JP4969353B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば半導体ウエハやＬＣＤガラス基板等の基板に処理液を供給して処理を施す基板処理装置に関するものである。

一般に、半導体デバイスの製造プロセスにおけるフォトリソグラフィ技術では、基板例えば半導体ウエハ（以下にウエハという）の表面に塗布液であるレジスト液を塗布し、これにより形成されたレジスト膜を所定の回路パターンに応じて露光し、この露光パターンを現像処理することによりレジスト膜に所望の回路パターンを形成する、一連の工程によって行われている。

一般に、レジスト塗布装置や現像処理装置においては、スピナー方式が採用されており、レジスト液や現像液等の処理液をウエハ表面に供給（吐出、滴下）し、ウエハを回転してウエハ表面に処理液膜を形成して、処理を施している。この際、ウエハを収容する処理容器の下部から排気している。

しかし、特に大型ウエハ（例えば、３００ｍｍより大きなサイズのウエハ）においては、プロセス処理に適正な回転で処理が行えなくなることや、処理容器の大型化に伴って一様な排気が行えず、処理中に発生するミストのウエハへの再付着の問題がある。

また、レジスト塗布においては、更に適切な回転を行うと、高速回転に伴ってウエハの外周部の周速度が速くなり、低速回転時にウエハの放射方向に流れる層流域と、高速回転時にウエハの周方向に流れる乱流域の境界に膜厚を乱して膜質を低下させる領域が出現する。すなわち、層流と乱流の境界域では、周方向流でエクマン螺旋渦が発生し、このエクマン螺旋渦が膜厚を乱して膜質を低下させている。

従来では、処理容器の内周に、ウエハ側が開放した環状リング部を設け、この環状リング部に、ウエハの回転方向から外方に沿って多数の放射状のフィンを有する多翼遠心ファンを配設して、ミストのウエハへの再付着を防止している（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−３０３９１９号公報（特許請求の範囲、図１）

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、ウエハの適切な回転数による処理を行うことができず、膜厚の乱れによる膜質の低下は解決できないという問題があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板の適切な回転数による処理を最適にすることができ、膜厚の均一化が図れると共に、膜質の低下を抑制し、かつ、ミストの基板への再付着を防止できるようにした基板処理装置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、この発明の基板処理装置は、被処理基板を回転可能に保持する保持手段と、この保持手段を回転駆動する回転手段と、上記保持手段に保持された被処理基板に処理液を供給する処理液供給ノズルと、上記保持手段を収容する上端が開口した処理容器と、この処理容器の底部から排気する排気手段と、を具備する基板処理装置において、 上記保持手段に保持された被処理基板の表面側の気流を上記排気手段側に流す多翼遠心ファンと、 上記回転手段と多翼遠心ファンの駆動部とに接続され、上記回転手段による被処理基板の回転数に対応して多翼遠心ファンの回転数を制御する制御手段と、を具備し、 上記多翼遠心ファンは、上記処理容器の内周側に配設される環状電磁コイルと、多数の放射状のフィンを有するファン本体と、このファン本体の外周に装着され、上記環状電磁コイルの内方側に対峙する環状磁石と、上記処理容器の内周側にスラスト軸受けを介して上記ファン本体を回転自在に支持する支持体と、を具備し、かつ、上記処理容器の内周面に突設される載置部に載置され、 上記制御手段からの制御信号を上記多翼遠心ファンに伝達して、上記被処理基板の回転により生ずる被処理基板表面上の周方向に流れる乱気流を、放射方向に流れる層気流に補正可能に形成してなる、ことを特徴とする（請求項１）。

このように構成することにより、被処理基板の回転数に対応して多翼遠心ファンの回転数を制御することができるので、被処理基板の回転に伴って処理容器内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことができ、被処理基板の高速回転時に生じる被処理基板の周方向に流れる乱気流を、被処理基板の放射方向（半径方向）に流れる層気流に補正することができる。また、被処理基板の回転に伴って処理容器内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことで、ミストを効率よく回収することができる。また、別途に多翼遠心ファンのモータを設ける必要がなくなる。

この発明において、上記多翼遠心ファンを上記保持手段に保持された被処理基板の表面を含む高さ位置に配設する方が好ましい（請求項２）。

このように構成することにより、被処理基板の表面上に生じる乱気流を、効率よく被処理基板の放射方向に流れる層気流に補正することができる。

また、この発明において、上記環状電磁コイルを装着するコイル保持体を更に具備し、このコイル保持体と、上記ファン本体，環状磁石，スラスト軸受け及び支持体とを、それぞれ処理容器に対して着脱可能に形成する方が好ましい（請求項３）。

このように構成することにより、環状電磁コイルを装着するコイル保持体と、ファン本体，環状磁石，スラスト軸受け及び支持体とを、それぞれ処理容器に対して着脱可能に形成することにより、多翼遠心ファンを構成する部品の処理容器への取り付け及び取り外しを可能にすることができる（請求項３）。

以上に説明したように、この発明の基板処理装置は、上記のように構成されているので、以下のような効果が得られる。

（１）請求項１記載の発明によれば、被処理基板の回転数に対応して多翼遠心ファンの回転数を制御することにより、被処理基板の高速回転時に生じる被処理基板の周方向に流れる乱気流を、被処理基板の放射方向（半径方向）に流れる層気流に補正することができるので、被処理基板表面に形成される膜厚の均一化が図れると共に、膜質の低下を抑制することができる。また、被処理基板の回転に伴って処理容器内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことで、ミストを効率よく回収することができるので、ミストの被処理基板への再付着を防止することができる。

（２）請求項２記載の発明によれば、被処理基板の表面上に生じる乱気流を、効率よく被処理基板の放射方向に流れる層気流に補正することができるので、上記（１）に加えて、更に被処理基板表面に形成される膜厚の均一化が図れると共に、膜質の低下を抑制することができ、かつ、ミストの被処理基板への再付着を防止することができる。

（３）請求項１記載の発明によれば、別途に多翼遠心ファンのモータを設ける必要がないので、更に装置の小型化が図れる。

（４）請求項３記載の発明によれば、多翼遠心ファンを構成する部品の処理容器への取り付け及び取り外しを可能にすることができるので、上記（１），（３）に加えて、更に多翼遠心ファン及び処理容器の保守・点検を容易にすることができ、装置の信頼性の向上が図れる。

以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理装置に適用した場合について説明する。

図１は、上記レジスト塗布・現像処理装置の一例を示す概略平面図、図２は、同概略斜視図、図３は、同概略断面図である。

上記レジスト塗布・現像処理装置は、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）が例えば１３枚密閉収容されたキャリア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５個の単位ブロックＢ１〜Ｂ５を縦に配列して構成された処理ブロックＳ２と、露光装置Ｓ４との間でウエハＷを受け渡しするインターフェースブロックＳ３と、を備えている。

上記キャリアブロックＳ１には、複数個（例えば４個）のキャリア２０を載置可能な載置台２１と、この載置台２１から見て前方の壁面に設けられる開閉部２２と、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Ｃとが設けられている。このトランスファーアームＣは、後述する基板収納部を構成する棚ユニットＵ５に設けられた受渡しステージＴＲＳ１，ＴＲＳ２との間でウエハＷの受け渡しを行うように、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、並びに鉛直軸回りに回転自在に移動自在に構成されている。

キャリアブロックＳ１の奥側には筐体２４にて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、この例では、下方側から、下段側の２段が現像処理を行うための第１及び第２の単位ブロック（ＤＥＶ層）Ｂ１，Ｂ２、レジスト膜の下層側に形成される反射防止膜（以下「第１の反射防止膜」という）の形成処理を行うための第１の反射防止膜形成用単位ブロックである第３の単位ブロック（ＢＣＴ層）Ｂ３、レジスト液の塗布処理を行うための塗布膜形成用単位ブロックである第４の単位ブロック（ＣＯＴ層）Ｂ４、レジスト膜の上層側に形成される反射防止膜（以下「第２の反射防止膜」という）の形成処理を行うための第２の反射防止膜形成用単位ブロックである第５の単位ブロック（ＴＣＴ層）Ｂ５として割り当てられている。ここで上記ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２が現像処理用の単位ブロック、ＴＣＴ層Ｂ３、ＣＯＴ層Ｂ４、ＢＣＴ層Ｂ５が塗布膜形成用の単位ブロックに相当する。

次に、第１〜第５の単位ブロックＢ（Ｂ１〜Ｂ５）の構成について説明する。これら各単位ブロックＢ１〜Ｂ５は、前面側に配設され、ウエハＷに対して薬液を塗布するための液処理ユニットと、背面側に配設され、上記液処理ユニットにて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種の加熱ユニット等の処理ユニットと、前面側に配設される上記液処理ユニットと背面側に配設される加熱ユニット等の処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うための専用の基板搬送手段であるメインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５と、を備えている。

これら単位ブロックＢ１〜Ｂ５は、この例では、各単位ブロックＢ１〜Ｂ５の間で、上記液処理ユニットと、加熱ユニット等の処理ユニットと、搬送手段との配置レイアウトが同じに形成されている。ここで、配置レイアウトが同じであるとは、各処理ユニットにおけるウエハＷを載置する中心つまり液処理ユニットにおけるウエハＷの保持手段であるスピンチャックの中心や、加熱ユニットにおける加熱プレートや冷却プレートの中心が同じという意味である。

上記ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２は同様に構成されており、この場合、共通に形成されている。このＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２は、ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２のほぼ中央には、ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２の長さ方向（図中Ｙ方向）に、キャリアブロックＳ１とインターフェースブロックＳ３とを接続するためのウエハＷの搬送領域Ｒ１（メインアームＡ１の水平移動領域）が形成されている（図３参照）。

この搬送領域Ｒ１のキャリアブロックＳ１側から見た両側には、手前側（キャリアブロックＳ１側）から奥側に向かって右側に、上記液処理ユニットとして、現像処理を行うための複数個の現像処理部を備えた現像ユニット３１が例えば２段設けられている。各単位ブロックは、手前側から奥側に向かって左側に、順に加熱系のユニットを多段化した例えば４個の棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が設けられており、図４では、現像ユニット３１にて行なわれる処理の前処理及び後処理を行なうための各種ユニットを複数段、例えば３段ずつに積層した構成とされている。このようにして上記搬送領域Ｒ１によって現像ユニット３１と棚ユニットＵ１〜Ｕ４が区画されており、搬送領域Ｒ１に洗浄エアを噴出させて排気することにより、当該領域内のパーティクルの浮遊を抑制するようになっている。

上述の前処理及び後処理を行うための各種ユニットの中には、例えば図４に示すように、露光後のウエハＷを加熱処理するポストエクスポージャーベーキングユニットなどと呼ばれている加熱ユニット（ＰＥＢ１）や、現像処理後のウエハＷの水分を飛ばすために加熱処理するポストベーキングユニット等と呼ばれている加熱ユニット（ＰＯＳＴ１）等が含まれている。これら加熱ユニット（ＰＥＢ１、ＰＯＳＴ１）等の各処理ユニットは、それぞれ処理容器３５内に収容されており、棚ユニットＵ１〜Ｕ４は、上記処理容器が３段ずつ積層されて構成され、各処理容器の搬送領域Ｒ１に臨む面にはウエハ搬出入口３６が形成されている。

また、上記塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５は、基本的には、いずれも同様に構成されており、上述の現像処理用の単位ブロックＢ１，Ｂ２と同様に構成されている。具体的にＣＯＴ層Ｂ４を例にして図１，図３及び図４を参照して説明すると、液処理ユニットとしてウエハＷに対してレジスト液の塗布処理を行うための塗布ユニット３２が設けられ、ＣＯＴ層Ｂ４の棚ユニットＵ１〜Ｕ４には、レジスト液塗布後のウエハＷを加熱処理する加熱ユニット（ＣＬＨＰ４）や、レジスト液とウエハＷとの密着性を向上させるための疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）を備えており、ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２と同様に構成されている。すなわち、塗布ユニット３２と加熱ユニット（ＣＬＨＰ４）及び疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）とをメインアームＡ４の搬送領域Ｒ４（メインアームＡ４の水平移動領域）によって区画するように構成されている。そして、このＣＯＴ層Ｂ４では、メインアームＡ４により、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１と、塗布ユニット３２と、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニットと、に対してウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。なお、上記疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）は、ＨＭＤＳ雰囲気内でガス処理を行なうものであるが、塗布膜形成用の単位ブロックＢ３〜Ｂ５のいずれかに設けられればよい。

また、ＢＣＴ層Ｂ３は、液処理ユニットとして、ウエハＷに対して第１の反射防止膜の形成処理を行うための第１の反射防止膜形成ユニット３３が設けられ、棚ユニットＵ１〜Ｕ４には、反射防止膜形成処理後のウエハＷを加熱処理する加熱ユニット（ＣＬＨＰ３）を備えており、ＣＯＴ層Ｂ４と同様に構成されている。すなわち、第１の反射防止膜形成ユニット３３と加熱ユニット（ＣＬＨＰ３）とをメインアームＡ３の搬送領域Ｒ３（メインアームＡ３の水平移動領域）によって区画するように構成されている。そして、この第３の単位ブロックＢ３では、メインアームＡ３により、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１と、第１の反射防止膜形成ユニット３３と、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニットと、に対してウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。

また、ＴＣＴ層Ｂ５は、液処理ユニットとして、ウエハＷに対して第２の反射防止膜の形成処理を行うための第２の反射防止膜形成ユニット３４が設けられ、棚ユニットＵ１〜Ｕ４には、反射防止膜形成処理後のウエハＷを加熱処理する加熱ユニット（ＣＬＰＨ５）や、周辺露光装置（ＷＥＥ）を備えている以外はＣＯＴ層Ｂ４と同様に構成されている。すなわち、第２の反射防止膜形成ユニット３４と加熱ユニット（ＣＬＨＰ５）及び周辺露光装置（ＷＥＥ）とをメインアームＡ５の搬送領域Ｒ５（メインアームＡ５の水平移動領域）によって区画するように構成されている。そして、このＴＣＴ層Ｂ５では、メインアームＡ５により、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１と、第２の反射防止膜形成ユニット３４と、棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニットと、に対してウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。

上記搬送領域Ｒ１，Ｒ３〜Ｒ５には上記メインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５が設けられている。このメインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５は、ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２、ＢＣＴ層Ｂ３、ＣＯＴ層Ｂ４及びＴＣＴ層Ｂ５内の全てのモジュール（ウエハＷが置かれる場所）、例えば棚ユニットＵ１〜Ｕ４の各処理ユニット、現像ユニット３１，塗布ユニット３２，第１及び第２の反射防止膜形成ユニット３３，３４，棚ユニットＵ５の各部との間でウエハの受け渡しを行うように構成されており、このために水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。

なお、図４は、これら処理ユニットのレイアウトの一例を示すものであって、このレイアウトは便宜上のものであり、処理ユニットは加熱ユニット（ＣＬＨＰ、ＰＥＢ、ＰＯＳＴ），疎水化処理装置（ＡＤＨ），周縁露光装置（ＷＥＥ）に限らず、他の処理ユニットを設けるようにしてもよいし、実際の装置では各処理ユニットの処理時間などを考慮してユニットの設置数が決められる。

また、処理ブロックＳ２には、棚ユニットＵ５に設けられた受渡しステージＴＲＳ２とインターフェースブロックＳ３側の棚ユニットＵ６との間でウエハＷの受け渡しを行う基板搬送手段であるシャトルアームＡが水平のＹ方向に移動自在及び鉛直のＺ方向に昇降自在に配設されている。

なお、シャトルアームＡの搬送領域と上記メインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５の搬送領域Ｒ１，Ｒ３〜Ｒ５は、それぞれ区画されている。

また、処理ブロックＳ２とキャリアブロックＳ１との間の領域は、ウエハＷの受渡し領域Ｒ２となっていて、この領域Ｒ２には、図１に示すように、トランスファーアームＣとメインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５，シャトルアームＡがアクセスできる位置に基板収納部である棚ユニットＵ５が設けられると共に、この棚ユニットＵ５に対してウエハＷの受け渡しを行うための受渡しアームＤを備えている。この場合、棚ユニットＵ５は、メインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５，シャトルアームＡの水平移動方向（Ｙ方向）の軸線上に配置されており、メインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５，シャトルアームＡの進退方向（Ｙ方向）に第１の開口部１１を設けると共に、受渡しアームＤの進退方向（Ｘ方向）に第２の開口部１２を設けている。

また、上記棚ユニットＵ５は、図３に示すように、各単位ブロックＢ１〜Ｂ５のメインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５及びシャトルアームＡとの間でウエハＷの受け渡しを行うように、例えば２個の受渡しステージＴＲＳ１，ＴＲＳ２を備えており、また、単位ブロックＢ１〜Ｂ５に対応すべく複数に区画された収納ブロック１０ａ〜１０ｄを備えると共に、各収納ブロック１０ａ〜１０ｄに、複数の載置棚ＢＵＦ１，ＢＵＦ２，ＢＵＦ３、及びレジスト塗布前にウエハＷを所定温度に調整するためや、反射防止膜形成処理前にウエハＷを所定温度に調整するためや、露光処理後に加熱処理されたウエハＷを所定温度に調整するための冷却プレートＣＰＬ１〜ＣＰＬ６を備えている。

なお、メインアームＡ１（Ａ３〜Ａ５）は、同様に構成されており、メインアームＡ４を代表して説明すると、例えば図１に示すように、ウエハＷの裏面側周縁領域を支持するための２本の湾曲アーム片８１を有するアーム本体８０を備えている。そして、湾曲アーム片８１は、Ｘ方向に進退自在，Ｙ方向に移動自在，昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１〜Ｕ６の各ユニットや受渡しステージＴＲＳ１、液処理ユニットとの間でウエハＷの受け渡しを行うことができるようになっている。このようなメインアームＡ４は、制御部７０からの指令に基づいて図示しないコントローラにより駆動が制御される。また、メインアームＡ１（Ａ３〜Ａ５）の加熱ユニットでの蓄熱を防止するために、ウエハＷの受け取り順番をプログラムで任意に制御できるようになっている。

また、上記処理ブロックＳ２とインターフェースブロックＳ３の隣接する領域には、図３に示すように、メインアームＡ１，シャトルアームＡがアクセスできる位置に棚ユニットＵ６が設けられている。この棚ユニットＵ６は、図３に示すように、各ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２のメインアームＡ１との間でウエハＷの受け渡しを行うように、この例では各ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２は、２個の受渡しステージＴＲＳ３と、シャトルアームＡとの間でウエハＷの受け渡しを行う冷却機能を有する受渡しステージＩＣＰＬを備えている。

一方、処理ブロックＳ２における棚ユニットＵ６の奥側には、インターフェースブロックＳ３を介して露光装置Ｓ４が接続されている。インターフェースブロックＳ３には、処理ブロックＳ２のＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２の棚ユニットＵ６の各部と露光装置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ースアームＥを備えている。このインターフェースアームＥは、処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間に介在するウエハＷの搬送手段をなすものであり、この例では、上記ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２の受渡しステージＴＲＳ３，ＩＣＰＬに対してウエハＷの受け渡しを行うように、水平のＸ，Ｙ方向及び鉛直のＺ方向に移動自在、鉛直軸回りに回転自在に構成されている。

上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理装置では、５段に積層された各単位ブロックＢ１〜Ｂ５の間で、上述の受渡しアームＤにより、それぞれ受渡しステージＴＲＳ１，ＴＲＳ２を介して、自由にウエハＷの受け渡しを行なうことができると共に、上述のインターフェースアームＥにより、現像処理用の単位ブロックＢ１，Ｂ２を介して処理ブロックＳ２と露光装置Ｓ４との間でウエハＷの受け渡しを行うことができるように構成されている。

次に、上記のように構成されるレジスト塗布・現像処理装置におけるウエハＷの処理態様について、図１〜図４を参照して説明する。なお、ここでは、棚ユニットＵ５の収納ブロック１０ａ〜１０ｄの最下段の第１収納ブロック１０ａには、２段の冷却プレートＣＰＬ９，ＣＰＬ１０が配置され、その上段の第２収納ブロック１０ｂには、２段の冷却プレートＣＰＬ１，ＣＰＬ２と複数の載置棚ＢＵＦ１が配置され、その上段の第３収納ブロック１０ｃには、２段の冷却プレートＣＰＬ３，ＣＰＬ４と複数の載置棚ＢＵＦ２が配置され、そして、その上段すなわち最上段の第４収納ブロック１０ｄには、２段の冷却プレートＣＰＬ５，ＣＰＬ６と複数の載置棚ＢＵＦ３が配置される場合について説明する。

反射防止膜無しの場合は、まず、外部からキャリア２０がキャリアブロック２１に搬入され、トランスファーアームＣ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Ｃにより、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ１に搬送された後、受渡しアームＤにより棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの冷却プレートＣＰＬ３まで搬送され、この冷却プレートＣＰＬ３を介してＣＯＴ層Ｂ４のメインアームＡ４に受け渡される。そして、ウエハＷは、メインアームＡ４によって疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）に搬送されて疎水化処理された後、再び棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの冷却プレートＣＰＬ４に搬送されて、所定温度に調整される。次に、メインアームＡ４によって棚ユニットＵ５から取り出されたウエハＷは、塗布ユニット３２に搬送されて、塗布ユニット３２においてレジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されたウエハＷは、メインアームＡ４によって加熱ユニット（ＣＬＨＰ４）に搬送されて、溶剤をレジスト膜から蒸発させるためのプリベークが施される。その後、ウエハＷは、メインアームＡ４によって棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ２上に収納されて一時待機し、その後、受渡しアームＤが棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ２に進入してウエハＷを受け取り、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ２に受け渡す。続いてシャトルアームＡにより棚ユニットＵ６の受渡しステージＩＣＰＬに搬送される。次いで受渡しステージＩＣＰＬのウエハＷは、インターフェースアームＥにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる。

露光処理後のウエハＷは、インターフェースアームＥにより、ＤＥＶ層Ｂ１（又はＤＥＶ層Ｂ２）にウエハＷを受け渡すために、棚ユニットＵ６の受渡しステージＴＲＳ３に搬送され、このステージＴＲＳ３上のウエハＷは、ＤＥＶ層Ｂ１（ＤＥＶ層Ｂ２）のメインアームＡ１に受け取られ、当該ＤＥＶ層Ｂ１（Ｂ２）にて、まず、加熱ユニット（ＰＥＢ１）で加熱処理された後、メインアームＡ１によって棚ユニットＵ６の冷却プレートＣＰＬ７（ＣＰＬ８）に搬送されて、所定温度に調整される。次いで、ウエハＷは、メインアームＡ１によって棚ユニットＵ６から取り出されて現像ユニット３１に搬送されて、現像液が塗布される。その後、メインアームＡ１によって加熱ユニット（ＰＯＳＴ１）に搬送され、所定の現像処理が行われる。このようにして現像処理が行われたウエハＷは、トランスファーアームＣにウエハＷを受け渡すために、棚ユニットＵ５の第１収納ブロック１０ａの冷却プレートＣＰＬ９（ＣＰＬ１０）に搬送されて所定温度に調整された後、トランスファーアームＣにより、キャリアブロックＳ１に載置されている元のキャリア２０に戻される。

レジスト膜の下側に反射防止膜を形成する場合は、ウエハＷは、トランスファーアームＣから受渡しアームＤに受け渡された後、受渡しアームＤにより棚ユニットＵ５の第２収納ブロック１０ｂの冷却プレートＣＰＬ１まで搬送され、この冷却プレートＣＰＬ１を介してＢＣＴ層Ｂ３のメインアームＡ３に受け渡される。

ＢＣＴ層Ｂ３では、メインアームＡ３により、第１の反射防止膜形成ユニット３３→加熱ユニット（ＣＬＨＰ３）→棚ユニットＵ５の第２収納ブロック１０ｂの載置棚ＢＵＦ１の順序で搬送されて、第１の反射防止膜が形成される。第２収納ブロック１０ｂ内の載置棚ＢＵＦ１に載置されたウエハＷは、受渡しアームＤによって第３収納ブロック１０ｃの冷却プレートＣＰＬ３（ＣＰＬ４）に搬送されて、所定温度に温度調整される。

続いて、第３収納ブロック１０ｃのウエハＷはメインアームＡ３により、塗布ユニット３２→加熱ユニットＣＬＨＰ４→棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ２の順序で搬送されて、第１の反射防止膜の上層にレジスト膜が形成される。

その後、受渡しアームＤが棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ２に進入してウエハＷを受け取り、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ２に受け渡す。続いて、シャトルアームＡにより棚ユニットＵ６の受渡しステージＩＣＰＬに搬送される。続いて、受渡しステージＩＣＰＬのウエハＷは、インターフェースアームＥにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる。その後、上述と同様の工程により現像処理が行われる。

レジスト膜の上側に反射防止膜を形成する場合は、ウエハＷは、メインアームＡ４により、疎水化処理ユニット（ＡＤＨ）→棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの冷却プレートＣＰＬ４に搬送されて、所定温度に調整された後、メインアームＡ４によって棚ユニットＵ５から取り出されたウエハＷは、塗布ユニット３２に搬送されて、塗布ユニット３２においてレジスト膜が形成される。レジスト膜が形成されたウエハＷは、メインアームＡ４によって加熱ユニット（ＣＬＨＰ４）に搬送されて、溶剤をレジスト膜から蒸発させるためのプリベークが施される。その後、ウエハＷは、メインアームＡ４によって棚ユニットＵ５の第３収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ２上に収納されて一時待機する。

続いて、第３収納ブロック１０ｃのウエハＷは、受渡しアームＤによって棚ユニットＵ５の第４収納ブロック１０ｄの冷却プレートＣＰＬ５（ＣＰＬ６）に搬送されて、所定温度に温度調整された後、メインアームＡ５によりＴＣＴ層Ｂ５のメインアームＡ５に受け渡される。そして、ＴＣＴ層Ｂ５では、メインアームＡ５により、第２の反射防止膜形成ユニット３４→加熱ユニット（ＣＬＨＰ５）→棚ユニットＵ５の第４収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ３の順序で搬送されて、第２の反射防止膜が形成される。なお、この場合、加熱ユニット（ＣＬＨＰ５）による加熱処理後に周辺露光装置（ＷＥＥ）に搬送して、周辺露光処理を行った後に、棚ユニットＵ５の第４収納ブロック１０ｃの載置棚ＢＵＦ３に搬送してもよい。

その後、受渡しアームＤが棚ユニットＵ５の第４収納ブロック１０ｄの載置棚ＢＵＦ３に進入してウエハＷを受け取り、棚ユニットＵ５の受渡しステージＴＲＳ２に受け渡す。続いてシャトルアームＡにより棚ユニットＵ６の受渡しステージＩＣＰＬに搬送される。続いて受渡しステージＩＣＰＬのウエハＷは、インターフェースアームＥにより露光装置Ｓ４に搬送され、ここで所定の露光処理が行われる。その後、上述と同様の工程により現像処理が行われる。

なお、レジスト膜の下側及び上側に反射防止膜を形成する場合は、上述したレジスト膜の下側に反射防止膜を形成する搬送処理とレジスト膜の下側に反射防止膜を形成する搬送処理とを組み合わせてレジスト膜の下側及び上側に反射防止膜を形成することができる。

以上において、上述の塗布・現像処理装置は、各処理ユニットのレシピの管理や、ウエハＷの搬送フロー（搬送経路）のスケジュール管理や、各処理ユニットにおける処理や、メインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５、トランスファーアームＣ、受渡しアームＤ、インターフェースアームＥの駆動制御を行うコンピュータからなる制御部７０を備えており、この制御部７０にて、単位ブロックＢ１〜Ｂ５を使用してウエハＷを搬送させ、処理が行われるようになっている。

上記搬送フローのスケジュールは単位ブロック内のウエハＷの搬送経路（搬送の順番）を指定したものであり、単位ブロックＢ１〜Ｂ５毎に、形成する塗布膜の種類に応じて作成され、これにより単位ブロックＢ１〜Ｂ５毎に複数個の搬送フローのスケジュールが制御部７０に格納されている。

また、形成する塗布膜によって、全ての単位ブロックＢ１〜Ｂ５にウエハＷを搬送するモードと、現像処理を行なう単位ブロック（ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２）とレジスト液の塗布を行なう単位ブロック（ＣＯＴ層Ｂ４）と第１の反射防止膜を形成するための単位ブロック（ＢＣＴ層Ｂ３）とにウエハＷを搬送するモードと、現像処理を行なう単位ブロック（ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２）とレジスト液の塗布を行なう単位ブロック（ＣＯＴ層Ｂ４）と第２の反射防止膜を形成するための単位ブロック（ＴＣＴ層Ｂ５）とにウエハＷを搬送するモードと、現像処理を行なう単位ブロック（ＤＥＶ層Ｂ１，Ｂ２）のみにウエハＷを搬送するモードがあり、制御部７０のモード選択手段により、形成しようとする塗布膜の種類に応じてウエハＷを搬送する単位ブロックを選択すると共に、かつ選択された単位ブロック毎に用意された複数の搬送フローのスケジュールから最適なレシピを選択することにより、形成する塗布膜に応じて使用する単位ブロックが選択されて、当該単位ブロックでは、各処理ユニットやアームの駆動が制御され、一連の処理が行われるようになっている。

このような塗布・現像処理装置では、各塗布膜形成用の単位ブロックと、現像処理用の単位ブロックとを異なるエリアに設け、それぞれに専用のメインアームＡ１，Ａ３〜Ａ５及びシャトルアームＡを設けたので、これらアームＡ１，Ａ３〜Ａ５及びＡの負荷が軽減する。このためアームＡ１，Ａ３〜Ａ５及びＡの搬送効率が向上するので、効果としてスループットを高めることができる。

次に、上記塗布ユニット３２に、この発明に係る基板処理装置を適用した場合について、図５ないし図７を参照して詳細に説明する。

図５は、この発明に係る基板処理装置であるレジスト塗布装置３２を示す概略断面図、図６は、図５のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。

上記レジスト塗布装置３２は、ウエハＷを回転可能に保持する保持手段であるスピンチャック４０と、このスピンチャック４０を回転駆動する回転手段であるモータ４１と、スピンチャック４０に保持されたウエハＷの表面に処理液例えばレジスト液を供給（吐出）する処理液供給ノズル４２（以下にレジストノズル４２という）と、ウエハＷを収容する上端が開口した処理容器４３と、この処理容器４３の底部から排気する排気手段４４と、処理容器４３の内周側に配設され、ウエハＷの表面側の気流を排気手段４４側に流す多翼遠心ファン５０と、を具備している。

この場合、処理容器４３は、スピンチャック４０の回転軸４０ａを例えば磁性流体シール部材４５を介在して回転自在に貫挿支持する円形基部４３ａと、この円形基部４３ａの外周に延在する環状片４３ｂの先端から垂下する内周壁４３ｃと、この内周壁４３ｃの外周側に間隔をおいて位置する外周壁４３ｄと、内周壁４３ｃと外周壁４３ｄの下端同士を連結する底部４３ｅとからなる周溝部４３ｆと、外周壁４３ｄの内周面の中間部位から内方側に突設される環状の載置部４３ｇと、を具備している。

また、処理容器４３の外周壁４３ｄの上端部と載置部４３ｇの上部には、多翼遠心ファン５０が着脱可能に載置され、図示しない固定部材によって固定されている。

なお、処理容器４３の下部に垂下される支持部材４６ａによって支持される固定部材４６にモータ４１が固定されている。

上記多翼遠心ファン５０は、内周側に環状電磁コイル５１を装着するコイル保持体５２と、多数の放射状のフィン５３を有するファン本体５４と、このファン本体５４の外周に装着され、環状電磁コイル５１の内方側に対峙する環状永久磁石５５と、スラスト軸受け５６を介してファン本体５４を水平回転自在に支持する円筒状の支持体５７とで構成されている。

また、環状電磁コイル５１を装着するコイル保持体５２と、ファン本体５４，環状永久磁石５５，スラスト軸受け５６及び支持体５７とは、それぞれ処理容器４３に対して着脱可能に形成されている。

この場合、コイル保持体５２は、処理容器４３の外周壁４３ｄの上端に図示しない固定部材例えば固定ボルトによって固定される円筒状基部５２ａと、この円筒状基部５２ａの上端から内方に延在する内向きフランジ部５２ｂとで構成されており、円筒状基部５２ａの内周面及び内向きフランジ部５２ｂの基端側下面に、環状電磁コイル５１が装着されている。この内向きフランジ部５２ｂの内径はウエハＷの外径より若干大きな寸法に形成されている。また、多翼遠心ファン５０を処理容器４３に取り付けた状態において、内向きフランジ部５２ｂの下面が、多翼遠心ファン５０のファン本体５４の上面を覆っている。なお、処理容器４３に多翼遠心ファン５０を取り付けた状態において、処理容器４３の開口側すなわちコイル保持体５２の内向きフランジ部５２ｂの上面には、中央部に給気口４７ａを有する蓋体４７が被着されている。この蓋体４７は図示しない昇降機構によって処理容器４３に対して昇降可能に形成され、スピンチャック４０へのウエハＷの受け渡し時には処理容器４３の上方に移動し、処理時には処理容器４３の開口部に被着されている。

上記のように構成される多翼遠心ファン５０は、ファン本体５４がスピンチャック４０にて保持されているウエハＷの表面を含む高さ位置に配設される。これにより、ウエハＷの表面上に生じる乱気流を、効率よくウエハＷの放射方向に流すことができる。

また、スピンチャック４０を駆動するモータ４１と、多翼遠心ファン５０の環状電磁コイル５１を励磁する駆動電源５１ａは、それぞれ制御手段であるコントローラ６０に電気的に接続されており、モータ４１の回転数すなわちウエハＷの回転数に対応して多翼遠心ファン５０の回転数が制御されるように形成されている。この場合、多翼遠心ファン５０の回転数は、ウエハＷの回転数に比例するような設定を行うことが望ましい。また、ウエハＷの回転数の２乗に比例する制御量を自動的に多翼遠心ファン５０の回転数に設定する方法でもよい。

また、処理容器４３の周溝部４３ｆの底部４３ｅの外周側には、ドレイン口４３ｈが設けられており、このドレイン口４３ｈにドレイン管４３ｉが接続されている。また、周溝部４３ｆにおける複数箇所には貫通口４３ｊが設けられており、これら貫通口４３ｊに、開口端が若干上方に位置するように排気管路４３ｋが嵌挿され、各排気管路４３ｋは継手４３ｍを介して排気手段例えば排気装置４４に接続されている。

なお、処理容器４３の円形基部４３ａには、ウエハＷの裏面内方側及び周縁側に向かってリンス液例えば純水を吐出するリンスノズル４８が取り付けられている。

上記のように構成されるレジスト塗布装置によれば、ウエハＷの回転数に対応して多翼遠心ファン５０の回転数を制御することができるので、ウエハＷの回転に伴って処理容器４３内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことができ、ウエハＷの高速回転時に生じるウエハＷの周方向に流れる乱気流を、ウエハＷの放射方向（半径方向）に流れる層気流に補正することができる。

すなわち、図９に示すように、ウエハＷの回転が停止又は低速のときには、ウエハＷ上の気流は、ウエハＷの放射方向（半径方向）に流れる層気流であるので、多翼遠心ファン５０の回転を制御する必要はない。しかしウエハＷが高速回転すると、図１０及び図１１（ａ）に示すように、ウエハＷ上の気流は、ウエハＷの周方向に流れる乱気流となり、レジスト膜厚の乱れによる膜質の低下が生じる。

そこで、図１１（ｂ）に示すように、コントローラ６０からの制御信号を多翼遠心ファン５０に伝達して、ウエハＷの回転により生ずるウエハ表面上の周方向に流れる乱気流を、放射方向に流れる層気流に補正する。また、ウエハＷの回転に伴って処理容器４３内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことで、ミストを効率よく排気手段４４によって回収することができる。

また、環状電磁コイル５１を装着するコイル保持体５２と、ファン本体５４，環状永久磁石５５，スラスト軸受け５６及び支持体５７とは、それぞれ処理容器４３に対して着脱可能に形成されているので、多翼遠心ファン５０を構成する部品の処理容器４３への取り付け及び取り外しを可能にすることができる。また、多翼遠心ファン５０及び処理容器４３の保守・点検を容易にすることができる。

次に、レジスト塗布装置３２の動作態様の一例について、表１を参照して説明する。

まず、メインアームＡ４によって搬送されたウエハＷをスピンチャック４０が受け取った後、処理容器４３の開口部に蓋体４７を被着する。この状態で多翼遠心ファン５０は１００ｒｐｍで回転して低排気している（ステップ１）。

次に、レジストノズル４２をウエハＷの中心部上方に移動し、ウエハＷ表面にレジスト液を吐出（供給）する（ステップ２）。その後、ウエハＷの回転を停止した状態で、多翼遠心ファン５０が２００ｒｐｍで回転して排気を中位よりやや高めの（中＋）排気状態にする（ステップ３）。この状態で、ウエハＷの回転を１５００ｒｐｍの高速回転にしてウエハＷ表面にレジスト膜を形成する（ステップ４，５，６）。このとき、ウエハＷの表面上方には、ウエハＷの周方向に流れる乱気流が生じようとするが、ウエハＷの回転数に対応して多翼遠心ファン５０の回転数が制御されているので、気流は、ウエハＷの放射方向（半径方向）に流れる層気流に補正される（図１１（ｂ）参照）。また、ウエハＷの回転に伴って処理容器４３内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことで、ミストを効率よく排気手段４４によって回収することができる。

レジスト塗布が終了した後、ウエハＷの回転を１０００ｒｐｍにして、リンスノズル４８からウエハＷの裏面内方側及び周縁側に向かってリンス液（純水）を吐出してリンス処理を行う。このとき、多翼遠心ファン５０が１５０ｒｐｍで回転して中排気状態となる（ステップ７）。

リンス処理が終了した後、ウエハＷの回転は変えずに、多翼遠心ファン５０の回転を３００ｒｐｍの高速回転にして、高排気状態にし（ステップ８）、この状態で、ウエハＷを高速回転（２０００ｒｐｍ）してスピン乾燥処理を行う（ステップ９）。

乾燥処理が終了した後、ウエハＷの回転を停止し、多翼遠心ファン５０を初期の１００ｒｐｍの回転にして低排気状態にする（ステップ１０）。その後、蓋体４７が上昇して処理容器４３の開口部が開放されると、メインアームＡ４が処理容器４３の開口部に進入して、スピンチャック４０からウエハＷを受け取り、次の処理部に搬送する。

次に、上記現像ユニット３１に、この発明に係る基板処理装置を適用した場合について、図１２を参照して詳細に説明する。

図１２は、この発明に係る基板処理装置である現像処理装置３１を示す概略断面図である。この現像処理装置３１は、基本的な構成は上記レジスト塗布装置３２と同様であるので、同一部分には同一符号を付して、ここでは、相違する部分について説明する。

現像処理装置３１は、図示しない移動機構によってウエハＷの表面に対して相対的に平行移動する処理液供給ノズルである現像液ノズル４２Ａを具備している。この現像液ノズル４２Ａは、図示しないが、少なくともウエハＷの幅と同じ寸法のスリット状の現像液吐出口を有すると共に、移動方向において現像液吐出口と平行にリンス液供給口を有している。また、処理容器４３の開口部４９は開放されており、開口部４９を介して処理容器４３内に挿入された現像液ノズル４２Ａがスピンチャック４０によって保持されたウエハＷの一端から他端に亘って往復移動するように構成されている。

次に、現像処理装置３１の動作態様の一例について、表２を参照して説明する。

まず、メインアームＡ１によって搬送されたウエハＷをスピンチャック４０が受け取る。その後、ウエハＷが回転（５００ｒｐｍ）すると共に、多翼遠心ファン５０は１２０ｒｐｍで回転して低排気より若干高めの低＋排気する（ステップ１）。この状態で、現像液ノズル４２ＡをウエハＷの一端から他端に往復移動すると共に、ウエハＷ表面にリンス液（純水）を吐出（供給）する（ステップ２，３）。

次に、現像液ノズル４２Ａから現像液を吐出（供給）しながら、ウエハＷの一端から他端に往復移動した後、現像液ノズル４２ＡをウエハＷの中心部に移動して、現像処理を行う（ステップ４，５，６）。その後、ウエハＷの回転を変えずに、多翼遠心ファン５０が１５０ｒｐｍで回転して中排気状態にする（ステップ７）。このとき、ウエハＷの表面上方には、ウエハＷの周方向に流れる乱気流が生じようとするが、ウエハＷの回転数に対応して多翼遠心ファン５０の回転数が制御されているので、気流は、ウエハＷの放射方向（半径方向）に流れる層気流に補正される（図１１（ｂ）参照）。また、ウエハＷの回転に伴って処理容器４３内で発生する気流の量に合わせた適切な量の排気を行うことで、ミストを効率よく排気手段４４によって回収することができる。

現像処理が終了した後、ウエハＷの回転を１０００ｒｐｍにして、リンスノズル４８からウエハＷの裏面内方側及び周縁側に向かってリンス液（純水）を吐出してリンス処理を行う（ステップ８，９）。

リンス処理が終了した後、を高速回転（２０００ｒｐｍ）してスピン乾燥処理を行う（ステップ１０，１１）。このとき、多翼遠心ファン５０の回転を３００ｒｐｍの高速回転にして、高排気状態にする。

乾燥処理が終了した後、ウエハＷの回転を停止し、多翼遠心ファン５０を初期の１００ｒｐｍの回転にして低排気状態にする（ステップ１２）。その後、処理容器４３の開口部４９を介してメインアームＡ１が処理容器４３内に進入して、スピンチャック４０からウエハＷを受け取り、次の処理部に搬送する。

なお、上記実施形態では、この発明に係る基板処理装置を半導体ウエハのレジスト塗布・現像処理システムに適用した場合について説明したが、この発明に係る基板処理装置は、ＬＣＤガラス基板のレジスト塗布・現像処理システムにも適用可能である。

この発明に係る基板処理装置を適用したレジスト塗布・現像処理装置の一例を示す概略平面図である。 上記レジスト塗布・現像処理装置の概略斜視図である。 上記レジスト塗布・現像処理装置の概略縦断面図である。 この発明における処理ブロックの処理ユニットの一例を示す概略断面図である。 この発明に係る基板処理装置をレジスト塗布装置に適用した一例を示す概略断面図である。 図５のＩ−Ｉ線に沿う断面図である。 図５のII部の拡大断面図である。 上記レジスト塗布装置の分解断面図である。 ウエハの表面に生じる層気流の状態を示す概略平面図である。 ウエハの表面に生じる乱気流の状態を示す概略平面図である。 この発明における多翼遠心ファンにより乱気流を層気流に補正する状態を示す概略平面図である。 この発明に係る基板処理装置を現像処理装置に適用した一例を示す概略断面図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ（被処理基板）
３１ 現像処理装置（基板処理装置）
３２ レジスト塗布装置（基板処理装置）
４０ スピンチャック(保持手段)
４１ モータ（回転手段）
４２ レジストノズル(処理液供給ノズル)
４２Ａ 現像液ノズル(処理液供給ノズル)
４３ 処理容器
４３ｇ 載置部
４４ 排気装置(排気手段)
５０ 多翼遠心ファン
５１ 環状電磁コイル
５１ａ 駆動電源
５２ コイル保持体
５３ フィン
５４ ファン本体
５５ 環状永久磁石
５６ スラスト軸受け
５７ 支持体
６０ コントローラ(制御手段)

Claims (3)

1. 被処理基板を回転可能に保持する保持手段と、この保持手段を回転駆動する回転手段と、上記保持手段に保持された被処理基板に処理液を供給する処理液供給ノズルと、上記保持手段を収容する上端が開口した処理容器と、この処理容器の底部から排気する排気手段と、を具備する基板処理装置において、
   上記保持手段に保持された被処理基板の表面側の気流を上記排気手段側に流す多翼遠心ファンと、
   上記回転手段と多翼遠心ファンの駆動部とに接続され、上記回転手段による被処理基板の回転数に対応して多翼遠心ファンの回転数を制御する制御手段と、を具備し、
   上記多翼遠心ファンは、上記処理容器の内周側に配設される環状電磁コイルと、多数の放射状のフィンを有するファン本体と、このファン本体の外周に装着され、上記環状電磁コイルの内方側に対峙する環状磁石と、上記処理容器の内周側にスラスト軸受けを介して上記ファン本体を回転自在に支持する支持体と、を具備し、かつ、上記処理容器の内周面に突設される載置部に載置され、
   上記制御手段からの制御信号を上記多翼遠心ファンに伝達して、上記被処理基板の回転により生ずる被処理基板表面上の周方向に流れる乱気流を、放射方向に流れる層気流に補正可能に形成してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
2. 請求項１記載の基板処理装置において、
   上記多翼遠心ファンを上記保持手段に保持された被処理基板の表面を含む高さ位置に配設してなる、ことを特徴とする基板処理装置。
3. 請求項１又は２記載の基板処理装置において、
   上記環状電磁コイルを装着するコイル保持体を更に具備し、このコイル保持体と、上記ファン本体，環状磁石，スラスト軸受け及び支持体とを、それぞれ処理容器に対して着脱可能に形成してなる、ことを特徴とする基板処理装置。

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