JP2010114101A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理基板が処理されるべき基板処理容器のチャンバーの容積を小さくすることができ、また、被処理基板の搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、被処理基板Ｗが収容されるチャンバー３０ａを内部に有する基板処理容器３０と、基板処理容器３０に対して被処理基板Ｗの受け渡しを行う第１搬送ユニット４０と、第１搬送ユニット４０への被処理基板Ｗの受け渡しおよび第１搬送ユニット４０からの被処理基板Ｗの受け取りを行う第２搬送ユニット１４とを備えている。第１搬送ユニット４０は、被処理基板Ｗの上面に接触することなく当該被処理基板Ｗを上方から保持する非接触式のものである。第２搬送ユニット１４は、被処理基板Ｗに接触することにより当該被処理基板Ｗを保持する接触式のものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理容器のチャンバーに被処理基板を収容し、このチャンバーに処理流体を供給することにより当該チャンバーに収容された被処理基板の処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関し、とりわけ、被処理基板が処理されるべき基板処理容器のチャンバーの容積を小さくすることができるとともに被処理基板の搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる基板処理装置および基板処理方法に関する。

一般に、半導体デバイスの製造工程においては、フォトリソグラフィー技術を用いて半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に所定の回路パターンを形成している。回路パターンの形成は、洗浄処理されたウエハにフォトレジスト液を塗布してレジスト膜を形成する工程と、このレジスト膜を所定のパターンで露光する工程と、露光されたレジスト膜を現像する工程と、必要に応じてエッチング等を行う工程と、不要になったレジスト膜をウエハから除去する工程と、を含んでいる。

近年、ウエハからレジスト膜を除去する方法として、水蒸気およびオゾンを含む処理ガスを用いてレジスト膜を水溶性に変質させ、その後に水洗を行うことによりレジスト膜をウエハから除去する方法が提案されている。

図１１は、レジスト膜を水溶性に変質させる処理を行うために用いられるウエハ処理容器８０の概略断面図である。ウエハ処理容器８０は、固定された容器本体８１と昇降自在な蓋体８２とを有し、蓋体８２の上下動によってウエハ処理容器８０の開閉が行われる。容器本体８１内にはステージ８３が設けられており、ステージ８３の表面にはウエハＷを下方から支持する複数の支持ピン８３ａが設けられている。また、容器本体８１の側壁には、水蒸気およびオゾンを含む処理ガスをウエハ処理容器８０内のチャンバー８０ａに導入するための供給口８４と、処理ガスをチャンバー８０ａから排気するための排出口８５とが対向して設けられている。蓋体８２とステージ８３にはそれぞれヒータ８６ａ、８６ｂが埋設されており、支持ピン８３ａに支持されたウエハＷを所定温度に加熱する。支持ピン８３ａへのウエハＷの載置および除去は、ウエハＷを搬送する図示しないウエハ搬送アームによって行われる。

図１１に示すような構造を有するウエハ処理容器８０では、ウエハ搬送アームがステージ８３に衝突することなく当該ウエハ搬送アームと支持ピン８３ａとの間でのウエハＷの受け渡しがスムーズに行われるようにするために、またチャンバー８０ａの容積を小さくするために、更に、ステージ８３からウエハＷまでの距離を小さくしてウエハＷの加熱効率の低下を防止するために、各支持ピン８３ａの下面にピン昇降シリンダ８７を取り付け、このピン昇降シリンダ８７が各支持ピン８３ａを昇降させることにより、各支持ピン８３ａに下方から支持されるウエハＷをステージ８３に近接する位置とステージ８３から離間する位置との間で昇降させるような方法が知られている（例えば、特許文献１等参照）。

特開平１０−５０７９８号公報

しかしながら、図１１に示すようなウエハ処理容器８０を用いた場合には以下の問題が発生するおそれがある。すなわち、図１１に示すように、ピン昇降シリンダ８７はウエハ処理容器８０の底壁およびステージ８３を貫通するよう設ける必要がある。この場合、チャンバー８０ａの気密性を保つために、ウエハ処理容器８０の底壁やステージ８３と、ピン昇降シリンダ８７との間に例えばＯリング等の機密性のシール部材を設ける必要がある。しかしながら、チャンバー８０ａ内に導入される処理ガスはオゾンを含んでおり、このオゾンは腐食性ガスであるため、前述のシール部材は腐食しやすく、頻繁にシール部材を取り替えなければならないという問題がある。また、ウエハ処理容器８０の底壁やステージ８３に、ピン昇降シリンダ８７が通過するような貫通穴を形成する必要があるが、このような貫通穴の加工は困難な作業であり、またコストが高くなってしまうという問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、被処理基板が処理されるべき基板処理容器のチャンバーの容積を小さくすることができ、また、基板処理容器の壁体等を貫通する器具を設ける必要がないのでこの器具をシールするためのシール部材がチャンバー内の処理流体により腐食するといった事態が生ずることなく、さらに、被処理基板の搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる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。

本発明は、被処理基板が収容されるチャンバーを内部に有し、このチャンバーに処理流体を供給することにより前記チャンバーに収容された被処理基板の処理を行う基板処理容器と、被処理基板の上面に接触することなく当該被処理基板を上方から保持し、前記基板処理容器に対して被処理基板の受け渡しを行う非接触式の第１搬送ユニットと、被処理基板に接触することにより当該被処理基板を保持し、前記第１搬送ユニットへの被処理基板の受け渡しおよび前記第１搬送ユニットからの被処理基板の受け取りを行う接触式の第２搬送ユニットと、を備えたことを特徴とする基板処理装置である。

また、本発明は、接触式の第２搬送ユニットによって被処理基板に接触することにより当該被処理基板を保持させ、この被処理基板を非接触式の第１搬送ユニットまで搬送する工程と、前記第２搬送ユニットにより搬送された被処理基板を、前記第１搬送ユニットによりその上面に接触することなく上方から保持させ、第２搬送ユニットから第１搬送ユニットへの被処理基板の受け渡しを行う工程と、被処理基板を保持した前記第１搬送ユニットを基板処理容器の基板保持位置まで移動させることにより被処理基板を基板保持位置に載置する工程と、前記基板保持容器内に処理流体を供給することにより当該基板保持容器に収容された被処理基板の処理を行う工程と、前記基板保持容器に収容され処理流体により処理が行われた被処理基板を、前記第１搬送ユニットによりその上面に接触することなく上方から保持させ、その後前記第１搬送ユニットを移動させる工程と、前記第１搬送ユニットに保持された被処理基板を前記第２搬送ユニットに受け渡し、当該第２搬送ユニットにより被処理基板の搬送を行う工程と、を備えたことを特徴とする基板処理方法である。

このような基板処理装置および基板処理方法によれば、被処理基板を基板処理容器に接近させたりこの基板処理容器から離間させたりするような搬送においては、被処理基板に接触するような第２搬送ユニットを用いることにより被処理基板の高速での搬送を可能にし、基板処理容器の近傍において、基板処理容器のチャンバーに被処理基板を収容させたりこのチャンバーから被処理基板を取り出したりする際には、被処理基板の上面に接触することなくこの被処理基板を上方から保持できる非接触式の第１搬送ユニットを用いている。このように、非接触式の第１搬送ユニットによってチャンバーに対して被処理基板を出し入れしているので、チャンバー内に設置される、被処理基板を支持するための支持ピンを短いものとしたり当該支持ピンを省略したりすることができるようになり、チャンバーの容積を小さなものとすることができる。また、チャンバーに収容される被処理基板を昇降させるための器具を、基板処理容器の壁体を貫通するよう設ける必要がなく、この器具をシールするためのシール部材がチャンバー内の処理流体により腐食するといった事態が生ずることもない。さらに、被処理基板を基板処理容器に接近させたりこの基板処理容器から離間させたりするような搬送においては高速での搬送が必要となる。ベルヌーイ効果を利用した搬送方式では高速搬送は難しいが、接触式の第２搬送ユニットを用いることで高速搬送を可能にし、被処理基板の搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる。

本発明の基板処理装置および基板処理方法においては、前記第１搬送ユニットは、保持されるべき被処理基板の上面に対向する平板と、前記平板から保持されるべき被処理基板に向かってガスを噴出するガス噴出部と、を有し、当該第１搬送ユニットは、前記ガス噴出部から被処理基板の上面にガスを噴出することによりベルヌーイ効果を利用して被処理基板の上面に接触することなく当該被処理基板を上方から保持するようになっていることが好ましい。ここで、ベルヌーイ効果とは、ガス等の流体が流れることにより、その流線上で静圧が低下し、大気圧との差である負圧によって物が引きつけられることをいう。このようなベルヌーイの効果を利用した第１搬送ユニットを用いることにより、当該第１搬送ユニットは、確実に、被処理基板の上面に接触することなくこの被処理基板を上方から保持することができるようになる。さらに、前記第１搬送ユニットのガス噴出部から噴出されるガスは窒素ガスであることが好ましい。

本発明の基板処理装置および基板処理方法においては、前記第２搬送ユニットは、被処理基板を下方から保持する搬送アームを有することが好ましい。第２搬送ユニットとして被処理基板を下方から保持する搬送アームを用いることにより、被処理基板の搬送を確実に高速で行うことができるようになり、また、第２搬送ユニットに保持される被処理基板はその上方が開放されることとなるので第２搬送ユニットと第１搬送ユニットとの間の被処理基板の受け渡しを確実に行うことができるようになる。

また、本発明の基板処理装置および基板処理方法においては、前記基板処理容器の前記チャンバーに供給される処理流体はオゾンと水蒸気の混合ガスであることが好ましい。このような基板処理装置および基板処理方法によれば、被処理基板に付着したレジスト膜を水溶性に変質させ、その後に水洗を行うことによりレジスト膜を被処理基板から除去するような処理を行うことができるようになる。そして、オゾンガスは腐食性ガスであるが、このような腐食性ガスをチャンバーに供給した場合であっても問題なく一連の処理を行うことができるようになる。

本発明の基板処理装置および基板処理方法によれば、被処理基板が処理されるべき基板処理容器のチャンバーの容積を小さくすることができ、また、基板処理容器の壁体等を貫通する器具を設ける必要がないのでこの器具をシールするためのシール部材がチャンバー内の処理流体により腐食するといった事態が生ずることなく、更に接触式の第２搬送ユニットを用いることで高速搬送が可能となり、被処理基板の搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる。

以下、図面を参照しながら本発明の一の実施の形態について説明する。図１乃至図１０は、本発明による基板処理装置の一の実施の形態を示す図である。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一の実施の形態における基板処理装置の全体構成を説明する。ここで、図１は、本発明の一の実施の形態における基板処理装置の概略平面図であり、図２は、図１の基板処理装置のＡ−Ａ矢視による概略側面図である。

基板処理装置１は、レジストが塗布されたウエハＷに対してレジスト水溶化処理を施すためのものである。具体的には、この基板処理装置１において、オゾン（Ｏ_３）および水蒸気（純水の蒸気）の混合気体を用いることにより、ウエハＷの表面に塗布されているレジストを水溶化させる処理が行われる。

基板処理装置１は、処理ステーション２と、搬送ステーション３と、キャリアステーション４と、ケミカルステーション５とを備えている。キャリアステーション４には、ウエハＷが収容されたキャリアＣが他のシステム等から搬入され、また、基板処理装置１において所定の処理が施されたウエハＷを収容したキャリアＣが、キャリアステーション４から次の処理を行う他のシステムへ搬出されるようになっている。処理ステーション２は、レジスト水溶化処理、ならびにその後のレジスト除去処理および水洗／乾燥処理等をウエハＷに施すための複数の処理ユニットを有している。搬送ステーション３には、処理ステーション２とキャリアステーション４との間でウエハＷの搬送を行う装置が設けられている。ケミカルステーション５では、処理ステーション２で使用される薬液やガス等の生成および貯留が行われる。

ウエハＷは、キャリアＣ内に略水平姿勢で鉛直方向（Ｚ方向）に一定の間隔で収容されている。ウエハＷは、キャリアＣの一側面に形成された開口を介してキャリアＣに搬出入され、当該開口は着脱自在の蓋体１０ａ（図１には図示せず。図２に蓋体１０ａが取り外された状態を示す）によって開閉される。

図１に示すように、キャリアステーション４は、図中Ｙ方向に沿って３箇所にキャリアＣを載置できる載置台６を有している。キャリアＣは蓋体が設けられた側面がキャリアステーション４と搬送ステーション３との間の境界壁８ａを向くようにして載置台６に載置される。境界壁８ａのキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓９ａが形成されており、各窓９ａの搬送ステーション３側には窓９ａを開閉するシャッタ１０が設けられている。シャッタ１０にはキャリアＣの蓋体１０ａを把持する把持手段（図示せず）が付設されている。把持手段は、図２に示すように、キャリアＣから蓋体１０ａを取り外して、搬送ステーション３内に退避させる。

搬送ステーション３に設けられたウエハ搬送装置７はウエハＷを保持するウエハ搬送ピック７ａを有している。ウエハ搬送装置７は搬送ステーション３の床上にＹ方向に延在するガイド１１（図２参照）に沿ってＹ方向に移動可能である。ウエハ搬送ピック７ａは、水平方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向に昇降可能であり、かつ、Ｘ−Ｙ平面内で回転自在（θ回転）である。

シャッタ１０を開いてキャリアＣの内部と搬送ステーション３とが窓９ａを介して連通したとき、ウエハ搬送ピック７ａは、載置台６に載置された全てのキャリアＣ内のウエハＷにアクセス可能であり、キャリアＣ内の任意の高さ位置にあるウエハＷをキャリアＣから搬出することができ、また逆に、キャリアＣの任意の位置にウエハＷを搬入することができる。

処理ステーション２は、搬送ステーション３側に２台のウエハ載置ユニット（ＴＲＳ）１３ａ、１３ｂを有している。ウエハ載置ユニット１３ｂは、搬送ステーション３から処理ステーション２に未処理のウエハＷが搬入されるときに、当該未処理のウエハＷを一時的に保管する。ウエハ載置ユニット１３ａは、処理ステーション２から搬送ステーション３に処理済みのウエハＷが戻されるときに、当該処理済みのウエハＷを一時的に保管する。処理ステーション２内でフィルターファンユニット（ＦＦＵ）１８から清浄な空気がダウンフローされるため、処理済みのウエハＷを上段のウエハ載置ユニット１３ａに載置することにより、当該処理済みのウエハＷの汚染が抑制される。

搬送ステーション３と処理ステーション２との間の境界壁８ｂにおけるウエハ載置ユニット１３ａ、１３ｂに位置に、窓９ｂが設けられている。ウエハ搬送ピック７ａは、窓９ｂを介してウエハ載置ユニット１３ａ、１３ｂにアクセス可能である。従って、ウエハ搬送ピック７ａは、キャリアＣとウエハ載置ユニット１３ａ、１３ｂとの間でウエハＷを搬送することができる。

処理ステーション２には、ウエハＷに形成されているレジスト膜を水溶性に変質させる処理を行う８台のレジスト水溶化処理ユニット（ＶＯＳ）１５ａが２列４段で基板処理装置１の背面側に配置されている。更に処理ステーション２には、レジスト水溶化処理ユニット１５ａにより水溶化されたレジスト膜をウエハＷから除去し、当該ウエハＷを清浄な状態に洗浄し、そして当該ウエハＷを乾燥させるような一連の処理を行う４台の洗浄処理ユニット（ＣＬＮ）１２ａが２列２段で基板処理装置１の正面側に配置されている。処理ステーション２の略中央部には、処理ステーション２内においてウエハＷを搬送する主ウエハ搬送ユニット１４が設けられている。

主ウエハ搬送ユニット１４は、ウエハＷを搬送するウエハ搬送アーム１４ａを有している。主ウエハ搬送ユニット１４の本体はＺ軸周りに回転自在である。ウエハ搬送アーム１４ａは水平方向に進退自在であり、かつＺ方向に昇降自在である。ウエハ搬送ユニット１４は、処理ステーション２に設けられた各ユニットにアクセス可能であり、これら各ユニット間でウエハＷを搬送することができる。この主ウエハ搬送ユニット１４の構成の詳細については後述する。

複数のレジスト水溶化処理ユニット１５ａは、境界壁２２ｂに関して略対称な構造を有している。後に詳細に説明するように、レジスト水溶化処理ユニット１５ａは、ウエハＷを水平姿勢で収容する密閉式のウエハ処理容器３０（図１、図２では図示せず）を有している。このウエハ処理容器３０内に水蒸気およびオゾンを含む処理ガスが供給され、これによりウエハＷの表面に形成されているレジスト膜がウエハＷから容易に除去できるように変質する。

洗浄処理ユニット１２ａは、ウエハＷを保持して回転するスピンチャックと、スピンチャックを囲むカップと、スピンチャックに保持されたウエハＷの表面に洗浄液（純水、有機溶剤）を噴射する洗浄液噴射ノズルと、ウエハＷの表面に乾燥ガスを噴射するガス噴射ノズルと、を有している。このような洗浄処理ユニットは公知であり、ここでは詳細な説明は行わない。

ケミカルステーション５には、水蒸気とオゾンを含む処理ガスを生成してレジスト水溶化処理ユニット１５ａに供給する処理ガス供給装置１６と、洗浄処理ユニット１２ａで使用する洗浄液を貯蔵するとともにそこから送液する洗浄液供給装置１７と、が設けられている。

次に、レジスト水溶化処理ユニット１５ａの構成について図３乃至図５を用いて詳細に説明する。図３および図４は、レジスト水溶化処理ユニット１５ａの概略縦断面図であり、図５は、ウエハ処理容器３０、主ウエハ搬送ユニット１４および後述する非接触式ウエハチャック４０の上面図である。レジスト水溶化処理ユニット１５ａは、箱体（図示せず）の内部にウエハＷを収容する密閉式のウエハ処理容器３０が配置された構成となっている。このウエハ処理容器３０は、ウエハＷが収容されるチャンバー３０ａを内部に有し、処理ガス供給装置１６により生成された処理ガスをこのチャンバー３０ａに供給することによりチャンバー３０ａに収容されたウエハＷの処理を行うようになっている。

ウエハ処理容器３０は、容器本体３１ａと、容器本体３１ａの上面を覆う蓋体３１ｂから構成されている。蓋体３１ｂは前記箱体を構成するフレームまたは上壁（図示せず）に固定されたエアシリンダ等の昇降機構３２によって昇降自在である。図３は蓋体３１ｂを容器本体３１ａの上方に離間させた状態を示しており、図４は蓋体３１ｂを容器本体３１ａに密接させた状態を示している。

容器本体３１ａの周縁部３４ｃの上面にはＯリング３３が配置されている。蓋体３１ｂの周縁部３５ｃの下面は略平坦な面となっている。蓋体３１ｂを降下させると、Ｏリング３３が圧縮されて、蓋体３１ｂの周縁部３５ｃの下面と容器本体３１ａの周縁部３４ｃの上面との間がシールされる。このようにして、図４に示すような蓋体３１ｂを容器本体３１ａに密接させた状態において、容器本体３１ａと蓋体３１ｂとの間にチャンバー３０ａ（ウエハ処理室）が密閉状態で形成される。

容器本体３１ａの周縁部３４ｃには、チャンバー３０ａに水蒸気およびオゾンを含む処理ガスを供給するための供給口３６ａと、チャンバー３０ａでの処理に供された処理ガスを排出するための排出口３６ｂが設けられている。供給口３６ａからは、チャンバー３０ａへの処理ガスの供給の前後においてチャンバー３０ａをパージするために使用される各種のガス、例えば窒素ガスを供給することもできる。

容器本体３１ａの中央には、円盤の形状のステージ３４ａが設けられている。ステージ３４ａと周縁部３４ｃとの間には円環状の溝３４ｂが形成されている。ステージ３４ａ上には、ウエハＷを支持するための支持ピン（具体的には、例えばプロキシミティピン）３８が複数（例えば４つ）設けられている。各支持ピン３８は、ウエハＷの周縁部を下方から支持するようになっている。なお、このような支持ピン３８は省略可能となっており、ステージ３４ａ上にウエハＷを直接載置するようにしてもよい。

容器本体３１ａのステージ３４ａにはウエハＷを加熱するヒータ３９ａが埋設されている。処理中にはウエハＷは支持ピン３８によりステージ３４ａに近接した状態で保持されるため、ウエハＷの昇温を短時間で行うことができる。また、ウエハＷの温度分布の均一性もまた高められる。従って、スループットを向上させながら、処理品質を高めることができる。蓋体３１ｂにもヒータ３９ｂが設けられている。ヒータ３９ｂを設けることにより、ウエハＷの昇温をより速く均一に行うことができる。

図１および図５に示すように、ウエハ処理容器３０の近傍には非接触式ウエハチャック（ベルヌーイチャック）４０が設置されている。本実施形態においては、複数の非接触式ウエハチャック４０が境界壁２２ｂに関して対象な構造を有している。この非接触式ウエハチャック４０は、主ウエハ搬送ユニット１４のウエハ搬送アーム１４ａからウエハＷを受け取って当該ウエハＷを支持ピン３８に受け渡すとともに、支持ピン３８に載置されたウエハＷを取り出して主ウエハ搬送ユニット１４のウエハ搬送アーム１４ａに受け渡すようになっている。以下、非接触式ウエハチャック４０の構成の詳細について図３、図５および図６を用いて説明する。

図３および図５に示すように、非接触式ウエハチャック４０は、保持されるべきウエハＷの上面に対向する円盤形状の平板４１と、この平板４１の上面を支持する支持アーム４２とを有している。具体的には、支持アーム４２の先端に平板４１の上面が取り付けられており、支持アーム４２の基端は回転支持部４３に取り付けられている。また、図９等に詳細に示すように、回転支持部４３は、鉛直方向に延びる支柱部材４５に取り付けられており、当該回転支持部４３は支柱部材４５に沿って鉛直方向に移動自在となっているとともに支柱部材４５を中心として回転自在となっている。このことにより、図５に示すように支持アーム４２は支柱部材４５を中心として揺動自在となっている。支持アーム４２が支柱部材４５を中心として揺動することにより、この支持アーム４２の先端に取り付けられた平板４１が、図５の実線に示すようなウエハ処理容器３０の容器本体３１ａの真上の位置と、図５の二点鎖線に示すようなウエハ処理容器３０から退避した位置との間で往復移動を行うようになっている。

図６等に示すように、円盤形状の平板４１の中央部には、当該平板４１の下方に向かってガスを噴出するためのガス搬送路４１ａが内部に設けられている。また、支持アーム４２の内部にも、一端が平板４１のガス搬送路４１ａに連通するとともに他端が回転支持部４３まで延びるようなガス搬送路４２ａが設けられている。そして、回転支持部４３には、支持アーム４２のガス搬送路４２ａに高温（例えば約５０度）の窒素ガスを供給するようなガス供給源（図示せず）が接続されている。ガス搬送路４１ａ、４２ａおよびガス供給源により、平板４１の中央部から保持されるべきウエハＷに向かって窒素ガスを噴出するためのガス噴出部が構成されている。そして、このようなガス噴出部によって平板４１の下面の中央部からウエハＷの上面に窒素ガスを噴出することにより、ベルヌーイ効果を利用してウエハＷの上面に接触することなく当該ウエハＷを上方から保持することができるようになる。なお、ベルヌーイ効果とは、前述のように、ガス等の流体が流れることにより、その流線上で静圧が低下し、大気圧との差である負圧によって物が引きつけられることをいう。このようなベルヌーイの効果を利用した非接触式ウエハチャック４０を用いることにより、当該非接触式ウエハチャック４０は、確実に、ウエハＷの上面に接触することなくこのウエハＷを上方から保持することができるようになる。

図６等に示すように、円盤形状の平板４１の周縁部には、非接触式ウエハチャック４０により保持されたウエハＷの周縁部をガイドするガイド部材４４が設けられている。このガイド部材４４は平板４１の下面から更に下方に突出しており、保持されたウエハＷの周縁部に接触すべき箇所において凹形状に湾曲している。このようなガイド部材４４が設けられていることにより、ベルヌーイ効果によって平板４１に引きつけられたウエハＷが水平方向に移動してしまうことを防止することができる。

また、図６に示すように、平板４１の中心部には凹形状の窪み４１ｂが形成されている。このような窪み４１ｂが形成されていることにより、平板４１のガス搬送路４１ａから下方に窒素ガスが噴出されたときにこの窪み４１ｂに負圧が発生し、ウエハＷを平板４１に引きつける力を増加させることができる。

ここで、主ウエハ搬送ユニット１４とウエハ処理容器３０との間でウエハＷの受け渡しを行う非接触式ウエハチャック４０としては、図５、図６等に示すような円盤形状の平板４１を有するものに限定されることはない。非接触式ウエハチャックの他の態様として、図７に示すように、略長方形の平板５１と、この平板５１を直線状に往復移動するよう案内する案内レール５２と、案内レール５２に沿って平板５１を往復移動させる往復移動用駆動部５５と、案内レール５２および往復移動用駆動部５５を一体的に昇降方向（図７の紙面に対して垂直な方向）に沿って昇降させる昇降用駆動部５６とを有するような非接触式ウエハチャック５０を用いることができる。図７は、本実施の形態における非接触式ウエハチャックの他の構成を示す上面図である。

略長方形の平板５１の中央部には、当該平板５１の下方に向かってガスを噴出するようなガス搬送路５１ａが内部に設けられており、このガス搬送路５１ａにはガス供給源（図示せず）が連通している。ガス供給源から窒素ガスをガス搬送路５１ａに供給することによって平板５１の下面の中央部からウエハＷの上面に窒素ガスを噴出するようになっている。このことにより、図７に示すような非接触式ウエハチャック５０はベルヌーイ効果を利用してウエハＷの上面に接触することなく当該ウエハＷを上方から保持することができるようになっている。

略長方形の平板５１が往復移動用駆動部５５に駆動されることによって案内レール５２に沿って往復移動を行うことにより、この平板５１はウエハ処理容器３０の容器本体３１ａの真上の位置と、ウエハ処理容器３０から退避した位置との間で往復移動を行うようになる。また、案内レール５２および往復移動用駆動部５５も昇降用駆動部５６によって一体的に昇降方向（図７の紙面に対して垂直な方向）に移動自在となっている。さらに、図７に示すように、平板５１の下面には、非接触式ウエハチャック５０により保持されたウエハＷの周縁部をガイドするガイド部材５４が設けられている。このガイド部材５４は平板５１の下面から更に下方に突出している。このようなガイド部材５４が設けられていることにより、ベルヌーイ効果によって平板５１に引きつけられたウエハＷが水平方向に移動してしまうことを防止することができる。

主ウエハ搬送ユニット１４の構成の詳細について図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、主ウエハ搬送ユニット１４を示す斜視図であり、図８Ｂは、図８ＡのＢ−Ｂ矢視による断面図である。

主ウエハ搬送ユニット１４は、Ｘ方向に移動可能なフォーク支持体１４ｂと、フォーク支持体１４ｂに移動可能に支持された一対のフォーク１４ａ、１４ａとを有している。フォーク支持体１４ｂは、Ｘ方向に延びるレール１４ｃ上を走行する基体部材１４ｄと、この基体部材１４ｄの上面に設けられ、Ｚ方向（鉛直方向）に伸縮することができる垂直移動機構１４ｅと、垂直移動機構１４ｅの上部に設けられた基台１４ｆとを有している。

図８Ａに示すように、基台１４ｆは上面視において長方形状を有しており、その台面がＸＹ平面（水平面）に平行となるようにして垂直移動機構１４ｅ上に支持されている。また、図８Ａに示すように、垂直移動機構１４ｅは、ＸＹ平面（水平面）に直交する軸を中心として、基体部材１４ｄに対してθ方向に回転することができるようになっている。すなわち、基台１４ｆは、Ｙ方向、Ｚ方向に移動することができるとともに、θ方向に移動することができるよう構成されている。これにより、フォーク１４ａがウエハ載置ユニット１３ａまたはレジスト水溶化処理ユニット１５ａに対面するよう、フォーク支持体１４ｂが移動（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向への移動およびθ方向への回転）することができる。

また、ウエハＷを支持するフォーク１４ａは基台１４ｆによって支持されている。図８Ａに示すように、各フォーク１４ａは、略平板状からなるフォーク本体１４ｇと、フォーク本体１４ｇの基端部に固定された水平移動機構１４ｈとを有している。水平移動機構１４ｈは、基台１４ｆの長手方向に沿って基台１４ｆに対して相対移動可能となっている。これにより、ウエハＷを支持するフォーク１４ａがフォーク支持体１４ｂに対して移動可能となっている。

図８Ａに示すように、各フォーク本体１４ｇは、略Ｕ字形状の先端部と、水平移動機構１４ｈに連結される基端部とを有している。この略Ｕ字形状の先端部によりウエハＷを保持するようになっている。

また、図８Ｂに示すように、各フォーク１４ａには、ウエハＷの端縁の保持および位置決めを行うための例えば３つの支持部材１４ｉが取り付けられている。

次に、図１乃至図６に示すような構成からなる基板処理装置１の動作について、とりわけレジスト水溶化処理ユニット１５ａにおいてレジストが塗布されたウエハＷに対してレジスト水溶化処理を施す動作について図９および図１０を用いて説明する。

最初に、エッチング処理済みのウエハＷが収容されたキャリアＣが、オペレータによって、または自動搬送装置によって載置台６に載置される。当該ウエハＷには、エッチング処理において、エッチングマスクとして用いられたレジスト膜が付着している。次いで、シャッタ１０が下降し窓９ａが開かれ、更にキャリアＣから蓋体１０ａが取り外される。続いてウエハ搬送ピック７ａによって、キャリアＣの所定位置にある１枚のウエハＷがウエハ載置ユニット１３ｂへ搬送される。

次に、主ウエハ搬送ユニット１４のウエハ搬送アーム１４ａが、ウエハ載置ユニット１３ｂに載置されたウエハＷを、レジスト水溶化処理ユニット１５ａに搬入する。レジスト水溶化処理ユニット１５ａへのウエハＷの搬入は次のようにして行われる。まず、図９（ａ）に示すように、ウエハ処理容器３０の蓋体３１ｂを容器本体３１ａから分離させ、容器本体３１ａの上方に退避させる。その後に、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａを、容器本体３１ａと蓋体３１ｂとの間の領域に進入させる。同時に、非接触式ウエハチャック４０の支持アーム４２を、支柱部材４５を中心として回転させることにより、平板４１を容器本体３１ａの上方の位置に移動させる。この際に、支柱部材４５に沿って回転支持部４３を鉛直方向に移動させることにより、図９（ｂ）に示すようにウエハ搬送アーム１４ａ上にあるウエハＷの真上に平板４１が位置するようにする。次に、図９（ｂ）に示すような状態において、ガス供給源からガス搬送路４１ａ、４２ａに窒素ガスを供給することにより、平板４１の底面の中央部からガスを下方に噴出させる。このことにより、ベルヌーイの効果によってウエハ搬送アーム１４ａ上にあるウエハＷが平板４１の下面に引きつけられる（図９（ｃ）参照）。その後、ウエハ搬送アーム１４ａを、容器本体３１ａと蓋体３１ｂとの間の領域から退避させる。

ウエハ搬送アーム１４ａがウエハ処理容器３０から退避した後、図９（ｄ）に示すように支柱部材４５に沿って回転支持部４３を降下させ、このことにより平板４１を降下させる。そして、平板４１の下面に引きつけられたウエハＷが各支持ピン３８に近接した状態で、ガス供給部からの窒素ガスの供給を停止させる。そうすると、ウエハＷが平板４１から離間し、このウエハＷは各支持ピン３８上に載置されることとなる。このようにして、非接触式ウエハチャック４０からウエハ処理容器３０へのウエハＷの受け渡しが完了する。その後、回転支持部４３を上昇させ、図９（ｅ）に示すように非接触式ウエハチャック４０をウエハ処理容器３０から退避させる。

非接触式ウエハチャック４０をウエハ処理容器３０から退避させた後に、昇降機構３２によって蓋体３１ｂを降下させ、この蓋体３１ｂを容器本体３１ａに密着させる（図９（ｆ）参照）。このことにより、ウエハ処理容器３０内のチャンバー３０ａを密閉状態とする。そして、容器本体３１ａと蓋体３１ｂのヒータ３９ａ、３９ｂによりチャンバー３０ａ内を昇温する。

その後、供給口３６ａからオゾンガスをチャンバー３０ａ内に供給し、ウエハ処理容器３０の内部を所定の陽圧となるようにする。その後、オゾンガスにさらに水蒸気を混合した混合処理流体（すなわち処理ガス）を、チャンバー３０ａ内に供給する。この処理ガスによってウエハＷに形成されているレジスト膜は、酸化されて水溶性へと変質する。この処理中、チャンバー３０ａ内が所定の陽圧に維持されるように、供給口３６ａからのチャンバー３０ａへの処理ガスの供給流量と排出口３６ｂからの処理ガスの排気流量が適宜調整される。これにより、レジスト膜の水溶化に要する時間を短縮し、スループットを向上させることができる。

レジストの水溶化処理が終了したら、処理ガスの供給を停止する。続いて供給口３６ａからチャンバー３０ａ内に窒素ガスを供給して、チャンバー３０ａ内を窒素ガスでパージする。窒素ガスによるパージ処理が終了した状態において、ウエハ処理容器３０の内圧が外気圧と同じになっていることを確認する。これは、ウエハ処理容器３０の内部圧力が大気圧よりも高い状態でウエハ処理容器３０を開くと、ウエハ処理容器３０が損傷するおそれがあるからである。

ウエハ処理容器３０の内圧確認後に、図１０（ａ）に示すように昇降機構３２によって蓋体３１ｂを上昇させる。その後、図１０（ｂ）に示すように蓋体３１ｂが容器本体３１ａから上方に離間したような状態において、非接触式ウエハチャック４０の平板４１を、支持ピン３８により支持されたウエハＷの真上に移動させる（図１０（ｃ）参照）。そして、図１０（ｃ）に示すように支持ピン３８上にあるウエハＷの真上に平板４１が位置するような状態において、ガス供給源からガス搬送路４１ａ、４２ａに窒素ガスを供給することにより、平板４１の底面の中央部からガスを下方に噴出させる。このことにより、ベルヌーイの効果によって支持ピン３８上にあるウエハＷが平板４１の下面に引きつけられる。その後、支柱部材４５に沿って回転支持部４３を上昇させることにより、平板４１を上方に移動させる。そして、ウエハ搬送アーム１４ａを、容器本体３１ａと蓋体３１ｂとの間の領域に進入させ、図１０（ｄ）に示すように、このウエハ搬送アーム１４ａを、平板４１に引きつけられたウエハＷの真下に位置させる。

続いて、平板４１の下面に引きつけられたウエハＷがウエハ搬送アーム１４ａに近接した状態で、ガス供給部からの窒素ガスの供給を停止させる。そうすると、ウエハＷが平板４１から離間し、ウエハ搬送アーム１４ａに移し換えられることとなる（図１０（ｅ）参照）。このようにして、非接触式ウエハチャック４０から主ウエハ搬送ユニット１４へのウエハＷの受け渡しが完了する。その後、図１０（ｆ）に示すように非接触式ウエハチャック４０をウエハ処理容器３０から退避させるとともに、ウエハＷを保持したウエハ搬送アーム１４ａもウエハ処理容器３０から退避させる。このようにして、レジスト水溶化処理ユニット１５ａにおける一連の処理が終了する。

レジスト水溶化処理ユニット１５ａにおける処理においては、レジストは水溶性へと変質するが、この水溶化したレジストはウエハＷから除去されない。このため、ウエハＷは、複数の洗浄処理ユニット１２ａのいずれかに搬入され、水溶化したレジストの除去処理が洗浄液を用いて行われる。

続いて、洗浄処理ユニット１２ａにおいて洗浄されたウエハＷは回転乾燥される。

以上のように本実施の形態の基板処理装置１によれば、ウエハＷをウエハ処理容器３０に接近させたりこのウエハ処理容器３０から離間させたりするような搬送においては、ウエハＷに接触するような接触式の主ウエハ搬送ユニット１４を用いることで高速での搬送を可能にし、ウエハ処理容器３０の近傍において、ウエハ処理容器３０のチャンバー３０ａにウエハＷを収容させたりこのチャンバー３０ａからウエハＷを取り出したりする際には、ウエハＷの上面に接触することなくこのウエハＷを上方から保持できる非接触式ウエハチャック４０を用いている。このように、非接触式ウエハチャック４０によってチャンバー３０ａに対してウエハＷを出し入れしているので、チャンバー３０ａ内に設置される、ウエハＷを支持するための支持ピン３８を短いものとしたり当該支持ピン３８を省略したりすることができるようになり、チャンバー３０ａの容積を小さなものとすることができる。また、チャンバー３０ａに収容されるウエハＷを昇降させるための器具を、ウエハ処理容器３０の壁体を貫通するよう設ける必要がなく、この器具をシールするためのシール部材がチャンバー３０ａ内の処理流体により腐食するといった事態が生ずることもない。さらに、ウエハＷをウエハ処理容器３０に接近させたりこのウエハ処理容器３０から離間させたりするような搬送においては、接触式の主ウエハ搬送ユニット１４を用いることで高速搬送を可能にし、ウエハＷの搬送にかかる時間が長くなってしまうことを防止できる。

なお、本実施の形態による基板処理装置は、上記の態様に限定されるものではなく、様々の変更を加えることができる。例えば、上述の実施の形態においては各ウエハ処理容器３０に対応してそれぞれ非接触式ウエハチャック４０が設けられているような例について説明を行ったが、２つのウエハ処理容器３０に対して１つの非接触式ウエハチャック４０を設置し、この１つの非接触式ウエハチャック４０が２つのウエハ処理容器３０に対して交互に使用されるようになっていてもよい。

また、非接触式ウエハチャック４０の平板４１は、図５に示すような円盤形状のもの、あるいは図７に示すような長方形のものに限定されることはなく、様々な形状のものとすることができる。

本発明の一の実施の形態における基板処理装置の概略平面図である。 図１の基板処理装置のＡ−Ａ矢視による概略側面図である。 図１の基板処理装置におけるレジスト水溶化処理ユニットの概略縦断面図であって、ウエハ処理容器の蓋体が上昇位置にある状態を示す図である。 図１の基板処理装置におけるレジスト水溶化処理ユニットの概略縦断面図であって、ウエハ処理容器の蓋体が下降位置にある状態を示す図である。 図１の基板処理装置におけるウエハ処理容器、主ウエハ搬送ユニットおよび非接触式ウエハチャックの上面図である。 図１の基板処理装置における非接触式ウエハチャックの拡大縦断面図である。 本発明の実施の形態における非接触式ウエハチャックの他の構成を示す上面図である。 図１の基板処理装置における主ウエハ搬送ユニットを示す斜視図である。 図８ＡのＢ−Ｂ矢視による断面図である。 主ウエハ搬送ユニットのウエハ搬送アームに保持されたウエハをウエハ処理容器に受け渡す際の一連の動作を順次示す説明図である。 ウエハ処理容器に収容されたウエハを主ウエハ搬送ユニットのウエハ搬送アームに移し換えてこのウエハ処理容器から退避させる際の一連の動作を順次示す説明図である。 従来の基板処理装置における他のウエハ処理容器の概略断面図である。

符号の説明

１ 基板処理装置
２ 処理ステーション
３ 搬送ステーション
４ キャリアステーション
５ ケミカルステーション
６ 載置台
７ ウエハ搬送装置
７ａ ウエハ搬送ピック
８ａ、８ｂ 境界壁
９ａ、９ｂ 窓
１０ シャッタ
１０ａ 蓋体
１１ ガイド
１２ａ 洗浄処理ユニット
１３ａ、１３ｂ ウエハ載置ユニット
１４ 主ウエハ搬送ユニット
１４ａ ウエハ搬送アーム
１４ｂ フォーク支持部
１４ｃ レール
１４ｄ 基体部材
１４ｅ 垂直移動機構
１４ｆ 基台
１４ｇ フォーク本体
１４ｈ 水平移動機構
１４ｉ 支持部材
１５ａ レジスト水溶化処理ユニット
１６ 処理ガス供給装置
１７ 洗浄液供給装置
１８ フィルターファンユニット
２２ｂ 境界壁
３０ ウエハ処理容器
３０ａ チャンバー
３１ａ 容器本体
３１ｂ 蓋体
３２ 昇降機構
３３ Ｏリング
３４ａ ステージ
３４ｂ 溝
３４ｃ 周縁部
３５ｃ 周縁部
３６ａ 供給口
３６ｂ 排出口
３８ 支持ピン
３９ａ、３９ｂ ヒータ
４０ 非接触式ウエハチャック
４１ 平板
４１ａ ガス搬送路
４１ｂ 窪み
４２ 支持アーム
４２ａ ガス搬送路
４３ 回転支持部
４４ ガイド部材
４５ 支柱部材
５０ 非接触式ウエハチャック
５１ 平板
５１ａ ガス搬送路
５２ 案内レール
５４ ガイド部材
８０ ウエハ処理容器
８０ａ チャンバー
８１ 容器本体
８２ 蓋体
８３ ステージ
８３ａ 支持ピン
８４ 供給口
８５ 排出口
８６ａ、８６ｂ ヒータ
８７ ピン昇降シリンダ

Claims (10)

1. 被処理基板が収容されるチャンバーを内部に有し、このチャンバーに処理流体を供給することにより前記チャンバーに収容された被処理基板の処理を行う基板処理容器と、
   被処理基板の上面に接触することなく当該被処理基板を上方から保持し、前記基板処理容器に対して被処理基板の受け渡しを行う非接触式の第１搬送ユニットと、
   被処理基板に接触することにより当該被処理基板を保持し、前記第１搬送ユニットへの被処理基板の受け渡しおよび前記第１搬送ユニットからの被処理基板の受け取りを行う接触式の第２搬送ユニットと、
   を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第１搬送ユニットは、保持されるべき被処理基板の上面に対向する平板と、前記平板から保持されるべき被処理基板に向かってガスを噴出するガス噴出部と、を有し、当該第１搬送ユニットは、前記ガス噴出部から被処理基板の上面にガスを噴出することによりベルヌーイ効果を利用して被処理基板の上面に接触することなく当該被処理基板を上方から保持するようになっていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記第１搬送ユニットのガス噴出部から噴出されるガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記第２搬送ユニットは、被処理基板を下方から保持する搬送アームを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記基板処理容器の前記チャンバーに供給される処理流体はオゾンと水蒸気の混合ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 接触式の第２搬送ユニットによって被処理基板に接触することにより当該被処理基板を保持させ、この被処理基板を非接触式の第１搬送ユニットまで搬送する工程と、
   前記第２搬送ユニットにより搬送された被処理基板を、前記第１搬送ユニットによりその上面に接触することなく上方から保持させ、第２搬送ユニットから第１搬送ユニットへの被処理基板の受け渡しを行う工程と、
   被処理基板を保持した前記第１搬送ユニットを基板処理容器の基板保持位置まで移動させることにより被処理基板を基板保持位置に載置する工程と、
   前記基板保持容器内に処理流体を供給することにより当該基板保持容器に収容された被処理基板の処理を行う工程と、
   前記基板保持容器に収容され処理流体により処理が行われた被処理基板を、前記第１搬送ユニットによりその上面に接触することなく上方から保持させ、その後前記第１搬送ユニットを移動させる工程と、
   前記第１搬送ユニットに保持された被処理基板を前記第２搬送ユニットに受け渡し、当該第２搬送ユニットにより被処理基板の搬送を行う工程と、
   を備えたことを特徴とする基板処理方法。
7. 前記第１搬送ユニットは、保持されるべき被処理基板の上面に対向する平板と、前記平板から保持されるべき被処理基板に向かってガスを噴出するガス噴出部と、を有し、当該第１搬送ユニットは、前記ガス噴出部から被処理基板の上面にガスを噴出することによりベルヌーイ効果を利用して被処理基板の上面に接触することなく当該被処理基板を上方から保持するようになっていることを特徴とする請求項６記載の基板処理方法。
8. 前記第１搬送ユニットのガス噴出部から噴出されるガスは窒素ガスであることを特徴とする請求項６または７記載の基板処理方法。
9. 前記第２搬送ユニットは、被処理基板を下方から保持する搬送アームを有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記基板処理容器の前記チャンバーに供給される処理流体はオゾンと水蒸気の混合ガスであることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の基板処理方法。

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