JP2021125471A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液膜が形成された基板を処理チャンバに受け入れて処理する基板処理装置において、搬入時の液膜の厚さを適正に制御し、安定した処理結果を得る。【解決手段】基板処理装置１は、基板Ｓを処理するための処理空間ＳＰを形成し、側部に処理空間と連通する開口１２１を有する処理チャンバ１２と、上面に液膜が形成された基板を水平姿勢に支持し、開口を介して処理空間に搬入する支持部１５とを備える。開口には、基板上の液膜のうち予め定められた規定厚さよりも大きな膜厚を有する部分に接触して液切りすることで液膜の厚さを調整する液切り部位１２４が設けられ、液切り部位の下端は、処理空間の天井面よりも低く基板の上面より高い位置で、基板の搬送方向に直交かつ水平な幅方向における基板の両端部よりも外側まで水平方向に延びている。【選択図】図１

Description

この発明は、処理チャンバ内で基板に所定の処理を実行する基板処理装置に関するものであり、特に上面に液膜が形成された状態の基板に対する処理に関する。

半導体基板、表示装置用ガラス基板等の各種基板の処理プロセスには、基板が処理チャンバに収容された状態で行われる処理が含まれる場合がある。このようなプロセスでは、基板の表面を保護する目的で、水平姿勢の基板の上面に液膜が形成された状態で処理チャンバへの搬入が行われるケースがある。ここで、基板の確実な保護という点では液膜を厚くしておくことが望まれる一方、液膜を構成する成分が後工程には本質的に必要ないものである場合には処理チャンバに持ち込まれる液体の量、つまり液膜の厚さはできるだけ薄いことが望ましい。このように、処理を良好に行うためには、搬入される基板が担持する液膜の厚さを適正化することが必要である。

この課題に対応するものとして、例えば特許文献１に記載の技術がある。この技術においては、処理チャンバ内での超臨界乾燥処理に供される基板は、表面に有機溶剤の液膜が形成された状態で処理チャンバ内に搬入される。そして、搬送中に有機溶剤が揮発して液膜の厚さが減少することに鑑みて、この技術では、液膜形成時に搬送中の膜厚の減少分を見越して設定した初期厚さの液膜を形成する、あるいは、搬入時の液膜の厚さが適正なものとなるように搬送時間を調整する、といった方法が採られている。

特開２０１９−０８７６８７号公報

しかしながら、搬送中における液膜の揮発量は必ずしも一様とは言えず、基板の表面状態や周囲の環境のばらつきにより変動することがある。このため、上記従来技術では、処理チャンバに搬入されるときの液膜の厚さが適正範囲にあることが、個々の基板で常に保証されているとは言えない。このような膜厚のばらつきは、処理の仕上がり品質のばらつきにつながる。

特に、上記従来術のように複数の処理チャンバで複数の基板を並列的に処理する処理システムでは、基板がどの処理チャンバに搬入されるかによって処理結果が異なることになる。このように、多数の基板を処理する場合でも安定した処理結果を得るという観点において、上記従来技術には改良の余地が残されている。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、液膜が形成された基板を処理チャンバに受け入れて処理する基板処理装置において、搬入時の液膜の厚さを適正に制御し、安定した処理結果を得ることのできる技術を提供することを目的とする。

この発明の一の態様は、上記目的を達成するため、基板を処理するための処理空間を形成し、側部に前記処理空間と連通する開口を有する処理チャンバと、上面に液膜が形成された前記基板を水平姿勢に支持し、前記開口を介して前記処理空間に搬入する支持部とを備え、前記開口には、前記基板上の前記液膜のうち予め定められた規定厚さよりも大きな膜厚を有する部分に接触して液切りすることで前記液膜の厚さを調整する液切り部位が設けられ、前記液切り部位の下端は、前記処理空間の天井面よりも低く前記基板の上面より高い位置で、前記基板の搬送方向に直交かつ水平な幅方向における前記基板の両端部よりも外側まで水平方向に延びている。

このように構成された発明では、基板が処理チャンバの開口を介して処理空間に搬入される際に、基板上面の液膜の厚さが液切り部位により調整されることになる。そのため、処理チャンバに搬送されてきた時点での液膜の厚さによらず、処理チャンバに搬入された基板上での液膜の厚さを一定に制御することができる。したがって、処理チャンバ内での処理結果を均一にすることができる。

上記のように、本発明では、基板が処理チャンバの開口を介して処理空間に搬入される際に、開口に設けられた液切り部により液膜の厚さが調整される。このため、処理チャンバに搬入される時の液膜の厚さを適正に制御し、処理チャンバ内での処理において安定した結果を得ることができる。

本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 基板処理装置により実行される処理を示すフローチャートである。 液切り処理を実行するための構成を示す斜視図である。 液切り部材の機能を説明する図である。 液切り処理の様子を模式的に示す図である。 液切り部材の変形例を示す図である。 液切り効果を他の構造により得るための変形例を示す図である。

図１は本発明に係る基板処理装置の一実施形態の概略構成を示す図である。この基板処理装置１は、例えば半導体基板のような各種基板の表面を超臨界流体を用いて処理するための装置である。以下の各図における方向を統一的に示すために、図１に示すようにＸＹＺ直交座標系を設定する。ここで、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ方向は鉛直方向を表す。より具体的には、（−Ｚ）方向が鉛直下向きを表す。

ここで、本実施形態における「基板」としては、半導体ウエハ、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Field Emission Display）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板を適用可能である。以下では主として円盤状の半導体ウエハの処理に用いられる基板処理装置を例に採って図面を参照して説明するが、上に例示した各種の基板の処理にも同様に適用可能である。また基板の形状についても各種のものを適用可能である。

基板処理装置１は、処理ユニット１０、移載ユニット３０、供給ユニット５０および制御ユニット９０を備えている。処理ユニット１０は、超臨界乾燥処理の実行主体となるものであり、移載ユニット３０は、図示しない外部の搬送装置により搬送されてくる未処理基板Ｓを受け取って処理ユニット１０に搬入し、また処理後の基板Ｓを処理ユニット１０から外部の搬送装置に受け渡す。供給ユニット５０は、処理に必要な化学物質および動力を処理ユニット１０および移載ユニット３０に供給する。

制御ユニット９０は、これら装置の各部を制御して所定の処理を実現する。この目的のために、制御ユニット９０は、各種の制御プログラムを実行するＣＰＵ９１、処理データを一時的に記憶するメモリ９２、ＣＰＵ９１が実行する制御プログラムを記憶するストレージ９３、およびユーザや外部装置と情報交換を行うためのインターフェース９４などを備えている。後述する装置の動作は、ＣＰＵ９１が予めストレージ９３に書き込まれた制御プログラムを実行し装置各部に所定の動作を行わせることにより実現される。

処理ユニット１０は、台座１１の上に処理チャンバ１２が取り付けられた構造を有している。処理チャンバ１２は、いくつかの金属ブロックの組み合わせにより構成され、その内部が空洞となって処理空間ＳＰを構成している。処理対象の基板Ｓは処理空間ＳＰ内に搬入されて処理を受ける。処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面には、Ｘ方向に細長く延びるスリット状の開口１２１が形成されており、開口１２１を介して処理空間ＳＰと外部空間とが連通している。開口１２１の上部には、液切り部材１２４が取り付けられている。液切り部材１２４のより詳しい構造およびその機能については後述する。

処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面には、開口１２１を閉塞するように蓋部材１３が設けられている。蓋部材１３が処理チャンバ１２の開口１２１を閉塞することにより処理容器が構成され、内部の処理空間ＳＰで基板Ｓに対する高圧下での処理が可能となる。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面には平板状の支持トレイ１５が水平姿勢で取り付けられており、支持トレイ１５の上面は基板Ｓを載置可能な支持面となっている。蓋部材１３は図示を省略する支持機構により、Ｙ方向に水平移動自在に支持されている。

蓋部材１３は、供給ユニット５０に設けられた進退機構５３により、処理チャンバ１２に対して進退移動可能となっている。具体的には、進退機構５３は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が蓋部材１３をＹ方向に移動させる。進退機構５３は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

蓋部材１３が（−Ｙ）方向に移動することにより処理チャンバ１２から離間し、支持トレイ１５が処理空間ＳＰから開口１２１を介して外部へ引き出されると、支持トレイ１５へのアクセスが可能となる。すなわち、支持トレイ１５への基板Ｓの載置、および支持トレイ１５に載置されている基板Ｓの取り出しが可能となる。一方、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動することにより、支持トレイ１５は処理空間ＳＰ内へ収容される。支持トレイ１５に基板Ｓが載置されている場合、基板Ｓは支持トレイ１５とともに処理空間ＳＰに搬入される。

蓋部材１３が（＋Ｙ）方向に移動し開口１２１を塞ぐことにより、処理空間ＳＰが密閉される。蓋部材１３の（＋Ｙ）側側面と処理チャンバ１２の（−Ｙ）側側面との間にはシール部材１２２が設けられ、処理空間ＳＰの気密状態が保持される。また、図示しないロック機構により、蓋部材１３は処理チャンバ１２に対して固定される。このように、この実施形態では、蓋部材１３は、開口１２１を閉塞して処理空間ＳＰを密閉する閉塞状態と、開口１２１から大きく離間して基板Ｓの出し入れが可能となる離間状態との間で切り替えられる。

処理空間ＳＰの気密状態が確保された状態で、処理空間ＳＰ内で基板Ｓに対する処理が実行される。この実施形態では、供給ユニット５０に設けられた流体供給部５７から、処理流体として、超臨界処理に利用可能な物質の流体、例えば二酸化炭素を気体または液体の状態で処理ユニット１０に供給する。二酸化炭素は比較的低温、低圧で超臨界状態となり、また基板処理に多用される有機溶剤をよく溶かす性質を有するという点で、超臨界乾燥処理に好適な化学物質である。二酸化炭素が超臨界状態となる臨界点は、気圧が７．３８Ｍｐａ、温度が３１．１℃である。

流体は処理空間ＳＰに充填され、処理空間ＳＰ内が適当な温度および圧力に到達すると、流体は超臨界状態となる。こうして基板Ｓが処理チャンバ１２内で超臨界流体により処理される。供給ユニット５０には流体回収部５５が設けられており、処理後の流体は流体回収部５５により回収される。流体供給部５７および流体回収部５５は制御ユニット９０により制御されている。

処理空間ＳＰは、支持トレイ１５およびこれに支持される基板Ｓを受け入れ可能な形状および容積を有している。すなわち、処理空間ＳＰは、水平方向には支持トレイ１５の幅よりも広く、鉛直方向には支持トレイ１５と基板Ｓとを合わせた高さよりも大きい矩形の断面形状と、支持トレイ１５を受け入れ可能な奥行きとを有している。このように処理空間ＳＰは支持トレイ１５および基板Ｓを受け入れるだけの形状および容積を有しているが、支持トレイ１５および基板Ｓと、処理空間ＳＰの内壁面との間の隙間は僅かである。したがって、処理空間ＳＰを充填するために必要な処理流体の量は少なくて済む。

移載ユニット３０は、外部の搬送装置と支持トレイ１５との間における基板Ｓの受け渡しを担う。この目的のために、移載ユニット３０は、本体３１と、昇降部材３３と、ベース部材３５と、複数のリフトピン３７とを備えている。昇降部材３３はＺ方向に延びる柱状の部材であり、図示しない支持機構により、Ｚ方向に移動自在に支持されている。昇降部材３３の上部には略水平の上面を有するベース部材３５が取り付けられており、ベース部材３５の上面から上向きに、複数のリフトピン３７が立設されている。後述するように、リフトピン３７の各々は、その上端部が基板Ｓの下面に当接することで基板Ｓを下方から水平姿勢に支持する。基板Ｓを安定的に支持するために、上端部の高さが互いに等しい３以上のリフトピン３７が設けられることが望ましい。

昇降部材３３は、供給ユニット５０に設けられた昇降機構５１により昇降移動可能となっている。具体的には、昇降機構５１は、例えばリニアモータ、直動ガイド、ボールねじ機構、ソレノイド、エアシリンダ等の直動機構を有しており、このような直動機構が昇降部材３３をＺ方向に移動させる。昇降機構５１は制御ユニット９０からの制御指令に応じて動作する。

昇降部材３３の昇降によりベース部材３５が上下動し、これと一体的に複数のリフトピン３７が上下動する。これにより、移載ユニット３０と支持トレイ１５との間での基板Ｓの受け渡しが実現される。受け渡し動作については後に詳しく説明する。

図２はこの基板処理装置を含む基板処理システムにより実行される処理の一部を示すフローチャートである。この基板処理装置１は、前工程において洗浄液により洗浄された基板Ｓを乾燥させる目的に使用される。具体的には以下の通りである。前工程で基板Ｓが洗浄液に洗浄された後（ステップＳ１０１）、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）による液膜が表面に形成された状態で（ステップＳ１０２）、基板処理装置１に搬送されてくる（ステップＳ１０３）。

例えば基板Ｓの表面に微細パターンが形成されている場合、基板Ｓに残留付着している液体の表面張力によってパターンの倒壊が生じるおそれがある。また、不完全な乾燥によって基板Ｓの表面にウォーターマークが残留する場合がある。また、基板Ｓ表面が外気に触れることで酸化等の変質を生じる場合がある。このような問題を未然に回避するために、基板Ｓの表面（パターン形成面）を液体または固体の表面層で覆った状態で搬送することがある。

例えば洗浄液が水を主成分とするものである場合には、これより表面張力が低く、かつ基板に対する腐食性が低い液体、例えばＩＰＡやアセトン等の有機溶剤により液膜を形成した状態で搬送が実行される。すなわち、基板Ｓは水平状態に支持され、かつその上面に液膜Ｌ（図１）が形成された状態で、基板処理装置１に搬送されてくる。

基板Ｓは、パターン形成面を上面にして、しかも該上面が液膜Ｌに覆われた状態で支持トレイ１５に載置され（ステップＳ１０４）、支持トレイ１５および蓋部材１３が一体的に（＋Ｙ）方向に移動する。これにより、基板Ｓを支持する支持トレイ１５が処理チャンバ１２内の処理空間ＳＰに収容されるとともに、開口１２１が蓋部材１３により閉塞される（ステップＳ１０５）。

このとき、基板Ｓの上面に担持された液膜Ｌが、開口１２１の上部に装着された液切り部材１２４に接触することで、液膜Ｌの厚さが調整される。すなわち、液切り部材１２４は、基板Ｓに担持された液膜Ｌのうち予め定められた所定厚さを超える部分の液体を基板Ｓから振り切ることにより、処理チャンバ１２内に搬入される基板Ｓ上の液膜Ｌの厚さを適正化する。本明細書では、このような処理を「液切り処理」と称する。この実施形態では、基板Ｓが載置された支持トレイ１５が処理チャンバ１２内に進入する動作が、液切り処理を兼ねている。

支持トレイ１５とともに基板Ｓが搬入され密閉された処理空間ＳＰでは、超臨界乾燥処理が実行される（ステップＳ１０６）。超臨界乾燥処理の原理や具体的プロセスについては公知であるので詳しい説明を省略するが、処理空間ＳＰに供給される超臨界状態の処理流体により液膜Ｌを構成する液体が置換され、処理流体が液相を介さずに昇華して排出されることで、基板Ｓは乾燥状態となる。この間、基板Ｓのパターン形成面が液相と気相との界面に曝されることがないので、液体の表面張力に起因するパターン倒壊の発生が防止される。

また、超臨界流体は表面張力が極めて低いため、表面に微細なパターンが形成された基板であってもパターン内部まで処理流体がよく回り込む。このため、パターン内部に残留する液体等を効率よく置換することができる。

基板Ｓを乾燥させるという処理の目的からは、除去すべき液体の残留量は少ない方が好ましい。すなわち、液膜Ｌの厚さは小さいほどよい。一方、処理前の基板Ｓの搬送中においては、基板Ｓの表面を確実に保護し、液体の揮発による基板Ｓ表面の露出を防ぐという観点から、液膜Ｌはある程度厚い方が好ましい。また、もし処理される基板ごとに液体の付着量が異なっているようなことがあれば、乾燥処理の結果にもばらつきを生じるおそれがある。

そこで、この実施形態では、基板Ｓが支持トレイ１５に載置され、そこから水平移動で処理チャンバ１２に収容される直前に、開口１２１を通過する基板Ｓ上で液切り処理を行う。これにより、支持トレイ１５に載置されるまでは液膜Ｌにはある程度の厚さが許容される一方、処理チャンバ１２内に搬入されるときの液膜Ｌの厚さは一定となっており、処理空間ＳＰに過剰な液体が持ち込まれることも回避される。これにより、搬送中の基板の保護と、結果が良好で効率的な乾燥処理とを両立させることができる。

処理後の基板Ｓは後工程へ払い出される（ステップＳ１０７）。すなわち、蓋部材１３が（−Ｙ）方向へ移動することで支持トレイ１５が処理チャンバ１２から外部へ引き出され、移載ユニット３０を介して外部の搬送装置へ基板Ｓが受け渡される。このとき、基板Ｓは乾燥した状態となっている。後工程の内容は任意である。

次に、この実施形態における液切り処理およびそれを可能とするための装置構成について、図３ないし図５を参照して説明する。図３は液切り処理を実行するための構成を示す斜視図である。より具体的には、図３（ａ）は処理ユニット１０の主要部を示す斜視図であり、図３（ｂ）は液切り部材１２４の構造を示す図である。また、図４は液切り部材の機能を説明する図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は部分断面図である。また、図５は液切り処理の様子を模式的に示す図である。

以下の説明においては、支持トレイ１５の移動により水平搬送される基板Ｓの移動方向を「搬送方向Ｄｔ」と称する。この例では、搬送方向ＤｔはＹ方向と一致する。また、搬送方向Ｄｔと直交する水平方向を「幅方向Ｄｗ」と称する。この例では、幅方向ＤｗはＸ方向に一致する。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、液切り部材１２４は、処理空間ＳＰに連通する開口１２１の上部に、Ｘ方向を長手方向として、また開口１２１の上端に垂れ下がるように設けられる。液切り部材１２４は、細長い帯状の金属板、例えばステンレス板をその長手方向と平行な方向を軸として折り曲げた形状を有している。その折り曲げ箇所より上部の上側部位１２４ａには、処理チャンバ１２の側面に液切り部材１２４を固定する固定ねじ１２５を取り付けるためのねじ穴１２４ｄが設けられている。

一方、折り曲げ箇所より下部の下側部位１２４ｂは、（−Ｙ）側、つまり処理空間ＳＰから外側へ向かうように斜め下方へ延びている。したがって、液切り部材１２４が処理チャンバ１２に装着された状態では、下側部位１２４ｂの下端１２４ｃが（−Ｙ）側、つまり処理空間ＳＰから外側へ向かう方向に突出している。

図４（ａ）に示すように、基板Ｓの幅方向Ｄｗにおいて、液切り部材１２４は基板Ｓよりも外側まで延びている。すなわち、液切り部材１２４の長さは基板Ｓの直径よりも大きく、液切り部材１２４の両端部のＸ方向位置は、基板ＳのＸ方向における両端部よりも外側にある。したがって、基板Ｓが処理空間ＳＰに搬入されるとき、基板Ｓの上面は必ず液切り部材１２４の直下位置を通過することになる。

また図４（ｂ）に示すように、鉛直方向においては、液切り部材１２４の下端１２４ｃは、水平面である処理空間ＳＰの天井面１２ａよりも下方に突出し、しかも基板Ｓの上面Ｓａの高さに対して一定のギャップＧを有する位置に位置決めされている。このギャップＧの大きさはＸ方向において一様である。ギャップＧは、処理空間ＳＰに搬入された時点における基板Ｓ上の液膜Ｌの厚さの適正値として予め定められた規定厚さに対応するように定められる。すなわち、支持トレイ１５の上面（支持面）１５１と液切り部材１２４の下端１２４ｃとの間隔が、基板Ｓの厚さＴｓに液膜Ｌの規定厚さを加えた値と等しくなるように設定される。

したがって、支持トレイ１５に載置された基板Ｓに担持された液膜Ｌの厚さが規定厚さを超えていれば、支持トレイ１５とともに基板Ｓが処理空間ＳＰに進入する際、液膜Ｌが液切り部材１２４に接触する。これにより、規定厚さを超える部分の過剰な液体が振り切られて液膜が薄層化される。その結果、処理空間ＳＰ内での液膜Ｌの厚さが最適化される。また、支持トレイ１５に載置される段階では液膜Ｌは規定厚さより厚くてもよく、これにより搬送中に液体が揮発し基板Ｓの表面が露出するのを防止することができる。

処理空間ＳＰの天井面１２ａは、液切り部材１２４の下端１２４ｃよりも上方にある。このため、基板Ｓとともに処理空間ＳＰへ搬入された液膜Ｌが天井面１２４ａに接触することはない。薄層化された液膜Ｌを構成する液体の一部が天井面１２ａに接触すると、基板Ｓの表面が部分的に露出したり、より極端には基板Ｓが天井面１２４に接触したりするおそれがあるが、このような問題は未然に回避されている。

図１および図３（ａ）に示すように、液切り部材１２４は、開口１２１の周囲を囲む環状のシール部材１２２の配設位置よりも内側、つまり開口１２１に近い側に設けられている。したがって、蓋部材１３が開口１２１を閉塞するとき、液切り部材１２４は、処理チャンバ１２の内部、つまり処理空間ＳＰと連通する空間の内部に封入されることになる。超臨界乾燥処理では処理空間ＳＰは高圧状態となるため、液切り部材１２４にはこの圧力に耐えるだけの強度が求められる。処理流体として超臨界状態の二酸化炭素を用いる場合には、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス板を用いて液切り部材１２４を形成することができる。

次に、図５（ａ）ないし図５（ｄ）を参照し、基板Ｓの受け渡しにおける各部の動作について説明する。装置の初期状態は図１に示されている。この状態から、外部から搬入される基板Ｓを受け取るとき、図５（ａ）に示すように、蓋部材１３が（−Ｙ）側に移動して支持トレイ１５が処理チャンバ１２から引き出される。このときの支持トレイ１５の位置を、以下では「引き出し位置」と称する。また、昇降部材３３が上昇することでリフトピン２７が支持トレイ１５の上面（支持面）１５１より突出した状態となる。

基板Ｓは、上面Ｓａに液膜Ｌを担持し、かつ外部の搬送装置に設けられたハンドＨにより保持された状態で搬送されてくる。リフトピン３７がハンドＨの上面よりも上方まで突出することで、基板ＳはハンドＨからリフトピン３７に受け渡される。ハンドＨとリフトピン３７とは互いに干渉しないように形状および配置が定められる。この状態で、ハンドＨは側方へ退避することができる。図５（ｂ）に示すように、昇降部材３３が下降することで、リフトピン３７により支持される基板Ｓが下降する。

最終的には図５（ｃ）に示すように、基板Ｓの下面が支持面１５１に当接し、リフトピン３７が支持面１５１よりも下方まで下降することで、基板Ｓはリフトピン３７から支持トレイ１５へ受け渡される。このようにして、外部搬送装置から支持トレイ１５へ基板Ｓが受け渡される。その後、図５（ｄ）に示すように、蓋部材１３が（＋Ｙ）方向へ移動することで、支持トレイ１５とともに基板Ｓが処理チャンバ１２の処理空間ＳＰに収容される。

このとき、基板Ｓに担持された液膜Ｌのうち、適正厚さを超える部分の液体が液切り部材１２４により振り切られる。液切り部材１２４の下端が処理空間ＳＰから見て開口１２１よりも外側に位置しているため、振り切られた液体が基板Ｓから落下しても処理空間ＳＰ内に進入することは回避される。落下した液体は支持トレイ１５へ流れ液滴Ｌｄとなって下方へ落下するが、最終的に移載ユニット３０の平板状のベース部材３５により受け止められる。このように、過剰な液体については処理空間ＳＰの外部で処理することが可能である。

処理後の基板Ｓの搬出は、上記とは逆の動きとなる。すなわち、図５（ｃ）に示すように、処理後の基板Ｓが支持トレイ１５とともに処理チャンバ１２から引き出された後、昇降部材３３が上昇することで、リフトピン２７が基板Ｓを支持トレイ１５から持ち上げる。そして、図５（ａ）に示すように、外部から進入してくるハンドＨにリフトピン３７から基板Ｓを受け渡すことで、基板ＳはハンドＨにより保持されることとなる。ハンドＨが基板Ｓを外部へ搬出することで、基板Ｓは基板処理装置１から払い出される。このときには基板Ｓは乾燥状態となっており、液膜Ｌは存在しない。

図６は液切り部材の変形例を示す図である。上記実施形態の液切り部材１２４は、金属製の平板を折り曲げた構造を有しているが、これに代えて、図６（ａ）ないし図６（ｃ）に示す効能のものが用いられてもよい。図６（ａ）に示す変形例の液切り部材１２４Ａは、その下端部がナイフ状に先鋭化されている。このような形状とすることで、液切り効果の向上を図ることができる。

一方、図６（ｂ）に示す変形例の液切り部材１２４Ｂはより単純な形状を有している。すなわち、この液切り部材１２４Ｂは矩形の断面形状を有する板状体である。このような形状であっても、液膜Ｌから過剰な液体を除去する液切り機能を有している。さらに、図６（ｃ）に示す変形例の液切り部材１２４Ｃでは、その下端が先鋭化されている。こうすることにより、液切り効果をさらに高めることができる。

図７は液切り効果を他の構造により得るための変形例を示す図である。上記実施形態および変形例では、処理チャンバ１２に各種形状の液切り部材が装着されている。これに代えて、処理チャンバの形状自体を工夫することで、上記と同様の液切り効果を得ることも可能である。

図７（ａ）に示す変形例の処理チャンバ１２Ａでは、開口１２１から下方へ垂下するように設けられた液切り部位１２６Ａは、処理チャンバ１２Ａと一体的に形成されている。なお、液切り部位１２６Ａの（−Ｙ）側端面が、開口１２１よりも（−Ｙ）側に突出する形状であることがより好ましい。また、図７（ｂ）に示す変形例の処理チャンバ１２Ｂでは、下端が先鋭化され、かつ（−Ｙ）側に突出した液切り部位１２６Ｂが設けられている。これらの形状の液切り部位を設けることによっても、上記実施形態と同様の液切り効果を得ることが可能である。

これらの例ではいずれも、液切り部位１２６Ａ，１２６Ｂの下端が処理空間ＳＰの天井面１２ａよりも下方に突出している。言い換えれば、外部空間側から開口を介して処理空間ＳＰを見たとき、開口の上端部よりも、その奥の天井面の方が高くなっている。このような構造は、以下のようにして実現可能である。ここでは図７（ｂ）に示す処理チャンバ１２Ｂを例として説明するが、同じ原理で他の形状も実現可能である。

処理チャンバ１２Ｂを単一のブロックから削り出して製造するとき、上記のように開口サイズよりもその奥の断面サイズの方が大きい形状を実現することは容易ではない。しかしながら、図７（ｃ）に示すように、処理空間ＳＰ以外に、流体供給部５７から供給される処理流体を処理空間ＳＰに案内する流路１２７Ｂが形成されることまでを考慮すれば、処理チャンバ１２Ｂは２つのピース１２８Ｂ，１２９Ｂに分割することが可能である。２つのピース１２８Ｂ，１２９Ｂはそれぞれ、例えば金属ブロックからの削り出しにより製造可能である。このようにすれば、開口サイズと処理空間の断面サイズとは互いに独立して定めることが可能であり、上記のような形状を実現することも難しくはない。

以上説明したように、上記実施形態においては、蓋部材１３、支持トレイ１５および昇降機構５１が、それぞれ本発明の「蓋部」、「支持部」および「移動部」として機能している。また、液切り部材１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ、液切り部位１２６Ａ，１２６Ｂが、いずれも本発明の「液切り部位」に相当するものである。

なお、本発明は上記した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上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した液切り部材（あるいは液切り部位）の断面形状は、一部の例を示したものであって、上記以外にも各所の形状を採ることが可能である。ここで考慮すべきは以下の点である。すなわち、液切り部位の断面形状によっては、液体の一部が、その表面張力により液切り部位の下面に沿って回り込み、処理空間ＳＰの天井面１２ａに付着してしまうおそれがある。液膜の形成に用いられる液体は本質的に表面張力が比較的低いものではあるが、その回り込みを防止するために、液切り部位のうち処理空間ＳＰに臨む側の端面については、液面に対し比較的大きい角度で接するように構成されることが好ましい。

また例えば、上記実施形態の液切り部材１２４等は処理チャンバ１２等に対する取り付け位置が固定されているが、例えば基板の厚さや残留させるべき液膜の厚さに応じて、液切り部材の取り付け位置を鉛直方向に調整可能な構造としてもよい。

また例えば、上記実施形態の処理チャンバ１２は内部の処理空間ＳＰで超臨界乾燥処理を実行するものである。しかしながら、本発明の技術思想はこれ以外の基板処理に対しても適用可能なものである。すなわち、基板がその上面を液膜で覆った状態で搬入される各種の処理に、本発明を適用可能である。そのような処理としては、例えば超臨界流体を用いず、液膜を直接乾燥させる乾燥処理や、液膜を構成する液体を凍結させてから昇華させる昇華乾燥処理などにも、本発明を適用可能である。

また、上記実施形態における基板Ｓの受け渡しでは、外部の搬送装置が基板ＳをＹ方向に搬送する。このため、リフトピン３７は蓋部材１３の上端部よりも上方で基板Ｓを支持する必要がある。これに代えて、例えば基板がＸ方向に搬送される構成とすれば、基板Ｓが蓋部材１３の上方を通る必要がなくなり、リフトピン３７はより低い位置で基板Ｓを支持することができれば足りる。

また、上記実施形態では、支持トレイ１５が蓋部材１３の側面に取り付けられておりこれらが一体的に移動するが、これに限定されない。例えば、蓋部材とは独立して支持トレイが移動可能な構成であってもよい。この場合、蓋部材は処理チャンバの開口に対して開閉自在に取り付けられる扉状の部材であってもよい。

また、上記実施形態の処理で使用される各種の化学物質は一部の例を示したものであり、上記した本発明の技術思想に合致するものであれば、これに代えて種々のものを使用することが可能である。

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る基板処理装置においては、例えば液切り部位の下端は、処理空間側から見て開口よりも外側に突出していてもよい。このような構成によれば、液切り部位により振り切られた液体が処理空間に流入するのを防止することができる。

また例えば、液切り部位は、開口に取り付けられた、幅方向を長手方向とする平板状部材であってもよい。すなわち、液切り部位は、処理チャンバとは別体として形成され処理チャンバに取り付けられたものであってよい。この場合、開口の上端は処理空間の天井面と同一の連続した水平面にあり、平板状部材の下端が開口の上端よりも下方に延びている構成とすることができる。このような構成によれば、処理空間の天井面から開口の上端までを同一平面として形成することができるので、製造が容易である。

あるいは例えば、液切り部位は、処理チャンバと一体に形成されてもよい。すなわち、開口の上端近傍において処理チャンバの一部が下方へ延びるような形状とすることで当該部位を液切り部位として機能させることが可能である。この場合、液切り部位が処理チャンバと一体形成されるので、機械的強度の点で有利である。特に、処理空間が高圧となる場合には、このような一体構造とすることで高圧に耐える構造を実現することが可能となる。

また例えば、基板を支持する支持部が処理空間に収容された状態で開口を閉塞する蓋部と、蓋部を処理チャンバに対し相対的に進退移動させて、蓋部が開口を閉塞する閉塞状態と、蓋部が開口から離間した離間状態とを切り替える移動部とがさらに設けられてもよい。このような構成によれば、蓋部が開口を閉塞することで処理空間を密閉することができる一方、蓋部が開口から離間することで、処理空間に対する基板の搬入・搬出が可能となる。

この場合さらに、例えば支持部が蓋部に取り付けられ、移動部は蓋部と支持部とを一体的に処理チャンバに対し相対移動させる構成としてもよい。このような構成によれば、開口に対する蓋部の開閉動作が、支持部に載置された基板を処理空間に対し搬入・搬出する動作を兼ねるとともに、さらに基板から過剰な液体を振り切る液切り処理も兼ねることとなる。これにより、各部の移動のための機構を簡素化することができる。

ここで、閉塞状態においては、液切り部位が処理空間と連通する空間に収容される構造であってもよい。基板の搬入時には開口の近傍に配置される液切り部位を、開口が閉塞されるときに処理空間から隔絶させる、つまり処理チャンバの外部へ退避させるためには複雑な移動機構が必要となるが、閉塞状態でも処理チャンバ内に残留させるようにすれば、そのような機構を省くことが可能となる。

また、本発明に係る基板処理装置は、処理空間へ処理流体を供給する流体供給部をさらに備え、処理空間内で超臨界状態の処理流体により基板を処理するものであってもよい。超臨界状態の処理流体は各種の液体に比べて表面張力が極めて低く、例えば微細パターンが形成された基板でも、パターン内部に残留する液体等を効率よく置換し除去する能力を有している。また、超臨界状態から液相を介さずに気化させることで、気液界面に曝されることに起因するパターン倒壊を防止することができる。

このような処理を行うための基板処理装置に、本発明を好適に適用することが可能である。このような超臨界状態を比較的容易に実現しやすい処理流体としては例えば二酸化炭素があり、この場合、液膜を構成する液体としては有機溶剤を用いることが可能である。

この発明は、基板をその上面に液膜が形成された状態で処理チャンバに収容し処理を行う技術全般に適用可能である。特に、液膜を形成した上で基板を乾燥させる処理、例えば超臨界乾燥処理に好適である。

１ 基板処理装置
１０ 処理ユニット
１２ 処理チャンバ
１２ａ 天井面
１３ 蓋部材（蓋部）
１５ 支持トレイ（支持部）
３０ 移載ユニット
５１ 昇降機構（移動部）
５７ 流体供給部
１２１ 開口
１２４，１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ 液切り部材（液切り部位）
１２６Ａ，１２６Ｂ 液切り部位
Ｌ 液膜
Ｓ 基板
ＳＰ 処理空間

Claims (10)

1. 基板を処理するための処理空間を形成し、側部に前記処理空間と連通する開口を有する処理チャンバと、
   上面に液膜が形成された前記基板を水平姿勢に支持し、前記開口を介して前記処理空間に搬入する支持部と
   を備え、
   前記開口には、前記基板上の前記液膜のうち予め定められた規定厚さよりも大きな膜厚を有する部分に接触して液切りすることで前記液膜の厚さを調整する液切り部位が設けられ、
   前記液切り部位の下端は、前記処理空間の天井面よりも低く前記基板の上面より高い位置で、前記基板の搬送方向に直交かつ水平な幅方向における前記基板の両端部よりも外側まで水平方向に延びている、基板処理装置。
2. 前記液切り部位の前記下端は、前記処理空間側から見て前記開口よりも外側に突出している請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記液切り部位は、前記開口に取り付けられた、前記幅方向を長手方向とする平板状部材である請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記開口の上端は前記処理空間の前記天井面と同一の連続した水平面にあり、
   前記平板状部材の下端が前記開口の上端よりも下方に延びている請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記液切り部位は、前記処理チャンバと一体に形成されている請求項１または２に記載の基板処理装置。
6. 前記基板を支持する前記支持部が前記処理空間に収容された状態で前記開口を閉塞する蓋部と、
   前記蓋部を前記処理チャンバに対し相対的に進退移動させて、前記蓋部が前記開口を閉塞する閉塞状態と、前記蓋部が前記開口から離間した離間状態とを切り替える移動部と
   を備える請求項１ないし５のいずれかに記載の基板処理装置。
7. 前記支持部が前記蓋部に取り付けられ、前記移動部は前記蓋部と前記支持部とを一体的に前記処理チャンバに対し相対移動させる請求項６に記載の基板処理装置。
8. 前記閉塞状態において、前記液切り部位が前記処理空間と連通する空間にある請求項６または７に記載の基板処理装置。
9. 前記処理空間へ処理流体を供給する流体供給部を備え、
   前記処理空間内で、超臨界状態の前記処理流体により前記基板を処理する請求項１ないし８のいずれかに記載の基板処理装置。
10. 前記処理流体は二酸化炭素であり、前記液膜を構成する液体は有機溶剤である請求項９に記載の基板処理装置。

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