JP2020017618A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ表面に形成される液膜を乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることができる技術を提供する。
【解決手段】本開示の一態様による基板処理装置は、液処理部と、乾燥処理部と、搬送部と、制御部とを備える。液処理部は、基板の上面に液膜を形成する。乾燥処理部は、前記液膜が形成された前記基板を乾燥させる。搬送部は、前記液処理部で処理された前記基板を前記乾燥処理部に搬送する。制御部は、前記搬送部を制御して、前記乾燥処理部に搬入される際の前記液膜が均一になるように調整する。
【選択図】図６

Description

開示の実施形態は、基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）などの表面に乾燥防止用の液膜を形成し、かかる液膜が形成されたウェハを超臨界状態の処理流体に接触させて乾燥処理を行う基板処理装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２５１５５０号公報

本開示は、ウェハ表面に形成される液膜を乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることができる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理装置は、液処理部と、乾燥処理部と、搬送部と、制御部とを備える。液処理部は、基板の上面に液膜を形成する。乾燥処理部は、前記液膜が形成された前記基板を乾燥させる。搬送部は、前記液処理部で処理された前記基板を前記乾燥処理部に搬送する。制御部は、前記搬送部を制御して、前記乾燥処理部に搬入される際の前記液膜が所定の膜厚で均一になるように調整する。

本開示によれば、ウェハ表面に形成される液膜を乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることができる。

図１は、実施形態に係る基板処理システムを上方から見た模式的な断面図である。 図２は、実施形態に係る基板処理システムを側方から見た模式的な断面図である。 図３は、実施形態に係る液処理ユニットの構成例を示す図である。 図４は、実施形態に係る乾燥ユニットの構成例を示す模式斜視図である。 図５は、実施形態に係る搬送装置の構成例を示す上面図である。 図６は、図５におけるＡ−Ａ線断面図である。 図７は、実施形態に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図８は、実施形態に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図９は、実施形態に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１０は、実施形態に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１１は、実施形態の変形例１に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１２は、実施形態の変形例１に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１３は、実施形態の変形例２に係る搬送装置の構成例を示す断面図である。 図１４は、実施形態の変形例２に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１５は、実施形態の変形例２に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１６は、実施形態の変形例２に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。 図１７は、実施形態に係る液膜調整処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する基板処理装置および基板処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

従来、基板である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼称する。）などの表面に乾燥防止用の液膜を形成し、かかる液膜が形成されたウェハを超臨界状態の処理流体に接触させて乾燥処理を行う基板処理装置が知られている。

しかしながら、ウェハ表面に形成された液膜の膜厚が不均一である場合、乾燥処理したウェハの歩留まりが低下してしまう恐れがあった。なぜなら、液膜が薄い場合、ウェハ上に形成されているパターンが乾燥処理で倒れるなどの不具合（以下、パターン倒れとも呼称する。）が発生する恐れがあり、一方で液膜が厚い場合、乾燥処理でウェハ上にパーティクルが発生する恐れがあるからである。

そこで、ウェハ表面に形成される液膜を乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることが期待されている。

＜基板処理システムの構成＞
まず、実施形態に係る基板処理システム１（基板処理装置の一例）の構成について図１および図２を参照して説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１を上方から見た模式的な断面図であり、図２は、実施形態に係る基板処理システム１を側方から見た模式的な断面図である。なお、以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。

図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。

搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚の半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」と記載する）を水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。

搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられる。搬送部１２の内部には、搬送装置１３と受渡部１４とが配置される。

搬送装置１３は、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウェハＷの搬送を行う。

処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送ブロック４と、複数の処理ブロック５とを備える。

搬送ブロック４は、搬送エリア１５と、搬送装置１６とを備える。搬送エリア１５は、たとえば、搬入出ステーション２および処理ステーション３の並び方向（Ｘ軸方向）に沿って延在する直方体状の領域である。搬送エリア１５には、搬送装置１６が配置される。

搬送装置１６は、搬送部の一例であり、ウェハＷを保持するウェハ保持機構を備える。また、搬送装置１６は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、ウェハ保持機構を用いて受渡部１４と複数の処理ブロック５との間でウェハＷの搬送を行う。搬送装置１６の構成については後述する。

複数の処理ブロック５は、搬送エリア１５の両側において搬送エリア１５に隣接して配置される。具体的には、複数の処理ブロック５は、搬入出ステーション２および処理ステーション３の並び方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）における搬送エリア１５の一方側（Ｙ軸正方向側）および他方側（Ｙ軸負方向側）に配置される。

また、図２に示すように、複数の処理ブロック５は、鉛直方向に沿って多段に配置される。実施形態において、複数の処理ブロック５の段数は３段であるが、複数の処理ブロック５の段数は３段に限定されない。

このように、実施形態に係る基板処理システム１において、複数の処理ブロック５は、搬送ブロック４の両側において多段に配置される。そして、各段に配置された処理ブロック５と受渡部１４との間のウェハＷの搬送は、搬送ブロック４に配置された１台の搬送装置１６によって行われる。

各処理ブロック５は、液処理ユニット１７と、乾燥ユニット１８とを備える。液処理ユニット１７は液処理部の一例であり、乾燥ユニット１８は乾燥処理部の一例である。

液処理ユニット１７は、ウェハＷのパターン形成面である上面を洗浄する洗浄処理を行う。また、液処理ユニット１７は、洗浄処理後のウェハＷの上面に液膜Ｌ（図７参照）を形成する液膜形成処理を行う。液処理ユニット１７の構成については後述する。

乾燥ユニット１８は、液膜形成処理後のウェハＷに対して超臨界乾燥処理を行う。具体的には、乾燥ユニット１８は、液膜形成処理後のウェハＷを超臨界状態の処理流体（以下、「超臨界流体」とも呼称する。）と接触させることによって同ウェハＷを乾燥させる。乾燥ユニット１８の構成については後述する。

なお、図１および図２には図示していないが、基板処理システム１は、乾燥ユニット１８に対して処理流体を供給する供給ユニットを有する。具体的には、かかる供給ユニットは、流量計、流量調整器、背圧弁、ヒータなどを含む供給機器群と、供給機器群を収容する筐体とを備える。実施形態において、供給ユニットは、処理流体としてＣＯ_２を乾燥ユニット１８に供給する。

液処理ユニット１７および乾燥ユニット１８は、搬送エリア１５に沿って（すなわち、Ｘ軸方向に沿って）並べられる。液処理ユニット１７および乾燥ユニット１８のうち、液処理ユニット１７は、搬入出ステーション２に近い位置に配置され、乾燥ユニット１８は、搬入出ステーション２から遠い位置に配置される。

このように、各処理ブロック５は、液処理ユニット１７および乾燥ユニット１８をそれぞれ１つずつ備える。すなわち、基板処理システム１には、液処理ユニット１７および乾燥ユニット１８が同じ数だけ設けられる。

また、乾燥ユニット１８は、超臨界乾燥処理が行われる処理エリア１８１と、搬送ブロック４と処理エリア１８１との間でのウェハＷの受け渡しが行われる受渡エリア１８２とを備える。これら処理エリア１８１および受渡エリア１８２は、搬送エリア１５に沿って並べられる。

具体的には、処理エリア１８１および受渡エリア１８２のうち、受渡エリア１８２は、処理エリア１８１よりも液処理ユニット１７に近い側に配置される。すなわち、各処理ブロック５には、液処理ユニット１７、受渡エリア１８２および処理エリア１８１が、搬送エリア１５に沿ってこの順番で配置される。

図１に示すように、基板処理システム１は、制御装置６を備える。制御装置６は、たとえばコンピュータであり、制御部７と記憶部８とを備える。

制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、搬送装置１３、１６、液処理ユニット１７および乾燥ユニット１８等の制御を実現する。

なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されていたものであって、その記憶媒体から制御装置６の記憶部８にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。

記憶部８は、たとえば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ（Flash Memory）などの半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスクなどの記憶装置によって実現される。

上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウェハＷを取り出し、取り出したウェハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウェハＷは、処理ステーション３の搬送装置１６によって受渡部１４から取り出されて、液処理ユニット１７へ搬入される。

液処理ユニット１７へ搬入されたウェハＷは、液処理ユニット１７によって洗浄処理および液膜形成処理が施された後、搬送装置１６によって液処理ユニット１７から搬出される。液処理ユニット１７から搬出されたウェハＷは、搬送装置１６によって乾燥ユニット１８へ搬入され、乾燥ユニット１８によって乾燥処理が施される。

乾燥ユニット１８によって乾燥処理されたウェハＷは、搬送装置１６によって乾燥ユニット１８から搬出され、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウェハＷは、搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。

＜液処理ユニットの構成＞
次に、液処理ユニット１７の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、液処理ユニット１７の構成例を示す図である。液処理ユニット１７は、たとえば、スピン洗浄によりウェハＷを１枚ずつ洗浄する枚葉式の洗浄装置として構成される。

図３に示すように、液処理ユニット１７は、処理空間を形成するアウターチャンバー２３内に配置されたウェハ保持機構２５にてウェハＷをほぼ水平に保持し、このウェハ保持機構２５を鉛直軸周りに回転させることによりウェハＷを回転させる。

そして、液処理ユニット１７は、回転するウェハＷの上方にノズルアーム２６を進入させ、かかるノズルアーム２６の先端部に設けられる薬液ノズル２６ａから薬液やリンス液を予め定められた順に供給することにより、ウェハＷ上面の洗浄処理を行う。

また、液処理ユニット１７には、ウェハ保持機構２５の内部にも薬液供給路２５ａが形成されている。そして、かかる薬液供給路２５ａから供給された薬液やリンス液によって、ウェハＷの下面も洗浄される。

洗浄処理は、たとえば、最初にアルカリ性の薬液であるＳＣ１液（アンモニアと過酸化水素水の混合液）によるパーティクルや有機性の汚染物質の除去が行われる。次に、リンス液である脱イオン水（DeIonized Water：以下、「ＤＩＷ」と記載する）によるリンス洗浄が行われる。

次に、酸性薬液である希フッ酸水溶液（Diluted HydroFluoric acid：以下、「ＤＨＦ」と記載する）による自然酸化膜の除去が行われ、次に、ＤＩＷによるリンス洗浄が行われる。

上述の各種薬液は、アウターチャンバー２３や、アウターチャンバー２３内に配置されるインナーカップ２４に受け止められて、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排液口２３ａや、インナーカップ２４の底部に設けられる排液口２４ａから排出される。さらに、アウターチャンバー２３内の雰囲気は、アウターチャンバー２３の底部に設けられる排気口２３ｂから排気される。

液膜形成処理は、洗浄処理におけるリンス処理の後に行われる。具体的には、液処理ユニット１７は、ウェハ保持機構２５を回転させながら、ウェハＷの上面および下面に液体状態のＩＰＡ（Isopropyl Alcohol）（以下、「ＩＰＡ液体」とも呼称する）を供給する。これにより、ウェハＷの両面に残存するＤＩＷがＩＰＡに置換される。その後、液処理ユニット１７は、ウェハ保持機構２５の回転を緩やかに停止する。

液膜形成処理を終えたウェハＷは、その上面にＩＰＡ液体の液膜Ｌが形成された状態のまま、ウェハ保持機構２５に設けられた不図示の受け渡し機構により搬送装置１６に受け渡され、液処理ユニット１７から搬出される。

ウェハＷ上に形成された液膜Ｌは、液処理ユニット１７から乾燥ユニット１８へのウェハＷの搬送中や、乾燥ユニット１８への搬入動作中に、ウェハＷ上面の液体が蒸発（気化）することによってパターン倒れが発生することを防止する。

＜乾燥ユニットの構成＞
つづいて、乾燥ユニット１８の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、乾燥ユニット１８の構成例を示す模式斜視図である。

乾燥ユニット１８は、本体３１と、保持板３２と、蓋部材３３とを有する。筐体状の本体３１には、ウェハＷを搬入出するための開口部３４が形成される。保持板３２は、処理対象のウェハＷを水平方向に保持する。蓋部材３３は、かかる保持板３２を支持するとともに、ウェハＷを本体３１内に搬入したときに、開口部３４を密閉する。

本体３１は、たとえば直径３００ｍｍのウェハＷを収容可能な処理空間が内部に形成された容器であり、その壁部には、供給ポート３５、３６と排出ポート３７とが設けられる。供給ポート３５、３６および排出ポート３７は、それぞれ、乾燥ユニット１８に超臨界流体を流通させるための供給流路および排出流路に接続されている。

供給ポート３５は、筐体状の本体３１において、開口部３４とは反対側の側面に接続されている。また、供給ポート３６は、本体３１の底面に接続されている。さらに、排出ポート３７は、開口部３４の下方側に接続されている。なお、図４には２つの供給ポート３５、３６と１つの排出ポート３７が図示されているが、供給ポート３５、３６や排出ポート３７の数は特に限定されない。

また、本体３１の内部には、流体供給ヘッダー３８、３９と、流体排出ヘッダー４０とが設けられる。そして、流体供給ヘッダー３８、３９には複数の供給口がかかる流体供給ヘッダー３８，３９の長手方向に並んで形成され、流体排出ヘッダー４０には複数の排出口がかかる流体排出ヘッダー４０の長手方向に並んで形成される。

流体供給ヘッダー３８は、供給ポート３５に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４とは反対側の側面に隣接して設けられる。また、流体供給ヘッダー３８に並んで形成される複数の供給口は、開口部３４側を向いている。

流体供給ヘッダー３９は、供給ポート３６に接続され、筐体状の本体３１内部における底面の中央部に設けられる。また、流体供給ヘッダー３９に並んで形成される複数の供給口は、上方を向いている。

流体排出ヘッダー４０は、排出ポート３７に接続され、筐体状の本体３１内部において、開口部３４側の側面に隣接するとともに、開口部３４より下方に設けられる。また、流体排出ヘッダー４０に並んで形成される複数の排出口は、上方を向いている。

流体供給ヘッダー３８、３９は、超臨界流体を本体３１内に供給する。また、流体排出ヘッダー４０は、本体３１内の超臨界流体を本体３１の外部に導いて排出する。なお、流体排出ヘッダー４０を介して本体３１の外部に排出される超臨界流体には、ウェハＷの表面から超臨界状態の超臨界流体に溶け込んだＩＰＡ液体が含まれる。

かかる乾燥ユニット１８内において、ウェハＷ上に形成されているパターンの間のＩＰＡ液体は、高圧状態（たとえば、１６ＭＰａ）である超臨界流体と接触することで、徐々に超臨界流体に溶解し、パターンの間は徐々に超臨界流体と置き換わる。そして、最終的には、超臨界流体のみによってパターンの間が満たされる。

そして、パターンの間からＩＰＡ液体が除去された後に、本体３１内部の圧力を高圧状態から大気圧まで減圧することによって、ＣＯ_２は超臨界状態から気体状態に変化し、パターンの間は気体のみによって占められる。このようにしてパターンの間のＩＰＡ液体は除去され、ウェハＷの乾燥処理が完了する。

ここで、超臨界流体は、液体（たとえばＩＰＡ液体）と比べて粘度が小さく、また液体を溶解する能力も高いことに加え、超臨界流体と平衡状態にある液体や気体との間で界面が存在しない。これにより、超臨界流体を用いた乾燥処理では、表面張力の影響を受けることなく液体を乾燥させることができる。したがって、実施形態によれば、乾燥処理の際にパターンが倒れることを抑制することができる。

なお、実施形態では、乾燥防止用の液体としてＩＰＡ液体を用い、処理流体として超臨界状態のＣＯ_２を用いた例について示しているが、ＩＰＡ以外の液体を乾燥防止用の液体として用いてもよいし、超臨界状態のＣＯ_２以外の流体を処理流体として用いてもよい。

＜搬送装置の構成＞
つづいて、搬送装置１６の構成について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は、搬送装置１６の構成例を示す上面図であり、図６は、図５におけるＡ−Ａ線断面図である。なお、図５および図６は、フォーク５３が所定の位置に収容された状態を示している。

搬送装置１６は、基板保持部５０と、回転機構６０と、膜厚検知部７０とを有する。基板保持部５０は、ウェハＷを保持する。基板保持部５０は、基台５１と、進退機構５２と、フォーク５３と、保持爪５４と、重量検知部５５とを有する。

基台５１は、基板保持部５０におけるその他の部位と、回転機構６０と、膜厚検知部７０とを支持する。基台５１は、図示しない移動機構により水平方向および鉛直方向への移動が可能であるとともに、図示しない旋回機構により鉛直軸を中心とする旋回が可能である。

進退機構５２は、所定の水平方向（図ではＹ軸方向）に沿って進退することができる。進退機構５２は、たとえば基台５１内部の図示しないモータにタイミングベルトなどの伝達機構を介して接続されており、かかるモータを動作させることで所定の水平方向に進退することができる。なお、かかる伝達機構はタイミングベルトに限られず、ボールネジ機構やタイミングベルトを用いた機構など、周知の構成を用いることができる。

フォーク５３は、略円弧状に形成され、搬送するウェハＷの周囲を囲むように設けられている。また、フォーク５３は、進退機構５２に支持され、かかる進退機構５２と一体で所定の水平方向に進退することができる。

また、フォーク５３には、複数の保持爪５４が形成されている。かかる複数の保持爪５４は、フォーク５３の内縁からそれぞれ内側に突出するとともに、フォーク５３の内縁に沿って互いに間隔をあけて設けられている。

そして、かかる複数の保持爪５４がウェハＷの周縁部を保持することにより、フォーク５３はウェハＷを保持することができる。なお、実施形態では、フォーク５３に保持爪５４が４つ設けられる例について示しているが、保持爪５４の数は４つに限られず、３つ以上の任意の数設けられればよい。

重量検知部５５は、たとえば、フォーク５３の根元部分に設けられ、フォーク５３に載置された物体（たとえば、ウェハＷ）の重量を検知することができる。重量検知部５５は、たとえば歪みセンサである。なお、重量検知部５５は歪みセンサに限られず、フォーク５３に載置された物体の重量を検知することができるセンサであればどのようなセンサであってもよい。

図６に示すように、回転機構６０は、所定の位置に収容されたウェハＷの下方に設けられ、搬送装置１６で搬送中のウェハＷを鉛直軸周りに回転させることができる。回転機構６０は、チャック部６１と、回転軸６２と、チャック回転モータ６３と、ブラケット６４と、昇降機構６５と、昇降モータ６６とを有する。

チャック部６１は、所定の位置に収容されたウェハＷの中心部下方に配置され、上面に図示しない吸引口が設けられる。そして、チャック部６１は、かかる上面でウェハＷを吸着保持することができる。チャック部６１は、下面側に設けられた回転軸６２に接続されるチャック回転モータ６３によって、鉛直軸周りに所望の回転数で回転させることができる。

また、チャック部６１および回転軸６２は、ブラケット６４を介して昇降機構６５に接続されており、かかる昇降機構６５を動作させることで鉛直方向へ移動することができる。この昇降機構６５における鉛直方向への駆動力は、昇降モータ６６で発生させることができる。

膜厚検知部７０は、所定の位置に収容されたウェハＷ上における液膜Ｌの膜厚分布を検知する。膜厚検知部７０は、アーム７１と、複数の膜厚センサ７２とを有する。アーム７１は、基台５１に支持されるとともに、複数の膜厚センサ７２を保持する。

複数の膜厚センサ７２は、所定の位置に収容されたウェハＷの上方にそれぞれ配置される。膜厚センサ７２は、たとえば、レーザセンサであり、ウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚を検知することができる。なお、膜厚センサ７２はレーザセンサに限られず、ウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚を検知することができるセンサであればどのようなセンサであってもよい。

複数の膜厚センサ７２は、たとえば、ウェハＷの中央部上方や周縁部上方に配置される。これにより、膜厚検知部７０は、ウェハＷ上に形成される液膜Ｌの膜厚分布を検知することができる。

なお、実施形態では、図５に示すように、複数の膜厚センサ７２をウェハＷの中央部上方に１つ配置し、周縁部上方に等間隔に４つ配置した例について示している。しかしながら、複数の膜厚センサ７２の配置はかかる例に限られず、ウェハＷ上に形成される液膜Ｌの膜厚分布を検知することができればどのような配置であってもよい。

＜液膜調整処理の詳細＞
つづいて、実施形態に係るウェハＷ上の液膜調整処理の詳細について、図７〜図１０を参照しながら説明する。図７〜図１０は、実施形態に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。

かかる液膜調整処理の前段階として、基板処理システム１では、まず、搬送装置１３がキャリアＣからウェハＷを取り出して受渡部１４へ載置する。

次に、基板処理システム１では、搬送装置１６がウェハＷを受渡部１４から取り出して液処理ユニット１７に搬送する。なお、かかる液処理ユニット１７への搬送の際、搬送装置１６は、重量検知部５５を用いて液処理前のウェハＷの重量を検知する。

次に、基板処理システム１では、液処理ユニット１７において洗浄処理が行われる。液処理ユニット１７は、たとえば、ウェハＷのパターン形成面である上面に各種の処理液を供給することにより、ウェハＷの上面からパーティクルや自然酸化膜等を除去する。

次に、基板処理システム１では、液処理ユニット１７において液膜形成処理が行われる。液処理ユニット１７は、たとえば、洗浄処理後のウェハＷの上面にＩＰＡ液体を供給することにより、ウェハＷの上面にＩＰＡ液体による液膜Ｌを形成する。

次に、図７に示すように、搬送装置１６は、フォーク５３を用いて、液膜Ｌが形成されたウェハＷを液処理ユニット１７から取り出し、所定の位置に収容する（ステップＳ１）。

次に、搬送装置１６は、重量検知部５５を用いて、上面に液膜Ｌが形成されたウェハＷの重量を検知する。そして、液膜Ｌが形成されたウェハＷの重量と、液処理前のウェハＷの重量との差分により、ウェハＷに形成された液膜Ｌの重量を検知する（ステップＳ２）。

次に、搬送装置１６は、膜厚検知部７０を用いて、ウェハＷ上に形成される液膜Ｌの膜厚分布を検知する（ステップＳ３）。そして、制御部７は、検知された液膜Ｌの重量および膜厚分布に基づいて、乾燥ユニット１８に搬入される際の液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整する。

実施形態では、液膜Ｌの重量および膜厚分布に基づいて、乾燥ユニット１８に搬入される際の液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるよう調整可能な複数のレシピが記憶部８にあらかじめ記憶されている。そして、制御部７は、検知された液膜Ｌの重量および膜厚分布に適合するレシピを記憶部８から読み出し、読み出したレシピに基づいて搬送装置１６の各部を制御する。

以降では、図７に示すように、ウェハＷ中央部の液膜ＬがウェハＷ周縁部の液膜Ｌより膜厚が大きいと検知された場合について説明する。この場合、搬送装置１６は、ウェハＷを乾燥ユニット１８に向けて搬送しながら、図８に示すように、回転機構６０を用いてウェハＷをフォーク５３からリフトさせる（ステップＳ４）。

たとえば、回転機構６０は、昇降モータ６６を動作させてチャック部６１および回転軸６２を上昇させるとともに、チャック部６１の上面でウェハＷを吸着保持することにより、ウェハＷをフォーク５３からリフトさせることができる。

次に、図９に示すように、搬送装置１６は、回転機構６０を用いてウェハＷを回転させる（ステップＳ５）。たとえば、回転機構６０は、チャック回転モータ６３を用いてチャック部６１を回転させることにより、ウェハＷを回転させることができる。

これにより、液膜Ｌに遠心力Ｆ１を作用させることができることから、中央部が盛り上がった液膜Ｌの膜厚分布を均一にすることができる。このように、実施形態では、回転機構６０により発生する遠心力Ｆ１を用いて、ウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚分布を均一にすることができる。

また、実施形態では、乾燥ユニット１８への搬送速度を制御することによりウェハＷの搬送時間を制御する。これにより、揮発性であるＩＰＡ液体の乾燥量を制御することができることから、液膜Ｌ全体が所定の膜厚になるように調整することができる。

そして、図１０に示すように、搬送装置１６は、回転機構６０を動作させてウェハＷを下降させ、フォーク５３に載置する（ステップＳ６）。最後に、搬送装置１６は、液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整されたウェハＷを乾燥ユニット１８に搬出し（ステップＳ７）、処理を完了する。

ここまで説明したように、実施形態では、液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整されたウェハＷを乾燥ユニット１８で乾燥処理することができる。したがって、実施形態によれば、ウェハＷの全面において、パターン倒れやパーティクル発生などの不具合が生じることを抑制することができる。

また、実施形態では、回転機構６０を用いてウェハＷに遠心力Ｆ１を作用させるとよい。これにより、形成された際に周縁部の膜厚より中央部の膜厚のほうが大きい液膜Ｌを、乾燥処理の際に均一にすることができる。

また、実施形態では、膜厚検知部７０によりウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚分布を検知するとよい。これにより、高い精度で液膜Ｌの膜厚が均一になるように調整することができる。

なお、実施形態では、複数の膜厚センサ７２を用いて液膜Ｌの膜厚分布を検知する例について示したが、液膜Ｌの膜厚分布を検知する手法はかかる例に限られない。たとえば、カメラを用いて液膜Ｌの状態を撮像し、かかる撮像データにフィルタ処理などを施すことにより、液膜Ｌの膜厚分布を評価してもよい。

また、実施形態では、重量検知部５５によりウェハＷ上の液膜Ｌの重量を検知するとよい。これにより、高い精度で液膜Ｌが所定の膜厚になるように調整することができる。

また、実施形態では、回転機構６０を用いて液膜Ｌに遠心力Ｆ１を作用させた例について示したが、液膜Ｌに遠心力Ｆ１を作用させる機構は回転機構６０に限られない。たとえば、搬送装置１６に備えられている旋回機構の旋回軸とウェハＷの中心とを一致させて、かかる旋回機構を動作させることにより、液膜Ｌに遠心力Ｆ１を作用させてもよい。

実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）は、液処理部（液処理ユニット１７）と、乾燥処理部（乾燥ユニット１８）と、搬送部（搬送装置１６）と、制御部７とを備える。液処理部（液処理ユニット１７）は、基板（ウェハＷ）の上面に液膜Ｌを形成する。乾燥処理部（乾燥ユニット１８）は、液膜Ｌが形成された基板（ウェハＷ）を乾燥させる。搬送部（搬送装置１６）は、液処理部（液処理ユニット１７）で処理された基板（ウェハＷ）を乾燥処理部（乾燥ユニット１８）に搬送する。制御部７は、搬送部（搬送装置１６）を制御して、乾燥処理部（乾燥ユニット１８）に搬入される際の液膜Ｌが均一になるように調整する。これにより、ウェハＷ表面に形成される液膜Ｌを、乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることができる。

また、実施形態に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、搬送部（搬送装置１６）は、基板（ウェハＷ）を回転させる回転機構６０を有する。そして、制御部７は、回転機構６０により発生する遠心力Ｆ１を用いて液膜Ｌの膜厚が均一になるように調整する。これにより、形成された際に周縁部の膜厚より中央部の膜厚のほうが大きい液膜Ｌを、乾燥処理の際に均一にすることができる。

また、実施形態に係る基板処理装置において、搬送部（搬送装置１６）は、液膜Ｌの膜厚分布を検知する膜厚検知部７０を有する。そして、制御部７は、膜厚検知部７０で検知した液膜Ｌの膜厚分布に基づいて液膜Ｌの膜厚が均一になるように調整する。これにより、液膜Ｌの膜厚を高い精度で均一になるように調整することができる。

また、実施形態に係る基板処理装置において、搬送部（搬送装置１６）は、基板（ウェハＷ）の重量を検知する重量検知部５５を有する。そして、制御部７は、重量検知部５５で検知した液膜Ｌの重量に基づいて液膜Ｌが所定の膜厚になるように調整する。

＜変形例＞
つづいては、実施形態の各種変形例について、図１１〜図１５を参照しながら説明する。なお、以下の各種変形例において実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。図１１および図１２は、実施形態の変形例１に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。

実施形態では、ウェハＷ上の液膜Ｌを均一にする手法として遠心力Ｆ１を用いた例について示したが、液膜Ｌを均一にする手法は遠心力Ｆ１を用いた例に限られない。たとえば、図１１に示すように、ウェハＷを乾燥ユニット１８に搬送する際、搬送装置１６は、ウェハＷに搬送方向（図ではＸ軸正方向）とは逆向き（図ではＸ軸負方向）の慣性力Ｆ２を作用させることができる。

そして、搬送装置１６は、かかる慣性力Ｆ２を作用させることにより、ウェハＷ上で慣性力Ｆ２と同じ向きに液膜Ｌを揺らすことができる。

さらに、図１２に示すように、搬送装置１６は、上記搬送方向（図ではＸ軸正方向）への動きを止めた際、ウェハＷに搬送方向と同じ向きの慣性力Ｆ３を作用させることができる。そして、搬送装置１６は、かかる慣性力Ｆ３を作用させることにより、ウェハＷ上で慣性力Ｆ３と同じ向きに液膜Ｌを揺らすことができる。

このように、変形例１では、搬送装置１６で搬送する際に生じる慣性力Ｆ２、Ｆ３を液膜Ｌに作用させることにより、液膜ＬをウェハＷ上でさまざまな向きに揺らすことができることから、ウェハＷ上における液膜Ｌの膜厚を均一にすることができる。

なお、上述の変形例１では、搬送エリア１５に沿った方向にウェハＷを搬送する際に慣性力Ｆ２、Ｆ３を作用させた例について示した。しかしながら、フォーク５３を用いて液処理ユニット１７から搬送装置１６に収容する際や、フォーク５３を用いて搬送装置１６から乾燥ユニット１８に搬出する際などに生じる慣性力を利用して液膜Ｌの膜厚を均一にしてもよい。

また、変形例１では、実施形態と同様に、乾燥ユニット１８への搬送速度を制御することによりウェハＷの搬送時間を制御する。これにより、揮発性であるＩＰＡ液体の乾燥量を制御することができることから、液膜Ｌ全体が所定の膜厚になるように調整することができる。

図１３は、実施形態の変形例２に係る搬送装置１６の構成例を示す断面図である。かかる変形例２の搬送装置１６は、回転機構６０ではなくガス吐出部８０が設けられる点で実施形態とは異なる。

ガス吐出部８０は、所定の位置に収容されたウェハＷの液膜Ｌに乾燥用のガスを吐出する。ガス吐出部８０は、たとえば複数設けられ、アーム７１に取り付けられる。複数のガス吐出部８０は、所定の位置に収容されたウェハＷの上方にそれぞれ配置される。

複数のガス吐出部８０は、たとえば、ウェハＷの中央部上方や周縁部上方に配置される。これにより、複数のガス吐出部８０は、ウェハＷ上に形成される液膜Ｌの異なる位置にそれぞれガスを吐出することができる。

図１４〜図１６は、実施形態の変形例２に係る液膜調整処理の一工程を示す模式図である。図１４に示すように、搬送装置１６は、フォーク５３を用いて液膜Ｌが形成されたウェハＷを液処理ユニット１７から取り出し、所定の位置に収容する（ステップＳ１１）。次に、搬送装置１６は、重量検知部５５を用いて、ウェハＷに形成された液膜Ｌの重量を検知する（ステップＳ１２）。

次に、搬送装置１６は、膜厚検知部７０を用いて、ウェハＷ上に形成される液膜Ｌの膜厚分布を検知する（ステップＳ１３）。そして、制御部７は、検知された液膜Ｌの重量および膜厚分布に基づいて、乾燥ユニット１８に搬入される際の液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整する。なお、ここまでの処理は実施形態と同様である。

次に、図１５に示すように、搬送装置１６は、検知された液膜Ｌの重量および膜厚分布に基づいて、ガス吐出部８０から乾燥用のガスを液膜Ｌに吐出する（ステップＳ１４）。

かかるステップＳ１４では、図１５に示すように、液膜Ｌの膜厚が大きい部位（図ではウェハＷの中央部）に対して、より多くのガスをガス吐出部８０から吐出するとよい。これにより、膜厚が大きい部位における液膜Ｌの乾燥を促進することができることから、ウェハＷ上における液膜Ｌの膜厚を均一にすることができる。

最後に、図１６に示すように、搬送装置１６は、液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整されたウェハＷを乾燥ユニット１８に搬出し（ステップＳ１５）、処理を完了する。

なお、かかる変形例２では、実施形態と同様に、ウェハＷの搬送時間を制御することにより、液膜Ｌ全体を所定の膜厚に調整してもよいし、複数のガス吐出部８０から吐出されるガスの量をそれぞれ調整することにより、液膜Ｌ全体を所定の膜厚に調整してもよい。

また、かかる変形例２では、複数のガス吐出部８０とウェハＷとを相対的に動かして、ガスを当てる位置を変えてもよい。さらに、ガスを当てる位置を変える手段として、例えば、ウェハＷを回転させる機構（回転機構６０）を用いてもよい。

変形例１に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、制御部７は、基板（ウェハＷ）の搬送の際に生じる慣性力Ｆ２、Ｆ３を用いて液膜Ｌの膜厚が均一になるように調整する。これにより、液膜ＬをウェハＷ上でさまざまな向きに揺らすことができることから、ウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚を均一にすることができる。

変形例２に係る基板処理装置（基板処理システム１）において、搬送部（搬送装置１６）は、液膜Ｌにガスを吐出するガス吐出部８０を有する。そして、制御部７は、ガス吐出部８０で液膜Ｌを乾燥させて液膜Ｌの膜厚が均一になるように調整する。これにより、膜厚が大きい部位での液膜Ｌの乾燥を促進することができることから、ウェハＷ上の液膜Ｌの膜厚を均一にすることができる。

＜基板処理の詳細＞
つづいて、図１７を参照しながら、実施形態に係る基板処理システム１が実行する液膜調整処理の詳細について説明する。図１７は、実施形態に係る液膜調整処理の処理手順を示すフローチャートである。

最初に、制御部７は、液処理ユニット１７を動作させて、ウェハＷの上面にＩＰＡ液体の液膜Ｌを形成する（ステップＳ１０１）。次に、制御部７は、搬送装置１６のフォーク５３を制御して、液膜Ｌが形成されたウェハＷを液処理ユニット１７から搬出する（ステップＳ１０２）。

次に、制御部７は、搬送装置１６の重量検知部５５を制御して、ウェハＷ上に形成された液膜Ｌの重量を検知する（ステップＳ１０３）。また、ステップＳ１０３の処理と平行して、制御部７は、膜厚検知部７０を制御して、ウェハＷ上に形成された液膜Ｌの膜厚分布を検知する（ステップＳ１０４）。

次に、制御部７は、検知された液膜Ｌの重量および膜厚分布に基づいて、乾燥ユニット１８に搬入される際の液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整する（ステップＳ１０５）。そして、制御部７は、搬送装置１６のフォーク５３を制御して、液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整されたウェハＷを乾燥ユニット１８に搬入する（ステップＳ１０６）。

最後に、制御部７は、乾燥ユニット１８を制御して、液膜Ｌが形成されたウェハＷに対して超臨界乾燥処理を行うことにより、ウェハＷを乾燥して（ステップＳ１０７）、処理を完了する。

実施形態に係る基板処理方法は、基板（ウェハＷ）の上面に液膜Ｌを形成する処理（ステップＳ１０１）と、液膜Ｌが形成された基板（ウェハＷ）を搬送する処理と、搬送された基板（ウェハＷ）を乾燥する処理（ステップＳ１０７）と、を含む。そして、搬送する処理は、乾燥する処理（ステップＳ１０７）の際の液膜Ｌが所定の膜厚で均一になるように調整する（ステップＳ１０５）。これにより、ウェハＷ表面に形成される液膜Ｌを、乾燥処理の際に所定の膜厚で均一にすることができる。

以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、あらかじめ記憶部８に記憶されたレシピに基づいて、制御部７が搬送装置１６を制御する例について示したが、液膜Ｌの重量や膜厚分布を常時検知して、かかる検知されたデータに基づいて搬送装置１６を制御してもよい。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

Ｗ ウェハ
１ 基板処理システム（基板処理装置の一例）
７ 制御部
１６ 搬送装置（搬送部の一例）
１７ 液処理ユニット（液処理部の一例）
１８ 乾燥ユニット（乾燥処理部の一例）
５０ 基板保持部
５５ 重量検知部
６０ 回転機構
７０ 膜厚検知部
８０ ガス吐出部
Ｌ 液膜
Ｆ１ 遠心力
Ｆ２、Ｆ３ 慣性力

Claims (7)

1. 基板の上面に液膜を形成する液処理部と、
   前記液膜が形成された前記基板を乾燥させる乾燥処理部と、
   前記液処理部で処理された前記基板を前記乾燥処理部に搬送する搬送部と、
   前記搬送部を制御して、前記乾燥処理部に搬入される際の前記液膜が所定の膜厚で均一になるように調整する制御部と、
   を備える基板処理装置。
2. 前記搬送部は、前記基板を回転させる回転機構を有し、
   前記制御部は、前記回転機構により生じる遠心力を用いて前記液膜の膜厚が均一になるように調整する、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、前記基板の搬送の際に生じる慣性力を用いて前記液膜の膜厚が均一になるように調整する、請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記搬送部は、前記液膜にガスを吐出するガス吐出部を有し、
   前記制御部は、前記ガス吐出部で前記液膜を乾燥させて前記液膜の膜厚が均一になるように調整する、請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理装置。
5. 前記搬送部は、前記液膜の膜厚分布を検知する膜厚検知部を有し、
   前記制御部は、前記膜厚検知部で検知した前記液膜の膜厚分布に基づいて前記液膜の膜厚が均一になるように調整する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記搬送部は、前記基板の重量を検知する重量検知部を有し、
   前記制御部は、前記重量検知部で検知した前記液膜の重量に基づいて前記液膜が所定の膜厚になるように調整する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板処理装置。
7. 基板の上面に液膜を形成する処理と、
   前記液膜が形成された前記基板を搬送する処理と、
   搬送された前記基板を乾燥する処理と、
   を含み、
   前記搬送する処理は、前記乾燥する処理の際の前記液膜が所定の膜厚で均一になるように調整する
   基板処理方法。

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