JP4842771B2 - 処理システムと処理方法および記録媒体 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の被処理体を処理する処理システムと処理方法に関し、更に、処理方法を行わせる記録媒体に関する。
例えば半導体デバイスの製造工程においては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という）の表面に塗布されたレジストを剥離する処理工程として、処理容器内に収納したウェハにオゾンガスと水蒸気の混合ガスを供給し、前記混合ガスによってレジストを酸化させることにより水溶性に変質させ、その後、純水により除去するものが知られている。かような被処理体の処理を行う処理システムは、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生部と水蒸気を発生させる水蒸気発生部とを備えており、それらオゾンガス発生部と水蒸気発生部とで発生させたオゾンガスと水蒸気を混合して処理容器内に供給する構成になっている（例えば特許文献１）。
特開２００３−３３２３２２号公報
ところで、以上のような処理システムでは、処理容器内で行われるレジストの水溶化処理を好適に行うために、処理容器内にオゾンガスや水蒸気などの処理ガスを供給するに際し、それらの供給量を一定に保つことが重要である。そのためには、処理容器にオゾンガスや水蒸気などの処理ガスを供給する流路にオリフィスやニードル弁などの流量調節機構を設け、それら流量調節機構によって、処理ガスの供給量を調整することが考えられる。
ここで、水蒸気発生部は、例えば外部から供給された純水を加熱して沸騰させることにより水蒸気を発生させる。こうして水蒸気発生部で発生させた高温の水蒸気を、保温しつつ処理容器内に供給するようになっている。このため、特に水蒸気などを通す流量調節機構にあっては、処理容器に処理ガスを供給する際に、水蒸気などの熱で高温となる。その結果、流量調節機構が熱で膨張し、供給量が増加してしまうことがある。
一方、以上のような処理システムでは、処理容器内にウェハを搬入する際、および、処理済のウェハを処理容器内から搬出する際には、処理容器内への処理ガスの供給は、一旦停止させられる。こうして、処理ガスの供給を一時的に停止させた状態で、処理容器を開放し、適当な搬送装置により、ウェハの搬入出を行う。
ところが、このように処理容器へウェハを搬入、搬出する作業をする際に、処理ガスの供給が停止させられたことによって、流量調節機構の温度が変化するといった問題がある。例えば、上述のように水蒸気などを通す流量調節機構にあっては、処理容器に処理ガスを供給する際に、水蒸気などの熱で高温となるが、処理ガスの供給が停止させられている間に冷却されてしまう。
そのため、処理容器へウェハを搬入後、処理を再開する際に、流量調節機構の温度が低くなった状態で処理ガスの供給量を調整することになる。これにより、特に処理を再開した直後は、流量調節機構の温度が安定せず、処理ガスの供給量の調整が高い精度で行いにくいという課題があった。
したがって本発明の目的は、処理容器内に供給する水蒸気などの処理流体を、常に安定した流量で供給できるようにすることにある。
かかる目的を達成するために、本発明によれば、被処理体を収納する処理容器と、所定の温度の処理流体を発生させる処理流体発生部とを備えた処理システムであって、前記処理流体発生部から前記処理流体が供給される主流路に、切替弁を介して、前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理側流路と、前記処理容器内を迂回させて前記処理流体を通すバイパス側流路を接続し、前記主流路に、前記処理流体の流量を調節する流量調節機構を設けたことを特徴とする、処理システムが提供される。本発明によれば、処理流体発生部から処理流体が供給される主流路に流量調節機構を設けているので、流量調節機構に対して常に処理流体が供給されるようになる。そのため、流量調節機構の温度が常に一定となる。このため、精度の高い流量調整が可能となる。
前記処理容器内から排出された前記処理流体と前記バイパス側流路に通した前記処理流体とを排出させる排出流路を設け、前記排出流路に、前記処理流体の流量を調節する流量調節機構を設けても良い。この場合、主流路と排出流路の両方に流量調節機構を設けることにより、より精度の高い流量調整が可能となる。
また、前記バイパス側流路を、前記処理流体を温度調節する温度調節流路に接続しても良い。この場合、排出流路に設けた流量調節機構には、温度調節した後の処理流体が通されるので、排出流路に設けた流量調節機構の温度も一定となる。また、排出流路等において処理流体が結露するといった事態なども防止できる。このため、排出流路に設けた流量調節機構においても、精度の高い流量調整が可能となる。なお、前記温度調節流路は、前記処理容器に熱的に接触させる構成としても良い。これにより、前記処理容器の熱を利用して処理流体を温度調節できるようになる。
なお、前記処理流体は、例えば水蒸気である。
また本発明によれば、所定の温度の処理流体を処理容器内に供給して被処理体を処理する処理方法であって、所定の温度で流量を調節した前記処理流体を前記処理容器内に供給する状態と、前記処理容器内を迂回させて、所定の温度で流量を調節した前記処理流体を排出する状態とに選択的に切り替えることを特徴とする、処理方法が提供される。
この処理方法において、前記処理容器内から排出された前記処理流体と、前記処理容器内を迂回させた前記処理流体とを共通の流量調節機構に通して排出しても良い。また、前記処理容器内を迂回させた前記処理流体を、温度調節した後、前記共通の流量調節機構に通して排出しても良い。
また本発明によれば、処理システムの制御コンピュータによって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、前記プログラムは、前記制御コンピュータによって実行されることにより、前記処理システムに、前述の処理方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体が提供される。
本発明によれば、処理容器内に前記処理流体を供給する場合と、処理容器内を迂回させて処理流体を排出させる場合のいずれにおいても、流量調節機構に対して常に処理流体が供給される。そのため、流量調節機構の温度が常に一定となり、精度の高い流量調整が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、被処理体の一例としてのウェハに対して、ウェハの表面に塗布されたレジストを水溶化して剥離する処理を施す処理システム１に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる処理システム１の平面図である。図２は、その側面図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
この処理システム１は、ウェハＷにレジスト水溶化処理および洗浄処理を施す処理部２と、処理部２に対してウェハＷを搬入出する搬入出部３を有しており、更に、処理システム１の各部に制御命令を与える制御コンピュータ１９を備えている。なお説明のため、図１，２において、水平面内において、処理部２と搬入出部３の巾方向をＹ方向、処理部２と搬入出部３の並び方向（Ｙ方向と直交する方向）をＸ方向、鉛直方向をＺ方向と定義する。
搬入出部３は、複数枚、例えば２５枚の略円盤形状のウェハＷを所定の間隔で略水平に収容可能な容器（キャリアＣ）を載置するための載置台６が設けられたイン・アウトポート４と、載置台６に載置されたキャリアＣと処理部２との間でウェハＷの受け渡しを行うウェハ搬送装置７が備えられたウェハ搬送部５と、から構成されている。
ウェハＷはキャリアＣの一側面を通して搬入出され、キャリアＣの側面には開閉可能な蓋体が設けられている。また、ウェハＷを所定間隔で保持するための棚板が内壁に設けられており、ウェハＷを収容する２５個のスロットが形成されている。ウェハＷは表面（半導体デバイスを形成する面）が上面（ウェハＷを水平に保持した場合に上側となっている面）となっている状態で各スロットに１枚ずつ収容される。
イン・アウトポート４の載置台６上には、例えば、３個のキャリアをＹ方向に並べて所定位置に載置することができるようになっている。キャリアＣは蓋体が設けられた側面をイン・アウトポート４とウェハ搬送部５との境界壁８側に向けて載置される。境界壁８においてキャリアＣの載置場所に対応する位置には窓部９が形成されており、窓部９のウェハ搬送部５側には、窓部９をシャッター等により開閉する窓部開閉機構１０が設けられている。
この窓部開閉機構１０は、キャリアＣに設けられた蓋体もまた開閉可能であり、窓部９の開閉と同時にキャリアＣの蓋体も開閉する。窓部９を開口してキャリアＣのウェハ搬入出口とウェハ搬送部５とを連通させると、ウェハ搬送部５に配設されたウェハ搬送装置７のキャリアＣへのアクセスが可能となり、ウェハＷの搬送を行うことが可能な状態となる。
ウェハ搬送部５に配設されたウェハ搬送装置７は、Ｙ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、ウェハ搬送装置７は、ウェハＷを把持する取出収納アーム１１を有し、この取出収納アーム１１はＸ方向にスライド自在となっている。こうして、ウェハ搬送装置７は、載置台６に載置された全てのキャリアＣの任意の高さのスロットにアクセスし、また、処理部２に配設された上下２台のウェハ受け渡しユニット１６、１７にアクセスして、イン・アウトポート４側から処理部２側へ、逆に処理部２側からイン・アウトポート４側へウェハＷを搬送することができるように構成されている。
処理部２は、搬送手段である主ウェハ搬送装置１８と、ウェハ搬送部５との間でウェハＷの受け渡しを行うためにウェハＷを一時的に載置する２つのウェハ受け渡しユニット１６、１７と、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５と、レジストを水溶化処理する６台の処理ユニット２３ａ〜２３ｆとを備えている。
また、処理部２には、処理ユニット２３ａ〜２３ｆに供給する処理流体としてのオゾンガスを発生させるオゾンガス発生部４０および水蒸気を発生させる水蒸気発生部４１を備える処理ガス発生ユニット２４と、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５に送液する所定の処理液を貯蔵する薬液貯蔵ユニット２５とが配設されている。処理部２の天井部には、各ユニット及び主ウェハ搬送装置１８に、清浄な空気をダウンフローするためのファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６が配設されている。
上記ファンフィルターユニット（ＦＦＵ）２６からのダウンフローの一部は、ウェハ受け渡しユニット１６、１７と、その上部の空間を通ってウェハ搬送部５に向けて流出する構造となっている。これにより、ウェハ搬送部５から処理部２へのパーティクル等の侵入が防止され、処理部２の清浄度が保持される。
上記ウェハ受け渡しユニット１６、１７は、いずれもウェハ搬送部５との間でウェハＷを一時的に載置するものであり、これらウェハ受け渡しユニット１６、１７は上下２段に積み重ねられて配置されている。この場合、下段のウェハ受け渡しユニット１７は、イン・アウトポート４側から処理部２側へ搬送するようにウェハＷを載置するために用い、上段のウェハ受け渡しユニット１６は、処理部２側からイン・アウトポート４側へ搬送するウェハＷを載置するために用いることができる。
上記主ウェハ搬送装置１８は、Ｘ方向とＺ方向に移動可能であり、かつ、Ｚ方向を中心軸として回転自在に構成されている。また、主ウェハ搬送装置１８は、ウェハＷを把持する搬送アーム１８ａを有し、この搬送アーム１８ａはＹ方向にスライド自在となっている。こうして、主ウェハ搬送装置１８は、上記ウェハ受け渡しユニット１６、１７と、洗浄ユニット１２〜１５、処理ユニット２３ａ〜２３ｆの全てのユニットにアクセス可能に配設されている。
各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいてレジスト水溶化処理が施されたウェハＷに対して、洗浄処理および乾燥処理を施す。なお、洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、上下２段で各段に２台ずつ配設されている。図１に示すように、洗浄ユニット１２、１３と洗浄ユニット１４、１５とは、その境界をなしている壁面２７に対して対称な構造を有しているが、対称であることを除けば、各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は概ね同様の構成を備えている。
一方、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、ウェハＷの表面に塗布されているレジストを水溶化する処理を行う。処理ユニット２３ａ〜２３ｆは、図２に示すように、上下方向に３段で各段に２台ずつ配設されている。左段には処理ユニット２３ａ、２３ｃ、２３ｅが上からこの順で配設され、右段には処理ユニット２３ｂ、２３ｄ、２３ｆが上からこの順で配設されている。図１に示すように、処理ユニット２３ａと処理ユニット２３ｂ、処理ユニット２３ｃと処理ユニット２３ｄ、処理ユニット２３ｅと処理ユニット２３ｆは、その境界をなしている壁面２８に対して対称な構造を有しているが、対称であることを除けば、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆは概ね同様の構成を備えている。
また、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対する処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を供給する配管系統は、いずれも同様の構成を備えている。そこで次に、処理ユニット２３ａを例として、その配管系統と構造について詳細に説明する。
図３は、処理ユニット２３ａの概略構成図である。処理ユニット２３ａには、ウェハＷを収納する処理容器３０が備えられている。処理容器３０には、前述の処理ガス発生ユニット２４内に設置されたオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１から、処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気が供給されるようになっている。
オゾンガス発生部４０は、含酸素気体中で放電することによりオゾンガスを発生させる構造になっている。オゾンガス発生部４０は、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、オゾンガス発生部４０に直接接続されたオゾン元流路４５には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられたオゾン主流路４６が、分岐するように接続されている。オゾン主流路４６には、ニードル弁４７と流量計４８が設けられており、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給できるようになっている。
オゾン主流路４６の下流側は、切替弁５０を介して、処理容器３０にオゾンガスを供給する処理側オゾンガス流路５１と、処理容器３０を迂回させてオゾンガスを通すバイパス側オゾンガス流路５２に接続されている。切替弁５０は三方弁であり、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、処理側オゾンガス流路５１を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する状態と、処理容器３０に供給せずにバイパス側オゾンガス流路５２に通す状態とに切り替えられる。なお、バイパス側オゾンガス流路５２の下流側は、オゾンガスの逆流を防止する逆流防止オリフィス５３を介して、後述する主排出流路１０５に接続されている。
水蒸気発生部４１は、外部から供給された純水を沸騰させることより水蒸気を発生させる構成になっている。水蒸気発生部４１は、処理システム１が備える各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対して共通であり、水蒸気発生部４１に直接接続された水蒸気元流路５５には、それぞれの各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに対応して設けられた水蒸気主流路５６が、分岐するように接続されている。
水蒸気元流路５５には、圧力スイッチ５７とリリーフ弁５８を備えた逃がし流路５９が接続してあり、水蒸気発生部４１内の圧力が設置圧力値を超えた場合は、水蒸気の一部が逃がし流路５９から外部に排気されるようになっている。これにより、水蒸気元流路５５内は、常に一定の水蒸気圧に保たれている。また、水蒸気元流路５５には、配管保温ヒーター６０が装着してあり、例えば１１０〜１２０℃に保温されている。これにより、水蒸気元流路５５内における水蒸気の温度低下が防止されている。
水蒸気元流路５５から分岐して設けられた水蒸気主流路５６には、オリフィス６５とニードル弁６６が設けられている。これらオリフィス６５とニードル弁６６は、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、処理ユニット２３ａの処理容器３０に対して所望の流量で供給させるための流量調節機構として機能する。
なお、流量調節機構として、このように水蒸気主流路５６にオリフィス６５とニードル弁６６の両方を設けたのは、次の理由による。即ち、上述したように、水蒸気発生部４１は純水を沸騰させて水蒸気を発生させているため、水蒸気元流路５５内は、常に一定の高圧状態となっている。そのような高圧状態では、汎用のニードル弁６６によって流量を正確に調節することは困難である。そこで、オリフィス６５を介在させることにより、水蒸気主流路５６内を水蒸気元流路５５内よりも低い圧力に維持し、低圧側においてニードル弁６６によって正確な流量調節を行っているのである。
水蒸気主流路５６の下流側は、切替弁７０を介して、処理容器３０に水蒸気を供給する処理側水蒸気流路７１と、処理容器３０を迂回させて水蒸気を通すバイパス側水蒸気流路７２に接続されている。切替弁７０は三方弁であり、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、処理側水蒸気流路７１を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する状態と、処理容器３０に供給せずにバイパス側水蒸気流路７２に通す状態とに切り替えられるようになっている。
図４は、処理容器３０の概略的な構成を示す縦断面図である。図５は、処理容器３０（容器本体８０）の底面の部分拡大断面図である。図６は、ヒーター９１を取り外した状態の処理容器３０（容器本体８０）の底面図である。
処理容器３０は、上面が開口し、底面が塞がれた中空の円筒形状をなす容器本体８０と、この容器本体８０の上面開口部を密閉可能な円盤形状の蓋体８１とで構成される。これら容器本体８０および蓋体８１は、いずれも例えばアルミニウムなどの熱伝導性の良い材料で構成される。容器本体８０の側壁部上面には、シール部材としてのOリング８２が配置されており、図４に示すように、蓋体８１を容器本体８０の上面に密着させた状態では、蓋体８１の外縁部下面がOリング８２に密着することにより、処理容器３０の内部に、密閉された処理空間８３が形成される。蓋体８１の上面には、容器本体８０に対して蓋体８１を昇降移動させるシリンダー装置８４が装着してある。このシリンダー装置８４の稼動で蓋体８１を容器本体８０の上面に密着させることにより、処理容器３０内を密閉することができる。なお、処理容器３０の内部にウェハＷを搬入出させる場合は、シリンダー装置８４の稼動で蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放することができる。
容器本体８０の底面上部には、処理容器３０内に収納したウェハＷを載置させるための載置台８５が設けてある。この載置台８５の両側には、処理容器３０内に処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を供給する給気口８６と、処理容器３０内から処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を排出させる排気口８７が開口している。なお、後述するように、これら給気口８６および排気口８７を通じて、処理容器３０内にパージガスとしてのＮ２ガスも供給および排出できるようになっている。載置台８５の内部には、載置台８５に載置されるウェハＷを昇降させるための昇降ピン８８が備えられており、この昇降ピン８８は、容器本体８０の下方に配置されたシリンダー装置８９の稼動で昇降する構成になっている。
蓋体８１の内部には、リング状のヒーター９０が内蔵されている。また、容器本体８０の底面下部には、リング状のヒーター９１が装着してある。これらヒーター９０およびヒーター９１の加熱により、処理容器３０全体が温度調節され、処理空間８３が所望の処理温度に維持される。
容器本体８０の底面外縁部には、３本の温度調節流路９５、９６、９７が設けられている。これらのうち、最も外側に位置する温度調節流路９５と、二番目に外側に位置する温度調節流路９６は、容器本体８０の底面に熱的に接触しながら底面外縁部をほぼ一周するように設けられている。一方、最も内側に位置する温度調節流路９７は、容器本体８０の底面に熱的に接触しながら底面外縁部をほぼ３／４周するように設けられている。なお、これら３本の温度調節流路９５、９６、９７は、ここで説明した例に限定されない。これら３本の温度調節流路９５、９６、９７は、後述するようにそれらの内部に通すオゾンガス、水蒸気、Ｎ２等を十分に温度調節できる長さに設定されれば良い。また、最も外側に位置する温度調節流路９５の入り口部９５ａと出口部９５ｂ、および、二番目に外側に位置する温度調節流路９６の入り口部９６ａと出口部９６ｂは、いずれも処理容器３０（容器本体８０）の外部に位置している。一方、最も内側に位置する温度調節流路９７の入り口部９７ａは処理容器３０（容器本体８０）の外部に位置しているが、温度調節流路９７の出口部９７ｂは、処理容器３０の内部（処理空間８３）に開口した給気口８６に連通している。
図５に拡大して示したように、容器本体８０の底面外縁部には、３本の溝部１００、１０１、１０２が形成されており、上述の温度調節流路９５、９６、９７は、これら３本の溝部１００、１０１、１０２の内部に、例えばＰＦＡチューブ（ＰＦＡ：四ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキビニルエーテル共重合樹脂）を配置した構成である。
そして、これら溝部１００、１０１、１０２内に温度調節流路９５、９６、９７を収納した状態で、溝部１００、１０１、１０２全体を覆うように、容器本体８０の底面外縁部に下方からリング状のヒーター９１を密着させた構成になっている。このため、ヒーター９１の熱が各温度調節流路９５、９６、９７および容器本体８０に確実に伝わるようになっている。
上述した処理側オゾンガス流路５１の下流側は、温度調節流路９６の入り口部９６ａに接続されている。また、温度調節流路９６の出口部９６ｂは、上述した処理側水蒸気流路７１との合流点７１’に接続されている。更に、上述した処理側水蒸気流路７１の下流側は、合流点７１’よりも更に下流側において、温度調節流路９７の入り口部９７ａに接続されている。
したがって、処理側オゾンガス流路５１を流れるオゾンガスは、温度調節流路９６を通る際に、ヒーター９１の熱によって所望の温度に昇温されるようになっている。また、このように温度調節流路９６を通る際に所望の温度に昇温されたオゾンガスが、合流点７１’において処理側水蒸気流路７１を流れる水蒸気に混合される。更に、このように混合されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスが、温度調節流路９７を通る際に、ヒーター９１の熱によって再度所望の温度に温度調節される。こうして再度所望の温度に温度調節されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスは、給気口８６を経て処理容器３０の内部に供給されるようになっている。
また、上述したバイパス側水蒸気流路７２は、温度調節流路９５の入り口部９５ａに接続されている。また、温度調節流路９５の出口部９５ｂは、第２バイパス側水蒸気流路７２’に接続されている。この第２バイパス側水蒸気流路７２’の下流側は、水蒸気の逆流を防止する水蒸気逆流防止オリフィス７３を介して、次に説明する主排出流路１０５に接続されている。
図３に示すように、処理容器３０内から処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を排出させる排気口８７には、主排出流路１０５が接続してある。この主排出流路１０５には、切替弁１０６、圧力スイッチ１０７、逆流防止オリフィス１０８、エアオペ弁１０９およびリリーフ弁１１０が順に設けられている。また、主排出流路１０５において、逆流防止オリフィス１０８とエアオペ弁１０９の間に、上述したバイパス側オゾンガス流路５２の下流側と、上述した第２バイパス側水蒸気流路７２’の下流側とが接続されている。
加えて、この実施の形態では、処理側オゾンガス流路５１の途中にＮ２ガス供給流路１１５が接続してある。このＮ２ガス供給流路１１５は、処理システム１外のＮ２供給源よりＮ２ガスを供給するＮ２ガス元流路１１６から分岐して設けられている。また、Ｎ２ガス供給流路１１５には、Ｎ２ガスの供給を制御するエアオペ弁１１７が設けられている。
また、主排出流路１０５に設けられた切替弁１０６には、Ｎ２ガス排出流路１１８が接続してある。切替弁１０６は三方弁であり、後述するように、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出された処理流体としてのオゾンガスおよび水蒸気を、主排出流路１０５を通じて排出させる状態と、後述するように、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたパージガスとしてのＮ２ガスを、Ｎ２ガス排出流路１１８を通じて排出させる状態とに切り替えられるようになっている。
なお、代表して処理ユニット２３ａを例として説明したが、他の処理ユニット２３ｂ〜２３ｆも同様の構成を備えている。
処理システム１の各機能要素は、処理システム１全体の動作を自動制御する制御コンピュータ１９に、信号ラインを介して接続されている。ここで、機能要素とは、例えば前述した搬入出部３に設けられたウェハ搬送装置７、窓部開閉機構１０、処理部２に設けられた主ウェハ搬送装置１８、４台の洗浄ユニット１２、１３、１４、１５、処理ガス発生ユニット２４が備えるオゾンガス発生部４０および水蒸気発生部４１、薬液貯蔵ユニット２５、更には、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおける切替弁５０、７０、１０６、ヒーター９０、９１等の、所定のプロセス条件を実現するために動作する総ての要素を意味している。制御コンピュータ１９は、典型的には、実行するソフトウェアに依存して任意の機能を実現することができる汎用コンピュータである。
図１に示すように、制御コンピュータ１９は、ＣＰＵ（中央演算装置）を備えた演算部１９ａと、演算部１９ａに接続された入出力部１９ｂと、入出力部１９ｂに挿着され制御ソフトウェアを格納した記録媒体１９ｃと、を有する。この記録媒体１９ｃには、制御コンピュータ１９によって実行されることにより処理システム１に後述する所定の基板処理方法を行わせる制御ソフトウェア（プログラム）が記録されている。制御コンピュータ１９は、該制御ソフトウェアを実行することにより、処理システム１の各機能要素を、所定のプロセスレシピにより定義された様々なプロセス条件（例えば、処理容器３０の温度等）が実現されるように制御する。
記録媒体１９ｃは、制御コンピュータ１９に固定的に設けられるもの、あるいは、制御コンピュータ１９に設けられた図示しない読み取り装置に着脱自在に装着されて該読み取り装置により読み取り可能なものであっても良い。最も典型的な実施形態においては、記録媒体１９ｃは、処理システム１のメーカーのサービスマンによって制御ソフトウェアがインストールされたハードディスクドライブである。他の実施形態においては、記録媒体１９ｃは、制御ソフトウェアが書き込まれたＣＤ−ＲＯＭ又はＤＶＤ−ＲＯＭのような、リムーバブルディスクである。このようなリムーバブルディスクは、制御コンピュータ１９に設けられた図示しない光学的読取装置により読み取られる。また、記録媒体１９ｃは、ＲＡＭ（ｒａＮｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）又はＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏＮｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）のいずれの形式のものであっても良い。さらに、記録媒体１９ｃは、カセット式のＲＯＭのようなものであっても良い。要するに、コンピュータの技術分野において知られている任意のものを記録媒体１９ｃとして用いることが可能である。なお、複数の処理システム１が配置される工場においては、各処理システム１の制御コンピュータ１９を統括的に制御する管理コンピュータに、制御ソフトウェアが格納されていても良い。この場合、各処理システム１は、通信回線を介して管理コンピュータにより操作され、所定のプロセスを実行する。
次に、上記のように構成された処理システム１におけるウェハＷの処理工程を説明する。まず、イン・アウトポート４の載置台６に載置されたキャリアＣから取出収納アーム１１によって一枚ずつウェハＷが取り出され、取出収納アーム１１によって取り出したウェハＷを下段のウェハ受け渡しユニット１７に搬送する。すると、主ウェハ搬送装置１８がウェハ受け渡しユニット１７からウェハＷを受け取り、主ウェハ搬送装置１８によって各処理ユニット２３ａ〜２３ｆに適宜搬入する。そして、各処理ユニット２３ａ〜２３ｆにおいて、ウェハＷの表面に塗布されているレジストが水溶化される。所定のレジスト水溶化処理が終了したウェハＷは、搬送アーム１８ａによって各処理ユニット２３ａ〜２３ｆから適宜搬出される。その後、ウェハＷは、搬送アーム１８ａによって各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５に適宜搬入され、ウェハＷに付着している水溶化されたレジストを除去する洗浄処理が純水等により施される。これにより、ウェハＷに塗布されていたレジストが剥離される。各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５は、ウェハＷに対して洗浄処理を施した後、必要に応じて薬液処理によりパーティクル、金属除去処理を行った後、乾燥処理を行い、その後、ウェハＷは再び搬送アーム１８ａによって上段の受け渡しユニット１６に搬送される。そして、受け渡しユニット１６から取出収納アーム１１にウェハＷが受け取られ、取出収納アーム１１によって、レジストが剥離されたウェハＷがキャリアＣ内に収納される。
次に、処理ユニット２３ａ〜２３ｆの動作態様について、処理ユニット２３ａを代表して説明する。まず、処理容器３０において、シリンダー装置８４の稼動によって蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放する。この状態で、主ウェハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａによりウェハＷを搬入し、載置台８５にウェハＷを載置させる。なお、このように載置台８５にウェハＷを載置させる場合、シリンダー装置８９の稼動によって載置台８５の内部に備えられた昇降ピン８８を上昇させた状態でウェハＷを受け取り、その後、昇降ピン８８を下降させて載置台８５にウェハＷを載置させる。そして、搬送アーム１８ａが退出後、蓋体８１が下降し、密閉された処理空間８３を形成する。
こうしてウェハＷを搬入した後、先ず、処理容器３０およびウェハＷを昇温させる昇温工程を行う。即ち、この昇温工程では、ヒーター９０、９１の稼動によって処理容器３０およびウェハＷを昇温させる。また、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、切替弁５０の切り替えにより、処理側オゾンガス流路５１から温度調節流路９６、９７を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する。一方、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気は、切替弁７０により、バイパス側水蒸気流路７２に通し、温度調節流路９５および第２バイパス側水蒸気流路７２’を経て、主排出流路１０５に排出させる。また、昇温工程では、Ｎ２ガス供給流路１１５に設けられたエアオペ弁１１７は閉じ、Ｎ２ガスの供給は停止する。また、主排出流路１０５に設けられた切替弁１０６は、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスを、主排出流路１０５を通じて排出させる状態に切り替える。
なお、オゾンガス発生部４０では、含酸素気体中で放電することにより発生させたオゾンガスを、例えば１００〜３００ｋＰａの設定圧力で供給する。そして、オゾン主流路４６に設けたニードル弁４７により、オゾンガスの流量を例えば２〜５リットル／ｍｉｎに設定する。
一方、水蒸気発生部４１では、純水を沸騰させて発生させた水蒸気を、例えば８０〜９５ｋＰａの設定圧力で供給する。そして、水蒸気主流路５６に設けたニードル弁６６により、水蒸気の流量を例えば２〜５ｇ／ｍｉｎに設定する。
こうして、昇温工程では、処理空間８３内をオゾン雰囲気に置換しつつ、処理容器３０およびウェハＷを所定の温度まで昇温させる。この場合、処理容器３０およびウェハＷを昇温させる所定の温度とは、例えば１００〜１１０℃である。なお、昇温工程では、処理側オゾンガス流路５１から、容器本体８０底面の温度調節流路９６および温度調節流路９７を経て、処理空間８３内にオゾンガスが供給される。このため、処理空間８３内には、温度調節流路９６および温度調節流路９７を通る間に昇温させられたオゾンガスが供給されることになる。
また、昇温工程では、水蒸気発生部４１で発生させられた高温の水蒸気が、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６を通過するので、オリフィス６５とニードル弁６６も所定の温度に維持される。
また、昇温工程では、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスが、主排出流路１０５を通じて排出される。更に、バイパス側水蒸気流路７２に通された水蒸気が、温度調節流路９５および第２バイパス側水蒸気流路７２’を経て、主排出流路１０５に排出させられる。こうして、オゾンガスおよび水蒸気の混合ガスが、エアオペ弁１０９およびリリーフ弁１１０を経て、主排出流路１０５から外部に排気される。なお、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０の設定圧力は、例えば５０〜７５ｋＰａに設定される。
また、昇温工程では、処理空間８３内を通過したオゾンガスと、温度調節流路９５を通過した水蒸気が、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０を通過するので、リリーフ弁１１０も所定の温度に維持される。
こうして、処理容器３０およびウェハＷを所定の温度（例えば１００〜１１０℃）まで昇温させ、更に、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６、および、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０を所定の温度に維持し、昇温工程が終了する。
次に、処理容器３０内に収納したウェハＷを処理する処理工程を行う。即ち、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、切替弁７０の切り替えにより、処理側水蒸気流路７１を経て、処理ユニット２３ａの処理容器３０に供給する。
この場合、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６は、既に前述の昇温工程において所定の温度で安定状態になっている。このため、オリフィス６５とニードル弁６６による流量調整が精度よく行われ、処理工程では、処理側水蒸気流路７１を経て処理容器３０に供給する水蒸気の供給量が一定となる。
また、処理工程では、処理側水蒸気流路７１を流れる例えば１１０℃程度の高温にされた水蒸気に対して、処理側オゾンガス流路５１から温度調節流路９６を経て、オゾンガスが混合される。このため、合流点７１’でオゾンガスが混合される際に、処理側水蒸気流路７１を流れる水蒸気が冷却されることが無く、水蒸気の結露が防止される。
また、このように処理側水蒸気流路７１において混合されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスが、更に、温度調節流路９７を通り、給気口８６を経て処理容器３０の内部に供給される。この場合、温度調節流路９７を通過中に、オゾンガスと水蒸気の混合ガスは処理容器３０と同じ所定の温度に温度調節される。このため、処理容器３０内に対し、水蒸気を結露させずに、オゾンガスと水蒸気の混合ガスを常に安定した温度で供給できるようになる。
こうして、処理工程では、所定の温度に昇温された処理容器３０の内部において、一定の処理温度で、ウェハＷに対してオゾンガスと水蒸気の混合ガスを供給する。これにより、ウェハＷの表面に塗布されたレジストを酸化させて水溶化処理が効率よく行われる。
また、処理工程では、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたオゾンガスと水蒸気の混合ガスを、主排出流路１０５を通じて排出させる。この場合、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０は、既に前述の昇温工程において所定の温度で安定状態になっている。このため、リリーフ弁１１０による流量調整が精度よく行われ、処理容器３０内部におけるウェハＷの処理が更に安定して行われる。
こうして、所定のレジスト水溶化処理が終了した後、処理容器３０内をＮ２ガス雰囲気に置換させるパージ工程を行う。即ち、オゾンガス発生部４０で発生させたオゾンガスを、切替弁５０の切り替えにより、処理容器３０に供給せずにバイパス側オゾンガス流路５２に通す状態にする。また、水蒸気発生部４１で発生させた水蒸気を、切替弁７０の切り替えにより、処理容器３０に供給せずにバイパス側水蒸気流路７２に通す状態にする。
また、パージ工程では、Ｎ２ガス供給流路１１５に設けられたエアオペ弁１１７を開き、処理側オゾンガス流路５１を経て処理容器３０にＮ２ガスを供給する。また、主排出流路１０５に設けられた切替弁１０６は、排気口８７を通じて処理容器３０内から排出されたＮ２ガスを、Ｎ２ガス排出流路１１８を通じて排出させる状態に切り替える。こうして、パージ工程では、処理容器３０内にＮ２ガスを供給し、処理容器３０内をＮ２ガス雰囲気に置換させる。
なお、パージ工程では、処理容器３０内をパージしたＮ２ガスは主排出流路１０５に排出されず、Ｎ２ガス排出流路１１８を通じて排出され、水蒸気発生部４１で発生させられた高温の水蒸気が、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６を引き続き通過するので、オリフィス６５とニードル弁６６は昇温された状態に維持される。また、バイパス側水蒸気流路７２に通された水蒸気は、温度調節流路９５および第２バイパス側水蒸気流路７２’を経て、主排出流路１０５に排出させられる。このため、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０も昇温された状態に維持され、安定した制御が行われる。
また、パージ工程では、温度調節流路９６および温度調節流路９７を経て昇温されたＮ２ガスが、処理容器３０内に供給される。このため、処理容器３０も昇温された状態に維持される。
こうして、パージ工程によって処理容器３０内をＮ２ガス雰囲気に置換させた後、処理容器３０において、シリンダー装置８４の稼動によって蓋体８１を上昇させ、容器本体８０の上面から蓋体８１を離すことにより、処理空間８３を開放する。この状態で、シリンダー装置８９の稼動によって昇降ピン８８を上昇させて、載置台８５上からウェハＷを持ち上げ、主ウェハ搬送装置１８の搬送アーム１８ａをウェハＷの下方に進入させ、ウェハＷを受け取り、処理容器３０内からウェハＷを搬出する。
なお、処理ユニット２３ａにおける処理を代表して説明したが、他の処理ユニット２３ｂ〜２３ｆにおいても、同様の処理が行われる。
かかる処理システム１にあっては、処理容器３０に水蒸気を供給する処理工程と、処理容器３０を迂回させてバイパス側水蒸気流路７２に水蒸気を通すパージ工程のいずれにおいても、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６に対して常に水蒸気が供給される。そのため、オリフィス６５とニードル弁６６の温度が常に一定となり、弁の開度が変わらないため、水蒸気の供給側において精度の高い流量調整が可能となる。その結果、ウェハＷに対して安定した処理を行うことが可能となる。また、主排出流路１０５に設けられたリリーフ弁１１０も、常に昇温された状態に維持される。このため、水蒸気主流路５６に設けたオリフィス６５とニードル弁６６に加えて、主排出流路１０５に設けたリリーフ弁１１０においても、高い精度で流量制御でき、ウェハＷに対する処理をより安定させることが可能となる。その結果、ウェハＷに対するレジスト水溶化処理も安定して行うことができる。従って、その後の各洗浄ユニット１２、１３、１４、１５における洗浄処理によるレジスト剥離の均一性、信頼性、及び処理システム１における処理を含めたエッチング処理全体の均一性、信頼性が向上する。
以上、本発明の好適な実施の形態の一例を示したが、本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば、本発明で適用される処理流体は、オゾンガスや水蒸気のほか、その他の処理ガスでも良く、本発明は、各種処理流体を用いた処理プロセスに広く適用できる。また、被処理体は半導体ウェハに限らず、その他のＬＣＤ基板用ガラスやＣＤ基板、プリント基板、セラミック基板などであっても良い。
本発明は，例えば例えば半導体ウェハやＬＣＤ基板用ガラス等の洗浄処理に適用できる。
Ｃ キャリア
Ｗ ウェハ
１ 処理システム
２ 処理部
３ 搬入出部
４ イン・アウトポート
５ ウェハ搬送部
６ 載置台
７ ウェハ搬送装置
１１ 取出収納アーム
１２、１３、１４、１５ 洗浄ユニット
１６、１７ ウェハ受け渡しユニット
１８ 主ウェハ搬送装置
１９ 制御コンピュータ
２３ａ〜２３ｆ 処理ユニット
２４ 処理ガス発生ユニット
２５ 薬液貯蔵ユニット
３０ 処理容器
４０ オゾンガス発生部
４１ 水蒸気発生部
４５ オゾン元流路
４６ オゾン主流路
４７ ニードル弁
４８ 流量計
５０ 切替弁
５１ 処理側オゾンガス流路
５２ バイパス側オゾンガス流路
５５ 水蒸気元流路
５６ 水蒸気主流路
５７ 圧力スイッチ
５８ リリーフ弁
５９ 逃がし流路
６０ 配管保温ヒーター
６５ オリフィス
６６ ニードル弁
７０ 切替弁
７１ 処理側水蒸気流路
７２ バイパス側水蒸気流路
８０ 容器本体
８１ 蓋体
８３ 処理空間
８５ 載置台
８６ 給気口
８７ 排気口
９０．９１ ヒーター
９５、９６、９７ 温度調節流路
１００、１０１、１０２ 溝部
１０５ 主排出流路
１０６ 切替弁
１０７ 圧力スイッチ
１０９ エアオペ弁
１１０ リリーフ弁
１１５ Ｎ２ガス供給流路
１１６ Ｎ２ガス元流路
１１７ エアオペ弁
１１８ Ｎ２ガス排出流路
Ｗ ウェハ
１ 処理システム
２ 処理部
３ 搬入出部
４ イン・アウトポート
５ ウェハ搬送部
６ 載置台
７ ウェハ搬送装置
１１ 取出収納アーム
１２、１３、１４、１５ 洗浄ユニット
１６、１７ ウェハ受け渡しユニット
１８ 主ウェハ搬送装置
１９ 制御コンピュータ
２３ａ〜２３ｆ 処理ユニット
２４ 処理ガス発生ユニット
２５ 薬液貯蔵ユニット
３０ 処理容器
４０ オゾンガス発生部
４１ 水蒸気発生部
４５ オゾン元流路
４６ オゾン主流路
４７ ニードル弁
４８ 流量計
５０ 切替弁
５１ 処理側オゾンガス流路
５２ バイパス側オゾンガス流路
５５ 水蒸気元流路
５６ 水蒸気主流路
５７ 圧力スイッチ
５８ リリーフ弁
５９ 逃がし流路
６０ 配管保温ヒーター
６５ オリフィス
６６ ニードル弁
７０ 切替弁
７１ 処理側水蒸気流路
７２ バイパス側水蒸気流路
８０ 容器本体
８１ 蓋体
８３ 処理空間
８５ 載置台
８６ 給気口
８７ 排気口
９０．９１ ヒーター
９５、９６、９７ 温度調節流路
１００、１０１、１０２ 溝部
１０５ 主排出流路
１０６ 切替弁
１０７ 圧力スイッチ
１０９ エアオペ弁
１１０ リリーフ弁
１１５ Ｎ２ガス供給流路
１１６ Ｎ２ガス元流路
１１７ エアオペ弁
１１８ Ｎ２ガス排出流路
Claims (10)
- 被処理体を収納する処理容器と、所定の温度の処理流体を発生させる処理流体発生部とを備えた処理システムであって、
前記処理流体発生部から前記処理流体が供給される主流路に、切替弁を介して、前記処理容器内に前記処理流体を供給する処理側流路と、前記処理容器内を迂回させて前記処理流体を通すバイパス側流路を接続し、
前記主流路に、前記処理流体の流量を調節する流量調節機構を設けたことを特徴とする、処理システム。 - 前記処理容器内から排出された前記処理流体と前記バイパス側流路に通した前記処理流体とを排出させる排出流路を設け、前記排出流路に、前記処理流体の流量を調節する流量調節機構を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の処理システム。
- 前記バイパス側流路を、前記処理流体を温度調節する温度調節流路に接続したことを特徴とする、請求項１または２に記載の処理システム。
- 前記温度調節流路を、前記処理容器に熱的に接触させたことを特徴とする、請求項３に記載の処理システム。
- 前記処理流体が水蒸気であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の処理システム。
- 所定の温度の処理流体を処理容器内に供給して被処理体を処理する処理方法であって、
所定の温度で流量を調節した前記処理流体を前記処理容器内に供給する状態と、前記処理容器内を迂回させて、所定の温度で流量を調節した前記処理流体を排出する状態とに選択的に切り替えることを特徴とする、処理方法。 - 前記処理容器内から排出された前記処理流体と、前記処理容器内を迂回させた前記処理流体とを共通の流量調節機構に通して排出することを特徴とする、請求項６に記載の処理方法。
- 前記処理容器内を迂回させた前記処理流体を、温度調節した後、前記共通の流量調節機構に通して排出することを特徴とする、請求項７に記載の処理方法。
- 前記処理流体が水蒸気であることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の処理方法。
- 処理システムの制御コンピュータによって実行することが可能なプログラムが記録された記録媒体であって、
前記プログラムは、前記制御コンピュータによって実行されることにより、前記処理システムに、請求項６〜９のいずれかに記載の処理方法を行わせるものであることを特徴とする、記録媒体。
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