JP2835890B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、被処理体である半導
体ウエハにレジスト液塗布等の種々の処理を施す処理装
置に係り、特に半導体ウエハへの熱影響の改善を図った
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの処理装置としては、レジ
スト膜形成装置、現像装置等があるが、従来、これらの
装置において採用されている処理機構や搬送機構の構成
の一例を、図６のレジスト膜形成装置により説明する。

【０００３】図６において、６０は搬送路であり、搬送
路６０に沿って搬送機構６１が移動自在に設けられてい
る。搬送路６０の一方の側には、レジスト膜形成前の半
導体ウエハ（以下、単にウエハという）Ｗを収納するウ
エハキャリア６３と、レジスト膜形成後のウエハＷを収
納するウエハキャリア６４とが配設されている。また、
搬送路６０の他方の側には、ウエハキャリア６３から搬
送されてきたウエハＷを所定温度（例えば、２３℃）に
調整するための冷却機構６５と、冷却機構６５から搬送
されてきたウエハＷにレジスト膜を塗布するための２つ
の塗布機構６６と、塗布機構６６でレジスト膜が塗布さ
れたウエハＷを加熱処理するためのベーク機構６７とが
配設されている。

【０００４】搬送機構６１には、真空吸着等によりウエ
ハＷを保持するためのアームないしピンセット６２が設
けられている（図では一方のみ示す）。アーム６２は上
下に例えば２本配設されており、移動機構によりそれぞ
れ独立にウエハキャリア６３，６４及び各処理機構６
５，６６，６７のウエハ載置位置まで移動できるように
なっている。従って、搬送機構６１を搬送路６０に沿っ
て移動させると共に、搬送機構６１のアーム６２を移動
機構で移動させることにより、ウエハキャリア６３から
ウエハＷを取り出して各処理機構６５，６６，６７に順
次搬送し、処理後のウエハＷをウエハキャリア６４に収
納することができる。この装置では、アーム６２を２本
設けたので、ウエハＷの搬出・搬入を２本のアーム６２
で独立して並行に行なうことができ、処理時間の短縮が
図れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記装置
では、２本のアーム６２が全ての処理機構６５，６６，
６７に対してウエハＷの搬入・搬出を行うようになって
いるため、ウエハ搬送時ウエハ間の熱影響が問題とな
る。すなわち、ベーク機構６７で加熱されたウエハＷを
一方のアーム６２で搬送する間に、ウエハＷの熱により
アーム６２の温度も上昇するが、その後に、この昇温し
たアーム６２を用いて冷却機構６５で冷却工程を終了し
たウエハＷを塗布機構６６に搬送する場合には、その間
に昇温したアーム６２の熱によってウエハＷが加熱され
る。このため、冷却機構６５で所定温度にクーリングさ
れたウエハＷの温度分布はアーム６２との当接部を最高
温として上昇して調整温度よりずれてしまい、塗布機構
６６におけるウエハＷへの塗布膜厚の均一性が上記温度
分布により悪化するという問題があった。

【０００６】また、ベーク機構６７から搬送される高温
のウエハＷや昇温されたアーム６２の熱が、輻射あるい
は雰囲気ガスの対流により、もう一方のアーム６２によ
って冷却機構６５から塗布機構６６に搬送されるウエハ
Ｗに伝達されてウエハＷが加熱されてしまうこともあ
る。

【０００７】この発明の目的は、上記事情に鑑みてなさ
れたものであり、被処理体を次の処理機構に搬送する間
に被処理体の温度に温度変動を与えないように熱絶縁対
策を施した被処理体の処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の処理装
置は、ダウンフロー下に配置され、被処理体に処理を施
す複数の処理機構と、これらの処理機構に上記被処理体
を搬送するための搬送機構と、この搬送機構に移動自在
に設けられ上記被処理体を保持するアームとを有する処
理装置において、上記アームが、上下に配設されてそれ
ぞれ独立して移動する複数のアームを有し、上記アーム
間に、上記ダウンフローが流通可能な通路を有する断熱
手段を設けたものである（請求項１）。

【０００９】また、この発明の第２の処理装置は、ダウ
ンフロー下に配設され、被処理体に処理を施す複数の処
理機構と、これらの処理機構に上記被処理体を搬送する
ための搬送機構と、この搬送機構に移動自在に設けられ
上記被処理体を保持するアームとを有する処理装置であ
って、上記アームが、上記処理機構によって第１の温度
に温度調整された後の被処理体に対してのみ使用される
第１のアームと、これ以外の被処理体に対して使用され
る第２のアームとを有し、上記第１のアームと第２のア
ームとの間に、上記ダウンフローが流通可能な通路を有
する断熱手段を設けたものである（請求項２）。

【００１０】この発明において、上方に配設されるアー
ムが、低温度に調整された後の被処理体に対して使用さ
れ、下方に配設されるアームが、高温度に調整された後
の被処理体に対して使用されるようにすることも可能で
ある（請求項３）。また、上記アーム（第１のアーム、
第２のアーム）を複数本設けるようにしてもよい。この
場合、各アームはそれぞれ独立に移動できる構造とする
のがよい。特に、第２のアームは、第１のアームに比べ
て使用頻度が高いので、処理能力の向上を図るべく複数
設けるのが好ましい。

【００１１】また、上記断熱手段は、第１のアームによ
り搬送される温度調整された被処理体に対して、高温の
被処理体や第２のアームからの輻射熱を遮断できる構造
のものならばどのようなものでもよい。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、搬送機構に移動
自在に設けられた各アームにより被処理体を各処理機構
に搬送することができ、アーム間に断熱手段が設けられ
ているので、一方のアームが他方のアームに保持された
高温の被処理体や他方のアーム自身からの輻射熱によ
り、一方のアームに保持される被処理体が加熱されるの
を抑制することができる。

【００１３】また、請求項２記載の発明によれば、第１
のアームは第１の温度例えば常温に温度調整された被処
理体を搬送する専用アームであり、他の高温処理等され
た被処理体の搬送には用いられない。したがって、第１
のアームからの熱伝導により、上記温度調整された被処
理体の温度が変動することはない。また、第１のアーム
と第２のアームとの間には断熱手段が設けられているの
で、第２のアームに保持された高温の被処理体や第２の
アーム自身からの輻射熱により、第１のアームの温度調
整された被処理体が常温より高い温度に加熱されること
もない。

【００１４】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図面に従って説
明する。この実施例はレジスト液塗布装置に適用したも
のである。

【００１５】図１に示すように、このレジスト液塗布装
置は、被処理体例えば半導体ウエハＷ（以下にウエハと
いう）に種々の処理を施す処理機構が配設された処理機
構ユニット１０と、処理機構ユニット１０にウエハＷを
搬入・搬出するための搬入・搬出機構１とから主に構成
されている。

【００１６】搬入・搬出機構１は、処理前のウエハＷを
収納するウエハキャリア２と、処理後のウエハＷを収納
するウエハキャリア３と、ウエハＷを吸着保持し搬送す
るアームないしピンセット４と、このアーム４をＸ方
向、Ｙ方向及びθ（回転）方向にそれぞれ移動させるた
めのＸ方向移動機構５、Ｙ方向移動機構６及びθ方向移
動機構７と、処理機構ユニット１０との間でウエハＷの
受け渡しがなされる載置台８とを備えている。

【００１７】処理機構ユニット１０には、ウエハＷとレ
ジスト膜との密着性を向上させるためのアドヒージョン
処理を行うアドヒージョン処理機構１１と、ウエハＷの
上面にレジスト膜を塗布する塗布機構１４，１５（例え
ばスピンコーター）と、これら塗布機構１４，１５でレ
ジスト膜を塗布する前のウエハＷを冷却して、所定の第
１の温度（この実施例では２３℃）に調整するための冷
却機構１３と、ウエハＷに塗布されたレジスト膜中に残
存する溶剤を蒸発させるための加熱処理を行うベーク機
構１２とからなる処理機構が設けられている。なお、ベ
ーク機構１２でなされる加熱処理の時間は長いので、ベ
ーク機構１２では複数枚のウエハＷを同時に加熱処理で
きる構造となっている。例えば、ベーク機構１２を上下
に多段積層配置する。また、塗布機構１４，１５を２台
設けたのは、レジスト膜の塗布処理のスループットを向
上させるためである。

【００１８】また、処理機構ユニット１０には、上記の
各処理機構１１〜１５にウエハＷの搬入及び搬出を行う
ための搬送機構１６が設けられている。搬送機構１６
は、図１及び図２に示すように、軸方向例えばＸ軸方向
に形成された搬送路１７に沿って移動自在に設けられた
搬送台１８と、搬送台１８に支軸１９，２０，２１を介
してそれぞれ独立して移動可能に設けられた複数のアー
ム例えば第１のアーム２２及び第２のアーム２３，２４
とを有している。搬送機構１６のアームは、第１のアー
ム２２が上位に、第２のアーム２３が中位に、第２のア
ーム２４が最も下位に位置するように上下に配設され
る。これらアーム２２，２３，２４は、搬送機構１６の
移動中は互いに上下に重なった状態に配設されている。

【００１９】第１のアーム２２は、例えば冷却機構１３
の冷却工程から塗布機構１４又は１５によるレジスト液
の塗布工程までウエハＷを搬送・搬入するときのみに使
用される専用アームであり、第２のアーム２３，２４
は、これ以外のウエハ搬送に使用される一般用アームで
ある。第１及び第２のアーム２２，２３，２４は、図示
省略の移動機構により、それぞれ独立に図２の紙面垂直
Ｙ方向に移動可能で、また同時に左右Ｘ方向、上下Ｚ方
向、回転θ方向に移動させることができるようになって
いる。このようなアームの移動機構としては、例えば、
ステッピングモータ及びこれに連結されたボールスクリ
ュー等の回転駆動機構、あるいはベルト駆動されるスラ
イド機構等を用いる。また、アーム２２〜２４の先端部
には、ウエハ支持機構例えば図３に示すように、ウエハ
Ｗの外型に沿った一部切欠環状の支持枠が設けられ、ウ
エハＷの周辺部下面に当接しウエハＷを少なくとも３箇
所で部分的に支持するための複数の受け部材である爪２
５が形成されている。この爪２５は、断熱部材例えばフ
ッ素樹脂が望ましい。なお、ウエハ保持機構としては、
真空吸着式アームや静電チャックを用いるようにしても
よい。

【００２０】第１のアーム２２と中位に位置する第２の
アーム２３との間には、断熱手段例えば断熱部材２６が
設けられる。断熱部材２６は、第１及び第２のアーム２
２〜２４の搬送台１８上の待機位置ないし初期位置に設
けられる。断熱部材２６は、図４及び図５に示すよう
に、例えばアルミニウム製の環状の枠体２７と、枠体２
７の上面、下面を覆うようにしてそれぞれ設けられるエ
ンジニアリング・プラスチック製の２枚の断熱板２８，
２９とからなる。断熱手段の他の例としては、狭ギャッ
プの平板状空間を真空にした板状体例えば気密容器から
なるガラス体等を用いると、断熱効果は大となる。枠体
２７の基部は搬送台１８に固定して設けられた取付部材
３０に取り付け固定される。断熱板２８，２９には、更
にクリーンルームのダウンフローＦが乱されることなく
流通できるように、直径が例えば２０mmφ程度望ましく
は１０mmφ〜３０mmφの通路例えば通気孔３１が複数個
形成されている。この場合、上の断熱板２８の通気孔３
１と下の断熱板２９の通気孔３１とは、上下に重なるこ
とがないように位置ずれさせて断熱効果を高めることが
できるように形成されている。

【００２１】なお、本装置にはクリーンエアのダウンフ
ローＦを作るために、図２に示すように、装置上方には
ファン３２及びフィルタ３３が設けられると共に、装置
下方にはクリーンエアを吸引排気するためのエア吸引口
３４が設けられ、ローカルにクリーンエア流が形成され
ている。なお、上記ダウンフローＦは本装置が設置され
るクリーンルームのダウンフローを用いるようにしても
よい。

【００２２】次に、本装置によりウエハＷの表面にフォ
トレジスト膜を形成する工程について説明する。

【００２３】まず、搬入・搬出機構１のＸ方向、Ｙ方向
及びθ方向移動機構５，６，７を駆動制御して、ウエハ
キャリア２に収納されている処理前のウエハＷの内の予
めプログラムされた１枚をアーム４で搬出し、載置台８
上に載置する。この載置台８上で位置合せ例えばウエハ
ＷのセンタリングやウエハＷのオリエンテーションフラ
ットを基準とした位置合せを行う。

【００２４】次いで、処理機構ユニット１０の搬送機構
１６を駆動して、搬送台１８を載置台８側へと移動さ
せ、図示省略の移動機構により例えば第２のアーム２３
（アーム２４を使用してもよい）を動かして、載置台８
上に載置されたウエハＷ（以下、１枚目のウエハＷと呼
ぶ）を第２のアーム２３上に保持し、保持されたウエハ
Ｗをアドヒージョン処理機構１１に搬入してセットし、
ウエハＷを８０℃程度に加熱しつつアドヒージョン処理
を行う。なお、この１枚目のウエハＷのアドヒージョン
処理中に、搬入・搬出機構１を動作させて、次に処理す
るウエハＷ（以下、２枚目のウエハＷと呼ぶ）をウエハ
キァリア２から取り出して載置台８に載置し、更に第２
のアーム２３を動作させて、第２のアーム２３上にこの
２枚目のウエハＷを保持してアドヒージョン処理機構１
１の前まで移動させておく。なお、２枚目のウエハＷを
搬送路１７の左端位置に待機させておいてもよい。

【００２５】１枚目のウエハＷのアドヒージョン処理が
終了したら、第２のアーム２４で１枚目のウエハＷをア
ドヒージョン処理機構１１から取り出した後、アーム２
３に保持した２枚目のウエハＷをアドヒージョン処理機
構１１にセットする。次いで、アーム２４で保持した１
枚目のウエハＷを冷却機構１３に搬入しセットする。ま
た、冷却機構１３で１枚目のウエハＷの冷却処理を行っ
ている間に、アドヒージョン処理機構１１による処理が
終了した２枚目のウエハＷを第２のアーム２３で保持し
て冷却機構１３の搬入口まで移動させておく。なお、冷
却機構１３で１枚目のウエハＷの冷却処理を行っている
間に、併せて３枚目のウエハＷをアドヒージョン処理機
構１１にセットして処理を行わせるようにしてもよい。

【００２６】１枚目のウエハＷの冷却処理が終了した
ら、冷却されて例えば２３℃に温度調整されたウエハＷ
の搬送専用の第１のアーム２２で１枚目のウエハＷを保
持して冷却機構１３から取り出した後、アーム２３上の
２枚目のウエハＷを冷却機構１３にセットする。続い
て、第１のアーム２２により１枚目のウエハＷを塗布機
構１４（塗布機構１５でもよい）まで搬送し、塗布機構
１４にセットする。

【００２７】塗布機構１４で１枚目のウエハＷ上にフォ
トレジスト液を塗布する間に、冷却機構１３での処理が
終了した２枚目のウエハＷは、第１のアーム２２に保持
されて冷却機構１３からもう一方の塗布機構１５まで搬
送されセットされる。同様に、３枚目以降のウエハＷに
ついても、塗布機構１４あるいは塗布機構１５のいずれ
かに搬入され、フォトレジスト液が塗布例えばスピンコ
ーティングされる。

【００２８】塗布機構１４又は１５でフォトレジスト液
が塗布されたウエハＷは、順次、第２のアーム２３又は
２４でベーク機構１２に搬送され、ベーク機構１２で加
熱処理し、レジスト液中の溶剤を蒸発させて乾燥固着す
る。そして、加熱処理が終了しレジスト膜が形成された
ウエハＷは第２のアーム２３又は２４によってベーク機
構１２から搬出され、載置台８上に載置される。このレ
ジスト膜形成処理後のウエハＷは、最後に、搬入・搬出
機構１のアーム４により搬送されて、ウエハキャリア３
内に収納される。

【００２９】上述したように、この実施例では、冷却機
構１３から塗布機構１４又は１５へのウエハＷの搬送は
予め定められた専用の第１のアーム２２で行っており、
第１のアーム２２ではベーク機構１３で加熱されたウエ
ハＷの搬送等は行わないので、冷却機構１３で温度調整
例えば常温に設定されたウエハＷを塗布機構１４，１５
に搬送する際に、アーム２２からの伝熱により、ウエハ
Ｗの温度が上昇することはない。

【００３０】更に、第１のアーム２２と第２のアーム２
３との間に断熱部材２６を設けると共に、ダウンフロー
Ｆを流しているので、ベーク機構１２で加熱処理された
高温のウエハＷやこのウエハＷを搬送して昇温された第
２のアーム２３，２４の熱によって、第１のアーム２２
上のウエハＷが昇温されることはない。すなわち、高温
のウエハＷや第２のアーム２３，２４から上方への輻射
（熱線）Ｒの多くは、図４に示すように、下側の断熱板
２９例えば熱絶縁性のアクリル、セラミックスで遮断さ
れる。更に、輻射Ｒの一部は、下側の断熱板２９の通気
孔３１を通るが、上側の断熱板２８の通気孔３１と下側
の断熱板２９の通気孔３１とは上下に重ならないように
位置ずれされてあるため、断熱板２９の通気孔３１を通
過した輻射Ｒは上側の断熱板２８で遮断され、第１のア
ーム２２上のウエハＷに当ることはない。また、断熱板
２８，２９には通気孔３１が形成されているため、上側
の断熱板２８の通気孔３１及び下側の断熱板２９の通気
孔３１を通ってダウンフローＦが両断熱板間の空間を流
れる。このため、高温のウエハＷや第２のアーム２３，
２４から発生する熱対流が第１のアーム２２上のウエハ
Ｗに向うことはなく、エアを介しての熱伝達も防止でき
る。更に、断熱部材２６の内部をダウンフローＦが流れ
る構造となっているので、ダウンフローＦによって断熱
部材２６の放熱がなされ、断熱性能がよい。また、断熱
部材２６を通ってクリーンエアのダウンフローＦが流れ
るので、アーム２２〜２４周辺を清浄に保てると共に、
クーリングも行える。

【００３１】このように、冷却機構１３で温度調整され
たウエハＷが、その温度を全んど変えることなく塗布機
構１４，１５に搬入されるので、塗布機構１４，１５に
おける塗布工程で、温度差に起因する膜厚の変動が解消
されるので、ウエハＷ上にレジスト膜を高精度に均一に
形成することができる。

【００３２】また、この実施例では、複数本のアーム２
２〜２４を設けてウエハＷの搬入・搬出を行うと共に、
各処理機構１１〜１５で複数枚のウエハＷを同時に並行
して処理を行っているので、単位時間当りのウエハＷの
処理量の向上が図れる。

【００３３】なお、上記実施例においては、断熱部材と
して、２枚の断熱板２８，２９を用いたが、更に断熱板
を追加して三重構造にしてもよい。また、断熱板２８，
２９に通気孔３１を設けるのではなく、断熱部材にくの
字状あるいはＳ字状に屈曲したダウンフローの流路ない
し通路を形成するようにしてもよい。また、断熱部材２
６の放熱効果を更に高めるために、断熱板２９の下面に
メッキを施すようにしてもよい。また、上記実施例で
は、この発明をレジスト液塗布装置に適用したが、これ
に限らず、他の処理装置、例えば現像装置等にも処理温
度の異なる複数処理機構へ一体的に搬送移動する構成で
あれば上記実施例に限らず適用しても有効である。な
お、塗布機構１５を現像液塗布機構とすれば、レジスト
液塗布現像装置として使用できる。

【００３４】上記実施例では、半導体ウエハ処理につい
て説明したが、板状の被処理体であればＬＣＤ基板、プ
リント基板、フォトマスク等、何れにも適用できること
は説明するまでもないことである。要するに、処理温度
の異なる複数の処理工程間で被処理体を搬送するのに適
用すればよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、この
発明によれば、以下のような優れた効果が得られる。 １）搬送機構に移動自在に設けられた各アームにより被
処理体を各処理機構に搬送することができ、アーム間に
断熱手段が設けられているので、一方のアームが他方の
アームに保持された高温の被処理体や他方のアーム自身
からの輻射熱により、一方のアームに保持される被処理
体が加熱されるのを抑制することができる。 ２）被処理体を搬送するアームが温度調整されたウエハ
に専用の第１のアームと、その他の被処理体の搬送用の
第２のアームとに分けられているので、高温の被処理体
の搬送等に第１のアームが用いられることなく、温度調
整された被処理体に第１のアームから熱が伝わることは
ない。 ３）断熱手段にはダウンフローが流通可能な流路がある
ので、このダウンフローによって断熱部材は放熱される
ため、断熱性がよい。 ４）このようなことから、一方のアーム（第１のアー
ム）により搬送される温度調整された被処理体の温度は
変動することなく設定温度に保たれるので、次の処理機
構における処理は適切な温度状態の下に行うことがで
き、製造される半導体素子の品質の向上が図れる。すな
わち、一搬送機構に複数の被処理体支持アームを有する
一搬送機構で複数の処理機構を選択して処理する装置に
おいて、上記被処理体支持アーム間で熱絶縁して被処理
体を搬送できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明をレジスト膜形成装置に適用した一実
施例を示す概略平面図である。

【図２】図１の搬送機構の要部を拡大して示す側面図で
ある。

【図３】この発明におけるアームの構成を概略的に示す
斜視図である。

【図４】この発明における断熱部材を拡大して示す側断
面図である。

【図５】図４の断熱部材の分解斜視図である。

【図６】従来のレジスト膜形成装置を示す概略平面図で
ある。

【符号の説明】

１０ 処理機構ユニット ２２ 第１のアーム ２３ 第２のアーム ２４ 第２のアーム ２６ 断熱部材 ２８ 断熱板 ２９ 断熱板 ３１ 通気孔（通路） Ｗ ウエハ（半導体ウエハ） Ｆ ダウンフロー

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダウンフロー下に配置され、被処理体に
   処理を施す複数の処理機構と、これらの処理機構に上記
   被処理体を搬送するための搬送機構と、この搬送機構に
   移動自在に設けられ上記被処理体を保持するアームとを
   有する処理装置において、 上記アームが、上下に配設されてそれぞれ独立して移動
   する複数のアームを有し、 上記アーム間に、上記ダウンフローが流通可能な通路を
   有する断熱手段を設けたことを特徴とする処理装置。
2. 【請求項２】 ダウンフロー下に配置され、被処理体に
   処理を施す複数の処理機構と、これらの処理機構に上記
   被処理体を搬送するための搬送機構と、この搬送機構に
   移動自在に設けられ上記被処理体を保持するアームとを
   有する処理装置において、 上記アームが上記処理機構によって第１の温度に温度調
   整された後の被処理体に対してのみ使用される第１のア
   ームと、これ以外の被処理体に対して使用される第２の
   アームとを有し、 上記第１のアームと第２のアームとの間に、上記ダウン
   フローが流通可能な通路を有する断熱手段を設けたこと
   を特徴とする処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の処理装置におい
   て、 上方に配設されるアームが、低温度に調整された後の被
   処理体に対して使用され、 下方に配設されるアームが、高温度に調整された後の被
   処理体に対して使用されるようにした、ことを特徴とす
   る処理装置。