TW201515134A - 基板脫離檢測裝置及基板脫離檢測方法，以及使用此等之基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種可旋轉狀態檢測裝置，可檢測當腔室內所具備之旋轉台的表面形成之基板載置用凹部載置有基板W之時，即便使得該旋轉台旋轉，該基板也不會從該凹部飛出之狀態。 該可旋轉狀態檢測裝置具有可旋轉狀態檢測機構，可對於當該基板載置於該凹部上之時，該基板端部之表面高度成為該旋轉台可開始旋轉之既定值以下進行檢測。

Description

基板脫離檢測裝置及基板脫離檢測方法，以及使用此等之基板處理裝 置及基板處理方法
本發明係關於一種基板脫離檢測裝置及基板脫離檢測方法、以及使用此等之基板處理裝置及基板處理方法。
以往，如日本特開平9-115994號公報所揭示般，已知在將晶圓載置於平台(platen)上、並以可使得晶圓周緣部對平台進行抵壓的夾環來夾持之狀態下進行離子佈植之離子佈植裝置中，具備感測夾具位移之位移感測機構以認知晶圓重疊保持等之異常。
此外，如日本特開2011-111651號公報所揭示般，在被處理物載置於旋轉台上進行處理之氣相成長裝置中，旋轉台以及支撐旋轉台之旋轉台支撐部以不同原料製作，當熱膨脹係數之差造成高溫時旋轉台相對於旋轉台支撐部之位置出現改變而發生不一致的情況下，將此不一致以位偏方式感測，當位偏在既定範圍以上之時乃進行警告或是停止裝置。
另一方面，已知有一種成膜裝置，係於腔室內設置旋轉台，於旋轉台之表面設置圓形凹陷狀之袋部，於相關袋部上載置著晶圓之狀態下使得旋轉台進行旋轉，當晶圓依序通過在圓圓周方向上分離設置之複數處理區域之際，對處理區域內供給原料氣體，利用原子沉積法(ALD法，Atomic Layer Deposition)或是分子沉積法(MLD法，Molecular Layer Deposition)來進行成膜。
採用ALD法或是MLD法之成膜裝置(以下稱為「ALD成膜裝置」)，基於成膜均一性之觀點，並無法使用固定機構而利用爪等將晶圓夾持到袋部(因為爪會被覆晶圓之一部分)。此外，雖非上述氣相成長裝置程度者，但由於腔室內被加熱到高溫，故將晶圓搬入腔室內之際，由於雰圍會從常溫急驟變化為高溫，常會發生晶圓在袋部上翹曲之現象。此外，於ALD成膜裝置，為了進行成膜必須使得旋轉台旋轉，故搬入晶圓而在晶圓之翹曲受到控制之狀態下使得旋轉台旋轉來開始成膜，但在不慎未充分控制翹曲的狀態下開始旋轉之情況，晶圓會從袋部脫離。進而，即便是晶圓翹曲以外任何異常也有可能使得晶圓從旋轉中的旋轉台脫離。於相關情況，若未能迅速檢測晶圓之脫離，則旋轉台會在晶圓脫離的狀態下持續旋轉，或損及腔室內各種零件、或對於未脫離的其他晶圓造成損傷。
另一方面，上述專利文獻1所記載之發明，由於乃關於具有夾具機構之基板處理裝置的發明，而無法適用於ALD成膜裝置。此外，專利文獻2所記載之發明，由於乃檢測旋轉台對於旋轉支撐台之位偏的發明，而無法解決上述課題。
是以，本發明之實施形態係提供一種基板脫離檢測裝置，當使用使得旋轉台旋轉而進行基板處理之基板處理裝置的情況，可監視、檢測基板處理中相對於旋轉台之脫離。
本發明之一態樣之基板脫離檢測裝置，係於基板處理裝置所使用者，該基板處理裝置係在大致水平地設置於腔室內的旋轉台表面所形成之基板載置用凹部上載置著基板之狀態下使得該旋轉台連續旋轉，而進行該基板之處理；該基板脫離檢測裝置具有基板脫離判定機構，藉由在該旋轉台之旋轉中對於該凹部上有無該基板進行判定，來判定該基板是否從該凹部脫離。
本發明之其他態樣之基板處理裝置，具有：腔室；旋轉台，係大致水平地設置於該腔室內，於表面形成有基板載置用凹部；以及基板脫離判定機構，係於該旋轉台之旋轉中判定該凹部上有無該基板，以判定該基板是否 從該凹部脫離。
本發明之其他態樣之基板脫離檢測方法，係於基板處理裝置所使用者，該基板處理裝置係在大致水平地設置於腔室內的旋轉台表面所形成之基板載置用凹部上載置著基板之狀態下使得該旋轉台連續旋轉，而進行該基板之處理。
該基板脫離檢測方法具有基板脫離判定步驟，係於該旋轉台之旋轉中判定該凹部上有無該基板，以判定該基板是否從該凹部脫離。
1‧‧‧腔室
2‧‧‧旋轉台
4‧‧‧凸狀部
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧蓋構件
10‧‧‧搬送臂
11‧‧‧旋轉台
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
15‧‧‧搬送口
16‧‧‧窗
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧馬達
24‧‧‧凹部
25‧‧‧編碼器
26‧‧‧貫通孔
31,32‧‧‧反應氣體噴嘴
31a,32a‧‧‧氣體導入埠
33‧‧‧氣體噴出孔
41,42‧‧‧分離氣體噴嘴
41a,42a‧‧‧氣體導入埠
42h‧‧‧氣體噴出孔
43‧‧‧溝槽部
45‧‧‧天花板面
46‧‧‧彎曲部
50‧‧‧間隙
51‧‧‧分離氣體供給管
52‧‧‧空間
71‧‧‧蓋構件
71a‧‧‧內側構件
71b‧‧‧外側構件
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
80‧‧‧升降機構
81‧‧‧升降銷
92a‧‧‧氣體導入埠
100‧‧‧控制部
101‧‧‧記憶部
102‧‧‧媒體
110‧‧‧檢測器
111‧‧‧放射溫度計
112‧‧‧光學檢測器
113‧‧‧高度檢測器
114‧‧‧攝像元件
120‧‧‧判定部
121,122,123‧‧‧判定部
124‧‧‧畫像處理部
481,482‧‧‧空間
610‧‧‧第1排氣口
620‧‧‧第2排氣口
630‧‧‧排氣管
640‧‧‧真空泵
650‧‧‧壓力控制器
C‧‧‧中心區域
D‧‧‧分離區域
E1‧‧‧第1排氣區域
E2‧‧‧第2排氣區域
H‧‧‧分離空間
h1‧‧‧高度
P1‧‧‧第1處理區域
P2‧‧‧第2處理區域
TP‧‧‧溫度測定點
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示本發明之實施形態之基板脫離檢測裝置以及使用其之基板處理裝置之一例的構成圖。
圖2係本發明之實施形態之基板處理裝置之內部構造之立體圖。
圖3係本發明之實施形態之基板處理裝置之內部構造之俯視圖。
圖4係沿著本發明之實施形態之基板處理裝置之旋轉台之同心圓的截面圖。
圖5係顯示本發明之實施形態之基板處理裝置之腔室設有天花板面之區域的截面圖。
圖6A~6D係針對本發明之實施形態之晶圓脫離檢測裝置所檢測之晶圓脫離之說明圖。
圖7係顯示本發明之實施形態1之基板脫離檢測裝置之構成圖。
圖8A以及8B係實施形態1之基板脫離檢測裝置之放射溫度檢測與脫離判定之說明圖。
圖9A以及9B係顯示本發明之實施形態2之基板脫離檢測裝置之一例之圖。
圖10係顯示實施形態2之基板脫離檢測裝置之判定部所進行之基板脫離判定步驟一例之圖。
圖11A以及11B係顯示本發明之實施形態3之基板脫離檢測裝置之一例之圖。
圖12A以及12B係顯示本發明之實施形態4之基板脫離檢測裝置之一 例之圖。
圖13A以及13B係顯示本發明之實施形態5之基板脫離檢測裝置之一例之圖。
以下，參見圖式來說明實施本發明之形態。
圖1係顯示本發明之實施形態之基板脫離檢測裝置以及使用其之基板處理裝置之一例之構成圖。此外，圖2乃適用本發明之實施形態之基板剝離檢測裝置的基板處理裝置內部構造之立體圖，圖3乃適用本發明之實施形態之基板剝離檢測裝置的基板處理裝置內部構造的俯視圖。
此外，基板處理裝置只要是一邊使得旋轉台旋轉一邊進行基板處理的裝置即可，可適用各種基板處理裝置，本實施形態中，舉出基板處理裝置係以成膜裝置方式所構成之例來說明。
參見圖1~圖3，成膜裝置具備有：扁平腔室1，具有大致圓形的平面形狀；旋轉台2，設置於此腔室1內，在腔室1之中心具有旋轉中心。腔室1乃用以收容成為處理對象的基板，而對基板進行成膜處理的容器。如圖1所示般，腔室1具有頂板11與容器本體12。容器本體12具有有底的圓筒形狀。頂板11係以相對於容器本體12之上面可經由例如O型環等密封構件13而氣密性裝卸地受到配置。
於頂板11之一部分形成有窗16。窗16例如設有石英玻璃而可從腔室1之外部來視讀內部。
此外，腔室1亦可具有連接於真空泵640之排氣口610，而構成為可進行真空排氣之真空容器。
旋轉台2乃用以載置基板之載置台。旋轉台2於表面具有圓形凹陷狀之凹部24，將基板支撐於凹部24上。圖1中顯示半導體晶圓W作為基板載置於凹部24上之狀態。基板未必限定於半導體晶圓W，以下在基板方面舉出使用半導體晶圓W(以下稱為「晶圓」)之例來說明。
旋轉台2例如由石英所製作，中心部固定於圓筒形狀之核心部21。核心部21固定於朝鉛直方向上延伸之旋轉軸22之上端。旋轉軸22貫通腔室1之底 部14，其下端裝設於繞旋轉軸22(圖1)鉛直軸來旋轉之馬達23。旋轉軸22以及馬達23被收納於上面開口之筒狀盒體20內。此盒體20設置於上面之凸緣部分係氣密地裝設於腔室1之底部14下面，維持著盒體20之內部雰圍與外部雰圍之氣密狀態。
此外，馬達23設有編碼器25，以可檢測旋轉軸22之旋轉角度的方式所構成。本實施形態之基板脫離檢測裝置，做為特定從旋轉台2上之凹部24脫離之晶圓W位置的脫離位置特定機構係使用編碼器25。
於頂板11之窗16之上方設有檢測器110。檢測器110乃用以檢測晶圓W是否存在於旋轉台2之凹部24上的機構。檢測器110只要可檢測晶圓W有無在凹部24上者，可使用各種檢測器110。例如，檢測器110亦可為放射溫度計，於此情況，可基於晶圓W存在於凹部24上之情況與未存在之情況的溫差來檢測有無晶圓W。此外，當晶圓W有無在凹部24上係以凹部24表面之高度來檢測之情況，檢測器110係使用距離計等高度檢測器。如此般，可因應於檢測方法來適宜變更檢測器110。此外，針對此點之具體內容將於後述。
判定部120乃基於檢測器110所檢測之情報，判定凹部24上是否存在有晶圓W之機構，視必要性來設置。判定部120亦可依據所使用之檢測器110之種類來選擇適切的判定機構。例如，判定部120可具有CPU(Central Processing Unit，中央處理裝置)、記憶體，以由程式動作之微電腦、基於特定用途而設計、製造之積體電路的ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等運算處理機構來構成。
此外，判定部120接收來自編碼器25之訊號，當檢測出晶圓W之脫離時，判斷哪個晶圓W從凹部24脫離。判定部120若判定晶圓W從凹部24脫離，則將脫離檢測訊號輸出至控制部100。
此外，以檢測器110與判定部120來構成對晶圓W是否脫離凹部24進行判定之脫離判定機構。進而，以檢測器110、判定部120以及編碼器25來構成本實施形態之基板脫離檢測裝置。
控制部100乃用以控制成膜裝置全體之控制機構，可為電腦所構成之運算處理機構。當控制部100從判定部120或是檢測器110接收脫離檢測訊號，則進行使得旋轉台2之旋轉停止之控制。藉此，當晶圓W從凹部24脫離之情 況可迅速地停止旋轉台2之旋轉，儘可能避免晶圓W損傷腔室1之內部或是損傷其他晶圓W。
此外，於控制部100之記憶體內儲存有程式，用以在成膜裝置實施包含在控制部100之控制下基於晶圓W來自脫離檢測裝置之脫離檢測之旋轉台2之旋轉停止的既定成膜方法。此程式係以實行包含脫離檢測時之旋轉台2之旋轉停止處理的既定成膜方法之方式組設步驟群，儲存於硬碟、光碟、光磁碟、記憶卡、軟碟等媒體102中，從既定讀取裝置讀入記憶部101而安裝於控制部100內。
其次，以圖2~圖5針對成膜裝置之構成做更詳細說明。
如圖2以及圖3所示般，於旋轉台2之表面，沿著旋轉方向(圓周方向)設置有圓形狀凹部24，用以載置複數(圖示例為5片)基板之半導體晶圓W。此外圖3中基於說明方便起見僅於1個凹部24顯示晶圓W。此凹部24具有較晶圓W之直徑稍微大例如4mm之內徑、以及和晶圓W厚度大致相等或是較晶圓W之厚度來得深之深度。從而，若晶圓W收容於凹部24，則晶圓W表面會和旋轉台2表面(未載置晶圓W之區域)成為相同高度或是晶圓W表面會較旋轉台2表面來得低。凹部24之深度較晶圓W之厚度來得深之情況下，由於過深會影響成膜，故以在晶圓W厚度之3倍程度的深度以內為佳。於凹部24之底面形成有使得支撐晶圓W內面而對晶圓W進行升降之例如3根升降銷能貫通之貫通孔(均未圖示)。
圖2以及圖3乃說明腔室1內構造之圖，基於說明方便起見，省略頂板11之圖示。如圖2以及圖3所示般，於旋轉台2之上方處，分別例如由石英所構成之反應氣體噴嘴31、反應氣體噴嘴32以及分離氣體噴嘴41、42在腔室1之圓周方向(旋轉台2之旋轉方向(圖3之箭頭A))相互保持間隔而配置著。圖示例當中，從後述搬送口15繞順時鐘(旋轉台2之旋轉方向)依序配置著分離氣體噴嘴41、反應氣體噴嘴31、分離氣體噴嘴42、以及反應氣體噴嘴32。此等噴嘴31、32、41、42藉由將各噴嘴31、32、41、42之基端部的氣體導入埠92a、31a、32a、41a、42a(圖3)固定於容器本體12之外周壁，而從腔室1之外周壁導入腔室1內，並以沿著容器本體12之半徑方向相對於旋轉台2做 水平延伸的方式被安裝著。
反應氣體噴嘴31係經由未圖示之配管以及流量控制器等而連接於第1反應氣體之供給源(未圖示)。反應氣體噴嘴32係經由未圖示之配管以及流量控制器等而連接於第2反應氣體之供給源(未圖示)。分離氣體噴嘴41、42均經由未圖示之配管以及流量控制閥等而連接於做為分離氣體例如氮(N2)氣體之供給源(未圖示)。
於反應氣體噴嘴31、32處，朝旋轉台2開口之複數氣體噴出孔33係沿著反應氣體噴嘴31、32之長度方向以例如10mm之間隔配置排列著。反應氣體噴嘴31之下方區域成為用以將第1反應氣體吸附於晶圓W之第1處理區域P1。反應氣體噴嘴32之下方區域成為使得在第1處理區域P1吸附於晶圓W之第1反應氣體與第2反應氣體進行反應之第2處理區域P2。
參見圖2以及圖3，於腔室1內設有2個凸狀部4。凸狀部4為了和分離氣體噴嘴41、42一同構成分離區域D，而如後述般以朝向旋轉台2突出的方式安裝於頂板11之內面。此外，凸狀部4具有頂部被切斷為圓弧狀之扇型平面形狀，於本實施形態，內圓弧連結於突出部5(後述)，外圓弧沿著腔室1之容器本體12內周面而配置著。
圖4顯示從反應氣體噴嘴31到反應氣體噴嘴32為止沿著旋轉台2之同心圓之腔室1截面。如圖示般，由於頂板11之內面安裝著凸狀部4，故腔室1內存在著做為凸狀部4下面之平坦的低天花板面44(第1天花板面)以及位於此天花板面44之圓周方向兩側而較天花板面44來得高之天花板面45(第2天花板面)。天花板面44具有頂部被切斷為圓弧狀之扇型平面形狀。此外，如圖示般，凸狀部4在圓周方向中央處形成有在半徑方向上延伸而形成之溝槽部43，分離氣體噴嘴42被收容於溝槽部43內。另一凸狀部4也同樣地形成有溝槽部43，於該處收容著分離氣體噴嘴41。此外，於高天花板面45之下方空間分別設置有反應氣體噴嘴31、32。此等反應氣體噴嘴31、32自天花板面45分離而設置於晶圓W附近。此外，如圖4所示般，於高天花板面45之下方右側之空間481設有反應氣體噴嘴31，於高天花板面45之下方左側之空間482設有反應氣體噴嘴32。
此外，收容於凸狀部4之溝槽部43處的分離氣體噴嘴41、42，朝旋轉台2開口之複數氣體噴出孔42h(參見圖4)係沿著分離氣體噴嘴41、42之長度方向以例如10mm之間隔來配置排列著。
天花板面44相對於旋轉台2形成有狹窄空間之分離空間H。若從分離氣體噴嘴42之噴出孔42h供給N2氣體，則此N2氣體會通過分離空間H而朝空間481以及空間482流動。此時，分離空間H之容積較空間481以及482之容積來得小，故可藉由N2氣體使得分離空間H之壓力高於空間481以及482之壓力。亦即，於空間481以及482之間形成壓力高的分離空間H。此外，從分離空間H往空間481以及482流出之N2氣體相對於來自第1區域P1之第1反應氣體與來自第2區域P2之第2反應氣體發揮逆流(counter flow)的作用。從而，來自第1區域P1之第1反應氣體與來自第2區域P2之第2反應氣體被分離空間H所分離。從而，可抑制第1反應氣體與第2反應氣體在腔室1內混合、反應。
此外，天花板面44相對於旋轉台2上面之高度h1較佳為考慮成膜時之腔室1內壓力、旋轉台2之旋轉速度、所供給之分離氣體(N2氣體)之供給量等而設定為適合讓分離空間H之壓力比空間481以及482之壓力來得高之高度。
再次參見圖1~3，於頂板11之下面設有突出部5而將固定旋轉台2之核心部21外周加以包圍。此突出部5在本實施形態中和凸狀部4的旋轉中心側部位成為連續，其下面形成為和天花板面44相同高度。
前面所參見之圖1為沿著圖3之I-I’線的截面圖，顯示設置有天花板面45之區域。另一方面，圖5係顯示設有天花板面44之區域的截面圖。如圖5所示般，於扇型凸狀部4之周緣部(腔室1之外緣側部位)係以和旋轉台2之外端面相對向的方式形成有彎曲為L字形的彎曲部46。此彎曲部46和凸狀部4同樣地用以抑制反應氣體從分離區域D兩側侵入所致兩反應氣體之混合。由於扇型凸狀部4設於頂板11、頂板11可從容器本體12卸除，故於彎曲部46之外周面與容器本體12之間留有些許間隙。彎曲部46之內周面與旋轉台2之外端面的間隙、以及彎曲部46之外周面與容器本體12的間隙係例如設定為和天花板面44相對於旋轉台2上面之高度為同樣的尺寸。
容器本體12之內周壁於分離區域D如圖4所示般係和彎曲部46之外周面 接近而形成為垂直面，而於分離區域D以外之部位則如圖1所示般例如從和旋轉台2之外端面相對向的部位經過底部14往外方側凹陷。以下，基於說明方便起見，將具有大致矩形截面形狀的凹陷部分記為排氣區域。具體而言，將連通於第1處理區域P1之排氣區域記為第1排氣區域E1，將連通於第2處理區域P2之區域記為第2排氣區域E2。於此等第1排氣區域E1以及第2排氣區域E2之底部如圖1~圖3所示般，分別形成有第1排氣口610以及第2排氣口620。第1排氣口610以及第2排氣口620如圖1所示般分別經由排氣管630而連接於做為真空排氣機構之例如真空泵640。此外圖1中，參見符號650為壓力控制器。
於旋轉台2與腔室1之底部14之間的空間如圖1以及圖45所示般設有做為加熱機構之加熱器單元7，經由旋轉台2使得旋轉台2上的晶圓W被加熱至由程序配方所決定之溫度(例如450℃)。於旋轉台2之周緣附近下方側設有環狀蓋構件71(圖5)，用以將從旋轉台2之上方空間到排氣區域E1、E2為止之雰圍與置放加熱器單元7之雰圍加以區劃以抑制氣體侵入旋轉台2之下方區域。此蓋構件71具備有：內側構件71a，係以從下方側面臨旋轉台2之外緣部以及較外緣部更外周側的方式來設置；以及外側構件71b，係設置於此內側構件71a與腔室1之內壁面之間。外側構件71b在分離區域D形成於凸狀部4之外緣部的彎曲部46下方處係和彎曲部46近接設置，而內側構件71a則是於旋轉台2之外緣部下方(以及相對於外緣部略為外側部分之下方)包圍加熱器單元7的整個全周。
如圖5所示般，相較於配置加熱器單元7之空間更靠近旋轉中心的部位之底部14係以接近於旋轉台2下面中心部附近的核心部21之方式往上方側突出而成為突出部12a。此突出部12a與核心部21之間成為狹窄空間，此外貫通底部14之旋轉軸22之貫通孔的內周面與旋轉軸22之間隙成為狹窄，此等狹窄空間係連通於盒體20。此外於盒體20設有沖洗氣體供給管72以將做為沖洗氣體之N2氣體供給於狹窄空間內來進行沖洗。此外於腔室1之底部14，在加熱器單元7之下方於圓周方向上以既定角度間隔設有用以對加熱器單元7之配置空間進行沖洗的複數沖洗氣體供給管73(圖5中顯示一個沖洗氣體供給管73)。此外，於加熱器單元7與旋轉台2之間設有將外側構件71b之內周壁 (內側構件71a上面)到突出部12a之上端部之間在整個圓周方向上加以覆蓋之蓋構件7a，以抑制侵入設有加熱器單元7之區域。蓋構件7a可由例如石英所製作。
此外，如圖5所示般，於腔室1之頂板11之中心部連接著分離氣體供給管51，於頂板11與核心部21之間的空間52被供給做為分離氣體之N2氣體。對此空間52所供給之分離氣體係經由突出部5與旋轉台2的狹隘間隙50而沿著旋轉台2之凹部24側表面朝周緣來噴出。空間50可藉由分離氣體而被維持在比空間481以及空間482來得高的壓力。從而，藉由空間50，可抑制對於第1處理區域P1所供給之含Si氣體與對於第2處理區域P2所供給之氧化氣體通過中心區域C而混合。亦即，空間50(或是中心區域C)可和分離空間H(或是分離區域D)發揮同樣功能。
再者，如圖2、圖3所示般，於腔室1之側壁形成有用以在外部搬送臂10與旋轉台2之間進行基板亦即晶圓W之傳輸的搬送口15。此搬送口15藉由未圖示之閘閥來開閉。此外旋轉台2之晶圓載置區域亦即凹部24係在面臨此搬送口15之位置而於搬送臂10之間進行晶圓W之傳輸，故於旋轉台2之下方側對應於傳輸位置的部位設置有貫通凹部24而將晶圓W從內面上舉之傳輸用升降銷及其升降機構(均未圖示)。
其次，使用圖6A~圖13B，針對本實施形態之基板脫離檢測裝置來更詳細說明。
圖6A~6D用以說明本實施形態之基板脫離檢測裝置所檢測之晶圓脫離之圖。圖6A顯示晶圓W被載置於旋轉台2表面所形成之凹部24上的狀態之截面圖，圖6B顯示晶圓W被載置於旋轉台2表面所形成之凹部24上的狀態之俯視圖。
如圖6B所示般，乍看之下，旋轉台2之凹部24上分別載置著5片晶圓W。但是，如圖6A所示，晶圓W之兩端部高於旋轉台2之表面而翹曲，而是非以凹部24之深度所能安置之狀態。
圖6C顯示在圖6A、6B所示狀態下使得旋轉台2進行旋轉之狀態之截面圖，圖6D顯示在圖6A、6B所示狀態下使得旋轉台2進行旋轉之狀態之俯視圖。
如圖6C所示般，若於圖6A之狀態下使得旋轉台2進行旋轉，則離心力作用於晶圓W，晶圓W之端部未抵接於凹部24之側面，而位於比旋轉台2之表面上來得高的位置，故並無任何抑制離心力者，晶圓W會從凹部24脫離。
如圖6D所示般，因旋轉台2之旋轉而受離心力作用之晶圓W從凹部24脫離而往旋轉台2之外側飛出。
如此般，當凹部24內之晶圓W翹曲程度大於凹部24之深度、或是出現任何異常，將造成當旋轉台2旋轉時晶圓W從凹部24脫離而飛出。若於此狀態下使得旋轉台2持續旋轉，則晶圓W將會衝撞於腔室1內之內壁，甚至由於離心力與旋轉台2之旋轉力的作用造成晶圓W拖行於腔室1內移動，而有損傷腔室1之內部零件或其他晶圓W之虞。
本實施形態之基板脫離檢測裝置可檢測如此之基板脫離狀態，進行停止旋轉台2之旋轉等之控制。其次，針對本發明之實施形態之基板脫離檢測裝置之更具體各種態樣，以具體實施形態來說明如下。此外，於以下之實施形態，可沿用所有到目前為止所說明的內容。此外，針對和到目前為止所說明的構成要素為同樣之構成要素係賦予同一參見符號而省略其說明。
〔實施形態1〕
圖7顯示本發明之實施形態1之基板脫離檢測裝置之構成圖。實施形態1之基板脫離檢測裝置具備有放射溫度計111、判定部121、編碼器25。此外，本發明之實施形態1之基板處理裝置更具備有腔室1、旋轉台2、控制部100。實施形態1之基板脫離檢測裝置在檢測器方面使用放射溫度計111。
放射溫度計111係對於從物體所放射之紅外線、可見光線之強度進行測定來測定物體溫度的溫度計。藉由使用放射溫度計111，可高速且非接觸式進行測定。從而，可將放射溫度計111設置於腔室1之外部窗16上，經由窗16而對各凹部24之溫度測定點TP的晶圓溫度進行測定。所說晶圓溫度，當晶圓W存在於凹部24上之情況下，如文字所述成為晶圓溫度，但當晶圓W不存在於凹部24上之情況，會成為旋轉台2上的溫度。由石英所構 成之旋轉台2的放射率較由Si等半導體所構成之晶圓W來得高，當晶圓W不存在於凹部24上之情況會較存在於晶圓W之情況檢測出更高溫度，一般而言為10℃程度以上的溫差。此等級之溫差乃以狀態差的形式辨識上充分的差。從而，能以放射溫度計111來檢測凹部24上之晶圓溫度，將該檢測訊號送往判定部121，當判定部121檢測出既定溫差之情況，可判定晶圓W不存在於凹部24上而從凹部24脫離。此外，此時，若使用來自編碼器25之檢測結果可從檢測了溫差之凹部24之旋轉角度特定出凹部24之位置，則可特定發生了晶圓W脫離之凹部24。
由於判定部121在判定晶圓W從凹部24脫離之時會對控制部100傳送脫離檢測訊號，故控制部100可在接收到脫離檢測訊號之時進行停止旋轉台2之旋轉的控制。藉此，可於檢測到晶圓W之脫離後迅速地停止旋轉台2之旋轉，可將晶圓W從凹部24脫離所致損害抑制到最低限度。
圖8A以及8B係用以說明實施形態1之基板脫離檢測裝置之放射溫度檢測與脫離判定內容之圖。
圖8A係用以說明放射溫度計111之放射溫度檢測之圖。如圖8A所示，使用放射溫度計111，對於凹部24之既定部位、具體而言為晶圓W之中心上略靠近中央的溫度測定點TP之放射溫度進行測定。此外，圖8A中顯示6部位的凹部24當中第2個凹部24上未存在晶圓W、其他5部位之凹部則存在著晶圓W之狀態。
圖8B顯示在圖8A之狀態下，利用放射溫度計111進行溫度測定之檢測結果之圖。如圖8B所示，存在晶圓W之凹部24，溫度低而被平坦地檢測出，凹部24彼此間露出旋轉台2之部位則是溫度上升而檢測出脈衝。凹部24存在著晶圓W之部位處會規則性檢測出短脈衝，但於晶圓W脫離的第2號凹部24則檢測出寬廣的脈衝。藉由如此之脈衝的時間寬度變化，可檢測第2號凹部24之晶圓W脫離一事。並且，藉由使得編碼器25之脈衝與圖8B所示溫度脈衝呈時間對應，可特定晶圓W已脫離之凹部24為哪一凹部24。
如此般，依據實施形態1之基板脫離檢測裝置，藉由檢測凹部24上之晶圓W溫度，可容易且確實地檢測出晶圓W從凹部24之脫離。
此外，在基板脫離檢測之順序方面，於放射溫度計111以及判定部121首先進行判定以及檢測晶圓W脫離之基板脫離判定步驟，其次，視必要性從編碼器25之旋轉角度情報來進行晶圓W已脫離之凹部24特定的脫離位置特定步驟。此外，於基板脫離判定步驟剛結束後、或是脫離位置特定步驟之後，從判定部120對控制部100傳送脫離檢測訊號，於控制部100實行旋轉台旋轉停止步驟。
〔實施形態2〕
圖9A以及9B係顯示本發明之實施形態2之基板脫離檢測裝置之一例之圖。圖9A顯示實施形態2之基板脫離檢測裝置之一例之構成之截面圖，圖9B顯示實施形態2之基板脫離檢測裝置之一例之檢測部位之俯視圖。
如圖9A所示般，實施形態2之基板脫離檢測裝置在具有放射溫度計111、判定部121、編碼器25這點上和實施形態1之基板脫離檢測裝置同樣，但於放射溫度計111之溫度測定點TP為升降銷用貫通孔26這點上則和實施形態1之基板脫離檢測裝置不同。
於實施形態2之基板脫離檢測裝置，並非測定凹部24之平坦部，而是測定貫通孔26(用以貫通晶圓W移載於凹部24之際所使用之升降銷81)之溫度。如圖9A所示般，相對於容器本體12於下方設置升降機構80，升降銷81可經由貫通孔26而上升至凹部24上。由於在凹部24之下方設有加熱器單元7，故藉由放射溫度計111來測定貫通孔26之溫度，可測定來自加熱器單元7之直接溫度。亦即，當凹部24上存在著晶圓W之情況係檢測被晶圓W所遮斷之溫度，而於晶圓W不存在於凹部24上之情況則直接測定來自加熱器單元7之熱，藉此，可基於大的溫差來判定有無晶圓W。
如圖9B所示般，貫通孔26雖為非常小的孔，但由於放射溫度計111可從分離部位測定小區域的溫度，而可無問題地測定貫通孔26之溫度。此外，要以複數貫通孔26當中哪一貫通孔26做為溫度測定點TP一事，可依據用途來決定。
此外，雖放射溫度計111、判定部121、編碼器25以及控制部100之構成以及處理內容在做為基準之溫差不同這點、搭配晶圓W溫度與旋轉台2上溫度而測定3個等級溫度這點和實施形態1不同，但由於晶圓W與旋轉 台2之溫差為10℃左右，貫通孔26與晶圓W之溫差遠較此為大，故檢測晶圓W脫離可和實施形態1同樣容易進行。
圖10顯示在實施形態2之基板脫離檢測裝置之判定部121所進行之基板脫離判定步驟之一例之圖。圖10中，橫軸表示時間，縱軸表示溫度〔℃〕。圖10中顯示了在圖9B所示3個貫通孔26當中接近旋轉台2中心的2個貫通孔26成為溫度測定點TP而設置放射溫度計111之例。
如圖9B所示，若舉出5個凹部24當中的4個載置晶圓W，1個有晶圓W脫離之情況為例，則於此情況下，如圖10所示般，當放射溫度計111檢測未被晶圓W所遮蔽之貫通孔26之溫度時會檢測到溫度波峰，而檢測到690℃以上之溫度。另一方面，當檢測貫通孔26以外部位之溫度時，會持續檢測到660℃前後的溫度。此持續性溫度定為基準溫度。
於此情況，由於峰值與基準溫度之溫差為30℃以上，故判定部121可判定晶圓W從凹部24脫離。例如，若圖10所示溫度的時間變化輸入到判定部121，則對基準溫度的1點數據與峰值之1點數據進行取樣並加以比較，藉此可判定晶圓W從凹部24脫離。但是，於實際程序，由於必須提高脫離判定之可靠性，故亦可非進行1點之取樣而是針對複數點數據進行取樣，使用此等平均值來進行脫離判定。藉此，可提高數據可靠性並可防止誤判定。
圖10係於2個波峰附近分別檢測4點之基準溫度與2點之貫通孔26之溫度(以下稱為「銷孔溫度」)。例如，於第1個波峰附近，若檢測到基準溫度1=657.4℃，基準溫度2=657.7℃，基準溫度3=658.6℃，基準溫度4=659.0℃，貫通孔溫度a=687.3℃，貫通孔溫度b=691.2，則基準溫度之平均TREF為TREF=(657.4+657.7+658.6+659.0)/4=658.2℃
此外，銷孔溫度之平均TPIN為TPIN=(687.3+691.2)/2=689.3℃
此處，兩平均之溫差△T為△T=TPIN-TREF=689.3-658.2=31.1℃，由於有30℃以上之充分的溫差，當然可判定晶圓W之脫離。
如此般，只要將基準溫度、銷孔溫度之取樣次數定為複數次，以複數數據算出平均，使用平均值來進行脫離判定，則可防止脫離判定之誤判定，可提高在判定部121所進行之脫離判定之可靠性。此外，取樣如上述般能以編碼器25來掌握凹部24之位置，故貫通孔26附近之溫度以放射溫度計111來檢測之時，只要將貫通孔26附近之既定時間範圍定為取樣範圍，於其間以既定間隔來進行複數次取樣即可。此外，取樣次數在圖10中係舉出基準溫度為4次、銷孔溫度為2次之例來說明，但也可依據用途來適宜定為適切次數。
如此般，於實施形態2之基板脫離檢測裝置以及基板脫離檢測方法中，亦可視必要性將用以進行脫離判定之數據取得的取樣次數定為複數次，使用基準溫度與銷孔溫度之平均值來進行基板脫離判定。藉此，可防止誤判定，並可提高脫離判定之可靠性。此外，當檢測數據之可靠性高，基準溫度以及銷孔溫度均以1次的取樣值即無問題之情況，亦可各進行1次取樣即足。如此般，針對脫離判定之際的數據處理，可因應於用途來採行各種態樣。
此外，脫離判定步驟後之脫離位置特定步驟以及旋轉台旋轉停止步驟可和實施形態1之基板脫離檢測裝置以及基板脫離檢測方法同樣地進行。
依據實施形態2之基板脫離檢測裝置以及基板脫離檢測方法，可利用貫通孔26而對於來自加熱器7之直接熱溫度與旋轉台2或是晶圓W表面之溫度進行比較，能以大的溫差為基準來進行晶圓W之脫離判定。
〔實施形態3〕
圖11A以及11B係顯示本發明之實施形態3之基板脫離檢測裝置之一例之圖。圖11A係顯示實施形態3之基板脫離檢測裝置之一例之構成之截面圖，圖11B係顯示實施形態3之基板脫離檢測裝置之一例之檢測部位之俯視圖。
如圖11A、11B所示般，於實施形態3之基板脫離檢測裝置，檢測器係使用光學檢測器112，以升降銷81之貫通孔26為檢測對象。光學檢測器112係使用例如採紅外線等光線之反射型光感應器、穿透型光感應器來檢測有無貫通孔26，藉以判定凹部24上有無晶圓W。
例如，當反射型光感應器做為光學檢測器112來使用之情況，係對於存在做為檢測對象之貫通孔26的部位照射光。然後，當存在晶圓W之情況會檢測到反射光，當不存在晶圓W之情況不會檢測到反射光，基於此方式來判定有無晶圓W。
此外，當將穿透型光感應器做為光學檢測器112使用之情況，係於通過貫通孔26之垂直線上的上下設置一對的發光器與光接收器，當光接收器可檢測到發光器之光之情況判定為未存在晶圓W，當光接收器無法檢測到發光器之光之情況判定為存在有晶圓W。
此外，判定部122基於來自光學檢測器112之光檢測以判定凹部24上有無晶圓W。當然，係使用以進行和反射型光感應器、穿透型光感應器適合之判定的方式所構成之判定部122。此外，關於其他構成要素由於和實施形態2同樣，故賦予同一參見編號而省略其說明。
依據實施形態3之基板脫離檢測裝置以及基板脫離檢測方法，可使用光學檢測器112來輕易且確實地檢測晶圓W從凹部24之脫離。
〔實施形態4〕
圖12A以及12B顯示本發明之實施形態4之基板脫離檢測裝置之一例之圖。圖12A係顯示實施形態4之基板脫離檢測裝置之一例之構成之截面圖，圖12B係顯示實施形態4之基板脫離檢測裝置之一例之檢測部位之俯視圖。
實施形態4之基板脫離檢測裝置在檢測器方面使用檢測凹部24之表面高度的高度檢測器113。高度檢測器113舉出距離計等做為一例。距離計係以避免對晶圓W表面造成損傷的方式使用採紅外線來代替雷射的距離計為佳。當凹部24上存在著晶圓W時，凹部24之表面高度係高出對應於晶圓W厚度的表面高度，若凹部24上不存在晶圓W，則相較於存在著晶圓W之部位，表面高度會變低為對應於晶圓W之厚度程度。如此般，於實施形態4之基板脫離檢測裝置以及基板脫離檢測方法，乃檢測凹部24之表面高度而利用晶圓W厚度以檢測凹部24上有無晶圓W。
此外，判定部123係以基於由高度檢測器113所檢測出之凹部24之表面高度來進行判定有無晶圓W之運算處理的方式而構成。
此外，關於其他之構成要素以及機能由於和實施形態1同樣，故賦予同一參見符號而省略其說明。
〔實施形態5〕
圖13A以及13B顯示本發明之實施形態5之基板脫離檢測裝置之一例之圖。圖13A係顯示實施形態5之基板脫離檢測裝置之一例之構成之截面圖，圖13B係顯示實施形態5之基板脫離檢測裝置之一例之檢測部位之俯視圖。
如圖13A、13B所示般，實施形態5之基板脫離檢測裝置在檢測器方面係使用攝影機等攝像元件114，利用圖像處理來判定晶圓W從凹部24之脫離。亦即，藉由攝像元件114來取得凹部24之畫像，以畫像處理部124來進行畫像處理，針對凹部24上有無晶圓W、亦即晶圓W是否從凹部24脫離進行判定。
關於其他之構成要素以及機能由於和實施形態1同樣，故針對各構成要素賦予同一參見符號而省略其說明。
依據實施形態5之基板脫離裝置以及基板脫離方法，可使用攝像元件114來直接檢測晶圓W從凹部24之脫離。
於以上說明，依據本發明之實施形態，可確實地檢測基板從旋轉台之脫離。
以上，雖詳述本發明之較佳實施形態，但本發明不限於上述實施形態，可在不脫離本發明範圍之前提下對上述實施例加上各種變形以及置換。
本申請案係基於2013年5月27日向日本特許廳提出申請之日本專利申請2013-110870號以及2014年3月4日提出申請之日本專利申請2014-41758號主張優先權，將日本專利申請2013-110870號以及日本專利申請2014-41758號之全內容援引至本申請案中。
1‧‧‧腔室
2‧‧‧旋轉台
5‧‧‧突出部
7‧‧‧加熱器單元
7a‧‧‧蓋構件
11‧‧‧旋轉台
12‧‧‧容器本體
12a‧‧‧突出部
13‧‧‧密封構件
14‧‧‧底部
16‧‧‧窗
20‧‧‧盒體
21‧‧‧核心部
22‧‧‧旋轉軸
23‧‧‧馬達
24‧‧‧凹部
25‧‧‧編碼器
45‧‧‧天花板面
51‧‧‧分離氣體供給管
71‧‧‧蓋構件
72‧‧‧沖洗氣體供給管
73‧‧‧沖洗氣體供給管
100‧‧‧控制部
101‧‧‧記憶部
102‧‧‧媒體
110‧‧‧檢測器
120‧‧‧判定部
630‧‧‧排氣管
640‧‧‧真空泵
650‧‧‧壓力控制器
C‧‧‧中心區域
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (20)

  1. 一種基板脫離檢測裝置，係於基板處理裝置所使用者，該基板處理裝置係在大致水平地設置於腔室內的旋轉台表面所形成之基板載置用凹部上載置著基板之狀態下使得該旋轉台連續旋轉，而進行該基板之處理；該基板脫離檢測裝置具有基板脫離判定機構，藉由在該旋轉台之旋轉中對於該凹部上有無該基板進行判定，來判定該基板是否從該凹部脫離。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中於該旋轉台之表面沿著圓周方向上形成有複數該凹部；該基板脫離判定機構進而具有脫離位置特定機構，當檢測到該基板從該凹部脫離之時，對於已脫離該基板之該凹部之位置進行特定。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板脫離檢測裝置，其中該脫離位置特定機構係對於該旋轉台之旋轉軸的旋轉位置進行檢測之編碼器。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中該基板脫離判定機構具有對於該凹部上之該基板之溫度進行檢測之溫度計，基於該基板之有無所致溫差來判定該凹部上有無該基板。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板脫離檢測裝置，其中該溫度計係相對於該旋轉台分離設置之放射溫度計。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板脫離檢測裝置，其中於該凹部形成有貫通孔，用以使得該基板移載於該凹部上之際所使用之傳輸用升降銷貫通；該放射溫度計係以檢測有別於該貫通孔之部位的溫度之方式來設置，基於該旋轉台與該基板之放射率差異所致溫差來判定有無該基板。
  7. 如申請專利範圍第5項之基板脫離檢測裝置，其中於該凹部形成有貫通孔，用以使得該基板移載於該凹部上之際所使用之傳輸用升降銷貫通；於該旋轉台下方設有加熱器；該放射溫度計係以檢測該貫通孔之溫度的方式來設置，基於從該貫通 孔所檢測之該加熱器之溫度與該基板之溫度的溫差來判定有無該基板。
  8. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中該基板脫離判定機構具有檢測該凹部內之表面高度的高度檢測機構，依據該凹部內之表面高度的差異來判定該凹部內有無該基板。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板脫離檢測裝置，其中該高度檢測機構係於該旋轉台上分離設置之距離計。
  10. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中於該凹部形成有貫通孔，用以使得該基板移載於該凹部上之際所使用之傳輸用升降銷貫通；該基板脫離判定機構具有光學檢測機構，以光學方式檢測有無該貫通孔。
  11. 如申請專利範圍第10項之基板脫離檢測裝置，其中該光學檢測機構係穿透型光感應器。
  12. 如申請專利範圍第10項之基板脫離檢測裝置，其中該光學檢測機構係反射型光感應器。
  13. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中該基板脫離判定機構具有：攝像機構，對該凹部進行攝像；以及畫像處理機構，係對於該攝像機構所攝像之畫像進行畫像處理來判定該凹部上有無該基板。
  14. 如申請專利範圍第1項之基板脫離檢測裝置，其中於該腔室上面形成有可辨視該腔室內部之窗；該基板脫離判定機構係設置於該腔室外部，從該窗來判定該基板是否脫離該凹部。
  15. 一種基板處理裝置，具有：腔室；旋轉台，係大致水平地設置於該腔室內，於表面形成有基板載置用凹部；以及 基板脫離判定機構，係於該旋轉台之旋轉中判定該凹部上有無該基板，以判定該基板是否從該凹部脫離。
  16. 一種基板脫離檢測方法，係於基板處理裝置所使用者，該基板處理裝置係在大致水平地設置於腔室內的旋轉台表面所形成之基板載置用凹部上載置著基板之狀態下使得該旋轉台連續旋轉，而進行該基板之處理；具有基板脫離判定步驟，係於該旋轉台之旋轉中判定該凹部上有無該基板，以判定該基板是否從該凹部脫離。
  17. 如申請專利範圍第16項之基板脫離檢測方法，其中於該旋轉台之表面沿著圓周方向上形成有複數該凹部；進而具有脫離位置特定步驟，當於該基板脫離判定步驟檢測到該基板從該凹部脫離之時，乃對於已脫離該基板之該凹部位置進行特定。
  18. 如申請專利範圍第17項之基板脫離檢測方法，其中該脫離位置特定步驟係使用對該旋轉台之旋轉軸的旋轉位置進行檢測之編碼器所進行者。
  19. 如申請專利範圍第16項之基板脫離檢測方法，其中該基板脫離判定步驟係檢測該凹部上之該基板溫度，基於該基板之有無所致溫差來判定該凹部上有無該基板。
  20. 如申請專利範圍第19項之基板脫離檢測方法，其中該基板之溫度係使用和該旋轉台分離設置之放射溫度計來進行檢測。
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