(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の外周に複数個の回転体を接触させ、該複数個の回転体を回転させながら該被処理基板を回転させた状態で、該被処理基板の面を処理する基板処理装置において、
前記回転体を支持する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する回転駆動機構を具備し、
前記回転駆動機構は、前記複数個の回転体のうち一つはその駆動軸がモータの回転軸に直結して該モータの回転力が伝達され、他の回転体はその駆動軸が前記モータの回転軸に直結した駆動軸の回転力がベルトで伝達されるように構成され、
前記ベルトの切れを検出するベルト切れ検出手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出したら少なくとも現在処理中の一連の処理を実行した後に基板処理装置の停止を制御する制御手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基板処理装置において、
前記複数個の回転体は左右に区分された複数個の回転体からなり、該左右に区分された複数個の回転体で前記被処理基板を挟み込むことができるように構成し、
前記回転駆動機構のベルトに所定のテンションを与え且つ走行に伴って回転するアイドラプーリにドグを設け、このドグを跨ぐようにフォトマイクロセンサを設け、このドグの回転による遮光パルスのタイミングからベルト切れを検出することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
ターンテーブル上面の研磨面にトップリングの下端面に装着された被処理基板を当接させ、該ターンテーブルと該トップリングの回転運動により該被処理基板を研磨する研磨部と、研磨後の被処理基板を洗浄する洗浄部と、洗浄後の被処理基板を乾燥する乾燥部を具備し、少なくとも前記被処理基板を研磨処理、洗浄処理、乾燥処理を順に行って被処理基板を処理する基板処理装置において、
前記洗浄部は前記被処理基板の外周に接触する複数個の回転体を有し、該回転体を回転駆動機構で回転させることにより該被処理基板を回転するように構成されており、
前記回転駆動機構は、前記回転体を支持する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する回転駆動機構を具備し、前記複数個の回転体のうち一つはその駆動軸がモータの回転軸に直結して該モータの回転力が伝達され、他の回転体はその駆動軸が前記モータの回転軸に直結した駆動軸の回転力がベルトで伝達されるように構成され、
前記ベルトの切れを検出するベルト切れ検出手段を設け、
前記ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出した場合、前記研磨部以降にある被処理基板の全てが最後の乾燥処理が終了するまで前記各処理を継続し、該乾燥処理終了後に前記各処理を中断する制御手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被処理基板の外周に複数個の回転体を接触させ、該複数個の回転体を回転させながら該被処理基板の面に洗浄等の処理を施す基板処理装置及び洗浄部に該基板処理装置を用いたＣＭＰ装置等の基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＭＰ（化学・機械・ポリッシング）装置にてポリッシングした半導体ウエハは通常、両面共に多量のスラリーや研磨切り屑等が付着している。これを除去するため、図７に示すように、洗浄ブラシ１０１、１０２が自転しつつ半導体ウエハ１０３の両面の全面にわたって接触し、半導体ウエハ１０３の両面を同時に洗浄する。このとき半導体ウエハ１０３は図８に示すように、その周辺に配置された複数個の回転体１０４によりクランプされ回転する。この回転体１０４は図示しないモーターからベルトを介して回転力を与えられて回転するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記回転体１０４にモータの回転力を伝えるベルトは通常、一定周期で交換するものであるが、装置の使用状態によって、ユーザーで交換作業時期を決めているのが実情である。そこで、ベルトの寿命のバラツキにより、ベルト切れが生じた場合にこれを検出し、一連の半導体ウエハ１０３の処理に支障をきたさないように制御する必要がある。
【０００４】
一方、ベルト切れ検出の手段は機械式に行うのが簡便的であるが、発塵や信頼性の面で劣るという問題がある。コストを度外視すれば非接触の方法が幾種類か考えられるが、基本的に補助機能のため、入手し易く、最小のコストで実現することが望ましい。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、低コストでベルト切れを確実に検出でき、且つ処理中にベルト切れを検出しも、一連の所定の処理を終了してから、装置を停止することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、被処理基板の外周に複数個の回転体を接触させ、該複数個の回転体を回転させながら該被処理基板を回転させた状態で、該被処理基板の面を処理する基板処理装置において、回転体を支持する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する回転駆動機構を具備し、回転駆動機構は、複数個の回転体のうち一つはその駆動軸がモータの回転軸に直結して該モータの回転力が伝達され、他の回転体はその駆動軸がモータの回転軸に直結した駆動軸の回転力がベルトで伝達されるように構成され、ベルトの切れを検出するベルト切れ検出手段を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置において、ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出したら少なくとも現在処理中の一連の処理を実行した後に基板処理装置の運転を停止する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の基板処理装置において、複数個の回転体は左右に区分された複数個の回転体からなり、該左右に区分された複数個の回転体で被処理基板を挟み込むことができるように構成し、回転駆動機構のベルトに所定のテンションを与え且つ走行に伴って回転するアイドラプーリにドグを設け、このドグを跨ぐようにフォトマイクロセンサを設け、このドグの回転による遮光パルスのタイミングからベルト切れを検出することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、ターンテーブル上面の研磨面にトップリングの下端面に装着された被処理基板を当接させ、該ターンテーブルと該トップリングの回転運動により該被処理基板を研磨する研磨部と、研磨後の被処理基板を洗浄する洗浄部と、洗浄後の被処理基板を乾燥する乾燥部を具備し、少なくとも前記被処理基板を研磨処理、洗浄処理、乾燥処理を順に行って被処理基板を処理する基板処理装置において、洗浄部は被処理基板の外周に接触する複数個の回転体を有し、該回転体を回転駆動機構で回転させることにより該被処理基板を回転するように構成されており、回転駆動機構は、回転体を支持する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する回転駆動機構を具備し、複数個の回転体のうち一つはその駆動軸がモータの回転軸に直結して該モータの回転力が伝達され、他の回転体はその駆動軸が前記モータの回転軸に直結した駆動軸の回転力がベルトで伝達されるように構成され、ベルトの切れを検出するベルト切れ検出手段を設け、ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出した場合、研磨部以降にある被処理基板の全てが最後の乾燥処理が終了するまで各処理を継続し、該乾燥処理終了後に各処理を中断する制御手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。本実施の形態例では基板処理装置として、基板洗浄装置を例に説明する。図１は本発明に係る基板洗浄装置の構成を示す斜視図である。図１において、半導体ウエハ１は矢印Ｂに示す方向に移動するロボットハンド（図示せず）で、紙面の奥側から左右のステージ２、２の間に搬入される。各ステージ２、２には左右に複数個（図では３個）の回転体３−１、３−２、３−３が配置されている。ロボットハンドで、半導体ウエハ１の位置決めが完了すると左右のステージ２、２は矢印Ａ、Ａに示すように互いに接近する方向に移動し、半導体ウエハ１をクランプする。
【００１２】
左右のステージの回転体３−２、３−３の駆動軸４−２、４−３と中央の回転体３−１の駆動軸４−１にはそれぞれ独立したタイミングベルト５−１、５−２が懸架されている。中央の回転体３−１の駆動軸４−１に連結されたモータ６を起動することにより、回転体３−１が矢印Ｃ方向に回転するとそれに連動して回転体３−２及び３−３も矢印Ｃ方向に回転する。これにより回転力を得て半導体ウエハ１にも回転力を与える。
【００１３】
図２は半導体ウエハ１と上下の洗浄ブラシ７、８を示す図である。図２において、上下の洗浄ブラシ７、８が回転しながら同時に半導体ウエハに接触して、洗浄を始める。この時上下の洗浄ノズル９、１０から洗浄液を供給する。
【００１４】
図３は左右のステージ２、２の回転体３−１〜３−３を回転させる回転駆動機構を示す平面図である。図３において、１２−１は回転体３−１の駆動軸４−１に固定されたタイミングプーリ、１２−２は回転体３−２の駆動軸４−２に固定されたタイミングプーリ、１２−３は回転体３−３の駆動軸４−３に固定されたタイミングプーリである。
【００１５】
また、１３−１、１３−２は図３に示すように、それぞれシャフト１１−１、１１−２に回転自在に支持されたアイドラプーリである。タイミングプーリ１２−１、１２−２及びアイドラプーリ１３−１には一本のタイミングベルト５−１が懸架され、タイミングプーリ１２−１、１２−３及びアイドラプーリ１３−２には一本のタイミングベルト５−２が懸架されている。
【００１６】
タイミングベルト５−１、５−２は図示しない張力調整手段（例えば張力調整ボルト等）でアイドラプーリ１３−１、１３−２をそれぞれ矢印Ｄに示す方向に移動させることにより、所定の大きさの張力を与えることができるようになっている。
【００１７】
上記構成の回転駆動機構において、モータ６を回転することにより、タイミングプーリ１２−１が回転すると、それに連動してタイミングベルト５−１、５−２及びタイミングプーリ１２−２、１２−３が回転し、回転体３−１〜３−３が回転する。従って、例えばタイミングベルト５−１が切れタイミングプーリ１２−２及び回転体３−２に回転力が伝達されなくとも、タイミングベルト５−２の回転により、タイミングプーリ１２−３が回転し回転体３−１と回転体３−３にはモータ６の回転力が伝達される。
【００１８】
なお、タイミングプーリ１２−１、１２−２の各々の径及び回転体３−１〜３−３の各々の径はそれぞれ等しく構成しているので、回転力を与えられると、回転体３−１〜３−３は全て等しい回転数で回転することができる。
【００１９】
アイドラプーリ１３−１は図４に示すように、固定したシャフト１１−１にベアリング１４を介して回転自在に支持されている。また、アイドラプーリ１３−１にはドグ１５が取付けられ、アイドラプーリ１３−１の回転に連動して回転する。アイドラプーリ１３−１の近傍にはドグ１５を跨ぐようにフォトマイクロセンサ１６がシャフト１１−１の上側部に取付けられている。
【００２０】
アイドラプーリ１３−１の回転により、該ドグ１５がフォトマイクロセンサ１６の間を通過する度に遮光し、フォトマイクロセンサ１６からパルス信号が発せられる。なお、図示は省略するが、アイドラプーリ１３−２にも同様にドグが設けられ、該ドグの通過を検出するフォトマイクロセンサが設けられている。
【００２１】
例えば、タイミングベルト５−１が切れると、アイドラプーリ１３−１が停止する。これにより、ドグ１５がフォトマイクロセンサ１６の間を通過することは無く、パルス信号は発せられない。従って、パルス信号が発せられないことで、タイミングベルト５−１が切れたことを検出できる。
【００２２】
図５はベルト切れ判定のタイミングチャートを示す図である。図５（ａ）は検出パルスのサンプリング周期、図５（ｂ）はカウンタ設定周期、図５（ｃ）は検出パルス（フォトマイクロセンサ１６の出力パルス）、図５（ｄ）はベルト切れ判断出力（ＯＮが正常、ＯＦＦがベルト切れ）、図５（ｅ）はカウンタリセット信号である。サンプリング周期Ｔ中に検出パルスが入力されるとカウンタはセットされカウンタはＯＮとなる。該カウンタのＯＮにより、ベルト切れ判断出力はＯＮとなり、ベルトが正常と判断される。
【００２３】
サンプリング周期Ｔの終了でカウンタはリセットされるが、ベルト切れ判断出力はデータ確定後のステップのためＯＮに保持される。ベルト切れ等により検出パルスが無くなる（フォトマイクロセンサ１６が遮光しない、或いは遮光し続けた場合）と、サンプリング周期Ｔの終了でベルト切れ判断出力はＯＦＦとなり、ベルト切れと判断される。
【００２４】
但し、ここでもしベルト切れが１つ又は複数あっても、少なくともモータ６に直結した回転体３−１の自転により半導体ウエハ１は回転を続けることができ、半導体ウエハ１の外周に当接している各回転体３−２、３−３は半導体ウエハ１の回転の際の摩擦力で回転されているため、直ちに処理を中断する必要はない。
【００２５】
図６は上記構成の基板洗浄装置を用いたＣＭＰ装置の全体の平面構成を示す図である。本ＣＭＰ装置は、半導体ウエハを研磨する研磨部２０と、該研磨部２０によって研磨された半導体ウエハを洗浄する洗浄部３０とを備えている。
【００２６】
研磨部２０は中央にターンテーブル２１を配置し、その両側にトップリング２２を取り付けたトップリングユニット２３と、ドレッシングツール２４を取り付けたドレッシングユニット２６が配置され、更にワーク受渡装置２７が設置されて構成されている。
【００２７】
洗浄部３０はその中央に矢印Ｅ方向に移動可能な２台のワーク搬送ロボット３１、３２を設置し、その一方側に１次・２次洗浄機３３、３４とスピン乾燥機３５を並列に配設し、他方側に２台のワーク反転機３６、３７を並列に配設して構成されている。
【００２８】
上記構成のＣＭＰ装置において、研磨前の半導体ウエハを収納したカセット４１が、図６に示す位置にセットされると、ワーク搬送ロボット３２が該カセット４１内から半導体ウエハを１枚ずつ取り出してワーク反転機３７に受け渡す。半導体ウエハはワーク反転機３７により反転される。そして、該半導体ウエハは、該反転機３７からワーク搬送ロボット３２によってワーク受渡装置２７上に載置される。
【００２９】
ワーク受渡装置２７上の半導体ウエハは、一点鎖線の矢印Ｆで示すように回動するトップリングユニット２３とトップリング２２下面に保持（装着）されてターンテーブル２１上に移動され、回転するターンテーブル２１の研磨面２８上で研磨される。このとき研磨面２８上に砥液供給ノズル（図示せず）からターンテーブル２１の研磨面２８に砥液が供給される。
【００３０】
研磨後の半導体ウエハは、再びワーク受渡装置２７に戻され、ワーク搬送ロボット３１によってワーク反転機３６に渡され、該ワーク反転機３６で反転された後、１次・２次洗浄機３３、３４で純水等の洗浄液で洗浄され、その後、スピン乾燥機３５でスピン乾燥され、ワーク搬送ロボット３２でカセット４１に戻される。
【００３１】
上記構成のＣＭＰ装置の１次・２次洗浄機３３、３４には、図１乃至図３に示す構成の基板洗浄装置が用いられている。上記のように研磨部２０で研磨された後の半導体ウエハは、半導体ウエハの両面にスラリーや研磨屑等が付着している。このスラリーや研磨屑等を除去するため、半導体ウエハの全面にわたって同時に洗浄し、続いてスピン乾燥機３５の乾燥処理を経て、元のカセット４１の同位置に戻されるのである。
【００３２】
ここで注意すべきことはポリッシング後、半導体ウエハをそのまま放置しておくと、ウエハ面にスラリや研磨切り屑が固着し、除去しにくくなり歩留まりが極端に悪くなることである。
【００３３】
そこで、上記のベルト切れが判定された場合でも、研磨部２０や洗浄部３０での研磨処理や洗浄及び乾燥処理を直ちに停止せず、少なくとも研磨部２０及びそれ以降にある半導体ウエハはそのまま処理を続行し、研磨部２０にある半導体ウエハが研磨処理され、１次・２次洗浄機３３、３４で洗浄され、スピン乾燥機３５でスピン乾燥され、ワーク搬送ロボット３１でカセット４１に戻された時、全ての処理を中断するようにする必要がある。
【００３４】
従って、本ＣＭＰ装置を制御する制御装置は、１次・２次の洗浄機３３、３４のベルト切れが判定された場合でも、直ちにＣＭＰ装置を停止せず、ベルト切れが判定された時点で処理中の被処理基板の一連の処理、即ち研磨処理、洗浄処理及び乾燥処理を実行した後に装置の運転を停止するように構成する。
【００３５】
なお、上記実施の形態例では基板処理装置として、半導体ウエハ１を洗浄する基板洗浄装置及び洗浄部に該基板処理装置を用いたＣＭＰ装置を例に説明したが、半導体ウエハの洗浄に限定されるものではなく、例えばＣＤ等の基板の洗浄及び研磨処理でもよい。
【００３６】
更に、本基板処理装置は基板洗浄装置に限定されるものではなく、被処理基板の外周に複数個の回転体を接触させ、該複数個の回転体を回転させながら該被処理基板の面を処理する基板処理装置であれば、どのような処理を基板に行うものでも利用できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【００３８】
請求項１に記載の発明によれば、回転体を支持する駆動軸と、該駆動軸を回転駆動する回転駆動機構を具備し、回転駆動機構は、複数個の回転体のうち一つはその駆動軸がモータの回転軸に直結して該モータの回転力が伝達され、他の回転体はその駆動軸がモータの回転軸に直結した駆動軸の回転力がベルトで伝達されるように構成され、ベルトの切れを検出するベルト切れ検出手段を設けたので、１個又は複数のベルトが切れても駆動軸がモータの回転軸を直結した回転体は回転し続けるから、直ちに処理が中断されることはない。また、ベルトの寿命のばらつきを含めて、ベルト切れを生じた場合にこれを検出することができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出したら、少なくとも現在処理中の一連の処理を実行した後に基板処理装置の運転を停止する制御手段を設けたので、処理を途中で中止し、処理基板の歩留まりを極端に落すようなことはなくなる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、ベルトに所定のテンションを与え且つ走行に伴って回転するアイドラプーリにドグを設け、このドグを跨ぐようにフォトマイクロセンサを設け、このドグの回転による遮光パルスのタイミングからベルト切れを検出するので、簡単な構成で、且つ低コストでベルト切れを確実に検出できる。
【００４２】
請求項４に記載の発明によれば、ベルト切れ検出手段がベルト切れを検出した場合、研磨部以降にある被処理基板の全てが最後の乾燥処理が終了するまで各処理を継続し、該乾燥処理終了後に各処理を中断する制御手段を設けたので、１個又は複数のベルトが切れても駆動軸がモータの回転軸に直結した回転体は回転し続けるから、直ちに洗浄部での洗浄処理が中断されることはなく、全ての被処理基板が最後の乾燥処理が終了するまで各処理を継続でき、歩留まりの良い処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板洗浄装置の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る基板洗浄装置の半導体ウエハと上下の洗浄ブラシを示す図である。
【図３】本発明に係る基板洗浄装置の左右ステージの回転駆動機構を示す平面図である。
【図４】ベルト切れを検出するためのアイドラプーリに取り付けたドグとフォトマイクロセンサを示す図である。
【図５】ベルト切れ判定のタイミングチャートを示す図である。
【図６】本発明のＣＭＰ装置の全体の平面構成を示す図である。
【図７】従来の基板洗浄装置の半導体ウエハと上下の洗浄ブラシを示す図である。
【図８】従来の基板洗浄装置の基板回転機構の構成を示す図である。
【符号の説明】
１            半導体ウエハ
２            ステージ
３−１〜３    回転体
４−１〜３    駆動軸
５−１，２    タイミングベルト
６            モータ
７            洗浄ブラシ
８            洗浄ブラシ
９            洗浄ノズル
１０          洗浄ノズル
１１−１，２  シャフト
１２−１，２  タイミングプーリ
１３−１，２  アイドラプーリ
１４          ベアリング
１５          ドグ
１６          フォトマイクロセンサ
２０          研磨部
２１          ターンテーブル
２２          トップリング
２３          トップリングユニット
２４          ドレッシングツール
２６          ドレッシングユニット
２７          ワーク受渡装置
２８          研磨面
３０          洗浄部
３１          ワーク搬送ロボット
３２          ワーク搬送ロボット
３３          １次洗浄機
３４          ２次洗浄機
３５          スピン乾燥機
３６          ワーク反転機
３７          ワーク反転機
４１          カセット
【図１】
0003939440.tif 000002
【図２】
0003939440.tif 000003
【図３】
0003939440.tif 000004
【図４】
0003939440.tif 000005
【図５】
0003939440.tif 000006
【図６】
0003939440.tif 000007
【図７】
0003939440.tif 000008
【図８】
0003939440.tif 000009