JPH05175315A - 回転式基板処理装置における基板の有無検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の種類や処理形態の違いにかかわらず、
基板載置プレート上の基板の有無を的確に検出できるよ
うにする。 【構成】 基板Ｗの外周縁の水平方向への移動を規制す
る状態で基板Ｗを載置する基板載置プレート２を鉛直軸
芯Ｐ周りで回転可能に設け、その基板載置プレート２の
上面に、回転方向において反射率を異ならせた高反射域
６ａと低反射域６ｂとを形成し、基板載置プレート２の
上方箇所に、高反射域６ａと低反射域６ｂとに光ビーム
を投射する光源７と、高反射域６ａまたは低反射域６ｂ
で反射した光ビームを受光して受光信号を出力する受光
器８とを設け、その受光器８からの受光信号に基づき、
コントローラ１５により高反射域６ａおよび低反射域６
ｂからの反射状態を検知して基板Ｗの有無を判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の基板
をその外周縁の水平方向への移動を規制する状態で載置
する基板載置プレートを鉛直軸芯周りで回転可能に設け
た回転式基板処理装置における基板の有無検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】上述のような基板載置プレートで基板を
回転支持するタイプの回転式基板処理装置は、いわゆる
バキュームチャックと称される、吸引手段へ連通する凹
部を上端面に形成した回転体で基板を吸引保持するタイ
プの回転式基板処理装置とは違って、基板との接触面積
が少なく（バキュームチャックでは、上端面における凹
部以外の部分が全部基板裏面と広く面接触する）、ま
た、基板下面の周縁部だけとの接触で基板を支持でき、
基板の下面の損傷を防止できるため、基板の裏面処理を
必要とする場合にも使用できる利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、バキューム
チャックを使用した回転式基板処理装置は、基板がバキ
ュームチャックから脱落した場合、基板を吸引保持して
いた負圧が急に変動するので、基板の有無を容易に検出
できる。しかし、上述のような基板載置プレートで基板
を回転支持するタイプの回転式基板処理装置は、基板を
吸引していないので、基板の基板載置プレート上からの
脱落を検知することが困難であり、基板が無いままで洗
浄やレジスト塗布などの処理を無駄に行う欠点があっ
た。

【０００４】そこで、基板載置プレートに載置される基
板よりも上方の箇所に、光ビームを投射する光源と、基
板表面または基板載置プレートの載置面で反射した光ビ
ームを受光して受光信号を出力する受光器とを設け、受
光した光ビームの反射率を求め、基板表面から反射した
光ビームか、基板載置プレートの載置面から反射した光
ビームかを判別し、後者を判別したときに基板が無いこ
とを検知できるようにすることが考えられたが、処理し
ようとする基板として、シリコン基板やガリウム砒素基
板といったように反射率が異なる各種の基板があり、そ
のうえ、基板上に酸化膜や水膜が形成されるなど、基板
の種類や処理形態の違いによって基板の表面の反射率が
異なる。

【０００５】そのため、基板の種類や処理形態の違いに
起因して、基板表面の反射率が基板載置プレートの載置
面の反射率より大きい場合と小さい場合とが生じ、反射
率の大小によって単純に基板か基板載置プレートかを判
別することができず、処理しようとする基板に応じて、
反射率の大小を比較判別する基準を設定しなければなら
ず、実用上不便になる欠点があった。

【０００６】また、基板の表面からの反射率と、基板載
置プレートの載置面からの反射率との差にも違いがあ
り、その差が小さい場合と大きい場合とがあり、反射率
の差が小さいときには、検知精度が低下する欠点があっ
た。

【０００７】また、例えば、特開平２−８６１４４号公
報に開示されるように、基板を間にした上下の一方に、
光ビームを投射する光源を、他方に、光源からの光ビー
ムを受光して受光信号を出力する受光器とを設け、基板
による遮光が無くて、光源からの光ビームを受光したこ
とに基づいて基板の有無を検知するように構成すること
も考えられるが、回転する基板の表面に純水などの表面
処理液を供給して基板処理を行う場合に、一般に、回転
する基板の周囲をカップで覆うため、このカップによる
遮光のため、回転時における基板の有無を検知すること
は困難である。そこで、光源または受光器をカップ内に
設けることが考えられるが、光源または受光器に表面処
理液が付着するために、回転時における基板の有無を検
知することも実際上やはり困難である。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板の種類や処理形態の違いにかかわ
らず、回転中に基板載置プレート上の基板の有無を的確
に検出できるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の回転式基板処理
装置における基板の有無検出装置は、上述のような目的
を達成するために、基板の外周縁の水平方向への移動を
規制する状態で基板を載置する基板載置プレートを鉛直
軸芯周りで回転可能に設けた回転式基板処理装置におけ
る基板の有無検出装置であって、基板載置プレートの上
面に、相対的に反射率が異なる高反射域と低反射域とか
ら成る基板検出部を形成し、基板載置プレートの上方箇
所に、基板検出部に光ビームを投射する光源と、基板検
出部で反射した光ビームを受光して受光信号を出力する
受光器とを設け、その受光器からの受光信号に基づき、
前記基板載置プレートの回転に伴って、前記高反射域と
前記低反射域の形成パターンに対応する反射光の変動特
性を検出することに基づいて、前記基板載置プレート上
に基板が無いと判定する手順により、基板の有無を判別
するコントローラを備えて構成する。

【００１０】

【作用】本発明によれば、回転している基板載置プレー
トに基板が存在しない場合、光源から投射された光ビー
ムは基板載置プレート上面を照射し、その光ビームは、
回転のある時点では、基板載置プレート上の基板検出部
における高反射域で反射し、別のある時点では低反射域
で反射する。このため、前記反射光を検出する受光器か
らの出力は、基板載置プレートが回転するに伴って、基
板検出部における高反射域および低反射域の形成パター
ンに対応した特有の変動特性となる。他方、基板載置プ
レートに基板が載置されている場合には、受光器は基板
検出部からの反射光を検出しないので、前記したような
基板検出部における高反射域および低反射域の形成パタ
ーンに対応した特有の変動特性とはならない。したがっ
て、基板載置プレートの回転に伴って、前記高反射域と
低反射域の形成パターンに対応する特有の反射光の変動
特性を検出することで、基板載置プレート上に基板が無
いと判定する手順で動作するコントローラは、基板載置
プレート上に基板が無い場合に限り、基板無しを検出す
る。つまり、基板の存在自体を直接的に検出していると
言えなくとも、基板が存在しないことを確実に検出する
ことによって、基板の有無を検出する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１２】＜第１実施例＞図１は本発明の第１実施例
に係る回転式基板処理装置における基板の有無検出装置
を示す概略斜視図である。

【００１３】この回転式基板処理装置は、鉛直軸芯Ｐ周
りで回転可能に設けられた主軸１の上端に基板載置プレ
ート２が一体連接されるとともに、主軸１の下端側に電
動モータ３が連動連結され、かつ、基板載置プレート２
の上面の外周縁に周方向に所定間隔を隔てて、シリコン
ウエハなどの半導体基板（以下、単に基板という）Ｗの
下面外周縁を載置する支持部材４が突設されるととも
に、その支持部材４…それぞれの上面に、基板Ｗの外周
縁の水平方向への移動を規制する小径部材５が突設さ
れ、図２の要部の概略斜視図、および、図３の要部の側
面図それぞれに示すように、その外周縁の水平方向への
移動を規制する状態で載置した基板Ｗを鉛直軸芯Ｐ周り
で回転しながら、その周囲を飛散防止用のカップ（図示
せず）で覆った状態で、例えば、基板Ｗの表裏両面にノ
ズル（図示せず）から純水を供給して洗浄処理するなど
各種の表面処理を行うように構成されている。

【００１４】基板載置プレート２の上面に、周方向に所
定間隔を隔てて反射率の大きい高反射域６ａと反射率の
小さい低反射域６ｂとが付設され、回転方向において反
射率が異なるように基板検出部が構成されている。

【００１５】基板載置プレート２の上方箇所に、基板検
出部に光ビームを投射する光源７と、基板検出部で反射
した光ビームを受光して受光信号を出力する受光器８と
が設けられている。

【００１６】主軸１の所定箇所に、周方向の一箇所にの
み切欠き９を形成した円板１０が取り付けられるととも
に、円板１０を挟んで回転数用投光器１１と回転数用受
光器１２とが設けられ、切欠き９を通過した光ビームを
受けるに伴い、回転数用受光器１２からパルス信号を出
力するように構成されている。

【００１７】また、主軸１の所定箇所に、ギア式伝動機
構１３を介してロータリー・エンコーダ１４が付設さ
れ、主軸１の回転量を検出するように構成されている。

【００１８】図４のブロック図に示すように、受光器
８、回転数用受光器１２およびロータリー・エンコーダ
１４それぞれがコントローラ１５に接続されるととも
に、そのコントローラ１５に電動モータ３と操作パネル
１６と警報装置１７とが接続されている。

【００１９】コントローラ１５には、ＣＰＵ１８とＲＯ
Ｍ１９とＲＡＭ２０と入出力インターフェイス２１とが
備えられ、前記ＣＰＵ１８において、受光器８からの受
光信号に基づき、基板検出部からの反射状態を検知して
基板Ｗの有無を判別するように構成されている。また、
基板Ｗが無いことを検出したときに電動モータ３を自動
的に停止するように安全機構が構成されている。

【００２０】次に、前記ＣＰＵ１８による基板の有無判
別ならびに回転停止動作につき、図５のフローチャート
を用いて説明する

【００２１】先ず、電動モータ３に起動信号を出力して
駆動し、基板載置プレート２を回転駆動した（Ｓ１）後
に、ロータリー・エンコーダ１４によって基板載置プレ
ート２が設定回転量（36°）だけ回転したかどうか、す
なわち、サンプリング周期かどうかを判断し（Ｓ２）、
サンプリング周期になったことを検出した時点で受光器
８からの受光信号を入力し（Ｓ３）、その受光信号のレ
ベルが設定レベルよりも大きいかどうかを比較判別し、
設定レベルよりも大きいときにはレベル値を「１」と設
定し、一方、設定レベルよりも小さいときにはレベル値
を「０」と設定してからステップＳ４に移行する。

【００２２】すなわち、図６の（ａ）の基板載置プレー
トの概略平面図、および、図６の（ｂ）の受光信号およ
びレベル値の出力波形図に示すように、基板載置プレー
ト２上に基板Ｗが載置されていない場合に、基板載置プ
レート２の上面に36°ごとに交互に形成された低反射域
６ｂ…と高反射域６ａ…それぞれから反射した光ビーム
を受光器８が受け、それに対応した大小の電圧を受光信
号として発生する。これに対して、ロータリー・エンコ
ーダ１４によって設定される36°ごとのサンプリング周
期で、低反射域６ｂ…および高反射域６ａ…それぞれの
中心箇所Ａ１，Ａ２，…，Ａ９，Ａ１０において電圧レ
ベルとスレッショルドレベルＳＬとを比較し、「１」ま
たは「０」のレベル値を求めるのである。Ｌは、光源７
からの光ビームが投射される基板載置プレート２の上面
での相対的な軌跡を示している。

【００２３】ステップＳ４において、基板載置プレート
２が１回転以上したかどうかを判断し、１回転していな
ければ、ステップＳ５に移行し、レベル値の入力が最初
かどうか判断し、最初であれば、そのレベル値をＲＡＭ
２０に記憶して（Ｓ６）からステップＳ２に戻す。

【００２４】レベル値の入力が最初で無ければ、ステッ
プＳ５からステップＳ７に移行し、ＲＡＭ２０に記憶し
た前回のレベル値と今回のレベル値とを比較し、両レベ
ル値が同じであれば、ステップＳ２に戻し、逆に、同じ
で無ければ、フラグを立てる（Ｆ←１）とともに（Ｓ
８）、前回のレベル値に代えて今回のレベル値をＲＡＭ
２０に記憶して（Ｓ９）からステップＳ２に戻す。

【００２５】前記ステップＳ４において、基板載置プレ
ート２が１回転したと判断したときには、ステップＳ１
０に移行し、フラグが立っているかどうか（Ｆ＝１？）
を判断し、フラグが立っているとき、すなわち、基板載
置プレート２上に基板Ｗが載置されていないために受光
信号のレベルが１回転の間一定でないと判断したときに
は、電動モータ３を停止する（Ｓ１１）とともに警報装
置１７を作動し（Ｓ１２）、かつ、ステップＳ１３に移
行してフラグを降ろす（Ｆ←０）とともに、ＲＡＭ２０
に記憶したレベル値を消去する。この基板載置プレート
２上に基板Ｗが載置されていないことを検出して電動モ
ータ３を停止するための構成が安全機構である。

【００２６】前記ステップＳ１０において、フラグが立
っていないとき、すなわち、基板載置プレート２上に基
板Ｗが載置されているために受光信号のレベルが１回転
の間一定であると判断したときには、ステップＳ１４に
移行して、基板Ｗの表面処理が終了したかどうかを判断
し、基板Ｗの表面処理が終了していなければステップＳ
２に戻し、一方、基板Ｗの表面処理が終了すれば電動モ
ータ３の駆動を停止する（Ｓ１５）とともに、ＲＡＭ２
０に記憶したレベル値を消去する。

【００２７】以上のようにして、基板載置プレート２上
に基板Ｗが載置されていないときには、基板載置プレー
ト２の上面に形成された反射率の異なる高反射域６ａと
低反射域６ｂから反射した光ビームを交互に受光器８で
受光し、このレベルの異なる受光信号を受けたことに基
づいて基板Ｗが存在しないことを検出し、これによって
基板載置プレート２の回転を自動的に停止するととも
に、そのことを警報装置１７により警報を発して作業者
に報知し、一方、基板Ｗが載置されているときには、反
射率において変化の少ない基板Ｗの表面から反射した光
ビームを受光器８で受光し、レベルが変化しない受光信
号を受けたことに基づいて基板Ｗが存在することを検出
することができる。

【００２８】＜第２実施例＞図７の（ａ）は、第２実施
例の基板載置プレートの概略平面図、および、図７の
（ｂ）は受光信号およびレベル値の出力波形図であり、
基板載置プレート２の上面に、低反射域６ｂ…と高反射
域６ａ…それぞれが４個づつ、周方向にランダムな幅で
交互に形成されている。これに対して、ロータリー・エ
ンコーダ１４によって設定されるサンプリング周期で、
周方向に60°ごとに間隔を隔てた位置Ｂ１，Ｂ２，…，
Ｂ５，Ｂ６それぞれにおいて低反射域６ｂまたは高反射
域６ａからの反射による電圧レベルとスレッショルドレ
ベルＳＬとを比較し、「１」または「０」のレベル値を
求めるようになっている。

【００２９】この第２実施例によれば、前述第１実施例
の36°ごとといったような、サンプリング周期を小さな
値に設定できず、また、サンプリング開始位置を任意に
設定したような場合でも、基板載置プレート２が１回転
する間に、求められるレベル値が反転することになり、
組み付けやサンプリング開始位置の設定を容易に行うこ
とができる利点がある。

【００３０】＜第３実施例＞図８の（ａ）は、第３実施
例の基板載置プレートの概略斜視図であり、周方向での
幅が異なる５枚のシール２２が基板載置プレート２の上
面に貼り付けられ、これらのシール２２…それぞれによ
って反射率の小さい低反射域６ｂが形成され、そして、
隣合うシール２２，２２間それぞれが反射率の大きい高
反射域６ａに形成されている。

【００３１】＜第４実施例＞図８の（ｂ）は、第４実施
例の基板載置プレートの概略斜視図であり、基板載置プ
レート２の上面に、反射率の大きい高反射域６ａと、反
射率の小さい低反射域６ｂと、更に、それらの中間の反
射率の中反射域６ｃが形成され、スレッショルドレベル
ＳＬを任意に設定しやすいようになっている。

【００３２】＜第５実施例＞図８の（ｃ）は、第５実施
例の基板載置プレートの概略斜視図であり、基板載置プ
レート２に、周方向に間隔を隔てて半径が異なる円形の
穴２３ａ，２３ｂ，２３ｃが形成され、その穴２３ａ，
２３ｂ，２３ｃによって、反射の無い低反射域６ｂが形
成されている。

【００３３】＜第６実施例＞図９の（ａ）は、第６実施
例の基板載置プレートの概略平面図であり、基板載置プ
レート２の上面に、直線帯状に反射率の小さい低反射域
６ｂ，６ｂが形成されている。

【００３４】＜第７実施例＞図９の（ｂ）は、第７実施
例の基板載置プレートの概略平面図であり、基板載置プ
レート２の上面に、半径が異なる３個の円によって反射
率の小さい低反射域６ｂ…が形成されている。

【００３５】＜第８実施例＞図９の（ｃ）は、第８実施
例の基板載置プレートの概略平面図であり、基板載置プ
レート２の上面に、アルファベットの文字によって反射
率の小さい低反射域６ｂ…が形成されている。この第８
実施例によれば、社名とか品名などを利用して低反射域
６ｂ…または高反射域６ａ…を形成できる利点がある。

【００３６】＜第９実施例＞図９の（ｄ）は、第９実施
例の基板載置プレートの概略平面図であり、基板載置プ
レート２の上面に、周方向で幅の異なる２個の扇部分に
よって反射率の小さい低反射域６ｂ，６ｂが形成されて
いる。

【００３７】前述した実施例における光源７と受光器８
とは、別体で構成されたものでも一体に構成されたもの
でも良い。また、本発明としては、基板Ｗの表面処理時
にカップで覆わないタイプの回転式基板処理装置にも適
用できる。

【００３８】なお、基板検出部を構成する相対的に反射
率の異なる高反射域と低反射域は、例えば、上記第３実
施例のようにシールを基板載置プレートの上面に貼付し
て構成しても良く、要はパーティクルの発生につながら
ないような構成で実現されれば良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明の回転式基板処理装置における基
板の有無検出装置によれば、基板載置プレート上に載置
して処理しようとする基板の表面の反射率とは無関係
に、基板載置プレートの上面に形成された基板検出部か
ら反射した反射率の異なる光ビームを受光器で検知し、
特に、基板検出部を構成する高反射域と低反射域の形成
パターンに対応する反射光の変動特性を検出することに
基づいて基板載置プレート上に基板が無いと判定する手
順でもって、基板が存在しないことを判別するから、基
板の種類やどのような表面処理が施された基板であるか
の違いにかかわらず、基板載置プレート上の基板の有無
を的確に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る回転式基板処理装置
における基板の有無検出装置を示す概略斜視図である。

【図２】要部の概略斜視図である。

【図３】要部の側面図である。

【図４】ブロック図である。

【図５】ＣＰＵの動作を説明するフローチャートであ
る。

【図６】（ａ）は基板載置プレートの概略平面図、
（ｂ）は、受光信号およびレベル値の出力波形図であ
る。

【図７】（ａ）は第２実施例の基板載置プレートの概略
平面図、（ｂ）は、受光信号およびレベル値の出力波形
図である。

【図８】（ａ）は第３実施例の基板載置プレートの概略
斜視図、（ｂ）は第４実施例の基板載置プレートの概略
斜視図、（ｃ）は第５実施例の基板載置プレートの概略
斜視図である。

【図９】（ａ）は第６実施例の基板載置プレートの概略
平面図、（ｂ）は第７実施例の基板載置プレートの概略
平面図、（ｃ）は第８実施例の基板載置プレートの概略
平面図、（ｄ）は第９実施例の基板載置プレートの概略
平面図である。

【符号の説明】

２…基板載置プレート ６ａ…基板検出部を構成する高反射域 ６ｂ…基板検出部を構成する低反射域 ７…光源 ８…受光器 １５…コントローラ Ｗ…基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の外周縁の水平方向への移動を規制
   する状態で基板を載置する基板載置プレートを鉛直軸芯
   周りで回転可能に設けた回転式基板処理装置における基
   板の有無検出装置であって、 前記基板載置プレートの上面に、回転方向において相対
   的に反射率が異なる高反射域と低反射域とから成る基板
   検出部を形成し、前記基板載置プレートの上方箇所に、
   前記基板検出部に光ビームを投射する光源と、前記基板
   検出部で反射した光ビームを受光して受光信号を出力す
   る受光器とを設け、前記受光器からの受光信号に基づ
   き、前記基板載置プレートの回転に伴って、前記高反射
   域と低反射域の形成パターンに対応する反射光の変動特
   性を検出することに基づいて、前記基板載置プレート上
   に基板が無いと判定する手順により、基板の有無を判別
   するコントローラを備えたことを特徴とする回転式基板
   処理装置における基板の有無検出装置。