JP3735193B2 - 基板処理装置および基板搬送方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板およびPDP(プラズマディスプレイパネル)用ガラス基板などの各種の被処理基板に対して処理を行う基板処理装置、および各種の被処理基板を搬送するための基板搬送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)の表面に対して種々の処理を施すための基板処理装置が用いられる。基板処理装置内においては、搬送ロボットによってウエハがハンドリングされ、この搬送ロボットによって、処理部に対するウエハの搬入・搬出が行われるようになっている。このような搬送ロボットには、ウエハの裏面の中央を吸着する吸着式のものが従来から用いられてきた。
【0003】
図10は、ウエハ処理部1に対してウエハWを搬入するための吸着式搬送ロボット2の構成を簡略化して示す斜視図である。搬送ロボット2は、水平面内で回動する下アーム3と、下アーム3の先端において水平面内で回動する平板ビーム状の上アーム4とを備えている。下アーム3と上アーム4とは連動して回動するようになっており、下アーム3が回動すると、上アーム4は下アーム3の回動方向とは反対方向に上アーム4の回動角度の2倍の角度だけ回動するようになっている。上アーム4の上面の先端には、ウエハWの裏面を吸着するための吸着部5が設けられている。この構成により、下アーム3および上アーム4が屈伸することにより、吸着部5をウエハ処理部1に対して進退させることができ、かつ、吸着部5でウエハWの裏面を吸着することにより、このウエハWをほぼ水平な状態で保持できる。
【0004】
ウエハ処理部1は、処理カップ7と、この処理カップ7内に配置され、ウエハWを水平に保持した状態で回転することができるスピンチャック8とを備えている。スピンチャック8は、図外の回転駆動機構によって鉛直軸まわりに回転する本体部9と、この本体部9に立設され、ウエハWの縁部を保持する複数の保持爪10とを備えている。スピンチャック8は、搬送ロボット2とのウエハWの受け渡しのために、一定範囲で昇降が可能に構成されている。
【0005】
図11は、搬送ロボット2からウエハ処理部1へのウエハWの受け渡しの際の動作の流れを説明するための図である。搬送ロボット2が、吸着部5によりウエハWを吸着した状態で、下アーム3および上アーム4を展開させ、ウエハWをスピンチャック8の上方位置まで搬送して停止すると、図11(a) の状態で、吸着部5によるウエハWの吸着が解除される。この吸着の解除に引き続き、図11(b) に示すように、スピンチャック8が上昇させられ、上アーム4からスピンチャック8の保持爪10へとウエハWが受け渡される。次いで、図11(c) に示すように、下アーム3および上アーム4が折り畳まれて退避させられる。その後、図11(d) に示すように、スピンチャック8が所定の処理高さまで下降させられる。この処理高さにおいて、スピンチャック8が回転させられる。こうして、ウエハWを回転させた状態で、たとえば、ウエハWの上面や裏面に向けて図外のノズルから処理や純水)が供給され、ウエハWに対する処理が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハに対して施される処理には種々のものがあるが、この処理の過程で、ウエハの表面は、その直前の処理内容に応じて、親水性となったり疎水性となったりする。たとえば、ウエハの表面を化学的および物理的に研磨するためのCMP(Chemical Mechanical Polishing )処理後のウエハの表面は、疎水性となっている場合が多い。
【0007】
ところが、上述のような吸着式の搬送ロボットでは、特に表面が疎水性となったウエハの搬送が必ずしも良好に行えないことが明らかになってきた。
この問題を図12および図13を参照して以下に詳述する。
純水や薬液などの処理液による処理の直後のウエハWの表面には多少の処理液11が残留しているのが通常である。ところが、もしも、そのウエハWの表面が疎水性になっていると、処理液11は、ウエハWの上面に一様に広がることができないので、搬送ロボット2によるウエハWの搬送中に、ウエハWの上面において移動し得る。
【0008】
もしも、ウエハWの裏面の吸着を解除する段階(図11(a) 参照)において、ウエハWの上面の処理液11がウエハWの中央からずれた位置にあると、この処理液11の重さのために、ウエハWには、ビーム状の上アーム4のたとえば先端部を支点としたモーメントが与えられる。そのため、ウエハWのスピンチャック8への受け渡しが完了するよりも前に、ウエハWが上アーム4から落下し、搬送不良を生じるおそれがある。
【0009】
搬送不良が生じれば、装置の動作を一旦停止し、搬送不良が生じたウエハWを取り除く必要があるから、生産効率が劣化するうえ、不良なウエハWが発生するので、生産コストの低下にもつながる。
また、たとえ搬送不良が生じないとしても、ウエハWの表面に残留している液体11は、ウエハWの処理の効率を阻害する場合がある。すなわち、ウエハWの搬送の次工程において、処理液をウエハWに供給して液処理を行う際に、ウエハWの表面にたとえば純水が残留していると、液処理開始当初の処理液の濃度が低くなる。そのため、処理液の消費量が多くなるうえ、必要な処理を施すために要する時間も長くなるおそれがある。この問題は、ウエハWが疎水性であるか親水性であるかに関係なく生じる問題である。
【0010】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、基板表面が疎水性であるか親水性であるかに関わりなく基板の搬送を良好に行うことができる基板処理装置および基板搬送方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、処理液を用いた基板処理を効率的に行うことができる基板処理装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板を吸着保持する吸着ハンドを含み、基板を搬送する基板搬送手段と、この基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板の表面に存在する液体を上記吸着ハンドによる上記基板の吸着保持が解除されるよりも前に排除する液体排除手段と、上記基板搬送手段によって基板が搬送され、上記吸着ハンドから当該基板を受け取って保持する基板保持手段とを含み、上記基板保持手段は、基板の周縁部を保持する複数本の保持爪を備えており、上記吸着ハンドは、上記基板保持手段に基板を受け渡した後に上記複数本の保持爪の間を通って退避可能なビーム状のものであることを特徴とする基板処理装置である。
【0012】
この構成によれば、吸着ハンドに保持されている基板の表面の液体が基板の吸着保持の解除よりも前に排除されるので、たとえ、基板の表面が疎水性になっていたとしても、吸着の解除の際に、基板の安定性が損なわれるおそれがない。そのため、基板の落下を防止できるから、搬送不良を防止できる。
この発明は、表面に液体が供給された後の基板の取り扱いに適しており、基板の表面が疎水性になっている場合(たとえば、基板の表面にシリコン酸化膜が形成されていない場合など)であっても、基板の搬送を良好に行える。
【0013】
請求項2記載の発明は、上記基板保持手段を有し、この基板保持手段に保持された基板に対して処理液を供給して処理を施す液処理部をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板の表面の液体が除去された状態で液処理部に基板の搬入が行われる。そのため、液処理部における処理液が基板の表面の液体により希釈されることがない。そのため、処理液の消費量の低減を図ることができる。
【0014】
請求項3記載の発明は、上記液体排除手段は、上記基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板の表面に気体を供給する気体供給手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置である。
この構成によれば、基板に気体を供給することによって液体が排除されるので、液体の排除を迅速にかつ効率的に行うことができる。
【0015】
請求項4記載の発明は、上記液体排除手段は、上記基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板を水平面に対して傾斜させる基板傾斜手段を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置である。
この構成によっても、基板の表面の液体を排除できる。
請求項5記載の発明は、ビーム状の吸着ハンドで基板を吸着保持する吸着保持工程と、この吸着保持工程で吸着保持された基板を、上記吸着ハンドによって、基板の周縁部を保持する複数本の保持爪を有する基板保持手段へと搬送する搬送工程と、上記吸着保持工程で吸着保持された基板の表面に存在する液体を排除する液体排除工程と、上記吸着保持工程で吸着保持され、上記搬送工程で搬送され、上記液体排除工程で液体を排除された基板の吸着保持を上記液体排除工程の後に解除する吸着解除工程と、この吸着解除工程の後に、上記吸着ハンドから上記基板保持手段へと基板を受け渡す受け渡し工程と、この受け渡し工程の後に、上記吸着ハンドを、上記複数本の保持爪の間を通して退避させる工程とを含むことを特徴とする基板搬送方法である。
【0016】
この方法によれば、請求項1に関連して述べた効果を達成できる。すなわち、基板の表面が疎水性か親水性かに関わりなく、吸着解除の際に基板の姿勢が不安定になることがない。
また、基板に処理液を供給して処理を施す液処理部に基板を搬入する場合であれば、処理液の希釈を防止できるので、処理液による基板の処理を効率的に行うことができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の一部の内部構成を示す平面図であり、図2は、図1の切断面線II−IIから見た断面図である。この基板処理装置は、基板としてのウエハWに対して処理を施すための装置であり、第1の処理部T1と、第2の処理部T2と、これらの第1および第2の処理部T1,T2の間に配置された吸着式の搬送ロボットTRと、搬送ロボットTRによる搬送過程でウエハWの上面の液体を排除するための窒素ガスブローノズルBNとを有している。
【0019】
第1の処理部T1は、ウエハWに処理液(薬液や純水)を供給して処理を施すためのものである。この第1の処理部T1による処理直後のウエハWの表面には処理液が存在している。第2の処理部T2は、たとえば、ウエハWの表面を水洗し、水洗後のウエハWを高速回転させて水切り乾燥を行う水洗・乾燥処理部である。
【0020】
第1の処理部T1および第2の処理部T2の共通の構成について説明すると、これらの処理部T1,T2は、それぞれ、平面視において矩形の処理チャンバC1,C2内にそれぞれ配置された容器状の処理カップ21と、この処理カップ21内に配置されたスピンチャック22とを有している。スピンチャック22は、回転駆動機構30によって鉛直軸まわりに回転駆動される回転軸23と、この回転軸23の上端に水平に固定された板状のチャック本体24と、このチャック本体24に立設された複数本(この実施形態では6本)の保持爪25とを備えている。チャック本体24は、回転軸23から離反する方向に放射状に延びた複数本(この実施形態では6本)のアーム26を備えており、各アーム26の先端付近に保持爪25が立設されている。この保持爪25は、ウエハWの端面に当接でき、かつ、その下面の周縁部を支持できるように構成されている。回転軸23は、昇降機構31によって昇降されるようになっており、これにより、チャック本体24および保持爪25を昇降させることができる。
【0021】
第1の処理部T1の処理チャンバC1において、搬送ロボットTR側の側壁71には、処理後のウエハWを搬出するためのウエハ出口72が形成されており、側壁71に対向する側壁73には、処理前のウエハWを搬入するためのウエハ入口74が形成されている。第2の処理部T2の処理チャンバC2において、搬送ロボットTR側の側壁75には、第1の処理部T1からのウエハWを搬入するためのウエハ入口76が形成されており、この側壁75に対向する側壁77には、第2の処理部T2での処理後のウエハWを搬出するためのウエハ出口78が形成されている。
【0022】
搬送ロボットTRは、図3に簡略化した斜視図を示すように、鉛直軸まわりに回動される下アーム41と、この下アーム41の先端において、水平面に沿って回動するビーム状の上アーム42(吸着ハンド)とを備えている。上アーム42の先端付近には、ウエハWの裏面を吸着するための吸着部43が設けられている。下アーム41は、モータなどを含むアーム駆動源45によって回動されるようになっている。上アーム42は、図外の連動機構の働きにより、下アーム41と連動して回動する。この際、上アーム42は、下アーム41の回動方向とは反対方向に、下アーム41の回動角度の2倍の角度だけ回動する。これにより、下アーム41および上アーム42は、屈伸動作を行うことができ、第1の処理部T1に向かって展開して、第1の処理部T1での処理後のウエハWを受け取ることができ、その状態で、収縮し、さらに第2の処理部T2に向かって展開して、この第2の処理部T2にウエハWを搬入することができる。
【0023】
窒素ガスブローノズルBNは、第2の処理部T2の処理チャンバC2内に配置されており、この第2の処理部T2の処理カップ21内のスピンチャック22に向けて搬送されている過程のウエハWの上面に向けて不活性ガスとしての窒素ガスを吹き付ける。この窒素ガスの吹き付けにより、ウエハWはスピンチャック22の上方の受け渡し位置に到達するよりも早く、その上面の液体(第1の処理部T1において供給された処理液)が除去される。
【0024】
図4は、搬送ロボットTRから第2の処理部T2へのウエハWの受け渡し時の動作の流れを説明するための図である。搬送ロボットTRが第1の処理部T1から第2の処理部T2へとウエハWを搬送する期間において、窒素ガスブローノズルBNからの窒素ガスブローが行われる(図4(a) )。したがって、ウエハWが窒素ガスブローノズルBNの近傍を通過するときに、ウエハWの表面の液体が除去され、ウエハWがスピンチャック22の上方の受け渡し位置に到達した図4(b) の状態では、ウエハWの表面の液体の除去が完了している。この状態で、吸着部43の吸着が解除される。ウエハWの表面には液体が存在しないので、このウエハWの表面がたとえ疎水性であったとしても、ウエハWに対して大きなモーメントが働くことはなく、ウエハWが落下するおそれはない。
【0025】
吸着が解除されると、昇降機構31は、スピンチャック22を上昇させる。この上昇の過程で、ウエハWは、上アーム42からスピンチャック22の保持爪25へと移載される(図4(c) )。
次いで、搬送ロボットTRの下アーム41と上アーム42とが折り畳まれて収縮し、上アーム42は、複数本の保持爪25の間を通って、処理チャンバC1の外部へと退避する(図4(d) )。そして、スピンチャック22が、昇降機構31によって所定の処理高さまで下降させられる(図4(e) )。この処理高さにおいて、回転機構30はスピンチャック22を回転駆動する。
【0026】
以上のようにこの実施形態によれば、搬送ロボットWによって第2の処理部T2のスピンチャック22へと搬送されているウエハWの上面に向けて窒素ガスブローを行い、吸着部43によるウエハWの吸着が解除される前に、このウエハWの表面の液体が吹き飛ばされて排除される。これにより、たとえば、第1の処理部Tにおいてフッ酸を用いてウエハWの表面を処理する場合のように、搬送ロボットTRによって搬送されるウエハWの上面が疎水性になっている場合であっても、ウエハWが落下することはなく、搬送不良が生じるおそれはない。これにより、搬送不良のために装置が停止することがなくなるので、生産性が格段に向上される。そのうえ、全てのウエハの搬送を良好に行える結果、ウエハが無駄にされることがなくなるので、半導体装置の生産コストの低減に寄与できる。
【0027】
また、たとえば、第2の処理部T2において、薬液をウエハWの表面に供給して処理を施す場合には、薬液の濃度がウエハWの表面に残留している液体(たとえば純水)によって希釈されることがないので、薬液の消費量を低減できるうえ、処理時間を短縮することが可能になる。
図5は、この発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の内部構成を示す平面図であり、図6は、図5の切断面線VI−VIから見た断面図である。これらの図5および図6において、上述の図1および図2に示された各部に対応する部分には、図1および図2の場合と同じ参照符号を付して示すこととする。
【0028】
この第2の実施形態の特徴は、不活性ガスとしての窒素ガスガスを搬送ロボットTRによって搬送されている途中のウエハWの上面に吹き付けるために、単なるノズルではなく、エアナイフを形成するエアナイフ装置50を用いていることである。すなわち、エアナイフ装置50は、平面視においてウエハWの搬送方向60と直交するようにほぼ水平に配置された長尺なノズル部51を備えており、このノズル部51には、図7に拡大して示すように、その長手方向に沿ったスロット状の吹き出し口52が形成されている。この吹き出し口52は、処理チャンバC2のウエハ入口76に向けられている。
【0029】
この構成によれば、搬送ロボットTRによってウエハWがウエハ入口から処理チャンバC2に導入される過程で、エアナイフ装置50によって形成されるエアナイフがウエハWの表面の全体を走査するから、このウエハWの表面の液体を確実に排除することができる。よって、この第2の実施形態によっても、上述の第1の実施形態の場合と同様な効果が達成される。
【0030】
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の第1の実施形態においては、窒素ガスブローノズルBNが、第2の処理部T2の処理チャンバC2内において、ウエハWの搬送方向60に関して、ウエハ入口76とスピンチャック22との間の位置に配置されているが、窒素ガスブローノズルBNは、吸着部43による吸着が解除されるよりも前に、ウエハWの表面に窒素ガスブローを施すことができる位置に配置されていればよく、第1の実施形態の場合の配置を必ずしも採用する必要はない。たとえば、図8および図9において参照符号BN1で示すように、上下のアーム41,42が収縮した状態におけるウエハWの保持位置に向けて上方から窒素ガスブローを施すことができるように窒素ガスブローノズルが配置されてもよい。また、同じく図8および図9において、参照符号BN2あるいはBN3で示すように、第1の処理部T1あるいは第2の処理部T2のスピンチャック22と搬送ロボットTRとのウエハWの受け渡し位置に向けて窒素ガスブローを上方から施すことができるように窒素ガスブローノズルが配置されてもよい。さらに一般化すれば、第1の処理部T1のスピンチャック22と搬送ロボットTRとウエハの受け渡し位置と、搬送ロボットTRと第2の処理部T2のスピンチャック22とのウエハの受け渡し位置との間のウエハWの搬送経路のいずれかの位置で窒素ガスブローをウエハWの上面に施すことができるように、窒素ガスブローノズルが配置されればよい。その場合に、窒素ガスブローは、ウエハWが吸着部43に吸着されている状態で行われればよい。
【0031】
さらに、上記の実施形態では、不活性ガスである窒素ガスを用いてウエハWの表面の液体を排除する構成について説明したが、たとえば、搬送ロボットTRの上アーム42を、水平な軸まわりの回動が可能であるように構成しておけば、この上アームの水平な軸まわりの回動によって、吸着部43に吸着されたウエハWを水平面に対して傾斜させることができ、このような基板傾斜手段を設けることにより、疎水性となっているウエハWの表面の液体を容易に除去することができる。
【0032】
また、上記の実施形態においては、ウエハに対する処理を行う基板処理装置を例にとって説明したが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板など、他の種類の基板を取り扱う場合にも適用可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係る基板処理装置の一部の内部構成を示す平面図である。
【図2】図1の切断面線II−IIから見た断面図である。
【図3】搬送ロボットの簡略化した斜視図である。
【図4】搬送ロボットから第2の処理部へのウエハWの受け渡し時の動作の流れを説明するための図である。
【図5】この発明の第2の実施形態に係る基板処理装置の内部構成を示す平面図である。
【図6】図5の切断面線VI−VIから見た断面図である。
【図7】エアナイフ装置のノズル部の拡大断面図である。
【図8】窒素ガスブローノズルの配置例を示す平面図である。
【図9】図8の切断面線IX−XIから見た断面図である。
【図10】従来技術において、ウエハ処理部に対してウエハを搬入するための吸着式搬送ロボットの構成を簡略化して示す斜視図である。
【図11】従来技術における搬送ロボットからウエハ処理部へのウエハの受け渡しの際の動作の流れを説明するための図である。
【図12】従来技術において、ウエハの表面が疎水性となっている場合の様子を説明するための簡略化した斜視図である。
【図13】従来技術において、ウエハの表面が疎水性となっている場合にウエハが落下する様子を示す図解的な正面図である。
【符号の説明】
T1 第1の処理部
T2 第2の処理部(液処理部)
TR 搬送ロボット(基板搬送手段)
22 スピンチャック(基板保持手段)
25 保持爪
41 下アーム
42 上アーム(吸着ハンド)
BN 窒素ガスブローノズル(気体供給手段)
51 ノズル部(気体供給手段)
Claims (5)
- 基板を吸着保持する吸着ハンドを含み、基板を搬送する基板搬送手段と、
この基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板の表面に存在する液体を上記吸着ハンドによる上記基板の吸着保持が解除されるよりも前に排除する液体排除手段と、
上記基板搬送手段によって基板が搬送され、上記吸着ハンドから当該基板を受け取って保持する基板保持手段とを含み、
上記基板保持手段は、基板の周縁部を保持する複数本の保持爪を備えており、
上記吸着ハンドは、上記基板保持手段に基板を受け渡した後に上記複数本の保持爪の間を通って退避可能なビーム状のものである
ことを特徴とする基板処理装置。 - 上記基板保持手段を有し、この基板保持手段に保持された基板に対して処理液を供給して処理を施す液処理部をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
- 上記液体排除手段は、上記基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板の表面に気体を供給する気体供給手段を含むことを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。
- 上記液体排除手段は、上記基板搬送手段の吸着ハンドに吸着保持されている基板を水平面に対して傾斜させる基板傾斜手段を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の基板処理装置。
- ビーム状の吸着ハンドで基板を吸着保持する吸着保持工程と、
この吸着保持工程で吸着保持された基板を、上記吸着ハンドによって、基板の周縁部を保持する複数本の保持爪を有する基板保持手段へと搬送する搬送工程と、
上記吸着保持工程で吸着保持された基板の表面に存在する液体を排除する液体排除工程と、
上記吸着保持工程で吸着保持され、上記搬送工程で搬送され、上記液体排除工程で液体を排除された基板の吸着保持を上記液体排除工程の後に解除する吸着解除工程と、
この吸着解除工程の後に、上記吸着ハンドから上記基板保持手段へと基板を受け渡す受け渡し工程と、
この受け渡し工程の後に、上記吸着ハンドを、上記複数本の保持爪の間を通して退避させる工程と
を含むことを特徴とする基板搬送方法。
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