JP2010199355A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板処理装置のスループットを向上させるために装置内の処理ユニット搭載数を増やした場合においても、装置全体のフットプリントを増大させない。
【解決手段】基板に所定の処理を施す液処理ユニットと熱処理ユニット41に対して、搬送手段によって前記基板を搬送する塗布現像処理システム1において、前記液処理ユニットに対しては、搬送手段により前記基板が水平状態で搬入、搬出され、熱処理ユニット41に対しては、搬送手段により基板が搬入出口40から垂直状態で搬入、搬出される。熱処理ユニット41の幅dを高さhよりも小さくして縦型ユニットとして縦置きすることができる。
【選択図】図3

Description

本発明は、基板に液処理を行う液処理ユニットと、基板を加熱または冷却処理する熱処理ユニットとを含んだ基板処理装置及び基板処理方法に関する。
例えば半導体デバイスの製造やLCD基板(液晶ディスプレイ用ガラス基板)におけるフォトリソグラフィー工程では、例えば半導体ウエハやLCD基板等の基板上にレジスト液を塗布してレジスト膜を形成するレジスト塗布処理、レジスト膜を所定のパターンに露光する露光処理、露光されたレジスト膜を現像する現像処理などが順次行われ、基板上に所定のレジストパターンが形成される。
このような処理は、一般にレジスト液の塗布や現像を行う塗布、現像装置に、露光装置を接続したレジストパターン形成装置を用いて行われ、例えば特許文献1に示す構成が知られている。この装置では、例えば図12に示すように多数枚のウエハWを収納したキャリア200がキャリアブロックPS1のキャリアステージ210に搬入され、キャリア200内のウエハWはトランスファーアームPCにより処理ブロックPS2に搬入される。そして処理ブロックPS2内の塗布ユニット320に搬送されて、レジスト液が塗布され、次いでインターフェイスブロックPS3を介して露光装置S4に搬送される。露光処理後のウエハは、再び処理ブロックPS2に戻されて現像ユニット(図示せず)にて現像処理が行われ、元のキャリア200内に戻されるようになっている。同図中冷却ユニット(COL310)や加熱ユニット(CHP310、320)は、塗布ユニット320や現像ユニットの処理の前後にウエハに対して所定の加熱処理や冷却処理を行うためのユニットであり、多段に積層されている。
ここでウエハWは処理ブロックPS2に設けられたメインアームPA1により、塗布ユニット320、現像処理ユニット(図示せず)、冷却ユニット(COL310)、加熱ユニット(CHP310、320)等の処理ブロックPS2内においてウエハWが置かれるモジュール間を搬送される。この際、ウエハWは上記の処理を施されるにあたり、処理予定の全てのウエハWについて、予め各々がどのタイミングでどのモジュールに搬送されるかを定めた搬送スケジュールに従って搬送されている。
ところで近年露光装置のスループットが大きくなってきており、これに合わせて塗布、現像装置においても露光装置のスループットに合わせた処理能力が求められている。塗布、現像装置のスループットを高めるためには、メインアームPA1のウエハ搬送スピードを向上させる、メインアームPA1と各モジュール間でのウエハの搬入出のスピードを向上させるということも検討されているが、メインアームPA1の駆動機構の性能に拠るところが大きく、自ずと限界がある。
また処理ブロックPS2内の各モジュールでの処理スピードを向上させるとしても、レジスト、現像液のような処理液本来の性能により処理時間が決まってしまうため、処理液自体の性能向上を待つ他はない。
そこで塗布、現像装置のスループットを高めるためには、処理ブロック内に配置するユニットの数を多くするということが考えられるが、これは同時に処理ブロックが大型化し、塗布、現像装置のクリーンルーム内における占有面積(フットプリント)が大きくなってしまうという問題がある。
さらに近年においては、特許文献2に記載されているように塗布、現像装置内に基板の検査装置を設けた、いわゆるインラインシステムが採用される例が増えている。レジストパターンが形成された基板に対しては、所定の検査、例えばレジストパターンの線幅、レジストパターンと下地パターンとの重なり具合、及び現像欠陥等の検査が行われ、合格と判定された基板のみが次工程に送られる。
特許文献2のインラインシステムにおいては、図13に示すように基板検査ユニット430をインラインで搭載しているため、図12と比較して、熱処理ユニットの数が減少している。これでは、1つの熱処理ユニットに搬送されるウエハWの数が増え、結果として塗布、現像装置のスループットを低下させてしまうという問題がある。
特開2006−253501号公報 特開2007−287887号公報
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、基板処理装置のスループットを向上させるために装置内の処理ユニット搭載数を増やした場合においても、装置全体のフットプリントが増大しない技術を提供することにある。
本発明の基板処理装置は、基板に所定の処理を施す複数の処理ユニットを備え、搬送手段によって前記基板を各々の処理ユニットに搬送する基板処理装置において、前記複数の処理ユニットは、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理ユニットと基板に加熱又は冷却処理を行う熱処理ユニットとを含み、前記液処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が水平状態で搬入、搬出され、前記熱処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出されることを特徴とする。
上記基板処理装置において、前記熱処理ユニットは、当該熱処理ユニット内に搬入された基板を垂直状態で加熱処理又は冷却処理するものであってもよい。
これらの基板処理装置において前記熱処理ユニットは、前記垂直状態で搬送された基板を受け取り、かつ当該基板に対して加熱処理又は冷却処理を行うユニット本体内の所定の位置に基板を移動する、基板支持手段を備えていてもよい。
前記基板支持手段は、基板側に進退して基板の裏面側に接触可能な複数の支持ピンを有し、これら複数の支持ピンにおける基板との接触部分には、吸着手段が備えられていてもよい。
また、前記基板支持手段は、前記基板の裏面側を収容するトレイを有し、前記トレイはユニット本体に対して出入り可能であり、前記ユニット本体から出た状態の前記トレイに対して前記搬送手段から前記基板が受け渡されてもよい。
また、前記トレイは、受け取った基板を掛止可能な掛止手段を備えていてもよい。
前記基板支持手段は、前記基板の外周部を把持する把持手段を備えていてもよい。
前記液処理ユニットは、基板に塗布液を塗布して基板に塗布膜を形成する塗布処理ユニットまたは前記塗布膜が形成された基板に現像液を供給して現像処理を行う現像処理ユニットであり、前記複数の処理ユニットには、前記塗布処理ユニットまたは前記現像処理ユニットで処理される前または後の基板に対して、所定の検査または測定を行う他のユニットを含み、前記他のユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出される構成であってもよい。
また、本発明の基板処理方法は、基板に所定の処理を施す複数の処理ユニットを備えた基板処理装置内で、搬送手段によって各々の処理ユニットに搬送された前記基板に所定の処理を施す基板処理方法において、前記複数の処理ユニットには、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理ユニットと基板に加熱又は冷却処理を行う熱処理ユニットとを含み、前記液処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が水平状態で搬入、搬出され、前記液処理ユニットでは水平状態の前記基板に対して液処理が行われ、前記熱処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出され、前記熱処理ユニットでは垂直状態の前記基板に対して加熱又は冷却処理が行われることを特徴とする。
本発明によれば、熱処理ユニットに対して基板を垂直状態で搬入出すると共に、熱処理ユニット内において基板を垂直状態で処理するため、熱処理ユニットの床面に対する占有面積を小さくすることができ、基板処理装置のスループットを向上させるために装置内の熱処理ユニット搭載数を増やした場合においても、基板処理装置全体のフットプリントを増大させずに済む。
本発明の実施の形態に係る塗布現像処理システムの水平断面を示す説明図である。 図1の塗布現像処理システムにおけるメインアームの搬送領域から液処理ブロック側をみた説明図である。 図1の塗布現像処理システムにおけるメインアームの搬送領域から非液処理ブロック側をみた説明図である。 図1の塗布現像処理システムにおけるメインアームの一例を示す説明図である。 図1の塗布現像処理システムにおけるメインアームがウエハを搬送する場合のアーム体の向きを示す説明図である。 非液処理ブロックの縦置き、横置きを比較するための説明図である。 非液処理ブロックに設けられた加熱ユニットの説明図である。 加熱ユニットの別の実施形態を示す説明図である。 非液処理ブロックに設けられた加熱冷却ユニットの説明図である。 加熱ユニットの別の実施形態を示す説明図である。 加熱ユニットに設けられた基板外周部把持手段の説明図である。 従来のレジストパターン形成装置の形態を示す平面説明図である。 従来のレジストパターン形成装置の形態を示す平面説明図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかる基板処理装置の例として、基板である半導体ウエハに対してレジスト液の塗布処理及び露光後の現像処理を行う塗布現像処理システム1の概略を示す水平断面を示した平面図であり、図2は、塗布現像処理システム1におけるメインアームの搬送領域から液処理ブロック側をみた説明図であり,図3は,同じくメインアームの搬送領域から非液処理ブロック側をみた説明図である。
塗布現像処理システム1は、基板例えば13枚のウエハWが密閉収納されたキャリア20を搬入出するためのキャリアブロックS1と、複数個例えば8個の非液処理ブロックであるところの、熱処理ブロックG1〜G5、検査測定ブロックG6、及び2個の受け渡しブロックG7、G8及び1個の液処理ブロックG9、を含む処理ブロックS2と、インターフェイスブロックS3とを有し、インターフェイスブロックS3は露光装置S4と接続される。
キャリアブロックS1には、キャリア20を複数個載置可能な載置台21と、この載置台21から見て前方(処理ブロックS2側)の壁面に、各キャリア20ごとに対応して設けられている開閉部22と、各々の開閉部22を介してキャリア20からウエハWを取り出すためのトランスファーアームC1とが設けられている。このトランスファーアームC1は、後述する第1の液処理ユニットH1、第2の液処理ユニットH2に対応する受け渡しステージTRS1と、第3の液処理ユニットH3に対応する受け渡しステージTRS2との間でウエハWの受け渡しを行うように進退自在、昇降自在、鉛直回りに回転自在、かつキャリア20の配列方向に移動自在に構成されている。
キャリアブロックS1の奥側(インターフェイスブロックS3側)には筐体24により周囲を囲まれる処理ブロックS2が接続されている。処理ブロックS2は主に、レジスト液や現像液等の処理液を用いてウエハWに所定の処理を行う第1の液処理ユニットH1〜第4の液処理ユニットH4とで構成された液処理ブロックG9、ウエハWに対する加熱や冷却を行う熱処理ブロックG1〜G5、ウエハWに形成された塗布膜等の測定や検査等を行う検査測定ブロックG6などウエハWに対して処理液等の液体を直接供給することなく所定の処理、測定、検査を行う非液処理ブロックと、主にウエハWの受け渡しを行う、同じく非液処理ブロックである受け渡しブロックG7、G8とで構成されている。液処理ブロックG9は、この例では下方側から順に、現像処理を行うための第1の液処理ユニットH1、同じく現像処理を行うための第2の液処理ユニットH2、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜(以下「下部反射防止膜」という)の形成処理を行うための第3の液処理ユニットH3、レジスト液の塗布処理を行うための第4の液処理ユニットH4が積み重ねられて構成されている。これら第1の液処理ユニットH1〜第4の液処理ユニットH4はキャリアブロックS1側からインターフェイスブロックS3側へ向かって伸びた形態を有している。
続いて第1の液処理ユニットH1〜第4の液処理ユニットH4の構成について説明するが、本実施形態においてこれら第1の液処理ユニットH1〜第4の液処理ユニットH4には共通部分が多く含まれており、略同様のレイアウトで構成されている。そこで第2の液処理ユニットH2を例として図1、図2を参照しながら説明する。第2の液処理ユニットH2は露光後のウエハに現像処理を行うための液処理ユニットとして構成されており、筐体30を備え、筐体30内には複数個、例えば3個の現像部33が配置されている。現像部33はウエハWを保持して回転させるウエハ保持部33aと、このウエハ保持部33aを囲むカップ34などを備えており、図示しない処理液ノズルから現像液がウエハの表面に供給され、現像液の液膜がウエハ上に形成されて現像処理が行われる。その後図示しない洗浄液供給機構からの洗浄液によりウエハ表面の現像液が洗い流され、続いてウエハが回転されて乾燥されることにより現像処理が終了する。なお図中30aはウエハWの搬送口である。また、第1の液処理ユニットH1については、第2の液処理ユニットH2と略同様の構成である。
第3の液処理ユニットH3及び第4の液処理ユニットH4について簡単に説明する。第3の液処理ユニットH3及び第4の液処理ユニットH4も第2の液処理ユニットH2と略同様に構成されており、差異としては液処理ユニットの処理液として現像液の代わりに反射防止膜形成用の処理液、あるいはレジスト膜形成用の処理液(レジスト液)が用いられる点、処理液の塗布の手法が異なる点等が挙げられる。
一方、非液処理ブロックについて説明すると、図1、図3に示すように、この例では、ウエハに対して所定の温度で加熱処理又は冷却処理を行う熱処理ユニット41で構成された熱処理ブロックG1〜G5、ウエハに形成された塗布膜等に対して所定の検査、測定を行う検査測定ユニット42で構成された検査測定ブロックG6がキャリアブロックS1側からインターフェイスブロックS3側に向けて順に並べて配置されている。また、受け渡しブロックG7は、ウエハをキャリアブロックS1と処理ブロック2との間もしくは、後述する複数のメインアーム間で受け渡すための受け渡しステージで構成され、同様に受け渡しブロックG8はウエハWを複数のメインアーム間もしくは、処理ブロックS2とインターフェイスブロックS3との間で受け渡すための受け渡しステージで構成されている。
熱処理ブロックG1〜G5を構成する熱処理ユニット41としては、図3に示したように、例えば露光後のウエハを加熱処理したり、現像処理後のウエハを乾燥させるために加熱処理したりする加熱ユニットHPや、加熱処理の後にウエハを所定温度に調整するための冷却ユニットCOL、ウエハに対して疎水化処理を行う疎水化処理ユニットAD等が採用される。また、ウエハの加熱処理と冷却処理とを連続して実行可能なように加熱処理ユニットと冷却処理ユニットとを隣接して配置し一体的なユニットとした加熱冷却ユニットCHPであってもよい。なお、この実施形態では例えば1つのブロック、例えば図3に示したように、熱処理ブロックG1に各熱処理ユニット41が8段に積層されている。また、各熱処理ユニット41は略直方体形状の筐体でその外形が形成されており、各筐体におけるウエハが搬入出される搬入出口40を有する面41aについていうと、面41aの幅dと、高さhとを比較すると、高さh>幅dとなる長方形である。すなわち、熱処理ユニット41は高さ方向に長いいわゆる縦型のユニットであり、この縦型の熱処理ユニット41が積層配置されて、各熱処理ブロックG1〜G5が構成されている。
検査測定ブロックG6を構成する検査測定ユニット42としては、例えば塗布処理、現像処理の不具合及び欠陥を検出するための欠陥検査ユニットADI、基板表面の異物を検査する異物検査ユニット、基板上に形成されたレジスト膜のパターンの線幅(CD)を測定するための線幅測定ユニットOCD、露光後の基板とフォトマスクとの重ね合わせ精度を検査するための重ね合わせ検査ユニット、現像処理後の基板に残存するレジスト残渣を検出するための残渣検査ユニット、露光装置にて生じるパターンの位置ずれを検出するためのデフォーカス検査ユニット、レジストの膜厚を測定するための膜厚測定ユニット、基板の反りのデータを取得する基板反り検査ユニットが採用される。
またその他に検査測定ブロックG6には、検査測定ユニット42の代わりにウエハの周縁部を露光する周縁露光ユニットWEEを配置しても良い。さらに、ウエハにレーザーによる処理を施して所定の識別コードを作成する基板識別タイトル露光ユニットやウエハWのアライメントマークを被覆しているレジストをレーザーによる処理を行うことで昇華させて当該マークを露出させるレーザーアブレーションユニットを配置しても良い。なお、この実施形態では例えば1つのブロックに例えば図3に示したように、各検査測定ユニット42が4段に積層されている。また、各各検査測定ユニット42の略直方体の筐体は、上記熱処理ユニット41と同様に、ウエハが搬入出される搬入出口40を有する面42aについていえば、面42aの幅Dと、高さHとを比較すると、高さH>幅Dとなる長方形である。したがって検査測定ユニット42も熱処理ユニット41と同様、いわゆる高さ方向に長い縦型のユニットであり、この縦型の検査測定ユニット42が積層配置されて、検査測定ブロックG6が構成されている。
図1、図2中A1〜A3は、ウエハの搬送手段であるメインアームである。本実施形態においてこれらのメインアームA1〜A3は同一の構成であるので、メインアームA1を例として説明する。このメインアームA1は、現像処理を行なう第1の液処理ユニットH1、第2の液処理ユニットH2、熱処理ユニット41、検査測定ユニット42、後述する受け渡しステージで構成された受け渡しブロックG7、G8の間でウエハの搬送及び受け渡しを行うように構成されている。
メインアームA1の構成並びに各駆動軸の動きについて図4(a)、(b)を参照しながら説明する。メインアームA1は例えばウエハWの裏面側を保持するための2枚のアーム体51、52及びこれらアーム体51、52を支持する搬送基体53を備えており、アーム体51、52は搬送基体53上を各々独立して進退移動自在に構成されている。アーム体51、52は複数の吸引口54を備えており、図示しない吸引手段の制御により、メインアームA1でウエハWを搬送する際にウエハWの吸着保持が可能である。搬送基体53は回転駆動軸55の一端側に接続されており、図示しない駆動機構により回転駆動軸55の軸周り、すなわち図中のθ1方向に回転自在に構成されている。一方、回転駆動軸55を支持する基部55aの端部側は昇降板部材56に接続されており、図示しない他の駆動機構により、回転駆動軸55自体が昇降板部材に56に対して図中のθ2方向に回転自在である。また、昇降板部材56は、図示しない昇降機構により、アーム支持枠体57に沿って図4(a)中の往復矢印に示したように昇降自在に構成されている。さらに、アーム支持枠体57は、図示しない駆動機構により、ガイドレール58に沿って移動自在に構成されている(図1参照)。
図5(a)は、メインアームA1がウエハWを、現像処理を行なう第1の液処理ユニットH1、第2の液処理ユニットH2に、図5(b)は、同じく熱処理ユニット41に搬送する際のアーム体51、52及び搬送基体53の向きを示したものである。図5(a)のように、第1の液処理ユニットH1、第2の液処理ユニットH2に対してウエハWを搬送する際は、ウエハWは塗布現像処理システム1の設置面に対して水平状態となっている。一方、図5(b)のように、熱処理ユニット41に対してウエハWを搬送する際は、ウエハWは塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態となっている。図1、図2に示すように、第1の液処理ユニットH1、第2の液処理ユニットH2と熱処理ユニット41とは、メインアームA1を挟んで対向して配置されている。よって、例えば第1の液処理ユニットH1で現像処理が行われたウエハWを熱処理ユニット41で加熱処理したい場合は、まず搬送基体53を回転(θ1方向)させて第1の液処理ユニットH1側に向いているアーム体51、52を、熱処理ユニット41側に向かせ、次いで、回転駆動軸55を回転(θ2方向)させることで搬送基体53及びアーム体51、52を、塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態とする。なお、アーム体51、52には上記のように複数の吸引口54が設けられていてウエハWを吸着保持可能であるので、アーム体51、52が設置面に対して垂直状態になったとしてもウエハWが落下することは無い。
図1、図2、図3に示すように、処理ブロックS2のキャリアブロックS1側には、メインアームA1〜A3とトランスファーアームC1とがアクセスできる位置に棚状の受け渡しステージで構成された受け渡しブロックG7が設けられると共に、この受け渡しブロックG7に対してウエハWの受け渡しを行うために昇降自在の上下搬送手段である受け渡しアームD1が設けられている。
この受け渡しブロックG7において、メインアームA1がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS1が設けられている。各受け渡しステージTRS1は例えば方形の筐体を備え、各筐体内にはウエハWを載置することでウエハの温度を、予定した温度に調節する機構を備えたプレート(図示せず)が設けられており、また各受け渡しステージTRS1は当該プレート上を突没自在なピン(図示せず)が設けられている。そして例えば各受け渡しステージTRS1についていうと、例えば筐体の各アームに向かう側面に設けられた搬送口(図示せず)を介して各アーム体51、52が前記筐体内に進入して、前記ピンを介してプレートから浮上した状態のウエハWの裏面を各アーム体51、52が保持することができる。またその逆に前記ピン上にウエハWを載せ、その後当該ピンがプレート側に下降することで、各アーム体51、52により搬送されたウエハWをプレート上に載置することができる。
同様にメインアームA2がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS2が、メインアームA3がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS3が設けられている。各受け渡しステージTRS2、3はすべて上述の受け渡しステージTRS1のような構造を有している。各受け渡しステージTRSの数は限定されるものではなく、2基以上設けられていてもよい。
上記受け渡しアームD1は、受け渡しステージTRS1〜3に対してウエハWの受け渡しを行うことができるように、進退自在及び昇降自在に構成されている。また上記受け渡しステージTRS1、TRS2は、この例ではトランスファーアームC1との間でウエハWの受け渡しが行われるように構成されている。
図1、図2、図3に示すように、処理ブロックS2のインターフェイスブロックS3側には、メインアームA1〜A3がアクセスできる位置に棚状の受け渡しステージで構成された受け渡しブロックG8が設けられると共に、この受け渡しブロックG8に対してウエハWの受け渡しを行うための昇降自在の上下搬送手段である受け渡しアームD2が設けられている。
この受け渡しブロックG8において、メインアームA1がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS4が設けられており、メインアームA2がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS5が設けられており、メインアームA3がアクセス可能な高さ位置には例えば2基の受け渡しステージTRS6が設けられている。各受け渡しステージTRS4、TRS5、TRS6は上述の受け渡しステージTRS1のような構造を有しており、ウエハの冷却機能を備え、受け渡されたウエハの温調管理ができるように構成されている。また、受け渡しステージTRS4に対しては後述のインターフェイスアームIもアクセス可能であり、当該受け渡しステージTRS4は処理ブロックS2とインターフェイスブロックS3との間でウエハの受け渡しを行う。
処理ブロックS2の奥側(キャリアブロックS1の反対側)には、インターフェイスブロックS3を介して露光装置S4が接続されている。インターフェイスブロックS3には、受け渡しブロックG8の受け渡しステージTRS4と露光装置S4とに対してウエハWの受け渡しを行うためのインターフェイスアームIが備えられている。このインターフェイスアームIは、進退自在、昇降自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されており、処理ブロックS2で所定の処理が施されたウエハを受け渡しステージTRS4から受け取り、露光装置S4へ搬入する一方で、露光装置S4で露光処理が施されたウエハを露光装置S4から搬出し、受け渡しステージTRS4に受け渡すように構成されている。
この塗布現像処理システム1は、図1に示したように、例えばコンピュータからなるプログラム格納部を有する制御部99を備えている。プログラム格納部には後述するようなこの塗布現像処理システム1の作用、つまりウエハの処理、ウエハの受け渡し、搬送経路のレシピ管理などが実施されるように命令が組まれた例えばソフトウエアからなるコンピュータプログラムが格納される。そして当該プログラムが制御部99に読み出されることにより、制御部99はこの塗布現像処理システム1の動作を制御する。なおこのプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、メモリーカードなどの記録媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
ここでこの塗布現像処理システム1における作用について説明する。外部からキャリア20がキャリアブロックS1に搬入され、トランスファーアームC1によりこのキャリア20内からウエハWが取り出される。ウエハWは、トランスファーアームC1→受け渡しブロックG7の受け渡しステージTRS2→液処理ブロックG9における第3の液処理ユニットH3に対応しているメインアームA2→熱処理ブロックG1〜G5における冷却ユニットCOL→メインアームA2→下部反射防止膜形成ユニット→メインアームA2→熱処理ブロックG1〜G5における加熱ユニットHP→メインアームA2→熱処理ブロックG1〜G5における冷却ユニットCOL→メインアームA2→受け渡しブロックG7の受け渡しステージTRS2の順序で搬送されて、下部反射防止膜が形成される。
続いて受け渡しステージTRS2のウエハは、受け渡しアームD1→受け渡しステージTRS3→第4の液処理ユニットH4に対応しているメインアームA3→熱処理ブロックG1〜G5における冷却ユニットCOL→熱処理ブロックG1〜G5における疎水化処理ユニットAD→熱処理ブロックG1〜G5における冷却ユニットCOL→メインアームA3→レジスト塗布を担っている第3の液処理ユニットH3→メインアームA3→熱処理ブロックG1〜G5における加熱ユニットHPの順序で搬送されて下部反射防止膜の上層にレジスト膜が形成された後、メインアームA3により検査測定ブロックG6の周縁露光ユニットWEEに搬送されて周縁部が露光される。
周縁が露光されたウエハの全数あるいはそれらウエハの中から選択されたウエハは、引き続き周辺露光ユニットWEE内に設けられた図示しない膜厚検査装置でレジスト膜の膜厚が測定される。その後、メインアームA3により受け渡しブロックG8の受け渡しステージTRS6に搬送される。次いで受け渡しステージTRS6のウエハは、受け渡しアームD2→受け渡しステージTRS5→メインアームA2→塗布処理の不具合及び欠陥を検出するための検査測定ブロックG6の欠陥検査ユニットADIの順序で搬送される。この欠陥検査ユニットADIではウエハWの全数あるいはそれらのウエハの中から選択されたものについて検査が行われる。検査の結果に不具合がなかったウエハは、メインアームA2により受け渡しステージTRS5に搬送される。次いで受け渡しステージTRS5のウエハは、受け渡しアームD2→受け渡しステージTRS4→インターフェイスアームI1→露光装置S4の順に搬送され、露光装置S4で所定の露光処理が行われる。
露光処理後のウエハは、インターフェイスアームI1→受け渡しステージTRS4→メインアームA1→熱処理ブロックG1〜G5の加熱冷却ユニットCHP→メインアームA1→現像処理を行う第1の液処理ユニットH1または第2の液処理ユニットH2→熱処理ブロックG1〜G5の加熱ユニットHP→熱処理ブロックG1〜G5の冷却ユニットCOLの順序で搬送され、所定の現像処理が行われる。こうして現像処理が行われたウエハはメインアームA1により現像処理の不具合及び欠陥を検出するための検査測定ブロックG6の欠陥検査ユニットADI、あるいは基板上に形成されたレジスト膜のパターンの線幅(CD)を測定するための線幅測定ユニットOCDに搬送され、順次所定の検査、測定を行った後に受け渡しブロックG7の受け渡しステージTRS1に搬送され、然る後トランスファーアームC1によりキャリアブロックS1の載置台21に載置されている元のキャリア20に戻される。
塗布現像処理システム1における非液処理ブロックである熱処理ブロックG1〜G5並びに検査測定ブロックG6においては、図2にも示したように、3基の疎水化処理ユニットAD、14基の加熱ユニットHP、15基の冷却ユニットCOL、8基の加熱冷却ユニットCHP、1基の周辺露光ユニットWEE、2基の欠陥検査ユニットADI、1基の線幅測定ユニットOCDが積層された構成となっている。そしてこれらユニットの各筐体は、いずれも、高さh>幅d、高さH>幅Dとなるいわゆる縦型のユニットであり、非液処理ブロックである熱処理ブロックG1〜G5並びに検査測定ブロックG6ではこれら縦型のユニットが縦に積層されている(いわゆる「縦置き」)。
ここでより具体的に説明するために、例えば、d=160mm 、h=400mm 、D=240mm、H=400mmとすると、図6(a)に示すように、熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6によって構成されている非液処理ブロック全体の幅DAは1040mm、高さHAは3200mmとなる。一方、図6(b)は、これらの処理ブロックを単純に90度水平に倒した例、すなわち、各々のユニットではウエハが搬入出される搬入出口40を有する面において、面の幅d、Dと面の高さh、Hとが幅d、D>高さh、Hとなるように配置されている例を示している(いわゆる「横置き」)。この場合、全体の幅DBは3200mm、高さHBは1040mmである。図6(b)においては、熱処理ブロックG1〜G5の上に検査測定ブロックG6を載せた構造となっているが、ウエハの検査、測定の順序等の都合によっては、図6(c)のように熱処理ブロックG1〜G5の隣に検査測定ブロックG6を配置した方が都合が良い場合もある。この場合は、全体の幅DCは3600mm、高さHCは800mmである。
上記のように本実施形態においては、非液処理ブロックを構成する熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6の各ユニットへ、メインアームA1〜A3でウエハを搬送する際にウエハを、塗布現像処理システム1の設置面に対し垂直とした状態で搬送可能であり、また熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6を構成する各ユニットを縦置きに積層したので、各ユニットを横置きにした場合と比較して、非液処理ブロックを構成する熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6全体の床占有面積が、1/3以下となっている。よって、本実施形態のように塗布現像処理システム内に検査測定ユニットをインラインに搭載したとしても、システム全体のフットプリントを増大させずに済む。また、熱処理ユニットなどの他の処理ユニットの数も減少させずに済むので、システム全体のスループットも低下させることがない。
続いてこの塗布現像処理システム1において、メインアームA1〜A3によって、非液処理ブロックを構成する熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6を構成する各ユニットへウエハを搬送する際の、各ユニット側でのウエハの搬入、搬出のためのウエハの受け渡し例について説明する。本実施形態においては、上記のように非液処理ブロックを構成する熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6の各ユニット全てが縦置きに配置されているので、これらのユニットの中から熱処理ユニット41の1つである加熱ユニットHPを例として説明する。
図7(a)、(b)は、各々熱処理ユニット41の1つである加熱ユニットHPの斜視図、説明図である。この例では、搬入出口40は、ウエハの通過部40aと、メインアームA1〜A3のアーム体51、52が通過する通過部40bとを有し、さらに例えばこれら通過部40a、40bを開閉するシャッタ(図示せず)を備えている。図中60は、加熱ユニットHPの本体66の基台61に埋めこまれたウエハWを加熱処理する熱板である。また図中、60aは熱板の内側を覆うように設けられた断熱構造体であり、熱板60からの熱の放散を抑える役割を有する。図中、62はウエハWを支持する基板支持手段としての支持ピンであり、駆動機構62aに接続され、駆動機構62aにより基台61、熱板60の外方に突没自在に構成され、メインアームA1〜A3のアーム体51、52の一方が加熱処理ユニットHP内に進入した際にアーム体51、52と接触しない位置に配置されている。
図中、62bはウエハWを吸着保持する吸着手段としての吸引口である。支持ピン62の内部は空洞になっており、吸引口62bが配置された端部とは逆の端部が図示しない吸引源に接続されており、吸引源の吸引/解除制御によりウエハの吸着保持/解除が可能な構成となっている。この支持ピン62を介してメインアームA1〜A3と熱板60との間でウエハWの受け渡しが行われる。すなわち、図5(b)のように、例えばメインアームA1のアーム体51に保持されたウエハWは、加熱ユニットHPの前の受け渡し位置まで搬送されたときには設置面に対して垂直状態となっている。この位置でアーム体51が加熱ユニットHP内に進入し、次いで支持ピン62がウエハW裏面に向かって突出する。支持ピン62の先端の吸引口62aがウエハW裏面に接すると吸引源が吸引動作を開始し、ウエハWは支持ピン62に吸着した状態となる。これとほぼ同じタイミングでアーム体51側の複数の吸引口54はウエハWの吸着保持を解除する。本実施形態においては、このようにメインアームA1と加熱ユニットHPとの間でウエハWが受け渡されるため、ウエハWが塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態での受け渡しであってもウエハWが落下することがない。
本実施形態においては、上記のようにウエハWを塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態を保ったまま、メインアームA1〜A3によるウエハWの搬送、メインアームA1〜A3と加熱ユニットHPを始めとした非液処理ブロックを構成する熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6の各ユニットとの間でのウエハWの受け渡し、各ユニットでの所定の処理、測定、検査が可能である。よって、熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6を構成する各ユニットを縦置き配置して塗布現像処理システム1全体でのフットプリントを小さくしたとしても、塗布現像処理システム1全体でのスループットを低下させることなく、ウエハの搬送、処理、測定、検査等を行うことができる。
図8(a)〜(b)は、加熱ユニットHPの別の実施形態の説明図である。図中69はウエハWの表面から所定距離だけ離間した位置からウエハWを加熱するヒーター部であり、図中70はウエハW裏面側を収容して支持する基板支持手段としてのトレイである。このトレイ70は、図示しない駆動機構により加熱ユニットHPの外部のウエハW受け渡し位置と加熱ユニットHP内部のウエハW処理位置との間で移動可能(図8(a)の往復矢印参照)に構成されている。図中71はアライメント枠であり、ウエハWの直径よりも数mm程度大きい直径をもつ略円形の形状に形成されており、このアライメント枠71内の底部である載置面72にウエハWが載置されるようになっている。図中73はウエハWをトレイ70内に掛止する手段である掛止ガイドであり、トレイ70から突没自在に構成されている(図8(b)の往復矢印参照)。
次にトレイ70とメインアームA1〜A3との間でのウエハWの受け渡しについて説明する。図8(b)、(c)に示すように円形状のアライメント枠71の外周付近には円周状に傾斜部74が形成されており、その傾斜部74の一部及びトレイ70の端面の一部にはメインアームA1〜A3のアーム体51、52との干渉を避けるための切り欠き部75が形成された構成となっている。まず、ウエハWを保持したアーム体51が、加熱ユニットHPの外部のウエハW受け渡し位置まで移動した状態のトレイ70の側方に重なるように接近し、所定の受け渡し位置で停止する。このとき、ウエハWの裏面の一部は載置面72に接するが、アーム体51は切り欠き部75があるために載置面72及びトレイ70には接触しない。続いて、アーム体51の複数の吸引口54がウエハWの吸着保持を解除すると同時に、トレイ70から掛止ガイド73が突出してウエハWの周縁部をトレイ70に掛止する。その後、すでにウエハWを吸着保持していないアーム体51がトレイ70から離間することで、ウエハWの受け渡しは完了し、ウエハWを支持したトレイ70は加熱ユニットHP内部のウエハ処理位置へと移動する。なお、加熱ユニットHPにおいて、メインアームA1〜A3とトレイ70との間でウエハWの受け渡しが完了し、トレイ70が加熱ユニットHP内部に移動した後は、図示しないシャッター手段が加熱ユニットHPの側方部を閉鎖し、加熱ユニットHP内は外部に対して雰囲気が遮断される構成となっている。
なお図8(c)に示すように、載置面72には複数の吸引口76を設けても良い。吸引口76は図示しない吸引源に接続され、吸引源の吸引/解除制御によりウエハWの吸着保持/解除が可能な構成とする。このような構成とすることで、ウエハWはより確実にトレイ70の載置面72に保持されるので、トレイ70の移動時にも載置位置がずれることがない。この実施形態のように吸引口76を設ける場合は、掛止ガイド73を設けない構成としてもよい。
さらに図8(d)に示すように、載置面72にはウエハWの裏面を数点で支持するプロキシミティピン77を設けても良い。このようにウエハWの裏面と載置面72との接触部位を極力小さくすることで、ウエハW裏面へのパーティクル等の異物の付着を抑制することができる。なお、プロキシミティピン77に基板を吸着する吸引手段を設けてもよく、この場合はウエハWの裏面と載置面72との接触部位を小さくしながら、より確実なウエハWの保持が可能となる。
図9は、上記実施形態における基板支持手段としてのトレイ70を加熱冷却ユニットCHPに適用した例である。なお、トレイ70の細部構造については加熱ユニットHPの場合と同様である。加熱冷却ユニットCHPは、図のように冷却処理手段である冷却部78を備えた冷却処理ユニットと加熱処理手段であるヒーター部79を備えた加熱処理ユニットとを隣接して並べ、一体的なユニットとしたものであり、冷却処理と加熱処理とを連続して実行することが可能である。本実施形態においては、加熱ユニットHPで説明した図示しない駆動機構を延伸して利用することで、トレイ70が冷却処理ユニットと加熱処理ユニットとの間で移動可能に構成されており、両ユニット間でのウエハWの移動のために別の移動手段を設ける必要がない。なお、加熱ユニットHPと同様に、メインアームA1〜A3とトレイ70との間でウエハWの受け渡しが完了し、トレイ70が加熱冷却ユニットCHP内部に移動した後は、図示しないシャッター手段が加熱ユニットCHPの側方部を閉鎖する。さらに冷却処理ユニットと加熱処理ユニットとの間にも図示しない同様のシャッター手段が設けられているので、冷却処理ユニット、加熱処理ユニット共にウエハの処理中は外部との雰囲気が遮断される。
上記実施形態においても、上記のようにウエハWを塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態を保ったまま、メインアームA1〜A3によるウエハWの搬送、メインアームA1〜A3と加熱ユニットHPを始めとした熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6の各ユニットとの間でのウエハWの受け渡し、各ユニットでの所定の処理、測定、検査が可能である。よって、非液処理ブロックである熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6の各ユニットを縦置き配置して塗布現像処理システム1全体でのフットプリントを小さくしたとしても、塗布現像処理システム1全体でのスループットを低下させることなく、ウエハWの搬送、処理、測定、検査等を行うことができる。
図10は、加熱ユニットHPのさらに別の実施形態の説明図である。上記例では基板支持手段はウエハWの裏面を支持または保持していたが、この例はウエハWの外周部を対向して把持するように構成された基板外周部把持手段での基板支持となっている。図中81は、ウエハWに上側から当接する上部支持ガイドであり、82は、ウエハWに下側から当接する下部支持ガイドであるが、これらが一対となって基板外周部把持手段を形成している。これら上部支持ガイド81、下部支持ガイド82は図示しない駆動機構により、一体的にまたは各々独立して図10中のZ軸方向に昇降自在である。すなわち把持対象とするウエハWの外周部に対して、接近、離隔が可能である。さらに、これら上部支持ガイド81、下部支持ガイド82は図示しない駆動機構により、一体的に図10中のX軸、Y軸方向に移動自在である。
図中85はウエハWの表面から所定距離だけ離間した位置からウエハWを加熱するヒーター部である。本実施形態においては、上記のように上部支持ガイド81、下部支持ガイド82がY軸方向にも移動可能であるので、ウエハWとヒーター部85との距離をより精密に制御した状態での加熱処理が可能である。
図11(a)は、上部支持ガイド81のウエハWと当接する面の説明図である。このように上部支持ガイド81のウエハWと当接する面には、ウエハWの厚さよりも僅かに広い幅の溝83が形成されている。これらの溝83を有する上部支持ガイド81、下部支持ガイド82でウエハWの外周部や端部を挟み込み、ウエハWを支持する構成となっている。また、図11(b)は別の実施形態の例であるが、この例では溝84の長さが上記例での溝83よりも短く形成されており、ウエハWの上端部付近および下端部付近のみが支持される。このようにすることで、特に上部支持ガイド81、下部支持ガイド82が図10中のX軸方向に移動する場合に、ウエハWの位置ずれを抑制することができる。
次に上部支持ガイド81、下部支持ガイド82とメインアームA1〜A3との間でのウエハWの受け渡しについて説明する。まず、ウエハWを保持したアーム体51が、加熱ユニットHPの外部のウエハW受け渡し位置まで移動した状態の上部支持ガイド81、下部支持ガイド82の間の位置まで移動する。このとき両支持ガイドはアーム体51に衝突しないように、各々、十分図10中のZ軸方向に離間している(すなわち、ウエハWから離れている)。続いて上部支持ガイド81、下部支持ガイド82がウエハW方向に移動して(接近して)ウエハWの外周部を支持する。この後、アーム体51の複数の吸引口54がウエハWの吸着保持を解除し、すでにウエハWを吸着保持していないアーム体51が加熱ユニットHPから離間することで、ウエハWの受け渡しは完了し、ウエハWを把持した上部支持ガイド81、下部支持ガイド82は、加熱ユニットHPの本体66内部のウエハ処理位置へと移動する。なお、上記例と同様に、加熱ユニットHPにおいて、上部支持ガイド81、下部支持ガイド82が加熱ユニットHPの本体66内部に移動した後は、図示しないシャッター手段が加熱ユニットHPの本体66の側方部を閉鎖し、本体66内は外部に対して雰囲気が遮断される構成となっている。また、この実施形態も上記例と同様に、加熱冷却処理ユニットCHPにも適用でき、この場合も上部支持ガイド81、下部支持ガイド82が、冷却処理ユニットと加熱処理ユニットとの間での移動機構となる。
上記実施形態においても、上記のようにウエハWを塗布現像処理システム1の設置面に対して垂直状態を保ったまま、メインアームA1〜A3によるウエハWの搬送、メインアームA1〜A3と加熱ユニットHPを始めとした非液処理ブロックである熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6を構成する各ユニットとの間でのウエハWの受け渡し、各ユニットでの所定の処理、測定、検査が可能である。よって、非液処理ブロックである熱処理ブロックG1〜G5、及び検査測定ブロックG6を構成する各ユニットを縦置き配置して塗布現像処理システム1全体でのフットプリントを小さくしたとしても、塗布現像処理システム1全体でのスループットを低下させることなく、ウエハWの搬送、処理、測定、検査等を行うことができる。
なお、図示はしないが、ウエハWの外周部を中心に支持する基板外周部把持手段の例としては、一般家庭、オフィス等で利用されているパーソナルコンピュータ等でのコンパクトディスク(CD)、デジタルビデオディスク(DVD)等の挿入部位に利用されているスロットローディング機構を適用してもよい。
1 塗布現像処理システム
W ウエハ
S1 キャリアブロック
S2 処理ブロック
S3 インターフェイスブロック
S4 露光装置
H1〜H4 液処理ユニット
G1〜G5 熱処理ブロック
G6 検査測定ブロック
G7、G8 受け渡しブロック
41 熱処理ユニット
42 検査測定ユニット
A1〜A3 メインアーム
51、52 アーム体
HP 加熱ユニット
COL 冷却ユニット
CHP 加熱冷却ユニット
62 支持ピン
70 トレイ
82 上部支持ガイド
83 下部支持ガイド

Claims (10)

  1. 基板に所定の処理を施す複数の処理ユニットを備え、搬送手段によって前記基板を各々の処理ユニットに搬送する基板処理装置において、
    前記複数の処理ユニットは、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理ユニットと基板に加熱又は冷却処理を行う熱処理ユニットとを含み、
    前記液処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が水平状態で搬入、搬出され、
    前記熱処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出されることを特徴とする、基板処理装置。
  2. 前記熱処理ユニットは、当該熱処理ユニット内に搬入された基板を垂直状態で加熱処理又は冷却処理することを特徴とする、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記熱処理ユニットは、前記垂直状態で搬送された基板を受け取り、かつ当該基板に対して加熱処理又は冷却処理を行うユニット本体内の所定の位置に基板を移動する、基板支持手段を備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の基板処理装置。
  4. 前記基板支持手段は、基板側に進退して基板の裏面側に接触可能な複数の支持ピンを有し、
    これら複数の支持ピンにおける基板との接触部分には、吸着手段が備えられたことを特徴とする、請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板支持手段は、前記基板の裏面側を収容するトレイを有し、
    前記トレイはユニット本体に対して出入り可能であり、
    前記ユニット本体から出た状態の前記トレイに対して前記搬送手段から前記基板が受け渡されることを特徴とする、請求項3に記載の基板処理装置。
  6. 前記トレイは、受け取った基板を掛止可能な掛止手段を備えたことを特徴とする、請求項5に記載の基板処理装置。
  7. 前記基板支持手段は、前記基板の外周部を把持する把持手段を備えたことを特徴とする、請求項3に記載の基板処理装置。
  8. 前記液処理ユニットは、基板に塗布液を塗布して基板に塗布膜を形成する塗布処理ユニットまたは前記塗布膜が形成された基板に現像液を供給して現像処理を行う現像処理ユニットであり、
    前記複数の処理ユニットには、前記塗布処理ユニットまたは前記現像処理ユニットで処理される前または後の基板に対して、所定の検査または測定を行う他のユニットを含み、
    前記他のユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 基板に所定の処理を施す複数の処理ユニットを備えた基板処理装置内で、搬送手段によって各々の処理ユニットに搬送された前記基板に所定の処理を施す基板処理方法において、
    前記複数の処理ユニットには、基板に処理液を供給して液処理を行う液処理ユニットと基板に加熱又は冷却処理を行う熱処理ユニットとを含み、
    前記液処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が水平状態で搬入、搬出され、前記液処理ユニットでは水平状態の前記基板に対して液処理が行われ、
    前記熱処理ユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出され、前記熱処理ユニットでは垂直状態の前記基板に対して加熱又は冷却処理が行われることを特徴とする、基板処理方法。
  10. 前記液処理ユニットは、基板に塗布液を塗布して基板に塗布膜を形成する塗布処理ユニットまたは前記塗布膜が形成された基板に現像液を供給して現像処理を行う現像処理ユニットであり、
    前記複数の処理ユニットには、前記塗布処理ユニットまたは前記現像処理ユニットで処理される前または後の基板に対して、所定の検査または測定を行う他のユニットを含み、
    前記他のユニットに対しては、前記搬送手段により前記基板が垂直状態で搬入、搬出され、前記他のユニット内では垂直状態の前記基板に対して検査または測定が行われることを特徴とする、請求項9に記載の基板処理方法。
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