JP6674674B2 - Substrate holding method and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、スピンベースを有する基板保持回転装置に基板を保持させる方法、および、この基板保持回転装置と基板搬送機構とを含む基板処理装置に関する。処理対象の基板には、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、FED(Field Emission Display)用基板、セラミック基板、太陽電池用基板などの各種の基板が含まれる。 The present invention relates to a method for holding a substrate by a substrate holding and rotating device having a spin base, and a substrate processing apparatus including the substrate holding and rotating device and a substrate transport mechanism. Substrates to be processed include semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, glass substrates for plasma displays, substrates for photomasks, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, and substrates for FED (Field Emission Display). Various substrates such as a substrate, a ceramic substrate, and a solar cell substrate are included.
半導体ウエハのような基板を処理する基板処理装置は、大別して複数の基板を一括して処理するバッチ型処理装置と、処理室において処理対象の基板を一度に1枚ずつ処理する枚葉型処理装置とに分けられる。一般的な枚葉型処理装置では、処理室内において1枚の基板が水平に保持され、処理の内容に応じて基板の回転や、基板への処理液の供給が行われる。 A substrate processing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer is roughly classified into a batch processing apparatus for processing a plurality of substrates collectively, and a single-wafer processing for processing substrates to be processed one at a time in a processing chamber. Equipment and can be divided. In a general single-wafer processing apparatus, one substrate is held horizontally in a processing chamber, and rotation of the substrate and supply of a processing liquid to the substrate are performed in accordance with the content of processing.
枚葉型処理装置は、スピンチャックを備えている。スピンチャックのスピンベースの上面には、複数のチャックピンが等間隔で周方向に沿って配置されている。個々のチャックピンは、基板の周縁部に接触する閉状態と、基板の周縁部に接触しない開状態との2種類の動作状態を切り替え可能に設けられている。複数のチャックピンで基板を水平方向に挟むことにより、スピンチャックに基板が保持される。 The single wafer processing apparatus includes a spin chuck. On the upper surface of the spin base of the spin chuck, a plurality of chuck pins are arranged at regular intervals along the circumferential direction. Each of the chuck pins is provided so as to be switchable between two types of operation states, a closed state in which it contacts the peripheral edge of the substrate and an open state in which it does not contact the peripheral edge of the substrate. The substrate is held by the spin chuck by sandwiching the substrate in the horizontal direction with the plurality of chuck pins.
図6に従来技術における基板処理装置101の模式的な側面図を示す。基板処理装置101は、図示しない基板搬送機構の図示しないハンド機構を進退させるためのシャッタ部111Aを備えたチャンバ壁111に囲まれた処理空間を備えている。当該処理空間には、スピンチャック102、処理液を供給するための処理液ノズル115、ガスを供給するためのガスノズル116等が収容されている。スピンベース121は、円盤状の上部プレート121Aを有している。上部プレート121Aの周縁部には、複数のチャックピン130が略等角度間隔で配置されている。それぞれのチャックピン130は、スピンベース121の上部プレート121Aに固設された土台部131と、土台部131の上方に接続しチャックピン130の鉛直斜め上方向に延びる案内部132と、案内部132に接続して鉛直に形成された当接部133と、土台部131に対して案内部132および当接部133を移動させることによってチャックピン130を開状態と閉状態と切り替えるための図示しないチャックピン駆動機構を有する。上部プレート121Aの内周部側には、略等角度間隔で複数の水平支持ピン140が配置されている。これら水平支持ピン140は、水平支持ピン駆動機構141により上部プレート121Aに対して鉛直方向に上下可能である。
FIG. 6 shows a schematic side view of a conventional
スピンチャックへの基板Wの保持は、チャックピン130と水平支持ピン140との連携動作により行われる。スピンチャックによる基板保持動作の一例は、特許文献1に開示されている。特許文献1において、基板処理装置におけるスピンチャックは、円盤状のスピンベースと、スピンベースの上面周縁部において基板の外周形状に対応する円周に沿って間隔を空けて配置された複数の保持ベースと、スピンベース21をスピンベースの中心を通る鉛直な回転軸線まわりに回転させるスピンモーとを備える。保持ベースは、基板Wをその下面から下支えするための水平支持ピンと、基板Wをその側面方向から挟持するためのチャックピン(特許文献1では把持用ピン)とを有する。
The holding of the substrate W on the spin chuck is performed by the cooperation of the
特許文献1の装置構成では、水平支持ピンやチャックピンは、その土台となる保持ベースが移動することにより一体的に移動される。水平支持ピンは、保持ベースを移動させることにより、スピンベースに対して、スピンベースの鉛直方向に上下移動可能である。チャックピンは、保持ベースを移動させることにより、スピンベースに対して、スピンベースの外周方向に退避した状態(開状態)と、やや内周方向に移動した状態(閉状態)とに移動可能である。 In the device configuration of Patent Literature 1, the horizontal support pins and the chuck pins are integrally moved by moving a holding base serving as a base thereof. The horizontal support pin can move up and down in the vertical direction of the spin base with respect to the spin base by moving the holding base. By moving the holding base, the chuck pin can be moved with respect to the spin base between a state retracted in the outer peripheral direction of the spin base (open state) and a state moved slightly in the inner peripheral direction (closed state). is there.
特許文献1のスピンチャックに基板を保持する工程では、チャックピンの位置を開状態とし、基板を載置したハンド機構を処理室に搬入する。ハンド機構は、基板を水平支持ピンに受け渡し、処理室から退避する。この後、複数のチャックピンを閉状態にすることで、基板の側面が周方向にわたり挟持される。このように複数のチャックピンで基板の側面が挟持された状態にて、スピンベースをスピンモータにより回転させることにより、基板の回転処理が行われる。 In the step of holding a substrate on a spin chuck in Patent Document 1, the position of a chuck pin is opened, and a hand mechanism on which a substrate is placed is carried into a processing chamber. The hand mechanism transfers the substrate to the horizontal support pins and retreats from the processing chamber. Thereafter, by closing the plurality of chuck pins, the side surface of the substrate is held in the circumferential direction. By rotating the spin base by the spin motor in a state where the side surface of the substrate is sandwiched by the plurality of chuck pins, the substrate is rotated.
しかし、特許文献1においては、基板をその側面から挟持するために、水平支持ピンにより基板の下部を下支えする動作が必要となる。このため、水平支持ピンおよびこれを移動させるための機構が必要となり、基板処理装置の小型化が困難となる。また、基板を側面から挟持する前に、基板下部を水平支持ピンに載置する工程が必須であるため、基板が搬送されてから基板を側面から挟持するまでの工程を短時間に実行することが困難である。 However, in Patent Literature 1, an operation of supporting the lower portion of the substrate with the horizontal support pins is required to sandwich the substrate from the side surface. Therefore, a horizontal support pin and a mechanism for moving the horizontal support pin are required, and it is difficult to reduce the size of the substrate processing apparatus. In addition, since the step of placing the lower portion of the substrate on the horizontal support pins is essential before the substrate is clamped from the side, the process from transporting the substrate to clamping the substrate from the side must be performed in a short time. Is difficult.
これらの水平支持ピンやその移動機構を設けることなく、基板保持回転機構(スピンチャック)への基板の保持において、簡便な構成で基板を水平方向から挟持することが望まれている。
そこで、この発明の目的は、基板保持回転機構への基板の保持において、高い位置決め精度を確保しつつ、簡便な構成で基板を水平方向から挟持できる基板保持方法および基板処理装置を提供することである。
It is desired to hold the substrate from the horizontal direction with a simple configuration when holding the substrate on the substrate holding / rotating mechanism (spin chuck) without providing these horizontal support pins and a moving mechanism therefor.
Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate holding method and a substrate processing apparatus capable of holding a substrate from a horizontal direction with a simple configuration while securing high positioning accuracy in holding a substrate on a substrate holding / rotating mechanism. is there.
前記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、基板を水平に保持させるための基板保持方法であって、基板搬送機構に基板を載置する載置工程と、スピンベースの上面周縁部の第1領域において、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の位置決めピンを閉状態とする第1準備工程と、前記スピンベースの上面周縁部における、前記第1領域と周方向に重ならない第2領域に、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の把持用ピンを開状態とする第2準備工程と、前記載置工程、前記第1準備工程および前記第2準備工程の後に、前記基板搬送機構を移動させて前記複数の位置決めピンに前記基板の周縁部を当接させることにより、前記基板を位置決めする位置決め工程と、前記位置決め工程の後に、前記複数の把持用ピンを閉状態とし、これにより前記基板を前記複数の位置決めピンと前記複数の把持用ピンとで保持する基板把持工程と、前記基板把持工程の後に、前記基板搬送機構を前記スピンベースの上方から退避させる搬送機構退避工程と、を含む、基板保持方法を提供する。 The invention according to claim 1 for achieving the above object, there is provided a substrate holding method for holding the substrate horizontally, the placing step of placing the substrate on the substrate transfer mechanism, spin-based A first preparation step of closing a plurality of openable and closable positioning pins arranged along a circumferential direction in a first region of an upper surface peripheral portion, and a first preparation step of closing the upper surface peripheral portion of the spin base; A second preparation step of opening a plurality of openable and closable gripping pins arranged along a circumferential direction in a second area not overlapping in the direction, a placement step, the first preparation step, and the second preparation step. After the preparing step, the substrate transport mechanism is moved to bring the peripheral edge of the substrate into contact with the plurality of positioning pins, whereby a positioning step of positioning the substrate is performed. Close the pin A substrate gripping step of holding the substrate with the plurality of positioning pins and the plurality of gripping pins, and a transport mechanism retracting the substrate transport mechanism from above the spin base after the substrate gripping step. And a step of holding the substrate.
この方法によれば、従来技術にあった、基板搬送機構から水平支持ピンなどに一旦基板を載置する工程を省略できる。また、位置決めピンを予め閉状態としておき、この閉状態における位置決めピンの位置がスピンベースに対する基板の位置決め基準となるため、位置決め精度を確保できる。すなわち、スピンチャックによる基板保持において、基板の位置決め精度を確保しつつ、工程の削減を行うことができる。 According to this method, the step of once mounting the substrate on the horizontal support pins or the like from the substrate transfer mechanism, which is required in the related art, can be omitted. In addition, the positioning pin is previously closed, and the position of the positioning pin in the closed state serves as a reference for positioning the substrate with respect to the spin base, so that positioning accuracy can be ensured. That is, in the substrate holding by the spin chuck, the number of steps can be reduced while securing the positioning accuracy of the substrate.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の基板保持方法であって、前記複数の位置決めピンが、振り分け角度180度以内にわたる前記第1領域に配置されていることを特徴とする、基板保持方法である。
位置決めピンの振り分け角度が180度を超えた場合、本発明においては、位置決めピンが閉状態となっているため、把持用ピンが開状態であるか閉状態であるかにかかわらず、位置決めピンに基板を当接させることが実質上困難である。従って、この方法のように、複数の位置決めピンは振り分け角度180度以内の範囲に配置されていることにより、こうした問題点を回避できる。
According to a second aspect of the present invention, in the substrate holding method according to the first aspect, the plurality of positioning pins are arranged in the first region over a distribution angle of 180 degrees. This is a substrate holding method.
When the distribution angle of the positioning pin exceeds 180 degrees, in the present invention, since the positioning pin is in the closed state, regardless of whether the gripping pin is open or closed, the positioning pin It is substantially difficult to abut the substrate. Therefore, such a problem can be avoided by arranging the plurality of positioning pins within the range of the distribution angle of 180 degrees as in this method.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の基板保持方法であって、前記複数の位置決めピンが、前記第2準備工程、前記位置決め工程、前記基板把持工程および前記搬送機構退避工程の間も、常に閉状態に保持されていることを特徴とする、基板保持方法である。
この方法によれば、位置決めピンが開状態と閉状態との間で開閉可能な構成である場合に、位置決めピンの開閉状態を変化させる工程を省略することが可能となる。
According to a third aspect of the present invention, in the substrate holding method according to the first or second aspect, the plurality of positioning pins are provided in the second preparation step, the positioning step, the substrate holding step, and the transfer mechanism retreating. A substrate holding method characterized in that the substrate is always kept in a closed state even during a process.
According to this method, when the positioning pin can be opened and closed between the open state and the closed state, it is possible to omit the step of changing the open / close state of the positioning pin.
前記の目的を達成するための請求項4に記載の発明は、基板を水平に保持回転するための基板保持回転装置と、前記基板を搬送するための基板搬送機構とを含み、前記基板を処理するための基板処理装置であって、前記基板保持回転装置は、回転軸を中心に回転可能なスピンベースと、前記スピンベースを回転させる回転駆動機構と、前記スピンベースの上面周縁部の第1領域において、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の位置決めピンと、前記スピンベースの上面周縁部の、前記第1領域と周方向に重ならない第2領域に、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の把持用ピンと、前記複数の位置決めピンを閉状態と開状態との間で切り替えるための位置決めピン開閉機構と、前記複数の把持用ピンを閉状態と開状態との間で切り替えるための把持用ピン開閉機構と、前記基板搬送機構、前記回転駆動機構、前記位置決めピン開閉機構、および前記把持用ピン開閉機構の動作を制御するための制御ユニットとを備え、前記制御ユニットが、前記位置決めピン開閉機構を制御して前記複数の位置決めピンを閉状態とする第1準備工程と、前記把持用ピン開閉機構を制御して前記複数の把持用ピンを開状態とする第2準備工程と、前記第1準備工程および前記第2準備工程の後に、前記基板搬送機構を制御して前記複数の位置決めピンに前記基板の周縁部を当接させる位置決め工程と、前記位置決め工程の後に前記把持用ピン開閉機構を制御して前記複数の把持用ピンを閉状態とし、それにより前記基板を前記複数の位置決めピンと前記複数の把持用ピンとで保持する基板把持工程と、前記基板把持工程の後に前記基板搬送機構を前記スピンベースの上方から退避させる搬送機構退避工程とを実行する、基板処理装置である。 The invention according to claim 4 for achieving the above object includes a substrate holding and rotating device for horizontally holding and rotating a substrate, and a substrate transport mechanism for transporting the substrate, and processing the substrate. A spinning base that is rotatable about a rotation axis, a rotation driving mechanism that rotates the spinning base, and a first spinning mechanism that rotates a top surface of the spinning base. In the area, a plurality of positioning pins that can be opened and closed are arranged along the circumferential direction, and are arranged along the circumferential direction in a second area of the upper edge of the spin base that does not overlap with the first area in the circumferential direction. A plurality of gripping pins that can be opened and closed, a positioning pin opening / closing mechanism for switching the plurality of positioning pins between a closed state and an open state, and the plurality of gripping pins between a closed state and an open state. Off A gripping pin opening and closing mechanism for changing, the substrate transfer mechanism, the rotation driving mechanism, the positioning pin opening and closing mechanism, and a control unit for controlling the operation of the gripping pin opening and closing mechanism, said control unit A first preparation step of controlling the positioning pin opening / closing mechanism to close the plurality of positioning pins, and a second preparation step of controlling the gripping pin opening / closing mechanism to open the plurality of gripping pins And a positioning step of controlling the substrate transport mechanism to contact the peripheral edge of the substrate with the plurality of positioning pins after the first preparation step and the second preparation step; and A substrate that controls a gripping pin opening / closing mechanism to close the plurality of gripping pins, thereby holding the substrate with the plurality of positioning pins and the plurality of gripping pins Performing a lifting step, and a transport mechanism retracting step for retracting the substrate transfer mechanism from above the spin base after the substrate gripping step, a substrate processing apparatus.
この構成によれば、従来技術にあった、一旦基板を載置するための水平支持ピンなどの機構を、基板保持回転装置の構成から省略できる。また、位置決めピンを予め閉状態としておき、この閉状態における位置決めピンの位置がスピンベースに対する基板の位置決め基準となるため、位置決め精度を確保できる。すなわち、スピンチャックによる基板保持において、基板の位置決め精度を確保しつつ、水平支持ピンなどの機構を削減できる。 According to this configuration, a mechanism such as a horizontal support pin for temporarily mounting a substrate, which is in the related art, can be omitted from the configuration of the substrate holding and rotating device. In addition, the positioning pin is previously closed, and the position of the positioning pin in the closed state serves as a reference for positioning the substrate with respect to the spin base, so that positioning accuracy can be ensured. That is, in holding the substrate by the spin chuck, it is possible to reduce the number of mechanisms such as horizontal support pins while ensuring the positioning accuracy of the substrate.
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の基板処理装置であって、前記複数の位置決めピンが、振り分け角度180度以内にわたる前記第1領域に配置されている、基板処理装置である。
位置決めピンの振り分け角度が180度を超えた場合、本発明においては、位置決めピンが閉状態となっているため、把持用ピンが開状態であるか閉状態であるかにかかわらず、位置決めピンに基板を当接させることが実質上困難である。従って、この構成のように、複数の位置決めピンが振り分け角度180度以内の範囲に配置されていることにより、こうした問題点を回避できる。
The invention according to
When the distribution angle of the positioning pin exceeds 180 degrees, in the present invention, since the positioning pin is in the closed state, regardless of whether the gripping pin is open or closed, the positioning pin It is substantially difficult to abut the substrate. Therefore, such a problem can be avoided by arranging the plurality of positioning pins within a range of the distribution angle of 180 degrees or less as in this configuration.
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載の基板処理装置であって、前記複数の位置決めピンが常に閉状態に固定されていることを特徴とする、基板処理装置である。
この構成によれば、位置決めピンは閉状態を維持すれば良いため、例えば開状態と閉状態とを切り替える機構を省略することができる。
The invention according to
According to this configuration, since the positioning pin only needs to maintain the closed state, for example, a mechanism for switching between the open state and the closed state can be omitted.
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置1の概略構成を示す側面図である。基板処理装置1は、チャンバ壁11に囲まれた処理室10を備えている。処理室10は、スピンチャック(基板保持回転装置)2を備える。チャンバ壁11の側面には、開口を開閉可能なシャッタ部11Aが設けられている。図5に示す基板搬送機構5のハンド機構6を、当該開口を介して進退させることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. The substrate processing apparatus 1 includes a
基板処理装置1は、さらに処理液ノズル15および/またはガスノズル16を備える。処理液ノズル15やガスノズル16は、基板処理時を除いて、通常は退避位置に退避しており、基板処理時に、図示しない移動機構によって基板W上方の所定位置に移動される。
スピンチャック2は、円盤状のスピンベース21と、スピンベース21を回転させるスピンモータ(回転駆動機構)22とを備えている。スピンモータ22は、スピンベース21の下方に配置されている。スピンベース21の上面の周縁部には、複数の位置決めピン土台部51A、51B、51Cが、周方向に沿って略等間隔で配置されている。複数の位置決めピン土台部51A、51B、51Cは、スピンベース21の上面周縁部の約120度(180度以内の所定角度)の範囲からなる第1領域21B(図2A参照)に配置されている。つまり、位置決めピン土台部51A、51B、51Cは約60度間隔を空けて配置されている。すなわち、複数の位置決めピン土台部51A、51B、51C(次に述べる位置決めピン50A、50B、50C)の振り分け角度は約120度(180度以内の所定角度)である。
The substrate processing apparatus 1 further includes a processing
The
位置決めピン土台部51A、51B、51Cの各々の上部には、位置決めピン50A、50B、50Cが、当該位置決めピン土台部51A、51B、51Cに対して径方向に移動可能(または回転可能に)設けられている。各位置決めピン50A、50B、50Cには、第1のチャック開閉ユニット91が接続されている。第1のチャック開閉ユニット91の動力源としては、電気モータを利用したもの、電磁石を利用したものなど様々な態様の動力源が適用可能である。第1のチャック開閉ユニット91によって、位置決めピン50A、50B、50Cは、基板Wの周縁部に接触する接触位置と、接触位置よりも回転軸線L1から離れた開放位置との間で移動させられる。位置決めピン50A、50B、50Cが接触位置にある状態を、位置決めピン50A、50B、50Cの閉位置といい、位置決めピン50A、50B、50Cが開放位置にある状態を、位置決めピン50A、50B、50Cの開位置という。
The positioning pins 50A, 50B, and 50C are provided on the upper portions of the
スピンベース21の上面の周縁部には、複数の把持用ピン土台部61A、61B、61Cが、周方向に沿って略等間隔で配置されている。複数の把持用ピン土台部61A、61B、61Cは、スピンベース21の上面周縁部の約120度(180度以内の所定角度)の範囲からなる第2領域21C(図2A参照)に配置されている。第2領域21Cは、スピンベース21の上面周縁部において、第1領域21Bと周方向に重なっていない。
A plurality of gripping
つまり、把持用ピン土台部61A、61B、61Cは約60度間隔を空けて配置されている。すなわち、複数の把持用ピン土台部61A、61B、61C(次に述べる把持用ピン60A、60B、60C)の振り分け角度は約120度(180度以内の所定角度)である。
把持用ピン土台部61A、61B、61Cの各々の上部には、把持用ピン60A、60B、60Cが当該把持用ピン土台部61A、61B、61Cに対して径方向に移動可能に設けられている。各把持用ピン60A、60B、60Cには、第2のチャック開閉ユニット(把持用ピン開閉機構)92が接続されている。第2のチャック開閉ユニット92の動力源としては、電気モータを利用したもの、電磁石を利用したものなど様々な態様の動力源が適用可能である。第2のチャック開閉ユニット92によって、把持用ピン60A、60B、60Cは、基板Wの周縁部に接触する接触位置と、接触位置よりも回転軸線L1から離れた開放位置との間で移動させられる。この実施形態では、把持用ピン60A、60B、60Cの開放位置は、位置決めピン50A、50B、50Cの開放位置と、回転軸線L1を中心とする円周上にある。把持用ピン60A、60B、60Cが接触位置にある状態を、把持用ピン60A、60B、60Cの閉位置といい、把持用ピン60A、60B、60Cが開放位置にある状態を、把持用ピン60A、60B、60Cの開位置という。
That is, the
Above each of the holding
なお、図1では、図面での理解を容易とするため、位置決めピン土台部、位置決めピン、把持用ピン土台部、把持用ピンについてはこれらの全てを図示せず、位置決めピン50Bと、それに対応する位置決めピン土台部51Bと、把持用ピン60Bとそれに対応する把持用ピン土台部61Bとのみを図示している。後述する図4A〜図4Jについても同様の省略を行っている。
In FIG. 1, in order to facilitate the understanding in the drawing, the positioning pin base, the positioning pin, the gripping pin base, and the gripping pin are not all shown, and the
位置決めピン50A、50B、50Cの各々は、基板Wの周縁部(周端面)に当接するように円柱状に形成され平面視において円弧状をなす当接部53A、53B、53Cと、当該当接部53A、53B、53Cの下部斜め方向に延びる案内部52A、52B、52Cとを有している。本実施形態においては、位置決めピン50A、50B、50Cはスピンベース21に対して、基板Wの処理状態にかかわらず常に閉状態となるようにセッティングされている。
Each of the positioning pins 50A, 50B, and 50C is formed in a columnar shape so as to abut on the peripheral edge portion (peripheral end surface) of the substrate W, and is in contact with the
把持用ピン60A、60B、60Cの各々は、基本的には位置決めピン50A、50B、50Cと同様の形状を有している。すなわち、把持用ピン60A、60B、60Cの各々は、位置決めピン50A、50B、50Cと同様に、基板Wの周縁部(周端面)に当接するように円柱状に形成され平面視において円弧状をなす当接部63A,63B,63Cと、当該当接部の下部斜め方向に延びる案内部62A,62B,62Cとを有している。把持用ピン60A、60B、60Cは、第2のチャック開閉ユニット92により把持用ピン60A、60B、60Cの把持用ピン土台部61A、61B、61C上でスピンベース21の上面に対し径方向に水平移動する。開状態においてはスピンベース21の上面に対して外周側方向に、閉状態においてはスピンベース21の上面に対してやや内周側方向に水平移動(または回転)する。
Each of the holding pins 60A, 60B, and 60C has basically the same shape as the positioning pins 50A, 50B, and 50C. That is, similarly to the positioning pins 50A, 50B, and 50C, each of the
図2Aおよび図2Bは、この発明の一実施形態に係る基板処理装置1におけるスピンチャック2の平面図である。図2Aにおいては、複数の位置決めピン50A、50B、50Cの全てが閉状態であり、かつ複数の把持用ピン60A、60B、60Cの全てが開状態である状態を示す。図2Bにおいては、複数の位置決めピン50A、50B、50Cの全てが閉状態であり、かつ複数の把持用ピン60A、60B、60Cの全ても閉状態である状態を示す。このように、本発明の一実施形態に係るスピンチャック2は、位置決めピン50A、50B、50Cと、把持用ピン60A、60B、60Cとの合計2種類のピンを有しており、本実施形態における工程においては、把持用ピン60A、60B、60Cのみが開状態の位置と閉状態の位置とに変位される。
2A and 2B are plan views of the
図3Aは、基板処理装置1の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
基板処理装置1は、基板処理装置1の動作を制御するための制御部(制御ユニット)70を備えている。制御部70は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されている。制御部70はCPU等の演算ユニット、固定メモリデバイス、ハードディスクドライブ等の記憶部80、および入出力ユニットを有している。記憶ユニットには、演算ユニットが実行するプログラムが記憶されている。
FIG. 3A is a block diagram for explaining an electrical configuration of a main part of the substrate processing apparatus 1.
The substrate processing apparatus 1 includes a control unit (control unit) 70 for controlling the operation of the substrate processing apparatus 1. The
制御部70は、予め定められたプログラムに従って、スピンモータ22、第1および第2のチャック開閉ユニット91、92、基板搬送機構5等の動作を制御する。
図3Bは、この発明の実施形態に係る基板処理装置1について、基板Wを処理室10に搬入してから搬出するまでの工程を示すフローチャートである。以下、図1〜図3Bを参照しながら、本発明の実施形態に係る工程の説明を行う。
The
FIG. 3B is a flowchart showing a process from loading the substrate W into the
先ず、基板Wが処理室10に搬入されてから、処理室における各種処理ができる状態となるまでの各工程(S1〜S6)について説明する。
[ステップS1]
図4Aは、ステップS1におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。
First, the respective steps (S1 to S6) from the time when the substrate W is loaded into the
[Step S1]
FIG. 4A is a side view of the
基板搬送機構5の装置構成を図5に示す。図5に示すように、基板搬送機構5は、関節部67を軸に水平方向に自在に屈曲する腕部68と、腕部68に連結し基板Wをその上部に載置するハンド機構6と、関節部52、腕部53およびハンド機構6を、鉛直方向に上下する上下駆動機構66とを備えている。制御部70(図3A参照)は、基板搬送機構5を制御して鉛直方向(すなわち垂直方向)へとハンド機構6を移動させる。これら移動におけるハンド機構6の位置は、あらかじめダミーウエハなどをもちいて、いわゆるティーチング(教示)により定められ、基板処理装置1の一連の処理工程パラメーターとして記憶部80(図3A参照)に記憶されている。
FIG. 5 shows an apparatus configuration of the
制御部70(図3A参照)は、それぞれの工程に応じて、適宜適切なハンド機構6の位置についての指示を、記憶部80から基板搬送機構5に伝達する。ステップS1においては、基板搬送機構5は、処理室10外において図示しないローダ/アンローダ部から基板Wを受け取り、基板Wをハンド機構6の上部に載置する(基板載置工程)。この状態でスピンチャック2の上方に移動し、平面視において、載置している基板Wの中心がスピンチャック2の中心部よりも若干把持用ピン60Bに近づいた位置でハンド機構6を停止させる。
[ステップS2]
図4Bは、ステップS2におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS2においては、把持用ピン60A、60B、60Cの全て開状態とされる。基板処理装置1において、直前まで基板Wが処理されていなかった場合には、開閉センサ(図示しない)によって、把持用ピン60A、60B、60Cが、スピンベース21の径方向の外周側にあるか否かが調べられる。そして、把持用ピン60A、60B、60Cがスピンベース21の径方向の内周側にある場合(すなわち把持用ピン60A、60B、60Cが閉状態である場合)には、制御部70は、第2のチャック開閉ユニット92を制御して、把持用ピン60A、60B、60Cを開状態とする(第2準備工程)。基板処理装置1において直前まで基板Wが処理されていた場合には、当該処理した前の基板Wが搬出されて次の基板Wが搬入されるまでは把持用ピン60A、60B、60Cは、前の基板Wを搬出した際に設定された開状態が維持されているため、改めて開状態とする必要は無い。
[ステップS3]
図4Cは、ステップS3におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS3においては、制御部70は、第1のチャック開閉ユニット91を制御して、位置決めピン50A、50B、50Cの位置を閉状態にさせる(第1準備工程)。スピンベース21に対する、閉状態における位置決めピン50A、50B、50Cの位置は、後述するステップS6において基板Wが把持用ピン60A、60B、60Cにより把持されたとき、基板Wの中心位置とスピンベース21の回転軸線とが一致するように設定されている。この基板処理例においては、以降、基板Wの搬出の直前までスピンベース21に対する位置決めピン50A、50B、50Cの位置は変位しない。なお、本基板処理例においては、位置決めピン50A、50B、50Cをスピンベース21に対して変位させる必要は無いため、第1のチャック開閉ユニット91を省略した装置構成としても良い。なお、本基板処理例においては、ステップS1の段階で既に位置決めピン50A、50B、50Cの位置は閉状態となっているため、ステップS1からステップS2にかけて位置決めピン50A、50B、50Cの位置に変化は無い。
[ステップS4]
図4Dは、ステップS4におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS4においては、位置決めピン50A、50B、50Cに基板Wを当接させる。より詳しくは、制御部70は、基板搬送機構5を制御してハンド機構6が下降させ、これにより、ハンド機構6に載置された基板Wの周縁部(周端面)が位置決めピン50A、50B、50Cの案内部52A、52B、52Cおよび把持用ピンの案内部62A、62B、62Cに当接させる。これにより、基板Wの周縁部(周端面)を位置決めすることができる(位置決め工程)。
[ステップS5]
図4Eは、ステップS5におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS5においては、把持用ピン60A、60B、60Cの全てが開状態から閉状態へと移動させられる。言い換えると、把持用ピン60A、60B、60Cの全てがスピンベース21の中心に向かった径方向に所定距離移動する。この移動により、基板Wの周縁部は、位置決めピン50A、50B、50Cの案内部52A、52B、52Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cの案内部62A、62B、62Cの傾斜面に沿って移動される。当該移動は、基板Wが、位置決めピン50A、50B、50Cの当接部53A、53B、53Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cの当接部63A、63B、63Cに突き当たるまで続く。その結果、スピンチャック2上で基板Wが位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cにより挟持される形となる。
The control unit 70 (see FIG. 3A) transmits an appropriate instruction on the position of the
[Step S2]
FIG. 4B is a side view of the
[Step S3]
FIG. 4C is a side view of the
[Step S4]
FIG. 4D is a side view of the
[Step S5]
FIG. 4E is a side view of the
ここで、位置決めピン50A、50B、50Cの閉状態におけるスピンベース21上の位置は、スピンベース21上の基板Wを正しく位置決めする目的で調整されている。言い換えると、基板Wの周面部(周端面)が位置決めピン50A、50B、50Cの当接部53A、53B、53Cと当接した状態においては、基板Wの中心とスピンベース21の中心とが一致するように調整されている。位置決めピン50A、50B、50Cはこうした目的を有するため、閉状態においてスピンベース21上での相対位置が変動しないことが望ましい。言い換えると、位置決めピン50A、50B、50Cは閉状態においてスピンベース21上で、いわゆる位置の「遊び」が少ないことが望ましい。
Here, the positions of the positioning pins 50A, 50B, and 50C on the
一方で、把持用ピン60A、60B、60Cについては、閉状態におけるスピンベース21に対する相対位置がバネ機構などを内蔵することによって若干の位置の「遊び」を有せしめるようになっている。ステップS5が完了した時点において把持用ピン60A、60B、60Cの当接部63A、63B、63Cが基板Wの周縁部(周端面)に対してスピンチャック2の中心へ向かう径方向の所定の締め付け力が伝えられる状態とされていることが望ましい。言い換えると、把持用ピン60A、60B、60Cについては、閉状態の位置が位置決めピン50A、50B、50Cに比べて、ややスピンベース21の中心寄りに設定されており、かつ、閉状態においても把持用ピン60A、60B、60Cがスピンベース21の径方向に若干移動しうる遊びを有することが、把持用ピン60A、60B、60C把持用ピンの果たす役割上からみて望ましい。
[ステップS6]
図4Fは、ステップS6におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS6においては、制御部70は、基板搬送機構5を制御して、ハンド機構6を基板Wの下面から退避させる(搬送機構退避工程)。ハンド機構6が基板Wの下面から退避すると、基板Wは、スピンベース21の上方にて位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cにより挟持された状態となる。その後、ハンド機構6を含め、基板搬送機構5の全体がチャンバ壁11上のシャッタ部11Aを通って処理室10から退避する。
[ステップS7]
図4Gは、ステップS7におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS7では、制御部70が記憶部80から読み出したレシピに従って、基板Wの各種基板処理が行われる。ここでの基板処理の例としては、基板Wのエッチング、洗浄、乾燥などが挙げられる。基板処理においては、制御部70は、レシピに基づき処理液ノズル15から所定の処理液を吐出させ、ガスノズル16から所定の処理ガスを吐出させ、かつ基板Wをレシピに基づく所定の回転数で回転させる。
On the other hand, with respect to the holding pins 60A, 60B, and 60C, the relative position with respect to the
[Step S6]
FIG. 4F is a side view of the
[Step S7]
FIG. 4G is a side view of the
次に、基板Wの処理が終了した後、基板Wが基板搬送機構5のハンド機構6に受け渡されて処理室10から搬出されるまでの工程(S8〜S11)について説明する。
[ステップS8]
図4Hは、ステップS8におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。ステップS8においては、制御部70は基板搬送機構5を制御して、チャンバ壁11上のシャッタ部11Aを通って基板Wを載置していないハンド機構6が処理室10に進入する。
Next, steps (S8 to S11) from when the processing of the substrate W is completed to when the substrate W is delivered to the
[Step S8]
FIG. 4H is a side view of the
次いで、制御部70は基板搬送機構5を制御して、位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cにより挟持されている基板Wの下面と、スピンベース21の上面との間の所定位置にハンド機構6を移動させ、ハンド機構6の上面と基板Wの下面とがほぼ接する位置までハンド機構6を上昇させる。
[ステップS9]
図4Iは、ステップS9におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。
Next, the
[Step S9]
FIG. 4I is a side view of the
ステップS9では、把持用ピン60A、60B、60Cの全てを開状態とする。このことにより、基板Wは自らの自重により、把持用ピン60A、60B、60Cの案内部62A、62B、62C、および位置決めピン50A、50B、50Cの案内部52A、52B、52Cに沿って下方に移動する。その結果、基板Wの下面がハンド機構6の上面と接触する。その結果、基板Wの下面がハンド機構6の上面により下支えされた状態となる。これにより、基板Wがハンド機構6に受け渡される。
[ステップS10]
図4Jは、ステップS10におけるスピンチャック2と基板Wとの関係を説明するためのスピンチャック2の側面図である。
In step S9, all of the grasping
[Step S10]
FIG. 4J is a side view of the
ステップS10では、制御部70は基板搬送機構5を制御して、ハンド機構6をスピンチャック2に対して鉛直上方に移動させる。これにより、基板Wの下面が位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cとの接触を断ち、ハンド機構6のみにより下支えされた状態が実現される。ハンド機構6の下面が位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cよりも上方となった後、ハンド機構6が水平移動によりスピンベース21の上方から退避する。その後、ハンド機構6は載置した基板Wを図示しないローダ/アンローダ部に受け渡す。
In step S10, the
本発明の実施形態の説明は以上であるが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
例えば、上記説明した実施形態においては、位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cは、スピンベース21の径方向に移動することで閉状態または開状態を実現する構成となっている。しかし、開状態または閉状態を実現する構成としては、このほかにも位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cを鉛直方向に立接した状態と鉛直斜め方向に立接した状態とに切り替えることで開閉状態を切り替える形態や、位置決めピン50A、50B、50Cおよび把持用ピン60A、60B、60Cを自転させて基板Wとの当接状態を変化させることにより開閉状態を切り替える形態などを採用しても良い。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be implemented in other forms.
For example, in the above-described embodiment, the positioning pins 50A, 50B, 50C and the holding pins 60A, 60B, 60C are configured to realize a closed state or an open state by moving in the radial direction of the
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。 In addition, various changes can be made within the scope of the matters described in the claims.
1 基板処理装置
10 処理室
11 チャンバ壁
11A シャッタ部
5 基板搬送機構
6 ハンド機構
2 スピンチャック
15 処理液ノズル
16 ガスノズル
21 スピンベース
21A 上部プレート
22 スピンモータ
30 チャックピン
31 土台部
32 案内部
33 当接部
39 保持ベース
40 水平支持ピン
41 水平支持ピン駆動機構
50A、50B、50C 位置決めピン
51A〜51C 位置決めピン土台部
52A〜52C 案内部
53A、53B、53C 当接部
60A、60B、60C 把持用ピン
61A、61B、61C 把持用ピン土台部
62A〜62C 案内部
63A〜63C 当接部
70 制御部
80 記憶部
91 第1のチャック開閉ユニット
92 第2のチャック開閉ユニット
L1 スピンチャックの回転軸線
W 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
基板搬送機構に基板を載置する載置工程と、
スピンベースの上面周縁部の第1領域において、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の位置決めピンを閉状態とする第1準備工程と、
前記スピンベースの上面周縁部における、前記第1領域と周方向に重ならない第2領域に、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の把持用ピンを開状態とする第2準備工程と、
前記載置工程、前記第1準備工程および前記第2準備工程の後に、前記基板搬送機構を移動させて前記複数の位置決めピンに前記基板の周縁部を当接させることにより、前記基板を位置決めする位置決め工程と、
前記位置決め工程の後に、前記複数の把持用ピンを閉状態とし、これにより前記基板を前記複数の位置決めピンと前記複数の把持用ピンとで保持する基板把持工程と、
前記基板把持工程の後に、前記基板搬送機構を前記スピンベースの上方から退避させる搬送機構退避工程と、を含む、基板保持方法。 A substrate holding method for holding a substrate horizontally,
A mounting step of mounting the substrate on the substrate transport mechanism,
In the first region of the top rim portion of the spin base and openable plurality of positioning pins arranged along the circumferential direction and the first preparation step of the closed state,
A second preparation step of opening a plurality of openable and closable gripping pins arranged in a circumferential direction in a second area not circumferentially overlapping with the first area in an upper peripheral edge of the spin base; ,
After the placement step, the first preparation step, and the second preparation step, the substrate is positioned by moving the substrate transport mechanism so that a peripheral portion of the substrate comes into contact with the plurality of positioning pins. Positioning process;
After the positioning step, the plurality of holding pins are closed, thereby holding the substrate with the plurality of positioning pins and the plurality of holding pins, a board holding step,
A transfer mechanism retracting step of retracting the substrate transport mechanism from above the spin base after the substrate gripping step.
前記基板保持回転装置は、
回転軸を中心に回転可能なスピンベースと、
前記スピンベースを回転させる回転駆動機構と、
前記スピンベースの上面周縁部の第1領域において、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の位置決めピンと、
前記スピンベースの上面周縁部の、前記第1領域と周方向に重ならない第2領域に、周方向に沿って配置された開閉可能な複数の把持用ピンと、
前記複数の位置決めピンを閉状態と開状態との間で切り替えるための位置決めピン開閉機構と、
前記複数の把持用ピンを閉状態と開状態との間で切り替えるための把持用ピン開閉機構と、
前記基板搬送機構、前記回転駆動機構、前記位置決めピン開閉機構、および前記把持用ピン開閉機構の動作を制御するための制御ユニットとを備え、
前記制御ユニットが、前記位置決めピン開閉機構を制御して前記複数の位置決めピンを閉状態とする第1準備工程と、前記把持用ピン開閉機構を制御して前記複数の把持用ピンを開状態とする第2準備工程と、前記第1準備工程および前記第2準備工程の後に、前記基板搬送機構を制御して前記複数の位置決めピンに前記基板の周縁部を当接させる位置決め工程と、前記位置決め工程の後に前記把持用ピン開閉機構を制御して前記複数の把持用ピンを閉状態とし、それにより前記基板を前記複数の位置決めピンと前記複数の把持用ピンとで保持する基板把持工程と、前記基板把持工程の後に前記基板搬送機構を前記スピンベースの上方から退避させる搬送機構退避工程とを実行する、基板処理装置。 A substrate holding and rotating device for holding and rotating the substrate horizontally, including a substrate transport mechanism for transporting the substrate, a substrate processing apparatus for processing the substrate,
The substrate holding and rotating device includes:
A spin base that can rotate around the rotation axis,
A rotation drive mechanism for rotating the spin base,
A plurality of positioning pins that can be opened and closed and arranged in a circumferential direction in a first region of a peripheral portion of an upper surface of the spin base;
A plurality of openable and closable gripping pins arranged along a circumferential direction in a second area not circumferentially overlapping the first area on an upper peripheral edge of the spin base;
A positioning pin opening and closing mechanism for switching the plurality of positioning pins between a closed state and an open state,
A gripping pin opening and closing mechanism for switching the plurality of gripping pins between a closed state and an open state,
The substrate transport mechanism, the rotation drive mechanism, the positioning pin opening and closing mechanism, and a control unit for controlling the operation of the gripping pin opening and closing mechanism ,
A first preparation step in which the control unit controls the positioning pin opening / closing mechanism to close the plurality of positioning pins, and controls the gripping pin opening / closing mechanism to open the plurality of gripping pins. A second preparation step, a positioning step of controlling the substrate transport mechanism to contact the peripheral portion of the substrate with the plurality of positioning pins after the first preparation step and the second preparation step, and A substrate gripping step of controlling the gripping pin opening / closing mechanism to close the plurality of gripping pins after the step, thereby holding the substrate with the plurality of positioning pins and the plurality of gripping pins; and A substrate transfer apparatus for performing a transfer mechanism retracting step of retracting the substrate transport mechanism from above the spin base after the gripping step .
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