CN101799624B - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在高生产率的***中削减无用的时间、具有交接基板的功能且迅速将高温基板降温调节至规定温度的基板处理装置。其包括加热处理晶圆(W)的加热处理部、自加热处理部接收由加热处理部加热处理后的晶圆并将其载置于交接部的第1输送臂(A1)、具有自该交接部接收载置于交接部的晶圆并将其输送的板状镊子状构件(34)的第2输送臂(C)，交接部包括：具有载置晶圆的冷却面(11b)的冷却板(11)；设置在冷却板的内部且流通将该冷却板冷却至比加热处理温度低的温度调节水的温度调节流路(16)；设置于冷却板的冷却面并且是比第2输送臂的基板保持部的平面形状稍大的相似形状、而且能够使保持平面相对于冷却面突出、没入的凹部(11a)。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及一种例如半导体晶圆、液晶显示器用的玻璃基板(FPD基板)这样的基板的处理装置。
背景技术
作为半导体器件、FPD基板的制造工艺之一的在基板上形成抗蚀剂图案的工序，利用通过在基板例如半导体晶圆(以下称作晶圆)上形成抗蚀剂膜、使用光掩模将该抗蚀剂膜曝光之后进行显影处理而获得期望图案的一连串工序来进行，这些一连串工序以往利用涂敷、显影装置来进行。
例如，利用该显影装置完成显影处理后的晶圆进行后烘烤(post baking)的加热处理，通过显影形成抗蚀剂图案之后，通过使残留在抗蚀剂膜中或者表面上的显影液、冲洗液蒸发而将其除去。这是用于使抗蚀剂固化并强化其与晶圆的紧贴性的热处理。例如以130℃～200℃的温度进行。
该后烘烤处理结束，晶圆会返回到盒站的盒(FOUP)中，将高温处理后的晶圆自加热处理装置取出而在温度较高的状态下容纳于盒(FOUP)中。于是，存在盒(FOUP)蓄热的问题、因晶圆的温度下降不均匀而导致晶圆翘曲的情况。
为了解决上述问题，以往，在盒站与处理站之间设置也用于晶圆交接的冷却载置台(TCP)，该冷却载置台构成为能利用汽缸等的驱动使用于保持基板的能突出、没入的多个支承销上下运动。该冷却载置台在其内部通入有冷却水，是能够将载置的基板冷却至规定的温度的构造(例如参照专利文献1)。
采用专利文献1所述的技术，通过在使后烘烤处理后的高温的晶圆从处理站返回到载体站时使其通过该交接冷却载置台，能够将晶圆降低温度后容纳于盒中。
另外，在专利文献1所述的内容中存在这样的情况，即，在对晶圆进行抗蚀液的涂敷处理之后，利用曝光机对电路图案进行曝光处理，然后在接口部接收晶圆，在交接到处理站后进行加热处理的晶圆流动时，将设置于沿纵向排列的处理装置群G4上的冷却装置用作交接台。在这种情况下，能够在将通过的晶圆温度调整为无偏差的状态之后，供接下来的处理部进行处理。
专利文献1：日本特开平11-54428号公报(第0027段，图1、图3～图7)；
但是，最近的高生产率的涂敷、显影装置寻求应对处理单元的处理高效率化、并且输送装置的处理速度也变快的、应对高生产率的曝光机，例如每1小时的处理能力为180张～250张等能够进行高速处理的***。因此，努力地极力减少无用的时间。
其中，在专利文献1所述的交接冷却处理装置的构造中，采取由输送装置的臂将晶圆交接到冷却载置台上时，在暂时使3个支承销保持晶圆之后使其下降而将晶圆冷却的方法。另外，接收晶圆侧的输送装置的臂也构成为，在利用支承销使冷却后的晶圆上升待机的时机接收晶圆。
因此，为了提高生产率，为了以专利文献1所述的构造进行应对，需要增加搭载的数量，需要确保搭载空间、重新研究冷却水供给、重新研究输送装置的移动轴等进行多种研究和应对。
发明内容
本发明即是在这样的状况下做成的，其目的在于提供一种在高生产率的***中削减无用的时间、具有交接基板的功能且迅速地将高温的基板降温调节至规定温度的基板处理装置。
为了解决上述问题，本发明的基板处理装置包括：用于对基板进行加热处理的加热处理部、自加热处理部接收由上述加热处理部加热处理后的基板并将其载置于交接部的第1基板输送部件、具有自上述交接部接收被载置于该交接部的基板并将其输送的板状的基板保持部的第2基板输送部件，其特征在于，上述交接部包括：载置台，其具有载置基板的冷却面；温度调节流路，其设置在上述载置台的内部，流通有用于将该载置台冷却至比上述加热处理温度低的温度的温度调节水；凹部，其设置于上述载置台的冷却面上，并且是比上述第2基板输送部件的基板保持部的平面形状稍大一些的相似形状，而且能够使上述基板保持部的保持平面相对于上述冷却面突出、没入(技术方案1)。
通过这样地构成，在基板输送部件与基板交接部之间的基板的交接控制中，即使不进行以往所使用的将基板交接到基板支承销的动作，也能够将基板直接载置于载置台的冷却面上，因此，能够缩短加热处理后的基板的冷却时间。
在本发明中还优选为，通过使被上述第1基板输送部件保持的基板在上述载置台的上方移动下降，而使上述载置台的冷却面能够接收基板(技术方案2)。
通过这样地构成，不利用以往方式的支承销交接晶圆而能够直接交接。
在本发明中还优选为，上述第2基板输送部件进行移动，使得上述基板保持部进入到载置于上述载置台上的基板背面与上述凹部之间，通过使上述基板保持部上升而接收上述基板(技术方案3)。
通过这样地构成，在上述载置台的具有凹部的冷却面上载置基板。上述第2基板输送部件的基板保持部进入至第2基板输送部件的基板保持部不与凹部的冷却面相接触地可接收基板的位置，使该第2基板输送部件的基板保持部自该状态上升而接收基板，因此，能够迅速地接收基板。
在本发明中还优选为，上述第1基板输送部件具有多个基板支承部，该多个基板支承部用于支承基板的周缘并保持该基板，上述载置台在该载置台的周缘部具有供上述基板支承部能够沿上下方向通过的缺口部(技术方案4)。
通过这样地构成，在第1基板输送部件接收工艺处理后的基板之后将基板载置于载置台上时也可以不使用基板支承销，能够谋求缩短交接时间。
在本发明中还优选为，上述载置台做成具有在载置有基板时用于吸引基板的吸引孔的构造(技术方案5)。
通过这样地构成，通过吸引基板而使其与冷却面紧贴，能够在短时间内完成冷却处理自身。
在本发明中还优选为，上述载置台在内部设有供气体流通的气体流路，并且，在上述凹部的壁面上包括与上述气体流路连通、排出用于将载置的基板冷却的气体的多个气体排出孔，上述气体流路沿着上述凹部的壁面设置(技术方案6)。
通过这样地构成，在将基板载置于载置台上时，为了不延长基板的温度调节时间而通过凹部的开口流入利用温度调节水的流路温度调节后的气体，从而使基板成为与进行温度调节的温度相同的温度，因此，能够向基板所不接触的凹部积极地喷出冷空气而将其冷却。
在本发明中还优选为，上述温度调节流路与上述气体流路相邻地设置，在上述气体流路中流通的气体利用在上述温度调节流路中流通的温度调节水来调节温度(技术方案7)。
通过这样地构成，温度调节流体的温度能被高效率地传导至气体侧。
在本发明中还优选为，在自上述气体排出孔排出气体时，在吸引着上述基板的状态下排出气体(技术方案8)。
通过这样地构成，在吸附基板时，能够提升冷却的气体的流量，因此，能够缩短冷却时间和抑制冷却不均。
此外，在本发明中，上述加热处理装置能够应用于显影处理后的加热处理或者膜形成涂敷处理后的加热处理(技术方案9)。
通过这样地构成，为了在显影处理后的加热处理过程中使基板表面的水分散发、使形成图案进一步固化而大多温度较高，通过在短时间内急速地降低使基板返回到基板容纳部的温度，能够提高整体的生产率。
在本发明中，虽然是两个不同形状的基板输送部件的基板保持部件，但也不需要在交接到交接部时利用以往在从输送部件交接到冷却板的过程中使用的基板支承销进行冷却处理前的临时的基板载置动作，因此，能谋求提高生产率。另外，冷却面能够利用吸引部件吸引基板而缩短冷却时间。由此，能够提高装置***的生产率。
附图说明
图1是表示本发明的基板处理装置的主要部分的概略立体图。
图2(a)是表示本发明的基板处理装置的主要部分的俯视图。
图2(b)是沿着图2(a)的I-I线的剖视图。
图2(c)是沿着图2(a)的II-II线的剖视图。
图3是设置于基板处理装置上的冷却板的构造图。
图4是表示载体站的基板输送装置的立体图。
图5是交接臂的镊子状构件的构造图。
图6是表示应用本发明的冷却板的实施方式的图。
图7是表示应用了上述涂敷单元的涂敷显影装置的实施方式的俯视图。
图8是上述涂敷、显影装置的立体图。
图9是上述涂敷、显影装置的纵剖视图。
具体实施方式
下面，根据附图说明本发明的实施方式。在此，对将本发明的基板处理装置应用于半导体晶圆的涂敷显影装置的情况进行说明。
涂敷显影装置设有载体组件S1，作为第2基板输送部件的交接臂C自载置在载体组件S1的载置台80a上的密闭型的基板容纳容器、即载体80中取出晶圆W而将其交接到处理组件S2，交接臂C自处理组件S2接收处理完毕的晶圆W而使其返回到载体70中。
如图8所示，在该例子中，上述处理组件S2自下侧起依次层叠用于进行显影处理的第1组件(DEV层)B1、用于对形成于抗蚀剂膜下层侧的防止反射膜进行形成处理的第2组件(BCT层)B2、用于涂敷抗蚀剂膜的第3组件(COT层)B3、用于在抗蚀剂膜的上层侧形成防止反射膜的第4组件(TCT层)B4。
第2组件(BCT层)B2和第4组件(TCT层)B4分别由通过旋转涂敷来涂敷用于形成防止反射膜的药液的本方式的涂敷单元1、用于进行在该涂敷单元1进行的处理的前处理及后处理的加热冷却***的处理单元组和设置在上述涂敷单元1与处理单元组之间且在它们之间交接晶圆W的输送臂A2、A4构成。第3组件(COT层)B3除了上述药液为抗蚀液之外其余是与第2组件(BCT层)B2和第4组件(TCT层)B4相同的构造。
另一方面，第1组件(DEV层)B1如图9所示地在一个DEV层B1内层叠两层显影单元。而且，在DEV层B1内，在这两层显影单元中设有用于输送晶圆W的作为第1输送部件的输送臂A1。即，两层显影单元共用输送臂A1。
在处理组件S2中，如图7及图9所示地还设有货架单元U5，来自载体组件S1的晶圆W被交接臂C交接到上述货架单元U5的一个交接单元TRS1(过渡载物台)，被设置在上述货架单元U5附近的升降自由的交接臂D1依次输送到第2组件(BCT层)B2所对应的冷却处理单元CPL2(冷却板)。第2组件(BCT层)B2内的输送臂A2自该冷却处理单元CPL2接收晶圆W而将其输送到各单元(防止反射膜单元及加热冷却***的处理单元组)，经由这些单元在晶圆W上形成防止反射膜。
之后，晶圆W经由货架单元U5的交接待机单元BF2、交接臂D1、货架单元U5的冷却处理单元CPL3(冷却板)及输送臂A3而被搬入到第3组件(COT层)B3，形成抗蚀剂膜。并且，晶圆W经过输送臂A3→货架单元U5的交接冷却待机单元BF3→交接臂D1而被交接到货架单元U5中的交接冷却单元CPL11(冷却板)。接着，为了将晶圆W交接到与曝光机之间进行基板交接的接口臂B上，利用梭式臂E交接交接冷却单元CPL11的晶圆W，该梭式臂E是用于将晶圆W直接输送到货架单元U5和货架单元U6的交接冷却单元CPL2(冷却板)的专用输送部件。
另外，形成有抗蚀剂膜的晶圆W也有可能在第4组件(TCT层)B4中还形成防止反射膜。在这种情况下，晶圆W经由冷却处理单元CPL5(冷却板)而被交接到输送臂A4，在形成防止反射膜之后被输送臂A4交接到交接单元TRS4，然后被交接到交接冷却单元CPL11。带有交接待机单元BF的交接单元兼作能够载置多张晶圆W的缓冲单元。
接着，被直接输送到货架单元U6的交接冷却单元CPL12中的晶圆W进入到接口组件S3而被交接到曝光处理装置。晶圆W被与第1输送装置相同构造的输送装置、即接口臂B输送到曝光装置S4，在此进行规定的曝光处理之后，被载置于货架单元U6的交接单元TRS6(过渡载物台)而返回到处理组件S2。返回的晶圆W在第1组件(DEV层)B1中例如以110℃进行显影前的加热处理(曝光后烘烤，PostExposureBaking)的处理之后进行显影处理，例如以160℃进行显影后的加热处理(后烘烤)之后，被输送臂A1交接到能够与设置于货架单元U5上的不同种类的输送部件进行交接的构造的冷却处理装置、即TCP1(过渡激冷板)，而将晶圆W容纳于载体上。在进行降温至不会产生问题的温度、例如30度以下的冷却处理之后，交接臂C接收晶圆W。之后，晶圆W利用交接臂C返回到载体80。另外，在图7中，附图标记U1～U4分别是层叠了加热部和冷却部的加热处理装置的单元组。
接着，参照图1～图3说明将本发明的基板处理装置应用于涂敷显影装置的实施方式。首先，说明实施方式的基板冷却处理装置的概略构造。图1是基板处理装置的概略立体图，图2(a)是设置于货架单元U5上的基板处理装置的概略俯视图，图2(b)、图2(c)是沿着I-I的剖视图、沿着II-II的剖视图。图3是对基板处理装置的载置晶圆W并对其进行冷却处理的冷却板11进行详细说明的构造图。
如图2(a)所示，作为本实施方式的基板处理装置的TCP1以固定于底板10上的状态分层次地设于货架单元U5上，该底板10用于水平载置作为载置台的冷却板11。该冷却板11例如由厚度为15mm的不锈钢、铝等导热材料制作。在该冷却板11上，在用于载置晶圆W的冷却面11b上具有在作为剖视图的图2(b)、图2(c)中看到的深度为例如7mm的凹部11a，在该冷却板11的内部还设有供温度调节液流通的温度调节流路16、气体流路15，设有在载置有晶圆W时用于将其吸引于冷却板11上的吸引流路17。
在冷却板11的载置侧表面(冷却面11b)上设有多个间隙隔离件18、与吸引流路17相连接的多个吸引孔19和与气体流路15相连接的多个气体排出孔20，该多个间隙隔离件18用于使冷却板11与晶圆W之间保持微小的间隙、例如100μm。在冷却板周缘的例如4处还设有缺口部13。利用该缺口部13，在作为输送臂A1的交接部件的基板保持部13a的基板支承部13b使基板保持部13a沿上下方向移动时，不会与冷却板11相干涉而能够贯通。
上述载置台在内部设有供气体流通的气体流路15，并且，在上述凹部11a的壁面上具有与上述气体流路15相连通、排出用于将载置的基板冷却的气体的多个气体排出孔20；上述气体流路15沿着上述凹部11a的壁面设置。
在冷却板11与底板10之间***有用于将冷却板11维持得高一层的、由例如40mm左右的绝热材料形成的板支架14。该板支架14只要是下述高度即可：为了使输送臂A1将晶圆W交接到冷却板11上而使输送臂A1从冷却板11的表面下降到背面侧，在完成晶圆W的交接之后，能够使基板保持部13a不与冷却板11的背面和底板10接触地将基板保持部13a拉回到原始位置。在板支架14上还分别设有使设置于冷却板11上的各种流路(气体流路15、温度调节流路16、吸引流路17)与配管相连接的连接口、即温度调节流体的导入排出配管口12、气体导入配管口12a和吸引配管口12b。该各个配管口12、12a、12b与未图示的温度调节流体循环线和工厂用侧供给***管线相连接。
接着，根据图4、图5中交接臂C的说明及图6，对利用本发明的基板处理装置中的不同的基板输送装置交接晶圆W进行说明。在图4中，在设于载体组件S1中的作为基板输送装置的输送基台29上具有X轴基座32，该X轴基座32上设有沿X方向进退自由的作为基板保持部的大致Y字状的镊子状构件34，该输送基台29构成为能利用旋转轴部33沿水平方向自由旋转，并且，该输送基台29与Z轴基座30相连接而能够沿上下方向升降，能利用沿横向移动的Y轴基座31沿横向自由移动，上述镊子状除了大致Y字状之外，还包括2根板状叉形。本发明的接收晶圆W是使镊子状构件34相对于冷却板11进退来进行的。图5(a)表示在镊子状构件34上保持有晶圆W的状态，晶圆W被载置保持在设于镊子状构件34基端部的平面圆弧状的基板载置部35与设置在镊子状构件34前端部的基板载置片35a之间。另外，图5(b)是沿着图5(a)的III-III线的剖视图。
接着，参照图6表示晶圆W经由冷却板11而被交接到不同的输送装置的状态，并详细说明冷却处理的状态。首先，如图6(a)所示，将显影处理结束并被后烘烤处理后的晶圆W交接到输送臂A1，基板保持部13a将晶圆W输送到货架单元U5的TCP1上方。接着，如图6(b)所示，在基板支承部13b通过冷却板11的缺口部13的位置使基板保持部13a下降。此时，在冷却板11侧，在载置晶圆W的大致同时自吸引孔19吸引晶圆W而使其与载置面之间紧贴。
通过这样地吸引而使晶圆W与冷却板11的表面紧贴从而进一步提高晶圆W的冷却效果，即使是产生了翘曲的晶圆W也存在冷却效果。另外，为了在载置晶圆W之后提高冷却效果，自气体排出孔20朝向晶圆背面且朝向凹部面的较宽方向地喷出温度调节气体。该温度调节气体是通过温度调节流路16与气体流路15在冷却板11中相接近(相邻)地设置，温度调节流体的温度被高效率地传导到气体侧而形成的。因此，能够省略调节气体温度的设备。另外，吸引动作也具有抑制晶圆W浮起的效果。但是，通过吸引使晶圆紧贴和通过排出气体来调节温度并不一定是必须的条件，只要能利用设置于冷却板11上的温度调节流体来进行冷却即可。
接着，对完成冷却处理并利用交接臂C接收晶圆W的动作进行说明。图6(c)是交接臂C的镊子状构件34为了接收晶圆而向冷却板11移动的图，图6(d)是镊子状构件34进入到载置有晶圆W的冷却板11的凹部11a中的图。凹部11a形成为比大致Y字形的镊子状构件34的平面形状扩大一些的相似形状，凹部11a具有不与进入到其与已载置的晶圆背面之间的镊子状构件34接触的高度和宽度。
之后，如图6(e)所示，镊子状构件34进行在能够接收冷却板11上的晶圆的规定位置上升而保持晶圆并后退之后将其容纳于载体70的动作。能够交接在以上完成冷却处理后的晶圆。
由此，不使用复杂的机构就能够使冷却板11自身进行晶圆W的接收和交出，因此能够提高生产率。另外，能够减少故障、调整部位。另外，冷却板11的凹部11a并不限定于图示的形状，是板状即可，只要能够交接晶圆W并能够减小凹部11a的占有面积，就能够不损害冷却板11的冷却效果地进行应对。另外，即使交接臂C的形状为2根板状叉形，也能够达到冷却效果。
本发明的应用并不限定于上述记载内容，例如在接口组件S3与处理组件S2之间交接晶圆W时，也可以调换设置为搭载于货架单元U6上的交接单元TRS6来进行交接。在这种情况下，由于直到PED(曝光后烘烤)之前都能够在降低晶圆面内温度而使其稳定化时使用，因此，设置与上述同样构造的基板冷却处理装置，以相反的程序将晶圆W交接到输送臂A1。现实中，利用接口臂B载置晶圆，输送臂A1进行接收晶圆W的动作。
并且，对于搭载于货架单元U5上的输送臂D1，也构成为通过将输送臂D1的基板保持部做成与输送臂A1同样的形状而在冷却板11的缺口部13上下贯通，从而也能够在例如在涂敷抗蚀剂的COT层B3中进行抗蚀剂涂敷后的加热处理(预烘烤)之后将晶圆容纳于载体70的情况使用本发明的基板保持部。并且，也可以与交接单元TRS1调换设置。如上所述地设置在需要提高生产率的部位。另外，图7所示的输送臂D1的基板保持部的形状也可以是板状，也可以在不损害冷却板11的冷却功能的程度的尺寸形状下设置凹部11a。在这种情况下，能够利用除货架单元U5之外的其他处理单元中的以往式的基板支承销交接晶圆W。

Claims (8)

1.一种基板处理装置，该基板处理装置包括：对基板进行加热处理的加热处理部、自加热处理部接收由上述加热处理部加热处理后的基板而将其载置于交接部的第1基板输送部件、具有自上述交接部接收载置于该交接部的基板并将其输送的板状的第2基板保持部的第2基板输送部件，其特征在于，
上述交接部包括：
载置台，其具有用于载置基板的冷却面；
温度调节流路，其设置在上述载置台的内部，流通有用于将该载置台冷却至比上述加热处理温度的温度低的温度的温度调节水；
凹部，其设置于上述载置台的冷却面上，并且为比上述第2基板输送部件的第2基板保持部的平面形状稍大一些的相似形状，而且能够使上述第2基板保持部的保持平面相对于上述冷却面突出、没入，
上述第1基板输送部件具有第1基板保持部和基板支承部，上述载置台在该载置台的周缘部具有供上述基板支承部能够沿上下方向通过的缺口部，在上述基板支承部通过上述载置台的上述缺口部的位置时上述第1基板保持部下降，
上述第2基板输送部件进行移动，使得上述第2基板保持部进入到载置于上述载置台上的基板背面与上述凹部之间，通过使上述第2基板保持部上升而接收上述基板。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
通过使被上述第1基板输送部件保持的基板在上述载置台的上方移动下降，而使上述载置台的冷却面能够接收基板。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述第1基板输送部件具有多个基板支承部，该多个基板支承部用于支承基板的周缘并保持该基板。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述载置台具有在载置有基板时用于吸引基板的吸引孔。
5.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述载置台在内部设有供气体流通的气体流路，并且，在上述凹部的壁面上具有与上述气体流路相连通、排出用于将载置的基板冷却的气体的多个气体排出孔；
上述气体流路沿着上述凹部的壁面设置。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
上述温度调节流路与上述气体流路相邻地设置，在上述气体流路中流通的气体利用在上述温度调节流路中流通的温度调节水来调节温度。
7.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
自上述气体排出孔排出气体时，在吸引上述基板的状态下排出气体。
8.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述加热处理部是显影处理后的加热处理或者膜形成涂敷处理后的加热处理。
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