が基板３０の側面に形成されたノッチ等に接触している場合が考えられる。このため、このような場合には、ノッチが形成されている位置を避けて基板３０の計測を行う必要があるため、回転部４０により基板３０を９０°回転させて、再度、同様の計測を行う。数回行っても、検出値が大きく外れる場合には、真空チャック部４４に載置された基板３０は所定の規格を満たしていないものと考えられるため、真空チャック部４４より取り除き、次の基板３０を載置し、ステップ１０８以降のプロセスを行う。

次に、ステップ１１４（Ｓ１１４）において、基板３０の中心を回転中心４１に合わせる補正をするための補正値を演算部５３において算出する。即ち、ステップ１１２において算出した基板３０の直径の実測値をもとに、真空チャック部４４上に載置されている基板３０を現状の位置より移動させる距離となる補正値を算出する。具体的には、ステップ１１２において、３００．２ｍｍと算出された場合には、基準基板８１よりも０．２ｍｍ大きいため、補正値は＋０．２ｍｍの半分の＋０．１ｍｍとなる。また、２９９．８ｍｍと算出された場合には、基準基板８１よりも０．２ｍｍ小さいため、補正値は−０．２ｍｍの半分の−０．１ｍｍとなる。

次に、ステップ１１６（Ｓ１１６）において、実測値及び補正値についての情報を駆動制御部５１に送信する。具体的には、送信部５４により駆動制御部５１に基板の実測値及び補正値についての情報を送信する。

次に、ステップ１１８（Ｓ１１８）において、ステップ１１６で送信された補正値に基づいて駆動制御部５１が真空チャック部４４上に載置されている基板３０の位置補正を行う。具体的には、補正値が、＋０．１ｍｍの場合、基板３０の中心は回転部４０の回転中心４１よりも、第２の位置決め機構部２０側に０．１ｍｍずれているため、駆動制御部５１が、第１の位置決め機構部１０の第１の駆動部１３により、第１の基準部１１を回転中心４１より離れる方向に、０．１ｍｍ移動させる。これにより、基板３０は第２の基準部２１におけるバネ部２６により、連結部２９と接触部２４を介し第１の位置決め機構部１０側に押され、基板３０の中心と回転中心４１とが一致した状態とすることができる。また、補正値が、−０．１ｍｍの場合、基板３０の中心は回転部４０の回転中心４１よりも、第１の位置決め機構部１０側に０．１ｍｍずれているため、駆動制御部５１が、第１の位置決め機構部１０の第１の駆動部１３により、第１の基準部１１を回転中心４１に近づく方向に、０．１ｍｍ移動させる。これにより、基板３０の側面が第１の基準部１１の接触面１４を介して押され、第２の位置決め機構部２０におけるバネ部２６が縮むため、基板３０を第２の位置決め機構部２０側に移動させることができ、これにより基板３０の中心と回転中心４１とが一致した状態とすることができる。

次に、ステップ１２０（Ｓ１２０）において、基板３０を真空チャック部４４に吸着させる。具体的には、ステップ１１８において、基板３０の中心と回転部４０における回転中心とが一致している状態となった後、窒素ガスのブローを停止し、真空チャック部４４に接続されている真空ポンプ等により排気を行い真空チャック部４４に設けられた気体開口部４７を介し基板３０を真空チャック部４４に吸着させる。この後、第１の位置決め機構部１０において、第１の駆動部１３により、第１の基準部１１を回転中心４１より離れる方向に移動させることにより、基板３０の側面と第１の基準部１１の接触面１４とが接触していない状態とし、ドレインカップ１１０の外側に退避させる。同様に、第２の位置決め機構部２０において、第２の駆動部２３により、第２の基準部２１を回転中心４１より離れる方向に移動させることにより、基板３０の側面と第２の基準部２１の接触部２４とが接触していない状態し、ドレインカップ１１０の外側に退避させる。

これにより、基板３０の中心と回転部４０の回転中心４１とが一致した状態で真空チャック部４４に基板３０を吸着させることができる。

この後、ドレインカップ１１０とトッププレート１２０を閉じて、処理空間を形成する。その処理空間内において、回転部４０により基板３０を回転させて、各種の基板処理等が行われる。そして、基板３０の処理等を行った後は、ドレインカップ１１０とトッププレート１２０を離間させ、真空チャック部４４において基板３０の真空チャックを解除し、基板３０を真空チャック部４４より取外す。

本実施の形態では、回転中心４１と基板３０の中心とが一致しているため、回転中心４１から基板の端部までの距離を均一にすることができる。

本実施の形態における基板位置決め装置及び基板位置決め方法は、基板のべベル処理を行う装置、基板の中心から周囲に向けての処理を行う装置、基板の周囲から中心に向けての処理を行う装置等に用いることが可能である。

また、ウエハ等の基板を回転させて処理を行う基板処理装置の場合においては、特に、大型の基板の処理を行う場合、基板の中心と回転中心とが一致していないと、偏心により所望の回転をさせることができず、所望の処理を行うことができない場合がある。このような場合においても、本実施の形態における基板位置決め装置及び基板位置決め方法を適用することができる。

尚、基準基板８１を用いた基準位置検出工程は一度行えばよいため、ステップ１０８からステップ１２０の工程を繰り返すことにより、複数の基板に対して中心位置の正確な位置決めを短時間に行うことが可能である。

また、上記位置合せ方法については、プログラムとして制御部５０における記憶部５２または外部記憶部６０等に格納されており、このプログラムに基づく自動制御により行うことも可能である。

また、図１及び図２に示す基板処理システムにおいては、１つの基板処理ユニット内にある上述した基板位置決め装置により得られた基板３０の直径等の実測値及び補正値についての情報を機械制御ユニット２１３または他の基板処理ユニットに送信し、他の基板処理ユニットにおいて同じ基板の処理を行う場合に、基板３０の直径等の実測値及び補正値についての情報を用いて位置決め等を行うことも可能である。

また、基板処理ユニットとは別個に、基板位置決め装置を備えたユニットを設け、この基板位置決め装置により得られた基板の直径等の実測値及び補正値についての情報を基板処理ユニットに送信してもよい。

具体的には、図１１に示すように、ウエハ受け渡しユニット２１４内等に基板位置決め装置を設置し、この基板位置決め装置により得られた基板の直径等の実測値及び補正値についての情報を送信部２９０よりその基板の処理を行う基板処理ユニット２７１〜２７４に送信する。これにより、送信されてきた基板の直径等の実測値および補正値についての情報に基づき、基板の中心と回転中心を合わせる位置決めや基板処理を行うためのノズル位置の調整を行うことができる。また、基板位置決め装置により得られた基板の直径等の実測値及び補正値についての情報を送信部２９０より機械制御ユニット２１３に送信した場合、機械制御ユニット２１３から基板処理ユニット２７１〜２７４に送信してもよい。

これらの場合における基板処理方法について、図１２に基づき説明する。

最初に、ステップ２０２（Ｓ２０２）において、基板位置決め装置により得られた基板の直径等の実測値及び補正値についての情報を送信部２９０により、機械制御ユニット２１３または基板処理ユニット２７１〜２７４に送信する。尚、機械制御ユニット２１３の送信された場合には、さらに、機械制御ユニット２１３より基板処理ユニット２７１〜２７４に送信される。

次に、ステップ２０４（Ｓ２０４）において、例えば、基板処理ユニット２７１〜２７４において、基板の直径等の情報を用いて基板処理を行う。具体的には、基板処理ユニット２７１〜２７４において基板位置決め装置により得られた基板の直径等の実測値及び補正値についての情報に基づき、基板の中心と回転中心を合わせる位置決めやノズル位置の調整等を行う。この後、ウエハの基板処理が行われる。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０第１の位置決め機構部
１１第１の基準部
１２支持部
１３第１の駆動部
１４接触面
１５ピン
１６ネジ
２０第２の位置決め機構部
２１第２の基準部
２２支持部
２３第２の駆動部
２４接触部
２５可動部
２６バネ部
２７本体部
２８位置センサ
２９連結部
３０基板
４０回転部
４１回転中心
４４真空チャック部
５０制御部
５１駆動制御部
５２記憶部
５３演算部
５４送信部
６０外部記憶部

Claims

基板の位置決めを行うための基板位置決め装置において、
基板載置部と、
前記基板の側面と２点以上で接触させる第１の基準部を有する第１の位置決め機構部と、
前記第１の位置決め機構部を駆動させる第１の駆動部と、
接触部において前記基板の側面に接触する第２の基準部と、前記接触部に対し前記第１の駆動部の移動方向に力を加えることのできる弾性部と、前記第２の基準部の位置情報を検出するための検出部とを有する第２の位置決め機構部と、
前記第２の位置決め機構部を駆動させる第２の駆動部と、
前記第１の駆動部及び前記第２の駆動部を制御する制御部と、
を有し、
前記第１の基準部と前記第２の基準部は、前記基板載置部の中心が存在する同一線上に配置されており、
前記制御部は、前記第１の駆動部と第２の駆動部を制御して、前記第１の位置決め機構部及び前記第２の位置決め機構部を予め決められた基準位置まで移動させることにより、前記第１の基準部と前記基板の側面とを接触させ、さらに、前記第２の基準部と前記基板の側面とを接触させた後、前記検出部によって検出された位置情報に基づいて、前記基板の位置決めを行うことを特徴とする基板位置決め装置。
前記第２の基準部は、前記弾性部と前記検出部とが接続されている本体部と、前記弾性部と前記接触部とを接続する連結部とを有し、
前記接触部は、円形を有する形状であって、前記連結部に前記円形の中心を軸として回転可能な状態で取り付けられているものであって、前記基板とは一点で接触するものであることを特徴とする請求項１に記載の基板位置決め装置。
位置決めを行う際に基準とする基準基板に対する前記第１の位置決め機構部及び前記第２の位置決め機構部の基準位置情報を記憶する記憶部を有し、
前記制御部は、前記検出部によって検出された前記位置情報と前記基準位置情報との差を算出することにより前記基板の直径を算出し、前記基板の直径に基づき前記第１の位置決め機構部の位置を移動させて位置決めを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の基板位置決め装置。
前記制御部は、前記基板の直径に基づいて補正値を算出し、前記補正値に基づき前記第１の位置決め機構部の位置を移動させて位置決めを行うことを特徴とする請求項３に記載の基板位置決め装置。
前記基板載置部は気体開口部を有し、前記気体開口部を介し前記基板に対し気体を供給または前記基板を吸引することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の基板位置決め装置。
前記基板載置部を囲む下部カップと、前記下部カップの開口を覆うプレートとを有する前記基板を処理する基板処理部と、
請求項１から５のいずれかに記載の基板位置決め装置と、を備え
前記基板位置決め装置は、前記下部カップと前記プレートの間に進入して位置決めを行い、位置決め終了後は前記下部カップの外側に退避することを特徴とする基板処理装置。
基板の側面と２点以上で接触させる第１の基準部を有する第１の位置決め機構部と、接触部において前記基板の側面に接触する第２の基準部と、前記接触部に対し第１の駆動部の移動方向に力を加えることのできる弾性部と、前記第２の基準部の位置情報を検出するための検出部とを有する第２の位置決め機構部と、を用いて前記第１の基準部と前記第２の基準部を、基板載置部の中心が存在する同一線上に配置して行う、基板の位置決め方法において、
前記基板載置部上に基板を載置する基板載置工程と、
第１の位置決め機構部及び第２の位置決め機構部を予め決められた基準位置まで移動させる移動工程と、
前記基準位置において、前記基板の側面を第１の位置決め機構部における第１の基準部の接触面に接触させ、さらに、第２の位置決め機構部における第２の基準部の接触部に接触させた後、前記検出部により前記基板の位置を検出する検出工程と、
前記検出された位置情報に基づいて、前記基板の位置決めを行う基板位置決め工程と、
を有することを特徴とする基板位置決め方法。
前記基板位置決め工程では、前記検出した基板の位置情報に基づいて前記基板の直径を計測し、前記基板の直径に基づいて前記第１の位置決め機構部を前記基準位置より移動させることにより前記基板の位置決めを行うことを特徴とする請求項７に記載の基板位置決め方法。
前記検出工程において、前記第２の基準部の接触部が前記基板に接触する際、前記第２の基準部の接触部が接続されている弾性部が収縮することを特徴とする請求項７または８に記載の基板位置決め方法。
前記検出工程において、前記第２の基準部の接触部が、前記基板の動きに合わせて回転することを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の基板位置決め方法。
前記基板載置工程の前に、
基準となる大きさで形成された基準基板を前記基板載置部の中心と前記基準基板の中心とが一致するように、前記基板載置部上に載置する基準基板載置工程と、
前記第１の基準部の前記接触面と前記基準基板とを接触させ、前記第２の基準部の前記接触部と前記基準基板とを接触させることにより、前記第１の位置決め機構部と前記第２の位置決め機構部の前記基準位置を決定する基準位置決定工程と、
前記基準位置決定工程で決定された前記基準位置を記憶する記憶工程と、
を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の基板位置決め方法。
前記基板位置決め工程は、
前記計測された前記基板の直径と、基準基板の直径との差を算出する比較工程と、
前記比較工程において得られた差に基づき、前記基板の中心と前記基板載置部の中心とが一致するように補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量に基づき前記第１の位置決め機構部を移動させることにより、前記基板載置部上において、前記基板を前記補正量移動させる位置補正工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の基板位置決め方法。
前記基板載置工程、前記基板位置決め工程においては、前記基板載置部より気体が供給されていることを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の基板位置決め方法。
前記基板位置決め工程の後に、前記基板載置部に前記基板が保持される基板保持工程を有することを特徴とする請求項７から１３のいずれかに記載の基板位置決め方法。
コンピュータに請求項７から１４のいずれかに記載の基板位置決め方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。