(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の基板を積層状態で収容することができる複数段の基板収容部を有するカセットを浸漬可能な水槽と、
カセット内の基板を上記水槽に浸漬したり、上記水槽の水面の上方に浮上させたりするためにカセットを昇降させるカセット昇降機構と、
このカセット昇降機構によるカセットの昇降方向に沿って上記水槽内に配置されるとともに当該水槽に取り付けられており、前記カセット昇降機構により最下方位置まで下降された状態のカセット内の最下段の基板位置から前記水槽内の水面位置まで延びて設けられ、前記カセット昇降機構により最下方位置まで下降された状態のカセットの各段の基板収容部の基板の端面に対向する基板規制面を有し、カセットの各段の基板収容部の基板がカセットから飛び出すことを規制する飛び出し規制部材とを含むことを特徴とする水中ローダ。
【請求項２】
カセットが上記カセット昇降機構によって水槽に向けて下降される過程で、カセット内の基板が上記飛び出し規制部材の上端と衝突する程度までカセットから飛び出しているかどうかを、上記飛び出し規制部材の上端よりも上方において検出するためのビームセンサをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の水中ローダ。
【請求項３】
上記飛び出し規制部材は、基板の端面に当接して、基板をカセットの奥部へと導くテーパー面を上端に有していることを特徴とする請求項１または２記載の水中ローダ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の水中ローダと、
上記カセット昇降機構によるカセットの昇降によって基板受け渡し高さに導かれた基板を搬出する基板搬送手段と、
この基板搬送手段によって搬出された基板が受け渡され、この基板に対して予め定める処理を施す基板処理手段とを含む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】
この発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用基板、光ディスクまたは光磁気ディスク用基板などの各種の基板を処理するための基板処理装置、およびこのような基板処理装置において用いられる水中ローダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置の製造工程では、半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の表面（ウエハ自身の表面またはウエハの表面に形成された薄膜の表面）を研磨剤で研磨するためのポリッシング工程が含まれる場合がある。薬液と研磨布とを用いてウエハ表面を化学的機械的に研磨するＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）プロセスがその典型である。
【０００３】
ポリッシング後のウエハの表面には、研磨剤がスラリーとなって存在しているため、ポリッシング工程の後には、ウエハの洗浄が必須である。
ポリッシング後のウエハの表面が洗浄処理前に乾燥してしまうと、ウエハ表面のスラリーの除去が困難になる。そこで、ポリッシング後のウエハの洗浄のために用いられる基板洗浄装置には、いわゆる水中ローダが備えられている。
水中ローダは、複数枚の基板（ウエハ）を収容した状態のカセットを水中に浸漬しておくための水槽と、この水槽に対してカセットを浸漬／浮上させるためのステージとを備えている。水槽の上方には、浮上した状態の基板の表面に純水を供給する純水シャワーノズルが備えられている。
【０００４】
カセットは、たとえば、２５段の棚が内壁面に形成されていて、２５枚の基板を積層した状態で一括して収容することができるようになっている。しかし、必ずしも２５段の棚のすべてに基板が収容されるわけではなく、途中の棚には基板が無かったり、また、たとえば上方のいくつかの棚にのみ基板が収容されるような場合もある。
水中ローダからの基板の取り出しは、ステージを必要量だけ上昇させ、基板搬送ロボットがそのハンドをカセット内に差し入れ、１枚の基板を保持して退出するようにして行われる。基板搬送ロボットは、たとえば、ハンドの先端に基板の下面中央を真空吸着するための吸着部を備えている。取り出された基板は、基板を洗浄するための洗浄処理部へと搬入され、そのチャックへと受け渡される。基板搬送ロボットの上方には純水シャワーノズルが設けられていて、基板の搬送の際にも、基板の乾燥を防止できるよう考慮されている。
【０００５】
基板洗浄装置の制御装置に、カセット内において基板が実際に存在している棚の番号等を記憶させておけば、カセット内の複数枚の基板のうち最も上方に位置するものを、水面直下に位置させ、その状態で、基板搬送ロボットによる基板搬出タイミングを待機させることができる。この場合、ステージを必要最小限の距離だけ上昇させた後に、基板搬送ロボットによる基板の搬出を行うことができるので、基板搬出動作が効率的に行える。
【０００６】
ところで、水槽内では、ステージの昇降の際に不規則な水流が発生する。この水流のために、カセット内の基板が、持ち上げられたり、カセットから飛び出したりすることがある。カセットから基板が飛び出していると、基板搬送ロボットのハンドによる保持位置にずれが生じるから、搬送不良が生じる。すなわち、ハンド上で基板がバランスを崩して落下したり、ハンドから洗浄処理部のチャックへの受け渡し位置が不正確になって、チャック不良を起こしたりする。その結果、基板処理装置の運転停止や、基板の破損といった不具合が生じる。
【０００７】
そこで、典型的な従来技術では、水槽内の水面直下の位置に純水ノズルを設け、この純水ノズルから純水を吐出することによって、基板をカセット内へと押し込む方向の水流を水面直下に形成するようにしている。これにより、カセットからの基板取り出しの際に、基板がカセットの奥部に位置していることを保証できるから、搬送不良を回避できる。
カセット内の基板は、必ずしも最上方に位置するものから順に処理されるわけではなく、棚番号を任意の順序で指定して、いわゆるランダムアクセス形式で基板の搬出が行われる場合がある。この場合、処理対象の基板が水面上に導かれるまで、当該処理対象の基板よりも上方に位置する各基板が水面直下に位置するタイミングでステージの上昇を逐一停止させ、水流による基板押し込みを行わせることになる。
【０００８】
この動作を省くと、処理対象の基板がカセットの奥部に押し込まれた状態を保証できなくなり、処理対象の基板の上にその上方の別の基板が飛び出してきて接触するおそれがある。この場合には、処理対象の基板がハンドに保持されて取り出される際に、当該接触している上方の基板が引きずり出され、搬送不良が生じるおそれがある。したがって、各基板が水面直下に位置するタイミングでステージの上昇を逐一停止させる動作を省くことはできない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような動作では、洗浄処理部からの要求を受けてから、基板搬送ロボットが水中ローダから処理対象の基板を取り出すまでに著しく時間がかかるので、基板洗浄装置の処理能力が著しく低下するという問題がある。
この問題は、処理対象の基板を予め水面直下に待機させておくことで回避されるであろうが、上述のようなランダムアクセス形式で基板取り出しを行う場合には、処理対象の基板の上方の基板は、水面よりも上方に位置することになるから、それらの表面が乾燥するおそれがある。したがって、洗浄不良が生じるおそれがある。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、カセットからの基板の飛び出しを効果的に防止でき、かつ、基板の取り出しを効率的に行うことができる水中ローダを提供することである。
また、この発明の他の目的は、上述のような水中ローダを備えることにより、基板処理効率の向上を図った基板処理装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、複数枚の基板（Ｗ）を積層状態で収容することができる複数段の基板収容部を有するカセット（Ｃ）を浸漬可能な水槽（１２）と、カセット内の基板を上記水槽に浸漬したり、上記水槽の水面の上方に浮上させたりするためにカセットを昇降させるカセット昇降機構（１１，１３）と、このカセット昇降機構によるカセットの昇降方向に沿って上記水槽内に配置されるとともに当該水槽に取り付けられており、前記カセット昇降機構により最下方位置まで下降された状態のカセット内の最下段の基板位置から前記水槽内の水面位置まで延びて設けられ、前記カセット昇降機構により最下方位置まで下降された状態のカセットの各段の基板収容部の基板の端面に対向する基板規制面を有し、カセットの各段の基板収容部の基板がカセットから飛び出すことを規制する飛び出し規制部材（７０）とを含むことを特徴とする水中ローダ（１０）である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素を表す。以下、この項において同じ。
【００１２】
上記飛び出し規制部材は、カセットの昇降方向に延びた柱状部材であってもよく、また、板状のものであってもよい。また、飛び出し規制部材は、１つのみ設けられてもよいし、複数個設けられてもよい。
この発明によれば、水槽内には、カセット昇降方向に沿って飛び出し規制部材が当該水槽に取り付けられて配置されており、これにより水槽内においては、カセット内の基板は、カセットから飛び出すことのないように規制される。しかも、カセット昇降方向に沿って飛び出し規制部材が設けられているため、基板の取り出しの際には、飛び出し規制部材により基板を規制した状態でカセットを上昇させることができ、カセット内の任意の位置の基板の取り出しに際し、カセットを上昇させる途中でカセットの上昇を一旦停止させたりする必要がなくなる。
【００１３】
このようにして、基板の飛び出しを効果的に防止することができ、水槽内の水面の直下に水流を形成していた上述の従来技術に比較して、とくに、ランダムアクセス形式で基板を取り出す際における基板取り出しを効率的に行うことができる。しかも、水流を形成する場合に比較して、構成を格段に簡素化することができる。
なお、飛び出し規制部材の上端が、水面よりも所定高さだけ上の位置（ただし、カセット昇降機構により最上方位置まで上昇された状態のカセット内の最下段の基板位置よりも下）に位置していることが好ましい。
【００１４】
また、上記水槽内の水面よりも上に、基板搬送手段（２０）のハンド（２１）による側方からのアクセスを受ける基板受け渡し高さが設定されていてもよい。この場合には、上記規制部材の上端は、ハンドおよび基板の通過経路よりも下に位置して、これらとの干渉を回避するようになっていることが好ましい。
請求項２記載の発明は、カセットが上記カセット昇降機構によって水槽に向けて下降される過程で、カセット内の基板が上記飛び出し規制部材の上端と衝突する程度までカセットから飛び出しているかどうかを、上記飛び出し規制部材の上端よりも上方において検出するためのビームセンサ（８０）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の水中ローダである。
【００１５】
なお、ビームセンサとは、投光部（８１）から受光部（８２）に向けてビーム光を発生し、受光部における受光光量の大小に応じて、投光部と受光部との間の光軸（Ｌ１）上における遮光物の有無を検出するセンサである。
この発明によれば、カセットを下降させてカセット内の基板を水中に浸漬する際に、カセットから基板が大きく飛び出していれば、ビームセンサによってこのことが検出される。したがって、このビームセンサが基板を検出したことに応答して、カセット昇降機構によるカセットの下降を停止させることとすれば、飛び出した基板が規制部材の上端に衝突して基板が破損するなどということがなくなる。
【００１６】
なお、ビームセンサの光軸は、飛び出し規制部材の上端よりも上方であって、かつ、上記ハンドおよび基板の通過経路よりも下方において、基板を検出するように定められていることが好ましい。
請求項３記載の発明は、上記飛び出し規制部材は、基板の端面に当接して、基板をカセットの奥部へと導くテーパー面（７２ａ）を上端に有していることを特徴とする請求項１または２記載の水中ローダである。
【００１７】
この構成によれば、飛び出し規制部材の上端にはテーパー面が設けられているので、カセットから基板が多少飛び出していても、このような基板は、カセットが水槽へと下降されていく過程でカセット内に押し込まれる。したがって、水槽内において、基板をより正確な位置に規制することができる。
この場合、テーパー面の下縁は、カセット内の最上段の基板が水面（カセットの昇降により上下に変位し得る。）の直下に位置している状態で、水面以上の高さに位置するようになっていることが好ましい。たとえば、テーパー面の下縁は、水槽の上縁以上の高さに位置していてもよい。
【００１８】
また、上記ビームセンサが設けられる場合には、上記テーパー面の上端に対応する位置を越えてカセットから基板が飛び出している場合に、このような基板を検出できるようにビームセンサの光軸が設定されることが好ましい。
たとえば、１本の柱状の飛び出し規制部材が水槽内に設けられる場合（たとえば、基板が円形であって、水槽内の基板の飛び出し方向の正面中央に飛び出し規制部材が設けられる場合）には、ビームセンサの光軸は、上記テーパー面の上縁よりもカセット寄りの位置に設定されることが好ましい。
【００１９】
また、ビームセンサは、飛び出し規制部材においてカセット側に最も突出している部位（たとえば、上記テーパー面の下縁）に当接するときの基板位置よりもカセットの奥側に位置する基板を検出する必要はないので、そのような基板位置よりも飛び出している基板を検出することができるように、光軸が設定されることが好ましい。
より具体的には、上端にテーパー面を有する１本の柱状飛び出し規制部材が水槽内に設けられる場合には、当該テーパー面の直上の範囲（好ましくは、テーパー面の上端付近）を通るようにビームセンサの光軸を設定するとよい。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の水中ローダ（１０）と、上記カセット昇降機構によるカセットの昇降によって基板受け渡し高さに導かれた基板を搬出する基板搬送手段（２０）と、この基板搬送手段によって搬出された基板が受け渡され、この基板に対して予め定める処理を施す基板処理手段（３０）とを含むことを特徴とする基板処理装置である。
この発明によれば、カセット昇降機構を昇降させて処理対象の基板を基板受け渡し高さに導くことにより、水中ローダから基板搬送手段へと基板の受け渡しを行うことができる。この際に、水槽中に設けた飛び出し規制部材の働きにより、水槽から上昇させられたカセット内の基板は、飛び出しが生じていないので、カセットから基板搬送手段に対する基板の受け渡しを良好に行うことができる。これにより、さらに、基板搬送手段から基板処理手段に対する基板の受け渡しも良好に行われる。このようにして、基板の搬送不良を防止できる。
【００２１】
そして、上述のとおり、たとえばランダムアクセス形式でカセット内の基板を取り出す場合であっても、処理対象の基板を速やかに基板受け渡し高さに導くことができるから、水中ローダから基板処理手段への基板の搬送を効率的に行うことができ、これにより、基板処理効率の向上に資することができる。
上記基板処理手段は、基板の洗浄処理を行うものであってもよい。より具体的には、基板処理手段は、ＣＭＰ処理後の基板の洗浄を行うものであってもよい。
【００２２】
また、上記基板処理手段は、基板搬送手段から基板が受け渡される基板保持部（チャック）を有するものであってもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の外観を簡略化して示す斜視図である。この基板処理装置は、ＣＭＰ処理後の半導体ウエハなどの基板Ｗの表面の研磨剤（スラリー）を洗浄除去するための基板洗浄装置である。この装置は、ＣＭＰ処理後の複数枚（たとえば２５枚）の基板Ｗを一括して収容可能なカセットＣを装填するためのカセット投入部２と、洗浄処理後の基板Ｗを収容したカセット（図示せず）を取り出すためのカセット取り出し部３とを備えている。カセット投入部２には、水平な軸線まわりに、図１における実線位置と二点鎖線位置との間で回動可能に取り付けられたボックス状のカセット投入扉５が設けられており、カセット取り出し部３には、垂直な軸線まわりに回動可能に取り付けられたドア６が設けられている。カセット投入扉５の上部（閉状態における上部）には、ラッチ機構付きのハンドル７が設けられており、作業者は、このハンドル７を操作してカセット投入扉５を開き、ＣＭＰ処理後の基板Ｗを収容した状態のカセットＣを当該基板処理装置内へ投入する。
【００２４】
基板処理装置の前面において、カセット投入部２の上方には、操作パネル８および表示装置９が配置されており、必要な処理条件等を入力でき、また、基板処理の進行状況等をモニタできるようになっている。
図２は、上記の基板処理装置のカセット投入部２の付近の内部構成を示す平面図である。カセット投入部２から投入されるカセットＣは、水中ローダ１０の昇降ステージ１１上に載置される。水中ローダ１０は、カセットＣ内の基板Ｗを水中に浸漬させた状態で待機させるとともに、処理の直前に、基板Ｗを１枚ずつ払い出すための基板受け渡し位置を提供する装置である。
【００２５】
この水中ローダ１０に隣接して、搬送ロボット２０（基板搬送手段）が配置されている。この搬送ロボット２０は、基板Ｗの裏面のほぼ中央を吸着するための吸着部２１ａを先端に有するハンド２１と、このハンド２１の基端部に結合されたベース部２２とを備えている。そして、ベース部２２の回動とともに、その回動方向とは反対方向に２倍の角度だけハンド２１が回動するようになっていて、これにより、搬送ロボット２０は、水中ローダ１０に向かってハンド２１およびベース部２２を屈伸させることができ、かつ、水中ローダ１０とは反対側に配置された洗浄ユニット３０（基板処理手段）に対してハンド２１およびベース部２２を屈伸させることができる。このような屈伸運動とともに、ベース部２２は昇降運動をすることができるようになっている。これにより、搬送ロボット２０は、水中ローダ１０のカセットＣから１枚の基板Ｗを取り出して、洗浄ユニット３０に搬入することができる。
【００２６】
洗浄ユニット３０は、たとえば、基板Ｗを保持して回転させる基板保持機構と、この基板保持機構に保持された基板に対して処理液（薬液または純水）を供給する処理液供給機構と、基板保持機構に保持された基板Ｗの表面または裏面をスクラブするスクラブ部材とを備えている。
カセット投入部２のカセット投入扉５の内部空間には、基板一括検知ユニット４０（基板検出装置）が収容されている。基板一括検知ユニット４０は、複数本の基板検出プローブＰと、これを保持するプローブ保持部材４１と、このプローブ保持部材４１を水中ローダ１０に保持されたカセットＣに向かって進退させるための進退駆動機構４２とを備えている。これにより、複数の基板検出プローブＰを、カセット投入扉５内に退避した退避位置（実線の位置）と、カセットＣ内の基板Ｗの位置まで前進した検出位置（二点鎖線の位置）との間で一括して進退させることができる。
【００２７】
この実施形態では、上昇位置にある昇降ステージ１１上に載置されたカセットＣ内に正しく収容された基板Ｗの収容位置が基板検出位置に相当し、この基板検出位置は、基板Ｗの主面（表面）を見下す平面視において、搬送ロボット２０に基板Ｗを受け渡す基板受け渡し位置とほぼ一致する。この場合、カセットＣ内に正しく収容された基板Ｗの収容位置とは、たとえば、カセットＣの奥部（カセット投入扉５側）の内壁面に基板Ｗの端面が当接した平面位置（すなわち、図２において二点鎖線で示す基板Ｗの位置）をいう。実際には、カセットＣ内のすべての基板Ｗが必ずしも正しい基板収容位置にあるわけではなく、一部または全部の基板ＷがカセットＣの前方の開放側（搬送ロボット２０側）に飛び出している場合、すなわち、基板Ｗの位置ずれが生じている場合もある。
【００２８】
図３は、水中ローダ１０に関連する構成を簡略化して示す斜視図である。水中ローダ１０は、カセットＣを位置決め部材１５によって位置決めした状態で載置することができる昇降ステージ１１と、この昇降ステージ１１上に載置されたカセットＣを水没させることができる水槽１２と、昇降ステージ１１を昇降させるための昇降駆動機構１３（基板移動機構）と、昇降ステージ１１の上方からカセットＣに保持された基板Ｗに純水を供給するための純水シャワーノズル１４（液体供給手段）とを備えている。この場合、昇降ステージ１１および昇降駆動機構１３などにより、カセット昇降機構が構成されている。
【００２９】
水槽１２には純水が満たされており、昇降駆動機構１３によって昇降ステージ１１を下降させることにより、カセットＣ内の基板Ｗを純水中に浸漬することができる。また、昇降駆動機構１３によって昇降ステージ１１を上昇させることにより、昇降ステージ１１を水槽１２中の水面よりも上方の上昇位置に導くことができる。
昇降駆動機構１３は、たとえば、ボールねじ機構１３ａと、これに駆動力を与えるモータ１３ｂとを備えている。
【００３０】
搬送ロボット２０により基板Ｗの取り出しを行うときには、昇降駆動機構１３は昇降ステージ１１を上昇させ、処理対象の基板Ｗを所定の高さにまで上昇させる。その後に、搬送ロボット２０のハンド２１によって、その基板Ｗが取り出されることになる。その後、昇降駆動機構１３は昇降ステージ１１を下降させ、次の基板Ｗの取り出しまでの期間中、カセットＣ内の基板Ｗを水槽１２内の純水中に浸漬させておく。
【００３１】
基板処理装置にカセットＣを投入するときには、昇降ステージ１１は、水槽１２よりも上方の上昇位置にある。純水シャワーノズル１４は、カセット投入扉５を閉じた後に、速やかに純水の供給を開始するようになっており、これにより、昇降ステージ１１に載置されたカセットＣ内の基板Ｗの乾燥が防がれる。この状態で、カセット投入扉５内に収容されている基板検出プローブＰがカセットＣの後方からカセットＣ内に入り込み、カセットＣ内の各段における基板Ｗの有無を検出する。
【００３２】
カセットＣは、その内壁面に複数段の棚（基板収容部）が一定の間隔で形成されており、これにより、複数枚の基板Ｗを鉛直方向に沿って一定の間隔で積層状態で保持することができるようになっている。カセットＣの後方には、鉛直方向に沿う板状の一対の延長部Ｃａが形成されており、この一対の延長部Ｃａの間は、基板検出プローブＰをカセットＣ内に差し入れることができる開放状態となっている。
【００３３】
基板検出プローブＰは、プローブ保持部材４１に複数個保持されている。すなわち、複数の基板検出プローブＰは、それぞれ、板状に形成されていて、互いに平行な姿勢でプローブ保持部材４１に保持されている。そして、複数の基板検出プローブＰは、カセットＣから臨む正面視において、いわゆる千鳥配列状態で、プローブ保持部材４１に保持されている。より具体的には、カセット投入扉５の閉状態において、基板検出プローブＰは、鉛直方向に隣接するもの同士は、その進退方向に直交する水平方向に沿って位置がずらされており、１つおきの基板検出プローブＰが、鉛直方向に対向するようになっている。これにより、鉛直方向に相対向する基板検出プローブＰの間には、十分な間隔が確保されている。
【００３４】
プローブ保持部材４１は、箱状に形成されていて、その側部には、ラック４３が取り付けられている。このラック４３にピニオン４４が噛合しており、このピニオン４４には、ロータリアクチュエータ４６からの回転力が与えられるようになっている。この構成により、ロータリアクチュエータ４６を駆動することにより、プローブ保持部材４１に保持された複数の基板検出プローブＰをカセットＣに向かって、一括して進退させることができる。このように、ラック４３、ピニオン４４およびロータリアクチュエータ４６などにより、進退駆動機構４２が構成されている。
【００３５】
詳しくは、図２に示されているように、プローブ保持部材４１の進退を案内するために、カセット投入扉５の内部空間には、スライドシャフト４７が基板検出プローブＰの進退方向に沿って配置されており、このスライドシャフト４７上をスライドするスライドブッシュ４８に、ブラケット４９を介してプローブ保持部材４１が固定されている。そして、このブラケット４９にラック４３が固定されている。
【００３６】
図４は、カセットＣ内の各段の棚に基板Ｗが存在するか否かを検出するときの様子を簡略化して示す側面図である。カセット投入扉５が閉じられた直後には、このカセット投入扉５の閉状態を検出する所定のセンサ（図示せず）からの出力に応答して、または、操作パネル８からの所定の入力操作に応答して、ラック４３およびピニオン４４などを含む進退駆動機構４２の働きによって、プローブ保持部材４１が退避位置（実線の位置）から検出位置（二点鎖線の位置）まで前進させられる。これにより、上述のように千鳥配列で上下方向に積層された複数の基板検出プローブＰは、カセットＣ内に一括して差し入れられる。
【００３７】
このとき、各基板検出プローブＰは、検出対象の基板Ｗの位置から間隔を開けた各上方の位置に位置している。すなわち、最上方の基板検出プローブＰは、カセットＣ内の最上方の棚に収容されている基板Ｗよりも上方において、この最上方の基板Ｗを下方に臨むように配置されている。残余の基板検出プローブＰは、カセットＣ内の複数段の棚に収容されている基板Ｗの間の位置において、各下方の基板Ｗを臨むように配置されることになる。
【００３８】
図５は、カセットＣからの基板の飛び出しを防止するための構成を示す斜視図である。水槽１２において、搬送ロボット２０側の壁面１２Ａには、ほぼ半円柱状の飛び出し規制部材７０が取り付け部材７５によって取り付けられている。この飛び出し規制部材７０は、昇降ステージ１１が最下方位置にあるときのカセットＣ内の最下段の棚に対向する位置から、水槽１２の上縁よりも所定高さだけ高い位置まで延びた柱状部７１と、この柱状部７１に連なるテーパー部７２とを有している。柱状部７１において、水槽１２の内方に対向する表面はほぼ円筒面をなす基板規制面となっており、また、テーパー部７２において水槽１２の内方に対向する側（昇降ステージ１１により昇降されるカセットＣに対向する側）の表面は、上方に向かって先細りの円錐状テーパー面７２ａをなしている。
【００３９】
テーパー面７２ａは、その下縁が、水槽１２の上縁よりも所定高さだけ高い位置に位置しており、また、その上端（すなわち、飛び出し規制部材７０の上端）７０ａは、図６に示すように、搬送ロボット２０のハンド２１の移動経路よりも下方に位置している。
この構成により、昇降ステージ１１を下降させてカセットＣを水槽１２内に導くとき、カセットＣから飛び出した基板Ｗは、その端面がテーパー面７２ａによって案内され、カセットＣの奥部の所定位置へと押し込まれる。これにより、カセットＣに収容された全ての基板Ｗが水槽１２内の水中に浸漬されたときには、その全基板Ｗは、カセットＣの奥部に押し込まれた状態となる。そして、水中におけるカセットＣからの基板Ｗの飛び出しは、飛び出し規制部材７０の柱状部７１によって規制されるので、水槽１２中で水流が発生したとしても、カセットＣからいずれかの基板Ｗが飛び出したりするおそれはない。
【００４０】
また、昇降ステージ１１を上昇させて、搬送ロボット２０のハンド２１によるアクセスを受ける基板受け渡し高さまで処理対象の基板Ｗを導く過程では、カセットＣ内の基板Ｗは、飛び出し規制部材７０の柱状部７１によってカセットＣからの飛び出しが規制されつつ上昇して、水面上に浮上することになる。そのため、搬送ロボット２０のハンド２１が基板受け渡し高さにアクセスするときに、この基板受け渡し高さに位置する基板Ｗ、およびその上下に位置するいずれかの基板ＷがカセットＣから過度に飛び出していたりするおそれがない。したがって、搬送ロボット２０によるカセットＣからの基板搬出は良好に行うことができ、ハンド２１は、確実に所定位置（すなわち、基板Ｗの裏面中央）で基板Ｗを保持できる。
【００４１】
そのため、ハンド２１上で基板がバランスを崩して落下したりすることはなく、また、ハンド２１から洗浄ユニット３０の基板保持機構のチャックに対する基板の受け渡しが不良になることがない。
なお、基板受け渡し高さは、カセットＣ内の全ての基板Ｗの搬出が可能であるように、カセットＣが最上方位置にあるときに当該カセットＣの最下段の棚に収容されている基板の高さ以下の高さに定められている。
【００４２】
当該基板処理装置に搬入されたカセットＣをはじめて水槽１２に貯留された純水中に浸漬させる際には、カセットＣからの基板Ｗの飛び出しが生じているおそれがある。この基板Ｗの飛び出し量が大きく、その一部が平面視において飛び出し規制部材７０の上端７０ａと重なる場合には、このような基板Ｗの端面をテーパー面７２ａによって案内することができず、基板Ｗと飛び出し規制部材７０との衝突が起きて、基板Ｗが破損するおそれがある。
【００４３】
そこで、この実施形態では、基板Ｗの過度な飛び出しを検出するためのビームセンサ８０（図２および図３参照）が設けられている。このビームセンサ８０の構成は、図７に示されている
ビームセンサ８０は、投光部８１からの光を受光部８２で検出することにより、投光部８１と受光部８２との間の光軸Ｌ１上における遮光物の存在を検出するセンサである。投光部８１および受光部８２は、センサアンプ８３に光ファイバ８４，８５を介して結合されている。センサアンプ８３は、投光部８１に結合された光ファイバ８４の端部に光学的に結合された発光素子（図示せず）と、受光部８２に結合された光ファイバ８５に光学的に結合された受光素子（図示せず）とを備えている。基板Ｗの検出を行うときには、発光素子を発光させるとともに、受光素子の出力信号が監視される。受光素子の受光光量が減少してその出力信号が小さくなれば、光軸Ｌ１が基板Ｗにより遮光されたことを意味する。
【００４４】
投光部８１および受光部８２には、さらに、エアポンプ８６（気体供給手段）から、エア供給パイプ８７，８８，８９を介して、クリーンエア（または、窒素ガスなどの不活性ガスでもよい。）が供給されている。
光軸Ｌ１は、図６に示すように、飛び出し規制部材７０の上端７０ａよりも上方で、かつ、搬送ロボット２０のハンド２１の移動経路よりも下方の位置に設定されている。さらに、この光軸Ｌ１は、飛び出し規制部材７０の上端に干渉するほど飛び出した基板Ｗを検出することができ、かつ、テーパー面７２ａによる端面のガイドが可能な程度の小さな飛び出しが生じている基板Ｗについてはこれを検出しないように位置が定められている。具体的には、テーパー面７２ａの上端縁よりも若干カセットＣ寄りの位置に、光軸Ｌ１が設定されている。
【００４５】
図８は、この実施形態の基板処理装置の主要部の電気的構成を示すブロック図である。マイクロコンピュータやメモリＭなどを備えた制御装置２０１は、基板一括検知ユニット４０、操作パネル８およびビームセンサ８０からの信号を受けて、昇降駆動機構１３および搬送ロボット２０の動作を制御する。制御装置２０１は、さらに、洗浄ユニット３０からの基板搬送要求を受け付けるようになっており、また、必要に応じてエラーメッセージなどを表示装置９に表示する。
【００４６】
当該基板処理装置にカセットＣを投入した直後には、基板一括検知ユニット４０が作動させられ、その検出結果に基づいて、制御装置２０１は、昇降ステージ１１上のカセットＣ内の各段の棚における基板Ｗの有無のデータをメモリＭに格納する。
その後、制御装置２０１は、昇降駆動機構１３を制御して昇降ステージ１１を下降させ、カセットＣを水槽１２内へと導く。この過程で、制御装置２０１は、ビームセンサ８０からの検出信号を監視する。昇降ステージ１１が最下方位置に至るよりも早くビームセンサ８０が基板Ｗを検出した場合（光軸Ｌ１が基板Ｗにより遮られた場合）には、制御装置２０１は、昇降駆動機構１３を停止させるとともに、表示装置９に、カセットからの基板の飛び出しが検知された旨を報知するためのメッセージ等を表示する。この場合には、操作者は、操作パネル８を操作して昇降ステージ１１を上昇させ、基板ＷをカセットＣ内に押し込んでから、装置の運転を再開させる。
【００４７】
ビームセンサ８０によって基板Ｗが検出されることなくステージ１１が最下方位置に至ったときには、カセットＣ内の全基板Ｗは、カセットＣの奥部に押し込まれた所定位置にある。
制御装置２０１は、メモリＭに格納されたデータに基づいて、カセットＣ内の最上方の基板Ｗが水槽１２内の水面の直下に位置するように、昇降駆動機構１３を制御して昇降ステージ１１の高さを制御する。むろん、カセットＣを水槽１２内に下降させていく際に、このような高さでステージ１１の下降を停止させてもよい。この場合でも、カセットＣ内の全基板ＷをカセットＣ内に押し込むことができる。
【００４８】
その後は、制御装置２０１は、洗浄ユニット３０からの要求に応じて、処理対象の基板Ｗが基板受け渡し高さに位置するように昇降駆動機構１３を制御し、その後に、搬送ロボット２０を動作させて、基板受け渡し高さにある基板ＷをカセットＣから取り出させ、さらに、その基板を洗浄ユニット３０に搬入させる。
図９は、基板検出プローブＰおよびこれに関連する電気的構成を説明するためのブロック図である。基板検出プローブＰは、非導電性材料である樹脂（たとえば、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合樹脂）など）からなるプローブケース５５（非導電性隔壁）と、このプローブケース５５内に埋設された検出電極５１と、この検出電極５１を取り囲むように配設されたリング状のガード電極５２とを備えている。検出電極５１は、たとえば矩形に形成されていて、それに応じて、ガード電極５２は、たとえば、矩形リング形状に形成されている。これらの検出電極５１およびガード電極５２は、非導電性隔壁として機能するプローブケース５５を介して、基板検出位置に対向することになる。
【００４９】
検出電極５１には、矩形波発生回路６１から、抵抗Ｒを介して矩形波電圧が印加されている。検出電極５１の近傍に、カセットＣや装置の表面での通電や、基板Ｗの空中放電によって高周波回路的に接地されたと見なせる被検出誘電体（この実施形態では基板Ｗ）が存在すれば、検出電極５１の対接地間容量が大きくなり、検出電極５１の近傍に被検出誘電体が存在しなければ、検出電極５１の対接地間容量は無視できるほど小さくなる。したがって、抵抗Ｒと検出電極５１の対接地間容量とによって形成されるＲＣ回路の時定数は、検出電極５１の近傍に被検出誘電体が存在している場合には大きくなり、検出電極５１に現れる矩形波電圧には、立ち上がりおよび立ち下がりに遅れ時間が発生する。この遅れ時間が遅れ時間検出回路６２によって検出されるようになっている。そして、遅れ時間の大小が比較回路６３によって判定され、大きな遅れ時間が検出された場合に、被検出物が存在することを表す信号を出力回路６４を介して出力するようになっている。このように、矩形波発生回路６１、遅れ時間検出回路６２および比較回路６３などにより、基板の有無を検出するための基板検出回路が形成されている。
【００５０】
一方、ガード電極５２には、矩形波発生回路６１からの矩形波電圧に基づいてガード電極パルス発生回路６５（ガード電極用矩形波印加回路）で作成された矩形波電圧が印加されている。このガード電極パルス発生回路６５が生成する矩形波電圧は、検出電極５１に印加される矩形波電圧と同位相（同周波数）で、かつ、同電位の電圧信号とされる。したがって、ガード電極５２の電位は、いずれの時間においても、検出電極５１と等しく、これらの間に有意な電位差が生じることはない。
【００５１】
したがって、検出電極５１の面に沿う方向の電界成分が生じないから、基板検出プローブＰの表面に水滴が付着していても、この水滴中での電荷の移動が生じない。そのため、検出電極５１と水滴の表面との間に電位差が生じることがなく、水滴は、検出電極５１の厚みが増したのと同じ効果を有するにすぎない。そのため、水滴が付着した状況でも、対地間の距離が無限大とみなせるので、大きな静電容量が生じることがなく、「基板なし」を表す正しい信号が出力されることになる。
【００５２】
図１０(a)および(b)は、それぞれ、投光部８１および受光部８２の共通の内部構造を示す斜視図および断面図である。投光部８１および受光部８２は、円柱状の外ケース１００を備えている。外ケース１００には、下方からエア供給パイプ８８，８９が挿入される気体流通路１０１と、同じく下方から光ファイバ８４，８５が挿入されるファイバ挿入孔１０２とが形成されている。光ファイバ８４，８５の先端には、発光部（投光部８１の場合）または光検出部（受光部８２の場合）としての光学部品１０３が取り付けられている。光学部品１０３は、たとえば、ステンレス製の円筒状の内ケース１０４と、この内ケース１０４内に収容され、光ファイバ８４，８５に対する光の入出射のためのレンズ１０５と、光の進行方向を変更するための反射鏡１０６とを有している。内ケース１０４には、反射鏡１０６の近傍の位置に、光の入出射のための開口１０７が形成されている。
【００５３】
一方、外ケース１００の側壁には、開口１１０が形成されている。光学部品１０３の内ケース１０４は、開口１０７を開口１１０に対向させた状態で外ケース１００に取り付けられている。そして、外ケース１００内の気体流通路１０１は、開口１１０に連通している。
この構成により、エア供給パイプ８８，８９から外ケース１００内にクリーンエアが供給されることによって、気体流通路１０１を通って開口１１０から吹き出すクリーンエアの気流が発生する。したがって、水中ローダ１０の近傍の湿潤な雰囲気中でも、水滴やミストが光学部品１０３に達することはない。
【００５４】
したがって、光学部品１０３は、開口１１０からの入射光を光ファイバ８４に良好に導くことができ、また、光ファイバ８５からの出射光を開口１１０に良好に導くことができる。光学部品１０３のいずれの箇所にも水滴が付着することがないので、出射光が屈折したり、拡散したりするおそれはなく、投光部８１から発生した光は、基板Ｗに遮られない限り、確実に受光部８２に入射する。したがって、受光部８２では、光軸Ｌ１を遮る基板Ｗの有無に応じて、十分な受光光量の差を確保できる。
【００５５】
なお、水中ローダ１０中の雰囲気にさらされることになる外ケース１００は、金属を含まない樹脂材料（たとえば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）など）からなっていることが好ましい。これにより、ＣＭＰ処理後の基板Ｗに対して、金属物質が付着することを防止できる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態でも実施することができる。たとえば、上述の実施形態では、水槽１２内に１本の柱状の飛び出し規制部材７０が配置される例について説明したが、水槽１２内に、たとえば、２本の柱状の飛び出し規制部材をカセットＣの昇降方向に沿って配置してもよい。この場合、たとえば、２本の飛び出し規制部材は、水中ローダ１２に向かって延びた状態のハンド２１（図５の状態）の左右両側において、円形の基板Ｗの端面を規制可能なように配置すればよい。このとき、飛び出し規制部材は、図６に示された飛び出し規制部材７０の位置よりも、若干カセットＣ寄りの位置に基板規制面を有することになる。ただし、ビームセンサ８０の光軸Ｌ１の位置は、図６に示された位置のままでよい。この場合には、ビームセンサ８０の光軸Ｌ１は、飛び出し規制部材の先端よりも搬送ロボット２０側（カセットＣとは反対側）に位置することになる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、ほぼ円形の基板である半導体ウエハに対する処理を行う場合について説明したが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板などにおいて一般的な角形基板やその他の任意の形状の基板を処理する場合にも適用することが可能である。
これらの変形のほかにも、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の外観を簡略化して示す斜視図である。
【図２】上記基板処理装置のカセット投入部付近の内部構成を示す平面図である。
【図３】上記基板処理装置の水中ローダに関連する構成を簡略化して示す斜視図である。
【図４】カセット内の各段の棚に基板が存在するか否かを検出するときの様子を簡略化して示す側面図である。
【図５】基板の飛び出しを規制するための構成を説明するための斜視図である。
【図６】飛び出し規制部材およびビームセンサの光軸の配置を説明するための図解的な断面図である。
【図７】このビームセンサの構成を説明するための斜視図である。
【図８】基板処理装置の主要部の電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図９】基板検出プローブおよびこれに関連する電気的構成を説明するためのブロック図である。
【図１０】ビームセンサの投光部および受光部の共通の内部構造を示す斜視図および断面図である。
【符号の説明】
１０    水中ローダ
１１    昇降ステージ
１２    水槽
１３    昇降駆動機構
２０    搬送ロボット
２１    ハンド
３０    洗浄ユニット
４０    基板一括検知ユニット
７０    飛び出し規制部材
７１    柱状部
７２    テーパー部
７２ａ  テーパー面
８０    ビームセンサ
Ｃ      カセット
Ｐ      基板検出プローブ
Ｗ      基板
【図１】
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【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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【図１０】
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