JP4133208B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハやＦＰＤ基板（フラットパネルディスプレイ基板）等の基板に例えば塗布膜を形成するための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程において、例えばＳＯＤ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）システムにより層間絶縁膜を形成している。このＳＯＤシステムでは、半導体ウエハ（以下、ウエハと呼ぶ）上に塗布材料をスピンコートし、加熱等の物理的処理や化学的処理を施して層間絶縁膜を形成している。
例えばシロキサン系ポリマーや有機ポリマーの層間絶縁膜を形成する場合、有機溶媒を混ぜ液状にされた材料をウエハ上に吐出し、スピンコータにより塗布する。次に段階的に目的に応じた環境下にて熱処理等を行う。また材料によっては、塗布後にアンモニア雰囲気による処理や溶剤置換処理などの化学的処理を追加する必要がある。
【０００３】
このような処理は、例えば図１６に示すシステムにより実施される。このシステムでは、例えばウエハＷを２５枚収納した基板キャリア１０はキャリアステ−ジ１１に搬入され、受け渡しアーム１２により取り出されて、棚ユニット１３ａの受け渡し部を介して処理ゾーン１４に搬送される。処理ゾーン１４には、中央に搬送手段１５が設けられており、この周りにウエハＷに前記塗布液を塗布するための塗布ユニット１６、前記塗布液を乾燥させるための低温加熱ユニット、ベーク処理を行うためのベークユニット、キュア処理を行うためのキュアユニットなどの処理ユニットを備えた例えば３個の棚ユニット１３ａ，１３ｂ，１３ｃが設けられていて、搬送手段１５によりこれらの各ユニットに対してウエハＷの受け渡しが行われるようになっている。
【０００４】
ところで、このようなシステムでは、例えば２０個以上の処理ユニットを組み合わせる構成を想定した場合、処理ゾーン１４と同様の構成の処理ゾーンを、処理ゾーン１４に隣接して設けることにより、処理ユニットの増加で対応せざるを得ず、装置が拡張して占有面積が大きくなってしまう。また、処理ユニットと共に搬送手段も増えるものの、キャリアステージ１１と離れた方向に装置が拡張するので、基板キャリアから取り出したウエハＷが、所定の処理後、再び基板キャリアに戻るまでの移動距離が長くなると共に基板搬送手段の移動動作も増え、搬送に時間がかかって、搬送のスループットが低下してしまう。
【０００５】
このため、本発明者らは、処理ユニットを縦方向に積層する構成を検討している。このような構成としては、例えば、レジスト材の塗布現像装置において、ウエハＷを送り出す部分と、レジスト材をウエハＷにスピンコートあるいは現像処理を施す部分と、ウエハＷに熱処理を施す部分、およびウエハＷを受ける部分の少なくとも２構成部以上を上下に配設して鉛直方向に接続し、各段の間では専用のフォークリフトによりウエハＷを搬送する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、基板に対して複数工程からなる処理を施す基板処理装置において、前記複数の工程に対応して各々基板に対して所定の処理を施す複数の処理機構を空間の周囲に放射状に配置し、この空間の内部に前記複数の処理機構の夫々に対して基板を搬入出するための搬送機構を設け、この処理機構は前記空間をループ状に移動するという構成もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−５５２３号公報（第１−２頁、第１，２図）
【特許文献２】
特開２０００−３５３６４８号公報（第２−６頁、第１，２，５図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の構成では、処理ユニット毎に専用のフォークリフトを備えているので、処理ユニットを増加した場合、その分フォークリフトも増やす必要がある。このためフォークリフト同士を干渉させずに、効率のよい搬送を行うことは難しく、搬送の制御が複雑化して、結果として搬送のスループットが悪化してしまう。
一方、特許文献２の構成では、搬送機構が１個であるので、処理ユニットを増加させると、搬送経路が複雑化して、搬送機構がウエハＷの処理に追いつかずに、処理済みのウエハＷを処理ユニット内で待機させる事態が生じ、やはりスループットが悪くなってしまう。また、仮に搬送機構を増やしたとしても、共通の搬送領域を移動するのでは、搬送機構同士の干渉を抑えながら効率よくウエハＷを搬送することは困難である。
【０００９】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、複数の処理ユニットにより順次処理されることにより基板に対して所定の処理を行う際に、装置占有面積が小さく、かつ高いスループットで基板を処理することができる基板処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の基板処理装置は、基板を搬送するために上下方向に伸び、仕切部材により互いの雰囲気が仕切られる複数段の搬送ゾーンに分割された搬送領域と、
この搬送領域の周囲に設けられ、各々複数のユニットを積層して構成された複数のタワーと、
各段の搬送ゾーン毎に少なくとも一つのタワーに含まれるユニットにより構成され、多数枚の処理前の基板を収納する基板キャリアが外部から搬入されると共に処理後の基板を収納した基板キャリアが外部に搬出されるキャリア載置部と、
前記複数段の搬送ゾーンの夫々に鉛直軸回りに回転自在かつ進退自在に設けられ、その搬送ゾーンの周囲のキャリア載置部以外のユニットから構成される処理ユニット間及び前記キャリア載置部の間で基板の受け渡しを行うと共に互いに独立して駆動される複数の基板搬送手段と、を備え、
前記搬送ゾーンを囲む、キャリア載置部以外のユニットから構成される処理ユニットの群は、基板に絶縁膜形成材料を含む塗布液を塗布する塗布ユニット及び塗布後の後処理のための処理ユニットを含み、
各キャリア載置部上のキャリアから対応する基板搬送手段に受け渡された基板は、前記処理ユニットの群の中から選択された複数の処理ユニットにて順番に処理されて絶縁膜が形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の基板処理装置によれば、基板搬送手段の搬送領域の周囲に複数の処理ユニットが積層されてなるタワーを設けた構成とすることにより、基板搬送手段の横方向の搬送領域を小さくすることができ、そのため装置占有面積を小さくすることができる。更にこの場合には、各処理ユニットに対して基板搬送手段はその移動動作を少なくしてアクセスすることができるので、高いスループットで基板の処理をすることができる。
【００１３】
更にまた、各段の処理ユニットの群は、基板に塗布液を塗布する塗布ユニットと、基板上の塗布液を加熱する加熱ユニットと、この加熱ユニットの加熱温度よりも高い温度で基板を加熱して絶縁膜を焼成するキュア処理部と、を備え、基板に対して塗布膜を形成するものであってもよい。
【００１４】
更に一の段の処理ユニットの群で基板上に形成される塗布膜は、他の段の処理ユニットの群で基板上に形成される塗布膜と同じであってもよく、又は一の段の処理ブロックで基板上に形成される塗布膜は、他の段の処理ブロックで基板上に形成される塗布膜と異なってもよい。
【００１６】
前記処理ブロックに設けられた処理ユニットのうち、最も処理温度の低い処理ユニットと最も処理温度の高いユニットとが上下又は左右方向に隣接しないように配置されてもよい。また複数段の搬送ゾーンの基板搬送手段の回転中心は、同軸上に位置していてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る基板処理装置の実施の形態について、図１、図２を参照しながら説明する。この基板処理装置の概ね中央部には、被処理基板であるウエハＷを搬送するための基板搬送手段の搬送領域２０であって、上下方向に伸びる空間領域が形成されており、更にこの搬送領域２０を囲むようにして処理エリア２１が形成されている。この処理エリア２１について詳しく述べると、当該処理エリア２１には、ウエハＷに対して所定の処理を行うための処理ユニットを縦に積層してなるタワーＴＷ（処理タワー）が複数設けられ、これらタワーＴＷは前記搬送領域２０の周囲に例えば５体〜８体放射状に配置されている。また前記搬送領域２０は、複数段の搬送ゾーンに上下に分割されており、この分割された搬送ゾーンに対応してタワーＴＷの各々において例えば３段〜６段程度に積層された処理ユニット群からなる処理ブロックＢが割り当てられている。この例では８体のタワーＴＷが設けられ、更に上から順に第１の処理ブロックＢ１、第２の処理ブロックＢ２および第３の処理ブロックＢ３の３段の処理ブロックＢ１〜Ｂ３が割り当てられている。
【００１８】
各処理ブロックＢ１〜Ｂ３は、ウエハＷに対して行われる一連の処理を行う処理ユニットが含まれるように構成されており、そのため各々の処理ブロックＢ１〜Ｂ３にて並行して処理が行われ、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に例えば一つの塗布膜が形成される。具体例を挙げて説明すると、例えばウエハＷの表面に例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）からなる半導体デバイスの絶縁膜例えば層間絶縁膜を形成する場合にあっては、塗布液を塗布する前のウエハＷを冷却するための温調ユニットである冷却ユニット（ＣＰＬ）２２、ウエハＷの表面に絶縁膜の前駆物質を含む塗布液を塗布するための塗布ユニット（ＳＣＴ）２３、低温でウエハＷを加熱してウエハＷ上の塗布膜をベークするための加熱ユニット（ＬＨＰ）２４、ウエハＷ上の塗布膜を化学的に硬化させるための低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５およびキュアユニット（ＤＬＣ）２６などの絶縁膜を得るための一連の処理を行う処理ユニットが処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に含まれている。また各処理ブロックＢ１〜Ｂ３において少なくとも一つのタワーＴＷには、ウエハＷを多数枚例えば２５枚収納可能な基板キャリアＣを載置するための、基板搬入部および基板搬出部を兼用するキャリア載置部２７が設けられており、この基板キャリアＣは外部から搬入出可能なように構成されている。なお図中２８はクリーンエアーを供給してダウンフローを形成するためのフィルターユニットである。また２９は塗布液などの薬液を貯留するための薬液槽および、この薬液を送液するためのポンプなどを備えた薬液供給部である。なお作図の便宜上、図２にはフィルタユニットの記載を省略している。
【００１９】
ここで各処理ブロックＢ１〜Ｂ３に設けられる処理ユニット群は、例えば処理時間の短い冷却ユニット（ＣＰＬ）２２および加熱ユニット（ＬＨＰ）２４はその数を少なくし、反対に処理時間の長い低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５、キュアユニット（ＤＬＣ）２６はその数を多くするなど各処理に要する時間に基づいて組み込む数を決めることが望ましい。更に一の処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）内に設けられる処理ユニットの配列は、横方向および縦方向において例えば処理温度の最も高いユニットと、処理温度の低いユニットおよび熱の影響を受けやすいユニットとが隣接しないようにすると共に、処理温度の順に配列するなどして隣接するユニットの温度差を小さくするように配置するのが好ましい。具体的には、図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の展開図にて配置の一例を示すように、塗布ユニット（ＳＣＴ）２３は加熱ユニット（ＬＨＰ）２４および冷却ユニット（ＣＰＬ）２２と、加熱ユニット（ＬＨＰ）２４は低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５と、低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５はキュアユニット（ＤＬＣ）２６と隣接するようにして配列すると共に、最も処理温度が低く、熱の影響を受けやすい塗布ユニット（ＳＣＴ）２３と最も処理温度の高いキュアユニット（ＤＬＣ）２６とを離して配置する。この場合、キュアユニット（ＤＬＣ）２６を例えば断熱部材で覆うようにするのがより好ましい。また更に例えば隣接する処理ブロックＢ１、Ｂ２（Ｂ２、Ｂ３）の境界面に配置される処理ユニット、例えば上側にて隣接する処理ブロックＢ２の最下段のユニットと当該処理ブロックＢ１の最上段に配置されるユニットにおいても同様に温度差が小さくなるようにするのが好ましく、更には各処理ブロックＢ１〜Ｂ３間に例えば断熱性を有する仕切部材を設けるようにすればなお好ましい。なお、図１では作図の便宜上これらのことを考慮しないで記載している。
【００２０】
続いて基板搬送手段３に説明を移すと、この基板搬送手段３は各搬送ゾーンに夫々割り当てられており、この例では各処理ブロックＢ１〜Ｂ３の各々に対応する３基の基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が設けられている。これら基板搬送手段３は、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３に共通の例えば四角形状の縦に伸びる主軸部３１に沿って各々が独立して昇降可能であると共に、各々が鉛直軸廻りに回動可能なように構成されている。即ち、この例では各基板搬送手段３ａ、３ｂ、３ｃの回転中心が同軸上に位置している。図４、図５を用いて更に詳しく説明すると、各基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）はウエハＷの周縁部を裏面側から支時するためのアーム部である例えば上、中、下段のアーム３２ａ、３２ｂ、３２ｃが支持体３３に設けられており、これらアーム３２ａ、３２ｂ、３２ｃは図示しない駆動機構により各々が独立して進退自在に構成されている。なお、上段および中段のアーム３２ａ、３２ｂはウエハＷの周縁部を裏面側から支持するために馬蹄形をしており、下段のアーム３２ｃは基板キャリアＣからウエハＷを出し入れするときに用いられる舌片状のピンセットアームとして構成されている。また上段のアーム３２ａと中段のアーム３２ｂの間には、図示しない遮熱板が設けられている。
【００２１】
更に前記支持体３３は、その中央部に前記主軸部３１の貫通孔３４を有する円形状の内輪部材３５と、当該内輪部材３５の周縁を僅かな隙間を介して囲む外輪部材３６と、内輪部材３５の下部に一体的に設けられ、外輪部材３６の下面を支持するリング状の部材３５ａと、を備えており、更には内輪部材３５側に設けられ、外輪部材３６の内周面に形成された歯車部（凸凹部）と係合するギア体３７と、を備え、このギア体３７が回転して当該外輪部材３６が回転されることにより、前記アーム３２ａ、３２ｂ、３２ｃが回動可能なように構成されている。また内輪部材３５には、主軸部３１の一面と接触するようにして昇降ローラ３８が設けられており、図示しない駆動機構により昇降ローラ３８が回転することにより、基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が主軸部３１に沿って各々独立して昇降可能に構成されている。
【００２２】
以下、各処理ユニットについて簡単に説明する。
（冷却ユニット（ＣＰＬ））
冷却ユニット（ＣＰＬ）２２は、ウエハＷを冷却する処理が行われる処理ユニットであり、図６に示すように、内部に例えばペルチェ素子４ａあるいは冷媒が流される冷媒通流路などの冷却手段を備えた基板載置台４が設けられている。なお、詳しくは基板載置台４（冷却プレート）の表面には突起部４ｂが設けられ、ウエハＷは裏面を僅かに浮かせた状態で載置される。
【００２３】
（塗布ユニット（ＳＣＴ））
塗布ユニット（ＳＣＴ）２３は、ウエハＷの表面に例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を含む塗布液をウエハＷの表面に塗布するための液処理が行われる処理ユニットである。この塗布ユニット（ＳＣＴ）２３は、全体が図示しないケース体に覆われており、図７に示すように、ウエハＷを略水平に吸着保持して鉛直軸廻りに回転させるためのスピンチャック４０と、当該スピンチャック４０に保持されたウエハＷの周囲を囲むように設けられた液受け用のカップ体４１と、スピンチャック４０に保持されたウエハＷの中央部表面と対向するようにして昇降自在な供給ノズル４２と、を備え、この供給ノズル４２から前記塗布液がウエハＷの表面に供給されるように構成される。
【００２４】
（加熱ユニット（ＬＨＰ））
加熱ユニット（ＬＨＰ）２４は、塗布液が塗布されたウエハＷを加熱して、塗布液を乾燥させるための低温の加熱処理が行われる処理ユニットである。この加熱ユニット（ＬＨＰ）２４は、図８に示すように、基板載置台４３と、この基板載置台４３と共にウエハＷを囲む処理容器を形成する昇降自在な蓋体４４とを備えており、更に基板載置台４３の内部にはヒータ４５が設けられている。また蓋体４４の内側面には、前記処理容器内を低酸素雰囲気とするための不活性ガス例えば窒素ガスの供給孔４６が設けられ、更に蓋体４４の中心部には、排気を行うための排気口４７が設けられている。なお、４８はウエハＷの裏面を僅かに浮かせた状態で載置するための突起部である。
【００２５】
（低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ））
低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５は、低酸素雰囲気にてウエハＷを加熱して、化学的に塗布膜を硬化させるための加熱処理が行われる処理ユニットである。この低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５は、図９に示すように、前記加熱ユニット（ＬＨＰ）２４と概ね同様の構成であるが、前記加熱ユニット（ＬＨＰ）２４よりも更に低酸素雰囲気とするために、処理時において多量の例えば窒素ガスが供給されることから、この窒素ガスが周辺に広がらないようにするための排気孔４９ａをその側面部に備えたケーシング体４９が設けらており、処理後のウエハＷの搬出するために蓋体４４が上昇してケーシング体４９よりも上方位置に設定される際に、処理容器内の残ガスが排気される構成である。なお、加熱ユニット２４と構成を同じくするところは同じ符号を付して説明を省略する。
【００２６】
（キュアユニット（ＤＬＣ））
キュアユニット（ＤＬＣ）２６は、塗布膜を焼成するための加熱処理が行われる処理ユニットである。装置構成を簡単に説明すると、キュアユニット（ＤＬＣ）２６は、図１０に示すように、その側面部にシャッタ付きの基板搬送口５０ａを有する、ウエハＷを処理するための処理容器をなす筺体５０を備えており、この筺体５０の内部にはウエハＷを載置するための基板載置台５１が設けられている。また基板載置台５１の内部には、ヒータ５２が設けられている。更に基板載置台５１の下方側には、連結体５３を介して回転駆動部５４が接続されており、当該基板載置台５１はウエハＷを載置した状態で鉛直軸廻りに回転可能なように構成されている。更にまた、基板載置台５１上のウエハＷ表面と対向するようにして冷却ガス給気部５５が設けられ、キュア処理を終えたウエハＷを冷却するための冷却ガス例えば冷却されたエアーが供給されて筺体５０の底部の排気口５６から排気される。なお５７は突起部である。
【００２７】
続いて上述の基板処理装置を用いてウエハＷを処理する工程について説明する。本実施の形態では、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に一つの絶縁膜例えば層間絶縁膜が形成される処理が行われる。即ち、ウエハＷが各処理ブロックＢ１〜Ｂ３に夫々搬入されて処理が行われることにより、ウエハＷの表面には同じ層間絶縁膜又は異なる絶縁膜が夫々形成されることとなる。ウエハＷの流れについて第１の処理ブロックＢ１を例にとって詳しく説明すると、先ず処理前のウエハＷが多数枚収納された基板キャリアＣが作業員あるいは自動搬送ロボットにより外部から搬送されてキャリア載置部２７に載置される。続いて図１１に示すように、基板搬送手段３ａの例えば下段のアーム３２ｃにより基板キャリアＣから１枚のウエハＷが取り出され、順次処理ブロックＢ１内に搬入される。ここでウエハＷは先ず冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に搬入されて所定の温度例えば２３℃に冷却された後、基板搬送手段３ａの例えば上段のアーム３２ａにより冷却ユニット（ＣＰＬ）２２から搬出されて、塗布ユニット（ＳＣＴ）２３に搬入される。
【００２８】
塗布ユニット（ＳＣＴ）２３内にウエハＷが搬入されると、このウエハＷは裏面側をスピンチャック４０に吸着されて略水平姿勢で保持され、次いで供給ノズル４２が下降し、その吐出孔が所定の高さ位置にてウエハＷの表面と対向するように設定される。そしてスピンチャック４０によりウエハＷが回転すると共に、供給ノズル４２から塗布液が供給されて、遠心力の作用によりウエハＷの表面に略均一に塗布液が塗布される。この塗布液としては、例えばシロキサン系ポリマーや有機ポリマーを有機溶媒に溶解したものが用いられる。
【００２９】
しかる後、ウエハＷは基板搬送装置３ａの例えば中段のアーム３２ｂにより塗布ユニット（ＳＣＴ）２３から搬出され、次の処理工程が行われる加熱ユニット（ＬＨＰ）２４に搬入される。ここでウエハＷは、当該ウエハＷの温度が例えば５０〜２００℃程度に設定されるように常時ヒータ４５により加熱されている基板載置台４３に載置される。次いで蓋体４４が下降して処理容器が形成され、更に供給孔４６を介して窒素ガスが処理容器に供給されて低酸素濃度の雰囲気が形成される。この状態で加熱処理が行われることにより、塗布液中の溶剤が蒸発され、ある程度乾燥された塗布膜がウエハＷ表面に形成されることとなる。
【００３０】
続いてウエハＷは基板搬送装置３ａの例えば中段のアーム３２ｂにより加熱ユニット（ＬＨＰ）２４から搬出され、次の処理工程が行われる低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５に搬入される。ここでウエハＷは、当該ウエハＷの温度が例えば１００℃〜３５０℃の範囲で設定されるように常時ヒータ４５により加熱されている基板載置台４４に載置される。次いで蓋体４５が下降して処理容器が形成され、更に供給孔４６を介して窒素ガスが当該処理容器に供給されて酸素濃度が例えば加熱ユニット（ＬＨＰ）２４よりも低酸素な許容酸素濃度２０ｐｐｍ以下の雰囲気が形成される。この状態で加熱処理が行われることにより、塗布膜中に含まれる有機ケイ素が縮重合反応を起こして当該塗布膜が化学的に硬化する。
【００３１】
ウエハＷは基板搬送手段３ａの例えば中段のアーム３２ｂにより低酸素加熱ユニット（ＤＬＢ）２５から搬出され、次の工程であるキュアユニット（ＤＬＣ）２６に搬入される。ここでウエハＷは例えば３５０℃〜４７０℃の範囲で加熱されてキュア処理され、表面の塗布膜が焼成されて絶縁膜が形成される。しかる後、冷却ガスが表面に供給されて冷却されたウエハＷは、基板搬送手段３ａの例えば下段のアーム３２ｃによりキュアユニット（ＤＬＣ）２６から搬出され、元の基板キャリアＣ内に戻される。他の段の処理ブロックＢ２、Ｂ３においても同様の処理が行われる。
【００３２】
以上はウエハＷの流れについての説明であるが、基板搬送手段３ａの動きに着目すると、基板搬送手段３ａは例えば予め作成されたスケジュールに従って動作する。このスケジュールとは、第１フェーズのスケジュール、第２フェーズのスケジュール、第３フェーズのスケジュール……、といった具合にフェーズ毎に作成されたスケジュールの群である。具体的には、第１フェーズでは基板キャリア内の先頭のウエハＷ（Ｗ１）を冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に搬送し、第２フェーズでは基板キャリア内の２番目のウエハＷ（Ｗ２）を冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に搬送し、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に載置されたウエハＷ（Ｗ１）を塗布ユニット（ＳＣＴ）２３に搬送し、第３フェーズでは基板キャリア内の３番目のウエハＷ（Ｗ３）を冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に搬送し、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２に載置されたウエハＷ（Ｗ２）を塗布ユニット（ＳＣＴ）２３に搬送し、塗布ユニット（ＳＣＴ）２３内のウエハＷ（Ｗ１）を加熱ユニット２４（ＬＨＰ）に搬送する、というスケジュールがコンピュータのメモリに書かれており、コンピュータは第１フェーズから順番にその内容を読み込んで基板搬送手段３ａを制御する。なお、スケジュール表に書き込まれる各処理ユニットの名前は、その処理ユニットの中の何号機が使用されるのかが特定されており、例えば３番目のウエハＷ（Ｗ３）であれば、複数の加熱ユニット２４（ＬＨＰ）の中のどの加熱ユニット２４（ＬＨＰ）に搬入されるのかが割り当てられている。
【００３３】
上述の実施の形態によれば、基板搬送手段３の搬送領域２０の周囲に複数の処理ユニットが積層されてなるタワーＴＷを設けた構成とすることにより、基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の搬送領域２０の横方向への広がりを小さくすることができ、そのため装置占有面積を小さくすることができる。更に縦に３つの処理ブロックＢ１〜Ｂ３に分割し、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を割り当てかつキャリア載置台２７を設けて各処理ブロックＢ１〜Ｂ２において独立して処理前ウエハＷの搬入、処理ユニット間の搬送、処理後ウエハＷの搬出を行うことにより、いわば上段、中段、下段で並行処理を行っているため、基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の制御が容易であり、高いスループットが得られる。また一の処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）に異常が生じるなどして当該処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）をメンテナンスする場合でも、他の処理ブロックＢ２、Ｂ３（Ｂ１）については運転を行うことができ、ウエハＷの滞留を防止できる利点もある。ここで基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が同じ高さ位置にて回動することによりアクセス可能なタワーＴＷ（搬送領域２０を囲むタワーＴＷ）の数が例えば４体以下と少ない場合にはタワーＴＷ同士をある程度離して配置しなければ基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）がウエハＷを支持した状態で回動するために必要な空間領域を確保するのが難しい。反対にその数が例えば９体以上になると基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が回動するため空間領域が必要以上に大きくなる。従って装置の占有面積をより効果的に小さくするためには、タワーＴＷは５〜８体の範囲で設定するのが好ましい。なお、目標とする処理ユニットに対し、基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）は主軸部３１を中心として右廻りあるいは左廻りのいずれか最短となる方を選択してアクセスするように構成してもよく、この場合、基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）の横方向への移動動作が少なくてすむことにより、高いスループットがより確実なものとなる。
【００３４】
また更に上述の実施の形態によれば、ウエハＷに対して所定の処理が行われる複数の処理ユニットが一つの処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）内に組み込まれるが、このとき各工程に要する時間の比率に基づいてその組み込む数が決められていることから、例えば２５枚のウエハＷを処理する際に、一つの処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）内のトータルでみると単位時間あたりの各工程の処理枚数にばらつきが少ない。そのため次工程のユニットに空きがない場合に前のウエハＷが処理を終えて搬出されるまで基板搬送手段３（３ａ、３ｂ、３ｃ）がウエハＷを掴んだ状態で身動き取れずに待機状態となることが少ないか、待機してもその時間が短くてすむ。その結果、多数枚のウエハＷを処理する際にスループットが低下するのを抑えることができる。なお、より確実にスループットが低下するのを抑えるためには、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３にバッファ基板キャリアＣを夫々設けるようにしてもよい。
【００３５】
また更に上述の実施の形態によれば、最も処理温度が低い処理ユニットと最も処理温度の高いユニットとが上下又は左右方向に隣接しないように配置することにより、例えば塗布ユニット（ＳＣＴ）２３内で処理されているウエハＷや、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２から塗布ユニット（ＳＣＴ）２３へ搬送中のウエハＷに対して、例えば高温度で処理が行われるキュアユニット（ＤＬＣ）２６からの輻射熱により熱緩衝することが抑えられる。その結果、各処理ユニットにおいてウエハＷに対して高精度な温度設定をすることができる。
【００３６】
ここで、上述の例では各段の処理ブロックＢ１〜Ｂ３において同じ層間絶縁膜を形成するようにしているが、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３の一つ又は二つにおいて層間絶縁膜を形成し、残りの処理ブロックにおいてデバイスのエッチングのストッパ層としての絶縁膜を形成するようにしてもよい。このような場合であっても、各々の絶縁膜に対応した処理条件を各処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に設定することができるので、共通の基板処理装置を用いて異なる絶縁膜を得ることができる。
【００３７】
更に上述の例においては、キャリア載置部２７および基板キャリアＣは、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３毎に設ける構成に限られず、例えば第１の処理ブロックＢ１と第２の処理ブロックＢ２あるいは第２の処理ブロックＢ２と第３の処理ブロックＢ３の基板キャリアＣを共通にしてもよく、又は一の処理ブロック例えば第２の処理ブロックＢ２のみに各処理ブロックＢ１〜Ｂ３に共通の基板キャリアＣを設ける構成としてもよい。この場合であっても上述と同様の効果を得ることができるが、例えば上段にある基板搬送手段３ａが基板キャリアＣにアクセスする際には中段にある基板搬送手段３ｂが当該基板キャリアＣよりも下方側に移動させるといった基板搬送手段３同士が互いに干渉しないように制御することが望ましい。
【００３８】
続いて本発明に係る基板処理装置の他の実施の形態について説明する。この実施例は、図１２に示すように、処理前のウエハＷを収納するための基板キャリアＣ１および処理後のウエハＷを収納するための基板キャリアＣ２の２種類の基板キャリアＣ（Ｃ１、Ｃ２）を載置するためのキャリア載置部２７が処理ブロックＢ１〜Ｂ３とは別の場所に設けられ、更に基板キャリアＣ１のウエハＷを各処理ブロックＢ１〜Ｂ３に搬入するための基板搬入アーム６０および、ウエハＷを各処理ブロックＢ１〜Ｂ３から搬出して基板キャリアＣ２に収納するための基板搬出アーム６１が設けられている。一方、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３には基板搬入部である受け渡しユニット（ＴＲＳ）６２と、基板搬出部である受け渡しユニット（ＴＲＳ）６３が夫々割り当てられている。なお上述の実施例と構成を同じくするところについては同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００３９】
この場合、先ず未処理ウエハＷが多数枚収納された基板キャリアＣ１、および空の基板キャリアＣ２が作業員あるいは搬送ロボットにより例えばキャリアステーション６４上に載置される。次いで基板搬入アーム６０により基板キャリアＣ１からウエハＷが一枚取り出され、処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）の空いている受け渡しユニット６２内に設けられた図示しない載置部に載置される。続いて基板搬送手段３ａ（３ｂ、３ｃ）が前記受け渡しユニット６２にアクセスし、このウエハＷを取り出して処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）内の空いている冷却ユニット２２に搬入する。ここで更に続けて処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）内にて既述と同様の処理が行われ、しかる後処理を終えたウエハＷは受け渡しユニット６３を介して基板搬出アーム６１に渡されて基板キャリアＣ２に収納される。このような構成であっても上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお、この例では処理前のウエハＷと処理後のウエハＷを収納するための基板キャリアを別に設けているが、処理前のウエハＷおよび処理後のウエハＷが収納される共通の基板キャリアＣを設ける構成としてもよく、あるいは基板キャリアＣ１および基板キャリアＣ２を共通のキャリア載置部２７に載置するように構成してもよい。
【００４０】
続いて本発明に係る更に他の実施の形態について説明する。この実施例は、図１３に示すように、各処理ブロックＢ１〜Ｂ３を仕切るための仕切部材である例えば横の仕切板が設けられている構成である。なお上述の実施例と構成を同じくするところについては同一の符号を付すことにより説明を省略する。図中７０は、処理ブロックＢ１〜Ｂ３間に設けられた仕切板である。また上から２段目以降の処理ブロックＢ２、Ｂ３には例えばフィルターユニット７１が夫々設けられている。このような構成であっても上述の場合と同様の効果が得られ、更に本実施例にあっては仕切板７０を設けて各処理ブロックＢ１〜Ｂ３の雰囲気を分離することにより、例えば塗布液から蒸発する蒸発成分が他の膜に影響を及ぼすような異なる塗布液を用いた並行処理が行われる場合であっても互いに影響を受けることが抑えることができる。
【００４１】
上述の絶縁膜を形成する処理を行うための実施の形態においては、複数の処理ブロックＢ１〜Ｂ３のうちの一の処理ブロックＢ１（Ｂ２、Ｂ３）にて処理されるウエハＷは、他の段の処理ブロックＢ２、Ｂ３、（Ｂ１）で処理されるウエハＷとウエハサイズが異なるものであってもよい。この場合であっても上述と同様の効果を得ることができる。更にまた、予めＣＶＤ（化学的気相反応堆積法）にて例えば層間絶縁膜が形成されたウエハＷに対して、当該絶縁膜の表面を平坦化するためにその表面に塗布液を塗布して絶縁膜を形成するＳｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ（ＳＯＧ）処理に適用してもよい。
【００４２】
本発明の基板処理装置を用いてウエハＷに対して行われる処理の他の例について説明する。この例はウエハＷの表面に化学増幅型のレジスト膜を形成するための処理が行われるものであり、レジスト液の塗布工程、露光工程、ウエハＷの冷却工程、ウエハＷの加熱工程および現像工程などの複数の工程を有している。装置構成について図１４を用いて説明すると、既述と同様に基板搬送手段３の搬送領域２０の周囲には複数のタワーＴＷが設けられており、更にこれら複数のタワーＴＷは上下２段に分割された搬送領域の各々に対応して第１の処理ブロックＢ１および第２の処理ブロックＢ２が割り当てられている。更に第１の処理ブロックＢ１と第２の処理ブロックＢ２との間には仕切板７０が設けられる。
【００４３】
上段側に割り当てられた第１の処理ブロックＢ１には、未処理ウエハＷに例えばアミン基を含む吸湿性ガス例えばＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を供給して表面を疎水化するための疎水化処理部（アドビージョン処理部）である疎水化ユニット（ＡＤＨ）８１と、ウエハＷを冷却するための冷却ユニット（ＣＰＬ）２２と、疎水化されて冷却されたウエハＷの表面にレジスト液を塗布するための液処理が行われる塗布ユニット（ＣＯＴ）８２と、ウエハＷ上に塗布されたレジスト液を加熱して溶剤を蒸発させるためのプリベーキングユニット（ＰＡＢ）８３と、が設けられている。また下段に割り当てられた第２の処理ブロックＢ２には、別の場所に設けられた図示しない露光装置により露光処理されたウエハＷが搬入される受け渡しユニット（ＴＲＳ）６２と、加熱ユニットおよび冷却ユニットを組み合わせてなり、このウエハＷを加熱した後、直ぐに冷却する処理が行われるポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）８４と、ウエハＷの表面に現像液を供給して現像をするための現像ユニット（ＤＥＶ）８５と、現像を終えたウエハＷ上のレジストパターンを加熱処理して硬化させるためのポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）８６と、ウエハＷを冷却するための冷却ユニット（ＣＰＬ）２２と、が設けられている。なお上述の実施例と構成を同じくするところについては同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４４】
このような構成の場合、第１の処理ブロックＢ１においては、ウエハＷは疎水化ユニット（ＡＤＨ）８１に搬入されて疎水化処理が行われ、次いで冷却ユニット（ＣＰＬ）２２で例えば２３℃に冷却される。続いて塗布ユニット（ＣＯＴ）８２で表面にレジスト液が塗布された後、プリベーキングユニット（ＰＡＢ）８３で加熱されて、塗布液中の溶剤が蒸発することでレジスト膜が形成された後、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２で再度冷却される処理が行われる。このウエハＷは、例えば図１５に示すように、受け渡しユニット（ＴＲＳ）６３を介して、図示しない基板移送手段により露光装置（ＥＸＰ）８７に送られ、当該露光装置（ＥＸＰ）８７で露光処理が施された後、前記の図示しない基板移送手段により、受け渡しユニット（ＴＲＳ）６３を介して第２の処理ブロックＢ２に搬入される。この第２の処理ブロックＢ２では、先ずポストエクスポージャーベーキングユニット（ＰＥＢ）８４で例えば１２０℃に加熱されてレジスト膜中の酸拡散反応を誘起され、直ぐに冷却されて前記酸拡散反応が停止させた後、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２で例えば２３℃に冷却され、続いて現像ユニット（ＤＥＶ）８５で現像処理がなされてレジストパターンが形成される。更に続いてこのウエハＷは、ポストベーキングユニット（ＰＯＳＴ）８６で例えば１００℃で加熱処理されてレジストパターンが硬化された後、冷却ユニット（ＣＰＬ）２２で冷却されるといった処理が行われる。このような構成であっても上述と同様の効果を得ることができる。更に本例にあっては仕切板７０を介して疎水化ユニット（ＡＤＨ）８１と現像ユニット（ＤＥＶ）８３とを分離していることにより、疎水化処理時にＨＭＤＳから出るアミンなどのアルカリ成分が、露光処理が施されたレジスト膜の表面付近の酸と接触して前記酸拡散反応が抑制されるのが抑えられ、その結果レジスト膜のパターン形状が劣化するのが抑えられる。なお、前記第１の処理ブロックＢ１と第２の処理ブロックＢ２の配列は上下が反対であってもよい。
【００４５】
更にまた、レジスト膜を形成するための処理が行われる実施例においては、疎水化ユニット（ＡＤＨ）８１を設けない構成としてもよく、あるいは疎水化ユニット（ＡＤＨ）８１の替わりに反射防止膜を形成するための反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）を設けるようにしてもよい。このような構成であっても、例えば反射防止膜形成ユニット（ＢＡＲＣ）にて使用される処理液から前記したアミンのような悪影響を及ぼす物質が飛散したとしても、仕切板７０により雰囲気が分離されているので上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお、仕切板７０を設けない構成としても、装置占有面積およびスループットに関して上述した効果が得られるのは言うまでもない。
【００４６】
また本発明の基板処理装置においては、絶縁膜を形成するための処理ブロックとレジスト膜を形成するための処理ブロックを共通の装置に設けた構成としてもよい。更に本発明の基板装置には、ウエハＷの他に例えばＬＣＤ基板、フォトマスク用レチクル基板の処理にも適用できる。更にまた、基板搬送手段３を複数設ける場合には、共通の主軸部３１に設けた構成に限らず、それら基板搬送手段３の各々に対応した主軸部３１を設けるようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の処理ユニットにより順次処理されることにより基板に対して所定の処理を行う際において、基板搬送手段の搬送領域の周囲に複数の処理ユニットが積層されてなるタワーを設けた構成とすることにより、装置占有面積を小さくすることができると共に、基板搬送手段の移動動作を少なくすることができるので、高いスループットで基板の処理をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板処理装置に係る実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の基板処理装置に係る実施の形態を示す斜視図である。
【図３】上記の基板処理装置に設けられる処理ユニットの配列を示す説明図である。
【図４】上記の基板処理装置に設けられる基板搬送手段を示す斜視図である。
【図５】上記の基板処理装置に設けられる基板搬送手段を示す斜視図である。
【図６】上記の基板処理装置に設けられる冷却ユニットの概略を示す説明図である。
【図７】上記の基板処理装置に設けられる塗布ユニットの概略を示す説明図である。
【図８】上記の基板処理装置に設けられる加熱ユニットの概略を示す説明図である。
【図９】上記の基板処理装置に設けられる低酸素加熱ユニットの概略を示す説明図である。
【図１０】上記の基板処理装置に設けられるキュアユニットの概略を示す説明図である。
【図１１】上記の基板処理装置に設けられる基板搬送手段が基板を搬送する様子を示す説明図である。
【図１２】本発明の基板処理装置に係る他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の基板処理装置に係る他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の基板処理装置に係る他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図１５】本発明の基板処理装置に係る他の実施の形態を示す説明図である。
【図１６】従来の基板処理装置を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗ ウエハ
ＴＷ タワー
Ｂ 処理ブロック
Ｂ１ 第１の処理ブロック
Ｂ２ 第２の処理ブロック
Ｂ３ 第３の処理ブロック
２０ 搬送領域
２２ 冷却ユニット
２３ 塗布ユニット
２４ 加熱ユニット
２５ 低酸素加熱ユニット
２６ キュアユニット
３（３ａ、３ｂ、３ｃ） 基板搬送手段
７０ 仕切板

Claims (6)

1. 基板を搬送するために上下方向に伸び、仕切部材により互いの雰囲気が仕切られる複数段の搬送ゾーンに分割された搬送領域と、
   この搬送領域の周囲に設けられ、各々複数のユニットを積層して構成された複数のタワーと、
   各段の搬送ゾーン毎に少なくとも一つのタワーに含まれるユニットにより構成され、多数枚の処理前の基板を収納する基板キャリアが外部から搬入されると共に処理後の基板を収納した基板キャリアが外部に搬出されるキャリア載置部と、
   前記複数段の搬送ゾーンの夫々に鉛直軸回りに回転自在かつ進退自在に設けられ、その搬送ゾーンの周囲のキャリア載置部以外のユニットから構成される処理ユニット間及び前記キャリア載置部の間で基板の受け渡しを行うと共に互いに独立して駆動される複数の基板搬送手段と、を備え、
   前記搬送ゾーンを囲む、キャリア載置部以外のユニットから構成される処理ユニットの群は、基板に絶縁膜形成材料を含む塗布液を塗布する塗布ユニット及び塗布後の後処理のための処理ユニットを含み、
   各キャリア載置部上のキャリアから対応する基板搬送手段に受け渡された基板は、前記処理ユニットの群の中から選択された複数の処理ユニットにて順番に処理されて絶縁膜が形成されることを特徴とする基板処理装置。
2. 塗布後の後処理のための処理ユニットは、基板上の塗布液を加熱する加熱ユニットと、この加熱ユニットの加熱温度よりも高い温度で基板を加熱して絶縁膜を焼成するキュア処理部と、を備えていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 一の段の搬送領域を囲む処理ユニット群で基板上に形成される絶縁膜は、他の段の搬送領域を囲む処理ユニット群で基板上に形成される絶縁膜と同じであることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 一の段の搬送領域を囲む処理ユニット群で基板上に形成される絶縁膜は、他の段の搬送領域を囲む処理ユニット群で基板上に形成される絶縁膜と異なることを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
5. 処理ユニット群のうち、最も処理温度の低い処理ユニットと最も処理温度の高いユニットとが上下又は左右方向に隣接しないように配置されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 複数段の搬送ゾーンの基板搬送手段の回転中心は、同軸上に位置していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置。

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