JP2006013107A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板を非接触で、しかも所望の基板処理位置に位置決めすることができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 搬送ロボットにより未処理基板Wが基板受渡し位置P1に搬送されてくると、基板浮上ヘッド71によって未処理基板Wはその下面に向けて吐出される不活性ガスにより浮上させられる。続いて、未処理基板Wを浮上させている基板浮上ヘッド71がアクチュエータ74の作動により降下される。そして、未処理基板Wが基板処理位置P3に達すると基板Wの下面周縁部は支持ピン3と係合して、さらに基板浮上ヘッド71が降下されることで支持ピン3に未処理基板Wが受け渡されて支持ピン3に載置される。こうして、基板Wが基板処理位置P3に位置決めされ、基板Wの下面周縁部とスピンベース5の対向面5bとが近接状態で対向配置される。
【選択図】 図1
【解決手段】 搬送ロボットにより未処理基板Wが基板受渡し位置P1に搬送されてくると、基板浮上ヘッド71によって未処理基板Wはその下面に向けて吐出される不活性ガスにより浮上させられる。続いて、未処理基板Wを浮上させている基板浮上ヘッド71がアクチュエータ74の作動により降下される。そして、未処理基板Wが基板処理位置P3に達すると基板Wの下面周縁部は支持ピン3と係合して、さらに基板浮上ヘッド71が降下されることで支持ピン3に未処理基板Wが受け渡されて支持ピン3に載置される。こうして、基板Wが基板処理位置P3に位置決めされ、基板Wの下面周縁部とスピンベース5の対向面5bとが近接状態で対向配置される。
【選択図】 図1
Description
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に関するものである。
従来より、この種の基板処理装置として、半導体ウエハ等の基板が載置される支持台(ベース部材)から少し浮かせた状態で基板を水平保持し、支持台を回転させながらフォトレジスト液、洗浄液等の処理液を基板の上面に供給して、あるいは洗浄ブラシ等の洗浄機構により基板上面を処理する基板処理装置が知られている(特許文献1参照)。この特許文献1に記載の基板処理装置においては、支持台上に複数の基板支持ピンを立設して、これらの基板支持ピンを基板の端縁部に当接させて基板を位置決め保持している。そして、基板を回転させた状態で処理液を供給することで、あるいは洗浄機構を基板に当接させることで基板上面の処理を実行している。このように従来装置では、基板が支持台の表面から少し浮いた状態で保持されるので、基板が支持台に当接して載置された場合に生じる基板下面の損傷や汚染を避けることができる。
ところで、特許文献1に記載の装置では、基板支持ピンにより基板を支持台の表面から浮かした状態で保持し、この基板処理位置で基板に対して所定の表面処理(基板処理)を施している。つまり、支持台から上方に離れた基板処理位置に基板を位置決めし、表面処理を施している。そして、搬送アーム等の基板搬送機構が基板支持ピンに対して基板を載置したり、逆に基板支持ピンに支持されている基板を受け取っている。より具体的に説明すると、基板処理位置の基板と回転台との間に形成される空間に搬送アームを挿入して基板の搬入/搬出を行う。このため、搬送アームを侵入させるために、基板と支持台との間の空間を搬送アームの上下方向の高さよりも大きなものにする必要がある。このため、基板処理位置が搬送アームの上下方向の高さにより制約され、基板と支持台とを十分に近接させることができなかった。その結果、次のような問題が生じてしまう。すなわち、基板と支持台との間隔が比較的広くなると、基板処理中に飛散したミスト状の処理液やパーティクルが基板の下面に回り込んで付着し、基板下面が汚染されるという問題が生じる。
ここで、基板下面への汚染を防止するために、支持台にリフトピン等の昇降部材を設けてリフトピンを上昇駆動させて基板を受け取るとともに、リフトピンを下降駆動させて基板と支持台との間隔を狭くすることも考えられる。しかしながら、この場合、基板下面にリフトピンを接触させる必要があるためにリフトピン自体により基板下面を損傷させたり汚染させてしまう。また、リフトピンを昇降駆動させるために構造が複雑化するとともに、さらにパーティクルを発生させてしまうこととなる。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、基板を非接触で、しかも所望の基板処理位置に位置決めすることができる基板処理装置を提供することを目的とする。
この発明にかかる基板処理装置は、ベース部材から上方に所定距離だけ離れた基板処理位置で略水平状態に位置決めされた基板に所定の処理を施す基板処理装置であって、上記目的を達成するため、基板下面に対向する支持面に設けられた吐出口から基板下面に向けて気体を吐出することで基板を略水平状態で浮上させる基板浮上ヘッドと、ベース部材に対して基板浮上ヘッドを上下方向に相対的に昇降駆動させることで基板浮上ヘッドにより浮上される基板を基板処理位置の上方に設けられた基板受渡し位置と、基板処理位置とに移動して位置決めさせる昇降駆動手段とを備えている。
このように構成された発明では、基板は基板浮上ヘッドから基板下面に向けて吐出される気体によって基板浮上ヘッドの支持面から略水平状態で浮上する。このため、基板は基板浮上ヘッドに非接触で支持される。そして、非接触で支持された状態で基板は、基板浮上ヘッドがベース部材に対して上下方向に相対的に昇降駆動されることで基板処理位置の上方に設けられた基板受渡し位置と、基板処理位置とに移動して位置決めされる。このように、基板は基板処理位置の上方の基板受渡し位置で受け渡しされるので、基板処理位置が基板の受け渡し時の事情、例えば、基板搬送機構(搬送アーム等)の上下方向の高さによって制約されることがなく、基板を所望の基板処理位置に位置決めすることができる。したがって、ベース部材と基板とを十分に近接させた位置を基板処理位置とすることができる。このように、基板を非接触で、しかもベース部材に近接する基板処理位置に位置決めすることができるので、基板下面が損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
ここで、ベース部材は、その上面中央部に基板浮上ヘッドの平面サイズよりも大きな平面サイズを有する窪部を有しており、基板浮上ヘッドを降下させた際に基板浮上ヘッドの少なくとも下方部が窪部に進入するように構成すると、基板を基板処理位置に位置決めさせるときに基板浮上ヘッドの少なくとも下方部はベース部材の窪部の内部空間に入り込ませることができる。このため、基板下面とベース部材とをより近接させることが可能となる。さらに、上下方向において窪部は基板浮上ヘッドの高さよりも深く、基板浮上ヘッドを降下させた際に基板浮上ヘッドの全部が窪部に退避するように構成すると、基板浮上ヘッドが基板下面とベース部材の対向面との間隔を狭める上で障害となることがなく、基板下面とベース部材の対向面とを十分に近接配置させた位置を基板処理位置として基板を位置決めすることができる。
また、基板の水平方向の移動を規制する規制手段をさらに設けて、昇降駆動手段は基板浮上ヘッドにより浮上される基板が水平方向に移動するのを規制手段によって規制しながらベース部材に対して基板浮上ヘッドを相対的に昇降駆動させることで基板を基板受渡し位置と、基板処理位置とに移動して位置決めさせることが望ましい。このように規制手段によって基板の水平方向の移動を規制することで、基板は基板浮上ヘッドから水平方向に飛び出すことなく、基板受渡し位置と基板処理位置とにスムーズに案内されて位置決めされる。
ここで、基板浮上ヘッドは、基板下面に向けて気体を上向きかつ基板の端縁側に向けて吐出口から吐出させることでベルヌーイ効果により基板を支持面に近接状態で吸着させながら浮上させるようにしてもよい。このように基板浮上ヘッドから基板下面に向けて気体を上向きかつ基板の端縁側に吐出させると、ベルヌーイ効果により基板を支持面へと吸着しようとする力が作用する。これにより、基板は基板浮上ヘッドの支持面に近接状態で浮上させられる。したがって、基板を基板浮上ヘッドに非接触で吸着させた状態で安定して基板受渡し位置と基板処理位置とに位置決めさせることができる。例えば、基板を規制手段によって水平方向に移動するのを規制しながら位置決めする際に、基板の外周端面と規制手段との間に引っ掛かりが生じる場合であっても、基板には基板浮上ヘッドに向けて吸着しようとする力が作用していることから基板は略水平状態で基板浮上ヘッドと一体的に安定して相対移動される。
この発明によれば、基板は基板浮上ヘッドに非接触で支持された状態で基板浮上ヘッドがベース部材に対して上下方向に相対移動されることで基板処理位置の上方に設けられた基板受渡し位置と基板処理位置とに移動して位置決めされる。このように、基板は基板処理位置の上方の基板受渡し位置で受渡しされるので基板処理位置が基板受渡し時の事情に制約されることなく、基板を所望の基板処理位置に位置決めすることができる。したがって、ベース部材と基板とを十分に近接させた位置を基板処理位置とすることができる。その結果、基板を非接触で、しかもベース部材に近接する基板処理位置に位置決めすることができるので、基板下面が損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
<基板処理装置>
図1は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図2は、図1の基板処理装置を上方から見た平面図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Wの表面に化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水またはDIW等のリンス液(以下、「処理液」という)を供給などすることで、基板Wの上面および基板Wの下面周縁部に対して薬液処理、リンス処理等を施す装置である。例えば、この基板処理装置は基板Wの上面に対して処理液を供給して、その上面の処理を行うことができ、また基板Wの上面に対して処理液を供給することにより、基板Wの上面から基板Wの周端面を伝ってその下面に処理液を回り込ませて基板Wの下面周縁部の処理(ベベル処理)を行うことができる。また、処理液を供給する場合に限らず、スクラブ洗浄ブラシで基板Wの表面をスクラブしたり、薬液を含む蒸気等を基板Wの表面に供給して気相処理させることも可能である。
図1は、この発明にかかる基板処理装置の一実施形態を示す図である。また、図2は、図1の基板処理装置を上方から見た平面図である。この基板処理装置は、半導体ウエハ等の基板Wの表面に化学薬品または有機溶剤等の薬液や純水またはDIW等のリンス液(以下、「処理液」という)を供給などすることで、基板Wの上面および基板Wの下面周縁部に対して薬液処理、リンス処理等を施す装置である。例えば、この基板処理装置は基板Wの上面に対して処理液を供給して、その上面の処理を行うことができ、また基板Wの上面に対して処理液を供給することにより、基板Wの上面から基板Wの周端面を伝ってその下面に処理液を回り込ませて基板Wの下面周縁部の処理(ベベル処理)を行うことができる。また、処理液を供給する場合に限らず、スクラブ洗浄ブラシで基板Wの表面をスクラブしたり、薬液を含む蒸気等を基板Wの表面に供給して気相処理させることも可能である。
この基板処理装置は、中空の回転軸1が、モータ2の回転軸に連結されており、このモータ2の駆動により鉛直軸J周りに回転可能となっている。この回転軸1の上端部には、基板Wよりも若干大きな平面サイズを有する、本発明の「ベース部材」に相当する円形のスピンベース5が一体的にネジなどの締結部品によって連結されている。したがって、モータ2の駆動によりスピンベース5が鉛直軸J周りに回転可能となっている。また、スピンベース5の周縁部付近には、複数個(この実施形態では8個)の支持ピン3がほぼ等角度間隔で配置されている(図2)。なお、基板Wを水平支持するためには、支持ピン3の個数は少なくとも3個以上であればよい。そして、各支持ピン3が基板Wの下面周縁部と当接可能となっており、これら8個の支持ピン3によって基板Wをその裏面(非デバイス形成面)を上方に向けた状態で、かつ略水平状態で支持される。これにより、基板Wはスピンベース5から上方に所定距離だけ離れた位置(基板処理位置P3)で略水平状態で上下方向に位置決めされる。なお、支持ピンの構成としては基板Wの下面周縁部に当接するものに限らず、基板Wをスピンベース5から少し浮いた状態で支持するものであれば、如何なる構成のものを採用してもよい。
また、支持ピン3により支持された基板Wが水平方向に移動するのを防止するために、4つの保持部材4a〜4dがスピンベース1の周縁に設けられている(図2)。これら4つの保持部材4a〜4dのうち保持部材4a、4bは基板Wと当接して保持する保持ピン41Aが固定された固定保持部材であるのに対し、保持部材4c、4dは保持ピン41Bが可動する可動保持部材である。この可動保持ピン41Bは装置全体を制御する制御ユニット80からの動作信号に応じて基板Wの外周端面に対して離当接可能となっている。制御ユニット80は可動保持ピン41Bを基板Wの外周端面から離間させた状態で支持ピン3に対する基板Wの搬入出を行う。そして、基板Wが支持ピン3に載置された後、可動保持ピン41Bを基板Wの外周端面と当接する基板保持位置まで位置決めする。これによって、可動保持ピン41Bは基板Wを固定保持ピン41Aとで挟み込んで水平方向に保持する。このように、この実施形態では、8つの支持ピン3で基板Wを略水平状態に支持するとともに、4つの保持ピン41A、41A、41B、41Bで基板Wの水平方向の移動を規制している。このような保持部材としては、例えば、特開2004−146708号公報に開示された基板保持機構が用いられる。なお、保持部材の個数、配置については任意であり、例えば、保持部材を3つとして、2つを固定保持部材に、残りの1つを可動保持部材とすることもできる。
図1に戻って説明を続ける。このように、この実施形態では、支持ピン3により基板Wを支持しているため、基板Wの下面(デバイス形成面)とスピンベース5とを近接させた状態で基板Wを支持することが可能である。すなわち、基板Wの下面とスピンベース5とを近接配置させた位置を基板処理位置とすることができる。しかしながら、基板Wの下面とスピンベース5とを近接配置させると、その隙間に基板搬送ロボット等の搬送アームなどを挿入することができなくなる。そのため、この実施形態では基板昇降機構7を設けて、以下の基板搬送を行うように構成することで、基板搬送ロボットによる搬送を可能としながら、基板Wの下面とスピンベース5とを近接配置させている。すなわち、基板昇降機構7は
・未処理基板Wの基板搬送ロボットからの受け取り、
・受け取った未処理基板Wの支持ピン3への載置、
・所定の基板処理を受けた処理済基板Wの支持ピン3からの受け取り、
・受け取った処理済基板Wの基板搬送ロボットへの引渡し
を行っている。
・未処理基板Wの基板搬送ロボットからの受け取り、
・受け取った未処理基板Wの支持ピン3への載置、
・所定の基板処理を受けた処理済基板Wの支持ピン3からの受け取り、
・受け取った処理済基板Wの基板搬送ロボットへの引渡し
を行っている。
この基板昇降機構7は、基板Wの下面に向けて窒素ガス等の不活性ガスを吐出することで基板Wを略水平状態で浮上させる基板浮上ヘッド71と、基板浮上ヘッド71の下方に取付けられてヘッドを支持する内部が中空の筒状のヘッド支持アーム72と、ヘッド支持アーム72の中空部に接続され、ヘッド支持アーム72を介して基板浮上ヘッド71に不活性ガスを供給可能なガス供給ユニット73と、基板浮上ヘッド71およびヘッド支持アーム72を一体的に上下方向に移動させるエアシリンダ等のアクチュエータ74とを備えている。このように、この実施形態ではアクチュエータ74が基板浮上ヘッド71を上下方向に昇降駆動させる、本発明の「昇降駆動手段」として機能している。
基板浮上ヘッド71は、底部中央部がヘッド支持アーム72の上端部と一体的に固着されて、ヘッド支持アーム72により水平姿勢で支持されている。ヘッド支持アーム72は回転軸1の中空部に鉛直軸Jの軸方向に同軸に貫通して配置されるとともに、上下方向に昇降自在に構成されている。ヘッド支持アーム72は、アクチュエータ74と連結されており、制御ユニット80がアクチュエータ74を駆動させることにより、基板浮上ヘッド71とヘッド支持アーム72とを一体的に上下方向に昇降可能となっている。
基板浮上ヘッド71は、基板Wの平面サイズより小さな円盤形状をしており、その上面71aが本発明の「支持面」として基板Wの下面と対向配置されている。この基板浮上ヘッド71の上面71aには複数のガス吐出口71b(本発明の「吐出口」に相当)が設けられており、各ガス吐出口71bから基板Wの下面に向けて略鉛直方向に上向きに不活性ガスを吐出可能となっている。これにより、基板Wの下面と上面71aとの間に形成される空間に不活性ガスを供給して基板Wを浮上させることが可能となっている。ここで、これらのガス吐出口71bは、例えば、図2に示すように鉛直軸Jを中心とする上面71a上の任意径の円周に沿って等間隔に配置されることにより、あるいは、さらに軸中心に配置されることにより、略水平状態で基板Wを上面71aから浮上させることが可能である。なお、基板Wの下面に向けて不活性ガスを吐出させて基板Wを略水平状態で浮上させる限り、ガス吐出口の個数、配置などについては任意である。また、ガス吐出口71bは複数の開口に限らず、単一の開口、例えば、鉛直軸Jを中心として同心円状に全周にわたってリング状に開口したのものであってもよい。但し、複数のガス吐出口とした方が、ガス吐出圧の均一性を得る点で有利である。
基板浮上ヘッド71の上面71aに設けられた複数のガス吐出口71bはそれぞれ、基板浮上ヘッド71の内部に形成されたガス流通空間71cに連通している。このような基板浮上ヘッド71は、例えば、内方に凹部を有する皿形状の受け部材と、上面71aが基板Wの下面と対向する支持面となっている円盤状の蓋部材とを備えることにより、受け部材に蓋部材を嵌め込むことにより、基板浮上ヘッド71の内部にガス流通空間71cが形成される。また、ヘッド支持アーム72の内部にはガス供給路72aが鉛直軸Jの軸線方向に沿って設けられており、その上方側がガス流通空間71cに連通している。さらに、ガス供給路72aの下方側は開閉弁75を介装した配管76を介してガス供給ユニット73に接続されている。
次にスピンベース5の構成について、図1、図2を参照しつつ詳述する。スピンベース5は、その上面中央部に内部に向けて窪んだ窪部5aを有している。この窪部5aは、その平面サイズD1が基板浮上ヘッド71の平面サイズD2よりも大きく、上下方向における深さH1が基板浮上ヘッド71の高さH2よりも深くなるように、スピンベース5に形成されている。したがって、基板浮上ヘッド71を降下させた際に基板浮上ヘッド71を窪部5aに退避させることが可能となっている。また、窪部5aの周囲を取り囲むドーナツ状の円環部位の上面は基板Wの下面と対向する基板対向面となっており、この対向面5bは基板Wを降下させた際に基板Wの下面と所定距離だけ離れた状態で平行に対向可能となっている。
また、回転軸1の内壁面とヘッド支持アーム72の外壁面との間の隙間は、円筒状の気体供給路11を形成している。この気体供給路11は、開閉弁13を介装した配管15を介してガス供給ユニット73に連続接続されていて、制御部80による開閉弁13の開閉制御によって気体供給路11を介して基板Wの下面とスピンベース5の上面との間に形成される空間に不活性ガスを供給することができる。
次にこのように構成された基板処理装置の基板Wの搬入出動作について図3を参照しつつ説明する。図3は図1の基板処理装置の基板搬入出動作を示すフローチャートである。まず、制御ユニット80がアクチュエータ74を上昇駆動させることで基板浮上ヘッド71とヘッド支持アーム72とを一体的に上昇させる(ステップS1)。そして、基板浮上ヘッド71の上面71aが、スピンベース5から上方に離れた基板受渡し位置P1の直下まで上昇して停止されると、制御ユニット80は開閉弁75を開にすることで基板浮上ヘッド71のガス吐出口71bから上向きに不活性ガスを吐出させる(ステップS2)。これにより、基板浮上ヘッド71は基板Wが基板受渡し位置P1に搬送されることで基板Wを受け取ることが可能となる。なお、制御ユニット80はガス吐出口71bから不活性ガスを吐出させた後に、不活性ガスを吐出させた状態で基板浮上ヘッド71を上昇させるようにしてもよいし、不活性ガスの吐出と同時に基板浮上ヘッド71を上昇させるようにしてもよい。
続いて、基板搬送ロボットの搬送アーム等により未処理基板Wが装置内に搬入され、基板受渡し位置P1に搬送されてくると(ステップS3)、未処理基板Wは基板Wの下面に位置する基板浮上ヘッド71から吐出される不活性ガスにより浮上させられる。そして、基板搬送ロボットの搬送アームが未処理基板Wから抜き取られるなどして退避されることで未処理基板Wが基板浮上ヘッド71へ受渡される(ステップS4)。これにより、未処理基板Wはその下面に向けて基板Wの下面と基板浮上ヘッド71の上面71aとの間に形成される空間に供給される不活性ガスにより非接触状態で基板浮上ヘッド71に支持されることとなる。なお、未処理基板Wはスピンベース5の周縁に設けられた保持部材4a〜4dの保持ピン41A、41Bによって水平方向の移動が規制されている。
次に、未処理基板Wは基板浮上ヘッド71により略水平状態に浮上された状態で、制御ユニット80がアクチュエータ74を下降駆動させることで降下される(ステップS5)。ここで、未処理基板Wは水平方向に移動するのを保持ピン41A、41Bによって規制されながら降下されるので、基板Wが基板浮上ヘッド71から水平方向に飛び出すようなことがなく、スムーズに基板処理位置P3に向けて案内される。そして、未処理基板Wが基板処理位置P3に達すると基板Wの下面周縁部は支持ピン3と係合して、さらに基板浮上ヘッド71が降下されることで支持ピン3に未処理基板Wが受け渡されて支持ピン3に載置される。こうして、基板Wが基板処理位置P3に位置決めされ、基板Wの下面周縁部とスピンベース5の対向面5bとが近接状態で対向配置される(ステップS6)。このように、この実施形態では保持ピン41A、41Bが本発明の「規制手段」として機能している。
また、基板浮上ヘッド71は、そのまま降下して基板浮上ヘッド71の全体がスピンベース5の窪部5aに退避される。その後、制御ユニット80は開閉弁75を閉にすることで基板浮上ヘッド71からの不活性ガスの吐出を停止させる。なお、制御ユニット80は不活性ガスの吐出を停止させることなく、後述する気体供給路11からの不活性ガスの供給と併せて、そのまま基板浮上ヘッド71からの不活性ガスの吐出を継続させるようにしてもよい。
支持ピン3に載置された未処理基板Wは、可動保持部材4c、4dの保持ピンが基板Wの外周端面と当接する基板保持位置に移動することで水平方向にしっかりと保持される(ステップS7)。その後、図外の処理液供給ノズルからスピンベース5とともに回転される基板Wの上面に処理液が供給され、基板Wの上面(非デバイス形成面)および/または基板Wの下面(デバイス形成面)周縁部(ベベル部)に対して所定の処理が実行される(ステップS8)。なお、処理中に制御ユニット80は開閉弁13を開にすることで気体供給路11から基板浮上ヘッド71の下面と窪部5aの底面との間に形成される空間を介して基板Wの下面とスピンベース5の上面との間に形成される空間全体に不活性ガスを供給することができる。そして、基板Wの下面とスピンベース5の上面との間に形成される空間に供給された不活性ガスは、基板Wの下面周縁部とスピンベース5の周縁部の対向面5bとの隙間に基板Wの径方向外側に向けて流れることで、基板Wの下面(デバイス形成面)を基板Wの周囲雰囲気から遮断するとともに、基板Wの下面に処理液が付着するなどして基板Wの下面が汚染されるのが防止される。
また、処理済基板Wの搬出については、未処理基板Wの搬入と逆の手順で実行される。基板Wに対する所定の処理が実行された後、可動保持部材4c、4dの保持ピンが処理済基板Wの外周端面と離間する方向に移動することで、基板Wの保持が解除される(ステップS9)。続いて、制御ユニット80はアクチュエータ74を上昇駆動させることで窪部5a内に退避されている基板浮上ヘッド71をガス吐出口71aから不活性ガスを吐出させた状態で上昇させる(ステップS10)。これにより、処理済基板Wは基板浮上ヘッド71から吐出される不活性ガスにより略水平状態に浮上させられる。そして、処理済基板Wが基板受渡し位置P1まで上昇するとアクチュエータ74の駆動を停止させて当該位置で基板Wを位置決めさせる(ステップS11)。これにより、基板浮上ヘッド71は処理済基板Wを基板搬送ロボットに引渡すことが可能となる。こうして、基板搬送ロボットの搬送アーム等により処理済基板Wが装置外に搬出される(ステップS12)。
以上のように、この実施形態によれば、基板Wは基板浮上ヘッド71に非接触で支持された状態で、基板浮上ヘッド71が昇降されることで基板処理位置P3の上方の基板受渡し位置P1と、基板処理位置P3とに移動して位置決めされる。このように、基板Wは基板処理位置P3の上方の基板受渡し位置P1で受け渡しされるので、基板処理位置P3が基板Wの受け渡し時の事情、例えば、基板搬送機構(搬送アーム等)の上下方向の高さによって制約されることがなく、基板Wを所望の基板処理位置に位置決めすることができる。したがって、スピンベース5(対向面5b)と基板Wとを十分に近接させた位置を基板処理位置とすることができる。このように、基板Wを非接触で、しかもスピンベース5に近接する基板処理位置P3に位置決めすることができるので、基板Wの下面(デバイス形成面)が損傷したり汚染される等の不具合を防止することができる。
また、この実施形態によれば、スピンベース5はその上面中央部に、平面サイズD1が基板浮上ヘッド71の平面サイズD2よりも大きく、上下方向における深さH1が基板浮上ヘッド71の高さH2よりも大きな窪部5aを有しているため、基板浮上ヘッド71を降下させる際に基板浮上ヘッド71の全体を窪部5aの内部空間に退避させることができる。これにより、基板浮上ヘッド71が基板Wの下面とスピンベース5(対向面5b)との間隔を狭める上で障害となることがなく、基板Wの下面とスピンベース5(対向面5b)とを十分に近接配置させた位置を基板処理位置とすることができる。
また、この実施形態によれば、基板浮上ヘッド71により浮上される基板Wは水平方向に移動するのを保持ピン41A、41Bによって規制されながら昇降移動されるので、基板Wは基板浮上ヘッド71から水平方向に飛び出すことなく、基板受渡し位置P1と基板処理位置P3とにスムーズに案内されて位置決めされる。
図4はこの発明にかかる基板処理装置の他の実施形態を示す図である。また、図5は図4の基板処理装置を上方から見た平面図である。この実施形態が先の実施形態と大きく相違する点は、基板浮上ヘッド710から基板Wの下面に向けて吐出される不活性ガスの吐出方向が異なる点、および支持ピン3を不要としている点であり、その他の構成は基本的に先の実施形態と同様である。したがって、同一構成については同一符号を付して説明を省略し、以下においては相違点を中心に本実施形態の特徴について説明する。
この実施形態では、基板浮上ヘッド710から基板Wの下面に向けて吐出される不活性ガスの吐出方向が略鉛直方向上向きではなく、不活性ガスを上向きかつ基板Wの端縁側に向けて吐出している。図5に示すように、基板浮上ヘッド710の上面710a(本発明の「支持面」に相当)の周縁部には複数のガス吐出口710bが形成されていて、上面710aにおいて径方向外側に長い楕円形状をしている。ガス吐出口710bは上面710aに対して所定の角度(好ましくは、20°〜40°)をなして基板Wの端縁側に向けて不活性ガスを吐出するように形成されている。これにより、基板浮上ヘッド710から基板Wの下面に向けて不活性ガスを吐出させることでベルヌーイ効果によって基板Wを上面710aに吸着させながら浮上させることができる。
そして、このような構成により、先の実施形態と同様にして基板Wを非接触で基板処理位置P3に、あるいは基板受渡し位置P1に位置決めすることができる。さらに、この実施形態では、基板Wをベルヌーイ効果により基板浮上ヘッド71に向けて吸着させているので基板Wを略水平状態で安定して搬送することができる。このため、基板Wの搬送の信頼性を向上させることができる。例えば、基板Wを保持ピン41A、41Bによって水平方向に移動するのを規制しながら位置決めする際に、基板Wの外周端面と保持ピン41A、41Bとの間に引っ掛かりが生じる場合であっても、基板Wには基板浮上ヘッド71に向けて吸着しようとする力が作用していることから基板Wを略水平状態で基板浮上ヘッド71と一体的に安定して昇降移動させることができる。
また基板Wを基板処理位置P3に位置決めする際に、基板浮上ヘッド71が降下され、基板Wが基板処理位置P3に位置したときに基板浮上ヘッド71を停止させることで、そのまま基板Wを基板処理位置P3に位置決めさせることができる。というのも、基板浮上ヘッド71が基板Wを吸着浮上させることで、基板Wは基板浮上ヘッド71から所定の距離だけ離れた状態で上下方向に位置決めさせることができるからである。このため、基板Wを基板処理位置P3に位置決めする際に基板Wをスピンベース5から所定の距離だけ浮かせた状態にして載置するための支持ピン3などの基板支持部材を不要とすることができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、基板浮上ヘッド71を昇降させることで基板Wを基板受渡し位置P1と基板処理位置P3に位置決めさせているが、基板浮上ヘッド71を固定させてスピンベース5を昇降させることで基板Wを位置決めするようにしてもよい。また、基板浮上ヘッド71とスピンベース5の双方を昇降させることで基板Wを位置決めするようにしてもよい。
また、上記実施形態では、基板浮上ヘッド71の全体をスピンベース5の窪部5a内に退避させているが、これに限定されず、基板浮上ヘッド71の少なくとも下方部が窪部5a内に進入していればよい。すなわち、所定の基板処理位置P3に基板Wを位置決めさせる場合において、基板浮上ヘッド71の上面71aが窪部5a外にあっても基板処理位置P3に位置決めされた基板Wの下面よりも低い位置にあれば、上記実施形態と同様な作用効果が得られる。
<基板処理システム>
また、この発明にかかる基板処理装置を単体で使用してもよいが、他の基板処理を実行する基板処理装置、基板Wを搬送する基板搬送ユニットやインデクサ部などと組み合わせて基板処理システムを構築してもよい。その一例として、例えば図6に示す基板処理システムがある。以下、図6を参照しつつ、この発明にかかる基板処理システムの一実施形態について説明する。
また、この発明にかかる基板処理装置を単体で使用してもよいが、他の基板処理を実行する基板処理装置、基板Wを搬送する基板搬送ユニットやインデクサ部などと組み合わせて基板処理システムを構築してもよい。その一例として、例えば図6に示す基板処理システムがある。以下、図6を参照しつつ、この発明にかかる基板処理システムの一実施形態について説明する。
図6はこの発明にかかる基板処理装置を用いて構成した基板処理システムの一実施形態を示す図である。この基板処理システムは、半導体ウエハ等の基板Wに対して処理液や処理ガスなどによる処理を施すための枚葉式の処理システムである。この基板処理システムは、基板Wに対して処理を施す基板処理部PPと、この基板処理部PPに結合されたインデクサ部IDと、処理流体(液体または気体)の供給/排出のための構成を収容した処理流体ボックス110,120とを備えている。
インデクサ部IDは、基板Wを収容するためのカセットC(複数の基板Wを密閉した状態で収容するFOUP(Front Opening Unified Pod)、SMIF(Standard Mechanical Inter Face)ポッド、OC(Open Cassette)など)を複数個保持することができるカセット保持部210と、このカセット保持部210に保持されたカセットCにアクセスして、未処理の基板WをカセットCから取り出したり、処理済の基板をカセットCに収納したりするためのインデクサロボット220とを備えている。各カセットCは、複数枚の基板Wを微小な間隔をあけて上下方向に積層して保持するための複数段の棚(図示省略)を備えており、各段の棚に1枚ずつ基板Wを保持することができるようになっている。各段の棚は、基板Wの下面の周縁部に接触し、基板Wを下方から保持する構成となっており、基板Wは表面(デバイス形成面)を上方に向け、裏面を下方に向けたほぼ水平な姿勢でカセットCに収容されている。
基板処理部PPは、平面視においてほぼ中央に配置された基板搬送ロボット130と、この基板搬送ロボット130が取付けられたフレーム300とを有している。このフレーム300には、基板搬送ロボット130を取り囲むように、複数個(この実施形態では4個)のユニット配置部310,320,330,340が設けられており、さらに、基板搬送ロボット130によるアクセスが可能な位置に、基板反転ユニット140が取付けられている。
ユニット配置部310,320,330,340には、上記実施形態にかかる基板処理装置をユニット化して処理ユニット以外に基板Wを保持して回転させるとともに基板Wに薬液ノズルから薬液を供給して基板Wを処理する薬液処理ユニットMP、基板Wを保持して回転させ、基板Wに純水を供給するとともに、基板表面をスクラブブラシでスクラブするスクラブ洗浄ユニットSS、基板Wを保持して回転させるとともに基板Wにポリマー除去液を供給して基板W上の残渣物を除去するポリマー除去ユニットSR、基板Wを保持して回転させるとともに基板Wの一方面の全域および周端面を含む領域に処理液を供給し、この領域の不要物を選択的に除去するベベル洗浄ユニットCB、および保持された基板Wに薬液を含む蒸気またはケミカルガスを含む蒸気を供給して基板Wを処理する気相洗浄ユニットVPから選択した任意の処理ユニットを取付けることができる。すなわち、フレーム300は、上記の複数種類(この実施形態では6種類)の処理ユニットに対する共通のプラットフォームを提供しており、複数種類(最大で4種類)の処理ユニットを任意に組み合わせて搭載することができるように構成されている。これにより、新材料に対応したプロセスや、微細化に対応したプロセスに容易に対応することができる。また、2種類の処理ユニットを搭載する場合に、処理タクトに合わせて、第1の種類の処理ユニットを1個搭載し、第2の種類の処理ユニットを3個搭載したり、第1の種類の処理ユニットを2個搭載し、第2の種類の処理ユニットを2個搭載したりすることもできる。
この構成により、少なくとも2種類の処理ユニットが基板搬送ユニットとともに1台の基板処理システムに備えられることから、1台の基板処理システムで2種以上の処理を基板Wに対して連続的に施すことが可能となる。これにより、多品種少量生産に良好に対応することができる。また、複数の処理が要求される場合において連続的に基板Wに対して処理を施すことでスループットを向上させることができる。
また、各処理ユニット(薬液処理ユニットMP、スクラブ洗浄ユニットSS、ポリマー除去ユニットSR、ベベル洗浄ユニットCB、および気相洗浄ユニットVP)は、共通のベースユニットを基本骨格に有しており、ベースユニットは上記実施形態にかかる基板処理装置と同一の構成を備えている。そして、基板受渡し位置P1において基板搬送ロボット130との間で基板Wを受渡しするため高さ方向に共通の基板受渡し位置P1が設定される。したがって、どの処理ユニットを基板処理部PPに配置したとしても基板搬送ロボット130からのアクセスが変更なく行われる。
基板搬送ロボット130は、インデクサロボット220から未処理の基板Wを受け取ることができ、かつ処理済の基板Wをインデクサロボット220に受け渡すことができる。また、基板搬送ロボット130は、ユニット配置部310,320,330,340に配置された処理ユニットおよび基板反転ユニット140にアクセスすることができ、これらとの間で相互に基板Wの受け渡しを行うことができるようになっている。
より具体的には、例えば、基板搬送ロボット130は、当該基板処理部PPのフレーム300に固定された基台部と、この基台部に対して昇降可能に取付けられた昇降ベースと、この昇降ベースに対して鉛直軸回りの回転が可能であるように取付けられた回転ベースと、この回転ベースに取付けられた一対のハンドとを備えている。一対の基板保持ハンドは、それぞれ、上記回転ベースの回転軸線に対して近接/離反する方向に身体可能に構成されている。このような構成により、基板搬送ロボット130は、インデクサロボット220、ユニット配置部310,320,330,340に配置された処理ユニットおよび基板反転ユニット140のいずれかに対して基板保持ハンドを向け、その状態で基板保持ハンドを進退させることができ、これによって、基板Wの受け渡しを行うことができる。
一対の基板保持ハンドは、一方を未処理の基板Wを保持するために用い、他方を処理済の基板Wを保持するために用いるように使い分けてもよい。また、一対の基板保持ハンドは、インデクサロボット220、ユニット配置部310,320,330,340に配置された処理ユニットおよび基板反転ユニット140との基板Wの受け渡しの際に、一方の基板保持ハンドで基板Wを相手から受け取り、次いで、他方の基板保持ハンドで基板Wを相手側に受け渡すように作動させるようにしてもよい。
インデクサロボット220は、いずれかのカセットCから未処理の基板Wを取り出して基板搬送ロボット130に受け渡すとともに、基板搬送ロボット130から処理済の基板Wを受け取ってカセットCに収容するように動作する。処理済の基板Wは、当該基板Wが未処理の状態のときに収容されていたカセットCに収容されてもよいし、未処理の基板Wを収容するカセットCと処理済の基板Wを収容するカセットCとを分けておいて、未処理の状態のときに収容されていたカセットCとは別のカセットCに処理済の基板Wが収容されるようにしてもよい。
基板搬送ロボット130によって、基板反転ユニット140に基板Wを搬入し、この基板Wの表裏を反転させることができるから、ユニット配置部310,320,330,340に配置された処理ユニットにおいて、基板Wのデバイス形成面および非デバイス形成面のいずれに対しても処理を行わせることができる。
この構成により、2種の処理ユニット間で基板Wの表裏を反転することができるので、基板Wの表裏それぞれの面に対して、2種の処理ユニットによる異なる処理を施すことができる。これにより、基板Wの両面それぞれに対して最適な処理を施すことができる。さらに詳しくは、ある処理ユニットに搬入して基板Wを反転させ、反転後の基板Wを別の処理ユニットに搬入して処理することで、基板Wの他方面に対する処理を行うことができる。これにより、基板Wの各面に適した処理を施すことができ、基板Wの両面を良好に処理することができる。
このように構成された基板処理システムに対して、基板Wの表面(デバイス形成面)を上方に向けた状態で複数枚の基板Wを収容したカセットCがインデクサロボット220によりインデクサ部IDに搬送されてくると、以下のようにして各基板Wに対して処理を行う。ここでは、例えば、ユニット配置部310に上記実施形態にかかる基板処理装置の処理ユニットを配置して該処理ユニットにより基板の裏面(非デバイス形成面)および/または基板Wの表面(デバイス形成面)の周縁部を処理する場合における該システムの動作について説明する。
まず、インデクサロボット220がカセットCからフェースアップ状態のまま基板Wを取出し、基板搬送ロボット130に受け渡した後、この基板搬送ロボット130が基板Wを基板反転ユニット140に搬送する(ローディング)。そして、この基板Wを受けた基板反転ユニット140は、基板Wを反転させた後、フェースダウン状態で、すなわちデバイス形成面を下方に向けた状態にして基板搬送ロボット130に受け渡す。この基板搬送ロボット130はユニット配置部310に配置された処理ユニットに搬入する。
この処理ユニットでは、基板搬送ロボット130から未処理基板Wを基板受渡し位置P1で受け取るべく、予め基板浮上ヘッド71が上昇して不活性ガスを吐出させた状態で基板Wの受け取りの準備が整えられる。そして、基板受渡し位置P1で基板搬送ロボット130から未処理基板Wを受け取ると、処理ユニットは、上記した実施形態にかかる基板処理装置と同一動作を実行して基板Wを基板処理位置P3に位置決めして基板Wの上面(非デバイス形成面)および/または基板Wの下面(デバイス形成面)周縁部(ベベル部)を洗浄処理する。このとき、上記基板処理装置と同様に、基板Wを非接触で、しかもベース部材に近接する基板処理位置P3に位置決めすることができるので、基板Wの下面(デバイス形成面)が損傷したり処理液が基板Wの下面に付着したりなどして汚染される等の不具合を防止することができる。
洗浄処理が完了すると、窪部5a内に退避されている基板浮上ヘッド71は上昇して支持ピン3から処理済基板Wを受け取るとともに、基板受渡し位置P1に上昇して位置決めする。(なお、基板Wをベルヌーイ効果により吸着浮上させた状態で基板処理させている場合はそのまま処理済基板Wを基板受渡し位置P1に上昇して位置決めする。)そして、この基板受渡し位置P1から基板搬送ロボット130が処理済基板Wを受け取り、基板反転ユニット140に搬送する。そして、この基板反転ユニット140により基板Wをフェースアップ状態にした後、この基板Wを基板搬送ロボット130が受け取り、さらにインデクサロボット220に受け渡した後、このインデクサロボット220がカセットCに戻す(アンローディング)。なお、処理ユニットによる処理後、引き続き別の処理を実行させる場合は、処理内容に応じて基板搬送ロボット130は基板Wをそのままフェースダウン状態で、あるいは基板反転ユニット140に搬送することで基板Wをフェースアップ状態にした後に他の処理ユニット(薬液処理ユニットMP、スクラブ洗浄ユニットSS、ポリマー除去ユニットSR、ベベル洗浄ユニットCB、および気相洗浄ユニットVP)に搬送する。
以上のように、上記実施形態にかかる基板処理装置では、基板Wは基板処理位置P3の上方の基板受渡し位置P1で受渡しされるので、基板搬送ロボット130との基板Wの受渡しが容易である。しかも、基板受渡し位置P1で基板Wの受け渡しを行うとともに、基板Wを所望の基板処理位置に位置決めさせることができるので、相異なる数種の処理を施す処理ユニットとして好適である。すなわち、上記実施形態にかかる基板処理装置は処理ユニットとしての汎用性が高く、各種の処理ユニットを配置可能なユニット配置部310,320,330,340に組込み易いという利点を有している。さらに、基板Wを非接触でベース部材に近接する基板処理位置P3に位置決めさせることができるので、基板Wの下面が損傷したり汚染されるなどの不具合が効果的に防止される。このため、基板Wの処理精度を高めることができる。
また、上記実施形態にかかる基板処理装置では、基板Wを基板受渡し位置P1で受渡しして基板処理位置P3に位置決めしているので、以下の作用効果が得られる。すなわち、処理精度を高める上で基板Wをベース部材に近接する基板処理位置P3に位置決めする方が望ましいが、基板Wを基板処理位置P3に直接位置決めする場合には、基板Wの下面とベース部材との間に形成される空間に搬送アーム等の基板搬送機構を進入させて、基板Wを支持ピンなどに渡すという、普及した基板搬送機構を採用することが難しくなる。その結果、基板搬送機構に特殊なものを要するという制約条件が発生して基板処理装置の汎用性を低下させてしまう。
ここで、例えば、基板Wの裏面(非デバイス形成面)や基板Wの表面(デバイス形成面)の周端部の処理する装置において、基板Wの表面に非接触で、基板Wをベース部材に近接する基板処理位置に搬送するため、以下の方式をとることも可能である。すなわち、その一方端が回動軸に連結されて回動自在に構成された棒状のアームと、アームの他端部にアームの長尺方向と基板Wの径方向とを略一致させた状態で基板Wの端縁部と当接することで基板Wを保持する基板保持部とを備える搬送機構において、フェースアップ状態で基板保持部により保持させた基板Wを、アームを回動軸を中心に180°回動させることにより反転させてフェースダウン状態として(デバイス形成面を下向きにして)ベース部材に近接させて載置することも可能である。
しかしながら上記の搬送方式では、基板Wを搬送するためにアームを回動させる必要があることから、非常に大きなエリアを要する。このため、装置のフットプリントや基板処理装置の内外雰囲気を遮断するためのチャンバーシャッター等が大きくなってしまう。また、搬送機構が複雑な構造となってしまうため、コストアップの要因となる。さらに、基板Wをフェースアップ状態で処理する処理ユニットと、基板Wをフェースダウン状態で処理する処理ユニットとを組合わせて基板処理システムを構築する場合には、上記した搬送方式では搬送することができない。
一方で、この発明にかかる基板処理装置では、基板処理位置P3の上方の基板受渡し位置P1で基板Wを基板搬送ロボット130との間で受渡ししているので、基板処理位置P3を基板Wとベース部材とを近接配置させた位置とした場合であっても、特殊な搬送機構を導入する必要がない。このため簡単な構成の搬送アーム等の搬送機構を採用することができる。また、搬送アームを回動等させることがないことから搬送アームの搬送経路も限られており、チャンバーシャッター等も小型のものであればよい。
なお、この実施形態にかかる基板処理システムでは、処理ユニットとして4つの処理ユニットを装備しているが、その個数や配置などについては任意である。また、基板処理システムとしては、上記実施形態にかかる基板処理装置と同一構成を有する処理ユニットと、該処理ユニットに基板を搬送する搬送ユニットとを少なくとも設けているものであれば、上記作用効果が得られる。したがって、処理ユニットおよび搬送ユニット以外に、他のユニットを追加して基板処理システムを構築するようにしてもよい。
この発明は、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、光ディスク用基板などを含む基板全般の表面に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理装置に適用することができる。
5…スピンベース(ベース部材)
5a…窪部
41A,41B…保持ピン(規制手段)
71,710…基板浮上ヘッド
71a,710a…(浮上ヘッドの)上面(支持面)
71b,710b…(浮上ヘッドの)ガス吐出口(吐出口)
74…アクチュエータ(昇降駆動手段)
D1…(浮上ヘッドの)平面サイズ
D2…(窪部の)平面サイズ
H1…(浮上ヘッドの)高さ
H2…(窪部の)深さ
P1…基板受渡し位置
P3…基板処理位置
W…基板
5a…窪部
41A,41B…保持ピン(規制手段)
71,710…基板浮上ヘッド
71a,710a…(浮上ヘッドの)上面(支持面)
71b,710b…(浮上ヘッドの)ガス吐出口(吐出口)
74…アクチュエータ(昇降駆動手段)
D1…(浮上ヘッドの)平面サイズ
D2…(窪部の)平面サイズ
H1…(浮上ヘッドの)高さ
H2…(窪部の)深さ
P1…基板受渡し位置
P3…基板処理位置
W…基板
Claims (5)
- ベース部材から上方に所定距離だけ離れた基板処理位置で略水平状態に位置決めされた基板に所定の処理を施す基板処理装置において、
前記基板下面に対向する支持面に設けられた吐出口から前記基板下面に向けて気体を吐出することで前記基板を略水平状態で浮上させる基板浮上ヘッドと、
前記ベース部材に対して前記基板浮上ヘッドを上下方向に相対的に昇降駆動させることで前記基板浮上ヘッドにより浮上される前記基板を前記基板処理位置の上方に設けられた基板受渡し位置と、前記基板処理位置とに移動して位置決めさせる昇降駆動手段と
を備えることを特徴とする基板処理装置。 - 前記ベース部材は、その上面中央部に前記基板浮上ヘッドの平面サイズよりも大きな平面サイズを有する窪部を有しており、
前記基板浮上ヘッドを降下させた際に前記基板浮上ヘッドの少なくとも下方部が前記窪部に進入する請求項1記載の基板処理装置。 - 上下方向において前記窪部は前記基板浮上ヘッドの高さよりも深く、前記基板浮上ヘッドを降下させた際に前記基板浮上ヘッドの全部が前記窪部に退避する請求項2記載の基板処理装置。
- 前記基板の水平方向の移動を規制する規制手段をさらに備え、
前記昇降駆動手段は前記基板浮上ヘッドにより浮上される前記基板が水平方向に移動するのを前記規制手段によって規制しながら前記ベース部材に対して前記基板浮上ヘッドを相対的に昇降駆動させることで前記基板を前記基板受渡し位置と、前記基板処理位置とに移動して位置決めさせる請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置。 - 前記基板浮上ヘッドは、前記基板下面に向けて前記気体を上向きかつ前記基板の端縁側に向けて前記吐出口から吐出させることでベルヌーイ効果により前記基板を前記支持面に近接状態で吸着させながら浮上させる請求項1ないし4のいずれかに記載の基板処理装置。
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