(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を気密な空間に収納する蓋体付きの密閉型の基板カセットを、クリーンルーム内に設置された搬送空間を区画形成する筐体の壁部に装着し、基板カセットの蓋体及び前記壁部側の扉部を開き、前記搬送空間内の搬送手段により基板カセット内から基板を取り出して処理部に受け渡すように構成した基板処理装置において、
前記クリーンルームから空気を取り込み、清浄化して前記搬送空間が陽圧になるように供給する空気供給手段と、
この空気供給手段から供給される空気を前記搬送空間から排気する排気手段と、
前記空気供給手段に電力の供給を行うと共に、一般電源部が停止したときには非常用の蓄電部から電力供給を行う無停電電源部と、
前記一般電源部からの電力供給が停止したとき、それ以前に比して空気供給手段における空気の供給流量を減少させる制御部と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【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液晶ディスプレイ用のガラス基板などの基板に対して例えばレジスト液の塗布、露光及び現像を行う基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体製造装置は、クリーンルーム内に設けられる筐体にて処理部を含む半導体ウエハ（以下ウエハという）の搬送空間を囲み、この筐体の一部分に設けられるカセット搬入出部にウエハカセットを搬入し、このウエハカセットからウエハを取り出して前記処理部に搬送して処理を行うように構成されている。
【０００３】
そして最近ではクリーンルームの運用コストが高いことから、ウエハカセットとして密閉型のカセット（例えばＦＯＵＰ（フロント オープニング ユニファイド ポッド），ＳＭＩＦ（スタンダード メカニカル インターフェイス）等）を用いると共に前記筐体も密閉構造とし、カセットが置かれる雰囲気のみを高いクリーン度に維持することにより、クリーンルーム内についてはクリーン度を低くし、こうして運用コストを下げることが検討されている。
【０００４】
密閉型カセットを用いた場合の装置構成について簡単に説明すると、筐体は概ね気密となるように密閉されており、その内部には天井部のファンフィルタユニットにて前記クリーンルームよりも更に清浄な空気をダウンフローとして供給すると共にこの空気の風圧により陽圧に維持することで高いクリーン度が保たれる。このような装置において、ウエハは筐体外部では前記密閉型カセットにより搬送され、ウエハを筐体へ受け渡す際には、前記密閉型カセットを筐体に装着し、カセットの開閉部と筐体の搬入出口に設けられる扉部とを開いた状態で行うようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら密閉型カセットを筐体に装着する際には、カセット側の開閉部と筐体のウエハ搬入出口とをできるだけ接近させるようにしているが、接触によるパーティクルの発生を抑えるために完全に密着させず、例えば０．５ｍｍ程度の極微小な隙間を介在させて行うようにしている。従ってウエハの受け渡し時に前記扉部を開くと、前記隙間を介して筐体内圧力が低下し、筐体の内側へクリーンルーム側のクリーン度の低い空気が流入する。このためウエハの搬送空間内にパーティクルが入り込み、パーティクルによるウエハの汚染が生じやすくなるし、またレジストとして化学増幅型レジストが用いられる場合には、パターン形状を劣化させるおそれがある。即ち化学増幅型レジストは露光により感光剤から酸が生成し、この酸が加熱処理により拡散して触媒として作用し、レジストの主成分であるベース樹脂を分解したり分子構造を変えて現像液に対して可溶化或いは不可溶化するものであり、雰囲気中にこの酸を中和するアルカリが混入することを嫌い、ファンフィルタユニットの中にはアルカリを除去するためのケミカルフィルタが用いられている。
【０００６】
しかし、このケミカルフィルタを介さずに例えばクリーンルーム内壁の塗料に用いられるエチレンジアミンなどのアルカリがレジスト膜の表面付近の酸と接触すると、酸による触媒反応を抑制し、パターン形状を劣化させてしまうため、化学増幅型レジストを用いる場合には、前記アミンが筐体内部に侵入することを極力抑えなければならない。
【０００７】
更に上述のように通常筐体内は加圧されているものの、停電時には他の処理装置同様にファンフィルタユニットも停止してしまうため、微小な隙間からクリーンルーム側の雰囲気が入り込み、同様の問題が起こる。
【０００８】
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は筐体により区画形成される基板の搬送空間を陽圧に維持し続け、クリーンルーム側の空気が当該搬送空間へ侵入することを抑える技術を提供することにある。また本発明の他の目的は、停電時においても搬送空間の陽圧を維持することができる技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を気密な空間に収納する蓋体付きの密閉型の基板カセットを、クリーンルーム内に設置された搬送空間を区画形成する筐体の壁部に装着し、基板カセットの蓋体及び前記壁部側の扉部を開き、前記搬送空間内の搬送手段により基板カセット内から基板を取り出して処理部に受け渡すように構成した基板処理装置において、
前記クリーンルームから空気を取り込み、清浄化して前記搬送空間が陽圧になるように供給する空気供給手段と、
この空気供給手段から供給される空気を前記搬送空間から排気する排気手段と、
前記空気供給手段に電力の供給を行うと共に、一般電源部が停止したときには非常用の蓄電部から電力供給を行う無停電電源部と、
前記一般電源部からの電力供給が停止したとき、それ以前に比して空気供給手段における空気の供給流量を減少させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る基板処理装置の実施の形態であるパターン形成装置を表す平面図であり、図２は外観斜視図である。このパターン形成装置は図示しないシャッターを介して接続される複数のブロック（カセットステーション１１、処理部Ｓ１、インターフェイス部Ｓ２）からなる塗布、現像装置１００を露光装置２００に接続した構成とされている。塗布、現像装置１００は、外装体をなす筐体の中に被処理基板であるウエハＷを搬送する搬送手段や処理ユニットなどが設けられており、気密な構造となっている。但し、ここでいう気密な構造とは、真空容器のようなものではなく、外部から大気が流入しにくい程度の構造をいうものであり、既述のように大気に対して多少陽圧にすると外気（クリーンルーム内の空気）が流入しない程度のものである。
【００１６】
ウエハＷの搬入側から順次説明すると、図中Ｃは例えば１２枚のウエハＷを棚状に保持して搬送する密閉型の基板カセットをなすクローズ型カセットであり（以下カセットという）、カセットステーション１１はこのカセットＣを載置するための複数の載置台１２を備えている。カセットＣの載置位置から見たときにおける載置台１２の前方の壁面１１ａには僅かに凹んだ位置に開口部１１ｂが形成されており、この開口部１１ｂには開閉自在な扉部１３が設けられており、詳細は後述するが、載置台１２は、カセットＣが載置されるとレール１２ａに沿って当該カセットＣの先端が開口部１１ｂの前記凹みに入り込む位置まで前進するように構成されている。またカセットステーション１１の内部には前記扉部１３を駆動するための図示しない駆動機構１４とウエハＷの受け渡し手段１５とが設けられている。
【００１７】
ここで図３及び図４を用いて扉部１３周辺の簡単な説明を行う。載置台１２へのカセットＣの載置位置は、接触によるコンタミネーションの発生を抑えるべく図３に示すように先端が壁面１１ａとの間に例えば０．５ｍｍ程度の僅かな隙間ｄが介在するように位置決めされている。カセットＣの本体Ｃ１は蓋体Ｃ２により密閉されているが、図４に示すように扉部１３に設けられたキー１３ａがカセットＣの蓋体Ｃ２の孔部Ｃ３に差し込まれることで図示しないロックピンにより蓋体Ｃ１と前記扉部１３とが固定され、駆動機構１４の働きにより扉部１３が後退及び下降することで本体Ｃ１と蓋体Ｃ２とが離れるようになっている。受け渡し手段１５は蓋体Ｃ１が外され開口した本体Ｃ１からウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷをシャッターＧ１を介してカセットステーション１１の奥側に設けられている処理部Ｓ１へと受け渡すものである。
【００１８】
再び図１及び図２に戻り説明を続けると、処理部Ｓ１の中央には主搬送手段１６が設けられており、これを取り囲むように例えばカセットステーション１１から奥を見て例えば右側には反射防止膜塗布ユニット１７Ａ、レジスト塗布ユニット１７Ｂ及び現像ユニット１８が、左側、手前側、奥側には加熱・冷却系のユニット等を多段に積み重ねた棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３が夫々配置されている。反射防止膜塗布ユニット１７Ａ、レジスト塗布ユニット１７Ｂ及び現像ユニット１８は、この例では下段に反射防止膜塗布ユニット１７Ａ及びレジスト塗布ユニット１７Ｂを配置し、その上に２個の現像ユニット１８を積んだ配置とされている。棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３においては、加熱ユニットや冷却ユニットの他、ウエハの受け渡しユニット等が上下に割り当てされている。主搬送手段１６は、昇降自在、進退自在及び鉛直軸まわりに回転自在に構成され、棚ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３及び塗布ユニット１７並びに現像ユニット１８の間でウエハＷを搬送する役割を持っている。但し図２では便宜上主搬送手段１６は描いていない。
【００１９】
前記処理部Ｓ１はインターフェイス部Ｓ２を介して露光装置２００と接続されている。インターフェイス部Ｓ２は、受け渡し手段１９により前記処理ブロックＳ１と露光装置２００とバッファカセットＣ０との間でウエハＷの受け渡しを行うものである。
【００２０】
また、図２に示すように塗布、現像装置１００の天井部２０には本装置内へ外部の空気を取り込む空気供給手段であるファンフィルターユニット２（２１，２２，２３）が設けられており、各々がカセットステーション１１、処理部Ｓ１、インターフェイス部Ｓ２へ取り込んだ空気を清浄化して流すように構成されている。また、これらのファンフィルタユニット２（２１，２２，２３）は各ブロック底面に設けられる後述の排気手段と共に塗布、現像装置１００内を陽圧に保つ機能を有している。以下に図５に示す縦断面図を参照しながらこの陽圧制御に関する部位の構成について説明する。
【００２１】
図１及び図２では省略していたが、塗布、現像装置１００における各ブロックの筐体はこの図５に示すようにシャッターＧ１，Ｇ２を介して各々が気密になるように区画されており、また処理ユニットＵ２及びＵ３の一段をなす受け渡しユニットＵ２０，Ｕ３０の前後にはウエハＷを搬送するための搬送口ａが形成されているものとする。即ち、特許請求の範囲における搬送空間とは、既述の開口部１１ｂからシャッターＧ１，Ｇ２及び受け渡しユニットＵ２０，Ｕ３０を介して連通する露光装置２００に至るまでの塗布、現像装置１００の内部空間を表すものである。
【００２２】
ファンフィルタユニット２は外気を取り込むファン２ａを、アミンやアンモニアなどのアルカリ成分を除去するための酸成分が添加されたケミカルフィルタ２ｂと、パーティクル除去用の清浄化フィルタ２ｃとで上下に挟んだ構成とされており、図示するように前述の各ブロックごとに下降流を形成するものである。また各ファンフィルタユニット２（２１，２２，２３）にはファン２ａの回転数制御を行うためのコントロールユニット３（３１，３２，３３）が無停電電源部（ＵＰＳ）４（４１，４２，４３）を介して接続されている。
【００２３】
一方、カセットステーション１１、処理部Ｓ１、インターフェイス部Ｓ２の各ブロック底面には通気板５０を介して排気ファン５（５１，５２，５３）が設けられており、排気ファン５２については例えば処理ユニットＵ１（図示せず），Ｕ２，Ｕ３の下方側に配置される３つの排気ファンにて構成し、各処理ユニットＵ１，Ｕ２，Ｕ３内に下降流を形成できるようにしている。また、カセットステーション１１、処理部Ｓ１、インターフェイス部Ｓ２の各ブロック内には圧力検出部をなす圧力計６（６１，６２，６３）が設けられており、これら圧力計６（６１，６２，６３）には測定される圧力測定値に応じて対応する前記排気ファン５（５１，５２，５３）の排気流量を制御するためのコントロールユニット７（７１，７２，７３）が接続されている。
【００２４】
次いで上述実施の形態の作用について説明する。本実施の形態の要部は塗布、現像装置１００内の圧力制御にあるため、この点を中心に説明を行うものとする。また塗布、現像装置１００内の各ブロックでは同様の圧力制御が行われているが、ここでは他のブロックに比して圧力の変動が生じ易いカセットステーション１１に着目し、図６(a)，６(b)及び６(c)を参照しながら説明を行う。図６(a)はカセットステーション１１内の圧力変化を経時的に示した特性図であり、図６(b)及び図６(c)は排気手段５１の排気流量及びファンフィルタユニット２１における送風流量を図６(a)と同様に夫々経時的に示した特性図である。
【００２５】
先ずカセットＣの搬入前におけるカセットステーション１１の状態について説明すると、当該カセットステーション１１は扉部１３及びシャッターＧ１により気密に塞がれると共にファンフィルタユニット２１及び排気手段５１の働きにより清浄化が図られており、更に送風流量を排気流量よりも大きくすることで図６(a)中Ａ１に示す陽圧状態を保っている。ここで陽圧状態とは、カセットステーション１１では例えば０．２ｍｍＰａ、処理部Ｓ１では例えば０．４Ｐａの圧力である。
【００２６】
このような状態で例えば外部から搬入されたカセットＣが載置台１２へ載置され、次いでカセットＣの蓋体Ｃ２へ扉体１３が装着されて駆動機構１４の働きにより既述のようにしてカセットＣから蓋体Ｃ２が外される。こうしてカセットＣの本体Ｃ１内部とカセットステーション１１内部とが連通し、ウエハＷの取り出しが可能となる。
【００２７】
本体Ｃ１とカセットステーション１１とが連通すると、既述にように両者の間に隙間ｄ（図４参照）が介在するため、カセットステーション１１内部の雰囲気が気圧の低いクリーンルーム側へ流出し、図６(a)の時刻ｔ１に示すように瞬間的に気圧が降下する。このとき圧力計６１からは随時圧力測定値がコントロールユニット７１へ送信されており、コントロールユニット７１は前記圧力降下を認識すると圧力が扉部１３開放以前の圧力Ａ１まで回復するように排気流量を決定し、排気手段５１に指令を発する。従って図６(b)(C)に示すように、空気の送風流量は維持されたまま排気流量が低下することとなり、カセットステーション１１内の圧力は上昇し、陽圧状態である圧力Ａ１まで回復する。なお圧力の変化の様子については当図では模式的に記載してある。
【００２８】
カセットＣの蓋体Ｃ２を取り外すことでカセットステーション１１内の圧力は瞬間的に降下するが、直ぐに元の陽圧状態に復帰させているため、クリーンルーム側の雰囲気が隙間ｄから流入することが抑えられており、このような状態でウエハＷの取り出しが開始される。受渡し手段１５がカセットＣからウエハＷを取り出すとシャッターＧ１が開かれ、ウエハＷは例えば受け渡しユニットＵ２０を介して処理部Ｓ１内に搬入されてレジストの塗布、露光、現像などが行われてレジストパターンが形成され、その後再度受け渡し手段１５を介してカセットＣへと戻される。
【００２９】
所定枚数例えばカセットＣ内の全てのウエハＷについてパターン形成が終了すると、駆動機構１４により扉体１３をカセットステーション１１の下方側から上昇させ、これまで扉体１３と共に収納されていた蓋体Ｃ２を本体Ｃ１へと嵌着させる。そして扉体１３がカセットステーション１１の開口部１１ｂを気密に塞ぐと、隙間ｄによるカセットステーション１１内部への影響がなくなるため、図６(a)の時刻ｔ２に示すように排気流量を低くしていた分だけ一時的に圧力が上昇するが、コントロールユニット７１はこの圧力の上昇を認識すると、こんどは図６(b)に示すように排気流量を時刻ｔ１以前の値に戻す制御を行う。このときファンフィルタユニット２１における送風流量は依然維持されたままであるため、カセットステーション１１内の圧力は低下して再びＡ１に収束することとなる。
【００３０】
ここでカセットステーション１１における停電時の圧力制御について説明すると、停電時には排気手段５１への電力供給が停止するため図中時刻ｔ３に示すようにカセットステーション１１内の排気は行われなくなるが、ファンフィルタユニット２１側では、無停電電源部４１が一般電源部から非常用の蓄電部に切り替わり電力の供給が継続されているため、送風は続行される。このときコントロールユニット３１では停電の発生を把握するとファンフィルタユニット２１へ指令を発し、カセットステーション１１内の圧力が圧力Ａ１に維持されるように送風流量を下げるため、停電の有無に拘らず陽圧状態が維持される。
【００３１】
これまで述べてきたように上述実施の形態によれば、塗布、現像装置１００内の圧力変化を監視すると共に圧力の変化に応じて一定の陽圧状態を保つように制御しているため、例えばウエハＷの搬入時などに生じる圧力の低下時にも瞬時に陽圧状態に復帰させることができ、ウエハＷの搬入から処理、搬出に至るまで一貫して陽圧状態を維持し続けることが可能となる。特にカセットステーション１１を介してクリーンルーム側のコンタミネーションやアミン等が処理部Ｓ１側に流入することが抑えられるため、「発明が解決しようとする課題」で述べたようなカセットＣを開く際に生じる隙間ｄによる弊害が生じにくい。
【００３２】
また、送風側のファンフィルタユニット２に無停電電源部４（４１，４２，４３）を設けているので停電時においても陽圧状態を維持することができ、停電時には排気手段５（５１，５２，５３）への電力供給が中断することを考慮して送風流量を低下させることで、停電の有無に拘らず常時塗布、現像装置１００内を一定の圧力に維持できるという利点もある。
【００３３】
上述実施の形態では、例えばカセットステーション１１内の圧力を変化させるために排気手段５１内のファンの速度を制御する構成としたが、排気手段５１を例えば図７に示すようにファン８１の上方に流量調節手段８２を密着して設けた構成とし、コントロールユニット７１から流量調節手段８２を駆動して排気流量を変化させてもよい。この流量調節手段８２は例えば図７及び図８に示すように共通のガイドＰにより側方を支持されると共に上下に配列された同形状の多孔板８２ａ，８２ｂと、この多孔板８２ａを後端側からＸ方向にスライドさせる駆動部８３とで構成されている。コントロールユニット７１の指令により駆動部８３を駆動させ、多孔板８２ａのスライド量を調節すると図８に示すように各々の通気孔Ｑの開口面積が調整され、空気の通流量即ち排気流量が変化する。
【００３４】
また例えばカセットステーション１１内の圧力制御を行うにあたり、コントロールユニット７１は圧力計６１から送信される圧力測定値に応じて排気手段５１の制御を行うようにしていたが、例えばカセットＣ装着時において開口部１１ｂが開口する際のカセットステーション１１内の圧力降下の程度を予め把握しておき、前記開口と同時に当該圧力降下分を補うようにカセットステーション１１内の圧力を上昇させるように制御してもよい。
【００３５】
更に、上述実施の形態では一のカセットＣからウエハＷを取り出す場合を例に説明を行ったが、実際は図２にも示すように複数の開口部１１ｂが同時に開いた状態となることもあり得るため、このような場合には開いている開口部１１ｂの数をコントロールユニット３１にてカウントし、その数に応じて自動的に排気流量を変化させることもできる。
【００３６】
更にまた、図９に示すようにコントロールユニット７（７１，７２，７３）による排気手段５（５１，５２，５３）の制御を行わず、コントロールユニット３（３１，３２，３３）によるファンフィルタユニット２（２１，２２，２３）の制御のみで陽圧維持を行うようにしてもよく、この場合、例えばカセットステーション１１ではファン２ａによる送風流量の調節により圧力を変化させるので、圧力が低いときには送風流量を上げ、逆に高いときは送風流量を下げることとなる。また、この図９の状態で無停電電源部４（４１，４２，４３）を対応する排気手段５（５１，５２，５３）側に接続するようにしてもよいし、ファンフィルタユニット２及び排気手段５の両方に接続するようにしてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明に係る基板処理装置によれば、汚染の影響を受けにくい環境下で基板の処理を行うことができ、また停電時においても基板の搬送空間が汚染されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に用いられる塗布、現像装置の外観を示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いられる塗布、現像装置の外観を示す斜視図である。
【図３】前記塗布、現像装置内の陽圧維持に関する部位を説明するための縦断面図である。
【図４】カセットステーションの扉部周辺について説明する概略断面図である。
【図５】カセットステーションの扉部周辺について説明する概略断面図である。
【図６】カセットステーションにおける圧力変化を示す特性図である
【図７】本発明の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。
【図８】前記他の実施の形態に設けられる流量調節手段を示す概略図である。
【図９】本発明の更に他の実施の形態を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
Ｗ    ウエハ
Ｃ    クローズ型カセット
Ｓ１  処理部
Ｓ２  インターフェイス部
１１  カセットステーション
１２  載置台
１３  扉部
２    ファンフィルタユニット
３    コントロールユニット
４    無停電電源部
５    排気手段
６    圧力計
７    コントロールユニット
【図１】
0003728201.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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