JP2003007795A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却ユニットによるスペース占有率を低減し
て全体の規模の縮小を図るとともに、基板の搬送距離を
低減してスループットの向上を図る。 【解決手段】 第１の処理ブロック１１内の第１の主搬
送機構２２に冷却搬送アーム４３を設け、この冷却搬送
アーム４３を使って第１の処理ブロック１１内でのウエ
ハＷの冷却処理を従来のユニット化された冷却装置に代
わって行い、同様に第２の処理ブロック１２内の第２の
主搬送機構２３に設けられた冷却搬送アーム４５、４
６、４７を用いて第２の処理ブロック１２内でのウエハ
Ｗの冷却処理を行うように構成したことで、従来のユニ
ット化された冷却装置の設置スペースがそのまま解放さ
れ、システム全体の規模を縮小することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス製
造等の技術分野に属し、特に基板の表面に層間絶縁膜を
形成する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工程においては、
たとえばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉ
ｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳ
ＯＤシステムでは、ウエハ上に塗布膜をスピンコート
し、化学的処理または加熱処理等を施して層間絶縁膜を
形成している。

【０００３】たとえばゾル−ゲル方法により層間絶縁膜
を形成する場合には、まず半導体ウエハ（以下、「ウエ
ハ」と呼ぶ。）上に絶縁膜材料、たとえばＴＥＯＳ（テ
トラエトキシシラン）のコロイドを有機溶媒に分散させ
た溶液を供給する。次に、溶液が供給されたウエハをゲ
ル化処理し、次いで溶媒の置換を行う。そして、溶媒の
置換されたウエハを加熱処理している。

【０００４】上記加熱処理においては、たとえば低温加
熱処理を行うことによりソルベント（溶剤）を蒸発させ
た後、高温で加熱処理を行って重合反応させる。加えて
最近では、絶縁膜の低誘電率化を実現するために絶縁膜
を多孔質（ポーラス化）にする手段として、さらに高温
で短時間の加熱処理（ポストトリートメント処理）を行
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、ＳＯＤシ
ステムでは様々な条件による加熱処理が存在しており、
これら加熱処理の前後で、ウエハの温度を次工程に適し
た温度に変化（冷却）させるために、システム内の各所
には冷却用のユニットが配設されている。特に高温で加
熱処理が行われるユニットには一体に専用の冷却室を設
けるなどしてウエハの冷却を行っていた。

【０００６】このため、これら複数の冷却ユニットを設
けるためのスペースをＳＯＤシステム内に確保しなけれ
ばならず、システム全体の規模が大きくなるという問題
があった。また、プロセスの増加・複雑化に伴って各種
処理ユニットと冷却ユニットとの間での基板搬送の回数
も増えることから、ウエハの搬送にそれだけ長い時間が
かかるようになり、スループットが低下するという問題
があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みて成され
たもので、冷却ユニットによるスペース占有率を低減し
て全体の規模の縮小を図れるとともに、基板の搬送距離
を低減してスループットの向上を図ることのできる基板
処理装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明に係る基板処理装置は、被処理基板に絶
縁膜材料を塗布し、加熱処理して層間絶縁膜を形成する
基板処理装置において、前記層間絶縁膜の形成に係る一
連の処理を行う複数の処理ユニットと、これら複数の処
理ユニット間で前記被処理基板を搭載しつつ搬送する、
前記搭載された被処理基板を冷却する機構をもつ搬送部
材を備えた基板搬送機構とを具備するものである。

【０００９】本発明は、冷却ユニットに代えて基板搬送
機構の搬送部材で基板の冷却を行うことによって、冷却
ユニットの多くを排除することが可能になり、装置全体
の規模を縮小することができる。また、絶縁膜材料塗布
ユニットや加熱ユニットなどの主要な処理ユニットと基
板冷却部との間でダイレクトな基板の受け渡しが可能に
なるため、全体の基板搬送距離を大幅に縮めることが可
能になり、スループットの向上を図ることができる。

【００１０】また、第２の発明に係る基板処理装置は、
請求項１に記載の基板処理装置において、前記基板搬送
機構が、複数の処理ユニット間で前記被処理基板を搭載
しつつ搬送する互いに独立して動作可能な複数の搬送部
材を有し、これらの搬送部材のうち少なくとも一つが前
記被処理基板を冷却する機構を有する搬送部材であると
したものである。

【００１１】この発明によれば、基板搬送機構に、被処
理基板を冷却する機構を有する搬送部材と、この被処理
基板を冷却する機構をもたない搬送に特化した搬送部材
とを混在されたことで、前後の工程に応じた最適な搬送
部材を選択的に利用することができる。

【００１２】第３の発明に係る基板処理装置は、請求項
１に記載の基板処理装置において、前記基板搬送機構
が、複数の処理ユニット間で前記被処理基板を搭載しつ
つ搬送する互いに独立して動作可能な複数の搬送部材を
有し、これらの搬送部材が前記被処理基板を冷却する機
構を有する搬送部材と、前記冷却する機構をもたない搬
送部材とを含み、かつ前記冷却する機構を有する搬送部
材が前記冷却する機構をもたない搬送部材より上に配置
されてなるものである。

【００１３】冷却する機構を有する搬送部材を最上に配
置したことで、冷却する機構を有する搬送部材に搭載さ
れた熱処理直後の基板から、冷却する機構をもたない搬
送部材に支持された基板への熱影響を最小限に抑えるこ
とができる。

【００１４】第４の発明に係る基板処理装置は、請求項
１に記載の基板処理装置において、前記冷却する機構を
有する搬送部材を出し入れ自在に気密に収容する収容体
と、この収容体内に不活性ガスを導入する手段とをさら
に具備したものである。

【００１５】この発明によれば、冷却する機構を有する
搬送部材を、低酸素キュア・冷却処理ステーションに代
わる基板冷却手段として利用することができる。

【００１６】本発明の更なる特徴と利点は、添付した図
面及び発明の実施の形態の説明を参酌することによりよ
り一層明らかになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。

【００１８】図１ないし図３は本発明の第１の実施形態
に係るＳＯＤシステムの全体構成を示す図であって、図
１は平面図、図２は正面図および図３は背面図である。

【００１９】このＳＯＤシステム１は、基板としての半
導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ。）Ｗをウエハカセッ
トＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部からシステム
に搬入しまたはシステムから搬出したり、ウエハカセッ
トＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出したりするための
カセットブロック１０と、ＳＯＤ塗布工程の中で１枚ず
つウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種処理ユニッ
トを所定位置に多段配置してなる第１の処理ブロック１
１と、同じくウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の各種
処理ユニットであって、第１の処理ブロック１１の加熱
系の処理ユニットにおける処理温度よりも高い温度によ
る処理ユニットを所定位置に多段配置してなる第２の処
理ブロック１２とを一体に接続した構成を有している。

【００２０】カセットブロック１０では、図１に示すよ
うに、カセット載置台２０上の突起２０ａの位置に複数
個たとえば４個までのウエハカセットＣＲがそれぞれの
ウエハ出入口を第１の処理ブロック１１側に向けてＸ方
向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）および
ウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエハ配列
方向（Ｚ垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体２１が各
ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするようになっ
ている。さらに、このウエハ搬送体２１は、θ方向に回
転可能に構成されており、後述するように第１の処理ブ
ロック１１側の第４の組Ｇ４の多段ユニット部に属する
トランジションユニット（ＴＲＳ）にもアクセスできる
ようになっている。

【００２１】第１の処理ブロック１１では、図１に示す
ように、中心部に垂直搬送型の第１の主搬送機構２２が
設けられ、その周りに全ての処理ユニットが１組または
複数の組にわたって多段に配置されている。この例で
は、５組Ｇ１,Ｇ２,Ｇ３,Ｇ４,Ｇ５の多段配置構成であ
り、第１および第２の組Ｇ1,Ｇ２ の多段ユニットはシ
ステム正面（図１において手前）側に並置され、第４の
組Ｇ４の多段ユニットはカセットブロック１０に隣接し
て配置され、第３の組Ｇ３の多段ユニットは第２の処理
ブロック１２に隣接して配置されている。

【００２２】図２に示すように、第１の組Ｇ1、また第
２の組Ｇ２では、カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャ
ックに載せて絶縁膜材料を供給し、ウエハを回転させる
ことによりウエハ上に均一な絶縁膜を塗布するＳＯＤ塗
布処理ユニット（ＳＣＴ）と、カップＣＰ内でウエハＷ
をスピンチャックに載せてＨＭＤＳ及びヘプタン等のエ
クスチェンジ用薬液を供給し、ウエハ上に塗布された絶
縁膜中の溶媒を乾燥工程前に他の溶媒に置き換える処理
を行うソルベントエクスチェンジ処理ユニット（ＤＳ
Ｅ）とが下から順に２段に重ねられている。

【００２３】第２の組Ｇ２ では、ＳＯＤ塗布処理ユニ
ット（ＳＣＴ）が上段に配置されている。なお、必要に
応じて第２の組Ｇ２ の下段にＳＯＤ塗布処理ユニット
（ＳＣＴ）やソルベントエクスチェンジ処理ユニット
（ＤＳＥ）等を配置することも可能である。

【００２４】図３に示すように、第３の組Ｇ３ では、
トランジションユニット（ＴＲＳ）と、エージング処理
ユニット（ＤＡＣ）と、２つの低温加熱処理ユニット
（ＬＨＰ）とが下から順に多段に配置されている。

【００２５】第４の組Ｇ４ では、トランジションユニ
ット（ＴＲＳ）と、エージング処理ユニット（ＤＡＣ）
と、低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）とが多段に配置さ
れている。

【００２６】トランジションユニット（ＴＲＳ）はカセ
ットブロック１０と第１の処理ブロック１１との間でウ
エハＷの受け渡しを行う。エージング処理ユニット（Ｄ
ＡＣ）は密閉化可能な処理室内にＮＨ3 ＋Ｈ2Ｏを導入
してウエハＷをエージング処理し、ウエハＷ上の絶縁膜
材料膜をウェットゲル化する。

【００２７】またこのＳＯＤシステム１では、既述の如
く第１の主搬送機構２２の背面側にも破線で示した第５
の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニットが配置できるよう
になっているが、この第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段
ユニットは、案内レール２５に沿って第１の主搬送機構
２２からみて、側方へシフトできるように構成されてい
る。従って、この第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニ
ットを図示の如く設けた場合でも、前記案内レール２５
に沿ってスライドすることにより、空間部が確保される
ので、第１の主搬送機構２２に対して背後からメンテナ
ンス作業が容易が行えるようになっている。なお第５の
処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニッ卜は、そのように案内
レール２５に沿った直線状のスライドシフトに限らず、
図１中の一点鎖線の往復回動矢印で示したように、シス
テム外方へと回動シフトさせるように構成しても、第１
の主搬送機構２２に対するメンテナンス作業のスペース
確保が容易である。

【００２８】第２の処理ブロック１２では、既述のよう
に、ウエハＷに高温で加熱処理を行うユニットが属する
第６の組Ｇ６がシステム正面側に配置され、同様にウエ
ハＷに高温で加熱処理を行うユニットが属する第７の組
Ｇ７がシステ背面側に配置されている。第６の組Ｇ６と
第７の組Ｇ７との間には、第４の組Ｇ４、第６の組Ｇ６
及び第７の組Ｇ７にアクセスしてウエハＷの搬送を行う
第２の主搬送機構２３が配設されており、この第２の主
搬送機構２３は第１の主搬送機構２２と同様な垂直搬送
型の構成をもっている。

【００２９】なお、このＳＯＤシステム１はたとえばク
リーンルーム内に配置され、たとえば第１の主搬送機構
２２上は大気圧に設定されたクリーンルームよりも高い
気圧の雰囲気に設定されており、これにより第１の主搬
送機構２２上より発生したパーティクルをＳＯＤシステ
ム１外に排出し、その一方でクリーンルーム内のパーテ
ィクルがＳＯＤシステム１内に進入するのを防止してい
る。

【００３０】図２及び図３に示すように、第６の組Ｇ６
では、マルチファンクショナルホットプレートキュア装
置（ＭＨＣ）が２段、マイクロ波や電子線を照射して膜
を加熱・改質させるためのマイクロ波処理ユニット（Ｍ
Ｗ）、電子線処理ユニット（ＥＢ）がそれぞれ１段、下
から順に設けられている。一方の第７の組Ｇ７では、マ
ルチファンクショナルホットプレートキュア装置（ＭＨ
Ｃ）が３段、紫外線を照射して膜を加熱・改質させるた
めの紫外線処理ユニット（ＵＶ）が１段、下から順に設
けられている。

【００３１】図４は第１の処理ブロック１１に配設され
た第１の主搬送機構２２の外観を示した斜視図である。

【００３２】この第１の主搬送機構２２は上端及び下端
で相互に接続され対向する一対の壁部２５、２６からな
る筒状支持体２７の内側に、上下方向（Ｚ方向）に昇降
自在なウエハ搬送装置３０を装備している。筒状支持体
２７はモータ３１の回転軸に支持されており、このモー
タ３１の回転駆動力によって、前記回転軸を中心として
ウエハ搬送装置３０と一体に回転する。従って、ウエハ
搬送装置３０はθ方向に回転自在となっている。このウ
エハ搬送装置３０の搬送基台４０上には２本のピンセッ
ト４１、４２と冷却搬送アーム４３とが上下に重ねて配
設されている。これらのピンセット４１、４２と冷却搬
送アーム４３は、いずれも筒状支持体２７の両壁部２
５、２６間の側面開口部４４を通過自在な形態及び大き
さを有しており、Ｘ方向に沿って往復移動することが自
在となるように構成されている。

【００３３】この第１の主搬送機構２２は、夫々独立し
て動作されるピンセット４１、４２および冷却搬送アー
ム４３によってその周囲に配設された各処理ユニットと
の間でウエハＷの受け渡しを行う。また、この第１の主
搬送機構２２の冷却搬送アーム４３は、第１の処理ブロ
ック１１内において、従来のユニット化された冷却装置
に代えてウエハＷの冷却処理を担う手段として設けられ
たものである。

【００３４】なお、冷却搬送アーム４３は、これに搭載
される熱処理直後のウエハＷから、ピンセット４１、４
２に保持されるウエハＷへの熱影響を最小限に抑えるた
め、これらピンセット４１、４２よりも上方に配置され
ている。また、冷却搬送アーム４３とピンセット４１、
４２との間に熱影響を防止するプレート等の部材を設
け、さらに熱影響を抑えてもよい。

【００３５】一方、このような冷却搬送アームは第２の
処理ブロック１２に配設された第２の主搬送機構２３に
も同様に備えられている。

【００３６】図５は、第２の処理ブロック１２に配設さ
れた第２の主搬送機構２３の外観を示した斜視図であ
る。

【００３７】この第２の主搬送機構２３は、第１の主搬
送機構２２のピンセット４１、４２をすべて冷却搬送ア
ームに置き換え、たとえば計３体の冷却搬送アーム４
５、４６、４７を上下多段に設けて構成されたものであ
る。その他の構成は第１の主搬送機構２２の構成と同様
であるからここでは詳細な説明を省く。

【００３８】図６、図７および図８に、上記第１の主搬
送機構２２および第２の主搬送機構２３の冷却搬送アー
ムの構成を示す。

【００３９】図６は第１の主搬送機構２２のウエハ搬送
装置３０を側面より見た図である。水平Ｘ軸方向へ往復
移動される搬送基台４０の上には前述したように、冷却
搬送アーム４３と２本のピンセット４１、４２とが上下
に並んで配設されている。この冷却搬送アーム４３は、
第１の処理ブロック１１に属するいずれかの処理ユニッ
ト１０１の内部へ進入して、この処理ユニット１０１内
のウエハ搭載部１０３との間で双方の昇降駆動型のピン
４８、１０５を介してウエハＷの受け渡しを行うように
なっている。冷却搬送アーム４３側のピン４８は冷却搬
送アーム４３に設けられた切り欠き部４９から出没・昇
降可能となっている。

【００４０】冷却搬送アーム４３は熱伝導率の高い材質
たとえばアルミニウムなどの金属によって作製されたも
ので、その内部には耐腐食性を有する材質たとえばステ
ンレス等からなる水冷パイプ５１が冷却搬送アーム４３
のほぼ全体に均等に配管され、この水冷パイプ５１をた
とえば水などの冷媒が循環されるようになっている。こ
の搬送アーム４３の設定温度はたとえば１５〜２５℃程
度である。なお、水冷式以外の冷却方式としてはベルチ
ェ素子を挙げられる。

【００４１】次に以上のように構成されたこのＳＯＤシ
ステム１の処理工程について、図９に示すフローを参照
しながら説明する。

【００４２】まずカセットブロック１０において、処理
前のウエハＷはウエハカセットＣＲから主搬送機構２１
を介して処理ブロック１１側の第３の組Ｇ３に属するト
ランジションユニット（ＴＲＳ）へ搬送される。

【００４３】トランジションユニット（ＴＲＳ）に搬送
されたウエハＷは、第１の主搬送機構２２の冷却搬送ア
ーム４３によって取り出され、この搬送アーム４３の冷
却作用によってウエハＷはＳＯＤ塗布処理ユニット（Ｓ
ＣＴ）における処理に適合する温度まで冷却される（ス
テップ１）。

【００４４】第１の主搬送機構２２の冷却搬送アーム４
３で冷却されたウエハＷは、そのまま搬送アーム４３に
よってＳＯＤ塗布処理ユニット（ＳＣＴ）へ搬送され、
このＳＯＤ塗布処理ユニット（ＳＣＴ）において、ウエ
ハＷへのＳＯＤ塗布処理が行われる（ステップ２）。

【００４５】ＳＯＤ塗布処理が行われたウエハＷは第１
の主搬送機構２２を介してエージング処理ユニット（Ｄ
ＡＣ）へ搬送され、ここでエージング処理されることに
よってウエハＷ上の絶縁膜材料がゲル化される（ステッ
プ３）。

【００４６】エージング処理ユニット（ＤＡＣ）でエー
ジング処理されたウエハＷは第１の主搬送機構２２を介
してソルベントエクスチェンジ処理ユニット（ＤＳＥ）
へ搬送される。そしてソルベントエクスチェンジ処理ユ
ニット（ＤＳＥ）において、ウエハＷはエクスチェンジ
用薬液が供給され、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶
媒を他の溶媒に置き換える処理が行われる（ステップ
４）。

【００４７】ソルベントエクスチェンジ処理ユニット
（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは第１の主搬
送機構２２を介して低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）へ
搬送される。そしてこの低温加熱処理ユニット（ＬＨ
Ｐ）において、ウエハＷは低温加熱処理される（ステッ
プ５）。

【００４８】低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）で低温加
熱処理されたウエハＷは第４の組Ｇ４に属するトランジ
ションユニット（ＴＲＳ）を介して第２の主搬送機構２
３へ受け渡され、この第２の主搬送機構２３によって紫
外線処理ユニット（ＵＶ）へ搬送される。そして、紫外
線処理ユニット（ＵＶ）において、ウエハＷは１７２ｎ
ｍ前後の波長の紫外線による処理が行われる（ステップ
６）。この紫外線による処理では、窒素ガスが噴出され
紫外線処理ユニット（ＵＶ）内が窒素ガス雰囲気とさ
れ、その状態で紫外線照射ランプから紫外線がたとえば
１分間照射される。 なお、ここで紫外線処理に代え
て、又は紫外線処理後に適宜第６の組Ｇ６に属する電子
線処理ユニット（ＥＢ）による電子線処理やマイクロ波
処理ユニット（ＭＷ）によるマイクロ波処理を行うよう
にしてもよい。

【００４９】紫外線による処理が施されたウエハＷは、
第２の主搬送機構２３の冷却搬送アーム４５（または４
６、４７）によって紫外線処理ユニット（ＵＶ）から取
り出され、そのまま冷却搬送アーム４５（または４６、
４７）上でウエハＷの冷却が行われる（ステップ７）。

【００５０】冷却搬送アーム４３上で冷却されたウエハ
Ｗは第４の組Ｇ４に属するトランジションユニット（Ｔ
ＲＳ）を介して第１の主搬送機構２２へ受け渡され、こ
の第１の主搬送機構２２によって再びＳＯＤ塗布処理ユ
ニット（ＳＣＴ）へ搬送される。そしてＳＯＤ塗布処理
ユニット（ＳＣＴ）にてウエハＷへの２回目のＳＯＤ塗
布処理が行われる（ステップ８）。その際、ウエハＷ上
に既に塗布されている絶縁膜材料の表面は上記の紫外線
による処理により低接触角となるように改質されている
ので、その上にさらに絶縁膜材料を塗布してもその表面
に凹凸は生じない。

【００５１】２回目のＳＯＤ塗布処理を終えたウエハＷ
は第１の主搬送機構２２を介してエージング処理ユニッ
ト（ＤＡＣ）へ搬送され、ここでエージング処理される
ことによってウエハＷ上の絶縁膜材料がゲル化される
（ステップ９）。

【００５２】エージング処理ユニット（ＤＡＣ）でエー
ジング処理されたウエハＷは第１の主搬送機構２２を介
してソルベントエクスチェンジ処理ユニット（ＤＳＥ）
へ搬送される。そしてソルベントエクスチェンジ処理ユ
ニット（ＤＳＥ）において、ウエハＷはエクスチェンジ
用薬液が供給され、ウエハ上に塗布された絶縁膜中の溶
媒が他の溶媒に置き換えられる（ステップ１０）。

【００５３】ソルベントエクスチェンジ処理ユニット
（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは第１の主搬
送機構２２を介して低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）へ
搬送される。そして低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）に
おいて、ウエハＷは低温加熱処理される（ステップ１
１）。

【００５４】低温加熱処理ユニット（ＬＨＰ）で低温加
熱処理されたウエハＷは第２の主搬送機構２３の冷却搬
送アーム４５（または４６、４７）によって低温加熱処
理ユニット（ＬＨＰ）から取り出され、第２の処理ブロ
ック１２のマルチファンクショナルホットプレートキュ
ア装置（ＭＨＣ）へ搬送され、所定の酸素濃度及び圧力
下での加熱処理、及び温調処理が行われる（ステップ１
２）。

【００５５】その後ウエハＷは、第２の主搬送機構２３
の冷却搬送アームによってマルチファンクショナルホッ
トプレートキュア装置（ＭＨＣ）から取り出され、その
まま冷却搬送アーム上でウエハＷは冷却処理される（ス
テップ１３）。

【００５６】第２の主搬送機構２３の冷却搬送アームで
冷却処理されたウエハＷは、第４の組Ｇ４に属するトラ
ンジションユニット（ＴＲＳ）、第１の主搬送機構２
２、第３の組Ｇ３に属するトランジションユニット（Ｔ
ＲＳ）を通じてカセットブロック１０の主搬送機構２１
に受け渡され、この主搬送機構２１からウエハカセット
ＣＲへ搬送される。

【００５７】以上のように、この実施形態であるＳＯＤ
システムでは、第１の処理ブロック１１内の第１の主搬
送機構２２に冷却搬送アーム４３を設け、この冷却搬送
アーム４３を使って第１の処理ブロック１１内でのウエ
ハＷの冷却処理を従来のユニット化された冷却装置に代
わって行い、同様に第２の処理ブロック１２内の第２の
主搬送機構２３に設けられた冷却搬送アーム４５、４
６、４７を用いて第２の処理ブロック１２内でのウエハ
Ｗの冷却処理を行うように構成したことで、従来のユニ
ット化された冷却装置の設置スペースがそのまま解放さ
れ、システム全体の規模を縮小することができる。

【００５８】また、主搬送機構２２、２３を用いて冷却
機構を実現したことで、処理ユニットと冷却機構との間
でダイレクトなウエハＷの受け渡しが可能になるため、
冷却処理に伴うウエハＷの全体的な搬送距離を大幅に縮
めることが可能になり、スループットの向上を期待でき
る。

【００５９】次に、本発明に係る第２の実施形態を説明
する。

【００６０】図１０ないし図１２は本発明の第２の実施
形態に係るＳＯＤシステムの全体構成を示す図であっ
て、図１０は平面図、図１１は正面図および図１２は背
面図である。

【００６１】このＳＯＤシステム１０１は、ウエハＷを
ウエハカセットＣＲで複数枚たとえば２５枚単位で外部
からシステムに搬入しまたはシステムから搬出したり、
ウエハカセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出した
りするためのカセットブロック１１０と、ＳＯＤ塗布工
程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉式の
各種処理ステーションを所定位置に多段配置してなる処
理ブロック１１１と、エージング工程にて必要とされる
アンモニア水のボトル、バブラー、ドレインボトル等が
設置されたキャビネット１１２とを一体に接続した構成
を有している。カセットブロック１１０では、図１０に
示すように、カセット載置台１２０上の突起１２０ａの
位置に複数個たとえば４個までのウエハカセットＣＲが
それぞれのウエハ出入口を処理ブロック１１１側に向け
てＸ方向一列に載置され、カセット配列方向（Ｘ方向）
およびウエハカセットＣＲ内に収納されたウエハのウエ
ハ配列方向（Ｚ垂直方向）に移動可能なウエハ搬送体１
２１が各ウエハカセットＣＲに選択的にアクセスするよ
うになっている。さらに、このウエハ搬送体１２１は、
θ方向に回転可能に構成されており、後述するように処
理ブロック１１１側の第３の組Ｇ３ の多段ステーショ
ン部に属する受け渡し・冷却プレート（ＴＣＰ）にもア
クセスできるようになっている。

【００６２】処理ブロック１１１では、図１０に示すよ
うに、中心部に、図４に示した先の実施形態に採用され
た垂直搬送型の主搬送機構１２２が設けられ、その周り
に全ての処理ステーションが１組または複数の組にわた
って多段に配置されている。この例では、４組Ｇ1,Ｇ２
Ｇ３Ｇ４ の多段配置構成であり、第１および第２の組
Ｇ1,Ｇ２ の多段ステーションはシステム正面（図１に
おいて手前）側に並置され、第３の組Ｇ３ の多段ステ
ーションはカセットブロック１０に隣接して配置され、
第４の組Ｇ４ の多段ステーションはキャビネット１１
２に隣接して配置されている。

【００６３】図１１に示すように、第１の組Ｇ1 では、
カップＣＰ内でウエハＷをスピンチャックに載せて絶縁
膜材料を供給し、ウエハＷを回転させることによりウエ
ハＷ上に均一な絶縁膜を塗布するＳＯＤ塗布処理ステー
ション（ＳＣＴ）と、カップＣＰ内でウエハＷをスピン
チャックに載せてＨＭＤＳ及びヘプタン等のエクスチェ
ンジ用薬液を供給し、ウエハＷ上に塗布された絶縁膜中
の溶媒を乾燥工程前に他の溶媒に置き換える処理を行う
ソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳＥ）
とが下から順に２段に重ねられている。

【００６４】第２の組Ｇ２ では、ＳＯＤ塗布処理ステ
ーション（ＳＣＴ）が上段に配置されている。なお、必
要に応じて第２の組Ｇ２ の下段にＳＯＤ塗布処理ステ
ーション（ＳＣＴ）やソルベントエクスチェンジ処理ス
テーション（ＤＳＥ）等を配置することも可能である。

【００６５】図１２に示すように、第３の組Ｇ３ で
は、２個の低酸素高温加熱処理ステーション（ＯＨＰ）
と、低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）と、トランジ
ションユニット（ＴＲＳ）とが上から順に多段に配置さ
れている。ここで、低酸素高温加熱処理ステーション
（ＯＨＰ）は密閉化可能な処理室内にウエハＷが載置さ
れる熱板を有し、熱板の外周の穴から均一にＮ2 を吐出
しつつ処理室上部中央より排気し、低酸素化雰囲気中で
ウエハＷを高温加熱処理する。低温加熱処理ステーショ
ン（ＬＨＰ）はウエハＷが載置される熱板を有し、ウエ
ハＷを低温加熱処理する。トランジションユニット（Ｔ
ＲＳ）はカセットブロック１１０と第１の処理ブロック
１１１との間でウエハＷの受け渡しを行う。

【００６６】第４の組Ｇ４ では、低温加熱処理ステー
ション（ＬＨＰ）、低酸素キュア・冷却処理ステーショ
ン（ＤＣＣ）が２個、エージング処理ステーション（Ｄ
ＡＣ）とが上から順に多段に配置されている。ここで、
低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）は密閉
化可能な処理室内に熱板と冷却板とを隣接するように有
し、Ｎ2 置換された低酸素雰囲気中で高温加熱処理する
と共に加熱処理されたウエハＷを冷却処理する。エージ
ング処理ステーション（ＤＡＣ）は密閉化可能な処理室
内にＮＨ3 ＋Ｈ2Ｏを導入してウエハＷをエージング処
理し、ウエハＷ上の絶縁膜材料膜をウェットゲル化す
る。

【００６７】次に以上のように構成されたこのＳＯＤシ
ステム１０１の処理工程について説明する。

【００６８】まずカセットブロック１１０において、処
理前のウエハＷはウエハカセットＣＲからウエハ搬送体
１２１を介して処理ブロック１１１側の第３の組Ｇ３に
属するトランジションユニット（ＴＲＳ）へ搬送され
る。

【００６９】トランジションユニット（ＴＲＳ）に搬送
されたウエハＷは、主搬送機構１２２の冷却搬送アーム
４３（図４参照）によって取り出され、この搬送アーム
４３の冷却作用によってウエハＷはＳＯＤ塗布処理ユニ
ット（ＳＣＴ）における処理に適合する温度まで冷却さ
れる。

【００７０】主搬送機構１２２の冷却搬送アーム４３で
冷却されたウエハＷは、そのまま搬送アーム４３によっ
てＳＯＤ塗布処理ユニット（ＳＣＴ）へ搬送され、この
ＳＯＤ塗布処理ユニット（ＳＣＴ）において、ウエハＷ
へのＳＯＤ塗布処理が行われる。

【００７１】ＳＯＤ塗布処理ステーション（ＳＣＴ）で
ＳＯＤ塗布処理が行われたウエハＷは主搬送機構１２２
を介してエージング処理ステーション（ＤＡＣ）へ搬送
され、ここでウエハＷはＮＨ3 ＋Ｈ2Ｏによってエージ
ング処理され、ウエハＷ上の絶縁膜材料膜がゲル化され
る。

【００７２】エージング処理ステーション（ＤＡＣ）で
エージング処理されたウエハＷは主搬送機構１２２を介
してソルベントエクスチェンジ処理ステーション（ＤＳ
Ｅ）へ搬送される。そしてソルベントエクスチェンジ処
理ステーション（ＤＳＥ）において、ウエハＷはエクス
チェンジ用薬液が供給され、ウエハＷ上に塗布された絶
縁膜中の溶媒を他の溶媒に置き換える処理が行われる。

【００７３】ソルベントエクスチェンジ処理ステーショ
ン（ＤＳＥ）で置換処理が行われたウエハＷは主搬送機
構１２２を介して低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）
へ搬送される。そして低温加熱処理ステーション（ＬＨ
Ｐ）において、ウエハＷは低温加熱処理される。

【００７４】低温加熱処理ステーション（ＬＨＰ）で低
温加熱処理されたウエハＷは、主搬送機構１２２を介し
て低酸素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）へ搬
送される。そして低酸素キュア・冷却処理ステーション
（ＤＣＣ）において、ウエハＷは低酸素雰囲気中で高温
加熱処理され、冷却処理される

【００７５】この後、ウエハＷは主搬送機構１２２の冷
却搬送アーム４３によって低酸素キュア・冷却処理ステ
ーション（ＤＣＣ）から取り出され、そのまま冷却搬送
アーム４３上でウエハＷは冷却処理される。

【００７６】冷却搬送アーム４３上で冷却処理されたウ
エハＷはカセットブロック１０においてウエハ搬送体１
２１を介してウエハカセットＣＲへ搬送される。

【００７７】本発明は以上説明した実施形態には限定さ
れない。

【００７８】たとえば、図１３に示すように、冷却搬送
アーム４３を、シャッター１３１によって開閉される開
口を有する気密な収容体１３３内に収容し、この収容体
１３３内に窒素ガスなどの常温の不活性ガスを導入する
装置を設けることによって、この収容体１３３内を低酸
素キュア・冷却処理ステーション（ＤＣＣ）として利用
することができ、低酸素キュア・冷却処理ステーション
（ＤＣＣ）をシステムから排除することが可能になる。

【００７９】また、上記実施形態において、加熱処理室
内の低酸素化に寄与する気体として窒素ガスを使用した
が、これに代えて、アルゴンガス等の他の不活性気体、
Ｏ２、ＮＨ3、Ｈ２、Ｏ３等の反応性気体、ＮＨ４ＯＨ
（ＮＨ３＋Ｈ2Ｏ）、シンナー等の有機化合物、ＨＭＤ
Ｓ等の液体気化物等を使用してもよい。

【００８０】また、これらの気体の室内への導入方法と
して、加熱処理室の上部より下部に向けてあるいは下部
から上部に向けて導入するようにしてもよく、またこれ
らの気体を所望の温度に加熱して加熱処理室内に導入す
るようにしてもよい。その場合、加熱処理温度の上昇や
下降に同期させて気体の温度を動的に変化させてもよ
い。これにより、より精密に温度管理することが可能で
ある。

【００８１】また、上記実施形態では、ＳＯＤ塗布処理
（ＳＣＴ）、エージング処理（ＤＡＣ）及びソルベント
エクスチェンジ処理（ＤＳＥ）をそれぞれ２回ずつ行っ
たが、１回で行うようにしてもよい。

【００８２】さらに、上記の実施形態では、基板として
シリコンウエハを例に取り説明したが、ガラス基板等の
他の基板にも本発明を適用できる。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
冷却ユニットに代えて基板搬送機構の搬送部材で基板の
冷却を行うことによって、冷却ユニットの多くを排除す
ることが可能になり、装置全体の規模を縮小することが
できる。また、絶縁膜材料塗布ユニットや加熱ユニット
などの主要な処理ユニットと基板冷却部との間でダイレ
クトな基板の受け渡しが可能になるため、全体の基板搬
送距離を大幅に縮めることが可能になり、スループット
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板処理装置が適用されるＳＯＤシス
テムの全体構成を示す平面図である。

【図２】図１に示すＳＯＤシステムの正面図である。

【図３】図１に示すＳＯＤシステムの背面図である。

【図４】第１の処理ブロックに配設された第１の主搬送
機構の外観を示した斜視図である。

【図５】第２の処理ブロックに配設された第２の主搬送
機構の外観を示した斜視図である。

【図６】第１の主搬送機構および第２の主搬送機構の冷
却搬送アームの構成を示す図である。

【図７】同冷却搬送アームの平面図である。

【図８】同冷却搬送アームの断面図である。

【図９】本実施形態によるＳＯＤシステムの処理工程を
示すフロー図である。

【図１０】本発明に係る基板処理装置が適用される第２
の実施形態としてのＳＯＤシステムの全体構成を示す平
面図である。

【図１１】図１０に示すＳＯＤシステムの正面図であ
る。

【図１２】図１０に示すＳＯＤシステムの背面図であ
る。

【図１３】冷却搬送アームを気密収容体に収容した主搬
送機構の外観を示した斜視図である。

【符号の説明】

Ｗ…半導体ウエハ １…ＳＯＤシステム １１…第１の処理ブロック １２…第２の処理ブロック ２０…カセット載置台 ２２…第１の主搬送機構 ２３…第２の主搬送機構 ３０…ウエハ搬送装置 ４０…搬送基台 ４３…冷却搬送アーム ４５，４６，４７・…冷却搬送アーム ５１…水冷パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F042 AA07 AB00 DF07 DF09 DF28 DF29 DF32 EB05 EB09 EB21 ED05 5F031 CA02 CA05 FA01 FA07 FA11 FA12 FA15 GA02 GA03 GA32 GA35 GA37 GA47 GA48 GA49 HA33 HA37 HA38 HA48 HA59 MA02 MA04 MA26 NA02 NA04 NA07 NA17 PA06

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板に絶縁膜材料を塗布し、加熱
   処理して層間絶縁膜を形成する基板処理装置において、 前記層間絶縁膜の形成に係る一連の処理を行う複数の処
   理ユニットと、 これら複数の処理ユニット間で前記被処理基板を搭載し
   つつ搬送する、前記搭載された被処理基板を冷却する機
   構をもつ搬送部材を備えた基板搬送機構とを具備するこ
   とを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記基板搬送機構が、複数の処理ユニット間で前記被処
   理基板を搭載しつつ搬送する互いに独立して動作可能な
   複数の搬送部材を有し、これらの搬送部材のうち少なく
   とも一つが前記被処理基板を冷却する機構を有する搬送
   部材であることを特徴とする基板処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記基板搬送機構が、複数の処理ユニット間で前記被処
   理基板を搭載しつつ搬送する互いに独立して動作可能な
   複数の搬送部材を有し、これらの搬送部材が前記被処理
   基板を冷却する機構を有する搬送部材と、前記冷却する
   機構をもたない搬送部材とを含み、かつ前記冷却する機
   構を有する搬送部材が前記冷却する機構をもたない搬送
   部材より上に配置されていることを特徴とする基板処理
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の基板処理装置におい
   て、 前記冷却する機構を有する搬送部材を出し入れ自在に気
   密に収容する収容体と、 この収容体内に不活性ガスを導入する手段とをさらに具
   備することを特徴とする基板処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載の基板処理装置において、 前記複数の処理ユニットの一つが、被処理基板を回転し
   つつこの被処理基板の主面に絶縁膜材料を塗布する絶縁
   膜材料塗布ユニットであり、前記基板搬送機構は前記絶
   縁膜材料塗布ユニットへ被処理基板を搬送する前に前記
   冷却する機構をもつ搬送部材で当該被処理基板を冷却す
   ることを特徴とする基板処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
   項に記載の基板処理装置において、 前記複数の処理ユニットの一つが、被処理基板の表面に
   塗布された絶縁膜材料を加熱処理する加熱ユニットであ
   り、前記基板搬送機構は、前記加熱ユニットによって加
   熱処理が施された被処理基板を前記冷却する機構をもつ
   搬送部材によって前記加熱処理ユニットより取り出し、
   この搬送部材で冷却することを特徴とする基板処理装
   置。