JPH1027773A

JPH1027773A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH1027773A
Application number: JP17953896A
Authority: JP
Inventors: Masato Tanaka; 眞人田中
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-27

Abstract

(57)【要約】【課題】水洗処理後の薬液処理を適切に行うことによ
り基板品質を高める。【解決手段】薬液又は水洗用の純水を貯留した複数の
処理槽１２を並設し、基板Ｂを収納したキャリア１１を
ハンドリング手段１８によって搬送しつつ薬液及び純水
に順次浸漬するように基板処理装置１０を構成した。ハ
ンドリング手段１８には、Ｚ軸モータ３８の駆動により
上下動するヘッド３２を設け、これに装備されたアーム
３４によりキャリア１１を保持し、ヘッド３２の上下動
に伴いキャリア１１を処理槽１２に対して出し入れする
ようにした。また、コントローラ４５を設け、水洗槽か
ら薬液槽へのキャリア１１の移送時には、水洗槽からの
取出し後、薬液槽への投入時まで基板表面が乾燥するこ
とのない範囲の最小限の純水膜を基板表面に形成する速
度でキャリア１１を水洗槽から取出すようにヘッド３２
を制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板や液晶
ガラス基板等の基板を処理液に浸漬してその表面に洗浄
等の処理を施すように構成された基板処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体基板や液晶ガラス基板
等の精密電子基板の製造プロセスにおいては、各種処理
液をそれぞれ貯留した複数の処理槽にわたって基板を順
次浸漬することにより基板に薬液処理や水洗処理等の一
連の化学処理を施すことが行われている。

【０００３】この種の基板処理装置では、一般に、各処
理槽に対して水平動及び上下動が可能なハンドリング装
置が装備され、このハンドリング装置により基板が保持
された状態で移送されるようになっている。ハンドリン
グ装置には、例えば、多数の基板が起立姿勢で、かつそ
の面と直交する方向に一列に並べられて支持されてお
り、この状態で各処理槽に対して出し入れされるように
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような基板処理装
置では、一般に、処理槽への基板の投入及び取出しが処
理効率及び基板乾燥のみを考慮した比較的高速度に設定
されており、基板品質を確保する上で改善の余地が残さ
れている。

【０００５】すなわち、従来装置では、水洗処理後の基
板を水洗槽から高速で取出して薬液槽に移送するため、
基板表面に厚い純水膜が形成された状態のままで薬液槽
へと移送され易い。そのため、移送中の基板表面の乾燥
を確実に防止することはできても、薬液槽での純水膜の
除去（純水と薬液との置換）が基板表面で均一になり難
く、処理ムラを招く原因となっている。従って、この点
を改善する必要がある。

【０００６】また、水洗処理後に薬液処理を行う場合に
は、水洗槽から薬液槽への純水の持出しにより薬液が希
釈され易い。従って、基板品質を確保する上では、この
ような希釈による液質の劣化、つまり薬液の濃度低下を
抑制して薬液の処理能力を持続させる必要もある。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、水洗処理後の薬液処理を適切に行うこ
とにより基板品質を高めることができる基板処理装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかる基板処
理装置は、純水を貯留した水洗槽と、薬液を貯留した薬
液槽と、基板を保持し、水洗槽と薬液槽との間を移動
し、かつ、水洗槽または薬液槽において昇降して基板を
水洗槽内の純水または薬液槽内の薬液に浸漬させるハン
ドリング手段と、水洗槽の純水に浸漬されている基板が
ハンドリング手段の上昇によって純水から取り出された
後、薬液槽内の薬液に浸漬されるまで、基板の表面が乾
燥することのない範囲の最小限の水膜が基板表面に形成
される速度でハンドリング手段を上昇させる制御手段と
を備えたものである。

【０００９】請求項２にかかる基板処理装置は、純水を
貯留した水洗槽と、薬液を貯留した薬液槽と、基板を保
持し、水洗槽と薬液槽との間を移動し、かつ、水洗槽ま
たは薬液槽において昇降して基板を水洗槽内の純水また
は薬液槽内の薬液に浸漬させるハンドリング手段と、水
洗槽内の純水に浸漬されている基板を２mm/sec〜４０mm
/secの範囲の速度で引き上げるようハンドリング手段を
上昇させる制御手段とを備えたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を用いて説明する。図１及び図２は本発明に係る基板処
理装置の構成を概略的に示している。これらの図に示す
基板処理装置１０は、基板として半導体ウエハを複数種
類の処理液に浸漬することにより基板表面に所定の化学
処理を施すタイプの装置であって、同図に示すように、
一方向に並設される複数の処理槽１２と、これら処理槽
１２の上部に配設される清浄気流発生手段１４と、清浄
気流発生手段１４と処理槽１２の間に形成される空間１
６内において、基板を処理槽１２の配設方向（Ｘ軸方向
という）に移送するハンドリング手段１８と、処理槽１
２の配設域側部にわたって開口する強制排気口２０とを
備えている。

【００１１】上記各処理槽１２は、上部開口を有した箱
型の容器からなり、それぞれ区画して連設された排液槽
２２内に配置されている。図２に示すように、排液槽２
２と処理槽１２との間には処理液導入管２４、処理液導
出管２６、フィルタ３０及びポンプ２８からなる処理液
循環手段が配設されており、処理液をポンプ２８により
処理槽１２に供給しつつ排液槽２２内にオーバーフロー
させ、さらに排液槽２２内の処理液をフィルタ３０を介
してポンプ２８に導入し、これにより処理液を精製しな
がら循環使用するように構成されている。本実施形態に
おいては、基板に所定の化学処理を施すための薬液を貯
留した薬液槽と、基板を水洗するための純水を貯留した
水洗槽とが交互に配設されている。なお、以下の説明に
おいては、特に区別する必要がある場合以外は、薬液と
純水を合わせて処理液と呼び、また、説明の適宜上、薬
液を貯留した処理槽１２を薬液槽、純水を貯留した処理
槽１２を水洗槽と呼ぶことにする。

【００１２】上記清浄気流発生手段１４は、図外の送風
用ファンを内蔵した給気部１４ａと、その下部に配設さ
れる空気清浄フィルタ１４ｂとから構成されており、上
記空間１６に向けてクリーンエアーを流下させてダウン
フローを形成するように構成されている。すなわち、各
処理槽１２から発生する処理液蒸気や基板移送に伴う浮
遊パーティクルをダウンフローと共に流下させつつ上記
強制排気口２０を介して吸引排気するようになってい
る。

【００１３】上記ハンドリング手段１８は、上記空間１
６においてＹ軸方向（Ｘ軸方向と水平面上で直交する方
向）に伸びる一対のアーム３４を備えたヘッド３２と、
このヘッド３２をＸ軸方向及び上下方向（Ｚ軸方向）に
移動させるＸ軸駆動機構及びＺ軸駆動機構とから構成さ
れている。

【００１４】上記アーム３４は、ヘッド３２にＸ軸方向
に接離可能に設けられており、ヘッド３２に内蔵された
エアシリンダの駆動に伴い作動するようになっていると
ともに、その下部には基板Ｂを収納したキャリア１１の
縁部に係合する係合部３５が設けられ、各アーム３４が
接近した図１に示す状態で、キャリア１１のＸ軸方向両
縁部に上記係合部３５が係合してキャリア１１を保持す
るようになっている。なお、キャリア１１は、例えば耐
化学薬品性の樹脂材料等から形成された上部に収納用開
口部を有する容器であって、その内部には多数の基板Ｂ
（本実施形態では５０枚の半導体ウエハ）をＹ軸方向に
一定の間隔で、かつ起立姿勢で保持するようになってい
る。

【００１５】上記ヘッド３２は、図２に示すように上記
排液槽２２の側部に配置されており、支持軸３６を介し
て上記Ｘ軸駆動機構及びＺ軸駆動機構に連結されてい
る。これらの駆動機構については詳しく図示していない
が、上記ヘッド３２の下方にはフレームが設けられ、上
記支持軸３６がこのフレームに上下動自在に支持される
とともに、Ｚ軸モータ３８により駆動するボールねじ機
構に連結され、このＺ軸モータ３８の正逆回転駆動によ
り上記支持軸３６とヘッド３２が一体に上下動するよう
にＺ軸駆動機構が構成されている。また、処理槽１２の
配設方向に延びるガイドレールが設けられ、このガイド
レールに上記フレームが移動可能に装着されるととも
に、このフレームがＸ軸モータ（図示せず）により駆動
するボールねじ機構に連結され、このＸ軸モータの正逆
回転駆動によりヘッド３２とフレームが一体にＸ軸方向
に移動するようにＸ軸駆動機構が構成されている。

【００１６】なお、上記ヘッド３２と空間１６との間に
は処理槽１２の配設方向にわたってこれらの間を仕切る
隔壁４０が立設されており、ハンドリング手段１８の上
記アーム３４の部分のみがこの隔壁４０に形成されたア
ーム水平動開口部４４及びアーム昇降開口部４２を介し
て上記空間１６内に突出するようになっている。すなわ
ち、上記ような隔壁４０によりハンドリング手段１８の
可動機構部分を空間１６から隔離することにより、空間
１６へのパーティクルの侵入及び薬液蒸気による機構部
分の腐食等を防止するようになっている。

【００１７】ところで、以上のように構成された基板処
理装置１０には、図２に示すようなハンドリング手段制
御用のコントローラ４５（制御手段）が設けられてお
り、ハンドリング手段１８を駆動するエアーシリンダや
モータ等はすべてこのコントローラ４５に接続されてい
る。コントローラ４５には、エアーシリンダ駆動や各モ
ータ駆動を統括制御する主制御手段４６が具備されてお
り、基板処理装置１０の作動時には、ヘッド３２をＸ軸
方向及びＺ軸方向に移動させながらキャリア１１を順次
処理槽１２に浸漬するとともに、図外のキャリア導入出
部に対してキャリア１１の受渡しを行わせるべく各モー
タ等が主制御手段４６によって制御されるようになって
いる。

【００１８】上記コントローラ４５には、さらに、上記
各処理槽１２に対応する上記Ｚ軸モータ３８の駆動デー
タを記憶する記憶手段４８が設けられており、処理槽１
２に対するキャリア１１の出し入れ時には、このデータ
に基づいて上記ハンドリング手段１８が駆動されるよう
になっている。

【００１９】すなわち、上記基板処理装置１０では、Ｘ
軸方向のキャリア１１の移送及び処理槽１２に対するキ
ャリア１１の投入をそれぞれ設定可能な高速度（例え
ば、最高速度）で行う一方、処理槽１２からのキャリア
１１の取出しを、取出し後、次工程の処理液への投入時
まで基板表面が乾燥することのない範囲の最小限の処理
液膜を基板表面に形成し得る速度で行うようになってい
る。ところが、処理液の種類により上記のような処理液
膜を形成し得る取出し速度が異なることから、上記のよ
うな処理液膜を形成し得る取出し速度を処理液の種類毎
に予め設定してこの速度に対応したＺ軸モータ３８の駆
動データを上記記憶手段４８に記憶し、処理槽１２から
のキャリア取出し時には、当該処理槽１２に貯留された
処理液に対応した速度でキャリア１１を処理槽１２から
取出すべくハンドリング手段１８を作動させるようにな
っている。

【００２０】次に、上記基板処理装置１０の作用効果に
ついて説明する。

【００２１】上記基板処理装置１０による基板Ｂの処理
では、先ず、ハンドリング手段１８のヘッド３２がＸ軸
方向の一方側端部に設けられた基板導入部にセットさ
れ、基板Ｂを収納したキャリア１１がアーム３４によっ
て保持された後、Ｘ軸方向の他方側に向かって移動させ
られる。

【００２２】そして、キャリア１１が最初の処理槽１２
（例えば、水洗槽）の上方に配置されると、ヘッド３２
が下降端位置まで移動させられ、これによりキャリア１
１と基板Ｂが一体に処理液（純水）に浸漬される。そし
て、一定時間が経過すると、再度、ヘッド３２が上昇端
位置まで移動させられ、これによりキャリア１１が水洗
槽から取出されて基板Ｂの水洗処理が完了する。

【００２３】最初の処理槽１２での処理が完了すると、
ヘッド３２がさらにＸ軸方向に移動させられて次の処理
槽１２（薬液槽）の上方に配置されるとともに、ヘッド
３２の昇降に応じて上記同様にキャリア１１と基板Ｂが
一体に処理液（薬液）に浸漬され、これにより基板Ｂに
薬液処理が施される。

【００２４】そして、以後、同様にしてヘッド３２の移
動及び昇降が行われることにより、基板Ｂが順次各処理
槽１２の処理液に浸漬させられつつ所定の各処理が施さ
れ、すべての処理が完了すると、ヘッド３２がＸ軸方向
の他方側端部に設けられた基板導出部にセットされ、こ
れによりキャリア１１が次工程へと導出される。

【００２５】以上のような基板処理装置１０によれば、
上記のように、処理槽１２からの取出し後、次工程の処
理液への投入時まで基板表面が乾燥することのない範囲
の最小限の処理液膜、すなわち必要最小限度の処理液膜
が基板Ｂの表面に形成された状態で基板Ｂが工程間を移
送されるため、移送中に基板表面が斑に乾燥するといっ
たことがなく、しかも次の処理槽１２での処理液膜の除
去が容易に行われる。そのため、水洗処理後の薬液処理
においては、純水膜の除去が基板表面で均一に行われ、
薬液処理が表面全体でより均一に行われ易くなる。従っ
て、従来のこの種の装置に比べると基板の処理精度が高
く、基板品質をより高めることができる。

【００２６】しかも、水洗槽から薬液槽への基板Ｂの移
送において、水洗槽から薬液槽への純水の持出し量を必
要最小限度に抑えることができるため水洗処理工程後の
薬液処理工程における薬液の劣化、つまり薬液濃度の低
下が効果的に抑えられ、これにより薬液の処理能力がよ
り良く持続される。とりわけ、多数の基板を同時に処理
する装置では水洗槽から薬液槽への水の持出し量が多く
なり薬液の処理能力が低下し易く、従って、薬液の処理
能力を確保するためには薬液の入換え等を頻繁に行うこ
とが要求されるが、上記基板処理装置１０によれば、多
数の基板を同時に処理しながらも薬液の処理能力の低下
を効果的に抑えることができるので、上記のような薬液
の監視負担を効果的に軽減することができる。

【００２７】なお、水洗処理後は基板表面を完全に乾燥
させて薬液槽に移送し、これによって薬液槽での処理の
均一性を高めつつ純水の持出し量を抑えることも考えら
れるが、この場合、水洗処理が不完全であると除去物質
等が基板表面で乾燥してパーティクル発生の原因となる
虞があるため、上記のように必要最小限の純水膜を形成
して基板Ｂを移送するのが基板品質を確保する観点から
は最も有効となる。

【００２８】ところで、上記のような作用効果も、処理
槽１２からの基板Ｂの取出し速度を各処理槽１２に貯留
した処理液の種類に応じて適切に設定することにより得
られるが、本実施形態では、８インチの半導体ウエハの
製造に使用されるHF（フッ化水素酸）等の一般的な処理
液（浸漬処理に用いられる一般的な処理液）による処理
において、各処理槽１２からの基板Ｂの取出し速度を処
理液の種類に応じて２mm/sec〜４０mm/secの範囲内で設
定することにより良好な結果を得ることができた。な
お、上記速度を２mm/secより低い速度に設定した場合に
は次工程の処理液に浸漬するまでに部分乾燥が生じた
り、あるいは取出し直後に基板の一部が乾燥する場合が
多かった。一方、４０mm/secを越える場合には許容範囲
内で基板の処理精度、つまり膜厚の均一性を確保するこ
とはできたが、目標とする処理精度を確実に確保するに
は不十分であった。

【００２９】図３は、８インチの半導体ウエハを、CARO
槽（薬液槽）→QDR槽（水洗槽）→HF槽（薬液槽）→QDR
槽（水洗槽）→FR槽（水洗槽）→IPAベーパ乾燥槽に順
次搬送して処理を行った場合で、QDR槽からの半導体ウ
エハの取出し速度を１８０mm/secまたは１０mm/secの２
つの場合に設定したときの全工程終了後の半導体ウエハ
表面の「均一性」を表した図である。なお、ここでの均
一性とは前記工程によって半導体ウエハ上のシリコン酸
化膜をエッチングし、そのエッチング量のばらつきを表
したものである。すなわち、シリコン酸化膜をどのくら
いの厚さエッチングしたかというエッチング量を１枚の
半導体ウエハ面内の複数の点で測定し、その「最大量−
最小量」を平均エッチング量で割ったものを百分率で表
したものである。よって、均一性の値が小さいほど、１
枚のウエハ表面において均一にエッチングが行われたこ
とになる。なお、図３の横軸のウエハ位置は、キャリア
１１内にＹ軸方向に並べられた５０枚の基板Ｂの位置に
対応している。

【００３０】なお、CARO槽では硫酸と過酸化水素水との
混合溶液での薬液処理（汚染物質の除去）、QDR槽では
純水を貯留した水洗槽にて純水をオーバーフローさせ、
その後、急速に純水をドレインする工程を繰り返す水洗
処理（薬液の除去）、HF槽ではフッ化水素酸での薬液処
理（シリコン酸化膜のエッチング）、FR槽では純水を貯
留した水洗槽にて純水の比抵抗を計測しながら精密に水
洗する処理（薬液の除去）、IPAベーパ乾燥槽では純水
が付着している半導体ウエハをIPA（イソプロピルアル
コール）ベーパ雰囲気中に配し、半導体ウエハ上の純水
をIPAに置換して半導体ウエハを乾燥させる処理をい
う。

【００３１】この実験結果からも、処理槽からの半導体
ウエハの取出し速度を１０mm/secに設定した場合には、
上記速度を１８０mm/secに設定した場合に比べてキャリ
ア１１内の各半導体ウエハの膜厚が均一に仕上げられて
おり、上記範囲内で基板の取出し速度を設定することが
有効であることが考察できる。

【００３２】なお、上記基板処理装置１０は、本願発明
に係る基板処理装置の一例であって、その具体的な構成
は、本願発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能で
ある。

【００３３】例えば、上記実施形態の基板処理装置１０
では、半導体ウエハに処理を施す装置を例に説明した
が、勿論、被処理基板が半導体ウエハ以外の例えば液晶
用ガラス基板等の精密電子基板であっても、基板を順次
処理液に浸漬して処理を施すタイプの装置であれば本願
発明の適用は可能である。

【００３４】また、ハンドリング手段１８の具体的な構
成も、基板Ｂをキャリア１１に収納して移送するものに
限られず、例えば基板Ｂを直接保持して移送するような
構成であってもよい。

【００３５】さらに、処理槽１２に貯留する処理液の種
類や順序等も基板Ｂの処理内容に応じて適宜選定すれば
よく、また、処理槽１２からの基板Ｂの取出し速度も、
選定された処理液の種類、あるいは処理槽１２間の移動
距離等の諸条件に応じて効果的に基板Ｂの処理精度が高
められるように適宜設定するようにすればよい。

【００３６】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、水洗槽内の純
水に浸漬されている基板が純水から取り出された後、薬
液槽の薬液に浸漬されるまで、基板表面が乾燥すること
のない範囲の最小限の純水膜が基板表面に形成される速
度で制御手段がハンドリング手段を水洗槽から上昇させ
る。従って、基板移送中に基板表面を乾燥させることな
く、しかも次工程の薬液処理を基板表面で均一に行うこ
とができる。そのため、基板の処理品質をより高めるこ
とができる。

【００３７】しかも、水洗槽から薬液槽への純水の持出
し量を抑えることが可能となり、これにより水洗処理工
程後の薬液処理工程における薬液の濃度低下を効果的に
抑制して薬液の処理能力を持続させることができる。

【００３８】請求項２の発明によれば、制御手段が水洗
槽内の純水に浸漬されている基板を２mm/sec〜４０mm/s
ecの範囲の速度で引き上げるようにハンドリング手段を
制御するので、基板移送中に基板表面を乾燥させること
なく、しかも次工程の薬液処理を基板表面において均一
に行うことができる。そのため、基板の処理品質を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る基板処理装置の一例を示す斜視
断面図である。

【図２】本願発明に係る基板処理装置の一例を示す要部
断面図である。

【図３】処理槽からの基板の取出し速度を１８０mm/sec
及び１０mm/secに設定して処理を施した場合の処理後の
基板表面の比較例を示す図である。

【符号の説明】

１０基板処理装置１１キャリア１２処理槽１４清浄気流発生手段１６空間１８ハンドリング手段２０強制排気口２２排液槽３２ヘッド３４アーム３８Ｚ軸モータ４５コントローラ４６主制御手段４８記憶手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】純水を貯留した水洗槽と、薬液を貯留し
た薬液槽と、基板を保持し、水洗槽と薬液槽との間を移
動し、かつ、水洗槽または薬液槽において昇降して基板
を水洗槽内の純水または薬液槽内の薬液に浸漬させるハ
ンドリング手段と、水洗槽の純水に浸漬されている基板
がハンドリング手段の上昇によって純水から取り出され
た後、薬液槽内の薬液に浸漬されるまで、基板の表面が
乾燥することのない範囲の最小限の水膜が基板表面に形
成される速度でハンドリング手段を上昇させる制御手段
とを備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】純水を貯留した水洗槽と、薬液を貯留し
た薬液槽と、基板を保持し、水洗槽と薬液槽との間を移
動し、かつ、水洗槽または薬液槽において昇降して基板
を水洗槽内の純水または薬液槽内の薬液に浸漬させるハ
ンドリング手段と、水洗槽内の純水に浸漬されている基
板を２mm/sec〜４０mm/secの範囲の速度で引き上げるよ
うハンドリング手段を上昇させる制御手段とを備えたこ
とを特徴とする基板処理装置。