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

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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)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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