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JP-2026076858-A - 基板処理装置及び基板処理方法

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Abstract

【課題】垂直多関節アームを有する搬送機構において、当該垂直多関節アームが熱膨張をした際の、基板の搬送状態を適切に補正する。 【解決手段】基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を搬送する搬送機構と、前記搬送機構を制御する制御部と、を有し、前記搬送機構は、前記基板を保持する保持アームと、前記保持アームを支持し、少なくとも垂直方向に移動する垂直多関節アームと、を有し、前記制御部は、前記垂直多関節アームが熱膨張した際に、前記保持アームの基準位置を補正すると共に、前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御を実行する。 【選択図】図７

Inventors

  • 新藤 健弘

Assignees

  • 東京エレクトロン株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (20)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、 前記基板を搬送する搬送機構と、 前記搬送機構を制御する制御部と、を有し、 前記搬送機構は、 前記基板を保持する保持アームと、 前記保持アームを支持し、少なくとも垂直方向に移動する垂直多関節アームと、を有し、 前記制御部は、前記垂直多関節アームが熱膨張した際に、前記保持アームの基準位置を補正すると共に、前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御を実行する、基板処理装置。
  2. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で移動する、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記垂直多関節アームは、 垂直アームと、 前記垂直アームの最先端部に設けられる第１垂直関節と、 前記垂直アームの最先端部以外に設けられる第２垂直関節と、を有し、 前記制御部は、前記垂直多関節アームが水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で熱膨張した際に、 前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正する制御と、 前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御と、を実行する、請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、 前記垂直アームの熱膨張後の長さに基づいて、前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正する制御と、 補正された前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置に基づいて、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御と、を実行する、請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記垂直アームの温度を測定する温度測定部を有し、 前記制御部は、前記温度測定部で測定された前記垂直アームの温度に基づいて、前記垂直アームの熱膨張後の長さを導出する制御を実行する、請求項４に記載の基板処理装置。
  6. 前記垂直アームを撮像する撮像部を有し、 前記制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づいて、前記垂直アームの熱膨張後の長さを導出する制御を実行する、請求項４に記載の基板処理装置。
  7. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、前記垂直面内で移動し、 前記制御部は、 前記垂直アームの熱膨張後の長さと、前記水平多関節アームにおける水平アームの熱膨張後の長さとに基づいて、前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正する制御と、 補正された前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置に基づいて、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御と、を実行する、請求項３に記載の基板処理装置。
  8. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で移動し、 前記水平多関節アームは、 水平アームと、 前記水平アームの最先端部に設けられる第１水平関節と、 前記水平アームの最先端部以外に設けられる第２水平関節と、を有し、 前記垂直多関節アームは、 垂直アームと、 前記垂直アームの最先端部に設けられる第１垂直関節と、 前記垂直アームの最先端部以外に設けられる第２垂直関節と、を有し、 前記制御部は、前記垂直多関節アームが前記水平面内と前記垂直面内で熱膨張した際に、 少なくとも前記第１水平関節又は前記第２水平関節の角度を調整して、前記保持アームの前記水平面内の基準位置を補正する制御と、 前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正する制御と、 前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御と、を実行する、請求項１に記載の基板処理装置。
  9. 前記制御部は、前記保持アームの移動中、前記第２垂直関節の角度の和から前記第１垂直関節の角度を引いた基準角度が一定になるように調整して、前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御を実行する、請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記制御部は、前記保持アームが搬送元から搬送先に移動する際、前記搬送先において、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの保持面の水平度を補正する制御を実行する、請求項３～８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. 基板処理装置において基板を処理する基板処理方法であって、 前記基板処理装置は、前記基板を搬送する搬送機構を有し、 前記搬送機構は、 前記基板を保持する保持アームと、 前記保持アームを支持し、少なくとも垂直方向に移動する垂直多関節アームと、を有し、 前記基板処理方法は、前記垂直多関節アームが熱膨張した際に、前記保持アームの基準位置を補正すると共に、前記保持アームの保持面の水平度を補正することを含む、基板処理方法。
  12. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で移動する、請求項１１に記載の基板処理方法。
  13. 前記垂直多関節アームは、 垂直アームと、 前記垂直アームの最先端部に設けられる第１垂直関節と、 前記垂直アームの最先端部以外に設けられる第２垂直関節と、を有し、 前記基板処理方法は、前記垂直多関節アームが水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で熱膨張した際に、 前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正することと、 前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正することと、を含む、請求項１１に記載の基板処理方法。
  14. 前記垂直アームの熱膨張後の長さに基づいて、前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正することと、 補正された前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置に基づいて、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正することと、を含む、請求項１３に記載の基板処理方法。
  15. 温度測定部で測定された前記垂直アームの温度に基づいて、前記垂直アームの熱膨張後の長さを導出することを含む、請求項１４に記載の基板処理方法。
  16. 撮像部で撮像された画像に基づいて、前記垂直アームの熱膨張後の長さを導出することを含む、請求項１４に記載の基板処理方法。
  17. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、前記垂直面内で移動し、 前記基板処理方法は、 前記垂直アームの熱膨張後の長さと、前記水平多関節アームにおける水平アームの熱膨張後の長さとに基づいて、前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正することと、 補正された前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置に基づいて、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正することと、を含む、請求項１３に記載の基板処理方法。
  18. 前記搬送機構は、先端部が前記保持アームに接続され、水平面内で移動する水平多関節アームを有し、 前記垂直多関節アームは、先端部が前記水平多関節アームの基端部に接続され、水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で移動し、 前記水平多関節アームは、 水平アームと、 前記水平アームの最先端部に設けられる第１水平関節と、 前記水平アームの最先端部以外に設けられる第２水平関節と、を有し、 前記垂直多関節アームは、 垂直アームと、 前記垂直アームの最先端部に設けられる第１垂直関節と、 前記垂直アームの最先端部以外に設けられる第２垂直関節と、を有し、 前記基板処理方法は、前記垂直多関節アームが前記水平面内と前記垂直面内で熱膨張した際に、 少なくとも前記第１水平関節又は前記第２水平関節の角度を調整して、前記保持アームの前記水平面内の基準位置を補正することと、 前記第２垂直関節の角度を調整して、前記第１垂直関節の前記垂直面内の位置を補正することと、 前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの前記垂直面内の基準位置と前記保持アームの保持面の水平度を補正することと、を含む、請求項１１に記載の基板処理方法。
  19. 前記保持アームの移動中、前記第２垂直関節の角度の和から前記第１垂直関節の角度を引いた基準角度が一定になるように調整して、前記保持アームの保持面の水平度を補正することを含む、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
  20. 前記保持アームが搬送元から搬送先に移動する際、前記搬送先において、前記第１垂直関節の角度を調整して、前記保持アームの保持面の水平度を補正することを含む、請求項１３～１８のいずれか一項に記載の基板処理方法。

Description

本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。 特許文献１には、基板の搬送機構が開示されている。搬送機構は、基板を保持する保持アームと、水平一方向と垂直方向を含む垂直面内で移動する垂直多関節アームと、を有する。 特開２０２２－５６０６４号公報 本実施形態にかかるウェハ処理装置の構成の概略を示す平面図である。搬送機構の構成の概略を示す斜視図である。水平多関節アームが水平面内を移動する様子を示す説明図である。垂直多関節アームが垂直面内を移動する様子を示す説明図である。水平多関節アームと垂直多関節アームが協調して移動することによる搬送機構の動作を示す説明図である。比較例としての従来の搬送機構の熱膨張補正方法を示す説明図である。本実施形態にかかる搬送機構の熱膨張補正方法を示す説明図である。保持アームに保持されたウェハの水平度が変化する様子を示す説明図である。搬送機構のモデルを示す説明図である。第１実施形態にかかる搬送機構の熱膨張補正方法を示す説明図である。第１実施形態において搬送機構によりウェハを搬送する様子をモデル化した説明図である。第２実施形態において第１垂直アームの温度変化を示す説明図である。第２実施形態において撮像部を用いて第１垂直アームと第２垂直アームを撮像する様子を示す説明図である。第３実施形態にかかる搬送機構の熱膨張補正方法を示す説明図である。第４実施形態にかかる搬送機構の熱膨張補正方法を示す説明図である。 以下、本実施形態にかかる基板処理装置としてのウェハ処理装置及び基板処理方法としてのウェハ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 ＜ウェハ処理装置＞ 図１は、本実施形態にかかるウェハ処理装置１の構成の概略を示す平面図である。ウェハ処理装置１は、半導体製造装置の一例である。なお、以下においては、位置関係を明確にするために、３次元空間において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を規定する。Ｘ軸及びＹ軸はそれぞれ水平軸であり、Ｚ軸は垂直軸である。 本実施形態においては、ウェハ処理装置１が、基板としてのウェハＷにＣＯＲ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ）処理、ＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理、ＣＳＴ（Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｓｔｏｒａｇｅ）処理及びアライナ処理を行うための各種処理モジュールを備える場合について説明する。なお、本実施形態のウェハ処理装置１のモジュール構成はこれに限られず、任意に選択され得る。 図１に示すようにウェハ処理装置１は、常圧部２（例えば大気部）と減圧部３（例えば真空部）が一体に接続された構成を有する。なお、本実施形態では後述するように、常圧雰囲気（例えば大気雰囲気）と減圧雰囲気（例えば真空雰囲気）の間でウェハＷを受け渡すロードロックモジュール１０ａ、１０ｂは常圧部２の内部に設置される。また、ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂは例えば平面視において重なるように、すなわちＺ軸方向に重なるように２段以上ずつ設けられてもよい。 常圧部２は、ローダモジュール２０を備える。ローダモジュール２０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は常圧雰囲気に維持される。ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂはローダモジュール２０の内部に配置される。このため、本実施形態においては、特に断らない限り、ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂは常圧部２の構成要素として扱う。 ロードロックモジュール１０ａは、ウェハＷを一時的に保持するため、２枚のウェハＷを鉛直方向に沿って保持する上部ストッカ（図示せず）と下部ストッカ（図示せず）を有する。 ロードロックモジュール１０ａには、常圧部２の内部において、後述する搬送機構３０とウェハＷの受け渡しを行うゲート１１ａが形成される。ゲート１１ａは、ローダモジュール２０の内部におけるロードロックモジュール１０ａの水平一方向側（Ｘ軸負方向側）の側面に設けられる。ゲート１１ａには、ロードロックモジュール１０ａの内部の気密性を維持するため、ウェハＷの受け渡し時以外の時にロードロックモジュール１０ａの内部を密閉するゲートバルブ１２ａが設けられる。 ロードロックモジュール１０ａには、減圧部３に接続される側面（Ｙ軸正方向側の側面）において、ゲート１１ａと同様の機能を有するゲート１３ａが形成される。ゲート１３ａには、ゲートバルブ１２ａと同様の機能を有するゲートバルブ１４ａが設けられる。 ロードロックモジュール１０ａにはガスを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続され、当該吸気部と排気部によって内部が常圧雰囲気と減圧雰囲気に切り替え可能に構成される。すなわちロードロックモジュール１０ａは、常圧雰囲気の常圧部２と、減圧雰囲気の減圧部３との間で、適切にウェハＷの受け渡しができるように構成される。 なお、ロードロックモジュール１０ｂはロードロックモジュール１０ａと同様の構成を有する。すなわち、ロードロックモジュール１０ｂは、上部ストッカと下部ストッカ、常圧部２側のゲート１１ｂとゲートバルブ１２ｂ、減圧部３側のゲート１３ｂとゲートバルブ１４ｂ、及び給気部と排気部を有する。 なお、ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂは、少なくとも一部がローダモジュール２０の内部に設けられていればよく、その他の配置や数は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。例えば、ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂは、その一部がローダモジュール２０の内部に設けられ、他部がローダモジュール２０の外部であって減圧部３との間に設けられてもよい。 常圧部２は、常圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う複数の常圧モジュールを備える。常圧部２は、ローダモジュール２０の内部において、ウェハＷを搬送する搬送機構３０を有する。また、常圧部２は、ローダモジュール２０の外部において、ウェハＷを保管可能なフープ４０を載置するロードポート４１、ウェハＷを冷却するＣＳＴモジュール４２、及びウェハＷの水平方向の向きを調節するアライナモジュール４３とを有する。 ローダモジュール２０の内部には、搬送機構３０が設けられる。搬送機構３０は、保持アーム３１ａ、３１ｂ、水平多関節アーム３２、垂直多関節アーム３３及び支持部材３４を有する。保持アーム３１ａ、３１ｂは、ウェハＷを保持して移動する。水平多関節アーム３２は、先端部が保持アーム３１ａ、３１ｂに接続され、基端部が垂直多関節アーム３３に接続され、水平面内（Ｘ－Ｙ平面内）で移動する。垂直多関節アーム３３は、先端部が水平多関節アーム３２の基端部に接続され、基端部が支持部材３４によって支持され、水平一方向（Ｘ軸方向）と垂直方向（Ｚ軸方向）を含む垂直面内（Ｚ－Ｘ平面内）で移動する。なお、搬送機構３０の詳細は後述する。 上述したようにローダモジュール２０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は常圧雰囲気に維持される。ローダモジュール２０の筐体の長辺を構成する一側面（外側面）には、複数、例えば５つのロードポート４１が並設される。ローダモジュール２０の筐体の長辺を構成する他側面（内側面）には、ロードロックモジュール１０ａ、１０ｂが並設される。ローダモジュール２０の筐体の短辺を構成する一側面（外側面）には、ＣＳＴモジュール４２が設けられる。ローダモジュール２０の筐体の短辺を構成する他側面（外側面）には、アライナモジュール４３が設けられる。 なお、ロードポート４１、ＣＳＴモジュール４２、アライナモジュール４３の数や配置は、本実施形態に限定されるものではなく、任意に設定できる。また、ローダモジュール２０には、他の常圧モジュールが設けられていてもよく、例えばウェハ洗浄モジュール、光学式膜厚測定装置などが設けられていてもよい。 フープ４０は複数、例えば１ロット２５枚のウェハＷを等間隔で多段に重なるようにして収容する。また、ロードポート４１に載置されたフープ４０の内部は、例えば、大気や窒素ガスなどで満たされて密閉されている。 ＣＳＴモジュール４２は、複数、例えばフープ４０に収容される枚数以上のウェハＷを等しい間隔で多段に収容することができ、当該複数のウェハＷの冷却処理を行う。 アライナモジュール４３は、ウェハＷを回転させて水平方向の向きの調節を行う。具体的に、アライナモジュール４３は、複数のウェハＷのそれぞれにウェハ処理を行うにあたり、当該ウェハＷ処理毎に、基準位置（例えばノッチ位置）からの水平方向からの向きが同じになるように調節される。 減圧部３は、トランスファモジュール５０を備える。トランスファモジュール５０は内部が矩形の筐体からなり、筐体の内部は減圧雰囲気に維持される。減圧部３は、減圧雰囲気下においてウェハＷに所望の処理を行う複数の減圧モジュールを備える。減圧部３は、トランスファモジュール５０の内部において、ウェハＷを搬送する搬送機構６０を有する。また、減圧部３は、トランスファモジュール５０の外部において、ウェハＷにＣＯＲ処理を行うＣＯＲモジュール７０、及びウェハＷにＰＨＴ処理を行うＰＨＴモジュール７１とを有する。 トランスファモジュール５０は、上述したようにゲート１３ａ、１３ｂ及びゲートバルブ１４ａ、１４ｂを介してロードロックモジュール１０ａ、１０ｂに接続される。減圧部３では、ロードロックモジュール１０ａに搬入されたウェハＷを一のＣＯＲモジュール７０、一のＰＨＴモジュール７１に順次搬入してＣＯＲ処理とＰＨＴ処理を施した後、ロードロックモジュール１０ｂを介して常圧部２に搬出する。 トランスファモジュール５０の内部には、搬送機構６０が設けられる。搬送機構６０は、搬送機構３０と同様の構成を有する。すなわち、搬送機構６０は、ウェハＷを保持して移動する保持アーム６１ａ、６１ｂ、先端部が保持アーム６１ａ、６１ｂに接続され、水平面内（Ｘ－Ｙ平面内）で移動する水平多関節アーム６２、先端部が水平多関節アーム６２の基端部に接続され、水平一方向（Ｙ軸方向）と垂直方向（Ｚ軸方向）とを含む垂直面内（Ｚ－Ｙ平面内）で移動する垂直多関節アーム６３、及び垂直多関節アーム６３の基端部を支持する支持部材６４を有する。 トランスファモジュール５０の筐体の長辺を構成する一側面（外側面）には、複数、例えば４つのＣＯＲモジュール７０が並設される。トランスファモジュール５０の筐体の長辺を構成する他側面（外側面）には、複数、例えば４つのＰＨＴモジュール７１が並設される。ＣＯＲモジュール７０とＰＨＴモジュール７１の内部は、それぞれ減圧雰囲気に維持される。 ＣＯＲモジュール７０は、１枚又は複数のウェハＷにＣＯＲ処理を行う。ＣＯＲモジュール７０には、処理ガスやパージガスなどを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続される。ＣＯＲモジュール７０にはゲート７２が形成され、ゲート７２にはゲートバルブ７３が設けられる。ＣＯＲモジュール７０は、ゲート７２及びゲートバルブ７３を介してトランスファモジュール５０に接続される。 ＰＨＴモジュール７１は、１枚又は複数のウェハＷにＰＨＴ処理を行う。ＰＨＴモジュール７１には、処理ガスやパージガスなどを供給する給気部（図示せず）とガスを排出する排気部（図示せず）が接続される。ＰＨＴモジュール７１にはゲート７４が形成され、ゲート７４にはゲートバルブ７５が設けられる。ＰＨＴモジュール７１は、ゲート７４及びゲートバルブ７５を介してトランスファモジュール５０に接続される。 以上のウェハ処理装置１には、少なくとも１つの制御部８０が設けられている。制御部８０は、本開示において述べられる種々の工程をウェハ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部８０は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにウェハ処理装置１の各要素を制御するよう