TWI517292B - 基板處理裝置及基板處理方法 - Google Patents

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寺本聰寬
林德太郎
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東京威力科創股份有限公司
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Description

基板處理裝置及基板處理方法
本發明係關於一種基板處理裝置及基板處理方法，其藉由基板搬運機構將基板從一個模組搬運至其他模組進行處理。
在半導體設備或LCD基板之製造程序中，係於裝置內設置多數個對於基板進行處理的模組，並藉由基板搬運裝置將基板依序逐次搬運至此等模組來進行既定處理。該基板搬運裝置例如以沿著基台自由進退的方式設有固持基板的搬運叉，並且該基台構成為繞垂直軸自由旋轉、自由昇降。
此時將固持於搬運叉之基準位置的基板，傳遞至下一搬運之模組的載置區域之基準位置。該基準位置係例如基板之中心與搬運叉或模組的載置區域之中心對齊的位置。所以，若將從前一模組將基板接受至搬運叉之基準位置，即直接將基板傳遞至下一模組之基準位置。
但是，產生地震時，或者搬運叉從模組接受基板而基板彈跳或以大幅偏離正常位置的方式抓取時等，有些情況下，搬運叉係於偏離基準位置的狀態下接受基板。該基板彈跳之現象，例如於流至基板背面側的化學液與載置面之間施加有張力，並為了傳遞而拿起基板時，容易產生。
於此種情況下繼續進行基板搬運時，即係將基板於偏離基準位置的狀態下傳遞至下一模組，基板有可能於傳遞時與模組碰撞，將於搬運途中從搬運叉掉落。因此，以往係停止基板搬運，作業員進入裝置內，進行將基板重置於搬運叉之基準位置或移除的作業。
此時，因為裝置停止、基板重置或移除、及裝置的恢復作業必須由作業員進行，在作業員的負擔加大以外，從裝置停止至恢復為止須要一段時間，所以成為導致裝置稼動率降低的要因之一。
又，專利文獻1記載有一種技術，偵測將基板從第1位置搬運至第2位置時產生的產生的基板之位置偏離，藉由修正偏移量來進行精密對位。但是，即使藉由此種技術，也未考量關於位置偏移量大時將基板傳遞至基板搬運裝置與搬運目的地模組之正常位置，無法解決本發明所欲解決之問題。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平10-163302號公報
本發明有鑑於於此種情形而成，目的在於提供一種技術，可在從一個模組將基板搬運往其他模組時，取得固持構件上的基板之偏移量，並將基板在偏移量收斂於容許範圍的狀態下傳遞至其他模組。
因此本發明之基板處理裝置，其特徵在於包含：基板搬運機構，其具有固持基板並在水平方向上自由移動的固持構件，以將基板從一個模組傳遞至其他模組； 偵測部，於固持構件從一個模組接受基板之後，搬運至其他模組之前，偵測固持構件上的基板之位置；運算部，依據該偵測部之偵測結果，求出固持構件上的基板相對於基準位置之偏移量；暫存模組，用來暫存該基板搬運機構從該一個模組接受的基板；以及控制部，比較該運算部獲得的偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍來輸出控制信號，以在偵測值收斂於該容許範圍時藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組，並在偵測值脫離該容許範圍時使基板搬運機構先將該基板傳遞至暫存模組，而後再接受該基板，俾使該偵測值收斂於該容許範圍。
又，本發明之基板處理方法係藉由具有固持基板並在水平方向上自由移動之固持構件的基板搬運機構，將基板從一個模組搬運至其他模組進行處理，其特徵在於包含以下步驟：偵測步驟，於該固持構件從一個模組接受基板之後、搬運至其他模組之前，偵測固持構件上的基板之位置；求取步驟，依據該偵測結果，求取固持構件上的基板相對於基準位置之偏移量；搬運步驟，比較該偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，在偵測值收斂於容許範圍時，藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組；傳接步驟，比較該偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，在偵測值脫離容許範圍時，使基板搬運機構先將該基板傳遞至暫存模組，而後再接受該基板，以使該偵測值收斂於該容許範圍。
依據本發明，固持構件從一個模組接受基板時，求出自固持構件上之基準位置的偏移量，並於該偏移量收斂於容許範圍時，藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組，並於偵測值偏離容許範圍時，搬運至暫存模組。在暫存模組中，因為，基板搬運機構傳遞後接著接受該基板以使該偏移量收斂於容許範圍，所以能將基板在偏移量收斂於容許範圍的狀態下傳遞至其他模組。
3A、3B‧‧‧搬運叉
5、5A~5D‧‧‧偵測部
6‧‧‧控制部
9‧‧‧加熱模組
9a‧‧‧處理容器
20‧‧‧載體
21‧‧‧載置台
22‧‧‧顯影模組
23‧‧‧塗佈模組
24‧‧‧搬運口
30、30A~30D‧‧‧固持爪
31‧‧‧機台
33A、33B‧‧‧進退機構
34‧‧‧昇降台
35‧‧‧罩體
36‧‧‧Y軸導軌
37‧‧‧昇降機構
40‧‧‧光軸
41A~41D‧‧‧吸附孔
42A、42B‧‧‧真空配管
51、51A~51D‧‧‧光源
52、52A~52D‧‧‧受光部
53‧‧‧支持構件
61‧‧‧偏移量偵測程式
62‧‧‧判斷程式
63‧‧‧修正程式
64‧‧‧搬運控制程式
65‧‧‧基準資料記憶部
66‧‧‧顯示部
67‧‧‧警報產生部
71、74~76‧‧‧暫存模組
73‧‧‧平台部
77‧‧‧支持部
80a‧‧‧固持構件
80b‧‧‧基台
81‧‧‧固持構件
82‧‧‧基台部
90、95‧‧‧加熱板
91、95a‧‧‧伸出銷機構
93‧‧‧溫調模組
93a‧‧‧處理容器
94‧‧‧冷卻板
94a‧‧‧進退機構
94b‧‧‧鰭片機構
94c‧‧‧缺口部
95‧‧‧加熱板
96‧‧‧缺口部
500‧‧‧CCD相機
501‧‧‧固持構件
510‧‧‧距離感測器
A1~A4‧‧‧搬運臂
B1‧‧‧第1區塊(DEV層)
B2‧‧‧第2區塊(BCT層)
B3‧‧‧第3區塊(COT層)
B4‧‧‧第4區塊(TCT層)
C‧‧‧傳遞機構
CB‧‧‧載體區塊
BF2、BF3、CPL2、CPL3、CPL11、CPL12、TRS4、TRS6‧‧‧傳遞模組
D‧‧‧傳遞臂
E‧‧‧穿梭臂
F‧‧‧介面臂
P0‧‧‧中心位置
P1~P4‧‧‧位置
PB‧‧‧處理區塊
S1~S11‧‧‧步驟
U1、U2、U3‧‧‧棚架單元
W‧‧‧半導體晶圓
圖1係顯示本發明之光阻圖案形成裝置的實施形態之俯視圖。
圖2係顯示光阻圖案形成裝置之立體圖。
圖3係顯示光阻圖案形成裝置之側部剖視圖。
圖4係顯示設於光阻圖案形成裝置的第3區塊之概略立體圖。
圖5係顯示設於第3區塊的搬運臂之立體圖。
圖6係顯示搬運臂之俯視圖。
圖7係顯示搬運臂之側視圖。
圖8係顯示設於搬運臂的偵測部之俯視圖。
圖9係顯示設於光阻圖案形成裝置的控制部之構成圖。
圖10係顯示利用偵測部進行晶圓的周緣部之位置偵測的一例之俯視圖。
圖11係顯示暫存模組的一例之立體圖。
圖12係顯示暫存模組的其他例之立體圖。
圖13係顯示偏移量的容許範圍與可偵測範圍之俯視圖。
圖14係顯示暫存模組的另一其他例之立體圖。
圖15係顯示溫調模組的一例之俯視圖。
圖16係顯示溫調模組的一例之側部剖視圖。
圖17係顯示溫調模組的冷卻板與搬運臂之俯視圖。
圖18係顯示溫調模組的冷卻板與搬運臂之俯視圖。
圖19係顯示光阻圖案形成裝置的作用之側部剖視圖。
圖20係顯示光阻圖案形成裝置的作用之側部剖視圖。
圖21係顯示光阻圖案形成裝置的作用之側部剖視圖。
圖22係顯示光阻圖案形成裝置的作用之側部剖視圖。
圖23係顯示光阻圖案形成裝置的作用之流程圖。
圖24係顯示光阻圖案形成裝置的作用之步驟圖。
圖25係顯示光阻圖案形成裝置的作用之步驟圖。
圖26(a)-(e)係顯示光阻圖案形成裝置的作用之步驟圖。
圖27(a)-(e)係顯示光阻圖案形成裝置的作用之步驟圖。
圖28係偵測部的其他例之側視圖。
圖29係偵測部的另一其他例之側視圖。
圖30係偵測部的又一其他例之側視圖。
圖31係顯示溫調模組的冷卻板與搬運臂之俯視圖。
[實施發明之較佳形態]
以下說明將具有本發明之基板搬運裝置的基板處理裝置應用於塗佈、顯影裝置之情形為例說明。首先參照圖式來簡單說明將曝光裝置連接至前述塗佈、顯影裝置的光阻圖案形成裝置。圖1顯示該光阻圖案形成裝置的一實施形態之俯視圖，圖2係其概略立體圖。在此裝置中設有載體區塊CB，在此載體區塊CB中，傳遞機構C從載置於載置台21上的密閉型載體20取出半導體晶圓W(以下稱為「晶圓W」)，即基板，傳遞至鄰接於該載體區塊CB的處理區塊PB，並且，該傳遞機構C接受已在處理區塊PB進行處理的已處理晶圓W並退回至該載體20。
該處理區塊PB構成如圖2所示，從下起依照次序疊層有：第1區塊(DEV層)B1，在此例中用來進行顯影處理；第2區塊(BCT層)B2，用來進行形成於光阻膜的下層側之抗反射膜的形成處理；第3區塊(COT層)B3，用來進行光阻液的塗佈處理；及第4區塊(TCT層)B4，用來進行形成於光阻膜的上層側之抗反射膜的形成處理。
第2區塊(BCT層)B2與第4區塊(TCT層)B4分別包含：塗佈模組，藉由旋鍍來塗佈用於形成抗反射膜的化學液；加熱、冷卻類的處理模組群，用來進行該塗佈模組所行處理的前處理及後處理；以及搬運臂A2、A4，設於該塗佈模組與處理模組群之間，於此等者之間進行晶圓W的傳遞。第3區塊(COT層)B3中，在該化學液係光阻液以外均係同樣的構成。
另一方面，第1處理區塊(DEV層)B1係於一個DEV層B1內疊層有2 層顯影模組22。並且該DEV層B1內設有搬運臂A1，用來將晶圓W搬運至此等2層顯影模組22。亦即將搬運臂A1對於2層顯影模組22共通化之構成。
再者，處理區塊PB如圖1及圖3所示，設有棚架單元U1，在此棚架單元U1的各部分彼此之間，藉由設於該棚架單元U1附近的自由昇降之傳遞臂D來搬運晶圓W。在此，簡單說明晶圓W之流程，來自載體區塊CB的晶圓W藉由傳遞機構C依序逐次搬運至該棚架單元U1的一個傳遞模組，例如第2區塊(BCT層)B2的對應傳遞模組CPL2。第2區塊(BCT層)B2內的搬運臂A2從該傳遞模組CPL2接受晶圓W並搬運至各模組(抗反射膜模組及加熱、冷卻類之處理模組群)，於晶圓W形成抗反射膜。
其後，晶圓W經由棚架單元U1的傳遞模組BF2、傳遞臂D、棚架單元U1的傳遞模組CPL3及搬運臂A3而搬入至第3區塊(COT層)B3，形成光阻膜。如此，形成有光阻膜的晶圓W藉由搬運臂A3傳遞至棚架單元U1的傳遞模組BF3。另，有些情況下，形成有光阻膜的晶圓W更於第4區塊(TCT層)B4形成抗反射膜。此時，晶圓W藉由傳遞模組CPL4而傳遞至搬運臂A4，在形成抗反射膜之後藉由搬運臂A4而傳遞至傳遞模組TRS4。
另一方面，DEV層B1內的上部設有穿梭臂E，即專用搬運機構，用來將晶圓W從設於棚架單元U1之傳遞模組CPL11直接搬運至設於棚架單元U2之傳遞模組CPL12。形成有光阻膜或更形成有抗反射膜的晶圓W，藉由傳遞臂D並經由傳遞模組BF3、TRS4而傳遞至傳遞模組CPL11，從此藉由穿梭臂E直接搬運至棚架單元U2之傳遞模組CPL12，移入至介面區塊IB。另圖3中標註為CPL的傳遞模組兼作為調溫用的冷卻模組，標註為BF的傳遞模組，兼作為可載置多數片晶圓W的緩衝區模組。
其次，晶圓W藉由介面臂F搬運至曝光裝置EX，進行既定曝光處理之後，載置於棚架單元U2之傳遞模組TRS6並退回至處理區塊PB。回到的晶圓W於第1區塊(DEV層)B1進行顯影處理，藉由搬運臂A1搬運至棚 架單元U1中的傳遞機構C之存取範圍的傳遞台，經由傳遞機構C而回到載體20。搬運臂A1~A4、傳遞機構C、傳遞臂D、介面臂F各相當於本發明之基板搬運裝置。
在此，圖4係顯示第3區塊(COT層)B3，在圖1及圖4中，U3係疊層設有多數之模組織棚架單元，其中包含加熱模組等冷卻模組等加熱類模組群。此等棚架單元U3排列成與塗佈模組23相向，並於塗佈模組23與棚架單元U3之間配置有搬運臂A3。圖4中24係用於在各模組與搬運臂A3之間進行晶圓W之傳遞的搬運口。
其次說明該搬運臂A1~A4，因為此等搬運臂A1~A4係以同樣方式構成，所以舉設於第3區塊(COT層)B3的搬運臂A3為例說明。此搬運臂A3如圖4~圖8所示，有多數根設成圍繞晶圓W周圍、形成固持框的搬運叉3(3A、3B)構成為分別沿著基台31自由進退(於圖4及圖5中X軸方向上自由移動)，例如2根，並且該基台31構成為藉由旋轉機構32而繞垂直軸自由旋轉。該搬運叉3A、3B構成為其基端側分別受到進退機構33A、33B所支持，此等進退機構33A、33B藉由使用設於基台31內部之正時皮帶的驅動機構(未圖示)而沿著基台31移動。如此，搬運叉3A、3B構成為在下列位置之間自由進退：晶圓W之傳遞位置，位於進退機構33A、33B前進至基台31前端側的位置；及待機位置，位於進退機構33A、33B後退至基台31之基端側的位置。
該旋轉機構32之下方側設有昇降台34，此昇降台34設成藉由形成驅動部之昇降機構沿著往上下方向(圖4及圖5中Z軸方向)直線狀地延伸的未圖示之Z軸導軌而自由昇降。就昇降機構而言，可使用公知之構成，例如採用滾珠螺桿機構或正時皮帶的機構等。此等採用滾珠螺桿機構或正時皮帶的機構，均構成為藉由電動機M的旋轉使昇降台34自由昇降。
在此例中，Z軸導軌及昇降機構分別受到罩體35所覆蓋，此等罩體35例如在上部側連接而成為一體。又，該罩體35如圖4所示，構成為沿著往 Y軸方向直線狀地延伸的Y軸導軌36滑動移動。另，後述之圖9中，為方便圖示，省略昇降台34並於基台31下方側畫出昇降機構37。此例之昇降機構37構成為藉由電動機M使設於該Z軸導軌內部的未圖示之昇降軸旋轉，以使基台31沿著Z軸導軌進行昇降。
該搬運叉3A、3B形成為圓弧狀，如圖5、圖6及圖8所示，設有3個以上之形成固持部的固持爪30，從該搬運叉3A、3B的內緣分別伸出於各內側，並且沿著該內緣彼此取出間隔來設置，用來載置該晶圓W的背面側周緣部。在此例中，為了固持晶圓W周緣部的4處位置，設有4個固持爪30A、30B、30C、30D。
此例之搬運臂A3構成為真空吸附晶圓W，如圖8所示，於各固持爪30A~30D分別設有吸附孔41A~41D。此等吸附孔41A~41D例如經由形成於搬運叉3A、3B內部、頂面或底面的真空配管42A、42B(參照圖6)而連接至未圖示的真空排氣部。如此將晶圓W的背面側周緣部吸附固持於固持爪30A~30D。
又，搬運臂A3包含偵測部5。偵測部5係例如於各搬運叉3A、3B固持晶圓W的狀態下且位於該待機位置時，在周方向3處以上之處，以光學方式偵測搬運叉3A、3B所固持的晶圓W之周緣部(輪郭)的位置。在此例中，設有3個以上的偵測部5A~5D，例如4個，此等4個偵測部5A~5D沿著搬運叉3A、3B位於該待機位置時，搬運叉3A、3B所固持的晶圓W之外周而彼此取出間隔。
偵測部5(5A~5D)係藉由例如成對之光源51(51A~51D)與受光部52(52A~52D)所構成。就光源51(51A~51D)而言，係採用將多數之LED直線狀地排列的光源，或採用直線狀地延伸的單一LED等。又，就受光部52(52A~52D)而言，可採用將受光元件直線狀地排列的線性影像感測器。就此線性影像感測器而言，例如採用CCD線性感測器、光纖線性感測器、光電感測器等各種感測器。以下係以採用CCD線性感測器之情形為例說明。
該光源51(51A~51D)與受光部52(52A~52D)，相對應的成對之光源51(51A~51D)與受光部52(52A~52D)設為彼此隔著待機位置的晶圓W之周緣部而相向。具體而言，光源51(51A~51D)與受光部52(52A~52D)一者設於2根搬運叉3A、3B的下方側，另一者設於2根搬運叉3A、3B的上方側。圖5~圖7顯示將光源51(51A~51D)安裝於基台31，並將受光部52(52A~52D)經由支持構件53來安裝於基台31之例。
並且，如圖5及圖8所示，構成為受光部52(52A~52D)將受光元件直線狀地排列於晶圓W的徑方向，光源51(51A~51D)可將光線照射至對應的受光部52(52A~52D)之整個長度方向。如此，在光源51(51A~51D)與受光部52(52A~52D)之間形成有對應於受光部52(52A~52D)之受光元件之排列區域的光軸40。
又，將光源51(51A~51D)及受光部52(52A~52D)配置成：位於待機位置的搬運叉3A、3B上沒有晶圓W時，前述光軸40未受到遮蔽，但該搬運叉3A、3B上具有晶圓W時，光軸40受到此晶圓W之周緣部所遮蔽。並且，因為遮擋光軸40的程度依據搬運叉3A、3B上的晶圓W之位置而不同，入射至受光部52的光量改變，所以能偵測晶圓W的周緣部之位置。如上所述，受光元件例如係沿著晶圓W的徑方向排列100個，並發生電壓下降，其大小對應於受光的受光元件數量，該電壓下降量的電壓值經由圖9所示的A/D(類比/數位轉換部)60而傳送給控制部6。
如此，依據例如各CCD即各像素之偵測值來決定受光的像素與未受光的像素之邊界位置，藉而得以求取晶圓W之周緣部的4處位置。因為搬運叉3A及搬運叉3B係以同樣方式構成，以下舉搬運叉3A為例說明，例如圖10所示，以晶圓W固持於搬運叉3A上的基準位置時的晶圓W之中心O定為原點來設定X軸及Y軸。此基準位置係例如搬運叉3A的載置區域之中心與晶圓W之中心對齊的位置。藉此，例如將對應於偵測部5A~5D的晶圓W之周緣部的4處位置定為P1~P4時，可將各位置P1~P4的位置 座標求出為XY座標。
再回來說明COT層B3，於COT層B3內搬運臂A3可存取之處，例如於棚架單元U3之一設有用來暫存晶圓W的第1暫存模組71(以下稱「暫存模組71」)。此暫存模組71例如圖11所示，構成為支持部72的上部包含載置晶圓W的平台部73。該平台部73構成為下述形狀：即使將晶圓W在偏離該基準位置的狀態下固持於搬運叉3A上，也不會使該搬運叉3A或晶圓W碰撞平台部73，而能將晶圓W傳遞至該平台部73。該平台部73例如係由前端構成為圓弧狀的板狀體所構成，其形狀及大小決定為，於該平台部73與搬運叉3A之間進行晶圓W之傳遞時，搬運叉3A隔著既定空間圍繞平台部73。
再者，在該實施形態中，傳遞機構C、傳遞臂D及介面臂F亦設有上述偵測部5，並且此等傳遞機構C、傳遞臂D及介面臂F均設有用來暫存晶圓W的第2~第4暫存模組74~76。
該介面臂F例如圖12所示，固持晶圓W的固持構件81構成為沿著基台82而自由進退，並且該基台82構成為自由昇降、繞垂直軸自由旋轉、且在圖1中X方向上自由移動。並且，在固持構件81後退至基台82基端側的待機位置，藉由偵測部5A~5D來測量晶圓W之周緣部的多處位置，例如4處。該固持構件81，例如藉由固持晶圓W之背面側中央部的板狀體所構成，在圖12中省略偵測部5之圖示。
該傳遞臂D，將固持構件80a構成為沿著基台80b自由進退，並且該基台80b構成為自由昇降，例如固持構件80a構成為與介面臂F之固持構件81幾乎同樣的形狀。又，傳遞機構C與介面臂F除了固持構件83的俯視形狀有些不同以外，幾乎以同樣方式構成。傳遞機構C之固持構件83例如圖1所示，係例如藉由固持晶圓W之背面側中央部的俯視搬運叉狀之板狀體所構成。
在此例中，該第2~第4暫存模組74~76係以同樣方式構成，例如在圖12以第4暫存模組76作為代表顯示，支持部77的上部包含載置晶圓W的平台部78。該平台部78構成為以下形狀：即使將晶圓W於偏離基準位置的狀態下固持於固持構件81上時，該固持構件81或晶圓W也不會碰撞平台部78，而能將晶圓W傳遞至該平台部78。在此例中，平台部78係藉由構成為俯視C字形的板狀體所構成，其形狀及大小決定為，於該平台部78與固持構件81之間進行晶圓W之傳遞時，藉由平台部78隔著既定空間來圍繞固持構件81。
該第2暫存模組74組裝於傳遞機構C可存取的位置，例如棚架單元U1(參照圖3)。又，第3暫存模組75組裝於傳遞臂D可存取的位置，例如棚架單元U1。再者，第4暫存模組76組裝於介面臂F可存取的位置，例如棚架單元U2。
其次，參照圖9說明設於該光阻圖案形成裝置的控制部6。此控制部6，例如藉由電腦所構成，包含藉由程式、記憶體、CPU所構成的資料處理部。該程式從控制部6將控制信號傳送給光阻圖案形成裝置的各部分，內建有用來進行光阻圖案形成處理或後述之晶圓W之位置偵測的命令(各步驟)。此程式容納於電腦記憶媒體例如軟碟、光碟、硬碟、MO(磁光碟)等記憶部而安裝於控制部6。
該程式中包含有偏移量偵測程式61、判斷程式62、修正程式63、及搬運控制程式64等。又控制部6構成為包含有基準資料記憶部65、顯示部66、警報產生部67，亦將既定控制信號傳送給搬運臂A1~A4、傳遞機構C、傳遞臂D、及介面臂F之驅動機構。以下，以搬運叉3A為例說明固持構件。
該偏移量偵測程式61係形成運算部，構成為於搬運叉3A接受晶圓W時，依據該偵測部5之偵測結果來求取搬運叉3A上的晶圓W相對於基準位置之偏移量。具體而言，例如構成為依據偵測部5A~5D所偵測的搬運叉3A上的晶圓W之4處周緣位置資料，利用運算來取得晶圓W之中心位 置，並且利用運算求取此取得中心位置與基準中心位置之偏移量。該取得中心位置係藉由晶圓W的位置之偵測結果並利用運算而求出的晶圓W之中心位置，基準中心位置係晶圓W位於搬運叉3A上的該基準位置時的晶圓W之中心位置。
在此，偵測部5中如圖10所示，將晶圓W之周緣部的4處位置P1~P4之位置分別偵測為座標(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)，從此4處的位置資料，利用運算求取晶圓W的中心P0之位置座標(x0，y0)(參照圖10)。此際，例如當位置P1~P4的其中任一者相當於晶圓W之缺口部(平緣)時，從其餘3處的位置資料求取晶圓W的中心P0之位置座標(x0，y0)。
在此例中，因為基準中心位置的位置座標如上所述係原點(0，0)，所以，取得中心位置相對於基準中心位置的偏移量，相當於(x0，y0)。如此，在X方向、Y方向上求出取得中心位置相對於基準中心位置的偏移量。
判斷程式62係如後所述，比較設定於每個模組的偏移量之容許範圍與偏移量偵測程式61所取得的偏移量之偵測值，判斷將晶圓W搬運至下一模組或暫存模組71。
該搬運臂A3構成為將固持於搬運叉3A之基準位置的晶圓W傳遞至下一模組的基準位置。下一模組的基準位置係下一模組的晶圓W載置區域之基準位置，例如係載置區域之中心與晶圓W之中心對齊的位置。亦即，搬運叉3A之中心與晶圓W之中心對齊的方式固持於搬運叉3A的晶圓W，從搬運叉3A傳遞至該載置區域，使下一模組的載置區域之中心與晶圓W之中心對齊。並且，將晶圓W於偏離基準位置的狀態下固持於搬運叉3A上時，如後所述，將晶圓W傳遞至下一模組之際，搬運臂A3側修正傳遞位置使得此偏移量變小。偏移量變小係指在將晶圓W傳遞至下一模組的基準位置之情形以外，還包含以靠近基準位置的狀態來傳遞晶圓W之情形。
在此，圖13中，X軸與Y軸的交點O表示搬運叉3A上的基準位置有 晶圓W時的晶圓W之中心，以實線表示的範圍L1係顯示設定於每個模組的偏移量之容許範圍。此容許範圍係顯示只要晶圓W之中心在此範圍內，即可在將晶圓W搬運至下一模組時，進行晶圓W之傳遞而不使搬運叉3A碰撞下一模組之載置區域的範圍。又，以虛線表示的範圍L2係偵測部5可偵測的範圍，係表示只要晶圓W之中心在此範圍內，即可偵測晶圓W之周緣部的範圍。
該容許範圍如上所述設定於每個模組。例如以搬運臂A3為例說明時，藉由此搬運臂A3進行晶圓W之傳遞時載置晶圓W的載置區域，包括有設在對於晶圓W進行加熱處理的加熱模組9之加熱板90的伸出銷機構91(參照圖9)、設於液處理模組的旋轉吸爪92(參照圖14)、及設在對於晶圓W進行溫度調整處理的溫調模組93之冷卻板等(圖15及圖16參照)。
其次簡單說明加熱模組9及溫調模組93。加熱模組如圖9所示，構成為於處理容器9a內具有載置晶圓W進行加熱的加熱板90。此加熱板90設有於與搬運臂A3之間進行晶圓W傳遞時，從加熱板90伸出並固持晶圓W的背面側之位置的伸出銷機構91，例如3處。
又，溫調模組93如圖15及圖16所示，構成為於處理容器93a的內部包含冷卻板94與加熱板95。該冷卻板94構成為藉由進退機構94a而在下列位置之間自由移動：與搬運臂A3之間進行晶圓W之傳遞的位置；以及將晶圓W傳遞至加熱板95的位置。圖16中94b係用於抑制冷卻板94之溫度上昇的鰭片機構。加熱板95設有用來與冷卻板94之間進行晶圓W之傳遞的伸出銷機構95a，並且冷卻板94在對應於此伸出銷的位置形成有缺口部94c。又，冷卻板94的周緣部形成有對應於搬運臂A3之固持爪30A~30D的缺口部96。如此，在溫調模組93中，從搬運臂A3傳遞至冷卻板94的晶圓W，藉由冷卻板94傳遞至加熱板95，並將藉由加熱板95加熱的晶圓W再度經由冷卻板94而傳遞至搬運臂A3。
在該伸出銷機構91或旋轉吸爪92中，傳遞之際的搬運叉3A之淨空量 (可動用空間)定為較大。因此，因為即使在該偏移量較大、傳遞之際的搬運臂A3之修正量較大時，也能防止搬運叉3A與加熱板90等碰撞，所以容許範圍較大。
另一方面，溫調模組93的冷卻板94(缺口部94c未圖示)如圖17所示，係構成為在搬運叉3A之固持爪30A~30D進入至缺口部96的狀態下進行晶圓W之傳遞。此時，如圖17所示，於搬運叉3A的基準位置具有晶圓W時，可將晶圓W傳遞至冷卻板94的基準位置。但是，如圖18所示，該偏移量大、搬運叉3A側之傳遞時的修正量大時，因為傳遞之際，固持爪30A~30D不進入至缺口部96，搬運叉3A將碰撞至冷卻板94，所以容許範圍小。在圖18中，藉由單點鏈線來表示冷卻板94，並表示固持爪30c與缺口部96碰撞的模樣。如此，因為容許範圍係於每個模組不同，對於每個模組，以中心位置P0距離晶圓W之基準中心位置的偏移量的方式求出該容許範圍。
並且，判斷程式62包含下述功能：依據偏移量之偵測值來判斷搬運至下一模組、搬運至暫存模組71、或輸出警報顯示。在此例中，如圖13所示，偏移量超過L2的範圍而無法由偵測部5偵測周緣部的位置時，判斷為輸出警報顯示。如上所述，係於偵測部5中偵測周緣部之邊界位置，但例如當4個偵測部5A~5D的至少1個偵測部5A~5D無法偵測該邊界位置時，判斷為晶圓W係超過L2的範圍。
又，依據偵測部5A~5D的偵測結果，利用偏移量偵測程式61取得偏移量，並於此偏移量之偵測值收斂於下一模組的容許範圍時，判斷為可搬運至下一模組。另一方面，該偵測值脫離下一模組的容許範圍時，判斷為不搬運至下一模組而搬運至暫存模組71。此判斷係於搬運叉3A從前一模組接受晶圓W，進行晶圓W之周緣部的位置偵測之後，搬運至下一模組之前的時序進行。此時亦可係將搬運叉3A移動至待機位置進行晶圓W之周緣部的位置偵測之後、搬運臂A3開始移動之後的時序。
修正程式63包含下述功能：於搬運臂A3將晶圓W傳遞至下一模組時，修正搬運臂A3側之傳遞位置，以使偏移量變小。
例如，若將下一模組之載置區域的中心座標定為(0、0)，且取得的晶圓W之中心座標係(x0，y0)時，對於修正前的傳遞位置進行修正，使搬運臂A3的傳遞位置往X方向移動-x0，往Y方向移動-y0份量。如此，搬運叉3A上的晶圓W係傳遞至下一模組的載置區域之基準位置。
又，修正程式63包含下述功能：修正搬運叉3A之傳遞位置，以使搬運叉3A接受暫存模組71上的晶圓W時，該偵測值收斂於容許範圍。此時，於搬運臂A3可修正傳遞位置的X方向及Y方向之移動量上有所限制，超越此限制值時係進行限制值份量的修正。
該基準資料記憶部65將設定於每個該模組的容許範圍之資料與下一模組相對應並加以容納。該顯示部66係例如由電腦的畫面所構成，並構成為可進行既定基板處理之選擇或各處理中的參數輸入操作。再者，警報產生部67具有下述功能：在進行警報顯示時，例如點亮燈號或產生警報聲、向顯示部66進行警報顯示等。
搬運控制程式64係一機構，依據預先決定的模組搬運順序，控制搬運臂A1~A4、傳遞機構C、傳遞臂D及介面臂F等，而將晶圓W從一個模組(前一模組)依序搬運至其他模組(下一模組)，且包含一功能，例如控制搬運臂A1~A4等的驅動，以將晶圓W搬運至由判斷程式62所判斷的搬運目的地。又包含一功能，在將晶圓W搬運至暫存模組71時，將搬運臂A1~A4之動作速度控制成慢於(小於)將晶圓W搬運至下一模組時。動作速度係指搬運叉3A、3B之進退動作或搬運臂A3之移動動作等，使搬運臂A3動作時的速度。
如此，控制部6比較偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍來輸出控制信號，以在偵測值收斂於容許範圍時，藉由搬運臂A3將晶圓W搬運至下 一模組，並在偵測值偏離容許範圍時，使搬運臂A3將該晶圓W傳遞至暫存模組71再進行接受，俾使該偵測值收斂於容許範圍。此時，「搬運臂A3將該晶圓W傳遞至暫存模組71再進行接受，俾使該偵測值收斂於容許範圍」係包含後述進行1次對於暫存模組71的晶圓W之傳遞而該偵測值收斂於容許範圍之情形，以及進行多次對於暫存模組71的晶圓W之傳遞而該偵測值收斂於容許範圍之情形。
其次，以加熱模組作為前一模組、以溫調模組93作為下一模組之情形為例來說明本發明的作用。此等加熱模組及溫調模組93分別於第1區塊(DEV層)B1，第2區塊(BCT層)B2，第3區塊(COT層)B3，第4區塊(TCT層)B4之中組裝於如上所述的棚架單元U3。
在加熱模組中，例如圖19所示，利用伸出銷機構91頂起晶圓W，使晶圓W浮上直到加熱板90的上方位置。其次如圖20所示，使搬運叉3A前進至晶圓W的下方側後，使搬運叉3A上昇，從下方側捧起晶圓W，固持於固持爪30A~30D。並且，如圖21所示，藉由使搬運叉3A從晶圓W的下方側上昇直到伸出銷機構91的上方側而從伸出銷機構91接受晶圓W，並利用固持爪30A~30D加以吸附固持，其後進行後退之動作。
其次，如圖22所示，搬運叉3A移動至待機位置時，如上所述，利用偵測部5A~5D取得晶圓W的周緣部之位置資料，判斷將搬運目的地定為下一模組即溫調模組，或定為暫存模組71。此時，搬運叉3A從前一模組(加熱模組)接受晶圓W之後(圖23中，步驟S1)，判斷例如是否可利用偵測部5A~5D來偵測晶圓W的周緣部(步驟S2)，於晶圓W的周緣部超過可偵測範圍L2時定為無法偵測並輸出警報(步驟S3)，並例如停止搬運(步驟S4)。
另一方面，未超過該範圍L2時定為可偵測，依據取得的位置資料，如上所述，藉由運算求取運算晶圓W的中心之位置座標(x0，y0)，如此取得X方向及Y方向相對於基準位置的偏移量之偵測值(步驟S5)。
接著，讀出下一模組(溫調模組93)之容許範圍，判斷偏移量之偵測值是否收斂於容許範圍(步驟S6)。收斂於容許範圍時，如圖24所示，將搬運目的地判斷為下一模組，並搬運至下一模組(步驟S7)。並且，如上所述，於X方向及Y方向修正搬運臂A3側之傳遞位置，將晶圓W傳遞至下一模組的基準位置(步驟S8)。此時，在即將將晶圓W傳遞至下一模組的載置區域之前，解除固持爪30A~30D所致的吸附。
另一方面，偏移量偏離容許範圍時，將搬運目的地判斷為暫存模組71，如圖25所示，搬運至暫存模組71(步驟S9)。此時係在搬運臂A3之動作速度慢於將晶圓W搬運至下一模組的狀態下進行搬運。並且，如圖26(b)所示，於X方向及Y方向修正搬運叉3A之傳遞位置，將晶圓W傳遞至暫存模組71，以將晶圓W傳遞至暫存模組71之基準位置，亦即使晶圓W之中心與暫存模組71的載置區域(平台部73)之中心對齊(步驟S10)。
並且，再度利用搬運叉3A從暫存模組71接受晶圓W，此時，如圖26(c)所示，於X方向及Y方向修正搬運叉3A的接受位置，將晶圓W接受至搬運叉3A，以使偏移量收斂於容許範圍內，例如將晶圓W固持於搬運叉3A之基準位置(圖26(d)，步驟S11)。並且，搬運叉3A移動至待機位置時，利用偵測部5A~5D取得晶圓W的周緣部之位置資料，如上所述求取偏移量(圖26(e)，步驟S2)。如此，重複步驟S2~步驟S11之動作直到偏移量收斂於溫調模組93之容許範圍，而將晶圓W搬運溫調模組93為止。
以上，在上述實施形態中，搬運叉3A從前模組接受晶圓W時，偵測晶圓W的周緣部之3處以上位置，並依據該偵測值，求取自搬運叉3A上之基準位置的偏移量。並且，比較偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，判斷將晶圓W之搬運目的地定為下一模組或定為暫存模組71。藉此，因為僅在偏移量收斂於容許範圍搬運至下一模組，所以在將晶圓W傳遞至下一模組時，抑制搬運叉3A與下一模組之碰撞，而能確實地進行往下一模組的晶圓W之傳遞。
所以，每個模組中搬運臂A3等傳遞時的淨空不同，於此淨空小之情形，如上所述，因為可抑制搬連叉3A與模組之碰撞，所以大幅減少搬運臂A3之搬運停止的機會，提昇稼動率。
又，偏移量大到與下一模組發生碰撞之程度時，將晶圓W搬運至暫存模組71，修正搬運叉3A之傳遞位置，以使偏移量收斂於容許範圍。所以，因為即使偏移量大時也能自動實施修正作業，大幅減輕作業者的負擔。
此時，偏移量大之情況，可藉由對於暫存模組71進行多次晶圓W之傳遞與接受，來實施多次搬運叉3A的傳遞位置之修正。因此，即使進行傳遞位置之修正時，一次的修正範圍有所限制，也能藉由重複修正，緩緩將大的偏移量變小。
如此，即使於偏移量較大之情況，也藉由多次修正使最終偏移量在收斂於容許範圍的狀態將晶圓W傳遞至下一模組。所以，即使在產生地震時或從模組接受晶圓W時產生晶圓W彈跳的現象時等，在大幅偏離搬運叉3A之基準位置的狀態下接受晶圓W時也能確實地搬運至下一模組。
又，因為在將晶圓W搬運至暫存模組71時，使搬運臂A3的動作速度慢於將晶圓W搬運下一模組時，所以即使在晶圓W固持成大幅偏離搬運叉3A之基準位置時，也能在抑制晶圓W掉落的狀態進行搬運。
以上，亦可如圖27所示，在將晶圓W傳遞至暫存模組71時，不進行用於將晶圓W傳遞至暫存模組71之基準位置的修正而直接傳遞(圖27(b))，僅於從暫存模組71接受晶圓W時，修正搬運叉3A之傳遞位置以使偏移量收斂於容許範圍。自暫存模組71之基準位置的偏移量係與自搬運叉3A之基準位置的偏移量相同。因此，從暫存模組71接受晶圓W時，可藉由於X方向及Y方向修正搬運叉3A之傳遞位置(圖27(c)，(d))，而在偏移量收斂於容許範圍的狀態下，將晶圓W接受至搬運叉3A上。
其次，參照圖28~圖30簡單說明偵測部的其他例。如圖28所示，係不將偵測部5A~5D安裝於搬運臂A3，而設於前一模組支之晶圓W的搬運口附近之例。在此例中，搬運叉3A從前一模組接受晶圓W，並將晶圓W搬出前一模組外側時，利用偵測部5A~5D偵測晶圓W的周緣部之4處位置。偵測部5A~5D係與上述實施形態以同樣方式構成。
圖29係使用CCD相機500作為偵測部之例。例如CCD相機500藉由固持構件501而安裝於搬運臂A3之基台31，於搬運叉3A、3B位於傳遞位置時，光學拍攝搬運叉3A、3B上的晶圓W來偵測搬運叉3A、3B上的晶圓W之位置。
再者，圖30係使用例如利用雷射光的距離感測器510用作為偵測部之例。距離感測器510配置例如從晶圓W的上方側及下方側的一側，於徑方向朝向晶圓W之周緣部輸出多數之雷射光，例如設於與圖8所的受光部52A~52D同樣的位置。此時，因為利用晶圓W的周緣部遮蔽雷射光的一部分，所以在對應於晶圓W之周緣部的位置，距離感測器510所致的測定距離變得不同，所以能偵測搬運叉3A、3B上的晶圓W之位置。
以上，亦可在搬運叉3A、3B上的晶圓W超出偵測部5可偵測範圍L2時，將晶圓W搬運至暫存模組71，修正搬運叉3A、3B之傳遞位置以使偏移量收斂於容許範圍。又，於暫存模組71接受晶圓W之後，亦可不進行搬運叉3A、3B上的晶圓W之位置的偵測，將晶圓W搬運至下一模組。
再者，搬運至下一模組時，用於將晶圓W傳遞至下一模組之基準位置的搬運叉3A、3B之傳遞位置的修正並非必要。此係因為例如將容許範圍設定為小之情形，即使不修正搬運叉3A、3B之傳遞位置，也能將晶圓W傳遞至靠近下一模組之基準位置的位置。
以冷卻板94為例來說明如此不進行搬運叉3A、3B之傳遞位置的修正之情況，偏移量偏離容許範圍時，如圖31所示，晶圓W大幅偏離冷卻板 94之基準位置並進行傳遞。因此，如上所述，進行使搬運臂A3將該晶圓W傳遞至暫存模組71再進行接受，以使偏移量收斂於容許範圍。在此例中，偏移量之容許範圍係考量例如良好地進行模組之基板處理所容許、自該模組之基準位置的偏移量等來設定。
以上，偏移量之容許範圍可定為於全部的模組共通，亦可將基板搬運機構所容許的偏移量之容許範圍作為基準來設定。基板搬運機構之容許範圍係考量例如防止搬運中的基板掉落，或防止基板對於壁部等構件的碰撞來設定。
再者，在固持構件吸附固持基板的機構亦可係利用靜電電容者，只要是能如此將基板吸附於固持構件並進行搬運的構成，因為利用吸附來抑制基板自固持構件掉落，所以搬運至暫存模組時，不一定要縮小基板搬運機構之動作速度。再者，在搬運至暫存模組時藉由減少基板搬運機構之動作速度來抑制基板掉落之情形，亦可不將基板吸附固持於固持構件。
以上所述之中，暫存模組之形狀不限於上述例，只要是滿足下列條件的形狀即可：將晶圓W於偏離基準位置的狀態下固持於固持構件上時也不會碰撞該固持構件或晶圓W，而能傳遞至該暫存模組。又，滿足此條件時，亦可使用旋轉吸爪、對位導引件、傳遞平台或緩衝區等來作為暫存模組。
本發明之基板搬運機構相當於傳遞機構C、傳遞臂D、搬運臂A1~A4、介面臂F及穿梭臂E的至少一個，可將本發明應用於此等基板搬運機構全部，亦可僅將本發明應用於一部分的基板搬運機構。再者，亦可如傳遞機構C與傳遞臂D、搬運臂A1~A4與介面臂F之組合，令多數之基板搬運機構將基板暫存於共通的暫存模組。
3A‧‧‧搬運叉
9‧‧‧加熱模組
71‧‧‧暫存模組
93‧‧‧溫調模組
W‧‧‧半導體晶圓

Claims (12)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵在於包含：基板搬運機構，其具有自由移動之基台與設於該基台且用以固持基板之固持構件，以將基板從一個模組傳遞至其他模組；偵測部，於固持構件從一個模組接受基板之後，搬運至其他模組之前，為了偵測固持構件上的基板之位置而設於該基板搬運機構之該基台；運算部，依據該偵測部之偵測結果，求出固持構件上的基板相對於基準位置之偏移量；暫存模組，用來暫存該基板搬運機構從該一個模組接受的基板；以及控制部，比較該運算部所獲得的偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，並輸出控制信號，俾：於偵測值收斂於該容許範圍時，藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組；而於偵測值脫離該容許範圍時，使基板搬運機構先將該基板傳遞至暫存模組，而後再接受該基板，以使該偵測值收斂於該容許範圍，該偵測部包含一成對之光源與受光部，其為了偵測位於後退位置之該固持構件所固持之基板之周緣部，而設置成從上下夾住該基板。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該固持構件包含設置成彼此上下重疊之第1固持構件與第2固持構件，該偵測部於該第1固持構件與該第2固持構件之其一在固持基板之狀態下後退時，偵測該基板之周緣部之位置。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其對於每個其他模組均設定有該偏移量之容許範圍，並包含：記憶部，將該容許範圍與其他模組相對應並加以記憶。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該偵測部在沿著周方向彼此取出間隔的3處以上位置，以光學方式偵測固持構件上的基板之周緣部位置。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該控制部至少於基板搬運機構從暫存模組接受基板時修正固持構件之傳遞位置，以使該偏移量之偵測值收斂於該偏移量之容許範圍。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中， 該偵測部於固持構件從暫存模組接受基板之後、搬運至其他模組之前，再度偵測固持構件上的基板之位置，該控制部依據該偵測結果，比較該運算部所獲得的偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍來輸出控制信號，俾：於偵測值收斂於該容許範圍時，藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組；而於偵測值脫離該容許範圍時，使基板搬運機構先將該基板再度傳遞至暫存模組，而後再接受該基板，以使該偵測值收斂於該容許範圍。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該偏移量係為：位於固持構件上的基準位置之基板中心、與依據偵測部之偵測結果而取得的固持構件上的基板中心，兩者間的偏移量。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，藉由基板搬運機構將基板搬運至暫存模組時，基板搬運機構之動作速度慢於將基板搬運至其他模組時。
  9. 一種基板處理方法，係藉由具有自由移動之基台與設於該基台且用以固持基板之固持構件的基板搬運機構，將基板從一個模組搬運至其他模組進行處理，其特徵在於包含以下步驟：偵測步驟，於該固持構件從一個模組接受基板之後、搬運至其他模組之前，藉由設於該基板搬運機構之該基台之該偵測部，偵測位於後退位置之該固持構件上之基板之周緣部之位置；求取步驟，依據此步驟中之該偵測結果，求取固持構件上的基板相對於基準位置之偏移量；搬運步驟，比較該偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，在偵測值收斂於容許範圍時，藉由基板搬運機構將基板搬運至其他模組；以及傳接步驟，比較該偏移量之偵測值與偏移量之容許範圍，在偵測值脫離容許範圍時，使基板搬運機構先將該基板傳遞至暫存模組，而後再接受該基板，以使該偵測值收斂於該容許範圍，該偵測部包含一成對之光源與受光部，其設置成從上下夾住位於後退位置之該固持構件所固持之基板。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理方法，其中，該固持構件包含設置成彼此上下重疊之第1固持構件與第2固持構件， 該偵測部於該第1固持構件與該第2固持構件之其一在固持基板之狀態下後退時，偵測該基板之周緣部之位置。
  11. 如申請專利範圍第9項之基板處理方法，其對於每個其他模組設定該偏移量之容許範圍，將該容許範圍與其他模組相對應並加以記憶。
  12. 如申請專利範圍第9或10項之基板處理方法，其中，藉由基板搬運機構將基板搬運至暫存模組時，基板搬運機構之動作速度慢於將基板搬運至其他模組時。
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