JP4397646B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を連続的に処理する基板処理装置と基板処理方法に関する。
半導体装置の製造工程においては、複数の半導体ウエハを同時に処理するバッチ式処理と、半導体ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式処理とが、処理内容や処理する半導体ウエハの枚数等に応じて使い分けられている。例えば、特許文献１には、複数の処理装置と、これらの処理装置間で半導体ウエハを搬送する搬送手段を備え、各処理装置においては異なる処理流体が用いられて半導体ウエハが処理され、総じて半導体ウエハに対して密接に関連する複数の異なる処理が連続的に行われる処理システムが開示されている。このように、従来、半導体ウエハに対して複数の処理を行う処理システムにおいては、バッチ式処理か枚葉式処理のいずれか一方が用いられている。
特開平１０−３３５２９８号公報（第２３段落、第１図）
しかしながら、近時、半導体装置の製造には種々の新素材が用いられ、これに対応して新たな処理方法が提案されるに至り、複数の異なる処理を連続的に行う場合においては、異なる処理ごとに処理時間に大きな差がある場合が生じてきている。このような処理を従来の処理システムで行うと、処理システム全体のスループットが低下する問題が生ずる。
そこで１台の処理システムに、長時間を要する処理を行うための処理装置を短時間で終わる処理を行うための処理装置よりも数多く装備することによって、処理システム全体のスループットの低下を抑制することが可能と考えられるが、この場合には、処理システム全体の大型化は避けられない。また、装備する処理装置が多くなることによって処理システムが高価なものとなる。さらに、各処理装置で用いられる処理流体の供給や排出等に関する構成や制御が複雑となる問題があり、これによって良好な処理品質が得られなくなるおそれもある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、一連の複数の異なる処理を効率的に進行させることができるコンパクトな基板処理装置と、この基板処理装置よる基板処理方法を提供することを目的とする。
すなわち本発明の第１の観点によれば、複数の基板を収容可能な容器を載置する容器載置部と、
基板に対して第１の処理およびそれに続く第２の処理を順次行う基板処理部と、
前記容器載置部と前記基板処理部との間に設けられ、前記容器から複数の基板を一括して取り出して前記基板処理部に搬送し、または処理後の複数の基板を一括して前記基板処理部から前記容器内に搬送する第１の基板搬送装置を有する基板搬送部と
を具備し、
前記基板処理部は、
前記容器から取り出された複数の基板に対して一括して前記第１の処理を行う少なくとも一つのバッチ式処理ユニットと、
前記第１の処理が終了した基板に対して１枚ずつ前記第２の処理を行う複数の枚葉式処理ユニットと、
前記枚葉式処理ユニットでの前記第２の処理が終了した基板を一時的に複数載置する基板載置部と、
前記バッチ式処理ユニットから前記枚葉式処理ユニットへ基板を搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ基板を搬送する第２の基板搬送装置とを有し、
前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部、および前記第２の基板搬送装置は一体的に筐体内に設けられ、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部は、前記第２の基板搬送装置を囲繞するように配置され、
前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、および前記基板載置部に囲まれた空間内で上下動、上下軸に対する回転動、および水平方向への伸縮動可能な、基板搬送用のアームを有し、
前記バッチ式処理ユニットは、前記基板搬送部に対向して設けられた基板搬入口と、前記第２の搬送装置に対向して設けられた基板搬出口とを有し、
前記第１の基板搬送装置は、前記容器載置部に載置された容器から複数の基板を一括して取り出し、前記基板搬入口を介して前記バッチ式処理ユニットへ搬入するとともに、前記基板載置部に一時的に載置された前記第２の処理が終了した基板を一括して受け取り、前記容器載置部に載置された容器に一括して搬入し、
前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニットにて前記第１の処理が終了した基板を前記アームにより前記バッチ式処理部から前記複数の枚葉式処理ユニットへ１枚ずつ搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットにて前記第２の処理が終了した基板を前記アームにより前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ一枚ずつ搬送することを特徴とする基板処理装置、が提供される。
この第１の観点に係る基板処理装置においては、スループットを高めるために、複数の枚葉式処理ユニットのうち少なくとも２台が同時に使用される構成とすることが好ましい。また、同様に基板処理装置は、バッチ式処理ユニットを複数備えた構成を有していることが好ましいが、この場合には、逐次、異なるバッチ式処理ユニットに切り替えて使用されるようにすると、バッチ式処理ユニットの制御が容易となる。なお、バッチ式処理ユニットよりも枚葉式処理ユニットを多く装備する構成が好ましい。第１の基板搬送装置が一度に搬送することができる基板の数は、バッチ式処理ユニットと枚葉式処理ユニットのスループットに合わせて、過不足なく第１の処理と第２の処理が連続してスムーズに行われるように定めることが好ましい。
本発明の基板処理装置の具体的な用途としては、半導体装置等の製造工程において不要となったレジスト膜をオゾンと水蒸気を含む処理ガスによって水溶性に変性させ、その後に水洗処理することによって基板から除去する装置が挙げられる。例えば、高ドーズイオン注入処理が行われていることによってレジスト膜が硬化している場合には、オゾンと水蒸気を含む処理ガスによる処理には長時間を要し、水洗処理はこれよりも短時間で終えることができるため、バッチ式処理ユニットにおいてレジスト膜の変性処理を行い、枚葉式処理ユニットにおいて水溶性に変性したレジスト膜の水洗処理を行う。
なお、このようなレジスト除去処理を行う場合には、複数のバッチ式処理ユニットの中から選択された一部のバッチ式処理ユニットにのみオゾンが送られるようにオゾンの供給を制御するオゾン供給源を用い、かつ、複数のバッチ式処理ユニットにそれぞれ水蒸気を発生させる水蒸気供給源を設けることが好ましい。これにより、バッチ式処理ユニットでのプロセス制御を容易に行うことができる。
本発明の第２の観点によれば、複数の基板を収容可能な容器を載置する容器載置部と、
基板に対して第１の処理およびそれに続く第２の処理を順次行う基板処理部と、
前記容器載置部と前記基板処理部との間に設けられ、前記容器から複数の基板を一括して取り出して前記基板処理部に搬送し、または処理後の複数の基板を一括して前記基板処理部から前記容器内に搬送する第１の基板搬送装置を有する基板搬送部と
を具備し、
前記基板処理部は、
前記容器から取り出された複数の基板に対して一括して前記第１の処理を行う少なくとも一つのバッチ式処理ユニットと、
前記第１の処理が終了した基板に対して１枚ずつ前記第２の処理を行う複数の枚葉式処理ユニットと、
前記枚葉式処理ユニットでの前記第２の処理が終了した基板を一時的に複数載置する基板載置部と、
前記バッチ式処理ユニットから前記枚葉式処理ユニットへ基板を搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ基板を搬送する第２の基板搬送装置とを有し、
前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部、および前記第２の基板搬送装置は一体的に筐体内に設けられ、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部は、前記第２の基板搬送装置を囲繞するように配置され、
前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、および前記基板載置部に囲まれた空間内で上下動、上下軸に対する回転動、および水平方向への伸縮動可能な、基板搬送用のアームを有し、
前記バッチ式処理ユニットは、前記基板搬送部に対向して設けられた基板搬入口と、前記第２の搬送装置に対向して設けられた基板搬出口とを有する基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって、
前記第１の基板搬送装置により、前記容器載置部に載置された容器から複数の基板を一括して取り出し、前記基板搬入口を介して前記バッチ式処理ユニットへ搬入する工程と、
前記バッチ式処理ユニットにおいて、複数の基板に所定の第１の処理を行う工程と、
前記バッチ式処理ユニットにて前記第１の処理が終了した基板を前記第２の基板搬送装置の前記アームにより前記バッチ式処理部から前記複数の枚葉式処理ユニットへ１枚ずつ逐次搬送する工程と、
前記複数の枚葉式処理ユニットの各々について１枚の基板に対して第２の処理を行う工程と、
前記枚葉式処理ユニットにて前記第２の処理が終了した基板を前記第２の基板搬送装置の前記アームにより前記複数の枚葉式処理ユニットの各々から前記基板載置部へ１枚ずつ搬送する工程と、
前記基板載置部に載置された複数の基板を前記第１の基板搬送装置により受け取り、前記容器載置部の容器へ搬入する工程と
を有することを特徴とする基板処理方法、が提供される。
なお、基板処理の具体例としては、第１の処理として、レジスト膜を備えた基板をオゾンと水蒸気を含む処理ガスを用いて処理することにより、このレジスト膜を水溶性に変性させ、次に第２の処理として、こうして水溶性に変性したレジスト膜を水洗して溶解除去する処理が挙げられる。
本発明によれば、バッチ式処理ユニットと枚葉式処理ユニットとを適切に組み合わせることによって高いスループットを実現しながら、装置自体をコンパクト化することができる。これにより、処理コストを低減し、製品価格を下げることができる。また、狭いスペースにも設置が可能となり、生産工場から設置場所への装置搬送や搬送先における設置の負担も軽減される。さらに本発明の基板処理装置は、必要とされる処理能力に対して配置すべきバッチ式処理ユニットと枚葉式処理ユニットの数を少なく抑えることができるために、各処理部でのプロセス制御が容易であり、これにより基板の処理品質を高く保持することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、イオン注入処理によって硬化したレジスト膜を備えた半導体ウエハからこのレジスト膜を除去し、洗浄するレジスト除去処理システムについて説明することとする。
図１はレジスト除去処理システム１の概略の構造を示す水平断面図であり、図２はその概略側面図であり、図３はその概略鉛直断面図である。レジスト除去処理システム１は、ウエハＷを収容するフープＦを載置するフープ載置部３と、ウエハＷに後述する一連の処理を施すウエハ処理部５と、フープ載置部３に載置されたフープＦとウエハ処理部５との間でウエハＷを搬送するウエハ搬送部４と、ウエハ処理部５で用いられる各種の処理流体の供給等を行う流体供給部６と、を有している。
フープＦには、所定枚数（例えば２６枚）のウエハＷを水平姿勢で上下方向（Ｚ方向）に一定間隔で収容することができるようになっている。ウエハＷのフープＦからの搬出およびフープＦへの搬入は、フープＦの一側面に設けられた搬入出口を通して行われ、この搬入出口は蓋体Ｃ（図３参照）によって開閉されるようになっている。フープ載置部３はレジスト除去処理システム１の正面に位置しており、フープ載置部３には３個のフープＦをＹ方向に並べて載置できるようになっている。フープＦは、その搬入出口が設けられている側面がフープ載置部３とウエハ搬送部４とを仕切る壁部１１に設けられている開口部１１ａと密着するようにして、フープ載置部３に載置される。
開口部１１ａは、図示しない駆動機構によって移動自在なシャッタ１２によって開閉されるようになっている。このシャッタ１２には、フープＦの蓋体Ｃを操作する機構が設けられており、この機構を動作させることによって、シャッタ１２とフープＦの蓋体Ｃとが一体的に移動するようになっている。逆に、フープＦが載置されていない状態では、開口部１１ａを開くことができないようにインターロックされる構造となっている。
ウエハ搬送部４には第１ウエハ搬送装置１４が配置されており、この第１ウエハ搬送装置１４は、複数のウエハＷ（例えば、１３枚）を同時に搬送できるように、フープＦにおけるウエハＷの収容間隔に合わせてＺ方向に並べられた複数ののアームからなる櫛形アーム１５を備えている。第１ウエハ搬送装置１４は、櫛形アーム１５がフープＦにアクセスしてフープＦからウエハＷを搬出してウエハ処理部５に設けられているレジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂへ搬送し、逆にウエハ処理部５に設けられている第１ウエハ載置部２４からウエハＷを搬出してフープＦへ収容する。
このようなウエハＷの搬送処理を行うために、第１ウエハ搬送装置１４は、図示しない駆動機構によってＹ方向に移動自在であり、かつθ方向に回転自在（水平面内において回転自在）となっている。また、この櫛形アーム１５は、図示しない駆動機構によってＸ方向に伸縮自在であり、かつＺ方向で昇降自在に構成されている。
ウエハ搬送部４とウエハ処理部５との間には壁部１７が設けられており、壁部１７には３箇所にウエハ搬送口１７ａ・１７ｂ・１７ｃが形成されている。これらのウエハ搬送口１７ａ・１７ｂ・１７ｃはそれぞれ図示しない駆動機構によって移動自在なシャッタ１８ａ・１８ｂ・１８ｃによって開閉自在である。
ウエハ処理部５は、オゾンと水蒸気とを含む処理ガス（以下「変性処理ガス」という）でウエハＷを処理することによって、ウエハＷに形成されているレジスト膜を水溶性へと変性させるレジスト変性処理ユニット２１ａが下段に配置され、その上にレジスト変性処理ユニット２１ａで処理されたウエハＷの水洗処理を行って、水溶性に変性したレジスト膜を除去する水洗処理ユニット２２が配置された構成を有する第１処理部Ｇ１を有している。また、ウエハ処理部５には、第１処理部Ｇ１と同等の構造を有する、レジスト変性処理ユニット２１ｂの上に水洗処理ユニット２２が配置されてなる第２処理部Ｇ２が設けられている。
さらに、ウエハ処理部５は、水洗処理ユニット２２が上下２段に配置された構成を有する第３処理部Ｇ３および第４処理部Ｇ４と、各水洗処理ユニット２２における処理が終了したウエハＷをウエハ搬送部４へ戻すためにこれらのウエハＷを載置するための第１ウエハ載置部２４と、ウエハＷを一時的に載置する第２ウエハ載置部２５と、第１処理部Ｇ１〜第４処理部Ｇ４が具備する各処理ユニットおよび第１ウエハ載置部２４ならびに第２ウエハ載置部２５との間でウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送装置２７と、を有している。ウエハ処理部５の上部には、ウエハ処理部５に設けられたこれら各処理ユニットおよび装置に清浄なダウンフローを供給するファンフィルターユニット（ＦＦＵ）が設けられている。
第１処理部Ｇ１に設けられたレジスト変性処理ユニット２１ａは、ハウジング９１の内部に処理チャンバ３０と、水蒸気発生器３８と、水蒸気発生器３８で発生させた水蒸気と流体供給部６に設けられたオゾン発生器３９で発生させたオゾンガスとを混合させる混合器３７とが設けられた構造を有している。
図１に示されるように、ハウジング９１には、壁部１７に設けられているウエハ搬送口１７ａと対向する位置に、図示しないシャッタによって開閉自在なウエハ搬入口９１ａが設けられている。また、ハウジング９１において第２ウエハ搬送装置２７と向き合っている面の所定位置には、図示しないシャッタによって開閉自在なウエハ搬出口９１ｂが設けられている。
第１ウエハ搬送装置１４によって所定のフープＦから搬出された１３枚のウエハＷは、ウエハ搬送口１７ａとウエハ搬入口９１ａを通してレジスト変性処理ユニット２１ａに一括して搬入される。また、後述するように、第２ウエハ搬送装置２７はウエハＷを１枚ずつ搬送する２本のシングルアーム２８ａ・２８ｂを備えており、レジスト変性処理ユニット２１ａにおける処理が終了したウエハＷは、シングルアーム２８ａ・２８ｂによってレジスト変性処理ユニット２１ａから１枚ずつ搬出される。
レジスト変性処理ユニット２１ａでは、このようにウエハ搬入口９１ａとウエハ搬出口とが異なる場所に設けられており、フープＦに収容されたウエハＷを直接にレジスト変性処理ユニット２１ａへ搬入し、レジスト変性処理ユニット２１ａにおける処理が終了したウエハＷを、ウエハ搬送部４へ戻すことなく、次に処理を行う水洗処理ユニット２２へ搬送する構成を採用している。これにより、ウエハＷの搬送に要する時間を短縮してスループットを上げることができる。またレジスト変性処理ユニット２１ａが第１ウエハ搬送機構１４と第２ウエハ搬送機構２７との間でのウエハＷの搬送中継点となるために、レジスト除去処理システム１のフットプリントを小さくすることができる。
図４は処理チャンバ３０の概略構造を示す説明図である。処理チャンバ３０は、上面開口型の容器３１ａと容器３１ａの上面を塞ぐ容器カバー３１ｂと、ウエハＷを略水平姿勢で上下方向に所定間隔で保持する保持部材３２とを有している。容器カバー３１ｂと保持部材３２は昇降機構３３によって一体的に昇降自在となっており、容器３１ａの上面にはシールリング３４が設けられている。
処理チャンバ３０内をほぼ水平に変性処理ガスが流れて、保持部材３２に保持されたウエハＷの表面に効率的かつ均一に変性処理ガスが供給されるように、容器３１ａの側面には、変性処理ガスを処理チャンバ３０内に供給するためのガス供給ノズル３５ａと処理チャンバ３０からの排気を行うための排気ノズル３５ｂとが設けられている。また、容器３１ａと容器カバー３１ｂにはそれぞれヒータ３５ｃが設けられている。このヒータ３５ｃを動作させることによって処理チャンバ３０内の温度が一定に保持され、処理条件が実質的に変動しないようになっており、変性処理ガスに含まれる水蒸気の処理チャンバ３０内での結露も抑制されるようになっている。
レジスト変性処理ユニット２１ａに設けられた水蒸気発生器３８は、この水蒸気発生器３８に併設された混合器３７へのみ水蒸気（Ｈ２Ｏ（ｖ））を供給する。混合器３７では、オゾン発生器３９から供給されるオゾンガスと水蒸気発生器３８から供給される水蒸気とが混合されて変性処理ガスが調製され、こうして調製された変性処理ガスが処理チャンバ３０へ送られる。このような構成により、レジスト変性処理ユニット２１ａにおいては、水蒸気発生器３８と処理チャンバ３０までの配管長を短くすることができるために、配管を保温するための負荷が軽減される。さらに配管長を短くすることによって配管内での結露が抑制され、安定して水蒸気を混合器３７へ送ることができる。なお、混合器３７を設けることなく、ガス供給ノズル３５ａにおいて水蒸気とオゾンガスとを混合させてもよい。
第２処理部Ｇ２に設けられているレジスト変性処理ユニット２１ｂの構造は、レジスト変性処理ユニット２１ａとＸ軸対称の関係にあり、その機能と用途は同じである。即ち、レジスト変性処理ユニット２１ｂは、ハウジング９１´の内部に処理チャンバ３０´と、水蒸気発生器３８´と、混合器３７´が設けられた構造を有している。ハウジング９１´にはウエハ搬送口１７ｃと対向する位置にウエハ搬入口９１ａ´が設けられ、第２ウエハ搬送装置２７と対向する面にウエハ搬出口９１ｂ´が設けられている。処理チャンバ３０´の構成は処理チャンバ３０と同じであるので説明を割愛する。水蒸気発生器３８´は、水蒸気発生器３８´に併設された混合器３７´へのみ水蒸気を供給し、混合器３７´にはオゾン発生器３９からオゾンガスが供給される。混合器３７´で調製された変性処理ガスは処理チャンバ３０´へのみ送られる。
ウエハ処理部５では、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂ毎に水蒸気発生器３８・３８´が設けられているために、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂ毎の処理条件の設定が容易である。
第１処理部Ｇ１〜第４処理部Ｇ４に設けられている各水洗処理ユニット２２は、互いにＹ方向対称構造またはＸ方向対称構造を有している。図５は水洗処理ユニット２２の概略構成を示す断面図である。水洗処理ユニット２２は、ハウジング９２の内部に、ウエハＷを略水平姿勢で保持するスピンチャック４１と、スピンチャック４１に保持されたウエハＷを囲むように配置された外カップ４２と、スピンチャック４１に保持されたウエハＷの下方に配置された内カップ４３と、が設けられた構造を有している。
外カップ４２は、図５の実線で示す位置と点線で示す位置との間で、図示しない昇降機構により昇降自在である。水洗処理ユニット２２へのウエハＷの搬入および水洗処理ユニット２２からのウエハＷの搬出は、ハウジング９２において第２ウエハ搬送装置２７と対向する壁面に設けられた開口部９２ａを通して行われる。この開口部９２ａは図示しないシャッタによって開閉される。
スピンチャック４１は、回転ステージ５１と、回転ステージ５１に取り付けられ、ウエハＷをその端面で機械的に保持する保持機構５０と、回転ステージ５１を支持する枢軸５２と、枢軸５２を回転させるモータ５３と、を有している。回転ステージ５１の周縁部にはウエハＷを支持する複数の支持ピン（図示せず）が設けられている。保持機構５０は、枢軸５２の上部に設けられている円盤状のフランジ部５２ａから径方向に延在して設けられた３本のアーム６３と、各アーム６３の先端に設けられた枢軸部材５４と、枢軸部材５４に回動自在に枢支された略Ｌ字型のリンク部材５５と、アーム６３に取り付けられ、リンク部材５５を下側に付勢するバネ５６と、リンク部材５５の上側先端に取り付けられた爪部材５７と、を備えている。
枢軸５２の一部を囲むように支持部材６１が配置されており、この支持部材６１には３個の円柱状の突起部材６２（図５には２個のみ示されている）が配置されている。支持部材６１はエアーシリンダ５８により昇降自在であり、支持部材６１が降下した状態（つまり、突起部材６２とリンク部材５５とが離れた状態）では、爪部材５７が回転ステージ５１の中心に向かって押されるようにリンク部材５５がバネ５６によって付勢され、この状態では、ウエハＷの端面が爪部材５７から受ける力によって保持される。一方、支持部材６１を上昇させて突起部材６２でリンク部材５５を押すと、爪部材５７が外側に開くようにリンク部材５５が枢軸部材５４回りに回動し、ウエハＷを開放した状態となる。
水洗処理ユニット２２には、スピンチャック４１に保持されたウエハＷに対して、洗浄液たる純水（ＤＩＷ；deionized water）を供給する純水供給ノズル４４ａと、純水を窒素ガス（Ｎ２）でミスト化して噴射する２流体ノズル４４ｂと、乾燥ガスたる窒素ガスを噴射するガスノズル４５と、を備えている。
第１ウエハ載置部２４には、水洗処理ユニット２２における処理が終了した１３枚のウエハＷをＺ方向に所定間隔で載置できるようになっており、第１ウエハ搬送装置１４は、第１ウエハ載置部２４に載置された１３枚のウエハＷを一括して搬出する。また、第２ウエハ載置部２５には、例えば、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂのいずれかにおける処理は終了したが、全ての水洗処理ユニット２２が稼働中のために水洗処理ユニット２２へ搬入できないウエハＷが一時的に載置される。
第２ウエハ搬送装置２７は、ウエハＷを１枚ずつ搬送する２本のシングルアーム２８ａ・２８ｂを備えている。第２ウエハ搬送装置２７はＺ軸回りに回動自在である。また２本のシングルアーム２８ａ・２８ｂは、昇降機構によって上下方向に移動自在であり、かつ、伸縮機構によって水平方向に移動自在である。このような構造によって、シングルアーム２８ａ・２８ｂは、第１処理部Ｇ１〜第４処理部Ｇ４が具備する各処理ユニットと、第１ウエハ載置部２４と、第２ウエハ載置部２５にアクセスすることができ、これらの間でウエハＷを搬送する。例えば、シングルアーム２８ａをレジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂにおける処理を終えたウエハＷを搬送するために用い、シングルアーム２８ｂを水洗処理ユニット２２における処理を終えたウエハＷを搬送するために用いると、シングルアーム２８ａ・２８ｂの汚染と、これによるウエハＷの汚染を防止することができる。
流体供給部６には、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂで用いられるオゾン（Ｏ３）を発生させるオゾン発生器３９と、オゾン発生器３９へ純酸素ガス（Ｏ２）を供給する酸素供給部７７と、水洗処理ユニット２２および水蒸気発生器３８へ純水を供給する純水供給部７８と、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂと水洗処理ユニット２２へ窒素ガスを供給する窒素供給部７９等が設けられている。
図６はオゾン発生器３９からレジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂへのオゾンガスの供給形態を模式的に示す説明図である。オゾン発生器３９には純酸素供給ラインから酸素ガスが供給され、所定量の酸素がオゾン発生器３９においてオゾンガスに変えられる。生成したオゾンは窒素供給部７９から供給される窒素ガスによって希釈された後に、切替バルブ３６を適宜切り替えることによって、混合器３７・３７´のいずれか一方へ送られる。このように、オゾン発生器３９からは第１処理部Ｇ１・第２処理部Ｇ２に設けられたレジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂへ同時にオゾンガスが供給されないようになっている。
なお、空気や純酸素ガスと窒素ガスとを所定比で予め混合させたガスをオゾン発生器３９へ供給し、その中に含まれる酸素をオゾン化させてもよい。オゾン発生器３９と切替バルブ３６の各動作制御は制御装置４９によって行われる。この制御装置４９はまた、オゾンガスが供給される一方の混合器に接続された一方の水蒸気発生装置のみを動作させる。
このような構造を有するレジスト除去処理システム１に設けられた各種の装置および駆動機構の全体的な制御を行うシステム制御装置は、フープＦが載置されるステージの下方の空間等に設けることができる。また、このようなシステム制御装置は、レジスト除去処理システム１と別体として、レジスト除去処理システム１の所定に位置に接続できる構成としてもよい。
次に、このようなレジスト除去処理システム１によるウエハＷの処理工程について説明する。先ず、イオン注入処理によって硬化したレジスト膜を備えたウエハＷが収容されたフープＦをフープ載置部３に載置する。次に、フープＦの蓋体Ｃをシャッタ１２とともに移動させて開口部１１ａを開き、櫛形アーム１５をフープＦ内に進入させて１３枚のウエハＷを一括して搬出する。
続いて、搬出したウエハＷを保持した櫛形アーム１５をウエハ搬送口１７ａに対面させる。また、シャッタ１８ａを駆動してウエハ搬送口１７ａを開き、第１処理部Ｇ１に設けられたレジスト変性処理ユニット２１ａのハウジング９１に設けられたウエハ搬入口９１ａを開く。さらにレジスト変性処理ユニット２１ａにおいて、処理チャンバ３０の容器カバー３１ｂおよび保持部材３２を上昇させる。その後、櫛形アーム１５をレジスト変性処理ユニット２１ａに進入させて、ウエハＷを櫛形アーム１５から保持部材３２へ移し替える。
ウエハＷが保持部材３２に保持されたら、櫛形アーム１５をレジスト変性処理ユニット２１ａから退避させてウエハ搬送口１７ａを閉じる。また、レジスト変性処理ユニット２１ａにおいては、ウエハ搬入口９１ａを閉じ、保持部材３２と容器カバー３１ｂを降下させて処理チャンバ３０を密閉し、容器３１ａと容器カバー３１ｂに設けられたヒータ３５ｃを動作させて処理チャンバ３０内を所定温度に保持する。その後、オゾン発生器３９でオゾンを発生させ、かつ、水蒸気発生器３８で水蒸気を発生させて、混合器３７において変性処理ガスを調整し、処理チャンバ３０の内部に変性処理ガスを供給する。これにより、処理チャンバ３０に収容されたウエハＷに形成されているレジスト膜を水溶性へと変性させる。
第１処理部Ｇ１のレジスト変性処理ユニット２１ａにおいて、上述したようにウエハＷに設けられているレジスト膜の変性処理が行われている間に、第１ウエハ搬送装置１４は、フープＦに残っている１３枚のウエハＷを、前述した方法と同じ方法で、第２処理部Ｇ２に設けられたレジスト変性処理ユニット２１ｂへ搬送する。
レジスト変性処理ユニット２１ａにおける処理が終了したら、レジスト変性処理ユニット２１ａの処理チャンバ３０への変性処理ガスの供給を停止して、この処理チャンバ３０内を窒素ガスでパージしてオゾンを完全に排出し、その後、この処理チャンバ３０の内圧を外圧に合わせて、容器カバー３１ｂと保持部材３２を上昇させる。次いで、レジスト変性処理ユニット２１ａの搬出口９１ｂを開き、保持部材３２に保持されたウエハＷを一枚ずつ第２ウエハ搬送装置２７のシングルアーム２８ａを用いて取り出し、空いている水洗処理ユニット２２へ搬入し、そこでウエハＷの水洗処理を行う。複数の水洗処理ユニット２２を同時に稼働させることによってスループットを上げることができる。
水洗処理ユニット２２では、例えば、純水供給ノズル４４ａから所定量の純水を吐出させてウエハＷを回転させながらウエハＷからレジスト膜を除去する。次に、ウエハＷに純水の膜が形成されている状態で、２流体ノズル４４ｂから純水のミストをウエハＷに噴射してパーティクルの除去を行う。その後、再び純水供給ノズル４４ａからウエハＷに純水を供給してウエハＷをリンス処理した後に、ウエハＷを高速回転させて乾燥させる。
レジスト変性処理ユニット２１ａでのレジスト膜の変性処理が終了したウエハＷは、空いている水洗処理ユニット２２がない場合には、いずれかの水洗処理ユニット２２が空くまでレジスト変性処理ユニット２１ａに留められるか、一旦、第２ウエハ載置部２５へ搬送されて、そこから、逐次、空いた水洗処理ユニット２２へ搬送されてそこで水洗処理される。
水洗処理ユニット２２における処理が終了したウエハＷは、逐次、第１ウエハ載置部２４に搬送される。続いて、ウエハＷが搬出された水洗処理ユニット２２には、次に処理すべきウエハＷが搬入され、水洗処理が行われる。第１ウエハ載置部２４に１３枚のウエハＷが揃ったら、シャッタ１８ｂを移動させてウエハ搬送口１７ｂを開く。次いで、第１ウエハ搬送装置１４の櫛形アーム１５を第１ウエハ載置部２４にアクセスさせて、そこから１３枚のウエハＷを一括して搬出させ、搬出したウエハＷをフープＦに搬入する。
さて、レジスト変性処理ユニット２１ａにおける処理が終了した時点で、既にレジスト変性処理ユニット２１ｂにはフープＦに残された１３枚のウエハＷが搬入されている状態となっているから、レジスト変性処理ユニット２１ｂでは、収容されているウエハＷに設けられているレジスト膜の変性処理がレジスト変性処理ユニット２１ａにおける処理方法と同じ方法によって行われる。このように、レジスト変性処理ユニット２１ａとレジスト変性処理ユニット２１ｂでは、交互にウエハＷの処理が行われる。
レジスト除去処理システム１では、こうして第１処理部Ｇ１のレジスト変性処理ユニット２１ａと第２処理部Ｇ２のレジスト変性処理ユニット２１ｂとで同時にウエハＷの処理が行われることがないために、オゾン発生器３９ではオゾンガスの発生量を一定とすることができる。このため、オゾン発生器３９の制御が容易である。また、大容量のオゾンガスを発生させる必要がないためにオゾン発生器３９として小型のものを用いることができるために、装置コストが低く抑えられる。
第２処理部Ｇ２のレジスト変性処理ユニット２１ｂにおける処理が終了したウエハＷは、逐次、空いている水洗処理ユニット２２へ搬送されて、そこで水洗処理される。なお、第２処理部Ｇ２のレジスト変性処理ユニット２１ｂにおける処理が終了したウエハＷについても、空いている水洗処理ユニット２２がない場合には、いずれかの水洗処理ユニット２２が空くまでレジスト変性処理ユニット２１ｂに留められるか、または、一旦、第２ウエハ載置部２５へ搬送され、そこから、逐次、空いた水洗処理ユニット２２へ搬送されて処理された後に、第１ウエハ載置部２４に搬送され、そこから一括してフープＦへ搬送される。こうしてレジスト膜の除去処理が終了したウエハＷが収容されたフープＦは、次の製造プロセスが行われる装置等へと搬送される。
例えば、上述したレジスト除去処理システム１においては、特に、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂそれぞれにおいて１３枚のウエハＷを一括処理する時間が、６台の水洗処理ユニット２２を用いて１３枚のウエハＷを処理する時間にほぼ等しい場合に、ウエハＷの搬送効率と処理効率が高められる。このように、レジスト除去処理システム１では、処理時間の長い処理をバッチ式で行い、処理時間の短い処理を枚葉式で行うことによって、バッチ式の処理ユニットと枚葉式の処理ユニットを混在させても、システム全体のスループットを低下させることはなく、しかも、バッチ式の処理ユニットを装備することによって、システム全体の小型化を促進することができる。
フープ載置部３に２個目のフープＦが載置されている場合には、第２処理部Ｇ２のレジスト変性処理ユニット２１ｂでレジスト膜の変性処理が行われている間に、この２個目のフープＦからウエハＷが第１処理部Ｇ１のレジスト変性処理ユニット２１ａに搬送され、そこでのウエハＷの処理は、第２処理部Ｇ２のレジスト変性処理ユニット２１ｂにおける処理が終了した後に行われる。以下、上述した手順の繰り返すことによって、逐次、フープ載置部３に搬入されてきたフープＦに収容されたウエハＷが処理される。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、レジスト除去処理システム１は、２台のレジスト変性処理ユニットと６台の水洗処理ユニットを装備しているが、これら処理ユニットの配設数および配設比率は上記形態に限定されるものではなく、システム全体の処理能力や各処理ユニットでのスループットを考慮して、適宜、適切な数の処理ユニットを装備することができる。例えば、レジスト変性処理ユニットを１台装備し、水洗処理ユニットを２台以上装備した構成としてもよい。処理システムスループットを上げるためには、水洗処理ユニットでの稼働率が高くなるように、レジスト変性処理ユニットと水洗処理ユニットの配設比率を定めることが好ましい。
また、第１ウエハ搬送装置１４の櫛形アーム１５は、フープＦに収容された２６枚のウエハＷを一括して搬入出することができ、かつ、レジスト変性処理ユニット２１ａ・２１ｂを、２６枚のウエハＷを一括して処理できる構成としてもよい。さらに、水洗処理ユニットでは、アンモニア水と過酸化水素水とを混合してなるＡＰＭ薬液による、所謂、ＳＣ−１洗浄処理を行うことができる構成とすることも好ましい。
処理される基板は半導体ウエハに限られず、液晶ディスプレイ用のガラス基板や各種のセラミックス基板等であってもよい。
上記説明においては、先にバッチ式処理を行い、その後に枚葉式処理を行う形態を示したが、一連の複数の処理を行う場合において、先に行う処理の処理時間が短く、その後に行う処理の処理時間が長い場合には、先に枚葉式処理を行い、その後にバッチ式処理を行う構成とすることが好ましい。この場合には、まず、フープＦに収容されたウエハＷを１枚ずつ取り出して複数の枚葉式処理ユニットへ直接に逐次搬入し、そこでの所定の処理を行う。次いで、枚葉式処理ユニットにおける処理が終了したウエハＷをバッチ式処理ユニットへ１枚ずつ搬送する。バッチ式処理ユニットでは所定枚数のウエハＷが搬入された後に処理を開始する。バッチ式処理ユニットにおける所定の処理が終了したウエハＷをそこから１枚ずつ搬出されて、フープＦに収容する。
上述の通り、本発明は半導体ウエハから不要となったレジスト膜を除去する装置に適用することができるが、これに限られるものではなく、ある処理の処理時間が別の処理の処理時間に比べて極端に長い、一連の複数の異なる処理を行う装置に好適に用いられる。
レジスト除去処理システムの概略構造を示す水平断面図。 レジスト除去処理システムの概略構造を示す側面図。 レジスト除去処理システムの概略構造を示す垂直断面図。 処理チャンバの概略構造を示す説明図。 水洗処理ユニットの概略構造を示す断面図。 レジスト変性処理ユニットへのオゾンの供給形態を模式的に示す説明図。
符号の説明
１；レジスト除去処理システム
３；フープ載置部
４；ウエハ搬送部
５；ウエハ処理部
６；流体供給部
１４；第１ウエハ搬送装置
１５；櫛形アーム
２１ａ・２１ｂ；レジスト変性処理ユニット
２２；水洗処理ユニット
２４；第１ウエハ載置部
２７；第２ウエハ搬送装置
２８ａ・２８ｂ；シングルアーム
３０；処理チャンバ
３７；混合器
３８；水蒸気発生装置
３９；オゾン発生器

Claims (9)

  1. 複数の基板を収容可能な容器を載置する容器載置部と、
    基板に対して第１の処理およびそれに続く第２の処理を順次行う基板処理部と、
    前記容器載置部と前記基板処理部との間に設けられ、前記容器から複数の基板を一括して取り出して前記基板処理部に搬送し、または処理後の複数の基板を一括して前記基板処理部から前記容器内に搬送する第１の基板搬送装置を有する基板搬送部と
    を具備し、
    前記基板処理部は、
    前記容器から取り出された複数の基板に対して一括して前記第１の処理を行う少なくとも一つのバッチ式処理ユニットと、
    前記第１の処理が終了した基板に対して１枚ずつ前記第２の処理を行う複数の枚葉式処理ユニットと、
    前記枚葉式処理ユニットでの前記第２の処理が終了した基板を一時的に複数載置する基板載置部と、
    前記バッチ式処理ユニットから前記枚葉式処理ユニットへ基板を搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ基板を搬送する第２の基板搬送装置とを有し、
    前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部、および前記第２の基板搬送装置は一体的に筐体内に設けられ、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部は、前記第２の基板搬送装置を囲繞するように配置され、
    前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、および前記基板載置部に囲まれた空間内で上下動、上下軸に対する回転動、および水平方向への伸縮動可能な、基板搬送用のアームを有し、
    前記バッチ式処理ユニットは、前記基板搬送部に対向して設けられた基板搬入口と、前記第２の搬送装置に対向して設けられた基板搬出口とを有し、
    前記第１の基板搬送装置は、前記容器載置部に載置された容器から複数の基板を一括して取り出し、前記基板搬入口を介して前記バッチ式処理ユニットへ搬入するとともに、前記基板載置部に一時的に載置された前記第２の処理が終了した基板を一括して受け取り、前記容器載置部に載置された容器に一括して搬入し、
    前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニットにて前記第１の処理が終了した基板を前記アームにより前記バッチ式処理部から前記複数の枚葉式処理ユニットへ１枚ずつ搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットにて前記第２の処理が終了した基板を前記アームにより前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ一枚ずつ搬送することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記複数の枚葉式処理ユニットのうち少なくとも２台が同時に使用されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記バッチ式処理ユニットを複数具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記複数のバッチ式処理ユニットは、逐次、異なるバッチ式処理ユニットに切り替えて使用されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記第１の基板搬送装置が一度に搬送する基板の数は、前記バッチ式処理ユニットと前記枚葉式処理ユニットのタクトに合わせて前記第１の処理と前記第２の処理が連続してスムーズに行われるように定められていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記基板はレジスト膜を備え、
    前記バッチ式処理ユニットにおいては、オゾンと水蒸気を含む処理ガスによって前記レジスト膜を水溶性に変性される処理が行われ、
    前記枚葉式処理ユニットにおいては、前記水溶性に変性したレジスト膜が水洗除去される処理が行われることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 前記バッチ式処理ユニットを複数具備し、前記複数のバッチ式処理ユニットの中から選択された一部のバッチ式処理ユニットにのみオゾンが送られるように前記オゾンの供給を制御するオゾン供給源をさらに具備し、かつ、前記複数のバッチ式処理ユニットはそれぞれ水蒸気を発生させる水蒸気供給源を具備することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 複数の基板を収容可能な容器を載置する容器載置部と、
    基板に対して第１の処理およびそれに続く第２の処理を順次行う基板処理部と、
    前記容器載置部と前記基板処理部との間に設けられ、前記容器から複数の基板を一括して取り出して前記基板処理部に搬送し、または処理後の複数の基板を一括して前記基板処理部から前記容器内に搬送する第１の基板搬送装置を有する基板搬送部と
    を具備し、
    前記基板処理部は、
    前記容器から取り出された複数の基板に対して一括して前記第１の処理を行う少なくとも一つのバッチ式処理ユニットと、
    前記第１の処理が終了した基板に対して１枚ずつ前記第２の処理を行う複数の枚葉式処理ユニットと、
    前記枚葉式処理ユニットでの前記第２の処理が終了した基板を一時的に複数載置する基板載置部と、
    前記バッチ式処理ユニットから前記枚葉式処理ユニットへ基板を搬送し、かつ前記枚葉式処理ユニットから前記基板載置部へ基板を搬送する第２の基板搬送装置とを有し、
    前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部、および前記第２の基板搬送装置は一体的に筐体内に設けられ、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、前記基板載置部は、前記第２の基板搬送装置を囲繞するように配置され、
    前記第２の基板搬送装置は、前記バッチ式処理ユニット、前記枚葉式処理ユニット、および前記基板載置部に囲まれた空間内で上下動、上下軸に対する回転動、および水平方向への伸縮動可能な、基板搬送用のアームを有し、
    前記バッチ式処理ユニットは、前記基板搬送部に対向して設けられた基板搬入口と、前記第２の搬送装置に対向して設けられた基板搬出口とを有する基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって、
    前記第１の基板搬送装置により、前記容器載置部に載置された容器から複数の基板を一括して取り出し、前記基板搬入口を介して前記バッチ式処理ユニットへ搬入する工程と、
    前記バッチ式処理ユニットにおいて、複数の基板に所定の第１の処理を行う工程と、
    前記バッチ式処理ユニットにて前記第１の処理が終了した基板を前記第２の基板搬送装置の前記アームにより前記バッチ式処理部から前記複数の枚葉式処理ユニットへ１枚ずつ逐次搬送する工程と、
    前記複数の枚葉式処理ユニットの各々について１枚の基板に対して第２の処理を行う工程と、
    前記枚葉式処理ユニットにて前記第２の処理が終了した基板を前記第２の基板搬送装置の前記アームにより前記複数の枚葉式処理ユニットの各々から前記基板載置部へ１枚ずつ搬送する工程と、
    前記基板載置部に載置された複数の基板を前記第１の基板搬送装置により受け取り、前記容器載置部の容器へ搬入する工程と
    を有することを特徴とする基板処理方法。
  9. 前記バッチ式処理ユニットにおいて処理される基板はレジスト膜を備え、
    前記第１の処理は、オゾンと水蒸気を含む処理ガスを用いて前記レジスト膜を水溶性に変性させる処理であり、
    前記第２の処理は、前記水溶性に変性したレジスト膜を溶解除去する水洗処理であることを特徴とする請求項８に記載の基板処理方法。
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