KR102526303B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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에이이치 세키모토
켄지 후쿠시마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

단순한 구성으로 기판의 배치 상태를 검출할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다. 열 처리 유닛(U2)은, 웨이퍼(W)를 지지하는 지지대(28)와, 복수의 승강 핀(31)을 가지고, 복수의 승강 핀(31)에 의해 지지대(28) 상에서 웨이퍼(W)를 승강시키는 승강 기구(30)와, 복수의 승강 핀(31) 중 적어도 하나와 웨이퍼(W)와의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍에 관한 정보에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출하는 검출 기구(60)를 구비한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은, 예를 들면 열 처리 등, 기판을 배치한 상태에서 행하는 처리를 포함한다. 이러한 처리에 있어서는, 기판의 배치 상태가 처리에 영향을 미치는 경우가 있다. 예를 들면 열 처리에 있어서 기판이 기울어 배치되면, 기판의 면내 온도 분포가 불균일해지는 경우가 있다. 이에 대하여 특허 문헌 1에는, 열 처리 플레이트의 표면 온도와 설정 온도와의 적분값이 정해진 임계치 이하일 때 이상이 발생한 것으로 하는 이상 검지 수단을 구비한 열 처리 장치가 개시되어 있다.
일본특허공개공보 2009-123816호
특허 문헌 1에 기재되는 열 처리 장치는, 배치 상태의 영향에 의해 발생한 이상을 검지하는 것이며, 배치 상태를 검출하는 것은 아니다. 이상의 요인을 특정하고, 처리의 안정성을 향상시키기 위해서는, 배치 상태를 검출하는 것이 요망된다. 그러나, 배치 상태를 검출하는 기구를 부가하면 장치의 구성이 복잡화될 우려가 있다. 따라서 본 개시는, 단순한 구성으로 기판의 배치 상태를 검출할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지대와, 복수의 승강 핀을 가지고, 복수의 승강 핀에 의해 지지대 상에서 기판을 승강시키는 승강 기구와, 복수의 승강 핀 중 적어도 하나와 기판과의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍에 관한 정보에 기초하여 기판의 배치 상태를 검출하는 검출 기구를 구비한다.
복수의 승강 핀 중 적어도 하나와 기판과의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍은, 상기 접촉 부분과 지지대와의 간격에 상관한다. 이 때문에, 상기 전환의 타이밍에 관한 정보에 기초함으로써 기판의 배치 상태를 검출할 수 있다. 또한, 이 검출 기구에 의하면, 기판을 승강시키기 위한 승강 핀이 기판의 배치 상태의 검출에 활용되므로, 장치 구성의 복잡화가 억제된다. 따라서, 본 개시에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 단순한 구성으로 기판의 배치 상태를 검출할 수 있다.
검출 기구는, 하나의 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍과의 어긋남에 관한 정보에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 하나의 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과의 어긋남에 관한 정보는, 상기 하나의 승강 핀 및 다른 승강 핀의 사이에 있어서의 기판의 기울어짐에 상관한다. 이 때문에, 기판의 배치 상태로서, 기판의 기울어짐을 검출할 수 있다.
검출 기구는, 하나의 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍과의 차분을 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하고, 상기 차분에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 기판의 기울어짐을 보다 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
검출 기구는, 복수의 승강 핀 중 적어도 하나에 있어서의 전환의 타이밍과, 미리 설정된 기준 타이밍에 관한 정보에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 상기 기준 타이밍과의 관계에 기초하여 전환의 타이밍을 평가하여, 기판의 배치 상태를 보다 명확하게 검출할 수 있다.
검출 기구는, 복수의 승강 핀 중 적어도 하나에 있어서의 전환의 타이밍과, 기준 타이밍과의 차분을, 상기 전환의 타이밍과 기준 타이밍에 관한 정보로서 이용하고, 상기 차분에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 상기 전환의 타이밍과 기준 타이밍과의 차분을 구함으로써, 상기 전환의 타이밍으로부터 기판의 배치 상태에 상관 하는 성분만을 추출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 기판의 배치 상태를 보다 명확하게 검출할 수 있다.
검출 기구는, 비접촉 상태로부터 접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하여 기판의 배치 상태를 검출해도 된다. 비접촉 상태로부터 접촉 상태로 전환될 시에는 승강 핀이 기판에 충돌하므로, 접촉 상태로부터 비접촉 상태로 전환될 시에 비해, 승강 핀에 큰 변화가 발생하기 쉽다. 이 때문에, 상기 전환의 타이밍을 보다 확실히 검출할 수 있다.
기판을 지지대 상에 배치한 후에 상기 기판을 재차 상승시키고, 상기 기판을 지지대 상에 재차 배치하는 승강 제어부를 더 구비하고, 검출 기구는, 승강 기구가 기판을 재차 상승시킬 때에 있어서의 전환의 타이밍에 기초하여 기판의 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 비접촉 상태로부터 접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하는 기판의 배치 상태의 검출을 자동화할 수 있다.
검출 기구는, 승강 핀에서 발생한 진동을 검출 가능한 진동 센서를 가지고, 진동에 기초하여 전환의 타이밍을 검출해도 된다. 승강 핀과 기판과의 접촉 상태 및 비접촉 상태가 전환될 시에는, 승강 핀에 진동이 발생한다. 이 때문에, 진동 센서를 이용한 단순한 구성으로 상기 전환의 타이밍을 검출할 수 있다.
진동 센서는, 고체를 개재하여 진동을 검출하도록 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 승강 핀에 발생한 진동이 고체의 매개에 의해 높은 감도로 검출되므로, 상기 전환의 타이밍을 보다 확실히 검출할 수 있다.
승강 기구는, 복수의 승강 핀을 지지하는 핀 지지부를 가지고, 진동 센서는, 핀 지지부에 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 하나의 진동 센서에 의해 복수의 승강 핀에 있어서의 진동을 검출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 장치 구성을 더 단순화할 수 있다.
검출 기구는, 복수의 승강 핀의 각각에 대응하는 복수의 진동 센서를 가져도 된다. 이 경우, 검출한 전환의 타이밍이 어느 승강 핀에서 발생한 것인지를 특정하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 기판의 배치 상태를 보다 상세하게 검출할 수 있다.
검출 기구는, 복수의 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍을 각각 검출하는 복수의 센서를 가져도 된다. 이 경우, 검출한 전환의 타이밍이 어느 승강 핀에서의 것인지를 특정하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 기판의 배치 상태를 보다 상세하게 검출할 수 있다.
검출 기구는, 승강 핀에서 발생한 진동을 검출 가능한 진동 센서를 가지고, 진동 센서에 의해 검출되는 진동의 강도가 제 1 임계치보다 커진 기간의 합계값을 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하고, 상기 기간의 합계값에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 상기 합계값은, 전환의 타이밍의 어긋남에 상관한다. 구체적으로, 전환의 타이밍의 어긋남이 커지면 상기 합계값도 커진다. 이 때문에, 상기 합계값에 기초하는 것에 의해서도 기판의 기울어짐을 검출할 수 있다. 또한, 하나의 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍에 수반하여 발생하는 진동과, 다른 승강 핀에 있어서의 전환의 타이밍에 수반하여 발생하는 진동이 중첩된 경우, 이들 전환의 타이밍을 개별로 검출하기 어려워질 가능성이 있다. 이러한 경우라도, 상기 합계값은 검출 가능하다. 이 때문에, 상기 합계값을 전환의 타이밍의 어긋남의 대용 특성으로서 이용함으로써, 기판의 기울어짐을 보다 높은 감도로 검출할 수 있다.
검출 기구는, 합계값이 제 2 임계치보다 작은지 여부에 기초하여 배치 상태가 정상인지 여부를 검출해도 된다.
본 개시에 의하면, 단순한 구성으로 기판의 배치 상태를 검출할 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1 중의 II - II선을 따른 단면도이다.
도 3은 도 2 중의 III - III선을 따른 단면도이다.
도 4는 열 처리 유닛의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 웨이퍼의 가열 순서의 순서도이다.
도 6a 및 도 6b는 웨이퍼의 배치 상태와 전환의 타이밍과의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 7a 및 도 7b는 웨이퍼의 배치 상태와 전환의 타이밍과의 관계를 나타내는 모식도이다.
도 8은 열 처리 유닛의 변형예를 나타내는 모식도이다.
[기판 처리 시스템]
먼저, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 시스템(1)의 개요를 설명한다. 도 1에 나타난 바와 같이, 기판 처리 시스템(1)은, 도포 현상 장치(2)와 노광 장치(3)를 구비한다. 노광 장치(3)는, 레지스트막(감광성 피막)의 노광 처리를 행한다. 도포 현상 장치(2)는, 노광 장치(3)에 의한 노광 처리 전에, 웨이퍼(W)(기판)의 표면에 레지스트막을 형성하는 처리를 행하고, 노광 처리 후에 레지스트막의 현상 처리를 행한다.
도포 현상 장치(2)는, 도 2 및 도 3에 또한 나타난 바와 같이, 캐리어 블록(4)과 처리 블록(5)과 인터페이스 블록(6)을 구비한다. 캐리어 블록(4), 처리 블록(5) 및 인터페이스 블록(6)은 수평 방향으로 배열되어 있다.
캐리어 블록(4)은 캐리어 스테이션(12)과 반입반출부(13)를 가진다. 반입반출부(13)는 캐리어 스테이션(12)과 처리 블록(5)과의 사이에 개재된다. 캐리어 스테이션(12)은 복수의 캐리어(11)를 지지한다. 캐리어(11)는, 예를 들면 원형의 복수 매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용한다. 캐리어(11)는 하나의 측면(11a)측에, 웨이퍼(W)를 출입하기 위한 개폐 도어를 가지고 있다. 캐리어(11)는 측면(11a)이 반입반출부(13)측에 면하도록, 캐리어 스테이션(12) 상에 착탈 가능하게 마련된다.
반입반출부(13)는, 캐리어 스테이션(12) 상의 복수의 캐리어(11)에 각각 대응하는 복수의 개폐 도어(13a)를 가진다. 측면(11a)의 개폐 도어와 개폐 도어(13a)를 동시에 개방함으로써, 캐리어(11) 내와 반입반출부(13) 내가 연통한다. 반입반출부(13)는 전달 암(A1)을 내장하고 있다. 전달 암(A1)은, 캐리어(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(5)으로 전달하고, 처리 블록(5)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(11) 내로 되돌린다.
처리 블록(5)은 복수의 처리 모듈(14, 15, 16, 17)을 가진다. 처리 모듈(14, 15, 16, 17)은 복수의 도포 유닛(U1)과, 복수의 열 처리 유닛(U2)과, 이들 유닛으로 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 암(A3)을 내장하고 있다(도 3 참조). 처리 모듈(17)은, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)을 거치지 않고 웨이퍼(W)를 반송하는 직접 반송 암(A6)을 더 내장하고 있다(도 2 참조). 도포 유닛(U1)은 레지스트액을 웨이퍼(W)의 표면에 도포한다. 열 처리 유닛(U2)은 예를 들면 열판에 의해 웨이퍼(W)를 가열하고, 가열 후의 웨이퍼(W)를 예를 들면 냉각판에 의해 냉각하여 열 처리를 행한다.
처리 모듈(14)은, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성하는 BCT 모듈이다. 처리 모듈(14)의 도포 유닛(U1)은 하층막 형성용의 액체를 웨이퍼(W) 상에 도포한다. 처리 모듈(14)의 열 처리 유닛(U2)은 하층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(15)은, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해 하층막 상에 레지스트막을 형성하는 COT 모듈이다. 처리 모듈(15)의 도포 유닛(U1)은, 레지스트막 형성용의 액체를 하층막 상에 도포한다. 처리 모듈(15)의 열 처리 유닛(U2)은, 레지스트막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(16)은, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해, 레지스트막 상에 상층막을 형성하는 TCT 모듈이다. 처리 모듈(16)의 도포 유닛(U1)은, 상층막 형성용의 액체를 레지스트막 상에 도포한다. 처리 모듈(16)의 열 처리 유닛(U2)은, 상층막의 형성에 수반하는 각종 열 처리를 행한다.
처리 모듈(17)은, 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)에 의해, 노광 후의 레지스트막의 현상 처리를 행하는 DEV 모듈이다. 도포 유닛은, 노광이 완료된 웨이퍼(W)의 표면 상에 현상액을 도포한 후, 이를 린스액에 의해 세정함으로써, 레지스트막의 현상 처리를 행한다. 열 처리 유닛은 현상 처리에 수반하는 각종 열 처리를 행한다. 열 처리는, 예를 들면 현상 처리 전의 가열 처리(PEB : Post Exposure Bake) 또는 현상 처리 후의 가열 처리(PB : Post Bake) 등이다.
처리 블록(5) 내에서, 캐리어 블록(4)측에는 선반 유닛(U10)이 마련되어 있고, 인터페이스 블록(6)측에는 선반 유닛(U11)이 마련되어 있다(도 2 및 도 3 참조). 선반 유닛(U10)은 바닥면으로부터 처리 모듈(16)에 이르도록 마련되어 있고, 상하 방향으로 배열된 복수의 셀로 구획되어 있다. 선반 유닛(U10)의 근방에는 승강 암(A7)이 마련되어 있다. 승강 암(A7)은 선반 유닛(U10)의 셀끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 승강시킨다. 선반 유닛(U11)은 바닥면으로부터 처리 모듈(17)의 상부에 이르도록 마련되어 있고, 상하 방향으로 배열된 복수의 셀로 구획되어 있다.
인터페이스 블록(6)은 전달 암(A8)을 내장하고 있고, 노광 장치(3)에 접속된다. 전달 암(A8)은 선반 유닛(U11)에 배치된 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로 전달하고, 노광 장치(3)로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 선반 유닛(U11)으로 되돌린다.
기판 처리 시스템(1)은, 다음에 나타내는 순서로 도포 현상 처리를 실행한다. 먼저, 전달 암(A1)이 캐리어(11) 내의 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송한다. 이 웨이퍼(W)를, 승강 암(A7)이 처리 모듈(14)용의 셀에 배치하고, 반송 암(A3)이 처리 모듈(14) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(14)의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)은, 반송 암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 표면 상에 하층막을 형성한다. 하층막의 형성이 완료되면, 반송 암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌린다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 되돌려진 웨이퍼(W)를, 승강 암(A7)이 처리 모듈(15)용의 셀에 배치하고, 반송 암(A3)이 처리 모듈(15) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(15)의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)은, 반송 암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 하층막 상에 레지스트막을 형성한다. 레지스트막의 형성이 완료되면, 반송 암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌린다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 되돌려진 웨이퍼(W)를, 승강 암(A7)이 처리 모듈(16)용의 셀에 배치하고, 반송 암(A3)이 처리 모듈(16) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(16)의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)은, 반송 암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 레지스트막 상에 상층막을 형성한다. 상층막의 형성이 완료되면, 반송 암(A3)이 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 되돌린다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 되돌려진 웨이퍼(W)를, 승강 암(A7)이 처리 모듈(17)용의 셀에 배치하고, 직접 반송 암(A6)이 선반 유닛(U11)으로 반송한다. 이 웨이퍼(W)를 전달 암(A8)이 노광 장치(3)로 보낸다. 노광 장치(3)에서의 노광 처리가 완료되면, 전달 암(A8)이 웨이퍼(W)를 노광 장치(3)로부터 수용하여, 선반 유닛(U11)으로 되돌린다.
이어서, 선반 유닛(U11)으로 되돌려진 웨이퍼(W)를, 처리 모듈(17)의 반송 암(A3)이 처리 모듈(17) 내의 각 유닛으로 반송한다. 처리 모듈(17)의 도포 유닛(U1) 및 열 처리 유닛(U2)은, 반송 암(A3)에 의해 반송된 웨이퍼(W)의 레지스트막의 현상 처리 및 이에 수반하는 열 처리를 행한다. 레지스트막의 현상이 완료되면, 반송 암(A3)은 웨이퍼(W)를 선반 유닛(U10)으로 반송한다.
이어서, 선반 유닛(U10)으로 반송된 웨이퍼(W)를, 승강 암(A7)이 전달용의 셀에 배치하고, 전달 암(A1)이 캐리어(11) 내로 되돌린다. 이상으로, 도포 현상 처리가 완료된다.
[기판 처리 장치]
이어서, 기판 처리 장치의 일례로서, 열 처리 유닛(U2)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4에 나타난 바와 같이, 열 처리 유닛(U2)은, 열판(20)과 열판 유지부(23)와 승강 기구(30)와 제어부(50)를 가진다.
열판(20)은 원판 형상을 나타내고, 히터(21)를 내장하고 있다. 열판(20) 상에는 복수의 프록시미티 핀(22)이 마련되어 있다. 복수의 프록시미티 핀(22)은 열판(20) 상에 배치되는 웨이퍼(W)를 지지한다. 이에 의해, 열판(20)과 웨이퍼(W)의 사이에 공극이 확보된다.
열판 유지부(23)는 저판(24)과 둘레벽(25)을 가진다. 저판(24)은 열판(20)에 대향하고 있다. 둘레벽(25)은 저판(24)의 주연을 따라 마련되어 있다. 둘레벽(25)은 열판(20)의 외주 부분을 유지하고 있다. 열판(20) 및 열판 유지부(23)는 웨이퍼를 지지하는 지지대(28)로서 기능한다.
승강 기구(30)는, 복수 개(예를 들면 3 개)의 승강 핀(31)과, 복수의 승강 핀(31)을 지지하는 핀 지지부(32)와, 핀 지지부(32)를 승강시키는 승강 구동부(33)를 가진다.
승강 구동부(33)는 모터 또는 에어 실린더 등의 구동원을 내장하고 있다. 승강 구동부(33)가 핀 지지부(32)를 승강시킴으로써, 승강 핀(31)이 승강한다. 이에 의해, 승강 핀(31)이 저판(24) 및 열판(20)을 관통하여 승강한다. 승강 핀(31)의 상부는, 승강 핀(31)의 상승에 수반하여 열판(20) 위로 돌출되고, 승강 핀(31)의 하강에 수반하여 지지대(28) 내에 수용된다. 이 때문에, 승강 기구(30)는 복수의 승강 핀(31)을 승강시킴으로써, 지지대(28) 상에서 웨이퍼(W)를 승강시키도록 기능한다.
핀 지지부(32)에는 진동 센서(40)가 마련되어 있다. 진동 센서(40)는 예를 들면 피에조세라믹 마이크로폰 등의 압전 변환형의 센서이며, 승강 핀(31)으로부터 핀 지지부(32)로 전파한 진동을 검출하도록 배치되어 있다. 즉, 진동 센서(40)는 승강 핀(31)에서 발생한 진동을, 고체를 개재하여 검출하는 골전도식 센서로서 기능한다.
제어부(50)는 웨이퍼 반송 제어부(51)와 승강 제어부(52)와 타이밍 검출부(53)와 데이터 저장부(55)와 차분 산출부(57)와 배치 상태 검출부(59)를 가진다.
웨이퍼 반송 제어부(51)는, 열판(20) 상으로의 웨이퍼(W)의 반입과 열판(20) 상으로부터의 웨이퍼(W)의 반출을 행하도록 반송 암(A3)을 제어한다.
승강 제어부(52)는 지지대(28) 상에서 웨이퍼(W)를 승강시키도록 승강 기구(30)를 제어한다.
타이밍 검출부(53)는, 진동 센서(40)에 의해 검출된 진동 데이터에 기초하여, 승강 핀(31)과 웨이퍼(W)와의 접촉 상태(서로 접촉한 상태) 및 비접촉 상태(서로 이간된 상태)의 전환의 타이밍을 검출한다. 일례로서, 타이밍 검출부(53)는, 승강 핀(31)과 웨이퍼(W)와의 비접촉 상태가 접촉 상태로 전환되는 타이밍(이하, '접촉 타이밍'이라고 함)을 검출한다. 접촉 타이밍에 있어서는, 승강 핀(31)이 웨이퍼(W)에 충돌하므로, 진동 센서(40)에 전달되는 진동의 진폭이 급상승한다. 따라서, 예를 들면 상기 진폭이 정해진 임계치(제 1 임계치)를 초과한 시점을 접촉 타이밍으로서 검출하는 것이 가능하다. 제 1 임계치는, 예를 들면 진동의 실측 데이터에 기초하여 미리 설정 가능하다. 타이밍 검출부(53)는 검출한 접촉 타이밍을 데이터 저장부(55)에 저장한다.
차분 산출부(57)는, 데이터 저장부(55)에 저장된 접촉 타이밍과 기준 타이밍에 관한 정보의 일례로서, 당해 접촉 타이밍과 기준 타이밍과의 차분을 산출한다. 기준 타이밍은, 예를 들면 휨이 없는 평탄한 웨이퍼(W)가 프록시미티 핀(22) 상에 부상(浮上) 없이 배치된 경우의 접촉 타이밍이다. 기준 타이밍은, 예를 들면 실측 데이터에 기초하여 미리 설정되고, 데이터 저장부(55)에 저장되어 있다. 차분 산출부(57)는, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과의 어긋남에 관한 정보의 일례로서, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과 다른 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과의 차분도 검출한다.
배치 상태 검출부(59)는, 차분 산출부(57)에 의해 산출되는 차분에 기초하여, 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출한다. 구체적으로, 지지대(28) 상에 있어서의 웨이퍼(W)의 부상 또는 웨이퍼(W)의 기울어짐 등을 웨이퍼(W)의 배치 상태로서 검출한다. 배치 상태 검출부(59)는, 웨이퍼(W)의 부상 또는 웨이퍼(W)의 기울어짐 등에 기초하여, 웨이퍼(W)의 배치 상태가 정상인지 여부를 더 검출해도 된다.
이와 같이, 진동 센서(40), 타이밍 검출부(53), 차분 산출부(57) 및 배치 상태 검출부(59)는, 승강 핀(31)과 웨이퍼(W)와의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출하는 검출 기구(60)로서 기능한다.
이러한 제어부(50)는, 예를 들면 하나 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 이 경우, 제어부(50)의 각 요소는, 제어용 컴퓨터의 프로세서, 메모리 및 모니터 등의 협동에 의해 구성된다. 제어용 컴퓨터를 제어부(50)로서 기능시키기 위한 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있어도 된다. 이 경우, 기록 매체는, 후술하는 기판 열 처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들면 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 플래시 메모리, 플렉시블 디스크, 메모리 카드 등을 들 수 있다.
또한, 제어부(50)의 각 요소를 구성하는 하드웨어는, 반드시 프로세서, 메모리 및 모니터에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제어부(50)의 각 요소는, 그 기능에 특화된 전기 회로에 의해 구성되어 있어도 되고, 당해 전기 회로를 집적한 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)에 의해 구성되어 있어도 된다.
[기판 열 처리 방법]
이어서, 기판 열 처리 방법의 일례로서, 열 처리 유닛(U2)에 의한 웨이퍼(W)의 가열 순서에 대하여 설명한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 우선, 제어부(50)는 단계(S01)를 실행한다. 단계(S01)에서는, 승강 핀(31)을 상승시켜 그 단부를 열판(20) 위로 돌출시키도록 승강 제어부(52)가 승강 구동부(33)를 제어하고, 승강 핀(31) 상에 웨이퍼(W)를 배치하도록 웨이퍼 반송 제어부(51)가 반송 암(A3)을 제어한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S02)를 실행한다. 단계(S02)에서는, 웨이퍼(W)를 하강시켜 지지대(28) 상에 배치하도록, 승강 제어부(52)가 승강 구동부(33)를 제어한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S03)를 실행한다. 단계(S03)에서는, 승강 제어부(52)가, 승강 핀(31)의 재상승을 개시하도록 승강 구동부(33)를 제어한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S04)를 실행한다. 단계(S04)에서는, 타이밍 검출부(53)가 상기 접촉 타이밍을 검출한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S05)를 실행한다. 단계(S05)에서는, 승강 제어부(52)가, 웨이퍼(W)를 하강시켜 지지대(28) 상에 재차 배치하도록 승강 구동부(33)를 제어한다. 이와 같이, 승강 제어부(52)는, 웨이퍼(W)를 지지대(28) 상에 배치한 후에 웨이퍼(W)를 재차 상승시키고, 당해 웨이퍼(W)를 지지대(28) 상에 재차 배치한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S06)를 실행한다. 단계(S06)에서는, 차분 산출부(57)가, 접촉 타이밍과 기준 타이밍과의 차분을 산출한다. 또한, 차분 산출부(57)는, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍과의 차분도 검출한다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S07)를 실행한다. 단계(S07)에서는, 단계(S06)에서 산출된 차분에 기초하여, 배치 상태 검출부(59)가 지지대(28)에 대한 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출한다.
예를 들면 도 6a에 나타난 바와 같이, 휨이 없는 평탄한 웨이퍼(W)가 프록시미티 핀(22) 상에 부상 없이 배치된 상태(이하, 이를 '정상인 배치 상태'라고 함)에서는, 접촉 타이밍은 기준 타이밍과 일치한다. 또한, 각 승강 핀(31)에 있어서의 접촉 타이밍끼리도 서로 일치한다. 이 때문에, 단계(S06)에서 어느 차분도 제로가 된다. 이 경우, 배치 상태 검출부(59)는, 웨이퍼(W)가 부상 없이 정상으로 배치되어 있는 것을 검출한다.
도 6b는, 이면이 오목 형상이 되도록 휜 웨이퍼(W)가 프록시미티 핀(22) 상에 배치된 상태를 예시하고 있다. 이러한 상태에서는, 프록시미티 핀(22)으로 둘러싸이는 영역 내에서, 정상인 배치 상태와 비교하여 웨이퍼(W)가 부상한 상태가 된다. 이 때문에, 접촉 타이밍이 기준 타이밍에 대하여 늦어, 접촉 타이밍과 기준 타이밍과의 차분이 커진다. 이 경우, 배치 상태 검출부(59)는, 웨이퍼(W)의 배치 상태로서 웨이퍼(W)의 부상을 검출한다. 배치 상태 검출부(59)는, 접촉 타이밍과 기준 타이밍과의 차분의 크기에 기초하여, 웨이퍼(W)의 부상의 정도를 더 검출해도 된다.
도 7a는, 이물(T)에 올려짐으로써 웨이퍼(W)가 기울어 배치된 상태를 예시하고 있다. 이 경우, 경사의 하측에 위치하는 승강 핀(31A)이 최초로 웨이퍼(W)에 접촉하고, 그 후 다른 승강 핀(31B, 31C)이 웨이퍼(W)에 접촉한다(도 7b 참조). 이 때문에, 승강 핀(31B, 31C)에 있어서의 접촉 타이밍과 승강 핀(31A)에 있어서의 접촉 타이밍과의 차분이 커진다. 이 경우, 배치 상태 검출부(59)는, 웨이퍼(W)의 배치 상태로서 웨이퍼(W)의 기울어짐을 검출한다. 배치 상태 검출부(59)는, 승강 핀(31B, 31C)에 있어서의 접촉 타이밍과, 승강 핀(31A)에 있어서의 접촉 타이밍과의 차분의 크기에 기초하여, 웨이퍼(W)의 기울어짐의 정도를 더 검출해도 된다.
이어서, 제어부(50)는 도 5에 나타내는 바와 같이 단계(S08)를 실행한다. 단계(S08)에서는, 제어부(50)는 소정 시간의 경과를 대기한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 열판(20)에 의해 소정 시간 가열된다.
이어서, 제어부(50)는 단계(S09)를 실행한다. 단계(S09)에서는, 웨이퍼 반송 제어부(51)가, 웨이퍼(W)를 반출하도록 반송 암(A3)을 제어한다.
이상 설명한 바와 같이, 열 처리 유닛(U2)은, 웨이퍼(W)를 지지하는 지지대(28)와, 복수의 승강 핀(31)을 가지고, 복수의 승강 핀(31)에 의해 지지대(28) 상에서 웨이퍼(W)를 승강시키는 승강 기구(30)와, 복수의 승강 핀(31) 중 적어도 하나와 웨이퍼(W)와의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍에 관한 정보에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출하는 검출 기구(60)를 구비한다.
복수의 승강 핀(31) 중 적어도 하나와 웨이퍼(W)와의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍은, 당해 접촉 부분과 지지대(28)와의 간격에 상관한다. 이 때문에, 당해 전환의 타이밍에 기초함으로써, 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출할 수 있다. 또한, 이 검출 기구(60)에 의하면, 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 승강 핀(31)이 웨이퍼(W)의 배치 상태의 검출에 활용되므로, 장치 구성의 복잡화가 억제된다. 따라서, 열 처리 유닛(U2)에 의하면, 단순한 구성으로 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과의 어긋남에 관한 정보에 기초하여, 배치 상태를 검출해도 된다. 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 상기 전환의 타이밍과의 어긋남에 관한 정보는, 당해 하나의 승강 핀(31) 및 다른 승강 핀(31)의 사이에 있어서의 웨이퍼(W)의 기울어짐에 상관한다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 배치 상태로서 웨이퍼(W)의 기울어짐을 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과의 차분을 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하고, 당해 차분에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 기울어짐을 보다 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 복수의 승강 핀(31) 중 적어도 하나에 있어서의 전환의 타이밍과, 미리 설정된 기준 타이밍에 관한 정보에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 상기 기준 타이밍과의 관계에 기초하여 전환의 타이밍을 평가하여, 웨이퍼(W)의 배치 상태를 보다 명확하게 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 복수의 승강 핀(31) 중 적어도 하나에 있어서의 전환의 타이밍과, 미리 설정된 기준 타이밍과의 차분을, 당해 전환의 타이밍과 기준 타이밍에 관한 정보로서 이용하고, 당해 차분에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다. 상기 전환의 타이밍과 기준 타이밍과의 차분을 구함으로써, 상기 전환의 타이밍으로부터 웨이퍼(W)의 배치 상태에 상관하는 성분만을 추출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 배치 상태를 보다 명확하게 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 비접촉 상태로부터 접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출해도 된다. 비접촉 상태로부터 접촉 상태로 전환될 시에는 승강 핀(31)이 웨이퍼(W)에 충돌하므로, 접촉 상태로부터 비접촉 상태로 전환될 시에 비해, 승강 핀(31)에 큰 변화가 발생하기 쉽다. 이 때문에, 상기 전환의 타이밍을 보다 확실히 검출할 수 있다. 단, 비접촉 상태로부터 접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출하는 것은 필수는 아니다. 검출 기구(60)는, 접촉 상태로부터 비접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출해도 된다.
웨이퍼(W)를 지지대(28) 상에 배치한 후에 당해 웨이퍼(W)를 재차 상승시키고, 당해 웨이퍼(W)를 지지대(28) 상에 재차 배치하는 승강 제어부(52)를 더 구비하고, 검출 기구(60)는, 승강 기구(30)가 웨이퍼(W)를 재차 상승시킬 때에 있어서의 전환의 타이밍에 기초하여 웨이퍼(W)의 배치 상태를 검출해도 된다. 이 경우, 비접촉 상태로부터 접촉 상태로의 전환의 타이밍에 기초하는 웨이퍼(W)의 배치 상태의 검출을 자동화할 수 있다.
검출 기구(60)는, 승강 핀(31)에서 발생한 진동을 검출 가능한 진동 센서(40)를 가지고, 진동에 기초하여 전환의 타이밍을 검출해도 된다. 승강 핀(31)과 웨이퍼(W)와의 접촉 상태 및 비접촉 상태가 전환될 시에는, 승강 핀(31)에 진동이 발생한다. 이 때문에, 진동 센서를 이용한 단순한 구성으로 상기 전환의 타이밍을 검출할 수 있다.
진동 센서(40)는, 고체를 개재하여 진동을 검출하도록 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 승강 핀(31)에 발생한 진동이 고체의 매개에 의해 높은 감도로 검출되므로, 상기 전환의 타이밍을 보다 확실히 검출할 수 있다.
승강 기구(30)는, 복수의 승강 핀(31)을 지지하는 핀 지지부(32)를 가지고, 진동 센서(40)는, 핀 지지부(32)에 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 하나의 진동 센서(40)에 의해 복수의 승강 핀(31)에 있어서의 진동을 검출하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 장치 구성을 더 단순화할 수 있다.
도 8에 나타난 바와 같이, 검출 기구(60)는, 복수의 승강 핀(31)의 각각에 대응하는 복수의 진동 센서(40)를 가지고 있어도 된다. 이 경우, 검출한 전환의 타이밍이 어느 승강 핀에서 발생한 것인지를 특정하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 배치 상태를 보다 상세하게 검출할 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 기울어짐을 검출하는 경우에 있어서, 웨이퍼(W)가 어느 방향으로 기울어져 있는지도 검출할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍과의 차분을 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하는 경우를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 검출 기구(60)는, 진동 센서(40)에 의해 검출되는 진동의 강도가 상기 제 1 임계치보다 커진 기간의 합계값을 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하고, 당해 기간의 합계값에 기초하여 배치 상태를 검출해도 된다.
예를 들면, 모든 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍에 수반하여 발생하는 진동이 서로 중첩되어 하나의 진동 파형을 이루고 있는 경우, 당해 하나의 진동 파형이 상기 제 1 임계치보다 커진 기간이 상기 합계값이 된다. 상기 진동이 서로 중첩되지 않고 복수의 진동 파형을 이루고 있는 경우에는, 각각의 진동 파형이 상기 제 1 임계치보다 커진 기간의 총합이 상기 합계값이 된다.
상기 합계값은, 전환의 타이밍의 어긋남에 상관한다. 구체적으로, 전환의 타이밍의 어긋남이 커지면 상기 합계값도 커진다. 이 때문에, 상기 합계값에 기초하는 것에 의해서도 웨이퍼(W)의 기울어짐을 검출할 수 있다. 또한, 하나의 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍에 수반하여 발생하는 진동과, 다른 승강 핀(31)에 있어서의 전환의 타이밍에 수반하여 발생하는 진동이 중첩된 경우, 이들의 전환의 타이밍을 개별로 검출하기 어려워질 가능성이 있다. 이러한 경우라도, 상기 합계값은 검출 가능하다. 이 때문에, 상기 합계값을 전환의 타이밍의 어긋남의 대용 특성으로서 이용함으로써, 웨이퍼(W)의 기울어짐을 보다 높은 감도로 검출할 수 있다.
검출 기구(60)는, 합계값이 제 2 임계치보다 작은지 여부에 기초하여 배치 상태가 정상인지 여부를 검출해도 된다. 제 2 임계치는, 예를 들면 진동의 실측 데이터와 웨이퍼(W)의 배치 상태를 대비함으로써 미리 설정 가능하다.
이상, 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 반드시 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
예를 들면, 전환의 타이밍을 검출하기 위한 센서는 진동 센서(40)에 한정되지 않는다. 전환의 타이밍을 검출하기 위한 다른 센서로서는, 예를 들면 변형 게이지식의 힘 센서, 정전 용량식의 접촉 센서 등을 들 수 있다.
또한, 예를 들면 처리 대상의 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면 글라스 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display)여도 된다.
20 : 열판
22 : 프록시미티 핀
28 : 지지대
30 : 승강 기구
31 : 승강 핀
32 : 핀 지지부
33 : 승강 구동부
40 : 진동 센서
50 : 제어부
60 : 검출 기구
U2 : 열 처리 유닛
W : 웨이퍼

Claims (14)

  1. 기판을 지지하는 지지대와,
    복수의 승강 핀을 가지고, 상기 복수의 승강 핀에 의해 상기 지지대 상에 있어서 상기 기판을 승강시키는 승강 기구와,
    상기 복수의 승강 핀 중 적어도 하나와 상기 기판과의 접촉 상태 및 비접촉 상태의 전환의 타이밍에 관한 정보에 기초하여 상기 기판의 배치 상태를 검출하는 검출 기구를 구비하고,
    상기 검출 기구는, 상기 승강 핀에서 발생한 진동을 검출 가능한 진동 센서를 가지고, 상기 진동 센서에 의해 검출되는 진동의 강도가 제 1 임계치보다 커진 기간의 합계값을 상기 전환의 타이밍에 관한 정보로서 이용하고, 상기 기간의 합계값에 기초하여 상기 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 하나의 상기 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 다른 상기 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과의 어긋남에 관한 정보에 기초하여 상기 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 하나의 상기 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 다른 상기 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍과의 차분을 상기 전환의 타이밍의 어긋남에 관한 정보로서 이용하고, 상기 차분에 기초하여 상기 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 복수의 승강 핀 중 적어도 하나에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 미리 설정된 기준 타이밍에 관한 정보에 기초하여 상기 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 복수의 승강 핀 중 적어도 하나에 있어서의 상기 전환의 타이밍과, 상기 기준 타이밍과의 차분을, 상기 전환의 타이밍과 상기 기준 타이밍에 관한 정보로서 이용하고, 상기 차분에 기초하여 상기 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 비접촉 상태로부터 상기 접촉 상태로의 상기 전환의 타이밍에 기초하여 상기 기판의 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 지지대 상에 배치한 후에 상기 기판을 재차 상승시키고, 상기 기판을 상기 지지대 상에 재차 배치하는 승강 제어부를 더 구비하고,
    상기 검출 기구는, 상기 승강 기구가 상기 기판을 재차 상승시킬 때에 있어서의 상기 전환의 타이밍에 기초하여 상기 기판의 배치 상태를 검출하는 기판 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 센서는, 고체를 개재하여 상기 진동을 검출하도록 마련되어 있는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강 기구는, 상기 복수의 승강 핀을 지지하는 핀 지지부를 가지고,
    상기 진동 센서는, 상기 핀 지지부에 마련되어 있는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 복수의 승강 핀의 각각에 대응하는 복수의 상기 진동 센서를 가지는 기판 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 복수의 승강 핀에 있어서의 상기 전환의 타이밍을 각각 검출하는 복수의 센서를 가지는 기판 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 기구는, 상기 합계값이 제 2 임계치보다 작은지 여부에 기초하여 상기 배치 상태가 정상인지 여부를 검출하는 기판 처리 장치.
KR1020160005491A 2015-01-28 2016-01-15 기판 처리 장치 KR102526303B1 (ko)

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JP2015014446A JP6244317B2 (ja) 2015-01-28 2015-01-28 基板処理装置
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