JP4505563B2

JP4505563B2 - 液処理装置

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Publication number: JP4505563B2
Application number: JP2000198645A
Authority: JP
Inventors: 裕二上川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: CN100411129C; CN1755911A; JP2002016041A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハやＬＣＤ基板等の各種基板に対して所定の液処理や乾燥処理を施すために用いられる液処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造工程においては、基板としての半導体ウエハ（ウエハ）を所定の薬液や純水等の洗浄液によって洗浄し、ウエハからパーティクル、有機汚染物、金属不純物等のコンタミネーションを除去するウエハ洗浄装置や、Ｎ_２ガス等の不活性ガスや揮発性および親水性の高いＩＰＡ蒸気等によってウエハから液滴を取り除いてウエハを乾燥させるウエハ乾燥装置が使用されている。このような洗浄装置や乾燥装置としては、複数枚のウエハをウエハ洗浄室やウエハ乾燥室内に収納してバッチ式に処理するものや、１枚ずつウエハを処理する枚葉式が知られている。
【０００３】
このうち枚葉式の洗浄装置としては、例えば、ウエハをその周縁部で保持して水平面内で回転させつつウエハの表裏面にそれぞれ処理液を吐出し、また、ブラシ等でウエハの表面を走査するスクラバーと呼ばれるものが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなウエハを水平保持して洗浄処理を行った場合には、洗浄処理後にウエハを回転させてウエハに付着した処理液を振り切る際、液切れの状態が必ずしもよいものではないという問題があった。また、雰囲気制御のために密閉構造とした場合には、蓋体の開閉機構とウエハの搬送機構の制御等の制御系が複雑となり、また、一般的に排気量が多くなることから、使用する薬液の温度が下がりやすく、高温の薬液を用いることが困難であった。
【０００５】
また、近年、半導体デバイスの微細高集積化や量産化に伴って、ウエハの大きさについては、２００ｍｍφから３００ｍｍφへの大口径化が進んでいる。従って、従来の洗浄装置の構造をそのまま３００ｍｍφの大口径ウエハの洗浄装置に適合させると、装置の大型化は免れないため、ウエハの搬送形態や処理形態を改善することによって処理装置の大型化を回避し、または大型化の程度を最小限に抑制することに対する要望は大きいものと考えられる。
【０００６】
また、洗浄処理と乾燥処理とを同じ処理装置で行うことが可能であれば、より好ましいと考えられる。加えて、ウエハを水平に載置する場合には、数枚、例えば、２枚〜５枚といった複数枚のウエハを複数段に重ねて処理を行うことは困難であるが、ウエハを立設状態、例えば垂直状態に保持できれば、このような複数枚の処理も容易となり、処理スピードを上げることが可能となる。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、基板の洗浄等の液処理を効率的に行うことが可能であり、また、複数枚の基板の処理にも容易に対処可能であり、さらに、特に大口径の基板の液処理を行うために生ずる処理装置の大型化を抑制したコンパクトな液処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、基板に所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
基板を１枚または数枚保持する治具が配設されたテーブルおよび前記治具に保持された基板が面内回転するように前記テーブルを回転させるモータを有する回転機構と、
前記テーブルが、保持する基板が水平姿勢となる第１の状態と、保持する基板が垂直姿勢となる第２の状態とをとるように、前記回転機構を水平な回動軸まわりに回動させて基板の姿勢を変換する姿勢変換機構と、
前記テーブルが挿入される挿入口を有し、保持した基板が垂直姿勢の前記第２の状態にある前記テーブルを収容し、前記治具に保持された基板に処理液を供給しながら液処理を施す処理チャンバと、
前記処理チャンバから離隔した基板搬入出位置で前記第１の状態の前記テーブルに対し水平姿勢の基板を搬入出する基板搬送機構と、
前記基板搬送機構が前記テーブルに基板を搬入出する基板搬入出位置と、前記第２の状態をとる前記テーブルが前記処理チャンバに収容される位置との間で、前記姿勢変換機構の前記回動軸に直交する水平方向に前記回転機構と前記姿勢変換機構とを一体的にスライドさせる駆動機構と、
前記回転機構に取り付けられ、前記テーブルが前記処理チャンバに収容された際に前記処理チャンバを密閉するチャンバ密閉用部材と、
を具備し、
前記基板搬入出位置で、前記テーブルを前記第１の状態にして前記基板搬送機構により前記テーブルに基板を水平姿勢で搬入し、前記姿勢変換機構により前記回転機構を前記回動軸まわりに回動させて前記テーブルを前記第２の状態にすることにより前記テーブルに受け取られた基板を垂直姿勢に変換し、その状態で前記回転機構および前記姿勢変換機構を前記駆動機構により前記回動軸に直交する水平方向にスライドさせるのみで前記テーブルを前記処理チャンバに収容させるとともに前記チャンバ密閉用部材によりチャンバを密閉し、前記テーブルとともに基板を回転させつつ前記治具に保持された基板に処理液を供給しながら液処理を行うことを特徴とする液処理装置が提供される。
【０００９】
上記本発明において、前記処理チャンバが、外側チャンバと内側チャンバとからなる二重構造を有してよい。また、複数の基板を収容するキャリアを載置するためのキャリアステージと、前記キャリアステージに載置されたキャリアと前記テーブルに設けられた治具との間で基板を水平状態で搬送する基板搬送機構とをさらに具備してもよい。さらに、前記基板搬送機構は、未処理の基板を搬送するための１個の搬送アームと、液処理済みの基板を搬送するための別の１個の搬送アームを有する構成であってもよい。この場合に、前記搬送アームおよび前記別の搬送アームが、それぞれ１枚の基板を搬送するようにしてもよい。また、前記処理チャンバを複数具備し、前記複数の処理チャンバのそれぞれに対して前記回転機構が配設され、前記基板搬送機構は前記複数の回転機構にアクセスできる構成を有してもよい。さらにまた、前記キャリアステージを複数具備し、前記基板搬送機構は前記複数のキャリアステージにそれぞれ載置されたキャリアにアクセスできる構成を有してもよい。
【００１０】
本発明によれば、第１の状態にあるテーブルに基板を水平姿勢で搬送し、この状態から姿勢変換機構で回転機構を水平な回動軸まわりに回動させるだけでテーブルを第２の状態としてテーブルに保持された基板を水平姿勢から垂直姿勢に姿勢変換させ、その後そのままの状態で、回動軸に直交する水平方向に回転機構と姿勢変換機構とを一体的にスライドさせるだけでテーブルを直接に処理チャンバに収容するので、複数の機構間で基板を移し替える必要がなく、基板の姿勢変換と基板の液処理を１台の回転機構により行うことができ、液処理装置をコンパクトに構成することができる。また、テーブルが処理チャンバに収容された際にチャンバ密閉用部材により処理チャンバを簡単に密閉することができるので、雰囲気制御が容易であり、薬液やガスの流出を防止することができ、薬液特性を十分に引き出すことができる。さらに、基板を略垂直状態に保持して液処理するために、基板に付着した処理液の液切りが容易となり、しかも、基板の表裏面のいずれについても均一な液処理が可能になる。さらにまた、基板が収容されたキャリアから搬出した基板を直接にテーブルに設けられた治具に受け渡すことができるので、基板の移し替えの回数が少なく、パーティクル等の発生を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について具体的に説明する。本発明の液処理装置は、各種基板を被処理体とする洗浄処理装置、乾燥処理装置等に適用できるが、本実施形態では、半導体ウエハ（ウエハ）の搬入、洗浄、乾燥、搬出を一貫して行うように構成された洗浄処理装置として用いた場合について説明する。
【００１２】
図１は本実施形態に係る枚葉式の洗浄処理装置１の斜視図であり、図２はその側面図、図３はその平面図である。これら図１から図３に示されるように、洗浄処理装置１は、ウエハＷを複数枚、例えば２５枚ほど水平状態で収納可能なキャリア（収納容器）Ｃを載置するためのキャリアステージ２ａ・２ｂと、ウエハＷに洗浄処理を施す洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃと、キャリアステージ２ａ・２ｂと洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃとの間に設けられ、ウエハＷの搬送を行うウエハ搬送ユニット４、液処理のための薬液を貯蔵等する薬液貯蔵ユニット５ａ〜５ｃと、洗浄処理装置１内に配設された各種の電動駆動機構のための電源ユニット６と、から主に構成されている。
【００１３】
キャリアステージ２ａ・２ｂはキャリアＣを載置する場所であり、キャリアＣは、そのウエハＷを搬入出するための搬入出口がウエハ搬送ユニット４の壁部１１に設けられた窓部１２ａ（キャリアステージ２ａ側）・１２ｂ（キャリアステージ２ｂ側）に対面するようにして、キャリアステージ２ａ・２ｂ上に載置される。
【００１４】
壁部１１の内側（ウエハ搬送ユニット４側）には、窓部１２ａ・１２ｂを開閉するシャッターとキャリアＣの搬入出口を開閉する蓋体の開閉を行う蓋体開閉機構とを有する開閉装置１４ａ（キャリアステージ２ａ側）・１４ｂ（キャリアステージ２ｂ側）が配設されており、キャリアＣをキャリアステージ２ａ・２ｂに載置していない状態では、シャッターを閉じた状態とする。一方、ウエハＷをキャリアＣから搬出する際またはキャリアＣへ搬入する際にはシャッターおよびキャリアＣの蓋体が蓋体開閉機構により開かれた状態とされる。
【００１５】
ウエハ搬送ユニット４内には、開閉装置１４ａ・１４ｂに隣接して、キャリアＣ内のウエハＷの枚数を計測するための検出センサ機構１３ａ（キャリアステージ２ａ側）・１３ｂ（キャリアステージ２ｂ側）が配設されている。検出センサ機構１３ａ・１３ｂは、例えば、赤外線センサヘッドをＺ方向にスキャンさせながら、ウエハＷのＹ方向端の２箇所でウエハＷの枚数を検査する。
【００１６】
検出センサ機構１３ａ・１３ｂとしてはまた、ウエハＷの枚数の検査と並行して、ウエハＷの収納状態、例えば、キャリアＣ内にウエハＷが所定のピッチで平行に１枚ずつ収納されているかどうか、ウエハＷが段差ずれして斜めに収納されていないかどうか、ウエハＷがキャリアＣ内の所定位置から飛び出していないか等を検出するセンサを具備したものを用いることが、より好ましい。さらに、ウエハＷの収納状態を確認した後に、同センサを用いてウエハＷの枚数を検出するようにしてもよい。なお、後述するウエハ搬送機構７に検出センサ機構を取り付けて、ウエハ搬送機構７とともに移動可能な構造とすれば、検出センサ機構は１箇所のみの配設で済ませることが可能である。
【００１７】
ウエハ搬送ユニット４には、キャリアステージ２ａ・２ｂに載置されたキャリアＣと後述するテーブル３１に配設された保持治具３３との間でウエハＷを水平状態で搬送するウエハ搬送機構７が配設されている。ウエハ搬送機構７は、未処理のウエハＷを搬送するための搬送アーム２１ａと、液処理済みのウエハＷを搬送するための搬送アーム２１ｂを有しており、各搬送アーム２１ａ・２１ｂは、それぞれ１枚のウエハＷを搬送することが可能となっている。
【００１８】
搬送アーム２１ａ・２１ｂを保持する搬送アーム保持部２２は図示しないＸ軸駆動機構を内在し、テーブル２３に設けられた溝部またはガイドレール等の案内機構２４に沿って、Ｘ方向にスライド可能となっている。また、搬送アーム保持部２２は、Ｘ−Ｙ面内のθ方向に回転可能に構成されている。このθ方向回転を行う図示しないθ回転駆動機構は、搬送アーム保持部２２に内在させることが可能であるが、後述するＺ軸駆動機構９９やテーブル２３もともに回転する構造として設けることも可能である。
【００１９】
このようなＸ軸駆動機構やθ回転駆動機構を用いれば、例えば、Ｘ軸駆動機構を用いて搬送アーム２１ａをキャリアＣ内へ挿入し、キャリアＣ内のウエハＷを搬出した後、θ回転駆動機構を用いて搬送アーム２１ａの向きを１８０°回転させてウエハＷを洗浄処理ユニット３ａ側へ向け、洗浄処理ユニット３ａに配設されたテーブル３１上の保持治具３３にウエハＷが保持されるように再びＸ軸駆動機構を用いて搬送アーム２１ａを挿入し、その後に搬送アーム２１ａを元の位置に戻すことによって、ウエハＷをテーブル３１上に搬送することや、その逆の動作が可能となる。なお、Ｘ軸駆動機構に代えて、またはＸ軸駆動機構とともに、搬送アーム２１ａ・２１ｂが、多関節アーム等の伸縮自在な形態を有していることにより、ウエハＷをキャリアＣとテーブル３１との間で搬送することが可能な形態とすることも好ましい。
【００２０】
搬送アーム２１ａ・２１ｂおよび搬送アーム保持部２２ならびにテーブル２３は、Ｚ軸駆動機構９９によりＺ方向（垂直方向）に移動可能となっている。キャリアＣ内では、ウエハＷは異なる高さ位置に収納されていることから、このＺ軸駆動機構９９を用いて搬送アーム２１ａの高さを所定のウエハＷの高さ位置に合わせる。例えば、キャリアＣから所定位置のウエハＷを搬出する際には、所定のウエハＷの下側に搬送アーム２１ａを挿入することができるように搬送アーム２１ａの高さをＺ軸駆動機構９９を用いて合わせた後、Ｘ軸駆動機構を動作させて搬送アーム２１ａをキャリアＣ内に挿入し、その後にＺ軸駆動機構９９により搬送アーム２１ａを所定高さほど上昇させて搬送アーム２１ａ上にウエハＷを保持し、その状態でＸ軸駆動機構により搬送アーム２１ａを元の位置まで退却させることにより、キャリアＣから所定のウエハＷを搬出することができる。
【００２１】
搬送アーム２１ａ・２１ｂおよび搬送アーム保持部２２ならびにテーブル２３はまた、Ｙ軸駆動機構９８によりガイドレール９７に沿ってＹ方向に移動可能となっており、ウエハ搬送機構７は、キャリアステージ２ａ・２ｂに載置されたキャリアＣにいずれにもアクセス可能となっている。また、ウエハ搬送機構７は、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃに配設されているテーブル３１のいずれにもアクセス可能となっている。
【００２２】
ウエハ搬送ユニット４の天井部分には、フィルタファンユニット２８ａが配設されており、ウエハ搬送ユニット４内にパーティクルを除去した空気等が送風されるようになっている。また、ウエハ搬送ユニット４と洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃとの境界を形成する壁部２５には、ウエハＷをウエハ搬送機構７と洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃの各テーブル３１との間でのウエハＷの搬送を可能とするために、開閉可能な窓部２６ａ〜２６ｃが形成されている。なお、窓部２６ａ〜２６ｃには、窓部２６ａ〜２６ｃの開閉を行うシャッター２７ａ〜２７ｃがウエハ搬送ユニット４側に配設されており、ウエハ搬送ユニット４と洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃの雰囲気が分離できるようになっている。シャッター２７ａ〜２７ｃは洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃ側に設けることもできる。
【００２３】
洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃは、それぞれが隔壁で隔てられた構造となっており、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃ間の雰囲気が互いに拡散することのない構造となっている。これにより、各洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃ毎に異なる処理液を用いて、所定の液処理を行うことが可能である。以下、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃは全て同じ構成を有することから、洗浄処理ユニット３ａを例にその構成について説明する。
【００２４】
洗浄処理ユニット３ａの天井部分にも、フィルタファンユニット２８ｂが配設されており、洗浄処理ユニット３ａ内にパーティクルを除去した空気等が送風されるようになっている。洗浄処理ユニット３ａは、テーブル３１にテーブル３１を回転させるモータ（駆動機構）３２が軸部材３７を介して取り付けられてなるテーブル回転機構８を有する。テーブル３１の表面にはウエハＷを保持するための保持治具３３が配設されており、ウエハＷはその表裏面がテーブル３１の表面と平行となるようにテーブル３１上空に、つまりテーブル３１の表面から浮いた状態で保持治具３３に保持される。
【００２５】
保持治具３３は、ウエハＷを周縁部で保持できる構造のものであればよく、例えば、ウエハＷを保持するための溝が形成されたピンを挙げることができる。図３ではピン状の保持治具３３を４箇所に配設した場合を示しており、この場合には、ウエハＷの搬入出を可能とすべく、保持治具３３の窓部２６ａ側の１箇所については、例えば、ウエハＷの搬入出の際にはウエハＷの移動に支障が生じないように転倒させる機構を有し、かつ、ウエハＷを保持している間はロックが掛かってウエハＷが保持治具３３から飛び出すことを防止する構造のもの等を用いることができる。
【００２６】
テーブル３１とモータ３２を連結する軸部材３７は、テーブル３１の下側に配置された円盤３８の中心部を貫通している。円盤３８は、後述するように、テーブル３１を処理チャンバ５１へ挿入したときに、処理チャンバ５１のテーブル挿入口５４を閉塞するための部材であり、回転することはない。従って、軸部材３７が円盤３８を貫通する部分は、軸部材３７が回転可能ではあるが、処理チャンバ５１からの処理液の漏出が起こらないようにシール構造が採られる。
【００２７】
円盤３８には、円盤３８とテーブル回転機構８をＸ−Ｚ面内で回動させるために、脚部３４と回動軸３５ならびに円盤保持部材３６を有する姿勢変換機構９が取り付けられており、この姿勢変換機構９により、ウエハＷを水平状態と、立設状態例えば垂直状態（ウエハＷの表面と水平方向とのなす角が９０°の場合）との間の任意の状態で保持することができるようになっている。
【００２８】
姿勢変換機構９の駆動は、モータやアクチュエータ等の駆動装置を用いて行うことができる。円盤保持部材３６は、軸部材３７のカバーとしての役割も果たしており、例えば軸部材３７とモータ３２全体を取り囲むような形態とすると、モータ３２で発生するパーティクル等が洗浄処理ユニット３ａ内の雰囲気を悪化させることを抑制することができる。
【００２９】
姿勢変換機構９の脚部３４は、ガイドレール３９上をＸ方向に移動可能なＸ軸駆動機構１０上に配設されており、これによりテーブル回転機構８と姿勢変換機構９は、洗浄処理ユニット３ａ内をＸ方向に移動可能となっている。このＸ軸駆動機構１０を用いて、ウエハＷが立設状態で保持されるように姿勢変換されたテーブル回転機構８のテーブル３１の部分を処理チャンバ５１に挿入することができる。
【００３０】
なお、ガイドレール３９の下部箱体２０ａには、例えば、テーブル回転機構８、姿勢変換機構９、Ｘ軸駆動機構１０等の制御装置を収納することができる。また、図１から図３には示していないが、ガイドレール３９が配設されたスペースと処理チャンバ５１が配設されたスペースとの間に開閉可能なシャッターを設けて、処理チャンバ５１内の雰囲気が洗浄処理ユニット３全体に拡散しないような構造とすることができる。
【００３１】
洗浄処理ユニット３ａには、テーブル３１上に保持されたウエハＷの洗浄処理を行うための処理チャンバ５１が配設されている。図４および図５は、テーブル３１を処理チャンバ５１に挿入した状態の一形態を示す断面図である。ここで、図４および図５においては、姿勢変換機構９やＸ軸駆動機構１０の記載を省略しており、処理チャンバ５１については、断面略台形の筒形の形態を有している外側チャンバ５２ａと、Ｘ方向にスライド可能な内側チャンバ５２ｂとからなる二重構造を有するものを示している。
【００３２】
図４は内側チャンバ５２ｂを図中右側へ待避させ、外側チャンバ５２ａを用いて液処理を行う際の状態を示しており、図５は内側チャンバ５２ｂを外側チャンバ５２ａ内に収納して、内側チャンバ５２ｂによる液処理を行う状態を示している。なお、外側チャンバ５２ａはメンテナンス等の際に、図４に示される内側チャンバ５２ｂの位置へ待避させることができるようになっている。
【００３３】
図４に示すように、外側チャンバ５２ａにおける洗浄処理は、垂直壁５３ａと、テーブル挿入口５４が形成された垂直壁５３ｂと、テーブル挿入口５４を閉塞するテーブル回転機構８の円盤３８とにより形成される処理空間９５において行われる。垂直壁５３ｂの上部には、排気バルブ６５と排気管６７からなる排気経路が設けられており、処理空間９５の雰囲気の調整が可能となっている。また、垂直壁５３ｂの下部には、ドレインバルブ６１とドレイン管６３からなるドレイン（排液経路）が形成されており、処理空間９５から使用された洗浄液が排出されるようになっている。
【００３４】
ここで、外側チャンバ５２ａは、垂直壁５３ｂ側が長径側に設定され、また、外側チャンバ５２ａの胴部下側面に、垂直壁５３ｂ側が下方となるような勾配が形成されるように固定されているので、使用された洗浄液は容易にドレインバルブ６１からドレイン管６３を通して排出される。
【００３５】
外側チャンバ５２ａ内の上端近傍部分には、複数の吐出口５５を有する吐出ノズル５６が、吐出口５５が水平方向に並ぶようにして垂直壁５３ｂに取り付けられている。吐出ノズル５６からは、薬液貯蔵ユニット５ａ内の供給源から供給された純水、ＩＰＡ等の各種薬液や、Ｎ_２ガス等の乾燥ガスが吐出可能となっている。また、垂直壁５３ｂには、テーブル３１の裏面を洗浄するための吐出ノズル７４ａが配設されている。このような吐出ノズル７４ａは主に種々の薬液処理後に純水でテーブル３１の裏面の洗浄を行う際に使用される。なお、吐出ノズル５６は、図４および図５中には１本しか示されていないが、複数本設けることが可能である。
【００３６】
内側チャンバ５２ｂは、外側チャンバ５２ａよりも径が小さい断面略台形の筒状の形態を有し、図４に示す位置と図５に示す位置との間でＸ方向に平行移動（スライド）可能に構成されている。内側チャンバ５２ｂは、その短径側の端面にリング部材５９ｂを、長径側の端面にリング部材５９ａを有しており、内側チャンバ５２ｂが外側チャンバ５２ａ内に配置されたときには、リング部材５９ａが垂直壁５３ａに密着し、また、リング部材５９ｂが垂直壁５３ｂに密着することで処理空間９６が形成される。なお、リング部材５９ａと垂直壁５３ａの接離部分およびリング部材５９ｂと垂直壁５３ｂの接離部分に、図示しないシール部材等を配設すると、密着性がより向上する。
【００３７】
なお、内側チャンバ５２ｂを外側チャンバ５２ａから待避させたときには、リング部材５９ｂが垂直壁５３ａに密着するとともにリング部材５９ａが垂直壁５３ｃに密着することによって、外側チャンバ５２ａによって形成される処理空間９５の雰囲気は、内側チャンバ５２ｂ内の雰囲気と隔離される。
【００３８】
内側チャンバ５２ｂ内の上部には、複数の吐出口５７を有する吐出ノズル５８が、吐出口５７が水平方向に並ぶようにして取り付けられている。吐出ノズル５８からは、薬液貯蔵ユニット５ａ内の供給源から供給された各種薬液、純水、ＩＰＡ等が吐出される。また、内側チャンバ５２ｂの上部内壁には、テーブル３１の表面を洗浄するための処理液の吐出ノズル７４ｂが配設されており、純水等の洗浄液を吐出可能となっている。なお、これら各種の吐出ノズル５６・５８・７４ａ・７４ｂからは、超音波が印加された処理液を供給してもよい。
【００３９】
リング部材５９ａの上端部には排気口６６が形成されており、排気管６８を通じて、処理空間９６内の雰囲気調整または退避位置での内側チャンバ５２ｂ内の雰囲気調整を行うことが可能となっている。また、リング部材５９ａの下端部には処理液排出口４６が形成されており、この処理液排出口４６と連通するようにドレイン誘導部材４７が配設されている。
【００４０】
内側チャンバ５２ｂは、モータ３２側を短径側とし、また下側面に勾配が形成されるようにして配設されている。つまり、処理液排出口４６は内側チャンバ５２ｂの下側面に形成された勾配の下方側に形成されていることから、内側チャンバ５２ｂで使用された処理液は、容易に処理液排出口４６からドレイン誘導部材４７へ流れ込む。
【００４１】
ドレイン誘導部材４７は下方に伸び、その先端部４８は水平方向を向くように構成されている。一方、垂直壁５３ａの下方には別体としてドレイン管４９が配置されており、ドレイン管４９の先端には先端部としてのキャップ部５０が形成されている。
【００４２】
内側チャンバ５２ｂが退避位置にあるときは、ドレイン誘導部材４７の先端部４８とキャップ部５０とは隔離された状態にあるが、内側チャンバ５２ｂをウエハＷの洗浄処理等のために外側チャンバ５２ａ内に収容されるようにスライドさせると、先端部４８がキャップ部５０に嵌合されて気密にシールされ、これにより、ドレイン誘導部材４７とドレイン管４９とが連通し、処理液の排液が可能となる構造となっている。他方、ウエハＷの液処理が終了して、内側チャンバ５２ｂを外側チャンバ５２ａから退避させる際には、先端部４８とキャップ部５０とは離隔される。
【００４３】
このような外側チャンバ５２ａと内側チャンバ５２ｂのＸ方向の長さ、つまり胴体の長さは、テーブル３１とウエハＷとの距離に応じた長さに設定することができることから、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃでは小型化が容易である。この場合には、処理雰囲気の制御も容易となり、排気量を低減できるので、高温の薬液を用いた場合でもその温度低下が小さく、従って使用することができる薬液の種類の範囲が広がる利点がある。また、処理液は吐出ノズル５５・５７から直接にウエハＷの表面に向けて吐出され、ブラシ等を用いないことからチャンバ内の構造が簡単である。
【００４４】
次に、キャリアＣに収納されたウエハＷの洗浄工程について、キャリアステージ２ａに載置されたキャリアＣ内のウエハＷを、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃで処理する場合を例として説明する。先ず、複数枚のウエハＷが所定の間隔で平行に収納されたキャリアＣを、キャリアＣにおいてウエハＷの出し入れを行う搬入出口が窓部１２と対面するようにキャリアステージ２ａに載置する。
【００４５】
キャリアＣ内の所定のウエハＷを搬送するために、開閉装置１４ａを用いて窓部１２ａを閉じているシャッターを開き、また、キャリアＣの搬入出口を閉塞している蓋体を開いて、キャリアＣの内部とウエハ搬送ユニット４の内部が連通する状態とする。その後に、検出センサ機構１３ａをＺ方向にスキャンさせて、キャリアＣ内のウエハＷの枚数および収納状態を確認する。ここで、異常が検出された場合には処理を中断し、例えば、キャリアステージ２ｂに別のキャリアＣが載置されていた場合には、その別のキャリアＣから同様の処理を開始する。
【００４６】
キャリアＣ内のウエハＷに異常が検出されなかった場合には、搬送アーム２１ａが搬出する所定のウエハＷの下側に位置するようにＺ軸駆動機構９９を動作させて搬送アーム２１ａの高さを合わせた後、ウエハ搬送機構７の有するＸ軸駆動機構を動作させて、搬送アーム２１ａをキャリアＣ内に挿入し、Ｚ軸駆動機構９９を所定高さほど上昇させて搬送アーム２１ａに所定の１枚のウエハＷを保持させ、再びＸ軸駆動機構を動作させて搬送アーム２１ａを元の位置へ戻す。その後、次にウエハＷの搬入出まで、開閉装置１４ａを動作させて窓部１２ａおよびキャリアＣの蓋体を閉めておく。
【００４７】
続いて、搬送アーム２１ａに保持されたウエハＷが、ウエハ搬送ユニット４と洗浄処理ユニット３ａとの境界をなす壁部２５に形成された窓部２６ａに対面するように、ウエハ搬送機構７の有するθ回転駆動機構を１８０°回転させる。そして、窓部２６ａを閉じていたシャッター２７ａを開き、ウエハ搬送機構７のＸ軸駆動機構を動作させて、洗浄処理ユニット３ａにおいて窓部２６ａに対面する位置に待機させていたテーブル３１上の保持治具３３にウエハＷが保持されるように搬送アーム２１ａを挿入する。
【００４８】
このとき、ウエハＷの搬入出が可能なように、テーブル３１上に配設されたウエハＷを保持するための保持治具３３のうち窓部２６ａ側のものは待避させた状態にある。また、搬送アーム２１ａの高さはウエハ搬送ユニット４のＺ軸駆動機構９９によりウエハＷが保持治具３３に収納されるように調節されている。
【００４９】
ウエハＷが保持治具３３に保持されたら、ウエハ搬送機構７が有するＺ軸駆動機構９９を動作させて搬送アーム２１ａの位置を下げ、さらにＸ軸駆動機構を動作させて搬送アーム２１ａを元の位置に戻し、シャッター２７ａを閉じる。テーブル３１においては、保持治具３３を所定の状態として、ウエハＷをその周縁部で確実に保持した状態とする。
【００５０】
こうして洗浄処理ユニット３ａでのウエハＷの洗浄処理を開始することができるが、引き続き、ウエハ搬送ユニット４においては、キャリアＣ内の別のウエハＷを先にキャリアＣから洗浄処理ユニット３ａに搬送した方法と同様の方法を用いて洗浄処理ユニット３ｂに搬送し、その後にさらにキャリアＣ内の所定のウエハＷを洗浄処理ユニット３ｃに搬送し、逐次、洗浄処理ユニット３ｂ・３ｃでの洗浄処理を、後述する洗浄処理ユニット３ａにおける洗浄方法と同様にして開始する。なお、ウエハＷの洗浄処理ユニット３ｂ・３ｃへの搬送には、ウエハ搬送機構７が有するＹ軸駆動機構９８を用いる。
【００５１】
次に、姿勢変換機構９を用いて、テーブル３１が処理チャンバ５１側を向くように、例えば、テーブル回転機構８を、例えば９０°ほど倒し、テーブル回転機構８を水平状態に保持する。こうしてウエハＷは略垂直状態に保持されることとなる。そして、Ｘ軸駆動機構１０を用いて、テーブル３１が外側チャンバ５２ａに収容され、また、円盤３８により外側チャンバ５２ａのテーブル挿入口５４が閉塞されるように、テーブル回転機構８および姿勢変換機構９をスライドさせる。
【００５２】
処理チャンバ５１において、例えば、内側チャンバ５２ｂでは薬液を用いたポリマー除去等の処理を、外側チャンバ５２ａでは純水を用いた処理とその後の乾燥処理を行うとすると、最初は内側チャンバ５２ｂを外側チャンバ５２ａ内に配置した状態として、モータ３２によりテーブル３１を所定の回転数で回転させながら、吐出ノズル５８を用いて所定の薬液をウエハＷの表裏面に向かって吐出する。そして、薬液を用いた処理が終了した後に吐出ノズル７４ｂから純水を吐出させて、テーブル３１の表面を洗浄する。
【００５３】
次に、内側チャンバ５２ｂを外側チャンバ５２ａから待避させた状態として、テーブル３１を所定の回転数で回転させながら、吐出ノズル５６を用いて純水を吐出してウエハＷの洗浄を行い、しかる後に吐出ノズル７４ａから純水を吐出して、テーブル３１の裏面の洗浄を行う。その後、処理液の吐出を行わずに、所定の回転数でテーブル３１を回転させて、テーブル３１やウエハＷに付着した純水を振り切り、必要に応じて、ＩＰＡやＮ_２ガス等をウエハＷに噴射して乾燥処理を行う。
【００５４】
液処理および乾燥処理が終了した後には、Ｘ軸駆動機構１０を用いて、テーブル３１を処理チャンバ５１から搬出するために、テーブル回転機構８を処理チャンバ５１から離れるようにスライドさせ、続いて姿勢変換機構９を動作させてテーブル回転機構８を垂直状態に立て直し、テーブル３１を窓部２６ａと対面する位置へ戻す。ウエハＷを保持している保持治具３３の位置をウエハＷの搬出が行うことができる適切な位置に合わせ、保持治具３３の中の可動なもののロックを解除して待避させる。
【００５５】
保持治具３３からのウエハＷの搬出には搬送アーム２１ｂを用いる。搬送アーム２１ｂが洗浄処理済みのウエハＷを搬出することができるように、ウエハ搬送機構７のＺ軸駆動機構９９を動作させて搬送アーム２１ｂの高さ位置を調節し、シャッター２７ａを開いてＸ軸駆動機構により搬送アーム２１ｂをテーブル３１とウエハＷとの間に挿入し、Ｚ軸駆動機構９９を動作させて搬送アーム２１ｂによりウエハＷを軽く持ち上げ、さらにＸ軸駆動機構により搬送アーム２１ｂを元の位置に戻すことで、ウエハＷをテーブル３１上の保持治具３３から搬出することができる。
【００５６】
シャッター２７ａを閉じた後に、搬送アーム２１ｂがキャリアステージ２ａ側を向くようにウエハ搬送機構７のθ回転駆動機構を駆動させ、開閉装置１４ａを用いて窓部１２ａを開くとともにキャリアＣの蓋体を開いて、キャリアＣの内部とウエハ搬送ユニット４が連通した状態とし、ウエハＷを戻すべき所定の高さにＺ軸駆動機構９９を用いて搬送アーム２１ｂの高さを調節した後、Ｘ軸駆動機構を用いて搬送アーム２１ｂをキャリアＣ内に挿入し、ウエハＷを搬入して搬送アーム２１ｂを元の位置に戻す。このように、洗浄処理前のウエハＷを搬送アーム２１ａで、洗浄処理後のウエハＷを搬送アーム２１ｂで、それぞれ搬送することにより、搬送アーム２１ｂは洗浄処理前のウエハＷを保持しないことから、洗浄処理後のウエハＷを汚すことがない。
【００５７】
続いて、キャリアＣ内に未処理のウエハＷがあり、その洗浄処理を行う場合には、ウエハ搬送機構７のθ回転駆動機構を動作させて搬送アーム２１ａを窓部２６ａに対面させた後、前述した方法により所定のウエハＷの搬出、テーブル３１への搬送、洗浄処理、キャリアＣへの搬送、といった一連の作業を繰り返す。このような作業は、洗浄処理ユニット３ｂ・３ｃでの処理についても同様に行うことができる。また、キャリアステージ２ｂにキャリアＣを載置しておけば、キャリアステージ２ａに載置したキャリアＣ内のウエハＷの処理に引き続いて、キャリアステージ２ｂに載置されたキャリアＣ内のウエハＷの処理を開始することができる。
【００５８】
上述した洗浄処理方法は、３箇所に配設された洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃで全て同じ洗浄処理を行った場合であるが、洗浄処理装置１を用いた洗浄処理方法は、このような方法に限定されるものではない。例えば、キャリアステージ２ａに載置されたキャリアＣ内のウエハＷについては、所定の薬液を使用して洗浄処理ユニット３ａのみを用いて行い、一方、キャリアステージ２ｂに載置されたキャリアＣ内のウエハＷについては、別の薬液を使用して洗浄処理ユニット３ｂ・３ｃを用いて行うというように、洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃを使用する薬液別に使い分け、または処理内容の違いによって使い分けることも可能である。
【００５９】
ところで、洗浄処理装置１では、ウエハＷを保持するためにテーブル３１上に配設された保持治具３３には、１枚のウエハＷのみが保持可能であったが、保持治具３３の形態を数枚、例えば、２枚〜５枚程度を保持可能とすることにより、処理時間の短縮を図ることができる。図６は２枚のウエハＷを保持する保持治具３３ａをテーブル３１上に配設した例を示す断面図および平面図である。
【００６０】
ウエハ搬送機構７の搬送アーム２１ａは１枚のウエハＷを搬送することが可能であるから、搬送アーム２１ａをテーブル３１とキャリアＣとの間で２往復させることにより、２枚のウエハＷを保持治具３３ａに収納することができ、逆に、搬送アーム２１ｂを２往復させて保持治具３３ａからキャリアＣに戻すことができる。このような複数枚のウエハＷの搬送時間よりも通常、処理チャンバ５１内での１回の洗浄処理時間の方が長いことから、１度に複数枚の洗浄処理を行うことにより、処理時間の短縮が図られる。なお、搬送アーム２１ａ・２１ｂを、それぞれテーブル３１に保持されるウエハＷの枚数に合わせて複数配設すると、１往復の搬送で済ませることができ、処理時間の短縮が図られる。
【００６１】
図７の断面図は、保持治具３３ａを用いた場合の外側チャンバ５２ａと内側チャンバ５２ｂの形態を図４と同様にして示したものである。図４と比較して、図７では、保持治具３３ａが保持するウエハＷの枚数に応じて吐出ノズル５６・５８に形成される吐出口５５・５７の数を増やして吐出ノズル５６・５８のＸ方向長さを長くし、また、外側チャンバ５２ａと内側チャンバ５２ｂは、吐出ノズル５６・５８を内部に配設できるようにＸ方向に胴長な形状とされている。但し、ウエハＷの保持間隔が狭い場合には、吐出口５５・５７の数を増やすことは必要であるが、吐出ノズル５６・５８のＸ方向長さを長くすることは必ずしも必要ではなく、また、外側チャンバ５２ａと内側チャンバ５２ｂのＸ方向長さについても、必ずしも長くする必要はない。
【００６２】
保持治具３３ａのように保持するウエハＷの枚数が増えると、モータ３２にはより大きな負荷が掛かるようになることから、モータ３２の大型化が必要となる場合が考えられる。このようなモータ３２の大型化や処理チャンバ５１（外側チャンバ５２ａと内側チャンバ５２ｂ）の大型化等は、実際の処理にあたって要求されるウエハＷの処理効率と対比させながら、好適な条件に設定すればよい。
【００６３】
上述した本発明の洗浄処理装置１は、洗浄処理装置単体として用いる場合以外に、例えば、図８の平面図に示すように、真空処理部９０と組み合わせて１つのウエハ処理装置１００として用いることも可能である。真空処理部９０は、例えば、第１ロードロック室９１、第２ロードロック室９２、エッチング処理室９３、アッシング処理室９４を有しており、ウエハ搬送機構７が第１ロードロック室９１にアクセス可能な構造となっている。
【００６４】
第１ロードロック室９１と第２ロードロック室９２との間、第２ロードロック室９２とエッチング処理室９３との間、第２ロードロック室９２とアッシング処理室９４との間には、それぞれこれらの間を気密にシールしかつ開閉可能に構成された図示しないゲートバルブが介装され、エッチング処理室９３とアッシング処理室９４では、それぞれ所定のエッチング処理やアッシング処理が行われる。
【００６５】
こうして、例えば、キャリアＣ内のウエハＷを、先ず、ウエハ搬送機構７を用いて真空処理部９０へ搬送し、エッチング処理室９３において所定のエッチング処理を行った後、ウエハＷを洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃのいずれかへ搬送して所定の洗浄処理を行い、その後にキャリアＣへ戻すといった処理が可能となり、逆に、ウエハＷについて洗浄処理ユニット３ａ〜３ｃのいずれかで、洗浄、乾燥処理を行った後に、ウエハＷを真空処理部９０へ搬送して、所定のエッチング処理やアッシング処理を行うこともできる。
【００６６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明が上記実施の形態に限定されるものでないことはいうまでもなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、処理チャンバ５１として外側チャンバ５２ａおよび内側チャンバ５２ｂからなる二重構造のものを用いて処理を行う場合について説明したが、チャンバは３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。また、外側チャンバ５２ａおよび内側チャンバ５２ｂは、例えば、一方を洗浄に他方を乾燥のみに用いても構わず、洗浄と乾燥の両方を連続して行う用途にも用いることができる。
【００６７】
さらに、上記実施の形態では、テーブル３１およびウエハＷを処理チャンバ５１内に収容するために、テーブル回転機構８と姿勢変換機構９をＸ方向にスライドさせたが、処理チャンバ５１をＸ方向にスライドさせることによって、テーブル３１とウエハＷが処理チャンバ５１に収容されるように構成してもよい。
【００６８】
さらにまた、上記実施の形態では、ウエハＷを立設状態に保持する形態としてウエハＷを垂直状態に保持する形態を示したが、ウエハＷを立設状態に保持することには、ウエハＷの表面と水平方向とのなす角が、例えば４５°〜９０°の範囲の任意の角度となるように、ウエハＷを傾斜させた状態として保持することが含まれる。つまり、姿勢変換機構の傾き角度を任意に設定して、ウエハＷを処理チャンバ５１内に収容し、液処理を行うことが可能である。この場合には、例えば、処理チャンバ５１の配設状態やテーブル挿入口５４の形状をウエハＷの傾斜角度に合わせて傾斜させたり、テーブル３１と軸部材３７との結合部分に傾斜化機能を持たせたり、または、上記実施の形態では軸部材３７は円盤３８を垂直に貫通しているが、軸部材３７が円盤３８を貫通する角度を変化させる等、適宜、装置部材の形状や配設の形態を変更すればよい。
【００６９】
さらに、上記実施の形態では本発明を洗浄処理に適用した場合について示したが、これに限らず、所定の塗布液を塗布する塗布処理やエッチング処理等に適用することも可能である。さらにまた、半導体ウエハに適用した場合について示したが、これに限らず、液晶表示装置（ＬＣＤ）用基板等、他の基板の処理にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の液処理装置は、基板が収容されるキャリアと液処理を行うために基板を保持するテーブルとの間の搬送経路が短く、装置が小型化されるという効果を奏する。また、テーブルを方向転換させてテーブルとその上の保持治具に保持された基板を直接に処理チャンバに収容して液処理する構造を採用することによっても装置がコンパクト化されている。さらに基板の移し替えの回数が少ないことから、基板の移し替えによるパーティクルの発生が抑制されて基板の汚れ発生が防止されるという利点を有する。さらにまた、複数の液処理ユニットが配設されていることから、液処理ユニット毎に異なる薬液を用いることが可能であり、多目的な液処理装置として用いることも可能である。なお、本発明の液処理装置では、液処理チャンバの小型化が容易であることから、液処理チャンバ内の雰囲気調整が容易であり、高温の薬液を用いてもその温度の低下が起こり難く、所定の薬液特性を得ることが容易となる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液処理装置の一実施形態に係る洗浄処理装置を示す斜視図。
【図２】図１記載の洗浄処理装置の側面図。
【図３】図１記載の洗浄処理装置の平面図。
【図４】図１記載の洗浄処理装置に配設される洗浄処理ユニットの一実施形態を示す断面図。
【図５】図４に示した洗浄処理ユニットを構成する内側チャンバを外側チャンバ内に配置した状態を示す断面図。
【図６】本発明の液処理装置における基板保持形態の一例を示す断面図および平面図。
【図７】図６記載の基板保持形態を用いた場合において、基板を処理チャンバに収容した状態を示す断面図。
【図８】図１記載の洗浄処理装置と真空処理装置と連結させた処理装置の一実施形態を示す平面図。
【符号の説明】
１；洗浄処理装置
２ａ・２ｂ；キャリアステージ
３ａ〜３ｃ；洗浄処理ユニット
４；ウエハ搬送ユニット
５ａ〜５ｃ；薬液貯蔵ユニット
６；電源ユニット
７；ウエハ搬送機構
８；テーブル回転機構
９；姿勢変換機構
１０；Ｘ軸駆動機構
２１ａ・２１ｂ；搬送アーム
２２；搬送アーム保持部
２３；テーブル
２６ａ〜２６ｃ；窓部
３１；テーブル
３２；モータ（回転機構）
３３；保持治具
５１；処理チャンバ
５２ａ；外側チャンバ
５２ｂ；内側チャンバ
９０；真空処理部
９８；Ｙ軸駆動機構
９９；Ｚ軸駆動機構
１００；ウエハ処理装置
Ｗ；半導体ウエハ（基板）

Claims

基板に所定の処理液を供給して液処理を行う液処理装置であって、
基板を１枚または数枚保持する治具が配設されたテーブルおよび前記治具に保持された基板が面内回転するように前記テーブルを回転させるモータを有する回転機構と、
前記テーブルが、保持する基板が水平姿勢となる第１の状態と、保持する基板が垂直姿勢となる第２の状態とをとるように、前記回転機構を水平な回動軸まわりに回動させて基板の姿勢を変換する姿勢変換機構と、
前記テーブルが挿入される挿入口を有し、保持した基板が垂直姿勢の前記第２の状態にある前記テーブルを収容し、前記治具に保持された基板に処理液を供給しながら液処理を施す処理チャンバと、
前記処理チャンバから離隔した基板搬入出位置で前記第１の状態の前記テーブルに対し水平姿勢の基板を搬入出する基板搬送機構と、
前記基板搬送機構が前記テーブルに基板を搬入出する基板搬入出位置と、前記第２の状態をとる前記テーブルが前記処理チャンバに収容される位置との間で、前記姿勢変換機構の前記回動軸に直交する水平方向に前記回転機構と前記姿勢変換機構とを一体的にスライドさせる駆動機構と、
前記回転機構に取り付けられ、前記テーブルが前記処理チャンバに収容された際に前記処理チャンバを密閉するチャンバ密閉用部材と、
を具備し、
前記基板搬入出位置で、前記テーブルを前記第１の状態にして前記基板搬送機構により前記テーブルに基板を水平姿勢で搬入し、前記姿勢変換機構により前記回転機構を前記回動軸まわりに回動させて前記テーブルを前記第２の状態にすることにより前記テーブルに受け取られた基板を垂直姿勢に変換し、その状態で前記回転機構および前記姿勢変換機構を前記駆動機構により前記回動軸に直交する水平方向にスライドさせるのみで前記テーブルを前記処理チャンバに収容させるとともに前記チャンバ密閉用部材によりチャンバを密閉し、前記テーブルとともに基板を回転させつつ前記治具に保持された基板に処理液を供給しながら液処理を行うことを特徴とする液処理装置。
前記処理チャンバが、外側チャンバと内側チャンバとからなる二重構造を有することを特徴とする請求項１に記載の液処理装置。
複数の基板を収容するキャリアを載置するためのキャリアステージをさらに具備し、前記基板搬送機構は、前記キャリアステージに載置されたキャリアと前記テーブルに設けられた治具との間で基板を水平状態で搬送し、
前記基板搬送機構は、未処理の基板を搬送するための１個の搬送アームと、液処理済みの基板を搬送するための別の１個の搬送アームを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液処理装置。
前記搬送アームおよび前記別の搬送アームが、それぞれ１枚の基板を搬送することを特徴とする請求項３に記載の液処理装置。
前記処理チャンバを複数具備し、前記複数の処理チャンバのそれぞれに対して前記回転機構が配設され、前記基板搬送機構は前記複数の回転機構にアクセスできる構成を有することを特徴とする請求項３または請求項４記載の液処理装置。
前記キャリアステージを複数具備し、前記基板搬送機構は前記複数のキャリアステージにそれぞれ載置されたキャリアにアクセスできる構成を有することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の液処理装置。