JP6895341B2 - 基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に半導体ウェハなどの基板を平坦に研磨するために用いられる基板処理装置に関する。
近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて回路の配線が微細化し、配線間距離もより狭くなりつつある。半導体デバイスの製造では、シリコンウェハの上に多くの種類の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造が形成される。この積層構造を形成するためには、ウェハの表面を平坦にする技術が重要となっている。このようなウェハの表面を平坦化する一手段として、化学機械研磨(CMP)を行う研磨装置(化学的機械的研磨装置ともいう)が広く用いられている。
この化学機械研磨(CMP)装置は、一般に、研磨パッドが取り付けられた研磨テーブルと、ウェハを保持するトップリングと、研磨液を研磨パッド上に供給するノズルとを備えている。ノズルから研磨液を研磨パッド上に供給しながら、トップリングによりウェハを研磨パッドに押し付け、さらにトップリングと研磨テーブルとを相対移動させることにより、ウェハを研磨してその表面を平坦にする。
基板処理装置は、このようなCMP装置に加え、研磨後のウェハを洗浄し、さらに乾燥させる機能を有する装置である。特許文献1には、高スループットを実現するために、複数の並列した洗浄ラインと、複数の並列した洗浄ラインのいずれかにウェハを振り分ける搬送ロボットを有する洗浄ユニットが提案されている。この洗浄ユニットでは、複数の洗浄室と搬送室とが交互に配置されており、各洗浄室には、複数の洗浄槽が上下方向に配列されており、各搬送室では、搬送ロボットが上下方向に移動して複数の洗浄槽にアクセス可能となっている。
特開2010−50436号公報
ところで、基板処理装置の洗浄ユニットにおいては、ウェハを搬送する搬送機構からの発塵がディフェクトソースとなる可能性がある。そのため、従来の洗浄ユニットでは、各搬送室の上部にFFU(ファンフィルタユニット)が設けられ、FFUからのダウンフローが隣接する洗浄室の各洗浄槽から排気されるような気流設計が行われている。
しかしながら、このような洗浄ユニットでは、搬送ロボットが複数の並列した洗浄ライン間を上下方向に移動することにより、洗浄ライン間で気流に差が生じ、これにより、一方の洗浄ラインでは他方の洗浄ラインに比べてディフェクトソースを十分に排出できずにプロセス差が生じてしまうおそれがある。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたものである。本発明の目的は、高スループットを実現しながら、ウェハのディフェクトを抑制できる基板処理装置を提供することにある。
本発明による基板処理装置は、
上下二段に配置された第1処理ユニットおよび第2処理ユニットを備え、
前記第1処理ユニットおよび第2処理ユニットは、それぞれ、
直列に配列された複数の処理槽と、
前記複数の処理槽の外側に配列方向に延びる搬送空間を画定する隔壁と、
前記搬送空間に配置され、各処理槽間にて前記配列方向に沿って基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送空間に前記配列方向に沿って延びるように設けられた導風ダクトと、
を有し、
前記導風ダクトにはファンフィルタユニットが接続されており、
各処理槽には排気ダクトが接続されており、
前記導風ダクトのうち各処理槽と対向する部分にはそれぞれ開口が形成されており、
前記第1処理ユニットの搬送空間と前記第2処理ユニットの搬送空間とは、前記隔壁により上下に分離されている。
本発明によれば、上下二段に配置された第1処理ユニットおよび第2処理ユニットが複数の基板を並列に処理することができるため、高スループットを実現できる。また、各処理ユニットの搬送空間において、導風ダクトが複数の処理槽の配列方向に沿って延びるように設けられており、各処理槽と対向する部分にそれぞれ開口が形成されているため、搬送空間において搬送機構により遮られて滞ることなく気流を整然と流すことができ、搬送機構からの発塵がディフェクトソースとなることが抑制される。また、第1洗浄ユニットの搬送空間と第2洗浄ユニットの搬送空間とが隔壁により上下に分離されているため、第1処理ユニットおよび第2処理ユニットの間で気流に差が生じることが防止される。このような作用が有機的に組み合わされることにより、第1処理ユニットおよび第2処理ユニットのいずれにおいてもウェハのディフェクトを効果的に抑制することができる。
本発明による基板処理装置において、
前記導風ダクトは、前記複数の処理槽の上方に配置されていてもよい。
このような態様によれば、導風ダクトの開口から吹き出される気流が、搬送空間において各処理槽の前面および側面に沿って下向きに流れるため、搬送空間を浮遊する塵を、気流により舞い上がらせてしまうことを防止できる。
本発明による基板処理装置において、
前記搬送機構は、
基板を把持する開閉可能な一対のアームと、
前記一対のアームを上下移動させる上下移動機構と、
前記一対のアームを開閉方向と平行な回転軸を中心として回動させる回動機構と、
前記一対のアームを前記配列方向に沿って直線移動させる配列方向移動機構と、
を有し、
前記配列方向移動機構は、前記配列方向に延びるカバーで覆われており、
前記カバーには第2排気ダクトが接続されていてもよい。
このような態様によれば、導風ダクトの開口から吹き出される気流の一部は、カバーの内側に流入して第2排気ダクトから排気される。これにより、配列方向移動機構からの発塵が搬送空間に飛散することを効果的に抑制できる。
本発明による基板処理装置において、
前記配列方向移動機構は、前記複数の処理槽の上方に配置されており、
前記一対のアームと前記上下移動機構と前記回動機構とからなる組は、前記配列方向移動機構の下方に懸垂状に配置されていてもよい。
本発明による基板処理装置において、
前記導風ダクトは、前記複数の処理槽と前記配列方向移動機構との間に配置されていてもよい。
本発明による基板処理装置において、
前記ファンフィルタユニットは、前記導風ダクトの一端に接続されており、
複数の前記開口は、前記一端側に位置するものほど小さく形成されていてもよい。
このような態様によれば、ファンフィルタユニットから離れて位置する開口から吹き出される気流の流量を相対的に増やすことができ、これにより、各開口からそれぞれ気流を十分に吹き出させることが可能となる。
本発明による基板処理装置において、
前記配列方向において、前記開口の中心は、対向する前記処理槽の中心より前記一端側に位置決めされていてもよい。
このような態様によれば、各開口から吹き出される気流を、搬送空間において各処理槽の前面および下流側側面だけでなく、上流側側面に沿っても十分に流すことができる。
本発明による基板処理装置において、
前記処理槽は、洗浄モジュールであってもよい。
本発明による基板処理装置は、
直列に配列された複数の処理槽と、
前記複数の処理槽の外側に配列方向に延びる搬送空間を画定する隔壁と、
前記搬送空間に配置され、各処理槽間にて前記配列方向に沿って基板を搬送する搬送機構と、
前記搬送空間に前記配列方向に沿って延びるように設けられた導風ダクトと、
を備え、
前記導風ダクトにはファンフィルタユニットが接続されており、
各処理槽には排気ダクトが接続されており、
前記導風ダクトのうち各処理槽と対向する部分にはそれぞれ開口が形成されている。
本発明によれば、基板処理装置において、高スループットを実現しながら、ウェハのディフェクトを抑制できる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。 図2Aは、図1に示す基板処理装置の洗浄部の概略構成を示す正面図である。 図2Bは、図2Aに示す洗浄部をA−A線に沿って切断した断面を示す図である。 図3は、図2Aに示す洗浄部のウェハステーションの概略構成を示す分解斜視図である。 図4は、図2Aに示す洗浄部の搬送機構の概略構成を示す正面図である。 図5Aは、図4に示す搬送機構の第2ウェハ把持機構の動作を説明するための模式図である。 図5Bは、図4に示す搬送機構の第2ウェハ把持機構の動作を説明するための模式図である。 図5Cは、図4に示す搬送機構の第2ウェハ把持機構の動作を説明するための模式図である。 図5Dは、図4に示す搬送機構の第2ウェハ把持機構の動作を説明するための模式図である。 図5Eは、図4に示す搬送機構の第2ウェハ把持機構の動作を説明するための模式図である。 図6Aは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図6Bは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図6Cは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図6Dは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図6Eは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図6Fは、第1処理ユニットの動作を説明するための模式図である。 図7は、導風ダクトと処理槽との位置関係を説明するための斜視図である。 図8は、導風ダクトと処理槽と搬送機構との位置関係を説明するための側面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明および以下の説明で用いる図面では、同一に構成され得る部分について、同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
<基板処理装置の構成>
図1は、一実施の形態に係る基板処理装置の全体構成を示す平面図である。図1に示すように、基板処理装置10は、平面視略矩形状のハウジングを備えており、ハウジングの内部は隔壁によってロード/アンロード部11と研磨部12と洗浄部13と搬送部14とに区画されている。これらのロード/アンロード部11、研磨部12、洗浄部13、および搬送部14は、それぞれ独立に組み立てられ、独立に排気されるものである。また、基板処理装置10には、ロード/アンロード部11、研磨部12、洗浄部13、および搬送部14の動作を制御する制御部15(制御盤ともいう)が設けられている。
ロード/アンロード部11は、多数のウェハ(基板)Wをストックするウェハカセットを載置する複数(図示された例では4つ)のフロントロード部113を備えている。これらのフロントロード部113は、基板処理装置10の幅方向(長手方向と垂直な方向)に隣接して配列されている。フロントロード部113には、オープンカセット、SMIF(Standard Manufacturing Interface)ポッド、またはFOUP(Front Opening Unified Pod)を搭載することができる。ここで、SMIF、FOUPは、内部にウェハカセットを収納し、隔壁で覆うことにより、外部空間とは独立した環境を保つことができる密閉容器である。
また、ロード/アンロード部11には、フロントロード部113の配列方向に沿って走行機構112が敷設されており、この走行機構112上にフロントロード部113の配列方向に沿って移動可能な搬送ロボット111が設置されている。搬送ロボット111は走行機構112上を移動することによってフロントロード部113に搭載されたウェハカセットにアクセスできるようになっている。
搬送部14は、研磨前のウェハをロード/アンロード部11から研磨部12へと搬送する領域であり、基板処理装置10の長手方向に沿って延びるように設けられている。本実施の形態では、搬送部14は、ウェハWを保持するスライドステージ(図示せず)と、スライドステージを長手方向に沿って直線移動させるステージ移動機構(図示せず)とを有している。
このうちスライドステージの外周部には、4本のピンが上向きに突き出すように設けられている。ロード/アンロード部11の搬送ロボット111によりスライドステージ上に載せられるウェハWは、その外周縁が4本のピンによりガイドされて位置決めされた状態で、スライドステージ上に支持されるようになっている。これらのピンは、ポリプロピレン(PP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの樹脂から形成されている。
ステージ移動機構としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが用いられる。ステージ移動機構としてロッドレスシリンダを用いる場合には、摺動部からの発塵を防止できるため好ましい。スライドステージは、ステージ移動機構の可動部分に固定されており、ステージ移動機構から与えられる動力により長手方向に沿って直線移動される。
研磨部12は、ウェハWの研磨が行われる領域であり、第1研磨装置21aと第2研磨装置21bとを有する第1研磨ユニット20aと、第3研磨装置21cと第4研磨装置21dとを有する第2研磨ユニット20bと、搬送部14と第1研磨ユニット20aおよび第2研磨ユニット20bのそれぞれに隣接するように配置された研磨部搬送機構22と、を有している。搬送部14は、基板処理装置10の幅方向において搬送部14と第1研磨ユニット20aおよび第2研磨ユニット20bとの間に配置されている。
第1研磨装置21a、第2研磨装置21b、第3研磨装置21c、および第4研磨装置21dは、基板処理装置10の長手方向に沿って配列されている。第1研磨装置21a、第2研磨装置21b、第3研磨装置21c、および第4研磨装置21dは、それぞれ、研磨面を有する研磨パッドが取り付けられた研磨テーブ(図示せず)と、ウェハWを保持しかつウェハWを研磨テーブル上の研磨パッドに押圧しながら研磨するためのトップリング(図示せず)と、研磨パッドに研磨液(スラリともいう)やドレッシング液(例えば、純水)を供給するための研磨液供給ノズル(図示せず)と、研磨パッドの研磨面のドレッシングを行うためのドレッサ(図示せず)と、液体(例えば純水)と気体(例えば窒素ガス)の混合気体または液体(例えば純水)を霧状にして研磨面に噴射するアトマイザ(図示せず)と、を有している。
第1研磨装置21aのトップリングは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第1基板搬送位置TP1との間を移動し、第1研磨装置21aへのウェハの受け渡しは第1基板搬送位置TP1にて行われる。同様に、第2研磨装置21bのトップリングは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第2基板搬送位置TP2との間を移動し、第2研磨装置21bへのウェハの受け渡しは第2基板搬送位置TP2にて行われ、第3研磨装置21cのトップリングは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第3基板搬送位置TP3との間を移動し、第3研磨装置21cへのウェハの受け渡しは第3基板搬送位置TP3にて行われ、第4研磨装置21dのトップリングは、トップリングヘッドのスイング動作により研磨位置と第4基板搬送位置TP4との間を移動し、第4研磨装置21dへのウェハの受け渡しは第4基板搬送位置TP4にて行われる。
研磨部搬送機構22は、第1研磨ユニット20aにウェハWを搬送する第1搬送ユニット24aと、第2研磨ユニット20bにウェハWを搬送する第2搬送ユニット24bと、第1搬送ユニット24aと第2搬送ユニット24bとの間に配置され、搬送部14と第1搬送ユニット24aおよび第2搬送ユニット24bとの間のウェハの受け渡しを行う搬送ロボット23とを有している。図示された例では、搬送ロボット23は、基板処理装置10のハウジングの略中央に配置されている。搬送部14から研磨部12に連続的に搬送されてくるウェハWは、搬送ロボット23により第1搬送ユニット24aおよび第2搬送ユニット24bに振り分けられる。
第1搬送ユニット24aに受け渡されたウェハは、第1研磨装置21aまたは第2研磨装置21bに搬送されて研磨される。そして、第1研磨装置21aまたは第2研磨装置21bにて研磨されたウェハは、第1搬送ユニット24aを介して搬送ロボット23へと戻される。同様に、第2搬送ユニット24bに受け渡されたウェハは、第3研磨装置21cまたは第4研磨装置21dに搬送されて研磨される。そして、第3研磨装置21cまたは第4研磨装置21dにて研磨されたウェハは、第2搬送ユニット24bを介して搬送ロボット23へと戻される。搬送ロボット23は、第1搬送ユニット24aおよび第2搬送ユニット24bから受け取ったウェハを、洗浄部13へと搬送する。
<洗浄部の構成>
図2Aは、図1に示す基板処理装置10の洗浄部13の概略構成を示す側面図である。図2Bは、図2Aに示す洗浄部をA−A線に沿って切断した断面を示す図である。
図2Aおよび図2Bに示すように、洗浄部13は、研磨後のウェハを洗浄する領域であり、上下二段に配置された第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bを有している。上述した搬送部14は、第1処理ユニット30aと第2処理ユニット30bとの間に配置されている。第1処理ユニット30aと搬送部14と第2処理ユニット30bとが上下方向に重なるように配列されているため、フットプリントが小さいという利点が得られる。
第2処理ユニット30bの構成は第1処理ユニット30aの構成と同じであり、以下、第1処理ユニット30aの構成を代表して説明する。
図2Aに示すように、第1処理ユニット30aは、直列に配列された複数(図示された例では5つ)の処理槽310、33、311〜314と、複数の処理槽310、33、311〜314の外側に配列方向(図2Aにおける左右方向)に延びる搬送空間40を確定する隔壁39と、搬送空間40に配置され、各処理槽310、33、311〜314間にて配列方向に沿ってウェハWを搬送する搬送機構32とを有している。
以下、符号310の処理槽を予備洗浄モジュールと呼ぶことがあり、符号33の処理槽をウェハステーションと呼ぶことがあり、符号311〜314の処理槽をそれぞれ1次〜4次洗浄モジュールと呼ぶことがある。予備洗浄モジュール310とウェハステーション33と1次〜4次洗浄モジュール311〜314とは、配列方向(図2Aにおける左右方向)に沿ってこの順に一列に並んで配列されている。
図3は、ウェハステーション33の概略構成を示す分解斜視図である。
図3に示すように、ウェハステーション33は、略直方体形状を有する筐体51と、筐体51の内部に配置され、ウェハWを保持するステージ52と、ステージ52を上下移動させる駆動機構55と、を有している。
このうち筐体51は、底面板と、4つの側面板と、天面板とを有している。図3に示すように、4つの側面板のうち研磨部12に対向する側面板(図3における奥側の側面板)の下端部には、研磨部12に連通する搬入口53が形成されている。搬入口53は、不図示のシャッタにより開閉可能となっている。研磨部12の搬送ロボット23は、搬入口53から筐体51の内側にアクセスすることができる。
また、図3に示すように、4つの側面板のうち残りの3つの側面板(すなわち、後述する搬送機構32に対向する側面板および左右の側面板)の搬入口53とは異なる高さ位置には、搬送機構32のアームを通過させるためのアーム通過用開口54が形成されている。アーム通過用開口54は、不図示のシャッタにより開閉可能となっている。搬送機構32は、アーム通過用開口54から筐体51の内側にアクセス可能となっている。
駆動機構55としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構またはエアシリンダが用いられる。ステージ52は、駆動機構55の可動部に固定されており、駆動機構55から与えられる動力により、搬入口53に対向する高さ位置とアーム通過用開口54に対向する高さ位置との間を上下移動される。
ステージ52の外周部には、4本のピン56が上方に突き出すように設けられている。ステージ52上に載せられるウェハWは、その外周縁が4本のピン56によりガイドされて位置決めされた状態で、ステージ52上に支持されるようになっている。これらのピン56は、ポリプロピレン(PP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの樹脂から形成されている。
予備洗浄モジュール310および1次〜4次洗浄モジュール311〜314は、それぞれ、不図示の洗浄機と、この洗浄機をカバーする筐体91(図7および図8参照)とを有している。
1次洗浄モジュール311および2次洗浄モジュール312の洗浄機としては、例えば、上下に配置されたロール状のスポンジを回転させてウェハの表面および裏面に押し付けてウェハの表面および裏面を洗浄するロールタイプの洗浄機を用いることができる。また、3次洗浄モジュール313の洗浄機としては、例えば、半球状のスポンジを回転させながらウェハに押し付けて洗浄するペンシルタイプの洗浄機を用いることができる。4次洗浄モジュール314の洗浄機としては、例えば、ウェハの裏面はリンス洗浄することができ、ウェハ表面の洗浄は半球状のスポンジを回転させながら押し付けて洗浄するペンシルタイプの洗浄機を用いることができる。この4次洗浄モジュール314の洗浄機は、チャックしたウェハを高速回転させるステージを備えており、ウェハを高速回転させることで洗浄後のウェハを乾燥させる機能(スピンドライ機能)を有している。なお、各洗浄モジュール311〜314の洗浄機において、上述したロールタイプの洗浄機やペンシルタイプの洗浄機に加えて、洗浄液に超音波を当てて洗浄するメガソニックタイプの洗浄機を付加的に設けてもよい。図示された例では、4次洗浄モジュール314には、個別のファンフィルタユニット45が設けられており、内部に高い清浄度を実現できるようになっている。
洗浄機をカバーする筐体91は、ウェハステーション33の筐体51と同様に、底面板と、4つの側面板と、天面板とを有している(図7および図8参照)。4つの側面板のうち残りの3つの側面板(後述する搬送機構32に対向する側面板および左右の側面板)には、搬送機構32のアームを通過させるためのアーム通過用開口94が形成されている。アーム通過用開口94は、シャッタ95により開閉可能となっている。搬送機構32は、アーム通過用開口94から筐体91の内側にアクセス可能となっている。
図4は、搬送機構32の概略構成を示す正面図である。
図4に示すように、搬送機構32は、ウェハWをそれぞれ把持する第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602と、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602を複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って直線移動する配列方向移動機構62と、を有している。本実施の形態では、ウェハ把持機構601、602の数は、処理槽310、33、311〜314の数より少なくなっている。
本実施の形態では、例えばウェハWの清浄度に応じて第1ウェハ把持機構601と第2ウェハ把持機構602とを使い分けることができる。例えば、1次〜4次洗浄モジュール311〜314のうち洗浄処理前半の1次洗浄モジュール311および2次洗浄モジュール312では第1ウェハ把持機構601を使用し、洗浄処理後半の3次洗浄モジュール313aおよび4次洗浄モジュール314では第2ウェハ把持機構602を使用することで、洗浄処理後半のウェハWが第1ウェハ把持機構601に接して汚染されることを防止できる。
第1ウェハ把持機構601は、より詳しくは、ウェハを把持する開閉可能な一対の第1アーム611と、一対の第1アーム611を上下移動させる第1上下移動機構641と、一対の第1アーム611を開閉方向と平行な回転軸631Aを中心として回動させる第1回動機構631と、一対の第1アーム611を互いに近接する方向または互いに離間する方向に開閉する第1開閉機構661とを有している。
同様に、第2ウェハ把持機構602は、ウェハを把持する開閉可能な一対の第2アーム612と、一対の第2アーム612を上下移動させる第2上下移動機構642と、一対の第2アーム612を開閉方向と平行な回転軸632Aを中心として回動させる第2回動機構632と、一対の第2アーム612を互いに近接する方向または互いに離間する方向に開閉する第2開閉機構662とを有している。
配列方向移動機構62としては、例えばボールねじを用いたモータ駆動機構が用いられる。配列方向移動機構62のボールねじは、複数の処理槽310、33、311〜314の上方に洗浄モジュール311〜314の配列方向に延びるように設けられている。図4に示すように、一対のアームと上下移動機構と回動機構とからなる組、すなわち第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602は、配列方向移動機構62の下方に懸垂状に配置されている。
<アームの動作>
次に、図5A〜図5Eを参照して、一対の第2アーム612の動作の一例を説明する。上述したように各洗浄モジュール310、311〜314は、ウェハWの洗浄中に外部に使用流体が飛散しないように筐体91によって区画されており、筐体91の側面にはアーム通過用開口94が形成されている。アーム通過用開口94には、開閉可能なシャッタ97が設けられている。
洗浄後のウェハWを筐体91から取り出す場合には、図5Aに示すように、先端が上向きに向けられた一対の第2アーム612は、配列方向移動機構62の駆動より筐体91に隣接する待機位置へと移動される。本実施の形態では、筐体91のシャッタ97が閉じられていても、一対の第2アーム612の先端を上向きに向けておくことで、一対の第2アーム612を筐体91に隣接する待機位置へと移動させることができる。したがって、ウェハ取り出し作業の開始タイミングを早くすることができ、プロセス全体のスループットが向上させることができる。
次に、図5Bおよび図5Cに示すように、第2回動機構632の駆動により、一対の第2アーム612は、回転軸632Aを中心として回動される。図示された例では、一対の第2アーム612は、側面視において回転軸632Aを中心として時計回りに90°回転され、一対の第2アーム612の先端は横向きに向けられる。
次に、図5Dに示すように、第2上下移動機構642の駆動により、一対の第2アーム612は、アーム通過用開口94と同じ高さ位置まで上昇される。このとき、シャッタ97が退避されアーム通過用開口94が開けられる。
次に、図5Eに示すように、第2開閉機構662の駆動により、一対の第2アーム612は、互いに近接する方向に閉じられ、アーム通過用開口94を通って筐体91内側に挿入され、筐体91内のウェハWを把持する。そして、ウェハWを把持した一対の第2アーム612は、配列方向移動機構62の駆動より次の洗浄モジュールへと移動される。
洗浄前のウェハWを筐体91に搬入する場合には、図5A〜図5Eに示す上述した動作が逆の順序で行われる。すなわち、図5Eに示すように、ウェハWを把持した一対の第2アーム612は、配列方向移動機構62の駆動よりアーム通過用開口94を通って筐体91内側に移動される。
次に、図5Dに示すように、第2開閉機構662の駆動により、一対の第2アーム612は、互いに離間する方向に開かれ、アーム通過用開口94を通って筐体91の外側に出される。
次に、図5Cに示すように、第2上下移動機構642の駆動により、一対の第2アーム612は、アーム通過用開口94より低い高さ位置まで下降される。このとき、アーム通過用開口94がシャッタ97により、筐体91の内側にウェハWの洗浄処理が開始される。
次に、図5Bおよび図5Aに示すように、第2回動機構632の駆動により、一対の第2アーム612は、回転軸632Aを中心として回動される。図示された例では、一対の第2アーム612は、側面視において回転軸632Aを中心として反時計回りに90°回転され、一対の第2アーム612の先端は上向きに向けられる。そして、先端が上向きに向けられた一対の第2アーム612は、配列方向移動機構62の駆動より次の洗浄モジュールへと移動される。本実施の形態では、第2回動機構632が一対の第2アーム612を先端が上向きになるように回動させる際に、第2上下移動機構642が一対の第2アーム612を下降させるため、一対の第2アーム612の上方に必要なスペースを削減できる。
<ウェハの洗浄処理>
次に、このような構成からなる洗浄部13を用いてウェハWを洗浄する処理の一例について説明する。本実施の形態では、研磨部12から洗浄部13へと搬送されてくるウェハWが、搬送ロボット23により第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bに振り分けられ、第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bにて並行して洗浄される。したがって、プロセス全体のスループットを向上させることができる。
第2処理ユニット30bにおけるウェハ洗浄処理は、第1処理ユニット30aにおけるウェハ洗浄処理と同様であり、以下、第1処理ユニット30aにおけるウェハ洗浄処理について説明する。
図6Aに示すように、まず、一対の第1アーム611および一対の第2アーム612がそれぞれ先端を上向きに向けられた状態で、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第1アーム611がウェハステーション33に隣接する待機位置にて静止される。そして、第1回動機構631の駆動により、一対の第1アーム611は回転軸631Aを中心として回動され、一対の第1アーム611の先端は横向きに向けられる。ウェハステーション33のシャッタが退避されてアーム通過用開口74が開けられた後、一対の第1アーム611がアーム通過用開口74を通ってウェハステーション33の内側に挿入され、ステージ72上に保持されたウェハWを把持する。ウェハWが一対の第1アーム611に把持された後、ステージ72は下方に退避される。
次に、図6Bに示すように、1次洗浄モジュール331のシャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられた後、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第1アーム611に把持されたウェハWは、ウェハステーション33から1次洗浄モジュール331へと搬送され、1次洗浄モジュール331の洗浄機に受け渡される。次いで、一対の第1アーム611が1次洗浄モジュール331の筐体91の外側に出された後、アーム通過用開口94がシャッタ97により閉じられ、1次洗浄モジュール331の洗浄機にてウェハWの洗浄が行われる。
1次洗浄モジュール331での洗浄処理が終了した後、シャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられる。一対の第1アーム611がアーム通過用開口94を通って1次洗浄モジュール331の筐体91の内側に挿入され、洗浄機にて洗浄されたウェハWを把持する。
次に、図6Cに示すように、2次洗浄モジュール332のシャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられた後、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第1アーム611に把持されたウェハWは、1次洗浄モジュール331から2次洗浄モジュール332へと搬送され、2次洗浄モジュール332の洗浄機に受け渡される。次いで、一対の第1アーム611が2次洗浄モジュール332の筐体91の外側に出された後、アーム通過用開口94がシャッタ97により閉じられ、2次洗浄モジュール332の洗浄機にてウェハWの洗浄が行われる。
次に、図6Dに示すように、第1回動機構631の駆動により、一対の第1アーム611は回転軸631Aを中心として回動され、一対の第1アーム611の先端は上向きに向けられる。そして、一対の第1アーム611および一対の第2アーム612がそれぞれ先端を上向きに向けられた状態で、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第2アーム612が2次洗浄モジュール332に隣接する待機位置にて静止される。第2回動機構632の駆動により、一対の第2アーム612は回転軸632Aを中心として回動され、一対の第2アーム612の先端は横向きに向けられる。
2次洗浄モジュール332での洗浄処理が終了した後、シャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられる。一対の第2アーム612がアーム通過用開口94を通って2次洗浄モジュール332の筐体91の内側に挿入され、洗浄機にて洗浄されたウェハWを把持する。
このように、本実施の形態では、2次洗浄モジュール332での洗浄前のウェハWは一対の第1アーム611により把持されて搬送され、2次洗浄モジュール332での洗浄後のウェハWは一対の第2アーム612により把持されて搬送される。すなわち、2次洗浄モジュール332においてアームが交換される。これにより、2次洗浄モジュール332での洗浄後のウェハWに一対の第1アーム611が接触して当該ウェハWが汚染されることを防止できる。
次に、図6Eに示すように、3次洗浄モジュール333のシャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられた後、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第2アーム612に把持されたウェハWは、2次洗浄モジュール332から3次洗浄モジュール333へと搬送され、3次洗浄モジュール333の洗浄機に受け渡される。次いで、一対の第2アーム612が3次洗浄モジュール333の筐体91の外側に出された後、アーム通過用開口94がシャッタ97により閉じられ、3次洗浄モジュール333の洗浄機にてウェハWの洗浄が行われる。
3次洗浄モジュール333での洗浄処理が終了した後、シャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられる。一対の第2アーム612がアーム通過用開口94を通って3次洗浄モジュール333の筐体91の内側に挿入され、洗浄機にて洗浄されたウェハWを把持する。
次に、図6Fに示すように、4次洗浄モジュール334のシャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられた後、配列方向移動機構62の駆動により、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602が複数の処理槽310、33、311〜314の配列方向に沿って移動され、一対の第2アーム612に把持されたウェハWは、3次洗浄モジュール333から4次洗浄モジュール334へと搬送され、4次洗浄モジュール334の洗浄機に受け渡される。次いで、一対の第2アーム612が4次洗浄モジュール334の筐体91の外側に出された後、アーム通過用開口94がシャッタ97により閉じられ、4次洗浄モジュール334の洗浄機にてウェハWの洗浄が行われる。
4次洗浄モジュール334での洗浄処理が終了した後、シャッタ97が退避されてアーム通過用開口94が開けられる。上述したロード/アンロード部11の搬送ロボット111のハンドがアーム通過用開口94を通って4次洗浄モジュール334aの筐体91の内側に挿入され、洗浄機にて洗浄されたウェハWがロード/アンロード部11へと取り出される。
<搬送空間の気流制御>
ところで、発明が解決しようとする課題の欄でも言及したように、基板処理装置の洗浄ユニットにおいては、ウェハを搬送する搬送機構からの発塵がディフェクトソースとなる可能性がある。そこで、本実施の形態では、ウェハのディフェクトを抑制するために、洗浄部13の搬送空間40において、以下に説明するような気流制御が行われている。
本実施の形態では、図2Aおよび図2Bに示すように、第1処理ユニット30aの搬送空間40および第2処理ユニット30bの搬送空間40には、それぞれ、配列方向に沿って延びるように導風ダクト41が設けられている。また、第1処理ユニット30aの搬送空間40と第2処理ユニット30bの搬送空間40とは、隔壁39により上下に分離されており、第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bの間で気流に差が生じることが防止されている。
図2Aに示すように、導風ダクト41には、導風ダクト41の内部に正常な気流を供給するファンフィルタユニット44が接続されている。図示された例では、ファンフィルタユニット44は、導風ダクト41の長手方向の一端(図2Aにおける右端)に接続されている。
また、導風ダクト41のうち各処理槽310、33、311〜313と対向する部分にはそれぞれ開口410、43、411〜413が形成されている。ファンフィルタユニット44から供給される正常な気流は、導風ダクト41の内部を通過して、各開口410、43、411〜413から処理槽310、33、311〜313の天板に向かって吹き出される。図2Bに示すように、導風ダクト41の背面側(図2Bにおける右側)には、背面と平行な隔壁39が、導風ダクト41と各処理槽310、33、311〜313の天板との間の空間、および、隣り合う処理槽310、33、311〜313の側板の間の空間を、正面側と背面側とに分離するように設けられており、各開口410、43、411〜413から吹き出される気流は、処理槽311の背面側に流出しないようになっている。したがって、各開口410、43、411〜413から吹き出される気流は、処理槽310、33、311〜313の前面側および側面側を陽圧する。
本実施の形態では、複数の開口410、43、411〜413は、前記一端(図2Aにおける右端)側に位置するものほど小さく形成されており、言い換えれば、ファンフィルタ44から離れて位置する開口ほど大きく形成されている。具体的には、例えば、符号410の開口の大きさを基準として、符号43、411、412、413の開口は、それぞれ、90%、80%、70%、60%の大きさとなっている。なお、各開口410、43、411〜413の形状および大きさは、試験機を用いた実験結果や流体解析ソフトウェアを用いた解析結果に基づいて適宜決定してもよい。
導風ダクト41の一端から供給される気流は、ファンフィルタユニット44から離れるにつれて空気抵抗により流速が低下するものの、ファンフィルタユニット44から離れている位置する開口ほど大きく形成されていることにより、ファンフィルタユニット44から離れている位置する開口から吹き出される気流の流量を相対的に増やすことができ、これにより、各開口410、43、411〜413からそれぞれ気流を十分に吹き出させることが可能となる。
図示された例では、配列方向において、各開口410、43、411〜413の中心は、それに対向する処理槽310、33、311〜313の中心より、前記一端(図2Aにおける右端)側に位置決めされている。これにより、図2Aに示すように、各開口410、43、411〜413から吹き出される気流を、搬送空間40において各処理槽310、33、311〜313の前面および下流側側面だけでなく、上流側側面に沿っても十分に流すことが可能となっている。
各処理槽310、33、311〜313と導風ダクト41との位置関係は互いに同様であり、以下、符号311の処理槽と導風ダクト41との位置関係について説明する。図7は、導風ダクト41と処理槽311との位置関係を説明するための斜視図である。図8は、導風ダクト41と処理槽311と搬送機構32との位置関係を説明するための側面図である。
図7および図8に示すように、導風ダクト41は、処理槽311の上方に配置されている。図示された例では、搬送機構32の配列方向移動機構62が、処理槽311の上方に配置されており、導風ダクト41は、処理槽311と配列方向移動機構62との間に配置されている。
導風ダクト41が処理槽311の上方に配置されていることにより、導風ダクト41の開口411から吹き出される気流は、搬送空間40において処理槽311の前面および側面に沿って下向きに流れる。これにより、搬送空間40を浮遊する塵を、気流により舞い上がらせてしまうことを防止できる。
図8に示すように、処理槽311の筐体91には、排気ダクト98が接続されている。排気ダクト98により処理槽311の内部が排気されることで、処理槽311の内部は負圧(図2B参照)にされる。したがって、導風ダクト41の開口411から搬送空間40に吹き出される気流は、処理槽311の前面および側面に沿って流れたのち、アーム通過用開口94に引き寄せられ、当該開口94を通って筐体91の内部に流入し、排気ダクト98から排出される。
ここで、導風ダクト41が、処理槽311と配列方向移動機構62との間に配置されているため、導風ダクト41の開口411から搬送空間40に吹き出される気流は、搬送機構32によって遮られて滞ることがなく、処理槽311の内部へと整然と流れることができる。
なお、シャッタ97は、開閉時に筐体94と擦れて発塵しないように、筐体94との間に数mm程度の隙間を空けて配置されている。したがって、シャッタ97が閉じられている状態であっても、排気ダクト98により筐体91の内部が負圧にされているため、導風ダクト41の開口411から搬送空間40に吹き出された気流は、処理槽311の前面および側面に沿って流れたのち、アーム通過用開口94に引き寄せられ、シャッタ97と筐体94との間の隙間を通り抜けて筐体94の内部に流入し、排気ダクト98から排出されることになる。
本実施の形態では、図8に示すように、配列方向移動機構62からの発塵が搬送空間40に飛散しないように、配列方向移動機構62は、複数の処理槽310、33、313の配列方向に延びるカバー65により覆われている。
カバー65の底面の手前側(図8における右側)は、部分的に開口されており、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602は、当該開口を通って配列方向移動機構62の下方に懸垂状に配置されている。これにより、第1ウェハ把持機構601および第2ウェハ把持機構602は、カバー65と物理的に干渉することなく、配列方向に沿って直線移動され得る。
図8に示すように、カバー65には、第2排気ダクト68が接続されている。第2排気ダクト68によりカバー65の内部が排気されることで、カバー65の内部は負圧(図2B参照)にされる。したがって、導風ダクト41の開口411から搬送空間40に吹き出される気流の一部は、カバー65の底面の開口に向かって引き寄せられ、当該開口を通ってカバー65の内部に流入し、第2排気ダクト68から排出される。このような気流の流れが形成されることで、配列方向移動機構62からの発塵が、カバー65の底面の開口を通って搬送空間40に飛散することを効果的に抑制できる。
以上のような本実施の形態によれば、上下二段に配置された第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bが複数のウェハを並列に処理することができるため、高スループットを実現できる。また、各処理ユニット30a、30bの搬送空間40において、導風ダクト41が複数の処理槽310、33、311〜313の配列方向に沿って延びるように設けられており、各処理槽310、33、311〜313と対向する部分にそれぞれ開口410、43、411〜413が形成されているため、搬送空間40において搬送機構32により遮られて滞ることなく気流を整然と流すことができ、搬送機構32からの発塵がディフェクトソースとなることが抑制される。また、第1洗浄ユニット30aの搬送空間40と第2洗浄ユニット30bの搬送空間40とが隔壁39により上下に分離されているため、第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bの間で気流に差が生じることが防止される。このような作用が有機的に組み合わされることにより、第1処理ユニット30aおよび第2処理ユニット30bのいずれにおいてもウェハのディフェクトを効果的に抑制することができる。
なお、上述の実施形態では、ウェハを研磨する研磨装置を例に説明したが、本発明は研磨装置に限らず他の基板処理装置にも適用できるものである。例えば、複数の研磨ユニットを他の基板処理ユニット(例えば、めっき処理ユニットやCVDユニットなどの成膜処理ユニット、ウェットエッチングユニットやドライエッチングユニットなど)に置き換え、研磨装置とは別の基板処理装置を構成してもよい。また、異なる複数の基板処理ユニットを組み合わせ、これらを所定の方向に並べて配置してもよい。
また、上述の実施形態では、処理ユニット30a、30bが上下二段に配置されていたが、これに限定されるものではなく、一段であってもよいし、上下三段以上であってもよい。
これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。
10 基板処理装置
11 ロード/アンロード部
12 研磨部
13 洗浄部
14 搬送部
15 制御部
20a 第1研磨モジュール
20b 第2研磨モジュール
21a 第1研磨装置
21b 第2研磨装置
21c 第3研磨装置
21d 第4研磨装置
22 研磨部搬送機構
23 搬送ロボット
24a 第1搬送ユニット
24b 第2搬送ユニット
310 予備洗浄モジュール(処理槽)
311〜314 1次〜4次洗浄モジュール(処理槽)
32 搬送機構
33 ウェハステーション(処理槽)
39 隔壁
40 搬送空間
41 導風ダクト
410、43、411〜413 開口
601 第1ウェハ把持機構
602 第2ウェハ把持機構
611 第1アーム
612 第2アーム
62 配列方向移動機構
631 第1回動機構
631A 回転軸
632 第2回動機構
632A 回転軸
641 第1上下移動機構
642 第2上下移動機構
65 カバー
661 第1開閉機構
662 第2開閉機構
68 第2排気ダクト
71 筐体
72 ステージ
73 搬入口
74 アーム通過用開口
75 駆動機構
76 ピン
91 筐体
94 アーム通過用開口
97 シャッタ
98 排気ダクト

Claims (9)

  1. 上下二段に配置された第1処理ユニットおよび第2処理ユニットを備え、
    前記第1処理ユニットおよび第2処理ユニットは、それぞれ、
    直列に配列された複数の処理槽と、
    前記複数の処理槽の外側に配列方向に延びる搬送空間を画定する隔壁と、
    前記搬送空間に配置され、各処理槽間にて前記配列方向に沿って基板を搬送する搬送機構と、
    前記搬送空間に前記配列方向に沿って延びるように設けられた導風ダクトと、
    を有し、
    前記導風ダクトにはファンフィルタユニットが接続されており、
    各処理槽には第1排気ダクトが接続されており、
    前記導風ダクトのうち各処理槽と対向する部分にはそれぞれ開口が形成されており、
    前記第1処理ユニットの搬送空間と前記第2処理ユニットの搬送空間とは、前記隔壁により上下に分離されており、
    前記搬送機構は、
    基板を把持する開閉可能な一対のアームと、
    前記一対のアームを前記配列方向に沿って直線移動させる配列方向移動機構と、
    を有し、
    前記配列方向移動機構は、前記配列方向に延びるカバーで覆われており、
    前記カバーには第2排気ダクトが接続されている
    ことを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記導風ダクトは、前記複数の処理槽の上方に配置されている
    ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記搬送機構は、
    前記一対のアームを上下移動させる上下移動機構と、
    前記一対のアームを開閉方向と平行な回転軸を中心として回動させる回動機構と、
    をさらに有する、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の基板処理装置。
  4. 前記配列方向移動機構は、前記複数の処理槽の上方に配置されており、
    前記一対のアームと前記上下移動機構と前記回動機構とからなる組は、前記配列方向移動機構の下方に懸垂状に配置されている
    ことを特徴とする請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記導風ダクトは、前記複数の処理槽と前記配列方向移動機構との間に配置されている
    ことを特徴とする請求項4に記載の基板処理装置。
  6. 前記ファンフィルタユニットは、前記導風ダクトの一端に接続されており、
    複数の前記開口は、前記一端側に位置するものほど小さく形成されている
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の基板処理装置。
  7. 前記配列方向において、前記開口の中心は、対向する前記処理槽の中心より前記一端側に位置決めされている
    ことを特徴とする請求項6に記載の基板処理装置。
  8. 前記処理槽は、洗浄モジュールである
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 直列に配列された複数の処理槽と、
    前記複数の処理槽の外側に配列方向に延びる搬送空間を画定する隔壁と、
    前記搬送空間に配置され、各処理槽間にて前記配列方向に沿って基板を搬送する搬送機構と、
    前記搬送空間に前記配列方向に沿って延びるように設けられた導風ダクトと、
    を備え、
    前記導風ダクトにはファンフィルタユニットが接続されており、
    各処理槽には第1排気ダクトが接続されており、
    前記導風ダクトのうち各処理槽と対向する部分にはそれぞれ開口が形成されており、
    前記搬送機構は、
    基板を把持する把持機構と、
    前記把持機構を前記配列方向に沿って直線移動させる配列方向移動機構と、
    を有し、
    前記配列方向移動機構は、前記配列方向に延びるカバーで覆われており、
    前記カバーには第2排気ダクトが接続されている
    ことを特徴とする基板処理装置。
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