JP5383979B2

JP5383979B2 - 処理システム

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Publication number: JP5383979B2
Application number: JP2007022618A
Authority: JP
Inventors: 嘉文天野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-02-01
Filing date: 2007-02-01
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2027-02-01
Also published as: TWI426360B; JP2008192667A; KR101292505B1; TW200837512A; US20100000682A1; US8480847B2; KR20090107071A; WO2008093624A1

Description

本発明は、例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の被処理体を処理する処理システムに関する。

例えば半導体デバイスの製造分野では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面に塗布されたレジストを剥離する処理として、処理容器内に収納したウェハにオゾンガスと水蒸気の混合処理流体を供給し、前記混合処理流体によってレジストを酸化させることにより水溶性に変質させ、その後、純水により除去する方法が知られている。かような被処理体の処理を行う処理システムは、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生部と水蒸気を発生させる水蒸気発生部とを備えており、それらオゾンガス発生部と水蒸気発生部とで発生させたオゾンガスと水蒸気を混合して処理容器内に供給する構成になっている（例えば特許文献１）。
特開２００３−３３２３２２号公報

この処理システムでは、レジストの水溶化反応を効率よく安定させて行うために、処理工程中、オゾンガスと水蒸気の混合処理流体が供給される処理容器内は所定の圧力に保たれる。その際、処理容器内からの混合処理流体の排出圧力、排出流量は、例えば流量可変制御弁などによって制御される構成になっている。

一方、処理工程を行わない待機時などにあっては、処理容器内への処理流体の供給が停止される。かかる場合、オゾンガスと水蒸気の供給を停止するか、もしくは、オゾンガス発生部や水蒸気発生部で発生させたオゾンガス、水蒸気を大気などの適当な別系統へ排出することが一般に行われている。

しかしながら、従来のシステムでは、処理工程時と待機時において、流量制御弁に流れる処理流体の流量が変化すると、処理工程の開始時に流量制御弁による制御が不安定となり、安定した処理を即座に開始できなくなってしまう。

また、待機時に処理流体を別系統から大気などへ排出させた場合は、処理容器内へ処理流体を供給している時と、別系統へ処理流体を排出した時とで流量が変動するため、処理流体発生部に圧力変動を生じさせてしまうことになり、処理流体発生量を変動させる原因となる。

特に、共通の処理流体発生部から複数の処理容器内へ処理流体を供給する場合、各処理容器内に対する処理流体の供給のタイミングの相違などにより、各処理容器内において圧力変動が起こり、複数の処理容器同士の間で干渉し合い、その結果、各処理容器内での処理が不安定になるという問題があった。

したがって本発明の目的は、処理流体を処理容器内に供給して被処理体を処理する処理システムにおいて、処理容器内への処理流体の供給を安定させることにある。

かかる目的を達成するために、本発明によれば、被処理体を収納する処理容器と、処理流体を発生させる処理流体発生部と、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器内に供給する処理側流路と、前記処理容器内から処理流体を排出させる排出流路とを備えた処理システムであって、前記排出流路に圧力制御機構を設け、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器内に供給せずに排出させるバイパス側流路を設け、前記バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記排出流路に接続し、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路と前記バイパス側流路とに選択的に流す切替弁を有し、前記処理容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給流路と、前記処理容器内から不活性ガスを排出させる不活性ガス排出流路を備え、前記不活性ガス供給流路の下流端を、前記切替弁よりも下流側において、前記処理側流路に接続し、前記不活性ガス排出流路の上流端を、前記バイパス側流路の下流端の接続位置よりも上流側において、前記排出流路に接続し、前記処理容器内から排出される処理流体又は不活性ガスを前記排出流路と前記不活性ガス排出流路とに選択的に流す排出側切替弁を有し、前記処理容器内に処理流体を供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路に通し、かつ、前記処理容器内から排出される処理流体を前記排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、前記不活性ガス供給流路から前記処理容器内に不活性ガスを供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記バイパス側流路に通し、かつ、前記バイパス側流路に通した処理流体を前記排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、かつ、前記排出側切替弁を切り替えて、前記処理容器内から排出される不活性ガスを前記不活性ガス排出流路から排出する状態にすることを特徴とする、処理システムが提供される。

また、前記処理流体とは異なる第２の処理流体を発生させる第２処理流体発生部を備え、前記第２処理流体発生部で発生させた第２の処理流体を前記処理容器内に供給する第２処理側流路と、前記第２処理流体発生部で発生させた第２の処理流体を前記処理容器内に供給せずに排出させる第２バイパス側流路を設け、前記第２バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記排出流路に接続しても良い。

なお、前記処理流体は、例えばオゾンガスである。また、前記第２の処理流体は、例えば水蒸気である。

また本発明によれば、被処理体を収納する複数の処理容器と、処理流体を発生させる処理流体発生部と、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器に供給する、前記処理容器毎に設けられた複数の処理側流路と、前記処理容器から処理流体を排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数の排出流路とを備えた処理システムであって、前記複数の排出流路に圧力制御機構をそれぞれ設け、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器に供給せずに、前記排出流路を介して排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数のバイパス側流路を設け、前記バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記複数の排出流路にそれぞれ接続し、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路と前記バイパス側流路とに選択的に流す切替弁を有し、前記処理容器に不活性ガスを供給する、前記処理容器毎に設けられた複数の不活性ガス供給流路と、前記処理容器内から不活性ガスを排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数の不活性ガス排出流路を備え、前記複数の不活性ガス供給流路の下流端を、前記切替弁よりも下流側において、前記複数の処理側流路にそれぞれ接続し、前記複数の不活性ガス排出流路の上流端を、前記複数のバイパス側流路の下流端の接続位置よりも上流側において、前記複数の排出流路に接続し、前記処理容器から排出される処理流体又は不活性ガスを前記複数の排出流路と前記複数の不活性ガス排出流路とに選択的に流す排出側切替弁を有し、前記処理容器に処理流体を供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記複数の処理側流路に通し、かつ、前記処理容器内から排出される処理流体を前記複数の排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、前記複数の不活性ガス供給流路から前記処理容器内に不活性ガスを供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記複数のバイパス側流路に通し、かつ、前記複数のバイパス側流路に通した処理流体を前記複数の排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、かつ、前記排出側切替弁を切り替えて、前記処理容器内から排出される不活性ガスを前記不活性ガス排出流路から排出する状態にすることを特徴とする、処理システムが提供される。

本発明によれば、処理流体を処理容器内に供給する時と、処理流体を処理容器内に供給せずにバイパス側流路に流す時のいずれの場合も、排出流路に設けた圧力制御機構に一定の処理流体が流れることとなる。そのため、圧力制御機構が安定した状態に維持される。更に、処理工程を行わない待機時等においても、処理工程中と同じ条件で処理流体発生部において処理流体を発生させることができるため、処理流体の発生が安定し、処理容器内における処理の均一性を向上できる。また、各処理容器に対する処理流体の供給圧力、流量が安定するので、共通の処理流体発生部から複数の処理容器内へ処理流体を供給する場合であっても、各処理容器同士の間での干渉を回避でき、複数の処理容器内において同じ条件で処理できるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、被処理体の一例としてのウェハ（半導体ウェハ）Ｗに対して、ウェハＷの表面に塗布されたレジストを水溶化して剥離する処理を施す処理システム１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる処理システム１の平面図である。図２は、その側面図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

この処理システム１は、ウェハＷにレジスト水溶化処理および洗浄処理を施す処理部２と、処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３を有しており、更に、処理システム１の各部に制御命令を与える制御コンピュータ１９を備えている。なお説明のため、図１，２において、水平面内において、処理部２と搬入出部３の巾方向をＹ方向、処理部２と搬入出部３の並び方向（Ｙ方向と直交する方向）をＸ方向、鉛直方向をＺ方向と定義する。

搬入出部３は、複数枚、例えば２５枚の略円盤形状のウェハＷを所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と、載置台６に載置されたキャリアＣと処理部２との間でウェハＷの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と、から構成されている。

ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され、キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また、ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており、ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。

イン・アウトポート４の載置台６上には、例えば、３個のキャリアをＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。キャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウェハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８においてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており、窓部９のウェハ搬送部５側には、窓部９をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１０が設けられている。

この窓部開閉機構１０は、キャリアＣに設けられた蓋体もまた開閉可能であり、窓部９の開閉と同時にキャリアＣの蓋体も開閉する。窓部９を開口してキャリアＣのウェハ搬入出口とウェハ搬送部５とを連通させると、ウェハ搬送部５に配設されたウェハ搬送装置７のキャリアＣへのアクセスが可能となり、ウェハＷの搬送を行うことが可能な状態となる。

ウェハ搬送部５に配設されたウェハ搬送装置７は、Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置７は、ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し、この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして、ウェハ搬送装置７は、載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし、また、処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６、１７にアクセスして、イン・アウトポート４側から処理部２側へ、逆に処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるように構成されている。

処理部２は、搬送手段である主ウェハ搬送装置１８と、ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置する２つのウェハ受け渡しユニット１６、１７と、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５と、レジストを水溶化処理する６台の処理ユニット２３ａ〜２３ｆとを備えている。

また、処理部２には、処理ユニット２３ａ〜２３ｆに供給する処理流体としてのオゾンガスを発生させるオゾンガス発生部４０および第２の処理流体としての水蒸気を発生させる水蒸気発生部４１を備える処理ガス発生ユニット２４と、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。処理部２の天井部には、各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に、清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。

上記ウェハ受け渡しユニット１６、１７は、いずれもウェハ搬送部５との間でウェハＷを一時的に載置するものであり、これらウェハ受け渡しユニット１６、１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。この場合、下段のウェハ受け渡しユニット１７は、イン・アウトポート４側から処理部２側へ搬送するようにウェハＷを載置するために用い、上段のウェハ受け渡しユニット１６は、処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウェハＷを載置するために用いることができる。

上記主ウェハ搬送装置１８は、Ｘ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、主ウェハ搬送装置１８は、ウェハＷを把持する搬送アーム１８ａを有し、この搬送アーム１８ａはＹ方向にスライド自在となっている。こうして、主ウェハ搬送装置１８は、上記ウェハ受け渡しユニット１６、１７と、洗浄ユニット１２〜１５、処理ユニット２３ａ〜２３ｆの全てのユニットにアクセス可能に配設されている。

各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいてレジスト水溶化処理が施されたウェハＷに対して、洗浄処理および乾燥処理を施す。なお、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図１に示すように、洗浄ユニット１２、１３と洗浄ユニット１４、１５とは、その境界をなしている壁面２７に対して対称な構造を有しているが、対称であることを除けば、各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は概ね同様の構成を備えている。

一方、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、ウェハＷの表面に塗布されているレジストを水溶化する処理を行う。処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、図２に示すように、上下方向に３段で各段に２台ずつ配設されている。左段には処理ユニット２３ａ、２３ｃ、２３ｅが上からこの順で配設され、右段には処理ユニット２３ｂ、２３ｄ、２３ｆが上からこの順で配設されている。図１に示すように、処理ユニット２３ａと処理ユニット２３ｂ、処理ユニット２３ｃと処理ユニット２３ｄ、処理ユニット２３ｅと処理ユニット２３ｆは、その境界をなしている壁面２８に対して対称な構造を有しているが、対称であることを除けば、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは概ね同様の構成を備えている。

また、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対する処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を供給する配管系統は、いずれも同様の構成を備えている。そこで次に、処理ユニット２３ａを例として、その配管系統と構造について詳細に説明する。

図３は、処理ユニット２３ａの概略構成図である。処理ユニット２３ａには、ウェハＷを収納する処理容器３０が備えられている。処理容器３０には、前述の処理ガス発生ユニット２４内に設置されたオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１から、処理流体としてのオゾンガスおよび第２の処理流体としての水蒸気が、後述する処理側合流路４９で混合されて供給されるようになっている。

オゾンガス発生部４０には、含酸素気体が供給されている。オゾンガス発生部４０は、含酸素気体中で放電することによりオゾンガスを発生させる構造になっている。オゾンガス発生部４０は、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆのそれぞれに対して所定の圧力（例えば１００〜３００ｋＰａ）で、オゾンガスを供給することが可能である。オゾンガス発生部４０に直接接続されたオゾン元流路４５には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられたオゾン主流路４６が、分岐するように接続されている。オゾン主流路４６には、ニードル弁４７と流量計４８が設けられており、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給できるようになっている。

オゾン主流路４６の下流側は、切替弁５０を介して、処理容器３０にオゾンガスを供給する処理側オゾンガス流路５１と、処理容器３０を迂回させてオゾンガスを通すバイパス側オゾンガス流路５２に接続されている。切替弁５０は三方弁であり、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、処理側オゾンガス流路５１を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する状態と、処理容器３０に供給せずにバイパス側オゾンガス流路５２に通す状態とに切り替えられる。なお、処理側オゾンガス流路５１の下流端は、処理側合流路４９を介して処理容器３０に接続されており、処理側オゾンガス流路５１を流れるオゾンガスと、後述する処理側水蒸気流路７１を流れる水蒸気を処理側合流路４９で混合させて、処理容器３０に供給するようになっている。処理側オゾンガス流路５１には、オゾンガスを予熱するヒータ５１’が装着してあり、このように処理側合流路４９で水蒸気と混合させた際に、水蒸気の結露を防止できるようになっている。また、バイパス側オゾンガス流路５２の下流端は、オゾンガスの逆流を防止する逆流防止オリフィス５３を介して、後述する主排出流路９５に接続されている。

水蒸気発生部４１は、外部から供給された純水を沸騰させることより水蒸気を発生させる構成になっている。水蒸気発生部４１は、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、水蒸気発生部４１に直接接続された水蒸気元流路５５には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられた水蒸気主流路５６が、分岐するように接続されている。

水蒸気元流路５５には、圧力スイッチ５７とリリーフ弁５８を備えた逃がし流路５９が接続してあり、水蒸気発生部４１内の圧力が設置圧力値を超えた場合は、水蒸気の一部が逃がし流路５９から外部に排気されるようになっている。これにより、水蒸気元流路５５内は、常に一定の水蒸気圧（例えば８０〜９５ｋＰａ）に保たれている。また、水蒸気元流路５５には、配管保温ヒータ６０が装着してあり、例えば１１０〜１２０℃に保温されている。これにより、水蒸気元流路５５内における水蒸気の温度低下が防止されている。

水蒸気元流路５５から分岐して設けられた水蒸気主流路５６には、オリフィス６５とニードル弁６６が設けられている。これらオリフィス６５とニードル弁６６は、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給させるための流量調節機構として機能する。

水蒸気主流路５６の下流側は、切替弁７０を介して、処理容器３０に水蒸気を供給する処理側水蒸気流路７１と、処理容器３０を迂回させて水蒸気を通すバイパス側水蒸気流路７２に接続されている。切替弁７０は三方弁であり、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、処理側水蒸気流路７１を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する状態と、処理容器３０に供給せずにバイパス側水蒸気流路７２に通す状態とに切り替えられるようになっている。

処理側水蒸気流路７１の下流端は、処理側合流路４９を介して処理容器３０に接続されており、前述の処理側オゾンガス流路５１を流れてきたオゾンガスと水蒸気とが処理側合流路４９で混合されて、処理容器３０に供給されるようになっている。また、バイパス側水蒸気流路７２の下流端は、水蒸気の逆流を防止する逆流防止オリフィス７３を介して、後述する主排出流路９５に接続されている。バイパス側水蒸気流路７２には水蒸気を加熱するヒータ７２’が装着してあり、バイパス側水蒸気流路７２中における水蒸気の結露を防止できるようになっている。

図４は、処理容器３０の概略的な構成を示す縦断面図である。処理容器３０は、上面が開口し、底面が塞がれた中空の円筒形状をなす容器本体８０と、この容器本体８０の上面開口部を密閉可能な円盤形状の蓋体８１とで構成される。これら容器本体８０および蓋体８１は、いずれも例えばアルミニウムなどで構成される。容器本体８０の側壁部上面には、シール部材としてのOリング８２が配置されており、図４に示すように、蓋体８１を容器本体８０の上面に密着させた状態では、蓋体８１の外縁部下面がOリング８２に密着することにより、処理容器３０の内部に、密閉された処理空間８３が形成される。蓋体８１の上面には、容器本体８０に対して蓋体８１を昇降移動させるシリンダー装置８４が装着してある。このシリンダー装置８４の稼動で蓋体８１を容器本体８０の上面に密着させることにより、処理容器３０内を密閉することができる。なお、処理容器３０の内部にウェハＷを搬入出させる場合は、シリンダー装置８４の稼動で蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放することができる。

容器本体８０の底面上部には、処理容器３０内に収納したウェハＷを載置させるための載置台８５が設けてある。この載置台８５の両側には、処理容器３０内に処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を供給する給気口８６と、処理容器３０内から処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を排出させる排気口８７が開口している。なお、後述するように、これら給気口８６および排気口８７を通じて、処理容器３０内にパージガスとしてのＮ_２ガスも供給および排出できるようになっている。載置台８５の内部には、載置台８５に載置されるウェハＷを昇降させるための昇降ピン８８が備えられており、この昇降ピン８８は、容器本体８０の下方に配置されたシリンダー装置８９の稼動で昇降する構成になっている。

蓋体８１の内部には、リング状のヒータ９０が内蔵されている。また、容器本体８０の底面下部には、リング状のヒータ９１が装着してある。これらヒータ９０およびヒータ９１の加熱により、処理容器３０全体が温度調節され、処理空間８３が所望の処理温度に維持される。

給気口８６には、処理側合流路４９が接続してあり、前述のように処理側合流路４９において混合されたオゾンガスおよび水蒸気の混合処理流体が給気口８６を通じて処理容器３０内に供給されるようになっている。一方、処理容器３０内から処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気（混合処理流体）を排出させる排気口８７には、主排出流路９５が接続してある。この主排出流路９５には、切替弁９６、圧力スイッチ９７、逆流防止オリフィス９８、エアオペ弁９９および圧力制御機構としてのリリーフ弁１００が順に設けられている。また、主排出流路９５において、逆流防止オリフィス９８とエアオペ弁９９の間に、上述したバイパス側オゾンガス流路５２の下流端と、上述したバイパス側水蒸気流路７２の下流端が接続されている。これらバイパス側オゾンガス流路５２の下流端とバイパス側水蒸気流路７２の下流端は、いずれもリリーフ弁１００より上流側において、主排出流路９５に接続されている。

加えて、この実施の形態では、処理側オゾンガス流路５１の途中にＮ_２ガス供給流路１０５が接続してある。このＮ_２ガス供給流路１０５は、処理システム１外のＮ_２供給源よりＮ_２ガスを供給するＮ_２ガス元流路１０６から分岐して設けられている。Ｎ_２ガス供給流路１０５には、Ｎ_２ガスの供給を制御するエアオペ弁１０７が設けられている。Ｎ_２ガス供給流路１０５の下流端は、切替弁５０よりも下流側において、処理側オゾンガス流路５１に接続されている。

また、主排出流路９５に設けられた切替弁９６には、Ｎ_２ガス排出流路１０８が接続してある。Ｎ_２ガス排出流路１０８の上流端は、この切替弁９６を介して、バイパス側オゾンガス流路５２の下流端およびバイパス側水蒸気流路７２の下流端の接続位置よりも上流側において、主排出流路９５に接続されている。切替弁９６は三方弁であり、後述するように、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出された処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を、主排出流路９５を通じて排出させる状態と、後述するように、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたパージガスとしてのＮ_２ガスを、Ｎ_２ガス排出流路１０８を通じて排出させる状態とに切り替えられるようになっている。

処理システム１の各機能要素は、処理システム１全体の動作を自動制御する制御コンピュータ１９に、信号ラインを介して接続されている。ここで、機能要素とは、例えば前述した搬入出部３に設けられたウェハ搬送装置７、窓部開閉機構１０、処理部２に設けられた主ウェハ搬送装置１８、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５、処理ガス発生ユニット２４が備えるオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１、薬液貯蔵ユニット２５、更には、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおける切替弁５０、７０、９６等の、所定のプロセス条件を実現するために動作する総ての要素を意味している。制御コンピュータ１９は、典型的には、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現することができる汎用コンピュータである。

図１に示すように、制御コンピュータ１９は、ＣＰＵ（中央演算装置）を備えた演算部１９ａと、演算部１９ａに接続された入出力部１９ｂと、入出力部１９ｂに挿着され制御ソフトウェアを格納した記録媒体１９ｃと、を有する。この記録媒体１９ｃには、制御コンピュータ１９によって実行されることにより処理システム１に後述する所定の基板処理方法を行わせる制御ソフトウェア（プログラム）が記録されている。制御コンピュータ１９は、該制御ソフトウェアを実行することにより、処理システム１の各機能要素を、所定のプロセスレシピにより定義された様々なプロセス条件（例えば、処理容器３０の温度等）が実現されるように制御する。

記録媒体１９ｃは、制御コンピュータ１９に固定的に設けられるもの、あるいは、制御コンピュータ１９に設けられた図示しない読み取り装置に着脱自在に装着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであっても良い。最も典型的な実施形態においては、記録媒体１９ｃは、処理システム１のメーカーのサービスマンによって制御ソフトウェアがインストールされたハードディスクドライブである。他の実施形態においては、記録媒体１９ｃは、制御ソフトウェアが書き込まれたＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような、リムーバブルディスクである。このようなリムーバブルディスクは、制御コンピュータ１９に設けられた図示しない光学的読取装置により読み取られる。また、記録媒体１９ｃは、ＲＡＭ（ｒａＮｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（ｒｅａｄｏＮｌｙｍｅｍｏｒｙ）のいずれの形式のものであっても良い。さらに、記録媒体１９ｃは、カセット式のＲＯＭのようなものであっても良い。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを記録媒体１９ｃとして用いることが可能である。なお、複数の処理システム１が配置される工場においては、各処理システム１の制御コンピュータ１９を統括的に制御する管理コンピュータに、制御ソフトウェアが格納されていても良い。この場合、各処理システム１は、通信回線を介して管理コンピュータにより操作され、所定のプロセスを実行する。

次に、上記のように構成された処理システム１におけるウェハＷの処理工程を説明する。まず、イン・アウトポート４の載置台６に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウェハＷが取り出され、取出収納アーム１１によって取り出したウェハＷを下段のウェハ受け渡しユニット１７に搬送する。すると、主ウェハ搬送装置１８がウェハ受け渡しユニット１７からウェハＷを受け取り、主ウェハ搬送装置１８によって各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに適宜搬入する。そして、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいて、ウェハＷの表面に塗布されているレジストが水溶化される。所定のレジスト水溶化処理が終了したウェハＷは、搬送アーム１８ａによって各処理ユニット２３ａ〜２３ｆから適宜搬出される。その後、ウェハＷは、搬送アーム１８ａによって各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５に適宜搬入され、ウェハＷに付着している水溶化されたレジストを除去する洗浄処理が純水等により施される。これにより、ウェハＷに塗布されていたレジストが剥離される。各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、ウェハＷに対して洗浄処理を施した後、必要に応じて薬液処理によりパーティクル、金属除去処理を行った後、乾燥処理を行い、その後、ウェハＷは再び搬送アーム１８ａによって上段の受け渡しユニット１６に搬送される。そして、受け渡しユニット１６から取出収納アーム１１にウェハＷが受け取られ、取出収納アーム１１によって、レジストが剥離されたウェハＷがキャリアＣ内に収納される。

ここで、処理ユニット２３ａ〜２３ｆの動作態様について、処理ユニット２３ａを代表して説明する。まず、処理容器３０において、シリンダー装置８４の稼動によって蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放する。この状態で、主ウェハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａによりウェハＷを搬入し、載置台８５にウェハＷを載置させる。なお、このように載置台８５にウェハＷを載置させる場合、シリンダー装置８９の稼動によって載置台８５の内部に備えられた昇降ピン８８を上昇させた状態でウェハＷを受け取り、その後、昇降ピン８８を下降させて載置台８５にウェハＷを載置させる。そして、搬送アーム１８ａが退出後、蓋体８１が下降し、密閉された処理空間８３を形成する。

こうしてウェハＷを搬入した後、先ず、処理容器３０およびウェハＷを昇温させる昇温工程を行う。即ち、この昇温工程では、ヒータ９０、９１の稼動によって処理容器３０およびウェハＷを昇温させる。また、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、切替弁５０の切り替えにより、処理側オゾンガス流路５１から処理側合流路４９を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する。一方、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気は、切替弁７０により、バイパス側水蒸気流路７２に通し、主排出流路９５に排出させる。また、昇温工程では、Ｎ_２ガス供給流路１０５に設けられたエアオペ弁１０７は閉じ、Ｎ_２ガスの供給は停止する。また、主排出流路９５に設けられた切替弁９６は、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスを、主排出流路９５を通じて排出させる状態に切り替える。

なお、オゾンガス発生部４０では、含酸素気体中で放電することにより発生させたオゾンガスを、例えば１００〜３００ｋＰａの設定圧力で供給する。そして、オゾン主流路４６に設けたニードル弁４７により、オゾンガスの流量を例えば２〜５リットル／ｍｉｎに設定する。

一方、水蒸気発生部４１では、純水を沸騰させて発生させた水蒸気を、例えば８０〜９５ｋＰａの設定圧力で供給する。そして、水蒸気主流路５６に設けたニードル弁６６により、水蒸気の流量を例えば２〜５ｇ／ｍｉｎに設定する。

こうして、昇温工程では、処理空間８３内をオゾン雰囲気に置換しつつ、処理容器３０およびウェハＷを所定の温度まで昇温させる。この場合、処理容器３０およびウェハＷを昇温させる所定の温度とは、例えば１００〜１１０℃である。

また、昇温工程では、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスが、主排出流路９５を通じて排出される。更に、バイパス側水蒸気流路７２に通された水蒸気が、処理容器３０を迂回して主排出流路９５に排出させられる。こうして、オゾンガスおよび水蒸気の混合ガスが、エアオペ弁９９およびリリーフ弁１００を経て、主排出流路９５から外部に排気される。なお、主排出流路９５に設けられたリリーフ弁１００の設定圧力は、例えば５０〜７５ｋＰａの間で設定される。

次に、処理容器３０内に収納したウェハＷを処理する処理工程を行う。即ち、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、切替弁７０の切り替えにより、処理側水蒸気流路７１から処理側合流路４９を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する。

この場合、処理側合流路４９では、処理側水蒸気流路７１から供給された水蒸気に対して、処理側オゾンガス流路５１からヒータ５１’で予熱されたオゾンガスが混合される。このように処理側合流路４９で混合されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスが、給気口８６を経て処理容器３０の内部に供給される。

こうして、処理工程では、所定の温度に昇温された処理容器３０の内部において、一定の処理温度で、ウェハＷに対してオゾンガスと水蒸気の混合ガスを供給する。これにより、ウェハＷの表面に塗布されたレジストを酸化させて水溶化処理が効率よく行われる。

また、処理工程では、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスを、主排出流路９５を通じて排出させる。この処理工程においても、主排出流路９５に設けられたリリーフ弁１００の設定圧力は、先に説明した昇温工程と同様に、例えば５０〜７５ｋＰａの間で設定される。このリリーフ弁１１０の流量調整により、処理容器３０内部へのオゾンガスと水蒸気の混合ガスの供給流量および処理圧力が安定し、均一な条件でレジスト水溶化処理を行うことができる。

こうして、所定のレジスト水溶化処理が終了した後、処理容器３０内をＮ_２ガス雰囲気に置換させるパージ工程を行う。即ち、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、切替弁５０の切り替えにより、処理容器３０に供給せずにバイパス側オゾンガス流路５２に通す状態にする。また、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、切替弁７０の切り替えにより、処理容器３０に供給せずにバイパス側水蒸気流路７２に通す状態にする。

また、パージ工程では、Ｎ_２ガス供給流路１０５に設けられたエアオペ弁１０７を開き、処理側オゾンガス流路５１を経て処理容器３０にＮ_２ガスを供給する。また、主排出流路９５に設けられた切替弁９６は、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたＮ_２ガスを、Ｎ_２ガス排出流路１０８へ排出させる状態に切り替える。これにより、処理容器３０内から排出されたＮ_２ガスが、Ｎ_２ガス供給流路１０５に設けられたリリーフ弁１００へ流れない状態にする。こうして、パージ工程では、処理容器３０内にＮ_２ガスを供給し、処理容器３０内をＮ_２ガス雰囲気に置換させる。

なお、パージ工程では、バイパス側オゾンガス流路５２に通されたオゾンガスと、バイパス側水蒸気流路７２に通された水蒸気は、主排出流路１０５で合流し、エアオペ弁９９およびリリーフ弁１００を経て、主排出流路９５から外部に排気される。このパージ工程においても、主排出流路９５に設けられたリリーフ弁１００の設定圧力は、先に説明した昇温工程および処理工程と同様に、例えば５０〜７５ｋＰａの間で設定される。

こうして、パージ工程によって処理容器３０内をＮ_２ガス雰囲気に置換させた後、処理容器３０において、シリンダー装置８４の稼動によって蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放する。この状態で、シリンダー装置８９の稼動によって昇降ピン８８を上昇させて、載置台８５上からウェハＷを持ち上げ、主ウェハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａをウェハＷの下方に進入させ、ウェハＷを受け取り、処理容器３０内からウェハＷを搬出する。

かかる処理システム１にあっては、昇温工程、処理工程およびパージ工程のいずれの場合も、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスおよび水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気が、エアオペ弁９９およびリリーフ弁１００を経て、主排出流路９５から外部に排気されることとなる。そのため、処理工程を行わない待機時等においても、圧力制御機構であるリリーフ弁１００へ流れる流量が一定となり、圧力制御機構が常に安定した状態に維持される。その結果、処理流体の発生が安定し、処理容器３０内におけるウェハＷに対する処理の均一性が向上する。更に、圧力制御機構が安定した状態に維持されるので、処理工程中と同じ条件でオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１において圧力変動のない状態で処理流体であるオゾンガスおよび水蒸気を発生させることができ、ウェハＷに対する処理の均一性が向上する。また、実施の形態で示したように、複数台（６台）の処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して、共通のオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１から処理流体を供給している場合でも、各処理容器３０に対する処理流体の供給圧力、流量が安定することとなる。そのため、共通の処理流体発生部から複数の処理容器内へ処理流体を供給する場合であっても、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆの処理容器３０同士の間での干渉を回避でき、複数の処理ユニット２３ａ〜２３ｆの処理容器３０内において互いに同じ条件でウェハＷに対する処理ができるようになる。その結果、後の各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５における洗浄処理によるレジスト剥離の均一性、信頼性、及び処理システム１における処理を含めたエッチング処理全体の均一性、信頼性が向上する。

以上、本発明の好適な実施の形態の一例を示したが、本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば、主排出流路９５に設ける圧力制御機構としてリリーフ弁１００を例示したが、流体の圧力、流量を制御可能な他の機構を用いても良い。また、本発明で適用される処理流体は、オゾンガスや水蒸気のほか、その他の処理ガスでも良く、本発明は、各種処理流体を用いた処理プロセスに広く適用できる。また、被処理体は半導体ウェハに限らず、その他のＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板、プリント基板、セラミック基板などであっても良い。

本発明は，例えば例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の洗浄処理に適用できる。

本発明の実施の形態にかかる処理システムの平面図である。本発明の実施の形態にかかる処理システムの側面図である。処理ユニットの概略構成図である。処理容器の概略的な構成を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｃキャリア
Ｗウェハ
１処理システム
２処理部
３搬入出部
４イン・アウトポート
５ウェハ搬送部
６載置台
７ウェハ搬送装置
１１取出収納アーム
１２、１３、１４、１５洗浄ユニット
１６、１７ウェハ受け渡しユニット
１８主ウェハ搬送装置
１９制御コンピュータ
２３ａ〜２３ｆ処理ユニット
２４処理ガス発生ユニット
２５薬液貯蔵ユニット
３０処理容器
４０オゾンガス発生部
４１水蒸気発生部
４５オゾン元流路
４６オゾン主流路
４７ニードル弁
４８流量計
５０切替弁
５１処理側オゾンガス流路
５２バイパス側オゾンガス流路
５５水蒸気元流路
５６水蒸気主流路
５７圧力スイッチ
５８リリーフ弁
５９逃がし流路
６０配管保温ヒータ
６５オリフィス
６６ニードル弁
７０切替弁
７１処理側水蒸気流路
７２バイパス側水蒸気流路
８０容器本体
８１蓋体
８３処理空間
８５載置台
８６給気口
８７排気口
９５主排出流路
９６切替弁
９７圧力スイッチ
９９エアオペ弁
１００リリーフ弁
１０５Ｎ_２ガス供給流路
１０６Ｎ_２ガス元流路
１０７エアオペ弁
１０８Ｎ_２ガス排出流路

Claims

被処理体を収納する処理容器と、処理流体を発生させる処理流体発生部と、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器内に供給する処理側流路と、前記処理容器内から処理流体を排出させる排出流路とを備えた処理システムであって、
前記排出流路に圧力制御機構を設け、
前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器内に供給せずに排出させるバイパス側流路を設け、
前記バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記排出流路に接続し、
前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路と前記バイパス側流路とに選択的に流す切替弁を有し、
前記処理容器内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給流路と、前記処理容器内から不活性ガスを排出させる不活性ガス排出流路を備え、
前記不活性ガス供給流路の下流端を、前記切替弁よりも下流側において、前記処理側流路に接続し、
前記不活性ガス排出流路の上流端を、前記バイパス側流路の下流端の接続位置よりも上流側において、前記排出流路に接続し、
前記処理容器内から排出される処理流体又は不活性ガスを前記排出流路と前記不活性ガス排出流路とに選択的に流す排出側切替弁を有し、
前記処理容器内に処理流体を供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路に通し、かつ、前記処理容器内から排出される処理流体を前記排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、
前記不活性ガス供給流路から前記処理容器内に不活性ガスを供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記バイパス側流路に通し、かつ、前記バイパス側流路に通した処理流体を前記排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、かつ、前記排出側切替弁を切り替えて、前記処理容器内から排出される不活性ガスを前記不活性ガス排出流路から排出する状態にすることを特徴とする、処理システム。
前記処理流体がオゾンガスであることを特徴とする、請求項１に記載の処理システム。
前記処理流体とは異なる第２の処理流体を発生させる第２処理流体発生部を備え、
前記第２処理流体発生部で発生させた第２の処理流体を前記処理容器内に供給する第２処理側流路と、前記第２処理流体発生部で発生させた第２の処理流体を前記処理容器内に供給せずに排出させる第２バイパス側流路を設け、
前記第２バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記排出流路に接続したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理システム。
前記第２の処理流体が水蒸気であることを特徴とする、請求項３に記載の処理システム。
被処理体を収納する複数の処理容器と、処理流体を発生させる処理流体発生部と、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器に供給する、前記処理容器毎に設けられた複数の処理側流路と、前記処理容器から処理流体を排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数の排出流路とを備えた処理システムであって、
前記複数の排出流路に圧力制御機構をそれぞれ設け、
前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理容器に供給せずに、前記排出流路を介して排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数のバイパス側流路を設け、
前記バイパス側流路の下流端を、前記圧力制御機構よりも上流側において、前記複数の排出流路にそれぞれ接続し、
前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記処理側流路と前記バイパス側流路とに選択的に流す切替弁を有し、
前記処理容器に不活性ガスを供給する、前記処理容器毎に設けられた複数の不活性ガス供給流路と、前記処理容器内から不活性ガスを排出させる、前記処理容器毎に設けられた複数の不活性ガス排出流路を備え、
前記複数の不活性ガス供給流路の下流端を、前記切替弁よりも下流側において、前記複数の処理側流路にそれぞれ接続し、
前記複数の不活性ガス排出流路の上流端を、前記複数のバイパス側流路の下流端の接続位置よりも上流側において、前記複数の排出流路に接続し、
前記処理容器から排出される処理流体又は不活性ガスを前記複数の排出流路と前記複数の不活性ガス排出流路とに選択的に流す排出側切替弁を有し、
前記処理容器に処理流体を供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記複数の処理側流路に通し、かつ、前記処理容器内から排出される処理流体を前記複数の排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、
前記複数の不活性ガス供給流路から前記処理容器内に不活性ガスを供給する際には、前記切替弁を切り替えて、前記処理流体発生部で発生させた処理流体を前記複数のバイパス側流路に通し、かつ、前記複数のバイパス側流路に通した処理流体を前記複数の排出流路から前記圧力制御機構を通して排出する状態にし、かつ、前記排出側切替弁を切り替えて、前記処理容器内から排出される不活性ガスを前記不活性ガス排出流路から排出する状態にすることを特徴とする、処理システム。