特許 6010661 多段枚葉式基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6010661

(24)【登録日】2016年9月23日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】多段枚葉式基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20161006BHJP

   H01L 21/027 20060101ALI20161006BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20161006BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/304 643A

   H01L21/30 569C

   H01L21/306 R

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-111909(P2015-111909)

(22)【出願日】2015年6月2日

【審査請求日】2016年2月12日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】509311322

【氏名又は名称】株式会社ソフ．エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100105784

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 和之

(72)【発明者】

【氏名】板倉 純一

(72)【発明者】

【氏名】平戸 和男

【審査官】 堀江 義隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４５７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３０７９８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１枚の基板を水平状態でステージに支持して回転させる基板回転装置と、上下方向へ複数段に配置された複数のチャンバとを備え、上記ステージまたは上記複数のチャンバを上下方向へ相対的に昇降移動可能とされた多段枚葉式基板処理装置であって、
上記基板回転装置は、上記ステージの下方で当該ステージから離間した位置に円盤を備え、
上記円盤は、その内径側から外径側に向かって高さが高くなる傾斜を有していることを特徴とする多段枚葉式基板処理装置。

【請求項2】

上記円盤は、上記チャンバが有する昇降移動用円形開口部の径よりも小さい径で、かつ、上記昇降移動用円形開口部の径と略同じ径により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多段枚葉式基板処理装置。

【請求項3】

上記円盤は、上記ステージと上記複数のチャンバのうちの何れか１つとの相対位置が、上記基板の処理工程に応じた処理位置に位置決めされたときに、処理対象とされたチャンバの下側のチャンバが有する上記昇降移動用円形開口部を塞ぐ位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の枚葉式基板洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多段枚葉式基板処理装置に関し、特に、１つの基板に関する複数種類の処理を、上下方向へ複数段に配列した複数のチャンバで順次行うように成された装置に用いて好適なものである。

【背景技術】

【0002】

従来、１つの基板に関する複数種類の処理を複数のチャンバで順次行うように成された枚葉式の基板処理装置が知られている。この種の基板処理装置の中には、上下方向へ複数段に配列した複数のチャンバと、１つの基板をステージに支持して回転させる基板回転装置とを備え、基板を支持したステージまたは各チャンバを上下方向へ相対的に昇降移動可能とされた多段枚葉式基板処理装置もある（例えば、特許文献１，２参照）。

【0003】

特許文献１に記載の清浄化装置では、鉢の中に３本のカナルが上下に重ねて備えられるとともに、鉢の内側のスペースの中に支持器が上下方向に移動可能に収められている。カナルの中では、支持器の上に載せられたケイ素円板から遠心力によって飛ばされた細かい酸のしずくおよび液体が凝縮され、パイプを通じて運び出されるようになっている。

【0004】

特許文献２に記載の枚葉式基板洗浄装置では、１枚のウェハを支持して回転させる基板回転装置が上下方向の移動を固定される一方、複数の円環状処理槽を上下方向へ複数段に配列された洗浄チャンバが、基板回転装置に対し上下方向へ相対的に昇降動作可能に構成されている。そして、洗浄処理工程に応じて、円環状処理槽の何れか１つが、基板回転装置に支持されたウェハに対応した位置に移動して位置決めされる。

【0005】

以上のように、１つの基板に関する複数種類の処理を複数のチャンバで順次行うように成された多段枚葉式基板処理装置では、一般的に、複数種類の処理が異なる液体を用いて行われる。そのため、あるチャンバにおける処理に使用している液体が、そのチャンバよりも下側のチャンバに落下しないようにする必要がある。

【0006】

このために従来の基板処理装置では、基板回転装置のステージに載せられた基板の周縁部が、断面形状が円形をしたチャンバの内径縁に対してほぼ隙間なく配置されるようにすることで、液体の下側への漏れを防いでいる。例えば、特許文献２に記載の枚葉式基板洗浄装置では、円環状処理槽の内径縁が、高速回転する基板回転装置の基板支持部の外径縁と非接触で、かつこれら両縁の間に形成される環状隙間が洗浄液等の下側への漏れを阻止する程度の微小間隔となるように設定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平５−２８３３９５号公報

【特許文献2】特開２００１−２２３１９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、上記特許文献２に記載された従来の技術では、円環状処理槽の内径とほぼ同じ径を有する円形の基板しか処理することができないという問題があった。すなわち、円環状処理槽の内径と大きく異なる径を有する円形基板は処理することができず、汎用性に欠けるという問題があった。

【0009】

また、円環状処理槽の内径とほぼ同じ径を有する円形基板であっても、基板回転装置を低速回転させて処理を行うような場合には、液体の下側の処理槽への落下を阻止することができないという問題もあった。特許文献２のように、基板回転装置を高速回転させる場合には、基板上の液体が遠心力によって勢いよく外側に飛ばされるため、液体の下側への漏れを阻止することが可能である。しかしながら、基板回転装置を低速回転させる場合には、円形基板の周縁部と円環状処理槽の内径縁とのわずかな隙間から液体が下側へ漏れてしまう。

【0010】

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、上下方向に配置された複数のチャンバを有する多段枚葉式基板処理装置において、様々な大きさの基板を処理する場合でも、あるチャンバにおける処理に使用している液体が下側のチャンバに落下してしまうことを防止できるようにすることを目的とする。また、本発明は、基板回転装置を低速回転させて処理を行うような場合であっても、液体が下側のチャンバに落下してしまうことを防止できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記した課題を解決するために、本発明では、１枚の基板を水平状態でステージに支持して回転させる基板回転装置と、上下方向へ複数段に配置された複数のチャンバとを備えた多段枚葉式基板処理装置において、ステージの下方で当該ステージから離間した位置に円盤を備えるようにしている。円盤は、その内径側から外径側に向かって高さが高くなる傾斜を有している。

【発明の効果】

【0013】

上記のように構成した本発明によれば、基板の周縁部が、チャンバの内径縁に対してほぼ隙間なく配置されるような形状をしていなくても、基板から落下した液体はその下側にある円盤で受け止められる。そのため、下側のチャンバに液体が落下してしまうことを防止することができる。これにより、様々な大きさの基板を処理することができ、その場合でも、あるチャンバにおける処理に使用している液体が下側のチャンバに落下してしまうことを防止することができる。

【0014】

また、本発明によれば、円盤の内径側から外径側に向かって高さが高くなるように、円盤に傾斜が設けられているので、円盤に落下した液体は、その重力（正確には、内径側に向かう分力）によって内径側に集められる。このため、基板回転装置を低速回転させて処理を行うような場合であっても、遠心力によって液体が外径側へ向かおうとする働きよりも、重力によって液体が内径側に向かおうとする働きの方が強くなり、液体が円盤の周縁部から下側のチャンバへ落下してしまうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態による多段枚葉式基板処理装置の要部構成例（ステージが下段のチャンバに位置決めされた状態）を示す断面図である。

【図2】本実施形態の多段枚葉式基板処理装置を上方から見た状態を簡易的に示す図である。

【図3】本実施形態による多段枚葉式基板処理装置の要部構成例（ステージが中段のチャンバに位置決めされた状態）を示す断面図である。

【図4】本実施形態による多段枚葉式基板処理装置の要部構成例（ステージが上段のチャンバに位置決めされた状態）を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態による多段枚葉式基板処理装置の要部構成例を示す断面図である。図２は、本実施形態の多段枚葉式基板処理装置を上方から見た状態を簡易的に示す図である。本実施形態では一例として、半導体基板の洗浄を１枚ずつ行う基板洗浄装置の構成を示している。

【0017】

図１および図２に示すように、本実施形態の多段枚葉式基板処理装置は、１枚の基板１００を水平状態でステージ１１に支持して回転させる基板回転装置１０と、上下方向へ複数段に配置された複数のチャンバ２１〜２３を含むチャンバ装置２０とを備えて構成されている。基板回転装置１０は、チャンバ装置２０の中央部に配置されている。

【0018】

本実施形態による多段枚葉式基板処理装置は、ステージ１１または複数のチャンバ２１〜２３を上下方向へ相対的に昇降移動可能に構成されている。図１の例では、チャンバ装置２０が固定され、基板回転装置１０のステージ１１が上下方向へ相対的に昇降移動可能に構成されている。これにより、洗浄処理工程に応じて、ステージ１１が昇降移動し、固定された複数のチャンバ２１〜２３の何れかの位置に位置決めされる。

【0019】

ここで、図１は、ステージ１１が最も下側に下降して、下段のチャンバ２１の位置に位置決めされた状態を示している。図３は、ステージ１１が昇降移動して、中段のチャンバ２２の位置に位置決めされた状態を示している。図４は、ステージ１１が最も上側に上昇して、上段のチャンバ２３の位置に位置決めされた状態を示している。

【0020】

ステージ１１は、その表面に対して垂直な方向の駆動軸１２により支持されている。そして、駆動軸１２は、モータ１３によって上下方向に平行移動するとともに、水平方向に回転するようになっている。これにより、ステージ１１は、モータ１３の駆動により上下方向に平行移動するとともに、駆動軸１２を中心として水平方向に回転する。

【0021】

本実施形態において、チャンバ装置２０は、上下方向へ３段に配置された３つのチャンバ２１〜２３を備えている。下段のチャンバ２１は、第１の液体によって基板１００を洗浄するための部屋である。中段のチャンバ２２は、第２の液体によって基板１００を洗浄するための部屋である。上段のチャンバ２３は、基板１００の出し入れを行うための部屋である。

【0022】

まず、ステージ１１を上段のチャンバ２３に移動させて、基板１００をステージ１１に支持する。その後、ステージ１１を下段のチャンバ２１に移動させて、ステージ１１を回転させながら第１の液体によって基板１００を洗浄する。なお、給液機構は図示を省略しているが、第１の液体は、スイングアームに支持された液体供給ノズルから、ステージ１１に支持された基板１００の上に注入される。

【0023】

下段のチャンバ２１での処理は、例えば、次に示すようにして行う。まず、第１の液体を注入しながらステージ１１を低速回転させることにより、基板１００の全面に第１の液体を行き渡らせ、これによって基板１００を洗浄する。その後、ステージ１１を高速回転させることにより、基板１００上の液体を遠心力によって外方へ飛び散らせ、基板１００を乾燥させる。なお、乾燥工程の際に、スイングアームに支持された気体供給ノズルから基板１００に対して気体を吹き付けるようにしてもよい。

【0024】

次に、ステージ１１を中段のチャンバ２２に移動させて、ステージ１１を回転させながら第２の液体によって基板１００を洗浄する。第２の液体も、スイングアームに支持された給液ノズルから、ステージ１１に支持された基板１００の上に注入される。この中段のチャンバ２２での処理も、下段のチャンバ２１での処理と同様に行う。すなわち、第２の液体を注入しながらステージ１１を低速回転させることによって基板１００を洗浄した後、ステージ１１を高速回転させることによって基板１００を乾燥させる。

【0025】

最後に、ステージ１１を再び上段のチャンバ２３に移動させて、基板１００をステージ１１から取り外す。

【0026】

下段のチャンバ２１には、ステージ１１の上に載せられた基板１００から遠心力によって飛ばされた液体が外に飛び出すのを防ぐためのフード２１ａが設けられている。フード２１ａの底部には、排液用の配管２１ｂが設けられている。一方、フード２１ａの上部には、下段のチャンバ２１と中段のチャンバ２２との間でステージ１１が上下方向に昇降移動可能なように開けられた円形開口部２１ｃが設けられている。

【0027】

同様に、中段のチャンバ２２には、ステージ１１の上に載せられた基板１００から遠心力によって飛ばされた液体が外に飛び出すのを防ぐためのフード２２ａが設けられている。中段のチャンバ２２の底部には、排液用の配管２２ｂが設けられている。一方、フード２２ａの上部には、中段のチャンバ２２と上段のチャンバ２３との間でステージ１１が上下方向に昇降移動可能なように開けられた円形開口部２２ｃが設けられている。

【0028】

本実施形態による多段枚葉式基板処理装置は、基板回転装置１０がステージ１１の下方に円盤１４を備えたことを特徴としている。円盤１４の中央部は、駆動軸１２を通すために穴を有しており、円盤１４が駆動軸１２に固定されている。この円盤１４は、図１に示すように、内径側から外形側に向かって高さが高くなる傾斜を有している。つまり、円盤１４は、すり鉢形状に構成されている。

【0029】

また、図２に示すように、円盤１４は、下段と中段のチャンバ２１，２２が有する円形開口部２１ｃ，２２ｃの径よりも小さい径で、かつ、円形開口部２１ｃ，２２ｃの径と略同じ径により形成されている。

【0030】

また、図３および図４に示すように、円盤１４は、ステージ１１が昇降移動して中段または上段のチャンバ２２，２３の位置に位置決めされたとき（ステージ１１とチャンバ２２，２３との相対位置が、基板１００の処理工程に応じた処理位置に位置決めされたとき）に、処理対象とされたチャンバ２２，２３の下側のチャンバ２１，２２が有する円形開口部２１ｃ，２２ｃを塞ぐ位置に配置されている。

【0031】

すなわち、図３に示すように、ステージ１１が中段のチャンバ２２の位置に位置決めされたとき（ステージ１１と中段のチャンバ２２との相対位置が、基板１００を第２の液体によって処理する際の処理位置に位置決めされたとき）、円盤１４は、処理対象とされた中段のチャンバ２２の下側にある下段のチャンバ２１が有する円形開口部２１ｃを塞ぐ位置に配置される。

【0032】

また、図４に示すように、ステージ１１が上段のチャンバ２３の位置に位置決めされたとき（ステージ１１と上段のチャンバ２３との相対位置が、基板１００を出し入れする際の処理位置に位置決めされたとき）、円盤１４は、処理対象とされた上段のチャンバ２３の下側にある中段のチャンバ２２が有する円形開口部２２ｃを塞ぐ位置に配置される。

【0033】

以上のように構成した本実施形態の多段枚葉式基板処理装置によれば、基板１００の周縁部が、断面円形をしたチャンバ装置２０の内径縁に対してほぼ隙間なく配置されるような形状をしていなくても、ステージ１１の停止時または低速回転時に基板１００から落下した液体は、ステージ１１の下側にある円盤１４で受け止められる。そのため、下側のチャンバに液体が落下してしまうことを防止することができる。

【0034】

これにより、円形開口部２１ｃ，２２ｃを通過可能な範囲で、様々な大きさの基板１００を処理することができ、その場合でも、中段のチャンバ２２における処理に使用している第２の液体が、その下側にある下段のチャンバ２１に落下してしまうことを防止することができる。

【0035】

また、本実施形態の多段枚葉式基板処理装置によれば、円盤１４の内径側から外形側に向かって高さが高くなるように、円盤１４に傾斜が設けられているので、円盤１４に落下した液体は、その重力（正確には、内径側に向かう分力）によって内径側に集められる。このため、ステージ１１を低速回転させて処理を行うような場合であっても、遠心力によって液体が外径側へ向かおうとする働きよりも、重力によって液体が内径側に向かおうとする働きの方が強くなり、液体が円盤１４の周縁部から下側のチャンバへ落下してしまうことを防止することができる。

【0036】

なお、円盤１４に溜まった液体を排液するときは、ステージ１１を高速回転させればよい。ステージ１１を高速回転させると、重力によって液体が内径側に向かおうとする働きよりも、遠心力によって液体が外径側へ向かおうとする働きの方が強くなり、遠心力によって液体が外に向かって飛ばされる。円盤１４から飛ばされた液体は、配管２１ｂ，２２ｂを通って排液される。

【0037】

また、本実施形態の多段枚葉式基板処理装置によれば、ステージ１１が中段または上段のチャンバ２２，２３の位置に位置決めされたときに、下側のチャンバ２１，２２が有する円形開口部２１ｃ，２２ｃを塞ぐ位置に円盤１４が配置されるので、下側のチャンバ２１，２２で使用された液体の雰囲気が上側のチャンバ２２，２３に上昇してくるのを防止することもできる。

【0038】

上述したように、本実施形態では、最初にステージ１１を下段のチャンバ２１に移動させて、第１の液体によって基板１００を洗浄した後、ステージ１１を中段のチャンバ２２に移動させて、第２の液体によって基板１００を洗浄する。中段のチャンバ２２において基板１００を処理する際には、下段のチャンバ２１での処理に使用していた第１の液体は配管２１ｂから廃液されているが、当該第１の液体による雰囲気が下段のチャンバ２１に残存していることがある。本実施形態によれば、この第１の液体の雰囲気が、第２の液体を用いて処理中の中段のチャンバ２２に上昇してくるのを防ぐことができる。

【0039】

同様に、中段のチャンバ２２において第２の液体によって基板１００を洗浄した後、ステージ１１を上段のチャンバ２３に移動させて、基板１００を取り出す際に、中段のチャンバ２２に残存している第２の液体による雰囲気が上段のチャンバ２３に上昇してくるのを防ぐことができる。

【0040】

なお、上記実施形態では、チャンバ装置２０を固定する一方で、基板回転装置１０のステージ１１を上下方向へ昇降移動可能に構成する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。逆に、基板回転装置１０のステージ１１を上下方向に固定する一方で、チャンバ装置２０を上下方向へ昇降移動可能に構成するようにしてもよい。

【0041】

また、上記実施形態では、多段枚葉式基板処理装置の一例として基板洗浄装置を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、基板の洗浄を行う装置に限らず、エッチングや現像などを行う装置にも本発明を適用することが可能である。すなわち、１つの基板に対し、異なる液体を用いた複数種類の処理を、上下方向へ複数段に配列した複数のチャンバで順次行うように成された装置であれば、何れにも本発明を適用することが可能である。

【0042】

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0043】

１０ 基板回転装置
１１ ステージ
１４ 円盤
２０ チャンバ装置
２１〜２３ チャンバ
２１ｃ，２２ｃ 昇降移動用円形開口部

【要約】

【課題】上下方向に配置された複数のチャンバを有する多段枚葉式基板処理装置において、様々な大きさまたは様々な形状の基板を処理する場合でも、液体が下側のチャンバに落下してしまうことを防止できるようにする。
【解決手段】１枚の基板１００を水平状態でステージ１１に支持して回転させる基板回転装置１０と、上下方向へ複数段に配置された複数のチャンバ２１〜２３とを備えた多段枚葉式基板処理装置において、ステージ１１の下方に円盤１４を備えることにより、基板１００から落下した液体がその下側にある円盤１４で受け止められるようにして、下側のチャンバに液体が落下してしまうことを防止できるようにする。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】