JPH09153538A

JPH09153538A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH09153538A
Application number: JP31284295A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Inagaki; 幸彦稲垣
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1995-11-30
Publication date: 1997-06-10

Abstract

(57)【要約】【課題】各処理部に引き渡す基板の向きを全て一定に
揃えることが可能な基板処理装置を提供することであ
る。【解決手段】基板処理装置は、処理部の一つとして周
辺露光装置２０を備える。周辺露光装置２０は、基板を
回転保持する基板保持台２２と、基板の周縁位置を検出
するエッジセンサ３０とを備える。周辺露光装置２０に
供給される基板は、基板の回転基準部が全て同じ向きに
揃うように位置補正された後、周辺露光装置２０から取
り出され、他の処理部に供給される。これにより、基板
処理装置の内部では、全ての基板の回転基準部の位置が
同一となるように制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板等に各
種の処理を施すための複数の基板処理部を備えた基板処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスでは、生
産効率を高めるために、相互に関連する一連の処理を行
なう装置をユニット化し、これらを統合した基板処理装
置が用いられている。例えば、レジストプロセスでは、
塗布、洗浄、現像、密着強化、加熱および冷却の各処理
を連続的に処理する基板処理装置が用いられている。基
板処理装置は、各処理ごとにユニットに分けられてお
り、各ユニット間を基板搬送装置が基板を搬送して基板
の受渡しを行っている。このような構造によって一連の
レジストプロセスが連続的に行なわれる。

【０００３】通常、ウエハ（基板）は円板状に形成され
ており、その周縁部分には回転基準部として直線状の切
欠き部（オリエンテーションフラット：以下、オリフラ
部と略称する）または凹状の切欠き部（ノッチ）が形成
されている。したがって、基板は回転中心軸に対して完
全な点対称形ではなく、一部非対称な形状となってい
る。このために、例えば基板上にレジストを回転塗布す
る回転塗布ユニット等の回転処理装置では、回転処理開
始時の回転基準部の向きが基板ごとにばらつくと、回転
開始時の基板周囲の処理雰囲気の気流の状態が基板の向
きによって異なるので、各基板間でレジストの膜厚むら
が発生する。

【０００４】また、処理ユニットでは基板の向きによっ
て熱分布が異なり、処理むらが発生する。そこで、回転
処理を行うユニットでは、膜厚むらの発生を防止するた
めに、基板の回転基準部の向きが供給時、回転処理終了
時および排出時に同じとなるように基板の向きの制御を
行なっている。このため、予め全ての基板の回転基準部
を一定の向きに揃えておけば、同一の基板処理装置内で
は、全ての基板が同じ向きで処理される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
デバイスの製造プロセスでは、上記のレジストプロセス
のみならず、露光プロセスや薄膜形成プロセス等が繰り
返し行われる。このため、基板は一枚ごとに、あるいは
多数収納された基板収納カセット単位で基板処理装置か
ら他の半導体製造装置に引き渡され、処理される。例え
ば、上記のレジストプロセスに用いられる基板処理装置
によりレジスト膜が形成された基板は、別の露光装置に
搬送され、所定の露光処理が行なわれた後、再び基板処
理装置に戻される。そして、基板処理装置内の現像処理
ユニットに搬送され、現像処理が行なわれる。

【０００６】あるいは、レジストプロセスの処理が終了
した基板は、基板収納カセット内に収納された後、他の
半導体製造装置、例えばＣＶＤ（化学気相成長）装置に
搬送され、基板上に薄膜が形成される。そして、薄膜が
形成された基板は、再び基板収納カセット内に収納さ
れ、基板処理装置に供給される。

【０００７】上記のような場合、露光装置あるいはＣＶ
Ｄ装置のような他の半導体製造装置の中には、基板の回
転方向における位置制御が行なわれない装置もある。こ
のため、このような半導体製造装置から戻ってきた基板
は、基板ごとに回転基準部の向きが異なっている場合が
ある。一方、上述したように、基板処理装置の回転処理
ユニットでは、処理の前後で基板の回転基準部の向きが
一致するように制御されている。このため、基板の向き
が基板ごとに異なる状態で供給された場合には、処理の
後でも基板の向きのばらつきはそのまま残されることに
なる。

【０００８】したがって、上述したように、例えば回転
塗布ユニット等の回転処理ユニットでは、回転開始時の
気流の状態が基板の回転基準部の向きによって異なるこ
とになり、基板間で塗布液の膜厚むらが生じる。また、
熱処理ユニット等では、基板周囲の気流の状態や温度分
布が回転基準部の向きによって異なることになり、各基
板間での処理むらが発生する。

【０００９】また、他の半導体製造装置から供給される
基板を基板収納カセットに収納した場合には、基板の回
転基準部の向きが基板ごとに異なると、重心位置が各々
異なることによって基板ごとに異なる方向に傾いて収納
される。このため、ある方向に傾いた基板が基板搬送ロ
ボットの搬送アームと衝突し、基板を損傷したり、その
基板の取り出しが不可能となる等の問題が生じる。さら
に、例えば基板のオリフラ部が基板収納カセットの内側
面に平行に向いた状態で基板収納カセット内に収納され
る場合には、直線状のオリフラ部がカセット内側面と摺
動して多量のレジストが剥離し、パーティクル（粒子）
となって他の基板や外部を汚染するという悪影響を及ぼ
すといった問題も引き起こされる。

【００１０】本発明の目的は、各処理部に引き渡す基板
の向きを全て一定に揃えることが可能な基板処理装置を
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る基板処理装置は、基板に対してそれぞれ所定
の処理を行なう複数の基板処理部を有し、各基板処理部
との間で基板の受け渡しを行いながら基板に一連の処理
を行なう基板処理装置であり、各基板処理部に供給する
際の基板の回転基準部を特定の向きに揃えるための補正
手段を備えたものである。

【００１２】第２の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明の基板処理装置の構成において、補正手段が、基板
の回転基準部の向きを検出する検出部と、検出部の検出
データに基づいて回転基準部を特定の向きに揃えるため
の補正データを出力する補正制御部と、基板を保持し、
補正制御部からの補正データに基づいて基板を回転させ
る回転位置決め部とを備えたものである。

【００１３】第３の発明に係る基板処理装置は、第１の
発明の基板処理装置の構成において、複数の基板処理部
のいずれかが、基板を保持して回転する基板保持部と基
板の回転基準部を検出する回転基準部検出部とを有する
周辺露光装置から構成されており、補正手段の検出部
が、周辺露光装置の回転基準部検出部から構成され、補
正手段の回転位置決め部が周辺露光装置の基板保持部か
ら構成されているものである。

【００１４】第１〜第３の発明に係る基板処理装置で
は、補正手段によって各基板処理部に供給される際の基
板の回転基準部が常に特定の向きとなるように基板の回
転方向の位置が制御される。このために、各基板処理部
では基板を常に同一の向きに配置した状態で処理を行う
ことができ、それゆえ基板の向きのばらつきによる処理
むらの発生が防止され、製造の歩留りを向上させること
ができる。

【００１５】特に、第２の発明に係る基板処理装置で
は、各基板に対して、補正手段の検出部が回転基準部の
向きを検出した後、補正制御部によって特定の向きとの
補正量を求め、その補正量データを受けた回転位置決め
部が基板の回転基準部を特定の向きに向けるように基板
を回転する。このために、外部の半導体製造装置から供
給された基板がいかなる向きに向けられていた場合で
も、正確に特定の向きに揃えることができる。

【００１６】特に、第３の発明に係る基板処理装置で
は、基板処理部として含まれる周辺露光装置の機能を利
用することによって、新たに補正手段の検出部や回転位
置決め部の構成を設けることなく基板の回転基準部の向
きを揃えることが可能となる。これによって、基板の向
きのばらつきによる処理むらの発生を防止し、多数の基
板間で均一な処理を行わせることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例による
基板処理装置を含む半導体製造装置群の構成図である。
基板処理装置１は、第１の基板処理ユニット領域１０１
と、第２の基板処理ユニット領域１０２と、基板５の搬
送を行うための搬送領域１０３と、基板５の搬入および
搬出を行うインデクサ領域１０４とを備えている。

【００１８】第１の基板処理ユニット領域１０１には、
回転塗布処理を行う回転塗布部（スピンコータ）ＳＣ、
現像処理を行う回転式現像部（スピンデベロッパ）ＳＤ
および基板５の周辺部の露光処理を行う周辺露光装置２
０が整列して配置されている。

【００１９】また、第２の基板処理ユニット領域１０２
には、基板５の熱処理を行う基板熱処理部（ホット／ク
ーリングプレート）ＢＰと、密着強化処理を行う密着強
化部ＡＨが整列して配置されている。

【００２０】また、搬送領域１０３には、基板５を保持
して搬送する基板搬送装置８０が移動自在に設けられて
いる。インデクサ領域１０４には、多数の基板５を収納
する基板収納カセット１０が載置されている。基板収納
カセット１０に収納された基板５は、インデクサ領域１
０４に設けられた移載ロボット（図示省略）により基板
搬送装置８０との間で受渡しが行われる。また、多数の
基板５が収納された基板収納カセット１０は、外部の半
導体製造装置、例えばＣＶＤ（化学気相成長）装置７０
に引き渡され、あるいは処理が終了した後再びインデク
サ領域１０４に載置される。

【００２１】基板処理装置１のインデクサ領域１０４の
反対側には、他の半導体製造装置との間で基板５の受け
渡しを行う基板受け渡し部５０が設けられている。基板
受け渡し部５０は、基板５を１枚ずつ外部の半導体製造
装置、例えば露光装置６０に受け渡し、さらに露光処理
が終了した後、再び基板５を受け取る。

【００２２】図１に示す基板処理装置１は、基板５の回
転基準部の向きをすべての基板５について特定の方向に
揃える機構（基板回転基準位置制御機構）を備えてい
る。本実施例では、この基板回転基準位置制御機構は、
周辺露光装置２０の機構の一部を利用している。そこ
で、まず最初に、周辺露光装置の構成について説明す
る。

【００２３】図２は、周辺露光装置２０の構成を示す斜
視図である。周辺露光装置２０は、フレーム２１の内部
に、基板を保持して回転させるための基板回転制御機構
と、基板に光を照射するための光照射制御機構とを有し
ている。

【００２４】基板回転制御機構は、基板を吸引して保持
するための真空チャックからなる基板保持台２２、基板
保持台２２を回転させるためのモータ２４を備える。ま
た、基板保持台２２の近傍には基板の端縁位置を検出す
るためのエッジセンサ３０が設けられている。

【００２５】光照射制御機構は、レンズ鏡筒３２を移動
させるための移動プレート２５を備える。移動プレート
２５は鉛直方向に延びる鉛直プレート部２５ａと水平方
向に延びる水平プレート２５ｂとから構成される。移動
プレート２５の水平プレート部２５ｂの下面は、図中Ｙ
軸方向に延びるレール２６に係合しており、このレール
２６に沿って移動プレート２５がＹ軸方向に往復移動す
る。移動プレート２５の水平プレート２５ｂの上面に
は、Ｙ軸方向に延びる送りねじ２８の一端を回転支持す
る支持プレート２９ａ，２９ｂが設けられている。送り
ねじ２８の他端はモータ２７に接続されている。

【００２６】モータ２７を回転させると、送りねじ２８
が同じ方向に回転し、送りねじ２８に螺合する支持プレ
ート２９ａ，２９ｂによって移動プレート２５全体がレ
ール２６に沿ってＹ軸方向に移動する。移動プレート２
５のＹ軸方向の移動位置は、Ｙ軸方向の原点位置を検出
するための原点位置検出用部材４３および原点センサ４
４と、移動限界を検出するための限界位置検出用部材４
１および一対のリミッタ４２ａ、４２ｂにより検出され
る。

【００２７】また、移動プレート２５の垂直プレート部
２５ａの上部には、Ｘ軸方向に沿って延びるＸ軸レール
３３が取り付けられている。Ｘ軸レール３３にはレンズ
鏡筒３２が取り付けられた支持プレート３１がＸ軸方向
に移動自在に係合されている。支持プレート３１は、さ
らにベルト３５に連結されている。ベルト３５は、モー
タ３７の回転軸に取り付けられたプーリ（図示省略）
と、移動プレート２５の垂直プレート部２５ａに対して
回転自在に取り付けられたプーリ３６との間に掛け渡さ
れている。モータ３７を回転させると、ベルト３５が回
動し、これに伴って支持プレート３１がＸ軸レール３３
に沿ってＸ軸方向に移動する。これにより支持プレート
３１に接続されたレンズ鏡筒３２がＸ軸方向に往復移動
する。支持プレート３１のＸ軸方向の移動位置は、Ｘ軸
方向の原点位置を検出するための検出用部材４０および
原点センサ３９ｂと、Ｘ軸方向の移動限界位置を検出す
るための一対のリミッタ３９ａ，３９ｃによって検出さ
れる。

【００２８】次に、周辺露光装置の動作について説明す
る。ここでは、基板は回転基準部としてオリフラ部を有
するものとする。周辺露光処理においては、まず基板保
持台２２に基板が吸着保持される。図３は、基板の保持
状態を示す平面図である。基板５を保持すると、基板５
を回転し、エッジセンサ３０によって基板５の周縁位置
を検出する。これにより、基板の偏心量や基板のオリフ
ラ部５ａの位置を確認し、露光すべき周縁領域に関する
データを検出する。

【００２９】次に、基板５を所定の回転位置に設定した
後、基板５を回転させるとともに、レンズ鏡筒３２から
紫外線等の露光用の光を照射し、基板５の周縁部にある
レジスト膜を感光させて周辺露光処理を行う。

【００３０】本発明の実施例による基板処理装置１の基
板回転基準位置制御機構は、このような周辺露光装置２
０の構成の中で、基板保持台２２、モータ２４等の基板
回転駆動系及びエッジセンサ３０の機能を利用して構成
されている。さらに、基板回転基準位置制御機構は、エ
ッジセンサ３０や回転駆動系の動作を制御する補正制御
部を有している。

【００３１】図４は、基板回転基準位置制御機構の構成
を示すブロック図である。補正制御部４５は、エッジセ
ンサ３０からオリフラ部の位置データを受け取り、オリ
フラ部の向きを所定の向きに一致させるために必要な基
板５の回転補正量を算出してモータ２４に出力する。な
お、この補正制御部４５は、周辺露光装置２０の制御部
に組み込まれてもよく、あるいは基板処理装置１の制御
部に組み込まれてもよい。

【００３２】図５は、周辺露光装置を利用した基板回転
基準位置制御機構の回転基準位置補正動作の説明図であ
る。図５に示す基板処理装置１では、基板５の直線状の
オリフラ部５ａの向きが図中Ｘ軸方向に平行となる向き
が基板５の正規の向きであり、全ての基板５を正規の向
きに導くように基板５の回転位置補正が行われる。

【００３３】図５において、外部の露光装置６０から基
板処理装置１に露光処理後の基板５が供給されたとす
る。供給された基板５は、基板処理装置１の基板の正規
の向きと異なった向きで供給されたものとする。そし
て、基板処理装置１は、周辺露光処理のために基板５を
周辺露光装置２０に供給する（ステップＳ１）。

【００３４】基板５が供給されると、周辺露光装置２０
は、まずエッジセンサ３０（図２）により基板５の現在
のオリフラ部５ａの位置を検出する（ステップＳ２）。
そして、周辺露光の開始位置に基板５の向きを揃えるオ
リフラ位置決め処理を行う（ステップＳ３）。その後、
周辺露光処理を開始する（ステップＳ４）。周辺露光が
終了した時点で、基板５は周辺露光開始時と同じ向きに
停止されている（ステップＳ５）。

【００３５】この後、基板５の回転位置補正動作を行う
（ステップＳ６）。補正制御部４５（図４参照）は、露
光処理終了時（あるいはオリフラ位置決め時）のオリフ
ラ部５ａの位置と予め与えられたオリフラ部５ａの正規
位置とのずれ量を算出する。そして、ずれ量に基づいて
基板５の回転補正量を算出して基板５を回転させるため
のモータ２４（図２）に回転命令を送り、基板保持台２
２を回転させて、基板５のオリフラ部５ａを正規の回転
位置に回転移動させる。

【００３６】このような回転位置補正動作を経て、正規
の向きに補正された基板５が周辺露光装置２０から排出
される。この周辺露光装置２０から排出された基板５
は、その後、他の処理ユニットに対してオリフラ部５ａ
が正規の向きに向けられた状態で供給される。したがっ
て、基板処理装置１では、全ての基板５が同一の状態で
各処理ユニットにおける処理が行われる。

【００３７】その後、基板５は、基板収納カセット１０
に格納されて、他の半導体製造装置７０に供給される。
半導体製造装置７０においては、全ての基板５が同じ向
きに保たれたまま所定の処理が行われる。したがって、
半導体製造装置７０での処理が終了した基板５は、オリ
フラ部５ａの向きが全て一致している。

【００３８】次に、他の実施例による基板処理装置につ
いて説明する。図６は、本実施例による周辺露光装置２
０を用いた基板の回転位置補正動作の説明図である。本
例では、他の半導体製造装置７０ａにおいて、処理の前
後で供給した基板５のオリフラ部５ａの向きが異なるも
のとする。

【００３９】基板処理装置１は、外部の半導体製造装置
７０ａに対して基板収納カセット１０ごと基板５を供給
する。他の半導体製造装置７０ａでは、各基板５に所定
の処理を行った後、再び基板５を基板収納カセット１０
内に収納して基板処理装置１に返送する。

【００４０】他の半導体製造装置７０ａから返送された
基板収納カセット１０内では、基板５のオリフラ部５ａ
の向きが基板間で異なる場合がある。したがって、基板
処理装置１では、まず基板収納カセット１０から基板５
を取り出し、周辺露光装置２０に供給して基板５の位置
補正を行う（ステップＳ１１）。

【００４１】図６に示す例では、補正制御部４５（図４
参照）から周辺露光装置２０に対して基板５のオリフラ
部５ａの位置検出命令が出される（ステップＳ１２）。
そして、補正制御部はエッジセンサ３０（図２）からの
出力に基づいてオリフラ部５ａの位置と予め与えらた正
規のオリフラ部の位置とのずれ量を算出する。そして、
ずれ量に基づいて基板５の回転補正量を算出し、モータ
２４（図２）を回転させて基板５を正規の向きに回転さ
せる。このような動作によって、基板５のオリフラ部５
ａが正規の向きに向くように補正される（ステップＳ１
３）。

【００４２】回転位置補正が行われた基板５は、次の処
理部、例えば基板熱処理部ＢＰ（図１参照）で熱処理が
行われる。さらに引続き、基板５のオリフラ部５ａが正
規の向きに保たれた状態で各処理が行われる。

【００４３】このように、基板処理装置１では、各基板
処理部に供給される基板のオリフラ部の向きが常に一定
に供給される。このため、例えば回転式塗布部ＳＣや回
転式現像部ＳＤ等の回転処理装置では基板の周囲の処理
環境がほぼ等しくなり、基板間の処理むらの発生が防止
される。

【００４４】また、基板熱処理部ＢＰ等においても、基
板の姿勢が常に一定の状態で供給されるため、処理状態
が均一となり、基板間の処理状態のばらつきが抑制され
る。さらに、基板収納カセット１０では、全ての基板５
のオリフラ部５ａが一定の方向に向くように収納され
る。このため、基板収納カセット１０内のすべての基板
５の傾きが一定となり、基板５を取り出すための搬送ア
ームの衝突等が防止され、安定して基板５の搬入、搬出
動作を行うことができる。加えて、基板５のオリフラ部
５ａが基板収納カセット１０の開口部に正対するように
収納することにより、オリフラ部５ａが基板収納カセッ
ト１０の内側面と摺動してパーティクルを発生させるよ
うな状況を防止することができる。

【００４５】なお、上記実施例においては、基板５の回
転位置補正を行うための機構として周辺露光装置の機構
を利用する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。例えば、基板の向きを検出する
基板回転基準位置検出部と基板を回転移動して位置補正
する回転位置決め機構及びこれらの動作を制御する補正
制御部とを１つのユニットとして構成し、基板処理装置
１に組み込んでも構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による基板処理装置を含む半導
体製造装置群の概略構成図である。

【図２】基板処理装置に含まれる周辺露光装置の構成を
示す斜視図である。

【図３】基板の位置検出動作の説明図である。

【図４】基板回転基準位置制御機構の構成を示すブロッ
ク図である。

【図５】基板処理装置における回転基準位置補正動作の
説明図である。

【図６】基板処理装置における回転基準位置補正動作の
他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１基板処理装置５基板１０基板収納カセット２０周辺露光装置２２基板支持台３０位置センサ５０基板受け渡し部６０露光装置７０，７０ａ半導体製造装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に対してそれぞれ所定の処理を行な
う複数の基板処理部を有し、前記各基板処理部との間で
前記基板の受け渡しを行いながら前記基板に一連の処理
を行なう基板処理装置において、前記各基板処理部に供給する際の前記基板の回転基準部
を特定の向きに揃えるための補正手段を備えたことを特
徴とする基板処理装置。
【請求項２】前記補正手段は、前記基板の前記回転基準部の向きを検出する検出部と、前記検出部の検出データに基づいて前記回転基準部を特
定の向きに揃えるための補正データを出力する補正制御
部と、前記基板を保持し、前記補正制御部からの前記補正デー
タに基づいて前記基板を回転させる回転位置決め部とを
備えたことを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】前記複数の基板処理部のいずれかは、基
板を保持して回転する基板保持部と前記基板の回転基準
部を検出する回転基準部検出部とを有する周辺露光装置
から構成されており、前記補正手段の前記検出部が、前記周辺露光装置の前記
回転基準部検出部から構成され、前記補正手段の前記回
転位置決め部が前記周辺露光装置の前記基板保持部から
構成されていることを特徴とする請求項２記載の基板処
理装置。