JP6416723B2 - 基板処理システム - Google Patents

Description

開示の実施形態は、基板処理システムに関する。

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。例えば、特許文献１には、回転台と、回転台に付設され基板の外側を把持する基板保持部材と、を備え、基板の表面に薬液や純水などの処理液を供給する基板処理システムが開示されている。

特開２０１１−０７１４７７号公報

しかし、従来の基板処理システムは、回転する基板に供給された処理液が、遠心力によって基板外方へ振り切られる際に基板保持部材と衝突し、基板の上方に飛散する。基板の上方に飛散した処理液は、乾燥後の基板に付着し基板を汚損してしまうおそれがある。

上記課題を解決するために、基板を処理する基板処理システムにおいて、鉛直軸回りに回転自在に設けられた保持プレートと、前記保持プレートに設けられ、前記基板を保持する基板保持部材と、前記基板保持部材に保持された基板を予め決められた方向に回転させる回転駆動部と、前記基板保持部材に保持された基板に処理液を供給する処理流体供給部とを備え、前記基板保持部材は、基板と対向する位置に設けられた第１側面部と前記第１側面部に隣接する第２側面部および第３側面部とを有し、前記第１側面部は、基板の端面を把持する把持部を有し、前記第２側面部は、前記第１側面部との間で尖端部を形成し、基板に供給された後の処理液を基板の下方へ案内する液流案内部を備えたことを特徴とする基板処理システムを提供する。

基板に供給された後の処理液が、乾燥後の基板に付着することを抑制し、基板が汚損することを防止することができる。

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。 本発明の処理ユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の基板保持部の詳細を示す斜視図である。 液流案内部によって案内される処理液の流れを示す斜視図である。 他の基板保持部の詳細を示す斜視図である。

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。

基板保持機構３０の各構成要素の詳細については、公知の（たとえば特開２０１１−０７１７４７に記載されている）基板保持機構を用いることができるので詳細な説明を省略する。

次に、保持部３１の具体的な構成について図３を参照して説明する。

保持部３１は、鉛直軸回りに所定方向に回転可能な円板状の保持プレート３４と、ウェハＷを側方から保持する基板保持部材３５と、ウェハＷを下方から支持するリフトピン２２を有するリフトピンプレート２３とを備える。さらに保持部３１は、保持プレート３４の中心部分に形成された貫通孔３４ａおよびリフトピンプレート２３の中心部分に形成された貫通孔２３ａをそれぞれ貫通するように設けられた第２処理流体供給部６０を備える。第２処理流体供給部６０は、保持プレート３４によって保持されたウェハＷの裏面に純水や薬液等の処理液を供給する

保持プレート３４は、その外周に貫通孔３４ｂを備える。リフトピンプレート２３と保持プレート３４の隙間からに処理液が侵入したとしても、処理液はこの貫通孔３４ｂより排出される。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、基板保持部材３５は、柱状の第１本体部３６と、その上部に設けられた柱状の第２本体部３６’とを備える。第１本体部３６は、平面視において略四角形である。また、第２本体部３６’は、平面視において略三角形である。そして、第２本体部３６’は、ウェハＷと対向する位置に第１側面部３６ａを備える。第１側面部３６ａは、その表面にウェハＷの端面を把持する把持部３５ａを備える。さらに、第２本体部３６’は、第１側面部３６ａに隣接する第２側面部３６ｂと第３側面部３６ｃと上面部３６ｄとを備える。第２側面部３６ｂは、第１側面部３６ａのウェハＷ（基板保持部材３５）の回転方向側に隣接して形成されており、第１側面部３６ａとの間で鋭角の尖端部３７が形成される。そして第２側面部３６ｂの表面に後述する液流案内部３８を備える。尖端部３７は、ウェハＷ（基板保持部材３５）の回転方向に向けて先鋭状に設けられる。

把持部３５ａは、第１側面部３６ａの表面からウェハＷ（基板保持部材３５）の回転中心方向に向けて突出しており、尖端部３７付近に配置され、その上面でウェハＷを支持する。把持部３５ａは、第１側面部３６ａの幅よりも狭く、突出する先端ほど低く、把持部３５ａの上面でウェハＷの周縁部を支持する。これによって、ウェハＷとの接触部分を極力小さくでき、接触部分に処理液が残り、パーティクルとなることを抑制することができる。

第２側面部３６ｂは、処理液をウェハＷの下方へ案内する案内部３８を備える。案内部３８は、第２側面部３６ｂの表面から突出しており、案内部３８における下向きの面である下面３８ａを備える。そして、下面３８ａの表面で処理液を案内する。すなわち、下面３８ａは、第１側面部３６ａに近い側においては把持部３５ａに支持されたウェハＷの上面よりも上方に配置され、第１側面部３６ａから遠い側（第３側面部３６ｃ側）においては把持部３５ａに支持されたウェハＷの上面及び下面よりも下方に配置されており、ウェハＷから離れる程下に下がる傾斜面となっている。回転するウェハＷから振り切られた処理液は、液流案内部３８によってウェハＷの下方へ案内され回収カップ５０へ向けて流れる。回収カップ５０によって捕集された処理液は、排液口５１から排出される。なお、第１側面部３６ａ側からみると第１側面部３６ａの端部下側が切欠された形状となっているために、その切欠された部分から案内部３８の下面３８ａへと処理液が排出される。

次に、このような構成からなる処理ユニット１６の動作について説明する。まず、リフトピンプレート２３は、昇降駆動部（図示せず）によって上方位置に位置づけられる。次に、処理ユニット１６の外部からウェハＷが基板搬送装置１７によって処理ユニット１６に搬送され、このウェハＷがリフトピンプレート２３のリフトピン２２上に載置される。

リフトピンプレート２３が下降し、ウェハＷが保持部３１に受け渡され、基板保持部材３５によって保持される。

次に、ウェハＷが回転した状態で、処理流体供給部４０から、ウェハＷの表面に向かって純水や薬液等の処理液を供給し、ウェハＷの表面に所定の液処理を行う。なお、処理流体供給部４０から処理液が供給される時に、第２処理流体供給部６０から、ウェハＷの裏面に向かって処理液を供給してもよい。

回転するウェハＷの表面に供給された処理液は、遠心力によってウェハＷの周縁部に向けて流れ、回収カップ５０へ向けて流れる。ウェハＷの周縁部には基板保持部材３５が存在するため、一部の処理液が基板保持部材３５に衝突しウェハＷの上方に飛散するおそれがある。しかしながら、本実施形態の基板保持部材３５には、液流案内部３８が設けられているため、処理液は液流案内部３８によってウェハＷの上方へ飛散せずに下方に案内される。ウェハ下方に案内された処理液は回収カップ５０へ向けて流れる。回収カップ５０によって捕集された処理液は、排液口５１から排出される。

ウェハＷの洗浄処理が所定時間行われた後、処理液の供給が停止され、ウェハＷを回転させることによりウェハＷの乾燥処理が行われる。乾燥処理が終了したら、昇降駆動部（図示せず）がリフトピン２２を下方位置から上方位置まで移動させる。

リフトピンプレート２３が上方位置に移動した後、リフトピン２２上に載置されたウェハＷは基板搬送装置１７によってリフトピン２２から取り出され、基板処理装置の外部に搬出される。このようにして、一連のウェハＷへの液処理が完了する。

以下に液流案内部３８によって得られる飛散防止効果について図５を参照して説明する。

回転するウェハＷに処理液を供給すると、処理液はウェハＷとの摩擦力によってウェハＷの回転方向にカーブを描くように流れていき、尖端部３７に衝突する。しかしながら、第２側面部３６ｂに液流案内部３８が設けられているので、処理液は回転する液流案内部３８によって強制的にウェハＷの下方へ案内され、ウェハＷの上方へ飛散することを防止することができる。このため、ウェハＷに供給された後の処理液が乾燥後のウェハＷに付着することを防止することができ、ウェハＷを汚損してしまうことを防止することができる。

液流案内部３８の下向きの面である下面３８ａは、第１側面部３６ａに近い側においては把持部３５ａに支持されたウェハＷよりも上方に配置され、第１側面部３６ａから遠い側（第３側面部３６ｃ側）においては把持部３５ａに支持されたウェハＷよりも下方に配置される。これにより、処理液が液流案内部３８に進入しやすくなり、ウェハＷの上方へ飛散することを防止することができる。このため、ウェハＷに供給された後の処理液が乾燥後のウェハＷに付着することを防止することができ、ウェハＷを汚損してしまうことを防止することができる。

また、液流案内部３８は、鋭角の尖端部３７を備えている。これにより尖端部３７に衝突した処理液が受ける衝突エネルギーは小さくなり、処理液は液滴になりにくい。処理液は液滴にならずに液流のまま液流案内部３８によってウェハＷの下方へ案内することができる。これにより、ウェハＷの上方へ飛散するリスクを下げることができる。このため、ウェハＷに供給された後の処理液が乾燥後のウェハＷに付着することを防止することができ、ウェハＷを汚損してしまうことを防止することができる。

さらに、ウェハＷの裏面に処理液を供給した場合、裏面に供給された処理液の一部が、把持部３５ａの勾配に沿って流れ、ウェハＷの上方に飛散するおそれがある。しかしながら、ウェハＷに供給された後の処理液が把持部３５ａの勾配に沿って流れたとしても、液流案内部３８によってウェハＷの下方へ案内される。このため、ウェハＷの上方へ飛散することなく、ウェハＷに供給された後の処理液が乾燥後のウェハＷに付着することを防止することができる。また把持部３５ａの幅が、第１側面部３６ａの幅よりも狭くなっている。このため、把持部３５ａの勾配に沿って流れる処理液の量を減らすことができ、ウェハＷを汚損してしまうことを防止することができる。

基板保持部材３５は、平面視において略四角形であって柱状の第１本体部３６と第１本体部３６から連続して設けられ、平面視において略三角形であって柱状の第２本体部３６’とを有する。第２本体部３６’は、その側面が第１側面部３６ａと第２側面部３６ｂと第３側面部３６ｃとで構成される。また、第１側面部３６ａと第３側面部３６ｃは、第１本体部３６の側面と連続して形成されており、液流案内部３８を有する第２側面部３６ｂは、第１本体部３６の対角線に沿って形成されている。これにより、簡易な構造で液流案内部３８を構成できる。

なお、本実施の形態の基板処理システムは、上記の態様に限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。

例えば、基板保持部材３５に設けられた液流案内部３８は、溝形状であってもよく、その断面形状は凹型、Ｖ字型またはＵ字型であってもよい。

また、第２本体部３６’は、平面視において四角形であってもよく、台形、ひし形または平行四辺形であってもよい。

また、図６に示すように、基板保持部材１３５は、ウェハＷを保持するための複数（ここでは、２個）の爪部１３６，１３６’をウェハＷの回転方向に間隔をあけて設けている。爪部１３６，１３６’には、それぞれ第１側面部１３６ａ，１３６’ａと第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂと第３側面部１３６ｃ，１３６’ｃが形成されている。第１側面部１３６ａ，１３６’ａの表面には、ウェハＷと当接する把持部１３５ａ，１３５’ａが凹状に形成されている。把持部１３５ａ，１３５’ａは、凹状に屈曲した部分（最深部）がウェハＷの外周端縁と接触してウェハＷを保持する。第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂは、第１側面部１３６ａ，１３６’ａとの間に尖端部１３７，１３７’が形成され、処理液をウェハＷの下方へ案内する液流案内部１３８，１３８’が表面に形成されている。なお、上記基板保持部１３５では、第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂと第３側面部１３６ｃ，１３６’ｃとの間に第４側面部１３６ｄ，１３６’ｄを形成しているが、第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂの後端と第３側面部１３６ｃ，１３６’ｃの後端とを接続して第４側面部１３６ｄ，１３６’ｄが無い形状とすることもできる。

このように、基板保持部材１３５にウェハＷを保持する複数の爪部１３６，１３６’を設けているために、ウェハＷに沿って流れる処理液が衝突する面積（把持部１３５ａ，１３５’ａの面積）を小さくすることができ、処理液の飛散を抑制することができる。特に、把持部１３５ａ，１３５’ａを凹状に形成することで、処理液が上方に向けて飛散するのを抑制することができる。また、把持部１３５ａ，１３５’ａを曲面として処理液の飛散をより一層抑制することもできる。

上記基板保持部１３５は、全ての爪部１３６，１３６’に第１側面部１３６ａ，１３６’ａと第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂと第３側面部１３６ｃ，１３６’ｃを形成している。これにより、各爪部１３６，１３６’の液流案内部１３８，１３８’によって処理液をウェハＷの下方へ良好に案内することができる。なお、いずれかの爪部１３６，１３６’に第１側面部１３６ａ，１３６’ａと第２側面部１３６ｂ，１３６’ｂと第３側面部１３６ｃ，１３６’ｃを形成してもよい。また、上記基板保持部１３５では、爪部１３６の第３側面部１３６ｃと爪部１３６’の第２側面部１３６’ｂとを平行に形成し、爪部１３６，１３６’の間に平行な間隔を形成しているが、爪部１３６，１３６’の間を後方へ向けて漸次広げた間隔を形成することで、処理液が円滑に流れるようにすることもできる。上記基板保持部１３５では、２個の爪部１３６，１３６’を形成しているが、３個以上形成してもよい。爪部１３６，１３６’の間隔は、爪部１３６，１３６’の全体の幅（基板保持部１３５を正面視した場合における最右端の爪部１３６の第１側面部１３６ａの右端から最左端の爪部１３６’の第１側面部１３６’ａの左端までの距離）がウェハＷに形成された位置決め用の切り欠き（ノッチ）の幅よりも大きくなるようにしている。そのため、いずれかの爪部１３６，１３６’に形成された把持部１３５ａ，１３５’ａがウェハＷの外周端縁に当接する。したがって、いずれかの把持部１３５ａ，１３５’ａがウェハＷのノッチに挟まってウェハＷの把持不良が生じるのを防止することができる。

上記基板保持部１３５は、爪部１３６，１３６’の下側のウェハＷと対向する面（前面）を下方がウェハＷの外方へ向けて傾斜する傾斜面としている。これにより、ウェハＷから振切られた処理液等を第１本体部３６の傾斜面に沿ってウェハＷの外方へ流すことができ、ウェハＷに再付着するして汚染してしまうリスクを低減することができる。また、上記基板保持部１３５は、把持部１３５ａ，１３５’ａの凹状の屈曲部分（ウェハＷの外周端縁と接触する部分）の下方側においてウェハＷの裏面と爪部１３６，１３６’の下端との間に爪部１３６，１３６’の間隔へと通じる隙間を形成している。これにより、ウェハＷの裏面側に供給した処理液等が爪部１３６，１３６’の間隔へと流れるようにし、処理液等が傾斜面と衝突して飛散してしまうのを防止することができる。

３３ 駆動部（回転駆動部）
３４ 保持プレート
３５ 基板保持部材
３５ａ 把持部
３６ａ 第１側面部
３６ｂ 第２側面部
３６ｃ 第３側面部
３８ 液流案内部
４０ 処理流体供給部（処理液供給手段）

Claims (12)

1. 基板を処理する基板処理システムにおいて、
   鉛直軸回りに回転自在に設けられた保持プレートと、
   前記保持プレートに設けられ、前記基板を保持する基板保持部材と、
   前記基板保持部材に保持された基板を予め決められた方向に回転させる回転駆動部と、
   前記基板保持部材に保持された基板に処理液を供給する処理流体供給部と、を備え、
   前記基板保持部材は、基板と対向する位置に設けられた第１側面部と前記第１側面部に隣接する第２側面部および第３側面部とを有し、
   前記第１側面部は、基板の端面を把持する把持部を有し、
   前記第２側面部は、前記第１側面部との間で尖端部を形成し、基板に供給された後の処理液を基板の下方へ案内する液流案内部を備えたことを特徴とする基板処理システム。
2. 前記液流案内部は、前記第２側面部の表面から突出しており、前記第１側面部に近い側の下面は基板よりも上方に配置され、前記第１側面部から遠い側の下面は基板よりも下方に配置さ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。
3. 前記尖端部は、鋭角であることを特徴とする請求項１ないし２に記載の基板処理システム。
4. 前記把持部は、第１側面部の表面から突出し、第１側面部の幅よりも狭い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。
5. 前記把持部は、第１側面部の表面に凹状に形成した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。
6. 前記把持部は、凹状の屈曲部分が前記基板の端縁と接触して前記基板を把持することを特徴とする請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記基板保持部材は、平面視において略四角形であって柱状の第１本体部と、平面視において略三角形であって柱状の第２本体部とを備え、
   前記第２本体部は、前記第１側面部と前記第２側面部と前記第３側面部とを備え、前記第１側面部と前記第３側面部は、第１本体部の側面と連続して形成され、前記液流案内部を有する第２側面部は、前記第１本体部の対角線に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ないし４に記載の基板処理システム。
8. 前記基板保持部材は、前記基板を保持する爪部を前記基板の回転方向に間隔をあけて複数設け、少なくともいずれかの爪部に前記第１〜第３側面部を形成したことを特徴とする請求項１ないし７に記載の基板処理システム。
9. 前記基板保持部材は、前記基板を保持する爪部を前記基板の回転方向に間隔をあけて複数設け、全ての爪部に前記第１〜第３側面部を形成したことを特徴とする請求項１ないし７に記載の基板処理システム。
10. 前記複数の爪部の間隔は、平行に形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の基板処理システム。
11. 前記複数の爪部の間隔は、後方へ向けて漸次広げて形成されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の基板処理システム。
12. 前記複数の爪部の間隔は、少なくともいずれかの爪部に形成した前記把持部が前記基板を把持するように形成されていることを特徴とする請求項８ないし１１に記載の基板処理システム。

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