(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理装置において、
外周面にノッチが形成された上記基板の周辺部を保持する複数のローラを有し、このローラを回転駆動して上記基板を周方向に回転させる回転駆動手段と、
回転駆動される上記基板の板面を処理液によって処理する処理手段と、
回転駆動される上記基板のノッチが上記ローラに当たることでこのローラに発生する振動を検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基づいて上記基板と上記ローラとの間にスリップが発生したか否かを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項２】
上記検出手段は上記ローラに発生する振動を検出する加速度センサであることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項３】
上記検出手段は上記ローラに発生する変位量を検出する変位センサであることを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項４】
上記判定手段は、上記基板のノッチが複数のローラに順次当たることで発生する振動の周期に基づいて上記基板と上記ローラとの間にスリップが発生したか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の基板の処理装置。
【請求項５】
基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理装置において、
外周面にノッチが形成された上記基板を周方向に回転駆動する回転駆動手段と、
回転駆動される上記基板の板面を処理液によって処理する処理手段と、
回転駆動される上記基板のノッチを検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基づいて上記基板が１回転に要する時間の変化によって上記ローラとの間にスリップが発生したか否かを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置。
【請求項６】
基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理方法において、
外周面にノッチが形成された上記基板の周辺部を複数のローラによって保持しこのローラを回転駆動して上記基板を周方向に回転させる回転工程と、
上記基板を回転させながらその板面を処理液によって処理する処理工程と、
上記基板のノッチが複数のローラに当たることで発生する振動変化によって上記ノッチの位置を検出する検出工程と、
この検出工程の検出に基づいて上記基板のノッチが所定の位置で上記基板の回転を停止させる位置決め工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法。
【請求項７】
上記検出工程は、複数のローラのうち基板に対する接触圧が他のローラとは異なる少なくとも１つの当該ローラが基板のノッチに当たることで発生する振動によってノッチの位置を検出することを特徴とする請求項６記載の基板の処理方法。
【請求項８】
上記検出工程は、上記複数のローラを上記基板の周方向に対して異なる角度で配置し、各ローラが基板のノッチに当たることで発生する振動の周期によってノッチの位置を検出することを特徴とする請求項６記載の基板の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、基板としての半導体ウエハを高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。上記半導体ウエハを洗浄する方式としては、洗浄液中に複数枚の半導体ウエハを浸漬するデイップ方式や半導体ウエハに向けて洗浄液を噴射して一枚づつ洗浄する枚葉方式があり、最近では半導体ウエハの大口径化にともない枚葉方式が採用されることが多くなってきている。
【０００３】
半導体ウエハを枚葉方式によって洗浄処理する場合、半導体ウエハの上下面のうちの少なくとも片面にスポンジ製のディスクブラシを押し当て、半導体ウエハを周方向に回転駆動させるとともに上記ディスクブラシを半導体ウエハの径方向に沿って移動させることで、半導体ウエハの板面を全体にわたって確実に洗浄することができるようにしている。
【０００４】
その場合、上記半導体ウエハの周辺部を複数のローラによって保持し、このローラを回転駆動することで、ローラと半導体ウエハとの接触抵抗によって半導体ウエハを周方向に回転させるということが行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体ウエハの周辺部をローラによって保持し、このローラを回転駆動して半導体ウエハを回転させる場合、半導体ウエハに加わるブラシの圧力によって半導体ウエハとローラとの間にスリップが発生することがある。
【０００６】
半導体ウエハとローラとの間にスリップが発生すると、スリップが発生している間は半導体ウエハが回転しないでブラシだけが半導体ウエハの径方向に沿って移動することになるから、ブラシによって半導体ウエハが洗浄されない個所が発生することになる。つまり、半導体ウエハの板面を全体にわたって均一に洗浄処理することができず、洗浄むらの発生を招く。
【０００７】
したがって、半導体ウエハを周方向に回転させて洗浄する場合、半導体ウエハがスリップせずに回転駆動されているか否かを検出することで、この半導体ウエハが均一かつ清浄に洗浄されたかどうをチェックする必要がある。
【０００８】
この発明は、基板を周方向に回転させながらその板面を処理する場合、基板がスリップすることなく回転したか否かを検出することができるようにした基板の処理装置及び処理方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理装置において、
外周面にノッチが形成された上記基板の周辺部を保持する複数のローラを有し、このローラを回転駆動して上記基板を周方向に回転させる回転駆動手段と、
回転駆動される上記基板の板面を処理液によって処理する処理手段と、
回転駆動される上記基板のノッチが上記ローラに当たることでこのローラに発生する振動を検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基づいて上記基板と上記ローラとの間にスリップが発生したか否かを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１４】
この発明は、基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理装置において、
外周面にノッチが形成された上記基板を周方向に回転駆動する回転駆動手段と、
回転駆動される上記基板の板面を処理液によって処理する処理手段と、
回転駆動される上記基板のノッチを検出する検出手段と、
この検出手段の検出に基づいて上記基板が１回転に要する時間の変化によって上記ローラとの間にスリップが発生したか否かを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする基板の処理装置にある。
【００１６】
この発明は、基板を周方向に回転させながらその板面を処理液によって処理する基板の処理方法において、
外周面にノッチが形成された上記基板の周辺部を複数のローラによって保持しこのローラを回転駆動して上記基板を周方向に回転させる回転工程と、
上記基板を回転させながらその板面を処理液によって処理する処理工程と、
上記基板のノッチが複数のローラに当たることで発生する振動変化によって上記ノッチの位置を検出する検出工程と、
この検出工程の検出に基づいて上記基板のノッチが所定の位置で上記基板の回転を停止させる位置決め工程と
を具備したことを特徴とする基板の処理方法にある。
【００１９】
この発明によれば、回転駆動される基板に形成されたノッチを検出することで、このノッチの検出に基づいて基板にスリップが発生したか否かを判定することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５を参照しながらこの発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１と図２はこの発明の処理装置を示しており、この処理装置は処理槽１を備えている。この処理槽１には門型状の第１の可動体２と第２の可動体３とが所定間隔で対向して設けられている。各可動体２，３は下端部を処理槽１の底部から下方へ突出させるとともに、ガイド体４によって矢印で示す方向に移動可能に支持されている。つまり、一対の可動体２，３は互いに接離する方向に移動可能に設けられている。
【００２２】
第１の可動体２は第１のシリンダ５によって駆動され、第２の可動体３は第２のシリンダ６によって駆動されるようになっている。
【００２３】
第１の可動体２と第２の可動体３との上端面にはそれぞれ一対のローラ７が回転可能に設けられている。各ローラ７には図３に示すように傾斜面８ａ及びこの傾斜面８ａの上端に位置する溝部８ｂとが形成されている。第２の可動体３に設けられた一対のローラ７の一方はパルスモータ９によって回転駆動される。その他のローラ７はベルトなどの動力伝達機構を介して回転駆動されるようになっている。なお、４つのローラ７は半導体ウエハ１１の周方向にほぼ等間隔、つまり９０度間隔となるよう各可動体２，３に設けられている。
【００２４】
第１の可動体２と第２の可動体３とがそれぞれ第１、第２のシリンダ５，６によって離間する方向に駆動された状態で、基板としての半導体ウエハ１１が４つのローラ７の傾斜面８ａ上に周辺部が載るように図示しないロボットなどによって供給される。
【００２５】
半導体ウエハ１１が供給されると、第２のシリンダ６によって第２の可動体３が前進方向に駆動される。第２の可動体３が所定の位置まで駆動されると、ついで第１のシリンダ５が作動して第１の可動体２が前進方向に駆動される。それによって、半導体ウエハ１１の周辺部は各ローラ７の傾斜面８ａを上昇方向にスライドし、溝部８ｂに係合保持される。つまり、半導体ウエハ１１は４つのローラ７の溝部８ｂによって周辺部が保持されることになる。
【００２６】
半導体ウエハ１１の周辺部は、４つのローラ７のうちの少なくとも３つのローラによってほぼ均等な接触力で保持されている。そのため、パルスモータ９を作動させ、１つのローラ７を回転駆動し、他のローラ７を上記動力伝達機構を介して回転駆動すれば、その駆動ローラ７と半導体ウエハ１１の周辺部を保持した他のローラ７とによって半導体ウエハ１１は周方向に回転駆動される。
【００２７】
上記半導体ウエハ１１の周辺部には直径が数ミリの半円弧状のノッチ１２が凹設されている。半導体ウエハ１１が回転し、ノッチ１２がローラ７に当たると、ローラ７が設けられた第１の可動体２と第２の可動体３とには振動が発生する。この振動は、第１の可動体２に設けられた検出手段としての加速度センサ１３によって検出される。加速度センサ１３が検出した振動はアンプ１４によって増幅され、このアンプ１４から判定手段としての信号処理装置１５に入力される。
【００２８】
上記パルスモータ９には駆動回路１６が接続され、この駆動回路１６にはパルス信号発生器１７が接続されている。このパルス信号発生器１７から駆動回路１６にパルス信号が出力されることで、上記パルスモータ９が回転駆動されるようになっている。上記パルス信号発生器１７のパルス信号は上記駆動回路１６とともに上記信号処理装置１５に入力される。
【００２９】
上記ローラ７に保持された半導体ウエハ１１の上面と下面とは処理手段２１によって洗浄処理される。この処理手段２１は上記処理槽１内に回転可能に立設された回転支柱２２を有する。この回転支柱２２にはローラ７によって保持された半導体ウエハ１１の上面側に位置する上部アーム２３と下面側に位置する下部アーム２４とが水平な状態で平行に突設されている。各アーム２３，２４の先端部からは、半導体ウエハ11の上面と下面に向かってそれぞれこれらアームに内蔵された図示しないモータの回転軸２５，２６が突出している。
【００３０】
上部アーム２３の回転軸２５には半導体ウエハ１１の上面に接触する上部洗浄ブラシ２７が設けられ、下部アーム２４の回転軸２６には半導体ウエハ１１の下面に接触する下部洗浄ブラシ２８が設けられている。
【００３１】
上記処理槽１の下面には上記回転支柱２２を回転駆動する駆動モータ２９が設けられている。この駆動モータ２９は上記回転支柱２２を所定の範囲で往復回転駆動する。それによって、上部洗浄ブラシ２７と下部洗浄ブラシ２８は、ローラ７に保持された半導体ウエハ１１の上面と下面に接触した状態で、径方向に沿って往復駆動されるようになっている。
【００３２】
なお、半導体ウエハ１１と各ブラシ２７，２８との接触部分にはそれぞれ図示しないノズルによって洗浄液が供給されるようになっている。
【００３３】
つぎに、上記構成の処理装置によって半導体ウエハ１１を洗浄処理するときの作用について説明する。
【００３４】
第１の可動体２に設けられた一対のローラ７と、第２の可動体３に設けられた一対のローラ７とによって半導体ウエハ１１の周辺部を係合保持したならば、パルスモータ９を作動させて半導体ウエハ１１を周方向に回転させる。
【００３５】
半導体ウエハ１１を回転させたならば、半導体ウエハ１１の上面と下面とに洗浄液を供給するとともに、駆動モータ２９を作動させて回転支柱２２に設けられた上部アーム２３と下部アーム２４を半導体ウエハ１１の径方向に沿って往復動させる。それによって、各アーム２３，２４に設けられた上部洗浄ブラシ２７と下部洗浄ブラシ２８によって半導体ウエハ１１の上面と下面とが洗浄処理されることになる。
【００３６】
つまり、半導体ウエハ１１を回転させ、洗浄ブラシ２７，２８を半導体ウエハ１１の径方向に沿って往復動させることで、半導体ウエハ１１の上面と下面とを全面にわたってむらなく洗浄処理することが可能となる。
【００３７】
半導体ウエハ１１が回転してノッチ１２がローラ７に当たると振動が発生し、その振動は第１の可動体２に設けられた加速度センサ１３によって検出されて信号処理装置１５に入力される。また、パルス信号発生器１７から出力されるパルス信号は駆動回路１６を介してパルスモータ９に出力されるとともに、信号処理装置１５にも出力される。
【００３８】
信号処理装置１５では半導体ウエハ１１が１回転する間の振動波形、パルス波形が検出されるとともに、パルス信号数がカウントされて積算される。
【００３９】
図４（ａ）〜（ｃ）は半導体ウエハ１１とローラ７との間にスリップが発生せずに半導体ウエハ１１が回転駆動されたときの振動波形、パルス波形及びパルス信号の積算数をそれぞれ示している。
【００４０】
つまり、半導体ウエハ１１にスリップが発生しない場合には、図４（ａ）に示すように半導体ウエハ１１が１回転する周期Ｔａ  において、半導体ウエハ１１のノッチ１２に４つのローラ７が順次当って振動が発生する間隔ｔａ０〜ｔａ３が等しくなり、また図４（ｂ）に示すように各間隔ｔａ０〜ｔａ３におけるパルスＰの数も等しくなる。
【００４１】
これに対して、半導体ウエハ１１にスリップが発生した場合には、半導体ウエハ１１が１回転する周期Ｔｂ  のうちの、半導体ウエハ１１のノッチ１２に４つのローラ７が順次当ることで発生する振動によって分けられるそれぞれの間隔ｔｂ０〜ｔｂ３における、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように振動波形、パルス波形及び周期Ｔｂ  でのパルス信号の積算数が図４（ａ）〜（ｃ）とは異なってくる。
【００４２】
たとえば、図５（ａ）に示す周期Ｔｂ  の間隔ｔｂ０〜ｔｂ３において、間隔ｔｂ３でスリップが発生したとすると、そのスリップの発生によって半導体ウエハ１１の回転時間にロスが生じるから、その間隔ｔｂ３の時間が他の間隔よりも長くなる。また、間隔ｔｂ３の時間が他の間隔よりも長くなることで、図５（ｂ）に示すように間隔ｔｂ３におけるパルスＰの数も多くなる。
【００４３】
間隔ｔｂ３におけるパルス数が多くなることで、半導体ウエハ１１を１回転させるために要する積算パルス数も増大することになる。つまり、図４（ｃ）に示すスリップが生じることなく半導体ウエハ１１を１回転させるときの積算パルス数をＰ１  とし、図５（ｃ）に示すスリップが生じたときの積算パルス数をＰ２  とすると、Ｐ２  ＞ｐ１  となる。
【００４４】
以上のことから、半導体ウエハ１１が１回転する間の、加速度センサ１３が検出する振動或いは半導体ウエハ１１を１回転させるためにパルスモータ９に供給するパルス信号数のいずれかによって半導体ウエハ１１とローラ７との間にスリップが発生したか否かを確実に検出できるから、その検出に基づいて半導体ウエハ１１の洗浄の良否を判定することが可能となる。
【００４５】
半導体ウエハ１１の洗浄の良否の判定は、信号処理装置１５に、スリップが生じないときの振動波形、パルス波形及びパルス信号の積算数を設定しておき、その設定値と測定値とを比較することで自動的に行うことが可能である。
【００４６】
半導体ウエハ１１の回転が安定している場合には、回転のスタートからのパルス数とノッチ１２との関係が分かるから、パルスモータ９へのパルス数と振動波形から任意の位置にノッチ１２を合わせて停止することができる。
【００４７】
図６はこの発明の第２の実施の形態を示す振動の波形である。半導体ウエハ１１を４つのローラ７で同一の接触圧で保持するように調整することは非常に困難で、図６に示すようにノッチ１２通過時の振動波形の高低差が生じることが多い。たとえば、図６に示すように一箇所で波形に低い個所Ｓ２  がある場合、これをローラ７と波形との関係として予め登録しておくことにより、ノッチ１２がどのローラ７を通過したかを知ることができる。
【００４８】
したがって、ノッチ１２がＳ２  のローラ７に当たった後、パルスモータ９に供給するパルス信号数を制御して半導体ウエハ１１の回転を停止すれば、そのノッチ１２を所望の位置に位置決めすることができる。
【００４９】
波形とローラ７との関係付けは、低い波形に限らず、高い値を採用してもよいし、数箇所の波形の関係を使用してもよい。また、故意にローラ７との接触圧を変え、信号を取り出すようにしてもよい。
【００５０】
つまり、ノッチ１２を予め設定した任意の位置に位置決めして半導体ウエハ１１の回転を停止することができる。それによって、たとえば、半導体ウエハ１１を、そのノッチ１２を揃えてウエハケース（図示せず）に収納することが可能となるから、次工程でノッチ１２を基準にして半導体ウエハ１１を処理するような場合、その処理を能率よく確実に行うことが可能となる。
【００５１】
図７と図８は半導体ウエハ１１のノッチを検出する場合の変形例を示すこの発明の第３の実施の形態である。この実施の形態では、図７に示すように４つのローラ７を半導体ウエハ１１の周方向に異なる角度で配置した。各ローラ７の配置角度をθ１  〜θ４  とする。ただし、θ１  ＞θ２  ＞θ３  ＞θ４  とする。
【００５２】
それによって、加速度センサ１３が検出する振動波形は、図８に示すように、半導体ウエハ１１が１回転する周期Ｔにおいて、ローラ７とノッチ１２とが当たることで発生する振動の４つの間隔ｔ１  〜ｔ４  が異なる。つまり、各ローラ７の配置角度がθ１  ＞θ２  ＞θ３  ＞θ４  であるから、振動の間隔は配置角度に対応してｔ１  ＞ｔ２  ＞ｔ３  ＞ｔ４  となる。
【００５３】
したがって、振動の間隔の変化により、ノッチ１２が４つのローラ７のどれに当たったかを知ることができるから、その時点からパルスモータ９に供給するパルス信号数を制御して半導体ウエハ１１の回転を停止すれば、ノッチ１２が所望する位置となるよう、半導体ウエハ１１を位置決めすることが可能となる。
【００５４】
この発明は上記一実施の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。たとえば、基板を洗浄処理する処理手段としてブラシ洗浄を挙げたが、ブラシ洗浄に代わり、超音波ノズルを基板の径方向に沿って往復動させながら洗浄処理する場合にも、紺発明を適用することができる。また、基板の処理は洗浄だけでなく、薬液によって行う他の処理であってもよい。
【００５５】
さらに、基板を保持する構造として第１の可動体と第２の可動体とにそれぞれ２つのローラを設けるようにしたが、基板を保持する構造はそれだけに限定されるものでなく、たとえば４つのローラを同時或いはそれぞれ別々に駆動する構成であってもよい。
【００５６】
また、ノッチとローラとの接触による振動を検出する手段として加速度センサを用いたが、振動発生時に第１の可動体と第２の可動体のどちらかが変位するから、その変位をレーザ変位計によって検出するようにしてもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上のようにこの発明は、回転駆動される基板に形成されたノッチを検出し、このノッチの検出に基づいて基板にスリップが発生したか否かを判定するようにした。
【００５８】
そのため、基板を回転させながら処理する場合に、基板のスリップによって発生する処理不良を容易かつ確実の発見することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の処理装置の概略的構成を示す側面図。
【図２】処理装置の概略的構成を示す平面図。
【図３】ローラ形状を示す拡大図。
【図４】（ａ）はスリップが発生しないときの振動波形図、（ｂ）はパルス波形図、（ｃ）はパルス数の積算図。
【図５】（ａ）はスリップが発生したときの振動波形図、（ｂ）はパルス波形図、（ｃ）はパルス数の積算図。
【図６】この発明の第２の実施の形態を示すノッチの位置を検出するための振動波形図。
【図７】この発明の第３の実施の形態を示すノッチの位置を検出するためのローラの配置図。
【図８】図７のローラ配置によって得られる振動波形図。
【符号の説明】
７…ローラ
９…パルスモータ
１１…半導体ウエハ（基板）
１２…ノッチ
１３…加速度センサ（検出手段）
１４…アンプ
１５…信号処理装置（判定手段）
２１…処理手段
２７…上部洗浄ブラシ
２８…下部洗浄ブラシ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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