JP7024032B2

JP7024032B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP7024032B2
Application number: JP2020176735A
Authority: JP
Inventors: 恵二隠塚; 幸喜村上; 浩澄星野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2020-10-21
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: JP2021010033A

Description

本発明は、複数の基板に対してバッチ処理を行う基板処理装置に関する。

近年、３ＤＮＡＮＤ等の多層積層構造を有する集積回路が実用化されてきている。その製造工程において、位置合わせ用のノッチと特定の位置関係をもって半導体ウエハ（基板）の比較的大きな反りが生じるという現象が認められている。

バッチ式の基板処理装置として例えば洗浄装置があり、複数例えば５０枚の基板を起立姿勢で水平方向に並べた状態で基板ガイドなどの基板保持具により保持させた状態で、当該基板を処理槽に貯留された処理液の中に浸漬させることにより処理を行う。バッチ式の基板処理装置では、スループットを向上させるため、２つのＦＯＵＰ（基板収納容器）にそれぞれ２５枚ずつレギュラーピッチで収納されている基板を組み合わせて、５０枚のハーフピッチで配列された基板からなるバッチを形成し、これを一括して液処理することが行われている（例えば特許文献１を参照）。

大きな反りのある基板をハーフピッチで配列すると、基板の面内における隣接基板との間隔が非常に小さくなる部位が生じる。そのような部位では、隣接する基板間の隙間に処理液が十分に流通せず、処理結果の面内均一性が損なわれるおそれがある。

特開２０１５－０５６６３１号公報

本発明は、反った基板をバッチ式の基板処理装置で取り扱うときでも、面内均一性の高い処理を行うことができる技術を提供する。

本発明の一実施形態によれば、複数の基板に対してバッチ処理を行う処理部を備える基板処理装置であって、当該基板処理装置の外部から受け入れた、複数の基板を収納した基板収納容器を載置する少なくとも１つの載置台と、基板の回転方向位置を調整する枚葉式の位置調整部と、前記基板収納容器に収納された複数の基板のうちの１枚の基板を取り出して前記位置調整部に搬送する操作と、前記位置調整部で回転方向位置が調整された当該１枚の基板を前記基板収納容器に搬送する操作を行う第１基板搬送機構と、前記第１基板搬送機構により搬送され前記基板収納容器に収納された回転方向位置が調整された前記複数の基板を、前記基板収納容器から一括して取り出す第２基板搬送機構と、前記第２基板搬送機構により第１基板収納容器から取り出された複数の第１基板の間に前記第２基板搬送機構により第２基板収納容器から取り出された複数の第２基板を挿入することにより、前記第１基板および前記第２基板が交互に並んだ交互基板配列を形成する基板配列機構と、少なくとも前記位置調整部、前記第１基板搬送機構、前記第２基板搬送機構および前記基板配列機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記処理部における前記バッチ処理が、前記第１基板のパターン形成面と前記第２基板のパターン形成面が対面するように前記交互基板配列を形成する基板に対して行われるか、あるいは、前記第１基板のパターン非形成面と前記第２基板のパターン非形成面が対面するように前記交互基板配列を形成する基板に対して行われる場合に、第１基板収納容器に収納された複数の第１基板に対しては、全ての第１基板の回転方向位置が第１回転方向位置を向くように、前記位置調整部による第１基板の回転方向位置の調整を行わせ、第２基板収納容器に収納された複数の第２基板に対しては、全ての第２基板の回転方向位置が前記第１回転方向と異なる第２回転方向位置を向くように、前記位置調整部による第２基板の回転方向位置の調整を行わせる、基板処理装置が提供される。

本発明によれば、基板が反っていても、面内均一性の高い処理を行うことができる。

本発明の基板処理装置の一実施形態に係るバッチ式の基板液処理システムを示す概略斜視図である。図１に示す基板液処理システムの概略平面図である。フープ取扱部及びウエハ取扱部におけるフープ及びウエハの搬送について説明する概略斜視図である。ノッチアライナの構成を説明する概略断面図である。ウエハ配列機構の構成及び作用について説明する概略側面図である。ウエハ配列機構の構成及び作用について説明する概略側面図である。薬液槽及びそれに付随する機構の構成を説明する概略断面図である。薬液槽内におけるウエハの状態を説明する概略側面図である。ウエハに生じる反りを説明する概略平面図である。ウエハの取り出しについて説明する概略平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２に示すように、本発明の基板処理装置の一実施形態に係るバッチ式の基板液処理システム１は、主として、搬出入部（２，３）と、ウエハＷ（基板）に対してバッチ処理（液処理）を行う処理部４とに大別される。搬出入部は、ウエハＷがこれを収納するフープＦ単位で取り扱われるフープ取扱部２と、フープＦ（基板収納容器、Ｆront Ｏpening Ｕnified Ｐod）から取り出されたウエハＷが取り扱われるウエハ取扱部３とを有する。

フープ取扱部２では、主に、この基板液処理システム１の外部からのフープＦの受け入れ及び外部への払い出しと、ウエハＷを収納したフープＦ及び空のフープＦの保管が行われる。

ウエハ取扱部３では、主に、フープＦからウエハＷを取り出すこと、取り出されたウエハＷを処理部４でバッチ処理をするのに適した配列状態とすること、処理部４でバッチ処理が行われたウエハＷをフープＦに収納するのに適した配列状態とすること、そしてフープＦにウエハを収納すること、が行われる。なお、ここで「配列状態」とは、ウエハＷの姿勢、ウエハＷ同士の間隔、ウエハの並び方向の少なくとも一つを含む概念である。

つまり、搬出入部（２，３）では、この基板液処理システム１の外部からのフープＦの受け入れから、ウエハＷを処理部４でバッチ処理をするのに適した配列状態までにする操作及びその逆の操作が行われる。

フープＦ内には、複数（例えば２５枚）のウエハＷが、水平姿勢で、鉛直方向に相互に所定の間隔（ノーマルピッチ）を空けて収納されている。フープＦの一側面にはウエハＷの搬出入のための開口が形成され、この開口は蓋体（図示せず）を装着することにより閉塞することができる。なお、以下の説明において、１つのフープＦに２５枚のウエハＷが収納される前提で説明を行う。つまり、２つのフープＦに収納されるウエハの総数は５０枚であり、５０枚のウエハＷが１つのバッチ（処理ロット）を形成する。

フープ取扱部２は、フープＦを載置するためのフープ搬出入ステージ５と、フープＦを保管するフープストック部６と、フープを搬送するフープ搬送装置１２（容器搬送機構）とを有している。

フープストック部６は、フープＦを保持することができる複数のフープ保持部材１３を備えている。フープ保持部材１３は、フープ搬送装置１２の搬送領域の両側に多段に（あるいは多列多段に）配置されている。フープストック部６すなわち保管部は、処理前のウエハＷが収納されたフープＦを一時的に保管し、また、ウエハＷが取り出された空のフープＦを一時的に保管する。

フープストック部６とウエハ取扱部３との間は仕切壁１６により仕切られている。仕切壁１６には２つの窓１６Ａ、１６Ｂが上下２段（図２には上側の窓１６Ａのみが見える）に形成されている。フープストック部には、窓１６Ａ，１６Ｂに隣接して、ウエハ出し入れステージ１５Ａ（第２載置台）及びウエハ出し入れステージ１５Ｂ（第１載置台）がそれぞれ設けられている（図２には上側のステージ１５Ａのみが見える）。ウエハ出し入れステージ１５Ａ，１５Ｂには、フープＦの蓋体が対応する窓１６Ａ，１６Ｂに対面するようにフープＦを載置することができる。

ウエハ出し入れステージ１５Ａ，１５Ｂの各々の近傍には、載置されたフープＦの蓋体の開閉を行うための蓋体開閉機構１７（図２には上側の蓋体開閉機構１７のみが見える；図３では図示省略）がそれぞれ設けられている。

フープ搬送装置１２は、多関節搬送ロボットからなり、支持アーム１２ａによりフープＦを支持してフープＦの搬送を行う。フープ搬送装置１２は、Ｘ方向（水平方向）、Ｙ方向（水平方向）、Ｚ方向（鉛直方向）に移動可能であり、フープ搬出入ステージ５、フープ保持部材１３及びウエハ出し入れステージ１５Ａ，１５Ｂの間でフープＦを搬送することができる。

ウエハ取扱部３には、フープＦ内のウエハＷの収納状態（枚数、ジャンプスロットの有無等）を検査するウエハ検査装置１８（図２には上側のウエハ検査装置１８のみが見える）が、窓１６Ａ，１６Ｂの各々の近傍に配設されている。

ウエハ取扱部３には、一括搬送装置１９（第２基板搬送機構）と、枚葉搬送装置６０（第１基板搬送機構）と、ノッチアライナ（位置調整部）７０と、バッチ形成部２０とが設けられている。ノッチアライナ７０は、ウエハ出し入れステージ１５Ａ、１５Ｂのさらに下方に設けられている。ノッチアライナ７０を設置するために、ウエハ取扱部３はフープ取扱部２のウエハ出し入れステージ１５Ｂの下方に向けて張り出していると見なすこともできる。

一括搬送装置１９は、ウエハ出し入れステージ１５Ａ上のフープＦとバッチ形成部２０との間でウエハＷの搬送を行う。一括搬送装置１９は、多軸アームロボットからなり、その先端にウエハ保持アーム１９ａを有している。ウエハ保持アーム１９ａは、フープＦ内でのウエハＷの配列ピッチであるノーマルピッチ（例えば１０ｍｍ）で２５枚のウエハＷを同時に保持することができるように構成されている。ウエハ保持アーム１９ａは、保持したウエハＷを落下させることなく３次元空間内で任意の位置及び姿勢をとることができる。

枚葉搬送装置６０はウエハ出し入れステージ１５Ｂ上のフープＦとノッチアライナ７０との間で１枚ずつウエハＷの搬送を行う。図３に示すように、枚葉搬送装置６０は鉛直方向に移動可能な移動体６１と、移動体６１に対して前後方向に互いに独立して進退可能なウエハ保持アーム６２、６３を有している。

一つの空のウエハ保持アーム（６２）がノッチアライナ７０からウエハＷを取り去った後に直ちに、別のウエハＷを支持している他のウエハ保持アーム（６３）が当該別のウエハＷをノッチアライナ７０に置く操作を行うことができる（フープＦに対しても同様である）。つまり、枚葉搬送装置６０がウエハ出し入れステージ１５Ｂ上のフープＦとノッチアライナ７０との間で移動するときには必ず１枚のウエハを持っていることになり、これにより、ノッチアライナ７０によるウエハＷの位置決めを行うために必要とされる時間（ここではウエハＷの搬送時間）を短縮している。

ノッチアライナ７０は、図４に概略的に示すように、ウエハＷの下面中央部を真空吸着して鉛直軸線周りに回転させる回転チャック７１と、ウエハＷの周縁部を挟んで対向配置されたラインレーザセンサ（検出光照射部兼受光部）７２及び反射板７３とを有する。ノッチアライナ７０は、ラインレーザセンサ７２の光照射部から出射した後に反射板７３により反射されてラインレーザセンサ７２の受光部に入射するレーザ光の光量変化に基づいてノッチＮの位置を検出し、ノッチＮが指定された角度位置に位置するように回転チャック７１を回転させる。この状態で、枚葉搬送装置６０からウエハＷが取り出される。

フープＦの内部では、複数枚のウエハＷは、所定の間隔（本実施形態ではノーマルピッチ）をあけて平行に整列され、水平姿勢で収納される。一方、一括搬送装置１９は、複数個のウエハ保持アーム１９ａをウエハＷに沿ってウエハＷの外周外方から中央部に向けて直線的に移動させることで、各ウエハ保持アーム１９ａをウエハＷとウエハＷとの間の間隙からウエハＷの中央部に向けて挿入する。ウエハＷは、挿入後のウエハ保持アーム１９ａをウエハＷに向けて移動させることでウエハ保持アーム１９ａによって支持される。このように整列されたウエハＷでは、ウエハＷが平坦である場合には、間隔が一定に維持され、ウエハＷとウエハＷとの間にウエハ保持アーム１９ａをウエハＷと衝突させることなく円滑に挿入することができる。

しかし、フープＦに反りの大きなウエハＷがランダムな向きで収納されていた場合、外周端が部分的（局部的）に反り下がった位置にあるウエハＷや外周端が部分的（局部的）に反り上がった位置にあるウエハＷが混在することがある。この様なフープＦにおいて、反り下がった位置にあるウエハＷに沿って複数個のウエハ保持アーム１９ａをウエハＷの外周外方から中央部に向けて直線的に移動させると、特に反り上がった位置にあるウエハＷとウエハ保持アーム１９ａの一部とが接触（衝突）してしまい、全てのウエハＷを同時に取り出すことができない場合もある。このため、本実施形態では、１枚ずつの搬送により上記のような衝突の問題が生じない枚葉搬送装置６０と図４に示す方式のノッチアライナ７０を採用している。この点の詳細については、図９及び図１０を用いて後述する。

ウエハ取扱部３内のバッチ形成部２０は、バッチ（一括して処理される５０枚のウエハＷの組を意味する）の形成及び分解、ウエハ取扱部３から処理部４へのウエハＷの搬出、並びに処理部４からウエハ取扱部３へのウエハＷの搬入を行うために設けられる。バッチ形成部２０は、バッチの形成及びウエハ取扱部３から処理部４へのウエハＷの搬出が行われる第１区域２０ａと、処理部４からウエハ取扱部３へのウエハＷの搬入及びバッチの分解が行われる第２区域２０ｂを有している。

第１区域２０ａ及び第２区域２０ｂにはそれぞれ第１配列機構２１ａ及び第２配列機構２１ｂが設けられている。第１配列機構２１ａは、一括搬送装置１９から供給されたノーマルピッチで配列された２５枚の処理前のウエハＷ（第１ウエハ）及び別の２５枚の処理前のウエハＷ（第２ウエハ）を組み合わせて、ハーフピッチ（例えば５ｍｍ）で配列された５０枚のウエハＷからなるバッチを形成する。第２配列機構２１ｂは、第２配列機構２１ｂは、ハーフピッチで配列された５０枚の処理後のウエハＷを、ノーマルピッチで配列された２５枚の第１ウエハＷの組及び２５枚の第２ウエハＷの組に分解する。

第１配列機構２１ａ及び第２配列機構２１ｂはいずれも同じ構造を有している。図５及び図６に示すように、各配列機構２１ａ，２１ｂは、垂直方向に延びるガイド２１０と、ガイド２１０に沿って昇降可能なウエハハンド２１１と、ガイドに固定されたウエハホルダ２１２とを有している。ウエハハンド２１１は、ハーフピッチで５０枚のウエハを保持することができるように構成されている。ウエハホルダ２１２は、ノーマルピッチで２５枚のウエハＷを保持可能であり、かつ、ウエハハンド２１１が上下方向に通過できるように構成されている。

基板液処理システム１はさらに、ウエハ取扱部３と処理部４との間でウエハＷを搬送するウエハ搬送装置２２を備えている。ウエハ搬送装置２２は、３本のチャックロッド２２ａを有しており、各チャックロッド２２ａにはハーフピッチで５０本（あるいは５１～５２本）のウエハ保持溝が形成されている。従って、ウエハ搬送装置２２は、５０枚のウエハＷを、起立姿勢（ウエハの面が鉛直方向に沿う姿勢）で、ハーフピッチで水平方向に配列された状態で保持することができる。ウエハ搬送装置２２は、ウエハ取扱部３から処理部４へ水平に延びるガイドレール２３に沿って、図２中Ｘ方向（水平方向）に移動可能である。

処理部４は、液処理ユニット７及び乾燥ユニット８を備えている。ウエハ搬送装置２２は、ガイドレール２３に沿って移動し、液処理ユニット７及び乾燥ユニット８との間でウエハＷの受け渡しを行う。

液処理ユニット７には、図２に示すように、ウエハ取扱部３から遠い側から順に、第１の薬液槽３１、第１の水洗槽３２、第２の薬液槽３３、第２の水洗槽３４、第３の薬液槽３５及び第３の水洗槽３６が配置されている。これらの槽３１，３２，３３，３４，３５，３６にはそれぞれウエハ保持部３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅ，３７ｆが設けられている。

ウエハ保持部３７ａ～３７ｆは、互いに同じ構成を有しており、それぞれが、５０枚のウエハＷを、起立姿勢で、ハーフピッチで水平方向に配列された状態で保持することができ（図７及び図８を参照）。ウエハ保持部３７ａ～３７ｆは、図示しない各々の昇降機構により鉛直方向に移動することができ、これにより、ウエハ搬送装置２２との間で、起立姿勢でハーフピッチで水平方向に配列された５０枚のウエハＷを一括して受け渡すことができ、また、保持したウエハＷを、対応する槽（３１～３６）内に貯留された処理液中に浸漬することができる。

第１の薬液槽３１、第２の薬液槽３３、第３の薬液槽３５には、異なる種類の薬液が貯留されている。薬液としては、有機性汚れ除去や表面金属不純物除去を行うための１３０℃前後に加熱されたＳＰＭ液、パーティクル等の付着物を除去するためのＳＣ－１液（アンモニアと過酸化水素と水の混合溶液）、ウエハＷの表面に形成された酸化膜をウエットエッチングするためのエッチング液、例えば希フッ酸、またはフッ酸とフッ化アンモニウムとの混合物（バッファドフッ酸（ＢＨＦ））、シリコン窒化膜のウエットエッチングを行うための１６０～１８０℃程度に加熱されたリン酸水溶液（Ｈ３ＰＯ４aq）等、さまざまなものが考えられる。

第１、第２及び第３の水洗槽３２，３４，３６は、それぞれ第１、第２及び第３の薬液槽３１，３３，３５による液処理によってウエハＷに付着した薬液を除去するものであり、例えば、オーバーフローリンスやクイックダンプリンス等の各種の水洗手法が用いられる。

第１の薬液槽３１、第１の水洗槽３２、第２の薬液槽３３、第２の水洗槽３４、第３の薬液槽３５及び第３の水洗槽３６及びこれらの槽に付随する機構の構成は互いに概ね同じである。代表して第１の薬液槽３１及びこれに付随する機構の構成の一例について図７及び図８を参照して簡単に説明しておく。第１の薬液槽３１は、内槽３１１と外槽３１２を有する。内槽３１１には薬液（処理液）が満たされている。起立姿勢で図７の紙面垂直方向にハーフピッチで配列された５０枚のウエハＷを保持したウエハ保持部３７ａが下降して内槽３１１内の薬液中に位置している。ウエハＷに向けてノズル３１３から薬液が噴射され、これに伴い、内槽３１１内の薬液が外槽３１２へとオーバーフローする。オーバーフローした薬液は、ポンプ３１４及びフィルタ３１５が設けられた循環ライン３１６を介して再びノズル３１３へと送られる。ウエハ保持部３７ａは、ベース３７２ａに取り付けられた複数例えば４本のウエハ保持棒３７１ａを有する。各ウエハ保持棒３７１ａにはハーフピッチで配列された５０本（または５１～５２本）のウエハ保持溝３７３ａが形成されている。ウエハＷの周縁部が各ウエハ保持棒３７１ａのウエハ保持溝３７３ａ内に挿入される。

乾燥ユニット８には、水洗槽２４と、ウエハ搬送装置２２のチャックロッド２２ａを洗浄するチャック洗浄機構２６が配設されている。水洗槽２４の上部には、例えばイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）蒸気等の乾燥促進ガスを用いてウエハＷを乾燥する乾燥室（図示せず）が設けられている。乾燥ユニット８にはさらに、前述したウエハ保持部３７ａ～３７ｆと同様の構成を有するウエハ保持部２５が設けられている。ウエハ保持部２５は、ウエハ搬送装置２２との間でウエハＷの受け渡しが可能であり、また、昇降することにより、水洗槽２４と乾燥室との間でウエハＷを移動させることができる。

図１に概略的に示すように、フープ取扱部２のハウジング内には、制御部４０が設けられている。この制御部４０は、基板液処理システム１を構成する様々な機構、ユニット、デバイス等を制御するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）を備えたコントローラ４１と、ユーザーインターフェイス４２と、処理に必要な情報が記憶された記憶部４３とを有している。

ユーザーインターフェイス４２と記憶部４３とはコントローラ４１に接続されている。
ユーザーインターフェイス４２は、オペレータが基板液処理システム１の各構成部を管理するためにコマンドの入力操作などを行うキーボード、基板液処理システム１の各構成部の稼働状況を可視化して表示するディスプレイを備えている。記憶部４３には、基板液処理システム１で実行される各種処理をコントローラ４１の制御にて実現するための制御プログラムと、処理条件に応じて基板液処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムすなわちレシピが格納されている。レシピ等の制御プログラムは記憶部４３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクのような固定的なものであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。

次に、基板液処理システム１の動作について説明する。それぞれが２５枚のウエハＷを、水平姿勢でノーマルピッチで収納する２つのフープＦが、外部の搬送機によってフープ搬出入ステージ５に載置される。これら２つのフープに収納されている５０枚のウエハＷによりバッチが形成される。以下、本明細書において、説明の便宜上、２つのフープＦのうちの一方を第１フープＦ、他方を第２フープＦと呼び、第１フープＦに収納されているウエハＷを第１ウエハＷ、第２フープＦに収納されているウエハＷを第２ウエハＷと呼ぶこととする。

フープ搬出入ステージ５上の第１フープＦが、フープ搬送装置１２によりウエハ出し入れステージ１５Ｂへ搬送される（図３の矢印Ａ１を参照）。第１フープＦは、一旦フープ保持部材１３に保管された後にステージ１５Ｂへ搬送されることもある。ウエハ出し入れステージ１５Ｂ上の第１フープＦから蓋体開閉機構１７が蓋体を取り外し、ウエハ検査装置１８によりウエハＷ収納状態（枚数、ジャンプスロット等）の検査が行われる。

その後、枚葉搬送装置６０がウエハ出し入れステージ１５Ｂ上の第１フープＦに収納されている第１ウエハＷを一枚ずつ取り出してノッチアライナ７０に搬入し（図３の矢印Ａ２を参照）、第１ウエハＷの回転方向位置を指定された位置に調整する。具体的には、ウエハＷのノッチＮ（図９を参照）を指定された角度位置に位置させる。その後、枚葉搬送装置６０がウエハ出し入れステージ１５Ｂ上の第１フープＦに第１ウエハＷを戻す（図３の矢印Ａ３を参照）。第１フープＦ内の全てのウエハＷの回転方向位置調整が終了したら、蓋体開閉機構１７が第１フープＦに蓋体を装着し、フープ搬送装置１２が、位置調整済みのウエハＷを収納する第１フープＦを、ウエハ出し入れステージ１５Ｂからウエハ出し入れステージ１５Ａへと搬送する（図３の矢印Ａ４を参照）。

次に、蓋体開閉機構１７Ａがウエハ出し入れステージ１５Ａ上の第１フープＦから蓋体を取り外した後、一括搬送装置１９のウエハ保持アーム１９ａが第１フープＦ内に挿入され、第１フープＦから２５枚の水平姿勢の第１ウエハＷを取り出す。一括搬送装置１９は第１ウエハＷを起立姿勢に変換した後に、第１配列機構２１ａのウエハハンド２１１に渡す（図３の矢印Ａ５を参照）。このとき、ウエハハンド２１１はウエハホルダ２１２の下方に位置している（図５を参照）。

第２フープＦに対しても、上記と同様の手順で、をウエハ出し入れステージ１５Ｂに載置し、枚葉搬送装置６０及びノッチアライナ７０を用いて第２フープＦ内の全ての第２ウエハＷについても位置合わせを行い、その後、フープ搬送装置１２が、第２フープＦをウエハ出し入れステージ１５Ｂからウエハ出し入れステージ１５Ａへと搬送する。なお、第２フープＦ内の第２ウエハＷの位置合わせ方向と第１フープＦ内の第１ウエハＷの位置合わせ方向は、同じ場合もあるし、異なる場合もある（詳細後述）。

ウエハ出し入れステージ１５Ａ上の第２フープＦからも同様にして一括搬送装置１９が２５枚のウエハＷを取り出し、ウエハホルダ２１２にウエハを渡す。次いで、ウエハハンド２１１を上昇させてウエハホルダ２１２を通過させる。この通過時にウエハホルダ２１２上の第２ウエハＷが、ウエハハンド２１１上の第１ウエハＷの間に挿入されるとともに、ウエハハンド２１１に渡される。これにより、第１ウエハと第２ウエハが交互に並び、ウエハハンド２１１はハーフピッチで５０枚のウエハＷを保持するようになる。つまり、起立姿勢でハーフピッチで水平方向に並ぶ５０枚のウエハＷからなるバッチが形成される。上記の動作については、図５及び図６を参照されたい。

次に、ハーフピッチで５０枚のウエハＷを保持した第１配列機構２１ａのウエハハンド２１１の直下の位置にウエハ搬送装置２２を位置させた状態で、ウエハハンド２１１を下降させることにより、ウエハＷがウエハハンド２１１からウエハ搬送装置２２に渡される。

ウエハＷが取り出された第１及び第２フープＦには、蓋体開閉機構１７が蓋体を装着する。空の第１及び第２フープＦは、フープ搬送装置１２によりフープ保持部材１３に搬送され、そこで保管される。

なお、第１フープＦまたは第２フープＦをウエハ出し入れステージ１５Ｂからウエハ出し入れステージ１５Ａに直接搬送することに代えて、フープ保持部材１３へと搬送して、一旦フープ保持部材１３で保管してもよい。この場合、一例として以下の搬送制御を行うことができる。すなわち、まず、第２フープＦの全てのウエハＷの位置合わせが終了するまで、第１フープＦをフープ保持部材１３で一時的に保持する。そして、第２フープＦの位置合わせが終了した後、フープ搬送装置１２が第１フープＦをフープ保持部材１３からウエハ出し入れステージ１５Ａへと搬送し、一括搬送装置１９が第１フープＦから２５枚の水平姿勢の第１ウエハＷを取り出す。そして、これに続けて、フープ搬送装置１２がウエハ出し入れステージ１５Ｂからウエハ出し入れステージ１５Ａに直接搬送し、同様に、一括搬送装置１９が第２フープＦから２５枚の水平姿勢の第１ウエハＷを取り出す。

また、別の例として以下の搬送制御を行うことができる。すなわち、まず、まず、第２フープＦの全てのウエハＷの位置合わせが終了するまで、第１フープＦをフープ保持部材１３で一時的に保持する。そして、第２フープＦの位置合わせが終了した後、第２フープＦもフープ保持部材１３で一時的に保持する。２つのフープＦがフープ保持部材１３で保持された後、フープ搬送装置１２が第１フープＦ及び第２フープＦをフープ保持部材１３からウエハ出し入れステージ１５Ａへと連続して搬送し、一括搬送装置１９が第１フープＦから２５枚の水平姿勢の第１ウエハＷを取り出し、続けて第２フープＦから２５枚の水平姿勢の第２ウエハＷを取り出す。

以上のような制御を行うことにより、長時間を必要とするノッチアライナ７０を用いたウエハＷの位置あわせ動作を、基板処理のスケジュール上、バッチ形成や基板の液処理を行うべき時間以外のときに進めておく或いは完了させておくこともできるので、システム全体での基板処理のスループットを向上させることができる。

ウエハ搬送装置２２は５０枚のウエハＷを一括して処理部４へと搬送する。ウエハ搬送装置２２はまず、液処理ユニット７の第１の薬液槽３１の上方に位置しているウエハ保持部３７ａに、ウエハＷを渡す。ウエハ保持部３７ａは下降し、ウエハＷを第１の薬液槽３１内の薬液中に所定時間浸漬した後、上昇してウエハＷを第１の薬液槽３１から引き上げ、その後、ウエハ搬送装置２２にウエハＷを渡す。次に、ウエハ搬送装置２２は、第１の水洗槽３２の上方に位置しているウエハ保持部３７ｂにウエハＷを渡す。ウエハ保持部３７ｂは、下降し、ウエハＷを第１の水洗槽３２内のリンス液中に所定時間浸漬した後、上昇して第１の水洗槽３２から引き上げ、その後、ウエハ搬送装置２２にウエハＷを渡す。その後、上記と同様にして、ウエハＷは、ウエハ保持部３７ｃに渡されて第２の薬液槽３３内の薬液中に所定時間浸漬され、その後、ウエハ搬送装置２２に戻され、次いで、ウエハ保持部３７ｄに渡されて第２の水洗槽３４内のリンス液中に所定時間浸漬され、その後、ウエハ搬送装置２２に戻される。さらに、ウエハＷは、ウエハ保持部３７ｅに渡されて第３の薬液槽３５内の薬液中に所定時間浸漬され、その後、ウエハ搬送装置２２に戻され、次いで、ウエハ保持部３７ｆに渡されて第３の水洗槽３６内のリンス液中に所定時間浸漬され、ウエハ搬送装置２２に戻される。

ウエハＷに対して、第１の薬液槽３１及び第１の水洗槽３２の組、第２の薬液槽３３及び第２の水洗槽３４の組、第３の薬液槽３５及び第３の水洗槽３６の組のうちの全ての組において液処理を行う必要はなく、選択された任意の１つ以上の組において液処理を行うことも可能である。なお薬液槽及び水洗槽の組の数は３組に限定されるものではなく、４組以上であってもよく２組以下であってもよい。

ウエハ搬送装置２２は、液処理ユニット７での液処理が終了したウエハＷを、乾燥ユニット８のウエハ保持部２５に渡す。ウエハ保持部２５は、ウエハＷを水洗槽２４に浸漬して水洗し、その後に水洗槽２４から引き上げ、水洗槽２４の真上に位置する図示しない乾燥室内に搬入する。乾燥室内でＩＰＡ蒸気を用いた乾燥処理が行われる。

その後、ウエハ搬送装置２２は、ウエハＷを乾燥ユニット８のウエハ保持部２５から受け取り、バッチ形成部２０の第２区域２０ｂまで搬送する。次いで、第２配列機構２１ｂのウエハハンド２１１がウエハ搬送装置２２からウエハを受け取る。ウエハハンド２１１を下降させる過程で、ウエハハンド２１１に保持されている５０枚のウエハＷのうち２５枚の第２ウエハＷがウエハホルダ２１２に渡される。これにより、ウエハハンド２１１に２５枚の第１ウエハＷが、そしてウエハホルダ２１２に２５枚の第２ウエハＷがそれぞれノーマルピッチで保持された状態となる。

フープ搬送装置１２によりウエハ出し入れステージ１５Ａに空の第１フープＦが載置され、当該第１フープＦの蓋体を蓋体開閉機構１７が開く。次いで、一括搬送装置１９がウエハハンド２１１から第１ウエハＷを取り出し、第１フープＦに第１ウエハＷを水平姿勢で収納する。その後、ウエハ検査装置１８Ａにより第１フープＦ内の第１ウエハＷの収納状態が検査され、検査終了後、蓋体開閉機構１７Ａにより第１フープＦの蓋体が閉じられる。洗浄処理された第１ウエハＷを収納した第１フープＦは、フープ搬送装置１２によりフープ保持部材１３のうちの一つに搬送され、そこに保持される。

上記と同様の動作がウエハホルダ２１２上の第２ウエハＷに対しても行われる。すなわち、フープ搬送装置１２によりウエハ出し入れステージ１５Ａに空の第２フープＦが載置され、一括搬送装置１９がウエハホルダ２１２上の第２ウエハＷを第２フープＦに収納し、第２フープＦがフープ搬送装置１２により別のフープ保持部材１３に搬送される。以上により、一つの処理ロット（バッチ）を形成する５０枚のウエハＷに対する一連の手順が終了する。処理済みのウエハを収納した第１及び第２フープＦは、適当なタイミングで、フープ搬出入ステージ５を介して基板液処理システム１から搬出される。

図９は、反りの生じたウエハＷの一例として、多層デバイスである３Ｄ－ＮＡＮＤが形成されたウエハＷに生じる反りの傾向を概略的に示す図である。図９には破線で等高線が示されており、等高線に付けられた数値は、ウエハＷの中心部の高さをゼロとしたときの各位置の高さレベルを概略的に示している。発明者らの研究により、ウエハＷ上に形成されたデバイス構造が同一ならば、ノッチＮの位置を基準として同じ反り（高さ）の分布が生じることがわかっている。

反りのあるウエハＷがノッチＮの位置がランダムな状態でフープＦに収納されていた場合、一括搬送装置１９がフープＦから５０枚のウエハＷを一度に取り出せない場合がある。この問題を解決するには、まず、フープＦ内に収納するウエハＷのノッチＮの位置を揃えることが有効である。これにより、各ウエハＷの反りの傾向が同じならば、ウエハＷ面内における隣接ウエハＷとの間の距離は概ね均等になる。また、一括搬送装置１９のウエハ保持アーム１９ａのフープＦ内への挿入時の移動経路にあるウエハＷの投影面積（ウエハ保持アーム１９ａの移動方向から見た投影面積（反りが大きいと大きくなる））が小さくなうようにウエハＷの回転方向位置を調整することも有効である。また、一括搬送装置１９のウエハ保持アーム１９ａの第１フィンガ１９ａ－１と第２フィンガ１９ａ－２（図１０を参照）のフープＦ内への挿入時の移動経路にあるウエハＷの高さを均等にすることも有効である。

また、大きな反りのあるウエハＷをハーフピッチで配列すると、ウエハＷの面内における隣接ウエハＷとの間隔が非常に小さくなる部位が生じる。そのような部位では、隣接するウエハ間の隙間に処理液が十分に流通せず、処理結果の面内均一性が損なわれるおそれがある。

第１フープＦ１に収納された２５枚の第１ウエハＷと、第２フープＦ２に収納された２５枚の第２ウエハＷとを組み合わせて５０枚のウエハＷからなるバッチを形成する場合、以下の配列がありうる。
（配列１）５０枚のウエハＷのパターン形成面が全て同じ方向を向くようにウエハＷが配列される（「FACE TO BACK」または「BACK TO FACE」と呼ばれる）。
（配列２）パターン形成面同士（あるいはパターン非形成面同士）を向かい合わせたウエハＷの対が２５対形成されるようにウエハＷが配列される（「FACE TO FACE」（あるいは「BACK TO BACK」）と呼ばれる）。

配列１の場合には、全てのウエハＷのノッチＮの角度位置を同じにすることにより、ウエハＷの面内における隣接ウエハＷとの間隔を概ね均一にすることができることは明らかである。このようにすることにより、処理結果の面内均一性が損なわれることを防止することができる。つまり、配列１の場合には、一括搬送装置１９によるフープＦからのウエハＷの取出容易性のみを考慮してノッチＮの向きを決定してよい。

図９に示すウエハＷの反りの傾向より、配列２の場合には、第１ウエハＷと第２ウエハＷのノッチＮの角度位置を９０度ずらすことにより、ウエハＷの面内における隣接ウエハＷとの間隔の分布を均一に近づけることができることは明らかである。このようにすることにより、処理結果の面内均一性を高めることができる。また、バッチ形成後の搬送または処理中にウエハＷ同士が接触することも防止することができる。

なお、配列２の場合、例えば、液処理を行うときに全ての第１ウエハＷのノッチＮが真上を向いた角度位置から４５度時計回りに回転させた角度位置に位置し、かつ、全ての第２ウエハＷのノッチＮが真上を向いた角度位置から４５度反時計回りに回転させた角度位置に位置するようにノッチアライナ７０での回転方向位置の調整を行うことが好ましい。
このようにすることにより、一括搬送装置１９によるフープＦからのウエハＷの取出容易性と、処理結果の面内均一性を両立させることができる。

ノッチアライナ７０による第１ウエハＷ及び第２ウエハＷの回転方向位置の調整（ノッチＮの向きの調整）は、コントローラ４１が記憶部４３に格納されたレシピ、あるいはホストコンピュータから送信されたレシピに基づいて全自動で行ってもよい。これに代えて、ユーザーインターフェイス４２を介してオペレータが第１ウエハＷ及び第２ウエハＷの回転方向位置を指定してもよい。

ところで、上述した基板処理システム１の構成から枚葉搬送装置６０及びノッチアライナ７０と取り除いた構成を有する既存の装置が存在している。このような既存の装置に枚葉搬送装置６０及びノッチアライナ７０を備えた箱型のユニットを連結することにより、上述した基板処理システム１と同様の装置に改造することも可能である。

上記実施形態では、基板は半導体ウエハＷであったが、これに限らず、ノッチアライナ７０により位置決め可能な円盤形の形状を有し、かつ、反りの分布がノッチと特定の位置関係を有する基板であればよい。

Ｗ基板（ウエハ）
４処理部
１２容器搬送機構（フープ搬送装置１２）
１３保管部（フープ保持部材）
１５Ａ第２載置台（ウエハ出し入れステージ）
１５Ｂ第１載置台（ウエハ出し入れステージ）
１９第２基板搬送機構（一括搬送装置）
２０バッチ形成部
６０第１基板搬送機構（枚葉搬送装置）
７０位置調整部（ノッチアライナ）

Claims

複数の基板に対してバッチ処理を行う処理部を備える基板処理装置であって、
当該基板処理装置の外部から受け入れた、複数の基板を収納した基板収納容器を載置する少なくとも１つの載置台と、
基板の回転方向位置を調整する枚葉式の位置調整部と、
前記基板収納容器に収納された複数の基板のうちの１枚の基板を取り出して前記位置調整部に搬送する操作と、前記位置調整部で回転方向位置が調整された当該１枚の基板を前記基板収納容器に搬送する操作を行う第１基板搬送機構と、
前記第１基板搬送機構により搬送され前記基板収納容器に収納された回転方向位置が調整された前記複数の基板を、前記基板収納容器から一括して取り出す第２基板搬送機構と、
前記第２基板搬送機構により第１基板収納容器から取り出された複数の第１基板の間に前記第２基板搬送機構により第２基板収納容器から取り出された複数の第２基板を挿入することにより、前記第１基板および前記第２基板が交互に並んだ交互基板配列を形成する基板配列機構と、
少なくとも前記位置調整部、前記第１基板搬送機構、前記第２基板搬送機構および前記基板配列機構の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記少なくとも１つの載置台は、前記第１基板搬送機構が前記基板収納容器から前記基板を取り出すときに前記基板収納容器が載置される第１載置台を含み、
前記第１載置台は前記位置調整部と上下方向に並んでおり、
前記制御部は、
前記処理部における前記バッチ処理が、前記第１基板のパターン形成面と前記第２基板のパターン形成面が対面するように前記交互基板配列を形成する基板に対して行われるか、あるいは、前記第１基板のパターン非形成面と前記第２基板のパターン非形成面が対面するように前記交互基板配列を形成する基板に対して行われる場合に、
第１基板収納容器に収納された複数の第１基板に対しては、全ての第１基板の回転方向位置が第１回転方向位置を向くように、前記位置調整部による第１基板の回転方向位置の調整を行わせ、
第２基板収納容器に収納された複数の第２基板に対しては、全ての第２基板の回転方向位置が前記第１回転方向位置と異なる第２回転方向位置を向くように、前記位置調整部による第２基板の回転方向位置の調整を行わせる、
基板処理装置。
前記第１回転方向位置と前記第２回転方向位置とが９０度ずれている、請求項１記載の基板処理装置。
前記基板の回転方向位置とは、前記基板の周縁部に形成されたノッチの向きである、請求項１または２記載の基板処理装置。
前記少なくとも１つの載置台は、前記第２基板搬送機構が前記基板収納容器から前記基板を取り出すときに前記基板収納容器が載置される第２載置台を含み、
前記第１載置台と前記第２載置台との間で前記基板収納容器を搬送する容器搬送機構をさらに備えた、請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記第１載置台は前記第２載置台と上下方向に並んでいる、請求項４記載の基板処理装置。
回転方向位置が調整された前記複数の基板が収納された基板収納容器を一時的に保管する保管部をさらに備え、
前記保管部に１つの基板収納容器が保管されてその次の基板収納容器に関して前記複数の基板の回転方向位置が調整された後に、前記容器搬送機構が前記基板収納容器を前記保管部から前記第２載置台へと搬送し、前記第２基板搬送機構は、搬送された前記基板収納容器から前記複数の基板を一括して取り出し、
連続して、前記容器搬送機構が前記次の基板収納容器を前記第１載置台から前記第２載置台へと搬送し、前記第２基板搬送機構は、搬送された前記基板収納容器から前記複数の基板を一括して取り出す、請求項４または５に記載の基板処理装置。
回転方向位置が調整された前記複数の基板が収納された基板収納容器を一時的に保管する保管部をさらに備え、
前記保管部に２つの基板収納容器が保管された後に、前記容器搬送機構が前記２つの基板収納容器を前記保管部から前記第２載置台へと連続して搬送し、前記第２基板搬送機構は、前記基板収納容器から前記複数の基板を一括して取り出す動作を、搬送された前記２つの基板収納容器に対して連続して行う、請求項４または５に記載の基板処理装置。