JP2015066514A

JP2015066514A - 基板処理システム

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Publication number: JP2015066514A
Application number: JP2013204274A
Authority: JP
Inventors: 輝史脇山; Terufumi Wakiyama; 伊藤　規宏; Norihiro Ito; 規宏伊藤; 治郎東島; Jiro Tojima
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP6059629B2

Abstract

【課題】排液管に屈曲部を設けたとしても効率よく処理液を排出することができる基板処理システムを提供すること。【解決手段】本発明では、基板処理システム(1)において、基板(W)に処理液を供給するノズル(41)と、前記ノズル(41)から吐出された処理液を受ける液受部本体(43)と、前記液受部本体(43)で受けた処理液を排出する排液管(45)と、前記排液管の内部に存在する空気層(48)を前記排液管(45)の外部へ排出する空気抜き管(46)とを備え、前記排液管(45)は、前記排液管(45)が略鉛直から略水平方向に屈曲する第１屈曲部(47a)と略水平から略鉛直方向に屈曲する第２屈曲部(47b)とを有し、前記空気抜き管(46)は、吸気口(46a)を第１屈曲部(47a)と第２屈曲部(47b)の間または第２屈曲部(47b)に設け、排気口(46b)を前記吸気口(46a)よりも高い位置であって排液管(45)の外に設けることにした。【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理システムに関するものである。

従来、半導体ウェハやガラス基板などの基板に対して処理液を供給することによって基板を処理する基板処理システムが知られている。

このような基板処理システムにおいては、処理室の内部で処理液を吐出するノズルがウェハを処理する処理位置とウェハ外方の待機位置の間で移動可能に設けられている。また、待機位置においてノズルから吐出された処理液を受けるために液受部が設けられており、基板へ処理液が供給される前に所定量の処理液を吐出するプリディスペンスが行われる。液受部で受けた処理液は排液管を介して排出され、回収して再利用されるか基板処理システム外へ廃棄される（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−２５８４６２号公報

上記従来の基板処理システムにおいて、ノズルから吐出された処理液が液受部から溢れると処理室を汚染してしまうおそれがある。処理室が汚染された状態で基板処理を行うと、基板が汚損されるおそれがある。液受部から処理液が溢れないようにするためには、ノズルから液受部への処理液の吐出量よりも排液管での排出量が多くなるように処理液を効率よく排出する必要がある。

また、液受部で受けた処理液を効率よく排出するには、排液管は直線であることが好ましい。しかしながら、基板処理システムの内部に存在する機器類を避けるため、排液管に屈曲部を設けて機器類を避ける必要がある。この場合、処理液が流れにくくなり液受部から処理液が溢れるおそれがある。

本発明では、排液管に屈曲部を設けたとしても効率よく処理液を排出することができる基板処理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、基板に処理液を供給するノズルと、前記ノズルから吐出された処理液を受ける液受部本体と、前記液受部本体で受けた処理液を排出する排液管と、前記排液管の内部に存在する空気層を前記排液管の外部へ排出する空気抜き管とを備え、前記排液管は、前記排液管が略鉛直から略水平方向に屈曲する第１屈曲部と略水平から略鉛直方向に屈曲する第２屈曲部とを有し、前記空気抜き管は、吸気口を第１屈曲部と第２屈曲部の間または第２屈曲部に設け、排気口を前記吸気口よりも高い位置であって排液管の外に設けたことを特徴とする基板処理システムを提供する。

本発明では、排液管に屈曲部を設けたとしても効率よく処理液を排出することができる。

本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。本実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す図である。本発明の第１の実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す拡大図である。本発明の第１の実施形態に係る処理ユニットの動作を説明する図である。本発明の第２の実施形態に係る処理ユニットの概略構成を示す図である。

以下に、本発明に係る基板処理システムの具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の基板、本実施形態では半導体ウェハ（以下ウェハＷ）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。

搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウェハＷに対して所定の基板処理を行う。

また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。

処理ユニット１６へ搬入されたウェハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。

チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。

基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウェハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウェハＷを回転させる。

処理流体供給部４０は、ウェハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。

回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウェハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。

＜第１の実施形態＞
まず第１の実施形態について説明する。図３及び図４は本発明の第１の実施形態に係る処理ユニット１６の概略構成を示す図である。処理ユニット１６におけるチャンバ２０と処理流体供給部４０の具体的な構成について図３及び図４を参照して説明する。

処理流体供給部４０は、処理液を供給するノズル４１を備える。またチャンバ２０は、ノズル４１から吐出された処理液を受ける液受部４２を備える。

ノズル４１は、図示しないアームによって水平に支持される。また、アームは、図示しない旋回昇降機構によって旋回および昇降する。具体的には、制御装置４が旋回昇降機構を制御することによって、アームはノズル４１からウェハＷへ向けて処理液を供給する処理位置とウェハＷ外方の待機位置との間を移動することができる。

液受部４２は、アームが待機位置に移動したときノズル４１の下方に設けられている。液受部４２は、ノズル４１から吐出された処理液を受ける液受部本体４３と、液受部本体４３で受けた処理液を排出する排液管４５と、排液管４５の内部に存在する空気層を排液管４５の外部へ排出する空気抜き管４６を備える。

液受部本体４３は、液受部本体４３の上部が開放しノズル４１から吐出された処理液を受けることができる。また液受部本体４３の底部には、排液管４５に処理液を排出可能な排出口４４を有する。

排液管４５は、排出口４４を介して液受部本体４３に接続されている。また、排液管４５は、液受部本体４３から下方に向けて延在し基板処理システム１の内部を通過して工場用力に接続されている。さらに、排液管４５は、基板処理システム１の内部を通過する過程で周辺に設置されている機器類６０を避けるために少なくとも一箇所以上の屈曲部４７を備える。

屈曲部４７は、配管が所定の角度で変化している箇所であり、Ｌ字の継手や曲げた樹脂チューブなどで構成される。

屈曲部４７は、排液管４５が略鉛直から略水平方向に屈曲する部位である第１屈曲部４７ａ、略水平から略鉛直方向に屈曲する部位である第２屈曲部４７ｂ、第１屈曲部４７ａ、第２屈曲部４７ｂの下流側であって略鉛直から略水平方向に屈曲する部位である第３屈曲部４７ｃ、略水平から略鉛直方向に屈曲する部位である第４屈曲部４７ｄから構成される。

この屈曲部４７によって排液管４５は、第１構成管４５ａ〜第５構成管４５ｅに分割される。第１構成管４５ａは、排出口４４と第１屈曲部４７ａとの間で鉛直下向きに伸延する。第２構成管４５ｂは、第１屈曲部４７ａにおいて第１構成管４５ａの伸延方向に対して水平側に向けて上方に屈曲され、第１屈曲部４７ａと第２屈曲部４７ｂとの間で斜め下向きに伸延する。第３構成管４５ｃは、第２屈曲部４７ｂにおいて第２構成管４５ｂの伸延方向に対して鉛直側に向けて下方に屈曲され、第２屈曲部４７ｂと第３屈曲部ｃとの間で鉛直下向きに伸延する。第４構成管４５ｄは、第３屈曲部４７ｃにおいて第３構成管４５ｃの伸延方向に対して水平側に向けて上方に屈曲され、第３屈曲部４７ｃと第４屈曲部４７ｄとの間で斜め下向きに伸延する。第５構成管４５ｅは、第４屈曲部４７ｄにおいて第４構成管４５ｄの伸延方向に対して鉛直側に向けて下方に屈曲され、第４屈曲部４７ｄから鉛直下向きに伸延する。

これにより、排液管４５の中を流れる処理液の速度は、略水平である第１屈曲部４７ａと第２屈曲部４７ｂとの間（第２構成管４５ｂ）や第３屈曲部４７ｃと第４屈曲部４７ｄとの間（第４構成管４５ｄ）では、略垂直である排出口４４と第１屈曲部４７ａとの間（第１構成管４５ａ）や第２屈曲部４７ｂと第３屈曲部４７ｃとの間（第３構成管４５ｃ）の処理液の速度よりも遅くなる。

なお、第１屈曲部４７ａや第３屈曲部４７ｃは、上流側（第１構成管４５ａや第３構成管４５ｃ）の伸延方向に対して下流側（第２構成管４５ｂや第４構成管４５ｄ）の伸延方向を水平側に向けて上方に屈曲させることで、上流側（第１構成管４５ａや第３構成管４５ｃ）よりも下流側（第２構成管４５ｂや第４構成管４５ｄ）で処理液の速度が低下する部位であればよい。また、第２屈曲部４７ｂや第４屈曲部４７ｄは、上流側（第２構成管４５ｂや第４構成管４５ｄ）の伸延方向に対して下流側（第３構成管４５ｃや第５構成管４５ｅ）の伸延方向を鉛直側に向けて下方に屈曲させることで、上流側（第２構成管４５ｂや第４構成管４５ｄ）よりも下流側（第３構成管４５ｃや第５構成管４５ｅ）で処理液の速度が低下する部位であればよい。そのため、第１構成管４５ａや第３構成管４５ｃや第５構成管４５ｅは、鉛直下向きに伸延する場合に限られず、鉛直下向きに対して斜め下方側に伸延する場合も含まれる。また、第２構成管４５ｂや第４構成管４５ｄは、斜め下向きに伸延する場合に限られず、水平方向に伸延する場合も含まれる。

機器類６０は、基板処理システム１を構成する部品であって、例えば流量計、開閉弁、圧力制御機器などの流体制御機器、またはモーターなどの電装品である。

空気抜き管４６は、その外径が排液管４５の内径よりも小さく、両先端に開口（吸気口４６ａ、排気口４６ｂ）を持つ管である。

空気抜き管４６は、排液管４５の内部に挿入され液受部本体４３に固定されている。また、空気抜き管４６の一方側の先端である給気口４６ａは、第１屈曲部４７ａと第２屈曲部４７ｂの間に設けられている。または第２屈曲部４７ｂに設けてもよい。

一方、他方側の先端である排気口４６ｂは、給気口４６ａ（一方側の先端）よりも高い位置であって排液管４５の外に設けられている。具体的には、排気口４６ｂ（他方側の先端）は、液受部本体４３の内側であって排出口４４よりも高い位置まで突出している。さらに、排気口４６ｂ（他方側の先端）は、ノズル４１から処理液が吐出される際、排気口４６ｂ（他方側の先端）から空気抜き管４６の内部へ入らない位置に設けられている。排液管４５の内部に存在する空気の溜まりである空気層４８（後述する）は、給気口４６ａから空気抜き管４６の内部に入り、排気口４６ｂから排液管４５の外へ排出される。

基板処理システム１の動作について説明する。処理ユニット１６は、ウェハＷを回転させながら処理液を供給し、ウェハＷに所定の液処理を施す。

＜ダミーディスペンス処理＞
次に、ダミーディスペンス処理の動作について図３を参照して説明する。

ダミーディスペンス処理とは、たとえば処理液の劣化を防止するために、ウェハＷに処理液を吐出していない待機中にノズル４１から処理液を適宜吐出させる処理のことである。

なお、ダミーディスペンス処理は、所定の条件（たとえば、前回のダミーディスペンス処理からの経過時間など）を満たした場合に実行される。

図３に示すように、制御装置４は、ノズル４１のダミーディスペンス処理を行う場合には、旋回昇降機構（図示しない）を制御してアームを移動させて、ノズル４１を液受部４２の上方に配置させる。

そして、制御装置４は、バルブ（図示しない）を所定時間開放して、ノズル４１から処理液を所定時間吐出させる。ノズル４１から吐出された処理液は、液受部４２の排出口４４から排液管４５に排出される。

本実施形態のように、液受部４２に空気抜き管４６が設けられているため、処理液を液受部４２から素早く排出することができる。

以下に空気抜き管４６による排出効果について図５を参照して説明する。

図５（ａ）に示すように、処理液を吐出開始した時点では、処理液は排液管４５の中を流れる。

図５（ｂ）に示すように、次第に排液管４５の内部は徐々に処理液で満たされる。これは略水平である第３屈曲部４７ｃと第４屈曲部４７ｂの間流れる処理液の速度が、略鉛直である第２屈曲部４７ｂと第３屈曲部４７ｃの間の処理液の速度よりも遅いため、第２屈曲部４７ｂと第３屈曲部４７ｃとの間に処理液が満たされる。

この際、排液管４５内部に元々存在した空気が、排液管４５に流れ込む処理液によって上流側へ押し出される。排液管４５内部に存在した空気が排液管４５の外へ抜ける前に上流側から処理液が流れてくると、空気が抜け切れず第２屈曲部４７ｂにおいて空気の溜まりである空気層４８が発生する。時間の経過とともに空気層４８は第１屈曲部４７ａを経由して上流側へ移動し排液管４５の外部へ排出される。しかしながら、略水平である第１屈曲部４７ａと第２屈曲部４７ｂの間では、略鉛直である第２屈曲部４７ｂと第３屈曲部４７ｃの間と比較して空気層４８が上流側へ移動する時間はより長く掛かる。この空気層４８によって排液管４５内の処理液が流れる領域が狭くなる。そのため排液管４５内を流れる量よりも排出口４４から排液管４５へ流れ込む量が多くなり液受部本体４３内の液面が上昇し、処理液が液受部４２から溢れ出てしまうおそれがある。

ここで本実施形態では、図５（ｃ）に示すように、空気抜き管４６の給気口４６ａ（一方側の先端）を略水平である第１屈曲部４７ａと第２屈曲部４７ｂの間に設けた。より具体的には、この空気抜き管の４６の先端を空気層４８が発生する第２屈曲部４７ｂに向けて設けた。これにより空気抜き管４６を介して空気層４８を排液管４５の外へ抜くことが可能になり、排液管４５内の処理液が流れる領域が狭くなることがない。したがって排液管４５内を流れる量よりも排出口４４から排液管４５へ流れ込む量が多くなることがないので効率よく処理液を排出することができる。

空気抜き管４６の給気口４６ａ（一方側の先端）は、排液管４５の内部断面において高い位置に設けることが好ましい。これにより排液管４５の上方に存在する空気層４８がより確実に空気抜き管によって捕捉され排液管４５の外部へ排出される。

空気抜き管４６の排気口４６ｂ（他方側の先端）は、液受部４２の排出口４４よりも高い位置に設けることが好ましい。これにより排液管４５の上流側へ流れてきた空気層４８がより確実に排液管４５の外部へ排出される。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図６は本発明の第２の実施形態に係る処理ユニット１６’の概略構成を示す図である。第１の実施形態に係る処理ユニット１６と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。

第１の実施形態における処理ユニット１６は、空気抜き管４６を排液管４５の中に設けたが、図６に示すように空気抜き管４６’の給気口４６ａ’（一方側の先端）は、連結部６１を介して排液管４５に接続してもよい。この場合、空気抜き管４６の連結部６１は第２屈曲部４７ｂよりも上流側であればよく、空気抜き管４６の排気口４６ｂ’（他方側の開口）は液受部４２の排出口４４よりも高い位置に設けることが好ましい。

本実施例においても、空気層４８に向けて空気抜き管４６の先端を設け、空気抜き管４６を介して空気層４８を排液管４５の外へ抜くことにより排液管４５内の処理液が流れる領域が狭くならない。したがって処理液が流れる領域が狭くなることによる排液効率の低下を防止することができるので効率よく処理液を排出することができる。

以上に説明した各実施形態に係る基板処理システム１において、空気抜き管による排液効率の低下を防止する構成は、回収カップ５０の底部に形成された排液口５１にも適用することができる。

Ｗウェハ
４１ノズル
４３液受部本体
４４排出口
４５排液管
４６空気抜き管
４７ａ第１屈曲部
４７ｂ第２屈曲部
４８空気層

Claims

基板に処理液を供給するノズルと、
前記ノズルから吐出された処理液を受ける液受部本体と、
前記液受部本体で受けた処理液を排出する排液管と、
前記排液管の内部に存在する空気層を前記排液管の外部へ排出する空気抜き管と、
を備え、
前記排液管は、前記排液管が略鉛直から略水平方向に屈曲する第１屈曲部と略水平から略鉛直方向に屈曲する第２屈曲部とを有し、
前記空気抜き管は、吸気口を第１屈曲部と第２屈曲部の間または第２屈曲部に設け、排気口を前記吸気口よりも高い位置であって排液管の外に設けたことを特徴とする基板処理システム。
前記液受部本体は、処理液を排出する液受部本体の底部に排出口を有し、
前記空気抜き管の排気口は、前記液受部の排出口よりも高い位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
前記ノズルは、基板の上方位置と基板の外方の待機位置との間で移動可能に設けられ、
前記液受部は、待機位置に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理システム。
前記空気抜き管は、排液管の内部に挿入されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の基板処理システム。
前記空気抜き管は、排液管に連結部を介して接続され、
前記連結部は、前記第２屈曲部よりも上流側に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の基板処理システム。