JP2020102652A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明によれば、ウォータマークやパターン倒壊の発生を抑え、良好な基板処 理を行なうことができる。【解決手段】 実施形態に係る基板処理装置１は、基板Ｗを保持した回転テーブル３１と、その回転テーブルを収容する処理チャンバ３７と処理チャンバ３７の上方に位置し、基 板Ｗの表面に加熱させるランプ６１と、そのランプ６１を収容するランプチャンバ６０と、ランプチャンバ６０の下方に設けられた透過窓６２と、その透過窓６２に冷却流体Ｇを 供給する複数のノズル６４を備える。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

基板処理装置は、半導体などの製造工程において、ウェーハや液晶基板などの基板の表面に処理液を供給してその基板表面を例えば洗浄処理し、その後、基板表面を乾燥させる装置である。

ところで、近年、半導体の高集積化や大容量化に伴い、パターンの微細化が進んでくると、上述した基板処理装置を用いた乾燥工程において、例えば、メモリセルやゲート周辺のパターンが倒壊する問題が発生している。これは、パターン同士の間隔や構造、処理液の表面張力などに起因している。

そこで、前述したパターンの倒壊を抑制することを目的として、ハロゲンランプを用いた基板乾燥装置が提案されており（例えば、特許文献１参照）、基板表面上のＩＰＡを液玉にし、その液玉を除去することで基板の乾燥が行われることもある。

特開２０１５−２９０４１号公報

このような基板乾燥装置を用いた処理方法によれば、パターン倒壊が抑制され、良好な乾燥処理を行なうことができる。ところで、ハロゲンランプ等の加熱手段を処理液から守るために、加熱手段と基板との間に透過窓を配置することも行なわれる。この場合、当然ながら、透過窓も加熱手段によって加熱されることになる。透過窓の温度が、処理の繰り返しにより高温状態になると、基板が乾燥処理チャンバに搬入された時点で、基板の表面 が不均一に乾燥され、これが起因して、ウォータマーク（水しみ）やパターン倒壊が生じることが判明した。

本発明が解決しようとする課題は、ウォータマークやパターン倒壊の発生を抑え、良好な基板処理が行える基板処理装置及び基板処理方法を提供することである。

実施形態に係る基板処理装置は、
処理液が供給された基板表面の処理装置において、
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、前記基板を保持する保持手段と、
前記保持手段によって保持された前記基板を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段と対向するように所定の間隔で複数設けられ、前記加熱手段から照射される光を透過する透過窓と、
前記複数設けられた透過窓同士で形成される空間に、冷却流体を供給する流路と、
前記加熱手段による加熱が行なわれていないときに前記流路に前記冷却流体を供給させる制御手段と、
を備え、
前記冷却流体の供給によって、前記チャンバ内に前記基板が搬送され前記加熱手段による前記基板の加熱が開始する前に前記基板の乾燥が始まるのを抑制する
ことを特徴とする。

実施形態に係る基板処理方法は、
表面に処理液が供給された基板の処理方法において、
チャンバ内に収容され、前記基板を保持する工程と、
前記チャンバ内で保持され、前記基板を透過窓を介して加熱する工程と、
前記透過窓を所定の間隔で複数設け、透過窓同士で形成される空間に冷却流体を供給して透過窓を冷却する工程と、
を備え、
前記冷却流体の供給によって、前記チャンバ内に前記基板が搬送され前記加熱手段による前記基板の加熱が開始する前に前記基板の乾燥が始まるのを抑制する
ことを特徴とする。

本発明によれば、ウォータマークやパターン倒壊の発生を抑え、良好な基板処理を行なうことができる。

第１の実施形態に係る基板処理装置の全体概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の処理チャンバの概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバの概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバの加熱手段及び冷却手段の概略構成を示す図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバにおける加熱手段と冷却手段の配置構成を説明するための図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバにおける加熱手段と冷却手段の配置構成を説明するための図である。 第２の実施形態に係る基板処理装置のバッファ部の概略構成を示す図である。 第３の実施形態に係る基板処理装置のバッファ部の概略構成を示す図である。 第３の実施形態に係る基板処理装置のバッファ部内におけるシャッター構成を示す図である。 第３の実施形態に係る基板処理装置のバッファ部内における構成を示す図である。 第４の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバの概略構成を示す図である。 第５の実施形態に係る基板処理装置の乾燥処理チャンバの概略構成を示す図である。

図１に示すように、第１の実施形態に係る基板処理装置１は、未処理の基板Ｗが収納されているＦＯＵＰ２と、ＦＯＵＰ２を載置するＦＯＵＰ載置台３と、ＦＯＵＰ２に収納された未処理の基板Ｗを取り出す搬送ロボット４と、搬送ロボット４が移動する搬送レール５と、搬送ロボット４によって搬送された基板Ｗを載置する基板載置台６と、基板載置台６に載置された基板Ｗを、後述する処理チャンバ１０及び乾燥処理チャンバ３０に搬送する搬送ロボット７と、搬送ロボット７が移動する搬送レール８と、処理液により処理を実行する処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０で処理された基板Ｗを乾燥処理するための乾燥処理チャンバ３０とを備えている。

図２は、処理チャンバ１０の構成を示している。処理チャンバ１０内には、基板Ｗを水平に保持する保持手段である回転テーブル１１がある。この回転テーブル１１は、回転軸１２とモータ１３に連結されており、このモータ１３の回転動作により、回転テーブル１１を回転できるように構成される。モータ１３には、制御部１００と電気的に接続されており、制御部１００からの指令により設定された回転数で、図２に示した矢印Ｉ方向に回転する。保持ピン１４は、偏心回転できる構造（図示せず）に構成され、保持ピン１４が 偏心回転することで、処理チャンバ１０に搬入された基板Ｗの端部に接触してその基板を保持するようになっている。

カップ１５は、回転テーブル１１によって回転する基板Ｗの処理面に供給された処理液を回収し、回収した処理液を排出管（図示せず）に誘導する役割は果たしている。なお、カップ１５を二重構造にして、処理液を分離回収できる構造にしてもよい。

アーム駆動機構１６は、揺動アーム１７を回転駆動させる。なお、アーム駆動機構１６は、制御部１００と電気的に接続され、制御部１００に設定されたプログラムにより、揺 動アーム１７を駆動するようになっている。

処理液吐出ノズル１８は、揺動アーム１７の先端に接続されており、アーム駆動機構１６の動作により、基板Ｗ上にて水平方向に移動できる。処理液吐出ノズル１８により処理液が基板Ｗの表面上に吐出されて、基板Ｗの表面を処理することができる。基板Ｗを処理する時、処理液吐出ノズル１８は、アーム駆動機構１６の動作により、待機位置から基板Ｗの中心に向けて水平移動させられる。なお、処理液吐出ノズル１８は、処理液供給部４０からの処理液供給管（図示せず）が、アーム駆動機構１６や揺動アーム１７を経由して 接続される。また、処理液供給管の途中には、バルブ（図示せず）が設置される。このバルブや処理液供給部４０は、制御部１００と電気的にそれぞれ接続される。この制御部１００により、処理液供給部４０やバルブを制御させることで、処理液を処理液吐出ノズル１８へ供給している。この処理液は、エッチング液や洗浄液（ＡＰＭ、ＳＣ−１）等が使用される。

アーム駆動機構１９は、揺動アーム２０を回転駆動できるように連結している。なお、アーム駆動機構１９は、制御部１００と電気的に接続され、制御部１００に設定されたプ ログラムにより駆動する。

リンス液吐出ノズル２１は、揺動アーム２０の先端に接続されており、アーム駆動機構１９の動作により、基板Ｗ上を水平方向に移動できる。リンス液吐出ノズル２１により、 リンス液Ｒが基板Ｗの表面上に吐出されて、基板Ｗの表面上に存在する、処理液吐出ノズル１８より吐出された処理液を洗い流すことができる。なお、リンス液吐出ノズル２１は、リンス液供給部５０からのリンス液供給管（図示せず）が、アーム駆動機構１９や揺動 アーム２０を経由して接続される。また、リンス液供給管の途中には、バルブ（図示せず）が設定される。このバルブやリンス液供給部５０は、制御部１００と電気的にそれぞれ接続される。この制御部１００により、リンス液供給部５０やバルブが制御されることで、リンス液Ｒをリンス液吐出ノズル２１へ供給している。このリンス液Ｒは、超純水が使用される。なお、リンス液Ｒとしては、超純水の他に、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を使用する場合も考えられ、リンス液吐出ノズル２１の他にＩＰＡを吐出するノズルや 供給源を設けてもよい。

搬送扉２２は、搬送ロボット７によって基板Ｗを回転テーブル１１に搬入するための、搬入口の開閉を行なう。この搬送扉２２は、昇降機構（図示せず）によって昇降可能に設けられることにより、その開閉動作を行なうことができる。つまり、昇降機構の動作により搬送扉２２が降下することで、処理チャンバ１０に対して、搬送ロボット７による基板Ｗの搬入出が可能となっている。この昇降機構は、制御部１００と電気的に接続されており、昇降動作を制御部１００により制御される。

図３は、乾燥処理チャンバ３０の構成を示したものである。乾燥処理チャンバ３０は、乾燥手段としてのランプ６１を収容するランプチャンバ６０と基板を処理する処理チャンバ３７から構成される。この処理チャンバ３７には、基板Ｗを水平に保持する保持手段で ある回転テーブル３１がある。この回転テーブル３１は、回転軸３２とモータ３３とに連結されており、モータ３３の回転動作により回転可能に構成される。モータ３３には、制 御部１００と電気的に接続されており、制御部１００からの指令により設定された回転数で、図３に示した矢印Ｉ方向に回転する。保持ピン３４は、偏心回転できるような構造（図示せず）に構成され、保持ピン３４が偏心回転することで、乾燥処理チャンバ３０に搬入された基板Ｗの端部に接触してその基板を保持する。

搬送扉３５は、搬送ロボット７によって基板Ｗを回転テーブル３１に搬入するための、搬入口の開閉を行なう。この搬送扉３５は、昇降機構（図示せず）によって昇降可能に設けられ、搬入口の開閉動作を行なう。つまり、搬送扉３５が降下することで、処理チャンバ３７に対して、搬送ロボット７による基板Ｗの搬入出が可能となっている。この昇降機構は、制御部１００と電気的に接続されており、昇降動作を制御部１００により制御される。

処理チャンバ３７の上方には、ランプチャンバ６０が設けられる。このランプチャンバ６０内には、加熱手段としてのランプ６１や、冷却手段（冷却流体噴射部）としての複数のノズル６４、バッファ部６３を有する。

ランプ６１は、回転テーブル３１上の基板Ｗの表面に光を照射するものである。ランプ６１は、制御部１００と電気的に接続されており、ランプの点灯制御が制御部１００により行われる。ここで、ランプ６１は、例えば、直管タイプのランプ６１を複数本並列に所定の間隔で設けたものやアレイ配置（格子状）に設けたものなどを用いることが可能であ る。また、ランプ６１としては、例えば、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ（一例として、４００〜１０００ｎｍの波長光を有するフラッシュランプ）、遠赤ヒータなどを用いることが可能である。

処理チャンバ３７とランプチャンバ６０間には、ランプ６１から照射される光を透過する透過窓６２が設置される。この透過窓６２は、ランプ６１の直下に位置し、ランプチャンバ６０に支持されるように設けられる。また、この透過窓６２は、ランプチャンバ６０から基板Ｗの表面上にパーティクル（金属物のゴミ）等の付着を防ぐものである。この実施形態において、透過窓６２は、石英が用いられているが、石英に限定されず、光を透過する部材であれば良い。

図３及び図４に示すように、バッファ部６３は箱型の形状になっており、冷却流体供給部７０、配管７２、供給口７３が接続される。この冷却流体供給部７０から冷却流体Ｇ、例えば、空気や窒素ガスが、配管７２を通じてバッファ部６３内に矢印Ｎのように供給できるようになっている。なお、配管７２の途中には、バルブ７１が介在される。図６に示すようにバッファ部６３の底部６３ｂには、複数のノズル６４にそれぞれ対応するように、複数の供給口６９ａが設けられる。この供給口６９ａとノズル６４とは、冷却流体Ｇが漏れないように接合される。

図４に示すように、バッファ部６３内には、仕切り板６５が設置される。この仕切り板６５の水平方向の長さは、バッファ部６３の水平方向の長さに対して、短く設定されている。そのため、仕切り板６５の両端とバッファ部６３の側壁面６３ａとの間には隙間Ａが形成される。

複数のノズル６４は、バッファ部６３の底部６３ｂに設けられ、複数の供給口６９ａと 対応するようにして固定される。この複数のノズル６４は、所定の間隔で配置された複数のランプ６１の隙間に複数本ずつ配置される。また、各ノズル６４は、冷却流体供給部７０から送られた冷却流体Ｇを透過窓６２に向けて供給できるように設置される（図３参照）。各ノズル６４は、ランプ６１からの光を透過しない材質（例えば、アルミニウム）を採用する。なお、各ノズル６４の吐出口は透過窓６２に対向し、吐出口の高さ位置は、垂 直方向（図４における上下方向）に見て、ランプ６１の中心高さ位置と透過窓６２の上面の高さ位置との間に位置するように設定される。さらに、図３に示すように、透過窓６２の周囲にも対向してノズル６４を設け、透過窓６２の全体に冷却流体Ｇを供給できるようにしている。なお、この実施形態において、複数のノズル６４のノズル径は直径４ｍｍであり、長さは２５ｍｍである。

リフレクター６６は、図４及び図５に示すように、バッファ部６３とランプ６１の間に位置し、バッファ部６３に着脱可能に固定して設けられる。このリフレクター６６には、複数の貫通孔６９ｂが形成され、各貫通孔６９ｂを介して、複数のノズル６４がバッファ部６３の底部６３ｂに設置できるようになっている。つまり、貫通孔６９ｂは、バッファ部６３の底部６３ｂに設けている複数の供給口６９ａと対応するようになっている。このリフレクター６６は、ランプ６１が点灯して基板Ｗの表面側とは反対方向に照射された光を基板Ｗの表面に向けるように反射させるものである。

図４に示すように、支持部材６７は、ランプ６１と複数のノズル６４とをバッファ部６３に固定する部材である。この支持部材６７は、バッファ部６３に着脱可能に固定されている。ここでは、支持部材６７とランプ６１は、固定具６７ａにより固定されている。また、支持部材６７と複数のノズル６４は、固定具６７ａにより固定されている。なお、支持部材６７と複数のノズル６４は接着剤等での固定でもよい。

図３に戻り、排出口６８は、複数のノズル６４から噴射された冷却流体Ｇを、ランプチャンバ６０内から外に排出するものである。この排出口６８は、ランプチャンバ６０の上側に設置されているが、処理工程に影響を与えない位置であれば、ランプチャンバ６０の上側には限らない。また、排出口６８に排出ポンプ（図示せず）を接続させ、一定の排出量で排出させてもよい。

制御装置を構成する制御部１００は、各部を集中的に制御するマイクロコンピュータと、基板処理に関する基板処理情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部とを備えている。この制御部１００は、搬送ロボット４及び７、モータ１３及び３３、アーム駆動機構１６及び１９、搬送扉２２及び３５、処理液供給部４０、リンス液供給部５０、ランプ６１、冷却流体供給部７０などを、決められたプログラムで制御する。

次に、前述した基板処理装置１が行う基板処理（基板処理方法）について説明する。なお、未処理の基板Ｗが収納されているＦＯＵＰ２は、ＦＯＵＰ載置台３にセットされた状態になっているものとする。

図１に示すように、搬送ロボット４が搬送レール５に沿って移動して、ＦＯＵＰ載置台３にセットされているＦＯＵＰ２に対向するように位置づけられる。この搬送ロボット４は、ＦＯＵＰ２に収納されている基板Ｗを取り出して、保持したまま搬送レール５に沿って移動して、基板載置台６に対向するように位置づけられる。そして、搬送ロボット４によって基板Ｗは基板載置台６に載置される。次に、搬送ロボット７が搬送レール８に沿って移動して、基板載置台６に対向するように位置づけられる。搬送ロボット７は、基板載置台６に載置された基板Ｗを保持して、基板Ｗを保持したまま搬送レール８に沿って移動する。搬送ロボット７は、処理チャンバ１０に対向するように位置づけられて基板Ｗを処理チャンバ１０内へ搬入する。

図２に示すように、搬送ロボット７によって保持された基板Ｗは、回転テーブル１１に載置される。このとき、搬送扉２２は開いている。回転テーブル１１に載置された基板Ｗは、偏心回転した保持ピン１４が基板Ｗの端部に接触することで保持される。これにより、基板Ｗは、回転テーブル１１と共に回転可能に保持される。

基板Ｗが回転テーブル１１に保持されると、制御部１００から電気信号がモータ１３に送信され、モータ１３が所定の回転数で回転駆動する。この回転駆動によって、回転テーブル１１及び基板Ｗが回転される。

次に、回転している基板Ｗの表面を処理するために、図２で示す処理液吐出ノズル１８が、カップ１５よりも外側に退避していた位置（待機位置）から、基板Ｗの表面の中心付近（処理位置）まで、アーム駆動機構１６及び揺動アーム１７によって移動する。

処理液吐出ノズル１８が処理位置に設定されたと判断された時、制御部１００から電気信号が処理液供給部４０に送られる。これにより、処理液供給部４０から処理液吐出ノズル１８に処理液が供給される。そして、基板Ｗの表面に処理液が吐出され、所定時間が経過したら、処理液供給部４０から処理液の供給が停止される。なお、処理液の供給が停止されたら、処理液吐出ノズル１８は、アーム駆動機構１６及び揺動アーム１７により待機位置に移動する。

次に、リンス液吐出ノズル２１が、カップ１５よりも外側に退避していた位置（待機位置）から、基板Ｗの表面の中心付近（処理位置）まで、アーム駆動機構１９及び揺動アーム２０によって移動する。

リンス液吐出ノズル２１が処理位置に移動されると、制御部１００により電気信号がリンス液供給部５０に送信される。これにより、リンス液供給部５０からリンス液Ｒがリンス液吐出ノズル２１に供給される。そして、リンス液吐出ノズル２１からリンス液Ｒが基板Ｗの表面に供給され、所定時間が経過したら、リンス液供給部５０からの供給を停止させる。ここでは、所定時間の経過前になると、モータ１３の回転数を減速させ、リンス液Ｒの供給が停止したときには、ほぼ同時に回転を停止させる。つまり、基板Ｗの表面全体にリンス液Ｒを液盛りした状態で処理が終了する。さらに、リンス液Ｒによる処理が終了したら、リンス液吐出ノズル２１は、アーム駆動機構１９及び揺動アーム２０により待機位置に移動をする。なお、図２は、基板Ｗにリンス液Ｒが供給されている状態を示している。

次に、リンス液Ｒで液盛りされた状態の基板Ｗは、搬送ロボット７により乾燥処理チャンバ３０に搬入される。そして、搬入された基板Ｗは、図３に示す回転テーブル３１に載置される。このとき、開閉扉３５は開いていて、また回転テーブル３１に載置された基板Ｗは、保持ピン３４によって保持され、回転テーブル３１と共に回転可能とされる。

基板Ｗが回転テーブル３１に保持された後、制御部１００によりランプ６１を点灯を開始し、同時にモータ３３を駆動させて基板Ｗを回転させる。これにより、乾燥処理が開始される。この乾燥処理は、ランプ６１の点灯により、基板Ｗの温度を瞬時に上昇させることで行なわれる。実施形態のランプ６１は、基板Ｗが１０秒で１００℃以上になることを可能とする。

詳しくは、このランプ６１からの光は、基板Ｗだけに吸収され、基板Ｗの表面上に存在するリンス液Ｒを透過する。これにより、基板Ｗのみを加熱させる。これにより、基板Ｗが瞬時に加熱され、基板Ｗの表面（パターン面も含む）と接している部分のリンス液Ｒが瞬時に気化して気層が形成される。つまり、基板Ｗの表面とリンス液Ｒの間に気層（空間）が形成されるということなる。この気層の形成によりリンス液Ｒは、表面張力の働きで液玉状になる。

そして、液玉状になったリンス液Ｒは、回転している基板Ｗの遠心力により基板Ｗの表面上から飛ばされて、結果的に基板Ｗの乾燥が行われる。そして、乾燥処理が所定時間行なわれると乾燥処理は終了し、ランプ６１の点灯と回転テーブル３１の回転がいずれも停止され、乾燥処理済みの基板Ｗを搬送ロボット７により処理チャンバ３７から搬出する。

ところで、前述した乾燥処理を繰り返して行うと、透過窓６２の温度が徐々に上昇する。これは、ランプ６１の点灯による光の影響によるものである。このランプ６１からの光には、透過窓６２に吸収される波長が含まれているため、透過窓６２が加熱されてしまう。透過窓６２の温度は直ぐには下がらないため、乾燥処理を繰り返すことにより、透過窓６２に熱が蓄熱されていく状態となる。この状態が続き、数回目の乾燥処理を実行するときに、ランプ６１が点灯する前には透過窓６２の温度は、１００℃以上になっていることが確認された。

透過窓６２が高温状態であるために、乾燥処理チャンバ３０内の雰囲気が温められて高温環境となってしまう。この高温環境の乾燥処理チャンバ３０内に、リンス液Ｒを液盛りした状態の基板Ｗを搬入した後（回転テーブル３１に基板Ｗを載置する前）において、ランプ６１による乾燥処理が開始する前に、基板Ｗの表面の乾燥が始まってしまう。その結果、基板Ｗの表面上に液盛りされたリンス液Ｒが不均一に乾燥されてしまい、乾燥ムラやウォータマークの発生が生じ、基板Ｗが製品不良（配線パターンの倒壊）になることが確認された。これは、透過窓６２が全体的に均一な温度になっていないことも起因していると考えられる。

そこで、本実施形態においては、乾燥処理の終了と同時、あるいは終了後に、制御部１００により、冷却流体供給部７０とバルブ７１が制御されて、冷却流体Ｇが配管７２を通じてバッファ部６３に供給される。このとき、ランプ６１は消灯している。バッファ部６３に供給された冷却流体Ｇは、複数のノズル６４から透過窓６２に向けて噴射される。これにより、透過窓６２の全体が冷却流体Ｇにより冷却される。なお、ランプチャンバ６０に充満する冷却流体Ｇは、バッファ６０内に設けた排出口６８から排出される。

そして、透過窓６２の冷却時間が経過すると、冷却流体供給部７０とバルブ７１が制御されて、冷却流体Ｇの供給が停止する。この冷却時間が経過すると、処理チャンバ１０で処理された未乾燥の基板Ｗが処理チャンバ３７に新たに搬入され、前述した乾燥処理が実行される。本実施形態では、冷却流体Ｇの供給時間（冷却時間）は５０秒と設定されている。これは、乾燥処理チャンバ３０から乾燥済みの基板Ｗを搬出してから、次の基板Ｗを乾燥処理チャンバ３０に搬入するまでの時間を５０秒と設定しているからである。なお、この時間は、調整することが可能である。

本実施形態の基板処理装置１では、隣接するランプ間の隙間に、透過窓６２に直接冷却流体Ｇを供給する複数のノズル６４を設けた。この複数のノズル６４から冷却流体Ｇは、ランプ６１にさえぎられることなく、透過窓６２に直接噴射されることで、透過窓６２が冷却される。つまり、処理チャンバ３７に基板Ｗが搬入された際に、基板Ｗの表面が乾燥ムラを起こさない温度まで、透過窓６２の温度を下げるようにしている。本実施形態では、透過窓６２は４０度以下に冷却される。

このようにすれば、乾燥処理が繰り返されたとしても、透過窓６２の高温状態が続くということが防止される。また、これにより、乾燥処理チャンバ３０内の雰囲気が高温環境となることも防止することができる。

従って、乾燥処理を繰り返して行っても、透過窓６２が高温状態でない（先に述べた温度まで低下している）ために、基板Ｗが乾燥処理チャンバ３０内に搬送される途中において、基板Ｗの表面の乾燥が始まってしまうことを阻止することができる。これにより、基板Ｗの表面が不均一に加熱されることによる、乾燥ムラやウォータマーク等の発生を抑止できる。これにより、パターン倒壊が生じた製品の発生を防止でき、生産性の向上につながる。

なお、複数のノズル６４からの冷却流体Ｇの噴射は、常に実行しても良い。また、ランプ６１を点灯させる直前に実行しても良い。さらには、基板Ｗの乾燥処理が終了する毎に行なうのに代えて、所定枚数の基板Ｗの乾燥処理が終了する毎に、冷却流体Ｇを噴射させてもよい。この場合、実験等で得られた処理回数と、透過窓６２の温度と、の相関等に基づいて所定枚数は決定される。

第２の実施形態について図７を参照して説明する。

第２の実施形態は基本的に第１の実施形態と同様である。このため、第２の実施形態では、第１の実施形態との相違点について説明して、第１の実施形態で説明した部分と同一部分は同一の同号で示し、説明も省略する。

図７に示すバッファ部１６３は、円筒状に形成された本体部１６３ａと、その円筒状の大きさに対応した円形の底部１６３ｂを有する。本体部１６３ａは、下方が開放されていて、その開放部分が底部１６３ｂにより塞がれる構成とされる。なお、この底部１６３ｂの面積は、基板Ｗの大きさより大きい寸法で構成されている。つまり、バッファ部１６３の径方向の大きさは、基板Ｗの表面を覆う大きさとなっている。

バッファ部１６３内には、円形のシャッター１６５が、底部１６３ｂの上方で、しかも底部１６３ｂと近接して設けられている。このシャッター１６５は、バッファ部１６３内で回転機構１１１に接続されており、矢印Ｆ方向に回転できるようになっている。なお、このシャッター１６５の一部には、中心角４５度をなす扇形の開口部Ｅを有している。

回転機構１１１には、不図示のモータや回転軸が備わっており、バッファ部１６３の上部に固定されている。また、回転機構１１１は、制御部１００と電気的に接続されており、制御部１００によって回転制御される。なお、回転機構１１１のモータは、例えばサーボモータである。

ランプ６１や透過窓６２は、バッファ部１６３の円筒状に対応した配置及び長さで設置されている。なお、これに限らずにバッファ部１６３に対応した寸法より大きい寸法でもよい。

この第２の実施形態では、バッファ部１６３を円筒状に形成し、バッファ部１６３内に、開口部Ｅを有する回転可能なシャッター１６５を設けた。供給口７３から供給される冷却流体Ｇは、バッファ部１６３の底部１６３ｂに向けて供給される。この過程において、供給口７３から供給された冷却流体Ｇは、一度、シャッター１６５に供給され、開口部Ｅの部分を通って、この開口部Ｅと対向した位置の供給口６９ａに供給される。つまり、開口部Ｅと対向した位置にあるノズル６４に冷却流体Ｇが供給され、そのノズル６４から、冷却流体Ｇが噴射されることで、透過窓６２は冷却される。従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を有する。なお、ノズル６４から冷却流体Ｇを噴射させるタイミングは、第１の実施形態と同様である。

また、回転機構１１１によりシャッター１６５を矢印Ｆ方向に回転させると、開口部Ｅも移動する。この回転機構１１１を回転制御すると、複数のノズル６４のうち、冷却流体Ｇを透過窓６２へ噴射するノズル６４が変わる。つまり、透過窓６２における冷却位置（噴射位置）を変化させながら、冷却流体Ｇを透過窓６２に向けて噴射させることが可能である。なお、回転制御は、シームレスに回転させてもよいし、回転と停止を断続的に繰り返してもよい。

また本実施形態によれば、シャッター１６５に開口部Ｅを設けることで、複数のノズル６４から流速の速い冷却流体Ｇを供給することができる。これは、供給口７３から冷却流体Ｇをバッファ部１６３内に供給すると、一旦はバッファ部１６３内に広がり、その後、開口部Ｅに集中的に供給されるからで、流速の速い冷却流体Ｇは、開口部Ｅに対向する供給口６９ａを介して、対応するノズル６４へ供給される。このように、流速が速い冷却流体Ｇを複数のノズル６４から透過窓６２に噴射することができる。冷却流体Ｇの流速が速くなると、透過窓６２の冷却効率が向上するのに加え、透過窓６２の周辺の高温状態の雰囲気を、バッファ部１６３の外部に排出することが効率的にできるので、ランプチャンバ６０内が高温状態になることを防ぐことが可能となる。

第３の実施形態について、図８乃至図１０を参照して説明する。

第３の実施形態は、基本的に第２の実施形態と同様である。このため、第３の実施形態では、第２の実施形態との相違点について説明して、第２の実施形態で説明した部分と同一部分は同一の符号で示し、説明も省略する。

図８及び図９（ｃ）に示すように、バッファ部１７０を構成する、本体部１６３ａと底部１６３ｂは、前述した第２の実施形態と同じ構成となっている。バッファ部１７０内には、バッファ部１７０の形状に対応した円形のシャッター２６５（図９（ａ）参照）と、円形のシャッター３６５（図９（ｂ）参照）が収容されている。

シャッター２６５の中心には、回転機構１１１の回転軸が接合する貫通孔２６６が設けられている。この回転機構１１１によって、シャッター２６５は回転が可能となっている。なお、シャッター２６５の寸法は、バッファ部１６３内で回転できるように、本体部１６３ａの内径より少し小さい設定となっている。また、シャッター２６５には、図９（ａ）に示すように、冷却流体Ｇが通過する孔となる供給口２６７が形成されている。なお各供給口２６７は、シャッター２６５における、直交する２本の直径上に並ぶように配置される。この供給口２６７は、貫通孔２６６の中心から距離ａに設置され、供給口２６７同士の間隔も距離ａ、つまり、等間隔に設置されている。

シャッター３６５の中心には、回転機構１１１の回転軸が貫通する貫通孔３６６が設けられている。この貫通孔３６６には、ベアリング（図示せず）が設置されており、このベアリングによって回転機構１１１の回転軸がシャッター３６５に回転自在に支持されるようになっている。このシャッター３６５は、本体部１６３ａに固定されている。そのため、回転機構１１１の回転軸が回転できるようになっている。また、このシャッター３６５の下面には、図８、図９（ｂ）に示すように、円周方向に沿って連続する壁である、外側仕切り部３６８と内側仕切り部３６９とが設けられる。この、外側仕切り部３６８と内側仕切り部３６９とにより、シャッター３６５は、外側エリアＵ、中側エリアＶ、内側エリアＹの３つに仕切られた領域が形成される。そして、各エリアには、供給口２６７と同様に冷却流体Ｇが通過する孔となる、供給口３６７がそれぞれ形成されている。内側エリアＹに設けられた供給口３６７と貫通孔３６６との距離は、貫通孔２６６と供給口２６７との距離と同じ距離ａに設置されている。中側エリアＶに設けられた供給口３６７は、貫通孔３６６の中心から距離２ａの位置に設けられている。これは、貫通孔３６６と内側エリアＹの供給口３６７との距離の２倍の間隔となっている。外側エリアＵに設けられた供給口３６７は、貫通孔３６６の中心から距離３ａの位置に設けられている。これは、貫通孔３６６と内側エリアＹの供給口３６７との距離の３倍の間隔となっている。さらに具体的には、図９（ｂ）に示されるように、内側エリアＹに設けられる供給口３６７は、貫通孔３６６を中心に、図において垂直軸上と水平軸上とに設けられ、中側エリアＶに設けられる供給口３６７は、上記した垂直軸から３０度、水平軸から３０度、いずれも左方向（図１０において矢印Ｍ方向）に回転した軸線上に設けられ、外側エリアＵに設けられる供給口３６７は、上記した垂直軸から６０度、水平軸から６０度、いずれも左方向（図１０において矢印Ｍ方向）に回転した軸線上に設けられる。

図８に示すように、矢印Ｑ方向に、シャッター２６５、シャッター３６５、底部１６３ｂの順に配置されている。また、先に述べたシャッター３６５に設けられた外側仕切り部３６８と内側仕切り部３６９は、シャッター３６５と底部１６３ｂとの間にある。

図９（ｂ）に示すように、シャッター３６５を、外側エリアＵ、中側エリアＶ、内側エリアＹの３つのエリアに仕切ることにより、供給口３６７及び供給口６９ａも、それぞれのエリア毎に仕切られることになる。

図１０は、図８において矢印Ｑ方向から見た、シャッター２６５とシャッター３６５、底部１６３ｂの位置関係を示したものである。この図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、回転機構１１１によってシャッター２６５を３０度毎に矢印Ｍ方向に回転させた様子を示している。なお、図１０において、シャッター２６５が有する供給口２６７と、シャッター３６５が有する供給口３６７とが重なっている供給口は実線（白丸）で示し、重なっていない供給口は、黒丸または破線で示している。

図１０（ａ）に示す位置関係は、シャッター２６５が図９の（ａ）の位置にある時を示す。供給口２６７と重なる供給口３６７を冷却流体Ｇが通過できるようになる。そして、供給口２６７と供給口３６７とを通過した冷却流体Ｇは、供給口６９ａ及び複数のノズル６４に供給することができる。ここでは、供給口２６７と重なる供給口３６７は、内側仕切り部３６９で仕切られた内側エリアＹに存在しているため、内側エリアＹに配置された（属する）供給部６９ａ及びその供給部６９ａに対応するノズル６４に冷却流体Ｇが供給される。これにより、透過窓６２の内側（中央部分）に冷却流体Ｇを供給することが可能となる。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の位置にあるシャッター２６５を、矢印Ｍ方向に３０度回転させたときの状態を示しており、供給口２６７と重なる供給口３６７の位置（実線で示す）が変わる。また、供給口２６７とは重ならない供給口３６７の位置（黒丸と破線で示す）も変わる。供給口２６７と重なる供給口３６７の位置は、外側仕切り部３６８と内側仕切り部１６９の間である、中側エリアＶに存在しているため、中側エリアＶに配置された供給口６９ａ及びその供給部６９ａに対応するノズル６４に冷却流体Ｇが供給される。これにより、透過窓６２の中側（中央部分と外周部分との間の領域）に冷却流体Ｇが供給されることになる。

図１０（ｃ）は、図１０（ｂ）の位置にあるシャッター２６５を、矢印Ｍ方向にさらに３０度回転させたときの状態を示している。この状態では、図１０（ａ）、（ｂ）と比較して、供給口２６７と重なる供給口３６７の位置（実線で示す）が変わる。また、供給口２６７とは重ならない供給口３６７の位置（黒丸と破線）も変わる。供給口２６７と重なる供給口３６７の位置は、外側仕切り部３６８より外側である、外側エリアＵに存在しているため、外側エリアＵに配置された供給口６９ａ及びその供給部６９ａに対応するノズル６４に冷却流体Ｇが供給される。これにより、透過窓６２の外側（外周部分）に冷却流体Ｇが供給されることになる。

本実施形態においては、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順にシャッター２６５を矢印Ｍ方向に回転させると、冷却流体Ｇは、内側エリアＹ、中側エリアＶ、外側エリアＵのそれぞれに属するノズル６４を経由して順に透過窓６２に供給されることになる。このようにして冷却流体Ｇを供給することで、透過窓６２は、その内側から外側に向けて徐々に冷却される。従って、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な効果を有する。なお、ノズル６４から冷却流体Ｇを噴射させるタイミングは、第１の実施形態と同様である。

また、透過窓６２の周辺にある高温の雰囲気（気体）を、透過窓６２の内側から外側へ向けて追い払うようにして排出させながら、透過窓６２を冷却することができる。つまり、透過窓６２の周辺にある高温の雰囲気を排除することで、透過窓６２に直接、冷却流体Ｇを供給することができる。このように、シャッター２６５の回転に伴って、冷却流体Ｇが供給される供給口６９ａ及びノズル６４が変わり、透過窓６２に対して冷却流体Ｇの供給位置を変化させることができる。これにより、透過窓６２の全体に冷却流体Ｇを同時に供給する場合に比べ、冷却流体Ｇ同士の干渉による影響が少なくなるため、透過窓６２の周辺にある高温の雰囲気（気体）を効率良く排出することが可能となる。このため、高温の雰囲気が排出されるとともに、冷却流体Ｇが直接、透過窓６２に噴射されるために、透過窓６２は冷却されやすくなる。

さらに、供給口２６７と重なる供給口３６７だけに冷却流体Ｇが集中的に供給されるため、流速が速くなる。これにより、流速が速くなった冷却流体Ｇがノズル６４から噴射されるため、透過窓６２の冷却効率が向上するのに加え、透過窓６２の周辺の高温状態の雰囲気（気体）を、バッファ１７０の外部に排出することが効率的にできるので、透過窓６２を冷却する効率を向上させることができる。

第４の実施形態について図１１を参照して説明する。

第４の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様である。このため、第４の実施形態では、第１の実施形態との相違点について説明して、第１の実施形態で説明した部分と同一部分は同一の同号で示し、説明も省略する。

図１１に示すように、第４の実施形態に係る乾燥処理チャンバ３０において、複数のノズル６４が設置されたバッファ部１８０が、昇降軸１２１を介して昇降駆動部１２０と接続されている。この昇降駆動部１２０は、昇降軸１２１を駆動させてバッファ部１８０を上下方向に移動させる。つまり、昇降駆動部１２０により、バッファ部１８０は、待機位置（実線で示す）から処理位置（破線で示す）、処理位置から待機位置へと、透過窓６２に対して接離動できるようになっている。なお本実施形態で、待機位置は、ノズル６４がランプ６１により加熱の影響を受けずらい程度、ランプ６１より上方の位置であり、処理位置は、ノズル６４が、ランプの隙間に入り込む位置とされる。また、昇降駆動部１２０は制御部１００と電気的に接続されており、制御部１００により制御される。これらの昇降駆動部１２０は、例えばサーボモータであり、昇降軸１２１は、例えばボールネジである。その他として、リニアモータ方式に構成することも可能である。

また、昇降駆動部１２０と昇降軸１２１には、供給口７３から供給される冷却流体Ｇをバッファ部１８０へ供給する配管（図示せず）が搭載される。なお、昇降軸１２１内に搭載されている配管は、伸縮可能に構成されているため、バッファ部６３が待機位置から処理位置へ下降している際に冷却流体Ｇを供給することも可能となっている。

ランプ６１は、支持部材１６７に支持されてランプチャンバ６０内に固定されている。この支持部材１６７には、ノズル６４が貫通する貫通孔（図示せず）とリフレクタ（図示せず）が設けられている。

そこで本実施形態においては、ランプ６１を点灯させて基板Ｗを乾燥処理している間は、バッファ部１８０は待機位置に待機している状態とされる。そして、ランプ６１の点灯が停止し、基板Ｗの乾燥処理が完了して、基板Ｗが処理チャンバ３７内から搬送ロボット７によって搬出された後に、昇降駆動機構１２０及び昇降軸１２１を駆動させて、バッファ部１８０を処理位置までに移動させる。そして、未処理の基板Ｗが処理チャンバ３７に搬入されるまでに、複数のノズル６４から冷却流体Ｇを噴射させて透過窓６２を冷却する。透過窓６２の冷却が終了すると、昇降駆動機構１２０及び昇降軸１２１により、バッファ部１８０を待機位置へ移動させる。

以上に説明したように、第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ランプが点灯しているときに、複数のノズル６４を備えたバッファ部１８０を待機位置に位置付けることで、ランプ６１の点灯時におけるノズルへ６４への熱の影響は、第１〜第３の実施形態に比較して、はるかに少ない。そのため、ノズル６４が加熱されて損傷することや、ノズル６４内が高温状態になることを防ぐことができる。

なお、バッファ部６３を昇降移動させるタイミング、ノズル６４から冷却流体Ｇを噴射させるタイミングは、例えば、基板Ｗの乾燥処理中にバッファ部１８０を待機位置から処理位置に下降させて、透過窓６２を冷却することも可能である。また、透過窓６２の温度を監視するセンサ等をランプチャンバ６０内に設置し、そのセンサに基づいて透過窓６３を冷却するようしてもよい。

第５の実施形態について図１２を参照して説明する。

第５の実施形態は、基本的に第４の実施形態と同様である。このため、第５の実施形態では、第４の実施形態との相違点について説明して、第４の実施形態で説明した部分と同一部分は同一の同号で示し、説明も省略する。

図１２に示すように、第５の実施形態に係る乾燥処理チャンバ３０において、ランプチャンバ６０に設けた透過窓６２の他に、処理チャンバ３７に透過窓１６２を設けた。この透過窓１６２は、処理チャンバ３７の上方にあり、透過窓６２とは所定の間隔である、一定の距離を保ち、透過窓６２との間に空間Ｓが形成される。つまり、透過窓が、一定の空間を空けて２層構造とされる。

処理チャンバ３７とランプチャンバ６０との間には、流路２０１と流路２０２が設けられている。この流路２０１の一端は、供給口７３と接続されており、冷却流体供給部７０から冷却流体Ｇが供給される。また、流路２０１の他端は、空間Ｓと接続される。つまり、空間Ｓには、冷却流体Ｇが供給されるようになっている。

流路２０２の一端は、空間Ｓと接続され、流路２０２の他端は、排出口７４と接続されている。これにより、流路２０２を通って、空間Ｓから冷却流体Ｇが排出されるようになっている。排出口７４は、配管７５を介して冷却流体供給部７０と接続されている。

この第５の実施形態では、空間Ｓが形成されるように、透過窓６２と透過窓１６２の２層の透過窓を設けた。この空間Ｓに、冷却流体Ｇが冷却流体供給部７０より、配管７２及び流路２０１を通って供給される。そして、空間Ｓに供給された冷却流体Ｇは、流路２０２及び配管７５を通って冷却流体供給部７０へ戻されるようになる。つまり、冷却流体Ｇは、循環する構成となっている。

このように、２層に設けた透過窓で形成された空間Ｓに冷却流体Ｇを供給及び循環させることで、ランプ６１の点灯による熱を奪って、透過窓１６２の加熱を低減させることができる。これにより、処理チャンバ３７の内部の高温環境を防ぐことが可能となり、第１の実施形態と同様に、未処理の基板を搬入する際に、乾燥ムラやウォータマークが発生することを防ぐことができる。なお、空間Ｓに冷却流体Ｇを供給するタイミングは、第１の実施形態における、ノズル６４から冷却流体Ｇを吐出させるタイミングと同様とすることができる。

なお、第５の実施形態において、透過窓６２と透過窓１６２との２層構造にして、両者間に空間Ｓを設けるようにしたが、２層以上にしても良い。また、２層の透過窓によって空間Ｓを設けるだけでなく、処理チャンバ３７及びランプチャンバ６０の壁面内に、冷却流体Ｇが流れる流路を設けるようにして、処理チャンバ３７及びランプチャンバ６０内を冷却できるようにしても良い。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲に限定することは意図していない。例えば、第１の実施形態乃至第４の実施形態で説明したように、ノズルから冷却流体を透過窓に噴出する構造に、第５の実施形態で説明した構成を加えることもできる。また、上述した実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更することができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 基板処理装置
１０ 処理チャンバ
３０ 乾燥処理チャンバ
３１ 回転テーブル
３２ 回転軸
３３ モータ
３４ 保持ピン
６０ ランプチャンバ
６１ ランプ（加熱手段）
６２ 透過窓
６３ バッファ部
６４ ノズル
６６ リフレクター
７０ 冷却流体供給部
１００ 制御部
１６５ シャッター
Ｇ 冷却流体
Ｗ 基板

Claims (7)

1. 処理液が供給された基板表面の処理装置において、
   チャンバと、
   前記チャンバ内に設けられ、前記基板を保持する保持手段と、
   前記保持手段によって保持された前記基板を加熱する加熱手段と、
   前記加熱手段と対向するように所定の間隔で複数設けられ、前記加熱手段から照射される光を透過する透過窓と、
   前記複数設けられた透過窓同士で形成される空間に、冷却流体を供給する流路と、
   前記加熱手段による加熱が行なわれていないときに前記流路に前記冷却流体を供給させる制御手段と、
   を備え、
   前記冷却流体の供給によって、前記チャンバ内に前記基板が搬送され前記加熱手段による前記基板の加熱が開始する前に前記基板の乾燥が始まるのを抑制する
   ことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記チャンバ内に搬送される前記基板が、液盛りされ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. 前記処理液がリンス液であることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
4. 表面に処理液が供給された基板の処理方法において、
   チャンバ内に収容され、前記基板を保持する工程と、
   前記チャンバ内で保持され、前記基板を透過窓を介して加熱する工程と、
   前記透過窓を所定の間隔で複数設け、透過窓同士で形成される空間に冷却流体を供給して透過窓を冷却する工程と、
   を備え、
   前記冷却流体の供給によって、前記チャンバ内に前記基板が搬送され前記加熱手段による前記基板の加熱が開始する前に前記基板の乾燥が始まるのを抑制する
   ことを特徴とする基板処理方法。
5. 前記透過窓を冷却流体で冷却する工程は、前記加熱工程の終了後に行なうことを特徴とする請求項４に記載の基板処理方法。
6. 前記チャンバ内に搬送される前記基板が、液盛りされていることを特徴とする請求項４または請求項５記載の基板処理装置。
7. 前記処理液がリンス液であることを特徴とする請求項４から６にいずれか記載の基板処理装置。

Images