JP2003100838A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室内での処理によって発生する反応ガス
による基板の汚染を防止し、電気的特性に優れた電子機
器を製造する。 【解決手段】 処理室７と、処理室７で処理する基板Ｗ
を待機させる待機室３と、ゲートバルブ９，１１を介し
て処理室７と待機室３とに接続されると共に処理室７と
待機室３との間で基板Ｗを移載するための移載ロボット
１５を収納してなる移載室５とを備えた基板処理装置１
ａにおいて、移載室５内のガスを置換するためのガス供
給管５ａ、排気管５ｂからなる置換手段と、処理室７内
での処理によって生じる反応ガスの移載室５内における
濃度を測定するための測定手段２１ａ，２１ｂと、測定
手段２１ａ，２１ｂで測定された反応ガスの濃度が所定
値にまで下がった場合に、移載室５と待機室３との間の
第１ゲートバルブ９を開く制御部２３とが設けられたこ
とを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置およ
び基板処理方法に関し、特には、半導体ウエハや液晶基
板等の高清浄度が求められる電子基板用の基板処理装置
および基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ、液晶基板、磁気ディスク
等の電子基板（以下基板と記す）を用いた電子機器の製
造は、発塵のないクリーンルーム内において行われてい
る。一方、各基板処理装置間で基板を搬送する場合に
は、可搬式で密閉可能な局所清浄化コンテナ（すなわち
基板搬送コンテナ）に、カセットに保持させた基板を収
納した状態で行う。これによって、クリーンルームの内
外において、基板を大気中の塵埃に暴露させることなく
基板を搬送することが可能になるのである。

【０００３】ところで、近年の高付加価値、高集積化デ
バイスの製造においては、基板表面の分子吸着汚染がデ
バイス・プロセス特性に悪影響を及ぼす。このため、例
えば半導体ウエハのように、特に高い清浄度が要求され
る基板を搬送する場合には、基板Ｗが収納された基板搬
送コンテナの内部をアルゴン（Ａｒ）や窒素ガス
（Ｎ ₂）等の不活性なガス（以下、不活性ガスと記す）
で置換するか、または真空状態にし、基板への有機物、
ホウ素、燐等の分子吸着汚染や、基板表面への自然酸化
膜の形成を防止している。

【０００４】また、以上のように分子吸着汚染を防止し
た状態で搬送された基板を処理する基板処理装置は、基
板搬送コンテナで搬送された基板を、大気に晒すことな
く処理室に移載して処理を行うことが可能な構成となっ
ている。

【０００５】図３には、このような基板処理装置の構成
図を示す。この図に示す基板処理装置１は、例えば、一
側壁を開口する箱状のコンテナ本体１０１ａとこのコン
テナ本体１０１ａの開口を密閉する底蓋１０１ｂとから
なる基板搬送コンテナ１０１との間で密閉状態を保って
連結可能である。そして、この基板処理装置１は、待機
室３と、移載室５と、基板Ｗの処理を行う処理室７とを
備えている。待機室３と移載室５とは第１ゲートバルブ
９を介して接続され、移載室５と処理室７とは第２ゲー
トバルブ１１を介して接続されている。また、待機室３
と移載室５には、それぞれ不活性ガスのガス導入管３
ａ，５ａと排気管３ｂ，５ｂとが接続され、内部が不活
性ガスで置換されるように構成されている。

【０００６】そして、待機室３は、基板搬送コンテナ１
０１の底蓋１０１ｂを収納した状態で、コンテナ本体１
０１ａとの間で密閉可能に連結される。この待機室３の
内部には、カセット昇降機１３が設けられている。この
カセット昇降機１３は、コンテナ本体１０１ａを連結さ
せた状態で底蓋１０１ｂが載置されると共に、この底蓋
１０１ｂと底蓋１０１ｂ上に載置されたカセットＫを、
基板搬送コンテナ１０１内から待機室３内に引き出すた
めのももである。また、カセット昇降機１３は、カセッ
トＫに所定間隔で積層保持された各基板Ｗを、待機室３
と移載室５との連通個所の高さに合わせて配置可能なよ
うに、基板Ｗの配置間隔に合わせて上下にピッチ送りさ
れるインデクサ機能を有している。

【０００７】また、移載室５の内部には、待機室３内に
おいてカセットＫに保持された基板Ｗを処理室７に移載
し、また処理室７の基板Ｗを待機室３のカセットＫに移
載するための移載ロボット１５が備えられている。この
移載室５は、移載ロボット１５による基板Ｗの移載が可
能な範囲で小さな容積で形成されている。

【０００８】このような構成の基板処理装置を用いた基
板処理は、次の手順で行われる。先ず、待機室３に連結
された基板搬送コンテナ１０１内から、不活性ガスで置
換された待機室３内に複数の基板Ｗが収納されたカセッ
トＫを引き出す。そして、不活性ガスで置換された移載
室５と待機室３との間の第１ゲートバルブ９を開き、一
枚の基板Ｗを移載室５内に移載して第１ゲートバルブ９
を閉じる。次いで、第２ゲートバルブ１１を開き、移載
室５内の基板Ｗを処理室７内に移載し、その後第２ゲー
トバルブ１１を閉じた状態で基板Ｗの処理を行う。

【０００９】しかる後、第２ゲートバルブ１１を開い
て、処理が終了した基板Ｗを移載室５内に移載し、第２
ゲートバルブ１１を閉じて第１ゲートバルブ９を開き、
移載室５の基板Ｗを待機室３に移載する。そして、待機
室３に収納された全ての基板Ｗに対して、以上を繰り返
し行うことで処理を終了させる。以上によって、複数の
基板Ｗを大気に晒すことなく、連続して処理することが
できる。また、このような処理が終了した後には、待機
室３と共に不活性ガスで置換された基板搬送コンテナ１
０１内に、基板Ｗを保持したカセットＫを収納し、蓋体
１０１ａを閉じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上のよう
な構成の基板処理装置を用いた基板処理方法には、次の
ような課題があった。すなわち、処理室内において処理
が終了した基板は、移載室を介して待機室に戻される
が、この際、処理室内の処理雰囲気が、基板と共に待機
室内に持ち込まれる。

【００１１】つまり、処理が終了した基板が移載室に止
まっている時間は、処理室との間のゲートバルブを閉じ
てから待機室との間のゲートバルブを開くまでの間であ
る。このため、移載室内を不活性ガスで継続的に置換し
ていたとしても、基板と共に処理室から待機室に持ち込
まれた処理雰囲気が、待機室内から除去されるとは限ら
ず、そのまま基板と共に待機室に持ち込まれるのであ
る。そして、待機室内に収納されている他の基板の表面
に対して、処理後の基板と共に持ち込まれた処理雰囲気
内のガスが吸着し、基板に対する分子吸着汚染の要因に
なる。

【００１２】特に、処理室で行われる処理が、洗浄処
理、研磨、さらにはメッキ処理のような湿式処理である
場合、処理雰囲気中には水分が多く含まれるため、待機
室中には水分や酸素を多量に含む処理雰囲気が持ち込ま
れることになる。これにより、処理を終了した基板だけ
ではなく、待機室に収納されている基板全体が水分に晒
され、基板表面が酸化されてしまう。

【００１３】そこで本発明は、基板表面における分子吸
着汚染や自然酸化膜の形成を確実に防止できるような処
理を行うことができ、これによって特性の良好な電子機
器を製造することが可能な基板処理装置および基板処理
方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明の基板処理装置は、処理室と、当該処理
室で処理する基板を待機させる待機室と、ゲートバルブ
を介して処理室と待機室とに接続されると共にこれらの
処理室と待機室との間で基板を移載するための移載ロボ
ットを収納してなる移載室とを備えた基板処理装置にお
いて、移載室内のガスを置換するための置換手段と、処
理室内での処理によって生じる反応ガスの移載室内にお
ける濃度を測定するための測定手段と、この測定手段で
測定された反応ガスの濃度が所定値にまで下がった場合
に、移載室と待機室との間のゲートバルブを開く制御部
とが設けられたことを特徴としている。

【００１５】また、本発明の基板処理方法は、基板移載
用の記載ロボットが収納された移載室を介して待機室内
に待機させた基板を処理室に移載し、この処理室内にお
いて基板の処理を行った後、移載室を介して当該基板を
待機室に移載する基板処理方法において、移載室から待
機室への基板の移載は、処理室内での処理によって生じ
る反応ガスの移載室内における濃度が所定値にまで低下
した後に、移載室と待機室との間の密閉状態を解除して
行われることを特徴としている。

【００１６】このような構成の基板処理装置および基板
処理方法では、移載室内の反応ガス濃度が所定値にまで
下がった場合に、この移載室が待機室に対して連通され
た状態となる。このため、処理が行われた基板と共に、
処理室から移載室内に反応ガスが持ち込まれたとして
も、この反応ガスが待機室にまで持ち込まれることはな
い。したがって、待機室内に保持された基板が、移載室
を介して処理室から持ち込まれた反応ガスによって汚染
されることを防止できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ここでは、先ず基板処理装
置の実施の形態を説明し、次いでこの基板処理装置を用
いた基板処理方法を説明する。尚、従来の技術において
図３を用いて説明した基板処理装置と同様の構成要素に
は同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【００１８】（基板処理装置）図１は、本発明の基板処
理装置の一例を示す構成図である。この図に示す基板処
理装置１ａは、例えば基板Ｗを回転洗浄するために用い
られるものであり、従来の基板処理装置との異なるとこ
ろは、処理する基板Ｗを待機させる待機室３と、基板Ｗ
の処理を行う処理室７との間の移載室５に、この移載室
５内における反応性ガスの濃度を測定するための測定手
段２１ａ，２１ｂを設けたところにある。

【００１９】これらの測定手段２１ａ，２１ｂは、処理
室７内での処理において生じる反応性ガスの濃度を測定
するためのものであることとし、必要に応じた数だけ
（図面において測定手段２１ａ，２１ｂの２個）設けら
れることとする。ここでは、一例として、処理室７内に
おいて回転洗浄処理が行われるため、反応性ガスとして
水分および酸素の濃度を測定するための水分濃度計およ
び酸素濃度計を測定手段２１ａ，２１ｂとして設けるこ
ととする。尚、これこれらの測定手段２１ａ，２１ｂ
は、移載室５に連通させた配管２３に設けられているこ
ととする。

【００２０】そして、これらの測定手段２１ａ，２１ｂ
には、制御部２３が接続されていることとする。この制
御部２３は、例えば第１ゲートバルブ９の駆動部（図示
省略）や処理室７内の回転洗浄装置の駆動部（図示省
略）に接続されており、次のような第１の制御および第
２の制御を行う。

【００２１】すなわち、第１の制御は、測定手段２１
ａ，２１ｂで測定された反応ガス（ここでは水分と酸
素）の濃度が、それぞれに設定された所定の濃度にまで
下がった場合に、移載室５と待機室３との間の第１ゲー
トバルブ９を開く。

【００２２】ここで、第１ゲートバルブ９を開くことを
許可する所定の濃度は、可能な限りにおいて低い値に設
定されるほど良いが、反応ガスや基板Ｗの種類、さらに
は全ての基板Ｗの処理に要する時間などによって、スル
ープットの低下を抑える範囲で適宜選択された値が適用
される。たとえは、全ての基板Ｗの処理に要する時間が
２時間であり、この処理時間においては基板Ｗの表面に
自然酸化膜が形成されることのないように、全ての基板
Ｗの処理を終了させることを目的とした場合、反応ガス
となる酸素の濃度および水分の濃度共に、１０００ｐｐ
ｍを所定濃度とする。そして、酸素の濃度および水分の
濃度が、共に１０００ｐｐｍ以下にまで低下した場合
に、移載室５と待機室３との間の第１ゲートバルブ９を
開くようにする。

【００２３】そして、第２の制御は、測定手段で測定さ
れた反応ガス（ここでは水分と酸素）の濃度が所定値に
まで下がった場合に、処理室７内での基板処理を開始さ
せる。ここで、処理室７内での基板処理の開始を許可す
る所定の濃度は、上述した第１の処理と同様であること
とする。尚、制御部２３は、上述した第１の制御を行う
ものであれば、第２の制御は必ずしも行う必要はない。

【００２４】また、以上のような制御を行う制御部１５
は、例えばこの基板処理装置における処理全体を制御す
るための制御手段の一部として設けられていても良い。
尚、この基板処理装置における処理の全体的な手順は、
次の基板処理方法にて説明する。

【００２５】（基板処理方法）次に、基板処理方法の実
施の形態として、以上で説明した基板処理装を用いた基
板処理方法を、図１およびこの基板処理方法の手順を示
す図２のフローチャートに基づいて詳細に説明する。

【００２６】先ず、ステップＳ１においては、基板処理
装置の待機室３内に、基板Ｗを収納する。

【００２７】ここでは、先ず始めに、複数の基板Ｗを保
持したカセットＫが密閉収納された基板搬送コンテナ１
０１を、基板処理装置のカセット昇降機１３上に所定状
態で載置し、これにより待機室３を基板搬送コンテナ１
０１のコンテナ本体１０１ａで密閉する。

【００２８】そして、第１ゲートバルブ９および第２ゲ
ートバルブ１１を閉じて、待機室３、移載室５、および
処理室をそれぞれに密閉した状態とし、待機室３および
移載室５内を不活性なガスで置換する。そして、待機室
３内が十分に置換された状態で、カセット昇降機１３を
降下させ、基板搬送コンテナ１０１の蓋体１０１ｂ上と
共に、この蓋体１０１ａ上に載置されたカセットＫを待
機室３内に引き出す。これによって、不活性なガスで置
換された待機室３内に、カセットＫに保持された複数の
基板Ｗを収納する。尚この際、例えばカセットＫの最も
上部に保持された基板Ｗが、待機室３と移載室５との連
結高さに部分に配置されるように、カセット昇降機１３
の降下位置が調整されることとする。

【００２９】次に、ステップＳ２においては、測定手段
２１ａ，２１ｂによって移載室５における反応ガス（こ
こでは一例として水分と酸素）の濃度を測定する。

【００３０】そして、ステップＳ３においては、ステッ
プＳ２で測定された反応ガスの濃度が、それぞれに設定
された所定値（例えば水分、酸素共に１０００ｐｐｍ以
下）にまで下がっていることが確認された場合に、処理
を行う１枚目の基板Ｗ（例えばカセットＫの最も上部に
保持された基板Ｗ）を、待機室３から移載室５に移載す
る。この際、反応ガスの濃度が所定値にまで下がったと
ころで、移載室５と待機室３との間の第１ゲートバルブ
９を開き、移載室５内の移載ロボット１５の駆動によっ
て待機室３内の基板Ｗを移載室５に移載し、次いで第１
のゲートバルブ９を閉じる。

【００３１】次いで、ステップＳ４においては、移載室
５に移載した基板Ｗを、さらに処理室７に移載する。こ
こでは、第１ゲートバルブ９が閉じたことを確認した
後、第２ゲートバルブ１１を開いて移載室５と処理室７
とを連通させ、待機室３内の移載ロボット１５の駆動に
よって移載室５内の基板Ｗを処理室７に移載し、第２の
ゲートバルブ１１を閉じる。

【００３２】その後、ステップＳ５においては、移載室
５内の不活性なガスでの置換を継続して行いつつ、測定
手段２１ａ，２１ｂによって移載室３における反応ガス
（ここでは水分と酸素）の濃度を測定する。

【００３３】そして、ステップＳ６では、ステップ２で
測定された反応ガス（ここでは水分と酸素）の濃度が、
それぞれに設定された所定値（例えば１０００ｐｐｍ以
下）にまで下がっていることを確認した後、処理室７内
における回転洗浄処理を開始する。

【００３４】そして、ステップＳ７においては、処理室
７での処理が終了した後、処理室７内の基板Ｗを移載室
５に移載する。この際、第２のゲートバルブ１１を開い
て移載室５と処理室７とを連通させ、待機室３内の移載
ロボット１５の駆動によって処理室７内の基板Ｗを移載
室５に移載し、第２のゲートバルブ１１を閉じる。

【００３５】次いで、ステップＳ８においては、移載室
５内の不活性なガスでの置換を継続して行いつつ、測定
手段２１ａ，２１ｂによって移載室５における反応ガス
（ここでは水分と酸素）の濃度を測定する。

【００３６】そして、ステップＳ９においては、ステッ
プＳ８で測定された反応ガス（ここでは水分と酸素）の
濃度が、それぞれに設定された所定値（例えば１０００
ｐｐｍ以下）にまで下がっていることが確認された場合
に、移載室５内の基板Ｗを待機室３に移載する。この
際、第１ゲートバルブ９を開いて移載室５と待機室３と
を連通させて基板Ｗの移載を行う。

【００３７】以上の後、ステップＳ１０において、カセ
ットＫに保持された基板Ｗの全てを処理したと判断され
るまで、ステップＳ３〜ステップＳ１０を繰り返し行
う。そして、カセットＫに保持された基板Ｗの全てを処
理したと判断された場合には、ステップＳ１１に進む。

【００３８】ステップＳ１１では、最後の基板Ｗを移載
室５から待機室３に移載した後、第１ゲートバルブ９を
閉じて移載室５と待機室３とを隔絶する。その後、カセ
ット昇降機１３を上昇させてカセット本体１０１ａ内
に、カセットＫを収納すると共に、カセット本体１０１
ａの開口を底蓋１０１ｂで密閉し、これによって一連の
処理を終了させる。

【００３９】以上説明した基板処理方法によれば、移載
室５内における反応ガス（ここでは水分および酸素）の
濃度を測定手段２１ａ，２１ｂによって測定し、これら
の濃度が所定値にまで下がっていることが確認された場
合に、移載室５と待機室３との間の第１ゲートバルブ９
が開いて移載室５と待機室３とが連通された状態とな
る。このため、特に、ステップＳ７での処理が終了した
後の基板Ｗを移載室５から待機室３に移載する場合（Ｓ
９）、処理室７から移載室５内に酸素や水分などの反応
ガスが持ち込まれたとしても、これらの反応ガスが待機
室３にまで持ち込まれることはない。したがって、待機
室３内に保持されている未処理の基板Ｗや、既に処理が
終了している基板Ｗに対して、処理室７内における処理
によって発生する反応ガスが供給されることを防止で
き、これらの反応ガスが基板Ｗ表面に吸着することによ
る分子吸着汚染を防止することができる。

【００４０】特に、処理室７内において、上述した回転
洗浄処理や、その他の湿式処理（例えばメッキ処理）等
を行う場合に、上述したように水分や酸素を反応ガスと
して測定して第１ゲートバルブ９の開閉を制御すること
で、待機室３内の基板Ｗ表面に自然酸化膜が成長するこ
とを抑えることが可能になる。

【００４１】また、上述した実施形態においては、移載
室５内の反応ガスの濃度が所定値にまで低下した場合
に、処理室７内における基板Ｗの処理を開始する（Ｓ
６）ため、処理が終了した基板Ｗを、直ちに反応ガス濃
度の低い移載室５に移載することができる。このため、
処理が終了した基板Ｗを、反応ガス濃度の高い処理室７
内に待機させたり、反応ガス濃度の高い移載室５に移載
することが防止される。したがって、処理が施された基
板Ｗ自体が、処理後に反応ガスの影響を受けることを防
止できる。また、処理が終了した基板Ｗが移載された移
載室５内を、より速く不活性なガスで置換して反応ガス
の濃度を所定値にまで低下させることが可能になる。

【００４２】尚、以上の実施形態においては、待機室３
および移載室５内を不活性なガスで置換することとし
た。しかし、基板Ｗの表面の酸化を考慮する必要のない
場合には、待機室３および移載室５内を、乾燥酸素やク
リーンエア等で置換するようにしても良い。

【００４３】また、以上の実施形態においては、待機室
に対して基板搬送コンテナが密閉状態で連結される形式
の基板処理装置を例示した。しかし、本発明はこれに限
定されることはなく、基板搬送コンテナが待機室を兼ね
る構成の基板処理装置にも適用可能である。このような
基板処理装置は、例えば搬送ロボットが設置された搬送
室の側面開口に、密閉状態を保って直接的に側面開口式
の基板搬送コンテナが連結される構成のものを例示でき
る。このような基板処理装置であっても、上述した実施
形態の基板処理装置と同様に、搬送ロボットが設置され
た搬送室に、ガス供給管と排気管とを連通させた置換手
段を設け、さらに測定手段を設け、この測定手段に制御
部を接続させる構成とすることで、上述した実施形態の
基板処理方法を行い、同様の効果を得ることができる。

【００４４】さらに、上述した実施形態の基板処理方法
は、搬送室５にガス供給管５ａと排気管５ｂとを連通さ
せた置換手段と、測定手段２１ａ，２１ｂとが設けられ
た構成の基板処理装置であれば、測定手段２１ａ，２１
ｂで測定された反応ガスの濃度によって、待機室３と移
載室５との間の第１ゲートバルブ９を開く判断や、処理
室７内での処理を開始する判断を作業者が行うようにす
ることで、制御部２３を特に設けることなく実施するこ
とが可能である。ただし、制御部２３を設けることで、
作業者の判断ミスを無くし、確実な処理を行うことが可
能である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板処理
装置および基板処理方法によれば、基板を待機させる待
機室に、処理室内の反応ガスが持ち込まれることを防止
できるため、反応ガスによる待機基板の基板の汚染を防
止した基板処理を行うことが可能になる。この結果、分
子吸着汚染や自然酸化膜の形成などの防止し、電気的特
性に優れた電子機器を製造することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基板処理装置の一例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の基板処理方法の一例として、図１の基
板処理装置を用いた基板処理方法を示すフローチャート
である。

【図３】従来の基板処理装置の一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ａ…基板処理装置、３…待機室、５…移載室、５ａ…
ガス供給間（置換手段）、５ｂ…排気管（置換手段）、
７…処理室、９…第１ゲートバルブ、１１…第２ゲート
バルブ、１５…移載ロボット、２１ａ，２１ｂ…測定手
段、２３…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA05 DA08 EA14 FA01 FA03 FA07 FA11 FA12 FA15 GA01 GA47 GA49 HA48 HA59 JA01 JA17 JA45 MA13 MA23 NA02 NA04 NA09 NA11 NA15 PA02 PA23 5F043 EE35 EE36 GG10

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理室と、当該処理室で処理する基板を
   待機させる待機室と、ゲートバルブを介して前記処理室
   と待機室とに接続されると共に当該処理室と待機室との
   間で前記基板を移載するための移載ロボットを収納して
   なる移載室とを備えた基板処理装置において、 前記移載室内のガスを置換するための置換手段と、 前記処理室内での処理によって生じる反応ガスの前記移
   載室内における濃度を測定するための測定手段と、 前記測定手段で測定された前記反応ガスの濃度が所定値
   にまで下がった場合に、前記移載室と待機室との間のゲ
   ートバルブを開く制御部とが設けられたことを特徴とす
   る基板処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の基板処理装置において、 前記測定手段で測定された前記反応ガスの濃度が所定値
   にまで下がった場合に、前記処理室内での基板処理を開
   始させる制御部が設けられたことを特徴とする基板処理
   装置。
3. 【請求項３】 基板移載用の記載ロボットが収納された
   移載室を介して待機室内に待機させた基板を処理室に移
   載し、当該処理室内において前記基板の処理を行った
   後、前記移載室を介して当該基板を前記待機室に移載す
   る基板処理方法において、 前記移載室から待機室への前記基板の移載は、前記処理
   室内での処理によって生じる反応ガスの当該移載室内に
   おける濃度が所定値にまで低下した後に、当該移載室と
   待機室との間の密閉状態を解除して行われることを特徴
   とする基板処理方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の基板処理方法において、 前記処理室内における前記基板の処理は、前記移載室内
   における前記反応ガスの濃度が所定値にまで低下した状
   態で行われることを特徴とする基板処理方法。