JP3682168B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液、塩酸と過酸化水素水との混合溶液、および硫酸と過酸化水素水との混合溶液などの薬液によって薬液処理された複数の基板を一括して水洗処理する基板水洗方法、および該方法を使用する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置用の半導体ウエハや液晶表示用のガラス基板などを用いた精密電子基板（以下、単に「基板」という）の製造プロセスにおいては、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液、塩酸と過酸化水素水との混合溶液、および硫酸と過酸化水素水との混合溶液などの薬液によって基板に対して所定の薬液処理 を施した後、純水による水洗処理を行っている。この基板水洗方法としては、従来より、純水がオーバーフローしている処理槽に基板を浸漬させて洗浄する方法、いわゆるオーバーフロー方式の基板水洗方法が知られている。
【０００３】
図９はオーバーフロー方式の基板水洗装置を示す図である。この基板水洗装置１０１では、純水１０２を貯留するための処理槽１０３が設けられている。この処理槽１０３の底部には、処理槽１０３内に純水１０２を供給する左右一対のノズル１０９が設けられ、さらに、これらのノズル１０９に図示を省略する純水供給ユニットが接続されている。このため、基板１０４の水洗処理時には、純水供給ユニットから純水が圧送されてノズル１０９の内管１１３から外管１１１を通じて処理槽１０３内に純水１０２が供給されるとともに、このような純水１０２の供給が継続的に行われることにより、純水１０２が処理槽１０３の上部開口部のオーバーフロー面を介してオーバーフローするようになっている。
【０００４】
また、この装置１０１では、複数の基板１０４を３本のアーム部材１０７で保持しながら処理槽１０３に対して昇降するハンドリング機構１０５が設けられている。したがって、このハンドリング機構１０５によって薬液処理が施された基板１０４を上記のようにしてオーバーフロー状態にある処理槽１０３に浸漬させると、基板１０４への付着物（薬液や薬液処理によって発生した汚染物質（パーティクル）など）が基板１０４の表面から純水中に脱落し、オーバーフロー面を越えてオーバーフローして処理槽１０３の外に排出されて複数の基板１０４の水洗処理が一括して行われる。また、上記のようにして水洗処理が完了すると、ハンドリング機構１０５が上昇して、水洗処理が施された基板１０４が処理槽１０３から引き上げられる。
【０００５】
ところで、複数の基板を一括して水洗処理する方法としては、上記したオーバーフロー方式の基板水洗方法以外に、オーバーフローと急速排液をシーケンシャルに組み合わせた機能水洗方式の基板水洗方法が従来より知られている。
【０００６】
図１０は機能水洗方式の基板水洗装置を示す図である。この基板水洗装置２０１では、純水２０２を貯留するための処理槽２０３が設けられている。この処理槽２０３の底部では、その略中央部に純水２０２を供給するための供給口２０８が設けられるとともに、側端部に純水２０２を排液する排液口２０９が設けられている。そして、これら供給口２０８および排液口２０９に、図示を省略する給排液ユニットが接続されており、この給排液ユニットによって供給口２０８を通じて処理槽２０３内に純水２０２が連続的に供給されると、純水２０２が処理槽２０３の上部開口部のオーバーフロー面を介してオーバーフローするようになっている。また、給排液ユニットによって排液口２０９を通じて処理槽２０３内の純水２０２の排液を開始すると、純水２０２が急速に処理槽２０３の外に排液されるようになっている。
【０００７】
また、この装置２０１では、先に説明したオーバーフロー方式の基板水洗装置と同様に、複数の基板２０４を３本のアーム部材２０７で保持しながら処理槽２０３に対して昇降するハンドリング機構２０５が設けられており、このハンドリング機構２０５によって薬液処理が施された基板２０４を上記のようにしてオーバーフロー状態にある処理槽２０３に浸漬させることで、基板２０４への付着物（薬液や薬液処理によって発生した汚染物質（パーティクル）など）が基板１０４の表面から純水２０２内に脱落させる。そして、基板浸漬後、純水２０２を急速排液して付着物を含む純水２０２を処理槽２０３の外に排出する。それに続いて、基板２０４を処理槽２０３内に位置させたままで、給排液ユニットによって処理槽２０３内に純水２０２を連続供給してオーバーフローさせて基板２０４の表面から付着物を純水２０２内に脱落させた後、再度、急速排液して脱落させた付着物を純水２０２とともに処理槽２０３から排出する。このような一連の動作（オーバーフローおよび急速排液）を数回繰り返して基板２０４への付着物を素早く水洗除去する。
【０００８】
また、上記のようにして急速排液した時、基板２０４が一時的に空気中に曝され、部分的に乾燥するおそれがあるため、処理槽２０３の上方左右側にシャワーノズル２１０を配置し、急速排液時のみ、これらのシャワーノズル２１０から純水を基板２０４に向けてシャワー状に吐出させることで、基板２０４の乾燥を防止している。なお、このシャワーノズル２１０から吐出される純水の水量は基板乾燥を防止するのに必要な程度に止まり、かかる純水によって基板２０４の水洗処理は実質的に行われていない。
【０００９】
なお、上記のようにして水洗処理が完了すると、ハンドリング機構２０５が上昇して、水洗処理が施された基板２０４が処理槽２０３から引き上げられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、従来では、薬液処理された複数の基板を一括して洗浄するために、処理槽で純水をオーバーフローさせながら、当該処理槽内に複数の基板を浸漬して基板への付着物を取り除いている。このため、水洗処理のために多量の純水が必要となるとともに、処理時間が長くなっていた。特に、図１０に示した機能水洗方式では、オーバーフローに急速排液が組み合わされて、図９に示したオーバーフロー方式の基板水洗方法に比べて処理時間が幾分短縮されるものの、大幅に改善されるというものではなく、より短時間で洗浄することができる基板水洗方法が従来より望まれている。
【００１１】
また、図１０の機能水洗方式では、急速排液時での基板乾燥を防止するために専用のシャワーノズル２１０を設けているため、基板洗浄の目的以外に余分な純水が必要となり、純水の使用量を増大させて水洗処理コストの上昇の要因となっている。また、シャワーノズル２１０を付設する分だけ、装置構成が複雑となり、かかる基板水洗方法を適用した装置のコストを上昇させている。
【００１２】
この発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、より少ない純水使用量で、しかも短時間で基板を洗浄することができる基板水洗方法を提供することを第１の目的とする。
【００１３】
また、この発明は、上記基板水洗方法にかかる発明の実施に適した基板処理装置を提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明にかかる基板処理装置は、複数の基板を薬液によって薬液処理する薬液処理部と、
前記薬液処理部の上方に、前記薬液処理部と重ねて配置され、前記薬液処理部によって薬液処理された複数の基板に対して純水をシャワー状に供給して基板表面の付着物を水洗除去するシャワー水洗処理部と、
前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間に配置された開閉自在な仕切部材と、
開成された前記仕切部材を通過して前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間で複数の基板を往復移動させるハンドリング部とを備え、
前記仕切部材は閉成することで前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間を仕切り、前記シャワー水洗処理部から前記薬液処理部に純水、および基板表面から脱落した付着物が侵入するのを規制するものである。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の基板処理装置であって、前記薬液処理部と、その上方に配置された前記シャワー水洗処理部と、前記仕切部材とが同一の処理チャンバ内に設けられ、
前記仕切部材が閉成されることで前記処理チャンバ内が前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部とに区分けされ、前記仕切部材が開成されることで前記薬液処理部及び前記シャワー水洗処理部との間で前記ハンドリング部により複数の基板を往復移動させることが可能となるものである。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の基板処理装置であって、前記仕切部材は、一対の開閉部材の各端部が突き合わせられて閉成された状態から、当該各端部が上方への回動により観音開きして開成状態となると共に、これら一対の開閉部材はその上面が、前記互いに突き合わせられた各端部とは反対側の各基端部に向かうに連れて低くなる傾斜を有し、当該各基端部が、前記薬液処理部に設けられたオーバーフロー槽の外側まで延びた形状とされているものである。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の基板処理装置であって、前記仕切部材の上面の傾斜角度を５〜１５゜としたものである。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の基板処理装置であって、前記処理チャンバの下方部には、前記仕切部材をなす一対の開閉部材によって前記オーバーフロー槽の外側まで導かれた前記シャワー水洗処理部からの純水を排出するドレイン配管が設けられているものである。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記薬液処理部は、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理するものである。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記薬液処理部は、塩酸と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理するものである。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置であって、前記薬液処理部は、硫酸と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明にかかる基板水洗方法の一実施形態を適用可能な基板処理装置を示す平面図である。
この図に示す基板処理装置は、基板として半導体ウエハを複数種類の処理液（薬液および純水）に一括して浸漬させたり、純水をシャワー状に供給して水洗したりする装置であって、基板の投入部２と、投入部２によって投入された複数の半導体ウエハに薬液処理や水洗処理などの一連の各種処理を施す処理ユニット１と、処理ユニット１による各種処理後の基板を取出す基板の取出部３とを備えている。
【００２３】
基板の投入部２には、基板を収納したキャリアケースを受け入れて載置する受入部分４が設けられており、図外の搬送装置によりこの受入部分４に基板を収納したキャリアケースが搬入されるようになっている。なお、本実施形態では、１つのキャリアケースに２５枚の基板を収納するようになっており、各基板は、キ ャリアケース内にその面を対向させた状態で一列に並べられて収納されている。
【００２４】
また、受入部分４の後側（同図では上側）には、処理ユニット１に基板を搬入するまでの間キャリアケースを待機させる待機部分５が並べて設けられ、これら受入部分４及び待機部分５の側方（同図では左側）に移送ロボット６が配設されている。
【００２５】
移送ロボット６は、同図に破線で示すように、受入部分４に対向するポジションＰａと待機部分５に対向するポジションＰｂとにわたって移動可能となっており、受入部分４に搬入されたキャリアケースを待機部分５へと移載するように構成されている。
【００２６】
投入部２と処理ユニット１との間には、待機部分５に対向して基板取出機構部１２が配設され、これら待機部分５と基板取出機構部１２との間に移送ロボット１４が移動可能に配設されている。移送ロボット１４は、待機部分５と基板取出機構部１２との間に介在するポジションＰｄとシャトルロボット１７の投入部２側の移動端に対応するポジションＰｃとにわたって移動可能となっており、待機部分５から基板取出機構部１２へ、また、基板取出機構部１２からシャトルロボット１７へとキャリアケースを受け渡すように構成されている。
【００２７】
基板取出機構部１２は、キャリアケースを載置する二つの載置部を有し、これら載置部に、上端に基板の支持部を具備したアーム部材をそれぞれ昇降可能に備えている。そして、処理前の基板が収納されたキャリアケースが各載置部にセットされると、アーム部材がキャリアケース底部に形成された開口部分を介して上昇端位置まで変位し、これにより基板を一括支持してケース上方に持ち上げるようになっている。
【００２８】
処理ユニット１には、複数の半導体ウエハを搬送する搬送ロボット１６ａのチャックを純水で洗浄した後でチャックを乾燥させるためのチャック水洗部１０Ａ と、基板に対して薬液および水洗処理の一連の処理を施すための処理部１０Ｂ〜１０Ｇと、基板を乾燥させる乾燥部１０Ｈとが投入部２側の端部から順に並べて設けられるとともに、これら処理部１０Ａ等の側方（同図では下方）に、基板取出機構部１２および処理部１０Ａ〜１０Ｆにアクセス可能な搬送ロボット１６ａと、処理部１０Ｆ〜１０Ｈにアクセス可能な搬送ロボット１６ｂと、処理部１０Ｈおよび基板収納機構部１３にアクセス可能な搬送ロボット１６ｃとが配置されている。なお、この実施形態では、処理部１０Ｂ〜１０Ｇを以下のように構成している。
【００２９】
処理部１０Ｂ：第１の薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）
この処理部１０Ｂには、薬液としての硫酸と過酸化水素水との混合溶液（以下「ＣＡＲＯ」という）を貯留する処理槽（図示省略）が設けられており、搬送ロボット１６ａが基板取出機構部１２においてキャリアケース上方に持ち上げられた複数の基板を一括保持した後、この処理槽に搬入すると、ＣＡＲＯによって複数の基板に対する薬液処理が一括して行われる。
【００３０】
処理部１０Ｃ：第２の薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）
この処理部１０Ｃは上記処理部１０Ｂと同一構成を有しており、搬送ロボット１６ａによって基板取出機構部１２においてキャリアケース上方に持ち上げられた複数の基板が処理部１０Ｃに設けられた処理槽に搬入すると、ＣＡＲＯによる薬液処理が行われる。このように、同一の薬液処理を行う第１および第２の薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃを設けたのは、ＣＡＲＯによる薬液処理（ＣＡＲＯ処理）が他の処理部１０Ｄ〜１０Ｇに比べて時間がかかるため、処理時間を短縮すべく並行してＣＡＲＯ処理を行うためである。
【００３１】
処理部１０Ｄ：シャワー水洗処理部
図２は処理部１０Ｄを搬送ロボット１６ａ側の上方位置から見下ろした図であり、また図３は処理部１０Ｄの全体構成を示す概略断面図である。これらの図に示すように、この処理部１０Ｄの内部には、複数の基板Ｗを３本のアーム部材２ １で保持可能に構成されたハンドリング機構２０が設けられており、第１または第２の薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃで薬液処理された複数の基板Ｗを搬送ロボット１６ａがその薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃから搬出し、処理部１０Ｄのハンドリング機構２０に収容することができるようになっている。
【００３２】
また、処理部１０Ｄの上方開口部の左右両端側に基板Ｗの配列方向（図２の前後方向；図３の紙面に対して垂直な方向）と平行に延びるノズル配管３１が配設されるとともに、各ノズル配管３１の側壁から複数のシャワーノズル３２がハンドリング機構２０に向けて取り付けられている。これらのノズル配管３１は、図３に示すように、純水供給管路３３によって純水タンク３４に接続されており、この純水供給管路３３に介挿されたポンプ３５を作動させると、純水タンク３４内に貯留されている純水がポンプ３５および同じく純水供給管路３３に介挿されたフィルタ３６を介してノズル配管３１に圧送される。そのため、搬送ロボット１６ａによって第１または第２の薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃからハンドリング機構２０に基板Ｗを搬送した後で、上記のようにハンドリング機構２０によって保持されている複数の基板Ｗに向けて各ノズル３２から純水がシャワー状に供給されて基板Ｗの表面上の付着物（ＣＡＲＯおよびＣＡＲＯ処理によって発生した物質（パーティクル）など）が水洗除去される。
【００３３】
さらに、この処理部１０Ｄの底面部には排液管３７が接続されており、ノズル３２から吐出された純水および基板表面から脱落した付着物が排液管３７を介して処理部１０Ｄから装置外部に速やかに排出される。
【００３４】
処理部１０Ｅ：第３の薬液処理部（ＨＦ−１処理）
この処理部１０Ｅには、薬液としてのフッ酸（ＨＦ）を貯留する処理槽（図示省略）が設けられており、搬送ロボット１６ａがシャワー水洗処理部１０Ｄからシャワー水洗処理された複数の基板を搬出した後、この処理槽のハンドリング機構（図示省略）に搬入すると、フッ酸によって複数の基板に対する薬液処理（ＨＦ−１処理）が一括して行われる。
【００３５】
処理部１０Ｆ：オーバーフロー方式水洗処理部
この処理部１０Ｆでは、図９で示したと同様に、純水を貯留するための処理槽が設けられるとともに、処理槽の底部側からその内部に向けて純水が供給されて、処理槽の上部開口部のオーバーフロー面を介してオーバーフローするようになっている。そして、搬送ロボット１６ａが第３の薬液処理部１０Ｅからフッ酸による薬液処理が行われた複数の基板を搬出した後、この処理槽のハンドリング機構（図示省略）に搬送すると、基板表面上の付着物（フッ酸およびフッ酸による薬液処理によって発生した物質（パーティクル）など）が水洗除去される。
【００３６】
処理部１０Ｇ：オーバーフロー方式の最終水洗処理部
処理部１０Ｇは、水洗処理部１０Ｆと同様に、オーバーフロー方式の水洗処理部となっており、水洗処理部１０Ｆでの水洗処理を受けた基板を別の搬送ロボット１６ｂが水洗処理部１０Ｆから搬出した後、この処理槽のハンドリング機構（図示省略）に搬送すると、処理部１０Ｈでの水洗処理によっても水洗除去できずに残っていた付着物が水洗除去されて基板の精密水洗処理が行われる。
【００３７】
そして、上記のようにして一連の薬液および水洗処理が完了すると、複数の基板は搬送ロボット１６ｂによって最終水洗処理部１０Ｇから搬出され、乾燥部１０Ｈに搬入されて乾燥された後、さらに別の搬送ロボット１６ｃによって乾燥部１０Ｈから取出され、基板収納機構部１３上方にまで搬送される。
【００３８】
このようにして基板が搬送されてきた基板収納機構部１３では、基板取出機構部１２と同様に、キャリアケースを載置する二つの載置部と、これら載置部に設けられる昇降可能なアーム部材とが設けられており、処理後の基板をキャリアケース内に収納するように構成されている。具体的には、各載置部に空のキャリアケースがセットされた状態で搬送ロボット１６ｃにより処理後の基板が基板収納機構部１３上方にセットされると、アーム部材が上昇端位置まで変位して基板を一括支持し、その後、アーム部材が下降端位置まで変位することによって基板を 各キャリアケースに収納するようになっている。
【００３９】
移送ロボット１５は、基板収納機構部１３に対向するポジションＰｆとシャトルロボット１７の取出部３側の移動端に対応するポジションＰｅとにわたって移動可能となっており、基板収納機構部１３から取出部３へ、また、シャトルロボット１７から基板収納機構部１３へとキャリアケースを受け渡すように構成されている。
【００４０】
基板の取出部３には、処理後の基板を収納したキャリアケースを載置する送出部分７が設けられており、この送出部分７が基板収納機構部１３に対向して配設されている。
【００４１】
以上のように構成された基板処理装置では、第１または第２の薬液処理部１０Ｂ，１０ＣでＣＡＲＯにより薬液処理された複数の基板をシャワー水洗処理部１０Ｄに搬送し、これらの基板に純水をシャワー状に供給して基板表面上の付着物を水洗除去しているため、より少ない純水使用量で、しかも短時間で基板を洗浄することができる。その効果の顕著性については、後の実施例において、具体例を示すとともに、オーバーフロー方式（図９）および機能水洗方式（図１０）の比較例と比較しながら詳述する。
【００４２】
なお、上記実施形態では、薬液としてＣＡＲＯを使用して薬液処理した後にシャワー水洗して基板表面に付着したＣＡＲＯおよび当該薬液処理（ＣＡＲＯ処理）によって発生した物質（パーティクル）を水洗除去しているが、薬液としてはＣＡＲＯに限定されるものではなく、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液（ＳＣ−１）や、塩酸と過酸化水素水との混合溶液（ＳＣ−２）などを使用して基板の薬液処理した後でシャワー水洗する基板処理方法においても同様の効果が得られる。
【００４３】
また、上記実施形態では、フッ酸（ＨＦ）による薬液処理後に、オーバーフロ ー方式の水洗処理部１０Ｆによって水洗処理しているが、この水洗処理部１０Ｆを処理部１０Ｄと同様に構成してシャワー水洗するようにしてもよく、シャワー水洗に変更することで処理部１０Ｆでの純水使用量を低減できるとともに、処理時間も短縮することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、処理部１０Ｄに基板を搬送した後で、純水をシャワー状に供給してシャワー水洗しているが、基板搬入と同時に、あるいはそれに先立ってシャワー状の純水を処理部１０Ｄに供給し始めて基板をシャワー水洗するようにしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、キャリアケースから基板を取出し、搬送ロボット１６ａ〜１６ｃで複数の基板を搬送する、いわゆるキャリアレス方式の基板処理装置に本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこのキャリアレス方式に限定されるものでなく、キャリアケースから基板を取出し、専用のキャリアに移し替え当該キャリアとともに基板を各処理部に搬送する、いわゆるキャリア方式の基板処理装置にも本発明を適用することができる。また、処理ユニット１を構成する処理部の種類や数も上記実施形態に限定されるものではなく、薬液処理部における薬液処理が行われた後、基板を水洗処理部に搬送して水洗する構成を有する基板処理装置全般に本発明を適用することができ、この水洗処理部でシャワー水洗することで上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４６】
さらに、上記実施形態では、複数の処理部を設けて搬送ロボットによって基板を順次処理部に搬送しながら基板処理する装置に本発明を適用しているが、同一の処理部で薬液処理および水洗処理する、いわゆるワンバス方式の基板処理装置にも本発明を適用することができる。すなわち、この基板処理装置に、処理部１０Ｄと同様に、複数のシャワーノズルを有するノズル配管を配設し、薬液処理した後、純水タンク内に貯留されている純水をノズル配管に圧送して複数の基板に向けて各ノズルから純水をシャワー状に供給し、基板の表面上の付着物を水洗除去するように構成することで、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
ところで、薬液処理後の基板に対する水洗処理を上記シャワー水洗方式で行うか、あるいは従来例の如くオーバーフロー方式（図９）や機能水洗方式（図１０）で行うかを問わず、図１に示すように、水洗処理を含めたすべての処理部を一直線状に水平配列すると、基板処理装置装置が占有する床面積（フットプリント）も処理部の数に比例して増大するという問題がある。
【００４８】
しかしながら、上記したシャワー水洗方式により薬液処理後の基板に対する水洗処理を行う場合には、オーバーフロー方式（図９）や機能水洗方式（図１０）で水洗処理を行う場合に比べて次のような利点があり、上記問題を解消することができる。すなわち、従来例の水洗方式では水洗処理部に純水を貯留するための処理槽を配置する必要があり、薬液処理部と水洗処理部とを平面視において並列配置する必要があった。これに対し、本発明にかかる基板水洗方法では、薬液によって薬液処理された基板に対して純水をシャワー状に供給して基板表面の付着物を水洗除去するため、水洗処理部に純水を貯留するための処理槽を必ずしも設けることを要さず、例えば図１の基板処理装置における薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃの上方にシャワー水洗処理部１０Ｄを積層配置することが可能となり、その積層配置した分だけ基板処理装置による占有床面積を減少させることができる。以下、かかる積層構造を有する基板処理装置について図４〜図８を参照しつつ詳述する。
【００４９】
図４は、この発明にかかる基板水洗方法を適用可能な基板処理装置の他の実施形態を示す破断正面図である。また、図５は、図４の基板処理装置の側面図である。これらの図に示すように、この実施形態にかかる基板処理装置では、各薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃの上方位置にシャワー水洗処理部１０Ｄ，１０Ｄがそれぞれ配置されるとともに、薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃと、シャワー水洗処理部１０Ｄ，１０Ｄとの間に仕切部材４０，４０が配置されている。なお、仕切部材４０を挟んで薬液処理部１０Ｂとシャワー水洗処理部１０Ｄとが積層配置されたサブユニットＳＵ1と、仕切部材４０を挟んで薬液処理部１０Ｃとシャワー水洗処理部１０Ｄとが積層配置されたサブユニットＳＵ2とは同一構成であるため、ここではサブユニットＳＵ1についてのみ説明する。
【００５０】
このサブユニットＳＵ1では、薬液処理部１０Ｂと、仕切部材４０と、シャワー水洗処理部１０Ｄとが、この順序で下方から上方に向けて処理チャンバ５０に収納されている。また、この処理チャンバ５０内には、後述するようにして仕切部材４０を通過して薬液処理部１０Ｂとシャワー水洗処理部１０Ｄとの間で基板Ｗを往復移動させるハンドリング機構２０が配置されており、処理チャンバ５０の上方開口５１を介して搬送ロボット（図１の符号１６ａ）によって複数の未処理基板Ｗがハンドリング機構２０に渡された後、まず薬液処理部１０Ｂに搬送されて薬液処理がなされ、それに続いてシャワー水洗処理部１０Ｄに搬送されて水洗処理された後、ハンドリング機構２０から搬送ロボットに渡されて他の処理部１０Ｅに搬送される。
【００５１】
このハンドリング機構２０は、図５に示しように、リフター本体２２の下方端から基板Ｗの配列方向（同図の左右方向）と略平行に延びる３本のアーム部材２１で複数の基板Ｗを保持可能となっている。また、リフター本体２２はリフター上下機構部２３によって上下駆動されるように構成されており、リフター本体２２の上下移動に応じてアーム部材２１により保持されている基板Ｗを一括して上下方向に移動可能となっている。このリフター上下機構部２３は、具体的には、上下方向に離隔配置された２つのプーリ２３ａ，２３ｂに掛け渡されたタイミングベルト２３ｃをモータ２３ｄによって駆動し、当該タイミングベルト２３ｃの一部に固着されたロッド２３ｅを上下移動させるように構成されており、モータ２３ｄの回転駆動力をロッド２３ｅの上下直線運動に変換している。そして、そのロッド２３ｅの先端部には、リフター本体２２の上端部が固着されており、モータ２３ｄの回転方向に応じてリフター本体２２が上下移動する。
【００５２】
このリフター本体２２が最も低い位置（図５の実線位置）に移動してくると、アーム部材２１に保持された基板Ｗが一括して薬液処理部１０Ｂの処理槽３０１ に浸漬されて薬液処理される。この処理槽３０１は、薬液としてＣＡＲＯ（硫酸と過酸化水素水との混合溶液）を貯留するものであり、略直方体の容器であって、その上部に基板Ｗ群の出し入れを許容する開口３０２を備えている。また、処理槽３０１の底部両側には、処理槽３０１内にＣＡＲＯを供給する薬液供給管３０３が配設されている。さらに、処理槽３０１の上部周囲には、基板Ｗ群の処理中に処理槽３０１から溢れ出た処理液を回収するオーバーフロー槽３０４が設けられており、オーバーフロー槽３０４で回収した薬液を循環使用している。ただし、薬液処理部の構成はこの薬液循環使用タイプに限定されるものではなく、薬液処理ごとに使用済みの薬液を排液するタイプのものであってもよい。
【００５３】
処理槽３０１の開口３０２の上方には、図２および図３に示したシャワー水洗処理部１０Ｄと同一構成のシャワー水洗処理部が配置されている。なお、その構成はすでに説明した通りであるため、ここでは同一符号を付して構成の説明を省略する。
【００５４】
上記のように積層配置された薬液処理部１０Ｂとシャワー水洗処理部１０Ｄとの間には、開閉自在な仕切部材４０が設けられている。具体的には、仕切部材４０は観音開きする一対の開閉部材４０ａ，４０ｂから構成されており、開閉駆動機構４１によって図４の２点鎖線で示すように開閉部材４０ａ，４０ｂを開成することでハンドリング機構２０によって仕切部材４０を通過して薬液処理部１０Ｂとシャワー水洗処理部１０Ｄとの間で複数の基板Ｗを往復移動させることができる一方、閉成することで薬液処理部１０Ｂとシャワー水洗処理部１０Ｄとを仕切っている。
【００５５】
また、この実施形態における特徴的な構成として、仕切部材４０の上面は処理槽３０１の外側に向かって傾斜している。具体的には、観音開きする一対の開閉部材４０ａ，４０ｂの上面のそれぞれは、閉成状態で突き合わされた遊端側から、各々の基端側に向かって低くなるように傾斜している。また、開閉部材４０ａ，４０ｂの各基端側は、オーバーフロー槽３０４の外側まで延び出ている。
【００５６】
次に開閉駆動機構４１の構成について説明するが、開閉部材４０ａ，４０ｂの各々の開閉駆動機構４１は同様の構成であるので、以下では開閉部材４０ａを例にとって説明する。開閉部材４０ａの基端部両側は、屈曲した一対の支持アーム４１１の遊瑞にそれぞれ連結固定されている。各支持アーム４１１の基瑞は支軸４１２を介して処理チャンバ５０の側壁に揺動自在に支持されている。一方の支軸４１２は処理チャンバ５０の側壁を貫通して導出されている。処理チャンバ５０外へ導出された支軸４１２は、図６に示すように、アーム４１３の一端に連結固定され、このアーム４１３の他端は処理チャンバ５０の側壁に配設されたエアーシリンダ４１４のロッドにピン結合されている。
【００５７】
以上のように構成された開閉部材４０ａ，４０ｂの各開閉駆動機構４１のエアーシリンダ４１４のロッドが伸縮することにより、開閉部材４０ａ，４０ｂは、図４に実線で示す閉成状態と、２点鎖線で示す開成状態とに切り換えられる。すなわち、基板Ｗを処理槽３０１へ出し入れするとき以外は、開閉部材４０ａ，４０ｂは閉成状態になっている。また、開成状態において、開閉部材４０ａ，４０ｂは、処理槽３０１の開口３０２の上方を大きく開いて、処理槽３０１への基板Ｗ群を出し入れするときの邪魔にならないようになっている。
【００５８】
次に、上記のように構成されたサブユニットＳＵ1における基板処理動作について説明する。まず、搬送ロボット（図１の符号１６ａ）が未処理の基板ＷをサブユニットＳＵ1に搬送してくると、予め処理チャンバ５０の開口５１の上方位置（図５の２点鎖線位置）まで上昇したアーム部材２１に未処理基板Ｗを受け渡す。そして、アーム部材２１で基板Ｗを保持したままリフター本体２２が降下し、最も低い位置（図５の実線位置）まで移動する。この降下移動の際、アーム部材２１に保持されている基板Ｗ群は処理チャンバ５０の開口５１、シャワー水洗処理部１０Ｄおよび開成状態にある仕切部材４０を通過した後、仕切部材４０の開閉部材４０ａ，４０ｂが図４に実線で示す閉成状態に切り換えられるとともに、基板Ｗ群は薬液処理部１０Ｂの処理槽３０１中の薬液（ＣＡＲＯ）に浸漬され 、薬液処理が開始される。
【００５９】
そして、薬液処理が完了すると、仕切部材４０の開閉部材４０ａ，４０ｂが図４に２点鎖線で示す閉成状態に切り換えられた後、リフター本体２２が上昇し、仕切部材４０を通過して図５の１点鎖線で示すようにシャワー水洗処理部１０Ｄまで移動する。それに続いて、仕切部材４０の開閉部材４０ａ，４０ｂが図４に実線で示す閉成状態に切り換えられてシャワー水洗処理部１０Ｄによる水洗処理の準備が完了する。
【００６０】
すると、アーム部材２１によって保持されている複数の基板Ｗに向けて各ノズル３２から純水がシャワー状に供給されて基板Ｗの表面上の付着物（ＣＡＲＯおよびＣＡＲＯ処理によって発生した物質（パーティクル）など）が水洗除去される。このとき、リフター本体２２を上下方向に揺動させると、水洗処理の効率が向上し、より少ない量の純水で、また、より短時間で水洗処理を行うことができる。また、リフター本体２２を揺動させると同時あるいはその代わりに、ノズル配管３１を揺動させたり、ノズル３２自体を揺動させたりしても、同様の効果が得られる。
【００６１】
このようにしてシャワー水洗処理を実行すると、ノズル３２から供給された純水、および基板表面から脱落した付着物は薬液処理部１０Ｂ側に落下するが、薬液処理部１０Ｂの上方位置に配置された仕切部材４０によって薬液処理部１０Ｂへの侵入が規制される。すなわち、純水や脱落した付着物は仕切部材４０の開閉部材４０ａ，４０ｂの上面に落下した後、開閉部材４０ａ，４０ｂの傾斜した上面に案内されて薬液処理部１０Ｂの外側に流下し、処理チャンバ５０の下方部に集められる。そして、処理チャンバ５０の下方部に接続されたドレン配管５２を介して装置外部に排出される。
【００６２】
こうしてシャワー水洗処理が完了すると、リフター本体２２はさらに上昇して搬送ロボットとの受渡し位置（図５の２点鎖線位置）まで上昇し、搬送ロボット との間で処理済みの基板Ｗの受渡しを行い、次に未処理基板Ｗの搬入に備える。
【００６３】
以上のように、この実施形態にかかる基板処理装置は、先に説明した基板水洗方法を使用するものであり、先の実施形態と同様に、より少ない純水使用量で、しかも短時間で基板を洗浄することができるという効果を奏する。
【００６４】
また、薬液処理部１０Ｂの上方位置にシャワー水洗処理部１０Ｄを重ね合わせているため、その分だけ基板処理装置が占有する床面積を減少させることができる。
【００６５】
さらに、開閉部材４０ａ，４０ｂの上面を上記のように傾斜させることにより、開閉部材４０ａ，４０ｂ上に落下した純水や脱落した付着物はその上面に沿って薬液処理部１０Ｂの外側に流出し、開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ間隙部Ｇを介して薬液処理部１０Ｂに侵入するのを効果的に防止することができる。
【００６６】
なお、開閉部材４０ａ，４０ｂの上面の傾斜角度は特に限定されないが、水平線に対して５〜１５゜の範囲が好ましい。なんとなれば、開閉部材４０ａ，４０ｂの上面の傾斜角度が５゜未満であると純水や脱落した付着物を流下案内する効果が小さくなる一方、開閉部材４０ａ，４０ｂの上面の傾斜角度が１５゜を超えると、開閉部材４０ａ，４０ｂの背丈が高くなりすぎて、基板処理装置のコンパクト化の点で好ましくないからである。
【００６７】
また、落下した純水などを円滑に流下案内するために、開閉部材４０ａ，４０ｂの少なくとも上面を撥水性にすることが好ましい。開閉部材４０ａ，４０ｂを、例えばフッ素系樹脂で構成することにより、その上面を撥水性にすることができる。そうすることにより、開閉部材４０ａ，４０ｂの上面の傾斜角度を小さくすることができ、開閉部材４０ａ，４０ｂの高さを抑えることができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、シャワー水洗処理部１０Ｄから落下してくる純水な どが開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ間隙部Ｇの真上に落下する可能性もあることを考慮して、次のような構成を採用している。以下、図７を参照して説明する。図７は開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ部（図４の領域Ａ）の拡大図である。すなわち、開閉部材４０ａ，４０ｂは、両開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ間隙部Ｇを覆うように、一方の開閉部材４０ｂの遊端側の上端縁４２が前方に迫り出すように構成されている。このような構成にすることにより、突き合わせ間隙部Ｇの真上から純水などの液滴Ｐが落下しても、同図中に２点鎖線で示すように、この液滴Ｐは迫り出した上端縁４２で受け止められた後、開閉部材４０ｂの傾斜した上面に沿って流下案内されるので、突き合わせ間隙部Ｇに液滴が侵入することがない。
【００６９】
また、開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ間隙部Ｇへの液滴の侵入を防止する構成としては、図７に示した例の他に、例えば図８に示すような構成を採ることも可能である。この例では、一方の開閉部材４０ｂの遊端側に凸形状のカバー部材４３を取り付けて、開閉部材４０ａ，４０ｂの突き合わせ間隙部Ｇを覆っている。
【００７０】
なお、図４および図５に示した実施形態では、薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれの上方にシャワー水洗処理部１０Ｄを積層配置しているが、水洗処理部１０Ｆの代わりに薬液処理部１０Ｅの上方位置にシャワー水洗処理部１０Ｄを配置してもよく、この場合、より少ない純水使用量で、しかも短時間で基板を洗浄することができるとともに、床面における水洗処理部１０Ｆの設置スペースが不要となるため、基板処理装置が占有する床面積をさらに減少させることができる。
【００７１】
また、薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃと、シャワー水洗処理部１０Ｄとを仕切るための仕切部材４０を観音開きの開閉部材４０ａ，４０ｂで構成したが、１つの開閉部材で薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃと、シャワー水洗処理部１０Ｄとの間を開閉自在に構成してもよい。また、３つ以上の開閉部材で仕切部材４０を構成するようにしてもよい。さらに、仕切部材４０で仕切った際に、シャワー水洗処理部１ ０Ｄからの純水、および基板表面から脱落した付着物を処理チャンバ５０の下方部に案内し、当該下方部からドレン配管５２を介して装置外部に排出するように構成しているが、仕切部材４０を閉成した際に、シャワー水洗処理部１０Ｄと薬液処理部１０Ｂ，１０Ｃとを完全に仕切り、その仕切られたシャワー水洗処理空間から純水、および基板表面から脱落した付着物を排出するように構成してもよい。
【００７２】
【実施例】
次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７３】
実施例
図１に示す基板処理装置の第１の薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）１０ＢでＣＡＲＯによる薬液処理を８インチ半導体ウエハ（基板）に施した後、シャワー水洗処理部１０Ｄに搬送し、３０（リットル／分）の割合で、５分間、純水をシャワー状に供給した後、処理部１０Ｄから引き上げ、乾燥部１０Ｈで乾燥させた後、粒径が０．１２μｍ以上のパーティクルの個数を調べた処、そのパーティクルレベルは「３５」であった。
【００７４】
比較例１
処理部１０Ｄの位置に図９のオーバーフロー方式の基板水洗装置を配置し、第１の薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）１０ＢでＣＡＲＯによる薬液処理を８インチ半導体ウエハ（基板）に施した後、この基板水洗装置に搬送し、次の手順で水洗処理した。
【００７５】
(i)２０（リットル／分）の割合で処理槽１０３に純水を供給し続ける、なお、スローリークについては４（リットル／分）に設定している、
(ii)処理槽１０３に純水が貯留され、オーバーフロー状態になった後で、ＣＡＲ Ｏ処理が施された半導体ウエハを処理槽１０３に投入する、
(iii)２０（リットル／分）の割合で、１５分間、オーバーフロー状態の処理槽１０３内に浸漬させる。
【００７６】
こうした一連の水洗処理が完了した後、処理槽１０３から半導体ウエハを引き上げ、乾燥部１０Ｈで乾燥させた後、粒径が０．１２μｍ以上のパーティクルの個数を調べた処、そのパーティクルレベルは「５０」であった。
【００７７】
比較例２
処理部１０Ｄの位置に図１０の機能水洗方式の基板水洗装置を配置し、第１の薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）１０ＢでＣＡＲＯによる薬液処理を８インチ半導体ウエハ（基板）に施した後、この基板水洗装置に搬送し、次の手順で水洗処理した。
【００７８】
(i)処理槽２０３に純水を供給して処理槽２０３に純水を貯留した後、さらに純水供給を続けてオーバーフロー状態にする、
(ii)ＣＡＲＯ処理が施された半導体ウエハを処理槽２０３に投入する、
(iii)２０（リットル／分）の割合で、１分間、オーバーフロー状態を継続する、
(iv)急速排液しながら、シャワーノズル２１０から１５（リットル／分）の割合で、純水を供給する、
(v)処理槽２０３から純水が排液されると、再度急速排液を停止し、処理槽２０３に純水を貯留した後、さらに純水供給を続けてオーバーフロー状態にする、
(vi)上記(iii)〜(v)の処理を５回繰り返す。
【００７９】
こうした一連の水洗処理が完了した後、処理槽２０３から半導体ウエハを引き上げ、乾燥部１０Ｈで乾燥させた後、粒径が０．１２μｍ以上のパーティクルの個数を調べた処、そのパーティクルレベルは「５０」であった。
【００８０】
上記した実施例、比較例１および比較例２において基板投入から水洗処理完了 までにかかる処理時間、純水使用量および処理後のパーティクルレベルを表にまとめると、次の通りである。
【００８１】
【表１】

【００８２】
同表から明らかなように、実施例によれば、より少ない純水使用量で、しかも短時間で半導体ウエハを洗浄することができ、比較例１および比較例２に対して優れた効果が得られる。また、処理後のパーティクルレベルを比較しても、純水使用量および処理時間も比較例よりも少ないにもかかわらず、実施例によれば、パーティクルレベルを低減することができ、より精密な水洗効果が得られることが明らかである。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる基板処理装置によれば、薬液処理部の上方にシャワー水洗処理部を配置し、薬液処理部によって薬液処理された複数の基板に対して純水をシャワー状に供給して基板表面の付着物を水洗除去するようにしているので 、より少ない純水使用量で、しかも短時間で基板を洗浄することができるとともに、薬液処理部の上方位置にシャワー水洗処理部を重ね合わせた分だけ基板処理装置が占有する床面積を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明にかかる基板水洗方法の一実施形態を適用可能な基板処理装置を示す平面図である。
【図２】 シャワー水洗処理部を前方上方位置から見下ろした図である。
【図３】 図２のシャワー水洗処理部の全体構成を示す概略断面図である。
【図４】 この発明にかかる基板水洗方法を適用可能な基板処理装置の他の実施形態を示す破断正面図である。
【図５】 図４の基板処理装置の側面図である。
【図６】 開閉部材の開閉駆動機構を示した図である。
【図７】 開閉部材の突き合わせ部の拡大断面図である。
【図８】 開閉部材の突き合わせ部の変形例を示した拡大断面図である。
【図９】 オーバーフロー方式の基板水洗装置を示す図である。
【図１０】 機能水洗方式の基板水洗装置を示す図である。
【符号の説明】
１ 処理ユニット
１０Ｂ，１０Ｃ 薬液処理部（ＣＡＲＯ処理部）
１０Ｄ シャワー水洗処理部
２０ ハンドリング機構
２１ アーム部材
２２ リフター本体
４０ 仕切部材
４０ａ，４０ｂ 開閉部材
５０ 処理チャンバ
３０１ 処理槽
Ｗ 基板

Claims (8)

1. 複数の基板を薬液によって薬液処理する薬液処理部と、
   前記薬液処理部の上方に、前記薬液処理部と重ねて配置され、前記薬液処理部によって薬液処理された複数の基板に対して純水をシャワー状に供給して基板表面の付着物を水洗除去するシャワー水洗処理部と、
   前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間に配置された開閉自在な仕切部材と、
   開成された前記仕切部材を通過して前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間で複数の基板を往復移動させるハンドリング部とを備え、
   前記仕切部材は閉成することで前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部との間を仕切り、前記シャワー水洗処理部から前記薬液処理部に純水、および基板表面から脱落した付着物が侵入するのを規制する基板処理装置。
2. 前記薬液処理部と、その上方に配置された前記シャワー水洗処理部と、前記仕切部材とが同一の処理チャンバ内に設けられ、
   前記仕切部材が閉成されることで前記処理チャンバ内が前記薬液処理部と前記シャワー水洗処理部とに区分けされ、前記仕切部材が開成されることで前記薬液処理部及び前記シャワー水洗処理部との間で前記ハンドリング部により複数の基板を往復移動させることが可能となる請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記仕切部材は、一対の開閉部材の各端部が突き合わせられて閉成された状態から、当該各端部が上方への回動により観音開きして開成状態となると共に、これら一対の開閉部材はその上面が、前記互いに突き合わせられた各端部とは反対側の各基端部に向かうに連れて低くなる傾斜を有し、当該各基端部が、前記薬液処理部に設けられたオーバーフロー槽の外側まで延びた形状とされている請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記仕切部材の上面の傾斜角度は５〜１５゜である請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記処理チャンバの下方部には、前記仕切部材をなす一対の開閉部材によって前記オーバーフロー槽の外側まで導かれた前記シャワー水洗処理部からの純水を排出するドレイン配管が設けられている請求項３又は請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記薬液処理部は、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
   前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記薬液処理部は、塩酸と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
   前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。
8. 前記薬液処理部は、硫酸と過酸化水素水との混合溶液を薬液として貯留する処理槽を有しており、
   前記ハンドリング部によって前記処理槽中の薬液に基板を浸漬させて薬液処理する請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の基板処理装置。

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