KR20140139431A - 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법과 이들을 사용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법과 이들을 사용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

챔버 내에 구비된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부에 기판(W)이 적재되었을 때에, 상기 회전 테이블을 회전시켜도 상기 기판이 상기 오목부로부터 튀어나오지 않는 상태가 된 것을 검출하는 회전 가능 상태 검출 장치이다. 상기 회전 상태 가능 검출 장치는, 상기 기판이 상기 오목부 상에 적재되었을 때에, 상기 기판 단부의 표면 높이가, 상기 회전 테이블을 회전 개시 가능한 소정값 이하가 된 것을 검출하는 회전 가능 상태 검출 수단을 갖는다.

Description

기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법과 이들을 사용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE DROP OFF DETECTING DEVICE AND SUBSTRATE DROP OFF DETECTING METHOD, AND METHOD AND DEVICE OF PROCESSING SUBSTRATE THROUGH THE USE OF THE SAME}
본 출원은, 2013년 5월 27일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2013-110870호 및 2014년 3월 4일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-41758호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허 출원 제2013-110870호 및 일본 특허 출원 제2014-41758호의 전체 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은, 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법과 이들을 사용한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
종래부터, 일본 특허 공개 평9-115994호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼를 플래튼 상에 적재함과 함께, 웨이퍼의 주연부를 플래튼에 대해 가압 가능한 클램프 링에 의해 클램프한 상태에서 이온 주입을 행하는 이온 주입 장치에 있어서, 웨이퍼의 겹침 보유 지지 등의 이상을 인식하기 위해, 클램프의 변위를 검지하는 변위 검지 수단을 구비한 것이 알려져 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2011-111651호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 피처리물을 회전대에 적재하고 처리하는 기상 성장 장치에 있어서, 회전대와 회전대를 지지하는 회전대 지지부가 다른 소재로 만들어져 있어, 열팽창 계수의 차로부터 고온 시에 회전대 지지부에 대한 회전대의 위치가 변화되어 불일치가 생기는 경우에, 이 불일치를 위치 어긋남으로서 검지하고, 위치 어긋남이 소정 범위 이상일 때에 경고 또는 장치의 정지를 행하는 것이 알려져 있다.
그런데, 챔버 내에 회전 테이블을 설치하고, 회전 테이블의 표면에 원형 오목 형상의 포켓을 설치하고, 이러한 포켓 상에 웨이퍼를 적재한 상태에서 회전 테이블을 회전시키고, 주위 방향으로 분리되어 설치된 복수의 처리 영역을 순차 웨이퍼가 통과할 때에, 처리 영역 내에서 원료 가스가 공급되고, 원자 퇴적법(ALD법, Atomic Layer Deposition) 또는 분자 퇴적법(MLD법, Molecular Layer Deposition)에 의해 성막을 행하는 성막 장치가 알려져 있다.
이러한 ALD법 또는 MLD법을 사용한 성막 장치(이하, 「ALD 성막 장치」라고 칭함)에서는, 성막의 균일성 관점으로부터, 갈고리 등을 사용해서 웨이퍼를 포켓에 클램프하는 고정 수단은 사용할 수 없다. 또한, 상술한 기상 성장 장치 정도는 아니지만, 챔버 내는 고온으로 가열되어 있으므로, 웨이퍼를 챔버 내에 반입했을 때에는, 상온으로부터 고온으로 급격히 분위기가 변화되므로, 웨이퍼가 포켓 상에서 휘어진다고 하는 현상이 발생하는 경우가 많다. 또한, ALD 성막 장치에 있어서는, 성막을 행하기 위해서는 회전 테이블을 회전시킬 필요가 있으므로, 웨이퍼를 반입하고, 웨이퍼의 휨이 수습된 상태에서 회전 테이블을 회전시켜 성막을 개시하도록 하고 있지만, 잘못하여 충분히 휨이 수습되어 있지 않은 상태에서 회전을 개시한 경우에는, 웨이퍼가 포켓으로부터 탈리되어 버린다. 또한, 웨이퍼의 휨 이외의 어떤 다른 이상에 의해서도, 웨이퍼가 회전 중인 회전 테이블로부터 이탈되는 일이 일어날 수 있다. 이러한 경우에, 신속히 웨이퍼의 탈리를 검출할 수 없으면, 웨이퍼가 탈리된 상태에서 회전 테이블이 계속해서 회전하여, 챔버 내의 다양한 부품을 파손시키거나, 탈리되지 않은 다른 웨이퍼에 손상을 끼치거나 할 우려가 있다.
한편, 상술한 특허문헌 1에 기재된 발명은, 클램프 기구를 갖는 기판 처리 장치에 관한 발명이므로, ALD 성막 장치에 적용할 수는 없다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 발명은, 회전대의 회전 지지대에 대한 위치 어긋남을 검출하는 발명이므로, 상술한 바와 같은 과제를 해결할 수는 없다.
따라서, 본 발명에 따른 실시 형태는, 회전 테이블을 회전시켜 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치를 사용한 경우에, 기판 처리 중에 있어서의 회전 테이블로부터의 탈리를 감시하고, 검출할 수 있는 기판 탈리 검출 장치를 제공한다.
본 발명의 일 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 챔버 내에 대략 수평하게 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 연속 회전시키고, 상기 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 기판 탈리 검출 장치이다.
상기 기판 탈리 검출 장치는, 상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써, 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는 기판 탈리 판정 수단을 갖는다.
본 발명의 다른 형태에 따른 기판 탈리 검출 방법은, 챔버 내에 대략 수평하게 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 연속 회전시키고, 상기 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 기판 탈리 검출 방법이다.
상기 기판 탈리 검출 방법은, 상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써, 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는 기판 탈리 판정 공정을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 이탈 검출 장치 및 이를 사용한 기판 처리 장치의 일례를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 내부 구조의 상면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 회전 테이블의 동심원을 따른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 챔버의 천장면이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다.
도 6의 (a) 내지 (d)는 본 발명의 실시 형태에 따른 웨이퍼 탈리 검출 장치가 검출하는 웨이퍼의 탈리에 대한 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 방사 온도 검출과, 탈리 판정의 설명도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 판정부에서 행해지는 기판 탈리 판정 공정의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명을 행한다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 이탈 검출 장치 및 이를 사용한 기판 처리 장치의 일례를 도시한 구성도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 박리 검출 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 사시도이며, 도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 박리 검출 장치가 적용되는 기판 처리 장치의 내부 구조의 상면도이다.
또한, 기판 처리 장치는 회전 테이블을 회전시키면서 기판 처리를 행하는 장치이면, 다양한 기판 처리 장치가 적용 가능하지만, 본 실시 형태에 있어서는, 기판 처리 장치가 성막 장치로서 구성된 예를 들어 설명한다.
도 1로부터 도 3까지를 참조하면, 성막 장치는, 대략 원형의 평면 형상을 갖는 편평한 챔버(1)와, 이 챔버(1) 내에 설치되고, 챔버(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있다. 챔버(1)는 처리 대상이 되는 기판을 수용하고, 기판에 성막 처리를 행하기 위한 용기이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 챔버(1)는 바닥이 있는 원통형상을 갖는 용기 본체(12)와, 용기 본체(12)의 상면에 대해, 예를 들어 O링 등의 시일 부재(13)를 통하여 기밀하게 착탈 가능하게 배치되는 천장판(11)을 갖고 있다.
천장판(1)의 일부에는, 창(16)이 형성되어 있다. 창(16)에는, 예를 들어 석영 유리가 설치되고, 챔버(1)의 외부로부터 내부가 시인 가능하게 구성된다.
또한, 챔버(1)는 진공 펌프(640)에 접속된 배기구(610)를 갖고, 진공 배기 가능한 진공 용기로서 구성되어도 좋다.
회전 테이블(2)은 기판을 적재하기 위한 적재대이다. 회전 테이블(2)은 표면에 원형 오목 형상의 오목부(24)를 갖고, 오목부(24) 상에 기판을 지지한다. 도 1에 있어서는, 오목부(24) 상에 반도체 웨이퍼(W)가 기판으로서 적재된 상태가 도시되어 있다. 기판은, 반드시 반도체 웨이퍼(W)로는 한정되지 않지만, 이하, 기판으로서 반도체 웨이퍼(W)(이하 「웨이퍼」라고 함)가 사용된 예를 들어 설명한다.
회전 테이블(2)은, 예를 들어 석영에 의해 제작되어 있고, 중심부에서 원통형상의 코어부(21)에 고정되어 있다. 코어부(21)는 연직 방향으로 신장하는 회전축(22)의 상단부에 고정되어 있다. 회전축(22)은 챔버(1)의 저부(14)를 관통하고, 그 하단부가 회전축(22)(도 1)을 연직축 주위로 회전시키는 모터(23)에 설치되어 있다. 회전축(22) 및 모터(23)는 상면이 개방된 통형상의 케이스체(20) 내에 수납되어 있다. 이 케이스체(20)는 그 상면에 설치된 플랜지 부분이 챔버(1)의 저부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있고, 케이스체(20)의 내부 분위기와 외부 분위기의 기밀 상태가 유지되어 있다.
또한, 모터(23)에는 인코더(25)가 설치되어 있고, 회전축(22)의 회전 각도를 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치에 있어서는, 회전 테이블(2) 상의 오목부(24)로부터 탈리된 웨이퍼(W)의 위치를 특정하기 위한 탈리 위치 특정 수단으로서, 인코더(25)를 사용하고 있다.
천장판(11)의 창(16)의 상방에는 검출기(110)가 설치된다. 검출기(110)는 웨이퍼(W)가 회전 테이블(2)의 오목부(24) 상에 존재하는지 여부를 검출하기 위한 수단이다. 검출기(110)는 웨이퍼(W)의 오목부(24) 상의 유무를 검출할 수 있으면, 다양한 검출기(110)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 검출기(110)는 방사 온도계이어도 좋고, 이 경우에는, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우의 온도차에 기초해서 웨이퍼(W)의 유무가 검출된다. 또한, 웨이퍼(W)의 오목부(24) 상의 유무를, 오목부(24)의 표면 높이로 검출하는 경우에는, 검출기(110)에는 거리계 등의 높이 검출기가 사용된다. 이와 같이, 검출 방법에 따라서, 검출기(110)는 적절히 변경할 수 있다. 또한, 이 점의 구체적인 내용에 대해서는 후술한다.
판정부(120)는 검출기(110)에 의해 검출한 정보에 기초해서, 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 존재하는지 여부를 판정하는 수단이며, 필요에 따라서 설치된다. 판정부(120)도, 사용되는 검출기(110)의 종류에 따라서, 적절한 판정 수단이 선택되어도 좋다. 예를 들어, 판정부(120)는 CPU(Central Processing Unit, 중앙 처리 장치), 메모리를 갖고, 프로그램에 의해 동작하는 마이크로 컴퓨터나, 특정한 용도를 위해 설계, 제조되는 집적 회로인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 연산 처리 수단으로서 구성되어도 좋다.
또한, 판정부(120)는 인코더(25)로부터의 신호를 수신하고, 웨이퍼(W)의 탈리가 검출되었을 때에, 어떤 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되었는지 판정도 행한다. 판정부(120)는 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되어 있다고 판정하면, 탈리 검출 신호를 제어부(100)에 출력한다.
또한, 검출기(110)와 판정부(120)에 의해, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를 판정하는 탈리 판정 수단을 구성한다. 또한, 검출기(110), 판정부(120) 및 인코더(25)에 의해, 본 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치를 구성한다.
제어부(100)는 성막 장치 전체를 제어하기 위한 제어 수단이며, 컴퓨터로 이루어지는 연산 처리 수단으로서 구성되어도 좋다. 제어부(100)는 판정부(120) 또는 검출기(110)로부터 탈리 검출 신호를 수신하면, 회전 테이블(2)의 회전을 정지시키는 제어를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리된 경우에 신속히 회전 테이블(2)의 회전을 정지시키고, 웨이퍼(W)가 챔버(1)의 내부를 파손시키거나, 다른 웨이퍼(W)를 파손시키거나 하는 것을 최소한으로 방지할 수 있다.
또한, 제어부(100)의 메모리 내에는, 제어부(100)의 제어 하에, 웨이퍼(W)의 탈리 검출 장치로부터의 탈리 검출에 기초하는 회전 테이블(2)의 회전 정지도 포함하여, 소정의 성막 방법을 성막 장치에 실시시키는 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은 탈리 검출 시의 회전 테이블(2)의 회전 정지 처리도 포함하여, 소정의 성막 방법을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 매체(102)에 기억되어 있고, 소정의 판독 장치에 의해 기억부(101)에 읽어들여져, 제어부(100) 내에 인스톨된다.
다음에, 도 2 내지 도 5를 사용해서, 성막 장치의 구성에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 표면에는, 회전 방향(주위 방향)을 따라서 복수(도시의 예에서는 5매)의 기판인 반도체 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원형상 오목부(24)가 설치되어 있다. 또한 도 3에는 편의상 1개의 오목부(24)만 웨이퍼(W)를 나타낸다. 이 오목부(24)는 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 예를 들어 4㎜ 큰 내경과, 웨이퍼(W)의 두께와 대략 동등하거나, 또는 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 깊이를 갖고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과 회전 테이블(2)의 표면[웨이퍼(W)가 적재되지 않은 영역]이 동일한 높이로 되거나, 웨이퍼(W)의 표면이 회전 테이블(2)의 표면보다도 낮아진다. 오목부(24)의 깊이는 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 경우라도, 너무 깊게 하면 성막에 영향을 미치게 되므로, 웨이퍼(W) 두께의 3배 정도의 깊이까지로 하는 것이 바람직하다. 오목부(24)의 저면에는 웨이퍼(W)의 이면을 지지해서 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 예를 들어 3개의 승강 핀이 관통하는 관통 구멍(모두 도시하지 않음)이 형성되어 있다.
도 2 및 도 3은, 챔버(1) 내의 구조를 설명하는 도면이며, 설명의 편의상, 천장판(11)의 도시를 생략하고 있다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 상방에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 반응 가스 노즐(31), 반응 가스 노즐(32) 및 분리 가스 노즐(41, 42)이 챔버(1)의 주위 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향(도 3의 화살표 A)]으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 도시의 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향[회전 테이블(2)의 회전 방향]으로, 분리 가스 노즐(41), 반응 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42) 및 반응 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 이 노즐(31, 32, 41, 42)은, 각 노즐(31, 32, 41, 42)의 기단부인 가스 도입 포트(92a, 31a, 32a, 41a, 42a)(도 3)를 용기 본체(12)의 외주벽에 고정함으로써, 챔버(1)의 외주벽으로부터 챔버(1) 내에 도입되고, 용기 본체(12)의 반경 방향을 따라서 회전 테이블(2)에 대해 수평하게 신장하도록 설치되어 있다.
반응 가스 노즐(31)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 통하여, 제1 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 반응 가스 노즐(32)은, 도시하지 않은 배관 및 유량 제어기 등을 통하여, 제2 반응 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 모두 도시하지 않은 배관 및 유량 제어 밸브 등을 통하여, 분리 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스의 공급원(도시하지 않음)에 접속된다.
반응 가스 노즐(31, 32)에는, 회전 테이블(2)을 향해 개방되는 복수의 가스 토출 구멍(33)이, 반응 가스 노즐(31, 32)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다. 반응 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 반응 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이 된다. 반응 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 영역(P1)에서 웨이퍼(W)에 흡착된 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 반응하는 제2 처리 영역(P2)이 된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 챔버(1) 내에는 2개의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는 분리 가스 노즐(41, 42)과 함께 분리 영역(D)을 구성하므로, 후술하는 바와 같이, 회전 테이블(2)을 향해 돌출되도록 천장판(11)의 이면에 설치되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)는 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고, 본 실시 형태에 있어서는, 내원호가 돌출부(5)(후술)에 연결되고, 외원호가, 챔버(1)의 용기 본체(12)의 내주면을 따르도록 배치되어 있다.
도 4는 반응 가스 노즐(31)로부터 반응 가스 노즐(32)까지 회전 테이블(2)의 동심원을 따른 챔버(1)의 단면을 도시하고 있다. 도시하는 바와 같이, 천장판(11)의 이면에 볼록 형상부(4)가 설치되어 있으므로, 챔버(1) 내에는 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 주위 방향 양측에 위치하는 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 존재한다. 천장면(44)은 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 도시하는 바와 같이, 볼록 형상부(4)에는 주위 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장하도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(42)이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또 하나의 볼록 형상부(4)에도 마찬가지로 홈부(43)가 형성되고, 여기에 분리 가스 노즐(41)이 수용되어 있다. 또한, 높은 천장면(45)의 하방 공간에 반응 가스 노즐(31, 32)이 각각 설치되어 있다. 이 반응 가스 노즐(31, 32)은, 천장면(45)으로부터 이격되어 웨이퍼(W)의 근방에 설치되어 있다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 높은 천장면(45)의 하방의 우측 공간(481)을 반응 가스 노즐(31)이 설치된 공간으로 하고, 높은 천장면(45)의 하방의 좌측 공간(482)을 반응 가스 노즐(32)이 설치된 공간으로 한다.
또한, 볼록 형상부(4)의 홈부(43)에 수용되는 분리 가스 노즐(41, 42)에는, 회전 테이블(2)을 향해 개방되는 복수의 가스 토출 구멍(41h)(도 4 참조)이, 분리 가스 노즐(41, 42)의 길이 방향을 따라서, 예를 들어 10㎜의 간격으로 배열되어 있다.
천장면(44)은 좁은 공간인 분리 공간(H)을 회전 테이블(2)에 대해 형성하고 있다. 분리 가스 노즐(42)의 토출 구멍(42h)으로부터 N2 가스가 공급되면, 이 N2 가스는 분리 공간(H)을 통하여 공간(481) 및 공간(482)을 향해 흐른다. 이때, 분리 공간(H)의 용적은 공간(481) 및 공간(482)의 용적보다도 작으므로, N2 가스에 의해 분리 공간(H)의 압력을 공간(481) 및 공간(482)의 압력에 비해 높게 할 수 있다. 즉, 공간(481) 및 공간(482)의 사이에 압력이 높은 분리 공간(H)이 형성된다. 또한, 분리 공간(H)으로부터 공간(481) 및 공간(482)으로 흘러나오는 N2 가스가, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스에 대한 카운터 플로우로서 작용한다. 따라서, 제1 영역(P1)으로부터의 제1 반응 가스와, 제2 영역(P2)으로부터의 제2 반응 가스가 분리 공간(H)에 의해 분리된다. 따라서, 챔버(1) 내에서 제1 반응 가스와 제2 반응 가스가 혼합되어, 반응하는 것이 억제된다.
또한, 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이 h1은, 성막 시의 챔버(1) 내의 압력, 회전 테이블(2)의 회전 속도, 공급하는 분리 가스(N2 가스)의 공급량 등을 고려하여, 분리 공간(H)의 압력을 공간(481) 및 공간(482)의 압력에 비해 높게 하는 데 적합한 높이로 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 천장판(11)의 하면에는, 회전 테이블(2)을 고정하는 코어부(21)의 외주를 둘러싸는 돌출부(5)(도 2 및 도3)가 설치되어 있다. 이 돌출부(5)는, 본 실시 형태에 있어서는, 볼록 형상부(4)에 있어서의 회전 중심측의 부위와 연속되어 있고, 그 하면이 천장면(44)과 동일한 높이로 형성되어 있다.
앞서 참조한 도 1은, 도 3의 I-Ｉ'선을 따른 단면도이며, 천장면(45)이 설치되어 있는 영역을 도시하고 있다. 한편, 도 5는 천장면(44)이 설치되어 있는 영역을 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 부채형의 볼록 형상부(4)의 주연부[챔버(1)의 외측 테두리측 부위]에는, 회전 테이블(2)의 외측 단부면에 대향하도록 L자형으로 굴곡되는 굴곡부(46)가 형성되어 있다. 이 굴곡부(46)는 볼록 형상부(4)와 마찬가지로, 분리 영역(D)의 양측으로부터 반응 가스가 침입하는 것을 억제하여, 양쪽 반응 가스의 혼합을 억제한다. 부채형의 볼록 형상부(4)는 천장판(11)에 설치되고, 천장판(11)을 용기 본체(12)로부터 제거할 수 있도록 되어 있으므로, 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12) 사이에는 약간 간극이 있다. 굴곡부(46)의 내주면과 회전 테이블(2)의 외측 단부면의 간극 및 굴곡부(46)의 외주면과 용기 본체(12)의 간극은, 예를 들어 회전 테이블(2)의 상면에 대한 천장면(44)의 높이와 마찬가지인 치수로 설정되어 있다.
용기 본체(12)의 내주벽은, 분리 영역(D)에 있어서는 도 4에 도시하는 바와 같이 굴곡부(46)의 외주면과 접근해서 수직면으로 형성되어 있으나, 분리 영역(D) 이외의 부위에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이 예를 들어 회전 테이블(2)의 외측 단부면과 대향하는 부위로부터 저부(14)에 걸쳐서 외측으로 오목하게 되어 있다. 이하, 설명의 편의상, 대략 직사각형의 단면 형상을 갖는 오목한 부분을 배기 영역이라고 기재한다. 구체적으로는, 제1 처리 영역(P1)에 연통하는 배기 영역을 제1 배기 영역(E1)이라고 기재하고, 제2 처리 영역(P2)에 연통하는 영역을 제2 배기 영역(E2)이라고 기재한다. 이들 제1 배기 영역(E1) 및 제2 배기 영역(E2)의 저부에는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 각각, 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)가 형성되어 있다. 제1 배기구(610) 및 제2 배기구(620)는, 도 1에 도시하는 바와 같이 각각 배기관(630)을 통하여 진공 배기 수단인 예를 들어 진공 펌프(640)에 접속되어 있다. 또한 도 1 중, 참조 부호 650은 압력 제어기이다.
회전 테이블(2)과 챔버(1)의 저부(14) 사이의 공간에는, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이 가열 수단인 히터 유닛(7)이 설치되고, 회전 테이블(2)을 통하여 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가, 프로세스 레시피로 결정된 온도(예를 들어 450℃)로 가열된다. 회전 테이블(2)의 주연 부근의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 상방 공간으로부터 배기 영역(E1, E2)에 이르기까지의 분위기와 히터 유닛(7)이 놓여져 있는 분위기를 구획하여 회전 테이블(2)의 하방 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해, 링 형상의 커버 부재(71)가 설치되어 있다(도 5). 이 커버 부재(71)는 회전 테이블(2)의 외측 테두리부 및 외측 테두리부보다도 외주측을 하방측으로부터 면하도록 설치된 내측 부재(71a)와, 이 내측 부재(71a)와 챔버(1)의 내벽면 사이에 설치된 외측 부재(71b)를 구비하고 있다. 외측 부재(71b)는 분리 영역(D)에 있어서 볼록 형상부(4)의 외측 테두리부에 형성된 굴곡부(46)의 하방에서, 굴곡부(46)와 근접해서 설치되고, 내측 부재(71a)는 회전 테이블(2)의 외측 테두리부 하방(및 외측 테두리부보다도 약간 외측 부분의 하방)에 있어서, 히터 유닛(7)을 전체 둘레에 걸쳐서 둘러싸고 있다.
히터 유닛(7)이 배치되어 있는 공간보다도 회전 중심측의 부위에서의 저부(14)는, 회전 테이블(2)의 하면의 중심부 부근에 있어서의 코어부(21)에 접근하도록 상방측으로 돌출되어 돌출부(12a)를 이루고 있다. 이 돌출부(12a)와 코어부(21) 사이는 좁은 공간으로 되어 있고, 또한 저부(14)를 관통하는 회전축(22)의 관통 구멍의 내주면과 회전축(22)의 간극이 좁게 되어 있고, 이들 좁은 공간은 케이스체(20)에 연통하고 있다. 그리고 케이스체(20)에는 퍼지 가스인 N2 가스를 좁은 공간 내에 공급해서 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 설치되어 있다. 또한 챔버(1)의 저부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방에서 주위 방향으로 소정의 각도 간격으로, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 복수 퍼지 가스 공급관(73)이 설치되어 있다[도 5에는 하나의 퍼지 가스 공급관(73)을 나타냄]. 또한, 히터 유닛(7)과 회전 테이블(2) 사이에는, 히터 유닛(7)이 설치된 영역에의 가스의 침입을 억제하기 위해, 외측 부재(71b)의 내주벽[내측 부재(71a)의 상면]으로부터 돌출부(12a)의 상단부와의 사이를 주위 방향에 걸쳐서 덮는 덮개 부재(7a)가 설치되어 있다. 덮개 부재(7a)는 예를 들어 석영으로 제작할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 천장판(11)의 중심부에는 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있고, 천장판(11)과 코어부(21) 사이의 공간(52)에 분리 가스인 N2 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 이 공간(52)에 공급된 분리 가스는, 돌출부(5)와 회전 테이블(2)의 좁은 간극(50)을 통하여 회전 테이블(2)의 오목부(24)측의 표면을 따라서 주연을 향해 토출된다. 공간(50)은 분리 가스에 의해 공간(481) 및 공간(482)보다도 높은 압력으로 유지될 수 있다. 따라서, 공간(50)에 의해, 제1 처리 영역(P1)에 공급되는 Si 함유 가스와 제2 처리 영역(P2)에 공급되는 산화 가스가, 중심 영역(C)을 통하여 혼합되는 것이 억제된다. 즉, 공간(50)[또는 중심 영역(C)]은 분리 공간(H)[또는 분리 영역(D)]과 마찬가지로 기능할 수 있다.
또한, 챔버(1)의 측벽에는, 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 외부의 반송 아암(10)과 회전 테이블(2) 사이에서 기판인 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는 도시하지 않은 게이트 밸브에 의해 개폐된다. 또한 회전 테이블(2)에 있어서의 웨이퍼 적재 영역인 오목부(24)는 이 반송구(15)에 면하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해지므로, 회전 테이블(2)의 하방측에서 전달 위치에 대응하는 부위에, 오목부(24)를 관통하여 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 전달용의 승강 핀 및 그 승강 기구(모두 도시하지 않음)가 설치되어 있다.
다음에, 도 6 내지 도 13을 사용해서, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 탈리 검출 장치에 대해 보다 상세하게 설명한다.
도 6의 (a) 내지 (d)는, 본 실시 형태에 따른 웨이퍼 탈리 검출 장치가 검출하는 웨이퍼의 탈리에 대해 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 (a)는 웨이퍼(W)가 회전 테이블의 표면에 형성된 오목부 상에 적재된 상태를 도시한 단면도이며, 도 6의 (b)는 웨이퍼(W)가 회전 테이블의 표면에 형성된 오목부 상에 적재된 상태를 도시한 상면도이다.
도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 외견상, 회전 테이블(2)의 오목부(24) 상에 5매의 웨이퍼(W)가 각각 적재되어 있다. 그러나, 도 6의 (a)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)의 양단부는 회전 테이블(2)의 표면보다도 높게 휘어 올라가 있고, 오목부(24)의 깊이에서는 완전히 수용되어 있지 않은 상태이다.
도 6의 (c)는, 도 6의 (a), 도 6의 (b)에 도시한 상태에서 회전 테이블을 회전시킨 상태를 도시한 단면도이며, 도 6의 (d)는, 도 6의 (a), 도 6의 (b)에 도시한 상태에서 회전 테이블을 회전시킨 상태를 도시한 상면도이다.
도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 도 6의 (a)의 상태에서 회전 테이블(2)을 회전시키면, 웨이퍼(W)에 원심력이 작용하지만, 웨이퍼(W)의 단부는 오목부(24)의 측면에는 접촉하지 않고, 회전 테이블(2)의 표면 상보다도 높은 위치에 있으므로, 전혀 원심력을 억제하는 것이 없어, 웨이퍼(W)는 오목부(24)로부터 탈리되어 버린다.
도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 원심력이 작용한 웨이퍼(W)는 오목부(24)로부터 탈리되어, 회전 테이블(2)보다도 외측으로 튀어나와 버린다.
이와 같이, 오목부(24) 내의 웨이퍼(W)가 오목부(24)의 깊이보다도 크게 휘어져 있거나, 어떠한 이상이 있거나 하면, 회전 테이블(2)을 회전시켰을 때에, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되어 튀어나와 버린다. 이 상태에서 회전 테이블(2)이 계속해서 회전하면, 웨이퍼(W)는 챔버(1) 내의 내벽에 충돌하고, 또한 원심력과 회전 테이블(2)의 회전력이 작용하므로, 웨이퍼(W)가 챔버(1) 내를 끌려다니도록 이동하여, 챔버(1)의 내부 부품이나 다른 웨이퍼(W)를 손상시켜 버릴 우려가 있다.
본 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 이와 같은 기판 탈리 상태를 검출하고, 회전 테이블(2)의 회전을 정지하는 등의 제어가 가능하도록 구성하고 있다. 다음에, 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 보다 구체적인 다양한 형태를, 구체적인 실시 형태로서 이하에 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 있어서, 지금까지의 설명한 내용은 전부 적용할 수 있는 것으로 한다. 또한, 지금까지 설명한 구성 요소와 마찬가지의 구성 요소에는, 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
〔제1 실시 형태〕
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 구성을 도시한 도면이다. 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 방사 온도계(111)와, 판정부(121)와, 인코더(25)를 구비한다. 또한, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치는, 또한 챔버(1)와, 회전 테이블(2)과, 제어부(100)를 구비한다. 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 검출기로서, 방사 온도계(111)를 사용한다.
방사 온도계(111)는 물체로부터 방사되는 적외선이나 가시광선의 강도를 측정하여 물체의 온도를 측정하는 온도계이다. 방사 온도계(111)를 사용함으로써, 측정을 고속 또한 비접촉으로 행할 수 있다. 따라서, 방사 온도계(111)를 챔버(1)의 외부 창(16) 상에 설치하고, 창(16)을 통하여 각 오목부(24)의 온도 측정점(TP)에 있어서의 웨이퍼 온도를 측정할 수 있다. 웨이퍼 온도는 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하는 경우에는, 문자 그대로 웨이퍼 온도가 되지만, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하지 않는 경우에는, 회전 테이블(2) 상의 온도가 된다. 석영으로 이루어지는 회전 테이블(2)은, Si 등의 반도체로 이루어지는 웨이퍼(W)보다도 방사율이 높고, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하지 않는 경우에는, 웨이퍼(W)가 존재하는 경우보다도 온도가 높게 검출되고, 일반적으로는, 10℃ 정도 이상의 온도차가 있다. 이 레벨의 온도차는, 상태의 차로서 인식하기에 충분한 차이다. 따라서, 방사 온도계(111)로 오목부(24) 상의 웨이퍼 온도를 검출하고, 그 검출 신호를 판정부(121)에 송신하고, 판정부(121)에서 소정의 온도차를 검출한 경우에는, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하지 않고, 오목부(24)로부터 탈리되어 있다고 판정할 수 있다. 그리고, 그 때, 인코더(25)로부터의 검출 결과를 사용하고, 온도차가 검출된 오목부(24)의 회전 각도로부터 오목부(24)의 위치를 특정하면, 웨이퍼(W)의 탈리가 발생한 오목부(24)를 특정할 수 있다.
판정부(121)에서는, 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되었다고 판정했을 때에는, 제어부(100)에 탈리 검출 신호를 송신하므로, 제어부(100)에서는, 탈리 검출 신호를 수신했을 때에는, 회전 테이블(2)의 회전을 정지하는 제어를 행할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 탈리가 검출되면 신속히 회전 테이블(2)의 회전을 정지시킬 수 있어, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리에 의한 피해를 최소한으로 억제할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는, 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 방사 온도 검출과, 탈리 판정의 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 방사 온도계(111)에 의한 방사 온도 검출을 설명하기 위한 도면이다. 도 8a에 도시되는 바와 같이, 방사 온도계(111)를 사용해서, 오목부(24)의 소정 개소, 구체적으로는 웨이퍼(W)의 중심 상의 약간 중앙측의 온도 측정점(TP)의 방사 온도를 측정하고 있다. 또한, 도 8a에 있어서, 6개소의 오목부(24) 중, 2번째의 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 존재하지 않고, 다른 5개소의 오목부에는 웨이퍼(W)가 존재하는 상태로 되어 있다.
도 8b는, 도 8a의 상태에서, 방사 온도계(111)에 의한 온도 측정을 행한 검출 결과를 도시한 도면이다. 도 8b에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼(W)가 존재하는 오목부(24)에서는, 온도가 낮고 평탄하게 검출되고, 오목부(24)끼리의 사이의 회전 테이블(2)이 노출된 개소에서는, 온도가 상승하여 펄스가 검출되어 있다. 오목부(24)에 웨이퍼(W)가 존재하고 있는 개소에서는, 짧은 펄스가 규칙적으로 검출되어 있지만, 웨이퍼(W)가 탈리된 2번째의 오목부(24)에서는, 폭이 넓은 펄스가 검출되어 있다. 이와 같은 펄스의 시간 폭의 변화에 의해, 2번째의 오목부(24)의 웨이퍼(W)가 탈리된 것을 검출할 수 있다. 게다가, 인코더(25)의 펄스와, 도 8b에서 나타내어진 온도 펄스를 시간적으로 대응시킴으로써, 웨이퍼(W)가 탈리된 오목부(24)가 어떤 오목부(24)인지를 특정할 수 있다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치에 의하면, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W) 온도를 측정함으로써, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를 용이하면서도 확실하게 검출할 수 있다.
또한, 기판 탈리 검출의 수순으로서는, 방사 온도계(111) 및 판정부(121)에 있어서 우선 웨이퍼(W)의 탈리를 판정 및 검출하는 기판 탈리 판정 공정을 행하고, 다음에, 필요에 따라서, 인코더(25)의 회전 각도 정보로부터, 웨이퍼(W)가 탈리된 오목부(24)의 특정을 행하는 탈리 위치 특정 공정을 행한다고 하는 수순으로 된다. 그리고, 기판 탈리 판정 공정 바로 후, 또는 탈리 위치 특정 공정 후에, 판정부(120)로부터 제어부(100)에 탈리 검출 신호가 송신되어, 제어부(100)에 있어서 회전 테이블 회전 정지 공정을 실행한다.
〔제2 실시 형태〕
도 9a 및 도 9b는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다. 도 9a는, 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 구성을 도시한 단면도이며, 도 9b는, 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 검출 개소를 도시한 평면도이다.
도 9a에 도시하는 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 방사 온도계(111)와, 판정부(121)와, 인코더(25)를 갖는 점에서, 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치와 마찬가지이지만, 방사 온도계(111)의 온도 측정점(TP)이, 승강 핀용의 관통 구멍(26)인 점에서, 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치와 다르다.
제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치에 있어서는, 오목부(24)의 평탄부가 아니라, 웨이퍼(W)를 오목부(24)에 이동 탑재할 때에 사용되는 승강 핀(81)을 관통시키는 관통 구멍(26)의 온도를 측정한다. 도 9a에 도시하는 바와 같이, 용기 본체(12)보다도 하방에 승강 기구(80)가 설치되고, 승강 핀(81)이 관통 구멍(26)을 통하여 오목부(24) 상에 상승할 수 있도록 구성되어 있다. 오목부(24)의 하방에는 히터 유닛(7)이 설치되어 있으므로, 방사 온도계(111)로 관통 구멍(26)의 온도를 측정함으로써, 히터 유닛(7)으로부터의 직접적인 온도를 측정할 수 있다. 즉, 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 존재하는 경우에는, 웨이퍼(W)에 의해 차단된 온도를 검출하지만, 웨이퍼(W)가 오목부(24) 상에 존재하지 않는 경우에는, 히터 유닛(7)으로부터의 열을 직접 측정하게 되어, 큰 온도차에 기초해서 웨이퍼(W)의 유무를 판정할 수 있다.
도 9b에 도시하는 바와 같이, 관통 구멍(26)은 매우 작은 구멍이지만, 방사 온도계(111)는, 이격된 개소로부터 작은 영역의 온도를 측정할 수 있으므로, 관통 구멍(26)의 온도를 문제없이 측정할 수 있다. 또한, 복수개인 관통 구멍(26) 중, 어떤 관통 구멍(26)을 온도 측정점(TP)으로 할지는, 용도에 따라서 정해도 좋다.
또한, 방사 온도계(111), 판정부(121), 인코더(25) 및 제어부(100)의 구성 및 처리 내용은, 기준으로 하는 온도차가 다른 점, 웨이퍼(W)의 온도와 회전 테이블(2) 상의 온도를 합친 3개의 레벨의 온도가 측정되는 점이 제1 실시 형태와 다르지만, 웨이퍼(W)와 회전 테이블(2)의 온도차는 10℃ 전후이며, 관통 구멍(26)과 웨이퍼(W)의 온도차는 그것보다도 훨씬 큰 온도차가 되므로, 웨이퍼(W)의 탈리를 검출하는 것은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 용이하게 행할 수 있다.
도 10은, 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 판정부(121)에서 행해지는 기판 탈리 판정 공정의 일례를 나타낸 도면이다. 도 10에 있어서, 횡축이 시간, 종축이 온도[℃]를 나타내고 있다. 도 10에는, 도 9b에 도시한 3개의 관통 구멍(26) 중, 회전 테이블(2)의 중심에 가까운 2개의 관통 구멍(26)이 온도 측정점(TP)이 되도록 방사 온도계(111)가 설치된 예가 나타내어져 있다.
도 9b에 도시하는 바와 같이, 5개의 오목부(24) 중, 4개에는 웨이퍼(W)가 적재되고, 1개로부터는 웨이퍼(W)가 탈리되어 버린 경우를 예를 들면, 이 경우에는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 방사 온도계(111)가 웨이퍼(W)에 차폐되어 있지 않은 관통 구멍(26)의 온도를 검출했을 때에는, 온도의 피크가 검출되고, 690℃ 이상의 온도가 검출되어 있다. 한편, 관통 구멍(26) 이외의 장소의 온도를 검출하고 있을 때에는, 660℃ 전후의 온도가 계속적으로 검출되어 있다. 이 계속적인 온도를, 기준 온도라고 칭하는 것으로 한다.
이 경우에서, 피크값과 기준 온도의 온도차가 30℃ 이상이므로, 판정부(121)에서는 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리된 것을 판정할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시하는 온도의 시간 변화가 판정부(121)에 입력되면, 기준 온도의 1점의 데이터와, 피크값의 1점의 데이터를 샘플링하고, 이를 비교함으로써, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를 판정할 수 있다. 그러나, 실제의 프로세스에서는, 탈리 판정의 신뢰성을 높일 필요가 있으므로, 1점의 샘플링이 아니라, 복수점의 데이터를 샘플링하고, 이들의 평균값을 사용해서 탈리 판정을 행하도록 해도 좋다. 이에 의해, 데이터의 신뢰성을 높여, 오판정을 방지할 수 있다.
도 10에 있어서, 2개의 피크 부근에서, 4점의 기준 온도와 2점의 관통 구멍(26)의 온도(이하, 「핀 구멍 온도」라고 함)가 각각 검출되어 있다. 예를 들어, 첫번째 피크 부근에서, 기준 온도 1=657.4℃, 기준 온도 2=657.7℃, 기준 온도 3=658.6℃, 기준 온도 4=659.0℃이고, 관통 구멍 온도 a=687.3℃, 관통 구멍 온도 b=691.2가 검출되었다고 하면, 기준 온도의 평균 TREF는,
TREF=(657.4+657.7+658.6+659.0)/4=658.2℃
가 된다. 또한, 핀 구멍 온도의 평균 TPIN은,
TPIN=(687.3+691.2)/2=689.3℃
가 된다.
여기서, 양쪽 평균의 온도차 △T는,
△T=TPIN-TREF=689.3-658.2=31.1℃
가 되고, 30℃ 이상의 충분한 온도차가 있으므로, 당연히 웨이퍼(W)의 탈리를 판정할 수 있다.
이와 같이, 기준 온도, 핀 구멍 온도의 샘플링 횟수를 복수회로 하고, 복수 데이터로 평균을 산출하고, 평균값을 사용해서 탈리 판정을 행하도록 하면, 탈리 판정에 있어서의 오판정을 방지할 수 있어, 판정부(121)에서 행하는 탈리 판정의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 샘플링은, 상술한 바와 같이, 인코더(25)로 오목부(24)의 위치를 파악할 수 있으므로, 관통 구멍(26) 부근의 온도를 방사 온도계(111)가 검출할 때에, 관통 구멍(26) 부근의 소정 시간 범위를 샘플링 범위로 하고, 그 사이에 소정 간격으로 복수회 샘플링을 행하도록 하면 된다. 또한, 샘플링의 횟수도, 도 10에서는 기준 온도가 4회, 핀 구멍 온도가 2회의 예를 들어 설명하고 있지만, 용도에 따라서 적절한 횟수로 해도 좋다.
이와 같이, 제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법에 있어서, 필요에 따라서, 탈리 판정을 행하기 위한 데이터 취득의 샘플링 횟수를 복수회로 하고, 기준 온도와 핀 구멍 온도의 평균값을 사용해서 기판 탈리 판정을 행하도록 해도 좋다. 이에 의해, 오판정을 방지할 수 있어, 탈리 판정의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 검출 데이터의 신뢰성이 높아, 기준 온도, 핀 구멍 온도 모두, 1회의 샘플링값으로 문제없는 경우에는, 1회씩의 샘플링으로 완료해도 좋다. 이와 같이, 탈리 판정 시의 데이터 처리에 대해서는, 용도에 따라서 다양한 형태로 할 수 있다.
또한, 탈리 판정 공정 후의 탈리 위치 특정 공정 및 회전 테이블 회전 정지 공정은, 제1 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법과 마찬가지로 행할 수 있다.
제2 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법에 의하면, 관통 구멍(26)을 이용하고, 히터(7)로부터의 직접 열의 온도와 회전 테이블(2) 또는 웨이퍼(W)의 표면 온도를 비교할 수 있어, 큰 온도차를 기준으로 하여 웨이퍼(W)의 탈리 판정을 행할 수 있다.
〔제3 실시 형태〕
도 11a 및 도 11b는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다. 도 11a는, 제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 구성을 도시한 단면도이며, 도 11b는, 제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 검출 개소를 도시한 평면도이다.
도 11a, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치에 있어서는, 검출기로서 광학적 검출기(112)를 사용하고, 승강 핀(81)의 관통 구멍(26)을 검출 대상으로 한다. 광학적 검출기(112)로서는, 예를 들어 적외선 등의 광선을 사용한 반사형 광센서나 투과형 광센서를 사용하고, 관통 구멍(26)의 유무를 검출함으로써, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 유무를 판정한다.
예를 들어, 반사형 광센서를 광학적 검출기(112)로서 사용한 경우에는, 검출 대상으로 하는 관통 구멍(26)이 존재하는 개소에 광을 조사한다. 그리고, 웨이퍼(W)가 존재하는 경우에는 반사광이 검출되고, 웨이퍼(W)가 존재하지 않는 경우에는 반사광이 검출되지 않는다고 하는 점에 기초해서, 웨이퍼(W)의 유무를 판정한다.
또한, 투과형 광센서를 광학적 검출기(112)로서 사용하는 경우에는, 관통 구멍(26)을 통과하는 수직선 상의 상하에 한 쌍의 발광기와 수광기를 설치하고, 수광기로 투광기의 광을 검출한 경우에는 웨이퍼(W)가 존재하지 않는다고 판정하고, 수광기로 투광기의 광을 검출하지 않는 경우에는 웨이퍼(W)가 존재한다고 판정한다.
또한, 판정부(122)는 광학적 검출기(112)로부터의 광의 검출에 기초해서, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 유무를 판정한다. 당연히, 반사형 광센서, 투과형 광센서와 적합한 판정을 행하도록 구성된 판정부(122)가 사용된다. 또한, 그 밖의 구성 요소에 대해서는, 제2 실시 형태와 마찬가지이므로, 동일한 참조 번호를 붙여서 그 설명을 생략한다.
제3 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법에 의하면, 광학적 검출기(112)를 사용해서, 용이하면서도 확실하게 오목부(24)로부터의 웨이퍼(W)의 탈리를 검출할 수 있다.
〔제4 실시 형태〕
도 12a 및 도 12b는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다. 도 12a는, 제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 구성을 도시한 단면도이며, 도 12b는, 제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 검출 개소를 도시한 평면도이다.
제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 검출기로서, 오목부(24)의 표면 높이를 검출하는 높이 검출기(113)를 사용한다. 높이 검출기(113)로서는, 거리계 등을 일례로서 들 수 있다. 거리계는 웨이퍼(W)의 표면에 데미지를 끼치지 않도록, 레이저보다도, 적외선을 사용한 거리계를 사용하는 것이 바람직하다. 오목부(24)의 표면 높이는 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 존재하면, 웨이퍼(W)의 두께분만큼 표면 높이가 높아지므로, 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)가 존재하지 않으면, 웨이퍼(W)의 존재하는 개소에 비해 웨이퍼(W)의 두께분만큼 표면 높이가 낮아진다. 이와 같이, 제4 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치 및 기판 탈리 검출 방법에서는, 오목부(24)의 표면 높이를 검출하고, 웨이퍼(W)의 두께를 이용해서 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 유무를 검출한다.
또한, 판정부(123)는 높이 검출기(113)에 의해 검출된 오목부(24)의 표면 높이에 기초해서, 웨이퍼(W)의 유무를 판정하는 연산 처리를 행하도록 구성된다.
또한, 그 밖의 구성 요소 및 그 기능에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 동일한 참조 부호를 붙여, 그 설명을 생략한다.
〔제5 실시 형태〕
도 13a 및 도 13b는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례를 도시한 도면이다. 도 13a는, 제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 구성을 도시한 단면도이며, 도 13b는, 제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치의 일례의 검출 개소를 도시한 평면도이다.
도 13a, 도 13b에 도시하는 바와 같이, 제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 검출 장치는, 검출기로서, 카메라 등의 촬상 소자(114)를 사용하고, 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를, 화상 처리에 의해 판정한다. 즉, 촬상 소자(114)에 의해 오목부(24)의 화상을 취득하고, 화상 처리부(124)에서 화상 처리를 행하고, 오목부(24) 상의 웨이퍼(W)의 유무, 즉 웨이퍼(W)가 오목부(24)로부터 탈리되어 있는지 여부의 판정을 행한다.
그 밖의 구성 요소 및 그 기능에 대해서는, 제1 실시 형태와 마찬가지이므로, 각 구성 요소에 동일한 참조 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.
제5 실시 형태에 따른 기판 탈리 장치 및 기판 탈리 방법에 의하면, 촬상 소자(114)를 사용해서, 직접 웨이퍼(W)의 오목부(24)로부터의 탈리를 검출할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시 형태로 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 추가할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 기판의 회전 테이블로부터의 탈리를 확실하게 검출할 수 있다.

Claims (30)

  1. 챔버 내에 수평하게 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 연속 회전시키고, 상기 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 기판 탈리 검출 장치이며,
    상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써, 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는 기판 탈리 판정 수단을 갖는, 기판 탈리 검출 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 표면에는, 둘레 방향을 따라서 상기 오목부가 복수 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 수단이 상기 오목부로부터의 상기 기판 탈리를 검출했을 때에, 상기 기판이 탈리된 상기 오목부의 위치를 특정하는 탈리 위치 특정 수단을 더 갖는, 기판 탈리 검출 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탈리 위치 특정 수단은, 상기 회전 테이블의 회전축의 회전 위치를 검출하는 인코더인, 기판 탈리 검출 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 수단은, 상기 오목부 상의 상기 기판의 온도를 검출하는 온도계를 갖고, 상기 기판의 유무에 의한 온도차에 기초해서 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도계는, 상기 회전 테이블과 이격되어 설치된 방사 온도계인, 기판 탈리 검출 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 방사 온도계는, 상기 관통 구멍과는 다른 개소의 온도를 검출하도록 설치되고, 상기 회전 테이블과 상기 기판의 방사율의 차이에 의한 온도차에 기초해서 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 회전 테이블의 하방에는, 히터가 설치되고,
    상기 방사 온도계는, 상기 관통 구멍의 온도를 검출하도록 설치되고, 상기 관통 구멍으로부터 검출되는 상기 히터 온도와, 상기 기판 온도의 온도차에 기초해서 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 수단은, 상기 오목부 내의 표면 높이를 검출하는 높이 검출 수단을 갖고, 상기 오목부 내의 표면 높이의 차이에 의해 상기 오목부 내에서의 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 높이 검출 수단은, 상기 회전 테이블 상에 이격되어 설치된 거리계인, 기판 탈리 검출 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 수단은, 상기 관통 구멍의 유무를 광학적으로 검출하는 광학적 검출 수단을 갖는, 기판 탈리 검출 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광학적 검출 수단은 투과형 광센서인, 기판 탈리 검출 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 광학적 검출 수단은 반사형 광센서인, 기판 탈리 검출 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 수단은, 상기 오목부를 촬상하는 촬상 수단과,
    상기 촬상 수단에 의해 촬상된 화상을 화상 처리하여 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정하는 화상 처리 수단을 갖는, 기판 탈리 검출 장치.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 상면에는, 상기 챔버의 내부가 시인 가능한 창이 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 수단은, 상기 챔버의 외부에 설치되고, 상기 창으로부터 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는, 기판 탈리 검출 장치.
  15. 챔버와,
    상기 챔버 내에 수평하게 설치되고, 표면에 기판 적재용의 오목부가 형성된 회전 테이블과,
    제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 기판 탈리 검출 장치를 구비한, 기판 처리 장치.
  16. 챔버 내에 수평하게 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 연속 회전시키고, 상기 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 사용되는 기판 탈리 검출 방법이며,
    상기 회전 테이블의 회전 중에, 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써, 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정하는 기판 탈리 판정 공정을 갖는, 기판 탈리 검출 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 회전 테이블의 표면에는, 둘레 방향을 따라서 상기 오목부가 복수 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 공정에서 상기 오목부로부터의 상기 기판 탈리를 검출했을 때에, 상기 기판이 탈리된 상기 오목부의 위치를 특정하는 탈리 위치 특정 공정을 더 갖는, 기판 탈리 검출 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 탈리 위치 특정 공정은, 상기 회전 테이블의 회전축의 회전 위치를 검출하는 인코더를 사용해서 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 공정은, 상기 오목부 상의 상기 기판의 온도를 검출하고, 상기 기판의 유무에 의한 온도차에 기초해서 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판의 온도는, 상기 회전 테이블과 이격되어 설치된 방사 온도계를 사용해서 검출하는, 기판 탈리 검출 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 방사 온도계는, 상기 관통 구멍과는 다른 개소의 온도를 검출하고, 상기 회전 테이블과 상기 기판의 방사율의 차이에 의한 온도차에 기초해서 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 회전 테이블의 하방에는, 히터가 설치되고,
    상기 방사 온도계는, 상기 관통 구멍의 온도를 검출하고, 상기 관통 구멍으로부터 검출되는 상기 히터 온도와, 상기 기판의 온도의 온도차에 기초해서 상기 기판의 유무를 판정하는, 기판 탈리 검출 방법.
  23. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 공정은, 상기 오목부 내의 표면 높이를 검출하고, 상기 오목부 내의 표면 높이의 차이에 의해 상기 오목부 내에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 오목부 내의 표면 높이의 검출은, 상기 회전 테이블 상에 이격되어 설치된 거리계를 사용해서 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  25. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부에는, 상기 기판을 상기 오목부 상에 이동 탑재할 때에 사용하는 전달용의 승강 핀을 관통시키는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 공정은, 상기 관통 구멍의 유무를 광학적으로 검출함으로써 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 유무의 광학적 검출은 투과형 광센서를 사용해서 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 관통 구멍의 유무의 광학적 검출은 반사형 광센서를 사용해서 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  28. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 탈리 판정 공정은, 상기 오목부를 촬상하고, 촬상된 화상을 화상 처리하여 상기 오목부 상에서의 상기 기판의 유무를 판정함으로써 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  29. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 상면에는, 상기 챔버의 내부가 시인 가능한 창이 형성되고,
    상기 기판 탈리 판정 공정은, 상기 챔버의 외부로부터, 상기 창을 통하여 상기 기판이 상기 오목부로부터 탈리된 것을 판정함으로써 행해지는, 기판 탈리 검출 방법.
  30. 챔버 내에 수평하게 설치된 회전 테이블의 표면에 형성된 기판 적재용의 오목부 상에 기판이 적재된 상태에서 상기 회전 테이블을 회전시키고, 상기 기판 처리를 행하는 기판 처리 공정과,
    제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 기판 탈리 검출 방법을 사용해서, 상기 기판 처리 중에 있어서의 상기 기판의 상기 오목부로부터의 탈리를 검출하는 기판 탈리 검출 공정과,
    상기 기판 탈리 검출 공정에서 상기 기판의 상기 오목부로부터의 탈리가 검출되었을 때에, 상기 회전 테이블의 회전을 정지시키고, 상기 기판 처리를 정지시키는, 기판 처리 방법.
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