KR20160115831A - 기판 유지 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20160115831A
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가즈타카 고바야시
히로시 가토
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가부시키가이샤 스크린 홀딩스
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Abstract

기판 처리 방법은, 기판을 수평으로 유지시키기 위한 기판 유지 방법으로서, 기판 반송 기구에 기판을 재치하는 재치 공정과, 스핀 베이스의 상면 주연부의 제 1 영역에 있어서, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 위치 결정 핀을 닫힘 상태로 하는 제 1 준비 공정과, 상기 스핀 베이스의 상면 주연부에 있어서의, 상기 제 1 영역과 둘레 방향으로 겹치지 않는 제 2 영역에, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 파지용 핀을 열림 상태로 하는 제 2 준비 공정과, 상기 재치 공정, 상기 제 1 준비 공정 및 상기 제 2 준비 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 이동시켜 상기 복수의 위치 결정 핀에 상기 기판의 주연부를 맞닿게 함으로써, 상기 기판을 위치 결정하는 위치 결정 공정과, 상기 위치 결정 공정 후에, 상기 복수의 파지용 핀을 닫힘 상태로 하고, 이로써 상기 기판을 상기 복수의 위치 결정 핀과 상기 복수의 파지용 핀으로 유지하는 기판 파지 공정과, 상기 기판 파지 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 상기 스핀 베이스의 상방으로부터 퇴피시키는 반송 기구 퇴피 공정을 포함한다.

Description

기판 유지 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE HOLDING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
이 발명은 스핀 베이스를 갖는 기판 유지 회전 장치에 기판을 유지시키는 방법, 및, 이 기판 유지 회전 장치와 기판 반송 기구를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 처리 대상의 기판에는 반도체 웨이퍼, 액정 표시 장치용 유리 기판, 플라즈마 디스플레이용 유리 기판, 포토 마스크용 기판, 광 디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광 자기 디스크용 기판, FED (Field Emission Display) 용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판 등의 각종 기판이 포함된다.
반도체 웨이퍼와 같은 기판을 처리하는 기판 처리 장치는, 크게 나누어 복수의 기판을 일괄하여 처리하는 배치형 처리 장치와, 처리실에서 처리 대상인 기판을 한 번에 1 장씩 처리하는 매엽형 처리 장치로 나눌 수 있다. 일반적인 매엽형 처리 장치에서는, 처리실 내에 있어서 1 장의 기판이 수평으로 유지되고, 처리 내용에 따라서 기판의 회전이나, 기판에 대한 처리액 공급이 행해진다.
매엽형 처리 장치는 스핀 척을 구비하고 있다. 스핀 척의 스핀 베이스의 상면에는 복수의 척 핀이 등간격으로 둘레 방향을 따라서 배치되어 있다. 개개의 척 핀은, 기판의 주연부에 접촉하는 닫힘 상태와, 기판의 주연부에 접촉하지 않는 열림 상태의 2 종류의 동작 상태를 전환할 수 있도록 형성되어 있다. 복수의 척 핀으로 기판을 수평 방향으로 끼움으로써, 스핀 척에 기판이 유지된다.
스핀 척에 대한 기판의 유지는 척 핀과 수평 지지 핀의 연계 동작에 의해서 행해진다. 스핀 척에 의한 기판 유지 동작의 일례는 일본 공개특허공보 2014-45028호에 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 2014-45028호에 있어서, 기판 처리 장치에 있어서의 스핀 척은, 원반상의 스핀 베이스와, 스핀 베이스의 상면 주연부에 있어서 기판의 외주 형상에 대응하는 원주를 따라서 간격을 두고 배치된 복수의 유지 베이스와, 스핀 베이스를 스핀 베이스의 중심을 통과하는 연직의 회전 축선 둘레로 회전시키는 스핀 모터를 구비한다. 유지 베이스는 기판을 그 하면으로부터 하방 지지하기 위한 수평 지지 핀과, 기판을 그 측면 방향으로부터 사이에 끼우기 위한 척 핀을 갖는다.
그러나, 일본 공개특허공보 2014-45028호에 있어서는, 기판을 그 측면으로부터 사이에 끼우기 위해서, 수평 지지 핀에 의해서 기판의 하부를 하방 지지하는 동작이 필요하다. 이 때문에, 수평 지지 핀 및 이것을 이동시키기 위한 기구가 필요해져, 기판 처리 장치의 소형화가 곤란해진다. 또, 기판을 사이에 끼우기 전에, 기판 하부를 수평 지지 핀에 재치 (載置) 하는 공정이 필수이기 때문에, 기판이 반송되고 나서 기판을 측면으로부터 사이에 끼울 때까지의 공정을 단시간에 실행하기가 곤란하다.
이들 수평 지지 핀이나 그 이동 기구를 형성하지 않고, 기판 유지 회전 기구 (스핀 척) 에 기판을 유지함에 있어서, 간편한 구성으로 기판을 수평 방향으로부터 사이에 끼우는 것이 요망되고 있다.
그래서, 이 발명의 목적은, 기판 유지 회전 기구에 기판을 유지함에 있어서, 높은 위치 결정 정밀도를 확보하면서, 간편한 구성으로 기판을 수평 방향으로부터 사이에 끼울 수 있는 기판 유지 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이 발명의 제 1 국면은, 기판을 수평으로 유지시키기 위한 기판 유지 방법으로서, 기판 반송 기구에 기판을 재치하는 재치 공정과, 스핀 베이스의 상면 주연부의 제 1 영역에 있어서, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 위치 결정 핀을 닫힘 상태로 하는 제 1 준비 공정과, 상기 스핀 베이스의 상면 주연부에 있어서의, 상기 제 1 영역과 둘레 방향으로 겹치지 않는 제 2 영역에, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 파지용 핀을 열림 상태로 하는 제 2 준비 공정과, 상기 재치 공정, 상기 제 1 준비 공정 및 제 2 준비 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 이동시켜 상기 복수의 위치 결정 핀에 상기 기판의 주연부를 맞닿게 함으로써, 상기 기판을 위치 결정하는 위치 결정 공정과, 상기 위치 결정 공정 후에, 상기 복수의 파지용 핀을 닫힘 상태로 하고, 이로써 상기 기판을 상기 복수의 위치 결정 핀과 상기 복수의 파지용 핀으로 유지하는 기판 파지 공정과, 상기 기판 파지 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 상기 스핀 베이스의 상방으로부터 퇴피시키는 반송 기구 퇴피 공정을 포함하는 기판 유지 방법을 제공한다.
이 방법에 의하면, 기판 반송 기구로부터 수평 지지 핀 등에 일단 기판을 재치하는 공정을 생략할 수 있다. 또, 위치 결정 핀을 미리 닫힘 상태로 해 두고, 이 닫힘 상태에 있어서의 위치 결정 핀의 위치가 스핀 베이스에 대한 기반의 위치 결정 기준이 되기 때문에 위치 결정 정밀도를 확보할 수 있다. 즉, 스핀 척에 의한 기판 유지에 있어서, 기판의 위치 결정 정밀도를 확보하면서 공정을 삭감할 수 있다.
또, 이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 복수의 위치 결정 핀이 배분 각도 180 도 이내에 걸치는 상기 제 1 영역에 배치되어 있다.
위치 결정 핀의 배분 각도가 180 도를 초과했을 경우, 본 발명에 있어서는 위치 결정 핀이 닫힘 상태로 되어 있기 때문에, 파지용 핀이 열림 상태인지 닫힘 상태인지에 관계없이, 위치 결정 핀에 기판을 맞닿게 하는 것이 실질적으로 곤란하다. 따라서, 이 방법과 같이, 복수의 위치 결정 핀은 배분 각도 180 도 이내의 범위로 배치되어 있음으로써 이러한 문제점을 회피할 수 있다.
또, 상기 복수의 위치 결정 핀이, 상기 제 2 준비 공정, 상기 위치 결정 공정, 상기 기판 파지 공정 및 상기 반송 기구 퇴피 공정 동안에도, 항상 닫힘 상태로 유지되어 있어도 된다.
이 방법에 의하면, 위치 결정 핀이 열림 상태와 닫힘 상태 사이에서 개폐 가능한 구성일 경우, 위치 결정 핀의 개폐 상태를 변화시키는 공정을 생략할 수 있게 된다.
이 발명의 제 2 국면은, 기판을 수평으로 유지 회전하기 위한 기판 유지 회전 장치와, 상기 기판을 반송하기 위한 기판 반송 기구를 포함하고, 상기 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치로서, 상기 기판 유지 회전 장치는, 회전축을 중심으로 회전 가능한 스핀 베이스와, 상기 스핀 베이스를 회전시키는 회전 구동 기구와, 상기 스핀 베이스의 상면 주연부의 제 1 영역에 있어서, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 위치 결정 핀과, 상기 스핀 베이스의 상면 주연부의, 상기 제 1 영역과 둘레 방향으로 겹치지 않는 제 2 영역에, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 파지용 핀과, 상기 복수의 파지용 핀을 닫힘 상태와 열림 상태 사이에서 전환하기 위한 파지용 핀 개폐 기구를 포함하고, 상기 기판 반송 기구, 상기 회전 구동 기구, 상기 파지용 핀 개폐 기구의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 구비하고 있는 기판 유지 회전 장치를 제공한다.
이 구성에 의하면, 일단 기판을 재치하기 위한 수평 지지 핀 등의 기구를 기판 유지 회전 장치의 구성에서 생략할 수 있다. 또, 위치 결정 핀을 미리 닫힘 상태로 해 두고, 이 닫힘 상태에 있어서의 위치 결정 핀의 위치가, 스핀 베이스에 대한 기판의 위치 결정 기준이 되기 때문에 위치 결정 정밀도를 확보할 수 있다. 즉, 스핀 척에 의한 기판 유지에 있어서, 기판의 위치 결정 정밀도를 확보하면서, 수평 지지 핀 등의 기구를 삭감할 수 있다.
또, 이 발명의 일 실시형태에서는, 상기 복수의 위치 결정 핀이 배분 각도 180 도 이내에 걸치는 상기 제 1 영역에 배치되어 있다.
위치 결정 핀의 배분 각도가 180 도를 초과했을 경우, 본 발명에 있어서는 위치 결정 핀이 닫힘 상태로 되어 있기 때문에, 파지용 핀이 열림 상태인지 닫힘 상태인지에 관계없이, 위치 결정 핀에 기판을 맞닿게 하는 것이 실질적으로 곤란하다. 따라서, 이 구성과 같이, 복수의 위치 결정 핀이 배분 각도 180 도 이내의 범위로 배치되어 있음으로써, 이러한 문제점을 회피할 수 있다.
상기 복수의 위치 결정 핀이 항상 닫힘 상태로 고정되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 위치 결정 핀은 닫힘 상태를 유지하면 되기 때문에, 예를 들어 열림 상태와 닫힘 상태를 전환하는 기구를 생략할 수 있다.
본 발명에 있어서의 전술한, 또는, 또 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조하여 다음에서 서술하는 실시형태의 설명에 의해서 밝혀진다.
도 1 은 이 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a 는 상기 기판 처리 장치에 있어서의 스핀 척의 평면도이다.
도 2b 는 상기 기판 처리 장치에 있어서의 스핀 척의 평면도이다.
도 3a 는 기판 처리 장치의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3b 는 상기 기판 처리 장치에 있어서 실행되는 기판 반입출 동작의 흐름을 나타내는 플로 차트이다.
도 4a 는 상기 플로 차트의 스텝 S1 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4b 는 상기 플로 차트의 스텝 S2 를 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4c 는 상기 플로 차트의 스텝 S3 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4d 는 상기 플로 차트의 스텝 S4 를 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4e 는 상기 플로 차트의 스텝 S5 를 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4f 는 상기 플로 차트의 스텝 S6 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4g 는 상기 플로 차트의 스텝 S7 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4h 는 상기 플로 챠트의 스텝 S8 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4i 는 상기 플로 차트의 스텝 S9 를 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 4j 는 상기 플로 차트의 스텝 S10 을 설명하기 위한 기판 처리 장치의 도면이다.
도 5 는 기판 반송 기구의 구성을 설명하기 위한 모식적인 사시도이다.
도 6 은 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치의 모식적인 측면도이다.
도 1 은, 이 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 기판 처리 장치 (1) 는 챔버 벽 (11) 에 둘러싸인 처리실 (10) 을 구비하고 있다. 처리실 (10) 은 스핀 척 (기판 유지 회전 장치) (2) 을 구비한다. 챔버 벽 (11) 의 측면에는 개구를 개폐할 수 있는 셔터부 (11A) 가 형성되어 있다. 도 5 에 나타내는 기판 반송 기구 (5) 의 핸드 기구 (6) 를 당해 개구를 통하여 진퇴시킬 수 있다.
기판 처리 장치 (1) 는 추가로 처리액 노즐 (15) 및/또는 가스 노즐 (16) 을 구비한다. 처리액 노즐 (15) 이나 가스 노즐 (16) 은 기판 처리시를 제외하고, 통상적으로는 퇴피 위치에 퇴피되어 있고, 기판 처리시에 도시하지 않은 이동 기구에 의해서 기판 (W) 상방의 소정 위치로 이동된다.
스핀 척 (2) 은 원반상의 스핀 베이스 (21) 와, 스핀 베이스 (21) 를 회전시키는 스핀 모터 (회전 구동 기구) (22) 를 구비하고 있다. 스핀 모터 (22) 는 스핀 베이스 (21) 의 하방에 배치되어 있다. 스핀 베이스 (21) 의 상면의 주연부에는 복수의 위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) 가 둘레 방향을 따라서 대략 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) 는 스핀 베이스 (21) 의 상면 주연부의 약 120 도 (180 도 이내의 소정 각도) 의 범위로 이루어지는 제 1 영역 (21B) (도 2a 참조) 에 배치되어 있다. 요컨대, 위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) 는 약 60 도 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 복수의 위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) (다음에서 서술하는 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C)) 의 배분 각도는 약 120 도 (180 도 이내의 소정 각도) 이다.
위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) 의 각각의 상부에는, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 이 당해 위치 결정 핀 토대부 (51A, 51B, 51C) 에 대해서 직경 방향으로 이동 가능 (또는 회전 가능) 하도록 형성되어 있다. 각 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 에는 제 1 척 개폐 유닛 (91) 이 접속되어 있다. 제 1 척 개폐 유닛 (91) 의 동력원으로는 전기 모터를 이용한 것, 전자석을 이용한 것 등 여러 가지 양태의 동력원을 적용할 수 있다. 제 1 척 개폐 유닛 (91) 에 의해서, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 은, 기판 (W) 의 주연부에 접촉하는 접촉 위치와, 접촉 위치보다 회전축선 L1 로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 이동된다. 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 이 접촉 위치에 있는 상태를 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 닫힘 위치라고 하고, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 이 개방 위치에 있는 상태를 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 열림 위치라고 한다.
스핀 베이스 (21) 의 상면의 주연부에는, 복수의 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 가 둘레 방향을 따라서 대략 등간격으로 배치되어 있다. 복수의 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 는, 스핀 베이스 (21) 의 상면 주연부의 약 120 도 (180 도 이내의 소정 각도) 의 범위로 이루어지는 제 2 영역 (21C) (도 2a 참조) 에 배치되어 있다. 제 2 영역 (21C) 은, 스핀 베이스 (21) 의 상면 주연부에 있어서, 제 1 영역 (21B) 과 둘레 방향으로 겹쳐 있지 않다.
요컨대, 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 는 약 60 도 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 복수의 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) (다음에서 서술하는 파지용 핀 (60A, 60B, 60C)) 의 배분 각도는 약 120 도 (180 도 이내의 소정 각도) 이다.
파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 의 각각의 상부에는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 당해 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 에 대해서 직경 방향으로 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 각 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에는 제 2 척 개폐 유닛 (파지용 핀 개폐 기구) (92) 이 접속되어 있다. 제 2 척 개폐 유닛 (92) 의 동력원으로는 전기 모터를 이용한 것, 전자석을 이용한 것 등 여러 가지 양태의 동력원을 적용할 수 있다. 제 2 척 개폐 유닛 (92) 에 의해서, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 은 기판 (W) 의 주연부에 접촉하는 접촉 위치와, 접촉 위치보다 회전축선 L1 로부터 떨어진 개방 위치 사이에서 이동된다. 이 실시형태에서는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 개방 위치는 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 개방 위치와, 회전축선 L1 을 중심으로 하는 원주 상에 있다. 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 접촉 위치에 있는 상태를 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 닫힘 위치라고 하고, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 개방 위치에 있는 상태를 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 열림 위치라고 한다.
또한, 도 1 에서는, 도면에서의 이해를 용이하게 하기 위해서, 위치 결정 핀 토대부, 위치 결정 핀, 파지용 핀 토대부, 파지용 핀에 대해서는 이들 모두를 도시하지 않고, 위치 결정 핀 (50B) 과, 그에 대응하는 위치 결정 핀 토대부 (51B) 와, 파지용 핀 (60B) 과, 그에 대응하는 파지용 핀 토대부 (61B) 만을 도시하고 있다. 후술하는 도 4a ∼ 도 4j 에 대해서도 동일하게 생략한다.
위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 각각은 기판 (W) 의 주연부 (둘레 단면(端面)) 에 맞닿도록 원주상으로 형성되고, 평면에서 보았을 때 원호상을 이루는 맞닿음부 (53A, 53B, 53C) 와, 당해 맞닿음부 (53A, 53B, 53C) 의 하부 경사 방향으로 연장되는 안내부 (52A, 52B, 52C) 를 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 은, 스핀 베이스 (21) 에 대해서, 기판 (W) 의 처리 상태에 관계없이 항상 닫힘 상태로 되도록 세팅되어 있다.
파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 각각은 기본적으로는 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 과 동일한 형상을 갖고 있다. 즉, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 각각은, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 과 마찬가지로, 기판 (W) 의 주연부 (둘레 단면) 에 맞닿도록 원주상으로 형성되고, 평면에서 보았을 때 원호상을 이루는 맞닿음부 (63A, 63B, 63C) 와, 당해 맞닿음부의 하부 경사 방향으로 연장되는 안내부 (62A, 62B, 62C) 를 갖고 있다. 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 은 핀 구동 기구 (64) 에 의해서 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 파지용 핀 토대부 (61A, 61B, 61C) 상에서 스핀 베이스 (21) 의 상면에 대해서 직경 방향으로 수평 이동한다. 열림 상태에서는 스핀 베이스 (21) 의 상면에 대해서 외주측 방향으로, 닫힘 상태에서는 스핀 베이스 (21) 의 상면에 대해서 약간 내주측 방향으로 수평 이동 (또는 회전) 한다.
도 2a 및 도 2b 는, 이 발명의 일 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 있어서의 스핀 척 (2) 의 평면도이다. 도 2a 에 있어서는, 복수의 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 모두가 닫힘 상태이고, 또한 복수의 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두가 열림 상태인 상태를 나타낸다. 도 2b 에 있어서는, 복수의 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 모두가 닫힘 상태이고, 또한 복수의 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두도 닫힘 상태인 상태를 나타낸다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 스핀 척 (2) 은 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 과, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 합계 2 종류의 핀을 갖고 있고, 본 실시형태에 있어서의 공정에서는 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 만이 열림 상태의 위치와 닫힘 상태의 위치로 변위된다.
도 3a 는, 기판 처리 장치 (1) 의 주요부의 전기적 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
기판 처리 장치 (1) 는 기판 처리 장치 (1) 의 동작을 제어하기 위한 제어부 (제어 유닛) (70) 를 구비하고 있다. 제어부 (70) 는 예를 들어 마이크로 컴퓨터를 사용하여 구성되어 있다. 제어부 (70) 는 CPU 등의 연산 유닛, 고정 메모리 디바이스, 하드 디스크 드라이브 등의 기억부 (80) 및 입출력 유닛을 갖고 있다. 기억 유닛에는 연산 유닛이 실행하는 프로그램이 기억되어 있다.
제어부 (70) 는 미리 정해진 프로그램에 따라서 스핀 모터 (22), 제 1 및 제 2 척 개폐 유닛 (91, 92), 기판 반송 기구 (5) 등의 동작을 제어한다.
도 3b 는, 이 발명의 실시형태에 관련된 기판 처리 장치 (1) 에 대해서 기판 (W) 을 처리실 (10) 에 반입하고 나서 반출할 때까지의 공정을 나타내는 플로 차트이다. 이하, 도 1 ∼ 도 3b 를 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관련된 공정을 설명한다.
먼저, 기판 (W) 이 처리실 (10) 에 반입되고 나서 처리실에서의 각종 처리를 할 수 있는 상태로 될 때까지의 각 공정 (S1 ∼ S6) 에 대해서 설명한다.
[스텝 S1]
도 4a 는, 스텝 S1 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다.
기판 반송 기구 (5) 의 장치 구성을 도 5 에 나타낸다. 기판 반송 기구 (5) 는 관절부 (67) 를 축과 수평 방향으로 자유롭게 굴곡하는 아암부 (68) 와, 아암부 (68) 에 연결되고, 기판 (W) 을 그 상부에 재치하는 핸드 기구 (6) 와, 관절부 (52), 아암부 (53) 및 핸드 기구 (6) 를 연직 방향으로 상하시키는 상하 구동 기구 (66) 를 구비하고 있다. 제어부 (70) (도 3a 참조) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여 연직 방향 (즉 수직 방향) 으로 핸드 기구 (6) 를 이동시킨다. 이들 이동에 있어서의 핸드 기구 (6) 의 위치는, 미리 더미 웨이퍼 등을 사용하여 이른바 티이칭 (교시) 에 의해서 정해지고, 기판 처리 장치 (1) 의 일련의 처리 공정 파라미터로서 기억부 (80) (도 3a 참조) 에 기억되어 있다.
제어부 (70) (도 3a 참조) 는, 각각의 공정에 따라서, 적의 적절한 핸드 기구 (6) 의 위치에 대한 지시를 기억부 (80) 로부터 기판 반송 기구 (5) 에 전달한다. 스텝 S1 에 있어서는, 기판 반송 기구 (5) 는 처리실 (10) 밖에 있어서 도시하지 않은 로더/언로더부로부터 기판 (W) 을 수취하고, 기판 (W) 을 핸드 기구 (6) 의 상부에 재치한다 (기판 재치 공정). 이 상태에서 스핀 척 (2) 의 상방으로 이동하고, 평면에서 보았을 때, 재치되어 있는 기판 (W) 의 중심이 스핀 척 (2) 의 중심부보다 약간 파지용 핀 (60B) 에 근접한 위치에서 핸드 기구 (6) 를 정지시킨다.
[스텝 S2]
도 4b 는, 스텝 S2 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S2 에 있어서는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두 열림 상태로 된다. 기판 처리 장치 (1) 에 있어서, 직전까지 기판 (W) 이 처리되어 있지 않은 경우에는, 개폐 센서 (도시하지 않음) 에 의해서, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 스핀 베이스 (21) 의 직경 방향의 외주측에 있는지의 여부가 조사된다. 그리고, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 스핀 베이스 (21) 의 직경 방향의 내주측에 있을 경우 (즉 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 닫힘 상태인 경우) 에는, 제어부 (70) 는 제 2 척 개폐 유닛 (92) 을 제어하여 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 을 열림 상태로 한다 (제 2 준비 공정). 기판 처리 장치 (1) 에 있어서, 직전까지 기판 (W) 이 처리된 경우에는, 당해 처리된 이전의 기판 (W) 이 반출되어 다음의 기판 (W) 이 반입될 때까지는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 은 이전의 기판 (W) 을 반출했을 때에 설정된 열림 상태로 유지되어 있기 때문에 다시 열림 상태로 할 필요는 없다.
[스텝 S3]
도 4c 는, 스텝 S3 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S3 에 있어서는, 제어부 (70) 는 제 1 척 개폐 유닛 (91) 을 제어하여, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 위치를 닫힘 상태로 하게 한다 (제 1 준비 공정). 스핀 베이스 (21) 에 대한, 닫힘 상태에 있어서의 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 위치는, 후술하는 스텝 S6 에 있어서, 기판 (W) 이 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 의해서 파지되었을 때, 기판 (W) 의 중심 위치와 스핀 베이스 (21) 의 회전축선이 교차하도록 설정되어 있다. 이 기판 처리예에 있어서는, 이후, 기판 (W) 의 반출 직전까지 스핀 베이스 (21) 에 대한 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 위치는 변위되지 않는다. 또한, 본 기판 처리예에 있어서는, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 을 스핀 베이스 (21) 에 대해서 변위시킬 필요는 없기 때문에, 위치 결정 핀 구동 기구 (54A, 54B, 54C) 를 생략한 장치 구성으로 해도 된다. 또한, 본 기판 처리예에 있어서는, 스텝 S1 의 단계에서 이미 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 위치는 닫힘 상태로 되어 있기 때문에, 스텝 S1 에서 스텝 S2 에 걸쳐서 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 위치에 변화는 없다.
[스텝 S4]
도 4d 는, 스텝 S4 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S4 에 있어서는, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 에 기판 (W) 을 맞닿게 한다. 보다 상세하게는, 제어부 (70) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여 핸드 기구 (6) 를 하강시키고, 이로써 핸드 기구 (6) 에 재치된 기판 (W) 의 주연부 (둘레 단면) 를 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 안내부 (52A, 52B, 52C) 및 파지용 핀의 안내부 (62A, 62B, 62C) 에 맞닿게 한다. 이로써, 기판 (W) 의 주연부 (둘레 단면) 를 위치 결정할 수 있다 (위치 결정 공정).
[스텝 S5]
도 4e 는, 스텝 S5 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S5 에 있어서는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두가 열림 상태에서 닫힘 상태로 이동된다. 바꾸어 말하면, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두가 스핀 베이스 (21) 의 중심을 향한 직경 방향으로 소정 거리 이동한다. 이 이동에 의해서, 기판 (W) 의 주연부는 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 안내부 (52A, 52B, 52C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 안내부 (62A, 62B, 62C) 의 경사면을 따라서 이동된다. 당해 이동은 기판 (W) 이 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 맞닿음부 (53A, 53B, 53C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 맞닿음부 (63A, 63B, 63C) 에 부딪칠 때까지 계속된다. 그 결과, 스핀 척 (2) 상에서, 기판 (W) 이 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 의해서 끼워지는 형태가 된다.
여기서, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 닫힘 상태에 있어서의 스핀 베이스 (21) 상의 위치는, 스핀 베이스 (21) 상의 기판 (W) 을 정확하게 위치 결정하는 목적에서 조정되고 있다. 바꾸어 말하면, 기판 (W) 의 둘레면부 (둘레 단면) 가 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 맞닿음부 (53A, 53B, 53C) 와 맞닿은 상태에 있어서는, 기판 (W) 의 중심과 스핀 베이스 (21) 의 중심이 일치하도록 조정되고 있다. 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 은 이러한 목적을 갖기 때문에, 닫힘 상태에 있어서 스핀 베이스 (21) 상에서의 상대 위치가 변화되지 않는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 은, 닫힘 상태에 있어서 스핀 베이스 (21) 상에서 이른바 위치 「클리어런스」가 적은 것이 바람직하다.
한편으로, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 대해서는, 닫힘 상태에 있어서의 스핀 베이스 (21) 에 대한 상대 위치가, 스프링 기구 등을 내장함으로써, 약간의 위치 「클리어런스」를 갖게 하도록 되어 있다. 스텝 S5 가 완료된 시점에서, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 맞닿음부 (63A, 63B, 63C) 가 기판 (W) 의 주연부 (둘레 단면) 에 대해서 스핀 척 (2) 의 중심을 향하는 직경 방향의 소정의 조임력이 전달되는 상태로 되어 있는 것이 바람직하다. 바꾸어 말하면, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 대해서는, 닫힘 상태의 위치가 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 에 비해서, 약간 스핀 베이스 (21) 의 중심 쪽에 가깝게 설정되어 있고, 또한, 닫힘 상태에 있어서도, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 이 스핀 베이스 (21) 의 직경 방향으로 약간 이동할 수 있는 클리어런스를 갖는 것이, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 파지용 핀이 완수하는 역할상에서 볼 때 바람직하다.
[스텝 S6]
도 4f 는, 스텝 S6 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S6 에 있어서는, 제어부 (70) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여, 핸드 기구 (6) 를 기판 (W) 의 하면으로부터 퇴피시킨다 (반송 기구 퇴피 공정). 핸드 기구 (6) 가 기판 (W) 의 하면으로부터 퇴피하면, 기판 (W) 은 스핀 베이스 (21) 의 상방에서 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 의해서 끼워진 상태로 된다. 그 후, 핸드 기구 (6) 를 포함하여, 기판 반송 기구 (5) 전체가 챔버 벽 (11) 상의 셔터부 (11A) 를 통과하여 처리실 (10) 로부터 퇴피한다.
[스텝 S7]
도 4g 는, 스텝 S7 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S7 에서는, 제어부 (70) 가 기억부 (80) 로부터 판독 출력한 레시피에 따라서 기판 (W) 의 각종 기판 처리가 행해진다. 여기서의 기판 처리의 예로는, 기판 (W) 의 에칭, 세정, 건조 등을 들 수 있다. 기판 처리에 있어서는, 제어부 (70) 는 레시피에 기초하여 처리액 노즐 (15) 로부터 소정의 처리액을 토출시키고, 가스 노즐 (16) 로부터 소정의 처리 가스를 토출시키며, 또한 기판 (W) 을 레시피에 기초한 소정의 회전수로 회전시킨다.
다음으로, 기판 (W) 의 처리가 종료된 후, 기판 (W) 이 기판 반송 기구 (5) 의 핸드 기구 (6) 에 건네어져 처리실 (10) 로부터 반출될 때까지의 공정 (S8 ∼ S11) 에 대해서 설명한다.
[스텝 S8]
도 4h 는, 스텝 S8 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다. 스텝 S8 에 있어서는, 제어부 (70) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여, 챔버 벽 (11) 상의 셔터부 (11A) 를 통과하여 기판 (W) 을 재치하고 있지 않은 핸드 기구 (6) 가 처리실 (10) 에 진입한다.
이어서, 제어부 (70) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 에 의해서 끼워져 있는 기판 (W) 의 하면과, 스핀 베이스 (21) 의 상면 사이의 소정 위치로 핸드 기구 (6) 를 이동시키고, 핸드 기구 (6) 의 상면과 기판 (W) 의 하면이 거의 접하는 위치까지 핸드 기구 (6) 를 상승시킨다.
[스텝 S9]
도 4i 는, 스텝 S9 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다.
스텝 S9 에서는, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 모두를 열림 상태로 한다. 이로써, 기판 (W) 은 자체의 자중에 의해서, 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 의 안내부 (62A, 62B, 62C) 및 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 의 안내부 (52A, 52B, 52C) 를 따라서 하방으로 이동한다. 그 결과, 기판 (W) 의 하면이 핸드 기구 (6) 의 상면과 접촉한다. 그 결과, 기판 (W) 의 하면이 핸드 기구 (6) 의 상면에 의해서 하방 지지된 상태로 된다. 이로써, 기판 (W) 이 핸드 기구 (6) 에 건네진다.
[스텝 S10]
도 4j 는, 스텝 S10 에 있어서의 스핀 척 (2) 과 기판 (W) 의 관계를 설명하기 위한 스핀 척 (2) 의 측면도이다.
스텝 S10 에서는, 제어부 (70) 는 기판 반송 기구 (5) 를 제어하여, 핸드 기구 (6) 를 스핀 척 (2) 에 대해서 연직 상방으로 이동시킨다. 이로써, 기판 (W) 의 하면이 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 과의 접촉을 끊고, 핸드 기구 (6) 만에 의해서 하방 지지된 상태가 실현된다. 핸드 기구 (6) 의 하면이 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 보다 상방으로 된 후, 핸드 기구 (6) 가 수평 이동에 의해서 스핀 베이스 (21) 의 상방으로부터 퇴피한다. 그 후, 핸드 기구 (6) 는 재치한 기판 (W) 을 도시하지 않은 로더/언로더부에 건넨다.
본 발명의 실시형태의 설명은 이상이지만, 본 발명은 추가로 다른 형태로 실시할 수도 있다.
예를 들어, 상기 설명한 실시형태에 있어서는, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 은, 스핀 베이스 (21) 의 직경 방향으로 이동함으로써 닫힘 상태 또는 열림 상태를 실현하는 구성으로 되어 있다. 그러나, 열림 상태 또는 닫힘 상태를 실현하는 구성으로는, 이 밖에도 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 을 연직 방향으로 세워 접한 상태와 연직 경사 방향으로 세워 접한 상태로 전환함으로써 개폐 상태를 전환하는 형태나, 위치 결정 핀 (50A, 50B, 50C) 및 파지용 핀 (60A, 60B, 60C) 을 자전시켜 기판 (W) 과의 맞닿음 상태를 변화시킴으로써 개폐 상태를 전환하는 형태 등을 채용해도 된다.
도 6 에, 다른 형태에 관련된 기판 처리 장치 (101) 의 모식적인 측면도를 나타낸다. 기판 처리 장치 (101) 는, 도시하지 않은 기판 반송 기구의 도시하지 않은 핸드 기구를 진퇴시키기 위한 셔터부 (111A) 를 구비한 챔버 벽 (111) 에 둘러싸인 처리 공간을 구비하고 있다. 당해 수용 공간에는, 스핀 척 (102), 처리액을 공급하기 위한 처리액 노즐 (115), 가스를 공급하기 위한 가스 노즐 (116) 등이 수용되어 있다. 스핀 베이스 (121) 는 원반상의 상부 플레이트 (121A) 를 갖고 있다. 상부 플레이트 (121A) 의 주연부에는 복수의 척 핀 (130) 이 대략 등각도 간격으로 배치되어 있다. 각각의 척 핀 (130) 은, 스핀 베이스 (121) 의 상부 플레이트 (121A) 에 고정 설치된 토대부 (131) 와, 토대부 (131) 의 상방에 접속되어 척 핀 (130) 의 연직 경사 상방향으로 연장되는 안내부 (132) 와, 안내부 (132) 에 접속되어 연직으로 형성된 맞닿음부 (133) 와, 토대부 (131) 에 대해서 안내부 (132) 및 맞닿음부 (133) 를 이동시킴으로써 척 핀 (130) 을 열림 상태와 닫힘 상태로 전환하기 위한 도시하지 않은 척 핀 구동 기구를 갖는다. 상부 플레이트 (121A) 의 내주부측에는 대략 등각도 간격으로 복수의 수평 지지 핀 (140) 이 배치되어 있다. 이들 수평 지지 핀 (140) 은 수평 지지 핀 구동 기구 (141) 에 의해서 상부 플레이트 (121A) 에 대해서 연직 방향으로 상하 가능하다.
본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명해 왔지만, 이것들은 본 발명의 기술적 내용을 명확하게 하기 위해서 사용된 구체예에 지나지 않고, 본 발명은 이들 구체예에 한정되어 해석되어야 하는 것은 아니고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 한정된다.
이 출원은 2015년 3월 27일에 일본국 특허청에 제출된 일본 특허출원 2015-066241호 및 2016년 1월 25일에 일본국 특허청에 제출된 일본 특허출원 2016-11694호에 각각 대응하고, 이들 출원의 전체 개시는 여기에 인용에 의해서 포함되는 것으로 한다.

Claims (6)

  1. 기판을 수평으로 유지시키기 위한 기판 유지 방법으로서,
    기판 반송 기구에 기판을 재치하는 재치 공정과,
    스핀 베이스의 상면 주연부의 제 1 영역에 있어서, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 위치 결정 핀을 닫힘 상태로 하는 제 1 준비 공정과,
    상기 스핀 베이스의 상면 주연부에 있어서의, 상기 제 1 영역과 둘레 방향으로 겹치지 않는 제 2 영역에, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 파지용 핀을 열림 상태로 하는 제 2 준비 공정과,
    상기 재치 공정, 상기 제 1 준비 공정 및 상기 제 2 준비 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 이동시켜 상기 복수의 위치 결정 핀에 상기 기판의 주연부를 맞닿게 함으로써, 상기 기판을 위치 결정하는 위치 결정 공정과,
    상기 위치 결정 공정 후에, 상기 복수의 파지용 핀을 닫힘 상태로 하고, 이로써 상기 기판을 상기 복수의 위치 결정 핀과 상기 복수의 파지용 핀으로 유지하는 기판 파지 공정과,
    상기 기판 파지 공정 후에, 상기 기판 반송 기구를 상기 스핀 베이스의 상방으로부터 퇴피시키는 반송 기구 퇴피 공정을 포함하는, 기판 유지 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 핀이 배분 각도 180 도 이내에 걸치는 상기 제 1 영역에 배치되어 있는, 기판 유지 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 핀이, 상기 제 2 준비 공정, 상기 위치 결정 공정, 상기 기판 파지 공정 및 상기 반송 기구 퇴피 공정 동안에도 항상 닫힘 상태로 유지되어 있는, 기판 유지 방법.
  4. 기판을 수평으로 유지 회전하기 위한 기판 유지 회전 장치와, 상기 기판을 반송하기 위한 기판 반송 기구를 포함하고, 상기 기판을 처리하기 위한 기판 처리 장치로서,
    상기 기판 유지 회전 장치는,
    회전축을 중심으로 회전 가능한 스핀 베이스와,
    상기 스핀 베이스를 회전시키는 회전 구동 기구와,
    상기 스핀 베이스의 상면 주연부의 제 1 영역에 있어서, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 위치 결정 핀과,
    상기 스핀 베이스의 상면 주연부의, 상기 제 1 영역과 둘레 방향으로 겹치지 않는 제 2 영역에, 둘레 방향을 따라서 배치된 복수의 파지용 핀과,
    상기 복수의 파지용 핀을 닫힘 상태와 열림 상태 사이에서 전환하기 위한 파지용 핀 개폐 기구를 포함하고,
    상기 기판 반송 기구, 상기 회전 구동 기구, 상기 파지용 핀 개폐 기구의 동작을 제어하기 위한 제어 유닛을 추가로 구비하고 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 핀이 배분 각도 180 도 이내에 걸치는 상기 제 1 영역에 배치되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 위치 결정 핀이 항상 닫힘 상태로 유지되어 있는, 기판 처리 장치.
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