基板処理装置及び基板搬送方法
【課題】スループットの低下を低減する基板処理装置及び基板搬送方法を提供すること。
【解決手段】基板処理装置は、計測ユニット１０と、搬送機構とを備える。計測ユニット１０は、基板Ｗの状態を所定の計測位置Ｐｍで計測する計測器１５と、第１のトレイ１１と、第２のトレイ１２と、所定の計測位置Ｐｍと第１のトレイ１１及び第２のトレイ１２との間で基板Ｗを移動させるステージ１６とを有する。搬送機構には、基板Ｗを把持する第１の把持部２１及び第２の把持部２２を有するロボットハンド２５が設けられている。第１のトレイ１１に基板Ｗを載置したロボットハンド２５が計測ユニット１０から出ずに計測後の基板Ｗを計測ユニット１０の外に取り出すことで、計測ユニット１０に対する１回のアクセスで計測前後の基板Ｗを入れ替えることができてスループットの低下を低減することができる。
【解決手段】基板処理装置は、計測ユニット１０と、搬送機構とを備える。計測ユニット１０は、基板Ｗの状態を所定の計測位置Ｐｍで計測する計測器１５と、第１のトレイ１１と、第２のトレイ１２と、所定の計測位置Ｐｍと第１のトレイ１１及び第２のトレイ１２との間で基板Ｗを移動させるステージ１６とを有する。搬送機構には、基板Ｗを把持する第１の把持部２１及び第２の把持部２２を有するロボットハンド２５が設けられている。第１のトレイ１１に基板Ｗを載置したロボットハンド２５が計測ユニット１０から出ずに計測後の基板Ｗを計測ユニット１０の外に取り出すことで、計測ユニット１０に対する１回のアクセスで計測前後の基板Ｗを入れ替えることができてスループットの低下を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び基板搬送方法に関し、特にスループットの低下を低減する基板処理装置及び基板搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を製造する際の過程の様々な処理を行う装置として、基板の研磨を行う研磨ユニット、洗浄を行う洗浄ユニット、膜厚測定を行う膜厚測定ユニット等の各ユニットが設けられると共に、各ユニット間における基板の授受を行う搬送ロボットが設けられた基板処理装置が用いられている。基板処理装置における膜厚測定ユニットへの基板の搬送は、近年枚葉処理が主流となっていることを背景に、膜厚測定ユニットでの膜厚測定が完了した基板を搬送ロボットが取り出してカセット等に搬送した後に、搬送ロボットが次に膜厚を測定する基板を膜厚測定ユニットに搬送することとしている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５２２７３号公報（図１、図１２、図１３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前に測定されていた基板を別の場所に搬送してから次の基板を膜厚測定ユニットに搬送することとすると、基板が膜厚測定ユニットに搬送されるのを待つ時間が無視できないものになってくる。待ち時間が増大するとスループットが低下し、基板の処理能力が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、スループットの低下を低減する基板処理装置及び基板搬送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る基板処理装置は、例えば図２に示すように、基板Ｗの状態を所定の計測位置Ｐｍで計測する計測器１５と、基板Ｗが載置される第１のトレイ１１と、基板Ｗが載置される第２のトレイ１２と、所定の計測位置Ｐｍと第１のトレイ１１との間及び所定の計測位置Ｐｍと第２のトレイ１２との間で基板Ｗを移動させるステージ１６と、を有する計測ユニット１０と；計測ユニット１０に対して基板Ｗの授受を行う搬送機構２０（例えば図１参照）に設けられたロボットハンド２５であって、第１のトレイ１１にアクセス可能に構成され、基板Ｗを把持する第１の把持部２１と、第２のトレイ１２にアクセス可能に構成され、基板Ｗを把持する第２の把持部２２とを有するロボットハンド２５とを備える。
【０００７】
このように構成すると、計測ユニットが第１のトレイと第２のトレイとを有するので、計測前の基板と計測後の基板とを異なるトレイに載置することができてロボットハンドの稼働率を向上させることができると共に、例えば、第１の把持部で計測前の基板を把持したロボットハンドが計測ユニットにアクセスして第１のトレイに計測前の基板を載置し、ロボットハンドが計測ユニットにアクセスしたまま第２のトレイに載置されている計測後の基板を第２の把持部で把持して計測ユニットから取り出すことが可能になり、計測ユニットに対するロボットハンドの１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることが可能になって、スループットの低下を低減することができる。また、第１の把持部が把持している基板を第１のトレイに載置した後に第２のトレイに載置されている基板を第２の把持部が把持することが可能になるため、ロボットハンドと計測ユニットとの間の基板の受け渡しを基板を落下させずに確実に行うことが可能となる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る基板処理装置は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る基板処理装置において、基板Ｗが、第１の把持部２１から第１のトレイ１１へと移動し、第１のトレイ１１からステージ１６へと移動して、ステージ１６に載置されたまま所定の計測位置Ｐｍで計測された後に、ステージ１６から第２のトレイ１２へと移動し、第２の把持部２２へと移動するように、ロボットハンド２５及びステージ１６を制御する第１の制御装置６１（例えば図１参照）を備える。
【０００９】
このように構成すると、基板の移動ルートが１通りになって計測前後の基板の入れ替えをスムーズに行うことが可能になる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る基板処理装置は、例えば図２、図６を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る基板処理装置において、基板Ｗを第１の把持部２１で把持して第１のトレイ１１に搬送し載置した後に、ロボットハンド２５が計測ユニット１０から出ずにあらかじめ第２のトレイ１２に載置されている基板Ｗを第２の把持部２２で把持して計測ユニット１０から取り出すようにロボットハンド２５を制御する第２の制御装置６２（例えば図１参照）を備える。
【００１１】
このように構成すると、第１の把持部で計測前の基板を把持したロボットハンドが計測ユニットにアクセスして第１のトレイに計測前の基板を載置し、ロボットハンドが計測ユニットにアクセスしたままあらかじめ第２のトレイに載置されている計測後の基板を第２の把持部で把持して計測ユニットから取り出すことができ、計測ユニットに対するロボットハンドの１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る基板処理装置は、例えば図３、図４に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る基板処理装置において、第１のトレイ１１及び第２のトレイ１２が鉛直方向に配列され；ロボットハンド２５が、トレイ１１、１２に対して進退するアーム２３を有し、第１の把持部２１及び第２の把持部２２がアーム２３の上下に一対として設けられている。
【００１３】
このように構成すると、計測ユニット内における計測前の基板を第１のトレイに載置した後第２のトレイに載置されている計測後の基板を把持するためのロボットハンドの動きが鉛直方向のわずかな移動で足り、効率的な基板の授受を実現することが可能になって、スループットの低下をより低減することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様に係る基板搬送方法は、例えば図２、図５、図６を参照して示すと、基板Ｗの状態を計測する計測ユニット１０に対して、計測前の基板Ｗを、計測ユニット１０の外から計測ユニット１０内の第１の位置１１に載置する搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）と；第１の位置１１に載置されている基板Ｗを、基板Ｗの状態を計測する所定の計測位置Ｐｍに移動して計測した後に、第１の位置１１とは異なる計測ユニット１０内の第２の位置１２に移動する計測工程（ＳＴ１〜ＳＴ４）と；搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）の後に基板搬送手段２５が計測ユニット１０から出ずに第２の位置１２に載置されている計測後の基板Ｗに接近する接近工程（ＳＴ８）と；第２の位置１２に載置されている計測後の基板Ｗを計測ユニット１０の外に取り出す取出工程（ＳＴ１０）とを備え；接近工程（ＳＴ８）で基板搬送手段２５が接近する基板Ｗは、搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）で第１の位置１１に載置した基板Ｗｂとは異なる、計測工程（ＳＴ１〜ＳＴ４）が完了してあらかじめ第２の位置１２に載置されている基板Ｗａである。
【００１５】
このように構成すると、搬入工程の後で計測ユニットから出ずに計測後の基板を計測ユニットの外に取り出すので、計測ユニットに対する１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、計測ユニットに対する１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】計測部の概略構成を示す側面図である。
【図３】トレイの構成を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】ロボットハンドの構成を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】計測ユニット内のロボットハンド及びステージの制御を説明するフローチャートである。
【図６】基板の入替態様の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る基板処理装置としての研磨装置１を説明する。図１は、研磨装置１の全体構成を示す平面図である。研磨装置１は、計測ユニット１０及び搬送ロボット２０を備える計測部２と、基板の研磨及び洗浄を行う処理部３とを具備している。さらに、研磨装置１は、基板の搬送や処理を制御する制御装置６０と、基板をストックするウエハカセット８０とを備えている。ウエハカセット８０は、典型的にはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）が用いられ、本実施の形態では複数設けられている。
【００２０】
ここで図２を併せて参照して、計測部２の詳細を説明する。図２は、計測部２の概略構成を示す側面図である。上述のように、計測部２は、計測ユニット１０と、搬送機構としての搬送ロボット２０とを備えている。計測ユニット１０は、基板Ｗが載置されるトレイ１３と、計測器としての膜測器１５と、ステージ１６とを有している。搬送ロボット２０には、アーム２３と、アーム２３の上部に設けられた第１の把持部としての上面チャック２１と、アーム２３の下部に設けられた第２の把持部としての下面チャック２２と、を有するロボットハンド２５が設けられている。基板Ｗは、本実施の形態では、円形平板状の半導体基板であるとして説明する。基板Ｗは、典型的には配線パターンに応じた溝が表面に形成された二酸化珪素膜付きの円形基板であり、例えばこの二酸化珪素膜の上にバリアメタルとしてチタンナイトライド膜や窒化タンタル膜が形成され、この上にタングステン膜や銅膜が形成される等、各種の膜が形成されている。
【００２１】
図３に、トレイ１３の構成を示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。トレイ１３は、異なる２つの位置で基板Ｗを載置することができるように、第１のトレイとしての上部トレイ１１と、第２のトレイとしての下部トレイ１２とを含んで構成されている。上部トレイ１１と下部トレイ１２とは、上部トレイ１１が下部トレイ１２の上方に位置して鉛直方向に配列されている。上部トレイ１１と下部トレイ１２との間には、基板Ｗを把持したロボットハンド２５が接触することなく進退できる空間が形成されている。上部トレイ１１及び下部トレイ１２は、基板Ｗの上下の面が鉛直上下に向いて載置されると共に基板Ｗをその直径の両端で支持ことができるように、ケース（不図示）に固定された２つの支持脚１４、１４に支持された構成になっている。
【００２２】
再び図２及び図１に戻って計測部２の説明を続ける。膜測器１５は、基板Ｗに形成されている膜の厚さ（膜厚）を計測する機器である。膜測器１５は、光を照射する照射器１５ａと、照射器１５ａから照射された光が計測位置Ｐｍにある基板Ｗで反射した反射光を受光する受光器１５ｂと、受光器１５ｂが受光した反射光の波長と基板Ｗの膜厚との関係があらかじめ記憶されていると共に検出した反射光の波長から基板Ｗの膜厚を特定して表示する制御部１５ｃを有している。膜測器１５は、光を下向きに照射するように構成されており、基板Ｗが載置されたステージ１６が出入りできる空間が下方に形成されるように支柱１５ｐに取り付けられている。
【００２３】
ステージ１６は、基板Ｗが載置される載置台１６ａと、載置台１６ａを支持している基台１６ｂとを有している。載置台１６ａは、載置された基板Ｗの上方の面が水平になるように、基板Ｗに直接接触する部分（基板Ｗを面で支える場合は上面であり、複数の突起で支える場合は各突起の上端）が同一水平面内に位置する構造になっている。載置台１６ａは、鉛直方向に伸びる軸（不図示）を介して基台１６ｂに取り付けられており、鉛直上下に移動できると共に軸回りに回転できるように構成されている。基台１６ｂは、計測ユニット１０の底面内部に敷設されたレール（不図示）上に設けられており、レール（不図示）に沿ってトレイ１３と膜測器１５の下方の計測位置Ｐｍとの間を水平方向に移動できるように構成されている。
【００２４】
計測ユニット１０は、トレイ１３、膜測器１５、ステージ１６が１つのケース（不図示）に収容されている。ケース（不図示）は、典型的にはロボットハンド２５の計測ユニット１０内への出入りを可能にする開口が形成されており、ロボットハンド２５が計測ユニット１０内に進入していないときは内部空間を外部から遮断可能なようにシャッターを有することが好ましい。
【００２５】
ここで、図４を参照して、ロボットハンド２５の詳細を説明する。図４は、ロボットハンド２５の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。アーム２３は、軸直角断面が矩形に形成された細長い部材であり、平面視において基板Ｗを把持する方の先端の幅が広い幅広部分２３ｗが形成されている。アーム２３の幅広部分２３ｗは、長手方向（アーム２３の軸方向）において基板Ｗの直径よりも大きく（典型的には基板Ｗの直径よりも一回り大きく）、幅方向（アーム２３の軸直角方向）においてトレイ１３（図３参照）の両支持脚１４、１４間の空間の幅よりも小さく形成されている。幅広部分２３ｗには、上面に上面チャック２１が設けられ、下面に下面チャック２２が設けられている。上面チャック２１は、幅広部分２３ｗの長手方向に間隔を空けて幅広部分２３ｗの面から突出する２つの突部２１ａ、２１ｂを含んで構成されている。２つの突部２１ａ、２１ｂは、基板Ｗの外径よりも一回り大きい（接触せずに基板Ｗを出し入れできる程度の大きさ）仮想外径に沿って湾曲して形成されている。２つの突部２１ａ、２１ｂのうちの一方の突部２１ａには、他方の突部２１ｂに対して進退する押さえ部材２１ｃが収容されている。上面チャック２１は、押さえ部材２１ｃが突出したときに押さえ部材２１ｃと他方の突部２１ｂとで基板Ｗの外縁を挟んで把持し、押さえ部材２１ｃが突部２１ａ内に退避したときに２つの突部２１ａ、２１ｂ間に対して基板Ｗを出し入れできるように構成されている。下面チャック２２も、上面チャック２１と同様に、２つの突部２２ａ、２２ｂを含んで構成されており、一方の突部２２ａに押さえ部材２２ｃが収容されている。下面チャック２２は、押さえ部材２２ｃの突出により、上面チャック２１と異なる位置で基板Ｗを把持することができる構成になっている。
【００２６】
図１に戻って計測部２の説明を続ける。ロボットハンド２５は、水平面内を回転可能に搬送ロボット２０に設けられている。搬送ロボット２０は、計測部２に敷設されたレール２９上を移動可能となっており、レール２９上を移動することによって、計測ユニット１０、ウエハカセット８０、及び処理部３のウエハステーション３８へのアクセスが可能に構成されている。
【００２７】
制御装置６０は、主として計測ユニット１０内の基板Ｗ（図２参照）の膜厚を計測するための基板Ｗの移動を制御する第１の制御装置６１と、主として計測ユニット１０に対する基板Ｗの出し入れを制御する第２の制御装置６２とを含んで構成されている。第１の制御装置６１及び第２の制御装置６２は、機能の区別を容易にする観点から概念上は別体に構成されているものとしているが、典型的には物理上は（ハードウェア的には）一体不可分に構成されているため、説明の便宜上以降では制御装置６０に包摂されるものとする。すなわち、制御装置６０は、機能上、第１の制御装置６１と第２の制御装置６２とを兼ねている。なお、第１の制御装置６１と第２の制御装置６２とが物理的に分離して構成されていてもよい。制御装置６０は、搬送ロボット２０のレール２９上の移動や、図２に示されているロボットハンド２５の進退並びに上面チャック２１及び下面チャック２２を制御することができるように構成されている。また制御装置６０は、計測ユニット１０内の膜測器１５（図２参照）による膜厚の計測及びステージ１６（図２参照）の動きを制御することができるように構成されている。また制御装置６０は、以下に説明する処理部３内の各機器を制御することができるように構成されている。
【００２８】
処理部３は、基板Ｗの研磨を行う研磨ユニット３０と、研磨後の基板Ｗの洗浄を行う１次洗浄ユニット３５及び２次洗浄ユニット３６と、各ユニット３０、３５、３６へ基板Ｗを搬送する搬送ロボット３４とを有している。研磨ユニット３０は同様に構成された２つのユニット３０Ａ、３０Ｂを含んでおり、１次洗浄ユニット３５は同様に構成された２つのユニット３５Ａ、３５Ｂを含んでおり、２次洗浄ユニット３６は同様に構成された２つのユニット３６Ａ、３６Ｂを含んでいる。各ユニット３０、３５、３６は、計測部２から遠い側から、研磨ユニット３０Ａ、１次洗浄ユニット３５Ａ、２次洗浄ユニット３６Ａの順に配設された列と、計測部２から遠い側から、研磨ユニット３０Ｂ、１次洗浄ユニット３５Ｂ、２次洗浄ユニット３６Ｂの順に配設された列との２列に、合計６つのユニットが配列されている。搬送ロボット３４は、６つのユニットそれぞれにアクセス可能なように６つのユニットの配列の中央に配置されている。搬送ロボット３４と計測部２の搬送ロボット２０との間には、基板Ｗの受け渡しが行われるウエハステーション３８が配設されている。
【００２９】
研磨ユニット３０Ａは、研磨面を有する研磨テーブル３１Ａと、基板を保持することができると共に研磨テーブル３１Ａに対して押圧することができるトップリング３２Ａと、研磨テーブル３１Ａのドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａとを有している。研磨テーブル３１Ａの上面には研磨布又は砥石等が貼付されており、この研磨布又は砥石等によって基板を研磨する研磨面が構成されている。研磨テーブル３１Ａは、モータ等の手段により所定の回転速度で回転することができるように構成されている。トップリング３２Ａは、研磨テーブル３１Ａと対向する面に複数の貫通孔が形成され、気体がトップリング３２Ａの内外を流通できるように構成されている。トップリング３２Ａが基板を保持するときはトップリング３２Ａ内を負圧にすることで基板を吸着し、研磨テーブル３１Ａに押圧するときはトップリング３２Ａ内を正圧にすることで基板を押しつけるように構成されている。トップリング３２Ａは、モータ等の手段により所定の回転速度で回転することができるように構成されている。研磨ユニット３０Ｂは、研磨ユニット３０Ａと同様の構成を有している（対応する部材に類似の符号を付している）。
【００３０】
１次洗浄ユニット３５Ａは、基板Ｗを水平面内で回転させながら基板Ｗの表面に薬液を供給すると共に、基板Ｗの表面に円柱状のロールスポンジ３５ｒをその軸が基板Ｗの表面に対して平行になるようにして所定の圧力で押しつけ、ロールスポンジ３５ｒを円柱の軸回りに回転させて基板Ｗの両面を洗浄する機器である。１次洗浄ユニット３５Ａでは、ロールスポンジ３５ｒで基板Ｗを擦って洗浄するので、除去しにくいパーティクルを除去することができる。１次洗浄ユニット３５Ｂは、１次洗浄ユニット３５Ａと同様の構成を有している。２次洗浄ユニット３６Ａは、基板Ｗを水平面内で回転させながら、基板Ｗの表面に純水等を供給して基板Ｗを水で被覆すると共に、純水等及びＩＰＡ蒸気の流体をそれぞれ供給しつつ両流体を基板Ｗの中心から外周端に所定の速度で移動させることで、基板Ｗの洗浄及び乾燥を行う機器である。２次洗浄ユニット３６Ｂは、２次洗浄ユニット３６Ａと同様の構成を有している。
【００３１】
引き続き図１乃至図４を参照して研磨装置１の作用を説明する。以下に説明する各部材の動作は、主に制御装置６０によって制御される。以下の説明では、基板Ｗに関し、膜厚計測後のものを「基板Ｗａ」で、膜厚計測前のものを「基板Ｗｂ」で表して区別する場合があり、特に区別しない場合はこれまで通り「基板Ｗ」で表すこととする。まず、基板Ｗが研磨される流れに着目して説明する。搬送ロボット２０は、ウエハカセット８０に収納されている研磨前の基板Ｗを上面チャック２１で把持して取り出し、計測ユニット１０へ搬送する。計測ユニット１０へ搬送された研磨前の基板Ｗは、上部トレイ１１に載置される。計測ユニット１０内では、ステージ１６が、上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂの下方に移動し、その位置で載置台１６ａが上昇する。基板Ｗｂが上部トレイ１１から離れる高さまで載置台１６ａが上昇したら、載置台１６ａの高さを維持したまま基板Ｗｂが載置されたステージ１６を膜測器１５の下方に移動する。このとき、基板Ｗｂが載置されたステージ１６は、計測位置Ｐｍに存在することとなる。この状態で、膜測器１５は基板Ｗｂに光を照射して基板Ｗの膜厚を計測する。膜厚の計測が終了したら、基板Ｗａが上部トレイ１１と下部トレイ１２の間の両トレイ１１、１２に接触しない高さになるまで載置台１６ａが下降し、載置台１６ａの高さを維持したままトレイ１３の両支持脚１４、１４の間にステージ１６が移動する。その場所で、載置台１６ａがさらに下降する。基板Ｗａが下部トレイ１２に接触して載置台１６ａから基板Ｗａが離れる高さまで載置台１６ａが下降したら、基板Ｗが載置されていないステージ１６は膜測器１５の下方に退避する。その後、搬送ロボット２０は、膜厚が計測されて下部トレイ１２に載置された研磨前の基板Ｗａを下面チャック２２で把持して計測ユニット１０から取り出し、処理部３内のウエハステーション３８へ搬送する。
【００３２】
ウエハステーション３８では、処理部３内の搬送ロボット３４が搬送ロボット２０から研磨前の基板Ｗを受け取り、研磨ユニット３０へ搬送する。研磨ユニット３０では、トップリング３２が、搬送されてきた基板Ｗまで移動し接触して基板Ｗを吸着し、研磨テーブル３１まで搬送して所定の研磨を行った後に、再び搬送ロボット３４がアクセス可能な位置に戻す。搬送ロボット３４は、研磨が終わった基板Ｗを研磨ユニット３０から１次洗浄ユニット３５に搬送する。１次洗浄ユニット３５では基板Ｗの１次洗浄が行われる。搬送ロボット３４は、１次洗浄が終わった基板Ｗを１次洗浄ユニット３５から２次洗浄ユニット３６に搬送する。２次洗浄ユニット３６では基板Ｗの２次洗浄が行われる。搬送ロボット３４は、２次洗浄が終わった基板Ｗを２次洗浄ユニット３６からウエハステーション３８へ搬送する。
【００３３】
ウエハステーション３８では、計測部２内の搬送ロボット２０が搬送ロボット３４から研磨後の基板Ｗを受け取る。搬送ロボット２０は、搬送ロボット３４から受け取った研磨後の基板Ｗｂを上面チャック２１で把持して計測ユニット１０へ搬送する。計測ユニット１０へ搬送された研磨後の基板Ｗｂは、研磨前の基板Ｗｂと同じ要領でステージ１６が移動し、膜測器１５によって膜厚が計測される。搬送ロボット２０は、膜厚が計測された研磨後の基板Ｗａを下面チャック２２で把持して計測ユニット１０から取り出し、研磨後の基板Ｗを収容するウエハカセット８０へ搬送する。上述のように、ロボットハンド２５とステージ１６との間を基板Ｗが移動する際には、共に移動をするロボットハンド２５とステージ１６とで直接基板Ｗの受け渡しが行われるのではなく、静止している上部トレイ１１及び下部トレイ１２を介して基板Ｗの受け渡しが行われるので、基板Ｗが落下することを防止することができ、確実に基板Ｗの受け渡しを行うことが可能となる。
【００３４】
上述のように基板Ｗの膜厚計測及び研磨処理を行う研磨装置１では、計測ユニット１０における膜厚の計測が処理部３における基板Ｗの処理よりも時間を要することがあり、その場合は計測ユニット１０における膜厚の計測が律速となる。そこで、研磨装置１では、スループットの低下を抑制するために、従来のように計測ユニット１０から計測後の基板Ｗを取り出した後に次の基板Ｗを計測ユニット１０に搬入するのではなく、以下のような基板Ｗの搬送をしている。
【００３５】
図５は、計測ユニット１０内のロボットハンド２５及びステージ１６の制御を説明するフローチャートである。以下の説明において言及している研磨装置１の構成については適宜図１乃至図４を参照することとする。計測ユニット１０内の上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂをステージ１６の載置台１６ａへ移動し（ＳＴ１）、基板Ｗｂが載置されたステージ１６を計測位置Ｐｍへ移動し（ＳＴ２）、計測位置Ｐｍで基板Ｗｂの膜厚を計測し（ＳＴ３）、基板Ｗａを下部トレイ１２へ移動し（ＳＴ４）、基板Ｗが載置されていないステージ１６を膜測器１５の下方に退避させる（ＳＴ５）という一連の流れは、上述の通りである。このように、基板Ｗは、膜厚を計測する前には上部トレイ１１に載置され、ここからステージ１６、計測位置Ｐｍへと移動し、膜厚の計測が行われた後は下部トレイ１２に載置されるため、基板Ｗの移動ルートが１通りになって計測前後の基板Ｗの入れ替えをスムーズに行うことが可能になる。
【００３６】
ここから図６の基板Ｗの入替態様の流れを説明する図を併せて参照する。図６では時系列に（ａ）〜（ｅ）へと並べてある。下部トレイ１２に膜厚計測後の基板Ｗａが載置されている状態で、ロボットハンド２５が膜厚計測前の基板Ｗｂを上面チャック２１で把持して計測ユニット１０内へ搬入する（ＳＴ６、図６（ａ））。これにより、計測ユニット１０内には、計測後の基板Ｗａと計測前の基板Ｗｂとの２枚の基板Ｗが存在することとなる。そして、ロボットハンド２５は、アーム２３の幅広部分２３ｗが、上面チャック２１に把持された基板Ｗｂの底面が上部トレイ１１の上端よりも高い位置でトレイ１３の両支持脚１４、１４間の空間に入り込み、上面チャック２１の押さえ部材２１ｃを突部２１ａ内に引っ込めて基板Ｗｂの把持を開放し、その後下降することにより、計測前の基板Ｗｂを上部トレイ１１に載置する（ＳＴ７、図６（ｂ））。その後、ロボットハンド２５を計測ユニット１０から出さずに、そのままアーム２３の下降を継続する（ＳＴ８、図６（ｃ））。計測が完了してあらかじめ下部トレイ１２に載置されている基板Ｗａを下面チャック２２で把持できる高さまでアーム２３が下降したら下降を止め、下面チャック２２の押さえ部材２２ｃを突出させて下面チャック２２で基板Ｗａを把持する（ＳＴ９、図６（ｄ））。その後、下面チャック２２で把持している基板Ｗａが下部トレイ１２から離れて上部トレイ１１と下部トレイ１２との間の高さに位置するようにアーム２３をやや上昇させてから、ロボットハンド２５（アーム２３）を計測ユニット１０外へ移動させる（ＳＴ１０、図６（ｅ））。計測ユニット１０の外へ搬出された基板Ｗａは、ウエハステーション３８又はウエハカセット８０に搬送される。他方、計測ユニット１０内では、新たに搬入されて上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂがステージ１６の載置台１６ａへ移動し（ＳＴ１）、以降上述のフローを繰り返す。以上で説明したように、研磨装置１では、ロボットハンド２５が計測ユニット１０内に１回アクセスするだけで計測前後の基板を入れ替えることができるため、従来のように計測ユニット１０から計測後の基板Ｗａを取り出した後に次の基板Ｗｂを計測ユニット１０に搬入する場合に比べて基板Ｗを搬送する時間が短くなり、スループットの低下を低減することができる。
【００３７】
以上の説明では、計測器が基板Ｗの膜厚を計測する膜測器１５であるとしたが、これ以外の例えば基板Ｗの配線パターンの適否を計測する等の計測器であってもよい。
【００３８】
以上の説明では、上面チャック２１と下面チャック２２とが１つのアームの上下にそれぞれ設けられているとしたが、別々のアームにそれぞれ設けられるように構成してもよい。別々のアームに設けられることとすると、両方とも基板Ｗを下方から把持することができ、万一基板Ｗの把持が緩んだとしても基板Ｗが落下することを低減することができる。しかしながら、１つのアームに設けられることとすることにより、ロボットハンド２５の駆動機構を共用にすることが可能となり、構造を簡素化することができると共に小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 研磨装置
１０ 計測ユニット
１１ 上部トレイ
１２ 下部トレイ
１５ 膜測器
１６ ステージ
２０ 搬送ロボット
２１ 上面チャック
２２ 下面チャック
２３ アーム
２５ ロボットハンド
６０ 制御装置
６１ 第１の制御装置
６２ 第２の制御装置
Ｐｍ 計測位置
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び基板搬送方法に関し、特にスループットの低下を低減する基板処理装置及び基板搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を製造する際の過程の様々な処理を行う装置として、基板の研磨を行う研磨ユニット、洗浄を行う洗浄ユニット、膜厚測定を行う膜厚測定ユニット等の各ユニットが設けられると共に、各ユニット間における基板の授受を行う搬送ロボットが設けられた基板処理装置が用いられている。基板処理装置における膜厚測定ユニットへの基板の搬送は、近年枚葉処理が主流となっていることを背景に、膜厚測定ユニットでの膜厚測定が完了した基板を搬送ロボットが取り出してカセット等に搬送した後に、搬送ロボットが次に膜厚を測定する基板を膜厚測定ユニットに搬送することとしている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５２２７３号公報（図１、図１２、図１３等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前に測定されていた基板を別の場所に搬送してから次の基板を膜厚測定ユニットに搬送することとすると、基板が膜厚測定ユニットに搬送されるのを待つ時間が無視できないものになってくる。待ち時間が増大するとスループットが低下し、基板の処理能力が低下してしまう。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、スループットの低下を低減する基板処理装置及び基板搬送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る基板処理装置は、例えば図２に示すように、基板Ｗの状態を所定の計測位置Ｐｍで計測する計測器１５と、基板Ｗが載置される第１のトレイ１１と、基板Ｗが載置される第２のトレイ１２と、所定の計測位置Ｐｍと第１のトレイ１１との間及び所定の計測位置Ｐｍと第２のトレイ１２との間で基板Ｗを移動させるステージ１６と、を有する計測ユニット１０と；計測ユニット１０に対して基板Ｗの授受を行う搬送機構２０（例えば図１参照）に設けられたロボットハンド２５であって、第１のトレイ１１にアクセス可能に構成され、基板Ｗを把持する第１の把持部２１と、第２のトレイ１２にアクセス可能に構成され、基板Ｗを把持する第２の把持部２２とを有するロボットハンド２５とを備える。
【０００７】
このように構成すると、計測ユニットが第１のトレイと第２のトレイとを有するので、計測前の基板と計測後の基板とを異なるトレイに載置することができてロボットハンドの稼働率を向上させることができると共に、例えば、第１の把持部で計測前の基板を把持したロボットハンドが計測ユニットにアクセスして第１のトレイに計測前の基板を載置し、ロボットハンドが計測ユニットにアクセスしたまま第２のトレイに載置されている計測後の基板を第２の把持部で把持して計測ユニットから取り出すことが可能になり、計測ユニットに対するロボットハンドの１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることが可能になって、スループットの低下を低減することができる。また、第１の把持部が把持している基板を第１のトレイに載置した後に第２のトレイに載置されている基板を第２の把持部が把持することが可能になるため、ロボットハンドと計測ユニットとの間の基板の受け渡しを基板を落下させずに確実に行うことが可能となる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る基板処理装置は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る基板処理装置において、基板Ｗが、第１の把持部２１から第１のトレイ１１へと移動し、第１のトレイ１１からステージ１６へと移動して、ステージ１６に載置されたまま所定の計測位置Ｐｍで計測された後に、ステージ１６から第２のトレイ１２へと移動し、第２の把持部２２へと移動するように、ロボットハンド２５及びステージ１６を制御する第１の制御装置６１（例えば図１参照）を備える。
【０００９】
このように構成すると、基板の移動ルートが１通りになって計測前後の基板の入れ替えをスムーズに行うことが可能になる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る基板処理装置は、例えば図２、図６を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る基板処理装置において、基板Ｗを第１の把持部２１で把持して第１のトレイ１１に搬送し載置した後に、ロボットハンド２５が計測ユニット１０から出ずにあらかじめ第２のトレイ１２に載置されている基板Ｗを第２の把持部２２で把持して計測ユニット１０から取り出すようにロボットハンド２５を制御する第２の制御装置６２（例えば図１参照）を備える。
【００１１】
このように構成すると、第１の把持部で計測前の基板を把持したロボットハンドが計測ユニットにアクセスして第１のトレイに計測前の基板を載置し、ロボットハンドが計測ユニットにアクセスしたままあらかじめ第２のトレイに載置されている計測後の基板を第２の把持部で把持して計測ユニットから取り出すことができ、計測ユニットに対するロボットハンドの１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る基板処理装置は、例えば図３、図４に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る基板処理装置において、第１のトレイ１１及び第２のトレイ１２が鉛直方向に配列され；ロボットハンド２５が、トレイ１１、１２に対して進退するアーム２３を有し、第１の把持部２１及び第２の把持部２２がアーム２３の上下に一対として設けられている。
【００１３】
このように構成すると、計測ユニット内における計測前の基板を第１のトレイに載置した後第２のトレイに載置されている計測後の基板を把持するためのロボットハンドの動きが鉛直方向のわずかな移動で足り、効率的な基板の授受を実現することが可能になって、スループットの低下をより低減することができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第５の態様に係る基板搬送方法は、例えば図２、図５、図６を参照して示すと、基板Ｗの状態を計測する計測ユニット１０に対して、計測前の基板Ｗを、計測ユニット１０の外から計測ユニット１０内の第１の位置１１に載置する搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）と；第１の位置１１に載置されている基板Ｗを、基板Ｗの状態を計測する所定の計測位置Ｐｍに移動して計測した後に、第１の位置１１とは異なる計測ユニット１０内の第２の位置１２に移動する計測工程（ＳＴ１〜ＳＴ４）と；搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）の後に基板搬送手段２５が計測ユニット１０から出ずに第２の位置１２に載置されている計測後の基板Ｗに接近する接近工程（ＳＴ８）と；第２の位置１２に載置されている計測後の基板Ｗを計測ユニット１０の外に取り出す取出工程（ＳＴ１０）とを備え；接近工程（ＳＴ８）で基板搬送手段２５が接近する基板Ｗは、搬入工程（ＳＴ６、ＳＴ７）で第１の位置１１に載置した基板Ｗｂとは異なる、計測工程（ＳＴ１〜ＳＴ４）が完了してあらかじめ第２の位置１２に載置されている基板Ｗａである。
【００１５】
このように構成すると、搬入工程の後で計測ユニットから出ずに計測後の基板を計測ユニットの外に取り出すので、計測ユニットに対する１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、計測ユニットに対する１回のアクセスで計測前後の基板を入れ替えることができて、スループットの低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨装置の全体構成を示す平面図である。
【図２】計測部の概略構成を示す側面図である。
【図３】トレイの構成を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４】ロボットハンドの構成を示す図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】計測ユニット内のロボットハンド及びステージの制御を説明するフローチャートである。
【図６】基板の入替態様の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１９】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る基板処理装置としての研磨装置１を説明する。図１は、研磨装置１の全体構成を示す平面図である。研磨装置１は、計測ユニット１０及び搬送ロボット２０を備える計測部２と、基板の研磨及び洗浄を行う処理部３とを具備している。さらに、研磨装置１は、基板の搬送や処理を制御する制御装置６０と、基板をストックするウエハカセット８０とを備えている。ウエハカセット８０は、典型的にはＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）が用いられ、本実施の形態では複数設けられている。
【００２０】
ここで図２を併せて参照して、計測部２の詳細を説明する。図２は、計測部２の概略構成を示す側面図である。上述のように、計測部２は、計測ユニット１０と、搬送機構としての搬送ロボット２０とを備えている。計測ユニット１０は、基板Ｗが載置されるトレイ１３と、計測器としての膜測器１５と、ステージ１６とを有している。搬送ロボット２０には、アーム２３と、アーム２３の上部に設けられた第１の把持部としての上面チャック２１と、アーム２３の下部に設けられた第２の把持部としての下面チャック２２と、を有するロボットハンド２５が設けられている。基板Ｗは、本実施の形態では、円形平板状の半導体基板であるとして説明する。基板Ｗは、典型的には配線パターンに応じた溝が表面に形成された二酸化珪素膜付きの円形基板であり、例えばこの二酸化珪素膜の上にバリアメタルとしてチタンナイトライド膜や窒化タンタル膜が形成され、この上にタングステン膜や銅膜が形成される等、各種の膜が形成されている。
【００２１】
図３に、トレイ１３の構成を示す。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図である。トレイ１３は、異なる２つの位置で基板Ｗを載置することができるように、第１のトレイとしての上部トレイ１１と、第２のトレイとしての下部トレイ１２とを含んで構成されている。上部トレイ１１と下部トレイ１２とは、上部トレイ１１が下部トレイ１２の上方に位置して鉛直方向に配列されている。上部トレイ１１と下部トレイ１２との間には、基板Ｗを把持したロボットハンド２５が接触することなく進退できる空間が形成されている。上部トレイ１１及び下部トレイ１２は、基板Ｗの上下の面が鉛直上下に向いて載置されると共に基板Ｗをその直径の両端で支持ことができるように、ケース（不図示）に固定された２つの支持脚１４、１４に支持された構成になっている。
【００２２】
再び図２及び図１に戻って計測部２の説明を続ける。膜測器１５は、基板Ｗに形成されている膜の厚さ（膜厚）を計測する機器である。膜測器１５は、光を照射する照射器１５ａと、照射器１５ａから照射された光が計測位置Ｐｍにある基板Ｗで反射した反射光を受光する受光器１５ｂと、受光器１５ｂが受光した反射光の波長と基板Ｗの膜厚との関係があらかじめ記憶されていると共に検出した反射光の波長から基板Ｗの膜厚を特定して表示する制御部１５ｃを有している。膜測器１５は、光を下向きに照射するように構成されており、基板Ｗが載置されたステージ１６が出入りできる空間が下方に形成されるように支柱１５ｐに取り付けられている。
【００２３】
ステージ１６は、基板Ｗが載置される載置台１６ａと、載置台１６ａを支持している基台１６ｂとを有している。載置台１６ａは、載置された基板Ｗの上方の面が水平になるように、基板Ｗに直接接触する部分（基板Ｗを面で支える場合は上面であり、複数の突起で支える場合は各突起の上端）が同一水平面内に位置する構造になっている。載置台１６ａは、鉛直方向に伸びる軸（不図示）を介して基台１６ｂに取り付けられており、鉛直上下に移動できると共に軸回りに回転できるように構成されている。基台１６ｂは、計測ユニット１０の底面内部に敷設されたレール（不図示）上に設けられており、レール（不図示）に沿ってトレイ１３と膜測器１５の下方の計測位置Ｐｍとの間を水平方向に移動できるように構成されている。
【００２４】
計測ユニット１０は、トレイ１３、膜測器１５、ステージ１６が１つのケース（不図示）に収容されている。ケース（不図示）は、典型的にはロボットハンド２５の計測ユニット１０内への出入りを可能にする開口が形成されており、ロボットハンド２５が計測ユニット１０内に進入していないときは内部空間を外部から遮断可能なようにシャッターを有することが好ましい。
【００２５】
ここで、図４を参照して、ロボットハンド２５の詳細を説明する。図４は、ロボットハンド２５の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。アーム２３は、軸直角断面が矩形に形成された細長い部材であり、平面視において基板Ｗを把持する方の先端の幅が広い幅広部分２３ｗが形成されている。アーム２３の幅広部分２３ｗは、長手方向（アーム２３の軸方向）において基板Ｗの直径よりも大きく（典型的には基板Ｗの直径よりも一回り大きく）、幅方向（アーム２３の軸直角方向）においてトレイ１３（図３参照）の両支持脚１４、１４間の空間の幅よりも小さく形成されている。幅広部分２３ｗには、上面に上面チャック２１が設けられ、下面に下面チャック２２が設けられている。上面チャック２１は、幅広部分２３ｗの長手方向に間隔を空けて幅広部分２３ｗの面から突出する２つの突部２１ａ、２１ｂを含んで構成されている。２つの突部２１ａ、２１ｂは、基板Ｗの外径よりも一回り大きい（接触せずに基板Ｗを出し入れできる程度の大きさ）仮想外径に沿って湾曲して形成されている。２つの突部２１ａ、２１ｂのうちの一方の突部２１ａには、他方の突部２１ｂに対して進退する押さえ部材２１ｃが収容されている。上面チャック２１は、押さえ部材２１ｃが突出したときに押さえ部材２１ｃと他方の突部２１ｂとで基板Ｗの外縁を挟んで把持し、押さえ部材２１ｃが突部２１ａ内に退避したときに２つの突部２１ａ、２１ｂ間に対して基板Ｗを出し入れできるように構成されている。下面チャック２２も、上面チャック２１と同様に、２つの突部２２ａ、２２ｂを含んで構成されており、一方の突部２２ａに押さえ部材２２ｃが収容されている。下面チャック２２は、押さえ部材２２ｃの突出により、上面チャック２１と異なる位置で基板Ｗを把持することができる構成になっている。
【００２６】
図１に戻って計測部２の説明を続ける。ロボットハンド２５は、水平面内を回転可能に搬送ロボット２０に設けられている。搬送ロボット２０は、計測部２に敷設されたレール２９上を移動可能となっており、レール２９上を移動することによって、計測ユニット１０、ウエハカセット８０、及び処理部３のウエハステーション３８へのアクセスが可能に構成されている。
【００２７】
制御装置６０は、主として計測ユニット１０内の基板Ｗ（図２参照）の膜厚を計測するための基板Ｗの移動を制御する第１の制御装置６１と、主として計測ユニット１０に対する基板Ｗの出し入れを制御する第２の制御装置６２とを含んで構成されている。第１の制御装置６１及び第２の制御装置６２は、機能の区別を容易にする観点から概念上は別体に構成されているものとしているが、典型的には物理上は（ハードウェア的には）一体不可分に構成されているため、説明の便宜上以降では制御装置６０に包摂されるものとする。すなわち、制御装置６０は、機能上、第１の制御装置６１と第２の制御装置６２とを兼ねている。なお、第１の制御装置６１と第２の制御装置６２とが物理的に分離して構成されていてもよい。制御装置６０は、搬送ロボット２０のレール２９上の移動や、図２に示されているロボットハンド２５の進退並びに上面チャック２１及び下面チャック２２を制御することができるように構成されている。また制御装置６０は、計測ユニット１０内の膜測器１５（図２参照）による膜厚の計測及びステージ１６（図２参照）の動きを制御することができるように構成されている。また制御装置６０は、以下に説明する処理部３内の各機器を制御することができるように構成されている。
【００２８】
処理部３は、基板Ｗの研磨を行う研磨ユニット３０と、研磨後の基板Ｗの洗浄を行う１次洗浄ユニット３５及び２次洗浄ユニット３６と、各ユニット３０、３５、３６へ基板Ｗを搬送する搬送ロボット３４とを有している。研磨ユニット３０は同様に構成された２つのユニット３０Ａ、３０Ｂを含んでおり、１次洗浄ユニット３５は同様に構成された２つのユニット３５Ａ、３５Ｂを含んでおり、２次洗浄ユニット３６は同様に構成された２つのユニット３６Ａ、３６Ｂを含んでいる。各ユニット３０、３５、３６は、計測部２から遠い側から、研磨ユニット３０Ａ、１次洗浄ユニット３５Ａ、２次洗浄ユニット３６Ａの順に配設された列と、計測部２から遠い側から、研磨ユニット３０Ｂ、１次洗浄ユニット３５Ｂ、２次洗浄ユニット３６Ｂの順に配設された列との２列に、合計６つのユニットが配列されている。搬送ロボット３４は、６つのユニットそれぞれにアクセス可能なように６つのユニットの配列の中央に配置されている。搬送ロボット３４と計測部２の搬送ロボット２０との間には、基板Ｗの受け渡しが行われるウエハステーション３８が配設されている。
【００２９】
研磨ユニット３０Ａは、研磨面を有する研磨テーブル３１Ａと、基板を保持することができると共に研磨テーブル３１Ａに対して押圧することができるトップリング３２Ａと、研磨テーブル３１Ａのドレッシングを行うためのドレッサ３３Ａとを有している。研磨テーブル３１Ａの上面には研磨布又は砥石等が貼付されており、この研磨布又は砥石等によって基板を研磨する研磨面が構成されている。研磨テーブル３１Ａは、モータ等の手段により所定の回転速度で回転することができるように構成されている。トップリング３２Ａは、研磨テーブル３１Ａと対向する面に複数の貫通孔が形成され、気体がトップリング３２Ａの内外を流通できるように構成されている。トップリング３２Ａが基板を保持するときはトップリング３２Ａ内を負圧にすることで基板を吸着し、研磨テーブル３１Ａに押圧するときはトップリング３２Ａ内を正圧にすることで基板を押しつけるように構成されている。トップリング３２Ａは、モータ等の手段により所定の回転速度で回転することができるように構成されている。研磨ユニット３０Ｂは、研磨ユニット３０Ａと同様の構成を有している（対応する部材に類似の符号を付している）。
【００３０】
１次洗浄ユニット３５Ａは、基板Ｗを水平面内で回転させながら基板Ｗの表面に薬液を供給すると共に、基板Ｗの表面に円柱状のロールスポンジ３５ｒをその軸が基板Ｗの表面に対して平行になるようにして所定の圧力で押しつけ、ロールスポンジ３５ｒを円柱の軸回りに回転させて基板Ｗの両面を洗浄する機器である。１次洗浄ユニット３５Ａでは、ロールスポンジ３５ｒで基板Ｗを擦って洗浄するので、除去しにくいパーティクルを除去することができる。１次洗浄ユニット３５Ｂは、１次洗浄ユニット３５Ａと同様の構成を有している。２次洗浄ユニット３６Ａは、基板Ｗを水平面内で回転させながら、基板Ｗの表面に純水等を供給して基板Ｗを水で被覆すると共に、純水等及びＩＰＡ蒸気の流体をそれぞれ供給しつつ両流体を基板Ｗの中心から外周端に所定の速度で移動させることで、基板Ｗの洗浄及び乾燥を行う機器である。２次洗浄ユニット３６Ｂは、２次洗浄ユニット３６Ａと同様の構成を有している。
【００３１】
引き続き図１乃至図４を参照して研磨装置１の作用を説明する。以下に説明する各部材の動作は、主に制御装置６０によって制御される。以下の説明では、基板Ｗに関し、膜厚計測後のものを「基板Ｗａ」で、膜厚計測前のものを「基板Ｗｂ」で表して区別する場合があり、特に区別しない場合はこれまで通り「基板Ｗ」で表すこととする。まず、基板Ｗが研磨される流れに着目して説明する。搬送ロボット２０は、ウエハカセット８０に収納されている研磨前の基板Ｗを上面チャック２１で把持して取り出し、計測ユニット１０へ搬送する。計測ユニット１０へ搬送された研磨前の基板Ｗは、上部トレイ１１に載置される。計測ユニット１０内では、ステージ１６が、上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂの下方に移動し、その位置で載置台１６ａが上昇する。基板Ｗｂが上部トレイ１１から離れる高さまで載置台１６ａが上昇したら、載置台１６ａの高さを維持したまま基板Ｗｂが載置されたステージ１６を膜測器１５の下方に移動する。このとき、基板Ｗｂが載置されたステージ１６は、計測位置Ｐｍに存在することとなる。この状態で、膜測器１５は基板Ｗｂに光を照射して基板Ｗの膜厚を計測する。膜厚の計測が終了したら、基板Ｗａが上部トレイ１１と下部トレイ１２の間の両トレイ１１、１２に接触しない高さになるまで載置台１６ａが下降し、載置台１６ａの高さを維持したままトレイ１３の両支持脚１４、１４の間にステージ１６が移動する。その場所で、載置台１６ａがさらに下降する。基板Ｗａが下部トレイ１２に接触して載置台１６ａから基板Ｗａが離れる高さまで載置台１６ａが下降したら、基板Ｗが載置されていないステージ１６は膜測器１５の下方に退避する。その後、搬送ロボット２０は、膜厚が計測されて下部トレイ１２に載置された研磨前の基板Ｗａを下面チャック２２で把持して計測ユニット１０から取り出し、処理部３内のウエハステーション３８へ搬送する。
【００３２】
ウエハステーション３８では、処理部３内の搬送ロボット３４が搬送ロボット２０から研磨前の基板Ｗを受け取り、研磨ユニット３０へ搬送する。研磨ユニット３０では、トップリング３２が、搬送されてきた基板Ｗまで移動し接触して基板Ｗを吸着し、研磨テーブル３１まで搬送して所定の研磨を行った後に、再び搬送ロボット３４がアクセス可能な位置に戻す。搬送ロボット３４は、研磨が終わった基板Ｗを研磨ユニット３０から１次洗浄ユニット３５に搬送する。１次洗浄ユニット３５では基板Ｗの１次洗浄が行われる。搬送ロボット３４は、１次洗浄が終わった基板Ｗを１次洗浄ユニット３５から２次洗浄ユニット３６に搬送する。２次洗浄ユニット３６では基板Ｗの２次洗浄が行われる。搬送ロボット３４は、２次洗浄が終わった基板Ｗを２次洗浄ユニット３６からウエハステーション３８へ搬送する。
【００３３】
ウエハステーション３８では、計測部２内の搬送ロボット２０が搬送ロボット３４から研磨後の基板Ｗを受け取る。搬送ロボット２０は、搬送ロボット３４から受け取った研磨後の基板Ｗｂを上面チャック２１で把持して計測ユニット１０へ搬送する。計測ユニット１０へ搬送された研磨後の基板Ｗｂは、研磨前の基板Ｗｂと同じ要領でステージ１６が移動し、膜測器１５によって膜厚が計測される。搬送ロボット２０は、膜厚が計測された研磨後の基板Ｗａを下面チャック２２で把持して計測ユニット１０から取り出し、研磨後の基板Ｗを収容するウエハカセット８０へ搬送する。上述のように、ロボットハンド２５とステージ１６との間を基板Ｗが移動する際には、共に移動をするロボットハンド２５とステージ１６とで直接基板Ｗの受け渡しが行われるのではなく、静止している上部トレイ１１及び下部トレイ１２を介して基板Ｗの受け渡しが行われるので、基板Ｗが落下することを防止することができ、確実に基板Ｗの受け渡しを行うことが可能となる。
【００３４】
上述のように基板Ｗの膜厚計測及び研磨処理を行う研磨装置１では、計測ユニット１０における膜厚の計測が処理部３における基板Ｗの処理よりも時間を要することがあり、その場合は計測ユニット１０における膜厚の計測が律速となる。そこで、研磨装置１では、スループットの低下を抑制するために、従来のように計測ユニット１０から計測後の基板Ｗを取り出した後に次の基板Ｗを計測ユニット１０に搬入するのではなく、以下のような基板Ｗの搬送をしている。
【００３５】
図５は、計測ユニット１０内のロボットハンド２５及びステージ１６の制御を説明するフローチャートである。以下の説明において言及している研磨装置１の構成については適宜図１乃至図４を参照することとする。計測ユニット１０内の上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂをステージ１６の載置台１６ａへ移動し（ＳＴ１）、基板Ｗｂが載置されたステージ１６を計測位置Ｐｍへ移動し（ＳＴ２）、計測位置Ｐｍで基板Ｗｂの膜厚を計測し（ＳＴ３）、基板Ｗａを下部トレイ１２へ移動し（ＳＴ４）、基板Ｗが載置されていないステージ１６を膜測器１５の下方に退避させる（ＳＴ５）という一連の流れは、上述の通りである。このように、基板Ｗは、膜厚を計測する前には上部トレイ１１に載置され、ここからステージ１６、計測位置Ｐｍへと移動し、膜厚の計測が行われた後は下部トレイ１２に載置されるため、基板Ｗの移動ルートが１通りになって計測前後の基板Ｗの入れ替えをスムーズに行うことが可能になる。
【００３６】
ここから図６の基板Ｗの入替態様の流れを説明する図を併せて参照する。図６では時系列に（ａ）〜（ｅ）へと並べてある。下部トレイ１２に膜厚計測後の基板Ｗａが載置されている状態で、ロボットハンド２５が膜厚計測前の基板Ｗｂを上面チャック２１で把持して計測ユニット１０内へ搬入する（ＳＴ６、図６（ａ））。これにより、計測ユニット１０内には、計測後の基板Ｗａと計測前の基板Ｗｂとの２枚の基板Ｗが存在することとなる。そして、ロボットハンド２５は、アーム２３の幅広部分２３ｗが、上面チャック２１に把持された基板Ｗｂの底面が上部トレイ１１の上端よりも高い位置でトレイ１３の両支持脚１４、１４間の空間に入り込み、上面チャック２１の押さえ部材２１ｃを突部２１ａ内に引っ込めて基板Ｗｂの把持を開放し、その後下降することにより、計測前の基板Ｗｂを上部トレイ１１に載置する（ＳＴ７、図６（ｂ））。その後、ロボットハンド２５を計測ユニット１０から出さずに、そのままアーム２３の下降を継続する（ＳＴ８、図６（ｃ））。計測が完了してあらかじめ下部トレイ１２に載置されている基板Ｗａを下面チャック２２で把持できる高さまでアーム２３が下降したら下降を止め、下面チャック２２の押さえ部材２２ｃを突出させて下面チャック２２で基板Ｗａを把持する（ＳＴ９、図６（ｄ））。その後、下面チャック２２で把持している基板Ｗａが下部トレイ１２から離れて上部トレイ１１と下部トレイ１２との間の高さに位置するようにアーム２３をやや上昇させてから、ロボットハンド２５（アーム２３）を計測ユニット１０外へ移動させる（ＳＴ１０、図６（ｅ））。計測ユニット１０の外へ搬出された基板Ｗａは、ウエハステーション３８又はウエハカセット８０に搬送される。他方、計測ユニット１０内では、新たに搬入されて上部トレイ１１に載置されている基板Ｗｂがステージ１６の載置台１６ａへ移動し（ＳＴ１）、以降上述のフローを繰り返す。以上で説明したように、研磨装置１では、ロボットハンド２５が計測ユニット１０内に１回アクセスするだけで計測前後の基板を入れ替えることができるため、従来のように計測ユニット１０から計測後の基板Ｗａを取り出した後に次の基板Ｗｂを計測ユニット１０に搬入する場合に比べて基板Ｗを搬送する時間が短くなり、スループットの低下を低減することができる。
【００３７】
以上の説明では、計測器が基板Ｗの膜厚を計測する膜測器１５であるとしたが、これ以外の例えば基板Ｗの配線パターンの適否を計測する等の計測器であってもよい。
【００３８】
以上の説明では、上面チャック２１と下面チャック２２とが１つのアームの上下にそれぞれ設けられているとしたが、別々のアームにそれぞれ設けられるように構成してもよい。別々のアームに設けられることとすると、両方とも基板Ｗを下方から把持することができ、万一基板Ｗの把持が緩んだとしても基板Ｗが落下することを低減することができる。しかしながら、１つのアームに設けられることとすることにより、ロボットハンド２５の駆動機構を共用にすることが可能となり、構造を簡素化することができると共に小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 研磨装置
１０ 計測ユニット
１１ 上部トレイ
１２ 下部トレイ
１５ 膜測器
１６ ステージ
２０ 搬送ロボット
２１ 上面チャック
２２ 下面チャック
２３ アーム
２５ ロボットハンド
６０ 制御装置
６１ 第１の制御装置
６２ 第２の制御装置
Ｐｍ 計測位置
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の状態を所定の計測位置で計測する計測器と、基板が載置される第１のトレイと、基板が載置される第２のトレイと、前記所定の計測位置と前記第１のトレイとの間及び前記所定の計測位置と前記第２のトレイとの間で基板を移動させるステージと、を有する計測ユニットと；
前記計測ユニットに対して基板の授受を行う搬送機構に設けられたロボットハンドであって、前記第１のトレイにアクセス可能に構成され、基板を把持する第１の把持部と、前記第２のトレイにアクセス可能に構成され、基板を把持する第２の把持部とを有するロボットハンドとを備える；
基板処理装置。
【請求項２】
前記基板が、前記第１の把持部から前記第１のトレイへと移動し、前記第１のトレイから前記ステージへと移動して、前記ステージに載置されたまま前記所定の計測位置で計測された後に、前記ステージから前記第２のトレイへと移動し、前記第２の把持部へと移動するように、前記ロボットハンド及び前記ステージを制御する第１の制御装置を備える；
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板を前記第１の把持部で把持して前記第１のトレイに搬送し載置した後に、前記ロボットハンドが前記計測ユニットから出ずにあらかじめ前記第２のトレイに載置されている基板を前記第２の把持部で把持して前記計測ユニットから取り出すように前記ロボットハンドを制御する第２の制御装置を備える；
請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１のトレイ及び前記第２のトレイが鉛直方向に配列され；
前記ロボットハンドが、前記トレイに対して進退するアームを有し、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が前記アームの上下に一対として設けられた；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板の状態を計測する計測ユニットに対して、計測前の基板を、前記計測ユニットの外から前記計測ユニット内の第１の位置に載置する搬入工程と；
前記第１の位置に載置されている基板を、基板の状態を計測する所定の計測位置に移動して計測した後に、前記第１の位置とは異なる前記計測ユニット内の第２の位置に移動する計測工程と；
前記搬入工程の後に基板搬送手段が前記計測ユニットから出ずに前記第２の位置に載置されている前記計測後の基板に接近する接近工程と；
前記第２の位置に載置されている前記計測後の基板を前記計測ユニットの外に取り出す取出工程とを備え；
前記接近工程で前記基板搬送手段が接近する基板は、前記搬入工程で前記第１の位置に載置した基板とは異なる、前記計測工程が完了してあらかじめ前記第２の位置に載置されている基板である；
基板搬送方法。
【請求項１】
基板の状態を所定の計測位置で計測する計測器と、基板が載置される第１のトレイと、基板が載置される第２のトレイと、前記所定の計測位置と前記第１のトレイとの間及び前記所定の計測位置と前記第２のトレイとの間で基板を移動させるステージと、を有する計測ユニットと；
前記計測ユニットに対して基板の授受を行う搬送機構に設けられたロボットハンドであって、前記第１のトレイにアクセス可能に構成され、基板を把持する第１の把持部と、前記第２のトレイにアクセス可能に構成され、基板を把持する第２の把持部とを有するロボットハンドとを備える；
基板処理装置。
【請求項２】
前記基板が、前記第１の把持部から前記第１のトレイへと移動し、前記第１のトレイから前記ステージへと移動して、前記ステージに載置されたまま前記所定の計測位置で計測された後に、前記ステージから前記第２のトレイへと移動し、前記第２の把持部へと移動するように、前記ロボットハンド及び前記ステージを制御する第１の制御装置を備える；
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
基板を前記第１の把持部で把持して前記第１のトレイに搬送し載置した後に、前記ロボットハンドが前記計測ユニットから出ずにあらかじめ前記第２のトレイに載置されている基板を前記第２の把持部で把持して前記計測ユニットから取り出すように前記ロボットハンドを制御する第２の制御装置を備える；
請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１のトレイ及び前記第２のトレイが鉛直方向に配列され；
前記ロボットハンドが、前記トレイに対して進退するアームを有し、前記第１の把持部及び前記第２の把持部が前記アームの上下に一対として設けられた；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
基板の状態を計測する計測ユニットに対して、計測前の基板を、前記計測ユニットの外から前記計測ユニット内の第１の位置に載置する搬入工程と；
前記第１の位置に載置されている基板を、基板の状態を計測する所定の計測位置に移動して計測した後に、前記第１の位置とは異なる前記計測ユニット内の第２の位置に移動する計測工程と；
前記搬入工程の後に基板搬送手段が前記計測ユニットから出ずに前記第２の位置に載置されている前記計測後の基板に接近する接近工程と；
前記第２の位置に載置されている前記計測後の基板を前記計測ユニットの外に取り出す取出工程とを備え；
前記接近工程で前記基板搬送手段が接近する基板は、前記搬入工程で前記第１の位置に載置した基板とは異なる、前記計測工程が完了してあらかじめ前記第２の位置に載置されている基板である；
基板搬送方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５８０６７（Ｐ２０１０−２５８０６７Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０３７１９（Ｐ２００９−１０３７１９）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（００００００２３９）株式会社荏原製作所 (1,477)
【Ｆターム（参考）】
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